KR960010440B1 - 용접토오치 각도변화 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

용접토오치 각도변화 장치

제1도는 일본의 용접토오티 각도변화 장치로서.

(a)는 센서의 측단면도.

(b)는 센서의 정면도.

(c)는 회전하기전 기준위치에서의 용접토오치.

(d)는 소정각도 회전한 상태의 용접토오치.

제2도는 프랑스의 용접토오치 각도변화 장치로서.

(a)는 센서의 단면도.

(b)는 용접토오치 각도변화 장치의 장착사용 상태도.

제3도는 본 발명의 사시도.

제4도는 본 발명의 정면도.

제5도는 본 발명의 측면도.

제6도는 소정각도 회전한 상태의 본 발명의 정면도.

제7도는 (a)(b)는 본 발명의 용접토오치 각도변화 장치의 링크구조를 개략적으로 나타낸 구성도와, 그 랭크기구의 운동을 나타낸 설명도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 케이스 2a,2b : 전위차계(potentiometer)

3a,3b : 바늘(stylus) 4 : 용접면

5 : 스프링 6 : 토오치

7 : 토오치블럭 8 : 링빔(Ring Beam)

9 : 체인가이드(Chain guide) 10 : 피니언기어

11 : 체인 12 : 탐침(probe)

13 : 에너지변환기(transducer)14 : 토오치

15 : 용접면 16 : 접촉식 센서(tactile sensor)

21,22,23,24,25,26 : 연결부재 27,28 : 고정축

29 : 프레임 30 : 토오치

31 : 토오치 홀더 32 : 토오치 팁

33 : 피니언기어 34 : 링크

35 : 상부링크 36 : 하부링크

37 : 모터

본 발명은 경사면을 자동용접하는 전용기에 설치 사용되는 용접토오치 각도변화 장치에 관한 것이다.

보다 상세하는 높이변화, 즉, 굴곡이 있는 경사면을 가진 용접물을 용접시 용접되는 용접물과 용접토오치 팁간의 거리가 일정하게 유지되며, 용접토오치가 용접물의 경사 변화에 따라 회전하여 용접토오치와 용접물이 이루는 각도가 임의로 조절될 수 있도록 된 것이다.

경사변화가 있는 용접물의 자동용접시에 우수한 품질의 용접물을 얻으려면, 용접물의 경사 변화에 따른 용접물과 용접토오치 팁간의 거리를 일정하게 유지시키면서 각도를 좋은 품질을 낼 수 있는 용접조건에 맞도록 조절해 줄 수 있어야 하며, 그렇지 못할 경우에는 용접물의 품질에 악영향을 끼치게 된다.

따라서 이와같이 용접물과 용접토오치 팁간의 거리를 일정하게 유지되도록 하며 각도를 임의로 조절해 줄 수 있는 장치는 경사변화가 있는 용접물의 자동용접에는 필수적인 장치이다.

앞에서 언급된 바와같은 용접물과 용접토오치 팁간의 거리를 일정하게 유지시키며 용접물에 대한 토치의 각도를 조절시켜 주는 용접토오치 각도변화 장치로 현재 사용되거나 알려진 장치는 일본과 프랑스의 용접토오치 각도변화 장치가 있다.

일본의 용접토오치 각도변화 장치는 제1도 (a),(b),(c),(d)에서 처럼 토오치(6)는 용접면(weldingplane : 4)의 상태에 따라 다르게 발생되는 전위차에 의해 용접면(4)과 토오치(6)간의 거리를 일정하게 유지함과 동시에 용접면(4)의 경사를 감지하도록 전위차계(potentiometer : 2a,2b)와 바늘(stylus : 3a,3b)로 구성한 센서(contouring sensor)에 의해 제어되어 토오치(6)와 용접면(4)간의 거리 및 각도가 일정하도록 회전되면서 용접면(4)을 용접하게 된다.

상기와 같이 용접작업시 토오치(6)는 토오치블럭(7)과 체인(11)에 결합되어 토오치(6)끝을 중심으로 링빔(8) 양단에 설치된 체인가이드(9)와 피니언기어(10)에 의해 안내되어 소정각도 회전하게 되는데 토오치(6)의 회전가능한 각도는 좌우 각각 2α로 제한되는 문제점이 있다.

프랑스의 용접토오치 각도변화 장치는 제2도 (a),(b)에서와 같이, 토오치(14)는 소정간격을 두고 접촉식 센서(tactile sensor : 16)의 후방에 설치되며, 용접작업은 용접면(15)의 상태에 따라 변하는 공기압을 측정하고 이를 에너지로 변환시켜 용접면(15)의 상태를 감지하도록 탐침(probe : 12)과 에너지 변환기(transducer : 13)로 구성된 접촉식 센서(16)에 의해 용접면(15)과 토오치(14)끝간의 거리 및 각도가 일정하도록 제어되면서 행해진다.

상기와 같이 행해지는 용접작업시 토오치(14)는 복잡한 링크(link)구조에 의해 회전되며, 상하.전후.좌우로 이동가능한 로봇에 설치 사용되게 되는데, 이와같은 프랑스의 용접토오치 각도변화 장치는 부피가 크고 구조가 복잡한 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기 일본과 프랑스의 용접토오치 각도변화 장치들의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 구조가 간단하고 소형일 뿐만 아니라 회전각도에 있어서도 제안이 없는 장치를 제공함에 그 목적이 있으며, 그 구성 및 특징은 다음과 같다.

위와 같은 목적을 가지는 본 발명은 판상의 프레임(29)의 좌우에 고정축(27,28)을 설치하되 그중 하나는 모터(37)의 동력을 전달받을 수 있도록 피니언기어(33)를 일체로 구비하며, 상기 고정축(27,28)에 그 하단이 회전자재토록 링크(34)를 고정설치하고 이 링크(34)의 상부에는 토오치 홀더(31) 후면에 일단이 상하결합된 상·하부링크(35,36)의 타단을 상하 결합하되 토오치 홀더(31) 후면에 상하로 결합되는 상부링크연결부재(25)와 하부링크연결부재(26)간의 거리와, 링크(34)에 상하로 결합되는 상부링크연결부재(23,24)와, 하부링크 연결부재(21,22)간의 거리가 동일하도록 하며, 상기 토오치 홀더(31)에는 토오치(30)를 결합하되 토오치 팁(32)과 하부링크연결부재(26)간의 거리와 링크(34)의 고정축(27,28)과 하부링크연결부재(21,22)간의 거리가 동일하도록 구성하였다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 토오치(30)가 토오치 팁(32)을 중심으로 회전하도록 간단한 링크구조를 형성시키되 링크(34)의 고정축(27,28)과 하부링크연결부재(21,22)간의 거리 L1과 토오치 팁(32)과 토오치 홀더(31) 후면 하부링크연결부재(26)간의 거리 L2가 동일하며, 링크(34) 상부의 상하부링크연결부재(21-23, 22-24)간의 거리 L3와 토오치 홀더(31) 후면 상하부링크연결부재(25,26)간의 거리 L4가 동일하도록 구성함에 그 특징이 있다.

또한 본 발명은 용접물의 상태를 감지하고 이에 따른 제어 신호를 발생하기 위하여 용접토오치 전방에 도면에 미도시된 시각 센서를 설치한다.

그리고 본 발명의 동력발생 장치인 모터(37)는 컴퓨터에 의해 제어되며 용접물의 경사변화에 따라 회전방향이 바뀔 수도 있다.

이상과 같은 특징을 가지고 구성되는 본 발명은 경사면을 가지는 용접물의 용접작업에 있어서, 먼저 센서(미도시)가 용접물의 상태를 감지하여 이에 대한 신호를 중앙제어 장치인 컴퓨터로 보내면, 컴퓨터는 미리 입력된 프로그램에 의해 센서로부터 전달된 신호를 프로그램에 따라 실행하게 되며, 이에 따라 모터(37)가 용접에 필요한 각도 및 거리가 일정하게 유지되도록 회전되면서 용접이 행해지게 된다.

본 발명에서는 고정축(27,28)을 중심으로 링크(34)가 회전하면 L1과 L2의 길이가 같고, L3와 L4의 길이가 같기 때문에 토오치(30)가 토오치 팁(32)을 기점으로 회전하게 된다.

한편, 제7도(a)(b)는 본 발명의 용접토오치 각도변화 장치의 링크기구를 개략적으로 나타낸 구성도와, 그 링크기구의 운동을 나타낸 설명도로서, 여기서 구동력을 제공하는 모터(37)의 축은 O에 연결되고, 링크1과 링크 2는 동일한 크기와 동일한 위치에 조인트 A,B와 조인트 C,D를 각각 구비하되및와 같은 크기의 링크 5에 조인트 E,F로 연결되어 있으며, 상기 링크 1과 링크 2 및 링크 5를 연결하는 링크 3,4,6,7은 모두 동일한 크기를 가지고 있다. (b)의 경우는 링크 1이 임의의 회전각 θ를 가지고 회전할 때 각각의 링크의 운동을 도시한 것으로, 이때 링크 2는 아래의 두 조건에 의해 링크 1과 동일한 운동을 하게 된다.

1.

2. 링크 3,4,6,7이 같은 크기이고, 조인트 E,F가 링크 5에 의해 구속

→링크 3,4,6,7은 평행이동

그러므로 θ만큼의 회전에 의해 아래의 식 (1), (2)로 점 A,B,C,D,E,F의 운동이 기술되어진다.

EF와 E'F'의 연장선이 만나는 점을 O 이라고 하면 O 은 링크 5의 회전 중심이 되고 아래와 같이 나타낼 수 있다.

△OAA' =△O'CC'=△OEE'

△OBB' =△O'DD'=△OFF'

이와 같이 링크 5의 회전중심 O는 점 F로 부터의 연장성을 따라만큼 떨어져 있고, 링크 5는 링크 1과 동일한 각속도를 가지고 동일한 각도만큼 회전운동한다. 결국 O는 O와 같이 고정된 회전중심의 역할을 한다. 그러므로 토오치(30)를 링크 5에 연결하여 토오치 팁의 바로 아래에 발생하는 아크중심을 O에 맞추면, 토오치 회전시 아크가 항상 고정된 회전중심 역할을 하므로 아크의 위치와 길이를 고정시켜 균일한 용접품질을 얻을 수 있다.

따라서 토오치(30)의 회전시 용접물로부터 토오치 팁(32)간의 거리가 변하지 않으므로 즉, 토오치(30)의 회전에 따른 종속변수가 없기 때문에 제어가 쉽고 용이하다.

반면에 L1과 L2, L2, L4의 길이가 틀려 토오치의 회전중심이 토오치(30) 끝이 아니라면 토오치의 회전에 따라 용접물로부터 토오치 끝까지의 거리가 변하므로 즉, 토오치의 회전에 따른 종속변수가 2가지가 발생하기 때문에 용접물과 토오치 팁과의 거리 및 각도를 일정하게 유지하기 위해서는 토오치의 진행방향인 X축과 경사면의 높이 방향인 Z축을 이동시켜 보상해주어야 하므로 제어가 복잡하고 어렵다.

그러므로 본 발명은 굴곡이 있어서 각도변화가 있는 컨테이너 박스의 자동용접시나, LNG선의 자동용접시 그리고 기타 경사변화가 있는 용접물의 자동용접에 사용가능하다.

뿐만 아니라, 본 발명의 용접토오치 각도변화 장치는 제작이 간편하고 장치의 크기가 콤팩트하며, 토오치 회전장치가 다른 장치와 독립적으로 구성되어 있어서 다른 전용기에도 필요하다면 이 기구를 가져다 간단하게 부착하고 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 용접물의 경사변화에 따라 용접물과 토오치 팁간의 거리 및 각도가 항상 일정하도록 토오치가 토오치 팁을 중심으로 회전하도록 된 용접토오치 각도변화 장치에 있어서, 프레임(29)의 좌우에 설치된 고정축(27,28)에 그 하단이 회전자재되는 링크(34)를 고정설치하며, 상기 링크(34)의 상부에는 일단이 토오치 홀더(31) 후면과 연결부재(25,26)로 상하 결합된 상,하부링크(35,36)를 연결부재(21,22,23,24)로 상하 결합설치하고, 상기 토오치 홀더(31)에는 토오치(30)를 체결하여 구성하되, 고정축(27,28)과 하부링크연결부재(21,22)간거리 L1과 토오치 팁(32)과 연결부재(26)간 거리 L2, 그리고 하부링크연결부재(21)(22)와 상부링크연결부재(23,24)간 거리 L3와 하부링크연결부재(26)와 상부링크연결부재(25)간 거리 L4가 동일하도록 설치함을 특징으로 하는 용접토오치 각도변화 장치.
2. 제1항에 있어서, 고정축(28)은 모터(37)의 회전력을 전달받아 링크(34)에 구동력 전달할 수 있도록 피니언기어(33)를 일체로 형성시킴을 특징으로 하는 용접토오치 각도변화 장치.