KR101646057B1 - 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치에 관한 것으로, 그 목적은 베드에 놓인 기둥형 구조물의 길이방향으로 용접토치가 이동하면서 기둥형 구조물에 대한 용접이 이루어지게 함으로써 용접장치의 전체 부피를 종래 대비 감소시킬 수 있도록 한 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 가조립된 기둥형 구조물이 놓이는 베드가 상단부에 형성된 베이스 프레임; 상기 기둥형 구조물에 형성된 용접부의 주변에 용접토치가 위치할 수 있도록 용접토치를 지지하며, 상기 베이스 프레임의 길이방향으로 이동하면서 기둥형 구조물에 형성된 용접부를 따라 용접토치를 이동시키는 이동 프레임; 상기 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하여 이동 프레임의 이동을 지지하는 가이드 수단; 및 상기 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하여 이동 프레임을 베이스 프레임의 길이방향으로 이동시키는 구동수단;으로 구성되며, 상기 구동수단은 베이스 프레임의 제1측면부에 구성되고, 상기 제1측면부와 반대쪽에 위치하는 제2측면부에는 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하는 진동방지수단이 더 구성된 것을 특징으로 하는 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치를 제공한다.

Description

기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치{Automatic welding apparatus with movable torch for boom}

본 발명은 토치이동형 자동용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신축붐을 구성하는 붐대와 같이 소정의 단면 형상을 가지고 길게 연장된 구조를 갖는 기둥형 구조물을 용접하여 제조함에 있어서, 기둥형 구조물을 베드에 고정시킨 상태에서 용접토치가 기둥형 구조물의 길이방향으로 이동하면서 용접을 실시하도록 한 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 신축붐(Telescopic boom)은 서로 다른 크기를 갖는 다수의 붐대로 이루어지되, 가장 큰 크기를 갖는 붐대의 내부에 상대적으로 작은 크기를 갖는 붐대가 순차적으로 끼워진 것으로 이루어진 구조물로써, 폭넓은 길이 조절이 가능한 장점으로 인하여 고소차와 같이 높은 곳에서의 작업이 가능하게 하는 특장차 등 다양한 장비에 사용되고 있다.

이와 같은 신축붐을 구성하는 붐대는 대략 사각형의 단면구조를 가지며, 통상적으로 상판재, 하판재, 좌측판재, 우측판재를 사각형의 구조로 배치한 상태에서 모서리에 형성되는 판재간의 연결부위에 용접을 실시하는 것으로 제작되고 있다.

이러한 붐대를 제작함에 있어서, 생산성 및 품질의 향상을 위하여 자동용접장치가 개발되어 사용되고 있으며, 종래 사용되고 있는 자동용접장치의 일례가 공개특허공보 10-2009-0043054에 개시되어 있다.

도 1은 종래 붐 자동용접장치의 사시도를 도시하고 있다.

종래의 붐 자동용접장치는, 붐대의 길이 보다 긴 길이를 갖고 상부에 레일(11)이 부설된 다이(10)와, 상기 다이(10)의 상부에서 레일(11)에 결합된 채로 다이의 길이방향으로 이동하는 이송베드(20)와, 상기 다이(10)에 구성되며 이송베드(20)와 연결되어 이송베드를 이동시키는 구동부(미도시됨)와, 상기 이송베드(20)에 의해 이동하는 붐대의 이동경로상에 위치하는 다수의 용접토치(30)를 포함하여 붐대의 모서리 부위에 대한 용접을 실시하도록 다이(10)의 소정 위치에 마련되는 용접부(40)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 붐 자동용접장치의 경우, 상판재와 하판재와 좌측판재 및 우측판재가 가접된 것으로 이루어진 조립체를 이송베드에 탑재하고, 구동부의 작동을 통해 이송베드와 조립체를 다이의 길이방향으로 이동시키되, 조립체가 용접부를 지나가는 과정에서 용접토치를 작동시키게 되면, 조립체의 모서리 부위에 대한 용접이 이루어지게 되며, 이러한 용접은 조립체가 용접부를 지나가는 과정에서 연속적으로 계속해서 이루어지게 된다.

이처럼 종래의 붐 자동용접장치는 조립체를 이동시키는 방식을 갖고 있기 때문에 다이의 길이를 붐대의 길이 보다 2배 이상으로 길게 형성해야만 하는 문제점이 있다.

즉, 종래의 붐 자동용접장치의 경우, 상판재와 하판재와 좌측판재 및 우측판재가 가조립된 것으로 이루어진 조립체가 놓일 공간이 용접부를 기준으로 다이의 한쪽편에 마련되고, 용접부를 거쳐 모서리 부분에 대한 용접이 완료된 붐대가 놓일 공간이 용접부를 기준으로 다이의 반대쪽에 마련되어야만 하므로, 결국 다이의 전체 길이는 제조하고자 하는 붐대의 길이 보다 2배 더 길어질 수밖에 없다.

따라서, 종래 붐 자동용접장치의 경우 실제 생산현장에 적용함에 있어서 불가피하게 많은 설치공간이 요구되는 문제점이 있다.

공개특허공보 10-2009-0043054 (2009.05.06.공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 베드에 놓인 기둥형 구조물의 길이방향으로 용접토치가 이동하면서 기둥형 구조물에 대한 용접이 이루어지게 함으로써 용접장치의 전체 부피를 종래 대비 감소시킬 수 있도록 한 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 가조립된 기둥형 구조물이 놓이는 베드가 상단부에 형성된 베이스 프레임; 상기 기둥형 구조물에 형성된 용접부의 주변에 용접토치가 위치할 수 있도록 용접토치를 지지하며, 상기 베이스 프레임의 길이방향으로 이동하면서 기둥형 구조물에 형성된 용접부를 따라 용접토치를 이동시키는 이동 프레임; 상기 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하여 이동 프레임의 이동을 지지하는 가이드 수단; 및 상기 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하여 이동 프레임을 베이스 프레임의 길이방향으로 이동시키는 구동수단;으로 구성되며, 상기 구동수단은 베이스 프레임의 제1측면부에 구성되고, 상기 제1측면부와 반대쪽에 위치하는 제2측면부에는 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하는 진동방지수단이 더 구성되되, 상기 진동방지수단은, 상기 베이스 프레임의 길이방향으로 연장되는 구조를 갖도록 제2측면에 설치되는 바형상의 제1지지부재; 상기 제1지지부재의 상면과 하면에 밀착된 채로 회전하도록 제1지지부재의 상부와 하부에 각각 배치되고 이동 프레임에 설치되어 이동 프레임과 함께 거동하는 제1,2롤러; 상기 제1,2롤러 중 적어도 한 롤러와 결합되어 롤러를 회전시키되, 상기 구동수단에 구비되는 제1구동모터와 동기화되어 이동 프레임의 좌우측이 동일한 방향 및 동일한 속도로 이동하도록 작동하는 제2구동모터;로 구성된 것을 특징으로 하는 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치를 제공한다.

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한편 상기 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치에 있어서, 상기 구동수단은, 상기 베이스 프레임의 길이방향으로 연장되는 구조를 갖도록 베이스 프레임의 제1측면에 설치된 랙기어; 상기 이동 프레임에 설치된 제1구동모터; 및 상기 랙기어와 맞물리도록 배치되고 상기 제1구동모터와 결합되어 제1구동모터에 의해 회전하면서 랙기어를 따라 이동하는 피니언 기어;로 구성될 수 있다.

한편 상기 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치에 있어서, 상기 가이드 수단은, 상기 베이스 프레임의 제1측면 상단부에서 베이스 프레임의 길이방향으로 연장됨과 더불어 제1측면으로부터 돌출되는 구조를 갖도록 설치된 바형상의 제2지지부재; 상기 제2지지부재의 수직 하부에서 제2지지부재와 이격된 채로 제2지지부재와 평행한 구조를 갖도록 제1측면에 설치된 바형상의 제3지지부재; 상기 제2지지부재의 상면과 이동 프레임의 사이에 위치하도록 설치되어 이동 프레임으로부터 전해지는 하중을 제2지지부재를 통해 베이스 프레임으로 분산시키면서 이동 프레임의 이동을 지지하는 제1직선운동베어링; 및 상기 제3지지부재의 외측면과 이동 프레임의 사이에 위치하도록 설치되어 이동 프레임의 수평방향 유동을 억제하면서 이동 프레임의 이동을 지지하는 제2직선운동베어링;으로 구성될 수 있다.

한편 상기 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치에 있어서, 상기 이동 프레임의 하단부에는 작업자의 탑승이 가능하게 하는 발판이 더 형성될 수 있다.

한편 상기 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치에 있어서, 상기 이동 프레임은, 상기 베이스 프레임을 사이에 두고 직립된 구조로 세워지되, 하단부가 베이스 프레임에 이동 가능한 구조로 결합되는 제1,2서포트 부재; 상기 베이스 프레임의 상부를 횡단하여 제1,2서포트 부재의 상단부를 상호 연결하는 크로스 부재; 높이조절용 모터와, 상기 높이조절용 모터에 의해 회전하는 볼스크류와, 상기 볼스크류와 결합되어 볼스크류의 회전시 상하로 승강하는 높이조절판으로 이루어지며, 상기 제1,2서포트 부재에 각기 2개씩 설치된 전동높이조절기구; 및 상기 각각의 전동높이조절기구에 마련된 높이조절판에 설치되며, 용접토치를 지지하되, 작업자가 용접토치의 위치와 자세를 수동으로 조절할 수 있도록 하는 수동위치조절기구;로 구성될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 용접 대상인 기둥형 구조물은 그대로 두고 용접토치를 이동시키는 방식으로 기둥형 구조물에 대한 용접이 가능하게 됨에 따라 붐 자동용접장치를 구성함에 있어서 장치의 부피를 종래 대비 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 이동 프레임의 한쪽에는 구동수단이 구성되고, 반대쪽에는 진동방지수단이 구성되어 이동 프레임의 좌우양측이 동일한 방향 및 속도로 이동할 수 있도록 함으로써, 용접토치의 안정적인 이동을 통해 용접품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 이동 프레임에 마련된 발판에 작업자가 탑승할 경우, 베이스 프레임을 따라 이동하는 이동 프레임과 함께 작업자가 이동하면서 용접부의 상태를 미리 관찰하고, 용접부의 상태에 따라 각 용접토치의 위치를 미세하게 조절할 수 있도록 함으로써, 작업자의 피로를 경감시키면서 용접품질은 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 붐 자동용접장치의 사시도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 사시도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 정면도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 측면도,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 평면도,
도 6 은 본 발명에 따른 전동높이조절기구의 사시도,
도 7 은 본 발명에 따른 수동위치조절기구의 사시도,
도 8 은 본 발명에 따른 가이드 수단 및 구동수단의 구조를 보인 정면도,
도 9 는 본 발명에 따른 진동방지수단의 구조를 보인 정면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 사시도를, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 정면도를, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 측면도를, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동용접장치의 평면도를 도시하고 있다.

참고로, 본 발명에서 언급된 기둥형 구조물은 신축붐에 사용되는 붐대와 같이 소정의 단면형상을 가지고 길게 연장된 구조를 갖는 구조물로 정의될 수 있지만, 기둥형 구조물의 대상이 붐대로 한정되는 것은 아니다.

이러한 기둥형 구조물의 용접에 사용되는 본 발명에 따른 토치이동형 자동용접장치는 베이스 프레임(100)과 이동 프레임(200)과 가이드 수단(300) 및 구동수단(400)으로 구성된다.

상기 베이스 프레임(100)은 기둥형 구조물(B)이 놓이는 공간을 제공하면서 상기 이동 프레임(200)이 기둥형 구조물(B)의 한쪽 단부로부터 반대쪽 단부로 이동하는 것을 지지할 수 있도록 전후 방향으로 길게 연장된 구조로 형성된다.

한편, 상기 베이스 프레임(100)의 상부에는 평판형 구조의 베드(110)가 설치된다.

참고로, 상기 베드(110)의 상부에 기둥형 구조물을 직접 올려놓도록 구성될 수도 있으나, 바람직하게는 베드(110)에 놓이는 기둥형 구조물이 항상 베이스 프레임(100)과 평행한 자세를 갖도록 지지지하는 받침용 블록(111)이 베드(110)의 상부에 탈착 가능한 구조로 구성될 수 있으며, 이러한 구성에 따르면, 작업하고자 하는 기둥형 구조물의 형상이나 크기에 따라 적절한 받침용 블록(111)을 선택하여 베드(110)에 장착함으로써, 기둥형 구조물의 세팅작업을 보다 용이하게 실시할 수 있는 이점이 있다.

이러한 베이스 프레임(100)은 다수의 파이프나 빔 그리고 판재를 적절한 구조로 결합시킨 것으로 구성될 수 있으며, 본 발명에 따른 자동용접장치를 구성함에 있어서 특별한 구조의 베이스 프레임(100)이 요구되는 것은 아니므로, 베이스 프레임(100)에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 이동 프레임(200)은 기둥형 구조물에 대한 용접을 실시하는 용접토치(T)를 지지하는 것과 더불어 기둥형 구조물에 형성된 용접부를 따라 용접토치(T)를 이동시키는 것으로, 상기 베이스 프레임(100)의 주변에서 수직하게 세워진 구조를 갖도록 설치되되, 하단부가 베이스 프레임(100)과 결합되어 베이스 프레임(100)을 따라 이동하도록 구성된다.

이러한 이동 프레임(200)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 제1서포트 부재(210), 제2서포트 부재(220), 크로스 부재(230), 전동높이조절기구(240), 수동위치조절기구(250)로 구성된다.

상기 제1서포트 부재(210)는 베이스 프레임(100)에 형성된 제1측면(100a)에 근접한 위치에서 수직하게 세워진 구조를 갖도록 배치된 구조물로써, 다수의 파이프와 판재를 요구되는 구조로 결합시킨 것으로 이루어질 수 있으며, 구동수단(400)과 후술될 가이드 수단(300)을 매개로 베이스 프레임(100)과 연결된다.

상기 제2서포트 부재(220)는 베이스 프레임(100)을 사이에 두고 제1서포트 부재(210)와 마주하는 구조를 갖도록 베이스 프레임(100)에 형성된 제2측면(100b)에 근접한 위치에서 수직하게 세워진 구조를 갖도록 배치된 구조물로써, 다수의 파이프와 판재를 요구되는 구조로 결합시킨 것으로 이루어질 수 있으며, 후술될 진동방지수단(500)을 매개로 베이스 프레임(100)과 연결된다.

상기 크로스 부재(230)는 베이스 프레임(100)을 사이에 두고 마주하도록 배치된 제1서포트 부재(210)와 제2서포트 부재(220)의 상단부를 상호 연결하도록 설치된다.

상기 전동높이조절기구(240)는 모터를 이용하여 용접토치(T)를 상하위치를 조절하는 것으로, 상기 제1서포트 부재(210)에 2개의 전동높이조절기구(240)가 구성되고, 상기 제2서포트 부재(220)에 2개의 전동높이조절기구(240)가 구성되며, 이러한 구조에 따르면 이동 프레임(200)에는 모두 4개의 전동높이조절기구(240)가 구성되어 4개의 용접토치(T)에 대한 높낮이를 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된다.

도 6에는 본 발명에 따른 전동높이조절기구의 사시도가 도시되어 있으며, 도 6을 참조하여 전동높이조절기구에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

참고로, 상기 4개의 전동높이조절기구(240)는 설치되는 위치에 있어서 차이가 있을 뿐 실질적인 작동구조는 동일하므로, 동일한 도면부호를 사용하여 설명하도록 한다.

한편, 각각의 전동높이조절기구(240)는 높이조절용 모터(241)와 볼스크류(242) 및 높이조절판(243)으로 이루어진다.

상기 높이조절용 모터(241)는 서포트 부재(210,220)의 상단부에 고정된 구조로 설치되고, 상기 볼스크류(242)는 서포트 부재(210,220)의 내부에서 수직한 자세를 갖도록 설치됨과 더불어 상단부가 높이조절용 모터(241)에 결합되어 회전하도록 구성되며, 상기 높이조절판(243)은 서포트 부재(210,220)의 내부에 마련된 가이드 봉(244) 및 볼스크류(242)와 결합되어 볼스크류(242)의 회전방향에 따라 상승하거나 하강하도록 구성된다.

도 7에는 본 발명에 따른 수동위치조절기구의 사시도가 도시되어 있으며, 도 7을 참조하여 수동위치조절기구에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.

상기 수동위치조절기구(250)는 각 용접토치(T)의 위치를 독립적으로 조절할 수 있도록 4개로 구성되며, 4개의 수동위치조절기구(250)는 설치 위치에 있어서 차이가 있을 뿐 실질적인 구조는 동일하므로, 동일한 도면부호를 사용하여 설명하도록 한다.

상기 수동위치조절기구(250)는 각각의 높이조절판(243)에 설치될 수 있도록 다수개로 구성되며, 높이조절판(243)과 함께 상하로 이동하도록 구성된다.

이러한 수동위치조절기구(250)는 높이조절판(243)에 결합된 채로 수평방향으로 연장되게 설치된 제1위치조절봉(251)과, 상기 제1위치조절봉(251)을 따라 수평방향으로 이동하는 제1홀더(252)와, 상기 제1홀더(252)에 의해 지지된 채로 수직 방향으로 이동하도록 구성된 제2위치조절봉(253)과, 상기 제2위치조절봉(253)의 하단부에 설치되며 용접토치(T)와 결속되는 제2홀더(254)로 구성될 수 있다.

상기와 같은 수동위치조절기구(250)의 구조는 실시 가능한 하나의 구조를 예시한 것으로, 본 발명에 따른 수동위치조절기구(250)는 위에서 예시된 구조에 한정되지 않고 다양한 구조로 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 이동 프레임(200)에 있어서, 작업자가 이동 프레임(200)에 탑승하여 이동 프레임(200)과 함께 이동할 수 있도록 하는 발판(260)이 이동 프레임(200)의 하단부에 더 구비될 수 있다.

상기 발판(260)은 이동 프레임(200)의 좌우 양측에 작업자가 각각 탑승할 수 있도록 이동 프레임(200)의 좌측과 우측에 각각 설치되며, 이동 프레임(200)의 이동과정에서 작업자가 중심을 잃고 넘어지는 것을 방지하기 위한 안전난간(261)이 주변에 추가적으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 이동 프레임(200)에는 용접토치(T)와 연결되어 용접토치(T)에 의해 용접이 이루어지도록 하는 용접기 및 상기 용접기를 제어하기 위한 컨트롤러가 함께 탑재될 수 있으며, 이러한 구조에 따르면 자동용접장치의 외부로 인출되는 케이블의 수를 줄일 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 가이드 수단 및 구동수단의 구조를 보인 정면도를 도시하고 있다.

상기 가이드 수단(300)은 이동 프레임(200)이 베이스 프레임(100)과 평행한 방향으로 안정적으로 이동할 수 있도록 이동 프레임(200)과 베이스 프레임(100)을 연결하는 것으로, 제2지지부재(310), 제3지지부재(320), 제1직선운동베어링(330), 제2직선운동베어링(340)으로 구성된다.

상기 제2지지부재(310)는 베이스 프레임(100)의 길이방향으로 연장될 수 있도록 길게 연장된 구조를 갖는 사박바 형상의 부재로써, 베이스 프레임(100)의 제1측면(100a) 상단부에서 베이스 프레임(100)의 길이방향과 평행한 구조를 가지며, 더불어 제1측면(100a)으로부터 수평방향으로 돌출되는 구조를 갖도록 베이스 프레임(100)에 설치된다.

참고로, 상기와 같이 설치된 제2지지부재(310)의 상면에는 제1직선운동베어링(330)이 설치되고, 저면에는 구동수단(400)을 구성하는 랙기어(410)가 설치된다.

이처럼 제1직선운동베어링(330)과 랙기어(410)가 설치되는 제2지지부재(310)의 상면과 저면에는 막대기 형상의 제1,2평행블록(311,312)이 각각 설치된다. 이때 상기 제1평행블록(311)은 제2지지부재(310)와 제1직선운동베어링(330)의 사이에 위치하고, 상기 제2평행블록(312)은 제2지지부재(310)와 랙기어(410)의 사이에 위치하게 된다.

상기 제3지지부재(320)는 제2지지부재(310)와 마찬가지로 사박바 형상을 갖는 부재로써, 베이스 프레임(100)의 제1측면(100a) 하단부에서 베이스 프레임(100)의 길이방향과 평행한 구조를 가지며, 더불어 제1측면(100a)으로부터 수평방향으로 돌출되는 구조를 갖도록 베이스 프레임(100)에 설치된다.

참고로, 상기와 같이 설치된 제3지지부재(320)의 외측면에는 제2직선운동베어링(340)이 설치된다.

한편, 상기 제2직선운동베어링(340)이 설치되는 제3지지부재(320)의 외측면에는 막대기 형상의 제3평행블록(321)이 설치되며, 상기 제3평행블록(321)은 제3지지부재(320)와 제2직선운동베어링(340)의 사이에 위치하게 된다.

상기 제1직선운동베어링(330)은 제2지지부재(310)의 상면과 이동 프레임(200)의 사이에 위치하도록 설치되어 이동 프레임(200)으로부터 전해지는 수직하중을 제2지지부재(310)를 통해 베이스 프레임(100)으로 분산시키는 기능 및 이동 프레임(200)의 이동을 지지하는 기능을 제공하게 된다.

이러한 제1직선운동베어링(330)은 널리 사용되고 있는 LM가이드로 구성될 수 있으며, 보다 구체적으로는 LM가이드레일(331)이 제2지지부재(310)의 상면에 마련된 제1평행블록(311)의 상부에 설치되고, 상기 LM가이드레일(331)에 결합된 채로 LM가이드레일(331)을 따라 이동하는 LM블록(332)이 이동 프레임(200)에 설치된 것으로 구성될 수 있다.

상기 제2직선운동베어링(340)은 제3지지부재(320)의 외측면과 이동 프레임(200)의 사이에 위치하도록 설치되어 이동 프레임(200)의 수평방향 유동을 억제하면서 이동 프레임(200)의 이동을 지지하는 기능을 제공하게 된다.

이러한 제2직선운동베어링(340)은 제3지지부재(320)의 외측면에 설치된 제3평행블록(321)을 따라 연장되는 구조로 설치된 LM가이드레일(341)과, 상기 LM가이드레일(341)에 결합된 채로 LM가이드레일(341)을 따라 이동하도록 이동 프레임(200)에 설치된 LM블록(342)으로 이루어진 공지의 LM가이드로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 가이드 수단(300)은 수직방향으로 설치된 제1직선운동베어링(330)과 이동 프레임(200) 및 이동 프레임(200)에 설치되는 장비의 자중에 의해 발생되는 하중을 베이스 프레임(100)으로 분산시키고, 수평방향으로 설치된 제2직선운동베어링(340)은 이동 프레임(200)의 수평방향 유동을 효과적으로 억제하는 기능을 제공하게 되는 바, 제1,2직선운동베어링(330,340)의 유기적인 조합을 통하여 이동 프레임(200)의 안정적인 이동구조를 제공할 수 있게 되는 이점이 있다.

상기 구동수단(400)은 이동 프레임(200)과 베이스 프레임(100)을 연결하도록 이동 프레임(200)과 베이스 프레임(100)의 사이에 구성되어 이동 프레임(200)을 베이스 프레임(100)의 길이방향으로 이동시키는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동수단(400)은 랙기어(410)와 제1구동모터(420) 및 피니언 기어(430)로 이루어지며, 베이스 프레임(100)의 제1측면(100a)과 이동 프레임(200)의 사이에 구성된다.

상기 랙기어(410)는 제2지지부재(310)의 저면에 설치된 제2평행블록(312)의 하부에서 베이스 프레임(100)의 길이방향과 평행한 방향으로 연장되는 구조를 갖도록 설치된다.

상기 제1구동모터(420)는 이동 프레임(200)과 함께 거동하도록 이동 프레임(200)에 고정된 구조로 설치된다.

상기 피니언 기어(430)는 제1구동모터(420)의 회전축에 고정되어 제1구동모터(420)의 작동에 의해 회전하도록 설치되고, 상기 랙기어(410)와 맞물리도록 구성된다.

이러한 구동수단(400)에 의하면, 제1구동모터(420)의 작동에 의해 피니언 기어(430)가 회전하는 경우, 피니언 기어(430)가 랙기어(410)를 따라 베이스 프레임(100)과 평행한 방향으로 이동하게 되므로, 이동 프레임(200)의 이동이 이루어지게 된다.

한편, 상기와 같은 구동수단(400)의 작동에 의해 이동 프레임(200)이 베이스 프레임(100)을 따라 이동하는 과정에서 이동 프레임(200)에 떨림이 발생되는 것을 억제하여 이동 프레임(200) 및 용접토치(T)의 안정적인 기동이 가능하게 하는 진동방지수단(500)이 더 포함되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 진동방지수단의 구조를 보인 정면도를 도시하고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동방지수단(500)은 제1지지부재(510), 제1롤러(520), 제2롤러(530), 제2구동모터(540)로 구성된다.

상기 제1지지부재(510)는 베이스 프레임(100)의 길이방향으로 연장될 수 있도록 길게 연장된 구조를 갖는 사박바 형상의 부재로써, 베이스 프레임(100)의 제2측면(100b)에 설치되되, 베이스 프레임(100)의 길이방향과 평행한 방향으로 연장되는 구조를 가지며, 더불어 제2측면(100b)으로부터 수평방향으로 돌출되는 구조를 갖도록 설치된다.

또한, 상기 제1지지부재(510)는 수직방향에 대하여 제2지지부재(310)와 제3지지부재(320)의 사이에 위치하도록 구성된다.

이러한 제1지지부재(510)의 상면과 하면에는 막대기 형상의 제4,5평행블록(511,512)이 각각 설치된다.

참고로, 제1지지부재(510)에 설치된 제4,5평행블록(511,512)과, 제2,3지지부재(310,320)에 설치된 제1,2,3평행블록(311,312,321)은 모두 베이스 프레임(100)의 외측에 노출된 구조로 설치되므로, 각각의 평행블록을 지지부재에 설치하고 난 후, 베이스 프레임(100)에 별도의 가공장비를 탑재한 상태에서 베이스 프레임(100)을 따라 가공장비를 이동시키면서 제1,2,3,4,5평행블록을 동시에 가공하게 되면, 제1,2,3,4,5평행블록이 완전한 평행상태를 형성하게 되므로, 이동 프레임(200)의 이동에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

상기 제1롤러(520)는 제1지지부재(510)의 상면, 보다 구체적으로는 제1지지부재(510)의 상면에 설치된 제4평행블록(511)의 상면에 밀착된 채로 회전하는 구조를 갖도록 이동 프레임(200)에 설치된다.

상기 제2롤러(530)는 제1지지부재(510)의 하면, 보다 구체적으로는 제1지지부재(510)의 하면에 설치된 제5평행블록(512)의 하면에 밀착된 채로 회전하는 구조를 가지며, 상기 제1롤러(520)의 수직하부에 위치하도록 이동 프레임(200)에 설치된다.

한편, 상기 제1,2롤러(520,530) 그리고 제4,5평행블록(511,512)은 모두 금속재로 구성되어 금속과 금속의 접촉을 통해 이동 프레임(200)의 안내를 유도하도록 구성될 수 있다.

상기 제2구동모터(540)는 이동 프레임(200)에 설치되며, 제1롤러(520)와 제2롤러(530) 중 적어도 어느 한 롤러와 연결되어 롤러를 회전시키도록 구성된다.;

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제2구동모터(540)는 제1롤러(520)와 연결되어 제1롤러(520)를 회전시키도록 구성되며, 상기 제2롤러(530)는 아이들 롤러로 이루어진다.

한편, 구동수단(400)이 구성된 이동 프레임(200)의 좌측과, 진동방지수단(500)이 구성된 이동 프레임(200)의 우측을 동일한 방향 및 동일한 속도로 이동시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 제2구동모터(540)는 제1구동모터(420)와 동기화되어 작동하도록 구성된다.

즉, 제1구동모터(420)에 의한 피니언 기어(430)의 회전속도 증감에 비례하여 제2구동모터(540)에 의한 제1롤러(520)의 회전속도가 비례적으로 제어되도록 함으로써, 이동 프레임(200)의 좌측과 우측이 균형을 이룬 채로 이동이 가능하게 되며, 이에 따라 이동 프레임(200)의 이동과정에서 이동 프레임(200)이나 이동 프레임(200)에 설치된 용접토치(T)에 떨림이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 토치이동형 자동용접장치를 이용하여 붐대로 사용되는 기둥형 구조물을 용접하는 과정을 설명하도록 하며, 이를 통해 본 발명에 따른 토치이동형 자동용접장치가 갖는 작용효과를 설명하도록 한다.

알려진 바와 같이 사각형의 단면구조를 갖는 붐대와 같은 기둥형 구조물의 경우, 상판재와 좌우측판재의 연결부에 가접을 실시하여 상판재와 좌우측판재를 조립하고, 하판재와 좌우측판재의 연결부에 가접을 실시함으로써, 가조립된 기둥형 구조물을 형성하게 되며, 형성된 기둥형 구조물은 베이스 프레임(100)의 상면에 마련된 베드(110)에 안착된다.

이때, 기둥형 구조물이 예정된 위치에 정확한 자세로 배치될 수 있도록 하기 위하여 받침용 블록(111)이 베드(110)의 상부에 추가적으로 설치될 수도 있다.

한편, 베드(110)의 상부에 기둥형 구조물이 용접에 요구되는 자세로 세팅이 완료되면, 이동 프레임(200)의 이동 및 용접토치(T)의 작동에 의해 기둥형 구조물에 대한 용접작업이 이루어지게 된다.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 2명의 작업자가 이동 프레임(200)의 좌우측에 마련된 발판(260)에 탑승한 후, 이동 프레임(200)에 마련된 컨틀롤러를 작동하여 작업을 개시하기 위한 신호를 발생시키게 된다.

이처럼 발생되는 작업개시신호에 의해 구동수단(400)에 마련된 제1구동모터(420)가 작동하여 피니언 기어(430)를 회전시키고, 피니언 기어(430)가 랙기어(410)를 따라 이동함으로써 이동 프레임(200)의 이동이 이루어지게 된다.

이와 더불어 용접에 필요한 전기 및 가스가 용접토치(T)로 공급되면서 용접토치(T)가 작동하게 되며, 이동 프레임(200)의 이동 및 용접토치(T)의 작동에 의해 기둥형 구조물에 형성된 용접부를 따라 용접토치(T)가 이동하면서 용접작업이 이루어지게 된다.

한편, 구동수단(400)의 작동과 더불어 진동방지수단(500)이 함께 작동하게 되며, 진동방지수단(500)에 마련된 제2구동모터(540)는 제1롤러(520)와 제2롤러(530)가 피니언 기어(430)와 동일한 방향 및 속도로 이동할 수 있도록 제1구동모터(420)와 동기화되어 작동하게 되며, 구동수단(400)과 진동방지수단(500)이 이동 프레임(200)의 좌우 양측을 동일한 방향 및 속도로 이동시키게 되므로, 이동 프레임(200)의 이동과정에서 진동이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이동 프레임(200)의 한쪽은 제1,2직선운동베어링(330,340)에 의해 베이스 프레임(100)에 결합된 상태를 유지하고, 반대쪽은 제1,2롤러(520,530)에 의해 베이스 프레임(100)에 결합된 상태를 유지하게 되므로, 더욱 안정적으로 이동 프레임(200)의 진동을 억제할 수 있게 된다.

이처럼 용접토치(T)와 함께 이동하는 이동 프레임(200)의 이동중 발생할 수 있는 진동을 효과적으로 억제함에 따라 균일한 용접비드의 형성이 가능하게 되고, 용접품질을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.

또한, 이동 프레임(200)의 이동 및 용접토치(T)의 작동에 의해 기둥형 구조물의 용접이 진행되는 과정에서 발판(260)에 탑승한 작업자는 용접이 이루어질 용접부의 상태를 육안으로 확인하고, 필요한 경우 용접토치(T)의 위치를 보정하기 위한 작업을 실시하게 된다.

참고로, 용접토치(T)의 위치 보정작업은 전동높이조절기구(240) 및 수동위치조절기구(250)를 이용하여 이루어질 수 있으며, 작업자는 발판(260)에 탑승한 채로 이동 프레임(200)과 함께 이동하면서 보정작업을 실시하게 되므로, 작업자가 직접 이동해야만 함에 따른 작업피로를 경감시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 토치이동형 자동용접장치는 피용접물인 기둥형 구조물이 베드(110)에 고정되고, 용접토치(T)는 이동 프레임(200)과 이동하면서 피용접물에 대한 작업이 이루어지는 방식을 가지며, 이는 이동 프레임(200)이 이동하는 과정에서 발생될 수 있는 진동을 효과적으로 억제하는 가이드 수단(300) 및 진동방지수단(500)에 의해 가능하게 되는 것으로, 기둥형 구조물에 대한 자동용접을 실시하는 장치의 부피를 종래 대비 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 베이스 프레임 110: 베드
111: 받침용 블록 200: 이동 프레임
210: 제1서포트 부재 220: 제2서포트 부재
230: 크로스 부재 240: 전동높이조절기구
241: 높이조절용 모터 242: 볼스크류
243: 높이조절판 244: 가이드 봉
250: 수동위치조절기구 251: 제1위치조절봉
252: 제1홀더 253: 제2위치조절봉
254: 제2홀더 260: 발판
261: 안전난간 300: 가이드 수단
310: 제2지지부재 311: 제1평행블록
312: 제2평행블록 320: 제3지지부재
321: 제3평행블록 330: 제1직선운동베어링
340: 제2직선운동베어링 400: 구동수단
410: 랙기어 420: 제1구동모터
430: 피니언 기어 500: 진동방지수단
510: 제1지지부재 511: 제4평행블록
512: 제5평행블록 520: 제1롤러
530: 제2롤러 540: 제2구동모터

Claims (6)

1. 가조립된 기둥형 구조물이 놓이는 베드가 상단부에 형성된 베이스 프레임;
   상기 기둥형 구조물에 형성된 용접부의 주변에 용접토치가 위치할 수 있도록 용접토치를 지지하며, 상기 베이스 프레임의 길이방향으로 이동하면서 기둥형 구조물에 형성된 용접부를 따라 용접토치를 이동시키는 이동 프레임;
   상기 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하여 이동 프레임의 이동을 지지하는 가이드 수단; 및
   상기 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하여 이동 프레임을 베이스 프레임의 길이방향으로 이동시키는 구동수단;으로 구성되며,
   상기 구동수단은 베이스 프레임의 제1측면부에 구성되고, 상기 제1측면부와 반대쪽에 위치하는 제2측면부에는 베이스 프레임과 이동 프레임을 연결하는 진동방지수단이 더 구성되되,
   상기 진동방지수단은,
   상기 베이스 프레임의 길이방향으로 연장되는 구조를 갖도록 제2측면에 설치되는 바형상의 제1지지부재;
   상기 제1지지부재의 상면과 하면에 밀착된 채로 회전하도록 제1지지부재의 상부와 하부에 각각 배치되고 이동 프레임에 설치되어 이동 프레임과 함께 거동하는 제1,2롤러;
   상기 제1,2롤러 중 적어도 한 롤러와 결합되어 롤러를 회전시키되, 상기 구동수단에 구비되는 제1구동모터와 동기화되어 이동 프레임의 좌우측이 동일한 방향 및 동일한 속도로 이동하도록 작동하는 제2구동모터;로 구성된 것을 특징으로 하는 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동수단은,
   상기 베이스 프레임의 길이방향으로 연장되는 구조를 갖도록 베이스 프레임의 제1측면에 설치된 랙기어;
   상기 이동 프레임에 설치된 제1구동모터; 및
   상기 랙기어와 맞물리도록 배치되고 상기 제1구동모터와 결합되어 제1구동모터에 의해 회전하면서 랙기어를 따라 이동하는 피니언 기어;로 구성된 것을 특징으로 하는 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 수단은,
   상기 베이스 프레임의 제1측면 상단부에서 베이스 프레임의 길이방향으로 연장됨과 더불어 제1측면으로부터 돌출되는 구조를 갖도록 설치된 바형상의 제2지지부재;
   상기 제2지지부재의 수직 하부에서 제2지지부재와 이격된 채로 제2지지부재와 평행한 구조를 갖도록 제1측면에 설치된 바형상의 제3지지부재;
   상기 제2지지부재의 상면과 이동 프레임의 사이에 위치하도록 설치되어 이동 프레임으로부터 전해지는 하중을 제2지지부재를 통해 베이스 프레임으로 분산시키면서 이동 프레임의 이동을 지지하는 제1직선운동베어링; 및
   상기 제3지지부재의 외측면과 이동 프레임의 사이에 위치하도록 설치되어 이동 프레임의 수평방향 유동을 억제하면서 이동 프레임의 이동을 지지하는 제2직선운동베어링;으로 구성된 것을 특징으로 하는 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동 프레임의 하단부에는 작업자의 탑승이 가능하게 하는 발판이 더 형성된 것을 특징으로 하는 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동 프레임은,
   상기 베이스 프레임을 사이에 두고 직립된 구조로 세워지되, 하단부가 베이스 프레임에 이동 가능한 구조로 결합되는 제1,2서포트 부재;
   상기 베이스 프레임의 상부를 횡단하여 제1,2서포트 부재의 상단부를 상호 연결하는 크로스 부재;
   높이조절용 모터와, 상기 높이조절용 모터에 의해 회전하는 볼스크류와, 상기 볼스크류와 결합되어 볼스크류의 회전시 상하로 승강하는 높이조절판으로 이루어지며, 상기 제1,2서포트 부재에 각기 2개씩 설치된 전동높이조절기구; 및
   상기 각각의 전동높이조절기구에 마련된 높이조절판에 설치되며, 용접토치를 지지하되, 작업자가 용접토치의 위치와 자세를 수동으로 조절할 수 있도록 하는 수동위치조절기구;로 구성된 것을 특징으로 하는 기둥형 구조물의 토치이동형 자동용접장치.

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