KR101056320B1 - 용접 와이어 유도장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스트립을 용접하여 연속된 생산 작업을 수행하는 제철소에 설치된 용접기에서 용접 와이어를 최종적으로 유도하는 용접기 와이어 유도 장치에 관한 것으로서, 상기 용접기의 토치부는 두 개의 휠 기어와 대각선 형태로 천공된 와이어 홀을 가진 콘택트 노즐과; 상기 콘택트 노즐의 외부면에서 일측면에 접촉하는 반원통체를 갖는 고정부재 및 상기 일측면의 반대면에 접촉하는 반원통형 홀더와 상기 토치의 외부까지 연장하고 소정 위치에 스토퍼가 제공되어 있는 홀더 가이드와 이와 연결된 손잡이 및 탄성체 스프링으로 이루어진 지지부재와; 노즐 커버와 노즐 커버의 하부에 설치된 유리 및 제 1 센서와 제 2 센서와 센서 가이드로 된 구성과; 모터 베이스에 고정된 모터와 감속기와 이와 연결되어 콘택트 노즐의 휠 기어와 결합된 피니언으로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 용접 와이어의 최종 끝부분을 작업자가 유도하는 방향과 폭 만큼 정확하게 유도할 수 있게 되어, 용접되는 모재(스트립)의 두께가 동일한 소재의 용접 작업은 물론이고 두께차가 발생하더라도 용접 불량에 의한 용접부가 균열되어 발생하는 판파단 발생 및 이로 인한 설비 파손 사고 등의 사고 발생 원인을 사전에 제거할 수 있다.

용접기, 와이어, 토치, 콘택트 노즐

Description

용접 와이어 유도장치{Apparatus for guiding the welding wire}

도 1은 종래 용접기의 장치도;

도 2는 종래 용접기의 토치부의 사용 상태도;

도 3은 본 발명에 따라서 용접기에 설치되는 콘택트 노즐의 상세도;

도 4는 본 발명에 따른 콘택트 노즐이 용접기의 토치부에 설치된 상태를 나타낸 도면;

도 5는 본 발명에 따라서 용접기의 토치부에 설치된 콘택트 노즐을 분리 가능하게 고정시키는 고정부재의 도면;

도 6은 본 발명에 따라서 용접 와이어의 방향이 전환된 상태를 나타낸 도면;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 모터

36 : 베어링 볼

45 : 와이어 홀

46 : 휠 기어

56 : 피니언

본 발명은 제철소에서 연속작업이 가능하도록 선행 스트립과 후행 스트립을 용접하는 용접설비에 관한 것이고, 더 상세하게는 용접 효율을 향상시킬 수 있도록 인접하는 스트립 사이의 용접부위에 용접 와이어를 정확하게 공급할 수 있는 용접기의 용접 와이어 유도 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 소둔공정에는 연속작업을 수행할 수 있도록 선행 스트립과 후행 스트립을 연결하기 위한 용접기가 사용된다. 스트립을 용접하는 용접작업대에는 도 1에 도시된 바와 같이 선행 스트립(4a)의 후단과 후행 스트립(4b)의 선단이 각각 위치하는 테이블(5a, 5b)과, 테이블 사이에 위치하여 스트립에 대한 용접 작업이 수행될 수 있도록 지지하는 웰딩바(6)와, 웰딩바(6)에서 스트립 진행경로의 양측에 설치된 수직 프레임(3)과 스트립 진행경로의 상부를 횡단하여 수직 프레임(3)을 연결하는 주행 프레임(1)과 주행 가이드(2)가 제공된다.

용접기는 주행 프레임(1)과 주행 가이드(2)에 각각 이동 가능하게 결합하는 가이드 롤(12)과 주행 가이드 롤(9)이 설치되어 있는 토치 블록(8)을 이동시키는 주행 구동부를 갖는다. 토치 블록(8)에는 주행 프레임(1)의 하부에 형성된 랙(미도시)에 치합하는 피니언(미도시)을 구동축 단부에 갖는 구동모터(10)가 제공된다. 또한, 용접기는 웰딩바(6) 상에 위치하는 스트립의 용접 부위를 용접시키는 토치(13)를 갖는 용접부와, 토치(13)에 공급하기 위한 용접 와이어(7)가 권치되어 있는 와이어 드럼(14)을 갖는 와이어 공급부가 제공된다.

미설명 도면부호 11은 구동모터(10)의 회전속도를 제어하는 감속기이다.

도 2를 참조하면, 상기 용접부의 토치(13)에는 용접 작업시 사용되는 냉각수 의 경로를 제공하는 냉각수 인라인(20)과 냉각수 아웃라인(22) 및 가스의 유동경로를 제공하는 분위기 가스라인(21)과 와이어 드럼(14)으로부터 공급되는 용접 와이어(7)를 콘택트 노즐(17)까지 안내하는 와이어 호스(23)와, 와이어 호스(23)로 안내된 용접 와이어(7)를 수납하는 콘택트 노즐(17)이 제공되고, 콘택트 노즐(17)에는 용접 와이어(7)가 관통하는 와이어 홀(15)이 형성되어 있다.

따라서, 선행 스트립(4a)의 후단부와 후행 스트립(4b)의 선단부가 소정 간격으로 이격되어 웰딩바(6) 상에 위치하면, 와이어 공급롤러(미도시)의 동작에 의해서 와이어 드럼(14)에 권취되어 있는 용접 와이어(7)는 가이드(미도시)를 따라서 콘택트 노즐(17)에 공급된다. 토치(13)에서는 상기 라인을 통해서 가스가 공급되어 용접 열원을 발생시키는 동안 콘택트 노즐(17)의 구멍을 관통하고 있는 용접 와이어(7)를 용융시켜 스트립을 용접한다.

이때, 구동모터(10)의 동작에 의해 토치 블록(8)이 주행 프레임(1)을 따라서 이동하고 이와 연동하여 토치(13)가 이동하면서 용접 작업을 수행한다.

종래의 용접기는 두께가 동일한 스트립을 용접하는데 효과적이었다. 그러나, 두께가 서로 다른 스트립을 용접하는 경우에는 하기와 같은 문제점이 있었다.

종래의 제철소 스트립 용접 작업에 있어서 두께가 서로 다른 스트립이 용접 될 때에는 양쪽 스트립 사이에 형성된 갭의 정중앙 부분에서 스트립 두께가 두꺼운 쪽으로 용접 와이어가 공급될 수 있도록 유도하게 된다.

그러나, 상기와 같은 구성의 용접기로서 행하여지는 스트립 용접 작업 시 와이어 드럼(14)에 감겨있는 용접 와이어(7)의 진행과정에서 용접 와이어(7)가 바르게 교정되어 공급되지 못하고 한쪽으로 휘어져 공급되거나 콘택트 노즐(17)의 내부 구멍이 마모되어, 도 2에 도시된 바와 같이 스트립 두께가 두꺼운 스트립이 위치한 방향으로 토치(13)를 이동하여도 용접 와이어(7)의 끝부분은 두께가 두꺼운 스트립 방향으로 유도되지 못하게 된다. 결과적으로, 용접 상태가 불안정하게 되며 이로 인하여 스트립과 스트립이 용접된 부분이 생산라인에서 진행되는 과정 중에 파단하는 사고가 발생하게 되고 이는 생산성 하락 및 대형 설비 사고로 이어지는 주원인으로 작용하게 된다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 용접기에서 사용되는 용접 와이어를 최종적으로 유도하는 콘택트 노즐의 회전을 통하여 용접 와이어의 공급 방향을 조절할 수 있도록 함으로써, 용접되는 스트립의 두께가 서로 다를 때 용접 와이어의 공급 방향이 정확하게 후물재로 향할 수 있도록 하는 동시에 스트립의 두께가 동일할 때에도 와이어의 끝부분이 스트립과 스트립 사이에 형성된 갭의 가운데 부분으로 정확하게 공급될 수 있도록 하여 스트립 용접부분이 생산라인의 진행과정에서 파단되는 현상을 방지하기 위한 용접기의 용접 와이어 유도 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면 스트립 진행경로의 상부에서 상기 진행경로를 횡단하는 방향으로 이동 가능하게 제공된 토치 블록과 상기 토치 블록의 하부에 제공된 용접부를 갖는 용접기에서 상기 용접부의 토치에 용접 와이어를 유도하는 장치는 상기 토치의 내부에 수직방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되고 상기 용접 와이어가 관통하는 관통홀이 수직방향에서 경사진 상태로 내부에 제공되어 있는 콘택트 노즐과; 상기 콘택트 노즐을 회전시키는 회전 수단과; 상기 콘택트 노즐을 상기 토치에 분리 가능하게 지지하는 지지부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 인접하는 스트립을 상호 용접하는 용접기는 상기 스트립의 진행경로의 상부에서 횡단방향으로 이동가능하게 설치되는 토치블록과 상기 토치블록의 하부에 제공된 용접부를 갖는다. 상기 용접부에는 스트립에 대한 용접작업을 수행하는 토치(43; 도 4 참조)가 제공되고, 토치(43)에는 용접 와이어(7)가 제공된다.

본 발명에 따르면, 상기 용접부의 토치(43)에 용접 와이어(7)를 유도하는 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 토치(43)의 내부에 수직방향을 중심으로 회전가능하게 설치되는 콘택트 노즐(47; 도 3 참조)을 갖는다. 콘택트 노즐(47)은 토치(43)에 제공되어 있는 와이어 호스(23)에 연결되어 용접 와이어(7)가 와이어 드럼(14)으로부터 공급될 수 있도록 한다. 콘택트 노즐(47)의 구조는 이에 한정되지는 않지만 원통형 구조를 갖는다.

콘택트 노즐(47)의 내부에는 용접 와이어(7)가 관통하는 와이어 홀(45)이 수직방향에서 경사진 상태, 예를 들어 콘택트 노즐(47)의 길이방향에서 대각선 방향으로 형성된다. 콘택트 노즐(47)의 외주면의 소정 위치에는 휠 기어(46)가 가공되어 제공된다. 휠 기어(46)는 콘택트 노즐(47)의 외주면에서 소정 간격으로 이격되어 있는 한 쌍으로 제공된다. 이때, 한 쌍의 휠 기어(46)의 사이에는 하기에 설명되는 지지부재의 홀더(34a, 34b)가 위치하도록 상대적으로 작은 직경을 갖는 협소부가 제공된다.

한편, 상기 용접부의 토치(43)에는 콘택트 노즐(47)을 토치 내부에 분리가능하게 지지하는 지지부재가 제공된다. 상기 지지부재는 콘택트 노즐(47)의 협소부에서 일측에 위치하는 반원통형의 제 1 홀더(34b)를 구비한 고정부재와 상기 협소부의 타측에 위치하는 반원통형의 제 2 홀더(34a)를 구비한 가동부재를 갖는다.

상기 고정부재는 제 1 홀더(34b)의 배면과 토치(43)의 내측면 사이에 위치하는 파이프를 더 구비하고 있으며, 상기 파이프에 의해서 제 1 홀더(34b)는 토치(43)의 내부에 고정 설치된다.

상기 가동부재는 제 2 홀더(34a)의 배면으로부터 토치(43)의 외부까지 연장하는 가이드(32)를 더 구비하고 있으며, 가이드(32)의 소정 위치에는 스토퍼(32a)가 제공된다. 스토퍼(32a)와 제 2 홀더(34a)의 배면 사이에는 탄성체 스프링(33)이 제공되어 제2홀더(34a)를 탄성지지한다. 즉, 제2홀더(34a)는 탄성체 스프링(33)의 탄성력에 의해서 콘택트 노즐(47)의 협소부를 밀착된다. 결과적으로, 콘택트 노즐(47)은 제 1 홀더(34b)가 콘택트 노즐(47)의 협소부에서 일측면에 접촉하고 있는 상태에서, 탄성체 스프링(33)의 탄성작용에 의해 제 2 홀더(34a)가 상기 협소부의 타측면을 밀착하므로 토치(43) 내부에서 견고하게 지지된다.

또한, 토치(43)의 외부에 위치하는 가이드(32)의 단부에는 손잡이(31)가 제공된다. 따라서, 사용자가 손잡이(31)를 파지하여 토치(43)의 외부로 이동시키면, 콘택트 노즐(47)에 대한 제 2 홀더(34a)와 제 1 홀더(34a)의 밀착작용이 제거되어 콘택트 노즐(47)은 토치(43)로부터 용이하게 분리된다.

한편, 탄성체 스프링(33)의 탄성작용에 의해서 상기 가동부재가 토치(43)의 외부로 이동하는 것을 방지하기 위한 이동방지부재(미도시)가 제공된다. 상기 이동방지부재는 스토퍼(32a)와 상호작용할 수 있도록 토치(43)에 제공되는 정지수단으로 구성될 수 있지만 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또, 용접부의 토치(43)에는 콘택트 노즐(47)의 외주면에 가공되어 있는 휠 기어(46)에 치합하는 피니언(56)이 구동축 단부에 설치되어 있는 회전모터(50)가 제공된다. 따라서, 회전모터(50)의 작동에 의해서 피니언(56)이 회전하게 되면, 피니언(56)과 치합하고 있는 휠 기어(46)가 회전하면서 콘택트 노즐(47)은 토치(43) 내부에서 수직방향을 중심으로 회전하게 된다.

이때, 콘택트 노즐(47)이 회전하는 동안 콘택트 노즐(47)의 협소부의 측면과 홀더(34a, 34b) 사이의 마찰작용을 최소화시키기 위하여 홀더(34a, 34b)의 내면에 는 복수개의 베어링볼(36; 도 5 참조)이 제공된다. 바람직하게, 홀더(34a, 34b)의 내면에 컵형상의 볼컵(35)이 복수 개 제공되고, 볼컵(35)에는 베어링(36)이 회전가능하게 수용된다.

미설명 도면부호 44는 노즐커버이고, 51은 감속기이고, 52는 모터 베이스이고, 61은 터치바이고, 63은 센서 가이드이고, 64는 유리이다.

이하, 본 발명에 따른 용접기의 용접 와이어 유도장치의 작동을 설명한다.

본 발명에 따르면, 도 1과 같이 용접 작업이 이루어질 때에는 두 개의 스트립(4a, 4b) 각각의 단부를 웰딩 바(6) 상부에 맞대고, 양 스트립(4a, 4b) 간에 적정 갭을 형성한 후, 용접 토치(43)에서는 와이어(7)와 분위기 가스 및 적정 전류 등이 공급되어 두 개의 스트립을 연결하는 용접 작업을 수행하게 된다.

이때 스트립(4a, 4b)의 두께가 서로 동일한 경우에는 웰딩 갭이 형성된 한가운데 부분으로 용접 와이어(7)가 진행할 수 있도록 유도하면 된다. 즉, 도 4에서 보는 바와 같이 콘택트 노즐(47)이 가운데 부분의 위치에 일치하도록 하여 용접작업을 수행하며 이때 공급되는 와이어(7)의 방향은 콘택트 노즐(47) 내부에 형성된 와이어 홀(45)이 사선을 이루고 있으므로 토치(43)의 진행 방향 후단으로 향하게 되면서 공급되어 진다.

스트립의 두께가 서로 다른 경우, 즉 도 6에 도시된 바와 같이 두께가 두꺼운 스트립(4a) 방향으로 콘택트 노즐(47)을 회전하고자 할 때에는 도 4에서 보는 바와 같이 토치(43) 상부에 설치된 모터(50)를 회전하게 되면 이와 연결된 피니언(56)이 회전하게 되고 이 회전 작용은 콘택트 노즐(47)의 외주면을 따라 가공되어 있는 휠 기어(46)를 회전하게 된다.

즉, 콘택트 노즐(47)의 위치가 제 2 센서(48)의 방향으로 회전하게 되고 이 회전 작용은 콘택트 노즐(47)의 하단부에 부착된 터치 바(61)에 의해 제 2 센서(48)가 설치된 부분에서 정확히 멈추게 된다. 이는 한쪽 부분으로 회전할 수 있을만큼 최대한 회전한 것으로 용접 작업을 진행하면서 작업자가 원하는 양만큼 모터의 회전을 통하여 멈출 수 있다.

그 반대쪽에 설치된 제 1 센서(62)의 방향도 마찬가지로 동작하게 되어 콘택트 노즐(47)의 회전 반경은 정확하게 170 도가 된다.

따라서 도 2에서 보는 바와 같이, 와이어(7)의 진행 방향이 두께가 얇은 스트립(4b) 방향으로 휘어져 있어도, 회전 모터(50)의 구동에 의해서 도 6에 도시된 바와 같이 두께가 두꺼운 스트립(4a) 방향으로 용접 와이어(7)가 공급되어 원활한 용접 작업이 가능하게 된다.

또한, 스트립이 진행하여 두께 차이가 발생하는 방향이 반대가 되었을 경우에는, 즉 도 6에서 보는 것과는 반대로 스트립이 위치하게 되었을 경우에는, 토치(43) 상부에 있는 모터(50)를 반대 방향으로 회전시켜야 되는데 제 2 센서(48)의 방향에 있던 콘택트 노즐(47)을 제 1 센서(62)이 있는 방향으로 변경하여 용접 작업에 임하면 된다.

또한, 콘택트 노즐의 끝부분이 용접 작업 중에 융착되어 콘택트 노즐을 교환해야 할 경우에는 상기 기술한 바와 같이, 토치(43) 바깥 부분에 있는 가동부재의 손잡이(31)를 후진시킨 다음 콘택트 노즐(47)을 손잡이(31) 방향으로 살짝 밀어주면서 와이어(7)를 공급하는 스위치(미도시)를 누르게 되면 휠 기어(46)와 피니언(56)이 서로 분리되면서 콘택트 노즐(47)은 노즐 커버(44) 하단으로 내려오게 된다.

이때, 콘택트 노즐(47)의 상부에서 와이어(7)를 절단하고 새로운 콘택트 노즐(47)로 교환한 다음 콘택트 노즐을 토치(43) 내부로 삽입하여 위치 표시부(49)를 통하여 콘택트 노즐의 높이와 방향을 확인한 후 잡고 있던 가동부재의 손잡이(31)를 놓게 되면 콘택트 노즐(47)에 형성된 휠 기어(46)와 모터(50) 측에 결합되어 있는 피니언(56)이 서로 정확히 맞물리게 되면서 콘택트 노즐(47)의 교환 작업이 완료되어 용접 작업을 다시 수행할 수 있게 되는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 의하면, 코일 스트립의 연속적인 생산 작업을 위한 스트립 맞대기 용접 작업을 수행하는 해당 공정에서의 공급되는 와이어의 최종 끝부분을 작업자가 유도하는 방향과 폭 만큼 정확하게 유도할 수 있게 되어 용접되는 모재(스트립)의 두께가 동일한 소재의 용접 작업은 물론이고 두께차가 발생하더라도 두께가 두꺼운 쪽으로 용접 와이어를 용이하게 유도할 수 있으므로 용접 불량에 의한 용접부가 균열되어 발생하는 판파단 발생 및 이로 인한 설비 파손 사고 등의 사고 발생 원인을 사전에 제거하여 해당 공정의 생산성 향상 및 생산 원가 절감 등의 많은 실용상의 효과가 얻어지게 된다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (4)

1. 스트립 진행경로의 상부에서 상기 진행 경로를 횡단하는 방향으로 이동 가능하게 제공된 토치 블록과 상기 토치 블록의 하부에 제공된 용접부를 갖는 용접기에서 상기 용접부의 토치에 용접 와이어를 유도하는 장치에 있어서,

   상기 토치의 내부에 수직방향을 중심으로 회전 가능하게 설치되고 상기 용접 와이어가 관통하는 관통홀이 수직방향에서 경사진 상태로 내부에 제공되어 있는 콘택트 노즐과;

   상기 콘택트 노즐을 회전시키는 회전수단과;

   상기 콘택트 노즐을 상기 토치에 분리 가능하게 지지하는 지지부재로 이루어지고,

   상기 지지부재는,

   상기 콘택트 노즐의 일측면에 접촉하는 반원통형의 제 1 홀더를 갖는 고정부재와;

   상기 일측면의 반대면에 접촉하는 반원통형의 제 2 홀더와, 상기 반원통형 제 2 홀더의 배면으로부터 상기 토치의 외부까지 연장하고 소정 위치에 스토퍼가 제공되어 있는 가이드와, 상기 반원통형 제 2 홀더의 배면과 상기 스토퍼 사이에서 상기 반원통형 제 2 홀더를 탄성 지지하도록 상기 가이드를 둘러싸서 제공된 탄성체와, 상기 토치의 외부에 위치하는 상기 가이드의 단부에 제공된 손잡이로 이루어진 가동부재로 구성되는 용접기의 용접 와이어 유도장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회전수단은 상기 콘택트 노즐의 외주면을 따라서 가공되어 있는 휠 기어와, 상기 기어에 치합하는 피니언이 구동축 단부에 제공되어 있는 회전모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접기의 용접 와이어 유도장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 콘택트 노즐의 외부면에 접촉하는 상기 제 1 홀더의 내면과 상기 제 2 홀더의 내면에는 복수 개의 볼컵이 형성되어 있고, 상기 볼컵에는 베어링볼이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 용접기의 용접 와이어 유도장치.

Images