KR20130061297A

KR20130061297A - 용접토치의 위빙 방법

Info

Publication number: KR20130061297A
Application number: KR1020110127530A
Authority: KR
Inventors: 권택규
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-11
Also published as: KR101960734B1

Abstract

본 발명은 용접토치의 위빙 방법에 관한 것으로서, 용접 진행방향의 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시하면서 알루미늄 모재에 대한 용접을 수행하고, 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시함에 따라 발생하는 용접금속의 경사를 상쇄시킬 수 있는 각도만큼의 경사를 가진 위빙동작을 실시하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 용접 진행방향의 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시하면서 알루미늄 모재에 대한 용접을 수행함으로써 용착량을 향상시킬 수가 있다. 또한, 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시함에 따라 발생하는 용접금속의 경사를 상쇄시킬 수 있는 각도만큼의 경사를 가진 위빙동작을 실시함으로써 스틱 아웃을 일정하게 유지할 수 있다.

Description

용접토치의 위빙 방법{WEAVING METHOD OF WELDING TORCH}

본 발명은 용접토치의 위빙 방법에 관한 것으로서, 특히 알루미늄을 용접할 때 용착량을 향상시킬 수 있도록 된 용접토치의 위빙 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장에는 다양한 종류의 산업용 로봇이 사용되고 있으며, 이중에는 철판 등의 각종재료를 용접하는 용접용 로봇이 사용되고, 로봇을 사용한 용접에서는 용접대상 모재를 운반하여 지그에 고정시키고, 대상 모재에 용접이 실시될 용접 라인상의 용접 시작점과 용접 종료점을 입력하면 제어부는 그 저장된 소정의 프로그램에 기초하여 용접을 한다.

이러한 모재를 용접하는 데에는 아크용접 등의 방법이 주로 사용되고, 상기 아크용접은 용접토치에 와이어를 공급하면서 용접토치와 용접모재 사이에 강한 전류를 형성하여 와이어 및 모재를 순간적으로 녹이며 융착시키는 용접방법이다.

상기 아크용접을 행할 때에는 모재의 종류나 용접하고자 하는 용접 부위의 상호 접촉현상에 따라 소정의 용접조건을 미리 설정하여 입력시키는데, 이러한 용접조건들에는 용접전류, 용접전압, 용접토치와 모재간의 이격거리, 와이어의 공급속도 및 용접토치에 의한 위빙모션(weaving motion)의 속도, 위빙폭 등이 포함된다.

여기서, 위빙모션(weaving motion)이란 로봇이 용접 작업을 할 때 한 번의 경로이동으로 용입량을 많게 하기 위하여 단순한 직선 및 곡선만으로 움직이는 것이 아니라 용접진행방향에 대하여 좌우로 왔다 갔다 하는 진자운동을 하는 것 즉, 횡방향 위빙을 의미한다.

한편, 일반적으로 알루미늄 용접의 경우, 횡방향 위빙을 실시하지 않는다. 왜냐하면, 횡방향 위빙을 실시하게 되면 기공 발생위험과 용접열 집중에 의한 용접성 불량 등이 발생하기 때문이다. 이에 따라, 이러한 문제점을 해결하고 용착량을 증대시키기 위한 방법이 강구되어야만 한다.

종래 위빙 방법에 대한 특허기술로서 용접로봇이 용접을 시작하기 전에 현재 위치를 확인하기 위해 용접로봇의 현위치 산출단계와, 상기 현위치 산출단계를 거쳐 용접 로봇이 용접 작업을 해야 할 경로를 확인하는 용접로봇의 용접경로 산출단계와, 상기 용접로봇이 용접할 경로를 산출한 후 용접위빙작업을 시작할 때 용접위빙모션에 의해 용접방향을 중심으로 용접방향 양측에 대각선으로 형성되는 각도를 최적화하여 용접속도를 빠르게 하고 용접비드모양을 안정되게 하는 용접위빙 실시단계와, 상기 용접위빙 실시단계를 거쳐 용접위빙이 마무리 되는 용접위빙 종료단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로봇의 용접 위빙 방법이 제안되어 있다(특허문헌1 참조).

[특허문헌1] 국내등록특허 10-0540585

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 알루미늄 용접에서 용착량을 향상시킬 수 있도록 된 용접토치의 위빙 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 용접토치의 위빙 방법은, 용접 진행방향의 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시하면서 모재에 대한 용접을 수행하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 모재가 알루미늄 일 수 있다.

또한, 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시함에 따라 발생하는 용접금속의 경사를 상쇄시킬 수 있는 각도만큼의 경사를 가진 위빙동작을 실시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 용접 진행방향의 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시하면서 알루미늄 모재에 대한 용접을 수행함으로써 용착량을 향상시킬 수가 있다. 또한, 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시함에 따라 발생하는 용접금속의 경사를 상쇄시킬 수 있는 각도만큼의 경사를 가진 위빙동작을 실시함으로써 스틱 아웃을 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용접토치의 위빙 방법을 설명하는 개념도.
도 2는 본 발명에 적용되는 아크용접용 위빙장치의 전체 구성을 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 적용되는 아크용접용 위빙장치의 구성을 나타내는 정면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 아크용접용 위빙장치의 구성을 나타내는 배면도.
도 5는 본 발명에 적용되는 동력변환부의 구성을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 적용되는 동력변환부의 구성을 나타내는 배면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 용접토치의 위빙 방법을 설명하는 개념도, 도 2는 본 발명에 적용되는 아크용접용 위빙장치의 전체 구성을 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명에 적용되는 아크용접용 위빙장치의 구성을 나타내는 정면도, 도 4는 본 발명에 적용되는 아크용접용 위빙장치의 구성을 나타내는 배면도, 도 5는 본 발명에 적용되는 동력변환부의 구성을 나타내는 사시도, 도 6은 본 발명에 적용되는 동력변환부의 구성을 나타내는 배면도이다.

본 발명에 따른 용접토치의 위빙 방법은, 용접을 실시할 때 용착량을 향상시킬 수 있도록 된 것을 그 기술적 요지로 한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 용접토치의 위빙 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이, 용접 진행방향의 종방향으로 용접토치(미도시)의 위빙동작(M)을 실시하면서 모재(1)에 대한 용접을 수행한다. 상기 모재(1)는 알루미늄 재질일 수 있는데, 특별히 이에 국한하지 않고 조선업 현장에서 사용하고 있는 일반 금속 재질일 수도 있다.

이때, 종방향으로 용접토치의 위빙동작(M)을 실시함에 따라 발생하는 용접금속(2)의 경사를 상쇄시킬 수 있는 각도만큼의 경사를 가진 위빙동작(M)을 실시함으로써 스틱 아웃(STICK OUT)을 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 참고적으로, 스틱 아웃이란 용접을 위한 와이어가 모재에 제공되어야 하는데, 용접토치로부터 와이어를 모재까지 만큼 인출시키기는 것을 의미한다

한편, 횡방향 위빙장치인 경우, 종방향으로 위빙방향을 전환하여 본 발명에 적용할 수가 있다.

구체적으로, 도 2 내지 6을 참조하여 용접용 캐리지에 장착하여 용접토치를 위빙하기 위한 장치를 살펴보면 다음과 같다.

우선 전체적인 구성을 살펴보면, 모터(11)에 의해 회전력이 발생되는 구동부(10)와; 상기 구동부(10)에 연결되어 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 동력변환부(20)와; 상기 동력변환부(20)에 연결되어 회전운동이 직선왕복운동으로 변환되는 슬라이더부(30)와; 상기 동력변환부(20)의 일측에 설치되는 조절부(40)를; 포함하여 구성된다.

상기 구동부(10)는 동력을 전달하는 모터(11)가 고정지지대(14)에 수평으로 설치되어 있고 제1베벨기어(111)가 구비되어 있으며, 회전축(12) 또한 상기 고정지지대(14)에 설치되고 하부 끝단에 모터(11)로부터의 회전력을 전달받아 자신이 회전되면서 편심회전축(23, 도 5 참조)을 잡아주기 위한 원형판(121, 도 5 참조)이 구비되어 있으며, 상부에는 제2베벨기어(13)가 결합되어 있다.

여기서, 모터(11)에 의해 발생된 회전력은 제1베벨기어(111)와 제2베벨기어(13)가 직각으로 치합결합되어 회전방향을 변경시켜 상기 회전축(12)으로 회전력을 전달하게 된다.

상기 동작변환부(20)는 도 3 내지 도 5에서와 같이, 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환시켜주기 위한 메커니즘으로, 변환기어(21)는 하우징(24)에 설치되되 일정각도 내에서만 움직일 수 있게 조정기어(41)와 치결합되고, 변환기어(21)의 내부에는 이를 관통하여 회전축(12)에 설치되며, 내측 둘레방향으로 위빙시 회전체 유지 및 위빙폭 조절용 내치차(211)가 구비되고, 외측 둘레방향 일부에 웜휠형 외치차(212)가 구비된다.

그리고, 상기 변환기어(21) 내측과 원형판(121) 사이에 원형판(121)과 편심회전축(23)이 서로 반대방향으로 1회전씩 하도록 유지하는 다수의 평기어(22)가 결합되어 있으며, 상기 편심회전축(23)은 위빙폭을 조절하기 위한 것으로 양측으로 제1,2편심축(231,232)이 구비되며 일측의 제1편심축(231)은 원형판(121)에 결합되고 타측의 제2편심축(232)은 하기에 기재될 슬라이더부(30)의 링크(311, 도 3 참조)와 결합되도록 구성된다.

여기서, 변환기어(21)의 내측에 구비된 내치차(211)는 도 6과 같이, 내측에 다수가 구비된 평기어(22)와 치합결합됨으로서 모터(11)에 의해 회전력을 전달받은 회전축(12)에 의해 상기 원형판(121)이 회전하게 되면 변환기어(21)의 내치차(211)를 따라 일종의 유성기어인 평기어(22)들이 회전함으로써 평기어(22)에 연결된 편심회전축(23)이 회전되게 된다. 이렇게 편심회전축(23)이 회전함으로서 하기에 기재될 슬라이더부(30)가 직선왕복운동을 하게 된다.

상기 슬라이더부(30)는 일측의 상기 제2편심축(232)에 결합되도록 링크(311)가 구비된 슬라이더(31)가 마련되고, 이 슬라이더(31)는 동작변환부(20)에서 생성된 직선운동중 전후방향의 위빙동작으로 바꾸어 주며, 상기 하우징(24)에 고정되어 상기 슬라이더(31)에 결합된 고정로드(32)는 일정한 직선 왕복운동을 일으키도록 슬라이더(21)를 지지해 주며, 상기 슬라이더(31) 하부에 구비된 연결핀(33)은 도시되지 않았으나 위빙 동작을 용접토치에 전달하는 역할을 한다.

그리고, 상기 편심회전축(23)의 일측은 회전축(12)의 회전판(121)에 결합되고 타측은 앞서 설명하였듯이 제2편심축(232)에 의해 슬라이더(31)의 링크(311)와 결합됨으로서 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키게 된다.

또한, 상기 조절부(40)는 위빙동작 중에도 위빙폭을 조절하기 위한 것으로 상기 하우징(24)의 일측에 고정설치되며, 일측의 조정기어(41)는 변환기어(21) 외측에 구비된 외치차(212)에 결합되어 타측의 손잡이(42)를 돌리게 되면 조정기어(41)와 맞물린 변환기어(21)가 일정각도 내에서 회전하게 된다. 이는 그 내부의 내치차(211)와 맞물린 다수의 평기어(22)를 회전시키게 되어 결국 제2편심축(232)의 끝단, 즉 슬라이더부(30)의 링크(311)와 연결된 지점의 위치가 변하게 되어 결국 이 변화는 슬라이더(31)의 좌우 이동폭, 즉 위빙폭을 변화시키게 되므로 이를 통해 작업중에도 위빙폭을 조절할 수 있게 된다.

여기서, 상기 조정기어(41)는 외치차(212)와 웜과 웜기어로 치결합되어 상기 변환기어(21)를 일정각도 내에서 회전시킬 수 있도록 구성된다.

이와 같이 상술한 위빙폭 조절장치(100)는 아크용접용 캐리지에 장착함으로써 용접토치를 위빙하기 위한 것으로 모터(11)의 회전 동작을 동작변환부(20)에 의해 직선동작으로 바꾸는 역할을 하며, 또한 조절부(40)에 의해 위빙폭을 자유자재로 조절할 수가 있다.

상술한 위빙폭 조절장치(100)의 위빙방향을 종방향으로 전환하게 되면, 본 발명과 같이 알루미늄을 용접할 때 적용할 수가 있다.

한편, 본 발명에 따른 용접토치의 위빙 방법을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 모재 2 : 용접금속
10 : 구동부 11 : 모터
12 : 회전축 13 : 제2베벨기어
14 : 고정지지대 20 : 동작변환부
21 : 변환기어 22 : 평기어
23 : 편심회전축 24 : 하우징
30 : 슬라이더부 31 : 슬라이더
32 : 고정로드 33 : 연결핀
40 : 조절부 41 : 조정기어
42 : 손잡이 100 : 위빙장치
M : 위빙동작

Claims

용접장치를 이용한 용접시 용접토치의 위빙 방법에 있어서,
용접 진행방향의 종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시하면서 모재에 대한 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 용접토치의 위빙 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모재가 알루미늄인 것을 특징으로 하는 용접토치의 위빙 방법.
청구항 1에 있어서,
종방향으로 용접토치의 위빙동작을 실시함에 따라 발생하는 용접금속의 경사를 상쇄시킬 수 있는 각도만큼의 경사를 가진 위빙동작을 실시하는 것을 특징으로 하는 용접토치의 위빙 방법.