KR102420690B1 - 가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법 - Google Patents

가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 경량이며, 또한 워크로부터 용이하게 분리할 수 있는, 취급성이 뛰어난 가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법을 제공한다.
[해결 수단] 가이드 레일 장치(30)는 가이드 레일(31)과, 복수의 고정구(40)를 갖는다. 고정구(40)는 가이드 레일(31)을 지지하는 각부(41)와, 각부(41)에 고정된 제 1 자석부(45)와, 제 1 자석부(45)보다 흡착력이 강한 제 2 자석부(46)와, 각부(41)에 마련하고, 지점 A를 중심으로 요동하며 흡착 위치 MP와 이탈 위치 RP 사이를 요동하는 조작 레버(47)를 구비한다.

Description

가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법{GUIDE RAIL DEVICE, WELDING DEVICE AND SEPARATING METHOD OF GUIDE RAIL DEVICE}
본 발명은 가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법에 관한 것이다.
용접용 토치나 용단용(溶斷用) 토치 노즐을 장착한 대차를 주행 안내하는 가이드 레일로서, 특허문헌 1에는 가이드 레일에 각(脚)을 마련하고, 그 각의 양 단부에 고정된 영구 자석을 모재에 흡착시키고 가이드 레일을 용접선을 따라서 배치하며, 가이드 레일에 마련된 랙에 용접 장치의 피니언을 맞물리고, 용접 장치를 용접선을 따라서 주행시키면서 용접하도록 한 가이드 레일이 개시되어 있다.
일본 실용신안 공개 소60-39183 호 공보
종래의 가이드 레일에서는, 영구 자석의 흡착력을 크게 하면, 인력으로 가이드 레일을 모재로부터 이격시키는 것이 곤란해지므로, 하나의 각에 마련하는 영구 자석의 흡착력에는 제한이 있어, 강력한 영구 자석을 사용하여, 하나의 각에 대해 큰 흡착력을 갖게 하는 것이 어렵다는 문제가 있었다. 이 때문에, 비교적, 흡착력이 약한 영구 자석을 이용하여, 각을 복수 준비하고, 흡착 개소를 다수 마련하는 것에 의해, 용접 장치를 보지하기 위해서 필요한 흡착력과, 가이드 레일을 모재로부터 이탈시키는 이탈 용이성의 양립을 도모하고 있었다. 그렇지만, 영구 자석의 사용 개수가 증가하는 것과, 각의 부품이 증가하는 것에 의해, 가이드 레일 전체의 중량이 무거워져, 가이드 레일의 가반성이나 착탈 용이성 등의 취급 성능이 저하되어버린다. 한편, 단위 면적당의 흡착력이 큰 영구 자석을 이용하면, 총 흡착력이 동일하여도 사용 개수를 삭감하여, 단위 레일 길이에 대해 각의 수를 삭감할 수 있어서, 가이드 레일의 경량화에 기여하지만, 모재로부터의 이탈이 곤란해지는 것과 같은 상반의 문제가 있어, 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 경량이며, 또한 워크로부터 용이하게 분리할 수 있으며, 취급 성능이 뛰어난 가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 상기 목적은 가이드 레일 장치에 따른 하기 (1)의 구성에 의해 달성된다.
(1) 용접용 대차 또는 절단용 대차를 안내하는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 영구 자석에 의해 워크의 표면에 고정하는 복수의 고정구를 갖는 가이드 레일 장치에 있어서,
상기 고정구는,
상기 가이드 레일을 지지하는 각부(脚部)와,
상기 가이드 레일의 폭 방향 한쪽측에서 상기 각부에 고정되며, 상기 워크의 표면에 흡착 가능한 상기 영구 자석을 구비하는 제 1 자석부와,
상기 가이드 레일의 폭 방향 다른쪽측에서 상기 각부에 고정되며, 상기 워크의 표면에 흡착 가능하며, 또한, 상기 제 1 자석부보다 흡착력이 강한 상기 영구 자석을 구비하는 제 2 자석부와,
상기 각부에 마련된 지점(支點)을 중심으로 요동 가능하게 지지되며, 작용점이 상기 워크의 표면을 미끄럼운동하면서 흡착 위치와 이탈 위치의 사이를 요동하는 조작 레버를 가지며,
상기 지점은 상기 가이드 레일의 폭 방향 다른쪽측에서 상기 각부에 마련되며,
상기 조작 레버는 상기 가이드 레일의 상기 폭 방향 다른쪽측에서, 상기 작용점으로서, 상기 워크의 표면과 미끄럼운동 가능한 접촉부를 가지며, 또한, 상기 가이드 레일의 폭 방향 한쪽측에서 역점(力點)을 구성하도록, 상기 가이드 레일의 상기 폭 방향 한쪽측까지 연장되어 있는, 가이드 레일 장치.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 용접 장치에 따른 하기 (2)의 구성에 의해 달성된다.
(2) 상기 (1)에 기재된 가이드 레일 장치와,
용접 토치와, 상기 용접 토치를 상기 워크의 용접선을 따라서 이동시키는 상기 용접용 대차를 구비하고,
상기 용접용 대차는, 상기 가이드 레일 장치의 상기 가이드 레일에 의해 안내되어 이동하면서 상기 워크를 용접하는, 용접 장치.
또한, 본 발명의 상기 목적은 가이드 레일 장치의 분리 방법에 따른 하기 (3)의 구성에 의해 달성된다.
(3) 상기 (1)에 기재된 가이드 레일 장치를 상기 워크로부터 분리하기 위한 가이드 레일 장치의 분리 방법에 있어서,
상기 조작 레버의 조작에 의해, 상기 접촉부를, 상기 워크의 표면에 수직인 수선(垂線)에 대해 상기 폭 방향 한쪽측의 위치까지 회동시키고, 상기 접촉부에 있어서 상기 워크를 가압하는 것에 의해, 상기 제 2 자석부를 상기 워크의 표면으로부터 이격시킨 후, 상기 가이드 레일을 파지하고 상기 제 1 자석부를 상기 워크로부터 이격시키는, 가이드 레일 장치의 분리 방법.
본 발명의 가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법에 의하면, 경량이며, 또한 워크로부터 용이하게 분리할 수 있으며, 취급 성능이 뛰어난 가이드 레일 장치, 용접 장치 및 가이드 레일 장치의 분리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 용접 장치의 일 예인 일렉트로 슬래그 용접 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 용접 장치가 장착된 가이드 레일 장치의 정면도이다.
도 3은 가이드 레일 장치의 요부 사시도이다.
도 4는 가이드 레일 장치의 측면도이다.
본 발명에 따른 가이드 레일 장치는, 용접용 대차 또는 절단용 대차 등을 가이드 레일로 안내하고, 대차에 탑재된 용접 장치 또는 절단 장치에 의해, 워크를 용접하거나, 또는 가스 절단이나 플라스마 절단 등의 절단을 하기 위한 안내 장치로서 사용된다. 또한, 용접은 아크 용접, 일렉트로 슬래그 용접, 레이저 용접 등 그 방법은 문제삼지 않지만, 아크 용접 또는 일렉트로 슬래그 용접을 용도로서 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 워크를 "모재" 또는 용접에서 이용하는 경우는 "피용접재"라고도 한다.
이하, 가이드 레일 장치의 일 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 일 예로서 대차가 용접용 대차이며, 용접용 대차에 탑재되는 용접 장치가 일렉트로 슬래그 용접 장치의 경우에 대해 설명한다. 단, 용접 장치는 일렉트로 슬래그 용접 장치로 한정되지 않으며, 임의의 용접 장치를 적용 가능하다.
<용접 장치>
우선, 용접 장치의 일 예인 일렉트로 슬래그 용접 장치에 대해, 도 1에 근거하여 개략 설명한다. 여기에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 화살표 Z가 나타내는 방향을, 수직 방향, 즉 상하 방향에 있어서의 상 방향으로 하고, 화살표 X가 나타내는 방향을, 판 두께 방향, 즉 전후 방향에 있어서의 전 방향으로 하고, 화살표 Y가 나타내는 방향, 즉 지면에 대해 수직에 이면보다 표면을 향하는 방향을, 좌우 방향에 있어서의 좌 방향으로 한다.
일렉트로 슬래그 용접 장치는 대향 배치된 피용접재끼리를 입향 용접하는 용접 장치로서, 가이드 레일 장치에 장착되고, 가이드 레일에 안내되며 용접선을 따라서 이동하여 피용접재를 용접한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 일렉트로 슬래그 용접 장치(10)는 고정의 구리 슈(11)및 용접용 수냉 슬라이딩식 구리 슈(12)와, 용접 토치(13)와, 용융 슬래그욕 검출기(14)와, 플럭스 공급 장치(15)와, 플럭스 공급 제어 장치(16)와, 용접용 대차(17)와, 주행 대차 제어 장치(18)를 구비한다. 피용접재(1)의 개선(開先)의 이측에는, 고정의 구리 슈(11)가 배치되어 있으며, 개선의 표측(表側)에는 용접용 수냉 슬라이딩식 구리 슈(12)가 배치된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 후술하는 가이드 레일(31)을 따라서 상하 방향, 즉 Z 방향으로 이동 가능한 용접용 대차(17)는 내장하는 도시하지 않은 구동 장치에 의해 구동되며, 좌우 방향, 즉 Y 방향으로 신축 가능한 좌우 슬라이더(22)와, 상기 좌우 슬라이더(22) 위에 탑재되며 전후 방향, 즉 X 방향으로 신축 가능한 전후 슬라이더(23)를 구비하며, 용접 토치(13)가 전후 슬라이더(23) 위에 탑재되어 있다.
즉, 용접 토치(13)는 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향으로 각각 이동 가능하며, 피용접재(1)의 개선을 따라서 이동한다. 또한, 용접용 수냉 슬라이딩식 구리 슈(12)는 용접용 대차(17)에 배설되며, 상하 방향, 좌우 방향으로 이동 가능한 구리판 슬라이더(24) 위에 탑재되며, 개선의 표측에 접촉한다.
용접 토치(13)는 도시하지 않은 용접 전원으로부터 공급되는 용접 전류(19)에 의해 용접 와이어(20)에 급전하여 피용접재(1)를 용접한다. 또한, 용접 토치(13)는 콘택트 팁(21)을 갖고 있으며, 콘택트 팁(21)은 용접 와이어(20)를 안내하는 동시에 용접 와이어(20)에 용접 전류(19)를 공급한다.
용융 슬래그욕 검출기(14)는 용융 슬래그욕(2)의 위치를 검출한다. 플럭스 공급 장치(15)는 용융 슬래그욕(2)에 플럭스(5)를 투입한다. 플럭스(5)는 용융되어 용융 슬래그가 되기 때문에, 플럭스(5)를 투입하는 것에 의해, 용융 슬래그욕(2)의 양이 증가하게 된다.
플럭스 공급 제어 장치(16)는 플럭스 공급 장치(15)의 동작을 제어하여, 용융 슬래그욕(2)에 투입되는 플럭스(5)의 양을 조정한다.
용접용 대차(17)는 용접용 수냉 슬라이딩식 구리 슈(12), 용접 토치(13), 용융 슬래그욕 검출기(14), 플럭스 공급 장치(15), 플럭스 공급 제어 장치(16), 주행 대차 제어 장치(18)를 탑재하고 있으며, 용접용 대차(17)가 상승하는 것에 의해, 각 장치의 상대적인 위치 관계는 변하지 않으며, 상 방향으로 이동하여 용접이 실행된다.
주행 대차 제어 장치(18)는, 용접용 대차(17)의 주행 속도를 증대시키거나 감소시켜, 용접용 대차(17)의 동작을 제어한다.
그리고, 피용접재(1), 구리 슈(11) 및 용접용 수냉 슬라이딩식 구리 슈(12)에 둘러싸인 개선 내에, 용접 토치(13)의 콘택트 팁(21)으로부터 용접 와이어(20)가 송급되고, 개선 내에 형성된 용융 슬래그욕(2) 내로 송입된다. 용접 전류(19)는, 용접 와이어(20)로부터 용융 슬래그 욕(2)을 지나 용융 금속(3)에 흐른다. 이 때, 용융 슬래그욕(2)을 흐르는 용접 전류(19) 및 용융 슬래그욕(2)의 저항에 의해, 주울열이 발생하고, 용접 와이어(20) 및 피용접재(1)를 용융하면서 용접이 진행된다.
용접이 진행됨에 따라서, 용융 금속(3)은 냉각되어 용접 금속(4)이 된다. 용융 슬래그욕(2)은, 용접의 진행에 따라서 소비되어 용융 슬래그욕(2)의 깊이 Ls가 감소되어 가므로, 용융 슬래그욕(2)의 깊이 Ls를 일정하게 유지하기 위해, 콘택트 팁(21)의 선단으로부터 용융 슬래그욕(2)의 상면까지의 용접 와이어 길이 Ld가, 미리 정한 길이가 되도록 제어하는 동시에, 와이어 송급 속도에 따라서 정해진 기준 전류값과 용접 전류(19)가 동일해지도록, 주행 대차 제어 장치(18)가 용접용 대차(17)의 주행 속도를 제어하면서, 플럭스 공급 장치(15) 및 플럭스 공급 제어 장치(16)에 의해 플럭스(5)가 투입된다.
<가이드 레일 장치>
계속해서 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 가이드 레일 장치(30)는 가이드 레일(31)과 복수의 고정구(40)를 구비한다. 고정구(40)는 충분한 흡착력을 갖는 영구 자석을 구비하며, 가이드 레일(31)의 길이 방향으로 적절한 간격으로 복수조(도 2에 도시하는 실시예에서는 2조) 배치된다. 또한, 상기 "흡착력"이란, 흡착면이 수직인 경우에는, 흡착에 의해 얻어지는 마찰력을 가리킨다.
가이드 레일(31)은 예를 들면, 알루미늄 압출재 등에 의해 경량화가 도모되며, 측면(32)에는 가이드 레일(31)의 길이 방향을 따라서 랙(33)이 고정되어 있다. 랙(33)에는 일렉트로 슬래그 용접 장치(10), 상세하게는 용접용 대차(17)에 배설되며 회전 구동된다. 도시하지 않은 피니언이 맞물려 있으며, 피니언이 회전하는 것에 의해, 용접용 대차(17)가 가이드 레일(31)을 따라서 상하 방향으로 이동한다.
고정구(40)는 가이드 레일(31)의 후면(34)에 볼트(42)로 고정된 각부(41)와, 가이드 레일(31)의 폭 방향으로 이격되어 배치된 한쌍의 영구 자석인 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)와, 조작 레버(47)를 구비한다.
각부(41)는 대략 ⊂자형으로 형성되며, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)가 볼트(48)로 고정된 자석 지지부(43)와, 대략 역 U자형으로 형성되며 개구 단부가 자석 지지부(43)의 상면에 용접 등에 의해 고정된 스테이(44)로 이루어진다. 스테이(44)는 볼트(42)로 가이드 레일(31)에 고정되는 것에 의해, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)를 가이드 레일(31)에 고정한다.
또한, 구체적으로는, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)를 덮는 커버가 볼트(48)로 고정되는 것에 의해, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)는 각부(41)에 지지되어 있다.
<자석부>
가이드 레일(31)의 폭 방향 한쪽측(도 4에서는 우측)에서 각부(41)에 고정된 제 1 자석부(45)는 예를 들면, 페라이트 자석이며, 가이드 레일(31)의 폭 방향 다른쪽측(도 4에서는 좌측)에 고정된 제 2 자석부(46)는 예를 들면, 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석이다. 또한, 제 2 자석부(46)는 제 1 자석부(45)보다 강한 흡착력을 갖는다.
가이드 레일 장치(30)를 안정적으로 피용접재(1)에 흡착시키기 위해, 제 2 자석부(46)는, 가이드 레일 장치(30)를 피용접재(1)로부터 이격시키는 방향으로 작용하는 힘이 강한 측에 배치되는 것이 좋다. 즉, 가이드 레일(31)의 폭 방향 다른쪽측인, 피용접재(1)로부터 이격시키는 방향으로 작용하는 힘이 강한 측에, 흡착력이 강한 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석 등의 제 2 자석부(46)를 배치하는 것에 의해, 가이드 레일 장치(30)를 피용접재(1)에 보지시키는데 필요로 하는 흡착력을 확보하면서, 영구 자석의 개수를 삭감할 수 있기 때문에, 단위 레일 길이당의 각부(41)의 개수를 삭감할 수 있게 되어, 가이드 레일 장치(30)를 경량화할 수 있다.
여기에서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 일렉트로 슬래그 용접 장치(10)가, 용접용 수냉 슬라이딩식 구리 슈(12)를 갖는 경우, 용접선에 대해 가이드 레일(31)이 오프셋(offset) 되기 때문에, 구리판 가압 반력이 모멘트 하중이 되어, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46) 중 어느 하나의 자석을 떼는 힘으로서 전달된다. 또한, 구리판 압력 반력과 같은 외력이 가해지지 않는 용접용 대차(17)라도, 용접용 대차(17)의 중심은, 가이드 레일(31)의 중심으로부터 오프셋 되기 때문에, 용접용 대차(17)의 자중에 의한 모멘트가 발생하여, 어느 한쪽의 자석을 떼는 힘이 되어 전달되는 경우가 많아진다.
즉, 가이드 레일 장치(30)가 수직 자세의 용접에서 사용되는 경우에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피용접재(1)의 표측에 접촉하는 용접용 수냉 슬라이딩식 구리 슈(12)의 구리판 압력 반력이 작용하는 가이드 레일(31)의 좌측, 즉 가이드 레일(31)로부터 보아 일렉트로 슬래그 용접 장치(10)에 가까운 측이, 제 2 자석부(46)가 배치되는, 가이드 레일 장치(30)를 이격시키는 방향의 힘이 강한 측이 된다.
또한, 가이드 레일 장치(30)가 수평 자세의 용접에서 사용되는 경우에는, 일렉트로 슬래그 용접 장치(10)의 중량이 피용접재(1)로부터 이격시키는 방향으로 크게 작용하는 가이드 레일(31)의 상측이, 상기 가이드 레일 장치(30)를 이격시키는 방향의 힘이 강한 측이 된다.
제 2 자석부(46)의 최대 에너지 적(積)의 총 합은 150kJ/㎥ 이상이며, 또한, 피용접재(1)에 대한 흡착력은 1372N 이상으로 설정된다. 본 발명자들이 검토한 네오디뮴 자석의 1개당의 흡착력은 1862N/개이며, 상기 흡착력을 네오디뮴 자석의 표면적, 즉 접착 면적으로 나누어, 단위 면적당의 흡착력 1.0344N/㎟가 산출되므로, 단위 면적당의 흡착력 1.0344N/㎟의 네오디뮴 자석을 흡착 면적 1326㎟로 하여 이용한 경우에는 1372N의 흡착력이 되었다. 또한, 피용접재(1)에 대한 가이드 레일 장치(30)의 흡착력이나 착탈성을 고려하면, 제 2 자석부(46)의 흡착력의 상한은, 예를 들면, 1960N 이하이며, 흡착력의 하한은 예를 들면, 1372N 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 자석부(45)의 최대 에너지 적의 총 합은 150kJ/㎥ 미만이며, 또한, 피용접재(1)에 대한 흡착력은 1372N 미만으로 설정된다. 본 발명자들이 검토한 페라이트 자석의 1개당의 흡착력은 1320N/개이며, 상기 흡착력을 페라이트 자석의 표면적, 즉 접착 면적으로 나누어, 단위 면적당의 흡착력 0.7333N/㎟가 산출되므로, 단위 면적당의 흡착력 0.7333N/㎟의 페라이트 자석을 흡착 면적 1800㎟로 하여 이용한 경우에는, 1320N의 흡착력이 되었다. 또한, 피용접재(1)에 대한 가이드 레일 장치(30)의 흡착력이나 착탈성을 고려하면, 제 1 자석부(45)의 흡착력의 상한은, 예를 들면, 1370N 이하이며, 흡착력의 하한은 예를 들면, 980N 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 흡착력은 영구 자석의 단위 면적당의 흡착력과 흡착 면적에 의해 결정되기 때문에, 제 2 자석부(46)가 자력이 약한 페라이트 자석으로 구성되는 경우여도, 흡착 면적이 큰 것이면 흡착력의 면에서는 특별히 문제는 없다. 단, 본 발명의 과제 중 하나로서, 가이드 레일 장치(30)의 경량화가 있기 때문에, 단위 면적당의 흡착력이 크므로, 흡착 면적을 작게 하는 것이 가능한 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석을 제 2 자석부(46)에 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 제 2 자석부(46)는 수직 자세의 용접에서 이용되는 경우 등, 용접선에 의해 가까운측에 배치되는 경우도 있으며, 용접에 의한 열의 영향을 받을 가능성이 있다. 흡착력이 용접시의 열에 영향을 받지 않기 위해서는, 제 2 자석부(46)로서, 비교적 퀴리점이 높고, 열감자가 작은 영구 자석을 사용하는 것, 또는 용접 위치에 대해 180㎜ 이상 이격시키는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 제 2 자석부(46)인 네오디뮴 자석의 퀴리점은 300℃이며, 또한, 사마륨 코발트 자석의 퀴리점은 750℃가 된다. 적어도 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석을 이용하여, 용접 위치에 대해 180㎜ 이상 이격시킨 경우에는, 용접시의 열에 의한 감자의 영향은 억제되는 것이라고 고려된다. 또한, 필요에 따라서, 냉각 공기 등을 토출하여 제 2 자석부(46)를 냉각하고 감자를 방지하도록 냉각 기구를 마련하여도 좋다.
<조작 레버>
조작 레버(47)는 가이드 레일 장치(30)를 피용접재(1)로부터 떼어낼 때, 강한 흡착력을 갖는 제 2 자석부(46)를 피용접재(1)로부터 이격시키기 위한 것으로서, 대략 ⊂자형상으로 형성된 자석 지지부(43)의 시작부(43a)의 폭 방향 외측에서, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)를 사이에 두도록 배치된, 2매의 레버판(47a, 47b)을 구비한다. 2매의 레버판(47a, 47b)은 제 2 자석부(46)측, 즉 폭 방향 다른쪽측의 단부로부터 약간 중앙 부근의 위치에서, 지지축(51)에 의해 회동 가능하게 지지되어 있다. 지지축(51)은 지점 A, 작용점 B 및 역점 C를 갖는, 후술하는 지렛대 기구(50)에 있어서의 지점 A를 구성한다. 지지축(51)은 자석 지지부(43)의 한쌍의 시작부(43a)에 삽통되어 고정되어 있다. 즉, 지점 A는 가이드 레일(31)의 폭 방향 다른쪽측(제 2 자석부(46)가 배치되는 측)에서 각부(41)에 마련되어 있다.
또한, 조작 레버(47)는 즉 2매의 레버판(47a, 47b)은 지점 A로부터 제 2 자석부(46) 방향을 향하여 경사 후방으로 연장되는 제 1 아암(52)을 구비하고, 제 1 아암(52)의 선단부에, 피용접재(1)의 표면과 미끄럼운동 가능한 접촉부인 베어링(53)이 배설되어 있다. 또한, 접촉부는 지렛대 기구(50)의 작용점 B를 구성한다.
도 4에 있어서, 제 1 아암(52)이 반시계 방향으로 회동하면, 접촉부는 피용접재(1)의 표면에 대해, 수직인 방향 및 평행인 방향으로 변위하지만, 피용접재(1)의 표면에 수직 방향의 변위 성분은 리프트량이 되고, 제 2 자석부(46)를 피용접재(1)의 표면으로부터 이격시키는 힘으로서 작용한다. 또한, 피용접재(1)의 표면과 평행 방향의 변위 성분은, 베어링(53)이 피용접재(1)의 표면을 회전하는 것에 의해, 접촉부에 생기는 피용접재(1)의 표면과의 마찰력을 저감할 수 있다. 접촉부는 적은 저항으로 피용접재(1)의 표면과 미끄럼운동 가능하면 베어링(53)으로 한정되지 않으며, 예를 들면 차륜이어도 좋다.
조작 레버(47), 즉 2매의 레버판(47a, 47b)은 지점 A로부터 가이드 레일(31)의 폭 방향 한쪽측까지 연장되는 제 2 아암(55)을 가지며, 그 선단부에 2매의 레버판(47a, 47b)을 연결하는 파지부(54)가 마련되어 있다.
조작 레버(47)의 조작력을 저감하기 위해서는, 제 2 아암(55)의 길이는, 제 1 아암(52)의 길이와 비교하여 극히 길게 하는 것이 바람직하다. 또한, 가이드 레일(31)을 따라서 주행하는 일렉트로 슬래그 용접 장치(10)와의 간섭을 피하기 위해, 제 2 아암(55)은 용접선과 반대 방향, 구체적으로는 제 1 자석부(45)의 방향으로 연장되어 형성되는 것이 좋다. 제 2 아암(55)의 가동 범위는, 간섭을 회피하는 관점에서, 가이드 레일(31)과 피용접재(1)의 표면 사이로 제한된다. 파지부(54)는 지렛대 기구(50)의 역점 C를 구성하며, 지점 A에 대해 작용점 B와 반대측에 배치된다.
또한, 지점 A와 역점 C 사이에 연장되는, 조작 레버(47)의 제 2 아암(55)의 상면은 하방으로 오목하도록 만곡되어 있으며, 이에 의해, 가이드 레일(31)과의 간섭을 회피하면서, 조작 레버(47)의 조작 각도를 크게 하고 있다.
조작 레버(47)는 접촉부인 베어링(53)을 후술하는 바와 같은, 조작 레버(47)에 있어서의 이탈 위치 RP에 위치결정하는 스토퍼(56)를 구비한다. 스토퍼(56)는 2매의 레버판(47a, 47b) 사이에 걸쳐져 고정되어 있으며 조작 레버(47)가 이탈 위치 RP 방향, 즉 도 4에 있어서의 반시계 방향으로 조작되었을 때, 자석 지지부(43)의 하면(43b)에 접촉하여, 조작 레버(47)를 이탈 위치 RP에 위치결정한다.
이상 설명한 바와 같이, 조작 레버(47)는 지점 A를 중심으로 요동 가능하게 지지되고, 작용점 B가 피용접재(1)의 표면을, 미끄럼운동(회전 미끄럼운동을 포함함)하면서, 조작 레버(47)에 있어서의 흡착 위치 MP와 이탈 위치 RP 사이를 요동한다. 조작 레버(47)가 흡착 위치 MP에 있을 때, 작용점 B는 지점 A를 지나 피용접재(1)의 표면에 수직인 수선 VL에 대해 폭 방향 다른쪽측에서, 20° 이상 35° 이하의 범위에 위치한다. 또한, 조작 레버(47)가 이탈 위치 RP에 있을 때, 작용점 B는 수선 VL에 대해 폭 방향 한쪽측에서, 0° 초과 10° 이하의 범위에 위치한다.
도 4에 도시하는 실시형태에서는, 예를 들면, 제 1 아암(52)의 아암 길이가 50.5㎜, 제 2 아암(55)의 아암 길이가 180㎜, 흡착 위치 MP에 있을 때의 제 1 아암(52)의 축선과 지점 A를 지나 피용접재(1)의 표면에 수직인 수선 VL이 이루는 각도 α가, 폭 방향 다른쪽측에서 33°, 이탈 위치 RP에 있을 때의 제 1 아암(52)의 축선과 지점 A를 지나 피용접재(1)의 표면에 수직인 수선 VL이 이루는 각도 β가, 폭 방향 한쪽측에서 5.6°로 설정되어 있다. 이 때의 피용접재(1)의 표면과 제 2 자석부(46)의 이격 거리(리프트량)는 약 7.8㎜이며, 조작 레버(47)의 조작 각도(α＋β)는 38.6°, 조작력은 278N이 된다.
이와 같이, 제 2 자석부(46)를 흡착력이 큰 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석으로 하는 것에 의해, 흡착력이 작은 페라이트 자석을 이용한 종래의 가이드 레일 장치와 비교하여, 고정구(40)의 개수를 삭감할 수 있어서, 가이드 레일 장치(30)를 소형이며 또한 경량화되어, 취급성, 즉 가반성이 대폭 향상된다.
또한, 가이드 레일 장치(30)의 이탈 기구로서, 상기의 지렛대 기구(50)를 채용하는 것에 의해, 레버의 동작 범위에 제약이 있는 중에서도, 강력한 자석인 제 2 자석부(46)를 이탈시키기만 하는 힘과 리프트량을 확보할 수 있다. 또한, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)에 의해, 피용접재(1)에 흡착된 가이드 레일 장치(30)의 보지력은 크고, 가이드 레일 장치(30)의 위치가 안정되기 때문에, 일렉트로 슬래그 용접 장치(10)를 확실히 가이드 레일(31)을 따라서 안내할 수 있다.
<가이드 레일 장치의 분리 방법>
영구 자석의 흡착력에 의해 피용접재(1)의 표면에 흡착된 가이드 레일 장치(30)를 이탈시키기 위해서는, 자석의 흡착력에 저항하여, 제 1 자석부(45) 및 제 2 자석부(46)를 피용접재(1)의 표면으로부터 뗄 필요가 있다.
구체적으로는, 흡착 위치 MP에 있는 조작 레버(47)의 파지부(54)를 조작하여, 지점 A를 중심으로 하고, 조작 레버(47)를 도 4에 있어서의 반시계 방향으로 회동시킨다. 이에 의해, 작용점 B가 수선 VL에 대해 폭 방향 다른쪽측에서 20° 이상 35° 이하의 범위에 위치하는 제 1 아암(52)도 반시계 방향으로 회동하고, 베어링(53), 즉 작용점 B가, 흡착력에 저항하여 피용접재(1)의 표면을 가압하면서 이동하며, 제 1 아암(52)의 수직 성분, 즉 X 방향 성분이 점차 길어진다.
즉, 조작 레버(47)의 회동에 따라서, 점차 제 2 자석부(46)가 피용접재(1)의 표면으로부터 이격된다. 그리고, 제 2 자석부(46)의 이격 거리는, 제 1 아암(52)이, 피용접재(1)의 표면에 대해 90°의 위치가 되는 사점에 달했을 때가 최대가 된다.
그리고, 더욱 조작 레버(47)를, 지점 A를 중심으로 하여 반시계 방향으로 회동시키고, 스토퍼(56)를 자석 지지부(43)의 하면(43b)에 접촉시켜, 이탈 위치 RP에 위치시킨다. 이와, 작용점 B는 수선 VL에 대해 폭 방향 한쪽측에서 0° 초과 10° 이하의 범위에 위치한다. 또한, 작용점 B가 사점을 초과하는 것에 의해, 제 2 자석부(46)에 있어서의 피용접재(1)로부터의 이격 거리는 약간 짧아지지만, 그 거리는 실용상 무시할 수 있는 정도이며, 제 2 자석부(46)의 이격 거리는, 인력에 의해 제 2 자석부(46)를 피용접재(1)로부터 이격시키는데 충분한 거리, 예를 들면 7.8㎜가 된다.
여기에서, 이탈 위치 RP에 있어서의 작용점 B를, 수선 VL에 대하여 폭 방향 한쪽측에서 0° 초과 10° 이하의 범위에 위치시키는 이유를 설명한다. 피용접재(1)의 표면으로부터 이격된 제 2 자석부(46)의 흡착력은, 피용접재(1)를 끌어당기는 방향으로 작용한다. 작용점 B가 사점에 정확히 위치하고 있으면, 흡착력은 제 1 아암(52)을 시계 방향 또는 반시계 방향 중 어느 하나의 방향으로 회전시키는 힘으로서 작용해 버린다.
그러나, 작용점 B가 수선 VL에 대해 폭 방향 한쪽측에 위치하고 있으면, 제 1 아암(52)은 반시계 방향으로의 회전만이 허용되어, 조작 레버(47)의 회전 방향이 정해지지 않고 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스토퍼(56)가 자석 지지부(43)의 하면(43b)에 접촉하고, 작용점 B가, 수선 VL에 대해 폭방향 한쪽측에서 0° 초과 10° 이하의 범위로 위치결정되므로, 제 2 자석부(46)와 피용접재(1)의 표면의 이격 거리는, 최대 거리(예를 들면, 7.8㎜)에 가까운 거리로 유지된다. 이어서, 제 2 자석부(46)의 흡착력이 약해진 상태에서, 가이드 레일(31)을 파지하고 제 1 자석부(45)를 피용접재(1)의 표면으로부터 이격시키는 것에 의해, 가이드 레일 장치(30)를 용이하게 분리할 수 있다.
또한, 피용접재(1)로의 가이드 레일 장치(30)의 장착 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 조작 레버(47)를 이탈 위치 RP에 위치시키고, 제 2 자석부(46)의 흡착력을 약한 상태로 해두며, 우선, 제 1 자석부(45)의 약한 흡착력으로 피용접재(1)에 흡착시켜 용접선에 대해 정확하게 위치결정한다. 그 다음에, 조작 레버(47)를 흡착 위치 MP에 조작하여 흡착력이 강한 제 2 자석부(46)로 피용접재(1)에 흡착한다. 이에 의해, 용이하고 또한 정확하게 가이드 레일 장치(30)를 피용접재(1)에 장착할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 적절히, 변형, 개량 등이 가능하다.
이상과 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.
(1) 용접용 대차 또는 절단용 대차를 안내하는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 영구 자석에 의해 워크의 표면에 고정하는 복수의 고정구를 갖는 가이드 레일 장치에 있어서,
상기 고정구는,
상기 가이드 레일을 지지하는 각부와,
상기 가이드 레일의 폭 방향 한쪽측에서 상기 각부에 고정되며, 상기 워크의 표면에 흡착 가능한 상기 영구 자석을 구비하는 제 1 자석부와,
상기 가이드 레일의 폭 방향 다른쪽측에서 상기 각부에 고정되며, 상기 워크의 표면에 흡착 가능하며, 또한, 상기 제 1 자석부보다 흡착력이 강한 상기 영구 자석을 구비하는 제 2 자석부와,
상기 각부에 마련된 지점을 중심으로 요동 가능하게 지지되며, 작용점이 상기 워크의 표면을 미끄럼운동하면서 흡착 위치와 이탈 위치 사이를 요동하는 조작 레버를 가지며,
상기 지점은, 상기 가이드 레일의 폭 방향 다른쪽측에서 상기 각부에 마련되며,
상기 조작 레버는, 상기 가이드 레일의 상기 폭 방향 다른쪽측에서 상기 작용점으로서, 상기 워크의 표면과 미끄럼운동 가능한 접촉부를 가지며, 또한, 상기 가이드 레일의 폭 방향 한쪽측에서 역점을 구성하도록, 상기 가이드 레일의 상기 폭 방향 한쪽측까지 연장되어 있는 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 가이드 레일 장치는, 고정구의 개수를 삭감하는 것에 의해 경량화되며, 또한 워크의 표면으로부터 용이하게 분리할 수 있어서, 취급성이 대폭 향상된다.
(2) 상기 워크에 대한 상기 가이드 레일 장치의 흡착 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 지점을 지나 상기 워크의 표면에 수직인 수선에 대해 상기 폭 방향 다른쪽측에 위치하며,
상기 워크에 대한 상기 가이드 레일 장치의 이탈 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 수선에 대해 상기 폭 방향 한쪽측에 위치하는, (1)에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 조작 레버는, 흡착 상태에 있어서 피용접재의 표면 근방에 위치하며, 이탈 상태에 있어서 피용접재의 표면으로부터 이격되어 위치하도록 회동되므로, 사용시에 있어서, 조작 레버가 일렉트로 슬래그 용접 장치(10)와 간섭하는 것을 회피할 수 있다.
(3) 상기 흡착 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 수선에 대해 상기 폭 방향 다른쪽측에 20° 이상 35° 이하의 범위에 위치하며, 상기 이탈 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 수선에 대해 상기 폭 방향 한쪽측에 0° 초과 10° 이하의 범위에 위치하는, (2)에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 사용시에 가이드 레일이 확실히 흡착되는 한편, 이탈 상태에 있어서, 자석부와 워크의 표면의 이격 거리를 크게 취할 수 있다.
(4) 상기 제 2 자석부의 최대 에너지 적의 총 합은 150kJ/㎥ 이상인, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 가이드 레일 장치를 워크에 안정적으로 흡착시키는데 충분한 자력이 얻어진다.
(5) 상기 제 2 자석부에 있어서의 상기 워크에 대한 흡착력은 1372N 이상인, (1) 내지(4) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 가이드 레일 장치를 확실히 워크에 흡착시킬 수 있다.
(6) 상기 제 1 자석부는 페라이트 자석이며, 상기 제 2 자석부는 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석인, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일장치.
이 구성에 의하면, 가이드 레일 장치를 확실히 워크에 흡착시킬 수 있다.
(7) 상기 제 2 자석부는, 상기 가이드 레일 장치를 상기 워크로부터 이격시키는 방향으로 작용하는 힘이 강한 측에 배치되는, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 대차부의 중심의 위치와 무관하게, 가이드 레일 장치를 확실히 워크에 흡착시킬 수 있다.
(8) 상기 조작 레버는, 상기 접촉부를 상기 이탈 위치에 위치결정하는 스토퍼를 구비하는, (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 조작 레버를 안정적으로 이탈 위치에 위치결정할 수 있다.
(9) 상기 조작 레버는, 상기 접촉부를 구성하는 차륜 또는 베어링을 갖는, (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 조작 레버의 조작시에, 접촉부와 워크 사이에 생기는 미끄럼운동 저항을 저감할 수 있다.
(10) 상기 조작 레버는,
상기 가이드 레일의 길이 방향에 있어서, 상기 제 1 자석부 및 제 2 자석부를 사이에 두도록 배치되는 2매의 레버판과,
상기 역점을 구성하며, 상기 2매의 레버판을 연결하는 파지부를 갖는, (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치.
이 구성에 의하면, 제 1 자석부 및 제 2 자석부 어느쪽에도 간섭하는 일이 없이, 조작 레버를 마련할 수 있다.
(11) (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치와,
용접 토치와, 상기 용접 토치를 상기 워크의 용접선을 따라서 이동시키는 상기 용접용 대차를 구비하고,
상기 용접용 대차는 상기 가이드 레일 장치의 상기 가이드 레일에 의해 안내되어 이동하면서 상기 워크를 용접하는, 용접 장치.
이 구성에 의하면, 용접 장치를 가이드 레일로 안내하고 이동시킬 수 있다.
(12) (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 가이드 레일 장치를 상기 워크로부터 분리하기 위한 가이드 레일 장치의 분리 방법에 있어서,
상기 조작 레버의 조작에 의해, 상기 접촉부를, 상기 워크의 표면에 수직인 수선에 대해 상기 폭 방향 한쪽측의 위치까지 회동시키고, 상기 접촉부에 있어서 상기 워크를 가압하는 것에 의해, 상기 제 2 자석부를 상기 워크의 표면으로부터 이격시킨 후, 상기 가이드 레일을 파지하고 상기 제 1 자석부를 상기 워크로부터 이격시키는, 가이드 레일 장치의 분리 방법.
이 구성에 의하면, 가이드 레일 장치를 용이하게 워크로부터 분리할 수 있다.
1: 피용접재(워크) 10: 일렉트로 슬래그 용접 장치
13: 용접 토치 17: 용접용 대차
30: 가이드 레일 장치 31: 가이드 레일
40: 고정구 41: 각부
45: 제 1 자석부 46: 제 2 자석부
47: 조작 레버 47a, 47b: 레버판
50: 지렛대 기구 53: 베어링(접촉부)
54: 파지부 56: 스토퍼
A: 지점 B: 작용점
C: 역점 MP: 흡착 위치
RP: 이탈 위치
VL: 지점을 지나 워크의 표면에 수직인 수선

Claims (12)

  1. 용접용 대차 또는 절단용 대차를 안내하는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 영구 자석에 의해 워크의 표면에 고정하는 복수의 고정구를 갖는 가이드 레일 장치에 있어서,
    상기 고정구는,
    상기 가이드 레일을 지지하는 각부(脚部)와,
    상기 가이드 레일의 폭 방향 한쪽측에서 상기 각부에 고정되며, 상기 워크의 표면에 흡착 가능한 상기 영구 자석을 구비하는 제 1 자석부와,
    상기 가이드 레일의 폭 방향 다른쪽측에서 상기 각부에 고정되며, 상기 워크의 표면에 흡착 가능하며, 또한, 상기 제 1 자석부보다 흡착력이 강한 상기 영구 자석을 구비하는 제 2 자석부와,
    상기 각부에 마련된 지점을 중심으로 요동 가능하게 지지되며, 작용점이 상기 워크의 표면을 미끄럼운동하면서 흡착 위치와 이탈 위치 사이를 요동하는 조작 레버를 가지며,
    상기 지점(支點)은 상기 가이드 레일의 폭 방향 다른쪽측에서 상기 각부에 마련되며,
    상기 조작 레버는, 상기 가이드 레일의 상기 폭 방향 다른쪽측에서, 상기 작용점으로서, 상기 워크의 표면과 미끄럼운동 가능한 접촉부를 가지며, 또한, 상기 가이드 레일의 폭 방향 한쪽측에서 역점(力點)을 구성하도록, 상기 가이드 레일의 상기 폭 방향 한쪽측까지 연장되어 있는
    가이드 레일 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 워크에 대한 상기 가이드 레일 장치의 흡착 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 지점을 지나 상기 워크의 표면에 수직인 수선에 대해 상기 폭 방향 다른쪽측에 위치하며,
    상기 워크에 대한 상기 가이드 레일 장치의 이탈 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 수선에 대해 상기 폭 방향 한쪽측에 위치하는
    가이드 레일 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 수선에 대해 상기 폭 방향 다른쪽측에 20° 이상 35° 이하의 범위에 위치하며, 상기 이탈 상태에 있어서의 상기 접촉부는, 상기 수선에 대해 상기 폭 방향 한쪽측에 0° 초과 10° 이하의 범위에 위치하는
    가이드 레일 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 자석부의 최대 에너지 적의 총 합은 150kJ/㎥ 이상인
    가이드 레일 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 자석부에 있어서의 상기 워크에 대한 흡착력은 1372N 이상인
    가이드 레일 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자석부는 페라이트 자석이며, 상기 제 2 자석부는 네오디뮴 자석 또는 사마륨 코발트 자석인
    가이드 레일 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 자석부는, 상기 가이드 레일 장치를 상기 워크로부터 이격시키는 방향으로 작용하는 힘이 강한 측에 배치되는
    가이드 레일 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작 레버는, 상기 접촉부를 상기 이탈 위치에 위치결정하는 스토퍼를 구비하는
    가이드 레일 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작 레버는, 상기 접촉부를 구성하는 차륜 또는 베어링을 갖는
    가이드 레일 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작 레버는,
    상기 가이드 레일의 길이 방향에 있어서, 상기 제 1 자석부 및 상기 제 2 자석부를 사이에 두도록 배치되는 2매의 레버판과,
    상기 역점을 구성하며, 상기 2매의 레버판을 연결하는 파지부를 갖는
    가이드 레일 장치.
  11. 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 기재된 가이드 레일 장치와,
    용접 토치와, 상기 용접 토치를 상기 워크의 용접선을 따라서 이동시키는 상기 용접용 대차를 구비하고,
    상기 용접용 대차는, 상기 가이드 레일 장치의 상기 가이드 레일에 의해 안내되어 이동하면서 상기 워크를 용접하는
    용접 장치.
  12. 제 1 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 기재된 가이드 레일 장치를 상기 워크로부터 분리하기 위한 가이드 레일 장치의 분리 방법에 있어서,
    상기 조작 레버의 조작에 의해, 상기 접촉부를, 상기 워크의 표면에 수직인 수선에 대해 상기 폭방향 한쪽측의 위치까지 회동시키고, 상기 접촉부에 있어서 상기 워크를 가압하는 것에 의해, 상기 제 2 자석부를 상기 워크의 표면으로부터 이격시킨 후, 상기 가이드 레일을 파지하고 상기 제 1 자석부를 상기 워크로부터 이격시키는
    가이드 레일 장치의 분리 방법.
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