KR101273169B1

KR101273169B1 - 플라즈마 주판 판계 자동용접장치

Info

Publication number: KR101273169B1
Application number: KR1020060060183A
Authority: KR
Inventors: 문현준; 권봉재
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2013-06-14
Also published as: KR20080001819A

Abstract

본 발명은 주판 판계 자동용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 와이어가 공급되는 플라즈마 용접토치와 가스메탈 용접토치가 복합적으로 구성된 용접장치를 구성하여 플라즈마 용접에 의해 한번의 공정으로 이면비드를 형성시켜 용접을 완료하도록 하는 플라즈마 주판 판계 자동용접장치에 관한 것이다.

상기 주판 판계 자동용접장치는 주판의 맞대기 용접을 위한 플라즈마 용접에 대한 판계 자동용접장치에 있어서, 바퀴를 구비하고 주행레일(100)을 따라 이동 가능하도록 양측에 설치된 대차(101,102); 상기 대차(101)의 상면에 설치되어 플라즈마 및 일반 용접기능을 수행하는 플라즈마 용접기(103)와 가스메탈 용접기(104); 상기 대차(101)의 반대편 대차(102) 상면에 설치되어 본 장치의 제어를 담당하는 제어반(105); 상기 양측의 대차(101,102)를 연결하는 구조를 하되 레일(111)을 구비하여 장치의 헤드부(200)가 이동 가능하도록 하는 거더(110); 상기 거더(110)에 설치되어 헤드부(200)를 전후로 구동시키기 위한 헤드 전후 구동모터(201)와 상기 헤드 전후 구동모터(201)에 의해 상기 레일(111)을 따라 이동하는 캐리지(202); 상기 캐리지(202)에 결합하여 설치되어 헤드부(200)를 좌우로 이동시키기 위한 헤드 좌우 이동 슬라이드(210)와 상기 헤드 좌우 이동 슬라이드(210)를 구동시키기 위한 헤드 좌우 구동모터(211); 상기 캐리지(202)에 결합하여 설치되어 토치부를 상하로 이동시키기 위한 상하 이동 슬라이드(220)와 상기 상하 이동 슬라이드(220)를 구동시키기 위한 헤드 상하 구동모터(221); 상기 토치부에 와이어를 공급해주기 위하여 캐리지(202)의 상부에 설치되는 와이어릴(230)을 포함하여 구성된다.

판계 용접, 플라즈마 용접, 자동용접장치, 주판 용접, 맞대기 용접

Description

플라즈마 주판 판계 자동용접장치{Plasma automatic welding machine for butt welding to panel plate}

도 1 은 본 발명이 적용되는 부재 형상도,

도 2 는 본 발명에 따른 주요 용접 개선 형상도,

도 3 은 본 발명의 플라즈마 주판 판계 자동용접장치도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 주행레일 (101,102) : 대차

(103) : 플라즈마 용접기 (104) : 가스메탈 용접기

(105) : 제어반 (110) : 거더

(111) : 레일 (200) : 헤드부

(201) : 헤드 전후 구동모터 (202) : 캐리지

(210) : 헤드 좌우 이동 슬라이드 (211) : 헤드 좌우 구동모터

(220) : 헤드 상하 이동 슬라이드 (221) : 헤드 상하 구동모터

(230) : 와이어릴 (231) : 레이저 변위센서

(240) : 플라즈마 용접토치 (241) : 가스메탈 용접토치

일반적으로 플라즈마를 이용한 용접은 높은 열원을 사용하여 국부적인 열 영향을 끼침으로 인해, 다른 일반 용접과는 달리 용접속도가 빠르고 열영향부가 좁아 변형과 조직의 성질변화가 적다는 이점이 있다. 그러나 플라즈마의 아크 특성상 토치의 높이에 민감하며, 아크를 안정화시키기 위해서는 토치높이가 일정하게 유지되는 것이 요구된다.

산업계 전반에서는 두께가 두꺼운 후판이 사용되고 있다. 조선을 비롯하여 압력용기 제작 등 이외에도 다양한 구조물 제작에 많이 이용되고 있고, 두께가 얇은 박판 역시 구조물 제작에 많이 사용되고 있다. 특히 여객선이나 함정의 경우, 외판은 무게의 경감을 위하여 박판을 사용하고 있으며, 부재의 접합에 역시 용접이 적용되고 있다.

일반적으로 주판이 판계 맞대기 용접은 두께가 약 20mm 이하인 경우에는 I 개선, 그 이상인 경우는 Y 개선으로 잠호용접(SAW)을 실시하고 있다. 용접은 전면 을 잠호용접 2전극(DC+AC) 또는 3전극(DC+AC+AC)로 용접하고, 부재를 뒤집어 이면을 잠호용접하여 구조물을 제작하고 있다. 그러나 부재의 두께 약 10mm 이하 박판의 경우는 이러한 다전극 방식의 잠호용접으로 맞대기 용접하기에는 입열량이 커서 부재의 변형이 문제시 되고 있다. 이를 보완하는 용접기법으로 현재 레이저를 이용한 하이브리드 용접법 등이 적용되고 있으나, 레이저 장비 사용에 따른 고비용이 소요된다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 박판의 맞대기 용접에 있어서 주로 문제가 되고 있는 변형을 방지하면서 주판을 용접할 수 있는 플라즈마 주판 판계 자동용접장치를 제공하고자 하며, 별도의 와이어가 공급되는 플라즈마 용접토치와 가스메탈 용접토치를 복합적으로 구성된 용접장치를 구성하여 플라즈마 용접에 의해 한번의 공정으로 이면비드를 형성시켜 용접을 완료함에 따라 작업 공정의 생략에 따른 생산성의 향상과 양호한 용접품질이 유지되는 저비용 고능률의 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바퀴를 구비하고 주행레일(100)을 따라 이동 가능하도록 양측에 설치된 대차(101,102); 상기 대차(101)의 상면에 설치되어 플라즈마 및 일반 용접기능을 수행하는 플라즈마 용접기(103)와 일반 용접 기(104); 상기 대차(101)의 반대편 대차(102) 상면에 설치되어 본 장치의 제어를 담당하는 제어반(105); 상기 양측의 대차(101,102)를 연결하는 구조를 하되 레일(111)을 구비하여 장치의 헤드부(200)가 이동 가능하도록 하는 거더(110); 상기 거더(110)에 설치되어 헤드부(200)를 전후로 구동시키기 위한 헤드 전후 구동모터(201)와 상기 헤드 전후 구동모터(201)에 의해 상기 레일(111)을 따라 이동하는 캐리지(202); 상기 캐리지(202)에 결합하여 설치되어 헤드부(200)를 좌우로 이동시키기 위한 헤드 좌우 이동 슬라이드(210)와 상기 헤드 좌우 이동 슬라이드(210)를 구동시키기 위한 헤드 좌우 구동모터(211); 상기 캐리지(202)에 결합하여 설치되어 토치부를 상하로 이동시키기 위한 상하 이동 슬라이드(220)와 상기 상하 이동 슬라이드(220)를 구동시키기 위한 헤드 상하 구동모터(221); 상기 토치부에 와이어를 공급해주기 위하여 캐리지(202)의 상부에 설치되는 와이어릴(230)을 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 부재 형상도로 본 발명에 의해 주로 용접되는 주판을 나타내고 있으며, 두개의 판의 접합은 맞대기 용접에 의하여 제작된다. 도 2 는 본 발명에 따른 주요 용접 개선 형상도로 플라즈마 용접기법을 적용하여 용접할 수 있는 개선형상을 나타내고 있다. 일반적으로 (a)의 I 개선은 부재의 두께가 얇은 박판에 적용할 수 있으며, (b)의 Y 개선은 부재의 두께가 두꺼워 플라즈마 용접으로는 이면비드까지 형성시킬 수 없는 경우에 부재를 개선 가공하여 용접하는 개선형상이다. 루트부를 용접할 수 있는 두께는 용접기 출력과 관계가 있으며, 일반적으로 5mm 내외에서 결정되어 개선 가공되고 있다.

도 3 은 본 발명의 플라즈마 주판 판계 자동용접장치도이다. 본 장치에는 일측 대차(101) 상부에 두 개의 용접기인 플라즈마 용접기(103)와 가스메탈 용접기(104)가 탑재되어 있고 반대편 대차(102) 위에는 본 장치의 제어를 담당하고 있는 제어반(105)이 탑재되어 있다. 본 장치의 거더(110) 상부에 구비된 레일(111)을 따라 설치된 캐리지(202)가 헤드 전후 구동 모터(201)에 의해 이동하면서 용접하는 방식으로 되어 있다.

캐리지(202)에 설치된 헤드 좌우 이동 슬라이드(210)에 헤드 상하 이동 슬라이드(220)가 결합되어 있는 구조로, 헤드 좌우 구동모터(211)에 의해 헤드부(200)가 좌우로 움직이게 되고, 헤드 상하 구동모터(221)에 의해 토치부가 상하 구동을 하게 된다. 헤드상하, 좌우 구동은 리니어 가이드와 볼 스크류 방식에 의해 움직이는 구조로 되어 있다. 헤드 상하 이동 슬라이드(220)의 측면에는 주판의 높낮이에 따라 토치의 높이를 검출하기 위한 레이저 변위센서(231)가 설치되어 있으며, 용접중에는 실시간으로 주판의 높이를 검출하여 플라즈마 용접토치(240)와 가스메탈 용접토치(241)의 높이가 헤드 상하구동 모터(221)에 의해 자동으로 조정된다. 또한 캐리지(202)의 상부에는 각 용접토치에 와이어를 공급해주는 와이어릴(230)이 별도로 설치되어 있어 와이어를 공급해주며, 개선형상에 따라 용접방법은 플라즈마 용접, 와이어가 공급되는 플라즈마 용접, 플라즈마 용접과 부가적으로 개스 메탈 아크 용접(GMAW)이거나 플러스 코어드 아크 용접(FCAW)중의 하나를 복합적으로 구성하여 용접하는 방법 등이 적용된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 주판 판계 자동용접장치는 판과 판을 이어주는 맞대기 용접에 있어서 플라즈마 용접을 적용함으로서 부재를 전면용접 후, 회전시켜 이면비드를 용접하는 것 없이 한번의 용접공정으로 이면비드를 생성시켜 용접작업을 빠르게 수행함으로서 작업공정을 단축하고 생산성을 비약적으로 향상시키는 효과가 있다.

Claims

주판의 맞대기 용접을 위한 플라즈마 자동용접장치에 있어서,

바퀴를 구비하고 주행레일(100)을 따라 이동 가능하도록 양측에 설치된 대차(101,102);

상기 대차(101)의 상면에 설치되어 플라즈마 및 가스 메탈 용접기능을 수행하는 플라즈마 용접기(103)와 가스메탈 용접기(104);

상기 대차(101)의 반대편 대차(102) 상면에 설치되어 본 장치의 제어를 담당하는 제어반(105);

상기 양측의 대차(101,102)를 연결하는 구조를 하되 레일(111)을 구비하여 장치의 헤드부(200)가 이동 가능하도록 하는 거더(110);

상기 거더(110)에 설치되어 헤드부(200)를 전후로 구동시키기 위한 헤드 전후 구동모터(201)와 상기 헤드 전후 구동모터(201)에 의해 상기 레일(111)을 따라 이동하는 캐리지(202);

상기 캐리지(202)에 결합하여 설치되어 헤드부(200)를 좌우로 이동시키기 위한 헤드 좌우 이동 슬라이드(210)와 상기 헤드 좌우 이동 슬라이드(210)를 구동 시키기 위한 헤드 좌우 구동모터(211);

상기 캐리지(202)에 결합하여 설치되어 토치부를 상하로 이동시키기 위한 상하 이동 슬라이드(220)와 상기 상하 이동 슬라이드(220)를 구동시키기 위한 헤드 상하 구동모터(221);

상기 토치부에 와이어를 공급해주기 위하여 캐리지(202)의 상부에 설치되는 와이어릴(230);

상기 헤드 상하 이동 슬라이드(220)의 측면에 주판의 높낮이에 따라 토치의 높이를 검출하기 위해 구비되는 레이저 변위센서(231);

상기 헤드 상하 이동 슬라이드(220)의 하단 일측에 구비되는 플라즈마 용접토치(240) 및 상기 헤드 상하 이동 슬라이드(220)의 하단 타측에 구비되는 가스메탈 용접토치(241);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 주판 판계 자동용접장치.
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