KR20200114250A - Welding head of automatic welding carriage - Google Patents

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KR20200114250A
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Abstract

A welding head of the present invention is used in an automatic welding carriage. The welding head of the present invention allows a progress angle to be controlled so that an angle in which a torch is inclined can be controlled in accordance with a progress direction when a pipe is welded, thereby securing a welding quality. To this end, the welding head controls the progress angle by converting a rotation movement of a motor shaft into a circular arc movement changing the angle formed by the torch and a welding part.

Description

자동용접캐리지의 용접헤드 {Welding head of automatic welding carriage}Welding head of automatic welding carriage

자동용접장치는 용접헤드가 장착되어 주행하는 캐리지와 용접기, 그리고 이러한 장치들을 제어하는 제어기를 포함하여 구성된다. 본 발명은 자동용접캐리지의 용접헤드에 장착된 토치의 운동기구에 관한 것이다.The automatic welding device includes a carriage and a welding machine that is equipped with a welding head and runs, and a controller that controls these devices. The present invention relates to a movement mechanism of a torch mounted on a welding head of an automatic welding carriage.

자동용접캐리지의 용접헤드는 적정한 용접비드의 형성을 위해 좌우방향과 상하방향으로 토치의 위치를 조절할 수 있으며, 용접진행방향과 직각인 평면을 따라 오실레이션 위빙되며, 이 때 위빙의 범위는 작업각(Work angle)으로 설정하여 조절한다. The welding head of the automatic welding carriage can adjust the position of the torch in the left and right directions and up and down to form an appropriate welding bead, and oscillation weaving along the plane perpendicular to the welding progress direction, in which case the range of weaving is the working angle. Adjust by setting (Work angle).

자동용접캐리지를 이용하여 파이프의 상단부(TOP)에서 기존 각도를 유지하는 토치(TN)로 용접할 때 형성되는 비드(BN)의 두께는 파이프의 하단부(BOTTOM)에서 기존 각도를 유지하는 토치(TN)로 용접할 때 형성되는 비드(BB)의 두께보다 얇아진다(도 9). 이와 같이 배관 용접은 용접 위치에 따라 진행방향으로의 토치 각도가 일정할 경우 아크의 불안정과 용접품질이 저하되는 용접 결함이 발생한다. 용접품질이 확보되는 배관 자동용접을 위해서는 용접 위치에 따라 진행방향을 따라 토치가 기울어지는 각도가 조절되어야 한다. The thickness of the bead (BN) formed when welding with the torch (TN) that maintains the existing angle from the top of the pipe using the automatic welding carriage is the torch (TN) that maintains the existing angle at the bottom of the pipe (BOTTOM). ) Becomes thinner than the thickness of the bead (BB) formed when welding with (Fig. 9). As described above, when the angle of the torch in the direction of the welding is constant according to the welding position, welding defects of arc instability and welding quality deteriorate occur. For automatic welding of pipes to ensure welding quality, the angle at which the torch is tilted along the direction of the welding must be adjusted according to the welding position.

본 발명의 용접헤드는 토치의 진행각이 변경가능하다 (도 6의 A). 본 발명의 용접헤드에 있어서, 상기 진행각은 모터(P1)축의 회전운동을, 토치와 용접부가 이루는 각도를 변경시키는 원호운동으로 변환시켜(도 6) 조절된다. 이러한 용접헤드의 구성은 커버(13)와 브라켓(6)에 의해 외부환경으로부터 보호될 수 있다(도 3).In the welding head of the present invention, the traveling angle of the torch can be changed (Fig. 6A). In the welding head of the present invention, the traveling angle is adjusted by converting the rotational motion of the shaft of the motor P1 into an arc motion that changes the angle formed by the torch and the welding part (Fig. 6). This configuration of the welding head can be protected from the external environment by the cover 13 and the bracket 6 (Fig. 3).

본 발명의 용접헤드에 있어서, 상기 진행각은 모터축에 연결된 피니언(도 11의 12)이, 용접토치가 연결된 원호형 랙기어를 회전시켜 변경된다. In the welding head of the present invention, the traveling angle is changed by rotating a pinion (12 in Fig. 11) connected to the motor shaft by rotating an arc-type rack gear to which the welding torch is connected.

본 발명의 용접헤드에 있어서, 상기 진행각은 모터축에 연결된 피니언이, 토치가 연결된 원호형 각도조절가이드(9)에 형성된 랙기어(91)를 회전시켜 변경된다. In the welding head of the present invention, the traveling angle is changed by rotating the rack gear 91 formed on the arc-shaped angle adjustment guide 9 to which the torch is connected, the pinion connected to the motor shaft.

본 발명의 용접헤드에 있어서, 상기 진행각이 조절되는 토치는 상하이동(C), 좌우이동(B), 작업각이동(D, 오실레이션위빙)이 가능하다(도 6). In the welding head of the present invention, the torch in which the traveling angle is adjusted is capable of moving upright (C), moving left and right (B), and moving the working angle (D, oscillation weaving) (Fig. 6).

본 발명의 용접헤드에 있어서, 상기 토치의 상하이동(도 6의 C)은, 모터(P1)축의 회전운동으로 슬라이드 블록(5)이 수직인 레일(7)을 따라 직선운동하여 이동한다.In the welding head of the present invention, the vertical movement of the torch (C in Fig. 6) moves by linear motion along the rail 7 in which the slide block 5 is vertical due to the rotational motion of the motor P1 shaft.

본 발명의 용접헤드에 있어서, 상기 토치의 작업각이동(오실레이션위빙)은, 모터(P8)의 회전이 기어(17)에서 90도 방향으로 전환되어 회전으로 토치의 작업각(D)이 조절된다. In the welding head of the present invention, in the operation angle movement (oscillation weaving) of the torch, the rotation of the motor P8 is switched in the direction of 90 degrees in the gear 17, and the working angle D of the torch is adjusted by rotation. do.

본 발명의 자동용접캐리지의 용접헤드에 의해 진행각이 조절됨으로서 배관 용접시 진행방향을 따라 토치가 기울어지는 각도를 조절할 수 있게 되어 용접품질이 확보된다. As the traveling angle is adjusted by the welding head of the automatic welding carriage of the present invention, it is possible to adjust the angle at which the torch is tilted along the traveling direction during pipe welding, thereby ensuring welding quality.

도 1은 용접헤드의 사시도
도 2는 토치동작부
도 3은 토치동작부 분해도
도 4는 토치동작부 조립상태
도 5는 토치동작부에 커버가 결합된 상태
도 6은 토치의 운동방향
도 7은 토치의 진행각
도 8은 토치의 작업각
도 9는 파이프의 상단부에서의 진행각
도 10은 원호방향을 따라 이동하는 토치의 진행각
도 11은 토치의 진행각
도 12는 모서리에서의 작업각
도 13은 이단개선에서의 작업각1 is a perspective view of a welding head
2 is a torch operation unit
3 is an exploded view of a torch operation unit
4 is an assembly state of the torch operation unit
5 is a state in which the cover is coupled to the torch operation unit
6 is the direction of motion of the torch
7 is a traveling angle of the torch
8 is a working angle of the torch
9 is a traveling angle at the upper end of the pipe
10 is a traveling angle of the torch moving along the arc direction
11 is a traveling angle of the torch
12 is a working angle at the corner
13 is a working angle in two-stage improvement

자동용접캐리지는 도 1과 같이 토치동작부(H1), 바디(H2), 가이드 암 플래이트(H3)를 포함한다. 도 2는 용접헤드 중에서 토치동작부를 나타낸다. The automatic welding carriage includes a torch operation unit H1, a body H2, and a guide arm plate H3 as shown in FIG. 1. 2 shows a torch operation part of a welding head.

이러한 토치동작부는 도3과 같이 분해되며, 진행각을 조절하는 부분은 도 4와 같이 조립되며, 도 5는 용접토치브라켓홀더(14)가 커버와 함께 결합된 상태를 보여준다. This torch operation part is disassembled as shown in FIG. 3, and the part for adjusting the traveling angle is assembled as shown in FIG. 4, and FIG. 5 shows a state in which the welding torch bracket holder 14 is coupled with the cover.

도 6은 토치의 운동방향을 도시한다. 종래기술에서는 토치의 운동이 세 방향(B, C, D)으로 이루어지고 있으며, 본 발명에서는 진행각(A)의 조절이 가능한 구성을 제시한다. 도 7은 토치의 진행각을, 도 8은 토치의 작업각을 도시한다. 진행각(Travel angle) 은 토치가 용접헤드의 진행방향으로 기울어진 각도를 의미하며, 작업각(Work angle)은 용접헤드의 진행방향에 직각인 평면에서의 토치의 오실레이션이 이루어지는 각도를 의미한다. 6 shows the direction of motion of the torch. In the prior art, the motion of the torch is made in three directions (B, C, D), and the present invention proposes a configuration capable of adjusting the traveling angle (A). 7 shows the traveling angle of the torch, and FIG. 8 shows the working angle of the torch. Travel angle means the angle at which the torch is inclined in the traveling direction of the welding head, and work angle means the angle at which the torch oscillates in a plane perpendicular to the traveling direction of the welding head. .

도 9는 파이프의 상단부에서의 진행각을 도시한다. 파이프의 상단부(TOP)에서 기존 각도를 유지하는 토치(TN)로 용접할 때 형성되는 비드(BN)의 두께는 파이프의 하단부(BOTTOM)에서 기존 각도를 유지하는 토치(TN)로 용접할 때 형성되는 비드(BB)의 두께보다 얇다. 이의 개선을 위해서는 하단부를 제외한 부분(예시: 상단부)에서의 용접시 토치에 진행각을 부여할 필요가 있다. 통상, 파이프의 하단부(BOTTOM)에서 기존 각도를 유지하는 토치(TN)로 용접할 때 형성되는 비드(BB)의 형상과 두께는 정상적이므로 토치의 각도를 조절하여 진행각을 부여할 필요가 없다. 파이프의 상단부(TOP)에서 본 발명에 따른 진행각을 갖는 토치(TO)로 용접할 때 형성되는 비드(BO)의 두께는 파이프의 하단부(BOTTOM)에서 기존 각도를 유지하는 토치(TN)로 용접할 때 형성되는 비드(BB)의 두께와 유사해진다. 9 shows the traveling angle at the upper end of the pipe. The thickness of the bead (BN) formed when welding with a torch (TN) that maintains the existing angle from the top of the pipe (TOP) is formed when welding with a torch (TN) that maintains the existing angle at the bottom of the pipe (BOTTOM). It is thinner than the thickness of the bead BB. In order to improve this, it is necessary to give a traveling angle to the torch when welding at the part other than the lower part (eg upper part). In general, since the shape and thickness of the bead BB formed when welding with the torch TN maintaining the existing angle at the lower end of the pipe BOTTOM is normal, there is no need to adjust the angle of the torch to give a traveling angle. The thickness of the bead (BO) formed when welding with the torch (TO) having a traveling angle according to the present invention from the top of the pipe (TOP) is welded with a torch (TN) that maintains the existing angle at the bottom of the pipe (BOTTOM) It becomes similar to the thickness of the bead (BB) formed when doing.

배관 용접은 용접진행방향에 대한 토치 각도가 일정할 경우 용접비드형상의 불량을 포함하는 결함이 발생하며, 이러한 결함을 방지하기 위해 원주 상의 각각의 용접 위치에서 진행각이 적용된 토치의 모습이 도 10에 도시되어 있다. 배관 자동용접시의 용접품질을 확보하기 위해서는 용접 위치에 따른 토치 각도조절을 위한 구성이 필요하다. 도 10은 원주방향을 따라 이동하는 토치의 진행각을 예시하고 있으며, 도 11은 토치의 진행각 조절을 위한 본 발명의 구성을 보여준다. 토치(31)는 용접부를 마주하는 토치 끝단을 중심으로 회전하며, 토치 끝단에서 각도조절 가이드(9)까지의 길이를 반지름으로 설정하여 토치가 회전할 수 있다. 토치(31)가 연결된 각도조절가이드(9)가 피니언(12)에 의해 구동되고, 상기 각도조절가이드는 가이드롤러(도3의 10)에 의해 지지된다. 이러한 구성은 용접헤드의 토치동작부에 구현된다. 각도조절가이드(9)의 상부면에 랙기어(91)가 형성될 수 있다. 용접토치 브라켓(15)과 커버(13)와 각도조절가이드(9)가 한 뭉치가 되어 롤러(10) 4개에 의해 지지되고, 롤러 4개에 물린 상태로 회전된다. 각도조절가이드(9)의 중앙부 두 개의 구멍(21)과 커버(13)의 중앙부 두 개의 구멍(22)은 용접토치브라켓(15)과 결합된다. In pipe welding, when the torch angle with respect to the welding progress direction is constant, defects including defects in the shape of the welding bead occur. Is shown in. In order to secure welding quality during automatic pipe welding, a configuration for adjusting the angle of the torch according to the welding position is required. 10 illustrates a traveling angle of the torch moving along the circumferential direction, and FIG. 11 shows the configuration of the present invention for adjusting the traveling angle of the torch. The torch 31 rotates around the end of the torch facing the weld, and the torch can rotate by setting the length from the end of the torch to the angle adjustment guide 9 as a radius. The angle adjustment guide 9 to which the torch 31 is connected is driven by the pinion 12, and the angle adjustment guide is supported by a guide roller (10 in FIG. 3). This configuration is implemented in the torch operation part of the welding head. A rack gear 91 may be formed on the upper surface of the angle adjustment guide 9. The welding torch bracket 15, the cover 13, and the angle adjustment guide 9 form a bundle and are supported by four rollers 10 and rotated while being bitten by four rollers. The two central holes 21 of the angle adjustment guide 9 and the two central holes 22 of the cover 13 are combined with the welding torch bracket 15.

토치동작부(H1)가 가이드암플래이트(H3)에 의해 바디(H2)와 연결되며(도 1), 토치동작부(도 2)에서의 진행각을 조절하기 위한 구성에 커버(13)와 용접토치브라켓홀더(14)가 결합된 상태가 도 5에 도시된다. 토치의 진행각이 변경되는 용접헤드는 상하이동, 좌우이동, 작업각이동(오실레이션위빙)이 가능하다. 상기 토치는 토치팁과 상기 토치팁이 연결되어 브라켓에 고정되는 몸체로 이루어지며, 파이프의 용접시 상기 토치팁이 용접부위를 향하며, 상기 용접부위의 파이프의 접선과 상기 몸체가 이루는 각도가 토치의 작업각 방향으로 기울어지게 된다. The torch operation part (H1) is connected to the body (H2) by the guide arm plate (H3) (Fig. 1), and the cover 13 is welded to the configuration for adjusting the angle of travel in the torch operation unit (Fig. 2). The state in which the torch bracket holder 14 is coupled is shown in FIG. 5. The welding head, whose travel angle of the torch is changed, can be moved upright, left and right, and the working angle (oscillation weaving) is possible. The torch is made of a body fixed to the bracket by connecting the torch tip and the torch tip, and when welding the pipe, the torch tip faces the welding area, and the angle formed by the tangent of the pipe at the welding area and the body is It is inclined in each direction of the operation

본 발명의 용접헤드에 있어서, 상기 토치의 상하이동(도 6의 C)은, 모터(P1)축의 회전운동으로 슬라이드 블록(5)이 수직인 레일(7)을 따라 직선운동하여 이동한다. 토치동작부의 좌우이동은, 바디(H2)안에 설치된 모터의 회전운동이 가이드 암 플래이트(H3)의 직선이동으로 변환되고 이에 연결된 토치동작부(H2)의 움직임으로 구현된다(도 1). 상기 토치의 작업각이동(오실레이션위빙)은, 모터(P8)의 회전이 기어(17)에서 90도 방향으로 전환되어 회전으로 토치의 작업각(D)이 조절된다. In the welding head of the present invention, the vertical movement of the torch (C in Fig. 6) moves by linear motion along the rail 7 in which the slide block 5 is vertical due to the rotational motion of the motor P1 shaft. The left and right movement of the torch operation unit is realized by the rotational movement of the motor installed in the body H2 into a linear movement of the guide arm plate H3 and the movement of the torch operation unit H2 connected thereto (FIG. 1). In the operation angle movement (oscillation weaving) of the torch, the rotation of the motor P8 is switched in the direction of 90 degrees in the gear 17, and the working angle D of the torch is adjusted by rotation.

본 발명의 용접헤드의 토치는 네 가지 운동(작업각, 상하이동, 좌우이동, 작업각이동(오실레이션위빙)이 가능하며, 둘 이상의 운동이 중첩되는 예시로서, 직각모서리의 용접시 상기 토치팁이 용접부위를 향하며, 상기 용접부위의 모서리와 상기 몸체가 이루는 각도가 토치의 작업각 방향을 따라 기울어지게 된다. 도 12는 모서리에서의 작업각을 예시한다. 둘 이상의 운동이 중첩되는 또다른 예시로서, 하단과 상단으로 이루어지는 이단 개선면의 용접시 상기 토치팁이 용접부위를 향하며, 상기 하단 용접시의 작업각과 하단 용접종료후 상단 용접시의 작업각이 달라진다. 도 13은 이단개선에서의 작업각을 예시한다. The torch of the welding head of the present invention is capable of four movements (working angle, vertical movement, left and right movement, and working angle movement (oscillation weaving), and as an example in which two or more movements overlap, the torch tip when welding a right-angled edge It faces the welding area, and the angle formed by the edge of the welding area and the body is inclined along the working angle direction of the torch, Fig. 12 illustrates the working angle at the corner, another example in which two or more motions overlap. As, when welding the two-stage improvement surface consisting of the lower end and the upper end, the torch tip faces the welding part, and the working angle at the time of the lower welding and the working angle at the time of welding the upper end after the end of the lower welding are different. Illustrate the angle.

본 발명은 위에서 기재된 실시예에 의해 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 청구범위에 속한다.Although the present invention has been described in detail by the embodiments described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention, and such modifications and modifications fall within the claims of the present invention.

H1: 토치동작부
H2: 바디
H3: 가이드 암 플래이트
P1:각도조절 모터
P2: LM가이드 레일
P3: LM가이드 블록
P4: 리미트스위치
P8: 오실레이션 위빙 모터
A: 진행각 구동방향
B: 좌우구동 방향
C: 상하구동 방향
D: 오실레이션 위빙 구동방향(작업각)
TN: 기존 각도를 유지하는 토치
TO: 진행각을 갖는 토치
BN: 기존의 각도를 토치로 용접 시 파이프 상단부에 형성되는 비드
BO: 진행각을 갖는 토치로 용접 시 형성되는 비드
BB: 기존의 각도를 갖는 토치로 용접시 파이프 하단부에 형성되는 비드
TOP: 파이프상단부
BOTTOM: 파이프하단부
4:슬라이드블록
6:각도조절 모터 브라켓
7:스크류샤프트
9:각도조절 가이드
10:가이드 롤러
12: 각도조절 피니언
13: 스패터방지용 커버
14: 용접토치브라켓홀더
15: 용접토치브라켓
17: 오실레이션위빙기어케이스
21: 결합구멍
22: 결합구멍
31: 토치
32: 가상의 토치 중심선
33: 가상의 피니언 중심선
91: 랙기어
131: 배관 (이단개선)
132: 용접 시 생성될 용접비드
133: 이미 생성된 비드H1: Torch operation part
H2: body
H3: Guide arm plate
P1: Angle control motor
P2: LM guide rail
P3: LM guide block
P4: limit switch
P8: Oscillation weaving motor
A: Travel angle driving direction
B: Left and right driving direction
C: vertical driving direction
D: Oscillation weaving driving direction (working angle)
TN: Torch to maintain the existing angle
TO: Torch with travel angle
BN: A bead formed on the upper part of a pipe when welding an existing angle with a torch
BO: A bead formed when welding with a torch with a traveling angle
BB: A bead formed at the bottom of the pipe when welding with a torch having an existing angle
TOP: Pipe top
BOTTOM: Pipe bottom
4: Slide block
6: Angle adjustment motor bracket
7: screw shaft
9: Angle adjustment guide
10: guide roller
12: angle adjustment pinion
13: Spatter prevention cover
14: welding torch bracket holder
15: welding torch bracket
17: Oscillation Weaving Gear Case
21: coupling hole
22: coupling hole
31: torch
32: virtual torch centerline
33: imaginary pinion centerline
91: rack gear
131: piping (two-stage improvement)
132: Welding bead to be generated during welding
133: Bead already created

Claims (6)

토치의 진행각이 변경되는 용접헤드에 있어서,
상기 진행각은 모터축의 회전운동을, 토치와 용접부가 이루는 각도를 변경시키는 원호운동으로 변환시켜 조절하는 것을 특징으로 하는 용접헤드.In the welding head where the traveling angle of the torch is changed,
The advance angle is controlled by converting the rotational motion of the motor shaft into an arc motion that changes the angle formed by the torch and the welding part. 제1항에 있어서,
상기 진행각은 상기 모터축에 연결된 피니언이, 상기 토치가 연결된 원호형 랙기어를 회전시켜 변경되는 것을 특징으로 하는 용접헤드. The method of claim 1,
The traveling angle is changed by rotating a pinion connected to the motor shaft by rotating an arc-shaped rack gear to which the torch is connected. 제1항에 있어서,
상기 진행각은 모터축에 연결된 피니언이, 상기 토치가 연결된 원호형 각도조절가이드에 형성된 랙기어를 회전시켜 변경되는 것을 특징으로 하는 용접헤드. The method of claim 1,
The traveling angle is changed by rotating a rack gear formed on an arc-shaped angle adjustment guide to which the torch is connected by a pinion connected to the motor shaft. 제1항에 있어서,
상기 토치가 상하이동, 좌우이동, 오실레이션위빙(작업각이동)하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접헤드. The method of claim 1,
The welding head, characterized in that the torch is moved upright, left and right, and oscillation weaving (work angle movement). 제4항에 있어서,
상기 토치의 상하이동은, 모터축이 회전운동하여 슬라이드 블록이 수직인 레일을 따라 직선운동하여 이동되는 것을 특징으로 하는 용접헤드.The method of claim 4,
The vertical movement of the torch is a welding head, characterized in that the motor shaft rotates and the slide block moves linearly along a vertical rail. 제4항에 있어서,
상기 토치의 작업각이동은, 모터와 기어 구조로 모터 회전을 기어에서 90도 방향으로 전환되어 회전으로 토치의 작업각이 조절되는 것을 특징으로 하는 용접헤드.The method of claim 4,
The working angle movement of the torch is a welding head, characterized in that the rotation of the motor is converted in a direction of 90 degrees from the gear in a motor and gear structure, and the working angle of the torch is adjusted by rotation.
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