KR100277274B1 - 잠호 용접용 용접와이어 자동 절단장치 및 절단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잠호용접 공정중에서 필수 공정인 용접와이어 절단공정의 자동화에 관한 것으로서, 수동 용접와이어 절단방식을 공기압에 의한 작동력으로 동작을 연속 수행하게 한 절단기계부를 구성하고, 종래 용접공정의 진행과정에서 절단동작과 위치 및 순차제어를 수행하는 절단제어부를 연관하여 용접와이어 절단장치를 동작시키는 시스템에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 구성은 절단공정 작동용 스위치를 구성하고 절단공구(2)의 작동을 제어하여 연속 용접공정 제어를 가능하게 한 자동절단 제어부(18), 절단공구의 전후 위치 이송용 제 1공기압 실린더(11), 상기 제 1실린더의 위치 이송 및 속도를 제어하기 위한 제 1전자 방향전환 밸브(14)와 제 1유량제어 밸브(13), 실린더 로드 연결판(7)과 구속되어 절단공구(2)를 이송시키는 이송기구(10) 및 이송축(5), 절단 공구(2)의 개폐를 위한 전후진 이송용 제 공기압 2실린더(12), 상기 제 2실린더(12)의 위치 이송 및 속도를 제어하기 위한 제 2전자 방향전환 밸브(16)와 제 2유량제어 밸브(15), 그리고 제2 실린더(12)와 결합된 실린더 로드 연결링크(4)와 절단공구(2)의 개폐를 위해 상기 연결링크(4)와 결합된 절단공구 연결링크(3)로 이루어진 특징을 가지고 있다.

Description

잠호 용접용 용접와이어 자동 절단장치 및 절단방법

본 발명은 잠호용접용 용접토치의 용접와이어 자동절단 장치에 관한 것으로서, 종래 수동으로 용접와이어를 절단하던 방식을 공기압 실린더와 전자 방향전환 밸브 등을 사용하여 절단공구로 자동으로 절단할 수 있게 한 절단장치 및 절단방법에 관한 것이다.

산업전반에 걸쳐 확대되고 있는 3D 작업기피 현상으로 인해 전 산업의 공정 자동화가 요구되는 시점에서 제관 및 용접 중 핵심공정이라 할 수 있는 용접공정의 자동화는 매우 시급한 실정이며, 또한 용접 작업시간 단축을 위하여 고효율 용접방법인 잠호용접(SUBMERGED ARC WELDING:SWA)의 적용이 증가하는 추세이다.

따라서, 이러한 잠호용접의 자동화를 위해서는 용접작업의 시작인 용접와이어 절단장치의 자동화가 우선되어야 하기 때문에, 본 발명은 적용이 증가되고 있는 잠호용접의 자동화 용접 시스템 구축에 활용되므로 용접 와이어 자동절단 장치는 잠호용접 전 장비의 용접 자동화에 적용이 가능하다.

또한, 장치 크기에 비하여 와이어 절단력을 강화하여 소형크기로 연강에서 부터 고장력강 와이어까지 절단이 가능하므로 일반 와이어 절단에도 사용할 수 있으며, 와이어 절단력을 임의로 조정함으로써 적정한 절단력의 이용이 가능하여 다양하고 광범위하게 와이어 절단이 요구되는 곳에 사용할 수 있다.

지금까지 잠호용접의 일반적인 공정은 용접 와이어를 절단한 뒤, 플럭스를 먼저 공급하고, 용접 아크를 발생시켜 용접을 진행한 후, 용접 종료시점에서 용접 아크를 중단한다. 재용접을 위해서는 용접 와이어를 재절단하고 용접공정을 다시 실시하며 이러한 동작을 반복하게 된다.

반복작업 중 용접 와이어 절단은 작업자에 의하여 별도의 비표준화된 절단공구에 의해 수동으로 수행되고 있어 공구 준비 및 관리에 불필요한 시간을 소비하고 있다.

잠호용접에 주로 적용되는 용접 와이어는 직경이 4.0mm∼6.4mm이며 수동 절단공구로 절단할 때, 작업자의 과도한 인력이 요구되며, 높은 곳에서 작업되는 관계로 인해 안전 사고의 위험성도 존재한다.

초기 용접을 할 때, 용접 와이어는 용접전류의 통로로 형성되므로 용접 아크를 쉽게 발생시키기 위해서는, 균일한 단면과 일정 각도를 유지하여야만 용접 아크의 쏠림과 용접전류의 밀도 변화에 의한 용접불량을 방지할 수 있다.

근본적인 문제점은 작업자가 부주의하게 수동으로 와이어를 절단 할 때, 절단면과 각도가 일정하지 않은 현상이 발생하게 되어 결국 용접불량을 초래하는 것이다.

용접 자동화를 위해서는 용접 와이어의 절단공정이 진행되는 용접 공정순서 및 사이클에 일치해서 절단장치가 작동되어야만 하지만, 종래의 방식은 작업자가 적정순서 및 시간을 인지한 후, 수동으로 절단작업을 수행함으로써 작업자의 반복 피로도 증가와 용접 자동화를 이루는 적정동작을 구성하지 못하므로 진행되는 용접공정과 연계되는 자동 동작을 구성할 수 없다.

잠호용접에서 용접아크를 발생시키기 위해 용접 와이어 절단 공정은 필수적이지만, 수동에 의한 절단공구를 사용함으로써 부정확하고, 별도의 인력이 소요되는 공정으로 진행되게 되어 있으므로 공기압 작동력을 이용하여 적은 힘으로 다양한 용접 와이어를 절단하고자 한다.

주로 높은 위치에서 절단작업이 수행되므로 공구 준비시간이 필요하고, 높은 곳에서의 작업에 따른 위험성을 고려하여 소형이면서 착탈 작업이 용이한 구조로 제작하여 임의의 장소에 부착이 가능한 외형을 갖추고자 한다.

이러한 잠호용접에서 용접 와이어 절단면 불량에 의한 용접불량을 방지하기 위하여, 임의의 각도에서 정확한 각도를 유지하면서 동작이 원활하게 되도록 절단각도 조정 및 견고성을 유지하는 구성이 필요하며, 장치가 동작할 때 충격에 의한 흔들림이 최소화 되는 기계적 구성이 되도록 한다.

또한, 잠호용접의 연속적인 용접에서 작업에 방해되지 않는 위치에서 용접 와이어 절단이 필요한 시점에 필요 위치로 이동한 후 동작이 진행되고, 절단작업 완료 후 연속용접이 가능하도록 다시 위치를 이동하는 방식으로 잠호용접의 용접공정과 연계하는 전기적 회로를 구성하여 잠호용접 자동화의 순차제어 및 위치제어가 가능하도록 한다.

상기한 바와 같은 목적을 이루기 위하여 용접 와이어를 용접 시작점에 위치시키고, 용접 와이어 자동 절단 제어반의 시작용 스위치를 누르면 자동절단 장치는 조정된 길이만큼 절단공구 전후진용 제 1공기압 실린더에 의하여 전진한 후 종료하고, 이어서 절단공구 개폐용 제 2공기압 실린더의 전진 및 후진으로 용접 와이어를 절단하며, 제 1공기압 실린더의 후진으로 작동을 종료하여 용접 진행에 방해가 되지 않는 위치로 이송하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 용접 와이어 자동절단 장치의 개략적인 상태도,

도 2는 본 발명에 따라 제 2실린더가 후진하여 절단공구가 열린 상태에서의 개략적인 평면도.

(도면의 주요부호의 설명)

1...용접와이어, 2...절단공구,

3...절단공구 연결링크, 4...실린더 로드 연결링크,

5...이송축, 6...완충 스프링,

7...실린더 로드 연결판, 8...조정나사,

9...힌지, 10...이송기구,

11...제 1공기압 실린더, 12...제 2공기압 실린더,

13...제 1유량조절 밸브, 14...제 1전자 방향전환 밸브,

15...제 2유량조절 밸브, 16...제 2전자 방향전환 밸브,

17...용접공정 제어 시스템, 18...자동절단 제어부,

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 시스템은 대별하여 용접 와이어를 직접 절단하는 용접 와이어 절단 기계부와 이를 보조하는 절단 보조부, 그리고 용접 와이어 절단의 순차 제어 및 절단력을 조정하는 용접 와이어 절단 제어부로 구성된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 용접 와이어(1)를 절단하기 위한 절단 기계부는 제 1공기압 실린더(11)와 제 2공기압 실린더(12), 1전자 방향전환 밸브(14)와 제 1유량 조절 밸브(13), 제 2전자 방향전환 밸브(16)와 제 2유량 조절 밸브(15), 실린더 로드 연결판(7), 이송축(5), 이송기구(10), 실린더 로드 연결 링크(4), 절단공구 연결 링크(3), 절단공구(2)로 구성된다.

여기에서, 제 1실린더(11)는 절단공구(2)를 용접와이어(1) 쪽으로 전진시키거나 반대로 후진시키기 위해 사용되고, 제 2실린더(12)는 전·후진 작동되면서 이에 연결된 절단공구(2)를 개폐시켜 절단력을 발휘하는데 사용되며, 각각 2개인 전자 방향전환 밸브(14,16)와 유량조절 밸브(13,15)는 제 1실린더(11)와 제 2실린더(12)의 위치 이송 및 속도를 제어하기 위해 사용된다.

또한, 상기 절단공구(2)는 제 1실린더(11)와 결합된 이송기구(10)의 이송축(5)에 부착된 실린더 로드 연결판(7)과 결합하여 상기 실린더(11)의 작동에 의한 이송기구(10)의 이송에 의해 전·후진 작동하고, 제 2실린더(12)와는 절단공구 연결링크(3)와 실린더 로드 연결링크(4)로 결합된다.

절단작업 보조부로는 와이어 절단 방향을 수동 조정하는 조정나사(8), 장치가 작동할 때 충격을 완화시켜 주는 완충스프링(6), 절단 방향의 각도를 조정하기 위하여 부착되는 힌지(9)로 구성된다.

용접 와이어 절단 제어부는 잠호용접 용접공정을 전체적으로 제어하는 용접공정 제어 시스템(17)과, 이에 연계되어 시작용 스위치를 작동하고 실린더(11,12)와 연결된 전자 방향전환 밸브(14,16)와 유량조절 밸브(13,15)를 제어하는 자동절단 제어부(18)로 구성된다.

따라서 상기 용접 와이어 절단 제어부는 잠호용접을 할 때, 와이어 절단이 요구되는 시점에서 동작이 시작되여 절단을 수행하며, 동작을 종료한 후, 종래 용접공정의 진행에 간섭이 없도록 이동이 되게 하는 전기적 제어를 하는 부분으로 잠호용접의 용접순서와 상호 연계하여 동작되도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 자동절단 장치를 갖추고 있는 잠호용접기로 용접을 시작하려면 먼저 용접 와이어(1)를 용접할 위치로 조정을 한 후, 용접공정 제어 시스템(17)과 연계된 자동절단 제어부(18)의 시작용 스위치를 작동한다.

작동 스위치는 제 1전자 방향전환 밸브(14)를 자화시켜 작동용 공기압의 흐름을 제 1유량조절 밸브(13)를 거쳐 제 1공기압 실린더(11)에 이르게 하며, 상기 실린더(11)의 이동은 실린더 로드 연결판(7)을 전진하게 하여, 이에 연결된 이송기구(10)는 절단공구 연결링크(3)가 굽혀진 상태에서 열린 상태의 절단공구(2)를 원하는 위치로 이동하게 한다.

이동이 완료된 후, 제 2공기압 실린더(12)는 순차 제어되는 제 2전자 방향전환 밸브(16)와 제 2유량조절 밸브(15)를 거친 작동 공기압에 의해 후진하게 되며, 이때 절단공구 연결 링크(3)가 길이 방향으로 펼쳐지면서 고정됨으로써 절단공구(2)를 닫아서 절단공정을 수행하고, 이어서 순차 제어된 제 2전자 방향전환 밸브(16)를 전환하여 제 2공기압 실린더(12)가 전진함으로써 절단공구(2)를 열리게 한다.

이렇게, 절단공정을 수행한 후, 원활한 용접공정을 지속하기 위하여 제 1공기압 실린더(11)가 제 1전자 방향전환 밸브(14)의 전환으로 후진하게 되며, 이송기구(10)와 연결된 절단공구(2)도 동시에 후진하여 다음의 절단작업을 대기하게 된다.

여기에서, 절단장치의 일부분에 힌지(9)와 높이 조정나사(8)를 설치함으로써, 필요에 따라 용접와이어(1)의 절단 방향과 각도의 조정을 가능하게 하여 장치의 활용도를 극대화 한다.

또한, 절단작업을 할 때 발생할 수 있는 충격을 완화하기 위하여 완충 스프링(6)을 이송기구(10)를 받치는 장치 고정부에 설치하고, 그 설치가 용이하도록 외형 크기를 최소화 한다.

전체적인 절단공정의 제어는 절단 순서의 순차제어 기능을 용접공정 제어 시스템(17)과 연계하여 전 용접의 공정 흐름에 방해가 되지 않도록 구성된다.

다음으로 상기한 바와 같은 구성과 작용을 가지고 있는 본 발명의 실시예를 설명한다.

자동절단 제어부(18)에서 용접 와이어 절단 기능이 동작되면 공기압이 제 1전자 방향전환 밸브(14)를 통하여 제 1공기압 실린더(11) 내부로 들어가 조정된 공기압까지 실린더 로드에 연결된 실린던 로드 연결판(7)을 50mm 전진 이송 동작하게 하며, 이에 따라 절단공구(2)를 용접와이어(1)의 절단 직전 위치에 이르게 한다.

이어서, 시이퀀스(SEQUENCE) 밸브에 의한 제 2전자 방향전환 밸브(16)의 작동으로 공기압이 제 2공기압 실린더(12) 내부로 들어가면, 공기압에 의해 제 2공기압 실린더(12)는 전진 동작을 하면서 절단공구(2)의 날을 벌리는 동작을 동시에 수행하고, 이런 동작이 이루어지면 절단공구(2)의 날이 벌어져 용접 와이어(1) 절단부까지 상기 절단공구가 전진하게 된다.

이어서, 시간설정을 통하여 일정시간이 경과한 후, 제 2전자 방향전환 밸브(16)의 작동으로 제 2공기압 실린더(12)가 절단공구(2)의 날을 닫고 용접 와이어(1)를 절단하고 나서 후진동작을 하면서 조정된 공기압까지 제 2공기압 실린더(12)가 후진하게 된다.

이어서, 시이퀀스 밸브에 의해 제 1공기압 실린더(11)도 후진하면서 절단전의 상태로 복귀하게 된다.

이상과 같은 목적과 구성으로 이루어진 본 발명의 잠호용접용 용접 와이어 자동절단 장치에 대한 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 장치는 잠호용접 공정의 자동화 시스템에 부가되어 용접 공정의 자동화 용접을 가능하게 하고, 균일한 용접 절단면 형성으로 용접 불량을 방지하여 잠호용접 공정의 생산성과 용접품질의 향상 효과가 있다.

또한, 고장력강 등의 와이어 자동절단을 본 단위장치로 수행할 수 있고, 연속 작동과 연계하여 와이어 절단공정의 자동화 적용이 가능하다.

Claims (2)

1. 용접와이어(1)를 절단하는 절단공구(2), 절단공구(2)를 용접와이어(1) 쪽으로 전진시키거나 반대로 후진시키기 위해 사용되는 제1실린더(11), 절단공구(2)를 개폐시켜 절단력을 발휘하는데 사용되는 제 2실린더(12), 제 1실린더(11)와 제 2실린더(12)의 위치 이송 및 속도를 제어하기 위해 사용되는 각각 2개의 전자 방향전환 밸브(14,16)와 유량조절 밸브(13,15), 제 1실린더(11)와 연결되어 절단공구(2)의 위치 이송에 사용되는 이송기구(10)와 이송축(5) 및 실린더 로드 연결판(7), 절단공구(2)의 개폐를 위해 실린더(12)와 결합된 실린더 로드 연결링크(4)와 이 연결링크(4)와 연결된 절단공구 연결링크(3)로 이루어진 절단기계부와,

   와이어 절단 방향을 수동 조정하는 조정나사(8), 장치가 작동할 때 충격을 완화시켜 주는 완충스프링(6), 절단 방향의 각도를 조정하기 위하여 부착되는 힌지(9)로 이루어진 절단보조부와,

   잠호용접 용접공정을 전체적으로 제어하는 용접공정 제어 시스템(17)과, 이에 연계되어 시작용 스위치를 작동하고 전자방향전환 밸브(14,16)와 유량조절 밸브(13,15)를 제어하는 자동절단 제어부(18)로 이루어진 절단 제어부로 구성된 것을 특징으로 하고 있는 잠호용접용 용접와이어 자동절단 장치.
2. 자동절단 제어부(18)에서 용접 와이어 절단 기능이 동작되면 공기압이 제 1전자 방향전환 밸브(14)를 통하여 제 1공기압 실린더(11) 내부로 들어가 조정된 공기압까지 실린더 로드에 연결된 실린던 로드 연결판(7)을 50mm 전진 이송 동작하게 하며, 이에 따라 상기 절단공구(2)를 용접와이어(1)의 절단 직전 위치에 이르게 하는 단계와;

   이어서, 시이퀀스(SEQUENCE) 밸브에 의한 제 2전자 방향전환 밸브(16)의 작동으로 공기압이 제 2공기압 실린더(12) 내부로 들어가면, 공기압에 의해 제 2공기압 실린더(12)는 전진 동작을 하면서 절단공구(2)의 날을 벌리는 동작을 동시에 수행하고, 이런 동작이 이루어지면 절단공구(2)의 날이 벌어져 용접 와이어(1) 절단부까지 상기 절단공구가 전진하는 단계와;

   이어서, 시간설정을 통하여 일정시간이 경과한 후, 제 2전자 방향전환 밸브(16)의 작동으로 제 2공기압 실린더(12)가 절단공구(2)의 날을 닫고 용접 와이어(1)를 절단하고 나서 후진동작을 하면서 조정된 공기압까지 제 2공기압 실린더(12)가 후진하는 단계와;

   이어서, 시이퀀스 밸브에 의해 제 1공기압 실린더(11)도 후진하면서 절단전의 상태로 복귀함을 특징으로 하는 잠호용접용 용접 와이어 자동 절단방법.