KR101168306B1

KR101168306B1 - 용접 캐리지

Info

Publication number: KR101168306B1
Application number: KR1020100099896A
Authority: KR
Inventors: 전도형; 최현재; 박영진; 이호중
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-07-25
Also published as: KR20120038248A

Abstract

용접 캐리지가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지는, 프레임, 프레임에 설치되는 주행 휠, 주행 휠에 구동력을 제공하여 프레임을 전후 방향으로 주행시키는 주행 구동부, 프레임에 전후 방향을 따라 각각 배치되며, 좌우 방향으로 위빙(weaving) 운동이 가능하도록 프레임에 대해 전후 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 각각 결합되는 한 쌍의 용접 토치, 및 한 쌍의 용접 토치에 구동력을 각각 제공하여 한 쌍의 용접 토치를 각각 위빙 운동시키는 한 쌍의 위빙 구동부를 포함한다.

Description

용접 캐리지{WELDING CARRIAGE}

본 발명은 용접 캐리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박의 건조를 위해 이용되는 용접 캐리지에 관한 것이다.

용접 작업은 선박의 블록 제작에 요구되는 주요한 작업이다.

선박의 강도를 향상시키기 위해서는, 구조적으로 높은 강도가 요구되는 해양 구조물 등과 유사하게, 선박 블록을 구성하는 강판의 두께를 증가시킬 필요가 있으며, 이와 같이 강판의 두께가 증가되는 경우 멀티 패스(multi-pass) 용접이 수행될 필요가 있어, 전체적으로 용접 작업의 양이 증가하게 된다.

종래 기술에 따르면, 선박의 건조를 위해 하나의 용접 토치를 이용하여 수동 또는 자동으로 용접 작업을 수행하여 왔으나, 이와 같은 종래 기술에 따르는 경우 용접 작업의 속도가 지체되어 전체적인 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명의 실시예는, 다양한 용접 작업에 적용이 가능하며 용접 작업의 속도를 향상시켜 그에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 용접 캐리지를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임, 프레임에 설치되는 주행 휠, 주행 휠에 구동력을 제공하여 프레임을 전후 방향으로 주행시키는 주행 구동부, 프레임에 전후 방향을 따라 각각 배치되며, 좌우 방향으로 위빙(weaving) 운동이 가능하도록 프레임에 대해 전후 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 각각 결합되는 한 쌍의 용접 토치, 및 한 쌍의 용접 토치에 구동력을 각각 제공하여 한 쌍의 용접 토치를 각각 위빙 운동시키는 한 쌍의 위빙 구동부를 포함하는 용접 캐리지가 제공될 수 있다.

용접 캐리지는 한 쌍의 용접 토치의 위치 조절이 가능하도록 프레임과 한 쌍의 용접 토치 각각 사이에 개재되는 한 쌍의 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

한 쌍의 연결 부재는 한 쌍의 용접 토치의 좌우 방향 위치 조절이 가능하도록 프레임에 대해 좌우 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되는 한 쌍의 슬라이더를 포함할 수 있다.

한 쌍의 연결 부재는 한 쌍의 용접 토치의 상하 방향 및 좌우 방향 위치 조절이 가능하도록 단부가 프레임에 대해 전후 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 회전 암을 포함할 수 있다.

용접 토치는, 단부가 지향하는 방향의 각도 조절이 가능하도록 프레임에 대해 좌우 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.

용접 캐리지는 프레임의 전후 방향 주행을 가이드하기 위해 프레임에 설치되는 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다.

용접 캐리지는 프레임이 용접 대상물의 용접 종료 지점에 도달하는 경우 프레임의 주행을 정지시키기 위하여, 프레임의 단부에 설치되는 리미트 스위치(limit switch)를 더 포함할 수 있다.

용접 캐리지는 프레임이 용접 대상물 상에 지지되도록 프레임의 하부에 설치되는 자석을 더 포함할 수 있다.

한 쌍의 용접 토치 중 적어도 어느 하나는 프레임으로부터 분리 가능하도록 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예는, 다양한 용접 작업에 적용될 수 있으며, 용접 작업의 속도를 향상시킬 수 있어, 이에 따라 용접 작업의 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지를 나타낸 저면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지를 나타낸 배면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지의 작동 상태를 나타낸 도면.

본 발명에 따른 용접 캐리지의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지(100)를 나타낸 사시도, 저면도 및 배면도이다.

본 실시예에 따르면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 선박 블록 제작에 이용되는 강판 등과 같은 용접 대상물(10. 도 4 참조)을 용접하기 위한 용접 장비를 구성하는 용접 캐리지(100)로서, 프레임(110), 주행 휠(120), 주행 구동부(130), 용접 토치(140), 위빙 구동부(150), 연결 부재(160), 가이드 롤러(170), 리미트 스위치(180), 및 자석(190) 등으로 이루어지는 용접 캐리지(100)가 제시된다.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 한 쌍의 용접 토치(140)를 전후 방향으로 나란하게 배치하여 탠덤(tandem) 구조를 구현하고, 이러한 용접 토치(140)의 좌우 방향 위빙 운동이 가능하도록 위빙 구동부(150)에 의해 용접 토치(140)를 회전시킴으로써, 용접 작업의 속도가 현저히 향상된 용접 캐리지(100)를 구현할 수 있다.

또한, 이러한 용접 캐리지(100)는 다양한 자세에서의 용접이 가능하여, 아래보기 용접, 필렛 용접, 수직 용접 등과 같은 다양한 용접 작업에 모두 적용이 가능하므로, 이에 따라 용접 작업의 생산성이 현저히 향상될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 용접 캐리지(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

프레임(110)은 용접 토치(140)를 비롯한 기타 구성을 지지하는 구성이다. 프레임(110)에는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 주행 휠(120), 및 이러한 주행 휠(120)의 구동을 위해 주행 휠(120)에 구동력을 제공하는 주행 구동부(130), 예를 들어 모터 등이 설치될 수 있다.

이와 같이 프레임(110)에 주행 휠(120) 및 주행 구동부(130)가 설치됨으로써, 프레임(110)은 용접하고자 하는 용접 대상물(10. 도 4 참조) 상에서 전후 방향(A), 즉, x축 방향을 따라 주행 가능하게 된다.

용접 토치(140)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 그 단부가 좌우 방향, 즉, y축 방향을 따라 위빙 운동(B)이 가능하도록 프레임(110)에 대해 전후 방향 축, 즉, x축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 그리고 이와 같은 용접 토치(140)의 위빙을 위한 구동력을 제공하기 위하여 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 위빙 구동부(150)가 이용될 수 있다.

이와 같이 용접 토치(140)가 x축을 중심으로 회전 가능하게 결합되고 이러한 용접 토치(140)를 위빙 구동부(150)로 구동시켜, 용접 토치(140)가 위빙 운동(B)하게 됨으로써, 용접 대상물(10. 도 4 참조) 상에 용접봉이 용착되는 양을 증가시킬 수 있으므로, 용접 작업의 속도를 증가시키고, 수직 용접 작업과 같은 용접 작업의 수행도 가능하게 된다.

또한 용접 토치(140)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(110) 상에 전후 방향(A)을 따라 나란하게 배치될 수 있다. 이와 같이 용접 토치(140)가 프레임(110)의 주행 방향을 따라 나란하게 직렬로 배열되어 탠덤 구조가 구현됨으로써, 용접 대상물(10. 도 4 참조) 상에 용접봉이 용착되는 양이 더욱 증가될 수 있으므로, 용접 작업의 속도 및 이에 따른 생산성이 보다 향상될 수 있다.

상술한 한 쌍의 용접 토치(140)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 연결 부재(160)에 의해 프레임(110)에 각각 설치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 연결 부재(160)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(110)과 한 쌍의 용접 토치(140) 각각 사이에 개재됨으로써, 용접 토치(140)의 위치, 각도 등의 조절이 가능하게 되며, 이에 따라 용접 토치(140) 단부를 용접 대상물(10. 도 4 참조)의 원하는 지점 상에 보다 용이하게 위치시킬 수 있다.

이러한 연결 부재(160)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라이더(162), 회전 암(164), 클램프 서포트(166), 및 토치 클램프(168)로 이루어질 수 있다. 이하, 이들 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

슬라이더(162)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 용접 토치(140)의 좌우 방향 위치 조절(C)이 가능하도록 프레임(110)에 대해 좌우 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 슬라이더(162)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(110) 상면에 좌우 방향, 즉 y축 방향으로 연장 형성된 가이드 레일 상에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.

이와 같이 슬라이더(162)가 프레임(110)에 슬라이딩 가능하게 결합됨으로써, 한 쌍의 용접 토치(140)는 좌우 방향, 즉 y축 방향의 위치(y좌표 지점)가 조절될 수 있다.

회전 암(164)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 용접 토치(140)의 상하 방향 및 좌우 방향 위치 조절(D)이 가능하도록 단부가 프레임(110)에 대해 전후 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 보다 구체적으로 회전 암(164)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상술한 슬라이더(162)에 전후 방향 축, 즉 x축 방향을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.

이와 같이 회전 암(164)이 슬라이더(162)에 회전 가능하게 결합됨으로써, 상하 방향 및 좌우 방향, 즉, y축 방향(y좌표 지점) 및 z축 방향(z좌표 지점)의 위치가 조절 될 수 있다.

클램프 서포트(166)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 회전 암(164)의 단부에 x축 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 이와 같은 클램프 서포트(166)는 상술한 위빙 구동부(150)로부터 구동력을 전달 받을 수 있으므로, 토치 클램프(168)를 통해 클램프 서포트(166)에 지지되는 용접 토치(140)의 단부는 위빙 구동부(150)의 구동력에 의해 y축 방향으로 위빙 운동이 가능하게 된다.

이 경우 위빙 구동부(150)는 모터, 감속기 등으로 이루어질 수 있으며, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 회전 암(164)과 클램프 서포트(166) 사이에 설치될 수 있다.

토치 클램프(168)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 클램프 서포트(166)에 좌우 방향 축, 즉, y축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 토치 클램프(168)에는 상술한 용접 토치(140)가 지지될 수 있다.

이와 같이 토치를 지지하는 토치 클램프(168)가 클램프 서포트(166)에 좌우 방향 축, 즉, y축을 중심으로 회전 가능하게 결함됨으로써, 용접 토치(140)가 프레임(110)에 대해 좌우 방향 축, 즉, y축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있으므로, 이에 따라 용접 토치(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 그 단부가 지향하는 방향의 각도 조절(E)이 가능하게 된다.

한편, 이와 같은 한 쌍의 연결 부재(160) 중 적어도 어느 하나는 프레임(110)으로부터 분리 가능하게 설치될 수 있으며, 이에 따라 한 쌍의 용접 토치(140) 중 적어도 어느 하나 역시 프레임(110)으로부터 분리될 수 있다.

이와 같이 용접 토치(140)를 프레임(110)으로부터 분리 가능하게 구성함으로써, 탠덤 용접 방식에 의하지 않고 용접 작업을 수행하고자 하는 경우, 사용하지 않는 연결 부재(160) 및 용접 토치(140)를 프레임(110)으로부터 용이하게 제거하여 용접 작업의 효율성을 높일 수 있게 된다.

가이드 롤러(170)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(110)의 전후 방향 주행을 가이드하기 위해 프레임(110)에 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 가이드 롤러(170)는 프레임(110)의 전단 및 후단에 각각 설치된 가이드 지지대의 단부에 설치될 수 있다.

이와 같은 가이드 롤러(170)는 용접 대상물(10. 도 4 참조) 또는 별도의 레일(30)과 접하여 이들을 따라 회전하면서 프레임(110)의 원활한 주행을 가이드할 수 있다.

리미트 스위치(180)는 프레임(110)이 용접 대상물(10. 도 4 참조)의 용접 종료 지점에 도달하는 경우 프레임(110)의 주행을 정지시키기 위하여, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(110)의 단부에 설치될 수 있다. 즉, 리미트 스위치(180)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(110)의 전단 및 후단에 각각 설치될 수 있다.

이와 같은 리미트 스위치(180)는 용접 대상물(10. 도 4 참조)의 용접 종료 지점, 예를 들어 용접 대상물(10. 도 4 참조)의 양단부에 형성된 벽면 등에 프레임(110)의 전단 또는 후단이 도달하는 경우, 이러한 벽면에 의해 가압되어 작동될 수 있다.

이러한 리미트 스위치(180)의 작동에 의해 주행 구동부(130)의 작동을 정지시키기 위한 정지 신호가 발생될 수 있으며, 주행 구동부(130)가 이러한 정지 신호를 전달 받아 그 작동이 정지됨으로써 프레임(110)의 주행이 정지될 수 있다.

자석(190)은 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(110)이 용접 대상물(10. 도 4 참조) 상에 지지되도록 프레임(110)의 하부에 설치될 수 있다. 수직 용접 등과 같은 용접 작업을 위해서는 프레임(110)에 수직 자세가 요구되므로, 이러한 프레임(110)을 용접 대상물(10. 도 4 참조) 상에 접촉시키면서 안정적으로 프레임(110)을 주행시키기 위해 자석(190)을 설치하는 것이다.

이 경우 자석(190)으로는, 프레임(110)과 기타 구성의 자중을 고려하여 이에 대응되도록 자력의 크기를 조절할 수 있는 전자석이 이용될 수 있다.

다음으로, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 용접 캐리지(100)를 이용한 용접 작업에 대하여 설명한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 캐리지(100)의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 용접 캐리지(100)의 주행 구동부(130) 및 위빙 구동부(150)는 전원(미도시)으로부터 전기를 공급 받을 수 있으며, 용접 토치(140)는 가스 공급부(미도시) 등으로부터 용접 가스 등을 공급 받을 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 용접 캐리지(100)의 작동을 설명함에 있어 이와 같은 전원(미도시) 및 가스 공급부(미도시)에 대한 설명은 생략하도록 한다.

먼저 도 4의 경우 아래보기 용접 작업의 일 예를 도시한 것으로서, 이러한 아래보기 용접의 경우 별도의 레일(30)이 요구된다. 아래보기 용접을 위한 레일(30)로는 직선 형태의 리지드 레일(30)(rigid rail)과 곡면 부재의 용접을 위한 플렉서블 레일(30)(flexible rail) 등이 이용될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 용접하고자 하는 용접 대상물(10) 상에 용접 지점을 따라 레일(30)을 배치할 수 있으며, 이러한 레일(30)을 따라 용접 캐리지(100)를 주행시키면서 탠덤 용접이 가능하게 된다.

이 경우, 컨트롤 유닛(20)을 이용하여, 용접 캐리지(100)의 주행 방향 및 속도, 한 쌍의 용접 토치(140)의 위빙 여부 및 속도 등을 조절할 수 있다. 도 4의 경우 컨트롤 유닛(20)이 용접 캐리지(100)와 유선으로 연결된 경우를 제시하고 있다.

다음으로, 도 5의 경우 필렛 용접 작업의 일 예를 도시한 것으로서, 용접 캐리지(100)는 별도의 레일(30) 없이 용접 대상물(10) 상의 벽면을 따라 주행되면서 탠덤 용접할 수 있다.

이 경우, 도 4의 경우와 마찬가지로 컨트롤 유닛(20)을 이용하여, 용접 캐리지(100)의 주행 방향 및 속도, 한 쌍의 용접 토치(140)의 위빙 여부 및 속도 등을 조절할 수 있으며, 도 5의 경우에는 컨트롤 유닛(20)이 용접 캐리지(100)와 무선으로 연결된 경우를 제시하고 있다.

다음으로, 도 6의 경우 수직 용접 작업의 일 예를 도시한 것으로서, 도 5와 마찬가지로 별도의 레일(30) 없이 탠덤 용접이 가능하며, 이 경우에는 상술한 바와 같이 자석(190)을 활용함으로써 수직으로 배치된 용접 대상물(10) 상에 용접 캐리지(100)를 보다 안정적으로 지지할 수 있게 된다.

또한, 도 5의 경우에도 도 4의 경우와 마찬가지로 컨트롤 유닛(20)을 이용하여, 용접 캐리지(100)의 주행 방향 및 속도, 한 쌍의 용접 토치(140)의 위빙 여부 및 속도 등을 조절할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 용접 대상물
20: 컨트롤 유닛
30: 레일
100: 용접 캐리지
110: 프레임
120: 주행 휠
130: 주행 구동부
140: 용접 토치
150: 위빙 구동부
160: 연결 부재
162: 슬라이더
164: 회전 암
166: 클램프 서포트
168: 토치 클램프
170: 가이드 롤러
180: 리미트 스위치
190: 자석

Claims

프레임;
상기 프레임에 설치되는 주행 휠;
상기 주행 휠에 구동력을 제공하여 상기 프레임을 전후 방향으로 주행시키는 주행 구동부;
상기 프레임에 전후 방향을 따라 각각 배치되며, 좌우 방향으로 위빙(weaving) 운동이 가능하도록 상기 프레임에 대해 전후 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 각각 결합되는 한 쌍의 용접 토치; 및
상기 한 쌍의 용접 토치에 구동력을 각각 제공하여 상기 한 쌍의 용접 토치를 각각 위빙 운동시키는 한 쌍의 위빙 구동부를 포함하는 용접 캐리지.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 용접 토치의 위치 조절이 가능하도록 상기 프레임과 상기 한 쌍의 용접 토치 각각 사이에 개재되는 한 쌍의 연결 부재를 더 포함하는 용접 캐리지.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 연결 부재는 상기 한 쌍의 용접 토치의 좌우 방향 위치 조절이 가능하도록 상기 프레임에 대해 좌우 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되는 한 쌍의 슬라이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 캐리지.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 연결 부재는 상기 한 쌍의 용접 토치의 상하 방향 및 좌우 방향 위치 조절이 가능하도록 단부가 상기 프레임에 대해 전후 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 회전 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 캐리지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용접 토치는, 단부가 지향하는 방향의 각도 조절이 가능하도록 상기 프레임에 대해 좌우 방향 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 용접 캐리지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임의 전후 방향 주행을 가이드하기 위해 상기 프레임에 설치되는 가이드 롤러를 더 포함하는 용접 캐리지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임이 용접 대상물의 용접 종료 지점에 도달하는 경우 상기 프레임의 주행을 정지시키기 위하여, 상기 프레임의 단부에 설치되는 리미트 스위치(limit switch)를 더 포함하는 용접 캐리지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임이 용접 대상물 상에 지지되도록 상기 프레임의 하부에 설치되는 자석을 더 포함하는 용접 캐리지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 용접 토치 중 적어도 어느 하나는 상기 프레임으로부터 분리 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 용접 캐리지.