KR102682367B1 - 용접 지그 및 이를 포함하는 용접 장치 - Google Patents

용접 지그 및 이를 포함하는 용접 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 튜브 벤딩 제품과 같이 복잡한 형상의 용접 대상물이라도 아래보기 자세로 용접 수행이 가능하여, 해당 용접부의 완전 용입이 용이하고 용접부의 균일한 고품질을 확보할 수 있는 용접 지그 및 이를 포함하는 용접 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 회전축이 지면과 나란하게 배치되는 턴테이블의 회전 중심부에 착탈 가능하도록 결합되는 턴테이블 고정부; 및 일측이 턴테이블 고정부와 연결되고, 타측에는 용접 대상물을 고정시키는 고정 클램프가 연결되는 회전팔을 포함하는 용접 지그를 제공한다.

Description

용접 지그 및 이를 포함하는 용접 장치{Jig for welding and Device for welding including the same}
본 발명은 용접 지그 및 이를 포함하는 용접 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 튜브 벤딩 제품과 같이 복잡한 형상의 용접 대상물이라도 아래보기 자세로 용접 수행이 가능하여, 해당 용접부의 완전 용입이 용이하고 용접부의 균일한 고품질을 확보할 수 있는 용접 지그 및 이를 포함하는 용접 장치에 관한 것이다.
항공기 조립시 튜브 용접품이 다수 사용된다.
튜브 용접품은 항공기의 연료 계통, 환경제어 계통, 유압 계통 등에 사용되고 있고, 유체의 이동을 위해 튜브 단품간 용접이 필요하다.
또한, 항공기의 튜브 용접품은 항공기의 복잡한 형상과 간섭을 피하기 위해 벤딩 성형에 의한 절곡부를 구비하고 있다.
이와 같이 적어도 하나의 절곡부를 포함하고 있는 튜브끼리의 접합을 위해 용접을 수행하는 경우, 형상에 의한 제약으로 상당한 불편을 호소하고 있다.
용접은 아래보기 자세로 수행할 때 편의성이 좋고 용접부의 품질도 향상된다. 아래보기 자세로 용접하면 용접비드가 잘 형성되고, 완전 용입으로 결함이 감소한다.
직관 형상의 튜브는 이를 턴테이블에 고정하여 아래보기 자세로 용접하기 용이하다. 그러나, 상기에서 언급한 항공기의 튜브는 절곡부를 구비하는 튜브간 용접이 이루어져야 하므로 형상적인 제약에 의해 일반적인 턴테이블에서 용접하는 것이 불가능하다.
따라서, 항공기용 튜브 용접과 같이 어느 한쪽 또는 양쪽이 절곡부를 적어도 하나 포함하고 있는 튜브끼리 아래보기 자세로 용이하게 용접할 수 있는 수단에 대한 기술개발의 필요성이 대두된다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제0624577호(2006.09.15.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 복잡한 형상의 용접 대상물을 용이하게 용접할 수 있고 균일한 고품질의 용접이 가능한 용접 지그와 용접 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 지그는 회전축이 지면과 나란하게 배치되는 턴테이블의 회전 중심부에 착탈 가능하도록 결합되는 턴테이블 고정부; 및 일측이 턴테이블 고정부와 연결되고, 타측에는 용접 대상물을 고정시키는 고정 클램프가 연결되는 회전팔을 포함한다.
또한, 회전팔은, 턴테이블 고정부와 연결되되 턴테이블과 이격되도록 배치되는 제1 파트; 제1 파트와 연결되고, 일부 또는 전부가 턴테이블의 회전축과 나란하게 배치되는 제2 파트; 및 제2 파트와 연결되고, 단부에 고정 클램프가 연결되는 제3 파트를 포함할 수 있다.
또한, 제2 파트의 회전 궤적은 원기둥, 구, 타원구를 포함하는 회전체 중 어느 하나의 형상으로 형성되고, 회전 궤적의 중심축은 턴테이블의 회전축과 일치할 수 있다.
또한, 제3 파트는 제1 파트보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.
또한, 고정 클램프는 폐곡선 또는 일부가 열린 곡선 형상이고, 턴테이블 고정부의 회전축과, 고정 클램프의 중심은 턴테이블의 회전축과 일치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치는 턴테이블 고정 선반; 턴테이블 고정 선반의 상부면에 고정 지지되고, 회전축이 지면 및 턴테이블 고정 선반의 상부면과 나란하며 회전면이 지면 및 턴테이블 고정 선반의 상부면과 수직을 이루되 회전 중심부에 착탈홈을 구비하는 턴테이블; 및 턴테이블의 착탈홈에 결합되는 용접 지그를 포함하고, 용접 지그의 고정 클램프에는 어느 한쪽 또는 양쪽이 절곡부를 적어도 하나 포함하고 있는 튜브끼리 가접된 용접 대상물의 직관부가 용접 지그의 고정 클랭프에 의해 고정되어 턴테이블을 회전시키면서 아래보기 자세로 용접할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치는 용접 대상물의 용접 부위에 고정되어 용접작업 도중에 위치나 각도변경 없이 용접 대상물의 회전에 의해 용접 대상물의 외주면을 따라 용접 부위 전체를 용접하는 용접 토치를 더 포함하고, 턴테이블 고정부의 회전축, 고정 클램프의 중심, 턴테이블의 회전축, 용접 대상물의 튜브 직관부 중심축은 모두 일직선상에 위치할 수 있다.
본 발명에 의하면 튜브 벤딩 제품과 같이 복잡한 형상의 용접 대상물이라도 아래보기 자세로 용접 수행이 가능하여, 해당 용접부의 완전 용입이 용이하고 용접부의 고품질을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 복잡한 형상의 용접 대상물이 제자리에서 회전하므로 턴테이블 컨트롤러에 의한 회전속도 제어에 따라 균일한 용접 품질 확보가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 전체 용접부위를 아래보기 자세로 용접할 수 있어 작업능률과 작업 편의성이 향상되고, 항공기 부품 용접에 자동 용접을 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치의 사시도
도 2는 용접 지그와 용접 대상물이 장착되기 전의 용접 장치의 사시도
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 지그의 사시도
도 5는 도 1의 용접 장치를 이용하여 용접을 진행하는 과정을 도시한 사시도
도 6 및 도 7은 용접 부위의 확대 사시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치의 사시도이고, 도 2는 용접 지그와 용접 대상물이 장착되기 전의 용접 장치의 사시도이다. 도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 지그의 사시도이고, 도 5는 도 1의 용접 장치를 이용하여 용접을 진행하는 과정을 도시한 사시도이다. 도 6 및 도 7은 용접 부위의 확대 사시도이다.
이하에서 튜브 벤딩 제품은 어느 한쪽 또는 양쪽이 절곡부(벤딩부)를 적어도 하나 포함하고 있는 튜브끼리 결합되는 제품을 의미하는 것으로 사용한다.
도면에서는 본 발명에 따른 용접 장치가 적용되는 용접 대상물로 튜브 벤딩 제품을 예로 들어 설명하였으나, 직관부만으로 이루어진 튜브는 물론 복잡한 구조를 갖는 용접 대상물 등 용접 대상물은 한정되지 않음을 밝혀 둔다.
군수 및 민수 항공기 규격에 의하면 튜브 벤딩 제품은 벤딩이 끝나는 탄젠트 구간으로부터 일정 길이(예컨대 1인치) 이상의 직관부가 있어야 한다. 이러한 규격에 따라 튜브 벤딩 제품은 직관부가 반드시 존재하므로, 본원 발명의 고정 클램프(210)를 통하여 용접 대상물을 고정할 수 있다.
튜브 벤딩 제품의 용접은 먼저 용접 전용 치공구에서 Pre-Fit(Fit-Up)을 수행하게 되는데, Pre-Fit 수행시에 가접(Tack Weld)으로 제품을 고정하기 때문에 도 7과 같이 고정 클램프(210)로 한쪽 튜브만 고정하면 용접 수행이 충분히 가능하다. 따라서, 용접 대상물을 고정하는 작업도 번거롭지 않고 초보자도 쉽게 용접 대상물을 용접 지그(200)에 고정시킬 수 있는 장점이 있다.
용접은 아래보기 자세로 수행하는 것이 편의성, 용접 비드의 형성 정도, 완전 용입 정도, 결함 발생 정도, 용접부 품질 정도의 측면에서 우수함을 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 바 있다.
본 발명은 직관 튜브뿐만 아니라 튜브 벤딩 제품의 경우에도 용접 과정 전체를 아래보기 자세로 수행하기에 최적화된 용접 지그와 용접 장치를 제공한다.
복잡한 구조의 튜브 벤딩 제품은 항공기의 내부에 다수 사용되므로, 본 발명에 따른 용접 지그와 용접 장치는 항공기 부품 제작시의 자동 용접 공정에 특히 최적화된 성능을 제공한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치는 턴테이블(100), 용접 지그(200), 용접 토치(400), 및 턴테이블 고정 선반(500)을 포함하여 이루어진다.
턴테이블(100)은 턴테이블 고정 선반(500)의 상부면에 고정 지지된다.
턴테이블(100)은 회전축이 지면 및 턴테이블 고정 선반(500)의 상부면과 대략 나란하게 배치된다.
또한, 턴테이블(100)은 회전면이 지면 및 턴테이블 고정 선반(500)의 상부면과 대략 수직을 이룬다.
턴테이블(100)의 회전 중심부에는 착탈홈(120)이 구비되며, 착탈홈(120)에는 용접 지그(200)의 턴테이블 고정부(210)가 착탈 가능하도록 결합된다.
턴테이블(100)의 회전 속도를 제어하고 자동 용접을 구현하기 위해 턴테이블(100)의 일측에는 턴테이블 컨트롤러(110)가 구비된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 지그(200)는 턴테이블 고정부(210), 고정 클램프(220), 고정 클램프 연결부(222), 회전팔(230, 240, 250)을 포함하여 이루어진다. 일례로 도면에는 각진 U자 형상의 용접 지그(200)를 도시하였으나, 용접 지그는 U자형, 반원형, 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 여기서 용접 지그의 형상을 한정하는 것은 아니다.
턴테이블 고정부(210)는 턴테이블(100)의 회전 중심부에 위치한 착탈홈(120)에 착탈 가능하도록 결합된다. 턴테이블 고정부(210)는 회전팔(230, 240, 250)의 일측 단부에 구비되어 용접 지그(200)를 턴테이블(100)에 대하여 결합 또는 분리되도록 한다.
고정 클램프(220)는 용접 대상물(300)을 파지하여 용접 지그(200)에 고정시킨다. 일례로 도면에는 튜브 벤딩 제품의 용접을 위해 원형의 고정 클램프를 도시하였으나, 타원형, 각진 형 등을 포함하여 고정 클램프는 용접 대상물의 형상에 따라 폐곡선 또는 일부가 열린 곡선 형상으로 다양하게 형성될 수 있으며, 여기서 고정 클램프의 형상을 한정하는 것은 아니다.
턴테이블 고정부(210)의 회전축과, 고정 클램프(220)의 중심은 턴테이블(100)의 회전축과 일치하는 것이 바람직하다. 이 경우 턴테이블(100)의 회전에 따라 함께 회전하는 용접 대상물(300)도 제자리에서 회전하게 된다.
고정 클램프(220)는 연결부(222)를 통해 회전팔(230, 240, 250)의 타측 단부에 착탈 가능하도록 결합된다. 연결부(222)는 고정 클램프(220)가 회전팔(230, 240, 250)의 일측 단부에 용이하게 결합 및 분리될 수 있도록 한다.
고정 클램프의 규격은 용접 대상물의 규격과 형상에 따라 달라질 수 있으므로, 다양한 규격과 형상의 고정 클램프에 정해진 규격과 형상의 연결부를 결합시켜 놓으면 용접 대상물에 따라 고정 클램프를 교체하여 사용할 수 있다.
회전팔(230, 240, 250)은 일측이 턴테이블 고정부(210)와 연결되고, 타측에는 용접 대상물을 고정시키는 고정 클램프(220)가 연결된다.
회전팔(230, 240, 250)은 제1 파트(230)와 제2 파트(240) 및 제3 파트(250)를 포함한다.
제1 파트(230)는 턴테이블 고정부(210)와 연결되고, 턴테이블(100)과 이격된다.
제2 파트(240)는 제1 파트(230)와 연결되고, 일부 또는 전부가 턴테이블(100)의 회전축과 나란하게 배치된다.
회전팔이 U자형 또는 원형 또는 타원형인 경우에는 제2 파트의 일부가 턴테이블(100)의 회전축과 나란하게 배치된다.
도 1과 같이 회전팔이 각진 U자형인 경우에는 제2 파트의 전부가 턴테이블(100)의 회전축과 나란하게 배치된다.
제2 파트(240)의 회전 궤적은 회전체 형상을 그린다. 예컨대 제2 파트(240)의 회전 궤적은 원기둥, 구, 타원구를 포함하는 회전체 중 어느 하나의 형상으로 형성된다.
이때, 회전 궤적의 중심축은 턴테이블(100)의 회전축과 일치하게 된다.
제3 파트(250)는 제2 파트(240)와 연결되고, 단부에 고정 클램프(220)가 위치한다.
제3 파트(250)는 제1 파트(230)보다 짧은 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
이는 턴테이블 고정부(210)의 회전축과 고정 클램프(220)에 물리는 용접 대상물(300)의 회전축이 서로 일치하여야 하기 때문이다. 구체적으로 제3 파트(250)의 길이(m)는 제1 파트(230)의 길이(ℓ)보다 연결부(222) 중 외부로 드러난 부분(n1)과 고정 클램프(220)의 길이(n2)를 더한 길이만큼 짧게 형성될 수 있다.
ℓ = m + n1 + n2
용접 토치(400)는 용접 대상물(300)의 용접 부위에 고정된다.
용접 토치(400)는 용접작업 도중에 위치나 각도 변경없이 용접 대상물(300)의 회전에 의해 용접 대상물(300)의 외주면을 따라 용접 부위 전체를 용접할 수 있도록 한다.
턴테이블 고정 선반(500)은 지면에 턴테이블(100)을 설치하기 위해 다리와 상부면을 구비한다. 상부면에는 턴테이블(100)이 고정 지지된다. 턴테이블 고정 선반(500)은 작업자의 작업 편의성을 위해 높이 조절이 가능하도록 구현될 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 용접 지그(200)의 고정 클램프(220)에는 어느 한쪽 또는 양쪽이 절곡부를 적어도 하나 포함하고 있는 튜브끼리 가접된 용접 대상물(300)의 직관부가 용접 지그(200)의 고정 클램프(220)에 의해 고정되어, 턴테이블(100)을 회전시키면서 아래보기 자세로 용접할 수 있다.
이때, 복잡한 형상을 갖는 용접 대상물(300)이 제자리에서 회전하도록 턴테이블 고정부(210)의 회전축과, 고정 클램프(220)의 중심과, 턴테이블(100)의 회전축과, 용접 대상물(300)의 튜브 직관부 중심축은 모두 일직선상에 위치하게 된다.
본 발명에 따르면 복잡한 형상의 용접 대상물이라도 아래보기 자세로 용접 수행이 가능하여, 해당 용접부의 완전 용입이 용이하고 용접부의 고품질을 확보할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 턴테이블
200 : 용접 지그
210 : 턴테이블 고정부
220 : 고정 클램프
222 : 연결부
230 : 제1 파트
240 : 제2 파트
250 : 제3 파트
300 : 용접 대상물
400 : 용접 토치
500 : 턴테이블 고정 선반

Claims (7)

  1. 회전축이 지면과 나란하게 배치되는 턴테이블의 회전 중심부에 착탈 가능하도록 결합되는 턴테이블 고정부; 및
    일측이 턴테이블 고정부와 연결되고, 타측에는 용접 대상물을 고정시키는 고정 클램프가 연결되는 회전팔
    을 포함하고,
    턴테이블 고정부의 회전축과, 고정 클램프의 중심은 턴테이블의 회전축과 일치하며,
    회전팔은,
    턴테이블 고정부와 연결되되 턴테이블과 이격되도록 배치되는 제1 파트;
    제1 파트와 연결되고, 일부 또는 전부가 턴테이블의 회전축과 나란하게 배치되는 제2 파트; 및
    제2 파트와 연결되고, 단부에 고정 클램프가 연결되는 제3 파트
    를 포함하고,
    제3 파트는 제1 파트보다 짧은 길이로 형성되되, 제3 파트(250)의 길이(m)는 제1 파트(230)의 길이(ℓ)보다 연결부(222) 중 외부로 드러난 부분(n1)과 고정 클램프(220)의 길이(n2)를 더한 길이만큼 짧게 형성되어 아래의 식을 만족하는, 용접 지그.
    ℓ = m + n1 + n2
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제2 파트의 회전 궤적은 원기둥, 구, 타원구를 포함하는 회전체 중 어느 하나의 형상으로 형성되고,
    회전 궤적의 중심축은 턴테이블의 회전축과 일치하는, 용접 지그.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    고정 클램프는 폐곡선 또는 일부가 열린 곡선 형상인, 용접 지그.
  6. 턴테이블 고정 선반;
    턴테이블 고정 선반의 상부면에 고정 지지되고, 회전축이 지면 및 턴테이블 고정 선반의 상부면과 나란하며 회전면이 지면 및 턴테이블 고정 선반의 상부면과 수직을 이루되 회전 중심부에 착탈홈을 구비하는 턴테이블; 및
    턴테이블의 착탈홈에 결합되는 제1항, 제3항, 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 용접 지그
    를 포함하고,
    용접 지그의 고정 클램프에는 어느 한쪽 또는 양쪽이 절곡부를 적어도 하나 포함하고 있는 튜브끼리 가접된 용접 대상물의 직관부가 용접 지그의 고정 클램프에 의해 고정되어 턴테이블을 회전시키면서 아래보기 자세로 용접할 수 있으며,
    턴테이블 고정부의 회전축, 고정 클램프의 중심, 턴테이블의 회전축, 용접 대상물의 튜브 직관부 중심축은 모두 일직선상에 위치하고,
    용접 지그의 회전팔은,
    턴테이블 고정부와 연결되되 턴테이블과 이격되도록 배치되는 제1 파트;
    제1 파트와 연결되고, 일부 또는 전부가 턴테이블의 회전축과 나란하게 배치되는 제2 파트; 및
    제2 파트와 연결되고, 단부에 고정 클램프가 연결되는 제3 파트
    를 포함하고,
    제3 파트는 제1 파트보다 짧은 길이로 형성되되, 제3 파트(250)의 길이(m)는 제1 파트(230)의 길이(ℓ)보다 연결부(222) 중 외부로 드러난 부분(n1)과 고정 클램프(220)의 길이(n2)를 더한 길이만큼 짧게 형성되어 아래의 식을 만족하는, 용접 장치.
    ℓ = m + n1 + n2
  7. 제6항에 있어서,
    용접 대상물의 용접 부위에 고정되어 용접작업 도중에 위치나 각도변경 없이 용접 대상물의 회전에 의해 용접 대상물의 외주면을 따라 용접 부위 전체를 용접하는 용접 토치
    를 더 포함하는, 용접 장치.
KR1020230127669A 2023-09-25 2023-09-25 용접 지그 및 이를 포함하는 용접 장치 KR102682367B1 (ko)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654479U (ja) * 1992-10-30 1994-07-26 株式会社小松製作所 仕口溶接用ポジッショナ及びその治具
JPH09314349A (ja) * 1996-05-28 1997-12-09 Daihatsu Motor Co Ltd シーム溶接線自動倣い装置
JPH10244378A (ja) * 1997-03-03 1998-09-14 Daihatsu Motor Co Ltd シーム溶接装置のハンドリング治具
KR20210028468A (ko) * 2019-09-04 2021-03-12 대우조선해양 주식회사 용접 보류부의 용접을 위한 장치 및 이를 이용한 용접 작업 방법

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