KR20130022270A - 태엽 구동식 용접 캐리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태엽의 탄성복원력에 의해 비 용접구간을 효율적으로 용접할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 작동구성에 의한 제조비용 및 무게를 크게 줄일 수 있는 태엽 구동식 용접 캐리지에 관한 것으로, 구동롤러를 구비한 캐리지 본체; 상기 캐리지 본체에 설치되며, 탄성 회전력에 의해 캐리지 본체의 일측으로부터 타측을 향하여 직선이동하는 슬라이드 이동유닛; 상기 캐리지 본체에 설치되어 상기 슬라이드 이동유닛의 이동을 규제하는 스토퍼; 및 상기 슬라이드 이동유닛에 설치되는 용접토치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하므로, 비 용접구간에 대한 용접토치의 작용시 모터와 같은 전기를 이용한 구동장치 없이 무동력으로 이루어지는 슬라이드 이동유닛을 구성함에 따라 용접 캐리지의 전체 중량 및 제조비용을 크게 줄일 수 있으며, 휴대성 및 이동성을 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

태엽 구동식 용접 캐리지{Welding carriage drived by Spiral Spring}

본 발명은 태엽 구동식 용접 캐리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태엽의 탄성복원력에 의해 비 용접구간을 효율적으로 용접할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 작동구성에 의한 제조비용 및 무게를 크게 줄일 수 있는 태엽 구동식 용접 캐리지에 관한 것이다.

일반적으로, 선체는 철제의 블록과 블록의 결합의 결합을 통해 제작되는 것으로, 블록간의 결합은 강재의 용접을 통해 일체화된다.

용접 캐리지는 용접토치를 장착시켜 이송시키는 과정에서 자동용접이 이루어지도록 하는 장치로서, 주로 선박건조작업과 같이 용접작업이 수시로 수행되는 조선업 분야에서 많이 활용되어 용접작업에 소요되는 시간을 단축시키고 있다.

즉, 상기 용접 캐리지는 구동휠을 구비한 캐리지 본체와, 상기 캐리지 본체의 상부에 설치되는 용접토치로 구성된다.

이러한 구성의 용접 캐리지를 사용하면, 특히 필렛용접부를 자동용접할 경우 캐리지 본체에 부착된 용접토치의 위치에 따라서 용접이 불가능한 비 용접구간이 발생한다. 즉, 캐리지 본체의 중앙부에 용접토치를 장착한 경우, 용접 진행방향으로 캐리지 본체가 주행하다가 용접의 끝단부 근처에서 더 이상 접근이 곤란한 비 용접구간이 필연적으로 발생한다.

만약, 진행방향에 대하여 비 용접구간을 최소화하기 위해서 캐리지 본체의 전단부에 용접토치를 부착한 형태로 제작하는 경우는 반대로 용접 시작부위에서 그만큼의 비 용접구간이 발생할 수 있다.

이러한 비 용접구간은 작업자가 수동으로 재작업해야 하기 때문에 시간이 과다하게 소요되고, 용접품질이 불균일하게 된다는 문제가 있다.

최근에는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로 상기 용접토치를 비 용접구간에서 원주방향으로 회전시킬 수 있는 구성이 개발되고 있으며, 한국등록특허공보 제0951041호 및 한국공개특허공보 제2010-0129613호에 그 몇 가지 예가 개시되어 있다(이하, '종래기술"이라 함).

그러나, 상기 종래기술에 따르면, 용접토치를 회전시키기 위한 구성요소로서 외부의 전류를 공급받아 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전력에 맞물려 작용하는 기어부 및 상기 모터의 구동을 제어하기 위해 복잡하게 프로그램화된 제어부를 포함하므로, 용접 캐리지의 전체 중량을 크게 증가시키는 것과 동시에 제조비용을 크게 상승시키는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 용접토치를 회전시키기 위한 구성요소를 캐리지 본체에 설치하기 위한 설치공간을 필요로 하기 때문에 용접 캐리지의 크기가 커질 수밖에 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 모터의 동력을 사용하지 않고도 비 용접구간을 용이하게 용접할 수 있을 뿐만 아니라 용접 캐리지의 전체 중량 및 제조비용을 크게 줄일 수 있는 태엽 구동식 용접 캐리지를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 태엽 구동식 용접 캐리지는,

구동롤러를 구비한 캐리지 본체;

상기 캐리지 본체에 설치되며, 탄성 회전력에 의해 캐리지 본체의 일측으로부터 타측을 향하여 직선이동하는 슬라이드 이동유닛;

상기 캐리지 본체에 설치되어 상기 슬라이드 이동유닛의 이동을 규제하는 스토퍼; 및,

상기 슬라이드 이동유닛에 설치되는 용접토치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 캐리지 본체는 상기 구동롤러의 이동방향을 연장하는 랙기어를 포함하며,

상기 슬라이드 이동유닛은, 상기 랙기어에 맞물리는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 회전 중심부에 설치되는 회전축과, 상기 회전축에 탄력적으로 권취되는 태엽스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬라이드 이동유닛은 상기 회전축에 권취된 태엽스프링을 감싸는 케이스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 슬라이드 이동유닛은, 상기 케이스의 상부에 설치되어 수동으로 슬라이드 이동유닛을 일측으로 직선 이동시키기 위한 가압용 이동부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 용접토치는 상기 가압용 이동부에 설치되며, 상기 가압용 이동부에는 상기 용접토치를 상,하방향으로 회전가능하게 하는 각도조절수단이 추가적으로 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캐리지 본체에는 상기 랙기어와 피니언 기어를 내측으로 수용하는 가이드 지지부가 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 캐리지 본체의 이동방향 앞면 또는 뒷면에는 측벽 거리를 감지하여 슬라이드 이동유닛을 작동시키는 근접 감지세서가 설치된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 캐리지 본체에는 상기 구동롤러의 이동경로를 안정적으로 안내하는 가이드롤러가 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스토퍼는 상기 피니언 기어의 기어부와 접촉하여 회전을 규제하는 걸림부와, 상기 걸림부를 전후진 가능하게 구동하는 전자석과, 상기 걸림부와 전자석 사이에 개재되는 스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 비 용접구간에 대한 용접토치의 작용시 모터와 같은 전기를 이용한 구동장치 없이 무동력으로 이루어지는 슬라이드 이동유닛을 구성함에 따라 용접 캐리지의 전체 중량 및 제조비용을 크게 줄일 수 있으며, 휴대성 및 이동성을 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태엽 구동식 용접 캐리지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 슬라이드 이동유닛 및 스토퍼의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태엽 구동식 용접 캐리지의 작용을 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 태엽 구동식 용접 캐리지(1000)는, 구동롤러(101)를 구비한 캐리지 본체(100)와, 상기 캐리지 본체(100)에 설치되며, 탄성 회전력에 의해 캐리지 본체(100)의 일측으로부터 타측을 향하여 직선이동하는 슬라이드 이동유닛(300)과, 상기 캐리지 본체(100)에 설치되어 상기 슬라이드 이동유닛(300)의 이동을 규제하는 스토퍼(350)와, 상기 슬라이드 이동유닛에 설치되는 용접토치(200)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 캐리지 본체(100)는 필렛용접부(C)를 따라 종방향 또는 횡방향으로 구동하는 것으로, 용접대상의 크기, 용접경로 및 작업환경의 조건에 따라 적절한 크기로 제작할 수 있으므로, 그 크기 및 형상 구조에 대해서 특별히 한정할 필요는 없다.

이러한 상기 캐리지 본체(100)의 바닥면에는 이동을 위한 구동롤러(101)가 장착된다.

또한, 상기 캐리지 본체(100)에는 구동롤러(101)의 이동경로를 안정적으로 안내하는 가이드롤러(110)가 설치된다.

상기 가이드롤러(110)는 필렛용접부(C)의 전면 블럭 표면에 접하는 상태에서 구름 이동한다.

이때, 상기 가이드롤러(110)는 후술할 용접토치(200)의 용접 작업에 방해되지 않도록 캐리지 본체(100)의 양측 끝단에 설치되는 것은 당연하다.

아울러, 상기 캐리지 본체(100)에는 후술할 랙기어(310)와 피니언 기어(320)를 내측으로 수용하는 가이드 지지부(120)가 형성된다.

상기 가이드 지지부(120)는 일측이 개방된 'ㄷ'자 형태의 채널형 구조로서, 개방된 일측이 서로 마주보는 방향으로 배치되는 한 쌍의 구성으로 이루어진다.

구체적으로, 상기 일측 가이드 지지부(120a)에는 랙기어(310)가 배치되고, 타측 가이드 지지부(120b)에는 피니언 기어(320)를 회전가능하게 지지하는 역할을 수행한다.

여기서, 상기 랙기어(310)는 상기 일측 가이드 지지부(120a)에 대하여 추가적으로 장착되는 구성으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정하지 않으며 상기 일측 가이드 지지부(120a)에 랙기어(310)가 일체로 형성된 구조로도 제작할 수 있다.

또한, 상기 캐리지 본체(100)의 이동방향 앞면 또는 뒷면에는 측벽 거리를 감지하여 후술할 슬라이드 이동유닛(300)을 작동시킬 수 있도록 근접 감지센서(130)가 설치된다.

즉, 상기 근접 감지센서(130)는 전자기나 빛 등을 이용해 측벽 거리를 감지하는 것으로, 상기 캐리지 본체(100)가 측벽으로 근접하면 상기 캐리지 본체(100)의 구동을 멈추고, 용접토치(200)가 비 용접구간(C1)을 용접할 수 있도록 슬라이드 이동유닛(300)을 작동시키는 역할을 수행한다.

상기 용접토치(200)는 상기 캐리지 본체(100)에 설치되며, 상기 캐리지 본체(100)가 구동하는 과정에서 필렛용접부(C)에 대하여 용접을 실시하는 구성요소이다.

여기서, 용접토치(200)는 아크의 공급으로부터 불꽃을 발생시켜 용접작용을 수행하는 용접노즐(210)과, 상기 용접노즐(210)의 위치를 가변시키는 토치바디(220)로 구성된다.

이러한 용접토치(200)의 구성은 당 업계에서 일반적으로 사용되는 공지기술로서, 그 구체적인 작용설명은 생략한다.

한편, 상기 슬라이드 이동유닛(300)은 상기 용접토치(200)가 캐리지 본체(100)의 일측으로부터 타측을 향하여 직선이동 할 수 있도록 탄성 회전력을 제공하여 상기 용접토치(200)를 비 용접구간(C1)으로 이동시키는 기능을 수행한다.

이를 위해, 상기 캐리지 본체(100)에는 상기 구동롤러(101)의 이동방향을 따라 연장하는 랙기어(310)를 미리 설치한다.

구체적으로, 상기 슬라이드 이동유닛(300)은 상기 랙기어(310)에 맞물리는 피니언 기어(320)와, 상기 피니언 기어(320)의 회전 중심부에 설치되는 회전축(330)과, 상기 회전축(330)에 탄력적으로 권취되는 태엽스프링(340)으로 구성된다.

상기 태엽스프링(340)은 상기 피니언 기어(320)의 회전 방향에 함께 회전하는 회전축(330)에 탄력적으로 감기고 풀리는 동작을 취하게 된다.

이 경우, 상기 용접토치(200)가 캐리지 본체(100)에 대한 직선운동은 상기 태엽스프링(340)이 풀려진 상태에서 권취되는 과정에서 이루어지게 된다.

즉, 작업자가 상기 피니언 기어(320)를 일측으로 밀게 되면, 상기 피니언 기어(320)가 랙기어(310)를 따라 이동하는 과정에서 회전축(330)에 권취된 태엽스프링(340)이 직선의 형태로 펼쳐지게 되며, 이후 후술할 스토퍼(350)에 의해 상기 피니언 기어(320)의 이동이 멈추면 상기 태엽스프링(340)은 펼쳐진 상태를 유지하게 된다.

이후, 상기 피니언 기어(320)를 고정시키는 스토퍼(350)가 해제되면 상기 태엽스프링(340)은 상기 회전축(330)에 다시 권취되려는 탄력에 의해 상기 피니언 기어(320)를 타측으로 이동시키게 된다.

그리고, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 스토퍼(350)는 상기 캐리지 본체(100)의 타측 가이드 지지부(120b)에 설치되는 것으로, 상기 피니언 기어(320)의 기어부와 접촉하여 회전을 규제하는 걸림부(351)와, 상기 걸림부(351)를 전후진 가능하게 구동하는 전자석(352)과, 상기 걸림부(351)와 전자석(352) 사이에 개재되는 스프링(353)으로 구성된다.

그리고, 상기 스토퍼(350)의 전자석(352)은 상기 근접 감지센서(130)와 전기신호를 주고받는 상태로 연결된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 스토퍼는 걸림부 및 스프링의 구성을 생략하고 상기 타측 가이드 지지부(120b)의 임의 부분에 전자석만을 설치한 상태에서 상기 피니언 기어(320)를 단속할 수 있도록 하여도 좋다.

또한, 상기 슬라이드 이동유닛(300)은 상기 회전축(330)에 권취된 태엽스프링(340)을 감싸는 케이스(360)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬라이드 이동유닛(300)은 상기 케이스(360)의 상부에 설치되어 수동으로 슬라이드 유닛(300)을 일측으로 직선 이동시키기 위한 가압용 이동부(370)가 추가적으로 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 가압용 이동부(370)는 작업자가 상기 피니언 기어(320)를 일측으로 용이하게 이동가능하게 하는 손잡이의 역할을 수행한다.

아울러, 상기 가압용 이동부(370)에는 용접토치(200)를 상,하방향으로 회전가능하게 하는 각도조절수단(371)이 추가적으로 설치될 수 있다.

구체적으로, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 태엽 구동식 용접 캐리지(1000)의 작용을 설명한다.

먼저, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 상기 케이스(360) 내에 권취된 상태의 태엽스프링(340)에 대하여 작업자가 가압용 이동부(370)를 잡고 캐리지 본체(100)의 일측을 향하는 방향으로 슬라이드 이동유닛(300)을 밀어서 상기 태엽스프링(340)이 회전축(330)으로부터 풀어져서 펼쳐지도록 한다.

이 경우, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 상기 회전축(330)에 연결된 피니언 기어(320)가 스토퍼(350)에 걸릴 때까지 상기 슬라이드 이동유닛(300)을 밀도록 한다.

이 상태에서, 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 상기 캐리지 본체(100)가 이동하면서 필렛용접부(C)에 대한 용접작용을 실시하게 된다.

이후, 도 3(d)에 도시한 바와 같이, 근접 감지센서(130)에 의해 상기 캐리지 본체(100)의 이동이 멈추면 상기 근접 감지센서(130)와 전기적으로 연결된 스토퍼(350)가 피니언 기어(320)로부터 해제되며, 상기 태엽스프링(340)의 탄성 복원력에 의해 상기 피니언 기어(320)가 타측으로 이동하는 과정에서 상기 가압용 이동부(370)에 연결된 용접토치(200)가 비 용접구간(C1)을 용접하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 비 용접구간에 대한 용접토치(200)의 작용시 모터와 같은 전기를 이용한 구동장치 없이 무동력으로 이루어지는 슬라이드 이동유닛(300)을 구성함에 따라 용접 캐리지(100)의 전체 중량 및 제조비용을 크게 줄일 수 있으며, 휴대성 및 이동성을 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

100 : 캐리지 본체
110 : 가이드롤러
120 : 가이드 지지부
130 : 근접 감지센서
200 : 용접토치
300 : 슬라이드 이동유닛
310 : 랙기어
320 : 피니언 기어
330 : 회전축
340 : 태엽스프링
350 : 스토퍼
360 : 케이스
370 : 가압용 이동부

Claims (9)

1. 구동롤러를 구비한 캐리지 본체;
   상기 캐리지 본체에 설치되며, 탄성 회전력에 의해 캐리지 본체의 일측으로부터 타측을 향하여 직선이동하는 슬라이드 이동유닛;
   상기 캐리지 본체에 설치되어 상기 슬라이드 이동유닛의 이동을 규제하는 스토퍼; 및,
   상기 슬라이드 이동유닛에 설치되는 용접토치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 캐리지 본체는 상기 구동롤러의 이동방향을 연장하는 랙기어를 포함하며,
   상기 슬라이드 이동유닛은, 상기 랙기어에 맞물리는 피니언 기어와, 상기 피니언 기어의 회전 중심부에 설치되는 회전축과, 상기 회전축에 탄력적으로 권취되는 태엽스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 슬라이드 이동유닛은 상기 회전축에 권취된 태엽스프링을 감싸는 케이스를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 슬라이드 이동유닛은, 상기 케이스의 상부에 설치되어 수동으로 슬라이드 이동유닛을 일측으로 직선 이동시키기 위한 가압용 이동부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 용접토치는 상기 가압용 이동부에 설치되며, 상기 가압용 이동부에는 상기 용접토치를 상,하방향으로 회전가능하게 하는 각도조절수단이 추가적으로 설치된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 캐리지 본체에는 상기 랙기어와 피니언 기어를 내측으로 수용하는 가이드 지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 캐리지 본체의 이동방향 앞면 또는 뒷면에는 측벽 거리를 감지하여 슬라이드 이동유닛을 작동시키는 근접 감지세서가 설치된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 캐리지 본체에는 상기 구동롤러의 이동경로를 안정적으로 안내하는 가이드롤러가 설치된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   
9. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 피니언 기어의 기어부와 접촉하여 회전을 규제하는 걸림부와, 상기 걸림부를 전후진 가능하게 구동하는 전자석과, 상기 걸림부와 전자석 사이에 개재되는 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 태엽 구동식 용접 캐리지.
   

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