KR101827968B1

KR101827968B1 - 링크회전타입 자동용접시스템

Info

Publication number: KR101827968B1
Application number: KR1020160070942A
Authority: KR
Inventors: 유석준; 김경수
Original assignee: 페이브텍 주식회사
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2018-02-12
Also published as: KR20170138747A

Abstract

본 발명은 용접토치의 각도조절시, 용접토치가 연결된 샤프트부가 곡선형태의 제1 이동안내레일을 통해 좌, 우방향으로 이동함과 동시에 전극봉의 선단이 용접포인트를 지향할 수 있는 1축구조로 이루어짐으로써, 장비의 규격이 소형화되어 공간의 제약을 덜 받게 되고, 좁은 부분에서도 용접토치의 기울기를 원활하게 조절하고, 각도를 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

Description

링크회전타입 자동용접시스템{Links rotating-type automatic welding system}

본 발명은 링크회전타입 자동용접시스템에 관한 것으로서, 용접토치(100)의 다양한 각도에서도 전극봉(110)의 선단이 소정의 경사로 이루어진 모재(母材)의 용접포인트(10)를 지향하는 링크회전타입 자동용접시스템(1)에 있어서, 그 선단측이 상기 용접토치(100)와 링크(400)결합되는 샤프트부(300);와, 상기 샤프트부(300)의 말단측에 링크결합되되, 곡선형태으로 이루어져 상기 용접토치(100)의 이동을 안내하는 제1 이동안내레일(500);과, 상기 제1 이동안내레일(500)과 연결되어 상기 용접토치(100)에 구동력을 전달하는 구동부(200);와, 상기 구동부(200)와 연결되어 상기 용접토치(100)의 각도를 조절하는 제어부(600);로 구성되는 것을 특징으로 하는 링크회전타입 자동용접시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 용접이란 용접부를 용융 상태로 하든가 용융 상태로 하지 않을 정도로 가열한 부재 또는 상온 상태의 부재를 서로 접촉시키고, 압력을 가하여 접합하는 이음 방법을 말한다.

즉, 두 개의 금속을 접합하여 하나로 만드는 작업으로 통상의 나사 또는 리벳 등을 사용하는 기계적인 이음과는 다르며, 용접으로 이음 된 것은 분해할 수 없다.

이러한 용접은 크게 융접법과 압접법으로 구분되는데, 융접법은 접합부에 금속재료를 가열.용융시켜 서로 다른 두 재료의 원자 결합을 재배열하여 결합시키는 방법으로 아크용접, 가스용접, 테르밋용접 등이 있다.

압접법은 접합부에 외부의 강한 물리적 압력을 가해 접합하는 방법으로 가스압접이나 단접(鍛接)처럼 압력을 가하는 동시에 가열하는 방법을 특히 가열압접 또는 고온압접이라고 한다. 일반적으로 압접을 사용하는 재료에는 알루미늄, 구리 등과 같이 연성(延性)이 높은 재료를 사용하며 상온에서 가압하는 것만으로도 용접이 가능하여 냉간압접(冷間壓接)이라고 한다.

한편, 용접이 이루어지는 접합면은 불순물을 포함하여 쉽게 물러지는 경향이 있으므로 접합부에 산소를 없애주는 탈산제(脫酸劑)나 금속이 잘 섞이도록 용해를 촉진하는 융제(溶劑)를 사용하거나 또 비활성이나 환원성기체를 사용하여 산화를 방지하는 경우도 있다. 용접결과의 좋고 나쁨을 용접성이라고 하는데 이것에는 용접 시 그 대상이 되는 모재(母材), 용접봉, 작업 조건의 모든 것이 영향을 받는다. 요즘 굉장히 두꺼운 판의 용접에 사용되고 있는 슬래그의 저항발열을 이용한 용접법인 일렉트로슬래그법(electroslag method)이나, 녹는점이 높은 재료의 용접이 가능한 전자빔용접법(electron-beam method) 등 새로운 용접기술이 개발되고 있다. 이외에도 초음파진동을 가하는 초음파용접, 정밀한 용접과 절단에 이용하는 레이저용접 등이 있다.

이러한 용접은 최근들어 고품질의 용접상태를 구현하기 위하여 자동용접기를 이용한 용접작업이 이루어지고 있는 추세이며, 이러한 자동용접기 중 그 일실시예로 하기 특허문헌 1의 “티그 용접을 이용한 파이프 회전 용접의 일정 거리유지장치(대한민국 등록특허문헌 제10-0879172호)”가 게시되어 있다.

상기 특허문헌 1의 “티그 용접을 이용한 파이프 회전 용접의 일정 거리유지장치”는 티그용접 전원이 공급되는 케이블(10);와, 상기 케이블(10)과 연결되는 티그토치(12);와, 상기 티그토치(12)를 고정하는 티그토치 고정클램프(14);와, 상기 티그토치(12)의 하부에 형성되어 있는 티그토치 노즐(16);과, 상기 티그토치 노즐(16) 내에 설치되어 모재 상의 아크 용접을 실시하는 텅스텐 전극봉(18);과, 상기 텅스텐 전극봉(18)과 용접될 모재와 맞닿는 볼롤러(26) 사이의 거리를 조정하는 Z축 슬라이드(22);와, 상기 Z축 슬라이드(22)를 고정하고 자중에 의해 상하로 움직이면서 용접될 모재와 텅스텐 전극봉(18) 사이의 거리를 일정하게 유지해주는 LM 가이드의 레일(20)과 블록(24);과, 상기 Z축 슬라이드(22)의 볼나사 너트부와 연결되어 용접모재의 표면에 맞닿는 볼롤러(26);로 구성된다.

그러나, 특허문헌 1의 “티그 용접을 이용한 파이프 회전 용접의 일정 거리유지장치”는 용접토치의 용접헤드와 전극봉이 고정형으로 각도 조절이 요구되는 용접대상물의 경우, 용접토치의 각을 주는 축, 상, 하의 이동길이를 조절해 주는 축 및 좌, 우의 이동길이를 조절해 주는 축, 즉 3축구조를 이룸으로써, 장비가 대형화로 이루어져 공간의 제약을 받아, 용접시 용융물이 흘러내는 것을 제어하기 위하여 전극봉을 상향으로 기울기를 갖도록 조절해야 하나, 용접 구역이 좁은 부분에서는 그러지 못한다는 문제점이 있었다.

또한, 3축의 유격을 일일이 조절해야 하는 구조로서, 조절오차발생률이 높아 불일정한 비드 생성으로 인하여, 품질성이 낮은 티크용접작업이 이루어진다는 문제점이 있었다.

특허문헌 1: 대한민국 등록특허문헌 제10-0879172호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접토치의 각도조절시, 용접토치가 연결된 샤프트부가 곡선형태의 제1 이동안내레일을 통해 좌, 우방향으로 이동함과 동시에 전극봉의 선단이 용접포인트를 지향할 수 있는 1축구조로 이루어짐으로써, 장비의 규격이 소형화되어 공간의 제약을 덜 받게 되고, 좁은 부분에서도 용접토치의 기울기를 원활하게 조절하고, 각도를 일정하게 유지할 수 있는 링크회전타입용 자동용접시스템을 제공하는 것이다.

또한, 소정의 경사로 이루어진 모재(母材)의 용접포인트에 용접토치가 최대한 일정한 각도로 용접이 진행됨으로써, 일정한 비드가 생성되어 품질성 및 신뢰성이 높은 티그용접작업이 이루어지는 링크회전타입용 자동용접시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 링크회전타입 자동용접시스템는, 용접토치(100)의 다양한 각도에서도 전극봉(110)의 선단이 소정의 경사로 이루어진 모재(母材)의 용접포인트(10)를 지향하는 링크회전타입 자동용접시스템(1)에 있어서, 그 선단측이 상기 용접토치(100)와 링크(400)결합되는 샤프트부(300);와, 상기 샤프트부(300)의 말단측에 링크결합되되, 곡선형태으로 이루어져 상기 용접토치(100)의 이동을 안내하는 제1 이동안내레일(500);과, 상기 제1 이동안내레일(500)과 연결되어 상기 용접토치(100)에 구동력을 전달하는 구동부(200);와, 상기 구동부(200)와 연결되어 상기 용접토치(100)의 각도를 조절하는 제어부(600);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트부(300)는 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 샤프트부(300)가 좌측 또는 우측으로 편향되는 것을 방지하도록 수직상태로 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트부(300)의 상, 하측에는 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 샤프트부(300)가 수직상태를 유지하는 것을 가이드하도록 곡선형태의 제1, 2 가이드레일(700, 800)이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)은 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 전극봉(110)의 선단이 상기 용접포인트(10)의 법선에 일치되도록 동일한 지름으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샤프트부(300)의 중심축(L)은 상기 용접포인트(10)의 중심으로부터 수직거리(L`)와 일직선상 동일한 위치에 있는 것을 특징으로 한다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 용접토치의 각도조절시, 용접토치가 연결된 샤프트부가 곡선형태의 제1 이동안내레일을 통해 좌, 우방향으로 이동함과 동시에 전극봉의 선단이 용접포인트를 지향할 수 있는 1축구조로 이루어짐으로써, 장비의 규격이 소형화되어 공간의 제약을 덜 받게 되고, 좁은 부분에서도 용접토치의 기울기를 원활하게 조절하고, 각도를 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 소정의 경사로 이루어진 모재(母材)의 용접포인트에 용접토치가 최대한 일정한 각도로 용접이 진행됨으로써, 일정한 비드가 생성되어 품질성 및 신뢰성이 높은 티그용접작업이 이루어진다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링크회전타입 자동용접시스템의 구동 전 모습을 보인 모식도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링크회전타입 자동용접시스템의 구성 중 용접토치가 우측방향으로 이동시의 모습을 보인 모식도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링크회전타입 자동용접시스템의 구성 중 용접토치가 좌측방향으로 이동시의 모습을 보인 모식도

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 링크회전타입 자동용접시스템(1)을 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명은 도 1에 나타낸 것과 같이, 크게 용접토치(100), 샤프트부(300), 제1, 2 이동안내레일(400, 500)으로 구성된다.

설명에 앞서, 후술할 제1 이동안내레일(500)에 연결되어 용접토치(100)의 구동력을 공급하고 이동을 제어하는 구동부(200) 및 제어부(600)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 수준의 기술 수준에 해당하므로, 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 용접토치(100)에 대하여 설명한다. 상기 용접토치(100)는 도 1, 2, 3에 나타낸 것과 같이, 용접헤드(미도시)와 전극봉(110)의 위치를 필요로 하는 각도로의 조절이 용이하게 이루어짐은 물론 아크 발생을 위한 용접티크 또한 상기 전극봉(110)과 함께 항상 같은 거리를 유지할 수 있도록 한다.

다음으로, 샤프트부(300)에 대하여 설명한다. 상기 샤프트부(300)는 도 1, 2, 3에 나타낸 것과 같이, 그 선단측이 상기 용접토치(100)와 링크(400) 결합되고, 후술할 제1 이동안내레일(400)과도 상기 링크(400) 결합되어, 상기 용접토치(100)가 1축방식을 통해 좌방향 또는 우방향으로 이동되어 상기 용접토치(100)의 다양한 각도를 구현하는 구성요소이다.

한편, 상기 샤프트부(300)는 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 샤프트부(300)가 좌측 또는 우측으로 편향되는 것을 방지하도록 수직상태로 이동되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 샤프트부(300)의 상, 하측에는 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 샤프트부(300)가 수직상태를 유지하는 것을 가이드하도록 곡선형태의 제1, 2 가이드레일(700, 800)이 각각 형성되는 것이 가능하다.

한편, 상기 샤프트부(300)의 중심축(L)은 상기 용접포인트(10)의 중심으로부터 수직거리(L`)와 일직선상 동일한 위치에 있음으로써, 상기 용접토치(100)가 최대한 적은 모멘트로 움직이는 것을 가능하게 한다.

다음으로, 제1 이동안내레일(500)에 대하여 설명한다. 상기 제1 이동안내레일(500)는 상기 샤프트부(300)의 말단측에 링크결합되되, 곡선형태으로 이루어져 상기 용접토치(100)의 이동을 안내하는 역할을 한다.

한편, 상기 제1 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)은 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 전극봉(110)의 선단이 상기 용접포인트(10)의 법선에 일치되도록 동일한 지름으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 용접토치(100), 상기 샤프트부(300), 상기 제1, 2 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)를 연결하는 링크부위의 곡면움직임에 상기 용접토치(100)의 끝에 달린 상기 전극봉(110) 끝점의 위치가 변경 및 움직임이 없어야 한다.

이와 같은 부분을 해결하기 위해서, 수직방향의 움직임이 필요한 소정의 부분에 상기 제1 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)를 동일한 반경값을 가진 링크(미도시)를 설치함으로써, 상기 용접토치(100)의 끝부분을 소정의 위치에서 회전하여 각도를 만들수 있고, 중심점 부분인 상기 전극봉(110)의 끝점은 반경으로만 움직이고 중심점을 벗어나지 않게 된다.

본 발명은 전술한 구성을 통해 기존의 경사각 용접시 상기 용접토치(100)의 끝이 일정한 각도를 유지하기 위해서는 토치의 각을 주는 축, 상, 하의 이동길이를 조절해주는 축, 좌, 우의 이동길이를 조절해 주는 축, 즉, 3개의 축을 맞추어가 각도유지가 가능했던 것을 링크회전구조를 통해 링크로 연결된 각각의 축들은 상기 구동부(200)가 연결된 하나의 축에 의해서 곡면의 움직임을 가지게 됨으로써, 장비의 규격이 소형화되어 공간의 제약을 덜 받게 되고, 좁은 부분에서도 상기 용접토치(100)의 기울기를 원활하게 조절하고, 각도를 일정하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.

도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 링크회전타입 자동용접시스템
10: 용접포인트
100: 용접토치 110: 전극봉
200: 구동부
300: 샤프트부
400: 링크
500: 제1 이동안내레일
600: 제어부
700: 제1 가이드레일
800: 제2 가이드레일
L: 샤프트부의 중심축
L`: 용접포인트의 중심으로부터 수직거리

Claims

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용접토치(100)의 다양한 각도에서도 전극봉(110)의 선단이 소정의 경사로 이루어진 모재(母材)의 용접포인트(10)를 지향하는 링크회전타입 자동용접시스템(1)에 있어서,
그 선단측이 상기 용접토치(100)와 링크(400)결합되는 샤프트부(300);
상기 샤프트부(300)의 말단측에 링크결합되되, 곡선형태으로 이루어져 상기 용접토치(100)의 이동을 안내하는 제1 이동안내레일(500);
상기 제1 이동안내레일(500)과 연결되어 상기 용접토치(100)에 구동력을 전달하는 구동부(200);
상기 구동부(200)와 연결되어 상기 용접토치(100)의 각도를 조절하는 제어부(600);로 구성되되,
상기 샤프트부(300)는 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 샤프트부(300)가 좌측 또는 우측으로 편향되는 것을 방지하도록 수직상태로 이동되고,
상기 샤프트부(300)의 상, 하측에는 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 샤프트부(300)가 수직상태를 유지하는 것을 가이드하도록 곡선형태의 제1, 2 가이드레일(700, 800)이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 링크회전타입 자동용접시스템(1).
청구항 제3항에 있어서,
상기 제1 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)은 상기 용접토치(100)가 상기 제1 이동안내레일(500) 및 상기 제1, 2 가이드레일(700, 800)을 따라 좌측방향 또는 우측방향으로 이동하는 과정에서 상기 전극봉(110)의 선단이 상기 용접포인트(10)의 법선에 일치되도록 동일한 지름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 링크회전타입 자동용접시스템(1).
청구항 제4항에 있어서,
상기 샤프트부(300)의 중심축(L)은 상기 용접포인트(10)의 중심으로부터 수직거리(L`)와 일직선상 동일한 위치에 있는 것을 특징으로 하는 링크회전타입 자동용접시스템(1).