KR102310787B1 - 스트립 축방향 육성 용접 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스트립 축방향 육성 용접 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재를 다시 현장으로 복귀시켰을 때 용접 라인에 의한 대상물의 변형을 최소화할 수 있고, 띠 형상의 전극 스트립을 이용한 용접이 가능하여 계승 비드를 최소화할 수 있으며, 롤러 모재의 축방향에 대하여 열이 가해지는 시간이 원주 방향 용접에 비해 짧아 모재의 변형이 최소화되고, 롤러 모재의 축방향 어느 한 지점을 기준으로 열이 가해진 후 재차 가해질 때까지의 시간 간격이 원주 방향 용접에 비해 길어 용접 품질이 향상되고, 용접 작업의 중단 없이 용접을 수행할 수 있으며, 또한, 스프링 백 현상의 방지를 위한 역(逆) 휘임을 전극 스트립의 권취 위치에 대응하여 제공할 수 있는 스트립 축방향 육성 용접 장치에 관한 것이다.

Description

스트립 축방향 육성 용접 장치{Overlay welding apparatus}

본 발명은, 스트립 축방향 육성 용접 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재를 다시 현장으로 복귀시켰을 때 용접 라인에 의한 대상물의 변형을 최소화할 수 있고, 띠 형상의 전극 스트립을 이용한 용접이 가능하여 계승 비드를 최소화할 수 있으며, 롤러 모재의 축방향에 대하여 입열이 가해지는 시간이 원주 방향 용접에 비해 짧아 모재의 변형이 최소화되고, 롤러 모재의 축방향 어느 한 지점을 기준으로 열이 가해진 후 다시 가해질 때까지의 시간 간격이 원주 방향 용접에 비해 길어 층간온도 조절이 용이하여 용접 품질이 향상되고, 용접 작업의 중단 없이 용접을 수행할 수 있으며, 또한, 스프링 백 현상의 방지를 위한 역(逆)변형을 전극 스트립의 권취 위치에 대응하여 제공할 수 있는 스트립 축방향 육성 용접 장치에 관한 것이다.

제철 공정에서 필수로 요구되는 연속 주조기는 제강 공정과 압연 공정의 중간 단계에 필요한 주편(slab)을 제조하는 설비로서, 주편이 만들어지는 각 단계에 따라 각기 다른 지름을 갖는 수 개의 가이드 롤이 구비되고, 주편은 이러한 롤과 롤 사이를 통과하면서 만들어지게 된다.

이러한 가이드 롤은 고온 하에서 마찰과 굽힘 압력이 반복적으로 작용됨에 따라 표면의 마모, 균열 및 부식의 결함이 쉽게 발생되어 가이드 롤의 빈번한 교체가 요구되었다.

그러나, 이러한 가이드 롤을 매번 신품으로 교체하기에는 제조 원가의 상승 등의 문제가 있었으므로, 가이드 롤의 표면을 육성 용접한 후 가공하여 재사용함으로써 정비 보수 비용을 줄이는 방식을 활용하여왔다.

그러나, 종래의 가이드 롤 육성 용접 방식은, 가이드 롤을 회전 가능한 장착대에 장착하고, 용접 장치가 가이드 롤의 외주연에 접한채로 용접을 수행하면, 장착대가 회동하여 가이드 롤이 회전되는 방식의 원주 공법 용접 방식을 활용하여 왔다. 원주 공법 용접 방식은 용접 장치를 천천히 횡이동시키면서 이와 대비하여 비교적 빠른 속도로 가이드 롤을 회전시키면서 용접이 수행되므로 용접층이 가이드 롤의 표면에 나선형으로 적층되었다.

원주 공법 용접 방식을 통해 보수된 가이드 롤은 용접 경계가 가이드 롤의 회전 방향으로 형성되어 있으므로, 이러한 가이드 롤을 다시 현장에 투입하였을 때 주편에 이송 방향의 골 또는 고랑이 발생하게 되고, 통상 수 개의 가이드 롤을 통과하는 주편의 특성상 이러한 이송 방향에 평행한 변형은 누적되는 경향이 강하여 주편의 품질에 큰 영향을 주게 되었다.

또한, 원주 공법 용접 방식은 나선형으로 용접층을 쌓아야 하기에 모재의 축방향에 대하여 그 통과 속도가 매우 더디고, 이로 인해 모재에 열 전도에 의한 용접입열의 축적이 발생되며, 이러한 입열의 축적이 설정 온도를 초과하는 경우 용접층이 마르텐사이트를 형성하지 못하고 페라이트를 형성하는 중대한 문제가 발생하게 되었다.

따라서, 가이드 롤의 직경이 충분히 크지 않은 경우에는 용접을 수행하는 도중 모재의 온도가 설정 온도를 초과하면 용접 작업을 중단한 후 모재가 냉각될 때까지 대기하여야 하였으므로, 공정을 연속적으로 수행하기 어려웠고, 또한, 육성 용접이 처음 수행될 때와 모재의 온도가 뜨거워 용접을 일시 중지하기 직전의 용접층은 용접 층간 온도가 서로 달라 용접층 상호간에 경도 및 강도가 일정치 않은 문제가 있었다.

KR10-2002-0069528(공개번호) 2002.09.05.

본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재를 다시 현장으로 복귀시켰을 때 용접 라인에 의한 대상물의 변형을 최소화할 수 있는 스트립 축방향 육성 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 띠 형상의 전극 스트립을 이용한 용접이 가능하여 계승 비드를 최소화할 수 있는 스트립 축방향 육성 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재의 축방향에 대하여 입열이 가해지는 시간이 원주 방향 용접에 비해 짧아 모재의 변형이 최소화되는 스트립 축방향 육성 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재의 축방향 어느 한 지점을 기준으로 열이 가해진 후 다시 가해질 때까지의 시간 간격이 원주 방향 용접에 비해 길어 층간 온도 조절이 용이하여 용접 품질이 향상되고, 용접 작업의 중단 없이 용접을 수행할 수 있는 스트립 축방향 육성 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 가압 로드의 장홀에 안내되는 가압 롤러와, 가압 로드를 공급 롤러 방향으로 가압하는 가압 캠이 구비되어서, 스프링 백 현상의 방지를 위한 역(逆)변형을 전극 스트립의 권취 위치에 대응하여 제공할 수 있는 스트립 축방향 육성 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임의 상부에 구비되어 롤러 모재가 회동 가능하게 고정되는 모재 장착부; 상기 베이스 프레임에 지지되며, 상기 모재 장착부의 상부 방향에 상기 롤러 모재의 축방향과 평행하게 구비되는 이송 프레임; 상기 이송 프레임에 장착되어 상기 이송 프레임의 길이 방향으로 상기 이송 프레임을 따라 왕복되는 이송부; 상기 이송부에 장착되어 상기 롤러 모재에 용접을 수행하는 용접부; 상기 이송부, 상기 용접부 및 상기 모재 장착부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 이송부를 구동시키면서 동시에 상기 용접부를 구동시켜 상기 롤러 모재의 일 외주연에 상기 롤러 모재의 축방향으로 용접이 수행되도록 하고, 상기 모재 장착부를 구동시켜 상기 모재가 설정 각도 회전되도록 한 후 상기 이송부 및 상기 용접부를 다시 구동시켜 상기 롤러 모재의 다른 외주연에 상기 롤러 모재의 축방향으로 용접이 수행되도록 한다.

또한, 본 발명의 상기 모재 장착부는, 상기 롤러 모재의 일단이 지지되는 척과, 상기 척과 이격되도록 구비되어 상기 롤러 모재의 타단이 지지되는 심압대와, 상기 척의 회전축에 연결되어 상기 척을 회전시키는 장착부 모터를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 모재 장착부는, 상기 장착부 모터의 회전량을 측정하는 장착부 회전량 측정 수단을 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 모재 장착부는, 상기 척과 상기 심압대 사이에 구비되어 상기 롤러 모재의 외경을 측정하는 외경 측정 수단을 포함한다.

또한, 본 발명은, 상기 이송부와 상기 용접부 사이에 구비되어 상기 용접부를 승강시키는 승강부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 외경 측정 수단의 측정값을 입력받아 상기 승강부의 승강 높이를 결정한다.

또한, 본 발명의 상기 용접부는, 전극 스트립이 권취되는 스트립 릴; 상기 스트립 릴로부터 인출되는 상기 전극 스트립을 공급받아 상기 롤러 모재에 용접시키는 용접 모듈;을 포함하되, 상기 용접 모듈은, 공급 모터; 상기 공급 모터로부터 구동력을 제공받아 회전되는 공급 롤러; 상기 전극 스트립을 기준으로 상기 공급 롤러의 대향면에서 상기 공급 롤러 방향으로 가압되는 가압 롤러; 상기 공급 롤러의 하부에 구비되어 상기 전극 스트립이 통과되며, 외부 전원과 연결되어 상기 전극 스트립에 전원을 전달하여 상기 전극 스트립이 상기 롤러 모재에 접촉될 때 용접이 수행되도록 구성되는 용접 팁;을 포함한다.

또한, 본 발명은, 상기 전극 스트립을 기준으로 상기 가압 롤러와 대향되게 구비되되, 상기 공급 롤러와 이격되고, 회전축이 상기 공급 롤러의 회전축 및 상기 가압 롤러의 회전축과 가상의 예각 삼각형을 형성하는 아이들 롤러;를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 용접 모듈은, 가압 힌지; 일단이 상기 가압 힌지에 회동 가능하게 결합되고, 상기 가압 롤러가 내측에 위치되도록 상호 이격된 쌍으로 구비되되, 상기 가압 롤러의 회전축이 슬라이딩 가능하게 안내되는 장홀이 형성된 가압 로드; 상기 가압 힌지와 상기 가압 롤러의 회전축에 양단이 장착되어 상기 가압 롤러가 상기 공급 롤러에 밀착되도록 당기는 가압 스프링;을 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 용접 모듈은, 캠 모터; 상기 캠 모터의 회전축에 편심되게 결합되어서 상기 캠 모터가 회전함에 따라 상기 가압 로드의 일단을 상기 전극 스트립 방향으로 가압하는 가압 캠;을 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 용접부는, 상기 스트립 릴의 일측에 구비되며, 상기 스트립 릴의 회전량을 측정하는 스트립 릴 회전량 측정 수단;을 포함하며, 상기 제어부는, 상기 스트립 릴 회전량 측정 수단의 측정값을 입력받아 상기 캠 모터를 구동시킨다.

본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재를 다시 현장으로 복귀시켰을 때 용접 라인에 의한 대상물의 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 띠 형상의 전극 스트립을 이용한 용접이 가능하여 계승 비드를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재의 축방향에 대하여 입열이 가해지는 시간이 원주 방향 용접에 비해 짧아 모재의 변형이 최소화되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재의 축방향 어느 한 지점을 기준으로 열이 가해진 후 다시 가해질 때까지의 시간 간격이 원주 방향 용접에 비해 길어 층간 온도 조절이 용이하여 용접 품질이 향상되고, 용접 작업의 중단 없이 용접을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 가압 로드의 장홀에 안내되는 가압 롤러와, 가압 로드를 공급 롤러 방향으로 가압하는 가압 캠이 구비되어서, 스프링 백 현상의 방지를 위한 역(逆)변형을 전극 스트립의 권취 위치에 대응하여 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 정면도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 요부 확대 정면도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 측면도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 용접부의 사시도.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 용접부의 측면도.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 용접부의 사용상태도.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 용접부의 요부 측면 확대도.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 스트립 축방향 육성 용접 장치의 용접 과정을 도시한 예시도.

이하에서, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은, 도 1 내지 도 8 에 도시된 바와 같이, 베이스 프레임(100)과, 베이스 프레임(100)의 상부에 구비되어 롤러 모재(10)가 회동 가능하게 고정되는 모재 장착부(200)와, 베이스 프레임(100)에 지지되며 모재 장착부(200)의 상부 방향에서 롤러 모재(10)의 길이 방향(이하 '축방향'이라 한다.)과 평행하게 구비되는 이송 프레임(300)과, 이송 프레임(300)에 장착되어 이송 프레임(300)의 길이 방향으로 이송 프레임(300)을 따라 왕복되는 이송부(400)와, 이송부(400)에 장착되어 롤러 모재(10)에 용접을 수행하는 용접부(500)와, 이송부(400), 용접부(500) 및 모재 장착부(200)의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

베이스 프레임(100)은 지면에 안착되어 본 발명의 다른 구성들이 장착되어 지지될 수 있도록 하는 역할을 한다. 이러한 베이스 프레임(100)은 판형의 강판 또는 각형 강관 등으로 구성될 수 있으며, 안정적인 지지면 역할을 수행할 수 있으면 어느 형태이든 무방하다.

베이스 프레임(100)의 상면에는 모재 장착부(200)가 결합되고 이송 프레임(300)을 지지하기 위한 세로 기둥(301)이 고정된다.

모재 장착부(200)는 롤러 모재(10)를 고정하고, 롤러 모재(10)를 회전시키는 역할을 하며, 이를 위하여 베이스 프레임(100)의 상부에 고정된다.

모재 장착부(200)는, 롤러 모재(10)의 일단이 지지되는 척(210)과, 척(210)과 이격되도록 구비되어 롤러 모재(10)의 타단이 지지되는 심압대(220)와, 척(210)의 회전축에 연결되어 척(210)을 회전시키는 장착부 모터(230)를 포함하여 구성된다.

척(210)은 롤러 모재(10)의 일단을 지지하는 역할을 하며, 장착부 모터(230)의 회전축에 타단이 결합되어 회전된다. 이러한 척(210)은 롤러 모재(10)가 헛돌지 않도록 롤러 모재(10)의 롤러 샤프트(11)를 강하게 고정한다. 척(210)의 회전 중심은 심압대(220)의 회전 중심과 일치한다.

심압대(220)는 일단이 롤러 모재(10)의 타단에 접하고, 롤러 모재(10)의 타단, 즉 타단 방향 롤러 샤프트(11)를 척(210) 방향으로 가압하여 롤러 모재(10)를 고정하는 역할을 한다. 심압대(220)는 그 자체가 심압대 지지 수단(221)에 회동 가능하게 장착되며, 심압대(220)의 타단에는 조정 핸들(222)이 구비되어 심압대(220)의 일단이 롤러 모재(10)를 가압하는 정도를 미세 조정할 수 있다.

장착부 모터(230)는 회전축이 척(210)에 결합되어 척(210)을 회전시키는 역할을 하며, 이를 위하여 척(210)의 일단 방향에 구비된다.

장착부 모터(230)는 제어부의 제어에 의해 구동된다. 이때, 용접이 수행되고 있는 시점에는 장착부 모터(230)가 구동되지 않고, 롤러 모재(10)의 일 외주연에 축방향으로 용접이 수행되고 나면 구동되어서 롤러 모재(10)가 회전될 수 있도록 구성된다.

한편, 모재 장착부(200)는 롤러 모재(10)의 회전량을 측정하는 장착부 회전량 측정 수단을 포함한다. 장착부 회전량 측정 수단은 장착부 모터(230) 또는 척(210)에 엔코더 형태로 구비될 수 있으나, 공지의 회전체 회전량 검출 방법이 적절히 채택될 수 있다. 장착부 회전량 측정 수단으로부터 측정된 측정값은 제어부에 전송된다.

모재 장착부(200)는 도 1 에 도시된 바와 같이 용접부(500)가 하나의 베이스 프레임(100) 및 이송 프레임(300)에 대하여 2개 구비된 경우 용접부(500)별로 각각 구비되는 것이 바람직하다. 그러나, 두 개의 용접부(500)에 대하여 하나의 모재 장착부(200)가 구비될수도 있으며, 이 경우 각 용접부(500)를 롤러 모재(10)의 축방향에 대하여 용접 구역이 구분되도록 동작시키는 것이 바람직하다.

한편, 장착부는 장착된 롤러 모재(10)의 외경을 측정하는 외경 측정 수단(미도시)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이를 위하여 외경 측정 수단은 척(210)과 심압대(220) 사이에 구비되며, 롤러 모재(10)의 고정 이후 롤러 모재(10)의 외주연에 접하여 롤러 모재(10)의 외경을 측정한다.

외경 측정 수단은 척(210)과 심압대(220)의 회전 중심을 향하여 탄력적으로 신장되되 그 끝단에 롤러가 구비된 형태로 구성되어서, 롤러 모재(10)가 회전할 때 롤러 모재(10)에 의해 수축되는 정도를 측정하고, 제어부는 이러한 측정값을 입력받아 이의 평균값을 롤러 모재(10)의 외경으로 결정할 수 있다. 그러나, 공지의 원기둥 형태의 대상물의 외경을 측정하는 방법이 적절히 채택될 수 있으며, 카메라 등을 통해 획득된 영상을 이미지 프로세싱하여 외경을 산출하는 등의 방법도 가능하다.

그러나, 롤러 모재(10)는 통상 그 외경에 대한 스팩을 이미 알고 있는 경우가 많으므로, 오차 범위 내에서 적절히 롤러 모재(10)의 외경값이 결정될수도 있다.

제어부는 외경 측정 수단의 측정값을 입력받아 계산된 롤러 모재(10)의 외경값 또는 별도의 과정을 통해 결정된 롤러 모재(10)의 외경값에 근거하여 하술할 승강부(402)의 승강 높이를 결정한다.

그러나, 이에 한정하지 아니하고, 승강부(402)의 하강 도중 용접부(500)의 용접 팁(570) 또는 전극 스트립(511)이 롤러 모재(10)에 접촉될 때 승강부(402)의 승강 모터에 가해지는 저항력을 측정하여 승강부(402)의 승강 높이가 결정되도록 하는 것 역시 가능함은 물론이다.

이송 프레임(300)은 용접부(500)가 롤러 모재(10)의 축방향으로 용접을 수행할 수 있도록, 용접부(500)가 장착되는 이송부(400)를 지지하고, 이송부(400)의 이동 루트를 제공하는 역할을 한다.

이를 위하여 이송 프레임(300)은 세로 기둥(301)에 의해 베이스 프레임(100)으로부터 지지되며, 모재 장착부(200)보다 상부에, 그리고 롤러 모재(10)와 평행하게 구성된다.

이송 프레임(300)은 일측면에 길이 방향으로 랙 기어(310)가 구비된다. 랙 기어(310)는 이송부(400)의 이송 모터(410)에 연결된 피니언 기어(411)와 치합되며, 이송 모터(410)의 회전시에 이송부(400)에 이동력을 제공한다.

이송 프레임(300)의 다른 일측에는 길이 방향으로 이송 레일(320)이 구비된다. 이송 레일(320)은 일반적인 LM 레일과 같은 역할을 하며, 이송부(400)의 이송 블록(401)에 구비된 LM 가이드 역할을 하는 이송 가이드(420)가 안내된다. 이때, 이송 레일(320)이 LM 가이드, 이송 가이드(420)가 LM 블록으로 구성될수도 있으며, 이송 블록(401)이 이송 프레임(300)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 구성이면 어느 것이든 가능하다.

또한, 도 3 에서는 랙 기어(310)가 이송 프레임(300)의 상부면에서 상방을 향하여 형성되어 있고, 이송 레일(320)이 이송 프레임(300)의 전면에 형성된 것을 도시하였으나, 랙 기어(310)가 이송 프레임(300)의 전면에 구비되고, 이송 레일(320)이 이송 프레임(300)의 상면에 구비되는 것 역시 가능하며, 이송부(400)를 지지하고, 이송부(400)의 구동시 이송부(400)에 이송 루트를 제공할 수 있는 구성이면 어느 것이든 가능함은 물론이다.

이송부(400)는 이송 프레임(300)에 장착되어 이송 프레임(300)의 길이 방향으로 이송 프레임(300)을 따라 왕복되며, 용접부(500)가 장착되어서 결과적으로 용접부(500)가 이송 프레임(300)의 길이 방향으로 왕복되도록 하는 역할을 한다.

이러한 이송부(400)는 이송 프레임(300)에 이동 가능하게 안착되는 이송 블록(401)과, 이송 블록(401)에 설치되는 이송 모터(410)와, 이송 모터(410)의 회전축에 결합되어 회전되되 이송 프레임(300)의 랙 기어(310)에 치합되는 피니언 기어(411)와, 이송 블록(401)의 일면에 고정되어 이송 프레임(300)의 이송 레일(320)에 슬라이딩 가능하게 안내되는 이송 가이드(420)를 포함하여 구성된다.

이때, 도 3 에는 이송 모터(410)가 이송 블록(401)에 횡으로 장착되고 피니언 기어(411)가 지면에 수직하게 세워진 것을 도시하였으나, 이송 프레임(300)의 랙 기어(310)가 이송 프레임(300)의 전면 또는 후면 방향을 향할 경우 이송 모터(410)가 이송 블록(401)에 종으로 장착되고 피니언 기어(411)가 지면에 수평하게 배치되는 것 역시 가능함은 물론이다. 요지는, 이송 프레임(300)의 랙 기어(310)에 이송부(400)의 피니언 기어(411)가 치합되고, 이송 모터(410)의 구동에 따라 이송 블록(401)이 이송 프레임(300)의 길이 방향으로 움직일 수 있는 구성이면 어느 것이든 가능하다.

한편, 이송부(400)에는 용접부(500)가 장착되고, 이송 모터(410) 및 용접부(500)의 지정된 구성에 외부로부터 전원이 공급되거나 또는 제어부에 측정값, 제어 신호 등을 송수신하기 위한 케이블이 이송 프레임(300)을 따라 설치된다. 그러나, 이송부(400)가 이송 프레임(300)을 따라 왕복 운동을 하기 때문에 케이블이 걸려 이동에 제한을 받거나 또는 케이블의 단선 등의 문제가 발생될 수 있다. 이를 해결하기 위하여 이송부(400)에는 외부로부터 연결되는 각종 케이블을 보호하면서도 케이블이 이송부(400)의 왕복 운동에 방해되지 않도록 케이블베이어가 더 구성될 수 있다. 케이블베이어는 내측에 케이블을 수용한 채로 이송 블록(401)의 이동에 따른 굽힘 동작을 수행할 수 있으며, 이러한 케이블베이어는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이송 블록(401)의 전면 또는 하단에는 용접부(500)가 장착된다. 이때, 용접부(500)는 용접이 수행되는 용접 모듈과 전극 스트립(511)을 권취하고 있는 스트립 릴(510)을 포함하고, 스트립 릴(510)은 용접 모듈보다 상부 방향에 설치되어야하므로, 스트립 릴(510)의 설치를 위한 릴 고정 프레임이 이송 블록(401)의 상부 방향으로 이송 블록(401)에 고정된다. 릴 고정 프레임은 하나의 구성으로 이루어질수도 있으나, 이송 블록(401)으로부터 상부 방향으로 고정되는 수직 릴 고정 프레임(403)과, 수직 릴 고정 프레임(403)의 상단에서 수평하게 고정되는 수평 릴 고정 프레임(404)으로 구분된 구성으로 이루어질수도 있다. 이는 전극 스트립(511)이 스트립 릴(510)의 회전축(405)으로부터 이격된 위치에서 인출되기 때문에, 전극 스트립(511)이 용접 모듈에 비교적 연직 방향으로 인입되기 위하여 스트립 릴(510)의 회전축(405)이 용접 모듈에 비해 치우친 위치에 구비되어야 하기 때문이다.

또한, 이송 블록(401)의 일측에는 이송부(400) 또는 용접부(500)의 고장 또는 정상 등의 현재 상태를 가시적으로 표시해줄 수 있는 램프 또는 디스플레이 장치가 내장된 정보 표시부(430)가 더 구비될 수 있다.

한편, 도면에 도시하지는 아니하였으나, 이송 블록(401)의 상부 또는 후면 방향에는 용접의 수행시 모재와 전극 스트립(511) 사이에 공급되는 플럭스를 수용하는 플럭스 수용부가 더 구비될 수 있다.

그리고, 이송부(400)는 이송 블록(401)과 용접부(500) 사이에 구비되어 용접부(500)를 승강시키는 승강부(402)가 더 구비될 수 있다. 용접 장치는 서로 다른 외경을 갖는 롤러 모재(10)도 용이하게 용접을 수행할 수 있어야 하고, 또한, 스팩상 동일한 외경의 롤러 모재(10)라 하더라도 육성 용접을 수행해야 할 정도로 마모된 상태에서 본 발명의 용접 장치에 장착되고 용접이 수행되기 때문에, 마모된 정도에 차이가 발생하기 때문이다. 따라서, 승강부(402)로 하여금 용접 모듈을 상하로 승강시켜 서로 다른 외경을 갖는 롤러 모재(10)라 하더라도 용접 팁(570)이 롤러 모재(10)의 외주연에 근접하여 용접을 수행할 수 있게 된다. 이러한 승강부(402)는 제어부의 제어에 의해 승강되며, 제어부에서는 외경 측정 수단으로부터 측정된 측정값을 통해 승강부(402)의 승강 높이가 결정된다.

용접부(500)는, 롤러 모재(10)에 용접을 수행하여 롤러 모재(10)의 외주연에 용접층(15)을 형성하는 역할을 하며, 이를 위하여 이송부(400)에 장착되어 구비된다.

이러한 용접부(500)는, 전극 스트립(511)이 권취되는 스트립 릴(510)과, 스트립 릴(510)로부터 인출되느 전극 스트립(511)을 공급받아 롤러 모재(10)에 용접시키는 용접 모듈을 포함하여 구성된다. 이때, 용접 모듈은 승강부(402)에 장착되어서 상하로 승강 가능하게 구비될 수 있다.

스트립 릴(510)은 전극 스트립(511)이 권취뒤어 있으며, 용접 모듈의 공급 모터(521)가 구동되어 공급 롤러(520)가 회전함에 따라 인출되어 전극 스트립(511)이 용접 모듈로 공급된다. 이때, 스트립 릴(510)의 일측에는 스트립 릴(510)의 회전량을 측정하는 스트립 릴 회전량 측정 수단(512)이 구비되며, 스트립 릴 회전량 측정 수단(512)의 측정값이 제어부에 전송된다.

용접 모듈은, 스트립 릴(510)로부터 전극 스트립(511)을 공급받아 롤러 모재(10)의 표면에 용접을 수행하는 역할을 하며, 이를 위하여 공급 모터(521)와, 공급 모터(521)로부터 구동력을 제공받아 회전되는 공급 롤러(520)와, 전극 스트립(511)을 기준으로 공급 롤러(520)의 대향면에서 공급 롤러(520) 방향으로 가압되는 가압 롤러(530)와, 공급 롤러(520)의 하부에 구비되어 전극 스트립(511)이 통과되며, 외부 전원과 연결되어 전극 스트립(511)에 전원을 전달하여 전극 스트립(511)이 롤러 모재(10)에 접촉될 때 용접이 수행되도록 구성되는 용접 팁(570)을 포함하여 구성된다.

공급 모터(521)는 용접부 하우징(522)에 설치되며, 제어부의 제어에 의해 구동되어서 공급 롤러(520)에 회전력을 제공하는 역할을 한다.

공급 롤러(520)는 전극 스트립(511)에 밀착되어 전극 스트립(511)을 하부의 용접 팁(570) 방향으로 밀어내는 역할을 하며, 이를 위하여 용접부 하우징(522) 내에 설치되어 공급 모터(521)에 의해 회전된다.

가압 롤러(530)는 공급 롤러(520)가 회전될 때 전극 스트립(511)의 맞은편에서 전극 스트립(511)을 공급 롤러(520) 방향으로 가압하여 공급 롤러(520)와 전극 스트립(511) 사이의 마찰력을 증가시키는 역할을 하며, 이에 따라 공급 롤러(520)가 전극 스트립(511)에 대하여 겉돌지 않도록 한다.

가압 롤러(530)는 공급 롤러(520)에 탄력적으로 밀착되도록 구성되며, 이를 위하여 장홀(532a)이 형성된 한 쌍의 가압 로드(532)의 사이에 구비되어 회전축이 가압 로드(532)의 장홀(532a)에 안내되고, 회전축에 가압 스프링(533)이 장착된다.

이때, 스트립 릴(510)에 권취된 전극 스트립(511)은 외곽쪽에 비하여 중심부로 갈수록 곡률이 크게 권취된다. 전극 스트립(511)은 금속편으로 제작되므로, 스트립 릴(510)로부터 인출되면 권취되었던 형상으로 일부 회귀하려 하는 이른바 스프링 백(Spring back) 현상이 발생되고, 이러한 스프링 백 현상은 스트립 릴(510)의 외곽측에 권취되었던 전극 스트립(511)에 비해, 스트립 릴(510)의 중심부에 권취되었던 전극 스트립(511)에서 더 강하게 나타나게 된다.

즉, 전극 스트립(511)을 스트립 릴(510)로부터 모두 인출하여 자유 상태에 두게 되면, 스트립 릴(510)의 외곽 부분에 권취되었던 전극 스트립(511)은 완만하게 만곡되고, 스트립 릴(510)의 중심부분에 권취되었던 전극 스트립(511)은 급격하게 말려진 형태가 되는 것이다.

이러한 전극 스트립(511)이 곧은 형태로 용접 팁(570)에 공급될 수 있도록 상부 스트립 가이드(561), 하부 스트립 가이드(562), 진입 롤러(550) 등이 구비되나, 도 7 에 도시된 바와 같이 용접 팁(570)의 내부에서도 스프링 백 현상은 유효하며, 원래 상태로 되돌아가려는 힘에 의해 스트립 릴(510) 방향의 용접 팁(570)의 내측면에 마모가 발생하게 된다. 용접 팁(570)의 내측면 마모는 용접 팁(570)이 전극 스트립(511)을 안정적으로 밀착 지지하지 못하게 되는것이고, 이는 곳 용접 품질에 영향을 주게 된다.

따라서, 용접 팁(570) 내부를 통과하는 전극 스트립(511)이 곧은 상태를 유지할 수 있도록 용접 팁(570)의 전단(前段)에서 전극 스트립(511)을 권취되었던 방향의 반대 방향으로 휘어줄 필요가 있다.

따라서, 전극 스트립(511)이 스트립 릴(510)로부터 인출될수록, 용접 팁(570)의 전극 스트립(511)이 통과하는 가상의 선을 기준으로 가압 롤러(530)와 전극 스트립(511)이 접촉하는 접촉점이 공급 롤러(520) 방향으로 이동될 수 있어야 한다. 이 경우 선행적으로 스트립 릴(510)이 공급 롤러(520) 방향으로 치우쳐 있는 것을 전제로 한다.

이를 위하여 우선 가압 힌지(531)가 용접부 하우징(522)에 결합된다. 그리고, 가압 로드(532)는 일단이 가압 힌지(531)에 회동 가능하게 결합되고, 가압 스프링(533)의 양단이 가압 힌지(531)와 가압 롤러(530)의 회전축(530a)에 각각 결합된다. 이때, 가압 로드(532)는 가압 힌지(531)에 회동 가능하게 장착된 상태이므로 가압 스프링(533)에 의해 가압 롤러(530)가 당겨지면 가압 로드(532)의 타단이 전극 스트립(511)으로부터 먼 방향으로 회동되어 가압 롤러(530)가 공급 롤러(520) 방향으로 가압되는 힘이 약하지게 된다. 따라서, 가압 롤러(530)의 일단을 지지하고 가압 롤러(530)의 일단을 공급 롤러(520) 방향으로 가압할 수 있도록 가압 롤러(530)의 일단측에 가압 캠(534)이 구비된다.

가압 캠(534)은 캠 모터(535)의 회전축에 편심되게 결합되어서 캠 모터(535)가 회전함에 따라 가압 로드(532)의 일단을 전극 스트립(511) 방향으로 가압한다. 따라서, 가압 캠(534)이 회전되어서 회전축과 먼 곳의 외주연이 가압 로드(532)에 접촉될수록 가압 로드(532)가 전극 스트립(511) 방향으로 밀려나게 되고, 결과적으로 가압 롤러(530)와 전극 스트립(511)의 접촉점이 점차 공급 롤러(520) 방향으로 이동하게 된다. 바람직하게는 가압 롤러(530)가 공급 롤러(520)를 파고 드는 것이 아닌, 공급 롤러(520)의 외주연을 따라 호를 그리며 이동하게 되는 것이다. 그리고 이와 함께 가압 롤러(530)의 회전축(530a)은 장홀(532a)을 따라 슬라이딩되어 가압 힌지(531)로부터 멀어지게 되고, 가압 스프링(533)이 가압 롤러(530)의 회전축(530a)을 당기는 힘 역시 강해지게 된다. 따라서, 스트립 릴(510)의 중심부측에 권취되었던 전극 스트립(511)일수록 가압 롤러(530)가 더 강한 힘으로 더 큰 각도로 권취 방향의 역방향으로 휘어지도록 하게 하는 것이다. 이때, 캠 모터(535)의 회전량은 제어부의 제어에 의해 결정되며, 제어부는 스트립 릴 회전량 측정 수단(512)의 측정값을 토대로 캠 모터(535)의 회전량을 계산한다. 한편, 이를 위하여 용접부 하우징(522)으로부터 캠 프레임(536)이 연장되고, 캠 프레임(536)에 캠 모터(535)가 장착된다.

이때, 단순히 공급 롤러(520)와 가압 롤러(530)만으로는 원하는 만큼 전극 스트립(511)을 휘도록 하지 못할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 전극 스트립(511)을 기준으로 가압 롤러(530)의 대향된 방향에서 공급 롤러(520)와 이격된 위치에 아이들 롤러(540)가 구비된다. 아이들 롤러(540)는 자유 회전 상태에서 전극 스트립(511)이 공급되는 것에 의하여 회전될 뿐이며 별도의 구동 수단과 연결되지는 아니한다.

아이들 롤러(540)는 가압 롤러(530)가 공급 롤러(520)의 외주연을 타고 이동할 때 전극 스트립(511)이 역방향으로 휘어지는 것을 보조하는 역할을 하므로, 도 5 및 도 6 과 같이, 그 회전축이 공급 롤러(520)의 회전축 및 가압 롤러(530)의 회전축(530a)과 가상의 예각 삼각형을 형성하도록 구성된다. 도면상에는 연직 방향을 기준으로 공급 롤러(520)의 회전축의 높이보다 가압 롤러(530)의 회전축(530a)의 높이가 더 높고, 아이들 롤러(540)의 회전축이 가장 높은 형상을 도시하였으나, 공급 롤러(520)의 회전축의 높이가 가장 높은 경우에도 동일하게 적용되며, 이 경우에는 아이들 롤러(540)의 회전축의 높이가 가장 낮게 형성되고, 아울러 가압 힌지(531)가 가압 롤러(530)의 회전축(530a)의 높이보다 높은 곳에 위치되는 것이 바람직하다.

따라서, 스트립 릴(510)로부터 전극 스트립(511)이 점차 인출되면 제어부는 캠 모터(535)를 구동시켜 가압 캠(534)이 회전되도록 하고, 이에 따라 가압 로드(532)가 전극 스트립(511) 방향으로 가압된다. 그러면 가압 롤러(530)가 공급 롤러(520)의 외주연을 따라 이동되어서 가압 롤러(530)와 아이들 롤러(540)의 사이 골로 파고드는 형상이 되며, 이에 따라 전극 스트립(511)이 역방향으로 휘어지게 되는 것이다.

한편, 스트립 휠로부터 인출된 전극 스트립(511)이 아이들 롤러(540) 또는 공급 롤러(520) 방향으로 곧게 공급될 수 있도록 아이들 롤러(540) 또는 공급 롤러(520)의 상부 방향에 스트립 가이드 수단(560)과 진입 롤러(550)가 구비된다.

우선 스트립 가이드 수단(560)은 스트립 릴(510)로부터 인출된 전극 스트립(511)이 처음으로 진입하는 구성으로서, 용접 모듈의 최상단에 위치된다. 이를 위하여 가이드 프레임(563)이 용접부 하우징(522)의 상방으로 연장되며, 가이드 프레임(563)에 상부 스트립 가이드(561)와 하부 스트립 가이드(562)가 회동 가능하게 장착된다.

상부 스트립 가이드(561)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 외주연에 홈이 형성되며 상호 이격된 한 쌍으로 구성되어 가이드 프레임(563)에 회동 가능하게 장착된다. 이러한 상부 스트립 가이드(561)의 사이에 전극 스트립(511)이 안내되며, 전극 스트립(511)의 양 측면이 상부 스트립 가이드(561)의 외주연에 형성된 홈에 끼워져 안내된다.

하부 스트립 가이드(562)는 상부 스트립 가이드(561)의 하방에 구비되며, 외주연에 홈이 형성되며 상호 이격된 한 쌍으로 구성되어 가이드 프레임(563)에 회동 가능하게 장착된다. 이러한 하부 스트립 가이드(562)의 사이에 전극 스트립(511)이 안내되며, 전극 스트립(511)의 양 측면이 하부 스트립 가이드(562)의 외주연에 형성된 홈에 끼워져 안내된다.

이러한 상부 스트립 가이드(561) 및 하부 스트립 가이드(562)는 전극 스트립(511)과의 마찰에 의한 마모를 최소화할 수 있도록 회동 가능한 구성인 것이 바람직하나, 전극 스트립(511)을 연직 하방으로 안내할수만 있으면 되므로 회동 불가능한 구성이어도 크게 무리는 없다.

하부 스트립 가이드(562)의 하방에는 진입 롤러(550)가 구비된다. 진입 롤러(550)는 하나의 쌍으로 이루어지며 두 롤러의 사이로 전극 스트립(511)이 안내된다. 이러한 진입 롤러(550)는 상부 스트립 가이드(561) 또는 하부스트립 가이드와 90도 각도를 형성하고 있다. 한편, 진입 롤러(550)는 용접부 하우징(522)에 장착되거나 또는 용접부 하우징(522)으로부터 연장된 별도의 장착 위치에 장착될 수 있다.

한편, 도 5 를 참조하면, 용접 팁(570)의 전극 스트립(511)이 지나는 라인과, 공급 롤러(520)의 전극 스트립(511) 방향 최 외곽 지점 및 아이들 롤러(540)의 전극 스트립(511) 방향 최 외곽 지점은 동일한 것이 바람직하다. 그리고, 추가로 진입 롤러(550)의 전극 스트립(511) 방향 최 외곽 지점과 상부 스트립 가이드(561)의 홈, 하부 스트립 가이드(562)의 홈 역시도 동일한 것이 바람직하다.

제어부는, 이송부(400), 용접부(500) 및 모재 장착부(200)의 구동 여부 및 구동량을 결정하여 이들을 제어하는 역할을 한다. 제어부의 동작은 롤러 모재(10)에 용접이 수행되는 사용 상태를 예로 들어 설명한다.

모재 장착부(200)에 롤러 모재(10)가 장착되면 제어부는 현재 장착된 롤러 모재(10)의 외경을 특정한다. 이는 별도의 입력 수단을 통해 롤러 모재(10)의 스팩을 입력받거나 또는 외경 측정 수단을 통해 측정된 측정값이 활용될 수 있다. 그러나, 승강부(402)를 수동으로 조정하거나 또는 승강부(402)의 승강 모터에 가해지는 저항력을 이용하여 승강부(402)의 하강 높이를 결정하는 경우에는 그러하지 아니할 수 있다.

다음으로 제어부는 이송부(400)를 구동시켜 용접부(500)가 롤러 모재(10)의 일측 단부로 이동되도록 한다. 그리고 승강부(402)를 구동시켜 용접부(500)의 전극 스트립(511) 끝단이 롤러 모재(10)의 외주연과 접촉되도록 한다. 이때 용접부(500)의 용접 팁(570)에 전원이 인가되면 롤러 모재(10)의 외주연에 용접이 수행되는데, 제어부는 용접 팁(570)에 전원을 인가하는 동시에 이송부(400)를 구동시켜 용접부(500)가 롤러 모재(10)의 축방향으로 용접을 수행할 수 있도록 한다. 이때, 용접의 수행은 전극 스트립(511) 단독으로 이루어지지 않고, 별도의 플럭스 공급 수단을 통하여 용접이 수행될 롤러 모재(10)의 외주연에 플럭스가 도포되고, 플럭스 회수 수단을 통하여 용접이 수행된 후 남은 잔여 플럭스가 회수되는 것이 바람직하나 일반적인 구성이므로 도면상에 플럭스가 도포된 상태만 도시하고 플럭스 공급 수단 및 플럭스 회수 수단은 도시를 생략하였다.

이후 롤러 모재(10)의 일 외주연에 대하여 축방향으로 용접이 완료되면, 제어부는 이송부(400)를 구동하여 용접부(500)가 다시 초기 위치로 회귀하도록 하고, 용접부(500)의 회귀 과정에 장착부 모터(230)를 구동시켜 롤러 모재(10)가 설정 각도 회전될 수 있도록 한다.

용접부(500)의 회귀와 롤러 모재(10)의 회전이 완료되면 제어부는 다시 용접부(500)의 용접 팁(570)에 전원을 공급하면서 이송부(400)를 구동시켜 롤러 모재(10)의 다른 일 외주연에 대하여 축방향으로 용접이 수행되도록 한다.

그리고, 제어부는 상술한 용접 과정을 반복 수행하여 롤러 모재(10)의 모든 외주연에 용접층(15)이 형성될 수 있도록 한다. 이때, 도 8 에 도시된 바와 같이, 이미 용접이 수행된 일 외주연의 바로 옆에 용접이 수행되는 경우에는 기 생성된 용접층(15)의 일측과 새로 생성되는 용접층(15)의 일측이 겹치는 형태로 용접이 수행될 수 있도록 한다. 이러한 용접 방법은 용접층(15)끼리 서로 중첩되어 다른 면들보다 볼록 튀어나오게 되는 계승 비드가 생성되지만 용접이 수행되지 않은 빈 공간을 방지할 수 있으므로 필요악인 구성이 된다. 이러한 용접층(15)의 중첩 구간은 향후 용접이 완료된 후 별도의 가공 공정을 통해 소거하게 된다.

한편, 본 발명은 용접을 롤러 모재(10)의 축방향으로 수행한 후 롤러 모재(10)를 설정 각도 회전시키는 방식으로서, 용접의 수행 동안에는 롤러 모재(10)가 회전되지 않고, 롤러 모재(10)가 회전되는 동안에는 용접이 수행되지 않도록 제어부가 동작된다. 롤러 모재(10)의 회전량은 장착부 회전량 측정 수단을 통해 측정되고, 제어부는 이를 통해 롤러 모재(10)를 정확한 각도로 회전시킬 수 있게 된다. 이때, 롤러 모재(10)의 회전 각도는 최초의 축방향 용접이 수행된 후 180도->90도->180도로 하나의 사이클에서 4 방향으로 번갈아가며 용접이 수행되도록 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니하고 하나의 사이클에서 상호 등각 순차 방식으로 용접이 수행되도록 구성될수도 있다. 하나의 용접 사이클이 완료되면 제어부는 롤러 모재(10)의 외경 대비 전극 스트립(511)의 폭을 이용하여 다음 사이클을 위한 롤러 모재(10)의 회전 각도를 계산하고 장착부 모터(230)를 구동시킨다. 예를 들어, 하나의 사이클에 4 방향으로 번갈아가며 용접이 수행되는 제어의 경우, 최초 용접의 수행 이후 180도->90도->180도로 롤러 모재(10)가 회전되고, 이후 다시 90도만큼 회전시키면 최초 용접이 수행된 위치로 롤러 모재(10)가 복귀하게 되는데, 이때 전극 스트립(511)의 폭이 롤러 모재(10)의 외주연 중 2도에 해당되는 길이를 갖는 경우, 롤러 모재(10)를 90도가 아닌 88.2도 만큼 회전시키게 되는 것이다. 이후 다시 시작되는 용접 사이클에서는 새로 세팅된 롤러 모재(10)의 현재 각도를 0도로 설정하고 4방향으로 180도->90도->180도로 롤러 모재(10)가 회전되도록 한다. 이는 롤러 모재(10)를 상호 등각으로 균분하여 순차적으로 용접을 수행하는 제어의 경우에도 하나의 용접 사이클이 완료된 후 다음 용접 사이클로 넘어가는 때의 롤러 모재(10)의 회전각도만 가변하는 동일한 방식으로 수행된다.

한편, 용접이 수행될수록 스트립 릴(510)로부터 전극 스트립(511)이 점점 더 인출되게 되고, 이에 따라 전극 스트립(511)의 스프링 백 현상도 강하게 작용하므로, 제어부는 스트립 릴(510)의 회전량에 맞추어 캠 모터(535)를 구동시킨다.

이를 위하여 제어부는 스트립 릴 회전량 측정 수단(512)으로부터 측정값을 입력받으며, 스트립 릴 회전량 측정 수단(512)의 측정값에 비례하여 캠 모터(535)를 구동시키게 된다. 도 5 는 가압 캠(534)의 회전축과 가장 가까운 외주연이 가압 로드(532)에 접했을 때의 도면이고, 도 6 은 가압 캠(534)의 회전축과 가장 먼 외주연이 가압 로드(532)에 접했을 때의 도면이다. 도 6 은 스트립 릴(510)로부터 전극 스트립(511)이 거의 모두 인출되었음을 의미하며, 가압 롤러(530)가 공급 롤러(520)와 아이들 롤러(540) 사이의 골로 진입함과 동시에 가압 스프링(533)이 신장되어 가압 롤러(530)의 회전축(530a)을 더욱 강하게 당기고 있으므로, 전극 스트립(511)의 스프링 백 현상이 강하게 발생되어도 가압 롤러(530)의 들뜸 없이 전극 스트립(511)을 공급 롤러(520)에 밀착시킬 수 있게 된다.

상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 롤러 모재(10)에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재(10)를 다시 현장으로 복귀시켰을 때 용접 라인에 의한 대상물의 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재(10)에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 띠 형상의 전극 스트립(511)을 이용한 용접이 가능하여 계승 비드를 최소화할 수 있는 효과가 있다. 이로 인하여 용접층(15) 상호간 경계가 원주 방향 용접에 비해 비교적 멀리 떨어지게 되고, 주편에 가하는 변형 요소도 적어지게 되며, 또한, 주편에 가하는 변형 요소가 주편의 이송 방향에 대하여 수직한 방향이 되어 주편의 품질이 하락을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재(10)에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재(10)의 축방향에 대하여 입열이 가해지는 시간이 원주 방향 용접에 비해 짧아 모재의 변형이 최소화되는 효과가 있다. 예를 들어, 롤러 모재(10)의 원주 길이가 1미터이고, 용접이 분당 1미터 수행되며, 사방 1미터 이내에서 전도되는 열이 롤러 모재(10)의 변형에 영향을 준다고 가정했을 때, 본 발명에 의하면 특정 지점에서 1미터 전으로부터 1미터 후까지 용접이 수행되는 2분간만 전도되는 열에 의한 영향을 받게 되는데, 종래의 원주 방향 용접의 경우에는 특정 지점에서 1미터 전으로부터 용접이 원주 방향으로 이루어지면서 점차 용접층을 나선 형태로 쌓아 특정 지점에 도달될 때까지 용접되는 총 길이가 수십 미터에 이를 수 있으며, 특정 지점에서의 롤러 모재(10)가 전도되는 열에 의해 영향을 받는 시간은 수십 분에서 수 시간 이상이 되게 되는 것이다.

또한, 본 발명은, 롤러 모재(10)에 축방향으로 육성 용접이 수행되므로, 롤러 모재(10)의 축방향 어느 한 지점을 기준으로 열이 가해진 후 다시 가해질 때까지의 시간 간격이 원주 방향 용접에 비해 길어 층간 온도 조절이 용이하여 용접 품질이 향상되고, 용접 작업의 중단 없이 용접을 수행할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에 의하면, 롤러 모재(10)의 축방향으로 용접층(15)을 한 차례 쌓은 후 다른 각도에서 롤러 모재(10)의 축방향으로 다시 용접층(15)을 쌓는 식으로 용접이 수행되므로, 용접의 수행시 특정 지점이 가열된 이후 다음 용접의 수행시까지 충분한 냉각이 가능하여 마르텐사이트의 형성에 유리한 조건이 된다. 그러나, 종래의 원주 방향 용접의 경우에는, 롤러 모재(10)의 원주 방향으로 용접층을 나선 형태로 순차적으로 쌓아가므로, 롤러 모재(10)의 특정 지점이 계속적으로 가열되어서 직경이 작은 롤러 모재(10)의 경우에는 새빨갛게 달궈진 롤러 모재(10)에 용접이 수행되어 용접층이 마르텐사이트가 아닌 페라이트 형태로 형성되는 문제가 있고, 이에 따라 용접 작업을 수시로 중단해가면서 롤러 모재(10)가 냉각될 때까지 기다려야 하는 문제가 있었다. 또한, 용접의 재개 시점과 용접의 일시 중지 시점에서의 용접이 수행되는 롤러 모재(10)의 표면 온도가 서로 다르기 때문에 용접층의 품질이 일정하지 않은 문제가 있었다.

또한, 본 발명은, 가압 로드(532)의 장홀(532a)에 안내되는 가압 롤러(530)와, 가압 로드(532)를 공급 롤러(520) 방향으로 가압하는 가압 캠(534)이 구비되어서, 스프링 백 현상의 방지를 위한 역(逆)변형을 전극 스트립(511)의 권취 위치에 대응하여 제공할 수 있는 효과가 있다.

10 : 롤러 모재 11 : 롤러 샤프트
15 : 용접층
100 : 베이스 프레임
200 : 모재 장착부 210 : 척
220 : 심압대 221 : 심압대 지지 수단
222 : 조정 핸들 230 : 장착부 모터
300 : 이송 프레임 301 : 세로 기둥
310 : 랙 기어 320 : 이송 레일
400 : 이송부 401 : 이송 블록
402 : 승강부 403 : 수직 릴 고정 프레임
404 : 수평 릴 고정 프레임 405 : 스트립 릴 회전축
410 : 이송 모터 411 : 피니언 기어
420 : 이송 가이드 430 : 정보 표시부
500 : 용접부 510 : 스트립 릴
511 : 전극 스트립 512 : 스트립 릴 회전량 측정 수단
520 : 공급 롤러 521 : 공급 모터
522 : 용접부 하우징 530 : 가압 롤러
530a : 가압 롤러의 회전축 531 : 가압 힌지
532 : 가압 로드 532a : 장홀
533 : 가압 스프링 534 : 가압 캠
535 : 캠 모터 536 : 캠 프레임
540 : 아이들 롤러 550 : 진입 롤러
560 : 스트립 가이드 수단 561 : 상부 스트립 가이드
562 : 하부 스트립 가이드 563 : 가이드 프레임
570 : 용접 팁

Claims (10)

1. 베이스 프레임;
   상기 베이스 프레임의 상부에 구비되어 롤러 모재가 회동 가능하게 고정되는 모재 장착부;
   상기 베이스 프레임에 지지되며, 상기 모재 장착부의 상부 방향에 상기 롤러 모재의 축방향과 평행하게 구비되는 이송 프레임;
   상기 이송 프레임에 장착되어 상기 이송 프레임의 길이 방향으로 상기 이송 프레임을 따라 왕복되는 이송부;
   상기 이송부에 장착되어 상기 롤러 모재에 용접을 수행하는 용접부;
   상기 이송부, 상기 용접부 및 상기 모재 장착부의 구동을 제어하는 제어부;
   를 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 이송부를 구동시키면서 동시에 상기 용접부를 구동시켜 상기 롤러 모재의 일 외주연에 상기 롤러 모재의 축방향으로 용접이 수행되도록 하고, 상기 모재 장착부를 구동시켜 상기 모재가 설정 각도 회전되도록 한 후 상기 이송부 및 상기 용접부를 다시 구동시켜 상기 롤러 모재의 다른 외주연에 상기 롤러 모재의 축방향으로 용접이 수행되도록 하며,
   상기 용접부는,
   전극 스트립이 권취되는 스트립 릴;
   상기 스트립 릴로부터 인출되는 상기 전극 스트립을 공급받아 상기 롤러 모재에 용접시키는 용접 모듈;을 포함하되,
   상기 용접 모듈은,
   공급 모터;
   상기 공급 모터로부터 구동력을 제공받아 회전되는 공급 롤러;
   상기 전극 스트립을 기준으로 상기 공급 롤러의 대향면에서 상기 공급 롤러 방향으로 가압되는 가압 롤러;
   상기 공급 롤러의 하부에 구비되어 상기 전극 스트립이 통과되며, 외부 전원과 연결되어 상기 전극 스트립에 전원을 전달하여 상기 전극 스트립이 상기 롤러 모재에 접촉될 때 용접이 수행되도록 구성되는 용접 팁;
   상기 전극 스트립을 기준으로 상기 가압 롤러와 대향되게 구비되되, 상기 공급 롤러와 이격되고, 회전축이 상기 공급 롤러의 회전축 및 상기 가압 롤러의 회전축과 가상의 예각 삼각형을 형성하는 아이들 롤러;
   가압 힌지;
   일단이 상기 가압 힌지에 회동 가능하게 결합되고, 상기 가압 롤러가 내측에 위치되도록 상호 이격된 쌍으로 구비되되, 상기 가압 롤러의 회전축이 슬라이딩 가능하게 안내되는 장홀이 형성된 가압 로드;
   상기 가압 힌지와 상기 가압 롤러의 회전축에 양단이 장착되어 상기 가압 롤러가 상기 공급 롤러에 밀착되도록 당기는 가압 스프링;
   캠 모터;
   상기 캠 모터의 회전축에 편심되게 결합되어서 상기 캠 모터가 회전함에 따라 상기 가압 로드의 일단을 상기 전극 스트립 방향으로 가압하는 가압 캠;
   을 포함하는 스트립 축방향 육성 용접 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모재 장착부는, 상기 롤러 모재의 일단이 지지되는 척과, 상기 척과 이격되도록 구비되어 상기 롤러 모재의 타단이 지지되는 심압대와, 상기 척의 회전축에 연결되어 상기 척을 회전시키는 장착부 모터를 포함하는 스트립 축방향 육성 용접 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 모재 장착부는, 상기 장착부 모터의 회전량을 측정하는 장착부 회전량 측정 수단을 포함하는 스트립 축방향 육성 용접 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 모재 장착부는, 상기 척과 상기 심압대 사이에 구비되어 상기 롤러 모재의 외경을 측정하는 외경 측정 수단을 포함하는 스트립 축방향 육성 용접 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 이송부와 상기 용접부 사이에 구비되어 상기 용접부를 승강시키는 승강부;를 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 외경 측정 수단의 측정값을 입력받아 상기 승강부의 승강 높이를 결정하는 스트립 축방향 육성 용접 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접부는, 상기 스트립 릴의 일측에 구비되며, 상기 스트립 릴의 회전량을 측정하는 스트립 릴 회전량 측정 수단;을 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 스트립 릴 회전량 측정 수단의 측정값을 입력받아 상기 캠 모터를 구동시키는 스트립 축방향 육성 용접 장치.
    

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