KR101291359B1 - 선박의 용접 캐리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박의 용접 캐리지 및 이를 구비한 용접 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 용접 캐리지는, 선박의 용접을 수행하기 위한 용접 캐리지에 있어서, 레일에 이동 가능하게 설치되는 캐리지 몸체; 상기 캐리지 몸체에 설치되며, 상기 용접을 수행하는 토치부; 상기 레일에 대하여 상기 캐리지 몸체를 이동시키며, 상기 토치부의 위치 및 각도를 조절하는 캐리지 구동부; 및 전력선 통신 모듈(Power Line Communication Module)을 포함하고, 공급되는 전력에 포함된 제어신호에 따라 상기 캐리지 구동부를 제어하기 위한 전력선 통신부를 포함한다.

Description

선박의 용접 캐리지{Welding carriage for ship}
본 발명은 선박의 건조 또는 유지 보수시에 선박의 용접을 수행하기 위한 용접 캐리지에 관한 것이다.
근래에 들어 선박과 같은 대형 금속 구조물의 건조 시에는, 작업의 신뢰성 및 작업자에 대한 안정성을 확보하기 위하여, 정해진 용접 경로를 따라서 용접을 수행할 수 있는 용접 캐리지가 구비된 용접 시스템이 사용된다.
상기 용접 시스템은 일반적으로 전력을 공급하기 위한 용접기, 용접시 사용되는 와이어를 공급하기 위한 와이어 피더 및 상기 와이어를 공급받아 용접을 수행하는 토치가 설치된 상기 용접 캐리지를 포함한다.
이때, 용접이 되는 선체의 벽면에는 상기 용접 경로를 따라서 형성되는 레일이 설치되며, 상기 용접 캐리지는 상기 레일을 따라서 이동하며, 용접부위에 상기 토치를 접근시켜 용접을 수행한다.
또한, 일반적으로 상기 용접 캐리지에는 외부에서 전원을 공급하기 위한 전원공급라인 및 상기 용접 캐리지의 이동을 제어하기 위한 제어신호가 전달되는 제어신호전달라인과 같은 다수의 배선이 설치된다.
이에 본 발명의 실시예는, 작업 편의성이 증대되는 용접 캐리지를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 용접을 수행하기 위한 용접 캐리지에 있어서, 레일에 이동 가능하게 설치되는 캐리지 몸체; 상기 캐리지 몸체에 설치되며, 상기 용접을 수행하는 토치부; 상기 레일에 대하여 상기 캐리지 몸체를 이동시키며, 상기 토치부의 위치 및 각도를 조절하는 캐리지 구동부; 및 전력선 통신 모듈(Power Line Communication Module)을 포함하고, 공급되는 전력에 포함된 제어신호에 따라 상기 캐리지 구동부를 제어하기 위한 전력선 통신부를 포함하는 선박의 용접 캐리지가 포함될 수 있다.
또한, 상기 캐리지 구동부는, 레일에 안착되는 복수의 롤러들 및 상기 제어신호에 따라서 상기 롤러들을 회전시키기 위한 회전력을 발생시키는 구동장치를 포함하는 레일 주행부; 상기 토치부가 장착되며, 상기 토치부의 용접각도 및 용접위치를 조절하기 위한 토치부 조정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토치부 조정부는, 공간상에 서로 교차되는 3 개의 축을 중심으로 상기 토치부의 각도를 조정하기 위한 각도 조정유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 각도 조정유닛은, 상기 토치부가 클램핑되는 클램핑 유닛; 상기 클램핑 유닛이 제1회전축을 중심으로 회전 가능하게 연결되는 제1회전연결유닛; 상기 제1회전연결유닛이 상기 제1회전축과 교차되는 제2회전축을 중심으로 회전가능하게 연결되는 제2회전연결유닛; 및 상기 제2회전연결유닛이 상기 제1회전축 및 상기 제2회전축과 교차되는 제3회전축을 중심으로 회전가능하게 연결되는 제3회전연결유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력선 통신부는 공급되는 전력에 포함된 제어신호에 따라, 상기 레일 주행부, 상기 제1회전연결유닛, 상기 제2회전연결유닛 및 상기 제3회전연결유닛 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제2회전연결유닛은, 상기 제3회전연결유닛에 대한 상기 제2회전연결유닛의 높낮이가 조절 가능하게 상기 제3회전연결유닛에 연결되도록 하기 위한 가이드 슬롯이 형성되는 보조 높이조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토치부 조정부는, 상기 캐리지 몸체에 대한 상기 각도 조절유닛의 상하방향 높이를 조절하기 위한 높이 조절유닛; 및 상기 캐리지 몸체에 대한 상기 각도 조절유닛의 좌우방향 위치를 조절하기 위한 좌우 조절유닛을 더 포함할 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 용접 캐리지를 이용한 용접 작업에 있어서, 상기 용접 작업의 작업 편의성 및 작업 효율이 증대되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지를 보여주는 전면 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지를 보여주는 측면 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지를 보여주는 배면 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지의 구성을 보여주는 분해 사시도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 용접시스템(1)은, 용접캐리지(100)와, 용접기(410)와, 콘트롤박스(420)와, 와이어 피더(430)를 포함한다.
보다 상세히, 본 실시예에 따른 용접시스템(1)은 일례로 전기를 이용하여 용접을 수행하는 이산화탄소 용접(CO2) 방식에 의하여, 선박의 선체를 용접할 수 있으며, 용접기(410)에서는 와이어 피더(430)에 전력을 공급하여, 와이어 피더(430)로부터 용접 캐리지(100)의 토치부(130)로 와이어가 공급될 수 있도록 한다.
이때, 와이어피더(430)와 용접기(410) 사이에는 용접기(410)로부터 와이어피더(430)에 전력을 공급하기 위한 제1전력공급선(L1)이 마련되며, 와이어피더(430)와 토치부(130) 사이에는 와이어 공급선(W)이 마련된다.
한편, 용접기(410)는 제2전력공급선(L2)을 통하여 용접캐리지(100)에 전력을 공급하여, 용접캐리지(100)가 선체 또는 선체의 주변에 설치되는 레일(R)을 따라서 이동하며 용접캐리지(100)의 토치부(130)에 의하여 설정된 경로를 따라서 용접이 수행될 수 있도록 한다.
이때, 용접기(410)와 용접캐리지(100) 사이에는 용접기(410)로부터 공급된 전력에 기설정된 제어신호를 인가하기 위한 콘트롤 박스(420)가 마련된다.
그리고, 용접캐리지(100)는 캐리지몸체(110)와, 토치부(130)와, 캐리지구동부(140)와, 전력선 통신부(120)를 포함한다.
보다 상세히, 캐리지몸체(110)는 용접캐리지(100)의 외형을 형성하며, 상기 레일(R)에 이동가능하게 설치된다.
그리고, 상기 토치부(130)는 캐리지몸체(110)에 설치되며, 와이어피더(430)로부터 상기 와이어를 공급받아, 상기 선체의 용접부위에 대한 용접을 수행한다.
그리고, 상기 캐리지 구동부(140)는, 레일(R)에 대하여 캐리지 몸체(110)를 이동시켜 토치부(130)에 의한 용접이 설정된 경로를 따라서 수행될 수 있으며, 토치부(130)의 각도를 조절함으로써, 토치부(130)의 각도가 변경되면서 용접이 수행되는 위빙 동작이 수행되도록 한다.
그리고, 상기 전력선 통신부(120)는, 전력을 공급하는 전력선에 인가된 제어신호를 송수신하기 위한 전력선 통신 모듈(Power lin communication module, PLC module)로 마련되며, 용접캐리지(100)의 외부, 즉 제2전력공급선(L2)을 통하여 용접기(410)로부터 공급되는 전력에 포함된 상기 제어신호가 입력되어, 토치부(130) 및 캐리지구동부(140)가 상기 제어신호에 의하여 제어될 수 있도록 한다.
즉, 용접경로를 따라서 이동되는 용접캐리지(100)에 전력을 공급하기 위한 라인 및 제어신호를 인가하기 위한 라인이 별도로 구비되는 경우, 복수의 라인에 의하여 용접캐리지(100)의 설치 및 이동이 구속될 수 있는 문제점이 발생하게 되는데, 본 실시예에 따른 용접 캐리지(100)는 그 구동을 위한 전력을 공급하는 하나의 전력공급선에 의하여, 전력 및 제어신호를 인가받게 됨으로써, 배선이 단순해지며, 상기 배선에 의한 용접캐리지(100)의 구속이 최소화될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 용접캐리지(100)는 상기 선체의 용접위치 또는 용접경로가 다양한 각도로 형성되는 경우, 토치부(130)의 각도를 조정함으로써, 상기 용접이 안정적으로 수행될 수 있도록 한다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 용접캐리지(100)의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지를 보여주는 전면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지를 보여주는 측면 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지를 보여주는 배면 사시도이다.
도 2 내지 도 4에는 선박의 용접캐리지(100)에 있어서, 설명의 편의를 위하여 토치부(130)가 제거된 상태로 도시되며, 토치부(130)의 구성은 일반적인 용접 토치의 구성과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 용접캐리지(100)의 캐리지몸체(110)는, 용접캐리지(100)의 동작 상태를 설정하기 위한 컨트롤부(111)와, 용접과정에서 발생하는 불꽃이 작업자에게 튀는 것을 방지하기 위한 쉴드부(114)와, 용접캐리지(100)를 레일(R)에 장착 또는 탈거시키기 위한 탈착핸들부(116)와, 작업자가 용접캐리지(100)를 용이하게 파지하도록 하기 위한 이동핸들부(115)를 포함한다.
그리고, 캐리지몸체(110)의 배면 측에는, 제2전력공급선(L2)이 접속되기 위한 전력공급선 접속단자부(117) 및 상기 캐리지 구동부(140)의 토치부 조정부(200)에 전력을 공급하기 위한 조정부 접속단자부(118)가 형성된다.
한편, 본 실시예에 따른 캐리지 구동부(140)는, 레일 주행부(300) 및 토치부 조정부(200)를 포함한다.
보다 상세히, 레일 주행부(300)는 캐리지몸체(100)의 하측에 회전 가능하게 설치되는 복수의 롤러(312)들 및 상기 제어신호에 따라서 복수의 롤러(321)들을 회전시켜 레일(R)을 따라서 캐리지몸체(100)가 일방향 또는 타방향으로 이동되도록 구동력을 발생시키는 구동장치(311)를 포함한다.
즉, 롤러(312)들 사이에 레일(R)이 삽입된 상태에서, 상기 제어신호에 의하여 구동장치(311)에서 구동력을 발생시키며, 롤러(312)들이 회전되어, 캐리지몸체(100)가 레일(R)을 따라서 움직이도록 한다.
이때, 롤러(312)들 사이의 간격은 가변 가능하게 마련되며, 작업자가 탈착핸들부(116)를 회전시키는 경우, 롤러(312)들 사이의 간격이 벌어져, 캐리지몸체(100)를 레일(R)에 장착 또는 탈거시킬 수 있도록 한다.
그리고, 구동장치(311)는 전기에 의하여 구동력을 발생시키는 주행모터로 마련될 수 있다.
한편, 토치부 조정부(200)에는 상기 토치부(120)가 장착되며, 토치부 조정부(200)는 토치부(120)의 용접각도 및 용접위치를 조절할 수 있도록 형성된다.
그리고, 토치부 조정부(200)는 공간상에 서로 교차되는 3 개의 축을 중심으로, 토치부(120)의 각도가 조절될 수 있도록 하며, 클램핑 유닛(210), 제1회전연결유닛(220), 제2회전연결유닛(230), 제3회전연결유닛(240)을 포함하는 각도 조절유닛과, 높이조절유닛(250) 및 좌우조절유닛(260)을 포함한다.
보다 상세히, 상기 높이조절유닛(250)은 캐리지 몸체(110)에 대하여 승강가능하게 마련되며, 높이조절유닛(250)의 상하 위치를 조절하기 위한 상하조절노브(251)를 포함한다.
그리고, 상기 좌우조절유닛(260)은 높이조절유닛(250)에 대하여 좌우방향으로 슬라이딩 가능하게 마련되며, 좌우조절유닛(260)의 좌우 위치를 조절하기 위한 좌우조절노브(261)를 포함한다.
이때, 높이조절유닛(250)이 이동되는 방향은 레일(R)이 연장되는 방향인 제1방향(D1)에 대하여 교차하는 방향인 제2방향(D2)으로 형성되며, 좌우조절유닛(260)이 이동되는 방향은 제1방향(D1) 및 제2방향(D2)에 대하여 교차되는 방향인 제3방향(D3)으로 형성된다.
한편, 상기 클램핑 유닛(210)에는 토치부(120)가 장착되며, 제1회전중심축(R1)을 중심으로 회전가능하게 상기 제1회전연결유닛(220)에 연결된다.
그리고, 제1회전연결유닛(220)은 제1회전중심축(R1)과 교차되는 제2회전중심축(R2)을 중심으로 상기 제2회전연결유닛(230)에 회전가능하게 연결되며, 제2회전연결유닛(230)은 제1회전중심축(R1) 및 제2회전중심축(R2)과 교차되는 제3회전중심축(R3)을 중심으로 회전가능하게 상기 제3회전연결유닛(230)과 연결된다.
또한, 제3회전연결유닛(230)은 상기 좌우조절유닛(260)에 고정된다.
이하에서는 각 회전연결유닛들의 구성을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선박의 용접캐리지의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 클램핑 유닛(210)은 토치부(120)가 장착되도록 홀이 형성된 유닛 몸체(211)와, 유닛 몸체(211)에 마련되어 토치부(130)가 탈거되는 것을 방지하도록 유닛 몸체(211)를 조여주는 고정부재(212)와, 유닛 몸체(211)가 고정되는 제1보조연결유닛(214)과, 제1보조연결유닛(214)이 고정되는 제2보조연결유닛(215)를 포함한다.
그리고, 상기 제1회전연결유닛(220)은, 상기 제어신호에 의하여 구동력을 생성하는 전동기를 포함하는 제1회전연결유닛 몸체(221)와, 케이블(미도시)에 의하여 조정부 접속단자부(118)와 접속되어 제1회전연결유닛 몸체(221)의 상기 전동기에 상기 제어신호를 전달하기 위한 연결유닛측 접속단자부(228)와, 제1회전중심축(R1) 방향으로 형성되어 상기 전동기의 회전력에 의하여 회전되며 클램핑유닛(210)의 제2보조연결유닛(215)이 고정되는 제1샤프트(222)를 포함한다.
본 실시예에서 상기 전동기는 일례로 일정 전압에 의하여 회전 각도의 제어가 가능한 스텝모터일 수 있다.
그리고, 상기 제2회전연결유닛(230)은, 제2회전연결유닛 몸체(231)와, 제2회전연결유닛 몸체(231)를 제3회전연결유닛(240)에 대하여 고정시키기 위한 제3보조연결유닛(234)을 포함한다.
이때, 제2회전연결유닛 몸체(231)는, 제1회전연결유닛 몸체(221)가 안착되는 안착부(232)와, 안착부(232)에 제2회전중심축(R2) 방향으로 돌출형성되어 제1회전연결유닛 몸체(221)가 회전 가능하게 연결되는 제2샤프트(235)와, 제3회전연결유닛(240)에 대한 제2회전연결유닛(230)의 높낮이 조절 가능하게 제3회전연결유닛(240)에 연결되도록 하기 위한 가이드슬롯(237)이 형성된 보조 높이 조절부(233)를 포함한다. 즉, 보조 높이 조절부(233)의 가이드슬롯(237)을 관통하여 제3보조연결유닛(234)에 고정되는 체결부재(238)가 그 관통위치가 가변가능하게 마련됨으로써, 제3회전연결유닛(240)에 대한 제2회전연결유닛 몸체(231)의 높낮이가 조절가능하다.
한편, 상기 제3회전연결유닛(240)은, 좌우조절유닛(260)에 대하여 고정되어, 좌우조절유닛(260)과 함께 움직이며, 제3회전중심축(R3)을 따라서 형성되며 제1회전연결유닛(230)의 제3보조연결유닛(234)이 회전 가능하게 연결되는 제3샤프트(241)를 포함한다.
즉, 제1회전연결유닛(220), 제2회전연결유닛(230) 및 제3회전연결유닛(240)의 회전 연결관계에 의하여, 토치부(120)가 장착되는 클램핑 유닛(210)은, 제1회전중심축(R1), 제2회전중심축(R2) 및 제3회전중심축(R3)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다.
또한, 캐리지몸체(110), 높이조절유닛(250) 및 좌우조절유닛(260)이 각각 서로 교차되는 제1방향(D1), 제2방향(D2) 및 제3방향(D3)으로 이동됨으로써, 클래핑 유닛(210)에 고정된 토치부(130)는 3개의 방향에 대한 선형 운동이 가능하게 마련된다.
즉, 본 실시예에 따른 토치부(130)는 제1회전중심축(R1), 제2회전중심축(R2) 및 제3회전중심축(R3)을 중심으로 하는 3축 회전 및 제1방향(D1), 제2방향(D2) 및제3방향(D3)을 따라서 수행되는 3개 방향에 대한 선형운동이 가능하게 마련된다. 따라서, 본 실시예에 따른 용접 캐리지(100) 및 용접 시스템에 의하면 다양한 각도 및 다양한 위치에 대한 용접이 용이하게 수행될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1회전중심축(R1), 제2회전중심축(R2) 및 제3회전중심축(R3)은 서로 직교되도록 형성될 수 있으며, 제1방향(D1), 제2방향(D2) 및 제3방향(D3) 또한 서로 직교되도록 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 제1회전연결유닛(220)만이 상기 제어신호에 의하여 제어되는 전동기를 포함하는 것으로 설명되고 있으나, 제2회전연결유닛(230) 및 제3회전연결유닛(240) 또한 상기 전동기를 포함하는 구성 또한 가능하다고 할 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 발명에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100 : 용접캐리지 110 : 캐리지본체
120 : 전력선 통신부 130 : 토치부
140 : 캐리지 구동부 200 : 토치부 조정부
210 : 클램핑 유닛 220 : 제1회전연결유닛
230 : 제2회전연결유닛 240 : 제3회전연결유닛
250 : 높이조절유닛 260 :좌우조절유닛
300 : 레일 주행부

Claims (7)

  1. 선박의 용접을 수행하기 위한 용접 캐리지에 있어서,
    레일에 이동 가능하게 설치되는 캐리지 몸체;
    상기 캐리지 몸체에 설치되며, 상기 용접을 수행하는 토치부;
    상기 레일에 대하여 상기 캐리지 몸체를 이동시키며, 상기 토치부의 위치 및 각도를 조절하는 캐리지 구동부; 및
    전력선 통신 모듈(Power Line Communication Module)을 포함하고, 공급되는 전력에 포함된 제어신호에 따라 상기 캐리지 구동부를 제어하기 위한 전력선 통신부;를 포함하며,
    상기 캐리지 구동부는,
    레일에 안착되는 복수의 롤러들 및 상기 제어신호에 따라서 상기 롤러들을 회전시키기 위한 회전력을 발생시키는 구동장치를 포함하는 레일 주행부와;
    상기 토치부가 장착되며, 상기 토치부의 용접각도 및 용접위치를 조절하기 위한 것으로, 공간상에 서로 교차되는 3 개의 축을 중심으로 상기 토치부의 각도를 조정하기 위한 각도 조정유닛을 가진 토치부 조정부;를 포함하고,
    상기 각도 조정유닛은,
    상기 토치부가 클램핑되는 클램핑 유닛과;
    상기 클램핑 유닛이 제1회전축을 중심으로 회전 가능하게 연결되는 제1회전연결유닛과;
    상기 제1회전연결유닛이 상기 제1회전축과 교차되는 제2회전축을 중심으로 회전가능하게 연결되는 제2회전연결유닛과;
    상기 제2회전연결유닛이 상기 제1회전축 및 상기 제2회전축과 교차되는 제3회전축을 중심으로 회전가능하게 연결되는 제3회전연결유닛;을 포함하며,
    상기 제2회전연결유닛은,
    상기 제3회전연결유닛에 대한 상기 제2회전연결유닛의 높낮이가 조절 가능하게 상기 제3회전연결유닛에 연결되도록 하기 위한 가이드 슬롯이 형성되는 보조 높이조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접 캐리지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력선 통신부는
    공급되는 전력에 포함된 제어신호에 따라,
    상기 레일 주행부, 상기 제1회전연결유닛, 상기 제2회전연결유닛 및 상기 제3회전연결유닛 중 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접 캐리지.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 토치부 조정부는,
    상기 캐리지 몸체에 대한 상기 각도 조절유닛의 상하방향 높이를 조절하기 위한 높이 조절유닛; 및
    상기 캐리지 몸체에 대한 상기 각도 조절유닛의 좌우방향 위치를 조절하기 위한 좌우 조절유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 용접 캐리지.
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