KR20000065725A

KR20000065725A - 연직이동형 자동용접장치

Info

Publication number: KR20000065725A
Application number: KR1019990012342A
Authority: KR
Inventors: 이창순
Original assignee: 이창순; 주식회사 부원
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-11-15
Also published as: KR100310246B1

Abstract

본 발명은 지주에 및 수평이동 탑재된 리프트장치부를 구비하여, 상측고정 및 수평이동장치부에 의해서는 용접되어지는 저장탱크의 철판의 상단 주연부에 걸어서 좌우로 이동시킬 수 있도록 하고 하측고정장치와는 용접장치 전체가 움직이지 못하도록 제작되는 저장탱크의 고정시킬 수 있도록 하며, 연직작동장치의 작동에 의해 용접장치가 탑재된 리프트장치를 지주를 따라 상하 작동시킬 수 있도록 하여 용접장치에 의해 철판의 이음부를 용접시킬 수 있도록 된 연직이동형 자동용접장치에 관한 것으로서,

수평이동장치에 의해 철판의 상단주연부를 따라 좌·우 수평이동하여 이음부에 용이하게 자체이동할 수 있고 용접장치의 용접헤드를 X·Y·Z축선상으로 이동시켜 이음부와 일치시켜주고 각도를 조절한 후 하측에서 상측으로 이동하면서 용접을 자동으로 실시할 수 있으므로, 작업능률을 크게 향상시킬 수 있고, 용접시간등을 줄이고 부대비용도 절감하여 제작기간을 단축시킬 수 있을 뿐만아니라 제작비용도 낮출 수 있으며, 고품질의 저장탱크를 제작 할 수 있게 된다.

Description

연직이동형 자동용접장치{Vertical Movement Type Auto Welding Apparatus}

본 발명은 정유공장이나 화학공장등에서 주로 액상물질을 보관할때 사용하게 되는 저장탱크(STORAGE TANK)를 제작하는데 사용되는 연직이동형 자동용접장치에 관한 것이다.

이를 좀더 상세히 설명하면 제작되는 저장탱크의 철판에 걸어줄 수 있도록 하고 좌우로 평행이동시킬 수 있도록 하며 용접장치를 상하로 이동시키면서 용접을 실시할 수 있도록 된 것이다.

더욱 상세하게는 지주에 연직작동장치부·상측고정 및 수평이동 장치부·하측고정부·용접장치가 탑재된 리프트장치부를 구비하여, 상측고정 및 수평이동장치부에 의해서는 용접되어지는 저장탱크의 철판의 상단 주연부에 걸어서 좌우로 이동시킬 수 있도록 하고 하측고정장치와는 용접장치 전체가 움직이지 못하도록 제작되는 저장탱크의 외주면에 고정시킬 수 있도록 하며,

연직작동장치부의 작동에 의해 용접장치가 탑재된 리프트장치를 지주를 따라 연직으로 상하 작동시킬 수 있도록 하여 용접장치에 의해 철판의 이음부를 용접시킬 수 있도록 된 연직이동형 자동용접장치에 관한 것이다.

통상적으로 정유공장 또는 화학공장등에서 액상물질등을 보관하는데 사용되는 저장탱크는 그 지름 수십미터(m)에 이르는 커다란 원통형으로서, 후강판이고 장방형(직사각형)으로 성혀되거나 가공되는 철판을 서로 용접하여 제작하게 되는데, 철판의 이음부를 용접한 후 방사선을 이용하는 비파괴검사장비로서 용접부위의 이상유무를 검사하게 되고 이상이 발견되면 용접결함부위를 재용접하여 결함이 없도록 하면서 제작하게 되며,

이와같이 철판의 이음부를 결함이 없도록 용접시켜 주어야만 충진되는 제품이 외부로 누출되지 못하도록 할 수 있는 것이다.

그런데 종래에는 철판의 수직이음부를 용접사가 직접 손으로 용접을 실시하였었다. 즉, 원통형으로 구성되는 철판을 수직으로 세워서 철판끼리의 이음부는 용접봉을 용융시켜 하측에서부터 상측으로 충진시키면서 용접을 실시하게 되는데 철판과 철판의 이음부는 외측으로 확개되는 V형홈을 형성하고 있으므로 용접사(작업자)는 지름이 5mm이고 길이가 400mm인 용접봉과 모재(철판)를 용접장치로 녹이면서 용접을 실시하게 되며, 이음부인 V형홈이 넓기 때문에 용접봉을 좌우로 반복이동시켜 홈에 충진시키면서 용접시키게 된다.

이와같이 용접사에 의한 수동용접방법은 다음과 같은 문제점이 단점으로 지적된다.

모든 철판의 이음부를 용접사에 의한 수동용접에 의해 용접을 실시하게 되면 용접사가 용접봉을 이용하게 다룰 수 있도록 짧은(400mm이하)용접봉을 사용하여야 되고, 짧은 용접봉을 사용하기 때문에 용접봉을 소모할때 마다 교체시간이 소요되어 용접을 지체시키게 되고 그로 인하여 용접시간이 많이 소요되며, 따라서 저장탱크의 제작기간이 많이 소요되는 등의 문제가 있었다. 이와같이 제작기간이 많이 소요되는 등의 문제가 있었다. 이와같이 제작기간이 장기화되면서 인건비도 상승하게 되고 그로 인하여 제작비용이 많이 소요되는 문제도 있었다.

또한 용접사의 숙련도에 따라 용접상태가 달라지게 되고 작업의 여건(조건)상태에 따라서도 용접을 균일하게 실시할 수 없다는 것이다.

특히, 대형의 자장탱크는 주로 항구에 인접하는 지역에 설치되기 때문에 바람(해풍)의 영향을 많이 받으면서 시공하게 되는데, 해풍으로 인하여 용접작업을 실시할때 모재가 흔들리는 현상이 발생하고 또한 용접사도 용접봉을 일정한 간격으로 유지시킬수가 없으며, 용접속도를 일정하게 유지시킬 수가 없으므로 용접을 균이랗게 실시할 수 없는 문제가 있었다.

이와같은 불균한 상태로 용접될때에는 용접봉과 모재가 불균일하게 녹으면서 불순물이 발생되어지는데 이러한 불순물이 용접물과 함께 충진되어져 버려 차후 검사시에 용접결함으로 발견되어 재차 용접을 실시하여야 하는 폐단이 있었으며,

이러한 폐단을 해소하기 위해서는 용접사는 매우 신중하게 용접작업을 실시하여야 하므로 작업능률이 현저히 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제와 폐단을 해소할 수 있도록 된 연직이동형 자동용접장치를 제공하려는 것이다.

본 발명은 용접되는 저장탱크의 철판에 걸어줄 수 있도록 하고 좌우로 이동시킬 수 있도록 하며, 고정장치에 의해 고정시킨 상태에서 용접장치가 탑재된 리프트장치를 상하이동시킬 수 시킬 수 있도록 된 연직이동형 자동용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 철판의 이음부와 용접장치의 간격을 조정할 수 있도록 하여 용접간격을 일정하게 유지시켜줄 수 있도록 하고, 용접속도도 일정하게 유지시키며, 용접각도도 철판의 두께에 따라 가변시킬 수 있도록 하여 용접을 일정하게 실시할 수 있도록 된 연직이동형 자동 용접장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 발명은 용접결함으로 인한 용접불량이 발생되지 않도록 하면서 용접상태를 양호하게 유지시킬 수 있도록 하고, 재용접에 따른 검사비용과 인건비등을 줄여주며, 제작기간으 단축시켜 제작비용을 절감시킬 수 있도록 된 연직이동형 자동용접장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 해풍과 같은 외부의 환경조건에 구애받지 않고 안정되고 균일한 상태로 용접을 실시할 수 있도록 하여 용접시에 불순물이 발생하여 함께 충진되거나 하는 현상을 베재시켜 고품질의 저장탱크를 제작할 수 있도록 된 연직이동형 자동용접장치를 제공하려는 데 있다.

본 발명의 상기 및 기타목적은,

용접봉(49)을 용접장치(50)로 용융시켜서 철판(102)의 이음부(103)를 용접시키는 것에 있어서,

내부가 중공부로 되고 각기둥으로 되며 상단에 걸이봉(12)이 구비되는 지주(2)의 일측면의 상측부에 저장탱크(100)제작용 철판(101)의 강단주연부에 걸어줄 수 있도록 하고 주행장치에 의해 상단주연부를 따라 좌우이동할 수 있으며 상측고정구(32)에 의해 고정시킬 수 있도록 하는 상측고정 및 수평이동장치부(20)를 장착한 것과,

상측고정 및 수평이동장치부(20)가 장착되는 동일면의 하단부에는 전자석장치(65)을 전후진 시킬 수 있도록 하고 전자석장치(65)에 전원을 ON/OFF 시킴에 따라 전자석(65)을 철판(101)에서 착탈 시킬 수 있도록 하는 하측고정장치부(60)를 장착한 것과,

용접헤드(55)를 X·Y·Z축 선상으로 이동시킬 수 있도록 하고 그 각도를 조절할 수 있도록 된 용접장치(50)와 용접봉릴(49-1)을 착탈 할 수 있는 용접봉지지대(48)가 탑재되고 안전손잡이봉(46)이 구비되면서 콘트롤 장치가 구비되는 리프트장치부(40)를 연직작동장치부(10)에 의해 지주(2)의 가이드레일(2)을 따라 승하강 시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연직이동형 용접장치(1)에 의해 달성된다.

본 발명은 상기와 같이 되어있으므로 걸이봉(12)에는 크레인과 같은 이동수단(장치)의 걸고리를 걸어서 이동시킬 수 있게 되고, 상측고정 및 수평이동장치부(20)를 저장탱크(10)를 제작하는데 사용되는 철판(101)의 상단주연부에 걸어준 후 주행장치를 가동시켜 연직이동형 용접장치(1)를 소정의 위치로 좌우 이동시킬 수 있으며,

상측고정구(32)에 의해서는 지주(2)의 상측부를 철판(101)에 고정시킬 수 있고 하측고정장치부(60)의 전자석(65)을 전진시킨 후 전원을 공급하여 전자석(65)이 철판(101)에 붙도록 하면서 지주(2)의 하단부를 철판(101)에 고정시킬 수 있으며, 이와같이 지주(2)를 고정시킨 상태에서 리프트 장치부(40)를 지주(2)의 하측에서 상측으로 가이드레일(3)을 따라 서서히 이동시키면서 용접장치(50)를 가동시켜 철판(101)의 이음부(103)를 용접할 수 있는 것이다.

도 1는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치의 사시도.

도 2a는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치를 정면에서 본 예시도.

도 2b는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치를 측면에서 본 예시도.

도 3a는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치에서 연동작동장치부를

발췌하여 보인 부분 확대사시도.

도 3b는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치에서 상측고정 및 수평이동

장치부를 발췌하여 보인 부분 확대사시도.

도 3c는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치에서 리프트부를 발췌하여

보인 부분 확대사시도.

도 3d는 도 2c에서 가이드블럭의 구조를 보인 확대하여 보인 발췌사시도.

도 3e는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치에서 하측고정부를 발췌하여

보인 부분확대 사시도.

도 4a는 도 3c에서 용접장치부를 발췌하여 보인 사시도.

도 4b는 도 4a에서 용접봉이송부를 발췌하여 보인 예시도.

도 5는 본 발명에 따른 연직이동형 용접장치의 설치 상태를 보인 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

1 : 연직이동형 용접장치 2 : 지주

3 : 가이드레일 4 : 너트공

5 : 브라켓 10 : 연직작동장치부

11 : 콘트롤박스어셈블리 12 : 걸이봉

13 : 서보모터 14 : 감속박스

15 : 기동스프로켓 16 : 연동스프로켓

17 : 체인 18 : 승하강추

20 : 상측고정 및 수평이동장치부 21 : 받침판

22 : 외측지지판 23 : 내측지지판

24 : 상측고정틀 25 : 감속모터

26 : 기동스프로켓 27, 28 : 연동스프로켓

29 : 체인 30 : 수평기동롤러

31 : 지지롤러 32 : 상측고정구

33 : 고정봉 34 : 핸들

35 : 볼트 40 : 리프트장치부

41 : 승하강판 42 : 가이드블럭

43 : 고정판 44 : 받침판

45 : 측면지지판 46 : 안전봉

47 : 콘트롤박스 48 : 용접봉지지대

49 : 용접봉 50 : 용접장치

51 : X축 52 : Y축

53 : Z축 54 : 각도조절장치

55 : 용접헤드 56 : 브라켓

57 : 감속모터 58 : 기동기어

58-1 : 아이들 60 : 하측고정장치부

61 : 하측고정틀 62 : 지지판

63 : 가이드롤러 64 : 핸들

65 : 전자석장치

본 발명의 상기 및 기타목적과 특징은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해 할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 연직이동형용접장치(1)의 구체적인 실현예를 보인 예시도로서,

도 1은 본 발명의 사시도이고 도 2a 및 도 2b는 정면도 및 측면도이며, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 요부인 연직작동장치부(10), 상측고정 및 수평이동 장치부(20), 리프트장치부(40), 가이드블럭(42), 하측고정장치부(60)를 보인 발췌사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 용접장치부(50)를 발췌하여 보인 예시도이며,

도 5는 본 발명의 사용상태를 보인 예시도이다.

본 발명에 따른 연직이동형용접장치(1)는 도 1과 도 3a 및 도 2b에 도시된 바와같이 각종 부속장치가 장착되고 작동되어지는 지주(2)를 비롯하여 지주(2)의 상단에 구비되어 리프트장치부(40)를 승하강시키는 연직작동장치부(40)를 승하강시키는 연직작동장치부(10)와, 지주(2)의 상측부와 하단에는 철판에 걸려지고 좌우이동할 수 있으며 상측부를 고정시킬 수 있도록 하는 상측 고정 및 수평이동장치부(20)와 하측을 고정시켜주는 하측고정장치부(60)가 구비되며, 지주(2)의 가이드레일(3)을 따라서는 리프트장치부(40)가 승하강되도록 되어있다.

상기 지주(2)는 내부를 중공부로 형성하고 외형을 사각형상으로 형성하여 가볍게 하면서도 견고하도록 하였고, 그 길이는 저장탱크(100)를 제작할때 사용되는 철판(101)의 높이보다 충분한 정도로 높게 형성하였다.

지주(2)의 상단에는 연직자동장치부(10)를 구비하였다. 연직자동장치부(10)는 도 3a에 구체적으로 도시된 바와같이 감속박스(14)에 서보모터(13)를 고정시키고 기동스프로켓(15)를 굴대설치하여 서보모터(13)에서 발생 되는 회전속도를 감속박스(14)에서 감속 출력하여 기동스프로켓(15)을 저속으로 회전시켜 줄 수 있도록 하였으며, 기동스프로켓(15)의 후방하측에 연동스프로켓(16)을 회전자재하게 굴대설치하여 기동스프로켓(15)에 걸어지는 체인(17)의 일단이 지주(2)의 내부공간으로 여유롭게 유입되어지도록 하였으며, 지주(2)의 내부로 유입되는 체인(17)의 일단에는 승하강추(18)를 고정시켜주었고 체인(17)의 타단에는 차후에 구체적으로 설명되는 리프트장치부(40)를 연결시켜 주도록 하였다.

상기 서보모터(13)를 비롯한 감속박스(14)등을 콘트롤박스다셈브리(11)의 내부에 내장시켜 보호하도록 하고 이들이 노출되지 않도록 하여 외관을 미려하게 형성하였으며, 상기 지주(2)의 상단에 고정되는 콘트롤박스아셈브리(11)에 걸이봉(12)을 굴대설치하여 본 발명에 따른 연직이동형용접장치(1)를 이동시킬 때 걸고리를 걸어 사용할 수 있도록 하였다.

상기 서보모터(13)는 DCMOTOR 또는 AC SERVO MOTOR은 장착할 수 있는데, 제어대상이 되는 장치의 입력이 임의로 변할 때 위치, 방향, 각도등을 설정한 목적치를 용이하게 추종할 수 있도록 하기 위하여 AC SERVO MOTOR를 사용하는 것이 바람직하다.

즉, DC MOTOR는 외기에 냉각효과를 얻도록 클랭장치가 구비되는데 외기를 도입하는 과정에서 불순물이 유입될 우려가 있고 이를 방지하기 위하여 필터를 구비하여야 하는데 일정기간이 지나면 필터를 정기적으로 교환해 주어야 하며 불순물이 침투(유입)한 경우에는 모터를 분해하여 청소를 해주어야하고,

DC MOTOR는 카본(CARBON)과 정류자의 밀착부분이 마모되어 기능이 저하될때에는 정류자를 연마시켜주어야 한다.

그러나 AC SERVO MOTOR는 완전 밀폐형으로 되므로 불순물이 유입되지 않게 되고 정류자를 사용하지 않게 되므로 연마와 같은 후속작업을 필요로 하지 않게 된다.

또 DC MOTOR는 속도를 제어함에 있어 1/20정도를 느리게 제어되어 OVER SHUT현상이 크게 발생이 되고 설정된 정규속도화하는데 시간이 많이 소요되며 명령에 따른 반응속도가 1∼2초 정도로 늦게 반응하게 된다.

반면에 AC SERVO MOTOR는 속도 제어를 1/200정도로 빠르게 제어하여 OVER SHUT현상이 크게 발생되지 않고 짧은 시간에 설정된 정규속도를 유지하게 되어 명령엥 따른 반응속도가 0.1∼0.4초 이내로 빨라 주어진 속도 값에 신속히 도달하게 된다.

또한 DC MOTOR는 토요크 제어비율이 1:3 정도이지만 AC SERVO MOTOR는 1:25로 약 8배의 회전력을 제어할 수 있고,

DC MOTOR는 별도의 BRAKE를 장착하고 전기적인 브레이크제어장치를 구비하여야 하지만 AC SERVO MOTOR는 정도토오크가 최대 200%까지 가능하여 별도의 브레이크와 전기적인 브레이크 제어장치를 필요로 하지 않게 된다.

특히, DC MOTOR는 TACHOMETER GENERATOR TYPE으로 피드백(FEED BACK)신호를 전달할때 파장이 커서 정교한 속도 측정 및 제어에 어려움이 있으나, AC SERVO MOTOR PULSER GENERATOR TYPE으로 신호를 전달할때 파장이 거의 없으므로 미세하고 정교한 정속도를 유지하도록 제어가 가능하다.

이와같은 특성으로 인하여 서보모터(13)는 DC MOTOR보다 AC SERVO MOTOR를 사용하는 것이 바람직한 것이다.

지주(2)의 일측면의 상측부와 하측부에는 상측고정 및 수평이동 장치부(20)와 하측고정장치부(60)를 장착하였다.

상측고정 및 수평이동장치부(20)는 고정수단에 의해 지주(2)에서 착탈할수 있도록 된 상측고정틀(24)의 상측전면부에 받침판(21)을 고정시키고 받침판(21)의 저면에 외측지지판(22)과 내측지지판(23)을 고정시켜 이들사이에 유입부(35)가 형성되도록 하고, 받침판(21)의 상면에는 기동스프로켓(26)구비되는 감속모터(25)를 고정시키고 외측지지판(22)의 외면상측부에 한쌍의 연동스프로켓(27)(28)을 이격시켜 굴대설치하여 기동스프로켓(26)과 연동스프로켓(27)(28)을 체인(29)으로 연결하되 유입부(35)에는 이들축에 수평이동롤러(30)를 고정시켜주며, 상기 각 연동스프로켓(27)(28)의 하측에는 핸들(34)과 고정봉(33)이 나사 결합되는 상측고정구(32)를 장착하여 고정봉(33)의 선단이 유입부(35)로 노출되도록 하고 내측지지판(23)의 외면에 한쌍의 지지롤러(31)를 굴대설치하되 그 외주면이 유입부(35)로 노출되도록 하였다.

특히, 상기 상측고정 및 수평이동장치부(20)를 지주(2)의 상측부에 고정시킬 때 지주(2)이 형성되어있는 너트공(4)들 중에서 소정위치의 너트공(4)을 선택하여 통상의 볼트(36)로서 상측고정틀(24)을 고정시켜주도록 하였는데,

이와같이 상측고정틀(24)을 상하이동시켜 장착함으로서 철판(101)의 높이에 따라 상측고정 및 수평이동장치부(20)의 높낮이를 조절할 수 있게 된다.

그리고 한측고정장치부(60)는 도 3e에 도시된 바와같이 전면에 지지판(62)이 고정된 하측고정틀(61)을 고정시키고 하측고정틀(61)에는 핸들(64)이 구비된 스크류봉(64-1)을 나사결합시키되 스크류봉(64-1)의 선단에는 지지판(62)의 전방으로 노출되도록 전자석장치(65)를 장착하고 지지판(62)에는 전자석장치(65)의 양측으로 가이드롤러(63)를 굴대설치하여서 된 것이다.

특히, 고정고정틀(61)을 지주(2)에 고정시킬 때 하측고정틀(61)에는 브라켓(61-1)을 일체형으로 연결하고 지주(2)에는 별도로 구성되는 브라켓(5)을 고정시켜 이들 브라켓(61-1)(5)끼리를 볼트너트와 같은 고정수단에 의해 고정시킬 수 있도록 하였다.

또한, 지주(2)의 타측면에는 도 2b 및 도 3c에 도시된 바와같이 가이드레일(3)을 고정시키되 측면의 양측에 고정시켜주었으며, 이 가이드레일(3)에 리프트장치부(40)를 구비하였다.

상기 리프트장치부(40)는 고정판(43)이 고정된 승하강판(41)의 각 모서리에 가이드블럭(42)을 고정시키고 각 가이드블럭(42)의 내면에 한쌍씩의 가이드롤러(42-1)를 이격 굴대설치하며 가이드레일(3)이 가이드롤러(42-1)의 사이를 통과하도록 하고,

측면지지판(45)이 일체로 된 받침판(44)에 용접봉릴(49-1)을 착탈할 수 있는 용접봉지지대(48)과 안정봉(46)을 고정시키고 측면지지판(45)에 용접장치 (50)와 콘트롤박스(47)를 탑재시키되 측면지지판(45)을 고정판(43)에 고정시켜 주었다.

특히, 상기 용접장치(50)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와같이 X측스크류봉(51-2)을 정·역회전시키면 X측슬라이드블럭(51-4)이 X측가이드봉(51-3)을 따라 좌우이동하도록 된 X축(51)을 받침판(44)에 고정시키고, X측슬라이드블럭(51-4)에는 Z축스크류봉(53-2)을 정역회전시키면 Z축 슬라이드블럭(53-4)이 Z축가이드봉(53-3)을 따라 상하슬라이딩 되도록 된 Z축(53)을 세워고정시키며, Z축슬라이드블럭(53-4)에는 Y축스크류봉(52-2)을 정역회전시키면 Y축슬라이드블럭(52-4)이 Y축가이드봉(52-3)을 따라 전후진 이동하도록 된 Y축(52)을 고정시키되,

상기 Y축슬라이드블럭(52-4)에는 장착된 용접헤드(55)의 각도를 조절하는 각도조절모터(54)와 기동기어(58)와 아이들(58-1)이 삼각형상으로 굴대설치되고 기동기어(58)를 감속모터(57)로 회전시키도록 된 브라켓(56)을 고정시켜서 된 것으로서, X축스크류봉(51-2)과 Y축스크류봉(52-2)은 도시된 바와같이 X축핸들(51-1)또는 Y축핸들(52-1)에 의해 수동으로 정역회전시킬 수 있도록 하거나 구체적으로 도시하지는 아니하였으나 감속모터에 의해 자동으로 정역회전시켜줄 수 있도록 할 수 있다.

또한 리프트장치부(40)에 탑재되는 콘트롤 박스(47)에는 전원을 통제하는 전원스위치와, 연직작동장치부(10)의 서보모터(13)를 콘트롤 하여 리프트장치부(40)의 상하속도를 조절할 수 있도록 하는 상하 콘트를 스위치와, 상측고정 및 수평이동장치부(20)의 감속모터(25)의 속도를 제어하여 좌우이동시키도록 하는 좌우이동콘트롤 스위치와 리프트장치부(40)에서 X축(51)과 Y축(52)과 Z축(53)을 작동시키도록 하는 콘트롤 스위치와, 용접헤드(55)의 각도를 조절하는 각도조절모터(53)의 콘트롤 스위치와, 용접봉(49)의 공급속도를 제어하는 감속모터(57)의 콘트롤 스위치등을 구비하여 연직이동형자동용접장치(1)를 콘트롤 할 수 있도록 하였다.

이하, 작동관계를 설명하낟.

본 발명에 따른 연직이동형 자동용접장치(1)는 도 5에 도시된 바와같이 두께가 수cm인 후강판 즉, 대형철판(102)의 연접부(102)를 용접하여 대형의 저장탱크(100)를 제작하는데 사용된다.

크레인과 같은 이송장치의 걸고리를 걸이봉(12)에 걸어서 연직이동형자동용접장치(1)를 들어올려서 용접을 실시하고자 하는 철판(102)의 상단주연부(101)에 걸어주는데, 철판(102)의 상단주연부(101)를 상측고정 및 수평이동장치부(20)의 내·외측지지판(23)(22)사이에 형성된 유입부(25)에 삽입시켜 줌으로서 연직이동형 자동용접장치(1)를 철판(102)에 걸어주는 것이 완료되며,

연직이동형자동용접장치(1)를 걸어주게 되면, 수평이동롤러(30)가 철판(102)의 상단주연부(101)에 올려져 안치되어지고, 지지로러(31)가 철판(101)의 외주면이 상측에 당접되어 지지되며, 하측고정장치부(60)에 장착된 가이드롤러(63)가 철판(101)의 외주면 하측에 당접되어 지지된다.

이와같이 하여 본 발명에 따른 연직이동형 자동용접장치(1)를 철판(102)에 걸어준 상태에서 용접을 실시하고자 하는 이음부(103)측으로 이동시켜주어야 한다.

리프트장치부(40)에 작업자가 탑승한 상태에서 작업자가 감속모터(25)를 작동시키는 콘트롤스위치를 조작하여 주면, 감속모터(25)가 작동되면서 가동스프로켓(26)이 회전하게 되고 기동스프로켓(26)과 체인(29)으로 연결 된 연동스프로켓(27)(28)도 회전하게 되는데 연동스프로켓(27)(28)이 회전하게 되면 수평이동롤러(30)도 회전하여 철판(102)의 상단주연부(101)를 따라 롤링하게 되며, 따라서 연직이동형자동용접장치(1)는 상단주연부(101)를 따라 이동하게 된다.

특히, 연직이동형 자동용접장치(1)가 이동할때 상측의 지지롤러(31)와 하측의 가이드롤러(63)가 지지하고 있으므로 요동없이 이동할 수 있는것이다.

연직이동형 자동용접장치(1)가 이도이하여 용접헤드(55)가 용접하여야 하는 일측의 이음부(103)와 일치되어지면 감속모터(25)의 작동을 정지시켜서 연직이도이형자동용접장치(1)의 이동을 정지시킨다.

이와같이 이동시킨 상태에서 상측고정구(32)를 작동시켜 전진되는 고정봉(33)에 의해 상측부가 고정되어지도록 하고, 하측고정장치부(60)는 핸들(64)을 회전시켜주거나 구체적으로 도시하지는 아니하였으나 솔레노이드 장치 또는 실린더와 같은 수단에 의해 전자석 장치(65)를 전진시켜서 전자석 장치(65)의 전면이 철판(102)의 표면에 연접되어지도록 한 후 콘트롤 박스(47)에서 스위치르 조작하여 전자석장치(65)에 전원을 공급시켜주도록 하고 전자석이 장치(65)는 전원이 공급되면 전자석으로 되어 철판(101)에 붙작되어 고정된다.

이와같이 고정시켜주면 지주(2)는 요지부동의 수직상태를 유지하게 되고 이상태에서 리프트장치부(40)의 용접장치(50)를 조작하여 용접헤드(55)를 이음부(103)와 정확하게 일치시켜주고 그 간격과 각도를 조절해준다.

X축스크류봉(51-2)과 Y축스크류봉(52-2) 및 Z축스크류봉(53-2)은 도 4 a에 도시된 바와같이 X축핸들(51-1), Z축핸들(53-1)에 의해 회전시키거나 감속모터(구체적으로 도시하지 아니함)에 의해 회전시킬 수 있다.

도시된 바와같이 X축핸들(51-1)를 회전시켜주면 X축스크류봉(51-2)이 정역회전하게 되고 X축스크류봉(51-2)의 회전에 의해 X축슬라이블럭(51-4)이 X축가이드봉(51-3)을 따라 좌·우 이동하게 되므로 Y축(52)과 Z축(53)이 함께 이동하게 된다.

X축(51)에 의해 용접헤드(55)를 철판(102)의 이음부(103)와 일치시켜준후 Y축(52)을 작동시킨다.

Y축(52)의 X축핸들(51-1)을 회전시켜주면 Y축스크류봉(52-2)이 정역회전하게 되고 Y축스크류봉(52-2)의 회전에 의해 Y축슬라이드블럭(52-4)이 Y축가이드봉(52-3)을 따라 전후이동하게 되므로 용접헤드(55)와 이음부(103)의 간격을 조절할 수 있게 된다.

Z축(53)의 Z축핸들(53-1)을 회전시켜주면 Z축스크류봉(53-2)이 정역회전하게 되고 Z축스크류봉(53-2)의 회전에 의해 Z축슬라이드블럭(53-4)이 Z축가이드봉(53-3)을 따라 상하이동하게 되므로 Y축(52)이 용접헤드(55)와 함께 상하이동하여 용접헤드(55)의 높낮이를 조절할 수 있게 되는 것이다.

이와같이 용접헤드를 이음부(103)와 동일 수직선상으로 일체시키고 그 간겨과 높낮이를 조절한 후 용접헤드(55)의 각도를 조절해 주어야 한다.

철판(102)의 두께가 두꺼우면 경사각도를 크게하여주고 두께가 얇으면 경사각도를 작게하여 주며, 가능한한 경사각도가 45도를 넘지않도록 하는것이 바람직하다.

콘트롤박스(47)에서 스위치를 조작하여 각도조절모터(53)를 정역으로 작동시킴에 따라 브라켓(54)이 정역회전되면서 용접헤드(55)의 각도가 조절되어지며 적정한 각도로 조정하여 준후 스위치를 OFF시켜준다.

이와같이 용접헤드(55)를 이음부(103)와 일치시킨 후 간격과 각도를 조정하여준후 용접작업을 실시하게 된다.

콘트롤박스(40)에서 용접헤드(55)를 가동시키는 스위치를 조작하여 용접헤드(55)를 가동시켜주고 동시에 용접봉(49)을 공급시켜주는 감속모터(57)를 작동시켜준다. 감속모터(57)가 작동되면 기동기어(58)가 회전하게 되며 기동기어(58)는 외주이삼각 요철로 형성되어있으므로 용접봉(49)을 전진시켜주고 아이들(58-1)은 회전되면서 용접봉(49)이 용이하게 이동하도록 지지하여 주는 것이다.

용접봉(49)이 공급될때 용접봉지지대(48)에 장착되어 있는 용접봉릴(49-1)이 회전되고 권취되어 있는 용접봉(49)이 풀리면서 공급되어지는 것이다.

이와같이 용접헤드(55)를 가동시킨 상태에서 이음부(103)의 하측에서부터 상측으로 서서히 이동하면서 용접봉을 녹여 용접을 실시하게 되며, 용접헤드(55)는 공지공용되고 있는 것이므로 구체적인 구조 및 작동원리의 설명은 생략킬 한다.

리프트장치부(40)가 최하측에 위치한 상태에서 용접을 실시하게 되는데 이때 용접헤드(55)는 이음부(103)의 하단부터 녹여주는 용접봉으로 용접을 실시하게된다. 콘트롤박스(47)에 구비되어 있는 스위치를 조작하여 연직이동장치부(10)의 서보머터(13)를 작동시키게 되면 기동스프로켓(15)이 서서히 회전하면서 체인(17)을 상향시키게 되는데, 지주(2)의 내부에 유입되어 있는 체인(17)의 일단에는 승하강추(18)가 달려있으므로 리프트장치부(40)와의 무게가 적절하게 유지되어지며,

따라서 서보모터(13)는 무리하지 않고도 리프트장치부(40)를 서서히 상향이동시킬 수 있는 것이다.

리프트장치부(40)가 이동하게 되면 가이드블럭(42)에 굴대설치되어 있는 가이드롤러(42-1)가 가이드레일(3)의 전·후면에 연접되어 지지되면서 롤링되어지므로 승하강판(41)과 측면지지판(45) 및 받침판(44)등은 요동없이 상승하게 되며,

이와같이 리프트장치부(40)가 서서히 상향되어지면서 용접헤드(55)는 지속적으로 작동하여 이음부(103)를 용접시켜주는 것이다.

용접이 실시되는 동안에 작업자는 리프트장치부(40)의 받침판(44)위에 탑승하여 용접상태를 감시하게 되며, 필요에 따라 X축(51)과 Y축(52)을 조작하여 이음부(103)와의 위치, 간격을 조절하여주고,

각도조절모터(53)도 조작하여 각도도 조절하여 최상의 상태로 용접되어 지도록 하여준다.

리프트장치부(40)가 상측으로 완전히 상승하여 용접이 완료되어지면 용접봉(49)의 공급과 용접헤드(55)의 가동을 중지시킨 상태에서,

상측고정구(32)를 역으로 작동시켜 고정봉(33)을 후퇴시켜서 상측의 고정상태를 해제시켜주고,

연직작동장치부(10)의 서보모터(13)를 역으로 작동시켜 상승되어있던 리프트장치부(46)를 하향시켜준다.

리프트장치부(46)가 하향전 상태에서 하측고정장치부(60)의 고정상태를 해제시켜준다.

전자석장치(65)에 공급되는 전원을 차단(OFF)시켜 전자석장치(65)와 철판(102)과의 억류상태를 해제시키고, 하측고정틀(61)에 솔레노이노 또는 실린더(도시하지 아니함)가 구비되어 있는 경우에는 이를 작동시켜 전자석 장치(65)를 후퇴시켜 줌으로서 전자석과 철판(102)과의 접촉상태를 이격시켜주거나, 하측고정틀(61)에 스크류봉(64-1)과 핸들(64)이 구비되어 있는 경우에는 핸들(64)에 의해 스크류봉(64-1)을 역으로 회전시켜 전자석장치(65)를 후퇴시켜줌으로서 전자석과 철판의 접속을 이격시켜주며,

이와같이 하여 하측고정장치부(60)의 고정상태를 해제시켜준다.

상측고정 및 수평이동장치부(20)와 하측고정장치부(60)의 고정상태를 해제시킨 다음 리프트장치부(40)에 탑재되어 있는 콘트롤박스(47)에서 감속모터(25)를 작동시키는 스위치를 조작하여 본 발명에 따른 연직이동형 자동용접장치(1)를 차기에 용접시켜야 할 이음부(103)로 이동시켜준다.

콘트롤 박스(47)에서 스위치를 조작하여 주면 감속모터(25)가 작동하게 되고 감속모터(25)가 회전하게 되면 기동스프로켓(26)이 회전하게 되며,

기동스프로켓(26)이 회전하게 되면 체인(29)으로 연결되어 있는 연동스프로켓(27)(28)이 회전하게 되는데 연동스프로켓(27)(28)과 동일축으로 굴대설치되어 있는 수평이동 롤러(30)가 회전하여 설치되는 저장탱크(100)의 상단면(101)의 위에서 롤링하게 되므로 연직이동형자동용접장치(1)는 철판(102)의 외면을 따라 이동하게 되는 것이다.

연직이동형자동용접장치(1)가 이동할때 상측고정 및 수평이동장치부(20)의 지지롤러(31)와 하측고정장치부(60)의 가이드롤러(63)이 철판(102)의 외면에 지지된 상태에서 롤링하게 되므로 지주(2)는 상·하측부의 편차없이 수직상태를 유지하면서 평활하게 수평이동하게 되는 것이며,

연직이동형 자동용접장치(1)가 이동하여 용접하여야 할 이음부(103)에 까지 이동하게 되면 스위치를 OFF 시켜 정지시켜주어야 하는데, 가능한한 리프트장치부(40)에 탑재되어 있는 용접장치(50)의 용접헤드(35)가 이음부(103)와 동일선상에 위치할 때 정지시켜 준다.

이와같이 하여 본 발명에 따른 연직이동형 자동용접장치(1)를 이동시켜준후, 상측고정 및 수평이동장치부(20)의 상측고정구(32)와 하측고정장치부(60)의 하측고정틀(61)을 작동시켜 고정봉(33)에 의해 상측을 고정시켜주거나, 전자석장치(65)를 철판(102)에 당접시킨후 전자석 장치(65)가 동용스위치를 조작하여 전원을 공급하여 줌으로서 전자석장치(65)가 전자석으로 되어 철판(102)에 달라붙도록 하여 줌으로서 하측을 고정시켜준다. 이후 전술한 바와 동이한 방법에 용접을 실시하여 준다.

본 발명에 따른 연직이동형자동용접장치(1)는 이음부(103)를 따라 좌우로 용이하게 이동한 후 용접을 실시할 수 있다. 즉, 상측고정 및 수평이동장치부(20)의 감속모터(25)를 정·역으로 작동시켜줌에 따라 기동스프로켓(26)과 함께 연동스프로켓(27)(28)이 정·역회전하면서 수평이동롤러(30)가 회전하여 철판(102)의 상단면(101)을 따라 주행하게 되므로 철판(102)의 이음부(103)로 용이하게 이동시킬 수 있게 되고 용접을 자동으로 실시할 수 있는 것이다.

또 본 발명은 용접장치(50)가 탑재된 리프트장치부(40)를 하측에서 상측으로 이동시키면서 용이하게 용접을 실시할 수 있는데 일정한 속도로 이동시키면서 용접을 실시하므로 용접을 균일하게 용접할 수 있으며, 특히 지주(2)의 상·하측부를 상측고정구(32)와 하측고정장치부(60)에 의해 고정시켜주므로 바람(해풍)이 강하게 불더라도 흔들림 없이 균일한 상태로 용접을 실시할 수 있는 것이다.

또한 리프트장치부(40)에 탑재되어 있는 용접장치(50)는 용접헤드(55)를 X·Y·Z측상으로 좌우·전후·상하로 이동시켜줄 수 있도록 되어 있으므로 용접헤드(55)를 철판(102)의 이음부(103)와 정확하게 일치시켜 용접을 실시할 수 있게 되고, 용접헤드(55)는 철판(102)의 뚜께에 따라 각도조절수단에 의해 이음부(103)로 향하는 각도를 조절할 수 있으므로 더욱 용이하고 정밀하게 용접을 실시할 수 있게 된다.

더군다나, 용접봉릴(49-1)에 회권되어 있는 연속형이 용접봉(49)을 공급하면서 중단없이 연속적으로 자동용접을 실시하여 주므로 기포가 발생하거나 이물질이 침투하지 못하게 되고 따라서 용접불량이 발생할 염려가 없는 것이다.

용접헤드(55)와 이음부(103)의 간격을 AC SERVO MOTOR로 하여줌으로서 DC MOTOR를 탑재하였을때 보다 보수유지에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있고,

용접작업중에 발생되는 용접조건의 변화 예컨데 모재의 온도변화나 주위환경의 변화등에 신속하고 정확하게 반응(대응)할 수 있으므로 속도를 조정했을 때 OVER SHUT현상으로 인한 용접결함을 최소화시킬 수 있으므로 제품의 품질을 높일수 있게 되며,

따라서 용접시간을 단축시키고 인건비와 검사비용을 절감할 수 있으므로 공사비용도 낮출수 있을 뿐만아니라 공사기간도 단축시킬 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 수평이동장치에 의해 철판의 상단주연부를 따라 좌·우 수평이동하여 이음부에 용이하게 자체이동할 수 있고 용접장치의 용접헤드를 X·Y·Z축선상으로 이동시켜 이음부와 일치시켜주고 각도를 조절한 후 하측에서 상측으로 이동하면서 용접을 자동으로 실시할 수 있으므로, 작업능률을 크게 향상시킬 수 있고, 용접시간등을 줄이고 부대비용도 절감하여 제작기간을 단축시킬 수 있을 뿐만아니라 제작비용도 낮출 수 있으며, 고품질의 저장탱크를 제작 할 수 있게 된다는 것이다.

Claims

용접봉(49)을 용접장치(50)로 용융시켜서 철판(102)의 이음부(103)를 용접시키는 것에 있어서,

내부가 중공부로 되고 각기둥으로 되며 상단에 걸이봉(12)이 구비되는 지주(2)의 일측면의 상측부에 저장탱크(100)제작용 철판(101)의 강단주연부에 걸어줄 수 있도록 하고 주행장치에 의해 상단주연부를 따라 좌우이동할 수 있으며 상측고정구(32)에 의해 고정시킬 수 있도록 하는 상측고정 및 수평이동장치부(20)를 장착한 것과,

상측고정 및 수평이동장치부(20)가 장착되는 동일면의 하단부에는 전자석장치(65)을 전후진 시킬 수 있도록 하고 전자석장치(65)에 전원을 ON/OFF 시킴에 따라 전자석(65)을 철판(101)에서 착탈 시킬 수 있도록 하는 하측고정장치부(60)를 장착한 것과,

용접헤드(55)를 X·Y·Z축 선상으로 이동시킬 수 있도록 하고 그 각도를 조절할 수 있도록 된 용접장치(50)와 용접봉릴(49-1)을 착탈 할 수 있는 용접봉지지대(48)가 탑재되고 안전손잡이봉(46)이 구비되면서 콘트롤 장치가 구비되는 리프트장치부(40)를 연직작동장치부(10)에 의해 지주(2)의 가이드레일(2)을 따라 승하강 시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 연직이동형용접장치.
제 1 항에 있어서,

연직자동장치부(10)는 도 3a에 구체적으로 도시된 바와같이 감속박스(14)에 서보모터(13)를 고정시키고 기동스프로켓(15)를 굴대설치하여 서보모터(13)에서 발생 되는 회전속도를 감속박스(14)에서 감속 출력하여 기동스프로켓(15)을 저속으로 회전시켜 줄 수 있도록 하였으며, 기동스프로켓(15)의 후방하측에 연동스프로켓(16)을 회전자재하게 굴대설치하여 기동스프로켓(15)에 걸어지는 체인(17)의 일단이 지주(2)의 내부공간으로 여유롭게 유입되어 지도록 하였으며, 지주(2)의 내부로 유입되는 체인(17)의 일단에는 승하강추(18)를 고정시켜주었고 체인(17)의 타단에는 차후에 구체적으로 설명되는 리프트장치부(40)를 연결시켜 것을 특징으로 하는 연직이동형 용접장치.
제 1 항 에 있어서,

상측고정 및 수평이동장치부(20)는 고정수단에 의해 지주(2)에서 착탈할수 있도록 된 상측고정틀(24)의 상측전면부에 받침판(21)을 고정시키고 받침판(21)의 저면에 외측지지판(22)과 내측지지판(23)을 고정시켜 이들사이에 유입부(35)가 형성되도록 하고, 받침판(21)의 상면에는 기동스프로켓(26)구비되는 감속모터(25)를 고정시키고 외측지지판(22)의 외면상측부에 한쌍의 연동스프로켓(27)(28)을 이격시켜 굴대설치하여 기동스프로켓(26)과 연동스프로켓(27)(28)을 체인(29)으로 연결하되 유입부(35)에는 이들축에 수평이동롤러(30)를 고정시켜주며, 상기 각 연동스프로켓(27)(28)의 하측에는 핸들(34)과 고정봉(33)이 나사 결합되는 상측고정구(32)를 장착하여 고정봉(33)의 선단이 유입부(35)로 노출되도록 하고 내측지지판(23)의 외면에 한쌍의 지지롤러(31)를 굴대설치하되 그 외주면이 유입부(35)로 노출되도록 된 것을 특징으로 하는 연직이동형 용접장치.
제 1 항 에 있어서,

한측고정장치부(60)는 도 3e에 도시된 바와같이 전면에 지지판(62)이 고정된 하측고정틀(61)을 고정시키고 하측고정틀(61)에는 핸들(64)이 구비된 스크류봉(64-1)을 나사결합시키되 스크류봉(64-1)의 선단에는 지지판(62)의 전방으로 노출되도록 전자석장치(65)를 장착하고 지지판(62)에는 전자석장치(65)의 양측으로 가이드롤러(63)를 굴대설치하여서 된 것을 특징으로 하는 연직이동형 용접장치.
제 1 항 에 있어서,

리프트장치부(40)는 고정판(43)이 고정된 승하강판(41)의 각 모서리에 가이드블럭(42)을 고정시키고 각 가이드블럭(42)의 내면에 한쌍씩의 가이드롤러(42-1)를 이격굴대설치하며 가이드레일(3)이 가이드롤러(42-1)의 사이를 통과하도록 하고,

측면지지판(45)이 일체로 된 받침판(44)에 용접볼링(49-1)을 착탈할 수 있는 용접봉지지대(48)과 안정봉(46)을 고정시키고 측면지지판(45)에 용접장치 (50)와 콘트롤박스(47)를 탑재시키되 측면지지판(45)을 고정판(43)에 고정시켜서 된 것을 특징으로 하는 연직이동형 용접장치.
제 1 항 에 있어서,

용접장치(50)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와같이 X측스크류봉(51-2)을 정·역회전시키면 X측슬라이드블럭(51-4)이 X측가이드봉(51-3)을 따라 좌우이동하도록 된 X축(51)을 받침판(44)에 고정시키고, X측슬라이드블럭(51-4)에는 Z축스크류봉(53-2)을 정역회전시키면 Z축 슬라이드블럭(53-4)이 Z축가이드봉(53-3)을 따라 상하슬라이딩 되도록 된 Z축(53)을 세워고정시키며, Z축슬라이드블럭(53-4)애눈 Y축스크류봉(52-2)을 정역회전시키면 Y축슬라이드블럭(52-4)이 Y축가이드봉(52-3)을 따라 전후진 이동하도록 된 Y축(52)을 고정시키되,

상기 Y축슬라이드블럭(52-4)에는 장착된 용접헤드(55)의 각도를 조절하는 각도조절모터(54)와 기동기어(58)와 아이들(58-1)이 삼각형상으로 굴대설치되고 기동기어(58)를 감속모터(57)로 회전시키도록 된 브라켓(56)을 고정시켜서 된 것을 특징으로 하는 연직이동형 용접장치.