KR101799324B1 - 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지 - Google Patents

곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지에 관한 것으로, 와이어 리일(100)과 와이어 송급로울러(200), 와이어(300), 와이어 송급모우터(400), 용제호퍼(500), 표시판넬(600) 및, 캐리지(700)를 구비하는 서브머지드 아크용접 캐리지에 있어서; 상기 캐리지(700)가 스퍼어 기어(701a)로 이루어진 차동장치(701)를 구비하여 모재의 곡선부 안쪽과 바깥쪽의 회전 수를 보정하는 차동구동바퀴(702, 702')와, 상기 구동바퀴(702, 702')를 구동하는 차동 구동모터(703)와, 최초의 위치를 결정하는 파일롯트 핀(704)과, 좌우 회전이 용이한 피동축 프리 캐스터(705, 705') 및, 용접형태에 따라 용접선 추적을 전자적 및 메커니즘으로 조정하는 용접선 추적 조정기(706)로 구성되어 기존에 알려진 용접기 사양에 원호(곡면) 용접 주행도 가능하게 하여 준비 및 감시 작업을 최소화하고, 불합리한 염려를 줄여 주는 원호(곡면) 및 직선 주행이 가능하며, 용접선 이탈을 방지하는 전자적 제어장치 및 메커니즘을 이용하여 용접선을 추적함으로써 직선 용접뿐만 아니라 곡선(곡면) 용접을 용이하게 하면서도 3색등을 사용하여 감시작업을 줄여주고, 조선해양 및 육용 구조물과 압력용기 제작의 공정관리 기술의 획기적인 전환을 달성하고, 용접의 품질관리를 확실하게 하여 용접품질의 신뢰도를 향상하는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지{Submerged arc welding carriage available curved and straight running}
본 발명은 서브머지드 아크용접 캐리지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 알려진 용접기 사양에 곡선(곡면) 용접 주행도 가능하게 하여 조선해양 및 육용 구조물의 공정관리 기법과 기술을 획기적으로 개선하게 하고 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있는 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지에 관한 것이다.
용접 캐리지는 용접토치를 몸체프레임에 장착시켜 이송시키게 되는 것으로, 주로 선박건조작업과 육용 플랜트 구조작업과 같이 용접작업이 수시로 수행되는 조선업과 육용 플랜트 분야에서 많이 활용되어 용접작업에 걸리는 시간을 단축시키고 있다. 이와 같은 용접 캐리지는 별도로 구비되는 레일을 타고 이동하게 되거나, 모터와 연동되어 회전하게 되는 구동바퀴에 의해 이동하게 되는데, 이와 같이 구동바퀴에 의해 이동하게 되는 용접 캐리지와 관련한 기술로는 대한민국 등록특허 공보 등록번호 제10-0894434호 "서브머지드 용접용 자동캐리지"(특허문헌 1 참조), 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0098697호 "4면용접캐리지"(특허문헌 2 참조), 등록실용신안공보 등록번호 제20-0410838호 "자동 용접 캐리지"(특허문헌 3 참조) 등이 안출되어 있다.
상기와 같은 종래의 용접 캐리지(100')는 구동모터가 몸체프레임 상에 수직으로 장착됨에 따라 수평하게 설치되는 구동바퀴(1)가 고정되는 휠샤프트(2)와 구동모터의 모터축 사이에는 베벨기어(3)가 설치되어 서로 직각을 이루는 구동모터와 구동바퀴(1) 사이에 회전력이 전달될 수 있도록 한다.
또한, 종래의 용접 캐리지(100')는 도 1에서와 같이 몸체프레임(4)의 전후방향 양단부에 각각 설치되는 휠샤프트(2)(2')가 체인(5)이나 벨트로 연결되도록 하는데, 구동축에 해당되는 휠샤프트(2)는 상기와 같이 구동모터와 베벨기어(3)로 연결되도록 하고, 종동축에 해당되는 휠샤프트(2')는 상기와 같이 체인(5)이나 벨트로 연결되어 구동축에 해당되는 휠샤프트(2)로부터 회전력을 전달받게 된다.
이와 같이 종래의 용접 캐리지는 체인이나 벨트로 회전력이 전달되는 구성이어서 이를 위한 공간확보를 위하여 몸체프레임의 크기가 커짐에 따라 협소한 공간에서는 용접 캐리지를 운용할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 용접 캐리지가 수동식 용접토치에 적용되어 작업자의 판단과 필요에 따라 수동식 용접토치를 장착시켜 이송시킬 경우 작업자가 용접 캐리지를 용접이 요구되는 위치로 반복적으로 이동시키게 되는데, 용접 캐리지의 크기가 커짐에 따라 용접 캐리지가 고중량이 되어 용접 캐리지 이동시 작업자의 작업 피로감이 증대되고, 작업자의 근골격계 상해 발생률이 증가하는 문제점이 있었다.
상기한 문제점 들을 해소하기 위해 종래에 개발된 기술로서, 실용신안등록 제0456390호호의 "기어구동식 용접 캐리지"가 개발되어 공개특허공보에 개시되어 있다.
상기 실용신안등록 제0456390호호의 "기어구동식 용접 캐리지"는 도 2에 도시한 바와 같이 용접토치를 장착시켜 이송시키게 되는 용접 캐리지(100)에 있어서, 상기 용접토치가 장착되는 토치장착부(50)가 형성된 몸체프레임(10)과; 상기 몸체프레임(10)에 전후방향 양측으로 회전가능하게 휠샤프트(22)에 고정된 구동바퀴(20)와; 상기 몸체프레임(10)에 고정되어 상기 구동바퀴(20)를 회전시키게 되는 모터축(32)을 구비한 구동모터(30) 및; 상기 구동모터(30)의 구동을 제어하게 되는 컨트롤러(60)를 포함하되, 상기 구동모터(30)와 구동바퀴(20) 사이에 기어박스(40)가 설치되어 상기 구동모터(30)의 회전력이 상기 기어박스(40)에 의해 상기 구동바퀴(20)로 전달되는 것을 특징으로 하는 것이다.
그러나 상기한 실용신안등록 제0456390호호의 "기어구동식 용접 캐리지"는 직선 주행만 가능하여 곡선(곡면) 용접 주행을 할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
즉, 박용 및 육용 후판 서브머지드 아크용접에서 알려진 뿌리기술은 직선 주행만 가능 하다는 고정 관념으로 기술 한계점(불규칙하거나 원호(곡면) 용접은 불가능)을 극복하지 못한체 조선해양과 육용 플랜트 분야의 대형 구조물 및 압력용기 공정기술은 그 범주 안에서 속도와 패턴(Pattern)이 조금씩 발전해 오고 있었다. 기존 알려진 용접기 사양에 원호(곡면) 용접 주행도 가능하게 하여 조선해양 및 육용 구조물의 공정관리 기법과 기술을 획기적으로 개선하게 하고 글로벌(Global) 경쟁력을 확보하게 한다.
특허문헌 1 : 특허 제0894434호 등록특허공보, 특허문헌 2 : 공개특허 제2008-0098697호 공개특허공보, 특허문헌 3 : 등록실용신안 제0410838호 등록실용공보, 특허문헌 3 : 등록실용신안 제0456390호 등록실용공보,
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래의 서브머지드 아크용접 캐리지에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 기존에 알려진 용접기 사양에 원호(곡면) 용접 주행도 가능하게 하여 준비 작업을 획기적으로 개선하고, 감시 작업을 최소화하며, 불합리한 염려를 줄여 주는 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 용접선 이탈을 방지하는 메커니즘과 전자 제어장치를 이용하여 용접선을 추적함으로써 직선 용접뿐만 아니라 원호(곡면) 용접을 용이하게 하면서도 3색등을 사용하여 감시작업을 줄여주고, 프리 캐스터로 홈 용접선에 따라 능동적으로 변화할 수 있는 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지는 와이어 리일(100)과 와이어 송급로울러(200), 와이어(300), 와이어 송급모우터(400), 용제호퍼(500), 표시판넬(600) 및, 캐리지(700)를 구비하는 서브머지드 아크용접 캐리지에 있어서; 상기 캐리지(700)가 스퍼어 기어(701a)로 이루어진 차동장치(701)를 구비하여 모재의 곡선부 안쪽과 바깥쪽의 회전 수를 보정하는 구동바퀴(702, 702')와, 상기 구동바퀴(702, 702')를 구동하는 구동모터(703)와, 최초의 위치를 결정하는 파일롯트 핀(704)과, 좌우 회전이 용이한 피동축 프리 캐스터(705, 705') 및, 용접형태에 따라 용접선 추적을 조정하는 용접선 추적 조정기(706)로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존에 알려진 용접기 사양에 원호(곡면) 용접 주행도 가능하게 하여 준비 및 감시 작업을 최소화하고, 불합리한 염려를 줄여 주는 곡선 및 직선 주행이 가능하며, 용접선 이탈을 방지하는 메커니즘과 전자 제어장치를 이용하여 용접선을 추적함으로써 직선 용접뿐만 아니라 원호(곡면) 용접을 용이하게 하면서도 3색등을 사용하여 감시작업을 줄여주고, 프리 롤러로 홈 용접선에 따라 능동적으로 변화할 수 있으므로 조선해양 및 육용 구조물과 압력용기 제작의 공정관리 기술의 획기적인 전환을 달성하고, 용접의 품질관리를 확실하게 하여 용접품질의 신뢰도를 향상하는 각별한 장점이 있다.
도 1은 종래 체인 구동식 용접 캐리지를 보여주기 위한 도면,
도 2는 종래 기어구동식 용접 캐리지의 구성을 보여주기 위한 도면,
도 3은 본 발명 원호(곡면) 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지의 사시도,
도 4는 본 발명 원호(곡면) 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지의 일부 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 전자적 용접선 추적 및 관련 메커니즘을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 피동축 프리 캐스터를 나타낸 도면,
도 7은 용접선을 따라 주행하는 캐리지의 구동축 차동기어를 나타낸 도면,
도 8은 이동방향(좌회전, 직진, 우회전)에 따른 캐리지 앞부분의 형태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 원호(곡면) 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지를 바람직한 실시예로서 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명 원호(곡면) 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지의 사시도, 도 4는 본 발명 원호(곡면) 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지의 일부 분해 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 전자적 용접선 추적 및 관련 메커니즘을 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명에 따른 피동축 프리 캐스터를 나타낸 도면, 도 7은 용접선을 따라 주행하는 주행모터 및 구동축 차동기어를 나타낸 도면으로서, 본 발명 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지는 와이어 리일(100)과 와이어 송급로울러(200), 와이어(300), 와이어 송급모우터(400), 용제호퍼(500), 표시판넬(600) 및, 캐리지(700)를 구비하는 서브머지드 아크용접 캐리지에 있어서; 상기 캐리지(700)가 스퍼어 기어(701a)로 이루어진 차동장치(701)를 구비하여 모재의 곡선부 안쪽과 바깥쪽의 회전 수를 보정하는 구동바퀴(702, 702')와, 상기 구동바퀴(702, 702')를 구동하는 구동모터(703)와, 최초의 위치를 결정하는 파일롯트 핀(704)과, 좌우 회전이 용이한 피동측 프리 캐스터(705, 705') 및, 용접형태에 따라 용접선 추적을 조정하는 용접선 추적 조정기(706)로 구성되어 있다.
상기 와이어 리일(100)의 측면 표시판넬(600)에는 아크용접 캐리지의 동작 상태를 다수의 색상으로 나타내는 다수의 램프(R, Y, G)가 설치되어 있다.
상기 다수의 램프(R, Y, G) 중 적색의 램프(R)는 정지 상태를 나타내고, 황색의 램프(Y)는 대기 상태를 나타내며, 초록의 램프(G)는 진행 상태를 각각 나타낸다.
또한, 상기 구동바퀴(702, 702')는 우레탄 재질로 이루어져 내열 내마모성을 갖는 차동 구동바퀴인 것이 바람직하다.
피동측 바퀴로는 능동적으로 방향 선회가 가능하도록 피동측 프리 캐스터(705, 705')를 채용하는 것이 바람직하고, 최초 위치의 결정이 원터치로 가능하도록 최초의 위치를 결정하는 파일롯트 핀(704)은 원터치로 최초의 위치 결정을 할 수 있게 된다.
그리고, 상기 용접선 추적 조정기(706)는 스프링(706a)을 구비하여 장력 조절이 용이하고, 일반 시중에서 개발되어진 용접선 추적(seam tracking) 기능을 활용하여 용접형태에 따라 용접선 추적 조정기(706)를 교체하여 사용할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 원호(곡면) 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지의 작용을 상세하게 설명한다.
도 5에 나타낸 바와 같이(a: V홈 맞대기 용접; b: I홈 맞대기 용접) 용접 모재(800)의 용접선(800a)을 따라 추적하는 관련 시스템 및 메커니즘은 가접된 장애물이 나타나면, 1차로 용접선 추적 조정기(706)가 감지하고, 2차로 스프링(706a)이 가접된 부분을 유연하게 타고 넘도록 작동하여 용접선(800a)을 이탈하지 않도록 한다.
따라서 먼저 위치의 결정은 용접 위치를 간단히 찾아가고 결정을 하는 것으로 용접 캐리지(700)를 들어서 파일롯트 핀(704)을 용접선(800a) 중앙에 맞추어 결정하고 그 이후 본 발명 서브머지드 아크용접 캐리지를 작동시킨다.
그러면, 용접선 추적 조정기(706)의 전자적 제어 및 메커니즘 센서가 용접선(800a)을 감지하여 용접선(800a)을 따라 스프링(706a)이 가접된 부분을 유연하게 타고 넘어 가면서 용접을 하게 된다.
이러한 캐리지(700)의 이동은 구동모터(703)의 구동에 의해 구동바퀴(702, 702')가 회전함으로써 가능하고, 도 7에 나타낸 바와 같이 차동장치(900)의 채용으로 원호(국면) 용접이 가능하다.
뿐만 아니라 구동바퀴(702, 702')를 내열, 내 마모, 고 접지력을 갖도록 구동력을 올려주는 마찰소재(폴리 우레탄 소재 계열)로 구성하게 된다.
그리고, 용접선(800a)의 홈 형상에 따라 캐리지(700)의 이동을 능동적으로 할 수 있도록 캐리지(700)의 앞바퀴는 프리 캐스터(705, 705')를 채용하면서, 그 소재는 구동바퀴(702, 702')와 마찬가지로 내열, 내 마모, 고 접지력을 갖도록 구동력을 올려주는 마찰소재(폴리 우레탄 소재 계열)로 구성하게 된다.
또한, 용접이 이루어 지는 상태를 나타내는 표시판넬(600)에는 캐리지(700)의 동작 상태를 램프(R, Y, G)로 나타내는바 적색의 램프(R)는 정지 상태를 나타내고, 황색의 램프(Y)는 대기 상태를 나타내며, 초록의 램프(G)는 진행 상태를 각각 나타냄과 더불어 블랙박스를 추가로 설치하여 작업중에 일어나는 여러 가지 이벤트를 기록함으로써 용접의 품질돤리 뿐만 아니라 용접 제품의 보증을 할 수 있게 된다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
100 : 와이어 리일 200 : 와이어 송급로울러
300 : 와이어 400 : 와이어 송급모우터
500 : 용제호퍼 600 : 표시판넬
700 : 캐리지 701 : 차동장치
701a : 스퍼어 기어 702, 702' : 구동바퀴
703 : 구동모터 704 : 파일롯트 핀
705, 705' : 피동측 프리 캐스터 706 : 용접선 추적 조정기
706a : 스프링 800 : 용접 모재
800a : 용접선 900 : 차동장치
R, Y, G : 램프

Claims (7)

  1. 와이어 리일(100)과 와이어 송급로울러(200), 와이어(300), 와이어 송급모우터(400), 용제호퍼(500), 표시판넬(600) 및, 캐리지(700)를 구비하는 서브머지드 아크용접 캐리지에 있어서;
    상기 캐리지(700)가 스퍼어 기어(701a)로 이루어진 차동장치(701)를 구비하여 모재의 곡선부 안쪽과 바깥쪽의 회전 수를 보정하는 구동바퀴(702, 702')와, 상기 구동바퀴(702, 702')를 구동하는 구동모터(703)와, 최초의 위치를 결정하는 파일롯트 핀(704)과, 좌우 회전이 용이한 피동측 프리 캐스터(705, 705') 및 용접형태에 따라 용접선 추적을 조정하는 용접선 추적 조정기(706)로 구성되며,
    상기 파일롯트 핀(704)을 이용해 원터치로 최초의 위치를 결정하며,
    상기 용접선 추적 조정기(706)는 장력 조절이 용이한 스프링(706a)을 구비하여 가접된 부분을 유연히 타고 넘어가면서 용접을 하도록 하며,
    용접형태에 따라 상기 용접선 추적 조정기(706)를 교체하여 사용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는
    곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 와이어 리일(100)의 측면 표시판넬(600)에는 아크용접 캐리지의 동작 상태를 다수의 색상으로 나타내는 다수의 램프(R, Y, G)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 다수의 램프(R, Y, G) 중 적색의 램프(R)는 정지 상태를 나타내고, 황색의 램프(Y)는 대기 상태를 나타내며, 초록의 램프(G)는 진행 상태를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 구동바퀴(702, 702')는 우레탄 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 곡선 및 직선 주행이 가능한 서브머지드 아크용접 캐리지.
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