KR101213316B1 - 태크 용접용 지그 및 그 지그를 이용한 용접방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가이드 롤러를 이용한 용접 심 추적 자동 용접에서 태크 용접에 의한 용접 비드의 크기로 인해 발생할 수 있는 용접선의 이탈 및 결함을 방지하고 용접 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 박판 금속 겹침 이음부의 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위한 태크 용접용 지그 및 그 지그를 이용한 용접방법에 관한 것으로, 전면 하단에 가이드부가 형성되어 있고, 전면에서 후방으로 상향경사를 갖도록 이루어져 있으며 용접 모재의 절단면을 따라 이동하면서 태크 용접을 수행할 수 있도록 하는 지그 본체와, 상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부에 형성되며 모재의 상판 및 하판 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 태크 용접부와, 상기 지그 본체의 상부에 구비되며 가압에 의하여 모재인 상판과 하판을 밀착시켜 갭을 제거하는 손잡이로 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
용접, 태크, 지그, 가이드 롤러, 심(Seam)

Description

태크 용접용 지그 및 그 지그를 이용한 용접방법 {Jig for Tack Welding and Welding Method to Use the Jig}
본 발명은 가이드 롤러를 이용한 용접 심 추적 자동 용접에서 태크 용접에 의한 용접 비드의 크기로 인하여 발생할 수 있는 용접선의 이탈 및 결함을 방지하고 용접 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 박판 금속 겹침 이음부의 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위한 태크 용접용 지그 및 그 지그를 이용한 용접방법에 관한 것이다.
일반적으로 겹침 이음부 자동용접을 위해서는 용접 심(Welding Seam)을 추적할 수 있는 장치가 필요하다. 통상적으로 레이저비전 센서를 이용하는 방법과 겹침 이음부 상판 절단면에 가이드 롤러를 접촉시키면서 용접 심을 추적하는 가이드 롤러 방법이 있다. 레이저비전 센서의 경우, 레이저 발생장치 및 이에 연동되는 이동장치 등으로 이루어져 고가인데 비해, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 가이드 롤러를 이용한 겹침 이음부 용접 추적 방법의 경우, 1~2개의 롤러만을 이용하기 때문에 저가로 다양하게 사용할 수 있다.
두께 2mm 이하의 겹침 이음부 용접의 경우, 갭이 발생할 경우, 용접 결함이 발생하기 때문에, 갭 발생을 억제하기 위해 가압 장치를 장착하거나 태크 용접을 실시해야 한다. 그러나 가압 장치의 경우, 부가적인 장치를 장착해야하므로, 캐리지 무게가 증가하여 작업자가 캐리지 이동 및 조작에 불편하고, 조작 불량시 용접 심을 탈선할 우려가 있다. 또한 가압력이 일정하지 않을 경우, 부분적으로 태크 용접을 하여야 하므로, 가압력을 유지시키는 것이 가압장치를 활용한 갭 제어 방법에서 핵심이다.
한편 태크 용접의 경우, 전체 용접선에 대해 갭이 발생하지 않기 위해서, 10~20mm 간격으로 매우 촘촘하게 용접을 해야 한다는 단점이 있으나, 추가적인 장치가 필요없는 장점이 있다. 또한 간단한 장치로 갭을 제어하기 위해 위의 두 방법을 혼용하여, 태크 용접을 한 상태에서 간단한 가압 장치로 가압하여 갭을 제어하는 방법도 활용되고 있다.
태크 용접이 되어 있는 박판 겹침 이음부에 가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding, 이하 GTAW) 및 플라즈마 아크 용접(Plasma Arc Welding, 이하 PAW) 등의 자동용접을 적용하기 위해서, 접촉식 가이드 롤러를 적용하면, 태크 용접부에 의해 용접결함 및 설계상 용입 형상의 기준을 만족시키지 못할 경우가 많다. 도 2는 태크 용접부 및 가이드 롤러를 활용한 겹침이음부 자동 용접부 비드 및 매크로 형상을 나타낸 사진이다. 도 2의 a를 보면 태크 용접부가 상판 윗부분까지 형성되어 있음을 알 수 있다. 가이드 롤러가 상판 절단면을 주행하기 때문에, 이 태크 용접부를 지나면서 가이드 롤러에서 흔들림이 발생할 수 있다. 이 흔들림이 가이드 롤러 뒤쪽에 따라오는 TIG 및 PAW 용접 토치에 영향을 주어 아크가 흔들려, 도 2의 b처럼 용접 비드에 물결이 나타나게 된다. 이 물결부의 용접부 단면 매크로 형상(도 2의 c)을 보면, 용입이 매우 얕게 되어 있어 설계상 요구하는 용입 형상에 만족하지 않는다.
따라서 이와 같은 문제점을 방지하기 위해, 태크 용접을 통해 갭을 제어하는 겹침 이음부에 접촉식 가이드 롤러를 적용하기 위해서는 태크 용접부에 대한 가이드 롤러의 흔들림을 제어하는 기술이 필요하게 된다.
본 발명의 목적은 태크 용접을 통해 갭을 제어하는 겹침 이음부에 접촉식 가이드 롤러를 적용하기 위하여 태크 용접에 따른 용접 비드를 가이드 롤러가 지나가는 높이보다 낮게 형성함으로써, 태크 용접부에 대한 가이드 롤러의 흔들림을 원천적으로 차단할 수 있도록 하는 박판 금속 겹침 이음부의 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위한 태크 용접용 지그와 그 지그를 이용한 용접방법을 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 추구하는 기술적 수단은 전면 하단에 가이드부가 형성되어 있고, 전면에서 후방으로 상향경사를 갖도록 이루어져 있으며 용접 모재의 절단면을 따라 이동하면서 태크 용접을 수행할 수 있도록 하는 지그 본체와, 상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부에 형성되며 모재의 상판 및 하판 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 태크 용접부와, 상기 지그 본체의 상부에 구비되며 가압에 의하여 모재인 상판과 하판을 밀착시켜 갭을 제거하는 손잡이로 구성되는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그를 제시한다.
본 발명은 상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부의 높이는 용접 모재의 상판 두께보다 작게 형성하여 상기 가이드부의 하단부가 용접 모재의 하판 표면에 접촉되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그를 제시한다.
본 발명은 상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부에 형성되며 모재의 상판 및 하판 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 태크 용접부의 높이는 가이드 롤러의 이동높이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그를 제시한다.
본 발명은 용접 모재의 박판 겹침 이음부에 태크 용접용 지그를 위치시키고 손잡이를 눌러 상판을 가압하여 용접 모재의 상판 및 하판을 밀착시켜 갭을 제거한 상태에서 태크 용접부에 태크 용접을 실시하는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그를 이용한 용접방법을 제시한다.
본 발명의 실시예에 따른 태크 용접용 지그를 적용하면 가이드 롤러의 흔들림 현상이 발생하지 않기 때문에 용접 비드에 물결현상이 발생하지 않아 설계상 요구하는 용입 형상의 기준을 만족하는 균일한 용접부 품질을 얻을 수 있고, 이로 인해 수정용접부가 발생하지 않기 때문에 수정용접에 따른 시수 절감 효과도 발생한다.
또한, 간단하게 태크 용접을 할 수 있기 때문에 태크 용접의 시수 절감 및 용접사의 피로도를 감소시키는 효과도 얻을 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 가이드 롤러의 주행에 영향을 받지 않도록 하는 태크 용접의 기술적 개념을 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러 용접 심 추 적 자동 용접을 위한 태크 용접용 지그의 구성상태를 예시한 모식도이다.
본 발명에 의한 태크 용접용 지그의 본체(10)에는 전면 하단에 가이드부(11)가 형성된다. 상기 지그 본체(10)는 전방에서 후방으로 상향경사(e)를 갖도록 이루어져 후술하는 손잡이를 통해 상기 지그 본체(10)로 전달되는 가압력이 앞쪽, 즉 용접 모재의 상판(20) 절단면 쪽으로 집중할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 지그 본체(10)의 전면 하단에 구비된 가이드부(11)의 높이(a)는 용접 모재의 상판(20) 두께보다 작게 형성함으로써 상기 가이드부(11)의 하단부가 용접 모재의 하판(30) 표면에 접촉되어 지그의 이동을 구속하는 것을 방지하는데, 구체적으로는 상기 지그 본체(10)의 전면 하단에 하방으로 돌출되는 형태로 구비되는 가이드부(11)의 높이(a)는 용접 모재의 상판 두께보다 0.3mm 정도 작게 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 지그 본체(10)의 전면 하단에 구비된 상기 가이드부(11)의 일정한 위치에는 용접 토치(도시하지 않음)에 의하여 용접 모재의 상판 및 하판(20)(30) 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 태크 용접부(12)가 하부개방형의 홈의 형태로 구비되는데, 상기 태크 용접부(12)의 높이(c)는 가이드 롤러의 이동높이보다 낮게 형성하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 용접 모재 상판 두께의 1/2 이하로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 지그 본체(10)의 전면 하단에 구비된 가이드부(11)에 형성되며 용접 토치에 의하여 용접 모재의 상판 및 하판 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 상기 태크 용접부(12)는 바람직한 실시예에 있어서는 용접 모재의 상판 절단면을 커버하는 두께(b)는 1.5mm, 태크 용접부의 높이를 결정하는 높이(c)는 용접 모재의 상판 두께의 1/2, 태크 용접부의 길이(d)는 2mm로 구성하고 있는데, 이러한 태크 용접부(12)의 두께(b)와 높이(c) 및 길이(d)는 결코, 상기 실시예에 한정하는 것이 아니고 선택되는 용접 모재의 겹침이음부의 두께에 따라 그 수치를 조절하여 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 지그 본체(10)의 상부에는 가압에 의하여 용접 모재인 상판(20)과 하판(30) 사이의 갭을 제거하는 손잡이(13)가 구비되는데, 상기 손잡이(13)는 한쪽으로는 손잡이(13)를 눌러 상판(20)을 가압시켜, 상판 및 하판(20)(30) 사이에 형성된 갭을 제거한 후에, 용접 토치와 용접 모재에 적정량의 용접 전류를 공급하여 태크 용접을 할 수 있도록 하는 한편, 용접 모재에 상기 지그 본체(10)의 탈부착을 용이하게 하는 기능을 수행한다.
한편, 전면 하단에 가이드부(11)가 형성되어 있고, 전방에서 후방으로 상향경사를 갖도록 이루어져 용접 모재의 절단면을 따라 이동하면서 태크 용접을 수행할 수 있도록 하는 상기 지그 본체(10)는 용접 아크에 의하여 상기 지그 본체(10)가 녹지 않도록 하기 위하여 열전도도가 좋은 구리합금의 재질로 형성하는 것이 가장 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위한 태크 용접용 지그에 관한 도면으로, (a)는 태크 용접용 지그의 설치 상태를 예시한 도면이고, (b)는 종래기술에 의한 태크 용접부와 본 발명에 의한 태크 용접부의 크기를 비교한 도면이다. 그리고, (c)는 본 발명의 실시예에 따른 태크 용접용 지그에 의하여 용접한 용접비드를 예시한 도면이고, (d)는 본 발명의 실시예에 의 한 태크용접용 지그를 생산현장에 적용한 상태를 예시한 도면이다.
본 발명은 용접 모재의 박판 겹침 이음부에 태크 용접용 지그를 위치시키고 손잡이(13)를 눌러 상판(20)을 가압하여 용접 모재의 상판 및 하판(20)(30)을 최대한 밀착시켜 갭을 제거한 상태에서 태크 용접부(12)에 위치하는 용접 토치와 용접 모재에 적정량의 용접 전류를 공급하여 태크 용접을 실시하게 된다. 이때, 상기 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위한 태크 용접용 지그를 이용한 용접은 바람직한 실시예에 있어서는 티그 용접을 적용하거나 플라즈마 용접을 선택적으로 적용할 수 있다.
더불어, 상기 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위한 태크 용접용 지그를 이용한 용접은 겹침 이음부의 상판 모재가 0.5-2.0mm의 두께를 가진 겹침 이음부에 적용하는 것이 바람직하고, 상기 태크 용접부가 위치한 용접 모재의 박판 겹침 이음부에 태크 용접에 의하여 형성되는 용접 비드는 상판 두께의 1/2 이하로 형성하는 것이 가장 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 태크 용접용 지그를 적용하면 가이드 롤러의 흔들림이 발생하지 않기 때문에 용접 비드에 물결현상이 발생하지 않아 설계상 요구하는 용입 형상의 기준을 만족하는 균일한 용접부의 품질을 얻을 수 있고, 이로 인해 수정용접부가 발생하지 않기 때문에 수정용접에 따른 시수 절감 효과도 발생한다.
또한, 간단하게 태크 용접을 할 수 있기 때문에 태크 용접에 따른 시수 절감 및 용접사의 피로도를 감소시키는 효과도 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래기술에 의한 가이드 롤러를 이용한 겹침이음부 용접 심 추적장치의 사진
도 2는 종래기술에 의한 태크 용접부 및 가이드 롤러를 이용한 겹침이음부 자동용접의 비드 및 메크로 형상을 예시한 도면
도 3은 가이드 롤러의 주행에 영향을 받지 않도록 하는 태크 용접의 기술적 개념을 예시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러 용접심 추적 자동 용접을 위한 태크용접용 지그의 구성상태를 예시한 모식도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가이드 롤러 용접심 추적 자동 용접을 위한 태크용접용 지그에 관한 도면으로, (a)는 태크 용접용 지그의 설치 상태를 예시한 도면, (b)는 종래기술에 의한 태크 용접부와 본 발명에 의한 태크 용접부의 크기를 비교한 도면, (c)는 본 발명의 실시예에 따른 태크 용접용 지그에 의하여 용접한 용접비드를 예시한 도면, (d)는 본 발명의 실시예에 의한 태크용접용 지그를 생산현장에 적용한 상태를 예시한 도면
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
10: 지그 본체 11: 가이드부
12: 태크 용접부 13: 손잡이
20: 상판 30: 하판

Claims (10)

  1. 전면 하단에 가이드부가 형성되어 있고, 전면에서 후방으로 상향경사를 갖도록 이루어져 있으며 용접 모재의 절단면을 따라 이동하면서 태크 용접을 수행할 수 있도록 하는 지그 본체와, 상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부에 형성되며 모재의 상판 및 하판 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 태크 용접부와, 상기 지그 본체의 상부에 구비되며 가압에 의하여 모재인 상판과 하판을 밀착시켜 갭을 제거하는 손잡이로 구성되고,
    상기 태크 용접부가 위치한 용접 모재의 박판 겹침 이음부에 태크 용접에 의하여 형성되는 용접 비드는 상판 두께의 1/2 이하로 형성되고 길이는 2.00mm로 되고
    상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부의 높이는 용접 모재의 상판 두께보다 작게 형성하여 상기 가이드부의 하단부가 용접 모재의 하판 표면에 접촉되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부의 높이는 용접 모재의 상판 두께보다 0.3mm 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부에 형성되며 모재의 상판 및하판 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 태크 용접부의 높이는 가이드 롤러의 이동높이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지그 본체의 전면 하단에 구비된 가이드부에 형성되며 모재의 상판 및 하판 접합부에 용접 비드를 형성할 수 있도록 하는 태크 용접부는 용접 모재의 상판 절단면을 커버하는 두께는 1.5mm, 태크 용접부의 높이를 결정하는 높이는 용접 모재의 상판 두께의 1/2, 태크 용접부의 길이는 2mm로 구성되는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그.
  6. 청구항 1에 있어서,
    전면 하단에 가이드부가 형성되어 있고, 전방에서 후방으로 상향경사를 갖도록 이루어져 있으며 용접 모재의 절단면을 따라 이동하면서 태크 용접을 수행할 수 있도록 하는 지그 본체는 열전도도가 좋은 순동 및 동합금의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그.
  7. 용접 모재의 박판 겹침 이음부에 태크 용접용 지그를 위치시키고 손잡이를 눌러 상판을 가압하여 용접 모재의 상판 및 하판을 밀착시켜 갭을 제거한 상태에서 태크 용접부에 태크 용접을 실시하고, 상기 태크 용접부가 위치한 용접 모재의 박판 겹침 이음부에 태크 용접에 의하여 형성되는 용접 비드는 상판 두께의 1/2 이하로 형성되고 길이는 2.00mm로 되는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그를 이용한 용접방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 태크 용접용 지그를 이용한 용접은 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위해 겹침이음부의 상판 모재 두께가 0.5-2.0mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그를 이용한 용접방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 태크 용접용 지그를 이용한 용접은 가이드 롤러 용접 심 추적 자동 용접을 위해 티그용접 또는 플라즈마 용접 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태크 용접용 지그를 이용한 용접방법.
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