KR200391503Y1 - 보류부 용접 캐리지 - Google Patents

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KR200391503Y1
KR200391503Y1 KR20-2005-0013493U KR20050013493U KR200391503Y1 KR 200391503 Y1 KR200391503 Y1 KR 200391503Y1 KR 20050013493 U KR20050013493 U KR 20050013493U KR 200391503 Y1 KR200391503 Y1 KR 200391503Y1
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screw
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welding
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KR20-2005-0013493U
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전완열
한경룡
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 고안은 일반 용접 캐리지로 접근할 수 없어 수작업으로 용접을 수행하였던 보류부를 캐리지를 이용하여 용접을 수행하기 위한 보류부 용접 캐리지에 관한 것으로, 토치를 용접선 방향(Y축)으로 수평 이동시키기 위한 Y축 구동장치를 구비한 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 장착되어 상기 토치를 회전시키는 회전 기구부; 상기 회전 기구부에 장착되어 상기 토치를 상하 방향(Z축)으로 이동시키는 Z축 기구부; 및 상기 Z축 기구부에 장착되어 상기 토치를 용접선 방향과 수직한 방향(X축)으로 이동시키는 X축 기구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지를 제공한다.
본 고안에 의하면, 수동으로 용접이 행해지던 보류부를 직선 구간과 마찬가지로 자동 용접 캐리지를 이용하여 용접을 수행함으로서, 용접시간을 단축시킬 수 있고, 생산성과 작업 효율을 높일 수 있으며, 직선구간과 보류부가 동일한 용접 품질을 갖게 할 수 있다.

Description

보류부 용접 캐리지{Welding carriage that can weld remnant}
본 고안은 일반 용접 캐리지로 접근할 수 없어 수작업으로 용접을 수행하였던 보류부를 캐리지를 이용하여 용접을 수행하기 위한 보류부 용접 캐리지에 관한 것이다.
조선소에서 선박 건조시 조립되는 블록들은 블록의 형상에 따라서 여러가지 제작공법 및 그 작업방법이 서로 상이하다.
일 예로 공장내에서는 다양한 기능을 갖는 용접로봇 또는 자동용접장치를 사용하여 용접을 수행하였으나, 야드에서의 블록 조립 및 탑재공정의 용접작업의 경우에는 작업여건에 따라서 포터블(portable) 로봇이나 소형 캐리지 보다는 용접사에 의한 수동용접이 주로 행해지고 있다.
이는 블록 제작공정의 작업 환경 및 작업 조건 하에서는 포터블 용접 로봇을 적용하는데 많은 어려움이 있고, 용접장 한 쪽 또는 양 쪽 끝단이 막혀있는 부위에 대해서 소형 캐리지를 사용하는 경우 용접 시작부와 끝단부에 용접보류부가 발생하게 되는 문제점이 있기 때문이다.
도 1은 종래의 용접 캐리지를 도시한 사시도이다.
종래의 용접 캐리지의 선단에는 용접선을 따라 용접 캐리지를 안내하는 한 쌍의 가이드 롤러(102)가 위치하고 있고, 그 사이에 용접 토치(104)가 위치하여 용접을 수행한다. 하지만, 이러한 종래의 용접 캐리지로 용접을 수행할 경우 운행에 필요한 가이드 롤러 때문에 원천적으로 용접할 수 없는 부분이 생긴다.
즉, 용접을 용접부재의 좌측부에서 우측부로 수행한다고 가정하면, 도 1에서 알 수 있듯이 운행의 시작점 쪽에 있는 가이드 롤러(102)와 토치 사이, 운행의 끝점 쪽에 있는 가이드 롤러와 토치 사이에는 종래의 용접 캐리지로는 용접을 할 수 없는 보류부(C)가 생긴다. 따라서, 상기 보류부(C)에 대해서는 캐리지 작업 후에 작업자가 수동으로 다시 용접을 하게 된다.
그러나, 상기 보류부(C)에 대해 수동으로 용접을 수행할 경우 상당한 용접시간이 소요되게 되어 그에 따른 작업의 피로도가 높아지고, 생산성은 저하되며, 작업 효율이 떨어지는 등의 문제가 발생한다. 또한, 보류부(C)에서의 용접 비드패턴(용접 품질)과 직선구간에서의 비드패턴이 서로 동일하지 않는 문제점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 수동으로 용접이 행해지던 보류부를 직선 구간과 마찬가지로 자동 용접 캐리지를 이용하여 용접을 수행함으로서, 용접시간을 단축시키고, 생산성과 작업 효율을 높이며, 직선구간과 보류부가 동일한 용접 품질을 갖게 하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
본 고안은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 토치를 용접선 방향(Y축)으로 수평 이동시키기 위한 Y축 구동장치를 구비한 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 장착되어 상기 토치를 회전시키는 회전 기구부; 상기 회전 기구부에 장착되어 상기 토치를 상하 방향(Z축)으로 이동시키는 Z축 기구부; 및 상기 Z축 기구부에 장착되어 상기 토치를 용접선 방향과 수직한 방향(X축)으로 이동시키는 X축 기구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지를 제공한다.
바람직하게는 상기 회전 기구부는, 상면 일 단부에 상기 X축 및 Z축 기구부가 위치하며, 하면 반대 단부에 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부의 자유단에 기어가 형성된 회전판; 및 상기 돌출부의 기어와 결합하는 기어가 일 단부에 형성되어 상기 회전판을 회전시키는 회전판 구동수단;을 포함한다.
바람직하게는 상기 Z축 기구부는, 상기 회전 기구부의 회전판의 상면 일 단부에 X축 방향으로 부착되는 제 1스크류 지지판; 상기 제 1스크류 지지판의 상부 일측으로부터 Y축 방향으로 연장되게 위치하는 Z축 구동수단 지지판; 상기 Z축 구동수단 지지판의 상부에 위치하는 Z축 구동수단; 상기 Z축 구동수단의 일 단부에 형성된 기어와 결합하는 기어가 일 단부에 형성된 Z축 스크류; 하면은 상기 회전 기구부의 회전판에, 상부 일측은 상기 Z축 구동수단 지지판에 부착되고, 상부에는 상기 Z축 구동수단의 기어가 삽입되는 홈이 형성되어 있는 제 2스크류 지지판; 일 단부는 상기 Z축 구동수단 지지판의 일 측면에 반대 단부는 상기 제 1스크류 지지판의 상부 일측에 부착된 제 3스크류 지지판; 및 이웃하는 양 측면이 각각 상기 제 2 및 제 3스크류 지지판의 상부에 부착되고 가운데에 상기 Z축 스크류의 기어가 삽입되는 홈이 형성되어 있는 제 4스크류 지지판;을 포함한다.
바람직하게는 상기 X축 기구부는, 상기 Z축 기구부의 Z축 스크류에 장착되는 지지판; 상기 지지판의 일 측면에 X축 방향으로 부착된 X축 스크류; 상기 X축 스크류에 장착되어 X축 방향으로 왕복 운동을 하는 왕복블록; 상기 왕복블록의 상단에 부착된 토치 홀더; 및 상기 X축 스크류의 일 단에 형성된 기어와 결합하는 기어가 일 단부에 형성된 X축 구동수단;을 포함한다.
바람직하게는 상기 X축 기구부는 상기 지지판의 일 측면에 부착되고, 상기 왕복블록의 일 측면에 형성된 홈에 삽입되는 왕복블록 가이더를 더 포함한다. 상기 왕복블록 가이더는 상기 왕복블록이 X축 방향으로 안정되게 왕복운동을 할 수 있게 하여 준다.
이하 본 고안의 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 2는 본 고안에 따른 보류부 용접 캐리지의 일 실시예를 도시한 분해사시도이다. 상기 용접 캐리지는 베이스 프레임(201), 회전 기구부(215), Z축 기구부(225), X축 기구부(241)를 포함하고 있다. 이하, 순서대로 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 베이스 프레임을 도시한 사시도이다.
베이스 프레임의 양 측면에는 가이드 롤러(202)가 결합되어 있다. 상기 가이드 롤러(202)는 'ㄱ'모양의 얇은 판 형상이며 용접부위 쪽 끝부분에 롤러가 부착되어 있다. 상기 가이드 롤러(202)는 용접 방향(이하 'Y축')과 수직한 방향(이하 'X축')으로 이동이 가능하기 때문에 용접 캐리지와 용접부위와의 거리 조정이 가능하다. 상기 가이드 롤러(202)는 용접 캐리지가 용접선을 따라 Y축 방향으로 움직일 수 있게 용접 캐리지를 안내한다.
상기 베이스 프레임(201)에는 Y축 구동장치가 구비되어 있는데, 상기 Y축 구동장치는 바퀴(204), 샤프트(206), 구동용 체인(208), Y축 구동수단(210)를 포함한다.
상기 베이스 프레임(201)의 각 모서리에는 캐리지를 Y축 방향으로 이동시키는 바퀴(204)가 위치하고 있다. 용접부위 쪽 양 모서리에 위치하는 두 개의 바퀴는 X축을 따라 대응되는 두 개의 바퀴와 각각 샤프트(206)로 연결되어 있다. 상기 샤프트(206)의 양 단에는 구동용 체인(208)이 결합되어 있으며, 상기 체인(208)은 Y축 구동수단(210)와 결합되어 있다. 따라서, 상기 Y축 구동수단(210)이 작동하면 상기 체인(208)이 회전하고, 상기 체인(208)은 상기 샤프트(206)를 회전시키며, 상기 바퀴(204)는 상기 샤프트(206)와 함께 회전하여 상기 베이스 프레임(201)이 Y축 방향으로 이동하게 된다.
상기 베이스 프레임(201)의 일 측면에는 회전 기구부 지지판(212)이 형성되어 있다. 상기 회전 기구부 지지판(212)은 'ㄱ'모양의 판 형상을 하고 있으며 X축 방향으로 연장되어 있다. 상기 지지판(212)의 상면에는 원호 모양의 홈(214)이 형성되어 있다.
상기 베이스 프레임에는 회전 기구부(215)가 장착되어 있다. 도 4는 도 2에 도시된 실시예의 회전 기구부를 도시한 사시도이다.
상기 회전 기구부(215)는 회전판(216)을 포함하고 있다. 상기 회전판(216)은 'T'모양의 판 형상을 하고 있으며, 하면 일 단부에 상기 베이스 프레임 지지판 상면에 형성된 원호 모양의 홈(214)과 결합되는 돌출부(218)(이하 '회전판 단부 돌출부')가 형성되어 있다. 상기 회전판 단부 돌출부(218)는 원기둥 형상을 하고 있으며 일 단부에 볼 베이링이 결합되어 있다. 상기 회전판 단부 돌출부(218)가 형성된 곳의 반대단 하면에는 자유단에 기어(220)가 형성된 돌출부(224)가 형성되어 있다. 상기 기어(220)에는 상기 회전판(216)을 회전시키기 위한 회전판 구동수단(222)이 결합되어 있는데, 상기 돌출부의 자유단에 형성된 기어(220)와 상기 회전판 구동수단(222)의 일 단부에 형성된 기어는 베벨기어를 형성하고 있다. 상기 회전판 구동수단(222)으로 회전 각도를 정교하게 제어하기 위한 스텝모터가 사용된다.
본 실시예에서는 회전판(216)의 형상을 'T'로 하였으나 다른 실시예에서는 Y축 방향의 길이가 더 긴 직사각형의 형상으로 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 회전판 단부 돌출부(218)의 일 단부에 볼 베어링이 결합된 것으로 하였으나 다른 실시예에서는 상기 단부에 바퀴를 결합시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 회전판 구동수단(222)을 스텝모터로 하였으나 다른 실시예에서는 일정 속도로 회전하는 모터를 사용할 수 있다.
상기 회전 기구부에는 Z축 기구부가 장착되어 있다. 도 5는 도 2에 도시된 실시예의 Z축 기구부를 도시한 사시도이다.
상기 Z축 기구부는 상기 회전 기구부의 회전판(216)의 상면 일 단부에 X축 방향으로 부착되는 'ㄷ'모양의 제 1스크류 지지판(226)을 포함하고 있다. 상기 제 1스크류 지지판(226)의 개구부 상부 일 측에는 Z축 구동수단 지지판(228)이 부착되어 있고, 그 상면에 Z축 구동수단(230)이 위치한다. 상기 Z축 구동수단 지지판(228)의 일 측면에는 사각기둥 형상의 제 2스크류 지지판(232)이 부착되어 있다. 상기 제 2스크류 지지판(232)의 하면은 상기 회전 기구부의 회전판(216)에 부착되어 있으며, 상부에는 상기 Z축 구동수단(230)의 일 단부에 형성된 기어가 삽입되는 홈이 형성되어 있다.
상기 제 2스크류 지지판(232)의 일 측면 상부에는 제 3스크류 지지판(234)이 위치하고 있는데, 상기 제 3스크류 지지판(234)의 일 단부는 상기 Z축 구동수단 지지판(228)의 일 측면에 반대 단부는 상기 제 1스크류 지지판(226)의 개구부의 상부 일 측면에 부착되어 있다. 상기 제 2스크류 지지판(232) 및 제 3스크류 지지판(234) 상부에는 제 4스크류 지지판(236)이 부착되어 있다. 상기 제 4스크류 지지판(236)에는 중공이 형성되어 있는데, 상기 중공에는 일 단부에 상기 Z축 구동수단(230)의 기어와 베벨기어를 형성하는 기어가 형성된 Z축 스크류(240)가 삽입되어 있다.
상기 Z축 스크류(240)는 상기 X축 기구부(241)와 결합되기 때문에 X축 기구부의 하중을 지탱해야 하는데, 상기 제 1 내지 제 4스크류 지지판이 상기 Z축 스크류(240)에 걸리는 하중을 지탱하여 준다.
상기 Z축 구동수단(230)이 작동하면 상기 Z축 스크류(240)가 회전하게 되고 상기 Z축 스크류(240)에 결합된 X축 기구부(241)가 Z축 방향으로 이동하게 된다.
상기 Z축 스크류(240)에는 X축 기구부(241)가 결합된다. 도 6은 도 2에 도시된 실시예의 X축 기구부를 도시한 사시도이다.
상기 X축 기구부(241)는 일 측면에 상기 제 4스크류 지지판(236)에 삽입된 Z축 스크류(240)와 결합하기 위해 내부에 나사산이 형성된 중공형 돌출부가 형성된 지지판(242)을 포함한다. 상기 지지판(242)의 일 측면 중앙부 양 단에는 중공형 돌출부(244)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(244)의 중공 내부에는 베어링의 외륜이 위치하고, 베어링의 내륜에는 일 단부에 X축 구동수단(246)의 기어와 베벨기어를 형성하는 기어가 형성된 X축 스크류(248)가 삽입되어 있다. 상기 X축 구동수단(246)으로 용접 토치의 X축 방향으로의 이동을 정교하게 제어하기 위해 스텝모터를 사용한다.
상기 X축 스크류(248)는 왕복블록(250)과 결합되어 있다. 상기 왕복블록(250)은 직사각형 모양의 중공이 중앙부에 형성된 직사각형 판의 형상이다. 상기 왕복블록(250)의 일 측 중앙부 양 단에는 상기 X축 스크류(248)와 결합하기 위해 내부에 나사산이 형성된 중공이 형성되어 있다. 상기 왕복블록(250) 일 측면 단부에는 토치홀더(252)가 부착되어 있다. 상기 X축 왕복블록 일 측면 양 단에는 중공이(이하 '왕복블록 가이더용 중공') 형성되어 있고, 상기 왕복블록 가이더용 중공에는 X축 왕복블록 가이더(254)가 삽입된다. 상기 X축 왕복블록 가이더(254)는 상기 X축 스크류(248)의 양 쪽에 X축 방향으로 연장되게 위치하고 있으며, 사각기둥의 형상을 하고 있다.
상기 X축 구동수단(246)이 작동하면 상기 X축 스크류(248)가 회전하고 상기 왕복블록(250)은 상기 X축 스크류(248)에 의해 상기 왕복블록 가이더(254)를 따라 X축 방향으로 이동한다.
본 실시예에서는 상기 왕복블록(250)을 중앙에 직사각형 중공이 형성된 직사각형 판으로 하였으나 다른 실시예에서는 중앙에 중공이 없는 직사각형 등의 형상으로 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 왕복블록 가이더(254)를 사각기둥의 형상으로 하였으나 다른 실시예에서는 원기둥 등의 형상으로 할 수 있다.
이하, 본 고안에 따른 보류부 용접 캐리지가 보류부 용접을 수행하는 과정을 도 7을 참조하여 설명한다.
보류부에서 토치(256)가 용접을 수행할 경우 토치(256)가 회전을 하게 되는데, 토치(256)가 회전하면서 용접을 시작하는 구간(a)에서의 토치(256) 자세는 후진각에 해당되며, 토치(256)가 회전한 후 용접을 수행하는 구간(b)에서의 토치(256) 자세는 직각에 해당되고, 토치(256)가 회전하면서 용접을 종료하는 구간(c)에서의 토치(256) 자세는 전진각에 해당된다.
이와 같이 토치(256)가 회전하는 경우 시작코너에서는 토치(256)와 모재 사이의 간격은 좁아지게 되므로 X축 기구부의 왕복블록(250)은 X축 방향으로 후진 하게 된다. 또한, 종료코너에서는 토치(256)와 모재 사이의 간격은 넓어지게 되므로 상기 X축 기구부의 왕복블록(250)은 X축 방향으로 전진 하게 된다.
본 고안에 의하면, 수동으로 용접이 행해지던 보류부를 직선 구간과 마찬가지로 자동 용접 캐리지를 이용하여 용접을 수행함으로서, 용접시간을 단축시킬 수 있고, 생산성과 작업 효율을 높일 수 있으며, 직선구간과 보류부가 동일한 용접 품질을 갖게 할 수 있다.
도 1은 종래의 용접 캐리지를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 고안에 따른 보류부 용접 캐리지의 일 실시예를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 베이스 프레임을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 실시예의 회전 기구부를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 실시예의 Z축 기구부를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 실시예의 X축 기구부를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 2에 도시된 실시예가 보류부 용접을 수행하는 과정을 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
202 : 가이드 롤러 210 : Y축 구동수단
212 : 회전 기구부 지지판 216 : 회전판
240 : Z축 스크류 242 : 지지판
248 : X축 스크류 250 : 왕복블록
252 : 토치 홀더 254 : 왕복블록 가이더

Claims (7)

  1. 토치를 용접선 방향(Y축)으로 수평 이동시키기 위한 Y축 구동장치를 구비한 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임에 장착되어 상기 토치를 회전시키는 회전 기구부;
    상기 회전 기구부에 장착되어 상기 토치를 상하 방향(Z축)으로 이동시키는 Z축 기구부;
    상기 Z축 기구부에 장착되어 상기 토치를 용접선 방향과 수직한 방향(X축)으로 이동시키는 X축 기구부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전 기구부는,
    상면 일 단부에 상기 X축 및 Z축 기구부가 위치하며, 하면 반대 단부에 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부의 자유단에 기어가 형성된 회전판;
    상기 돌출부의 기어와 결합하는 기어가 일 단부에 형성되어 상기 회전판을 회전시키는 회전판 구동수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 회전판 구동수단은 스텝모터인 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 Z축 기구부는,
    상기 회전 기구부의 회전판의 상면 일 단부에 X축 방향으로 부착되는 제 1스크류 지지판;
    상기 제 1스크류 지지판의 상부 일측으로부터 Y축 방향으로 연장되게 위치하는 Z축 구동수단 지지판;
    상기 Z축 구동수단 지지판의 상부에 위치하는 Z축 구동수단;
    상기 Z축 구동수단의 일 단부에 형성된 기어와 결합하는 기어가 일 단부에 형성된 Z축 스크류;
    하면은 상기 회전 기구부의 회전판에, 상부 일측은 상기 Z축 구동수단 지지판에 부착되고, 상부에는 상기 Z축 구동수단의 기어가 삽입되는 홈이 형성되어 있는 제 2스크류 지지판;
    일 단부는 상기 Z축 구동수단 지지판의 일 측면에 반대 단부는 상기 제 1스크류 지지판의 상부 일측에 부착된 제 3스크류 지지판;
    이웃하는 양 측면이 각각 상기 제 2 및 제 3스크류 지지판의 상부에 부착되고 가운데에 상기 Z축 스크류의 기어가 삽입되는 홈이 형성되어 있는 제 4스크류 지지판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 X축 기구부는,
    상기 Z축 기구부의 Z축 스크류에 장착되는 지지판;
    상기 지지판의 일 측면에 X축 방향으로 부착된 X축 스크류;
    상기 X축 스크류에 장착되어 X축 방향으로 왕복 운동을 하는 왕복블록;
    상기 왕복블록의 상단에 부착된 토치 홀더;
    상기 X축 스크류의 일 단에 형성된 기어와 결합하는 기어가 일 단부에 형성된 X축 구동수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 X축 기구부는 상기 지지판의 일 측면에 부착되고, 상기 왕복블록의 일 측면에 형성된 홈에 삽입되는 왕복블록 가이더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 X축 구동수단은 스텝모터인 것을 특징으로 하는 자동 용접 캐리지.
KR20-2005-0013493U 2005-05-13 2005-05-13 보류부 용접 캐리지 KR200391503Y1 (ko)

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KR100951041B1 (ko) 2007-12-11 2010-04-05 에스티엑스조선해양 주식회사 선체 블록 내부재 자동 용접 장치를 이용한 자동 용접 방법
KR101390117B1 (ko) 2013-12-16 2014-04-29 김성남 자동용접 캐리지

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