KR100986172B1

KR100986172B1 - 멀티지그형 용접장치

Info

Publication number: KR100986172B1
Application number: KR1020080121704A
Authority: KR
Inventors: 박정길; 박덕용; 이철호; 김석현; 김철규
Original assignee: 세종공업 주식회사
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-10-07
Also published as: KR20100063262A

Abstract

본 발명은 용접대상물을 척킹하는 지그툴을 복수개 구비한 멀티지그형 용접장치에 관한 것이다.

본 발명의 멀티지그형 용접장치는, 베이스; 상기 베이스 상에 수직으로 직립한 포스트; 상기 포스트 상에 수평방향으로 설치되고, 회전가능한 회전축; 상기 회전축의 단부에 고정된 회전판; 상기 회전판의 서로 대칭되는 위치에 설치되고, 서로 다른 구조의 척킹구조를 가진 복수의 지그툴; 상기 회전축의 축선방향에 대해 직교하는 방향으로 이동가능한 용접토치를 가진 용접유닛; 및 상기 베이스에 설치되어 용접대상물을 회전지지하는 하나 이상의 지지체;를 포함한다.

용접, 대상물, 척킹, 지그툴, 멀티

Description

멀티지그형 용접장치{WELDING APPARATUS WITH A PLURALITY OF JIG}

널리 주지된 바와 같이, 용접장치라 함은 같은 재질 또는 서로 다른 재질의 부재에 열과 압력을 가하여 용접하는 장치로서, 이러한 용접장치 중에서 원주방향 용접장치는 소음기 하우징 및 배기파이프(또는 플랜지) 등과 같이 부재와 부재 사이의 용접선이 원주방향으로 형성될 경우, 용접대상물 및/또는 용접토치를 상대 회전시킴으로써 그 용접작업을 수행하는 용접장치의 일종이다.

이러한 원주방향 용접장치는 그 회전축이 수직방향으로 설치된 수직식 용접장치와 회전축이 수평방향으로 설치된 수평식 용접장치로 대별된다.

특히, 수평식 용접장치는 수직식 용접장치와 비교하여 중력에 의한 비드 퍼짐이 균일하게 분포될 수 있으므로 부드러운 비드곡선을 얻을 수 있고, 용락 또는 용착손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

이러한 용접장치는 용접성의 향상 뿐만 아니라 용접작업 시의 생산성 증대 내지 제조비용을 절감시킬 수 있도록 개선되어야 할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 용접성을 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 용접작업 시의 생산성 증대 및 그 제조비용의 절감을 도모할 수 있는 멀티지그형 용접장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티지그형 용접장치는,

베이스;

상기 베이스 상에 수직으로 직립한 포스트;

상기 포스트 상에 수평방향으로 설치되고, 회전가능한 회전축;

상기 회전축의 단부에 고정된 회전판;

상기 회전판의 서로 대칭되는 위치에 설치되고, 서로 다른 구조의 척킹구조를 가진 복수의 지그툴;

상기 회전축의 축선방향에 대해 직교하는 방향으로 이동가능한 용접토치를 가진 용접유닛; 및

상기 베이스에 고정적으로 설치되고, 용접대상물을 회전지지하는 하나 이상의 지지체;를 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 용접대상물에 대한 용접 정보를 검출하고, 제어부에 전기적으로 접속되는 하나 이상의 검출유닛; 및

상기 검출유닛으로부터의 신호를 상기 제어부로 비접촉방식으로 전송하는 비접촉 전송유닛;를 더 포함한다.

상기 포스트의 상단에는 중공부를 가진 공압분배기가 설치되고, 상기 공압분배기의 중공부에는 회전축이 회전가능하게 지지되며,

상기 공압분배기는 복수의 공압유로를 가지고, 상기 회전축은 상기 공압분배기의 각 공압유로와 소통가능한 복수의 공급로를 가지며,

상기 회전축의 공급로 단부에는 공압호스가 연결되고, 상기 공압호스는 상기 지그툴에 접속된다.

상기 지그툴은 회전판의 일측에 고정설치된 브라켓, 상기 브라켓에 설치된 구동실린더, 상기 구동실린더의 작동에 의해 이동하는 척킹유닛을 포함하고, 상기 구동실린더에는 상기 공압호스가 접속된다.

상기 지지체는 상기 지그툴에 의해 척킹된 용접대상물을 회전지지하도록 회전자재하는 복수의 롤러를 포함한다.

상기 비접촉 전송유닛은, 상기 검출유닛에 전기적으로 접속된 비접촉 송신기; 및 상기 비접촉 송신기와 이격되고, 상기 제어부와 전기적으로 접속된 비접촉 수신기;를 포함한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 용접성을 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 용접작업 시의 생산성 증대 및 그 제조비용의 절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티지그형 용접장치를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 멀티지그형 용접장치는 척킹된 용접대상물을 수평축을 기준으로 회전시킴으로써 용접대상물의 원주방향 접합부를 용접하는 수평식 용접장치에 적용된다.

특히, 본 발명의 멀티지그형 용접장치는 베이스(11), 포스트(12), 공압분배기(15), 회전축(13), 회전판(14), 복수의 지그툴(20), 지지체(30), 용접유닛(40) 등을 포함한다.

베이스(11)는 정밀한 수평도를 유지하도록 구성되고, 그 상부면에 포스트(12)가 수직방향으로 직립하여 있다.

포스트(12)의 상부에는 중공부를 가진 원통형의 공압분배기(15)가 설치되고, 이 공압분배기(15)의 중공부 내에 회전축(13)이 회전가능하게 설치된다.

회전축(13)은 벨트 전동기구(16)에 의해 회전가능하게 설치되고, 회전축(13)의 일측에 피동풀리(13a)가 일체로 형성되어 있다. 이 피동풀리(13a)에는 벨트 전동기구(16)의 벨트(16a)가 감겨지며, 벨트 전동기구(16)의 구동에 의해 회전축(13)은 일정속도로 회전구동한다.

회전축(13)의 타측에는 고정플랜지(13b)가 고정되고, 이 고정플랜지(13b)에는 회전판(14)이 체결구 등을 통해 고정된다. 이에, 벨트 전동기구(16)에 의해 회전축(13) 및 회전판(14)이 동시에 회전한다.

회전축(13)의 외주면에 배치된 공압분배기(15)는 복수의 공압유로(15c)를 가지고, 회전축(13)은 그 외경면에서 축선방향으로 연장된 복수의 공급로(13c)를 가지고, 복수의 공급로(13c)들은 복수의 공압유로(15c)와 개별적으로 소통한다. 공압분배기(15)의 공압유로(15c)와 회전축(13)의 공급로(13c)는 실링부재 등을 통해 밀봉적으로 소통한다. 이에 외부의 공압공급원(미도시)으로부터 공압분배기(15)의 공압유로(15c)로 공압이 공급되면, 이 공압은 회전축(13)의 공급로(13c)를 통해 공급된다.

한편, 공압분배기(15)는 그 양단 내측에 배치된 한 쌍의 베어링(15a)에 의해 회전축(13)을 회전지지한다. 베어링(15a)은 테이퍼 롤러 베어링으로 구성될 수 있고, 각 베어링(15a)의 외측에 오일 실(15b)이 배치되며, 오일 실(15b)은 장착브라켓(15d)에 의해 공압분배기(15)의 양단에 각각 설치된다. 오일 실(15b)에 의해 공압분배기(15) 및 회전축(13)의 틈새로 외부의 이물질이 유입됨이 방지됨과 더불어 오일의 스패터링(spattering) 등이 방지될 수 있다.

회전축(13)의 공압유로(13c) 단부에는 공압호스(13d)가 밀봉적으로 연결되고, 회전판(14)은 그 중심부에 중공부(14a)를 가진다. 공압호스(13d)는 회전판(14)의 중공부(14a)를 통과하여 복수의 지그툴(20)측에 접속된다.

지그툴(20)은 회전판(14)의 일측에 고정설치된 브라켓(21), 브라켓(21)에 설 치된 구동실린더(22), 구동실린더(22)의 작동에 의해 구동하는 척킹유닛(23)을 포함한다.

브라켓(21)은 회전판(14)의 일측에 체결구 등을 통해 고정설치된 제1브라켓(21a) 및 제1브라켓(21a)의 일면에 설치된 제2브라켓(21b)을 포함한다.

제2브라켓(21b)에는 구동실린더(22)가 설치되고, 이 구동실린더(22)에는 공압호스(13d)가 접속되며, 구동실린더(22)는 공압분배기(15) 및 공압호스(13d)에 의해 공압이 유입 내지 유출됨으로써 그 구동로드(22a)를 전후진시킨다.

구동실린더(22)의 구동로드(22a)에는 척킹유닛(23)가 설치되고, 이 척킹유닛(23)는 용접대상물의 일측 부재(W1) 예컨대, 소음기 하우징의 조립 시에는 소음기 하우징의 개구측에 결합되는 플랜지 또는 배기파이프 등을 척킹하도록 구성된다. 한편, 각 지그툴(20)의 척킹유닛(23)들은 그 척킹구조가 용접대상물에 따라 서로 다른 구조로 이루어진다.

구동실린더(22)의 구동로드(22a)에 척킹유닛(23)이 연결되고, 이 척킹유닛(23)은 구동실린더(22)의 작동에 의해 용접대상물의 일측 부재(W1) 예컨대, 소음기 하우징의 조립 시에는 소음기 하우징의 개구측에 결합되는 플랜지 또는 배기파이프 등을 척킹하도록 구성된다.

도 3은 척킹유닛(23)의 일 실시형태를 예시한 평면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 척킹유닛(23)는 척킹몸체(23a), 척킹몸체(23a)의 일측에 회동가능하게 설치된 척킹집게(23c)를 포함한다.

척킹유닛(23)이 용접대상물(W1, W1)를 향해 이동함에 따라 척킹몸체(23a)는 용접대상물의 일측 부재(W1)를 가압하고, 척킹몸체(23a)의 일면에는 하나 이상의 끼움돌기(23b)가 구비되며, 이 끼움돌기(23b)는 플랜지 또는 배기파이프 등과 같은 일측 부재(W1)의 관통공(H)에 끼워질 수 있다.

척킹집게(23c)는 척킹몸체(23a)의 일측에 복수의 링크를 통해 회동가능하게 설치되고, 이 척킹집게(23c)에는 구동실린더(22)의 구동로드(22a)가 연결된다. 구동실린더(22)의 작동에 의해 척킹집게(23c)는 척킹몸체(23a)에 대해 상대 회동됨으로써 용접대상물의 일측 부재(W1)를 척킹한다.

하지만, 본 발명의 척킹유닛(23)은 도 3에 도시된 구조에 한정되지 않고, 용접대상물(W1, W2)의 형태에 따라 다양한 설계변경이 가능하다. 예컨대, 본 발명의 척킹유닛(23)은 필요에 따라 척킹집게의 갯수, 설치위치, 구동방식 등이 다양하게 변경될 수 있고, 그외에도 척킹집게가 생략된 단순 가압구조 등으로 이루어질 수도 있을 것이다.

특히, 본 발명은 복수의 지그툴(20)이 서로 다른 구조의 척킹유닛(23)을 가지는 것을 특징으로 한다. 이에, 각각의 척킹유닛(23)들이 척킹하는 용접대상물(W1, W2)의 구조 내지 형태 등에 따라 서로 다르게 구성됨으로써 다양한 종류의 용접대상물(W1, W2)의 용접 작업을 지그툴(20)의 교체 없이 신속하고 간편하게 진 행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 지그툴(20)이 회전판(14)의 일면에 상호 대칭적으로 설치됨으로써 회전축(13)의 처짐 내지 좌굴 등이 효과적으로 방지된다.

기존의 수평식 용접장치의 경우 단일의 지그툴이 회전판에 설치되고, 회전축의 좌굴 등을 방지하기 위하여 지그툴의 반대편에 밸런스 웨이트를 설치하였었다. 하지만, 기존의 수평식 용접장치는 소음기 하우징 등과 같은 용접대상물이 사양에 따라 변경될 경우 용접대상물을 척킹하는 지그툴 또한 교체되어야 하고, 이에 작업자는 용접대상물의 변경 시에 수작업으로 지그툴을 개별적으로 교체함에 따라 지그툴의 중량에 의해 근골격계 질환 등을 초래할 뿐만 아니라 그 교체시간 등이 많이 소요되어 그 생산성이 저하되는 단점이 있었다.

이에 반해, 본 발명은 복수의 지그툴(20)의 각 척킹유닛(23)이 서로 다른 구조 내지 형태의 용접대상물에 대응하여 서로 다른 척킹구조를 가진다. 이에 따라 소음기 등과 같은 용접대상물이 사양에 따라 변경되는 경우에도 그에 대응하는 지그툴(20)을 적절히 회전시켜 용접대상물에 근접시킨 후에 그 변경된 용접대상물을 간편하게 척킹할 수 있다. 즉, 본 발명은 용접대상물의 변경에 따라 지그툴을 일일히 교체할 필요가 없으므로 그 생산성을 대폭 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

이러한 지그툴(20)에 대응하여, 베이스(11)의 상면에는 지지체(30)가 설치되고, 이 지지체(30)는 그 상단에 회전자재하는 복수의 롤러(31)를 구비하고, 이 복수의 롤러(31)에 의해 용접대상물의 타측 부재(W2) 예컨대, 소음기 조립 시에는 소음기 하우징 등을 회전지지한다. 그리고, 지지체(30)는 용접대상물으로의 전원공급 을 위한 (-)전원선(33)이 접속되어 있다.

한편, 지지체(30)의 하부에는 승하강용 실린더(32)가 배치되고, 승하강용 실린더(32)의 구동로드(32a)가 지지체(30)에 연결된다. 용접대상물의 타측 부재(W2)가 타원형 단면 등과 같이 비원형 단면으로 이루어진 경우 승하강용 실린더(32)를 구동시켜 지지체(30)를 승하강시키고, 이에 회전하는 비원형 단면의 용접대상물(W2)을 안정적으로 지지할 수 있다.

이와 같은 지그툴(20) 및 지지체(30)의 구성에 의해, 가조립된 상태의 용접대상물(W1, W2)은 지그툴(20)의 척킹유닛(23)에 의해 척킹되면, 회전판(14)의 회전에 의해 지그툴(20)과 함께 용접대상물(W1, W2)이 회전하고, 이렇게 회전하는 용접대상물(W1, W2)은 지지체(30)의 롤러(31)를 통해 회전지지된다.

용접유닛(40)은 회전축(13)의 축선에 대해 직교하는 방향으로 이동가능한 용접토치(41)를 포함하고, 이 용접토치(41)는 도 3에 도시된 바와 같이 거치대(42)에 장착되고, 이 거치대(42)는 브라켓(43)에 대해 전후, 좌우, 상하 방향으로 이동가능하게 설치됨으로써 그 미세한 위치 조절이 용이해진다. 브라켓(43)은 베이스(11) 위에 고정되고, 브라켓(43)에 설치된 실린더(44)의 구동에 의해 거치대(43)는 전후방향으로 이동한다. 이에 용접유닛(40)의 용접토치(41)는 용접대상물(W1, W2)을 향해 이동한 후에 회전판(14)의 회전에 의해 회전하는 용접대상물(W1, W2) 사이의 접합부를 용접한다. 한편, 용접유닛(40)의 용접토치(41)에는 (+)전원선(34)이 접속되고, 지지체(30)측에는 (-)전원선(33)이 접속됨에 따라 용접대상물로의 전원공급이 매우 원활하게 이루어진다.

회전판(14), 지그툴(20) 등과 같이 회전하는 부분에는 용접대상물의 로딩상태, 접촉상태, 용접상태, 회전상태 등과 같은 용접에 관한 정보를 검출하기 위한 검출유닛(51)이 배치되고, 이 검출유닛(51)은 접촉 또는 비접촉식 센서 또는 스위치 등으로 이루어질 수 있다. 그리고, 검출유닛(51)은 비접촉 전송유닛(60)을 매개로 제어부(50)측에 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해 제어부(50)는 제어부(50)는 용접유닛(40) 및 회전판(14)의 구동을 제어할 수 있다.

비접촉 전송유닛(60)은 회전판(14)의 일측에 서로 이격되어 설치된 비접촉 송신기(61) 및 비접촉 수신기(62)를 포함한다.

비접촉 송신기(61)는 검출유닛(51)측에 전기적으로 접속되며, 특히 검출유닛(51)의 신호선들이 접속되는 단자판(52)에 접속된다. 비접촉 수신기(62)는 제어부(50)에 전기적으로 접속되어 있다. 이에, 검출유닛(51)에 의해 검출된 신호 정보들은 비접촉 송신기(61) 및 비접촉 수신기(62)를 통해 제어부(50)로 전송되고, 제어부(50)는 이를 이용하여 회전판(14)의 회전 내지 용접유닛(40)의 작동을 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 회전하는 회전판(14), 지그툴(20)과 같이 회전하는 부분에 설치된 검출유닛(51)을 비접촉 전송유닛(60)을 통해 제어부(50)측에 접속시킴으로써 신호 전원의 공급구조 즉, 신호선의 접속구조를 매우 단순하게 함으로써 보다 컴팩트한 구조를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 용접작업성을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 비접속 전송유닛(60)에 의해 신호 전송의 전기적 접점 갯수를 대폭 증대함으로써 용접작업의 제어를 매우 정밀하게 수행할 수 있다.

한편, 본 발명은 포스트(12), 공압분배기(15), 회전축(13), 회전판(14), 지그툴(20) 등이 베이스(11) 위에서 좌우 대칭적으로 배치될 수 있고, 좌우 각 회전축(13)은 연결축(18)을 매개로 서로 연결됨으로써 벨트 전동기구(14a)에 의해 동시에 회전구동할 수 있다. 다만, 좌우 양측의 지그툴(20)은 용접대상물(W1, W2)의 형상에 따라 그 각각의 척킹유닛(23)이 동일한 척킹구조 또는 서로 다른 척킹구조로 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티지그형 용접장치를 도시한 정단면도이다.

도 2는 도 1의 화살표 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 척킹유닛의 일 실시형태를 예시한 평면도이다.

도 4는 본 발명의 멀티지그형 용접장치를 도시한 측면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

11: 베이스 12: 포스트

13: 회전축 14: 회전판

15: 공압분배기 17: 밸런스웨이트

20: 지그툴 30: 지지체

40: 용접유닛

Claims

베이스;

상기 베이스 상에 수직으로 직립한 포스트;

상기 포스트 상에 수평방향으로 설치되고, 회전가능한 회전축;

상기 회전축의 단부에 고정된 회전판;

상기 회전판의 서로 대칭되는 위치에 설치되고, 서로 다른 구조의 척킹구조를 가진 복수의 지그툴;

상기 회전축의 축선방향에 대해 직교하는 방향으로 이동가능한 용접토치를 가진 용접유닛; 및

상기 베이스에 설치되어 용접대상물을 회전지지하는 하나 이상의 지지체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티지그형 용접장치.
제1항에 있어서,

상기 용접대상물에 대한 용접 정보를 검출하고, 제어부에 전기적으로 접속되는 하나 이상의 검출유닛; 및

상기 검출유닛으로부터의 신호를 상기 제어부로 비접촉방식으로 전송하는 비접촉 전송유닛;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티지그형 용접장치.
제2항에 있어서,

상기 포스트의 상단에는 중공부를 가진 공압분배기가 설치되고, 상기 공압분배기의 중공부에는 회전축이 회전가능하게 지지되며,

상기 공압분배기는 복수의 공압유로를 가지고, 상기 회전축은 상기 공압분배기의 각 공압유로와 소통가능한 복수의 공급로를 가지며,

상기 회전축의 공급로 단부에는 공압호스가 연결되고, 상기 공압호스는 상기 지그툴에 접속되는 것을 특징으로 하는 멀티지그형 용접장치.
제3항에 있어서,

상기 지그툴은 회전판의 일측에 고정설치된 브라켓, 상기 브라켓에 설치된 구동실린더, 상기 구동실린더의 작동에 의해 구동하는 척킹유닛을 포함하고, 상기 구동실린더에는 상기 공압호스가 접속되며, 상기 복수의 지지툴의 각 척킹유닛들은 그 척킹구조들이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티지그형 용접장치.
제2항에 있어서,

상기 지지체는 상기 지그툴에 의해 척킹된 용접대상물을 회전지지하도록 회전자재하는 복수의 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티지그형 용접장치.
제2항에 있어서,

상기 비접촉 전송유닛은,

상기 검출유닛에 전기적으로 접속된 비접촉 송신기; 및

상기 비접촉 송신기와 이격되고, 상기 제어부와 전기적으로 접속된 비접촉 수신기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티지그형 용접장치.