KR100778794B1 - 토치회전형 자동용접기 - Google Patents

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김진수
유영구
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(주)삼호용접기
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Abstract

본 발명은 토치회전형 자동용접기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접기의 취급사용이 간편하고, 용접토치가 회전하면서 매우 신속 간편하게 용접을 하게 됨은 물론 용접의 정확성, 그리고 균일성을 만족시켜 용접품질이 크게 개선되는 토치회전형 자동용접기에 관한 것이다.
본 발명은 철판에 피용접물체를 용접하도록 구동모터를 매개로 회전되면서 철판에 피용접물체를 용접하기 위한 용접토치를 포함하는 용접기에 있어서, 상기 철판(10)에 안착되도록 저부에 다수 개의 지지프레임(35)이 구비된 판상의 지지판(30)과, 상기 지지판(30)의 상부에서 상기 철판(10)방향으로 관통되고, 상기 구동모터(20)에 의한 구동력으로 회전되는 중공프레임(40)과, 상기 중공프레임(40)의 단부에 탄성스프링(42)을 매개로 탄성되게 결합되어 상기 피용접물체를 상기 철판(10)에 말착시키도록 가압하는 가압봉(41)과, 상기 지지판(30)의 상부에 상기 구동모터(20)와 상기 용접토치(95)의 작동을 제어하는 제어부(50)가 더 포함된 것을 특징으로 한다.
지지프레임, 지지판, 중공프레임, 간격조절슬라이더, 가압봉, 전자석

Description

토치회전형 자동용접기{TORCH ROTATY ELDER BROTHER AUTOMATIC WELDING MACHINE}
본 발명은 토치회전형 자동용접기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접기의 취급사용이 간편하고, 용접토치가 회전하면서 매우 신속 간편하게 용접을 하게 됨은 물론 용접의 정확성, 그리고 균일성을 만족시켜 용접품질이 크게 개선되는 토치회전형 자동용접기에 관한 것이다.
일반적으로 용접이란 용접부를 용융 상태로 하든가 용융 상태로 하지 않을 정도로 가열한 부재 또는 상온 상태의 부재를 서로 접촉시키고, 압력을 가하여 접합하는 이음 방법을 말한다. 즉, 두 개의 금속을 접합하여 하나로 만드는 작업으로 나사 또는 리벳을 사용하는 기계적 이음과는 다르며, 일반적으로 용접으로 이음 된 것은 분해할 수 없다. 이밖에 접합할 금속 사이에 가열한 다른 금속을 사이에 넣고 결합시키는 방법이 있는데 이것도 넓은 의미의 용접에 포함된다. 용접하는 모재 및 첨가제를 가열 용융할 필요가 있으므로 여러 가지 가열법이 있다.
용접의 열원으로는 가스, 아크, 전기, 저항 열, 마찰열 등이 사용된다. 가스 용접의 경우에는 산소-아세틸렌가스가 사용되고, 아크 용접의 경우에는 금속 아크, 탄소아크 등이 사용된다. 이러한 용접이란 용어는 금속으 접합에 주로 사용되고 있으나, 최근 국제 표준 기구에서는 플라스틱 세라믹 등 비금속 공업 재료의 접합도 포함한다.
한편, 용접작업은 보통 수동작업으로 이루어지는데, 수동작업에서는 작업자의 숙련 정도에 따라 용접부위의 양부가 상이하여 제품의 품질에 많은 차이를 나타내는 것이 보통이다.
다수의 관체가 관통 설치되는 열교환기를 비롯하여 각종 장비의 조인트 부분등 관체와 판재가 결합 용접되는 등의 구조물의 경우에, 관체를 판재나 프렌지에 용접시키는 과정에서 전무가 또는 숙련공의 기능과 숙련도에 의존하여 용접할 수 밖에 없었으므로 이에 다른 시간이 과다 소요되면서도 균일한 용접이 어렵고, 생산성이 크게 떨어지면서 불량발생률이 매우 높아 제조원가가 크게 상승할 수밖에 없는 등의 폐단이 따르게 된다.
즉, 원통형의 관체와 판재를 용접시킬 때 관체와 판재가 맞닿는 부분을 돌아가면서 용접시켜야 하는데, 이 경우 용접하고자 하는 물품을 중심으로 작업자가 돌아가면서 용접한다거나 또는 용접하고자 하는 물품을 작업자가 용접하기 용이한 위치로 회전이송시켜가면 용접하여야 하므로 용접에 소요되는 시간이 과다소요 된다는 것이며, 또한, 수작업에 의존하여 용접하는 방식에서는 작업자의 컨디션이나, 집중력등에 따라 용접의 정도 차이가 발생할 수밖에 없어 생산성이 크게 떨어지고 불량발생률이 크게 높아짐은 물론 호환성을 전혀 기대할 수 없으면서 상품성도 크게 떨어질 수밖에 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 용접하고자 하는 피용접물에 매우 신속 간편하게 장착시킬 수 있고, 중공프레임에 의해 용접토치가 안정적으로 지지된 상태에서 구동모터에 의해 균일한 속도로 회전하면서 용접되게 하되 센서에 의해 정확하게 360°회전이 이루어지게 함으로서 용접시간 단축 및 생산성 향상, 그리고 용접불량극소화로 원가절감 효과와 상품성 및 신뢰성을 극대화시킬 수 있게 하는 데 있다.
또한, 용접토치를 상하 및 좌우로 그 위치를 조절하여 용접할 포인트에 용접토치의 선단을 용이하게 맞출 수 있도록 하는 토치회전형 자동용접기를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 철판에 피용접물체를 용접하도록 구동모터를 매개로 회전되면서 철판에 피용접물체를 용접하기 위한 용접토치를 포함하는 용접기에 있어서, 상기 철판(10)에 안착되도록 저부에 다수 개의 지지프레임(35)이 구비된 판상의 지지판(30)과, 상기 지지판(30)의 상부에서 상기 철판(10)방향으로 관통되고, 상기 구동모터(20)에 의한 구동력으로 회전되는 중공프레임(40)과, 상기 중공프레임(40)의 단부에 탄성스프링(42)을 매개로 탄성되게 결합되어 상기 피용접물체를 상기 철판(10)에 밀착시키도록 가압하는 가압봉(41)과, 상기 지지판(30)의 상부에 상기 구동모터(20)와 상기 용접토치(95)의 작동을 제어하는 제어부(50)가 더 포함된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 중공프레임(40)의 외주연에는 간격조절나사(64)에 의해 상/하 및 좌/우 이동되면서 상기 용접토치(95)를 유동시키는 간격조절슬라이더(60)가 더 구비되고, 상기 간격조절슬라이더(60)는 상기 중공프레임(40)에 결합되어 간격조절나사(64)가 지면과 수평되게 관통된 고정판(61)과, 상기 고정판(61)에 연결브라킷(66)을 매개로 결합되어 간격조절나사(64)가 지면과 수직되게 관통된 좌우이동 판(61)으로 구성되고, 상기 좌우이동판(62)에는 연결브라킷(66)을 매개로 상기 철판(10)고 수평되게 일측이 결합하고, 타측단부에 상기 용접토치(95)를 결합하는 조임공(82)이 형성된 상하이동클램프(80)가 더 포함된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 지지판(30)의 저면에는 상기 중공프레임(40)에 장착되어 동일하게 회전되는 위치결정판(70)의 회전을 감지하기 위한 근접센서(75)가 더 포함되고, 상기 철판(10)에 접촉되는 상기 지지프레임(35)의 단부에는 상기 철판(10)에 부착력을 높여 상기 철판(10)에서 상기 지지프레임(35)이 분리되지 않도록 하는 전자석(37) 장착되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 용접기의 취급사용이 간편하고, 용접토치가 회전하면서 매우 신속 간편하게 용접을 하게 되고, 용접토치를 전후 및 상하로 그 위치를 조절하여 용접할 포이트에 용접토치가 용이하게 맞추어지게 하여 용접의 정확성, 그리고 균일성을 만족시켜 용접품질이 크게 개선되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 토치회전형 자동용접기를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 토치회전형 자동용접기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 토치회전형 자동용접기를 나타낸 단면도이며, 도 3는 본 발명에 따른 간격조절슬라이더의 결합상태를 나타낸 분리사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 가압봉이 피용접물체를 철판에 가압하는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발 명에 따른 위치 결정판을 나타낸 평면도이다.
상기 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 토치회전형 자동용접기는 철판에 피용접물체를 용접하도록 구동모터를 매개로 회전되면서 철판과 피용접물체의 용접부위를 용접하기 위한 용접토치를 포함하는 용접기로, 상기 철판(10)에 안착되도록 저부에 다수 개의 지지프레임(35)이 구비된 판상의 지지판(30)과, 상기 지지판(30)의 중심부를 관통하여 상기 철판(10)방향에 일정길이로 형성된 중공프레임(40)과, 상기 중공프레임(40)의 단부에 탄성스프링(42)을 매개로 상기 철판(10)을 향하도록 결합된 가압봉(41)으로 구성되고, 상기 지지판(30)의 상부면에 형성되어 상기 구동모터(20)의 구동을 제어하여 용접기의 작동에 관여하는 제어부(50)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 지지판(30)은 일정크기의 판상으로, 저면외주연에 일측단부가 부착되고, 타측단부가 상기 철판(10)에 안착 되도록 하는 지지프레임(35)이 다수개 부착되어 있다.
여기서, 상기 지지프레임(35)의 상기 철판(10)에 안착되는 타측단부에는 상기 철판(10)에 용이하게 부착되도록 하는 전자석(37)이 장착되어 있다.
상기 중공프레임(40)은 일정길이 속이 빈 관 형상의 프레임으로 상기 지지판(30)의 중심부를 관통하여 상기 지지판(30)의 상측면에 형성된 상부커버(32)와 하측면에 형성된 하부커버(34)에 의해 상기 지지판(30)에 부착된 상태로 상기 철판(10)방향에 일정길이로 형성되어 있다.
또한, 상기 중공프레임(40)에는 상기 구동모터(20)에 연결된 밸트(22)를 매 개로 회전되는 풀리(45)가 장착되어 상기 구동모터(20)의 회전과 동일하게 회전되고, 상기 철판(10)과 근접하는 상기 중공프레임(40)의 외주연에는 고정체(44)가 부착되어 있으며, 상기 고정체(44)와 결합하여 간격조절나사(64)에 의해 상하, 좌우 유동이 가능한 간격조절슬라이더(60)가 장착되어 있다.
여기서, 상기 간격조절슬라이더(60)는 상기 고정체(44)와 결합하고 상기 간격조절나사(64)가 지면과 수평되게 관통된 고정판(61)과, 상기 고정판(61)에 연결브라킷(66)을 매개로 결합되고 상기 간격조절나사(64)가 지면과 수직되게 관통된 좌우이동판(62)으로 구성되어 있다. 상기 좌우이동판(62)에는 연결브라킷(66)을 매개로 일측이 결합하고 타측단부에 상기 용접토치(95)가 결합되는 상하이동클램프(80)로 이루어진다.
그리고, 상기 간격조절슬라이더(60)에는 상기 좌우이동판(62)에 연결브라킷(66)을 매개로 일측이 결합하고 타측단부에 힌지를 매개로 조여지는 조임공(82)이 형성된 상기 용접토치(95)가 결합되는 상하이동클램프(80)로 이루어진다.
여기서, 상기 상하이동클램프(80)는 상기 지지판(30)의 중심부에 형성된 상기 중공프레임(40)의 내부로 인입되어 상기 중공프레임(40)의 외주연에 형성된 인출공(47)을 통하여 인출되는 단부에 용접토치(95)가 장착된 토치케이블(90)를 고정한다.
그리고, 상기 지지판(30)의 저면에는 상기 중공프레임(40)에 장착되어 동일하게 회전되는 위치결정판(70)의 회전을 감지하기 위한 근접센서(75)가 더 포함되어 있다.
여기서, 상기 위치결정판(70)의 일측 외주연에는 상기 근접센서(75)가 간극오차를 측정하게 검출편(71)과 보조검출편(73)이 일정간격으로 돌출되어 있다.
이때, 상기 근접센서(75)는 물체가 정지 또는 위치결정을 필요로 하는 장소에 접근하는 상태에서 비접촉에 의하여 전기 신호를 개/폐하거나 그신호의 정보를 제어계로 전송하는 장치로서, 상기 위치결정판(70)이 상기 중공프레임(40)과 동일하게 회전되도록 구성됨에 따라 용접을 위해 상기 중공프레임(40)의 회전시 동회전되면서 상기 보조검출편(73)이 상기 근접센서(75)에 의해 먼저 감지되어 감지된 신호를 상기 제어부(50)로 전달하게 된다.
즉, 용접작업시 용접부위가 끝나는 지점에서 상기 중공프레임(40)의 회전력을 제한하게 되면 기계적 성질로 인해 조금이라도 더 회전하여 용접부위가 중첩되게 되어 용접의 형상이 미려하지 않게 되므로 용접부위가 끝나는 부위보다 앞쪽에서 상기 보조검출편(73)을 상기 근접센서(75)가 감지하여 상기 중공프레임(40)의 회전력을 제한하게 되어 용접 오차를 줄여 더욱 미려한 용접이 이루어지도록 한다.
한편, 상기 근접센서(75)는 전기적조건, 환경조건, 취부조건 및 근접제 형상에 따라 다양한 형상을 취할 수 있음은 당업자에게 자명한 사항이다
그리고, 상기 가압봉(41)은 상기 중공프레임(40)의 단부에 탄성스프링(42)을 매개로 상기 철판(10)을 향하도록 결합되고, 상기 철판(10)에 맞닿는 단부로 갈수록 외주면이 테이퍼진 형상을 하고 있다.
상기 제어부(50)는 상기 지지판(30)의 상부에 장착되어 상기 구동모터(20)의 구동을 제어하여 용접기의 작동에 관여한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 살펴보면, 철판()에 피용접물체를 용접하기 위해 상기 철판(10)과 접하는 일측단부에 전자석(37)이 장착되어 있고, 타측단부는 판상의 지지판(30)에 연결된 지지프레임(35)을 상기 철판(10)에 위치시킨다.
이때, 상기 지지판(30)의 중심부를 관통하여 상기 철판(10)방향에 일정길이로 형성된 중공프레임(40)의 단부에 탄성스프링(42)을 매개로 상기 철판(10)을 향하도록 결합된 가압봉(41)을 이용하여 철판(10)에 용접하고자 하는 피용접물체를 가압한다.
그런 후, 상기 중공프레임(40)의 인출공(47)을 통하여 인출된 용접토치(95)를 용접부위에 가까이 위치시킨다.
이때, 상기 용접토치(95)는 상기 인출공(47)을 통하여 인출된 토치케이블(90)의 단부에 장착되어 있고, 상기 토치케이블(90)은 상기 중공프레임(40)의 외주연에 형성된 간격조절슬라이더(60)에 일측단부가 접촉하고, 타측단부에 조임공(82)이 형성된 상하이동클램프(80)에 상기 조임공(82)을 매개로 연결되어 있다.
이후, 상기 간격조절슬라이더(60)를 이용하여 미세 용접부위를 맞추게 되는데, 상기 간격조절슬라이더(60)의 짧은 한쪽변을 관통하여 다른쪽 짧은 변으로 연결되는 간격조절나사(64)를 이용한다.
즉, 상기 중공프레임(40)에 장착된 상기 고정판(61)의 간격조절나사(64)를 시계 방향으로 돌리면 상기 고정판(62)에 직각으로 연결된 상기 좌우이동판(62)이 좌/우로 미세이동됨과 동시에 상기 상하이동클램프(80)도 좌우로 이동되게 되어 결 과적으로 상기 상하이동클램프(80)의 단부에 연결된 용접토치(95)가 좌/우로 이동되게 되는 것이며, 상기 좌우이동판(62)의 간격조절나사(64)를 돌리게 되면 상기 상하이동클램프(80)가 상/하로 이동되게 되어 상기 상하이동클램프(80)의 단부에 연결된 용접토치(95)가 상/하로 미세이동되어 용접부위에 정확히 위치시킬 수 있다.
이렇게 용접부위를 맞춘 후, 상기 지지판(30)의 상부면에 장착된 제어부(50)를 통하여 구동모터(20)를 작동시켜 상기 중공프레임(40)을 회전 시킨다.
그러면, 상기 용접토치(95)가 상기 중공프레임(40)의 회전과 함께 회전 되게 되면서 용접이 시작되게 되고, 상기 중공프레임(40)에 장착된 위치결정판(70)도 동일하게 회전되게 된다.
그 후, 용접부위가 거의 끝나는 시점이 되면 상기 위치결정판(70)의 외주연에 돌출되게 형성된 보조검출편(73)을 상기 지지판(30)의 저면에 장착되어 상기 위치결정판(70)의 회전을 감지하는 근접센서(75)가 감지하게 되어 용접이 끝나는 지점에 있는 검출편(71)보다 앞쪽에서 상기 근접센서(75)가 제어부(50)로 신호를 전달하여 상기 구동모터(20)의 회전력을 제한하게 되어 용접부위의 중첩을 방지한다.
이와 같이, 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 후술하는 특허등록 범위뿐만 아니라, 이 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 토치회전형 자동용접기를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 토치회전형 자동용접기를 나타낸 단면도,
도 3는 본 발명에 따른 간격조절슬라이더의 결합상태를 나타낸 분리사시도,
도 4는 본 발명에 따른 가압봉이 피용접물체를 철판에 가압하는 상태를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 위치 결정판을 나타낸 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 철판 20: 구동모터
22: 벨트 30: 지지판
32: 상부커버 34: 하부커버
35: 지지프레임 37: 전자석
40: 중공프레임 41: 가압봉
42: 탄성스프링 44: 고정체
45: 풀리 47: 인출공
50: 제어부 60: 간격조절슬라이더
61: 고정판 62: 좌우이동판
64: 간격조절나사 66: 연결브라킷
70: 위치결정판 71: 검출편
73: 보조검출편 75: 근접센서
80: 상하이동클램프 82: 조임공
90: 토치케이블 95: 용접토치

Claims (5)

  1. 철판에 피용접물체를 용접하도록 구동모터를 매개로 회전되면서 철판에 피용접물체를 용접하기 위한 용접토치를 포함하는 용접기에 있어서,
    상기 철판(10)에 안착되도록 저부에 다수 개의 지지프레임(35)이 구비된 판상의 지지판(30)과,
    상기 지지판(30)의 상부에서 상기 철판(10)방향으로 관통되고, 상기 구동모터(20)에 의한 구동력으로 회전되는 중공프레임(40)과,
    상기 중공프레임(40)의 단부에 탄성스프링(42)을 매개로 탄성되게 결합되어 상기 피용접물체를 상기 철판(10)에 말착시키도록 가압하는 가압봉(41)과,
    상기 지지판(30)의 상부에 상기 구동모터(20)와 상기 용접토치(95)의 작동을 제어하는 제어부(50)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 토치회전형 자동용접기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 중공프레임(40)의 외주연에는 간격조절나사(64)에 의해 상/하 및 좌/우 이동되면서 상기 용접토치(95)를 유동시키는 간격조절슬라이더(60)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 토치회전형 자동용접기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 간격조절슬라이더(60)는 상기 중공프레임(40)에 결합되고, 상기 간격조 절나사(64)가 지면과 수평되게 관통된 고정판(61)과; 상기 고정판(61)에 연결브라킷(66)을 매개로 결합되고, 상기 간격조절나사(64)가 지면과 수직되게 관통된 좌우이동판(62)으로 구성되고; 상기 좌우이동판(62)에는 연결브라킷(66)을 매개로 일측이 결합하고, 타측단부에 상기 용접토치(95)가 결합되는 상하이동클렘프(80)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 토치회전형 자동용접기.
  4. 제 1항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 지지판(30)의 저면에는 상기 중공프레임(40)에 장착되어 동일하게 회전되는 위치결정판(70)의 회전을 감지하기 위한 근접센서(75)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 토치회전형 자동용접기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 철판(10)과의 부착력을 높여 상기 지지프레임(35)의 분리를 방지하도록 전자석(37)이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 토치회전형 자동용접기.
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