KR102252897B1 - 전기-아크 용접 장치 - Google Patents

Abstract

전기 아크 용접 장치용 용접 아암(17)은,
- 지지 아암(20) 및
- 피봇 용접 헤드(19)를 포함하고,
상기 피봇 용접 헤드는 필러 와이어(62)용 시스(26)를 수용하는 종축 보어(29)를 구비한 상기 피봇 용접 헤드는 본체(32), 전기 커넥터(54), 가스 입구, 베어링 또는 피봇 샤프트(48), 본체의 보어 보다 표면이 작은 내측 섹션을 갖는 보어를 구비한 전도성 접촉 팁을 포함하여, 필러 와이어(62)가 통과 되어 가이드 시스에 의해 용접 헤드의 외측으로 보내지도록 하여, 필러 와이어와 접촉 팁 사이에 전기 접촉을 형성하고, 접촉 팁의 측면 배출구로부터 용접 헤드의 팁으로 기스의 유동을 가이드하는 노즐(27)을 포함한다.

Description

전기-아크 용접 장치{ELECTRIC-ARC WELDING MACHINE}

본 발명은 용접 장치의 기술분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 극저온 유체 저장 및 운송 선박용 씰링 멤브레인의 조립체와 관련하여 사용되는 용접 로봇의 용접 토치의 기술분야에 관련된다.

극저온 유체용, 예를 들면 섭씨 -163도의 액화천연가스(LNG)용 저장 선박은, 실링 멤브레인의 구조가 필요하다. 이러한 실링 멤브레인은 일정한 패턴으로 나란히 놓여 있는 금속 플레이트들로 이루어져 있다. 선박이 견고하게 구성될 수 있도록, 나란히 놓여 있는 금속 플레이트들의 중첩된 엣지들 사이에 용접을 견고하게 할 필요가 있다. 이와 관련하여 사용되는 금속 플레이트는 일반적으로 LNG와의 접촉에 의해 발생되는 수축/팽창의 힘을 흡수하도록 마련된 굴곡부를 갖고 있다. 금속 플레이트들의 중첩된 엣지들 사이의 중첩라인을 따라 그리고 굴곡부에 의해 형성된 기복의 레벨에서, 용접이 이루어져야 할 필요가 있다.

프랑스특허 FR2701415 또는 FR2987571는 중첩된 금속 플레이트들의 엣지가 공유하는 프로파일을 따라 용접 토치를 이동시키는 자동장치를 설명하고 있다. 토치는 탯줄형태의 도관 시스(sheath)를 통해 (예를 들면, 전기, 냉각유체, 등등으로) 용접을 수행하기 위해, 공급용으로 마련된 용접 발생기에 연결되어 있다. 용접을 하기 위해, 토치의 용접 단부는 중첩라인을 따라 배치된다. 그 후, 토치는 중첩라인을 따라 이동하여, 금속 플레이트들 사이에서 용접을 수행한다.

유럽특허 EP1632304는 벽 또는 천장에 부착되며 용접 토치가 장착된 용접 로봇에 대해서 설명하고 있다. 용접 토치는 용접 로봇의 손목관절부의 단부에 위치하는 토치 지지부에 장착되어 있다.

미국특허 US2808498은 용접 와이어를 공급하는 모터를 토치 조정 핸들의 위치와 분리하여 배치하는 수동식 용접 토치를 기술하고 있다. 접촉 팁은 필러 와이어를 녹이고, 접촉 팁의 배출구는 용접 토치의 출구를 형성하는 세라믹 노즐의 보어의 반대편에 배치되어 있다.

한 실시예에 따르면, 본 발명은,

전기 아크 용접장치용 용접 아암에 있어서,

- 지지 아암,

- 상기 지지 아암에서 피봇가능하게 장착되는 용접 헤드, 및

- 상기 용접 헤드를 피봇시키는 작동기를 포함하며,

상기 용접 헤드는,

- 본체를 포함하고, 상기 본체는:

o 필러 와이어를 가이드하는 시스를 수용하는 종축 보어,

o 전력 공급 케이블을 수용하는 전기 커넥터,

o 상기 전기 커넥터로부터 접촉 팁으로 전류를 통과시킬 수 있는, 상기 전기 커넥터와 상기 접촉 팁 사이에서 뻗어나가는 전류 전도 경로,

o 상기 본체의 종축 보어와 연통하며, 활성 또는 비활성 보호 가스용 공급 파이프를 수용하도록 마련된 가스 입구, 및

o 상기 용접 헤드를 피봇식으로 상기 지지 아암에 장착하기 위해, 상기 본체의 보어의 종축 방향과 평행하지 않는 피봇 샤프트 또는 베어링을 포함하고,

- 전기 전도성 물질로 만들어진 상기 접촉 팁은:

o 상기 본체의 종축 보어의 연장부에 배열된 종축 보어,

o 상기 본체에 고정된 제1 종축 단부 및 출구를 형성하는 제2 종축 단부로서, 상기 접촉 팁의 보어는 상기 본체의 종축 보어의 맞은편에 형성된 연결부와 상기 접촉팁의 제2 종축 단부의 영역에 형성된 배출부를 포함하고, 상기 보어의 배출부는 상기 보어의 연결부 보다 작은 표면을 갖는 내측 섹션을 갖고, 필러 와이어용 가이드 시스에 의해 상기 용접 헤드의 외측으로 필러 와이어를 통과시켜, 상기 필러 와이어와 상기 접촉 팁 사이에 전기 접촉을 형성하는, 제1 종축 단부 및 제2 종축 단부, 및

o 상기 접촉 팁의 측면에 상기 접촉 팁의 보어를 연결시키는 측면 가스 출구로서, 상기 용접 헤드는 상기 접촉 팁의 측면 가스 출구로부터 상기 접촉 팁의 제2 종축 단부로 가스의 흐름을 가이드하도록, 상기 접촉 팁을 둘러싸면서 고정된 관형 노즐를 더 갖는 측면 가스 출구를, 구비하는, 전기 아크 용접장치용 용접 아암을 제공한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상술한 용접 아암은 다음과 같은 특징을 하나 이상 가질 수 있다.

한 실시예에 따르면, 토치 헤드의 회전 축에 직각인 평면에서, 용접 헤드의 치수는 90mm 미만이다.

한 실시예에 따르면, 피봇 샤프트 또는 베어링은 상기 본체의 보어의 종축 방향에 대하여 30도 내지 60도의 경사를 형성한다.

한 실시예에 따르면, 노즐은 두 개의 경사진 측면부를 구비한다.

한 실시예에 따르면, 노즐은, 상기 접촉 팁의 제2 종축 단부의 일부 주변부에서 돌출된 편향기를 구비한다.

한 실시예에 따르면, 상기 편향기는 뚫려 있는 측면을 갖는다.

한 실시예에 따르면, 상기 편향기는 휘어진 내측 통로를 갖는다.

한 실시예에 따르면, 상기 접촉 팁의 연결 섹션은 절연 칼러(70)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 노즐은 상기 절연 칼러에 장착되어 있다.

한 실시예에 따르면, 상기 용접 아암은,

- 필러 와이어를 전진시키는 작동기로서, 상기 용접 헤드의 지지 아암에 고정되고 상기 금속 필러 와이어를 가이드 시스로 공급하도록 연결된, 작동기,

- 상기 용접 헤드의 전기 커넥터에 연결된 제1 단부와, 전력 공급원에 연결되는 전기 커넥터를 갖는 제2 단부를 구비한 전기 케이블,

- 상기 용접 헤드의 가스 입구에 연결된 제1 단부와 가스 공급원에 연결되는 가스 커넥터를 갖는 제2 단부를 구비한 가스 파이프, 및

- 전진 모터에 연결된 제1 단부와 상기 용접 헤드의 본체의 종축 보어와 결합하는 제2 단부를 구비하는, 필러 와이어용 상기 가이드 시스를 더 포함한다.

한 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 아크 용접장치로서,

- 주요 본체를 포함하고,

상기 주요 본체는,

- 전력 공급원,

- 활성 또는 비활성 보호 가스 공급원,

- 금속 필러 와이어의 공급원, 및

- 상술한 용접 아암을 포함하고,

- 상기 전력 공급원은 상기 지지 아암의 커넥터에 연결되어 있고,

- 상기 활성 또는 비활성 보호 가스 공급원은 상기 지지 아암의 가스 커넥터에 연결되어 있고,

- 상기 필러 와이어의 공급원은 상기 금속 필러 와이어용 보어에 연결되어 있고,

- 용접 헤드가 아크 용접장치의 주요 본체에 대하여 이동하도록, 상기 용접 아암은 주요 본체에 관절식으로 장착되어 있다.

한 실시예에 따르면, 상기 용접 헤드는 냉각 유체용 공급 파이프와 상기 지지 아암의 냉각 유체용 복귀 파이프에 연결된 냉각 회로를 포함하고, 상기 지지 아암은 냉각 유체의 공급원과 냉각 유체의 복귀부에 연결되어 있다.

한 실시예에 따르면, 본 발명은 또한, 상술한 용접 아암의 사용방법으로서,

- 용접 헤드와 마주하는 굴곡진 금속 플레이트의 표면에서 돌출된 굴곡부를 갖는 굴곡진 금속 플레이트를 배치하는 단계,

- 금속 플레이트에 직각이고 금속 플레이트의 엣지에 평행하는 평면에 투영했을 때, 금속 플레이트에 대하여 직각으로 용접 헤드의 접촉 팁의 보어를 배치하는 단계로서, 필러 와이어는 접촉 팁의 외측으로 돌출하는 단부를 구비하여 금속 플레이트와 접촉 상태가 유지되는, 단계,

- 금속 플레이트와 직각을 이루는 방향을 따라 용접 헤드의 회전축과 금속 플레이트 사이의 거리를 일정하게 유지하도록, 굴곡부의 종축 접힘축에 직각인 방향을 따라 용접 헤드를 이동시키고, 굴곡진 금속 플레이트에 직각인 방향을 따라 용접 헤드를 이동시키는 단계, 및

- 금속 필러 와이어, 전기, 비활성 가스 및 냉각유체를 용접 헤드에 공급하는 단계를 포함하고,

상기 용접 헤드의 이동은:

접촉 팁의 보어의 축이 용접 헤드의 이동 과정에서 금속 플레이트에 직각이 되는 상태를 유지하도록, 용접 헤드의 회전을 수반한다.

본 발명의 특징은 용접 토치의 맞은 편의 금속 플레이트들의 표면에서 돌출된 내측 굴곡부를 갖는 굴곡진 금속 플레이트들 사이에서 아크 용접을 할 수 있게 하는 것이다. 본 발명의 또 다른 아이디어는, 용접 토치와 마주하는 금속 플레이트들의 표면에서 돌출된 외측 굴곡부를 갖는 굴곡진 금속 플레이트들 사이에서 아크 용접을 간단하고 신속하게 할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 특징은 용접 중에 재료의 돌출을 제한하는 아이디어로부터 출발한다.

본 발명의 특징은, 금속 플레이트에 직각이고 중첩라인에 평행하는 평면에 투영했을 때, 동일한 평면에서 중첩라인의 용접 프로파일에 직각이 되도록 토치의 용접 단부의 방향을 유지하면서, 중첩라인을 따라 용접을 하는 것이다.

본 발명의 특징은 토치 맞은편의 금속 플레이트의 표면에서 돌출된 내측 굴곡부를 용접하는 중에도 방향을 유치하는 아이디어로부터 출발한다.

본 발명의 특징은 내측 또는 외측 파형부가 파손되는 것을 막고 금속 멤브레인의 평면부분이 파손되는 것을 방지하도록 토치가 회전하는 동안 도관 시스의 이동을 제한하는 아이디어로부터 출발한다.

본 발명의 특징은 작은 공간을 요구하는 가벼운 토치를 갖는 아이디어로부터 출발한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참고하여, 예시적으로 제공되어 있을 뿐 어떤 한정을 하는 것이 아닌 본 발명의 여러 특정 실시예들에 대하여, 아래에서 설명하는 내용을 보면 더 잘 이해할 수 있고, 기타의 목적이나 세부내용 및 특징과 이점도 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 중첩된 엣지와 내측 굴곡부를 갖는 두 개의 굴곡진 금속 플레이트의 개략적인 사시도이다;
도 2는 금속 플레이트에 직각인 도 1의 YZ 평면을 따라 금속 플레이트의 중첩된 엣지의 단면도이다;
도 3a 내지 도 3d는, 금속 플레이트에 직각이고 도 1의 중첩 라인에 평행하는 평면에 투영했을 경우, 토치 헤드의 상이한 방향들을 갖는 복수의 위치에 따라 캐리지에 장착된 관절식 토치의 개략적인 프로파일을 나타내는 도면이다;
도 4는 도 3의 토치 헤드의 단면도이다;
도 5는 도 4의 토치 헤드용 지지부와 접촉 팁의 개략적인 사시도이다;
도 6은 도 4의 토치 헤드의 노즐의 개략적인 사시도이다;
도 7a 내지 도 7e는 토치의 방향을 가이드하는 팬터그래프의 기능을 개략적으로 나타내는 도면이다;
도 8은 두 부분으로 구성된 접촉 팁의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 1은 내측 굴곡부(3)와 중첩된 엣지(2)를 갖는 두 개의 굴곡진 금속 플레이트(1)의 개략적인 사시도이다.

극저온 유체를 이송하고 저장하는 분야에서, 예를 들면 섭씨 -163도에서 액화천연가스(LNG)를 이송하고 저장하는 분야에서, 선박은 단단한 멤브레인을 형성하도록 서로 나란히 놓여 있는 복수의 금속 플레이트(1)로 구성되어 있다.

LNG 운송과 관련된 열응력에 대한 멤브레인의 저항력을 보장하도록, 금속 플레이트(1)는 굴곡부(3)를 갖는다. 금속 플레이트(1)는 직각으로 뻗어 있는 두 열의 굴곡부를 갖는다. 제1 굴곡부 열(3A)은 종축(X)에 평행하게 형성되어 있다. 제2 굴곡부 열(3B)은 금속 플레이트의 횡축(Y)에 평행하게 형성되어 있다. 이러한 굴곡부(3)는 선박의 사용 상태가 다를 때, 특히, LNG를 적재하는 동안에, 금속의 열 수축과 열 팽창을 흡수하기 위해서 마련되어 있다. 각각의 금속 플레이트(1)는 금속 플레이트(1)의 평면으로 알려진 XY 평면에서 일반적인 패턴으로, 금속 플레이트의 XY 평면에 직각인 Z축에 평행하는 방향으로 튀어나온 굴곡부(3) 부분을 통해 구획이 형성되는 평면(4)을 갖는다.

선박을 견고하게 하도록, 금속 플레이트(1)의 엣지(2)는 중첩되도록 배열된 후에 견고하게 용접된다. 엣지(2)는 제1 굴곡부 열(3A)의 굴곡부와 평행하게, 즉 X축과 평행하게 전개된다. 금속 플레이트(1)의 엣지(2)를 중첩시키면, 중첩라인(6)이 형성되며, 이 중첩라인을 따라서 견고한 용접이 이루어진다.

도 2는 금속 플레이트(1)의 엣지에 직각인 YZ 평면을 따라, 금속 플레이트(1)의 중첩된 엣지(2)를 보여주는 단면도이다. 금속 플레이트(1) 사이에 용접을 하기 위해, 용접 토치(7)가 중첩라인(6)을 따라 배치된다. 토치(7)는 도 2에 개략적으로 도시된 것처럼, 중첩라인(6)을 따라 금속 플레이트(1)를 함께 용접하기 위해 마련된 용접단부(8)를 갖고 있고, 이에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 토치(7)는 Z축에 대하여 경사진 각도(9)로 방향이 설정되어 있다. 예를 들어, 토치(7)는 Z축에 대하여 30도 내지 60도의 경사로, 바람직하게는 Z축에 대하여 45도의 경사로, 기울어져 있다. 이 각도(9)에 의해, 용접단부(8)의 팁(10)을, 금속 플레이트(1)를 중첩시키면서 형성되는 각도(11)에 가장 가깝게 배치할 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 캐리지(13)에 관절식으로 구성되어 토치 헤드(19)를 여러 방향으로 배향시키며 복수의 위치로 회전가능하게 장착된 토치(7)를, 도 1의 중첩라인에 평행하고 금속 플레이트에 직각인 평면으로 투영한, 개락적인 프로파일 도면이다.

중첩라인(6)에 평행하고 금속 플레이트(1)에 직각인 XZ 평면으로 투영하여 보았을 때, 제2 굴곡부 열(3B)은 금속 플레이트(1)의 엣지(2)에 복수의 내측 파형부(12)를 형성한다. 선박의 견고성을 보장하기 위해서는, 내측 파형부(12)의 영역을 포함하여 두 금속 플레이트(1) 사이에 용접을 하는 것이 필요하다.

금속 플레이트(1) 사이를 용접을 하기 위해, 자동용접장치가 설치되어 있다. 이 장치는 금속 플레이트(1) 위쪽에서 가이드 레일(15)을 지지하는 지지부(도시 안됨)를 포함하고 있다. 캐리지(13)는 장치의 가이드 레일(15) 상에 장착된다. 캐리지(13)는 가이드 레일(15)을 따라 진행부(14)의 궤적을 따라 움직인다. 가이드 레일(15)은 중첩라인(6) 위에서 금속 플레이트(1)에 대하여 고정식으로 설치되어 있다.

캐리지(13)는 프레임(16)을 포함하며, 프레임 내에서 작동기가 피니언을 구동시켜 움직이게 한다. 피니언은 가이드 레일(15)과 통합된 랙과 맞물린다. 랙은 가이드 레일(15)의 방향으로 뻗어나간다. 따라서, 작동기가 피니언을 구동시켜 회전시키면, 피니언은 랙과 연동하여 진행부(14)의 방향으로 캐리지(13)를 이동시킨다.

용접 아암(17)은 캐리지(13)의 프레임(16)에 대하여 Z축을 따라 슬라이딩하도록, 즉 금속 플레이트(1) 쪽으로 진행부(14)에 직각을 이루면서 슬라이딩하도록 장착되어 있다. 용접 아암(17)의 직선 병진운동은 어떤 적절한 수단을 통해서 제어되는데, 예를 들면 프레임(16)과 중첩라인(6) 사이의 거리를 측정하는 거리 측정기 또는 스프링으로 금속 플레이트(1)를 지지하도록 고정된 기계장치에 의해서 제어된다.

토치(7)는 캐리지(13)의 반대편 쪽 용접 아암(17)의 한쪽 단부(2)에 설치되어 있다. 토치(7)는 토치 본체부(18)와 토치 헤드(19)를 포함한다. 토치 본체부(18)는 용접 아암(17)에 고정되도록 장착된다. 토치 본체부(18)는 헤드 지지부(20)를 포함한다. 헤드 지지부(20)는 금속 플레이트(1) 쪽으로 Z축을 따라서 길이방향으로 뻗어 있다. 토치 헤드(19)는 토치 본체부(18)의 반대편에 있는 헤드 지지부(20)의 한 쪽 단부(21)에서, 헤드 지지부(20) 상에 장착되어 있다. 토치 헤드(19)는 용접 팁(10)을 포함하는 용접 단부(8)를 형성한다. 용접 헤드(19)는 Y축에 평행하는 회전축(48)(도 4 참고)을 중심으로 회전하도록 헤드 지지부(20)에 장착되어 있다. 따라서, 용접 아암(17)은 캐리지(13)에 대하여 Z축을 따라 병진운동을 할 수 있도록 장착되어 있고, 토치 헤드(19)는 캐리지(13)에 대하여 회전 및 병진 운동을 할 수 있도록 장착되어 있다.

토치 헤드(19)의 회전 및 병진 운동은 제어장치에 의해 조절된다. 캐리지(13) 상의 제어장치는 본체(32)에 배치된 검출수단에 연결되어 있고, 검출수단은 중첩라인(6)의 프로파일을 측정한다. 제어장치는 작동기에 제어신호를 전송하여, 중첩라인(6)의 위치에 따라 토치 헤드(19)의 위치를 수정한다. 제어신호에 기초하여, 작동기는 금속 플레이트(1)에 대하여 토치 헤드(19)의 위치와 방향을 결정한다. 더 구체적으로, 작동기는 용접 아암을 병진 운동시켜서, Z 축을 따라 중첩라인(6)의 변화를 따라가며, 또한 용접 아암(17)에 대하여 토치 헤드(19)를 회전시킨다. 작동기는 예를 들어, 전기모터 또는 기계적인 작동기가 있다. 따라서, 도 7a 내지 도 7e와 관련하여 기재되어 있듯이, 팬터그래프(pantograph)(25)와 같은 위치 검출 수단의 경우, 팬터그래프(25)가 작동하게 되면, 즉 용접 아암(17)에 대하여 팬터그래프가 이동하게 되면, 토치 헤드(19)가 회전하면서 이동하는 것이 수반된다.

토치(7)에 공급이 이루어지도록, 토치 본체(18)는 탯줄형태의 도관 시스(22)에 연결되어 있다. 이러한 도관 시스(22)는 토치(7)의 반대편 단부에서 용접용 발전기(도시 안됨)에 연결되어 있다. 도관 시스(22)는 활성 또는 비활성 보호 가스를 공급하기 위한 도관, 전력공급 케이블, 냉각유체를 공급하는 도관, 냉각유체의 복귀도관, 및 금속 필러 와이어용 도관을 포함하고 있다. 토치 본체(18)는 연결 고정장치(23)를 포함하며, 이 고정장치에는 도관 시스(22)가 연결된다. 도관 시스(22)는 가요성 중합체, 예를 들면, 고무, 폴리우레탄, 또는 실리콘으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이로써 가볍게 하고 차지하는 공간도 줄일 수 있다. 부드러운 고무로 만들어진 도관 시스(22)가 공간을 조금만 차지하게 함으로써, 연결 고정장치(23)가 차지하는 공간도 줄일 수 있다.

토치 본체(18)는 모터식 와이어 견인 풀리(24)(도 3에서 개략적으로 점선으로 표시됨)를 포함하고 있다. 모터식 와이어 견인 풀리(24)는 도관 시스(22)로부터 나오는 금속 필러 와이어를 꺼내는데 사용된다. 토치 본체(18)는 제어 패널(도시 안됨)을 구비하고 있다. 제어 패널은 사용자 인터페이스의 기능을 하며, 모터식 와이어 견인 풀리(24)를 제어할 수 있다. 바람직하게는, 모터식 와이어 견인 풀리(24)는 플라스틱 케이스로 보호되며, 이로써 차지하는 공간을 작게하면서 가벼운 토치 본체(18)를 제조할 수 있다.

가요성 와이어 가이드 시스(26)에 의해서 토치 헤드(19)에는 금속 필러 와이어가 삽입되어 있다. 와이어 가이드 시스(26)는 토치 본체(18)의 커넥터(27)를 토치 헤드(19)에 결합시킨다. 토치 헤드(19)가 향하는 방향과 상관없이, 와이어 가이드 시스(26)가 토치 헤드(19)의 본체(32)의 종축 보어(49)의 연장부에서 토치 헤드(19)에 연결되게 하는 꼬임이 이루어지도록, 와이어 가이드 시스(26)는 충분한 가요성을 갖고 있다(도 4 참고).

토치 헤드(19)에는 전기 케이블(28)에 의해 전류가 공급된다. 전기 케이블(28)은 절연 시스(30)(도 4 참고)로 둘러싸인 구리 편조부(29)(도 4 참고)를 갖고 있다. 전기 케이블(28)은 바람직하게 토치 헤드(19)의 회전을 방해하지 않고 꼬임이 발생하도록 하는 가요성을 갖고 있다. 전기 케이블(28)은 토치 본체(18)의 커넥터(31)를 토치 헤드(19)의 본체(32)(도 4 참고)에 결합시킨다. 토치 헤드(19)에는 가스 공급 파이프(33)를 통해서 비활성 가스가 공급되며, 가스 공급 파이프는 토치 본체(18)의 커넥터를 토치 헤드(19)의 보어(34)(도 4 참고)에 연결시킨다. 최종적으로, 냉각 유체 공급 파이프(35)와 냉각 유체 복귀 파이프(36)는 토치 헤드(19)의 냉각 도관(37)(도 4 참고)을 토치 본체(18)에 연결시킨다.

바람직하게, 가스 공급 파이프(33)와 냉각 유체용 공급 및 복귀 파이프(35, 36)는 유연한 가요성 파이프이다. 그러나, 도시되지 않은 한 변형예로서, 가스 공급 파이프(33) 및/또는 냉각 유체용 가스 공급 파이프(35) 및/또는 냉각 유체용 복귀 파이프(36)는 단단한 강성의 파이프의 형태로 구현될 수 있다. 이러한 강성의 가스 공급 파이프(33) 및/또는 냉각 유체용 가스 공급 파이프(35) 및/또는 냉각 유체용 복귀 파이프(36)의 경우, 위에서 언급한 파이프(33, 35, 36)를 토치 헤드(19)에 연결하는 것은 예를 들어 회전식 조인트를 통해서 이루어진다.

내측 파형부 또는 외측 파형부를 견고하게 용접하기 위해, 용접 팁(10)은 XZ 평면으로 투영해서 보았을 때 중첩라인(6)에 직각인 방향으로 배향될 필요가 있다.

따라서, 용접이 용접라인(6)의 평면섹션(38)의 영역에서 이루어질 때, 토치 헤드(19)는 토치 본체(18)의 헤드 지지부(20)의 연장부 내에 배향되는데, 다시 말하면, 토치 헤드(19)의 용접 단부(8)의 팁(10)은 회전축(48)(도 4 참고)과 동일한 축인 Z축 상에 놓여 있다.

또한, 도 3a에서 볼 수 있듯이, 평면 섹션(38A)의 용접을 수행한 후에, 용접 단부(8)의 팁(10)이 내측 파형부(12)에 도달할 때, XZ 평면으로 투영했을 때 중첩라인(6)와 내측 파형부(12)에 대하여 용접단부(8)의 방향이 직각을 유지하도록, 토치 헤드(19)는 회전식으로 구동된다. 내측 파형부(12)는 제1 하강부(39)와 제1 상승부(40)를 포함한다. 내측 파형부(12)의 하강부(39)는 용접중에 평면 섹션(38A)과 만나는 필렛(41)으로부터 내측 파형부(12)의 베이스(42)까지 형성되어 있다. 내측 파형부(12)의 상승부(40)는 내측 파형부의 베이스(42)로부터 용접될 평면섹션(38B)과 만나는 제2 필렛(43)까지 형성되어 있다. 일반적으로, 중첩라인(6)은 제1 필렛(41)과 베이스(42) 사이에서는 캐리지(13)로부터 멀어지며, 이어서 베이스(42)와 제2 필렛(43) 사이에서는 캐리지(13)에 가까워진다.

제1 필렛(41)의 맞은편에 도달하였을 때 용접 단부(8)의 팁(10)의 방향을 적절히 유지하기 위해서, 토치 헤드(19)의 작동기는 토치 본체(18)에 대한 토치 헤드(19)의 회전을 지시한다. 또한, 용접 아암(17)은 Z축을 따라 금속 플레이트(1) 쪽으로 이동된다. 이렇게 이동하는 목적은, 용접 단부(8)의 팁(10)과 중첩라인(6) 사이의 접촉을 유지하기 위함이다. 용접을 수행하면서 용접단부(10)가 중첩라인(6)을 횡단하도록, 그리고 중첩라인은 내측 파형부(12)에서 가이드 레일(15)과 평행하게 뻗어나가지 않기 때문에, 캐리지의 속도는 용접단부(10)가 중첩라인(6) 전체를 횡단하도록 맞추어진다. 보통, 캐리지(13)는 중첩라인(6)이 가이드 레일(15)과 평행하지 않을 때 속도가 느려지는데, 이는 용접을 수행하면서 팁(10)이 중첩라인(6)을 횡단할 수 있도록 하기 위함이다.

토치 헤드(19)의 회전방향은 내측 파형부(12) 내의 중첩라인(6)의 기울기에 따라 달라진다. 보통, XZ 평면으로 투영했을 때, 토치 헤드(19)의 회전은 중첩라인(6)의 각각의 굴절지점에서 방향을 바꾼다. 내측 파형부(12)의 하강부(39)를 용접하는 동안, 토치 헤드(19)는 우선 제1 회전방향(44)으로 회전한다. 토치 헤드(19)가 제1 회전방향(44)으로 회전하면, 토치 헤드(19)는 용접 평면섹션(38)에 대한 토치 헤드(19)의 위치에 대응하는 헤드 지지부(20)의 연장부 상의 위치로부터 멀어지는 방향으로 움직인다. 그런 다음, 도 3b에서 볼 수 있는 제1 굴절지점(45)의 영역에서, 토치 헤드(19)의 회전은 방향을 바꾸어서 제2 회전방향(46)을 따라 이루어진다. 토치 헤드(19)의 제2 회전방향(46)으로의 회전은, 내측 파형부(12)의 하강부(39)에 있는 제1 굴절지점(45)으로부터, 내측 파형부(12)의 상승부(40)의 굴절지점에 해당하는 제2 굴절지점(47)까지 발생한다. 토치 헤드(19)가 제2 회전방향(46)으로 회전하는 동안, 토치 헤드(19)는 도 3b에 도시된 제1 회전 끝단위치로부터, 도 3c에 도시된 제2 회전 끝단위치까지 이동한다. 제2 회전방향(46)으로 회전하는 동안, 토치 헤드(19)는 내측 파형부(12)의 베이스(42) 영역에서 Z축을 따라 헤드 지지부(20)의 연장부 상의 위치를 통과한다. 제2 굴절지점(47)의 영역에서, 토치 헤드(19)는 다시 회전방향을 바꾸고, 제1 회전방향(44)으로 다시 회전하기 시작한다. 제1 회전방향(44)으로의 회전은, 도 3c에 도시된 회전 끝단위치로부터, 용접될 평면섹션(38B)의 용접의 시작점에 대응하는 헤드 지지부(20)의 연장부 상에 있는 토치 헤드(19)의 위치까지 발생한다.

용접 아암(17)의 이동은 내측 파형부(12) 내의 용접단부(8)의 팁(10)의 위치에 따라 달라진다. 보통, 용접 아암(17)은 내측 파형부(12)의 하강부(39)에서는 Z축을 따라 금속 플레이트(1) 쪽으로 이동하며, 그 후 용접 아암(17)은 내측 파형부(12)의 상승부(40)에서는 금속 플레이트(1)로부터 멀어지도록 Z축을 따라 이동한다.

도 4는 도 3의 토치헤드의 단면도이다.

헤드 본체(32)는 전도성 금속으로, 예를 들어 황동으로 만들어져 있다. 헤드 본체(32)는 Y축에 평행하는 방향으로 돌출하는 회전축(48)을 갖고 있다(도 1 참고). 용접 아암(17)에 대하여 토치 헤드(19)가 회전하도록, 회전축(48)은 헤드 지지부(20)와 연동한다.

헤드 본체(32)는 종축 보어(49)를 포함한다. 이 보어(49)는 와이어 가이드 시스(26)를 수용하도록 되어 있다. 이를 위해, 종축 보어(49)의 내경은 와이어 가이드 시스(26)의 외경보다 크고, 이 외경과 비슷하다.

헤드 본체(32)는 활성 또는 비활성 보호 가스(33)를 위한 공급 파이프에 연결된 보어(34)를 포함하고 있다. 또한, 본체(32)는 냉각 도관(37)을 포함하고 있다. 헤드 본체(32)는 연결 러그(51)를 포함하고 있다. 냉각 회로는 헤드 본체(32)를 통해 순환하는 통로(52)의 형태로 되어 있다. 냉각 유체용 공급 파이프(35)는 연결 러그(51)에 연결되어 있다. 통로(52)는 냉각 유체용 공급 파이프(35)로 둘러싸인 연결 러그(51)의 측면(53) 상에서 냉각 유체용 공급 파이프(35) 안으로 들어간다(EMPTY). 냉각 유체 복귀 파이프(36)는 통로(52)의 제2 단부(50)에 연결되어 있다. 또한, 연결 러그(51)는 전기 케이블(28)용 커넥터를 형성하기 위한 시트(54)를 포함한다. 전기 케이블(28)은 냉각 유체용 공급 파이프(35)에 박혀 있고, 냉각 유체는 전기 케이블(28)의 시스(30)를 둘러싸면서 냉각 유체용 공급 파이프(35)에서 순환한다. 바람직하게, 이 실시예에 의하면, 토치 헤드(19)의 본체(32) 내의 전기가 도달하는 영역에서 냉각 도관(37)에 냉각유체를 공급할 수 있다. 이렇게 냉각유체가 도달하는 것이 전류가 도달하는 것과 일치됨으로써, 전류가 흐르는 토치 본체(32)의 부분에, 통로(52) 내에서 순환을 통해 아직 가열되지 않은 냉각유체를 공급할 수 있다.

토치 헤드(19)는 전도성 물질로 이루어진 접촉 팁(55)을 포함하고 있다. 이러한 접촉 팁(55)은 토치 헤드(19)의 용접 단부(8)를 형성한다. 접촉 팁(55)은 연결 패드(56)를 갖고 있다. 연결 패드(56)는 상보적인 형상을 갖는 헤드 본체(32)의 시트(57)에 고정되도록 장착된다. 전기 케이블(28)은 전류를 헤드 본체(32)에 공급한다. 헤드 본체(32)와 접촉 팁(56)은 전도성 물질로 이루어져 있고, 전기 케이블(28)을 통해 헤드 본체(32)에 전류를 공급하면, 헤드 본체(32)와 접촉 팁(55) 사이에 전류의 경로가 생성된다. 이러한 전류의 경로는 도 4에서 화살표로 개략적으로 표시되어 있다. 냉각 도관(37)은 전류가 통과함으로 인해 가열되는 헤드 본체(32)를 냉각시키기 위해 마련되어 있다.

접촉 팁(55)은 두 개의 섹션으로 이루어진 중앙 보어(58)를 갖고 있다. 중앙 보어(58)는 헤드 본체(32)의 종축 보어(49)와 동축을 이룬다. 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59)은 헤드 본체(32)의 종축 보어(49)의 연장부 상에서 뻗어나간다. 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59)은 그 직경이 헤드 본체(32)의 종축 보어(49)의 직경과 동일하다. 와이어 가이드 시스(26)는 헤드 본체(32)의 종축 보어(49)를 횡단하여 중앙 보어(59) 내에 설치되어 있다. 헤드 본체(32)의 반대편에서 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61)에 접하는 중앙 보어(59)의 한 쪽 단부(60)는, 중앙 보어(58)의 내경의 협착부를 형성한다. 와이어 가이드 시스(26)는 중앙 보어의 단부(60)에 접하여 지지되도록 설치되어 있다. 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61)은, 토치(7)를 제공하는 필러 와이어(62)의 직경과 비슷한, 큰 직경을 갖고 있다. 보통, 필러 와이어는 도관 시스(22)를 경유하여 토치 본체(18)까지 연결되어 있다. 페이아웃(pay-out) 모터(24)를 통해서, 필러 와이어(62)를 비어 있는 와이어 시스(26)로 제공할 수 있다. 와이어 가이드 시스(26)는 필러 와이어를 토치 헤드(19) 쪽으로 안내한다. 그 다음으로, 와이어 가이드 시스(26)는 헤드 본체(32)의 종축 보어(49) 내에 그리고 접촉 팁(55)의 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59) 내에 설치되어 있기 때문에, 필러 와이어(62)는 접촉 팁(55)의 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61)에 직접 제공된다. 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61) 내로 제공된 필러 와이어(62)는 용접 팁(10)의 영역에서 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61) 밖으로 튀어 나온다.

도 8에 도시된 실시예에서, 접촉 팁(55)은 두 개의 부품으로 이루어져 있다.

접촉 팁(55)의 제1 부품(75)은 패드(56), 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59)의 주요부(76), 및 아래에서 구체적으로 설명할 측면 구멍(65)을 구성한다. 주요부(76)는 패드(56)의 반대편에 단부(77)를 가지고 있고, 단부는 나사산(78)을 갖는 확장부가 형성되어 있다.

접촉 팁(55)의 제2 부품(79)은 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61) 및 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59)의 단부(60)를 구성한다. 접촉 팁(55)의 제2 부품(79)의 외부면(80)은 접촉 팁(55)의 제1 부품(75)의 나사산(78)에 대응하는 나사산(81)을 갖고 있다. 두 부품으로 이루어진 이 실시예에 의하면, 제1 부품(78)을 교체할 필요없이 제2 부품(79)을 교체할 수 있다는 점에서 바람직하다.

필러 와이어(62)는 녹을 수 있는 금속 와이어이며, 이 금속 와이어는 통과하는 전류에 의해서 녹을 수 있다. 필러 와이어(62)가 녹음으로써, 용접시에 필러 와이어는 쌓이게 된다. 종축 보어(49)와 중앙보어(58)의 제1 섹션(59)을 통과하는 동안, 필러 와이어(62)는 와이어 가이드 시스(26)로 둘러 싸여 있고 따라서 전류 경로(63)와 절연되어 있다. 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61) 안쪽으로 필러 와이어가 제공되면, 필러 와이어(62)는 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61)의 안쪽 벽과 접촉하도록 배치된다. 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61)에 필러 와이어(62)를 제공하는 동안, 중앙 보어(58)의 제2 섹션(61)과 필러 와이어(62)가 접촉함으로써, 전류 경로로부터 필러 와이어(62)로 전류가 지나가는 통로가 형성된다. 전류에 의해서, 용접 팁(10)의 영역에서 필러 와이어(62)는 녹게 되고, 따라서 중첩라인(6)의 영역에 쌓이게 된다.

헤드 본체(32)의 보어(34)는 헤드 본체(32) 내에 통로를 형성하여, 접촉 팁(55)의 패드(56)가 설치되어 있는 헤드 본체(32)의 시트(57)로 연결된다. 활성 또는 비활성 보호 가스(64)는 가스 공급 파이프(33)로부터 출발하여 헤드 본체(32)를 통과하여 시트(56)까지 들어간다. 접촉 팁(55)의 패드(56)는 시트(57) 바닥에 의해 충분한 공간을 갖도록 헤드 본체(32)의 시트(57)에 설치되어, 활성 또는 비활성 가스(64)가 보어(34)로부터 접촉 팁(55)의 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59)으로 순환할 수 있다. 활성 또는 비활성 보호 가스(64)는 와이어 가이드 시스(26)를 중심으로 그 주위에서 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59) 내에서 순환할 수 있다. 접촉 팁(55)은 측면 관통 구멍(65)을 갖고, 측면 관통 구멍은 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59) 안쪽으로 연결되고 또한 접촉 팁(55)의 외부 측면(66)에 형성되어 있다. 중앙 보어(58)의 제1 섹션(59)로 순환하는 활성 또는 비활성 보호 가스(64)는 접촉 팁(55)으로부터 배출된다.

접촉 팁(55)으로부터 용접 팁(10) 쪽으로 배출된 활성 또는 비활성 보호 가스(64)를 가이드 하기 위해, 접촉 팁은 가이드 노즐(27)에 의해 그 안쪽에 둘러싸여 있다. 가이드 노즐은, 도 6을 참고하여 아래에서 추가로 설명할 것인데, 활성 또는 비활성 보호 가스(64)를 용접 팁(10) 쪽으로 가이드하여, 용접 중에 금속이 부식되는 것을 막는다. 활성 또는 비활성 가스(64)로는 예를 들어 아르곤 및/또는 헬륨이 있다.

도 5는 도 4의 토치 헤드에서, 지지부와 접촉 칩을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 6은 도 4의 토치 헤드의 노즐(27)을 개략적으로 도시한 사시도이다. 노즐(27)은 측면 관통 구멍(65)으로부터 용접 팁(10)으로의 활성 또는 비활성 보호 가스(64)의 유동이 요동치는 것을 방지하도록 일체형의 구조로 되어 있고, 또는 일체형 구조 없이 노즐을 구성하는 요소들이 연결된 영역에서 벤추리 효과에 의한 공기의 흡입이 발생하는 것을 방지하도록 구성되어 있다.

노즐(27)의 측면부는 경사면 형성부(68)를 갖는다. 경사면 형성부는, 토치 헤드(19)가 회전하는 동안 내측 파형부(12)의 베이스(42)와의 간섭을 방지한다. 노즐(27)의 측면부는 예를 들어 노즐(27) 상에서 대칭을 이루는 측면부로 되어 있다.

노즐은 중첩라인(6) 위로 튀어나온 편향기(69)를 포함한다. 편향기(69)는 노즐(27)의 일부 외주부를 넘어 뻗어나간다. 노즐(27)의 뚫려있는 측면부(67)에 의해서, 즉 편향기(69)를 포함하지 않는 측면부에 의해서, 활성 또는 비활성 보호 가스(64)가 빠져나갈 수 있다. 바람직하게, 편향기(69)는 내측 파형부(12)의 베이스(42)에서 토치 헤드(19)의 회전 중에 금속 플레이트(1)에 접하지 못할 정도로 얇아야 한다. 그러나, 편향기(69)는 튀는 물질(spatter)을 잡고 활성 또는 비활성 보호 가스(64)를 흘려보낼 수 있을 정도로 충분히 넓어야 한다. 바람직하게, 편향기(69)는, 유동을 뒤흔들지 아니하면서 용접부에 활성 또는 비활성 가스(64)를 다시 보낼수 있도록, 많이 휘어진 형상으로 가능한 한 길게 되어 있도록 마련될 수 있다.

노즐(66)이 전도성 물질로 구성된 경우, 전류 경로(63)가 노즐(66)을 횡단하는 것을 방지하기 위해, 절연 칼라부(70)(도 4 참고)가 노즐(66)과 접촉 팁(55) 사이에 장착되어 있다.

바람직하게, 토치 헤드(19)의 길이는 헤드 본체(32)의 종축 보어의 길이방향을 따라 측정했을 때 90mm 미만이다. 더 구체적으로, 바람직하게, 토치 헤드의 길이는 XZ 평면으로 투영한 경우 헤드 본체(32)의 종축 보어의 길이방향을 따라 측정했을 때 90mm 미만이다. 이상적으로, XZ 평면으로 투영한 경우, 헤드 본체(32)의 종축 보어(49)의 방향을 따라 측정했을 때의 길이는 80 mm이다.

위에서 설명한 것과 같이 용접 아암은 아주 적은 공간을 차지하며, 금속 플레이트(1)에 직각이면서 중첩라인(6)에 평행하는 평면에 투영한 경우, 용접 단부의 위치를 중첩라인(6)에 직각으로 조정할 수 있고, 토치 본체는 내측 파형부의 필렛에 접하지 않게 할 수 있다.

또한, 용접 아암은 가벼운 토치를 갖고 있어서, 용접 팁(10)을 회전시키면서 위치를 조정할 때 큰 노력이 필요하지 않는다.

도관 코드(22)도 가벼우며, 토치 헤드(19)의 회전 중에 토치 본체(18)에 연결되어, 회전에 의해 감겨져서 멤브레인을 타격하게 되는 일이 없이 위치를 유지한다.

용접 중에 튀는 물질이 멤브레인에 쌓이는 것은 우선적으로 부식을 일으키고 크랙이 시작되는 지점이 되기 때문에 바람직하지 않은데, 본 발명에서 청구하는 장치는 용접 중에 튀는 물질이 멤브레인에 쌓이는 것을 방지한다.

바람직하게, 예를 들어 팬터그래프 형태로, 용접 단부(8)의 위치와 방향을 조정하는 기계적인 가이드 장치라는 점과 관련하여, 토치 본체(18)는 팬터그래프에 직접 장착되어 있다. 보통, 이러한 실시예에서, 토치의 방향을 제외하고, 팬터그래프는 토치(7)를 지지하는 역할을 한다.

도 7a 내지 도 7e는 개략적으로 용접 토치의 방향을 가이드하는 팬터그래프의 기능을 나타내고 있다. 도 7a 내지 도 7e에서 팬터그래프(25) 및 다양한 구성요소들이 팬터그래프(25)의 일반적인 기능을 설명하기 위해 묘사되어 있다. 따라서, 도 7a 내지 도 7e에 도시된 여러 구성요소의 치수와 비율은 도면을 이해할 수 있도록 수정되어 있고, 실제 치수와 비율은 장치의 적절한 기능에 맞추어 질 것이다.

팬터그래프(25)의 위치 검출 수단의 경우, 토치(7)의 방향 설정은 팬터그래프(25)에 직접 연동될 수 있다. 팬터그래프는 세 개의 스트럿(72)에 의해 용접 아암(17)에 연결된 주요 로드(71)를 갖고 있다. 각각의 스트럿(72)은 Y축에 평행하는 축을 따라 회전가능하게 용접 아암(17) 상에 그리고 팬터그래프의 주요 로드(71) 상에 장착되어 있다. 토치 헤드(19)의 회전축(48)은 팬터그래프(25)의 하부 스트럿(74)의 회전축(73)과 동축이며 이 회전축과 회전가능하게 결합되어 있다. 하부 스트럿(74)의 회전축(73)은 용접 아암(17) 상의 중첩라인(6)에 가장 가까운 스트럿(72)의 회전축에 대응한다. 따라서, 팬터그래프(25)가 작동하면, 즉 용접 아암(17)에 대하여 팬터그래프에 변위가 발생하면, 토치 헤드(19)의 회전에 의한 변위가 발생된다.

본 발명은 몇가지 특정 실시예와 연계하여 설명되었지만 이에 제한되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에 속한다면, 설명한 수단의 모든 기술적인 균등물 뿐만 아니라 이들을 조합한 경우를 포함한다.

따라서, 지지 아암(17)은 Y축을 따라 병진 운동 및/또는 Z축을 중심으로 회전운동을 하도록 장착될 수 있다. 지지 아암(17)의 이러한 추가적인 이동가능성을 통해서, 예를 들어 금속 플레이트(1)의 절단부에 있는 결함 때문에 중첩라인에 불균일하게 울퉁불퉁한 부분을 보상할 수 있다.

비슷하게, 토치 헤드의 회전축은 모든 방향을 따라 이루어질 수 있고, 이로써 도 1의 XZ 평면으로 투영한 경우 용접 단부(8)를 중첩라인(6)에 직각이 되도록 위치시킬 수 있다. 그러나, 용접 헤드의 회전축이 Y축에 평행하지 않은 경우, 팁(10)과 중첩라인(6) 사이의 접촉을 유지하기 위해서, 용접 헤드가 회전하는 동안 팁(10)과 중첩라인을 통과하는 XZ 평면 사이가 분리된 것을 보상할 필요가 있다. 이러한 보상은 예를 들어 용접 아암(17)의 Y축을 따라 자유롭게 병진운동을 할 수 있게 함으로써 이루어진다.

또한, 금속 플레이트(1)의 굴곡은 제1 파형의 열 또는 제2 파형의 열에 속하는지 여부에 따라 치수가 달라질 수 있다. 따라서, 제1 굴곡부 열의 치수는 제2 굴곡부 열의 치수보다 클 수 있고, 아니면 그 반대일 수도 있다.

본 발명의 장치는 내측 굴곡부를 갖는 즉, 토치가 놓여 있는 면의 반대편의 면에서 돌출된 굴곡부를 갖는 금속 플레이트들 사이에서 용접하는 관점에서 설명하였다. 그러나, 여기서 설명하는 장치는 또한, 외측으로 굴곡진 금속 플레이트들 사이에서, 즉, 용접 장치와 마주하는 표면에서 돌출된 굴곡부를 갖는 금속 플레이트들 사이에서, 용접을 수행하는데에도 사용될 수 있다.

"포함하다(comprise, contain, include)"라는 동사와 그 활용된 표현을 사용하고 있는데, 청구항에서 언급된 것과 구별되는 다른 구성요소나 다른 단계가 존재하는 것을 배제하는 것이 아니다. 구성요소나 단계에 대하여 부정관사를 사용하고 있는데, 특별한 말이 없으면 복수의 요소 또는 단계가 있는 것을 배제하는 것은 아니다.

청구항에서, 괄호안에 있는 도면부호는 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (13)

1. 전기 아크 용접장치용 용접 아암(17)에 있어서,
   - 지지 아암(20),
   - 상기 지지 아암에서 피봇가능하게 장착되는 용접 헤드(19), 및
   - 상기 용접 헤드를 피봇시키는 작동기를 포함하며,
   상기 용접 헤드는,
   - 본체(32)를 포함하고, 상기 본체는:
   o 필러 와이어(62)를 가이드하는 시스(26)를 수용하는 종축 보어(49),
   o 전력 공급 케이블(28)을 수용하는 전기 커넥터(54),
   o 상기 전기 커넥터로부터 접촉 팁으로 전류를 통과시킬 수 있는, 상기 전기 커넥터와 상기 접촉 팁(55) 사이에서 뻗어나가는 전류 전도 경로,
   o 상기 본체의 종축 보어와 연통하며, 활성 또는 비활성 보호 가스용 공급 파이프(33)를 수용하도록 마련된 가스 입구, 및
   o 상기 용접 헤드를 피봇식으로 상기 지지 아암에 장착하기 위해, 상기 본체의 보어의 종축 방향과 평행하지 않는 피봇 샤프트 또는 베어링(48)을 포함하고,
   - 전기 전도성 물질로 만들어진 상기 접촉 팁은:
   o 상기 본체의 종축 보어의 연장부에 배열된 종축 보어(58),
   o 상기 본체에 고정된 제1 종축 단부(56) 및 출구(10)를 형성하는 제2 종축 단부(8)로서, 상기 접촉 팁의 보어는 상기 본체의 종축 보어의 맞은편에 형성된 연결부(59)와 상기 접촉팁의 제2 종축 단부의 영역에 형성된 배출부(61)를 포함하고, 상기 보어의 배출부는 상기 보어의 연결부 보다 작은 표면을 갖는 내측 섹션을 갖고, 필러 와이어용 가이드 시스에 의해 상기 용접 헤드의 외측으로 필러 와이어(62)를 통과시켜, 상기 필러 와이어와 상기 접촉 팁 사이에 전기 접촉을 형성하는, 제1 종축 단부(56) 및 제2 종축 단부(8), 및
   o 상기 접촉 팁의 측면(66)에 상기 접촉 팁의 보어를 연결시키는 측면 가스 출구(65)로서, 상기 용접 헤드는 상기 접촉 팁의 측면 가스 출구로부터 상기 접촉 팁의 제2 종축 단부로 가스의 흐름을 가이드하도록, 상기 접촉 팁을 둘러싸면서 고정된 관형 노즐(27)를 더 갖는 측면 가스 출구를, 구비하고,
   상기 용접 아암은,
   - 필러 와이어를 전진시키는 작동기(24)로서, 상기 용접 헤드의 지지 아암에 고정되고 상기 금속 필러 와이어를 가이드 시스로 공급하며, 필러 와이어용 상기 가이드 시스(26)는 전진 모터에 연결된 제1 단부와 상기 용접 헤드의 본체의 종축 보어와 결합하는 제2 단부를 구비하는, 작동기,
   - 상기 용접 헤드의 전기 커넥터에 연결된 제1 단부와, 전력 공급원에 연결되는 전기 커넥터를 갖는 제2 단부를 구비한 전기 케이블(28), 및
   - 상기 용접 헤드의 가스 입구에 연결된 제1 단부와 가스 공급원에 연결되는 가스 커넥터를 갖는 제2 단부를 구비한 가스 파이프(33)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 피봇 샤프트 또는 베어링은, 상기 접촉 팁의 반대편에 있는 본체의 단부의 영역에서 상기 본체의 보어의 종축을 가로지르는 기하학적 축을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 용접 헤드의 회전축에 직각인 평면으로 투영한 경우, 상기 접촉 팁의 보어와 상기 본체의 보어의 종축 방향에 평행하는 방향으로, 상기 용접 헤드의 치수는 90mm 미만인 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   피봇 샤프트 또는 베어링은 상기 본체의 보어의 종축 방향에 대하여 30도 내지 60도의 경사를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 노즐은 두 개의 경사진 측면부(68)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 노즐은, 상기 접촉 팁의 제2 종축 단부의 일부 주변부에서 돌출된 편향기(69)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
7. 제6항에 있어서,
   상기 편향기는 뚫려 있는 측면(67)을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
8. 제6항에 있어서,
   상기 편향기는 휘어진 내측 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 접촉 팁의 연결 섹션은 절연 칼러(70)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 노즐은 상기 절연 칼러에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 아크 용접장치용 용접 아암.
10. 아크 용접장치에 있어서,
    - 가이드 레일(15)을 지지하는 지지부,
    - 상기 가이드 레일(15)을 따라 진행부(14)의 궤적을 따라 움직일 수 있고, 상기 가이드 레일에 장착된 캐리지(13), 및
    - 상기 캐리지(13)의 진행부(14)의 방향에 직각인 축(Z)을 따라 상기 캐리지(13)의 프레임(16)에 대하여 슬라이딩가능하게 장착된, 제1항 또는 제2항의 용접 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용접장치.
11. 제10항에 있어서,
    주요 본체를 포함하며,
    상기 주요 본체는:
    - 전력 공급원,
    - 비활성 가스 공급원, 및
    - 금속 필러 와이어의 공급원을 포함하고,
    - 상기 전력 공급원은 상기 지지 아암의 커넥터에 연결되어 있고,
    - 상기 비활성 가스 공급원은 상기 지지 아암의 가스 커넥터에 연결되어 있고,
    - 상기 필러 와이어의 공급원은 상기 금속 필러 와이어용 보어에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 아크 용접장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 용접 헤드는 냉각 유체용 공급 파이프(35)와 상기 지지 아암의 냉각 유체용 복귀 파이프(36)에 연결된 냉각 회로(37)를 포함하고,
    상기 지지 아암은 냉각 유체의 공급원과 냉각 유체의 복귀부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 아크 용접장치.
13. 제1항 또는 제2항의 용접 아암의 사용방법으로서,
    - 용접 헤드와 마주하는 굴곡진 금속 플레이트의 표면에서 돌출된 굴곡부(3, 12)를 갖는 굴곡진 금속 플레이트(1)를 배치하는 단계,
    - 금속 플레이트에 직각이고 금속 플레이트의 엣지에 평행하는 평면에 투영했을 때, 금속 플레이트에 대하여 직각으로 용접 헤드의 접촉 팁의 보어를 배치하는 단계로서, 필러 와이어는 접촉 팁의 외측으로 돌출하는 단부를 구비하여 금속 플레이트와 접촉 상태가 유지되는, 단계,
    - 금속 플레이트와 직각을 이루는 방향을 따라 용접 헤드의 회전축과 금속 플레이트 사이의 거리를 일정하게 유지하도록, 굴곡부의 종축 접힘축에 직각인 방향을 따라 용접 헤드를 이동시키고, 굴곡진 금속 플레이트에 직각인 방향을 따라 용접 헤드를 이동시키는 단계, 및
    - 금속 필러 와이어, 전기, 비활성 가스 및 냉각유체를 용접 헤드에 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 용접 헤드의 이동은:
    접촉 팁의 보어의 축이 용접 헤드의 이동 과정에서 금속 플레이트에 직각이 되는 상태를 유지하도록, 용접 헤드의 회전을 수반하는 것을 특징으로 하는 용접 아암의 사용방법.

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