KR20120093694A

KR20120093694A - 자동 용접기

Info

Publication number: KR20120093694A
Application number: KR1020110013415A
Authority: KR
Inventors: 최성욱
Original assignee: 주식회사파이프라이너스
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-08-23

Abstract

본 발명은 래크와 피니언 등 간단한 구조를 통하여 정속 주행(슬립 방지)이 가능하고, 주행 레일의 횡단면이 팔각형의 구조를 가지며 캐리지가 이 팔각형 레일의 경사면에 각각 접촉하는 구름 부재를 가지므로 캐리지의 이탈을 확실히 방지할 수 있으며, 용접 토치의 위빙 동작 및 높낮이 조절과 같은 기본 동작 이외에, 좌우 위치와 전후진 각도를 용접 중에 조절할 수 있는 자동 용접기를 제공한다.

Description

자동 용접기{Automatic Welding Apparatus}

본 발명은 자동 용접기에 관한 것으로, 보다 자세히는 레일(rail)을 따라 용접 토치(welding torch)를 이동시키면서 용접 대상의 맞댐 부위(용접 부위)를 용접하는 자동 용접기에 관한 것이다.

근래 들어, 비교적 형태가 일정한 관재나 판재의 용접은, 인위적인 수작업에 의해서는 작업 수율, 용접 결과 등이 균일하지 못할 수 있으므로 자동화 방식을 적용하는 추세에 있으나, 자동화 용접 또한 용접 대상이나 용접기의 구성상 결함으로 인하여 용접 속도가 불규칙하고 용접 상태가 불안정하거나 불균일한 문제점을 초래할 수 있는바, 이에 대한 해결책이 대두되고 있는 실정이다.

본 발명은 간단하면서 단순한 구조를 통하여 안정감 있는 정속 주행 및 이탈 방지가 가능한 자동 용접기를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 용접 토치의 위치나 자세를 현장에서 용접 중 용이하게 조절할 수 있는 자동 용접기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 위빙(weaving) 시에 용접 토치에 연결된 케이블의 자유로운 움직임을 보장할 수 있는 자동 용접기를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 위 과제에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제들은 통상의 기술자(본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자)라면 아래의 기재로부터 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 용접 대상에 용접 부위(맞댐 부위)를 따라 설치되는 주행 레일과; 상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하도록 결합된 캐리지(carriage)와; 상기 캐리지에 위빙 장치에 의하여 위빙 운동 가능하게 장착되고, 상기 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치와; 상기 캐리지에 볼 조인트(ball joint)에 의하여 장착되며, 상기 용접 토치의 케이블을 지지하는 케이블 클램프(cable clamp)를 포함하는 자동 용접기가 제공된다. 참고로, 상기 주행 레일은 길이 방향을 기준으로 좌우 상하에 각각 경사면이 마련되고, 상기 캐리지는 상기 주행 레일의 4개 경사면에 각각 구름 운동 가능하도록 접촉되는 4개의 구름 부재를 1조로 하는 구름 유닛(예를 들어, 롤러)을 복수 조 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 용접기는 상기 캐리지를 이동시키는 캐리지 주행 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 용접기의 위빙 장치는 상기 캐리지에 LM 가이드에 의하여 이 캐리지의 주행 방향에 대하여 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 상기 용접 토치가 장착된 위빙 부재와; 상기 LM 가이드를 구성하는 고정 부재에 상기 LM 가이드의 길이를 따라 마련된 래크와; 상기 위빙 부재에 상기 래크와 맞물리도록 마련된 피니언과; 상기 피니언을 회전시키는 위빙 구동 모터를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 LM 가이드는 위빙 운동 방향을 기준으로 좌우에 각각 적어도 하나씩 배치되고, 상기 래크는 상기 양쪽의 LM 가이드 사이에 위치하도록 어느 하나의 LM 가이드에 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 용접기의 용접 토치는 상기 위빙 장치에 위치 조절 기구에 의하여 상기 캐리지의 주행 방향을 기준으로 좌우로의 위치 조절이 가능하게 장착될 수 있다. 그리고, 상기 위치 조절 기구는 상기 위빙 장치에 장착된 고정 부재와; 한쪽 단부는 상기 고정 부재의 한쪽 단부에 상기 캐리지의 주행 방향을 기준으로 좌우로의 회전운동이 가능하도록 연결되며, 다른 쪽 단부에는 상기 용접 토치가 장착된 가동 부재와; 상기 고정 부재와 가동 부재 사이에 개재되어 상기 고정 부재에 대하여 상기 가동 부재가 이격되도록 탄성력을 부여하는 탄성 부재(바람직하게는, 압축 코일 스프링)와; 사용자의 조작에 따라 상기 고정 부재에 대한 상기 가동 부재의 이격 거리를 조절하는 조절 수단을 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 고정 부재는 높이 조절 기구에 의하여 상기 위빙 장치에 상기 캐리지에 대한 상기 용접 토치의 높낮이 조절이 가능하도록 장착될 수 있다. 또는, 상기 고정 부재는 각도 조절 기구에 의하여 상기 위빙 장치에 상기 용접 부위에 대한 상기 용접 토치의 전후진 각도 조절이 가능하도록 장착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 용접 대상에 용접 부위를 따라 설치되는 주행 레일과; 상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리지와; 상기 캐리지에 위빙 장치에 의하여 위빙 운동 가능하게 장착되며, 상기 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치를 포함하고, 상기 위빙 장치는 상기 캐리지에 LM 가이드에 의하여 이 캐리지의 주행 방향에 대하여 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 상기 용접 토치가 장착된 위빙 부재와; 상기 LM 가이드를 구성하는 고정 부재에 상기 LM 가이드의 길이를 따라 마련된 래크와; 상기 위빙 부재에 상기 래크와 맞물리도록 마련된 피니언과; 상기 피니언을 회전시키는 위빙 구동 모터를 포함하는 자동 용접기가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 용접 대상에 용접 부위를 따라 설치되는 주행 레일과; 상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리지와; 상기 캐리지에 장착되어 이 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치를 포함하되, 상기 캐리지에 대한 상기 용접 토치의 높낮이를 조절하는 높이 조절 기구와; 이 높이 조절 기구에 연결되어 상기 용접 부위에 대한 상기 용접 토치의 전후진 각도를 조절하는 각도 조절 기구와; 이 각도 조절 기구에 연결되어 상기 캐리지의 주행 방향을 기준으로 좌우로의 상기 용접 토치의 위치를 조절하는 위치 조절 기구에 의하여, 상기 용접 토치는 높이, 각도 및 좌우 위치가 조절되고, 상기 높이 조절 기구는 상기 캐리지에 장착되며, 상기 용접 토치는 상기 위치 조절 기구에 장착된 자동 용접기가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 용접 대상에 용접 부위를 따라 설치되는 주행 레일과; 상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리지와; 상기 캐리지에 각조 조절 기구에 의하여 상기 용접 부위에 대한 전후진 각도 조절이 가능하게 장착되고, 상기 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치를 포함하는 자동 용접기가 제공된다.

위 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예(발명을 실시하기 위한 구체적인 내용)나 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이고, 나아가서는 위 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단 이외에도 다양한 과제의 해결 수단이 이하에서 추가로 제시될 것이다.

본 발명은, 래크(rack)와 피니언(pinion) 등의 간단한 구조들을 통하여 정속 주행 및 주행 시의 슬립(slip) 현상을 방지할 수 있고, 주행 레일의 횡단면이 육각형 또는 팔각형 구조를 가져 캐리지의 이탈 방지 및 안정적인 주행을 보장할 수 있다는 효과 등이 있다. 그리고, 용접 토치의 위빙 및 높낮이 조절과 같은 동작 이외에 용접 토치의 좌우 위치 조절 및 전후진 각도 조절이 가능하므로 용접 토치의 위치나 자세를 현장에서 용이하게 조절할 수 있으며, 위빙 시 용접 토치의 토치 케이블에 대한 유동을 보장하므로 용접 토치의 위빙 운동이 토치 케이블과 주변 구성과의 간섭으로 비원활해짐을 방지할 수 있다는 효과 등이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 용접기를 도시한 사시도이다.
도 2는 상기 자동 용접기의 케이블 클램프를 도시한 측단면도이다.
도 3 및 도 4는 상기 자동 용접기의 캐리지 주행 장치를 도시한 측단면도 및 저면도이다.
도 5는 상기 자동 용접기의 높이 조절 기구를 도시한 측단면도이다.
도 6은 상기 자동 용접기의 각도 조절 기구를 도시한 측면도이다.
도 7은 상기 자동 용접기의 각도 조절 기구 및 토치 클램프를 도시한 횡단면도이다.
도 8은 상기 위빙 장치가 도시된 구성도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 용접기(1)는 주행 레일(10), 캐리지(20), 피니언 탈착 모듈(30), 케이블 클램프(40), 캐리지 주행 장치(50), 위빙 장치(60), 위치-각도 조절 장치(70), 토치 클램프(80) 및 컨트롤러(도시되지 않음)를 포함한다.

도 1, 도 3을 참조하면, 주행 레일(10)은 용접 대상의 용접 부위(맞댐 부위)를 따라 설치되고, 횡단면이 납작한 팔각형의 구조를 가지도록 형성되어 길이 방향을 기준으로 좌우의 상하에 각각 경사면이 마련되는 한편, 그 길이 방향의 좌측 또는 우측에는 주행용 래크(12)가 길이 방향을 따라 일체로 형성되거나 결합된다.

그리고, 주행 레일(10)은 용접 대상의 용접 부위와 일정한 거리 이격되도록 용접 부위와 마주하는 부분(도 3에서 볼 때, 저면)에 이격 부재(14)가 일정한 간격으로 장착된다. 한편, 주행 레일(10)은 횡단면이 팔각형인 것으로 예시하였으나 육각형 등으로 변경 가능하다. 특히, 주행 레일(10)의 양쪽 상하의 경사면은 45ㅀ로 대칭 형성되는 것이 바람직하다.

캐리지(20)는 평편한 저면에 주행 레일(10)의 길이 방향과 평행한 홈(22)이 형성된다. 도 1에서 보아 주행용 래크(12) 쪽을 우측이라 하고, 그 반대쪽을 좌측이라 할 때에, 캐리지(20)의 우측에는 피니언 탈착 모듈(30)과 케이블 클램프(40)와 캐리지 주행 장치(50)가 설치되고, 캐리지(20)의 전방에는 위빙 장치(60)가 설치된다.

피니언 탈착 모듈(30)은 주행용 래크(12)에 이 주행용 래크(12)와 짝을 이루는 주행용 피니언(52)(캐리지 주행 장치(50)를 구성한다)이 맞물리게 하거나 이 맞물림이 해제되도록 하는 것인바, 회전 플레이트(32) 및 탈착 조작 수단(34)을 포함한다.

회전 플레이트(32)는 상하 방향의 축선을 중심으로 회전 운동을 하도록 그 앞쪽이 캐리지(20)의 상부에 힌지 결합됨과 아울러, 뒤쪽에는 이 앞쪽의 힌지를 중심으로 하는 호형 슬롯(32a)이 마련되어 이 슬롯(32a)을 통하여 캐리지(20)의 상부에 힌지 결합되는바, 앞쪽의 힌지를 중심으로 좌우 방향으로 일정한 각도 회전된다. 즉, 슬롯(32a)에 의하여 회전이 제한되는 것이다.

주행용 피니언(52)은 상기 회전 플레이트(32)에 이 회전 플레이트(32)의 회전 방향에 따라 주행용 래크(12)와 맞물리거나 맞물림이 해제될 수 있도록 장착된다. 이것을 위해서는, 캐리지(20)에는 회전 플레이트(32)와 대향하고 회전 플레이트(32)의 앞쪽 힌지를 중심으로 하는 호형 슬롯을 마련하고, 주행용 피니언(52)은 이러한 캐리지(20)의 슬롯을 통하여 회전 플레이트(32)에 장착하는 것이 바람직하다.

탈착 조작 수단(34)은 회전 플레이트(32)의 회전 조작을 위한 손잡이의 역할을 하는 한편, 주행용 피니언(52)이 주행용 래크(12)와 맞물린 때 이 맞물린 상태를 유지시키는 로크 장치의 역할을 한다. 이 같은 탈착 조작 수단(34)은 로크 핀을 갖춘 손잡이 부재를 포함하는데, 이 손잡이 부재는 회전 플레이트(32)에 승강 가능하게 장착되고 주행용 래크(12)와 주행용 피니언(52)이 맞물린 때 하강시키면 로크 핀이 캐리지(20)에 마련되어 있는 로크 구멍에 삽입된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 케이블 클램프(40)는 캐리지(20)의 우측 최후방에 설치된다. 케이블 클램프(40)는 용접 토치(T)에 연결된 토치 케이블(C)을 지지하는 것인바, 볼 조인트(42), 상하 클램프 홀더(44,46) 및 홀더 체결 수단(48)을 포함한다.

볼 조인트(42)는 구 형태의 하단이 상기 캐리지(20)의 우측 최후방에 형성된 구 홈 내에 삽입 지지되어 회전이 자유롭다.

상하의 두 클램프 홀더(44,46)는 서로 대향하는 부분에 토치 케이블(C)의 외주를 감쌀 수 있도록 반원형의 홈이 수평 방향으로 각각 형성되고 볼 조인트(42)의 상단이 하부 클램프 홀더(46)의 저면에 연결된다. 홀더 체결 수단(48)은 외주에 수나사가 형성된 볼트 타입의 로드를 가진다. 상하 클램프 홀더(44,46)는 그 반원 홈이 정면으로 마주하여 일치하는 때 서로 일치되는 체결 홀을 가지고, 홀더 체결 수단(48)은 그 볼트 타입의 로드가 상하 클램프 홀더(44,46)의 일치된 체결 홀에 삽입, 나사 결합된다.

도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상기 캐리지 주행 장치(50)는 캐리지(20)가 주행 레일(10)을 따라 이동할 수 있게 구동시키는 것인바, 주행용 피니언(52)과 캐리지 구동 모터(54)(이하, 제1 구동 모터)와 구름 부재(56)(이하, 롤러)를 포함한다.

주행용 피니언(52)은 주행용 래크(12)와 이[齒]가 서로 맞물리도록 직립 형태로 배치된다. 이 때, 주행용 피니언(52)은 상기 캐리지(20)의 홈(22) 내에 앞뒤로 구비된 롤러(56)의 중심에 배치되는 것이 바람직하다.

제1 구동 모터(54)는 회전 플레이트(32)의 상면에 설치되어 직립한 구동축 상에 장착된 주행용 피니언(52)을 구동시킨다.

롤러(56)는 캐리지(20)의 홈(22) 내에 앞뒤로 4개씩 2열 배치되어 총 8개 구비하되, 배치 각도는 중심인 수평선을 기준으로 45ㅀ씩 경사지도록 하는 것이 주행 레일(10)의 양측면 각도가 45ㅀ인 것을 감안할 때 바람직하다.

특히, 롤러(56) 중 우측에 배치된 4개는 고정식이다. 롤러(56) 중 좌측에 배치된 4개는 캐리지(20)의 좌측벽에 관통되면서 나사 결합된 간격 조절 로드(58)의 체결 정도에 따라 롤러(56) 중 우측 4개와의 간격이 조절된다. 이에 따르면, 간격 조절 로드(58)는 주행 레일(10)과 롤러(56)의 결합 및 그 해제에 이용 가능하고 주행 레일(10)의 너비에 따라 좌우 롤러(56)의 간격을 조절할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 위빙 장치(60)는 상기 캐리지(20) 상에 설치되어 위치-각도 조절 장치(70) 및 토치 클램프(80)를 위빙시킨다. 위빙 장치(60)는 위빙 부재(62), LM 가이드(64), 위빙용 래크(66a), 위빙용 피니언(66b), 위빙 구동 모터(68)(이하, 제2 구동 모터)를 포함한다.

위빙 부재(62)는 플레이트 타입이고 캐리지(20)의 전방 상면에 배치된다. 도 8에 도시된 바와 같이, LM 가이드(64)는 가동체인 LM 블록(64-1) 및 고정체인 가이드 레일(64-2)을 가지고 캐리지(20)와 위빙 부재(62) 사이에 구비되어 위빙 부재(62)의 이동 방향을 안내하는 한편, 2개를 2열 또는 4개를 2열로 배치 가능하다.

여기에서, 위빙용 래크(66a)는 캐리지(20)에 장착된 가이드 레일(64-2)에 주행 레일(10)과 직교 방향으로 설치된다. 위빙용 피니언(66b)은 위빙 부재(20)에 위빙용 래크(66a)와 치합되도록 직립한 형태로 배치된다. 그리고, 제2 구동 모터(68)는 위빙 부재(62)의 상면에 직립하도록 설치한 구동축 상에 고정된 위빙용 피니언(66b)을 구동시킨다.

위치-각도 조절 장치(70)는 토치 클램프(80)의 높낮이, 각도, 좌우 방향으로의 위치 따위를 조절하기 위한 높이 조절 기구(710), 각도 조절 기구(720) 및 좌우 위치 조절 기구(730)를 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 용접 부위에 대한 토치 클램프(80)의 높낮이를 조절하기 위한 높이 조절 기구(710)는 프레임(712), 가이드(714), 승강 부재(716) 및 사용자가 직접 조작하는 승강 조작 수단(718)을 포함한다.

높이 조절 기구(710)의 프레임(712)은 위빙 부재(62)의 좌측 끝 부분에 마운팅 유닛에 의하여 세워져 있도록 장착되고 사각형 틀의 구조를 가지도록 형성된다. 높이 조절 기구(710)의 가이드(714)는 프레임(712)의 상하 두 가로재에 상, 하단이 각각 지지되고 서로 나란한 좌측 및 우측 안내 부재로 구성된다. 승강 부재(716)는 가이드(714)의 안내에 따라 승강 가능하게 장착된다. 이 같은 승강 부재(716)는 가이드(714)의 좌, 우측 안내 부재가 각각 삽입되는 안내 홀을 가지는 한편, 이 안내 홀 사이에 이 안내 홀과 나란한 체결 홀이 마련된다.

한편, 승강 조작 수단(718)은 프레임(712)의 두 가로재 중 상부의 것에 좌우로의 회전이 가능하도록 상하 방향으로 관통되고, 이렇게 장착된 상태로 승강 부재(716)의 체결 홀과 나사 결합된다. 물론 이를 위하여, 승강 부재(716)의 체결 홀은 내주에 암나사가 마련되고, 승강 조작 수단(718)은 수나사가 형성된 스크루 로드를 가져, 승강 부재(716)는 승강 조작 수단(718)을 회전시키면 가이드(714)를 따라 승강된다.

참고로, 승강 조작 수단(718)은 사용자가 직접 조작하는 것이 아닌, 모터 등의 동력원으로부터의 동력을 이용하여 회전되게 할 수 있다.

도 6a, 6b에 도시된 바와 같이, 용접 부위에 대한 토치 클램프(80)의 전후진 각도를 조절하는 데에 사용되는 각도 조절 기구(720)는 승강 부재(716)에 장착되어 이 승강 부재(716)와 함께 승강하는 마운팅 부재(722)를 포함하고, 이 밖으로는 각도 조작 수단(724), 캠 부재(726) 및 상하 회동 부재(732)를 더 포함한다.

마운팅 부재(722)는 좌측으로 돌출된 수평한 고정 축(722a)을 가진다. 상하 회동 부재(732)는 고정 축(722a)에 일단 부분이 이 고정 축(722a)을 중심으로 회전 가능하도록 장착된다. 이를 위하여 상하 회동 부재(732)는 고정 축(722a)이 삽입되는 축 구멍(732a)을 가진다. 한편, 이 상하 회동 부재(732)는 그 일단 부분에 수평한 캠 축(732b)이 좌측으로 돌출된다. 이 캠 축(732b)은 상하 회동 부재(732)의 타단 부분과의 사이에 축 구멍(732a)이 위치하도록 배치된다.

각도 조작 수단(724)은 마운팅 부재(722)에 상하 방향의 축선을 중심으로 회전 가능하게 장착되고 수나사가 형성된 스크루 로드를 가진다. 캠 부재(726)는, 한 쪽은 각도 조작 수단(724)의 스크루 로드와 나사 결합 방식으로 결합되고, 다른 쪽에는 캠 축(732b)이 삽입되는 슬롯(726a)이 마련된다. 이 때, 캠 부재(726)의 슬롯(726a)은 캠 축(732b)에 대하여 수직 방향으로 길어, 캠 부재(726)는 각도 조작 수단(724)을 회전시키면 이 각도 조작 수단(724)의 회전 방향에 따라 승강되고, 상하 회동 부재(732)는 이 캠 부재(726)의 승강 방향에 따라 상하로 회전된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 캐리지(20)의 주행 방향에 대한 수직 방향인 좌우로 토치 클램프(80)의 위치를 조절하기 위한 좌우 위치 조절 기구(730)는 상하 회동 부재(732)에 장착된 좌우 회동 부재(734), 탄성 부재인 스프링(738)(바람직하게는, 코일 스크링) 및 위치 조작 수단(736)을 포함한다.

상하 회동 부재(732)와 좌우 회동 부재(734)는 둘 모두 바(bar)의 구조를 가지도록 형성된다. 상하 회동 부재(732)와 좌우 회동 부재(734)는 타단 부분이 힌지 방식에 의하여 상하 회동 부재(732)에 대하여 좌우 회동 부재(734)가 상하 방향 축선을 중심으로 회전 가능하게 서로 결합되어, 좌우 회동 부재(734)는 상하 회동 부재(732)에 대하여 좌우로 회전될 수 있다. 이에 따르면, 좌우 위치 조절 시에는 상하 회동 부재(732)가 고정 부재의 역할을 하고 좌우 회동 부재(734)가 가동 부재의 역할을 한다.

상하 회동 부재(732)와 좌우 회동 부재(734)는 일단 부분의 대향하는 내측에 스프링 홈이 각각 마련되고, 스프링(738)은 상하 및 좌우 회동 부재(732,734)의 스프링 홈에 양단 부분이 각각 삽입, 지지된다.

위치 조작 수단(736)은 외주에 수나사가 형성된 스크루 로드(736a) 및 이 스크루 로드(736a)와 나사 결합이 되는 손잡이 너트(736b)로 구성된다. 위치 조작 수단(736)의 스크루 로드(736a)는 상하 회동 부재(732)에 일단 부분이 좌우 방향으로 회전 가능하도록 연결되고, 이 상태로 좌우 회동 부재(734)에 관통된다. 좌우 회동 부재(734)는 위치 조작 수단(736)의 스크루 로드(736a)가 관통되는 슬롯을 가지고, 이 좌우 회동 부재(734)의 슬롯에 관통된 스크루 로드(736a)의 타단 부분에는 손잡이 너트(736b)가 결합된다. 상하 회동 부재(732)는 스크루 로드(736a)의 원활한 힌지 연결을 위한 수용 홈을 가진다. 그리고, 좌우 회동 부재(734)는 그 슬롯이 스크루 로드(736a)를 좌우로 회전시킬 수 있도록 길게 형성된다.

용접 토치(T)를 클램핑하는 토치 클램프(80)는 좌우 회동 부재(734)에 장착된다. 토치 클램프(80)는 서로 짝을 이루는 제1과 제2의 두 클램프 홀더(82,84) 및 클램핑 조작 수단(86)을 포함한다.

제1 클램프 홀더(82)는 좌우 회동 부재(734)의 일단 부분에 브래킷에 의하여 장착되어 이 좌우 회동 부재(734)와 함께 좌우 방향으로 회전된다. 제1과 제2의 두 클램프 홀더(82,84)는 일단 부분이 서로 힌지 결합되어, 제2 클램프 홀더(84)는 제1 클램프 홀더(82)에 대하여 회전 운동을 할 수 있다.

제1과 제2의 두 클램프 홀더(82,84)는 마주하는 부분에 서로 짝을 이루어 용접 토치(T)를 용접 가능하게 클램핑하는 클램핑 홈이 각각 형성된다.

클램핑 조작 수단(86)은 외주에 수나사가 형성된 스크루 로드(86a) 및 이 스크루 로드(86a)와 나사 결합이 되는 손잡이 너트(86b)를 가진다. 클램핑 조작 수단(86)의 스크루 로드(86a)는 그 일단 부분이 제1 클램프 홀더(82)의 타단 부분에 힌지 결합되고, 제2 클램프 홀더(84)의 타단에는 제1 클램프 홀더(82)에 힌지 결합된 스크루 로드(86a)가 위치할 수 있게 하는 홈부가 마련되며, 제2 클램프 홀더(84)의 홈부에 위치한 스크루 로드(86a)의 타단 부분에는 손잡이 너트(86b)가 결합된다.

컨트롤러는 제1, 제2 구동 모터(54,68)의 작동 여부, 작동 방향이나 속도 등을 무선 또는 유선으로 제어한다.

다음에서는 본 발명에 따른 자동 용접기(1)를 구성하는 요소들 간의 결합 관계 등을 살펴보기로 한다.

용접 대상이 강관일 경우, 주행 레일(10)은 이 강관의 둘레를 둘러싸는 띠의 구조를 가지도록 형성된다. 용접 대상 또는 이 용접 대상의 용접 부위에 따라서는, 주행 레일(10)은 곡선형의 구조나 이 밖의 다양한 구조들을 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 주행 레일(10)은 하나가 아닌, 둘 이상의 단위 레일을 연결하거나 조합하여 사용할 수도 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 캐리지(20)는 그 저면에 마련된 홈(22)에 주행 레일(10)이 위치되고 캐리지 주행 장치(50)에 의하여 주행 레일(10)을 따라 정속으로 주행된다. 이 때, 주행 레일(10)은 좌우의 상하에 경사면이 각각 마련된 구조를 가지므로, 이 주행 레일(10)의 경사면과 각각 접촉되어 구름 운동을 하는 롤러(56)는 이탈(탈선)이 방지된다. 그리고, 앞쪽과 뒤쪽의 롤러(56) 사이의 중앙에 주행용 피니언(52)이 위치되므로, 캐리지(20)의 주행은 한층 안정적이게 된다.(특히, 강관과 같이 곡면을 가지는 용접 대상을 용접할 때에 더욱 안정감 있게 된다)

도 1을 참조하면, 피니언 탈착 모듈(30)의 회전 플레이트(32)는 앞쪽이 캐리지(20)의 우측 앞쪽 상면에 힌지 방식으로 결합되면서 뒤쪽에 형성된 슬롯에 의하여 캐리지(20)의 우측 뒤쪽 상면에 힌지 결합되어 앞쪽 힌지를 기점으로 슬롯(32a)의 거리만큼 회전이 가능하다. 이를 통하여 캐리지 주행 장치(50)의 제1 구동 모터(54)에 직결된 주행용 피니언(52)이 주행용 래크(12)과 분리(맞물림 해제) 가능한 알 수 있다. 나아가서, 탈착 조작 수단(34)은 회전 플레이트(32)에 탄지 결합되어 항시 하강하려는 하단이 캐리지(20)에 형성된 홈 내에 위치되어 있다가 위로 잡아당길 경우, 홈에서 이탈된 후 회전 플레이트(32)가 슬롯(32a) 각도 내에서 회전이 가능하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 케이블 클램프(40)는 캐리지(20) 상에 볼 조인트(42)로 결합되어 용접 토치(T)가 위빙 장치(60)을 통해 위빙 동작할 때, 연결에 의하여 같이 움직이는 토치 케이블(C)의 위빙 유격에 대한 여유 공간을 확보할 수 있다. 그리고, 볼 조인트(42)의 상단에 상하 클램프 홀더(44,46)가 구비되어 홀더 체결 수단(48)을 통하여 토치 케이블(C)의 클램핑이 가능하다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캐리지 주행 장치(50)는, 그 주행용 피니언(52)은 제1 구동 모터(54)에 직결되고, 이 상태로 캐리지(20)의 홈(22)에 위치한 주행용 래크(12)와 치합된다.

롤러(56)는 팔각형 형상인 주행 레일(10)의 양측면 상하 경사면에 앞뒤로 구름 접촉한 상태이다. 즉, 주행 레일(10)의 단면 형상이 수평 중심선을 기준으로 양측면 상하에 45ㅀ의 경사면을 가진 팔각형으로 형성되므로 각각의 경사면마다 각각의 롤러(56)가 구름 접촉하게 되는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 위빙 장치(60)는 캐리지(20)의 전방 상부에 위빙 부재(62)가 LM 가이드(64)로 연결, 장착되어 LM 가이드(64)를 따라 이동되게 하고, 위빙 부재(62)의 상면에 구동축에 위빙용 피니언(66b)이 장착된 제2 구동 모터(68)가 설치되며, 위빙용 피니언(66b)이 치합될 수 있도록 캐리지(20)의 상면에 위빙용 래크(66a)가 위빙 부재(62)의 진행 방향과 평행하게 배치된다.

도 5와 같이, 높이 조절 기구(710)에 있어서, 그 프레임(712)의 경우에는 위빙 부재(62)에 장착된다. 그리고, 그 승강 부재(716)는 프레임(712)에 지지된 가이드(714)를 따라 정확하게 승강 운동을 한다. 이 때, 승강 부재(716)의 승강 방향은 프레임(712)에 회전 가능하게 관통된 상태에서 승강 부재(716)와 나사 결합된 승강 조작 수단(718)의 스크루 로드의 회전 방향에 따라 결정된다.

도 6과 같이, 각도 조절 기구(720)에서, 승강 부재(716)에 장착된 마운팅 부재(722)의 고정 축(722a)은 상하 회동 부재(732)의 축 구멍(732a)에 결합된다. 그리고, 상하 회동 부재(732)는 그 캠 축(732b)이 캠 부재(726)의 슬롯(726a)에 삽입되고, 이 캠 부재(726)는 각도 조작 수단(724)의 스크루 로드와 나사 결합된다.

도 7과 같이, 좌우 위치 조절 기구(730)에서, 고정 부재의 역할을 하는 상하 회동 부재(732)에는 가동 부재의 역할을 하는 좌우 회동 부재(734)가 좌우 회전 운동 가능하게 연결되고, 스프링(738)은 상하 회동 부재(732)에 대하여 좌우 회동 부재(734)가 이격되도록 상하 회동 부재(732)와 좌우 회동 부재(734)의 사이에서 탄성력을 부여한다. 좌우 회동 부재(734)는 위치 조작 수단(736)의 조작에 따라 상하 회동 부재(732)에 대하여 이격 또는 접근된다. 이 때, 상하 회동 부재(732)에 대한 좌우 회동 부재(734)의 접근은 위치 조작 수단(736)의 스크루 로드(736a)에 결합된 손잡이 너트(736b)를 회전시켜서 죄면 된다.

토치 클램프(80)는, 제1 클램프 홀더(82)는 좌우 회동 부재(734)에 브래킷을 통하여 장착되고, 제2 클램프 홀더(84)는 짝을 이루는 제1 클램프 홀더(82)와 클램핑 가능하게 힌지 결합되며, 용접 토치(T)에 대한 제1, 2 클램프 홀더(82,84)의 클램핑과 그 해제는 클램핑 조작 수단(86)에 의하여 이루어진다. 이 때, 클램핑은 닫은 제1, 2 클램프 홀더(82,84) 사이에 용접 토치(T)를 두고 제2 클램프 홀더(84)의 홈부에 클램핑 조작 수단(86)의 스크루 로드(86a)를 위치시킨 상태에서, 손잡이 너트(86)를 회전시켜서 죄면 된다.

본 발명에 따른 자동 용접기(1)는 다음과 같이 작동한다.

우선, 용접 대상에 용접 대상의 용접 부위를 따라 주행 레일(10)을 설치하는 한편, 간격 조절 로드(58)를 조작하여 캐리지(20)의 홈(22) 내에 있는 롤러(56) 중 좌측의 것들을 이동시켜 우측의 것들로부터 이격시킨다.

다음, 주행 레일(10)의 우측 두 경사면에 우측 롤러(56)를 접촉시키는 것과 동시에, 주행용 래크(12)와 주행용 피니언(52)이 맞물리게 한 상태에서, 간격 조절 로드(58)를 조작하여 좌측 롤러(56)가 주행 레일(10)의 좌측 두 경사면에 접촉되도록 이동시킨다.

그 다음, 용접 토치(T)를 토치 클램프(80)에 의하여 클램핑하고, 이 용접 토치(T)에 연결된 토치 케이블(C)을 케이블 클램프(40)로 클램핑한 뒤, 높이 조절 기구(710)의 승강 조작 수단(718)에 의하여 토치 클램프(80)를 승강시켜 용접 부위에 용접 토치(T)를 용접 가능하도록 위치시킨다.

여기에서, 용접 토치(T)는 위빙 장치(60)에 의하여 위빙이 가능하고, 케이블 클램프(40)는 캐리지(20)에 볼 조인트(42)에 의하여 장착되므로, 토치 케이블(C)은 용접 토치(T)의 위빙 시 이 위빙 운동에 따른 꼬임이나 엉킴 없이 볼 조인트(42)의 회전 자재 작용에 따라 자유롭게 유동한다.

다음, 용접 부위의 용접을 위하여 컨트롤러를 조작하면, 컨트롤러의 조작 신호가 제1 구동 모터(54)에 입력되면서 이 제1 구동 모터(54)와 연결된 주행용 피니언(52)이 주행용 래크(12)를 따라 정속으로 이동되기 시작한다.

그 다음, 이에 따라 캐리지(20)가 주행하기 시작하면, 컨트롤러의 조작 신호가 제2 구동 모터(68)에 입력되고, 구동축에 연결된 위빙용 피니언(66b)이 캐리지(20) 상에 위치 고정된 위빙용 래크(66a)를 따라 설정 피치만큼 왕복 이동하면서 위빙 작동하고 이에 용접이 진행된다. 이 때, 용접 피치는 미리 값이 설정된 상태로 컨트롤러의 조작에 의하여 얼마든지 조절 가능하다.

한편, 각도 조절 기구(720)와 좌우 위치 조절 기구(730)의 경우에는 필요 시에 사용, 용접 토치(T)의 전후진 각도와 좌우 위치를 조절할 수 있다.

용접 토치(T)의 전후진 각도는 각도 조작 수단(724)의 스크루 로드를 회전시키면 변경되는바, 캠 부재(726)는 나사 결합된 각도 조작 수단(724)의 스크루 로드 회전 방향에 따라 상승되거나 하강되고, 이에 따라 캠 축(732b) 또한 이러한 캠 부재(726)와 동일한 방향으로 승강 운동을 하며, 캠 축(732b)이 마련된 상하 회동 부재(732)는 그 축 구멍(732a)에 삽입된 마운팅 부재(722)의 고정 축(722a)을 중심으로 하여 상하 방향으로 회전된다.

용접 토치(T)의 좌우 위치는 위치 조작 수단(736)의 손잡이 너트(736b)를 조작, 스크루 로드(736a)를 회전시키면 이 스크루 로드(736a)의 회전 방향에 따라 좌우 회동 부재(734)가 좌우 방향으로 회전되면서 변경된다. 보다 자세히는, 좌우 회동 부재(734)는 손잡이 너트(736b)를 죄면 스프링(738)의 탄성력을 극복하면서 상하 회동 부재(732)에 대하여 접근되고, 이와 반대로 손잡이 너트(736b)를 풀면 스프링(738)의 복원력에 의하여 상하 회동 부재(732)에 대하여 이격된다.

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

1 : 자동 용접기 10 : 주행 레일
12 : 주행용 래크 20 : 캐리지
30 : 피니언 탈착 모듈 40 : 케이블 클램프
42 : 볼 조인트 50 : 캐리지 주행 장치
60 : 위빙 장치 62 : 위빙 부재
64 : LM 가이드 66a : 위빙용 래크
66b : 위빙용 피니언 68 : 위빙 구동 모터
70 : 위치-각도 조절 장치 710 : 높이 조절 기구
720 : 각도 조절 기구 722 : 마운팅 부재
724 : 각도 조작 수단 730 : 좌우 위치 조절 기구
732 : 상하 회동 부재 734 : 좌우 회동 부재
736 : 위치 조작 수단 80 : 토치 클램프

Claims

용접 대상에 용접 부위를 따라 설치되는 주행 레일과;
상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리지와;
상기 캐리지에 위빙 장치에 의하여 위빙 운동 가능하게 장착되고, 상기 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치와;
상기 캐리지에 볼 조인트에 의하여 장착되며, 상기 용접 토치의 케이블을 지지하는 케이블 클램프를 포함하는 자동 용접기.
청구항 1에 있어서,
상기 캐리지를 이동시키는 캐리지 주행 장치를 더 포함하는 자동 용접기.
청구항 1에 있어서, 상기 위빙 장치는,
상기 캐리지에 LM 가이드에 의하여 이 캐리지의 주행 방향에 대하여 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 상기 용접 토치가 장착된 위빙 부재와;
상기 LM 가이드를 구성하는 고정 부재에 상기 LM 가이드의 길이를 따라 마련된 래크와;
상기 위빙 부재에 상기 래크와 맞물리도록 마련된 피니언과;
상기 피니언을 회전시키는 위빙 구동 모터를 포함하는 자동 용접기.
청구항 3에 있어서,
상기 LM 가이드는 위빙 운동 방향을 기준으로 좌우에 각각 적어도 하나씩 배치되고,
상기 래크는 상기 양쪽의 LM 가이드 사이에 위치하도록 어느 하나의 LM 가이드에 마련된 자동 용접기.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 토치는 상기 위빙 장치에 위치 조절 기구에 의하여 상기 캐리지의 주행 방향을 기준으로 좌우로의 위치 조절이 가능하게 장착되고,
상기 위치 조절 기구는,
상기 위빙 장치에 장착된 고정 부재와;
한쪽 단부는 상기 고정 부재의 한쪽 단부에 상기 캐리지의 주행 방향을 기준으로 좌우로의 회전운동이 가능하도록 연결되며, 다른 쪽 단부에는 상기 용접 토치가 장착된 가동 부재와;
상기 고정 부재와 가동 부재 사이에 개재되어 상기 고정 부재에 대하여 상기 가동 부재가 이격되도록 탄성력을 부여하는 탄성 부재와;
사용자의 조작에 따라 상기 고정 부재에 대한 상기 가동 부재의 이격 거리를 조절하는 조절 수단을 포함하는 자동 용접기.
청구항 5에 있어서,
상기 고정 부재는 높이 조절 기구에 의하여 상기 위빙 장치에 상기 캐리지에 대한 상기 용접 토치의 높낮이 조절이 가능하게 장착된 자동 용접기.
청구항 5에 있어서,
상기 고정 부재는 각도 조절 기구에 의하여 상기 위빙 장치에 상기 용접 부위에 대한 상기 용접 토치의 전후진 각도 조절이 가능하게 장착된 자동 용접기.
용접 대상에 용접 부위를 따라 설치되는 주행 레일과;
상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리지와;
상기 캐리지에 위빙 장치에 의하여 위빙 운동 가능하게 장착되며, 상기 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치를 포함하고,
상기 위빙 장치는,
상기 캐리지에 LM 가이드에 의하여 이 캐리지의 주행 방향에 대하여 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되고, 상기 용접 토치가 장착된 위빙 부재와;
상기 LM 가이드를 구성하는 고정 부재에 상기 LM 가이드의 길이를 따라 마련된 래크와;
상기 위빙 부재에 상기 래크와 맞물리도록 마련된 피니언과;
상기 피니언을 회전시키는 위빙 구동 모터를 포함하는 자동 용접기.
용접 대상에 용접 부위를 따라 설치되는 주행 레일과;
상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리지와;
상기 캐리지에 장착되어 이 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치를 포함하되,
상기 캐리지에 대한 상기 용접 토치의 높낮이를 조절하는 높이 조절 기구와; 이 높이 조절 기구에 연결되어 상기 용접 부위에 대한 상기 용접 토치의 전후진 각도를 조절하는 각도 조절 기구와; 이 각도 조절 기구에 연결되어 상기 캐리지의 주행 방향을 기준으로 좌우로의 상기 용접 토치의 위치를 조절하는 위치 조절 기구에 의하여, 상기 용접 토치는 높이, 각도 및 좌우 위치가 조절되고,
상기 높이 조절 기구는 상기 캐리지에 장착되며,
상기 용접 토치는 상기 위치 조절 기구에 장착된 자동 용접기.
용접 대상에 용접 부위를 따라 설치되는 주행 레일과;
상기 주행 레일에 이 주행 레일을 따라 이동 가능하게 결합된 캐리지와;
상기 캐리지에 각조 조절 기구에 의하여 상기 용접 부위에 대한 전후진 각도 조절이 가능하게 장착되고, 상기 캐리지와 함께 이동하면서 상기 용접 부위를 용접하는 용접 토치를 포함하는 자동 용접기.