KR101667859B1 - 스트립 용접용 보온장치 및 스트립 용접장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1스트립과 제2스트립이 접촉된 용접부분을 용접하는 용접부, 상기 용접부가 결합되는 용접본체, 상기 용접부가 상기 용접부분을 따라 이동하여 제1스트립과 제2스트립을 용접하도록 상기 용접본체를 제1방향으로 이동시키는 이동부, 가열된 기체를 상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분의 상측에서 수용하기 위해 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하도록 상기 용접본체에 결합되는 스트립 용접용 보온장치를 포함하는 스트립 용접장치에 관한 것이다.

Description

스트립 용접용 보온장치 및 스트립 용접장치{Heat-Retaining Device and Apparatus for Welding Strip}
본 발명은 코일을 제조하기 위해 스트립을 용접을 통해 연결하는 스트립 용접장치에 관한 것이다.
일반적으로 코일(Coil)은 일련의 제철 공정을 거쳐 제작된 스트립(Strip)을 권취하는 공정을 거쳐 제조된다. 스트립은 일련의 제철 공정을 거쳐 제조된 철판 등이다. 스트립 용접장치는 사용자가 원하는 길이로 권취된 코일을 제조하기 위해, 스트립을 용접을 통해 연결하는 장치이다.
도 1은 종래 기술에 따른 스트립 용접장치의 개략도이다.
도 1을 참고하면, 종래 기술에 따른 스트립 용접장치는 제1스트립(210)과 제2스트립(220)을 용접하기 위한 용접부(10)를 포함한다.
상기 용접부(10)는 레이저소스(미도시)로부터 제공되는 레이저를 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)이 접촉된 용접부분(230)에 조사한다. 이에 따라, 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)은 고온으로 용융된 후에 재결정화되어 응고됨으로써 서로 연결된다. 상기 용접부(10)는 상기 용접부분(230)을 따라 이동함으로써, 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 연결하게 된다.
여기서, 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)에서 상기 용접부(10)에 의해 레이저가 조사된 용접부분(230)은, 상기 용접부(10)에 의해 레이저가 조사되는 동안 고온 환경에 위치하고, 상기 용접부(10)가 이동함에 따라 바로 상온 환경에 위치하게 된다.
이에 따라, 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)에는 상기 용접부분(230)이 레이저에 의해 고온으로 용융된 후에 재결정되어 응고되는 과정에서 급격한 온도 변화가 발생하게 된다.
따라서, 종래 기술에 따른 스트립 용접장치는 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 용접에 의해 연결한 후에, 상기 용접부분(230)에 대해 취성 증가, 마르텐사이트(Martensite)로의 변화 증가로 인한 연성 감소 등과 같은 상태(Phase) 변화를 야기함에 따라 용접 품질이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 용접 후에 스트립의 용접부분에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있는 스트립 용접용 보온장치 및 스트립 용접장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함한다.
본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치는 제1스트립과 제2스트립을 용접하는 용접부의 후단에서 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하는 보온커버; 및 상기 용접부가 상기 제1스트립과 상기 제2스트립을 용접하는 과정에서 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 보온커버의 내부로 유동하도록 유도하는 유도부재를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치에 있어서, 상기 유도부재는 상기 용접부와 상기 보온커버의 사이에 위치하여 상기 용접부에서 상기 보온커버를 향하는 방향을 향할수록 상기 제1스트립과 상기 제2스트립으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 스트립 용접장치는 제1스트립과 제2스트립이 접촉된 용접부분에 레이저를 조사하여 용접하는 용접부; 상기 용접부가 결합되는 용접본체; 상기 용접부가 상기 용접부분을 따라 이동하여 제1스트립과 제2스트립을 용접하도록 상기 용접본체를 제1방향으로 이동시키는 이동부; 및 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하도록 상기 용접본체에 결합되는 보온장치를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 스트립 용접장치에 있어서, 상기 보온장치는 상기 용접부가 상기 용접부분을 용접하는 과정에서 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분의 상측으로 유동하도록 유도하는 유도부재를 포함할 수 있다. 상기 유도부재는 상기 제1방향에 대해 반대되는 제2방향을 향할수록 상기 제1스트립과 상기 제2스트립으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 스트립 용접장치는 제1스트립과 제2스트립이 접촉된 용접부분을 용접하는 용접부; 상기 용접부가 결합되는 용접본체; 상기 용접부가 상기 용접부분을 따라 이동하여 제1스트립과 제2스트립을 용접하도록 상기 용접본체를 제1방향으로 이동시키는 이동부; 상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분을 가열하기 위해 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 하측에 위치하도록 설치되는 제1가열부; 및 상기 용접부 및 상기 제1가열부 중에서 적어도 하나에 의해 가열된 기체를 상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분의 상측에서 수용하기 위해 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하도록 상기 용접본체에 결합되는 보온장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 발명은 용접 후에 스트립의 용접부분에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 구현됨으로써, 용접 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스트립에 열 변형이 발생하는 것을 방지하여 스트립에 대한 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 가열된 기체가 주변으로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 구현됨으로써, 열 손실에 따른 에너지 손실을 감소시킬 수 있고, 열에 의해 주변에 위치한 다른 기구물들이 손상 내지 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 스트립 용접장치의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 스트립 용접장치의 개략적인 측면도
도 3은 본 발명에 따른 스트립 용접장치에 있어서 용접부를 나타낸 개략적인 정면도
도 4는 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치의 개략적인 사시도
도 5는 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치의 개략적인 저면도
도 6은 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치를 도 5의 I-I 선을 기준으로 나타낸 개략적인 단면도
도 7은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 스트립 용접장치의 개략적인 측면도
이하에서는 본 발명에 따른 스트립 용접장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
여기서, 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치(이하, '보온장치'라 함)는 본 발명에 따른 스트립 용접장치에 포함되므로, 본 발명에 따른 스트립 용접장치를 설명하면서 함께 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 스트립 용접장치의 개략적인 측면도, 도 3은 본 발명에 따른 스트립 용접장치에 있어서 용접부를 나타낸 개략적인 정면도, 도 4는 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치의 개략적인 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치의 개략적인 저면도, 도 6은 본 발명에 따른 스트립 용접용 보온장치를 도 5의 I-I 선을 기준으로 나타낸 개략적인 단면도, 도 7은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 스트립 용접장치의 개략적인 측면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 제1스트립(210)과 제2스트립(220)을 용접함으로써, 상기 제1스트립(210)과 제2스트립(220)이 연결된 스트립(Strip)을 제조하는 것이다. 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 사용자가 원하는 길이로 권취된 코일을 제조하기 위해, 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 연결할 수 있다.
본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)이 접촉된 용접부분(230)을 용접하기 위한 용접부(2), 상기 용접부(2)가 결합되는 용접본체(3), 상기 용접본체(3)를 제1방향(FD 화살표 방향)으로 이동시키는 이동부(4), 및 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)의 상측에 위치하는 보온장치(100)를 포함한다.
상기 보온장치(100)는 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에서 가열된 기체를 수용한다. 이에 따라, 상기 보온장치(100)는 상기 용접부분(230)이 상기 용접부(2)에 의해 고온으로 용융된 후에 재결정되어 응고되는 과정에서, 가열된 기체를 이용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)에 대해 취성 증가, 마르텐사이트로의 변화 증가로 인한 연성 감소 등과 같은 상태 변화가 발생하는 것을 감소시킴으로써, 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 상기 용접부(2), 상기 용접본체(3), 상기 이동부(4), 및 상기 보온장치(100)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 용접부(2)는 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 용접함으로써, 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 연결한다. 상기 용접부(2)는 레이저소스(미도시)로부터 제공되는 레이저를 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)이 접촉된 용접부분(230)에 조사함으로써, 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 연결할 수 있다. 상기 용접부(2)는 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)의 상측에 위치하도록 상기 용접본체(3)에 결합된다.
상기 용접부(2)는 용접기구(21)를 포함할 수 있다. 상기 용접기구(21)는 상기 용접부분(230)에 레이저를 조사하는 것이다. 상기 용접기구(21)는 상기 용접부분(230)의 상측에 위치하도록 상기 용접본체(3)에 결합된다. 상기 이동부(4)가 상기 용접본체(3)를 이동시킴에 따라, 상기 용접기구(21)는 상기 제1방향(FD 화살표 방향)으로 이동하면서 상기 용접부분(230)을 용접한다. 상기 제1방향(FD 화살표 방향)은 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 용접하기 위한 용접라인에 대해 평행한 방향이다.
상기 용접부(2)는 파일럿가압기구(22)를 포함할 수 있다. 상기 파일럿가압기구(22)는 상기 용접기구(21)에 의해 용접될 제1스트립(210) 및 제2스트립(220)이 서로 접촉되도록 상기 용접기구(21)의 양측에서 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 가압한다. 상기 파일럿가압기구(22)가 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 가압한 상태에서, 상기 용접기구(21)는 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 용접한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접기구(21)가 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 용접하는 과정에서 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220) 간에 간격이 벌어지는 것을 방지함으로써, 용접 불량개소를 감소시킬 수 있다.
상기 파일럿가압기구(22)는 상기 용접본체(3)에 결합된다. 상기 파일럿가압기구(22)는 제1파일럿롤(221) 및 제2파일럿롤(222)을 포함할 수 있다. 상기 제1파일럿롤(221) 및 상기 제2파일럿롤(222)은, 상기 이동부(4)가 상기 용접본체(3)를 이동시킴에 따라 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220) 각각에 접촉된 상태에서 회전하면서 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)을 가압할 수 있다. 상기 용접기구(21)는 상기 제1파일럿롤(221) 및 상기 제2파일럿롤(222) 사이에 위치한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 용접본체(3)는 상기 용접부(2)를 지지한다. 상기 용접본체(3)는 상기 용접부(2)가 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 상측에 위치하도록 상기 용접부(2)를 지지한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 이동부(4)는 상기 용접본체(3)를 이동시킨다. 상기 이동부(4)는 상기 용접본체(3)를 상기 제1방향(FD 화살표 방향)으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 용접부(2)는 상기 용접본체(3)와 함께 이동하면서 상기 용접라인을 따라 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)을 용접할 수 있다. 상기 이동부(4)는 상기 용접본체(3)에 결합된다.
상기 이동부(4)는 유압실린더 또는 공압실린더를 이용한 실린더방식, 볼스크류와 볼너트를 이용한 볼스크류방식, 랙기어와 피니언기어를 이용한 랙피니언방식, 영구자성과 코일을 이용한 리니어모터방식, 및 모터, 풀리 및 벨트를 이용한 벨트방식 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 용접본체(3)를 이동시킬 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 보온장치(100)는 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 상측에 위치하도록 상기 용접본체(3)에 결합된다. 상기 보온장치(100)는 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에 위치하도록 상기 용접본체(3)에 결합된다. 즉, 상기 보온장치(100)는 상기 용접부(2)의 후단에 위치한다. 상기 용접부(2)의 후단은, 상기 용접부(2)를 기준으로 상기 제1방향(FD 화살표 방향)에 대해 반대되는 제2방향(BD 화살표 방향) 쪽을 의미한다.
이에 따라, 상기 보온장치(100)는 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에서 가열된 기체를 수용할 수 있다. 가열된 기체는 상기 용접부(2)가 상기 용접부분(230)을 가열하는 과정에서 발생하는 용접열에 의해 가열된 기체를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)이 상기 용접부(2)에 의해 고온으로 용융된 후에 재결정되어 응고되는 과정에서, 상기 보온장치(100)가 수용한 가열된 기체를 이용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)에 대해 취성 증가, 마르텐사이트로의 변화 증가로 인한 연성 감소 등과 같은 상태 변화가 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 용접 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용접 과정에서 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)에 열 변형이 발생하는 것을 방지함으로써 상기 제1스트립(210)과 제2스트립(220)이 연결된 스트립에 대한 품질을 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 보온장치(100)가 가열된 기체를 수용하도록 구현됨으로써, 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 상측으로 열 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 보온장치(100)가 용접열에 의해 가열된 기체를 수용하는 경우, 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)을 용접하는 과정에서 발생하는 폐열을 재사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지하기 위해 소모되는 에너지를 절감할 수 있다.
상기 용접부(2)가 1,000℃ 이상의 고온으로 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)을 용접하는 경우, 상기 보온장치(100)는 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)이 대략 400 ~ 500℃ 정도의 온도로 조절된 후에 상온에 노출되도록 구현될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 상기 보온장치(100)는 유도부재(110)를 포함할 수 있다.
상기 유도부재(110)는 상기 용접부(2)가 상기 용접부분(230)을 용접하는 과정에서 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측으로 유동하도록 유도한다. 즉, 상기 유도부재(110)는 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 제2방향(BD 화살표 방향)으로 유동하도록 유도한다.
이를 위해, 상기 유도부재(110)는 상기 제2방향(BD 화살표 방향)을 향할수록 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성된다. 이에 따라, 용접열에 의해 가열된 기체는 상기 유도부재(110)에 안내됨으로써, 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측으로 유동하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 보온장치(100)가 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)을 용접하는 과정에서 발생하는 폐열을 재사용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 용접 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이를 위해 소모되는 에너지를 절감할 수 있다.
상기 유도부재(110)는 상기 용접본체(3)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 유도부재(110)는 상기 용접부(2)가 상기 용접라인을 따라 이동하면, 상기 용접부(2)와 함께 이동하면서 용접열에 의해 가열된 기체를 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측으로 유동시킬 수 있다. 상기 유도부재(110)는 전체적으로 사각판형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 용접열에 의해 가열된 기체의 유동을 유도할 수 있는 형태이면 원반 형태 등 다른 형태로 형성될 수도 있다. 상기 유도부재(110)는 일단이 상기 용접본체(3)에 결합될 수 있다. 상기 유도부재(110)는 타단이 일단에 비해 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)으로부터 더 짧은 거리로 이격되게 위치할 수 있다.
상기 유도부재(110)는 고온에 견딜 수 있으면서 단열성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 유도부재(110)는 퓸드 실리카(Fumed Silica)로 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 유도부재(110)는 용접열에 의해 가열된 기체의 유동을 유도하는 과정에서 열 손실이 발생하는 정도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지하기 위해 소모되는 에너지를 더 절감함으로써, 운영비용을 줄일 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 상기 보온장치(100)는 보온커버(120)를 포함할 수 있다.
상기 보온커버(120)는 상기 용접부(2)의 후단에서 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)의 상측에 위치한다. 상기 보온커버(120)는 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220) 각각으로부터 상측으로 소정 거리 이격된 위치에 설치될 수 있다. 상기 보온커버(120)는 상기 유도부재(110)에 연결되게 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 유도부재(110)는 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 보온커버(120)의 내부로 유동하도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 보온커버(120)의 내부에서 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에 위치하도록 구현됨으로써, 용접열에 의해 가열된 기체가 확산됨에 따라 손실되는 정도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지하기 위해 소모되는 에너지를 더 절감함으로써, 운영비용을 더 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 보온커버(120)를 이용하여 용접열에 의해 가열된 기체가 주변으로 확산되는 것이 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 용접열에 의해 가열된 기체로부터 형성된 대류열로 인해 주변에 위치한 다른 기구물들이 손상 내지 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상기 보온커버(120)는 고온에 견딜 수 있으면서 단열성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 보온커버(120)는 퓸드 실리카로 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 보온커버(120)는 내부에 위치한 가열된 기체에 대해 열 손실이 발생하는 정도를 감소시킬 수 있다. 상기 보온커버(120) 및 상기 유도부재(110)는 일체로 형성될 수도 있다. 상기 보온커버(120)는 상기 용접본체(3)에 결합될 수도 있다.
상기 보온커버(120)는 상기 유도부재(110)를 따라 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)의 상측으로 유동하는 가열된 기체가 유입되는 유입공(121), 및 가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈(122)을 포함할 수 있다.
상기 유입공(121)은 상기 보온커버(120)의 일측을 관통하여 형성된다. 상기 보온커버(120)의 일측은 상기 보온커버(120)에서 상기 유도부재(110)가 결합된 부분이다. 이에 따라, 상기 유도부재(110)를 따라 유동하는 가열된 기체는, 상기 유입공(121)을 통해 상기 보온커버(120)의 내부로 유동할 수 있다. 상기 유도부재(110)는 상기 용접본체(3) 및 상기 보온커버(120) 사이에 위치할 수 있다.
상기 수용홈(122)은 가열된 기체를 수용하는 것이다. 상기 보온커버(120)는 상기 수용홈(122)이 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에 위치하도록 배치된다. 상기 수용홈(122)은 상기 유입공(121)에 연결되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 수용홈(122)은 상기 유입공(121)을 통해 유입되는 가열된 기체를 수용할 수 있다. 따라서, 상기 수용홈(122)은 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에서 가열된 기체가 체류하도록 함으로써, 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 이를 위해 소모되는 에너지를 절감할 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참고하면, 상기 보온커버(120)는 차단부재(123)를 포함할 수 있다.
상기 차단부재(123)는 가열된 기체가 상기 제2방향(BD 화살표 방향)으로 유동하여 상기 수용홈(122)으로부터 배출되는 것을 차단한다. 이에 따라, 상기 차단부재(123)는 가열된 기체가 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에서 체류하는 시간을 증대시킬 수 있다.
상기 차단부재(123)는 상기 수용홈(122)을 기준으로 상기 유입공(121)의 반대쪽에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 수용홈(122)은 상기 유입공(121) 및 상기 차단부재(123)의 사이에 위치한다. 즉, 상기 차단부재(123)는 상기 보온커버(120)의 타측에 형성된다. 이에 따라, 상기 차단부재(123)는 일측이 상기 유입공(121)에 의해 개방되게 형성되고, 타측이 상기 차단부재(123)에 의해 밀폐되게 형성된다.
상기 차단부재(123)는 상기 제2방향(BD 화살표 방향)을 향할수록 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 차단부재(123)는 상기 보온커버(120)가 다른 기구물들과 간섭되지 않도록 하면서 상기 수용홈(122)의 크기를 증대시킬 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참고하면, 상기 보온커버(120)는 제1측벽부재(124), 및 제2측벽부재(125)를 포함할 수 있다.
상기 제1측벽부재(124)는 상기 제1스트립(210)을 고정하는 제1클램프(310, 도 6에 도시됨), 및 상기 수용홈(122) 사이에 위치한다. 상기 제1측벽부재(124)는 상기 제1클램프(310) 및 상기 수용홈(122) 사이를 통해 가열된 기체가 손실되는 것을 차단할 수 있다.
상기 제2측벽부재(125)는 상기 제2스트립(220)을 고정하는 제2클램프(320, 도 6에 도시됨), 및 상기 수용홈(122) 사이에 위치한다. 상기 제2측벽부재(125)는 상기 제2클램프(320) 및 상기 수용홈(122) 사이를 통해 가열된 기체가 손실되는 것을 차단할 수 있다.
상기 측벽부재들(124, 125)은 상기 제1방향(FD 화살표 방향)에 대해 수직한 방향으로 상기 수용홈(122)의 양측에 위치한다. 이에 따라, 상기 수용홈(122)은 상기 제2측벽부재(125), 상기 제1측벽부재(124), 및 상기 차단부재(123)에 의해 상기 유입공(121)이 형성된 부분을 제외한 나머지 측면이 밀폐되게 형성될 수 있다. 상기 측벽부재들(124, 125)은 상기 제1클램프(310) 및 상기 제2클램프(320)가 서로 이격된 간격에 비해 짧은 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 측벽부재들(124, 125)은 상기 제1클램프(310) 및 상기 제2클램프(320)에 간섭되지 않으면서 상기 수용홈(122)에 위치한 기체가 누설되는 것을 차단할 수 있다. 상기 보온커버(120)는 상기 유입공(121)이 형성된 일측 및 상기 용접부분(230)을 향하는 하측을 제외한 나머지 부분이 밀폐되게 형성될 수 있다.
상기에서는 상기 보온장치(100)가 상기 용접열에 의해 가열된 기체를 이용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지하는 것으로 설명하였으나, 상기 보온장치(100)는 제1가열부(5, 도 7에 도시됨)에 의해 가열된 기체를 이용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수도 있다.
도 3 및 도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)을 가열하기 위해 상기 제1가열부(5)를 포함할 수 있다. 상기 제1가열부(5)는 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 하측에 위치하도록 설치된다. 상기 제1가열부(5)는 상기 용접부(2)의 후단에서 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 하측에 위치하도록 설치될 수 있다. 상기 제1가열부(5)는 상기 이동부(4)에 의해 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1가열부(5)는 상기 용접본체(3)가 이동함에 따라 함께 이동할 수 있다. 상기 제1가열부(5)는 별도의 이동수단에 의해 이동될 수도 있다.
상기 제1가열부(5)는 자기장에 의해 발생되는 유도전류를 열원으로 이용하여 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)을 가열하는 인덕션 히터(Induction Heater)일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 플라즈마(Plasma)를 열원으로 이용하는 히터 또는 레이저를 열원으로 이용하는 히터와 대비할 때, 상기 용접부분(230)의 내부까지 열이 도달하는 시간이 짧고, 상기 용접부분(230)을 목표 온도까지 가열하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
여기서, 상기 제1가열부(5)가 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)을 가열하는 과정에서, 대류 등에 의해 상기 용접부분(230)의 상측으로 열 손실이 발생할 수 있다. 이는, 상기 제1가열부(5)가 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)을 가열하는 모습을 시뮬레이션한 결과인 아래 그림 1로부터 알 수 있다.
[그림 1]
Figure 112014127343245-pat00001

그림 1에서 파란색의 작은 화살표는 상기 제1가열부(5)에서 발생된 자기장에 의한 유도전류로, 파란색의 작은 화살표의 밀집 정도가 높을수록 온도가 높은 것이다. 그림 1에서 용접부분(230)의 상측에서도 유도 전류가 분포되어 있는 것으로부터, 상기 제1가열부(5)가 발생시킨 열이 상기 용접부분(230)의 상측으로 대류되고 있음을 알 수 있다. 이러한 대류열은 상기 제1가열부(5)가 상기 용접부분(230)을 가열함에 있어서 상기 용접부분(230)의 상측으로 열 손실이 발생하는 것을 의미한다. 이에 따라, 상기 제1가열부(5)가 상기 용접부분(230)을 가열하는 가열 효율이 저하됨으로써 에너지 손실이 발생한다.
또한, 그림 1에서 상기 용접부분(230)의 하부에 상기 용접부분(230)의 상부에 비해 화살표의 밀집 정도가 높은 것으로부터, 상기 용접부분(230)의 하부에 비해 상기 용접부분(230)의 상부가 낮은 온도임을 알 수 있다. 즉, 상기 용접부분(230)의 하부 및 상부 간에 온도 차이가 발생함을 알 수 있다. 이는, 상기 용접부분(230)에 대한 취성 증가, 마르텐사이트로의 변화 증가로 인한 연성 감소 등과 같은 상태 변화를 초래할 수 있다. 이를 방지하기 위해 상기 제1가열부(5)가 상기 용접부분(230)을 더 높은 열로 가열하면, 대류열 또한 증가하여 상기 용접부분(230)의 주변에 위치한 다른 기구물이 손상 내지 파손될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)에 있어서, 상기 보온장치(100)는 상기 보온커버(120)가 상기 제1가열부(5)의 상측에서 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)의 상측에 위치하도록 설치된다.
상기 보온커버(120)는 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에 위치한다. 이에 따라, 상기 보온커버(120)는 상기 수용홈(122)에 상기 제1가열부(5)에 의해 가열된 기체를 수용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 다음과 같은 작용 효과를 도모할 수 있다.
첫째, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)의 상측으로 열 손실이 발생하는 정도를 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 제1가열부(5)가 상기 용접부분(230)을 가열하는 가열 효율을 향상시킬 수 있고, 상기 용접부분(230)을 가열하는데 소모되는 에너지를 절감할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)의 상부에 대한 온도를 높일 수 있으므로, 상기 용접부분(230)의 상부 및 상기 용접부분(230)의 하부 간에 온도 차이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 용접부분(230)에 대한 취성 증가, 마르텐사이트로의 변화 증가로 인한 연성 감소 등과 같은 상태 변화가 발생하는 것을 방지함으로써, 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 제1가열부(5)가 상기 용접부분(230)을 가열하는 온도를 높이지 않고도 상기 용접부분(230)을 열 변형이 발생하지 않는 충분한 온도로 유지시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 대류열 증가로 인해 상기 용접부분(230)의 주변에 위치한 다른 기구물이 손상 내지 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 보온커버(120)가 상기 용접부분(230)의 주변에 위치한 다른 기구물로 열이 확산되는 것을 차단할 수 있으므로, 상기 용접부분(230)의 주변에 위치한 다른 기구물이 손상 내지 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상기 보온장치(100)가 상기 제1가열부(5)에 의해 가열된 기체를 이용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지하는 경우, 상기 차단부재(123), 상기 제1측벽부재(124), 및 상기 제2측벽부재(125)는 다음과 같이 구현될 수 있다.
상기 차단부재(123)는 상기 제1가열부(123)에 의해 가열된 기체가 상기 제2방향(BD 화살표 방향)으로 유동하여 상기 수용홈(122)으로부터 배출되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 상기 차단부재(123)는 상기 제1가열부(123)에 의해 가열된 기체가 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230)의 상측에서 체류하는 시간을 증대시킬 수 있다.
상기 제1측벽부재(124)는 상기 제1클램프(310, 도 6에 도시됨), 및 상기 수용홈(122) 사이에 위치하여 상기 제1클램프(310) 및 상기 수용홈(122) 사이를 통해 가열된 기체가 손실되는 것을 차단할 수 있다.
상기 제2측벽부재(125)는 상기 제2클램프(320, 도 6에 도시됨), 및 상기 수용홈(122) 사이에 위치하여 상기 제2클램프(320) 및 상기 수용홈(122) 사이를 통해 가열된 기체가 손실되는 것을 차단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)에 있어서, 상기 보온장치(100)는 상기 용접열에 의해 가열된 기체 또는 상기 제1가열부(5)에 의해 가열된 기체 중에서 어느 하나를 이용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)에 있어서, 상기 보온장치(100)는 상기 용접열에 의해 가열된 기체 및 상기 제1가열부(5)에 의해 가열된 기체 모두를 이용하여 상기 용접부분(230)에 급격한 온도 변화가 발생하는 것을 방지할 수도 있다.
도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 포함할 수 있다.
상기 지지부(6)는 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)을 지지한다. 상기 지지부(6)는 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 하면을 지지하기 위한 지지롤를 포함할 수 있다. 상기 지지부(6)는 상기 이동부(4)에 의해 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 지지부(6)는 상기 용접본체(3)가 이동함에 따라 함께 이동할 수 있다. 상기 지지부(6)는 별도의 이동수단에 의해 이동될 수도 있다.
본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 상기 지지부(6)를 복수개 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 지지부들(6, 6')은 상기 제1방향(FD 화살표 방향)으로 서로 소정 거리 이격되게 설치된다.
도 3 및 도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 제2가열부(7)를 포함할 수 있다.
상기 제2가열부(7)는 상기 용접부(2)에 의해 용접될 용접부분(230, 도 3에 도시됨)을 가열한다. 상기 제2가열부(7)는 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 하측에 위치하도록 설치된다. 상기 제2가열부(7)는 상기 용접부(2)의 전단에서 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 하측에 위치하도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2가열부(7)는 상기 용접부분(230)이 상기 용접부(2)에 의해 용접되기 이전에 예열함으로써, 상기 용접부분(230)이 상온인 상태에서 상기 용접부(2)에 의해 용접됨에 따라 급격하게 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2가열부(7)는 상기 이동부(4)에 의해 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2가열부(7)는 상기 용접본체(3)가 이동함에 따라 함께 이동할 수 있다. 상기 제2가열부(7)는 별도의 이동수단에 의해 이동될 수도 있다.
상기 제2가열부(7)는 자기장에 의해 발생되는 유도전류를 열원으로 이용하여 상기 용접부(2)에 의해 용접될 용접부분(230)을 가열하는 인덕션 히터일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 플라즈마를 열원으로 이용하는 히터 또는 레이저를 열원으로 이용하는 히터와 대비할 때, 상기 용접부분(230)의 내부까지 열이 도달하는 시간이 짧고, 상기 용접부분(230)을 목표 온도까지 가열하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
도 3 및 도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 스트립 용접장치(1)는 평활부(8)를 포함할 수 있다.
상기 평활부(8)는 상기 용접부(2)에 의해 용접이 완료된 용접부분(230, 도 3에 도시됨)에 대한 평활화 작업을 수행한다. 상기 평활부(8)는 상기 용접부(2)가 상기 제1스트립(210)과 상기 제2스트립(220)을 용접한 후에, 상기 용접부분(230)를 가압함으로써 상기 용접부분(230)을 평평하게 형성할 수 있다. 상기 평활부(8)는 상기 용접부분(230)을 가압함으로써, 용접에 의해 발생하는 스패터(Spatter)를 제거할 수 있다.
상기 평활부(8)는 상기 용접부(2)의 후단에서 상기 제1스트립(210) 및 상기 제2스트립(220)의 상측에 위치하도록 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 보온장치(100)는 상기 용접부(2) 및 상기 평활부(8) 사이에 위치되게 설치될 수 있다. 상기 평활부(8)는 상기 이동부(4)에 의해 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 평활부(8)는 상기 용접본체(3)가 이동함에 따라 함께 이동할 수 있다. 상기 평활부(8)는 별도의 이동수단에 의해 이동될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1 : 스트립 용접장치 2 : 용접부
3 : 용접본체 4 : 이동부
5 : 제1가열부 100 : 보온장치
110 : 유도부재 120 : 보온커버
121 : 유입공 122 : 수용홈
123 : 차단부재 124 : 제1측벽부재
125 : 제2측벽부재 210 : 제1스트립
220 : 제2스트립 230 : 용접부분

Claims (11)

  1. 제1스트립과 제2스트립이 접촉된 용접부분에 레이저를 조사하여 용접하는 용접부;
    상기 용접부가 결합되는 용접본체;
    상기 용접부가 상기 용접부분을 따라 이동하여 제1스트립과 제2스트립을 용접하도록 상기 용접본체를 제1방향으로 이동시키는 이동부; 및
    상기 제1방향에 대해 반대되는 제2방향에서 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하도록 상기 용접본체에 결합되는 보온장치를 포함하고,
    상기 보온장치는 상기 용접부가 상기 용접부분을 용접하는 과정에서 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분의 상측으로 유동하도록 유도하는 유도부재를 포함하며,
    상기 유도부재는 상기 제2방향을 향할수록 상기 제1스트립과 상기 제2스트립으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보온장치는 상기 유도부재에 연결되게 결합되는 보온커버를 포함하고,
    상기 보온커버는 상기 유도부재를 따라 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측으로 유동하는 가열된 기체가 유입되는 유입공, 및 상기 유입공을 통해 유입되는 가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈을 포함하며,
    상기 유도부재는 상기 용접본체 및 상기 보온커버 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분을 가열하기 위해 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 하측에 위치하도록 설치되는 제1가열부를 포함하고,
    상기 보온장치는 상기 제1가열부의 상측에서 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하도록 설치되는 보온커버를 포함하며,
    상기 보온커버는 상기 제1가열부에 의해 가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보온장치는 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하는 보온커버를 포함하고,
    상기 보온커버는 가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈, 및 가열된 기체가 상기 제2방향으로 유동하여 상기 수용홈으로부터 배출되는 것을 차단하기 위한 차단부재를 포함하며,
    상기 차단부재는 상기 제2방향을 향할수록 상기 제1스트립과 상기 제2스트립으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 용접장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보온장치는 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하는 보온커버를 포함하고,
    상기 보온커버는 가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈, 및 상기 제1방향에 대해 수직한 방향으로 상기 수용홈의 양측에 위치하는 복수개의 측벽부재를 포함하며;
    상기 측벽부재들은 상기 제1스트립을 고정하는 제1클램프 및 상기 제2스트립을 고정하는 제2클램프가 서로 이격된 간격에 비해 짧은 간격으로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 스트립 용접장치.
  6. 제1스트립과 제2스트립이 접촉된 용접부분을 용접하는 용접부;
    상기 용접부가 결합되는 용접본체;
    상기 용접부가 상기 용접부분을 따라 이동하여 제1스트립과 제2스트립을 용접하도록 상기 용접본체를 제1방향으로 이동시키는 이동부;
    상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분을 가열하기 위해 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 하측에 위치하도록 설치되는 제1가열부; 및
    상기 용접부 및 상기 제1가열부 중에서 적어도 하나에 의해 가열된 기체를 상기 용접부에 의해 용접이 완료된 용접부분의 상측에서 수용하기 위해 상기 제1방향에 대해 반대되는 제2방향에서 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하도록 상기 용접본체에 결합되는 보온장치를 포함하는 스트립 용접장치.
  7. 제1스트립과 제2스트립을 용접하는 용접부의 후단에서 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하는 보온커버; 및
    상기 용접부가 상기 제1스트립과 상기 제2스트립을 용접하는 과정에서 용접열에 의해 가열된 기체가 상기 보온커버의 내부로 유동하도록 유도하는 유도부재를 포함하고,
    상기 유도부재는 상기 용접부와 상기 보온커버의 사이에 위치하여 상기 용접부에서 상기 보온커버를 향하는 방향을 향할수록 상기 제1스트립과 상기 제2스트립으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 용접용 보온장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보온커버는
    상기 유도부재를 따라 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측으로 유동하는 가열된 기체가 유입되는 유입공, 및
    상기 유입공을 통해 유입되는 가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접용 보온장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보온커버는 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 하측에 위치한 제1가열부의 상측에서 상기 제1스트립과 상기 제2스트립의 상측에 위치하는 수용홈을 포함하고,
    상기 수용홈은 상기 제1가열부에 의해 가열된 기체를 수용하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접용 보온장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보온커버는 가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈, 및 가열된 기체가 상기 용접부에서 상기 보온커버를 향하는 방향으로 유동하여 상기 수용홈으로부터 배출되는 것을 차단하기 위한 차단부재를 포함하며,
    상기 차단부재는 상기 용접부에서 상기 보온커버를 향하는 방향을 향할수록 상기 제1스트립과 상기 제2스트립으로부터 이격된 거리가 짧아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 용접용 보온장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 보온커버는
    가열된 기체를 수용하기 위한 수용홈,
    상기 제1스트립을 고정하는 제1클램프 및 상기 수용홈 사이에 위치하는 제1측벽부재, 및
    상기 제2스트립을 고정하는 제2클램프 및 상기 수용홈 사이에 위치하는 제2측벽부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 용접용 보온장치.
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