KR100484207B1 - 용접 개선부 가공 가이드장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치수 단 및 체크수단을 사용하여 원형 파이프와 같은 피용접물(W 의 크기, 즉 직경의 대소에 구애됨이 없이 진원중심을 간편하게 찾아내어, 용접 개선부의 가공깊이를 정확히 산출하여 균일한 형상 및 치수로 된 용접 개선부를 가공할 수 있어 용접부의 품질향상에 기여할 수 있고, 또한 용접 개선부의 가공작업을 자동화할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것으로 용접개선부 가공 공구가 장착된 스핀들 하우징(1)과; 상기 스핀들 하우징(1)에 자유로이 회전 가능하게 장착된 회전축(3)을 매개하여 함께 회전하도록 된 회전테이블(5)과; 상기 회전테이블(5)에 탑재되어 피용접물(W)의 외주 표면에 접촉하여 그 진원을 확인하도록 된 터치수단 및; 상기 터치수단과 함께 피용접물(W)의 외주 표면에 접촉되어 피용접물(W)의 개선부 가공진행 상태를 측정하여 제어부로 신호를 출력하도록 된 체크수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 개선부 가공가이드 장치.

Description

용접 개선부 가공 가이드장치{Guide Device for Machining Welded Parts}

본 발명은 피용접물의 용접개선부 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원통형상 피용접물의 크기, 위치와 무관하게 진원도를 감지하면서 균일하게 개선부를 가공할 수 있도록 안내하는 용접개선부 가공 가이드장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 원형파이프와 같은 원통 형상의 피용접물을 맞대기용접으로 접합할 경우, 양측 파이프의 맞대기 이음면에 용접 개선부(開先部)를 가공형성하고, 양측 파이프 사이의 내부를 가용접한 후, 파이프의 진원 중심을 감지하면서 용접부의 깊이가 일정하게 유지되게 하면서 용접작업을 실시하는 것이다.

종래의 용접 개선부 가공작업은 일반적으로 가스 토오치를 이용한 가우징으로 하고 있는 바, 이는 용접 작업자의 수작업에 의존하다보니 피용접물의 원주방향을 따라 개선부의 깊이, 개선각도 등이 균일하지 못하여 정밀도가 낮고, 결과적으로 용접부의 품질 및 강도 등의 측면에서 많은 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 원통 형상의 피용접물의 진원중심을 감지함과 더불어 개선부의 가공깊이를 측정하는 장치를 구비하고서 기계가공으로 용접개선부를 자동으로 가공할 수 있는 장치가 사용되고 있다.

종래, 원통 형상의 대형 파이프의 진원 중심체크와 개선부 가공깊이를 측정하면서 가공하는 기술로는, 용접개선부 가공장치의 스핀들 하우징에 레이저를 이용한 거리측정 센서를 장착하고, 이 센서로써 기계가공 공구와 피용접물(W)간의 거리를 측정하면서 가공하는 기술이 사용되고 있는 바, 이 기술은 진원도를 감지하고 보정하는 센서와, 가공깊이를 측정하는 센서 및 거리측정 센서 등 다수의 센서를 필요로 하고, 또한 피용접물의 직경 크기가 달라지게 되면, 이에 대응하여 센서의 위치 및 각도를 수동으로 조절해 주어야만 하므로 불편하고, 또 작업자의 숙련도에 따라 빈번한 센서의 각도조절시 정확성이 떨어지는 등, 결과적으로 개선부 가공품질 면에서 문제가 있을 수 있으며, 또한 피용접물(W) 의 크기 또는 직경이 다른 경우에는 사전에 센서의 각도조절 등 가공준비작업에 시간이 많이 소요된다고 하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 원통형상 파이프와 같은 피용접물(W)의 진원도에 따른 개선부 가공깊이를 자동으로 측정할 수 있도록 하는 용접개선부 가공 가이드장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 원통 형상 피용접물의 직경의 크기에 대응하여 균일한 용접개선부를 가공할 수 있도록 하는 용접개선부 가공 가이드장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용접개선부 가공 공구가 장착된 스핀들 하우징과; 상기 스핀들 하우징에 자유로이 회전 가능하게 장착된 회전축을 매개하여 함께 회전하도록 된 회전테이블과; 상기 회전테이블에 탑재되어 피용접물(W)의 외주 표면에 접촉하여 그 진원을 확인하도록 된 터치수단 및; 상기 터치수단과 함께 피용접물(W)의 외주 표면에 접촉되어 피용접물(W)의 개선부 가공진행 상태를 측정하여 제어부로 신호를 출력하도록 된 체크수단을 포함하는 것으로 원통 형상 파이프와 같은 대형 피용접물(W)의 크기, 즉 직경의 대소에 구애됨이 없이 회전테이블에 탑재된 터치수단으로 진원중심을 간편하게 찾아내고, 용접 개선부의 가공깊이를 체크수단으로 정확히 산출하여 균일한 형상 및 치수로 된 용접 개선부를 가공할 수 있도록 되어 있다.

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이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 용접개선부 가공장치의 부분 횡단면도로서 일부는 단면도로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 용접개선부를 가공하기위한 공구(미도시)가 장착된 가공장치의 스핀들 하우징(1)의 일측면에 베어링하우징(2)을 체결고정시키되, 상기 베어링하우징(2)의 내부에는 회전축(3)이 크로스 로울러베어링(4)을 매개로 자유롭게 회전 가능하게 설치되어 있고, 그 상부에는 링 형태의 베어링 고정부재(2a)가 고정볼트(2b)로 고정되어 베어링 하우징(2)과 회전축(3)이 서로 분리되는 것을 방지되도록 설치되어 있다.

상기 회전축(3)에는 피용접물(W)의 개선부를 가공할 때, 진원중심을 감지함과 더불어 개선부 가공깊이를 측정할 수 있는 수단이 각각 장착되는 회전테이블(5)이 나사 결합으로 고정되는 바, 즉 회전 테이블(5)에는 피용접물(W)의 외주 표면에 접촉하여 피용접물(W)의 진원을 확인하도록 하는 터치수단과, 피용접물(W)의 진원이 확인된 상태에서 용접 개선부의 가공깊이를 측정하는 체크수단이 각각 탑재되어 있다. 또한, 상기 회전테이블(5)의 후방에는 터치수단과 체크수단을 지지하는 지지벽(5a)이 나사 고정되어 있다.

여기서, 피용접물(W)의 진원을 확인할 수 있는 터치수단은, 도3에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 피용접물(W)의 원주면(P)에 구름접촉하도록 된 한 쌍의 터치로울러(6)와, 이 터치로울러(6)를 자유롭게 회전가능하게 지지하도록 "V"자 형상으로 뻗은 한쌍의 아암(7)을 포함하며, 상기 터치로울러(6)를 장착한 아암(7)은 회전테이블(5) 양쪽에 소정의 높이로 돌출되어 요철형태로 결합된 제1이송가이드(8)을 따라 전후로 이송되게 설치되어 있고, 아암(7)의 후단에는 상기 터치로울러(6)가 피용접물(W) 에 맞닿을 때 발생하는 충격을 완화하기 위하여 제1완충실린더(9)가 설치되어 있고 상기 제1완충 실린더(9)는 지지벽(5a)에 로드(9a)로 받혀지도록 설치되어 있다.

한편, 용접개선부의 가공깊이를 측정.확인하는 체크수단은, 상기 양쪽 터치로울러(6)의 중앙 위치에서 피용접물(W)의 표면에 직접 구름접촉하는 체크로울러(10)와, 이 체크로울러(10)의 전진.후진 동작을 안내하는 한쌍의 제2이송가이드(11)를 구비하고 있다. 상기 체크로울러(10)는 센싱로드(13)의 선단에 볼트로 고정된 패널(10b)에 형성된 고정핀(10a)을 중심으로 자유롭게 회전되도록 구비되어 있고, 상기 제2 이송가이드(11)(11')는 회전테이블(5)의 상부에 형성된 것으로서, 철부형태의 레일과 요부형태의 레일이 결합되어 그 상부에 고정된 센싱로드(13)를 전후로 이송시키도록 설치되어 있다. 또한, 상기 체크로울러(10)의 후단은, 체크로울러(10)가 피용접물(W)의 표면에 접촉하여 용접개선부 가공장치의 공구(미도시)에 의해 개선부가 가공됨에 따른 가공깊이의 변화, 즉 체크로울러(10)의 전진 또는 후퇴하는 양(거리)을 엔코더(12)로 전달하는 센싱로드(13)가 연결되어 있으며, 상기 센싱로드(13)의 후단에는 체크로울러(10)가 피용접물(W)에 접촉할 때에 발생하는 충격을 흡수하여 완화시키도록 하는 제2완충실린더(14)가 설치되어 있다.

상기 제2완충실린더(14)는 제1완충실린더(9)와 동일하게 지지벽(5a)에 로드(13a)로 받쳐지도록 구비되어 있다. 따라서, 상기 한쌍의 터치로울러(6)가 피용접물(W)의 외주표면에 접촉하게되면, 이들 터치로울러(6)의 중앙에 위치하는 체크로울러(10)가 원통 형상의 파이프인 피용접물(W)의 중심, 즉 진원을 향하게 되고, 이 상태에서 용접개선부의 가공이 진행됨에 따라 체크로울러(10)가 제2이송가이드(11)(11')를 따라 전진 또는 후진 거리를 센싱로드(13)를 매개하여 엔코더(12)를 통해 읽어 들이면, 바로 용접 개선부의 가공깊이를 실시간으로 측정.계산해낼 수 있는 것이다.

다음은 상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 작용 효과에 대하여 설명한다.

2개의 원통형상의 원형 파이프를 서로 용접하려면, 파이프의 서로 마주 보는면, 즉 맞대기면에 용접개선부를 가공. 형성하고 이 용접개선부에 용접금속을 용융.응고시켜야 한다.

본 발명 장치를 이용하여 용접 개선부를 가공하기 위해서는 먼저, 회전축(3)상에서 회전테이블(5)이 제어부에 미리 입력된 프로그램에 의해 자동으로 피용접물(W)인 파이프형상에 대응하는 위치로 회전.위치하게 되고, 이어서 터치로울러(6) 및 체크로울러(10)를 피용접물(W) 쪽으로 접근시키는 바, 즉 제1,2이송가이드(8,11)를 매개하여 피용접물(W)의 맞대기면의 외주 표면(P)에 한 쌍의 터치로울러(6)를 접촉시키면, 이 때, 발생되는 충격은 제1완충실린더(9)에 의해 흡수된 상태로 밀착지지된다.

즉, 양쪽 터치로울러(6)가 모두 동시에 피용접물(W)의 외주 표면(P)에 접촉함에 따라 자연히 체크로울러(10)도 피용접물(W)의 외주 표면(P)에 접촉하게 되고, 그 위치는 원통 형상 파이프의 중심, 즉 진원을 향하게 된다.

이 때, 도3에 도시된 바와 같이, 체크로울러(10)는 제2완충실린더(14)에 의해 피용접물(W)과의 충격이 흡수된 상태에서 피용접물(W)의 곡률차이에 의하여 터치로울러(6)보다 약간 후퇴위치에 위치하게 되고, 이 위치가 센싱로드(13)를 매개하여 엔코더(12)로 전달되는 바, 이 위치가 엔코더(12)에 의해 읽혀져 피용접물(W)에 용접개선부를 가공하기위한 초기위치로 인식되어 제어부로 입력되게 된다.

이 상태에서, 도시되지 않은 공구를 회전 및 전진작동시켜 피용접물(W)의 맞대기 면에 용접개선부를 가공하기 시작하는 바, 소정의 속도로 피용접물(W)을 회전시킴과 동시에 피용접물(W)의 맞대기면의 외주 표면(P)에 공구가 회전 및 전진하면서용접개선부를 가공하여 나감에 따라 터치로울러(6)는 피용접물(W)의 외주표면(P)에 접촉된 상태로 유지되는 반면에, 체크로울러(10)는 피용접물(W)의 중심 방향으로 점점 진입하게 되고, 이 진입하는 양, 즉 진입거리가 센싱로드(13)를 매개하여 엔코더(12)를 통해 계속 읽혀져 제어부로 입력되게 된다.

따라서, 엔코더(12)를 매개하여 피용접물(W)에 소정 치수의 용접개선부가 가공완료된 것이 인식되면, 제어부를 매개로 공구의 전진 또는 후진 신호가 출력되어 용접 개선부의 가공깊이 설정이 이루어지고, 가공작업이 완료되게 된다.

즉, 본 발명 장치는, 피용접물(W)의 외주 표면(P)에 한 쌍의 터치로울러(6)를 접촉시킨 상태에서, 체크로울러(10)와 이에 연결된 센싱로드(13) 및 엔코더(12)를 매개하여 용접개선부의 가공진행 상태를 체크하면서, 즉 가공깊이를 자동으로 측정하면서 소정 형상 및 치수의 용접개선부를 가공할 수 있는 것이다.

또한, 한 쌍의 터치로울러(6)가 피용접물(W)의 외주 표면(P)에 접촉하게되면, 체크로울러(10)는 자동적으로 피용접물(W)의 중심, 즉 진원을 향하게 되므로, 피용접물(W)의 크기, 즉 원통 형상 파이프의 직경의 대소에 무관하게 센싱로드(13) 및 엔코더(12)를 매개하여 정확한 형상, 칫수의 용접개선부를 가공할 수 있어, 용접부의 품질을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 간단한 구성으로서 원형 파이프와 같은 피용접물(W) 의 크기, 즉 직경의 대소에 구애됨이 없이 진원중심을 간편하게 찾아내어, 용접 개선부의 가공깊이를 정확히 산출하여 균일한 형상 및 치수로 된 용접 개선부를 가공할 수 있어 용접부의 품질향상에 기여할 수 있고, 또한 용접 개선부의 가공작업을 자동화할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 용접개선부 가공 가이드장치의 부분 횡단면도

도2는 도1 또는 도3의 II-II선을 따른 종단면도

도3은 본 발명에 따른 용접개선부 가공 가이드장치의 평면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

1:하우징 2:베어링 하우징

3:회전축 4:크로스 로울러 베어링

5:회전 테이블 6:터치로울러

7:아암 8:제1이송가이드

9:제1완충실린더 10:체크로울러

11:제2이송가이드 12:엔코더

13:센싱로드 14:제2완충실린더

Claims (9)

1. 용접개선부 가공 공구가 장착된 스핀들 하우징(1)과;

   상기 스핀들 하우징(1)에 자유로이 회전 가능하게 장착된 회전축(3)을 중심으로 회전하도록 된 회전테이블(5)과;

   상기 회전테이블(5)에 탑재되어 피용접물(W)의 외주 표면에 접촉하여 그 진원을 확인하도록 구비된 터치수단 및;

   상기 터치수단과 함께 피용접물(W)의 외주 표면에 접촉되어 피용접물(W)의 개선부 가공진행 상태를 측정하여 제어부로 신호를 출력하는 체크수단으로 구성됨을 특징으로 하는 용접개선부 가공 가이드 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 터치수단은 회전테이블(5)상에 연장된 제1이송가이트(8)(8')를 따라 전.후진할 수 있도록 된 한 쌍의 아암(7)과, 상기 아암(7)의 선단에 회전가능하게 결합되어 피용접물(W)에 구름접촉하도록 된 터치로울러(6)와 상기 아암(7)이 피용접물(w)에 접촉시 충격을 흡수, 완화시키도록 제1완충실린더(9)로 구성된 것을 특징으로 하는 용접개선부 가공 가이드 장치.
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5. 제1항에 있어서, 상기 체크수단은, 피용접물(W)에 구름접촉하도록 된 터치로울러(6)의 사이에 장착된 체크로울러(10)의 전.후진 거리를 엔코더(12)로 전달하는 센싱로드(13)와 체크로울러(10)가 회전테이블(5) 상에서 제2이송가이드(11)(11')를 따라 전,후진되도록 하고, 상기 센싱로드(13)의 후방에 구비된 제2완충실린더(14)로 구성된 것을 특징으로 하는 용접개선부 가공 가이드 장치.
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