KR101072005B1 - 관부재 자동 용접장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 관부재 자동 용접장치에 관한 것으로, 관부재 둘레면에 형성되는 클램핑부재, 이 클램핑부재의 둘레면에 외접되게 형성되어 외력에 의해 회전되는 회전축부재, 이 클램핑부재의 원주 궤적을 따라 회전축부재의 회전을 유도하는 회전유도부재, 및 이 회전축부재를 회전 가능하게 삽입하여 회전축부재와 함께 관부재의 원주상 궤적을 따라 이동하고 관부재와 피접합물의 접합부위를 따라 용접하기 위해 용접봉을 구비하는 캐리지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 파이프에 용접기를 설치한 채 이 용접기를 파이프의 원주방향으로 회전시킴으로써 파이프와 피접합물 간의 용접을 자동으로 행할 수 있어 용접 작업의 편의성을 제공하고, 용접기를 최소화하여 휴대가 가능하다.
파이프, 용접, 클램프

Description

관부재 자동 용접장치{AUTOMATIC PIPE WELD DEVICE}
본 발명은 관부재 자동 용접장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프에 용접기를 설치한 채 이 용접기를 파이프의 원주방향으로 회전시킴으로써 파이프와 피접합물 간의 용접을 자동으로 행할 수 있어 용접 작업의 편의성을 제공하고, 용접기를 최소화하여 휴대가 가능하도록 한 관부재 자동 용접장치에 관한 것이다.
종래 사용되고 있는 일반적인 트러스 골조는 그 설치 용도에 따라 다양한 길이로 제작된다. 그리고, 트러스 골조는 기본적으로 일정한 길이로 절단되는 4개의 트러스 바 및 상기 각 트러스 바를 상호 연결 지지하기 위하여 수동 용접으로 고정되는 트러스 바 연결선재로 구성된다.
여기서, 트러스 바는 통상적으로 19㎜의 철재 파이프가 주로 이용되고, 또 트러스 바 연결선재는 직경 4㎜의 철재 와이어가 주로 이용된다.
기존의 트러스 골조는 트러스 바를 설치용도에 맞추어 사전에 일정한 길이로 절단하고, 가공된 트러스 바 연결선재를 상기 각 트러스 바와의 사이에 각각 순차적으로 위치시켜 가면서 해당 연결접촉 부위를 차례대로 일일이 용접 고정함으로써 작업성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 용접기를 파이프 원주 궤적을 따라 회전되도록 설치함으로써 파이프 테두리를 따라 피접합물과의 용접을 자동으로 할 수 있도록 하여 용접 작업성을 향상시키고자 한 관부재 자동 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 용접기를 파이프에 설치하고 자동 용접함으로써 높은 위치에서 용접 작업자의 낙하 등 안전사고를 방지할 수 있도록 한 관부재 자동 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 용접기를 파이프에 탈부착 가능하게 형성하고, 소형으로 제작됨으로써 휴대가 가능하도록 한 관부재 자동 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 용접기의 회전을 기어 결합으로 행함에 따라 회전 속도를 제어할 수 있음과 아울러 슬립 발생을 방지하여 용접불량을 줄일 수 있도록 한 관부재 자동 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 관부재 자동 용접장치는: 관부재 둘레면에 형성되는 클램핑부재, 이 클램핑부재의 둘레면에 외접되게 형성되어 외력에 의해 회전되는 회전축부재, 이 클램핑부재의 원주 궤적을 따라 회전축부재의 회전을 유도하는 회전유도부재, 및 이 회전축부재를 회전 가능하게 삽입하여 회전축부재와 함께 관부재의 원주상 궤적을 따라 이동하고 관부재와 피접합물의 접합부위를 따라 용접하기 위해 용접봉을 구비하는 캐리지를 포함한다.
상기 클램핑부재는, 상기 관부재의 상측 둘레면을 감싸는 제 1클램핑부재, 상기 관부재의 하측 둘레면을 감싸고 양측을 각각 상기 제 1클램핑부재의 각 단부에 접하는 제 2클램핑부재, 및 상기 제 1클램핑부재와 상기 제 2클램핑부재를 서로 분리 가능하게 결속하는 결속부재를 포함한다.
상기 제 2클램핑부재는 양측에 각각 가이드리브를 돌출 형성하고, 상기 제 1클램핑부재는 상기 가이드리브 각각을 삽입하기 위해 가이드홈부를 형성함이 바람직하다.
상기 제 2클램핑부재의 일측에 형성된 가이드리브는 길이방향을 따라 장홀을 통공하고, 상기 가이드홈부는 마주하는 상기 가이드리브 방향으로 돌출되는 힌지돌기를 구비하며, 상기 힌지돌기는 길이방향으로 장방형인 슬롯홀을 형성하고, 상기 장홀과 상기 슬롯홀은 힌지핀을 삽입 형성함이 바람직하다.
상기 클램핑부재는 일측 또는 양측에 원 궤적을 따라 함몰된 안내홈부를 형성하고, 상기 안내홈부는 내측을 따라 이동 가능하게 형성됨과 아울러 상기 캐리지에 각각의 일부를 삽입하여 상기 캐리지를 안내하는 베어링부재를 구비함이 바람직하다.
상기 캐리지와 상기 클램핑부재는 서로 신호를 주고받는 센서부재를 구비함이 바람직하다.
상기 회전유도부재는, 상기 클램핑부재의 둘레면에 형성된 고정치차, 및 상기 고정치차와 기어 결합되도록 상기 회전축부재의 둘레면에 형성되어 상기 회전축부재의 강제 회전시 상기 회전축부재를 상기 클램핑부재의 원주 궤적을 따라 이동 안내하는 회전치차를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 관부재 자동 용접장치는 용접기를 파이프 원주 궤적을 따라 회전되도록 설치함으로써 파이프 테두리를 따라 피접합물과의 용접을 자동으로 할 수 있도록 하여 용접 작업성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은 용접기를 파이프에 설치하고 자동 용접함으로써 높은 위치에서 용접 작업자의 낙하 등 안전사고를 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 용접기를 파이프에 탈부착 가능하게 형성하고, 소형으로 제작됨으로써 휴대가 가능하다.
또한, 본 발명은 용접기의 회전을 기어 결합으로 행함에 따라 회전 속도를 제어할 수 있음과 아울러 슬립 발생을 방지하여 용접불량을 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 관부재 자동 용접장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 클램핑부재 결합 상태를 보인 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 사용 상태도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치는 클램핑부재(10), 회전축부재(20), 회전유도부재(30) 및 캐리지(40)를 포함한다.
여기서, 클램핑부재(10)는 관부재(2)의 둘레면에 형성된다. 그리고, 클램핑부재(10)는 관부재(2)의 둘레면에 고정 형성된다.
아울러, 클램핑부재(10)는 회전축부재(20)와 회전유도부재(30) 및 캐리지(40)를 지지하는 역할을 한다.
물론, 클램핑부재(10)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 변경 가능하다.
이때, 클램핑부재(10)는 관부재(2)를 축 삽입하여 설치될 수 있으나, 관부재(2)에 탈부착 가능하게 설치됨이 바람직하다.
그래서, 클램핑부재(10)는 죠(jaw) 형상으로 형성되어 벌어진 상태로 관부재(2)를 내부로 삽입하게 형성됨이 바람직하다.
일례로써, 클램핑부재(10)는 제 1클램핑부재(11), 제 2클램핑부재(12) 및 결속부재(13)를 포함한다.
제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)는 관부재(2)의 원주 궤적을 따라 나뉘어 관부재(2)를 감싸게 된다.
다시 말해서, 제 1클램핑부재(11)는 관부재(2)의 원주 궤적 상에서 상측 둘레면을 감싸는 역할을 하고, 제 2클램핑부재(12)는 관부재(2)의 원주 궤적 상에서 하측 둘레면을 감싸는 역할을 한다.
이때, 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)는 관부재(2)에 고정될 수 있도록 대응되는 단부끼리 접하여 결속됨이 바람직하다.
그래서, 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)는 결속부재(13)에 의해 서로 분리 가능하게 결속된다.
여기서, 결속부재(13)는 다양하게 변형 가능하다.
일례로써, 결속부재(13)는 제 1클램핑부재(11)의 일측면 단부 가장자리에 돌출된 지지브라켓(14), 제 2클램핑부재(12)의 일측면 단부 가장자리에 힌지 연결된 작동레버(15), 이 작동레버(15)의 일측 끝단부 양측면에 힌지 연결된 연결대(16) 및 이 연결대(16)와 작동레버(15)에 힌지 연결되는 보강대(17)로 이루어진다.
그래서, 연결대(16)가 지지브라켓(14)에 걸린 후 작동레버(15)가 눌려지면, 연결대(16)는 지지브라켓(14)을 당겨 고정하게 된다.
그리고, 작동레버(15)가 들려지면, 연결대(16)와 지지브라켓(14)이 분리되면서 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)는 결속 해지된다.
한편, 클램핑부재(10)의 둘레면에는 회전축부재(20)가 외접되게 형성된다.
그리고, 이 회전축부재(20)는 외력에 의해 강제 회전된다.
특히, 회전축부재(20)는 관부재(2)의 중심축과 수직되는 중심축을 중심으로 회전되게 구비됨이 바람직하다.
물론, 회전축부재(20)는 회전모터(22)에 연결되어 강제 회전됨이 바람직하다. 아울러, 회전축부재(20)와 회전모터(22)는 다양한 방식에 의해 견고하게 고정됨이 바람직하다.
또한, 회전축부재(20)는 회전유도부재(30)에 의해 클램핑부재(10)의 원주를 따라 이동하게 된다.
즉, 회전유도부재(30)는 클램핑부재(10)에 대해 회전축부재(20)의 이동을 안내하는 매개역할을 한다.
일례로써, 회전유도부재(30)는 고정치차(32)와 회전치차(34)를 포함한다.
고정치차(32)는 클램핑부재(10)의 둘레면에 기어이빨 형상으로 형성된다. 물론, 고정치차(32)는 클램핑부재(10)의 둘레면을 따라 일체로 성형됨이 바람직하다.
아울러, 회전치차(34)는 회전축부재(20)의 둘레면에 기어이빨 형상으로 형성되어 고정치차(32)와 기어 결합된다. 물론, 회전치차(34)는 회전축부재(20)의 둘레 면을 따라 일체로 성형됨이 바람직하다.
특히, 클램핑부재(10)의 중심축과 회전축부재(20)의 중심축이 서로 직교하고, 클램핑부재(10)가 관부재(2)에 고정되어 있기 때문에 고정치차(32)와 회전치차(34)의 기어 결합에 의해 회전축부재(20)는 회전되면서 클램핑부재(10)의 원주 궤적을 따라 이동하게 된다.
이때, 클램핑부재(10)는 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)로 나뉘어지기 때문에 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)의 결합 부위에서 고정치차(32)의 피치가 일정해야 한다.
그리고, 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)가 정위치로 결합되어야 한다.
그래서, 제 2클램핑부재(12)는 양측에 각각 가이드리브(52)를 돌출 형성하고, 제 1클램핑부재(11)는 가이드리브(52) 각각을 삽입하기 위해 가이드홈부(54)를 형성함이 바람직하다.
즉, 가이드리브(52)가 가이드홈부(54)에 수용됨으로써 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)는 정위치 조립된다.
물론, 가이드리브(52)는 다양한 형상으로 변형 가능하고, 개수에 한정되지 않는다.
아울러, 가이드홈부(54)는 가이드리브(52)를 수용할 수 있는 크기 및 개수로 이루어진다.
또한, 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)는 완전히 분리될 수 있으 나, 분실을 방지하기 위해 서로 힌지 연결됨이 바람직하다.
일례로써, 제 2클램핑부재(12)의 일측에 형성된 가이드리브(52)는 길이방향을 따라 장홀(62)을 통공하고, 가이드홈부(54)는 마주하는 가이드리브(52) 방향으로 돌출되는 힌지돌기(64)를 구비하며, 이 힌지돌기(64)는 길이방향으로 장방형인 슬롯홀(66)을 형성한다.
그리고, 장홀(62)과 슬롯홀(66)은 힌지핀(68)을 삽입한다.
따라서, 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)는 양측 단부 중 어느 일단부를 힌지핀(68)에 의해 힌지 연결된다.
아울러, 힌지핀(68)은 다양한 형상으로 변형 가능하다.
이때, 장홀(62)과 슬롯홀(66)이 장방형으로 형성되는 이유는 제 1클램핑부재(11)와 제 2클램핑부재(12)가 서로 반대방향으로 벌어지도록 유격을 부여하기 위함이다.
한편, 회전축부재(20)에는 용접용 용접봉(6)이 형성된다.
특히, 회전축부재(20)는 캐리지(40)를 형성하고, 캐리지(40)는 용접봉(6)을 형성한다.
더욱 상세히, 캐리지(40)는 회전축부재(20)에 회전 가능하게 삽입된다. 그래서, 회전축부재(20)가 회전되더라도, 캐리지(40)는 회전하지 않게 된다.
그리고, 캐리지(40)는 회전축부재(20)에 연결되기 때문에 관부재(2)의 원주상 궤적을 따라 이동하게 된다.
따라서, 캐리지(40)가 용접봉(6)을 연결 형성하기 때문에 용접봉(6)은 캐리 지(40)의 관부재(2) 원주 궤적을 따라 이동시 관부재(2)와 피접합물(4) 간의 용접을 행하게 된다.
이때, 관부재(2)는 단부에 피접합물(4)을 접촉 형성할 수도 있고, 이웃한 관부재(2)의 내측에 피접합물(4)을 형성할 수 있다.
그래서, 용접봉(6)은 캐리지(40)의 이동으로 인해 자동적으로 관부재(2)와 피접합물(4)의 접합 부위를 따라 움직이면서 용접하게 된다.
이때, 용접봉(6)이 캐리지(40)에 연결되는 방식은 다양하게 적용 가능하다.
특히, 캐리지(40)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 적용 가능하다.
일례로써, 캐리지(40)는 클램핑부재(10)를 수용할 수 있도록 하측을 개방한 육면체 형상으로 도시한다.
이때, 캐리지(40)는 측판(42)을 회전축부재(20)에 회전 가능하게 형성하고, 측판(42)을 제외한 나머지 부분을 측판(42)에 용접 등의 방식으로 연결함이 바람직하다.
아울러, 캐리지(40)는 비교적 큰 부피를 갖기 때문에 회전축부재(20)와 함께 클램핑부재(10)의 원주 궤적을 따라 안정적으로 이동할 수 있도록 형성됨이 바람직하다.
일례로써, 클램핑부재(10)는 일측 또는 양측에 원 궤적을 따라 함몰된 안내홈부(72)를 형성하고, 안내홈부(72)는 내측을 따라 이동 가능하게 형성됨과 아울러 캐리지(40)에 각각의 일부를 삽입하여 캐리지(40)를 안내하는 베어링부재(74)를 구비한다.
안내홈부(72)는 클램핑부재(10)의 일측에 원 궤적을 따라 형성되는 것으로 도시한다.
그리고, 이 안내홈부(72)에는 하나 이상의 베어링부재(74)를 구비한다.
또한, 이 베어링부재(74)는 캐리지(40)에 구속된다.
즉, 캐리지(40)는 삽입홀(75)을 형성하고, 베어링부재(74)의 중심축은 대응되는 삽입홀(75)에 각각 삽입된다.
따라서, 베어링부재(74)가 안내홈부(72)를 따라 이동함으로써, 캐리지(40)는 베어링부재(74)의 이동 궤적과 동일하게 이동되고, 이로 인해, 용접봉(6)은 안정적으로 용접 작업을 행할 수 있게 된다.
특히, 캐리지(40)는 한바퀴만 돌면 용접봉(6)에 의한 용접 작업이 완료된다.
그래서, 캐리지(40)가 클램핑부재(10)의 원주 궤적을 따라 한바퀴 이동한 후 자동 정지됨이 바람직하다.
일례로써, 캐리지(40)와 클램핑부재(10)는 서로 신호를 주고받는 센서부재(80)를 구비함이 바람직하다.
이때, 센서부재(80)는 수광부(82)와 발광부(84)로 이루어진다.
즉, 센서부재(80)는 포토센서로 함이 바람직하다.
더욱 상세히, 수광부(82)는 클램핑부재(10)에 형성되고, 발광부(84)는 캐리지(40)의 내측에 형성된다.
그래서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 수광부(82)와 발광부(84)가 겹쳐지는 위치가 초기 위치이고, 회전모터(22)가 외부 전원에 의해 수광부(82)와 발광부(84)의 겹친 상태를 확인 후 작동하게 된다.
그러면, 회전축부재(20)가 회전하게 됨과 아울러 용접봉(6)이 신호를 받아 용접 작업하게 된다.
캐리지(40)가 한 바퀴 회전 후, 수광부(82)가 발광부(84)의 신호를 받게 되면, 회전모터(22)는 작동 정지함과 동시에 회전축부재(20)는 회전 정지하게 되고, 연이어, 용접봉(6)의 용접 작업도 정지하게 된다.
미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 클램핑부재 결합 상태를 보인 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관부재 자동 용접장치의 사용 상태도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 클램핑부재 11,12: 제 1,2클램핑부재
13: 결속부재 20: 회전축부재
30: 회전유도부재 40: 캐리지
52: 가이드리브 54: 가이드홈부
62: 장홀 64: 힌지돌기
66: 슬롯홀 68: 힌지핀
72: 안내홈부 74: 베어링부재
80: 센서부재

Claims (7)

  1. 관부재 둘레면에 형성되는 클램핑부재;
    상기 클램핑부재의 둘레면에 외접되게 형성되어 외력에 의해 회전되는 회전축부재;
    상기 클램핑부재의 원주 궤적을 따라 상기 회전축부재의 회전을 유도하는 회전유도부재; 및
    상기 회전축부재를 회전 가능하게 삽입하여 상기 회전축부재와 함께 상기 관부재의 원주상 궤적을 따라 이동하고, 상기 관부재와 피접합물의 접합부위를 따라 용접하기 위해 용접봉을 구비하는 캐리지를 포함하고,
    상기 클램핑부재는, 상기 관부재의 상측 둘레면을 감싸는 제 1클램핑부재;
    상기 관부재의 하측 둘레면을 감싸고, 양측을 각각 상기 제 1클램핑부재의 각 단부에 접하는 제 2클램핑부재; 및
    상기 제 1클램핑부재와 상기 제 2클램핑부재를 서로 분리 가능하게 결속하는 결속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 관부재 자동 용접장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2클램핑부재는 양측에 각각 가이드리브를 돌출 형성하고;
    상기 제 1클램핑부재는 상기 가이드리브 각각을 삽입하기 위해 가이드홈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 관부재 자동 용접장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2클램핑부재의 일측에 형성된 가이드리브는 길이방향을 따라 장홀을 통공하고;
    상기 가이드홈부는 마주하는 상기 가이드리브 방향으로 돌출되는 힌지돌기를 구비하며;
    상기 힌지돌기는 길이방향으로 장방형인 슬롯홀을 형성하고;
    상기 장홀과 상기 슬롯홀은 힌지핀을 삽입 형성하는 것을 특징으로 하는 관부재 자동 용접장치.
  5. 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑부재는 일측 또는 양측에 원 궤적을 따라 함몰된 안내홈부를 형성하고;
    상기 안내홈부는 내측을 따라 이동 가능하게 형성됨과 아울러 상기 캐리지에 각각의 일부를 삽입하여 상기 캐리지를 안내하는 베어링부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 관부재 자동 용접장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 캐리지와 상기 클램핑부재는 서로 신호를 주고받는 센서부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 관부재 자동 용접장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 회전유도부재는,
    상기 클램핑부재의 둘레면에 형성된 고정치차; 및
    상기 고정치차와 기어 결합되도록 상기 회전축부재의 둘레면에 형성되어 상기 회전축부재의 강제 회전시 상기 회전축부재를 상기 클램핑부재의 원주 궤적을 따라 이동 안내하는 회전치차를 포함하는 것을 특징으로 하는 관부재 자동 용접장치.
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