KR102233693B1 - 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치에 관한 것으로서, 용접 아크가 통과될 수 있도록 상하가 개방된 선형(linear)의 웰딩레인(welding-lane)이 형성되고, 벤딩 공정을 통해 곡률을 갖도록 선가공된 금속판의 양측 모서리가 상기 웰딩레인에서 서로 맞닿아 고정될 수 있게 마련되는 테이블부와, 상기 테이블부의 상부에 배치되어 상기 웰딩레인을 따라 선형의 이송 운동이 가능하게 마련되며, 용접 아크를 상기 웰딩레인을 통해 통과시켜 상기 테이블부에 고정된 상기 금속판의 양측 모서리를 연속적으로 접합하는 용접부를 포함하는 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치가 개시된다.

Description

원통형 용기의 제조를 위한 용접장치 {WELDING APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OF CYLINDRICAL CONTAINERS}

본 발명은 원통형 용기의 용접방법 및 이에 사용되는 용접장치에 관한 것으로서, 원통형 용기를 제조함에 있어서 모재의 맞대어지는 이음매 부분이 전용치구에 의해 안정적으로 밀착 고정되기 때문에 가접(假接) 공정을 생략할 수 있으며, 용접기의 이송 제어를 통해 모재의 과용접이나 용융을 방지할 수 있는 자동용접을 시행함으로써 용접품질은 향상시키고 불량으로 인한 폐기 손실을 최소화할 수 있는 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치에 관한 것이다.

박판의 금속재로 제조된 원통형 용기의 경우 활용범위와 쓰임새가 상당히 범용적인 소재 중 하나로서, 각종 기계장치의 부품을 비롯하여 일상 생활에 접할 수 있는 여러 제품들에 적용되고 있다.

특히 스테인리스 박판의 원통형 용기는 재질의 특성상 위생적이고 청결한 유지관리가 용이한 편이기에, 청소기와 같은 전자제품의 몸체뿐만 아니라 쓰레기통과 같은 여러 생활용품에 사용되고 있다.

이러한 원통형 용기는 벤딩, 용접, 스피닝 등의 공정을 거쳐 제조되는 것이 일반적이며, 이 중 용접 공정의 경우 낮은 생산성과 원통형 용기의 형상적 특성으로 인해 수작업으로 실시됨이 일반적이다.

이로 인해 작업자가 용접 중 발생되는 유해광선 및 오염물질에 노출되어 눈과 피부의 염증, 메스꺼움, 두통, 현기증, 열병을 호소하는 경우가 빈번했고, 폐암 등과 같은 산업재해를 초래할 수 있기 때문에 이를 개선할 방안이 필요했다.

최근 앞서 언급한 문제들과 인건비 절감, 제품의 고품질화를 위해 용접 공정의 자동화 및 반자동화가 적극 추진되고 있으나, 국내에서는 아직도 대부분의 원통형 용기의 제조가 수작업으로 이루어지고 있어 제품의 생산성 및 품질이 작업자의 숙련도에 따라 크게 좌우되고 있다.

특히 얇은 두께의 박판을 벤딩하여 용접하는 것은 매우 난해하여 용접 기술 수준이 높은 용접 기술자가 용접을 수행해야 했다.

기존의 용접 공정의 경우 용접 도중에 발생될 수 있는 모재의 휨이나 뒤틀림을 방지하기 위해, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 벤딩된 모재인 금속판(10)의 맞대어지는 이음매 부분에 가접(12, tack welding)을 우선적으로 시행한 후, 도 1의 (b)와 같이 용접선(14)을 따라 본 용접작업을 실시하고 있다.

또한 두께가 0.8mm 내지 1.5mm 이내의 두께를 갖는 박판은 용접선의 시작점과 끝점에서의 용접이 매우 어려운데, 용접기의 출력이나 용접 시간을 잘못 조절할 경우 이음매가 견고하지 못하거나 모재가 녹아내리는 등의 과용접이 발생할 수 있다.

이를 해결하기 위해 현장에서는 도 2에 도시된 바와 같이 모재인 금속판(10) 양 끝단에 덧판(20)을 가접하고, 양 덧판(20)에 용접선(14)의 시작점(14s)과 끝점(14e)을 형성함으로써 용접기의 출력을 조절할 수 있는 여유를 확보함과 동시에 모재의 용융을 방지하고 있다.

그러나, 위와 같은 일련의 공정들은 용접 품질의 향상을 위한 것들 것 한편 용접의 마감품질을 저해하는 요소이며, 본용접을 마친 후 그라인딩 공정과 같은 후속 공정이 요구되기 때문에 대부분의 용접 공정이 수작업으로 수행되고 있는 실제 현장에 있어서는 생산성을 크게 감소시키는 중요 요인 중 하나였다.

아울러 최근 우수한 용접기량을 보유한 용접 기술자가 점차 부족해지고 있는 현실이기에, 대량 생산이 필요한 공정 라인에서는 위와 같은 문제점을 해결하여 생산 시간을 줄이고 비용을 감소할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원통형 용기를 제조함에 있어서 모재의 맞대어지는 이음매 부분이 전용치구에 의해 안정적으로 밀착 고정되기 때문에 가접(假接) 공정을 생략할 수 있으며, 용접기의 이송 제어를 통해 모재의 과용접이나 용융을 방지할 수 있는 자동용접을 시행함으로써 용접품질은 향상시키고 불량으로 인한 폐기 손실을 최소화할 수 있는 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치를 제공함에 있다.

한편, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전술한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치는, 용접 아크가 통과될 수 있도록 상하가 개방된 선형(linear)의 웰딩레인(welding-lane)이 형성되고, 벤딩 공정을 통해 곡률을 갖도록 선가공된 금속판의 양측 모서리가 상기 웰딩레인에서 서로 맞닿아 고정될 수 있게 마련되는 테이블부; 및 상기 테이블부의 상부에 배치되어 상기 웰딩레인을 따라 선형의 이송 운동이 가능하게 마련되며, 용접 아크를 상기 웰딩레인을 통해 통과시켜 상기 테이블부에 고정된 상기 금속판의 양측 모서리를 연속적으로 접합하는 용접부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 테이블부는, 상기 웰딩레인을 기준으로 동일 선상에 배치되되 상기 테이블부의 아랫면에 미리 설정된 만큼 간격을 두고 마련되는 고정대; 및 상기 웰딩레인과 상기 고정대의 사이에 위치하도록 상기 테이블부의 아랫면에 구비되며, 상기 웰딩레인의 너비 방향을 기준으로 좌, 우측 일부분을 가리도록 마련되어, 상기 웰딩레인의 너비보다 더 좁은 틈인 웰딩슬릿(welding-slit)을 상기 웰딩레인과 상기 고정대 사이에 형성하는 고정쉴드를 포함하며, 상기 고정쉴드는, 상기 고정대 상에 상기 금속판의 양측 모서리가 서로 맞닿도록 놓이면, 상기 금속판의 양측 모서리를 상기 고정대에 눌러 압박 고정할 수 있다.

이때, 상기 고정쉴드는, 상기 웰딩레인의 너비 방향을 기준으로 좌측 일부분을 가리도록 상기 테이블부의 아랫면에 구비되어, 상기 웰딩레인의 좌측 길이방향을 따라 일렬로 배치되는 복수 개의 제1 고정쉴드; 및 상기 웰딩레인의 너비 방향을 기준으로 우측 일부분을 가리도록 상기 테이블부의 아랫면에 구비되되, 상기 웰딩레인 상에 상기 웰딩슬릿이 형성될 수 있도록 상기 제1 고정쉴드에 대향하여 간격을 두고 상기 웰딩레인의 우측 길이방향을 따라 일렬로 배치되는 복수 개의 제2 고정쉴드를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 고정쉴드는, 상기 고정대 상에 상기 금속판의 양측 모서리 중 어느 일측 모서리가 놓이면, 상기 제1 고정쉴드 또는 상기 제2 고정쉴드 중 어느 하나의 고정쉴드가 상기 금속판의 일측 모서리를 우선적으로 고정하고, 상기 금속판의 타측 모서리가 먼저 고정되어 있는 상기 금속판의 일측 모서리에 맞닿게 되면, 상기 제1 고정쉴드 또는 상기 제2 고정쉴드 중 남아있는 다른 하나의 고정쉴드가 상기 금속판의 타측 모서리를 순차적으로 고정하며, 상기 제1 고정쉴드 및 상기 제2 고정쉴드는, 상기 금속판의 길이에 대응하여 복수 개가 일괄적으로 상기 금속판의 모서리를 압박 고정하거나, 복수 개 중 일부분만이 상기 금속판의 모서리를 압박 고정할 수 있도록 마련될 수 있다.

한편, 상기 고정대는, 상기 고정대의 길이방향을 따라 복수 개가 서로 간격을 두고 배치되며, 상기 고정대의 내부에 수용되어 있다가 필요시 상기 고정대의 외부로 튀어나와 상기 웰딩슬릿의 틈 사이로 돌출될 수 있게 마련되는 센터링핀을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 용접부는, 상기 테이블부와 동일한 길이방향을 갖도록 상기 테이블부 상부에 마련되는 가이드레일; 모터 및 벨트를 통해 상기 가이드레일 상에서 왕복 이송이 가능하게 마련되어, 상기 웰딩레인에 고정된 상기 금속판에 대한 용접을 수행하는 용접기; 및 상기 가이드레일 상에 위치 조절이 가능하게 마련되어, 상기 용접기의 이송 거리와 초기 위치로 복귀하기 위한 왕복 지점을 설정하는 리미트센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 용접기는, 용접을 위한 이송을 시작할 때, 상기 금속판의 양측 모서리가 맞닿아 있는 용접선의 시작 구간에서 본래 용접을 수행하는 본전류의 약 10% 내지 20%에 해당하는 예비전류로 미리 설정된 제1 시간만큼 정지상태를 유지하여 용접을 수행한 뒤, 상기 제1 시간이 경과하면 즉시 상기 본전류로 출력을 상승시키는 동시에 이송을 시작하고, 용접이 마무리되는 상기 용접선의 끝 구간에서는 상기 본전류의 출력을 약 10% 내지 20% 감소시켜 미리 설정된 제2 시간만큼 정지상태를 유지하며 용접을 마무리할 수 있다.

나아가, 상기 용접기는, 상기 금속판의 두께가 0.6mm일 경우, 상기 본전류의 출력이 35A, 이송 속도가 0.2m/min, 이너트가스의 유량이 15L/min 내지 20L/min, 아크 길이가 2.4mm로 제어되고, 상기 금속판의 두께가 0.8mm일 경우, 상기 본전류의 출력이 50A 내지 55A, 이송 속도가 0.2m/min, 이너트가스의 유량이 15L/min 내지 20L/min, 아크 길이가 2.4mm로 제어될 수 있다.

전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치는 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 모재의 맞대어지는 이음매 부분이 전용치구에 의해 안정적으로 밀착 고정되기 때문에 가접(假接) 공정을 생략할 수 있다.

또한 용접기의 이송 제어를 통해 모재의 과용접이나 용융을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 용접기의 이송 거리 및 왕복 제어의 세팅이 용이하기 때문에 대량 생산의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.

나아가, 모재의 두께에 따라 용접 조건을 다양하게 제어함으로써 불량을 최소화하고 보다 높은 용접 품질을 얻어낼 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 2는 종래 생산현장에서 시행되고 있는 원통형 용기의 용접 방법들을 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치를 나타낸 것이다.
도 5는 테이블부에 금속판 모재가 고정된 모습을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정쉴드의 구성을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 8은 고정쉴드 및 고정대를 이용한 금속판의 고정 과정을 나타낸 것이다.
도 9 내지 도 11은 센터링 핀을 이용한 금속판의 고정 과정을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 베이스부에 추가로 구성될 수 있는 서포터를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접기의 이송 및 출력 제어를 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서 동일한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한 본 실시예를 설명함에 있어서 도면에 도시된 구성은 상세한 설명에 대한 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음을 명시한다.

먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치의 구성에 대하여 설명하겠다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 박판 형태의 금속판에 대한 자동용접을 수행하여 원통형 용기로 제조하는 용접장치로서, 본 실시예에 따른 원통형 제조를 위한 용접장치는 테이블부(100) 및 용접부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

테이블부(100)는 용접 대상이자 모재인 금속판(10)이 용접을 위해 고정되는 구성으로서 용접장치의 기초가 되는 베이스부(300) 상에 설치되며, 용접 아크가 통과될 수 있도록 상하가 개방된 선형(linear)의 웰딩레인(wl, welding-lane)이 형성될 수 있다.

이러한 테이블부(100)에는 벤딩 공정을 통해 곡률을 갖도록 선가공된 금속판(10)이 고정될 수 있으며, 용접 시 원통형 용기의 이음매가 될 금속판(10)의 양측 모서리는 웰딩레인(wl)에서 서로 맞닿은 상태로 고정될 수 있다.

여기서 웰딩레인(wl)은 용접이 수행될 용접선에 대한 일종의 가이드라인이며, 후술할 용접부(200)의 용접기(210)는 테이블부(100)에 설정된 웰딩레인(wl)을 따라 구간 이동하며 자동용접을 수행하게 된다.

이때 모재인 금속판(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 웰딩레인(wl)의 아래측, 즉 테이블부(100)의 아랫면에 접하도록 고정되고, 웰딩레인(wl)의 상측에서 발생한 용접 아크는 웰딩레인(wl)을 통과하여 금속판(10)의 양측 모서리가 맞닿은 이음매에 닿게 된다.

한편, 웰딩레인(wl)은 테이블부(100) 상에 아래로 움푹 들어간 일종의 고랑(furrow)을 형성할 수 있으며, 테이블부(100) 또한 이에 대응하여 수직단면이 웰딩레인(wl)을 중심으로 한 V자 형상으로 구성될 수 있다.

이에 따라 용접선 부분 및 용융풀에 대한 이너트가스의 차폐가 보다 효과적으로 이루어질 수 있으며, 불활성 분위기를 조성하기 용이한 형상적 구조를 통해 용접 품질의 향상 또한 기대할 수 있게 된다.

또한 본 실시예에 따른 테이블부(100)는 금속판(10)의 안정적인 고정을 위한 세부구성으로서 고정대(110) 및 고정쉴드(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

고정대(110)는 웰딩레인(wl)을 기준으로 동일 선상에 배치되되 테이블부(100)의 아랫면에 미리 설정된 만큼 간격을 두고 마련되며, 후술할 고정쉴드(120)와 함께 모재인 금속판(10)의 이음매가 될 양측 모서리 부분을 테이블부(100)에 안정적으로 고정하는 역할을 수행한다.

이때 고정대(110)와 테이블부(100)의 아랫면 사이의 간격은 모재인 금속판(10)이 진입할 수 있을 만큼의 간격이고, 모재인 금속판(10)이 0.8mm 내지 1.5mm, 심지어 0.6mm 이내의 박판인 것을 감안하여 좁은 틈으로 설정될 수 있으며 이는 필요에 따라 얼마든지 변경이 가능한 부분이다.

그리고 고정대(110)는 선가공을 통해 벤딩된 금속판(10)의 고정이 가능하도록 벤딩된 금속판(10)의 형상에 대응하여 수직단면이 원형 또는 타원형의 바(bar) 형태로 구성됨으로써, 도 4와 같이 모재인 금속판(10)의 다양한 지름 및 곡률 반경에 대응하여 안정적인 고정이 가능할 수 있다.

나아가, 고정대(110)의 경우 웰딩레인(wl)에 접하고 금속판(10)이 올려져 고정되는 부분에 덧판 형태의 보강커버(112)가 구비될 수 있다.

이러한 보강커버(112) 또한 금속판(10)과 맞닿는 부분 면적이 곡률을 갖도록 형성되어 모재인 금속판(10)이 안정적으로 안착되도록 마련될 수 있다.

아울러 보강커버(112)는 지속되는 용접 작업으로 인해 고정대(110)가 마모되거나 열변형에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 착탈식으로 구성되어 손상 여부 또는 모재의 다양한 형상에 대응하여 교체 가능하게 마련될 수 있다.

고정쉴드(120)는 웰딩레인(wl)과 고정대(110)의 사이에 위치하도록 테이블부(100)의 아랫면에 구비되며, 웰딩레인(wl)의 너비 방향을 기준으로 좌, 우측 일부분을 가리도록 마련되어, 웰딩레인(wl)의 너비보다 더 좁은 틈인 웰딩슬릿(ws, welding-slit)을 웰딩레인(wl)과 고정대(110) 사이에 형성할 수 있다.

그리고 고정쉴드(120)는 고정대(110) 상에 이음매가 될 금속판(10)의 양측 모서리가 서로 맞닿도록 놓이면, 금속판(10)의 모서리를 고정대(110)에 눌러 압박 고정하게 된다.

이때 고정쉴드(120)가 금속판(10)을 눌러 압박하는 가동(稼動)은 도면으로 도시되지는 않았으나 베이스부(300)에 설치된 스위치 또는 페달에 의해 작동하도록 구성될 수 있다.

또한 고정쉴드(120)는 스프링과 같은 탄성부재(122)에 의해 테이블부(100)에 연결됨으로써, 금속판(10)에 대한 압박을 해제할 시 탄성부재(122)의 탄성복원에 의해 금속판(10)에 대한 고정을 해제하고 본래 위치로 자동 복귀하도록 마련될 수 있다.

아울러, 본 실시예에 따른 고정쉴드(120)는 고정대(110)와 함께 모재인 금속판(10)을 테이블부(100)에 고정시키는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 웰딩레인(wl)에 형성되어 보다 세밀한 용접선에 대한 가이드라인을 제시하는 웰딩슬릿(ws)을 형성할 수도 있다.

이처럼 고정쉴드(120)에 의해 형성된 웰딩슬릿(ws)는 용접기(210, 도 3 참조)로부터 발생되는 아크가 설정된 용접선을 벗어난 범위로 방사되는 것을 방지함으로써, 용접이 수행될 용접선 외 부분의 모재가 손상되는 것을 방지하고 결과적으로 용접 품질의 향상시키는 역할을 수행하게 된다.

위와 같은 고정쉴드(120)의 경우 제1 고정쉴드(120a) 및 제2 고정쉴드(120b)로 구분될 수 있으며, 서로 대향하게 배치되는 제1 고정쉴드(120a) 및 제2 고정쉴드(120b)에 의해 웰딩슬릿(ws)이 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 고정쉴드(120a)는 웰딩레인(wl)의 너비 방향을 기준으로 좌측 일부분을 가리도록 테이블부(100)의 아랫면에 구비되며, 복수 개로 구성되어 웰딩레인(wl)의 좌측 길이방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. (도 6 참조)

그리고 제2 고정쉴드(120b)는 웰딩레인(wl)의 너비 방향을 기준으로 우측 일부분을 가리도록 테이블부(100)의 아랫면에 구비되되, 웰딩레인(wl) 상에 웰딩슬릿(ws)이 형성될 수 있도록 제1 고정쉴드(120a)에 대향하여 간격을 두고 웰딩레인(wl)의 우측 길이방향을 따라 일렬로 배치되며 제1 고정쉴드(120a)와 마찬가지로 복수 개로 구성될 수 있다.

위와 같은 제1 고정쉴드(120a) 및 제2 고정쉴드(120b)는 모재인 금속판(10)이 고정대(110)를 통해 고정될 때, 이음매를 형성할 금속판(10)의 양측 모서리를 각각 고정하는 역할을 수행하며, 도면으로 도시되지는 않았으나 각각의 가동을 독립적, 순차적으로 제어할 수 있는 페달을 베이스부(300)에 구비함으로써, 작업자가 금속판(10)을 고정함에 있어서 보다 쉽고 안정적인 작업을 수행하도록 구성될 수 있다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 테이블부(100)는 보다 안정적인 작업을 위하여, 모재인 금속판의 고정 시 금속판(10)의 이탈을 방지하는 작업레버(130)를 더 포함할 수 있다.

작업레버(130)는 금속판(10)이 고정을 위해 테이블부(100)와 고정대(110) 사이로 인입되는 방향이자 테이블부(100)의 길이방향에 따른 측단에 배치될 수 있다.

이러한 작업레버(130)는 테이블부(100)에 힌지 결합되어 금속판(10)의 용접 작업 과정에서는 고정대(110)에 걸쳐 닫힘 상태를 유지하며, 필요에 따라서는 힌지 운동을 통해 닫힘 상태를 해제하여 용접 작업이 완료된 원통형 용기를 테이블부(100)로부터 제거하는 등, 필요에 따른 작업을 수행하도록 마련될 수 있다.

용접부(200)는 전술한 테이블부(100)의 상부에 배치되어 웰딩레인(wl)을 따라 선형의 이송 운동이 가능하게 마련되며, 용접 아크를 웰딩레인(wl)을 통해 통과시켜 테이블부(100)에 고정된 금속판(10)의 양측 모서리를 연속적으로 접합하여 원통형 용기를 제조하게 된다.

본 실시예에 따른 용접부(200)의 경우 용접기(210), 가이드레일(220), 리미트센서(270)를 포함하여 구성될 수 있다.

용접기(210)는 테이블부(100)의 웰딩레인(wl)에 고정된 금속판(10)에 대한 아크 용접을 수행하는 구성으로서, 테이블부(100)와 동일한 길이방향을 갖도록 테이블부(100) 상부에 마련된 가이드레일(220)을 따라 왕복 이송이 가능하게 마련될 수 있다.

이때 용접기(210)의 이송은 가이드레일(220)의 길이방향에 따른 양단에 배치되는 모터(240) 및 스프로킷(240), 그리고 모터(240)와 스프로킷(240) 사이에 연결되어 모터(240)의 회전운동을 선형운동으로 전환하는 벨트(250)에 의해 이루어 질 수 있으며, 용접기(210)는 벨트(250)에 의해 이송되는 홀더에 고정됨으로써 선형의 이송 운동을 수행하게 된다.

그리고 용접부(200)는 용접기(210)의 이송 시 함께 이동하게 되는 각종 케이블의 안내 및 보호를 위한 구성으로서 케이블트레이(260)를 추가적으로 구비할 수 있다.

리미트센서(270)의 경우 가이드레일(220) 상에 위치 조절이 가능하게 마련되어, 용접기(210)의 이송 거리와 초기 위치로 복귀하기 위한 왕복 지점을 설정할 수 있다.

이를 위해 리미트센서(270)는 용접기(210)의 이송의 시작점과 끝점(용접을 끝내고 초기 위치로 왕복하기 위한 반환점)을 설정할 수 있도록 둘 이상의 복수 개로 구성될 수 있다.

이러한 리미트센서(270)는 가이드레일(220)을 따라 이송되는 용접기(210)의 위치를 검출할 수 있는 근접센서로 구성될 수 있으며, 용접기(210)가 리미트센서(270)에 근접 또는 접촉하게 되면 용접기(210)의 이송을 중지 및 전환시키는 등의 제어력을 행사할 수 있다.

아울러 리미트센서(270)는 용접기(210)의 이송 거리에 대한 제어와 더불어 용접기(210)의 작동 및 출력 제어의 수단으로 이용될 수도 있다.

예컨대 리미트센서(270)는 용접 시작 시 용접기(210)의 출력을 제어하거나, 또는 용접기(210)가 설정된 용접선의 끝점에 다다랐을 때 용접기(210)의 작동이 자동으로 중지하게끔 제어할 수 있다.

이처럼 본 실시예에 따른 용접부(200)는 리미트센서(270)를 통한 용접기(210)의 이송 거리 및 왕복 제어의 세팅이 용이하기 때문에 반복 작업 및 대량 생산에 매우 유리할 수 있다.

다음으로, 도 6 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치를 이용한 금속판(10)의 고정 과정에 대하여 설명하겠다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 테이블부(100)는 고정대(110) 및 고정쉴드(120)를 이용해 모재인 금속판(10)을 고정할 수 있으며, 앞서 본 발명의 구성에 대한 설명 중 언급했듯이 고정쉴드(120)는 금속판(10)의 보다 안정적이고 순차적인 고정이 가능하도록, 각각 복수 개로 구성되는 제1 고정쉴드(120a)와 제2 고정쉴드(120b)를 포함하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이 고정쉴드(120)는 고정대(110) 상에 금속판(10)의 양측 모서리 중 어느 일측 모서리(e1)가 놓이면, 제1 고정쉴드(120a) 또는 제2 고정쉴드(120b) 중 어느 하나의 고정쉴드(120)가 금속판의 일측 모서리(e1)를 우선적으로 고정할 수 있다.

그리고 고 8에 도시된 바와 같이 금속판(10)의 어느 일측 모서리(e1)가 고정된 상태에서, 금속판(10)의 타측 모서리(e2)가 먼저 고정되어 있는 금속판(10)의 일측 모서리(e1)에 맞닿게 되면, 제1 고정쉴드(120a) 또는 제2 고정쉴드(120b) 중 남아있는 다른 하나의 고정쉴드(120)가 금속판(10)의 타측 모서리(e2)를 순차적으로 고정할 수 있다.

이때 제1 고정쉴드(120a) 및 제2 고정쉴드(120b)는 금속판(10)의 길이에 대응하여 복수 개가 일괄적으로 금속판(10)의 모서리를 압박 고정하거나, 복수 개 중 일부분만이 금속판(10)의 모서리를 압박 고정할 수 있다.

위와 같은 일련의 고정 과정이 완료되면 용접부(200)의 용접기(210)는 웰딩레인(wl) 및 웰딩슬릿(ws)을 따라 이동하며, 서로 맞닿아 있는 금속판(10)의 양측 모서리를 접합함으로써 원통형 용기의 이음매를 형성하게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 고정대(110)는 금속판(10)의 양측 모서리를 고정하는 과정에서 휨이나 뒤틀림을 방지하고, 보다 정확한 이음매를 형성하기 위한 구성으로 센터링핀(114, 도 6 참조)을 더 포함할 수 있다.

센터링핀(114)은 고정대(110)의 길이방향을 따라 복수 개가 서로 간격을 두고 배치되며, 고정대(110)의 내부에 수용되어 있다가 필요시 고정대(110)의 외부로 튀어나와 웰딩슬릿(ws)의 틈 사이로 돌출하도록 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이 고정대(110) 상에 금속판(10)의 양측 모서리 중 어느 일측 모서리(e1)를 우선적으로 고정할 시, 작업자는 금속판(10)의 일측 모서리(e1)를 웰딩슬릿(ws) 내에 돌출되어 있는 센터링핀(114)에 접촉할 때까지 밀어 넣은 상태에서, 금속판(10)의 일측 모서리(e1)에 위치한 제1 고정쉴드(120a)를 가동함으로써 금속판(10)의 일측 모서리(e1)를 고정할 수 있다.

이때 웰딩슬릿(ws) 내에 고정된 금속판(10)의 일측 모서리(e1)는 웰딩슬릿(ws)에 맞춰 미리 정렬된 센터링핀(114)에 의해 별다른 조정작업 없이 웰딩슬릿(ws)의 중심선에 맞춰져 고정될 수 있다.

그리고 도 10에 도시된 바와 같이 제1 고정쉴드(120a)에 의해 금속판(10)의 일측 모서리(e1)가 고정된 상태에서 센터링핀(114)은 하강하여 고정대(110)의 내부로 수용될 수 있다.

여기서 작업자는 금속판(10)의 타측 모서리(e2)를 제2 고정쉴드(120b)와 고정대(110) 사이로 밀어 넣되, 금속판(10)의 타측 모서리(e2)가 먼저 고정되어 있는 일측 모서리(e1)에 완전히 맞닿아 멈출 때까지 밀어 넣음으로써 금속판(10)의 양측 모서리(e1, e2)가 웰딩슬릿(ws) 내에서 서로 맞닿아 정렬되게 할 수 있다.

위와 같은 과정이 완료되면 도 11에 도시된 바와 같이 작업자는 제2 고정쉴드(120b)를 가동하여 금속판(10)의 타측 모서리(e2)를 마저 고정할 수 있다.

전술한 일련의 과정을 통해 작업자는 별도의 얼라인먼트 또는 얼라인 작업 없이 간단하게 원통형 용기의 이음매를 형성할 금속판(10)의 양측 모서리를 정렬된 상태에서 고정할 수 있으며, 금속판(10)의 맞대어지는 이음매 부분을 안정적으로 밀착 고정함으로써 가접(假接) 공정과 같은 추가적 공정을 요하지 않게 된다.

이어서, 도 12를 참조하여 본 실시예에 따른 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치에 모재인 금속판(10)의 안정적인 고정을 위해 추가될 수 있는 보조 구성에 대하여 설명하겠다.

도 12에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 베이스부(300)에는 서포터(310)가 추가적으로 구성될 수 있다.

서포터(310)는 받침대(312) 및 지주대(314)로 구성될 수 있으며, 받침대(312)는 테이블부(100)에 고정된 금속판(10)의 하부를 받치도록 마련되되 벤딩 공정을 거친 금속판(10)의 형상에 대응하여 곡률을 갖는 호(弧)의 형태로 구성될 수 있으며, 지주대(314)는 모재인 금속판(10)의 다양한 크기에 맞춰 높이의 가변이 가능하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 서포터(310)를 통해 작업자는 테이블부(100)에 금속판(10)의 양측 모서리를 순차적으로 고정할 때, 보다 안정적으로 금속판(10)을 고정할 수 있을 뿐만 아니라 예기치 못한 실수로 인해 금속판(10)이 테이블부(100)로부터 낙하하는 것을 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 용기의 제조를 위한 용접장치를 이용한 금속판(10)의 용접 과정에 대하여 설명하겠다.

도 13에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 용접부(200)는 테이블부(100)에 고정된 금속판(10)에 대한 용접을 수행함에 있어서 고유한 이송 제어 및 출력 제어를 실시할 수 있다.

보다 구체적으로, 용접부(200)의 용접기(210)는 용접을 위한 이송을 시작할 때, 금속판(10)의 양측 모서리가 맞닿아 있는 용접선의 시작 구간에서 본래 용접을 수행하는 본전류의 약 10% 내지 20%에 해당하는 예비전류로 미리 설정된 제1 시간만큼 정지상태를 유지하여 용접을 수행할 수 있다.

여기서 본전류는 50A 내지 55A, 제1 시간은 약 3초 정도를 기본 설정 조건으로 하고, 이는 한정된 사항이 아닌 금속판(10)의 두께가 0.8mm인 경우에 따른 설정치의 일례이며, 본전류 및 제1 시간에 대한 설정 조건은 금속판(10)의 두께에 따라 얼마든지 다양하게 변경될 수 있는 사항이다.

그리고 제1 시간이 경과하면 즉시 본전류로 출력을 상승시키는 동시에 용접기(210)의 이송을 시작하며, 이때 예비전류에서 본전류로 출력이 상승되는 구간은 수직에 가까울 정도로 빠르게 전환됨으로써 슬로프를 생성하지 않는 논 슬로프(non-slope) 구간을 형성할 수 있다.

용접이 마무리되는 용접선의 끝 구간이자 용접기(210)의 이송이 끝나는 구간에서는 본전류의 출력 상태인 용접기(210)의 출력을 약 10% 내지 20% 감소시켜 미리 설정된 제2 시간(금속판의 두께가 0.8mm인 경우 약 1~2초 내외)만큼 정지상태를 유지하며 용접을 마무리할 수 있다.

위와 같은 일련의 용접 제어를 통해 용접부(200)는 별도의 가접 공정 및 덧판 공정(도 2 참조) 없이 용접이 까다로운 용접선의 시작과 끝부분에 대한 용접 품질을 향상시킬 수 있으며 모재의 과용접이나 용융 또한 방지할 수 있게 된다.

아울러 본 실시예에 따른 용접부(200)는 모재인 금속판(10)의 두께에 따라 최적의 용접을 수행할 수 있도록 용접기(210)의 용접 조건을 제어할 수도 있다.

예컨대 금속판(10)의 두께가 0.6mm일 경우, 용접기(210)의 본전류 출력은 35A, 이송 속도는 0.2m/min, 이너트가스의 유량은 15L/min 내지 20L/min, 아크 길이(금속판과 전극 사이의 간격)는 2.4mm로 제어될 수 있다.

또한 금속판(10)의 두께가 0.8mm일 경우, 용접기(210)의 본전류 출력은 50A 내지 55A, 이송 속도는 0.2m/min, 이너트가스의 유량은 15L/min 내지 20L/min, 아크 길이는 2.4mm로 제어될 수 있다.

이러한 용접기(210)의 용접 조건은 우수한 용접 품질을 얻기 위한 반복 테스트를 통해 얻어낸 최적의 조건이며, 이를 통해 안정적인 비드의 형성하고 용입불량 현상을 방지하게 된다.

나아가, 위와 같은 용접 조건을 설정함에 있어서 용접기(210) 노즐의 직경을 통한 조건 제어를 수행할 수도 있다.

예를 들어 세라믹 노즐을 사용하되 노즐 직경에 따라 전극과 모재 간의 거리(아크 길이)를 제어할 수 있으며, 노즐의 직경 이하로 전극과 모재의 거리를 유지시킴으로써 이너트가스의 차폐가 보다 효율적으로 이루어지게 할 수도 있다.

이처럼 본 실시예에 따른 용접부(200)는 모재의 두께에 따라 용접 조건을 다양하게 제어함으로써 불량을 최소화하고 보다 높은 용접 품질을 확보할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 일 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 금속판
100: 테이블부
110: 고정대
114: 센터링핀
120: 고정쉴드
200: 용접부
210: 용접기
220: 가이드레일
270: 리미트센서
300: 베이스부

Claims (8)

1. 용접 아크가 통과될 수 있도록 상하가 개방된 선형(linear)의 웰딩레인(welding-lane)이 형성되고, 벤딩 공정을 통해 곡률을 갖도록 선가공된 금속판의 양측 모서리가 상기 웰딩레인에서 서로 맞닿아 고정될 수 있게 마련되는 테이블부; 및
   상기 테이블부의 상부에 배치되어 상기 웰딩레인을 따라 선형의 이송 운동이 가능하게 마련되며, 용접 아크를 상기 웰딩레인을 통해 통과시켜 상기 테이블부에 고정된 상기 금속판의 양측 모서리를 연속적으로 접합하는 용접부를 포함하며,
   상기 테이블부는 상기 웰딩레인을 기준으로 동일 선상에 배치되되 상기 테이블부의 아랫면에 미리 설정된 만큼 간격을 두고 마련되는 고정대 및 상기 웰딩레인과 상기 고정대의 사이에 위치하도록 상기 테이블부의 아랫면에 구비되며, 상기 웰딩레인의 너비 방향을 기준으로 좌, 우측 일부분을 가리도록 마련되어, 상기 웰딩레인의 너비보다 더 좁은 틈인 웰딩슬릿(welding-slit)을 상기 웰딩레인과 상기 고정대 사이에 형성하는 고정쉴드를 포함하며,
   상기 고정쉴드는 상기 고정대 상에 상기 금속판의 양측 모서리가 서로 맞닿도록 놓이면, 상기 금속판의 양측 모서리를 상기 고정대에 눌러 압박 고정하며,
   상기 고정대는 웰딩레인에 접하고 금속판이 올려져 고정되는 부분에 덧판 형태로 형성되어 착탈되며, 상기 금속판과 맞닿는 부분 면적이 곡률을 갖도록 형성되어 상기 금속판이 안착되는 보강커버를 구비하고,
   상기 금속판의 고정을 위해 상기 테이블부와 상기 고정대 사이로 인입되는 방향을 따른 측단에서 상기 테이블부에 힌지 결합되며, 금속판의 용접 작업 과정에서 고정대에 걸쳐 닫힘 상태를 유지하고, 힌지 운동을 통해 닫힘 상태를 해제하여 용접 작업이 완료된 원통형 용기를 테이블부로부터 제거하도록 구비되는 작업레버를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   원통형 용기의 제조를 위한 용접장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정쉴드는,
   상기 웰딩레인의 너비 방향을 기준으로 좌측 일부분을 가리도록 상기 테이블부의 아랫면에 구비되어, 상기 웰딩레인의 좌측 길이방향을 따라 일렬로 배치되는 복수 개의 제1 고정쉴드; 및
   상기 웰딩레인의 너비 방향을 기준으로 우측 일부분을 가리도록 상기 테이블부의 아랫면에 구비되되, 상기 웰딩레인 상에 상기 웰딩슬릿이 형성될 수 있도록 상기 제1 고정쉴드에 대향하여 간격을 두고 상기 웰딩레인의 우측 길이방향을 따라 일렬로 배치되는 복수 개의 제2 고정쉴드를 포함하는
   원통형 용기의 제조를 위한 용접장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정쉴드는,
   상기 고정대 상에 상기 금속판의 양측 모서리 중 어느 일측 모서리가 놓이면, 상기 제1 고정쉴드 또는 상기 제2 고정쉴드 중 어느 하나의 고정쉴드가 상기 금속판의 일측 모서리를 우선적으로 고정하고,
   상기 금속판의 타측 모서리가 먼저 고정되어 있는 상기 금속판의 일측 모서리에 맞닿게 되면, 상기 제1 고정쉴드 또는 상기 제2 고정쉴드 중 남아있는 다른 하나의 고정쉴드가 상기 금속판의 타측 모서리를 순차적으로 고정하며,
   상기 제1 고정쉴드 및 상기 제2 고정쉴드는,
   상기 금속판의 길이에 대응하여 복수 개가 일괄적으로 상기 금속판의 모서리를 압박 고정하거나, 복수 개 중 일부분만이 상기 금속판의 모서리를 압박 고정할 수 있도록 마련되는
   원통형 용기의 제조를 위한 용접장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정대는,
   상기 고정대의 길이방향을 따라 복수 개가 서로 간격을 두고 배치되며, 상기 고정대의 내부에 수용되어 있다가 필요시 상기 고정대의 외부로 튀어나와 상기 웰딩슬릿의 틈 사이로 돌출될 수 있게 마련되는 센터링핀을 포함하는
   원통형 용기의 제조를 위한 용접장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 용접부는,
   상기 테이블부와 동일한 길이방향을 갖도록 상기 테이블부 상부에 마련되는 가이드레일;
   모터 및 벨트를 통해 상기 가이드레일 상에서 왕복 이송이 가능하게 마련되어, 상기 웰딩레인에 고정된 상기 금속판에 대한 용접을 수행하는 용접기; 및
   상기 가이드레일 상에 위치 조절이 가능하게 마련되어, 상기 용접기의 이송 거리와 초기 위치로 복귀하기 위한 왕복 지점을 설정하는 리미트센서를 포함하는
   원통형 용기의 제조를 위한 용접장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 용접기는,
   용접을 위한 이송을 시작할 때, 상기 금속판의 양측 모서리가 맞닿아 있는 용접선의 시작 구간에서 본래 용접을 수행하는 본전류의 10% 내지 20%에 해당하는 예비전류로 미리 설정된 제1 시간만큼 정지상태를 유지하여 용접을 수행한 뒤,
   상기 제1 시간이 경과하면 즉시 상기 본전류로 출력을 상승시키는 동시에 이송을 시작하고,
   용접이 마무리되는 상기 용접선의 끝 구간에서는 상기 본전류의 출력을 10% 내지 20% 감소시켜 미리 설정된 제2 시간만큼 정지상태를 유지하며 용접을 마무리하는
   원통형 용기의 제조를 위한 용접장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 용접기는,
   상기 금속판의 두께가 0.6mm일 경우, 상기 본전류의 출력이 35A, 이송 속도가 0.2m/min, 이너트가스의 유량이 15L/min 내지 20L/min, 아크 길이가 2.4mm로 제어되고,
   상기 금속판의 두께가 0.8mm일 경우, 상기 본전류의 출력이 50A 내지 55A, 이송 속도가 0.2m/min, 이너트가스의 유량이 15L/min 내지 20L/min, 아크 길이가 2.4mm로 제어되는
   원통형 용기의 제조를 위한 용접장치.

Images