KR101417357B1 - 일렉트로 가스 용접 장치 - Google Patents

일렉트로 가스 용접 장치 Download PDF

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Abstract

일렉트로 가스 용접(Electro Gas Welding, EGW) 장치가 개시된다. 일실시예에 따르면, 일렉트로 가스 용접 장치는 용접토치를 포함하는 토치부 및 용접 중 발생하는 열을 냉각하는 동담금과 상기 동담금을 모재 측으로 가압하는 동담금 가압장치를 포함하는 동담금부를 포함하고, 상기 토치부 및 동담금부는 연결되어 상기 용접 중 일체로 이동 가능하다. 이와 같이 구성되어, 후판 용접뿐만 아니라 박판 용접에도 사용이 가능한 일렉트로 가스 용접 장치가 제공된다.

Description

일렉트로 가스 용접 장치{ELECTRO GAS WELDING DEVICE}
본 발명은 일렉트로 가스 용접(EGW) 장치, 더 자세하게는 후판 용접뿐만 아니라 박판 용접에도 사용 가능한 일렉트로 가스 용접 장치에 관한 것이다.
일렉트로 가스 용접(Electro Gas Welding, EGW)은 수직 자세의 맞대기 이음부를 CO2 보호가스 중 GMAW를 적용하는 형태로, 아크(arc)열이 아닌 와이어(wire)와 용융 슬래그(slag) 사이에 통전된 전류의 저항열을 이용하여 용접하는 방법이다.
20 mm 이상의 후판 용접에 EGW를 적용할 경우, 전통적인 FCAW(Flux Cored Arc Welding) 용접법에 비해 홈의 가공이 매우 간단하고 변형량도 적으며 용접 시간을 단축할 수 있으므로 매우 경제적이다. 그러나, 입열량이 높아 용접부의 기계적 성질을 저하할 수 있으며 변형이 발생된 모재에 적용 시 동담금(copper shoe)의 밀착(sealing) 불량으로 슬래그 흐름 현상이 발생할 수 있기 때문에 박판 용접에는 적용되지 못하였다.
따라서, 12 mm 이하의 박판이 사용되는 해양경찰선, 군수지원정 등과 같은 특수 목적 선박의 경우, 외판 수직 용접 시 FCAW 수동용접으로만 작업이 진행되고 있다. 이러한 수동용접은 작업 시간이 많이 소요되고, 용접변형 또한 크게 발생하여 사상작업 및 곡직과 같은 추가적인 수정작업을 해야만 적정한 용접 품질을 얻을 수 있다. 또한, 박판 수직용접의 경우, 높은 수준의 숙련자만이 할 수 있는 용접으로, 대체 작업이 어려워 업무 회전율이 낮은 문제점이 있다.
이에, EGW 본연의 장점을 살리면서 박판에도 적용 가능한 EGW 기술에 대한 연구가 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0141574호
본 발명의 목적은 후판뿐만 아니라 박판 용접에도 사용 가능한 일렉트로 가스 용접(EGW) 장치를 제공하는 것이다.
일실시예에 따르면, 일렉트로 가스 용접 장치는 용접토치를 포함하는 토치부 및 용접 중 발생하는 열을 냉각하는 동담금과 상기 동담금을 모재 측으로 가압하는 동담금 가압장치를 포함하는 동담금부를 포함할 수 있고, 상기 토치부 및 동담금부는 연결되어 상기 용접 중 일체로 이동 가능할 수 있다.
이 때, 상기 동담금 가압장치는 탄성력을 제공하는 탄성체 및 상기 탄성력을 상기 동담금에 전달하여 상기 동담금을 가압하는 가압부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 일렉트로 가스 용접 장치는 6 mm 내지 80 mm 두께의 모재의 용접에 사용이 가능하다.
또한, 상기 동담금부는 상기 동담금 가압장치의 가압 상태를 유지시키는 가압유지장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압유지장치 및 동담금 가압장치의 조작을 통해 상기 동담금의 일측에 상기 동담금의 탈부착을 위한 공간을 생성할 수 있다.
또한, 상기 동담금 가압장치의 가압부재는 상기 동담금의 복수의 지점을 가압할 수 있고, 상기 동담금과 힌지 결합하여 상기 동담금은 상기 힌지 결합을 중심으로 회동 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접 장치에 의하면 후판 용접뿐만 아니라 박판 용접 또한 안정적으로 수행 가능하다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치의 사시도 및 측면도이다.
도 2는 가압 상태의 동담금부에 대한 정면도이다.
도 3은 동담금 탈부착을 위한 공간이 생성되는 모습을 도시한 동담금부에 대한 정면도이다.
도 4a는 비교예에 따른 동담금과 모재 간의 밀착 상태를 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 동담금과 모재 간의 밀착 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 일렉트로 가스 용접 장치에 대한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1a 및 1b는 일실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(1)의 사시도 및 측면도를 각각 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(1)는 크게 토치부(100)와 동담금부(200)로 구성될 수 있다.
토치부(100)는 용접토치(110)를 포함하여 용접 작업을 수행할 수 있다. 또한, 토치부(100)는 토치 고정 클램프(clamp)(120), 토치 위빙(weaving) 구동부(130), 토치 위치 조정 슬라이드(140), 토치 작업각 조정 슬라이드(150) 등도 포함할 수 있다.
동담금부(200)는 모재에 밀착하여 용접 중 발생하는 열을 냉각하는 동담금(210)과, 상기 동담금(210)을 모재 측으로 가압하는 가압장치(220)를 포함할 수 있다. 이 외에도, 동담금부(200)는 가압유지장치(230), 동담금 위치 조정 슬라이드(240) 등을 포함할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 상술한 토치부(100)와 동담금부(200)는 연결되어 용접 과정 중 일체로 이동 가능하게 설계된다. 즉, 본 실시예에서는 일렉트로 가스 용접 장치(1)의 본체, 또는 본체 측에 결합된 단일 프레임을 매개로 토치부(100)와 동담금부(200)가 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 실시예에서는 토치부(100)와 동담금부(200)는 직접 연결될 수도 있다.
위와 같이 토치부(100)와 동담금부(200)가 일체로 이동 가능하여 용접 변형이 일어나는 박판 모재의 용접 작업에도 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(1)가 사용될 수 있다. 이에 대한 것은 후술하기로 한다.
도 2는 가압 상태의 동담금부(200)에 대한 정면도이다. 상술한 동담금 가압장치(220)는 동담금(210)을 모재 측으로(화살표 방향) 가압하는데, 동담금 가압장치(220)는 이를 위해 그 내부에 탄성체(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 탄성체의 탄성력을 이용하여 동담금(210)을 가압할 수 있다. 구체적으로, 동담금 가압장치(220)는 탄성체 외에 상기 탄성체의 탄성력을 동담금(210)에 전달하는 가압부재(221)를 포함할 수 있다. 또한, 가압장치(220) 내부의 탄성체의 압축 및 신장을 제어하는 가압 슬라이드(222)를 포함할 수 있다.
위와 같이 구성되어, 가압 슬라이드(222)의 조절을 통해 탄성체를 압축 또는 신장시켜 그에 따른 탄성력을 가압부재(221)를 통해 동담금(210)에 전달할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 토치부(100)와 동담금부(200)는 연결되어 일체로 이동 가능하므로, 이 경우 동담금(210)이 가압되면서, 동시에 용접토치(110)를 포함한 토치부(100) 역시 같은 방향으로 가압되게 된다. 이로써, 박판 용접 시 변형이 발생하더라도 용접심(welding seam) 추적을 가능하게 하여 아크 발생 포인트를 일정하게 유지할 수 있도록 한다. 즉, 용접 변형으로 인한 용접토치 팁(tip)의 위치 변경, 아크 쏠림 현상 등을 미연에 방지하므로 양질의 용접 품질을 기대할 수 있다.
또한, 위와 같이 토치부(100)와 동담금부(200)가 일체로 이동 가능하여 용접 변형으로 인한 오차 발생 시 변형 추적이 용이하여 안정적인 용접 수행이 가능하다.
또한, 토치부(100)는 상술한 토치 위빙 구동부(130)를 포함할 수 있어, 이에 따라 후판의 용접에도 물론 사용 가능하다.
본 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(1)로 용접 작업을 수행한 결과 기존의 후판(20 mm 내지 80 mm)은 물론, 6 mm 내지 12 mm 두께의 박판의 용접 작업에서도 우수한 용접 품질을 나타내었다.
본 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치(1)는 가압유지장치(230)를 더 포함할 수 있다. 가압유지장치(230)는 동담금 가압장치(220)의 동담금(210)에 대한 가압 상태를 유지시켜 결과적으로 용접 중 동담금(210)이 모재에 계속 밀착하도록 하여 안정적이고도 고품질의 용접을 얻을 수 있게 한다. 본 실시예에서, 가압유지장치(230)는 동담금 가압장치(220)의 측면에 관통 결합되어 가압 슬라이드(222)를 압박하는 구성으로 구현되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 수행하는 다양한 변경 내지 변형이 있을 수 있다.
도 3은 동담금(210) 탈부착을 위한 공간(250)이 생성되는 모습을 도시한 동담금부(200)에 대한 정면도이다. 즉, 가압유지장치(230)와 동담금 가압장치(220)의 조작을 통해 동담금(210)의 일측에 동담금(210)의 탈부착을 위한 공간(250)을 생성할 수 있다. 이로써, 동담금(210) 교체 및 정비 시 이에 필요한 작업 공간(250)이 확보되어 간편하고 빠르게 작업을 진행할 수 있고, 이는 생산성을 현격하게 높이는 결과로 나타난다.
본 실시예에서, 위와 같은 동담금 탈부착을 위한 공간(250)을 생성하기 위하여, 동담금 가압장치(220)의 우측부(가압 슬라이드 측)와 가압부재(221)를 힌지 결합하여 동담금 가압장치(220)의 우측부가 회동 가능하게 설계한다. 우선 가압유지장치(230)를 조작하여 동담금 가압장치(220)의 동담금(210)에 대한 가압 상태를 해제시킨다. 다음으로, 동담금 가압장치(220)의 우측부를 상승시켜 반시계 방향으로 회동시키면 이에 힌지 결합된 가압부재(221)가 우측(화살표 방향)으로 후퇴될 수 있다. 그 결과, 도시된 바와 같이 동담금 탈부착을 위한 공간(250)이 형성될 수 있고, 이에 따라 작업성이 향상될 수 있다. 다만, 위와 같은 구성은 일 예에 불과하고, 동일한 목적 달성을 위한 다양한 구성의 변경 또는 변형이 있을 수 있음은 자명하다.
도 4a는 비교예에 따른 동담금(12)과 모재(10) 간의 밀착 상태를 나타내는 도면이다. 도시된 비교예, 즉 기존의 일렉트로 가스 용접 장치는 모재의 변형이 거의 없는 후판용으로 설계되어, 가압부재(11)가 동담금(12)의 한 지점(2/3 지점)만을 가압 및 지지한다. 이와 같은 장치를 박판 용접에 적용하면, 용접 과정 중에 발생하는 변형에 따라 도시된 것처럼 동담금(12)과 모재(10) 사이에 갭(gap)이 발생되어 완전 밀착되지 않는다. 이에 따르면, 상기 갭으로 용융 슬래그(slag)가 흘러 내리고, 용융 금속이 대기에 노출되어 금속의 산화 및 질화가 발생될 위험이 크다. 또한, 슬래그 흐름, 용접비드퍼짐 현상을 유발하여 용접 품질에 악영향을 끼친다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 동담금(210)과 모재(300) 간의 밀착 상태를 나타내는 도면이다. 우선, 동담금 가압장치(220)의 가압부재(221)는 도시된 바와 같이 동담금(210)의 한 지점이 아닌 복수의 지점을 균형 있게 가압할 수 있다. 즉, 동담금 가압장치(220) 내부의 탄성체의 탄성력을 동담금(210)에 보다 더 잘 전달할 수 있고, 이에 따라 동담금(210)이 모재(300)에 밀착할 수 있게 한다.
또한, 동담금 가압장치(220)의 가압부재(221)는 동담금(210)과 힌지 결합(215)할 수 있다. 즉, 힌지 결합(215)을 통해 동담금(210)은 힌지 결합(215)을 중심으로 회동이 가능하다. 따라서, 박판 용접 시 변형이 발생하여 모재(300)에 굴곡이 생긴 경우, 이러한 굴곡에 적응하여 도시된 것처럼 동담금(210)은 힌지 결합(215)을 중심으로 회동하여 모재(300)에 완전 밀착할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 가압부재(221)의 일측 또는 그 내부에는 모재(300)의 변형에 적응 가능한 스프링이 장착될 수 있다. 이에 의하면, 모재(300)의 변형 정도에 따라 동담금(210)이 보다 정교하고 섬세하게 모재(300)에 밀착 가능하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
1: 일렉트로 가스 용접 장치 100: 토치부
110: 용접토치 120: 토치 고정 클램프
130: 토치 위빙 구동부 140: 토치 위치 조정 슬라이드
150: 토치 작업각 조정 슬라이드 200: 동담금부
210: 동담금 220: 동담금 가압장치
221: 가압부재 222: 가압 슬라이드
230: 가압유지장치 240: 동담금 위치 조정 슬라이드
300: 모재

Claims (7)

  1. 용접토치를 포함하는 토치부; 및
    용접 중 발생하는 열을 냉각하는 동담금;
    상기 동담금을 모재 측으로 가압하며, 탄성체를 구비한 동담금 가압장치;
    상기 동담금 가압장치 일측에 결합되어 상기 탄성체를 압축 또는 신장을 제어하여 동담금을 압박하는 가압슬라이드;
    상기 탄성체의 탄성력을 상기 동담금에 전달하며, 상기 동담금 가압장치와 힌지 결합되어 힌지 결합중심으로 회동 가능하여, 상기 동담금을 탈부착하기 위한 공간을 형성시키는 가압부재;
    를 포함하고, 상기 용접 중 변형이 발생하더라도 용접변형으로 인한 토치팁의 위치변경 혹은 아크쏠림 현상을 방지하기 위해, 상기 토치부 및 동담금 가압장치는 연결되어 상기 용접 중 일체로 이동 가능하며, 상기 동담금이 가압되면서, 동시에 상기 토치부가 상기 동담금이 가압된 방향과 같은 방향으로 가압하는 가압 일렉트로 가스 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 동담금의 복수의 지점을 가압하는 일렉트로 가스 용접 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 일렉트로 가스 용접 장치는 6 mm 내지 80 mm 두께의 모재의 용접에 사용 가능한 일렉트로 가스 용접 장치.
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