KR100921941B1 - 용접장치의 다방향 위빙장치 - Google Patents

Abstract

다방향으로 위빙 가능한 용접장치의 다방향 위빙장치가 개시된다. 본 발명에 의한 용접장치의 다방향 위빙장치는, 용접토치 및, 다방향 구동력을 간접적으로 용접토치에 제공하여 용접토치를 다방향 위빙시키는 위빙유닛을 포함한다. 여기서, 위빙유닛은 구동원에 대해 독립적으로 용접토치를 상호 직교하는 제 1 및 제 2 축방향으로 동시에 위빙시키거나, 직선 및 곡선방향으로 위빙시킨다. 그로 인해, 위빙장치가 모재의 용접부위로 진입하여 다방향 위빙 가능함으로써, 용접부위의 용접조건 변화에도 적절히 대응할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 구동원의 중량이 위빙장치의 위빙구동에 영향을 미치지 않아, 위빙장치의 경량화가 가능해진다.

용접, 위빙, 토치, 2축, 다방향, 직선, 곡선.

Description

용접장치의 다방향 위빙장치{MUITI-DIRECTION WEAVING APPARATUS OF WEIDING MACHINE}

본 발명은 용접장치의 위빙장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구동원에 대해 독립적으로 다방향 위빙 가능한 용접장치의 다방향 위빙장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접장치라 함은, 금속 또는 플라스틱과 같은 모재들을 용접할 때 사용되는 기기이다. 이러한 용접장치는 다양한 산업분야에 사용되고 있으며, 특히 제철업, 조선업, 기계 제조업을 포괄하는 중공업 분야에서 주로 사용된다.

한편, 근래의 중공업 분야는 그 생산품의 규모가 거대해지면서 점차적으로 두꺼운 모재들을 접합하는 용접이 요구된다. 이렇게 모재의 두께가 두꺼워질수록 상기 모재의 용접부위 즉, 그루브(Groove)의 단면적이 늘어나며, 이러한 넓은 그루브 면적을 1회 및 수회에 용접하는 수직 및 수평 일렉트로 가스 용접방식, 일렉트로 슬래그 용접 등에서 용접 토치의 위빙을 실시한다. 뿐만 아니라, 상기 용접부위를 보다 많은 회수로 용접하는 다층 플럭스 코어드 아크 용접 내지 가스메탈 아크 용접의 경우에도 작은 폭 범위의 위빙이 실시된다.

그런데, 상기 용접부위의 그루브 형상이 "V형 또는 "X"형일 때, 이러한 용접부위를 단축 위빙할 경우 상기 용접부위의 가장자리인 모재와 용착 금속간의 경계에 효율적으로 아크 열을 분배할 수 없다. 뿐만 아니라, 용접토치의 직선운동으로 2차 평면인 용접부위의 단면적을 용접하는데 적절하게 대응할 수 없는 문제점도 야기된다.

상기와 같은 문제점에 대응하여 하나의 위빙장치로 다방향 위빙을 구동시킬 수도 있으나, 이 경우 다방향 구동력을 각각 발생시키는 복수의 구동원의 중량이 위빙운동을 간섭하는 용접작업 제한 및 고속 위빙 제한과 같은 또 다른 문제점이 야기된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 다방향 위빙 가능한 용접장치의 다방향 위빙장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구동원과 독립적으로 다방향 위빙 운동 가능한 용접장치의 다방향 위빙장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다방향 직선 위빙 또는 직선/곡선 위빙이 동시에 가능한 용접장치의 다방향 위빙장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 용접장치의 다방향 위빙장치는, 용접토치와 위빙유닛을 포함한다. 상기 용접토치는 모재의 용접부위로 진입하여 상기 모재를 아크열로 용융시킨다. 상기 위빙유닛은 다방향 구동력을 간접적으로 상기 용접토치에 제공하여 상기 용접토치를 다방향 위빙시킨다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 위빙유닛은 구동원에 대해 독립적으로, 상기 용접토치를 제 1 축방향 및 이 제 1 축방향에 직교하는 제 2 축방향으로 위빙시킨다. 이를 위해, 상기 위빙유닛은, 고정 설치되어, 상기 제 1 및 제 2 축방향 구동력을 각각 발생시키는 제 1 및 제 2 구동원, 상기 제 1 및 제 2 축방향 구동력을 다단계로 상기 용접토치에 각각 전달시키되, 상기 제 1 및 제 2 축방향으로의 움직임을 상호 보조하는 제 1 및 제 2 연결부, 그리고, 상기 제 1 및 제 2 연결부와 연결됨과 아울러, 상기 용접토치와 연결되는 연결체를 포함한다.

여기서, 상기 제 1 연결부는, 상기 제 1 구동원의 구동력에 연동하는 제 1 스크류, 상기 제 1 스크류에 결합되어, 상기 제 1 축방향으로 전/후진 가능한 제 1 이동체, 상기 제 2 축방향에 대해 평행하도록 상기 제 1 이동체에 연결되는 제 1 연결부재, 그리고, 상기 제 1 연결부재를 따라 상기 제 2 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 연결체와 연결되는 제 1 슬라이더를 포함한다.

또한, 상기 제 2 연결부는, 상기 제 2 구동원의 구동력에 연동하는 제 2 스크류, 상기 제 2 스크류를 따라 상기 제 2 축방향으로 전/후진 가능한 제 2 이동체, 상기 제 1 축방향에 대해 평행하도록 상기 제 2 이동체에 연결되는 제 2 연결부재, 그리고, 상기 제 2 연결부재를 따라 상기 제 1 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 연결체과 연결되는 제 2 슬라이더를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 위빙유닛은, 구동원에 독립적으로, 상기 용접토치를 직선방향 및 곡선방향으로 위빙시킨다. 이를 위해, 상기 위빙유닛은, 고정 설치되어 구동력을 각각 발생시키는 제 1 및 제 2 구동원, 상기 제 1 구동원과 연결되어, 상기 용접토치를 직선방향으로 구동시키는 제 1 연결부, 상기 제 2 구동원의 구동력으로 상기 용접토치를 상기 곡선방향으로 구동시키되, 상기 용접토치와 상기 제 1 연결부 사이에 마련되어 상기 제 1 연결부의 움직임에 연동하는 제 2 연결부, 그리고, 상기 제 1 및 제 2 연결부 사이에 설치되어, 상기 곡선방향 구동력이 상기 제 1 연결부로 전달됨을 차단하는 차단부재를 포함한다.

여기서, 제 1 연결부는, 상기 제 1 구동원과 연결되는 피니언 및, 상기 차단부재의 일면에 설치되며 상기 피니언과 맞물려서 상기 피니언의 회전으로 전/후진 이동되는 랙을 포함한다.

또한, 상기 제 2 연결부는, 상기 제 2 구동원과 연결되는 구동기어 및, 상기 용접토치와 동축 연결되도록 상기 차단부재의 타면에 설치되어 상기 구동기어에 맞물려 구동되되, 상기 구동기어에 맞물린 상태로 상기 제 1 연결부의 직선방향 움직임에 연동하여 전/후진 이동 가능한 스플라인을 포함한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 위빙장치가 다방향으로 위빙 가능함으로써, 용접공정 도중에 가변될 수 있는 용접조건에 적절히 대응할 수 있는 위빙장치를 제공할 수 있게 된다. 그로 인해, 단면이 "V"형 또는 "X"자 형상을 가지는 용접부위와 같은 다양한 용접조건에서도 모재와 용착 금속간의 경계에 아크열이 효율적으로 분배될 수 있어, 일정한 품질의 용접을 수행할 수 있게 된다.

둘째, 용접토치가 다방향 구동력을 간접적으로 전달받아 구동원에 대해 독립적으로 다방향 위빙될 수 있음으로써, 용접토치가 구동원의 중량에 간섭되지 않고 용접을 수행할 수 있게 된다. 그로 인해, 고속 위빙을 위해 구동원의 용량이 증가되거나 높은 장소에서 용접이 진행되더라도, 구동원의 중량 간섭이 최소화되어 위빙장치의 경량화가 가능해진다.

셋째, 다방향 직선 위빙 또는 직선/곡선 위빙을 동시에 수행할 수 있어, 다양한 용접환경에 대한 대응성이 향상된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 용접장치(1)의 다방향 위빙장치(10)는 모재(M)의 용접부위(W)를 용해시키는 것으로서, 용접토치(20), 위빙유닛(30) 등을 포함한다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 용접부위(W)는 일렉트로 가스 용접방식에 의해 모재(M)의 용접부위를 용해시키는 것으로 예시한다. 또한, 본 발명에서 설명하는 용접부위(W)는 두 모재(M) 사이에 단면이 "V"형인 홈을 가지고 형성되는 것으로 예시한다. 즉, 본 발명에서 설명하는 용접은 선박제조와 같은 중공업 분야에서 주로 사용되는 맞대기 용접이다.

상기 용접토치(20)는 상기 모재(M)에 형성되는 용접부위(W)로 진입하여, 용접부위(W)를 아크열로 용융시킨다. 이를 위해, 상기 용접토치(20)는 아크를 발생시키기 위한 용접 와이어(21)를 구비한다. 이러한 용접토치(20)는 상기 용접부위(W)에 형성되는 보호가스 분위기에서 용접 와이어(21)와 모재(M)의 접촉에 의해 발생되는 아크열로, 상기 모재(M)를 용융시킨다.

여기서, 상기 용접부위(W)에 형성되는 보호가스 분위기는 이산화탄소(Co₂) 또는 이산화탄소와 아르곤(Co₂-Ar)의 혼합가스를 포함하는 보호가스(Shielding gas)에 의해 형성된다. 이러한 보호가스는 상기 용접부위(W)를 따라 이동 가능한 습동판(23)에 마련된 보호가스 공급라인(22)을 통해 공급된다. 그로 인해, 상기 보호가스 공급라인(22)은 상기 습동판(23)의 움직임에 연동하여 상기 용접부위(W)로 보호가스를 지속적으로 공급할 수 있게 된다. 참고로, 본 실시예에서는 상기 습동 판(23)이 상기 용접토치(20)와 가이드레일(24)에 의해 상호 연결되어 용접토치(20)의 슬라이딩 움직임에 함께 슬라이딩되는 것으로 도시하였으나, 상기 습동판(23)이 별도의 구동수단과 연결되어 독립적으로 구동되는 변형예도 가능함은 당연하다.

한편, 도 1에서 미 설명한 부호 "E"는 상기 용접토치(20)에 의해 용접부위(W)가 용접됨으로써 형성되는 용접비드이다.

상기 위빙유닛(30)은 도 2의 도시와 같이, 용접부위(W)에 대해 다방향 구동력을 간접적으로 용접토치(20)에 제공하여 상기 용접토치(20)를 용접부위(W)에 대해 다방향 위빙시킨다. 본 실시예에서는 도 2의 도시와 같이, 상기 위빙유닛(30)이 상기 용접토치(20)를 제 1 축방향(A1) 및 이 제 1 축방향(A1)에 대해 직교하는 제 2 축방향(A2)으로 위빙시키는 것으로 예시한다. 이를 위해, 상기 위빙유닛(30)은 제 1 및 제 2 구동원(31)(32), 제 1 및 제 2 연결부(33)(40), 그리고, 연결체(47)를 포함한다. 참고로, 상기 제 1 축방향(A1)은 상기 용접부위(W)의 폭방향에 대응되며, 상기 제 2 축방향(A2)은 상기 용접부위(W)의 두께방향에 대응된다.

상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)은 고정 설치되어, 상기 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2) 구동력을 각각 발생시킨다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)은 구동력을 발생시키나, 그 설치위치가 고정됨으로써 유동되지 않는다. 참고로, 본 실시예에서는 상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)이 양방향 회전력을 발생시키는 일반적인 회전모터인 것으로 예시하나, 다양한 동력발생원 중 어느 하나일 수 있음은 당연하다.

상기 제 1 및 제 2 연결부(33)(40)는 상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)으로부터 발생된 구동력을 다단계로 상기 용접토치(20)에 각각 전달시킴으로써, 상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)에 대해 독립적으로 상기 용접토치(20)를 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2)으로 위빙시킨다. 이러한 제 1 및 제 2 연결부(33)(40)는 상기 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2)으로의 움직임을 상호 보조한다.

상기 제 1 연결부(33)는 제 1 스크류(34), 제 1 이동체(35), 제 1 연결부재(38) 및 제 1 슬라이더(39)를 포함한다.

상기 제 1 스크류(34)는 상기 제 1 구동원(31)과 연결되어, 상기 제 1 구동원(31)의 구동력에 연동한다. 즉, 도 3의 도시와 같이, 상기 제 1 구동원(31)으로부터 발생된 구동력에 의해 회전되는 것이다. 여기서, 상기 제 1 스크류(34)는 고정 설치되는 제 1 구동원(31)에 연결됨으로써, 축 회전 구동될 뿐 유동되지 않는다.

상기 제 1 이동체(35)는 상기 제 1 스크류(34)에 결합되어, 상기 제 1 스크류(34)의 회전에 의해 제 1 스크류(34)를 따라 제 1 축방향(A1)으로 전/후진 가능하다. 즉, 이 제 1 이동체(35)는 일종의 볼-스크류와 같이 상기 제 1 스크류(34)에 결합되어, 상기 제 1 스크류(34)의 회전에 의해 피동되는 것이다. 한편, 도 3의 도시와 같이, 상기 제 1 이동체(35)는 제 1 레일(37)에 삽입되는 제 1 하우징(36)에 일측이 결합되어 전/후진 이동이 가이드된다.

상기 제 1 연결부재(38)는 상기 제 2 축방향(A2)에 대해 평행하도록 즉, 상기 제 1 축방향(A1)에 대해 직교하도록 제 1 이동체(35)에 연결된다. 그로 인해, 상기 제 1 연결부재(38)는 상기 제 1 이동체(35)의 제 1 축방향(A1)으로의 이동에 의해 함께 가동된다.

상기 제 1 슬라이더(39)는 상기 제 2 축방향(A2)에 대해 평행한 제 1 연결부 재(38)를 따라 슬라이딩되도록 설치되되, 일측은 상기 연결체(47)와 연결된다. 이러한 구성에 의해, 상기 제 1 슬라이더(39)는 연결된 연결체(47)를 상기 제 1 축방향(A1)으로 이동시킴과 아울러, 상기 제 2 축방향(A2)과 평행한 제 1 연결부재(38)를 따라 제 2 축방향(A2)으로 가동되어 제 2 축방향(A2)으로도 이동시킬 수 있다.

상기 제 2 연결부(40)는 상기에서 설명한 제 1 연결부(33)와 마찬가지로, 제 2 스크류(41), 제 2 이동체(42), 제 2 연결부재(45) 및, 제 2 슬라이더(46)를 포함한다.

상기 제 2 스크류(41)는 상기 제 2 구동원(32)과 연결되어, 상기 제 2 구동원(32)의 제 2 축방향(A2) 구동력에 연동한다. 이 제 2 스크류(41) 또한, 제 1 스크류(34)와 마찬가지로, 고정 설치된 제 2 구동원(32)에 연결됨으로써, 축 회전된다. 이때, 상기 제 2 스크류(41)는 상기 제 1 스크류(34)에 대해 직교하도록 설치된다.

상기 제 2 이동체(42)는 상기 제 2 스크류(41)의 회전에 의해 전/후진 가능하도록 상기 제 2 스크류(41)에 연결된다. 여기서, 도 3의 도시와 같이, 상기 제 2 이동체(42)는 상기 제 1 이동체(35)와 마찬가지로, 제 2 하우징(43)이 삽입되는 제 2 레일(44)을 따라 전/후진 이동됨이 가이드된다.

상기 제 2 연결부재(45)는 상기 제 1 축방향(A1)에 대해 평행하도록 제 2 이동체(42)에 연결된다. 그로 인해, 상기 제 2 연결부재(45)는 상기 제 1 연결부재(38)에 대해 직교하도록 교차된다. 이때, 상기 제 2 연결부재(45)는 상기 제 1 이동체(35)보다 낮은 위치에 설치되는 제 2 이동체(42)와 연결됨으로써, 상기 제 1 연결부재(38)의 하방에 배치된다.

한편, 도 3의 도시와 같이, 상기 제 1 연결부재(38)와 제 2 연결부재(45)는 상호 높이 차이를 가지고 상호 직교하도록 설치됨으로써, 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2)으로의 구동력 전달이 상호 간섭되지 않도록 함이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 제 1 연결부(33)의 제 1 연결부재(38)가 제 2 연결부(40)의 제 2 연결부재(45) 보다 낮은 위치에 설치되는 것으로 예시한다.

상기 제 2 슬라이더(46)는 상기 제 2 연결부재(45)를 따라 상기 제 1 축방향(A1)으로 슬라이딩 가능하도록 상기 제 2 연결부재(45)와 연결된다. 또한, 상기 제 2 슬라이더(46)는 상기 연결체(47)와 연결됨으로써, 상기 연결체(47)를 제 1 축방향(A1)으로 이동시킨다. 그로 인해, 상기 제 2 슬라이더(46)는 상기 제 2 연결부재(45)의 제 2 축방향(A2) 움직임에 연동하여 상기 연결체(47)를 제 2 축방향(A2)으로 이동시키거나, 상기 제 2 연결부재(45)를 따라 슬라이딩되어 연결체(47)를 제 2 축방향(A2)으로 이동시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 제 2 슬라이더(46)는 상기 연결체(47)를 통해 전달되는 제 1 연결부(33)의 움직임에 연동하여 제 2 연결부재(45)를 따라 슬라이딩된다. 이와 반대로, 상술한 제 1 슬라이더(39)는 상기 연결체(47)를 통해 전달되는 제 2 연결부(40)의 움직임에 연동하여 제 1 연결부재(38)를 따라 슬라이딩된다.

상기 연결체(47)는 상기 제 1 및 제 2 연결부(33)(40)를 통해 전달된 제 1 및 제 2 축방향(A2) 구동력에 의해, 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2)으로 동시에 가동된다. 이러한 연결체(47)에 도 1에 도시된 용접토치(20)가 연결됨으로써, 상기 용 접토치(20)가 제 1 및 제 2 축방향으로 동시에 또는 개별적으로 위빙된다. 여기서, 상기 연결체(47)와 상기 용접토치(20) 사이에는 자세히 도시되지 않았지만, 연결바 및/또는 지지홀더 등과 같은 별도의 연결수단이 마련될 수 있다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)은 고정 설치되고 이들과 연결된 상기 제 1 및 제 2 연결부(33)(40)가 구동력을 다단계로 용접토치(20)로 연결시킴으로써, 상기 용접토치(20)가 상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)에 대해 독립적으로 위빙된다. 그로 인해, 상기 용접토치(20)의 고속 위빙을 위해 제 1 및 제 2 구동원(32)의 용량이 증가되거나 높은 용접장소에서 용접공정이 수행되더라도, 상기 제 1 및 제 2 구동원(31)(32)의 중량이 용접토치(20)를 간섭하지 않게 된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 용접장치(1)의 다방향 위빙공정은 하기와 같다.

우선, 도 1의 도시와 같이, 소정 간격 이격된 두 모재(M) 사이에 형성된 용접부위(W)에 상기 용접토치(20)가 진입한다. 이때, 상기 습동판(23)에 마련된 보호가스 공급라인(22)을 통해 공급된 보호가스에 의해 상기 용접부위(W)에는 보호가스 분위기가 조성된 상태이다.

이렇게 보호가스 분위기가 조성된 용접부위(W)로 상기 용접토치(20)가 진입하면, 상기 용접토치(20)의 선단에 마련된 용접 와이어(21)가 위빙유닛(30)에 의해 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2)으로 위빙되면서 상기 용접부위(W)를 따라 이동한다. 그러면, 상기 용접토치(20)의 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2) 위빙에 의해 발생된 아크열로 상기 모재(M)는 용융된다. 이때, 상기 용접토치(20)가 제 1 및 제 2 축방 향(A1)(A2)으로 위빙됨으로써, 단면이 "V"형으로 형성된 용접부위(W)의 용접조건이 가변됨에 적절히 대응할 수 있게 된다.

상기 위빙장치(10)의 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2) 위빙동작을 도 4 및 도 5의 도시를 참고하여 보다 자세히 설명한다. 도 4의 도시와 같이, 상기 제 1 구동원(31)에 의해 일방향으로 회전하는 제 1 스크류(34)를 따라 제 1 이동체(35)가 A11방향으로 이동한다. 그러면, 상기 제 1 이동체(35)에 연동하는 제 2 연결부재(38)에 설치된 제 1 슬라이더(39)와 일측이 연결된 연결체(47)가 제 1 축방향(A11)으로 이동된다. 이때, 상기 연결체(47)의 움직임은 타측에 연결된 제 2 슬라이더(46)와 상기 제 1 스크류(34)에 평행한 제 2 연결부재(45)에 의해 보조된다.

또한, 상기 제 2 구동원(32)의 일방향 회전에 연동하는 제 2 스크류(41)를 따라 상기 제 2 이동체(42)가 A21방향으로 이동하면, 제 2 이동체(42)의 움직임에 연동하는 제 2 연결부재(45)에 설치된 제 2 슬라이더(46)와 타측이 연결된 연결체(47)가 제 2 축방향(A21)으로 슬라이딩된다. 여기서, 상기 연결체(47)의 제 2 축방향(A21)으로의 이동은 일측에 연결된 제 1 슬라이더(39)와 제 1 연결부재(38)에 의해 보조된다.

이와 반대로, 도 5의 도시와 같이, 상기 제 1 구동원(31)의 구동방향이 타방향으로 역전되면, 상기 제 1 스크류(34)를 따라 제 1 이동체(35)가 A12방향으로 이동한다. 이러한 제 1 이동체(35)의 움직임에 연동하는 상기 제 1 연결부재(38)와 제 1 슬라이더(39)에 의해 연결체(47)는 제 1 축방향(A12)으로 이동된다. 이때에도, 상기 연결체(47)의 움직임은 타측에 연결된 제 2 슬라이더(46)와 상기 제 1 스 크류(34)에 평행한 제 2 연결부재(45)에 의해 보조된다.

또한, 상기 제 2 구동원(32)의 구동방향 역전에 의해 제 2 스크류(41)가 타방향으로 회전함으로써, 상기 제 2 스크류(41)를 따라 제 2 이동체(42)가 A22방향으로 이동한다. 이에 따라, 상기 제 2 연결부재(45)와 제 2 슬라이더(46)에 연결된 연결체(47)가 제 2 축방향(A22)으로 가동된다. 여기서, 상기 연결체(47)의 제 2 축방향(A22)으로의 이동은 일측에 연결된 제 1 슬라이더(39)와 제 1 연결부재(38)에 의해 보조된다.

이러한 제 1 및 제 2 슬라이더(39)(46)의 가동에 의해 상기 연결체(47)가 제 1 및 제 2 축방향(A1)(A2)으로 이동되어 연결된 용접토치(20)를 2방향으로 위빙시키게 된다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 용접장치(1)의 다방향 위빙장치(100)가 개시된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 1 내지 도 5에 도시된 일 실시예와 마찬가지로, 다른 실시예에 의한 위빙장치(100)는 용접토치(20)와 위빙유닛(130)을 포함한다. 여기서, 상기 용접토치(20)의 기술구성은 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명한 일 실시예와 동일한 기술구성이므로, 이들의 기술구성은 도 1 내지 도 5의 도시와 이에 기재된 참조부호를 부여하여 설명한다.

도 6의 도시와 같이, 본 다른 실시예의 특징적 기술구성인 위빙장치(100)의 위빙유닛(130)은 다방향으로 상기 용접토치(20)를 위빙시킨다는 점에서, 일 실시예와 유사하다. 그러나, 본 실시예의 위빙유닛(30)은 상기 용접토치(20)를 직선방향(S)과 곡선방향(R)으로 동시에 위빙시킨다는 점에서, 그 특징을 가진다. 여기서, 상기 직선방향(S)은 상기 용접부위(W)의 두께방향 또는 폭방향에 대응되며, 상기 곡선방향(R)은 상기 직선방향에 대해 직교하는 즉, 용접부위(W)의 폭방향 또는 두께방향으로 회전되는 방향을 지칭한다. 이를 위해, 상기 위빙유닛(130)은 제 1 및 제 2 구동원(131)(132), 제 1 및 제 2 연결부(133)(137) 및 차단부재(141)를 포함한다.

상기 제 1 및 제 2 구동원(131)(132)은 고정 설치되어, 구동력을 각각 발생시킨다. 이 제 1 및 제 2 구동원(131)(132) 또한, 앞서 설명한 일 실시예와 마찬가지로 양방향 회전 가능한 회전모터인 것으로 예시한다.

상기 제 1 연결부(133)는 상기 제 1 구동원(131)과 연결되어, 상기 용접토치(20)를 직선 구동시킨다. 이를 위해, 상기 제 1 연결부(133)는 도 6 내지 도 8의 도시와 같이, 제 1 구동원(131)과 연결되는 피니언(134)과, 이 피니언(134)과 맞물리며 용접토치(20)와 연결되는 랙(136)을 구비하여 상기 제 1 구동원(131)의 구동력을 용접토치(20)로 간접적으로 제공한다. 즉, 상기 피니언(134)과 랙(136)을 통해 상기 제 1 구동원(131)의 회전 구동력을 직선방향으로 전환시킴으로써, 상기 용접토치(20)를 직선방향(S)으로 전/후진시키는 것이다. 참고로, 상기 제 1 구동원(131)과 피니언(134) 사이에는 제 1 축연결부재(135)가 마련되어, 상호 축 연결시킨다.

상기 제 2 연결부(137)는 도 6 및 도 7의 도시와 같이, 상기 제 2 구동원(132)의 회전 구동력을 상기 용접토치(20)로 간접적으로 연결시킨다. 이를 위해, 상기 제 2 연결부(137)는 도 9의 도시와 같이, 상기 제 2 구동원(132)과 연결되는 구동기어(138) 및, 상기 구동기어(138)와 기어 연결되며 용접토치(20)의 후단과 연결되는 스플라인(140)을 포함한다.

여기서, 상기 구동기어(138)와 제 2 구동원(132) 사이에는 제 2 축연결부재(139)가 마련되어, 상호 축 연결된다. 또한, 상기 스플라인(140)과 용접토치(20)는 상호 동축 연결된다. 그로 인해, 상기 스플라인(140)이 구동기어(138)를 통해 전달된 제 2 구동원(132)의 회전력에 의해 회전되면, 동축 연결된 용접토치(20)가 연동되어 곡선방향(R)으로 회전된다.

또한, 상기 제 2 연결부(137)는 상기 용접토치(20)와 제 1 연결부(133) 사이에 마련되어 제 1 연결부(133)의 움직임에 연동하여 전/후진 이동 가능하다. 보다 구체적으로, 도 6의 도시와 같이, 상기 피니언(134)의 일방향 회전에 의해 랙(136)이 S1방향으로 이동한 경우, 랙(136)과 연결된 용접토치(20)도 함께 S1방향으로 이동하게 되므로, 상기 용접토치(20)와 제 1 연결부(133) 사이에 마련된 스플라인(140)도 구동기어(138)와 맞물린 상태로 구동기어(138)의 기어를 따라 함께 S1방향으로 직선 이동하게 된다.

이와 반대로, 도 7의 도시와 같이, 상기 피니언(134)의 타방향 회전에 의해 랙(136)이 S2방향으로 이동하여 용접토치(20) 또한 S2방향으로 이동한 경우, 상기 스플라인(140)도 구동기어(138)와 맞물린 상태로 구동기어(138)의 기어를 따라 S2방향으로 직선 이동된다.

이러한 제 1 연결부(133)의 전/후진구동을 연동하기 위해, 상기 구동기어(138)와 스플라인(140)의 기어 길이는 상호 상이하도록 형성됨이 좋다. 본 실시예에서는 고정 설치된 제 2 구동원(132)과 연결되어 함께 고정된 구동기어(138)의 기어 길이보다, 제 1 연결부(133)에 의해 전/후진 가능한 스플라인(140)의 기어 길 이가 더 길도록 도시 및 예시한다.

상기 차단부재(141)는 상기 제 1 및 제 2 연결부(133)(137) 사이에 설치되어, 상기 곡선방향 구동력이 상기 제 1 연결부(133)로 전달됨을 차단한다. 즉, 상기 용접토치(20)가 상기 곡선방향(R)으로 회전 위빙되어도 상기 제 1 연결부(133)는 회전되지 않도록, 상기 차단부재(141)가 회전력 전달을 제 1 및 제 2 연결부(133)(137)의 중간에서 차단하는 것이다. 본 실시예에서는 차단부재(141)가 상기 랙(136)과 연결되는 일면과, 상기 스플라인(140)과 연결되는 타면을 가지는 스위블 조인트인 것으로 예시한다.

한편, 본 다른 실시예에서는 상기 스플라인(140)과 연결되는 용접토치(20)의 후단 인근에는 상기 용접토치(20)가 아크를 발생시킬 수 있도록 전력을 공급하는 전원공급단자(124)가 마련된다. 또한, 상기 용접토치(20)의 용접 와이어(21)의 와이어 케이블단(125)이 상기 랙(136)의 후단에 설치된다. 이때, 도 8의 도시와 같이, 상기 용접토치(20)의 내부와 스플라인(140) 및 랙(136)의 내부를 차례로 관통함으로써, 상기 용접 와이어(21)는 와이어 케이블단(125)과 연결된다.

참고로, 도 8의 도시와 같이, 상기 용접 와이어(21)가 상기 랙(136)의 내부를 용이하게 관통할 수 있도록, 상기 랙(136)은 원통 형상을 가지는 몸체의 소정 영역에 형성됨이 좋다.

이상과 같은 구성에 의하면, 상기 용접토치(20)가 상기 제 1 구동원(131)과 연결된 제 1 연결부(133)를 통해 전달된 전/후진 구동에 의해 직선방향으로 위빙될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 제 2 구동원(132)과 연결된 제 2 연결부(137)의 회전 구동이 상기 용접토치(20)로 전달됨으로써, 상기 용접토치(20)가 직선 및 회전방향으로 동시에 위빙될 수 있게 된다. 여기서, 상기 용접토치(20)의 직선 및 곡선방향(S)(R) 위빙이 각각 개별적으로 수행될 수 있음은 당연하다.

이때, 상기 제 1 및 제 2 구동원(131)(132)이 고정 설치되어, 그 구동력을 제 1 및 제 2 연결부(133)(137)로 전달함으로써, 상기 제 1 및 제 2 구동원(131)(132)의 중량으로 인한 용접토치(20)의 위빙 간섭을 최소화할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 용접장치를 개략적으로 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 위빙장치를 개략적으로 도시한 평면도,

도 3은 도 2에 도시된 스크류와 이동체 사이의 연결을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 요부 사시도,

도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 위빙장치의 동작상태를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 평면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 위빙장치를 개략적으로 도시한 평면도,

도 7은 도 6의 위빙장치의 동작을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 평면도,

도 8은 도 6에 도시된 제 1 연결부의 연결상태를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 요부사시도, 그리고,

도 9는 도 6에 도시된 제 2 연결부의 연결상태를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 용접장치 10, 100: 위빙장치

20: 용접토치 30, 130: 위빙유닛

31, 131: 제 1 구동원 32: 132: 제 2 구동원

33, 133: 제 1 연결부 40, 137: 제 2 연결부

47: 연결체 141: 차단부재

Claims (7)

1. 용접토치; 및

   용접부위를 기준으로 다방향으로 상기 용접토치를 위빙시키는 위빙유닛;

   을 포함하며,

   상기 위빙유닛은, 자신의 중량이 상기 용접토치를 간섭하지 않도록 자세 고정된 상태로 상기 용접토치와 간접 연결되어 각기 다른 방향으로 위빙력을 발생시키는 복수의 구동원을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치의 다방향 위빙장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 위빙유닛은,

   상기 용접토치를 상기 용접부위의 폭방향에 대응되는 제1축방향 및, 상기 제1축방향에 직교하는 상기 용접부위의 두께방향에 대응되는 제2축방향으로 위빙시키는 것을 특징으로 하는 용접장치의 다방향 위빙장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 위빙유닛은,

   고정 설치되어, 상기 제 1 및 제 2 축방향 구동력을 각각 발생시키는 제 1 및 제 2 구동원;

   상기 제 1 및 제 2 축방향 구동력을 다단계로 상기 용접토치에 각각 전달시키되, 상기 제 1 및 제 2 축방향으로의 움직임을 상호 보조하는 제 1 및 제 2 연결부; 및

   상기 제 1 및 제 2 연결부와 연결됨과 아울러, 상기 용접토치와 연결되는 연결체;

   를 포함하는 용접장치의 다방향 위빙장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 연결부는,

   상기 제 1 구동원의 구동력에 연동하는 제 1 스크류;

   상기 제 1 스크류에 결합되어, 상기 제 1 축방향으로 전/후진 가능한 제 1 이동체;

   상기 제 2 축방향에 대해 평행하도록 상기 제 1 이동체에 연결되는 제 1 연결부재; 및

   상기 제 1 연결부재를 따라 상기 제 2 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 연결체와 연결되는 제 1 슬라이더;

   를 포함하며,

   상기 제 2 연결부는,

   상기 제 2 구동원의 구동력에 연동하는 제 2 스크류;

   상기 제 2 스크류를 따라 상기 제 2 축방향으로 전/후진 가능한 제 2 이동체;

   상기 제 1 축방향에 대해 평행하도록 상기 제 2 이동체에 연결되는 제 2 연결부재; 및

   상기 제 2 연결부재를 따라 상기 제 1 축방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 연결체과 연결되는 제 2 슬라이더;

   를 포함하는 용접장치의 다방향 위빙장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 위빙유닛은,

   상기 용접토치를 상기 용접부위의 두께방향 또는 폭방향에 대응되는 직선방향 및, 상기 직선방향에 대해 직교하는 방향으로 회전되는 곡선방향으로 위빙시키는 것을 특징으로 하는 용접장치의 다방향 위빙장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 위빙유닛은,

   고정 설치되어, 구동력을 각각 발생시키는 제 1 및 제 2 구동원;

   상기 제 1 구동원과 연결되어, 상기 용접토치를 직선방향으로 구동시키는 제 1 연결부;

   상기 제 2 구동원의 구동력으로 상기 용접토치를 상기 곡선방향으로 구동시키되, 상기 용접토치와 상기 제 1 연결부 사이에 마련되어 상기 제 1 연결부의 움직임에 연동하는 제 2 연결부; 및

   상기 제 1 및 제 2 연결부 사이에 설치되어, 상기 곡선방향 구동력이 상기 제 1 연결부로 전달됨을 차단하는 차단부재;

   를 포함하는 용접장치의 다방향 위빙장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   제 1 연결부는,

   상기 제 1 구동원과 연결되는 피니언; 및

   상기 차단부재의 일면에 설치되며, 상기 피니언과 맞물려서 상기 피니언의 회전으로 전/후진 이동되는 랙;

   을 포함하며,

   상기 제 2 연결부는,

   상기 제 2 구동원과 연결되는 구동기어; 및

   상기 용접토치와 동축 연결되도록 상기 차단부재의 타면에 설치되어 상기 구동기어에 맞물려 구동되되, 상기 구동기어에 맞물린 상태로 상기 제 1 연결부의 직선방향 움직임에 연동하여 전/후진 이동 가능한 스플라인;

   을 포함하는 용접장치의 다방향 위빙장치.

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