KR102192745B1

KR102192745B1 - 가이드링에 클램핑되는 자동용접장치용 캐리지

Info

Publication number: KR102192745B1
Application number: KR1020190060886A
Authority: KR
Inventors: 김인표; 이관주; 김경석; 박성한; 이영진
Original assignee: (주)비더블유티
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-12-17
Also published as: KR20200134821A

Abstract

본 발명의 자동용접장치의 캐리지의 롤러모듈과 슬라이딩 블록 사이 연결된 볼트의 상하에 결합되는 너트를 조정하여 파이프의 크기(가이드링의 크기)에 따라 달라지는 곡률에 맞도록 조절이 가능하다. 이러한 구조로 파이프 크기에 관계없이 적용가능하다. 또한, 본 발명의 가이드링 구조는 내면에 여러 개의 다리를 가지고 있는 구조이다.

Description

가이드링에 클램핑되는 자동용접장치용 캐리지{Carriage clamped to guide ring in automatic welding system}

본 발명은 오비탈 배관용접용 캐리지를 랙 기어와 피니언 기어 방식으로 맞물린 상태에서 가이드링에 클램핑하여 주행하기 위한 캐리지 구조와 가이드링 구조에 관한 것이다.

필드에서의 육상 배관 용접은 대부분 배관을 회전시킬 수 없으며 대부분 5G(전자세)로 고 기량 용접사에 의해 수작업으로 용접이 이루어진다. 그리고 숙련된 용접사는 더욱 고령화 되어지고 있지만, 품질 및 안전기준 강화에 의해 고품질 용접의 요구는 증가하고 있다. 이에 대한 방안으로 배관에 대한 용접 작업을 용이하게 하기 위하여 고정된 파이프를 용접토치가 설치된 오비탈 캐리지가 회전하면서 용접할 수 있는 오비탈 배관 자동용접장치가 사용되고 있다.

오비탈 캐리지가 고정된 파이프를 회전하는 보편적인 방법으로 파이프에 가이드링을 장착하고 캐리지를 가이드링에 설치하여 가이드링을 따라 이동하여 회전한다. 적용하려는 파이프 크기(직경 사이즈)에 따라 외경과 곡률(r, 휘어짐)이 달라지기 때문에 가이드링을 파이프 크기별로 제작이 필요하며, 캐리지도 파이프 곡률의 변화에 따라 조정가능한 구조가 필요하다. 그리고 파이프 크기가 크면 파이프 진원도차이가 큰 경우가 많아 가이드링을 고정하기에 어려움이 있다. (진원도: 파이프 절단면이 똑바른 원(진원)이 아니라 약간 벗어난 정도를 의미하며, 파이프의 직경 측정치가 파이프의 원주상 개별 위치에서 차이를 보인다.) 본 발명은 이러한 문제점을 개선한 캐리지와 가이드링에 관한 것이다.

본 발명은 가이드링에 체결되는 자동용접장치용 캐리지의 구조에 관한 것으로서, 파이프(61)의 주위를 감싸는 가이드링(62)을 따라 주행하며, 하단연결부(91)와 상단연결부(92)를 갖는 두 개의 슬라이딩블록(2)을 포함하는 자동용접용 캐리지에 있어서, 상기 가이드링의 옆면과 체결되는 네 개의 클램프롤러(102)와 상기 롤러의 회전축(P05), 상기 클램프롤러와 직각으로 설치되며 상기 가이드링의 표면에 위치하는 가이드롤러(105)을 포함하는 롤러모듈(10);; 상기 롤러모듈이 고정되며, 일단(81)이 하단연결부에 상하회전이 가능하게 결합되며, 타단(82)은 상기 일단을 중심으로 상하이동하는 롤러브라켓(101); 상기 롤러브라켓의 타단과 상기 상단연결부를 연결하는 높이조절볼트(72); 상기 높이조절볼트의 중단을 감싸며 내부에 형성된 나사산을 따라 상기 높이조절볼트가 관통하는 하우징(71); 상기 하우징의 상단과 하단에 체결된 상단높이조절너트(73)와 하단높이조절너트(74);를 포함하며, 상기 높이조절너트의 체결에 의해 상기 높이조절볼트의 길이를 조절하여 가이드링의 곡률(r, 휘어짐)에 맞도록 롤러의 각도조절이 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 가이드링(62)의 내부면은 상기 파이프의 외주면과 접하는 다리(extensiion legs); 상기 다리를 파이프(61)의 중심을 향해 밀어내는 스프링; 상기 피스톤과 스프링을 수용하는 하우징;을 포함하는 진원도 보정장치(63)를 구비하며, 상기 스프링은 동일한 탄성계수를 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스프링은 상기 하우징의 위치에 따라 다른 탄성계수를 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 자동용접장치의 캐리지는 두 개의 가이드샤프트(3)와 상기 가이드샤프트를 관통하는 스프링(56)을 더 포함하며, 상기 클램프롤러(102)는 두 개씩 상기 두 개의 슬라이딩 블록(2)에 장착되며, 상기 두 개의 슬라이딩 블록은 상기 가이드샤프트가 관통하는 구멍을 포함하며, 상기 가이드링을 사이에 두고 가이드샤프트에 의해 연결되어 서로 마주보며, 상기 슬라이딩 블록에 장착된 네 개의 롤러는 가이드링(62)의 가장자리로 이루어지는 두 개의 원주에 두 개씩 맞물리며, 상기 두 개의 롤러가 장착된 상기 두 개의 슬라이딩 블록은 상기 가이드샤프트를 따라 상대운동하며, 상기 슬라이딩블록의 위치가 고정되면, 네 개의 롤러가 상기 가이드링의 원주에 스프링의 탄성에 의해 맞물릴 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 클램프롤러(102)는 상기 롤러브라켓(101)에 회전축(P05)에 의해 고정되며, 상기 회전축은 둘 이상의 와셔(110)를 관통하며, 상기 와셔의 숫자에 의해 롤러의 높이를 조절할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 둘 이상의 와셔는 둘 이상의 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 자동용접장치의 캐리지의 롤러모듈과 슬라이딩 블록 사이 연결된 볼트의 상하에 결합되는 너트를 조정하여 파이프의 크기(가이드링의 크기)에 따라 달라지는 곡률(r, 휘어짐)에 맞도록 조절이 가능하다. 이러한 구조로 파이프 크기에 관계없이 적용가능하다. 또한, 본 발명의 가이드링 구조는 내면에 여러 개의 다리(Extension Leg, 진원도보정장치)를 가지고 있는 구조로, 각 다리 내부에는 스프링을 포함하고 있어 적용대상 파이프보다 외경이 작은 파이프까지 적용이 가능하고, 파이프에 진원도차이가 있더라도 스프링의 탄성으로 인하여 고정이 가능하다.

도 1은 캐리지의 사시도
도 2는 캐리지의 분해도
도 3은 캐리지의 정면도
도 4는 롤러모듈의 가동범위
도 5는 가이드링의 진원도보정 실시예
도 6은 롤러의 설치 실시예
도 7은 롤러모듈의 분해도
도 8은 롤러브라켓의 실시예

본 발명의 권리범위는 특허청구범위의 해석에 의해 정해지며, 도면과 실시예에 의해 한정되지 않는다. 따라서, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재된 내용은 발명의 이해를 돕기위한 것으로서 이와 유사한 변형에 대하여 본 발명의 권리가 미친다.

도 1은 본 발명의 자동용접용 캐리지의 구조 중 주행부분 사시도이다. 도 2는 이러한 캐리지의 구조 중 주행부분 분해도이다. 캐리지의 주행은 ‘DC모터의 회전 -> 모터에 연결된 체인기어(Sprocket) 회전, 체인을 통해 드라이빙 샤프트(Driving Shaft)에 연결된 체인기어 회전 -> 드라이빙 샤프트 회전 -> 드라이빙 샤프트에 장착된 드라이빙 기어(피니언 기어)회전 -> 맞물린 가이드링 랙기어를 따라 이동하는 순서로 진행된다. 연결되는 체인의 텐션은 텐셔너(tensioner assy)로 조정하여 체인을 체결하게 된다. 체인 커버를 설치하여 체인과 체인기어를 덮어서 모래, 용접스페터 등으로부터 로 내부를 보호한다. 드라이빙 샤프트에는 드라이빙 기어(피니언 기어)가 설치되어 있으며, 샤프트 한쪽 끝에 상기 체인기어가 연결된다.

가이드 샤프트 한쪽 끝에는 손으로 조작가능한 클램프, 다른 끝에는 앞쪽 슬라이딩 블록이 연결되어 있어 클램프(92, 도 6)를 손으로 넘기면(93) 당겨지게 되어 롤러가 가이드링에 고정된다. 상기 샤프트의 앞, 뒤에 슬라이딩 블록이 있으며, 그 사이에 가이드샤프트를 관통하는 스프링이 슬라이딩 블록 사이의 간격을 팽팽하게 유지한다. 클램프를 넘기면 가이드 샤프트가 당겨지면서 슬라이딩 블록사이의 거리가 가까워지다가 다 당겨지면 일정거리가 유지 된다. 각각의 슬라이딩 블록의 좌우 양쪽으로 클램프 롤러와 가이드롤러로 이루어진 롤러모듈이 장착되어 총 4개의 롤러모듈이 설치된다. 상기 가이드링의 옆면과 체결되는 네 개의 클램프롤러(102)와 상기 클램프롤러와 직각으로 설치되며 상기 가이드링의 표면에 위치하는 가이드롤러(105)을 포함하여 총 8개의 롤러가 설치된다. 본 발명의 이러한 클램핑구조는 클램프 롤러와 가이드롤러로 이루어진 롤러모듈 4개가 캐리지를 가이드링에 간단하게(예시: 손으로 클램프를 넘겨서 당기는 효과에 의해 가이드링에 클램핑(고정, 설치, 장착)이 가능해짐) 결합시켜 가이드링을 벗어나지 않는 안정된 이동(주행)을 가능하게 한다. 도 2의 롤러고정부(10)와 슬라이딩블록(2)의 고정부는 높이조절볼트(72)가 회전하며 관통하여 롤러의 높이를 조절하는 형태로 도시되어 있다. 도 6은 포크형태의 고정부를 갖는 슬라이딩블록(2)의 다른 실시예로서 높이조절볼트(72)가 회전하며 관통하는 하우징(71)이 포크 내부에 상대운동이 가능한 형태로 연결된다.

도 3은 캐리지의 구조 중 주행부분 정면도이며, 도 4는 롤러모듈의 가동범위를 나타낸다. 적용하려는 파이프의 크기에 따라 가이드링을 조절하여 설치하고, 각 롤러모듈과 슬라이딩 블록 사이를 연결하는 볼트의 너트 2개를 조정하여 캐리지를 가이드링에 맞게 설치할 수 있다. 상기 너트를 조작하게 되면 슬라이딩 블록의 양쪽 롤러가 이루는 각도가 조절되어, 파이프의 크기와 그에 따른 크기 및 진원도가 보정된 가이드링의 곡률(r, 휘어짐)변화에 대응하여 롤러를 조정하여 가이드 링에 고정시킨다.

도 5는 가이드링의 진원도보정의 실시예이다. 본 발명의 가이드링은 그 내면에 파이프의 외면에 맞닿는 다리(Extension leg)를 여러 개 가지고 있고 다리의 내부는 스프링 구조를 포함하 고있어 적용대상 파이프보다 작은 파이프에도 적용가능하다. 그리고 파이프가 진원도 차이를 가지더라도 스프링구조가 이 차이를 보정하여 상기 파이프 위에 고정이 가능하다. 이때 진원도 차이가 크지 않은 경우에는 탄성계수가 같은 스프링을 장착하여 진원도를 보정할 수 있으며, 진원도 차이가 큰 경우에는 탄성계수가 다른 스프링을 사용하여 대응할 수 있다. 가이드링을 분할하는 원주각도 별로 상기 다리를 위치하게 하여 캐리지 주행시 대략적인 이동각도(이동한 거리) 측정이 가능하다. 가이드링은 가이드링 클램프를 풀어서 양쪽으로 분리하여 벌린 상태로 파이프를 감싸고 상기 클램프를 체결하여 설치한다.

도 6은 롤러의 설치 실시예이다. 클램프 롤러는 가이드링의 옆에 꽉 고정되어 드라이빙 기어가 회전을 하면 같이 회전된다. 가이드롤러는 가이드링 표면에 위치하여 캐리지가 가이드링 위에서 벗어나지 않고 이동(주행)하도록 회전한다. 캐리지를 가이드링위에 올려 캐리지 드라이빙 기어(피니언기어)와 가이드링 랙기어가 서로 맞물린 상태에서 캐리지의 클램프 롤러와 가이드 롤러가 각각 가이드링의 옆면과 표면에 맞닿은 상태에서 캐리지의 클램프를 손으로 넘기면 슬라이딩 블록이 당겨지게 되며, 4개의 클램프 롤러는 가이드링 양쪽 옆에 꽉 고정되고, 가이드롤러는 가이드링 표면에 위치하게 되어 캐리지와 가이드링 간 클램핑이 이루어진다. 캐리지 드라이빙 기어가 회전을 하여 가이드링 랙기어를 따라 이동하면 캐리지의 클램프, 가이드 롤러는 가이드링에 부착된 상태로 회전을 하게 되어 캐리지가 가이드링 위에서 벗어나지 않고 이동하게 도와준다.

도 7은 롤러모듈의 분해도이다. 상기 클램프 롤러 내부에 두께가 서로 다른 여러 개(예시: 5~6개)의 와셔가 들어있다. 두께가 서로 다른 5~6개의 와셔를 이용하여 클램프롤러와 가이드롤러 간 거리를 조절한다. 즉 클램프롤러와 가이드롤러 사이 거리를 조절하여 가이드링 표면과 옆면에 롤러를 고정하게 된다. 캐리지 제작시 4개의 롤러간 균형이 어긋나게 되면 상기 와셔(와셔두께 예시: 1.0, 0.5, 0.2 mm)로 롤러 사이의 균형을 조절할 수 있다. 도 8은 이러한 롤러브라켓이 캐리지에 적용되는 실시예이다.

2: 슬라이딩블록(Sliding Block)
3: 가이드샤프트(Guide Shaft)
4: 드라이빙샤프트(Driving Shaft)
5: 드라이빙기어(Driving Gear)
10: 롤러관통부
26,27: 스프라켓(Sprocket)
28: 체인텐셔너(Chain Tensioner ASSY)
56: 스프링(Pressure Spring)
61: 파이프
62: 가이드링
621:가이드링 우반원
622: 가이드링 좌반원
623: 가이드링 결합장치
63: 진원도 보정장치 (extension leg)
71: 하우징
72: 높이조절볼트
721: 높이조절볼트 중심축
722: 높이조절볼트 중심축
723: 높이조절볼트 수평이동거리
724: 높이조절볼트 수직이동거리
73: 상단높이조절너트
74: 하단높이조절너트
81: 롤러브라켓일단
82: 롤러브라켓타단
91: 캐리지 하단연결부
92: 클램프
93: 클램프의 동작방향
101: 롤러브라켓
102: 클램프롤러
105: 가이드롤러
110: 와셔
P01: DC모터
P03: Chain
P05: 회전축

Claims

파이프(61)의 주위를 감싸는 가이드링(62)을 따라 주행하며, 하단연결부(91)와 상단연결부(92)를 갖는 두 개의 슬라이딩블록(2)을 포함하는 자동용접용 캐리지에 있어서,
상기 가이드링의 옆면과 체결되는 네 개의 클램프롤러(102)와 상기 롤러의 회전축(P05), 상기 클램프롤러와 직각으로 설치되며 상기 가이드링의 표면에 위치하는 가이드롤러(105)을 포함하는 롤러모듈(10);
상기 롤러모듈이 고정되며, 일단(81)이 하단연결부에 상하회전이 가능하게 결합되며, 타단(82)은 상기 일단을 중심으로 상하이동하는 롤러브라켓(101);
상기 롤러브라켓의 타단과 상기 상단연결부를 연결하는 높이조절볼트(72);
상기 높이조절볼트의 중단을 감싸며 내부에 형성된 나사산을 따라 상기 높이조절볼트가 관통하는 하우징(71);
상기 하우징의 상단과 하단에 체결된 상단높이조절너트(73)와 하단높이조절너트(74);를 포함하며,
상기 높이조절너트의 체결에 의해 상기 높이조절볼트의 길이를 조절하여 가이드링의 곡률에 맞도록 롤러의 각도조절이 가능한 자동용접장치 캐리지.
제1항에 있어서,
상기 가이드링(62)의 내부면은
상기 파이프의 외주면과 접하는 다리;
상기 다리를 파이프(61)의 중심을 향해 밀어내는 스프링;
상기 피스톤과 스프링을 수용하는 하우징;을 포함하는 진원도 보정장치(63)를 구비하며,
상기 스프링은 동일한 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 하는 자동용접장치의 캐리지.
제2항에 있어서,
상기 스프링은 상기 하우징의 위치에 따라 다른 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 하는 자동용접장치의 캐리지.
제1항에 있어서,
상기 자동용접장치의 캐리지는
두 개의 가이드샤프트(3)와 상기 가이드샤프트를 관통하는 스프링(56)을 더 포함하며,
상기 클램프롤러(102)는 두 개씩 상기 두 개의 슬라이딩 블록(2)에 장착되며,
상기 두 개의 슬라이딩 블록은 상기 가이드샤프트가 관통하는 구멍을 포함하며, 상기 가이드링을 사이에 두고 가이드샤프트에 의해 연결되어 서로 마주보며,
상기 슬라이딩 블록에 장착된 네 개의 롤러는 가이드링(62)의 가장자리로 이루어지는 두 개의 원주에 두 개씩 맞물리며,
상기 두 개의 롤러가 장착된 상기 두 개의 슬라이딩 블록은 상기 가이드샤프트를 따라 상대운동하며,
상기 슬라이딩블록의 위치가 고정되면, 네 개의 롤러가 상기 가이드링의 원주에 스프링의 탄성에 의해 맞물리는 것을 특징으로 하는 자동용접장치의 캐리지.
제1항에 있어서,
상기 클램프롤러(102)는
상기 롤러브라켓(101)에 회전축(P05)에 의해 고정되며,
상기 회전축은 둘 이상의 와셔(110)를 관통하며,
상기 와셔의 숫자에 의해 롤러의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 자동용접장치의 캐리지.
제5항에 있어서,
상기 둘 이상의 와셔는 둘 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 자동용접장치의 캐리지.