KR101253839B1 - 일렉트로 가스 아크 용접 장치 - Google Patents

일렉트로 가스 아크 용접 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어 송급에 문제가 발생했을 때도, 와이어의 꼬임으로 바로 이어지지 않는 레벨러를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 달성하기 위하여 장치 바디; 장치 바디 내부에 수용되어 와이어를 가압함과 동시에 가압되는 와이어를 덮는 복수의 레벨 롤러 쌍; 및 각 레벨 롤러 쌍 사이 및 장치 바디와 레벨 롤러 쌍 사이의 와이어를 가이드하는 와이어 포위 수단을 포함하는 레벨러 및 이러한 레벨러가 비전극 와이어 송급 장치에 장착된 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공한다.

Description

일렉트로 가스 아크 용접 장치{Wire Leveler and Electro Gas Arc Welding Machine with it}
본 발명은 와이어가 포위되어 외부로 돌출되지 않는 와이어 레벨러에 대한 것으로, 구체적으로는 포위 수단 및 레벨 롤러에 의해서 와이어를 포위하여, 와이어 송급에 문제가 생긴 경우에도 와이어의 돌출이 발생하지 않게 하는 와이어 레벨러 및 이를 포함하는 가스 아크 용접 장치에 대한 것이다.
탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 방법은 최근 조선에서 요구되고 있는 판두께 50mm 이상의 극후물 강재의 용접 생산성을 높이기 위하여 개발되어 적용되고 있는 용접 방법이다. 특히 80mm 두께의 강재를 통상의 용접 방법으로 용접하는 때에, 플럭스 코어드 아크 용접의 경우는 80~90 패스의 다층 용접이 되어야 하고, 싱글 일렉트로 가스 아크 용접의 경우에도 2 패스의 용접이 되어야 하기 때문에, 용접 생산성이 요구되는 조선소에서는 극후물 강재를 1 패스로 용접할 수 있는 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접을 적용하는 것이 바람직하다.
그러나 판두께 80mm 정도의 극후물재를 1 패스로 용접하기 위하여는 500kJ/cm 이상의 대입열 용접이 되어야 하고, 용접 입열이 증가하면 용접부에 조대한 조직이 얻어져 이로 인하여 충격 인성의 저하가 필연적으로 발생한다. 따라서, 이러한 대입열 용접에서 용접부의 충격 인성을 확보하기 위하여 대입열용 강재나 이를 위한 대입열 용접재료가 개발되어 적용되고 있다.
이에, 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접의 대입열을 낮추기 위하여, 전극 와이어(W1, W3)에 비전극 와이어(W2, W4)를 공급하는 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치가 제시되었다.
도 1 에는 이러한 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치가 도시되어 있다. 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접은 주로 이산화탄소(60)를 보호 가스로 이용하고, 2개의 전극 와이어용 토치(10, 20)의 전극 와이어(W1, W3)로 아크를 발생시키고, 이 아크 열로 전극 와이어용 토치(10, 20)의 전극 와이어(W1, W3), 비전극 와이어용 토치(15, 25)의 비전극 와이어(W2, W4)와 피용접재(30)를 용융시켜 용접이 이루어지게 하는 방식이다. 피용접재(30)의 전면에는 수냉식 동담금(40)을, 배면에는 고정식 백킹재(50)를 설치하고, 공급되는 전극 와이어(W1, W3)와 피용접재(30) 사이에 발생하는 아크를 통하여, 비전극 와이어(W2, W4)를 함께 용융시켜, 용융 금속(32)을 형성하고 일정량의 용융 금속이 형성되면 와이어용 토치(10, 15, 20, 25)를 탑재한 용접 케리지 본체(200; 도 2 참조)를 통하여 자동으로 주행하는 고능률 용접 방식이다.
도 2 에는 위와 같은 용접 장치의 개략도가 도시되어 있다. 도 2 에서 보이듯이, 용접 장치의 전극 및 비전극 와이어용 토치(10, 15, 20, 25)는 용접 케리지 본체(200)에 의해 고정되며, 용접 토치(10, 15, 20, 25)를 오실레이션 및 주행시킨다. 각 전극 및 비전극 와이어용 토치(10, 15, 20, 25)로 공급되는 와이어(W1, W2, W3, W4)는 각각의 와이어 송급장치(90a~90d)가 배치되어 있다.
이러한, 와이어 송급 장치(90a~90d)에서 와이어는 와이어 릴에 의해 감겨 공급되기 때문에, 와이어의 직진성을 향상시키기 위한 레벨러(95)가 각 와이어 송급 장치(90a~90d)와 본체 사이에 배치된다.
도 3 에는 레벨러(95)가 설치된 와이어 송급 장치(90b)가 도시되어 있다. 도 3 에서 보이듯이, 와이어 송급 장치(90b)는 와이어 저장부(91)와 케이스(92)를 포함하며, 와이어가 배출되는 배출구(93)가 레벨러(95)에 연결되어 있다. 와이어 릴에 감겨 있던 와이어(W2)는 레벨러(95)의 장치 바디 내부로 공급되며, 레벨 롤러(97a~97c)를 통과하면서 직진성을 부여받으며, 콘듀이트 케이블(98)을 통하여 본체로 공급된다. 레벨러(95)에서 레벨 롤러(97a~97c)는 와이어(W2)를 상하 방향으로 번갈아 가압함으로써, 와이어(W2)의 직진성을 높여주게 된다. 또한, 레벨러(95)에는 레벨 롤러(97a~97c)를 가압 정도를 조절하는 조절 수단(96)이 설치된다.
도 3 에서 보이는 바와 같이 레벨러(95)에서 일면이 개방되어 있을 뿐만 아니라, 레벨 롤러(97a~97c)는 일면에서 가압하기 때문에 타면으로는 개방되어 있어서, 와이어 용융이 원활하지 않은 경우 와이어(W2)는 도 3 에 도시된 바와 같이 레벨러(95)에서 꼬이게 되며, 이러한 경우 용접은 중단될 뿐만 아니라, 와이어(W2)를 제거하는 것이 자체가 곤란하여 와이어(W2)를 절단하여 새롭게 공급해야 하는 등 용접 작업성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 위와 같이, 와이어 송급에 문제가 발생했을 때도, 고장으로 바로 이어지지 않는 레벨러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 직진성을 강화하면서도, 와이어가 외부에 개방되지 않은 레벨러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전극 와이어에 비하여 불안정한 비전극 와이어의 송급을 보완할 수 있는 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같다.
본 발명은 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치; 선단에 비전극 와이어가 장착되며, 상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 의해서 발생된 아크로 비전극 와이어를 공급하는 비전극 와이어용 토치; 및 상기 전극 와이어용 토치 및 비전극 와이어용 토치로 와이어를 공급하며, 와이어 레벨러가 장착된 와이어 송급장치를 포함하는 가스 아크 용접 장치에서, 상기 와이어 레벨러는 장치 바디; 장치 바디 내부에 수용되어 와이어를 가압함과 동시에 가압되는 와이어를 덮는 복수의 레벨 롤러; 및 상기 레벨 롤러의 사이 및 장치 바디와 레벨 롤러 사이의 와이어를 포위하는 와이어 포위 수단을 포함하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공한다.
또, 와이어 레벨러의 각 레벨 롤러는 와이어를 직접 가압하는 와이어 가압부;와 와이어를 덮도록 와이어 가압부의 양측에 설치되는 커버 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 와이어 레벨러의 각 레벨 롤러는 와이어를 직접 가압하는 와이어 가압부가 만곡형으로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 와이어 레벨러의 상기 복수의 레벨 롤러는 복수의 레벨 롤러 쌍을 형성하며, 상기 레벨 롤러 쌍은 와이어의 진행 방향으로 배열되며, 와이어의 진행 방향에 수직한 방향으로 일체로 이동되어 와이어를 가압할 수 있다.
또, 상기 와이어 레벨러의 상기 와이어 포위 수단은 상기 와이어 가압부의 폭보다 작은 직경을 가져서 상기 와이어 커버 부재에 일부가 덮일 수 있다.
이 때, 상기 와이어 레벨러는 상기 비전극 와이어를 공급하는 와이어 송급 장치에 장착되어 있는 것이 바람직하다.
위와 같은 구성을 통하여, 본 발명은 와이어의 송급이 불안정하더라도 레벨러에서 와이어의 꼬임이 발생하지 않으면서도 와이어 릴에 감겨 있는 와이어에 직진성을 부여하는 레벨러를 포함하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서 와이어 송급 문제를 방지하는 것이 가능하다.
도 1 에는 종래의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치가 도시되어 있다.
도 2 에는 종래의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 개략도가 도시되어 있다.
도 3 에는 도 2 의 와이어 공급 장치에 장착되는 레벨러가 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 레벨러의 정면도가 도시되어 있다.
도 5 에는 본 발명의 레벨러의 사용 상태도가 도시되어 있다.
도 6 에는 도 5 의 레벨러의 A-A에서 본 단면도가 도시되어 있다.
도 7 에는 도 5 의 레벨러의 B-B에서 본 단면도가 도시되어 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서, 레벨러(100)의 구성을 제외하고는 종래의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치와 동일하므로, 본 발명에서는 레벨러를 중심으로 설명하도록 한다.
또한, 종래 기술과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하도록 한다.
도 4 에는 본 발명에 따른 레벨러(100)의 정면도가 도시되어 있다. 본 발명의 레벨러(100)는 장치 바디(101)와 이 장치 바디(101) 내부에 배치되며 서로 마주보게 배치된 레벨 롤러(140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b) 및 마주보는 레벨 롤러(140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b) 사이, 및 레벨 롤러(140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b)와 장치 바디(101) 사이에 배치된 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)을 포함한다. 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)은 와이어를 안내할 뿐만 아니라 와이어의 꼬임을 방지하도록 와이어 보다 큰 내경을 가진 금속제 관형 부재로 본 실시예에서는 형성되어 있으나, 동일한 기능을 달성할 수 있다면 다른 부재를 사용할 수 있다.
레벨 롤러(140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b)와 장치 바디(101) 사이에 배치된 와이어 포위 수단(103, 108) 중 와이어 포위 수단(103)은 와이어 송급 장치(90b; 도 2 참조)와 연결되어 있으며, 와이어 송급 장치(90b)에서 공급되는 와이어(W2)가 유입된다. 한편, 와이어 포위 수단(108)은 레벨러(100)와 콘듀이트 케이블를 연결하며, 레벨러(100)를 통과한 와이어(W2)가 유출된다.
레벨러(100) 내부에서 레벨 롤러(140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b)는 2개씩 마주보게 배치된다. 즉, 도 4 에서 보이듯이, 레벨 롤러(140a, 140b)는 서로 쌍을 이루며 마주본다. 레벨 롤러(140a, 140b)는 와이어(W2)의 노출을 막는 커버 부재(141a, 141b)와 와이어(W2)를 가압하는 와이어 가압부(142a, 142b) 및 롤러 축(143a, 143b)로 이루어져 있다. 와이어 가압부(142a, 142b)를 사이에 두고 두 커버 부재(141a, 141b)가 배치된다. 롤러 축(143a, 143b)은 장치 바디(101)를 관통하여 연결부재(170; 도 7 참조)와 일체로 형성되어 있으며, 그에 따라서, 레벨 롤러(140a, 140b)는 조절 수단(130)의 조작에 따라서 함께 상하 방향으로 이동될 수 있다.
레벨 롤러(150a, 150b) 및 레벨 롤러(160a, 160b)는 상술한 레벨 롤러(140a, 140b)와 동일한 구성으로 되어 있으며, 레벨 롤러(140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b)는 마주보는 2개가 쌍으로 이동되므로, 레벨 롤러 쌍이라고 한다.
레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b)의 와이어 가압부(142a, 142b) 사이에 와이어(W2)가 통과하므로, 레벨 롤러 쌍의 와이어 가압부(142a, 142b)사이의 거리는 와이어(W2)의 폭보다 크게 형성되어야 한다.
한편, 커버 부재(141a, 141b)는 와이어 가압부(142a, 142b)보다 큰 직경을 가져서 와이어 가압부(142a, 142b)를 지나가는 와이어(W2)가 레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b) 사이로 빠져나오는 것을 방지한다.
와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)은 와이어(W2)의 직경보다 큰 직경을 가지는 관형상으로 장치 바디(101)에 고정된다. 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)은 경질의 재질로 형성된다. 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)에서 레벨 롤러 쌍을 향한 면(104, 111, 112, 121, 122, 107)은 레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b)과 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)사이에서도 와이어(W2)가 빠져나갈 수 없도록 레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b) 사이의 공간부에 대응되는 형상으로 형성된다. 또한, 와이어 포위 수단의 면(104, 111, 112, 121, 122, 107)은 레벨 롤러(140a, 140b)의 와이어 가압부(142a, 142b)와는 거리를 두고 있으며, 그에 따라서 레벨 롤러(140a, 140b)는 상하 방향으로 움직일 수 있다.
또한, 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)은 레벨 롤러(140a, 140b)의 와이어 가압부(142a, 142b)의 폭에 대응되는 직경을 가져서, 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)은 레벨 롤러(140a, 140b)의 커버 부재(141a, 141b) 사이로 들어갈 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 커버 부재(141a, 141b)를 통하여 레벨 롤러(140a, 140b)를 통과하는 와이어가 레벨 롤러(140a, 140b) 바깥쪽으로 나오는 것을 방지하는 것으로 설명하고 있으나, 레벨 롤러(140a, 140b)의 와이어 가압부(142a, 142b)의 면 형상이 만곡형 혹은 홈형으로 형성되어 커버 부재(141a, 141b)와 동일한 작용을 하도록 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 레벨러(100)에는 각 레벨 롤러 쌍을 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 조절 수단(130, 131, 132)이 각각 배치되어 있어서, 사용자는 레벨러(100)의 조절 수단(103, 131, 132)을 가지고 레벨러(100)의 와이어(W2) 가압 정도를 조절할 수 있다.
도 5 에는 본 발명의 레벨러(100)가 작동되는 상태도가 도시되어 있다.
도 5 에서 레벨 롤러 쌍(140a~b, 160a~b)은 도 4 의 레벨 롤러 쌍에 비하여상측으로 이동되어 있으며, 그에 따라서, 와이어 가압부(142b)는 와이어(W2)를 상측으로 가압한다. 이와 반대로 레벨 롤러 쌍(150a~b)은 도 4 의 레벨 롤러 쌍에 비하여 하측으로 이동되어 있으며, 그에 따라서 레벨 롤러 쌍(150a~b)은 와이어(W2)를 하측으로 가압한다.
이렇게 본 발명의 레벨러(100)는 와이어(W2)를 상-하-상으로 가압하여, 권취되어 있던 와이어(W2)에 직진성을 부여한다.
본 발명에서 레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b)은 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)의 면(104, 111, 112, 121, 122, 107)에 닿을 때까지 이동될 수 있으므로, 와이어 포위 수단의 면(104, 111, 112, 121, 122, 107)의 형상에 따라서, 레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b)의 이동 가능 거리가 결정된다.
도 6 에는 도 5 의 A-A선에서 본 단면도가 도시되어 있다. 도 6 에서 보이듯이, 와이어(W2)는 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)과 레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b)사이로 지나간다. 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)과 레벨 롤러 쌍(140a~b, 150a~b, 160a~b)사이의 공간 및 와이어 포위 수단(103, 108, 110, 120)과 와이어(W2)사이의 공간은 와이어(W2)의 직경에 비하여 좁으므로, 와이어(W2)는 와이어(W2)의 용융이 원활하지 않음에도, 와이어의 계속적인 공급이 있다고 하더라도 레벨러(100) 외부로 빠져 나가거나 와이어 공급 경로를 이탈하지 않을 수 있다.
한편, 도 7 에는 도 5 의 B-B선에서 본 단면도가 도시되어 있다. 도 7 에서 보이듯이, 와이어(W2)는 와이어 포위 수단(103, 110) 사이의 레벨 롤러(140a, 140b)에서 상방으로 가압되고 있으며, 이 때도, 와이어(W2)는 상하 방향으로는 와이어 가압부(142a, 142b)가 좌우 방향으로는 커버 부재(141a, 141b)가 배치되어, 와이어(W2)가 외부로 빠져나가지 못하게 잡아준다.
또한, 레벨 롤러(140a, 140b)의 롤러 축(143a, 143b)은 연결 부재(170)으로 일체로 연결되어 있어서, 함께 움직이게 되며, 이 연결 부재(170)는 일단부(172)가 조절 수단(130)에 연결되어, 조절 수단(130)을 동작시킴으로써, 롤러 축(143a, 143b)과 함께 움직일 수 있다.
조절 수단(130)은 장치 바디(101)에 연결된 돌출부(174)에 나사부 (175)를 통하여 연결되며, 연결 부재(170)의 일단부(172)는 나사부(175)가 회전 가능하게 고정되어 있어서, 조절 수단(130)을 회전시킴으로써, 연결 부재(170) 및 그에 연결된 롤러 출(143a, 143b)이 함께 상승할 수 있다.
이와 같은 구성은 다른 레벨 롤러 쌍(150a~b, 160a~b)에도 동일하게 적용되어 있으며, 이와 다른 조절 수단, 예를 들면 나사부(175)를 사용하지 않고 조절 수단(130)이 직접 상승 혹은 하강할 수 있으며, 돌출부(174)에서는 조절 수단을 고정하는 수단이 부가되어, 조절 수단(130)과 연결 부재(170)가 일체로 움직이게 할 수도 있다.
본 발명의 레벨러(100)는 도 2 의 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서 본체(200)와 와이어 송급장치(90b, 90d) 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 와이어 송급 장치(90b, 90d)는 비전극 와이어(W2, W4)를 비전극 와이어용 토치(15, 25)에 공급하는 장치로서, 아크를 발생시키는 전극 와이어용 토치(10, 20)와는 달리 비전극 와이어(W2, W4)는 전극 와이어(W1, W3)에 의해서 발생된 아크 내부로 공급되기 때문에, 직진성이 더욱 필요할 뿐만 아니라, 와이서 송급 문제 역시 빈번하다.
특히, 본 발명의 레벨러(100)가 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 콘듀이트 케이블과 와이어 송급장치(90b, 90d) 사이에 배치되는 경우, 아크 불안으로 인한 순간적인 비전극 와이어(W2, W4) 송급의 문제가 생기더라도 레벨러(100)에서 와이어(W2, W4)가 엉킬 위험이 제거된다.
아크가 안정되어 와이어의 용융이 정상상태로 넘어가게 되면, 다시 와이어의 송급이 원활해지므로, 레벨러(100)에서 와이어의 엉킴 문제만 없다면, 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치는 지속적으로 용접을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 비전극 와이어 공급 장치에 본 발명의 레벨러(100)를 장착함으로써, 가스 아크 용접에서 와이어 꼬임으로 인한 불량 감소 및 용접 작업성을 향상 시킬 수 있다.
100: 레벨러 101:장치 바디
103, 108, 110, 120: 와이어 포위수단 130, 131, 132: 조절 수단
140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b: 레벨 롤러
141a, 141b, 151b, 161b: 커버 부재 142a, 142b: 와이어 가압부
143a, 143b: 롤러 축 170: 연결 부재
200: 용접 케리지 본체

Claims (6)

  1. 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치;
    선단에 비전극 와이어가 장착되며, 상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 의해서 발생된 아크로 비전극 와이어를 공급하는 비전극 와이어용 토치; 및
    상기 전극 와이어용 토치 및 비전극 와이어용 토치로 와이어를 공급하며, 와이어 레벨러가 장착된 와이어 송급장치를 포함하며,
    상기 와이어 레벨러는,
    장치 바디; 장치 바디 내부에 수용되어 와이어를 가압함과 동시에 가압되는 와이어를 덮는 복수의 레벨 롤러; 및 상기 레벨 롤러의 사이 및 장치 바디와 레벨 롤러 사이의 와이어를 포위하는 와이어 포위 수단을 포함하며,
    상기 와이어 레벨러의 각 레벨 롤러는 와이어를 직접 가압하는 와이어 가압부;와 와이어를 덮도록 와이어 가압부의 양측에 설치되는 커버 부재;를 포함하고,
    상기 와이어 레벨러의 상기 복수의 레벨 롤러는 복수의 레벨 롤러 쌍을 형성하며,
    상기 레벨 롤러 쌍은 와이어의 진행 방향으로 배열되며, 상기 레벨 롤러 쌍의 롤러 축은 연결부재로 일체로 연결되며, 상기 연결부재는 조절 수단에 연결되어 와이어의 진행 방향에 수직한 방향으로 일체로 이동되어 와이어를 가압하며,
    상기 와이어 레벨러의 상기 와이어 포위 수단은 상기 와이어 가압부의 폭보다 작은 직경을 가져서 상기 와이어 커버 부재에 일부가 덮이는 일렉트로 가스 아크 용접 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 레벨러의 각 레벨 롤러는 와이어를 직접 가압하는 와이어 가압부가 만곡형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 레벨러는 상기 비전극 와이어를 공급하는 와이어 송급 장치에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치.
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