KR20150056103A - 곡직 작업용 자동 캐리지 - Google Patents

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김병철
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에스티엑스조선해양 주식회사
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Abstract

본 발명은 곡직 작업용 자동 캐리지에 관한 것으로, 용접구간의 길이방향을 따라 구동하는 구동휠을 구비한 캐리지 본체; 상기 캐리지 본체 일측에 설치되며 용접선에 대하여 가열을 실시하는 가열토치부; 상기 가열토치부에 필요한 가스와 산소를 공급 및 차단하는 안전밸브; 상기 캐리지 본체의 타측에 설치되며 용접구간의 용접선을 영상으로 감지하여 상기 캐리지 본체의 가열 진행방향을 안내하는 카메라모듈; 상기 구동휠, 안전밸브, 카메라모듈을 통합 제어하는 통합제어부; 및 상기 캐리지 본체의 바닥면에 설치되며 인력(引力)에 의해 상기 캐리지 본체를 파형격벽 모재에 부착시키는 자석부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 별도의 레일을 추가적으로 생산해야 하는 것에 의해 코스트를 절감할 수 있는 동시에 상기 레일을 모재에 설치하고 다시 철거해야하는 작업공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

Description

곡직 작업용 자동 캐리지{AUTOMATION CARRIAGE FOR FAIRING WORK}
본 발명은 곡직 작업용 자동 캐리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 레일을 설치하지 않고 철판 이면의 용접선을 자동으로 추적하면서 곡직 작업을 수행할 수 있는 곡직 작업용 자동 캐리지에 관한 것이다.
일반적으로, 선박 건조시 화물창을 형성하는 구조물은 선박의 강도와 변형방지를 위해 일정한 굴곡의 파형격벽을 형성하며, 상기 파형격벽은 다수의 철판을 연결하여 그 크기를 다양하게 설정할 수 있다.
상기 파형격벽의 형성에 적용되는 철판의 두께는 두꺼운 편이므로 용접 작업시 비드폭과 갭의 크기도 커질 뿐만 아니라 용접작업을 여러 번 반복적으로 실시하게 됨에 따라 용접 이음부에 대한 수축과 변형이 필히 발생한다.
따라서, 용접 이음부에는 변형이 발생한 부분을 평탄화시키도록 용접 이음부를 고온의 열기로 가열하는 곡직 작업을 추가적으로 실시한다.
그런데, 상기 곡직 작업은 수작업으로 진행이 이루어지므로 기피대상이 되고 있을 뿐만 아니라, 양질의 곡직 작업을 얻기 위해서는 숙련자가 필요하나 용접 숙련자의 수 또한 감소되는 추세이다.
최근에는 곡직 작업의 자동화를 위한 다양한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 곡직 작업용 자동 캐리지에 대하여 설명한다.
도시한 바와 같이 종래기술에 따른 곡직 작업용 자동 캐리지는 용접토치(35)를 적재하고 모터에 의해 구동되도록 바퀴(15)를 구비한 본체부(10)와, 상기 본체부(10)가 철판의 용접부위를 벗어나지 않게 안내할 수 있도록 철판 위에 놓여지는 레일부(20)와, 상기 본체부(10)에 설치되어 상기 용접토치(35) 및 모터를 제어하는 제어부(미도시)로 구성된다.
그런데, 상기와 같은 종래기술의 경우 상기 본체부(10)를 안내하기 위한 레일부(20)을 추가적으로 설치해야하는 문제점이 있었다. 일정 길이단위로 제작된 레일부(20)의 무게는 통상 10kg이 넘기 때문에, 작업자가 다수의 레일부(20)를 반복하여 설치 및 운반을 하여야 하는 불편함이 있었다.
또한, 작업자가 용접선을 미리 파악한 후 상기 레일부(20) 세팅이 이루어져야 하므로 그에 따른 준비 지연 등의 곡직 작업을 위한 소요시간이 길어지는 문제점이 있었다.
한국등록실용신안공보 제0386738호(2005.06.03)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 별도의 레일을 설치하지 않고 철판 이면의 용접선을 자동으로 추적하면서 곡직 작업을 수행할 수 있는 곡직 작업용 자동 캐리지를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 곡직 작업을 자동화함으로서 작업의 노동 강도를 줄임과 동시에 작업자의 안전작업이 이루어질 수 있도록 하는 곡직 작업용 자동 캐리지를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 곡직 작업용 자동 캐리지는, 용접구간의 길이방향을 따라 구동하는 구동휠을 구비한 캐리지 본체; 상기 캐리지 본체 일측에 설치되며 용접선에 대하여 가열을 실시하는 가열토치부; 상기 가열토치부에 필요한 가스와 산소를 공급 및 차단하는 안전밸브; 상기 캐리지 본체의 타측에 설치되며 용접구간의 용접선을 영상으로 감지하여 상기 캐리지 본체의 가열 진행방향을 안내하는 카메라모듈; 상기 구동휠, 안전밸브, 카메라모듈을 통합 제어하는 통합제어부; 및 상기 캐리지 본체의 바닥면에 설치되며 인력(引力)에 의해 상기 캐리지 본체를 파형격벽 모재에 부착시키는 자석부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 가열토치부는 토치헤드와, 상기 토치헤드에 연결되며 가스와 산소가 혼합주입이 이루어지는 토치몸체와, 상기 토치몸체를 지지하며 상,하 및 좌,우 방향으로 회전가능하게 안내하는 토치조작모듈로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 토치조작모듈은 상기 캐리지 본체에 설치되는 수직축과, 상기 수직축에 결합되어 승강이동 및 좌우방향에 대한 결합 위치를 안내하는 위치결정부재와, 길이방향의 일단이 상기 토치몸체를 지지하며 타단이 상기 위치결정부재에 힌지 결합되어 상하방향으로 힌지운동하는 힌지연결구로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 가열토치부는 상기 캐리지 본체의 일측과 타측에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 캐리지 본체에는 파형격벽의 끝단부를 인식하는 감지센서가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 안전밸브에는 가스 공급시 가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 역화 방지기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 캐리지 본체의 단부 일측에는 가열작업시 발생하는 고온의 열기가 상기 통합제어부 쪽으로 전도되는 것을 억제시키기 위한 방열판이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 캐리지 본체에는 작업자가 용이하게 운반할 수 있도록 하는 손잡이부가 형성된 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 자석부재의 흡인력을 통해 캐리지 본체가 파형격벽 모재의 용접선을 따라 이동가능하게 부착됨으로써, 별도의 레일을 추가적으로 생산해야 하는 것에 의해 코스트를 절감할 수 있는 동시에 상기 레일을 모재에 설치하고 다시 철거해야하는 작업공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.
또한, 토치몸체를 지지하며 상,하 및 좌,우 방향으로 회전가능하게 안내하는 토치조작모듈을 구성함으로써, 상기 캐리지 본체의 길이방향 중심부를 용접선에 일치시키는 위치조정 없이 상기 캐리지 본체를 용접선 일측 또는 타측에 편심된 위치에서도 상기 토치헤드를 용접선 상부에 위치시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 곡직 작업용 자동 캐리지 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 곡직 작업용 자동 캐리지 구성을 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 도 2의 가열토치부를 2개 구성한 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 2의 가열토치부의 구성을 나타낸 정면도이다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 곡직 작업용 자동 캐리지는 용접구간의 길이방향을 따라 구동하는 구동휠(110)을 구비한 캐리지 본체(100)와, 상기 캐리지 본체(100) 일측에 설치되며 용접선(C)에 대하여 가열을 실시하는 가열토치부(200)와, 상기 가열토치부(200)에 필요한 가스와 산소를 공급 및 차단하는 안전밸브(300)와, 상기 캐리지 본체(100)의 타측에 설치되며 용접구간의 취부선(C1)을 영상으로 감지하여 상기 캐리지 본체의 가열 진행방향을 안내하는 카메라모듈(400)과, 상기 구동휠(110), 안전밸브(300), 카메라모듈(400)을 통합 제어하는 통합제어부(500)와, 상기 캐리지 본체(100)의 바닥면에 설치되며 인력(引力)에 의해 상기 캐리지를 파형격벽 모재에 부착시키는 자석부재(600)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 캐리지 본체(100)는 파형격벽 모재의 용접선(C)을 따라 구동하는 것으로, 일정 크기를 가지는 플레이트 구조로 이루어진다.
상기 캐리지 본체(100)는 파형격벽 모재의 크기, 가열경로 및 작업환경의 조건에 따라 크기를 다양하게 제작할 수 있으므로, 그 크기와 형상에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
이러한 상기 캐리비 본체(100)의 바닥면에는 파형격벽 모재에 접한 상태로 구름이동 하는 다수의 구동휠(110)이 설치된다.
물론, 상기 구동휠(110)은 구동모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 것은 당연하다.
또한, 상기 캐리지 본체(100)에는 작업자가 용이하게 운반할 수 있도록 하는 손잡이부(120)가 형성된다.
또한, 상기 캐리지 본체(100)에는 파형격벽의 끝단부를 인식하는 감지센서(130)가 설치된다.
즉, 상기 감시센서(130)는 파형격벽의 끝지점을 감지하여 상기 캐리지 본체(100)가 파형격벽으로부터 이탈하지 않도록 구동정지 신호를 전달하는 역할을 수행한다.
상기 감지센서(130)는 전자기나 빛 등을 이용하여 파형격벽의 끝지점을 감지한다.
아울러, 상기 캐리지 본체(100)의 바닥면에는 인력(引力)으로부터 상기 캐리지 본체를 파형격벽 모재에 부착시키는 자석부재(600)가 설치된다.
상기 자석부재(600)는 금속의 파형격벽 모재와 일정 거리를 두고 이격된 상태에서 자력에 의해 상기 캐리지 본체(100)가 파형격벽 모재로부터 이탈하지 않으므로 파형격벽 모재의 수직 또는 천장 진행방향에 대해서도 가열작업을 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 캐리지 본체(100)는 자석부재(600)에 의해 파형격벽 모재에 부착이 가능하므로 별도의 레일을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 상기 레일을 설치하고 철거해야하는 작업공정도 생략할 수 있는 효과가 있다.
상기 가열토치부(200)는 상기 캐리지 본체(100)의 일측에 설치되는 것으로, 상기 용접선(C)에 대하여 가열을 실시하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 가열토치부(200)는 토치헤드(210)와, 상기 토치헤드(210)에 연결되며 가스와 산소가 혼합주입이 이루어지는 토치몸체(220)와, 상기 토치몸체(220)를 지지하며 상,하 및 좌,우 방향으로 회전가능하게 안내하는 토치조작모듈(230)로 구성된다.
상기 토치헤드(210) 및 토치몸체(220)는 당 업계에서 일반적으로 사용되는 공지기술이므로 그 구체적인 구성 및 작용설명은 생략한다.
상기 토치조작모듈(230)은 상기 캐리지 본체(100)의 길이방향 중심부를 용접선(C)에 일치시키는 위치조정 없이 상기 용접선(C) 일측 또는 타측에 편심된 위치에서도 상기 토치헤드(210)가 용접선(C) 상부 위치할 수 있도록 높이 및 각도를 조절하는 역할을 수행한다.
이를 위한, 상기 토치조작모듈(230)은 상기 캐리지 본체(100)에 설치되는 수직축(231)과, 상기 수직축(231)에 결합되어 승강이동 및 좌우방향에 대한 결합 위치를 안내하는 위치결정부재(232)와, 길이방향의 일단이 상기 토치몸체(220)를 지지하며 타단이 상기 위치결정부재(232)에 힌지 결합되어 상하방향으로 힌지운동하는 힌지연결구(233)로 구성된다.
즉, 상기 위치결정부재(232)가 상기 수직축(231)의 길이방향을 따라 상하방향으로 이동하여 상기 토치헤드(210)와 용접선(C) 간의 적정 거리 및 회전할 수 있도록 조절한다.
상기 힌지연결구(233)는 상기 토치헤드(210)와 용접선(C)의 거리 및 각도를 보다 정밀하게 조절할 수 있도록 하는 기능을 부여한다.
또한, 상기 가열토치부(230)는 상기 캐리지 본체(100)의 일측과 타측에 각각 설치되는 2개의 구성으로 설치할 수 있다(도 4참조).
이는 곡직 작업을 위한 가열온도를 한층 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.
상기 안전밸브(300)는 상기 가열토치부(200)에 필요한 가스와 산소를 공급 및 차단하는 역할을 수행한다.
이러한 안전밸브(300)는 후술할 통합제어부(500)에 의해 가스와 산소를 적절한 혼합비로 공급하거나 가스와 산소를 차단시켜 상기 토치헤드(210)의 가열 불꽃 발생을 차단시킨다.
또한, 상기 안전밸브(300)에는 가스 공급시 가스가 역류되어 폭발사고가 발생하지 않도록 상기 가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 역화 방지기(미도시)가 추가적으로 설치된다.
상기 카메라모듈(400)은 상기 캐리지 본체(100)의 타측에 설치되며 용접구간의 취부선(C1)을 영상으로 감지하여 상기 캐리지 본체(100)의 가열 진행방향을 안내하는 역할을 수행한다.
즉, 상기 카메라모듈(400)은 파형격벽 모재의 용접선(C) 일측에 표식(100 mark)되는 취부선(C1)을 이미지로 영상화하고 이를 기초로 상기 캐리지 본체(100)가 용접선(C)을 따라 이동할 수 있도록 안내한다.
물론, 상기 카메라모듈(400)은 획득된 이미지를 판독하고, 판독된 결과 값은 상기 통합제어부(500)에서 처리한다.
한편, 상기 통합제어부(500)는 상기 캐리지 본체(100)에 설치되는 것으로, 캐리지 본체(100)의 구동휠(110), 안전밸브(300), 카메라모듈(400)을 통합 제어하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 상기 통합제어부(500)는 구동휠(110)에 동력을 전달하는 구동모터의 회전속도를 조절하여 그에 따른 이동속도를 조절하며, 상기 안전밸브(300)로 유입되는 가스 및 산소의 적정 혼합비를 조절하여 토치헤드(210)의 온도를 높이거나 낮추고, 상기 카메라모듈(400)의 영상 이미지를 판독 및 감지센서(130)에 따라 상기 캐리지 본체(100)의 주행 경로 및 운행여부를 결정한다.
또한, 상기 캐리지 본체(100)의 단부 일측에는 가열작업시 발생하는 고온의 열기가 상기 통합제어부(500) 쪽으로 전도되는 것을 억제시키기 위한 방열판(150)이 설치된다.
즉, 상기 방열판(150)은 상기 가열토치부(200)의 가열작용으로부터 발생하는 고온의 열기가 상기 캐리지 본체(100)에 탑재된 통합제어부(500)로 전도되어 시스템 회로가 오작동하지 않도록 고온의 열기를 차단시키는 역할을 수행한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 자석부재(600)의 흡인력을 통해 캐리지 본체(100)가 파형격벽 모재의 용접선(C)을 따라 이동가능하게 부착됨으로써, 별도의 레일을 추가적으로 생산해야 하는 것에 의해 코스트를 절감할 수 있는 동시에 상기 레일을 모재에 설치하고 다시 철거해야하는 작업공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.
또한, 토치몸체(220)를 지지하며 상,하 및 좌,우 방향으로 회전가능하게 안내하는 토치조작모듈(230)을 구성함으로써, 상기 캐리지 본체(100)의 길이방향 중심부를 용접선(C)에 일치시키는 위치조정 없이 상기 캐리지 본체(100)를 용접선(C) 일측 또는 타측에 편심된 위치에서도 상기 토치헤드(210)를 용접선(C) 상부에 위치시킬 수 있는 장점이 있다.
100 : 캐리지 본체
110 : 구동휠
120 : 손잡이부
130 : 감지센서
150 : 방열판
200 : 가열토치부
210 : 토치헤드
220 : 토치몸체
230 : 토치조작모듈
231 : 수직축
232 : 위치결정부재
233 : 힌지연결구
300 : 안전밸브
400 : 카메라모듈
500 : 통합제어부
600 : 자석부재

Claims (8)

  1. 용접구간의 길이방향을 따라 구동하는 구동휠을 구비한 캐리지 본체;
    상기 캐리지 본체 일측에 설치되며 용접선에 대하여 가열을 실시하는 가열토치부;
    상기 가열토치부에 필요한 가스와 산소를 공급 및 차단하는 안전밸브;
    상기 캐리지 본체의 타측에 설치되며 용접구간의 취부선을 영상으로 감지하여 상기 캐리지 본체의 가열 진행방향을 안내하는 카메라모듈;
    상기 구동휠, 안전밸브, 카메라모듈을 통합 제어하는 통합제어부; 및,
    상기 캐리지 본체의 바닥면에 설치되며 인력(引力)에 의해 상기 캐리지 본체를 파형격벽 모재에 부착시키는 자석부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열토치부는,
    토치헤드와,
    상기 토치헤드에 연결되며 가스와 산소가 혼합주입이 이루어지는 토치몸체와,
    상기 토치몸체를 지지하며 상,하 및 좌,우 방향으로 회전가능하게 안내하는 토치조작모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토치조작모듈은,
    상기 캐리지 본체에 설치되는 수직축과,
    상기 수직축에 결합되어 승강이동 및 좌우방향에 대한 결합 위치를 안내하는 위치결정부재와,
    길이방향의 일단이 상기 토치몸체를 지지하며 타단이 상기 위치결정부재에 힌지 결합되어 상하방향으로 힌지운동하는 힌지연결구로 구성된 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열토치부는 상기 캐리지 본체의 일측과 타측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐리지 본체에는 파형격벽의 끝단부를 인식하는 감지센서가 설치된 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안전밸브에는 가스 공급시 가스가 역류되는 것을 방지하기 위한 역화 방지기가 설치되는 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리지 본체의 단부 일측에는 가열작업시 발생하는 고온의 열기가 상기 통합제어부 쪽으로 전도되는 것을 억제시키기 위한 방열판이 설치되는 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리지 본체에는 작업자가 용이하게 운반할 수 있도록 하는 손잡이부가 형성된 것을 특징으로 하는 곡직 작업용 자동 캐리지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106625655A (zh) * 2016-10-31 2017-05-10 江苏华航威泰机器人科技有限公司 一种用于无导轨焊接机器人的控制系统
KR20210092604A (ko) 2020-01-16 2021-07-26 삼성중공업 주식회사 곡직 장치
KR20230138695A (ko) * 2022-03-24 2023-10-05 주식회사 현대미포조선 선체 용접용 예열기

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KR20210092604A (ko) 2020-01-16 2021-07-26 삼성중공업 주식회사 곡직 장치
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