KR101858536B1 - 로봇용 용접토치 - Google Patents

Abstract

로봇에 장착되는 용접토치의 토치바디로부터 토치 케이블의 탈착(脫着)이 용이하게 이루어질 수 있음은 물론 그 토치 케이블의 꼬임 또한 방지할 수 있도록 일단에 로봇으로 장착 가능하게 형성되는 플랜지가 형성되며, 타단으로 토치바디를 클램프에 의해 장착하는 토치 클램프; 상기 토치 클램프에 장착된 토치바디의 끝단에 내부로 용접 와이어를 가이드 하는 스프링 라이너가 통과되도록 장착 고정되는 플러그; 상기 플러그의 외면으로 회전 및 탈착 가능하게 장착되며, 내부로 스프링 라이너가 통과되면서 고정구에 의해 용접전류와 차폐가스(CO2)를 토치바디까지 전달하는 유연성을 가지는 토치 케이블이 고정되게 마련되는 소켓;을 포함하는 로봇용 용접토치를 제공한다.
그에 따라 별도의 도구 없이도 토치 케이블의 탈착이 단시간 내에 신속하게 이루어질 수 있는 효과와 함께 토치 케이블로 인한 용접 중단없이 연속적인 용접작업이 이루어질 수 있어, 용접작업의 효율성을 극대화할 수 있는 효과를 가진다.

Description

로봇용 용접토치{Robots for welding torch}

본 발명은 로봇용 용접토치에 관한 것으로, 더 상세하게는 퀵 커플러(quick coupler) 방식을 이용한 로봇에 장착되는 용접토치의 토치바디로부터 토치 케이블의 탈착(脫着)이 용이하게 이루어질 수 있음은 물론 그 토치 케이블의 꼬임 또한 방지할 수 있도록 한 로봇용 용접토치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 산업구조물을 구축함에 있어, 특히 해양구조물인 선박이나 해양플랜트 등을 제작시 수많은 연결부분이 용접에 의해 연결된다.

이렇게, 연결부위에의 용접은 대부분이 많은 작업자가 동원되어 수작업에 의해 이루어지는 것이 통상적이나 작업자가 접근하지 못하거나 위험한 장소 혹은 연속 반복되는 현장에는 더욱더 효율적인 용접작업을 위하여 로봇에 의해 용접 작업이 행하여 지고 있는 실정이다.

로봇에 의한 용접작업은 로봇의 특성상 방향성에 구애받지 않고 여러 방향으로 전환과 회전이 반복되어 이루어지는바, 토치 케이블이 꼬이고 비틀림 하중이 발생하는 단점을 가진다.

다시 말해서, 로봇에 장착되는 용접토치는 로봇의 팔에 장착되는 토치 클램프를 기점으로 토치바디와 토치 케이블이 연결 고정되는바, 통상 토치바디에 토치 케이블이 일체로 형성되거나 혹인 토치바디에 토치 케이블이 나사결합방식에 의해 연결 고정된다.

그에 따라 로봇에 의해 용접작업을 행함에 있어, 방향성에 구애받지 않고 여러 방향으로 전환과 회전을 반복하여 용접을 행하는 과정에서 토치바디로부터 토치 케이블이 심하게 꼬임은 물론 비틀림 하중이 발생하게 됨으로써, 용접작업을 중단한 후 그 꼬인 토치 케이블을 풀어주어야 하는 상당히 번거롭고 불편한 단점을 가진다.

상기와 같이 로봇에 적용되는 용접토치와 관련된 선행기술에는 대한민국 공개특허 제10-2007-0113764호(이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)와, 대한민국 등록특허 제10-0861695호(이하 '선행기술문헌 2'라 한다) 및 대한민국 공개특허 제10-2012-0063843호(이하 '선행기술문헌 3'이라 한다)에 게시된 바 있다.

대한민국 공개특허 제10-2007-0113764호 대한민국 등록특허 제10-0861695호 대한민국 공개특허 제10-2012-0063843호

그러나 선행기술문헌 1 내지 3에 적용되는 용접토치는 전술한 바와 같이 로봇의 팔에 장착되는 토치 클램프를 기점으로 토치바디와 토치 케이블이 일체형 또는 나사결합방식에 의해 연결 고정됨에 따라 전술한 종래의 문제점을 그대로 가진다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 해결과제는 퀵 커플러(quick coupler) 방식을 이용한 로봇에 장착되는 용접토치의 토치바디로부터 토치 케이블의 탈착(脫着)이 용이하게 이루어질 수 있음은 물론 그 토치 케이블의 꼬임 또한 방지할 수 있도록 한 로봇용 용접토치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 해결과제는 전류 통전시에도 작업자에게 높은 안전성을 확보할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 입력된 용접선을 따라 용접을 수행하도록 로봇에 장착되어 사용되는 용접토치로서, 상기 용접토치는 일단에 로봇으로 장착 가능하게 형성되는 플랜지가 형성되며, 타단으로 토치바디를 클램프에 의해 장착하는 토치 클램프; 상기 토치 클램프에 장착된 토치바디의 끝단에 내부로 용접 와이어를 가이드 하는 스프링 라이너가 통과되도록 장착 고정되는 플러그; 및 상기 플러그의 외면으로 회전 및 탈착 가능하게 장착되며, 내부로 스프링 라이너가 통과되면서 고정구에 의해 용접전류와 차폐가스(CO2)를 토치바디까지 전달하는 유연성을 가지는 토치 케이블이 고정되게 마련되는 소켓;을 포함한다.

상기 플러그에서 소켓의 회전 및 탈착은 상기 플러그의 외면에 둘레를 따라 형성되는 탈착홈, 상기 소켓의 내면에 상기 탈착홈으로부터 탈착 가능하게 마련되는 복수의 볼플런저를 포함한다.

상기 고정구는 일단에 토치 케이블의 일단이 삽입 고정되고, 타단으로 상기 플러그가 결합되는 반대 측의 소켓 내면에 나사결합방식에 의해 고정된다.

상기 토치 케이블에 의해 용접전류와 차폐가스를 토치바디까지의 전달은 상기 토치 케이블의 내부에 내장되어 전기가 통전되는 리이드선이 고정구와 접촉되어 전류가 통전되며, 차폐가스는 토치 케이블의 내부 스프링 라이너가 내장된 중공된 부분을 통하여 상기 고정구와 소켓 및 플러그의 내부를 거쳐 토치바디의 내부로 전달된다.

상기 소켓과 고정의 외주 면에는 절연커버가 더 씌워지는 것을 포함한다.

본 발명은 퀵 커플러(quick coupler) 방식을 이용한 로봇에 장착되는 용접토치의 토치바디로부터 토치 케이블의 탈착(脫着)이 용이하게 이루어질 수 있음은 물론 그 토치 케이블의 꼬임 또한 방지할 수 있도록 함으로써, 별도의 도구 없이도 토치 케이블의 탈착이 단시간 내에 신속하게 이루어질 수 있는 효과와 함께 토치 케이블로 인한 용접 중단없이 연속적인 용접작업이 이루어질 수 있어, 용접작업의 효율성을 극대화할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 전류 통전시에도 절연커버로 인해 작업자에게 높은 안전성을 확보할 수 있도록 함으로서, 감전사고로부터 작업자를 안전하게 보호할 수 있는 효과도 가진다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 2는 도 1에 따른 결합된 상태의 절개 단면도,
도 3은 도 2에 따른 일부 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 사용 상태를 설명하기 위한 측면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 일부 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 따른 결합된 상태의 절개 단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 일부 확대 단면도이며, 도 4는 본 발명의 사용 상태를 설명하기 위한 측면도이다.

도시된 바와 같이 미리 입력된 용접선을 따라 용접을 수행하도록 통상적인 용접 전용 로봇(100)에 장착되어 사용되는 용접토치(1)를 제시한다.

본 발명은 퀵 커플러(quick coupler) 방식을 이용한 로봇에 장착되는 용접토치의 토치바디로부터 토치 케이블의 탈착(脫着)이 용이하게 이루어질 수 있음은 물론 그 토치 케이블의 꼬임 또한 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명에 따른 상기 용접토치(1)는 일단에 로봇(100)으로 통상적인 볼팅 등에 의해 장착 가능하게 형성되는 플랜지(12)가 형성되며, 타단으로 통상적인 구조를 가지는 토치바디(1A)를 클램프(14)에 의해 볼팅이나 스크류 등에 의해 장착하는 토치 클램프(10)와; 상기 토치 클램프(10)에 장착된 토치바디(1A)의 끝단에 내부로 용접 와이어를 가이드 하는 스프링 라이너(31)가 통과되도록 장착 고정되는 플러그(20); 및 상기 플러그(20)의 외면으로 회전 및 탈착 가능하게 장착되며, 내부로 스프링 라이너(31)가 통과되면서 고정구(34)에 의해 용접전류와 차폐가스(CO2)를 토치바디(1A)까지 전달하는 유연성을 가지는 토치 케이블(1B)이 고정되게 마련되는 소켓(30);을 포함한다. 이때, 상기 플러그와 고정구 및 소켓은 전기가 통전되는 통상적인 금속재질로 마련된다.

토치 케이블(1B)은 공지된 관 형태로 내부가 스프링 라이너가 삽입되는 중공된 형태이면서 유연성을 가짐은 물론 용접기로부터 전류를 전달할 수 있는 통상적인 리이드선도 구비한다.

그에 따라 먼저, 토치 클램프에 클램프를 사용하여 토치바디의 일단을 장착한 후 그 토치바디의 끝단에 장착되어 있는 플러그로 스프링 라이너를 삽입함과 동시에 소켓을 원터치 방식에 의해 결합 고정한다.

다시 말해서, 상기 플러그와 소켓은 후술하겠지만 퀵 커플러 방식에 의해 탈착이 용이하게 이루어질 수 있도록 마련됨으로써, 토치바디로부터 토치 케이블의 탈착이 간편하게 이루어질 수 있다.

또한, 소켓은 플러그로부터 회전 가능하게 결합 됨으로써, 로봇이 방향성에 구애받지 않고 움직이면서 용접시에도 소켓으로부터 플러그가 원활하게 회전됨에 따라 토치 케이블이 꼬임이 발생하지 않을 뿐만 아니라 그로 인해 비틀림 하중도 발생하지 않는 조건을 가진다.

그로 인해 토치 케이블의 내부를 통하여 차폐가스가 고정구와 소켓 및 플러그를 거쳐 토치바디의 내부로 전달됨과 동시에 토치 케이블의 내부에 전류가 통전되는 리이드선 또한 고정구와 접속되면서 그 고정구와 소켓 및 플러그를 통하여 토치바디로의 전달됨으로써, 원활하게 용접이 이루어질 수 있는 조건을 구축한다.

특히, 본 발명은 토치바디로부터 토치 케이블의 원터치 방식에 의해 탈착이 가능함으로 인해 어떠한 조건에서도 간편하게 연결 또는 분리할 수 있는 편리성과 함께 토치바디부터 토치 케이블의 회전 또한 원활하게 이루어질 수 있어, 로봇에 의해 용접하는 과정에서 토치 케이블의 꼬임이나 비틀림 하중이 발생하지 않아, 로봇으로 하여금 방향성에 구애받지 않을 뿐만 아니라 정지됨 없이 원활하게 용접작업이 연속적으로 이루어질 수 있는 조건을 가진다.

그리고 상기 플러그(20)에서 소켓(30)의 회전 및 탈착은 상기 플러그(20)의 외면에 둘레를 따라 그 플러그의 외면으로부터 인입되게 형성되는 탈착홈(22)과, 상기 소켓(30)의 내면에 상기 탈착홈(22)으로부터 탈착 가능하게 마련되는 복수의 볼플런저(32)를 포함한다. 상기 볼플런저는 통상적인 구조로 각 구름볼(32A)이 각 스프링(32B)에 의해 탄력 지지되는 구조이다.

그에 따라 플러그로 소켓을 삽입시 상기 볼플런저의 구름볼은 플러그의 외측면과 접촉시에는 스프링이 수축되면서 구름되고 탈착홈으로 위치하였을 때는 수축되었던 스프링이 팽창되면서 탈착홈 상에서 고정되어지게 된다.

더욱이, 구름볼에 의해 장착홈에 장착 고정된 상태에서는 회전이 자유롭게 이루어짐으로써, 로봇이 방향성을 구애받지 않고 움직일 때 자유롭게 회전됨에 따라 토치 케이블의 꼬임이나 비트림 하중이 발생하지 않게 된다.

아울러, 분리하고 할 때에는 작업자가 상기 스프링의 탄성력 보다 강한 힘으로 플러그로부터 소켓을 당김으로써, 구름볼에 의해 스프링이 다시 수축되면서 플러그의 외면을 타고 구름 되면서 간단하게 분리된다.

그로 인해, 토치바디로부터 토치 케이블의 탈착이 원터치 방식에 의하여 번거롭거나 불편함 없이 간단하면서 편리하게 이루어질 수 있다.

또한, 상기 고정구(34)는 일단에 토치 케이블(1B)의 일단이 통상적인 압착 방식에 의해 삽입 고정되고, 타단으로 상기 플러그(20)가 결합되는 반대 측의 소켓 내면에 나사결합방식에 의해 고정된다.

그에 따라 소켓으로의 토치 케이블의 결합 고정 또한 견고하면서 긴밀하게 결합 고정되는 것이다.

한편, 상기 토치 케이블(1B)에 의해 용접전류와 차폐가스를 토치바디(1A)까지의 전달은 상기 토치 케이블(1B)의 내부에 내장되어 전기가 통전되는 리이드선(36)이 고정구(34)와 접촉되어 전류가 통전되며, 차폐가스는 토치 케이블(1B) 내부 스프링 라이너(31)가 내장된 중공 된 부분을 통하여 상기 고정구(34)와 소켓(30) 및 플러그(20)의 내부를 거쳐 토치바디(1A) 내부로 전달된다. 이때, 상기 고정구와 소켓 및 플러그는 전술한 바와 같이 전기가 통전되는 금속재질이다.

그로 인해 용접에 필요로 하는 용접전류는 물론 차폐가스의 전달이 무리 없이 토치바디로의 전달이 원활하게 이루어짐으로써, 로봇에 의한 용접작업이 연속적으로 원활하게 이루어질 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 일부 확대 단면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 용접시 요구되는 전류 통전을 위해 고정구 및 소켓이 금속재질로 형성됨에 따라 작업자 혹여 상기 소켓이나 고정구와 접촉시 전류에 의해 감전될 수 있는 것이므로 이를 방지할 수 있도록 한다.

소켓(30)과 고정구(34)의 외주 면에는 통상적으로 전류가 통전되지 않는 비금속 재질의 절연커버(40)가 더 씌워지는 것을 포함한다.

즉, 토치 케이블 내의 리이드선에 의해 전류가 통전되는 고정구 및 소켓은 외부로 노출되어 짐에 따라 토치바디로부터 토치 케이블을 탈착시 작업자가 반듯이 손으로 잡아야 하는 조건상 전류를 단락시키지 않은 상태에서는 감전될 우려가 있는 것이므로 이를 소켓과 고정구의 외주 면으로 절연커버를 씌워 놓음으로써, 예방할 수 있는 것이다.

그로 인해 토치바디로 토치 케이블을 탈착시에도 감전될 염려 없이 안전한 상태에서 작업이 이루어질 수 있어, 전류가 통전된 상태에서도 높은 안전성을 확보할 수 있는 조건도 가진다.

1 : 용접토치
1A : 토치바디 1B : 토치 케이블
10 : 토치 클램프 12 : 플랜지
14 : 클램프 20 : 플러그
22 : 탈착홈 30 : 소켓
31 : 스프링 라이너 32 : 볼스크류
32A : 구름볼 32B : 스프링
34 : 고정구 36 : 리이드선
40 : 절연커버
100 : 로봇

Claims (5)

1. 입력된 용접선을 따라 용접을 수행하도록 로봇에 장착되어 사용되는 용접토치로서,
   상기 용접토치는 일단에 로봇으로 장착 가능하게 형성되는 플랜지가 형성되며, 타단으로 토치바디를 클램프에 의해 장착하는 토치 클램프;
   상기 토치 클램프에 장착된 토치바디의 끝단에 내부로 용접 와이어를 가이드 하는 스프링 라이너가 통과되도록 장착 고정되는 플러그; 및
   상기 플러그의 외면으로 회전 및 탈착 가능하게 장착되며, 내부로 스프링 라이너가 통과되면서 고정구에 의해 용접전류와 차폐가스를 토치바디까지 전달하는 유연성을 가지는 토치 케이블이 고정되게 마련되는 소켓;을 포함하되,
   상기 플러그에서 소켓의 회전 및 탈착은 상기 플러그의 외면에 둘레를 따라 형성되는 탈착홈, 상기 소켓의 내면에 상기 탈착홈으로부터 탈착 가능하게 마련되는 복수의 볼플런저를 포함하며,
   상기 토치 케이블에 의해 용접전류와 차폐가스를 토치바디까지의 전달은 상기 토치 케이블의 내부에 내장되어 전기가 통전되는 리이드선이 고정구와 접촉되어 전류가 통전되며, 차폐가스는 토치 케이블의 내부 스프링 라이너가 내장된 중공된 부분을 통하여 상기 고정구와 소켓 및 플러그의 내부를 거쳐 토치바디의 내부로 전달되는 것을 특징으로 하는 로봇용 용접토치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정구는 일단에 토치 케이블의 일단이 삽입 고정되고, 타단으로 상기 플러그가 결합되는 반대 측의 소켓 내면에 나사결합방식에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 로봇용 용접토치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 소켓과 고정의 외주 면에는 절연커버가 더 씌워지는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇용 용접토치.
   

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