KR101529501B1 - 심 용접기의 전극헤드 - Google Patents

Abstract

심 용접기의 전극헤드가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 심 용접기의 전극헤드는 헤드하우징과, 헤드하우징 내에서 회전 가능하게 지지되며 축방향으로 관통 형성된 중공홀을 구비한 전극축과, 헤드하우징의 일단에서 돌출된 전극축의 끝부분에 결합되는 전극휠과, 전극축의 외면과 헤드하우징의 내면 사이에 배치되어 전극축으로 전류를 전달하는 전극브러시와, 헤드하우징의 타단을 덮도록 결합되며, 공급되는 냉기를 전달받아 중공홀에 전달하도록 중공홀에 삽입되는 삽입관을 갖는 헤드캡을 포함한다.

Description

심 용접기의 전극헤드{ELECTRODE HEAD OF SEAM WELDER}

본 발명은 심 용접기의 전극헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극축을 효율적으로 냉각할 수 있는 구조를 갖는 심 용접기의 전극헤드에 관한 것이다.

일반적으로 냉연공정 중 연속공정라인에서는 심 용접기를 이용하여 선행강판과 후행강판을 서로 용접 연결하는 작업을 수행한다. 이러한 심 용접기는 서로 다른 두 강판을 상호 겹치도록 배치된 상태에서 상,하부 전극휠을 밀착 접촉시킨 후 전기저항에 의한 발열로 두 강판을 서로 연결하는 장치이다. 이러한 심 용접기를 이용하여 두 강판을 용접하는 과정이 대한민국 공개특허공보 특1999-0055364호에 개시된다. 이러한 심 용접기는 서로 맞물리는 두 강판에 전류를 가압하기 위한 전극휠에 전류의 전달 및 전극휠을 구동하는 전극헤드를 구비하고, 전극헤드 내부에는 전류 흐름에 의하여 발생하는 열을 냉각하는 냉각수가 흐르는 유로가 마련된다. 그러나 냉각수에 의해 전극헤드를 냉각하는 경우에는 냉각수가 전극헤드 내부로 침투하지 않도록 설치된 실링부재가 손상된 경우 냉각수가 전극헤드 내부로 침투함에 의해 아크가 발생되고 전류의 흐름이 차단되는 문제가 발생하였다.

한국공개특허 특1999-0055364호(1997.07.15 공개)

본 발명의 실시 예들은 냉기를 이용하여 전극헤드를 효율적으로 냉각할 수 있는 심 용접기의 전극헤드를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 헤드하우징과, 상기 헤드하우징 내에서 회전 가능하게 지지되며 축방향으로 관통 형성된 중공홀을 구비한 전극축과, 상기 헤드하우징의 일단에서 돌출된 상기 전극축의 끝부분에 결합되는 전극휠과, 상기 전극축의 외면과 상기 헤드하우징의 내면 사이에 배치되어 상기 전극축으로 전류를 전달하는 전극브러시와, 상기 헤드하우징의 타단을 덮도록 결합되며, 공급되는 냉기를 전달받아 상기 중공홀에 전달하도록 상기 중공홀에 삽입되는 삽입관을 갖는 헤드캡을 포함하는 심 용접기의 전극헤드가 제공될 수 있다.

또한 상기 헤드캡에는 냉기공급장치로부터 공급되는 냉기가 유입되며 상기 삽입관과 연통하는 흡입구와, 상기 흡입구와 구획되며 상기 전극축을 냉각한 냉기가 배출되도록 상기 중공홀과 연통하는 배기구가 마련될 수 있다.

또한 상기 흡입구를 통해 유입된 냉기는 상기 삽입관 내부를 통과한 후 배출됨에 의해 상기 중공홀로 유입되고, 상기 중공홀에 유입된 냉기는 상기 삽입관 외면과 상기 중공홀 내면 사이에 형성되는 냉기유로를 거친 후 상기 배기구를 통해 배출될 수 있다.

또한 상기 삽입관의 출구와 마주하는 부분에는 상기 삽입관에서 토출되는 냉기의 유동방향을 선회시키는 냉기안내부재가 마련될 수 있다.

또한 상기 냉기안내부재는 상기 중공홀의 개방된 단부를 덮도록 결합되며 상기 삽입관의 출구와 마주하는 내측에 원뿔 형상의 오목면을 구비한 안내캡을 포함한다.

또한 상기 전극축의 외면에는 외측으로 확장되어 상기 전극브러시를 지지하는 경사부가 마련될 수 있다.

또한 상기 전극브러시는 상기 전극축의 축방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재의 힘에 의해 상기 경사부에 밀착 지지될 수 있다.

또한 상기 냉기공급장치는 압축공기를 제공하는 압축공기공급부와, 상기 압축공기공급부에 의해 전달된 압축공기를 전달받아 냉기와 온기로 분리하여 분리된 냉기를 상기 흡입구에 공급하는 보텍스 튜브(vortex tube)를 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 냉각수를 사용하지 않고 냉기를 이용하여 전극헤드를 냉각함에 의해 냉각수 침투에 따른 아크 발생으로 전극헤드의 구성요소들이 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강판 용접을 위한 용접장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 심 용접기의 도식적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 심 용접기의 전극헤드를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보텍스 튜브의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 안내캡을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전극헤드의 냉기 흐름을 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 심 용접기는 연속공정라인에서 선행강판(2)과 후행강판(3)을 서로 용접하여 연결하는 장치로서, 고정베이스(4) 위쪽으로 이동프레임(5)이 설치되고, 이동프레임(5)은 도시하지 않은 유압실린더에 의해 고정베이스(4)에서 좌우로 슬라이딩 이동하게 설치된다. 이러한 이동프레임(5)에는 선행강판(2)과 후행강판(3)이 서로 중첩된 부분에 상하로 서로 마주하게 배치되는 한 쌍의 전극휠(20)이 설치되고, 한 쌍의 전극휠(20)은 각각 선행강판(2)과 후행강판(3)에 밀착 접촉된 상태로 용접방향으로 이동하고, 한 쌍의 전극휠(20) 사이로 흐르는 전류에 의한 발열로 선행강판(2)과 후행강판(3)의 용접부에 용융 응고된 너깃(nugget)(6)을 형성하면서 상호 연결시킨다. 이러한 전극휠(20)은 아크열에 의해 두 강판을 용접함에 의해 고온의 열이 발생하게 되므로 본 실시 예에서는 고온의 열을 냉기를 이용하여 효율적으로 냉각할 수 있는 심 용접기의 전극헤드를 제공한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 심 용접기의 전극헤드를 나타낸 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전극헤드(30)는 내부가 관통 형성된 헤드하우징(40)과, 헤드하우징(40) 내에 회전 가능하게 지지되며 축방향으로 관통 형성된 중공홀(51)을 갖는 전극축(50)과, 전극축(50)의 외면과 헤드하우징(40)의 내면 사이에 배치되어 전극축(50)에 전류를 전달하는 전극브러시(60)와, 냉기공급장치(80)에 의해 공급되는 냉기를 전극축(50)의 중공홀(51)에 전달하는 헤드캡(70)과, 전극축(50)의 끝부분에 결합되어 전극축(50)의 전류를 전달받는 전극휠(20)을 포함한다. 이러한 전극헤드(30)는 외부에서 공급되는 전류가 전극브러시(60)와 전극축(50)을 통해 전극휠(20)에 전달되는 구조를 가질 수 있다.

헤드하우징(40)은 외관을 형성하며 내부가 빈 중공의 원통 형상으로 이루어질 수 있고, 전극축(50)은 헤드하우징(40) 내면 양측에 지지되는 다수의 베어링부재(41)를 통해 헤드하우징(40) 내에서 회전 가능하게 지지될 수 있다.

전극축(50)은 그 내부에 축방향으로 관통 형성된 중공홀(51)이 형성된 원통 형상으로 이루어질 수 있고, 전극축(50)의 외면에는 다수의 베어링부재(41)가 각각 지지되는 단차를 가질 수 있다. 또한 전극브러시(60)와 접촉되는 헤드하우징(40)의 외면에는 외측방향으로 확장되어 전극브러시(60)를 지지하도록 경사지게 형성된 경사부(52)가 마련될 수 있다. 전극휠(20)이 결합되는 전극축(50)의 단부는 헤드하우징(40)의 일단 개구에서 돌출하도록 설치되고, 돌출된 전극축(50)의 단부에는 휠커버(21,22)를 관통하는 체결부재에 의해 전극휠(20)이 고정 설치될 수 있다.

전극브러시(60)는 외부로부터 전달되는 전류를 전극축(50)에 전달하도록 전극축(50)의 경사부(52)와 접촉하도록 배치될 수 있다. 전극브러시(60)는 원통형상으로 이루어질 수 있고, 원주방향을 따라 네 부분으로 분할된 형태로 구비될 수 있다. 이러한 전극브러시(60)는 전극축(50)의 경사부(52)에 밀착 접촉될 수 있도록 탄성부재(61)에 의해 축방향으로 탄성 지지될 수 있다. 이러한 탄성부재(61)에 의해 경사부(52)에 지지된 전극브러시(60)는 경사부(52)와의 접촉이 일정하게 유지될 수 있어 전류의 전달효율은 월등히 향상되게 된다.

헤드캡(70)은 헤드하우징(40)의 개방된 타단을 덮도록 체결부재에 의해 고정 설치되어 냉기공급장치(80)에 의해 공급되는 냉기를 전극축(50)의 중공홀(51)에 전달하기 위한 것으로서, 냉기공급장치(80)에 의해 공급된 냉기가 유입되는 흡입구(71)와, 흡입구(71)와 연통하며 전극축(50)의 축방향으로 연장 형성되어 전극축(50)의 중공홀(51)에 삽입되는 삽입관(72)과, 흡입구(71)와 구획되며 중공홀(51)과 연통하며 전극축(50)을 냉각한 냉기가 배출되는 배기구(73)가 마련될 수 있다. 삽입관(72)은 전극축(50)의 중공홀(51)의 직경보다 작은 직경을 가지도록 마련되어, 삽입관(72)이 중공홀(51)에 삽입된 경우에는 중공홀(51)의 내면과 삽입관(72)의 외면 사이에는 냉기가 흐를 수 있는 공간을 형성하는 냉기유로(55)가 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통하여 냉기공급장치(80)에 의해 공급되는 냉기는 흡입구(71)와 삽입관(72) 내부를 통과한 후 중공홀(51)로 유입되고, 중공홀(51)에 유입된 냉기는 냉기유로(55)를 따라 흐르면서 전극축(50)을 냉각한 후 배기구(73)를 통해 외부로 배출되게 된다. 이 경우 삽입관(72)에서 토출되는 냉기가 냉기유로(55) 쪽으로 원활히 흐를 수 있도록 삽입관(72)의 출구(72a)와 마주하는 부분에는 삽입관(72)에서 토출되는 냉기의 유동방향을 선회시키는 냉기안내부재(90)가 마련될 수 있다.

냉기안내부재(90)는 도 4에 도시된 바와 같이 중공홀(51)의 개방된 단부를 덮도록 결합되는 원통 형상의 안내캡(91)으로 이루어질 수 있고, 삽입관(72)의 출구(72a)와 마주하는 내측은 냉기의 흐름방향을 선회시키는 원뿔형상의 오목면(92)을 구비할 수 있다. 이러한 구성을 통해 삽입관(72)의 출구(72a)를 통해 냉기안내부재(90)의 오목면(92) 중앙으로 배출되는 냉기는 오목면(92)을 따라 바깥 방향으로 흐름에 의해 냉기유로(55) 쪽으로 원활히 안내되게 된다.

냉기공급장치(80)는 압축공기를 제공하는 압축기와 같은 압축공기공급부(81)와, 압축공기공급부(81)에 의해 압축된 공기를 전달받아 냉기와 온기로 분리한 후 냉기만을 흡입구(71)에 공급하는 보텍스 튜브(vortex tube)(82)를 포함한다. 보텍스 튜브(82)는 도 5에 도시된 바와 같이 압축된 공기를 뜨거운 흐름과 차가운 흐름으로 분리시키는 것으로서, 압축된 공기가 와류실(swirl chamber)(83)을 향해 분출되면 빠른 속도록 가속되어 회전하고, 튜브 끝에 있는 원뿔형 노즐(84) 때문에 튜브 바깥에서 회전하던 뜨거운 공기만 밖으로 빠져 나가고 빠져나가지 못한 나머지 냉각 기체는 바깥 소용돌이 안쪽에서 반대 방향으로 되돌아가는 힘을 받아 소용돌이를 일으키며 되돌아가 배출되는 공지된 구성이다. 이러한 보텍스 튜브(82)에서 배출되는 냉기는 흡입구(71)로 유입된다. 한편 도면번호 45,46,47은 전극축(50) 내부로 이물질의 유입을 차단하기 위한 틈새를 밀봉하는 밀봉부재이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 심 용접기의 전극헤드를 냉각하는 냉기의 흐름에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 압축공기공급부(81)에 의해 공급되는 압축공기는 보텍스 튜브(82)로 유입되고, 보텍스 튜브(82)에서 분리된 냉기는 흡입구(71)에 유입된다. 흡입구(71)에 유입된 냉기는 삽입관(72)의 출구(72a)를 통해 오목면(92)의 중앙으로 분출된 후 원뿔형상의 오목면(92)의 면을 따라 360도 선회되어 냉기유로(55) 쪽으로 방향이 전환되게 된다. 그리고 냉기유로(55)를 따라 흐르는 냉기는 가열된 전극축(50)을 냉각한 후 배기구(73)를 통해 외부로 배출된다. 즉 본 실시 예에서는 냉각수를 이용하여 전극헤드를 냉각하는 기존의 방식이 아닌 냉기를 이용하여 전극헤드를 냉각함에 따라 밀봉부재의 손상 또는 부식 등으로 이물질이 관로를 막을 시 밀봉부재의 틈새를 통한 냉각수 침투에 따른 전극축(50) 및 전극브러시(60)의 파손을 미연에 방지할 수 있다. 또 본 실시 예에서는 전극축(50)과 전극브러시(60)가 테이퍼 형태의 지지구조를 가짐과 동시에 탄성부재에 의해 탄력 지지됨에 의해 전극축(50)과 전극브러시(60)의 접촉효율을 향상시켜 전류의 전도율을 높일 수 있게 된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

20: 전극휠, 30: 전극헤드,
40: 헤드하우징, 50: 전극축,
51: 중공홀, 52: 경사부,
55: 냉기유로, 60: 전극브러시,
61: 탄성부재, 70: 헤드캡,
71: 흡입구, 72: 삽입관,
70: 반전 회전장치, 71: 구동 베벨기어,
73: 배기구, 80: 냉기공급장치,
81: 압축공기공급부, 82: 보텍스 튜브,
90: 냉기안내부재, 92: 오목면.

Claims (8)

1. 헤드하우징(40);
   상기 헤드하우징 내에서 회전 가능하게 지지되며 축방향으로 관통 형성된 중공홀(51)을 구비한 전극축(50);
   상기 헤드하우징의 일단에서 돌출된 상기 전극축의 끝부분에 결합되는 전극휠(20);
   상기 전극축의 외면과 상기 헤드하우징의 내면 사이에 배치되어 상기 전극축으로 전류를 전달하는 전극브러시(60);
   상기 헤드하우징의 타단을 덮도록 결합되며, 공급되는 냉기를 전달받아 상기 중공홀에 전달하도록 상기 중공홀에 삽입되는 삽입관(72)과, 냉기공급장치로부터 공급되는 냉기가 유입되며 상기 삽입관과 연통하는 흡입구(71)와, 상기 흡입구와 구획되며 상기 전극축을 냉각한 냉기가 배출되도록 상기 중공홀과 연통하는 배기구(73)를 갖는 헤드캡(70); 및
   상기 중공홀의 개방된 단부를 덮도록 상기 전극축에 결합되며, 상기 삽입관에서 토출되는 냉기의 유동방향을 선회시켜 상기 삽입관 외면과 상기 중공홀 내면 사이에 형성되는 냉기유로(55)에 안내하도록 상기 삽입관의 출구와 마주하는 내측에 원뿔 형상의 오목면(92)을 구비한 안내캡(91);을 포함하고,
   상기 전극축의 외면에는 외측으로 확장되어 상기 전극브러시를 지지하는 경사부(52)가 마련되고, 상기 전극브러시는 상기 전극축의 축방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재(61)의 힘에 의해 상기 경사부에 밀착 지지되며,
   상기 냉기공급장치는 압축공기를 제공하는 압축공기공급부(81)와, 상기 압축공기공급부에 의해 전달된 압축공기를 전달받아 냉기와 온기로 분리하여 분리된 냉기를 상기 흡입구에 공급하는 보텍스 튜브(vortex tube)(82)를 포함하는 심 용접기의 전극헤드.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images