KR102304203B1 - 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 무한궤도용 롤러의 제조에 있어서 롤러쉘을 구성하는 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플렌지를 서로 용접하는 작업을 수행하는 시스템으로서, 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지에 대해 유도 가열 방식으로 예열 작업을 수행하는 예열 유닛, 및 상기 예열 유닛에 의해 예열이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대해 용접 작업을 수행하는 용접 유닛을 포함한다.

Description

무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템 {WELDING AUTOMATION SYSTEM FOR CATERPILLAR ROLLER}
본 발명은 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 무한궤도용 롤러의 롤러쉘에 대한 용접 작업을 원활하게 수행하여 생산성을 높일 수 있고, 용접 작업의 품질 신뢰도를 향상시킬 수 있는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 무한궤도용 롤러는 건설중장비의 하부주행체로 많이 사용되는 무한궤도의 주요 부품인 트랙 롤러(Track Roller), 아이들 롤러(Idle Roller) 등을 말한다.
상기와 같은 무한궤도용 롤러는, 통상적으로 단조 성형된 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플랜지를 상호 용접시킨 후 용접된 롤러쉘의 중앙관통홀에 샤프트 등을 조립하고, 그 표면을 페인트로 도장하여 완성한다. 특히, 무한궤도용 롤러는 트랙의 하중이 걸려 큰 힘이 가해지기 때문에 높은 강도를 가져야 하며, 이를 위해서 롤러쉘의 용접 작업에 대한 품질 신뢰도의 확보가 매우 중요한 실정이다.
즉, 무한궤도용 롤러의 제작 공정은, 통상적으로 용접 공정, 열처리 공정, 세척 공정, 건조 공정, 샤프트 조립 공정, 오일 주입 공정, 및 도장 공정 등으로 이루어질 수 있다.
용접 공정은 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플랜지를 상호 용접시키는 공정이고, 열처리 공정은 롤러쉘의 경도 및 강도를 증가시키기 위해 롤러쉘을 일정온도로 가열시킨 후 냉각수 등으로 급랭시키는 공정이다. 참고로, 열처리 공정과 용접 공정의 순서는 상황에 따라 변경할 수 있다. 예컨대, 용접 공정에 앞서 열처리 공정을 수행하거나, 용접 공정 이후에 열처리 공정을 수행할 수 있다.
한편, 최근에는 용접 작업을 수행하기 이전에 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플랜지를 미리 예열시켜 용접 작업의 효율을 높이기 위한 방법이 일부 연구되고 있다.
이를 위하여, 기존에는 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플랜지를 예열하기 위한 예열 공정을 용접 공정 이전에 실시하되, 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플랜지를 이송 벨트에 의해 예열로에 넣어서 원하는 온도로 예열하고 있다.
예를 들면, 본 출원인에 의해 출원 및 등록된 한국등록특허 제10-1192636호(발명의 명칭: 무한궤도용 롤러 가열장치, 등록일: 2012.10.12)에는, 가열로와 이송 벨트를 이용하여 무한궤도용 롤러를 가열하는 기술이 개시되어 있다.
상기와 같은 한국등록특허 제10-1192636호(발명의 명칭: 무한궤도용 롤러 가열장치, 등록일: 2012.10.12)에 개시된 가열로와 이송 벨트는, 무한궤도용 롤러의 열처리에 사용되기 위한 것이지만, 무한궤도용 롤러의 가열 시간과 가열 온도에 대한 작동 방식의 차이점을 제외하면 무한궤도용 롤러를 예열하기 위한 예열로와 구조적으로 동일 유사하다.
그런데, 기존의 예열로는 통상의 가열로와 동일한 구조로 마련되므로, 무한궤도용 롤러의 대형화 및 대량 생산에는 적합하지만, 다품종 및 소량 생산에는 효율성과 생산성의 측면에서 적합하지 않다.
왜냐하면, 무한궤도용 롤러의 소량 생산 또는 제품 종류의 변경 등으로 인해서 예열로의 작동과 정지 및 설정 변경 등을 반복하게 되면, 예열로의 특징상 시동에 소모되는 에너지 낭비와 시간 낭비가 매우 크고, 그에 따라 무한궤도용 롤러의 생산성이 현저하게 떨어질 수 있다.
최근에는 무한궤도용 롤러의 다품종 및 소량 생산이 확대되는 추세이므로, 무한궤도용 롤러의 용접 작업에 대한 품질 신뢰도를 향상시키기 위하여 용접 공정 이전에 예열 공정을 수행하는 것이 바람직하지만, 해당 예열 공정의 추가에 따른 생산성의 저하 및 예열 비용의 증가를 획기적으로 방지할 수 있는 기술 개발이 절실한 실정이다.
한국등록특허 제10-1192636호(등록 2012.10.12)
본 발명의 실시예는, 유도 가열 방식의 예열 작업을 통해 무한궤도용 롤러의 롤러쉘에 대한 용접 예정 부위만을 매우 효율적으로 예열할 수 있고, 그로 인해서 롤러쉘의 용접 작업에 대한 품질 신뢰도 및 생산성을 대폭 높일 수 있는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 무한궤도용 롤러의 롤러쉘에 대한 예열 작업 및 용접 작업을 하나의 이송 라인에서 연속적으로 처리할 수 있고, 용접 작업을 수행되는 동안에 예열 작업을 동시에 수행하기 때문에 예열 작업으로 인한 생산성 저하를 방지할 수 있는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 무한궤도용 롤러의 제조에 있어서 롤러쉘을 구성하는 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플렌지를 서로 용접하는 작업을 수행하는 시스템으로서, 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지에 대해 유도 가열 방식으로 예열 작업을 수행하는 예열 유닛, 및 상기 예열 유닛에 의해 예열이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대해 용접 작업을 수행하는 용접 유닛을 포함하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 예열 유닛은, 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지의 전체가 아니라 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위에 대해서만 유도 가열 방식으로 예열할 수 있다. 그리고, 상기 용접 유닛은, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위에 대해 아크 용접 방식으로 용접할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지가 로딩되는 제1 위치에서 상기 예열 유닛에 의해 예열 작업이 수행되는 제2 위치로 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 이송하고 상기 제2 위치에서 예열 작업이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 상기 용접 유닛에 의해 용접 작업이 수행되는 제3 위치로 이송하는 이송 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 이송 유닛은, 상기 제2 위치에서 예열 작업이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대해 바로 이어서 용접 작업을 수행하도록 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 바로 이송할 수 있다. 그런데, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대한 예열 작업과 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대한 용접 작업은 실질적으로 동시에 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 이송 유닛은, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치를 거쳐 상기 제3 위치까지 연장되는 이송 레일, 및 상기 이송 레일을 따라 이동 가능하게 마련되고 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지가 안착되는 이송 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 이송 플레이트는, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지가 안착되기 위한 제1 거치대, 제2 거치대 및 제3 거치대를 포함할 수 있다. 상기 제1 거치대, 상기 제2 거치대 및 상기 제3 거치대는, 상기 이송 플레이트의 이송 방향을 따라 미리 정해진 거리로 이격되도록 상기 이송 플레이트에 마련될 수 있다.
상기와 같은 이송 플레이트는 상기 이송 레일을 따라 이동되어 로딩/예열/용접 위치 또는 예열/용접/언로딩 위치 중 어느 하나의 위치에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 로딩/예열/용접 위치에서는, 상기 제1 거치대가 상기 제1 위치에 배치될 수 있고, 상기 제2 거치대가 상기 제2 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제3 거치대가 상기 제3 위치에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 예열/용접/언로딩 위치에서는, 상기 제1 거치대가 상기 제2 위치에 배치될 수 있고, 상기 제2 거치대가 상기 제3 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제3 거치대가 상기 용접 작업이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 언로딩하기 위한 제4 위치에 배치될 수 있다.
한편, 상기 제1 거치대, 상기 제2 거치대 및 상기 제3 거치대는, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 예열 작업과 용접 작업에 대한 효율을 높이기 위해 복수개로 마련된 세트 형태로 상기 이송 플레이트에 각각 마련될 수 있다. 상기 제1 거치대들, 상기 제2 거치대들 및 상기 제3 거치대들은, 서로 동일한 배치 형상으로 각각 배치될 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 상기 이송 유닛에 의해 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 제1 회전 지지 유닛, 및 상기 이송 유닛에 의해 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 제2 회전 지지 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 회전 지지 유닛은, 상기 예열 유닛에 의한 예열 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전시킬 수 있다. 상기 제2 회전 지지 유닛은, 상기 용접 유닛에 의한 용접 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전시킬 수 있다.
여기서, 상기 제1 회전 지지 유닛은, 상기 제2 위치에 배치된 상기 제1 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 좌측 회전 지지부, 및 상기 제2 위치에 배치된 상기 제2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 우측 회전 지지부를 포함할 수 있다.
상기 좌측 회전 지지부와 상기 우측 회전 지지부는, 상기 예열 유닛에 의한 예열 작업이 수행되기 이전에 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지를 상기 중심축 방향으로 가압하여 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 서로 압입 연결하는 압입 작업을 수행할 수 있다.
바람직하게, 상기 예열 유닛은, 상기 제2 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위와 인접하도록 배치되는 유도가열코일부를 포함할 수 있다.
상기 유도가열코일부는, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 상측에서 상기 용접 예정 부위에 대해 접근 및 이격이 가능하도록 마련되되, 예열 작업을 수행할 때는 하강하여 상기 용접 예정 부위에 접근한 위치에 배치될 수 있고, 상기 이송 유닛에 의해 제1,2 롤러쉘 플랜지를 이송할 때는 상승하여 상기 용접 예정 부위로부터 일정 거리로 이격된 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 용접 유닛에 의한 용접 작업 이전에 예열 유닛에 의해 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플렌지의 용접 예정 부위에 대해서만 유도 가열 방식으로 예열 작업을 수행하는 구조이므로, 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플렌지의 전체를 가열할 필요가 없어서 예열 시간 및 예열 비용을 절감할 수 있고, 유도 가열 방식으로 예열 작업을 수행하기 때문에 원하는 용접 예정 부위만을 신속하고 정확하게 예열할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 이송 유닛에 의해 제1,2 롤러쉘 플랜지가 제1 위치에 로딩된 후 예열 작업이 수행되는 제2 위치로 이송됨과 동시에 제2 위치에서 예열 작업이 완료된 제1,2 롤러쉘 플랜지가 용접 작업이 수행되는 제3 위치로 이송되는 구조이므로, 하나의 이송 유닛을 사용하여 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대한 로딩 작업, 예열 작업 및 용접 작업을 연속적으로 신속하게 처리할 수 있고, 그에 따라 제1,2 롤러쉘 플랜지를 이송하기 위한 이송 경로와 이송 시간을 최대한 단축하여 용접 자동화 시스템의 전체 크기 및 이송시 발생하는 손실을 대폭 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대한 용접 작업을 수행하는 과정에서 그 다음으로 용접할 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대한 예열 작업을 동시에 수행할 수 있고, 그로 인해서 용접 작업의 이전에 예열 작업을 추가하더라도 예열 작업의 추가로 인한 생산성의 저하를 방지할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 예열 작업의 추가로 인해 용접 시간이 대폭 감소하여 용접 작업의 생산성이 현저하게 늘어나기 때문에, 용접 작업 이전에 예열 작업을 추가함으로서 용접 자동화 시스템의 전체 생산성 증가 및 롤러쉘의 품질 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 제1 회전 지지 유닛을 이용하여 제1,2 롤러쉘 플랜지를 지지한 후 예열 유닛의 유도가열코일부를 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위에 인접하게 배치한 구조이므로, 유도가열코일부의 유도 가열을 이용하여 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위를 정확하게 예열할 수 있고, 제1 회전 지지 유닛에 의해 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위를 고속으로 회전시켜 용접 예정 부위를 균일하게 예열하기 때문에 용접 작업에 대한 품질도 균일하게 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 예열 작업에서 제1,2 롤러쉘 플랜지에 가압되는 제1 회전 지지 유닛의 압력을 이용하여 제1,2 롤러쉘 플랜지를 서로 압입 방식으로 연결하는 구조이므로, 제1 회전 지지 유닛이 용접 작업 이전에 제1,2 롤러쉘 플랜지를 안정적으로 연결할 수 있고, 뿐만 아니라 제1,2 롤러쉘 플랜지의 압입 작업을 별도의 공정으로 수행할 필요 없이 예열 작업과 함께 실시하기 때문에 용접 자동화 시스템의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템은, 예열 작업에 의해 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 작업을 매우 신속하게 수행할 수 있어 롤러쉘의 생산성을 높일 수 있고, 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위에 대한 용접 품질도 안정적으로 확보하여 품질의 신뢰도 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 무한궤도용 롤러에 대한 다품종 및 소량 생산에 효율적으로 대응할 수 있고, 그에 따라 다품종 및 소량 생산으로 인한 생산비용 및 생산시간의 증대를 현저하게 줄일 수 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템에 대한 작동 과정이 개략적으로 각각 도시된 도면이다.
도 7과 도 8은 도 1과 도 2에 도시된 용접 자동화 시스템의 위에서 바라본 모습을 개략적으로 각각 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 제1 거치대를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 유도가열코일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템(100)에 대한 작동 과정이 개략적으로 각각 도시된 도면이고, 도 7과 도 8은 도 1과 도 2에 도시된 용접 자동화 시스템(100)의 위에서 바라본 모습을 개략적으로 각각 나타낸 도면이다. 도 9는 도 1에 도시된 제1 거치대(114)를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 10은 도 1에 도시된 유도가열코일부(122)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템(100)은 이송 유닛(110), 예열 유닛(120), 용접 유닛(130), 제1 회전 지지 유닛(140), 제2 회전 지지 유닛(150), 로딩 유닛(160), 및 언로딩 유닛(170)을 포함한다.
본 실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템(100)는, 무한궤도용 롤러의 롤러쉘(10)을 구성하는 제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플렌지(30)를 서로 용접하는 작업을 자동으로 수행하는 시스템이다. 특히, 본 실시예의 용접 자동화 시스템(100)는, 유도 가열 방식으로 후술하는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)를 예열하여 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 작업에 대한 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 유도 가열 방식은, 금속과 같은 전기적 양도체에 고주파 자기장을 더하여 맴돌이 전류나 자기 히스테리시스의 손실로 발열시키는 방법으로서, 피열물(被熱物)이 되는 금속 도체를 코일 내에 배치한 상태에서 고주파 전류를 흘리면 금속 도체의 표면 가까이에 와전류 손실과 히스테리스 손실에 대응하는 열이 발생하여 피열물을 가열할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 용접 자동화 시스템(100)에서는 유도 가열 방식을 적용하여 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)만을 매우 신속하고 정확하게 예열할 수 있다.
다만, 본 실시예의 예열 장치(100)는, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)에 대하여 높은 온도로 열처리하는 것이 아니라 예열만 실시하는 구조이므로, 고주파가 아닌 저주파에 의한 유도 가열 방식으로 예열 작업이 수행될 수 있다.
한편, 무한궤도용 롤러의 롤러쉘(10)은, 서로 대칭되게 형성된 제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플랜지(30)를 각각 제작한 후 양자를 압입과 함께 용접시키는 방식으로 제조될 수 있다. 일례로, 롤러쉘(10)의 좌측에는 제1 롤러쉘 플랜지(20)가 배치될 수 있고, 롤러쉘(10)의 우측에는 제2 롤러쉘 플랜지(30)가 배치될 수 있다. 따라서, 롤러쉘(10)의 중간부에는 제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플랜지(30)를 서로 압입시킨 후 용접에 의해 연결시킨 연결부가 마련될 수 있다.
이하, 본 실시예에서는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)가 제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플랜지(30)의 연결부에 마련되는 것으로 설명한다. 따라서, 용접 자동화 시스템(100)은 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 연결부를 용접하기 이전에 연결부를 포함하는 용접 예정 부위(40)를 적정 온도로 미리 예열시킬 수 있다.
제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플랜지(30)의 내부에는 중앙관통홀이 축 방향을 따라 관통되게 형성될 수 있다. 따라서, 롤러쉘(10)의 내부에도 롤러쉘(10)의 중심축을 따라 중앙관통홀이 관통되게 마련될 수 있다. 롤러쉘(10)의 중앙관통홀에는, 무한궤도용 롤러의 제조 과정에서 샤프트, 오링, 부싱, 칼라 등이 통상적으로 배치될 수 있지만, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예의 이송 유닛(110)은 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 이송하기 위한 장치로서, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이송함과 동시에 제2 위치(P2)에서 제3 위치(P3)로 이송시킬 수 있다.
여기서, 제1 위치(P1)에서는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 로딩 작업이 로딩 유닛(160)에 의해 수행될 수 있고, 제2 위치(P2)에서는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업이 예열 유닛(120)에 의해 수행될 수 있으며, 제3 위치(P3)에서는 제2 위치(P2)에서 예열 작업이 완료된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 용접 작업이 용접 유닛(130)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 본 실시예의 이송 유닛(110)은, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 제3 위치(P3)에서 제4 위치(P4)로 이송시킬 수도 있다. 제4 위치(P4)에서는 제3 위치(P3)에서 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 작업이 완료된 롤러쉘(10)에 대한 언로딩 작업이 언로딩 유닛(160)에 의해 수행될 수 있다.
상기와 같이 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)은, 이송 유닛(110)에 의해서 제1 위치(P1), 제2 위치(P2), 제3 위치(P3), 및 제4 위치(P4)에 연속적으로 이송될 수 있다. 특히, 이송 유닛(110)은, 제2 위치(P2)에서 예열 작업이 완료된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대해 바로 이어서 용접 작업을 수행하도록 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 제2 위치(P2)에서 제3 위치(P3)로 바로 이송할 수 있다.
이때, 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업 및 제2 위치(P2)에서 제3 위치(P3)로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 용접 작업은, 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 즉, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업과 용접 작업이 동시에 수행되는 구조이므로, 예열 작업이 완료된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 용접 작업이 수행되는 동안에, 다음에 용접 작업될 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업이 수행될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 용접 자동화 시스템(100)에서는, 용접 공정의 전체 작업 시간이 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업에 의해 증가되지 않기 때문에 예열 작업으로 인한 생산성 저하가 방지될 수 있고, 반면에 예열 작업의 추가로 인해서 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 용접 작업의 작업 시간이 오히려 감소되기 때문에 생산성이 전반적으로 증가될 수 있다.
예를 들면, 본 실시예의 이송 유닛(110)은 이송 레일(111), 이송 플레이트(112) 및 레일 승강부(113)를 포함할 수 있다.
이송 레일(111)은 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)를 거쳐 제3 위치(P3) 그리고 제4 위치(P4)까지 연장되게 형성될 수 있다. 즉, 이송 레일(111)은 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 이송 경로를 형성하는 부재이다. 이하, 본 실시예에서는 이송 레일(111)이 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 이송 경로를 최단 경로로 형성하기 위해 직선 형상으로 마련된 것으로 설명한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이송 레일(111)은 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 이송 경로를 직선 이외의 형상으로 마련할 수도 있다.
이송 플레이트(112)는 이송 레일(111)을 따라 이동하도록 이송 레일(111)의 상부에 이동 가능하게 마련될 수 있다. 이송 플레이트(112)의 하부에는 이송 레일(111)에 이동 가능하게 안착되는 이송 롤러가 마련될 수 있고, 이송 플레이트(112)의 상부에는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 이송 레일(111)의 길이 방향을 따라 이격되게 안착될 수 있다.
레일 승강부(113)는 이송 레일(111)의 하부에 승강 가능하게 배치될 수 있다. 레일 승강부(113)는 이송 레일(111)과 이송 플레이트(112)를 함께 승강시키도록 형성될 수 있다. 일례로, 이송 플레이트(112)가 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 일방향으로 정상 이송시킨 이후에 레일 승강부(113)에 의해 하강된 상태에서 초기 위치로 복귀할 수 있다. 이때, 레일 승강부(113)의 하강 높이는, 이송 플레이트(112)의 복귀시 예열 유닛(120)에 의해 예열되는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30) 및 용접 유닛(130)에 의해 용접되는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 간섭되지 않는 높이로 설정될 수 있다.
한편, 이송 플레이트(112)는, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 안착되기 위한 제1 거치대(114), 제2 거치대(115), 및 제3 거치대(116)를 포함할 수 있다. 상기와 같은 제1 거치대(114), 제2 거치대(115) 및 제3 거치대(116)는, 이송 플레이트(112)의 상부에 마련되되, 이송 플레이트(112)의 이송 방향을 따라 미리 정해진 거리로 이격될 수 있다. 이때, 제1 거치대(114), 제2 거치대(115) 및 제3 거치대(116)는 이송 플레이트(112)의 상부에 이송 플레이트(112)의 이송 방향을 따라 순차적으로 마련될 수 있다.
상기와 같은 제1 거치대(114), 제2 거치대(115) 및 제3 거치대(116)는 서로 동일한 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제1 거치대(114), 제2 거치대(115) 및 제3 거치대(116)는 서로 배치된 위치만 다를 뿐이며, 서로 간의 형상은 동일하게 형성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제1 거치대(114)는, 이송 플레이트(112)의 상부에 안착 및 고정되는 거치대 고정부(114a), 거치대 고정부(114a)의 상면에 수직하게 세워진 형상으로 마련된 한 쌍의 거치대 패널부(114b), 한 쌍의 거치대 패널부(114b)의 상부에 각각 마련되어 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 거치되는 거치홈부(114c), 및 거치홈부(114c)에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 플랜지부를 지지하도록 한 쌍의 거치대 패널부(114b)의 측면부에 돌출된 지지 돌기부(114d)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 거치대 고정부(114a)는 이송 플레이트(112)의 상부에 착탈 가능한 구조이기 때문에 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 크기 및 종류에 따라 제1,2,3 거치대(114, 115, 116)들의 종류도 적절하게 교체하여 사용할 수 있다. 따라서, 제1,2,3 거치대(114, 115, 116)들은, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 크기 및 종류에 따라 미리 다양한 종류를 제작한 후 용접 자동화 시스템(100)에 사용되는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 크기 및 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
제1 거치대(114), 제2 거치대(115) 및 제3 거치대(116)는, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 예열 작업과 용접 작업에 대한 효율을 높이기 위해 복수개로 마련된 세트 형태로 이송 플레이트(112)에 각각 마련될 수 있다. 이때, 제1 거치대(114)들, 제2 거치대(115)들 및 제3 거치대(116)들은 서로 동일한 배치 형상으로 각각 배치되되, 이송 플레이트(112)의 이송 방향을 따라 서로 이격된 위치에 순차적으로 배치될 수 있다.
이하, 본 실시예에서는 제1 거치대(114), 제2 거치대(115) 및 제3 거치대(116)가 2개씩 마련된 세트 형태인 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 용접 자동화 시스템(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 단수개 또는 3개 이상의 세트 형태로 각각 마련될 수도 있다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 이송 플레이트(112)는 이송 레일(111)을 따라 이동되어 로딩/예열/용접 위치(A1) 또는 예열/용접/언로딩 위치(A2) 중 어느 하나의 위치에 배치될 수 있다.
여기서, 로딩/예열/용접 위치(A1)에서는, 제1 거치대(114)가 제1 위치(P1)에 배치될 수 있고, 제2 거치대(115)가 제2 위치(P2)에 배치될 수 있으며, 제3 거치대(116)가 제3 위치(P3)에 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 8에 도시된 도면에서는, 로딩/예열/용접 위치(A1)가 이송 플레이트(112)를 좌측으로 최대한 이동시킨 위치이다. 구체적으로, 로딩/예열/용접 위치(A1)에서는, 제1 위치(P1)에서 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 제1 거치대(114)들에 로딩하는 로딩 작업을 수행할 수 있고, 제2 위치(P2)에서 제2 거치대(115)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업을 수행할 수 있으며, 제3 위치(P3)에서 제3 거치대(116)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 용접 작업을 수행할 수 있다.
그리고, 예열/용접/언로딩 위치(A2)에서는, 제1 거치대(114)가 제2 위치(P2)에 배치될 수 있고, 제2 거치대(115)가 제3 위치(P3)에 배치될 수 있으며, 제3 거치대(116)가 제4 위치(P4)에 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 8에 도시된 도면에서는, 예열/용접/언로딩 위치(A2)가 이송 플레이트(112)를 우측으로 최대한 이동된 위치에 해당될 수 있다. 구체적으로, 예열/용접/언로딩 위치(A2)에서는, 제2 위치(P2)에서 제1 거치대(114)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업을 수행할 수 있고, 제3 위치(P3)에서 제2 거치대(115)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 용접 작업을 수행할 수 있으며, 제4 위치(P4)에서 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접이 완료된 롤러쉘(10)을 제3 거치대(116)들로부터 탈거하는 언로딩 작업을 수행할 수 있다.
한편, 이송 플레이트(112)는, 도 5에 도시된 바와 같이 예열/용접/언로딩 위치(A2)에서 용접 예정 부위(40)에 대한 예열 작업 또는 용접 작업이 수행 완료되면 레일 승강부(113)에 의해 이송 레일(111)과 함께 하강될 수 있고, 그런 다음에 도 6에 도시된 바와 같이 이송 레일(111)을 따라 로딩/예열/용접 위치(A1)의 하측으로 이동될 수 있으며, 그런 다음에 도 1에 도시된 바와 같이 해당 위치에서 레일 승강부(113)에 의해 이송 레일(111)과 함께 상승되어 로딩/예열/용접 위치(A1)로 복귀될 수 있다.
도 1 내지 도 8, 도 10을 참조하면, 본 실시예의 예열 유닛(120)은, 이송 유닛(110)에 의해 제2 위치(P2)로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대해 유도 가열 방식으로 예열 작업을 수행하는 장치이다. 바람직하게, 예열 유닛(120)은, 제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플랜지(30)의 전체를 가열하는 방식이 아니라, 제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플랜지(30)의 용접 예정 부위(40)에 대해서만 유도 가열 방식으로 예열할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 예열 유닛(120)은, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)만 예열하기 때문에 예열 시간, 예열 소모 전력, 및 예열 비용 등을 대폭 절감할 수 있고, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)를 유도 가열 방식으로 예열하기 때문에 신속한 예열 작업이 가능할 수 있다.
예를 들면, 예열 유닛(120)은, 유도가열코일부(122) 및 코일부 설치대(124)를 포함할 수 있다.
여기서, 유도가열코일부(122)는 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)에 인접하도록 배치될 수 있다. 즉, 유도가열코일부(122)는, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 상측에서 용접 예정 부위(40)에 대해 접근 및 이격이 가능하도록 마련될 수 있다. 일례로, 예열 작업을 수행할 때에는 유도가열코일부(122)를 하강시켜 용접 예정 부위(40)에 접근한 위치에 배치할 수 있고, 이송 유닛(110)에 의해 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 이송할 때에는 유도가열코일부(122)를 상승시켜 용접 예정 부위(40)로부터 일정 거리로 이격된 위치에 배치할 수 있다.
상기와 같은 유도가열코일부(122)는, 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이송되는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)들에 대한 용접 예정 부위(40)를 각각 예열하도록 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)들에 대응하여 2개가 마련될 수 있다. 즉, 이송 플레이트(112)가 로딩/예열/용접 위치(A1)에 배치된 경우, 유도가열코일부(122)는 제2 거치대(115)들과 서로 마주보게 배치되도록 제2 거치대(115)들의 상측에 각각 마련될 수 있다.
그리고, 코일부 설치대(124)는, 유도가열코일부(122)들을 승강 및 지지하도록 유도가열코일부(122)들의 상단부와 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 즉, 코일부 설치대(124)는, 유도가열코일부(122)들을 승강시키도록 제2 위치(P2)의 상측에 승강 가능하게 배치될 수 있고, 유도가열코일부(122)들에 전기를 공급하도록 유도가열코일부(122)들과 통전 가능하게 연결될 수 있다.
상기와 같은 코일부 설치대(124)는 유도가열코일부(122)들의 상단부와 착탈 가능한 구조이기 때문에 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 크기 및 종류에 따라 유도가열코일부(122)들도 적절하게 교체하여 사용할 수 있다. 따라서, 유도가열코일부(122)들은, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 크기 및 종류에 따라 미리 다양한 종류를 제작한 후 용접 자동화 시스템(100)에 사용되는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 크기 및 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 유도가열코일부(122)는 예열 코일체(126) 및 코일체 지지 부재(128)를 포함할 수 있다.
예열 코일체(126)는 유도 가열을 위한 코일로 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 예열 코일체(126)의 외주면을 절연지로 에워싼 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기와 같은 예열 코일체(126)는, 용접 예정 부위(40)보다 넓은 폭으로 형성될 수 있고, 용접 예정 부위(40)를 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 외주 방향을 따라 감싸도록 일정한 곡률을 가지는 원호 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 예열 코일체(126)는 하측을 향해 개구된 말굽 형상 또는 'U'자 형상으로 형성될 수 있다.
코일체 지지 부재(128)는 예열 코일체(126)를 지지하도록 예열 코일체(126)의 상부에 연결될 수 있다. 즉, 코일체 지지 부재(128)의 하단부는 예열 코일체(126)에 통전 가능하게 연결될 수 있고, 코일체 지지 부재(128)의 상단부는 코일부 설치대(124)에 통전 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 코일체 지지 부재(128)는 예열 코일체(126)를 지지하되, 코일부 설치대(124)로부터 예열 코일체(126)에 전기를 공급할 수 있다.
이를 위하여, 코일체 지지 부재(128)의 상단부에는, 코일부 설치대(124)에 체결 부재로 체결되기 위한 체결홀(128a)이 형성될 수 있고, 코일부 설치대(124)의 외부 전원과 연결되기 위한 전기 접속부(128b)가 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 용접 유닛(130)은 예열 유닛(120)에 의해 예열이 완료된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대해 용접 작업을 수행하는 장치이다. 용접 유닛(130)은, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)에 대해 아크 용접 방식으로 용접할 수 있다. 본 실시예서는 용접 유닛(130)이 한 쌍의 용접 로봇으로 마련된 것으로 설명지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)를 자동 방식으로 용접 가능한 다양한 종류의 용접기를 사용할 수도 있다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 제1 회전 지지 유닛(140)은, 이송 유닛(110)에 의해 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 회전 가능하게 지지하는 장치이다. 상기와 같은 제1 회전 지지 유닛(140)은, 예열 유닛(120)에 의한 예열 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)가 제1 회전 지지 유닛(140)에 의해 고속으로 회전되므로, 예열 유닛(120)의 유도가열코일부(122)는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 외주 둘레 방향을 따라 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)를 균일하고 안정적으로 예열시킬 수 있다.
예를 들면, 제1 회전 지지 유닛(140)은, 제2 위치(P2)에 배치된 제1 롤러쉘 플랜지(20)를 회전 가능하게 지지하는 제1 좌측 회전 지지부(142), 및 제2 위치(P2)에 배치된 제2 롤러쉘 플랜지(30)를 회전 가능하게 지지하는 제1 우측 회전 지지부(144)를 포함할 수 있다.
제1 좌측 회전 지지부(142)는 제1 롤러쉘 플랜지(20)의 좌측면에 형성된 중앙관통홀을 향해 소정의 압력으로 인출되는 원뿔 형상의 가압부를 포함할 수 있다. 상기와 같은 제1 좌측 회전 지지부(142)의 가압부는 중앙관통홀보다 크게 형성될 수 있다. 제1 좌측 회전 지지부(142)는 제1 롤러쉘 플랜지(20)의 좌측면에 압박한 상태에서 고속으로 회전될 수 있다.
제1 우측 회전 지지부(144)는 제2 롤러쉘 플랜지(30)의 우측면에 형성된 중앙관통홀을 향해 제1 좌측 회전 지지부(142)와 동일 압력으로 인출되는 원뿔 형상의 가압부를 포함할 수 있다. 상기와 같은 제1 우측 회전 지지부(144)의 가압부는 중앙관통홀보다 크게 형성될 수 있다. 제1 우측 회전 지지부(144)는 제2 롤러쉘 플랜지(30)의 우측면에 압박한 상태에서 제1 좌측 회전 지지부(142)와 동일한 속도로 회전될 수 있다.
한편, 제1 좌측 회전 지지부(142)와 제1 우측 회전 지지부(144)는 예열 유닛(120)에 의한 예열 작업이 수행되기 이전에 제1 롤러쉘 플랜지(20)와 제2 롤러쉘 플랜지(30)를 중심축 방향으로 가압하여 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 서로 압입시켜 연결하는 압입 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 압입 연결하기 위한 별도의 압입 공정이나 해당 압입 공정에서 사용되는 압입기를 생략할 수 있고, 제1 회전 지지 유닛(140)에 의해 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 압입 공정을 간편하게 구현할 수 있다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 제2 회전 지지 유닛(150)은, 이송 유닛(110)에 의해 제2 위치(P2)에서 제3 위치(P3)로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 회전 가능하게 지지하는 장치이다.
제2 회전 지지 유닛(150)은, 용접 유닛(130)에 의한 용접 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)가 제2 회전 지지 유닛(150)에 의해 회전되므로, 용접 예정 부위(40)에 대한 용접 작업을 원활하게 수행할 수 있다. 이때, 제2 회전 지지 유닛(150)은 용접 작업의 특성에 따라 제1 회전 지지 유닛(140)보다는 느린 속도로 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 회전시키는 것이 바람직하다.
예를 들면, 제2 회전 지지 유닛(150)은, 제3 위치(P3)에 배치된 제1 롤러쉘 플랜지(20)를 회전 가능하게 지지하는 제2 좌측 회전 지지부(152), 및 제3 위치에 배치된 제2 롤러쉘 플랜지(30)를 회전 가능하게 지지하는 제2 우측 회전 지지부(154)를 포함할 수 있다.
제2 좌측 회전 지지부(152)는 전술한 제1 좌측 회전 지지부(142)와 동일한 구조로 형성될 수 있고, 제2 우측 회전 지지부(154)는 전술한 제1 우측 회전 지지부(144)와 동일한 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 좌측 회전 지지부(152)와 제2 우측 회전 지지부(154)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 로딩 유닛(160)은, 제1 위치(P1)에 배치된 제1 거치대(114)에 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 로딩시키는 장치이다. 로딩 유닛(160)으로는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 제1 거치대(114)에 거치할 수 있는 다양한 장치가 사용될 수 있지만, 본 실시예에서는 로딩 유닛(160)이 로딩 로봇으로 마련된 것으로 설명한다.
상기와 같은 로딩 유닛(160)은, 예열 유닛(120)에 의한 예열 작업과 마찬가지로 용접 유닛(130)에 의한 용접 작업이 수행되는 동안에 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 로딩 작업이 수행될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 로딩 유닛(160)의 로딩 작업, 예열 유닛(120)의 예열 작업, 및 용접 유닛(130)의 용접 작업이 동시에 수행되는 구조이므로, 용접 자동화 시스템(100)에서 불필요한 공정 시간의 낭비를 줄일 수 있고, 용접 자동화 시스템(100)의 작동 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예의 언로딩 유닛(170)은, 제3 위치(P3)에서 제4 위치(P4)로 이송된 제3 거치대(116)에 거치된 롤러쉘(10)를 언로딩시키는 장치이다. 언로딩 유닛(160)으로는 제3 거치대(116)에 거치된 롤러쉘(10)을 외부로 탈거할 수 있는 다양한 장치가 사용될 수 있지만, 본 실시예에서는 이송 플레이트(112)의 하강시 제3 거치대(116)의 롤러쉘(10)이 걸려 제3 거치대(116)에서 자연스럽게 탈거된 후 자중에 의해 외부로 이동되는 구조로 마련될 수 있다.
예를 들면, 언로딩 유닛(160)은 좌측 탈거 레일(172) 및 우측 탈거 레일(174)를 포함할 수 있다.
여기서, 좌측 탈거 레일(172)과 우측 탈거 레일(174)은, 제4 위치(P4)에 배치되되, 이송 플레이트(112)의 이동을 방해하지 않도록 이송 플레이트(112)의 폭보다 넓은 간격으로 이격되게 마련됩니다. 따라서, 이송 플레이트(112)가 예열/용접/언로딩 위치(A2)로 이동되면, 좌측 탈거 레일(172)과 우측 탈거 레일(174) 사이에 형성된 공간으로 삽입될 수 있다.
또한, 좌측 탈거 레일(172)과 우측 탈거 레일(174)은, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 이송 방향을 따라 하향 경사지게 형성되되, 이송 플레이트(112)의 하강시 롤러쉘(10)의 양단부가 좌측 탈거 레일(172)과 우측 탈거 레일(174)에 걸리도록 배치될 수 있다. 따라서, 이송 플레이트(112)가 예열/용접/언로딩 위치(A2)로 이동된 후 레일 승강부(113)에 의해 하강되면, 제3 거치대(116)들에 거치된 롤러쉘(10)의 양단부가 좌측 탈거 레일(172)과 우측 탈거 레일(174)에 걸려서 롤러쉘(10)이 제3 거치대(116)들로부터 탈거될 수 있고, 제3 거치대(116)들에서 탈거된 롤러쉘(10)은 좌측 탈거 레일(172)과 우측 탈거 레일(174)을 따라 용접 자동화 시스템(100)의 외측으로 배출될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템(100)의 작동 방법 및 작용 효과를 살펴보면 다음과 같다.
도 1과 도 7에 도시된 바와 같이, 이송 플레이트(112)가 로딩/예열/용접 위치(A1)에 배치된 상태에서 로딩 유닛(160), 예열 유닛(120) 및 용접 유닛(130)이 대기 상태로 작동을 준비한다. 한편, 도 1과 도 7에서는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 제2 위치(P2)에 배치된 제2 거치대(115)들 및 제3 위치(P3)에 배치된 제3 거치대(116)들에 각각 거치된 것으로 표시되어 있지만, 용접 자동화 시스템(100)의 최초 작동시에는 제2 거치대(115)들과 제3 거치대(116)들에 안착된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 존재하지 않는다.
도 2과 도 8에 도시된 바와 같이, 로딩 유닛(160)이 승강 또는 수평 이동하면서 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 제1 위치(P1)에 배치된 제1 거치대(114)들에 차례로 안착시킨다. 이때, 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)는 서로 연결된 상태가 아닌 단순히 접촉되어 있는 상태이다.
이때, 제1 회전 지지 유닛(140)이 제2 거치대(115)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 압입 연결하되, 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 압입 상태로 지지하면서 고속으로 회전시킨다. 따라서, 제2 거치대(115)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)는, 제1 회전 지지 유닛(140)에 의해 용접 예정 부위(40)가 압입 방식으로 연결될 수 있다.
또한, 제2 회전 지지 유닛(150)이 제3 거치대(116)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 지지하면서 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 저속으로 회전시킨다.
한편, 제2 위치(P2)에서는 예열 유닛(120)이 하강하여 제2 거치대(115)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)에 대한 예열 작업을 수행하고, 제3 위치(P3)에서는 용접 유닛(130)이 하강하여 제3 거치대(116)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)에 대한 용접 작업을 수행한다. 상기와 같은 로딩 유닛(160)에 의한 로딩 작업, 예열 유닛(120)의 의한 예열 작업, 및 용접 유닛(130)에 의한 용접 작업이 동시에 수행되므로, 로딩 작업과 예열 작업을 용접 작업과 별개로 진행하지 않아서 용접 자동화 시스템(100)의 용접 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 예열 유닛(120)과 용접 유닛(130)을 상측으로 상승시켜 예열 작업과 용접 작업을 중단하고, 제1 회전 지지 유닛(140)과 제2 회전 지지 유닛(150)의 작동을 초기 상태로 복귀시켜 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 지지 및 회전을 중단한다.
이때, 이송 플레이트(112)가 로딩/예열/용접 위치(A1)에서 예열/용접/언로딩 위치(A2)로 이동한다. 따라서, 제1 거치대(114)들은 제1 위치(P1)에 제2 위치(P2)로 이동하고, 제2 거치대(115)들은 제2 위치(P2)에서 제3 위치(P3)로 이동하며, 제3 거치대(116)들은 제3 위치(P3)에서 제4 위치(P4)로 이동한다.
구체적으로 설명하면, 제1 위치(P1)에서 로딩 유닛(160)에 의해 로딩된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 이송 플레이트(112)에 의해 제2 위치(P2)로 이송되고, 제2 위치(P2)에서 예열 유닛(120)에 의해 용접 예정 부위(40)가 예열된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 이송 플레이트(112)에 의해 제3 위치(P3)로 이송되며, 제3 위치(P3)에서 용접 유닛(130)에 의해 용접 예정 부위(40)가 용접된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 이송 플레이트(112)에 의해 제4 위치(P4)로 이송된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 회전 지지 유닛(140)이 제1 거치대(114)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 압입 연결하되, 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 압입 상태로 지지하면서 고속으로 회전시킨다. 또한, 제2 회전 지지 유닛(150)이 제2 거치대(115)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 지지하면서 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 저속으로 회전시킨다.
그런 다음에, 제2 위치(P2)에서는 예열 유닛(120)이 하강하여 제1 거치대(114)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)에 대한 예열 작업을 수행하고, 제3 위치(P3)에서는 용접 유닛(130)이 하강하여 제2 거치대(115)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 예정 부위(40)에 대한 용접 작업을 수행한다. 또한, 제4 위치에서는 제3 거치대(116)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)가 언로딩 유닛(160)의 좌측 탈거 레일(172) 및 우측 탈거 레일(174) 위쪽으로 이동한다.
여기서, 제4 위치(P4)로 이송된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)는, 제3 위치(P3)에서 용접 유닛(130)에 의해 용접 예정 부위(40)가 용접 완료됨으로서 롤러쉘(10)로 완성된 상태이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 예열 유닛(120)에 의한 예열 작업 및 용접 유닛(130)에 의해 용접 작업을 수행하는 도중에, 이송 플레이트(112)가 예열/용접/언로딩 위치(A2)에서 레일 승강부(113)에 의해 하강한다.
이때, 제3 거치대(116)들에 거치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)는, 이송 플레이트(112)와 함께 제3 거치대(116)들이 하강함에 따라 언로딩 유닛(160)의 좌측 탈거 레일(172) 및 우측 탈거 레일(174)에 걸려 더 이상 하강되지 못하고, 그로 인해서 제3 거치대(116)들에서 탈거된 상태로 언로딩 유닛(160)의 좌측 탈거 레일(172) 및 우측 탈거 레일(174)에 남아 있게 된다.
따라서, 좌측 탈거 레일(172) 및 우측 탈거 레일(174)에 남겨진 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)는 자중에 의해 좌측 탈거 레일(172) 및 우측 탈거 레일(174)을 따라 용접 자동화 시스템(100)의 외측으로 이송된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이송 플레이트(112)가 예열/용접/언로딩 위치(A2)에서 레일 승강부(113)에 의해 하강한 위치에서 로딩/예열/용접 위치(A1)의 하측으로 이동한다. 상기와 같이 이송 플레이트(112)가 이동하면, 이송 플레이트(112) 또는 제1,2,3 거치대(114, 115, 116)들이 제2 위치(P2)와 제3 위치(P3)에 배치된 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)와 간섭되지 않고 이동할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 로딩/예열/용접 위치(A1)의 하측에 배치된 이송 플레이트(112)가 레일 승강부(113)에 의해 다시 상승하여 로딩/예열/용접 위치(A1)로 복귀한다.
이때, 제1 거치대(114)들에는 제1 위치(P1)에서 로딩 유닛(160)이 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 새롭게 로딩시킨다. 제2 거치대(115)들은 제2 위치(P2)에서 예열 유닛(120)에 의해 예열 작업되는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 거치하고, 제3 거치대(116)들은 제3 위치(P3)에서 용접 유닛(130)에 의해 용접 작업되는 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)를 거치한다.
이후의 프로세스 진행과정은 전술한 과정을 다시 반복적으로 수행하기 때문에 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 본 실시예에서는, 용접 유닛(130)이 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 용접 작업을 수행하는 과정에서, 예열 유닛(120)이 다음의 용접 대상인 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 예열 작업을 동시에 실시하고, 로딩 유닛(160)이 또 다음의 용접 대상인 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)에 대한 로딩 작업을 동시에 실시한다. 따라서, 본 실시예의 용접 자동화 시스템은 제1,2 롤러쉘 플랜지(20, 30)의 용접 작업, 예열 작업, 로딩 작업이 동시에 진행된 후 이어서 다음 단계가 바로 진행되므로, 롤러쉘(10)에 대한 용접 자동화 공정이 매우 효율적으로 신속하게 진행될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 롤러쉘
20: 제1 롤러쉘 플랜지
30: 제2 롤러쉘 플랜지
40: 용접 예정 부위
100: 용접 자동화 시스템
110: 이송 유닛
120: 예열 유닛
122: 유도가열코일부
130: 용접 유닛
140: 제1 회전 지지 유닛
150: 제2 회전 지지 유닛
160: 로딩 유닛
170: 언로딩 유닛
P1: 제1 위치
P2: 제2 위치
P3: 제3 위치
P4: 제4 위치
A1: 로딩/예열/용접 위치
A2: 예열/용접/언로딩 위치

Claims (10)

  1. 무한궤도용 롤러의 제조에 있어서 롤러쉘을 구성하는 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플렌지를 서로 용접하는 작업을 수행하는 시스템으로서,
    상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지에 대해 유도 가열 방식으로 예열 작업을 수행하는 예열 유닛;
    상기 예열 유닛에 의해 예열이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대해 용접 작업을 수행하는 용접 유닛; 및
    상기 제1,2 롤러쉘 플랜지가 로딩되는 제1 위치에서 상기 예열 유닛에 의해 예열 작업이 수행되는 제2 위치로 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 이송하고, 상기 제2 위치에서 예열 작업이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 상기 용접 유닛에 의해 용접 작업이 수행되는 제3 위치로 이송하는 이송 유닛;을 포함하고,
    상기 이송 유닛은, 상기 제2 위치에서 예열 작업이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대해 바로 이어서 용접 작업을 수행하도록 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 바로 이송하고,
    상기 이송 유닛은, 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치를 거쳐 상기 제3 위치까지 연장되는 이송 레일; 및 상기 이송 레일을 따라 이동 가능하게 마련되고, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지가 안착되는 이송 플레이트;를 포함하고,
    상기 이송 플레이트는, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지가 안착되기 위한 제1 거치대, 제2 거치대 및 제3 거치대를 포함하며,
    상기 제1 거치대, 상기 제2 거치대 및 상기 제3 거치대는, 상기 이송 플레이트의 이송 방향을 따라 미리 정해진 거리로 이격되도록 상기 이송 플레이트에 마련된 것을 특징으로 하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예열 유닛은, 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지의 전체가 아니라 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위에 대해서만 유도 가열 방식으로 예열하고,
    상기 용접 유닛은, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위에 대해 아크 용접 방식으로 용접하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이송 플레이트는 상기 이송 레일을 따라 이동되어 로딩/예열/용접 위치 또는 예열/용접/언로딩 위치 중 어느 하나의 위치에 배치되고,
    상기 로딩/예열/용접 위치에서는, 상기 제1 거치대가 상기 제1 위치에 배치되고, 상기 제2 거치대가 상기 제2 위치에 배치되며, 상기 제3 거치대가 상기 제3 위치에 배치되고,
    상기 예열/용접/언로딩 위치에서는, 상기 제1 거치대가 상기 제2 위치에 배치되고, 상기 제2 거치대가 상기 제3 위치에 배치되며, 상기 제3 거치대가 상기 용접 작업이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 언로딩하기 위한 제4 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 거치대, 상기 제2 거치대 및 상기 제3 거치대는, 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 예열 작업과 용접 작업에 대한 효율을 높이기 위해 복수개로 마련된 세트 형태로 상기 이송 플레이트에 각각 마련되고,
    상기 제1 거치대들, 상기 제2 거치대들 및 상기 제3 거치대들은, 서로 동일한 배치 형상으로 각각 배치된 것을 특징으로 하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이송 유닛에 의해 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 제1 회전 지지 유닛; 및 상기 이송 유닛에 의해 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 제2 회전 지지 유닛;을 더 포함하며,
    상기 제1 회전 지지 유닛은, 상기 예열 유닛에 의한 예열 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전시키고,
    상기 제2 회전 지지 유닛은, 상기 용접 유닛에 의한 용접 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전시키는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템.
  9. 무한궤도용 롤러의 제조에 있어서 롤러쉘을 구성하는 제1 롤러쉘 플랜지와 제2 롤러쉘 플렌지를 서로 용접하는 작업을 수행하는 시스템으로서,
    상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지에 대해 유도 가열 방식으로 예열 작업을 수행하는 예열 유닛;
    상기 예열 유닛에 의해 예열이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지에 대해 용접 작업을 수행하는 용접 유닛; 및
    상기 제1,2 롤러쉘 플랜지가 로딩되는 제1 위치에서 상기 예열 유닛에 의해 예열 작업이 수행되는 제2 위치로 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 이송하고, 상기 제2 위치에서 예열 작업이 완료된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 상기 용접 유닛에 의해 용접 작업이 수행되는 제3 위치로 이송하는 이송 유닛;을 포함하고,
    상기 이송 유닛에 의해 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 제1 회전 지지 유닛; 및 상기 이송 유닛에 의해 상기 제2 위치에서 상기 제3 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 제2 회전 지지 유닛;을 더 포함하며,
    상기 제1 회전 지지 유닛은, 상기 예열 유닛에 의한 예열 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전시키고,
    상기 제2 회전 지지 유닛은, 상기 용접 유닛에 의한 용접 작업이 수행되는 동안에 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지의 중심축을 기준으로 해당 제1,2 롤러쉘 플랜지를 회전시키며,
    상기 제1 회전 지지 유닛은, 상기 제2 위치에 배치된 상기 제1 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 좌측 회전 지지부; 및 상기 제2 위치에 배치된 상기 제2 롤러쉘 플랜지를 회전 가능하게 지지하는 우측 회전 지지부;를 포함하고,
    상기 좌측 회전 지지부와 상기 우측 회전 지지부는, 상기 예열 유닛에 의한 예열 작업이 수행되기 이전에 상기 제1 롤러쉘 플랜지와 상기 제2 롤러쉘 플랜지를 상기 중심축 방향으로 가압하여 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지를 서로 압입 연결하는 압입 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 예열 유닛은, 상기 제2 위치로 이송된 상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 용접 예정 부위와 인접하도록 배치되는 유도가열코일부;를 포함하고,
    상기 유도가열코일부는,
    상기 제1,2 롤러쉘 플랜지의 상측에서 상기 용접 예정 부위에 대해 접근 및 이격이 가능하도록 마련되되, 예열 작업을 수행할 때는 하강하여 상기 용접 예정 부위에 접근한 위치에 배치되고, 상기 이송 유닛에 의해 제1,2 롤러쉘 플랜지를 이송할 때는 상승하여 상기 용접 예정 부위로부터 일정 거리로 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 무한궤도용 롤러의 용접 자동화 시스템.
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