KR20190142867A - 용접용 지지장치 - Google Patents

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김한철
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한국항공우주산업 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 배관 형상을 갖는 제 1피용접물과 제 2피용접물을 상호 용접하기 위해 제 1피용접물과 제 2피용접물을 지지하는 용접용 지지장치는 가조립 또는 가용접된 제 1피용접물과 제 2피용접물 중 어느 하나의 외부 둘레를 척킹하는 척 조립체 및 제 1피용접물과 제 2피용접물의 중심을 회전 축선으로 척 조립체가 회전 운동되는 구동력을 제공하여 용접기를 따라 제 1피용접물과 제 2피용접물의 용접 영역을 연속적으로 이동시키는 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 다양한 곡선을 갖는 배관들을 지지하고 상호 접촉되는 단면의 둘레를 따라 연속적으로 용접 공정이 진행되도록 배관을 회전 운동할 수 있으므로, 용접의 불량을 감소하여 용접된 제품의 품질을 향상할 수 있다.

Description

용접용 지지장치{SUPPORTING APPARATUS FOR WELDING}
본 발명은 용접용 지지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제 1피용접물과 제 2피용접물의 용접 영역을 연속적으로 용접하기 위해 피용접물들을 지지하는 용접용 지지장치에 관한 것이다.
일반적으로 용접은 같은 종류 또는 다른 종류의 금속 재료에 열과 압력을 가하여 2개의 연결 영역을 상호 접합시키는 접합 방식이다. 이러한 용접은 크게 접합부에 금속 재료를 가열 용융시켜 서로 다른 두 재료를 결합하는 아크 용접, 가스 용접과 같은 융접법과 접합부에 강한 물리적 압력을 가해 서로 다른 두 재료를 결합하는 압접법으로 구분된다.
여기서, 용접은 서로 다른 재료를 상호 결합하기 위해서 항공, 자동차, 건설, 기계 등 많은 산업 분야에서 널리 사용된다. 예를 들어, 용접은 자동차의 프레임과 프레임을 상호 결합하기 위해서 사용, 항공기의 배관을 상호 결합하기 위해서 사용, 또는 기계 분야에서 공작물의 제조 시 서로 다른 두 개의 재료를 상호 결합하기 위해서 사용되는 것과 같이 많은 산업 분야에서 널리 이용된다.
한편, 용접 공정은 판재와 판재의 상호 결합 시 판재와 판재가 접촉되는 직선 영역을 용접, 판재와 배관의 결합 시 판재와 배관이 접촉되는 배관의 원주 방향을 따라 용접, 그리고 배관과 배관의 결합 시 배관의 원주 방향을 따라 용접이 진행된다. 즉, 용접은 서로 다르거나 같은 형상을 갖는 재료의 상호 접촉 영역에서 진행된다.
그런데, 배관과 배관의 결합 시 접촉 영역은 배관의 원주 방향을 따라 형성된다. 이러한 배관과 배관의 용접 시 배관의 원주 방향을 따라 이루어져야 하는데 실질적으로 원주 방향을 따라 용접이 연속적으로 이루어지지 않음에 따라 용접 불량이 발생되는 문제점이 있다.
특히, 항공기 제조 시 항공기 내부에는 다양한 곡선을 갖는 배관들이 연속적으로 결합되어 있다. 항공기는 비행 중 높은 압력을 받기 때문에 용접 불량이 발생될 경우, 배관이 분리되는 문제점이 발생하기 때문에 배관의 상호 용접 시 연속적인 용접이 중요하다.
일본 등록특허공보 제3761344호; 용접 암과 그것을 이용한 센서 교정 방법, 용접 제어방법, 용접 타점위치 정밀도 변화 관리 방법
본 발명의 목적은 배관과 배관의 용접 영역을 연속적으로 용접할 수 있도록 피용접물들을 지지하는 용접용 지지장치를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 배관 형상을 갖는 제 1피용접물과 제 2피용접물을 상호 용접하기 위해 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물을 지지하는 용접용 지지장치에 있어서, 가조립 또는 가용접된 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나의 외부 둘레를 척킹하는 척 조립체와, 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물의 중심을 회전 축선으로 상기 척 조립체가 회전 운동되는 구동력을 제공하여 용접기를 따라 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물의 용접 영역을 연속적으로 이동시키는 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 지지장치에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 척 조립체는 일정 길이를 갖는 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나가 삽입 지지되며 상기 회전 구동부와 연결되는 척킹몸체와, 상기 척킹몸체에 삽입 지지된 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나의 외부 둘레를 척킹하는 척킹부를 포함할 수 있다.
상기 척킹부는 상기 척킹몸체의 상부에 배치되며 상기 척킹몸체에 삽입 지지되는 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나가 관통되는 제 1척킹부와, 상기 제 1척킹부의 판면에 일정 간격을 두고 복수 개로 배치되고 상기 제 1척킹부를 관통한 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나의 중심을 향해 이동되어 외부 둘레에 접촉되는 제 2척킹부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용접용 지지장치는 상기 회전 구동부에 연결되어 상기 척 조립체가 상기 회전 축선의 가로 방향으로 일정 각도를 갖도록 상기 회전 구동부를 회전 운동시키는 각도 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 용접용 지지장치는 상기 척 조립체의 상부에 배치되어 상기 용접 영역을 용접하는 상기 용접기를 지지하는 용접기 지지부를 더 포함할 수 있다.
더불어, 상기 용접용 지지장치는 상기 회전 구동부에 전기적으로 연결되어, 가압력에 따라 상기 회전 구동부에 구동 신호를 제공하는 페달을 더 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 용접용 지지장치의 효과는 다양한 곡선을 갖는 배관들을 지지하고 상호 접촉되는 단면의 둘레를 따라 연속적으로 용접 공정이 진행되도록 배관을 회전 운동할 수 있으므로, 용접의 불량을 감소하여 용접된 제품의 품질을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 용접용 지지장치의 X-Z 평면의 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 용접용 지지장치의 제 1작동 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 용접용 지지장치의 X-Y 평면의 평면도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치의 제 2작동 사시도,
도 6은 도 1에 도시된 A 영역의 확대 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치는 다양한 곡선 또는 벤딩(bending)을 갖는 배관들을 상호 용접하기 위해 피용접물을 지지할 뿐만 아니라 원형의 단면을 갖는 배관 이외에도 육각형과 같은 다양한 단면 형상을 갖는 배관들에게도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치의 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 용접용 지지장치의 X-Z 평면의 평면도, 그리고 도 3은 도 1에 도시된 용접용 지지장치의 제 1작동 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치(10)는 척 조립체(300) 및 회전 구동부(400)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치(10)는 본체(100), 각도 조절부(600), 용접기 지지부(700), 페달(800) 및 접지부(900)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치(10)는 곡선을 갖는 제 1피용접물(P1)과 직선의 제 2피용접물(P2)을 용접하기 위해 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)을 용접하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 곡선을 갖는 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)을 상호 용접하기 위해 지지할 수 있다.
본체(100)는 척 조립체(300) 및 회전 구동부(400)를 수용한다. 본체(100)는 본 발명의 일 실시 예로서, 척 조립체(300) 및 회전 구동부(400)를 수용하는 몸체(110) 및 몸체(110)를 이동시킬 수 있는 이동 바퀴(130)를 포함한다.
척 조립체(300)는 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2) 중 어느 하나의 외부 둘레를 척킹한다. 척 조립체(300)는 본 발명의 일 실시 예로서, 하부에 배치되는 제 1피용접물(P1)을 척킹한다. 여기서, 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)은 가조립 또는 가용접된 상태로 척 조립체(300)에 의해 척킹된다. 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)은 가조립 또는 가용접된 상태에서 척 조립체(300)에 의해 척킹될 수 있고, 또는 제 1피용접물(P1)이 척 조립체(300)에 의해 척킹된 상태에서 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)이 가조립 또는 가용접될 수 있다.
척 조립체(300)는 본 발명의 일 실시 예로서, 척킹몸체(310) 및 척킹부(330)를 포함한다. 척킹몸체(310)는 삽입된 일정 길이를 갖는 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2) 중 어느 하나를 지지한다. 본 발명의 척킹몸체(310)는 제 1피용접물(P1)을 척킹하고, 척킹몸체(310)는 회전 구동부(400)와 연결된다. 본 발명의 척킹몸체(310)는 상부 원판(311), 하부 원판(313) 및 프레임(315)을 포함한다. 상부 원판(311)은 제 1피용접물(P1)이 관통되도록 마련된다. 하부 원판(313)은 상부 원판(311)에 대해 대향 배치되며, 회전 구동부(400)와 연결된다. 프레임(315)은 상부 원판(311)과 하부 원판(313) 사이를 상호 연결한다. 프레임(315)은 복수 개로 마련되며, 제 1피용접물(P1)이 삽입 지지될 수 있도록 상부 원판(311) 및 하부 원판(313)의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치된다.
척킹부(330)는 척킹몸체(310)에 삽입 지지된 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2) 중 어느 하나의 외부 둘레를 척킹한다. 본 발명의 척킹부(330)는 제 1피용접물(P1)을 척킹한다. 척킹부(330)는 제 1척킹부(331) 및 제 2척킹부(333)를 포함한다. 제 1척킹부(331)는 척킹몸체(310)의 상부에 배치된다. 제 1척킹부(331)는 척킹몸체(310)에 삽입 지지되는 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2) 중 어느 하나를 관통시킨다. 제 1척킹부(331)로는 제 1피용접물(P1)이 관통된다. 제 2척킹부(333)는 제 1척킹부(331)의 판면에 일정 간격을 두고 복수 개로 배치된다. 제 2척킹부(333)는 제 1척킹부(331)를 관통한 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2) 중 어느 하나의 중심을 향해 이동되어 외부 둘레에 접촉된다. 제 1피용접물(P1)이 제 1척킹부(331)를 관통하고 제 2척킹부(333)에 의해 척킹됨에 따라 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)의 용접 영역(W)이 척킹몸체(310)의 상부에 위치된다.
회전 구동부(400)는 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)의 중심을 회전 축선으로 척 조립체(300)가 회전 운동 되는 구동력을 제공하여, 용접기(미도시)를 따라 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)의 용접 영역(W)을 연속적으로 이동시킨다. 회전 구동부(400)는 회전 구동력을 생성하는 공지된 다양한 모터를 포함한다.
다음으로 도 4는 도 1에 도시된 용접용 지지장치의 X-Y 평면의 평면도, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치의 제 2작동 사시도, 그리고 도 6은 도 1에 도시된 A 영역의 확대 사시도이다.
각도 조절부(600)는 회전 구동부(400)에 연결된다. 각도 조절부(600)는 척 조립체(300)가 척 조립체(300)의 회전 축선의 가로 방향으로 일정 각도를 갖도록 회전 구동부(400)를 회전 운동시킨다. 상세하게 각도 조절부(600)는 도 5에 도시된 바와 같이, X 축선의 회전 축선으로 회전 구동부(400)를 회전 시킨다. 이렇게 각도 조절부(600)는 척 조립체(300)가 일정 각도를 갖도록 척 조립체(300)와 연결된 회전 구동부(400)를 회전 운동시킬 수 있으므로, 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)의 용접 시 용접 편의성 및 효율을 향상할 수 있는 작용 효과를 가진다.
본 발명의 각도 조절부(600)는 제 1각도 조절부(610) 및 제 2각도 조절부(630)를 포함한다. 제 1각도 조절부(610)는 회전 구동부(400)에 연결된다. 제 1각도 조절부(610)는 작업자에 의해 척 조립체(300)가 일정 각도를 갖도록 회전 구동부(400)를 회전 운동 시킨다. 반면, 제 2각도 조절부(630)는 제 1각도 조절부(610)에 의해 회전 운동되는 척 조립체(300) 및 회전 구동부(400)의 회전 운동 범위를 제한한다.
용접기 지지부(700)는 척 조립체(300)의 상부에 배치되어 용접 영역(W)을 용접하는 용접기를 지지한다. 즉, 용접기 지지부(700)는 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)의 용접 영역에 용접기를 지지 시킨다. 이렇게 용접기 지지부(700)에 의해 용접기가 지지될 때 회전 구동부(400)의 회전 구동력에 따라 용접 영역(W)은 용접기를 따라 연속적으로 이동한다.
본 발명의 용접기 지지부(700)는 제 1지지 바(bar)(710), 제 2지지 바(730) 및 이동 연결부(750)를 포함한다. 제 1지지 바(710)는 본체(100)에 연결되고 척 조립체(300)의 회전 축선을 따라 배치된다. 그리고, 제 2지지 바(730)는 제 1지지 바(710)에 대해 가로 방향을 갖도록 배치된다. 이동 연결부(750)는 제 1지지 바(710)와 제 2지지 바(730)를 상호 연결한다. 이동 연결부(750)는 제 1지지 바(710)에 대해 제 2지지 바(730)를 선형 이동시킴과 함께 제 1지지 바(710)에 제 2지지 바(730)가 회전 운동 되도록 제 1지지 바(710)와 제 2지지 바(730)를 상호 연결한다.
페달(800)은 회전 구동부(400)에 전기적으로 연결된다. 페달(800)은 작업자의 가압력에 따라 회전 구동부(400)에 구동 신호를 제공한다. 상세하게 페달(800)은 작업자의 가압력의 제공 유무에 따라 회전 구동부(400)의 작동을 제어하는 구동 신호를 선택적으로 회전 구동부(400)로 제공하거나, 회전 구동부(400)에 회전 구동력을 변경할 수 있는 구동 신호를 회전 구동부(400)로 제공한다.
마지막으로 접지부(900)는 본체(100)에 연결된다. 접지부(900)는 고전압 또는 고전류에 의해 전기적인 피해가 발생되지 않도록 본체(100)를 접지한다.
이러한 구성에 의해 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 지지장치(10)의 작동 과정을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.
우선, 가조립 또는 가용접된 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)을 척 조립체(300)에 척킹한다. 이때, 제 1피용접물(P1)을 척킹 한 후 제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)을 가조립 또는 가용접할 수있다.
제 1피용접물(P1)과 제 2피용접물(P2)의 용접 영역에 용접기가 대응되도록 용접기 지지부(700)의 제 2지지 바(730)의 위치를 조절한다. 작업자는 페달(800)에 가압력을 제공하여 척 조립체(300)를 회전 운동한다. 그러면, 용접기는 용접 영역(W)을 따라 연속적으로 용접 영역(W)을 용접한다.
이에, 다양한 곡선을 갖는 배관들을 지지하고 상호 접촉되는 단면의 둘레를 따라 연속적으로 용접 공정이 진행되도록 배관을 회전 운동할 수 있으므로, 용접의 불량을 감소하여 용접된 제품의 품질을 향상할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 용접용 지지장치 300: 척 조립체
310: 척킹몸체 330: 척킹부
331: 제 1척킹부 333: 제 2척킹부
600: 각도 조절부 700: 용접기 지지부
800: 페달(pedal)

Claims (6)

  1. 배관 형상을 갖는 제 1피용접물과 제 2피용접물을 상호 용접하기 위해 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물을 지지하는 용접용 지지장치에 있어서,
    가조립 또는 가용접된 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나의 외부 둘레를 척킹하는 척 조립체와;
    상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물의 중심을 회전 축선으로 상기 척 조립체가 회전 운동되는 구동력을 제공하여, 용접기를 따라 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물의 용접 영역을 연속적으로 이동시키는 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 지지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 척 조립체는,
    일정 길이를 갖는 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나가 삽입 지지되며, 상기 회전 구동부와 연결되는 척킹몸체와;
    상기 척킹몸체에 삽입 지지된 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나의 외부 둘레를 척킹하는 척킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 지지장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 척킹부는,
    상기 척킹몸체의 상부에 배치되며, 상기 척킹몸체에 삽입 지지되는 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나가 관통되는 제 1척킹부와;
    상기 제 1척킹부의 판면에 일정 간격을 두고 복수 개로 배치되고, 상기 제 1척킹부를 관통한 상기 제 1피용접물과 상기 제 2피용접물 중 어느 하나의 중심을 향해 이동되어 외부 둘레에 접촉되는 제 2척킹부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 지지장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 용접용 지지장치는,
    상기 회전 구동부에 연결되어, 상기 척 조립체가 상기 회전 축선의 가로 방향으로 일정 각도를 갖도록 상기 회전 구동부를 회전 운동시키는 각도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 지지장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 용접용 지지장치는,
    상기 척 조립체의 상부에 배치되어, 상기 용접 영역을 용접하는 상기 용접기를 지지하는 용접기 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 지지장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 용접용 지지장치는,
    상기 회전 구동부에 전기적으로 연결되어, 가압력에 따라 상기 회전 구동부에 구동 신호를 제공하는 페달을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 지지장치.
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