KR101412650B1 - 차압관 용접방법, 차압관 용접장치 및, 이를 통해 제조된 차압관 조립체 - Google Patents

차압관 용접방법, 차압관 용접장치 및, 이를 통해 제조된 차압관 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과 모재(20)를 상호 용접시키는 차압관 용접방법에 있어서, 상기 차압관(10)의 절곡부(11)와 대응되는 형상으로 형성된 지그부(110)의 안착홈(111)에 상기 차압관(10)을 안착시켜 고정하는 차압관 고정 단계(S210); 은납 성분으로 이루어지며 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위의 형상에 따라 링 형상, 원통 형상 또는 박판 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 은납부(130)를 상기 용접부위에 배치하는 은납부 배치 단계(S230); 및 고주파 용접헤드(120)의 용접봉(121)을 상기 용접부위에 접촉시킨 상태에서 상기 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 상기 은납부(130)가 용융되면서 상기 용접부위로 용융침투되도록 용접열을 발생시키는 고주파 용접 단계(S250);를 포함하는 차압관 용접방법이 제공된다.

Description

차압관 용접방법, 차압관 용접장치 및, 이를 통해 제조된 차압관 조립체{Welding Method For Pressure Measurement Pipe, Welding Apparatus For Pressure Measurement Pipe And, Pressure Measurement Pipe Assembly Manufactured By This}
본 발명은 차압관 용접방법, 차압관 용접장치 및, 이를 통해 제조된 차압관 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파 용접방식을 이용하여 절곡부가 형성된 차압관과 모재를 상호 용접시키는 차압관 용접방법, 차압관 용접장치 및, 이를 통해 제조된 차압관 조립체에 관한 것이다.
통상적으로 챠량의 배기기관 등에 장착되는 차압관은 1mm 내외로 매우 얇은 두께를 가지며 차량의 보닛(Bonnet) 내부에 함께 설치된 엔진기관 및 다른 배기기관의 외부면을 우회하여 설치되기 때문에 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 여러번 절곡된 형상을 갖는다.
이러한 차압관(10)은 보닛 내부에 고정되거나 복수 개의 차압관(10)을 상호 체결시키기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 브라켓(20a)과 용접되거나, 하나의 유로를 복수 개로 분기시키기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 분기관(20b)에 복수 개의 차압관(10)이 용접된다.
종래에는 상기 브라켓(20a) 및 분기관(20b)과 같은 모재(20)와 차압관(10)을 상호 용접시키기 위해 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등을 주성분으로 하는 동납을 용접재로 이용하며, 상기 모재(20)와 차압관(10)의 용접부위에 고전압을 인가하여 발생하는 용접열로 상기 동납의 용접재를 용융시켜 용접하는 용접방식이 이용되었다.
그러나, 상기 차압관(10)의 경우에는 얇은 두께로 인해 용접공정에서 발생하는 용접열에 의해 팽창 및 굽힘 등의 열변형이 발생하여 의도하지 않게 절곡된 형상의 절곡각도 및 절곡된 방향이 변형되어 차압관(10)의 설계치수와 오차가 발생하게 되는 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제2010-0036138(2010.04.07), 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법 및 이를 이용하여 제조한 STS 201 강관
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 절곡부가 형성된 차압관과 모재를 상호 용접시킴에 있어서 용접공정에서 발생하는 용접열에 의해 차압관의 절곡된 형상이 열변형되지 않는 차압관 용접방법, 차압관 용접장치 및, 이를 통해 제조된 차압관 조립체를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과 모재(20)를 상호 용접시키는 차압관 용접방법에 있어서, 상기 차압관(10)의 절곡부(11)와 대응되는 형상으로 형성된 지그부(110)의 안착홈(111)에 상기 차압관(10)을 안착시켜 고정하는 차압관 고정 단계(S210); 은납 성분으로 이루어지며 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위의 형상에 따라 링 형상, 원통 형상 또는 박판 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 은납부(130)를 상기 용접부위에 배치하는 은납부 배치 단계(S230); 및 고주파 용접헤드(120)의 용접봉(121)을 상기 용접부위에 접촉시킨 상태에서 상기 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 상기 은납부(130)가 용융되면서 상기 용접부위로 용융침투되도록 용접열을 발생시키는 고주파 용접 단계(S250);를 포함하는 차압관 용접방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 은납부 배치 단계(S230)는, 상기 모재(20)에 상기 차압관(10)이 삽입되기 위한 차압관 삽입공(21)이 형성되고 상기 차압관(10)은 상기 차압관 삽입공(21)에 단부가 삽입되어 용접되는 경우, 상기 차압관(10)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 링 형상의 은납부(130)를 상기 차압관(10)의 둘레에 끼워 상기 차압관 삽입공(21)에 밀착된 상태로 배치하며, 상기 고주파 용접 단계(S250)는, 상기 차압관 삽입공(21)의 내부 둘레에 상기 은납부(130)가 밀착되는 방향으로 갈수록 내경이 확대되며 경사진 형상의 용융침투 안내홈부(22)가 형성되어, 상기 고주파 용접헤드(120)에 의한 용접열에 의해 상기 링 형상의 은납부(130)가 용융되면서 상기 용융침투 안내홈부(22)를 통해 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이로 용융침투되는 것을 특징으로 하는 차압관 용접방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과 모재(20)를 상호 용접시키는 차압관 용접장치에 있어서, 베이스 플레이트(140)의 상부에 설치되고, 상부에는 상기 차압관(10)이 절곡된 형상을 유지한 상태로 안착될 수 있도록 상기 차압관(10)의 절곡된 형상에 따라 서로 다른 높이의 안착홈(111)이 각각 형성된 복수 개의 개별지그(112)를 포함하는 지그부(110); 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 용접열을 발생시키는 용접봉(121)이 구비된 고주파 용접헤드(120); 및 은납 성분으로 이루어지며, 상기 용접부위에 배치된 상태에서 상기 고주파 용접헤드(120)에 의해 발생된 용접열에 의해 용융되면서 상기 용접부위로 용융침투하여 상기 차압관(10)과 모재(20)를 접착시키는 은납부(130);를 포함하는 차압관 용접장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과 모재(20)가 상호 용접되어 접착된 형상을 갖는 차압관 조립체에 있어서, 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10); 복수 개의 차압관(10)과 상호 체결되는 모재(20); 및 은납 성분으로 이루어지며 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위에 배치되는 은납부(130);를 포함하되, 상기 은납부(130)는, 상기 용접부위에 용융침투된 상태에서 경화되어 상기 차압관(10)과 모재(20)를 상호 접착시키는 것을 특징으로 하는 차압관 조립체가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 차압관이 열변형되는 온도(약 700도)보다 낮은 용접열(약 635도)로 용접공정을 수행할 수 있도록 은납을 용접재로 이용하며 이를 용융시키기 위한 고주파 용접방식이 이용되므로, 용접열에 의해 상기 차압관의 절곡된 형상이 열변형되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
둘째, 차압관의 서로 다른 부분을 안착시켜 지지하며, 상기 차압관의 절곡된 형상에 따라 서로 다른 높이의 안착홈이 각각 형성된 복수 개의 개별지그를 이용하여 용접공정시 상기 차압관을 견고하게 고정시킬 수 있으므로, 보다 안정적으로 용접공정을 수행할 수 있고 상기 차압관의 절곡된 형상이 열변형되는 것을 2차적으로 방지할 수 있으며 지그부의 전체적인 크기를 감소시킬 수 있다.
셋째, 모재에 형성된 차압관 삽입공에 차압관의 단부를 용접하는 경우, 상기 차압관의 외경과 대응되는 내경을 갖는 링 형상의 은납부를 이용하여, 상기 차압관의 둘레에 끼워져 상기 차압관 삽입공에 밀착된 상태로 용융되면서 차압관과 모재를 상호 접착시킬 수 있으므로, 용접공정이 용이해지며 이로 인해 용접공정의 소요시간을 절감할 수 있다.
더욱이, 상기 차압관 삽입공의 내부 둘레에는 상기 링 형상의 은납부가 밀착되는 방향으로 내경이 확대되며 경사진 형상의 용융침투 안내홈부가 형성되며, 용융된 은납부가 상기 용융침투 안내홈부을 통해 차압관의 둘레면과 차압관 삽입공 사이로 보다 용이하게 용융침투할 수 있으므로, 보다 견고한 용접성을 구현할 수 있으며 용정공정이 더욱 간소해지는 효과를 제공할 수 있다.
다섯째, 클램프부를 통해 지그부에 안착된 차압관을 지지할 수 있으므로 용접공정시 발생하는 진동에 의해 상기 지그부의 안착홈에 안착된 차압관을 견고하게 고정할 수 있음은 물론, 용접부위에 배치된 은납부가 상기 진동에 의해 정위치에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
여섯째, 고주파 용접헤드가 로봇암에 장착되고 상기 클램프부가 실린더에 의해 자동 개폐되도록 동작되며, 미리 프로그래밍된 데이터에 따라 상기 로봇암 및 실린더를 구동시켜 자동화 시스템을 구현할 수 있으므로, 인건비를 절감할 수 있으며 생산속도를 획기적으로 증대시킬 수 있다.
도 1은 두 개의 차압관이 브라켓과 용접되어 상호 체결된 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 세 개의 차압관이 분기관과 용접되어 상호 체결된 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치의 전체 구성을 나타낸 사시도,
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지그부의 구성을 나타낸 평면도,
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지그부에 형성된 안착홈에 두 개의 차압관과 브라켓이 삽입되어 안착된 상태를 나타낸 평면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 은납부가 용융되며 두 개의 차압관과 브라켓을 상호 용접시키는 구성을 설명하기 위한 측면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 은납부의 다양한 형상을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링 형상의 은납부를 통해 분기관에 차압관이 용접되는 구성을 나타낸 분리사시도,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 링 형상의 은납부를 통해 분기관에 차압관이 용접되는 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클램프부에 의해 지그부의 안착홈에 안착된 차압관이 고정되는 구성을 나타낸 사진,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치는 다중 절곡된 형상으로 인해 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과 모재를 상호 용접시킴에 있어서 용접공정에서 발생하는 용접열에 의해 차압관(10)의 절곡된 형상이 열변형되지 않는 용접장치로서, 도 1 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 지그부(110), 고주파 용접헤드(120) 및 은납부(130)를 포함하여 구비된다.
먼저, 상기 지그부(110)는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치를 이용한 용접공정시 차압관(10)과 모재(20)의 위치를 고정시켜 안정적으로 용접공정이 이루어지도록 차압관(10)을 지지하는 구성요소로서, 베이스 플레이트(140)의 상부에 설치되고 상부에는 상기 차압관(10)이 절곡된 형상을 유지한 상태로 안착될 수 있도록 서로 다른 방향으로 연장형성되어 상기 차압관(10)의 외부면을 지지하는 복수 개의 안착홈(111)이 형성된다.
여기서, 상기 모재(20)는 차압관(10)과 용접되는 대상으로서, 도시된 바와 같이 차압관(10)을 보닛 내부에 고정시키거나 복수 개의 차압관(10)을 상호 체결시키기 위한 브라켓(20a)과, 하나의 유로를 복수 개로 분기시키기 위해 복수 개의 차압관(10)을 상호 체결시키는 분기관(20b)을 포함하여 그 형상에는 제한이 없으며 상기 차압관(10)과 용접될 수 있는 대상이면 어느 것이든 포함될 수 있다. 이하에서는 상기 모재(20)는 브라켓(20a) 또는 분기관(20b)인 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
또한, 상기 지그부(110)는 일체형으로 형성될 수 있으나, 도 3, 도 4a 및, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 지그부(110)는 차압관(10)의 서로 다른 부분을 안착시켜 지지하며, 상기 차압관(10)의 절곡된 형상에 따라 서로 다른 높이의 안착홈(111)이 각각 형성된 복수 개의 개별지그(112)를 포함하여 구비될 수도 있다. 이 경우 지그부(110)가 일체형으로 형성된 것과 비교하여 보면, 용접공정시 차압관(10)의 절곡된 위치별로 견고하게 외부면을 고정시킬 수 있으므로, 보다 안정적으로 용접공정을 수행할 수 있고 상기 차압관(10)의 절곡된 형상이 열변형되는 것을 2차적으로 방지할 수 있으며, 지그부(110)의 전체적인 크기를 감소시킬 수 있다.
더욱이, 베이스 플레이트(140) 상에서 각 개별지그(112)의 체결된 위치를 개별적으로 조절할 수 있기 때문에 차압관(10)에 형성된 각 절곡부(11)의 절곡된 각도에 따라 각 개별지그(112)의 체결된 위치를 조절하여 안착홈(111)의 연장형성된 방향을 조절할 수 있으므로, 상기 안착홈(111)에 안착된 차압관(10)을 보다 견고하게 지지할 수 있다. 그리고, 상기 지그부(110)에는 차압관(10)과 용접되는 모재(20)가 삽입되어 안착될 수 있는 모재 안착홈(114)이 형성된 모재 지그(113)가 구비될 수 있다.
상기 고주파 용접헤드(120)는, 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위에 배치된 은납부(130)를 용융시킬 수 있는 용접열을 발생시키는 구성요소로서, 상기 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 용접열을 발생시키는 용접봉(121)이 구비된다.
여기서, 상기 고주파 용접헤드(120)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치가 장착된 용접선반 상에서 상,하,좌우,전,후 등 다양한 방향으로 이동가능한 수동 이동부(미도시)에 장착되어 작업자의 수동 이동부를 도수로 가압하는 가압력에 의해 원하는 방향으로 이동하여 상기 용접부위에 선택적으로 접근할 수 있도록 구비될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 로봇암(122) 등에 장착되어 프로그래밍된 데이터에 따라 자동적으로 이동되면서 상기 용접부위에 선택적으로 접근할 수도 있다.
상기 은납부(130)는, 상기 용접부위에 배치되어 용융되면서 차압관(10)과 모재(20) 사이로 용융침투되며 경화되면서 상기 차압관(10)과 모재(20)를 상호 접착시키는 용접재로서, 은(Ag)을 주성분으로 하는 합금성분으로 이루어지며, 상기 용접부위에 배치된 상태에서 상기 고주파 용접헤드(120)에 의해 발생된 용접열에 의해 용융되면서 상기 용접부위로 용융침투하여 상기 차압관(10)과 모재(20)를 접착시킨다.
여기서, 종래의 동납 성분으로 이루어진 용접재의 경우 용융온도가 약 836도 인데 반하여, 상기 은납부(130)는 차압관(10)의 열변형 온도 약 700도보다 낮은 용융온도가 약 635도이므로 용접공정시 발생하는 용접열에 의해 차압관(10)이 열변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 은납부(130)는 용접부위 즉, 차압관(10)과 모재(20)가 상호 접착되는 부위의 형상에 따라 다양한 형태로 구비될 수 있는데, 상기 용접부위에 비교적 여유공간이 형성된 경우에는 도 6의 상부도면과 같이 원통 형상의 은납부(130)를 이용할 수 있으며, 상기 용접부위가 비좁을 경우에는 도 6의 하부도면과 같이 납작한 박판 형상의 은납부(130)를 이용할 수도 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 모재(20)에는 차압관(10)이 삽입되기 위한 차압관 삽입공(21)이 형성되어 복수 개의 차압관(10)이 체결되는 분기관(20b)인 경우, 상기 원통 또는 박판 형상의 은납부(130)를 이용할 수 있겠으나, 이 경우 상기 은납부(130)는 차압관(10)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 링 형상으로 형성되며, 상기 차압관(10)의 둘레에 끼워져 상기 차압관 삽입공(21)에 밀착된 상태로 상기 고주파 용접헤드(120)에 의해 용융되면서 상기 차압관(10)의 둘레면과 차압관 삽입공(21) 사이로 용융침투되어 차압관(10)과 분기관(20b)을 상호 접착시키도록 구비될 수 있다. 이와 같이, 링 형상의 은납부(130)를 이용하면 용접공정이 용이해지며 이로 인해 용접공정의 소요시간을 절감할 수 있다.
이때, 도 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이 상기 차압관 삽입공(21)의 내부 둘레에는 상기 링 형상의 은납부(130)가 밀착되는 방향으로 갈수록 내경이 확대되며 경사진 형상을 갖는 용융침투 안내홈부(22)가 형성된 것이 바람직하다. 이로 인해 상기 링 형상의 은납부(130)가 용접열에 의해 용융되면서 상기 용융침투 안내홈부(22)를 따라 보다 용이하게 용융침투할 수 있으며 은납부(130)가 차압관(10) 및 모재(20)오 접촉되는 면접이 더욱 넓어지기 때문에 보다 견고한 용접성을 구현할 수 있으며 용접공정이 더욱 간소해지는 효과를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치는 클램프부(150)를 더 포함하여 용접공정시 발생하는 진동에 의해 상기 지그부(110)의 안착홈(111)에 안착된 차압관(10)의 안착된 상태가 의도하지 않게 변경되지 않도록 견고하게 고정할 수 있음은 물론, 용접부위에 배치된 은납부(130)가 상기 진동에 의해 정위치에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 클램프부(150)는, 상기 지그부(110)의 일측에는 상기 안착홈(111)에 안착된 차압관(10) 및 모재(20)를 상부에서 가압하거나 차압관(10)의 외부면을 움켜 잡아 고정시키는 클램프(151) 및, 상기 클램프(151)에 구동력을 제공하는 실린더(152)를 포함하여 구비된다.
따라서, 상기 지그부(110)의 안착홈(111)에 차압관(10) 및 모재(20)를 배치한 상태에서, 제어신호에 따라 상기 실린더가 구동하면 상기 클램프(151)가 회동하거나 움켜 잡는 구동을 수행하여 상기 차압관(10) 및 모재(20)를 안착홈(111)에 안착된 상태에서 견고하게 고정시킬 수 있는 것이다. 경우에 따라 상기 클램프(151)는 수동조작에 의해 개폐가 가능한 수동구조로 구비될 수도 있다.
이와 같이, 고주파 용접헤드(120)가 로봇암(122)에 장착되고 상기 클램프부(150)가 실린더(152)에 의해 자동 개폐되도록 동작되며, 미리 프로그래밍된 데이터(제어신호)에 따라 상기 로봇암(122) 및 실린더(152)를 적절한 타이밍에 구동시켜 자동화 시스템을 구현할 수 있으므로, 인건비를 절감할 수 있으며 생산속도를 획기적으로 증대시킬 수 있다.
모재(20)가 브라켓(20a) 또는 분기관(20b)인 것을 예를 들어 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치의 동작원리를 설명하면, 먼저, 차압관(10)과 브라켓(20a)을 상호 용접시키는 경우, 도 4a와 같이 차압관(10)의 절곡된 형상에 따라 서로 다른 높이의 안착홈(111)이 각각 형성된 개별지그(112)가 준비된 상태에서, 도 4b와 같이 모재 고정부(113)에 형성된 모재 안착홈(114)에 에 브라켓(20a)을 안착시킨 후, 각 개별지그(112)의 안착홈(111)의 연장된 형상대로 차압관(10)을 삽입하여 안착시킨다.
이후, 도 5a에 도시된 바와 같이 브라켓(20a)과 차압관(10) 사이의 용접부위에 은납부(130)를 배치시킨 후, 고주파 용접헤드(120)를 이용하여 상기 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 용접열을 발생시킨다.
이때, 상기 차압관(10)과 브라켓(20a)이 상호 접촉되는 용접부위에 비교적 여유공간이 형성된 경우에는 원통 형상의 은납부(130)를 이용하며, 상기 용접부위가 비좁을 경우에는 납작한 박판 형상의 은납부(130)를 이용한다.
상기 용접열이 일정 온도로 상승하게 되면 도 5b와 같이 용융된 은납부(130)가 차압관(10)과 브라켓(20a) 사이로 용융침투하게 되며 상기 은납부(130)의 온도가 하강하면서 경화되면 상기 차압관(10)과 브라켓(20a)이 견고하게 체결될 수 있다.
한편, 차압관(10)과 분기관(20b)을 상호 용접시키는 경우, 도 7 및 도 8a에 도시된 봐와 같이 분기관(20b)에 형성된 차압관 삽입공(21)과 차압관(10) 사이에 링 형상의 은납부(130)를 배치한 상태에서, 상기 링 형상의 은납부(130)의 중공에 차압관(10)의 둘레에 끼우며 상기 차압관 삽입공(21)에 밀착시킨다.
이후, 도 8b와 같이 차압관(10)과 분기관(20b)의 용접부위로 고주파 용접헤드(120)의 용접봉(121)을 접근시켜 소정 주파수의 전류를 인가하게 되면 도 8c와 같이 용접열에 의해 은납부(130)가 용융되면서 차압관(10)과 분기관(20b) 사이의 공간으로 용융침투하게 되며, 상기 은납부(130)의 온도가 하강하면서 경화되면 상기 차압관(10)과 분기관(20b)이 견고하게 체결될 수 있다.
다음으로는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치를 이용하여 차압관(10)과 브라켓(20a) 및 분기관(20b)을 상호 용접시키는 차압관 용접방법을 설명하기로 한다.
도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접방법은 차압관 고정 단계(S210), 은납부 배치 단계(S230) 및, 고주파 용접 단계(S250)를 포함한다.
먼저, 상기 차압관 고정 단계(S210)는, 상기 차압관(10)의 절곡부(11)와 대응되는 형상으로 형성된 지그부(110)의 안착홈(111)에 차압관(10)을 안착시켜 고정하는 단계로서, 상기 안착홈(111)에 안착된 차압관(10)이 용접공정시 발생하는 진동에 의해 안착된 상태가 의도하지 않게 변경되지 않도록 클램프부(150)를 통해 견고하게 지지될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 미리 프로그램밍된 데이터에 따른 제어신호 또는 작업자에 의한 수동조작 제어신호가 상기 클램프부(150)의 실린더(152)로 전달되면 상기 실린더(152)는 클램프(151)로 구동력을 제공하며 이에 상기 클램프(151)는 상기 안착홈(111)에 안착된 차압관(10)을 상부 및 측면에서 가압하거나 상기 차압관(10)의 외부면을 움켜잡는 구동을 수행하여 차압관(10)을 안착홈(111)에 안착된 상태에서 견고하게 고정시킬 수 있다.
상기 은납부 배치 단계(S230)는, 은납 성분으로 이루어지며 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위의 형상에 따라 링 형상, 원통 형상 또는 박판 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 은납부(130)를 상기 용접부위에 배치하는 단계로서, 상기 용접부위에 비교적 여유공간이 형성된 경우에는 도 6의 상부도면과 같이 원통 형상의 은납부(130)를 이용할 수 있으며, 상기 용접부위가 비좁을 경우에는 도 6의 하부도면과 같이 납작한 박판 형상의 은납부(130)를 이용할 수도 있다.
또한, 상기 모재(20)에 차압관(10)이 삽입되기 위한 차압관 삽입공(21)이 형성되고 상기 차압관(10)은 차압관 삽입공(21)에 단부가 삽입되어 용접되는 경우, 상기 차압관(10)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 링 형상의 은납부(130)를 상기 차압관(10)의 둘레에 끼워 차압관 삽입공(21)에 밀착된 상태로 배치할 수 있다. 이때, 상기 링 형상의 은납부(130)의 중공에 차압관(10)의 둘레에 끼우며 상기 차압관 삽입공(21)에 밀착시킬 수 있다. 이와 같이 링 형상의 은납부(130)를 이용하면 용접공정이 용이해지며 이로 인해 용접공정의 소요시간을 절감할 수 있다.
상기 고주파 용접 단계(S250)는, 상기 고주파 용접헤드(120)의 용접봉(121)을 상기 용접부위에 접촉시킨 상태에서 상기 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 상기 은납부(130)가 용융되면서 상기 용접부위로 용융침투되도록 용접열을 발생시키는 단계로서, 상기 차압관 삽입공(21)의 내부 둘레에 상기 은납부(130)가 밀착되는 방향으로 갈수록 내경이 확대되며 경사진 형상의 용융침투 안내홈부(22)가 형성되어, 상기 고주파 용접헤드(120)에 의한 용접열에 의해 상기 링 형상의 은납부가 용융되면서 상기 용융침투 안내홈부(22)를 통해 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이로 용융침투될 수 있다.
또한, 상기 용접열이 일정 온도로 상승하게 되면 용융된 은납부(130)가 차압관(10)과 모재(20) 사이로 용융침투하게 되며 상기 은납부(130)의 온도가 하강하면서 경화되면 상기 차압관(10)과 브라켓(20a)이 견고하게 체결될 수 있다.
다음으로는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치 및 차압관 용접방법을 통해 차압관과 모재(20)가 상호 접착된 형상을 갖는 차압관 조립체의 구성을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 조립체는, 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과, 하나 이상의 차압관(10)과 상호 체결되는 모재(20) 및, 은납 성분으로 이루어지며 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위에 배치되는 은납부(130)를 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 은납부(130)는 상기 용접부위에 용융침투된 상태에서 경화되어 상기 차압관(10)과 모재(20)를 상호 접착시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 조립체는, 차압관(10)과 모재(20)를 상호 접착시키는 은납부(130)가 은(Ag)을 주성분으로 하는 합금성분으로 이루어짐에 따라 차압관(10)의 열변형 온도인 약 700도 보다 낮은 용융온도인 약 635도에 용융침투될 수 있기 때문에, 용접공정시 발생하는 용접열에 의해 차압관(10)이 열변형되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차압관 용접장치, 차압관 용접방법 및 차압관 조립체의 각 구성 및 기능에 의해, 차압관(10)이 열변형되는 온도보다 낮은 용접열로 용접공정을 수행할 수 있도록 은납을 용접재로 이용하며 이를 용융시키기 위한 고주파 용접방식이 이용되므로, 용접열에 의해 상기 차압관(10)의 절곡된 형상이 열변형되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
또한, 차압관(10)의 서로 다른 부분을 안착시켜 지지하며, 상기 차압관(10)의 절곡된 형상에 따라 서로 다른 높이의 안착홈(111)이 각각 형성된 복수 개의 개별지그(112)를 이용하여 용접공정시 상기 차압관(10)을 견고하게 고정시킬 수 있으므로, 보다 안정적으로 용접공정을 수행할 수 있고 상기 차압관(10)의 절곡된 형상이 열변형되는 것을 2차적으로 방지할 수 있으며 지그부(110)의 전체적인 크기를 감소시킬 수 있음은 물론, 모재(20)에 형성된 차압관 삽입공(21)에 차압관(10)의 단부를 용접하는 경우, 상기 차압관(10)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 링 형상의 은납부(130)를 이용하여, 상기 차압관(10)의 둘레에 끼워져 상기 차압관 삽입공(21)에 밀착된 상태로 용융되면서 차압관(10)과 모재(20)를 상호 접착시킬 수 있으므로, 용접공정이 용이해지며 이로 인해 용접공정의 소요시간을 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10...차압관 20...모재
21...차압관 삽입공 22...용융침투 안내홈부
20a...브라켓 20b...분기관
110...지그부 111...안착홈
112...개별지그 120...고주파 용접헤드
121...용접봉 130...은납부

Claims (4)

  1. 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과 모재(20)를 상호 용접시키는 차압관 용접방법에 있어서,
    상기 차압관(10)의 절곡부(11)와 대응되는 형상으로 형성된 지그부(110)의 안착홈(111)에 상기 차압관(10)을 안착시켜 고정하는 차압관 고정 단계(S210);
    은납 성분으로 이루어지며 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위의 형상에 따라 링 형상, 원통 형상 또는 박판 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 은납부(130)를 상기 용접부위에 배치하는 은납부 배치 단계(S230); 및
    고주파 용접헤드(120)의 용접봉(121)을 상기 용접부위에 접촉시킨 상태에서 상기 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 상기 은납부(130)가 용융되면서 상기 용접부위로 용융침투되도록 용접열을 발생시키는 고주파 용접 단계(S250);를 포함하는 차압관 용접방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 은납부 배치 단계(S230)는, 상기 모재(20)에 상기 차압관(10)이 삽입되기 위한 차압관 삽입공(21)이 형성되고 상기 차압관(10)은 상기 차압관 삽입공(21)에 단부가 삽입되어 용접되는 경우, 상기 차압관(10)의 외경과 대응되는 내경을 갖는 링 형상의 은납부(130)를 상기 차압관(10)의 둘레에 끼워 상기 차압관 삽입공(21)에 밀착된 상태로 배치하며,
    상기 고주파 용접 단계(S250)는, 상기 차압관 삽입공(21)의 내부 둘레에 상기 은납부(130)가 밀착되는 방향으로 갈수록 내경이 확대되며 경사진 형상의 용융침투 안내홈부(22)가 형성되어, 상기 고주파 용접헤드(120)에 의한 용접열에 의해 상기 링 형상의 은납부(130)가 용융되면서 상기 용융침투 안내홈부(22)를 통해 상기 차압관(10)과 모재(20) 사이로 용융침투되는 것을 특징으로 하는 차압관 용접방법.
  3. 하나 이상의 절곡부(11)가 형성된 차압관(10)과 모재(20)를 상호 용접시키는 차압관 용접장치에 있어서,
    베이스 플레이트(140)의 상부에 설치되고, 상부에는 상기 차압관(10)이 절곡된 형상을 유지한 상태로 안착될 수 있도록 상기 차압관(10)의 절곡된 형상에 따라 서로 다른 높이의 안착홈(111)이 각각 형성된 복수 개의 개별지그(112)를 포함하는 지그부(110);
    상기 차압관(10)과 모재(20) 사이의 용접부위에 소정 주파수의 전류를 인가하여 용접열을 발생시키는 용접봉(121)이 구비된 고주파 용접헤드(120); 및
    은납 성분으로 이루어지며, 상기 용접부위에 배치된 상태에서 상기 고주파 용접헤드(120)에 의해 발생된 용접열에 의해 용융되면서 상기 용접부위로 용융침투하여 상기 차압관(10)과 모재(20)를 접착시키는 은납부(130);를 포함하는 차압관 용접장치.
  4. 삭제
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