KR20100052625A

KR20100052625A - 디지털식 고속용접캐리지

Info

Publication number: KR20100052625A
Application number: KR1020080111427A
Authority: KR
Inventors: 이정수; 김남인; 임동용
Original assignee: 주식회사 한진중공업
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-05-20

Abstract

본 발명은 주행 레일을 따라 활주하는 디지털식 고속용접캐리지에 관한 것으로, 하부에 피니언 기어부와 1개 이상의 활주용 롤러를 구비하고, 그 내부에는 상기 피니언 기어부를 구동하는 모터를 갖춘 캐리지 본체와, 토치를 캐리지 본체의 측면 상에 위치시키는 토치 고정장치, 피이온 기어부와 맞물리는 랙 기어부와 상기 활주용 롤러와 맞물리는 안내부를 구비한 주행 레일 및, 용접변수의 입력 및 그 값을 표시하는 제어박스로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

디지털식 고속용접캐리지 {Digital type high speed welding carriage}

본 발명은 주행 레일을 따라 이동하는 디지털식 고속용접캐리지에 관한 것으로, 특히 용접조건을 디지털식으로 입력 및/또는 출력하여 작업을 수행하는 고속용접캐리지에 관한 것이다.

현재에는, 비철금속 혹은 박판 부재를 용접할 때 자주 야기되는 용접변형과 용접결함 등의 문제점을 최소화하기 위해서 입열량의 제어와 저온 용적이행이 가능한 용접 프로세서를 적용하고 있다.

저온 용적이행(이하 CMT;Cold Metal Transfer) 프로세스는 일반적으로 로봇을 기반으로 하는 운영방식을 채택하고 있다. 종래의 이러한 용접로봇으로는 자동화 라인이 구축되지 않은 현장에서 적극적으로 활용하기에는 많은 한계를 보이고 있는 것도 현실이다.

도 1은 종래기술에 따른 CMT 프로세스의 개략도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 CMT(100)는 파워소스(101)와, 원격제어장치(102), 냉각장치(103), 로봇 제어박스(104), 와이어 피더(105), 토치(106), 와이어 버퍼(107), 및 로봇 본체(109)로 이루어져 있다. 도 1을 참조로 하여, 도시된 종래의 CMT 프로세스는 전술된 바와 같이 로봇 본체(109)를 수단으로 하여 토치(106)를 이동시켜 용접하는 과정에서 특정하게 제한된 작업장, 예컨대 자동화 라인이 구축된 작업장에서 사용이 가능한 단점을 갖는다.

당해분야의 숙련자들에게 도 1에 도시된 CMT(100)의 구성부재들에 대해서는 널리 주지된 기술로서 이에 대해서 구체적인 기술은 여기서 배제한다.

본 발명은 앞서 기술된 여러 단점들을 극복하기위해 창출된 것이다.

본 발명의 목적은 로봇을 대체하여 디지털식 고속용접캐리지로 되어 있다.

본 발명에 따른 디지털식 고속용접캐리지는 캐리지 본체와 토치 고정장치, 주행 레일, 및 제어박스로 이루어져 있다. 특히, 본 발명은 AC 서버모터를 구비하여 고속 주행이 가능하도록 한다.

본 발명의 토치 고정장치는 토치 자체를 상하좌우 방향으로 조절가능하도록 설계되어져 정교한 용접을 수행할 수 있다.

이와 더불어서, 본 발명은 고속 주행시 안정된 주행과 주행 중 발생하는 진동을 최소화할 수 있는 구조로 설계되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 입열량의 제어뿐만 아니라 저온 용적이행을 충분히 실현할 수 있는 용접프로세스를 적용하여 전술된 바와 같이 고속의 용접속도를 유지하면서 안정적인 주행이 가능한 용접캐리지를 제안하는 것이다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 종래에 사용되는 로봇 기반의 용접시스템을 대체하는 용접캐리지 방식으로 제공된다.

이러한 용접캐리지 방식은 설비투자 부분에서 원가절감이 가능하며 이동 및 설치 등이 매우 용이하고 용접조건를 디지털 입력 및/또는 출력 기능을 탑재하여 작업자의 편이성을 극대화시킬 수 있도록 되어 있다.

추가로, 본 발명은 용접시 조선용 박판, 다시 말하자면 박판 부재의 용접 변형 및 용접 결함을 최소화하도록 입열량의 제어와 고속의 용접속도를 구현하도록 제공된다.

이제, 본 발명의 디지털식 고속용접캐리지를 대해 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 설명할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 디지털식 고속용접캐리지를 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명의 디지털식 고속용접캐리지(1)는 캐리지 본체(10)와 토치 고정장치(20), 주행 레일(30), 및 제어박스(40)로 이루어져 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 디지털식 고속용접캐리지(1)는 주행 레일(30)을 따라 활주하면서 토치(21)를 수단으로 하여 박판 부재(도시하지 않음)를 효과적으로 용접할 수 있다.

본 발명의 디지털식 고속용접캐리지(1)가 주행 레일(30)을 따라서 고속으로 이동가능하도록 캐리지 본체(10) 내에 AC 서보모터(도시되지 않음)를 장착하는 것을 특징으로 한다. 바람직하기로, 본 발명의 주행 레일(30)을 따라 캐리지 본체(10)를 활주시키는 AC 서보모터는 최대 300cpm(cycle per minute)의 속도를 구현할 수 있다.

본 발명은 서보모터로 회전될 피니언 기어부(14)의 회전을 수단으로 하여 랙 기어부(34)의 톱니와 맞물려져 이동한다. 도면에서는, 주행 레일(30) 길이방향의 양쪽 가장자리를 따라 2개의 안내부(32)를 형성하고 그 가운데에 랙 기어부(34)를 구비한다. 이 안내부와 랙 기어부와 맞물리는 롤러와 피니언 기어부는 서로 대응되게 위치선정되어 있다.

이러한 위치 배열은 첨부도면과 명세서 상의 설명으로 국한되지 않고, 청구범위의 범주 내에서 변형 및 수정가능함을 밝혀둔다.

캐리지 본체(10)는 주행 레일(30) 상에 배치되되, 이미 앞서 기술된 바와 같이 캐리지 본체(10) 내부에 배치된 AC 서보모터를 수단으로 하여 주행 레일(30)을 활주한다. 또한, 캐리지 본체(10)는 그 하부에 피니언 기어부(14)와 활주용 롤러(12)를 구비한다.

또한, 주행 레일(30)은 길이방향으로 길게 뻗어 있는바, 주행 레일(30)과 평행하게 길이방향을 따라서 랙 기어부(34;rack)를 구비한다. 또한 주행 레일(30)의 길이방향 단부에는 안내부(32)를 구비한다.

도 2를 참조로 하여, 본 발명에 따른 캐리지 본체(10)는 AC 서보모터의 구동으로 캐리지 본체 하부에 배치된 피니언 기어부(14)를 회전한다. 피니언 기어부(14)는 주행 레일(30)의 랙 기어부(34)와 맞물려 있어, 피니언 기어부(14)가 고정배치된 랙 기어부(34)를 따라 회전하게 되면서 캐리지 본체(10)는 주행 레일(30) 상으로 활주할 수 있다. 추가로 주행성능의 효과를 증가 및 주행시 진동을 방지하기 위해서, 캐리지 본체(10)의 하부 끝단에 배치된 2개 이상의 활주용 롤러(12)가 안내부(32)와 맞물려 회전할 수 있다. 선택가능하기로, 안내부(32)와 활주용 롤러(12)는 서로 맞물리 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.

더욱 상세하기로, 본 발명의 캐리지 본체(10)의 피니언 기어부(14)는 주행 레일(30)의 랙 기어부(34)와 맞물리고, 이와 더불어서 캐리지 본체(10)의 활주용 롤러(12)는 주행 레일(30)의 안내부(32) 상에 안착되어, 피니언 기어부(14)의 회전으로 랙 기어부(34)의 길이방향으로 활주할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 활주에 캐리지 본체(10)의 이탈을 방지하기 위해서 안내부(32)와 활주용 롤러(12)를 맞물리게 한다.

이러한 활주 구조는 매우 간단하므로 서보모터의 성능에 따라서 캐리지 본체(10)의 활주속도를 고속으로 이동시킬 수 있는 동시에 안정성을 극대화시킬 수 있는 잇점을 갖는다.

또한, 캐리지 본체(10)와 주행 레일(30)는 고정장착되어 있지 않고, 도시된 바와 같이, 서로 맞물려져 활주이동할 수 있는 간단한 구조로 되어 있어 주행 레일(30)의 양 끝단으로 이동시켜 캐리지 본체(10)의 피니언 기어부(14)와 활주용 롤러(12)를 랙 기어부와 안내부(32)에서 분리시키는 간단한 공정을 통해서 해체할 수 있다. 물론, 결합과정은 이와 반대로 진행하면 될 것이다.

도면을 참조로 하면, 캐리지 본체(10)의 한쪽 측면 상에는 토치 고정장치(20)를 구비한다.

이 토치 고정장치(20)는 토치(21)를 캐리지 본체(10)에 위치선정할 수 있도록 돕는다. 또한, 토치 고정장치(20)는 캐리지 본체(10)와 용접할 박판 부재 사이 의 간극에 따라 토치(21)의 위치를 충분히 조절할 수 있는 조절부재를 구비한다.

토치(21)를 상하방향 뿐만 아니라 좌우방향으로 이동할 수 있도록, 토치 고정장치(20)는 상하방향 슬라이더(22)와 좌우방향 슬라이더(23)를 구비한다. 토치 고정장치(20)는 정교한 용접이행을 위해서 토치(21)의 용접각도를 제어하는 토치 각도조절장치(도시되지 않음)를 추가로 구비한다.

상하방향 슬라이더(22)는 그 길이방향을 따라 캐리지 본체(10)에서 토치 고정장치(20)를 위·아래로 이동시킬 수 있다.

또한, 좌우방향 슬라이더(23)는 그 길이방향을 따라 캐리지 본체(10)에 대해서 토치고정장치(20)를 좌우로 이동시킬 수 있다.

이러한 2개의 슬라이더(22,23)를 매개로 하여 토치(21)가 더욱 박판 부재의 용접선에 인접하게 배치할 수 있다. 물론, 전술되었듯이, 토치 각도조절장치가 토치(21)의 각도를 정교하게 제어하여 더욱 바람직하게 토치(21)를 용접선을 따라 이동하여 훌륭한 용접품질을 보장한다.

본 발명은 제어박스(40)를 구비한다. 바람직하기로, 제어박스(40)는 터치스크린 방식으로 되어 있어, 정보의 입력/출력을 효과적으로 수행할 수 있다.

물론, 이 제어박스(40)는 본 발명에 따른 디지털식 고속용접캐리지(1)의 모든 작동과 작업을 관할한다. 상기 제어박스(40)는 아래에서 더욱 구체적으로 기술한다.

도 3은 본 발명의 제어박스를 개략적으로 도시한 도면이다.

이러한 제어박스(40)는 전술되었듯이 터치스크린 방식으로 되어 정보 입력을 용이하게 할 수 있으면서 그 내용의 출력정보를 디스플레이하여 사용자가 편이하게 본 발명의 고속용접캐리지를 작동시킬 수 있다.

특히, 제어박스(40)는 용접조건을 입력하는데, 도면에서는 입력정보에 대한 일례의 디스플레이 장면이다. 보여지듯이, 제어박스(40)를 통해 용접 전류와 전압 및 용접속도를 제어할 수 있다.

또한, 제어박스(40)를 통해서 위에 기재된 내용을 제어할 뿐만 아니라 캐리지 본체(10)의 정방향 활주, 역방향 활주, 용접기의 전원를 제어할 수도 있다.

상기 제어박스(40)에는 박판의 두께에 따른 최적의 전류값, 전압값 및 용접속도 데이터가 일괄식으로 설정 저장되어 있으며, 박판 두께에 따라 저장된 데이터를 불러올 수 있다. 즉, 5mm, 10mm, 15mm 등의 두께의 박판에 적합한 최적의 전류값, 전압값 및 용접속도가 각각 세팅되어 있어서, 박판 두께에 따라 제어박스(40)에 설정된 최적의 전류값, 전압값 및 용접속도를 간단히 불러올 수 있다. 이러한 두께에 따른 최적의 전류값, 전압값 및 용접속도는 시럼을 통해 미리 결정된 값들이다.

선택가능하기로, 박판의 두께에 따라서 1패스용접으로 충분하지 않으면 박판을 턴어버(turn over)하고서 박판의 이면을 다시 1패스용접을 실행할 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 고속용접캐리지는 주행 레일상에서 정방향 및/또는 역방향 주행이 가능하다.

본 발명에 따른 디지털식 고속용접캐리지는 제어박스(40)를 통해 용접품질을 향상시킬 수 있는바, 이를 위해 220A~250A의 전류값과, 17V~22V의 전압값, 50cpm~80cpm의 용접변수를 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 전술된 상세한 설명과 첨부도면에 국한되지 않고 다음의 청구범위의 범주와 범위 내에서 변경가능함을 미리 밝혀둔다.

도 1은 종래기술에 따른 저온 용접이행(CMT) 프로세서의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 디지털식 고속용접캐리지의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 디지털식 고속용접캐리지의 제어박스의 정면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 ----- 디지털식 고속용접캐리지,

10 ----- 캐리지 본체,

20 ----- 토치 고정장치,

30 ----- 주행 레일,

40 ----- 제어박스.

Claims

하부 아래에 피니언 기어부(14)를 구비하고, 그 내부에는 상기 피니언 기어부를 구동하는 모터를 갖춘 캐리지 본체(10)와;

토치(21)를 구비하고, 상기 토치(21)를 상기 캐리지 본체(10)의 측면 상에 위치시키는 토치 고정장치(20);

상기 피니언 기어부(14)와 맞물리게 길이방향으로 뻗어 있는 랙 기어부(34;rack)를 구비한 주행 레일(30) 및;

용접변수의 입력 및 그 값을 표시하는 제어박스(40);로 이루어진 디지털식 고속용접캐리지.
제1항에 있어서, 상기 디지털 고속용접캐리지는 상기 캐리지 본체(10)의 하부에 하나 이상의 활주용 롤러(12)와 상기 주행 레일(30) 상에 그 길이방향을 따라 뻗어 있는 안내부(32)를 구비하며, 상기 활주용 롤러(12)와 안내부(32)를 서로 맞물리게 배열하는 고속용접캐리지.
제1항에 있어서, 상기 안내부(32)는 상기 주행 레일(30)의 길이방향 단부에 위치되는 고속용접캐리지.
제1항에 있어서, 상기 캐리지 본체(10)에 구비된 모터는 AC 서보모터로 되어 있는 고속용접캐리지.
제1항에 있어서, 상기 용접변수 중 200A~250A의 전류값, 17V~22V의 전압값, 50cpm~80cpm의 용접속도로 용접하는 고속용접캐리지.
제1항에 있어서, 상기 제어박스(40)는 터치 스크린 방식이며, 용접전류, 전압, 용접속도, 정방향 활주, 역방향 활주, 용접기 전원을 제어하는 고속용접캐리지.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어박스(40)에는 박판의 두께에 따라 최적의 전류값, 전압값 및 용접속도 데이터가 일괄식으로 설정 저장되어 있으며, 박판 두께에 따라 저장된 데이터를 볼러올 수 있는 고속용접캐리지.
제1항에 있어서, 상기 토치 고정장치(20)는 상기 토치(21)의 위치선정을 돕기 위해, 상하방향 슬라이더(22), 좌우방향 슬라이더(23) 또는 토치 각도조절장치를 추가로 구비하는 고속용접캐리지