KR20140106157A

KR20140106157A - 곡선을 갖는 작업대상의 용접장치

Info

Publication number: KR20140106157A
Application number: KR1020130020338A
Authority: KR
Inventors: 김효영
Original assignee: 주식회사 티씨씨벤드코리아
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-09-03

Abstract

본 발명은 용접장치에 관한 것으로, 용접 대상물인 엘보우(Elbow)를 올려서 고정하고, 상기 엘보우의 용접부분이 위쪽을 향한 상태로 지지하기 위한 엘보우 장착지그와, 상기 엘보우의 용접부에 대해 용접을 수행하기 위한 용접봉을 가지는 용접유닛과, 상기 용접유닛이 설치되는 용접유닛 지지수단과, 상기 용접봉의 용접 위치를 조정하기 위하여, 상기 용접유닛를 상기 엘보우의 용접부에 대하여 좌우, 상하, 전후 방향으로 이동시키기 위한 용접유닛 위치조정수단과, 상기 용접유닛과 용접봉 위치 조정수단을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 용접유닛이 작업대상의 엘보우 용접부에 대하여 3축 방향즉 X,Y,Z 방향으로 이동 가능하게 구비됨으로써, 정확한 용접 작업이 이루어지는 효과가 있다.

Description

곡선을 갖는 작업대상의 용접장치 {WELDING DEVICE FOR OBJECT HAVING A CURVE}

본 발명은 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡선을 갖는 작업대상물인 대형 엘보우관의 성형시 곡선부분을 용접할 수 있는 곡선을 갖는 작업대상의 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 상하수도, 플랜트 등의 공사에 강관을 주로 사용하게 되며, 특히 대형 플랜트 공사 중 하나인 수로공사에는 대형 강관을 사용하게 된다.

상기 수로공사는 사용되는 강관은 그 형상에 따라 직선 형태로 된 관부재, 직각 형상으로 된 관부재, T 자 형상으로 된 관부재로 크게 구성된다. 따라서, 상기와 같은 관부재들을 서로 연결하여 수로공사를 수행하게 되는데, 이 관부재를 서로 연결하는데 용접 접합기술이 활용된다.

이와 같이, 단면이 원형 형태로 된 두 개의 관부재를 용접 접합기술로 서로 연결하는데 활용하기 위한 용접장치가 한국특허 등록번호 제10-0829993호에 개시되어 있다.

상기 한국특허에 개시된 용접장치에 기술된 강관의 정형 이음장치는 연결하고자 하는 양쪽 강관을 파지한 상태에서 강관의 끝부분을 소정의 진원도로 성형하고, 양쪽 강관을 삽입 연결한 다음, 용접 로봇을 이용하여 용접하는 장치이다.

즉, 용접 장치는 강관의 둘레에 레일이 구비되고, 이 레일에 용접 로봇이 이동 가능하게 설치되어 상기 용접로봇이 레일을 따라 강관의 둘레를 돌면서 두 개의 강관을 연결하도록 구성되는 것이다.

한편, 상기와 같이 수로공사에 사용되는 관부재가 곡선관(엘보우(Elbow): 이하 '엘보우'라 한다)은 대형 수로공사에 사용하기 위해서 기존의 관부재를 성형하는 방법과는 전혀 다른 방법으로 성형된다.

즉, 대형 엘보우는 2 장의 철판에 각각 곡선 형태로 그려서 절단하고, 절단된 곡선 형태의 판부재 양측을 올리거나 내려서 곡면 형태로 형성한 후에, 곡면 형태로 된 부재를 오목한 부분이 서로 마주보는 상태에서 양측 가장자리를 서로 밀착시킨 후에 용접하여 성형하게 된다.

상기와 같이 곡면 형태로 된 부재의 양측 가장자리를 서로 맞대놓은 상태에서 수행하는 용접작업은 용접장치의 용접봉을 용접되는 부분에서 일정거리 유지시킨 상태에서 곡면부를 따라 이동하면서 수행하기 때문에 어렵고 매우 까다로운 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 용접을 수행하는 용접유닛을 3축 방향으로 이동시켜서 용접면과 용접봉이 일정한 간격을 유지하면서 용접 작업이 이루어질 수 있도록 한 곡선을 갖는 작업대상의 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용접 대상물인 엘보우(Elbow)를 올려서 고정하고, 상기 엘보우의 용접부분이 위쪽을 향한 상태로 지지하기 위한 엘보우 장착지그와, 상기 엘보우의 용접부에 대해 용접을 수행하기 위한 용접봉을 가지는 용접유닛과, 상기 용접유닛이 설치되는 용접유닛 지지수단과, 상기 용접유닛 지지수단에 구비되어 상기 용접봉의 용접 위치를 조정하기 위해 상기 용접유닛을 상기 엘보우의 용접부에 대하여 좌우, 상하, 전후 방향으로 이동시키기 위한 용접유닛 위치조정수단과, 상기 용접유닛과 용접봉 위치 조정수단을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엘보우 장착지그는, 상기 엘보우를 올리기 위한 테이블과, 상기 엘보우를 테이블에 장착하기 위한 장착수단과, 상기 장착수단에 의해 장착되는 엘보우를 상기 테이블에 지지하기 위한 지지수단과, 용접을 수행하기 위해 상기 테이블을 수직으로 세우기 위한 틸팅수단과, 상기 테이블을 회전하기 위한 회전수단을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 엘보우 장착수단은 상기 엘보우의 양단 내주면에 걸쳐서 올려지는 누름부재와, 상기 누름부재를 관통하여 상기 테이블에 형성된 체결홈에 나사 결합되는 체결부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 엘보우 지지수단은, 상기 엘보우의 양단 내주면에 걸리는 걸림부재와, 상기 테이블에 회전 가능하게 구비되는 회전부재와, 일단부는 상기 걸림부재에 연결되고 타단부는 상기 회전부재에 일부 감겨있는 연결부재와, 상기 회전부재를 회전시키기 위한 레버를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 틸팅수단은, 일단이 지면에 대하여 힌지 고정되고, 타단은 상기 고정부재에 이동 가능하게 결합되는 지지부재와, 상기 테이블이 수직으로 세워질 때, 상기 지지부재의 타단이 이동을 가이드 하는 가이드부와, 상기 지지부재에 힌지 고정되고, 지면에 구비되어 상기 지지부재를 가압하도록 구성되는 작동부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동수단은, 상기 테이블의 밑면에 구비되는 메인기어와, 상기 고정부재에 구비되고 상기 메인기어에 치합되는 보조기어와, 상기 보조기어를 회전시키기 위한 회전력을 발생시키는 제1모터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용접유닛 위치조정수단은, 상기 용접유닛을 상기 엘보우의 용접부에 대하여 좌우 방향(X축)으로 왕복 이동시키기 위한 X축 이동부와, 상기 용접유닛을 상기 엘보우의 용접부 위쪽에서 상하 방향(Y축 방향)으로 왕복 이동시키기 위한 Y축 이동부와, 상기 용접유닛을 상기 엘보우에 대하여 전후방향(Z축 방향)으로 왕복 이동시키기 위한 Z축 이동부와, 상기 X축 이동부, Y축 이동부, Z축 이동부를 작업자가 작동시키기 위한 조작부와, 상기 용접유닛에 구비되고, 상기 용접부로 레이저빔을 조사하여 상기 용접봉의 위치 조정을 위한 가이드가 되는 레이저를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 X축 이동부는, 상기 용접유닛의 후방에 이격되어 구비되는 제1브래킷과, 상기 제1브래킷에 수평방향으로 회전 가능하게 설치되는 제1스크류와, 상기 제1스크류에 나사 결합되어 왕복 이동되고, 상기 용접유닛에 구비되는 제1너트부재와, 상기 제1스크류를 회전시키기 위한 제1작동부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 Y축 이동부는, 상기 용접유닛의 후방에 수직으로 구비되는 제2브래킷과, 상기 제2브래킷의 일면에 상하 방향으로 구비되되, 회전 가능하게 구비되는 제2스크류와, 상기 제2스크류에 나사 결합되어 왕복이동하고, 상기 제2브래킷에 구비되는 제2너트부재와, 상기 제2브래킷에 구비되고, 상기 제2스크류를 회전시키기 위한 제2작동부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 Z축 이동부는, 상기 제1브래킷에 설치되고, 일측부에 랙이 구비되는 이동부재와, 상기 랙에 치합되는 피니언기어와, 상기 피니언기어를 회전시키기 위한 제3모터를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용접유닛은, 상기 용접봉이 구비되는 바디부와, 상기 바디부의 근방에 구비되고 상기 용접봉에 공급되는 와이어가 감겨 있는 와이어 공급릴과, 용접시 상기 용접부가 급냉 및 산화되는 것을 방지하기 위한 플럭스를 공급하는 플럭스 공급부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플럭스 공급부는, 상기 플럭스가 저장되는 플럭스 저장통과, 상기 플럭스 저장통의 플럭스를 용접부로 공급하기 위한 플럭스 공급관과, 상기 플럭스 저장통의 플럭스가 공급되는 것을 차단하는 차단밸브와, 상기 용접부에 공급된 플럭스를 회수하기 위한 플럭스 회수부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용접유닛 지지수단은, 지면에 대하여 수직으로 배치되는 수직프레임과, 상기 수직프레임에 수평 방향으로 설치되되, 승강되도록 설치되고, 상기 용접유닛 위치조정수단이 설치되는 수평프레임과, 상기 수직프레임에 구비되어 상기 수평프레임을 승강시키기 위한 승강부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 용접유닛이 작업대상의 엘보우 용접부에 대하여 3축 방향즉 X,Y,Z 방향으로 이동 가능하게 구비됨으로써, 정확한 용접 작업이 이루어지는 효과가 있다.

또한, 엘보우가 고정되는 테이블이 회전되도록 구성됨으로써, 곡면부의 용접 작업을 신속하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 용접부의 센터선에 레이저빔을 조사하는 레이저가 구비됨으로써, 용접유닛의 용접위치 설정 작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엘보우 용접 장치를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 용접장치에서 엘보우 장착지그를 보인 측면도.
도 3은 도 2의 작동상태를 보인 측면도.
도 4는 도 2의 엘보우 장착지그에서 테이블을 회전하기 위한 회전수단이 구비되는 테이블을 보인 배면도.
도 5는 도 2의 엘보우 장착지그에서 엘보우 장착수단을 보인 도면.
도 6은 도 2의 엘보우 장착지그에서 엘보우 지지수단을 보인 도면.
도 7은 도 1의 용접장치에서 용접유닛을 보인 도면.
도 8은 도 7의 용접유닛을 X,Y,Z축 방향으로 이동시키기 위한 용접봉 위치조절수단을 갖는 용접유닛을 보인 측면도.
도 9는 도 8의 용접유닛에서 용접유닛 위치조정수단의 X축 이동부를 보인 도면.
도 10은 도 8의 용접유닛에서 용접유닛 위치조정수단의 Y축 이동부를 보인 도면.
도 11은 도 8의 용접유닛에서 용접유닛 위치조정수단의 Z축 이동부를 보인 도면.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엘보우 용접 장치를 보인 측면도이고, 도 2는 도 1의 용접장치에서 엘보우 장착지그를 보인 측면도이며, 도 3은 도 2의 작동상태를 보인 측면도이다. 도 4는 도 2의 엘보우 장착지그에서 테이블을 회전하기 위한 회전수단이 구비되는 테이블을 보인 배면도이고, 도 5는 도 2의 엘보우 장착지그에서 엘보우 장착수단을 보인 도면이며, 도 6은 도 2의 엘보우 장착지그에서 엘보우 지지수단을 보인 도면이다. 도 7은 도 1의 용접장치에서 용접유닛을 보인 도면이고, 도 8은 도 7의 용접유닛을 X,Y,Z축 방향으로 이동시키기 위한 용접봉 위치조절수단을 갖는 용접유닛을 보인 측면도이다. 도 9는 도 8의 용접유닛에서 용접유닛 위치조정수단의 X축 이동부를 보인 도면이고, 도 10은 도 8의 용접유닛에서 용접유닛 위치조정수단의 Y축 이동부를 보인 도면이다. 도 11은 도 8의 용접유닛에서 용접유닛 위치조정수단의 Z축 이동부를 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 곡선을 갖는 작업 대상의 용접장치(100)는, 엘보우 장착지그(200), 용접유닛(300), 용접유닛 지지수단(400), 용접유닛 위치조정수단(500), 제어부를 포함한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 용접장치(100)에서 엘보우(Elbow)(110)는 곡선으로 된 관부재를 칭하는 것으로, 그 크기와 직경에 대해서는 제한하지 않는다.

여기서, 상기 엘보우(110)는 상기 배경이 되는 기술에서 설명한 바와 같이 한 쌍의 곡면부재를 형성한 후에, 곡면부재의 오목한 부분이 서로 마주보도로 한 후에 곡면부재의 가장자리를 맞대어 놓고 가용접 작업으로 성형하게 되는 것이다. 그리고, 엘보우(110)의 양단부 즉, 용접부(111)의 양단에는 용접 작업시 용접봉의 끝이 예열되는 2~3초의 안정시간을 갖도록 가용접을 수행하는 엔드탭(120)이 구성된다. 그리고, 이 엔드탭(120)은 대략 100-150mm 길이로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 엘보우 장착지그(200)는 용접 대상물인 엘보우(110)를 장착하고, 용접 작업시 엘보우(110)의 용접부(111)가 위를 향한 상태에 있도록 하기 위한 것으로, 테이블(210), 엘보우 장착수단(220), 엘보우 지지수단(230), 회전수단(240), 틸팅수단(250), 테이블 지지부재(260)를 포함한다.

상기 테이블(210)은 용접대상물인 엘보우(110)를 결합하여 임시 고정하기 위한 것으로, 윗면에 엘보우 장착수단(220)이 체결되는 다수의 체결홈(211)이 형성된다. 상기 다수의 체결홈(211)은 다양한 크기의 엘보우(110)를 고정할 수 있도록 일정 간격으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 테이블(210)은 후술하는 회전수단(240)에 의해 회전되도록 구성된다. 그리고 테이블(210)은 후술하는 틸팅수단(250)에 의해 그 일측을 중심으로 회동된 후에 수직 상태로 세워지도록 구성된다.

상기 엘보우 장착수단(220)은 테이블(210)에 엘보우(110)를 장착하기 위한 것으로, 엘보우(110)의 양단 내주면을 테이블(210)의 윗면을 향해 가압하는 누름부재(221)와, 누름부재(221)를 관통하여 테이블(210)의 체결홈(211)에 나사 결합되는 체결부재(222)를 포함한다.

즉, 테이블(210) 위에 있는 엘보우(110)의 양단 내주면에 누름부재(221)가 올려진 상태에서 체결부재(222)가 누름부재(221)를 관통하여 테이블(210)의 체결홈(211)에 나사 결합됨으로써, 엘보우(110)를 테이블(210)에 장착하게 된다.

상기 엘보우 지지수단(230)은 엘보우(110)의 용접 작업을 위해 테이블(210)이 수직 상태로 있을 때, 엘보우 장착수단(220)이 파손되어 테이블(210)에서 엘보우(110)가 추락하는 것을 방지하기 위하여 엘보우(110)를 테이블(210)에 대하여 지지하는 것으로, 걸림부재(231), 연결부재(232), 길이조절부(233)를 포함한다.

상기 걸림부재(231)는 고리 형상으로 형성되고, 연결부재(232)에 일단부가 연결되어 엘보우(110)의 양단 끝에 걸려 연결되도록 구성된다.

상기 연결부재(232)는 걸림부재(231)와 길이조절부(233)를 연결하고, 길이조절부(233)에 감기거나 풀리는 것에 의해 길이가 조절되도록 구성된다.

상기 길이조절부(233)는 테이블(210)의 가장자리에 회전 가능하게 구비되고 연결부재(232)를 감기 위한 회전부재(233a)와, 이 회전부재(233a)를 회전시키기 위한 레버(233b)를 포함한다. 여기서, 회전부재(233a)는 테이블(210)에 회전 가능하게 결합하거나 테이블(210)에 고정되어 있는 고정부재에 후크로 연결하여 구성할 수도 있다.

상기 회전수단(240)은 용접 작업 중에 엘보우(110)의 용접부(111)와 용접봉(311)의 끝이 일정한 간격을 유지한 상태에서 테이블(210)을 회전시키는 역할을 하게 된다. 여기서, 용접봉(311)의 끝과 용접부(111) 사이의 간격은 15-20mm 인 것이 바람직하다.

상기 회전수단(240)은 테이블(210)의 밑면에 구비되는 메인기어(241), 메인기어(241)에 치합되며 메인기어(241)보다 작은 크기로 형성되고 후술하는 고정부재(260)에 고정되는 보조기어(242), 보조기어(242)를 회전시키기 위한 제1모터(243)를 포함한다. 즉, 테이블(210)이 고정부재(260)에 회전 가능하게 구비되어 제1모터(243)의 회전력이 보조기어(242)와 메인기어(241)에 의해 테이블(210)로 전달되도록 구성되는 것이다.

상기 틸팅수단(250)은 테이블(210)을 회동시켜서 수직으로 세우고, 테이블(210)에 장착되는 엘보우(110)의 용접부(111)가 위쪽을 향한 상태로 지지하기 위한 것으로, 지지부재(251), 가이드부(252), 작동부재(253)를 포함한다.

상기 지지부재(251)는 일단부가 지면에 구비되는 프레임(270)에 힌지 고정된다. 그리고 지지부재(251)의 타단부는 후술하는 고정부재(260)에 형성된 가이드부(252)의 가이드홀(252a)에 의해 가이드되어 왕복 이동되도록 결합된다.

상기 가이드부(252)는 후술하는 고정부재(260)에 일정길이로 형성되는 장홀로 구성되는 가이드홀(252a)과, 가이드홀(252a)에 관통되어 지지부재(251)의 타단부에 고정되는 가이드핀(252b)을 포함한다.

상기 작동부재(253)는 작동시 왕복 운동하는 축부재를 갖는 실린더로 구성된다. 즉, 실린더는 일단부가 프레임(270)에 힌지 고정되어 작동시 힌지 고정되는 부분을 중심으로 회전되도록 구성된다. 그리고, 작동부재(253)는 축부재의 끝이 지지부재(251)의 중앙부분에 힌지 고정되어, 작동시 지지부재(251)를 가압하여 테이블(210)을 수직으로 세운 후에 테이블(210)이 수직상태가 유지될 수 있도록 지지하는 역할도 하게 된다.

상기 고정부재(260)는 테이블(210)의 밑면에 고정되며, 고정부재(260)의 일단부 양측이 지면에 구비되는 프레임(270)에 힌지 고정된다.

또한, 상기 엘보우 장착지그(200)에는 엘보우 지지부재(280)가 더 구비된다. 이 엘보우 지지부재(280)는 테이블(210)에 볼트로 분리 가능하게 체결되고 엘보우(110)의 외주면 하측을 지지하도록 구성된다. 그리고, 이 엘보우 지지부재(280)는 테이블(210)이 수직으로 세워져 용접 작업이 진행 중이거나 진행하고자 할 때 엘보우 장착수단(220)이 파손되거나 헐거워져서 엘보우(110)가 테이블(210)에서 추락되는 것을 방지하게 된다.

상기 용접유닛 지지수단(400)은 용접 작업을 수행하는 용접유닛(300)을 상하로 이동 가능하게 설치하여 지지하는 것으로, 수직프레임(410), 수평프레임(420), 승강부(430)를 포함한다.

상기 수직프레임(410)은 지면에 대하여 수직으로 배치되며, 용접유닛(300)이 설치되는 수평프레임(420)이 승강부(430)에 의해 승하강되는 것을 지지하게 된다.

상기 수평프레임(420)은 수직프레임(410)에 대하여 수평으로 설치되며, 일단부에는 후술하는 용접유닛(300)이 설치되고, 타단부에는 후술하는 플럭스 회수부(340)가 구비된다.

상기 승강부(430)는 수평프레임(420)을 수직프레임(410)에서 수직으로 왕복 이동시키는 것으로, 제2모터(431), 구동체인(432), 한 쌍의 스프라켓(433)을 포함한다.

상기 승강부(430)는 한 쌍의 스프라켓(433)에 구동체인(432)이 감겨 수직으로 배치되고, 하나의 스프라켓(433)에 제2모터가 연결되어 회전시키도록 구성되며, 상기 구동체인(432)에 수평프레임(420)이 결합되는 구조이다. 따라서, 승강부(430)는 제2모터(431)의 구동에 의해 스프라켓(433)이 회전될 때, 상기 구동체인(432)에 의해 수평프레임(420)이 상하로 승강되도록 하는 것이다. 이 승강부(430)는 통상적인 기술로서 각 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 수직프레임(410)의 근처에는 용접유닛(300)을 조작하여 용접작업을 수행하기 위한 작업자가 탑승하여 상하로 왕복 이동하기 위한 승강기(700)가 구비된다. 상기 승강기(700)는 설비, 제조 업체 등에서 통상적으로 사용하는 것으로, 구성요소 및 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 용접유닛(300)은 용접 작업을 수행하는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 바디부(310), 와이어 공급릴(320), 플럭스 공급부(330), 제어부를 포함한다.

상기 바디부(310)는 용접을 수행하는 용접봉(311)이 수직방향으로 구비되며, 후술하는 용접유닛 위치조정수단(500)에 설치된다.

용접봉(311)은 와이어 공급릴(320)에서 공급되는 와이어(321)를 녹이면서 용접을 수행하는 부품으로서, 바디부(310)에 수직으로 설치되며 그 하단이 하측을 향하도록 구성된다. 그리고 바디부(310)는 후술하는 용접유닛 위치조정수단(500)에 의해 X축, Y축, Z축 방향으로 각각 왕복 이동되도록 구성된다.

상기 와이어 공급릴(320)은 용접봉(311)으로 공급되는 와이어(321)가 감겨있는 것으로, 바디부(310)의 상부에 구비된다.

또한, 플럭스 공급부(330)는 용접시 용접부(111)가 급냉되거나 산화되는 것을 방지하기 위하여 플럭스를 공급하는 것으로, 바디부(310)의 인근에 구비되며 플럭스인 모래가 저장되는 플럭스 저장통(331)과, 플럭스를 용접부(111)로 공급하기 위한 플럭스 공급관(332)과, 플럭스 저장통(331)의 플럭스가 공급되는 것을 차단하기 위한 차단밸브(333)를 포함한다.

상기 플럭스 공급부(330)에는 사용된 플럭스인 모래를 흡입하여 플럭스 저장통(331)으로 모으기 위한 플럭스 회수부(340)가 더 구비된다. 이 플럭스 회수부(340)는 진공청소기와 같은 원리로 모터를 구동하여 흡입관(341)으로 플럭스인 모래를 흡입할 수 있도록 구성된다.

상기 용접유닛 위치조정수단(500)은 용접봉(311)이 용접을 수행할 때 용접봉(311)의 끝이 용접부(111)에서 일정간격 이격된 상태에서 용접부(111)에 대해 수직 상태가 되도록 용접봉(311)의 위치를 X축, Y축, Z축 방향으로 이동시키는 역할을 한다.

이 용접유닛 위치조정수단(500)은 용접봉(311)이 설치되는 바디부(310)를 도 7에서 좌우방향, 상하방향, 전후방향으로 왕복 이동시키기 위한 것으로, X축 이동부(510), Y축 이동부(520), Z축 이동부(530), 레이저(540), 조작부를 포함한다.

여기서, X축은 바디부(310)의 용접봉(311)이 엘보우(110)의 용접부(111)에 대하여 좌우 방향으로 이동되는 방향을 나타내는 것이고, Y축은 바디부(310)에 구비되는 용접봉(311)이 상하로 이동되는 방향을 나타내며, Z축은 바디부(310)의 용접봉(311)가 엘보우(110)에 대하여 전진하거나 후진하는 전후 방향을 나타내는 것이다.

상기 X축 이동부(510)는 바디부(310)의 후면에서 이격되어 구비되는 제1브래킷(511)과, 제1브래킷(511)에 수평방향으로 회전 가능하게 구비되는 제1스크류(512)와, 바디부(310)를 수직으로 이동 가능하게 결합하는 제2브래킷(521)에 고정되어 제1스크류(512)에 나사 결합되어 왕복 이동되는 제1너트부재(513)와, 제1스크류(512)를 회전시키기 위한 제1작동부(514)를 포함한다.

상기 제1작동부(514)는 제1스크류(512)의 일단부에 고정되고, 작업자가 손으로 잡고 돌릴 수 있는 작동핸들로 구성된다. 그리고 제1작동부(514)는 제1스크류(512)의 일단부를 모터 축에 연결하여, 모터의 구동에 의해 회전되도록 구성할 수 있는 것이다.

상기 X축 이동부(510)는 작동레버의 회전시 바디부(310)가 제1스크류(512)를 따라 X축 방향으로 이동될 때, 바디부(310)의 하중이 제1스크류(512)와 제1너트부재(513)에 영향을 주는 것을 감소시키고 바디부(310)의 X축 방향의 이동을 원활하게 가이드하는 제1가이드부(515)를 더 포함한다.

제1가이드부(515)는 제2브래킷(521)의 뒷면에 구비되고 관통홀이 형성되는 제1이동 브래킷(515a)과, 제1브래킷(511)에 이격되어 수평으로 고정되고 관통홀에 끼워지는 제1가이드바(515b)를 포함한다.

Y축 이동부(520)는 바디부(310)에서 이격되어 구비되는 제2브래킷(521), 제2브래킷(521)에 수직으로 회전 가능하게 구비되는 제2스크류(522)와, 제2스크류(522)에 나사 결합되어 왕복 이동하며 바디부(310)의 후면에 구비되는 제2너트부재(523)와, 제2스크류(523)를 회전시키기 위한 제2작동부(524)를 포함한다.

상기 제2작동부(524)는 제2스크류(522)의 일단에 연결되는 작동핸들이나 모터로 구성할 수 있다.

또한, Y축 이동부(520)는 제2브래킷(521)과 바디부(310)에 구비되어 바디부(310)가 Y축 방향으로 이동되는 것을 가이드하며 지지하는 제2가이드부(미도시)를 더 포함한다.

상기 Z축 이동부(530)는 용접유닛(400)을 엘보우(110)에 대하여 전후 방향 즉, Z축 방향으로 이동시키기 위한 것으로, 제3모터(531), 피니언기어(532), 랙(533a)이 구비된 이동부재(533)를 포함한다.

상기 제3모터(531)는 회전력을 발생시키는 것으로, 용접유닛이 설치된 수평프레임(420)에 구비된다. 그리고, 제3모터(531)의 회전축에는 피니언기어(532)가 연결되어 회전되도록 구성된다.

상기 이동부재(533)는 Z축 방향으로 설치되고, 일측에는 피니언기어(532)와 치합되는 일정길이로 된 랙(533a)이 구비된다. 즉, 피니언기어(532)가 제3모터(531)에 의해 회전될 때, 이동부재(533)가 Z축 방향으로 왕복 이동되는 것이다.

또한, Z축 이동부(530)는 이동부재(533)가 결합되는 결합브래킷(534)과, 상기 결합브래킷(534)에 이동 가능하게 결합되고 제1브래킷(511)에 구비되는 가이드레일(535)을 더 포함한다. 즉, 결합브래킷(534)과 가이드레일(535)은 LM가이드 형태로 구성되어 가이드레일(535)에 고정되어 있는 제1브래킷(511)을 작업자가 밀거나 당겨서 용접유닛(400)의 Z축 방향 이동을 조절하게 되는 것이다.

상기 레이저(540)는 용접봉(311)에 결합되어 레이저빔을 엘보우(110)의 용접부(111)로 조사하는 부품이다. 즉, 레이저(540)는 레이저빔을 용접부(111)로 조사하여 용접봉(311)의 끝이 용접부(111)의 센터선에 위치될 수 있도록 포인트 역할을 하게 된다.

한편, 상기 용접유닛 위치조정수단(500)은 X축 이동부(510), X축 이동부(520), Z축 이동부(530)를 각각 제어부에 연결하고, 용접봉(311)에 레이저를 대신하여 적외선을 발생시키는 적외선 발생부를 구비한 후에, 이 적외선 발생부를 제어부에 연결하여 구성한다.

즉, 제어부가 적외선 발생부에서 조사되는 적외선이 용접부(111)에 반사되는 양을 검출한 후에, 용접부(111)와 용접봉(311)과의 거리를 산출하고, 이 산출된 거리를 토대로 X축 이동부(510), Y축 이동부(520), Z축 이동부(530)의 이동을 제어하여 용접봉(311)의 위치를 자동으로 조정하도록 구성할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 엘보우 성형용 용접장치에 대한 작용을 간략하게 설명하기로 한다.

먼저, 용접 대상물이면서 가용된 엘보우(110)를 테이블(210)에 올려서 장착하여야 한다.

즉, 작업자는 엘보우(110)를 테이블(210)에 올려 놓고, 엘보우 장착지그(200)의 엘보우 장착수단(220)으로 엘보우(110)의 양단 내주면을 고정한 후에, 테이블(210)의 구비된 엘보우 지지수단(230)의 걸림부재(231)를 엘보우(110)의 양단에 걸고 엘보우 지지수단(230)의 회전부재(233a)를 회전시켜서 걸림부재(231)를 연결하는 연결부재(232)를 팽팽하게 한다. 그런 다음 엘보우(110)의 외측 하부에 엘보우 지지부재(280)를 밀착시킨 후에 볼트로 테이블(210)에 체결함으로써 테이블(210)에 엘보우(110)를 장착하는 작업을 완료한다.

이후에, 작업자는 틸팅수단(250)을 작동시켜 테이블(210)을 수직으로 세워 테이블(210)에 장착된 엘보우(110)의 용접부가 위쪽을 향하도록 한다.

그런 다음, 작업자는 용접유닛 지지수단(400)을 작동시켜 용접유닛(300)을 테이블(210)에 장착된 엘보우(110)의 용접부(111)보다 높은 위치로 이동시킨다. 그리고, 용접유닛 위치조정수단(500)의 Z축 이동부(530)를 작동시켜 용접유닛(300)을 엘보우(110)의 용접부(111)가 있는 위치로 이동시킨다. 이후에, 용접유닛(300)에 구비되는 레이저를 작동시켜 레이저 빔이 엘보우(110)의 용접부(111)에 비쳐지도록 한다. 그런 다음 작업자는 X축 이동부(510), Y축 이동부(520), Z축 이동부(530)를 작동시켜 용접유닛(300)을 조금씩 용접봉(311)의 하단부가 용접부(111)에 위쪽에 위치되도록 하되, 용접봉(311)이 용접부(111)로부터 거리가 15~20mm 되도록 하여, 용접유닛(300)의 셋팅을 완료한다.

그런 다음, 용접유닛(300)과 플럭스 공급부(330)를 작동시켜 용접 작업을 수행하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 용접장치
110 : 엘보우 111 : 용접부
120 : 앤드탭
200 : 엘보우 장착지그 210 : 테이블
211 : 체결홈
220 : 엘보우 장착수단 221 : 누름부재
222 : 체결부재
230 : 엘보우 지지수단 231 : 걸림부재
232 : 연결부재 233 : 길이조절부
240 : 회전수단 241 : 메인기어
242 : 보조기어 243 : 제1모터
250 : 틸팅수단 251 : 지지부재
252 : 가이드부
260 : 고정부재
270 : 테이블 프레임
280 : 엘보우 지지부재
300 : 용접유닛
310 : 바디부 311 : 용접봉
320 : 와이어 공급릴 321 : 와이어
330 : 플럭스 공급부 331 : 플러그 저장통
332 : 플러그 공급관 333 : 차단밸브
400 : 용접유닛 지지수단
410 : 수직프레임
420 : 수평프레임
430 : 승강부 431 : 제2모터
432 : 구동체인 433 : 스프라켓
500 : 용접유닛 위치조정수단
510 : X축 이동부 511 : 제1브래킷
512 : 제1스크류 513 : 제1너트부재
514 : 제1작동부 515 : 제1가이드부
520 : Y축 이동부 521 : 제2브래킷
522 : 제2스크류 523 : 제2너트부재
524 : 제2작동부
530 : Z축 이동부 531 : 제3모터
532 : 피니언 533 : 이동부재
540 : 레이저
700 : 승강기

Claims

용접 대상물인 엘보우(Elbow)를 올려서 고정하고, 상기 엘보우의 용접부분이 위쪽을 향한 상태로 지지하기 위한 엘보우 장착지그와;
상기 엘보우의 용접부에 대해 용접을 수행하기 위한 용접봉을 가지는 용접유닛과;
상기 용접유닛이 설치되는 용접유닛 지지수단과;
상기 용접유닛 지지수단에 구비되어 상기 용접봉의 용접 위치를 조정하기 위해 상기 용접유닛을 상기 엘보우의 용접부에 대하여 좌우, 상하, 전후 방향으로 이동시키기 위한 용접유닛 위치조정수단과,
상기 용접유닛과 용접봉 위치 조정수단을 제어하기 위한 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제1항에 있어서,
상기 엘보우 장착지그는,
상기 엘보우를 올리기 위한 테이블와,
상기 엘보우를 테이블에 장착하기 위한 장착수단과,
상기 장착수단에 의해 장착되는 엘보우를 상기 테이블에 지지하기 위한 지지수단과,
용접을 수행하기 위해 상기 테이블을 수직으로 세우기 위한 틸팅수단과,
상기 테이블을 회전하기 위한 회전수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제2항에 있어서,
상기 엘보우 장착수단은
상기 엘보우의 양단 내주면에 걸쳐서 올려지는 누름부재와,
상기 누름부재를 관통하여 상기 테이블에 형성된 체결홈에 나사 결합되는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제2항에 있어서,
상기 엘보우 지지수단은,
상기 엘보우의 양단 내주면에 걸리는 걸림부재와,
상기 테이블에 회전 가능하게 구비되는 회전부재와,
일단부는 상기 걸림부재에 연결되고 타단부는 상기 회전부재에 일부 감겨있는 연결부재와,
상기 회전부재를 회전시키기 위한 레버;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제2항에 있어서,
상기 틸팅수단은,
일단이 지면에 대하여 힌지 고정되고, 타단은 상기 고정부재에 이동 가능하게 결합되는 지지부재와,
상기 테이블이 수직으로 세워질 때, 상기 지지부재의 타단이 이동을 가이드 하는 가이드부와,
상기 지지부재에 힌지 고정되고, 지면에 구비되어 상기 지지부재를 가압하도록 구성되는 작동부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제2항에 있어서,
상기 회동수단은,
상기 테이블의 밑면에 구비되는 메인기어와,
상기 고정부재에 구비되고 상기 메인기어에 치합되는 보조기어와,
상기 보조기어를 회전시키기 위한 회전력을 발생시키는 제1모터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제1항에 있어서,
상기 용접유닛 위치조정수단은,
상기 용접유닛을 상기 엘보우의 용접부에 대하여 좌우 방향(X축)으로 왕복 이동시키기 위한 X축 이동부와,
상기 용접유닛을 상기 엘보우의 용접부 위쪽에서 상하 방향(Y축 방향)으로 왕복 이동시키기 위한 Y축 이동부와,
상기 용접유닛을 상기 엘보우에 대하여 전후방향(Z축 방향)으로 왕복 이동시키기 위한 Z축 이동부와,
상기 X축 이동부, Y축 이동부, Z축 이동부를 작업자가 작동시키기 위한 조작부와,
상기 용접유닛에 구비되고, 상기 용접부로 레이저빔을 조사하여 상기 용접봉의 위치 조정을 위한 가이드가 되는 레이저;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제7항에 있어서,
상기 X축 이동부는,
상기 용접유닛의 후방에 이격되어 구비되는 제1브래킷과,
상기 제1브래킷에 수평방향으로 회전 가능하게 설치되는 제1스크류와,
상기 제1스크류에 나사 결합되어 왕복 이동되고, 상기 용접유닛에 구비되는 제1너트부재와,
상기 제1스크류를 회전시키기 위한 제1작동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제7항에 있어서,
상기 Y축 이동부는,
상기 용접유닛의 후방에 수직으로 구비되는 제2브래킷과,
상기 제2브래킷의 일면에 상하 방향으로 구비되되, 회전 가능하게 구비되는 제2스크류와,
상기 제2스크류에 나사 결합되어 왕복이동하고, 상기 제2브래킷에 구비되는 제2너트부재와,
상기 제2브래킷에 구비되고, 상기 제2스크류를 회전시키기 위한 제2작동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 Z축 이동부는,
상기 제1브래킷에 설치되고, 일측부에 랙이 구비되는 이동부재와,
상기 랙에 치합되는 피니언기어와,
상기 피니언기어를 회전시키기 위한 제3모터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제1항에 있어서,
상기 용접유닛은,
상기 용접봉이 구비되는 바디부와,
상기 바디부의 근방에 구비되고 상기 용접봉에 공급되는 와이어가 감겨 있는 와이어 공급릴과,
용접시 상기 용접부가 급냉 및 산화되는 것을 방지하기 위한 플럭스를 공급하는 플럭스 공급부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제11항에 있어서,
상기 플럭스 공급부는,
상기 플럭스가 저장되는 플럭스 저장통과,
상기 플럭스 저장통의 플럭스를 용접부로 공급하기 위한 플럭스 공급관과,
상기 플럭스 저장통의 플럭스가 공급되는 것을 차단하는 차단밸브와,
상기 용접부에 공급된 플럭스를 회수하기 위한 플럭스 회수부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.
제1항에 있어서,
상기 용접유닛 지지수단은,
지면에 대하여 수직으로 배치되는 수직프레임과,
상기 수직프레임에 수평 방향으로 설치되되, 승강되도록 설치되고, 상기 용접유닛 위치조정수단이 설치되는 수평프레임과,
상기 수직프레임에 구비되어 상기 수평프레임을 승강시키기 위한 승강부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡선 형상을 갖는 작업대상의 용접장치.