KR101996873B1 - 자동 붐 용접 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예는 자동으로 붐을 용접하는 장치에 있어서, 용접타워와, 레일이 형성된 하부 프레임을 구비한 이송부와, 상기 용접타워에 결합되고 용접 대상 붐을 용접하는 토치부와, 상기 토치부가 상기 용접 대상 붐을 용접하는 선을 가이드하는 가이드부를 구비한 용접기 및 상기 하부 프레임 상에 위치하고 상기 용접 대상 붐(boom)이 거치되는 포지셔닝(positioning) 및 로테이터 시스템(rotator system)부를 포함하는 자동 붐 용접 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 자동 붐 용접 장치에 거치된 붐의 모든 용접 공정을 자동화할 수 있다.

Description

자동 붐 용접 장치 및 방법{AUTOMATIC BOOM WELDING EQUIPMENT AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 자동 붐 용접 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크레인의 붐을 자동으로 용접하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
인양기(crane)는 소형 어선이나 작업선, 어구 등 중량물을 인양하는 장치로서, 포스트(Post), 붐(Boom) 등을 포함하는 장비이다. 이중에서도 붐은 다수개가 일체형 붐 구조물을 이루고. 이러한 붐 구조물은 안테나식으로 늘어나거나 줄어들 수 있도록 형성된다. 또한, 일체형 붐 구조물의 선단에는 피인양물을 인양하기 위한 시브(sheave)와 후크(hook)가 설치된다.
붐 구조물은 인간의 팔과 비유될 수 있는 인양기의 매우 중요한 구성품이므로, 붐 구조물을 구성하는 각각의 붐을 용접하기 위해서는 붐의 변형을 최소화하고 고품질을 유지해야 한다. 따라서 붐 용접 기술은 최소 10년 의 붐 용접 경험을 보유한 용접 전문 제조업체에 한해서 작업이 진행되고 있다.
종래에는 붐을 용접하기 위해 일부 자동화된 반자동 용접 장치를 활용하기도 하였으나, 대부분의 용접 공정이 인력에 의존하고 있어 붐 제조비용 증가의 원인이 되었고, 붐 생산성 및 품질 향상에 많은 어려움을 겪었다. 또한 다년간의 붐 용접 경험을 보유한 제조업체에서도 붐 용접 전담 작업자가 정해져 있지 않은 경우가 많아, 종래의 붐 용접 공정에서는 용접한 붐의 모양이 균일하지 않아 발생하는 품질 저하 문제와, 작업시간이 길어지는 문제 등이 발생하였다.
즉, 종래에는 가접(tag)으로 붐의 형상을 이루는 네 개의 철판, 즉 상/하판과 양측판에 대해 작업자가 수작업으로 하나의 접촉면씩 순차적으로 용접하여 붐을 제작하였다. 따라서 붐 용접시 발생하는 열로 인해 철판이 변형되거나, 붐을 구성하는 각 판들 사이에 간극이 발생하여 생기는 조립 불량 문제, 뒤틀림 문제도 계속적으로 발생하였다. 상술한 문제들은 결국 붐 생산성의 저하 및 붐의 단가 상승으로 이어졌다.
따라서, 붐 용접시 붐을 구성하는 소재의 변형과 뒤틀림을 방지하고 붐의 절단 및 절곡시 생길 수 있는 오차를 해결하기 위한 붐 용접 기술과, 붐 용접시 용접선(welding line)을 가이드하는 기술의 필요성이 대두된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 주된 기술적 과제는 거치된 붐의 모든 용접 공정을 자동으로 수행할 수 있는 자동 붐 용접 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수개의 용접선을 한번에 용접할 수 있는 자동 붐 용접 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 용접선을 가이드할 수 있는 장비를 구비하여 붐 용접시 발생할 수 있는 오차를 줄인 자동 붐 용접 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 거치된 붐의 위치 조절, 고정 및 회전이 가능한 자동 붐 용접 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 상판, 하판, 그리고 상기 상판 및 하판과 맞닿는 2개의 측판을 가지는 붐(boom)을 자동으로 용접하는 장치에 있어서, 용접타워와, 레일이 형성된 하부 프레임을 구비한 이송부; 상기 용접타워에 결합되고 용접 대상 붐을 용접하는 토치부와, 상기 토치부가 상기 용접 대상 붐을 용접하는 선을 가이드하는 가이드부를 구비한 용접기; 및 상기 하부 프레임 상에 위치하고 상기 용접 대상 붐(boom)이 거치되는 포지셔닝(positioning) 및 로테이터 시스템(rotator system)부를 포함하며, 상기 토치부는, 상기 용접 대상 붐을 용접하는 제1토치 및 제2토치를 구비하고, 상기 가이드부는, 상기 제1토치가 상기 용접 대상 붐을 용접하는 선을 가이드하는 제1측면 롤러, 상기 제2토치가 상기 용접 대상 붐을 용접하는 선을 가이드하는 제2측면 롤러, 및 상기 용접 대상 붐의 상판의 중심을 가이드하는 상부 롤러를 포함하며, 상기 용접기는, 공압을 이용하여 상기 제1토치 및 제2토치의 이동을 제어하는 실린더를 더 포함하고, 상기 제1토치 및 제2토치는, 상기 용접 대상 붐 용접시 상기 실린더에 의해 일정 간격을 유지하며, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부는, 상기 레일 상에 위치하여 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부를 이동시키는 이동 플레이트, 상기 용접 대상 붐이 거치되고 상기 용접 대상 붐의 위치를 조절하는 지그 유닛, 및 상기 용접 대상 붐과 결합하여 상기 용접 대상 붐을 고정하고 회전시키는 클램프 유닛을 포함하며, 상기 클램프 유닛에 상기 붐이 고정된 상태에서, 상기 용접기를 상기 붐의 일단 방향으로 이동하면서, 상기 제1토치 및 제2토치를 동시에 이용하여 상기 붐의 일면의 모서리 2개를 동시에 용접 가능하며, 상기 클램프 유닛에 상기 붐이 고정된 이후 상기 지그 유닛은 상기 붐으로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 상기 하부 프레임은 제1레일 및 제2레일을 포함하고, 상기 용접타워는 “ㄱ”자 모양이고 상기 제1레일 상에 위치하며, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부는 상기 제2레일 상에 위치할 수 있다.
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본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 상기 지그 유닛은, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부에 거치된 상기 용접 대상 붐의 좌우 간격을 조절하고, 상기 용접 대상 붐의 측면을 고정하는 제1지그 모듈과, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부에 거치된 상기 용접 대상 붐의 높이를 조절하는 제2지그 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 상기 클램프 유닛은, 상기 하부 프레임의 일단 및 상기 용접 대상 붐의 일단에 고정 결합하는 고정 클램프와, 상기 하부 프레임의 타단 및 상기 용접 대상 붐의 타단에 결합하되, 상기 고정 클램프가 결합된 상기 하부 프레임의 일단 방향으로 이동이 가능한 가변 클램프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 상기 고정 클램프는, 상기 하부 프레임의 일단에 고정 결합하는 고정 몸체와 상기 고정 몸체 상에 회동 가능하도록 결합하는 제1 가변 몸체를 구비한 고정 클램프 몸체와, 상기 고정 클램프 몸체 상에서 위치 이동이 가능하고 상기 용접 대상 붐의 일단 내부에 결합되어 상기 용접 대상 붐을 고정하는 제1상측 지지 바(bar) 및 제1하측 지지 바를 포함하고, 상기 용접 대상 붐의 일단 내부에 결합된 상기 제1상측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 상측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 상면을 고정하고, 상기 용접 대상 붐의 일단 내부에 결합된 상기 제1하측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 하측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 하면을 고정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 상기 가변 클램프는, 상기 하부 프레임의 타단에 상기 하부 프레임 상에서 이동 가능하도록 결합하는 이동 몸체와 상기 이동 몸체 상에 회동 가능하도록 결합하는 제2 가변 몸체를 구비한 가변 클램프 몸체와, 상기 가변 클램프 몸체 상에서 위치 이동이 가능하고, 상기 용접 대상 붐의 타단 내부에 결합되어 상기 용접 대상 붐을 고정하는 제2상측 지지 바 및 제2하측 지지 바를 포함하고, 상기 용접 대상 붐의 타단 내부에 결합된 상기 제2상측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 상측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 상면을 고정하고, 상기 용접 대상 붐의 타단 내부에 결합된 상기 제2하측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 하측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 하면을 고정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 제어부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 자동 붐 용접 장치를 제어하기 위한 조작 버튼과, 상기 용접 대상 붐의 위치, 상기 용접기의 위치, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부의 위치 및 상기 용접기의 용접 속도 중 적어도 어느 하나 이상을 표시하는 디스플레이, 그리고 상기 자동 붐 용접 장치에 동력을 제공하는 중앙 제어반을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 이송부, 용접기, 포지셔닝 및 로테이터 시스템부를 포함하는 자동 붐 용접 장치를 이용하여 자동으로 붐을 용접하는 방법에 있어서, 용접 대상 붐을 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부에 거치하는 거치 단계와, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부가 상기 용접 대상 붐의 위치를 조절하고 고정하는 위치 조절 및 고정 단계와, 상기 용접기가 상기 용접 대상 붐의 일단 방향으로 이동하면서 상기 용접 대상 붐의 일면을 용접하는 1차 용접 단계와, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부가 상기 용접 대상 붐을 회전시키는 회전 단계, 그리고 상기 용접기가 상기 용접 대상 붐의 일단 방향의 반대 방향으로 이동하면서 상기 용접 대상 붐의 다른 일면을 용접하는2차 용접 단계를 포함하는 자동 붐 용접 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 자동 붐 용접 장치에 거치된 붐의 모든 용접 공정을 자동화할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 복수개의 토치를 구비한 토치부를 이용하여 복수개의 용접선을 한 번에 용접할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 용접선을 가이드하는 가이드부를 이용하여 붐 용접시 발생하는 오차를 줄일 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 지그 유닛을 포함하는 포지셔닝 및 로테이터 시스템부를 이용하여 거치된 붐의 위치를 미세하게 조절할 수 있고, 거치된 붐을 견고하게 고정할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 클램프 유닛을 이용하여 붐을 제자리에서 회전시킬 수 있고, 이에 따라 용접기가 이송부의 하부 프레임을 따라 1회 직선 왕복 운동하는 것만으로 붐 용접이 완료될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 붐 용접 장치의 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 붐 용접 장치의 정면도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 붐 용접 장치의 측면도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접기의 사시도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접기의 정면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접기의 측면도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 클램프의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 클램프의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 붐 용접 방법의 절차를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 “포함(구비 또는 마련)”할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 붐 용접 장치(1; 이하 “자동 붐 용접 장치(1)”)의 사시도를 도시한 도면이고, 도 2는 자동 붐 용접 장치(1)의 정면도를 도시한 도면이며, 도 3은 자동 붐 용접 장치(1)의 측면도를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 자동 붐 용접 장치(1)는 이송부(100), 용접기(200), 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)를 포함한다. 또한 자동 붐 용접 장치(1)는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.
자동 붐 용접 장치(1)를 구성하는 각 구성요소들은 이송부(100) 상에서 위치를 이동할 수 있으며, 이송부(100)는 용접타워(110)와 하부 프레임(120)을 포함할 수 있다.
용접타워(110)에는 용접기(200)가 결합될 수 있다. 용접기(200)가 결합된 용접타워(110)가 하부 프레임(120) 상에서 이동하면서 용접기(200)는 자동 붐 용접 장치(1)에 거치된 용접 대상 붐(10, 이하 ”붐(10)”)을 용접하게 된다.
또한, 용접타워(110)는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 예컨대 용접타워(110)는 “ㄱ”자 모양으로 형성될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 용접타워(110)가 “ㄱ”자 모양으로 형성된 경우 용접기(200)는 “ㄱ”자 용접타워(110)의 선단 하면에 결합될 수 있다.
하부 프레임(120)은 지면 또는 바닥면에 설치되어 자동 붐 용접 장치(1)의 각 구성요소를 지지하는 기능을 수행하고, 자동 붐 용접 장치(1)의 각 구성요소는 하부 프레임(120)상에서 이동할 수 있으며, 하부 프레임(120)은 레일(rail)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 하부 프레임(120)은 자동 붐 용접 장치(1)의 각 구성요소를 이송부(100) 상에서 위치 이동시키기 위한 제1레일(121) 및 제2레일(123)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 하부 프레임(120)이 제1레일(121) 및 제2레일(123)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 하부 프레임(120)은 제3레일(도시하지 않음), 제4레일(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수도 있다.
하부 프레임(120)이 제1레일(121) 및 제2레일(123)을 포함하여 형성될 경우, 용접타워(110)는 제1레일(121) 또는 제2레일(123) 상에 위치할 수 있고, 용접타워(110)가 제1레일(121) 상에 위치할 경우 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)는 제2레일(123) 상에 위치할 수 있고, 용접타워(110)가 제2레일(123) 상에 위치할 경우 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)는 제1레일(121) 상에 위치할 수 있다. 즉, 용접타워(110)와 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)는 서로 다른 레일 상에 위치할 수 있다.
따라서 용접타워(110)가 특정 레일에서 이동하면서 용접타워(110)와 동일하지 않은 레일에 위치한 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)을 용접타워(110)에 결합된 용접기(200)가 용접할 수 있다.
도 4는 용접기(200)의 사시도이고, 도 5는 용접기(200)의 정면도이며, 도 6은 용접기(200)의 측면도이다. 이하에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 용접기(200)를 상세히 설명한다.
용접기(200)는 붐(10)을 용접하기 위한 장비로서, 붐(10)을 용접하는 토치부(210)를 포함한다.
또한, 용접기(200)는 토치부(210)가 붐(10)을 용접하는 용접선(welding line)을 가이드(guide)하는 가이드부(220)와, 공압을 이용하여 토치부(210)의 이동을 제어하는 실린더(230)를 더 포함할 수 있다.
붐(10)은 일반적으로 상판 1개, 하판 1개, 측판 2개로 이루어진다. 따라서 붐(10) 용접시, 상판 1개와 측판 2개가 맞닿는 일면의 모서리 2 개와 하판 1개와 측판 2개가 맞닿는 다른 일면의 모서리 2개를 포함한 총 4개의 모서리를 용접해야한다.
상술한 총 4개의 모서리를 효율적으로 용접하기 위해, 토치부(210)는 붐(10) 용접시 붐(10)의 일면을 동시에 용접하기 위한 제1토치(211) 및 제2토치(213)를 포함할 수 있다. 토치부(210)는 제1토치(211) 및 제2토치(213)를 동시에 이용하여 붐(10) 용접시 일면 또는 다른 일면의 모서리 2개를 동시에 용접할 수 있다. 이 때 제1토치(211) 및 제2토치(213)를 “트윈 토치”로 명명할 수 있다.
가이드부(220)는 제1토치(211)가 붐(10)을 용접하는 용접선을 가이드(guide)하는 제1 측면 롤러(221)와 제2토치(213)가 붐(10)을 용접하는 용접선을 가이드하는 제2 측면 롤러(223) 및 붐(10)의 상판의 중심을 가이드하는 상부 롤러(225)를 포함할 수 있다.
가이드부(220)의 가이드를 통해 토치부(210)는 붐(10) 용접시 정확하게 용접선을 따라 용접을 수행할 수 있고, 작업자가 자동 붐 용접 장치(1)를 이용하여 붐(10)을 용접하는 경우, 가이드부(220)를 통해 붐(10) 용접시 발생할 수 있는 오차를 줄일 수 있다.
또한, 공압을 이용하여 토치부(210)의 이동을 제어하는 실린더(230)는 제1토치(211) 및 제2토치(213)의 이동을 제어하여 붐(10) 용접시 제1토치(211) 및 제2토치(213)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)는 하부 프레임(120)이 포함하는 레일 상에 위치하여 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)를 이동시킬 수 있는 이동 플레이트(310)와, 붐(10)이 거치되고 붐(10)의 위치를 조절할 수 있는 지그 유닛(320). 그리고 붐(10)과 결합하여 붐(10)을 고정하거나 회전시킬 수 있는 클램프 유닛(330)을 포함할 수 있다.
먼저, 지그 유닛(320)은 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)의 좌우 간격을 조절하고 붐(10)의 측면을 고정하는 제1 지그 모듈(321)과, 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)의 높이를 조절하는 제2 지그 모듈(323)를 포함할 수 있다.
또한, 지그 유닛(320)은 하나 이상의 제1 지그 모듈(321)과 하나 이상의 제2 지그 모듈(323)을 구비할 수 있다. 이를 통해 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)의 위치를 미세하게 조절할 수 있고, 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐을 더욱 견고하게 고정할 수 있다.
또한, 클램프 유닛(330)과 붐(10)이 결합될 수 있도록 지그 유닛(320)은 붐(10)의 위치를 조절할 수 있다.
다음으로, 클램프 유닛(330)은 하부 프레임(120)의 일단 및 붐(10)의 일단에 고정 결합하는 고정 클램프(331)과, 하부 프레임(120)의 타단 및 붐(10)의 타단에 결합하되, 고정 클램프(331)가 결합된 하부 프레임(120)의 일단 방향으로 이동이 가능한 가변 클램프(333)를 포함할 수 있다. 이 때 가변 클램프(333)는 제2레일(123) 상에서 이동할 수 있다.
편의를 위해 고정 클램프(331)는 하부 프레임(120)의 일단 및 붐(10)의 일단에 고정 결합하고, 가변 클램프(333)는 하부 프레임(120)의 타단 및 붐(10)의 타단에 결합하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 고정 클램프(331)와 가변 클램프(333)의 위치는 서로 변경될 수 있고, 가변 클램프(333)가 고정된 상태에서 고정 클램프(331)가 가변 클램프(333) 측으로 이동할 수도 있다.
도 7은 고정 클램프(331)의 세부 구성을 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 고정 클램프(331)는 고정 클램프(331) 상에서 위치 이동이 가능하고, 붐(10)의 일단 내부에 결합되어 붐(10)을 고정하는 제1상측 지지 바(bar; 331a) 및 제1하측 지지 바(331b)와 고정 클램프 몸체(331c)를 포함한다.
붐(10)의 일단 내부에 결합된 제1상측 지지 바(331a)는 붐(10)의 일단 내부의 상측으로 이동하여 붐(10)의 일단 내부의 상면을 고정할 수 있다.
또한, 붐(10)의 일단 내부에 결합된 제1하측 지지 바(331b)는 붐(10)의 일단 내부의 하측으로 이동하여 붐(10)의 일단 내부의 하면을 고정할 수 있다.
고정 클램프 몸체(331c)는 하부 프레임(120) 상에 고정 결합되는 고정 몸체(3311)와 고정 몸체(3311) 상에 회동 가능하도록 결합하는 제1 가변 몸체(3313)를 구비할 수 있다.
고정 몸체(3311)는 하부 프레임(120)의 일단에 고정 결합할 수 있고, 제1 가변 몸체(3313)는 회전이 가능하므로 이하에서 설명하는 제2 가변 몸체(3333)와 같이 회전을 통해 붐(10)을 회전시킬 수 있다.
도 8은 가변 클램프(333)의 세부 구성을 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 가변 클램프(333)는 가변 클램프(333) 상에서 위치 이동이 가능하고, 붐(10)의 타단 내부에 결합되어 붐(10)을 고정하는 제2상측 지지 바(333a) 및 제2하측 지지 바(333b)와 가변 클램프 몸체(333c)를 포함한다.
붐(10)의 타단 내부에 결합된 제2상측 지지 바(333a)는 붐(10)의 타단 내부의 상측으로 이동하여 붐(10)의 타단 내부의 상면을 고정할 수 있다.
또한, 붐(10)의 타단 내부에 결합된 제2하측 지지 바(333b)는 붐(10)의 타단 내부의 하측으로 이동하여 붐(10)의 타단 내부의 하면을 고정할 수 있다.
가변 클램프 몸체(333c)는 하부 프레임(120) 상에 이동 가능하도록 결합되는 이동 몸체(3331)와 이동 몸체(3331) 상에 회동 가능하도록 결합되는 제2 가변 몸체(3333)를 구비할 수 있다. 이동 몸체(3331)를 통해 가변 클램프(333)는 고정 클램프(331) 측으로 이동할 수 있다.
이동 몸체(3331)는 하부 프레임(120)의 타단에 하부 프레임(120) 상에서 이동 가능하도록 결합할 수 있다.
또한 제1 가변 몸체(3313)가 고정 몸체(3311) 상에서 회전하고, 제2 가변 몸체(3333)가 이동 몸체(3331) 상에서 회전하는 경우 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)이 회전될 수 있다. 이 때, 붐(10)은 180° 회전될 수 있다.
용접기(200)가 붐(10)의 일단 방향으로 1차 용접을 끝낸 후, 클램프 유닛(330)은 제1 가변 몸체(3313)와 제2 가변 몸체(3333)를 이용하여 붐(10)을 180° 제자리 회전시키고 용접기(200)는 다시 전술한 일단 방향의 반대 방향으로(붐(10)의 타단 방향) 이동하면서 2차 용접을 수행할 수 있다. 따라서 자동 붐 용접 장치(1)를 이용하면 붐의 용접 대상 모서리 4개를 2번의 용접만으로 용접할 수 있다.
지그 유닛(320)은 붐(10)의 높이와 좌우 간격 그리고 측부의 위치를 이동시킬 수 있어, 일반적으로 붐(10)의 측면과 하면에 형성되므로 지그 유닛(320)이 분리되지 않으면 용접기(200)가 붐(10)을 용접할 때 지그 유닛(320)과 용접타워(110) 또는 용접기(200)가 부딪히는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 고정 클램프(331)와 가변 클램프(333)를 통해 붐(10)의 일단 및 타단이 고정된 이후 지그 유닛(320)은 붐(10)으로부터 분리될 수 있다. 지그 유닛(320)은 붐(10)으로부터 분리되어 하부 프레임(120) 상에 위치하거나 하부 프레임(120)의 외부에 위치할 수 있다.
도 9는 제어부(400)의 세부 구성을 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 제어부(400)는 자동 붐 용접 장치(1)를 제어하기 위한 조작 버튼(410)과, 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)의 위치, 용접기(200)의 위치, 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)의 위치 및 용접기(200)의 용접 속도 중 적어도 어느 하나 이상을 표시하는 디스플레이(420). 그리고 자동 붐 용접 장치(1)에 동력을 제공하는 중앙 제어반(430)을 포함할 수 있다.
따라서 자동 붐 용접 장치(1) 관리자 또는 작업자는 수동으로 자동 붐 용접 장치(1)의 각 구성요소를 제어할 수 있고, 자동 붐 용접 장치(1)의 용접 과정을 모니터링할 수 있다.
또한 제어부(400)는 데스크탑, 랩탑, 스마트폰 등의 PC 형태로 구현될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 붐 용접 방법(2, 이하 “자동 붐 용접 방법(2)”)의 절차를 도시한 도면으로서, 이하에서 자동 붐 용접 방법(2)을 상세히 설명한다. 다만, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
자동 붐 용접 방법(2)은 전술한 자동 붐 용접 장치(1)를 이용하여 붐(10)을 용접하는 방법으로서, 자동 붐 용접 방법(2)은 거치 단계(S10), 위치 조절 및 고정 단계(S20), 1차 용접 단계(S30), 회전 단계(S40) 및 2차 용접 단계(S50)를 포함한다.
거치 단계(S10)는 붐(10)을 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치하는 과정을 말한다.
위치 조절 및 고정 단계(S20)는 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)가 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐의 붐(10)의 위치를 조절하고 고정하는 과정을 말한다. 붐(10)의 위치를 조절하는 과정은 전술한 지그 유닛(320)에 의해 수행될 수 있고, 붐(10)을 고정하는 과정은 전술한 클램프 유닛(330)에 의해 수행될 수 있다.
1차 용접 단계(S30)는 용접기(200)가 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)의 일단 방향으로 이동하면서 붐(10)의 일면을 용접하는 과정을 말한다. 1차 용접 단계(S30)를 통해 전술한 토치부(210)의 제1토치(211) 및 제2토치(213)가 용접 대상인 붐(10)의 일면의 모서리2개를 동시에 용접할 수 있다.
회전 단계(S40)는 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)가 1차 용접이 끝난 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)을 회전시키는 과정을 말하며, 이때 붐(10)은 제자리에서 180° 회전될 수 있다. 붐(10)의 회전은 전술한 클램프 유닛(330)에 의해 수행될 수 있다.
2차 용접 단계(S50)는 용접기(200)가 붐(10)의 일단 방향의 반대 방향(타단)으로 이동하면서 붐(10)의 다른 일면을 용접하는 과정을 말한다. 2차 용접 단계(S50)를 통해1차 용접 단계(S30)를 통해 용접된 모서리 2개 이외에 붐(10)의 다른 일면의 모서리2개를 동시에 용접할 수 있다.
이러한 일련의 과정을 통해 붐(10) 용접시 수행되는 모든 과정을 자동화할 수 있다. 또한, 복수개의 토치를 구비한 토치부(210)를 이용하여 복수개의 용접선을 한 번에 용접할 수 있고, 용접선을 가이드하는 가이드부(220)를 이용하여 붐 용접시 발생하는 오차를 줄일 수 있으며, 지그 유닛(320)을 포함하는 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)를 이용하여 포지셔닝 및 로테이터 시스템부(300)에 거치된 붐(10)의 위치를 미세하게 조절할 수 있고, 거치된 붐을 견고하게 고정할 수 있다. 또한, 클램프 유닛(330)을 이용하여 붐(10)을 제자리에서 회전시킬 수 있고, 이에 따라 용접기(200)가 이송부(100)의 하부 프레임(120)을 따라 1회 직선 왕복 운동하는 것만으로 붐 용접이 완료될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 자동 붐 용접 장치
10 : 붐
100 : 이송부
110 : 용접타워
120 : 하부 프레임
200 : 용접기
210 : 토치부
220 : 가이드부
225 : 상부 롤러
230 : 실린더
300 : 포지셔닝 및 로테이터 시스템부
310 : 이동 플레이트
320 : 지그 유닛
330 : 클램프 유닛
331 : 고정 클램프
333 : 가변 클램프
400 : 제어부

Claims (11)

  1. 상판, 하판, 그리고 상기 상판 및 하판과 맞닿는 2개의 측판을 가지는 붐(boom)을 자동으로 용접하는 장치에 있어서,
    용접타워와, 레일이 형성된 하부 프레임을 구비한 이송부;
    상기 용접타워에 결합되고 용접 대상 붐을 용접하는 토치부와, 상기 토치부가 상기 용접 대상 붐을 용접하는 선을 가이드하는 가이드부를 구비한 용접기; 및
    상기 하부 프레임 상에 위치하고 상기 용접 대상 붐(boom)이 거치되는 포지셔닝(positioning) 및 로테이터 시스템(rotator system)부를 포함하며,
    상기 토치부는, 상기 용접 대상 붐을 용접하는 제1토치 및 제2토치를 구비하고,
    상기 가이드부는, 상기 제1토치가 상기 용접 대상 붐을 용접하는 선을 가이드하는 제1측면 롤러, 상기 제2토치가 상기 용접 대상 붐을 용접하는 선을 가이드하는 제2측면 롤러, 및 상기 용접 대상 붐의 상판의 중심을 가이드하는 상부 롤러를 포함하며,
    상기 용접기는, 공압을 이용하여 상기 제1토치 및 제2토치의 이동을 제어하는 실린더를 더 포함하고, 상기 제1토치 및 제2토치는, 상기 용접 대상 붐 용접시 상기 실린더에 의해 일정 간격을 유지하며,
    상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부는, 상기 레일 상에 위치하여 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부를 이동시키는 이동 플레이트, 상기 용접 대상 붐이 거치되고 상기 용접 대상 붐의 위치를 조절하는 지그 유닛, 및 상기 용접 대상 붐과 결합하여 상기 용접 대상 붐을 고정하고 회전시키는 클램프 유닛을 포함하며,
    상기 클램프 유닛에 상기 붐이 고정된 상태에서, 상기 용접기를 상기 붐의 일단 방향으로 이동하면서, 상기 제1토치 및 제2토치를 동시에 이용하여 상기 붐의 일면의 모서리 2개를 동시에 용접 가능하며,
    상기 클램프 유닛에 상기 붐이 고정된 이후 상기 지그 유닛은 상기 붐으로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 프레임은 제1레일 및 제2레일을 포함하고,
    상기 용접타워는 “ㄱ”자 모양이고 상기 제1레일 상에 위치하며,
    상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부는 상기 제2레일 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지그 유닛은,
    상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부에 거치된 상기 용접 대상 붐의 좌우 간격을 조절하고, 상기 용접 대상 붐의 측면을 고정하는 제1지그 모듈; 및
    상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부에 거치된 상기 용접 대상 붐의 높이를 조절하는 제2지그 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 유닛은,
    상기 하부 프레임의 일단 및 상기 용접 대상 붐의 일단에 고정 결합하는 고정 클램프; 및
    상기 하부 프레임의 타단 및 상기 용접 대상 붐의 타단에 결합하되, 상기 고정 클램프가 결합된 상기 하부 프레임의 일단 방향으로 이동이 가능한 가변 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정 클램프는,
    상기 하부 프레임의 일단에 고정 결합되는 고정 몸체와 상기 고정 몸체 상에 회동 가능하도록 결합하는 제1 가변 몸체를 구비한 고정 클램프 몸체와, 상기 고정 클램프 몸체 상에서 위치 이동이 가능하고, 상기 용접 대상 붐의 일단 내부에 결합되어 상기 용접 대상 붐을 고정하는 제1상측 지지 바(bar) 및 제1하측 지지 바를 포함하고,
    상기 용접 대상 붐의 일단 내부에 결합된 상기 제1상측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 상측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 상면을 고정하고,
    상기 용접 대상 붐의 일단 내부에 결합된 상기 제1하측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 하측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 일단 내부의 하면을 고정하는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가변 클램프는,
    상기 하부 프레임의 타단에 상기 하부 프레임 상에서 이동 가능하도록 결합하는 이동 몸체와 상기 이동 몸체 상에 회동 가능하도록 결합하는 제2 가변 몸체를 구비한 가변 클램프 몸체와, 상기 가변 클램프 몸체 상에서 위치 이동이 가능하고, 상기 용접 대상 붐의 타단 내부에 결합되어 상기 용접 대상 붐을 고정하는 제2상측 지지 바 및 제2하측 지지 바를 포함하고,
    상기 용접 대상 붐의 타단 내부에 결합된 상기 제2상측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 상측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 상면을 고정하고,
    상기 용접 대상 붐의 타단 내부에 결합된 상기 제2하측 지지 바는 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 하측으로 이동하여 상기 용접 대상 붐의 타단 내부의 하면을 고정하는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 자동 붐 용접 장치를 제어하기 위한 조작 버튼;
    상기 용접 대상 붐의 위치, 상기 용접기의 위치, 상기 포지셔닝 및 로테이터 시스템부의 위치, 및 상기 용접기의 용접 속도 중 적어도 어느 하나 이상을 표시하는 디스플레이; 및
    상기 자동 붐 용접 장치에 동력을 제공하는 중앙 제어반을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 붐 용접 장치.
  11. 삭제
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