KR101784238B1 - 용접기의 위빙장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 용접토치의 위빙장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접토치의 위빙을 용접선의 좌우방향과 전후방향 쪽으로 동시에 움직이도록 함으로써 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 비드를 형성하도록 한 용접기의 위빙장치로써, 용접토치의 위빙을 용접선의 좌우방향과 전후방향 쪽으로 동시에 움직이도록 함으로써 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 형성할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 상기 용접토치는 x축 이동블록에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어, 일정한 곡률의 원호 형상으로 위빙함으로써 용접비드의 형상이 일정하고 용접에 의한 모재 간의 결합력을 상승시킨 효과와 함께, 용접토치의 위치를 블록의 상부에서 y, z축의 2축 방향으로 조절할 수 있고, 용접토치와 모재 사이의 사잇각을 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.

Description

용접기의 위빙장치{Weaving equipment of welding machine}

본 발명의 용접토치의 위빙장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접토치의 위빙을 용접선의 좌우방향과 전후방향 쪽으로 동시에 움직이도록 함으로써 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 비드를 형성하도록 한 용접기의 위빙장치이다.

일반적으로 선박이나 플랜트의 제조에는 철판과 같은 소재의 사용량이 많아 이러한 소재들의 접합을 위해 용접이 주로 사용되고, 이로써 많은 용접량으로 인해 근래에는 자동용접을 수행하는 자동 용접장치의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

이러한 자동 용접 장치는 용접선을 따라 이동하면서 두 개의 모재를 용접하게 되는데, 아크발생을 통해 모재와 용접재료가 되는 와이어를 동시에 용융시켜 전면비드와 용접부재의 갭(GAP)차이로 인한 백비드를 형성하게 된다.

이러한 용접비드의 형성은 용접된 제품의 품질을 결정짓는 주요한 요인이며, 이러한 용접비드의 형성이 일정하지 못할 경우 용접품질의 저하를 불러오게 된다.

용접비드를 형성하기 위해서는 종래 위빙장치를 사용하였으며, 이러한 위빙장치는 용접선을 따라 용접기가 이동하면서 용접선을 초당 수회 반복 이동하면서 행하게 된다.

용접기의 위빙장치와 관련된 종래기술로서는 등록특허 제10-0921941호에 제안되어 있는 용접장치의 다방향 위빙장치가 있다.

상기 특허에는 용접토치; 및 용접부위를 기준으로 다방향으로 상기 용접토치를 위빙시키는 위빙유닛;을 포함하며, 상기 위빙유닛은, 자신의 중량이 상기 용접토치를 간섭하지 않도록 자세 고정된 상태로 상기 용접토치와 간접 연결되어 각기 다른 방향으로 위빙력을 발생시키는 복수의 구동원을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치의 다방향 위빙장치가 제안되어 있는데, 복수의 구동원과 용접토치의 직접적인 연결을 피하기 위해 구동원과 용접토치 사이에 연결체를 구성해야하고 상기 연결체는 복수의 구동원에 대해 같이 이동되는 동력을 받음으로써 동시제어가 어려운 단점이 있다.

특히, 한쪽의 구동원에 대한 구동시에도 연결체의 이동에 따른 힘이 작용하여 이동되지 않아야할 이동체에 작용할 수 있으며, 이러한 경우 용접비드의 형상이 일정하지 않을 우려가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0921941호

따라서 본 발명은 용접토치의 위빙을 용접선의 좌우방향과 전후방향 쪽으로 동시에 움직이도록 함으로써 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 형성하도록 한 용접기의 위빙장치을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 용접토치는 x축 이동블록에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어, 일정한 곡률의 원호 형상으로 위빙함으로써 용접비드의 형상이 일정하고 용접에 의한 모재 간의 결합력을 상승시킨 용접기의 위빙장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 용접토치의 위치를 블록의 상부에서 y, z축의 2축 방향으로 조절할 수 있고, 용접토치와 모재 사이의 사잇각을 조절할 수 있는 용접기의 위빙장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 용접기의 위빙장치는 모재의 용접을 위한 용접기의 위빙장치에 있어서, 상기 위빙장치는 모재의 일측에서 용접선을 따라 이동되는 캐리어와, 상기 캐리어의 상부에 설치되는 x축 이동블록과, 상기 x축 이동블록의 상부에 설치되는 y축 이동블록과, 상기 y축 이동블록에 고정되는 고정프레임과, 상기 고정프레임의 일측에 고정되어 용접선의 좌우로 위빙되는 용접토치를 포함하여 구성되며, 상기 x축 이동블록과 y축 이동블록은 용접토치의 위빙을 위한 구동장치가 각각 별도로 설치되어 있는 것이 특징이다.

본 발명에 의한 용접기의 위빙장치는 용접토치의 위빙을 용접선의 좌우방향과 전후방향 쪽으로 동시에 움직이도록 함으로써 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 형성할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 상기 용접토치는 x축 이동블록에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어, 일정한 곡률의 원호 형상으로 위빙함으로써 용접비드의 형상이 일정하고 용접에 의한 모재 간의 결합력을 상승시킨 효과와 함께, 용접토치의 위치를 블록의 상부에서 y, z축의 2축 방향으로 조절할 수 있고, 용접토치와 모재 사이의 사잇각을 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전체구성 사시도
도 2는 본 발명을 타관점에서 본 구성사시도
도 3은 본 발명의 평면구성도
도 4는 본 발명의 일부분 투시구성도
도 5는 본 발명의 작동예시도

본 발명의 용접토치의 위빙장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접토치의 위빙을 용접선의 좌우방향과 전후방향 쪽으로 동시에 움직이도록 함으로써 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 비드를 형성하도록 한 용접기의 위빙장치이다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체구성 사시도이고, 도 2는 본 발명을 타관점에서 본 구성사시도이며, 도 3은 본 발명의 평면구성도이고, 도 4는 본 발명의 일부분 투시구성도로써, 본 발명에 의한 용접기의 위빙장치는 모재의 용접을 위한 용접기의 위빙장치에 있어서, 상기 위빙장치는 모재의 일측에서 용접선을 따라 이동되는 캐리어와, 상기 캐리어의 상부에 설치되는 x축 이동블록(10)과, 상기 x축 이동블록(10)의 상부에 설치되는 y축 이동블록(20)과, 상기 y축 이동블록(10)에 고정되는 고정프레임(30)과, 상기 고정프레임(30)의 일측에 고정되어 용접선의 좌우로 위빙되는 용접토치(1)를 포함하여 구성되며, 상기 x축 이동블록(10)과 y축 이동블록(20)은 용접토치(1)의 위빙을 위한 구동장치가 각각 별도로 설치되어 있는 것이 특징이다.

먼저 캐리어(도시하지 않음)는 모재의 일측에서 용접선을 따라 이동되는 구성으로, 용접선의 일측에 레일을 설치할 경우 레일을 따라 이동될 수 있고, 레일이 없는 경우 지정된 이동경로를 따라 이동할 수 있다.

상기 캐리어의 상부에는 x축 이동블록(10)이 설치되고, 상기 x축 이동블록(10)의 상부에는 y축 이동블록(20)이 설치되고, 상기 y축 이동블록(20)의 상부에는 고정프레임(30)이 설치되며, 상기 고정프레임(30)의 일측에는 용접토치(1)가 결합되는데, x축 이동블록(10)과 y축 이동블록(20)은 각각의 블록에 설치되어 있는 구동모터(11, 21)에 의해 고정프레임(30)의 위치를 x축 방향과 y축 방향으로 이동시켜 용접토치(1)의 위빙동작을 행하게 된다.

이러한 구성에 대해 보다 상세히 살펴보면, 상기 x축 이동블록(10)은 용접진행방향과 수직한 방향으로 이동되는 x축 이동새들(15)과, 상기 x축 이동새들(15)의 하부에 설치되어 x축 이동새들(15)의 움직임을 가이드해주는 LM블록(12) 및 LM가이드(13)와, 상기 LM블록(12)의 이동을 위한 볼스크류(14)와, 상기 볼스크류(14)의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(11)를 포함하여 구성되고, 상기 y축 이동블록(20)은 용접진행방향과 일치하는 방향으로 이동되는 y축 이동새들(25)과, 상기 y축 이동새들(25)의 하부에 설치되어 y축 이동새들(25)의 움직임을 가이드해주는 LM블록(22) 및 LM가이드(23)와, 상기 LM블록(22)의 이동을 위한 볼스크류(24)와, 상기 볼스크류(24)의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(21)를 포함하여 구성된다.

상기 x축 이동블록(10)은 용접진행방향과 수직한 방향으로 이동될 수 있도록 x축 이동새들(15)이 설치되고, 상기 x축 이동새들(15)의 일측에는 x축 이동새들(15)의 움직임을 가이드해주기 위해 LM블록(12) 및 LM가이드(13)가 구성되며, 상기 LM블록(12)의 이동을 위해 LM블록(12)을 관통하는 형태로 볼스크류(14)가 설치되며, 상기 볼스크류(14)의 회전을 위한 구동모터(11)가 설치된다.

여기서, 상기 LM블록(12)은 볼스크류(14)에 의해 관통되는 블록과, LM가이드(13)와 결합되어 LM가이드(13)에 의해 움직임을 안내받는 블록이 각각 별도로 형성되는데, 본 발명에서는 상기 블록들 모두 같이 이동되는 구성이므로 하나의 LM블록으로 지시한다.

또한, 상기 y축 이동블록(20)은 용접진행방향과 일치하는 방향으로 이동될 수 있도록 y축 이동새들(25)이 설치되고, 상기 y축 이동새들(25)의 일측에는 y축 이동새들(25)의 움직임을 가이드해주기 위해 LM블록(22) 및 LM가이드(23)가 구성되며, 상기 LM블록(22)의 이동을 위해 LM블록(22)을 관통하는 형태로 볼스크류(24)가 설치되며, 상기 볼스크류(24)의 회전을 위한 구동모터(21)가 설치된다.

이러한 x축 이동블록(10)과 y축 이동블록(20)은 그 구성이 서로 동일하여 배열방향에 따라 x축 이동블록 또는 y축 이동블록으로 사용할 수 있어 제작이 간편하고 보관이 용이하며 제작비용을 줄일 수 있으며, 유지보수가 편리하게 이루어질 수 있다.

또한, 상기 용접토치(1)는 x축 이동블록(10)에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록(20)에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어, 일정한 곡률의 원호 형상으로 위빙이 이루어지게 된다.

즉, y축 구동모터(21)에 의한 구동이 없는 상태에서 x축 구동모터(11)에 의해서만 위빙을 행할 경우 위빙의 폭이 작으면 거의 일자 형태의 용접비드가 형성되는데, x축 구동모터(11)에 의한 위빙과 동시에 y축 구동모터(21)에 의한 위빙이 동시에 이루어지면 곡률이 상대적으로 큰 아크 형상의 용접비드를 형성할 수 있다.

부연하면, x축 구동모터(11)에 의해 용접토치(1)에 의한 위빙동작을 수행하던 중 용접토치(1)의 위치가 용접선에 가까워질수록 y축 구동모터(21)에 의해 용접토치(1)의 위치를 y축 구동모터(21)에서 가장 먼 쪽으로 이동시키고, 용접토치(1)가 용접선을 지난 뒤에는 y축 구동모터(21)에 의해 용접토치(1)의 위치를 y축 구동모터(21)에서 가장 가까운 쪽으로 이동시키게 되면 상대적으로 곡률이 큰 용접비드의 형상을 만들어낼 수 있다.

따라서, x축 구동모터(11)에 의해 용접토치의 위빙속도가 1초에 1번 왕복운동을 한다면, y축 구동모터(21)에 의한 용접토치의 위빙속도는 x축 구동모터의 위빙속도의 배 즉, 1초에 2번 즉, 용접선과 일치할 때 y축 구동모터에 의해 용접토치의 위치를 y축 구동모터에서 가장 먼 쪽으로 이동시킴으로써 일정한 아크 형상의 용접비드를 확보할 수 있다.

이러한 x축 구동모터(11)와 y축 구동모터(21)의 동시제어는 도 5와 같이 위빙폭 즉, 용접선을 중심으로 좌우에 형성하는 용접비드의 길이를 다양하게 가져갈 수 있으며, 용접선의 형상 역시 다양하게 가져갈 수 있다.

즉, 용접선을 중심으로 일측은 직선, 나머지 쪽은 곡선으로 가져갈 수 있는 등 다양한 용접비드의 형상을 만들 수 있다.

또한, 상기 y축 이동블록(20)의 상부에는 y축 방향으로 이동하는 y축 이동새들(25)이 설치되고, 상기 y축 이동새들(25)에는 고정프레임(30)이 고정 결합되며, 상기 고정프레임(30)의 일측에는 y축 방향으로 축방향이 형성된 y축 고정프레임(31)이 설치되고, 상기 y축 고정프레임(31)의 일측에는 z축 방향으로 축방향이 형성된 z축 고정프레임(32)이 결합되며, 상기 z축 고정프레임(32)의 일측에는 각도조절프레임(3)이 힌지(4)에 의해 결합되며, 상기 각도조절프레임(3)은 토치블록(2)와 일체로 형성되어 있어 토치블록(2)에 결합된 용접토치(1)의 위치를 y, z축의 2축 방향으로 조절할 수 있고, 용접토치(1)와 모재 사이의 사잇각을 조절할 수 있다.

즉, 용접토치(1)의 위치를 용접선과 일치하도록 배치해둔 상태에서 용접토치에 의한 용접의 시작위치와 용접토치와 모재가 이루는 각도를 조절할 수 있도록 할 수 있다.

결국, 본 발명에 의한 용접기의 위빙장치는 용접토치의 위빙을 용접선의 좌우방향과 전후방향 쪽으로 동시에 움직이도록 함으로써 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 형성할 수 있는 현저한 효과가 있으며, 상기 용접토치는 x축 이동블록에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어, 일정한 곡률의 원호 형상으로 위빙함으로써 용접비드의 형상이 일정하고 용접에 의한 모재 간의 결합력을 상승시킨 효과와 함께, 용접토치의 위치를 블록의 상부에서 y, z축의 2축 방향으로 조절할 수 있고, 용접토치와 모재 사이의 사잇각을 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.

1. 용접토치 2. 토치블록
3. 각도조절프레임 4. 힌지
10; x축 이동블록
11. 구동모터 12. LM블록
13. LM가이드 14. 볼스크류
15. x축 이동새들
20; y축 이동블록
21. 구동모터 22. LM블록
23. LM가이드 24. 볼스크류
25. y축 이동새들
30. 고정프레임 31. y축 고정프레임
32. z축 고정프레임

Claims (5)

1. 모재의 용접을 위한 용접기의 위빙장치에 있어서,
   상기 위빙장치는 모재의 일측에서 용접선을 따라 이동되는 캐리어와, 상기 캐리어의 상부에 설치되는 x축 이동블록(10)과, 상기 x축 이동블록(10)의 상부에 설치되는 y축 이동블록(20)과, 상기 y축 이동블록(20)에 고정되는 고정프레임(30)과, 상기 고정프레임(30)의 일측에 고정되어 용접선의 좌우로 위빙되는 용접토치(1)를 포함하여 구성되며, 상기 x축 이동블록(10)과 y축 이동블록(20)은 용접토치(1)의 위빙을 위한 구동장치가 각각 별도로 설치되어 있으며,
   상기 용접토치(1)는 x축 이동블록(10)에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어, x축 구동모터(11)에 의한 위빙과 동시에 y축 구동모터(21)에 의한 위빙이 동시에 이루어지면 일정한 곡률의 원호(아크) 형상으로 위빙이 이루어지는 것이 특징인 용접기의 위빙장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 x축 이동블록(10)은 용접진행방향과 수직한 방향으로 이동되는 x축 이동새들(15)과, 상기 x축 이동새들(15)의 하부에 설치되어 x축 이동새들(15)의 움직임을 가이드해주는 LM블록(12) 및 LM가이드(13)와, 상기 LM블록(12)의 이동을 위한 볼스크류(14)와, 상기 볼스크류(14)의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(11)를 포함하여 구성된 것이 특징인 용접기의 위빙장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 y축 이동블록(20)은 용접진행방향과 일치하는 방향으로 이동되는 y축 이동새들(25)과, 상기 y축 이동새들(25)의 하부에 설치되어 y축 이동새들(25)의 움직임을 가이드해주는 LM블록(22) 및 LM가이드(23)와, 상기 LM블록(22)의 이동을 위한 볼스크류(24)와, 상기 볼스크류(24)의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(21)를 포함하여 구성된 것이 특징인 용접기의 위빙장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 y축 이동블록(20)의 상부에는 y축 방향으로 이동하는 y축 이동새들(25)이 설치되고, 상기 y축 이동새들(25)에는 고정프레임(30)이 고정 결합되며, 상기 고정프레임(30)의 일측에는 y축 방향으로 축방향이 형성된 y축 고정프레임(31)이 설치되고, 상기 y축 고정프레임(31)의 일측에는 z축 방향으로 축방향이 형성된 z축 고정프레임(32)이 결합되며, 상기 z축 고정프레임(32)의 일측에는 각도조절프레임(3)이 힌지(4)에 의해 결합되며, 상기 각도조절프레임(3)은 토치블록(2)와 일체로 형성되어 있어 토치블록(2)에 결합된 용접토치(1)의 위치를 y, z축의 2축 방향으로 조절할 수 있고, 용접토치(1)와 모재 사이의 사잇각을 조절할 수 있는 것이 특징인 용접기의 위빙장치.

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