KR100828486B1 - 겹침 용접기 출측 클램프 랩 보상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일형 강판의 선,후행제 겹침 용접기의 출측 클램프 랩 보상장치에 관한 것으로서, 겹침 용접기를 이루는 클램프 베이스의 일측에 용접기 베이스의 우측으로 랩보상부가, 좌측으로 지지부가 각각 구비되되, 상기 랩 보상부는 회전 제어기와, 상기 회전 제어기의 근방에 구비되어 상기 회전제어기의 로타리 센서바가 회전하여 접근되면 이를 체크하는 근접센서를 다수개 갖는 브라켓트와, 상기 회전제어기가 결합되고 그 동력이 전달되는 샤프트, 편심축 및 홀더 가이드를 지지하는 다수의 축지지대와, 상기 일 축지지대의 일측에 상기 샤프트와 동일 축상에 구비되는 편심축과, 상기 편심축에 결합되고 상기 클램프 베이스에 연결되어 전후로 이동되는 샤프트 클램프 홀더를 포함하고, 상기 지지부는 용접기 베이스에 부착되는 각각의 축지지대와, 상기 각 축지지대 사이에 구비되는 볼축과, 상기 볼축의 볼부가 체결되어 상기 클램프 베이스에 연결되는 클램프 홀더를 포함한다.

본 발명에 의하면, 용접 불량을 방지하여 용접부 판파단을 방지하는데 효과가 있으며 특히, 광폭재의 용접일수록 우수한 효과가 있다.

겹침용접기, 랩 보상장치, 출측 클램프, 냉연 연속소둔

Description

겹침 용접기 출측 클램프 랩 보상장치{An equipment for compensating lap on output side clamp of overlap welding machine}

도 1은 종래의 랩 장치르 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명이 적용되는 하부 출측 클램프 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 랩보상부를 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 작동을 나타내는 흐름도이다.

도 5는 폭별 열변형에 의한 오버랩 변화값을 나타낸 표이다.

도 6는 폭별 온도변화값을 나타낸 표이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 출측 하부 클램프 2: 클램프 베이스

4: 회전제어기 5: 근접센서

6: 로타리 센서바 7: 브라켓트

8: 샤프트 10: 로크너트

12: 커플링 13: 클램프 홀더

14: 샤프트 클램프 홀더 15: 볼축

18: 용접기 베이스 19A,19B,19C,19D: 축지지대

20: 편심축 21: 홀더 가이드

본 발명은 코일형 강판의 선,후행제 겹침 용접기의 출측 클램프 랩 보상장치에 관한 것으로서, 특히 스트립 폭에 따라 용접의 진행거리가 길어질수록 스트립 끝단부의 랩량 차이로 인해 생기는 용접 불량의 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 냉연공장의 연속 소둔 입력설비는 라인 연속작업을 위해 입측에서 선, 후행재의 스트립을 용접을 통해 연결하고 전해 청정 라인을 거쳐 차 공정인 가열로 공정으로 보내게 된다.

소둔 라인에 설치된 겹침 용접기는 도 1에서와 같이, 스트립이 용접기에 준비되면 용접기는 유압모터(25)와 실린더(24)의 작동에 의해 입측 클램프(22)를 움직이고, 이때 랩(Lap)이 2mm 고정 세팅된다.

계속해서, 입측 클램프(2)에 의해 랩을 주고 겹치게 한 다음 두께와 재질에 따라 전기적인 전류, 기계적인 가압, 용접속도를 적당하게 세팅시켜 인장강도 70-120kg/mm에 견딜 수 있도록 용접한다.

그러나, 상기와 같은 조건들은 4냉연 1CAL과 같이 초광폭재 및 고장력강 60kg까지 생산하는 특수성을 갖는 공장에서는 기존의 용접에 미치는 영향들 중 새로운 인자들을 생각해보지 않을 수 없게 되었다.

왜냐하면, 광폭재의 용접시 랩 불량에 의한 용접불량이 자주 발생하게 되어 용접부 파단으로 이어지는 경우가 있었기 때문이다. 이런 현상을 다각도로 파악해본 결과 처음 용접 시작점보다 완료지점이 벌어지는 현상이 있는 것을 발견하게 되었다. 즉, 용접의 진행에 따라서 랩량이 작게 되는 현상을 발견한 것이다.

도 6의 표에서 예시한 폭별 열변형에 의한 오버랩 변화 값을 보면 스트립의 폭 변화에 따라 변형값이 비례하는 것을 알 수 있다.

예컨데, 스트립의 폭이 2000mm가 되면 랩의 변형량이 0.98mm 변하는 것을 알 수 있다.

도 7의 표는 용접 진행에 따라 스트립의 폭별 온도를 연속적으로 실측정한 데이터이다. 이 또한 용접 진행에 따라서 온도가 증가하는 것을 알 수 있는데, 이와 같은 현상은 겹침 용접에서 용접기의 용접 휠과 스트립의 저항을 이용한 저항용접에서 용접진행에 따라 열변형이 증가되고 이에 따라 스트립간 랩이 작아져 무효 전류가 발생하기 때문이다.

이와같은 현상을 볼 때 광폭재일수록 랩 불량에 의한 용접성이 떨어지는 것을 알 수가 있다. 특히, 고강력강용접은 타 재질에 비해 전류가 높고 용접 휠의 압하력이 높아 이러한 오버 랩 부족현상이 두드러진다.

상기와 같은 현상은 스트립의 재질과 두께에만 용접 테이블을 적용하였지 폭에 따른 인자까지는 고려하지 않아도 되었기 때문이다. 그것은 그동안 기술적으로 4냉연 1CAL과 같은 초광폭재를 생산할 수 없기 때문에 문제가 대두되지 않았던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연속 소둔 라인에서 코일형 강판의 선, 후행제 겹침 용접을 할 때 용접진행에 따라 랩량이 적어져 무효전류가 증가하는 것을 막아 용접불량을 방지하고, 특히 광폭재의 용접성을 보다 안정적으로 확보할 수 있도록 한 겹침 용접기 출측 클램프 랩 보상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성으로서, 겹침 용접기의 출측 클램프 랩 보상장치에 있어서, 상기 용접기를 이루는 클램프 베이스의 일측에 용접기 베이스의 우측으로 랩보상부가, 좌측으로 지지부가 각각 구비되되, 상기 랩 보상부는 구동실린더로 이루어져 작동되는 회전 제어기와, 상기 회전 제어기의 근방에 구비되어 상기 회전제어기의 로타리 센서바가 회전하여 접근되면 이를 체크하는 근접센서를 다수개 갖는 브라켓트와, 상기 회전제어기가 결합되고 그 동력이 전달되는 샤프트가 일측에 연결되는 축지지대와, 커플링으로 연결되는 샤프트의 일측에 구비되어 지지되는 축지지대와, 상기 축지지대의 일측에 상기 샤프트와 동일 축상에 구비되는 편심축과, 상기 편심축에 결합되고 상기 클램프 베이스에 연결되어 전후로 이동되는 샤프트 클램프 홀더와, 상기 샤프트 클램프 홀더를 가이드하는 홀더 가이드와 상기 홀더가이드를 지지하는 축지지대를 포함하고, 상기 지지부는 용접기 베이스에 부착되는 각각의 축지지대와, 상기 각 축지지대 사이에 구비되는 볼축과, 상기 볼축의 볼부가 체결되어 상기 클램프 베이스에 연결되는 클램프 홀더를 포함하는 발명이 제시된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와같이, 본 발명은 용접기의 랩을 보상해주는 구동 장치부(A부)와, 랩 보정시 워크 사이드(W.S)측 클램프를 잡아주는 클램프 홀더(B부)로 이루어진다.

도 3은 도 2의 A부분의 상세도로서, 용접기 출측 클램프 드라이브 사이드(D.S)측에 공압 회전실린더(로터리 엑츄레이터)로 이루어진 회전 제어기(4)가 설치되고, 상기 회전제어기(4)의 회전축에는 커플링(12) 및 축(8)이 연결된다.

또, 상기 축(8)에는 로크와셔, 로크너트(10) 및 베어링이 결합되어 체결되며 베어링 하우징(미도시)에 볼트와 너트로 고정되고 상기의 축(8)은 축지지대(19A,19B)에 의해 이격설치 고정된다.

또한, 상기 축지지대(19A,19B)의 저면은 클램프 베이스(18)에 고정된다.

한편, 편심축(20)의 끝단은 샤프트 클램프 홀더(14)의 홀에 90°방향으로 맞물려 치합되며, 샤프트 클램프 홀더(14)는 홀더 가이드(21)와 동일방향으로 결합되어 샤프트 홀더 가이드(21)를 가이드 해준다.

이때, 상기 홀더 가이드(21)는 축지지대(19C)와 결합되어 고정되어야 한다. 계속해서 샤프트 클램프 홀더(14)는 드라이브 사이드측(D/S) 출측 클램프 베이스(2)와 연결되어 작동시 출측 클램프(1)를 전진시킨다.

한편, 회전제어기(4)의 일 측면에는 로타리센서바(6)가 결합하여 설치되고 이와 근접하여(약 5mm 이내가 바람직함) 수직 방향으로 근접센서(5)가 브라켓트(7)에 의해 결합된채 용접기 베이스(18)에 고정된다.

도 2의 B부분은 상기와 같이 출측 클램프가 드라이브 사이드(DS)측에서 작동할 때 워크사이드측(W/S)에서는 이와 연동하여 클램프를 잡아주는 역할을 하는 부분으로 출측 클램프 베이스(2)에 클램프 홀더(13)가 연결되고 상기 클램프 홀더(13)에 수평방향으로 볼축(15)이 결합된다.

상기 볼축(15)은 베어링하우징과 체결되고 상기 베어링하우징은 축지지대(19D)에 결합되며 이는 다시 용접기 베이스(18)에 고정된다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일반적인, 연속소둔 라인에서 물류 시스템에 의해 보급된 소재 코일은 코일 이동 차량을 거쳐 코일 이송카에 의해 피.오.알(POR: Pay Off Reel)에 장입하게 된다. 이때, 상기 피.오.알(POR)은 코일형 철판을 풀어주는 장치이다.

장입된 코일(후행재)은 불량부를 제거한 후 용접부 전방에 준비되고 작업중인 스트립(선행제)이 정위치에 정지하면 컨트롤러(도면에 미도시)에 의해 용접 데이터를 전송받아 용접을 하게 된다.

이때, 출측 클램프의 랩(LAP) 보상장치가 도 4의 흐름도에서 나타낸 바와같이 동작을 행하여 매 용접시 스트립 폭에 따라 랩량을 보상하여 용접성을 향상시킨다.

도 4의 흐름도를 살펴보면, 입, 출측 클램프가 크로스된 후(S10, S11) 스트립을 절단하고(S12), 절단이 완료되면 랩을 2mm로 적용한다(S13,S14).

이에 따라 입측 클램프를 조정하고(S15) 출측 클램프를 업시키는데(S16), 이때 스트립 폭이 900mm 보다 큰지 판단하며(S17), 크면 (A+B)*0.00048을 계산하여(S18) 랩을 보상한 후 랩보상장치를 작동시킨다(S19). 작동이 완료되면 출측 클램프를 다운시킨다(S21). 그러나, 스트립 폭이 900mm 이하가 되면 곧장 출측 클램프를 다운시킨다.

한편, 도 5의 랩보상 수치에 대한 도출은 도 6의 표로 알 수 있는바, 도 6의 표는 겹침 용접시 스트립 폭과 랩 변형부의 관계를 나타낸 것으로 수많은 실측정에 의한 데이터 수집을 통하여 스트립 폭과 열변형에 의한 랩량의 변화를 실측하여 슬립폭에 대한 랩량의 변화를 수치로써 나타낼 수 있는 식을 도출할 수 있다.

즉, 폭별 열변형에 의한 랩의 변화량을 알 수 있는데, 폭에 따라 랩의 변화량에 비례하여 변형되는 것을 발견할 수 있다.

이러한 관계를 종합적으로 판단하여 본 발명에서는 폭에 따른 랩의 변화량을 계산하여 매용접시 폭의 변화에 대응하여 자동으로 랩을 보상하여 용접을 행할 수 있다.

축적된 데이터를 분석하여 변형값의 평균값을 구하고 스트립의 폭변형 구간 폭을 250mm로 하여 계산한 결과, 폭 1mm 변화시 0.00048mm씩 랩 량이 감소하는 것을 알 수 있다.

냉연소둔의 작업폭 사이즈가 800mm∼1900mm 이고, 폭 1200mm 이상의 사이즈가 주작업이다. 도 6의 표에서와 같이 900mm 이하의 폭은 랩의 변형량이 미미하여 랩의 보상이 필요없다고 판단, 스트립 폭 900mm를 기준폭으로 잡아 기준폭＋기준오버폭에 1mm 당 변하는 랩량을 도출하여 식으로 적용시켜 스트립 사이즈에 따라 랩 보상이 이루어지도록 적용한다.

이하 작용을 도 3에 의해 구체적으로 설명하면 다음과 같은 작동에 의해 랩양이 보정된다.

컨트롤러(도면에 미도시)에 의해 용접 데이터 지시가 내려지면 공압 실린더인 회전제어기(4)가 작동하여 에어 7.0kgf/cm²의 압력으로 적용 데이터에 따라 90°∼100°회전한다.

측면 회전부에 로타리 센서바(6)가 연결되어 작동시 근접센서(5)에 의해 회전을 제어한다.

또한, 회전 제어장치(4)의 회전축(8)은 커플링(12)을 통해 편심축(20)과 연결되어 있고, 상기 편심축(20)은 샤프트 클램프 홀더(14)에 90°방향으로 결합되어서 편심축(20)의 회전에 따라 샤프트 클램프 홀더(14)를 직각방향으로 밀어주게 된다. 이때, 상기 편심축(20)의 축단면은 타원형으로 이루어져 회전됨에 따라 편심이 작용된다.

상기 샤프트 클램프 홀더(14)는 클램프 베이스(2)에 직접 연결되어있고, 홀 더 가이드(21)는 축지지대(19C)에 결합되어 고정되고, 상기 홀더 가이드(21)는 샤프트 클램프 홀더(14)를 가이드하는 역할을 한다.

상기 편심축(20)이 회전하면 곧바로 도 2의 클램프 베이스(2)와 연결된 샤프트 클램프 홀더(14)가 밀리게 되어 입측 클램프 방향으로 출측 하부 클램프(1)가 전진하게 되어 랩을 보상해준다.

이때, 워크 사이드(W/S)측 출측 하부 클램프(도 2의 B)는 이를 잡아주는 지지대 역할을 하게 되는데, 워크 사이드(W/S)측 출측 클램프 베이스(2)와 연결된 클램프 홀더(13)는 벨축(15)과 연결되어 드라이브 사이드측 출측 클램프가 작동될 때 연동되어 이를 잡아준다.

상기 작용이 완료되면 다음 작업지시에 따라서 용접이 진행되고 용접이 완료되면 컨트롤러의 제어에 의해 회전제어기(4)가 동작하여 90°∼180°회전하였던 회전부가 복귀함으로써 랩 제어장치의 동작이 원상태로 복귀한다.

상기와 같은 본 발명에 의한 겹침 용접기 출측 클램프 랩 보상장치는 용접의 진행에 따라서 랩량이 작아지는 현상을 랩 보상장치를 이용해서 랩의 균일한 보정을 해줌으로써 용접 불량을 방지하여 용접부 판파단을 방지하는데 효과가 있으며 특히, 광폭재의 용접일수록 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 겹침 용접기의 출측 클램프 랩 보상장치에 있어서,

   상기 용접기를 이루는 클램프 베이스(2)의 일측에 용접기 베이스(18)의 우측으로 랩보상부(A)가, 좌측으로 지지부(B)가 각각 구비되되, 상기 랩 보상부(A)는 구동실린더로 작동되는 회전 제어기(4)와, 상기 회전 제어기(4)의 근방에 구비되어 상기 회전제어기(4)의 로타리 센서바(6)가 회전하여 접근되면 이를 체크하는 근접센서(5)를 다수개 갖는 브라켓트(7)와, 상기 회전제어기(4)가 결합되고 그 동력이 전달되는 샤프트(8)가 일측에 연결되는 축지지대(19A)와, 커플링(12)으로 연결되는 샤프트(8)의 일측에 구비되어 지지되는 축지지대(19B)와, 상기 축지지대(19B)의 일측에 상기 샤프트(8)와 동일 축상에 구비되는 편심축(20)과, 상기 편심축(20)에 결합되고 상기 클램프 베이스(2)에 연결되어 전후로 이동되는 샤프트 클램프 홀더(14)와, 상기 샤프트 클램프 홀더(14)를 가이드하는 홀더 가이드(21)와, 상기 홀더가이드(21)를 지지하는 축지지대(19C)를 포함하고,

   상기 지지부(B)는 용접기 베이스(18)에 부착되는 각각의 축지지대(19D)와, 상기 각 축지지대(19D) 사이에 구비되는 볼축(15)과, 상기 볼축(15)의 볼부가 체결되어 상기 클램프 베이스(2)에 연결되는 클램프 홀더(13)를 포함하는 겹침 용접기 출측 클램프 랩 보상장치.

Images