KR20050017215A

KR20050017215A - 선박의 원형판 자동용접장치

Info

Publication number: KR20050017215A
Application number: KR1020030055436A
Authority: KR
Inventors: 김대경; 백승철; 이해우
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-02-22
Also published as: KR100520784B1

Abstract

개시된 내용은 선박의 갑판 블럭을 보호하기 위해 갑판 바닥 또는 천장에 설치되는 원형판을 자동으로 용접하기 위한 선박의 원형판 자동용접장치에 관한 것이다.

이 선박의 원형판 자동용접장치는, 앞 공정에서 갑판 바닥 또는 천장에 미리 설치된 원판의 중앙에 부착되는 자석과, 상기 자석의 중심을 상기 원판의 중심에 맞추는 중심 조절부와, 상기 중심 조절부의 아래에 위치하고 하우징 내측 둘레를 따라 각각 모터와 컨트롤박스가 설치되는 구동부와, 상기 구동부의 중심축에 결합되는 회전축과, 상기 회전축의 하단을 관통하여 수직으로 결합되고 일단에 스프링이 결합되는 수평축과, 상기 수평축의 타단에서 연결부재에 의해 상방향으로 직교하여 결합되는 수직축과, 상기 원판의 둘레를 따라 움직이도록 상기 수직축의 상단부에 설치되는 가이드롤러와, 상기 수직축과 연결부재에 의해 연결되고 상부가 상기 원판 쪽으로 기울어져 설치되는 용접토치 고정축으로 이루어진다.

이와 같은 선박의 원형판 자동용접장치는 용접 품질의 균일화를 기대할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있으며, 작업자에게 편리함을 제공할 수 있다.

Description

선박의 원형판 자동용접장치 {Automatic welding machine for welding a circular pad to deck of vessel}

본 발명은 선박의 갑판 블럭을 보호하기 위해 갑판 바닥 또는 천장에 설치되는 원형판을 자동으로 용접하기 위한 선박의 원형판 자동용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박이나 철강구조물 등은 보통 패널(panel)구조로 제작되는데, 각 패널은 이를 보강하는 각종 보강재가 부착되어 보강판구조를 이루게 된다.

이때, 선박 등은 매우 대형의 구조물이므로 건조 효율의 향상을 위해 각 구성부를 소조립으로부터 대조립까지 순차적으로 결합하여 완성해가는 블럭(block)공법을 사용하고 있다.

이에 따라 선체를 이루는 여러 개의 단품을 용접에 의하여 결합하는 방법이 주로 사용되며, 많은 양의 용접을 하는 경우에는 용접품질의 균일화와 비용 절감을 위해서 자동 또는 반자동 용접이 바람직하다.

그런데, 블럭간의 조립에 있어서는 각종 보강재 등에 의해 수동용접의 시행이 불가피해지는 경우가 있다.

일예로, 조선 공정에서는 선박의 종류에 따라 상부 갑판에 종 또는 횡방향으로 여러 종류의 파이프가 설치되며, 이 파이프의 처짐 현상을 방지하기 위해 일정한 간격으로 파이프 지지대가 설치되는데, 상기 지지대는 파이프 자체의 하중의 영향을 받아 블럭을 변형시키게 되고, 이로 인한 손상을 방지하기 위해 갑판 블럭에 이중으로 원판(PAD)을 용접하여 지지하게 된다.

이때, 상기 이중 원판(PAD)의 용접은 대부분 작업자가 위보기 자세로 용접을 하는데, 이와 같이 수동용접을 하게 되면 생산성 저하 뿐만아니라 작업자에게 근골격계 질환을 유발시키게 된다.

즉, 용접 기술자의 개인차에 따른 용접 성능의 신뢰성 저하의 문제가 있었고, 위보기 자세로 용접을 수행하는 것은 작업자에게 상당한 육체적 피로를 초래하였으며, 불편한 자세로 장시간 용접시 불량이 발생한다는 문제점이 있다.

특히, 하절기에 수십도까지 가열되는 선박 등 철구조물 내의 밀폐된 장소에서 용접시 발생되는 CO₂를 포함한 유해가스를 흡입하며 작업하는 것은 매우 고통스러운 일이다.

이와 같이, 종래의 수작업에 의한 위보기 용접은 품질의 불균일화를 가져왔고, 열악한 작업 환경으로 인하여 선박 등 철구조물의 생산성을 크게 저하시켰으며, 작업자에게 근골격계 질환을 유발시켜 산업재해의 위험을 초래하였다.

또한, 갑판 바닥에 설치되는 원판 용접의 경우에도 마찬가지로 수동용접을 하게 되면 생산성 저하를 초래하는 문제점이 있다.

상기한 바와 같이, 종래 선박의 원판을 수동으로 용접하는 것은 용접품질 및 생산성을 저하시켰고, 특히 위보기 자세로 용접하는 경우 작업자에게 근골격계 질환을 유발시켰는데, 이를 해결하기 위해서는 원판(PAD)을 자동으로 용접하는 장치가 필요하다.

따라서, 본 고안의 목적은 선박의 갑판 블럭에 설치되는 이중 원판(PAD)을 자동으로 용접하기 위한 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 선박의 원형판 자동용접장치는,

앞 공정에서 갑판 바닥 또는 천장에 미리 설치된 원판의 중앙에 부착되는 자석과, 상기 자석의 중심을 상기 원판의 중심에 맞추는 중심 조절부와, 상기 중심 조절부의 아래에 위치하고 하우징 내측 둘레를 따라 각각 모터와 컨트롤박스가 설치되는 구동부와, 상기 구동부의 중심축에 결합되는 회전축과, 상기 회전축의 하단을 관통하여 수직으로 결합되고 일단에 스프링이 결합되는 수평축과, 상기 수평축의 타단에서 연결부재에 의해 상방향으로 직교하여 결합되는 수직축과, 상기 원판의 둘레를 따라 움직이도록 상기 수직축의 상단부에 설치되는 가이드롤러와, 상기 수직축과 연결부재에 의해 연결되고 상부가 상기 원판 쪽으로 기울어져 설치되는 용접토치 고정축으로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

첨부 도면 중, 도 1은 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 정면 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 측면 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 저면도이다.

도 1에서 도 4는 본 발명에 의한 자동용접장치를 사용하여 선박 천장에 설치된 원형판을 용접하는 실시예를 보인 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치는, 앞 공정에서 갑판 천장(1)에 이미 설치된 원판(2)의 중앙에 부착되는 자석(10)과, 상기 자석(10)의 중심핀(12)이 상기 원판(2)의 중심과 설정범위 내에 설치되도록 위치를 조절하는 중심 조절부(20)와, 상기 중심 조절부(20)의 아래에 위치하고 동심원 둘레를 따라 각각 모터(31)와 컨트롤박스(32)가 설치되는 구동부(30)와, 상기 구동부 (30)의 중심축(33)에 결합되는 회전축(40)과, 상기 회전축(40)의 하단에서 직교하여 결합되는 수평축(50)과, 상기 수평축(50)의 일단에서 상방향으로 직교하여 결합되는 수직축(60)과, 상기 수직축(60)의 상단부에 결합되어 상기 원판(2)의 둘레를 따라 움직이도록 설치되는 가이드롤러(64)와, 상기 수직축(60)과 연결되어 상부로 갈수록 상기 원판(2)에 가깝게 기울어져 설치되는 용접토치 고정축(70)으로 이루어진다.

여기에서, 자석(10)은 본 발명에 의한 원형판 자동용접장치에 결합되어 있는 것으로, 상기 원판(2)에 본 발명의 자동용접장치를 고정시키는 역할을 하고, 상기 자석(10)을 상기 원판(2)의 중심에 위치시켜야 상기 원판(2) 둘레를 따라 용접선을 찾기가 수월해지며, 상기 자석(10)을 상기 원판(2)의 중심에 맞추는 역할은 상기 중심 조절부(20)가 하게 된다.

즉, 상기 중심 조절부(20)는 2단으로 형성되어 각 손잡이(22)를 이용해 X-Y 축으로 조절하여 상기 원판(2)의 중심에서 설정범위 이내에 상기 자석(10)의 중심핀(12,도 3에 도시됨.)이 위치하도록 하며, 이때 상기 원판(2)에는 제작시 미리 중심홈을 가공하여 오차범위를 줄이도록 한다.

상기 구동부(30)는 상기 중심 조절부(20)의 아래에서 실질적으로 본 발명의 자동용접장치가 구동되도록 하는 것으로, 하우징 내에 모터(31)와 컨트롤박스(32)가 설치되고, 도시되지 않았으나 중심축(33)을 따라 회전축(40)이 결합되며, 상기 회전축(40)에는 원점센서(41)가 설치된다.

상기 구동부(30)의 하우징은 원형으로, 내측 둘레를 따라 상기 모터(31)와 상기 컨트롤박스(32)가 서로 마주보게 설치되고, 상기 구동부(30)의 중심축(33) 외측에서 아래로 결합된 회전축(40)은 상기 모터(31)와 상기 컨트롤박스(32)의 제어를 받아 회전하게 되며, 이에 따라 상기 회전축(40)의 하단에 결합된 수평축(50)은 원을 그리며 움직이게 되는 것이다.

상기 수평축(50)은 상기 회전축(40)의 하단을 관통하여 설치되고, 일단에는 스프링(51)이 결합되어 상기 회전축(40)과의 사이에 장력을 형성하게 되며, 타단에는 연결부재(52)에 의해 수직축(60)이 결합되어 있다.

상기 수직축(60)의 하단에 결합된 연결부재(52)에는 높이 조절 손잡이(53)와 수평방향 조절 손잡이(54)가 설치되어 있어, 상기 수평축(50)을 따라 수평으로 움직이거나 또는 상하로 길이가 조절되면서 그 위치가 설정되고, 상단에는 가이드롤러(64)가 장착되어 상기 원판(2)의 둘레를 따라 움직이게 되며, 중간부에는 연결부재(61)가 결합되어 용접토치 고정축(70)을 고정하게 된다.

상기 용접토치 고정축(70)은 상부가 원판(2) 쪽으로 기울어지게 설치되는데, 이에 따라 상기 연결부재(61)에 교차 결합되는 지지부(62)가 형성되어 상기 용접토치 고정축(70)을 지지해주고, 상기 용접토치 고정축(70)의 몸체에 설치된 클램프(71)에는 높이 조절 손잡이(72)와 각도 조절 손잡이(73)가 설치되며, 상단부에는 용접토치(74)가 삽입 결합된다.

상기 지지부(62)에 형성된 높이 조절 손잡이(63)는 상기 용접토치 고정축(70)을 전체적으로 수직 상하로 움직이게 하고, 상기 높이 조절 손잡이(72)는 상기 용접토치 고정축(70)이 기울어진 상태에서 그 각을 따라 상하로 움직이게 하며, 상기 각도 조절 손잡이(73)를 사용해 원판의 반경에 따라 그 각을 조절한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 갑판 천장(1)에 설치된 원판(2)의 중앙에 자석(10)이 부착되고, 상기 자석(10)의 중앙에는 캠(11)이 삽입 설치되어 그 아래에 위치하는 2단의 중심 조절부(20)와 연결되며, 상기 중심 조절부(20)의 내부에 설치된 축핀(21)의 회전에 따라 상기 캠(11)이 X-Y 평면상에서 움직여 상기 원판(2)의 중심에 상기 자석(10)을 맞추게 된다.

상기 중심 조절부(20)의 아래에는 구동부(30)가 결합되는데, 본 단면도에서는 도시되지 않았으나 상기 구동부(30)의 하우징 내측 둘레를 따라 모터(31)와 컨트롤박스(32)가 설치되어 중심축(33)의 둘레에 결합된 기어(34)를 회전시키며, 이에 따라 상기 기어(34)에 결합되어 상기 중심축(33)의 외측 아래로 결합된 회전축(40)이 회전된다.

즉, 모터(31)와 컨트롤박스(32)를 포함한 구동부(30) 전체가 회전축(40)과 함께 회전하면서 용접작업을 수행하며, 상기 회전축(40)에 설치된 원점 센서(41)의 감지로 1회전 후 자동 정지되어 작업이 끝난다.

상기 회전축(40)의 하단에는 수평축(50)이 관통 결합되어 회전축(40)의 회전에 따라 수평으로 반경을 그리며 회전하고, 일단에는 스프링(51)이 결합되어 상기 회전축(40)과의 사이에 장력을 형성하며, 타단에는 연결부재(52)에 의해 상방향으로 수직축(60)이 결합된다.

상기 수직축(60)의 상단부에는 상기 원판(2)의 둘레를 따라 움직이도록 가이드롤러(64)가 설치되고, 중간부에는 연결부재(61)가 결합되어 용접토치 고정축(70)을 고정하며, 하단의 연결부재(52)에는 높이 조절 손잡이(53)가 설치된다.

상기 용접토치 고정축(70)은 상부가 원판(2)을 향하여 기울어지게 설치되는데, 이를 위해 상기 연결부재(61)에 지지부(62)가 결합되고, 상기 지지부(62)에는 높이 조절 손잡이(63)가 형성되어 수직 상하로 상기 용접토치 고정축(70)을 움직이며, 상기 지지부(62)에 결합되는 상기 용접토치 고정축(70)의 몸체에는 클램프(71)가 설치되어 높이 조절 손잡이(72)와 각도 조절 손잡이(73)를 형성하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 갑판 천장(1)에 설치된 원판(2)의 중앙에 자석(10)이 부착되고 상기 자석(10)의 내부에 중심핀(12)이 형성되며, 그 아래에는 각 내부에 축핀(21)이 설치되고 그 손잡이(22)가 형성된 2단의 중심 조절부(20)가 위치하며, 상기 중심 조절부(20)의 아래에는 구동부(30)가 결합된다.

여기에서, 상기 자석(10)의 중심핀(12)은 상기 원판(2)의 중심홈에 설정범위 이내에 위치시키는데, 상기 중심 조절부(20)의 각 손잡이(22)를 이용해 X-Y 축으로 조절함으로써 위치시키며, 상기 원판(2)에는 제작시 미리 중심홈을 가공하여 오차범위를 줄이도록 한다.

상기 구동부(30)의 하우징 내부 좌측에는 컨트롤박스(32)가, 우측에는 모터(31)가 각각 설치되고, 중앙에 위치하는 기어(34)는 상기 모터(31)의 기어와 맞물려 회전되며, 상기 기어(34)의 아래에는 회전축(40)이 결합되어 상기 모터(31)의 구동에 따라 회전된다.

그리고, 상기 회전축(40)의 하단에는 수평축(50)이 관통 결합되고, 상기 원판(2)의 둘레에는 가이드롤러(64)가 위치한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 천장 원형판 자동용접장치 저면도에서는, 각각 중앙에 회전축(40)이, 상부에 컨트롤박스(32)가, 하부에는 모터(31)가 위치한다.

그리고, 상기 회전축(40)을 관통하여 수평축(50)이 결합되고, 상기 회전축(40)의 좌측으로 상기 수평축(50)에는 스프링(51)이 결합되며, 타단에는 수직축(60)이 결합된다.

상기 수평축(50)과 수직축(60)을 연결하는 연결부재(52)에는 각각 높이 조절 손잡이(53)와 수평방향 조절 손잡이(54)가 형성되어 있고, 상기 수직축(60)과 연결된 지지부(62)에는 용접토치 고정축(70)의 높이 조절 손잡이(63)가 형성되어 있다.

여기에서, 본 발명에 의한 원형판 자동용접장치의 사용방법을 살펴보면, 갑판 바닥 또는 천장(1)에 원판(2)이 부착되어 있는 상태에서, 상기 원판(2)의 중앙에 자석(10)을 부착한 후 중심 조절부(20)의 각 손잡이(22)를 사용해 X-Y 축으로 조절하여 상기 자석(10)의 중심핀(12)을 상기 원판(2)의 중심홈에 맞추고, 수직축(60)의 높이 조절 손잡이(53)와 수평방향 조절 손잡이(54)를 사용해 가이드롤러(64)를 상기 원판(2)의 옆면에 접촉시키며, 용접토치 고정축(70)을 지지하는 지지부(62)에 형성된 높이 조절 손잡이(63)를 사용해 상기 용접토치 고정축(70)의 높이를 전체적으로 조절하고, 상기 용접토치 고정축(70)의 몸체에 형성된 높이 조절 손잡이(72)와 각도 조절 손잡이(73)를 사용해 상기 원판(2)의 용접선에 용접토치(74)를 접촉시킨다.

이와 같이, 용접하기 위한 모든 설정이 완료되면, 컨트롤박스(32)에서 신호를 입력하여 모터(31)를 구동시키고, 이에 따라 회전축(40)이 회전하면서 수평축(50)에 연결된 수직축(60)을 회전시키며, 상기 용접토치 고정축(70)은 상기 수직축(60)과 함께 회전하면서 원판(25)의 둘레를 용접하게 된다.

이때, 상기 수직축(60)의 가이드롤러(64)는 상기 원판(2)의 둘레를 따라 가면서 용접토치(74)가 용접선을 놓치지 않도록 안내하고, 본 발명의 원판 자동용접장치는 원점 센서(41)의 감지로 1회전 후 자동으로 멈추게 되며, 상기 원판(2)이 정확한 원형을 유지하지 않더라도 상기 수평축(50)의 스프링(51) 장력에 의해 보정이 되므로 용접선을 놓치지 않는다.

한편, 본 발명의 원판 자동용접장치는, 구동부(30)의 기어(34)에 모터(31)와 컨트롤박스(32)가 모두 맞물려 있고, 상기 기어(34)에 회전축(40)이 결합되어 있으므로, 구동부(30)가 전체적으로 회전하면서 용접을 수행하도록 구성되어 있는데, 이는 회전축(40)의 결합구조에 따라 회전축(40)만 회전하면서 용접을 수행하도록 구성할 수도 있다.

즉, 회전축(40)을 상기 구동부(30)의 중심축(33) 안으로 결합하고, 상기 중심축(33) 자체에 기어를 형성하고 모터(31)로 상기 중심축(33)을 회전시키면, 중심축(33) 안으로 삽입된 회전축(40)만 회전하게 되며, 따라서 상기 구동부(30)는 용접 작업 수행 중 정지 상태를 유지한다.

이때, 상기 회전축(40)은 하부로 길게 형성함으로써, 회전할 때, 하단에 결합된 수평축(50)이 상기 모터(31)와 상기 컨트롤박스(32)에 닿지 않도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 의한 원형판 자동용접장치는, 갑판 바닥 또는 천장(1)에 설치되는 원판(2)의 둘레를 용접하기 위한 것으로, 상기 원판(2)의 중심에 용접장치의 중심을 맞추고, 구동부(30)의 모터(31)와 컨트롤박스(32)를 작동시켜 용접장치를 제어하며, 상기 원판(2)의 둘레를 따라 가면서 용접선을 추적하는 가이드롤러(64)를 구비하여 자동으로 용접작업이 수행되도록 한다.

이상 설명한 바와 같이, 선박 갑판 바닥 또는 천장에 부착되는 원판의 중심에 용접장치를 부착하기 위한 자석과, 용접장치를 구동하는 구동부와, 원판 둘레의 용접선을 추적하는 가이드롤러 등을 구비하여 자동으로 용접작업을 수행함으로써, 용접 품질의 균일화를 기대할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있으며, 작업자에게 편리함을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 사시도

도 2는 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 정면 단면도

도 3은 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 측면 단면도

도 4는 본 발명에 의한 선박의 원형판 자동용접장치 저면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

1 : 갑판 천장 2 : 원형판

10 : 자석 11 : 캠

12 : 중심핀 20 : 중심 조절부

21 : 축핀 22 : 손잡이

30 : 구동부 31 : 모터

32 : 컨트롤박스 33 : 중심축

34 : 기어 40 : 회전축

41 : 원점 센서 50 : 수평축

51 : 스프링 52, 61 : 연결부재

53, 63, 72 : 높이 조절 손잡이 54 : 수평방향 조절 손잡이

60 : 수직축 62 : 지지부

64 : 가이드롤러 70 : 용접토치 고정축

71 : 클램프 73 : 각도 조절 손잡이

74 : 용접토치

Claims

선박의 원형판 자동용접장치에 있어서,

갑판 바닥 또는 천장(1)에 설치된 원판(2)의 중앙에 부착되는 자석(10);

상기 자석(10)의 아래에 위치하여 상기 자석(10)의 중심핀(12)을 상기 원판(2)의 중심과 맞추는 중심 조절부(20);

상기 중심 조절부(20)의 아래에 위치하고 하우징 내측 둘레를 따라 각각 모터(31)와 컨트롤박스(32)가 설치되는 구동부(30);

상기 구동부(30)의 중심축(33)에 결합되는 회전축(40);

상기 회전축(40)의 하단을 관통하여 수직으로 결합되고 일단에 스프링(51)이 결합되는 수평축(50);

상기 수평축(50)의 타단에서 연결부재(52)에 의해 상방향으로 직교하여 결합되는 수직축(60);

상기 원판(2)의 둘레를 따라 움직이도록 상기 수직축(60)의 상단부에 설치되는 가이드롤러(64);

상기 수직축(60)과 연결부재(61)에 의해 연결되고 상부가 상기 원판(2) 쪽으로 기울어져 설치되는 용접토치 고정축(70)을 포함하여 이루어지는 선박의 원형판 자동용접장치
제 1항에 있어서,

상기 자석(10)의 중앙에는 캠(11)이 삽입 설치되어 상기 중심 조절부(20)의 내부에 설치된 축핀(21)과 연결되고, 상기 축핀(21)의 회전에 따라 상기 캠(11)이 X-Y 평면상에서 움직이면서 중심을 맞추는 것을 특징으로 하는 선박의 원형판 자동용접장치
제 1항에 있어서,

상기 구동부(30)의 중심축(33) 둘레에는 기어(34)가 결합되고, 상기 기어 (34)에 모터(31)와 컨트롤박스(32)가 모두 맞물리며, 상기 회전축(40)은 상기 기어(34)와 결합되어 상기 중심축(33)의 외측 아래로 설치되어, 구동부(30) 전체가 회전축(40)과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 선박의 원형판 자동용접장치
제 1항에 있어서,

상기 회전축(40)을 상기 구동부(30)의 중심축(33) 안으로 결합하고, 상기 모터(31)를 이용해 상기 중심축(33) 자체를 회전시켜 삽입된 회전축(40)만 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박의 원형판 자동용접장치
제 1항에 있어서,

용접장치의 회전을 감지하여 1회전 후 자동 정지되게 하는 원점 센서(41)를 상기 회전축(40)에 설치하는 것을 특징으로 하는 선박의 원형판 자동용접장치
제 1항에 있어서,

상기 수직축(60)의 하단에 결합된 상기 연결부재(52)에는 높이 조절 손잡이(53)와 수평방향 조절 손잡이(54)를 설치하는 것을 특징으로 하는 선박의 원형판 자동용접장치
제 1항에 있어서,

상기 연결부재(61)에 높이 조절 손잡이(63)가 형성된 지지부(62)를 교차 결합하여 상기 용접토치 고정축(70)을 지지하고, 상기 용접토치 고정축(70)의 몸체에 설치된 클램프(71)에는 높이 조절 손잡이(72)와 각도 조절 손잡이(73)를 설치하며, 상단부에는 용접토치(74)를 삽입 결합하는 것을 특징으로 하는 선박의 원형판 자동용접장치