KR101390117B1 - 자동용접 캐리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동용접 캐리지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 슬라이딩부에 가변 가이드 암과 토치를 장착하여 슬라이딩부가 본체 및 슬라이딩 기준부에 대하여 슬라이딩하면 가변 가이드 암과 토치도 함께 이동하도록 함으로써, 보다 넓은 용접구간을 확보하고 비용접구간을 최소화할 수 있고, 가이드 암 조절노브의 회전에 의해 본체와 가변 가이드 암 간의 거리는 물론, 한 쌍의 가변 가이드 암 사이의 간격도 조절할 수 있도록 함으로써, 용접대상물체와 용접범위에 따라 가변 가이드 암의 길이와 폭을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부가 본체에 대하여 회전 가능하도록 함으로써, 용접대상물체에 대하여 본체에 비스듬하게 각도를 주어, 자동용접 캐리지가 이탈하지 않고 용접대상물체에 밀착된 상태로 주행방향으로 진행할 수 있도록 하는 자동용접 캐리지에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 주행모터에 의해 작동하는 주행바퀴가 구비된 본체; 슬라이딩 모터, 슬라이딩 모터에 의해 회전하는 슬라이딩 스크류, 슬라이딩 스크류에 결합되어 슬라이딩 스크류 상에서 이동하는 슬라이딩 너트, 슬라이딩부의 슬라이딩을 가이드하는 슬라이딩 레일을 포함하며, 본체의 상부에 장착되는 슬라이딩 기준부; 슬라이딩 너트와 결합되어 슬라이딩 레일 상에서 이동하는 슬라이딩 테이블을 포함하며, 슬라이딩 기준부 상에 슬라이드 가능하도록 결합되는 슬라이딩부; 슬라이딩부의 일측에 서로 이격되어 한 쌍 구비되는 가변 가이드 암; 및 슬라이딩부에 결합되어 가변 가이드 암 사이에 위치하는 토치를 포함하는 자동용접 캐리지를 제공한다.

Description

자동용접 캐리지{Automatic welding carriage}
본 발명은 자동용접 캐리지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 슬라이딩부에 가변 가이드 암과 토치를 장착하여 슬라이딩부가 본체 및 슬라이딩 기준부에 대하여 슬라이딩하면 가변 가이드 암과 토치도 함께 이동하도록 함으로써, 보다 넓은 용접구간을 확보하고 비용접구간을 최소화할 수 있고, 가이드 암 조절노브의 회전에 의해 본체와 가변 가이드 암 간의 거리는 물론, 한 쌍의 가변 가이드 암 사이의 간격도 조절할 수 있도록 함으로써, 용접대상물체와 용접범위에 따라 가변 가이드 암의 길이와 폭을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부가 본체에 대하여 회전 가능하도록 함으로써, 용접대상물체에 대하여 본체에 비스듬하게 각도를 주어, 자동용접 캐리지가 이탈하지 않고 용접대상물체에 밀착된 상태로 주행방향으로 진행할 수 있도록 하는 자동용접 캐리지에 관한 것이다.
조선소, 건설, 중공업 등은 많은 용접작업으로 인해 많은 용접공이 필요한 분야이다. 인건비가 상승하면서 단순 용접 작업이 가능한 자동용접 장비가 개발되기 시작하였고, 최근에는 전자, 기계 분야의 기술발달로 숙련된 용접공만이 가능했던 복잡한 작업까지 대신할 수 있는 특수 자동용접 장비들이 개발되고 있다.
자동용접 캐리지는 조선소, 건설, 중공업 분야와 같은 대량 반복용접에 사용되는 주행형 자동용접기이다. 자동용접 캐리지는 외부로부터 가스와 전원을 공급받고, 중간에 와이어 피더를 통해 용접 와이어를 공급받아 주행하면서 연속적으로 용접 작업을 진행하게 된다.
자동용접 캐리지 중 가장 일반적으로 사용되는 수평필렛(fillet) 용접용 캐리지는 강판의 평평한 면에 다른 강판 끝을 세워서 T자형으로 용접한다.
도 1은 일반적인 수평필렛 용접용 캐리지의 사시도이다.
수평필렛 용접용 캐리지는 한 쌍의 가이드 암(2)과 토치(4)를 구비한다.
한 쌍의 가이드 암(2)은 본체(6)로부터의 길이 조절이 가능하도록 구성되어, 작업시마다 용접대상 부재의 특성에 따라 직접 가이드 암(2)의 길이를 조절하여 작업을 하게 된다.
용접 작업에서는 대부분 양방향 작업이 이루어지게 되는데, 도 1과 같은 일반적인 수평필렛 용접용 캐리지는 가이드 암(2)의 길이(본체(6)와 가이드 암(2) 사이의 거리)를 조절하여 일방향 용접작업을 완료한 후, 반대방향의 용접작업을 위해 다시 가이드 암(2)의 길이를 재조절하여야 하는 불편함이 있다.
토치(4)는 한 쌍의 가이드 암(2) 사이에서 슬라이드 또는 회전하도록 구현되는 것이 대부분이어서, 토치(4)를 통해 용접을 할 수 있는 용접구간(도 1에 화살표로 표시되어 있음)은 한 쌍의 가이드 암(2) 사이의 범위에 불과하다. 따라서, 용접구간이 협소하여 본체(6)의 움직임 대비 용접효율이 저하되고, 비용접구간이 항시 존재하게 된다.
즉, 도 1과 같은 일반적인 수평필렛 용접용 캐리지는 장비의 구조적인 특성상 용접대상 부재의 양 끝단부에 용접작업이 이루어지지 않아 비용접 구간이 발생할 수밖에 없다. 비용접 구간과 코너 부분에 대한 돌림용접을 하기 위해 숙련된 용접공의 추가 작업을 필요로 하는 문제점이 있다.
한편, 용접대상 부재에 대하여 본체(6)가 주행하면서 용접대상 부재 방향으로 계속적인 압력을 가해야 가이드 암(2)이 용접대상 부재에 밀착되어 이탈하지 않고 주행방향으로 진행하면서 원활한 용접이 이루어질 수 있다. 그러나, 도 1과 같은 일반적인 수평필렛 용접용 캐리지의 경우 본체(6)는 용접대상 부재에 대하여 평행한 방향으로 주행할 뿐이어서 가이드 암(2)이 용접대상 부재에 밀착되기 어려우며, 주행 도중 이탈할 가능성이 존재한다.
선행기술문헌 : 대한민국 등록특허공보 제0684620호(2007.2.22.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 비용접구간을 줄이고, 주행 도중 캐리지가 이탈하는 것을 방지하며, 가이드 암의 조절이 용이한 자동용접 캐리지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 자동용접 캐리지는 주행모터에 의해 작동하는 주행바퀴가 구비된 본체; 슬라이딩 모터, 슬라이딩 모터에 의해 회전하는 슬라이딩 스크류, 슬라이딩 스크류에 결합되어 슬라이딩 스크류 상에서 이동하는 슬라이딩 너트, 슬라이딩부의 슬라이딩을 가이드하는 슬라이딩 레일을 포함하며, 본체의 상부에 장착되는 슬라이딩 기준부; 슬라이딩 너트와 결합되어 슬라이딩 레일 상에서 이동하는 슬라이딩 테이블을 포함하며, 슬라이딩 기준부 상에 슬라이드 가능하도록 결합되는 슬라이딩부; 슬라이딩부의 일측에 서로 이격되어 한 쌍 구비되는 가변 가이드 암; 및 슬라이딩부에 결합되어 가변 가이드 암 사이에 위치하는 토치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 가변 가이드 암은 가변 힌지에 의해 스크류 너트에 결합되고, 스크류 너트는 가이드 암 스크류에 결합되어 가이드 암 스크류 상에서 이동하며, 가이드 암 스크류의 일측 단부에는 가이드 암 조절노브가 구비되어, 가이드 암 조절노브의 회전에 의해 본체와 가변 가이드 암 간의 길이조절과, 한 쌍의 가이드 암 사이의 간격 조절이 가능하도록 구현될 수 있다.
또한, 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부는 회전축에 의해 본체와 결합되어, 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부는 회전축을 중심으로 본체에 대하여 회전 가능하도록 구현될 수 있다.
본 발명에 의하면 슬라이딩부에 가변 가이드 암과 토치를 장착하여 슬라이딩부가 본체 및 슬라이딩 기준부에 대하여 슬라이딩하면 가변 가이드 암과 토치도 함께 이동하도록 함으로써, 보다 넓은 용접구간을 확보하고 비용접구간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 가이드 암 조절노브의 회전에 의해 본체와 가변 가이드 암 간의 거리는 물론, 한 쌍의 가변 가이드 암 사이의 간격도 조절할 수 있도록 함으로써, 용접대상물체와 용접범위에 따라 가변 가이드 암의 길이와 폭을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부가 본체에 대하여 회전 가능하도록 함으로써, 용접대상물체에 대하여 본체에 비스듬하게 각도를 주어, 자동용접 캐리지가 이탈하지 않고 용접대상물체에 밀착된 상태로 주행방향으로 진행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 수평필렛 용접용 캐리지의 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접 캐리지의 사시도,
도 3은 도 2의 우측면도,
도 4는 도 1 중 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부의 부분확대 사시도,
도 5는 도 1 중 가변 가이드 암의 부분확대 사시도,
도 6은 가변 가이드 암의 길이조절을 설명하기 위한 평면도,
도 7은 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부의 회전작동을 설명하기 위한 평면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접 캐리지의 직진주행방법을 설명하기 위한 평면도,
도 9 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접 캐리지의 작동과정을 설명하기 위한 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접 캐리지의 사시도이고, 도 3은 도 2의 우측면도이며, 도 4는 도 1 중 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부의 부분확대 사시도이고, 도 5는 도 1 중 가변 가이드 암의 부분확대 사시도이며, 도 6은 가변 가이드 암의 길이조절을 설명하기 위한 평면도이다. 도 7은 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부의 회전작동을 설명하기 위한 평면도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접 캐리지의 직진주행방법을 설명하기 위한 평면도이고, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접 캐리지의 작동과정을 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접 캐리지는, 도 1 내지 도 11을 참조하면, 본체(10), 슬라이딩 기준부(20), 슬라이딩부(40), 가변 가이드 암(50), 및 토치(60)를 포함하여 이루어진다.
본체(10)는 자동용접 캐리지를 지지하며, 주행바퀴(16)가 구비되어 직선운동을 수행한다. 주행바퀴(16)는 주행모터(14)에 의해 작동된다.
본체(10)에는 컨트롤러(12)가 장착되어 자동용접 캐리지의 작동을 제어한다.
본체(10)의 양측에는 각각 끝단 감지 센서(18)가 구비되어, 자동용접 캐리지가 좌측 또는 우측으로 주행할 때 주행을 멈추어야 할 시점을 감지한다. 일례로, 끝단 감지 센서(18)는 도 11(c)와 같이 벽에 접촉했을 때 끝단임을 감지하여 주행을 멈출 수 있도록 한다. 끝단 감지 센서(18)가 주행을 멈추어야 할 시점을 감지하면, 감지된 신호는 컨트롤러(12)로 전달되고, 컨트롤러(12)는 주행모터(14)를 제어하여 주행을 중단하게 된다.
슬라이딩 기준부(20)는 본체(10)의 상부에 장착되어, 슬라이딩부(40)가 슬라이딩 동작을 수행할 수 있도록 한다. 슬라이딩 기준부(20)는 본체(10)에 대하여 회전축(미도시)으로 결합되어, 도 7과 같이 본체(10)에 대하여 회동할 수 있도록 한다.
슬라이딩 기준부(20)는 슬라이딩 모터(22), 슬라이딩 스크류(24), 슬라이딩 너트(26), 및 슬라이딩 레일(30)을 포함한다.
슬라이딩 모터(22)는 슬라이딩 스크류(24)를 회전시키기 위한 회전동력을 제공한다. 슬라이딩 모터(22)의 회전동력은 기어에 의해 슬라이딩 스크류(24)에 전달될 수 있으며, 여기서 회전동력 전달방식을 한정하는 것은 아니다.
슬라이딩 스크류(24)는 슬라이딩 모터(22)에 의해 회전한다.
슬라이딩 너트(26)는 슬라이딩 스크류(24)에 결합되어 슬라이딩 스크류(24) 상에서 이동한다.
슬라이딩 레일(30)은 슬라이딩부(40)의 슬라이딩을 가이드한다. 구체적으로, 슬라이딩 레일(30) 상에는 슬라이딩부(40)에 결합된 슬라이딩 테이블(28)이 직선운동을 수행한다.
슬라이딩부(40)는 슬라이딩 기준부(20) 상에 슬라이드 가능하도록 결합된다.슬라이딩부(40)는 슬라이딩 기준부(20)에 대하여 양방향으로 슬라이딩을 수행하면서 토치(60)의 용접구간을 확장함으로써, 비용접구간을 최소화한다. 슬라이딩부(40)는 슬라이딩 테이블(28)과 결합되어 있다. 일례로, 슬라이딩부(40)는 도 3과 같이 절곡된 평판 형상으로 형성될 수 있으며, 여기서 슬라이딩부의 형상을 한정하는 것은 아니다.
슬라이딩 테이블(28)은 슬라이딩 너트(26)와 결합되어 슬라이딩 레일(30) 상에서 이동한다.
도 4 및 도 11을 참조하여 슬라이딩부(40)의 슬라이딩 동작과정을 설명한다.
슬라이딩 모터(22)가 동작하여 회전동력이 생성되고, 회전동력은 기어 등을 통해 슬라이딩 스크류(24)로 전달된다. 슬라이딩 스크류(24)가 회전하면 슬라이딩 너트(26)가 이동하고, 슬라이딩 너트(26)가 이동하면 슬라이딩 너트(26)에 결합된 슬라이딩 테이블(28)이 슬라이딩 레일(30) 상에서 이동하게 된다.
슬라이딩부(40)에는 가변 가이드 암(50)과 토치(60)가 결합되어 있으므로, 슬라이딩부(40)가 이동하면 가변 가이드 암(50)과 토치(60)도 함께 이동한다. 따라서, 기존의 최대용접구간인 가이드 암 사이와 대비하여, 더 넓은 용접구간을 확보할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 가변 가이드 암(50)은 슬라이딩부(40)의 일측에 서로 이격되어 한 쌍 구비된다. 가변 가이드 암(50)은 용접대상물체에 접촉하여 자동용접 캐리지의 주행을 가이드한다.
가변 가이드 암(50)은 본체(10)와 가변 가이드 암(50) 간의 길이조절과, 한 쌍의 가이드 암(50) 사이의 간격조절이 가능하다.
가변 가이드 암(50)은 가변 힌지(52)에 의해 스크류 너트(54)에 결합된다.
스크류 너트(54)는 가이드 암 스크류(56)에 결합되어 가이드 암 스크류(56) 상에서 이동한다.
가이드 암 스크류(56)의 일측 단부에는 가이드 암 조절노브(59)가 구비된다. 가이드 암 스크류(56)의 일부는 우나사(57), 일부는 좌나사(58)로 형성되어 있어, 가이드 암 조절노브(59)를 회전시키면 한 쌍의 스크류 너트(54)가 서로 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동하고, 그에 따라 가변 힌지(52)가 회동하면서 가변 가이드 암(50)의 길이(본체(10)와 가변 가이드 암(50) 간의 거리)와 폭(한 쌍의 가이드 암(50) 사이의 간격) 조절이 가능하다. 따라서, 용접대상물체와 용접범위에 따라 가변 가이드 암(50)의 길이와 폭을 최적화할 수 있다. 도 6에는 가이드 암 조절노브(59)의 회전에 의해 가변 가이드 암(50)의 길이 조절과정이 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 슬라이딩 기준부(20)와 슬라이딩부(40)는 회전축에 의해 본체(10)와 결합되어, 슬라이딩 기준부(20)와 슬라이딩부(40)는 회전축을 중심으로 본체(10)에 대하여 회전 가능하다. 그 결과, 도 8과 같이 용접대상물체(벽면)에 대하여 본체(10)에 비스듬하게 각도를 주어, 자동용접 캐리지가 이탈하지 않고 용접대상물체에 밀착된 상태로 주행방향으로 진행할 수 있도록 한다.
도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 자동용접 캐리지의 작동과정을 설명한다.
도 9(a), (b)와 같이 본체(10)는 정지한 상태에서 슬라이딩부(40)가 좌측 방향으로 슬라이딩한다. 그에 따라 가변 가이드 암(50)과 토치(60)도 좌측 방향으로 슬라이딩된다. 이때, 용접은 수행되지 않는다.
도 10(a)와 같이 좌측 방향으로 슬라이딩부(40)의 슬라이딩이 완료된 상태에서 용접을 시작한다. 도 10(b)와 같이 토치(60)가 중앙지점으로 복귀되었을 때 본체(10)의 주행도 함께 시작하며 용접을 한다.
도 11(a)와 같이 끝단 감지 센서(18)가 감지하여 끝단에 위치했을 때 도 11(b)와 같이 토치(60)가 우측 방향으로 슬라이딩하며 용접을 하고, 끝단까지 용접이 완료되면 용접이 중단된 상태로 토치(60)가 중앙지점으로 복귀한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 본체
20 - 슬라이딩 기준부
40 - 슬라이딩부
50 - 가변 가이드 암
60 - 토치

Claims (3)

  1. 주행모터에 의해 작동하는 주행바퀴가 구비된 본체;
    슬라이딩 모터, 슬라이딩 모터에 의해 회전하는 슬라이딩 스크류, 슬라이딩 스크류에 결합되어 슬라이딩 스크류 상에서 이동하는 슬라이딩 너트, 슬라이딩부의 슬라이딩을 가이드하는 슬라이딩 레일을 포함하며, 본체의 상부에 장착되는 슬라이딩 기준부;
    슬라이딩 너트와 결합되어 슬라이딩 레일 상에서 이동하는 슬라이딩 테이블을 포함하며, 슬라이딩 기준부 상에 슬라이드 가능하도록 결합되는 슬라이딩부;
    슬라이딩부의 일측에 서로 이격되어 한 쌍 구비되는 가변 가이드 암; 및
    슬라이딩부에 결합되어 가변 가이드 암 사이에 위치하는 토치
    를 포함하며,
    가변 가이드 암은 가변 힌지에 의해 스크류 너트에 결합되고, 스크류 너트는 가이드 암 스크류에 결합되어 가이드 암 스크류 상에서 이동하며, 가이드 암 스크류의 일측 단부에는 가이드 암 조절노브가 구비되어, 가이드 암 조절노브의 회전에 의해 본체와 가변 가이드 암 간의 길이조절과, 한 쌍의 가이드 암 사이의 간격 조절이 가능한 자동용접 캐리지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    슬라이딩 기준부와 슬라이딩부는 회전축에 의해 본체와 결합되어, 슬라이딩 기준부와 슬라이딩부는 회전축을 중심으로 본체에 대하여 회전 가능한 자동용접 캐리지.

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CN104923999A (zh) * 2015-06-15 2015-09-23 华南理工大学 一种可旋转焊炬装置及其焊接方法

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