KR101845955B1

KR101845955B1 - 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치

Info

Publication number: KR101845955B1
Application number: KR1020160077298A
Authority: KR
Inventors: 박종안
Original assignee: 주식회사 신독
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2018-04-05
Also published as: KR20170143270A

Abstract

본 발명은 파이프를 수직 방향으로 고정한 상태에서 용접토치가 파이프의 원주를 동일한 거리를 유지한 상태로 회전하면서 정밀하고 신속하게 용접하도록 할 뿐만 아니라 용접공간을 최소화하여 작업안전을 보장하도록 하는 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치에 관한 것이다.
즉 일정면적을 유지하는 베이스(11)의 한쪽 상단면에 기준봉(12)을 다른 쪽 상단면에 아암(14)을 구비한 지주(13)를 구성한 본체(10)와; 상기 기준봉(12)의 상단부에 고정되는 기준편(22)의 끝단부에 상부로 하부고정판(21)을 구성하되 하부고정판(21) 일 측면 상하부에 하부고정지그(30)와 위치고정지그(40)를 구성한 하부고정장치(20)와; 상기 아암(14)의 끝단부 하부에 상부고정판(51)을 구성하되 상부고정판(51) 일 측면 상하부에 상부고정지그(60)과 검수고정지그(70)를 구성한 상부고정장치(50)와; 상기 기준봉(12)의 외경에 베어링(8B)에 의해 연결되어 회전하도록 구성한 회전구(81) 외경에 구성하는 종동기어(82)와, 베이스(11) 한쪽 상단부에 고정한 회전모터(8M)의 상단부에 구성한 구동기어(83)가 이빨 물림되도록 구성한 회전장치(80)와; 상기 회전장치(80)의 종동기어(82) 상단부에 한쪽으로 돌출시킨 회전편(93)의 끝단부 상부로 용접기둥(94) 상단면에 용접토치(91)를 고정하는 토치고정지그(92)를 구성한 토치고정장치(90)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치{Vertical type welding apparatus for 3D pipe circle welding of car}

본 발명은 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량을 구성하는 3차원 파이프를 수직 방향으로 고정한 상태에서 용접토치가 파이프의 원주를 동일한 거리를 유지한 상태로 회전하면서 정밀하고 신속하게 용접하도록 할 뿐만 아니라 용접공간을 최소화 하여 작업안전을 보장하도록 하는 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 사용되는 파이프는 주로 직선과 곡선이 함께 유지되는 삼차원 파이프로 이를 용접하기 위해서는 다관절로봇을 이용한 3차원용접기를 사용하여 용접하고 있으나 이는 용접장치의 초기비용이 너무 많이 들 뿐만 아니라 다관절 로봇이 움직이는 작동범위가 넓고 용접시간이 너무 길어 생산성이 낮은 문제점으로 근래에는 용접하고자 하는 각각의 파이프마다 자동화된 용접장치를 사용하고 있는 추세이다.

즉 종래에는 출원된 등록특허공보 10-1254051호 "파이프용 용접 자동화장치"에 나타나는 바와 같이 "파이프와 원통장착부재의 용접라인을 따라 이동되며 용접하는 제1토치와, 제1토치를 상하 방향으로 이동시키는 제1수직이동부와, 제1수직이동부를 수평 방향으로 이동시키는 수평이동부와, 제1토치와 이격되며 파이프와 브라켓을 용접시키는 제2토치와, 제2토치를 상하 방향으로 이동시키는 제2수직이동부와, 파이프의 양측에 원통장착부재와 브라켓을 위치시키는 마운팅부와, 마운팅부를 회전시키는 회전부 및 제1토치와 제2토치와 제1수직이동부와 수평이동부와 제2수직이동부와 마운팅부 및 회전부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성함으로써, 수평이동부와 회전부가 동시에 동작되면서 제1토치의 위치를 곡선형상의 용접라인을 따라 이동시키므로, 파이프와 원통장착부재의 용접이 자동화되어 인건비를 절감하며, 생산성을 향상시킬 수 있으며;

등록특허공보 10-1457628호 "파이프의 원둘레 외전용접장치"에 나타나는 바와 같이 "다수 개의 지지대와 중앙고정축을 일체로 한 바닥판과, 상기 중앙고정축의 상단에 일체로 한 폐 차량바퀴 회전드럼과, 상기 폐 차량바퀴 회전드럼의 상단에 결합하여 폐 차량바퀴 회전드럼 회전시 동시에 회전되는 회전받침판과, 상기 회전받침판의 일측부분에는 환형가이드편과, 상기 바닥판에 고정하는 지주대의 상단에 연동되게 고정되어 상기 회전받침판의 하부 외주연부를 받쳐 수평을 유지하여 주며 작동하는 가이드롤러로 구성하여 작업자가 정위치에서 많이 이동하지 않고 용접작업이 가능하도록 함으로써, 저렴한 비용으로 제작 생산할 수 있고 차량의 폐차시 발생하는 부속품을 재활용할 수 있어 친환경적이며 동시에 경제적으로 상당한 이득을 볼 수 있을 뿐 아니라 평지에서 작업하기 어려운 직관형 파이프와 수직형 파이프 또는 엘보형 파이프의 용접시 회전판에 올린 상태에서 작업자가 수동으로 회전하거나 또는 자동으로 회전되게 하여 용접 작업 시간을 최소한으로 단축할 수 있게 하여 작업의 능률을 향상시킬 수 있게 함과 더불어 작업자가 편안한 자세에서 용접할 수 있으므로 하여 용접작업의 품질 향상에도 효과가 있으나;

상기와 같이 피용접물을 수평으로 정렬하고 용접하는 방식은 피용접물의 길이로 인해 작업장 내부에서 큰 공간이 소요된다. 상기와 같은 공간의 낭비는 생산 설비의 분산으로 이어져, 동일한 공간에서 생산성의 저하로 이어질 뿐만 아니라 상기와 같은 수평 정렬형 용접에 의한 생산 설비의 분산은 용접 준비에 따른 피용접물의 이동과, 용접 완료 후 제품 이동에 따른 이동거리 증가로 인해 생산성의 저하로 이어져 용접 작업의 효율 또한 크게 저하되는 문제점이 있음에도 파이프 용접장치를 생산하는 생산업체나 이를 이용하여 용접하는 생산업체에서도 이를 해결할 방안을 제시하지 못하고 있는 실정에 있다.

KR 등록특허 10-1254051호 KR 등록특허 10-1457628호

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 보완하기 위한 것으로서, 일정한 길이를 유지하는 통상의 원형파이프 뿐만 아니라 서로 지름이 다른 파이프의 용접이나 굴곡으로 인해 중심위치가 서로 다른 3차원 파이프를 수직으로 정렬하여 고정한 상태에서 파이프의 용접부의 원주를 용접토치가 동일한 거리를 유지한 상태로 회전하면서 용접하도록 구성함으로써, 작업공간을 최소화하면서도 길이가 긴 파이프를 용접부의 이동거리를 최소화함은 물론 용접토치와 용접부위의 거리를 기구적으로 일정하게 유지한 상태에서 신속하고 정밀하면서 안정적으로 용접하도록 하여 고른 용접부위를 유지하는 용접의 품질을 향상하면서도 생산성을 향상하는 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치를 제공하는데 목적이 있다.

위 과제의 해결수단으로 제시하는 본 발명의 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치는;

일정면적을 유지하는 베이스(11)의 한쪽 상단면에 기준봉(12)을 구성하고, 다른 쪽 상단면에 지주(13)를 구성하되 지주(13) 상단부에 기준봉(12) 방향으로 돌출시킨 아암(14)으로 구성한 본체(10)와;

상기 기준봉(12)의 상단부에 고정되는 기준편(22)의 끝단부에 상부로 일정면적을 유지하는 하부고정판(21)을 직각으로 구성하되 하부고정판(21) 일 측면 상단부에 하부고정지그(30)를 구성하고, 하부고정판(21) 일 측면 하단부에 위치고정지그(40)를 구성한 하부고정장치(20)와;

상기 아암(14)의 끝단부 하부에 일정면적을 유지하는 상부고정판(51)을 직각으로 구성하되 상부고정판(51) 일 측면 하단부에 상부고정지그(60)를 구성하고, 상부고정판 일 측면 상단부에 검수고정지그(70)를 구성한 상부고정장치(50)와;

상기 기준봉(12)의 외경에 베어링(8B)에 의해 연결되어 회전하도록 구성한 회전구(81) 외경에 고정되어 구성하는 종동기어(82)와, 베이스(11) 한쪽 상단부에 고정한 회전모터(8M)의 상단부에 구성한 구동기어(83)가 종동기어(82)에 이빨 물림되도록 구성한 회전장치(80)와;

상기 회전장치(80)의 종동기어(82) 상단부에 고정되는 회전구(81) 한쪽으로 돌출시킨 회전편(93)의 끝단부 상단면에 상부로 연장되는 용접기둥(94)을 형성하고, 용접기둥 상단면에 용접토치(91)를 고정하는 토치고정지그(92)를 구성한 토치고정장치(90)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 용접하고자 하는 굴곡부를 유지하거나 외경의 지름이 서로 다른 파이프를 수직으로 견고히 고정하도록 하고 용접하고자 하는 파이프의 외경 원주로만 용접토치가 회전하도록 함으로써, 용접을 위한 작업공간을 최소화함을 물론 용접시 작업인원의 안전을 보장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 용접토치와 용접부위의 거리를 기구적으로 일정하게 유지한 상태에서 신속하고 정밀하면서 안정적으로 용접하도록 하여 고른 용접부위를 유지하는 용접의 품질을 향상하도록 하여 생산성을 향상하는 효과가 있는 발명이다.

뿐만 아니라 원둘레의 지름이나 길이가 일정한 범위 내에서 서로 다른 파이프를 용이하고 신속하게 고정하고 용접할 수 있어 다양한 사양으로 생산되는 자동차 산업의 삼차원 파이프 용접시 별도의 수정 과정없이 신속하게 적용하여 용접할 수 있는 등의 다양한 효과가 있는 아주 향상된 발명임을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 도시한 파이프를 장착한 상태를 도시한 측면 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 위치고정지그를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 하부고정지그를 도시한 저면 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 상부고정지그를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 검수고정지그를 도시한 사시도.

도 7은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 회전장치를 도시한 평면 구성도 및 단면구성도.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시 예를 보인 측면 작동 예시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 토치고정장치를 도시한 사시도.
도 10의 (가)(나)는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 토치고정장치의 작동 예시도.
도 11의 (가)(나)는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 크램프장치의 작동 예시도.
도 12의 (가)(나)(다)는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 검수고정지그에 구성된 검수장치의 작동 예시도.

이하, 본 발명의 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명함에 있어, 첨부된 도면은 요부에 대한 설명의 편의를 위해 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수 있고, 설명에 사용되는 용어 및 명칭은 사전적인 의미가 아닌 구성의 형상이나 작용, 역할 등에 의해 함축적으로 정해질 수 있으며, 위치에 대한 설명은 특별한 언급이 없는 한 도면을 기준으로 설명한다. 그리고 선등록된 공지기술 및 통상적 기술에 대한 구체적인 설명은 요지를 흐릴 수 있어 생략 또는 간단한 부호나 명칭으로 대체한다.

본 발명은 일정면적을 유지하는 베이스(11)의 한쪽 상단면에 기준봉(12)을 구성하고, 다른 쪽 상단면에 지주(13)를 구성하되 지주(13) 상단부에 기준봉(12) 방향으로 돌출시킨 아암(14)으로 구성한 본체(10)와;

상기 회전장치(80)의 종동기어(82) 상단부에 고정되는 회전구(81) 한쪽으로 돌출시킨 회전편(93)의 끝단부 상단면에 상부로 연장되는 용접기둥(94)을 형성하고, 용접기둥 상단면에 토치고정지그(92)를 구성한 토치고정장치(90)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 본체(10)는 일정면적을 유지하는 베이스(11)의 한쪽 상단면에 기준봉(12)을 구성하고, 다른 쪽 상단면에 지주(13)를 구성하되 지주(13) 상단부에 기준봉(12) 방향으로 돌출시킨 아암(14)을 포함하는 본 발명의 골격을 형성하는 구성으로 베이스(11)는 작업장 지면에 안정적으로 안착하도록 구성하며 면적은 회전장치(80)와 지주(13)가 구성되는 조건하에서 최대한 좁을수록 용접장치의 면적이 좁아져서 용접작업을 하기위한 작업공간을 최소화 할 수 있도록 하는 구성이며, 지주(13)의 길이는 용접하고자 하는 3차원 파이프의 최대 길이를 기준으로 구성하며, 기준봉(12)은 하부고정장치(20)와 회전장치(80) 및 토치고정장치(90)를 구성하기 위한 구성으로 원통 형태로 구성하고, 아암(14)은 돌출되는 끝단 면이 기준봉(12)의 중심보다 조금 길게 돌출되도록 하는 것이 바람직하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

하부고정장치(20)는 기준봉(12)의 상단부에 고정되는 기준편(22)의 끝단부에 상부로 일정면적을 유지하는 하부고정판(21)을 직각으로 구성하되 하부고정판(21) 일 측면 상단부에 하부고정지그(30)를 구성하고, 하부고정판(21) 일 측면 하단부에 위치고정지그(40)를 구성한 구조임을 알 수 있다.

이때, 기준편(22)은 상기 기준봉(12)의 상단면에 견고히 고정되도록 구성하되, 기준봉(12)의 중심에서 지주(13) 방향으로 직각으로 돌출되는 판 형태로 형성하여 구성하는 것이 바람직하며, 하부고정판(21)은 돌출된 기준편(22)의 끝단면 부위에서 상부 방향으로 일정거리를 유지하는 직사각형의 판형태로 구성하여 기준봉(12)의 중심방향과 동일한 각도를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 하부고정판(21)의 기준봉(12) 측 표면의 상단부에 하부고정지그(30)를 구성하되 견고히 고정하여 구성하고 그 하단부의 하부고정판(21) 표면에 구성하는 위치고정지그(40)는 상하 방향으로 일정한 거리만큼 이동하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이때 상기 위치고정지그(40)는 하부고정판(21)의 전면에 상하로 작동하는 작동판(41)을 구비한 전동엑츄에이터(4A)를 구성하되, 작동판(41) 전면 상단부에 전면으로 돌출시킨 연결구(7)에 체결구(B)로 나사체결하여 안착하되 전후좌우방향으로 이동하여 체결 고정되는 클램프장치(1)를 구성하고, 작동판(41) 전면 하단부에 안착판(43)을 돌출시켜서 구성하는 구조이며;

하부고정지그(30)는 하부고정판(21) 전면의 상단부 끝단에 연결구(7)를 통해 연결 고정하여 구성한 클램프장치(1)를 상하로 일정거리를 유지하여 복수로 구성하여 하나의 클램프실린더(1S)로 복수의 클램프장치가 동시에 작동하도록 하는 이단으로 구성되는 이단 클램프장치(1A)로 구성하는 구조이다.

또한, 상기 상부고정장치(50)는 상기 아암(14)의 끝단부 하부에 일정면적을 유지하는 상부고정판(51)을 직각으로 구성하되 상부고정판(51) 일 측면 하단부에 상부고정지그(60)를 구성하고, 상부고정지그(60) 상단부에 검수고정지그(70)를 상부고정판(51) 일 측면에 장착되도록 구성한 구조임을 알 수 있다.

이때, 상부고정판(51)은 아암(14)의 끝단부 하단면과 견고히 고정되도록 구성하되 상기 하부고정판(21)과 동일한 선상에서 평행을 유지하도록 하는 판형태로 형성하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 상부고정지그(60)는 상부고정판(51)의 하부 끝단부에 연결구(7)를 통해 연결 고정하여 구성한 클램프장치(1)를 상하로 일정한 거리를 유지하여 복수로 구성하여 하나의 클램프실린더(1S)로 복수의 클램프장치(1)가 동시에 작동하도록 하는 이단으로 구성하는 이단 클램프장치(1A)로 구성하는 구조이며;

검수고정지그(70)는 상부고정판(51)의 전면에 상하로 작동하는 작동판(71)을 구비한 전동엑츄에이터(7A)를 구성하되, 작동판(71) 전면 상단부에 전면으로 돌출시킨 연결구(7)에 체결구(B)로 나사체결하여 안착하되 전후좌우방향으로 이동하여 체결 고정되는 클램프장치(1)를 구성하고, 연결구(7) 일측에 고정되어 전후진하는 검수장치(70a)를 포함하여 구성하는 구조이다.

상기 하부고정지그(30)와 위치고정지그(40) 및 상부고정지그(60)와 검수고정지그(70)에 각각 구성되는 클램프장치(1)는 중심부에 한쪽으로 연통하는 'ㄷ' 형태의 고정홈(2)을 구성하여 형성되는 삼면의 기준면(2a)에 각각의 고정블록(3)을 구비한 고정판(4)과, 상기 고정판(4)의 한쪽 측면에 연결편(S1)으로 고정한 실린더(S)와 회동편(5)으로 클램프(6)의 중심부를 연결 고정하되 실린더(S)의 로드(L) 끝단에 클램프(6)의 한쪽 끝단을 연결하고 다른 쪽 끝단에 고정블록(3)을 구비하여 구성하는 것이 기본 구성이다.

이때, 상부고정지그(60)와 하부고정지그(30)에 구성되는 하나의 실린더(S)로 복수의 클램프(6)를 동시에 작동하도록 하는 이단 클램프장치(1A)는 고정판(4)과 동일한 구성의 이단 고정판(4a)을 구성하여 일정한 거리를 유지하여 고정하도록 연결블록(9)으로 고정하되 고정블록(3)이 구성된 쪽의 클램프(6)의 일부구성과 동일한 보조클램프(6)를 클램프블록(8)으로 연결하여 구성하는 구조이다.

또한, 검수고정지그(70)는 상기 클램프장치(1)의 고정판(4)의 실린더(S)가 고정되지 않는 쪽의 측면에 검수장치(70a)를 고정하는 구성으로 검수장치(70a)는 검수실린더(7S)의 로드(L)측 전면에 거리측정장치(71)를 구성하되 로드(L) 끝단부에 측정핀(72)의 중심부가 고정홈(2)의 중심부와 동일선상에 위치하도록 측정편(73)으로 연결 고정하여 구성하는 것이 바람직할 것이다.

상기 회전장치(80)는 기준봉(12)의 외경에 베어링(8B)에 의해 연결되어 회전하도록 구성한 회전구(81) 외경에 고정되어 구성하는 종동기어(82)와, 베이스(11) 한쪽 상단부에 고정한 회전모터(8M)의 상단부에 구성한 구동기어(83)가 종동기어(82)에 이빨 물림되도록 구성한 구조이다.

즉 베이스(11) 상단부에 고정된 기준봉(12)의 상단부에 기준편(22)을 견고히 고정하고, 기준봉(12)의 외경에 베어링(8B)에 의해 연결 고정되는 회전구(81)를 구성하되 회전구(81)의 외경에 종동기어(82)를 체결 고정하여 종동기어(82)가 기준봉(12)의 중심을 기준으로 회전구(81)와 함께 회전하도록 구성하며, 종동기어(82) 상단부에 회전편(93)을 체결구성하고, 종동기어(82)의 한쪽 측면에 베이스(11)에 고정된 회전모터(8M) 상단부에 연결 구성된 구동기어(83) 이빨 물림하여 회전모터(8M)의 작동으로 회전하는 구동기어(83)의 회전력이 종동기어(82)에 전달되어 종동기어(82) 상단부에 체결 고정된 회전편(93)이 종동기어(82)의 회전범위만큼 기준봉(12)을 중심으로 회전하도록 구성하는 구조임을 알 수 있다.(도 7 참조)

마지막 구성요소인 토치고정장치(90)는 회전장치(80)의 회전구(81)에 고정되는 종동기어(82) 상단부에 고정되어 한쪽으로 돌출시킨 회전편(93)의 끝단부 상단면에 상부로 돌출시킨 용접기둥(94)을 형성하고, 용접기둥 상단면에 토치고정지그(92)를 구성하는 구조이다.

이때, 토치고정지그(92)는 용접기둥(94) 상단부에 구성하는 것으로 한쪽에 토치실린더(9S)를 연결하는 실린더고정구(95a)를 형성하고 다른 쪽에 토치작동구(96)를 핀(P)으로 연결하는 힌지(96a)를 구성한 토치기준구(95)와;

중심부에 힌지(96a)와 핀(P)으로 연결되는 힌지기준편(96b)을 구비하고, 한쪽에 토치실린더(9S)의 로드(L) 끝단과 핀(P)으로 연결하는 로드연결구(96s)를 구비하며, 다른 쪽에 토치를 고정한 토치고정구(97)를 고정하는 토치고정홀(97s)로 구성하는 토치작동구(96)와;

토치작동구(96)의 한쪽 표면에 연결구성하여 토치호스(99)를 고정하도록 하는 토치호스고정구(98)로 포함하는 구성이다.(도 9 참조)

상기와 같이 본체(10)와 하부고정창치(20), 상부고정창치(50), 회전장치(80) 및 토치고정장치(90)로 각각 구성되어 결합된 수직형 용접장치에서 차량용 3차원 파이프(W)를 용접하기 위해서는 우선 각각의 클램프장치(1)의 실린더(S)의 로드(L)를 후진하여 클램프(6) 한쪽에 구성된 고정블록(3)이 개방되어 고정홈(2)의 한쪽이 완전히 개방되도록 한 상태에서 파이프(W)를 각각의 고정홈(2)에 삽입하도록 하며, 이때 파이프(W)의 하단면이 위치고정지그(40)의 하부고정판(21) 상단면에 안착되도록 한다.(도 11 (가)참조)

이후 각각의 클램프장치(1)의 실린더(S) 로드(L)를 전진시켜서 클램프(6) 한쪽에 구성된 고정블록(3)이 고정홈(2) 측으로 이동하면서 고정블록(3)이 파이프(W)의 측면을 밀착하여 클램프장치(1)에 파이프(W)가 고정되도록 한다.(도 11 (나)참조)

이때 용접하고자 하는 파이프(W)의 직경에 따라 고정홈(2)의 사이즈가 달라지거나 고정블록(3)의 돌출범위가 결정되어야 하므로 차량의 모델과 적용용도에 따라 달라지는 파이프(W)에 맞게 클램프장치(1)를 교체할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 파이프의 길이가 달라지면 용접부위와 인접한 상부고정지그(60)와 하부고정지그(30)는 항상 같은 위치에 고정되도록 구성하는 것이 바람직하지만, 위치고정지그(40)와 검수고정지그(70)의 위치는 파이프(W)의 길이에 따라 위치 이동하도록 하여야 하기에 전동엑츄에이터(A)의 작동판(41)에 고정하여 전동엑츄에이터(A)의 작동으로 정밀하게 상하위치를 조절하여 파이프(W)의 끝단부을 고정할 수 있도록 한 구조임을 알 수 있다.

즉 파이프(W)의 길이가 짧으면 검수고정지그(70)를 하강하고 위치고정지그(40)를 상승하며, 파이프(W)의 길이가 길면 검수고정지그(70)를 상승하고 위치고정지그(40)를 하강하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

특히 위치고정지그(40)의 안착판(43)의 위치에 따라 용접부위의 위치가 결정되는 구조이다.

상기와 같이 파이프(W)를 클램프장치(1)의 작동으로 고정할 때 클램프장치(1)가 기구적인 작동에 의해 움직일 뿐 파이프(W)의 유무와 관계없이 작동하는 구조로, 클램프장치(1)에 고정된 상태의 유무를 확인하기 위해 검수고정지그(70)에 검수장치(70a)를 구성하는 것이다.

즉 클램프장치(1)의 작동으로 파이프(W)를 고정하기 전에 도 12의 (가)에 도시된 바와 같이 검수실린더(7S)의 로드(L)를 후진시켜서 로드(L) 끝단에 측정편(73)으로 연결된 측정핀(72)의 끝단부가 고정홈(2)의 외각에 위치하도록 한 상태에서, 도 12의 (나)에 도시된 바와 같이 각각의 클램프장치(1)로 파이프(W)를 고정한 후 검수실린더(7S)의 로드(L)를 전진하게 되면, 측정편(73)으로 연결 고정된 측정핀(72)이 전진하면서 측정핀(72)의 끝단부가 파이프(W) 원주에 밀착하게 되어, 검수실린더(7S)의 로드(L)가 멈추게 되므로 파이프(W)가 클램프장치(1)에 고정된 상태임을 인지하게 되며, 도 12의 (다)에 도시된 바와 같이 혹 클램프장치(1)에 파이프(W)가 누락된 상태에서는 검수실린더(7S)의 로드(L)를 전진하게 되면 검수실린더(7S) 로드(L)가 끝까지 전진하게 되므로, 이때 로드(L)가 전체행정거리만큼 이동하게 되면 검수장치(70a)에서 센스와 같은 검수도구(도면 미도시)를 내장시킨 검수구(74)에 의해 파이프(W)의 누락상태를 체크하도록 하는 검수작업을 수행하여 향후 용접작업이 이루어지지 않도록 하여 용접장치의 오작동을 미연에 방지하도록 하는 아주 유용한 장치임을 알 수 있다.

상기 검수작업을 통해 파이프(W) 고정된 안정된 상태에서 상기 토치고정장치(90)를 통해 용접토치(91)가 용접하고자 하는 파이프(W)의 용접부위로 이동시키는 용접위치 고정작업을 시킨 다음 용접토치(91)가 파이프(W)의 원주 표면에서 동일한 거리를 유지하면서 회전함과 동시에 용접작업을 시작하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

즉 클램프장치(1)의 고정홈(2)에 파이프(W)를 삽입하기 이전에 도 10의 (가)에 도시된 바와 같이 토치실린더(9S)의 로드(L)를 전진하여 토치작동구(96)가 토치기준구(95)를 중심으로 회동하면서 토치고정구(97)와 토치호스고정구(98)에 의해 고정된 용접토치(91)가 용접부위(Wa)에서 일정거리를 유지하도록 하여 혹 오작동에 의한 용접작업을 미연에 방지하도록 한 상태를 유지하며, 용접작업 직전에 도 10의 (나)에 도시된 바와 같이 토치실린더(9S)를 후진하여 용접토치(91)가 파이프(W)의 용접부위(Wa)에 근접하도록 한 상태에서 용접 가능하도록 하는 구조임을 알 수 있다.

이때, 용접토치(91)가 용접하고자 하는 파이프(W)의 용접부위(Wa)와의 거리에 따라 용접품질이 달라지므로 토치고정구(97)와 토치호스고정구(98)의 거리와 각도를 조절하여 용접토치(91)의 정밀한 거리조정이 가능하도록 하는 것이 바람직한 구조이다.

상기 거수작업과 용접위치 고정작업이 완료된 시점에 용접토치(91)로 용접작업을 시작함과 동시에 상기 회전장치(80)를 작동하여 용접토치(91)가 하부고정장치(20)와 상부고정장치(50)의 클램프장치(1)에 고정된 파이프(W)의 원주를 회전하도록 하여 파이프의 원주용접이 진행되도록 하여 용접작업이 완료되도록 하는 것이다.

즉 회전모터(8M)를 가동하여 구동기어(83)를 회전하여 종동기어(82)를 회전하게 되면 종동기어(82) 상단부에 체결 고정된 회전편(93)이 종동기어(82)의 회전범위만큼 기준봉(12)을 중심으로 회전하게 되므로 회전편(93)의 한쪽 끝에 상부로 고정된 용접기둥(94) 상단부에 구성된 토치고정지그(92)가 회전하면서 용접부위(Wa)에 인접한 용접토치(91)가 파이프(W)의 원주를 회전하면서 용접부위(Wa)를 용접하게 된다.

이때, 용접기(도면 미도시)에 연결된 토치호스(99)의 꼬임을 방지하기 위해 종동기어(82)의 회전을 180°로 지정하여 정 방향과 역방향으로 회전하도록 하면 정방향으로 180°용접하고 역방향으로 180°용접하여 원주인 360°를 모두 용접하도록 하거나 용접전 용접토치(91)의 위치를 역방향으로 180°회전시킨 상태에서 정방향으로 360°회전시키면서 용접한 다음 다시 역방향으로 180°회전시켜서 용접토치(91)를 용접전 위치로 복귀시키도록 하는 등 용접하고자 하는 조건에 따라 회전반경을 결정하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

이때 용접하고자 하는 용접부위(Wa)의 파이프 중심부가 회전장치(80)의 중심이 되는 종동기어(82)의 중심부와 동일하도록 구성하는 것이 바람직하다.

즉 중심이 동일한 파이프의 경우 각각의 클램프장치(1)의 고정홈(2)을 동일하도록 구성하면 되지만 파이프의 길이위치에 따라 중심이 달라지는 3차원 파이프인 경우에는 굴곡으로 인해 클램프장치(1)가 파지하는 파이프(W)의 중심위치가 변하기 때문에 상부고정지그(60)와 하부고정지그(30)에 구성되는 클램프장치(1)의 고정홈(2) 중심위치는 용접위치로 인해 동일하게 유지하지만 위치고정지그(40)와 검수고정지그(70)에 구성되는 클램프장치(1)의 고정홈(2) 중심위치는 굴곡 되어 달라지는 파이프(W)의 중심위치의 거리만큼 이동하여야만 바르게 고정되는 구조임을 알 수 있다.(도 8 참조)

이에 위치고정지그(40)와 검수고정지그(70)의 연결구(7)와 고정판(4)에 서로 방향이 직각으로 구성되는 장공(HL)을 형성하여 서로 체결구(B)로 나사체결하도록 구성함으로써, 고정판(4)에 형성된 고정홈(2)의 중심위치를 서로 연통하는 장공(HL)의 이동범위 내에서 연결구(7)를 기준으로 고정판(4)의 위치를 전후좌우 방향으로 이동시키면서 고정홈(2)의 위치를 결정하기 용이한 구조임을 알 수 있다.(도 3 및 도 6 참조)

이때 장공(HL)의 이동거리는 용접하고자 하는 3차원 파이프(W)의 서로 다른 중심의 거리만큼 유지하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 구성하여 작용하는 본원 발명의 차량용 3차원 파이프 원주용 용 수직형 용접장치는 일정한 길이를 유지하는 통상의 원형파이프뿐만 아니라 서로 지름이 다른 파이프의 용접이나 굴곡으로 인해 중심위치가 서로 다른 3차원 파이프를 수직으로 정렬하여 고정한 상태에서 파이프의 용접부의 원주를 용접토치가 동일한 거리를 유지한 상태로 회전하면서 용접하도록 구성함으로써, 작업공간을 최소화하면서도 길이가 긴 파이프를 용접부의 이동거리를 최소화함은 물론 용접토치와 용접부위의 거리를 기구적으로 일정하게 유지한 상태에서 신속하고 정밀하면서 안정적으로 용접하도록 하여 고른 용접부위를 유지하는 용접의 품질을 향상하면서도 용접하고자 하는 굴곡부를 유지하거나 외경의 지름이 서로 다른 파이프를 수직으로 견고히 고정하도록 하고 용접하고자 하는 파이프의 외경 원주로만 용접토치가 회전하도록 하여 용접을 위한 작업공간을 최소화함을 물론 용접시 작업인원의 안전을 보장할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라 원둘레의 지름이나 길이가 일정한 범위 내에서 서로 다른 파이프를 용이하고 신속하게 고정하고 용접할 수 있어 다양한 사양으로 생산되는 자동차 산업의 삼차원 파이프 용접시 별도의 수정과정없이 신속하게 적용하여 용접할 수 있는 등의 다양한 효과가 있는 아주 향상된 발명으로 대량생산뿐만 아니라 다품종 소량생산의 파이프 용접에 적용하기 용이한 발명으로 나날이 발전하는 자동차 산업과 파이프 용접산업에 꼭 필요한 발명임을 알 수 있다.

1: 클램프장치 1a: 이단 클램프장치
2: 고정홈 3: 고정블록
4: 고정판 5: 회동편
6: 틀램프 7: 연결구
10: 본체 11: 베이스
12: 기준봉 13: 지주
14: 아암 20: 하부고정장치
21: 하부고정판 22: 기준편
30: 하부고정지그 40: 위치고정지그
41, 71: 작동판 43: 안착판
4A, 7A: 전동엑츄에이터 50: 상부고정장치
51: 상부고정판 60: 상부고정지그
70: 검수고정지그 70a: 검수장치
7S: 검수실린더 80: 회전장치
81: 회전구 82: 종동기어
83: 구동기어 8B: 베어링
8M: 회전모터 90: 토치고정장치
91: 용접토치 92: 토치고정지그
93: 회전편 94: 용접기둥
95: 토치기준구 96: 토치작동구
97: 토치고정구 98: 토치호스고정구
99: 토치호스 B: 체결구
S: 실린더 L: 로드
HL: 장공 W: 파이프
Wa: 용접부위

Claims

일정면적을 유지하는 베이스(11)의 한쪽 상단면에 기준봉(12)을 구성하고, 다른 쪽 상단면에 지주(13)를 구성하되 지주(13) 상단부에 기준봉(12) 방향으로 돌출시킨 아암(14)으로 구성한 본체(10)와;
상기 기준봉(12)의 상단부에 고정되는 기준편(22)의 끝단부에 상부로 일정면적을 유지하는 하부고정판(21)을 직각으로 구성하되, 하부고정판(21) 전면의 상단부 끝단에 연결구(7)를 통해 연결 고정하여 구성한 클램프장치(1)를 상하로 일정거리를 유지하여 복수로 구성하여 하나의 클램프실린더(1S)로 복수의 클램프장치가 동시에 작동하도록 하는 이단으로 구성되는 이단 클램프장치(1A)로 구성하는 하부고정지그(30)와, 상기 하부고정판(21)의 전면에 상하로 작동하는 작동판(41)을 구비한 전동엑츄에이터(4A)를 구성하되, 작동판(41) 전면 상단부에 전면으로 돌출시킨 연결구(7)에 체결구(B)로 나사체결하여 안착하되 전후좌우방향으로 이동하여 체결 고정되는 클램프장치(1)를 구성하고, 작동판(41) 전면 하단부에 안착판(43)을 돌출시켜서 구성하는 위치고정지그(40)를 각각 구성한 하부고정장치(20)와;
상기 아암(14)의 끝단부 하부에 일정면적을 유지하는 상부고정판(51)을 직각으로 구성하되 상부고정판(51)의 하부 끝단부에 연결구(7)를 통해 연결 고정하여 구성한 클램프장치(1)를 상하로 일정한 거리를 유지하여 복수로 구성하여 하나의 클램프실린더(1S)로 복수의 클램프장치(1)가 동시에 작동하도록 하는 이단으로 구성하는 이단 클램프장치(1A)로 구성하는 상부고정지그(60)와, 상부고정지그(60) 상단부의 상부고정판(51)의 전면에 상하로 작동하는 작동판(71)을 구비한 전동엑츄에이터(7A)를 구성하되, 작동판(71) 전면 상단부에 전면으로 돌출시킨 연결구(7)에 체결구(B)로 나사체결하여 안착하되 전후좌우방향으로 이동하여 체결 고정되는 클램프장치(1)를 구성하고, 연결구(7) 일측에 고정되어 전후진하는 검수장치(70a)를 포함하여 구성하는 검수고정지그(70)를 각각 구성한 상부고정장치(50)와;
상기 기준봉(12)의 외경에 베어링(8B)에 의해 연결되어 회전하도록 구성한 회전구(81) 외경에 고정되어 구성하는 종동기어(82)와, 베이스(11) 한쪽 상단부에 고정한 회전모터(8M)의 상단부에 구성한 구동기어(83)가 종동기어(82)에 이빨 물림되도록 구성한 회전장치(80)와;
상기 회전장치(80)의 종동기어(82) 상단부에 고정되는 회전구(81) 한쪽으로 돌출시킨 회전편(93)의 끝단부 상단면에 상부로 연장되는 용접기둥(94)을 형성하고, 용접기둥 상단면에 용접토치(91)를 고정하는 토치고정지그(92)를 구성한 토치고정장치(90)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치.
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제 1항에 있어서;

상기 클램프장치(1)는 중심부에 한쪽으로 연통하는 'ㄷ' 형태의 고정홈(2)을 구성하여 형성되는 삼면의 기준면(2a)에 각각의 고정블록(3)을 구비한 고정판(4)과, 상기 고정판(4)의 한쪽 측면에 연결편(S1)으로 고정한 실린더(S)와 회동편(5)으로 클램프(6)의 중심부를 연결 고정하되 실린더(S)의 로드(L) 끝단에 클램프(6)의 한쪽 끝단을 연결하고 다른 쪽 끝단에 고정블록(3)을 구비하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치.
제 1항에 있어서;

회전장치(80)는 베이스(11) 상단부에 고정된 기준봉(12)의 상단부에 기준편(22)을 견고히 고정하고, 기준봉(12)의 외경에 베어링(8B)에 의해 연결 고정되는 회전구(81)를 구성하되 회전구(81)의 외경에 종동기어(82)를 체결 고정하여 종동기어(82)가 기준봉(12)의 중심을 기준으로 회전구(81)와 함께 회전하도록 구성하며, 종동기어(82) 상단부에 회전편(93)을 체결구성하고, 종동기어(82)의 한쪽 측면에 베이스(11)에 고정된 회전모터(8M) 상단부에 연결 구성된 구동기어(83) 이빨 물림하여 회전모터(8M)의 작동으로 회전하는 구동기어(83)의 회전력이 종동기어(82)에 전달되어 종동기어(82) 상단부에 체결 고정된 회전편(93)이 종동기어(82)의 회전범위만큼 기준봉(12)을 중심으로 회전하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치.
제 1항에 있어서;

토치고정장치(90)는 회전장치(80)의 회전구(81)에 고정되는 종동기어(82) 상단부에 고정되어 한쪽으로 돌출시킨 회전편(93)의 끝단부 상단면에 상부로 돌출시킨 용접기둥(94)와;
상단면에 한쪽에 토치실린더(9S)를 연결하는 실린더고정구(95a)를 형성하고 다른 쪽에 토치작동구(96)를 핀(P)으로 연결하는 힌지(96a)를 구성한 토치기준구(95)와, 중심부에 힌지(96a)와 핀(P)으로 연결되는 힌지기준편(96b)을 구비하고, 한쪽에 토치실린더(9S)의 로드(L) 끝단과 핀(P)으로 연결하는 로드연결구(96s)를 구비하며, 다른 쪽에 토치를 고정한 토치고정구(97)를 고정하는 토치고정홀(97s)로 구성하는 토치작동구(96)와, 토치작동구(96)의 한쪽 표면에 연결구성하여 토치호스(99)를 고정하도록 하는 토치호스고정구(98)로 포함하여 구성하는 토치고정지그(92)로 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 3차원 파이프 원주용접용 수직형 용접장치.