KR101263830B1 - 탄소강 재질의 벤딩롤 용접장치 및 그 동작방법 - Google Patents

탄소강 재질의 벤딩롤 용접장치 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관을 용접하는 장치에 있어서, 레일(rail)을 포함하며 세로 방향으로 형성되는 레일부와, 상기 레일부에 장착되어 상하 이동이 가능한 케리지(carriage)와, 상기 케리지의 상부에 위치하며, 벤딩롤 외관 용접 시 토치(torch)의 위빙(weaving)을 제어하는 위버(weaver)와, 상기 위버의 상부에 위치하며, 포함된 토치의 벤딩롤 외관 용접 시 용접전류/전압/인치 조정을 제어하는 토치 조절부와, 상기 케리지 또는 위버 측면에 위치하며, 벤딩롤 외관 용접 시 토치와 동당금(cooper shoe)의 설치 각도 및 상하/전후좌우 위치를 조절하는 조절부와, 상기 조절부 내에 위치하며, 토치가 장착되는 제1클램프(clamp) 및 상기 조절부 내에 위치하며, 동당금을 가압 용융하는 제2클램프로 구성하는 것을 특징으로 하는 용접장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

Description

탄소강 재질의 벤딩롤 용접장치 및 그 동작방법{Welding equipment and its operation method}
본 발명은 용접장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll)을 제작하는 과정에서 외관 용접을 자동으로 수행하는 용접장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관 제작 과정은 판형의 재료를 벤딩(bending) 전 열처리하는 단계와, 열처리된 재료를 벤딩하는 단계와, 벤딩된 외관 재료의 용접 부분을 개선하는 기계가공 단계와, 기계가공된 용접부를 용접하는 단계 및 용접후 열처리(풀림 및 뜨임) 단계와 용접된 부분의 기공 및 크랙을 확인하는 검사 단계로 이루어진다.
여기에서, 종래 용접 단계에서는 작업자가 수동용접 토치를 사용하여 용접부에 다층 용접을 실시 하였다.
하지만, 이러한 다층 용접은 도 1에 도시된 바와 같이 고도의 숙련된 작업자가 용접부를 여러 겹으로 용접을 실시해야 함으로 시간이 오래 걸리며, 장시간 연속적 작업으로 인한 작업자가 쉽게 피로감을 느낄 수 있는 문제점이 있었다.
그리고, 다층용접의 단점으로 인해 용접부의 기공 및 크랙 발생 확률이 높아질 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 용접사의 기량에 따른 생산성 및 결함발생률이 현저히 차이가 나는 문제점이 있다.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탄소강 재질로 제작된 벤딩롤 외관의 용접부를 설치된 레일을 따라 이동하면서 자동으로 용접할 수 있는 용접장치 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.
상기한 종래 문제점을 해결하고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관 용접장치는 레일(rail)을 포함하며 세로 방향으로 형성되는 레일부와; 상기 레일부에 장착되어 상하 이동이 가능한 케리지(carriage)와; 상기 케리지의 상부에 위치하며, 벤딩롤 외관(용접부재) 용접 시 토치(torch)의 위빙(weaving)을 제어하는 위버(weaver)와; 상기 위버의 상부에 위치하며, 포함된 토치의 벤딩롤 외관 용접 시 용접전류/전압/인치 조정을 제어하는 토치 조절부와; 상기 케리지 또는 위버 측면에 위치하며, 벤딩롤 외관 용접 시 토치와 동당금(cooper shoe)의 설치 각도 및 상하/전후좌우 위치를 조절하는 조절부와; 상기 조절부 내에 위치하며, 토치가 장착되는 제1클램프(clamp); 및 상기 조절부 내 제1클램프 하부에 위치하며, 동당금을 가압 용융하는 제2클램프;로 구성하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 레일부는 용접부재 일측에 부착 가능한 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케리지는 후면에 상기 레일부의 좌우측과 결합되도록 한 쌍으로 형성되며 다수의 슬라이딩 롤러(sliding roller)를 구비하는 슬라이딩 롤러 블록(sliding roller block)과, 측면에 형성되며 슬라이딩 롤러 블록의 폭을 조절하는 스크류 핸들과, 후면 일측에 레일과 맞물려 형성되며 케리지의 상하 움직임을 제어하는 피니온 기어(pinion gear)과, 내부에 피니온 기어와 연동되는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 케리지는 전면부에 용접 중 아크 전압을 나타내는 전압계 및 전류계와, 용접 전압/전류, 동당금의 높이, 케리지 속도, 용접 시작/정지, 전원 온/오프를 조절하는 스위치부와, 케리지의 자동 운전 상태 시 점등되는 램프로 구성된 조작반을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케리지는 외부에 분리 형성되고 동당금과 연결된 냉각파이프, 냉각수 순환펌프 및 냉각수탱크로 구성되어 동당금을 냉각시키는 수냉식 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관 용접장치의 동작방법은 상기 용접장치 케이스를 외부 접지 시킨 후 전원을 연결하는 1단계; 상기 용접장치의 냉각장치 내 냉각수 점검과, 토치를 제1클램프에 동당금을 제2클램프에 장착하는 2단계; 상기 용접장치를 용접부재(벤딩롤 외관)에 근접시킨 후 케리지를 용접 시작점으로 이동시키는 3단계; 상기 동당금 및 토치를 조절부를 통해 각도/위치조절 후 용접부재 후면에 이면부재(ceramic backing)을 장착하는 4단계; 상기 케리지의 레일부 상 이동속도, 위버의 토치 위빙 범위, 토치 조절부의 용접전류/전압 및 냉각장치의 냉각수 순환(동당금~냉각수탱크)을 셋팅(setting)하는 5단계; 상기 용접부재의 용접을 시작하는 6단계; 상기 용접부재의 용접이 마무리 되면 용접장치를 용접부재로부터 이격시킨 후 냉각시키는 7단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 2단계의 제2클램프는 16~23kgf 범위내에서 동당금을 가압 용융하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3단계는 용접장치의 레일부를 고정부재를 통해 용접부재 일측에 장착 후 레일부 상에 케리지, 위버, 토치 조절부, 조절부 순으로 조립하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 5단계에서 위버는 1~70mm 범위내에서 토치를 위빙하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 5단계의 냉각장치는 3~10 liter/min의 유량 범위내에서 냉각수를 순환시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접장치 및 그 동작방법은 용접부재(탄소강 재질의 벤딩롤 외관) 일측에 레일부를 장착한 후 레일부 상에서 이동 가능한 케리지, 토치를 위빙하는 위버, 토치의 용접전류/전압/인치를 제어하는 토치 조절부 및 토치와 동당금의 위치(각도, 상하, 전후, 좌우)를 조절하는 조절부를 구성하여 용접부를 자동으로 용접할 수 있다.
도 1은 종래 용접 방법을 통해 용접된 용접부재의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용접장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 용접장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 다른 용접장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 용접장치를 통해 용접된 부분의 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 용접장치의 동작방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 용접장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 용접장치의 측면도이며, 도 4는 본 발명에 다른 용접장치의 저면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 용접장치를 통해 용접된 부분의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관 용접장치(100)는 레일부(200), 케리지(300), 위버(400), 토치 조절부(500) 및 조절부(600)로 구성된다.
여기에서, 레일부(200)는 세로 방향으로 형성되며, 측면 일 측에 형성되는 레일(rail, 210)과, 벤딩롤 외관(이하, 용접부재, 10) 용접부 일측과 결합하는 고정부재(220)를 더 포함한다.
케리지(carriage, 300)는 레일부(200)에 장착되어 상하 이동이 가능하며, 후면에 레일부(200)의 좌우측과 결합되도록 한 쌍으로 형성되며 다수의 슬라이딩 롤러(sliding roller, 321)를 구비하는 슬라이딩 롤러 블록(sliding roller block, 320)과, 측면에 형성되며 슬라이딩 롤러 블록(320)의 폭을 조절하는 스크류 핸들(330)과, 후면 일측에 레일(210)과 맞물려 형성되며 케리지(300)의 상하 움직임을 제어하는 피니온 기어(pinion gear, 340)과, 내부에 피니온 기어(340)와 연동되는 모터(미도시)를 포함한다.
이때, 케리지(300)는 전면부에 용접 중 아크 전압을 나타내는 전압계 및 전류계와, 용접 전압/전류, 동당금의 높이, 케리지(300) 속도, 용접 시작/정지, 전원 온/오프를 조절하는 스위치부와, 케리지(300)의 자동 운전 상태 시 점등되는 램프로 구성된 조작반(310)을 더 포함한다.
또한, 케리지(300)는 외부에 분리 형성되고 동당금과 연결된 냉각파이프와, 냉각수 순환펌프 및 냉각수탱크로 구성되어 동당금을 냉각시키는 수냉식 냉각장치(미도시)를 더 포함한다.
위버(weaver, 400)는 케리지(300)의 상부에 위치하며, 용접부재(10) 용접 시 토치(torch, 510)의 위빙(weaving)을 제어한다.
이때, 위버(400)는 전면에 위빙을 제어하는 위버 조작부(410)를 더 포함하며, 토치(510)를 1~70mm 범위내에서 위빙하는 것이 바람직하다.
토치 조절부(500)는 위버(400)의 상부에 위치하며, 포함된 토치(510)의 용접부재(10) 용접 시 용접전류 및 전압, 인치 조정을 제어한다.
조절부(600)는 케리지(300) 또는 위버(400) 측면에 위치하며, 용접부재(10) 용접 시 토치(510)와 동당금(cooper shoe)의 설치 각도 및 상하, 전후좌우 위치를 조절한다.
이때, 조절부(600)는 내부에 위치하며, 토치(510)가 장착되는 제1클램프(610)와, 제1클램프(610) 측면에 위치하며 토치(510)의 전후 위치를 조정하는 토치 전후 조정 손잡이(611)와, 토치 전후 조정 손잡이(611)의 상부에 위치하며 토치(510)의 좌우 위치를 조정하는 토치 좌우 조절 손잡이(612)를 포함한다.
또한, 조절부(600)는 제1클램프(610)와 토치 전후 조정 손잡이(611) 사이에 토치(510)의 각도를 조절하는 토치 각도 조절 손잡이(613)를 추가 구성하는 것이 가능하다.
그리고, 조절부(600)는 제1클램프(610) 하부에 위치하며 동당금을 가압 용융하는 제2클램프(620)와, 제2클램프(620) 후방에 위치하며 동당금의 가압을 조절하는 동당금 가압 조절 손잡이(621)와, 제2클램프(620) 측면에 위치하며 동당금의 좌우 위치를 조절하는 동당금 좌우 조절 손잡이(622)를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접장치의 동작방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 용접장치의 동작방법을 나타낸 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관 용접장치(100)의 동작방법은 용접장치(100) 케이스를 외부 접지 시킨 후 전원을 연결하는 1단계(S110), 용접장치(100)의 냉각장치 내 냉각수 점검과, 토치(510)를 제1클램프(610)에 동당금을 제2클램프(620)에 장착하는 2단계(S120), 용접장치(100)를 용접부재(벤딩롤 외관, 10)에 근접시킨 후 케리지(300)를 용접 시작점으로 이동시키는 3단계(S130), 동당금 및 토치(510)를 조절부(600)를 통해 각도/위치조절 후 용접부재 후면에 이면부재(ceramic backing)을 장착하는 4단계(S140), 케리지(300)의 레일부(200) 상 이동속도, 위버(400)의 토치(510) 위빙 범위, 토치 조절부(500)의 용접전류/전압 및 냉각장치의 냉각수 순환(동당금~냉각수탱크)을 셋팅(setting)하는 5단계(S150), 용접부재(10)의 용접을 시작하는 6단계(S160) 및 용접부재(10)의 용접이 마무리 되면 용접장치(100)를 용접부재(10)로부터 이격시킨 후 냉각시키는 7단계(S170)로 이루어진다.
여기에서, 2단계(S120)의 제2클램프(620)는 16~23kgf 범위내에서 동당금을 가압 용융한다.
또한, 3단계(S130)는 용접장치(100)의 레일부(200)를 고정부재(220)를 통해 용접부재(10) 일측에 장착 후 레일부(200) 상에 케리지(300), 위버(400), 토치 조절부(500), 조절부(600) 순으로 조립한다.
그리고, 5단계(S150)에서 위버(400)는 1~70mm 범위내에서 토치(510)를 위빙하며, 냉각장치는 3~10 liter/min의 유량 범위내에서 냉각수를 순환시킨다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접장치(100) 및 그 동작방법은 용접부재(벤딩롤 외관, 10) 일측에 레일부(200)를 장착한 후 레일부(200) 상에서 이동 가능한 케리지(300), 토치(510)를 위빙하는 위버(400), 토치(510)의 용접전류/전압/인치를 제어하는 토치 조절부(500) 및 토치(510)와 동당금의 위치(각도, 상하, 전후, 좌우)를 조절하는 조절부(600)를 구성하여 용접부를 자동으로 용접할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 용접부재 100 : 용접장치
200 : 레일부 210 : 레일
220 : 고정부재 300 : 케리지
310 : 조작반 320 : 슬라이딩 롤러 블록
321 : 슬라이딩 롤러 330 : 스크류핸들
340 : 피니온기어 400 : 위버
410 : 위버 조작부 500 : 토치 조절부
510 : 토치 600 : 조절부
610 : 제1클램프 611 : 토치 전후 조정 손잡이
612 : 토치 좌우 조절 손잡이 613 : 토치 각도 조절 손잡이
620 : 제2클램프 621 : 동당금 가압 조절 손잡이
622 : 동당금 좌우 조절 손잡이

Claims (10)

  1. 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관 용접장치에 있어서,
    레일(rail)을 포함하며 세로 방향으로 형성되는 레일부와;
    상기 레일부에 장착되어 상하 이동이 가능한 케리지(carriage)와;
    상기 케리지의 상부에 위치하며, 벤딩롤 외관(용접부재) 용접 시 토치(torch)의 위빙(weaving)을 제어하는 위버(weaver)와;
    상기 위버의 상부에 위치하며, 포함된 토치의 벤딩롤 외관 용접 시 용접전류/전압/인치 조정을 제어하는 토치 조절부와;
    상기 케리지 또는 위버 측면에 위치하며, 벤딩롤 외관 용접 시 토치와 동당금(cooper shoe)의 설치 각도 및 상하/전후좌우 위치를 조절하는 조절부와;
    상기 조절부 내에 위치하며, 토치가 장착되는 제1클램프(clamp); 및
    상기 조절부 내 제1클램프 하부에 위치하며, 동당금을 가압 용융하는 제2클램프;로 구성하되,
    상기 케리지는,
    후면에 상기 레일부의 좌우측과 결합되도록 한 쌍으로 형성되며 다수의 슬라이딩 롤러(sliding roller)를 구비하는 슬라이딩 롤러 블록(sliding roller block)과, 측면에 형성되며 슬라이딩 롤러 블록의 폭을 조절하는 스크류 핸들과, 후면 일측에 레일과 맞물려 형성되며 케리지의 상하 움직임을 제어하는 피니온 기어(pinion gear)과, 내부에 피니온 기어와 연동되는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레일부는 용접부재 일측에 부착 가능한 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 케리지는 전면부에 용접 중 아크 전압을 나타내는 전압계 및 전류계와, 용접 전압/전류, 동당금의 높이, 케리지 속도, 용접 시작/정지, 전원 온/오프를 조절하는 스위치부와, 케리지의 자동 운전 상태 시 점등되는 램프로 구성된 조작반을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 케리지는 외부에 분리 형성되고 동당금과 연결된 냉각파이프, 냉각수 순환펌프 및 냉각수탱크로 구성되어 동당금을 냉각시키는 수냉식 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치.
  6. 탄소강 재질의 벤딩롤(Bending roll) 외관 용접장치의 동작방법에 있어서,
    상기 용접장치 케이스를 외부 접지 시킨 후 전원을 연결하는 1단계;
    상기 용접장치의 냉각장치 내 냉각수 점검과, 토치를 제1클램프에 동당금을 제2클램프에 장착하는 2단계;
    상기 용접장치를 용접부재(벤딩롤 외관)에 근접시킨 후 케리지를 용접 시작점으로 이동시키는 3단계;
    상기 동당금 및 토치를 조절부를 통해 각도/위치조절 후 용접부재 후면에 이면부재(ceramic backing)을 장착하는 4단계;
    상기 케리지의 레일부 상 이동속도, 위버의 토치 위빙 범위, 토치 조절부의 용접전류/전압 및 냉각장치의 냉각수 순환(동당금~냉각수탱크)을 셋팅(setting)하는 5단계;
    상기 용접부재의 용접을 시작하는 6단계;
    상기 용접부재의 용접이 마무리 되면 용접장치를 용접부재로부터 이격시킨 후 냉각시키는 7단계;로 이루어지되,
    상기 3단계는 용접장치의 레일부를 고정부재를 통해 용접부재 일측에 장착 후 레일부 상에 케리지, 위버, 토치 조절부, 조절부 순으로 조립하는 것을 특징으로 하는 용접장치의 동작방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 2단계의 제2클램프는 16~23kgf 범위내에서 동당금을 가압 용융하는 것을 특징으로 하는 용접장치의 동작방법.
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 5단계에서 위버는 1~70mm 범위내에서 토치를 위빙하는 것을 특징으로 하는 용접장치의 동작방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 5단계의 냉각장치는 3~10 liter/min의 유량 범위내에서 냉각수를 순환시키는 것을 특징으로 하는 용접장치의 동작방법.
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KR100767157B1 (ko) * 2006-09-26 2007-10-15 현대중공업 주식회사 일렉트로 가스 용접기법을 이용한 입향자세 곡면부 블록맞대기 이음부 자동용접장치

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