KR101553163B1 - 아크 용접 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부로부터 전원을 인가 받아, 전극봉을 사용하여 불균일한 면을 이루는 용접 영역을 아크 용접하는 용접부; 및 상기 아크 용접시, 상기 전극봉과 상기 용접 영역이 설정된 간극을 이루도록 하는 간극 제어부를 포함하는 아크 용접 장치를 제공한다.

Description

아크 용접 장치{ARC WELDING APPARATUS}

본 발명은 아크 용접 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불규칙한 외형을 갖는 피용접재와 전극 사이에 일정한 간극을 형성하면서 용접을 실시할 수 있는 아크 용접 장치에 관한 것이다.

통상, 강재의 용접을 위해 전기 아크 용접을 이용하는경우 피용접재(모재)와 전극(용가재) 사이에 전기적 아크(Arc)을 발생 시킨다.

이 아크 열원을 이용하여 용가재(용접재료)를 용융시키고 접합부로 이행 시키면서 용접이 이루어지게 된다.

이때 용접전류 및 전압을 이용하여 아크의 상태를 제어하게 된다. 전류 전압에 의해 발생된 아크가 일정하게 유지될 때 양호한 용접이 이루어지게 되고 양호한 외관의 용접부를 얻을 수 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2010-0083864호(2010.07.23)가 있다.

본 발명의 목적은, 불규칙한 외형을 갖는 피용접재와 전극 사이에 일정한 간극을 형성하면서 용접을 실시할 수 있는 아크 용접 장치를 제공함에 있다.

바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 외부로부터 전원을 인가 받아, 전극봉을 사용하여 불균일한 면을 이루는 용접 영역을 아크 용접하는 용접부; 및 상기 아크 용접시, 상기 전극봉과 상기 용접 영역이 설정된 간극을 이루도록 하는 간극 제어부를 포함하는 아크 용접 장치를 제공한다.

상기 간극 제어부는, 상기 간극을 가변시키도록 상기 전극봉을 승강시키는 승강기와, 상기 아크 용접시 발생되는 전압값을 측정하는 전압 측정기와, 측정된 상기 전압값이 설정된 기준 전압값에 이르도록 상기 승강기의 구동을 제어하는 제어기를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 기준 전압값이 형성되는 경우, 상기 설정된 간극이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 승강기는, 상기 용접부에 설치되며, 상하를 따라 설치되며, 상기 전극봉이 고정되는 볼 스크루를 갖는 승강기 몸체와, 상기 제어기로부터 제어 신호를 받아 상기 볼 스크루를 정역회전시키는 회전 모터를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 간극 제어부는, 상기 용접부에 설치되며, 상기 전극봉의 단부와 상기 용접 영역과의 간극을 측정하고, 측정한 간극을 상기 제어기로 전송하는 센서를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제어기는, 측정된 상기 전압값이 설정된 상기 기준 전압값으로 벗어나는 오차 구간을 선별하고, 상기 오차 구간에서 측정되는 상기 간극이, 상기 설정된 간극을 벗어나는 보정 구간이 측정되면, 상기 보정 구간에서의 상기 기준 전압값을 재설정하는 것이 바람직하다.

상기 용접부는, 이동기에 의해 소정의 이동 속도로 이동된다.

상기 제어기는, 상기 용접부의 이동 속도를, 상기 용접 영역에서의 균일한 면과 불균일한 면 사이의 변곡 구간에서, 상기 변곡 구간 이외의 균일 구간 보다 느리게 형성되도록 제어할 수 있다.

본 발명은, 곡면부위와 같이 일정하게 변형이 수반된 강판 및 급격한 변형이 있는 강판을 용접함에 있어서도 아크 불안정에 기인한 불량한 용접외관이 만들어지지 않고, 또한 용접 중 발생된 아크 열원에 의한 용접 형성부 주변의 열영향부위가 일정하게 유지되는 효과로 인하여 비교적 균일한 기계적 특성을 나타내는 건전한 용접부를 얻을 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 아크 용접 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 아크 용접 장치의 동작 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 아크 용접 장치를 설명한다.

도 1은 본 발명의 아크 용접 장치를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조 하면, 본 발명의 아크 용접 장치는 크게 용접부(100)와, 간극 제어부(200)로 구성된다.

상기 용접부(100)는 전원 공급부(110)와, 전극봉(120)을 구비한다.

상기 전극봉(120)은 전원 공급부(110)로부터 전원을 인가 받아 소재를 아크 용접할 수 있다.

본 발명에서의 용접 대상물인 소재(10)에서의 용접 영역(W)은, 불균일한 면과 균일한 면을 형성한다.

즉, 상기 소재(10)의 용접 영역(W)에는 곡면과 같은 변형이 형성된다.

상기 간극 제어부(200)는 승강기(210)와, 전압 측정기(220)와, 제어기(230)로 구성된다.

상기 승강기(210)는 전극봉(120)을 승강시키는 역할을 한다.

일 예로, 상기 승강기(210)는 승강기 몸체(211)와, 회전 모터(212)로 구성된다.

상기 승강기 몸체(211)에는 상하를 따라 회전 가능하도록 설치되는 볼 스크루(211a)가 설치된다.

상기 볼 스크루(211a)에는 그립 부재(211b)가 설치된다.

상기 그립 부재(211b)는, 볼 스크루(211a)가 정방향 또는 역방향으로 회전됨에 따라 승강된다.

상기 그립 부재(211b)는 전극봉(120)이 직립되는 상태를 이루도록 그립한다.

상기 회전 모터(212)는 승강기 몸체(211)에 설치되어, 상기 볼 스크루(211a)를 정역방향으로 회전하는 장치이다.

상기 회전 모터(212)는 제어기(230)로부터의 제어 신호에 의해 구동된다.

상기 전압 측정기(220)는, 전원이 공급되는 전극봉(120)을 통해 소재(10)의 용접 영역(W)을 아크 용접하는 경우에 발생되는 전압값을 측정하고, 측정한 전압값을 제어기(230)로 전송한다.

상기 제어기(230)에는, 기준 전압값이 설정된다. 상기 기준 전압값은 전극봉(120)의 단부와 용접 영역(W)과 설정된 간극을 이루어 용접되는 경우 발생되는 전압값이다.

다음은, 상기와 같이 구성되는 아크 용접 장치를 사용한 용접 과정을 설명한다.

도 2는 본 발명의 아크 용접 장치의 동작 상태를 보여주는 도면이다.

도 2를 참조 하면, 용접 대상물인 소재(10)가 준비된다. 상기 소재(10)의 용접 영역(W)은 곡면과 같은 변형이 형성된다.

즉, 상기 용접 영역(W)에는 불균일한 면과 균일한 면이 복합적으로 형성될 수 있다.

이어, 전극봉(120)의 단부는 소재(10)의 용접 영역으로부터 상방으로 이격되어 배치된다.

전원 공급부(110)는 전극봉(120)으로 용접에 요구되는 전압을 제공하고, 이동기(300)는 용접부(100)를 소정의 이동 속도를 이루어 이동시킨다.

따라서, 전극봉(120)은 이동되면서, 용접 영역(W)을 아크 용접한다.

이때, 아크 용접을 실시하는 경우, 소정의 전압이 발생되는데, 이 전압은 전극봉(120)의 단부와 용접 영역(W)과 일정 이상으로 가까워지면 전압이 낮아지고, 일정 이상으로 멀어지면 전압이 높아진다.

여기서, 전압 측정기(220)는, 상기와 같이 아크 용접시 발생되는 전압값을 측정하고, 이를 제어기(230)로 전송한다.

상기 제어기(230)는 측정된 전압값이 설정된 기준 전압값에 이르도록 승강기를 구동시켜 전극봉(120)의 상하 위치를 조절한다.

즉, 제어기(230)로부터 제어 신호를 받은 회전 모터(212)는 볼 스크루(211a)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키고, 이에 따라, 볼 스크루(211a)에 연결되는 그립 부재(211b)는 전극봉(120)을 그립한 상태로 승강된다.

따라서, 전극봉(120)은 아크 용접을 실시하면서, 실시간으로 위치가 가변될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에서 전극봉(120)을 사용하여 용접 영역(W)을 용접하는 경우, 용접 영역(W)의 변형 상태에 무관하게, 전극봉(120)의 단부와 용접 영역(W)과의 간극을 항상 일정하게 유지할 수 있는 잇점이 있다.

한편, 도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명에 따르는 간극 제어부(220)는 용접부(100)에 설치되며, 상기 전극봉(120)의 단부와 상기 용접 영역(W)과의 간극을 측정하고, 측정한 간극을 상기 제어기(230)로 전송하는 센서(미도시)를 구비할 수 있다.

이어, 상기 제어기(230)는, 측정된 상기 전압값이 설정된 상기 기준 전압값으로 벗어나는 오차 구간을 선별한다.

제어기(230)는 상기 오차 구간에서 측정되는 상기 간극이, 상기 설정된 간극을 벗어나는 보정 구간이 측정되면, 상기 보정 구간에서의 상기 기준 전압값을 재설정한다.

이의 구성에 따라, 용접시 전압값이 기준 전압값을 이루도록 전극봉의 상하 위치를 조절함에 있어서, 간극 오차 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같이 상기 용접부(100)는 이동기(300)에 의해 소정의 이동 속도로 이동된다.

여기서, 상기 제어기(230)는 상기 용접부(100)의 이동 속도를, 상기 용접 영역(W)에서의 균일한 면과 불균일한 면 사이의 변곡 구간에서, 상기 변곡 구간 이외의 균일 구간 보다 느리게 형성되도록 제어할 수 있다.

이의 구성에 의해, 소재의 용접 영역의 변곡 구간에서, 변곡 구간 이외에서 보다 전극봉에 노출되는 시간이 짧을 수 있다. 이는, 용접 영역에 형성되는 용접 형성부가 불완전하게 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 변곡 구간이 변곡 구간 이외에서 보다 전극봉에 노출되는 시간이 증가되도록 함으로써, 용접 형성부가 정상적으로 형성될 수 있도록 할 수 있는 잇점이 있다.

이상, 본 발명의 아크 용접 장치에 관한 구체적인 실시예들에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 소재
100 : 용접부
110 : 전원 제공부
120 : 전극봉
200 : 간극 제어부
210 : 승강기
211 : 승강기 몸체
211a : 볼 스크루
212a : 그립 부재
212 : 회전 모터
220 : 전압 측정기
230 : 제어기
W : 용접 영역
G : 간극

Claims (5)

1. 외부로부터 전원을 인가 받아, 전극봉을 사용하여 균일한 면과 불균일한 면을 이루는 용접 영역을 아크 용접하는 용접부; 및
   상기 아크 용접시, 상기 전극봉과 상기 용접 영역이 설정된 간극을 이루도록 하는 간극 제어부를 포함하고,
   상기 간극 제어부는,
   상기 간극을 가변시키도록 상기 전극봉을 승강시키는 승강기와,
   상기 아크 용접시 발생되는 전압값을 측정하는 전압 측정기와,
   측정된 상기 전압값이 설정된 기준 전압값에 이르도록 상기 승강기의 구동을 제어하는 제어기를 구비하되,
   상기 기준 전압값이 형성되는 경우, 상기 전극봉과 상기 용접 영역 사이에 상기 설정된 간극이 형성되며,
   상기 용접부는, 이동기에 의해 소정의 이동 속도로 이동되되,
   상기 제어기는,
   상기 용접부를 상기 용접 영역으로 이동시키면서, 상기 균일한 면과 상기 불균일한 면 사이의 변곡 구간에서의 상기 용접부의 이동 속도가 상기 변곡 구간 이외의 구간에서의 상기 용접부의 이동 속도보다 느리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 승강기는,
   상기 용접부에 설치되며, 상하를 따라 설치되며, 상기 전극봉이 고정되는 볼 스크루를 갖는 승강기 몸체와,
   상기 제어기로부터 제어 신호를 받아 상기 볼 스크루를 정역회전시키는 회전 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 간극 제어부는,
   상기 용접부에 설치되며, 상기 전극봉의 단부와 상기 용접 영역과의 간극을 측정하고, 측정한 간극을 상기 제어기로 전송하는 센서를 구비하고,
   상기 제어기는,
   측정된 상기 전압값이 설정된 상기 기준 전압값으로 벗어나는 오차 구간을 선별하고,
   상기 오차 구간에서 측정되는 상기 간극이, 상기 설정된 간극을 벗어나는 보정 구간이 측정되면,
   상기 보정 구간에서의 상기 기준 전압값을 재설정하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 장치.
5. 삭제

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