KR100827194B1 - 자동 용접 캐리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박 등의 강판 구조물 등의 필렛 용접 등에 사용되는 자동 용접장치에 관한 것으로서, 상세하게는 선박 제작에 사용되는 강판 구조물의 모서리 라인 및 평판 간의 맞대기 용접 등에 사용하기 편리하고 용접 토치의 각도 및 길이 조절이 자유로운 개선된 자동 용접 캐리지에 관한 것이다.

본 발명에서는 상부에 구동모터가 구비되고 하부에는 상기 구동모터에 동력연결되는 구동바퀴가 장착되는 대차, 상기 대차에 길이 조절이 가능하도록 결합하는 가이드 프레임과 상기 가이드 프레임의 일측 단부에 마련되는 가이드 롤러, 상기 대차 상에 마련되는 것으로서 하우징의 내부에 웜기어와 이에 치합하는 웜휠이 설치되는 회전각 조정기 및 상기 회전각 조정기에 결합하는 것으로서 하우징의 내부에 스크류축과 이에 나사결합하는 나사블럭이 설치되고, 일측에 용접토치를 고정하기 위한 토치클램프가 마련되는 토치길이 조정기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지가 개시된다.

대차, 구동바퀴, 자석, 자석 탈착핸들, 제어부, 구동모터, 회전각 조정기, 웜기어, 웜휠, 회전각 조정노브, 토치길이 조정기, 스크류축, 나사블럭, 길이 조정노브, 토치 클램프

Description

자동 용접 캐리지{Auto welding carriage}

본 발명은 선박 등의 제작에 있어서 금속판의 모서리 라인 및 금속판 간의 맞대기 라인 등을 용접하기 위한 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력의 인가에 의하여 용접선을 따라 스스로 이동하면서 용접 상황에 따라 용접 토치의 상·하 회전각 및 용접거리를 신속하고 정교하게 조절할 수 있도록 개선된 자동 용접 캐리지에 관한 것이다.

선박이나 해상 구조물 등은 선박용 후판이나 각종의 금속판재 및 형강 등을 서로 용접하여 단위 구조물을 형성한 후 이러한 단위체들을 다시 결합하여 완성하게 된다. 특히, 선박 등의 건조시에는 수직격벽을 금속 바닥판인 주판 등에 용접하여 결합하거나 수직 격벽 등에 각 종의 형강 자재를 용접하여 단위 구조물을 형성하게 되는데, 이러한 구조재들이 서로 만나는 모서리 라인을 따라 용접 토치를 수직 또는 수평이동시키면서 자동으로 용접하는 장치에 관하여 몇 가지가 종래에 제안된 바 있다.

그와 같은 것으로는 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2001-0089219 호 "선박의 빌지킬 용접용 캐리지" 및 특허등록번호 제10-0604028호 "수평, 수직 필렛 자동용접장치"와 같은 것들을 들 수 있다. 전자의 경우에는 선저 외면과 빌지킬의 접합면을 따라 이동하며 용접을 하도록 된 용접용 캐리지에 관한 것인데, 전원의 인가에 의하여 스스로 용접선을 따라 이동하면서 필렛 용접을 수행하도록 된 것이다. 그러나, 상기 용접 캐리지는 용접토치의 위치를 상·하 또는 좌·우 직교하는 방향으로만 이동시킬수 있는 구조로 되어 있어 현장의 다양한 요구에 부응하지 못한다는 단점이 있다. 즉, 상기 용접 캐리지에서는 상하 이동 조절레버 및 좌우 이동 조절레버를 사용하여 용접토치를 서로 직교하는 방향으로만 제어하므로 용접선을 따라 용접 작업을 하는 경우 용접 토치의 각도와 길이를 다양하게 조절하지 못한다는 단점이 있는 것이다. 후자의 경우에는 수직의 격벽 등과 수평의 평판 등이 만나는 모서리의 코너 부분을 용접하기 위하여 좌·우로 일정 각도로 용접 토치의 회전이 가능하고 상·하로 직선이동이 가능하도록 한 것인데, 이 경우에도 용접 토치가 지지판의 안 쪽에 위치하여 고정되므로 상·하 방향으로는 회전할 수 없는 구조이며, 상하로 직선이동하는데에도 한계가 있는 구조이다. 게다가 상·하 이동 및 좌·우 회전이 모터 및 감속기에 의하여 이루어지므로 현장에서 용접장치의 이동 중에 작업자가 즉석에서 용접 토치의 위치를 상황에 맞게 즉시 제어하는데 불편하다는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동 용접 캐리지를 사용하여 선박 등의 구조물을 용접함에 있어서, 용접토치의 상·하 회전각 조절이 쉽고 효율적이며, 용접토치의 길이 조절도 쉽고 효율적으로 되게 함으로써 용접 작업중에 발생하는 작업환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다. 본 발명에서는 아울러 이러한 자동 용접 캐리지의 기술적 과제를 해결하는 장치의 구성을 단순화하여 제작을 용이하게 하여 제작원가를 감소시키며, 오랜 기간의 사용에 의하여도 고장이 잘 나지 않도록 내구성을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 상부에 구동모터가 구비되고 하부에는 상기 구동모터에 동력연결되는 구동바퀴가 장착되는 대차, 상기 대차에 길이 조절이 가능하도록 결합하는 가이드 프레임과 상기 가이드 프레임의 일측 단부에 마련되는 가이드 롤러, 상기 대차 상에 마련되는 것으로서 하우징의 내부에 웜기어와 이에 치합하는 웜휠이 설치되는 회전각 조정기 및 상기 회전각 조정기에 결합하는 것으로서 하우징의 내부에 스크류축과 이에 나사 결합하는 나사블럭이 설치되고, 일측에 용접토치를 고정하기 위한 토치클램프가 마련되는 토치길이 조정기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지가 제공된다.

여기서, 상기 자동 용접 캐리지에는 상기 대차의 저면부에 마련되는 자석을 일정 각도 회동시킬 수 있도록 상기 대차의 측면부에 회동가능하게 결합하는 자석 탈착핸들이 더욱 구비되는 것이 바람직하다.

상기 토치길이 조정기는 상기 나사블럭과 상기 웜휠에 형성되는 결합공을 통하여 나사 또는 볼트에 의하여 상기 회전각 조정기에 결합되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 웜기어의 일측 단부에는 회전각 조정노브가 형성되고, 상기 스크류축의 일측 단부에는 길이 조정노브가 형성되어, 상기 회전각 조정노브 및 상기 길이 조정노브에 의하여 용접토치의 상·하 회전각 및 토치길이가 조절되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 회전각 조정기 및 토치길이 조정기를 사용함으로써 용접선을 따라 용접작업을 진행하는 도중에 발생하는 각종의 작업환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있게 되므로 종전과 같이 용접 중에 용접장치를 멈추고 재조정해야 하는 불편이 없어 작업시간이 단축되며 이에 따라 전체 용접작업의 효율이 개선된다는 장점이 있다.

아울러, 회전각 조절과 토치길이 조절을 담담하는 각 조정기의 구성을 단순화 하였으며, 용접 자동 캐리지가 용접선을 따라 용접을 자동으로 진행하는 중에도 작업자가 단순히 조정노브만을 조금씩 돌려가며 변화된 환경에 맞추어 즉석에서 용 접하는 것이 가능하도록 설계하였으므로 종전과 같이 별도의 모터나 복잡한 전자회로 등의 장치가 필요 없게 되어 제작이 쉽고 그 제작원가가 저렴하다는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 구성과 작동원리를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 자동 용접 캐리지의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 회전각 조정기 및 토치길이 조정기가 결합되는 구조를 보인 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명의 회전각 조정기의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 회전각 조정기의 일 구성인 회전각 조정 웜휠의 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 자동 용접 캐리지(100)는 크게, 용접 캐리지의 뼈대가 되는 하부 구조인 대차(110), 상기 대차(110)의 상부 일 측에 마련되는 것으로서 내부에 구동모터(미도시)가 내장되고 상면에 조작패널이 형성되는 제어부(112), 상기 대차(110) 위에 서로 결합하도록 마련되는 토치길이 조정기(130)와 회전각 조정기(140) 및 대차(110)의 저면에 마련되는 부착수단인 자석의 탈착을 용이하게 하고 운반이 편리하도록 하기 위한 자석 탈착핸들(170)을 포함하여 구성된다.

상기 제어부(112) 내에 마련되는 구동모터는 후술할 구동바퀴(180)에 동력을 전달하기 위한 것이며, 상기 조작패널(114)에는 용접 캐리지(100)의 이동과 용접 작업의 수행 또는 정지 등을 위한 각종 스위치가 형성되어 상기 제어부(112)에 연결된다. 상기 제어부(112)의 측면부에는 용접 캐리지(100)에의 전원의 인가를 위한 전원단자(116) 및 용접토치에 전력을 공급하기 위한 토치단자(117)가 마련된다.

회전각 조정기(140)는 상기 토치길이 조정기(130)에 연결되는 용접토치(미도시)의 상·하 경사각 내지는 회전각을 조정하기 위한 것으로서 하우징(141)의 내부에 회전각 조정 웜기어(145) 및 이에 치합하는 웜휠(144)이 설치된다. 상기 웜기어(145)의 일 측 단부에는 회전각 조정노브(143)가 형성된다. 상기 웜휠(144)은 원주형상이며 양 측면으로 돌출한 돌출부(144a, 144c)를 가진다. 상기 돌출부(144a)에는 토치길이 조정기(130)의 나사블럭(134)과의 연결을 위한 결합공(144b)이 형성되며, 다른 반대편 돌출부(144c)에는 나사나 볼트 등과 결합하기 위한 체결공(144d)이 형성된다. 상기 웜휠(144)의 원주면 상에는 기어부(144f)가 형성되는데, 상기 기어부(144f)는 원주면의 일부에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 원주면 전체에 형성되기 보다 원주의 중심으로부터 90~135 °의 각을 이루는 원호 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 결합공(144b) 및 상기 체결공(144d)은 서로 관통하여 연결된다. 따라서, 나사나 볼트 등을 상기 체결공(144d)을 통하여 삽입한 후 상기 결합공(144b)을 경유하여 상기 나사블럭(134)의 결합공(134a)에 결합할 수 있게 되는 것이다. 상기 결합공(134a)에는 그 내주면에 나사산이 형성된다. 도 3에서 미설명 부호 142는 커버이고, 142a는 상기 커버(142)에 형성되는 관통공(142a)이며, 146은 스프링이며, 144e는 고무링이다.

상기 토치길이 조정기(130)의 하우징(131) 내부에는 스크류축(136) 및 상기 스크류축(136)의 나사산에 결합하는 나사블럭(134)이 설치되는데, 상기 스크류축(136)의 일 측 단부에는 길이 조정노브(133)가 형성된다. 따라서, 상기 길이 조정노브(133)를 회전시키면 나사블럭(134)이 상기 스크류축(136) 상에서 가이드봉(135)을 타고 직선 이동하여 상승 또는 하강한다. 상기 토치길이 조정기(130)의 일 측에는 토치 클램프(160)가 연결된다. 상기 토치 클램프(160)는 용접토치(미도시)를 고정하기 위한 것으로서, 일 측단에 힌지 결합되며 나사산을 가지는 고정볼트(164)를 회전 개방시킨 다음 용접토치를 물린 후 토치 고정용 탭(162)을 돌려 용접토치를 토치 클램프(160)에 고정할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 길이 조정노브(133)를 돌리면 나사블럭(134)이 전·후진함으로써 이에 연결된 토치 클램프(160)를 이동시켜 용접토치의 용접선으로부터의 거리(용접토치의 길이)를 조절하게 되는 것이다.

상기 토치길이 조정기(130)는 상기 회전각 조정기(140)에 결합하므로 상기 회전각 조정노브(143)를 돌리면 토치길이 조정기(130) 및 이에 연결된 토치 클램프(160)가 상·하로 일정 각도 회전하게 된다. 즉, 이에 의하여 용접토치의 용접선과 이루는 각도가 변화하게 되는 것이다.

상기 대차(110)의 측면부에는 가이드 프레임(152)이 결합하며, 상기 가이드 프레임(152)의 단부에는 가이드롤러(151)가 결합한다. 상기 가이드롤러(151)는 상기 용접 캐리지(100)가 수평면과 수직면이 만나는 모서리 라인(용접라인)을 따라 이동할 때 벽면에 접촉하여 회전함으로써 용접 캐리지(100)의 원활한 이동을 돕고 용접토치와 용접라인 간의 적절한 거리를 유지하도록 도와주는 역할을 위한 것이다. 상기 가이드 프레임(152)이 상기 대차(110)로 부터 돌출되는 길이는 가이드 탭(153)에 의하여 조절될 수 있으며 벽면으로부터 유지해야 할 적당한 거리를 변경할 필요가 있는 경우에 사용된다.

도 5는 본 발명의 자동 용접 캐리지의 저면도이다. 본 발명의 용접 캐리지(100)는 전원이 공급되면 자동으로 용접선을 따라 이동하면서 필렛 용접 등의 작업을 수행하게 되는데, 용접 캐리지(100)가 자동으로 이동하기 위한 동력전달 구성은 다음과 같다. 먼저, 상기 제어부(112) 내부에 설치된 구동모터(미도시)에 연결된 주동기어(181)가 회전하면 이에 축이 직교하는 방향으로 치합하는 피동기어(182)가 회전하게 된다. 상기 주동기어(181) 및 피동기어(182)는 직선 베벨기어인 것이 바람직하다. 상기 피동기어(182)는 후륜구동축(183)상에 설치되어 상기 후륜구동축(183)을 회전시킨다. 상기 후륜구동축(183)의 회전력은 체인(185)과 스프로켓(186)에 의하여 전륜구동축(184)엔 전달되어 앞 쪽의 구동바퀴(180)를 회전시키게 되는 것이다. 여기서 제시하는 동력전달의 수단인 각 구성은 하나의 실시예에 지나지 않으므로 동일한 목적을 수행하기 위하여 다양한 방법으로 동력전달장치의 구성을 재배치할 수 있을 것이다.

상기 대차(110)의 저면에는 도시한 것처럼, 자석 수용부(174)에 안착된 자석(190)이 구비되는데, 이는 용접 캐리지(100)를 금속판인 바닥면에 자력에 의하여 부착시킴으로써 용접작업 중에 용접 캐리지가 좌·우로 움직이는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 자석 탈착핸들(170)은 상기 자석 수용부(174)에 연결된 회전축(172)에 회전가능하게 결합하게 되므로, 상기 자석 탈착핸들(170)을 대차(110)의 전·후방으로 일정 각도 회전시킴으로써 자석을 바닥면에 부착 또는 이탈하도록 한다. 상기 자석 탈착핸들(170)은 이외에 용접 캐리지(100)를 이동할 때 휴대의 편의를 제공하는 역할도 한다.

이과 같은 구성을 가지는 본 발명의 용접 캐리지(100)를 사용하면 용접작업 중에도 용접토치의 회전각 및 길이를 자유롭게 조절할 수 있게 된다. 선박 등의 구조물 제작시 격벽 등의 벽면과 바닥면이 만나는 모서리 라인을 따라 용접 캐리지가 이동하면서 필렛 용접 등을 수행하는 경우 미리 고정하여 세팅하여 둔 용접토치의 위치를 변경해야 할 필요가 생기는 경우가 많다. 즉, 용접 캐리지(100)는 주로 직선으로 전진 이동하면서 용접작업을 수행하게 되는데, 용접선의 상태나 벽면 등의 상태에 따라서 용접토치와 용접선이 이루는 각도 및 위치가 조정되어야 최적의 용접결과를 얻을 수 있는 경우가 자주 발생한다. 종래에는 이때마다 용접 캐리지를 멈추고 용접토치를 재조정 한 후 다시 용접 캐리지를 가동시켰으므로 매우 불편하였다. 그러나, 본 발명에서는 용접 캐리지(100)를 멈출 필요없이 용접 상황에 따라 이동하는 용접 캐리지(100)의 회전각 조정노브(143) 및 토치길이 조정노브(133)만을 약간씩 돌려줌으로써 최적의 위치로 용접토치를 그때그때 조절할 수 있게 되는 것이다. 또한, 본 발명의 회전각 조정기(140)를 이용하면 벽면과 바닥면이 만나는 모서리 부분뿐만 아니라 두 평판 부재가 맞대어진 바닥면 등을 용접하는 경우에도 매우 유용하다. 이러한 경우에는 토치길이 조정기(130)의 길이 조정노브(133)로 용접토치의 길이를 조절한 후 회전각 조정기(140)의 조정노브(143)를 이용하여 용접 토치의 각도를 조정하여 용접토치를 바닥면의 용접선에 수직하게 함으로써 용접작업을 수행하면 되므로 매우 편리하고 하나의 용접 캐리지(100)로 다양한 용접작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 용접 캐리지에 관한 것으로서, 종래의 것보다 회전각 조절이 용이하고 용접토치의 길이 조정도 자유로워 용접 작업중에도 언제든지 최적의 위치로 용접 토치를 위치시킬 수 있어 매우 유용하고 편리하여 선박이나 해상 구조물 등의 용적작업에 광범위한 적용이 기대되며, 용적작업의 효율증가로 인한 생산성 향상이 기대된다.

도 1은 본 발명의 자동 용접 캐리지의 사시도.

도 2는 본 발명의 회전각 조정기 및 토치길이 조정기가 결합되는 구조를 보인 결합 사시도.

도 3은 본 발명의 회전각 조정기의 분해 사시도.

도 4는 도 3의 회전각 조정기의 일 구성인 회전각 조정 웜휠의 사시도.

도 5는 본 발명의 자동 용접 캐리지의 저면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 자동 용접 캐리지 110: 대차

112: 제어부 114: 조작패널

130: 토치길이 조정기 131,141: 하우징

133: 길이 조정노브 134: 나사블럭

134a,144b: 결합공 135: 가이드봉

136: 스크류축 140: 회전각 조정기

142: 커버 143: 회전각 조정노브

144: 웜휠 145: 웜기어

146: 스프링 144d: 체결공

160: 토치 고정클램프 170: 자석 탈착핸들

172: 회전축 174: 자석 수용부

180: 구동바퀴 181: 구동기어

182: 피동기어 183: 후륜 구동축

184: 전륜 구동축 185: 체인

186: 스프로켓

Claims (4)

1. 상부에 구동모터가 구비되고 하부에는 상기 구동모터에 동력연결되는 구동바퀴가 장착되는 대차;

   상기 대차에 길이 조절이 가능하도록 결합하는 가이드 프레임과 상기 가이드 프레임의 일측 단부에 마련되는 가이드 롤러;

   상기 대차 상에 마련되는 것으로서 하우징의 내부에 웜기어와 이에 치합하는 웜휠이 설치되는 회전각 조정기; 및

   상기 회전각 조정기에 결합하는 것으로서 하우징의 내부에 스크류축과 이에 나사결합하는 나사블럭이 설치되고, 일측에 용접토치를 고정하기 위한 토치클램프가 마련되는 토치길이 조정기

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 대차의 저면부에 마련되는 자석을 일정 각도 회동시킬 수 있도록 상기 대차의 측면부에 회동가능하게 결합하는 자석 탈착핸들을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 토치길이 조정기는 상기 나사블럭과 상기 웜휠에 형성되는 결합공을 통하여 나사 또는 볼트에 의하여 상기 회전각 조정기에 결합하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 웜기어의 일측 단부에는 회전각 조정노브가 형성되고, 상기 스크류축의 일측 단부에는 길이 조정노브가 형성되어, 상기 회전각 조정노브 및 상기 길이 조정노브에 의하여 용접토치의 상·하 회전각 및 토치길이가 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.

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