KR101334150B1

KR101334150B1 - 용접용 예열 장치

Info

Publication number: KR101334150B1
Application number: KR1020130045652A
Authority: KR
Inventors: 김추만
Original assignee: 김추만
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-11-29

Abstract

본 발명은 수직면(11)과 곡면(12)을 포함한 용접대상 모재를 히터(15)로 예열하는 장치에 있어서: 판재 상에 둔각으로 연장되는 측판을 지니고, 곡면(12)에 대응하여 변형 가능한 상자형의 본체(20); 상기 본체(20) 상에 긴밀하게 고정되고, 요홈(32)을 개재하여 히터(15)를 지지하는 단열재(30); 및 상기 본체(20)에 회동 가능하게 고정되고, 모재에 대한 부착력을 발생하는 고정체(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 외형이 작고 단순하여 취급이 용이하면서 수직면 용접시 쇳물의 고임을 방지하고 곡면부에 대한 예열온도도 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

용접용 예열 장치{Preheat apparatus for welding}

본 발명은 용접용 예열 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 외형이 작고 단순하여 취급이 용이하면서 수직면 용접시 쇳물의 고임을 방지하고 곡면부에 대한 예열온도도 균일하게 유지할 수 있는 용접용 예열 장치에 관한 것이다.

통상적으로 용접 전후는 물론 용접 중에도 용접부와 그 주변을 일정한 온도로 유지하여 급냉에 의한 내부응력을 제거하고 조직의 균일화를 도모한다. 용접대상물이 작은 경우에는 별도의 고정식 열처리 설비를 사용하여 예열하지만 선박이나 해양 구조물의 경우 이동식 열치리 장치가 필요하다. 이와 관련되는 선행특허로서 한국 공개특허공보 제2012-0090566호, 한국 등록특허공보 제1225565호 등이 알려져 있다.

전자의 선행특허는 열처리대상모재에 대향하는 부분이 개방된 통 형상의 케이스와; 상기 케이스 내부에 설치되며, 외부에서 전원을 공급받아 발열되는 열처리발열부; 및, 상기 케이스에 연결 설치되며, 상기 열처리발열부에서 발생된 열이 상기 열처리대상모재에 전달되도록 자력으로 상기 케이스를 상기 열처리대상모재에 고정 부착되게 하는 부착고정부를 포함한다. 이에 따라, 설치가 용이함과 더불어 열처리대상부분에 대해 정확한 열처리 작업이 가능한 효과를 기대한다.

후자의 선행특허는 건조중인 선체에 부착된 상태에서 직선 주행하면서 상기 선체를 가열하는 자동 선상가열 장치로서, 자석이 설치되어 있는 몸체와; 상기 몸체의 상부에 설치된 가이드 바와; 상기 가이드 바의 양쪽 말단에 각각 설치되어 상기 선체를 가열할 수 있는 토치와; 상기 몸체의 하부에 설치된 바퀴; 및 상기 토치가 상기 가이드바에서 상하 또는 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 상기 토치에 연결된 슬라이드 유닛을 포함한다. 이에 따라, 수직면, 곡면을 포함한 모든 선체면을 주행하며 열처리하여 작업 생산성 향상과 함께 균일한 품질을 기대한다.

그러나, 전자의 선행특허에 의하면 수직면 용접시 쇳물이 고이면서 품질불량을 유발할 뿐더러 곡면부에 대한 예열온도를 고르게 유지하기 곤란하고, 후자의 선행특허에 의하면 장치의 외형이 크고 복잡하여 취급이 용이하지 않으므로 용접 예열의 용도로 활용하기 부적합하다.

1. 한국 공개특허공보 제2012-0090566호 "용접용 열처리장치"(공개일자 : 2012. 8. 17.) 2. 한국 등록특허공보 제1225565호 "자동 선상가열 장치"(공개일자 : 2011. 9. 19.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 외형이 작고 단순하여 취급이 용이하면서 수직면 용접시 쇳물의 고임을 방지하고 곡면부에 대한 예열온도도 균일하게 유지할 수 있는 용접용 예열 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수직면과 곡면을 포함한 용접대상 모재를 히터로 예열하는 장치에 있어서: 판재 상에 둔각으로 연장되는 측판을 지니고, 곡면에 대응하여 변형 가능한 상자형의 본체; 상기 본체 상에 긴밀하게 고정되고, 요홈을 개재하여 히터를 지지하는 단열재; 및 상기 본체에 회동 가능하게 고정되고, 모재에 대한 부착력을 발생하는 고정체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체는 경량성과 유연성을 지니는 알루미늄 합금 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예에 따르면 상기 본체는 다수로 분할하여 인접시킨 판재를 힌지로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체와 단열재는 히터의 전선에 의한 쇼트를 방지하도록 각각 개방면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 변형예에 따르면 상기 본체와 단열재는 예열 온도를 확인하기 위한 센서와 게이지를 구비하고, 예열 시간을 확인하기 위한 타이머를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 외형이 작고 단순하여 취급이 용이하면서 수직면 용접시 쇳물의 고임을 방지하고 곡면부에 대한 예열온도도 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 분해하여 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 장치를 종단하여 결합 상태를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 사용 상태를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수직면(11)과 곡면(12)을 포함한 용접대상 모재를 히터(15)로 예열하는 장치에 관련된다. 수직면(11), 곡면(12)은 선박이나 해양 구조물과 같은 비교적 대형의 용접대상 모재를 의미하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 외기의 영향을 크게 받는 야드에서 용접되는 모재는 내부응력 제거와 조직의 균일화를 위해 히터(15)로 예열하는 전처리 작업을 수반함이 보편적이다.

본 발명에 따르면 곡면(12)에 대응하여 변형 가능한 상자형의 본체(20)가 판재 상에 둔각으로 연장되는 측판을 지니는 구조이다. 본체(20)는 기본 판재와 다수의 측판에 의하여 전체적으로 적어도 일면이 개방된 상자형을 이룬다. 후술하는 것처럼 본체(20)의 기본 판재는 곡면(12)에 대응하여 변형 가능하게 구성하여 예열시 균일한 온도 분포를 이루도록 하는 것이 좋다.

도 1은 기본 판재에서 연장되는 장측판(21)과 단측판(22)을 예시한다. 도시처럼 본체(20)를 장착하는 경우 장측판(21)은 상하 방향으로 위치하고 단측판(22)은 측방향으로 위치한다. 이 경우 장측판(21)은 기본 판재와 직각이 아닌 대략 120~150˚ 범위의 둔각으로 절곡하여 경사면을 이루도록 연장된다. 이와 같은 구성에 의하면 용접 과정에서 상측으로부터 쇳물이 흘러내리더라도 고여서 응고되지 않고 바닥으로 낙하되므로 접합부의 용접불량을 해소할 수 있다.

이때, 상기 본체(20)는 경량성과 유연성을 지니는 알루미늄 합금 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다. 통상적으로 히터(15)를 지지하는 케이스를 도금된 강판이나 스테인레스강판으로 제작하지만 중량이 커서 작업자가 이동ㆍ설치하기 불편하다. 본 발명은 본체(20)에 알루미늄 합금을 사용하여 경량화하는 동시에 곡면(12)에 밀착할 때 작업자의 힘으로 어느 정도 변형이 용이하도록 구성한다. 물론 알루미늄 합금의 본체(20) 표면에 내염수성 코팅층을 포함할 수 있다.

본 발명의 변형예에 따르면 상기 본체(20)는 다수로 분할하여 인접시킨 판재를 힌지(28)로 연결하여 형성되는 구성을 구비할 수 있다. 도 1은 본체(20)의 기본 판재를 2분할하여 절개선(24)을 인접하게 배치하고 다수의 힌지(28)를 이용하여 연결한 상태를 예시한다. 본체(20)를 곡면(12)에 대응하여 변형하는 유연성 측면에서 절개선(24)을 기본 판재에서 단측판(22)으로 연장하는 외에 단측판(22)과 장측판(21) 사이에 별도의 절개선(26)을 형성하는 것이 유리하다. 전술한 것처럼 본체(20)가 알루미늄 합금으로 이루어져 어느 정도 변형이 가능하지만 곡면(12)의 곡률에 따라서는 필요한 변형을 달성하기 곤란하거나 급격한 내구성 약화를 초래할 우려가 크다. 이에 본체(20)를 2~3 개로 분할되는 구조로 형성하면 다양한 곡면(12)에 원활하게 대응하여 고른 온도 분포를 달성할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 요홈(32)을 개재하여 히터(15)를 지지하는 단열재(30)가 상기 본체(20) 상에 긴밀하게 고정되는 구조이다. 단열재(30)는 히터(15)의 열을 전방으로 조사하여 본체(20)로 전달되는 것을 차단한다. 단열재(30)의 요홈(32)은 히터(15)의 후면, 측면과 더불어 전면의 테두리를 밀착하도록 형성한다. 다만, 본체(20)를 변형하는 경우를 감안하여 단열재(30)는 본체(20)에 전면적으로 고정하지 않고 부분적으로 고정하여도 무방하다.

한편, 히터(15)와 단열재(30)에 대한 결합력을 높이기 위해 지지편(38)을 부가할 수도 있다. 지지편(38)은 내열성과 내부식성이 우수한 금속을 사용하여 C자 형태로 형성하며 C자의 개방면을 전방 또는 후방으로 배치할 수 있다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체(20)와 단열재(30)는 히터(15)의 전선(16)에 의한 쇼트를 방지하도록 각각 개방면을 구비하는 것을 특징으로 한다. 통상 히터(15)는 전원을 제공하는 전선(16)을 측방향으로 구비하므로 본체(20)에 접촉하여 쇼트를 발생하지 않도록 경로를 개방하는 구조를 택한다. 본체(20)에서 장측판(21)에 연결된 일측의 단측판(22)을 제거하여 개방면을 형성하는 동시에 단열재(30)에서 일측을 제거하여 개방면(34)을 형성한다. 도시에는 생략하지만 어느 경우에나 개방면의 단부에 세라믹 절연체를 더 부가하면 전선(16)의 마모를 방지하거나 누전을 차단하는 점에서 유리하다.

또, 본 발명에 따르면 모재에 대한 부착력을 발생하는 고정체(40)가 상기 본체(20)에 회동 가능하게 고정되는 구조이다. 고정체(40)는 아암(43)의 일단에 마그네트(41)를 구비하는 구조이고, 아암(43)의 타단에서 볼트를 이용하여 본체(20)의 너트(45)에 연결된다. 본체(20)가 부착되는 수직면(11) 또는 곡면(12)의 조건에 따라 각각의 아암(43)을 원하는 방향으로 조절할 수 있고 마그네트(41)의 자력에 의하여 견실한 지지력을 유지한다.

이때, 마그네트(41)는 노브를 회전하는 각도에 따라 자력선의 방향이 전환되어 바닥면을 향하는 자력을 단속하는 매그스위치를 사용할 수도 있다. 히터(15)와 단열재(30)를 탑재한 본체(20)의 중량이 무거운 경우에도 매그스위치 방식을 이용하면 신속하고 안전한 탈부착이 가능하다.

본 발명의 또 다른 변형예에 따르면 상기 본체(20)와 단열재(30)는 예열 온도와 시간 확인을 모니터링수단(50)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 모니터링수단(50)은 예열 상태를 확인하도록 센서(52)와 게이지(56)를 구비한다. 센서(52)는 단열재(30)에 부착되고, 게이지(56)는 본체(20) 상에 부착된다. 이외에 예열 시간을 현장에서 확인하기 용이하도록 타이머(54)를 구비할 수 있다. 물론 모니터링수단(50)은 전술한 전선(16)으로 유도되는 전원으로 작동할 수 있다.

만일 모니터링수단(50)의 일예로서 전기를 사용하지 않는 온도계를 설치한다면, 열팽창을 이용하는 수은 온도계, 알코올 온도계, 바이메탈 온도계 중에서 선택할 수 있다. 그 중에서 바이메탈 온도계는 구조와 취급이 간단하고 야드 등에 적용하기 위한 내구성도 충분하다.

작동에 있어서, 도 3(a)를 참조하면 수직면(11) 상에 본체(20)의 상부와 하부 몸체가 일직선으로 고정되거나, 오목한 곡면(12) 상에서 본체(20)가 힌지(28)를 중심으로 변형된 상태로 고정된다. 도(b)를 참조하면 볼록한 곡면(12) 상에서 본체(20)가 힌지(28)를 중심으로 변형된 상태로 고정된다. 이와 같이 본 발명의 본체(20)는 곡면(12)에서 높은 밀착성이 유지되므로 히터(15)에 의한 열이 고르게 작용하여 용접 품질의 저하를 방지한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

11: 수직면 12: 곡면
15: 히터 16: 전선
20: 본체 21: 장측판
22: 단측판 24, 26: 절개선
28: 힌지 30: 단열재
32: 요홈 34: 개방면
40: 고정체 41: 마그네트
43: 아암 50: 감지수단
52: 센서 54: 타이머
56: 게이지

Claims

수직면(11)과 곡면(12)을 포함한 용접대상 모재를 히터(15)로 예열하는 장치에 있어서:
판재 상에 둔각으로 연장되는 측판을 지니고, 곡면(12)에 대응하여 변형 가능한 상자형의 본체(20);
상기 본체(20) 상에 긴밀하게 고정되고, 요홈(32)을 개재하여 히터(15)를 지지하는 단열재(30); 및
상기 본체(20)에 회동 가능하게 고정되고, 모재에 대한 부착력을 발생하는 고정체(40);를 포함하여 이루어지되,
상기 본체(20)는 경량성과 유연성을 지니는 알루미늄 합금 소재를 사용하고, 다수로 분할하여 인접시킨 판재를 힌지(28)로 연결하여 형성되며,
상기 본체(20)의 전면에 히터(15)와 단열재(30)에 대한 결합력을 높이기 위해 지지편(38)을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접용 예열 장치.
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삭제
청구항 1에 있어서,
상기 본체(20)와 단열재(30)는 히터(15)의 전선(16)에 의한 쇼트를 방지하도록 각각 개방면을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접용 예열 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(20)와 단열재(30)는 예열 온도를 확인하기 위한 센서(52)와 게이지(56)를 구비하고, 예열 시간을 확인하기 위한 타이머(54)를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접용 예열 장치.