KR101540320B1

KR101540320B1 - 용접부 자동 예열장치

Info

Publication number: KR101540320B1
Application number: KR1020130106422A
Authority: KR
Inventors: 박순옥; 전미리
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-07-30
Also published as: KR20150027958A

Abstract

용접부 자동 예열장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치는 용접대상물의 용접부를 고주파를 이용하여 가열하는 고주파가열유닛 용접부와 구름 접촉하여 이송운동을 발생시키는 구동유닛과, 구동유닛의 이동방향을 제어하는 주행방향제어유닛 및 유닛들을 제어하는 제어부를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

용접부 자동 예열장치{AUTOMATIC PREHEATING MACHINE OF WELD ZONE}

본 발명은 용접부 자동 예열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접부의 균열방지를 위한 용접부 예열 작업을 자동적으로 수행할 수 있는 용접부 자동 예열장치에 관한 것이다.

선박을 포함한 각종 구조물의 건조 시, 강재 구성물을 접합하는 주요 수단의 하나인 용접은 열에 의해 강재를 용융시켜 결합시키는 방법으로서 결합력이 강하고, 자재를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 건조 비용을 절감할 수 있는 등 여러가지 장점으로 인해 널리 사용되고 있다.

그러나 용접은 다량의 열을 용접부에 국부적으로 가하는 것이기 때문에, 용접부가 급속히 가열됨으로써 균열 또는 휨 현상이 발생될 우려가 있다.

용접부의 균열 또는 휨 현상을 최소화하기 위한 방안으로서, 용접작업 전에 용접부를 예열시켜 용접부의 급격한 온도 변화를 방지하는 방법이 실행되고 있다. 이와 같이 용접부위를 예열시키는 작업을 용접부 예열작업이라 하며, 예열작업에 이용되는 장비를 용접부 예열장치라고 한다.

통상적인 용접부 예열장치는 일정한 이동궤적을 따라 장치가 이동하면서 용접부 예열작업을 수행하도록 가이드 롤러 또는 가이드 장치를 필요로 하며, 이에 따라 이동궤적으로부터 멀리 떨어진 부위에 용접부 예열작업을 해야 하는 경우나, 작업부위에 장애물이 있는 경우 작업자가 수작업으로 용접부 예열작업을 수행해야 하는 불편함이 존재하였다.

뿐만 아니라, 종래의 용접부 예열장치는 가열토치를 이용하여 용접부 예열작업을 수행하므로, 가열토치에서 역화가 발생하거나 가스가 누설되는 경우 화재 및 폭발의 위험성이 존재하고, 작업자가 수작업으로 용접부 예열작업을 수행함에 있어서 용접부가 작업자의 머리 위에 위치하는 경우, 가열토치를 들고 용접 대상물의 하부로 들어가 상향 자세로 작업을 수행해야 하므로 작업피로도가 높고 작업자가 안전사고의 위험에 노출되는 문제점이 존재한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0110530호(2012. 10. 10. 공개)

본 발명의 실시 예는 용접부 예열작업을 자동적으로 수행하여 작업효율을 향상시키고 공정기간을 단축시킬 수 있는 용접부 자동 예열장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 화재 및 폭발의 위험을 제거하여 안전성을 확보한 용접부 자동 예열장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예는 용접부 예열작업 부위가 작업자의 머리 위에 위치하는 경우에도, 안정적으로 용접부 예열작업을 수행할 수 있는 용접부 자동 예열장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 용접대상물의 용접부를 고주파를 이용하여 가열하는 고주파가열유닛, 상기 용접부와 구름 접촉하여 이송운동을 발생시키는 구동유닛, 상기 구동유닛의 이동방향을 제어하는 주행방향제어유닛 및 상기 유닛들을 제어하는 제어부를 포함하여 제공될 수 있다.

상기 고주파가열유닛은 고주파 전류를 공급하는 전원부 및 상기 전원부로부터 고주파 전류를 인가받아 상기 용접부에 유도전류를 발생시키는 가열코일을 적어도 하나 포함하여 마련될 수 있다.

상기 고주파가열유닛은 상기 용접부의 금속여부를 감지하는 금속감지센서를 더 포함하고,

상기 금속감지센서는 상기 용접부가 금속이 아니거나, 금속 외의 부재가 존재함을 감지한 경우, 상기 제어부는 상기 고주파가열유닛의 작동을 중지시키토록 제어할 수 있다.

상기 고주파가열유닛의 과열을 방지하기 위해, 냉각수 유입구 및 유출구를 구비하는 냉각유로를 포함하는 냉각유닛을 적어도 하나 더 포함하여 마련될 수 있다.

상기 냉각유닛은 상기 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도감지센서를 더 포함하고,

상기 냉각수온도감지센서가 상기 냉각수의 온도가 정해진 범위를 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 고주파가열유닛의 작동을 중지시키토록 제어할 수 있다.

상기 구동유닛은 상기 고주파가열유닛과 상기 주행방향제어유닛 및 제어부가 탑재되는 이송대차, 상기 이송대차가 상기 용접부를 따라 이동되도록 하는 복수의 이송바퀴 및 상기 이송바퀴에 동력을 전달하는 구동모터를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 이송바퀴는 상기 이송대차의 이동방향을 기준으로 상기 이송대차의 좌측면 전측 및 후측에 각각 마련되는 한 쌍의 좌측 이송바퀴 및 상기 이송대차의 우측면 전측 및 후측에 각각 마련되는 한 쌍의 우측 이송바퀴를 포함하고,

상기 구동모터는 상기 좌측 이송바퀴에 동력을 전달하는 제1구동모터 및 상기 우측 이송바퀴에 동력을 전달하는 제2구동모터를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 이송대차에는 상기 이송대차의 저면이 상기 용접부에 근접되게 유지시키는 마그넷이 적어도 하나 마련될 수 있다.

상기 주행방향제어유닛이 상기 이송대차의 이동방향이 용접부 예열작업의 기준선과 어긋남을 감지할 경우, 상기 제어부는 상기 제1구동모터 및 상기 제2구동모터의 회전속도를 달리하여 상기 구동유닛의 이동방향을 정렬토록 제어할 수 있다.

상기 주행방향제어유닛은 와이어변위감지장치로 이루어질 수 있다.

상기 와이어변위감지장치는 제1 및 제2와이어, 상기 제1 및 제2와이어를 각각 감고 있으며 상기 제1 및 제2와이어의 길이 변화에 따라 각각 회전하는 제1 및 제2롤부, 상기 제1 및 제2롤부에 각각 감겨진 상기 제1 및 제2와이어의 권선량을 각각 측정하여 변위를 감지하는 제1 및 제2와이어변위센서, 상기 제1 및 제2와이어를 지지가능한 지지물에 결속 및 지지시키는 가이드브래킷 및 상기 가이드브래킷을 상기 지지물에 결속시키는 결속부재를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 결속부재는 영구자석으로 마련될 수 있다.

상기 주행방향제어유닛은 레이저변위센서 또는 초음파센서로 이루어질 수 있다.

상기 이송대차에는 상기 고주파가열유닛에 의해 가열된 상기 용접부의 온도를 감지하는 작업부온도감지센서가 적어도 하나 마련되고,

상기 작업부온도감지센서가 상기 용접부의 온도를 감지하여 용접부 예열작업의 적정온도에 도달하지 않은 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터의 회전속도를 감소시켜 상기 구동유닛을 감속시키도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 유닛들의 작동 상태를 나타내는 디스플레이부를 포함하는 조작부를 더 포함하여 마련될 수 있다.

상기 이송대차는 알루미늄 또는 알루미늄합금 재질로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치는 용접부 예열작업을 자동적으로 수행하므로 작업효율이 향상되고, 공정기간이 단축되는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치는 고주파 가열방식을 이용하여 작업부위를 가열함으로써, 철 등 전기가 흐르는 부재에 대해서만 용접부 예열작업이 이루어지므로 화재 및 폭발에 대한 위험성을 최소화하는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치는 구동유닛 및 주행방향제어유닛를 이용하여 장치의 이동방향 및 이동속도를 제어함으로써, 다양한 작업부위에서 용접부 예열작업을 효과적으로 수행할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치는 작업부온도감지센서를 이용하여 작업부위의 가열정도를 감지하고 주행속도를 조절함으로써, 용접부 예열작업의 난이도가 현저히 감소하고, 작업품질이 향상되는 효과를 가진다.

본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치는 냉각유닛을 포함하여 마련됨으로써, 고주파가열유닛의 이상과열을 방지하여 장치의 신뢰성 및 내구성이 향상되는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치를 나타내는 도면으로서, 도 1(a)는 평면도, 도 1(b)는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치의 작동 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치에 포함되는 고주파가열유닛 및 구동유닛을 나타내는 횡방향 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치에 포함되는 냉각유닛 및 구동유닛을 나타내는 횡방향 단면도이다.
도 5(a)는 본 발명의 실시 예에 의한 고주파가열유닛, 구동유닛 및 냉각유닛이 설치된 상태를 나타내는 단면도이며, 도 5(b)는 도 5(a)의 측방향 단면도이다.
도 6(a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 의한 주행방향제어유닛에 의해 용접부 자동 예열장치가 이동방향을 정렬하는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 의한 주행방향제어유닛에 포함되는 가이드브래킷의 측방향 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

용접은 다량의 열을 용접부에 국부적으로 가하는 것으로서 용접부가 급속히 가열됨으로써 균열 또는 휨 현상이 발생될 우려가 있다. 용접부의 균열 또는 휨 현상을 최소화하기 위한 방안으로서, 용접작업 전에 용접부를 예열시켜 용접부의 급격한 온도 변화를 방지하는 방법이 실행되고 있다. 이렇게 용접부위를 예열시키는 작업을 용접부 예열작업이라 하며, 예열작업에 이용되는 장비를 용접부 예열장치라고 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 도 1(a)는 평면도, 도 1(b)는 측면도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)의 작동 상태를 나타낸 측면도이다.

도 1(a), 1(b) 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)는 용접대상물의 용접부(1)를 고주파를 이용하여 가열하는 적어도 하나의 고주파가열유닛(120), 상기 용접부(1)와 구름 접촉하여 이송운동을 발생시키는 구동유닛(150), 상기 구동유닛(150)의 이동방향을 제어하는 주행방향제어유닛(160), 상기 고주파가열유닛(120)이 과열되지 않도록 냉각작용을 수행하는 냉각유닛(130), 상기 용접부(1)의 온도를 감지하는 작업부온도감지센서(140) 및 상기 유닛들과 상기 센서의 작동을 제어하는 제어부(110)를 포함하여 마련될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)에 포함되는 고주파가열유닛(120) 및 구동유닛(150)을 나타내는 횡방향 단면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 고주파가열유닛(120) 상기 용접부(1)에 고주파 전류를 공급하는 전원부(121)와, 상기 전원부(121)로부터 고주파 전류를 인가받아 상기 용접대상물에 유도전류를 발생시키는 가열코일(122) 및 상기 용접대상물의 금속여부를 감지하는 금속감지센서(123)를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 전원부(121)는 고주파 전류를 발생시켜 배선을 통해 가열코일(122)에 고주파 전류를 인가한다. 바람직하게는 상기 전원부(121)는 고주파 교류 전류를 발생시키도록 하는 것이 좋은데, 이는 교류 전류가 유도 저항열을 발생시키는데 적합하기 때문이다. 상기 전원부(121)로부터 고주파 전류를 인가받아 상기 용접부(1)에 유도전류를 발생시키는 가열코일(122)은 상기 용접부(1)에 근접하게 마련되도록 후술할 구동유닛(150)의 이송대차(151)의 하측면 상에 적어도 하나가 마련될 수 있다. 상기 가열코일(122)은 상기 용접부(1)와 마주보는 면적을 넓히기 위해 꽈배기 형상 또는 갈지자 형상으로 마련될 수 있으며, 상기 가열코일(122)에 의해 상기 용접부(1)에는 저항열이 발생된다.

가열토치를 이용하여 용접부(1)을 가열하는 통상적인 용접부 예열작업은 화재의 위험이 존재하고, 용접가스에 의한 폭발의 위험성을 내재하고 있었다. 그러나 상기와 같은 고주파가열방식에 의해 용접부(1)를 가열할 경우, 전기가 흐르는 가열 대상물에만 유도전류가 작용하여 가열이 이루어지므로, 전기가 흐르지 않는 가연성 물질, 예를 들면 종이나 천, 목재등에는 가열 작용이 이루어지지 않는다.

고주파 가열방식의 가열 작용이 금속 등 전기가 흐르는 대상물에만 이루어지더라도, 상기 용접부(1) 주위에 가연성 물질이 존재함으로써, 화재가 발생할 위험이 존재할 수 있다. 이러한 안전문제를 최소화하기 위해, 상기 고주파가열유닛(120)은 용접대상물의 금속여부를 감지하는 금속감지센서(123)를 포함할 수 있다.

상기 금속감지센서(123)는 후술할 구동유닛(150)의 이송대차(151)가 전진하는 방향을 기준으로 상기 가열코일(122)의 앞쪽에 마련될 수 있다. 상기 가열코일(122)의 앞쪽에 상기 금속감지센서(123)가 마련됨으로써, 상기 금속감지센서(123)가 상기 용접부(1)가 금속이 아닌 것으로 감지하거나, 또는 상기 용접부(1)에 금속이 아닌 물체가 존재함을 감지하는 경우, 상기 금속감지센서(123)는 제어부(110, 도 1 참조)에 상기 고주파가열유닛(120)의 작동을 중지시키는 신호를 송출할 수 있다.

신호를 전달받은 제어부(110, 도 1 참조)는 상기 고주파가열유닛(120)의 작동을 중지시키도록 제어함으로써, 화재 또는 폭발의 위험을 미연에 방지하여 작업환경 및 작업자의 안전을 도모할 수 있다. 또한, 상기 전원부(121)는 상기 용접부(1)가 금속인 경우에만 고주파 전류를 발생시킴으로써, 불필요한 에너지의 소모를 최소화하는 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 상기 구동유닛(150)은 도 3, 도4, 도 5(a) 및 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 고주파가열유닛(120)과, 후술할 주행방향제어유닛(160)과 냉각유닛(130), 상기 센서들 및 제어부(110)가 장착되는 이송대차(151)와, 상기 이송대차(151)가 상기 용접부(1)를 따라 이동되도록 하는 복수의 이송바퀴(152) 및 상기 이송바퀴에 동력을 전달하는 구동모터(153)를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 이송대차(151)의 좌측면과 우측면에는 각각 한 쌍의 좌측 이송바퀴(152a)와 한 쌍의 우측 이송바퀴(152b)가 마련될 수 있으며, 상기 구동모터(153)는 상기 좌측 이송바퀴(152a)에 동력을 전달하는 제1구동모터(153a) 및 상기 우측 이송바퀴(152b)에 동력을 전달하는 제2구동모터(153b)를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 한 쌍의 좌측 이송바퀴(152a)는 벨트 또는 체인(154)에 의해 연결되어 상기 제1구동모터(153a)로부터 발생되는 동력을 함께 전달받도록 마련될 수 있다. 이와 동일하게, 상기 한 쌍의 우측 이송바퀴(152b) 역시 벨트 또는 체인(154)에 의해 연결되어 상기 제2구동모터(153b)로부터 발생되는 동력을 함께 전달받도록 마련될 수 있다.

상기 이송대차(151)의 가장자리부에는 마그넷(155)이 적어도 하나 마련될 수 있다. 상기 마그넷(155)은 상기 이송대차(151)의 저면과 상기 용접부(1) 사이에 자력을 발생시켜 상기 이송대차(151)의 저면이 상기 용접부(1)와 근접된 상태를 유지토록 한다. 이로써 상기 용접부(1)가 작업자의 머리 위에 위치하여 중력에 반하여 용접부 예열작업을 해야하는 경우에도, 상기 마그넷(155)과 상기 용접부(1) 사이에 자력에 의한 인력이 발생하므로, 상기 이송대차(151)가 상기 용접부(1) 상에서 안정적으로 구름운동할 수 있다.

상기 마그넷(155)에 의해 발생하는 자력이 상기 이송대차(151)에 작용하지 않도록 하고, 상기 이송대차(151)의 중량을 감소시키기 위해 상기 이송대차(151)는 알루미늄 또는 알루미늄합금 재질로 구성될 수 있으며, 상기 마그넷(155)은 영구자석 또는 전자석으로 마련될 수 있다.

상기의 구성과 같이, 상기 좌측 이송바퀴(152a)를 작동시키는 상기 제1구동모터(153a)와 상기 우측 이송바퀴(152b)를 작동시키는 상기 제2구동모터(153b)를 각각 마련함으로써, 후술할 주행방향제어유닛(160)에 의해 상기 이송대차(151)의 이동방향이 용접부 예열작업의 기준선(2, 도 6 참조)과 어긋날 경우, 어느 일방의 구동모터(153)의 회전속도를 조절하여, 상기 이송대차(151)의 이동방향을 정렬할 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 이송대차(151)가 작업자가 의도했던 용접부 예열작업의 기준선(2, 도 6 참조)으로부터 우측으로 이탈한 경우에는 상기 제어부(110)가 상기 제2구동모터(153b)의 회전속도를 증가시키거나, 상기 제1구동모터(153a)의 회전속도를 감속시킴으로써 상기 이송대차(151)의 이동방향을 용접부 예열작업의 기준선(2, 도 6 참조)과 일치시킬 수 있다. 반대로 상기 이송대차(151)가 작업자가 의도했던 용접부 예열작업의 기준선(2, 도 6 참조)으로부터 좌측으로 이탈한 경우에는 상기 제어부(110)는 상기 제1구동모터(153a)의 회전속도를 증가시키거나, 상기 제2구동모터(153b)의 회전속도를 감속시킴으로써 상기 이송대차(151)의 이동방향을 용접부 예열작업의 기준선(2, 도 6 참조)과 일치시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 상기 냉각유닛(130)은 도 4, 도 5(a) 및 (b)에 도시되어 있다. 도 4, 도 5(a) 및 5(b)를 참조하면, 상기 고주파가열유닛(120)의 상측에는 상기 고주파가열유닛(120)의 냉각작용을 돕고, 상기 고주파가열유닛(120)의 과열을 방지하기 위해 상기 고주파가열유닛(120)의 개수에 대응하는 수 만큼의 냉각유닛(130)이 적어도 하나 마련될 수 있다. 상기 냉각유닛(130)은 냉각수의 유입구와 유출구를 구비하는 냉각유로(131)와, 상기 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도감지센서(132)를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 냉각유로(131)는 상기 고주파가열유닛(120)과 접촉하는 면적을 넓혀 냉각 작용을 효과적으로 구현할 수 있도록 꽈배기 형상 또는 갈지자 형상으로 마련될 수 있다. 상기 냉각유로(131)에는 냉각수가 상기 유입구를 통해 유입되어 상기 고주파가열유닛(120)과 열교환 작용을 통해 상기 고주파가열유닛(120)의 냉각작용을 도운 후, 상기 고주파가열유닛(120)의 열을 전달받아 가열된 냉각수는 유출구를 통해 유출된다. 이와 같이 냉각수가 상기 냉각유로(131)를 통과하여 상기 고주파가열유닛(120)의 냉각작용을 구현함으로써 상기 고주파가열유닛(120)의 과열을 방지하여 안전사고를 미연에 방지하고, 상기 고주파가열유닛(120)의 내구연한을 증가시켜주는 효과를 가질 수 있다.

상기 냉각유로(131)의 상측에는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도감지센서(132)가 마련될 수 있다. 상기 냉각수온도감지센서(132)는 상기 냉각유로(131)를 통과하는 냉각수의 온도를 측정하여, 냉각수의 온도가 비정상적으로 높아진 경우에는 상기 제어부(110, 도 1 참조)에 상기 고주파가열유닛(120)의 작동을 중지시키는 신호를 송출할 수 있다.

신호를 전달받은 제어부(110, 도 1 참조)는 상기 고주파가열유닛(120)의 작동을 중지시키도록 제어함으로써, 상기 고주파가열유닛(120)이 과열됨으로써 발생할 수 있는 화재 또는 폭발의 위험을 방지하고, 상기 고주파가열유닛(120)의 손상을 방지하는 효과를 가진다.

도 6(a) 및 6(b)는 본 발명의 실시 예에 의한 주행방향제어유닛(160)에 의해 용접부 자동 예열장치(100)가 이동방향을 정렬하는 상태를 나타내는 도면이다. 도 6(a) 및 6(b)를 참조하면, 상기 구동유닛(150)의 이동방향을 제어하기 위해 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)에는 주행방향제어유닛(160)이 마련될 수 있다.

예를 들어, 상기 주행방향제어유닛(160)은 지지물에 결속된 한 쌍의 와이어의 길이 차이를 측정하여 이동방향을 감지하는 와이어변위감지장치(260), 빛을 증폭하여 발사시키는 레이저에 의해 상기 이송대차(151)가 이동한 거리나 위치를 계측하는 레이저변위센서 또는 초음파를 발생시켜 이동한 거리나 움직임을 검출하는 초음파센서로 이루어질 수 있다.

일 예로서, 상기 주행방향제어유닛(160)이 상기 와이어변위감지장치(260)로 이루어지는 경우에는, 제1 및 제2와이어(261a, 261b), 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)를 각각 감고 있으며 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)의 길이 변화에 따라 각각 회전하는 제1 및 제2롤부(262a, 262b), 상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)에 각각 감겨진 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)의 권선량을 각각 측정하여 변위를 감지하는 제1 및 제2와이어변위센서(263a. 263b), 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)를 지지가능한 지지물에 결속 및 지지시키는 가이드브래킷(264) 및 상기 가이드브래킷(264)을 상기 지지물에 결속시키는 결속부재(265, 도 7 참조)를 포함하여 마련될 수 있다.

상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)는 상기 이송대차(151)의 전진방향을 기준으로 중심선으로부터 좌, 우측에 동일한 간격을 두고 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1와이어(261a)의 일단은 상기 가이드브래킷(264)에 결속되고, 타단은 상기 제1롤부(262a)에 권선되어 마련된다. 이와 마찬가지로 상기 제2와이어(261b)의 일단은 상기 가이드브래킷(264)에 결속되고, 타단은 상기 제2롤부(262b)에 권선되어 마련된다.

상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)는 상기 이송대차(151)의 상측에 마련되고, 상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)에는 각각 상기 제1와이어변위센서(263a)와 상기 제2와이어변위센서(263b)가 마련되어, 상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)에 각각 권선된 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)의 길이를 감지한다.

도 7은 상기 가이드브래킷(264)을 도시한 횡방향 단면도이다. 도 7을 참조하면, 상기 가이드브래킷(264)은 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)의 일단이 결속된 상태에서 지지가능한 지지물에 결속부재(265)에 의해 결속될 수 있다. 상기 가이드브래킷(264)은 상기 이송대차(151)의 이동을 유도하고자 하는 방향의 끝에 배치된 지지물에 결속될 수 있다.

상기 가이드브래킷(264)의 하측에는 상기 가이드브래킷(264)이 상기 지지물에 결속될 수 있도록 결속부재(265)가 마련될 수 있다. 통상적으로 용접 대상물은 자력에 의한 인력이 작용가능한 철판인 경우가 대부분이므로, 상기 결속부재(265)는 영구자석으로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 상기 이송대차(151)의 이동방향이 용접부 예열작업의 기준선(2)과 어긋난 경우, 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)를 연장하여 상기 가이드브래킷(264)을 상기 결속부재(265)에 의해 상기 지지물에 결속시키면 상기 제1와이어(261a)의 길이(x1)와 상기 제2와이어(261b)의 길이(x2)가 일치하지 않게 된다. 이 때 상기 제1와이어변위센서(263a)와 상기 제2와이어변위센서(263b)는 x1과 x2에 차이가 존재함을 감지하고, 상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)에 각각 권선된 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)의 길이에 대한 정보를 상기 제어부(110)에 송출할 수 있다.

상기 제어부(110)는 송출받은 정보에 근거하여 상기 제1구동모터(153a) 또는 상기 제2구동모터(153b)의 회전속도를 조절함으로써, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기 이송대차(151)의 이동방향을 용접부 예열작업의 기준선(2) 과 일치시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)는 상기 고주파가열유닛(120)에 의해 가열된 상기 용접부(1)의 온도를 감지하는 작업부온도감지센서(140)를 상기 고주파가열유닛(120)의 개수에 대응하는 수만큼 적어도 하나를 포함하여 마련될 수 있다.

예를 들어, 도 1(a) 및 1(b)에 도시된 바와 같이, 상기 작업부온도감지센서(140)는 상기 이송대차(151)의 전진방향을 기준으로 후방에 상기 용접부(1)로부터 소정의 간격 이격되어 마련될 수 있다. 각각의 상기 작업부온도감지센서(140)는 상기 고주파가열유닛(120)에 의해 가열된 상기 용접부(1)의 온도를 각각 측정하여 상기 용접부(1)의 용접부 예열작업을 위한 적정온도 또는 작업자에 의해 사전 설정될 수 있는 특정온도에 도달하였는지를 감지할 수 있다.

상기 작업부온도감지센서(140)는 상기 용접부(1)의 온도 정보를 상기 제어부(110)에 송출하며, 상기 제어부(110)는 상기 용접부(1)가 용접부 예열작업을 위한 적정온도에 도달하지 않은 경우에는 상기 구동유닛(150)의 구동모터(153)의 회전속도를 감소시켜 상기 이송대차(151)의 이동속도를 감속시키도록 제어할 수 있다. 상기 이송대차(151)의 이동속도를 감속시킴으로써 상기 고주파가열유닛(120)이 상기 용접부(1)을 가열하는 시간이 증가되므로 향상된 품질의 용접부 예열작업을 수행할 수 있다.

기존에는 용접부(1)의 가열정도를 작업자의 감에 의해 예측하여 용접부 예열작업을 수행함으로써 용접부 예열작업 시간이 길어지고, 반복적으로 용접부 예열작업을 수행해야하는 경우가 빈번하였으며, 용접부 예열작업 품질이 떨어지는 문제점이 있었다.

그러나 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)에서는 상기 작업부온도감지센서(140)에 의해 용접부(1)의 온도를 감지하고, 온도 정보를 입력받은 제어부(110)가 상기 이송대차(151)의 이동속도를 조절하면서 용접부 예열작업을 수행하므로, 용접부 예열작업의 효율성 및 작업품질이 향상되는 효과를 가질 수 있다.

예를 들어, 도 1(a), 1(b) 및 도 6(a), 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(110)는 상기 유닛들의 작동 상태를 나타내는 디스플레이부(112)를 포함하는 조작부(111)를 더 포함하여 마련될 수 있다.

상기 조작부(111)에는 작업자가 요구하는 상기 이송대차(151)의 주행속도, 상기 용접부(1)의 온도 및 용접부 예열작업의 자동모드 또는 수동모드 여부를 설정할 수 있도록 적어도 하나의 입력버튼이 마련될 수 있으며, 상기 디스플레이부(112)에는 상기 이송대차(151)의 주행속도, 상기 냉각수온도감지센서(132)에 의해 감지된 냉각수의 온도, 상기 작업부온도감지센서(140)에 의해 감지된 상기 용접부(1)의 온도, 용접부 자동 예열장치(100)의 전원여부 및 용접부 예열작업의 자동모드 또는 수동모드 여부 등의 상태가 표시될 수 있다.

상기 제어부(110)에는 상기 디스플레이부(112)를 포함하는 조작부(111)가 마련됨으로써, 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)의 용접부 예열작업상태 및 용접부 예열작업조건 등을 작업환경을 고려하여 용이하게 조작할 수 있다.

이하에서는 일 실시 예로서, 본 발명의 실시 예에 의한 용접부 자동 예열장치(100)의 작동과정을 설명하기로 한다.

용접대상물의 용접부(1)을 자동적으로 용접부 예열작업하고자 하는 경우, 작업자는 상기 조작부(111)를 이용하여 상기 용접부 자동 예열장치(100)의 전원을 켜고, 요구되는 용접부 예열작업의 조건 등을 입력한다. 정교한 용접부 예열작업이 필요하여 작업자가 용접부 예열작업을 수동으로 수행하고자 하는 경우에는 조작부(111)를 이용하여 수동모드로 전환할 수 있다.

상기 용접부(1)이 중력에 반하는 방향인 경우에도, 상기 이송대차(151)의 가장자리부에 마련된 마그넷(155)에 의해 상기 용접부(1)과 상기 이송대차(151) 사이에 자력이 작용하여 상기 이송대차(151)의 저면과 상기 용접부(1)이 근접한 상태가 유지되므로 용접부 예열작업을 안정적으로 수행할 수 있다.

상기 조작부(111)를 통해 요구되는 용접부 예열작업의 조건이 입력된 후, 용접부 예열작업방향의 끝에 배치된 지지물에 상기 가이드브래킷(264)을 결속부재(265)를 이용하여 결속시킨다. 상기 이송대차(151)가 용접부 예열작업의 기준선(2)과 방향이 어긋난 상태에서 용접부 예열작업이 시작된 경우, 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)는 서로 다른 길이만큼 상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)로부터 각각 풀려져 나간 상태에서 상기 가이드브래킷(264)이 상기 지지물에 결속된다. 상기 제1와이어변위센서(263a)와 상기 제2와이어변위센서(263b)는 상기 제1롤부(262a)와 제2롤부(262b)에 각각 권선된 상기 제1와이어(261a)와 상기 제2와이어(261b)의 권선량을 측정하여 상기 제어부(110)에 정보를 송출한다.

상기 제1와이어변위센서(263a)와 상기 제2와이어변위센서(263b)로부터 정보를 입력받은 제어부(110)는 상기 구동유닛(150)에 포함된 제1구동모터(153a) 및 제2구동모터(153b)의 속도를 조절함으로써, 상기 제1구동모터(153a) 또는 상기 제2구동모터(153b)의 동력을 각각 전달받은 상기 한 쌍의 좌측 이송바퀴(152a) 또는 상기 한 쌍의 우측 이송바퀴(152b)는 서로 다른 속도로 구름운동을 수행하여 상기 이송대차(151)가 용접부 예열작업의 기준선(2) 과 일치시킨다.

상기 이송대차(151)와 용접부 예열작업의 기준선(2)의 방향이 일치된 후, 상기 이송대차(151)는 작업자가 상기 조작부(111)에 의해 입력한 주행속도에 맞춰 이동을 시작함과 동시에, 상기 고주파가열유닛(120)의 전원부(121)는 가열코일(122)에 고주파 전류를 인가하여 상기 용접부(1)의 가열을 수행한다.

상기 이송대차(151)가 용접부 예열작업을 위해 이동하던 중 상기 금속감지센서(123)에 의해 가열대상 부위가 금속이 아니거나, 또는 상기 용접부(1)에 금속이 아닌 물체, 예를 들어 가연성 물질이 존재함을 감지한 경우에는 상기 제어부(110)에 일정신호를 송출하고, 상기 제어부(110)는 상기 고주파가열유닛(120)의 작동을 중지시킬 수 있다.

상기 고주파가열유닛(120)에 근접하게 마련된 상기 냉각유닛(130)의 냉각유로(131)에는 냉각수가 공급되어 상기 고주파가열유닛(120)의 냉각작용을 돕고, 상기 냉각수온도감지센서(132)는 용접부 예열작업 중 상기 고주파가열유닛(120)이 적정범위를 초과하여 과도하게 과열됨으로써 냉각수의 이상과열을 감지한 경우에는 상기 제어부(110)에 상기 고주파가열유닛(120)의 작동을 중지시키는 신호를 송출할 수 있다. 신호를 입력받은 상기 제어부(110)는 상기 고주파가열유닛(120)의 전원부(121)에 공급되는 전원을 차단하여 상기 고주파가열유닛(120)의 작동을 중지시킬 수 있다.

상기 금속감지센서(123) 또는 상기 냉각수온도감지센서(132)에 의해 용접부 예열작업 중 발생할 수 있는 화재 또는 폭발 등의 위험을 미연에 방지함으로써, 작업장의 안전을 도모하고, 상기 용접부 자동 예열장치(100)의 내구연한 및 신뢰성을 향상시키는 효과를 가질 수 있다.

상기 이송대차(151)의 후방에는 상기 작업부온도감지센서(140)가 마련되어, 상기 용접부(1)의 가열온도를 감지할 수 있다. 상기 작업부온도감지센서(140)에 의해 상기 용접부(1)의 온도가 작업자가 설정한 온도에 도달하지 못함을 감지한 경우, 상기 작업부온도감지센서(140)는 상기 제어부(110)에 상기 이송대차(151)의 속도를 감속시키는 신호를 송출할 수 있다. 신호를 입력받은 제어부(110)는 상기 구동모터(153)의 회전속도를 낮추도록 제어하여 상기 고주파가열유닛(120)이 상기 용접부(1)을 충분히 가열시킬 수 있도록 상기 이송대차(151)의 이동속도를 감속시킬 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 용접부 예열작업이 진행된 후, 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)변위센서가 상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)에 각각 권선된 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)의 길이를 측정하여, 상기 이송대차(151)가 상기 가이드브래킷(264)에 도달하여 상기 제1 및 제2와이어(261a, 261b)가 상기 제1 및 제2롤부(262a, 262b)에 각각 모두 권선되었음을 감지한 때에는 상기 제어부(110)에 신호를 송출하고, 상기 제어부(110)는 상기 유닛들 및 상기 센서들의 작동을 자동으로 중지시킴으로써 용접부 예열작업이 완료될 수 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 상기 주행방향제어유닛(160)이 상기 와이어변위감지장치(260)로 이루어진 경우에 적용하여 설시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 주행방향제어유닛(160)이 레이저변위센서 또는 초음파센서로 이루어진 경우에도 동일하게 접목되어 이해되어야 한다.

상기와 같은 구성에 의해 용접부 예열작업이 자동적으로 이루어지므로, 작업자가 직접 용접부 예열작업을 수행하는 경우와는 달리, 작업자의 안전사고가 발생될 우려가 없고, 작업자의 작업 피로도를 현저히 낮추는 효과를 가진다.

또한 작업자의 감에 의해 용접부 예열작업을 하는 것이 아니라 온도감지센서를 이용하여 정확한 수치에 기인하여 용접부 예열작업이 이루어지므로 작업의 정확도 및 효율성이 향상되는 효과를 가진다.

뿐만 아니라, 고주파 가열방식을 이용하는 고주파가열유닛(120)에 의해 용접부(1)을 가열하므로 종래에 가열토치를 이용하여 작업을 수행하는 경우와는 달리, 화재 및 폭발의 위험을 방지할 수 있으며, 금속감지센서(123)에 의해 용접부(1)의 금속여부를 감지하므로 안전사고를 미연에 방지하는 효과도 발휘할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 : 용접부 자동 예열장치 110 : 제어부
120 : 고주파가열유닛 121 : 전원부
122 : 가열코일 123 : 금속감지센서
130 : 냉각유닛 131 : 냉각유로
132 : 냉각수온도감지센서 140 : 작업부온도감지센서
150 : 구동유닛 151 : 이송대차
152 : 이송바퀴 153 : 구동모터
155 : 마그넷 260 : 와이어변위감지장치
261a : 제1와이어 261b : 제2와이어
263a : 제1와이어변위센서 263b : 제2와이어변위센서
264 : 가이드브래킷 265 : 결속부재

Claims

용접대상물의 용접부를 고주파를 이용하여 가열하는 고주파가열유닛;
상기 용접부와 구름 접촉하여 이송운동을 발생시키는 구동유닛;
상기 구동유닛의 이동방향을 제어하도록 와이어변위감지장치로 이루어지는 주행방향제어유닛; 및
상기 유닛들을 제어하는 제어부;를 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제1항에 있어서,
상기 고주파가열유닛은
고주파 전류를 공급하는 전원부; 및
상기 전원부로부터 고주파 전류를 인가받아 상기 용접부에 유도전류를 발생시키는 가열코일;을 적어도 하나 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제2항에 있어서,
상기 고주파가열유닛은
상기 용접부의 금속여부를 감지하는 금속감지센서;를 더 포함하고,
상기 금속감지센서는 상기 용접부가 금속이 아니거나, 금속 외의 부재가 존재함을 감지한 경우, 상기 제어부는 상기 고주파가열유닛의 작동을 중지시키토록 제어하는 용접부 자동 예열장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고주파가열유닛의 과열을 방지하기 위해, 냉각수 유입구 및 유출구를 구비하는 냉각유로를 포함하는 냉각유닛;을 적어도 하나 더 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제4항에 있어서,
상기 냉각유닛은
상기 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도감지센서;를 더 포함하고,
상기 냉각수온도감지센서가 상기 냉각수의 온도가 정해진 범위를 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 고주파가열유닛의 작동을 중지시키토록 제어하는 용접부 자동 예열장치.
제1항에 있어서,
상기 구동유닛은
상기 고주파가열유닛과 상기 주행방향제어유닛 및 제어부가 장착되는 이송대차;
상기 이송대차가 상기 용접부를 따라 이동되도록 하는 복수의 이송바퀴; 및
상기 이송바퀴에 동력을 전달하는 구동모터;를 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제6항에 있어서,
상기 이송바퀴는
상기 이송대차의 이동방향을 기준으로 상기 이송대차의 좌측면 전측 및 후측에 각각 마련되는 한 쌍의 좌측 이송바퀴; 및
상기 이송대차의 우측면 전측 및 후측에 각각 마련되는 한 쌍의 우측 이송바퀴;를 포함하고,
상기 구동모터는 상기 좌측 이송바퀴에 동력을 전달하는 제1구동모터; 및
상기 우측 이송바퀴에 동력을 전달하는 제2구동모터;를 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제6항에 있어서,
상기 이송대차에는
상기 이송대차의 저면이 상기 용접부에 근접되게 유지시키는 마그넷이 적어도 하나 마련되는 용접부 자동 예열장치.
제7항에 있어서,
상기 주행방향제어유닛이 상기 이송대차의 이동방향이 용접부 예열작업의 기준선과 어긋남을 감지할 경우, 상기 제어부는 상기 제1구동모터 및 상기 제2구동모터의 회전속도를 달리하여 상기 구동유닛의 이동방향을 정렬토록 제어하는 용접부 자동 예열장치.
삭제
제1항에 있어서
상기 와이어변위감지장치는
제1 및 제2와이어;
상기 제1 및 제2와이어를 각각 감고 있으며 상기 제1 및 제2와이어의 길이 변화에 따라 각각 회전하는 제1 및 제2롤부;
상기 제1 및 제2롤부에 각각 감겨진 상기 제1 및 제2와이어의 권선량을 각각 측정하여 변위를 감지하는 제1 및 제2와이어변위센서;
상기 제1 및 제2와이어를 지지가능한 지지물에 결속 및 지지시키는 가이드브래킷; 및
상기 가이드브래킷을 상기 지지물에 결속시키는 결속부재;를 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제11항에 있어서,
상기 결속부재는 영구자석으로 마련되는 용접부 자동 예열장치.
용접대상물의 용접부를 고주파를 이용하여 가열하는 고주파가열유닛;
상기 용접부와 구름 접촉하여 이송운동을 발생시키는 구동유닛;
상기 구동유닛의 이동방향을 제어하도록 레이저변위센서 또는 초음파센서로 이루어지는 주행방향제어유닛; 및
상기 유닛들을 제어하는 제어부;를 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제6항에 있어서,
상기 이송대차에는
상기 고주파가열유닛에 의해 가열된 상기 용접부의 온도를 감지하는 작업부온도감지센서가 적어도 하나 마련되고,
상기 작업부온도감지센서가 상기 용접부의 온도를 감지하여 용접부 예열작업의 적정온도에 도달하지 않은 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터의 회전속도를 감소시켜 상기 구동유닛을 감속시키도록 제어하는 용접부 자동 예열장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 유닛들의 작동 상태를 나타내는 디스플레이부를 포함하는 조작부를 더 포함하는 용접부 자동 예열장치.
제8항에 있어서,
상기 이송대차는
알루미늄 또는 알루미늄합금 재질로 마련되는 용접부 자동 예열장치.