KR101409365B1 - Ｔ-이음 용접용 캐리지 - Google Patents

Ｔ-이음 용접용 캐리지 Download PDF

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Abstract

용접 토치의 각도를 다양한 범위로 설정함과 아울러 용접 패스 별로 토치의 각도를 간단한 조작으로 다양하게 변경시켜 필렛, PJP 및 CJP를 포함하는 T-이음 용접부에 모두 적용할 수 있는 T-이음 용접용 캐리지가 개시된다. T-이음 용접용 캐리지는 수평 부재와 상기 수평 부재에 대해 직교 방향으로 형성되는 수직 부재에 대한 T-이음부 용접을 수행하는 것으로서, 토치를 상하 방향으로 회전 구동시키는 토치 상하 조절 웜기어와, 토치를 전후 방향으로 직선 구동시키는 토치 전후 방향 슬라이드 및 토치의 작업각을 조절시키는 토치 각도 조절 웜기어를 포함한다. 따라서, 기존에 상용화된 필렛 용접용 오토 캐리지의 주행부를 그대로 활용 가능하고, 토치 위치 및 각도 조절부만 교체 조립하여 사용이 가능하고, T-이음부의 모든 패스 용접을 자동화 가능하며, 초층 용입 깊이를 확보 가능할 뿐 아니라, 협소한 공간에서 엎드린 자세로 수동 용접을 대신하여 오토 캐리지를 이용한 자동 용접을 가능케 함으로써 용접 품질, 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Description

Ｔ-이음 용접용 캐리지{CARRIAGE FOR T-JOINT WELDING}
본 발명은 T-이음 용접용 캐리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필렛, PJP, CJP 용접부를 포함하는 모든 T-joint 용접부를 용접하기 위한 T-이음 용접용 캐리지에 관한 것이다.
일반적으로, 후판 T-이음부 협개선 용접 작업은 용접되어야 하는 부위가 개선면 깊숙한 곳에 위치하며, 패스(Pass)별로 토치의 각도가 0°~45°정도로 매우 다양하게 변화되어야 하므로, 대부분의 용접 패스가 수동 용접으로 이루어지고 있다. 또한, 종래의 상용화된 필렛 용접용 캐리지는 토치의 각도 조절에 한계가 있어 극히 부분적으로만 활용되고 있는 실정이다.
도 1a,1b,1c들은 T-이음 용접의 종류를 도시한 것이다. 도 1a는 CJP(Complete Joint Penetration) 용접부를 도시한 것이고, 도 1b는 PJP(Partial Joint Penetration) 용접부를 도시한 것이며, 도 1c는 필렛(Fillet) 용접부를 도시한 것이다.
종래의 수동 용접 방법은 작업자가 직접 용접기로 용접 작업을 수행하고 있다. 이로 인해, 종래의 수동 용접은 대부분 협소한 작업 공간에서 이루어지고, 이음부의 위치가 바닥에 있어 작업 난이도가 매우 높으며, 용접 불량이 빈번하게 발생할 뿐 아니라 용접량이 많이 근골격계 질환의 위험이 있으며 작업 능률이 떨어지는 문제점이 있다. 아울러, 작업자의 기량에 따라 초층 용접부의 용입 부족 현상이 발생하고, 피용접 부재가 최대 200℃로 예열되므로 조건이 매우 열악한 문제점이 있다.
도 2는 종래의 필렛 용접용 오토 캐리지를 도시한 정면도이며, 도 3은 종래의 필렛 용접용 오토 캐리지를 도시한 측면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 필렛 용접용 오토 캐리지는 하부에 회전 가능하게 설치되는 주행 휠(1)과, 용접선을 안내하는 추적 가이드 롤러(2)와, 토치를 상하 방향으로 직선 구동시키는 상하 조절 슬라이드(3)와, 토치를 전후 방향으로 직선 구동시키는 전후 조절 슬라이드(4)와, 토치를 고정시키는 클램프(5)와, 주행 정지 센서(6)와, 캐리지 손잡이(7)와, 제어 및 조작부(8)를 포함하여 이루어진다.
하지만, 종래의 필렛 용접용 오토 캐리지를 사용한 용접 방법은 토치의 접근이 한계가 있고 토치 각도 조절 범위가 30°~45° 정도로 형성됨에 따라, 필렛 용접에는 적용 가능하나 PJP 및 CJP 용접부에 모두 적용하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 용접 토치의 각도를 다양한 범위로 설정함과 아울러 용접 패스 별로 토치의 각도를 간단한 조작으로 다양하게 변경시켜 필렛, PJP 및 CJP를 포함하는 T-이음 용접부에 모두 적용할 수 있는 T-이음 용접용 캐리지를 제공한다.
본 발명에 따른 T-이음 용접용 캐리지는 수평 부재와 상기 수평 부재에 대해 직교 방향으로 형성되는 수직 부재에 대한 T-이음부 용접을 수행하는 것으로서, 토치를 상하 방향으로 회전 구동시키는 토치 상하 조절 웜기어와, 토치를 전후 방향으로 직선 구동시키는 토치 전후 방향 슬라이드 및 토치의 작업각을 조절시키는 토치 각도 조절 웜기어를 포함한다.
상기에서, 토치를 고정하는 것으로서 필렛 용접을 수행하도록 토치 작업각이 제어되는 필렛 용접용 토치 마운트 및 토치를 고정하는 것으로서 PJP 및 CJP 용접을 수행하도록 상기 필렛 용접용 토치 마운트와는 다른 작업각 범위로 토치 작업각이 제어되는 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트와 토치 각도 조절 웜기어의 사이에 협개선 용접용 토치 마운트 브라켓이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 토치 상하 조절 웜기어는 상기 토치 전후 방향 슬라이드에 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 토치 각도 조절 웜기어는 상기 토치 상하 조절 웜기어에 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되며, 토치를 고정시키는 토치 마운트가 상기 토치 각도 조절 웜기어에 용접 작업각 방향으로 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 토치 전후 방향 슬라이드의 전후 방향 슬라이딩을 조작하기 위한 토치 전후 방향 슬라이드 볼륨과, 상기 토치 상하 조절 웜기어의 상하 방향 회전을 조작하기 위한 토치 상하 조절 웜기어 볼륨과, 상기 토치 각도 조절 웜기어의 작업각 회전을 조작하기 위한 토치 각도 조절 웜기어 볼륨을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 T-이음 용접용 캐리지는 기존에 상용화된 필렛 용접용 오토 캐리지의 주행부를 그대로 활용 가능하고, 토치 위치 및 각도 조절부만 교체 조립하여 사용이 가능하고, T-이음부의 모든 패스 용접을 자동화 가능하며, 초층 용입 깊이를 확보 가능할 뿐 아니라, 협소한 공간에서 엎드린 자세로 수동 용접을 대신하여 오토 캐리지를 이용한 자동 용접을 가능케 함으로써 용접 품질, 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1a,1b,1c들은 T-이음 용접의 종류를 도시한 것이고,
도 2는 종래의 필렛 용접용 오토 캐리지를 도시한 정면도이며,
도 3은 종래의 필렛 용접용 오토 캐리지를 도시한 측면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 평면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 정면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필렛 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필렛 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 평면도이며,
도 9a,9b,9c들은 T-이음 PJP 용접 패스에 따른 토치의 각도 변화를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 T-이음 용접용 캐리지의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 정면도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-이음 용접용 캐리지(100)는 수평 부재(99)와 수직 부재(99')로 구성되는 피용접 부재의 T-이음부를 용접하기 위한 것이다. 수직 부재(99')는 상기 수평 부재(99)에 대해 직교 방향으로 형성된다.
T-이음 용접용 캐리지(100)는 토치 상하 조절 웜기어(20)와, 토치 상하 조절 웜기어 볼륨(30)과, 토치 전후 방향 슬라이드(50)와, 토치 전후 방향 슬라이드 볼륨(40)과, 토치 각도 조절 웜기어(90)와, 토치 각도 조절 웜기어 볼륨(110)을 포함한다.
토치 상하 조절 웜기어(20)는 토치(98)를 상하 방향으로 회전 구동시키는 기능을 하는 것으로서, 베이스에 설치되며 베이스의 하부에는 구동 휠이 설치될 수 있다. 상하 조절 웜기어 볼륨(30)은 상기 토치 상하 조절 웜기어(20)의 상하 방향 회전을 조작하기 위한 것으로서, 회전 조작에 의해 상하 조절 웜기어 볼륨(30)의 회전축에 치합된 토치 상하 조절 웜기어(20)가 회전되면서 상하 방향으로 구동된다.
상기 상하 조절 웜기어(20)는 후술할 토치 각도 조절 웜기어(90)와 함께 최소한의 볼륨 조절로 후술할 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)에 고정되는 토치의 각도를 10°~45°로 간편하게 조절하는 기능을 하며, 이와 동시에 캐리지의 중심부에 위치한 후술할 필렛 용접용 토치 마운트(80)에 고정된 토치의 작업각을 조절하는 기능을 수행한다.
토치 전후 방향 슬라이드(50)는 토치(98)를 전후 방향으로 직선 구동시키는 기능을 하는 것으로서, 상기 토치 상하 조절 웜기어(20)는 토치 전후 방향 슬라이드(50)에 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다. 토치 전후 방향 슬라이드 볼륨(40)은 상기 토치 전후 방향 슬라이드(50)의 전후 방향 슬라이딩을 조작하기 위한 것으로서, 회전 조작에 의해 토치 전후 방향 슬라이드 볼륨(40)의 회전축에 치합된 토치 전후 방향 슬라이드(50)가 토치 상하 조절 웜기어(20)를 전후 수평 방향으로 구동시킨다.
토치 각도 조절 웜기어(90)는 토치(98)의 상하 방향으로의 작업각을 조절시키는 기능을 하는 것으로서, 상기 토치 각도 조절 웜기어(90)는 토치 상하 조절 웜기어(20)에 상하 방향으로 회전 가능하게 설치된다. 토치 각도 조절 웜기어 볼륨(110)은 상기 토치 각도 조절 웜기어(90)의 상하 방향으로의 작업각 회전을 조작하기 위한 것으로서, 회전 조작에 의해 토치 각도 조절 웜기어 볼륨(110)의 회전축에 치합된 토치 각도 조절 웜기어(90)가 토치 마운트를 작업각 방향인 상하 수직 방향으로 회전시킨다.
이 경우, 토치 마운트는 토치를 고정시키는 것으로서, 상기 토치 각도 조절 웜기어(90)에 상하 방향으로의 용접 작업각 방향으로 회전 가능하게 설치된다. 토치 마운트는 2개로 구성된다. 즉, 토치 마운트는 필렛 용접용 토치 마운트(80)와, PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)를 구비한다. 더욱 상세하게는, 필렛 용접용 토치 마운트(80)는 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)에 대해 서로 다른 각도로 상하 회전 제어되며, 상기 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)는 협개선 용접용 토치 마운트 브라켓(60)에 연결 구비되어, 상기 필렛 용접용 토치 마운트(80)에 비해 상대적으로 넓은 각도 범위로 상하 회전된다. 이와 같이, 필렛 용접용 토치 마운트(80)와 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)가 상하 방향으로 서로 다른 각도 범위로 회전되어, 필렛 용접 시 요구되는 약 30°~45°정도의 상하 방향 회전 각도와 PJP 및 CJP 용접 시 요구되는 약 10°~50°정도의 상하 방향 회전 각도를 하나의 장치에서 모두 구현이 가능해 진다.
아울러, 미설명된 부호 10은 제어부 및 조작부를 도시한 것이고, 120은 캐리지 손잡이를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필렛 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필렛 용접용 토치 마운트에 토치를 설치한 T-이음 용접용 캐리지를 도시한 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 필렛 용접용 토치 마운트(80)는 필렛 용접을 수행하기 위한 토치(98)를 고정하는 것으로서, 토치 각도 조절 웜기어(90)의 일측 방향으로 연장 연결되어 형성된다. 상기 필렛 용접용 토치 마운트(80)는 필렛 용접을 수행하도록 토치 작업각이 제어된다.
아울러, PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)는 PJP 및 CJP 용접을 수행하기 위한 토치(98)를 고정하는 것으로서, 토치 각도 조절 웜기어(90)의 타측 방향으로 연장 형성된다. 상기 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)는 PJP 및 CJP 용접을 수행하도록 상기 필렛 용접용 토치 마운트(80)와는 다른 작업각 범위로 토치 작업각이 제어된다.
이 경우, 상기 필렛 용접용 토치 마운트(80)의 토치 작업각은 30°~45°정도 범위로 형성되며, 상기 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)의 토치 작업각은 10°~50°정도 범위로 형성된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-이음 용접용 캐리지(100)는 다양한 용접 작업각을 갖는 필렛 용접, PJP 및 CJP 용접을 구분하여 토치를 토치 마운트에 결합시킴으로써 범용적으로 사용 범위를 확대시킬 수 있다.
이 경우, 상기 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트(70)와 토치 각도 조절 웜기어(90)의 사이에 협개선 용접용 토치 마운트 브라켓(60)이 구비된다. 협개선 용접용 토치 마운트 브라켓(60)은 토치 각도 조절 웜기어(90)의 회전축에 수평 방향, 즉, 토치 각도 조절 웜기어(90)의 회전축 회전 방향과 직교하는 방향으로 회전 가능하다.
도 9a,9b,9c들은 T-이음 PJP 용접 패스에 따른 토치의 각도 변화를 도시한 것이다.
도 9a,9b,9c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 T-이음 용접용 캐리지(100)는 캐리지의 주행부를 구비하고 있고, 토치 위치 조절부만을 교체해서 사용 가능하다. 토치 위치 조절부는 토치를 상하, 전후 및 각도 조절 가능하게 구성되어 다양한 토치 작업각에 모두 적용할 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 T-이음 용접용 캐리지(100)는 용접 토치 작업각 0°~90°, 용접 진행각 -10°~+30°로 용이하게 조절 가능하게 구성되며, 모든 판 두께 범위의 T-이음부 협개선 용접에 있어서 초층 패스부터 최종 패스 용접까지 오토 캐리지를 이용한 자동 용접을 수행할 수 있다.
아울러, 기존에 상용화된 필렛 용접용 오토 캐리지의 주행부를 그대로 활용 가능하고, 토치 위치 및 각도 조절부만 교체 조립하여 사용이 가능하고, T-이음부의 모든 패스 용접을 자동화 가능하며, 초층 용입 깊이를 확보 가능할 뿐 아니라, 협소한 공간에서 엎드린 자세로 수동 용접을 대신하여 오토 캐리지를 이용한 자동 용접을 가능케 함으로써 용접 품질, 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 T-이음 용접용 캐리지는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 제어부 및 조작부 20 : 타치 상하 조절 웜기어
30 : 토치 상하 조절 웜기어 볼륨
40 : 토치 전후 방향 슬라이드 볼륨
50 : 토치 전후 방향 슬라이드
60 : 협개선 용접용 토치 마운트 브라켓
70 : PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트
80 : 필렛 용접용 토치 마운트
90 : 토치 각도 조절 웜기어 110 : 토치 각도 조절 웜기어 볼륨
120 : 캐리지 손잡이
100 : T-이음 용접용 캐리지

Claims (5)

  1. 수평 부재와 상기 수평 부재에 대해 직교 방향으로 형성되는 수직 부재에 대한 T-이음부 용접을 수행하는 T-이음 용접용 캐리지에 있어서,
    토치를 상하 방향으로 회전 구동시키는 토치 상하 조절 웜기어;
    토치를 전후 방향으로 직선 구동시키는 토치 전후 방향 슬라이드;
    토치의 작업각을 조절시키는 토치 각도 조절 웜기어;
    토치를 고정하는 것으로서, 필렛 용접을 수행하도록 토치 작업각이 제어되는 필렛 용접용 토치 마운트; 및
    토치를 고정하는 것으로서, PJP 및 CJP 용접을 수행하는 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트를 포함하며,
    상기 필렛 용접용 토치 마운트는 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트에 대해 서로 다른 각도로 상하 회전 제어되며,
    상기 PJP 및 CJP 용접용 토치 마운트는 협개선 용접용 토치 마운트 브라켓에 연결 구비되어, 상기 필렛 용접용 토치 마운트에 비해 상대적으로 넓은 각도 범위로 상하 회전되는 것을 특징으로 하는 T-이음 용접용 캐리지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 토치 상하 조절 웜기어는 상기 토치 전후 방향 슬라이드에 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 토치 각도 조절 웜기어는 상기 토치 상하 조절 웜기어에 상하 방향으로 회전 가능하게 설치되며, 토치를 고정시키는 토치 마운트가 상기 토치 각도 조절 웜기어에 용접 작업각 방향으로 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 T-이음 용접용 캐리지.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 토치 전후 방향 슬라이드의 전후 방향 슬라이딩을 조작하기 위한 토치 전후 방향 슬라이드 볼륨과, 상기 토치 상하 조절 웜기어의 상하 방향 회전을 조작하기 위한 토치 상하 조절 웜기어 볼륨과, 상기 토치 각도 조절 웜기어의 작업각 회전을 조작하기 위한 토치 각도 조절 웜기어 볼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 T-이음 용접용 캐리지.
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