KR101339577B1 - 실드 가스 자동 제어 용접 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실드 가스 자동 제어 용접 장치를 공개한다. 이 장치는 실드 가스를 공급하는 실드 가스 용기부; 상기 공급되는 실드 가스의 압력을 감지하고 상기 실드 가스 용기부의 작동을 제어하여 상기 실드 가스를 전달하는 가스 자동 제어부; 고전압의 외부 전원을 인가받아 저전압으로 변환하여 용접 전원을 공급 하는 용접전원 공급부; 및 상기 실드 가스를 전달받아 용접봉을 밀어 주고, 상기 용접 전원을 공급받아 상기 용접봉에 아크를 발생시키는 용접부;를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 경우, 실드 가스의 미 공급으로 생길 수 있는 용접결함 및 불량을 해결하기 위해 소요되는 비용, 시간, 인력의 손실을 최소화 할 수 있고, 연속 용접 시간을 늘려주어 작업의 효율성을 높일 수 있으며, 기존 용접기를 활용할 수 있어 제작 비용이 절감되고 유지 보수 등 관리가 용이하다.

Description

실드 가스 자동 제어 용접 장치{A automatically controlled shield gas welding equipment}
본 발명은 용접 장치에 관한 것으로서, 특히 아크 용접에서 용접 결함을 방지하기 위하여 사용되는 실드 가스의 공급이 끊김 없이 연속으로 용접작업을 하게 할 수 있는 실드 가스 자동 제어 용접 장치에 관한 것이다.
일반적으로 용융금속, 특히 철이나 알루미늄 같은 금속은 고체에 비해 많은 가스 성분(수소, 산소, 질소)이 용해되어 있는 경우가 많다.
용접 같은 높은 온도에서의 단시간 반응에서는 용착 금속에 많은 가스 성분이 용해되면서부터 방출되기 까지의 시간이 짧기 때문에 흡수된 가스의 대부분이 용착 금속 내에 잔류하는 경우가 많다.
특히, 모재의 용접된 부분에 흡수된 수소는 균열이나 기공 등의 용접 결함의 원인이 되어 모재의 기계적 성질에 중대한 영향을 미친다.
수소원으로서 피복제나 플럭스 성분의 유기물, 수소, 결정수 등에 함유되어 있는 수증기나 재료 표면에 부착되어 있는 기름 성분, 흡착된 수분 등을 예로 들 수 있고, 이들이 고온의 용접 과정에서 분해되어 수소를 생성하여 용착 금속에 수소가 흡수되는 것이다.
이와 같이, 대기 중 수분 및 먼지 등에 의한 용접 결함을 방지하고 모재와 용접토치의 접촉으로 발생된 아크 및 모재의 용착부위를 대기로부터 차폐시키기 위하여 실드 가스가 사용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 실드 가스를 사용하는 아크 용접 장치의 구성도로서, 실드 가스 용기(10), 용접전원 공급부(30) 및 용접부(40)를 구비하고, 용접부(40)는 와이어 피더(42) 및 용접 토치(44)를 구비한다.
도 1 을 참조하여 종래 기술에 따른 실드 가스를 사용하는 아크 용접 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
실드 가스 용기(10)에서 대기 중 수분 및 먼지 등에 의한 용접 결함을 방지하기 위하여 공급하고, 용접전원 공급부(30)에서 외부 전원을 인가받아 용접에 적합한 내부 전력으로 변환하여 용접 전원을 공급한다.
용접부(40) 내 와이어 피더(42)는 실드 가스 용기(10)로부터 실드 가스를 공급받아 장착된 용접봉을 밀어 주면서 실드 가스를 전달하고, 용접 토치(44)는 용접전원 공급부(30)로부터 용접 전원을 공급받아 모재와의 접촉에 의해 용접봉에 아크를 발생한다.
모재(10)는 용접부(40)로부터 실드 가스를 전달받고, 용접전원 공급부(30)로부터 용접 전원을 공급받아 용접 토치(44)와의 접촉으로 발생된 아크로 인해 용접봉이 용융되어 용접된다.
그런데, 종래의 실드 가스를 사용하는 아크 용접 장치는 용접 중 실드 가스용기에 가스가 떨어지고 작업자가 용접 중 이 사실을 알게 되는 경우 용접부(40)의 가스량 부족 또는 소진으로 인해 이미 용접 불량이 발생된 이후인 문제점이 있었다.
이때 발생할 수 있는 용접 불량으로는 용융된 모재가 응고할 때 가스가 완전히 빠져나가지 못하여 작은 기공 형태로 내부에 남아 있는블로우홀(Blow hole) 현상, 대기 중 수소와 질소 등에 의한 균열 및 물체가 연성(延性)을 갖지 않고 파괴되는 취성(brittleness) 등을 들 수 있다.
이러한 용접 불량이 발생되면 작업자는 새로운 가스용기로 교체한 후에 불량이 발생되었거나 의심되는 용접부위를 완전히 제거하고 다시 용접 작업을 해야만 하는 비효율성이 있었다.
본 발명의 목적은 실드 가스를 사용하는 아크 용접에서 실드 가스량 부족 또는 소진을 자동으로 감지하여 가스 공급의 끊김 없이 연속으로 용접작업을 하게 하는 실드 가스 자동 제어 용접 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실드 가스 자동 제어 용접 장치는 실드 가스를 공급하는 실드 가스 용기부; 상기 공급되는 실드 가스의 압력을 감지하고 상기 실드 가스 용기부의 작동을 제어하여 상기 실드 가스를 전달하는 가스 자동 제어부; 고전압의 외부 전원을 인가받아 저전압으로 변환하여 용접 전원을 공급 하는 용접전원 공급부; 및 상기 실드 가스를 전달받아 용접봉을 밀어 주고, 상기 용접 전원을 공급받아 상기 용접봉에 아크를 발생시키는 용접부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 상기 실드 가스 용기부는 상기 실드 가스 중 메인 실드 가스를 공급하는 실드 가스 메인 용기; 및 상기 가스 자동 제어부의 제어에 응답하여 상기 공급되는 메인 실드 가스의 양이 부족하거나 소진되는 경우 작동되어 상기 실드 가스 중 서브 실드 가스를 공급하는 실드 가스 서브 용기;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 상기 가스 자동 제어부는 상기 용접 전원을 공급받아 전원 스위치가 턴 온되면 상기 용접전원을 전달하는 전원부; 제1 및 제2 단자쌍을 구비하고 상기 공급되는 실드 가스의 압력을 감지하여 상기 제1 및 제2 단자쌍 각각의 연결을 제어하는 가스 압력 스위치; 제3 및 제4 단자쌍을 구비하고 상기 가스 압력 스위치의 제어에 응답하여 상기 서브 실드 가스의 공급이 조절되는 가스 솔레노이드 밸브; 상기 제1 및 제2 단자쌍 각각의 연결 상태에 따라 온/오프되는 릴레이; 및 상기 릴레이의 온/오프에 따라 상기 실드 가스 메인 용기 및 상기 실드 가스 서브 용기의 작동 여부를 표시하는 가스 용기 작동 표시부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 상기 가스 압력 스위치는 상기 공급되는 실드 가스의 압력이 기준 가스 압력 이상인 경우 제1 단자쌍(a, b)의 접점을 쇼트시켜 제1 경로(a~b)를 통하여 메인 실드 가스를 흐르게 하고, 상기 공급되는 실드 가스의 압력이 상기 기준 가스 압력 미만인 경우 제2 단자쌍(c, d)의 접점을 쇼트시켜 상기 메인 실드 가스의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 상기 가스 솔레노이드 밸브는 상기 공급되는 실드 가스의 압력이 기준 가스 압력 미만인 경우 제3 단자쌍(e, f)의 접점을 쇼트시켜 제3 경로(e~f)를 통하여 상기 서브 실드 가스를 흐르게 하고, 상기 공급되는 실드 가스의 압력이 상기 기준 가스 압력 이상인 경우 상기 제3 단자쌍(e, f)의 접점을 오픈시켜 상기 서브 실드 가스의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 상기 가스 용기 작동 표시부는 상기 릴레이의 온 동작에 응답하여 턴 온되는 메인 가스 작동 램프; 및 상기 릴레이의 오프 동작에 응답하여 턴 온되는 서브 가스 작동 램프;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 상기 용접부는 상기 가스 자동 제어부로부터 상기 실드 가스를 전달받아 모터를 통하여 상기 용접봉을 밀어 주는 와이어 피더; 및 상기 용접 전원을 공급받아 모재와의 접촉을 통해 상기 아크를 발생시키는 용접토치;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의할 경우, 실드 가스의 미 공급으로 생길 수 있는 용접결함 및 불량을 해결하기 위해 소요되는 비용, 시간, 인력의 손실을 최소화 할 수 있고, 연속 용접 시간을 늘려주어 작업의 효율성을 높일 수 있으며, 기존 용접기를 활용할 수 있어 제작 비용이 절감되고 유지 보수 등 관리가 용이하다.
도 1은 종래 기술에 따라 실드 가스를 사용하는 아크 용접 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실드가스 자동 제어 용접 장치 내 가스 자동 제어부(200)의 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 구성도로서, 실드 가스 용기부(100), 가스 자동 제어부(200), 용접부(40) 및 용접전원 공급부(30)를 구비하고, 용접부(40)는 와이어 피더(42) 및 용접 토치(44)를 구비하고, 실드 가스 용기부(100)는 실드 가스 메인 용기(120), 실드 가스 서브 용기(140)를 구비한다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 실드 가스 자동 제어 용접 장치의 각 블록의 기능을 설명하면 다음과 같다.
실드 가스 메인 용기(120)는 대기 중 수분 및 먼지 등에 의한 용접 결함을 방지하기 위한 실드 가스를 공급한다.
실드 가스 서브 용기(140)는 가스 자동 제어부(200)의 제어에 응답하여 실드 가스 메인 용기(120)로부터 공급되는 실드 가스량이 부족하거나 소진되는 경우 작동되어 실드 가스를 공급한다.
가스 자동 제어부(200)는 실드 가스 메인 용기(120)로부터 공급되는 실드 가스의 압력을 통하여 실드 가스량 부족 또는 소진 여부를 감지하여 실드 가스 서브 용기(140)의 작동을 자동으로 제어한다.
용접전원 공급부(30)는 고전압, 저전류의 외부 전원을 인가받아 용접에 적합한 저전압, 고전류의 내부 전력으로 변환하여 용접 전원을 공급한다.
용접부(40)는 와이어 피더(42)에서 실드 가스를 공급받아 모터를 통하여 장착된 용접봉을 밀어 주면서 가스 솔레노이드 밸브의 제어에 따라 실드 가스를 전달하고, 용접 토치(44)에서 용접 전원을 공급받아 용접봉에 아크를 발생한다.
상기 와이어 피더(42)는 인가되는 용전 전압 및 전류량를 조정하는 볼륨부, 용접전원 공급부(30)와 연동되는 기능 스위치, 공급되는 실드 가스량을 제어하는 솔레노이드 밸브 등을 추가적으로 구비할 수 있다.
모재는 용접부(40)로부터 실드 가스를 전달받고, 용접 전원을 공급받아 용접 토치(44)와의 접촉으로 발생된 아크로 인해 용접봉이 용융되어 용접된다.
이때, 전달된 실드 가스는 발생된 아크 및 모재의 용착부위를 대기로부터 차폐시키는 역할을 한다.
도 3은 본 발명에 따른 실드 가스 자동 제어 용접 장치 내 가스 자동 제어부(200)의 구성도로서, 전원부(210), 가스 압력 스위치(220), 가스 솔레노이드 밸브(230), 릴레이(240) 및 가스 용기 작동 표시부(250)를 구비한다. 전원부(210)는 전원 스위치(212) 및 전원 램프(214)를 구비하고, 가스 용기 작동 표시부(250)는 메인 가스 작동 램프(252) 및 서브 가스 작동 램프(254)를 구비한다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 실드 가스 자동 제어 용접 장치 내 시동방지 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 용접 작업을 시작하기 위하여 작업자가 전원 스위치를 턴 온시키면 용접전원 공급부(30)로부터 메인 제어 전원이 공급되고 전원부(210) 내 전원 램프가 켜진다.
초기 용접 작업시에 실드 가스 메인 용기(120)가 실드 가스를 공급하면 가스 압력 스위치(220)는 메인 제어 전원을 인가받아 단자(a) 및 단자(b)의 접점이 쇼트되어 경로(a~b)를 통하여 가스가 흐르게 되고, 가스 용기 작동 표시부(250) 내 메인 가스 작동 램프(252)가 켜진다.
이때, 가스 압력 스위치(220)의 단자(c) 및 단자(d)는 접점이 오픈되어 경로(c~d)는 단선된 상태가 되고, 가스 솔레노이드 밸브의 전원 및 릴레이(240)의 전원 모두 오프된다.
용접 작업이 장시간 동안 진행되면 실드 가스 메인 용기(120)에서 공급되는 실드 가스의 유량이 적정 기준 미만으로 하강하게 되어 용접부(40)에 가스 공급이 불량하게 된다.
상기 적정 기준 가스 유량은 18 내지 22 ℓ/min로 설정 가능하고, 20(ℓ/min)로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 적정 기준 가스 유량을 유지하기 위해서는 실드 가스 메인 용기(120)는 최소 0.5(kgf/㎠)의 압력을 필요로 하게 되므로, 실드 가스 메인 용기(120)에서 공급되는 실드 가스의 유량이 적정 기준 미만으로 하강하게 되면 가스 자동 제어부(200)는 실드 가스 메인 용기(120)로부터 공급되는 실드 가스의 압력을 통하여 실드 가스량 부족 또는 소진 여부를 감지한다.
즉, 가스 압력 스위치(220)는 0.5(kgf/㎠) 또는 약 0.490(bar) 미만의 가스 압력을 감지하게 되면 평상시 오픈되어 있는 가스 압력 스위치(220)의 단자(c) 및 단자(d)는 접점이 자동으로 쇼트되어 도통된다.
이에 따라 가스 자동 제어부(200)는 자동으로 실드 가스 서브 용기(140)의 작동을 개시한다.
즉, 가스 솔레노이드 밸브(230)의 전원단인 단자(d) 및 단자(g)에 전원이 공급되어 가스 솔레노이드 밸브(230)가 작동하게 되어 가스 솔레노이드 밸브(230)의 단자(e) 및 단자(f)는 접점이 쇼트되고 경로(e~f)는 연결된 상태가 된다.
이에 따라 실드 가스 서브 용기(140)로부터 실드 가스가 경로(e~f)를 통하여 공급되게 된다.
또한, 릴레이(240)의 전원도 턴 온되어 용접전원 공급부(30)로부터 서브 제어 전원이 공급되고 가스 용기 작동 표시부(250) 내 서브 가스 작동 램프(254)가 켜진다.
이후에 실드 가스 메인 용기(120)를 교체하거나 보충하여 적정 기준 가스 유량을 초과하게 되면 경로(a~b)를 통하여 가스가 흐르게 되고, 가스 압력 스위치(220)에서 쇼트되었던 단자(c) 및 단자(d)의 접점이 다시 오픈되어 메인 제어전원 단자인 경로(c~d)는 단선된 상태가 되고, 가스 솔레노이드 밸브의 전원 및 릴레이(240)의 전원 모두 오프되어 실드 가스 메인 용기(120)로부터의 정상적인 실드 가스 공급이 진행된다.
이때, 메인제어 전원이 끊긴 가스솔레노이드 밸브는 경로(e~f)를 통하여 공급되어지던 가스의 공급을 중단하게 되며, 가스 용기 작동 표시부(250) 내 메인 가스 작동 램프(252)가 켜진다.
이와 같이 본 발명에 따른 실드 가스 자동 제어 용접 장치는 실드 가스를 사용하는 아크 용접에서 실드 가스량 부족 또는 소진을 자동으로 감지하여 가스 공급의 끊김 없이 연속으로 용접작업을 하게 함으로써 실드 가스의 미 공급으로 생길 수 있는 용접결함 및 불량을 해결하기 위해 소요되는 비용, 시간, 인력의 손실을 최소화 할 수 있고, 연속 용접 시간을 늘려주어 작업의 효율성을 높일 수 있으며, 기존 용접기를 활용할 수 있어 제작 비용이 절감되고 유지 보수 등 관리가 용이할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
30: 용접전원 공급부
40: 용접부
42: 와이어 피더
44: 용접 토치
100: 실드 가스 용기부
120: 실드 가스 메인 용기
140: 실드 가스 서브 용기
200: 가스 자동 제어부

Claims (7)

  1. 실드 가스를 공급하는 실드 가스 용기부;
    상기 공급되는 실드 가스의 압력을 감지하고 상기 실드 가스 용기부의 작동을 제어하여 상기 실드 가스를 전달하는 가스 자동 제어부;
    고전압의 외부 전원을 인가받아 저전압으로 변환하여 용접 전원을 공급 하는 용접전원 공급부; 및
    상기 실드 가스를 전달받아 용접봉을 밀어 주고, 상기 용접 전원을 공급받아 상기 용접봉에 아크를 발생시키는 용접부;
    를 구비하고,
    상기 가스 자동 제어부는
    상기 용접 전원을 공급받아 전원 스위치가 턴 온되면 상기 용접전원을 전달하는 전원부;
    제1 및 제2 단자쌍을 구비하고 상기 공급되는 실드 가스의 압력을 감지하여 상기 제1 및 제2 단자쌍 각각의 연결을 제어하는 가스 압력 스위치;
    제3 및 제4 단자쌍을 구비하고 상기 가스 압력 스위치의 제어에 응답하여 서브 실드 가스의 공급이 조절되는 가스 솔레노이드 밸브;
    상기 제1 및 제2 단자쌍 각각의 연결 상태에 따라 온/오프되는 릴레이; 및
    상기 릴레이의 온/오프에 따라 실드 가스 메인 용기 및 실드 가스 서브 용기의 작동 여부를 표시하는 가스 용기 작동 표시부;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    실드 가스 자동 제어 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실드 가스 용기부는
    상기 실드 가스 중 메인 실드 가스를 공급하는 상기 실드 가스 메인 용기; 및
    상기 가스 자동 제어부의 제어에 응답하여 상기 공급되는 메인 실드 가스의 양이 부족하거나 소진되는 경우 작동되어 상기 실드 가스 중 서브 실드 가스를 공급하는 상기 실드 가스 서브 용기;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    실드 가스 자동 제어 용접 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 압력 스위치는
    상기 공급되는 실드 가스의 압력이 기준 가스 압력 이상인 경우 제1 단자쌍(a, b)의 접점을 쇼트시켜 제1 경로(a~b)를 통하여 메인 실드 가스를 흐르게 하고,
    상기 공급되는 실드 가스의 압력이 상기 기준 가스 압력 미만인 경우 제2 단자쌍(c, d)의 접점을 쇼트시켜 상기 메인 실드 가스의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는,
    실드 가스 자동 제어 용접 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 솔레노이드 밸브는
    상기 공급되는 실드 가스의 압력이 기준 가스 압력 미만인 경우 제3 단자쌍(e, f)의 접점을 쇼트시켜 제3 경로(e~f)를 통하여 상기 서브 실드 가스를 흐르게 하고,
    상기 공급되는 실드 가스의 압력이 상기 기준 가스 압력 이상인 경우 상기 제3 단자쌍(e, f)의 접점을 오픈시켜 상기 서브 실드 가스의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는,
    실드 가스 자동 제어 용접 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 용기 작동 표시부는
    상기 릴레이의 온 동작에 응답하여 턴 온되는 메인 가스 작동 램프; 및
    상기 릴레이의 오프 동작에 응답하여 턴 온되는 서브 가스 작동 램프;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    실드 가스 자동 제어 용접 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용접부는
    상기 가스 자동 제어부로부터 상기 실드 가스를 전달받아 모터를 통하여 상기 용접봉을 밀어 주는 와이어 피더; 및
    상기 용접 전원을 공급받아 모재와의 접촉을 통해 상기 아크를 발생시키는 용접토치;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    실드 가스 자동 제어 용접 장치.
KR1020120017677A 2012-02-21 2012-02-21 실드 가스 자동 제어 용접 장치 KR101339577B1 (ko)

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