KR20080004335A

KR20080004335A - 토치봉의 각도 조절장치

Info

Publication number: KR20080004335A
Application number: KR1020070025717A
Authority: KR
Inventors: 김두호
Original assignee: 김두호
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-01-09
Also published as: CN100537121C; CN101100024A; KR100825124B1

Abstract

본 발명은 링크 구조에 의해 토치봉을 좌우 방향으로 회동시킴과 동시에 호 형상의 가이더로 토치봉을 전후 방향으로 회동시킴에 따라 간단한 구조로서 토치봉을 네 방향으로 회전시킬 수 있도록 한 토치봉의 각도 조절장치에 관한 것이다.

토치봉, 각도, 링크, 가이더

Description

토치봉의 각도 조절장치{a torch linkage apparatus}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치를 보인 배면 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 링크와 벨트의 연결부위를 보인 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 토치홀더와 링크의 결합구조를 보인 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 가이더 구조를 보인 단면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 링크 구조 및 작동상태를 개략적으로 나타낸 결합도.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 토치봉 기울기 상태를 보인 작동도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 'X'축 방향에 대한 토치봉 기울기 상태를 보인 작동도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 토치봉 20: 토치홀더

110a,110b: 프레임 112a,112b: 왕복이동용 모터

120: 전동링크 130: 주동링크

140: 종동링크 150: 연결링크

160: 보조링크 170a,170b: 전동부재

172: 전동축 174: 주동축

176: 벨트부재 180: 연결부재

210: 브라켓 212: 회동용 모터

220: 플레이트 230: 회동부재

232: 전동기어부재 234: 고정기어부재

240: 요동방지부재

본 발명은 토치봉의 각도 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 링크 구조에 의해 토치봉을 좌우 방향으로 회동시킴과 동시에 호 형상의 가이더로 토치봉을 전후 방향으로 회동시킴에 따라 간단한 구조로서 토치봉을 네 방향으로 회전시 킬 수 있도록 한 토치봉의 각도 조절장치에 관한 것이다.

플라즈마 절단 토치의 토치봉을 이용하여 강판이나 스테인레스 강판 등의 피절단재로부터 직선 및 곡선을 포함하는 도형을 절단할 경우, 토치봉의 이동 경로가 목적 도형의 윤곽선이 되도록 제어하고, 이 이동과정에서 토치봉을 구동하여 형절단하는 것이 이루어지고 있다.

형절단을 수행하는 절단장치는 부설된 레일을 따라 y축 방향으로 주행하는 주행대차와, 이 주행대차에 탑재되어 레일의 부설 방향에 대해 직교하는 방향(x축 방향)으로 가로주행하고, 동시에 토치봉을 설치한 가로주행대차를 가지며, 각 대차의 속도와 방향을 제어함으로써 토치봉의 이동속도 및 이동방향을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

특히, 대형 절단장치에서는 절단할 도형의 형상에 대응시킨 각 대차의 이동제어 및 절단공정의 진행을 포함하는 절단 프로그램의 진행 제어를 NC 장치에 의해 제어하는 NC 절단장치로서 구성되는 것이 일반적이다.

피절단재로부터 절단한 제품이 다른 제품과 용접될 경우, 이 제품의 외주에 개선을 형성하는 경우가 있다.

개선 절단을 실시할 경우, 토치봉을 목적의 개선 각도에 대응시켜 경사시킴과 동시에 상기 토치봉 경사방향이 항상 절단의 진행방향에 대해 법선 방향을 향하도록 제어할 필요가 있다.

따라서, 형절단에서는 절단 진행방향의 변화에 따라 경사시킨 토치봉을 선회시키는 것이 필요하게 된다.

이 때문에, 형절단장치에서는 토치봉을 소정의 각도로 설정할 수 있도록 구성한 토치 블록과, 이 토치 블록을 선회시키는 토치선회장치와, 상기 토치 블록의 선회에 따라 토치를 자전시키는 토치자전장치 등으로 이루어진 개선절단장치를 가지고 있으며, 절단이 진행됨에 따라, 토치봉의 진행방향에 대응시켜 토치선회장치를 제어함으로써, 제품의 측면에 소정 각도를 가진 개선을 형성할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 개선절단장치에서는 토치봉이 피절단재의 표면에 대해 수직 상태에 있을 때, 상기 토치봉의 축심은 토치 선회장치 선회축심의 연장선상에 있다.

또한, 상기 토치봉을 경사시킬 때의 회동중심은 토치봉 축심의 연장선상으로 설정되며, 토치봉을 경사시켰을 때, 상기 토치봉 축심의 연장선과 선회축심 연장선과의 교점은 피절단재의 표면 또는 두께 방향의 소정 위치에 있도록 조정된다.

그런데, 종래에는 토치봉에 공급할 가스나 냉각수와 같은 유체의 수 및 접속할 케이블 수에 대응하여 토치 선회 장치의 구조가 복잡해지며, 대형화되어 코스트의 상승이나 보수 점검이 복잡해지는 문제가 발생하였다.

그래서, 국내특허공개공보 제2001-0076130호에는 플라즈마 절단 토치에 의해 피절단재에 대해 개선 절단을 실시할 때 토치봉에 접속된 호스류나 케이블류 수에 상관없이 원활하게 엉킨 것을 잘 풀 수 있으며, 구조의 간이화와 소형화를 도모하는 구조가 제안된 바 있다.

즉, 종래 토치각도 설정장치는 세로 방향으로 배치된 4개의 세로 링크와, 틀 형상으로 형성됨과 동시에 세로 링크의 상단 부분 및 중간 부분에 배치되어 각 각 세로 링크를 회동 가능하게 연결하는 2세트의 가로 링크에 의해 구성된 입체 평행 링크를 가지며, 경사 부재에 의해 세로 링크를 소정의 개선 각도에 대응시켜 경사시킴과 동시에 선회 부재에 의해 절단 방향으로 대응시켜 선회시킴으로써, 세로 링크와 평행하게 배치된 토치봉을 개선 각도와 일치시켜 설정함과 함께 절단 방향의 변경에 추종할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 종래 토치각도 설정장치는 다단의 링크 구조로 이루어지기 때문에 토치봉이 원하는 각도로 정확히 기울어지기 어려운 문제점이 있었다.

그리고, 종래 토치각도 설정장치는 다단의 링크를 사용하여 토치봉을 선회 운동시키거나 기울이기 때문에 복잡한 구조여서 보수 유지비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 간단한 링크 구조를 통해 토치봉을 좌우 방향으로 회동시킬 수 있도록 함과 아울러 토치봉과 연결된 프레임을 호 형상의 가이더에 연결하여 프레임 및 토치봉을 전후 방향으로 회동시킬 수 있도록 함에 따라 토치봉을 복합적인 4방향으로 회전 가능하게 함으로써 토치봉을 자유롭게 방향 전환시킬 수 있도록 한 토치봉의 각도 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일단부에 왕복이동용 모터를 고정 설치한 프레임과, 상기 프레임의 타단부에 구비되어 상기 왕복이동용 모터에 의해 일정한 회전각도 범위 내에서 회동 중심을 기준으로 원호 궤적을 따라 왕복 회동되는 전동링크와, 상기 왕복이동용 모터의 구동력을 상기 전동링크에 전달하기 위한 전동부재와, 상기 전동링크의 끝단 일측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고 토치봉을 고정 결합한 토치홀더에 타단을 링킹 결합한 주동링크와, 상기 주동링크의 일단에서 절곡되게 일체적으로 연장 형성된 종동링크와, 상기 전동링크의 일측 가장자리와 나란하게 배열되도록 일단을 상기 종동링크의 끝단과 링킹 결합하고 상기 프레임에 타단을 링킹 결합한 연결링크와, 상기 주동링크와 나란하게 배열되도록 상기 전동링크의 끝단 타측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고 상기 토치홀더에 타단을 링킹 결합한 보조링크를 포함하여 구성되고, 상기 왕복이동용 모터의 구동시 링킹 결합된 상기 주동링크와 보조링크에 의해 상기 토치봉이 왕복 회동하는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치를 제안하려는 것이다.

본 발명은 일단부에 왕복이동용 모터를 고정 설치한 프레임과, 상기 프레임의 타단부와 토치봉을 고정 결합한 토치홀더 사이에 개재되어 상기 왕복이동용 모터의 구동시 상기 토치홀더를 직선 왕복 회동시키는 링크부와, 상기 왕복이동용 모터의 구동력을 상기 전동링크에 전달하기 위한 전동부재와, 상기 프레임에 결합되고, 회동용 모터를 고정 설치한 브라켓과, 상기 브라켓의 전측에 해당하는 위치에 고정 설치되는 플레이트와, 상기 회동용 모터의 구동시 상기 플레이트에 대해 상기 브라켓을 호 궤적을 따라 상기 링크부에 의한 상기 토치홀더의 회동 궤적과 수직되 는 방향으로 왕복 회동시키기 위한 회동부재를 포함하여 구성되고, 상기 토치봉을 상기 왕복이동용 모터의 구동시 작동되는 상기 링크부 및 상기 회동용 모터의 구동시 작동되는 상기 회동부재에 의해 4방향으로 연속되게 회전시키는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치를 제안하려는 것이다.

그리고, 본 발명은 링크부로서 프레임의 타단부에 구비되어 상기 왕복이동용 모터의 구동시 상기 전동부재에 의해 일정한 회전각도 범위 내에서 회동 중심을 기준으로 원호 궤적을 따라 왕복 회동되는 전동링크와, 상기 전동링크의 끝단 일측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고 토치봉을 고정 결합한 토치홀더에 타단을 링킹 결합하는 주동링크와, 상기 주동링크의 일단에서 절곡되게 일체적으로 연장 형성된 종동링크와, 상기 전동링크의 일측 가장자리와 나란하게 배열되도록 일단을 상기 종동링크의 끝단과 링킹 결합하고 상기 프레임에 타단을 링킹 결합한 연결링크와, 상기 주동링크와 나란하게 배열되도록 상기 전동링크의 끝단 타측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고 상기 토치홀더에 타단을 링킹 결합한 보조링크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치를 제안하려는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치를 보인 배면 사시도이다.

그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 링크와 벨트의 연결부위를 보인 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치 봉의 각도 조절장치의 토치홀더와 링크의 결합구조를 보인 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 가이더 구조를 보인 단면도이다.

또한, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 링크 구조 및 작동상태를 개략적으로 나타낸 결합도이며, 도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 토치봉 기울기 상태를 보인 작동도이다.

아울러, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 'X'축 방향에 대한 토치봉 기울기 상태를 보인 작동도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치는 프레임(110a), 전동부재(170a), 링크들(120,130,140,150,160)로 구성되고, 본 발명의 제 2실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치는 프레임(110a), 링크부(100), 전동부재(170a) 및 상기 프레임(110a)과 연결되는 브라켓(210), 플레이트(220), 회동부재(230)로 구성된다.

제 1실시예에 따른 프레임(110a)은 임의의 고정체(도시하지 않음)에 고정 설치된다.

이때, 본 발명의 제 1실시예에 따른 링크부(100)를 갖는 고정된 프레임(110a)은 편의상 본 발명의 제 2실시예에 따른 브라켓(210)과 연결된 것으로 도시하나, 이하 본 발명의 제 1실시예의 설명은 프레임(110a)과 링크부(100)만 단독으로 구성된 구조에 대해 언급한다.

특히, 상기 프레임(110a)은 왕복이동용 모터(112a)를 구비한다.

여기서, 상기 왕복이동용 모터(112a)는 프레임(110a) 내부에 삽입되어 고정 설치될 수 있으나, 프레임(110a)의 일단부 상측으로 연장 형성된 리브(113)에 일체적으로 결합된 것으로 도시한다.

또한, 상기 링크부(100)는 전동링크(120), 주동링크(130), 종동링크(140), 연결링크(150) 및 보조링크(160)로 이루어진다.

여기서, 상기 전동링크(120)는 이등변 삼각 형상으로 형성되어, 이등변이 만나는 끝단부를 기준으로 회동 가능하게 설치된다.

즉, 상기 전동링크(120)는 끝단부를 왕복이동용 모터(112a)와 연결하여 일정한 회전각도 범위 내에서 왕복 회동되게 설치된다.

그리고, 상기 주동링크(130)는 상단을 왕복이동용 모터(112a)를 향하고 있는 전동링크(120)의 일측 끝단에 회동 가능하게 링크하고, 하단을 토치홀더(20)에 회동 가능하게 링크 연결한다.

따라서, 상기 전동링크(120)와 토치홀더(20)는 동일방향으로 동일 회전 각도만큼 회동된다.

이때, 상기 토치홀더(20)는 토치봉(10)을 고정 삽입함에 따라 회동 각도만큼 토치봉(10)을 기울어지게 한다.

또한, 상기 종동링크(140)는 주동링크(130)의 상단에서 왕복이동용 모터(112a) 방향으로 절곡되게 연장 형성된다.

따라서, 상기 종동링크(140)는 주동링크(130)와 연결부위인 일단을 토치홀더 (20)와 동일 방향으로 동일 회전각도 만큼 회동됨과 동시에 회동되는 원호 궤적을 따라 이동된다.

여기서, 상기 주동링크(130)와 종동링크(140)는 일체로 연결되며, 그 형상이 'ㄱ'자로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 연결링크(150)는 상단을 종동링크(140)의 끝단에 링크하고, 하단을 프레임(110a)에 링크한다.

이때, 상기 연결링크(150)의 하단은 프레임(110a)의 길이방향으로 전동링크(120)의 중심축과 일직선상에 위치한다.

그리고, 상기 전동링크(120)의 하단 회전 중심과 연결링크(150)의 하단 회전 중심의 간격은 종동링크(140)의 길이와 동일하고, 상기 전동링크(120)의 길이는 주동링크(130)와 보조링크(160)가 움직일때 주동링크(130)와 보조링크(160)가 간섭을 받지 않는 거리가 되어야한다.

또한, 전동링크(120)의 길이는 연결블록(182)의 길이와 서로 같아야 된다.

따라서, 상기 연결링크(150)와 전동링크(120)의 일측 가장자리가 나란하게 배치되기 때문에 상기 전동링크(120)가 회동되면, 연결링크(150)와 전동링크(120)는 동일 회전 각도만큼 회동된다.

이때, 상기 주동링크(130)는 프레임(110a)의 축방향에 대해 항상 수직한 상태를 유지한다.

또한, 상기 보조링크(160)는 상단을 전동링크(120)의 끝단 타측 가장자리에 링크되고, 하단을 토치홀더(20)에 링크 연결한다.

여기서, 상기 전동링크(120)의 끝단 타측 가장자리는 전동링크(120)의 끝단변에서 주동링크(130)와 링크 연결된 일측 끝단 가장자리에 맞은 편에 해당하는 위치이다.

특히, 상기 보조링크(160)는 항상 주동링크(130)와 나란하게 배치되도록 설치된다.

따라서, 상기 보조링크(160)의 상단은 전동링크(120)의 타측 가장자리 끝단과 동일 방향 및 동일 각도로 회동되고, 보조링크(160)의 하단은 전동링크(120)의 하부 끝단과 동일 방향 및 동일 각도로 회동된다.

한편, 상기 전동링크(120)는 전동부재(170a)에 의해 왕복이동용 모터(112a)의 구동력을 전달받아 일정한 회전각도 범위 내에서 왕복 회동된다.

상기 전동부재(170a)는 전동축(172), 주동축(174) 및 벨트부재(176)로 이루어진다.

상기 전동축(172)은 리브(113)에 고정 설치된 왕복이동용 모터(112a)에 연결되어 왕복이동용 모터(112a)의 구동시 회전된다.

이때, 상기 왕복이동용 모터(112a)는 스테핑 모터로 하고, 이 왕복이동용 모터(112a)에 의해 전동축(172)은 균일한 시간 간격으로 일방향 회전 및 타방향 회전을 반복하게 된다.

한편, 상기 프레임(110a)에는 피동축(116)이 구비된다.

따라서, 상기 벨트부재(176)는 전동축(172), 주동축(174) 및 피동축(116)에 동시에 감기게 되어 삼각 형상을 이룬다.

즉, 상기 벨트부재(176)가 삼각 형상을 함에 따라 장력을 향상시키게 된다.

또한, 상기 프레임(110a)상에는 텐션휠(114)이 회전 가능하게 구비되면서 벨트부재(176)를 누르도록 설치된다.

그래서, 상기 벨트부재(176)는 삼각 형상으로 형성되어 회전되면서 텐션휠(114)에 눌려지기 때문에 장력을 극대화하게 된다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주동축(174)은 프레임(110a)의 타단부에 회전 가능하게 삽입된다.

여기서, 상기 주동축(174)은 일단부에 전동축(172)의 하단부를 링크한다.

또한, 상기 벨트부재(176)는 전동축(172)과 주동축(174)에 동시에 걸어진다.

따라서, 상기 왕복이동용 모터(112a)가 구동되면, 이 구동력은 전동축(172)에 의해 회전력으로 변환 후 벨트부재(176)→주동축(174)→전동링크(120)의 순서로 회전력을 전달하게 된다.

한편, 상기 토치홀더(20)는 연결부재(180)에 의해 주동링크(130) 및 보조링크(160)와 연결된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연결부재(180)는 연결블록(182) 및 연결핀(184)으로 이루어진다.

상기 연결블록(182)은 토치홀더(20)에 볼트(183)로서 결합된다.

그리고, 상기 주동링크(130)는 연결블록(182)의 일단부에서 연결핀(184)에 의해 링크 연결되고, 보조링크(160)는 연결블록(182)의 타단부에서 연결핀(184)에 의해 링크 연결된다.

또한, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 토치봉의 각도 조절장치의 링크 구조 및 작동상태를 개략적으로 나타낸 결합로서, 여기서 구동력을 제공하는 중심축은 O에 연결되고, 링크 1과 링크 2는 동일한 크기와 O로부터 동일한 위치에 조인트 A 및 조인트 B를 구비하며, 링크 4는 링크 1 및 링크 2와 동일 조건으로 조인트 C 및 O'를 구비한다.

링크 5에 조인트 A 및 조인트 D가 연결되어 있으며, 링크 6에 조인트 A 및 조인트 C가 연결되어 있고, 링크 7에 조인트 B 및 조인트 E가 연결되어 있다.

또한, 링크 8에 조인트 D 및 조인트 E가 연결되어 있다.

이때, 상기 링크 1과 링크 2는 같은 크기로 이루어진다.

그리고, 링크 1,4가 같은 크기이며, 링크 5,7이 같은 크기이다.

또한, 조인트 A,B가 링크 3에 구속되어 있고, 조인트 A와 O가 링크 1에 구속되어 있으며, 조인트 B와 O가 링크 2에 구속되어 있다.

계속해서, 조인트 A,B가 링크 3에 구속되어 있으며, 조인트 A,C가 링크 6에 구속되어 있고, 조인트 D,E가 링크 8에 구속되어 있다.

따라서, 링크 1 및 링크 2가 O를 기준으로 임의의 회전각(θ)으로 회전하면, 링크 4도 O'를 기준으로 동일한 회전각도(θ)만큼 회전하게 되고, 링크 3 및 링크 8도 동일한 회전각도(θ)만큼 회전된다.

이때, 상기 링크 5는 링크 5'로, 링크 6은 링크 6'로, 링크 7은 링크 7'로 나란하게 이동한다.

결과적으로, 링크 1과 링크 2가 일정한 회전각도(θ)만큼 회전되면, 링크 4 는 링크 1,2와 동일 각도(θ)로 회전된다.

그리고, 링크 6,7이 나란하게 이동하기 때문에 링크 8의 중앙과 링크 8'의 중앙은 수직방향으로 연장되는 선의 만나는 점(O")에서 상기의 각도(θ)만큼 벌어지게 된다.

여기서, 링크 8과 링크 8'의 중심선에 대한 수직선은 토치봉의 기울어짐 정도를 나타낸 것이다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치는 본 발명의 제 2실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치는 프레임(110a), 링크부(100), 전동부재(170a) 및 상기 프레임(110a)과 연결되는 브라켓(210), 플레이트(220), 회동부재(230)로 구성된다.

상기 프레임(110a), 링크부(100) 그리고 전동부재(170a)는 상기의 구성과 동일하여 상술한 것으로 대체한다.

그리고, 상기 프레임(110a)은 왕복이동용 모터(112a)와 인접한 일단을 브라켓(210)과 연결한다.

즉, 상기 브라켓(210)은 프레임(110a)의 일단과 일체적으로 결합된다.

또한, 상기 브라켓(210)에는 회동용 모터(212)가 고정 설치된다.

이때, 상기 회동용 모터(212)는 브라켓(210)의 외측으로 돌출되거나 노출되게 설치된다.

한편, 상기 플레이트(220)는 임의의 벽체(도시하지 않음)에 결합되어 고정 설치된다.

그리고, 상기 플레이트(220)와 회동용 모터(212) 사이에는 회동부재(230)가 구비된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회동부재(230)는 회동용 모터(212)에 회전 가능하게 구비된 전동기어부재(232) 및 플레이트(220) 상에 호 형상으로 형성되며 상면에 기어를 구비한 고정기어부재(234)로 이루어진다.

이때, 상기 회동용 모터(212)는 스테핑 모터로 하고, 상기 전동기어부재(232)는 피니언기어로 한다.

그래서, 상기 회동용 모터(212)가 구동하게 되면, 전동기어부재(232)는 고정기어부재(234)와 치합되어 호 궤적을 따라 중심축을 왕복 이동하게 된다.

상기 전동기어부재(232)는 플레이트(220)의 중심축 상에 대해 양측으로 각각 45도만큼 고정기어부재(234)를 따라 이동되는 것으로 한다.

한편, 상기 전동기어부재(232)가 고정기어부재(234) 상에서 왕복 이동시 전동기어부재(232) 및 브라켓(210)에 의한 프레임(110a)의 흔들림을 방지함과 더불어 고정기어부재(234)와 분리되는 것을 방지하기 위해 요동방지부재(240)가 더 구비된다.

상기 요동방지부재(240)는 도 5에 상세히 도시되어 있다.

즉, 상기 요동방지부재(240)는 플레이트(220) 상에서 고정기어부재(234)와 동일한 곡률의 호 형상으로 형성된 가이더(242) 및 상기 가이더(242)를 따라 슬라이딩 이동되도록 브라켓(210)에 형성된 안내레일(244)로 이루어진다.

이때, 상기 요동방지부재(240)는 플레이트(220)의 상·하단부에 각각 형성되 는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 회동부재(230)는 요동방지부재(240)에 의해 견고하게 프레임(110a)의 회동을 안내한다.

결과적으로, 상기 토치홀더(20)는 프레임(110a) 상에 링크된 링크부(100)에 의해 도면상에서 좌우 방향으로 회동됨과 동시에 회동부재(230)에 의해 움직이는 프레임(110a)을 따라 도면상에서 전후방향으로 회동된다.

그래서, 상기 토치홀더(20)가 복합적인 네 방향으로 회전되고, 토치봉(10)은 토치홀더(20)와 동일한 방향으로 회전된다.

한편, 작동 상태를 설명하면, 토치봉(10)은 프레임(110a)의 축방향에 대해 수직한 초기 상태에서 왕복이동용 모터(112a) 및 회동용 모터(212) 중 어느 하나의 모터 작동시 또는 동시에 작동시에 따라 좌우 방향 또는 전후 방향으로 회동되거나, 복합적인 회동으로 인해 회전된다.

편의상, 도 7a 및 도 7b는 상기 토치봉(10)이 왕복이동용 모터(112a)의 구동시 링크부(100)의 움직임에 의해 좌우 방향 즉, 'X'축 방향으로 왕복 회동되는 상태를 도시한다.

즉, 상기 링크부(100)를 구성하는 상기 링크들(120,130,140,150,160)의 움직임은 도 6b에 상세히 도시된다.

즉, 도 7a에 도시된 바와 같이, 초기 상태에서 상기 왕복이동용 모터(112a)가 구동하게 되면, 전동축(172)이 반시계 방향으로 회전되고, 이 전동축(172)과 주동축(174) 및 피동축(116)에 함께 감긴 벨트부재(176)가 반시계 방향으로 회전된 다.

따라서, 상기 주동축(174)이 반시계 방향으로 회전되면서, 전동링크(120)는 반시계 방향으로 회동된다.

이때, 상기 전동링크(120)는 왕복이동용 모터(112a)의 구동만큼 회동되는데, 45도 회동되는 것으로 한다.

상기 전동링크(120)가 반시계 방향으로 45도 회전되면, 이에 연결됨과 동시에 토치홀더(20)에서 일직선상에 링크된 주동링크(130)와 보조링크(160)가 동일 방향으로 동일 각도만큼 회전되고, 주동링크(130)와 연결된 종동링크(140)에 의해 프레임(110a)과 종동링크(140)에 연결된 연결링크(150)가 전동링크(120)와 동일방향 및 동일 각도로 회전됨에 따라 토치홀더(20)는 전동링크(120)와 동일 방향 및 동일 각도로 회전된다.

이때, 상기 토치봉(10)은 토치홀더(20)에 고정 설치되기 때문에 토치홀더(20)와 동일하게 회전된다.

특히, 상기 전동링크(120)와 연결링크(150)는 나란하게 동일 각도만큼 회전되고, 주동링크(130)와 보조링크(160)는 나란하게 옆방향으로 이동한다.

그리고, 상기 종동링크(140)는 주동링크(130)와 일체적으로 연결되어 있기 때문에 회동되지 않고 옆 방향으로만 이동된다.

여기서, 상기 주동링크(130)의 하단이 일직선상인 전동링크(120)의 끝단변에 의해 보조링크(160)의 하단보다 낮은 위치로 이동함에 따라 토치홀더(20)가 기울어지게 된다.

따라서, 상기 토치봉(10)의 하단은 "+X'축 방향인 좌방향으로 이동하게 된다.

또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 왕복이동용 모터(112a)의 구동시 전동축(172)이 시계방향으로 회전되면서, 상기와 반대 방향으로 링크들(120,130,140,150,160)이 이동하게 된다.

즉, 상기 전동링크(120)와 연결링크(150)가 시계방향으로 회전되고, 상기 주동링크(130)의 하단이 일직선상인 전동링크(120)의 끝단변에 의해 보조링크(160)의 하단보다 높은 위치로 이동함에 따라 토치홀더(20)가 기울어지게 된다.

따라서, 상기 토치봉(10)의 하단은 "-X'축 방향인 좌방향으로 이동하게 된다.

그래서, 상기 토치봉(10)은 링크들(120,130,140,150,160)의 작동에 의해 도면상 좌우 방향으로 왕복 회동 가능하게 된다.

또한, 도 7c 및 도 7d는 상기 토치봉(10)이 회동용 모터(212)의 구동시 고정기어부재(234) 상에서 전동기어부재(232)의 호 궤적을 따른 이동에 의해 전후방향 즉, 'Z'축 방향으로 왕복 회동되는 상태를 도시한다.

여기서, 상기 토치봉(10)은 초기상태인 수직한 상태에서 설명한다.

도 7c에 도시된 바와 같이, 초기 상태에서 상기 회동용 모터(212)가 구동하게 되면, 전동기어부재(232)가 회전되며 플레이트(220)에서 호 형상으로 형성된 고정기어부재(234) 상에서 시계방향으로 이동하게 된다.

상기 전동기어부재(232)는 회동용 모터(212)에 연결되고, 이 회동용 모터 (212)는 브라켓(210)에 고정 결합되어 있기 때문에 브라켓(210)은 전동기어부재(232)와 동일 방향으로 움직이게 된다.

그리고, 상기 브라켓(210)은 프레임(110a)과 일체적으로 연결되고, 이 프레임(110a)에는 링크들(120,130,140,150,160)이 구비되며, 이 링크들(120,130,140,150,160) 중 주동링크(130)와 보조링크(160)에는 토치홀더(20)를 연결한다.

따라서, 상기 전동기어부재(232)가 이동하게 되면, 브라켓(210)과 연결된 프레임(110a)이 시계방향으로 회동됨과 동시에 토치홀더(20)가 시계방향으로 회동된다.

여기서, 상기 토치홀더(20)에는 토치봉(10)이 고정 결합되어 있기 때문에 토치봉(10)도 시계방향으로 일정 각도만큼 회동된다.

따라서, 상기 토치봉(10)의 하단은 "-Z"축 방향인 후방향으로 이동하게 된다.

한편, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 회동용 모터(212)가 구동되면, 전동기어부재(232)는 고정기어부재(234) 상에서 반시계 방향으로 이동하게 되면서 토치홀더(20)가 반시계 방향으로 회전된다.

이에 따라, 토치봉(10)은 토치홀더(20)에 고정되어 있기 때문에 반시계 방향으로 회동된다.

따라서, 상기 토치봉(10)의 하단은 "+Z"축 방향인 전방향으로 이동하게 된다.

그래서, 상기 토치봉(10)은 전동기어부재(232)의 회전에 의해 도면상 전후 방향으로 왕복 회동 가능하게 된다.

또한, 상기 링크들(120,130,140,150,160)과 전동기어부재(232)의 복합적 작동에 의해 토치봉(10)은 네 방향 즉, "+X"→"-Z"→"-X"→"+Z"을 따라 이동하면서 원을 이루게 된다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토치봉의 각도 조절장치는 프레임(110b), 링크부(100), 전동부재(170b) 및 상기 프레임(110b)과 연결되는 브라켓(210), 플레이트(220), 회동부재(230)로 구성된다.

여기서, 상기 프레임(110b)은 브라켓(210)에 하나 형성될 수도 있으나, 한 쌍 구비된 것으로 도시한다.

그리고, 상기 프레임(110b)은 브라켓(210)에 연결되고, 이 브라켓(210)이 회동부재(230)에 의해 플레이트(220) 상에서 'Z'축 방향으로 왕복 이동됨에 따라 회동용 모터(212)에 의해 회전되는 전동기어부재(232) 및 이에 치합된 고정기어부재(234)에 의해 프레임(110b)에 연결된 토치봉(10)은 'Z'축 방향으로 왕복 이동된다.(도 7c 및 도 7d 참조)

특히, 상기 프레임(110b)은 브라켓(210)에 체결부재(214)에 의해 견고하게 결합된다.

이에 따른 상세한 설명은 상술한 것으로 대체한다.

또한, 상기 토치봉(10)은 토치홀더(20)에 고정 장착되며, 이 토치홀더(20)는 링크부(100) 및 전동부재(170b)에 의해 'X'축 방향으로 왕복 이동된다.

이때, 상기 링크부(100)는 전동링크(120), 주동링크(130), 종동링크(140), 연결링크(150) 및 보조링크(160)로 이루어지며, 각 기능 및 연결관계는 상술한 것으로 대체한다.

그리고, 상기 전동부재(170b)는 회전축(171), 회전블록(173), 래크치차(175) 및 피니언치차(177)로 이루어진다.

상기 회전축(171)은 프레임(110b)에 회전 가능하게 설치되며, 연결링크(150)의 하단과 함께 회전되도록 구비된다.

또한, 상기 회전블록(173)은 회전축(171)에 고정되어 이와 함께 회전되도록 연결된다.

여기서, 상기 회전블록(173)은 하측을 회전축(171)에 연결하여 이를 기준으로 회전되도록 프레임(110b) 특히, 각 프레임(110b)의 내측에 구비된다.

그리고, 상기 래크치차(175)는 회전블록(173)의 둘레면 전체에 원 궤적을 따라 형성될 수 있으나, 회전블록(173)의 둘레면 일부에 호 궤적을 따라 형성되는 것으로 도시한다.

특히, 상기 래크치차(175)는 회전블록(173)의 상측 둘레면에 형성된다.

또한, 상기 피니언치차(177)는 프레임(110b)에 장착된 왕복이동용 모터(112b)에 연결되어 래크치차(175)와 치합(齒合)된다.

그래서, 스텝모터인 상기 왕복이동용 모터(112b)가 구동하게 되면, 상기 피니언치차(177)가 왕복 회동됨과 함께 래크치차(175)와 연결된 회전블록(173)이 회전축(171)을 기준으로 호 궤적을 이루며 왕복 회동된다.

그리고, 상기 회전축(171)에 고정 연결된 연결링크(150)의 왕복 회동으로 인해서 상기 종동링크(140), 주동링크(130), 전동링크(120), 보조링크(160) 및 토치홀더(20)는 원호 궤적을 따라 왕복 이동된다.

특히, 상기 전동링크(120)는 하측을 연결축(121)에 의해 프레임(110b)에 연결하여 이 연결축(121)을 중심으로 호 궤적을 따라 왕복 회동된다.

이때, 상기 연결축(121)은 프레임(110b)에 회전 가능하게 장착되며, 전동링크(120)에 고정 결합된다.

따라서, 상기 토치봉(10)은 전동부재(170b)에 의해 호 궤적을 따라 왕복 이동되는 링크부(100)와 연결되어 'X'축 방향으로 왕복 이동되며, 상세한 작동 설명은 상술한 것으로 대체한다.

아울러, 미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 토치봉의 각도 조절장치는 토치봉을 링크들에 연결함과 아울러 호 형상을 따라 이동하는 전동기어부재와 연결함으로써 이들의 복합적 움직임에 의해 토치봉 끝단을 원 궤적을 이루도록 하여 쉽게 토치봉의 기울기를 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims

일단부에 왕복이동용 모터를 고정 설치한 프레임과;

상기 프레임의 타단부에 구비되어 상기 왕복이동용 모터에 의해 일정한 회전 각도 범위 내에서 회동 중심을 기준으로 원호 궤적을 따라 왕복 회동되는 전동링크와;

상기 왕복이동용 모터의 구동력을 상기 전동링크에 전달하기 위한 전동부재와;

상기 전동링크의 끝단 일측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고, 토치봉을 고정 결합한 토치홀더에 타단을 링킹 결합한 주동링크와;

상기 주동링크의 일단에서 절곡되게 일체적으로 연장 형성된 종동링크와;

상기 전동링크의 일측 가장자리와 나란하게 배열되도록 일단을 상기 종동링크의 끝단과 링킹 결합하고, 상기 프레임에 타단을 링킹 결합한 연결링크와;

상기 주동링크와 나란하게 배열되도록 상기 전동링크의 끝단 타측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고, 상기 토치홀더에 타단을 링킹 결합한 보조링크를 포함하여 구성되고,

상기 토치봉은 상기 왕복이동용 모터의 구동시 링킹 결합된 상기 주동링크와 보조링크에 의해 왕복 회동하는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
일단부에 왕복이동용 모터를 고정 설치한 프레임과;

상기 프레임의 타단부와 토치봉을 고정 결합한 토치홀더 사이에 개재되어 상기 왕복이동용 모터의 구동시 상기 토치홀더를 'X'축 상에서 직선 왕복 회동시키는 링크부와;

상기 왕복이동용 모터의 구동력을 상기 전동링크에 전달하기 위한 전동부재와;

상기 프레임에 결합되고, 회동용 모터를 고정 설치한 브라켓과;

상기 브라켓의 전측에 해당하는 위치에 고정 설치되는 플레이트와;

상기 회동용 모터의 구동시 상기 플레이트에 대해 상기 브라켓을 호 궤적을 따라 상기 링크부에 의한 상기 토치홀더의 회동 궤적과 수직되는 'Z'축 상에서 왕복 회동시키기 위한 회동부재를 포함하여 구성되고,

상기 토치봉은 상기 왕복이동용 모터의 구동시 작동되는 상기 링크부 및 상기 회동용 모터의 구동시 작동되는 상기 회동부재에 의해 4방향으로 연속되게 회전되는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 2항에 있어서,

상기 링크부는 상기 프레임의 타단부에 구비되어 상기 왕복이동용 모터의 구동시 상기 전동부재에 의해 일정한 회전각도 범위 내에서 회동 중심을 기준으로 원호 궤적을 따라 왕복 회동되는 전동링크와;

상기 전동링크의 끝단 일측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고, 토치봉을 고정 결합한 토치홀더에 타단을 링킹 결합하는 주동링크와;

상기 주동링크의 일단에서 절곡되게 일체적으로 연장 형성된 종동링크와;

상기 전동링크의 일측 가장자리와 나란하게 배열되도록 일단을 상기 종동링크의 끝단과 링킹 결합하고, 상기 프레임에 타단을 링킹 결합한 연결링크와;

상기 주동링크와 나란하게 배열되도록 상기 전동링크의 끝단 타측 가장자리에 일단을 링킹 결합하고, 상기 토치홀더에 타단을 링킹 결합한 보조링크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 전동부재는 상기 왕복이동용 모터에 회전 가능하게 연결된 전동축과;

상기 프레임의 타단부에 삽입되어 상기 전동링크와 결합되는 주동축과;

상기 전동축과 주동축을 연결하여 상기 왕복이동용 모터의 구동시 상기 전동링크를 왕복 회동시키기 위해 상기 주동축에 회전력을 전달하는 벨트부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 4항에 있어서,

상기 벨트부재는 타이밍벨트인 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 4항에 있어서,

상기 프레임은 텐션휠을 구비하여 상기 벨트부재의 흔들림을 방지하고;

상기 프레임은 피동축을 구비하여 상기 벨트부재를 삼각 궤적을 따라 회전되도록 함에 따라 장력을 극대화하는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 전동부재는 상기 프레임에 형성되어 상기 연결링크의 하단과 함께 회전 가능하게 연결된 회전축과;

상기 회전축에 고정되어 함께 회전되도록 연결된 회전블록과;

상기 회전블록의 둘레면에 원호 궤적을 따라 형성된 래크치차와;

상기 왕복이동용 모터에 연결되어 상기 래크치차와 치합됨으로써, 상기 왕복이동용 모터의 구동으로 왕복 회전시 상기 연결링크·종동링크·주동링크·전동링크·보조링크 및 토치홀더를 함께 원호 궤적을 따라 왕복 회동시키는 피니언치차로 구성되는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 전동링크는 이등변 삼각 형상으로 형성되어 양끝단 가장자리를 동일 궤적 상에서 회동되도록 하는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 2항에 있어서,

상기 회동부재는 상기 브라켓의 외측으로 돌출된 상기 회동용 모터에 회전 가능하게 형성된 전동기어부재와;

상기 플레이트에 호 형상의 궤적을 따라 형성되고, 상기 전동기어부재와 치합되어 상기 회동용 모터의 구동시 상기 전동기어부재를 안내하는 고정기어부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 2항 또는 제 9항에 있어서,

상기 브라켓과 플레이트 사이에는 요동방지부재가 구비되어 회동되는 상기 브라켓의 흔들림을 방지하는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 10항에 있어서,

상기 요동방지부재는 상기 플레이트 상에 호 형상의 궤적을 따라 형성된 가이더와;

상기 브라켓의 외측에 형성되어 상기 가이더를 따라 이동되는 안내레일로 형성되는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 토치홀더는 연결부재에 의해 상기 주동링크 및 보조링크의 하단과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.
제 12항에 있어서,

상기 연결부재는 상기 토치홀더의 둘레에 일체적으로 결합되는 연결블록과;

상기 연결블록에 회전 가능하게 삽입되며, 각각 상기 주동링크 및 보조링크에 회전 가능하게 삽입되는 연결핀으로 형성되는 것을 특징으로 하는 토치봉의 각도 조절장치.