KR100885205B1 - 용접기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 스트립과 스트립의 맞대기 용접 작업시 스트립의 상부 끝부분에 용접이 용이하도록 모따기 작업과 2차 용접을 통한 취약한 용접성을 극복할 수 있는 용접기를 제공하는 것으로, 이에 따른 용접기는 토치부 및 연삭부가 좌우로 이동할 수 있도록 지지하는 이동 지지부와, 이동 지지부에서 좌우로 이동하면서 토치를 하게 되는 토치부와, 2차 용접 전에 선행 스트립의 후단과 후행 스트립의 선단을 모따기 연삭하는 연삭부를 포함한다.
용접기, 와이어, 모따기, 저석, 이동블록

Description

용접기{Welder}
도 1은 본 발명에 따른 용접기의 전체구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 용접기의 토치부를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 용접기의 연삭부를 도시한 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
3 : 주행레일 5 : 주행모터
7 : 토치베이스 8 : 고정베이스
9 : 와이어 드럼 10 : 토치관
11 : 고정볼트 12 : 와이어
13 : 중공노즐 14 : 좌측 텐션 가이드
15 : 우측 텐션 가이드 16 : 편심체
17 : 회전모터 20 : 터치볼
21 : 이동모터 22 : 이동블록
23 : 연삭모터 24 : 저석
25 : 스크류 26 : 가이드
27 : 집진판 28 : 집진호스
32 : 근접센서
본 발명은 스테인리스 코일 스트립을 연속적으로 생산하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 용접성이 취약한 강종을 용접하는 용접기에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스 열연코일이나 냉연코일을 생산하기 위해서는 여러 공정을 거치게 되는 데, 각 공정의 입측에는 스트립의 연속적인 가공이 이루어질 수 있도록 선행 스트립의 선단과 후행 스트립의 후단을 용접하여 연결시키는 용접라인이 설치된다.
스테인리스 스트립의 대표 강종 3가지 중에서, 특히 400계열의 페라이트와 마그네사이트 2가지 강종은 용접성이 취약한 강종이다. 따라서 이들 스트립을 용접할 때 사용되는 용접와이어는 300계열과 400계열을 선택적으로 다르게 사용되고 있다.
그러나 용접 부위의 취약성을 극복할 수 없어 용접 작업이 종료된 후에 그 후단으로 용접 부위를 이동시켜 전기 용접으로, 용접 부위에 시편을 이용한 덧대기 용접을 추가로 실시하고 있다.
이로 인하여 두 번 용접을 해야 하기 때문에 스테인리스 400계열 스트립의 생산성이 극도로 저하되는 문제점이 있다.
또한 상기한 덧대기 용접에도 불구하고 용접 취약성을 완전히 극복하지 못하여 이동중이던 스트립이 소둔로 내부에서나 산세조 내부에서 용접부가 파단될 경우 장비 전체를 정지해야만 하고, 파단된 선행 스트립과 후행 스트립을 빼내어 다시 용접한 후 진행해야 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 스트립과 스트립의 맞대기 용접 작업시 스트립의 상부 끝부분에 용접이 용이하도록 모따기 작업을 할 수 있는 용접기를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 기술적 과제는 용접 범위를 넓힐 수 있도록 하여 2차 용접을 통한 취약한 용접성을 극복할 수 있는 용접기를 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용접기는,
베이스 위에 복수개의 수직 프레임을 세우고, 상기 복수개의 수직 프레임을 가로질러 주행레일을 설치하며, 상기 주행레일의 하부에 형성된 랙이 토치베이스와 고정베이스에 각각 설치된 주행모터의 피니언과 치합되는 이동 지지부; 상기 토치베이스에 설치되는 와이어 드럼과, 상기 토치베이스 하부에 설치되는 토치관과, 상기 토치관의 내부에 고정되고 상기 와이어 드럼에서 인출된 와이어가 중심을 통과하는 중공노즐과, 상기 토치관을 관통하여 스프링에 탄지되고 그 끝이 상기 중공노즐에 고정되는 텐션가이드와, 상기 토치베이스에 고정된 회전모터에 의해 회전되고 외측면이 상기 텐션가이드에 접촉되어 텐션가이드를 좌우측으로 진동하게 하는 편심체로 구성되는 토치부; 및 상기 고정베이스에 고정된 이동모터의 회전에 따라 이동모터와 스크류 결합되는 이동블록이 상하로 이동하게 되고, 상기 이동블록에 설치된 연삭모터를 회전하여 저석을 회전하여 스트립의 선단 또는 후단을 모따기하는 연삭부를 포함한다.
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 용접기의 전체구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 용접기의 토치부를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 용접기의 연삭부를 도시한 사시도이다.
본 발명은 토치부 및 연삭부가 좌우로 이동할 수 있도록 지지하는 이동 지지부와, 이동 지지부에서 좌우로 이동하면서 토치를 하게 되는 토치부와, 이동 지지부에서 좌우로 이동하면서 선행 스트립의 후단과 후행 스트립의 선단을 연삭하는 연삭부를 포함한다.
이동 지지부는 베이스(1) 위에 2개의 수직 프레임(2)을 세우고, 그 상부에 두 수직 프레임(2)을 연결시키는 주행레일(3) 및 사각 가이드(4)를 설치하며, 주행레일(3)의 하부에 형성된 랙이 토치부와 연삭부에 해당하는 2개의 주행모터(5) 끝부분에 설치된 피니언과 치합되는 구조로 이루어진다.
그리고 이동 지지부는 주행레일(3)의 상부에 휠 가이드가 설치되고, 2개의 주행모터(5) 하부에 설치되는 측면 휠 가이드(6)는 그 하부의 토치베이스(7)와 고정베이스(8)에 연결된다.
토치베이스(7)에는 도 2에 도시한 바와 같은 토치부가 설치된다.
토치부는 토치베이스(7) 측면에 설치되는 와이어 드럼(9)과, 토치베이스(7) 하부에 설치되는 토치관(10)과, 토치관(10)의 내부에서 토치관(10)을 관통한 고정볼트(11)에 의해 고정되고 와이어 드럼(9)에서 인출된 와이어(12)가 중심을 통과하는 중공노즐(13)과, 토치관(10)을 관통하여 중공노즐(13)과 접촉하므로서 중공노즐(13)의 위치를 변경하도록 하는 복수개의 텐션가이드(14,15)와, 우측의 텐션가이드(15)에 접촉되는 편심체(16)와, 편심체(16)를 회전시키는 회전모터(17)로 구성된다.
여기서 중공노즐(13)의 중심에는 홀이 형성되어 와이어 드럼(9)에서 풀어진 와이어(12)가 통과하게 된다.
상기한 2개의 텐션가이드(14,15)는 토치관(10)을 관통하고 중공노즐(13)에 나사 결합되고, 좌측 텐션가이드(14)는 토치관(10)에 고정된 브라켓(18)을 관통하고 그 끝에 스톱퍼(19)가 결합되며, 좌측 텐션가이드(14)는 브라켓(18)과 토치관(10) 사이에 삽입된 스프링에 의해 탄지된다.
그리고 우측 텐션가이드(15)는 외부에 위치한 끝에 터치볼(20)이 결합되고, 이 터치볼(20)은 편심체(16)의 외주면에 접촉된 상태가 된다.
편심체(16)를 회전시키는 회전모터(17)는 토치베이스(7)에 고정되며, 이 회전모터(17)는 감속기가 설치되어 편심체(16)의 회전속도를 감속시킬 수 있다.
연삭부는 고정베이스(8)에 고정된 이동모터(21)의 회전에 따라 이동블록(22)이 상하로 이동하게 되고, 이동블록(22)에 설치된 연삭모터(23)를 회전하여 저석(24)을 회전하여 스트립의 선단 또는 후단을 모따기하게 된다.
이를 위하여 연삭부는 이동모터(21)의 회전축에 스크류(25)를 고정하고, 이 스크류(25)와 이동블록(22)을 나사 결합한다. 스크류(25)는 고정베이스(8)에 설치된 2개의 베어링블록을 관통하여 베어링블록에 의해 지지된다.
이동블록(22)은 양측에 수직되는 방향으로 2개의 가이드(26)가 관통하여 미끄럼 결합되고, 가이드(26)의 양끝이 고정베이스(8)에 고정됨으로써 승하강시 가이드(26)에 의해 안내되어진다.
고정베이스(8)의 하단에는 집진판(27)이 고정되고, 그 집진판(27)에 펌프와 연결된 집진호스(28)가 연결됨으로써 저석(24)으로 스트립을 연삭하는 과정에서 발생되는 파티클을 외부로 배출하게 된다.
그리고 이동블록(22)의 승하강을 제어하기 위해서 콘트롤러와 연결된 업센서(29)와 다운센서(30)를 고정베이스(8)에 고정하고, 이동블록(22)의 측면에는 터치바(31)를 설치한다.
또한 고정베이스(8)의 하단에는 2곳에 센서 가이드가 고정되고, 각 센서 가이드에 근접센서(32)가 설치되어 스트립을 감지하게 된다.
상기한 이동모터(21)와 연삭모터(23)에는 감속기가 설치되어 이동블록(22)의 승하강속도와 저석의 회전속도를 감속하게 된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 용접기는 다음과 같은 작용을 나타낸다.
토치베이스(7) 및 고정베이스(8)의 상부에 설치된 2개의 주행모터(5)가 회전하면 피니언의 회전에 의해 토치베이스(7) 및 고정베이스(8)가 주행레일(3)을 따라 이동하게 된다.
먼저 연삭부의 작용을 설명하면, 고정베이스(8)의 상부에 설치된 주행모터(5)가 동작하여 고정베이스(8)를 스트립 사이에 진입시키게 되고, 근접센서(32)가 스트립을 감지하여 이동블록(22)의 상부에 설치된 연삭모터(23)를 회전시킨다.
이에 따라 저석(24)이 회전되어 맞닿아 있는 선행 스트립의 후단과 후행 스트립의 선단을 연삭하게 된다.
그리고 근접센서(32)에서 감지한 높이를 기준으로 이동모터(21)를 회전하여 이동블록(22)의 높낮이를 조절함으로써 저석(24)과 연삭해야 하는 스트립의 높이를 맞춘다.
이렇게 높이가 맞춰지면 고정베이스(8)에 설치된 주행모터(5)를 회전시켜 주행레일(3)을 타고 연삭부가 이동할 수 있도록 한다. 그 결과 저석(24)의 회전에 의해 맞닿아 있는 두 스트립의 모서리가 연삭되어 용접을 위한 일정각이 형성된다.
이때 저석(24)과 스트립에서 발생되는 연삭가루나 이물질 등은 집진판(27)과 집진호스(28)를 통하여 일정장소에 모이게 된다.
그 다음, 연삭작업을 통한 스트립 상부 에지 부분의 연삭이 완료되면, 1차 용접과 2차 용접을 실시하게 되는 데, 1차 용접은 종래 용접방식인 미그 웰딩(MIG welding)으로 진행되므로 설명을 생략하고, 본 발명에 따라 진행되는 2차 용접을 설명한다.
1차 용접된 비드 위에 2차 용접인 아크 용접을 실시하며, 1차 용접이 끝난 지점에서 역으로 진행하게 된다.
먼저 토치관(10)과 중공노즐(13) 사이로 실드가스를 공급하고, 스트립과 와이어(12)의 각각에 상호 통전될 수 있도록 전기를 인가한다.
그리고 토치베이스(7)의 회전모터(17)를 작동하여 편심체(16)를 회전시킨다.
이 편심체(16)의 동작은 우측 텐션가이드(15)에 설치된 터치볼(20)에 일정하고 빠른 미세 진동을 부여하게 된다. 이 작용은 중공노즐(13)로 전달되고, 좌측 텐션가이드(14)가 스프링에 의해 탄지되어 있으므로 중공노즐(13)이 좌우로 빠르게 미세하게 움직인다. 이러한 반복된 움직임은 회전모터(17)의 회전속도와 비례한다.
이 동작에 의해서 2차 용접시의 비드 모양은 1차 비드와 비교했을 때, 그 폭이 넓고 1차 용접의 후열처리 효과를 가져오게 되므로, 용접부위의 보강 효과 및 용접성이 취약한 스테인리스 400계 강종의 용접부 파단을 방지하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 용접기는 스테인리스 400계 스트립의 후물재 용접작업시 스트립 상부 에지부분의 연삭 기능을 이용하여 상호 맞닿아 있는 선행 스트립의 후단과 후행 스트립의 선단을 모따기한 후, 회전모터와 편심체에 의해 중공노즐(13)이 빠르게 미세하게 좌우로 반복 움직임으로써 용접 범위를 확대하여 용접부분의 후열처리를 통한 용접부의 안정성을 확보하고, 2차 용접을 통한 용접범위를 확대하여 용접부 파단을 방지하고, 이에 따른 생산성 향상 및 제품의 품질이 향상된다.

Claims (4)

  1. 베이스 위에 복수개의 수직 프레임을 세우고, 상기 복수개의 수직 프레임을 가로질러 주행레일을 설치하며, 상기 주행레일의 하부에 형성된 랙이 토치베이스와 고정베이스에 각각 설치된 주행모터의 피니언과 치합되는 이동 지지부;
    상기 토치베이스에 설치되는 와이어 드럼과, 상기 토치베이스 하부에 설치되는 토치관과, 상기 토치관의 내부에 고정되고 상기 와이어 드럼에서 인출된 와이어가 중심을 통과하는 중공노즐과, 상기 토치관을 관통하여 스프링에 탄지되고 그 끝이 상기 중공노즐에 고정되는 텐션가이드와, 상기 토치베이스에 고정된 회전모터에 의해 회전되고 외측면이 상기 텐션가이드에 접촉되어 텐션가이드를 좌우측으로 진동하게 하는 편심체로 구성되는 토치부; 및
    상기 고정베이스에 고정된 이동모터의 회전에 따라 이동모터와 스크류 결합되는 이동블록이 상하로 이동하게 되고, 상기 이동블록에 설치된 연삭모터를 회전하여 저석을 회전하여 스트립의 선단 또는 후단을 모따기하는 연삭부
    를 포함하는 용접기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 텐션가이드는 복수개로 이루어지고,
    좌측 텐션가이드는 상기 토치관에 고정된 브라켓을 관통하고 그 끝에 스톱퍼가 결합되며 상기 브라켓과 상기 토치관 사이에 삽입된 상기 스프링에 의해 탄지되며,
    우측 텐션가이드는 외부에 위치한 끝에 터치볼이 결합되고, 상기 터치볼은 편심체의 외주면에 접촉되는 용접기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이동블록의 상하 이동을 안내하기 위해서 상기 이동블록은 양측에 수직되는 방향으로 2개의 가이드가 관통하여 미끄럼 결합되고, 상기 가이드의 양끝이 고정베이스에 고정되는 용접기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저석으로 스트립을 연삭하는 과정에서 발생되는 파티클을 외부로 배출하기 위해서, 상기 고정베이스의 하단에는 집진판이 고정되고, 상기 집진판에 집진호스가 연결되며, 상기 집진호스에는 펌프가 연결되는 용접기.
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