KR101246532B1 - 텐덤방식 전기가스 용접장치 - Google Patents

텐덤방식 전기가스 용접장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 텐덤방식 전기가스 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극 후판의 수직용접 작업시, 모재의 용접 입열 량을 최소화하여 모재의 물성을 확보할 수 있도록 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치에 관한 것이다.
양쪽으로 이격 형성되는 용접대상 모재 사이에 배치되어 모재를 용접하는 선행토치부; 및 상기 선행토치부가 배치된 모재 사이의 간격보다 넓은 간격을 갖는 동일 모재 사이에 수평방향으로 나란하게 이격 배치되어 모재를 용접하는 후행토치부;를 포함한다.

Description

텐덤방식 전기가스 용접장치{TANDEM BASED ELECTRO GAS WELDING DEVICE}
본 발명은 텐덤방식 전기가스 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극 후판의 수직용접 작업시, 모재의 용접 입열 량을 최소화하여 모재의 물성을 확보할 수 있도록 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치에 관한 것이다.
선박과 같은 용접을 필요로 하는 대형 구조물은 작은 판재를 이어 붙여서 제작된 많은 블록들을 상호 연결하는 조립작업을 필요로 하게 된다.
이러한 경우 필수적으로 상기 각각의 블록들을 모재로 한 쌍방을 향하는 수직용접작업을 필요로 하게 된다.
이러한 대형 구조물의 용접작업에는 전기에 의한 가스용접(ELECTRO GAS WELDING, 이하 EGW)이 사용되고 있다.
이러한 EGW용접은 나란히 세워진 모재 사이에 배치되어, V 형태의 용접부위를 따라 아래에서 상 방향으로 상진하며, 아크열로 용착금속과 모재를 용융시켜 용접하게 된다.
본 발명의 목적은 넓은 용접 면적에 단위시간당 공급되는 용착금속의 양을 증가시켜 용접속도를 향상시키는 텐덤방식 전기가스 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 극 후판을 수직용접작업을 하면서 모재에 전달되는 용접 입열 량을 최소화하여 모재의 물성을 확보할 수 있도록 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치를 제공하는데 그 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치는, 양쪽으로 이격 형성되는 용접대상 모재 사이에 배치되어 모재를 용접하는 선행토치부; 및 상기 선행토치부가 배치된 모재 사이의 간격보다 넓은 간격을 갖는 동일 모재 사이에 수평방향으로 나란하게 이격 배치되어 모재를 용접하는 후행토치부;를 포함한다.
이어서, 상기 후행토치부의 위빙시 수평방향 아크영역은, 상기 선행토치부의 위빙시 수평방향 아크영역 보다 넓게 형성된다.
그리고, 상기 선행토치부는, 상기 선행토치부에 전원을 공급하는 선행전원부와, 상기 선행전원부에 공급된 전원을 이용하여 와이어 피딩을 통해 모재와의 사이에서 아크를 발생시켜 비드를 형성하는 제1토치를 포함한다.
이어서, 상기 선행토치부에는, 상기 제1토치 주변에 분위기 가스를 공급하는 제1가스공급부가 더 포함된다.
또한, 상기 후행토치부는, 상기 후행토치부에 전원을 공급하는 제2전원공급장치와, 상기 제2전원공급장치에 공급된 전원을 이용하여 와이어 피딩을 통해 모재와의 사이에서 아크를 발생시켜 비드를 형성하는 제2토치를 포함한다.
이어서, 상기 후행토치부는, 단위시간당 공급되는 용착금속 량이 상기 선행토치부 보다 두 배 증가하게 된다.
특히, 상기 후행토치부는, 하나의 제2전원공급장치에 한 쌍의 와이어가 공급되고, 한 쌍의 와이어에는 각각 제2토치가 구비된다.
본 발명의 효과는 용접면적에 단위시간당 공급되는 용착금속의 양을 증가시켜 용접속도를 향상시킴으로써, 용착 효율이 증대되도록 하는 생산성 향상의 효과가 있다.
본 발명의 다른 효과는 극 후판의 수직용접작업을 하면서도 모재에 전달되는 용접 입열 량을 최소화하여 모재의 물성을 확보함으로 인해, 제품의 품질이 향상되도록 하는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치의 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치의 구성을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치는, 선박 등에 사용되는 후판과 극 후판(두께가 28 내지 80㎜인 강판)을 모재(30)로 하여 용접하게 된다.
상기 모재(30)는, 수평방향으로 간격을 갖고 이격 되면서 수직방향으로 세워지게 배치된다.
이 상태에서, 상기 모재(30) 사이를 EGW(ELECTRO GAS WELDING)를 통해 수직용접하게 된다.
도 1을 살펴보면, 용접대상인 상기 모재(30)는 양쪽으로 이격 형성되고, 상기 모재(30)를 용접하기 위해, 상기 모재(30)의 이격 된 사이에 선행토치부(100)가 배치되게 된다.
여기서, 상기 모재(30)는 상측 방향에서 하측 방향으로 경사지게 확장되는 용접영역(10)을 갖고, 상기 용접영역(10)은, 상부영역(A)과 하부영역(B)으로 구분된다.
상기 용접영역(10) 중 상부영역(A)에 위치된 상기 선행토치부(100)는, 상기 모재(30)를 용접하도록 단일 전극(120)을 구비하게 된다.
그리고, 상기 용접영역(10) 중 하부영역(B)에는, 상기 선행토치부(100)와 연동되고 상기 선행토치부(100)의 하측으로 한 쌍의 전극(220, 220')이 나란하게 이격 배치되어, 상기 모재(30)를 용접하는 후행토치부(200)가 위치된다.
결과적으로, 상호 마주보며 위치된 한 쌍의 상기 모재(30)의 이격 간격은, 수직방향으로 상기 상부영역(A)으로부터 상기 하부영역(B)으로 확장되면서 상기 용접영역(10)을 형성하게 된다.
이어서, 상기 선행토치부(100)는, 상기 단일 전극(120)에 전원을 공급하는 선행전원부(110)를 갖는다.
이어서, 상기 선행토치부(100)의 상기 선행전원부(110)로부터 공급된 전원을 이용하여 상기 단일 전극(120)은, 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생시키면서 상기 상부영역(A)을 용접하게 된다.
이러한 상기 단일 전극(120)으로는, 상기 선행전원부(110)를 통해 전원을 공급받아 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생시키면서 용착금속을 발생하는 와이어가 사용될 수 있다.
이어서, 상기 모재(30) 상기 상부영역(A)은, 와이어 공급장치인 와이어 피더(wire feeder)를 통해 연속적으로 상기 와이어를 공급받아 상기 와이어가 용융됨으로 인해 용착금속이 발생 되어 용접되게 되는 것이다.
상기 선행토치부(100)에는, 상기 단일 전극(120) 주변에 보호 가스를 공급하는 선행가스공급부(130)가 더 포함된다.
이러한, 상기 선행가스공급부(130)는, 용접 부위에 차폐가스를 공급하여 아크(ARC) 분위기를 대기로부터 차단하여 용착금속의 산화를 방지하는 기능을 수행하게 된다.
여기서, 상기 선행가스공급부(130)에서는, 보호 가스로 탄산가스(CO₂)를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 용접영역(10) 중 하부영역(B)에 위치된 상기 후행토치부(200)는, 상기 모재(30)를 용접하도록 한 쌍의 전극(220, 220')을 구비하게 된다.
이어서, 상기 후행토치부(200)는, 상기 한 쌍의 전극(220, 220)에 전원을 공급하는 후행전원부(210)를 갖는다.
이어서, 상기 후행토치부(200)의 상기 후행전원부(210)로부터 공급된 전원을 이용하여 상기 한 쌍의 전극(220, 220')은, 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생시키면서 상기 하부영역(B)을 용접하게 된다.
여기에서도, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')으로는, 상기 선행전원부(110)를 통해 전원을 공급받아 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생시키면서 용착금속을 발생하는 와이어가 사용될 수 있다.
이어서, 상기 모재(30)의 상기 하부영역(B)은, 와이어 공급장치인 와이어 피더(wire feeder)를 통해 연속적으로 상기 와이어를 공급받아 상기 와이어가 용융됨으로 인해 용착금속이 발생 되어 용접되게 되는 것이다.
상기 후행토치부(200)에는, 상기 한 쌍의 전극(220, 220') 주변에 보호 가스를 각각 공급하는 후행가스공급부(230, 230')가 더 포함된다.
이러한, 한 쌍의 상기 후행가스공급부(230, 230')는, 상기 선행가스공급부(130)와 동일한 기능을 수행하게 된다.
마찬가지로, 상기 후행가스공급부(230, 230')에서는, 보호 가스로 탄산가스(CO₂)를 사용하는 것이 바람직하다.
결과적으로, 상기 후행토치부(200)는, 하나의 상기 후행전원부(210)에서 전원을 공급받는 상기 한 쌍의 전극(220, 220')이 상기 선행토치부(100) 수직 하부에 수평방향으로 나란하게 배치되는 것이다.
그리고, 상기 후행가스공급부(230, 230')는, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')에 각각 보호가스를 제공하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치의 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 병행참조 하여, 도 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치는, 수직 하 방향으로 갈수록 용접 면적이 확대되는 형태로 형성된다.
상세하게는, 상기 용접영역(10)은, 상부영역(A)과 하부영역(B)으로 구분된다.
상기 용접영역(10) 중 상부영역(A)에 위치된 상기 선행토치부(100)는, 상기 모재(30)를 용접하도록 단일 전극(120)을 구비하게 된다.
그리고, 상기 용접영역(10) 중 하부영역(B)에는, 상기 선행토치부(100)와 연동되고 상기 선행토치부(100)의 하측으로 한 쌍의 전극(220, 220')이 나란하게 이격 배치되어, 상기 모재(30)를 용접하는 후행토치부(200)가 위치된다.
그리고, 상기 단일 전극(120)은, 선행전원부(110)에서 공급되는 전원을 이용하여 와이어 피딩을 통해 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생시켜 상기 모재(30)의 용접영역(10) 중 상기 상부영역(A)을 용접하게 된다.
이어서, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')은, 상기 후행전원부(210)에서 공급되는 전원을 이용하여 와이어 피딩을 통해 상기 모재(30)와의 사이에서 아크를 발생시켜 상기 모재(30)의 용접영역(10) 중 상기 하부영역(B)을 용접하게 된다.
특히, 상기 용접영역(10)은, 사다리꼴 또는 삼각형 형상으로 이루어진다.
이어서, 상기 용접영역(10)은, 상기 사다리꼴 또는 삼각형의 중단을 수평으로 구획하여 그 상측이 상기 상부영역(A)이 되고, 상기 상부영역(A)은, 상기 단일 전극(120)이 상기 모재(30)를 용접하는 부위가 된다.
또한, 상기 용접영역(10)은, 상기 사다리꼴 또는 삼각형의 중단을 수평으로 구획하여 그 하측이 상기 하부영역(B)이 되고, 상기 하부영역(B)은, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')이 상기 모재(30)를 용접하는 부위가 된다.
그리고, 상기 한 쌍의 전극(220, 220'은, 상기 단일 전극(120)을 기준으로 수직 하 방향으로 이격 배치되되, 양측 방향으로 동일한 거리를 두고 각각이 상호 이격되어 위치되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 단일 전극(120)과 상기 한 쌍의 전극(220, 220'은, 상호 연동 되면서 상기 용접영역(10)을 동시에 용접하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 단일 전극(120)의 위빙시 아크영역(C)과, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')의 위빙시 아크영역(D)을 확인할 수 있다.
이렇게, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')이 수평방향으로 나란하게 형성되기 때문에, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')의 위빙시 수평방향 아크영역(D)은, 상기 단일 전극(120)의 위빙시 수평방향 아크영역(C) 보다 넓게 형성되게 된다.
상기 한 쌍의 전극(220, 220')이 상기 모재(30)의 용접부위에 수평방향으로 배치되어 수평방향으로 넓은 아크영역(D)을 갖기 때문에, 용접부위에 단위시간당 공급되는 용착금속 량도 상기 단일 전극(120)의 보다 두 배 증가하게 된다.
그렇기 때문에, 상기 하부영역(B)은, 상기 상부영역(A) 보다 수평방향으로 넓은 용접면적을 갖지만, 상기 단일 전극(120)과 상기 한 쌍의 전극(220, 220')이 상호 연동 되면서 동일시간에 상기 용접영역(10)이 모두 용접될 수 있게 된다.
이어서, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')을 통해 상기 모재(30)가 용접되기 위한 용착 효율이 증대됨에 따라 용접속도 또한 향상되는 효율성 향상의 효과를 갖게 된다.
특히, 상기 모재(30)의 용접속도가 향상됨으로 인해, 상기 모재(30)의 용접에 따른 입열 량이 감소되어 상기 모재(30)의 물성 확보가 유리하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 텐덤방식 전기가스 용접장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 병행 참조하여 살펴보면, 도 2에서 언급된 바와 같이, 상기 모재(30)의 용접을 위한 용접영역(10)은, 상부영역(A)과 하부영역(B)으로 구분된다.
상기 용접영역(10) 중 상부영역(A)에 위치된 상기 선행토치부(100)는, 상기 모재(30)를 용접하도록 단일 전극(120)을 구비하게 된다.
그리고, 상기 용접영역(10) 중 하부영역(B)에는, 상기 선행토치부(100)와 연동되고 상기 선행토치부(100)의 하측으로 한 쌍의 전극(220, 220')이 나란하게 이격 배치되어, 상기 모재(30)를 용접하는 후행토치부(200)가 위치된다.
여기서, 상호 이격 형성된 상기 모재(30)의 용접부위 후면에는 용착금속이 후면방향으로 녹아떨어지는 것을 방지하기 위한 백킹재(backing)(70)가 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')은, 상기 모재(30)의 용접영역(10) 중 상기 하부영역(B)에 위치되되, 상기 단일 전극(120) 수직하부를 기준으로 좌측과 우측으로 나란하게 이격 배치하게 된다.
또한, 상기 선행토치부(100)는, 상기 선행토치부(100)에 전원을 공급하는 선행전원부(110)를 갖고, 상기 후행토치부(200)는, 상기 후행토치부(200)에 전원을 공급하는 후행전원부(210)를 갖는다.
여기서, 상기 선행토치부(100)는, 상기 선행전원부(110)로부터 전원을 공급받아 상기 단일 전극(120)이 상기 용접영역(10) 중 상부영역(A)에서 상기 모재(30)를 용접하게 된다.
그리고, 상기 후행토치부(200)는, 하나의 상기 후행전원부(210)로부터 전원을 공급받아 상기 한 쌍의 전극(220, 220')이 상기 용접영역(10) 중 하부영역(B)에서 상기 모재(30)를 용접하게 된다.
특히, 상기 단일 전극(120)은, 하나의 상기 후행전원부(210)를 통해 전원을 공급받는 상기 한 쌍의 전극(220, 220')과 연동 되어 상기 모재(30)의 상기 용접영역(10)을 동시에 용접하게 된다.
그리고, 상기 선행토치부(100)의 상기 단일 전극(120)은 상기 상부영역(A)에서 승진과 하강을 반복하며 상기 모재(30)를 용접하게 된다.
이어서, 상기 후행토치부(200)의 상기 한 쌍의 전극(220, 220') 역시 상기 하부영역(B)에서 상기 단일 전극(120)과 연동 되어 수직방향으로 승진과 하강을 반복하며 상기 모재(30)를 용접하게 된다.
이렇게, 상기 용접영역(10)을 상기 상부영역(A)과 하부영역(B)로 구분하여 상기 선행토치부(100) 및 상기 후행토치부(200)가 주행하는 용접 경로는 제어부(300)를 통해 제어하게 된다.
이러한 상기 제어부(300)는, 상기 단일 전극(120)과 상기 한 쌍의 전극(220, 220')의 위빙 동작과, 오실링 동작, 용접 속도 등을 제어하게 된다.
그리고, 상기 제어부(300)에는, 상기 제어부(300)에 전기적 신호를 인가하는 스위치부(310)가 연결형성 된다.
이러한 상기 스위치부(310)는, 기 설정된 경로에 관한 정보 또는 사용자로부터 실시간으로 지령된 용접 경로에 관한 정보를 입력받아, 상기 입력된 정보에 의해 상기 선행토치부(100) 및 상기 후행토치부(200)가 주행 되도록 상기 제어부(300)에 전기적 신호를 보내게 된다.
한편, 상기 단일 전극(120)은 상기 한 쌍의 전극(220, 220')과 연동 되어 상기 용접영역(10)을 용접하게 된다.
특히, 상기 한 쌍의 전극(220, 220')은, 상기 하부영역(B)에 수평방향으로 나란하게 형성되기 때문에, 넓은 공간의 용접속도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
결과적으로, 상기 단일 전극(120)과 상기 한 쌍의 전극(220, 220')은, 용접면적에 단위시간당 공급되는 용착금속의 양을 증가시켜 용접속도를 향상시킴으로써, 용착 효율이 증대되도록 하는 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 단일 전극(120)과 상기 한 쌍의 전극(220, 220')은, 용접부위의 용착 효율을 증대시킴은 물론, 용접속도가 향상되어 상기 모재(30)의 입열 량을 최소화할 수 있기 때문에, 물성확보가 유리해져 용접 품질을 향상시키게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
30 : 모재
70 : 백킹재
100 : 선행토치부 110 : 선행전원부
120 : 단일 전극 130 : 선행가스공급부
200 : 후행토치부 210 : 후행전원부
220, 220' : 한 쌍의 전극 230, 230' : 후행가스공급부

Claims (7)

  1. 상측에서 하측 방향으로 경사지게 확장되는 용접영역 중 상부에 위치하여 모재를 용접하도록 단일 전극을 구비하는 선행토치부 및, 상기 선행토치부와 연동되고 상기 선행토치부의 하측으로 한 쌍의 전극이 나란하게 이격 배치되어, 상기 용접영역 중 하부에 위치하여 모재를 용접하는 후행토치부를 포함하며,
    상기 한 쌍의 전극은, 상기 단일 전극을 기준으로 수직 하 방향으로 이격 배치되되, 양측 방향으로 동일한 거리를 두고 각각이 상호 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선행토치부는,
    상기 단일 전극과 모재 사이에서 아크를 발생시켜 용접이 이루어지도록, 상기 단일 전극으로 전원을 공급하는 선행전원부; 및
    상기 단일 전극 주변으로 보호 가스를 공급하는 선행가스공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 후행토치부는,
    상기 한 쌍의 전극과 모재 사이에서 아크를 발생시켜 용접이 이루어지도록, 상기 한 쌍의 전극 각각으로 전원을 공급하는 후행전원부; 및
    상기 한 쌍의 전극 주변 각각으로 보호 가스를 공급하는 후행가스공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 용접영역은,
    사다리꼴 또는 삼각형 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 용접영역을 상부 및 하부로 구분하여 상기 선행토치부 및 상기 후행토치부가 주행하는 용접 경로를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    기 설정된 용접 경로에 관한 정보 또는 사용자로부터 실시간으로 지령된 용접 경로에 관한 정보를 입력받아, 상기 입력된 정보에 의해 상기 선행토치부 및 상기 후행토치부가 주행 되도록 상기 제어부에 전기적 신호를 인가하는 스위치부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐덤방식 전기가스 용접장치.
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JPH07204854A (ja) * 1994-01-11 1995-08-08 Nippon Steel Corp 高速ガスシールドアーク溶接装置及び方法
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