KR100600262B1 - Welder for Hull - Google Patents
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Abstract
본 발명은 로봇에 의해 이동하면서, 서로 수직하게 접합되어야 할 한 쌍의 피접합물들을 용접하는 용접기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 용접기는, 로봇에 와이어(110)를 통하여 매달려 지지되며, 용접 작업시 전면 및 측면이 피접합물(2, 3, 4)들에 접촉되는 직육면체 형상을 가지는 몸체(10)와, 몸체(10)의 저면 후방에 하향으로 돌출하여 형성되는 지지프레임(20)과, 몸체(10)의 저면 전방에 좌우로 회전 가능하게 설치되는 용접토치(30)와, 용접토치(30)를 회전 구동하는 모터(70)를 포함한다. 몸체(10)의 전면 및 측면과, 지지프레임(20)의 저면에는, 피접합물(2, 3, 4)들과의 구름 접촉을 위하여 볼캐스터(41) 또는 롤러(42)가 설치된다. 이러한 용접기에 의하면, 용접 작업 중에 몸체(10) 및 지지프레임(20)이 피접합물들에 항상 접촉함으로써 용접토치(30)와 피접합물들의 접합부 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있어, 양호한 용접 품질을 얻을 수 있다.The present invention relates to a welder for welding a pair of workpieces to be joined perpendicularly to each other while being moved by a robot. The welding machine according to the present invention includes a body 10 having a rectangular parallelepiped shape in which a robot is suspended and supported through a wire 110, and the front and side surfaces of the welder are in contact with the to-be-joined objects 2, 3, and 4 during a welding operation. Rotating the support frame 20 is formed to protrude downward in the rear of the bottom of the body 10, the welding torch 30 rotatably installed left and right in front of the bottom of the body 10, and the welding torch 30 It includes a motor 70 for driving. On the front and side of the body 10 and the bottom of the support frame 20, a ball caster 41 or a roller 42 is provided for rolling contact with the joined objects 2, 3 and 4. According to such a welder, the body 10 and the support frame 20 are always in contact with the to-be-joined parts during the welding operation, so that the gap between the welding torch 30 and the junction of the to-be-joined parts can be kept constant, so that a good welding Quality can be obtained.
선체, 용접, 로봇Hull, welding, robot
Description
도 1은 이중 선체 구조를 구성하는 이너 버텀 블록(inner bottom block)의 사시도.1 is a perspective view of an inner bottom block constituting a double hull structure;
도 2는 도 1에서의 A부분의 확대도.FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명에 따른 용접기의 사시도.3 is a perspective view of a welder according to the present invention;
도 4는 도 3의 용접기에 의한 용접 동작을 나타낸 측면도.Figure 4 is a side view showing the welding operation by the welder of Figure 3;
도 5는 도 3의 용접기가 로봇의 매니퓰레이터에 결합된 상태에서의 측단면도.Fig. 5 is a side cross-sectional view of the welding machine of Fig. 3 coupled to the manipulator of the robot.
도 6은 도 3의 용접기가 로봇에 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a state in which the welding machine of FIG. 3 is mounted on a robot.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 몸체 20 : 지지프레임10: body 20: support frame
30 : 용접토치 41 : 볼캐스터30: welding torch 41: ball caster
42 : 롤러 51, 52 : 전자석42:
60 : 회전체 63 : 종동기어60: rotating body 63: driven gear
70 : 모터 71 : 구동기어70: motor 71: drive gear
100 : 용접기 110 : 와이어100: welding machine 110: wire
본 발명은 선박 건조 시에 선체를 용접하는데 사용되는 용접기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로봇의 매니퓰레이터에 설치되어 선체를 구성하는 철판들을 자동으로 필릿용접(fillet welding)할 수 있는 용접기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welder used for welding a hull during ship construction, and more particularly, to a welder installed in a manipulator of a robot to automatically fillet weld steel plates constituting the hull.
선박에 있어 이중 선체(double hull) 구조는 선저 또는 선측 부분이 파괴되는 경우에 있어서, 선저 내부로의 침수를 막을 수 있고, 선저의 강도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공간 활용도도 좋고 배의 중심이 낮아져 선체 안정성이 증가하는 등의 이점을 가지고 있다.In ships, the double hull structure prevents submersion into the bottom of the ship, in case of failure of the ship's bottom or side, not only increases the strength of the ship's bottom, but also makes good use of space and the center of the ship. This lowers the ship's hull stability.
이러한 이중 선체 구조의 장점 때문에, 최근 이중 선체 구조를 가지는 선박의 건조 물량이 증가하고 있다. 그러나, 이중 선체의 선저부는 복잡한 골조 구조를 가지기 때문에, 그 제작 과정을 자동화하는 데에는 여러 가지 어려움이 있게 된다.Due to the advantages of such a double hull structure, the quantity of ships having a double hull structure has increased recently. However, since the bottom of the double hull has a complicated skeleton structure, there are various difficulties in automating the manufacturing process.
도 1에는 이중 선체 구조를 구성하는 이너 버텀 블록(inner bottom block)의 사시도가 도시되어 있다.1 is a perspective view of an inner bottom block constituting a double hull structure.
도 1에 도시된 것과 같이, 이중 선체 구조를 구성하는 이너 버텀 블록(1)은, 넓은 철판으로 이루어진 하판(bottom plate)(3) 상에 T자 형의 단면형상을 가지는 복수 개의 론지(longi)(2)가 소정의 간격으로 서로 평행하게 용접 설치되는 구조를 가진다. 여기에 철판으로 이루어진 웹 플로어(web floor)(4) 및 거더(girder)(5)가 상기 하판(3) 상에 수직하게 설치됨으로써, 도 1에 도시된 것과 같은 이너 버텀 블록(1)이 완성된다. As shown in FIG. 1, the inner bottom block 1 constituting the double hull structure has a plurality of longies having a T-shaped cross-sectional shape on a
이러한 이너 버텀 블록(1)을 제작함에 있어서는, 먼저 상기 하판(3), 론지(2), 웹 플로어(4) 및 거더(5)들을 서로 가용접하여 전체적인 형태를 만든 다음, 주용접을 실시하는 방식으로 제작하는 것이 일반적이다. In manufacturing the inner bottom block 1, first, the
즉, 가용접에 의해 이너 버텀 블록(1)의 형태를 완성한 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 주용접으로서 상기 론지(2)와 웹 플로어(4) 사이의 수직접합부(6)와, 상기 하판(3)과 웹 플로어(4) 사이의 수평접합부(7)를 필릿용접(fillet welding)함으로써 이너 버텀 블록(1)을 완성한다.That is, after completing the shape of the inner bottom block 1 by tack welding, as shown in Fig. 2, as the main welding, the vertical joint 6 between the
이러한 주용접을 위하여, 천장이 개방된 오픈 타입 블록(Open-type Block)에서는 크레인을 이용하여 자동 용접장치를 용접 위치(A)에 가까이 위치시킨 후 용접 작업을 수행하였다. 그리고, 한 부분의 용접 작업이 마무리되면, 다시 크레인을 사용하여 자동 용접장치를 해당 론지(2) 너머의 다른 용접 위치로 이동시킨 후 용접 작업을 수행하였다. 오픈 타입의 블록에서는 상술한 바와 같이 크레인을 이용하여 작업하는 것이 가능하나, 밀폐형 블록(Closed Block)의 경우 천장이 막혀 있기 때문에 크레인을 사용할 수 없다는 문제점이 있다.For this main welding, in the open-type block (open-type block) with the ceiling open, the welding operation was performed after positioning the automatic welding device closer to the welding position (A) using a crane. Then, when a part of the welding work is finished, using the crane again to move the automatic welding device to the other welding position beyond the longage (2) and then performed the welding work. In the open type block, it is possible to work using a crane as described above, but in the case of a closed block, there is a problem in that the crane cannot be used because the ceiling is blocked.
이러한 문제점 때문에, 최근에는 론지(2)를 넘어 이동할 수 있는 로봇의 매니퓰레이터에 용접기를 설치하여, 로봇의 동작에 의해 용접기가 피접합물들의 접합부위를 따라 이동하면서 용접 작업을 수행하는 방식의 필요성이 높아지고 있다.Due to this problem, in recent years, a welding machine is installed in a manipulator of a robot that can move beyond the
그러나, 종래의 용접기를 로봇의 매니퓰레이터에 장착하는 경우, 용접 작업시 용접기가 피접합물들과 이격된 상태에서 이동하기 때문에, 피접합물들의 접합부위와 용접토치의 선단 사이의 간격을 일정하게 조절할 수 없으며, 로봇의 매니퓰레이터의 동작 시 흔들림이 발생할 경우 용접토치가 흔들려 용접이 안정적으로 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.However, when the conventional welder is mounted on the manipulator of the robot, the welding machine moves while being spaced apart from the joined objects during the welding operation, so that the gap between the joints of the joined parts and the tip of the welding torch cannot be constantly adjusted. , If the shaking occurs during the operation of the manipulator of the robot, there is a problem that the welding is not made stable because the welding torch shakes.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접토치와 피접합물들의 접합부 사이에 일정한 간격을 유지시킬 수 있으며, 용접 중의 이동이 안정적으로 이루어질 수 있는 용접기를 제공하는 것이다.
The present invention was developed to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to maintain a constant distance between the welding torch and the joint of the to-be-joined, welder that can be made stable during the welding movement To provide.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 로봇에 의해 이동하면서, 서로 수직하게 접합되어야 할 한 쌍의 피접합물들을 용접하는 용접기로서, 상기 로봇에 와이어를 통하여 매달려 지지되며, 용접 작업시 전면 및 측면이 상기 피접합물들에 접촉되는 직육면체 형상을 가지는 몸체와, 상기 몸체의 저면 후방에 하향으로 돌출하여 형성되는 지지프레임과, 상기 몸체의 저면 전방에 좌우로 회전 가능하게 설치되는 용접토치와, 상기 용접토치를 회전 구동하는 모터를 포함하는 용접기를 제공함으로써 달성된다.An object of the present invention as described above, a welding machine for welding a pair of the workpiece to be bonded to each other while moving by a robot, which is supported by hanging on the robot through a wire, the front and side when A body having a rectangular parallelepiped shape in contact with the to-be-joined object, a support frame protruding downward from the rear of the bottom of the body, a welding torch rotatably installed left and right in front of the bottom of the body, and the welding torch It is achieved by providing a welder comprising a motor for rotating the motor.
여기서, 상기 피접합물들과 접촉되는 상기 몸체의 전면 및 측면과, 상기 지지프레임의 저면에는, 상기 피접합물들과의 구름 접촉을 위하여 볼캐스터 또는 롤러가 설치되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that a ball caster or a roller is installed on the front and side surfaces of the body in contact with the objects to be joined, and the bottom surface of the support frame for rolling contact with the materials to be joined.
또한, 상기 몸체의 전면 및 측면에는 각각 전자석이 설치되어, 용접 작업시 전자석의 자력에 의하여 몸체체가 피접합물들과 밀착되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, an electromagnet is installed on the front and side surfaces of the body, respectively, so that the body is in close contact with the objects to be joined by the magnetic force of the electromagnet during the welding operation.
한편, 상기 용접토치를 회전시키기 위하여, 상기 모터의 출력축에 연결된 구동기어와, 상기 구동기어와 치합되는 종동기어가 구비되며, 상기 용접토치는 상기 몸체의 저면에 회전 가능하게 설치된 회전체를 통하여 상기 종동기어와 연결된다.Meanwhile, in order to rotate the welding torch, a driving gear connected to the output shaft of the motor and a driven gear meshing with the driving gear are provided, and the welding torch is rotatably installed on the bottom of the body. It is connected to the driven gear.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용접기는, 직육면체의 형상을 가지는 몸체(10)와, 몸체(10)의 저면 후방에 하향으로 돌출하여 형성되는 대략 U자형의 지지프레임(20)과, 몸체(10)의 저면 전방에 좌우로 회전 가능하게 설치되는 용접토치(30)를 구비한다. 용접토치(30)의 선단은 몸체(10)의 저면으로부터 대략 45도의 각도로 하향 돌출된다.As shown in FIG. 3, the welder according to the present invention includes a
용접기는 몸체(10) 상면에 고정되는 한쌍의 와이어(110)를 통하여 론지(2) 위를 가로질러 이동하는 로봇에 연결된다(도 6 참조). 로봇의 동작에 따라 용접기는 상하 좌우로 이동하면서 용접을 작업을 행하게 된다.The welder is connected to a robot that moves across the
몸체(10)의 전면 및 양 측면과, 지지프레임(20)의 저면 및 양 측면은, 도 2 에서의 론지(2), 하판(3) 및 웹 플로어(4)와 같이 서로 수직하게 접합 되어야 할 피접합물들을 용접할 때, 이들 피접합물(2, 3, 4)들의 표면에 접촉함으로써, 용접토치(30)가 흔들리지 않게 하고, 용접토치(30)의 선단과 피접합물(2, 3, 4) 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 준다.The front and both sides of the
피접합물들(2, 3, 4)과 접촉하게 되는 몸체(10)의 전면에는 다수의 볼캐스터(ball caster)(41)가 설치되며, 몸체(10)의 양 측면과 지지프레임(20)의 저면에는 다수의 롤러(42)가 설치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 볼캐스터(41)와 롤러(42)에 의하여 몸체(10)와 지지프레임(20)은 피접합물(3, 4)들의 표면에 구름 접촉하게 됨으로써, 용접 작업 시 용접기가 피접합물(3, 4)들과 접촉된 상태로 원활하게 이동할 수 있다.A plurality of
또한, 몸체(10)의 전면 및 양 측면에는 각각 전자석(51, 52)들이 설치된다. 용접 시 전자석(51, 52)들을 구동되면, 그들의 자력에 의하여 몸체(10)가 자성체인 피접합물(3, 4)들에 밀착되게 됨으로써, 용접기의 이동시 흔들림이 발생하지 않게 된다.In addition,
한편, 도 4에서는 몸체(10) 및 지지프레임(20)과 피접합물(3, 4)들의 사이의 구름 접촉을 위하여, 볼캐스터(41)와 롤러(42)를 함께 설치한 것을 예시하고 있으나, 몸체(10) 및 지지프레임(20)에 볼캐스터(41)와 롤러(42) 중 어느 하나만을 설치하여도 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다.Meanwhile, FIG. 4 illustrates that the
또한, 도 4는 하판(3)과 웹플로어(4) 사이의 접합부인 수평접합부(7)를 용접하는 경우를 예시한 것이다. 이 상태에서 론지(2)와 웹 플로어(4) 사이의 수직접합부(6)를 용접하는 경우에는 용접토치(30)를 좌측 또는 우측으로 45도 회전시킨 다음 로봇에 의해 용접기 전체를 상하로 승강시키면서 용접을 행하게 된다.4 illustrates a case of welding the
도 5에 도시된 바와 같이, 용접토치(30)의 좌우회전을 위하여, 몸체(10)의 저면에는 원통형의 회전체(60)가 베어링(61)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 용접토치(30)는 상기 회전체(60)의 전방 하단 모서리에 결합된다. 또한, 몸체(10) 내부에는 회전체(60)의 상단에 일체로 결합된 종동기어(63)와, 종동기어(63)와 치합되는 구동기어(71)가 배치된다. 구동기어(71)는 모터(70)의 출력축에 결합된다. 따라서, 모터(70)의 구동에 의하여 구동기어(71)가 회전하면, 종동기어(63)와 회전체(60)가 회전함으로써, 용접토치(30)가 좌우로 회전하게 된다.As shown in FIG. 5, for the left and right rotation of the
이하 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 용접기에 의하여 용접이 이루어지는 동작을 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 용접기가 로봇에 장착된 상태를 나타낸 사시도이다.Hereinafter, an operation in which welding is performed by the welding machine according to the present invention will be described with reference to FIG. 6. Figure 6 is a perspective view showing a state in which the welding machine according to the invention mounted on the robot.
도 6에 도시된 바와 같이, 예시된 로봇은 선체의 론지(2) 위에 횡방향으로 안착되며 신축 가능한 구조를 가지는 레일(120)과, 레일(120) 상에서 횡방향으로 주행 가능하게 설치되는 이동체(130)와, 이동체(130) 상부에 회전 가능하게 설치되는 크레인부(140)를 구비한다. As illustrated in FIG. 6, the illustrated robot includes a
본 발명에 따른 용접기(100)는 로봇의 크레인부(140)로부터 아래쪽으로 연장된 한 쌍의 와이어(110)에 연결되어 지지된다. 와이어(110)는 크레인부(140)에 설치된 보빈(미도시)에 감겨지며, 상기 보빈은 권취모터(150)에 의해 회전 구동된다. 따라서, 권취모터(150)의 구동에 의하여 와이어(110)의 길이가 변화됨으로써, 용접 기(100)는 상하로 승강된다.The
도 6에서와 같이 용접기(100)가 최대로 하강한 상태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지프레임(20)의 저면은 롤러(42)를 통하여 선체의 하판(3)과 구름 접촉하게 되며, 몸체(10)의 전면은 볼캐스터(41)를 통하여 선체의 웹플로어(4)와 구름 접촉하게 된다. 이때, 용접토치(30)는 하판(3)과 웹플로어(4)의 접합부인 수평접합부(7)로부터 용접에 필요한 간격만큼 이격된다.In the state in which the
이 상태에서, 로봇의 이동체(130)가 횡방향으로 이동함에 따라서, 용접기(100) 전체가 좌우로 이동하면서 하판(3)과 웹플로어(4) 사이의 수평접합부(7)를 용접하게 된다. 한편, 수평접합부(7)의 용접이 완료된 후에는, 몸체(10) 내부에 설치된 모터(70)의 구동에 의해 용접토치(30)가 90도 회전한 상태에서, 로봇의 권취모터(150)의 구동에 의해 용접기(100) 전체가 승강하면서 론지(2)와 웹 플로어(4) 사이의 수직접합부(6)(도 2)를 용접하게 된다.In this state, as the moving
이때, 상술한 바와 같이 용접기(100)는 볼캐스터(41) 및 롤러(42)에 의하여 피접합물(2, 3, 4)의 표면에 구름 접촉하므로, 그 이동이 원활하게 이루어진다. 또한, 몸체(10)에 설치된 전자석(51, 52)에 의해 용접기(100)가 피접합물(2, 3, 4)들과 밀착된 상태에서 이동하게 되므로, 용접토치(30)는 피접합물(2, 3, 4)들의 접합부(6, 7)와 항상 일정한 간격을 유지한 상태로 이동하면서 수직 및 수평접합부(6, 7)를 용접할 수 있다. At this time, as described above, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접기에 의하면, 용접 작업 중에 용접기의 몸체와 지지프레임이 피접합물들과 접촉함으로써, 용접토치와 피접합물들의 접합부 사이의 간격이 일정하게 유지되어, 양호한 용접 품질을 얻을 수 있다. As described above, according to the welding machine according to the present invention, since the body of the welder and the support frame contact the to-be-welded materials during the welding operation, the distance between the weld torch and the joint of the to-be-joined materials is kept constant, so that a good welding Quality can be obtained.
또한, 본 발명에 따른 용접기에 의하면, 몸체와 지지프레임이 전자석에 의하여 피접합물에 밀착된 상태에서, 롤러와 볼캐스터에 의해 피접합물들과 구름 접촉함으로써, 용접 중의 이동이 안정적으로 이루어질 수 있다.In addition, according to the welding machine according to the present invention, while the body and the support frame is in close contact with the object to be joined by an electromagnet, the roller and the ball caster in contact with the object to be joined by the roller, the movement during welding can be made stable. .
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.In the above, certain preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. will be.
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