KR101556405B1 - 유로폼프레임 로봇용접장치 - Google Patents

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박진수
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Abstract

본 발명은 유로폼프레임 로봇용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 용접토치를 전후좌우, 승강이동시킴과 더불어 회전시키면서 다수의 프레임을 순차적으로 용접시키되, 유로폼프레임 용접 전후에 용접토치 선단으로 돌출된 와이어 길이가 손실되어 돌출된 와이어의 길이가 변하는 등의 이유로 용접토치의 위치가 세팅된 위치와 차이가 발생할 경우 이를 용이하게 조정하여 작업 오차를 줄여 정확한 용접 작업이 이루어질 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치에 관한 것이다.

Description

유로폼프레임 로봇용접장치{A robot welding machine for an Euro-form frame}
본 발명은 유로폼프레임 로봇용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 용접토치를 전후좌우, 승강이동시킴과 더불어 회전시키면서 다수의 프레임을 순차적으로 용접시키되, 유로폼프레임 용접 전후에 용접토치 선단으로 돌출된 용접와이어 길이가 손실되어 돌출된 용접와이어의 길이가 변하는 등의 이유로 용접토치의 위치가 세팅된 위치와 차이가 발생할 경우 이를 용이하게 조정하여 작업 오차를 줄여 정확한 용접 작업이 이루어질 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치에 관한 것이다.
일반적으로 유로폼은 건축물 시공시 필수적으로 사용되는 물품으로서, 다수의 가로프레임과 세로프레임 등이 용접 결합되어 형성되는 프레임이다.
종래에는 작업자가 수작업으로 용접 작업을 하였으나, 용접 작업 후 뒤틀림이 발생하고, 생산성이 저하되는 문제로 인해 자동으로 용접 작업이 이루어지도록 하는 기술들이 공개된 바 있다.
이와 같은 기술로, "유로폼의 프레임용 자동 용접장치"(한국 공개특허공보 제10-2004-0083857호, 특허문헌 1), "스틸폼 프레임용 자동 용접장치"(한국 공개특허공보 제10-2004-0103577호, 특허문헌 2)이 공개된 바 있다.
상기 특허문헌 1,2는 자동으로 이동하면서 부재들의 연결 부분을 용접하도록 함으로써 생산성을 향상시키고, 용접 작업 간에 발생하는 뒤틀림의 발생을 줄이도록 하였다.
상기 특허문헌 1,2의 기술은 생산성의 향상을 위해서 다수의 용접토치를 구비하여 순차 용접이 아닌 여러 용접토치가 동시에 여러 부위를 용접 처리하도록 하였다.
그런데, 이처럼 다수의 용접토치를 사용하기 위해서는 각 용접토치마다 가스, 전원, 용접와이어를 공급해야 하므로, 공급 설비가 증가하게 되고, 하나의 공급원에서 분할 공급하기 위해서는 분배 설비가 복잡해지는 문제점이 있다.
특히, 자동 용접을 진행하기 위해서는 제어수단을 활용하여 각 용접토치의 전후, 좌우, 상하 이동 거리 및 회전 각도가 설정되어 설정된 거리만큼 이동시키거나 회전시키게 되는데, 다수의 용접 작업 후 토치로 돌출된 용접와이어 길이가 짧아지거나 작업 중에 발생하는 충돌, 기온 변화 등의 다양한 환경 변수에 의해 용접토치의 위치가 지정된 위치에 위치하지 않게 된다.
즉, 종래의 기술들은 여러 환경 변수에 의해 지정된 위치에 용접토치가 위치하지 않을 경우 이를 보완할 수 없게 되어 결국 지정된 위치에서 용접이 이루어지지 않아 불량률이 높아지게 되는 문제점이 발생하게 된다.
이를 보완하기 위해 다수의 센서를 활용하는 방법을 생각할 수도 있으나, 센서의 정확도가 매우 높아야 되므로 센서 설비를 구축하기 위해서는 많은 설비와 비요이 소요되는 문제점이 발생하게 된다.
KR 10-2004-0083857호 (2004.10.06) KR 10-2004-0103577 (2004.12.09)
본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 용접토치를 전후좌우, 승강이동 및 회전시키는 이동회전장치와 별개로 작업자가 용접토치를 미세하게 상하로 이동시키고, 회전시킨 후 고정시킬 수 있도록 함으로써 용접 작업의 정확도를 향상시키려는 것이다.
또, 하나의 용접토치를 이용하여 순차적으로 용접 조립 작업이 이루어지되, 다수의 거치봉과, 가로밀착실린더, 세로밀착실린더를 통해 조립되는 부재들의 뒤틀림 발생을 최소화할 수 있게 하려는 것이다.
또한, 승강실린더를 이용하여 위치가 고정된 채 용접이 완료된 유로폼프레임을 간편하게 승강시켜 다음 공정으로 용이하게 이동시킬 수 있게 하려는 것이다.
더불어, 각 부재의 연결 부분에 대응되는 위치에 자석이 부착된 리브부착봉을 구비함으로써 리브들의 위치를 간편하게 고정시켜 용접할 수 있게 하려는 것이다.
더불어, 토치파지관에는 용접토치 상부를 향하도록 용접가스흡입관 및 흡입된 가스를 배출하는 용접가스배출관을 연결함으로써 용접시 발생하는 유해가스의 흡입이 토치파지관의 이동, 회전과 함께 이루어지도록 하여 유해가스의 처리가 효율적으로 이루어질 수 있게 하려는 것이다.
본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 서로 마주보는 두개의 가로프레임과, 두개의 가로프레임 사이에 위치되는 복수개의 세로프레임을 제어수단에 입력된 데이터에 따라 이동회전장치를 통해 이동되는 용접토치로 용접하여 유로폼프레임을 제조하는 유로폼프레임 로봇용접장치에 있어서, 복수개의 가로프레임과 세로프레임이 거치되는 용접테이블이 상부에 구비된 베이스프레임과, 일측이 이동회전장치를 통해 베이스프레임에 연결되고 이동회전장치에 의해 전후좌우 및 승강이동하면서 회전하며 내부에 길이방향을 따라 삽입홀이 천공된 토치이동수단과, 내부에 상부중공부가 길이방향을 따라 형성되어 있어 토치이동수단의 하부 외주면에 끼워지는 상부몸체가 구비되고 상부몸체의 하부에는 상부중공부보다 작은 내경을 지닌 하부중공부가 내부에 형성되고 외주면에 복수개의 수직절개홈이 형성된 하부몸체가 구비되어 있는 토치파지관과, 상부에는 토치이동수단을 관통하는 용접케이블이 연결되며 상부가 토치파지관의 하부중공부에 관통개재되면서 하부몸체의 외주면을 감싸 가압되게 설치되는 클램프에 의해 토치파지관에 연결설치되는 용접토치와, 토치파지관의 상부몸체에 관통설치되어 나사체결되면서 토치이동수단에 토치파지관을 선택적으로 고정시키는 고정부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 용접토치를 전후좌우, 승강이동 및 회전시키는 이동회전장치와 별개로 작업자가 용접토치를 미세하게 상하로 이동시키고, 회전시킨 후 고정시킬 수 있도록 함으로써 용접 작업의 정확도가 향상된다.
또, 하나의 용접토치를 이용하여 순차적으로 용접 조립 작업이 이루어지되, 다수의 거치봉과, 가로밀착실린더, 세로밀착실린더를 통해 조립되는 부재들의 뒤틀림 발생을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 승강실린더를 이용하여 위치가 고정된 채 용접이 완료된 유로폼프레임을 간편하게 승강시켜 다음 공정으로 용이하게 이동시킬 수 있게 된다.
더불어, 각 부재의 연결 부분에 대응되는 위치에 자석이 부착된 리브부착봉을 구비함으로써 리브들의 위치를 간편하게 고정시켜 용접할 수 있게 된다.
더불어, 토치파지관에는 용접토치 상부를 향하도록 용접가스흡입관 및 흡입된 가스를 배출하는 용접가스배출관을 연결함으로써 용접시 발생하는 유해가스의 흡입이 토치파지관의 이동, 회전과 함께 이루어지도록 하여 유해가스의 처리가 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치를 이용하여 유로폼프레임이 조립된 상태를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에서 토치이동수단, 토치파지관, 커플링의 결합 상태를 나타낸 부분절단 분해 사시도
도 3은 본 발명에서 용접토치의 위치 조정 예를 나타낸 부분절단 사시도
도 4는 본 발명에서 유로폼프레임 로봇용접장치를 나타낸 사시도
도 5는 본 발명에서 제조된 유로폼프레임이 승강된 상태를 나타낸 사시도
도 6은 본 발명에서 리브의 설치 상태를 나타낸 분해 사시도
도 7은 본 발명에서 토치이동수단에 용접가스배출관 및 흡입관이 연결된 상태를 나타낸 단면 개략도
도 8은 본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치의 초기 작동 상태를 나타낸 평면개략도
도 9는 도 8에 이어 하나의 가로프레임 양측에 세로프레임를 위치시킨 상태의 평면개략도
도 10은 도 9에 이어 양측 세로프레임 내측에 다수의 세로프레임를 추가로 위치시킨 상태의 평면개략도
도 11은 도 10에 이어 또 다른 가로프레임을 연결한 상태의 평면개략도
도 12는 도 11에 이어 보강프레임을 연결한 상태를 나타낸 평면개략도
도 13은 도 12에 이어 리브를 연결한 상태를 나타낸 평면개략도
도 14는 본 발명에서 이동회전장치에 복수개의 토치이동수단이 연결설치된 상태의 사시개략도
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치는 도 1 내지 14에 도시된 바와 같이 서로 마주보는 두개의 가로프레임(1a)과, 두개의 가로프레임(1a) 사이에 위치되는 복수개의 세로프레임(1b)을 통상의 CPU나 PLC를 포함하여 이루어진 제어수단(도시하지 않음)에 입력된 데이터에 따라 이동회전장치(4)를 통해 이동되는 용접토치(9)로 자동 용접하여 유로폼프레임(1)을 제조하도록 이루어져 있다.
이때, 외곽의 세로프레임(1b)과, 이와 인접한 세로프레임(1b) 사이에는 보강프레임(1c)이 추가적으로 위치된 채 용접시켜 보강프레임(1c)이 구비된 유로폼프레임(1)을 제조하거나, 가로프레임(1a)과 양쪽 끝에 위치하는 세로프레임(1b)이 연결되는 내측 모서리 부분에 리브(1d)가 추가로 위치된 채 용접시켜 리브(1d)가 구비된 유로폼프레임(1)을 제조할 수도 있다.
이를 위한 본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치는 크게 베이스프레임(3), 토치이동수단(5), 토치파지관(8), 용접토치(9), 고정부재(11)를 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 구성요소인 베이스프레임(3)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 다수의 수직 및 수평 부재가 서로 결합되어 있고, 복수개의 가로프레임(1a)과 세로프레임(1b)이 거치되는 용접테이블(2)이 상부에 구비되어 있다.
용접테이블(2)은 후방측에 후술하는 이동회전장치(4)의 지지를 위한 다수의 수직지지부재(3a)가 설치되어 있다.
또한, 상기 용접테이블(2)은 상면부에 용접토치(9)의 초기 위치를 나타내는 세팅봉(12)이 상향 돌출되게 설치되어 있어 용접 전 또는 후에 상기 고정부재(11)를 이용하여 토치파지관(8)을 회전 또는 이동시켜 용접토치(9)의 끝단이 세팅봉(12)과 접하도록 초기 세팅설정하도록 할 수 있다.
이러한 세팅은 이동회전장치(4) 및 용접토치(9)와 전기적으로 연결되어 이동회전장치(4) 및 용접토치(9)의 작동을 제어하는 통상의 CPU나 PLC를 포함하여 이루어진 제어수단(도시하지 않음)을 통해 이루어지게 된다.
이는 후술하는 토치파지관(8)을 통한 용접토치(9)의 위치 조정시 용이한 조정 작업을 할 수 있게 해주게 된다.
본 발명의 구성요소인 토치이동수단(5)은 일측이 이동회전장치(4)를 통해 베이스프레임(3)에 연결되고 이동회전장치(4)에 의해 전후좌우 및 승강이동하면서 회전하도록 이루어져 있다.
아울러, 내부에 길이방향을 따라 삽입홀(5a)이 천공되어 있다.
이동회전장치(4)는 다수의 레일 부재, 이동부재 및 레일부재 상에서 이동부재를 이동시키기 위한 엑츄에이터 체인 컨베이어 등 공지된 기술이 적용될 수 있다.
도 2에는 이러한 이동회전장치(4)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.
도면의 실시예에는 이동회전장치(4)가 가로방향레일부재(13), 가로방향이동장치(14), 세로방향이동장치(15), 수직방향이동장치(16), 회전장치(17)로 구성된 예가 도시되어 있다.
도면을 보면, 가로방향레일부재(13)가 상기 수직지지부재(3a)와 연결되어 있으며, 가로방향레일부재(13)는 용접테이블(2) 상부에 가로프레임(1a)과 평행한 방향으로 설치되어 있다.
더불어, 가로방향이동장치(14)가 가로방향레일부재(13)와 레일 방식으로 연결되어 가로방향레일부재(13)를 따라 가로방향으로 이동하도록 이루어져 있다.
가로방향이동장치(14)의 이동은 가로방향레일부재(13) 일측에 모터가 설치되고, 모터에 의해 회전하며 외주면에 나사산이 있는 스크류축이 구비되는 한편, 상기 가로방향이동장치(14)에는 내주면이 스크류축과 나사결합되어 이동하도록 홀이 형성되도록 하여 모터의 구동에 의해 가로방향이동장치(14)가 이동하도록 할 수 있다.
또 가로방향이동장치(14)와 가로방향레일부재(13)를 체인이나 벨트로 연결한 후 체인 또는 벨트를 구동시키는 모터를 설치하여 이동하도록 구성될 수도 있다.
또는 모터 대신 유압 엑츄에이터를 활용하여 직접적으로 가로방향이동장치(14)를 이동시킬 수 있다.
세로방향이동장치(15)는 가로방향이동장치(14)와 레일 방식으로 연결되어 세로방향으로 이동하도록 되어 있다.
세로방향이동장치(15)의 구동 역시 가로방향이동장치(14)와 마찬가지로, 모터, 유압 엑츄에이터 등을 통해 이동될 수 있다.
세로방향이동장치(15)에는 도시된 것처럼 수직방향이동장치(16)가 레일 방식으로 연결되어 세로방향이동장치를 따라 수직 방향으로 이동하도록 설치되어 있다.
수직방향이동장치(16) 역시 모터나 유압 엑츄에이터에 의해 작동될 수 있다.
회전장치(17)는 상기 수직방향이동장치(16)와 일측이 연결되어 있고, 타측은 상기 토치이동수단(5)과 연결되어 있으며, 상기 토치이동수단(5)을 회전시키도록 이루어져 있다.
도면을 살펴보면, 수직방향이동장치(16)와 일측이 연결되고, 타측에는 홀이 형성되어 토치이동수단(5)의 상부가 끼워지는 브라켓(17a)이 설치되어 있고, 브라켓(17a) 일측에는 회전하는 모터(17b)가 연결 설치되어 있으며, 상기 모터(17b)와 토치이동수단(5)은 기어 또는 벨트, 체인 등을 통해 연결되어 모터(17b)의 회전에 의해 상기 토치이동수단(5)이 회전되도록 회전장치(17)가 구성되어 있다.
상기와 같은 이동회전장치(4)는 상술한 통상의 CPU나 PLC를 포함하여 이루어진 제어수단의 제어에 의해 구동하게 되며, 상기 제어수단은 각 장치의 이동 거리, 방향, 회전 각도를 용접토치(9) 선단의 용접와이어(9b)가 이동 및 회전하는 것에 따른 데이터를 기초로 프로그래밍되어 작동시키게 된다.
본 발명의 구성요소인 토치파지관(8)은 상부몸체(6)와, 상부몸체(6)와 일체로 이루어진 하부몸체(7)로 구성되어 있다.
상부몸체(6)는 상부중공부(6a)가 길이방향을 따라 형성되어 있어 토치이동수단(5)의 하부 외주면에 끼워진다.
보다 구체적으로, 토치이동수단(5) 하부 외주면이 상부중공부(6a) 내부로 삽입된다.
상부몸체(6) 외주면에는 후술하는 고정부재(11)가 체결되기 위하여 체결홀(6b)가 형성될 수 있다.
하부몸체(7)는 상기 상부몸체(6) 하부에 형성되어 있되 내부는 상부중공부(6a)와 연통되되 내경이 상부중공부보다 작은 하부중공부(7a)가 형성되어 있다.
아울러 하부몸체(7) 외주면 둘레를 따라 하부중공부(7a)와 연통되는 복수개의 수직절개홈(7b)이 형성되어 있다.
하부몸체(7)에는 후술하는 클램프(10)와의 체결을 위해 내주면에 나사산이나 수평 방향의 가이드 홈이나 돌기 등이 형성될 수 있다.
본 발명의 구성요소인 용접토치(9)는 상부에는 토치이동수단(5)을 관통하는 용접케이블(9a)이 연결되며 상부가 토치파지관(8)의 하부중공부(7a)에 관통개재되면서 하부몸체(7)의 외주면을 감싸 가압되게 설치되는 클램프(10)에 의해 토치파지관(5)에 연결설치된다.
용접케이블(9a) 내부에는 용접토치(9)로 전원, 실드 가스, 용접와이어 등을 공급하기 위하여 외부 전원과 연결되는 전선, 제어수단과 연결되는 전선, 이산화탄소와 같은 실드 가스가 이동하기 위한 호스, 송급장치와 연결된 용접와이어 등이 내부에 삽입된다.
더불어, 용접 작업시 접지가 이루어지기 위하여 용접테이블(2) 일측에는 접지선(미도시)이 연결 설치된다.
용접와이어(9b)는 전극 사이의 방전에 의해 발생하는 아크를 통해 발열이 발생할 때 고온에 의해 녹아 접합부분을 메우게 된다.
이러한 용접토치(9)는 클램프(10)에 의해 토치파지관(8)에 고정 결합된다.
클램프(10)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 토치파지관(8)의 하부몸체(7) 외주면을 감싸 가압하여 용접토치(9)를 하부중공부(7a) 내주면과 밀착시켜 고정시키도록 이루어져 있다.
도시된 클램프(10)는 양단이 서로 분리된 링 형상을 취하고, 분리된 부분을 연결하는 볼트(10a)가 설치되어 볼트(10a)를 조여 분리된 부분이 서로 인접되어 밀착되도록 되어 있으며, 이를 통해 하부몸체(7) 외주면을 가압하게 되면, 하부몸체(7)는 수직절개홈(7b)을 통해 내경이 점차 작아지게 되고 이를 통해 용접토치(9)와 밀착되어 고정된다.
상기한 클램프(10)는 일 실시예에 불과한 것으로 용접토치(9)를 하부몸체(7)에 고정시킬 수 있다면, 공지된 다양한 클램프들이 적용될 수 있다 할 것이다.
본 발명의 구성요소인 고정부재(11)는 상기 토치파지관(8)의 상부몸체(6)에 형성되어 있는 체결홀(6b)에 관통 설치되어 나사체결되면서 토치이동수단(5)에 토치파지관(8)을 선택적으로 고정시키도록 이루어져 있다.
구체적으로 고정부재(11)를 상부몸체(6) 외측을 향하도록 한 다음 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 하부몸체(7)가 용접토치(9)를 고정하고 있는 토치파지관(8)을 상부나 하부로 이동시키면서 회전시키고, 다시 고정부재(11)를 반대로 회전시켜 토치이동수단(5)과 토치파지관(8)을 고정시킴으로써 미세한 용접토치(9)의 위치를 조정할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치는 여러 프레임들을 순차적으로 용접테이블(2) 위에 거치한 후 거치된 프레임들의 유동을 방지한 채 용접토치(9)가 통상의 CPU나 PLC를 포함하여 이루어진 제어수단의 제어 및 이를 통한 이동회전장치(4)에 의해 순차적으로 이동, 회전하면서 용접을 실시하게 된다.
이때, 초기에 여러 프레임들을 프로그래밍된 정위치에 위치시키지 못할 경우 잘못된 용접이 이루어지게 된다.
이를 위해 용접테이블(2)에는 가로프레임(1a) 및 세로프레임(1b)들을 지지하여 정위치시키도록 함이 바람직하다.
즉, 다수의 거치봉(18)을 용접테이블(2)에 설치하여 가로프레임(1a) 및 세로프레임(1b)을 지지하는 것이다.
구체적으로, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 용접테이블(2)은 후방 가로프레임(1a) 후방면과 접하도록 이루어진 복수개의 외곽가로거치봉(18a)이 설치되어 있다.
또, 좌우 양단 세로프레임(1b) 외측면과 접하도록 이루어진 복수개의 외곽세로거치봉(18b)이 설치되어 있다.
또한, 양단 세로프레임(1b) 사이에 위치한 중간의 세로프레임(1b) 일측면과 접하도록 이루어진 복수개의 내부세로거치바(18c)가 설치되어 있다.
더불어, 좌우 양단 세로프레임(1b)과 인접한 세로프레임(1b)을 연결하는 보강프레임(1c) 일측면과 접하도록 이루어진 복수개의 내부보조거치바(18d)가 설치될 수 있다.
또한, 용접테이블(2)에는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 가로프레임(1a) 및 양단 외곽의 세로프레임(1b)의 바닥면을 지지하는 외곽저부지지봉(18e)이 설치될 수 있다.
도면에서 외곽저부지지봉(18e)은 원형의 형상을 취하는데, 플레이트(18g)에 의해 용접테이블(2)과 연결된다.
또, 세로프레임(1b) 중 양측 외곽을 제외한 중앙부 세로프레임(1b) 및 보강프레임(1c)들은 도면과 같이 "L"자형 단면 형상을 가질 수 있는데, 이를 위해 상기한 내부세로거치바(18c)나 내부보조거치바(18d)에는 각각 원형으로 형성된 채 돌출되어 각각 세로프레임(1b) 및 보강프레임(1c) 저부를 지지하는 내부저부지지봉(18f)을 추가 설치하여 각 프레임들을 용이하게 위치시킬 수 있게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 여러 프레임들을 정위치에 위치시킴에 있어 위치시키는 과정 또는 위치시킨 후 프레임들의 이탈 및 뒤틀림을 방지한 채 용접이 이루어져야 한다.
이를 위해 상기 용접테이블(2)은 좌우 양측 외곽부분에 가로밀착실린더(19a)가 설치되어 있고 양측 가로밀착실린더(19a)의 피스톤 끝단 사이에는 밀착바(19)가 설치되어 있어 전방 가로프레임(1a)을 후방 가로프레임(1a) 방향으로 밀어 두 개의 가로프레임(1a) 및 복수개의 세로프레임(1b)이 맞닿는 부분이 밀착되게 할 수 있다.
또, 상기 용접테이블(2)은 좌우 양측 내곽부분에 세로밀착실린더(20)가 설치되어 있어 두 가로프레임(1a) 양측 끝단 사이에 위치되는 외측 세로프레임(1b)들을 각각 외곽세로거치봉(18b) 방향으로 밀어 각 세로프레임(1b)이 외곽세로거치봉(18b)에 밀착되게 할 수 있다.
상기 가로밀착실린더(19a) 및 세로밀착실린더(20)를 통해 밀착 작업을 하게 되면 각 프레임들을 정위치에 고정된 상태가 유지되도록 하여 용접 작업시 뒤틀림을 방지할 수 있게 된다.
가로밀착실린더(19a) 및 세로밀착실린더(20)는 각각 용접테이블(2)에 고정 설치된 유압 또는 공압 엑츄에이터로 구성될 수 있다.
더불어, 상기와 같은 구성에서 용접을 통한 조립이 완료되어 제조된 유로폼프레임(1)을 용이하게 꺼내 다음 공정으로 이송할 수 있도록 도 5에 도시되어 있는 것처럼 용접테이블(2)에는 보강프레임(1c)의 설치 위치에 대응되는 부분에 승강실린더(21)가 설치되어 있고, 승강실린더(21)에 승강바(21a)가 설치되어 있어 승강바(21a)가 보강프레임(1c)을 상방으로 밀어 보강프레임(1c)이 승강되게 구성될 수 있다.
승강실린더(21) 역시 용접테이블(2)에 고정 설치된 유압 또는 공압 엑츄에이터로 구성될 수 있다.
이때, 승강바(21a)는 양단부가 상기 가로프레임(1a)의 저부까지 위치하도록 하여 가로프레임(1a) 및 보강프레임(1c)을 동시에 밀어 승강시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 로봇용접장치는 리브(1d)까지 로봇 용접시켜 유로폼프레임(1)을 자동으로 제조할 수도 있다.
구체적으로 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 상기 용접테이블(2)은 가로프레임(1a)과 세로프레임(1b)이 연결되는 내측 모서리 부분에 리브부착봉(22)이 설치될 수 있다.
리브부착봉(22)에는 상면에 자석(22a)이 설치되어 있어 리브부착봉(22)에 삼각형 형상의 리브(1d)를 자석(22a)에 부착시킨 상태로 리브(1d)와 가로프레임(1a) 및 세로프레임(1b)을 용접 고정시킬 수 있다.
더불어, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 토치이동수단(5)은 일측 하부에 내부가 빈 관 형태로 이루어져 있으며 하단이 용접토치(9) 선단 상부에 위치하는 용접가스흡입관(23)이 연결되도록 구성될 수 있다.
또, 토치이동수단(5)의 상측 외주면에는 용접가스배출관(24)이 삽입홀(5a)과 연통된 채 설치되고, 삽입홀(5a) 내주면과 용접케이블(9a) 사이에 용접가스배출통로(5b)가 형성되도록 구성될 수 있다.
이러한 구성은 용접가스배출관(24)을 가스흡입펌프(미도시)와 연결하여 용접시 발생하는 유해 가스를 용접가스배출관(24)을 통해 별도로 포집, 처리할 수 있게 한 것이다.
이때, 용접가스배출통로(5b)는 토치이동수단(5) 내부 삽입홀(5a)로 용접케이블(9a)이 관통하는 바, 삽입홀(5a)의 상단 및 하단은 밀폐시켜 용접시 발생하는 가스가 용접가스배출관(24)이 아닌 삽입홀(5a) 상부나 하부로 배출되는 것을 방지함이 바람직하다.
또는 용접가스배출통로(5b)에 용접가스배출관(24)과 용접가스흡입관(23)을 연결하는 호스를 연결하여 설치될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 유로폼프레임 로봇용접장치의 다른 실시예로서, 도 14에 도시된 바와 같이 이동회전장치(4)에 복수개의 토치이동수단(5)이 설치되도록 하고 각각의 토치이동수단(5)이 전후좌우 및 승강이동되면서 회전되도록 하여 복수개의 토치이동수단(5)에 각각 설치되는 용접토치(9)가 용접구간을 나누어 하나의 유로폼프레임(1)을 용접함으로써 유로폼프레임(1)의 용접시간을 단축시켜 생산효율성을 극대화시킬 수 있도록 되어 있다.
이와 같은 경우에는 서로 마주보는 두개의 가로프레임(1a)과, 두개의 가로프레임(1a) 사이에 위치되는 복수개의 세로프레임(1b)을 제어수단에 입력된 데이터에 따라 이동회전장치(4)를 통해 이동되는 용접토치(9)로 용접하여 유로폼프레임(1)을 제조하는 유로폼프레임 로봇용접장치에 있어서, 복수개의 가로프레임(1a)과 세로프레임(1b)이 거치되는 용접테이블(2)이 상부에 구비된 베이스프레임(3)과, 일측이 이동회전장치(4)를 통해 베이스프레임(3)에 연결되고 이동회전장치(4)에 의해 각각 전후좌우 및 승강이동하면서 회전하며 내부에 길이방향을 따라 삽입홀(5a)이 천공된 복수개의 토치이동수단(5)과, 내부에 상부중공부(6a)가 길이방향을 따라 형성되어 있어 각 토치이동수단(5)의 하부 외주면에 끼워지는 상부몸체(6)가 구비되고 상부몸체(6)의 하부에는 상부중공부(6a)보다 작은 내경을 지닌 하부중공부(7a)가 내부에 형성되며 외주면에 복수개의 수직절개홈(7b)이 형성된 하부몸체(7)가 구비되어 있는 토치파지관(8)과, 상부에는 복수개의 토치이동수단(5)을 각각 관통하는 용접케이블(9a)이 연결되며 상부가 각 토치파지관(8)의 하부중공부(7a)에 관통개재되면서 하부몸체(7)의 외주면을 감싸 가압되게 설치되는 클램프(10)에 의해 토치파지관(5)에 연결설치되는 용접토치(9)와, 토치파지관(8)의 상부몸체(6)에 관통설치되어 나사체결되면서 각 토치이동수단(5)에 토치파지관(8)을 선택적으로 고정시키는 고정부재(11)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 이동회전장치(4)는 용접테이블(2) 상부에 가로프레임(1a)과 평행한 방향으로 설치된 하나의 가로방향레일부재(13)가 구비되고 하나의 가로방향레일부재(13)에는 일측이 가로방향레일부재(13)에 연결되어 가로방향레일부재(13)를 따라 가로방향으로 이동하는 복수개의 가로방향이동장치(14)가 설치되며, 복수개의 가로방향이동장치(14)에는 일측이 가로방향이동장치(14)에 연결되어 세로방향으로 이동하는 세로방향이동장치(15)가 각각 설치되고, 각 세로방향이동장치(15)에는 일측이 세로방향이동장치(15)와 연결되어 수직방향으로 이동하는 수직방향이동장치(16)가 설치되며, 각 수직방향이동장치(16)에는 일측이 수직방향이동장치(16)와 연결된 회전장치(17)가 각각 설치되어 있되 각 회전장치(17)의 타측에는 토치이동수단(5)이 연결설치되어 회전장치(17)에 의해 회전구동되도록 되어 있다.
이하에서는 본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치의 작동 예에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 초기에 용접테이블(2) 상면 후방에 가로프레임(1a)이 설치된 상태로 가로프레임(1a) 외측면은 외곽가로거치봉(18a)에 지지된다.
더불어, 가로프레임(1a)의 저부는 외곽저부지지봉(18e)에 의해 지지된다.
도9는 도 8의 상태에서 가로프레임(1a) 양단에 두 개의 세로프레임(1b)을 설치한 상태로, 두 세로프레임(1b)의 외측면은 상술한 외곽세로거치봉(18b)에 의해 지지된 상태가 되며, 내측면은 세로밀착실린더(20)가 외곽세로거치봉(18b) 방향으로 밀어 정위치에 지지된 상태가 된다.
도 10은 도 9에 이어 양단 사이의 중간 부분의 세로프레임(1b)들이 설치된 상태로, 각 세로프레임(1b)들은 일측면은 내부세로거치바(18c)에 의해 지지되고, 바닥면은 내부저부지지봉(18f)에 의해 지지된 상태가 된다.
그런 다음 도 11에 도시된 바와 같이 전방 측 가로프레임(1a)을 설치하는데, 가로밀착실린더(19a)의 작동에 의해 밀착바(19)가 전방 가로프레임(1a)을 후방 가로프레임(1a) 방향으로 밀어 두 개의 가로프레임(1a) 및 복수개의 세로프레임(1b)이 맞닿는 부분이 밀착되게 한다.
이 상태는 두 가로프레임(1a)과 외곽 세로프레임(1b)들이 모두 정위치에 고정된 상태를 이루게 된다.
이어 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 외곽 세로프레임(1b)과, 이와 인접한 세로프레임(1b) 사이에 보강프레임(1c)를 위치시킨다.
가로프레임(1a)과 세로프레임(1b)들이 정위치에 위치하고 있어 보강프레임(1c)은 용이하게 끼워 설치될 수 있다.
보강프레임(1c) 역시 내부보조거치바(18d) 및 내부저부지지봉(18f)에 의해 일측면과 바닥면이 지지되게 된다.
이어 도 13에 도시되어 있는 바와 같이 리브부착봉(22)에 리브(1d)를 부착한다.
그런 다음, 용접토치(9)에 연결되어 있는 용접와이어(9b) 선단이 세팅봉(12)과 접하고 있는 지 확인한 후 제어수단에 구비된 입력버튼 등을 이용하여 용접 작업을 시작하게 된다.
용접 작업은 제어수단의 제어에 의해 기 정해진 코스대로 상기 이동회전장치(4)를 제어하여 용접토치(9)가 이동 및 회전하게 되며, 더불어 용접토치(9)에 실드 가스, 전원, 용접와이어의 공급을 제어하여 용접이 이루어지게 된다.
용접이 완료된 후에는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 승강실린더(21)가 조립된 유로폼프레임(1)을 승강시킨 후 작업자가 완성된 유로폼프레임(1)을 후속 공정으로 이송시킨다.
상기와 같은 작동을 다수 반복함에 따라 용접토치(9)의 위치가 지정된 위치에 위치하지 않게 되는 경우 도 3에 도시되어 있는 것처럼 고정부재(11)를 토치파지관(8) 외측으로 이동시켜 토치파지관(8)과 토치이동수단(5) 사이의 고정을 해제하고, 이어 토치파지관(8)을 상하 이동시키거나 회전시켜 세팅봉(12) 선단에 용접 와이어(9b)가 접하도록 조정한 후 다시 고정부재(11)로 토치파지관(8)과 토치이동수단(5)을 고정시켜 용접토치(9)가 정확한 지점을 따라 이동, 회전하도록 하면 된다.
본 발명의 유로폼프레임 로봇용접장치는 상술한 사각형 형상의 유로폼프레임 뿐만 아니라 다양한 형상의 유로폼프레임의 용접 조립에도 변형되는 방식 또는 부분적으로 적용될 수 있다 할 것이다.
1 : 유로폼프레임 1a : 가로프레임
1b : 세로프레임 1c : 보강프레임
1d : 리브 2 : 용접테이블
2a : 지지부재 3 : 베이스프레임
3a : 수직지지부재 4 : 이동회전장치
5 : 토치이동수단 5a : 삽입홀
5b : 용접가스배출통로 6 : 상부몸체
6a : 상부중공부 6b : 체결홀
7 : 하부몸체 7a : 하부중공부
7b : 수직절개홈 8 : 토치파지관
9 : 용접토치 9a : 용접케이블
9b : 용접와이어 10 : 클램프
10a : 볼트 11 : 고정부재
12 : 세팅봉 13 : 가로방향레일부재
14 : 가로방향이동장치 15 : 세로방향이동장치
16 : 수직방향이동장치 17 : 회전장치
17a : 브라켓 17b : 모터
18 : 거치봉 18a : 외곽가로거치봉
18b : 외곽세로거치봉 18c : 내부세로거치바
18d : 내부보조거치바 18e : 외곽저부지지봉
18f : 내부저부지지봉 18g : 플레이트
19 : 밀착바 19a : 가로밀착실린더
20 : 세로밀착실린더 21 : 승강실린더
21a : 승강바 22 : 리브부착봉
22a : 자석 23 : 용접가스흡입관
24 : 용접가스배출관

Claims (10)

  1. 서로 마주보는 두개의 가로프레임(1a)과, 두개의 가로프레임(1a) 사이에 위치되는 복수개의 세로프레임(1b)을 제어수단에 입력된 데이터에 따라 이동회전장치(4)를 통해 이동되는 용접토치(9)로 용접하여 유로폼프레임(1)을 제조하는 유로폼프레임 로봇용접장치에 있어서, 복수개의 가로프레임(1a)과 세로프레임(1b)과 보강프레임(1c)이 거치되는 용접테이블(2)이 상부에 구비된 베이스프레임(3)과, 일측이 이동회전장치(4)를 통해 베이스프레임(3)에 연결되고 이동회전장치(4)에 의해 전후좌우 및 승강이동하면서 회전하며 내부에 길이방향을 따라 삽입홀(5a)이 천공된 토치이동수단(5)과, 내부에 상부중공부(6a)가 길이방향을 따라 형성되어 토치이동수단(5)의 하부 외주면에 끼워지는 상부몸체(6)가 구비되고 상부몸체(6)의 하부에는 상부중공부(6a)보다 작은 내경을 지닌 하부중공부(7a)가 내부에 형성되고 외주면에 복수개의 수직절개홈(7b)이 형성된 하부몸체(7)가 구비되어 있는 토치파지관(8)과, 상부에 토치이동수단(5)을 관통하는 용접케이블(9a)이 연결되며 상부가 토치파지관(8)의 하부중공부(7a)에 관통개재되면서 하부몸체(7)를 감싸 가압되게 설치되는 클램프(10)에 의해 토치파지관(5)에 연결설치되는 용접토치(9)와, 토치파지관(8)의 상부몸체(6)에 관통설치되어 나사체결되면서 토치이동수단(5)에 토치파지관(8)을 선택적으로 고정시키는 고정부재(11)를 포함하여 구성되되, 상기 용접테이블(2)은 보강프레임(1c)의 설치위치에 대응되는 부분에 승강바(21a)가 구비된 승강실린더(21)가 설치되어 있어 승강바(21a)가 보강프레임(1c)을 상방으로 밀어 승강되게 하는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 용접테이블(2)은 상면부에 용접토치(9)의 초기 위치를 나타내는 세팅봉(12)이 상향 돌출되게 설치되어 있어 용접 전 또는 후에 고정부재(11)를 이용하여 토치파지관(8)을 회전 또는 이동시켜 용접토치(9)의 끝단이 세팅봉(12)과 접하도록 초기 세팅설정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 이동회전장치(4)는 용접테이블(2) 상부에 가로프레임(1a)과 평행한 방향으로 설치되어 있는 가로방향레일부재(13)와, 가로방향레일부재(13)에 일측이 연결된 채 가로방향레일부재(13)를 따라 가로방향으로 이동하는 가로방향이동장치(14)와, 가로방향이동장치(14)에 일측이 연결된 채 세로방향으로 이동하는 세로방향이동장치(15)와, 세로방향이동장치(15)와 일측이 연결된 채 수직방향으로 이동하는 수직방향이동장치(16)와, 수직방향이동장치(16)와 일측이 연결되어 있고 타측은 토치이동수단(5)과 연결되어 있으며 토치이동수단(5)을 회전시키는 회전장치(17)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 용접테이블(2)은 후방 가로프레임(1a) 후방면과 접하도록 이루어진 복수개의 외곽가로거치봉(18a)이 설치되어 있고 좌우 양단 세로프레임(1b) 외측면과 접하도록 이루어진 복수개의 외곽세로거치봉(18b)이 설치되어 있으며 양단 세로프레임(1b) 사이에 위치한 세로프레임(1b) 일측면과 접하도록 이루어진 복수개의 내부세로거치바(18c)가 설치되어 있고 좌우 양단 세로프레임(1b)과 인접한 세로프레임(1b)을 연결하는 보강프레임(1c) 일측면과 접하도록 이루어진 복수개의 내부보조거치바(18d)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 용접테이블(2)은 좌우 양측 외곽부분에 가로밀착실린더(19a)가 설치되어 있고 양측 가로밀착실린더(19a)의 피스톤 끝단 사이에는 밀착바(19)가 설치되어 있어 전방 가로프레임(1a)을 후방 가로프레임(1a) 방향으로 밀어 두 개의 가로프레임(1a) 및 복수개의 세로프레임(1b)이 맞닿는 부분이 밀착되게 하며, 상기 용접테이블(2)의 좌우양측 내곽부분에는 세로밀착실린더(20)가 설치되어 있어 두 가로프레임(1a) 양측 끝단 사이에 위치되는 외측 세로프레임(1b)들을 각각 외곽세로거치봉(18b) 방향으로 밀어 각 세로프레임(1b)이 외곽세로거치봉(18b)에 밀착되게 하는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 용접테이블(2)은 가로프레임(1a)과 양쪽 끝에 위치하는 세로프레임(1b)이 연결되는 내측 모서리 부분에 상방으로 돌출되며 상면에 자석(22a)이 설치되어 있는 리브부착봉(22)이 설치되어 있어 리브부착봉(22)에 삼각형 형상의 리브(1d)를 자석(22a)에 부착시킨 상태로 리브(1d)와 가로프레임(1a) 및 세로프레임(1b)을 용접 고정시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  8. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 토치이동수단(5)은 일측 하부에 내부가 빈 관 형태로 이루어져 있으며 하단이 용접토치(9) 선단 상부에 위치하는 용접가스흡입관(23)이 연결되어 있으며 토치이동수단(5)의 상측 외주면에는 용접가스배출관(24)이 삽입홀(5a)과 연통된 채 설치되어 있고 삽입홀(5a) 내주면과 용접케이블(9a) 사이에 용접가스배출통로(5b)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  9. 서로 마주보는 두개의 가로프레임(1a)과, 두개의 가로프레임(1a) 사이에 위치되는 복수개의 세로프레임(1b)을 제어수단에 입력된 데이터에 따라 이동회전장치(4)를 통해 이동되는 용접토치(9)로 용접하여 유로폼프레임(1)을 제조하는 유로폼프레임 로봇용접장치에 있어서, 복수개의 가로프레임(1a)과 세로프레임(1b)과 보강프레임(1c)이 거치되는 용접테이블(2)이 상부에 구비된 베이스프레임(3)과, 일측이 이동회전장치(4)를 통해 베이스프레임(3)에 연결되고 이동회전장치(4)에 의해 각각 전후좌우 및 승강이동하면서 회전하며 내부에 길이방향을 따라 삽입홀(5a)이 천공된 복수개의 토치이동수단(5)과, 내부에 상부중공부(6a)가 길이방향을 따라 형성되어 각 토치이동수단(5)의 하부 외주면에 끼워지는 상부몸체(6)가 구비되고 상부몸체(6)의 하부에는 상부중공부(6a)보다 작은 내경을 지닌 하부중공부(7a)가 내부에 형성되며 외주면에 복수개의 수직절개홈(7b)이 형성된 하부몸체(7)가 구비되어 있는 토치파지관(8)과, 상부에 복수개의 토치이동수단(5)을 각각 관통하는 용접케이블(9a)이 연결되며 상부가 각 토치파지관(8)의 하부중공부(7a)에 관통개재되면서 하부몸체(7)를 감싸 가압되게 설치되는 클램프(10)에 의해 토치파지관(5)에 연결설치되는 용접토치(9)와, 토치파지관(8)의 상부몸체(6)에 관통설치되어 나사체결되면서 각 토치이동수단(5)에 토치파지관(8)을 선택적으로 고정시키는 고정부재(11)를 포함하여 구성되되, 상기 용접테이블(2)은 보강프레임(1c)의 설치위치에 대응되는 부분에 승강바(21a)가 구비된 승강실린더(21)가 설치되어 있어 승강바(21a)가 보강프레임(1c)을 상방으로 밀어 승강되게 하는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 이동회전장치(4)는 용접테이블(2) 상부에 가로프레임(1a)과 평행한 방향으로 설치된 하나의 가로방향레일부재(13)가 구비되고 하나의 가로방향레일부재(13)에는 일측이 가로방향레일부재(13)에 연결되어 가로방향레일부재(13)를 따라 가로방향으로 이동하는 복수개의 가로방향이동장치(14)가 설치되며, 복수개의 가로방향이동장치(14)에는 일측이 가로방향이동장치(14)에 연결되어 세로방향으로 이동하는 세로방향이동장치(15)가 각각 설치되고, 각 세로방향이동장치(15)에는 일측이 세로방향이동장치(15)와 연결되어 수직방향으로 이동하는 수직방향이동장치(16)가 설치되며, 각 수직방향이동장치(16)에는 일측이 수직방향이동장치(16)와 연결된 회전장치(17)가 각각 설치되어 있되 각 회전장치(17)의 타측에는 토치이동수단(5)이 연결설치되어 회전장치(17)에 의해 회전구동되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유로폼프레임 로봇용접장치.
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