KR20150019720A

KR20150019720A - 자동화 용접장치

Info

Publication number: KR20150019720A
Application number: KR20130096892A
Authority: KR
Inventors: 조재영; 최인규
Original assignee: 조재영; 최인규
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-02-25

Abstract

본 발명은 연속적인 용접 작업이 가능함과 더불어 다양한 방식의 용접을 수행할 수 있도록 한 새로운 형태의 자동화 용접장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 베이스프레임에 메인 회전축을 회전 가능하게 설치하고, 상기 메인 회전축에는 방사 방향을 향해 돌출된 복수의 지지프레임을 구비하며, 상기 각 지지프레임의 상면에는 용접 대상물이 안착 고정되는 작업테이블을 회전 및 틸팅 가능하게 결합하고, 상기 베이스프레임에 구비된 수직바에 용접부를 승강 이동 및 수평 이동 가능하게 설치한 자동화 용접장치를 제공함으로써 연속 반복적인 자동화된 용접 작업을 수행할 수 있음과 더불어 용접 대상물의 형상이나 용접 위치에 상관없이 다양한 작업이 가능하도록 한 것이다.

Description

자동화 용접장치{automatic welding apparatus}

본 발명은 용접장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속적인 용접 작업이 가능함과 더불어 다양한 방식의 용접을 수행할 수 있도록 한 새로운 형태의 자동화 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접장치는 두 모재 간을 용접하여 고정하는 장치이다.

이러한 용접장치는 통상 작업자가 수작업으로써 두 모재 간의 접촉 부위를 용접하여 진행됨에 따라 작업시간이 오래 소요될 수밖에 없을 뿐 아니라 대량 생산 작업의 경우 많은 작업자가 필요하였던 단점이 있었다.

이에 따라, 최근에는 용접토치가 자동화된 설비에 의해 자동으로 이동되면서 모재에 대한 용접을 수행할 수 있도록 구성하고 있으며, 이를 통해 작업 시간의 단축 및 작업자의 축소를 이룰 수 있도록 하고 있다.

하지만, 전술된 종래의 자동화된 용접장치는 비록 용접작업이 자동화된 프로그램에 의해 연속적으로 수행된다 하더라도 용접의 수행을 위해 모재를 설치하는 작업을 위한 작업자 및 용접 완료된 모재를 배출하는 작업을 위한 작업자가 각각 필요할 수밖에 없다는 작업자 축소의 한계가 있었다.

또한, 종래의 자동화된 용접장치는 용접토치를 다양한 방향으로 움직이면서 용접할 수 있도록 구성하기 위해서는 상기 용접토치의 3차원 이동을 위한 프로그램 및 로봇암의 구조가 필요함에 따라 전체적인 구조가 복잡하고 장비의 가격이 비쌀 수밖에 없었던 문제점이 있었다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접장치에 대한 구조를 개선하여 용접 작업이 빠르면서도 연속적으로 진행될 수 있도록 하고, 또한 모재가 다양한 방향으로 움직이거나 회전될 수 있도록 함으로써 용접토치의 동작을 위한 구조를 최대한 단순화시킬 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 자동화 용접장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동화 용접장치에 따르면 베이스프레임; 상기 베이스프레임에 회전 가능하게 설치되어 제1회전구동부로부터 제공받은 구동력에 의해 회전되는 메인 회전축; 상기 메인 회전축으로부터 방사 방향을 향해 돌출된 복수의 지지프레임; 상기 각 지지프레임의 상면에 각각 설치되며, 그 상면으로 용접 대상물이 안착 고정되는 작업테이블; 그리고, 상기 베이스프레임로부터 수직하게 설치된 수직바에 설치되면서 어느 한 작업테이블의 상측에 위치된 상태로 해당 작업테이블에 안착된 용접 대상물을 용접하는 용접부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 각 작업테이블은 각 지지프레임에 틸팅 가능하게 설치되고, 상기 각 지지프레임에는 상기 각 작업테이블을 틸팅시키는 틸팅용 구동부가 각각 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 작업테이블은 상기 각 지지프레임의 상면에서 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 지지프레임에는 작업테이블을 회전시키는 제2회전구동부가 각각 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 작업테이블은 블록체로 형성되고, 상기 작업테이블의 상면에는 해당 작업테이블의 중심을 기준으로 방사 방향을 따라 각각 이동하면서 용접 대상물을 파지하는 둘 이상의 파지부재가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접부는 상기 수직바에 설치된 이동부재와, 상기 이동부재로부터 작업테이블의 직상방을 향해 연장된 연장부재와, 상기 연장부재에 수직하게 세워진 상태로 설치되는 용접토치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이와 함께, 상기 이동부재는 상기 수직바에 승강 가능하게 설치되고, 상기 수직바에는 상기 용접부의 이동부재를 승강시키는 승강용 구동부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 자동화 용접장치는 각 작업테이블이 회전프레임의 회전동작에 의해 용접토치의 직하방에 순차적으로 위치되면서 상기 용접토치에 의한 용접 작업이 진행될 수 있고, 어느 한 작업테이블에 안착된 용접 대상물의 용접이 진행되는 도중에는 다른 한 작업테이블에 용접 대상물을 안착하거나 혹은, 용접이 완료된 용접 대상물을 분리하는 작업이 동시에 진행될 수 있게 되어 연속적인 용접 작업이 가능하게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 자동화 용접장치는 작업테이블을 회전 및 틸팅 가능하게 구성함으로써, 작업테이블에 안착된 용접 대상물의 용접시 용접토치를 움직이지 않더라도 필요에 따른 용접 작업을 수행할 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치의 구조를 설명하기 위해 나타낸 정면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치의 구조를 설명하기 위해 나타낸 평면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치 중 작업테이블에 대한 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 요부 단면도
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치에 의해 용접 작업을 진행하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 상태도

이하, 본 발명에 따른 자동화 용접장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치를 설명하기 위해 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치를 설명하기 위해 나타낸 평면도이다.

이들 도면에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치는 크게 베이스프레임(100)과, 메인 회전축(200)과, 지지프레임(300)과, 작업테이블(400) 및 용접부(500)를 포함하여 구성된다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 베이스프레임(100)은 지면이나 각종 테이블 등에 안착 설치되는 부위이다.

상기한 베이스프레임(100)은 통상의 평판 테이블로 형성할 수도 있고, 본 발명의 실시예로 도시된 바와 같이 복수의 레그를 갖는 구조로 형성할 수도 있다.

또한, 상기 베이스프레임(100)의 중앙측 부위에는 상부로 돌출된 고정돌부(110)가 형성되어 이루어진다.

다음으로, 상기 메인 회전축(200)은 상기 베이스프레임(100)에 회전 가능하게 설치되는 부위이다.

상기한 메인 회전축(200)은 상기 베이스프레임(100)에 형성된 고정돌부(110)의 지지를 받아 회전되도록 구성됨과 더불어 제1회전구동부로부터 구동력을 전달받도록 구성된다.

상기 제1회전구동부는 주축용 모터(211) 및 감속기(212)를 포함하여 구성되며, 상기 감속기(212)와 상기 메인 회전축(200) 간은 벨트(213)를 통해 동력 전달이 이루어지도록 구성된다.

다음으로, 상기 지지프레임(300)은 후술될 작업테이블(400)을 안착 지지하기 위한 부위이다.

특히, 상기 지지프레임(300)은 복수로 제공됨과 더불어 상기 메인 회전축(200)의 둘레면을 따라 등간격을 이루도록 배치되면서 상기 메인 회전축(200)으로부터 방사 방향을 향해 돌출되도록 형성된다.

이때, 상기 각 지지프레임(300)은 상기 메인 회전축(200)과 단일체로 구성할 수도 있고, 상기 메인 회전축(200)과는 별개의 구성으로 제공되면서 상기 메인 회전축(200)의 둘레면에 고정 결합되도록 구성할 수도 있다.

다음으로, 상기 작업테이블(400)은 용접 대상물(10)이 안착 고정되면서 상기 용접 대상물(10)에 대한 용접 작업을 진행하기 위한 부위로써, 상기 각 지지프레임(300)의 상면에 각각 설치된다.

상기한 작업테이블(400)은 원형의 블록체로 형성되고, 상기 작업테이블(400)의 상면에는 해당 작업테이블(400)의 중심을 기준으로 방사 방향을 따라 각각 이동하면서 용접 대상물(10)을 파지하는 둘 이상의 파지부재(410)가 포함되어 구성되며, 이때 상기 각 파지부재(410)는 상기 작업테이블(400)의 상면에 등간격을 이루도록 배치된다.

특히, 본 발명의 실시예에서는 상기 작업테이블(400)의 상면 중 상기 각 파지부재(410)의 이동 방향측으로는 상기 각 파지부재(410)의 하단을 관통하는 스크류축(420)이 각각 설치되고, 상기 각 스크류축(420)의 끝단에는 서브 베벨기어(430)가 각각 설치되며, 상기 각 스크류축(420)의 서브 베벨기어(430)들은 메인 베벨기어(440)에 의해 서로 연동되도록 구성되고, 상기 각 스크류축(420) 중 어느 한 스크류축에는 이동용 모터(450)를 동력 전달 가능하게 결합하여 구성됨을 제시한다. 이러한 구성은 상기 각 파지부재(410)가 이동용 모터(450)를 이용하여 일괄적으로 이동되면서 용접 대상물(10)을 파지하도록 한 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 작업테이블(400)이 상기 각 지지프레임(300)의 상면에서 각각 회전 가능하게 설치됨을 추가로 제시한다.

즉, 상기 작업테이블(400)을 회전 가능하게 설치함으로써 용접부(500)를 이동시키면서 용접 작업을 수행하도록 한 것이 아닌 작업테이블(400)의 동작에 의해 용접 작업이 수행될 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 지지프레임(300)에는 작업테이블(400)을 회전시키는 제2회전구동부가 각각 구비되며, 상기 제2회전구동부는 테이블용 모터(310) 및 이 테이블용 모터(310)의 구동력을 작업테이블(400)로 전달하는 전달축(320)을 포함하여 이루어짐을 그 예로 한다.

이와 함께, 본 발명의 실시예에서는 상기 각 작업테이블(400)이 각 지지프레임(300)에 틸팅 가능하게 설치되고, 상기 각 지지프레임(300)에는 상기 각 작업테이블(400)을 틸팅시키는 틸팅용 구동부가 각각 더 포함되어 구성됨을 특징으로 제시한다.

즉, 상기한 작업테이블(400)의 틸팅 가능한 구조를 통해 용접 대상물(10)의 내측 모서리와 같이 더욱 다양한 부위에 대한 용접 작업이 가능하도록 한 것이다.

이를 위해, 지지프레임(300)은 평면에서 볼 때 작업테이블(400)의 양측 벽면을 감싸는 구조로 형성되고, 상기 작업테이블(400)의 양측 벽면에는 힌지축(460)이 각각 설치되어 상기 작업테이블(400)이 상기 지지프레임(300)으로부터 자유롭게 기울어질 수 있도록 구성하며, 틸팅용 구동부는 상기 작업테이블(400)의 내측 벽면으로부터 연장 형성된 연장프레임(331)을 승강시키는 실린더(332)로 구성함을 그 예로 한다.

다음으로, 상기 용접부(500)는 작업테이블(400)에 안착된 용접 대상물(10)을 용접하는 구성으로써, 상기 베이스프레임(100)로부터 수직하게 설치된 수직바(120)에 설치된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 용접부(500)가 이동부재(510)와, 연장부재(520) 및 용접토치(530)를 포함하여 구성됨을 제시한다.

여기서, 상기 이동부재(510)는 상기 수직바(120)에 설치되는 부위이고, 상기 연장부재(520)는 상기 이동부재(510)로부터 작업테이블(400)의 직상방을 향해 연장 설치된 부위이며, 상기 용접토치(530)는 상기 연장부재(520)에 수직하게 세워진 상태로 설치되면서 용접 대상물(10)을 용접하는 부위이다.

특히, 상기 이동부재(510)는 상기 수직바(120)에 승강 가능하게 설치되고, 상기 수직바(120)에는 상기 용접부(500)의 이동부재(510)를 승강시키는 승강용 구동부가 더 포함되어 구성됨을 제시하며, 이때 상기 승강용 구동부는 승강 실린더(540)임을 그 예로 한다.

더욱이, 상기 용접토치(530)는 상기 연장부재(420)의 연장 방향을 따라 수평 이동 가능하게 구성함이 더욱 바람직하다.

전술된 바와 같이 용접부(500)를 승강 이동 및 수평 이동 가능하도록 구성한 이유는 용접 대상물(10)의 높이나 직경 등에 관계없이 공용으로의 사용이 가능하도록 한 것이다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치를 이용한 용접 대상물(10)의 용접 작업 과정을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 첨부된 도 1과 같은 최초의 상태에서 작업테이블(400) 상면에 용접 대상물(10)을 안착시킨 후 이동용 모터(450)를 구동시켜 각 파지부재(410)를 수평 이동시킴으로써 상기 각 파지부재(410)에 의해 상기 용접 대상물(10)이 파지된 상태로 해당 작업테이블(400)에 고정될 수 있도록 하며, 이는, 첨부된 도 4에 도시된 바와 같다.

이때, 용접부(500)를 이루는 용접토치(530)는 상기 용접 대상물(10)의 설치에 간섭을 발생하지 않는 위치에 있도록 이동부재(510)와 연동부재(520)의 위치를 각각 조절하며, 상기 용접 대상물(10)의 설치가 완료된 상태에서는 상기 용접토치(530)가 작업 위치에 있도록 이동부재(510)와 연동부재(520)의 위치를 각각 조절한다.

그리고, 전술된 용접 대상물(10)에 대한 준비와 용접 작업에 대한 준비가 완료되면, 본 발명의 실시예에 따른 자동화 용접장치로 전원을 공급하여 용접 작업을 실시한다.

이의 경우, 작업테이블(400)은 제2회전구동부를 이루는 테이블용 모터(310)의 동작 제어에 의해 지지프레임(300)으로부터 회전되며, 이로 인해 용접부(500)가 제자리에 유지되더라도 상기 작업테이블(400)의 회전에 의해 상기 상기 작업테이블(400)의 상면에 클램핑된 용접 대상물(10)에 대한 용접이 이루어질 수 있게 된다.

특히, 용접 위치나 용접 방향에 따라 상기 작업테이블(400)은 틸팅용 구동부를 이루는 실린더(332)의 동작 제어를 통해 상기 지지프레임(300)으로부터 기울어진 상태를 이루도록 함으로써 더욱 다양한 용접 작업을 수행할 수 있게 되며, 이에 대하여는 첨부된 도 5에 도시한 바와 같다.

그리고, 상기한 작업테이블(400)에 클램핑된 용접 대상물(10)의 용접 작업이 완료되면 제1회전구동부를 이루는 주축용 모터(211)의 동작 제어에 의해 메인 회전축(200)이 회전되고, 이러한 메인 회전축(200)의 회전에 의해 각 지지프레임(300) 역시 함께 회전된다.

이의 경우, 상기 용접 작업이 완료된 용접 대상물(10)을 클램핑하고 있던 작업테이블(400)은 반출 위치에 놓임과 더불어 용접 작업을 수행하고자 하는 새로운 용접 대상물(10)이 클램핑된 작업테이블(400)은 상기 용접토치(530)의 직하방에 놓이게 된다.

따라서, 작업자는 상기 새로운 용접 대상물(10)에 대한 용접 작업이 진행되는 동안에 상기 반출 위치에 놓인 작업테이블(400)로부터 용접 대상물(10)을 취출함과 더불어 새로운 용접 대상물(10)을 고정함으로써 끊임없는 연속적인 작업이 가능하게 된다.

결국, 본 발명의 자동화 용접장치는 연속적인 용접 작업이 가능하게 된 장점이 있다.

또한, 본 발명의 자동화 용접장치는 작업테이블(400)이 회전 및 틸팅 가능하게 구성됨과 더불어 용접토치(530)의 위치 역시 다양하게 변경될 수 있도록 구성됨에 따라 더욱 다양한 방식의 용접 및 다양한 부위의 용접을 수행할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 자동화 용접장치는 첨부된 각 도면에 따른 실시예로만 실시될 수 있는 것으로 한정되지 않는다. 즉, 작업테이블(400)의 경우 실시예로 도시된 바와는 달리 두 개로 구성하거나 혹은, 넷 이상으로 구성할 수도 있고, 용접부(500) 역시 둘 이상으로 구성할 수도 있는 것이다.

이렇듯, 본 발명에 따른 자동화 용접장치는 다양한 변형이 가능한 유용한 발명이라 할 수 있다.

100. 베이스프레임 110. 고정돌부
120. 수직바 200. 메인 회전축
211. 주축용 모터 212. 감속기
213. 벨트 300. 지지프레임
310. 테이블용 모터 320. 전달축
331. 연장프레임 332. 실린더
400. 작업테이블 410. 파지부재
420. 스크류축 430. 서브 베벨기어
440. 메인 베벨기어 450. 이동용 모터
460. 힌지축 500. 용접부
510. 이동부재 520. 연장부재
530. 용접토치 540. 승강 실린더

Claims

베이스프레임;
상기 베이스프레임에 회전 가능하게 설치되어 제1회전구동부로부터 제공받은 구동력에 의해 회전되는 메인 회전축;
상기 메인 회전축으로부터 방사 방향을 향해 돌출된 복수의 지지프레임;
상기 각 지지프레임의 상면에 각각 설치되며, 그 상면으로 용접 대상물이 안착 고정되는 작업테이블; 그리고,
상기 베이스프레임로부터 수직하게 설치된 수직바에 설치되면서 어느 한 작업테이블의 상측에 위치된 상태로 해당 작업테이블에 안착된 용접 대상물을 용접하는 용접부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자동화 용접장치.
제 1 항에 있어서,
상기 각 작업테이블은 각 지지프레임에 틸팅 가능하게 설치되고,
상기 각 지지프레임에는 상기 각 작업테이블을 틸팅시키는 틸팅용 구동부가 각각 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 자동화 용접장치.
제 1 항 또는, 제 2 항에 있어서,
상기 각 작업테이블은 상기 각 지지프레임의 상면에서 각각 회전 가능하게 설치되고,
상기 지지프레임에는 작업테이블을 회전시키는 제2회전구동부가 각각 구비됨을 특징으로 하는 자동화 용접장치.
제 1 항에 있어서,
상기 작업테이블은 블록체로 형성되고,
상기 작업테이블의 상면에는 해당 작업테이블의 중심을 기준으로 방사 방향을 따라 각각 이동하면서 용접 대상물을 파지하는 둘 이상의 파지부재가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 자동화 용접장치.
제 1 항에 있어서,
상기 용접부는
상기 수직바에 설치된 이동부재와,
상기 이동부재로부터 작업테이블의 직상방을 향해 연장된 연장부재와,
상기 연장부재에 수직하게 세워진 상태로 설치되는 용접토치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자동화 용접장치.
제 5 항에 있어서,
상기 이동부재는 상기 수직바에 승강 가능하게 설치되고,
상기 수직바에는 상기 용접부의 이동부재를 승강시키는 승강용 구동부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 자동화 용접장치.