KR200256667Y1 - 다기능 자동용접 주행장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다기능 자동용접 주행장치에 관한 것으로, 용접모재의 용접부위를 따라서 정속으로 주행하고, 단속용접이 가능하며, 미리 설정된 다양한 용건조건에 맞게 용접을 수행함으로써, 용접효율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다. 이를 위해, 정속주행이 가능한 자용용접 주행장치는, 몸체부(110), 몸체부(110) 상부에 설치되어 용접모재에 불꽃을 방사하여 용접작업을 수행하는 용접용 토오치(111), 몸체부(110)의 저면에 회전가능하게 설치되어 몸체부(110)를 주행시키는 주행바퀴(112)로 구성된 용접장치에 있어서, 몸체부(110)에 설치되어 주행바퀴(112)에 회전력을 제공하는 구동모터(140); 구동모터(140)에 부착되어 구동모터(140)의 회전수를 측정하여 부호화하는 엔코더(151); 엔코더(151)로부터의 부호화된 데이터를 전송받아 복호화하는 디코더(152); 디코더(152)로부터 복호화된 데이타를 전송받아 제어부(155)로 전송하고 구동모터(140)를 구동시키는 모터구동부(154)와 연결되어 있는 입출력장치(153)를 포함하여, 제어부(155)는 구동모터(140)의 회전수를 확인하여 그 회전보상값을 산출하고 입출력장치(153)에 회전보상값에 대한 명령신호를 전송하여 모터구동부(154)를 구동시켜 구동모터(140)가 일정한 속도로 회전하도록 함으로써, 주행장치가 정속으로 주행할 수 있도록 한 것이다.

Description

다기능 자동용접 주행장치{auto-welding apparatus provided with multi-function}

본 고안은 다기능 자동용접 주행장치에 관한 것으로서, 용접모재의 용접부위를 따라서 정속으로 주행하고, 단속용접이 가능하며, 미리 설정된 다양한 용건조건에 맞게 용접을 수행함으로써, 용접효율을 향상시킬 수 있는 다기능 자동용접 주행장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용접(welding)은 금속재료를 가열, 가압 등의 조작으로 야금적으로 접합시키는 접합법이다. 용접은 금속학적으로 융접(fusion welding), 압접(pressure welding) 및 납접으로 분류될 수 있다. 융접은 용융융접이라고도 하며, 접합할 양금속부재 즉 모재(base metal)의 접합부를 국부적으로 가열, 용융시켜 이들을 융합하여 국부적주조작용으로 접합시키는 방법이다. 압접은 가압융접이라고도 하며 접합부를 적당한 온도로 가열하여 이에 기계적 가압을 가하여 접합을 완성시키는 방법이다. 납접은 접합할 모재보다 용점이 훨씬 낮은 비철합금용가재 즉 납재료를 접합부에 용융첨가하여 그 용융납재료의 응고시에 있어서의 분자간의 인력을 이용하여 접합목적을 달성하는 방법이다.

상기한 융접 즉 용융융접 중 가장 흔하게 사용되는 방법이 가스용접법(gas welding)이다. 가스용접법은 각종 가열가스와 산소와의 반응시에 생기는 고열 즉 가스연소열을 용접열원으로 이용하는 용접법이며, 가열가스와 산소의 혼합가스를 용접토오치(welding torch) 끝으로부터 분출연소시켜 소위 가스열을 만들어, 이 가스열을 용접의 열원으로 사용한다.

가스용접법에 사용되는 장치는 산소저장탱크, 가스저장탱크, 각 탱크로부터 연장되는 연결호스, 각 연결호스와 연결되는 토오치로 구성되어 있다. 토오치는 손잡이부, 연결호스를 통해 공급되는 산소 및 가스가 혼합되는 혼기실 및 혼기실에서 혼합된 혼합가스를 외부로 분출하는 화구로 이루어져 있다. 손잡이 부분에는 각 저장탱크로부터 혼기실로 유입되는 산소 및 가스의 양을 조절하는 유량조절밸브가 설치되어 있다.

그래서, 작업자가 용접작업을 할 때에는, 유량조절밸브를 개방시켜 혼합가스를 화구 외부로 분사시킨 후에, 화구 부분에 라이터(lighter)를 사용하여 불꽃을 발생시켜 가스화염을 발생시키게 된다. 작업자가 용접작업을 중단할 때에는, 유량조절밸브를 폐쇄시켜 용접토오치 측으로 산소 및 가스가 유입되지 않도록 함으로써 화구에서 가스화염이 발생하지 않도록 한다. 그리고, 작업자가 용접작업을 재개할 때에는, 다시 유량조절밸브를 개방시키고 라이터를 켜서 가스화염을 발생시키게 된다.

그런데, 상기한 용접방법은 사람이 용접기를 파지하여 용접모재를 수동으로 용접하는 방법이다. 이러한 수동용접 방법은, 작업의 능률이 작업자의 숙련도에 전적으로 의존하기 때문에, 용접신뢰성이 낮아지게 될 염려가 있다. 또한, 양 모재(base metal)를 직교되게 배치하여 그 접촉부위를 용접하여 결합시키는 필렛용접(fillet welding) 등에서는 작업자가 용접작업을 수행하기가 곤란하여, 작업의 능률이 높지 못하고 작업시간이 많이 걸린다는 단점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해서, 최근에는 자동용접 주행장치가 개발되고 있다. 자동용접 주행장치는 바퀴가 달린 몸체에 용접용 토오치(torch)가 장착되는 구조로 되어 있다.

도 1은 일반적인 자동용접 주행장치를 사용하여 필렛용접을 하는 상태를 도시한 측면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 주행장치는 수평방향으로 놓여있는 제 1모재(1)와 제 1모재(1)에 직교되게 설치되는 제 2모재(2)의 용접부위에 인접한 지점에 놓여져서 필렛용접 대기상태로 배치되어 있다.

주행장치의 구조는, 판형상의 몸체부(10), 몸체부(10)에 저면 4개소에 설치되어 있는 주행바퀴(12), 몸체부(10)의 저면에 부착되어 있어 주행시 주행장치가 제 1모재(1)로부터 이탈되는 것을 방지하는 부착용 전자석(미도시) 및 몸체부(10) 상부에 설치되어 제 1모재(1) 및 제 2모재(2) 사이의 용접부위를 용접하기 위한 용접용 토오치(11) 등으로 구성되어 있다.

주행바퀴(12)는 몸체부(10) 상부에 설치되어 있는 구동모터(미도시)에 의해 구동력을 인가받아 회전하게 됨으로써, 몸체부(10)를 주행시킬 수 있도록 되어 있다.

용접용 토오치(11)는 몸체부(10) 상에 설치되어 있는 지지부재(13)에 장착되어 있고, 그 하부말단부가 하향으로 경사지게 배치되어 있어, 용접부위를 용접할 수 있도록 되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 제 1모재(1) 및 제 2모재(2)를 상호 필렛용접하고자 할 때에는, 구동모터에 전원을 공급하여 용접용 주행장치가 용접부위를 따라서 주행하도록 하고, 이와 동시에 용접용 토오치(11)가 용접용 불꽃을 방사하도록 함으로써, 제 1모재(1) 및 제 2모재(2)의 용접부위를 용접하게 된다. 그래서, 제 1모재(1) 및 제 2모재(2)가 필렛용접됨으로써, 필렛구조물이 완성될 수 있게 된다.

한편, 상기한 필렛용접은 통상적으로 전진용접(forward welding)법에 의해 수행된다. 따라서, 주행장치가 용접부위를 따라서 전진하면서 용접부위를 용접하게 된다.

그런데, 용접작업의 성공여부는 용접을 위한 불꽃을 방출하는 용접용 토오치가 용접부위를 일정하게 용접하는 것에 달려 있다. 이는 선형적으로 형성되어 있는 용접부위를 용접용 토오치가 일정하게 용접하면서 지나가지 않으면, 각 용접부위가 불균일하게 가열됨으로써, 각 용접지점의 용접강도가 각기 달라지게 때문이다. 각 지점의 용접강도가 다르게 되면, 용접완성된 용접모재에 외력이 가해질 때, 용접강도가 약한 지점에서 응력집중 현상이 발생하게 됨으로써, 완성품이 파손될 가능성이 많아지게 된다는 문제점이 있다.

따라서 본 고안의 목적은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용접모재의 용접부위를 따라서 정속으로 주행하고, 단속용접이 가능하며, 미리 설정된 다양한 용건조건에 맞게 용접을 수행함으로써, 용접효율을 향상시킬 수 있도록 한 다기능 자동용접 주행장치를 제공하는 것이다.

도 1 - 일반적인 자동용접 주행장치를 사용하여 필렛용접을 하는 상태를 도시한 측면도.

도 2 - 본 고안에 따른 자동용접 주행장치의 사시도.

도 3 - 도 2의 평면도.

도 4 - 도 2의 측면도.

도 5 - 도 2의 주행장치가 필렛용접을 수행하는 상태를 도시한 상태도.

도 6 - 도 2의 주행장치부의 구성 및 그 작동을 나타낸도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 제 1모재 102 : 제 2모재

110 : 몸체부 111 : 용접용 토오치

112 : 주행바퀴 115 : 자석이탈용 손잡이

120 : 수평이동부재 121 : 수직이동부재

122 : 홀딩부재 123 : 제 1이동손잡이

124 : 제 2이동손잡이 129 : 부착용 전자석

130 : 가이드롤러 131 : 받침대140 : 구동모터 150 : 주행장치부151 : 엔코더 152 : 디코더153 : 입출력장치 154 : 모터구동부155 : 제어부 160 : 조작패널

여기서, 입출력장치에는 구동모터의 회전수를 디스플레이하는 디스프레이부 및 조작스위치가 설치되어 있는 조작패널이 연결되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 용접모재의 용접부위를 따라서 정속으로 주행하고, 단속용접이 가능하며, 미리 설정된 다양한 용건조건에 맞게 용접을 수행함으로써, 용접효율이 향상된다.

이하 첨부한 도면을 참조로 하여 본 고안을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 다기능 자동용접 주행장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4는 도 2의 측면도이며, 도5는 필렛용접을 수행하는 상태를 나타내노이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 자동용접 주행장치는, 판형상의 몸체부(110), 몸체부(110)에 저면 4개소에 설치되어 있는 주행바퀴(112), 몸체부(110)의 저면에 부착되어 있는 부착용 전자석(129), 몸체부(110)의 상부에 설치되는 용접용 토오치(111) 등으로 구성되어 있다.

부착용 전자석(129)는 용접모재를 위를 주행하는 주행장치가 용접모재로부터 일탈되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

용접용 토오치(111)는 몸체부(110) 상부에 지지부에 의해 지지되어 설치되어 있다. 지지부는 몸체부(110) 상부에 설치되는 수평이동부재(120), 수평이동부재(120)에 설치되는 수직이동부재(121) 및 수직이동부재(121)에 장착되어 용접용 토오치(111)의 몸체를 홀딩하는 홀딩부재(122), 홀딩부재(122)로 구성되어 있다.

수평이동부재(120)는 제 1이동손잡이(123)를 작업자가 손으로 돌림으로써, 수평으로 이동할 수 있도록 되어 있고, 수직이동부재(121)도 역시 제 2이동손잡이(124)를 작업자가 손으로 돌림으로써, 수직으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 홀딩부재(122)로 상하로 회동할 수 있도록 되어 있어, 용접용 토오치(111)가 적당한 위치에서 하향으로 경사지게 위치하게 됨으로써, 적당한 용접위치를 포착할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 몸체부(110)의 측면에는 용접모재와 접촉하여 안내하는 가이드롤러(130)가 설치되어 용접부위를 가이드할 수 있도록 되어 있다. 즉, 몸체부(110)의 측면으로부터 2개의 받침대(131)가 수평방향으로 연장된 상태에서, 각 받침대(131)의 말단부에 가이드롤러(130)가 회전가능하게 장착되어 있어, 주행하는 주행장치가 가이드될 수 있도록 되어 있다.

주행바퀴(112)는 몸체부(110) 상부에 설치되어 있는 구동모터(140)의 구동력을 전달받아 회전함으로써 주행장치를 이동시킬 수 있도록 되어 있다.

주행바퀴(112)의 회전속도는 주행장치부에 의해 제어됨으로써, 주행장치는 용접시 정속으로 주행할 수 있도록 되어 있다.

주행장치부의 구조를 도 6을 참조로 하여 설명하면, 주행장치부(150)는, 구동모터(140)에 부착되어 구동모터(140)의 회전수를 측정하여 부호화하는 엔코더(151); 엔코더(151)로부터의 부호화된 데이터를 전송받아 복호화하는 디코더(152); 디코더(152)로부터 복호화된 데이타를 전송받아 제어부(155)로 전송하고 구동모터(140)를 구동시키는 모터구동부(154)와 연결되어 있는 입출력장치(153)로 구성되어 있다. 그래서, 제어부(155)는 구동모터(140)의 회전수를 확인하여 그 회전보상값을 산출하고 입출력장치(153)에 회전보상값에 대한 명령신호를 전송하여 모터구동부(154)를 구동시켜 구동모터(140)가 일정한 속도로 회전하도록 함으로써, 주행장치가 정속으로 주행할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 입출력장치(153)에는 구동모터(140)의 회전수를 디스플레이하는 디스프레이부 및 조작스위치가 설치되어 있는 조작패널(160)이 연결되어 있어, 작업자는 조작패널(160) 상의 조작스위치를 조작하여 주행장치의 속도를 조절할 수 있도록 되어 있다. 디스플레이는 액정장치로 되어 있다.

이하 본 고안에 따른 다기능 자동용접 주행장치의 작동과 효과를 설명한다.

주행장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 수평방향으로 놓여있는 제 1모재(101)와 제 1모재(101)에 직교되게 설치되는 제 2모재(102)의 용접부위에 인접한 지점에 놓여져서 필렛용접 대기상태로 배치되어 있다. 이때, 주행장치의 몸체부(110) 저면에 부착된 전자석에 의해 몸체부(110)와 제 2모재(102) 사이에 자력에 의한 인력이 작용하기 때문에, 주행자치는 제 2모재(102)로부터 쉽게 이탈되지 않고 주행할 수 있게 된다.

그리고, 몸체부(110)의 가이드롤러(130)가 수직방향으로 설치되어 있는 제 1모재(101)의 측벽과 접촉하여 몸체부(110)가 제 1모재(101)와 일정한 거리를 유지할 수 있도록 하고, 주행장치의 주행을 가이드하게 된다. 몸체부(110)에 설치되는 용접용 토오치(111)는 제 1모재(101) 및 제 2모재(102)의 가장자리 부분이 접촉하고 있는 용접부위를 용접할 수 있도록 하향으로 경사지게 배치되어 있다.

이 상태에서, 구동모터(140)에 전원을 공급하여 주행바퀴(112)를 회전시키게 되면, 주행장치는 제 1모재(101) 및 제 2모재(102) 사이의 용접부위를 따라서 주행하게 된다. 이와 동시에 용접용 토오치(111)가 용접용 불꽃을 방사하도록 함으로써, 제 1모재(101) 및 제 2모재(102)의 용접부위를 용접하게 된다. 그래서, 제 1모재(101) 및 제 2모재(102)가 필렛용접됨으로써, 필렛구조물이 완성될 수 있게 된다.

이때, 구동모터에 부착된 엔코더는 구동모터의 회전수를 측정하여 그 값을 부호화하여 입출력장치 측으로 전송하게 된다. 부호화된 값을 입출력장치로 들어가기 전에 디코더에 의해 복호화되어 입출력장치는 복호화된 데이타를 제어부로 전송하게 됨으로써, 제어부는 이 데이터를 바탕으로 회전바퀴가 정속도를 유지할 수있도록 회전보상값을 산출하여 명령신호를 입출력장치를 통해 모터구동부로 전송하게 된다. 이 명령신호를 받은 모터구동부는 구동모터를 구동시켜 구동모터가 일정한 속도로 회전할 수 있도록 함으로써, 주행바퀴가 정속으로 회전하여 주행장치가 정속주행할 수 있게 된다.

따라서, 본 고안에 따른 자동용접 주행장치는 정속으로 주행하면서 양 모재 사이의 용접부위를 용접하게 됨으로써, 용접부위는 균일하게 용접될 수 있게 된다. 따라서, 모든 용접부위가 균일한 용접강도를 가지게 됨으로써, 용접된 완제품은 견고한 제품으로 만들어지게 된다.

용접을 마친 주행장치는 몸체부(110) 상부에 설치된 자석이탈용 손잡이(115)를 작업자가 당겨서 몸체부(110) 저면에 부착된 전자석의 일측 부분이 하향으로 이격되도록 함으로써, 제 2모재(102) 사이와의 인력을 감소시킴으로써, 주행장치를 제 2모재(102)로부터 간단하게 탈거시킬 수 있게 된다.

한편, 제어부에는 별도의 메모리가 연결되어 있다. 이 메모리는 용접조건 기억기능을 가지고 있다. 즉, 반복적으로 사용하는 용접조건, 예를 들어 모재두께, 종류, 각장크기, 용접기종류, 사용와이어, 용접전류, 용접전압 등에 따른 자동용접 주행장치의 세팅값, 예를 들어 속도, 위빙속도, 멈춤시간, 위빙모드 등을 기억할 수 있도록 되어 있다. 상기한 조건들은 다수의 모드, 예를 들어 10가지의 모드로 세팅되어 있어서, 작업자가 모드를 정하게 되면, 정해진 모드에 따라 제어부가 용접작업을 수행하게 된다.

이 모드에는 용접부위를 불연속적으로 용접하는 단속용접모드가 설정되어 있어서, 비교적 작업하기가 어려운 용접작업도 수행할 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 자동용접 주행장치에는 별도의 변압장치가 마련되어, 100V에서 220V까지의 전압을 사용할 수 있도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이, 이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 다기능 자동용접 주행장치에 의하면, 용접모재의 용접부위를 따라서 정속으로 주행하고, 단속용접이 가능하며, 미리 설정된 다양한 용건조건에 맞게 용접을 수행함으로써, 용접효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 몸체부(110)와, 상기 몸체부(110) 상부에 설치되어 용접모재에 불꽃을 방사하여 용접작업을 수행하는 용접용 토오치(111)와, 상기 몸체부(110)의 저면에 회전가능하게 설치되어 상기 몸체부(110)를 주행시키는 주행바퀴(112)로 구성된 용접장치에 있어서,

   상기 몸체부(110)에 설치되어 상기 주행바퀴(112)에 회전력을 제공하는 구동모터(140);

   상기 구동모터(140)에 부착되어 상기 구동모터(140)의 회전수를 측정하여 부호화하는 엔코더(151);

   상기 엔코더(151)로부터의 부호화된 데이터를 전송받아 복호화하는 디코더(152);

   상기 디코더로(152)부터 복호화된 상기 데이타를 전송받아 제어부(155)로 전송하고 상기 구동모터(140)를 구동시키는 모터구동부(154)와 연결되어 있는 입출력장치(153)를 포함하여,

   상기 제어부(155)는 상기 구동모터(140)의 회전수를 확인하여 그 회전보상값을 산출하고 상기 입출력장치(153)에 상기 회전보상값에 대한 명령신호를 전송하여 상기 모터구동부(154)를 구동시켜 상기 구동모터(140)가 일정한 속도로 회전하도록 함으로써, 주행장치가 정속으로 주행할 수 있도록 하고,

   상기 입출력장치(153)에는 상기 구동모터(140)의 회전수를 디스플레이하는 디스프레이부 및 조작스위치가 설치되어 있는 조작패널(160)이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 자동용접 주행장치.