KR100319287B1 - Welding head with tree arc welding torches for pipe inside welding with small diameter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소구경 파이프 내면 용접용 3전극 서브머지드 아크 용접장치의 용접헤드부에 관한 것으로, 그 목적은 소구경 파이프 내면을 용접하는 서브머지드 아크 용접장치의 용접헤드부를 직류, 교류, 교류의 극성을 구비하는 3전극으로 설치하여 소구경 파이프 내면 등의 협소공간 용접작업시 아크의 안전성, 용접작업성, 용접품질을 향상시키고, 소구경 파이프 내면 용접자동화를 용이하게 하는 소구경 파이프 내면 용접용 3전극 아크 용접장치의 용접헤드부를 제공하는 것이다.The present invention relates to a welding head portion of a three-electrode submerged arc welding device for welding small diameter pipe inner surface, and an object thereof is a direct current, alternating current, alternating current (AC) and alternating current welding head portion of a submerged arc welding device for welding small diameter pipe inner surface. Small diameter pipe inner welding to improve the safety of arc, welding workability and welding quality, and to facilitate the welding of small diameter pipe inside small space pipe by installing with 3 electrodes with polarity It is to provide a welding head portion of the three-electrode arc welding apparatus.
본 발명은 소구경 파이프 내면 용접용 서브머지드 아크 용접장치에 있어서; 빔 선단일측에 슬라이드부가 연결·설치되고, 상기 슬라이드부에 연결되도록 가이드바가 설치되며, 상기 가이드바에 용접부를 조명하는 조명장치와, 외부에서 파이프 내부의 용접상태 파악을 용이하게 하는 폐쇄회로 카메라와, 용접중 용접물의 용접선 자동추적과 최적의 용접조건(전류,전압,속도) 적응제어용 레이저 센서와, 헤드 높이제어용 근접센서와, 플럭스 공급장치와 연결되어 플럭스를 공급하는 플럭스 공급구와, 직류+교류+교류의 순의 극성으로 배치되는 3전극의 용접토오치 및 플럭스 공급장치에 의해 공급된 플럭스를 용접직후 회수하는 플럭스 회수용 흡입구가 슬라이드부에서 가이드바의 끝단 방향으로 순차적으로 연결·설치되어 소구경 파이프 내면의 길이방향 용접이음부 용접이 가능하며, 아크의 안정성과 용접작업성 및 용접품질을 향상시킨 소구경 파이프 내면 용접용 3전극 아크 용접장치의 용접헤드부를 제공함에 있다.The present invention relates to a submerged arc welding apparatus for small diameter pipe inner surface welding; A slide part is connected and installed on one side of the beam tip, and a guide bar is installed to be connected to the slide part, an illumination device for illuminating the weld part on the guide bar, a closed circuit camera for facilitating the welding state inside the pipe from the outside, Automatic tracking of welds during welding and optimum welding conditions (current, voltage, speed), laser sensor for adaptive control, proximity sensor for head height control, flux supply port connected to flux supply device, and DC + AC + Three-electrode welding torch arranged in the order of alternating polarity and the flux recovery inlet for recovering the flux supplied by the flux supply device immediately after welding are sequentially connected and installed in the direction of the end of the guide bar in the slide section. Longitudinal welding seam can be welded on the inner surface of the pipe, arc stability, welding workability and welding quality Inner diameter with improved small pipe to provide parts of the welding head of a three-electrode arc welding device for welding.
Description
본 발명은 소구경 파이프 내면 용접용 3전극 서브머지드 아크 용접장치의 용접헤드부에 관한 것으로, 서브머지드 아크 용접장치의 용접헤드부의 용접토오치를 직류, 교류, 교류의 극성을 구비하는 3전극으로 구성하여 소구경 파이프 내면 용접시, 아크의 안정성, 용접작업성, 용접품질을 향상시킨 소구경 파이프 내면 용접용 3전극 아크 용접장치의 용접헤드부에 관한 것이다.The present invention relates to a welding head portion of a three-electrode submerged arc welding device for welding a small diameter pipe, and includes a welding torch of a welding head portion of a submerged arc welding device having a polarity of direct current, alternating current, and alternating current. The present invention relates to a welding head portion of a three-electrode arc welding device for welding a small diameter pipe inner surface that improves the stability of the arc, weldability, and welding quality when constructed as an electrode.
일반적으로 산업현장에서 사용되고 있는 용접기법은 융접, 압접, 납접 등으로 분류되고 있다. 이중 조선이나 철구조물 제조공정에서 가장 널리 사용되고 있는 용접법을 세분화하면, 사용전극이 소모되는 소모식(Consumable)과, 사용전극이 소모되지 않는 비소모식(Non Consumable) 용접법으로 분류된다. 또한 이와 같은 소모식 용접법중에는 대표적으로 피복아크 용접법(Shield Metal Arc Welding), 가스메탈 아크용접(Gas Metal Arc Welding), 서브머지드 아크용접(Submerged Arc Welding) 등이 있다.In general, welding techniques used in industrial sites are classified into fusion welding, pressure welding, and solder welding. When the welding method which is most widely used in shipbuilding or steel structure manufacturing process is subdivided, it is classified into consumables in which the electrodes are consumed and non-consumables in which the electrodes are not consumed. In addition, such consumable welding methods include shield metal arc welding, gas metal arc welding, and submerged arc welding.
상기 서브머지드 아크 용접은 입상의 플럭스 밑에서 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두 개 이상의 피접합물을 용접하는 방법으로, 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속·공급하여 용접을 한다. 이때 아크는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며, 플럭스는 대기를 차단하여 용접금속의 정련작용시 보호를 하게되고, 용접비드나 슬래그 형성에 기여하게 된다. 서브머지드 아크 용접은 사용 용접봉의 크기와 전류가 크기 때문에 용입이 깊고, 두꺼운 판 구조용강의 고능률 접합기법으로 많이 채용되는데 이와 같은 용도를 살펴보면, 선박건조, 강관제작 및 일반 철구조물의 제작시 맞대기 이음부나, 필렛이음부, 덧살붙임 용접 등에 많이 사용되고 있는 대표적인 고능률 용접법이다.The submerged arc welding is a method of welding two or more objects to be joined by heat generated by generating an arc between the wire and the base material under the granular flux. Weld continuously and supply. At this time, the arc is covered by the flux and is not visible from the outside, and the flux blocks the atmosphere to protect during the refining of the weld metal and contributes to the formation of weld beads or slag. Submerged arc welding is deeply welded due to the size and current of the electrodes used, and is widely used as a high efficiency joining technique for thick plate structural steel. Looking at these applications, it is used in shipbuilding, steel pipe manufacturing, and general steel construction. It is a representative high efficiency welding method that is widely used for joints, fillet joints, and paste welding.
종래에 사용되고 있는 서브머지드 아크 용접은 사용되는 전극 수(電極 數)가 1전극, 2전극, 또는 3전극 방식이 채용되고 있으며, 전극성의 구성은 2전극일 경우, 직류＋교류 또는 교류＋교류 방식이, 3전극의 경우 직류＋교류＋교류 또는 교류＋교류＋교류 방식이 채용되고 있으며, 소구경 파이프의 내면용접시에는 협소한 작업공간의 제한으로 1전극 또는 2전극 방식이, 파이프의 외부면 용접시에는 1전극, 2전극, 3 전극 방식을 주로 사용하였다.Conventionally used submerged arc welding uses a one-electrode, two-electrode, or three-electrode method, and when the electrode configuration is two-electrode, DC + AC or AC + AC In the case of three-electrode, DC + AC + AC or AC + AC + AC are adopted. For inner surface welding of small-diameter pipes, one- or two-electrode type is limited by the limited working space. In the case of surface welding, one-electrode, two-electrode, and three-electrode methods were mainly used.
이와 같은 용접기법은 일반적으로 가장 널리 사용되고 있는 가스메탈 아크 용접법(Gas Metal Arc Welding Process)에 비해 고전류 및 고속도로 용접을 수행하기 때문에 사용전류나 용접속도 즉, 용착속도(용접능률)이 수 배에서 수십 배에 달하며, 특히 후판 용접시 용접패스 수를 감소하여 용접의 변형이나, 품질을 향상시킬 수 있는 기법이다.This welding technique generally performs higher currents and highways than the most widely used gas metal arc welding process. Therefore, the current or welding speed, that is, welding speed (welding efficiency), is several to tens of times. It is a technique that can improve the deformation and quality of welding by reducing the number of welding passes, especially in thick plate welding.
그러나 서브머지드 아크 용접의 사용전극 수가 일반적으로 1, 2, 3,전극 수준에 머물러 있는 것은 고능률 용접기법으로서 사용전류와 속도가 고전류(高電流), 고속도(高速度)이기 때문에 용접기법상 아크의 안정성과, 용접작업성, 용접재료의 품질, 용접부의 물성(기계적성질) 또는 용접자동화 측면에서 복합적인 용접기술의 한계가 있기 때문에 시스템구성에 어려움이 있는등 여러 가지 문제점이 있었다.However, the number of electrodes used in submerged arc welding generally stays at 1, 2, 3, electrode level, which is a high efficiency welding technique, since the current and speed are high current and high speed. Due to the limitations of the complex welding technology in terms of stability, welding workability, welding material quality, properties of the weld (mechanical properties) or welding automation, there are various problems such as difficulty in system configuration.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 소구경 파이프 내면을 용접하는 서브머지드 아크 용접장치 용접헤드부의 용접토오치를 직류, 교류, 교류의 극성을 구비하는 3전극으로 설치하고 상기 용접토오치가 설치된 용접헤드부를 소구경 파이프 내면 용접작업이 가능하도록 구성하여, 소구경 파이프내면 용접시 아크의 안전성, 용접작업성, 용접품질을 향상시키고, 소구경 파이프 내면 용접자동화를 용이하게 하는 소구경 파이프 내면 용접용 3전극 아크 용접장치의 용접헤드부를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to install a welding torch of a welding head portion of a submerged arc welding device for welding an inner surface of a small diameter pipe with three electrodes having a polarity of direct current, alternating current, and alternating current. And the welding head portion with the welding torch installed to enable the welding of the inner diameter of the small diameter pipe, thereby improving the safety of the arc, the welding workability and the welding quality during the welding of the small diameter pipe, and facilitating the automatic welding of the inner diameter of the small diameter pipe. It is to provide a welding head portion of the three-electrode arc welding apparatus for welding the small diameter pipe inner surface.
본 발명은 소구경 파이프 내면 용접용 서브머지드 아크 용접장치에 있어서; 빔 선단일측에 슬라이드부가 연결·설치되고, 상기 슬라이드부에 연결되도록 가이드바가 설치되며, 상기 가이드바에 용접부를 조명하는 조명장치와, 외부에서 파이프 내부의 용접상태 파악을 용이하게 하는 폐쇄회로 카메라와, 용접중 용접물의 용접선 자동추적과 최적의 용접조건(전류, 전압, 속도) 적응제어용 레이저 센서와,헤드 높이 제어용 근접센서와, 플럭스 공급장치와 연결되어 플럭스를 공급하는 플럭스 공급구와, 직류+교류+교류의 순의 극성으로 배치되는 3전극의 용접토오치 및 플럭스 공급장치에 의해 공급된 플럭스를 용접직후 회수하는 플럭스 회수용 흡입구가 슬라이드부에서 가이드바의 끝단 방향으로 순차적으로 연결·설치되어 소구경 파이프 내면의 길이방향 용접이음부 용접이 가능하며, 아크의 안정성과 용접작업성 및 용접품질을 향상시킨 소구경 파이프 내면 용접용 3전극 아크 용접장치의 용접헤드부를 제공함에 있다.The present invention relates to a submerged arc welding apparatus for small diameter pipe inner surface welding; A slide part is connected and installed on one side of the beam tip, and a guide bar is installed to be connected to the slide part, an illumination device for illuminating the weld part on the guide bar, a closed circuit camera for facilitating the welding state inside the pipe from the outside, Automatic tracking of welds during welding and optimum welding conditions (current, voltage, speed), laser sensor for adaptive control, proximity sensor for head height control, flux supply port connected to flux supply device, and DC + AC + Three-electrode welding torch arranged in the order of alternating polarity and the flux recovery inlet for recovering the flux supplied by the flux supply device immediately after welding are sequentially connected and installed in the direction of the end of the guide bar in the slide section. Longitudinal welding seam can be welded on the inner surface of the pipe, arc stability, welding workability and welding quality It is to provide a welding head portion of the three-electrode arc welding apparatus for small diameter pipe inner surface welding improved.
도 1 은 본 발명의 전체구조 개념도1 is a conceptual diagram of the overall structure of the present invention
도 2 는 본 발명의 장착상태를 보인 예시도2 is an exemplary view showing a mounting state of the present invention
도 3 은 본 발명에 따른 용접토오치의 구성을 보인 예시도3 is an exemplary view showing a configuration of a welding torch according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
(1) : 붐(boom) (2) : 슬라이드(slide)부(1): boom (2): slide
(3) : 각종 동력 및 센서 케이블 (4) : 가이드 바(3): various power and sensor cables (4): guide bar
(5) : 용접내부 조명장치 (6) : 폐쇄회로 카메라(5): Welding internal lighting device (6): Closed circuit camera
(7) : 적응제어용 레이저 센서 (8) : 용접플럭스 공급구(7): laser sensor for adaptive control (8): welding flux supply port
(9) : 용접토치 (11) : 근접센서(9): welding torch (11): proximity sensor
(10) : 용접완료후 플럭스 회수용 흡입구(10): Inlet for flux recovery after completion of welding
(81) : 작업공간부 (91) : 제 1 전극81: workspace portion 91: first electrode
(92) : 제 2 전극 (93) : 제 3 전극92: second electrode 93: third electrode
(100): 용접헤드부 (200): 용접대차100: welding head portion 200: welding bogie
(300): 서브머지드 아크 용접장치 (400): 와이어 송급부300: submerged arc welding device 400: wire feeder
(500): 용접와이어 (600): 송급모터(500): welding wire (600): feeding motor
도 1 은 본 발명의 전체구조 개념도를, 도 2 는 본 발명의 장착상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 플럭스 공급구 및 흡입구에 의해 플럭스가 연속 공급 및 회수되고, 용접주행대차(200)에 실린 파이프(700)속으로 고정설치된 용접헤드부(100)가 장착된 서브머지드 아크 용접장치(300)에 있어서, 붐(1)의 선단부에 슬라이드부(2)가 설치되고, 붐(1)의 후단에 있는 용접와이어(400)가 가이드튜브(500)을 통해 송급모터(600)에 의해 송급되며, 붐(1)의 좁은 공간사이로 각종 동력 및 센서 케이블(3)이 설치됨과 동시에, 상기 슬라이드부(2)에 연결·설치된 가이드 바(4)에 용접내부 조명장치(5), 폐쇄회로 카메라(6), 적응제어용 레이저 센서(7), 헤드높이 제어용 근접센서(11), 용접플럭스 공급구(8), 용접토치(9), 용접완료후 플럭스 회수용 흡입구(10)가 순차적으로 설치되어 있다.1 is a conceptual diagram of the overall structure of the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing a mounting state of the present invention, the present invention is a flux supply port and the suction port by the continuous supply and recovery of the flux, welding driving cart ( In the submerged arc welding apparatus 300 equipped with the welding head part 100 fixedly installed into the pipe 700 loaded in the 200, the slide part 2 is provided in the front-end | tip of the boom 1, The welding wire 400 at the rear end of (1) is fed by the feeding motor 600 through the guide tube 500, and various power and sensor cables 3 are installed between the narrow spaces of the boom 1, Inner welding device 5, Closed circuit camera 6, Adaptive control laser sensor 7, Head height control proximity sensor 11, Welding to guide bar 4 connected to and installed on slide 2 The flux supply port (8), the welding torch (9), and the suction inlet (10) for recovering the flux after the completion of welding are sequentially installed. It is
즉, 본 발명의 용접헤드부(100)는 빔(1) 선단일측에 슬라이드부(2)가 연결·설치되고, 상기 슬라이드부(2)에 연결되도록 가이드 바(4)가 설치되며, 상기 가이드 바(4)에 용접내부를 조명하는 조명장치(5)와, 외부에서 내부 용접상태 파악을 용이하게 하는 폐쇄회로 카메라(6)와, 용접물과 용접토치의 간격을 조절하는 적응제어용 레이저 센서(7)와, 헤드높이 제어용 근접센서(11), 플럭스를 공급하는 용접플럭스 공급구(8)와, 용접물에 용접을 행하는 용접토치(9) 및 플럭스 공급구(8)에 의해 공급된 플럭스를 용접완료후 회수하는 플럭스 회수용 흡입구(10)가 슬라이드부(2)에서 가이드바(4)의 끝단 방향으로 가이드바(4)에 순차적으로 설치되어 있다.That is, in the welding head part 100 of the present invention, the slide part 2 is connected and installed at one end of the beam 1, and the guide bar 4 is installed to be connected to the slide part 2. Illumination device 5 for illuminating the inside of the weld on the bar 4, closed-circuit camera 6 for facilitating the internal welding state from the outside, and an adaptive control laser sensor 7 for adjusting the distance between the weld and the torch. ) And the flux supplied by the head height control proximity sensor 11, the welding flux supply port 8 for supplying the flux, the welding torch 9 and the flux supply port 8 for welding the welded material. The flux recovery inlet 10 to be recovered later is provided in the slide bar 2 in the guide bar 4 in the direction of the end of the guide bar 4.
상기 서브머지드 아크 용접은 입상의 플럭스 밑에서 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두 개 이상의 피접합물을 용접하는 방법이므로, 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속·공급하기 위하여, 플럭스 공급구(8)와 연결된 작업공간부(81)내에 용접토오치(9)가 위치하도록 설치되어 있다.The submerged arc welding is a method of welding two or more to-be-joined objects by heat generated by generating an arc between the wire and the base material under the granular flux. In order to continuously supply and supply, the welding torch 9 is provided in the working space 81 connected to the flux supply port 8.
상기 용접토오치(9)는 두 개 이상의 피접합물을 용접하는 것으로, 플럭스 회수용 흡입구(10)와 플럭스 공급구(8) 사이에 위치하도록 슬라이드부(2)에 연결·설치된 가이드바(4)에 3전극의 용접토오치(91,92,93)가 직류+교류+교류의 순으로 배치되어 있으며, 상기 용접토오치(91,92,93)의 극간거리(E.D)는 1전극(91)에서 2전극(92) 및 2전극(92)에서 3전극(93)까지가 각각 18∼25㎜, 팁으로부터 용접봉의 돌출거리(E.S.O)는 1전극(91)에서 3전극(93)까지 30∼45㎜로 구성되고, 용접진행방향을 기준으로 용접봉의 종각(T.A)은 1전극(91)이 수직 90°-5°, 2전극(92)이 수직 90°±0°, 3전극(93)이 수직 90°+15°로 구성되며, 횡각(W.A)은 1전극(91)에서 3전극(93)까지 모두 90°±0°로 배치된다.The welding torch 9 welds two or more to-be-joined objects, and is connected to and installed on the slide part 2 so as to be located between the flux recovery inlet 10 and the flux supply port 8. Are arranged in the order of direct current + alternating current and alternating current, and the inter-electrode distance ED of the welding torch 91, 92, 93 is one electrode (91). 2 to 92 and 3 electrodes 93 to 18 and 25 mm, respectively, and the protruding distance (ESO) of the electrode from the tip is 30 from 1 electrode (91) to 3 electrodes (93). It is composed of ˜45 mm, and the longitudinal angle TA of the electrode is 90 ° -5 ° vertically for one electrode 91, 90 ° ± 0 ° vertically for two electrodes 92, and three electrodes 93 ) Is composed of vertical 90 ° + 15 °, and the horizontal angle WA is disposed at 90 ° ± 0 ° from all of the first electrode 91 to the third electrode 93.
또한, 상기 용접토오치(9)로 송급되는 용접와이어(400)는 설치공간의 최소화를 위하여 붐(1) 측면에 설치된 와이어 가이드 튜브(500)를 통해 송급모터(600)와 플렉시블 라이너를 경유, 용접토오치(9)에 공급되도록 되어 있다.In addition, the welding wire 400 is supplied to the welding torch 9 through the feed motor 600 and the flexible liner through a wire guide tube 500 installed on the side of the boom 1 to minimize the installation space, The welding torch 9 is supplied.
상기와 같이 구성된 본 발명은 소구경 파이프의 내면 용접시, 파이프를 실고 진입하는 용접대차에 의해 용접헤드가 설치된 빔이 소구경 파이프내로 진입되고, 소구경 파이프내로의 진입이 완료되면 비젼센서에 의해 용접토오치와 파이프의 간격이 조절되며, 상기 진입된 빔이 소구경 파이프내에서 진입시의 반대방향으로 퇴거하면서 용접물을 용접하도록 되어 있다. 이때 상기 용접헤드의 후단부 즉, 슬라이드부에 근접하도록 가이드 바에 설치되어 있는 플럭스 공급구를 통해 플럭스 댐 공간부내로 플럭스가 공급되고, 용접헤드의 선단부 즉, 용접헤드를 중심으로 플럭스 공급구와 대칭되도록 가이드 바의 끝단부에 설치된 플럭스 회수용 흡입구에 의해 용접완료된 플럭스가 회수된다. 또한, 본 발명은 가이드 바에 설치된 카메라를 통해 외부에서 소구경 파이프 내에의 용접상태를 확인할 수 있도록 되어 있다.In the present invention configured as described above, when the inner surface of the small-diameter pipe is welded, a beam having a welding head is entered into the small-diameter pipe by a welding bogie that enters the pipe, and when the entry into the small-diameter pipe is completed by the vision sensor. The spacing between the welding torch and the pipe is controlled, and the welded beam is welded away from the opposite direction of entry into the small diameter pipe. At this time, the flux is supplied into the flux dam space part through the flux supply port provided in the guide bar so as to be close to the rear end of the welding head, that is, the slide part, and to be symmetrical with the flux supply port around the tip of the welding head, that is, the welding head. The welded flux is recovered by the flux recovery inlet provided at the end of the guide bar. In addition, the present invention is able to check the welding state in the small diameter pipe from the outside through a camera installed in the guide bar.
이와 같이 본 발명은 소구경 파이프의 내면용접시 사용되는 서브머지드 용접장치의 용접토오치 전극 극성을 직류+교류+교류의 순으로 배치하고, 용접토오치의 극간거리와 팁으로부터 용접봉의 돌출거리 및 용접봉의 종각과 횡각을 한정하여 아크 안정성, 용입, 용접속도, 용접작업성 및 용접품질을 향상시키며, 소구경 파이프의 내면용접 자동화를 구현하는 등 많은 효과가 있다.Thus, the present invention is to arrange the polarity of the welding torch electrode of the submerged welding apparatus used in the inner surface welding of small diameter pipe in the order of DC + AC + AC, the distance between the pole of the welding torch and the protruding distance of the welding rod from the tip And by limiting the longitudinal and transverse angle of the welding rod to improve the arc stability, penetration, welding speed, welding workability and welding quality, there are many effects such as implementing the internal welding automation of small diameter pipe.
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