KR100726575B1

KR100726575B1 - 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치

Info

Publication number: KR100726575B1
Application number: KR1020060021141A
Authority: KR
Inventors: 장원택; 이윤식
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-06-11

Abstract

본 발명은 용접 중에 실시간으로 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시켜 아크 쏠림을 방지 할 수 있도록 하는 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치에 관한 것이다. 상기 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치는 용접 토치 전방부에 위치하도록 용접용 캐리지에 장착되어 양측 하부면이 용접모재에 접촉된 상태로 용접용 캐리지에 의해 용접 토치와 용접 모재의 용접부를 따라 동기 주행함으로써 용접부의 잔류 자기장의 세기와 상응하고 반대되는 극성의 외부 자기장을 용접부에 국소적으로 인가하여 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시키는 수냉식 요크타입 전자석; 상기 수냉식 요크타입 전자석과 연결되어 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 수냉식 요크타입 전자석에 인가하는 직류 전원장치; 상기 직류 전원장치와 연결되어 상기 직류 전원장치가 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 발생할 수 있도록 직류 전원장치를 제어하는 제어회로; 상기 제어회로와 연결되어 용접부의 잔류 자기장의 세기와 극성을 측정하여 그 측정값을 상기 제어회로에 인가시키는 가우스 미터; 및 상기 용접모재의 용접부에 위치하도록 상기 요크타입 전자석 중앙부에 설치되며 상기 가우스 미터와 연결되어 용접부의 잔류 자기장을 측정하여 상기 가우스 미터에 인가시키는 수냉식 탐침으로 구성된다.

수냉식 탐침, 용접토치, 가우스 미터, 수냉식 요크 타입 전자석, 용접모재

Description

요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치{Prevention apparatus of the arc blow using the yoke-type electromagnet}

도 1은 플래밍의 왼손 법칙에 따른 아크 쏠림 현상을 도시한 예시도

도 2는 종래의 탈자용 케이블이 설치된 예시도

도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 아크 쏠림 방지 장치의 개략도

도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 아크 쏠림 방지 장치의 연결도

도 5는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 필렛 용접부에서의 수냉식 요크타입 전자석의 형태 변형 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 수냉식 탐침 (2) : 용접토치

(3) : 가우스 미터(Gaussmeter) (4) : 용접용 캐리지

(5) : 제어회로 (6) : 직류 전원장치

(7) : 수냉식 요크(Yoke) 타입 전자석 (8) : 용접모재

(9) : 용접부

본 발명은 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접 중에 실시간으로 수냉식 요크 타입 전자석으로부터 발생되는 외부 자기장을 용접부에 국소적으로 인가시켜 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킴으로써 별도의 탈자 작업, 탈자용 케이블의 설치 및 고용량의 교류 전원 장치가 필요 없으며 필렛 용접부와 같은 다양한 용접 자세에 대해서도 용이하게 적용 할 수 있는 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접모재는 마그네틱 크레인(Magnetic Crane), 지자기, 플라즈마 절단 등에 의해 용접 전에 이미 자화됨으로써 상기 용접모재에는 잔류 자기장이 존재하게 되며, 상기와 같은 용접모재의 잔류 자기장은 아크 용접시 아크 쏠림을 발생시키는 주원인이 된다.

도 1은 플래밍의 왼손 법칙에 따른 아크 쏠림 현상을 도시한 예시도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 용접부에 50가우스(Gauss) 이상의 잔류 자기장이 존재하면 플래밍의 왼손 법칙에 따라 아크가 일측 방향으로 휘어지는 아크 쏠림 현상이 발생하게 된다. 상기와 같은 아크 쏠림 현상은 용접결함의 주원인 중에 하나이므로 용접 전에 반드시 잔류 자기장을 제거해야만 하며, 이러한 잔류 자기장의 제거를 탈자(Demagnetizing)라 부르며, 종래에는 일반적으로 교류 탈자법을 이용하여 용접부의 잔류 자기장을 제거하였다.

도 2는 종래의 탈자용 케이블이 설치된 예시도를 도시한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 교류 탈자법을 이용한 용접부의 잔류 자기장을 제거하기 위해서는 용접모재 전체에 탈자용 케이블을 10회 이상 감은 후에 상기 탈자용 케이블에 수백 암페어(A) 이상의 교류 전류를 인가함으로써 용접부의 잔류 자기장을 제거하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 교류 탈자법을 이용한 용접부의 잔류 자기장의 제거 방법은 수십 미터이상의 탈자용 케이블을 설치하기 위해서는 긴 설치 시간이 필요하여 용접 생산성이 저하된다는 문제점이 있을 뿐만 아니라 용접모재가 큰 경우(예를 들면 반경이 5m되는 파이프)나 필렛 용접의 경우에는 용접 모재에 탈자용 케이블을 설치하는데 많은 어려움이 있다는 문제점이 있었다.

또한, 용접부의 잔류 자기장이 수백 가우스(Gauss) 이상인 경우에는 탈자 효율이 낮다는 문제점이 있으며, 용접 모재 전체에 외부 자기장을 인가시켜야 함으로써 고용량의 교류 전원 장치를 사용하여야 하므로 많은 전력이 소비된다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 용접전이 아닌 용접 중에 실시간으로 수냉식 요크 타입 전자석으로부터 발생되는 외부자기장을 용접부에 국소적으로 인가시켜 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있도록 한 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수십 미터 이상의 탈자용 케이블을 용접모재에 권취 할 필요가 없으며, 고용량의 교류 전원 장치가 필요 없는 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 용접자세를 필요로 하는 필렛 용접부에 대해서도 용이하게 적용할 수 있는 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용접 토치 전방부에 위치하도록 용접용 캐리지에 장착되어 양측 하부면이 용접모재에 접촉된 상태로 용접용 캐리지에 의해 용접 토치와 용접 모재의 용접부를 따라 동기 주행함으로써 용접부의 잔류 자기장의 세기와 상응하고 반대되는 극성의 외부 자기장을 용접부에 국소적으로 인가하여 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시키는 수냉식 요크타입 전자석; 상기 수냉식 요크타입 전자석과 연결되어 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 수냉식 요크타입 전자석에 인가하는 직류 전원장치; 상기 직류 전원장치와 연결되어 상기 직류 전원장치가 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 발생할 수 있도록 직류 전원장치를 제어하는 제어회로; 상기 제어회로와 연결되어 용접부의 잔류 자기장의 세기와 극성을 측정하여 그 측정값을 상기 제어회로에 인가시키는 가우스 미터; 및 상기 용접모재의 용접부에 위치하도록 상기 요크타입 전자석 중앙부에 설치되며 상기 가우스 미터와 연결되어 용접부의 잔류 자기장을 측정하여 상기 가우스 미터에 인가시키는 수냉식 탐침으로 구성된 것을 특징으로 하 는 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 아크 쏠림 방지 장치의 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 아크 쏠림 방지 장치의 연결도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 아크 쏠림 방지 장치는 수냉식 요크타입 전자석(7), 직류 전원장치(6), 제어회로(5), 가우스 미터(3), 수냉식 탐침(1)으로 구성된다.

상기 수냉식 요크 타입 전자석(7)은 용접 토치(2) 전방부에 위치하도록 용접용 캐리지(4)에 장착되어 양측 하부면이 용접모재(8)에 접촉된 상태로 용접용 캐리지(4)에 의해 용접토치(2)와 용접모재(8)의 용접부(8)를 따라 동기 주행함으로써 용접부(8)의 잔류 자기장의 세기와 상응하고 반대되는 극성의 외부 자기장을 용접부(9)에 국소적으로 인가하여 용접부(9)의 잔류 자기장을 상쇄시킨다. 상기와 같이 설치되는 상기 수냉식 요크 타입 전자석(7)은 용접 토치(2)로부터 대략 10cm 이내의 거리에 위치하도록 설치하는 것이 가장 바람직하다.

상기 직류 전원장치(6)는 수냉식 요크타입 전자석(7)과 연결되어 용접부(9)의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 수냉식 요크타입 전자석(7)에 인가시킨다.

상기 제어회로(5)는 상기 직류 전원장치(6)와 연결되어 상기 직류 전원장치(6)가 용접부(9)의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 발생할 수 있도록 직류 전원장치(6)를 제어한다.

상기 가우스 미터(3)는 상기 제어회로(5)와 연결되어 용접부(9)의 잔류 자기장의 세기와 극성을 측정하여 그 측정값을 상기 제어회로(5)에 인가시킨다.

상기 수냉식 탐침(1)은 상기 용접모재(8)의 용접부(9)에 위치하도록 상기 수냉식 요크타입 전자석(7) 중앙부에 설치되며, 상기 가우스 미터(3)와 연결되어 용접부(9)의 잔류 자기장을 측정하여 상기 가우스 미터(3)에 인가시킨다. 상기 수냉식 탐침(1)은 수냉식 요크 타입 전자석(7)과 마찬가지로 용접 토치(2)로부터 대략 10cm 이내의 거리에 위치하도록 설치되는 것이 가장 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 필렛 용접부에서의 수냉식 요크타입 전자석의 형태 변형 예시도로서, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 일실시예에 의한 수냉식 요크타입 전자석(7)은 상부면(71) 양단에 양측부(70)의 상단이 힌지(72) 연결됨으로써 상기 힌지(72)를 중심으로 회전 가능하도록 구성된다.

즉, 수냉식 요크타입 전자석(7)의 양측부(70)의 상단이 상부면(71) 양단에 힌지(72) 연결되어 상기 힌지(72)를 중심으로 회전 가능함으로써 도 5에 도시된 바와 같이 필렛 용접부에서는 양측부(70)를 힌지(72)를 중심으로 회전시켜 용접모재(8)에 용이하게 접촉시켜 용접부(9)에 발생하는 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 일실시예에 의한 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이 용접 토치(2)가 용접모재(8)의 용접부(9)에 위치하 도록 용접용 캐리지(4)를 용접모재(8)의 상부면에 설치하면 상기 용접 토치(2)의 전방부에 수냉식 요크 타입 전자석(7) 및 수냉식 탐침(1)이 위치하게 되며, 상기 수냉식 요크 타입 전자석(7)의 양측부(70)의 하단은 서로 용접되는 한 쌍의 용접모재(8)의 일측 끝단 상부면에 접촉되며, 상기 수냉식 탐침(1)은 상기 한 쌍의 용접모재(8) 사이에 형성되는 용접부(9) 사이에 위치하게 되며 용접이 시작되면 상기 용접용 캐리지(4)에 의해 용접 토치(2), 수냉식 요크 타입 전자석(7) 및 수냉식 탐침(1)이 동기 주행하게 된다.

상기와 같이 용접 토치(2), 수냉식 탐침(1) 및 수냉식 요크 타입 전자석(7)을 용접모재(8) 및 용접부(9)에 위치시킨 후 용접을 수행하게 되면 용접부(9)의 잔류 자기장에 의해 아크 쏠림이 발생하게 된다. 상기와 같이 아크 쏠림의 원인인 용접부(9)의 잔류 자기장은 수냉식 탐침(1)에 의해 측정되어 가우스 미터(3)에 인가되며, 상기 가우스 미터(3)는 측정된 용접부(9)의 잔류 자기장의 세기와 극성을 제어회로(5)로 피드백 시키며, 상기 제어회로(5)는 피드백 된 용접부(9)의 잔류 자기장의 세기와 극성을 인지하여 상기 용접부(9)의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 자기장을 발생할 수 있도록 직류 전원장치(6)를 제어한다. 즉, 상기 제어회로(5)는 피드백 된 총 자기장(용접부(9)의 잔류 자기장+수냉식 요크타입 전자석(7)으로부터 발생되는 외부 자기장)의 세기가 10 가우스(Gauss) 미만이 되도록 직류 전원장치(6)를 제어하여 직류 전원장치(6)가 그에 상응하는 직류 전원을 수냉식 요크 타입 전자석(7)에 인가할 수 있도록 한다. 상기와 같이 직류 전원장치(6)에 의해 직류 전원을 인가 받은 수냉식 요크 타입 전자석(7)은 용접부(9)의 잔류 자기장과 그 세기가 상응하며 반대 방향의 극성을 가지는 직류 자기장을 발생시킴으로써 상기 용접부(9)의 잔류 자기장을 상쇄시킨다. 상술한 바와 같은 일련의 과정은 용접용 캐리지(4)에 의해 용접부(9)를 따라 이동되면서 용접 중에 실시간으로 수행됨으로써 용접 중에 용접부(9)의 잔류 자기장이 수냉식 요크 타입 전자석(7)으로부터 발생되는 외부 자기장과 상쇄되어 용접 토치(2)의 아크 쏠림을 방지함으로써 양질의 용접을 수행할 수 있도록 한다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이 수냉식 요크 타입 전자석(7)의 양측부(70)는 상부면(71)과 힌지(72) 연결되어 상기 힌지(72)를 중심으로 회전됨으로써 다양한 용접 자세를 필요로 하는 필렛 용접부에도 수냉식 요크 타입 전자석(7)으로부터 발생되는 외부 자기장을 용이하게 인가할 수 있어 용접부(9)에 존재하는 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있도록 한다.

상기와 같은 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치는 용접 모재 전체가 아닌 용접모재의 용접부 주위만 국소적으로 외부 자기장을 인가시킴으로써 기존의 1500W 이상 되는 많은 전력 소비량을 100W이하로 대폭 저감 시킬 수 있으며, 용접 중에 실시간으로 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킴으로써 별도의 탈자 작업을 할 필요가 없을 뿐만 아니라 탈자용 케이블의 설치가 필요 없으므로 용접 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 수십 미터 이상 되는 탈자용 케이블과 고용량 교류 전원장치가 필요 없으므로 탈자 비용을 대폭 절감 시킬 수 있고, 다양한 용접 자세가 필요한 필렛 용접부에도 용이하게 적용할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치는 별도의 탈자 작업 및 탈자용 케이블의 설치 작업 없이 용접 중에 실시간으로 용접부에 존재하는 잔류 자기장을 상쇄시켜 아크 쏠림을 방지함으로써 용접 생산성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 용접부에만 국소적으로 외부 자기장을 인가시킴으로써 전력소비량을 대폭 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 수냉식 요크 타입 전자석의 양측부를 상부면과 힌지 연결하여 회전 가능하도록 함으로써 다양한 용접자세를 필요로 하는 필렛 용접부에 대해서도 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있어 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

삭제
아크 용접시 용접모재의 잔류 자기장에 의해 발생하는 아크 쏠림을 방지하는 장치에 있어서,

상기 용접 토치 전방부에 위치하도록 용접용 캐리지에 장착되며, 양측부는 상부면 양측단에 회전 가능하도록 힌지 연결되어 양측부 하부면이 용접모재에 접촉된 상태로 용접용 캐리지에 의해 용접 토치와 용접 모재의 용접부를 따라 동기 주행함으로써 용접부의 잔류 자기장의 세기와 상응하고 반대되는 극성의 외부 자기장을 용접부에 국소적으로 인가하여 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시키는 수냉식 요크타입 전자석;

상기 수냉식 요크타입 전자석과 연결되어 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 수냉식 요크타입 전자석에 인가하는 직류 전원장치;

상기 직류 전원장치와 연결되어 상기 직류 전원장치가 용접부의 잔류 자기장을 상쇄시킬 수 있는 직류 전원을 발생할 수 있도록 직류 전원장치를 제어하는 제어회로;

상기 제어회로와 연결되어 용접부의 잔류 자기장의 세기와 극성을 측정하여 그 측정값을 상기 제어회로에 인가시키는 가우스 미터; 및

상기 용접모재의 용접부에 위치하도록 상기 요크타입 전자석 중앙부에 설치되며 상기 가우스 미터와 연결되어 용접부의 잔류 자기장을 측정하여 상기 가우스 미터에 인가시키는 수냉식 탐침으로 구성된 것을 특징으로 하는 요크 타입 전자석을 이용한 아크 쏠림 방지 장치.