KR101446323B1 - 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판을 구부려서 제작한 강관(P)의 내면을 서브머지드 아크용접할 시 용접헤드(1)의 부피를 최소화시켜서 보다 작은 소구경의 강관(P) 내면을 용접할 수 있도록 한 소구경 강관용 내면 용접장치(100)의 용접헤드(1)를 제공코자 하는 것으로서, 상기 본 발명의 용접헤드(1)는 견인모터(12)가 결합된 상하로 폭이 좁은 직육면체의 감속기(11)에 견인롤러(14)와 가압롤러(15)로 이루어진 피더(13)가 결합 구성된 와이어공급부(10)와, 구리소재로 선단이 하향으로 굽어진 원통형 가이드관(21)으로 이루어진 와이어가이드부(20)와, 가이드관(21)을 관통한 용접와이어(W)가 돌출되게 결합된 콘택트팁(31)의 후방과 전방에 각각 이격된 위치에 플럭스공급구(33)와 플럭스회수구(34)가 설치된 용접부(30)를 포함함을 특징으로 하며, 본 발명에 의하면 와이어공급부(10)와 와이어가이드부(20)의 구조 개선으로 용접헤드(1) 전체의 구조를 간소화시키며 부피와 중량을 현저히 줄여서 내면 용접이 가능한 강관(P)의 최소직경을 현저히 줄이면서 붐(120)의 변형을 최소화시키며, 구리소재의 가이드관(21) 후방으로 전류공급케이블(125)을 커넥터(32)로 연결하여 아크발생률 향상으로 용접효율과 용접견고성을 향상시킬 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Description

소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드{Weld-head of the small caliber steel pipe inner welding devices}

본 발명은 강관용 내면 용접장치의 용접헤드로서, 이를 보다 상세히 설명하면 두께가 두꺼운 강판을 구부려서 제작한 강관의 내면을 서브머지드 아크용접으로 용접할 시 용접헤드의 부피를 최소화시켜서 보다 작은 소구경의 강관 내면을 용접할 수 있도록 한 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드에 관한 것이다.

일반적으로 속이 빈 봉 형태를 갖는 원통형 철강제품을 강관이라고 하며, 이러한 강관에는 선박 및 플랜트용, 일반 배관용, 구조용, 보일러용, 전선관용 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있으며, 강괴에서 인발에 의해 이음매가 없이 제작하는 인발강관이라고 하는 무계목강관(seamless steel pipe)과 철판을 구부려서 이음매를 각종 용접에 의해서 접합하여 제작하는 용접강관(welded steel pipe)으로 나뉘며, 강관의 두께가 두꺼울 경우 무계목강관으로 제작 시 대형 인발기나 인발 후 강관을 식히기 위해서는 별도의 소둔(annealing)설비 등이 필요하며, 이로 인하여 설비가 복잡하면서 제조원가도 높아서 국내에서는 주로 수입에 의존하고 있는 실정이며, 강관을 직접 제작할 경우에는 제조설비를 간소화시키고 제조원가를 절감하기 위해서 용접강관을 주로 사용하고 있는 실정이다.

종래 용접강관은 이음매를 용접하는 방법에 따라 전기저항용접(ERW; Electric Resistance Welding)강관, 가스용접(Gas Welding)관, 서브머지드 아크용접(SAW; Submerged Arc Welding)강관 등으로 분류하며, 원자재의 성질에 따라 탄소강관, 스테인리스강관, 아연도금강관 등으로 구분하며, 본 발명에서는 다양한 재질의 강판을 원통형으로 구부려서 이음매를 서브머지드 아크용접으로 용접하여 선박 및 플랜트용으로 사용토록 한 서브머지드 아크용접강관을 대상으로 하되, 강관의 외면에서의 용접과 내면에서의 용접 중 강관의 내면으로 유입되어 용접이 가능한 최소직경을 줄이는데 지대한 영향을 미치는 내면 용접장치의 용접헤드에 관한 것으로서, 종래 소구경 강관의 내면에서 이음매를 서브머지드 아크용접하는 용접헤드에는 대한민국 공개실용신안 2001년 제812호(2001년 1월 15일자 공개)에 기재된 바와 같이 피더의 단부에 고정된 가이드 보디의 일측으로 수개의 가이드 로울러와 가이드 브래킷이 설치된 와이어 가이드장치가 설치되며, 종래 와이어 가이드장치에는 가이드 보디의 타측으로 가이드 보디의 굽힘정도와 전극간 거리를 조절하는 용접진행각도 조정장치가 설치되며, 그 밖에도 가이드 보디를 좌우로 이동시키는 측방향 직진도 조정장치와 가이드 로울러의 가이드홈내로 와이어를 안내하는 와이어 인입 인 코밍 튜브 및 와이어 방향 교정장치 등이 설치되어 와이어 가이드장치 전체가 복잡하고 부피를 많이 차지하여 용접헤드가 비대해지는 문제점으로 인하여 소구경 강관의 내면을 용접할 시 강관의 최소직경을 줄이는데 한계가 있었으며, 용접헤드가 비대해짐에 따라 용접헤드가 설치된 용접장치의 지지대가 많이 처져서 별도로 지지대를 받쳐주는 장치가 필요하였으며, 또한 종래 소구경 강관용 내면 용접장치에 설치된 용접헤드의 경우 도 1에서와 같이 와이어 송급모터(12-1)와 함께 설치되는 감속기(11-1)는 일측으로 돌출되게 형성되어 있어서 부피도 크고, 감속기(11-1)의 회전축(11a-1)이 한 방향으로만 돌출되는 구조여서 설치 상황에 따라서 감속기의 설치방향을 바꿀 시 회전 방향이 상이한 두 대의 감속기(11-1)가 필요하며, 피더(13-1)가 수개의 연결링크(13a-1)와 클램프(13b-1)로 연결되어 구성되므로 부피가 커서 강관의 최소직경을 줄이는데 한계가 있는 등 다수의 문제점을 가지고 있었던 것이다.

KR 20-2001-0000812 U 2001. 1. 15.

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 본 발명은 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드를 구성할 시 용접와이어의 견인모터에 설치되는 감속기의 형태를 바꾸어 피더의 결합 시 와이어공급부의 부피를 현저히 줄이도록 하며, 피더에 의해서 공급된 용접와이어가 안내되는 와이어가이드부의 구조를 간단하게 하여 부피와 중량을 현저히 줄이도록 함으로써 용접헤드 전체의 구성을 간소화시키면서 부피 및 중량을 최소화시켜서 용접헤드가 강관의 내부로 유입되어 이음매 내면을 용접할 시 용접 가능한 강관의 최소직경을 급격히 줄일 수 있으며, 가이드장치로 구조가 간단한 구리재질의 가이드관을 이용하여 가이드관의 단부에 설치된 노즐로 돌출된 용접와이어로 전류의 공급이 보다 원활하게 이루어져 아크발생률을 높일 수 있도록 한 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드를 제공함에 발명이 해결하고자 하는 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드를 구성함에 있어서, 본 발명의 용접헤드는 후방의 본체에서 전방으로 돌출된 붐(boom)의 단부에 설치되어 대차에 의해서 본체로 향하는 소구경 강관의 내부로 내입되도록 구성되며, 이러한 용접헤드는 본체로부터 용접와이어를 견인하는 와이어공급부와, 와이어공급부의 전방으로 공급된 용접와이어를 하향되게 안내하는 와이어가이드부와, 와이어가이드부의 하부에 서브머지드 아크용접이 가능토록 설치된 용접부가 포함됨을 특징으로 하되, 이때 상기 와이어공급부는 붐의 단부에 고정 설치되며 후방으로 견인모터가 설치된 상하로 폭이 좁은 직육면체의 감속기와, 감속기 상부에 고정 설치된 피더로 이루어지며, 피더는 감속기의 회전축에 설치되어 견인모터의 구동 시 감속된 회전속도로 회전되며 외주면에 방사상으로 수개의 논슬립홈이 형성된 견인롤러와, 견인롤러에 용접와이어가 밀착되게 가압하는 가압롤러로 이루어지며, 가압롤러는 피더의 몸체에 회동되게 힌지로 설치된 "ㄴ"자 형태의 링크의 일단에 자유 회전되게 설치되며, 링크의 타단은 피더의 몸체에 측방으로 설치된 조절볼트가 결합되어 조절볼트의 회전에 의해서 링크가 힌지를 중심으로 회동되게 설치되면서 조절볼트가 내입되는 압축스프링에 의해서 탄력 지지되게 설치되므로 용접와이어의 굵기에 따라 조절볼트로 견인롤러와 가압롤러 사이의 간격을 조절하면서 압축스프링으로 용접와이어를 균일한 힘으로 견인되도록 한 것이다.

상기 와이어가이드부는 와이어공급부의 피더 전방에 후단이 결합 설치되어 피더의 견인롤러와 가압롤러에 의해서 전방으로 공급되는 용접와이어를 하향으로 안내할 수 있도록 선단이 하향되게 "ㄱ"자 형태로 굽어진 원통형으로 형성된 구리소재의 가이드관으로 이루어지므로 그 구성이 간소화되면서 부피나 중량을 현저히 줄일 수 있는 것이다.

상기 용접부는 와이어가이드부의 가이드관 선단에 결합 설치되어 가이드관을 관통한 용접와이어가 관통하여 하부로 돌출되게 잡아주도록 구성된 콘택트팁(contact tip)과, 구리소재의 가이드관을 통해서 선단의 콘택트팁으로 전류를 공급토록 본체에서 붐 내부로 관통하여 가이드관의 후방에 전류공급케이블이 전기적으로 결합 구성되도록 설치된 커넥터와, 콘택트팁의 후방으로 이격된 위치에서 서브머지드 아크용접을 위한 플럭스(flux)를 공급하도록 설치된 플럭스공급구과, 콘택트팁의 전방으로 이격된 위치에서 플럭스 내부에서 용접와이어가 용접된 후 잉여의 플럭스를 수거토록 구성된 플럭스회수구로 이루어져서 콘택트팁으로 전류를 바로 공급할 때보다 전극의 폭이 넓어져서 아크발생률이 향상되도록 한 것이다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드는 와이어공급부의 직육면체 감속기에 견인롤러와 가압롤러로 용접와이어를 견인토록 구성하면서 와이어가이드부를 "ㄱ"자 형태로 굽어진 원통형의 가이드관으로 구성하여 종래 공급부의 감속기 및 피더가 대형화되어 있고 가이드부가 철판으로 굽은 바디에 다수의 가이드롤러가 설치되어 있던 것에 비하여 용접헤드 전체의 구조를 간소화시키면서 부피와 중량을 현저히 줄여서 본 발명의 용접장치에 의해 내면이 용접되는 강관의 최소직경을 200mm ~ 230mm 정도로 최소화시켜서 종래 강관의 내면 용접장치에 비하여 월등히 작은 소구경의 강관 내면 용접이 가능토록 하며, 용접헤드가 가벼워서 용접헤드를 지탱하는 붐의 처짐이나 휨 등의 변형을 최소화시키도록 한 것이다.

또한 본 발명에서는 와이어가이드부를 전류가 통하는 구리소재의 가이드관으로 구성하면서 용접을 위한 전류의 공급 시 전류공급케이블을 종래 전극 폭이 좁은 콘택트팁으로 바로 공급되던 것에 비하여 전극 폭이 넓은 상기 가이드관의 후방으로 결합 구성되므로 전극 폭이 넓은 가이드관을 통해서 콘택트팁으로 전류의 공급이 이루어져서 플럭스 내부에서 용접와이어에 의해 강관의 내면 이음매가 용접될 시 아크발생률이 향상되어 용접효율이 좋으며, 용접부위의 견고성이 뛰어나게 되는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

도 1은 기존의 용접헤드에 사용되는 감속기 및 피더의 구성을 보인 예시도
도 2는 본 발명의 용접헤드가 적용된 소구경 강관용 내면 용접장치의 예시도
도 3은 본 발명의 용접헤드 세부 구성을 보인 측면도
도 4는 본 발명의 용접헤드에서 와이어공급부를 보인 사시도
도 5는 본 발명의 용접헤드에서 와이어가이드부를 보인 사시도
도 6은 본 발명의 용접헤드에서 용접부를 보인 예시도

상기에서 설명된 도면들과 더불어서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 두께가 두꺼운 각종 강판을 원통형으로 구부려서 이음매를 서브머지드 아크용접으로 용접하여 선박 및 플랜트용으로 사용토록 한 서브머지드 아크용접강관을 대상으로 하며, 상기 강관(P)이 소구경이더라도 내면으로 유입되어 내면을 용접할 수 있도록 한 소구경 강관용 내면 용접장치(100)의 용접헤드(1)에 관한 것이다.

상기 본 발명의 소구경 강관용 내면 용접장치(100)의 용접헤드(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 용접장치(100)에서 후방에 위치한 본체(110)에서 전방으로 돌출 형성된 붐(120)의 단부에 설치되어 본체(110) 전방에서 대차(130)에 의해서 슬라이드 이송되는 소구경 강관(P)의 내면으로 유입되어 강관(P)의 내면 이음매를 서브머지드 아크용접토록 한 것으로서, 상기 본체(110)는 베이스(111)의 전후에 한 쌍씩 세워지게 입설(立設)된 서포터(112)의 사이에서 볼스크류(113)에 의해서 승강토록 설치된 승강대판(114)으로 이루어지며, 승강대판(114)에는 서브머지드 아크용접에 필요한 용접와이어(W)가 감긴 와이어보빈(115)과 플럭스(F)가 내입된 플럭스보관통(116)이 설치되며, 본체(110)와 함께 서브머지드 아크용접에 필요한 전류를 공급하기 위한 용접기(117) 및 강관(P)의 내부의 용접부위를 깨끗하게 에어로 불어내기 위하여 에어를 공급하기 위한 에어컴프레서(118)가 함께 설치되는 것이다.

상기 붐(120)은 본체(110)에서 용접헤드(1)로 용접와이어(W)의 공급, 플럭스(F)의 공급 및 회수, 에어컴프레서(118)에서의 에어 공급, 전류의 공급을 위해서 각각 용접와이어(W)가 관통되는 와이어공급튜브(121), 플럭스공급관(122) 및 플럭스회수관(123), 에어공급호스(124), 피복이 입혀진 전류공급케이블(125)이 관통되게 구성되며, 붐(120)의 단부에 설치된 용접헤드(1)의 좌우와 상부에는 용접헤드(1)가 강관(P)의 내부로 유입되어 용접 시 강관(P)의 변형을 방지하기 위하여 강관(P)의 외측 좌우와 상부를 지지토록 하부가 개방된 지지대(141)에서 유압실린더(142)에 의해서 강관(P)으로 가압되게 구성되며, 단부에 자유 회전되는 롤러가 설치되어 강관(P)을 가압 지지하면서도 대차(130)에 의해서 강관(P)이 전후로 이송될 수 있도록 구성된 변형방지롤러(140)가 구비될 수도 있으며, 붐(120)의 단부 하측에는 강관(P)의 이음매 용접홈으로 내입되어 용접헤드(1)의 용접방향을 안내하는 헤드안내롤러(150)가 구비되는 것이다.

본 발명에서 제공하는 용접헤드(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 본체(110)로부터 용접와이어(W)를 견인하는 와이어공급부(10)와, 와이어공급부(10)의 전방으로 공급된 용접와이어(W)를 하향되게 안내하는 와이어가이드부(20)와, 와이어가이드부(20)의 하부에 서브머지드 아크용접이 가능토록 설치된 용접부(30)가 포함되는 것으로서, 용접헤드(1)에는 상기 와이어공급부(10)와 와이어가이드부(20) 및 용접부(30) 외에도 용접 시 용접부위의 용접상태를 확인하기 위한 카메라(40)와 조명(50) 등이 설치되며, 용접부위를 깨끗이 청소하기 위해 본체(110)에 함께 설치된 에어컴프레서(118)와 연결되어 붐(120)을 통해서 붐(120)의 단부에서 하향되게 고정 설치된 에어분사노즐(60)이 설치될 수도 있다.

상기 용접헤드(1)의 와이어공급부(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 용접장치(100)의 본체(110)에서 전방으로 돌출되게 설치된 붐(120)의 단부에 고정 설치되면서 후방으로 견인모터(12)가 설치된 상하로 폭이 좁은 직육면체의 감속기(11)와, 감속기(11) 상부에 고정 설치된 피더(13)로 이루어지며, 상기 감속기(11)는 회전축(11a)을 상하측 중 일측에 선택적으로 돌출되게 결합할 수 있는 구조로서, 견인모터(12)에 결합된 감속기(11)의 설치 방향을 바꾸지 않고서도 회전축(11a)의 설치 방향만 바꿔주면 피더(13)를 감속기(11)의 상부에서 하부로 설치할 수 있는 것으로 용접헤드(1)의 설치 환경에 따라서 피더(13)를 감속기(11)의 상부나 하부에 선택적으로 설치할 수 있는 것이다.

상기 피더(13)는 감속기(11)의 회전축(11a)에 설치되어 견인모터(12)의 구동 시 감속된 회전속도로 회전되는 견인롤러(14)와 견인롤러(14)에 용접와이어(W)가 밀착되게 가압토록 피더(13)의 몸체(13a)에 설치된 가압롤러(15)로 이루어지는 한 쌍의 롤러가 구비된 것으로서, 상기 견인롤러(14)는 외주면에 방사상으로 수개의 논슬립홈(14a)이 형성되어 있어 용접와이어(W)의 견인 시 용접와이어(W)가 미끄러지는 것을 방지하여 연속적이면서 안정적인 공급이 가능한 것이며, 상기 가압롤러(15)는 피더(13)의 몸체(13a)에 회동되게 힌지(17)로 설치된 "ㄴ"자 형태의 링크(16) 일단에 자유 회전되게 설치되며, 링크(16)의 타단은 피더(13)의 몸체(13a)에 측방으로 설치된 조절볼트(18)가 결합되어 조절볼트(18)의 회전에 의해서 링크(16)가 힌지(17)를 중심으로 회동되면서 조절볼트(18)가 내입되는 압축스프링(19)에 의해서 탄력 지지되게 설치되므로 용접와이어(W)의 굵기에 따라 조절볼트(18)로 견인롤러(14)와 가압롤러(15) 사이의 간격을 조절하면서 압축스프링(19)에 의해서 용접와이어(W)를 균일한 힘으로 견인되도록 한 것이다.

상기 용접헤드(1)의 와이어가이드부(20)는 도 5에 도시된 바와 같이 와이어공급부(10)의 피더(13)에 의해서 전방으로 견인된 용접와이어(W)를 하향되게 안내할 수 있도록 피더(13)의 전방에 후단이 결합 설치되며, 선단이 하향되게 "ㄱ"자 형태로 굽어진 원통형으로 형성되면서 전류가 원활하게 흐르는 구리소재의 가이드관(21)으로 이루어져 가이드관(21) 내부로 용접와이어(W)를 하향으로 안내하도록 구성되며, 굽어진 가이드관(21)의 전후 길이는 대략 200mm, 상하 높이는 대략 80mm로 형성하여 종래 "ㄱ"자 형태의 가이드 보디에 다수의 가이드롤러가 설치되던 것에 비하여 구성이 간소화되면서 부피나 중량을 현저히 줄일 수 있는 것이다.

그리고 상기 용접헤드(1)의 용접부(30)는 도 5에서와 같이 선단이 하향되게 형성된 와이어가이드부(20)의 가이드관(21) 선단에 결합 설치되어 가이드관(21)을 관통한 용접와이어(W)가 재차 관통할 시 용접와이어(W)의 단부가 하부로 돌출되게 잡아주도록 콘택트팁(31)이 구비되며, 상기 구리소재의 가이드관(21)을 통해서 선단의 콘택트팁(31)으로 전류를 공급토록 본체(110)에서 붐(120)의 내부를 통해서 붐(120)의 단부로 인출된 전류공급케이블(125)이 가이드관(21)의 후방에 커넥터(32)를 사용하여 전기적으로 연결되게 결합 구성되며, 이때 도 6에 도시된 바와 같이 상기 콘택트팁(31)의 후방으로 이격된 위치에는 서브머지드 아크용접을 위한 플럭스(F)를 공급하도록 붐(120) 내부를 관통한 플럭스공급관(122)의 단부에 결합 설치된 플럭스공급구(33)가 구비되며, 콘택트팁(31)의 전방으로 이격된 위치에는 플럭스공급구(33)로 공급된 플럭스(F)의 내부에서 용접와이어(W)가 용접된 후 잉여의 플럭스(F)를 수거토록 붐(120)의 내부를 관통한 플럭스회수관(123)의 단부에 결합 설치된 플럭스회수구(34)가 구비됨으로써, 서브머지드 아크용접 시 전류를 콘택트팁(31)으로 바로 공급할 때보다 전극의 폭이 넓어져서 아크발생률이 향상되도록 한 것이다.

즉, 상기 와이어가이드부(20)의 가이드관(21)은 전기 전도율이 높은 구리소재로 이루어지며, 이때 가이드관(21)은 내경을 7mm ~ 9mm 정도로 형성하며, 외경을 23mm ~ 27mm 정도로 형성하여 두께를 내경보다 0.5mm ~ 1mm 정도 크게 형성하거나 내경과 동일하게 형성하여 두께를 보통의 구리파이프보다 두껍게 형성함으로써, 전극 폭을 넓히도록 하되, 가이드관(21)의 내경을 8mm 정도, 외경을 25mm 정도로 형성하여 두께를 내경보다 0.5mm 정도로 조금만 넓혀서 전극 폭을 넓히면서도 소재의 사용량을 최소화시킬 수 있도록 함이 바람직한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 소구경 강관용 내면 용접장치(100)의 용접헤드(1)는 와이어공급부(10)와 용접부(30)의 일부 구성을 변화시키면서 와이어가이드부(20)의 전체 구성을 변화시켜서 전체 구조를 간소화시키면서 부피와 중량을 현저히 줄여서 내면 용접되는 강관(P)의 최소직경을 200mm ~ 230mm 정도로 최소화시킬 수 있으므로 월등히 작은 소구경 강관(P)의 내면 용접이 가능토록 하며, 붐(120)의 변형도 방지하며, 아크발생률을 높여서 용접부위가 보다 견고하게 이루어지도록 하여 용접강관(P)의 강도를 무계목강관(P)의 강도에 근접하게 할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명의 용접헤드(1)가 적용된 소구경 강관용 내면 용접장치(100)의 작용을 보다 구체적으로 살펴보면, 용접장치(100)의 본체(110) 전방에서 전후로 슬라이드되는 대차(130)의 상부에 강판을 굽혀서 원통형으로 성형한 강관(P)을 안치시킨 후 용접헤드(1)가 강관(P)의 내부로 유입되도록 대차(130)를 이동시키면서 에어분사노즐(60)로 에어를 분사하여 이음매 부분을 깨끗이 청소하며, 이후 대차(130)를 전방으로 이동시키면서 붐(120)의 단부 하측에 설치된 헤드안내롤러(150)가 강관(P)의 이음매 용접홈에 내입되어 진행되면서 콘택트팁(31)의 후방에 위치하는 플럭스공급구(33)에서 플럭스(F)를 이음매로 공급하고, 콘택트팁(31)에서 하향 돌출된 용접와이어(W)에 의해서 플럭스(F) 내부에서 강관(P)의 이음매에 서브머지드 아크용접이 이루어지게 되는 것이다.

상기 용접와이어(W)에 의해서 플럭스(F) 내부에서 서브머지드 아크용접이 행해지는 것은 커넥터(32)에 의해서 가이드관(21)의 후방으로 결합된 전류공급케이블(125)이 가이드관(21)을 통해서 가이드관(21)의 선단에 결합된 콘택트팁(31)으로 전류를 공급해서 용접와이어(W)에서 아크가 발생되어 강관(P)의 이음매가 용접되는 것이며, 이와 같이 서브머지드 아크용접이 행해진 후 강관(P) 내부에 남아 있는 잉여의 플럭스(F)는 콘택트팁(31)의 전방에 이격되게 설치된 플럭스회수구(34)에서 흡입한 다음, 플럭스공급관(122)을 통해서 용접헤드(1)의 플럭스공급구(33)로 플럭스(F)를 공급하기 위해 본체(110)의 승강대판(114)에 설치된 플럭스보관통(116)으로 붐(120)의 내부를 관통하는 플럭스회수관(123)으로 회수가 이루어져 다시 플럭스공급구(33)로 보내지게 되는 것이다.

그리고 상기 서브머지드 아크용접 시 콘택트팁(31)에서 하향 돌출된 용접와이어(W)는 서서히 녹아 들어가서 줄어들게 되나, 줄어드는 속도에 맞추어 견인모터(12)가 자동으로 작동하여 감속기(11)를 통해서 감속된 회전속도로 회전되는 피더(13)의 견인롤러(14)와 견인롤러(14)로 용접와이어(W)를 가압하는 가압롤러(15)의 작동에 의해서 용접와이어(W)를 연속적으로 본체(110)로부터 견인하여 공급하므로 용접와이어(W)를 콘택트팁(31)에서 항상 일정한 길이로 하향 돌출되게 해서 용접이 지속적으로 이루어지게 되는 것이며, 용접헤드(1)에 설치된 카메라(40)와 조명(50)을 통해서 용접부위의 용접상태를 실시간으로 확인할 수도 있는 것이다.

또한 상기와 같이 서브머지드 아크용접 시 용접헤드(1)의 좌우와 상부로 본체(110)와 별도로 구비된 지지대(141)에서 유압실린더(142)로 작동되어 강관(P)의 외주면을 지지토록 설치된 변형방지롤러(140)에 의해서 용접헤드(1)가 내입된 부위의 강관(P) 외주면을 지지하여 용접 시 발생된 열에 의해 강관(P)이 변형되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상기 용접장치(100)에서 강관(P)이 안치된 대차(130)의 전후진 및 와이어공급부(10)의 견인모터(12) 작동, 전류의 공급, 플럭스(F)의 공급 및 회수, 변형방지롤러(140)의 유압실린더(142) 작동을 본체(110)와 별도로 구비되어 전기적으로 연결된 컨트롤러(160)에 의해서 제어되도록 설비되며, 컨트롤러(160)에는 디스플레이패널(161)을 설치하여 상기 카메라(40)와 조명(50)에 의한 용접부위의 실시간 확인이 바로 가능한 것이며, 상기와 같이 용접이 전체적으로 이루어진 강관(P)은 대차(130)를 전방으로 이동시켜서 강관(P)의 이음매 외면을 별도의 외면 용접장치(미도시)를 이용하여 용접하게 되면 강관(P)이 완성되는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하고 있으나, 본 발명의 기술범주에 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:용접헤드 10:와이어공급부 11:감속기
11a:회전축 12:견인모터 13:피더
13a:몸체 14:견인롤러 14a:논슬립홈
15:가압롤러 16:링크 17:힌지
18:조절볼트 19:압축스프링 20:와이어가이드부
21:가이드관 30:용접부 31:콘택트팁
32:커넥터 33:플럭스공급구 34:플럭스회수구
40:카메라 50:조명 60:에어분사노즐
100:용접장치 110:본체 111:베이스
112:서포터 113:볼스크류 114:승강대판
115:와이어보빈 116:플럭스보관통 117:용접기
118:에어컴프레서 120:붐 121:와이어공급튜브
122:플럭스공급관 123:플럭스회수관 124:에어공급호스
125:전류공급케이블 130:대차 140:변형방지롤러
141:지지대 142:유압실린더 150:헤드안내롤러
160:컨트롤러 161:디스플레이패널 P:강관
W:용접와이어 F:플럭스

Claims (4)

1. 본체(110)에서 전방으로 돌출된 붐(120)의 단부에 설치되어 대차(130)에 의해서 이송되는 소구경 강관(P)의 내부로 내입되어 강관(P)의 내면을 용접토록 본체(110)로부터 용접와이어(W)를 견인하는 와이어공급부(10)와, 와이어공급부(10)의 전방으로 공급된 용접와이어(W)를 하향되게 안내하는 와이어가이드부(20)와, 와이어가이드부(20)의 하부에 서브머지드 아크용접이 가능토록 설치된 용접부(30)가 포함되게 구성된 소구경 강관용 내면 용접장치(100)의 용접헤드(1)에 있어서;
   와이어공급부(10)는 붐(120)의 단부에 고정 설치되어 후방으로 견인모터(12)가 설치된 전후 및 좌우보다 상하로 폭이 좁은 직육면체의 감속기(11)와, 감속기(11)에 고정 설치된 피더(13)로 이루어지며,
   피더(13)는 감속기(11)의 회전축(11a)에 설치되어 견인모터(12)의 구동 시 감속된 회전속도로 회전되며 외주면에 방사상으로 수개의 논슬립홈(14a)이 형성된 견인롤러(14)와, 견인롤러(14)에 용접와이어(W)가 밀착되게 가압하는 가압롤러(15)와, 피더(13)의 몸체(13a)에 회동되게 힌지(17)로 설치되며 가압롤러(15)가 일단에 자유 회전되게 설치된 "ㄴ"자 형태의 링크(16)와, 피더(13)의 몸체(13a) 측방으로 회전이 가능토록 설치되며 링크(16)의 타단에 나사 결합되어 회전 조절 시 링크(16)가 힌지(17)를 중심으로 회동되게 구성된 조절볼트(18)와, 조절볼트(18)가 내입되게 몸체(13a)와 링크(16) 타단에 탄력 지지되게 설치된 압축스프링(19)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   와이어가이드부(20)는 와이어공급부(10)의 피더(13) 전방에 후단이 결합 설치되어 피더(13)의 견인롤러(14)와 가압롤러(15)에 의해서 전방으로 공급되는 용접와이어(W)를 하향으로 안내할 수 있도록 선단이 하향되게 "ㄱ"자 형태로 굽어진 원통형으로 형성된 구리소재의 가이드관(21)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드.
   
3. 청구항 2에 있어서;
   가이드관(21)은 내경이 7mm ~ 9mm이고, 외경은 23mm ~ 27mm으로 형성된 것을 특징으로 하는 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   용접부(30)는 와이어가이드부(20)의 가이드관(21) 선단에 결합 설치되어 가이드관(21)을 관통한 용접와이어(W)가 관통하여 하부로 돌출되게 잡아주도록 구성된 콘택트팁(31)과, 구리소재의 가이드관(21)을 통해서 선단의 콘택트팁(31)으로 전류를 공급토록 본체(110)에서 붐(120) 내부로 관통하여 가이드관(21)의 후방에 전류공급케이블(125)이 전기적으로 연결되도록 설치된 커넥터(32)와, 콘택트팁(31)의 후방으로 이격된 위치에서 플럭스(F)를 공급하도록 설치된 플럭스공급구(33)와, 콘택트팁(31)의 전방으로 이격된 위치에서 플럭스(F) 내부에서 용접와이어(W)가 용접된 후 잉여의 플럭스(F)를 수거토록 구성된 플럭스회수구(34)로 이루어진 것을 특징으로 하는 소구경 강관용 내면 용접장치의 용접헤드.

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