KR200388048Y1

KR200388048Y1 - 용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치

Info

Publication number: KR200388048Y1
Application number: KR20-2005-0008009U
Authority: KR
Inventors: 윤종필
Original assignee: 주식회사 로보웰
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2005-06-29

Abstract

본 고안은 조관라인 상에서 제작되는 파이프의 접합지점을 용접하는 파이프 인사이드 용접장치에 관한 것으로서, 상세하게는 조관과정에서 아크를 발생시키는 토치와 접합지점이 파이프의 중심에서 일정 위치/각도가 어긋난 경우 이를 수동 또는 자동으로 조절하여 제작결과가 우수한 제품의 생산 및 제작상의 시간적 이익을 얻도록 한 용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 고안은, 조관라인 상에서 조관되는 파이프(2)의 상부에 고정설치되는 프레임(10)과; 상기 프레임(10)에 설치되며, 파이프(2)의 길이방향에 대해 수직 및 수평방향으로 구동되어 토치(1)를 파이프(2) 내부에서 승강 및 수평이동시키는 위치조절부(20)와; 상기 위치조절부(20)의 하측에 결합되고 그 하단이 조관되는 파이프(2)의 내측에 위치되어, 파이프(2)의 길이방향과 대응되는 축선을 갖는 샤프트(51)가 상기 하단부에 회전가능하게 결합된 포스트(50)와; 상기 샤프트(51)와 결합되어 샤프트(51)의 회전에 의해 동시회전되도록 장착되며, 끝단부가 용접지점까지 연장되어 그 지점에 아크를 생성하기 위한 토치(1)가 결합된 용접수행부(90)와; 상기 포스트(50)에 고정결합되고 샤프트(51)와 동력전달가능하게 결합되어, 샤프트(51)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 각도조절부(60)로 이루어진다.

Description

용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치{Welding apparatus of pipe inside having function for adjust welding point}

조관라인은 철판상태의 재료를 일 방향으로 진행시키고, 철판이 진행되는 전방에 다수개의 조관로울러 및 기구 등을 배치하여 일 방향으로 진행되는 철판이 둥글게 말려지도록 하여 파이프를 제작하게 된다.

이와 같은 파이프의 제작과정에서 조관라인에 의해 둥글게 말려진 파이프는 원재료가 철판이기 때문에 양측의 끝단부가 접촉 또는 일정한 간격을 유지하는 상태가 되며, 그 접촉지점 또는 간격을 마감하기 위해 용접과정을 수행하게 된다.

상기 용접은 관의 외면에서 수행되거나, 내면에서 수행되는데, 이 중 외면의 용접과정은 용접비이드가 파이프의 외면에 돌출된 형태가 되어 불량한 외관을 제공하기 때문에, 돌출된 용접비이드를 그라인더 등에 의해 연마하는 번거로운 작업을 더 수행해야만 하고, 이와 같은 용접비이드의 연마는 접합지점의 물리적 강성을 낮추게 된다.

따라서, 최근에는 파이프의 내면에서 접합지점을 용접하게 되는데, 상기 파이프의 내면 용접은 철판이 둥글게 말리는 구간에 간섭되어 말려진 파이프의 내측에 토치를 위치시키고, 철판이 완전히 말려진 후 그 양단의 접합지점에 용접비이드를 형성하여 작업수행된다.

이와 같은 파이프 내면의 용접은 용접비이드가 파이프의 외부로 노출되지 않기 때문에 외관불량을 초래하지 않게 되며, 접합지점의 간격으로 용접비이드가 돌출된다 해도 그 돌출된 높이가 미미하여, 이를 연마하여도 접합지점의 물리적 강성에는 거의 영향을 미치지 않게 된다.

상기와 같은 파이프 내면의 용접과정은 파이프 외면의 용접에 비해 상당한 효과를 갖는 반면, 토치가 조관되는 파이프의 내측에 위치되기 때문에 용접장치로 가해지는 외부의 사소한 충격, 철판의 두께 및 조관되는 파이프의 직경 등의 요인에 의해 파이프의 접합지점이 파이프의 원주 중심에 대하여 설정되는 위치/각도가 각각 상이하게 된다.

이와 같이 각각의 각도가 다른 접합지점에 대응하여 아크를 생성하는 토치의 설치각도가 조절되어야 함은 당연하며, 토치의 설치각도를 조절하기 위해서는 조관라인 상에서 토치를 분리하고, 전용의 분도계 또는 지그 등을 이용하여 토치의 위치 및 아크 생성 각도등을 설정한 후, 토치를 재설치하여 용접을 수행하게 되는 번거로운 과정을 수행해야 한다.

또한, 이보다 더욱 심각한 문제점은 조관과정을 수행하는 도중에 토치의 위치/각도가 변화되거나, 조관라인의 접합지점이 위치변화될 때 발생하는데, 이는 외부의 사소한 충격이나 철판의 재단이 직진성을 유지되지 않는 경우에 정확한 접합지점의 용접수행이 불가능하여, 용접불량지점의 재용접 또는 경우에 따라 용접불량으로 완성된 파이프 자체를 폐기해야만 하는 시간적/경제적 문제점이 노출된다.

본 고안은 상기된 문제점을 해소하기 위해 고안한 것으로서, 토치가 조관라인 상에 설치된 상태에서 파이프 내면의 접합지점 위치에 따라 토치의 위치 및 각도의 조절이 가능하도록 하여, 용접작업 전의 토치 위치설정에 따른 편리함을 얻도록 하고, 동시에 용접수행 도중 토치 위치설정에 따른 우수한 용접결과를 얻을 수 있도록 한 파이프 인사이드 용접장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 아래의 구성을 갖는다.

본 고안은, 조관라인 상에서 조관되는 파이프의 상부에 고정설치되는 프레임과; 상기 프레임에 설치되며, 파이프의 길이방향에 대해 수직 및 수평방향으로 구동되어 토치를 파이프 내부에서 승강 및 수평이동시키는 위치조절부와; 상기 위치조절부의 하측에 결합되고 그 하단이 조관되는 파이프의 내측에 위치되어, 파이프의 길이방향과 대응되는 축선을 갖는 샤프트가 상기 하단부에 회전가능하게 결합된 포스트와; 상기 샤프트와 결합되어 샤프트의 회전에 의해 동시회전되도록 장착되며, 끝단부가 용접지점까지 연장되어 그 지점에 아크를 생성하기 위한 토치가 결합된 용접수행부와; 상기 포스트에 고정결합되고 샤프트와 동력전달가능하게 결합되어, 샤프트를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 각도조절부로 이루어진다.

여기서, 상기 위치조절부는, 프레임의 일측에 상, 하 이동가능하게 승강블록이 결합되고, 승강블록의 이동력을 제공하는 조절기구가 프레임을 관통하고 승강블록과 나사결합된 승강조절부와; 상기 승강블록의 일측에 수평이동 가능하게 수평이동블록이 결합되고, 수평이동블록의 이동력을 제공하는 조절기구가 승강블록을 관통하고 수평이동블록과 나사결합된 수평조절부로 이루어진다.

또한, 상기 각도조절부는, 포스트에 고정결합된 하우징과; 상기 하우징의 일측에 결합되며, 회전동력을 발생시키는 동력발생기구와; 상기 하우징의 내측에 상, 하 이동가능하게 승강블록이 장착되고, 승강블록의 일측에 동력발생기구와 동력전달가능하게 결합된 스크류샤프트가 나사결합되어 동력발생기구의 회전동력을 승강블록의 직선이동동력으로 변환하는 승강구동부와; 상기 승강블록과 샤프트의 사이에서 동력전달가능하게 결합되어, 승강블록의 승강에 의한 직선이동동력을 샤프트가 각도회전되는 동력으로 변환하는 링크부로 이루어진다.

이하, 상기 구성이 적용된 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 의한 용접장치의 정면도, 도 2는 본 고안에 의한 용접장치의 위치조절부의 일측면도, 도 3은 본 고안에 의한 용접장치의 위치조절부 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 고안에 의한 용접장치는 프레임(10), 위치조절부(20), 포스트(50), 용접수행부(90), 각도조절부(60)로 이루어진다.

상기 프레임(10)은 조관라인 상에서 조관되는 파이프(2)의 상측에 고정결합되며, 상기 프레임(10)이 결합되는 구체적인 위치는 조관라인을 구성하는 베이스 또는 프레임 등을 파이프(2)의 상측으로 인출하여 구성할 수 있게 되며, 볼트 등의 체결수단에 의해 착탈 가능하게 결합되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 위치조절부(20)는 프레임(10)에 설치되며, 파이프(2)의 길이방향에 대해 수직 및 수평방향으로 구동되어 토치(1)를 파이프(2) 내부에서 승강 및 수평이동시키도록 구성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 위치조절부(20)는 승강조절부(30)와, 수평조절부(40)가 결합되어 구성된다.

상기 승강조절부(30)는 프레임(10)의 일측에 상, 하 이동가능하게 승강블록(31)이 결합되고, 승강블록(31)의 이동력을 제공하는 조절기구(32)가 프레임(10)을 관통하고 승강블록(31)과 나사결합되어 구성된다.

상기 수평조절부(40)는 승강블록(31)의 일측에 수평이동 가능하게 수평이동블록(41)이 결합되고, 수평이동블록(41)의 이동력을 제공하는 조절기구(42)가 승강블록(31)을 관통하고 수평이동블록(41)과 나사결합되어 구성된다.

여기서, 상기 승강조절부(30)와 수평조절부(40)의 조절기구(32, 42)는 외면에 나사산이 형성된 나사축의 형태이며, 프레임(10)과 승강블록(31)을 관통한다는 의미는 프레임(10)과 승강블록(31)에 결합되어 회전시 위치이동하지 않도록 구성됨을 의미하고, 조절부재(32, 42)의 회전에 의해 승강블록(31)과 수평이동블록(41)이 나선에 의해 이동하도록 구성된 것임은 당연하다.

이 때, 상기 승강블록(31)과 수평이동블록(41)이 직선이동되도록 하기 위해 프레임(10)과 승강블록(31)의 사이와, 승강블록(31)과 수평이동블록(41)의 사이에는 각각 가이드기구(33, 43)가 설치되며, 상기 가이드기구(33, 43)는 일측의 부재에 레일이, 타측의 부재에 레일과 대응결합되는 홈이 형성되어 구성된다.

도면 중 부호 34, 44는 각각의 조절부재를 회전시키기 위한 손잡이이다.

상기 포스트(50)는 위치조절부(20)의 하측에 결합되고 그 하단이 조관되는 파이프(2)의 내측에 위치되어, 파이프(2)의 길이방향과 대응되는 축선을 갖는 샤프트(51)가 상기 하단부에 회전가능하게 결합되어 구성된다.

여기서, 상기 포스트(50)는 위치조절부(20)의 수평이동블록(41)의 하측에 결합되어 수평이동과 승강이동이 모두 가능하도록 하며, 파이프(2)의 길이방향과 대응되는 축선은 파이프(2)의 원주 중심과 샤프트(51)의 회전중심이 동일 또는 수평한 상태를 유지함을 의미한다.

상기 용접수행부(90)는 샤프트(51)와 결합되어 샤프트(51)의 회전에 의해 동시회전되도록 장착된 연결로드(91)와, 연결로드(91)의 끝단부가 용접지점까지 연장되어 그 지점에 아크를 생성하기 위한 토치(1)가 장착된 헤드(92)가 결합되어 구성된다.

여기서, 상기 연결로드(91)는 샤프트(51)와 연결블록(93)에 의해 상호 체결상태를 유지하게 되는데, 이와 같은 연결블록(93)은 체결력을 보다 견고하게 유지하는 기능과 더불어 샤프트(51)의 회전중심과 토치(1)가 회전되는 직경을 설정하여 조관되는 파이프(2)의 직경에 대응하도록 구성된 것이다.

도 4는 본 고안에 의한 용접장치의 각도조절부 정면도, 도 5는 본 고안에 의한 용접장치의 각도조절부 측면도이다.

도 1과 더불어 이들 도면을 참조하면, 상기 각도조절부(60)는 포스트(50)에 고정결합되고 샤프트(51)와 동력전달가능하게 결합되어, 샤프트(51)를 회전시키기 위한 동력을 제공하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 각도조절부(60)는 하우징(71), 동력발생기구인 모터(61), 승강구동부(70), 링크부(80)로 이루어진다.

상기 하우징(71)은 포스트(50)의 대략 하측지점에 고정결합되고, 상기 모터(61)는 하우징(71)의 일측(도면상 상측)에 결합되어 회전동력을 발생시키도록 구성되는데, 상기 모터(61)는 회전실린더 등의 회전력을 제공할 수 있는 기구로 대치될 수 있다.

상기 승강구동부(70)는 하우징(71)의 내측에 상, 하 이동가능하게 승강블록(72)이 장착되고, 승강블록(72)의 일측에 모터(61)와 동력전달가능하게 결합된 스크류샤프트(73)가 나사결합되어 모터(61)의 회전동력을 승강블록(72)의 직선이동동력으로 변환하도록 구성된다.

여기서, 상기 승강블록(72)은 직선이동되기 위해 하우징(71)과의 사이에 가이드기구(74)가 개제되는데, 상기 가이드 기구(74)는 승강블록(72)과 하우징(71)의 어느 일측부재에 레일(도면에서는 하우징에 형성)이 형성되고, 타측의 부재에 홈(도면에서는 승강블록에 형성)이 형성되어 구성된다.

상기 링크부(80)는 승강블록(72)과 샤프트(51)의 사이에서 동력전달가능하게 결합되어, 승강블록(72)의 승강에 의한 직선이동동력을 샤프트(51)가 각도회전되는 동력으로 변환하도록 구성되는 것으로, 승강축(81), 가동링크(82), 피동링크(83)로 이루어진다.

상기 승강축(81)은 승강블록(72)의 하측에서 돌출되어 하우징(71)의 저면을 관통하여 형성되고, 상기 가동링크(82)는 승강축(81)과 일 끝단이 힌지결합되며, 타 끝단이 피동링크(83)의 일 끝단과 힌지결합된다.

또한, 상기 피동링크(83)는 가동링크(82)와 힌지결합된 끝단의 타측이 포스트(50)의 샤프트(51)와 결합되어 승강축(81)의 승강에 의해 샤프트(51)를 회전시키도록 구성된다.

여기서, 상기 승강축(81)은 동력의 보다 정확한 전달 및 설계시의 편리함을 제공하기 위해, 승강되는 축선이 샤프트(51)의 회전중심과 동선상에 위치하도록 하고, 가동링크(82)를 일정곡률(피동링크가 각도회전되는 설계상의 최적곡률)로 만곡형성함이 바람직하다.

상기된 각도조절부(60)의 구성에서 승강구동부(70)는, 승강블록(72)의 승강 한계를 제한하기 위한 리미터(75)를 포함하며, 상기 리미터(75)는 승강블록(72)의 일측 상, 하측에 각각 감지체(76)가 결합되고, 이와 대응되는 하우징(71)의 상, 하측에 각각 스위치(77)가 결합되어 구성된다.

도면 중 부호 78는 모터의 구동축과 스크류샤프트를 결속하기 위한 조인트이다.

상기와 같이 구성된 용접장치는 도 1의 일점쇄선으로 도시된 파이프(2)가 감겨지는 구간에 설치되어 파이프(2)가 말려진 구간(S)의 내측에서 인사이드 용접을 수행하게 된다.

이와 같은 용접과정에서 토치(1)와 용접지점(판체가 말려진 후 양단의 틈새)과의 작업위치, 간격을 설정하기 위해서는 위치설정부(20)의 승강조절부(30)와 수평조절부(40)의 각 조절기구(32, 42)를 회전시켜 승강블록(31) 및 수평이동블록(41)를 목적하는 위치로 이동시키게 되면, 이와 연결된 포스트(50) 및 용접수행부(90)가 동시에 이동되어 토치(1)의 위치, 간격설정이 수행되는 것이다.

또한, 상기 토치(1)의 아크가 생성되는 각도를 설정하기 위해서는 각도조절부(60)의 모터(61)를 회전시켜 스크류샤프트(73)가 회전되면, 스크류샤프트(73)와 나사결합된 승강블록(72)이 상, 하로 직선이동하여 승강축(81)이 링크부(80)를 구동시키게 된다.

여기서, 상기 승강축(81)이 하강될 때에는 가동링크(82)도 하강하여 피동링크(83)가 도면(도 5 참조) 상 반시계방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 샤프트(51)도 반시계방향으로 회전되어 샤프트(51)와 연결된 연결로드(91) 및 헤드(92)가 회전됨에 따라 토치(1)의 반시계 방향 각도가 설정되는 것이다.

반대로, 승강축(81)이 상승될 때에는 가동링크(82)가 상승하여 피동링크(83)가 도면의 시계방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 연결로드(91) 및 헤드(92)의 회전에 의해 토치(1)의 시계 방향 각도가 설정되는 것이다.

상기된 것과 같은 용접장치에서 위치조절부(20)의 조절기구(32, 42)는 손잡이(34, 44)에 의해 작업자가 수동으로 토치(1)의 위치설정을 수행할 수 있도록 하였지만, 모터, 회전실린더 등의 동력기구를 설치하고, 별도로 컨트롤러(전기, 전자 회로로 구성된 제어수단)를 구비하면 위치조절부(20) 및 각도조절부(60)가 컨트롤러의 제어과정에 의해 자동으로 구동할 수 있도록 구현가능한 것이다.

또한, 상기 컨트롤러 등과 연계하여 용접될 지점을 인식하는 용접선 인식장치(위치센서, 용접시 제공하는 전류를 검출하는 센서 등) 등을 부설하면 사용자의 수작업을 최소화하는 자동화시스템 구현이 가능하게 된다.

이상에서와 같이 본 고안은, 조관라인에서 용접기구를 탈부착하지 않은 상태에서 토치의 위치 및 각도를 조절할 수 있으므로, 용접지점에 대한 토치의 위치설정이 보다 신속하고 편리하게 수행되어 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 조관을 수행하는 과정에 토치의 위치/각도의 조절이 자동 또는 수동의 방식에 의해 수행되어 보다 우수한 용접상태를 갖는 파이프의 제작이 실현되므로써, 사용자의 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 본 고안에 의한 용접장치의 정면도.

도 2는 본 고안에 의한 용접장치의 위치조절부 일측면도.

도 3은 본 고안에 의한 용접장치의 위치조절부 평면도.

도 4는 본 고안에 의한 용접장치의 각도조절부 정면도.

도 5는 본 고안에 의한 용접장치의 각도조절부 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 프레임 20: 위치조절부

30: 승강조절부 40: 수평조절부

50: 포스트 60: 각도조절부

70: 승강구동부 80: 링크부

90: 용접수행부

Claims

조관라인 상에서 조관되는 파이프(2)의 상부에 고정설치되는 프레임(10)과;

상기 프레임(10)에 설치되며, 파이프(2)의 길이방향에 대해 수직 및 수평방향으로 구동되어 토치(1)를 파이프(2) 내부에서 승강 및 수평이동시키는 위치조절부(20)와;

상기 위치조절부(20)의 하측에 결합되고 그 하단이 조관되는 파이프(2)의 내측에 위치되어, 파이프(2)의 길이방향과 대응되는 축선을 갖는 샤프트(51)가 상기 하단부에 회전가능하게 결합된 포스트(50)와;

상기 샤프트(51)와 결합되어 샤프트(51)의 회전에 의해 동시회전되도록 장착되며, 끝단부가 용접지점까지 연장되어 그 지점에 아크를 생성하기 위한 토치(1)가 결합된 용접수행부(90)와;

상기 포스트(50)에 고정결합되고 샤프트(51)와 동력전달가능하게 결합되어, 샤프트(51)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 각도조절부(60)로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각도조절부(60)는

포스트(50)에 고정결합된 하우징(71)과;

상기 하우징(71)의 일측에 결합되며, 회전동력을 발생시키는 동력발생기구(61)와;

상기 하우징(71)의 내측에 상, 하 이동가능하게 승강블록(72)이 장착되고, 승강블록(72)의 일측에 동력발생기구(61)와 동력전달가능하게 결합된 스크류샤프트(73)가 나사결합되어 동력발생기구(61)의 회전동력을 승강블록(72)의 직선이동동력으로 변환하는 승강구동부(70)와;

상기 승강블록(72)과 샤프트(51)의 사이에서 동력전달가능하게 결합되어, 승강블록(72)의 승강에 의한 직선이동동력을 샤프트(51)가 각도회전되는 동력으로 변환하는 링크부(80)로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치조절부(20)는

프레임(10)의 일측에 상, 하 이동가능하게 승강블록(31)이 결합되고, 승강블록(31)의 이동력을 제공하는 조절기구(32)가 프레임(10)을 관통하고 승강블록(31)과 나사결합된 승강조절부(30)와;

상기 승강블록(30)의 일측에 수평이동 가능하게 수평이동블록(41)이 결합되고, 수평이동블록(41)의 이동력을 제공하는 조절기구(42)가 승강블록(30)을 관통하고 수평이동블록(41)과 나사결합된 수평조절부(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치.
제 2 항에 있어서, 상기 링크부(80)는

승강블록(72)의 하측에서 돌출되도록 장착된 승강축(81)과;

상기 승강축(81)과 일 끝단이 힌지결합된 가동링크(82)와;

상기 가동링크(82)와 일 끝단이 힌지결합되고, 타측 끝단이 샤프트(51)에 고정결합되어 승강축(81)의 승강에 의해 샤프트(51)를 회전시키는 피동링크(83)로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치.
제 2 항에 있어서, 상기 승강구동부(70)는

승강블록(72)의 일측 상, 하측에 각각 감지체(76)가 결합되고, 이와 대응되는 하우징(71)의 상, 하측에 각각 스위치(77)가 결합되어 승강블록(72)의 승강 한계를 제한하는 리미터(75)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접포인트 조절기능을 갖는 파이프 인사이드 용접장치.