KR102588829B1 - 다기종 열교환기의 브레이징이 가능한 로봇 브레이징장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형,중형 및 대형의 다양한 기종과 엔드 플레이트의 설정높이가 높은 제원의 열교환기도 자동으로 브레이징할 수 있는 다기종 열교환기의 브레이징이 가능한 로봇 브레이징장치에 관한 것으로 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')가 10개씩 10열로 경사각 20도로 배치되어 열교환기(100)의 기종에 따라 2열,4열,6열,8열 및 10열을 메인 컨트롤러(C)에 의해 선택적으로 제어할 수 있게 하고 열교환기(100)의 브레이징 폭 만큼 좌우방향으로 위빙시키면서 길이방향으로 동일한 온도조건으로 브레이징시키며 브레이징 토치부(30)에는 워터 쿨러(40)의 냉각수를 순환시켜 토치(31)(31')의 온도를 냉각시키면서 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

다기종 열교환기의 브레이징이 가능한 로봇 브레이징장치{Robot brazing device capable of brazing various types of heat exchangers}

본 발명은 소형,중형 및 대형의 다양한 기종과 엔드 플레이트의 설정높이가 높은 제원의 열교환기도 자동으로 브레이징할 수 있는 다기종 열교환기의 브레이징이 가능한 로봇 브레이징장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 다축 조정이 가능한 로봇 핸드의 선단에 다수개의 토치가 다열로 배치되는 수냉식 브레이징 토치부를 결합시켜 열교환기의 기종에 따라 브레이징 토치부의 화염토치를 선택적으로 컨트롤하고 브레이징 부위의 폭에 대응하여 좌우로 위빙하면서 길이방향으로 브레이징시킬 수 있게 하며 화염토치에 공급되는 혼합가스를 정량적 가스컨트롤하여 화염의 세기를 자동으로 조절하여 혼합가스 소모량을 절감시키면서 브레이징 불량률을 최소화할 수 있는 로봇 브레이징장치에 관한 것이다.

일반적으로 브레이징이란 450℃ 이상의 액상선 온도를 가진 용가재를 사용하며 모재의 고상선 온도 이하의 열을 가하여 두 모재를 접합시키는 기술로 그 방법은 가열방법에 따라 토치 브레이징,로 블레이징,유도 브레이징,침지 브레이징 등이 있으며 본 발명에 적용되는 토치 브레이징은 아세틸렌,천연가스,프로판,수소,혼합가스 등의 다양한 가스를 열원으로 사용하여 용이하게 브레이징 할 수 있는 것으로 접합면의 선단부위 12-24mm 정도의 거리에서 가열하는 것이 적당하며 가열 시 전후 좌우 등으로 일정하게 가열해야 하며 모재가 브레이징 온도까지 도달한 후 토치의 화염을 약간 뒤로 후진시키고 접합면에 정확히 용재를 주입하며 이때 용재는 접합면에 완전히 침투하면서 항상 더 많이 가열된 쪽으로 흐르는 것에 유의하여야 하고 용재가 완전히 침투한 후에 약간의 열을 추가적으로 가열하여 모재와 용재가 완전히 결합되도록 하는 것으로 용재가 침투 만 되고 완전히 결합되지 않을 경우 접합강도가 현저히 저하되는 것을 유의하여야 한다.

상기한 토치 브레이징으로 열교환기를 브레이징시킬 때 열교환기의 제원 즉,열교환기의 크기와 형상에 대응이 용이하고 열교환기의 엔드 플레이트의 설정높이가 높을 경우에도 브레이징작업이 제한되지 않는 브레이징장치가 요구되고 있는 실정이다.

종래의 열교환기용 브레이징장치에 관한 선행기술로는 등록특허공보 제10-0817850호(열교환기용 자동 브레이징 장치),등록특허공보 제10-1148932호(알루미늄 열교환기용 자동 브레이징 장치 및 그 방법) 및 등록실용신안공보 제20-0388079호(열교환기용 자동 브레이징 장치) 등이 제시되었다.

상기 첫 번째 등록특허는 일측에 상하이송지지부를 구비한 몸체의 타측으로 좌우이송가이드를 형성하고 몸체의 양측을 지지하는 측부프레임을 형성하며 측부프레임의 상부에 상부프레임을 형성한 몸체부와 몸체부의 상하이송지지부에 결합되는 상하이송부를 형성하고 몸체의 타측으로 좌우이송부를 형성한 이송부와 몸체부의 좌우이송가이드에 가이드홈으로 결합한 고정몸체에 좌우이송부로 결합되는 좌우이송지지부를 형성하고 고정몸체의 상부로 전후이송가이드가 구비된 전후이송레일의 상부에 전후이송부를 형성한 브레이징고정부와 브레이징고정부의 고정몸체의 전후이송부에 결합되는 전후이송부를 구비한 브레이징몸체의 양측으로 용가재를 용가재공급모터의 구동으로 공급하는 용가재공급롤러를 형성하고 고정몸체의 중앙으로회전시키는 회전부를 형성하며 고정몸체의 일측으로 가스를 공급하는 가스공급블럭을 형성한 브레이징부와 브레이징부의 브레이징몸체 타측으로 토치를 설치한 토치고정몸체를 형성한 토치부와 몸체부의 동작을 제어하면서 가스공급블럭에 연결된 가스제어공급부의 가스를 제어하는 중앙제어작동부를 형성한 제어부를 포함하는 구조이다.

상기 두 번째 등록특허는 브레이징으로 접합되는 열교환기를 이송하는 이송부,이송부의 일측에 형성되는 브레이징몸체와 브레이징몸체 전후측으로 복수의 가열고정구를 구비하는 브레이징프레임을 구비하는 브레이징고정부,가열고정구의 상부에 위치하는 브레이징분배탱크로부터 공급된 가스가 토출되는 브레이징노즐이 구비된 브레이징관이 복수로 형성되어 있는 브레이징부,이송부와 브레이징부의 작동 및 가스의 공급을 제어하는 제어부 및 브레이징부에 고정되어 있으며 열교환기로 냉각공기를 공급하는 냉각부를 포함하고 브레이징노즐에서 점화된 불꽃이 방출되는 가스 분사위치에 장방형팁을 설치하여 방사되는 화염을 장방형태로 분사하여 열교환기를 국부 가열하는 구조이다.

상기 세 번째 등록실용신안은 베이스 프레임의 상부에 컨베이어 라인을 설치하여 구동 스프로켓을 이송모터와 연결시켜 작동하며 컨베이어 라인의 인입부와 인출부 좌우측에는 열교환기 가이드바를 설치하고 베이스 프레임의 중앙부에는 브레이징 프레임을 설치하되 상,하부에 화염 토치부와 가이드부를 장착시키고 암의 상단은 각각의 가이드 레일에 결합시켜 수동 핸들과 전,후진모터에 의해 전,후진 작동케 하고 화염토치부와 가이드부가 장착된 브레이징 하우징의 상부 프레임을 볼 스크류에 결합시켜 승강 모터로 상승 및 하강시킬 수 있게 한 구조이다.

상기 첫 번째 등록특허는 몸체부에서 브레이징부를 상하이동 및 좌우이동할 수 있게 하고 브레이징부의 토치부를 전후이동,회전 및 상하이동 가능케 하여 2개의 토치부와 용가재공급구로 열교환기를 브레이징시키는 것으로 기계기구식 구조의 5축을 작동시켜 열교환기에 대응케 하므로 그 구조가 복잡하고 또한 작업공간의 점유률이 높아 공간활용률이 저하되며 2개의 토치로 열교환기를 브레이징시키므로 가공시간이 지연되는 문제가 있었다.

상기 두 번째 등록특허는 컨베이어 상으로 이송되는 열교환기의 크기에 따라 브레이징몸체의 브레이징부를 상하조절하고 열교환기의 양측에서 브레이징노즐로 브레이징하는 구조로 열교환기의 크기에 따라 높낮이는 조절할 수 있으나 대형의 열교환기는 브레이징할 수 없고 또한 브레이징노즐의 위치가 열교환기의 좌우측에서 화염을 방사하므로 열교환기의 폭이 넓을 경우 방사된 화염이 내측까지 전달되지 않고 균일한 온도를 유지할 수 없어 소형의 열교환기에 만 적용 가능한 브레이징장치로 다양한 기종의 열교환기의 적용에는 문제가 있는 것이다.

상기 세 번째 등록실용신안은 열교환기가 이송되는 컨베이어 상에 브레이징 프레임을 설치하고 브레이징 프레임의 좌우 양측에 화염 토치부를 설치하여 상하이동 및 좌우조절이 가능케 하여 열교환기를 브레이징시키는 것으로 브레이징 프레임의 설치로 공간점유률이 높으며 열교환기의 양측에서 화염을 방사시키므로 열교환기의 폭이 넓을 경우 방사된 화염이 내측까지 전달되지 않고 균일한 온도를 유지할 수 없고 엔드 플레이트 설정높이가 높을 경우에는 적용이 불가능한 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 다축 조정이 가능한 로봇 핸드에 일정한 경사각을 형성한 다수개의 토치를 다열로 배치한 브레이징 토치부를 결합시켜 열교환기의 기종과 크기 및 형상 등의 다양한 형태에도 대응이 가능케 하고 브레이징 토치부를 수냉식으로 온도를 조절하여 브레이징 용접을 연속적으로 수행할 수 있게 하며 브레이징 용접 시 열교환기의 브레이징 부위의 폭에 대응하여 좌우로 위빙하면서 길이방향으로 브레이징시킬 수 있게 하여 전체 브레이징 부위에 동일한 온도로 화염을 방사시켜 브레이징 불량률을 최소화하고 열교환기에 따라 브레이징 토치부의 화염토치를 선택적으로 컨트롤하고 화염토치에 공급되는 혼합가스를 정량적 가스컨트롤하여 화염의 세기를 자동으로 조절하여 혼합가스 소모량을 절감시킬 수 있는 다기종 열교환기의 브레이징이 가능한 로봇 브레이징장치를 제공할 수 있게 하였다.

본 발명은 브레이징 토치부의 토치가 10개씩 10열로 경사각 20도로 배치되어 열교환기의 기종에 따라 2열,4열,6열,8열 및 10열을 메인 컨트롤러에 의해 선택적으로 제어할 수 있게 하고 열교환기의 브레이징 폭 만큼 좌우방향으로 위빙시키면서 길이방향으로 동일한 온도조건으로 브레이징시키며 브레이징 토치부에는 워터 쿨러의 냉각수를 순환시켜 토치의 온도를 냉각시키면서 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

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그러므로 본 발명은 열교환기의 소형,중형 및 대형의 기종 뿐만 아니라 엔드 플레이트의 설정높이가 높은 경우에도 브레이징이 가능케 하고 다축 조정이 가능한 로봇 핸드에 장착되는 브레이징 토치부의 다수개 다열로 배치되는 토치를 경사각을 형성하면서 수냉식으로 냉각시켜 브레이징 토치부의 온도를 일정하게 유지하여 브레이징 용접의 작업 연속성을 부여하며 브레이징 토치부로 화염을 방사할 때 좌우로 위빙시키면서 길이방향으로 브레이징시켜 동일한 온도조건으로 불량률을 최소화할 수 있게 하고 열교환기의 기종과 크기에 따라 브레이징 토치부의 화염토치를 2열에서 10열까지 선택적으로 컨트롤하며 화염토치에 공급되는 혼합가스를 정량적 가스컨트롤하여 화염의 세기를 자동으로 조절하여 혼합가스 소모량을 절감시킬 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면구조 개념도
도 2 는 본 발명의 전체구조를 도시한 평면구조 개념도
도 3 는 본 발명의 전체구조를 도시한 측면구조 개념도
도 4 는 본 발명 브레이징 토치부의 정면구조도
도 5 는 본 발명 브레이징 토치부의 평면구조도
도 6 는 본 발명 브레이징 토치부의 측면구조도

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1,2,3 은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면,평면 및 측면구조 개념도로 로봇 핸드에 브레이징 토치부를 설치하여 로봇 컨트롤러에 의해 로봇의 다축을 조정하여 열교환기의 높이와 폭이 다양한 기종에 대응할 수 있게 하고 워터 쿨러와 가스탱크 및 메인 컨트롤러에 의해 화염 토치의 수냉방식의 냉각과 혼합가스의 정량적 가스컨트롤이 가능케 한 구조를 도시하였고, 도 4,5,6 은 본 발명 브레이징 토치부의 정면,평면 및 측면구조도로 화염토치가 10개의 10열로 구성되고 20도의 경사각을 형성하며 2열에서부터 10열까지 선택적으로 컨트롤할 수 있게 한 구조를 도시하였다.

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로봇 컨트롤러(10)에 의해 다축이 조정되는 로봇(20) 핸드(21)의 선단에 다수개의 토치(31)(31')가 다열로 경사지게 배치되는 브레이징 토치부(30)를 결합시키고 토치(31)(31')에 공급되어 화염을 방사시키는 혼합가스는 가스 탱크(50)에서 정량적 가스컨트롤 제어할 수 있게 하며 로봇 컨트롤러(10),워터 쿨러(40) 및 가스 탱크(50)는 메인 컨트롤러(C)에서 제어할 수 있게 하여 소형,중형 및 대형의 다양한 기종과 엔드 플레이트의 설정높이가 높은 제원의 열교환기(100)를 자동으로 브레이징하기 위한 로봇 브레이징장치(B)에 있어서,

상기 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')가 10개씩 10열로 경사각 20도로 배치되어 열교환기(100)의 기종에 따라 2열,4열,6열,8열 및 10열을 메인 컨트롤러(C)에 의해 선택적으로 제어할 수 있게 하고 열교환기(100)의 브레이징 폭 만큼 좌우방향으로 위빙시키면서 길이방향으로 동일한 온도조건으로 브레이징시키며 브레이징 토치부(30)에는 워터 쿨러(40)의 냉각수를 순환시켜 토치(31)(31')의 온도를 냉각시키면서 제어할 수 있게 하였다.

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도면 중 미 설명 부호 (60)은 열교환기 안치대이다.

이와 같이 된 본 발명은 다축 조정이 가능한 로봇 핸드에 20도의 경사각을 형성한 10개의 토치를 10열로 배치한 수냉식 브레이징 토치부를 결합시켜 열교환기의 높이와 폭이 다른 소형,중형 및 대형의 기종 뿐만 아니라 엔드 플레이트의 설정높이가 높은 경우에도 브레이징이 가능케 하고 브레이징 토치부를 워터쿨러의 냉각수로 온도를 조절하여 브레이징 용접을 연속적으로 수행할 수 있게 하며 브레이징 용접 시 열교환기의 브레이징 부위의 폭에 대응하여 좌우로 위빙하면서 길이방향으로 브레이징시킬 수 있게 하여 전체 브레이징 부위에 동일한 온도로 화염을 방사시켜 브레이징 불량률을 최소화하고 열교환기에 따라 브레이징 토치부의 화염토치를 2열에서부터 10열까지 선택적으로 컨트롤하고 화염토치에 공급되는 혼합가스를 정량적 가스컨트롤하여 화염의 세기를 자동으로 조절하여 혼합가스 소모량을 절감시킬 수 있는 다기종 열교환기의 브레이징이 가능한 로봇 브레이징장치를 제공할 수 있게 하였다.

도 1 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 본 발명은 로봇 컨트롤러(10)에 의해 다축이 조정되는 로봇(20)과 워터 쿨러(40)의 냉각수로 냉각되고 가스 탱크(50)에서 정량적 가스컨트롤로 혼합가스를 제어하는 브레이징 토치부(30)로 구성되며 상기 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')가 10개씩 10열로 경사각 20도로 배치되어 중앙에서부터 2열에서 10열까지 메인 컨트롤러(C)에 의해 선택적으로 제어될 수 있게 한 것이다.

상기 로봇(20)의 핸드(21)에는 10개씩 10열로 배치되고 20도의 경사각을 갖는 토치(31)(31')가 장착된 브레이징 토치부(30)를 장착한다.

상기 로봇(20)은 로봇 컨트롤러(10)에 의해 다축을 조정하여 안치대(60)에 적재된 열교환기(100)의 기종에 따라 핸드(21)에 장착된 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')를 열교환기(100)를 향하여 다양한 각도와 방향에서 제어할 수 있게 하여 하향자세 뿐만아니라 상향자세,측방향자세 및 경사각자세 등으로 브레이징 용접을 준비할 수 있게 하였다.

상기와 같이 준비된 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')로 브레이징 용접을 수행하면 가열되는 토치(31)(31')를 냉각시키기 위하여 워터 쿨러(40)의 냉각수로 가열된 토치(31)(31')를 수냉식으로 냉각시키므로 과열로 인한 중단없는 브레이징 용접을 수행할 수 있게 하고 가스 탱크(50)의 혼합가스를 정량적 가스컨트롤 제어로 공급하여 화염을 방사하므로 화염의 강도를 자동으로 조정하여 혼합가스 소모량을 절감시킬 수 있게 한 것이다.

이때 토치(31)(31')로 화염을 방사할 때 로봇 컨트롤러(10)의 컨트롤로 열교환기(100)의 브레이징 부위의 폭 만큼 좌우방향으로 위빙시키면서 길이방향으로 브레이징시켜 동일한 온도조건으로 브레이징될 수 있게 하여 브레이징 용접의 정밀도와 브레이징 품질을 향상시킬 수 있게 하였다.

상기 열교환기(100)를 브레이징하는 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')는 도 6 과 같이 20도로 경사지게 설치하여 토치(31)(31')가 화염을 방사할 때 화염이 열교환기(100)에서 브레이징 토치부(30)로 반사되는 것을 방지하여 브레이징 토치부(30)의 가열을 최소화하면서 브레이징을 실시할 수 있게 하였다.

또한 10개씩 10열로 경사지게 배치된 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')는 열교환기(100)의 소형,중형 및 대형 등의 기종에 따라 중앙에서부터 2열,4열,6열,8열 및 10열을 선택적으로 결정하여 브레이징 작업을 수행할 수 있게 하고 열교환기(100)의 폭과 높이의 변화에 용이하게 대응하며 엔드 플레이트의 설정높이가 높아도 로봇 브레이징장치(B)가 하향자세로 브레이징하므로 다양한 기종의 열교환기(100)를 제한없이 브레이징 용접을 수행할 수 있게 하였다.

상기 로봇 컨트롤러(10),워터 쿨러(40) 및 가스 탱크(50)는 열교환기(100)의 다양한 기종과 제원에 따라 메인 컨트롤러(C)에서 통합 자동제어가 가능케 하였다.

또한, 열교환기(100)가 적재되는 고정식 안치대(60)에서 이송되는 컨베이어(도시없음)로 대치하여 브레이징할 수 있게 컨베이어의 이송속도와 로봇 컨트롤러(10)의 제어속도를 동기화시켜 브레이징 토치부(30)로 자동 브레이징할 수 도 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10: 로봇 컨트롤러 20: 로봇
21: 핸드 30: 브레이징 토치부
31,31': 토치 40: 워터 쿨러
50: 가스 탱크 100: 열교환기
B: 로봇 브레이징장치 C: 메인 컨트롤러

Claims (3)

1. 로봇 컨트롤러(10)에 의해 다축이 조정되는 로봇(20) 핸드(21)의 선단에 다수개의 토치(31)(31')가 다열로 경사지게 배치되는 브레이징 토치부(30)를 결합시키고 토치(31)(31')에 공급되어 화염을 방사시키는 혼합가스는 가스 탱크(50)에서 정량적 가스컨트롤 제어할 수 있게 하며 로봇 컨트롤러(10),워터 쿨러(40) 및 가스 탱크(50)는 메인 컨트롤러(C)에서 제어할 수 있게 하여 소형,중형 및 대형의 다양한 기종과 엔드 플레이트의 설정높이가 높은 제원의 열교환기(100)를 자동으로 브레이징하기 위한 로봇 브레이징장치(B)에 있어서,
   상기 브레이징 토치부(30)의 토치(31)(31')가 10개씩 10열로 경사각 20도로 배치되어 열교환기(100)의 기종에 따라 2열,4열,6열,8열 및 10열을 메인 컨트롤러(C)에 의해 선택적으로 제어할 수 있게 하고 열교환기(100)의 브레이징 폭 만큼 좌우방향으로 위빙시키면서 길이방향으로 동일한 온도조건으로 브레이징시키며 브레이징 토치부(30)에는 워터 쿨러(40)의 냉각수를 순환시켜 토치(31)(31')의 온도를 냉각시키면서 제어할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 다기종 열교환기의 브레이징이 가능한 로봇 브레이징장치.
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