KR102173870B1

KR102173870B1 - 아크 용접장치

Info

Publication number: KR102173870B1
Application number: KR1020190066504A
Authority: KR
Inventors: 이형규; 조희열
Original assignee: 주식회사 화신
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2020-11-05

Abstract

아크 용접장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 아크 용접장치는: 피용접재를 향하여 돌출된 용접봉을 구비하는 용접부와, 용접부의 측면에 설치되는 브라켓부 및 일측은 브라켓부에 연결되고 타측은 용접부에 의해 가열되며 녹은 용융물의 내측에 위치하며 진동과 회전 중 적어도 어느 하나의 동작을 하며 용융물의 내측에 있는 기공을 용융물의 외측으로 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

아크 용접장치{ARC WELDING APPARATUS}

본 발명은 아크 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크 용접시 발생되는 잔류가스의 배출을 용이하게 하여 용접 품질을 향상시킬 수 있는 아크 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 금속재료를 접합하는 방법은 대별해서 기계적 접합법과 야금(冶金)적 접합방법이 있으며, 일반적으로 말하는 용접은 야금적 접합방법을 말한다. 아크용접법은 열원으로 아크를 사용하는 융접법(fusion welding)이며 현재 가장 널리 이용되고 있는 접합(seam)방법이다. 일반적으로 사용되는 아크용접장치의 구성은 아크용접기, 1차측ㆍ2차측 배선, 자동전격방지장치, 홀더 및 용접봉 등으로 구성된다. 아크용접기에는 직류와 교류가 있으며, 현재는 교류아크용접기가 많이 사용되고 있다.

용접법을 세분화하면, 사용전극이 소모되는 소모식과 사용전극이 소모되지 않는 비소모식 용접법으로 분류된다.

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

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

종래에는 알루미늄 아크 용접시, 주조제품 속에 잔류하고 있는 수축공이 용융물속으로 모여서 밖으로 배출되지 못하고, 용융물에 잔류한 상태에서 급속도로 냉각되어 피용접재의 내측에 기공이 잔류하므로 피용접재의 내구 수명 단축 및 피로도가 증가되어 크랙 발생의 주요 원인이 되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0083396호(2013.07.22 공개, 발명의 명칭: 아크 용접장치)에 게시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 아크 용접시 발생되는 잔류가스의 배출을 용이하게 하여 용접 품질을 향상시킬 수 있는 아크 용접장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 아크 용접장치는: 피용접재를 향하여 돌출된 용접봉을 구비하는 용접부와, 용접부의 측면에 설치되는 브라켓부 및 일측은 브라켓부에 연결되고 타측은 용접부에 의해 가열되며 녹은 용융물의 내측에 위치하며 진동과 회전 중 적어도 어느 하나의 동작을 하며 용융물의 내측에 있는 기공을 용융물의 외측으로 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 브라켓부는, 용접부의 외측을 감싸는 형상으로 설치되는 밴드부재와, 밴드부재에 고정되는 베이스부재 및 베이스부재에 회전 가능하게 연결되는 회전지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 배출부는, 회전지지부에 고정되며 전기에너지를 공급받아 동력을 발생시키는 구동모터 및 구동모터에 연결되며 구동모터의 동력에 의해 회전하며 용융물의 내측에 있는 기공을 배출시키는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 배출부는, 회전부의 외측에 위치하는 파이프 형상이며 구동모터에 연결되는 외측부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 배출부는, 외측부재의 외측에 설치되며 외측부재를 설정된 온도로 가열시키는 가열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 회전부는, 일측은 구동모터에 연결되어 회전동력을 전달받으며, 타측은 외측부재를 따라 길이방향으로 연장되는 회전몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 회전부는, 회전몸체의 외측으로 복수 개가 돌출되어 회전몸체와 함께 회전되는 날개부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 아크 용접장치는, 용접부에 연이어 설치되는 배출부가 용융물에 포함된 잔류가스를 용융물의 외측으로 배출시키므로 용접 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에 의해 피용접재의 상측과 하측에 용융물이 생성된 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부에 의해 용융물에 있는 잔류가스가 용융물의 외측으로 배기되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전몸체와 외측부재를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부재를 구비한 배출부에 의해 용융물에 있는 잔류가스가 용융물의 외측으로 배기되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전몸체에 날개부재가 연결된 상태를 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접장치를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부에 의해 피용접재의 상측과 하측에 용융물이 생성된 상태를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부에 의해 용융물에 있는 잔류가스가 용융물의 외측으로 배기되는 상태를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전몸체와 외측부재를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 날개부재를 구비한 배출부에 의해 용융물에 있는 잔류가스가 용융물의 외측으로 배기되는 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전몸체에 날개부재가 연결된 상태를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접장치(1)는, 피용접재(10)를 향하여 돌출된 용접봉(32)을 구비하는 용접부(30)와, 용접부(30)의 측면에 설치되는 브라켓부(40) 및 일측은 브라켓부(40)에 연결되고 타측은 용접부(30)에 의해 가열되며 녹은 용융물(20)의 내측에 위치하며 진동과 회전 중 적어도 어느 하나의 동작을 하며 용융물(20)의 내측에 있는 기공을 용융물(20)의 외측으로 배출시키는 배출부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

피용접재(10)는 알루미늄으로 만들어진 판일 수 있으며, 알루미늄 외에도 다양한 부재가 피용접재(10)로 사용될 수 있다. 피용접재(10)가 마주하는 상태에서 피용접재(10)의 사이에 위치하는 용접라인(12)을 따라 아크 용접장치(1)의 용접이 이루어진다.

용접부(30)는 피용접재(10)를 향하여 돌출된 용접봉(32)을 구비하며 아크 용접을 하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 용접부(30)는 전원이 공급되는 용접봉(32)과, 용접봉(32)을 감싸는 형상으로 설치되며 절연 재질로 이루어지는 용접몸체(34)를 포함한다.

브라켓부(40)는 용접부(30)의 측면에 설치되며, 필요에 따라서는 각도가 변경이 가능한 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 브라켓부(40)는, 밴드부재(42)와 베이스부재(44)와 회전지지부(46)를 포함한다.

밴드부재(42)는 용접부(30)의 외측을 감싸는 형상으로 설치된다. 베이스부재(44)에 연결된 밴드부재(42)는 용접몸체(34)의 외측을 감싸는 형상으로 설치된다. 베이스부재(44)는 밴드부재(42)에 고정되어 밴드부재(42)와 함께 용접몸체(34)의 측면에 고정된다.

회전지지부(46)는 베이스부재(44)에 회전 가능하게 연결되며, 필요에 따라 회전지지부(46)의 설치각도 변경이 가능하다. 회전지지부(46)는 베이스부재(44)에 힌지 연결되며, 회전지지부(46)와 베이스부재(44)를 연결하는 힌지축을 가압하거나 가압을 해제하는 조작으로 회전지지부(46)의 회전각도를 조절할 수 있다.

또는 베이스부재(44)와 회전지지부(46)의 연결부위에 별도의 구동모터(52)를 설치하며, 구동모터(52)의 회전에 의해 회전지지부(46)를 회전시켜 회전지지부(46)의 설치각도를 변경할 수 있다.

회전지지부(46)는 배출부(50)를 감싸는 형상으로 설치되므로, 회전지지부(46)와 함께 배출부(50)의 설치각도를 조절할 수 있다.

배출부(50)의 일측은 브라켓부(40)에 연결되고, 배출부(50)의 타측은 용접부(30)에 의해 가열되며 녹은 용융물(20)의 내측에 위치하며, 진동과 회전 중 적어도 어느 하나의 동작을 하며 용융물(20)의 내측에 있는 기공을 용융물(20)의 외측으로 배출시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 배출부(50)는, 구동모터(52)와 회전부(54)와 외측부재(58)와 가열부(59)와 절연부(60)를 포함한다.

구동모터(52)는 회전지지부(46)에 고정되며, 전기에너지를 공급받아 동력을 발생시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 구동모터(52)는 회전지지부(46)와 함께 이동되며, 구동모터(52)의 동력을 전달받아 회전부(54)가 회전된다. 또한 구동모터(52)의 동력에 의해 회전부(54)의 외측에 위치하는 외측부재(58)에 진동이 전달될 수도 있다.

회전부(54)는 구동모터(52)에 연결되며 구동모터(52)의 동력에 의해 회전하며 용융물(20)의 내측에 있는 기공을 배출시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 회전부(54)는 회전몸체(55)로 구성되거나, 회전몸체(55)와 날개부재(56)로 구성될 수 있다.

회전몸체(55)의 일측은 구동모터(52)에 연결되어 회전동력을 전달받으며, 타측은 외측부재(58)를 따라 길이방향으로 연장된다. 회전몸체(55)는 상하 방향으로 연장된 봉 형상이며, 구동모터(52)의 동작에 의해 회전되어 용융물(20)에 포함된 잔류가스(25)를 용융물(20)의 외측으로 배기시킨다.

날개부재(56)는 회전몸체(55)의 외측으로 복수 개의 돌기가 돌출되어 회전몸체(55)와 함께 회전되며 용융물(20)에 포함된 잔류가스(25)를 용융물(20)의 외측으로 배기시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 날개부재(56)는 회전몸체(55)의 외측에 지그재그 방향으로 배치된다.

회전부(54)는 200 내지 300 RPM으로 회전하며 용융물(20)에 포함된 잔류가스(25)가 용융물(20)의 외측으로 배기됨을 안내한다.

외측부재(58)는 회전부(54)의 외측에 위치하는 파이프 형상이며 구동모터(52)에 연결되는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 외측부재(58)는 구동모터(52)를 통해 진동을 전달받는다. 구동모터(52)의 출력축에 캠이 연결되어 구동모터(52)의 동작에 의해 캠이 회전되면서 외측부재(58)를 가격하므로 외측부재(58)에 진동이 발생될 수 있다. 외측부재(58)의 진동기능으로 용융물(20) 속의 잔류가스(25)가 용융물(20)의 외측으로 배기되는 동작이 가속화된다.

구동모터(52)의 동작으로 구동모터(52)에 연결된 파이프 형상의 외측부재(58)가 진동되는 기술은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 구현할 수 있는 기술이므로 이에 따른 상세한 설명은 생략한다.

가열부(59)는 외측부재(58)의 외측에 설치되며 외측부재(58)를 설정된 온도로 가열시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 히팅장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 가열부(59)는 외측부재(58)의 상부 측면에 설치되며, 전기에너지의 공급으로 동작되어 외측부재(58)를 설정된 온도로 가열시킨다.

가열부(59)는 700℃~800℃의 온도로 외측부재(58)를 가열하므로 용융물(20)의 용해시간을 지속시켜 용융물(20)에 포함된 잔류가스(25)가 용융물(20)의 외측으로 배기됨을 안내한다.

절연부(60)는 외측부재(58)의 외측에 위치하며, 외측부재(58)의 열이 구동모터(52)로 전달됨을 차단한다. 절연부(60)는 절연재질로 형성되며, 구동모터(52)와 외측부재(58)의 사이에 설치된다.

한편 배출부(50)가 사용되지 않는 용접라인(12)에서는 회전지지부(46)를 상측으로 회전시키므로, 배출부(50)도 회전지지부(46)를 따라 상측으로 이동시킨다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.

피용접재(10)의 용접라인(12)을 따라 용접부(30)가 이동하며 아크 용접이 이루어지며, 이로 인하여 용접라인(12)을 따라 용융물(20)이 발생한다. 용융물(20)은 피용접재(10)의 상측과 하측에 형성된다.

유동성을 갖는 고온의 용융물(20)은 용접부(30)에 연이어 설치되는 배출부(50)에 의해 잔류가스(25)가 배출된다. 구동모터(52)의 동작에 의해 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 회전부(54)의 회전몸체(55)가 회전된다.

회전몸체(55)의 하단은 용융물(20)의 내측에 위치하므로, 회전몸체(55)가 회전되며 용융물(20)에 있는 잔류가스(25)가 용융물(20)의 외측으로 배기됨을 안내한다. 또한 구동모터(52)의 동작에 의해 외측부재(58)가 진동될 수 있으며, 이러한 경우 외측부재(58)의 하단은 용융물(20)의 내측에 위치하므로 용융물(20)에 있는 잔류가스(25)가 용융물(20)의 외측으로 배기됨을 안내한다.

또한 외측부재(58)는 가열부(59)에 의해 설정된 온도로 가열되며, 외측부재(58)의 하단은 용융물(20)의 내측에 위치하므로 용융물(20)의 냉각시간을 지연시킨다. 따라서 알루미늄을 사용하는 피용접재(10)의 용접시 용융물(20) 속에 있는 잔류가스(25)를 배출하기 위해 용융물(20)의 용해시간을 연장하므로 잔류가스(25)의 배출시간을 확보할 수 있다.

그리고 외측부재(58)의 진동으로 용융물(20)의 내측에 있는 잔류가스(25)의 배출을 가속화시킬 수 있으며, 회전부(54)가 회전하면서 적정한 비드를 형성할 수 있다.

한편 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 회전몸체(55)와 날개부재(56)가 함께 회전되는 경우에도 회전부(54)의 하단은 용융물(20)의 내측에 위치하므로, 회전몸체(55)와 날개부재(56)가 회전되며 용융물(20)에 있는 잔류가스(25)가 용융물(20)의 외측으로 배기됨을 안내한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 용접부(30)에 연이어 설치되는 배출부(50)가 용융물(20)에 포함된 잔류가스(25)를 용융물(20)의 외측으로 배출시키므로 용접 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 아크 용접장치(1)가 작동되어 용융물(20)의 용융시간을 증가시키며 진동과 회전을 통해 잔류가스(25)의 배출을 안내하므로 용융물(20)의 내측에 기공이 발생됨을 최소화할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1: 아크 용접장치
10: 피용접재 12: 용접라인
20: 용융물 25: 잔류가스
30: 용접부 32: 용접봉
34: 용접몸체 40: 브라켓부
42: 밴드부재 44: 베이스부재
46: 회전지지부 50: 배출부
52: 구동모터 54: 회전부
55: 회전몸체 56: 날개부재
58: 외측부재 59: 가열부
60: 절연부

Claims

피용접재를 향하여 돌출된 용접봉을 구비하는 용접부;
상기 용접부의 측면에 설치되는 브라켓부; 및
일측은 상기 브라켓부에 연결되고 타측은 상기 용접부에 의해 가열되며 녹은 용융물의 내측에 위치하며, 진동과 회전 중 적어도 어느 하나의 동작을 하며 상기 용융물의 내측에 있는 기공을 상기 용융물의 외측으로 배출시키는 배출부;를 포함하고,
상기 브라켓부는,
상기 용접부의 외측을 감싸는 형상으로 설치되는 밴드부재;
상기 밴드부재에 고정되는 베이스부재; 및
상기 베이스부재에 회전 가능하게 연결되는 회전지지부;를 포함하고,
상기 배출부는,
상기 회전지지부에 고정되며, 전기에너지를 공급받아 동력을 발생시키는 구동모터;
상기 구동모터에 연결되며, 상기 구동모터의 동력에 의해 회전하며 상기 용융물의 내측에 있는 기공을 배출시키는 회전부; 및
상기 회전부의 외측에 위치하는 파이프 형상이며, 상기 구동모터에 연결되는 외측부재;를 포함하고,
상기 회전부는,
일측은 상기 구동모터에 연결되어 회전동력을 전달받으며, 타측은 상기 외측부재를 따라 길이방향으로 연장되는 회전몸체; 및
상기 회전몸체의 외측으로 복수 개가 돌출되어 상기 회전몸체와 함께 회전되는 날개부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용접장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 배출부는,
상기 외측부재의 외측에 설치되며, 상기 외측부재를 설정된 온도로 가열시키는 가열부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용접장치.
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