KR100896400B1 - 회전 작업 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 작업 시스템에 관한 것으로, 그 구성은, 몸체부와, 일정한 길이를 가지고, 상기 몸체부를 중심으로 회전할 수 있는 프레임부와, 상기 프레임부의 선단에 장치가 장착되는 장착부; 그리고, 상기 장착부에 장착되는 장치가 상기 프레임부의 회전에 대해 일정한 비율로 상하로 이동할 수 있도록 하는 링크부를 포함하여 구성될 수 있다.
몸체부, 프레임부, 장착부

Description

회전 작업 시스템{A Rotation Working System}
본 발명은 회전 작업 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원형의 입체적인 면을 자동으로 작업할 수 있는 회전 작업 시스템에 관한 것이다.
종래에는 파이프인 원형의 관을 용접 및 절단 등의 작업을 하려는 경우, 일일이 작업자가 수작업에 의하는 것이 일반적이었다. 이를 기계에 의해 자동으로 용접하는 것이 출원번호 제 20-2003-9835호에 개시된 파이프 자동 용접 장치와, 출원번호 제 10-2006-111072호에 개시된 원주내면 용접장치에서의 기술로 용접을 현실화하였다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
입체면을 작업하려는 경우 즉 예를 들면, 파이프의 측면인 곡면을 작업하려는 경우, 평면이 아닌 입체면이라 상술한 기술로는 적용할 수 없어 일일이 수동으로 작업해야 되는 문제점이 발생하였다.
그리고, 장치가 설치되는 프레임이 회전중심으로부터 이격되어 있으면, 상기 용접장치는 때때로 하중이 크게 작용될 수도 있는데, 이를 조절해 줄 수 없어, 용접할 수 있는 대상 및 장치가 한정되어 있고, 내구성이 떨어지는 문제점이 발생하 였다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높낮이가 다른 입체면을 따라 이동하면서 자동으로 작업할 수 있는 회전작업 시스템을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 회전작 시스템에 장착되는 장치의 무게에 상관없이 다양한 장치를 적용할 수 있는 회전작업 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 회전 작업 시스템은, 몸체부와, 일정한 길이를 가지고, 상기 몸체부를 중심으로 회전할 수 있는 프레임부와, 상기 프레임부의 선단에 장치가 장착되는 장착부; 그리고, 상기 장착부에 장착되는 장치가 상기 프레임부의 회전에 대해 일정한 비율로 상하로 이동할 수 있도록 하는 링크부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 프레임부는, 상기 장착부가 상기 몸체부에 대해 수평거리를 유지할 수 있도록 하는 수평프레임과, 상기 장착부가 상기 몸체부에 대해 수직거리를 유지할 수 있도록 수직프레임을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수평프레임은 상기 몸체부에 대해 수평으로 상대운동가능하고, 상기 수평프레임에 대해 상기 수직프레임이 수직으로 상대운동가능하도록 엘엠가이드가 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수평프레임이 상기 몸체부에 대해 수평으로 상대운동가능하고, 상기 수 평프레임에 대해 상기 수직프레임이 상대운동가능한 각각의 엘엠가이드가 이동할 수 있도록 동력을 제공하는 모터부가 각각 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부에 대해 상기 프레임부가 회전할 수 있도록 동력을 제공하는 주모터부가 더 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 프레임부 및 상기 장착부의 무게균형을 위한 웨이트밸런스가 안착되는 웨이트밸런스지지대가 상기 몸체부의 타측에 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 장착부에는, 상기 장치의 작업각도를 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 용접 시스템에서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 입체적인 작업면에도 절단 및 용접등의 작업이 간단하고 안정적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 장치가 장착되는 프레임의 대응되는 쪽에 웨이트밸런스가 장착되어 장착되는 장치의 무게에 제한을 받지 않아 다양한 장치를 적용할 수 있어 작업환경이 다양해지고, 내구성이 높아지는 효과가 있다.
이하 본 발명에 의한 회전 작업 시스템의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명인 회전작업 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체부(10)와, 상기 몸체부(10)에 일정한 길이를 가지고 상기 몸체부(10)를 중심으로 회전할 수 있 는 프레임부(20)와, 상기 프레임부(20)의 선단에 작업을 위한 장치가 장착되는 장착부(30)와, 상기 장착부(30)에 장착되는 장치가 상기 프레임부(20)의 회전에 대해 일정한 비율로 상하로 이동할 수 있도록 하는 링크부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명인 시스템에는 몸체부(10)가 마련된다. 상기 몸체부(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템의 골격을 형성하는 것으로, 아래에서 설명될 프레임부(20)의 회전중심이 된다.
상기 몸체부(10)에는 상기 프레임부(20)와 함께 회전할 수 있는 회전몸체부(12)가 마련된다. 상기 회전몸체부(12)는 중심몸체부(14)를 기준으로 프레임부(20)와 일체로 회전하게 된다.
상기 몸체부(10)에는 주모터부(16)가 마련된다. 보다 구체적으로는 상기 회전몸체부(12)에 주모터부(16)가 마련된다. 상기 주모터부(16)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원이 공급되면 상기 회전몸체부(12)가 상기 중심몸체부(14)를 중심으로 회전할 수 있도록 한다.
상기 주모터부(16)에서 발생된 동력이 상기 프레임부(20)를 회전시키도록 동력이 전달되는 과정은 다수개의 기어로 전달되도록 하거나, 벨트 또는 체인에 의해 전달되도록 할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주모터부(16)에 감속기(A1)가 구비되어, 상기 감속기(A1)의 기어(18a)와, 상기 중심몸체부(14)에 구비된 기어(14a)가 맞물려, 상기 회전몸체부(12)가 회전하도록 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명인 회전작업 시스템에는 지지부(50)가 더 마련될 수 있다. 상기 지지부(50)는, 본 시스템이 파이프 등에서 작업할 때 도 2에 도시된 바와 같이, 작업이 안정적으로 이루어질 수 있도록 지지하는 역할을 한다.
또한, 본 발명인 회전작업 시스템에는 프레임부(20)가 마련된다. 상기 프레임부(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일정한 길이를 가지고, 상기 중심몸체부(14)를 중심으로 회전하도록 구성된다. 즉, 상기 프레임부(20)에 장착되는 장치가 상기 중심몸체부(14)를 중심으로 일정거리의 반지름을 가진 원주를 따라 이동하면서 작업할 수 있게 된다.
상기 프레임부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 장치의 수평 및 수직 위치를 조절하기 위해, 수평프레임(22)과 수직프레임(26)으로 구성될 수 있다. 상기 수평프레임(22)은 상기 장치의 수평위치 즉, 상기 장치의 회전 반지름을 결정하는 역할을 한다. 그리고, 상기 수직프레임(26)은 상기 장치의 수직위치를 결정하는 역할을 한다.
상기 프레임부(20)에는, 상기 각각의 수평프레임(22) 및 수직프레임(26)이 각각 상기 몸체부(10)에 대해 상대운동할 수 있도록 엘엠가이드(L)가 마련된다. 상기 엘엠가이드(L) 대신에 상기 수평프레임(22) 및 상기 수직프레임(26)이 상기 몸체부(10)에 대해 각각 상대운동할 수 있는 수단이면 어느 것이라도 적용할 수 있다.
다만, 본 발명에서는 상기 프레임부(20)에 장착되는 장치의 무게 등을 고려하여 소정의 하중을 견딜 수 있도록 엘엠가이드(L)를 적용하는 것이다.
상기 엘엠가이드(L)는, 상기 회전몸체부(12)와 상기 수평프레임(22)의 사이에, 그리고, 상기 수평프레임(22)과 상기 수직프레임(26) 사이에 마련될 수 있다. 물론, 상기 엘엠가이드(L)는, 아래에서 설명될 장착부(30)와 상기 수직프레임(26) 사이에 마련될 수도 있다.
다만, 이는 장착부(30)에 장착되는 장치의 하중에 의해 내구성이 떨어질 수도 있으므로, 상기 회전몸체부(12)와 상기 수평프레임(22) 사이와, 상기 수평프레임(22)과 상기 수직프레임(26) 사이에만 마련되는 것이 바람직하다. 그리고, 이하, 편의상 상기 몸체부(10)와 상기 수평프레임(22) 사이에 구비되는 것을 제 1엘엠가이드(L1)라 하고, 상기 수평프레임(22)과 상기 수직프레임(26) 사이에 구비되는 것을 제 2엘엠가이드(L2)라 한다.
상기 수평프레임(22) 및 상기 수직프레임(26)에는 각각 모터부(M)가 마련될 수 있다. 상기 모터부(M)는 상기 수평프레임(22)이 상기 제 1엘엠가이드(L1)에 의해 상기 몸체부(10)에 대해 수평으로 이동가능하고, 상기 수직프레임(26)이 상기 제 2엘엠가이드(L2)에 의해 상기 수평프레임(22)에 대해 수직으로 이동가능하게 한다.
여기서, 편의상 상기 제 1엘엠가이드(L1)를 작동시키는 것을 제 1모터부(M1)라 하고, 상기 제 2엘엠가이드(L2)를 작동시키는 것을 제 2모터부(M2)라 한다. 그리고, 상기 각각의 모터부(M1, M2)에서 상기 수평프레임(22) 및 수직프레임(26)으로 동력이 전달될 때 감속비 제어를 위한 감속기가 각각 더 마련될 수 있다.
그리고, 상기 프레임부(20)의 선단에 작업을 위한 장치가 장착되는 장착 부(30)가 마련된다. 상기 장착부(30)는 도1 에 도시된 바와 같이, 상기 수직프레임(26)의 하단에 마련되어, 작업을 위한 장치가 장착되어 작업이 이루어지도록 한다.
상기 장착부(30)는, 장착부(30)에 장착되는 장치의 작업각도를 조절할 수 있도록 구성된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 장치의 선단 즉 절단장치인 경우에는 절삭날 방향, 그리고 용접장치인 경우에는 용접노즐의 각도를 조절할 수 있도록 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 장착부(30)에 조절모터(M3)가 마련되어, 상기 장착부(30)에 장착되는 장치를 소정의 각도로 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 물론, 수동으로 조절하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 몸체부(10)와 상기 프레임부(20) 사이에는 링크부(40)가 더 마련될 수 있다. 상기 링크부(40)는 상기 몸체부(10)에 대해 상기 프레임부(20)가 회전할 때마다 상하로 이동하도록 하여 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 장치가 입체적인 작업면에 대응되면서 작업될 수 있도록 한다.
상기 링크부(40)는 상기 프레임부(20)가 상기 몸체부(10)에 대해 회전할 때, 상기 프레임부(20)가 일정한 비율로 상하로 이동하도록 하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 작업면이 평면이 아니고 불규칙한 입체면일 때 이를 보상하기 위함이다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 파이프의 측면의 관통된 구멍의 가장자리를 용접한다고 가정하면, 상기 링크부(40)는, 상기 중심몸체부(14)에 대해 상 기 회전몸체부(12) 및 프레임부(20)가 1회전할 때, 상기 프레임부(20)는 상하로 2번 이동하게 되도록 구성된다.
상기 링크부(40)에서 상술한 동작이 이루어지도록 감속시키는 감속기(A2)가 더 마련될 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 주모터부(16)에서 상기 프레임부(20)로 동력이 전달되는 부분 및 상기 링크부(40)로 동력이 전달되는 부분에 감속기(A2)를 두어 상기 중심몸체부(14)에 대해 상기 회전몸체부(12) 및 프레임부(20)가 1회전할 때, 상기 프레임부(20)는 상하로 2번 이동하게 구성될 수 있다.
상기 링크부(40)는 여러가지 구성으로 적용될 수 있으며, 그 일예로 도 4에 도시된 바와 같은 구성으로 적용될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중심몸체부(14)의 기어(14a)로부터 상기 감속기(A2)에 형성된 기어를 통하여 전달되는 동력을 따라 회전하는 회전링크(42)와, 상기 회전링크(42)와 상기 프레임부(20)를 연결하는 연결링크(44)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 회전링크(42)는, 상기 연결링크(44)의 일단이 회전가능하게 축에 의해 연결되는 링크몸체(46)와, 상기 링크몸체(46)의 길이방향을 따라 이동가능하며, 상기 감속기(A2)의 회전축과 연결되는 가이드(48)와, 상기 가이드(48)가 상기 링크몸체(46)를 따라 이동가능하게 하는 구동축(49)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전링크(42)의 동작을 살펴보면, 상기 가이드(48)를 상기 링크몸 체(46)를 따라 이동시켜 상기 링크몸체(46)에 마련되는 연결링크(44)의 회전축이 상기 감속기(A2)의 회전축과 동일한 위치에 있게 되면, 상기 감속기(A2)의 회전축이 회전하게 되더라도, 상기 회전링크(42)의 동작에 상관없이 상기 프레임부(20)는 수평으로 이동하게 된다.
한편, 상기 링크몸체(46)에 마련되는 연결링크(44)의 회전축이 상기 감속기(A2)의 회전축과 상이한 위치에 위치되면, 그 간격만큼, 상기 프레임부(20)이 상하로 이동하게 된다.
즉, 상기 주모터부(16)가 구동되면, 감속기(A1)가 회전하고, 이에 따라 회전몸체부(12)가 중심몸체부(14) 주위를 회전하게 된다. 그리고, 상기 중심몸체부(14)의 기어(14a)에 맞물려 링크부(40)의 감속기(A2)가 회전하며, 상기 감속기(A2)를 통하여 회전링크(42)가 회전하게 된다.
상기 회전링크(42)가 회전하면, 상기 연결링크(44)가 상하로 이동되고, 결과적으로 상기 프레임부(20)가 상하로 이동하게 된다. 그러므로, 상기 감속기(A2)의 감속비를 조절하면, 상기 중심몸체부(14)에 대해 회전몸체부(12)가 1회전할 때 프레임부(20)가 상하로 2번이동할 수 있게 되어 도 2에 도시된 바와 같은 경로를 따라 이동할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명인 회전 작업 시스템에는 웨이트밸런스지지대(60)가 더 마련될 수 있다. 상기 웨이트밸런스지지대(60)에는 웨이트밸런스가 안착되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 몸체부(10)에 대해 상기 프레임부(20) 및 장치가 일측에 편중되어 있어, 전체시스템이 편심되는 것을 방지하기 위한 역할을 한다.
또한, 본 발명인 회전 작업 시스템이 용접 작업에 사용될 수 있도록 와이어(W)가 감겨진 롤러를 지지할 수 있는 와어어지지부(70)가 마련되고, 상기 와이어(W)를 상기 프레임부(20)의 선단 즉 상기 장착부(30)까지 안내되도록 하기 위한 가이드(미도시)가 더 마련될 수 있다.
그리고, 본 시스템을 조정할 수 있는 제어부(미도시)가 마련되다. 상기 제어부는 상기 주모터부(16), 모터부(M) 및 감속기(A) 등을 제어하는 역할을 한다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 회전 작업 시스템의 작용을 상세하게 설명한다.
지지부(50)를 용접하고자 하는 원형의 용접면 중앙에 고정시킨다. 파이프와 같은 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 위치된다. 본 발명인 회전 작업 시스템이 작업장에 고정되면, 장착부(30)에 장치를 부착한다.
물론, 상기 장치를 장착부(30)에 부착하고 지지부(50)를 고정시켜도 상관없다.
상기 장치는 용접을 하려는 경우에는, 용접장치를 부착하게 되고, 절단을 하려는 경우, 절단장치를 부착하게 된다. 상기 장착부(30)에 장치의 부착이 완료되면, 와이어지지대(70)에 와이어(W)를 설치한다.
상기 와이어(W)의 일단을 상기 장착부(30)까지 인출하여, 작업준비를 한다. 그리고, 용접면의 회전반경과 깊이에 따라, 상기 수평프레임(22) 및 상기 수직프레임(26)을 이동시킨다. 그러면, 상기 모터부(M1, M2)가 구동하면서 엘엠가이드(L1, L2)가 이동하게 되고, 상기 수평프레임(22) 및 수직프레임(26)을 따라 상기 장착 부(30)가 상기 용접위치까지 이동되게 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 모터부(M1)에 전원이 인가되면, 상기 수평프레임(22)을 따라 엘엠가이드(L1)가 이동하여, 본 발명인 시스템의 회전반지름이 조정된다. 그리고, 상기 모터부(M2)에 전원이 인가되면, 상기 수직프레임(26)을 따라 엘엠가이드(L2)가 이동하여, 상기 장치의 수직위치가 조정된다.
그리고, 상기 용접면이 입체적으로 형성된 경우, 링크부(40)의 구동축(49)을 조절하여, 가이드(48)의 위치를 이동시킨다. 즉, 상기 장치가 용접하려는 면을 따라 상하로 이동할 수 있도록 상기 가이드(48)의 위치를 조절한다.
상기 장치를 용접위치에 위치조정이 완료되면, 주모터부(16)에 전원을 공급시켜 시험운행을 해 볼 수도 있다. 상기 주모터부(16)에 전원을 공급하게 되면, 감속기(A1)의 기어(18a)와 중심몸체부(14)의 기어(14a)가 맞물려 회전하고, 상기 감속기(A1)가 부착된 회전몸체(12)가 중심몸체부(14)를 중심으로 회전하게 된다.
그러면, 상기 프레임부(20)도 상기 중심몸체부(14)를 중심으로 회전할 때, 상기 중심몸체부(14)의 기어(14a)에 맞물려 있는 감속기(A2)도 상기 감속기(A2)에 형성된 기어를 통하여 동력을 전달받아, 회전링크(42)를 회전시킨다.
그러면, 상기 프레임부(20)가 상기 중심몸체부(14)를 중심으로 회전할 때, 일정한 간격으로 상기 회전링크(42)가 회전하게 된다.
상기 회전링크(42)가 1회전할 때 상기 프레임부(20)는 상기 회전링크(42)에서 연결링크(44)와 연결축과, 감속기(A2)의 회전축이 어긋난 정도만큼 상하로 1회 이동하게 된다.
따라서, 감속기(A2)의 감속비를 조절하면, 상기 장치의 선단 즉 용접노즐이 상기 용접면의 용접위치를 따라 회전하면서 입체적인 곡면을 따라 상하로 이동하게 조절할 수 있다.
상술한 과정이 완료되면, 상기 용접장치가 장착되는 장착부(30)의 조절모터(M3)에 전원을 인가하여, 상기 장치의 위치를 조정한 후, 상기 용접장치에 전원을 인가시켜 용접이 이루어지도록 한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
상술한 실시예에서는, 상기 프레임부의 순서가 상기 몸체부에 연결되는 것이 수평프레임이고, 장치가 장착되는 것이 수직프레임으로 구성되어 있으나, 상기 몸체부에 연결되는 것이 수직프레임이고, 상기 장치가 장착되는 것이 수직프레임으로 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 회전 작업 시스템의 구성을 보인 사시도.
도 2는 도 1의 시스템이 작업하는 과정의 실시예를 보인 구성도.
도 3은 도 1을 구성하는 링크부를 보인 상세도.
도 4는 도 4의 링크부를 보인 측면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 몸체부 12: 회전몸체부
14: 중심몸체부 16: 주모터부
18a: 기어 20: 프레임부
22; 수평프레임부 26: 수직프레임부
30: 장착부 40: 링크부
42: 회전링크 44: 연결링크
46: 링크몸체 48: 가이드
49: 구동축 50: 지지부

Claims (7)

  1. 몸체부;
    일정한 길이를 가지고, 상기 몸체부를 중심으로 회전할 수 있는 프레임부;
    상기 프레임부의 선단에 작업을 위한 장치가 장착되는 장착부; 그리고,
    상기 장착부에 장착되는 장치가 상기 프레임부의 회전에 대해 일정한 비율로 상하로 이동할 수 있도록 하는 링크부;를 포함하고,
    상기 몸체부는,
    중심몸체부와, 상기 중심몸체부를 중심으로 상기 프레임부와 함께 회전하는 회전몸체부로 구분되어, 상기 회전몸체부가 회전할 수 있도록 동력을 제공하는 주모터부가 마련되고,
    상기 링크부는,
    상기 회전몸체부에 마련되어 상기 주모터부로부터 동력을 전달받아 속도를 조절하고, 상기 회전몸체부가 회전하는 회전축과 직교되는 회전축을 형성하여 동력을 전달하는 감속기;
    링크몸체를 따라 길이방향으로 형성된 구동축을 따라 이동가능하며, 상기 회전축과 함께 회전가능한 가이드; 그리고,
    일단은 상기 링크몸체에 축을 중심으로 회전가능하게 연결되며, 타단은 상기 프레임부에 회전가능하게 연결되는 연결링크;를 포함하여 구성되는 회전 작업 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임부는,
    상기 장착부가 상기 몸체부에 대해 수평거리를 유지할 수 있도록 하는 수평프레임과, 상기 장착부가 상기 몸체부에 대해 수직거리를 유지할 수 있도록 수직프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 작업 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수평프레임은 상기 몸체부에 대해 수평으로 상대운동가능하고, 상기 수평프레임에 대해 상기 수직프레임이 수직으로 상대운동가능하도록 엘엠가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 회전 작업 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 수평프레임이 상기 몸체부에 대해 수평으로 상대운동가능하고, 상기 수평프레임에 대해 상기 수직프레임이 상대운동가능한 각각의 엘엠가이드가 이동할 수 있도록 동력을 제공하는 모터부가 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 회전 작업 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 프레임부 및 상기 장착부의 무게균형을 위한 웨이트밸런스가 안착되는 웨이트밸런스지지대가 상기 몸체부의 타측에 마련되는 것을 특징으로 하는 회전 작업 시스템.
  7. 삭제
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