KR101053180B1 - 용접토치 포지셔닝장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2이상의 용접대상물의 접합부에 용접토치의 단부를 정확하게 위치시킴으로써 용접작업의 정밀성을 도모할 수 있는 용접토치 포지셔닝장치에 관한 것이다.

본 발명의 용접토치 포지셔닝장치는, 2이상의 용접대상물의 접합부를 탐지하도록 2축 이상의 방향으로 이동가능한 포지셔닝 핀; 상기 포지셔닝 핀에 대해 일정자세로 상대위치하는 용접토치; 상기 포지셔닝 핀의 제1방향 이동을 지지하는 제1지지몸체; 상기 제1지지몸체에 연결된 제2지지몸체; 상기 제2지지몸체에 연결된 제3지지몸체; 상기 제1지지몸체에 설치되어 상기 포지셔닝핀을 제1방향으로 이동시키는 제1이동유닛; 및 상기 제3지지몸체를 제2방향으로 이동시키는 제2이동유닛을 포함한다.

용접, 토치, 포지셔닝, 핀, 지지몸체

Description

용접토치 포지셔닝장치{APPARATUS FOR POSITIONING A WELDING TORCH}

본 발명은 2이상의 용접대상물의 접합부에 용접토치의 단부를 정확하게 위치시킴으로써 용접작업의 정밀성을 도모할 수 있는 용접토치 포지셔닝장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 등에 적용되는 왕복형 기관의 배기시스템은 기관의 실린더헤드에 연결된 배기다기관과, 기관으로부터 배출되는 배기가스에 유동저항을 부여하여 소음을 감소시키는 소음기와, 배기가스 중의 유해물질인 탄화수소, 일산화탄소 및 질소산화물 등을 산화 및 환원작용에 의해 인체에 해가 없는 이산화탄소, 물, 질소 및 산소 등으로 변환하는 촉매변환기와, 상술한 배기다기관, 소음기, 촉매변환기를 연통시키는 배기파이프로 이루어진다.

한편, 촉매변화기 또는 소음기 등의 하우징에는 배기파이프가 용접 등을 통해 접합되고, 통상 배기파이프 및 소음기 하우징의 접합부는 원주방향으로 이루어진다.

이에 배기파이프 및 소음기 하우징 등과 같이 그 접합부가 원주방향으로 이루어진 경우, 용접대상물(예컨대, 배기파이프 및 소음기 하우징 등) 및 용접토치를 상대 회전시키면서 그 용접작업을 진행함으로써 그 접합부를 기밀하게 용접시킬 수 있다.

하지만, 배기파이프 및 소음기 하우징 등과 같이 부재와 부재 사이의 접합부에 용접토치의 단부가 정밀하게 위치하지 않은 경우, 그 용접작업성이 극히 저하될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 배기파이프 및 소음기 하우징 등과 같이 2 이상의 부재들 사이의 접합부에 용접토치를 정확하게 위치시킴으로써 그 용접정밀도를 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 용접작업의 생산성을 향상시킬 수 있는 용접토치 포지셔닝장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용접토치 포지셔닝장치는,

2이상의 용접대상물의 접합부를 탐지하도록 2축 이상의 방향으로 이동가능한 포지셔닝 핀;

상기 포지셔닝 핀에 대해 일정자세로 상대위치하는 용접토치;

상기 포지셔닝 핀의 제1방향 이동을 지지하는 제1지지몸체;

상기 제1지지몸체에 연결된 제2지지몸체;

상기 제2지지몸체에 연결된 제3지지몸체;

상기 제1지지몸체에 설치되어 상기 포지셔닝핀을 제1방향으로 이동시키는 제1이동유닛; 및

상기 제3지지몸체를 제2방향으로 이동시키는 제2이동유닛을 포함한다.

상기 제3지지몸체를 제1방향 및 제2방향으로 플로팅함으로써 포지셔닝 핀의 움직임 내지 위치를 규제하는 플로팅유닛을 더 포함하고, 상기 플로팅유닛은 상기 제3지지몸체를 제1방향으로 플로팅하는 제1플로팅부 및 상기 제3지지몸체를 제2방향으로 플로팅하는 제2플로팅부를 포함한다.

상기 제1플로팅부는,

제2방향으로 이동가능한 플로팅몸체;

상기 플로팅몸체 내에 상하 이동가능하게 설치되고, 상기 제3지지몸체가 고정된 이동체;

상기 이동체의 후면에 고정된 하나 이상의 제1가이드블럭;

상기 제1가이드블럭의 이동을 안내하는 하나 이상의 제1가이드봉; 및

상기 이동체의 제1방향 움직임이 감지되면 제1이동체의 양측면을 가압하는 한 쌍의 제1가압체;를 포함한다.

상기 제2플로팅부는,

상기 플로팅몸체의 후면에 고정된 하나 이상의 제2가이드블럭;

상기 제1가이드봉에 대해 직교하는 방향으로 설치되어 상기 제2가이드블럭의 제2방향 이동을 안내하는 하나 이상의 제2가이드봉;

상기 제2가이드봉의 외주에 설치되어 상기 제2가이드블럭을 탄성적으로 지지하는 하나 이상의 탄성부재; 및

상기 플로팅몸체의 후방에 배치되어 상기 플로팅몸체의 후면을 가압하는 제2가압체를 포함한다.

상기 제1이동유닛은 제1구동실린더, 상기 제1구동실린더의 구동로드가 연결된 하나 이상의 가이드로드, 상기 가이드로드의 이동을 안내하는 하나 이상의 가이 드구를 포함한다.

상기 제2이동유닛은 제2구동실린더, 상기 제2구동실린더의 구동로드가 연결된 제2가이드플레이트, 상기 제2가이드플레이트의 이동을 안내하는 하나 이상의 가이드레일을 포함한다.

상기 제2지지몸체는 조절유닛에 의해 제3지지몸체에 대해 제3방향으로 이동가능하고, 상기 조절유닛은 조절핸들, 조절핸들에 연결된 조절나사, 상기 조절나사에 대해 상대적으로 나사운동하는 조절너트를 포함하며, 상기 조절너트는 상기 제2지지몸체에 고정되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은, 배기파이프 및 소음기 하우징 등과 같이 2 이상의 부재들 사이의 접합부에 용접토치를 정확하게 위치시킴으로써 그 용접정밀도를 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 용접작업의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

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

도 1은 본 발명에 의한 용접토치 포지셔닝장치를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 용접토치 포지셔닝장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 용접토치 포지셔닝장치의 평면도이다.

본 발명의 용접토치 포지셔닝장치(100)는 2 이상의 용접대상물(W1, W2)의 접합부(W3)에 용접토치(20)를 정밀하게 위치시키도록 용접대상물(W1, W2)의 접합부(W3)를 지시하는 포지셔닝 핀(10, positoining pin)을 포함하고, 포지셔닝 핀(10)과 용접토치(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일정각도로 교차하도록 배치되고, 포지셔닝 핀(10)의 단부와 용접토치(20)의 단부(21)는 동심원을 향하도록 배치됨에 따라 서로에 대해 일정자세로 상대위치한다.

한편, 포지셔닝 핀(10)은 그 단부가 예리하게 형성되고, 제1 내지 제3 지지몸체(11, 12, 13) 상에 지지되면서 제1 내지 제3 지지몸체(11, 12, 13) 상에서 2축 이상의 방향으로 이동가능하게 설치된다.

포지셔닝 핀(10)은 제1지지몸체(11)에서 상하 이동가능하게 설치되고, 제1지지몸체(11)에는 제1이동유닛(30)이 설치된다.

제1이동유닛(30)은 제1지지몸체(11) 상에 설치되어 포지셔닝 핀(10)을 상하방향(도 1의 화살표 Y방향)으로 이동시키도록 구성된다. 제1이동유닛(30)은 수직방향으로 설치된 제1구동실린더(31), 제1구동실린더(31)의 구동로드(31a)에 연결된 하나 이상의 가이드로드(32), 가이드로드(32)의 이동을 안내하는 하나 이상의 가이드구(33)를 포함한다. 제1구동실린더(31)는 제1지지몸체(11)의 상단에 고정되고, 가이드구(33)는 제1지지몸체(11)의 하단에 고정된다. 가이드로드(32)의 단부에 포지셔닝 핀(10)이 고정되어 있고, 제1구동실린더(31)의 작동에 의해 가이드로드(32)가 상하이동함에 따라 포지셔닝 핀(10)은 상하방향(도 1의 화살표 Y방향)으로 이동한다.

제1지지몸체(11)의 일측에는 결합부재(11a)를 매개로 제2지지몸체(12)가 고 정적으로 연결되며, 제2지지몸체(12)의 상부에는 제3지지몸체(13)가 설치된다.

제2지지몸체(12)는 미세 조절유닛(15)에 의해 제3지지몸체(13)에 대해 좌우 방향(도 2의 화살표 X방향)으로 이동가능하게 설치된다.

미세 조절유닛(15)은 조절핸들(15a), 조절핸들(15a)에 연결된 조절나사(15b), 조절나사(15b)에 대해 상대적으로 나사운동하는 조절너트(15c)를 포함하고, 조절너트(15c)는 제2몸체(12)에 고정된다. 이에, 미세 조절유닛(15)은 제2지지몸체(12)를 좌우 방향(도 2의 X방향)으로 미세하게 이동시킴으로써 포지셔닝 핀(10)이 용접대상물(W1, W2)의 접합부(W3) 중심선상에 위치되도록 조절한다.

제3지지몸체(13)는 제2이동유닛(40)에 의해 전후 방향(도 1의 화살표 L방향)으로 이동되고, 제2이동유닛(40)에 의한 제3지지몸체(13)의 전후방향 이동에 따라 제3지지몸체(13)에 연결된 포지셔닝 핀(10)은 도 1의 화살표 L방향으로 이동가능해진다.

제2이동유닛(40)은 수평방향으로 설치된 제2구동실린더(41), 제2구동실린더(41)의 구동로드(41a)가 연결된 제2가이드플레이트(42), 제2가이드플레이트(42)의 이동을 안내하는 하나 이상의 제2가이드레일(43)을 포함한다.

제2구동실린더(41)는 후술하는 제3가이드플레이트(62)에 고정설치되고, 제2가이드플레이트(42)의 일면에는 하나 이상의 가이드블럭(42a)이 고정되며, 이 가이드블럭(42a)은 제2가이드레일(43)을 따라 안내된다. 제2가이드레일(43)은 후술하는 제3가이드플레이트(62)에 고정된다.

한편, 제3지지몸체(13)에는 포지셔닝 핀(10)의 미세한 움직임 내지 위치를 적절히 규제할 수 있는 플로팅유닛(50)이 연결된다.

포지셔닝 핀(10)이 용접대상물(W1, W2)의 접합부(W3)와 접촉하는 경우 접합부(W3)의 단턱 등에 의해 포지셔닝 핀(10)에 반력이 발생하여 포지셔닝 핀(10)이 미세하게 움직여 접합부(W3)의 정밀한 위치탐지가 어려울 수 있다. 이에, 플로팅유닛(50)은 반력 등에 의해 포지셔닝 핀(10)이 미세하게 흔들리거나 움직이는 것을 규제하도록 구성된다.

본 실시예에서, 플로팅유닛(50)은 포지셔닝 핀(10)의 위치 내지 미세한 움직임을 규제함으로써 포지셔닝 핀(10)의 정밀한 탐지를 용이하게 할 수 있도록 구성된다.

이에, 플로팅유닛(50)은 제3지지몸체(13)를 상하방향(도 1의 Y방향)으로 플로팅함으로써 그 위치를 규제하는 제1플로팅부(51) 및 제3지지몸체(13)를 전후방향(도 1의 L방향)으로 플로팅함으로써 그 위치를 규제하는 제2플로팅부(52)를 포함한다.

제1플로팅부(51)는 플로팅몸체(51a), 플로팅몸체(51a) 내에 상하 이동가능하게 설치된 이동체(51b), 이동체(51b)의 후면에 고정된 하나 이상의 제1가이드블럭(51c), 플로팅몸체(51a) 내에 수직방향으로 설치되어 각 제1가이드블럭(51c)의 이동을 안내하는 하나 이상의 제1가이드봉(51d), 이동체(51b)의 미세한 상하 이동이 감지되면 이동체(51b)의 양단을 가압함으로써 이동체(51b)를 고정하는 한 쌍의 제1가압체(51e)를 포함한다. 제1가이드블럭(51c)으로는 볼 부시 등과 같이 정밀한 직선이동성이 확보된 가이드부재가 적합할 것이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 이동체(51b)에는 제3지지몸체(13)가 브라켓(13a)을 매개로 용접 등을 통해 고정되고, 이동체(51b)는 제1가이드블럭(51c) 및 제1가이드봉(51d)에 의해 미세하게 상하방향으로 이동한다. 한 쌍의 제1가압체(51e)는 가압램(51f)을 구비한 에어실린더 구조로 이루어지고, 제3지지몸체(13)가 상하방향으로 미세한 흔들림 또는 움직일 경우 가압램(51f)이 전진하여 이동체(51b)의 양측면을 동시에 가압함으로써 이동체(51b)를 고정한다. 이에 의해, 제3지지몸체(13) 및 포지셔닝 핀(10)은 그 상하 방향의 미세한 흔들림 내지 움직임이 규제 내지 차단된다.

제2플로팅부(52)는 플로팅몸체(51a)의 후면에 고정된 하나 이상의 제2가이드블럭(52a), 제1가이드봉(51d)에 대해 직교하는 방향으로 설치되어 제2가이드블럭(52a)의 전후방향 이동을 안내하는 하나 이상의 제2가이드봉(52b), 제2가이드봉(52b)에 설치되어 제2가이드블럭(52a)을 탄성적으로 지지하는 하나 이상의 탄성부재(52c), 플로팅몸체(51a)의 후방에 배치되어 플로팅몸체(51a)의 후면을 가압함으로써 플로팅몸체(51a)가 좌우방향으로 미세하게 흔들리거나 움직이는 것을 규제하는 제2가압체(52d)를 포함한다. 제2가이드블럭(52a)으로는 볼 부시 등과 같이 정밀한 직선이동이 확보된 가이드부재가 적합할 것이다.

플로팅몸체(51a)는 그 후면에 설치된 제2가이드블럭(52a) 및 제2가이드봉(52b)에 의해 미세한 전후방향 이동이 가능하고, 제2가압체(52d)는 가압램(52e)을 구비한 에어실린더 구조로 이루어진다. 제3지지몸체(13)가 포지셔닝 핀(10)에 발생되는 전후방향의 미세한 움직일 경우 제2가압체(52d)의 가압램(52e)은 플로팅몸체(51a)의 후면을 가압함으로써 플로팅몸체(51a)의 전후방향 움직임을 규제 내지 차단한다.

그리고, 제2플로팅부(52)는 제2가이드블럭(52a)이 탄성부재(52c)에 의해 전후방향으로 탄성지지됨으로써 플로팅몸체(51a) 및 이에 연결된 제3지지몸체(13) 등이 전후방향으로 탄성지지되고, 이러한 탄성지지력에 의해 포지셔닝 핀(10)은 용접대상물(W1, W2)의 접합부(W3)에 정확하게 위치될 수 있다.

도 4 내지 도 6은 하나 이상의 용접토치 포지셔닝장치(100)가 용접시스템(200)에 장착된 상태를 예시한 측면도, 정면도, 평면도를 도시한다.

도 4 내지 도 6에서는 2개의 포지셔닝장치(100)가 용접시스템(200)의 프레임(210) 상에 장착된 것을 예시하고 있다. 용접시스템(200)의 용접지그(220)측에는 2이상의 용접대상물(W1, W2)이 지지되어 있다.

한편, 본 발명의 포지셔닝장치(100)는 포지셔닝 핀(10) 뿐만 아니라 제1 내지 제3지지몸체(11, 12, 13), 플로팅유닛(50) 등을 함께 상하방향(도 4의 화살표 Y1방향)으로 이동시키는 제3이동유닛(60)을 더 포함할 수 있다.

제3이동유닛(60)은 제1이동유닛(30) 보다 긴 스트로크로 포지셔닝 핀(10)을 상하방향으로 이동시키도록 구성된다.

제3이동유닛(60)은 구동실린더(61), 구동실린더(61)의 구동로드(61a)가 연결된 제3가이드플레이트(62), 제3가이드플레이트(62)가 안내되는 제3가이드레일(63)을 포함한다. 제3가이드플레이트(62)의 이면에는 하나 이상의 가이드블럭(62a)이 고정되고, 각 가이드블럭(62a)은 제3가이드레일(63)을 따라 안내되며, 제3가이드레일(63)은 지지프레이트(64) 상에 고정된다. 이러한 제3이동유닛(60)에 의해, 포지셔닝장치(100)는 용접시스템(200)의 프레임(210) 상에서 상하방향으로 이동된다.

또한, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 용접토치 포지셔닝장치(100)를 용접시스템(200)의 프레임(210) 전후방향(도 4의 L1방향)으로 이동시키는 제4이동유닛(70)을 더 포함할 수 있다.

제4이동유닛(70)은 용접토치 포지셔닝장치(100)를 프레임(210)의 전후방향으로 이동시킴으로써 용접대상물(W1, W2)의 다양한 사이즈에 용이하게 대응할 수 있다.

제4이동유닛(70)은 구동실린더(71), 구동실린더(71)의 구동로드(71a)가 연결된 제4가이드플레이트(72), 제4가이드플레이트(72)가 안내되는 제4가이드레일(73)을 포함한다. 제4가이드플레이트(72)는 제3이동유닛(60)의 베이스플레이트(64)에 연결되고, 제4가이드플레이트(72)의 이면에는 하나 이상의 가이드블럭(72a)이 고정된다. 각 가이드블럭(62a)은 제4가이드레일(73)을 따라 안내되고, 제4가이드레일(73)은 지지프레이트(74) 상에 고정되며, 제4가이드레일(73)은 제3가이드레일(63)과 직교하게 배치된다. 이러한 제4이동유닛(70)에 의해, 포지셔닝장치(100)는 용접시스템(200)의 프레임(210) 상에서 전후방향으로 이동한다.

이상과 같은 본 발명은 포지셔닝 핀(10)은 제1 및 제2 이동유닛(30, 40), 좌우 조절유닛(15) 등에 의해 용접대상물(W1, W2)의 접합부(W3)를 정밀하게 탐지하고, 특히 포지셔닝 핀(10)에 의한 접합부(W3) 위치 탐지 시에 플로팅유닛(50)에 의해 포지셔닝 핀(10)의 이동 또는 위치를 정밀하게 규제함으로써 그 탐지의 정밀도를 높일 수 있다.

이에 따라, 포지셔닝 핀(10)에 대해 일정자세로 위치설정된 용접토치(20)의 단부(21)가 접합부(W3)에 정밀하게 위치됨으로써 정밀한 용접품질을 확보함과 더불어, 용접작업의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 용접토치 포지셔닝장치를 도시한 측면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 용접토치 포지셔닝장치의 정면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 용접토치 포지셔닝장치의 평면도이다.

도 4는 본 발명의 용접토치 포지셔닝장치가 용접시스템에 장착된 상태를 도시한 측면도이다.

도 5는 본 발명의 용접토치 포지셔닝장치가 용접시스템에 장착된 상태를 도시한 정면도이다.

도 6은 본 발명의 용접토치 포지셔닝장치가 용접시스템에 장착된 상태를 도시한 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10: 포지셔닝 핀 11: 제1지지몸체

12: 제2지지몸체 13: 제3지지몸체

20: 용접토치 30: 제1이동유닛

40: 제2이동유닛 50: 플로팅유닛

Claims (7)

1. 2이상의 용접대상물의 접합부를 탐지하도록 2축 이상의 방향으로 이동가능한 포지셔닝 핀;

   상기 포지셔닝 핀에 대해 일정자세로 상대위치하는 용접토치;

   상기 포지셔닝 핀의 제1방향 이동을 지지하는 제1지지몸체;

   상기 제1지지몸체에 연결된 제2지지몸체;

   상기 제2지지몸체에 연결된 제3지지몸체;

   상기 제1지지몸체에 설치되어 상기 포지셔닝핀을 제1방향으로 이동시키는 제1이동유닛; 및

   상기 제3지지몸체를 제2방향으로 이동시키는 제2이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치 포지셔닝장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제3지지몸체를 제1방향 및 제2방향으로 플로팅함으로써 포지셔닝 핀의 움직임 내지 위치를 규제하는 플로팅유닛을 더 포함하고, 상기 플로팅유닛은 상기 제3지지몸체를 제1방향으로 플로팅하는 제1플로팅부 및 상기 제3지지몸체를 제2방향으로 플로팅하는 제2플로팅부를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접토치 포지셔닝장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1플로팅부는,

   제2방향으로 이동가능한 플로팅몸체;

   상기 플로팅몸체 내에 상하 이동가능하게 설치되고, 상기 제3지지몸체가 고정된 이동체;

   상기 이동체의 후면에 고정된 하나 이상의 제1가이드블럭;

   상기 제1가이드블럭의 이동을 안내하는 하나 이상의 제1가이드봉; 및

   상기 이동체의 제1방향 움직임이 감지되면 제1이동체의 양측면을 가압하는 한 쌍의 제1가압체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치 포지셔닝장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제2플로팅부는,

   상기 플로팅몸체의 후면에 고정된 하나 이상의 제2가이드블럭;

   상기 제1가이드봉에 대해 직교하는 방향으로 설치되어 상기 제2가이드블럭의 제2방향 이동을 안내하는 하나 이상의 제2가이드봉;

   상기 제2가이드봉의 외주에 설치되어 상기 제2가이드블럭을 탄성적으로 지지하는 하나 이상의 탄성부재; 및

   상기 플로팅몸체의 후방에 배치되어 상기 플로팅몸체의 후면을 가압하는 제2가압체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치 포지셔닝장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1이동유닛은 제1구동실린더, 상기 제1구동실린더의 구동로드가 연결된 하나 이상의 가이드로드, 상기 가이드로드의 이동을 안내하는 하나 이상의 가이드구를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치 포지셔닝장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2이동유닛은 제2구동실린더, 상기 제2구동실린더의 구동로드가 연결된 제2가이드플레이트, 상기 제2가이드플레이트의 이동을 안내하는 하나 이상의 가이드레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치 포지셔닝장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제2지지몸체는 조절유닛에 의해 제3지지몸체에 대해 제3방향으로 이동가능하고,

   상기 조절유닛은 조절핸들, 조절핸들에 연결된 조절나사, 상기 조절나사에 대해 상대적으로 나사운동하는 조절너트를 포함하며,

   상기 조절너트는 상기 제2지지몸체에 고정되는 것을 특징으로 하는 용접토치 포지셔닝장치.

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