KR101126157B1 - 동 전해정련용 음극판의 용접지그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동 전해정련용 음극판의 용접지그장치에 관한 것으로, 주 목적은 용접변형이 거의 없어 현수성이 뛰어나고, 황산에 의한 부식을 방지한동 전해정련용 음극판을 널리 제공하는 것이다.
이러한 목적으로 이루어진 본 발명 동 전해정련용 음극판의 용접지그장치는;
육면체 박스형으로 형성되어 바닥에 배치되며, 중심에 감속장치가 배치된 메인프레임과;
상기 감속장치의 상측으로 배치된 회전축에 중심이 장착된 턴 테이블과;
상기 턴테이블 상면에 배치되어 동 전해정련용 음극판을 고정하는 고정장치를 포함한다.
이에 따라, 열변형이 거의 없는 현수성이 뛰어나고, 크랙, 핀홀등의 용접불량이 거의 없는 동 전해정련용 음극판을 제조할 수 있는 용접장치와 그 용접방법을 널리 제공한 이점이 있다.

Description

동 전해정련용 음극판의 용접지그장치{A WELDING JIG EQUIPMENT OF THE CATHODE PLATE FOR COPPER ELECTROLYTIC REFINING}

본 발명은 동 전해정련용 음극판 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동재질로 이루어진 행거에 이질(異質)재료인 스테인레스로 이루어진 전착판을 접합함으로서, 발생하는 용접변형을 초소화함으로서 한층 우수한 현수성을 지닌 동 전해정련용 음극판을 용접할 수 있도록 고정하는 동 전해정련용 음극판의 용접지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 동 제련공장에서 순동을 채취하기 위한 용도로 사용되는 동 전해정련용 음극판(MP)에 대해서는 여러 가지가 개시되어 있다.

예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이 본 출원인에 의해 출원되어, 1998년 09월 28자 실용신안 제 0132295호로 등록된 동 전해정련용 음극판(MP)(이하, 음극판"이라 칭한다.)이 그 대표적인 것으로, 그 내용은 다음과 같다.

도시한 바를 참조 하면, 종래의 음극판(MP)은 행거(HG)와 전착판(EP)으로 이루어진다.

행거(HG)는 동파이프(CP) 내에, 스테인레스 재질의 강봉(RB)을 삽입하는데, 이 강봉(RB)의 하측길이방향으로 후술하는 전착판(EP)의 상단이 끼워질 수 있도록 요홈(YH)이 형성되어 있다.

이 요홈(YH)의 하측, 다시 말해, 동 파이프(CP)의 하측에 상기 요홈(YH) 보다 큰 길이와 폭을 갖는 전착판 삽입용 연결구멍(JH)이 길이방향으로 형성되어 있다.

전착판(EP)은 스테인레스 재질의 판재로서, 상단이 상기한 강봉(RB)에 길이방향으로 형성된 요홈(YH)에 삽입되어 1차로 스테인레스 재질끼리 미그용접(Mig Weld)하므로서 접합되고, 그 용접 비이드(Bead) 상부에 동 파이프(CP)에 형성된 전착판 삽입용 연결구멍(JH)과 티그용접(Tig Welding)하여 고정하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 음극판(MP)은 스테인레스 강봉과 전착판, 동 파이프와 전착판을 용접하는 과정에서 용접부에 변형이 발생하여 현수성이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 상기한 바와 같은 용접작업은 대부분 용접작업자에 의해 수동으로 이루어지기 때문에, 현장내의 온도나 작업자의 몸 상태에 따른, 불균일한 용접조건에 의해 제조완료된 음극판의 용접변형뿐 아니라, 용접부의 언더컷, 핀홀, 크랙(Crack)등의 용접결함이 다발하는 문제가 있었다.

상기한 바와 같은, 용접결함에 의해 동 채집작업중, 전해조 내부에서 발생하는 황산가스에 의해 용접부가 부식되며 내구성이 떨어지는 문제가 있었다.

이외에도, 본 출원인은 도 2에 도시한 바와 같이, 2008년 08월 26일자로 출원된 특허출원 제0083280호의 음극판(MP)도 개시한 바가 있다.(동일구성에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명한다.)

도시한 바를 참조하면, 음극판(MP)은 단면상 사각형상으로 이루어진 동 재질의 행거(HG)의 하측 중심에 요홈(YH)을 형성하여 전착판(EP) 상단이 끼워질 수 있도록 한 상태에서, 이 행거(HG)과 전착판(EP)의 단면상 양측으로 모넬 용재를 이용해서 용접("W"표시부위)함으로서, 이 용접부("W")가 황산에 의한 부식이 방지되는 효과로 사용자들에게 신뢰를 얻은 효과는 있으나, 이 역시, 용접작업 후, 냉각되는 과정에서 발생하는 열변형에 의해 변형을 교정하는 작업에 상당한 인력과 시간과 비용을 투입해야 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열 변형이 생기지 않음으로서, 현수성이 뛰어나 동 전해정련용 음극판을 널리 공급하는데 있다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명은;

동 전해정련용 음극판의 용접지그장치에 관한 것으로;

상기 동 전해정련용 음극판의 용접지그장치는, 바닥에 설치된 육면체 박스형 내부 중심에 마련된 감속장치와, 상기 육면체 박스형 상부면에 원주방향으로 다수 설치된 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러의 외측에 감지장치가 마련된 메인프레임과;

상기 감속장치의 상측 수직방향으로 구비된 회전축에 중심이 장착되며, 상기 감지장치에 감지되도록, 하단 대칭형으로 감지부재가 설치된 턴 테이블과;

상기 턴테이블 상면에 구비되어 동 전해정련용 음극판을 고정하도록, 동재질로 이루어지며, 상기 턴테이블의 상면 중앙 길이방향으로 배치된 베이스와, 상기 베이스 상부 길이방향으로 배치되며 상기 음극판의 행거를 안착시킬 수 있도록 안착부가 형성된 행거 안착구로 이루어지며, 길이방향으로 냉각수의 순환이 용이하도록 유입구와 유출구가 형성된 제 1고정구와, 상기 제 1고정구의 대향하는 타측 길이 방향으로 배치되며, 타측으로는 적어도 하나 이상의 실린더가 배치되며, 길이방향으로 냉각수의 순환이 용이하도록 유입구와 유출구가 형성된 동재질의 제 2고정구로 이루어진 제 1고정장치와, 상기 제 1고정장치의 일측에 알루미늄 프로파일을 결합하여 일측에서 바라볼 때, "┏┓"형상으로 형성되며, 양측 하단이 상술한 턴 테이블의 상면에 장착된 제 1월 프레임과, 상기 제 1월 프레임의 상부 양측에 대칭형으로 배치될 수 있도록 수직방향으로 다수열의 장공이 형성되며, 상기 장공을 관통한 조임볼트에 의해 상기 제 1월 프레임에 장착되는 조절판과, 상기 조절판의 양측 단부에 배치되는 고정판으로 이루어진 제 2고정장치와, 상기 제 2고정장치와 대향하는 타측에 알루미늄 프로파일을 결합하여, 일측에서 바라볼 때, "┏┓"형상으로 형성되며, 상측 중간부분 수평방향으로 수평프레임이 설치되고, 양측 하단이 상기 턴 테이블 상면에 장착된 제 2월 프레임과, 상기 수평프레임 상부에 적어도 하나 이상 배치된 실린더와, 상기 단부에 장착된 보강판과, 상기 보강판의 일측면에 면접된 압축판을 갖춘 제 3고정장치로 이루어진 음극판 고정장치를 포함한다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 열변형이 거의 없는 현수성이 뛰어난 동 전해정련용 음극판을 널리 공급한 효과가 있다.

또한, 용접 작업시 견실한 고정과 용접부의 빠른 냉각으로 인해, 용접변형을 방지함과 동시에, 크랙, 언더컷, 핀홀등의 용접불량이 거의 발생하지 않음으로서, 황산에 의한 용접부 부식이 거의 발생하지 않는, 내구성있는 동 전해정련용 음극판을 널리 제공한 효과가 있다.

또한, 향상된 현수성과 도전성에 의해 순동의 채집효율을 극대화한 음극판을 널리 공급한 효과가 있다.

또한, 한 사람의 작업자로도 연속작업이 이루어질 수 있도록 한 용접지그장치에 의해 동 전해정련용 음극판의 생산성을 향상시킨 효과가 있다.

도 1과 도 2는 종래 동 전해정련용 음극판들을 보인 사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 동 전해정련용 음극판 결합용 용접장치를 보인 일측면도이고,
도 4는 도 3 "A"선 상에서 바라본 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 동 전해정련용 음극판 결합용 용접지그장치의 냉각구조와 고정장치 구성을 보인 사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 동 전해정련용 음극판 결합용 용접지그장치에 고정된 상태로 용접되고 있는 음극판을 단면에서 바라본 일측면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 동 전해정련용 음극판 결합용 용접지그장치를 이용한 음극판 용접 작업방법을 보인 참고도이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 동 전해정련용 음극판의 용접지그장치(10)(이하, "지그장치"라 칭한다.)는 메인프레임(100)와 턴테이블(Turn Table)(200)과 음극판 고정장치(300)(이하, "고정장치"라 칭한다.)로 대별된다.

메인프레임(100)은 알루미늄 재질의 프로파일(Profile)을 조합하여, 평면에서 바라볼 때 정 사각형의 외형을 갖추고, 그 중심에, 후술하는 턴 테이블(200)을 회전시키는 감속장치(110)가 마련되는데, 이 감속장치(110)의 상단 수직방향으로는 회전축(111)이 배치되어 후술하는 턴 테이블(200)의 중심에 장착된다.

이 감속장치(110)의 상부 원주방향으로는 다수의 가이드롤러(130)가 배치되어 후술하는 턴 테이블(200)이 어느 한쪽으로 기울지 않고 용이하게 회동하도록 하였다.

한편, 상기한 가이드 롤러(130)의 일측으로 감지장치(150)가 마련되어 후술하는 턴 테이블(200)의 회동을 제어(制御)하도록 하였다.

턴 테이블(200)은 두꺼운 철판(두께 30mm 이상)으로 이루어지고, 그 하측면 외주에 상기한 감지장치(150)에 감지되기 용이하도록 감지부재(201)가 대칭형, 즉, 180도 방향으로 마련되어 있다.

이와 같은 턴테이블의 상측으로 고정장치(300)가 마련된다.

고정장치(300)는 제 1고정장치(310)와 제 2고정장치(330), 그리고, 제 3고정장치(350)로 대별된다.

도 5와 도 6을 참조하면, 제 1고정장치(310)는 본 발명에 따른 음극판(1)의 행거(3)를 지지할 수 있도록 일측의 제 1고정구(311)와, 이 제 1고정구(311)의 대향하는 타측으로 제 2고정구(313)가 마련된다.

제 1고정구(311)는 상기한 턴 테이블(200)의 상측면에 장착된 베이스(311a)와 행거 안착구(311b)로 이루어진다.

행거 안착구(311b)는 상부 일측에 단면상 "ㄴ"자 형상으로 안착부(311c)가 길이방향으로 형성된다.

이 제 1고정구(311)의 대향하는 타측으로 제 2고정구(313)가 배치되는데, 이 제 2고정구(313)는 일측에 적어도 하나 이상의 실린더(314)가 배치되어 상기한 제 1고정구(311) 쪽으로 제 2고정구(313)를 밀도록 하여, 후술하는 작용에서 안착부(311c)에 안착된 행거(3)의 유동을 방지하는 역할을 한다.

이 제 1, 2고정구(311)(313)에는 각각의 유입구(315)와 유출구(317)가 형성되는데, 이 유출구(317)와 유입구(315)를 통해 순환되는 냉각수에 의해 용접작업 후, 행거(3)를 빠르게 냉각시킴으로서, 행거(3)가 냉각되는 과정에서 발생하는 용접변형을 방지한다.

또한, 상기한 제 1, 2고정구(311)(313)는 열전도율이 우수한 동(銅)재질로 이루어지므로서 안착부(311c)에 안착되는 동일재질의 행거(3)를 빠르게 냉각시킬 수 있다.

상기한 제 1고정장치(310)의 일측으로 제 2고정장치(330)가 배치되는데, 이 제 2고정장치(330)는 제 1월 프레임(331)과 조절판(333)과 고정판(335)으로 이루어진다.

제 1월 프레임(331)은 알루미늄 프로파일을 결합하여 이루어진 것으로, 일측에서 바라볼 때, "┏┓"형상으로 형성되며, 양측 하단이 상술한 턴 테이블(200)의 상면에 장착된다.

제 1월 프레임(331)의 상부 양측으로 조절판(333)이 배치되는데, 이 조절판(333)은 두께가 두꺼운 철판으로서, 그 표면에 다수열의 장공(334)이 형성되어 있다.

이 장공(334)에는 상기한 제 1월 프레임(331)에 나사 결합된 조임볼트(336)가 배치되어 전체적으로 조절판(333)을 견실하게 고정한다.

조절판(333)의 단부에 배치되는 고정판(335)은 전착판(2)의 일측에 면접하도록 배치되므로 그 접촉면이 평탄하다

한편, 상기한 제 2고정장치(330)의 대향하는 타측에는 제 3고정장치(350)가 배치되는데, 이 제 3고정장치(350)는 제 2월 프레임(351)과 압축판(353)과 실린더(355)로 대별된다.

제 2월 프레임(351)은 상기한 제 2고정장치(330)의 제 1월 프레임(331)과 마찬가지로 알루미늄 프로파일을 결합한 것으로, 상측 중간부분 수평방향으로 수평프레임(352)이 더 배치되어 있다.

이 수평프레임(352)의 상측에는 적어도 하나 이상의 실린더(353)가 배치되며, 이 실린더(353)의 단부에 압축판(355)이 배치된다.

압축판(355)과 실린더(353)의 사이에는 두께가 두꺼운 보강판(354)이 배치되어 상기한 실린더(353)에 의해 압축되는 압축판(355)이 국부적으로 찌그러지는 변형을 방지하도록 하였다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 상술한 제 2고정장치(330)의 고정판(335)과 제 3고정장치(350)의 압축판(355) 하단면은 수직방향으로 대략 40mm 높이로 모따기("L1참조") 되어 후술하는 작용에서 용접토치(T)와의 간섭이 생기지 않도록 하였다.

또한, 고정판(335)과 압축판(355)은 행거(3)와 25mm 이상 30mm 이내로 떨어뜨려 배치("L2참조")함으로서, 용접토치(T)가 가장 이상적인 각도로 용접작업이 이르어지기 용이하도록 하였다.

또한, 본 발명에 따른 용접 와이어(W)는 전해조(미도시)에 마련된 황산에 대해 큰 내부식성을 갖는 모넬금속을 용재(熔材)로 이용한 것으로서, 모넬금속에 대해 간략히 설명한다.

모넬금속은, 니켈과 구리의 합금으로 캐나다 서드베리 지구에서 생산되는 자황철광석을 전로(轉爐)로 제련하는 과정에서 생성물을 배소(焙燒)하고, 목탄가루로 환원해서 얻은 구리와 니켈의 자연합금이다.

대표적인 합금인 모넬 400은;

니켈 60～70 %, 구리 26～34 %, 그 외에 소량의 철, 망간, 규소 등이 4~6% 포함하는데, 상기한 니켈(Ni)은 황산과 황산가스에 대한 내식성을 개량한 것으로서, 보통강보다 강인하며 내식성을 요하는 구조재료로서 용도가 다양하다

따라서, 이와 같은 용재로 결합된 본 발명에 따른 음극판(1)은 전해조에 마련된 황산이 전해되는 과정에서 다량의 황산가스가 발생해도 부식되지 않는다.

또한, 상기한 바와 같은 용재를 이용해서 결합된 전착판(1)은 본 발명에 따른 용접장치에 의해 용접되는 과정에서도 용접변형이 거의 없으므로, 현수성(懸垂性)이 뛰어나다.

계속해서, 도 7에 도시한 바를 참조하여 본 발명에 따른 지그장치(10)를 복수로 설치하여 연속적으로 시행이 가능한 작업방법을 설명한다.(설명 편의상, 장치1(M1)과 장치2(M2)로 구분하여 설명한다.)

우선, 본 발명에 따른 지그장치(10)에 행거(3)와 전착판(2)을 셋팅하는 방법을 설명한다.

작업자(WK)는 장치1(M1)의 제 1고정장치(310)의 제 1고정구(311)에 행거(3)를 셋팅하고, 제 2고정구(313)의 실린더(314)를 작동하여 행거(3)가 유동하지 않도록 고정한다.

그런 다음, 제 2고정장치(330)의 고정판(335)에 일측이 지지된 전착판(2)의 하단을 1차로 먼저 셋팅된 행거(3)의 요홈(미도시)에 삽입하여 셋팅을 완료한다.

이와 같이 셋팅이 완료되면, 제 3고정장치(350)의 실린더(353)를 작동하여 압축판(355)이 전착판(2)의 타측면을 압축하도록 하여 용접하기 전 셋팅이 완료된다.

그런 다음, 자동용접기(Welding Robot)(WM)(이하, "용접기"라 칭한다.)를 작동시켜, 행거(3)와 전착판(2)을 용접한다. 이 때, 용접기(WM)의 토오치(T)는 도시하지 않은 콘트롤러에 입력된 데이터에 의해 상술한 바와 같이 도 6에 도시된 바와 같은 상태로 용접을 진행한다.

이와 같이, 장치1(M1)에서 용접작업이 진행되는 동안, 작업자는 장치2(M2)에도 상기한 바와 같은 방법으로 행거(3)와 전착판(2)을 셋팅한다.

또한, 장치1(M1)에서 용접작업이 완료된 용접기(WM)는 상기한 바와 같이, 행거(3)와 전착판(2)의 셋팅이 완료된 장치2(M2)로 회동하여 용접작업을 진행한다.

이 때, 행거(3)의 일측에 용접이 완료된 장치1(M1)은 메인프레임(100)에 마련된 감속장치(110)에 의해 턴 테이블(200)이 회동한다.

이와 같이 회동하는 턴 테이블(200)은 하측에 마련된 감지부재(201)가 메인프레임(100)에 마련된 감지장치(150)에 의해 감지되며 정확한 위치에 정지한다.

또한, 상기한 메인프레임(100)에는 감속장치(110)의 외주면에 마련된 다수의 가이드 롤러(130)에 의해 원활하게 회동할 수 있다.

나아가, 장치2(M2)에서 용접작업이 완료된 용접기(WM)는 상기한 동작으로 회동된 턴 테이블(200) 상면의 행거(3)의 타측을 용접하고, 장치1(M1)에서 용접작업이 진행되는 동안, 장치2(M2)는 상기한 바와 같은 동작으로 용접작업이 진행될 수 있도록 회동한다.

또한, 상기한 바와 같이, 용접이 진행되거나, 턴테이블(200)이 회동하는 중에도 제 1, 2고정구(311)(313)에 각각 마련된 유입구(315)와 유출구(317)를 통해 냉각수가 순환하므로서, 행거(3) 용접부에 빠른냉각이 이루어져 본 발명에 따른 용접지그장치(10)를 통해 제조된 음극판(1)은 용접변형이 발생하지 않아 현수성이 우수하다.

또한, 향상된 현수성과 도전성에 의해 순동의 채집효율을 극대화한 음극판을 널리 공급하였으며, 황산에 대해 내 부식성이 뛰어난 용접재인 모넬금속으로 결합된 행거와 전착판 접합부에 황산에 의한 부식등의 결함이 거의 없도록 하여 음극판의 수명을 연장하였다.

또한, 한 사람의 작업자로도 연속작업이 이루어질 수 있도록 한 용접지그장치에 의해 동 전해정련용 음극판의 생산성을 향상시켰다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 용이하게 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구항 기재의 범위내에 있게 된다.

10;용접지그장치 100;메인프레임
200;턴테이블 300;음극판 고정장치

Claims (5)

1. 삭제
2. 동 전해정련용 음극판을 자동용접기에 의해 용접하도록 설치되는 용접지그장치에 있어서,
   상기 용접지그장치는,
   바닥에 설치된 육면체 박스형 내부 중심에 마련된 감속장치와, 상기 육면체 박스형 상부면에 원주방향으로 다수 설치된 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러의 외측에 감지장치가 마련된 메인프레임과;
   상기 감속장치의 상측 수직방향으로 구비된 회전축에 중심이 장착되며, 상기 감지장치에 감지되도록, 하단 대칭형으로 감지부재가 설치된 턴 테이블과;
   상기 턴테이블 상면에 구비되어 동 전해정련용 음극판을 고정하도록, 동재질로 이루어지며, 상기 턴테이블의 상면 중앙 길이방향으로 배치된 베이스와, 상기 베이스 상부 길이방향으로 배치되며 상기 음극판의 행거를 안착시킬 수 있도록 안착부가 형성된 행거 안착구로 이루어지며, 길이방향으로 냉각수의 순환이 용이하도록 유입구와 유출구가 형성된 제 1고정구와, 상기 제 1고정구의 대향하는 타측 길이 방향으로 배치되며, 타측으로는 적어도 하나 이상의 실린더가 배치되며, 길이방향으로 냉각수의 순환이 용이하도록 유입구와 유출구가 형성된 동재질의 제 2고정구로 이루어진 제 1고정장치와, 상기 제 1고정장치의 일측에 알루미늄 프로파일을 결합하여 일측에서 바라볼 때, "┏┓"형상으로 형성되며, 양측 하단이 상술한 턴 테이블의 상면에 장착된 제 1월 프레임과, 상기 제 1월 프레임의 상부 양측에 대칭형으로 배치될 수 있도록 수직방향으로 다수열의 장공이 형성되며, 상기 장공을 관통한 조임볼트에 의해 상기 제 1월 프레임에 장착되는 조절판과, 상기 조절판의 양측 단부에 배치되는 고정판으로 이루어진 제 2고정장치와, 상기 제 2고정장치와 대향하는 타측에 알루미늄 프로파일을 결합하여, 일측에서 바라볼 때, "┏┓"형상으로 형성되며, 상측 중간부분 수평방향으로 수평프레임이 설치되고, 양측 하단이 상기 턴 테이블 상면에 장착된 제 2월 프레임과, 상기 수평프레임 상부에 적어도 하나 이상 배치된 실린더와, 상기 단부에 장착된 보강판과, 상기 보강판의 일측면에 면접된 압축판을 갖춘 제 3고정장치로 이루어진 음극판 고정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 동 전해정련용 음극판 결합용 용접지그장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 상기 제 2항의 용접장치로 제조된 동 전해정련용 음극판을 더 포함 것을 특징으로 하는 동전해정련용 음극판 결합용 용접지그장치.

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