KR100962095B1 - 리브 용접 장치의 가이드 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡면을 갖는 용접할 리브(3) 작업 대상물을 올려놓는 다이(1)와, 다이(1) 좌우에 설치하는 레일(7)과, 레일(7) 상부에 설치하는 주행바퀴(8)와, 주행 바퀴에 동력을 전동하는 서보모터(9)와, 서보모터(9)의 회전을 감속하여 주행바퀴에 전동하는 워엄감속기(10)와, 상기한 주행바퀴(8) 상부에 설치하는 탑재프레임(11)과, 탑재프레임(11) 상부에 설치하는 용접장치(13)를 포함하여, 곡면을 갖는 리브(3)를 용접 작업하는 용접 장치에서, 리브의 곡면을 따라 용접하는, 리부 용접장치의 가이드장치를 구성함에 있어서, 상기한 탑재프레임(11)은 레일(7) 사이에 걸쳐 가로로 길게 설치되는 가로프레임(12)을 포함하며, 가로프레임(12)에는 상,하레일(72,73)이 설치되고, 상기 상,하프레임(72,73)에는 수직으로 가이드(16)가 설치되며, 가이드(16)에는 리브(3)의 곡면을 따라 회전 가능하게 장착되는 가이드장치(23)가 취부되는 것을 특징으로 하며, 상기한 가이드장치(23)는, 상기한 상,하레일(72,73)에서 주행하게 구성된 가이드(16)와, 가이드(16)와 연결된 연결대(45),연결대(45)와 연결되어 연결대(45)의 상하, 승하강 작동을 가능하게 하는 공압실린더(46)와, 연결대(45)에 장착된 가이드판(28)과, 가이드판(28) 하단에 장착되는 가이드롤러(24)와, 가이드판(28) 중간에 설치되어 가이드롤러(24)가 곡면의 리브를 주행시 가이드판(28)을 좌우로 선회 가능하게 축 지지하는 회전축(30)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 가이드판(28)에는 용접토치 설치를 위한 토치설치부(81)가 형성되며; 또한, 상기한 가이드판(28)에는 조정간몸 체(74)가 연결되고 조정간몸체(74)에는 상하 미세 조정을 위하여 나사산을 타고 승하강하는 상하조정간(30)이 형성되어, 상하조정간(30)의 조정으로 가이드판(28)이 상하 미세 조정이 이루어지며; 상기한 조정간몸체(74)에는 가로몸체(75)가 설치되고 가로몸체(75)에는 좌우조정간(71)이 나사식으로 결합되어, 좌우조정간(71)의 조절에 의해 가이드판(28)의 가로로의 미세 조정이 가능하게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 가이드장치(23)는 리브(3) 상면에서 볼때 좌우 대향하게 설치하되 상호 상,하로 엇갈리게 설치하여, 리브(3) 사이의 간격이 좁아도 설치가능하게 구성하며, 상기한 가로프레임(12)에는 고정구(67)를 설치하고, 고정구(67)에는 전선이 내장된 케이블베어(66)를 연결하고, 케이블베어(66)는 가이드장치(23)와 연결되게 구성한 것을 특징으로 한다

리브 용접 장치, 가이드장치, 용접기.

Description

리브 용접 장치의 가이드 장치{guide apparatus of welding apparatus for ribs}

본 발명은 강판을 이용하여 교량이나 건축물 등에서 사용되는 구조물 예를 들어, 박스형 구조물을 만들때 그 보강부재로 용접되는 보강재인 리브를 용접하는 장치에 관한 것으로, 특히 곡면의 리브를 따라 용접 가능하게 하는 가이드 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 종래의 교량용 박스 제작시, 그 박스의 강도를 보강하기 위해 내부에 보강 리브 플레이트가 나란히 여러 개 용접된다. 즉, 평판형 철판(플랜지)에 수직한 여러 개의 리브를, 예를 들어 CO2 용접하여 이들 4 개를 사각으로 만들면 박스가 완성된다. 이러한 종래의 박스 제작 작업에는 많은 용접 시간과 인력이 투입되므로 생산성이 저하될 수밖에 없다

따라서 이를 해결하기 위해 종래의 경우, 기어드 모터에 의한 작동과 벨트에 의한 전동으로 용접장치가 레일을 따라가며 용접하는 장치가 개발되었다

그러나 이러한 종래의 장치는, 그 용접 작업시 탑재된 용접 장치의 주행이 원활하지 못하고 백래시가 발생하며, 특히 곡선이 형성된 작업 부위에서는 작업이 불가능하였다. 또한 종래의 장치는 "∩" 와 같은 형상의 리브는 용접하지 못하였다. 다시말해서, 굳이 용접을 한다면 용접은 가능하나 용접 부위가 매끄럽지 못하고 떠 버리는 단점이 생겨 결국 용접 불량이 다수 발생하여 불량 제품이 되어 버리고 만다

상기한 곡면 용접을 위한 개선된 공개 기술로는 한국공개특허2002-78203 호의 것이 있다. 그러나 상기한 공개된 특허기술은 개념적인 아이디어이어서 실시상 많은 문제점이 발견되었다

즉, 주행시 백래시가 발생하고, 용접 위치를 정확히 잡아 정밀한 세팅 작업이 어렵고 그로 인해 결국 다량의 용접 불양 제품만 양산하고 마는 실정이었다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 더욱 정밀한 작동이 가능한 장치를 개발하여 용접불량이 전혀 발생하지 않는 장치를 개발하였다

본 발명의 주요 구성은, 곡면을 갖는 용접할 리브(3) 작업 대상물을 올려놓는 다이(1)와, 다이(1) 좌우에 설치하는 레일(7)과, 레일(7) 상부에 설치하는 주행바퀴(8)와, 주행 바퀴에 동력을 전동하는 서보모터(9)와, 서보모터(9)의 회전을 감속하여 주행바퀴에 전동하는 워엄감속기(10)와, 상기한 주행바퀴(8) 상부에 설치하는 탑재프레임(11)과, 탑재프레임(11) 상부에 설치하는 용접장치(13)를 포함하여, 곡면을 갖는 리브(3)를 용접 작업하는 용접 장치에서, 리브의 곡면을 따라 용접하는, 리부 용접장치의 가이드장치를 구성함에 있어서, 상기한 탑재프레임(11)은 레일(7) 사이에 걸쳐 가로로 길게 설치되는 가로프레임(12)을 포함하며, 가로프레임(12)에는 상,하레일(72,73)이 설치되고, 상기 상,하레일(72,73)에는 수직으로 가이드(16)가 설치되며, 가이드(16)에는 리브(3)의 곡면을 따라 회전 가능하게 장착되는 가이드장치(23)가 취부되는 것을 특징으로 하며, 상기한 가이드장치(23)는, 상기한 상,하레일(72,73)에서 주행하게 구성된 가이드(16)와, 가이드(16)와 연결된 연결대(45),연결대(45)와 연결되어 연결대(45)의 상하, 승하강 작동을 가능하게 하는 공압실린더(46)와, 연결대(45)에 장착된 가이드판(28)과, 가이드판(28) 하단에 장착되는 가이드롤러(24)와, 가이드판(28) 중간에 설치되어 가이드롤러(24)가 곡면의 리브를 주행시 가이드판(28)을 좌우로 선회 가능하게 축 지지하는 회전축(30)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 가이드판(28)에는 용접토치 설치를 위한 토치설치부(81)가 형성되며; 또한, 상기한 가이드판(28)에는 조정간몸체(74)가 연결되고 조정간몸체(74)에는 상하 미세 조정을 위하여 나사산을 타고 승하강하는 상하조정간(30)이 형성되어, 상하조정간(30)의 조정으로 가이드판(28)이 상하 미세 조정이 이루어지며; 상기한 조정간몸체(74)에는 가로몸체(75)가 설치되고 가로몸체(75)에는 좌우조정간(71)이 나사식으로 결합되어, 좌우조정간(71)의 조절에 의해 가이드판(28)의 가로로의 미세 조정이 가능하게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기한 가이드장치(23)는 리브(3) 상면에서 볼때 좌우 대향하게 설치하되 상호 상,하로 엇갈리게 설치하여, 리브(3) 사이의 간격이 좁아도 설치가능하게 구성하며, 상기한 가로프레임(12)에는 고정구(67)를 설치하고, 고정구(67)에는 전선이 내장된 케이블베어(66)를 연결하고, 케이블베어(66)는 가이드장치(23)와 연결되게 구성한 것을 특징으로 한다

본 발명에 따른 장치에 의하면, 용접을 위한 정밀한 위치 조정이 가능하여 용접 불량문제를 원천적으로 해결하였다. 그로 인해 용접 품질이 매우 우수하다

또한 본 발명에 의하면 플랜지와 복수의 리브를 단 한번의 주행으로 용접이 가능하며, 서보모터(9) 및 워엄 감속기 등의 구성을 인해 정밀한 주행이 가능하여 종래에 발생되는 백래시가 없다

또한, 본 발명에 의하면 리브의 곡면 용접을 더욱 정밀하게 이루어질 수 이이다. 또한 가이드장치(23) 등의 작동을 위한 전선들을 케이블베어(66)에 내장한 구성으로 인해, 장치 상부에의 전선 배열이 매우 깔끔한 장점이 있다

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 추가로 상술한다

도 1 은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 정면도이다

도시한 바와 같이 장치를 정면에서 보면, 다이(1)가 설치되고 그 위에 용접 하고자 하는 플랜지(2)와 리브(3)가 가접된 상태로 놓여 진다. 본 도면에서는 리브(3)가 5 개까지 설치되었음을 나타내었다. 리브(3)의 하단 좌우의 용접부(5)를 용접한다. 그에 따라 그 상부에 설치하는 용접기는 10개가 된다. 용접기는 예를 들어, CO2 용접기이며, 이들은 각각 작동되게 할 수 있으므로, 리브(3)의 갯수가 1 개에서 5 개까지 용접 작업 가능하다

다이(1)의 양측에는 레일(7)이 설치되며, 그 위에는 주행바퀴(8)가 설치되며, 이 주행바퀴(8)는 서보모터(9)에 의해 전동되어 워엄감속기(10)를 거쳐 레일(7) 위에서 정밀한 작동으로 주행된다. 서보모터(9) 및 워엄기어 조합에 의한 워엄감속기(10)는 이러한 정밀한 주행을 가능하게 하여 준다. 즉 레일(7) 상에서 주행 중 미끄러짐이나 백래시 현상과 같은 머뭇거림 등의 불량 작동이 전혀 없다

주행바퀴(8) 상부는 갠츄리 타입으로 용접기가 5 세트 즉 10개가 설치된다. 즉, 탑재프레임(11)의 가로 프레임(12)에는 좌우 이동 가능하게, 히팅토오치(21)가 설치되고 그 상부에 용접장치(13) 예를 들어, CO2 용접장치가 세트로 설치된다

도시한 히팅토오치(21)는 위로 꺾어 접어 올려진 형상이나 용접시에는 이를 아래로 꺾어 내릴 수 있는 구성이다

도 3 에 도시힌 히팅토오치(21)와 같이 아래로 접어 내릴 수 있다

히팅토오치(21)는 가이드장치(23)의 후방에의 세로프레임(64) 아래에 설치한다. 그리하여 용접 작업 전에 앞에서 미리 예열을 할 수 있게 구성되어 있다. 예열을 하여 주는 이유는 용접부위에 균열 등이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 특히 겨울철에는 용접 전후의 온도 변화가 심하므로 용접부위에 급격한 온 도차로 인해 균열이 발생한다. 더욱이 모재가 두꺼울수록 그러한 현상이 더욱 심하다

도 5 는 히팅토오치(21)의 설치에 대한 확대도면이다

도시한 바와 같이, 히팅토오치(21)는 축(61)을 중심으로 선회 가능하게 설치되어 히팅토오치(21)을 원하는 위치로 선회시킬 수 있다. 축(61)은 레일(62)에 탑재되어 있는 이송대(65)와 연결되어 있고, 레일(62)은 수직으로 설치된 가이드브라켓(63)에 고정되고, 가이드브라켓(63)은 세로프레임(64)에 연결되어 있다. 이러한 구성으로 인해 히팅토오치(21)는 레일(62)을 따라 이송가능하므로 도 1 의 가로 폭 방향으로 이동 가능하다

리브(3) 좌우로는 가이드장치(23)가 설치된다. 가이드장치(23)는 리브(3)를 중심으로 그 좌우 대칭으로 설치되며 가로프레임(12)의 좌우로 이동 및 고정 가능하다. 가이드 장치(23)의 좌우 이송은 레일을 따라 이송되며 원하는 위치 즉, 용접하고자 하는 리브(3)의 상부 위치까지 위치시킨 후, 미세 조절하여 클램프한다. 가이드장치(23)의 클램프 고정은 후술한다.

가이드장치(23)는 가로프레임(12)에 설치되는 바, 가로프레임(12)의 상부에는 고정구(67)가 설치되고 고정구(67)에는 케이블베어(66)가 연결된다. 케이블베어(66)는 가이드장치(23) 조립체에 장착되는 용접에 필요한 각종 케이블이 내장되어 가이드장치 등의 조립체가 좌우 이동시 케이블에 의한 장애가 없도록 하였다

미설명부호 15는 퓸콜렉터(fume collector)이다

도 2 는 도 1 에서, 상레일(72)과 하레일(73)을 타고 좌우 이동 가능하게 설치되는 가이드장치(23)를 분리하여 본 도면이고 도 3 은 상하조정간(30)과 좌우조정간(71)의 설치 상태를 보여 주기 위한 확대도이다

도시한 바와 같이, 가이드장치(23)는 좌우 대칭으로 이루어지며, 그 중간에 클램프실린더(47)에 의해 좌우 거리 조절 가능하다. 즉 클램프실린더(47)가 중간에서 양단을 연결하여 클램프실린더(47)의 피스톤의 신축 작동에 의해 좌우거리 조절이 가능하다

하단에는 가이드롤러(24)가 축(25)을 중심으로 자유롭게 회전가능하게 장착된다. 가이드롤러(24)는 가이드판(28) 안에 회전 가능하게 설치된다.

가이드판(28)은 가이드(16)에 형성된 레일(73)을 따라 상하 승강 가능하다

즉, 가이드(16)에는 상하조정간(30)이 설치된다. 상하조정간(30)은 일단은 가이드(16)에 고정설치되고 다른 타단은 가이드판(28)과 연결되어 이동되는 조정간몸체(74)에 설치된다. 그리하여, 상하조정간(30)이 조정간몸체(74)에서 나선으로 회전하면 상하조정간(30)은 이동하지 않고 조정간몸체(74)가 상하이동한다. 그러면 조정간몸체(74)와 연결되어 있는 가이드판(28)이 레일(73)을 타고 상하 이동한다

즉, 상하조정간(30)의 역할은 가이드롤러(24) 설치 위치를 상하 미세 조정을 하기 위한 것이다.

그리고 가로 미세 조정은 좌우조정간(71)으로 행한다. 좌우조정간(71)은 조정간몸체(74)에 추가로 설치되었다. 좌우조정간(71)의 하단부는 가이드판(28)과 연결되어 있어, 조정간몸체(74)에 고정된 가로몸체(75) 내에서 좌우조정간(71)이 회 전함에 따라 가이드판(28)이 도2 의 좌우에서 미세 조정이 이루어진다

상기한 구성에 의하면 가이드롤러(24)이 상하, 좌우 미세조정이 정확하게 이루어질 수 있다

도 3 은 도 2 에 도시한 가이드장치(23)에서 가이드롤러(24)가 상하로 이동 가능하게 설치되는 것을 설명하기 위한 도면이다

도시한 바와 같이, 수직한 가이드(16)에서 가이드판(28)과 가이드롤러(24)는 승하강 가능하게 위치시킬 수 있다. 가이드판(28)은 연결대(45)와 연결되고 연결대(45)는 공압실린더(46)의 피스톤에 연결되어 공압실린더(46)의 작동으로 승하강된다. 가이드(16)가 상,하레일(72,73)을 따라 좌우 이동 후, 그리고 공압실린더(46)에 의하여 가이드판(28)이 상하 위치가 정해지면, 클램프실린더(47)의 작동으로 도 1 에서 설명한 대칭되는 두 가이드장치(23)의 거리 조정이 셋팅되면 그 위치에 고정된다

가이드롤러(24)는 가이드판(28)에 여러 개 설치된다. 그리하여 도 1 에 도시한 리브(3)의 길이 방향으로 즉, 리브(3)의 측벽을 나란히 지지하여 그 리브(3)의 측벽을 따라 이동 가능하게 설치된다

도 4 는 도 1 의 상태에서 가이드롤러(24)가 리브(3)의 측벽을 어떻게 접촉하는가를 보여 주기 위한 도면으로, 도 1 의 상면에서 본 도면이다

도시한 바와 같이, 가이드롤러(24)가 나란히 여러개 설치되며, 리브(3)를 중심으로 좌우 엇갈리게 설치된다. 다시말해, 리브(3)를 중심으로 좌우 대칭으로 설치하지 않고 도면에서 볼때 하나는 약간 상부에 하나는 약간 그 하부에 엇갈리게 설치한다. 이렇게 배열하는 이유는 좌우조정간(71)이 돌출되어 있기 때문에 그로 인해 간격이 넓게 설치되는 것을 방지하게 위한 것이다. 설치간격이 넓게 되면, 종방향으로 용접되는 리브(3) 간의 사이의 폭이 좁을 경우 용접 작업이 불가능하다.

한편 가이드판(28)은 회전축(30)을 중심으로 좌우 선회가 가능하다. 따라서 리브(3)가 직선이 아니라 곡면으로 이루어진 경우에도 그 곡면을 따라 가이드판(28)이 회전되고 회전하면서도 여전히 가이드롤러(24)가 리브(3)의 측벽을 견고히 지지하여 주므로 이 가이드판(28)에 장착되는 용접토치(도 4 에서 도면부호 81 위치에 즉 토치설치부(81) 위치에 용접토치가 장착된다)도 곡면을 자연스럽게 따라다니면서 용접이 가능하게 되는 것이다.

상기한 구성에 의한 작동을 이하, 설명한다

도 1 과 같이, 플랜지(2)에 리브(3)를 가접한 후, 이 조립체를 다이(1) 위에 올려 놓는다. 한편 리브(3)의 갯수에 따라 장착되는 가이드 장치(23)의 수도 미리 결정되어 조립 제작된다. 그리고 가이드 장치(23)에 용접 토치(미도시)을 토치설치부(81)(도 4 에 도시)에 장착하여 리부(3)가 위치되는 그 상부 위치로 이동시킨다

가이드장치(23)의 가로 이송은 도 1 에 도시한 상,하레일(72,73)을 따라 이송된다. 도 3 에 도시한 공압실린더(46)에 의한 작동으로 연결대(45)의 하강으로 높이 조절되고, 2 차로 도 6 에 도시한 상하조정간(30)과 좌우조정간(71)으로 미세 조정한 후, 도 2 에 도시된 클램프실린더(47)의 작동으로 간격조절이 완료되면 리브(3) 양측벽에서 용접 작업을 위한 세팅작업이 완료된다

한편 상기한 세팅 작업과 동시에 도 3 에 도시된 히팅토오치(21)도 도 5 에 도시한 축(61)의 선회 작동으로 원하는 위치로 꺾어서 용접 부위를 예열할 준비를 한다. 상기한 본 용접 작업 전에, 히팅토오치(21)가 미리 진행하면서 모재 작업부위를 가열하여 주므로 그 뒤에 장착된 용접장치에 의해 본 용접이 행하여므로 용접 변형이 없는 자동 용접이 원활히 진행 가능하다

가이드판(28)에는 용접기구(미도시)가 장칙되어 있어 용접을 실시한다. 이때, 서보모터(9)의 작동으로 주행바퀴(8)가 전진하면서 용접이 이루어진다. 이 경우, 가이드장치(23)에 구성된 가이드롤러(24)는 리브(3)의 측벽을 양쪽에서 접촉 지지하면서 주행한다. 그리고 만약 리브(3)의 수직면이 길이 방향으로 곡면을 이루고 있을 경우, 도 4 에 도시한 바와 같이, 회전축(30)을 중심으로 가이드판(28)이 선회 가능하므로 그 리브(3)의 곡면을 따라 지속적으로 가이드롤러(24)가 접촉하면서 이동하므로 이 가이드판(28)에 장착된 용접기구도 모재와 일정 간격을 두고 용접이 정밀하게 이루어질 수 있는 것이다

도 1 은 본 발명에 따른 장치에 대한 정면도

도 2 는 가이드장치(23)에 대한 상세도

도 3 은 도 1 의 측부에서 본 요부도

도 4 는 도 1 의 상부에서 본 가이드판의 설치 상태를 설명하기 위한 요부 상세도

도 5 는 히팅토오치(21)의 장착을 보여 주는 상세도

도 6 은 상하조정간(30)과, 좌우조정간(71)이 설치되는 것을 보여주기 위한 도면

Claims (4)

1. 곡면을 갖는 용접할 리브(3) 작업 대상물을 올려놓는 다이(1)와, 다이(1) 좌우에 설치하는 레일(7)과, 레일(7) 상부에 설치하는 주행바퀴(8)와, 주행 바퀴에 동력을 전동하는 서보모터(9)와, 서보모터(9)의 회전을 감속하여 주행바퀴에 전동하는 워엄감속기(10)와, 상기한 주행바퀴(8) 상부에 설치하는 탑재프레임(11)과, 탑재프레임(11) 상부에 설치하는 용접장치(13)를 포함하여, 곡면을 갖는 리브(3)를 용접 작업하는 용접 장치에서, 리브의 곡면을 따라 용접하는, 리부 용접장치의 가이드장치를 구성함에 있어서,

   상기한 탑재프레임(11)은 레일(7) 사이에 걸쳐 가로로 길게 설치되는 가로프레임(12)을 포함하며, 가로프레임(12)에는 상,하레일(72,73)이 설치되고, 상기 상,하레일(72,73)에는 수직으로 가이드(16)가 설치되며, 가이드(16)에는 리브(3)의 곡면을 따라 회전 가능하게 장착되는 가이드장치(23)가 취부되며,

   상기한 가이드장치(23)는, 상기한 상,하레일(72,73)에서 주행하게 구성된 가이드(16)와, 가이드(16)와 연결된 연결대(45), 연결대(45)와 연결되어 연결대(45)의 상하, 승하강 작동을 가능하게 하는 공압실린더(46)와, 연결대(45)에 장착된 가이드판(28)과, 가이드판(28) 하단에 장착되는 가이드롤러(24)와, 가이드판(28) 중간에 설치되어 가이드롤러(24)가 곡면의 리브를 주행시 가이드판(28)을 좌우로 선회 가능하게 축 지지하는 회전축(30)을 포함하며,

   상기한 가이드판(28)에는 용접토치 설치를 위한 토치설치부(81)가 형성되며, 상기한 가이드판(28)에는 조정간몸체(74)가 연결되고 조정간몸체(74)에는 상하 미세 조정을 위하여 나사산을 타고 승하강하는 상하조정간(30)이 형성되어, 상하조정간(30)의 조정으로 가이드판(28)이 상하 미세 조정이 이루어지며, 상기한 조정간몸체(74)에는 가로몸체(75)가 설치되고 가로몸체(75)에는 좌우조정간(71)이 나사식으로 결합되어, 좌우조정간(71)의 조절에 의해 가이드판(28)이 가로로 미세 조정 되게 구성한 것을 특징으로 하는 리부 용접장치의 가이드장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 가이드장치(23)는 리브(3) 상면에서 볼때 좌우 대향하게 설치하되 상호 상,하로 엇갈리게 설치하여, 리브(3) 사이의 간격이 좁아도 설치가능하게 구성하며,

   상기한 가로프레임(12)에는 고정구(67)를 설치하고, 고정구(67)에는 전선이 내장된 케이블베어(66)를 연결하고, 케이블베어(66)는 가이드장치(23)와 연결되게 구성한 것을 특징으로 하는 리브 용접 장치의 가이드 장치

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