KR101230609B1

KR101230609B1 - 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터

Info

Publication number: KR101230609B1
Application number: KR1020110079762A
Authority: KR
Inventors: 김지홍
Original assignee: (주)종합기계
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-02-06

Abstract

에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터는, 수직으로 설치되는 칼럼과, 상기 칼럼을 따라 상하로 이동하는 크로스 헤드와, 상기 크로스 헤드에 좌우로 이동 가능하게 설치되고 단부에 용접 토치가 부착된 빔 형상의 붐과, 상기 칼럼의 상부에 설치되고 상기 크로스 헤드와 결합되어 상기 크로스 헤드를 상하로 구동하는 구동수단으로 이루어지는 용접용 매니퓰레이터에 있어서, 상기 구동수단은 모터와, 상기 모터의 동력을 전달하는 감속기와, 상기 감속기에 연동되어 회전하는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 회전하는 스프라켓과, 상기 스프라켓에 감아 걸리고 상기 크로스 헤드에 결합되는 체인으로 구성되며, 상기 회전축의 일단에는 에어 브레이크가 장착되어, 상기 구동수단이 정지한 상태에서는 상기 회전축의 회전을 브레이킹(Braking) 하고, 상기 구동수단이 작동하는 상태에서는 언브레이킹(Unbraking) 하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터{Manipulator for welding with air brake}

본 발명은 용접용 매니퓰레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접 토치가 상하좌우로 이동 가능하게 작동하여 원하는 위치에서 용접 작업을 자동으로 수행할 수 있는 용접용 매니퓰레이터에 관한 것이다.

매니퓰레이터는 인간의 팔과 유사한 동작을 하는 기계장치를 말하는 것으로, 팔 끝에 공구가 장착되어 원하는 작업을 수행할 수 있도록 제어된다. 이러한 매니퓰레이터는 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이 가운데 용접용 매니퓰레이터(Manipulator)는 용접기의 토치를 붐 끝단에 고정시켜 놓고 자동으로 상하좌우 직선이동 수행이 가능하며, 피용접물의 두께에 따라 용접 속도를 작업자가 임의로 조정 가능한 장비이다.

도 1은 종래 용접용 매니퓰레이터를 도시하는 구성도이다.

용접용 매니퓰레이터는 수직으로 설치되는 칼럼(10)과, 상기 칼럼(10)에 상하로 슬라이딩 이동이 가능하게 장착되는 크로스 헤드(20)와, 긴 빔 형상으로 이루어지고 끝에 용접 토치(32)가 설치되며 상기 크로스 헤드(20)에 장착되어 좌우로 이동 가능한 붐(30)과, 상기 칼럼(10)의 상부에 설치되고 상기 크로스 헤드(20)에 연결되어 상기 크로스 헤드(20)와 붐(30)을 상하로 구동할 수 있는 구동장치로 구성된다.

그리고 상기 붐(30)은 상기 크로스 헤드(20)에 장착된 가이드 롤러(22) 사이에서 슬라이딩 되면서 좌우로 움직일 수 있고, 도시되지는 않았지만 별도의 구동장치에 의해 좌우로 구동될 수 있다.

이때, 상기 칼럼(10)의 상부에 설치된 구동장치는 보통 모터(41), 벨트(46), 감속기(42), 스프라켓(44) 및 체인(45)으로 구성되는데, 상기 스프라켓(44)에 감긴 체인(45)이 상기 크로스 헤드(20)에 결합되어 상하로 구동하게 된다.

그런데, 작업 중에 상기 체인(45)이 끊어지는 사고가 발생할 경우를 대비해서 상기 크로스 헤드(20)에는 안전장치를 구비하고 있다.

도 1에서 확대된 부분을 참조하면, 상기 칼럼(10)을 따라 수직으로 톱니 형상의 세이프티 랙(61)이 형성되어 있고, 상기 체인(45)의 하단에는 상기 세이프티 랙()에 걸릴 수 있도록 테이퍼진 세이프티 폴(62)이 결합되며, 상기 세이프티 폴(62)은 상기 크로스 헤드(20)의 상부에 결합되어 있는 세이프티 트러년(63)에 회전 가능하도록 힌지 결합되어 있다.

그리고 상기 세이프티 트러년(63)의 일측에는 상기 세이프티 트러년(63)와 크로스 헤드(20)를 관통하여 상기 세이프티 폴(62)의 일측을 가압하는 스프링(64)이 구비되어 있다.

따라서, 정상적인 상황에서는 상기 크로스 헤드(20)와 붐(30)의 중량 때문에 체인(45)에 인장력이 걸려 상기 세이프티 폴(62)은 수직된 상태를 유지하여 상기 세이프티 랙(61)에서 떨어져 있다.

그러나 상기 체인(45)이 끊어지면, 상기 스프링(64)이 상기 세이프티 폴(62)을 탄성적으로 가압하기 때문에 상기 세이프티 폴(62)이 세이프티 랙(61) 쪽으로 회전하여 걸리게 된다.

이와 같이 작동하면 비상시에 상기 크로스 헤드(20)와 붐(30)은 자중에 의해 낙하하지 않고 상기 세이프티 랙(61)에 걸린 상태로 정지하게 되는 것이다.

그러나, 이러한 안전장치의 경우 체인이 끊어지는 경우만 기계적으로 작업자와 장비를 보호하기 때문에 한계가 있다.

실제로 체인이 끊어지는 경우는 매우 드물고 더 위험한 경우는 상기 구동장치에서 여러 가지 원인에 의해 벨트가 끊어지거나 또는 모터, 감속기, 스프라켓 등이 헛돌거나 역회전함으로써 상기 크로스 헤드와 붐이 낙하하는 문제가 발생하였던 것이다.

본 발명의 실시 예들은 크로스 헤드를 승강 구동하는 구동수단에 에어 브레이크를 장착하여 구동수단이 작동하지 않을 경우 구동수단을 브레이킹 하고, 구동수단이 작동하는 경우에는 언브레이킹 할 수 있는 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수직으로 설치되는 칼럼과, 상기 칼럼을 따라 상하로 이동하는 크로스 헤드와, 상기 크로스 헤드에 좌우로 이동 가능하게 설치되고 단부에 용접 토치가 부착된 빔 형상의 붐과, 상기 칼럼의 상부에 설치되고 상기 크로스 헤드와 결합되어 상기 크로스 헤드를 상하로 구동하는 구동수단으로 이루어지는 용접용 매니퓰레이터에 있어서, 상기 구동수단은 모터와, 상기 모터의 동력을 전달하는 감속기와, 상기 감속기에 연동되어 회전하는 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 회전하는 스프라켓과, 상기 스프라켓에 감아 걸리고 상기 크로스 헤드에 결합되는 체인으로 구성되며, 상기 회전축의 일단에는 에어 브레이크가 장착되어, 상기 구동수단이 정지한 상태에서는 상기 회전축의 회전을 브레이킹(Braking) 하고, 상기 구동수단이 작동하는 상태에서는 언브레이킹(Unbraking) 하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 에어 브레이크는 상기 회전축에 고정되는 원형의 브레이크 디스크와, 상기 브레이크 디스크의 양면에 이격 또는 접촉되는 라이닝과, 상기 라이닝에 각각 결합되는 레버와, 상기 레버를 작동시키도록 공압을 발생시키는 에어 실린더를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예들에 의하면, 구동수단이 작동하지 않을 때 에어 브레이크가 회전축을 브레이킹한 상태를 유지하기 때문에 벨트가 끊어지거나 또는 다른 원인에 의해 모터, 감속기, 스프라켓 등이 헛돌거나 역회전하는 것을 미연에 방지하여 안전사고를 예방할 수 있다.

도 1은 종래 용접용 매니퓰레이터를 도시하는 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 따른 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터의 구조를 나타내는 측면도.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 평면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에 나타난 바는 본 발명의 전반적인 이해를 위해 제시된 것이므로 본 발명의 기술적 범위가 그것들에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 따른 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터의 구조를 나타내는 측면도, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 평면도이다.

도시된 바를 참조하면, 본 발명은 칼럼(10), 크로스 헤드(20), 붐(30), 구동수단(40) 및 상기 구동수단(40)에 장착되는 에어 브레이크(50)로 구성될 수 있다.

먼저, 칼럼(10)은 수직으로 설치되는 것으로 본 발명 전체를 지지하는 구성이며, 동시에 상기 크로스 헤드(20)의 승강을 가이드 하는 구성이다.

그리고 상기 칼럼(10)은 대략 원통형 또는 다각형의 기둥 형상일 수 있고 일측에 작업자가 오를 수 있는 사다리가 구비될 수 있다.

또 상기 크로스 헤드(20)는 사각 평판 형상을 가질 수 있으며 상기 칼럼(10)에 설치되어 상하로 이동할 수 있다. 이러한 상기 크로스 헤드(20)의 승강 구동은 상기 구동수단(40)에 의해 수행된다.

상기 크로스 헤드(20)의 전면에는 한 쌍의 가이드 롤러(22)가 각각 좌우로 배치되어 후술하는 붐(30)의 좌우 이동을 가이드 한다.

상기 붐(30)은 빔 형상을 가지면서 단부에 용접 토치(32)가 구비된다. 그리고 상기 붐(30)은 상기 크로스 헤드(20)에 고정된 가이드 롤러(22)에 도시된 바와 같이 삽입되어 수평으로 설치되고 별도의 구동력에 의해 좌우로 구동될 수 있다.

한편, 상기 칼럼(10)의 상부에는 구동수단(40)이 설치되고 상기 크로스 헤드(20)와 연결되어 상기 크로스 헤드(20)를 상하로 구동한다.

상기 구동수단(40)은 모터(41)와, 상기 모터(41)에 의해 회전하는 회전축(43), 그리고 상기 모터(41)와 회전축(43) 사이에 구비되어 회전속도를 변속하는 감속기(42), 상기 회전축(43)에 고정, 결합되어 회전하는 스프라켓(44) 및 상기 스프라켓(44)에 감아걸기로 결합되는 체인(45)으로 구성된다.

이때, 상기 구동수단(40)은 상기 칼럼(10)의 상단에 결합된 모터 베이스(47) 상에 설치될 수 있다.

더불어, 상기 모터(41)는 상기 감속기(42)와 벨트(46) 혹은 기어 등에 의해 연동될 수 있고 상기 체인(45)은 일단이 상기 크로스 헤드(20)에 결합된다.

또 상기 회전축(43)은 후술하는 구동수단(40)과 결합하기 위해 상기 스프라켓(44)으로부터 돌출되게 연장 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명의 기술적 특징에 해당하는 에어 브레이크(50)에 대해 설명한다.

상기 에어 브레이크(50)는 상기 구동수단(40)에 결합되어 상기 구동수단(40)을 브레이킹 혹은 언브레이킹 시키는 기술적 수단이다.

좀더 상세히 말하면, 상기 에어 브레이크(50)는 상기 구동수단(40)의 회전축(43)에 결합되어 상기 회전축(43)의 회전 구동을 정지 혹은 해제할 수 있다.

이를 위해, 상기 에어 브레이크(50)는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 도시된 바와 같이 브레이크 디스크(52), 라이닝(54), 레버(56), 에어 실린더(58)로 구성할 수 있다.

이때, 상기 브레이크 디스크(52)는 원형판 형상을 이루고 상기 회전축(43)에 결합, 고정되어 함께 회전한다.

그리고 상기 브레이크 디스크(52)의 일측 또는 양측에는 라이닝(54)이 구비된다. 상기 라이닝(54)은 마찰판 기능을 하는 것으로 한 쌍이 각각 상기 브레이크 디스크(52)의 양면에 접촉 또는 이격되도록 작동한다. 따라서, 마찰이 큰 재질로 구성될 수 있다.

또 상기 각 라이닝(54)은 레버(56)에 의해 접촉 또는 이격 가능하도록 작동된다.

상기 레버(56)는 한 쌍이 배치되고 일단에 상기 라이닝(54)이 결합되고 타단에 상기 에어 실린더(58)가 결합된다.

상기 에어 실린더(58)는 공압을 발생시키는 것으로 일반적인 구성이므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 에어 실린더(58)에서 로드(59)가 돌출되어 상기 레버(56)를 가압함으로써 상기 각 라이닝(54)이 상기 브레이크 디스크(52)에 밀착되도록 한다.

이와 같은 상기 에어 브레이크(50)의 작동은 별도의 컨트가이드 롤러(미도시)에 의해서 제어될 수 있다. 즉, 상기 구동수단(40)이 작동되어 상기 크로스 헤드(20)를 승강 구동하는 동안에는 상기 에어 실린더(58)가 작동하지 않도록 함으로써 상기 라이닝(54)이 상기 브레이크 디스크(52)와 이격되어 언브레이킹(Unbraking) 되는 상태가 된다. 따라서, 상기 회전축(43)은 자유롭게 회전한다.

만일, 용접 작업의 진행을 위해 상기 구동수단(40)이 작동을 멈춰 상기 크로스 헤드(20)가 정지될 경우에는 상기 에어 실린더(58)를 작동시켜 상기 라이닝(54)이 상기 브레이크 디스크(52)에 밀착되어 마찰력을 발생시키고, 이로 인해 상기 브레이크 디스크(52) 및 이에 결합된 상기 회전축(43)이 브레이킹(Braking) 되어 정지한 상태를 유지하게 된다.

결국, 상기 체인(45)이 끊어지지 않더라도 상기 벨트(46)가 끊어지거나 상기 모터(41), 회전축(43) 등이 역회전하는 비상 상황이 발생하더라도 상기 에어 브레이크(50)가 회전축(43)을 브레이킹 하고 있기 때문에 상기 크로스 헤드(20) 및 붐(30)이 낙하하는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기의 특허청구범위에서 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 칼럼
20 : 크로스 헤드 22 : 가이드 롤러
30 : 붐 32 : 용접 토치
40 : 구동수단 41 : 모터
42 : 감속기 43 : 회전축
44 : 스프라켓 45 : 체인
46 : 벨트 47 : 모터 베이스
50 : 에어 브레이크 52 : 브레이크 디스크
54 : 라이닝 56 : 레버
58 : 에어 실린더 59 : 로드

Claims

수직으로 설치되는 칼럼(10)과, 상기 칼럼(10)을 따라 상하로 이동하는 크로스 헤드(20)와, 상기 크로스 헤드(20)에 좌우로 이동 가능하게 설치되고 단부에 용접 토치(32)가 부착된 빔 형상의 붐(30)과, 상기 칼럼(10)의 상부에 설치되고 상기 크로스 헤드(20)와 결합되어 상기 크로스 헤드(20)를 상하로 구동하는 구동수단(40)으로 이루어지는 용접용 매니퓰레이터에 있어서,
상기 구동수단(40)은 모터(41)와, 상기 모터(41)의 동력을 전달하는 감속기(42)와, 상기 감속기(42)에 연동되어 회전하는 회전축(43)과, 상기 회전축(43)에 결합되어 회전하는 스프라켓(44)과, 상기 스프라켓(44)에 감아 걸리고 상기 크로스 헤드(20)에 결합되는 체인(45)으로 구성되며,
상기 회전축(43)의 일단에는 에어 브레이크(50)가 장착되어, 상기 구동수단(40)이 정지한 상태에서는 상기 회전축(43)의 회전을 브레이킹(Braking) 하고, 상기 구동수단(40)이 작동하는 상태에서는 언브레이킹(Unbraking) 하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터.
제 1 항에 있어서,
상기 에어 브레이크(50)는,
상기 회전축(43)에 고정되는 원형의 브레이크 디스크(52)와, 상기 브레이크 디스크(52)의 양면에 이격 또는 접촉되는 라이닝(54)과, 상기 라이닝(54)에 각각 결합되는 레버(56)와, 상기 레버(56)를 작동시키도록 공압을 발생시키는 에어 실린더(58)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어 브레이크가 구비된 용접용 매니퓰레이터.