KR101126531B1 - 고주파 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파전동발전기, 콘덴서, 및 고주파변압기를 케이스(10)에 내장하고 있고, 상기 고주파변압기에 접속된 유도코일(11)을 상기 케이스(10)으로 돌출시켜 구비하고 있는 고주파용접장치에 관한 것으로서, 상기 케이스(10)가 탑재되어 있는 캐리어(12); 상기 캐리어(12)에 구동적으로 접속되어 상기 캐리어(12)를 상하로 이동시키는 제1승강부(20); 용접되어야할 피가공물인 압력관(30)을 얹어 놓기 위한 지그(40)로서, 그 상단(41)이 상기 유도코일(11) 밑에 위치되게, 베이스(60) 상에 기립 배치되어 있는 상기 지그(40); 상기 압력관(30)에 형성된 용접될 부위인 관통구멍(31)의 테두리(32)에 임시적으로 얹어 놓여진 주입구(35)를 가압하는 가압봉(51)으로서, 상기 유도코일(11)의 중심축선과 동일한 중심축선을 갖게 배치되어 있는 상기 가압봉(51); 상기 가압봉(51)을 상하로 이동가능하게 하는 상기 가압봉(51)에 구동적으로 접속되어 있는 제2승강부(50); 및 상기 지그(40)의 상단(41)에 인접한 부위에 삽입관통되어 있는 냉각관(70)을 포함하고 있으며, 상기 유도코일(11)은 그 중심축선이 수직선과 평행하게 자세를 갖도록 상기 케이스(10) 밖으로 돌출되어 있는 것으로 되어 있다.

Description

고주파 용접장치{induction pressure welding apparatus}

본 발명은 고주파 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압력관의 외벽부분 형성된 관통구멍에, 밸브가 내장된 주입구를, 고주파 용접에 의하여, 고정시키는 고주파 용접장치에 관한 것이다.

압력관은 그 안에 유체를 일정 압력 상태에서 수용하기 위해 외벽 일부에 상기 압력관과 유통하는 주입구가 구비되어 있다.

이 주입구에는, 외부에서 유체를 외력(압력)에 의해 주입하면 내외를 유통시키고 그리고 유체를 주입하지 않으면 내압에 의해 내외를 차단하는, 밸브가 구비되어 있다.

이러한 압력관에 대한 기밀테스트 장치가 본 출원인에 의해 10-2008-0077862호서 출원되어 특허등록된 바 있다.

상기 압력관에, 밸브가 내장된 상기 주입구를 고정시키는 방법은 용접의 일종인 융접에 의해 수행되어 왔다.

하지만, 이러한 융접에 의한 용접방식은, 압력관의 중심축선과 주입구의 중심축선이 직교한 상태에서, 상기 압력관의 외벽에 형성된 관통구멍의 테두리와 상기 주입구의 단부 간에 임식적으로 접촉된 환형의 접촉부 주위로, 토치나 용접봉을 이동시켜야 하기 때문에, 용접작업이 더딘다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결할 수 있는 것이 고주파압접에 의한 용접법이다.

고주파 압접은 유도전류에 의한 용접부의 저항열로 가열하고 접합이 완료될 때까지 압력을 가하여 접합하는 압접법이다.

이러한 고주파 압접법을 수행하는 고주파용접장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 고주파전동발전기(1), 콘덴서(2), 고주파변환기(3), 고정클램프(지그; 4), 가공클램프(가압부; 5) 및 압접되어야 할 용접대상물(6, 7)들 간의 접촉부에 개재되는 유도코일(8)을 포함하고 있다.

상기와 같이 구성된 고주파용접장치는, 유도전류에 의한 저항열을 발생시키는 부분이 환형의 코일부로 되어 있기 때문에, 압력관의 외벽의 관통구멍 테두리와 주입구 단부 간의 환형의 접촉부에서 한번에 접근하여 환형의 접촉부부 전체를 동시에 용접고정시킬 수 있어, 용접작업을 신속하게 할 수 있는 장점이 있다.

하지만, 용접대상물인 압력관이 세경이고, 압력관의 재질이 연질인 알루미늄인 경우에는 상기 고주파용접장치가 적용되지 못하고 있는 실정에 있다.

그 이유는 압력관이 양단을 지그에 의해 지지하고 압력관의 외벽에 형성된 관통구멍에 밸브가 내장된 주입구를 얹어놓고 나서, 고주파용접장치의 코일부를 상기 주입구와 상기 압력관의 접촉부위에 이동시킨 다음, 상기 주입구와 상기 압력관 의 관통구멍 테두리 간에 압력을 가하기 위해 가압봉에 의해 상기 주입구를 가압하여, 상기 가압봉과 상기 지그가 서로 협력하여서 상기 주입구와 상기 압력관이 서로 밀접되게 한 상태에서 상기 코일부에 유도전류를 부여하여 상기 주입구와 상기 압력관 간의 고주파 용접을 수행하게 되면, 상기 압력관이 연질인 관계로, 상기 가압봉이 가압하고 있는 상기 압력관의 부위에서 집중하중을 받아 만곡이 발생된다고 하는 문제가 있기 때문이다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 상기 지그를 상기 가압봉과 마주하게 위치시키면, 상기 압력관이 세경이 관계로, 상기 지그가 상기 코일부의 유도전류에 의한 저항열 받아 상기 지그에 열수축과 열신장이 발생하게 되어, 상기 지그에 얹어진 압력관의 위치좌표가 수시로 변하게 되어, 상기 코일부와 상기 가압봉을 왕봉운동시키는 것을 기계적으로 구현하지 못하고, 작업자로 하여금 눈대중으로 상기 코일부와 상기 가압봉을 움직여서 위치결정시키는 식으로 수행될 수밖에 없어서, 작업효율이 낮게되고, 용접부위의 신뢰성이 낮게 된다고 하는 문제가 발생하게 된다.

한국특허출원제10-2008-0077862호

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 그 과제를 가지고 있다.

본 발명은 고주파전동발전기, 콘덴서, 및 고주파변압기를 케이스에 내장한 상태에서 상기 고주파변압기에 접속된 유도코일의 중심축선이 수직선과 평행하게 상기 유도코일이 상기 케이스 밖으로 돌출되어 있고, 상기 케이스가 탑재되어 상기 케이스를 승하강 운동시키는 제1승강부가 상기 케이스의 밑에 배치되고, 용접되어야할 피가공물인 압력관을 얹어 놓기 위한 지그가 그 상단이 상기 유도코일 밑에 위치되게 베이스에 기립 배치되고, 싱기 압력관에 형성된 용접될 부위인 관통구멍 테두리에 임시적으로 얹어 놓여진 주입구를 가압하는 가압봉이 상기 유도코일의 중심축선과 동일한 중심축선을 갖게 배치되고, 상기 가압봉을 승하강시키는 제2승강부가 상기 베이스 상에 배치되고, 그리고 상기 지그의 상단에 냉각수가 지나가게 되는 냉각관이 장착되어 상기 지그의 상단이 냉각되게, 고주파용접장치를 개량함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 용접대상물인 압력관이 세경이고, 압력관의 재질이 연질인 알루미늄인 경우에도, 압력관의 외벽에 압력관의 중심축선과 수직하는 주입구를 고정시키는 것을 고주파용접장치에 의해 자동으로 구현시키는 것을 가능하게 하였다.

도 1은 종래의 고주파용접장치에 대한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 개략도.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 실시예의 고주파용접장치가 부호 100으로서 지시되어 있다.

상기 고주파용접장치(100)는 종래와 같이, 고주파전동발전기, 콘덴서, 및 고주파변압기를 케이스(10)에 내장하고 있다.

또한, 상기 고주파용접장치(100)는 상기 고주파변압기에 접속된 유도코일(11)을 상기 케이스(10)으로 돌출시켜 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 상기 고주파용접장치(100)는 종래의 고주파용접장치와 동일하고 이와 같은 구성은 공지된 것이므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 구성에 대해서만 상세히 설명하고자 상기 공지의 구성에 대하여 더 이상의 상세한 설명은 생략된다.

상기 고주파용접장치(100)의 상기 유도코일(11)은 그 중심축선이 수직선과 평행하게 자세를 갖도록 상기 케이스(10) 밖으로 돌출되어 있다.

상기 케이스(10)는 캐리어(12)에 탑재되어 있고, 상기 캐리어(12)는 제1승강부(20)에 의해 상하로 이동가능하게 상기 제1승강부(20)에 구동적으로 접속되어 있다. 상기 캐리어(12)를 상하로 이동시키기 위한 상기 제1승강부(20)에는 실린더와 로드를 구비한 승강수단, 랙과 피니온을 구비한 승강수단, 권취/해권 도르레와 와이어를 구비한 승강수단 등이 채용될 수 있으며, 이와 같은 구성은 공지된 구성이므로 더 이상의 상세한 설명이 생략된다.

상기 고주파용접장치(100)는 용접되어야할 피가공물인 압력관(30)을 얹어 놓기 위한 지그(40)가, 그 상단(41)이 상기 유도코일(11) 밑에 위치되게, 베이스(60) 상에 기립 배치되어 있다.

상기 지그(40)는 스틸재질로 되어 전체적으로 사각기둥 형상으로 되어 있고, 그 상단(41)은 사각뿔대 형상으로 되어 있다. 상기 상단이 사각뿔대로 형성된 것은 작업자가 피가공물인 압력관(30)을 지그에 얹어놓을 때 상기 압력관의 손상을 방지할 수 있고, 아울러 표면적이 증대되어 열방출이 용이해진다는 관점에서 바람직하다.

사각뿔대 형상으로 된 상기 상단(41)의 윗면에는 압력관(30)을 수용하여 안정적으로 지지할 수 있도록 상기 압력관(30)과 같은 곡률을 가진 오목부(42)가 구비되어 있다.

또한, 상기 고주파용접장치(100)는 상기 압력관(30)에 형성된 용접될 부위인 관통구멍(31)의 테두리(32)에 임시적으로 얹어 놓여진 주입구(35)를 가압하는 가압봉(51)을 더 포함하고 있다.

상기 가압봉(51)은 상기 유도코일(11)의 중심축선과 동일한 중심축선을 갖게 배치되어 있다.

상기 가압봉(51)은 상기 가압봉(51)을 상하로 이동가능하게 하는 제2승강부(50)에 구동적으로 접속되어 있다.

상기 가압봉(51)은 선단(51a)이 상기 주입구(35)에 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가지고 있고, 상기 가압봉(51)의 선단에서 기단쪽으로 일정 거리 떨어져서 확경된 확경부(51b)가 형성되어 있어서, 고주파용접시 상기 주입구(35)를 용이하게 가압할 수 있게 되어 있다.

상기 제2승강부(50)에는 예를 들면, 실리더와 로드를 구비한 승강수단이 채용될 수 있으며, 즉, 베이스(60)에 고정된 실린더(52), 상기 실린더(52)의 피스톤에 일단이 연결되고 타단이 상기 가압봉(51)에 연결된 로드(53)을 포함하고 있는 승강수단이 채용될 수 있다.

상기 고주파용접장치(100)는 상기 지그(40)의 상단(41)에 인접한 부위에 냉각수가 지나가게 되는 냉각관(70)이 양단이 돌출된 상태에서 삽입관통되어 있다.

상기 냉각관(70)의 일단에는 도시되지 않은 냉각수 공급원에 일단이 접속된 냉각수 유입라인(71)의 타단에 접속되어 있고, 상기 냉각관(70)의 타단에는 도시되지 않은 냉각수 회수원에 일단이 접속된 냉각수 배출라인(72)의 타단에 접속되어, 상기 지그의 상단이 냉각되게 되어 있다.

상기 지그의 재질은 스틸과 같은 열전달성이 우수한 재질로 되어 있으면, 상기 냉각관(70)에 유입된 냉각수에 의해 전달되는 냉기가 용이하게 상기 지그에 전달되어 신속하게 지그가 냉각될 수 있다는 관점에서 바람직하다.

상기와 같이 구성된 고주파용접장치는 다음과 같이 작동될 수 있다.

먼저, 주입구(35)가 고정될 압력관(30)의 외벽부위에 관통구멍(31)을 형성시켜 놓는다.

그 다음, 상기 제1 및 제2승강부(20, 50)를 가동하여, 상기 케이스(10)와 상기 가압봉(51)을 상승위치에 세팅시킨다.

그 다음, 상기 관통구멍(31)이 위를 향하도록 상기 지그(40)의 오목부(42)에 작업자가 상기 압력관(30)을 얹어 놓는다.

그 다음, 상기 주입구(35)의 일단이 상기 관통구멍(31)의 테두리(32)와 접촉되게 하면서 상기 주입구(35)를 기립상태로 상기 압력관(30) 위에 작업자가 얹어 놓는다.

그 다음, 상기 제2승강부(50)를 가동하여, 상기 가압봉(51)을 하강시켜, 상기 주입구(35)를 가압하여 위치고정시킨다.

그 다음, 상기 제1승강부(20)를 가동하여, 상기 유도코일(11)의 내주면이 상기 주입구(35)와 상기 관통구멍(31)의 테두리(32) 주위에 위치되게 위치결정시킨다.

그 다음, 고주파전동발전기를 가동하여 유도코일(11)에서 고주파가 발생되도록 하여, 상기 테두리(32)와 상기 주입구(35)의 단부가 고주파압접되어 상기 주입구(35)가 압력관(30)에 기립상태로 고정되게 한다.

그 다음, 상기 제1 및 제2승강부(20, 50)를 원위치로 복귀시키고 나서, 상기 주입구(35)가 용접된 압력관(30)을 상기 지그(40)로부터 작업자가 빼내어 고주파용접작업을 마친다.

연질재료이고 작은 직경을 가지고 있고, 피가공물인 압력관이 중심축선과 수직으로 배치고정되어야 할 주입구를 상기 압력관에 고주파용접에 의해 고정시킬 때, 본 실시예의 고주파용접장치는 지그의 상단이 항상 냉각관에 의해 냉각되기 때문에, 고주파열에 의한 지그의 열변형이 방지되어, 고주파용접을 자동으로 수행하게 하는 것을 가능하게 한다.

10:케이스, 11:유도코일, 20:제1승강부, 12:캐리어, 30:압력관, 31:관통구멍, 32:테두리, 35:주입구, 40:지그, 41:상단, 42:오목부, 50:제2승강부, 51:가압봉, 51a:선단, 51b:확경부, 52:실린더, 53:로드, 60:베이스, 70:냉각관, 71:냉각수 유입라인, 72:냉각수 배출라인, 100:고주파용접장치

Claims (3)

1. 고주파전동발전기, 콘덴서, 및 고주파변압기를 케이스(10)에 내장하고 있고, 상기 고주파변압기에 접속된 유도코일(11)을 상기 케이스(10)으로 돌출시켜 구비하고 있는 고주파용접장치에 있어서,
   상기 케이스(10)가 탑재되어 있는 캐리어(12);
   상기 캐리어(12)에 구동적으로 접속되어 상기 캐리어(12)를 상하로 이동시키는 제1승강부(20);
   용접되어야할 피가공물인 압력관(30)을 얹어 놓기 위한 지그(40)로서, 그 상단(41)이 상기 유도코일(11) 밑에 위치되게, 베이스(60) 상에 기립 배치되어 있는 상기 지그(40);
   상기 압력관(30)에 형성된 용접될 부위인 관통구멍(31)의 테두리(32)에 임시적으로 얹어 놓여진 주입구(35)를 가압하는 가압봉(51)으로서, 상기 유도코일(11)의 중심축선과 동일한 중심축선을 갖게 배치되어 있는 상기 가압봉(51);
   상기 가압봉(51)을 상하로 이동가능하게 하는 상기 가압봉(51)에 구동적으로 접속되어 있는 제2승강부(50); 및
   상기 지그(40)의 상단(41)에 인접한 부위에 삽입관통되어 있는 냉각관(70)을 포함하고 있으며,
   상기 유도코일(11)은 그 중심축선이 수직선과 평행하게 자세를 갖도록 상기 케이스(10) 밖으로 돌출되어 있고,
   상기 가압봉(51)의 선단(51a)은 상기 주입구(35)에 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가지고 있고,
   상기 가압봉(51)에는 상기 가압봉(51)의 선단에서 기단쪽으로 일정 거리 떨어져서 확경된 확경부(51b)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파용접장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지그(40)는 전체적으로 사각기둥 형상으로 되어 있고,
   그 상단(41)은 사각뿔대 형상으로 되어 있고,
   사각뿔대 형상으로 된 상기 상단(41)의 윗면에는 상기 압력관(30)을 수용하여 지지할 수 있도록 상기 압력관(30)과 같은 곡률을 가진 오목부(42)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파용접장치.
3. 삭제

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