KR101334671B1 - 레일구동방식의 횡방향 용접용 서브 머지드 아크용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박을 제작 시 횡방향으로 형성되는 선체 블록의 이음부에 형성된 개선각을 따라 용접선을 자동으로 추적하면서 서브머지드 아크 용접할 수 있게 한 레일구동방식의 횡방향 용접용 SAW장치에 관한 것으로 구동대차(10)의 상부 선단에 상하조정구(21)와 전후조정구(22)에 의해 조정되는 플럭스 패드(20)를 설치하고 용접토치(35)가 장착된 용접캐리지(30)를 힌지 결합시켜 작동레버(30a)로 회전 작동이 가능하며 후단에는 플럭스 호퍼(41)와 제어박스(42)를 설치하되 상기 구동대차(10)는 구동롤러(11) (11')에 의하여 가이드 레일 상에서 이동시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

레일구동방식의 횡방향 용접용 서브 머지드 아크용접장치{Horizontal direction welding submerged arc welding system of rail drive method}

본 발명은 선박을 제작 시 횡방향으로 형성되는 선체 블록의 이음부에 형성된 개선각을 따라 용접선을 자동으로 추적하면서 서브머지드 아크 용접할 수 있게 한 레일구동방식의 횡방향 용접용 서브 머지드 아크용접장치에 관한 것으로 특히 가이드레일 상에서 용접캐리지를 탑재한 구동대차를 주행할 수 있게 하고 플럭스를 살포하면서 2개의 와이어를 한번에 송급시킬 수 있게 한 용접토치를 탑재하며 용접토치의 선단에 장착된 터치센서로 용접선을 추적하여 Y-Z축 슬라이더와 각도조절 슬라이더를 조정하여 용접토치가 용접선을 자동으로 추적케 하고 피딩 어셈블리(Y-Z축 슬라이더,각도조절 슬라이더,용접토치,터치센서)를 회전작동시킬 수 있게 하여 서브머지드 아크 용접을 수행할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 용접(Welding)은 물체나 재료의 접합 부분을 용융 또는 반용융 상태로 형성하여 직접 접합 또는 접속코저 하는 두 물체 사이에 용가재(용접봉)를 첨가하여 간접적으로 접합시키는 작업을 말하며 용접법에는 크게 모재와 용가재를 모두 녹이는 융접과 용가재 없이 모재만 녹이는 압접 및 모재는 녹이지 않고 용접봉만 녹이는 납접 등이 있다.

상기 융접에는 아크용접,가스용접 및 기타용접이 있고 아크용접에는 피복금속 아크 용접(전기용접),서브머지드 아크 용접(SAW:Submerged Arc Welding),불활성가스 텅스턴 아크 용접(TIG),보호가스 금속 아크 용접(GMAW MIG),플럭스 코오드 아크 용접(FCAW),탄소 아크 용접,스터드 아크 용접, 탄산가스 아크 용접 등이 있다.

상기 융접 중 서브머지드 아크 용접(SAW:잠호용접)은 플럭스(Flux)를 외부에서 공급하며 용접불꽃이 플럭스에 덮혀있어 스패터(Spatter)는 없고 용접속도가 빠르며 일정한 용접품질의 유지가 가능하고 자동용접으로 사용된다.

상기 플럭스 알갱이는 물론 건조가 중요하고 플럭스의 조성에 따라 용접부의 미세한 성질이 변화하기 때문에 용접봉과 플럭스의 조합이 PQ 테스트 시에 체크하여야 된다.

상기한 서브머지드 아크 용접의 특징은 플럭스로 용접비드를 덮어야 하기 때문에 다양한 자세의 용접은 불가능하고 아래 보기 용접에만 사용되고,프로그램만 세팅하면 자동으로 용접이 되기 때문에 대량생산에 적합하며,용접속도가 수동보다 수십배 빠르고 능률이 좋으며 용입이 대단히 깊고,용접홈의 크기가 작아도 되며 용접재료의 소비가 적어서 경제적이나 설비비가 고가이고 용접부가 곡률을 가지거나 용접길이가 짧을 경우에는 비능률적이고 용접시공을 잘못하면 대량으로 불량이 발생할 위험이 있다.

종래의 횡방향 용접은 선행기술로 선체 외관 횡방향 버트 용접방법(공개특허번호:10-2008-0026234호)가 제시되었다.

상기의 횡방향 버트 용접방법은 일렉트로 가스용접에 의한 선체 외관 횡방향 버트 용접방법에 있어서,선체 내측방향으로 하향 경사각을 구비하도록 용접홈을 가공하는 홈가공단계,상기 형성된 용접홈을 따라 선체 내측에 백킹재를 설치하는 백킹재 설치단계,상기 형성된 용접홈을 따라 선체 외측에 동당금을 설치하는 동담금 설치단계,상기 용접홈내의 아크포인트로 2가닥 용접와이어를 구비하는 트윈토오치를 삽입하는 트윈토오치 삽입단계,상기 삽입된 트윈토오치에 전원을 공급하여 2개의 아크포인트로부터 용융풀을 동시에 형성 및 냉각하여 용접을 행하는 용접단계,상기 용접 후 선체 외판측에 중력에 의해 비드형성이 결여된 부위에 보충용접을 행하여 완성된 용접비드를 형성하는 보충용접단계로 이루어지는 용접방법이다.

상기한 횡방향 버트 용접은 선체블럭의 횡방향으로 형성된 이음부를 용접할 수는 있으나 그 용접방법에서 용접홈가공,백킹재 설치,동담금 설치,트윈토오치 삽입,용접 및 보충용접의 순으로 작업이 복잡하고 상기 용접홈을 가공하기 위해서는 선체 외측에서 내측으로 30-50도의 하향 경사각으로 개선하여야 하므로 작업이 불편하며 선체의 내외측에 각각 스트롱 백,백킹재와 동담금을 설치하여 선체변형을 방지시켜야 하는 등의 다단계 공정을 통하여 이루어지는 용접법으로 횡방향 용접의 작업성이 저하된다.

또한 트윈토오치를 이용하여 용접작업을 수행하나 선체의 외판측에 중력에 의해 용접비드가 불량이 발생할 경우 추가적으로 보충용접작업을 수행해야하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로 구동대차에 플럭스 호퍼,플럭스 패드,피딩어셈블리(Y-Z축 슬라이더,각도조절 슬라이더,용접토치,터치센서),와이어롤 및 제어박스를 탑재시켜 가이드레일을 따라 이동할 수 있게 하여 기동성 향상시키고 용접토치의 선단에 장착된 터치센서가 용접선을 감지하여 용접토치가 용접선을 자동으로 추적할 수 있게 하여 작업능률과 성능을 향상시킬 수 있게 하며 플럭스를 호퍼에서 플럭스 패드로 플럭스를 살포시키고 하나의 용접토치에 두개의 와이어를 동시에 피딩 공급시켜 용접시간을 단축시킬 뿐만 아니라 용접성을 향상시킬 수 있게 하였으며 피딩 어셈블리를 회전작동케 하여 용접토치에 와이어의 삽입을 용이하게 하므로 작업성을 향상시킨 횡방향 용접용 서브 머지드 아크용접장치를 제공할 수 있게 하였다.

본 발명은 상기 구동대차(10)의 상부 선단에 상하조정구(21)와 전후조정구 (22)에 의해 조정되는 플럭스 패드(20)를 설치하고 용접토치(35)가 장착된 용접캐리지(30)를 힌지 결합시켜 작동레버(30a)로 회전 작동이 가능케 한 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명은 횡방향 이음부에 형성된 개선각을 따라 터치센서가 용접선을 감지하고 감지된 값으로 Y-Z축 슬라이더와 각도조절 슬라이더를 조정하여 용접토치가 용접선을 자동으로 추적할 수 있게 하므로 기동성과 작업성을 향상시키며 하나의 용접토치에 두개의 용접와이어를 송급시킬 수 있는 피딩방식으로 용접시간의 단축과 용접품질을 높이고 피딩 에셈블리를 회전작동시켜 와이어의 삽입을 용이하게 하여 작업의 편의성을 제공할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면사시도
도 2 는 본 발명의 전체구조를 도시한 배면사시도
도 3 은 본 발명의 전체구조를 도시한 측면사시도
도 4 는 본 발명의 구조를 설명하기 위한 분해도

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1,2,3 은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면,배면 및 측면사시도로 구동대차의 상부에 플럭스 호퍼,플럭스 패드,Y-Z축 슬라이더,각도조절 슬라이더,용접토치,터치센서,와이어롤 및 제어박스를 탑재시켜 구동롤러로 가이드레일에서 이동시키면서 서브머지드 아크 용접을 수행할 수 있게 횡방향 용접용 SAW장치의 각 방향을 도시한 것이고,도 4 는 본 발명의 구조를 설명하기 위한 분해도로서 구동롤러가 구비된 구동대차의 상부 선단에 플럭스 패드를 설치하고 중앙의 용접캐리지에 용접토치,터치센서,Y-Z축 슬라이더,각도조절 슬라이더,와이어휠을 설치하며 후단에 플럭스 호퍼와 제어박스가 장착되는 구조를 설명하기 위하여 각 부품을 분해시켜 도시하였다.

용접캐리지, 플럭스 패드, 와이어 휠, 가이드바, 테치센서, Y-Z축 슬라이더, 각도조절 슬라이더, 플럭스 호퍼 및 제어박스를 탑재시킨 구동대차를 가이드레일 상에서 이동시키면서 서브머지드 아크 용접을 수행할 수 있게 한 횡방향 용접용 SAW장치에 있어서,

상기 구동대차(10)의 상부 선단에 상하조정구(21)와 전후조정구(22)에 의해 조정되는 플럭스 패드(20)를 설치하고 용접토치(35)가 장착된 용접캐리지(30)를 힌지 결합시키켜 작동레버(30a)로 회전 작동이 가능케 한 구조이다.

상기 터치센서(32)가 용접선을 감지하여 감지된 값을 제어박스(42)에서 Y-Z축 슬라이더(33)와 각도조절 슬라이더(34)로 송신 제어하여 용접토치(35)의 Y-Z축과 각도를 조절하여 용접선을 자동으로 추적할 수 있게 하였다.

상기 용접토치(35)는 2개의 와이어휠(31)(31')에서 와이어를 송급할 수 있는 피딩방식을 적용하였다.

도면 중 미설명 부호 (13)(13')는 구동대차 손잡이,(14)는 구동대차 가이드봉이다.

이와 같이 본 발명은 단일 싸이클로 플럭스 살포하고 터치센서를 이용한 용접선을 자동으로 추적할 수 있는 용접토치를 구비하여 하나의 용접토치에 두개의 용접와이어를 송급할 수 있는 피딩시스템을 제공하며 피딩 어셈블리의 회전작동으로 용접와이어의 삽입을 용이하게 한 편의성을 제공하고 원 포인트 지향방식의 용접토치로 용접성과 위치 정확도를 향상시키며 용접캐리지를 탑재한 구동대차로 가이드레일 상에서 이동할 수 있게 한 횡방향 용접용 SAW장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1-4 에 도시된 바와 같이 평면상에서 횡방향으로 서브머지드 아크 용접을 수행하기 위하여 플럭스 패드(20),플럭스 호퍼(41),제어박스(42) 및 용접 캐리지(30)가 장착된 구동대차(10)의 구동롤러(11)(11')로 가이드레일 상에서 이동시키면서 용접을 수 있게 구성된다.

상기 구동대차(10)의 상부 선단에 상하조정구(21)와 전후조정구(22)에 의해 조정이 가능한 플럭스 패드(20)를 설치한다.

상기 플럭스 패드(20)는 횡방향으로 형성된 선체블럭의 이음부 즉,개선각의 하단에 설치되어 살포된 플럭스를 받쳐주고 용접선을 따라 용접토치(35)로 서브머지드 아크 용접을 수행하는 것으로 상기 용접을 시작할 때와 용접선이 변동될 경우 상하조정구(21)로 플럭스 패드(20)의 높낮이를 조정하고 전후조정구(22)로 전후방향을 조정할 수 있게 하였다.

상기 구동대차(10)의 중앙에는 용접캐리지(30)를 힌지 결합시켜 설치한다.

상기 용접캐리지(30)의 상부에는 선단에 터치센서(32)가 설치되고 일측단에 Y-Z축 슬라이더(33)와 각도조절 슬라이더(34)가 장착된 용접토치(35)를 설치하고 용접캐리지(30)의 후단에서 전단으로 한쌍의 와이어휠(31)(31')이 설치된 가이드바(31a)를 삽입,고정한다.

상기 용접토치(35)의 선단에 설치된 터치센서(32)는 선체블럭의 횡방향 이음부에 형성된 개선각을 따라 용접선을 추적하고 이때 감지된 값을 후술하는 제어박스(42)로 보내고 제어박스(42)에서 그 값으로 Y-Z축 슬라이더(33)와 각도조절 슬라이더(34)를 조정하여 용접토치(35)가 용접선을 자동으로 추적하면서 용접할 수 있게 하였다.

상기 상부에 터치센서(32),Y-Z축 슬라이더(33) 및 각도조절 슬라이더(34)가 설치된 용접토치(35)와 후단에서 전단으로 삽입 고정된 와이어휠(31)(31')이 설치된 용접캐리지(30)는 작동레버(30a)를 작동시키면 회전이 가능하게 하여 2개의 용접 와이어를 용이하게 삽입 및 송급시킬 수 있게 하였다.

상기 용접토치(35)는 한쌍의 와이어휠(31)(31')에 각각 권취된 2개의 와이어를 송급시켜 용접시간을 단축시키고 용접품질을 향상시킬 수 있게 하였다.

상기 구동대차(10)의 후단에는 플럭스를 적재 및 공급하는 플럭스 호퍼(41)와 제어박스(42)를 설치한다.

상기 구동대차(10)는 하단에 설치된 구동롤러(11)(11')가 평면상에 설치된 가이드레일을 따라 용접주행할 수 있게 하였다.

상기 플럭스 호퍼(41)에 적재된 플럭스는 플럭스 패드(20)의 상단에서 살포구를 통하여 살포하고 제어박스(42)는 용접선 자동추적,플럭스 패드 조정,플럭스 살포 및 용접주행 등을 제어하는 것이다.

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

Claims (3)

1. 용접캐리지, 플럭스 패드, 와이어 휠, 가이드바, 테치센서, Y-Z축 슬라이더, 각도조절 슬라이더, 플럭스 호퍼 및 제어박스를 탑재시킨 구동대차를 가이드레일 상에서 이동시키면서 서브머지드 아크 용접을 수행할 수 있게 한 횡방향 용접용 SAW장치에 있어서,
   상기 구동대차(10)의 상부 선단에 상하조정구(21)와 전후조정구(22)에 의해 조정되는 플럭스 패드(20)를 설치하고 용접토치(35)가 장착된 용접캐리지(30)를 힌지 결합시켜 작동레버(30a)로 회전 작동이 가능케 한 것을 특징으로 하는 레일구동방식의 횡방향 용접용 서브 머지드 아크용접장치.
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