KR101597284B1

KR101597284B1 - 회전식 용접 장치

Info

Publication number: KR101597284B1
Application number: KR1020140161635A
Authority: KR
Inventors: 시종민
Original assignee: 강림중공업 주식회사
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-02-24

Abstract

본 발명은 회전식 용접 장치에 관한 것으로서, 원형의 튜브 일단부를 튜브 시트에 형성된 원형의 관통공과 용접으로 결합시킬 수 있는 용접 장치에 관한 발명으로서, 프레임; 제1 중심축을 중심으로 상기 프레임에 대하여 상대 회전하는 제1 회전 부재를 포함하는 회전 유닛; 상기 튜브와 튜브 시트 간의 용접을 직접 수행하는 장치로서, 상기 제1 회전 부재에 결합됨으로써 상기 제1 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 용접 유닛; 상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되는 부재로서, 상기 튜브의 일단부에 분리 가능하게 결합되어 위치 고정될 수 있는 위치 고정 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 용접 유닛의 회전 중심인 상기 제1 회전 부재가 용접 대상인 상기 튜브에 안정적으로 고정된 상태에서 자동 용접이 신속하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

Description

회전식 용접 장치{A Rotary Welding Device}

본 발명은 회전식 용접 장치에 관한 것으로서, 특히 용접 유닛의 회전 중심이 용접 대상에 안정적으로 고정된 상태에서 자동 용접이 신속하게 이루어질 수 있는 회전식 용접 장치에 관한 것이다.

보일러(Boiler)용 수벽(water wall)은, 일반적으로 화력용 산업 보일러, 유동층 보일러 및 가스 보일러를 포함하여 선박용 보일러 등에 사용되는 주요 핵심 부품인데, 도 1 내지 도 3에 도시된 다수 개의 원형의 튜브(T) 상단부를 튜브 시트(S)에 형성된 다수 개의 원형 관통공(H)과 용접으로 각각 결합시킴으로써 제조된다.

이러한 보일러용 수벽을 제조하기 위하여, 종래에는 기존의 용접방법인 티그용접(TIG : Tungsten Inert-gas arc Welding) 또는 플럭스코어 아크용접(FCAW : Flux Cored Arc Welding)방법을 사용하여 용접공이 수작업으로 용접하였다.

그러나 용접공이 다수 개의 튜브(T)를 일일이 수동용접하는 경우에는, 용접속도가 늦어져 전체적인 생산성이 떨어지고, 용접 불량이 발생할 가능성이 매우 높아지는 문제점이 있다.

또한, 용접공에 의한 수동용접의 경우, 용접공이 허리를 굽혀 아래를 보고 장시간 작업을 해야하는 관계로 연속적인 용접작업이 불가능하며, 불량한 용접자세로 인하여 작업자의 신체가 손상될 위험성이 크고, 용접 작업의 효율도 저하되는 문제점이 있다.

한편, 종래의 용접 장치는 비교적 크고 무거워서 하나의 튜브(T) 용접이 완료되고 다음 튜브(T) 용접을 위하여 용접 장치를 위치 이동시킬 때, 용접공이 인력으로 위치 이동시키기가 불가능하여 크레인과 같은 중장비가 필요하여 매우 번거롭다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 용접 유닛의 회전 중심이 용접 대상에 안정적으로 고정된 상태에서 자동 용접이 신속하게 이루어질 수 있도록 구조가 개선된 회전식 용접 장치를 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 회전식 용접 장치는, 원형의 튜브 일단부를 튜브 시트에 형성된 원형의 관통공과 용접으로 결합시킬 수 있는 용접 장치에 관한 발명으로서, 프레임; 제1 중심축을 중심으로 상기 프레임에 대하여 상대 회전하는 제1 회전 부재를 포함하는 회전 유닛; 상기 튜브와 튜브 시트 간의 용접을 직접 수행하는 장치로서, 상기 제1 회전 부재에 결합됨으로써 상기 제1 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 용접 유닛; 상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되는 부재로서, 상기 튜브의 일단부에 분리 가능하게 결합되어 위치 고정될 수 있는 위치 고정 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 용접 유닛을 상기 제1 중심축의 반경 방향으로 미리 정한 거리만큼 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 회전 반경 조절 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 용접 유닛을 상기 제1 중심축을 따라 미리 정한 거리만큼 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 높낮이 조절 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 용접 유닛을 상기 제1 회전 부재에 장착시키는 장치로서, 상기 용접 유닛을 상기 제1 중심축의 원주 방향을 중심으로 상기 제1 회전 부재에 대하여 상대 회전시켜 고정할 수 있는 장착 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 위치 고정 부재는, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제1 회전 부재에 대하여 상대 회전 가능하도록 상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 위치 고정 부재는, 상기 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 원판형 부재로서, 일면은 상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되어 있고, 타면은 상기 튜브의 일단부에 적어도 일부가 삽입될 수 있도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 위치 고정 부재의 타면 테두리 부분에는, 상기 제1 중심축의 원주 방향을 따라 형성된 경사면을 구비하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 위치 고정 부재는, 상기 제1 중심축을 따라 미리 정한 거리만큼 위치 이동된 상태로, 상기 제1 회전 부재의 말단부에 고정될 수 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 용접 유닛은, 용접 와이어 및 보호 기체를 배출시킬 수 있는 용접 노즐을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 회전 유닛은, 상기 제1 회전 부재의 회전 각도를 감지할 수 있는 회전 각도 감지용 센서를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 프레임; 제1 중심축을 중심으로 상기 프레임에 대하여 상대 회전하는 제1 회전 부재를 포함하는 회전 유닛; 튜브와 튜브 시트 간의 용접을 직접 수행하는 장치로서, 상기 제1 회전 부재에 결합됨으로써 상기 제1 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 용접 유닛; 상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되는 부재로서, 상기 튜브의 일단부에 분리 가능하게 결합되어 위치 고정될 수 있는 위치 고정 부재;를 포함함으로써, 상기 용접 유닛의 회전 중심인 상기 제1 회전 부재가 안정적으로 튜브에 고정된 상태에서 회전식 자동 용접이 신속하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 관통공이 형성된 튜브 시트에 튜브가 결합되는 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 튜브 시트의 관통공에 튜브가 삽입된 상태에서 용접부가 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 도면의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 회전식 용접 장치의 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛이 회전 반경 조절 유닛에 의하여 우측으로 위치 이동된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛이 높낮이 조절 유닛에 의하여 상방으로 위치 이동된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛이 장착 유닛에 의하여 미리 정한 각도만큼 회전되어 고정된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛의 평면도이다.
도 9는 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛이 회전 유닛에 의하여 제1 중심축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛의 우측면도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예인 회전식 용접 장치의 정면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛이 회전 반경 조절 유닛에 의하여 우측으로 위치 이동된 상태를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 4에 도시된 회전식 용접 장치의 용접 유닛이 높낮이 조절 유닛에 의하여 상방으로 위치 이동된 상태를 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전식 용접 장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 원형의 튜브(T) 상단부를 튜브 시트(S)에 형성된 원형의 관통공(H)과 용접으로 결합시켜 보일러용 수벽(water wall) 등을 제조할 수 있는 용접 장치로서, 프레임(10)과, 회전 유닛(20)과, 높낮이 조절 유닛(30)과, 회전 반경 조절 유닛(40)과, 장착 유닛(50)과, 용접 유닛(60)과, 위치 고정 부재(70)와, 제어 유닛(80)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 튜브(T)는 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 원형 단면을 가지고 있으며, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 길게 연장되어 있다.

상기 프레임(10)은, 상기 용접 유닛(60) 등을 지지할 수 있는 금속 구조물로서, 하부 부재(11)와 중간 부재(12)와 상부 부재(13)를 포함하고 있다.

상기 하부 부재(11)는, 사각 평판형 금속 부재로서, 작업장의 바닥(G)이나 상기 튜브 시트(S)의 상면에 안정적으로 올려질 수 있는 부재이다.

상기 중간 부재(12)는, 도 4에 도시된 바와 같이 상하로 길게 연장된 막대형 부재로서, 하단부는 상기 하부 부재(11)의 상면에 결합되어 있다.

상기 상부 부재(13)는, 도 4에 도시된 바와 같이 좌우로 길게 연장된 막대형 부재로서, 우측단부는 상기 중간 부재(12)의 상단부에 결합되어 있다.

상기 회전 유닛(20)은, 상기 용접 유닛(60)을 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상기 프레임(10)에 대하여 상대 회전시키기 위한 장치로서, 전기모터(21)와, 변속기어모듈(22)와, 제1 회전 부재(23)와, 제2 회전 부재(24)를 포함하고 있다.

상기 전기모터(21)는, 전기에 의하여 구동되는 회전식 모터로서, 상기 상부 부재(13)의 좌측단부의 하면에 결합되어 있다.

상기 변속기어모듈(22)은, 상기 전기모터(21)의 회전속도 및 회전력을 변동시키기 위한 장치로서, 상기 상부 부재(13)의 좌측단부의 하면에 결합되어 있다.

본 실시예에서 상기 변속기어모듈(22)은, 상기 전기모터(21)의 좌측에 배치되어 있으며, 상기 전기모터(21)의 회전속도를 감속시켜 회전력을 증가시키도록 형성되어 있다.

상기 변속기어모듈(22)의 구성은 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 전기모터(21)의 회전력은 상기 변속기어모듈(22)을 거쳐서 제1 연결 부재(27)에 전달되고, 상기 제1 연결 부재(27)는 상하로 수직하게 배치된 가상의 회전 중심인 제1 중심축(C1)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.

상기 제1 회전 부재(23)는, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 상하로 길게 연장된 원형 단면의 봉으로서, 상단부가 상기 제1 연결 부재(27)에 나사결합됨으로써, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.

상기 제2 회전 부재(24)는, 상기 제1 회전 부재(23)와 마찬가지로 상기 제1 중심축(C1)을 따라 상하로 길게 연장된 원형 단면의 봉으로서, 상단부는 제2 연결 부재(28)에 의하여 상기 제1 회전 부재(23)의 하단부에 나사결합되어 있다.

상기 변속기어모듈(22)의 상면에는, 상기 제1 회전 부재(23)와 동일한 회전속도와 회전방향을 가지는 회전 각도 감지용 부재(26)가 결합되어 있다.

상기 회전 각도 감지용 부재(26)는, "ㄱ"자 형태로 형성되어 있으며, 수평한 부분이 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.

상기 상부 부재(13)의 좌측단부에는 상기 회전 각도 감지용 부재(26)의 회전 각도를 감지할 수 있는 한 쌍의 회전 각도 감지용 센서(25)가 장착되어 있다. 여기서, 상기 회전 각도 감지용 센서(25)는 도 9에 도시된 바와 같이 미리 정한 간격만큼 서로 이격된 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)와 제2 회전 각도 감지용 센서(25b)를 포함한다.

상기 회전 각도 감지용 센서(25)는, 물체가 접근해 왔을 때의 위치를 검출하기 위한 근접센서(proximity sensor)가 사용되고 있다.

본 실시예에서는 상기 회전 각도 감지용 부재(26)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 약 365도 회전하는 경우에, 상기 제1 회전 부재(23)의 회전 운동을 자동적으로 멈출 수 있도록, 도 8에 도시된 바와 같이 한 쌍의 회전 각도 감지용 센서(25a, 25b)가 장착되어 있다.

여기서, 상기 회전 각도 감지용 부재(26)를 365도 회전시키는 이유는, 도 3에 도시된 바와 같이 용접부(W)가 양단에서 일정부분 겹쳐서 폐곡선을 이룰 수 있도록 하기 위함이다.

상기 높낮이 조절 유닛(30)은, 상기 용접 유닛(60)을 상기 제1 중심축(C1)을 따라 미리 정한 거리만큼 상하로 위치 이동시켜 원하는 위치에 고정시킬 수 있는 장치로서, 상하이동부재(31)와, 높낮이 조절핸들(32)을 포함하고 있다.

상기 상하이동부재(31)는, 상기 제1 회전 부재(23)를 따라 상하로 슬라이딩될 수 있도록 마련된 부재이다.

상기 높낮이 조절핸들(32)은, 상기 상하이동부재(31)를 상기 제1 회전 부재(23)를 따라 상하로 위치 이동시키기 위한 부재이다.

상기 높낮이 조절핸들(32)을 좌우로 돌리면, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 상하이동부재(31)가 상기 제1 회전 부재(23)를 따라 상하로 미세하게 위치이동된다.

상기 상하이동부재(31)와 상기 높낮이 조절핸들(32) 및 제1 회전 부재(23)와의 작동구조는, 회전운동을 직선운동으로 변화시키는 임의의 구조가 사용될 수 있으나, 본 실시예에서는 래크와 피니언(rack & pinion) 구조를 사용하였다.

상기 래크와 피니언의 구조 및 작동원리는 당업자에게 널리 알려져 있는 구성인 바 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 회전 반경 조절 유닛(40)은, 상기 용접 유닛(60)을 상기 제1 중심축(C1)의 반경 방향으로 미리 정한 거리만큼 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 장치로서, 수평부재(41)와 회전반경 조절핸들(42)을 포함하고 있다.

상기 수평부재(41)는, 제3 중심축(C3)을 따라 길게 연장된 막대 부재로서, 상기 제3 중심축(C3)이 상기 제1 중심축(C1)과 수직하게 교차하도록 배치되어 있다. 즉 상기 제3 중심축(C3)은 상기 제1 중심축(C1)의 반경 방향과 평행하다.

상기 수평부재(41)는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제3 중심축(C3)을 따라 좌우로 위치 이동 가능하게 상기 상하이동부재(31)에 결합되어 있다.

상기 회전반경 조절핸들(42)은, 상기 수평부재(41)를 상기 제3 중심축(C3)을 따라 좌우로 위치 이동시키기 위한 부재이다.

상기 회전반경 조절핸들(42)을 좌우로 돌리면, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 수평부재(41)가 상기 제3 중심축(C3)를 따라 좌우로 미세하게 상기 상하이동부재(31)에 대하여 상대 이동된다.

상기 상하이동부재(31)와 상기 회전반경 조절핸들(42) 및 수평부재(41)와의 작동구조는, 회전운동을 직선운동으로 변화시키는 임의의 구조가 사용될 수 있으나, 본 실시예에서는 상기 높낮이 조절 유닛(30)과 마찬가지로 래크와 피니언(rack & pinion) 구조를 사용하였다.

상기 장착 유닛(50)은, 상기 용접 유닛(60)을 상기 수평부재(41)에 장착시켜 고정하는 장치로서, 클램핑 유닛(51)과 장착각도 조절핸들(52)을 포함하고 있다.

상기 클램핑 유닛(51)은, 상기 용접 유닛(60)을 탈착 가능하게 고정할 수 있는 장치로서, 상기 수평부재(41)에 제4 중심축(C4)을 중심으로 회전 가능하게 결합되어 있다.

여기서, 상기 제4 중심축(C4)은, 상기 제1 중심축(C1) 및 상기 제3 중심축(C3)과 수직하게 교차하는 가상의 중심축으로서, 상기 제1 중심축(C1)의 원주 방향과 평행하다.

상기 장착각도 조절핸들(52)은, 상기 클램핑 유닛(51)을 상기 제4 중심축(C4)을 중심으로 상기 수평부재(41)에 대하여 상대 회전시켜 원하는 각도에서 고정하기 위한 부재이다.

상기 장착각도 조절핸들(52)을 풀어 놓은 상태에서, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 클램핑 유닛(51)이 상기 제4 중심축(C4)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 미세하게 회전시킨 후, 상기 장착각도 조절핸들(52)을 다시 조이게 되면, 상기 클램핑 유닛(51)이 원하는 각도(α)로 고정된다.

상기 용접 유닛(60)은, 상기 튜브(T)와 튜브 시트(S) 간의 용접을 직접 수행하는 장치로서, 용접 노즐(61)과, 용접 와이어(62)와, 용접 케이블(63)을 포함하고 있다. 본 실시예에서는 상기 용접 유닛(60)으로서 이산화탄소(CO₂)를 보호 기체로 사용하는 전기 용접 유닛이 사용되고 있다.

상기 용접 노즐(61)은, 제2 중심축(C2)을 중심으로 길게 연장된 원형 파이프 부재로서, 중간부가 상기 클램핑 유닛(51)에 결합되어 있다. 따라서, 상기 용접 노즐(61)은 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전할 수 있게 된다.

상기 용접 와이어(62)는, 도 3에 도시된 바와 같이 용접부(W)를 형성하게 될 용접의 재료가 되는 와이어형 용접봉으로서, 일단부는 용접 와이어 공급장치(미도시)에 권취되어 있다.

상기 용접 노즐(61)의 상단부는 상기 용접 케이블(63)에 의하여 상기 용접 와이어 공급장치(미도시)에 연결되어 있다.

상기 용접 케이블(63)은, 상기 용접 와이어(62) 및 상기 보호 기체를 공급하기 위한 케이블로서, 유연하게 휘어질 수 있는 파이프형 부재이다.

상기 용접 케이블(63)은, 상기 프레임(10)의 상부 부재(13)에 결합되어 있는 용접 케이블 지지대(14)에 의하여 흔들리지 않도록 고정되어 있다.

상기 용접 케이블 지지대(14)는, 길게 연장된 막대형 부재로서, 일단부는 상기 프레임(10)에 결합되어 있고, 타단부에는 상기 용접 케이블(63)이 관통하는 원형의 고리부(141)가 형성되어 있다.

상기 용접 와이어(62)의 타단부는, 상기 용접 케이블(63) 및 상기 용접 노즐(61)을 차례로 관통한 후, 상기 용접 노즐(61)의 하단부에 노출되어 있다.

상기 용접 와이어(62)의 타단부는, 상기 용접 와이어 공급장치(미도시)에 의하여 상기 용접 노즐(61)의 하단부로부터 미리 정한 속도로 서서히 밀려나오게 된다. 이때, 상기 용접 노즐(61)을 통하여 용접 부위를 주변 외기로부터 보호하기 위한 보호 기체인 이산화탄소가 함께 분사된다.

상기 위치 고정 부재(70)는, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 원판형 부재로서, 상면은 상기 제2 회전 부재(24)의 하단부에 결합되어 있고, 하면은 상기 튜브(T)의 상단부에 분리 가능하게 결합되어 위치 고정될 수 있는 형상으로 형성되어 있다.

상기 위치 고정 부재(70)는, 상기 제2 회전 부재(24)에 대하여 상대 회전 가능하도록, 베어링(72)에 의하여 상기 제2 회전 부재(24)의 하단부에 결합되어 있다. 따라서, 상기 제2 회전 부재(24)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하더라도 상기 위치 고정 부재(70)는 회전하지 않을 수 있다.

상기 위치 고정 부재(70)의 하면 테두리 부분에는, 상기 제1 중심축(C1)의 원주 방향을 따라 경사면(71)이 형성되어 있다.

상기 경사면(71)에 의하여, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 위치 고정 부재(70)의 하단부 적어도 일부가 상기 튜브(T)의 상단부 내부로 삽입될 수 있으며, 상기 위치 고정 부재(70)의 하단부 일부가 상기 튜브(T)의 상단부 내부로 삽입된 상태에서, 상기 위치 고정 부재(70)가 상기 튜브(T)의 상단부에 올려진 상태로 접촉을 유지하면, 상기 위치 고정 부재(70)는 전후좌우로 흔들리지 않고 상기 튜브(T)에 위치 고정될 수 있다.

본 실시예에서 상기 제2 회전 부재(24)는, 상기 제2 연결 부재(28)의 하단부에 삽입되는 깊이가 조절된 상태로 나사 결합될 수 있으므로, 결국 상기 위치 고정 부재(70)가 상기 제1 중심축(C1)을 따라 미리 정한 거리만큼 상하로 위치 이동된 후 고정될 수 있다.

상기 제어 유닛(80)은, 상기 전기모터(21) 및 전기 용접용 직류전원장치(미도시)를 제어하기 위한 장치로서, 용접 전원 스위치(81)와, 전기모터 작동 스위치(82)와, 비상정지 스위치(83)을 구비하고 있다.

상기 용접 전원 스위치(81)는, 상기 전기 용접용 직류전원장치(미도시)를 온오프(On-Off)시키기 위한 스위치이다. 따라서, 상기 용접 전원 스위치(81)를 온(On)상태로 하지 않으면 상기 용접 유닛(60)이 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하더라도 용접은 이루어지지 않게 된다.

상기 전기모터 작동 스위치(82)는, 상기 전기모터(21)를 온오프시키고 상기 전기모터(21)의 회전 방향을 조절하기 위한 스위치이다.

상기 전기모터 작동 스위치(82)를 일방향으로 돌리면 상기 제1 회전 부재(23)가 시계 방향으로 회전하기 시작하고, 상기 전기모터 작동 스위치(82)를 타방향으로 돌리면 상기 제1 회전 부재(23)가 반시계 방향으로 회전하기 시작한다.

상기 비상정지 스위치(83)는, 비상시에 안전사고 방지를 위하여 상기 회전식 용접 장치(100)의 모든 전원을 차단하기 위한 스위치이다.

이하에서는, 상술한 구성의 회전식 용접 장치(100)를 사용하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.

먼저, 상기 프레임(10)의 하부 부재(11)를 작업장의 바닥(G)에 위치시키고, 상기 높낮이 조절핸들(32)과 회전반경 조절핸들(42)과 장착각도 조절핸들(52) 및 상기 제2 연결 부재(28)를 이용하여, 상기 용접 노즐(61)의 하단부가 용접할 부위를 정확하게 지시하도록 조절한다.

이어서, 상기 용접 전원 스위치(81)를 오프(OFF)시킨 상태로, 상기 전기모터 작동 스위치(82)를 온(On)시키면, 상기 용접 노즐(61)이 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하게 되는데, 상기 용접 노즐(61)이 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 약 365도 회전한 후 정확한 위치에서 정지하는 지를 확인한다. 이러한 과정은 최초 1회만 하면 충분하다.

이렇게 상기 용접 노즐(61)의 회전 상태를 확인한 후, 상기 용접 전원 스위치(81)를 온(On)시킨 상태에서, 상기 전기모터 작동 스위치(82)를 온(On)시키면, 상기 용접 노즐(61)이 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하면서, 상기 튜브(T)와 튜브 시트(S)가 접촉하는 부위에 용접부(W)가 형성되면서 용접이 이루어진다.

만약, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 회전 부재(23)이 반시계 방향을 회전하게 되는 경우라면, 상기 회전 각도 감지용 부재(26)가 상기 제2 회전 각도 감지용 센서(25b)에서 출발하여, 상기 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)를 거쳐서 다시 상기 제2 회전 각도 감지용 센서(25b)를 지난 후, 상기 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)에 근접하면 상기 제1 회전 부재(23)의 회전이 정지된다. 이때, 상기 제1 회전 부재(23)는 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 약 365도 회전하게 됨으로써, 고리형 용접부(W)의 형성이 완료된다.

여기서, 상기 회전 각도 감지용 부재(26)가 상기 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)를 2번 지나는 시점에 상기 제1 회전 부재(23)의 회전이 정지되어야 하므로, 별도의 내장 타이머(미도시)를 이용하여 상기 회전 각도 감지용 부재(26)가 상기 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)를 최초로 지나는 경우에는, 상기 제1 회전 부재(23)의 회전이 정지되지 않도록 구성되어 있다. 예컨대, 상기 회전 각도 감지용 부재(26)가 상기 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)를 최초로 지나는 시점이 출발 후 10초 라면, 상기 내장 타이머(미도시)를 15초 정도로 설정하여 상기 회전 각도 감지용 부재(26)가 상기 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)를 출발 후 15초 이내에 지나는 경우에는 상기 제1 회전 각도 감지용 센서(25a)의 감지 신호를 무시하도록 설정할 수 있다.

상술한 구성의 회전식 용접 장치(100)는, 원형의 튜브(T) 일단부를 튜브 시트(S)에 형성된 원형의 관통공(H)과 용접으로 결합시킬 수 있는 용접 장치에 관한 발명으로서, 프레임(10); 제1 중심축(C1)을 중심으로 상기 프레임(10)에 대하여 상대 회전하는 제1 회전 부재(23)를 포함하는 회전 유닛(20); 상기 튜브(T)와 튜브 시트(S) 간의 용접을 직접 수행하는 장치로서, 상기 제1 회전 부재(23)에 결합됨으로써 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전할 수 있는 용접 유닛(60); 상기 제1 회전 부재(23)의 말단부에 결합되는 부재로서, 상기 튜브(T)의 일단부에 분리 가능하게 결합되어 위치 고정될 수 있는 위치 고정 부재(70);를 포함하므로, 상기 용접 유닛(60)의 회전 중심인 상기 제1 회전 부재(23)가 용접 대상인 튜브(T)에 안정적으로 고정된 상태에서 자동 용접이 신속하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 용접 유닛(60)을 상기 제1 중심축(C1)의 반경 방향으로 미리 정한 거리만큼 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 회전 반경 조절 유닛(40)을 포함하므로, 다양한 크기의 직경을 가진 튜브(T)를 용접할 수 있다는 장점이 있다.

또한 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 용접 유닛(60)을 상기 제1 중심축(C1)을 따라 미리 정한 거리만큼 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 높낮이 조절 유닛(30)을 포함하므로, 용접부(W)의 위치와 상기 하부 부재(11)의 높낮이가 서로 다른 경우에도 안정적으로 작업 장소에 배치할 수 있는 장점이 있다.

그리고 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 용접 유닛(60)을 상기 제1 회전 부재(23)에 장착시키는 장치로서, 상기 용접 유닛(60)을 상기 제1 중심축(C1)의 원주 방향을 중심으로 상기 제1 회전 부재(23)에 대하여 상대 회전시켜 고정할 수 있는 장착 유닛(50)을 포함하므로, 상기 용접 유닛(60)의 장착 각도(α)를 조절하기 용이하다는 장점이 있다.

또한 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 위치 고정 부재(70)가, 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 상기 제1 회전 부재(23)에 대하여 상대 회전 가능하도록, 상기 제2 회전 부재(24)를 통하여 상기 제1 회전 부재(23)의 말단부에 결합되어 있으므로, 상기 제2 회전 부재(24)가 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 회전하더라도 상기 위치 고정 부재(70)는 회전하지 않을 수 있어, 상기 제1 회전 부재(23)의 회전 저항이 거의 없고 상기 튜브(T)의 상단부 손상이 발생하지 않는 장점이 있다.

그리고 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 위치 고정 부재(70)가, 상기 제1 중심축(C1)을 원의 중심으로 하는 원판형 부재로서, 상면은 상기 제2 회전 부재(24)의 말단부에 결합되어 있고, 하면은 상기 튜브(T)의 상단부에 적어도 일부가 삽입될 수 있도록 형성되어 있으므로, 상기 위치 고정 부재(70)가 전후좌우로 흔들리지 않고 상기 튜브(T)에 위치 고정될 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 위치 고정 부재(70)의 하면 테두리 부분에, 상기 제1 중심축(C1)의 원주 방향을 따라 형성된 경사면(71)을 구비하므로, 상기 위치 고정 부재(70)의 하면 중 적어도 일부가 상기 튜브(T)의 상단부에 삽입될 수 있도록 형성하기 용이하며, 상기 위치 고정 부재(70)의 하면이 상기 튜브(T)의 상단부에 완벽한 접촉을 유지한 상태로 장착될 수 있다는 장점이 있다.

그리고 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 위치 고정 부재(70)가, 상기 제1 중심축(C1)을 따라 미리 정한 거리만큼 위치 이동된 상태로, 상기 제2 연결 부재(28)에 의하여 상기 제1 회전 부재(23)의 하단부에 나사결합되어 있으므로, 상기 제1 회전 부재(23)에 대한 상기 위치 고정 부재(70)의 상대적 높낮이를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 용접 유닛(60)이 용접 와이어(62) 및 보호 기체를 배출시킬 수 있는 용접 노즐(61)을 포함하므로, 이산화탄소(CO₂) 등의 보호 기체를 사용하는 전기 용접 유닛(60)을 구현하기 용이하다는 장점이 있다.

그리고 상기 회전식 용접 장치(100)는, 상기 회전 유닛(20)은, 상기 제1 회전 부재(23)의 회전 각도를 감지할 수 있는 회전 각도 감지용 센서(25)를 포함하고 있으므로, 상기 용접 노즐(61)이 상기 제1 중심축(C1)을 중심으로 약 365도 회전한 후 정확한 위치에서 정지할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예에서는, 상기 용접 유닛(60)으로서 이산화탄소(CO₂)를 보호 기체로 사용하는 전기 용접 유닛이 사용되고 있으나, 그외 다양한 방식의 용접 유닛이 사용될 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는, 회전운동을 직선운동으로 변화시키기 위하여 래크와 피니언(rack & pinion) 구조를 사용하고 있으나, 볼 스크류 (Ball screw), 워엄과 래크 이송 구조, 리니어 모터, 볼트-너트 이송 구조 등이 사용될 수도 있음은 물론이다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100 : 회전식 용접 장치 10 : 프레임
11 : 하부 부재 12 : 중간 부재
13 : 상부 부재 14 : 용접 케이블 지지대
141 : 고리부 20 : 회전 유닛
21 : 전기모터 22 : 변속기어모듈
23 : 제1 회전 부재 24 : 제2 회전 부재
25 : 회전 각도 감지용 센서 26 : 회전 각도 감지용 부재
27 : 제1 연결 부재 28 : 제2 연결 부재
30 : 높낮이 조절 유닛 31 : 상하이동부재
32 : 높낮이 조절핸들 40 : 회전 반경 조절 유닛
41 : 수평부재 42 : 회전반경 조절핸들
50 : 장착 유닛 51 : 클램핑 유닛
52 : 장착각도 조절핸들 60 : 용접 유닛
61 : 용접 노즐 62 : 용접 와이어
63 : 용접 케이블 70 : 위치 고정 부재
71 : 경사면 72 : 베어링
80 : 제어 유닛 81 : 용접 전원 스위치
82 : 전기모터 작동 스위치 83 : 비상정지 스위치
H : 관통공 S : 튜브 시트
T : 튜브 W : 용접부

Claims

원형의 튜브 일단부를 튜브 시트에 형성된 원형의 관통공과 용접으로 결합시킬 수 있는 용접 장치에 관한 발명으로서,
프레임;
제1 중심축을 중심으로 상기 프레임에 대하여 상대 회전하는 제1 회전 부재를 포함하는 회전 유닛;
상기 튜브와 튜브 시트 간의 용접을 직접 수행하는 장치로서, 상기 제1 회전 부재에 결합됨으로써 상기 제1 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 용접 유닛;
상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되는 부재로서, 상기 튜브의 일단부에 분리 가능하게 결합되어 위치 고정될 수 있는 위치 고정 부재;
를 포함하며,
상기 위치 고정 부재는, 상기 제1 중심축을 중심으로 상기 제1 회전 부재에 대하여 상대 회전 가능하도록 상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되어 있으며,
상기 위치 고정 부재는, 상기 제1 중심축을 원의 중심으로 하는 원판형 부재로서, 일면은 상기 제1 회전 부재의 말단부에 결합되어 있으며,
상기 위치 고정 부재의 타면 테두리 부분에는, 상기 제1 중심축의 원주 방향을 따라 형성된 경사면을 구비하며,
상기 경사면이 상기 튜브의 일단부 테두리에 접촉함으로써, 상기 위치 고정 부재의 타면이 상기 튜브의 일단부 내부로 완전히 삽입되지 않도록 구속되며, 상기 제1 회전 부재의 회전 중심이 상기 튜브의 중심과 일치하는 상태를 유지하게 되는 것을 특징으로 하는 회전식 용접 장치
제 1항에 있어서,
상기 용접 유닛을 상기 제1 중심축의 반경 방향으로 미리 정한 거리만큼 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 회전 반경 조절 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 용접 장치
제 1항에 있어서,
상기 용접 유닛을 상기 제1 중심축을 따라 미리 정한 거리만큼 위치 이동시켜 고정시킬 수 있는 높낮이 조절 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 용접 장치
제 1항에 있어서,
상기 용접 유닛을 상기 제1 회전 부재에 장착시키는 장치로서, 상기 용접 유닛을 상기 제1 중심축의 원주 방향을 중심으로 상기 제1 회전 부재에 대하여 상대 회전시켜 고정할 수 있는 장착 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 용접 장치
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제 1항에 있어서,
상기 위치 고정 부재는, 상기 제1 중심축을 따라 미리 정한 거리만큼 위치 이동된 상태로, 상기 제1 회전 부재의 말단부에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 회전식 용접 장치
제 1항에 있어서,
상기 용접 유닛은,
용접 와이어 및 보호 기체를 배출시킬 수 있는 용접 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 용접 장치
제 1항에 있어서,
상기 회전 유닛은, 상기 제1 회전 부재의 회전 각도를 감지할 수 있는 회전 각도 감지용 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 용접 장치