KR790001491B1 - 자동 수평 필렡(fillet) 용접장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자동 수평 필렛(fillet) 용접장치

제 1 도는 본 용접장치의 개략 정면도.

제 2 도는 본 용접장치의 개략 측면도.

제 3 도는 제 1 도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

제 4 도는 가로추적 수단의 확대 설명도.

제 5 도는 본 용접장추의 변형예를 나타내는 개략 정면도.

제 6 도는 가로모방 수단의 변형예를 나타내는 설명도.

제 7 도는 추적 "프레임(Frame)"및 하방추적 수단(手段)의 변형예를 나타내는 개략도.

제 8 도는 가로추적 "로울러(Roller)"의 변형예를 나타내는 설명도.

제 9 도는 본 용접장치를 2기(2其)병설한 변형을 나타내는 설명도.

제 10 도는 본 발명이외 다른 변형예를 나타내는 설명도.

제 11 도는 대차(臺車)의 변형예를 나타내는 설명도.

본 발명은 조선(造船)에 있어서, 하판(下板)과 입판(立板), 교량에 있어 강상판 골재(鋼床板骨材)등, 길고 큰 외판(外板)과 다수의 보강재(補强材)를 가진 구조물에 있어 T형 조인트(joint, 이음매)의 수평필렛(fillet, 모살) 용접을 양쪽 동시에 자동 용접함에 있어, 대차(貸借)자체로 용접선을 따르도록 한 새로운 자동수평필렛(fillet)용접장치에 관한 것이다.

종래 이런 종류의 수평 필렛 용접을 하는 것으로는, 조선에 있어서 라운지(Lounge)를 먼저 붙이는 방법의 하나로서 일반적으로 "라인 웰딩(Line welding)"방식이라 불려지고 있는것, 또는 일본국 특공소(特公昭)3-7138호 등과 같이 자주식(自走式) 대차(臺車)방식의 것이, 잘 알려지고 있다.

그러나, 전자의 방식에서는, 용접헤드(welding head)를 부착한 길고 큰 문(門)모양의 거어더(girder)가 용접선상에 설치한 "비임(beam)"에 따라서 이동해가는 것이고, 용접헤드(전극)가 용접선으로 향하는 "가이드(guide)"는 별도 유압(油壓), 공기압, 기계적 입력에 의해 행하는 것이고, 이 장치는 문 모양 "거어더" "비임"등 대형 강고한 시설을 필요로 하고, 이 시설비에도 방대한 비용이 필요하며 또한 만곡(灣曲)한 용접선에 적용하기가 어렵다.

한편 후자는, 용접장치 일식(一式)을 가진 자주식(自走式) 대차(臺車)가 용접선에 따라서 주행하는 방식인바, 이 경우 대차가 용접선으로 가는 "가이드"로서, 각별(各別)한 연구가 되어 있지 않고, 용접선의 벗어남이나 굽은 상태에 완전히 적응하기가 어렵고, 양호한 용접효과, 즉 건전한 용접부를 얻을 수 없으므로 실용상 문제점이 있다.

본 발명은 이 같은 문제점을 해소하기 위한 것인바, T형 조인트의 양측을 동시에 용접하기 위한 장치일식(一式)용접해드, 제어장치, 와이어, 플럭스 등)을 탑재한 자주식대차를 용접선(T형 조인트의 입판골재)위에, 걸친 상태로 배치하고, 이 대차가 T형 조인트의 용접선에 따라서 스스로 "가이드"하면서 자주(自走)하고, 즉 실질적으로 용접선에 따라서 추적(trace)주행하면서 양측 동시에 수평 필렛(fillet)자동 용접이 되도록 하여, 그 완전 자동화와 실용화에 기여하는 것이며, 따라서 본 발명의 특징으로 하는바는, T형 조인트의 입판 골재(骨材)에 걸쳐진(올라타진)상태로 배치된 문(門)모양의 자주식 대차본체(臺車本體)의 양측에 전기한 입판 골재로 향해 돌출하고, 용접선의 대략선 1차 추적(따르기)을 행하는 추적기구를 설치하고, 또한 T형 조인트의 양측 수평 필렛 용접선으로 향해 돌출하는 용접두(溶接頭)와 일체(一體)로, 용접선의 정밀한 2차 추적을 하는 정밀 추적기구(幾構)(이하 2차 추적기구라 함)를 설치하고 이 2차 추적기구의 움직임의 변화에 의하여, 용접선에 대하여 용접두(용접헤드)를 상하 좌우로 이동시키는 기구를 설치하는 점에 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다. (1)은 밑판(2)과 입판(立板)(3)과의 "코오너"(구석)부(4)를 양면으로부터 필렛 용접하는 자동 수평 필렛 용접장치이다. 이미 아는 바와같이 실제로 이런 종류의 T형 조인트 구조물을 보면, 하판(2)과 입판(3)으로 구성된 필렛 용접선은, 실질상 직선이라고 불리우는 것도, 완전한 직선을 기대하는 것은 불가능하며, 곡선을 가진 구조물도 때때로 존재한다.

한편 소모 전극에 의한 전(全)자동 수평 필렛 용접을 할 경우, 양호한 필렛 "비이드"(bead)를 얻기 위해서는 용접선에 대하여 전극의 겨냥 위치는 ±1mm 정도의 정밀도가 요구된다는 것은 주지하는 사실이며, 용접선이 조금만 빗나가도, 용접 결함이 발생하기 쉬운 것으로, 용접부를 얻기 위해서는, 이러한 차질은 중대한 영향을 미친다.

용접장치는 용접 "토오치(touch)"(5)와, 용접 "토오처(5)를 장착(裝着)하고 또한 "코오너"부(4)에 따르게 하는 추적 프레임(6)과, 추적 프레임(6)을 하판(2)을 추적하는 하방추적(下方追跡) 수단(7)과, 전기한 추적 프레임(6)을 입판(3)을 추적(따르게)하는 횡(橫) 추적 수단(8)과 대략적(大略的)추적을 하는 1차추적기구(9)와 "플럭스(flux)"자동산포회수수단(散佈回收手段)(45)및 용접 "와이어(wire)"공급수단(46)등의 용접 필요부품 일식(一式)으로부터 구성되어 있다. (10)은 대차(台車)를 나타낸 것이다.

용접장치(1)은 양면 필렛 용접을 행하는고로, 하방추적 수단(7)중에 "스프링"(18), "볼트"(20)이외의 각 장치를 2기(2基)씩 설치하고 있는데, 장치의 설명상 한쪽 장치만을 설명한다. 더욱이 본 발명의 이론으로 보아, 한쪽만의 필렛 용접장치로 할수 있는 것은 물론이다.

용접 "토오치"(5)를 "코오너"부(4)에 대하여 소요각도(所要角度)에 장착(裝着)되어 있는 추적 프레임(6)의 하단부에는 하판(2) 위를 전동(轉動)하는 하방추적 로울러(11)와 입판(3)의 측면을 전동(轉動)하는 횡추적(橫追跡)로울러(12)가 설치돼 있다.

전기한 용접 "토오치"(5)는 추적 프레임(6)에 지지되어 있는 축(軸)(13)에 1기(1基) 또는 2기 설치되어 있고, 설치 위치 및 2기 인 경우의 상호 간격은 조절 자재(自在)로 되어 있다.

추적 프레임(6)의 상단부에는 "핀"(14)을 개재(介在)시켜 "레버(Lever)"(15)에 회동(回動) 자재(自在)로 연결되어 있고, 이 레버(15)도 또한 대차 횡(橫) "프레임"(51)에 고정돼 있는 축(軸)(17)에 회동자재로 지지되어 있다. 또한 이 "레버"(15)는 축(17)에 대하여 축방향으로 이동 자재이며 추적 "프레임"(6)의 위치를 조정할 수 있다.

하방추적 수단(7)은 전기한 "레버"(15), 스프링(18), 이 "스프링"(18)과 모방 "프레임"(6)의 상단과를 회동자재로 연결하고 있는 "레버"(19), 추적 "프레임"(6), 하방추적 로울러(11)등으로 이루어진다.

스프링(18)은 추적 "프레임"(16)의 중량을 경감(輕減)시켜서 횡추적을 적은 힘으로 추적하게 하는 것으로, 대차상부재(臺車上剖材)(58)의 용접방향으로 긴 구멍(도시하지 않음)에 삽입되어 있는 "볼트"(Bolt)"(20)에 걸쳐 이어져

있고, 추적 "프레임"(6)을 위치조정할때에, "볼트"(20)의 위치도 조정한다. 볼트(20)는 "나트"로 대차상부재(臺車上剖材)(58)에 고정된다. 전기한 "레버"(19)은 추적 "프레임"(6)이 1기(1基)만의 편면(片面)필렛 용접장치의 경우는 필요없게 되고, 스프링(18)의 하단을 직접추적 "프레임"(6)의 상단에 걸쳐 이으면 좋다.

횡모방 수단(8)은 대차 종(縱) "프레임"(16)에 대하여 모방 "프레임"(6)을 입판(立坂)(3)에 향하여 횡방향으로 눌러 움직이게 하는 수단(押動)이고, 레버(23),(24) 스프링(25)등으로 이루어진다. 횡추적수단(8)은 대차의 세로(縱)프레임에 대하여 추적프레임(6)을 입판(3)을 향하여 가로방향으로 압동(押動)시키는 수단이며, 레버(23),(24), 스프링(25)등으로 이루어진다.

레버(23),(24)는 "핀"(27)으로 회동자재로 연결되어 있고, "레버(23)의 단부(端部)는 추적 "프레임"(6)의 횡량(橫梁, beam)(29)에 고정의 지지판(26)과 "핀"(30)을 개재(介在)하여 회전자재로 연결되어 있다.

"레버"(24)의 단부는 축(31)에 대하여 축방향으로 이동 자재이며, 스프링(25)은 상단이 전기한 핀(27)에 걸쳐 이어지고, 하단이 프레임(16)에 설치되어 있는 걸쳐이음(係止) 부재(32)의 용접 방향으로 긴구멍(도시하지 않음)에 걸쳐 이어져 있고, 추적 "프레임"(6)을 위치 조정할 때에 이동할 수 있다. "스프링"(25)에 의하여 "핀"(27)에는 항상 아래쪽으로 끌어 내리는 힘이 작용하고 있다.

전기한 "레버"(23),(24)가 핀(27)을 개재(介在)하여 연결된 길이는, 추적 프레임(6)과 프레임(16)의 간격보다도 길고, "스프링"(25)의 끌어내는 힘은 축(31)이 용접선에 직각 방향으로는 고정이므로 "핀"(30)을 상기 방향으로 미는 것으로 된다. 따라서 "핀"(14)에 회전 자재의 추적 "프레임"(6)은 "스프링"(25)에 의하여 항상 용접장치(1)의 안쪽으로 압동력(押動力)이 걸려있다.

전기한 추적 "프레임"(6)에는, 상기와 같이 추적 "프레임"(6)자체 및 그 부속품의 중량을 경감시켜서 하방추적을 가볍게 하는 하방추적 수단(7)과 횡방향에 가벼운 압동력을 주는 횡추적 수단(8)이 작용하고 있고, 또한 하방추적 수단(7)은 횡추적 수단(8)의 추적 동작을 쉽게 하고 있다.

전기한 하방추적 "로울러"(11)및 횡추적 로울러(12)는 보통입판(3) 및 하판(2)에 평행으로 설치되어 있는데, 피용접물의 직선성이 나쁜 경우에는 용접 "코오너"부(4)의 전방(前方)을 지향(指向)하도록 기울여서, 용접 토오치(5)를 항상 용접 "코오너"부에 향하게 하는 효과를 낸다.

이상의 1차 추적 사이에서의 미소한 용접선의 벗어남을 추적하는 2차 추적기구는, 전술한방법 또는 "프레임"(16)사이에 장치한 축에 평행 "링크"(link)를 넣어 추적 정밀도를 올리는 것은 설계상 가능한 변형(變形)이며, 또한 하방추적 "로울러"(11)및 횡추적 "로울러"(12)대신으로 근접(近接)"스위치"를 짜넣어 융점 위치의 변위를 전기적(電氣的)으로 "피이드백"(feed back)시켜, "모우터(motor)"등으로 행하는 변형도 용이하다.

전기한 하방추적 수단(7)과 횡추적수단(8)에 의해서 2차 추적기구가 구성되어 있고, 이에 대하여 1차추적기구(9)는 선단에 대략추적용 "로울러"(34)를 각각 설치한 4기(四基)의 추적수단(35)으로 이루어진다.

이 추적 수단(35)은 유압(油壓) 또는 공압(空壓) "실린더"를 이용해도 좋으나, 대충으로 추적하는 기구(機構)만으로 충분하다.

즉 이미 용접돼 있는 부근의 입판을 정(正)으로 하고 용접장치에서 대략적 추적을 하는 "로울러"를 내밀던가, 후술(後述)하는 제 9 도식의 문형(門型)으로 하고 올라탄 입판(立板)의 1개를 "로울러"등의 방법으로 대략적 추적을 해도 좋다.

또는 하판에 "셋트(set)"된 그어진선, "로우프"모양의 것을 광학적 검지기(檢知器)또는 전기적 검지기로 위치 검출을 하고 주행용 차륜(車輪)(38)을 "에어. 시린더"또는 스쿠류나사등을 사용해서 주행방향의 변화를 시키고 위치 수정을 한다. 연속적인 위치 수정외에, 입판(立板)에 대해서 간결(間缺)운동을 하는 "시린더"가 "스트로우크 엔드(stroke end)"까지 왕복운동하는 "로드(rod)"에 의해서 강제적으로 대략적 위치 수정을 해도 좋다.

하판(2)에 수직한 방향을 두고 이에 회전하는 "로울러"(34)가 입판(3)을 전동(轉動)하는 방법을 도시(圖示)하고 변형예로서는 제 11 도에 나타냈다.

대차 본체(10)의 좌우 어느쪽인가 한쪽 앞바퀴와 뒷바퀴 양자(兩者)를 함께 대차 본체(3)의 진행 방향에 대하여 안쪽으로 기울게 하는 것인바, 도예(圖例)에서는 우측의 앞바퀴(38) 뒷바퀴(38')를 안쪽으로 기울게 함으로써, 대차 본체(10)가 항상 기울어져 나갈려고 하는 힘을 받어, 용접선이 빗겨나간 경우일지라도 차바퀴가 안쪽으로 경사된 쪽의 추적 "로울러"는 항상 골재(3)의 측면에 눌리게 됨으로 대차 본체(10)는 용접선으로부터 이탈하는 일없이 항상 추적하면서 자주(自走)해 가고, 이것으로 인하여 양측동시(兩側同時)의 양호한 수평 필렛 용접효과가 기대된다.

더욱이 구동(驅動)방식에 관해서는 상세히 기술하고 있지 않으나, "모우터"감속기를 조합시켜 "기어(gear)"에 의한 전달 방식등의 일반적인 것으로 좋다.

또한 설명에서는 강판(鋼板)상을 주행하는 설명을 택하고 있으나 입판(立板)을 타고(乘), 자주하여도 같은 효과가 얻어진다.

1차 추적 "로울러"를 양쪽에 배치하고, 이를 구동시켜, 모방 정밀도, 부품수를 감소시키는 것도 설계변형 가능하다.

제 5 도는 용접장치(1)를 주행 "거어더"(40)위에 장치한 실시예를 나타내고 있고, 전기 주행용 차바퀴(38)를 대차 종(慫)"프레임"(16)의 상부에 붙이고, 주행 "거어더"(40)위를 주행한다. 주행 "거어더"(40)는 용접 방향에 대해서 직각으로 "레일"(39)위를 주행한다.

제 6 도 내지 제 8 도를 기초로 하여 본 발명의 변형예를 나타낸다. 제 6 도는 횡추적 수단의 변형예이다. 이 추적수단은 "스프링"(41)의 신장력(伸張力)을 이용한 것인바, 스프링(41)의 일단을 추적 "프레임"(6)의 측면에, 타단을 대차 종 "프레임"(16)에 각각 걸쳐 이어져 있다.

제 7 도는 대차 종 "프레임"(16)에 대하는 추적 "프레임"(6)의 장착상태 및 하방추적수단의 변형예를 나타내고 있고 추적 "프레임"(6)을 "스프링"(42)에 늘어뜨린 것이다.

제 8 도는 횡추적 "로울러"의 변형예로서, 이 횡추적 "로울러"(44)는 원추대(圓鎚臺)형상으로 형성되어 있고, "플럭스(Flux)" F중을 모방한다. "로울러"(44)의 원추대형의 앙각(仰角)은 45도 이하이면 충분히 효과가 있다.

또한 횡추적 "로울러"는 귀갑형(龜甲形)이어도 좋다.

이와같은 "로울러"는 이것을 지지하고 있는 부재(6)의 한쪽면에 부착되는 것으로, 입판(3)에 구멍 또는 돌기(突起)가 있을때, 장치를 부재(6)의 윗면 또는 아랫면에 변경하여 추적위치를 변경하여 사용한다.

제 9 도는 2개의 T형 조인트를 동시에 용접되도록 2기의 용접장치를 병렬

로 연결한 상태의 변형예이다. 이 자동 수평필렛 용접장치(50)는 용접 "토오치"(5)를 갖추고 있는 추적 "프레임"(6)이 4기(4基)설치되어 있다. 추적 "프레임"(6)은 입판(3)의 양면에 위치하는 2기의 1조가 되고, 이 용접장치(50)에서는 양면 필렛 용접장치가 2기 연결된 상태로 대차의 횡 "프레임"(51)에 탑재되어 있다.

이 장치(50)에서는, 1차 추적기구(9)의 추적 수단(35)는 장치의 양측에 4기 설치되어 있고, 전술한 용접장치 1에 비해서 반수로서 족하다.

이 추적 수단(35)은 전기한 차바퀴(38)를 용접선에 지향하도록 기울어지게 놓으면, 1기(1基)로도 좋다. 또한 4기의 경우는 한쪽의 추적수단에 기름 또는 공기 "실린더"를 사용하여, 추적 동작에 의한 대차의 이동을 쉽게 하여도 좋다. 그리고 이 장치(50)는 추적 "프레임"(6)을 2조 이상, 극단으로 말하면 입판(3)의 수만큼 병렬로 대차의 횡 "프레임"(51)에 탑재하여 모두 T형 죠인트를 동시에 용접하는 구조로 하는것도 가능하다.

이 장치(50)의 2차 추적기구의 횡추적수단(8)은 제 6 도에서 변형예로 나타낸 "스프링"(41)을 사용하고 있으나, 하방추적 수단(7)은 설치되어 있지 않고, 모방 "프레임"(6)의 자체무게만으로 하방추적을 한다.

그리고 이 모방 "프레임"(6)의 상부는 새로운 구성의 변형예로서 나타내고 있다. 즉, "레버"(15)를 회동자재로 지지하고 있는 축(17)은 지지부재(52)에 의하여 지지되어 있고, 이 지지부재(52)는 양판(梁板, beam)(53)을 개재(介在)하여 대차 횡 "프레임"(51)에 이동 자재(自在)로 장착(裝着)되어 있다. 지지부재(52)의 이동은 용접선과 직각 방향으로 행하는 것으로서, 병렬로 설치되어 있는 입판(3)의 간격(間隔)에 대소(大小)가 있고, 지지부재(52)를 이동하여 추적 "프레임"(6)(물론 용접토오치(5)를 포함)의 적정 위치를 얻는다.

(54)는 대차 횡 "프레임"(51)의 중간다리로서, 복수개(複數個)의 주행용 차바퀴(55)를 가지고 있고, 전기(前期)스프링(41)의 1단을 장착하고 있다.

제 10 도는 본 발명의 다른 변형예를 나타내고 있으며 제 9 도의 용접장치(50)를 기본으로 하여 변형한 것이다. 추적 "프레임"(60)의 상단은 "핀"(14)를 개재(介在)하여 지지부재(61)위에 입설(立設)되어 있는 "가이드" 봉(62)에 의해서 상하 이동이 안내되는 "레버"(63)와 회동자재로 연결되어 있고 하단은 전기 용접장치(50)의 추적 "프레임"과 같이 현가(懸架매달음) 및 형성되어 있는데 그 동부(胴部)는 만곡(彎曲)해 있고, 중심(重心)이 "핀"(14)의 바로 아래로부터 외측(대차의 종 "프레임"(16)축)에 위치한다. 물론, 전기 지지부재(61)는 용접선과 직각 방향으로 이동자재로 되어있다.

즉, 이 추적 "프레임"(60)은 그 중심의 지점(支點)이 되는 "핀"(14)의 바로 아래로 부터 비껴지게 하여 중심(重心)에 걸리는 "모멘트(moment)"를 입판(3)에 횡추적 "로울러"(12)를 누르기(押壓) 위한 압압력(押壓力)으로서 이용한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 장대(長大)한 용접선을 가진 T형 조인트부의 양측을 동시에 수평 필렛 용접을 하는 것으로서, 종래의 장치에 비해 그 용접선에 대한 완전한 자동 추적 주행에 의하여, 항상 정확 원활하고 건전한 용접부가 얻어지는 점에서, 월등이 우수하며, 더욱이 장치 전체로 보아도 비교적 간단하여, 실시함에 있어 기술적 난점도 없고, 물론 장치 비용도 적게 드는바, 이 장치에 의해 조선, 교량등 각종의 거대한 용접 "블럭(block)"구조물의 자동수평 필렛 용접을, 보다 기능적으로 할 수 있는 점이 탁월한 것이다.

Claims (1)

1. T형 조인트의 입판골재(立板骨材)에 걸쳐진 상태로 배치된 문형자주식대차(門型自走式臺車)에 실려있는 용접장치의 용접토오치(torch)를, T형 조인트의 코오너 부분에 추적(trace)시키면서, 필렛(fillet)용접을 행하는 자동수평필렛(fillet) 용접장치에 있어서, 전기(前記)한 대차(臺車)의 세로푸레임의 적어도 한쪽측(側)의 푸레임(frame)에, 입판골재에 바로 접(接)하여, 용접선에 대해서 대략으로 일차(一次)추적을 행하는 대략추적로울러(gross-tracing roller)를 설치하고, 대차(臺車)의 가로푸레임에 그 상단(上端)이 회동(回動) 및 상하동(上下動)자재(自在)로 매달려진 추적푸레임의 하단부에, 용접선을 지향(指向)하는 용접토오치(torch)와, T형 조인트의 하판(下板)위를 전동(轉動)하는 가로추적(橫追跡)로울러를 항상 입판골재에, 바로 접할 수 있도록 구성하고 있는것을, 특징으로 하는 자동수평 필렛용접장치.

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