KR101484892B1 - 용접용 오토 캐리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 일단부위가 대차프레임(1)의 양측면에 고정결합되며 각 타단부위는 대차프레임(1)의 전방으로 연장되는 제1가이드프레임(12)과, 양단부위가 제1가이드프레임(12) 각각에 고정결합되되 제1가이드프레임(12)과 수직높이를 달리하며 상기 대차프레임(1)의 전면으로부터 일정간격 이격되어 상방에 위치하는 제2가이드프임(16)으로 이루어지는 가이드프레임(10)과; 상기 제2가이드프레임(16)의 중앙부위에 장착되되, 회전축이 용접토치(5)의 일측부위 직상방에 위치하는 제1가이드휠(22)과, 제1가이드휠(22)과 일정간격 이격되어 제2가이드프레임(16)의 일측부위에 장착되는 제2가이드휠(26)로 이루어지는 가이드휠(20)과; 구동모터(3)에 의해 작동되며 대차프레임(1)을 용접토치(5)에 대해 수직한 방향으로 이동시키도록 상호간에 일정간격 이격되어 대차프레임(1)의 후면에 설치되되, 상기 대차프레임(1)를 기준으로 제1가이드휠(22)과 삼각형을 이루도록 배치되는 제1구동바퀴(32) 및 제2구동바퀴(36)로 이루어지는 구동바퀴(30)와; 상기 제1, 2구동바퀴(32, 36) 각각과 구동축에 의해 연결되되, 각 구동축에 대하여 자유회전하도록 상기 대차프레임(1)의 전면에 설치되는 제1피동바퀴(42) 및 제2피동바퀴(46)로 이루어지는 피동바퀴(40)를; 포함하여 이루어지는 용접용 오토 캐리지를 제공한다.

Description

용접용 오토 캐리지{An auto carriage for welding}

본 발명은 구동바퀴를 이용하여 용접라인을 따라 이동하면서 모서리 용접이나 맞대기 용접 등을 자동으로 수행하기 위한 오토 캐리지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접라인이 직선과 곡선이 혼재하여 있거나, 서로 다른 곡률을 가지는 곡선으로 이루어지는 경우에도 오차없이 용접작업을 수행할 수 있는 오토 캐리지에 관한 것이다.

선박이나 기타 해상구조물 등은 후판이나 각종 금속판재 및 형강자재를 서로 용접하여 단위구조체를 형성하고 이들을 조립하여 완성하게 된다. 이중에서 특히, 선박을 건조하는 경우, 수직격벽 구조재를 금속 바닥판인 주판 등에 용접하여 단위구조물을 형성하게 되는데, 이러한 구조재들을 용접함에 있어 모서리라인을 따라 용접토치를 수평방향으로 이동시키면서 자동으로 용접하는 장치가 용접용 오토 캐리지다.

종래 일반적인 용접용 오토 캐리지는 도 5와 같이, 대차프레임(10)이 구동바퀴(11)에 의해 직선이동만이 가능하도록 구성되어 있다는 점에서 용접라인이 직선구간과 곡선구간이 혼재되어 있거나, 아예 곡선구간으로만 이루어진 경우에는 제대로 적응하지 못하고 대차프레임이 이동라인으로부터 이탈하는 문제가 있었다. 이러한 문제를 개선하기 위해 제안된 기술이 대한민국 등록특허 제0684617호이다.

대한민국 등록특허 제0684617호는 6에 개시된 것과 같이, 대차프레임(10)의 전면에 대차프레임의 이동 방향과 수직하게 복수 개의 롤러가 구비된 회전식 가이드롤러(70)를 힌지 결합한 점에 그 기술적 특징이 있다. 이럴 경우, 회전식 가이드롤러가 힌지축을 기준으로 틸팅 작동함에 따라, 용접라인이 일정 곡률을 이루더라도 대차프레임이 이에 적절하게 대응하여 용접부재의 표면을 따라 용이하게 이동할 수 있게 되는 것이다.

그런데, 대한민국 등록특허 제0684617호는 회전식 가이드롤러를 구성함에 있어, 일정길이를 가지는 고정바에 복수 개의 롤러를 장착한 상태에서 고정바를 대차프레임에 힌지결합하는 구성이라는 점에서 실제 이를 적용하기에는 현실적으로 곤란한 문제가 있다. 왜냐하면, 고정바가 틸팅 작동함에 있어, 고정바의 양단부위 중의 어느 하나가 대차프레임의 전면부위와 접하게 되면 고정바는 더 이상 틸팅 작동이 불가능하기 때문이다.

이 기술에 있어 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 고정바의 길이를 짧게 하거나, 고정바와 대차프레임 사이의 간격을 크게 할 필요가 있다. 그런데, 전자의 경우에는 롤러의 장착을 염두에 두어야 한다는 점에서 일정한 한계가 있으며, 후자의 경우에는 용접토치의 위치설정이 곤란함은 물론 용접부재의 크기에 따라 적용자체가 어렵다.

대한민국 등록특허 제0684617호, 대한민국 등록특허 제0743906호, 대한민국 등록특허 제1363736호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접라인이 직선구간과 곡선구간이 혼재하여 있거나, 서로 다른 곡률을 가지는 곡선구간이 혼재하여 있더라도 의도하는 용접라인을 따라 용접이 가능한 오토 캐리지를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 대차프레임(1)과, 상기 대차프레임(1) 상면 일측에 마련되는 제어박스(2) 및 구동모터(3)와, 상기 대차프레임(1) 상면 타측에 마련되는 토치클램프(4)와, 상기 대차프레임(1)의 상면 중앙부위에 일정각도 하방 경사져 위치하며 토치클램프(4)에 장착되는 용접토치(5)와, 일단부위가 대차프레임(1)의 일측면에 회동가능하게 장착되는 이동핸들(6)이 구비되는 용접용 오토 캐리지로서, 각 일단부위가 상기 대차프레임(1)의 양측면에 고정결합되며 각 타단부위는 대차프레임(1)의 전방으로 연장되는 제1가이드프레임(12)과, 양단부위가 제1가이드프레임(12) 각각에 고정결합되되 제1가이드프레임(12)과 수직높이를 달리하며 상기 대차프레임(1)의 전면으로부터 일정간격 이격되어 상방에 위치하는 제2가이드프레임(16)으로 이루어지는 가이드프레임(10)과; 상기 제2가이드프레임(16)의 중앙부위에 장착되되, 회전축이 상기 용접토치(5)의 일측부위 직상방에 위치하는 제1가이드휠(22)과, 제1가이드휠(22)과 일정간격 이격되어 제2가이드프레임(16)의 일측부위에 장착되되 제1가이드휠(22)의 직경보다 크게 형성되는 제2가이드휠(26)로 이루어지는 가이드휠(20)과; 상기 구동모터(3)에 의해 작동되며 대차프레임(1)을 용접토치(5)에 대해 수직한 방향으로 이동시키도록 상호간에 일정간격 이격되어 대차프레임(1)의 후면에 설치되되, 상기 대차프레임(1)를 기준으로 제1가이드휠(22)과 삼각형을 이루도록 배치되는 제1구동바퀴(32) 및 제2구동바퀴(36)로 이루어지는 구동바퀴(30)와; 상기 제1, 2구동바퀴(32, 36) 각각과 구동축에 의해 연결되되, 각 구동축에 대하여 자유회전하도록 상기 대차프레임(1)의 전면에 설치되는 제1피동바퀴(42) 및 제2피동바퀴(46)로 이루어지는 피동바퀴(40)를; 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

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이때, 상기 제1가이드휠(22)과 제2가이드휠(26) 사이에는 영구자석(50)이 마련될 수 있다.

본 발명은 용접부재에 접하며 오토 캐리지의 이동을 가이드하는 제1가이드휠과 제1, 2구동바퀴 각각을 대차프레임에 대하여 삼각형을 이루는 지점에 배치하고, 제1가이드휠 보다 작은 직경을 가지되 제1, 2구동바퀴의 작동에 따라 용접부재와 긴밀하게 접하는 별도의 제2가이드휠을 부가 구성함으로써, 용접라인이 아무리 복잡한 구조로 이루어지더라도 오토 캐리지가 경로를 이탈하지 않고 정확하게 용접라인을 따라 용접작업이 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 용접용 오토 캐리지의 개략적인 사시 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 용접용 오토 캐리지의 개략적인 하면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 용접용 오토 캐리지에 있어 가이드휠, 구동바퀴, 피동바퀴 상호간의 작동구성도.
도 4는 본 발명에 따른 용접용 오토 캐리지의 개략적인 작업도.
도 5는 종래 용접용 오토 캐리지의 일 구성도.
도 6은 종래 용접용 오토 캐리지의 다른 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 용접용 오토 캐리지의 개략적인 사시 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 용접용 오토 캐리지의 개략적인 하면 구성도이다. 도면에 개시된 것과 같이, 본 발명은 대차프레임(1)과, 가이드프레임(10)과, 가이드휠(20)과, 구동바퀴(30) 및 피동바퀴(40)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이들 각 구성을 상세하게 살펴본다.

대차프레임(1)은 제어박스(2), 구동모터(3), 토치클램프(4), 용접토치(5), 이동핸들(6)과 같은 각종 장비가 장착되는 부분으로서, 하부에 일정크기의 수용공간이 마련되는 사각 형상의 프레임으로서 용접용 오토 캐리지의 차체프레임을 이룬다.

제어박스(2)는 용접용 오토 캐리지의 구동을 제어하기 위한 수단으로서 각종 조작 스위치 및 케이블 커넥터가 형성되어 대차프레임(1)의 상면 일측에 마련된다. 구동모터(3)는 구동바퀴(30)에 회전력을 제공하는 수단으로서 제어박스(2)와 인접한 대차프레임(1) 상면에 마련된다.

토치클램프(4)는 케이싱, 길이조절노브 및 각도조절노브, 용접토치 고정수단을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이와 관련해서는 본 출원인의 대한민국 등록특허 제1050047호와 대한민국 등록특허 제1363736호에 상세하게 개시된 구성과 대동소이하게 이루어질 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다. 용접토치(5)는 대차프레임(1)의 상면 중앙부위에 일정각도 하방 경사져 위치하여 토치클램프(4)에 장착되며, 토치클램프(4)에 의해 그 위치가 적절하게 조절될 수 있다.

이동핸들(6)은 용접용 오토 캐리지의 이동이나 위치 조절을 위한 수단으로서, 그 일단부위가 대차프레임(1)의 일측면에 결합되며, 결합축에 대하여 회동가능하게 장착될 수 있다. 이동핸들에 대한 구체적인 구성은 관련업계에 널리 알려져 있는바 이에 대한 설명은 생략한다.

가이드프레임(10)은 가이드휠(20)의 장착을 위한 수단으로서, 제1가이드프레임(12)과 제2가이드프레임(16)으로 이루어질 수 있다. 제1가이드프레임(12)은 한쌍으로 이루어지며, 각 일단부위가 대차프레임(1)의 양측면에 고정결합되며 각 타단부위는 대차프레임(1)의 전방으로 연장된다.

제2가이드프레임(16)은 양단부위가 각 제1가이드프레임(12)에 고정결합되어 대차프레임(1)의 전면으로부터 일정간격 이격되어 위치하되, 그 수직높이는 도면에 개시된 것과 같이 제1가이드프레임(12)의 수직높이에 비해 상방에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이는 용접토지(6)와의 간섭을 배제하기 위함이다. 본 발명은 가이드프레임이 도면과 같이 제1, 2가이드프레임으로 분리되어 결합되는 구조가 아닌 일체형구조로 이루어질 수 있음도 밝혀둔다.

가이드휠(20)은 대차프레임(1)이 이동함에 있어 용접토치(5)가 용접라인을 따라 적절하게 이동할 수 있도록 가이드하는 수단으로 제1가이드휠(22)과 제2가이드휠(26)로 이루어진다.

제1가이드휠(22)은 제2가이드프레임(16)의 중앙부위에 장착되며, 그 회전축이 용접토치(5)의 일측부위 직상방에 위치하는 것이 바람직하다. 제2가이드휠(22)은 제1가이드휠(22)과 일정간격 이격되어 제2가이드프레임(16)의 일측부위에 장착된다. 제1, 2가이드휠(22, 26)은 일정두께의 금속재질로 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 용접과정에서 발생하는 높은 열에 의해 가이드휠 자체가 손상되는 것을 방지하기 위함이다.

제1, 2가이드휠을 구성함에 있어, 도면에 개시된 것과 같이 제1가이드휠(22)의 직경을 제2가이드휠(26)의 직경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이는 구동바퀴(30)의 작동에 따라 대차프레임(1)이 용접부재의 수직격벽과 밀착되도록 하기 위함으로서 그 구체적인 이유는 후술한다.

만일, 각 가이드휠이 동일한 직경으로 이루어지는 경우에는, 제2가이드프레임의 중앙부위를 양단부위보다 전방으로 돌출시키는 구성으로서(가령 V자 구조) 전술한 구성과 동일한 효과를 기대할 수도 있을 것이다. 왜냐하면 이럴 경우, 제1가이드휠의 회전축이 제2가이드휠의 회전축보다 전방으로 더 돌출될 수 있기 때문이다.

또한, 이에 부가하여 본 발명은 제1가이드휠(22)과 제2가이드휠(26) 사이에는 영구자석(50)이 마련되는 경우를 배제하지 않는다. 영구자석(50)이 부가되면, 도 4와 같이 영구자석에 기인하는 자력이 용접부재(W)의 수직격벽(H)에 작용하게 됨에 따라, 가이드휠(20)은 수직격벽에 더욱 긴밀하게 밀착된 상태를 유지할 수 있게 된다.

구동바퀴(30)는 대차프레임(1)을 용접토치(5)에 대해 수직한 방향으로 이동시키는 수단으로서, 상호간에 일정간격 이격되어 대차프레임(1)의 후면에 마련되는 제1, 2구동바퀴(32, 36)로 이루어진다. 제1, 2구동바퀴(32, 36)는 도 3과 같이 대차프레임(1)를 기준으로 제1가이드휠(22)과 삼각형을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. 제1, 2구동바퀴(32, 36) 각각은 구동모터(3)에 의해 작동되며, 이들 상호간의 연계구성은 관련분야에서 널리 알려져 있는바 그 설명은 생략한다.

피동바퀴(40)는 상호간에 일정간격 이격되어 위치하는 제1, 2피동바퀴(42, 46)로 이루어지며, 대차프레임(1)의 전면에 설치된다. 이때, 제1, 2피동바퀴(42, 46) 각각은 제1, 2구동바퀴(32, 36) 각각과 구동축에 의해 연결되되, 각 피동바퀴가 구동축에 대하여 자유회전하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 각 구동바퀴는 구동축의 일단에 고정결합하고 각 피동바퀴를 구동축의 타단에 회전가능하게 구성하거나, 또는 이와 반대로 구성하는 등 여러 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.

피동바퀴가 이러한 구성으로 이루어지면, 구동바퀴가 작동하여 대차프레임을 일방향으로 이동시킬 때 지면(또는 용접부재의 저면부위)과의 마찰에 의해 구동된다. 본 발명이 이러한 구성을 제안하는 이유는 용접라인이 곡선구간과 직선구간이 혼재되어 있거나, 또는 다양한 곡률의 곡선구간이 혼재되어 있더라도 용이한 용접작업을 수행할 수 있도록 하기 위함이다. 이에 대한 것은 후술할 작동구성에서 상술한다.

본 발명의 개략적인 작동구성을 전술한 설명내용과 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴본다.

용접작업을 수행할 대상으로서 용접부재(W)가 정해지면, 작업자가 이동핸들(6)을 잡고 용접용 오토 캐리지(이하 캐리지)를 용접부재 근처로 이동시킨 다음, 제1가이드휠(22)을 수직격벽(H)에 밀착시킨다. 이때, 제2가이드휠(26)은 수직격벽(H)과 일정간격 이격되어 대향하게 되며, 일정각도 경사져 토치클램프(4)에 장착되어 있는 용접토치(5)의 일단부위는 용접라인(L)과 일정간격 이격되어 대향하게 된다.

제1가이드휠(22)이 수직격벽(H)에 밀착되면, 제어박스(2)의 스위치를 조작하여 구동모터(3)를 작동시킨다. 구동모터(3)가 작동하면 그 회전력은 제1, 2구동바퀴(32, 36)로 전달되고, 전달된 구동력에 의해 제1, 2구동바퀴(32, 36)는 일방향으로 회전하면서 캐리지는 ① 방향으로 서서히 이동하기 시작한다.

한편, 제1가이드휠(22) 및 제1, 2구동바퀴(32, 36) 각각은 대차프레임(1)에 대하여 삼각형을 이루는 지점에 위치하고 있으며, 제1, 2피동바퀴(42, 46) 각각은 각 구동축(33, 37)에 대하여 자유회전하도록 구성되어 있기 때문에, 제1가이드휠(22)이 수직격벽(H)에 밀착된 상태에서 제1, 2구동바퀴(32. 36)가 회전하면 ① 방향으로 이동을 시작한 캐리지는 제1가이드휠(22)을 기점으로 서서히 ② 방향으로 회전하게 되고, 이 회전운동은 제2가이드휠(26)이 수직격벽(H)과 밀착될 때까지 계속된다.

즉, 캐리지는 실선방향으로 직선운동을 하는 것이 아니라 제1가이드휠과 수직격벽의 접점을 기준으로 점선방향의 회전운동을 하게 된다. 제2가이드휠(26)이 수직격벽(H)과 밀착되어 제1, 2가이드휠(22, 26)이 동시에 수직격벽(H)과 접하게 되면 캐리지의 회전운동은 종료된다. 이에 따라, 캐리지, 즉 대차프레임(1)은 용접부재(W)와 긴밀하게 밀착된 상태를 이룬다. 이 상태는 영구자석(50)에 의해 수직격벽에 작용하는 자력에 의해 더욱 용이하게 유지될 수 있다.

제1, 2가이드휠(22, 26)이 동시에 수직격벽(H)과 긴밀하게 밀착된 상태에서 구동모터(3)의 회전력이 전달되면 제1, 2구동바퀴(32, 36) 각각은 당초의 ① 방향축과는 일정각도 경사진 상태로 회전하게 되나, 제1, 2가이드휠(22, 26)이 수직격벽(H)에 밀착되어 있기 때문에 캐리지는 ③ 방향으로 지속적으로 이동시키게 된다. 이때, 피동바퀴(42, 46) 역시 제1, 2구동바퀴(32, 36)와 같이 일정각도 경사진 상태를 이루며, 각 구동축(33, 37)의 회전과는 별개로 캐리지가 이동함에 따라 용접부재(W)의 저면과 마찰되면서 피동적인 회전운동을 하게 된다.

캐리지가 수직격벽(H)에 밀착되어 정해진 경로를 따라 이동하기 시작하면, 제어박스(2)의 스위치를 조작하여 일측단부가 용접라인(L)과 일정간격 이격되어 대향하고 있는 용접토치(5)를 작용시켜 용접라인(L)에 대한 용접작업을 수행한다. 일단 용접작업이 시작되면, 제1, 2구동바퀴는 제2가이드휠을 수직격벽에 강하게 밀착시키며 지속적인 회전운동을 하기 때문에, 용접라인이 도 4와 같이 아무리 복잡한 구조로 이루어져 있다 할지라도 캐리지는 정해진 경로를 이탈함이 없이 용접작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 가이드프레임 20 : 가이드휠
30 : 구동바퀴 40 : 피동바퀴
50 : 영구자석

Claims (3)

1. 대차프레임(1)과, 상기 대차프레임(1) 상면 일측에 마련되는 제어박스(2) 및 구동모터(3)와, 상기 대차프레임(1) 상면 타측에 마련되는 토치클램프(4)와, 상기 대차프레임(1)의 상면 중앙부위에 일정각도 하방 경사져 위치하며 토치클램프(4)에 장착되는 용접토치(5)와, 일단부위가 대차프레임(1)의 일측면에 회동가능하게 장착되는 이동핸들(6)이 구비되는 용접용 오토 캐리지로서,
   각 일단부위가 상기 대차프레임(1)의 양측면에 고정결합되며 각 타단부위는 대차프레임(1)의 전방으로 연장되는 제1가이드프레임(12)과, 양단부위가 제1가이드프레임(12) 각각에 고정결합되되 제1가이드프레임(12)과 수직높이를 달리하며 상기 대차프레임(1)의 전면으로부터 일정간격 이격되어 상방에 위치하는 제2가이드프레임(16)으로 이루어지는 가이드프레임(10)과;
   상기 제2가이드프레임(16)의 중앙부위에 장착되되, 회전축이 상기 용접토치(5)의 일측부위 직상방에 위치하는 제1가이드휠(22)과, 제1가이드휠(22)과 일정간격 이격되어 제2가이드프레임(16)의 일측부위에 장착되되 제1가이드휠(22)의 직경보다 크게 형성되는 제2가이드휠(26)로 이루어지는 가이드휠(20)과;
   상기 구동모터(3)에 의해 작동되며 대차프레임(1)을 용접토치(5)에 대해 수직한 방향으로 이동시키도록 상호간에 일정간격 이격되어 대차프레임(1)의 후면에 설치되되, 상기 대차프레임(1)를 기준으로 제1가이드휠(22)과 삼각형을 이루도록 배치되는 제1구동바퀴(32) 및 제2구동바퀴(36)로 이루어지는 구동바퀴(30)와;
   상기 제1, 2구동바퀴(32, 36) 각각과 구동축에 의해 연결되되, 각 구동축에 대하여 자유회전하도록 상기 대차프레임(1)의 전면에 설치되는 제1피동바퀴(42) 및 제2피동바퀴(46)로 이루어지는 피동바퀴(40)를;
   포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접용 오토 캐리지.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1가이드휠(22)과 제2가이드휠(26) 사이에는 영구자석(50)이 마련되는 것을 특징으로 하는 용접용 오토 캐리지.
   
   

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