KR101614248B1

KR101614248B1 - 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치

Info

Publication number: KR101614248B1
Application number: KR1020150077295A
Authority: KR
Inventors: 유용현; 이강준; 박신규; 주정철
Original assignee: 세원셀론텍(주)
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2016-04-20

Abstract

본 발명은 메인프레임, 고정프레임 및 서브머지드 아크용접부를 포함하고, 상기 서브머지드 아크용접부는, 상기 메인프레임의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임과, 상기 상하용접프레임으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임과, 와이어가 감긴 와이어릴로부터 상기 와이어를 일정하게 송급하는 와이어송급기와, 내부에 수용된 플럭스를 플럭스튜브를 통해 공급하는 플럭스공급기와, 상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 용접토치와, 상기 용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기와, 상기 용접토치가 상기 가용접부의 둘레방향을 따라 이동하도록 상기 상하용접프레임의 하부에 고정 설치되고, 상기 좌우용접프레임을 X축을 기준으로 회전시키는 X축회전부와, 상기 좌우용접프레임 및 X축회전부를 서로 연결하면서 상기 좌우용접프레임의 좌우이동을 단속 또는 단속해제시키는 좌우이동단속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치에 관한 것이다.

Description

파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치{APPARATUS FOR PIPE BUTT SUBMERGED ARC WELDING}

본 발명은 한 쌍의 파이프를 길이방향을 따라 서로 연결하기 위한 파이프 맞대기 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이프 맞대기 용접시 용접봉인 와이어가 용제인 플럭스 속에서 아크용접이 이루어지는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장에서 사용되고 있는 용접기법은 융접, 압접 및 납접 등으로 분류되고, 그 중 조선이나 플랜트 및 철구조물 제조공정에서 가장 널리 사용되고 있는 용접법을 세분화하면, 사용전극이 소모되는 소모식과 사용전극이 소모되지 않는 비소모식 용접법으로 분류된다.

상기 소모식 용접법 중에는 대표적으로 피복 아크용접(Shield Metal Arc Welding), 가스메탈 아크용접(Gas Metal Arc Welding) 및 서브머지드 아크용접(Submerged Arc Welding) 등이 있다.

상기 서브머지드 아크용접은 용제인 입상의 플럭스(flux)가 쌓인 내부에서 용접봉인 와이어(wire)와 모재 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 둘 이상의 피접합물을 용접하는 방법으로서, 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속적으로 공급하여 용접을 한다.

이때, 아크는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며, 플럭스는 대기를 차단하여 용접금속의 정련작용시 보호를 하게 되고, 용접비드나 슬래그 형성에 기여하게 된다. 서브머지드 아크용접은 사용 용접봉인 와이어의 크기와 전류가 크기 때문에 용입이 깊고, 두꺼운 판 구조용강의 고능률 접합기법으로 많이 채용되는데, 이와 같은 용도를 살펴보면, 선박건조, 강관제작 및 일반 철구조물의 제작시 맞대기 이음부나, 필렛이음부 및 덧살붙임 용접 등에 많이 사용되고 있는 대표적인 고능률 용접법이다.

상술한 바와 같이 서브머지드 아크용접이 사용되는 용도 중 강관제작, 즉 파이프 맞대기 용접에 사용되는 장치가 바로 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치이다.

종래 기술에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임(10)과, 상기 메인프레임(10)의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프(P, P') 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척(21)이 구비된 고정프레임(20)과, 상기 고정프레임(20)을 바라보도록 상기 메인프레임(10)의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임(20)의 고정척(21)에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프(P, P') 사이의 가용접부(TW)를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 메인프레임(10)의 상하 및 좌우 이동은 파이프(P, P')의 길이 및 크기에 따라 가용접부(TW)가 위치하는 곳으로 서브머지드 아크용접부(30)를 대략적으로 위치 고정시키기 위한 것이다. 또한, 상기 고정프레임(20)은 고정척(21)이 구비되어 파이프(P, P')를 좌우 길이방향으로 고정하고, 일방향으로 회전시키면 가용접부(TW)가 따라 돌면서 상기 서브머지드 아크용접부(30)에 의해 아크용접된다.

이때, 상기 서브머지드 아크용접부(30)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 메인프레임(10)의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임(31)과, 상기 상하용접프레임(31)으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임(32)과, 와이어(W)가 감긴 와이어릴(33a)로부터 상기 와이어(W)를 일정하게 송급하는 와이어송급기(33)와, 내부에 수용된 플럭스(F)를 플럭스튜브(34a)를 통해 공급하는 플럭스공급기(34)와, 상기 좌우용접프레임(32)에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기(33)로부터 상기 와이어(W)를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부(TW)를 아크용접하는 용접토치(35)와, 상기 용접토치(35)의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기(34)의 플럭스튜브(34a)와 연결되어 상기 플럭스(F)를 공급받으며, 상기 용접토치(35)에 의해 아크용접되는 상기 가용접부(TW)에 상기 플럭스(F)를 살포하는 플럭스살포기(36)를 포함한다.

즉, 플럭스살포기(36)가 상기 용접토치(35)의 전방에 위치하여 미리 가용접부(TW)에 플럭스(F)를 살포하고, 플럭스(F)가 살포되어 쌓인 상태에서 용접토치(35)가 쌓여진 플럭스(F)의 내부에서 아크를 발생시켜 상기 가용접부(TW)를 아크용접하는 것이다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 고정척(21)에 고정된 파이프(P, P')가 회전하게 되면 당연히 가용접부(TW)도 회전하게 되고, 플럭스살포기(36)가 가용접부(TW)에 플럭스(F)를 미리 살포하여 쌓아두면 용접토치(35)가 쌓여진 플럭스(F)의 내부에서 아크용접을 수행할 수 있는 것이다.

그러나, 상술한 종래 기술에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는 메인프레임(10), 상하용접프레임(31) 및 좌우용접프레임(32)를 통해 상기 용접토치(35) 및 플럭스살포기(36)를 상기 가용접부(TW)에 접근시켜 용이하게 아크용접이 수행되도록 유도하였으나, 상기 메인프레임(10), 상하용접프레임(31) 및 좌우용접프레임(32)은 상기 용접토치(35) 및 플럭스살포기(36)를 단순히 상하 또는 좌우 방향으로 직선이동시키는 수단에 불과하기 때문에 균일한 용접비드의 형성 및 용접정밀도를 높이는 것에는 한계가 있는 문제점이 있다. 다시 말해서, 균일한 용접비드를 형성시키고 용접정밀도의 향상을 위해서는, 상기 가용접부(TW)의 폭, 깊이 및 용접횟수에 따라 상기 용접토치(35)의 각도를 조절하여 상기 가용접부(TW)의 일정부분에 정밀하게 위치시킬 필요성이 있는데 상기 메인프레임(10), 상하용접프레임(31) 및 좌우용접프레임(32)만으로는 상기 용접토치(35)의 각도를 조절할 수 없기 때문이다.

특히, 아크용접장치 특성 상 상기 고정프레임(20)에 의해 가용접부(TW)가 회전되는 상태에서 아크용접이 수행되므로 균일한 용접비드의 형성 및 용접정밀도 향상을 위해서는 상기 가용접부(TW)의 깊이 및 용접횟수에 상기 용접토치(35)를 상기 가용접부(TW)의 둘레 방향 즉, X축을 기준으로 회전시켜 상기 용접토치(35)의 각도를 조절하는 정밀한 위치조절이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 용접토치를 파이프의 가용접부 둘레 방향 즉, X축을 기준으로 회전시켜 용접토치의 각도를 조절함으로써, 균일한 용접비드의 형성 및 용접정밀도를 향상시킬 수 있는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임과, 상기 메인프레임의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척이 구비된 고정프레임과, 상기 고정프레임을 바라보도록 상기 메인프레임의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임의 고정척에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프 사이의 가용접부를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부를 포함하고, 상기 서브머지드 아크용접부는, 상기 메인프레임의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임과, 상기 상하용접프레임으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임과, 와이어가 감긴 와이어릴로부터 상기 와이어를 일정하게 송급하는 와이어송급기와, 내부에 수용된 플럭스를 플럭스튜브를 통해 공급하는 플럭스공급기와, 상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 용접토치와, 상기 용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기와, 상기 용접토치가 상기 가용접부의 둘레방향을 따라 이동하도록 상기 상하용접프레임의 하부에 고정 설치되고, 상기 좌우용접프레임을 X축을 기준으로 회전시키는 X축회전부와, 상기 좌우용접프레임 및 X축회전부를 서로 연결하면서 상기 좌우용접프레임의 좌우이동을 단속 또는 단속해제시키는 좌우이동단속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 X축회전부는, 상기 상하용접프레임의 하부에 고정 설치된 하우징과, 상기 하우징에 회전 가능하게 설치되고, 회전방향에 따라 상기 좌우용접프레임을 X축을 기준으로 회전시키는 X축회전조작핸들과, 상기 하우징에 회전 가능하게 설치되고, 상기 X축회전조작핸들의 회전을 단속하는 X축회전단속핸들과, 일측은 상기 X축회전조작핸들에 결합되고, 타측은 상기 좌우이동단속부에 결합된 X축회전감속기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 X축회전조작핸들은, 상기 하우징의 내부에 설치되고, 널링가공면이 형성된 조작핸들봉을 포함하고, 상기 X축회전단속핸들은, 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 조작핸들봉의 널링가공면을 가압하여 상기 X축회전조작핸들의 회전을 단속하는 단속핸들봉을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, X축회전감속기어부는, 상기 하우징의 내부에 고정 설치된 링기어와, 상기 조작핸들봉에 고정 결합되어 상기 조작핸들봉과 함께 회전하는 선기어와, 상기 선기어에 각각 치합되고, 상기 하우징에 고정된 링기어에 의해 상기 선기어의 회전방향의 역방향으로 자전하면서 상기 선기어의 회전방향으로 감속되어 공전하는 복수의 유성기어와, 상기 좌우용접프레임이 X축을 기준으로 회전되도록 일측은 상기 유성기어 각각과 고정 결합되고, 타측은 상기 좌우이동단속부에 결합된 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 좌우이동단속부는, 일측은 상기 X축회전부에 고정 결합되고, 타측은 길이방향으로 개구되면서 상방에 고정홀이 수직방향으로 관통 형성된 고정봉과, 상기 좌우용접프레임의 좌우 이동이 가능하도록 일측은 상기 고정봉의 타측에 삽입되어 슬라이딩 결합되고, 타측은 상기 좌우용접프레임에 고정 결합된 이동봉과, 상기 이동봉의 슬라이딩 이동을 단속 또는 단속해제하도록 상기 고정봉의 고정홀에 체결된 단속부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, X축회전부를 통해 용접토치를 파이프의 가용접부 둘레 방향 즉, X축을 기준으로 회전시켜 각도를 조절 가능함으로써, 균일한 용접비드의 형성 및 용접정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 좌우이동단속부를 통해 좌우용접프레임의 좌우이동을 용이하게 단속 또는 단속해제시켜 용접토치의 좌우이동 위치를 용이하게 변경하고 고정시킬 수 있으므로 용접정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치를 도시한 정면도이고,
도 2는 도 1의 실시예에 따른 서브머지드 아크용접을 수행하는 상태를 도시한 정면도이며,
도 3 및 4는 도 1의 실시예 중 서브머지드 아크용접부를 통해 아크용접과정을 도시한 요부 정면도이고,
도 5는 도 1의 실시예에 따른 서브머지드 아크용접을 수행하는 상태를 도시한 요부 측면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치의 일 실시예를 도시한 정면도이고,
도 7은 도 6의 실시예 중 서브머지드 아크용접부 및 파이프의 가용접부를 도시한 요부 사시도이며,
도 8 및 9는 도 6의 실시예 중 X축회전부의 상하방향 및 좌우방향 각각의 측단면도이고,
도 10 및 11은 도 8의 실시예 중 X축회전조작핸들 및 X축회전감속기어부를 각각 도시한 사시도이며,
도 12 및 13은 도 10의 실시예를 기준으로 X축회전조작핸들의 조작에 따라 X축회전감속기어부의 작동을 각각 도시한 사시도이고,
도 14 및 15는 도 7의 실시예를 기준으로 X축회전부의 조작에 따라 좌우용접프레임 및 용접토치가 X축 기준으로 회전 이동하는 것을 각각 도시한 요부 사시도이며,
도 16은 도 6의 실시예 중 용접토치의 정위치 상태를 도시한 요부 측면도이고,
도 17 및 18은 도 16의 실시예를 기준으로 용접토치의 이동 상태를 각각 도시한 요부 측면도이며,
도 19는 도 6의 실시예 중 서브머지드 아크용접부를 확대 도시한 요부 정면도이고,
도 20은 도 19의 실시예 중 좌우이동단속부를 도시한 측단면도이며,
도 21 및 22는 도 19의 실시예를 기준으로 좌우이동단속부의 작동을 각각 도시한 요부 정면도이고,
도 23 및 24는 도 19의 실시예를 기준으로 좌우이동단속부의 작동을 각각 도시한 요부 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 도 6 내지 24에 도시된 바와 같이 상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임(10)과, 상기 메인프레임(10)의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프(P, P') 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척(21)이 구비된 고정프레임(20)과, 상기 고정프레임(20)을 바라보도록 상기 메인프레임(10)의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임(20)의 고정척(21)에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프(P, P') 사이의 가용접부를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 메인프레임(10)은 크게 상하 및 좌우 이동하는데, 파이프(P, P')의 길이 및 크기에 따라 가용접부(TW)가 위치하는 곳으로 서브머지드 아크용접부(30)를 대략적으로 위치 고정시키기 위한 것이다. 이때, 가용접부(TW)에 아크용접하기 위한 정밀한 위치선정은 후술하는 서브머지드 아크용접부(30)의 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)에 의해 이루어진다. 또한, 상기 고정프레임(20)은 고정척(21)이 구비되어 파이프(P, P')를 좌우 길이방향으로 고정하고, 일방향으로 회전시키면 가용접부(TW)가 따라 돌면서 상기 서브머지드 아크용접부(30)에 의해 아크용접이 이루어진다. 상술한 메인프레임(10) 및 고정척(21)이 구비된 고정프레임(20)은 종래 기술로부터 구현가능하므로 그 상세한 작동 과정 및 구성은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 특징인 서브머지드 아크용접부(30)에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치 중 서브머지드 아크용접부(30)는, 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 상하용접프레임(100), 좌우용접프레임(200), 와이어송급기(300), 플럭스공급기(400), 용접토치(500), 플럭스살포기(600), X축회전부(700) 및 좌우이동단속부(800)를 포함하고, 상기 X축회전부(700)는 하우징(710), X축회전조작핸들(720), X축회전단속핸들(730) 및 X축회전감속기어부(740)를 포함할 수 있으며, 상기 좌우이동단속부(800)는 고정봉(810), 이동봉(820) 및 단속부재(830)를 포함할 수 있다.

상하용접프레임(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 메인프레임(10)의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치되고, 좌우용접프레임(200)은 상기 상하용접프레임(100)으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된다. 상술한 바와 같이 메인프레임(10)은 크게 상하 및 좌우 이동하여 가용접부(TW)에 대하여 대략적인 위치선정을 한다면, 상기 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)은 각각 상하 및 좌우이동하여 후술하는 용접토치(500)가 가용접부(TW)에 보다 정밀하게 위치될 수 있도록 위치조정시키는 역할을 수행한다.

와이어송급기(300)는 도 6에 도시된 바와 같이 와이어(W)가 감긴 와이어릴(310)로부터 상기 와이어(W)를 일정하게 송급한다. 와이어릴(310) 및 와이어송급기(300)가 구비된다는 것은 용접봉인 와이어(W)가 아크용접되면서 소모되기 때문으로 소모식 용접법인 서브머지드 아크용접의 특징이다. 와이어송급기(300)에 의해 송급되는 와이어(W)는 후술하는 용접토치(500)에 송급된다.

플럭스공급기(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 내부에 수용된 플럭스(F)를 플럭스튜브(410)를 통해 공급한다. 플럭스공급기(400) 및 플럭스튜브(410)를 통해 플럭스(F)가 공급되는 것은 서브머지드 아크용접법의 특징이다. 즉, 본 발명에 따른 서브머지드 아크용접은 용제인 입상의 플럭스(F)가 쌓인 내부에서 용접봉인 와이어(W)와 파이프(P, P') 사이의 가용접부(TW)에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 용접하는 방법으로서, 가용접부(TW) 위에 입상의 플럭스(F)를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어(W)를 연속적으로 공급하여 용접을 한다. 이때, 아크는 플럭스(F)에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며, 플럭스(F)는 대기를 차단하여 용접금속의 정련작용시 보호를 하게 되고, 용접비드나 슬래그 형성에 기여하게 된다. 이러한 플럭스공급기(400)는 플럭스튜브(410)를 통해 후술하는 플럭스살포기(600)에 플럭스(F)를 공급한다.

용접토치(500)는 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 상기 좌우용접프레임(200)에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기(300)로부터 상기 와이어(W)를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부(TW)를 아크용접한다. 용접토치(500)가 좌우용접프레임(200)에 고정 설치됨으로써, 상하용접프레임(100)에 의해 좌우용접프레임(100)이 상하로 미세 이동하고, 좌우용접프레임(200)이 좌우로 미세 이동하므로 상기 용접토치(500)는 가용접부(TW)에 대하여 정밀한 위치이동을 할 수 있는 것이다. 이때, 용접토치(500)의 하단으로 와이어송급기(300)를 통해 송급된 와이어(W)가 돌출되고, 도면에는 도시하지 않았으나 전기선이 용접토치(500)와 연결되어 전원의 인가에 따라 와이어(W)와 가용접부(TW) 사이에 아크가 발생하여 이 열로 한 쌍의 파이프(P, P')가 일체로 용접되는 것이다.

플럭스살포기(600)는 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 상기 용접토치(500)의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기(400)의 플럭스튜브(410)와 연결되어 상기 플럭스(F)를 공급받으며, 상기 용접토치(500)에 의해 아크용접되는 상기 가용접부(TW)에 상기 플럭스(F)를 살포한다. 플럭스살포기(600)가 용접토치(500)의 전방에 고정 설치된 이유는, 용접토치(500)에 의해 가용접부(TW)가 용접되기 전에 미리 플럭스(F)를 살포하기 위한 것이며, 그에 따라 용접토치(500)는 플럭스살포기(600)에 의해 살포되어 뭉쳐진 플럭스(F)의 내부에서 아크용접이 이루어진다.

X축회전부(700)는 도 6 내지 11에 도시된 바와 같이 상기 용접토치(500)가 상기 가용접부(TW)의 둘레방향을 따라 이동하도록 상기 상하용접프레임(100)의 하부에 고정 설치되고, 상기 좌우용접프레임(200)을 X축을 기준으로 회전시킨다. 즉, 상기 좌우용접프레임(200)을 X축을 기준으로 회전시킴으로써, 상기 좌우용접프레임(200)의 하부에 고정 설치된 용접토치(500) 역시 상기 좌우용접프레임(200)과 함께 X축을 기준으로 회전하는 것이다. 본 발명에서 상기 용접토치(500)의 X축을 기준으로의 회전은 도 6의 정면을 기준으로 상기 가용접부(TW)의 둘레방향을 따라 상기 용접토치(500)가 전후(혹은 앞뒤)로 이동하는 것을 말한다.

여기서, 상기 X축회전부(700)를 구성한 이유는, 상기 메인프레임(10), 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)의 직선이동수단과 별개로 상기 용접토치(500)의 각도를 조절 가능하도록 구성시킨 것으로 이를 통해 아크용접시 보다 균일하게 용접비드를 형성시키고 용접정밀도를 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 메인프레임(10), 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)은 상기 용접토치(500) 및 플럭스살포기(600)를 단순히 상하 또는 좌우 방향으로 직선이동시키는 수단에 불과하기 때문에 균일한 용접비드의 형성 및 용접정밀도를 높이는 것에는 한계가 있는 문제점이 있다. 다시 말해서, 균일한 용접비드를 형성시키고 용접정밀도의 향상을 위해서는, 상기 가용접부(TW)의 폭, 깊이 및 용접횟수에 따라 상기 용접토치(500)의 각도를 조절하여 상기 가용접부(TW)의 일정부분에 정밀하게 위치시킬 필요성이 있는데 직선이동수단인 상기 메인프레임(10), 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)만으로는 상기 용접토치(500)의 각도를 조절할 수 없기 때문이다.

따라서, 본 발명은 상기 메인프레임(10), 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)의 직선이동수단과 별개로 상기 용접토치(500)의 각도를 조절할 수 있는 구성 즉, 상기 X축회전부(700)를 구성함으로써, 아크용접시 보다 균일하게 용접비드를 형성키고 용접정밀도를 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기 X축회전부(700)를 통해 상기 용접토치(500)가 이동하면서 X축을 기준으로 회전하여 각도가 조절되면 상기 용접토치(500) 각도와 함께 높낮이도 조절되므로 상기 가용접부(TW)의 회전방향에 따른 각도조절과 용접횟수에 따른 높낮이 즉, 깊이에 대응한 높낮이를 모두 충족시킬 수 있는 정밀한 위치조절도 가능하다.

또한, 상기 X축회전부(700)는 도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 하우징(710), X축회전조작핸들(720), X축회전단속핸들(730) 및 X축회전감속기어부(740)를 포함할 수 있다.

하우징(710)은 상기 상하용접프레임(100)의 하부에 고정 설치되고, X축회전조작핸들(720)의 조작핸들봉(721) 및 X축회전단속핸들(730)의 단속핸들봉(731)을 각각 관통시키면서 내부에 수용될 수 있도록 공간이 마련된다. 그리고, X축회전감속기어부(740)의 링기어(741)가 고정 설치될 수 있도록 내부에 고정턱(711)이 돌출 형성된다.

X축회전조작핸들(720)은 상기 하우징(710)에 회전 가능하게 설치되고, 회전방향에 따라 상기 좌우용접프레임(200)을 X축을 기준으로 회전시키며, 이를 위해 상기 하우징(710)의 내부에 설치되면서 널링가공면(722)이 형성된 조작핸들봉(721)을 구비한다. 상기 조작핸들봉(721)에 널링가공면(722)을 형성시킨 이유는 X축회전단속핸들(730)의 단속핸들봉(731)이 상기 널링가공면(722)을 가압하여 상기 조작핸들봉(721)의 회전을 단속할 경우 서로 간의 마찰저항을 높이기 위함이고, 직선형, 사선형 및 격자형 등으로 형성될 수 있다.

X축회전단속핸들(730)은 상기 하우징(710)에 회전 가능하게 설치되고, 상기 X축회전조작핸들(720)의 회전을 단속하며, 이를 위해 상기 하우징(710)의 내부에 설치되면서 상기 조작핸들봉(721)의 널링가공면(722)을 가압하여 상기 X축회전조작핸들(720)의 회전을 단속하는 단속핸들봉(731)을 구비한다. 예컨대, 상기 단속핸들봉(731)은 조임 또는 풀림에 의해 상기 조작핸들봉(721)의 널링가공면(722)을 가압 또는 가압해제할 수 있도록 측면에 나사산(732)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 단속핸들봉(731)이 관통하는 홀에도 나사산이 형성됨은 당연하다. 또한, 도면에는 도시된 바 없지만 상기 조작핸들봉(721)의 널링가공면(722)을 가압하는 부분은 마찰저항을 더욱 높이고 완충역할을 수행하는 고무 또는 실리콘 재질의 완충재가 부착될 수 있다.

X축회전감속기어부(740)는 일측은 상기 X축회전조작핸들(720)에 결합되고, 타측은 후술할 좌우이동단속부(800)에 결합되며, 링기어(741), 선기어(742), 유성기어(743) 및 캐리어(744)를 구비한다.

링기어(741)는 상기 하우징(710)의 내부에 고정 설치되고, 회전방지를 위해 상기 하우징(710)의 내부에 돌출 형성된 고정턱(711)이 끼워지는 고정홈(745)이 함몰 형성된다. 선기어(742)는 상기 조작핸들봉(721)에 고정 결합되어 상기 조작핸들봉(721)과 함께 회전하고, 상기 조작핸들봉(721)과는 커플러를 통해 고정 결합될 수도 있다. 유성기어(743)는 상기 선기어(742)에 각각 치합되고, 상기 하우징(710)에 고정된 링기어(741)에 의해 상기 선기어(742)의 회전방향의 역방향으로 자전하면서 상기 선기어(742)의 회전방향으로 감속되어 공전하도록 복수가 설치된다. 캐리어(744)는 상기 좌우용접프레임(200)이 X축을 기준으로 회전되도록 일측은 상기 유성기어(743) 각각과 고정 결합되고, 타측은 상기 좌우이동단속부(800)에 결합된다.

다시 말해서, 상기 캐리어(744)는 일측이 상기 유성기어(743) 각각과 고정 결합되어 상기 유성기어(743) 각각의 공전방향과 동일한 방향으로 회전하고, 타측은 상기 좌우용접프레임(200)에 결합된 상기 좌우이동단속부(800)와 결합됨으로써, 상기 좌우이동단속부(800)가 X축을 기준으로 회전되면 상기 좌우용접프레임(200) 및 용접토치(500)도 X축을 기준으로 회전된다. 이때, 상기 하우징(710)에 고정 설치된 상기 링기어(741)의 톱니수보다 상기 선기어(742)의 톱니수가 적고, 상기 선기어(742)가 입력측(혹은 구동측)이므로 상기 캐리어(744)는 상기 선기어(742)와 같은 방향으로 회전하면서 감속됨은 당연하다. 이러한 감속기어의 특성을 이용하여 감속비를 낮춤으로써, 상기 X축회전조작핸들(720)의 조작에 따라 상기 용접토치(500)의 X축 기준의 회전을 mm단위로 정밀하게 조절할 수 있다.

한편, 상기 하우징(710) 및 상하용접프레임(100)은 상기 캐리어(744)의 타측과 연결된 좌우이동단속부(800) 즉, 후술할 좌우이동단속부(800)의 고정봉(810)이 관통할 수 있도록 각각 관통홀이 좌우로 관통되어 형성된다.

더하여, 도 12 및 13은 도 10의 실시예를 기준으로 X축회전조작핸들(720)의 조작에 따라 X축회전감속기어부(740)의 작동을 각각 도시한 사시도로서, 상술한 바와 같이 상기 X축회전조작핸들(720)의 조작에 따라 상기 X축회전감속기어부(740)가 작동하여 X축회전조작핸들(720)의 회전력이 감속되어 상기 좌우이동단속부(800)의 고정봉(810)에 전달되는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 도 14 및 15는 도 7의 실시예를 기준으로 X축회전부(700)의 조작에 따라 좌우용접프레임(200) 및 용접토치(500)가 X축 기준으로 회전 이동하는 것을 각각 도시한 요부 사시도로서, 상술한 바와 같이 상기 X축회전조작핸들(720)의 조작에 따라 상기 좌우용접프레임(200), 용접토치(500) 및 플럭스살포기(600)가 한 쌍의 파이프(P, P')의 가용접부(TW) 둘레방향을 따라 이동 즉, X축을 기준으로 회전하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 16은 도 6의 실시예 중 용접토치(500)의 정위치 상태를 도시한 요부 측면도이고, 도 17 및 18은 도 16의 실시예를 기준으로 용접토치(500)의 이동 상태를 각각 도시한 요부 측면도로서, 상기 용접토치(500) 및 플럭스살포기(600)가 가용접부(TW) 둘레방향을 따라 이동 즉, X축을 기준으로 회전하는 것을 확인할 수 있다.

한편, 상기 X축회전부(700)는 도 7에 도시된 바와 같이 사용자가 직접 상기 X축회전조작핸들(720) 및 X축회전단속핸들(730)을 조작하는 수동방식으로 사용자가 용접토치(500)의 위치를 관찰하면서 조작할 수 있다. 그러나, 이에 국한되지 않고, 도면에 도시된 바 없지만 펄스값에 따라 회전각의 정밀제어가 가능한 스텝모터 및 용접토치의 위치검출센서를 통해 전자제어의 자동방식으로도 적용될 수 있다.

좌우이동단속부(800)는 도 19 및 20에 도시된 바와 같이 상기 좌우용접프레임(200) 및 X축회전부(700)를 서로 연결하면서 상기 좌우용접프레임(200)의 좌우이동을 단속 또는 단속해제시키는 단속수단이다. 즉, 상기 X축회전부(700)의 회전력이 상기 좌우용접프레임(200)에 전달되도록 상기 좌우용접프레임(200) 및 X축회전부(700)를 서로 연결하고, 상기 좌우용접프레임(200)의 좌우이동을 단속 또는 단속해제시킨다.

이를 위해, 상기 좌우이동단속부(800)는 고정봉(810), 이동봉(820) 및 단속부재(830)를 포함할 수 있다.

고정봉(810)은 일측은 상기 X축회전부(700)에 고정 결합되고, 타측은 길이방향으로 개구되면서 상방에 고정홀(811)이 수직방향으로 관통 형성된다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 X축회전부(700)에 구비된 X축회전감속기어부(740)의 캐리어(744)에 직접 고정 결합되거나, 도면에 도시된 바 없지만 커플러를 통해 연결될 수도 있다.

이동봉(820)은 상기 좌우용접프레임(200)의 좌우 이동이 가능하도록 일측은 상기 고정봉(810)의 타측에 삽입되어 슬라이딩 결합되고, 타측은 상기 좌우용접프레임(200)에 고정 결합된다. 여기서, 상기 이동봉(820)의 일측은 슬라이딩봉(821)이 형성되어 상기 고정봉(810)의 타측에 개구된 슬라이딩홀(812)에 삽입되면서 슬라이딩 결합될 수 있다. 그리고, 상기 이동봉(820)이 상기 고정봉(810)과 별개로 회전하는 것을 방지하기 위하여 도면에 도시된 바는 없지만 고정봉(810)의 슬라이딩홀(812) 및 이동봉(820)의 슬라이딩봉(821)에는 각각 회전방지홈 및 회전방지턱이 형성될 수 있다.

단속부재(830)는 상기 이동봉(820)의 슬라이딩 이동을 단속 또는 단속해제하도록 상기 고정봉(810)의 고정홀(811)에 체결된다. 예컨대, 도 20에 도시된 바와 같이 조임 또는 풀림에 의해 상기 이동봉(820)의 슬라이딩봉(821)를 가압하거나 가압해제함으로써, 상기 이동봉(820)의 슬라이딩 이동을 단속 또는 단속해제시킨다.

더하여, 도 21 및 22는 도 19의 실시예를 기준으로 좌우이동단속부(800)의 작동을 각각 도시한 요부 정면도이고, 도 23 및 24는 도 19의 실시예를 기준으로 좌우이동단속부(800)의 작동을 각각 도시한 요부 사시도로서, 상기 이동봉(820)의 슬라이딩 이동에 따라 상기 좌우용접프레임(200)의 좌우이동을 돕고, 상기 단속부재(830)를 통해 상기 이동봉(820)의 슬라이딩 이동상태를 고정시켜 상기 좌우용접프레임(200)의 좌우이동을 단속함을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, X축회전부(700)를 통해 용접토치(500)를 파이프(P, P')의 가용접부(TW) 둘레 방향 즉, X축을 기준으로 회전시켜 각도를 조절 가능함으로써, 균일한 용접비드의 형성 및 용접정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 좌우이동단속부(800)를 통해 좌우용접프레임(200)의 좌우이동을 용이하게 단속 또는 단속해제시켜 용접토치(500)의 좌우이동 위치를 용이하게 변경하고 고정시킬 수 있으므로 용접정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

P, P' : 파이프
TW : 가용접부
AW : 아크용접부
W : 와이어
F : 플럭스
10 : 메인프레임
20 : 고정프레임 21 : 고정척
30 : 서브머지드 아크용접부
100 : 상하용접프레임
200 : 좌우용접프레임
300 : 와이어송급기 310 : 와이어릴
400 : 플럭스공급기 410 : 플럭스튜브
500 : 용접토치
600 : 플럭스살포기
700 : X축회전부
710 : 하우징 720 : X축회전조작핸들
730 : X축회전단속핸들 740 : X축회전감속기어부
800 : 좌우이동단속부 810 : 고정봉
820 : 이동봉 830 : 단속부재

Claims

상하 및 좌우로 이동 가능하게 설치된 메인프레임과, 상기 메인프레임의 일측으로부터 이격되도록 고정설치되고, 맞대기 가용접된 한 쌍의 파이프 중 어느 하나를 고정하여 회전시키는 고정척이 구비된 고정프레임과, 상기 고정프레임을 바라보도록 상기 메인프레임의 일측에 설치되고, 상기 고정프레임의 고정척에 고정되어 회전하는 한 쌍의 파이프 사이의 가용접부를 따라 서브머지드 아크용접하는 서브머지드 아크용접부를 포함하고,
상기 서브머지드 아크용접부는,
상기 메인프레임의 일측에 상하로 이동 가능하게 설치된 상하용접프레임과,
상기 상하용접프레임으로부터 좌우로 이동 가능하게 설치된 좌우용접프레임과,
와이어가 감긴 와이어릴로부터 상기 와이어를 일정하게 송급하는 와이어송급기와,
내부에 수용된 플럭스를 플럭스튜브를 통해 공급하는 플럭스공급기와,
상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 용접토치와,
상기 용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기와,
상기 용접토치가 상기 가용접부의 둘레방향을 따라 이동하도록 상기 상하용접프레임의 하부에 고정 설치되고, 상기 좌우용접프레임을 X축을 기준으로 회전시키는 X축회전부와,
상기 좌우용접프레임 및 X축회전부를 서로 연결하면서 상기 좌우용접프레임의 좌우이동을 단속 또는 단속해제시키는 좌우이동단속부를 포함하고,
상기 X축회전부는,
상기 상하용접프레임의 하부에 고정 설치된 하우징과,
상기 하우징에 회전 가능하게 설치되고, 회전방향에 따라 상기 좌우용접프레임을 X축을 기준으로 회전시키는 X축회전조작핸들과,
상기 하우징에 회전 가능하게 설치되고, 상기 X축회전조작핸들의 회전을 단속하는 X축회전단속핸들과,
일측은 상기 X축회전조작핸들에 결합되고, 타측은 상기 좌우이동단속부에 결합된 X축회전감속기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 X축회전조작핸들은,
상기 하우징의 내부에 설치되고, 널링가공면이 형성된 조작핸들봉을 포함하고,
상기 X축회전단속핸들은,
상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 조작핸들봉의 널링가공면을 가압하여 상기 X축회전조작핸들의 회전을 단속하는 단속핸들봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
제3항에 있어서,
X축회전감속기어부는,
상기 하우징의 내부에 고정 설치된 링기어와,
상기 조작핸들봉에 고정 결합되어 상기 조작핸들봉과 함께 회전하는 선기어와,
상기 선기어에 각각 치합되고, 상기 하우징에 고정된 링기어에 의해 상기 선기어의 회전방향의 역방향으로 자전하면서 상기 선기어의 회전방향으로 감속되어 공전하는 복수의 유성기어와,
상기 좌우용접프레임이 X축을 기준으로 회전되도록 일측은 상기 유성기어 각각과 고정 결합되고, 타측은 상기 좌우이동단속부에 결합된 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
제1항에 있어서,
상기 좌우이동단속부는,
일측은 상기 X축회전부에 고정 결합되고, 타측은 길이방향으로 개구되면서 상방에 고정홀이 수직방향으로 관통 형성된 고정봉과,
상기 좌우용접프레임의 좌우 이동이 가능하도록 일측은 상기 고정봉의 타측에 삽입되어 슬라이딩 결합되고, 타측은 상기 좌우용접프레임에 고정 결합된 이동봉과,
상기 이동봉의 슬라이딩 이동을 단속 또는 단속해제하도록 상기 고정봉의 고정홀에 체결된 단속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.