KR101614257B1

KR101614257B1 - 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치

Info

Publication number: KR101614257B1
Application number: KR1020150116401A
Authority: KR
Inventors: 유용현; 박신규; 주정철
Original assignee: 세원셀론텍(주)
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2035-08-19

Abstract

본 발명은 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, 전면에 지지봉이 돌출 형성된 지지판과, 상기 지지판을 매개로 상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 메인용접토치와, 상기 지지판의 지지봉에 회전 가능하게 결합되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 메인용접토치와 함께 상기 가용접부를 아크용접하는 서브용접토치와, 상기 서브용접토치가 상기 지지봉에 회전 가능하면서 상기 메인용접토치와의 전후방향 및 상하방향의 간격조절이 각각 가능하도록 상기 지지봉 및 상기 서브용접토치 각각과 결합된 서브용접토치조절부와, 상기 메인용접토치 및 서브용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 메인용접토치 및 서브용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기를 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 용접토치(35)가 1개로 구성되기 때문에 모재인 파이프(P,P')의 두께 및 가용접부(TW)의 폭이 커질수록 용접횟수 즉 용접패스 수가 증가되어 그만큼 용접속도가 느려져 용접효율이 떨어지는 단점이 있다.

한편, 상술한 종래 기술의 용접효율 상의 문제점을 해소하고자 대한민국 등록특허공보 제10-1117337호에 제안된 다전극 위빙 서브머지드 아크 용접장치 및 그 용접방법은 선/후행 용접와이어 및 선/후행 충진와이어를 각각 가용접부로 송급하고 위빙하는 선/후행 송급 및 위빙장치, 선/후행 용접와이어 송급모터 및 선/후행 충진와이어 송급모터와, 상기 모터들을 각각 제어하는 제어판을 포함하여 구성되어 용접효율을 개선코자 유도하였다. 그러나, 선/후행 용접와이어 및 선/후행 충진와이어의 다전극의 위치를 제어하기 위해 전자제어 방식의 복잡한 구성 즉, 불필요하게 구성된 모터 개수와 이들을 각각 제어하는 제어판으로 인하여 용접작업 시 와이어에 소모되는 전력 이외에 모터 및 제어판으로 추가적인 전력소모를 야기하고, 모터에 의존하면서 현위치를 고정시키는 수단이 전혀 강구되지 않아 용접작업 중 외력에 의해 회전되어 용접불량을 초래할 수 있는 문제점은 여전히 남아있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 모재인 파이프의 두께 및 가용접부의 폭에 따라 용접토치를 복수로 사용 가능하면서 용접토치 간의 좌우 및 전후 간격의 조절 및 고정이 가능함으로써, 용접효율을 높이면서 종래 기술에 비해 보다 안정적으로 용접작업을 수행할 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, 전면에 지지봉이 돌출 형성된 지지판과, 상기 지지판을 매개로 상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 메인용접토치와, 상기 지지판의 지지봉에 회전 가능하게 결합되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 메인용접토치와 함께 상기 가용접부를 아크용접하는 서브용접토치와, 상기 서브용접토치가 상기 지지봉에 회전 가능하면서 상기 메인용접토치와의 전후방향 및 상하방향의 간격조절이 각각 가능하도록 상기 지지봉 및 상기 서브용접토치 각각과 결합된 서브용접토치조절부와, 상기 메인용접토치 및 서브용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 메인용접토치 및 서브용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브용접토치조절부는, 상기 지지봉에 탈착 가능하게 결합되도록 볼트 및 너트에 의해 내경이 조절되는 탈착홀이 좌우방향으로 관통 형성되고, 기어봉슬라이딩홀이 상하방향으로 관통 형성된 서브용접토치조절하우징과, 상기 기어봉슬라이딩홀에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 복수의 톱니가 길이방향을 따라 형성된 랙기어봉과, 상기 랙기어봉의 상부 및 하부 각각을 상기 서브용접토치에 각각 고정 결합시키는 한 쌍의 기어봉고정프레임과, 상기 서브용접토치조절하우징에 회전 가능하게 결합되고, 회전방향에 따라 상기 랙기어봉을 상하방향으로 이동시켜 상기 서브용접토치가 상기 랙기어봉과 함께 상하방향으로 이동되도록 상기 랙기어봉의 톱니와 맞물리는 피니언기어가 핸들축에 구비된 서브용접토치조절핸들과, 상기 랙기어봉의 상하방향 이동이 단속 또는 단속해제되도록 상기 서브용접토치조절하우징에 결합되는 랙기어봉단속키를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브용접토치조절부는, 상기 지지봉 및 상기 서브용접토치조절하우징 간의 결합위치 및 각도에 따라 상기 서브용접토치가 함께 이동 또는 회전되어 상기 메인용접토치와의 좌우간격 및 전후간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지봉은, 용접작업 또는 외력에 의해 상기 서브용접토치조절부의 결합위치 및 각도가 변경되지 않도록 외주면에 널링가공면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브용접토치조절핸들은, 상기 랙기어봉단속키를 통해 상기 랙기어봉의 상하방향 이동이 단속해제되더라도 상기 랙기어봉과 결합된 서브용접토치의 무게에 의해 상기 랙기어봉이 하방으로 이동되지 않도록 상기 핸들축에 마찰패드가 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브용접토치조절핸들 및 랙기어봉단속키는, 사용자가 직접 조작하는 수동방식 또는 구동모터의 회전력을 전달받아 작동되는 전자식 중 어느 하나의 방식인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 지지판, 메인용접토치, 서브용접토치 및 서브용접토치조절부를 통해 모재인 파이프의 두께 및 가용접부의 폭에 따라 용접토치를 복수로 사용 가능하면서 용접토치 간의 좌우 및 전후 간격의 조절 및 고정이 가능함으로써, 용접효율을 높이면서 종래 기술에 비해 보다 안정적으로 용접작업을 수행할 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 8은 도 7의 실시예 중 메인용접토치, 서브용접토치 및 서브용접토치조절부를 도시한 요부 사시도이고,
도 9는 도 8의 실시예의 서브용접토치조절부를 지지판으로부터 분리하여 도시한 요부 사시도이며,
도 10은 도 8의 실시예를 기준으로 지지판 및 서브용접토치조절부의 결합위치가 변경된 상태를 도시한 요부 사시도이고,
도 11은 도 8의 실시예의 서브용접토치조절하우징을 도시한 측단면도이며,
도 12는 도 11의 실시예를 기준으로 피니언기어의 동작에 따라 랙기어봉의 상하이동을 도시한 측단면도이고,
도 13은 및 11의 실시예를 기준으로 서브용접토치조절하우징이 지지봉을 축으로 회전한 상태를 도시한 측단면도이며,
도 14는 도 11의 실시예의 핸들축에 부착된 마찰패드가 표시되도록 서브용접토치조절하우징을 도시한 측단면도이고,
도 15는 도 6의 실시예의 메인용접토치 및 서브용접토치의 정위치 상태를 도시한 요부 측면도이며,
도 16은 도 15의 실시예를 기준으로 서브용접토치 및 서브용접토치조절부가 지지봉을 축으로 회전한 상태를 도시한 요부 측면도이고,
도 17은 도 15의 실시예를 기준으로 서브용접토치 및 서브용접토치조절부가 상방으로 이동한 상태를 도시한 요부 측면도이며,
도 18 및 19는 도 6의 실시예 중 가용접부의 폭에 따라 서브용접토치가 우측으로 이동한 상태를 도시한 요부 측면도이다.

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 19에 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)은 크게 상하 및 좌우 이동하는데, 파이프(P, P')의 길이 및 크기에 따라 가용접부(TW)가 위치하는 곳으로 서브머지드 아크용접부(30)를위치 고정시키기 위한 것이다. 그리고, 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 내지 8에 도시된 바와 같이 상하용접프레임(100), 좌우용접프레임(200), 와이어송급기(300), 플럭스공급기(400), 지지판(500), 메인용접토치(600), 서브용접토치(700), 서브용접토치조절부(800) 및 플럭스살포기(900)를 포함하고, 상기 서브용접토치조절부(800)는 서브용접토치조절하우징(810), 랙기어봉(820), 기어봉고정프레임(830), 서브용접토치조절핸들(840) 및 랙기어봉단속키(850)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 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)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 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)에 각각 송급될 수 있도록 복수로 구비된다. 즉, 상기 와이어릴(310)이 복수로 구비되어 상기 와이어(W)가 상기 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)에 각각 송급되도록 한다.

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(900)에 플럭스(F)를 공급한다.

지지판(500)은 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 후술할 메인용접토치(600), 서브용접토치(700) 및 서브용접토치조절부(800)를 각각 지지할 수 있도록 상기 좌우용접프레임(200)에 고정 설치되고, 전면에 지지봉(510)이 돌출 형성된다. 그리고, 상기 메인용접토치(600)가 고정 설치되도록 메인용접토치고정프레임(520)을 더 포함한다. 다시 말해서, 상기 지지봉(510)은 상기 서브용접토치(700) 및 서브용접토치조절부(800)가 상기 지지봉(510)을 회전축으로 상기 지지판(500)으로부터 회전 가능하면서 길이방향을 따라 상기 서브용접토치(700) 및 서브용접토치조절부(800)가 전후로 이동 가능하게 결합시키기 위함이고, 상기 메인용접토치고정프레임(520)은 상기 지지판(500)에 상기 메인용접토치(600)가 회전 및 좌우 이동없이 고정 설치되도록 하기 위함이다. 즉, 상기 지지판(500)의 지지봉(510) 및 메인용접토치고정프레임(520)을 통해 상기 메인용접토치(600)는 고정된 상태로 상기 서브용접토치(700)만이 회전 및 직선 이동되어 상기 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700) 간의 좌우 및 전후 간격을 달리할 수 있는 것이다.

메인용접토치(600)는 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 지지판(500)을 매개로 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. 상기 메인용접토치(600)가 상기 지지판(500)을 매개로 상기 좌우용접프레임(200)에 고정 설치됨으로써, 상하용접프레임(100)에 의해 좌우용접프레임(200)이 상하로 미세 이동하고, 좌우용접프레임(200)이 좌우로 미세 이동하므로 상기 메인용접토치(600)는 가용접부(TW)에 대하여 정밀한 위치이동을 할 수 있는 것이다. 이때, 상기 메인용접토치(600)의 하단으로 와이어송급기(300)를 통해 송급된 와이어(W)가 돌출되고, 도면에는 도시하지 않았으나 전기선이 상기메인용접토치(600)와 연결되어 전원의 인가에 따라 와이어(W)와 가용접부(TW) 사이에 아크가 발생하여 이 열로 한 쌍의 파이프(P, P')가 일체로 용접되는 것이다. 한편, 상기 메인용접토치(600)는 상술한 바와 같이 상기 지지판(500)에 구비된 메인용접토치고정프레임(520)을 통해 상기 지지판(500)에 고정 설치된다.

서브용접토치(700)는 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 지지판(500)의 지지봉(510)에 회전 가능하게 결합되고, 상기 와이어송급기300)로부터 상기 와이어(W)를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 메인용접토치(600)와 함께 상기 가용접부(TW)를 아크용접한다. 즉, 상기 서브용접토치(700)를 구성시킨 이유는, 모재인 파이프(P, P')의 두께 및 가용접부(TW)의 폭에 따라 상기 메인용접토치(600)와 함께 상기 가용접부(TW)를 아크용접하는 하는 것으로서, 필요에 따라 상기 가용접부(TW)로 접근 또는 이탈시킬 수 있도록 후술하는 서브용접토치조절부(800)에 결합된다. 이때, 상기 서브용접토치(700)는 상기 상하용접프레임(100) 및 좌우용접프레임(200)을 통해 상기 메인용접토치(600)와 함께 상기 가용접부(TW)로 위치이동이 가능하면서 상기 서브용접토치조절부(800)를 통해 상기 메인용접토치(600)와는 별개로 좌우, 전후 및 상하로 이동이 가능하다.

서브용접토치조절부(800)는 도 7 내지 11에 도시된 바와 같이 상기 서브용접토치(700)가 상기 지지봉(510)에 회전 가능하면서 상기 메인용접토치(600)와의 전후방향 및 상하방향의 간격조절이 각각 가능하도록 상기 지지봉(510) 및 상기 서브용접토치(700) 각각과 결합된다. 이를 위해 상기 지지봉(510)에 탈착 가능하게 결합되도록 볼트(801) 및 너트(802)에 의해 내경이 조절되는 탈착홀(811)이 좌우방향으로 관통 형성되고, 기어봉슬라이딩홀(812)이 상하방향으로 관통 형성된 서브용접토치조절하우징(810)과, 상기 기어봉슬라이딩홀(812)에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 복수의 톱니가 길이방향을 따라 형성된 랙기어봉(820)을 포함한다. 그리고, 상기 랙기어봉(820)의 상부 및 하부 각각을 상기 서브용접토치(700)에 각각 고정 결합시키는 한 쌍의 기어봉고정프레임(830)과, 상기 서브용접토치조절하우징(810)에 회전 가능하게 결합되고, 회전방향에 따라 상기 랙기어봉(820)을 상하방향으로 이동시켜 상기 서브용접토치(700)가 상기 랙기어봉(820)과 함께 상하방향으로 이동되도록 상기 랙기어봉(820)의 톱니와 맞물리는 피니언기어(841)가 핸들축(842)에 구비된 서브용접토치조절핸들(840)을 더 포함한다. 또한, 상기 랙기어봉(820)의 상하방향 이동이 단속 또는 단속해제되도록 상기 서브용접토치조절하우징(810)에 결합되는 랙기어봉단속키(850)를 더 포함한다. 여기서, 상기 서브용접토치조절하우징(810)은 도 11에 도시된 바와 같이 탈착홀(811) 및 기어봉슬라이딩홀(812) 이외에도 상기 볼트(801)를 수용하는 볼트수용홀(813)과, 상기 피니언기어(841)를 수용하는 피니언기어수용홀(814)과, 상기 랙기어봉단속키(850)가 체결되는 단속키체결홀(815)과, 상기 핸들축(842)을 수용하는 핸들축수용홀(816)이 각각 더 관통 형성되고, 내부에 상기 랙기어봉(820) 및 피니언기어(841)의 설치가 용이하도록 한 쌍의 하우징으로 분리 및 결합 가능하게 구성될 수 있다.

상기 서브용접토치조절부(800)를 본 발명의 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치에 구성시킨 이유는, 상기 지지봉(510) 및 상기 서브용접토치조절하우징(810) 간의 결합위치 및 각도에 따라 상기 서브용접토치(700)가 함께 이동 또는 회전되어 상기 메인용접토치(600)와의 좌우간격 및 전후간격이 조절되고, 상기 서브용접토치조절핸들(840)을 통해 상기 서브용접토치조절하우징(810)와 함께 상기 서브용접토치(700)를 상하방향으로 이동시키기 위함이다. 즉, 모재인 파이프(P, P')의 두께 및 가용접부(TW)의 폭에 따라 사용자가 상기 서브용접토치(700)의 위치를 용이하게 조절할 수 있도록 상기 서브용접토치조절부(800)를 구성시킨 것이다. 여기서, 좌우간격은 가용접부(TW)의 폭방향에 대한 간격 즉, 파이프(P,P')의 길이방향의 간격을 말하고, 전후간격은 가용접부(TW)의 둘레방향에 대한 간격을 말하며, 상하방향은 가용접부(TW)로부터의 높이를 말한다.

한편, 상기 지지판(500)의 지지봉(510)은, 도 9에 도시된 바와 같이 용접작업 또는 외력에 의해 상기 서브용접토치조절부(800)의 결합위치 및 각도가 변경되지 않도록 외주면에 널링가공면(511)이 형성된다. 즉, 상기 서브용접토치조절부(800)를 통해 상기 메인용접토치(600)로부터 간격이 조절된 상기 서브용접토치(700)가 용접작업 또는 외력에 의해 조절된 위치를 이탈하여 발생될 수 있는 용접불량을 원천적으로 방지하기 위함이다. 다시 말해서, 상기 볼트(801) 및 너트(802)에 의해 상기 지지봉(510) 및 상기 서브용접토치조절하우징(810) 간의 결합위치 및 각도가 고정된 상태에서 상기 널링가공면(511)을 통해 서브용접토치조절하우징(810)의 탈착홀(811)과 지지봉(510) 간의 접촉면에 마찰력을 높여 상기 서브용접토치조절부(800)의 현위치 즉, 지지봉(510)과의 결합위치 및 각도가 고정되도록 한다.

또한, 상기 서브용접토치조절핸들(840)은, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 랙기어봉단속키(850)를 통해 상기 랙기어봉(820)의 상하방향 이동이 단속해제되더라도 상기 랙기어봉(820)과 결합된 서브용접토치(700)의 무게에 의해 상기 랙기어봉(820)이 하방으로 이동되지 않도록 상기 핸들축(842)에 마찰패드(843)가 부착된다. 즉, 상기 서브용접토치조절하우징(810)의 핸들축수용홀(816)과 핸들축(842) 간에 마찰력을 높여 상기 서브용접토치(700)의 무게에 의해 상기 핸들축(842)에 구비된 피니언기어(841)가 회전되어 하방으로 이동되는 것을 방지하기 위함으로, 이를 통해 부품의 손상 및 용접불량을 사전에 방지할 수 있다.

또한, 상기 서브용접토치조절핸들(840) 및 랙기어봉단속키(850)는, 사용자가 직접 조작하는 수동방식 또는 구동모터의 회전력을 전달받아 작동되는 전자식 중 어느 하나의 방식으로 상기 서브용접토치조절하우징(810)에 설치될 수 있다. 예컨대, 도 8은 상기 서브용접토치조절핸들(840) 및 랙기어봉단속키(850)의 수동방식을 도시한 것이다. 전자식은 도면에 도시된 바 없지만 상기 서브용접토치조절핸들(840) 및 랙기어봉단속키(850) 각각을 구동모터에 연결시켜 사용자의 버튼조작으로 상기 구동모터가 회전되어 상기 상기 서브용접토치조절핸들(840) 및 랙기어봉단속키(850)가 작동될 수 있다.

더하여, 도 12는 도 11의 실시예를 기준으로 피니언기어(841)의 동작에 따라 랙기어봉(820)의 상하이동을 도시한 측단면도이고, 도 13은 및 11의 실시예를 기준으로 서브용접토치조절하우징(100)이 지지봉(510)을 축으로 회전한 상태를 도시한 측단면도로서, 사용자가 서브용접토치조절핸들(840)을 회전시키면 상기 핸들축(842)이 회전하면서 상기 피니언기어(841)도 함께 회전되어 상기 피니언기어(841)의 회전방향에 따라 상기 랙기어봉(820)이 상하이동된다. 즉, 상기 서브용접토치(700)는 상기 기어봉고정프레임(830)에 의해 상기 랙기어봉(820)에 고정 결합되기 때문에 상기 랙기어봉(820)이 상하이동함에 따라 상기 서브용접토치(700)도 함께 상하로 이동 가능하다. 그리고, 볼트(801) 및 너트(802)를 푼 상태에서 상기 지지봉(520)을 축으로 상기 서브용접토치조절하우징(810)를 회전시킨 다음 상기 볼트(801) 및 너트(802)를 죄여 상기 서브용접토치조절하우징(810)의 회전된 상태를 유지시킬 수 있다.

또한, 도 15는 도 6의 실시예의 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)의 정위치 상태를 도시한 요부 측면도이며, 도 16은 도 15의 실시예를 기준으로 서브용접토치(700) 및 서브용접토치조절부(800)가 지지봉(510)을 축으로 회전한 상태를 도시한 요부 측면도이고, 도 17은 도 15의 실시예를 기준으로 서브용접토치(700) 및 서브용접토치조절부(800)가 상방으로 이동한 상태를 도시한 요부 측면도로서, 상술한 바와 같이 상기 서브용접토치조절부(800)를 통해 상기 서브용접토치(700)를 상기 메인용접토치(600)로부터 전후방향으로 이동시키거나 상방으로 이동시켜 그 상태를 유지시킬 수 있다. 한편, 상기 서브용접토치(700)를 상방으로 이동시켜 상기 메인용접토치(600)만으로 용접작업을 수행할 수 있다.

또한, 도 18 및 19는 도 6의 실시예 중 가용접부(TW)의 폭에 따라 서브용접토치(700)가 우측으로 이동한 상태를 도시한 요부 측면도로서, 상술한 바와 같이 상기 서브용접토치조절부(800)를 통해 상기 서브용접토치(700)를 상기 메인용접토치(600)로부터 좌우방향으로 이동시켜 그 상태를 유지시킬 수 있다.

플럭스살포기(900)는 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기(400)의 플럭스튜브(410)와 연결되어 상기 플럭스(F)를 공급받으며, 상기 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)에 의해 아크용접되는 상기 가용접부(TW)에 상기 플럭스(F)를 살포한다. 플럭스살포기(900)가 상기 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)의 전방에 고정 설치된 이유는, 상기 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)에 의해 가용접부(TW)가 용접되기 전에 미리 플럭스(F)를 살포하기 위한 것이며, 그에 따라 상기 메인용접토치(600) 및 서브용접토치(700)는 플럭스살포기(900)에 의해 살포되어 뭉쳐진 플럭스(F)의 내부에서 아크용접이 이루어진다.

따라서, 본 발명에 따른 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치는, 지지판(500), 메인용접토치(600), 서브용접토치(700) 및 서브용접토치조절부(800)를 통해 모재인 파이프(P, P')의 두께 및 가용접부(TW)의 폭에 따라 용접토치를 복수로 사용 가능하면서 용접토치 간의 좌우 및 전후 간격의 조절 및 고정이 가능함으로써, 용접효율을 높이면서 종래 기술에 비해 보다 안정적으로 용접작업을 수행할 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 : 지지판 510 : 지지봉
600 : 메인용접토치
700 : 서브용접토치
800 : 서브용접토치조절부 810 : 서브용접토치조절하우징
820 : 랙기어봉 830 : 기어봉고정프레임
840 : 서브용접토치조절핸들 850 : 랙기어봉단속키
900 : 플럭스살포기

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, 전면에 지지봉이 돌출 형성된 지지판과,
상기 지지판을 매개로 상기 좌우용접프레임에 고정 설치되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 가용접부를 아크용접하는 메인용접토치와,
상기 지지판의 지지봉에 회전 가능하게 결합되고, 상기 와이어송급기로부터 상기 와이어를 송급받으며, 전원의 인가에 따라 아크를 발생시켜 상기 메인용접토치와 함께 상기 가용접부를 아크용접하는 서브용접토치와,
상기 서브용접토치가 상기 지지봉에 회전 가능하면서 상기 메인용접토치와의 전후방향 및 상하방향의 간격조절이 각각 가능하도록 상기 지지봉 및 상기 서브용접토치 각각과 결합된 서브용접토치조절부와,
상기 메인용접토치 및 서브용접토치의 전방에 고정 설치되고, 상기 플럭스공급기의 플럭스튜브와 연결되어 상기 플럭스를 공급받으며, 상기 메인용접토치 및 서브용접토치에 의해 아크용접되는 상기 가용접부에 상기 플럭스를 살포하는 플럭스살포기를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
제1항에 있어서,
상기 서브용접토치조절부는,
상기 지지봉에 탈착 가능하게 결합되도록 볼트 및 너트에 의해 내경이 조절되는 탈착홀이 좌우방향으로 관통 형성되고, 기어봉슬라이딩홀이 상하방향으로 관통 형성된 서브용접토치조절하우징과,
상기 기어봉슬라이딩홀에 슬라이딩 가능하게 결합되고, 복수의 톱니가 길이방향을 따라 형성된 랙기어봉과,
상기 랙기어봉의 상부 및 하부 각각을 상기 서브용접토치에 각각 고정 결합시키는 한 쌍의 기어봉고정프레임과,
상기 서브용접토치조절하우징에 회전 가능하게 결합되고, 회전방향에 따라 상기 랙기어봉을 상하방향으로 이동시켜 상기 서브용접토치가 상기 랙기어봉과 함께 상하방향으로 이동되도록 상기 랙기어봉의 톱니와 맞물리는 피니언기어가 핸들축에 구비된 서브용접토치조절핸들과,
상기 랙기어봉의 상하방향 이동이 단속 또는 단속해제되도록 상기 서브용접토치조절하우징에 결합되는 랙기어봉단속키를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
제2항에 있어서,
상기 서브용접토치조절부는,
상기 지지봉 및 상기 서브용접토치조절하우징 간의 결합위치 및 각도에 따라 상기 서브용접토치가 함께 이동 또는 회전되어 상기 메인용접토치와의 좌우간격 및 전후간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
제2항에 있어서,
상기 지지봉은,
용접작업 또는 외력에 의해 상기 서브용접토치조절부의 결합위치 및 각도가 변경되지 않도록 외주면에 널링가공면이 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
제2항에 있어서,
상기 서브용접토치조절핸들은,
상기 랙기어봉단속키를 통해 상기 랙기어봉의 상하방향 이동이 단속해제되더라도 상기 랙기어봉과 결합된 서브용접토치의 무게에 의해 상기 랙기어봉이 하방으로 이동되지 않도록 상기 핸들축에 마찰패드가 부착되는 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.
제2항에 있어서,
상기 서브용접토치조절핸들 및 랙기어봉단속키는,
사용자가 직접 조작하는 수동방식 또는 구동모터의 회전력을 전달받아 작동되는 전자식 중 어느 하나의 방식인 것을 특징으로 하는 파이프 맞대기 서브머지드 아크용접장치.