KR20080092212A - 에이치 빔 자동 용접장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박, 중공업, 토목 및 건축업 등 에이치 빔을 연결하여 사용하는 분야에서 에이치 빔의 연결을 위해 연결부의 용접작업을 자동으로 수행할 수 있도록 하기 위한 에이치 빔 자동 용접장치를 제공한다. 이 에이치 빔 자동 용접장치는 토우치(2)가 결합되는 토우치 클램프(50), 이 토우치 클램프(50)를 용접작업 방향에 대해 회전시키기 위한 회전부(60), 이 회전부(60)와 결합되어 토우치(2)를 용접작업 방향에 대해 수직 방향으로 이송시키기 위한 용접 높이 세팅부(70), 이 용접 높이 세팅부(70)를 용접작업 방향에 대해 좌우로 이송시키는 위빙부(80), 이들을 제어하기 위한 컨트롤러(12)를 구비하여 이루어지므로써, 에이치 빔(1)의 연결을 위한 용접작업을 자동으로 수행하므로써 작업시간을 단축시키고, 일정한 수준의 용접 품질을 확보할 수 있도록 한다. 특히, 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 회전부(60)를 구비하므로써 토우치(2)를 기울일 수 있어 모서리 작업이 가능하므로 에이치 빔(1)의 연결부(1a)의 용접작업시 비용접구간이 발생되지 않도록 한다. 그리고, 위빙부(80)에 의해 용접작업시 이루어지는 위빙(weaving)을 효과적으로 수행하도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)에 따르면, 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 자동으로 전체적 구간을 용접할 수 있는 장점이 있다.
에이치 빔, 용접장치, 토우치, 토우치 클램프, 위빙, 모터

Description

에이치 빔 자동 용접장치{H-BEAM AUTOMETICAL WELDING APPARATUS}
본 발명은 에이치 빔 자동 용접장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 선박, 중공업, 토목 및 건축업 등 에이치 빔을 연결하여 사용하는 분야에서 에이치 빔의 연결을 위해 연결부의 용접작업을 자동으로 수행할 수 있도록 하기 위한 에이치 빔 자동 용접장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박 건조시, 플랜트 구조물 시설시, 토목 및 건축시에는 수많은 에이치 빔(H-beam)이 사용되고 있다. 이때, 에이치 빔은 일정한 길이로 제공되고 있는데, 실제 적용시에는 제공되는 에이치 빔보다 긴 길이로 설치할 필요성이 있다. 이와 같은 이유로 특히 선박 건조시에는 에이치 빔은 길이방향으로 서로 연결하여 사용되고 있다.
한편, 에이치 빔을 연결하기 위해 통상 용접방법이 사용되고 있다. 그러나, 용접작업의 특성상 에이치 빔의 연결을 위한 작업시간이 많이 소요되고, 용접작업 이 작업자에 따라 불균일하게 이루어져 용접의 품질을 안정적으로 유지할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 에이치 빔의 연결을 위한 용접작업을 자동을 수행하므로써 작업시간을 단축시키고, 일정한 수준의 용접 품질을 확보할 수 있는 새로운 형태의 에이치 빔 자동 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 토우치를 용접작업 방향뿐만아니라 위빙작업이 가능하고, 모서리 작업이 가능하도록 하여 에이치 빔의 연결부의 용접작업시 비용접구간이 발생되지 않도록 할 수 있는 새로운 형태의 에이치 빔 자동 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 용접하기 위한 에이치 빔 자동 용접장치에 있어서, 상기 에이치 빔(1)의 연결부(1a)에 대해 용접작업을 수행할 때 용접작업 방향으로 평행하게 배치되도록 직선형으로 형성되는 메인 레일(20)과; 상기 메인 레일(20)에 고정되고, 상기 에이치 빔(1)의 연결부(1a)의 용접작업시 상기 에이치 빔(1)에 결합되어 상기 메인 레일(20)이 용접작업 방향으로 평행하게 위치되도록 고정하기 위한 서포팅 클램프(22)와; 상기 메인 레일(20)상에서 상기 메인 레일(20)을 따라 이송 가능하도록 결합되는 프레임(30)과; 상기 프레임(30)상에 설치되고, 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)을 따라 이동되도록 하는 주행모터(40)와; 상기 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 용접하기 위한 토우치(2)가 결합되는 토우치 클램프(50)와; 상기 토우치 클램프(50)와 결합되어 상기 토우치 클램프(50)를 용접작업 방향에 대해 회전시키기 위한 로테이팅 모터(62)를 갖는 회전부(60)와; 일단이 상기 회전부(60)와 결합되어 회전부(60)를 지지하는 슬라이더(72)와, 상기 슬라이더(72)를 용접작업 방향에 대해 수직 방향으로 이송시키기 위한 Y축 이송모터(74)를 갖는 용접 높이 세팅부(70)와; 상기 용접 높이 세팅부(70)와 접속되어 상기 용접 높이 세팅부(70)를 용접작업 방향에 대해 좌우로 이송시키는 위빙 모터(82)를 가지고, 상기 프레임(30)에 결합되어 지지되는 위빙부(80) 및; 상기 주행모터(40), 로테이팅 모터(62), Y축 이송모터(74) 및 위빙 모터(82)를 제어하기 위한 콘트롤러(12)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 상기 메인 레일(20)은 양측으로 형성된 레일면(24) 사이의 일면에 랙기어(26)가 설치되고, 상기 프레임(30)은 두개의 열을 이루는 다수개의 롤러(32)와, 상기 주행모터(40)와 연결되어 회전하는 피니언(34)이 하부면에 설치되되, 상기 레일면(24)과 상기 롤러(32)는 서로 요철관계를 이루어 상기 메인 레일(20)을 사이에 두고 상기 롤러(32)가 양측에서 상기 레일면(24)에 밀착되면서 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)에 슬라이딩가능하게 고정되고, 상기 프레임(30)의 피니언(34)과 상기 메인 레일(20)의 랙기 어(26)가 서로 맞물리면서 상기 주행모터(40)의 구동에 의해 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)을 따라 이동하게 되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 상기 피니언(34)은 상기 프레임(30)의 일측면에 설치된 클러치 레버(42)에 의해 착탈되는 물림 클러치(44)가 구비된 기어부(36)에 의해 상기 주행모터(40)와 서로 연결되되, 상기 물림 클러치(44)가 결합되어 상기 피니언(34)이 상기 메인 레일(20)의 랙기어(26)에 물리면서 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)에 슬라이딩가능하게 고정되도록 하고, 상기 물림 클러치(44)가 분리되어 상기 피니언(34)이 상기 메인 레일(20)의 랙기어(26)에서 이탈되면서 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)에서 분리될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 상기 프레임(30)은 일측에서 한개의 열을 이루는 롤러(32)가 결합되는 이동판(38)이 상기 프레임(30)의 일측면에 볼트결합된 조절볼트(46)에 삽입되어 슬라이딩가능하게 고정되되, 상기 조절볼트(46)는 하부에 형성된 단턱(462) 아래로 나사산(464)을 가진 형상으로 이루어져 상기 이동판(38)이 상기 조절볼트(46)에 삽입된 스프링(48)을 상측에 두고 상기 단턱(462)에 밀착고정되고, 상기 이동판(38)이 상기 조절볼트(46)의 조임동작에 따라 이동하여 두개의 열을 이루는 롤러(32) 사이의 간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 상기 위빙부(80)는 상기 프레임(30)의 이동방향측 일측면에 고정되는 고정블록(84)과, 상기 고정블록(84)의 일단부에 고정되는 위빙 모터(82)와, 상기 메인 레일(20)과 평행하게 수직되는 방향으로 상기 고정블록(84)에 양단이 회전가능하게 고정되어 상기 위빙 모터(82)와 결합되는 볼스크류(86) 및, 상기 고정블록(84)에 슬라이딩가능하게 고정되고 상기 볼스크류(86)에 삽입되어 직선이동하는 슬라이딩판(88)으로 이루어지고; 상기 용접 높이 세팅부(70)는 상기 위빙부(80)의 슬라이딩판(88)의 상면에 하면이 고정되고 상기 슬라이딩판(88)의 이동방향과 수직되는 방향의 양측면이 서로 관통되어 개방된 하우징블록(76)과, 상기 하우징블록(76)의 개방된 내부에 회전축이 위치되도록 상기 하우징블록(76)의 일단부에 고정되는 Y축 이송모터(74)와, 상기 Y축 이송모터(74)의 회전축에 결합되는 피니언(34) 및, 상기 하우징블록(76)의 개방된 양측면에 삽입되어 슬라이딩가능하게 고정되되 상기 피니언(34)과 맞물리는 랙기어(26)가 설치되어 상기 피니언(34)의 회전에 따라 직선이동하는 슬라이더(72)로 이루어지며; 상기 회전부(60)는 상기 슬라이더(72)의 끝단부에 고정되는 조인트블록(64)과, 상기 조인트블록(64)의 상면에 고정되는 로테이팅 모터(62)와, 상기 조인트블록(64)의 내부에서 상기 로테이팅 모터(62)의 회전축과 결합되는 웜과 웜휠로 이루어진 웜기어 및, 상기 웜기어와 결합되어 상기 조인트블록(64)의 일측면으로 돌출되고 상기 토우치 클램프(50)가 고정되는 샤프트(66)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치는 상기 콘트롤러(12)와 접속되고, 원거리에서 상기 콘트롤러(12)를 제어하기 위한 리모트 콘트롤러(16)를 더 구비할 수 있다.
한편, 상세히 설명하지는 않았지만, 에이치 빔 자동 용접장치(10)의 토우치 클램프(50)에 의해 지지되는 토우치(2)에는 용접기(5)로부터 전원 및 가스가 와이어 피더(6)를 통해 공급되고, 와이어 피터(6)로부터 와이어가 송급된다.
본 발명에 의한 에이치 빔 자동 용접장치에 의하면, 회전부(60)를 구비하므로써 토우치(2)를 기울일 수 있어 모서리 작업이 가능하므로 에이치 빔(1)의 연결부(1a)의 용접작업시 비용접구간이 발생되지 않도록 한다. 그리고, 위빙부(80)에 의해 용접작업시 이루어지는 위빙(weaving)을 효과적으로 수행하도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)에 따르면, 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 자동으로 전체적 구간을 용접할 수 있는 장점이 있고, 정밀한 용접이 가능하며, 용접 품질을 안정적으로 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 12에 의거하 여 상세히 설명하며, 도 2 내지 도 13에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 각 도면에서 주 요소들의 결합ㆍ고정을 위한 보강 리브(판), 볼트 및 나사, 홀, 와셔, 너트 등의 도시는 간략히 하거나 생략하였으며, 통상 에이치 빔의 연결을 위한 용접에 대한 기술과, 회동운동, 힌지운동, 각운동 등을 위한 메커니즘 및 그에 필요한 각종 기계 부품, 실린더 등의 액추에이터에서 발생된 구동력을 사용하기 위한 메커니즘 등 이 분야의 종사자들이 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시는 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 특히, 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현 차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 조립상태를 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 평면도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 프레임 부위의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 프레임의 배면도이고, 도 9는 본 발명 의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 토우치 클램프의 사시도이며, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 회전부의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 용접 높이 세팅부의 사시도이며, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 위빙부의 사시도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 메인 레일(20), 서포팅 클램프(22), 프레임(30), 주행모터(40), 토우치 클램프(50), 회전부(60), 용접 높이 세팅부(70), 위빙부(80) 및 콘트롤러(12)를 구비하여 이루어진다.
이때, 메인 레일(20)은 에이치 빔(1)의 연결부(1a)에 대해 용접작업을 수행할 때 용접작업 방향으로 평행하게 배치되도록 직선형으로 형성된다.
서포팅 클램프(22)는 메인 레일(20)에 고정되고, 에이치 빔(1)의 연결부(1a)의 용접작업시 에이치 빔(1)에 결합되어 메인 레일(20)이 용접작업 방향으로 평행하게 위치되도록 고정한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 이 서포팅 클램프(22)는 자석형 클램프를 사용하여 에이치 빔(1)에 부착되는 형태를 갖는다.
프레임(30)은 메인 레일(20)상에서 메인 레일(20)을 따라 이송가능하도록 결 합되는데, 이와 같은 프레임(30)은 롤러(32)를 사용하여 메인 레일(20)상을 이동하도록 구성된다. 그리고, 주행모터(40)는 프레임(30)상에 설치되고, 프레임(30)이 메인 레일(20)을 따라 이동되도록 한다.
이를 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메인 레일(20)은 도 2와 도 3과 같이 롤러(32)가 이동되는 레일면(24)이 양측으로 형성되고, 프레임(30)은 도 7과 같이 레일면(24)에 밀착되어 이동되는 다수개의 롤러(32)가 하부면에 고정설치된다. 롤러(32)는 프레임(30)의 하부면에 일정거리 이격되어 두개의 열을 이루는데, 두개의 열을 이루는 롤러(32) 사이의 간격이 메인 레일(20)의 양측 레일면(24) 사이 간격과 동일하게 조정됨으로써 롤러(32)는 메인 레일(20)의 양측에서 레일면(24)에 밀착된다.
여기서, 롤러(32)는 프레임(30)의 하부면에서 두개의 열을 이룰 시 각 열은 둘 이상의 롤러(32)가 서로 이격되게 배열되어 메인 레일(20)의 측방향으로 흔들림없이 롤러(32)가 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 레일면(24)과, 레일면(24)에 밀착되는 롤러(32)의 표면형상은 서로 요철관계를 이루는데, 이에 따라 롤러(32)가 레일면(24)에 물리면서 롤러(32)의 상하방향으로의 이탈이 방지되면서 레일면(24)을 따라 메인 레일(20)의 길이방향으로 이동하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 레일면(24)은 돌출된 형상으로 이루어지고, 롤러(32)는 표면이 요입된 형상으로 이루어져 롤러(32)가 메인 레일(20)을 사이에 두고 레일면(24)을 외부에서 감싼 형태로 설치되게 된다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메인 레일(20)은 양측으로 형성된 레일면(24) 사이의 일면에 랙기어(26)가 설치되고, 프레임(30)은 하부면에 형성된 두열의 롤러(32) 사이에 랙기어(26)에 대응되는 피니언(34)이 설치되는데, 롤러(32)가 메인 레일(20)의 레일면(24)에 밀착되면 메인 레일(20)의 랙기어(26)에 프레임(30)의 피니언(34)이 물림고정된다.
여기서, 프레임(30)의 피니언(34)은 서보모터인 주행모터(40)와 연결되어 회전이 주행모터(40)의 작동에 구속됨으로써 피니언(34)의 자유회전이 방지되어 프레임(30)은 주행모터(40)가 오프상태일 때는 피니언(34)이 랙기어(26)에 걸려 메인 레일(20)에 고정되게 되고, 주행모터(40)가 온상태일 때는 주행모터(40)의 구동에 따라 피니언(34)이 랙기어(26)을 타고 구르면서 프레임(30)이 메인 레일(20)를 따라 직선이동하게 된다. 이와 같은 주행모터(40)는 서보 모터로서 회전속도 및 회전량이 제어되면서 회전하여 프레임(30)의 이동방향과 이동거리 및 이동속도를 조절하게 된다.
도 8과 같이 프레임(30)의 피니언(34)은 프레임(30) 일측에 고정된 주행모터(40)와 기어부(36)에 의해 서로 연결된다. 기어부(36)는 다수개의 기어들의 조합으로 이루어진 것으로 프레임(30)의 설치되는 주행모터(40)의 위치와 주행모터(40)의 회전축 방향에 따라 다양한 종류의 기어를 이용하여 구성할 수 있는데, 본 발명 의 바람직한 실시예에서는 주행모터(40)의 회전축의 회전방향과 피니언(34)의 회전방향이 서로 직각을 이루고 있음에 따라 베벨기어(362a)(362b)로 기어부(36)가 구성되어 있다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에서 기어부(36)는 물림 클러치(44)가 구비되고, 물림 클러치(44)는 프레임(30)의 일측면에 설치된 클러치 레버(42)에 의해 착탈되게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)에서는 주행모터(40)의 회전축과 피니언(34)의 회전축에 각각 베벨기어(362a)(362b)가 형성되어 서로 직교하여 맞물리고, 피니언(34)과 피니언(34)의 회전축에 형성된 베벨기어(362b) 사이에 물림 클러치(44)가 형성된다. 이와 같은 물림 클러치(44)는 일정간격으로 폴 플랜지가 돌출되어 양측에서 서로 맞물리는 구성으로 이루어지는데, 피니언(34)과 베벨기어(362b) 양측에 각각 형성된 물림 클러치(44) 사이에 클러치 레버(42)가 설치되어 물림 클러치(44)가 서로 결합되거나 분리되게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클러치 레버(42)는 프레임(30)의 일측면에 내외측으로 돌출되게 설치되어 외측으로 돌출된 부위에는 손잡이(422)가 형성되고, 내측으로 돌출되어 물림 클러치(44) 사이에 위치되는 부위에는 돌기(424)가 형성되어 손잡이(422)의 조작으로 돌기(424)가 회전하면서 일측 물림 클러치(44)를 회전축상에서 이동시킴으로써 물림 클러치(44)를 착탈시키게 된다.
이와 같은 물림 클러치(44)는 서로 결합되면 주행모터(40)의 회전력이 전달되어 피니언(34)이 회전하게 되고, 서로 분리되면 피니언(34)이 정지하게 된다.
또한, 클러치 레버(42)에 의해 물림 클러치(44)가 결합되면, 피니언(34)이 메인 레일(20)의 랙기어(26)에 물리면서 프레임(30)이 메인 레일(20)에 슬라이딩가능하게 고정되고, 클러치 레버(42)에 의해 물림 클러치(44)가 분리되면, 피니언(34)이 메인 레일(20)의 랙기어(26)에서 이탈되면서 프레임(30)이 메인 레일(20)에서 분리될 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)에서 프레임(30)은 하부면에 설치되는 두열의 롤러(32) 중 일측 한열의 롤러(32)들은 프레임(30)과 일체로 고정되고, 타측 한열의 롤러(32)들은 별도로 구비되어 프레임(30)에 고정되는 이동판(38)에 고정되어 이동판(38)의 이동에 따라 두열의 롤러(32) 사이의 간격이 조절될 수 있도록 하고 있다.
이와 같은 이동판(38)은 프레임(30)에 슬라이딩가능하게 고정되는데, 이를 위하여 이동판(38)이 고정되는 프레임(30)의 일측 양단부에는 고정턱(302)을 가진 슬라이딩홈(304)이 형성되어 슬라이딩홈(304)에 이동판(38)의 양측부가 삽입된다. 이에 따라 이동판(38)은 슬라이딩홈(304)에서 슬라이딩되면서 슬라이딩방향과 직교되는 방향으로는 고정턱(302)에 의해 구속되게 된다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동판(38)은 프레임(30)의 일측면에 볼트결합된 조절볼트(46)에 삽입고정되어 조절볼트(46)의 조임동작에 의해 이동하게 된다.
조절볼트(46)는 하부에 형성된 단턱(462) 아래로 나사산(464)을 가진 형상으 로 이루어져 프레임(30)의 일측면에 볼트결합되는데, 단턱(462) 위로는 이동판(38)이 원활히 슬라이딩될 수 있도록 별도의 나사가공없이 매끈한 가공면으로 이루어져 있다.
이와 같은 조절볼트(46)는 스프링(48)이 삽입되어 스프링(48)의 상단이 조절볼트(46)에 고정된 상태에서 스프링(48)의 하단으로 이동판(38)이 삽입된 다음 프레임(30)의 일측면에 볼트결합된다. 이와 같이 조절볼트(46)에 삽입된 이동판(38)은 상측의 스프링(48)에 의한 탄성력이 작용되는 상태에서 조절볼트(46) 하부의 단턱(462)에 걸림고정됨으로써, 조절볼트(46)와 함께 이동되면서도 흔들리지 않고 안정되게 조절볼트(46)에 대한 고정상태를 유지하게 된다.
이와 같은 조절볼트(46)는 조여지고 풀어지는 동작에 의해 프레임(30)의 측면상에서 상하로 이동됨으로써 조절볼트(46)에 결합된 이동판(38)이 일체로 이동되고, 이에 따라 두개의 열을 이루는 롤러(32) 사이의 간격이 조절되는 것이다.
토우치 클램프(50)는 도 9와 같이 양단에 각각 결합홀이 형성되어 일단에는 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 용접하기 위한 토우치(2)가 결합되고, 타단에는 회전부(60)의 샤프트(66)가 결합된다.
회전부(60)는 토우치 클램프(50)가 결합되어 회전하게 되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전부(60)는 도 10과 같이 조인트블록(64)과, 로테이팅 모터(62)와, 웜기어 및 샤프트(66)로 이루어진다.
조인트블록(64)은 용접 높이 세팅부(70)를 이루는 슬라이더(72)의 끝단부에 고정되는 것으로, 로테이팅 모터(62)와 샤프트(66)가 각각 고정되는데, 내부에 공간이 형성되어 로테이팅 모터(62)와 샤프트(66)가 내부에서 서로 결합되게 된다.
로테이팅 모터(62)는 토우치 클램프(50)가 결합되는 샤프트(66)를 회전시키기 위한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전부(60)에서는 로테이팅 모터(62)와 샤프트(66)가 서로 직교하고 있으므로, 로테이팅 모터(62)는 조인트블록(64)의 상면에 고정되어 조인트블록(64)의 내부에 설치된 웜기어에 의해 샤프트(66)와 결합되게 된다. 이와 같은 로테이팅 모터(62)는 서보 모터로서 회전속도 및 회전량이 제어되면서 회전하여 토우치 클램프(50)의 회전방향과 회전각 및 회전속도를 조절하게 된다.
웜기어는 로테이팅 모터(62)와 결합되는 웜과 샤프트(66)가 결합되는 웜휠로 이루어진 것으로 로테이팅 모터(62)의 회전력을 샤프트(66)로 전달하게 된다.
샤프트(66)는 웜기어와 결합되어 조인트블록(64)의 일측면으로 돌출되는 것으로, 토우치 클램프(50)가 고정됨으로써 토우치 클램프(50)가 회전하게 된다.
여기서, 본 발명에 따른 회전부(60)는 토우치 클램프(50)의 이동방향으로 토우치 클램프(50)가 회전되도록 로테이팅 모터(62)와 샤프트(66)가 설치됨으로써 에이치 빔(1)의 모서리부(1a)와 플랜지부(1b)에 대한 용접작업이 원활하고 효과적으로 수행되게 된다.
즉, 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 프레임(30)이 에이치 빔(1)의 연결부(1a)에 평행하게 설치되는 메인 레일(20)를 따라 이동하는 것과 동 시에 토우치 클램프(50)가 에이치 빔(1)의 연결부(1a)와 평행하게 이동하면서 용접작업이 수행되는데, 상기에서와 같이 토우치 클램프(50)는 회전부(60)와 결합되어 이동방향으로 회전이 가능해짐으로써, 토우치 클램프(50)가 에이치 빔(1)의 모서리부(1b)에 다다르게 되면, 회전부(60)의 로테이션 모터()가 작동되어 토우치 클램프(50)가 모서리부(1b) 방향으로 회전하면서 기울어짐에 따라 에이치 빔(1)의 모서리부(1b)의 용접작업이 수행되게 되고, 토우치 클램프(50)가 점차 플랜지부(1c)로 더 기울어짐으로써 플랜지부(1c)의 용접작업도 원활히 수행되게 되는 것이다.
용접 높이 세팅부(70)는 토우치 클램프(50)가 결합된 회전부(60)가 결합되어 직선이동하게 되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 높이 세팅부(70)는 도 11과 같이 하우징블록(76)과, Y축 이송모터(74)와, 피니언 및 슬라이더(72)로 이루어진다.
하우징블록(76)은 위빙부(80)의 슬라이딩판(88)의 상면에 하면이 고정되는 것으로, Y축 이송모터(74)가 일측면에 고정되고, Y축 이송모터(74)가 고정된 면의 양측을 이루는 면이 서로 관통개방되어 슬라이더(72)가 삽입된다.
여기서 하우징블록(76)은 슬라이딩판(88)의 이동방향과 수직되는 방향의 양측면이 관통되도록 위빙부(80)의 슬라이딩판(88)에 고정되는데, 이는 하우징블록(76)에 삽입되어 설치되는 슬라이더(72)가 토우치 클램프(50)의 이동방향(프레임(30)이 메인 레일(20)을 타고 이동하는 방향과 동일한 방향)에 대하여 수직되는 방향으로 직선이동되도록 함으로써 토우치(2)의 용접 높이가 조절되도록 하기 위함 이다.
Y축 이송모터(74)는 하우징블록(76)의 개방된 내부에 회전축이 위치되도록 하우징블록(76)의 일단부에 고정되는 것으로 피니언이 회전축에 결합되어 있다. 이와 같은 Y축 이송모터(74)는 서보 모터로서 회전속도 및 회전량이 제어되면서 회전하여 슬라이더(72)의 이동방향과 이동거리 및 이동속도를 조절하게 된다.
슬라이더(72)는 하우징블록(76)의 개방된 양측면에 삽입되어 슬라이딩가능하게 고정되는 것으로, Y축 이송모터(74)의 회전축에 결합된 피니언과 맞물리는 랙기어(722)가 설치되어 피니언의 회전에 따라 직선이동하게 된다.
여기서, 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 용접 높이 세팅부(70)는 슬라이더(72)가 하우징블록(76)에 안정되게 지지되면서 슬라이딩될 수 있도록 하우징블록(76)의 내부 상하단에 가이드롤러가 설치되어 상기 가이드롤러에 슬라이더(72)의 상하단이 밀착되면서 슬라이딩되도록 한다.
이와 같은 용접 높이 세팅부(70)는 상기에서 설명한 바와 같이 슬라이더(72)가 Y축 이송모터(74)에 의해 토우치 클램프(50)의 이동방향에 대하여 수직되는 방향으로 직선이동하게 되는데, 이에 따라 슬라이더(72)에 고정된 회전부(60)에 결합된 토우치 클램프(50)가 토우치 클램프(50)의 이동방향에 대하여 수직되는 방향으로 직선이동하게 됨으로써 토우치 클램프(50)에 고정된 토우치(2)와 에이치 빔(1)의 용접부위 사이의 간격이 조절되어 토우치(2)의 용접 높이가 조절된다.
위빙부(80)는 용접 높이 세팅부(70)가 결합되어 직선이동하게 되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위빙부(80)는 도 12와 같이 고정블록(84)과, 위빙 모터(82)와, 볼스크류(86) 및 슬라이딩판(88)으로 이루어진다.
고정블록(84)은 프레임(30)의 이동방향측 일측면에 고정되는 것으로, 위빙 모터(82)와, 볼스크류(86)가 결합된다.
위빙 모터(82)는 고정블록(84)의 일단부에 고정되어 볼스크류(86)와 결합되는데, 이와 같은 위빙 모터(82)는 서보 모터로서 회전속도 및 회전량이 제어되면서 회전하여 슬라이딩판(88)의 이동방향과 이동거리 및 이동속도를 조절하게 된다.
볼스크류(86)는 메인 레일(20)과 평행하게 수직되는 방향으로 고정블록(84)에 양단이 회전가능하게 고정되어 위빙 모터(82)와 결합되는 것으로, 상기와 같이 메인 레일(20)과 평행하게 수직되는 방향으로 볼스크류(86)를 설치함으로써 볼스크류(86)를 타고 직선이동하는 슬라이딩판(88)이 메인 레일(20)과 평행하게 수직되는 방향으로 이동하게 된다. 이에 따라 슬라이딩판(88)에 연결되는 용접 높이 세팅부(70)와 회전부(60) 및 토우치 클램프(50)가 메인 레일(20)과 평행하게 수직되는 방향으로 이동하게 됨으로써 메인 레일(20)을 타고 이동하며 용접작업을 수행하는 토우치(2)가 용접 작업방향에 대해 수직으로 이동하며 위빙(weaving)용접을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
슬라이딩판(88)은 고정블록(84)에 슬라이딩가능하게 고정되고 볼스크류(86)에 삽입되어 직선이동하는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위빙부(80)에서 슬라이딩판(88)은 볼스크류(86) 양측으로 평행하게 설치된 안내봉(90)에 삽입되어 고정블록(84)에 슬라이딩가능하게 고정되게 된다.
콘트롤러(12)는 서보 모터인 주행모터(40), 로테이팅 모터(62), Y축 이송모터(74) 및 위빙 모터(82)를 제어하게 되는데, 주행모터(40)를 제어하여 토우치(2)가 메인 레일(20)을 타고 이동하면서 에이치 빔(1)의 연결부(1a)에 대한 용접작업을 수행하게 하고, Y축 이송모터(74)를 제어하여 토우치(2)의 에이치 빔(1)의 용접면에 대한 높이를 조절하며, 로테이팅 모터(62)를 제어하여 토우치(2)가 에이치 빔(1)의 모서리부(1b) 및 플랜지부(1c)에 대한 용접 작업을 수행하게 하고, 위빙 모터(82)를 제어하여 토우치(2)가 에이치 빔(1)의 연결부(1a)에 대한 위빙용접을 수행할 수 있게 한다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 사용상태를 보여주는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 에이치 빔(1)상에 설치되어 자동으로 용접이 이루어지도록 한다. 예컨대, 전술한 바와 같이 콘트롤러(12)에는 컴퓨터(14, 도 1 참조)를 통해 입력된 프로그램에 따라 스타트 버튼이 눌러졌을 때 용접공정을 진행하게 된다. 이때, 작업자의 편의를 위해 리모트 컨트롤러(16, 도 1 참조)를 설치한다. 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 자석으로 작동되는 서포팅 클램프(22)에 의해 용접작업이 이루어지는 에이치 빔의 연결부(1a) 상에서 에이치 빔(1)에 부착되므로써 고정된다. 이와 같은 상태에서 스위치를 넣으면, 초기 위치(이때, 초기 위치는 프로그램에 의해 설정된 위치이다)로부터 용접작업을 진행한다. 이때, 용접작업시 토우치(2)와 연결부(1a)(용접위치) 사이의 거리는 용접 높이 세팅부(70)의 Y축 이송모터(74)에 의해 이루어지고, 위빙은 위빙부(80)의 위빙 모터(82)에 의해 이루어지며, 용접작업방향의 이동은 주행모터(40)에 의해 이루어진다. 특히, 에이치 빔(1)의 상하측 모서리부(1b)와 플랜지부(1c)에서는 회전부(60)의 로테이팅 모터(62)에 의해 토우치(2)의 위치가 조절된다.
이와 같은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 컴퓨터(14)를 통해 용접 조건을 프로그래밍하여 컨트롤러(12)에 저장하므로써 용접정밀도를 높일 수 있고, 리모트 콘트롤러(16)를 컨트롤러(12)에 접속시켜 원격지에서 용접장치(10)를 별도로 제어할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 기술적 사상 및 그의 사용형태를 설명하기 위한 블록다이어 그램이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 토우치(2)가 결합되는 토우치 클램프(50), 이 토우치 클램프(50)와 결합되어 토우치(2)를 용접작업 방향에 대해 회전시키기 위한 회전부(60), 이 회전부(60)와 결합되어 회전부(60)를 용접작업 방향에 대해 수직 방향으로 이송시키기 위한 용접 높이 세팅부(70), 이 회전부(60)를 용접작업 방향에 대해 좌우로 이송시키는 위빙부(80), 이들을 제어하기 위한 컨트롤러(12)를 구비하여 이루어지므로써, 에이치 빔(1)의 연결을 위한 용접작업을 자동을 수행하므로써 작업시간을 단축시키고, 일정한 수준의 용접 품질을 확보할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)는 회전부(60)를 구비하므로써 토우치(2)를 기울일 수 있어 모서리 작업이 가능하므로 에이치 빔(1)의 연결부(1a)의 용접작업시 비용접구간이 발생되지 않도록 한다. 그리고, 위빙부(80)에 의해 용접작업시 이루어지는 위빙(weaving)을 효과적으로 수행하도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치(10)에 따르면, 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 자동으로 전체적 구간을 용접할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 기술적 사상 및 그의 사용형태를 설명하기 위한 블록다이어 그램;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 사시도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 조립상태를 나타내는 사시도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 정면도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 평면도;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 측면도;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 프레임 부위의 사시도;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 프레임의 배면도;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 토우치 클램프의 사시도;
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 회 전부의 사시도;
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 용접 높이 세팅부의 사시도;
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치에서 위빙부의 사시도;
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이치 빔 자동 용접장치의 사용상태를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 에이치 빔 1a : 연결부
1b : 모서리부 1c : 플랜지부
2 : 토우치 10 : 에이치 빔 자동 용접장치
12 : 콘트롤러 16 : 리모트 콘트롤러
20 : 메인 레일 22 : 서포팅 클램프
24 : 레일면 26, 722 : 랙기어
30 : 프레임 302 : 고정턱
304 : 슬라이딩홈 32 : 롤러
34 : 피니언 36 : 기어부
362a, 362b : 베벨기어 38 : 이동판
40 : 주행모터 42 : 클러치 레버
422 : 손잡이 424 : 돌기
44 : 물림 클러치 46 : 조절볼트
462 : 단턱 464 : 나사산
48 : 스프링 50 : 토우치 클램프
60 : 회전부 62 : 로테이팅 모터
64 : 조인트블록 66 : 샤프트
70 : 용접 높이 세팅부 72 : 슬라이더
74 : Y축 이송모터 76 : 하우징블록
80 : 위빙부 82 : 위빙 모터
84 : 고정블록 86 : 볼스크류
88 : 슬라이딩판 90 : 안내봉

Claims (6)

  1. 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 용접하기 위한 에이치 빔 자동 용접장치에 있어서,
    상기 에이치 빔(1)의 연결부(1a)에 대해 용접작업을 수행할 때 용접작업 방향으로 평행하게 배치되도록 직선형으로 형성되는 메인 레일(20)과;
    상기 메인 레일(20)과 고정되고, 상기 에이치 빔(1)의 연결부(1a)의 용접작업시 상기 에이치 빔(1)에 결합되어 상기 메인 레일(20)이 용접작업 방향으로 평행하게 위치되도록 고정하기 위한 서포팅 클램프(22)와;
    상기 메인 레일(20)상에서 상기 메인 레일(20)을 따라 이송가능하도록 결합되는 프레임(30)과;
    상기 프레임(30)상에 설치되고, 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)을 따라 이동되도록 하는 주행모터(40)와;
    상기 에이치 빔(1)의 연결부(1a)를 용접하기 위한 토우치(2)가 결합되는 토우치 클램프(50)와;
    상기 토우치 클램프(50)와 결합되어 상기 토우치 클램프(50)를 용접작업 방향에 대해 회전시키기 위한 로테이팅 모터(62)를 갖는 회전부(60)와;
    일단이 상기 회전부(60)와 결합되어 회전부(60)를 지지하는 슬라이더(72)와, 상기 슬라이더(72)를 용접작업 방향에 대해 수직 방향으로 이송시키기 위한 Y축 이송모터(74)를 갖는 용접 높이 세팅부(70)와;
    상기 용접 높이 세팅부(70)와 접속되어 상기 용접 높이 세팅부(70)를 용접작업 방향에 대해 좌우로 이송시키는 위빙 모터(82)를 가지고, 상기 프레임(30)에 결합되어 지지되는 위빙부(80) 및;
    상기 주행모터(40), 로테이팅 모터(62), Y축 이송모터(74) 및 위빙 모터(82)를 제어하기 위한 콘트롤러(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에이치 빔 자동 용접장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 레일(20)은 양측으로 형성된 레일면(24) 사이 일면에 랙기어(26)가 설치되고,
    상기 프레임(30)은 두개의 열을 이루는 다수개의 롤러(32)와, 상기 주행모터(40)와 연결되어 회전하는 피니언(34)이 하부면에 설치되되,
    상기 레일면(24)과 상기 롤러(32)는 서로 요철관계를 이루어 상기 메인 레일(20)을 사이에 두고 상기 롤러(32)가 양측에서 상기 레일면(24)에 밀착되면서 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)에 슬라이딩가능하게 고정되고,
    상기 프레임(30)의 피니언(34)과 상기 메인 레일(20)의 랙기어(26)가 서로 맞물리면서 상기 주행모터(40)의 구동에 의해 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)을 따라 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 에이치 빔 자동 용접장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 피니언(34)은 상기 프레임(30)의 일측면에 설치된 클러치 레버(42)에 의해 착탈되는 물림 클러치(44)가 구비된 기어부(36)에 의해 상기 주행모터(40)와 서로 연결되되,
    상기 물림 클러치(44)가 결합되어 상기 피니언(34)이 상기 메인 레일(20)의 랙기어(26)에 물리면서 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)에 슬라이딩가능하게 고정되도록 하고, 상기 물림 클러치(44)가 분리되어 상기 피니언(34)이 상기 메인 레일(20)의 랙기어(26)에서 이탈되면서 상기 프레임(30)이 상기 메인 레일(20)에서 분리될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 에이치 빔 자동 용접장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 프레임(30)은 일측에서 한개의 열을 이루는 롤러(32)가 결합되는 이동판(38)이 상기 프레임(30)의 일측면에 볼트결합된 조절볼트(46)에 삽입되어 슬라이딩가능하게 고정되되,
    상기 조절볼트(46)는 하부에 형성된 단턱(462) 아래로 나사산(464)을 가진 형상으로 이루어져 상기 이동판(38)이 상기 조절볼트(46)에 삽입된 스프링(48)을 상측에 두고 상기 단턱(462)에 밀착고정되고,
    상기 이동판(38)이 상기 조절볼트(46)의 조임동작에 따라 이동하여 두개의 열을 이루는 롤러(32) 사이의 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 에이치 빔 자동 용접장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 위빙부(80)는 상기 프레임(30)의 이동방향측 일측면에 고정되는 고정블록(84)과, 상기 고정블록(84)의 일단부에 고정되는 위빙 모터(82)와, 상기 메인 레일(20)과 평행하게 수직되는 방향으로 상기 고정블록(84)에 양단이 회전가능하게 고정되어 상기 위빙 모터(82)와 결합되는 볼스크류(86) 및, 상기 고정블록(84)에 슬라이딩가능하게 고정되고 상기 볼스크류(86)에 삽입되어 직선이동하는 슬라이딩판(88)으로 이루어지고,
    상기 용접 높이 세팅부(70)는 상기 위빙부(80)의 슬라이딩판(88)의 상면에 하면이 고정되고 상기 슬라이딩판(88)의 이동방향과 수직되는 방향의 양측면이 서로 관통되어 개방된 하우징블록(76)과, 상기 하우징블록(76)의 개방된 내부에 회전축이 위치되도록 상기 하우징블록(76)의 일단부에 고정되는 Y축 이송모터(74)와, 상기 Y축 이송모터(74)의 회전축에 결합되는 피니언 및, 상기 하우징블록(76)의 개방된 양측면에 삽입되어 슬라이딩가능하게 고정되되 상기 피니언과 맞물리는 랙기어(722)가 설치되어 상기 피니언(34)의 회전에 따라 직선이동하는 슬라이더(72)로 이루어지며,
    상기 회전부(60)는 상기 슬라이더(72)의 끝단부에 고정되는 조인트블록(64)과, 상기 조인트블록(64)의 상면에 고정되는 로테이팅 모터(62)와, 상기 조인트블록(64)의 내부에서 상기 로테이팅 모터(62)의 회전축과 결합되는 웜과 웜휠로 이루어진 웜기어 및, 상기 웜기어와 결합되어 상기 조인트블록(64)의 일측면으로 돌출되고 상기 토우치 클램프(50)가 고정되는 샤프트(66)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에이치 빔 자동 용접장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트롤러(12)와 접속되고, 원거리에서 상기 콘트롤러(12)를 제어하기 위한 리모트 콘트롤러(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에이치 빔 자동 용접장치.
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