KR100569058B1 - 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치 - Google Patents

Abstract

점용접 및 시임용접 겸용 용접장치가 개시된다. 개시된 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치는, 베이스와; 상기 베이스의 상부에 설치된 가압 실린더와; 상기 가압 실린더의 작동에 의해 그 하부로 공급되는 모재를 가압하며 용접되게 상기 가압 실린더의 하부에 설치된 상부생크와; 상기 상부생크를 중심으로 상기 베이스의 상부 좌우에 각각 설치되어 상기 상부생크로 경유되는 전극와이어가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 상부릴장치와; 상기 상부생크에 대향되게 상기 베이스의 하부에 설치되어 상기 모재가 용접되게 하는 하부생크와; 상기 하부생크를 중심으로 상기 베이스의 하부 좌우에 각각 설치되어 상기 하부생크로 경유되는 전극와이어가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 하부릴장치와; 상기 모재를 상기 상부 및 하부생크로 이송되도록 하는 이송테이블과; 상기 상부 및 하부릴장치와 연결되어 상기 상부 및 하부릴장치를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 하나의 용접기에서 점용접과 동시에 시임용접을 할 수 있고, 동일한 모재에 대하여 접용접과 시임용접을 동시에 할 수 있는 이점이 있다.

점용접, 시임용접, 너겟

Description

점용접 및 시임용접 겸용 용접장치{WELDING MACHINE FOR BOTH SPOT AND SEAM WELDING}

도 1은 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 도 1의 일부 구성을 상세하게 나타내 보인 상세도.

도 3a 내지 도 5는 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치의 작동을 개략적으로 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 베이스

2. 상부릴장치

3. 하부릴장치

4. 상부생크

5. 하부생크

23. 전극와이어

31. 가압 실린더

60. 컨트롤러

본 발명은 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점용접 및 시임용접을 동시에 할 수 있도록 하기 위한 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치에 관한 것이다.

예컨대, 적어도 두 개의 모재를 접합하기 위해 사용되는 용접에 있어서 특히, 전기저항용접에는 맞대기용접(butt welding), 점(spot)용접, 시임(seam)용접, 프로젝션(projection)용접 등이 있다.

상기한 점용접이 이루어지는 점용접기는, 두 개의 전극과, 이 전극을 고정하기 위한 고정부재와, 상기 전극 중 하나의 전극의 수평 이동을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 점용접기를 이용한 점용접은, 용접될 모재를 상기 전극 사이에 위치되게 하고, 상기 제어부가 수평 이동하는 하나의 전극을 수평방향으로 이송시킨 후, 전극에 전류를 흘려 보내 철판의 국부에 저항열을 발생시킨다. 이렇게 모재의 일부에 발생된 저항열로 인하여 모재는 국부적으로 용융된 상태가 되고 이때, 전극으로 모재를 가압하여 용접을 실시한다.

그런데 상기한 바와 같은 점용접이나, 시임용접 방식을 사용할 때는 별도의 용접기를 사용하여 작업을 수행해야만 했다.

그 이유는, 점용접이 필요한 경우는 두 개 내지 다겹의 모재를 점용접으로 접합하여 모재의 강성을 요구하는데 사용한다. 반면에, 시임용접은 모재의 모서리 내지는 외곽을 전 둘레로 용접하여 밀폐 내지는 밀봉이 필요한 부위에 용접하기 때문이다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

통상의 경우 점용접은 판재의 점접합을 행하는 용접으로서, 두 전극간에 2~5매의 판재를 넣고 가압하면서 통전하여 발생하는 저항열에 의한 융접(融接)이다. 1mm 두께의 연강판에 대하여 75 ~ 225kg, 전류 5600 ~ 8800A, 통전시간 0.17 ~ 0.6sec 이다.

그리고 이에 사용되는 전극은 통전 역할뿐 아니라, 압력을 가하고, 냉각 효과를 주어야 하므로 전기 및 열전도성이 양호하며, 경도가 큰 특수 동합금을 이용한다. 전극이 클 때에는 수냉을 행한다. 또한 용접점간의 거리인 피치(pitch)가 너무 작으면 전류가 흘러 용접이 불량하며, 연강에서는 두께 1mm에 대하여 최소 피치가 18mm 정도이다. 보다 두꺼운 재료에 대해서는 판의 두께에 비례하여 피치를 크게 한다.

그리고 시임용접은 원판 전극을 사용하여 용접전류를 공급하면서 가압 회전시켜 스폿 용접을 연속적으로 행하면 선용접인 시임용접이 된다. 통전법(通電法)에는 단속통전법(斷續通電法), 연속통전법, 맥동통전법(脈動通電法)이 있으나, 모재의 과열을 피하기 위하여 단속적인 통전을 하는 경우가 많다. 강의 경우에는 (통전시간):(휴지시간)=1:1, 경합금(輕合金)의 경우에는 (통전시간):(휴지시간)=1:3 정도이다.

상기한 바와 같이 종래의 점용접기는 점용접만 하게 되어있고, 시임용접기는 시임용접만 하게 되어있다. 따라서 용접 용도에 따라서 용접기를 다수개 보유하여야 하는 단점이 있다.

그리고 시임용접에서도 일 방향만 지원되므로 작업의 공수증가와 설비투자비가 상승되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 한대의 용접기에서 점용접 및 시임용접을 동시에 할 수 있도록 하여 시임용접에서도 양방향을 지원한 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치는, 베이스와; 상기 베이스의 상부에 설치된 가압 실린더와; 상기 가압 실린더의 작동에 의해 그 하부로 공급되는 모재를 가압하며 용접되게 상기 가압 실린더의 하부에 설치된 상부생크와; 상기 상부생크를 중심으로 상기 베이스의 상부 좌우에 각각 설치되어 상기 상부생크로 경유되는 전극와이어가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 상부릴장치와; 상기 상부생크에 대향되게 상기 베이스의 하부에 설치되어 상기 모재가 용접되게 하는 하부생크와; 상기 하부생크를 중심으로 상기 베이스의 하부 좌우에 각각 설치되어 상기 하부생크로 경유되는 전극와이어가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 하부릴장치와; 상기 모재를 상기 상부 및 하부생크로 이송되도록 하는 이송테이블과; 상기 상부 및 하부릴장치와 연결되어 상기 상부 및 하부릴장치를 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 상부생크 및 상기 하부생크는, 몸체와, 상기 몸체의 일단부에 설치된 전극부재와, 상기 몸체의 좌우에 적어도 하나 설치되어 상기 전극와이어를 안내하는 가이드롤러를 구비하여 이루어지고, 이때, 상기 몸체의 상하로 설치된 지지체와, 상기 지지체의 상단부에 회동 가능하게 설치되어 상기 전극와이어를 지지하는 롤러를 포함하여 이루어진 상기 가이드롤러는 상기 몸체의 좌우에 각각 상하로 4개가 설치되어 있고, 상기 지지체의 높이는 서로 다르게 형성되며,
그리고 상기 가이드롤러의 일측으로 상기 몸체에 설치되어 상기 전극와이어의 이상 유무를 감지하는 광센서를 구비하고, 또한 상기 상부 및 하부릴장치는, 상기 전극와이어가 감겨져 있는 제1릴과, 상기 제1릴로부터 인출된 상기 전극와이어가 감기는 제2릴과, 상기 제1릴 및 제2릴의 일측에 설치되어 상기 제1,2릴을 회동시키고 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 서보모터를 포함하여 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치를 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 일부 상세도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치는, 바닥면에 지지된 제1베이스부(11)와, 이 제1베이스부(11)의 일측에서 수직으로 설치된 제2베이스부(12)와, 이 제2베이스부(12)의 상단에 설치된 제3베이스부(13)로 이루어진 베이스(1)와, 상기 제3베이스(13)에 설치된 가압 실린더(31)와, 후술하는 바와 같이 상기 가압 실린더(31)의 작동에 의해 그 하부로 공급되는 모재(M)를 가압하며 용접되게 가압 실린더(31)의 하부에 설치된 상부생크(4)와, 이 상부생크(4)를 중심으로 제3베이스부(13)의 상부 좌우에 각각 설치되어 상부생크(4)로 경유되는 전극와이어(23)가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 상부릴장치(2)를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치에는, 상기 상부생크(4)에 대향되게 제1베이스부(11)에 설치되어 모재(M)가 용접되게 하는 하부생크(5)와, 이 하부생크(5)를 중심으로 제1베이스부(11)의 좌우에 각각 설치되어 하부생크(5)로 경유되는 전극와이어(23)가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 하부릴장치(3)와, 모재(M)를 상부 및 하부생크(5)로 이송되도록 하는 이송테이블(미도시)과, 상기 상부 및 하부릴장치(2,3)와 연결되어 상부 및 하부릴장치(2,3)를 제어하는 컨트롤러(60)가 구비된다.

그리고 상기 상부생크(4) 및 하부생크(5)는, 몸체(42)와, 이 몸체(42)의 일단부에 설치된 전극부재(41)와, 상기 몸체(42)의 좌우에 적어도 하나 설치되어 전극와이어(23)를 안내하는 가이드롤러를 포함하여 구성된다.

또한 상기 가이드롤러의 일측으로 몸체(42)에 설치되어 전극와이어의 이상 유무를 감지하는 광센서(51)와, 상기 가이드롤러의 내측으로 몸체(42)에 설치되어 전극와이어의 흐름을 감지하는 위치변위센서(52)가 구비된다.

그리고 상기 가이드롤러는, 몸체(42)에 설치된 지지체(42a,42a')와, 이 지지체(42a,42a')의 상단부에 회동 가능하게 설치되어 전극와이어(23)를 지지하는 롤러(43)로 이루어진다.

특히, 이 가이드롤러는, 전극와이어(23)의 흐름과 자세를 안정되게 유지하기 위하여 몸체(42)의 좌우에 각각 상하로 4개가 설치되어 있고, 상기 몸체(42)의 상하로 설치된 지지체(42a,42a')의 높이는 서로 다르게 형성된다.

또한 상기 상부 및 하부릴장치(2,3)는, 전극와이어(23)가 감겨져 있는 제1릴(21,31)과, 이 제1릴(21,31)로부터 인출된 전극와이어(23)가 감기는 제2릴 (21'31')과, 상기 제1릴(21,21') 및 제2릴(31,31')의 일측에 설치되어 제1,2릴 (21,21',31,31')을 회동시키고, 상기 컨트롤러(60)에 의해 제어되는 서보모터(22)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 한쪽의 제1릴(21,31)에서 전극 와이어(23)가 공급(Passive측)되고, 다른 한쪽의 제2릴(21',31')에서는 설정한 속도에 맞게 전극 와이어(23)를 감아주는(Active측) 방식을 포함하되, 종래의 감아주는 측에만 설치한 일반 AC모터 대신 본 발명에서는 서보모터(22)를 양쪽에 적용해서 모재(M)의 방향 및 이송속도에 따른 제어까지를 할 수 있도록 한다.

한편, 도 2에서 설명되지 않은 참조부호 41a는 어테치 롤러(attach roller)를 나타내 보인 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치는, 릴 테이프(Reel Tape) 방식의 점용접 팁 및 그 장치를 활용하여 점용접 및 시임용접이 동시에 이루어질 수 있도록 한 것으로, 한대의 용접기에서 점용접 및 시임용접을 동시에 할 수 있도록 한 것이다.

특히, 일반적인 시임용접은 일 방향용접 밖에는 수행할 수밖에 없는데 반해, 본 발명의 용접장치는 시임용접에서도 양방향을 지원하여 모재(M)의 급격한 저항열 상승에 의한 외곽면 굴곡현상을 없애고 자연스럽고 굴곡이 없는 용접면을 만들 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치를 이용하여 우선, 점용접 하는 순서를 설명하며, 모재(M)를 투입하기 전 가압 실린더(31)가 상부생크(4)의 가압을 풀어서 위로 가게 되고, 그런 후, 모재(M)를 이송테이블 위에 놓게된다.

이어서, 점용접이 필요한 부위에 타점을 찍고 가압 실린더(31)의 가압을 풀어서 다른 타점위치로 모재(M)를 이송한 후 다른 타점을 찍게 된다.

그리고 시임용접이 필요한 모재(M)의 경우에는 가압 실린더(31)를 상승시킨 후, 모드(mode)를 시임용접 모드로 하여 가압을 행하면 이송테이블이 미리 정한 속도로 이송되고, 동시에 제1,2릴(21,21',31,31')을 구동시키는 서보모터(22)로 제1,2릴(21,21',31,31')을 회전시켜 전극와이어(23)를 감게된다. 이송테이블의 이송속도에 맞추어 서보모터(22)를 회전시키게 되므로 전극와이어(23)의 장력도 계속 유지되게 된다.

또한 광센서(51)가 몸체(42)의 양측에 설치되어 있어서 전극와이어(23)의 단락, 탈선 또는 끝선 등의 감지를 할 수 있어 전극와이어(23)의 이상 유무를 계속적으로 감지할 수 있다.

그리고 상기 이송테이블의 이송속도에 따라 컨트롤러(60)에서 서보모터(22)의 회전속도를 지령하게 되며, 이는 상기 서보모터(22)의 구동드라이버가 엔코더(encoder)에서 받은 값을 연산하여 서보모터(22)의 회전비를 계산하게 된다.

또한 전술한 바와 같이 종래의 시임용접은 일 방향으로만 진행되는데 반해서, 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치는, 이송테이블이 좌우 어느 쪽으로 이송이 되어도 용접이 가능한 방식이다. 그 이유는 이송테이블의 이송방향에 따라서 양측에 설치된 서보모터(22)가 번갈아 가며 구동원 역할을 할 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치의 작동방식은 크게 세 가지로 분류할 수 있다.

첫째는, 점용접을 할 수 있는 모드이고, 두 번째는 시임용접을 할 수 있는 모드이며, 세 번째는 점용접 및 시임용접을 동시에 할 수 있는 모드이다.

우선, 첫째 모드는 제1,2릴(21,21',31,31')에 서보모터(22)를 적용하고 가압 실린더(31)가 하강과 상승에 따른 가압과 해제를 반복하면서 가압시 통전을 한 후, 점용접을 하는 경우이다.

두 번째 모드는 가압 실린더(31)가 가압을 계속 행하면서 모재(M)를 이송시키고, 모재(M)의 이송속도에 맞게 서보모터(22)로 제1,2릴(21,21',31,31')을 회전시켜서 전극 와이어(23)를 계속 공급하며 용접하는 방식이다.

그리고 세 번째는 가압 실린더(31)가 가압과 해제를 하면서 용접을 하다가 특정 신호를 주게되면 그 부분을 계속적으로 이송테이블이 이송되며 시임용접을 하는 것이다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

상기한 첫째 모드인 점용접 모드는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 두겹 또는 다겹의 용접을 하기 위한 모재(M)를 용접장치 위에 올려놓고 용접할 위치를 정한다. 그런 다음 도 3b에 도시된 바와 같이, 가압 실린더(31)를 하강시켜 모재(M)에 압력을 가한다. 예컨대, 약 1mm 두께의 연강판의 모재(M)에 대하여 75~225kg, 전류 5600~8800A, 통전시간 0.17~0.6sec의 통전을 실시한다. 그러면 결국 도 3c와 같이, 모재(M)와 모재(M) 사이에 용접의 너겟(nugget)(A)이 형성되어 점용접이 완성된다. 이때 서보모터(22)는 두 개중 한 개만 구동이 되고 가압 실린더(31)가 상승시에 회전하여 새로운 와이어(23) 전극을 준비하게 된다.

그리고 두 번째 모드인 시임용접 모드를 설명한다.

보통 시임용접에서는 두겹의 모재(M)를 용접하게 되는데, 도 4a와 같이, 용접장치에 모재(M)를 올려놓고 한쪽방향으로 모재(M)를 이송한다. 이때 도 4b와 같이 가압 실린더(31)가 가압을 유지한 채로 제2릴(21',31')을 감게된다. 또한 이송테이블이 일 방향으로 움직이므로 앞쪽에서 볼 때 우측으로 이동되면 이에 제2릴(21',31')의 서보모터(22)가 구동되고 좌측으로 이동되면 제1릴(21,31)의 서보모터(22)가 구동된다. 이때 상기한 점용접과 다른 것은, 단속적으로 용접전류를 흐르게 하는 것이 아닌 이송테이블이 이송되는 한 계속적으로 통전을 행한다는 것이다. 따라서 초기에 너겟이 형성되고 테이블이 계속적으로 움직임에 따라 도 4c와 같이 기다란 너겟(B)의 형성으로 시임용접이 완료된다.

또한 세 번째 모드인 시임용접 및 점용접 겸용 모드를 설명하면 다음과 같다.

점용접 및 시임용접 방식은 전술한 바와 같고, 나머지 시임용접 및 점용접을 동시에 하는 것은 도 5와 같이 너겟(C,D)의 형상이 단속적 내지는 연속적으로 형상이 생성되도록 함으로써 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

하나의 용접기에서 점용접과 동시에 시임용접을 할 수 있고, 동일한 모재에 대하여 접용접과 시임용접을 동시에 할 수 있다.

그리고 광센서로 전극와이어의 단락, 이탈, 끝선 등의 감지를 할 수 있어 전 극와이어가 없는 상태에서의 용접행위를 방지할 수 있다.

또한 모재를 이송하는 이송테이블이 좌우로 움직여도 용접이 가능하고, 모재를 왕복으로 시임용접할 수 있어서 급격한 저항열 상승에 의한 외곽굴곡 현상이 발생하지 않는다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 베이스와;

   상기 베이스의 상부에 설치된 가압 실린더와;

   상기 가압 실린더의 작동에 의해 그 하부로 공급되는 모재를 가압하며 용접되게 상기 가압 실린더의 하부에 설치된 상부생크와;

   상기 상부생크를 중심으로 상기 베이스의 상부 좌우에 각각 설치되어 상기 상부생크로 경유되는 전극와이어가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 상부릴장치와;

   상기 상부생크에 대향되게 상기 베이스의 하부에 설치되어 상기 모재가 용접되게 하는 하부생크와;

   상기 하부생크를 중심으로 상기 베이스의 하부 좌우에 각각 설치되어 상기 하부생크로 경유되는 전극와이어가 공급되며 이를 다시 감기도록 하는 하부릴장치와;

   상기 모재를 상기 상부 및 하부생크로 이송되도록 하는 이송테이블과;

   상기 상부 및 하부릴장치와 연결되어 상기 상부 및 하부릴장치를 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,

   상기 상부생크 및 상기 하부생크는, 몸체와, 상기 몸체의 일단부에 설치된 전극부재와, 상기 몸체의 좌우에 적어도 하나 설치되어 상기 전극와이어를 안내하는 가이드롤러를 구비하여 이루어지고,

   이때, 상기 몸체의 상하로 설치된 지지체와, 상기 지지체의 상단부에 회동 가능하게 설치되어 상기 전극와이어를 지지하는 롤러를 포함하여 이루어진 상기 가이드롤러는 상기 몸체의 좌우에 각각 상하로 4개가 설치되어 있고, 상기 지지체의 높이는 서로 다르게 형성되며,

   그리고 상기 가이드롤러의 일측으로 상기 몸체에 설치되어 상기 전극와이어의 이상 유무를 감지하는 광센서를 구비하고,

   또한 상기 상부 및 하부릴장치는, 상기 전극와이어가 감겨져 있는 제1릴과, 상기 제1릴로부터 인출된 상기 전극와이어가 감기는 제2릴과, 상기 제1릴 및 제2릴의 일측에 설치되어 상기 제1,2릴을 회동시키고 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 서보모터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 가이드롤러의 내측으로 상기 몸체에 설치되어 상기 전극와이어의 흐름을 감지하는 위치변위센서를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 점용접 및 시임용접 겸용 용접장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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