KR20170126161A - 용접 시스템의 토치 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행을 위한 용접 캐리지(10) 및 용접을 위하여 용접 캐리지(10)의 일측에 장착되는 토치(20)를 포함하는 용접 시스템에서 토치(20)를 용접부재의 용접선 방향으로 회전시키기 위한 장치(100)에 관한 것으로서, 일측에 캠곡면(112)이 가공된 베이스 부재(110)와; 상기 베이스 부재(110)에 장착되는 모터(120)와; 상기 토치(20)를 슬라이딩 가능하게 장착한 상태에서 상기 모터(120)에 의해 회전 가능하도록 베이스 부재(110)상에 설치되는 토치 가이드(130)와; 상기 토치(20)에 장착된 상태에서 상기 베이스 부재(110)의 캠곡면(112)을 따라 이동할 수 있도록 설치되는 캠팔로워(140)를 포함하고, 상기 캠곡면(112)은 모터(120)의 구동에 따라 토치(20)의 회전 시 토치(20)의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 가공된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 토치의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 토치를 회전시킴으로써 용접보류부 없이 용접을 수행할 수 있으므로 작업성을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

용접 시스템의 토치 회전장치{Torch Rotating Equipment of Welding System}

본 발명은 용접 시스템에 관한 것으로서, 특히 용접 시스템에 장착된 토치를 용접부재의 용접선 방향으로 회전시킬 수 있는 용접 시스템의 토치 회전장치에 관한 것이다.

조선소에서 선체와 같은 구조물을 건조하기 위해서는 선체를 이루는 여러개의 단품들을 용접 로봇 등의 용접 시스템을 이용하여 용접함으로써 결합하고 있다.

한편, 용접 시스템은 크게 주행을 위한 용접 캐리지(10) 및 용접을 위하여 용접 캐리지(10)의 일측에 장착되는 토치(20)를 포함하는데, 이러한 용접 시스템을 이용하여 용접부재(1)의 직선 형태의 용접선(2)을 따라 주행하면서 용접을 수행하는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 토치(20)의 각도가 고정되어 있으므로 코너 부분을 용접하지 못하는 문제점이 있다. 이를 통상적으로 용접이 안되는 구간(용접 보류부)라고 부르는데, 여기는 사람이 수동으로 용접하게 된다.

그런데, 도 2에 도시한 바와 같이, 단순한 형태의 토치 회전장치를 채용하여 토치(20)를 회전시키는 경우, 토치(20)의 끝단이 원호를 그리게 되어 용접 보류부에 대하여 정상적으로 용접을 수행할 수 없다.

종래 관련 분야 특허 기술로서 용접을 수행할 구간의 시작점, 끝점 및 참고점을 이용하여 상용 로봇의 위빙 이동교시점들을 산출하고, 산출된 이동교시점들의 갯수를 이용하여 용접시 로봇의 이동각도를 계산하여 용접시작점에서 용접끝점까지 계산된 이동각도만큼씩 용접토치자세를 변화하면서 위빙동작을 수행하도록 된 용접 로봇의 위빙동작 구현방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 파이프 용접장비에 장착된 토치프레임; 상기 토치프레임에 결합된 회전볼트; 상기 토치를 장착하고 상기 회전볼트를 기반으로 회동가능하게 결합된 회전부; 및 상기 토치프레임의 고정핀을 기반으로 가이드되면서 탄성지지되도록 연결된 핸들부를 포함하되, 상기 회전부는 상기 회전볼트를 기준으로 일정한 각도로 회전 이동되며 상기 고정핸들부에 의해 임시 고정되는 것을 특징으로 하는 파이프 용접장비의 토치 회전장치가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

국내등록특허 10-0460727 국내공개실용 20-2008-0000953

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 용접 시스템에 장착된 토치의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 토치를 회전시킬 수 있는 용접 시스템의 토치 회전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치는, 주행을 위한 용접 캐리지 및 용접을 위하여 용접 캐리지의 일측에 장착되는 토치를 포함하는 용접 시스템에서 토치를 용접부재의 용접선 방향으로 회전시키기 위한 장치로서, 일측에 캠곡면이 가공된 베이스 부재와; 상기 베이스 부재에 장착되는 모터와; 상기 토치를 슬라이딩 가능하게 장착한 상태에서 상기 모터에 의해 회전 가능하도록 베이스 부재상에 설치되는 토치 가이드와; 상기 토치에 장착된 상태에서 상기 베이스 부재의 캠곡면을 따라 이동할 수 있도록 설치되는 캠팔로워를 포함하고, 상기 캠곡면은 모터의 구동에 따라 토치의 회전 시 토치의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 가공된 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 캠팔로워를 모터의 구동축 방향으로 끌어당겨 캠팔로워가 상기 베이스 부재의 캠곡면에 접촉될 수 있도록 설치되는 인장 스프링을 구비할 수 있다.

또한, 상기 캠곡면은 용접 캐리지의 진행방향인 전후방향을 y방향, y방향과 직각인 용접 캐리지(10)의 좌우방향을 x방향, 모터 구동축 중심을 가공을 위한 원점이라 가정할 때,, 다음식

(여기서, θ: 회전각(-45˚~ +45˚), lo : 회전각이 0일때 모터 구동축 중심에서 캠팔로워까지의 거리, l : 회전각이 θ일때 모터 구동축 중심에서 캠팔로워까지의 거리, L : 캠팔로워에서 용접선까지의 거리)

에 의해 산출되는 좌표(x,y)를 기초로 가공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 토치의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 토치를 회전시킴으로써 용접보류부 없이 용접을 수행할 수 있으므로 작업성을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 용접 시스템을 이용한 용접 개념도.
도 2는 종래 용접 시스템에 단순한 토치 회전장치를 채용한 경우의 용접 개념도.
도 3,4는 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치의 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 캠곡면 좌표 산출 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치의 작동 상태도.
도 7,8은 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치의 사용 상태도.

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.

본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치는, 용접 시스템에 장착된 토치의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 하기 위하여 토치를 회전시킬 수 있도록 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

도 3,4는 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치의 개념도, 도 5는 본 발명에 따른 캠곡면 좌표 산출 개념도, 도 6은 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치의 작동 상태도, 도 7,8은 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치의 사용 상태도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치(100)는, 통상의 주행을 위한 용접 캐리지(10) 및 용접을 위하여 용접 캐리지(10)의 일측에 장착되는 토치(20)를 포함하는 용접 시스템에서 토치(20)를 용접부재의 용접선 방향으로 회전시키기 위한 장치(100)로서, 크게 베이스 부재(110), 모터(120), 토치 가이드(130), 캠팔로워(140) 및 인장 스프링(150)을 포함하여 이루어진다.

상기 베이스 부재(110)는 소정의 두께를 갖는 판상의 부재로서 일측에 캠곡면(112)이 가공된다. 이때, 상기 캠곡면(112)은 모터(120)의 구동에 따라 토치(20)의 회전 시 토치(20)의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 가공된다.

구체적으로, 상기 캠곡면(112)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 용접 캐리지(10)의 진행방향인 전후방향을 y방향, y방향과 직각인 용접 캐리지(10)의 좌우방향을 x방향, 모터 구동축 중심을 가공을 위한 원점이라 가정할 때,, 수학식 1

(여기서, θ: 회전각(-45˚~ +45˚), lo : 회전각이 0일때 모터 구동축 중심에서 캠팔로워까지의 거리, l : 회전각이 θ일때 모터 구동축 중심에서 캠팔로워까지의 거리, L : 캠팔로워에서 용접선까지의 거리)

에 의해 산출되는 좌표(x,y)를 기초로 가공될 수 있다.

상기 모터(120)는 상기 토치(110)를 회전시키기 위하여 상기 베이스 부재(110)의 저면에 직립 장착된다.

상기 토치 가이드(130)는 소정의 두께를 가지는데 상기 토치(20)를 토치(20)의 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 장착한 상태에서 상기 모터(120)에 의해 회전 가능하도록 베이스 부재(110)상에 설치된다. 토치(20)가 토치 가이드(130)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 이유는 토치(20)가 용접선 방향으로 회전할 때 토치(20)가 적절히 슬라이딩되면서 회전각에 관계없이 토치(20)의 끝단이 용접선(2)과 일정한 간격을 유지시키기 위함이다.

상기 캠팔로워(140)는 상기 토치(20)의 중간부분에 장착되는데, 상기 베이스 부재(110)의 캠곡면(112)을 따라 이동할 수 있도록 설치된다.

상기 인장 스프링(150)은 상기 캠팔로워(140)를 모터(120)의 구동축 방향으로 끌어당겨 캠팔로워(140)가 상기 베이스 부재(110)의 캠곡면(112)에 항상 접촉될 수 있도록 설치된다.

이하, 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.

도 7,8의 경우, 주행 모터(30), 위빙 모터(40), 토치 길이조절 슬라이드 기구(50) 및 주행 레일(60)을 구비한 수직 위빙 캐리지 구조에 본 발명에 따른 토치 회전장치(100)를 부착한 용접 시스템으로서, 도 7은 상부 용접하는 경우, 도 8은 하부 용접하는 경우를 나타낸다.

용접이 가능한 구간에서는 통상의 방법으로 캐리지(10)가 주행하면서 토치(20)의 각도가 고정된 상태로 용접을 수행한다. 하지만, 용접이 불가능한 구간, 즉 용접보류부에서는 캐리지(10)가 정지한 상태에서 모터(120)가 구동하면서 캠팔로워(140)가 캠곡면(112)을 따라 이동하게 되고 그에 따라 토치(20)의 끝단이 용접선(2)을 따라 직선을 그리면서 일정한 간격으로 이동하면서 용접을 수행하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치(100)를 적용하면, 토치(20)의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 토치(20)를 회전시킴으로써 용접보류부 없이 용접을 수행할 수 있으므로 작업성을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 즉, 용접 작업 후 뒷처리 작업량이 줄어들어 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 용접 시스템의 토치 회전장치를 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

100 : 토치 회전장치 110 : 베이스 부재
112 : 캠곡면 120 : 모터
130 : 토치 가이드 140 : 캠팔로워
150 : 인장 스프링

Claims (3)

1. 주행을 위한 용접 캐리지(10) 및 용접을 위하여 용접 캐리지(10)의 일측에 장착되는 토치(20)를 포함하는 용접 시스템에서 토치(20)를 용접부재의 용접선 방향으로 회전시키기 위한 장치(100)로서,
   일측에 캠곡면(112)이 가공된 베이스 부재(110)와;
   상기 베이스 부재(110)에 장착되는 모터(120)와;
   상기 토치(20)를 슬라이딩 가능하게 장착한 상태에서 상기 모터(120)에 의해 회전 가능하도록 베이스 부재(110)상에 설치되는 토치 가이드(130)와;
   상기 토치(20)에 장착된 상태에서 상기 베이스 부재(110)의 캠곡면(112)을 따라 이동할 수 있도록 설치되는 캠팔로워(140)를 포함하고,
   상기 캠곡면(112)은 모터(120)의 구동에 따라 토치(20)의 회전 시 토치(20)의 끝단이 직선 형태의 용접선을 직선을 그리면서 일정한 간격으로 따라갈 수 있도록 가공된 용접 시스템의 토치 회전장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 캠팔로워(140)를 모터(120)의 구동축 방향으로 끌어당겨 캠팔로워(140)가 상기 베이스 부재(110)의 캠곡면(112)에 접촉될 수 있도록 설치되는 인장 스프링(150)을 구비한 것을 특징으로 하는 용접 시스템의 토치 회전장치.
3. 청구항 3에 있어서,
   상기 캠곡면(112)은 용접 캐리지(10)의 진행방향인 전후방향을 y방향, y방향과 직각인 용접 캐리지(10)의 좌우방향을 x방향, 모터 구동축 중심을 가공을 위한 원점이라 가정할 때, 다음식
   

   

   
   (여기서, θ: 회전각(-45˚~ +45˚), lo : 회전각이 0일때 모터 구동축 중심에서 캠팔로워까지의 거리, l : 회전각이 θ일때 모터 구동축 중심에서 캠팔로워까지의 거리, L : 캠팔로워에서 용접선까지의 거리)
   에 의해 산출되는 좌표(x,y)를 기초로 가공된 것을 특징으로 하는 용접 시스템의 토치 회전장치.

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