KR100995460B1 - 용접장치 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이어 피더, 용접용 토치 케이블 및 용접용 오토 캐리지의 조합으로 이루어지는 용접장치 어셈블리에 관한 것으로서, 종래 오토 캐리지에 220V 교류 전압을 인가하기 위하여 외부 전원선을 오토 캐리지에 직결하여 사용하는 방식의 문제점을 해결하기 위하여 와이어 피더에서 직접 직류전원을 인가 받을 수 있도록 와이어 피더와 용접용 토치 케이블을 구성하고, 실제 용접시에는 용접용 토치 케이블만 와이어 피더와 용접용 오토 캐리지의 연결단자에 결합하면 되도록 하여 안전성과 편리성이 증대되고 경제적인 용접장치 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명에서는 또한 전술한 용접용 케이블에 연결하여 사용하기 편리하고, 선박용 후판 등의 맞대기 용접을 원활하고 편리하게 수행할 수 있도록 그 구조가 개선된 용접용 오토 캐리지에 관하여도 개시한다.
본 발명의 용접장치 어셈블리는, 용접용 와이어를 공급하기 위한 것으로서 그라운드 전선과 가스체크용 전선을 내부 회로에 포함하는 콘트롤 박스를 가지는 와이어 피더; 후단부를 상기 용접용 와이어 피더에 연결하여 사용하는 것으로서, 휘어질 수 있는 재질의 절연 피복의 내부에 용접용 와이어, 가스공급선, 토치시그널선, 직류전원선이 내장되고, 전단부 외주면에는 전방관체가 형성되며, 후단부 외주면에는 말단관체가 형성되는 메인 케이블과, 상기 전방관체에서 연장되도록 분기하여 형성되는 직류전원 제1분지선, 토치시그널 제1분지선과, 상기 후방관체에서 연장되도록 분기하여 형성되는 직류전원 제2분지선, 토치시그널 제2분지선, 가스공급 분지선과, 상기 메인 케이블의 전단부에 결합하는 용접토치를 포함하여 이루어지되,상기 직류전원 제2분지선의 두 가닥 전선 중 하나는 상기 와이어 피더의 콘트롤 박스 내부 회로의 그라운드 전선과 연결되고, 다른 하나는 가스체크용 전선에 연결되는 용접용 토치 케이블; 및 상기 용접용 토치 케이블의 직류전원 제1분지선과 토치시그널 제1분지선에 연결되어 동작하는 캐리지 콘트롤 박스를 가지는 용접용 오토 캐리지를 포함하여 구성된다.

Description

용접장치 어셈블리{Welding device assmebly}
본 발명은 선박용 용접장치 어셈블리에 관한 것으로서, 구체적으로는 와이어 피더, 용접용 토치 케이블 및 용접용 오토 캐리지를 포함하여 구성되는 용접장치에 있어서 용접용 토치 케이블에 연결되어 사용되는 용접용 오토 캐리지의 콘트롤 박스 내부 회로를 직류 구동방식으로 변경하고 와이어 피더로부터 직접 필요한 직류전류를 인가받을 수 있도록 용접용 토치 케이블을 설계함으로써 종래의 교류 전원선이 불필요하게 길게 형성되는 것을 방지하여 안전사고를 미연에 방지하고 재료의 낭비를 막을 수 있으며, 선박용 강판 등의 맞대기 용접에 최적화된 용접용 오토 캐리지를 구비한 용접장치 어셈블리에 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.
도1은 종래의 용접장치 어셈블리의 연결 상태를 나타내는 개략적인 구성도인데, 공개실용신안공보 실2000-0020203호에 개시된 것이다. 도시한 바와 같이 일반적인 선박용 구조물 용접 현장에서 사용되는 용접장치 어셈블리는 CO2가스를 공급하기 위한 CO2피더(30), 용접용 와이어를 공급하기 위한 중간 피더(40), 용접용 오토 캐리지(50) 및 용접 토치(60)를 포함하여 구성된다. 상기 CO2 피더(30)는 용접기 본체(10)에 연결되며 교류를 공급받는다.
다양한 용접작업이 이루어지는 선박 조립현장에서는 용접작업의 종류에 따라 다양한 전원을 필요로 하며, 종래의 작업 현장에서는 작업에 사용되는 장치마다 별도의 전원 케이블을 사용하여 필요로 하는 전원을 공급하고 있는 실정이었다. 따라서 종래의 작업 현장에는 각각의 전원마다 별도의 전원 케이블을 사용하는 결과 수많은 전원 케이블이 바닥에 방치되고 복잡하게 얽혀 있어 안전상의 문제가 있었으며, 용접 부재에 의한 단선사고 및 합선사고나 감전사고에 노출되기 쉬운 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 도시한 종래의 공개실용신안에서는 외부에서 공급되는 440V의 3상 교류 전원을 트랜스포머(22)에 의하여 직류 24V로 강압한 후 24V의 교류는 브릿지 다이오드(20)에 의하여 24V의 직류로 정류하는 방식으로 작업등에 직류전류를 공급하고, 오토 캐리지에는 피더(30)와 중간 피더(40)에 설치된 4핀 커넥터(120의 제3단자와 제4단자에 (+),(-) 공급선을 각각 연결하여 오토 캐리지(50)에 공급할 수 있음을 개시하고 있다.
그러나 상기 공개실용신안의 경우 피더(30)와 중간 피더(40)의 각각에 콘센트를 연결하는 복잡한 구성을 가지고 있으며, 상기 콘센트에서 교류 전압을 강하하고 직류로 정류하기 위하여 복잡한 회로 구성의 전원 공급부를 별도로 요구한다는 문제가 있다.
또한, 상기 전원 공급부가 장치 구성 중 어디에 형성되는지에 대한 언급이 없으며, 용접토치와 와이어 피더 간을 연결하는 구성에 관한 해결 방안을 제시하지 못하여 실제 현장에서 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
도2는 종래기술에 따른 용접장치 어셈블리의 케이블 연결구조를 나타내는 개략적인 구성도인데, 일반적으로 선박의 제조현장에서 사용되는 자동용접장치인 오토 캐리지를 운용함에 있어서는 보통 AC 220V를 주전원으로 사용하며, 220V의 주전원 전선 케이블의 커넥터를 오토 케리지의 콘트롤 박스에 마련되는 220V 전원 단자에 연결하여 사용한다.
도시한 바와 같이 종전에는 용접토치(312)에 와이어를 공급하는 와이어 피더(300)에 용접토치(312)가 단부에 결합하는 용접 토치 케이블(311)의 반대편 단부를 연결하였으며, 상기 용접토치 케이블(311) 내부에는 가스공급선(314), 토치시그널선(313) 및 용접용 와이어(315)가 내장되었다. 상기 가스공급선(314)은 와이어 피더(300)에 형성되는 가스송급포트(303)에 연결되고, 상기 토치시그널선(313)은 토치시그널선 연결단자(302)에 연결되며, 용접용 토치 케이블(311)의 후단부가 와이어 송급포트(304)에 연결되었다. 그리고, 상기 토치시그널선(313)의 타단은 용접용 오토 캐리지의 콘트롤 박스(316)에 형성되는 토치시그널선 연결단자(318)에 연결한 후 외부의 전원 패널 등에서 전원을 공급받는 주전원선(319)이 콘트롤 박스에 형성되는 220V 전원 연결단자(317)에 연결되는 방식이었다.
이러한 종래 방식의 경우 용접용 오토 캐리지의 콘트롤 박스(316)에 직접 연결하는 주전원선(319)의 길이가 매우 길어져서 불편하다는 문제가 있다. 즉, 용접용 오토 캐리지는 용접선을 따라 이동하면서 용접을 수행하는데 통상적으로 주전원이 공급되는 장소와 용접장소와의 거리가 매우 멀어 상당한 길이의 주전원선 케이블이 바닥에 방치되는 문제가 있는 것이다. 선박용 후판이나 강판 등의 구조물 용접 현장 바닥에는 주전원선 케이블 뿐만 아니라 다양한 종류의 전선 케이블이 널려 있어 이들과 주전원선이 서로 얽혀 현장의 바닥 상황이 복잡하고 안전사고를 초래할 우려가 있는 것이다.
또한, 바닥에 널려 있는 용접 부재나 기타 형강재 등에 의하여 바닥의 주전원선이 단선 및 합선되는 사고가 발생할 우려가 있으며, 용접용 오토 캐리지에 직접 공급되는 전류가 고압인 220V의 교류이므로 용접용 오토 캐리지를 사용하는 작업자의 감전 사고의 우려가 높은 것도 사실이다.
또한, 선박 등의 바닥면 등을 형성하는 경우에는 사이즈가 크고 두꺼운 강판 등의 금속판을 서로 맞대기 용접하는 경우가 빈번하다. 이처럼 사이즈가 크고 두꺼운 금속 모재를 용접하는 경우에는 용접 라인이 매우 길고 용접 홈이 매우 깊어서 일회에 용접을 완료할 수 없으며 수회 반복적으로 용접하여 판재의 결합을 완료하게 된다. 현재는 이러한 대규격 용접 모재를 맞대기 용접하는 경우 작업자가 수작업으로 용접선을 따라 수회 용접 작업을 수행하여 작업을 완료하는 것이 일반적이다. 작업자가 수동으로 대규격 강판 등의 용접작업을 수행하는 경우 작업 시간이 오래 걸리며 그에 따라 인건비가 상승한다는 문제가 있다. 또한, 작업자의 피로가 누적되어 용접면의 품질이 일정치 않을 뿐 아니라 선박 등의 제작 현장 여건상 안전상의 문제도 발생하게 된다.
따라서, 숙련된 작업자가 수작업으로 일일이 용접선을 따라 용접을 수행하지 않더라도 맞대기 용접 모재의 용접선을 따라 자동으로 이동하면서 용접작업을 수행하여 모재의 용접을 완료할 수 있는 자동화기기의 개발이 절실히 요청되었다.
따라서, 본 발명에서는 직류 전류를 사용하는 용접용 오토 캐리지를 개발하고, 와이어 피더에 연결되는 용접용 토치 구조를 변경한 후 상기 와이어 피더와 오토 캐리지 간을 연결하는 용접용 토치 케이블을 개발함으로써 높은 전압의 교류 전류를 사용하지 않고 낮은 전압의 직류 전류를 사용할 수 있도록 하여 주전원선을 생략하여 장치의 구성을 단순화하고, 현장 안전이나 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 경제적인 용접장치 어셈블리를 개발하고자 하였다.
공개실용신안공보 실2000-0020203호 "다용도 전원" 등록실용신안공보 실0123718호 "와이어피더상에 전원 스위치를 설치한 이산화 탄소 용접기" 등록실용신안공보 제20-0223352호 "용접용 와이어 피더" 등록실용신안공보 제20-0386737호 "용접기 오토 캐리지"
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 용접용 오토 캐리지에 직접 공급되는 고전압 교류 전원 대신에 와이어 피더의 특정 회선에서 인출하여 구성한 직류 전원선으로 대체하여 용접용 오토 캐리지에 연결함으로써 고전압 교류에 의한 안전사고 및 전력손실을 예방하고자 한다.
또한, 와이어 피더와 용접용 오토 캐리지 간을 연결하기 편리한 용접용 토치 케이블을 구성함으로써 용접용 오토 캐리지에 연결하기 위한 주전원선을 생략하도록 함으로써 현장에 길게 방치되는 주전원선에 의한 전선 엉킴, 전선 단락 및 합선에 의한 작업자의 안전사고를 미연에 방지하고자 한다.
한편, 본 발명에서는 전술한 와이어 피더 및 용접용 토치 케이블에 연결하여 저전압 직류로 구동하기 편리하고, 선박 등의 건조를 위한 금속판의 맞대기 용접에 있어서 용접선을 따라 자동으로 용접작업을 수행할 수 있고, 수 회 용접이 필요한 매우 두꺼운 금속 판재의 용접도 안정적으로 수행할 수 있으며, 토치의 위치 조절이 자유로워 작업 환경 변화에 유연하게 대처가 가능한 맞대기 용접용 오토 캐리지를 포함하는 용접장치 어셈블리를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 용접용 와이어를 공급하기 위한 것으로서 그라운드 전선과 가스체크용 전선을 내부 회로에 포함하는 콘트롤 박스를 가지는 와이어 피더; 후단부를 상기 용접용 와이어 피더에 연결하여 사용하는 것으로서, 휘어질 수 있는 재질의 절연 피복 내부에 용접용 와이어, 가스공급선, 토치시그널선, 직류전원선이 내장되고, 전단부 외주면에는 전방관체가 형성되며, 후단부 외주면에는 말단관체가 형성되는 메인 케이블과, 상기 전방관체에서 연장되도록 분기하여 형성되는 직류전원 제1분지선, 토치시그널 제1분지선과, 상기 후방관체에서 연장되도록 분기하여 형성되는 직류전원 제2분지선, 토치시그널 제2분지선, 가스공급 분지선과, 상기 메인 케이블의 전단부에 결합하는 용접토치를 포함하여 이루어지되,상기 직류전원 제2분지선의 두 가닥 전선 중 하나는 상기 와이어 피더의 콘트롤 박스 내부 회로의 그라운드 전선과 연결되고, 다른 하나는 가스체크용 전선에 연결되는 용접용 토치 케이블; 및 상기 용접용 토치 케이블의 직류전원 제1분지선과 토치시그널 제1분지선에 연결되어 동작하는 캐리지 콘트롤 박스를 가지는 용접용 오토 캐리지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접장치 어셈블리에 관하여 개시한다.
이때, 상기 직류전원 제1분지선과 토치시그널 제1분지선의 말단부에는 각각 2핀 커넥터가 부착되고, 상기 각 2핀 커넥터는 상기 용접용 오토 캐리지의 캐리지 콘트롤 박스에 대응하도록 각각 마련되는 2핀 연결단자에 결합하며,
상기 직류전원 제2분지선과 토치시그널 제2분지선의 말단부에도 각각 2핀 커넥터가 부착되고, 상기 각 2핀 커넥터는 상기 용접용 와이어 피더의 콘트롤 박스에 대응하도록 각각 마련되는 2핀 연결단자에 결합하도록 할 수 있다.
또는, 상기 직류전원 제1 분지선과 토치시그널 제1분지선의 선단부는 하나의 4핀 커넥터에 연결되고, 상기 4핀 커넥터는 상기 용접용 오토 캐리지의 캐리지 콘트롤 박스에 대응하도록 마련되는 4핀 연결단자에 결합하며,
상기 직류전원 제2분지선과 토치시그널 제2분지선의 말단부에도 각각 2핀 커넥터가 부착되고, 상기 각 2핀 커넥터는 상기 용접용 와이어 피더의 콘트롤 박스에 대응하도록 각각 마련되는 2핀 연결단자에 결합하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 용접용 오토 캐리지는, 구동모터(116)가 장착되고, 상기 구동모터에 동력연결되는 구동바퀴(111,112)가 회전가능하게 장착되는 대차(110); 상기 대차의 전면과 후면에 각각 장착되는 것으로서, 가이드 케이싱(131), 상기 가이드 케이싱(131) 내부에 관통 삽입되며 외주면에 왼나사와 오른나사가 형성되는 스크류축(133), 상기 스크류축의 상기 각 나사에 나사 결합하여 좌우로 나사운동하는 한 쌍의 폭 조절편(132a,132b), 상기 한 쌍의 폭 조절편에 각 결합하는 한 쌍의 롤러 지지 프레임(136a,136b) 및 상기 각 롤러 지지 프레임에 회전 가능하게 부착되는 한 쌍의 가이드 롤러(135a,135b)로 이루어지는 한 쌍의 가이드 유닛(120,130); 및 상기 대차의 후방에 고정되는 프레임(110a)에 연결되는 토치 클램프(170)를 포함하여 구성할 수 있다.
이때, 상기 가이드 유닛의 상기 가이드 케이싱(131)은 일정각도 회전 가능하도록 상기 대차에 결합하는 리프팅 판(137)에 고정 결합하고, 상기 리프팅 판의 전면에는 스프링(137c)이 스프링 지지핀(137d)에 의하여 탄성 밀착되도록 한다.
또한, 상기 토치 클램프(170)는 수직 유닛 케이싱(141)의 내부에 관통 삽입되며 외주부에 나사산이 형성되는 스크류축(142a)과 상기 스크류축에 나사 결합하여 상하로 이동하는 나사블럭(143)으로 이루어지는 수직 조절 유닛(140)에 결합하고,
상기 수직 조절 유닛은 수평 유닛 케이싱(151) 내부에 관통 삽입되며 외주부에 나사산이 형성되는 스크류축(152a)과 상기 스크류축에 나사 결합하여 좌우로 이동하는 나사블럭(153)으로 이루어지는 수평 조절 유닛(150)에 결합함으로써, 토치(12)의 위치를 상하좌우로 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 복잡한 추가 장치나 회로가 내장되는 별도의 전원 공급부가 없이 간단하게 와이어 피더 내부 회로 결선을 이용하여 저전압 직류 전원을 용접용 오토 캐리지에 직접 공급하여 용접작업을 수행할 수 있게 되므로 회로 구성이 매우 간편하고, 종래와 같이 외부의 전원단자에 연결되는 주전원선을 현장 바닥에 길게 늘어뜨릴 필요가 없게 된다. 따라서, 약 30~50m 에 이르는 주전원선과 다른 전선들과의 엉킴에 의한 작업자의 안전사고나, 현장 바닥에 방치되는 전선의 단락, 합선 및 용접용 오토 캐리지를 사용하는 작업자의 감전의 우려가 없다는 장점이 있다.
특히, 본 발명에서 제공하는 용접용 토치 케이블은 와이어 피더의 콘트롤 박스에서 인출하는 직류 전원 등을 용접용 오토 캐리지에 탈부착하기 용이한 구조로 개발되었으며, 현장에서 작업자는 간단한 탈부착 작업 만으로 와이어 피더에 연결되는 가스공급선, 와이어 공급선, 직류전원선 및 토치시그널선을 한 번에 연결할 수 있게 되므로 매우 편리하며 작업속도가 빨라지는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 구성인 용접용 오토 캐리지에 의하면, 용접용 토치 케이블의 직류 전원선 및 토치시그널선에 직접 연결되는 오토 캐리지가 용접할 모재 간의 용접선 혹은 용접 홈을 따라 안정적으로 이동하면서 용접작업을 수행할 수 있으므로 용접 시간을 단축하고 용접 인건비를 절감할 수 있으며, 아울러 용접품질이 일정하게 유지된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 용접용 오토 캐리지는 토치의 위치 조절이 자유로와 용접 대상물이나 용접 환경의 변화에 신속하게 대처가 가능하며, 수 회 반복용접을 수행해야 하는 후판의 경우에도 안정적으로 용접이 가능하다는 장점이 있다.
도1은 종래의 용접장치 어셈블리의 연결 상태를 나타내는 개략적인 구성도.
도2는 종래기술에 따른 용접장치 어셈블리의 케이블 연결구조를 나타내는 개략적인 구성도.
도3은 본 발명의 용접용 토치 케이블의 개략적인 외관 사시도.
도4는 본 발명의 용접장치 어셈블리의 케이블 연결구조를 나타내는 개략적인 구성도.
도5는 본 발명의 와이어 피더의 콘트롤 박스에 배치되는 결선 구성을 보여주는 회로 구성도.
도6은 본 발명의 다른 예에 의한 용접용 토치 케이블의 개략적인 외관 사시도.
도 7은 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 전방측 외관 사시도.
도 8는 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 후방측 외관 사시도.
도 9a는 도 7의 후방 가이드 유닛의 확대 사시도.
도 9b는 도 9a의 측면도.
도 9c는 본 발명의 롤러폭 조절체의 정면도.
도 10는 본 발명의 토치조절유닛의 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 저면도.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 사용방법을 설명하기 위한 개념도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리에 관하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 와이어 피더, 용접용 토치 케이블 및 용접용 오토 캐리지로 구성되는 용접장치 어셈블리의 각 구성을 용접용 토치 케이블, 와이어 피더 및 용접용 오토 캐리지의 순서로 그 구성과 원리에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
도3은 본 발명의 용접용 토치 케이블의 개략적인 외관 사시도이고, 도4는 본 발명의 용접장치 어셈블리의 케이블 연결구조를 나타내는 개략적인 구성도이며, 도5는 본 발명의 와이어 피더의 콘트롤 박스에 배치되는 결선 구성을 보여주는 회로 구성도이다.
상기 용접용 토치 케이블(10)은 후술할 와이어 피더(30)와 용접용 오토 캐리지(100)를 연결하여 용접토치(12)에 용접용 와이어, 용접가스, 토치시그널 신호 및 저전압 직류전원을 공급하기 위한 것이다.
본 발명의 용접용 토치 케이블(10)은 크게 메인 케이블(11), 상기 메인 케이블(11)의 전·후방측 외주면에 메인 케이블(11)보다 큰 직경을 가지도록 각각 돌출 형성되는 전방관체(19) 및 말단관체(13)로 이루어지고, 전방관체(19)의 전방측 메인 케이블(11)에는 용접토치(12)가 결합된다.
상기 메인 케이블(11)은 휘어지기 쉬운 절연 수지 재질로 형성되는 피복의 내부에 와이어 피더(30)로부터 공급되는 용접용 와이어, 가스공급선, 토치시그널선 및 직류전원선이 내장된다.
상기 전방관체(19)에는 내장된 토치시그널선 및 직류전원선에 각각 연결되어 한 개의 케이블로 통합되는 전원-시그널 통합 분지선(18)이 분기하여 형성된다. 상기 전원-시그널 통합 분지선(18)의 선단에는 4핀 커넥터(18a)가 형성되어 후술할 용접용 오토 캐리지(100)의 콘트롤 박스에 형성되는 4핀 연결단자(18b)에 연결된다.
상기 말단관체(13)에는 메인 케이블(11)에 내장되는 가스공급선, 토치시그널선 및 직류전원선에 각각 연결되는 가스공급 분지선(14), 토치시그널 제2분지선(15) 및 직류전원 제2분지선(16)이 각각 분기하여 형성된다. 상기 가스공급 분지선(14)의 선단에는 너트와 같은 관체결 장치인 가스관 커넥터(14a)가 결합하고, 토치시그널 제2분지선(15)과 직류전원 제2분지선(16)의 선단에는 각각 2핀 커넥터(15a,16a)가 결합한다.
상기 와이어 피더(30)에는 도5와 같은 구성을 가지는 전기회로장치가 내장된 콘트롤 박스(31)가 장착된다. 상기 와이어 피더(30)의 전면 패널에는 용접용 와이어를 용접토치(12) 측으로 공급하기 위한 와이어 송급포트(34)가 형성되고, 가스공급 분지선(14)이 연결되는 가스송급포트(33)가 형성되며, 토치시그널 제2분지선(15)의 2핀 커넥터(15a)가 연결될 토치시그널선 연결단자(32)가 형성된다. 또한 상기 전면 패널에는 직류전원 제2분지선(16)의 2핀 커넥터(16a)가 연결되는 직류전원선 연결단자(35)가 형성되는데, 상기 직류전원선 연결단자(35)의 두 가닥 전선 중 하나(36a)는 와이어 피더(30)의 콘트롤 박스(31) 내부의 회로 결선구성에서 가스체크용 전선(D)에 연결되고, 다른 하나의 전선(36b)은 그라운드 및 공통전기선(I)에 연결된다.
즉, 본 발명의 용접용 토치 케이블(10)에 의하여 용접용 오토 캐리지(100)에 직결되는 저전압 직류는 와이더 피더 내부의 전기회로에서 가스체크용 전선(D)과 그라운드 및 공통전기선(I)으로부터 인출되어 공급되는 것이다. 테스트 결과 상기 직류 전압은 24V이며, 전류는 0.2A로 측정되었다. 상기 가스체크용 전선(D)과 그라운드 및 공통전기선(I)은 용접작업에 영향을 주지 않는 전류원으로서 별도의 구동회로를 설계하거나 회로장치를 내설하지 않고도 와이어 피더 내부에 기설치된 전선에서 별도의 선을 인출하여 사용하게 되는 것이며, 따라서 매우 경제적인 구성이라고 할 수 있다.
또한 24V, 0.2A의 직류전류를 용접용 오토 캐리지(100)에 직접 연결하여 사용하므로 이동하면서 작업하는 용접용 오토 캐리지(100)의 콘트롤 박스(115)에 별도로 외부의 220V 교류의 주전원선(도2의 319)을 연결할 필요가 없게 되는 것이다.
본 실시예의 상기 용접용 오토 캐리지(100)의 콘트롤 박스(115)에는 종래의 220V 교류 주전원선(도2의 319)을 연결하기 위한 220V 전원 연결단자(도2의 317)와 토치시그널 연결단자(도2의 318)를 도4에 도시한 바와 같이 하나의 4핀 연결단자(18b)로 형성할 수 있으며, 여기에 도3의 전원-시그널 통합 분지선(18)에 부착된 4핀 커넥터(18a)가 결합한다.
도6은 본 발명의 다른 예에 의한 용접용 토치 케이블의 개략적인 외관 사시도인데, 본 실시예는 도3의 실시예와 실질적으로 그 구성이 동일하다. 다만, 전방관체(19)에서 직류전원 제1분지선(21)과 토치시그널 제1분지선(22)이 별도로 분리하여 분기하며, 각각 선단부에 별도의 2핀 커넥터(21a,22a)가 장착된다. 이 점을 제외하고 나머지 구성은 도3의 용접용 토치 케이블과 구성 및 기능이 동일하다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 구성인 용접용 오토 캐리지의 구성과 작동원리에 관하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 전방측 외관 사시도이고, 도 8은 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 후방측 외관 사시도이다. 본 발명의 용접용 오토 캐리지(100)는 기본적으로 대차(110), 상기 대차(110)의 상면에 장착되는 구동모터(116), 상기 대차에 일정 각도 회전 가능하게 마련되는 자석 탈착 핸들(174), 상기 대차의 전방에 부착되는 전방 가이드 유닛(120), 대차의 후방에 부착되는 후방 가이드 유닛(130), 토치 클램프(170), 수직 조절 유닛(140)과 수평 조절 유닛(150)으로 이루어지는 토치 조절 유닛을 포함하여 구성된다.
상기 대차(110)는 오토 캐리지(100)의 본체가 되는 부분으로서 측면에는 회동 가능하게 자석 탈착핸들(174)이 장착되고, 상면에는 구동모터(116)가 위치하며, 상기 구동모터(116)에 동력연결되어 회동하는 구동바퀴(111,112)가 양 측면에 장착된다.
도면에서 미설명 부호 115는 각종의 조작 스위치가 마련되는 캐리지 콘트롤 박스를 나타내며, 115a는 상기 직류전원 제1분지선(21)의 2핀 커넥터(21a)가 연결되는 전원 연결단자이고, 115b는 토치시그널 제1분지선(22)의 2핀 커넥터(22a)가 연결되는 토치시그널 연결단자를 나타낸다. 따라서, 상기 오토 캐리지(100)의 콘트롤 박스(115)는 와이어 피더(30)로부터 용접용 토치 케이블(10)을 통하여 24V, 0.2A의 직류 저전압 전류를 직접 공급 받아 구동한다. 이를 위하여 상기 오토 캐리지(100)의 캐리지 콘트롤 박스(115) 내부에는 전압 24V, 전류 0.2A로 구동하는 전기회로가 내장된다.
상기 대차(110)의 전면과 후면에는 각각 전방 가이드 유닛(120)과 후방 가이드 유닛(130)이 결합하는데, 상기 각 가이드 유닛(120,130)은 용접 모재로서 서로 마주하는 두 판재의 결합 부위의 용접 홈을 따라 오토 캐리지를 이동시켜 안내하기 위한 것으로 전방 가이드 유닛(120)과 후방 가이드 유닛(130)의 구조와 기능이 동일하다. 따라서, 그 상세한 구조와 기능에 대해서는 후방 가이드 유닛(130)을 기준으로 설명하며 전방 가이드 유닛(120)의 경우에는 설명이 중복되므로 자세한 설명은 생략한다. 또한, 전방 가이드 유닛(120)의 각 구성요소들의 도면 부호는 후방 가이드 유닛(130)의 각 대응하는 구성요소들과 동일한 원칙하에 정의되었으므로 도면에서 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 9a는 도 1의 후방 가이드 유닛의 확대 사시도이고, 도 9b는 도 9a의 측면도이며, 도 9c는 본 발명의 롤러폭 조절체의 정면도이다.
도시한 바와 같이, 대차(110)의 전면 측에는 리프팅 판(137)이 상기 대차(110)에 고정되는 고정 브라켓(137b)에 회전축(137a)에 의하여 일정 각도 회전가능하게 결합한다. 상기 리프팅 판(137)의 전면에는 스프링 지지 핀(137d)에 의하여 지지되는 스프링(137c)이 밀착되어 위치한다.
상기 리프팅 판(137) 상에는 롤러 폭 조절체가 결합하는데, 상기 롤러 폭 조절체는 내부에 공간을 가지는 가이드 케이싱(131), 상기 가이드 케이싱(131) 내부에 관통 삽입하여 회전하는 스크류축(133), 스크류축(133)에 나사결합하는 이동체인 폭 조절편(132a,132b)으로 구성된다 상기 스크류축(133)의 몸체 외주면에는 왼나사(133a)와 오른나사(133b)가 형성되고, 일단에는 조절노브(133c)가 형성된다. 상기 왼나사(133a)에는 좌측의 폭 조절편(132a)이 나사결합하고, 상기 오른나사(133b)에는 우측의 폭 조절편(132b)이 나사결합한다. 따라서, 조절노브(133c)를 돌리면 한 쌍의 폭 조절편(132a,132b)은 각각 나사산을 타고 이동하여 서로 모아지거나 벌어지게 되는 것이다. 상기 한 쌍의 폭 조절편(132a,132b)에는 각각 롤러 지지 프레임(136a,136b)이 결합하고, 각 롤러 지지 프레임(136a,136b)에는 가이드 롤러(135a,135b)가 회전가능하게 결합한다. 상기 롤러 지지 프레임(136a,136b)은 서로 분리되어 있으므로 상기 롤러 폭 조절체의 조절노브(133c)를 회전시키면 상기 각 롤러 지지 프레임(136a,136b) 간의 간격이 서로 좁아지거나 넓어지게 되고 이에 따라 한 쌍의 마주하는 가이들 롤러(135a,135b) 간의 간격도 서로 좁아지거나 넓어지게 된다. 도면의 미설명 부호 134는 가이드편을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 토치조절유닛의 분해 사시도이다. 도시한 바와 같이, 토치 조절 유닛은 크게 수직 조절 유닛(140)과 수평 조절 유닛(150)으로 구성된다. 상기 수직 조절 유닛(140)은 내부에 공간을 가지는 수직 유닛 케이싱(141), 상기 수직 유닛 케이싱(141)에 관통 삽입되어 회전하는 스크류축(142a), 상기 스크류축(142a)에 나사결합하여 상하이동하는 나사블럭(143)으로 구성된다. 상기 스크류축(142a)의 단부에 형성되는 조절노브(142b)를 돌리면 상기 나사블럭(143)이 가이드 봉(144)을 따라 상하로 나사이동하게 된다. 도면에서 미설명부호 145는 가이드편이고, 146은 결합편을 나타내며, 146a는 체결공을 나타낸다.
상기 수직 조절 유닛(140)에는 수평 조절 유닛(150)이 결합한다. 즉, 상기 수평 조절 유닛(150)의 상기 수평 유닛 케이싱(151)에 상기 결합편(146)이 볼트 등에 의하여 결합한다. 상기 수평 조절 유닛(150)은 기본적으로 상기 수직 조절 유닛(140)과 그 구성이 유사하다. 즉, 내부에 공간을 가지는 수평 유닛 케이싱(151), 상기 수평 유닛 케이싱(151) 내부를 관통하여 삽입되어 회전하는 스크류축(152a)과 상기 스크류축(152a)에 나사결합하는 나사블럭(153)으로 구성된다. 따라서, 상기 스크류축(152a)의 단부에 결합하는 조절노브(152b)를 회전시키면 상기 나사블럭(153)이 스크류축(152a)의 나사산을 따라 좌우로 이동하게 되는 것이다. 미설명 부호 154는 가이드 봉을 나타내며, 155는 가이드편을 나타낸다. 또한 미설명 부호 151a 및 155a는 체결공을 나타내며 볼트 등이 이에 결합한다.
상기 수평 조절 유닛(150)은 대차(110)의 후방에 고정되는 프레임(110a)에 고정 결합한다. 도 2의 토치 클램프(170)는 상기 수직 조절 유닛(140)에 고정 결합하므로, 전술한 수직 조절 유닛(140)의 조절노브(142b) 및 수평 조절 유닛(150)의 조절노브(152b)를 조정하면 토치의 높이 및 좌우 위치를 변화시킬 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 저면도이다. 상기 대차(110)의 저면부 내측에는 자석 수용부(176a)에 장착된 자석(176b)이 위치하며, 상기 자석 수용부(176a)는 자석 탈착 핸들(174)의 회전축(175)에 연결된다. 따라서, 자석 탈착 핸들(174)을 회전시켜 자석을 용접 모재인 강판의 표면에 부착하거나 분리할 수 있게 되는 것이다. 후륜축(112a) 상에 형성되는 피동기어(182)는 구동모터(116)에 연결되는 구동기어(181)에 치합하여 후륜측의 구동바퀴(112)에 회전력을 전달한다. 상기 후륜축(112a)의 구동력은 후륜축(112a) 및 전륜축(111a)에 형성되는 스프로켓(183) 및 체인(184)에 의하여 전륜축(111a)에 동력 전달된다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 용접용 오토 캐리지의 사용방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도시한 바와 같이 용접 모재인 강판(200)의 두께가 두꺼운 경우에는 동일한 용접라인을 따라 수회 반복하여 용접작업을 수행해야 한다. 본 발명의 오토 캐리지(100)는 전방 및 후방 가이드 유닛(120,130)의 가이드 롤러(125a,125b,135a,135b)가 용접 홈을 따라 자동으로 이동하면서 용적작업을 수행할 수 있다. 또한, 용접 홈의 폭의 변화가 있는 경우에는 롤러 폭 조절체의 조절노브(133c)를 돌려 가이드 롤러(125a,125b) 간의 간격을 조절한 후 용접 작업을 수행할 수 있다. 도면에서 미설명 부호 201은 제1 용접 비드층이고, 202는 제2 용접 비드층이다.
특히, 도 12b에 도시한 것처럼, 용접 부분에 수 회 용접작업을 수행하여 구동바퀴(111)가 접지하는 용접 모재면(210)과 제2 용접 비드층면이 서로 차이가 나는 경우 리프팅 판(137)이 회전축(137a)을 중심으로 일정 각도 회전하면서 스프링(137c)을 압착함으로써 가이드 롤러(125a,125b)를 들어 올리게 되므로 구동바퀴(111,112)가 지면에서 떨어지지 않고도 안정적으로 용접작업을 수행할 수 있게 되는 것이다. 만일 이와 같이 장치가 없다면 수 회 용접 작업에 의하여 용접 비드층이 높아질수록 대차의 앞이나 뒤가 들려 바퀴가 공중에 뜨게 되고 용접 토치가 용접 대상 부위로부터 이탈함으로써 균일한 품질의 용접면을 얻기가 어려워진다. 따라서 본 발명에 의하면 용접 부위의 비드 층의 높이에 관계 없이 오토 캐리지(100)가 용접라인을 따라 안정적으로 이동하면서 용접작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 용접장치 어셈블리는 금속 모재를 서로 용접에 의하여 결합하여 구조물을 형성하는 용접분야에 적용 가능하며, 특히 맞대기 용접 등을 하기 위한 모재의 사이즈가 매우 큰 선박 등을 제조하기 위한 조선산업분야에 적용하는 경우 매우 효과적으로 운용될 수 있을 것이다.
10: 용접용 토치 케이블 11: 메인 케이블
12: 용접 토치 13: 말단관체
14: 가스공급 분지선 14a: 가스관 커넥터
15: 토치시그널 제2분지선 15a,16a: 2핀 커넥터
16: 직류전원 제2분지선 17: 와이어 피더 결합부
18: 전원-시그널 통합 분지선 18a: 4핀 커넥터
19: 전방관체 21: 직류전원 제1분지선
22: 토치시그널 제1분지선 30: 와이어 피더
31: 와이어 피더 콘트롤 박스 32: 토치시그널선 연결단자
33: 가스송급포트 34: 와이어 송급포트
35: 직류전원선 연결단자 36a,36b: 인출선
100: 용접용 오토 캐리지 110: 대차
111: 전륜 구동바퀴 111a: 전륜축
112: 후륜 구동바퀴 112a: 후륜축
115: 콘트롤 박스 116: 구동모터
120: 전방 가이드 유닛 130: 후방 가이드 유닛
131: 가이드 케이싱 132a,132b: 롤러 폭 조절편
133: 스크류축 133a: 왼나사
133b: 오른나사 133c: 조절노브
134: 가이드편 135a,135b: 가이드 롤러
136a,136b: 롤러 지지 프레임 137: 리프팅 판
137a: 리프팅 판 회전축 137b: 고정 브라켓
137c: 스프링 140: 수직 조절 유닛
141: 수직 유닛 케이싱 142a: 스크류축
142b: 조절노브 143: 나사블럭
144: 가이드봉 145: 가이드편
150: 수평 조절 유닛 151: 수평 유닛 케이싱
152a:스크류축 152b: 조절노브
153: 나사블럭 154: 가이드봉
155: 가이드편 170: 토치 클램프
174: 자석 탈착 핸들 176a: 자석 수용부
176b: 자석 181: 구동기어
182: 피동기어 183: 스프로켓
184: 체인

Claims (6)

  1. 용접용 와이어를 공급하기 위한 것으로서 그라운드 전선과 가스체크용 전선을 내부 회로에 포함하는 콘트롤 박스(31)를 가지는 와이어 피더(30);
    후단부를 상기 용접용 와이어 피더에 연결하여 사용하는 것으로서, 휘어질 수 있는 재질의 절연 피복의 내부에 용접용 와이어, 가스공급선, 토치시그널선, 직류전원선이 내장되고, 전단부 외주면에는 전방관체(19)가 형성되며, 후단부 외주면에는 말단관체(13)가 형성되는 메인 케이블(11)과, 상기 전방관체에서 연장되도록 분기하여 형성되는 직류전원 제1분지선(21), 토치시그널 제1분지선(22)과, 상기 말단관체에서 연장되도록 분기하여 형성되는 직류전원 제2분지선(16), 토치시그널 제2분지선(15), 가스공급 분지선(14)과, 상기 메인 케이블의 전단부에 결합하는 용접토치(12)를 포함하여 이루어지되,상기 직류전원 제2분지선의 두 가닥 전선 중 하나는 상기 와이어 피더의 콘트롤 박스 내부 회로의 그라운드 전선(I)과 연결되고, 다른 하나는 가스체크용 전선(D)에 연결되는 용접용 토치 케이블(10); 및
    상기 용접용 토치 케이블의 직류전원 제1분지선과 토치시그널 제1분지선에 연결되어 동작하는 캐리지 콘트롤 박스(115)를 가지는 용접용 오토 캐리지(100)
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접장치 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직류전원 제1 분지선(21)과 토치시그널 제1분지선(22)의 말단부에는 각각 2핀 커넥터(21a,22a)가 부착되고, 상기 각 2핀 커넥터는 상기 용접용 오토 캐리지의 캐리지 콘트롤 박스(115)에 대응하도록 각각 마련되는 2핀 연결단자(115a,115b)에 결합하며,
    상기 직류전원 제2분지선(16)과 토치시그널 제2분지선(15)의 말단부에도 각각 2핀 커넥터(16a,15a)가 부착되고, 상기 각 2핀 커넥터는 상기 용접용 와이어 피더(30)의 콘트롤 박스(31)에 대응하도록 각각 마련되는 2핀 연결단자(32,35)에 결합하는 것을 특징으로 하는 용접장치 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직류전원 제1 분지선(21)과 토치시그널 제1분지선(22)의 선단부는 하나의 4핀 커넥터(18a)에 연결되고, 상기 4핀 커넥터는 상기 용접용 오토 캐리지(100)의 캐리지 콘트롤 박스(115)에 대응하도록 마련되는 4핀 연결단자(18b)에 결합하며,
    상기 직류전원 제2분지선(16)과 토치시그널 제2분지선(15)의 말단부에도 각각 2핀 커넥터(16a,15a)가 부착되고, 상기 각 2핀 커넥터는 상기 용접용 와이어 피더의 콘트롤 박스에 대응하도록 각각 마련되는 2핀 연결단자(32,35)에 결합하는 것을 특징으로 하는 용접장치 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 용접용 오토 캐리지는,
    구동모터(116)가 장착되고, 상기 구동모터에 동력연결되는 구동바퀴(111,112)가 회전가능하게 장착되는 대차(110);
    상기 대차의 전면과 후면에 각각 장착되는 것으로서, 가이드 케이싱(131), 상기 가이드 케이싱 내부에 관통 삽입되며 외주면에 왼나사와 오른나사가 형성되는 스크류축(133), 상기 스크류축의 상기 각 나사에 나사 결합하여 좌우로 나사운동하는 한 쌍의 폭 조절편(132a,132b), 상기 한 쌍의 폭 조절편에 각 결합하는 한 쌍의 롤러 지지 프레임(136a,136b) 및 상기 각 롤러 지지 프레임에 회전 가능하게 부착되는 한 쌍의 가이드 롤러(135a,135b)로 이루어지는 한 쌍의 가이드 유닛(120,130); 및
    상기 대차의 후방에 고정되는 프레임(110a)에 연결되는 토치 클램프(170)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접장치 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가이드 유닛의 상기 가이드 케이싱(131)은 일정각도 회전 가능하도록 상기 대차에 결합하는 리프팅 판(137)에 고정 결합하고, 상기 리프팅 판의 전면에는 스프링(137c)이 스프링 지지핀(137d)에 의하여 탄성 밀착되는 것을 특징으로 하는 용접 장치 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 토치 클램프(170)는 수직 유닛 케이싱(141)의 내부에 관통 삽입되며 외주부에 나사산이 형성되는 스크류축(142a)과 상기 스크류축에 나사 결합하여 상하로 이동하는 나사블럭(143)으로 이루어지는 수직 조절 유닛(140)에 결합하고,
    상기 수직 조절 유닛은 수평 유닛 케이싱(151) 내부에 관통 삽입되며 외주부에 나사산이 형성되는 스크류축(152a)과 상기 스크류축에 나사 결합하여 좌우로 이동하는 나사블럭(153)으로 이루어지는 수평 조절 유닛(150)에 결합함으로써, 토치(12)의 위치를 상하좌우로 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 용접장치 어셈블리.
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