KR100271089B1 - 용접 장치 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 주판 위에 여러개의 수직 부재를 용접함에 있어서, 주판과 수직 부재 사이의 간극을 최소화하면서 주판에 수직 부재를 가용접하고 이어서 본용접을 행하는 용접 장치 시스템에 관한 것이며, 조립 헤드(23), 가용접 헤드(25), 및 본용접 헤드(27)를 각각 포함하는 하나 이상의 캐리지(29)가 설치된 주행 대차(3)를 하나의 주행 갠트리(1)에 탑재하여, 조립 헤드에 의해 주판에 정치된 수직 부재를 가용접 헤드로 가용접하고, 이어서 본 용접 헤드로 용접하는 용접 장치 시스템을 제공하며 이로써 용접 설비와 작업장의 투자 비용, 작업 인력, 및 작업 시간을 저감할 수 있는 효과가 있다.

Description

용접 장치 시스템

[기술분야]

본 발명은 주판(main panel) 위에 수직 부재를 용접하는 용접 장치 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 하나의 주판위에 여러개의 수직 부재를 용접함에 있어서, 주판과 수직 부재 사이의 간극을 최소화하면서 주판에 수직 부재를 가용접(假鎔接 ; tack weld)하고 이어서 본용접을 행하는, 가용접과 본용접을 하나의 시스템으로 통함한 용접 장치 시스템에 관한 것이다.

[종래 기술]

선박을 건조함에 있어서 선체를 형성하는 각종 강재 구성물은 상당 부분이 용접에 의해 접합되며, 최근 용접 기술의 발달로 용접에 의한 접합은 리벳에 의한 접합을 거의 대체하고 있는 실정이다. 선박 건조시에 수행되는 구조물의 용접 접합 작업 중에는, 예컨대 수직 또는 수평 격벽이나 선저 평판과 같은 주판에 이들의 강도를 보강하기 위한 보강재로서 다수의 스티프너(stiffener)를 용접하는 작업과 같이, 기본 골격을 이루는 주판위에 다수의 부재를 수직 방향(또는 약간의 경사를 가지는 수직 방향)으로 용접하는 작업이 다량 존재한다.

이와 같이 주판에 다수의 수직 부재를 용접하는 작업은, 동일 또는 유사한 다수의 용접 작업을 반복적으로 수행하는 것임으로 어느 정도 규격화가 가능하다. 따라서, 많은 경우에 있어서 이들 용접 작업은 일정한 장소에서 대량으로 수행된다.

주판에 수직 부재를 용접하는 작업은 선공정으로서 수동 또는 자동 작업으로 주판에 수직 부재를 가용접한 후에 후공정으로서 본용접을 행하는 방식으로 수행하며, 이로써 일정한 위치 오차와 경사 오차의 범위내로 수직 부재를 주판에 용접하는 것이 일반적이다.

그러나, 종래에는 선공정의 가용접 작업과 후공정의 본용접 작업을 이격된 장소에 배치된 2대의 독립된 용접 장치에 의해 별도로 수행하였기 때문에, 용접 장치 설비비용과 작업 시간의 측면에서 여러 가지 문제점을 내포하고 있었다. 즉, 가용접을 위한 용접 장치와 본용접을 위한 용접 장치를 별도로 구비해야 함에 따른 설비 투자 비용의 증가, 가용접 작업과 본용접 작업이 분리되어 있는 것으로 인한 필요 작업장 크기의 배가, 및 가용접 작업장으로 부터 본용접 작업장으로 용접 대상물을 운반해야 하는 것으로 인한 작업 시간과 인력의 증가 등의 비용 증가 요인 때문에, 작업 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 문제점들을 해소하여 가용접과 본용접을 하나의 용접 장치로 수행할 수 있는 용접 장치 시스템이 필요시 되고 있다.

본 발명의 목적은 용접 설비와 작업장에 대한 투자 비용, 작업 인력, 및 작업 시간을 절감할 수 있도록, 가용접과 본용접을 하나의 장치 시스템으로 통합한 용접 장치 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 조립 헤드, 가용접 헤드, 및 본용접 헤드를 각각 포함하는 하나 이상의 캐리지(carriage)가 설치된 주행 대차를 하나의 주행 갠트리(gantry)에 탑재하여, 조립 헤드에 의해 주판에 정치된 수직 부재를 가용접 헤드로 가용접하고, 이어서 본 용접 헤드로 용접하는 용접 장치 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 수직 부재를 주판에 용접하는 용접 장치 시스템에 있어서, (a) 수직 부재를 주판위에 정치시키기 위해 수직 부재를 양측에서 가압하는 측부 가압 롤러 유니트와, 수직 부재를 주판에 가용접할 때 수직 부재를 주판 쪽으로 가압하는 상부 가압 롤러 유니트률 포함하는 조립 헤드, (b) 수직 부재의 양측에 대항 위치하여 수직 부재를 주판에 지그재그로 가용접하는 한 쌍의 토치를 포함하는 가용접 헤드, (c) 및 수직 부재의 양측에 대항 위치하여 가용접된 수직 부재를 주판에 완전히 용접하는 적어도 한 쌍의 토치를 포함하는 본용접 헤드가, 용접 방향의 선단쪽에서 부터 차례로 각각 설치되어 있고, 수직 부재의 피치 방향으로 나란히 위치하는 하나 이상의 블록 프레임, 상기 하나 이상의 블록 프레임 각각의 상부에 설치되고, 블록 프레임들을 수직 부재의 피치 방향으로 독립적으로 이동시키는 용접 캐리지들; 상기 용접 캐리지들 전체의 상부에 설치되고, 전체의 용접 캐리지를 수직 부재의 피치 방향으로 이동시키는 빔; 상기 블록 프레임들과 용접 캐리지들과 상기 빔이 설치되고, 상기 수직 부재의 용접 방향으로 이동 가능한 횡행 대차; 상기 횡행 대차가 탑재되어 횡행 대차의 주행로를 이루고, 수직 부재의 피치 방향으로 주행가능한 주행 갠트리; 및 상기 주행 갠트리의 양측면에 설치되어 주판의 위치를 검출하는 위치 검출 장치;를 포함하는, 용접 장치 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 수직 부재를 주판에 용접하는 용접 장치 시스템에 있어서, (a) 수직 부재를 주판위에 정치시키기 위해 수직 부재를 양측에서 가압하는 피치 조절이 가능한 상하 두 쌍의 측부 가압 롤러와 상기 축부 가압 롤러 전체를 상하로 이동시키는 승강 수단을 구비한 측부 가압 롤러 유니트, 및 수직 부재를 주판에 가용접할 때 수직 부재를 주판에 가압하는 상부 가압 롤러와 상기 상부 가압 롤러를 상하로 이동시키는 숭강 수단을 구비한 상부 가압 롤러 유니트를, 포함하는 조립 헤드, (b) 수직 부재의 양측에 대항 위치하여 수직 부재를 주판에 지그재그로 가용접하는 한 쌍의 토치, 상기 토치들의 위치를 상하·좌우로 미조정할 수 있는 토치 홀더, 상기 토치를 상기 수직 부재를 따라 안내하는 가이드 롤러 상기 각각의 토치 홀더를 상하로 이동시키는 가이드 로드, 및 상기 토치와 토치 홀더와 가이드 롤러와 가이드 로드 전체를 상하로 이동시키는 승강 수단을 포함하는 가용접 헤드, 및 (c) 수직 부재의 양측에 대항 위치하여 가용접된 수직 부재를 주판에 완전히 용접하는 적어도 한 쌍의 토치, 상기 토치들의 위치를 상하 좌우로 미조정할 수 있는 토치 홀더, 상기 토치를 상기 수직 부재를 따라 안내하는 가이드 롤러, 상기 각각의 토치 홀더를 상하로 이동시키는 가이드 로드, 및 상기 토치와 토치 홀더와 가이드 롤러와 가이드 로드 전체를 상하로 이동시키는 승강 수단을 포함하는 본 용접 헤드가, 용접 방향의 선단 쪽에서 부터 차례로 설치되고, 수직 부재의 피치 방향으로 나란히 위치하는 하나 이상의 블록 프레임 상기 하나 이상의 블록 프레임 각각의 상부에 설치되고, 블록 프레임들을 수직부재의 피치 방향으로 독립적으로 이동시키는 용접 캐리지들; 상기 용접 캐리지들 전체의 상부에 설치되고, 전체의 용접 캐리지를 수직 부재의 피치 방향으로 이동시키는 빔; 상기 블록 프레임들과 용접 캐리지들과 빔이 설치되고, 상기 수직 부재의 용접 방향으로 이동가능한 횡행 대차; 상기 횡행 대차가 탑재되고 횡행 대차의 주행로를 형성하는, 수직 부재의 피치 방향으로 주행가능한 주행 갠트리; 및 상기 주행 갠트리의 양측면에 설치되어 주판의 위치를 검출하는 위치 검출 장치; 를 포함하는 용접장치 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 상기 조립 헤드는, 측부 가압 롤러 유니트가 수직 부재를 주판에 정치하기에 앞서 수직 부재를 상하 양측에서 가압하는 핀치 롤러 유니트를 더 포함하는 용접 장치 시스템을 제공하는 것이다.

제1도 내지 제7도는 본 발명의 용접 장치 시스템의 일 예를 도시한 것으로서, 제1도는 시스템 전체의 정면도.

제2도는 평면도.

제3도는 측면도.

제4도는 횡행 대차의 상세 정면도.

제5도는 측부 가압 롤러 유니트의 측면도.

제6도는 상부 가압 롤러 유니트의 측면도.

제7도는 본용접 헤드의 측면도를 각각 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주행 갠트리 3 : 횡행 대차

21 : 빔 23 : 조립 헤드

25 : 가용접 헤드 27 : 본용접 헤드

29 : 용접 캐리지 37 : 블록 프레임

47 : 측부 가압 롤러 유니트 4 : 상부 가압 롤러 유니트

51 : 핀치 롤러 유니트

이하, 첨부 도면에 의해 본 발명의 용접 장치 시스템에 대하여 상세히 설명한다.

이하의 구체예는 본 발명의 일 실시 형태를 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

본 발명의 용접 장치 시스템은 주판에 수직 부재를 정치 조립하고 가용접하여 본용접하는 일련의 용접 작업을 하나의 장치 시스템에 의해 동시에 수행할 수 있는 시스템으로서, 첫째 가용접과 본용접을 동시 주행 방식으로 행하고, 둘째 조립 헤드, 가용접 헤드, 및 본용접 헤드가 하나의 캐리지에 설치되고, 세째 조립 헤드, 가용접 헤드, 및 본용접 헤드가 고정식으로 되어 있으며, 네째 조립 헤드, 가용접 헤드, 및 본용접 헤드의 각도를 동시에 조정 가능하며, 다섯째 주판의 위치 검출이 단독 주행의 위치 검출 장치에 의해 수행된다는 특징을 가진다.

제1도 내지 제7도는 본 발명의 용접 장치 시스템의 일예를 도시한 것으로서, 제1도는 시스템 전체의 정면도, 제2도는 평면도, 제3도는 측면도, 제4도는 횡행 개차의 상세 정면도, 제5도는 측부 가압 롤러 유니트(선행 핀치 롤러 유니트)의 측면도, 제6도는 상부 가압 롤러 유니트의 측면도, 제7도는 본용접 헤드의 측면도를 각각 도시한 것이다.

본 발명의 용접 장치 시스템은, 주행 갠트리(1)에 현가된 횡행 대차(3)에 조립 헤드(23), 가용접 헤드(25), 및 본용접 헤드(27)를 설치하여, 주판(45)에 수직 부재(19)을 정치하면서 가용접을 행함과 함께 본용접을 행하는 용접 장치 시스템이며, 용접 방향의 선단으로 부터 차례로 조립 헤드(23), 가용접 헤드(25), 및 본용접 헤드(27)를 구비한 하나 이상의 블록 프레임(37); 각각의 블록 프레임이 설치되고 블록 프레임을 개별적으로 수직 부재의 피치 방향(연속적으로 평행하게 용접되는 다수의 수직 부재의 피치 방향)으로 이동시키는 용접 캐리지(29); 용접 캐리지(29) 전체가 설치되고 용접 캐리지 전체를 수직 부재의 피치 방향으로 이동시키는 빔(21); 빔이 설치되고 용접 방향으로 이동하는 횡행 대차(3); 및 상기 용접 방향으로 이동하는 횡행 대차의 주행로를 이루고 수직 부재의 피치 방향으로 주행가능한 주행 갠트리(1)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

이하, 본 발명의 용점 장치 시스템을 구성하는 각각의 구성 요소에 대해 상세히 설명한다.

주행 갠트리(1)는 횡행 대차(3)가 탑재되는 보 구조물이며, 횡행 대차가 이동되는 주행로로서 기능한다. 주행 갠트리는 용접 작업장의 측벽 구조물에 설치된 가이드 레일 또는 랙에 재치되는 롤러 또는 피니언을 구비하여 그 자체가 용접되는 다수의 수직 부재의 피치 방향으로 주행할 수 있다. 즉, 제1도와 제2도에 도시된 바와 같이, 주행 갠트리(1)는 작업장에 서로 마주보도록 설치된 수직벽(5)의 소정 높이에 각각 부착된 랙(7)에 하부에 피니온(9)이 장착된 갠트리(1)를 탑재함으로써, 수직 부재(19)의 피치 방향으로 주행할 수 있도록 설치된다. 랙과 피니온으로 이루어진 주행 갠트리의 반송 수단은 레일과 롤러로 대체할 수 있다.

또한, 상기 주행 갠트리의 랙(7)의 일측에는 갠트리의 주행을 안내하는 가이드(11)가 설치되고(제2도 참조), 주행 갠트리의 양측 새들(saddle)에는, 주행 갠트리 구동 수단으로서 예컨대 갠트리의 위치를 제어할 수 있는 교류 서보 모터가 각각 설치될 수있다. 서보 모터, 랙과 피니온, 및 가이드에 의해 주행 갠트리는 정밀한 주행을 이룰수 있다. 주행 갠트리의 주행 속도는 예컨대, 0.2 내지 20.0m/분의 범위 내에서 조정 가능하며, 주행 갠트리의 주행 스트록(stroke)은 작업장의 입지 조건에 따라 예를 들면 약 40m로 할 수있다.

갠트리의 양측에는 주판(45)과 상기 랙(7)이 이루는 각도를 측정하여 주판의 위치를 검출하는 광전 센서를 포함하는 주행식 주판 위치 검출 장치(15)가 각각 설치되며(제12도 및 제3도 참조), 이 검출 장치는 주행 갠트리에 평행하게 설치된 가이드 레일(13)에 의해 안내되고 랙-피니온에 의해 단독적으로 주행하며, 커튼 레일(curtainrail;17)을 따라 캐이블이 주행하는 방식으로 이동된다. 또한, 주판 위치 검출 장치(15)에 의해 검출된 주판(45)의 위치가 랙(7)에 대하여 소정 범위 이상 비스듬하게 위치하는 것으로 검출될 때, 예컨대 22m 길이의 주판(45)이 랙(7)에 대하여 200mm이상 좌우로 비스듬하게 위치할 때, 랙(7)위를 주행하는 주행 갠트리의 양측을 서로 다른 속도로 구동하여 최대한 주판이 갠트리에 수직으로 위치하도록 함으로써, 주판이 비스듬하게 위치함으로 인해 수직 부재가 주판에 비스듬하게 용접되는 현상을 제거할 수 있다.

상기 주판의 위치 검출 장치는 공지된 부재의 측단면 검출 방식과 부재의 상면 검출 방식이 사용될 수 있다.

또한, 갠트리에는 집진 장치와 용접 전원이 탑재되며, 갠트리 주행의 안전 장치로서 충돌 방지 센서와 경보기 등을 설치할 수 있다(도시되지 아니함).

횡행 대차(3)는 주행 갠트리(1)위에 탑재되어 수직 부재(17)의 용접 방향으로 이동하는 대차이며, 제4도에 도시된 바와 같이 메인 프레임(20)에, 빔(21), 용접 캐리지들(29), 및 블록 프레임들(37)이 조립된 구성으로 이루어 진다. 횡행 대차(3)는 주행 갠트리상에 평행하게 설치된 랙(16)에 횡행 대차의 피니온이 맞물려서 수직 부재의 용접 방향으로 이동되고, 한쪽 랙에 설치된 가이드((18)에 의해 안내된다. 구동 수단으로서는 두 피니온을 구동하는 예컨대 2대의 교류 서보 모터가 사용될 수 있다. 따라서, 횡행 대차를 정밀도 있게 용접 방향으로 주행시킬 수 있다. 횡행 대차의 이동 속도는 예컨대 0.2 내지 20.0m/분의 범위내에서 조정가능하며, 주행 스트록은 주행 갠트리의 길이에 의존한다(예컨대, 약.22m).

횡행 대차의 조립 헤드(23) 하부에는 토치의 세팅 작업을 용이하게 할 수 있도록 조명등(도시되지 않음)을 설치할 수 있다.

횡행 대차의 메인 프레임(20)에 설치되는 빔(21)은, 조립 헤드(23), 가용접 헤드(25), 및 본용접 헤드(27)를 포함하는 5조의 캐리지(29)를 수직 부재(19)의 피치 방향으로 이동시키는 캐리지의 지지 이동 구조이다. 빔(21)은 상기한 주판의 위치 검출 장치(15)에 의해 검출된 신호를 수신하여 검출량 만큼 이동하여서, 결국 5조의 캐리지를 수직 부재의 피치 방향으로 이동시킨다. 빔(21)의 이동은, 예컨대, 단일의 교류 서보 모터(31)에 의해 볼 스크루(ball screw;33)를 구동하여 횡행 대차의 메인 프레임(20) 하부의 가이드 레일(35)을 따라 이동하는 방식으로 정밀도 있게 이루어 지며, 약 200mm 내외의 유효 이동 스트록을 가진다.

수직 부재의 피치 방향으로 나란히 위치하는 5조의 캐리지(29)는, 조립 헤드(23), 가용접 헤드(25), 및 본용접 헤드(27)가 조립된 5조의 블록 프레임(37)이 각각 독립적으로 수직 부재의 피치 방향으로 이동될 수 있도록 가이드 레일(39)을 매개하여 상기 빔(21)에 설치되며, 각 캐리지의 구동은, 예컨대, 교류 서보 모터(41)에 의해 볼 스크루(43)를 구동하여 이루어진다.

수직 부재의 용접 경사 각도를 결정하기 위한 캐리지(29)의 경사 각도는, 캐리지내에 설치되는 캐리지의 각도를 변화시킬 수 있는 기구(도시되지 않음)를 조작함으로써 이루어지며 조정 가능한 경사 각도는 필요로 하는 수직 부재의 경사 각도에 의하며, ±5°의 범위내로 할 수 있다. 또한, 용접 위치에 정치된 캐리지의 위치 고정은 도시되지 않은 유압 실린더에 의해 이루어 진다.

상기 5조의 캐리지(29)에 각각 설치되는 블록 프레임(37)은, 각각의 캐리지의 작동에 따라 조립 헤드, 가용접 헤드 및 본용접 헤드를 수직 부재의 경사에 부합하게 수직 또는 소정의 경사 각도(±5°)로 유지시킨다. 또한, 조립 헤드, 가용접 헤드, 및 본용접 헤드를 상하로 이동시키는 모터를 포함한 승강 장치들(제4도 참조)이 설치되어 있다.

블록 프레임(37)의 용접 방향 선단부에 설치된 조립 헤드(23)는, 수직 부재(19)을 주판(45)의 정확한 위치에 정치하고 수직 부재의 기울어짐을 방지하여 수직 또는 소정의 경사로 유지시키도록 수직 부재를 양측에서 가압하는 측부 가압 롤러 유니트(47)와, 수직 부재를 주판에 가용접할 때 수직 부재를 주판 쪽으로 가압하는 상부 가압 롤러 유니트(49)를 필수적으로 포함한다. 선택적으로, 상기 측부 가압 롤러 유니트(47)와 그 기본 구성이 동일하고 상기 축부 가압 롤러 유니트가 수직 부재를 확실히 정치하기에 앞서 수직 부재의 위치를 잡아주는 선행 핀치 롤러 유니트(51)를 상기 측부 가압 롤러 유니트의 앞에 설치할 수 있다.

제5도에 도시된 바와 같이, 측부 가압 롤러 유니트(47)와 선행 핀치 롤러 유니트(51)는, 수직 부재의 일측면 쪽에 롤러 사이의 피치 조정이 가능한 상하 2개의 고정 롤러(53,53′)가 배치되고, 그 반대 측면 쪽에 롤러의 피치 조정이 가능한 상하 2개의 가압 롤러(55,55′)가 배치된 구성을 가진다. 롤러 사이의 피치(53과 53′사이, 또는 55와 55′사이의 길이)조정은 상부 롤러(53, 55)를 전동 구동하여 필요한 위치로 이동함으로써 이루어지며, 이들 롤러 유니트(47,51)의 가압은 유압 실린더(54)에 의해 이루어진다. 또한, 측부 가압 롤러 유니트(47)와 선행 핀치 롤러 유니트(51)는 이들 유니트 전체를 상하로 이동시키는 모터를 포함하는 승강 장치(52,54)를 각각 구비하고 있다(제4도 참조).

제6도에 도시된 바와 같이, 상부 가압 롤러 유니트(49)는 측부 가압 롤러 유니트(47)의 후방에 위치하며, 용접 작업 진행중 가용접 작업이 수행될 때만 수직 부재를 주판 쪽으로 가압한다. 상부 가압 롤러 유니트(49)의 수직 부재 가압은 압력을 조절하는 밸브가 부착된 유압 실린더(57)에 의해 승강되는 상부 가압 롤러(50)에 의해 이루어지며, 예컨대 약 5톤의 최대 압력을 가할 수 있도록 구성한다.

상기 조립 헤드(23)의 후방에는 가용접 헤드(25)가 설치된다. 가용접 헤드는 조립 헤드에 의해 주판에 정치된 수직 부재를 지그재그로 가용접하는 헤드로서, 수직 부재의 양측에 마주보고 위치하는 한 쌍의 공냉식 토치(58), 상기 토치들의 위치를 상하 좌우로 미조정할 수 있는 핸들이 구비된 토치 홀더(61), 상기 토치를 수직 부재를 따라 안내하는 가이드 롤러(63), 및 상기 토치 홀더를 상하로 이동시키는 가이드 로드(65)를 포함한다.

가용접 헤드의 토치는 수직 부재를 사이에 두고 서로 마주보는 한 쌍의 전극으로 이루어지는 투인 싱글(twin single)형이며, 하나의 용접 전원에 의해 작동되고 에어 실린더에 의해 정치된다. 가용접을 행할 때에는 한대의 용접 전원으로 부터 좌우 전극에 전환식으로 전류를 공급하는 방식으로 2개의 전극이 교대로 사용되어 지그재그식으로 택크(tack)된다. 하나의 택크의 용접 길이와 택크와 택크 사이의 길이(피치)는 제어반에 입력된 데이타에 의해 조정된다. 토치 위치의 미조정은 토치 홀더(61)에 설치된 수동 핸들에 의해 조정되며, 홀더의 수동 핸들에 의해 조정가능한 토치의 스트록은, 예컨대 상하·좌우 약 ±15mm정도이다. 토치를 수직 부재에 대해 밀착시키고 이탈시키는 토치의 좌우 이동(개폐 이동)은 각 토치에 설치된 에어 실린더(66)에 의해 이루어지며(예컨대, 토치의 개폐량; 0 내지 60mm), 각 토치의 상하 이동은 수직 방향의 가이드 로드(guide rod; 65)에 슬라이드 부시(slide bush)를 상하 이동시켜 행한다. 상기 가이드 로드의 슬라이드 부시 설치부에는 에어 실린더에 의해 작동하는 록을 설치하여, 토치가 주판의 맨홀 형성부를 통과할 때, 토치의 상하 이동용 가이드 롤러의 상하 슬라이드 이동을 고정시키고, 주판 위치 검출 장치에 의해 맨홀부의 통과가 검출 될 때(맨홀을 통과한 후), 이 고정을 해제시킬 수 있다.

수직 부재를 따라 토치를 안내하는 가이드 구조로서 용접 방향으로의 토치 안내와 상하 방향으로의 토치 안내는, 각각 수직 부재의 좌우의 상하에서 가압되는 가이드 롤러(63)에 의해 수행된다. 또한 가용접 헤드(25)의 전체의 상하 이동은 모터를 포함한 승강 수단(64)에 의해 이루어진다(제4도 참조).

가용접 헤드(65)의 후방에는 수직 부재의 양측에 마주보고 위치하여 가용접된 수직 부재를 주판에 완전히 용접하는 적어도 한 쌍의 수냉식 토치(67), 상기 토치들의 위치를 상하·좌우로 미조정할 수 있는 토치 홀더(69), 토치를 상기 수직 부재를 따라 상하와 좌우로 안내하는 가이드 롤러(71,72), 및 상기 토치 홀더를 상하로 이동시키는 가이드 로드(73)를 포함하는 본용접 헤드(27)가 설치된다.

본 용접 토치는 나란이 배치된 2개의 전극이 수직 부재를 사이에 두고 마주보는 4개의 전극으로 이루어지는 투인 탬덤(twin tandem)형이 바람직하며, 이들 토치는 에어실린더에 의해 정치된다. 토치의 미조정은 토치 홀더(69)에 설치된 수동 핸들에 의해 조정되며, 예컨대 홀더의 핸들에 의해 조정가능한 토치의 상하 ·좌우 스트록은 약 ±15mm정도 이다. 토치를 수직 부재에 대해 밀착시키고 이탈시키는 토치의 좌우 이동은 나란한 두 토치에 대해 하나씩 설치된 에어 실린더(75)에 의해 이루어지며(예컨대, 토치의 개폐량; 0 내지 60mm), 또한 각 4개의 토치의 상하 이동은 수직 방향의 가이드 로드(73)에 슬라이드 부시를 상하 이동시켜 행한다. 상기 가이드 로드의 슬라이드 부시 설치부에는 에어 실린더 록이 설치되어 있어서 토치가 주판의 맨홀 형성부를 통과할 때 토치의 상하 이동용 가이드 롤러의 상하 슬라이드 이동을 고정시키고, 주판 위치 검출 장치에 의해 주판이 다시 검출 될 때에 상기 고정을 해제할 수 있다.

수직 부재에 대해 토치를 안내하는 가이드 구조로서 용접 방향으로의 토치 안내와 상하 방향으로의 토치 안내는 각각 수직 부재의 좌우와 상하에 가압되는 가이드 롤러들(71,72)에 의해 수행된다. 또한 본용접 헤드(27)의 전체의 상하 이동은 모터를 포함한 승강 수단(68)에 의해 이루어진다(제4도 참조).

결국, 5조의 캐리지에는 총 10개의 가용접용 토치와 20개의 본 용접용 토치가 설치되며, 이들의 작동은 주행 갠트리의 상부 바닥에 탑재된 25대의 전원으로 부터의 케이블을 횡행 대차에 접속하여 이루어진다.

이상의 구체예에서는 조립 헤드(23), 가용접 헤드(25), 및 본용접 헤드(27)를 포함하는 블록 프레임(37)이 5조인 경우(즉, 5조의 용접 캐리지가 빔에 일렬로 설치된 경우)에 관하여 설명하였으나, 빔에 설치되는 용접 캐리지의 수는 용접 작업의 특성에 따라 적거나 많게 할 수 있으며, 하나의 캐리지만을 가지는 용접 장치 시스템도 가능하다. 다만, 주판에 다수의 수직 부재를 평행하게 규칙적으로 용접하는 작업에 있어서는, 4 내지 6 개의 캐리지가 설치된 용접 장치 시스템이 작업의 효율면에서 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 용접 장치 시스템은 평행 대차에 설치된 제어반에 연결된 조작반의 조작을 통해 작동한다. 제어반에는 주행 갠트리, 횡행 대차, 또는 각 헤드를 구동하기 위한 제어 부품과, 제어를 행하는 프로그램가능한 제어 장치를 구비하며, 조작반에는 용접 장치 시스템의 작동에 필요한 제반 스위치와 모니터가 구비된다.

따라서, 용접 방식(각 캐리지의 일괄 용접 또는 개별 용접), 용접될 수직 부재의 수,주판으로 부터 각 수직 부재까지의 거리(수직 부재간 피치가 상이할 때), 수직 부재간 거리(수직 부재간 피치가 동일할 때), 사용될 주판 위치 검출기, 수직 부재의 높이, 사용되는 용접 캐리지, 및 용접 길이 등 용접에 필요한 각종 자료를 입력하여 용접 작업을 수행할 수 있고, 또한 수동 조작도 가능하다. 본 발명의 용접 장치 시스템을 운영하는 제어 장치는 당해 기술 분야의 공지된 기술에 의해 예측가능함으로 구체적인 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 용접 장치 시스템을 작동하는 계략적인 순서를 설명한다.

먼저, 용접될 주판과 수직 부재를 작업장에 입고되면, 주행 갠트리를 출발 지점(주판 위치 검출이 가능한 위치)으로 이동하여, 이 지점을 횡행 대차의 출발점으로 정한다. 사용될 조립 헤드를 선택하고 필요한 조건을 입력하여 수직 부재의 조립 조건을 설정한다. 사용될 주판 위치 검출 장치를 선정·이동하여 주판 측단의 두개의 지점 검출 데이타로 부터 주판의 위치를 검출하고, 5조의 캐리지를 설정된 피치로 배치한다.

다음에, 선행 핀치 롤러 유니트에 수직 부재가 삽입되게 횡행 대차가 전진 이동하고, 각 캐리지가 기준 핀치로 이등하며, 핀치 롤러 유니트가 수직 부재를 가압한다. 상부가압 유니트가 수직 부재를 가압함과 함께 가용접 헤드의 지그재그식 가용접을 행하고, 이어서 본용접 헤드가 본용접을 행한다. 마지막으로 선행 핀치 롤러 유니트가 수직 부재의 용접 종단에 이르면, 각 헤드들이 수직 부재로 부터 개방되고 횡행 대차가 출발 위치도 복귀하여 상기의 작업을 반복한다.

이상에서 설명한 본 발명의 용접 장치 시스템에 의하면, 가용접과 본용접을 하나의 시스템으로 통합한 용접 장치 시스템을 제공함으로써, 용접 설비와 작업장의 투자비용, 작업 인력, 및 작업 시간을 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 수직 부재(19)를 주판(45)에 용접하는 용접 장치 시스템에 있어서, (a) 수직 부재(19)를 주판(45)위에 정치시키기 위해 수직 부재(19)를 양측에서 가압하는 측부 가압 롤러 유니트(47)와, 수직 부재(17)를 주판(45)에 가용접할 때 수직 부재(19)를 주판(45) 쪽으로 가압하는 상부 가압 롤러 유니트(49)를 포함하는 조립 헤드(23), (b) 수직 부재(19)의 양측에 대항 위치하여 수직 부재(19)를 주판(45)에 지그재그로 가용접하는 한 쌍의 토치(58)를 포함하는 가용접 헤드(25), (c) 및 수직 부재(19)의 양측에 대항 위치하여 가용접된 수직 부재(19)를 주판(45)에 완전히 용접하는 적어도 한 쌍의 토치(67)를 포함하는 본용접 헤드(27)가 용접 방향의 선단 쪽에서 부터 차례로 설치되고, 수직 부재(19)의 피치 방향으로 나란히 위치하는 하나 이상의 블록 프레임(37); 상기 하나 이상의 블록 프레임(37) 각각의 상부에 설치되고, 블록 프레임들(37)을 수직 부재(19)의 피치 방향으로 독립적으로 이동시키는 용접 캐리지들(29); 상기 용접 캐리지들(29) 전체의 상부에 설치되고, 전체의 용접 캐리지(29)를 수직 부재(19)의 피치 방향으로 이동시키는 빔(21); 상기 블록 프레임들(37)과 용접 캐리지들(29)과 상기 빔(21)이 설치되고, 상기 수직 부재(19)의 용접 방향으로 이동가능한 횡행 대차(3); 상기 횡행 대차(3)가 탑재되어 횡행 대차(3)의 주행로를 이루고, 수직 부재(19)의 피치 방향으로 주행가능 한 주행 갠트리(1); 및 상기 주행 갠트리(1)의 양측면에 설치되어 주판(45)의 위치를 검출하는 위치검출 장치(15); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치 시스템.
2. 수직 부재(19)를 주판(45)에 용접하는 용접 장치 시스템에 있어서, (a) 수직 부재(19)를 주판(45)위에 정치시키기 위해 수직 부재(19)를 양측에서 가압하는 피치 조절이 가능한 상하 두 쌍의 측부 가압 롤러(53,53′,55,55′)와 상기 측부 가압 롤러(53,53′,55,55′) 전체를 상하로 이동시키는 승강 수단(52,54)을 구비한 측부 가압 롤러 유니트(47), 및 수직 부재(19)를 주판(45)에 가용접할 때 수직 부재(17)를 주판(45)에 가압하는 상부 가압 롤러(50)와 상기 상부 가압 롤러(50)를 상하로 이동시키는 승강 수단(57)을 구비한 상부 가압 롤러 유니트(49)를 포함하는 조립 헤드(23), (b) 수직 부재(19)의 양측에 대항 위치하여 수직 부재(19)를 주판(45)에 지그재그로 가용접하는 한 쌍의 토치(58), 상기 토치들(58)의 위치를 상하·좌우로 미조정할 수 있는 토치 홀더(61), 상기 토치(58)를 상기 수직부재(19)를 따라 안내하는 가이드 롤러(63), 상기 각각의 토치 홀더(61)를 상하로 이동시키는 가이드 로드(65), 및 상기 토치(58)와 토치 홀더(69)와 가이드 롤러(63)와 가이드 로드(65) 전체를 상하로 이동시키는 숭강 수단(64)을 포함하는 가용접 헤드(25), 및 (c) 수직 부재(19)의 양측에 대항 위치하여 가용접된 수직 부재(19)를 주판(45)에 완전히 용접하는 적어도 한 쌍의 토치(67), 상기 토치들(67)의 위치를 상하·좌우로 미조정할 수 있는 토치 홀더(69), 상기 토치(67)를 상기 수직부재(19)를 따라 안내하는 가이드 롤러(71,72), 상기 각각의 토치 홀더(69)를 상하로 이동시키는 가이드 로드(73), 및 상기 토치(67)와 토치 홀더(69)와 가이드 롤러(71,72)와 가이드 로드(73) 전체를 상하로 이동시키는 승강 수단(68)을 포함하는 본용접 헤드(27)가, 용접 방향의 선단 쪽에서 부터 차례로 설치되고 수직 부재(19)의 피치 방향으로 나란히 위치하는 하나 이상의 블록 프레임(37); 상기 하나 이상의 블록 프레임(37) 각각의 상부에 설치되고, 블록 프레임들(37)을 수직 부재(19)의 피치 방향으로 독립적으로 이동시키는 용접 캐리지들(29); 상기 용접 캐리지들(29) 전체의 상부에 설치되고, 전체의 용접 캐리지(29)를 수직 부재(19)의 피치 방향으로 이동시키는 빔(21); 상기 블록 프레임들(37)과 용접 캐리지들(29)과 빔(21)이 설치되고, 상기 수직 부재(19)의 용접 방향으로 이동가능한 횡행 대차(3); 상기 횡행 대차(3)가 탑재되고 횡행 대차(3)의 주행로를 형성하는 수직 부재(19)의 피치 방향으로 주행가능한 주행 갠트리(1); 및 상기 주행 갠트리(1)의 양측면에 설치되어 주판(45)의 위치를 검출하는 위치 검출 장치(15);를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치 시스템.
3. 제1항에 있어서 , 상기 조립 헤드(23)는, 측부 가압 롤러 유니트(47)가 수직 부재(19)를 주판(45)에 정치하기에 앞서 수직 부재(19)를 상하 양측에서 가압하는 핀치 롤러 유니트(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치 시스템.
4. 제2항에 있어서, 상기 조립 헤드(23)는, 측부 가압 롤러 유니트(47)가 수직 부재(19)를 주판(47)에 정치하기에 앞서 수직 부재(19)를 양측에서 가압하는 피치 조절이 가능한 상하 두 쌍의 측부 가압 롤러(53,53′,55,55′)와 상기 측부 가압 롤러(53,53′,55,55′) 전체를 상하로 이동시키는 승강 수단(52,54)을 구비한 핀치 롤러 유니트(51)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치 시스템.