KR20090016299A - 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관티그(ｔｉｇ)자동용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치는, 강관의 둘레를 회전하는 캐리지와, 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 수직 방향으로 설치되어 용접 토치가 장착되는 토치 클램프와, 상기 토치 클램프에 설치되어 용접 와이어가 제공되도록 하는 와이어 클램프를 포함하여 구성되고, 상기 토치 클램프는 강관의 양방향 용접이 가능하도록 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 대하여 좌우 회전이 가능하도록 설치됨으로써, 용접 조건에 따라 강관의 양방향 용접이 가능하게 되어, 다양한 용접 방법을 실현할 수 있는 동시에 용접 작업성 향상에 기여할 수 있는 효과를 갖게 된다.

용접 토치, 용접 와이어, 토치 클램프, 와이어 클램프, 회전 블록, 디텐트

Description

용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(ＴＩＧ)자동용접장치{Automatic TIG welding device with rotating structure of welding torch for jointing steel pipes}

본 발명은 강관 연결 시공 장비에 관한 것으로서, 특히 용접 토치를 좌우 방향으로 회전시켜 강관의 양방향 용접이 가능하도록 하고, 또한 용접 토치를 전후 방향으로 회전시켜 토치의 교환 및 점검이 용이하도록 한 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치에 관한 것이다.

본 출원인은 일반 토사구간이나 가시설 구간 등 모든 현장 조건에 대형 강관 시공시 배관 및 용접을 자동으로 수행하여 시공성, 경제성, 안전성 확보와 용접 접합부의 품질을 높여 배관 시스템의 내구성을 극대화시키기 위한 기술 개발을 지속하고 있다.

본 출원인은 이러한 연구 개발의 성과에 힘입어 "강관의 시공방법"(특허 제10-0440555호), "강관의 정형장치"(특허 제10-0440185호), "강관의 정형이음장치"(특허 제10-0598551호)를 특허 출원하여 대한민국 특허청으로부터 특허 받은 바 있다.

도 1 내지 도 4는 위의 특허 발명 중 특허 제10-0598551호에 개시된 도면으로서, 이를 참조하여 강관의 정형이음장치에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 정형이음장치가 백호우에 매달려 이송되는 상태를 보인 사시도이고, 도 2는 정형이음장치의 정면도이며, 도 3은 정형이음장치의 측면에 용접 로봇을 설치하여 연결하고자 하는 양쪽 강관의 외면을 용접하고 있는 상태를 보인 측면도이며, 도 4는 역시 강관의 외면을 용접하고 있는 상태를 보인 정면도이다.

위 특허발명에 개시된 강관의 정형이음장치는, 도 1에서와 같이 백호우(BH)의 작업용 암(R), 또는 크레인(미도시) 등으로 이송되어 작업 현장에 투입되거나 철거할 수 있도록 구성된다.

상기 강관의 정형이음장치는, 상부에는 작업용 암(R)이나 크레인 등에 연결될 수 있는 연결장치(40)가 구비되고, 한 쌍의 정형기(10)가 나란히 위치되어, 양쪽 강관의 끝단부를 각각 파지할 수 있도록 구성된다. 이때 한 쌍의 정형기(10)는 연결 장치(40) 및 견인 장치(20)를 통해 서로 연결된다.

각 정형기(10)는 폐쇄시 원형 구조를 이루도록 형성되어 있는 바, 도 2에 도시된 바와 같이 상부에 반원형 몸체(11a)가 구비되고, 하부에 한 쌍의 쿼터형 몸체(11b)가 구성되는데, 이 한 쌍의 쿼터형 몸체(11b)는 상기 반원형 몸체(11a)의 하부에 힌지(13)로 연결되어 강관의 둘레에 결합 및 분리될 때, 개폐가 가능하도록 구성된다.

상기 쿼터형 몸체(11b)의 개폐 작동은 상기 반원형 몸체(11a)와 쿼터형 몸체(11b) 사이를 연결하는 개폐 실린더(14)에 의해 이루어진다.

그리고 상기 양쪽 쿼터형 몸체(11b)가 서로 맞닿는 부분에는 정형기(10)가 원형 구조로 닫힌 상태에서 벌어지지 않도록 잠금 장치(15)가 구비된다.

각 정형기(10)에는, 연결하고자 하는 양쪽 강관(P)을 파지한 상태에서 양쪽 강관의 진원도를 정형할 수 있도록 반경 방향으로 실린더가 작동되는 다수의 정형 장치(16)가 일정 간격마다 구비된다.

상기 양쪽 정형기(10) 사이에는, 도 1과 도 3을 참고하면, 한쪽 정형기(10)가 한쪽 강관에 고정된 상태에서, 다른 쪽 정형기(10)를 당겨서 상대 강관이 다른 강관에 삽입되도록 하는 견인 장치(20)가 구비된다.

한편, 상기 강관의 정형이음장치는, 상호 결합된 강관의 연결 부분의 외면을 용접하기 위해 한쪽 정형기(10)에 도 3에서와 같이 용접 로봇(30)이 마련된다.

이 용접로봇(30)은 한쪽 정형기(10)의 측면에 구비된 주행 레일(32)을 따라 강관의 둘레를 이동하면서 용접기(33)를 통해 강관의 외면을 용접할 수 있도록 이루어진다.

따라서, 상기 특허발명의 강관의 정형이음장치는, 연결하고자 하는 양쪽 강관(P)을 도 2에서와 같이 파지한 상태에서, 양쪽 강관의 끝단부분을 소정의 진원도로 성형하고, 양쪽 강관을 서로 삽입하여 연결한 다음, 도 3과 도 4에서와 같이 용접 로봇(30)을 이용하여 용접할 수 있도록 구성된다.

그러나 상기한 바와 같은 특허 발명을 포함하는 종래 용접장치는, 용접 토치와 용접 와이어가 고정된 하나의 세트로 구성되어 있기 때문에 강관의 한쪽 방향으로만 용접할 수밖에 없고, 이에 따라 현장 조건에 따라 반대 방향의 용접이 필요한 경우에 이를 실행하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래 용접 장치는, 용접 토치가 통상 수직 방향으로 장착되어 있기 때문에 강관 용접 과정에서 용접 토치를 점검 또는 교환할 때, 용접 토치와 강관 사이가 근접된 상태에 있게 되므로, 용접 토치의 수리 및 교환 작업이 쉽지 않은 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 용접 토치를 좌우로 회전시킬 수 있도록 구성함으로써, 강관의 양방향 용접이 가능하도록 하여, 용접 조건에 따라 용접 방향을 달리하여 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은, 용접 토치를 전후 방향으로 회전시켜, 용접 토치를 대략 수평 방향으로 위치시킬 수 있도록 구성함으로써 용접 토치의 점검 및 교환 작업이 용이해지도록 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치는, 강관의 둘레를 회전하는 캐리지와, 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 수직 방향으로 설치되어 용접 토치가 장착되는 토치 클램프와, 상기 토치 클램프에 설치되어 용접 와이어가 제공되도록 하는 와이어 클램프를 포함하여 구성되고, 상기 토치 클램프는 강관의 양방향 용접이 가능하도록 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 대하여 좌우 회전이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물은, 상기 캐리지에 연결된 지지대 와, 상기 지지대에 구비되어 용접 토치가 위빙 작동되도록 하는 위빙 작동부와, 상기 위빙 작동부에 연결되어 설치되는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 측면에서 수평 방향으로 연결되고 상기 토치 클램프가 회전 가능하게 결합되는 회전 블록을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 지지대의 양쪽에는 접촉식 센서를 선택적으로 설치할 수 있도록 센서 장착모듈이 각각 구비될 수 있다.

상기 토치 클램프와 상기 회전 블록 사이에는 상기 토치 클램프의 회전 위치를 결정하는 디텐트 기구가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 회전 블록은 상기 토치 클램프가 결합된 부분을 중심으로 한쪽 부분이 갈라지게 형성되어 조임 볼트를 이용하여 토치 클램프를 고정할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 회전 블록은 상기 고정 블록에 대하여 전후 방향의 회전이 가능하도록 연결되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 회전 블록에는 회전축이 돌출되고, 상기 고정 블록에는 상기 회전축이 삽입되는 축홀이 형성되어 상호 결합되며, 상기 고정 블록에는 상기 회전축의 회전 위치를 결정하는 디텐트 기구가 구비되는 구성으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치는, 강관의 둘레를 회전하는 캐리지와, 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 설치되는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 측면에서 수평 방향으로 연결되는 회전 블록과, 상기 회전 블록에 수직 방향으로 연결되어 용 접 토치가 장착되는 토치 클램프를 포함하여 구성되고, 상기 회전 블록은 상기 용접 토치를 수직 위치에서 수평 위치로 회전시킬 수 있도록 상기 고정 블록에 대하여 전후 방향의 회전이 가능하도록 연결된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치는, 용접 토치를 좌우로 회전시킬 수 있도록 구성되기 때문에 용접 조건에 따라 강관의 양방향 용접이 가능하게 되어, 다양한 용접 방법을 실현할 수 있는 동시에 용접 작업성 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 용접 토치를 수직 위치에서 수평 방향으로 위치시킬 수 있도록 구성되기 때문에 용접 토치를 회전시키는 과정만으로 용접 토치의 점검 및 교환 작업이 보다 용이해질 수 있는 이점이 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

참고로, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명에 따른 용접토치 회전 구조를 갖는 강관 연결용 자동용접장치를 크게 두 가지 타입으로 나누어 설명한다.

즉, 도 5 내지 도 17을 참조하여, 포터블 타입의 자동용접장치에 본 발명의 용접토치 회전 구조가 적용된 실시예를 설명하고, 도 18 내지 도 22를 참조하여, 싱글바디 타입의 자동용접장치에 본 발명의 용접토치 회전 구조가 적용된 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 자동용접장치는, 연결하고자 하는 양쪽 강관을 강관 정형 이음장치(미도시) 등을 이용하여 상호 맞댄 후에 가용접한 상태에서, 양쪽 강관의 접속 부분을 용접하여 완전히 연결하기 위한 장치이다.

먼저, 도 5 내지 도 17을 참조하여, 본 발명에 따른 포터블 자동용접장치 및 이에 적용되는 용접토치 회전 구조에 대하여 설명한다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 포터블 자동용접장치가 강관의 둘레에 장착된 상태를 보인 사시도 및 주요부 확대도이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 포터블 자동용접장치의 정면도, 측면도 및 평면도이다. 그리고 도 10은 본 발명의 주행 레일에 주행 바디가 장착된 상태를 보인 도면이다.

본 발명의 자동용접장치는, 도 5를 참조하면, 한 쪽 강관(P)의 둘레에 원형 링 구조로 주행 레일(110)이 설치되고, 이 주행 레일(110)을 따라 이동하는 캐리지(200)에 용접기(300)가 설치되어, 양쪽 강관의 연결부를 용접할 수 있도록 구성된다.

주행 레일(110)은 이하 설명될 주행레일 어셈블리(100)를 구성하게 되는데, 주행레일 어셈블리(100)에 대하여 살펴본다.

주행레일 어셈블리(100)는, 긴 플레이트 형상으로 이루어진 주행 레일(110) 과, 이 주행 레일(110)을 강관(P)의 둘레에 고정하여 설치하기 위한 스파이크(120)로 이루어진다.

상기 주행 레일(110)은, 강관(P)의 둘레에 장착하기 위해, 분할된 구조로 형성되는데, 본 실시예의 도면에서는 2분할 구조를 예시한다.

분할된 부분에는 분할된 주행 레일(110)을 상호 조립하거나 분리하기 위한 레일 조립체(130)가 구성된다.

레일 조립체(130)는 각 분할된 주행 레일(110)의 끝단부에 각각 조립 블록(131)이 설치되어 있는 상태에서, 양쪽 조립 블록(131)을 관통하여 체결되는 연결부재(133)에 의해 상호 고정됨으로써 분할된 주행 레일(110)을 상호 조립하여, 일체형의 링 구조를 갖도록 구성하게 된다.

물론, 주행 레일(110)을 분해할 때는, 상기와 반대로 연결부재(133)를 풀게 되면, 양쪽 조립 블록(131)이 분리되면서 주행 레일(110)이 분할된다.

상기 스파이크(120)는 강관(P) 둘레에 주행 레일(110)을 장착하여 고정하기 위한 부분으로서, 고정 볼트(125)를 통해 주행 레일(110)의 내면에 고정되어 있는 보스체(121)와, 이 보스체(121)의 끝단에 고정된 상태에서 강관(P)의 외면에 밀착되는 밀착 플레이트(123)로 이루어진다.

상기 보스체(121)는 어느 정도 탄성력을 갖는 합성수지 등의 소재로 구성되는 것이 바람직하고, 밀착 플레이트(123)는 강관과 동일한 소재 또는 금속 부재로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 밀착 플레이트(123)가 금속부재로 이루어짐에 따라 강관 둘레에 견고한 밀착력을 가지게 되고, 보스체(121)는 밀착 플레이 트(123)가 강관에 밀착될 때, 지속적으로 일정 정도의 탄성력을 제공하기 위한 것이다. 물론, 상기 밀착 플레이트(123)를 경질의 합성수지 플레이트로 구성하는 것도 가능하다.

이와 같은 상기 스파이크(120)는 상기 주행 레일(110)의 외면에서 관통되는 고정 볼트(125)를 체결하거나 푸는 것을 통해 반경 방향으로 이동함으로써 강관(P)의 둘레면에 밀착 또는 이격될 수 있게 된다.

이제, 상기 주행 레일(110)의 구성에 대하여 자세히 살펴본다.

본 발명에 따른 주행 레일(110)은, 상기 캐리지(200) 및 용접기(300)를 안정된 상태로 지지할 수 있도록 형성되는데, 긴 플레이트 구조로 형성됨과 아울러, 이 플레이트의 양쪽면의 내주면과 외주면이 모두 경사지게 형성된다.

즉, 주행 레일(110)의 양쪽에 위치되는 네 모서리가 챔퍼(chamfer) 가공된 것과 같이 경사면(111)들이 형성되어, 후술할 캐리지(200)의 롤러(213)들이 접촉하면서 이동할 수 있도록 구성된다.

주행 레일(110)에는 캐리지(200)의 구동 기어(219)가 치합되어 캐리지(200)가 주행 레일(110)을 따라 회전이 가능하도록 하는 기어치(115)가 형성된다.

기어치(115)는 주행 레일(110)의 한쪽 측면에 형성되는 것이 바람직하고, 필요에 따라서는 주행 레일(110)과 다른 소재로 형성되어 주행 레일(110)의 측면에 고정된 구조로 설치하는 것도 가능하다. 이와 같이 기어치(115)를 다른 소재로 형성하여 주행 레일(110)에 결합시키는 이유는, 캐리지(200) 구동 과정에서 기어치(115)가 쉽게 마모되지 않고, 장시간 수명을 유지할 수 있도록 하기 위한 것이 다.

다음, 상기와 같은 주행 레일(110)을 따라 강관 둘레를 회전하는 캐리지(200)에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 캐리지(200)는 상기 주행 레일(110)을 따라 안정되게 주행할 수 있도록 구성되는 동시에 용접기(300)를 지지하면서 용접 위치를 전후 상하 방향으로 조절할 수 있도록 구성된다.

이러한 캐리지(200)는, 도 8 및 도 9를 참고하면, 크게 주행 바디부(210), 탑재부(230), 용접기 조절부(250)로 구성되는데, 각각의 구성에 대하여 설명한다.

먼저 주행 바디부(210)에 대해 도 10을 참조하여 설명한다.

주행 바디부(210)는, 몸체를 이루는 주행 바디(211)와, 이 주행 바디(211)에 설치되어 상기 주행 레일(110)의 양쪽 경사면(111)에 밀착되는 복수의 주행 롤러(213)로 구성된다.

주행 바디(211)는 그 양쪽에 수직 방향으로 세워진 롤러 설치부(212)가 구성되어, 이 롤러 설치부(212)의 안쪽에 상기 주행 롤러(213)들이 회전 가능하게 설치된다. 이때, 주행 롤러(213)들은 캐리지(200)의 이동 방향으로 앞쪽에 두 쌍, 뒤쪽에 두 쌍씩 모두 4쌍의 롤러가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 주행 바디(211)에는, 상기 주행 롤러(213)들 중에서, 상기 주행 레일(110)의 한쪽에 밀착되는 롤러들을 직선 이동시켜 밀착 정도를 조절하거나 캐리지(200)를 주행 레일(110)에 탈장착시킬 수 있도록 롤러 조절기(215)가 구성된다.

이러한 롤러 조절기(215)는 상기 주행 바디(211)의 한쪽(도면에서 오른쪽) 롤러 설치부(212) 바깥쪽에서 주행 바디(211)에 나사 결합 구조로 이루어진 조절 노브로 구성될 수 있다.

주행 바디부(210)의 상부에는 주행 구동력을 발생시키는 주행 모터(217)가 설치되는데, 본 실시예에서는 주행 바디(211)의 상면에 탑재 플레이트(231)가 설치되는 관계로, 탑재 플레이트(231)의 상부에 주행 모터(217)가 설치된다.

상기 주행 바디(211)의 내측에는 주행 레일(110)의 기어치(115)에 치합되는 구동 기어(219)가 설치되어 주행 모터(217)의 구동력을 전달받아 회전하면서 캐리지(200)가 주행 레일(110)을 따라 이동할 수 있도록 구성된다. 물론, 상기 주행 모터(217)와 구동 기어(219) 사이에는 회전 동력을 전달할 수 있도록 동력전달수단이 연결되는데, 이 동력전달수단은 감속기(221) 및 탑재 플레이트(231)와 주행 바디(211)를 관통하여 설치된 구동축(223)으로 이루어진다.

다음, 상기 탑재부(230)에 대하여 주로 도 8과 도 9를 참조하여 설명한다.

탑재부(230)는, 크게 탑재 플레이트(231), 그 위에 설치된 콘트롤 박스(235), 와이어 송급장치(240) 등으로 이루어진다.

탑재 플레이트(231)는 상기 주행 바디(211)의 상부에 고정되게 설치되는데, 그 상부에 충분한 탑재 면적을 확보하면서도 강관(P)의 중심으로부터 탑재 높이를 최대한 줄일 수 있도록 양쪽 부분이 강관 방향으로 경사지게 절곡된 구조로 이루어진다.

즉, 탑재 플레이트(231)는, 도 7을 참조하면, 가운데 부분에 수평판(232)이 위치되고, 이 수평판(232)을 중심으로 그 양쪽에 강관의 둘레 방향으로 경사진 날개판(233)이 위치된다.

상기 수평판(232)에는 수직 수평조절장치가 설치되고, 양쪽 날개판(233)에는 콘트롤 박스(235)와 와이어 송급장치(240)가 각각 설치된다.

여기서 상기 날개판(233) 위에 설치된 콘트롤 박스(235)와 와이어 송급장치(240)에 대해 설명한다.

콘트롤 박스(235)는, 제반 용접 작동을 제어하기 위한 회로들이 구성된 부분으로서, 캐리지(200)의 이동 속도, 와이어의 송급 속도, 용접기(300)의 위치 조절, 용접기(300)의 전원 공급 등, 제어가 필요한 제반 요소를 제어할 수 있도록 구성된다.

이러한 콘트롤 박스(235)는 박스 자체에 일부 조절부를 구성하고, 다른 조절부는 별도의 조절기 박스를 통해 구성할 수 있다. 조절기 박스(310)의 구성에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

상기 와이어 송급장치(240)는, 용접 와이어(241)가 감겨져 있는 송급 롤러(243)와, 이 송급 롤러(243)에서 상기 용접기(300)에 용접 와이어(241)를 공급하도록 공급력을 제공하는 송급 모터(245)와, 상기 용접 와이어(241)의 공급 속도를 조절하기 위한 송급 조절기(247)와, 이 송급 조절기(247) 쪽에서 후술할 와이어 클램프(380)에 용접 와이어(241)를 공급하기 위해 연결되는 송급 케이블(248) 등으로 이루어진다.

다음, 상기 용접기 조절부(250)에 대하여 설명한다.

용접기 조절부(250)는 상기 탑재 플레이트(231)의 수평판(232) 위에 지지되도록 설치되어, 상기 용접기(300)의 용접 토치(370)의 위치를 수평(전후) 또는 수직(상하) 방향으로 위치를 조절할 수 있도록 수평 조절부(251)와 수직 조절부(255)가 구성된다.

이러한 수평 조절부(251)와 수직 조절부(255)는 리니어 모터를 이용하여, 통상의 위치 조절 장치와 같이 용접기(300)를 수평(강관의 전후 길이 방향) 또는 수직(강관의 반경 방향) 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수도 있으나, 본 실시예에서는 수평 조절부(251)는 수동 조절이 가능하도록 구성되고, 수직 조절부(255)는 자동 조절이 가능하도록 구성된 구성을 예시한다.

즉, 수평 조절부(251)는 상기 탑재 플레이트(231)의 상부에 수평 방향으로 위치된 한 쌍의 수평 축(252)이, 상기 탑재 플레이트(231)에 고정된 가이드 브래킷(253)에 삽입된 상태에서, 적당한 길이로 전후 방향의 위치를 조절한 다음, 고정 핸들을 이용하여 위치 고정블록(254)을 고정하게 되면, 수평 축(252)의 위치가 고정될 수 있게 구성된다. 물론, 수동 방식에 한정되지 않고 리니어 모터 등을 이용하여 자동으로 수평 위치를 조절하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기 수직 조절부(255)는 제 1 지지대(258)를 수직 방향 즉, 상하 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된 것으로서, 통상의 수직 위치 조절 장치와 같이 수직조절박스(257) 내에는 구동 모터가 설치되고, 이 구동 모터의 구동력에 의해 상기 제 1 지지대(258)가 상하로 이동하게 된다.

물론, 상기 수직조절박스(257)는 상기 수평 조절부(251)와 연결된 연결 플레 이트(256)에 수직 방향으로 고정되어 설치되고, 그 내부에는 구동 모터, 수직 가이드 축, 수직 작동을 위한 기어 또는 체인 등이 구성된다.

다음, 상기와 같은 캐리지(200)에 지지되어 용접을 실행하는 용접기(300)에 대하여 설명한다.

용접기(300)는 수직 조절부(255)에 연결된 부분부터 차례로 설명하면, 제 1 지지대(258), 조절기 박스(310), 제 2 지지대(320), 위빙 작동부(330), 고정 블록(340), 회전 블록(350), 토치 클램프(360), 용접 토치(370), 와이어 클램프(380) 등으로 구성된다.

상기 제 1 지지대(258)는 좌우 방향으로 길게 형성되고, 절연 소재로 이루어진 막대 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 제 1 지지대(258)의 중간부분에는 용접 토치(370)가 전후 회전할 때, 간섭이 발생하지 않도록 삭제부(259)가 형성된다. 삭제부(259)의 크기와 깊이는 용접 토치(370)의 형상에 따라 적절하게 설정하여 형성할 수 있다.

제 1 지지대(258)의 한쪽에는 조절기 박스(310)가 설치되는데, 이 조절기 박스(310)는 용접 작동, 위빙 속도 등을 조절할 수 있도록 구성된다.

상기 제 2 지지대(320)는 제 1 지지대(258)의 밑면에서 앞쪽으로는 전후 방향으로 길게 설치되어 그 상부와 하부에 위빙 작동부(330)가 구성된다.

제 2 지지대(320)의 상부에는 위빙 모터(331)가 설치되고, 하부에는 위빙 작동이 가능하도록 하는 위빙 플레이트(333)가 설치된다.

즉, 상기 위빙 플레이트(333)는 상기 제 2 지지대(320)와 상대 운동이 가능하도록 설치되어 상기 위빙 모터(331)가 작동할 경우에 제 2 지지대(320)로부터 전후 방향으로 슬라이딩되면서 용접 토치(370)의 위빙 용접이 가능하도록 구성된다.

상기 위빙 플레이트(333)의 하부에는 고정 블록(340)이 설치된다.

상기 고정 블록(340)의 측면에는 회전 블록(350)이 설치되는데, 회전 블록(350)은 상기 고정 블록(340)로부터 전후 방향으로 회전이 가능하도록 연결되어 구성된다.

고정 블록(340) 및 회전 블록(350)을 상대 회전 가능하게 연결되어 설치되는 이유 및 자세한 구조에 대해서는 도 12 내지 도 17을 참조하여, 아래에서 다시 설명한다.

상기 회전 블록(350)에는 토치 클램프(360)가 설치되고, 이 토치 클램프(360)와 회전 블록(350)을 상하로 관통하여 삽입된 구조로 용접 토치(370)가 조립된다.

상기 토치 클램프(360)의 내부에는 용접시 용접 토치(370)를 냉각시켜주기 위한 냉각수 통로가 형성되고, 또한 상기 용접 토치(370)에 전원, 냉각수 등을 공급하기 위한 케이블(361)이 연결된다.

상기 토치 클램프(360)의 한쪽 측면에는 상기 와이어 송급장치(240)로부터 제공된 용접 와이어(241)를 지지하는 동시에 용접 토치(370)의 끝단 쪽에 공급되는 와이어를 가이드 해주는 와이어 클램프(380)가 설치된다.

특히 상기 토치 클램프(360)는 상기 회전 블록(350)에 180도 회전 가능하게 설치되는데, 그 이유는 강관 용접시 용접 방향을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 자유롭게 선택하여 운전하기 위해서이다.

이에 대한 구체적인 설명도 도 12 내지 도 17을 참조하여 아래에서 자세히 설명한다.

이와 같은 토치 클램프(360)에 장착되는 용접 토치(370)는 아크 용접 방식 중 가스-텅스텐 아크 용접법, 즉 티그(TIG) 용접 방식을 가능하게 구성된 것으로서, 관체형의 용접 하우징 내에 텅스텐으로 된 용접봉이 구비되고, 이 용접봉 주위에 불활성 가스(예를 들면 아르곤 가스)를 공급하도록 이루어져, 용접시 용접봉과 용접 부위 사이에 아크를 발생시키면서 상기 용접 와이어(241)를 녹여 용접하도록 구성된다.

상기 토치 클램프(380)는 강관의 용접 부분에 지속적으로 용접 와이어(241), 즉, 솔리드 와이어(SOLID WIRE)를 공급할 수 있도록 지지하는 구성 부분으로서, 상기 용접 와이어의 공급 위치를 적절하게 조절할 수 있도록 구성된다.

이제, 상기에서 언급한 위빙 작동부(330)의 구조와 용접 토치 회전 구조에 대하여 설명한다.

먼저, 도 11을 참조하여, 위빙 작동부(330)에 대하여, 자세히 설명한다.

도 11은 본 발명의 용접기 위빙 구조를 설명하기 위한 측면도이다.

제 2 지지대(320)에는 측면에서 보았을 때 위빙 모터(331)와 위빙 플레이트(333) 사이에 좌우로 반복적으로 이동하는 위빙축(335)이 연결된다.

물론, 상기 제 2 지지대(320)에는 상기 위빙축(335)이 관통하는 위빙홀(321)이 형성되고, 이 위빙홀(321)은 위빙축(335)의 운동 방향으로 길게 형성된 슬롯(slot) 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 위빙 모터(331) 내에는 상기 위빙축(335)이 반복적으로 위빙 작동될 수 있도록 하는 위빙 발생부가 구성되는데, 이 위빙 발생부는 위빙 모터(331)의 정회전 또는 역회전 운동에 따라 회전 운동하는 모터 기어(337)와, 이 모터 기어(337)의 회전 운동에 따라 좌우로 이동하는 랙(338)으로 구성된다. 물론, 상기 랙(338)에는 상기 위빙축(335)이 고정되어 설치된다.

여기서 상기 위빙 모터(331)는 인버터에 의한 정밀 제어가 가능한 스텝핑 모터로 구성될 수 있다.

그리고 상기 제 2 지지대(320)와 위빙 플레이트 사이에는 안정적인 슬라이딩 왕복 운동이 가능하도록 하는 가이드 기구가 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 따른 위빙 작동부(330)가 왕복 슬라이딩 운동에 의해 용접 토치(370)의 위빙 작동이 가능하도록 구성함에 따라 간단한 구조로 안정적인 위빙 작동을 구현하면서 강관 용접을 실시할 수 있게 된다.

다음, 도 12와 도 15를 참조하여, 용접 토치의 전후 회전 운동에 대하여 설명한다.

도 12는 본 발명에서 용접 토치의 전후 회전 운동을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 13은 도 12의 C-C 의 방향에서 본 두 블록의 결합 상태의 단면도이 며, 도 14와 도 15는 용접 토치의 전후 회전 상태를 나타낸 주요부 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 토치 지지대는 고정 블록(340)과 회전 블록(350)으로 분할되어 구성되는데, 고정 블록(340)은 상기 위빙 플레이트(333)에 고정된 상태로 설치되고, 회전 블록(350)은 고정 블록(340)에 회전축(353)이 결합되어 회전할 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 고정 블록(340)의 측면에서 내측으로는 길게 축홀(343)이 형성되고, 상기 회전 블록(350)에는 회전축(353)이 길게 돌출되게 설치되어, 회전축(353)이 상기 축홀(343)에 삽입된 상태에서, 고정 블록(340)에 구비된 디텐트 노브(345)로 그 위치를 고정시킴으로써 회전 블록(350)이 고정 블록(340)에 회전되지 않는 고정된 상태로 조립된다.

여기서 상기 고정 블록(340)에 구성되는 디텐트 노브(345)와 상기 회전축(353) 사이에는 통상의 디텐트 기구에 마련되는 디텐트 볼(346)과 그루브(354)가 각각 형성되어 회전 블록(350)이 설정한 각도에서 정확히 멈출 수 있도록 구성된다.

상기 디텐트 볼(346)은 스프링(347)에 의해 지지되고, 상기 디텐트 노브(345)는 스프링(347)을 지지하는 디텐트 볼트(348)의 일체로 결합되거나 분리 가능하게 구성된다. 그리고 디텐트 볼트(348)는 고정 블록(340)에 설치된 고정너트(349)에 체결되어 고정되게 구성된다.

아울러 상기 그루브(354)는 상기 회전 블록(340)의 90도 회전 위치에 상대적으로 깊게 형성된 위치결정용 홈부가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 회전축(353)은 고정 볼트(352)를 통해 상기 회전 블록(350)에 고정된다.

참조 번호 341은 상기 고정 블록(340)을 위빙 플레이트(333)에 고정하기 위한 홀들을 나타낸다.

이와 같이 회전 블록(350)이 고정 블록(340)으로부터 회전이 가능하도록 구성하는 이유는, 도 14에서와 같이, 토치 클램프(360)에 수직 방향으로 삽입되어 설치된 용접 토치(370)를 교환할 때, 도 15에서와 같이, 회전 블록(350)을 고정 블록(340)에서 앞쪽으로 90도 회전시킨 상태에서 보다 편리하게 용접 토치(370)를 교환할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고 상기 제 1 지지대(258)에는, 도 7을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이 상기 용접 토치(370)를 회전시킬 때, 토치 상부 케이스의 상단부가 제 1 지지대(258)에 걸리지 않도록 삭제부(259)가 형성된다.

이 삭제부(259)는 용접 토치(370)의 회전 반경을 고려하여 상측에서 하측으로 내려갈수록 점차 더 깊게 형성되는 것이 바람직하다.

다음, 도 12, 도 13, 도 16, 도 17을 참조하여, 용접 토치(370)의 180도 좌우 회전 운동에 대하여 설명한다.

도 16과 도 17은 본 발명에서 용접 토치의 회전 구조를 보여주는 주요부 정면도이다.

본 발명에서, 용접 토치(370)는 회전 블록(350)에 180도 회전 운동이 가능하 도록 설치되는데, 이는 토치 클램프(360)에 구비된 수직축(363)을 상기 회전 블록(350)에 회전 가능하게 결합하여 설치함으로써 가능해지도록 구성된다.

즉, 토치 클램프(360)의 수직축(363)이 회전 블록(350)에 삽입되어 있는 상태에서 토치 클램프(360)를 좌측 방향 또는 우측 방향으로 회전시키게 되면, 와이어 클램프(380)가, 도 16과 도 17에서와 같이 용접 토치(370)의 좌측 또는 우측으로 이동하게 된다.

이러한 구조는, 도 12와 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 토치 클램프(360)의 수직축(363)이 상기 회전 블록(350)의 토치 홀(351)에 삽입되어 있는 상태에서, 디텐트 결합 구조에 의해 180도 위상차로 그 위치가 결정된다.

즉, 상기 토치 홀(351)에는 디텐트 볼트(355) 및 스프링(356)에 의해 지지되는 디텐트 볼(357)이 장착되고, 상기 토치 클램프(360)의 수직축(363)에는 디텐트 그루브(364)가 형성됨에 따라 용접 토치(370) 회전시에 그 위치가 정확하게 결정될 수 있도록 구성되는 것이다.

상기 회전 블록(350)에는 상기 디텐트 볼트(355)가 체결되어 고정되는 디텐트 너트(359)가 구비된다.

한편, 상기 회전 블록(350)은 상기 토치 홀(351)을 중심으로 한쪽 부분이 갈라지게 형성되어 조임 볼트(358)를 이용하여 토치 클램프(360)를 견고하게 고정할 수 있도록 구성된다.

상기한 바와 같이, 토치 클램프(360)를 회전시킬 수 있도록 구성됨에 따라 강관을 용접할 때, 용접 실시 조건에 따라 도 16 및 도 17에서와 같이 강관의 시계 방향 또는 반시계 방향으로 용접 방향을 설정하고, 그 방향에 따라 용접 토치 및 와이어 클램프를 회전시켜 위치시킴으로써 강관의 어느 방향으로든 용접을 자유롭게 실시할 수 있게 된다.

다음, 도 18 내지 도 22를 참조하여, 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치 및 이에 적용되는 용접토치 회전 구조에 대하여 설명한다. 참고로, 전술한 포터블 타입의 자동용접장치와 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 18은 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치가 도시된 사시도이고, 도 19는 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치가 도시된 주요부 상세도이며, 도 20은 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치의 주요부 정면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치는 강관(P)의 둘레에 결합될 수 있도록 원형 구조를 갖는 원형 몸체(50)가 구비된다. 이 원형 몸체는 반원형 상부 몸체(55)와 이 상부 몸체(55)의 양쪽에 결합되는 쿼터형 몸체(56,57)로 이루어진다.

상기 상부 몸체(55)는 원형 구조에서 대략 1/2의 크기로 분할되고, 쿼터형 몸체(56,57)는 대략 1/4의 크기로 분할되어, 상호 조립됨으로써 강관의 둘레를 파지할 수 있도록 원형 구조를 이루게 된다.

상기 상부 몸체(55)와 양쪽 쿼터형 몸체(56,57) 사이에는 상기 쿼터형 몸체(56,57)의 개폐 상태를 조절하는 개폐 장치(미도시)가 구비되고, 상기 양쪽 쿼터 형 몸체(56,57)가 상호 맞닿는 부분에는 강관을 파지한 상태에서 벌어지는 것을 방지하는 잠금 장치(80)가 구비된다.

상기 원형 몸체(50)에는 강관이 표면에 밀착되면서 강관의 진원을 조정하면서 본 발명의 장치가 강관 둘레에 고정될 수 있도록 정형 장치(90)가 구비된다.

상기 정형 장치(90)는 상부 몸체(55)에 두 개가 설치되고, 쿼터형 몸체(56,57)에 각각 하나씩 설치되며, 각각의 구성은 원형 몸체(50)에 고정된 정형 실린더에 연결되어 직선 이동하면서 강관(P)의 외면에 밀착되는 정형 플레이트(93)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 장치는, 강관(P) 외면에 티그(TIG; Tungsten inert gas welding) 맞대기 자동 용접을 실시할 수 있도록 자동 용접부가 구성된다.

즉, 상기 원형 몸체(50)에는 용접기(300)를 지지하는 캐리지(600)가 장착되어 주행하게 되는데, 상기 원형 몸체(50)의 한쪽 측면에 원형 링 구조로 돌출되는 용접 주행부(510)가 구비되고, 이 용접 주행부(510)에 강관 둘레를 따라 이동하면서 상기 용접기(300)를 통해 강관의 외면을 용접하도록 캐리지(600)가 장착된 구성으로 이루어진다.

상기 용접 주행부(510), 그리고 캐리지(600)와 용접기(300)에 대하여 차례로 설명한다.

먼저, 용접 주행부(510)는 상기 원형 몸체(50)의 한쪽 측면에 링형 구조로 돌출되게 설치되는 레일 지지판(511)과, 이 레일 지지판(511)의 안쪽 면에 구비되 어 상기 캐리지(600)가 따라서 이동할 수 있도록 이루어진 주행 레일(515)로 구성된다.

상기 주행 레일(515)은 일정한 폭을 갖는 플레이트 구조로 형성되어, 레일 고정 볼트(517) 등에 의해 상기 레일 지지판(511)에 고정되게 설치된다.

다음, 상기와 같은 주행 레일(515)을 따라 강관 둘레를 회전하는 캐리지(600)에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 캐리지(600)는 상기 주행 레일(515)을 따라 안정되게 주행할 수 있도록 구성되는 동시에 용접기(300)를 지지하면서 용접 위치를 전후 상하 방향으로 조절할 수 있도록 구성된다.

이러한 캐리지(600)는, 크게 주행 바디부(610), 프레임부(630), 수평수직 조절부(650)로 구성되는데, 각각의 구성에 대하여 설명한다.

먼저 주행 바디부(610)에 대해 설명한다.

주행 바디부(610)는, 몸체를 이루는 주행 바디(611)와, 이 주행 바디(611)에 설치되어 상기 주행 레일(515)의 양쪽에 밀착되는 복수의 주행 롤러(613)로 구성된다.

주행 롤러(613)들은 캐리지(600)의 이동 방향으로 앞쪽에 두 쌍, 뒤쪽에 두 쌍씩 모두 4쌍의 롤러가 설치되는 것이 바람직하다.

주행 바디부(610)의 하부에는 주행 구동력을 발생시키는 주행 모터(617)가 설치된다.

상기와 같이 주행 바디부(610)에 구비된 복수의 주행 롤러(613)가 주행 레 일(515)의 양측면에 밀착되도록 구성됨으로써 본 발명의 캐리지 및 용접기가 보다 안정되게 장착된 상태에서 흔들림 없이 주행 작동이 가능해지고, 이는 티그(TIG) 용접과 같이 정밀성이 요구되는 용접 작업을 보다 원활하게 수행할 수 있도록 하여, 전체적으로 용접 품질을 향상시키는데 크게 기여할 수 있게 된다.

다음, 상기 프레임부(630)에 대하여 설명한다.

프레임부(630)는, 크게 상기 주행 바디부(610)에 연결된 수직 플레이트(631)와, 이 수직 플레이트의 상부에 수평 방향으로 연결되어 상부에 콘트롤 박스(635) 및 와이어 송급장치(640)가 설치되는 탑재 플레이트(632)로 이루어진다.

상기 주행 바디부(610), 수직 플레이트(631), 탑재 플레이트(632)가 상기 레일 지지판(511)을 중심으로 'ㄷ'자형 구조로 배치되는데, 이는 도 5에 도시된 바와 같이 배치되는 캐리지(600) 구조에서 주행 레일(515)에 지지된 부분으로부터 전체적인 하중을 적절하게 분산시켜 안정된 주행 지지 구조를 확보함과 아울러, 용접기(300)가 레일 지지판(511)으로부터 돌출되는 거리도 최소화시킬 수 있게 된다.

상기 탑재 플레이트 위에는 콘트롤 박스(635), 와이어 송급장치(640), 수평수직 조절부(650) 등이 탑재되어 설치된다.

상기 와이어 송급장치(640)는, 용접 와이어(641)가 감겨져 있는 송급 롤러(643)와, 이 송급 롤러(643)에서 상기 용접기(300)에 송급 와이어(641)를 공급하도록 공급력을 제공하는 송급 모터(645)와, 상기 송급 와이어(641)의 공급 속도를 조절하기 위한 송급 조절기(647)와, 이 송급 조절기(647) 쪽에서 후술할 와이어 클램프(380)에 용접 와이어(641)를 공급하기 위해 연결되는 송급 케이블(648) 등으로 이루어진다.

다음, 상기 수평수직 조절부(650)에 대하여 설명한다.

수평수직 조절부(650)는 상기 탑재 플레이트(633) 위에 지지되도록 설치되어, 상기 용접기(300)의 용접 토치(370)의 위치를 수평(전후) 또는 수직(상하) 방향으로 위치를 조절할 수 있도록 수평 조절부(651)와 수직 조절부(655)가 구성된다.

이러한 수평 조절부(651)와 수직 조절부(655)는 리니어 모터를 이용하여, 통상의 위치 조절 장치와 같이 용접기(300)를 수평(강관의 전후 길이 방향) 또는 수직(강관의 반경 방향) 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된다.

상기 수직조절부(655)의 앞쪽 상부에는 조절기 박스(660)가 설치되는데, 이 조절기 박스(660)는 상기한 콘트롤 박스(635)와 연결되어 용접 작동, 위빙 속도 등을 조절할 수 있도록 구성된다.

다음, 상기와 같은 캐리지(600)에 지지되어 용접을 실행하는 용접기(300)에 대하여 설명한다. 참고로, 싱글 바디형 자동용접장치에 구비되는 용접기(300)의 구성은 전술한 포터블 자동용접장치의 구성과 유사하므로, 동일 유사한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 용접기(300)는 수직조절부(655)에 연결된 부분부터 차례로 설명하면, 제 1 지지대(310), 제 2 지지대(320), 위빙 작동부(330), 고정 블록(340), 회전 블록(350), 토치 클램프(360), 용접 토치(370), 와이어 클램프(380), 센서 장착모 듈(390), 접촉식 센서(400) 등으로 구성된다.

상기 제 1 지지대(310)는 좌우 방향으로 길게 형성되고, 절연 소재로 이루어진 막대 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

제 1 지지대(310)의 중앙부에는 제 2 지지대(320)가 고정되어 설치되고, 양쪽에는 센서 장착모듈(390)이 설치될 수 있도록 센서모듈 설치부(312)가 형성된다. 이 센서모듈 설치부는 도 19를 참고하면, 센서 장착모듈(390)을 끼워서 고정할 수 있도록 홀(313)이 형성되고, 이 홀(313)로부터 외곽으로는 제 1 지지대가 분할되게 슬릿(314)이 형성되어 고정 볼트(315)를 조임으로써 상기 센서 장착모듈(390)이 고정될 수 있도록 구성된다.

상기 제 2 지지대(320)는 제 1 지지대(310)의 중앙에서 앞쪽으로 길게 설치되어 그 상부와 하부에 위빙 작동부(330)가 구성된다.

제 2 지지대(320)의 상부에는 위빙 모터(331)가 설치되고, 하부에는 위빙 작동이 가능하도록 하는 위빙 플레이트(333)가 설치된다.

상기 위빙 플레이트(333)의 하부에는 고정 블록(340)이 설치되고, 이 고정 블록(340)의 측면에는 회전 블록(350)이 설치된다.

상기 회전 블록(350)에는 토치 클램프(360)가 설치되고, 이 토치 클램프(360)와 회전 블록(350)을 상하로 관통하여 삽입된 구조로 용접 토치(370)가 조립된다.

상기 토치 클램프(360)의 한쪽 측면에는 상기 와이어 송급장치(640)로부터 제공된 용접 와이어(641)를 지지하는 동시에 용접 토치(370)의 끝단 쪽에 공급되는 와이어를 가이드 해주는 와이어 클램프(380)가 설치된다.

이와 같은 토치 클램프(360)에 장착되는 용접 토치(370)는 아크 용접 방식 중 가스-텅스텐 아크 용접법, 즉 티그(TIG) 용접 방식을 가능하게 구성된 것으로서, 관체형의 용접 하우징 내에 텅스텐으로 된 용접봉이 구비되고, 이 용접봉 주위에 불활성 가스(예를 들면 아르곤 가스)를 공급하도록 이루어져, 용접시 용접봉과 용접 부위 사이에 아크를 발생시키면서 상기 용접 와이어(641)를 녹여 용접하도록 구성된다.

상기 센서 장착모듈(390)은, 위에서 설명한 바와 같이 제 1 지지대(310)의 양 단부에 장착되어 접촉식 센서(400)를 장착할 수 있도록 구성된다.

여기서 본 발명의 용접 장치가 주로 티그(TIG) 용접 방식을 이용하도록 구성되는 바, 티그(TIG) 용접의 특성상, 강관의 용접부와 용접 토치(370) 사이의 간극, 즉 간격이 항상 일정하게 유지되면서 용접을 진행하여야 우수한 용접 품질을 확보할 수 있게 된다. 따라서 강관의 용접부와 용접 토치의 간격을 일정하게 유지하는 방법으로 접촉식 센서(400)를 이용하게 된다.

이러한 접촉식 센서(400)가 장착되는 센서 장착모듈(390)은 상기 제 1 지지대(310)의 양쪽에 상기 센서 장착모듈(390)이 각각 설치되게 구성되는데, 이는 강관의 용접 방향에 맞추어 상기 접촉식 센서(400)를 선택적으로 설치하기 위한 구성이다.

센서 장착모듈(390)은 수직 및 수평 방향으로 센서 위치 조절이 가능하도록 이루어진 길이 조절이 가능하도록 이루어진 십자형 조절대(391)와, 이 조절대(391) 에 수평 방향으로 결합됨과 아울러 상기 제 1 지지대(310)에 끝단부가 고정되어 접촉식 센서(400)의 수평(전후) 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수평 조절 노브(392)와, 상기 조절대(391)에 수직 방향으로 결합되어 상기 접촉식 센서(400)의 수직 방향의 위치 조절이 가능하도록 이루어진 수직 조절 노브(393)와, 상기 수직 조절 노브(393)의 끝단부에 수평 방향으로 연결되는 수평 연결대(394)와, 이 수평 연결대(394)에 각도 조절이 가능하도록 연결되어 접촉식 센서(400)가 고정되는 센서 클램프(395)로 구성된다.

여기서 상기 접촉식 센서(400)는 통상 특정 물체에 접촉되어 그 위치 변화를 감지하는 센서로서, 도면에서와 같이 센서 프로브(401)와, 이 프로브의 신호를 외부에 전달하는 신호 전송박스(402)로 이루어져, 강관 접속부 외면의 용접할 부분을 따라 이동하면서 용접 토치(370)의 용접 위치를 적절하게 변화시킬 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

물론, 본 발명의 실시예에서는 접촉식 센서(400)를 예시하여 설명하였으나, 조건에 따라서는 용접 위치 추적이 가능한 비접촉식 센서(400)를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 접촉식 센서(400)는 수평 조절 노브(392), 수직 조절 노브(393), 수평 연결대(394)와 센서 클램프(395)의 연결 부분을 이용하여 X,Y,Z,θ 방향으로의 위치 조절이 가능하게 된다. 이러한 접촉식 센서는 상기 용접 토치(370)와 최대한 근접하여 위치되게 조절되는 것이 바람직하다.

상기 접촉식 센서(400)가 강관의 외면에 접촉되면서 감지한 결과는 콘트롤 박스(635) 등을 통해 메인 제어부에 입력되고, 상기 접촉식 센서(400)의 감지 결과에 따라 메인 제어부에서 상기 수평수직 조절부(650)를 작동하여 용접 토치(370)의 용접 위치를 조절하게 된다.

한편 상기에서는 주로 접촉식 센서(400)의 위치 설정을 위한 구성을 주로 수동식 구조로 이루어진 것을 예시하였으나, 실시 조건에 따라서는 전동 모터를 구비하여 자동으로 상기 수평 조절 노브(392), 수직 조절 노브(393)의 조절하여 위치를 조절하는 구성도 가능하다.

본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치에 구성되는 용접 토치 회전 구조는 기본적으로 전술한 포터블 타입의 자동용접장치의 구성과 동일하므로, 간단히 설명한다.

싱글 바디형 자동용접장치에 구성되는 용접 토치의 전후 회전 구조도, 위에서 설명한 도 14 및 도 15에 예시된 구조와 동일하게 이루어진다.

그리고 용접 토치의 좌우 회전 구조도 동일하게 이루어지나, 싱글 바디형 자동용접장치에는 좌우 양쪽에 센서 장착모듈(390)이 구비되고, 어느 한쪽에 접촉식 센서(400)가 장착될 수 있도록 구성된 점이 다르다.

즉, 도 21 및 도 22는 본 발명에서 싱글 바디형 자동용접장치에 적용되는 용접 토치의 회전 구조를 보여주는 주요부 정면도로서, 이에 도시된 바와 같이 용접 실시 조건에 따라 강관의 시계 방향 또는 반시계 방향으로 용접 방향을 설정하고, 그 방향에 따라 용접 토치(370) 및 와이어 클램프(380)를 회전시켜 위치시킨다.

또한 접촉식 센서(400)도 상기 와이어 클램프(380)의 바로 앞쪽에 위치되도록 좌우 양쪽에 구비된 센서 장착모듈(390) 중 어느 한쪽에 장착하게 되면, 실시 조건에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 자유롭게 강관 용접을 실시할 수 있게 된다.

도 1은 선행 기술의 강관 정형이음장치가 백호우에 장착된 상태를 보인 사시도,

도 2는 선행 기술의 강관 정형이음장치의 내부 구조를 보인 정면도,

도 3은 선행 기술의 강관 정형이음장치에 용접로봇이 부가되어 용접 상태를 보인 측면도,

도 4는 선행 기술의 강관 정형이음장치에 용접로봇이 부가된 상태의 정면도,

도 5는 본 발명에 따른 용접토치 회전 구조를 갖는 포터블 자동용접장치가 강관에 장착된 상태를 보인 사시도,

도 6은 도 5에 도시된 포터블 자동용접장치의 상세도,

도 7은 본 발명에 따른 포터블 자동용접장치가 강관에 장착된 상태를 보인 정면도,

도 8은 본 발명에 따른 포터블 자동용접장치가 강관에 장착된 상태를 보인 측면도,

도 9는 본 발명에 따른 포터블 자동용접장치가 강관에 장착된 상태를 보인 평면도,

도 10은 본 발명의 주행 레일에 주행 바디가 장착된 상태를 보인 도면,

도 11은 본 발명에서 용접기 위빙 구조를 설명하기 위한 측면도,

도 12는 본 발명에서 용접 토치의 전후 회전 운동을 설명하기 위한 분해 사시도,

도 13은 도 12의 C-C 의 방향에서 본 두 블록의 결합 상태의 단면도,

도 14 및 도 15는 본 발명에서 용접 토치의 전후 회전 운동을 보여주는 주요부 사시도,

도 16 및 도 17은 본 발명에서 용접 토치의 회전 구조를 보여주는 주요부 정면도,

도 18은 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치가 도시된 사시도,

도 19는 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치가 도시된 주요부 상세도,

도 20은 본 발명에 따른 싱글 바디형 자동용접장치의 주요부 정면도,

도 21 및 도 22는 본 발명에서 싱글 바디형 자동용접장치에 적용되는 용접 토치의 회전 구조를 보여주는 주요부 정면도이다.

Claims (8)

1. 강관의 둘레를 회전하는 캐리지와, 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 수직 방향으로 설치되어 용접 토치가 장착되는 토치 클램프와, 상기 토치 클램프에 설치되어 용접 와이어가 제공되도록 하는 와이어 클램프를 포함하여 구성되고,

   상기 토치 클램프는 강관의 양방향 용접이 가능하도록 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 대하여 좌우 회전이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 캐리지에 연결된 지지 구조물은, 상기 캐리지에 연결된 지지대와, 상기 지지대에 구비되어 용접 토치가 위빙 작동되도록 하는 위빙 작동부와, 상기 위빙 작동부에 연결되어 설치되는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 측면에서 수평 방향으로 연결되고 상기 토치 클램프가 회전 가능하게 결합되는 회전 블록을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 지지대의 양쪽에는 접촉식 센서를 선택적으로 설치할 수 있도록 센서 장착모듈이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 토치 클램프와 상기 회전 블록 사이에는 상기 토치 클램프의 회전 위치를 결정하는 디텐트 기구가 설치된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 회전 블록은 상기 토치 클램프가 결합된 부분을 중심으로 한쪽 부분이 갈라지게 형성되어 조임 볼트를 이용하여 토치 클램프를 고정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치.
6. 청구항 2에 있어서,

   상기 회전 블록은 상기 고정 블록에 대하여 전후 방향의 회전이 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장 치.
7. 강관의 둘레를 회전하는 캐리지와, 상기 캐리지에 연결된 지지 구조물에 설치되는 고정 블록과, 상기 고정 블록의 측면에서 수평 방향으로 연결되는 회전 블록과, 상기 회전 블록에 수직 방향으로 연결되어 용접 토치가 장착되는 토치 클램프를 포함하여 구성되고,

   상기 회전 블록은 상기 용접 토치를 수직 위치에서 수평 위치로 회전시킬 수 있도록 상기 고정 블록에 대하여 전후 방향의 회전이 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치.
8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,

   상기 회전 블록에는 회전축이 돌출되고, 상기 고정 블록에는 상기 회전축이 삽입되는 축홀이 형성되어 상호 결합되며,

   상기 고정 블록에는 상기 회전축의 회전 위치를 결정하는 디텐트 기구가 구비된 것을 특징으로 하는 용접 토치 회전 구조를 갖는 강관 티그(TIG)자동용접장치.

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