KR101282349B1

KR101282349B1 - 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치

Info

Publication number: KR101282349B1
Application number: KR1020120017322A
Authority: KR
Inventors: 강남현; 박철호; 이태우
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-07-04

Abstract

본 발명은 전극(3)의 앞측에서 롤러(22)가 모재(1)에 구르도록 함으로써, 모재(1)의 이음부 표면의 상태를 개선하여 안정된 용접분위기가 형성되도록 한 후, 바로 플라즈마 아크 용접이 이루어지도록 하여 용접 품질을 높이도록 하는 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)를 제공한다. 그리고, 박판(1)을 용접제품과 대응되도록 성형하는 과정에서 박판(1)의 상측에서 이음부(1')를 중심으로 양측에서 대칭되게 클램프(90)가 지지되도록 하고, 박판(1)의 하측에서 백 플레이트(92)가 이음부(1')를 지지하도록 한 후, 전극(3)의 앞측에서 박판(1)의 이음부(1')의 표면에 롤러(22)가 접촉되어 이동되도록 하는 용접 가이딩 장치(10)를 사용하여 플라즈마 아크 용접이 이루어지도록 함으로써, 박판으로 형성되는 용접제품을 효과적으로 용접할 수 있는 방법을 제공한다.

Description

맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치{WELDING GUIDING APPARATUS FOR BUTT WELDING}

본 발명은 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 플라즈마 아크 용접으로 박판 재료의 용접시 모재표면의 조도 및 불순물 버(burr)를 제거하여 안정된 용접 분위기를 만들어 줌으로써 용접품질을 높이도록 하는 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에 관한 것이다.

플라즈마 용접은 고도로 전리된 가스체의 아크인 플라즈마를 이용하여 탄소강, 합금강, 스테인리스강, 구리합금, 니켈합금 및 티타늄 합금 등의 용접이 가능하도록 한다. 이와 같은 플라즈마 용접은 가공재를 "+"의 전극으로 하는 플라즈마 아크 용접과 노즐을 "+"의 전극으로 하는 플라즈마 제트로 구분된다.

이때, 플라즈마 아크 용접은 고온 고전압의 플라즈마가 두 모재를 용융시켜 용접하는 방법이다. 박판 재료에 있어서 모재 표면의 높낮이, 불순물, 모재와 아크(arc)간의 거리 등 용접시에 고려해야 할 사항들이 많다. 많은 변수들 때문에 박판 재료의 플라즈마 용접은 용접 결함이 많이 발생한다. 특히 미용접 길이, 용락의 경우 현장 대량 생산 라인에 치명적인 손실(Loss)을 발생할 수 있다.

기존 맞대기 용접으로 박판 재료(0.5t)를 플라즈마 아크 용접하는데 용락 및 미용접 등의 많은 용접 결함이 발생하고 있다. 이러한 문제를 용접 속도, 전류, 고정력(Clamping force) 등의 용접 공정 제어로써 해결하기 위해 노력해 왔다. 하지만 공정 외의 용접성을 우수하게 하는 방안은 전무하다.

예컨대, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0999948호 "아르곤 가스를 이용한 Ｆｅ-36%Ｎｉ 합금 랩이음부의플라즈마 아크 용융용접방법 및 그 장치"는 고온의 플라즈마 아크 발생을 위한 플라즈마 가스는 불활성 가스이며 전극봉 보호를 하고 아크 착화성이 우수한 아르곤(Ar)가스를 사용하고, 보호가스로는 플라즈마 아크의 온도 및 비드 퍼짐성 향상과 표면 비드 산화를 저하시키는 Ar+7～15%H₂를 사용함으로써, 용접시 용접속도 증가 (분당 80∼150cm)에 따른 생산성을 향상시키고 전극봉과 수냉 노즐의 소모 저하 및 안정적인 아크 점화를 가능하게 함은 물론,용접 표면 비드의 산화와 오염도 또한 저하시킬수 있도록 하는 액화천연가스운반선의 화물격납용기에 사용하는 아르곤 가스를 이용한 Fe-36%Ni 합금 랩이음부의 플라즈마 아크 용융용접방법과 그 장치를 제안하고 있는데, 이와 같은 방법은 모재의 표면상태가 나쁜 경우 효과적으로 대응하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0092129호 "주행 용접 장치"는 주행부; 주행부의 주행 방향을 가이드하도록 주행부에 설치된 가이드 롤러; 주행부에 설치되는 용접토치; 및 주행부 및 용접토치 사이에 개재된 토치 조절부를 포함하여, 자동으로 용접라인을 따라 이동하며 고품질의 용접을 수행할 수 있도록 하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 이와 같은 용접장치는 평편한 주행이 가능한 곳에서 적용가능할 뿐만아니라 모재 표면의 상태를 개선하여 용접품질이 높이도록 하는 기술은 다루고 있지 않는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 플라즈마 아크 용접시 모재 표면의 조도 및 불순물 버(burr)로 인해 발생되는 용접불량을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 형태의 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 박판으로 제조되는 원통관과 같이 박판 재료의 용접시 모재 표면의 조도, 높낮이, 불순물, 버(burr), 모재와 아크(arc)간의 거리 등으로 인해 미용접 길이, 용락 등의 용접불량을 효과적으로 방지하여 안정된 용접 분위기를 만들어 줌으로써 용접품질을 높이도록 하는 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에 있어서, 프레임(12)과; 상기 프레임(12)에 용접진행방향에 평행하게 설치되는 가이드 바(14)와; 상기 가이드 바(14)상에서 이동가능하도록 결합되는 이송 블록(16) 및; 상기 이송 블록(16)에 결합되어 모재(1)의 용접을 위한 전극(3)이 결합되는 노즐(2)을 지지하고, 용접진행방향으로 상기 전극(3)과 평행하게 배치되되 용접시 상기 전극(3)의 앞측에 위치되어 상기 모재(1)의 표면에 접촉하여 이동되는 롤러(22)를 갖는 롤링 유니트(20)를 포함하되; 상기 롤링 유니트(20)는 상기 노즐(2)이 고정되도록 하고, 용접진행방향으로 상기 노즐(2)의 앞측에서 수평면(24a)과 수직면(24b)에 의해 상기 수평면(24a)의 아래로 유격공간(25)이 형성되도록 하는 고정 브라켓(24)과, 하단에 상기 롤러(22)가 회전가능하도록 결합되고, 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a) 및 수직면(24b)과 대응되는 수평면(32a) 및 수직면(32b)이 형성되어 상기 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)에서 상하방향으로 이동가능하도록 상기 고정 브라켓(24)에 결합되는 롤러 브라켓(32) 및, 상기 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)내에서 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)과 상기 롤러 브라켓(32)의 수평면(32a) 사이에 설치되는 스프링(36)을 구비하여, 상기 롤러 브라켓(32)은 상기 스프링(36)에 의해 작용되는 탄성력에 의해 하방향으로 밀리어 상기 롤러(22)가 상기 모재(1)에 밀착되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에서 상기 롤링 유니트(20)는 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)의 상하방향으로 이동가능하게 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)에 결합되는 조절구(34) 및, 상기 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)내에서 상기 스프링(36)의 상단을 받치도록 설치되어 상기 조절구(34)에 결합됨으로써, 상기 조절구(34)에 의해 상하방향으로 이동되는 받침구(35b)를 더 구비하여, 상기 스프링(36)의 압축정도를 조절할 수 있다.

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본 발명에 의한 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에 따르면, 전극(3)의 바로 앞에 롤러(22)가 위치되어 모재(1)의 표면에 접촉하여 이동되므로, 플라즈마 아크 용접시 모재(1) 표면의 조도 및 불순물 버(burr)로 인해 발생되는 용접불량을 효과적으로 방지할 수 있다. 특히, 박판으로 제조되는 원통관과 같이 박판 재료의 용접시 모재 표면의 조도, 높낮이, 불순물, 버(burr), 모재와 아크(arc)간의 거리 등으로 인해 발생되는 미용접 길이, 용락 등의 용접불량을 효과적으로 방지하여 안정된 용접 분위기를 만들어 줌으로써 용접품질을 높이도록 한다. 또한, 롤링 유니트(20)에서 노즐(2)을 고정하고, 그 앞측에 롤러(22)를 지지하고 조절하는 구성요소가 설치되도록 하므로, 노즐(2) 주위의 복잡함을 방지하여 전극(3)의 교환이 편리하게 하고, 유지보수의 편리함을 제공한다. 또한, 스프링(36)으로부터 부여되는 탄성력의 조절이 가능하므로, 모재(1)의 상태에 따라 롤러(22)가 밀착되는 정도를 조절할 수 있어 작업환경의 변화에 용이하게 대응할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 기술사상에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치의 정면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치의 측면도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에서 롤링 유니트를 상세히 설명하기 위한 분해 사시도;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에서 롤링 유니트가 결합된 상태를 보여주는 사시도;
도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 사용한 원통관의 용접방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1은 본 발명의 기술사상에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 1의 (a)는 용접진행방향에 대하여 노즐(2)과 롤러(22)가 평행하게 배치된 방향(정면)에서 보여주는 도면이고, 도 1의 (b)는 용접진행방향에 대하여 노즐(2)과 롤러(22)가 수직되게 배치된 방향(우측면)에서 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 전극(3)의 앞측에서 롤러(22)가 모재(1)에 구르도록(rolling) 함으로써 모재(1)의 이음부 표면의 상태{표면 조도의 향상 및 버(burr)의 제거}를 개선하여 안정된 용접분위기가 형성되도록 한 후 바로 플라즈마 아크 용접이 이루어지도록 하여 용접 품질을 높이도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 모재(1)의 용접을 위한 전극(3)이 결합되는 노즐(2)에 근접되어 설치되는 롤링 유니트(20)를 구비한다. 이때, 롤링 유니트(20)는 용접진행방향으로 전극(3)과 평행하게 배치되고, 용접시 전극(3)의 앞측에 위치되어 모재(1)의 표면에 접촉하여 이동되는 롤러(22)를 갖는다. 여기서, 롤러(22)는 스테인리스 스틸, 폴리 우레탄 등 다양한 소재가 적용될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 플라즈마 아크 용접시 롤러(22)가 용접선상을 따라 전극(3)을 선행하는 특징을 갖는다. 즉, 본 발명에서 롤러(22)는 용접 이음부를 기계적으로 누르면서(밟으면서) 토치를 선행함으로써, 모재(1)의 표면특성을 개선하게 되는 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 기술적 특징은 박판 소재를 맞대기 용접하여 형성되는 원통관과 같은 제품의 제조시 매우 유용하게 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 도 1의 (a)에서 보인 화살표와 같이 롤러(22)가 모재(1)의 방향으로 강제적인 밀착이 이루어지도록 하여 모재(1)에 밀착되는 정도가 조절되도록 할 수 있을 것이다. 즉, 롤러(22)가 모재(1)의 표면으로 작용되는 탄성력에 의해 모재(1)에 밀착되어 이동되도록 함으로써, 적용되는 탄성력의 조절을 통해 롤러(22)가 모재(1)에 밀착되는 정도를 제어할 수 있게 되는 것이다. 이는 모재(1)의 재질, 두께, 표면 상태 등에 따라 롤러(22)의 선행이동에 따른 조건을 조절할 수 있도록 하여 더욱 최적화된 용접환경을 조성할 수 있도록 한다.

플라즈마 아크 용접에 있어서 모재의 버(burr)가 표면의 요철을 발생하게 하여 용접 결함을 발생시킨다. 그리고, 맞대기 용접을 하기 위해 작업자가 자동 시스템(Auto system)이 아닌 수동 시스템(Manual system)으로 모재를 용접기에 세팅(setting)하기 때문에 이 과정에서 모재간의 정렬(align)이 맞지 않을 수가 있다. 이에 대해 본 발명에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 플라즈마 토치{본 발명에서는 전극(3) 또는 노즐(2)로 지칭한다} 앞에 선행하는 롤러(22)를 장착하여 표면의 조도 및 불순물 버를 제거하여 안정된 용접 분위기를 만들어준다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 7에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 일반적인 플라즈마 아크 용접 방법 및 장치, 자동 이송을 위해 모터, 실린더 등의 액추에이터를 적용하는 기술 등으로부터 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치의 측면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 프레임(12), 가이드 바(14), 이송 블록(16) 및 롤링 유니트(20)를 구비한다.

이때, 프레임(12)은 본 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)를 이루는 구성요소들을 지지하는 지지체 기능을 하는 것으로, 적용되는 제품에 따라 다양한 구조를 가질 수 있을 것이다. 그리고, 가이드 바(14)는 프레임(12)에 용접진행방향에 평행하게 설치되는데, 이와 같은 가이드 바(14)는 이송 블록(16)과 함께 통상 LM 시스템을 적용하여 이루어질 수 있을 것이다. 이송 블록(16)은 가이드 바(14)에 결합되어 이동되는 슬라이드(17)에 결합됨으로써, 가이드 바(14)상에서 이동가능하도록 결합된다.

한편, 본 실시예에서 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)의 이송 블록(16)은 수평 이동 플레이트(16a), 수직 이동 가이드 바(16b) 및 수직 이동 플레이트(16c)를 구비하여, 용접진행방향과 평행한 전후방향 및 이 용접 진행방향과 수직되는 상하방향으로 롤링 유니트(20)를 이송시킬 수 있도록 한다. 여기서, 수평 이동 플레이트(16a)는 용접진행방향에 대해 전후 방향으로 이동가능하도록 가이드 바(14)에 결합되고, 수직 이동 가이드 바(16b)는 수평 이동 플레이트(16a)상에서 가이드 바(14)에 대해 수직방향으로 설치된다. 그리고, 수직 이동 플레이트(16c)는 용접진행방향에 대해 수직되는 상하 방향으로 이동가능하도록 수직 이동 가이드 바(16a)에 결합되고, 롤링 유니트(20)가 결합된다. 이때, 수직 이동 가이드 바(16b)와 수직 이동 플레이트(16c)는 가이드 바(14)와 수평 이동 플레이트(16a)과 같이 LM 시스템을 적용하거나 공작기계에 적용되는 다양한 가이드 방식이 적용될 수 있는 것이다.

이와 같은 본 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)에서 이송 블록(16)은 모터 또는 실린더와 같은 액추에이터(40, 50)를 적용하여 용접진행방향에 대해 평행한 전후방향 및 수직한 상항방향으로 롤링 유니트(20)를 자동으로 이송시키도록 하는 작동 구조를 구성할 수 있다. 이 경우, 용접진행방향에 대해 평행한 전후방향으로의 이송을 위한 제 1 액추에이터(40)는 프레임(12)에 고정설치되어 수평 이동 플레이트(16a)에 접속된다. 그리고, 용접진행방향에 대해 수직한 상하방향으로의 이송을 위한 제 2 액추에이터(50)는 수평 이동 플레이트(16a)에 고정설치되어 수직 이동 플레이트(16c)에 접속된다.

다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)에서 롤링 유니트(20)는 이송 블록(16)에 결합되어 모재(1)의 용접을 위한 전극(3)이 결합되는 노즐(2)을 지지하고, 용접진행방향으로 전극(3)과 평행하게 배치되되 용접시 전극(3)의 앞측에 위치되어 모재(1)의 표면에 접촉하여 이동되는 롤러(22)를 갖는다.

특히, 본 실시예에서 롤링 유니트(20)의 롤러(22)는 전극(3)과 같이 부착됨으로써 전극(3)의 가압력(통상 3kg/cm²)과 동일한 압력으로 모재(1)를 눌러 주도록 한다. 모재를 가압하여 두 모재의 높이를 맞추어 주는 동시에 모재와 백 플레이트(back plate)와의 높이도 맞추어 준다. 그리고 플라즈마 아크 용접에 있어서 모재(1) 표면의 버가 표면의 요철을 발생하게 하여 용접 결함을 발생시키게 되는데, 이러한 버도 롤러(22)가 선행하여 눌러 줌으로써, 버의 효과를 최소화하여 용접 결함 발생 빈도를 줄인다. 또한, 본 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 맞대기 용접을 하기 위해 작업자가 수동 시스템(manual system)으로 모재를 용접기에 세팅(setting)함으로써 모재간의 정렬(align)이 맞지 않는 경우에도 롤러(22)가 선행함으로써 후행하는 아크로 인해 모재를 잘 용접할 수 있도록 도와준다.

한편, 플라즈마 아크 용접에서 아크는 아주 미세한 움직임에도 떨리거나 불안정해질 수 있기 때문에 본 실시예의 플라즈마 아크 용접기를 위한 용접 가이딩 장치(10)는 롤러(22)의 상단부에 압지용 스프링(36)을 부착하여 최대한 충격이 흡수될 수 있도록 하였다. 그리고 스프링(36)의 탄성을 조절할 수 있도록 하여 작업 조건에 맞출 수 있게 하였다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에서 롤링 유니트를 상세히 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에서 롤링 유니트가 결합된 상태를 보여주는 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)에서 롤링 유니트(20)는 고정 브라켓(24), 롤러 브라켓(32) 및 스프링(36)을 구비하여 스프링(36)에 의한 탄성력에 의해 롤러(22)의 눌림정도를 조절할 수 있도록 하고, 외부 충격 등을 흡수할 수 있도록 한다.

이때, 고정 브라켓(24)은 노즐(2)이 고정되도록 하고, 용접진행방향으로 노즐(2)의 앞측에서 수평면(24a)과 수직면(24b)에 의해 수평면(24a)의 아래로 유격공간(25)이 형성되도록 한다. 이와 같은 고정 브라켓(24)은 수평면(24a)과 수직면(24b)의 후측으로 연장되는 수직 연장면(28a)과 수평 연장면(28b)을 가지고, 수평 연장면(28)에 노즐(2; 도 2 참조)이 고정되도록 하고, 수직 연장면(28a)으로 이송 블록(16)의 수직 이동 플레이트(16c)에 고정되게 된다. 물론, 노즐(2)을 고정시키기 위한 구성은 본 발명의 기술사상 아래 이 분야에서 다양하게 적용되는 클램프(토치 클램프)를 적용할 수 있을 것이다. 그리고, 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)에는 상하방향으로 관통되는 홀(26a)이 형성되고, 수직면(24b)에는 전후방향으로 관통되는 홀(26b)이 형성된다.

또한, 롤러 브라켓(32)은 하단(32c)에 롤러(22)가 회전가능하도록 결합되고, 고정 브라켓(24)의 수평면(24a) 및 수직면(24b)과 대응되는 수평면(32a) 및 수직면(32b)이 형성되어 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)에서 상하방향으로 이동가능하도록 고정 브라켓(24)에 결합된다. 여기서 롤러(22)가 결합되는 하단(32c)의 구조는 롤러(22)의 구조에 따라 다양한 형태를 가질 수 있을 것이고, 롤러(22)의 고정은 핀 등의 체결구를 적용하여 롤러 브라켓(32)에 회동가능하도록 이루어질 수 있을 것이다. 본 실시예에서 롤러 브라켓(32)은 수직면(32b)에 형성되는 슬롯(33)을 통해 결합되는 볼트(38)에 지지되어 고정 브라켓(24)에 대해 슬라이딩가능하도록 한다. 즉, 볼트(38)는 고정 브라켓(24)의 수직면(24b)에 형성된 홀(26b)를 통해 롤러 브라켓(32)의 수직면(32b)에 형성된 슬롯(33)에 삽입되고, 너트(39)에 의해 고정된다. 따라서, 롤러 브라켓(32)은 고정 브라켓(24)으로부터 이탈되지 않은 상태에서 용접진행방향에 대하여 수직되는 방향(상하방향)으로 유격을 갖게 되는 것이다. 물론, 이와 같이 롤러 브라켓(32)이 상하방향으로 정해진 범위내에서 이동가능하도록 하는 구성은 이 분야에서 다양하게 알려진 다른 구조가 선택적으로 적용될 수 있을 것이다.

이와 같은 고정 브라켓(24)과 롤러 브라켓(32)의 결합구조와 함께 스프링(26)이 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)내에서 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)과 롤러 브라켓(32)의 수평면(32a) 사이에 설치됨으로써, 롤러 브라켓(32)이 스프링(36)에 의해 작용되는 탄성력에 의해 하방향으로 밀리어 롤러(22)가 모재(1)에 밀착되도록 한다.

특히, 본 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 조절구(34)와 받침구(35b)를 적용하여 스프링(36)의 압축정도를 조절할 수 있도록 한다. 이때, 조절구(34)는 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)의 상하방향으로 이동가능하게 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)에 결합된다. 그리고, 받침구(35b)는 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)내에서 스프링(36)의 상단을 받치도록 설치되어 조절구(34)에 결합됨으로써, 조절구(34)에 의해 상하방향으로 이동된다. 본 실시예에서 받침구(35b)는 제작의 편의를 위해 너트를 적용하였으나, 이와 같은 받침구(35b)는 스프링(36)을 지지하는 다양한 구조를 적용할 수 있는 것이다. 그리고, 조절구(34)는 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)에 결합되는 너트(35a)에 결합되어 지지되는 구조를 갖도록 하였으나, 이 또한 고정 브라켓(24)에 결합되면서 받침구(35b)의 위치를 조절하여 스프링(36)의 압축정도를 조절할 수 있도록 하는 다양한 구조가 적용될 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 롤러(22)가 전극(3)이 결합되는 노즐(2)보다 선행하여 모재(1)의 높이를 맞추고 모재 표면의 이물질을 제거하면서 뒤에 플라즈마 아크가 따라 움직이면서 용접이 이루어지도록 한다. 물론, 용접이 끝난 뒤(용접 끝점에 다다른 뒤) 노즐(2)과 롤러(22)는 수직으로 상승한 뒤 다시 원점(용접 시작점)으로 돌아온다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 사용한 원통관의 용접방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이때, 도 6은 벤딩공정이 완료되어 원형으로 접힌 박판(1)을 클램프(90)와 백 플레이트(92)로 고정하는 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6과 같은 상태에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)를 적용하여 플라즈마 아크 용접을 실시하는 상태를 보여주는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치(10)는 박판(1)을 사용하여 용접제품을 제작함에 있어서 용접불량을 낮추도록 한다. 즉, 본 발명에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 사용한 맞대기 용접은 용접제품을 형성하는 과정에서 박판(1)의 양단이 맞대기 용접의 이음부(1')로 배치되도록 한 다음, 박판(1)의 상측에서 이음부(1')를 중심으로 양측에서 대칭되게 클램프(90)가 지지되도록 하고, 박판(1)의 하측에서 백 플레이트(92)가 이음부(1')를 지지하도록 한다. 그리고, 전극(3)의 앞측에서 박판(1)의 이음부(1')의 표면에 롤러(22)가 접촉되어 이동되도록 하는 용접 가이딩 장치(10)를 사용하여 플라즈마 아크 용접이 이루어지도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 맞대기 용접은 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 용접 제품의 일례로 원통관에 용이하게 적용할 수 있다. 물론, 본 실시예에 따른 맞대기 용접은 원통관 뿐만아니라 평편한 구조 등 다양한 용접제품에 적용할 수 있는 것이다.

다시, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 사용한 원통관의 용접방법은 먼저, 도 6과 같이 박판(1)을 벤딩하여 원형으로 접는다. 그리고, 원형으로 접힌 박판(1)의 외측에서 이음부(1')를 중심으로 양측에서 대칭되게 클램프(90)가 지지되도록 하고, 원형으로 접힌 박판(1)의 내측에서 백 플레이트(92)가 이음부(1')를 지지하도록 한다. 다음, 도 7에서 보는 바와 같이, 전극(3)의 앞측에서 박판(1)의 이음부(1')의 표면에 롤러(22)가 접촉되어 이동되도록 하는 용접 가이딩 장치(10)를 사용하여 플라즈마 아크 용접이 이루어지도록 한다.

이때, 본 실시예에 따른 원통관의 용접은 모재가 600(W)*2000(L)인 박판을 사용하였고, 모재가 흘러내리지 않도록 클램프(90)가 40kg/cm² 힘으로 눌러주도록 하였다.

이와 같은 용접결과 기존 공정 과정으로 발생하는 미용접 길이는 1.3 ~ 1.6mm정도였지만, 본 실시예에 따른 용접방법의 적용{롤러(22)의 적용}하여 수행한 결과 0.4 ~ 0.6mm정도의 미용접 길이가 측정되어 약 1mm정도 길이 감소가 일어났다. 그리고, 기존에 용락은 1000ppm정도로 발생하였지만, 본 실시예의 적용 후 200ppm미만으로 줄어들어 약 5배 정도의 감소 효과가 있음을 알 수 있었다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명에 따른 용접 가이딩 장치는 플라즈마 아크 용접과 유사한 용접 방법인 아크 용접과 레이저 용접에도 동일하게 적용할 수 있는 것으로, 이와 같은 적용은 본 발명의 다른 적용예에 속한다 할 것이다.

1 : 모재, 박판 1' : 이음부
2 : 노즐 3 : 전극
10 : 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치
12 : 프레임 14 : 가이드 바
16 : 이송 블록 16a : 수평 이동 플레이트
16b : 수직 이동 가이드 바 16c : 수직 이동 플레이트
20 : 롤링 유니트 22 : 롤러
24 : 고정 브라켓 24a : (고정 브라켓) 수평면
24b : (고정 브라켓) 수직면 25 : 유격공간
32 : 롤러 브라켓 32a : (롤러 브라켓) 수평면
32b : (롤러 브라켓) 수직면 34 : 조절구
35b : 받침구 36 : 스프링
90 : 클램프 92 : 백 플레이트

Claims

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맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치에 있어서,
프레임(12)과;
상기 프레임(12)에 용접진행방향에 평행하게 설치되는 가이드 바(14)와;
상기 가이드 바(14)상에서 이동가능하도록 결합되는 이송 블록(16) 및;
상기 이송 블록(16)에 결합되어 모재(1)의 용접을 위한 전극(3)이 결합되는 노즐(2)을 지지하고, 용접진행방향으로 상기 전극(3)과 평행하게 배치되되 용접시 상기 전극(3)의 앞측에 위치되어 상기 모재(1)의 표면에 접촉하여 이동되는 롤러(22)를 갖는 롤링 유니트(20)를 포함하되;
상기 롤링 유니트(20)는 상기 노즐(2)이 고정되도록 하고, 용접진행방향으로 상기 노즐(2)의 앞측에서 수평면(24a)과 수직면(24b)에 의해 상기 수평면(24a)의 아래로 유격공간(25)이 형성되도록 하는 고정 브라켓(24)과,
하단에 상기 롤러(22)가 회전가능하도록 결합되고, 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a) 및 수직면(24b)과 대응되는 수평면(32a) 및 수직면(32b)이 형성되어 상기 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)에서 상하방향으로 이동가능하도록 상기 고정 브라켓(24)에 결합되는 롤러 브라켓(32) 및,
상기 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)내에서 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)과 상기 롤러 브라켓(32)의 수평면(32a) 사이에 설치되는 스프링(36)을 구비하여, 상기 롤러 브라켓(32)은 상기 스프링(36)에 의해 작용되는 탄성력에 의해 하방향으로 밀리어 상기 롤러(22)가 상기 모재(1)에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 롤링 유니트(20)는 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)의 상하방향으로 이동가능하게 상기 고정 브라켓(24)의 수평면(24a)에 결합되는 조절구(34) 및,
상기 고정 브라켓(24)의 유격공간(25)내에서 상기 스프링(36)의 상단을 받치도록 설치되어 상기 조절구(34)에 결합됨으로써, 상기 조절구(34)에 의해 상하방향으로 이동되는 받침구(35b)를 더 구비하여, 상기 스프링(36)의 압축정도를 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 맞대기 용접을 위한 용접 가이딩 장치.
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