KR20120133188A - 관재 용접장치 - Google Patents

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KR20120133188A
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Abstract

본 발명은 관재 용접장치에 관한 것으로서, 특히, 판재의 작업 대상물을 용접하여 관재로 성형할 수 있고, 고급재질의 작업 대상물을 용이하게 용접할 수 있는 관재 용접장치에 관한 것이다.
본 발명은, 단부가 서로 맞닿도록 판재의 작업 대상물을 지지하는 지그와, 작업 대상물의 단부에 아크 및 비활성가스를 공급하는 토치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치를 제공한다.

Description

관재 용접장치 {WELDING APPARATUS FOR PIPE}
본 발명은 관재 용접장치에 관한 것으로서, 특히, 판재의 작업 대상물을 용접하여 관재로 성형할 수 있고, 고급재질의 작업 대상물을 용이하게 용접할 수 있는 관재 용접장치에 관한 것이다.
일반적인 자전거의 프레임은, 다이아몬드형 프레임과 십자형 프레임이 있으며, 다이아몬드형 프레임은 삼각형 틀과 한 쌍의 포크로 이루어져 있다.
삼각형 틀의 상부에 위치되는 주파이프에는 운전자가 탑승할 수 있도록 안장이 설치되고, 삼각형 틀의 양측 단부로부터 하측 방향으로 연장되어 삼각형을 이루는 받침파이프에는 바퀴에 동력을 제공하는 페달이 설치된다.
주파이프로부터 전방 및 후방으로 연장되는 포크에는 바퀴가 설치되며, 페달과 바퀴 사이에 체인이 설치되므로 운전자가 안장에 앉아 페달을 회전시키면 페달의 동력이 체인을 따라 바퀴에 전달된다.
주파이프 및 받침파이프는 자전거의 종류에 따라 직선 모양 또는 곡선 모양으로 다양하게 제작되므로 파이프 모양의 관재를 밴딩하여 자전거의 프레임을 제작하는데 어려움이 있었다.
따라서 판재의 작업 대상물을 포밍하여 단면 형상이 원형을 이루도록 하고, 서로 대향되게 맞닿는 단부를 용접하여 다양한 모양의 관재를 제작하게 되었다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
일반적인 자전거의 프레임은 가볍고 단단하고 내부식성이 좋은 티타늄을 포함하는 고급재질의 판재를 용접하여 관재로 성형하기 때문에 용접이 어려운 티타늄의 특징에 의해 용접작업이 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 판재의 작업 대상물을 용접하여 관재로 성형할 수 있고, 고급재질의 작업 대상물을 용이하게 용접할 수 있는 관재 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 단부가 서로 맞닿도록 판재의 작업 대상물을 지지하는 지그와, 작업 대상물의 단부에 아크 및 비활성가스를 공급하는 토치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치를 제공한다.
또한, 상기 지그는, 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 구비되고 작업 대상물이 놓이는 안착부가 형성되는 지지대와, 상기 베이스프레임에 회전 가능하게 설치되고 상기 안착부에 놓이는 작업 대상물의 양측 단부가 서로 맞닿도록 작업 대상물을 가압하는 가압부와, 상기 베이스프레임에 구비되고 작업 대상물의 전단부 및 후단부를 덮는 고정대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안착부는, 상기 지지대 일측부에 형성되고 작업 대상물이 놓이는 제1지지부와, 상기 지지대 타측부에 형성되고 작업 대상물이 놓이는 제2지지부를 포함하고, 상기 제1지지부 및 상기 제2지지부는 상기 지지대의 중앙부 측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압부는, 상기 베이스프레임에 회전 가능하게 설치되고 상기 제1지지부 및 상기 제2지지부에 대향되는 제1가압부 및 제2가압부가 형성되는 가압편과, 상기 베이스플레임에 회전 가능하게 설치되고 상기 가압편에 회전력을 제공하는 레버와, 상기 레버의 조작력을 상기 가압편에 전달하는 링크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 작업 대상물의 내부에 비활성가스를 공급하는 가스주입부를 더 포함하고, 상기 가스주입부는, 상기 고정대에 형성되는 주입홀부와, 상기 주입홀부에 연결되고 비활성가스를 공급하는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토치부에는 상기 토치부에서 용접부위로 분사되는 비활성가스를 안내하는 난류방지부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 토치부를 따라 이동되고 용접부위에 비활성가스를 분사하는 가스공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 관재 용접장치는 용접작업이 진행되는 동안 작업 대상물의 단부가 서로 맞닿도록 가압되므로 용접부위가 냉각되기 전에 작업 대상물의 단부가 벌어지는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 관재 용접장치는 용접작업이 진행되는 동안 작업 대상물의 내부에 비활성가스가 충진되고 용접이 완료된 용접부위에 비활성가스가 분사되므로 용접부위가 냉각되기 전에 대기가 용접부위에 접촉되어 산화되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지그와 작업 대상물의 장착구조가 도시된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 구성이 도시된 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지그와 작업 대상물의 장착구조가 도시된 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지지대와 가압부 결합상태가 도시된 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지지대와 가압부 분리상태가 도시된 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 관재 용접장치의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지그와 작업 대상물의 장착구조가 도시된 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 구성이 도시된 측면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지그와 작업 대상물의 장착구조가 도시된 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지지대와 가압부 결합상태가 도시된 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 지지대와 가압부 분리상태가 도시된 구성도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치는, 단부가 서로 맞닿도록 판재의 작업 대상물(100)을 지지하는 지그(50)와, 작업 대상물(100)의 단부에 아크 및 비활성가스를 공급하는 토치부(70)를 포함한다.
자전거의 프레임을 이루는 관재는 가볍고 단단하고 내부식성이 좋은 티타늄을 포함하는 고급재질의 관재가 사용된다.
티타늄을 포함하는 판재의 작업 대상물(100)을 파이프 모양으로 밴딩한 후에 지그(50)에 안착시켜 작업 대상물(100)의 양측 단부가 서로 맞닿도록 가압하면서 토치부(70)를 통해 아크와 비활성가스를 공급하면 판재의 작업 대상물(100)의 양측 단부가 서로 접합되면서 관재를 이루게 된다.
용접작업이 종료된 후에도 지그(50)에 의해 작업 대상물(100)의 양측 단부가 서로 맞닿는 상태가 유지되므로 용접작동이 종료되고 작업 대상물(100)이 냉각되기 전에 작업 대상물(100)의 양측 단부가 벌어지는 것을 방지할 수 있게 된다.
지그(50)는, 베이스프레임(10)과, 베이스프레임(10)에 구비되고 작업 대상물(100)이 놓이는 안착부(22)가 형성되는 지지대(20)와, 베이스프레임(10)에 회전 가능하게 설치되고 안착부(22)에 놓이는 작업 대상물(100)의 양측 단부가 서로 맞닿도록 작업 대상물(100)을 가압하는 가압부(30)와, 베이스프레임(10)에 구비되고 작업 대상물(100)의 전단부 및 후단부를 덮는 고정대(40)를 포함한다.
판재의 작업 대상물(100)을 밴딩하여 단면 형상이 원과 유사한 모양을 이루도록 한 후에 지지대(20)의 안착부(22)에 작업 대상물(100)을 안착시킨 후에 가압부(30)를 조작하여 작업 대상물(100)의 양측 단부가 서로 맞닿도록 작업 대상물(100)의 둘레면을 가압한다.
이때, 작업 대상물(100)의 전단부와 후단부는 고정대(40)에 의해 덮여지므로 관재 모양으로 밴딩된 작업 대상물(100)의 내부가 대기와 차단되는 효과가 나타나게 된다.
안착부(22)는, 지지대(20) 일측부에 형성되고 작업 대상물(100)이 놓이는 제1지지부(24)와, 지지대(20) 타측부에 형성되고 작업 대상물(100)이 놓이는 제2지지부(26)를 포함하고, 제1지지부(24) 및 제2지지부(26)는 지지대(20)의 중앙부 측으로 경사지게 형성된다.
제1지지부(24)와 제2지지부(26)는 간격을 유지하도록 배치되므로 가압부(30)에 의해 작업 대상물(100)이 가압될 때에 곡면으로 이루어지는 작업 대상물(100)이 제1지지부(24)와 제2지지부(26)에 밀착될 수 있도록 한다.
제1지지부(24)와 제2지지부(26)의 형상이 경사면 또는 곡면으로 형성될 수 있으며, 제1지지부(24)와 제2지지부(26)의 형상에 따라 다양한 모양의 단면을 이루는 관재를 지지할 수 있게 된다.
가압부(30)는, 베이스프레임(10)에 회전 가능하게 설치되고 제1지지부(24) 및 제2지지부(26)에 대향되는 제1가압부(34) 및 제2가압부(36)가 형성되는 가압편(32)과, 베이스플레임에 회전 가능하게 설치되고 가압편(32)에 회전력을 제공하는 레버(38)와, 레버(38)의 조작력을 가압편(32)에 전달하는 링크(39)를 포함한다.
가압편(32)은 베이스프레임(10)에 구비되는 돌출부에 회전 가능하게 설치되고, 가압편(32)의 외측 단부에는 제1가압부(34)와 제2가압부(36)가 간격을 유지하며 배치된다.
레버(38)를 조작하여 가압편(32)을 지지대(20) 측으로 회전시키면 제1가압부(34)는 제1지지부(24)에 대향되게 배치되고 제2가압부(36)는 제2지지부(26)에 대향되게 배치된다.
제1가압부(34)와 제2가압부(36)는 중앙부 측으로 기울어지는 경사면을 이루므로 제1가압부(34) 및 제2가압부(36)가 제1지지부(24) 및 제2지지부(26)에 대향되게 배치되면 제1지지부(24), 제2지지부(26), 제1가압부(34) 및 제2가압부(36)에 의해 이루어지는 내부 공간이 원에 가까운 형상을 이루게 된다.
제1지지부(24), 제2지지부(26), 제1가압부(34) 및 제2가압부(36)에 의해 가압되는 작업 대상물(100)은 용접작업이 완료된 후에도 작업 대상물(100)의 양측 단부가 맞닿은 상태를 유지하게 된다.
따라서 용접작업이 완료된 후에 용접부위가 냉각되어 작업 대상물(100)의 양측 단부가 접합되기 전에 작업 대상물(100)의 양측 단부가 벌어지는 것을 방지할 수 있게 된다.
작업 대상물(100)의 내부에 비활성가스를 공급하는 가스주입부(42, 52)를 더 포함하고, 가스주입부(42, 52)는, 고정대(40)에 형성되는 주입홀부(42)와, 주입홀부(42)에 연결되고 비활성가스를 공급하는 공급관(52)을 포함한다.
용접작업이 진행되는 동안에 공급관(52)을 통해 비활성가스가 공급되면 주입홀부(42)를 통해 작업 대상물(100)의 내부에 비활성가스가 충진되므로 용접부위가 냉각되기 전에 대기와 접촉되어 산화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
토치부(70)에는 토치부(70)에서 용접부위로 분사되는 비활성가스를 안내하는 난류방지부(72)가 설치되므로 토치부(70)에서 공급되는 비활성가스가 용접부위 측으로 분사될 때에 대기와 석이지 않도록 하여 난류가 생성되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 용접작업이 진행되는 동안 공급관(52)을 따라 공급되는 비활성가스가 주입홀부(42)를 통해 작업 대상물(100)의 내부에 충진되고, 토치부(70)에서 분사되는 비활성가스가 작업 대상물(100)의 외벽에 분사된다.
난류방지부(72)는 깔때기 모양으로 형성되어 토치부(70)의 단부에 설치되므로 토치부(70)를 통해 분사되는 비활성가스가 토치부(70)의 외측으로 비산되지 않고 작업 대상물(100)의 용접부위에 분사될 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예는 토치부(70)를 따라 이동되고 용접부위에 비활성가스를 분사하는 가스공급부(80)를 더 포함한다.
가스공급부(80)는 토치부(70)가 설치되는 로봇암에 설치되고, 토치부(70)가 이동되는 경로를 따라 간격을 유지하며 이동되는 분사노즐(82)을 포함한다.
로봇암에 의해 토치부(70)가 이동되면서 용접작업을 진행할 때에 토치부(70)와 간격을 유지하며 분사노즐(82)이 이동되면서 비활성가스를 작업 대상물(100)의 용접부위에 분사하게 된다.
따라서 용접작업이 종료된 작업 대상물(100)의 용접부위에 비활성가스가 분사되면서 용접부위가 대기와 접촉되어 산화되는 것을 방지하므로 작업 대상물(100)의 양측 단부가 견고하게 접합될 수 있도록 한다.
본 실시예의 지그(50)는 자동화 라인에 설치되는 회전장치에 설치될 수 있으며 토치부(70) 및 분사노즐(82)이 로봇암에 설치되면, 회전장치 및 로봇암의 작동에 의해 지그(50)에 설치되는 작업 대상물(100)과 토치부(70) 및 분사노즐(82)이 다양한 각도로 제어될 수 있게 된다.
이는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 회전장치 및 로봇암에 대한 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 관재 용접장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 판재의 작업 대상물(100)을 밴딩하여 단면 형상이 원에 가깝도록 성형한 후에 안착부(22)에 작업 대상물(100)을 안착시키고 레버(38)를 조작하여 가압편(32)을 지지대(20) 측으로 회전시킨다.
레버(38)를 지지대(20) 측으로 회전시키면 베이스프레임(10)에 구비되는 곡면 형상의 홈부에 레버(38)와 링크(39)의 연결부위가 걸리면서 가압편(32)이 지지대(20) 측으로 회전된 상태가 유지된다.
따라서 작업 대상물(100)의 양측 단부는 서로 맞닿은 상태를 유지하게 되고, 토치부(70)로부터 공급되는 아크 및 비활성가스에 의해 작업 대상물(100)의 양측 단부가 접합되는 용접작동이 이루어지게 된다.
용접작업이 이루어지는 동안에는 공급관(52)을 따라 비활성가스가 주입홀부(42)를 통해 작업 대상물(100)의 내부에 충진되고, 토치부(70)로부터 분사되는 비활성가스가 작업 대상물(100)의 외벽에 분사되므로 용접부위가 대기와 접촉되어 산화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 토치부(70)가 이동되는 경로를 따라 간격을 유지하며 분사노즐(82)이 이동되면서 비활성가스를 분사하므로 용접부위가 냉각되기 전에 대기와 접촉되어 산화되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 용접작업이 완료되면 작업자는 레버(38)를 원상태로 회전시켜 가압편(32)을 지지대(20)로부터 먼 방향으로 회전시킨 후에 지지대(20)로부터 관재의 작업 대상물(100)을 분리시킬 수 있게 된다.
이로써, 판재의 작업 대상물을 용접하여 관재로 성형할 수 있고, 고급재질의 작업 대상물을 용이하게 용접할 수 있는 관재 용접장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 관재 용접장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 관재가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 용접장치가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 베이스프레임 20 : 지지대
22 : 안착부 24 : 제1지지부
26 : 제2지지부 30 : 가압부
32 : 가압편 34 : 제1가압부
36 : 제2가압부 38 : 레버
39 : 링크 40 : 고정대
42 : 주입홀부 52 : 공급관
70 : 토치부 72 : 난류방지부
80 : 가스공급부 82 : 분사노즐

Claims (7)

  1. 단부가 서로 맞닿도록 판재의 작업 대상물을 지지하는 지그; 및
    작업 대상물의 단부에 아크 및 비활성가스를 공급하는 토치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지그는,
    베이스프레임;
    상기 베이스프레임에 구비되고 작업 대상물이 놓이는 안착부가 형성되는 지지대;
    상기 베이스프레임에 회전 가능하게 설치되고 상기 안착부에 놓이는 작업 대상물의 양측 단부가 서로 맞닿도록 작업 대상물을 가압하는 가압부; 및
    상기 베이스프레임에 구비되고 작업 대상물의 전단부 및 후단부를 덮는 고정대를 포함하는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 안착부는,
    상기 지지대 일측부에 형성되고 작업 대상물이 놓이는 제1지지부; 및
    상기 지지대 타측부에 형성되고 작업 대상물이 놓이는 제2지지부를 포함하고;
    상기 제1지지부 및 상기 제2지지부는 상기 지지대의 중앙부 측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가압부는,
    상기 베이스프레임에 회전 가능하게 설치되고 상기 제1지지부 및 상기 제2지지부에 대향되는 제1가압부 및 제2가압부가 형성되는 가압편;
    상기 베이스플레임에 회전 가능하게 설치되고 상기 가압편에 회전력을 제공하는 레버; 및
    상기 레버의 조작력을 상기 가압편에 전달하는 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치.
  5. 제2항에 있어서,
    작업 대상물의 내부에 비활성가스를 공급하는 가스주입부를 더 포함하고;
    상기 가스주입부는,
    상기 고정대에 형성되는 주입홀부; 및
    상기 주입홀부에 연결되고 비활성가스를 공급하는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 토치부에는 상기 토치부에서 용접부위로 분사되는 비활성가스를 안내하는 난류방지부가 설치되는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토치부를 따라 이동되고 용접부위에 비활성가스를 분사하는 가스공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관재 용접장치.
KR1020110051728A 2011-05-30 2011-05-30 관재 용접장치 KR101277481B1 (ko)

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