KR102357199B1 - 반응기의 하프코일 용접장치 - Google Patents

반응기의 하프코일 용접장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응기의 하프코일 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응기의 몸체를 회전안착부에 안착시킨 상태에서 일정한 속도로 회전시키고, 이 상태에서 용접부의 자동용접기에 의한 자동용접을 실시함으로써 백비드의 형성량을 높여 하프코일의 결합강도를 높이고, 하프코일을 따라 흐르는 유체의 기밀성을 높이며, 자동용접에 의한 일정한 용접품질을 확보함과 동시에 생산성을 높이며, 생산비용을 낮출 수 있는 반응기의 하프코일 용접장치이다.

Description

반응기의 하프코일 용접장치{Half coil welding equipment of reactor}
본 발명은 반응기의 하프코일 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응기의 몸체를 회전안착부에 안착시킨 상태에서 일정한 속도로 회전시키고, 이 상태에서 용접부의 자동용접기에 의한 자동용접을 실시함으로써 백비드의 형성량을 높여 하프코일의 결합강도를 높이고, 하프코일을 따라 흐르는 유체의 기밀성을 높이며, 자동용접에 의한 일정한 용접품질을 확보함과 동시에 생산성을 높이며, 생산비용을 낮출 수 있는 반응기의 하프코일 용접장치이다.
일반적으로 반응기(reactor)는 화학반응을 진행시키기 위해 사용하는 탱크 모양의 용기를 말하며, 반응기의 구조에 따라 반응기의 외부에 자켓이 형성되어 있는 자켓 반응기, 반응기에 플랜지를 형성하여 원료파이프 등과의 접합성을 높인 플랜지 반응기, 내부에 유체가 흐를 수 있는 코일을 설치한 인코일 반응기, 외부에 하프코일을 용접하여 설치한 하프코일 반응기 등이 있다.
종래 하프코일 반응기의 구성은 도 1에 나타나 있듯이, 반응기 몸체의 원주면을 따라 다수의 하프코일이 설치되어 있고, 이러한 하프코일은 반응기 몸체에 용접에 의해 고정 설치되게 된다.
종래 하프코일을 반응기 몸체에 고정하는 방법은 도 3과 같이 사람이 직접 하프코일마다 용접하는 방법을 사용하고 있는데, 이로써 비드의 생성량이 일정하지 않아 용접품질이 떨어지고, 특히 용접이 되지 않은 부분이 있을 경우 하프코일을 따라 흐르는 유체가 새는 등 많은 문제를 발생시키게 되며, 생산시간의 소모가 많아 제작비용이 급격히 상승된다.
또한, 반응기 몸체의 경우 평판형 철판을 원 모양으로 감아서 만들며, 하프코일은 도 2에 나타나 있듯이, 파이프 소재를 이용해 절곡하고, 절곡된 파이프의 절반 정도를 커터나 그라인더 등에 의해 절단하는 파팅단계를 통해 제작하게 되는데, 이로써 정확한 치수의 제품을 생산하기 어렵고 이로써 반응기 몸체와 하프코일의 치수 차이로 인해 갭이 생겨 사람에 의한 용접작업을 더욱 어렵게 만드는 요인이 되고 있다.
자동용접기와 관련된 종래기술로서는 본 출원인이 선출원한 특허 제10-1900299호에 제안되어 있는 보일러튜브의 인코넬 오버레이 용접장치가 있다.
상기 특허에는 보일러튜브의 용접장치에 있어서, 보일러튜브(1)가 안착되는 안착판(13)과, 상기 안착판(13)의 양측을 고정하며 지지해주는 고정블록(14)과, 상기 고정블록(14)을 지지해주는 지지프레임(15)과, 상기 안착판(13)의 일측에 설치되어 보일러튜브(1)의 길이방향을 따라 왕복 이송되는 자동용접기(WM)를 포함하여 구성되고, 상기 지지프레임(15)의 일측에는 온수공급기가 형성되어 자동용접기(WM)에 의해 용접이 이루어지는 보일러튜브(1) 내로 온수를 넣어서 용접하되, 상기 온수는 40~70℃ 사이의 온수를 넣는 것이 특징인 보일러튜브의 인코넬 오버레이 용접장치가 제안되어 있는데, 보일러튜브에 인코넬 소재를 이용한 용접에 가장 적합하며, 반응기의 용접에는 적용이 어렵다.
한편, 위빙장치와 관련된 종래기술로서는 본 출원인이 선출원한 특허 제10-1784238호에 제안되어 있는 용접기의 위빙장치가 있다.
상기 특허에는 모재의 용접을 위한 용접기의 위빙장치에 있어서, 상기 위빙장치는 모재의 일측에서 용접선을 따라 이동되는 캐리어와, 상기 캐리어의 상부에 설치되는 x축 이동 블록(10)과, 상기 x축 이동블록(10)의 상부에 설치되는 y축 이동블록(20)과, 상기 y축 이동블록(20)에 고정되는 고정프레임(30)과, 상기 고정프레임(30)의 일측에 고정되어 용접선의 좌우로 위빙되는 용접토치(1)를 포함하여 구성되며, 상기 x축 이동블록(10)과 y축 이동블록(20)은 용접토치(1)의 위빙을 위한 구동장치가 각각 별도로 설치되어 있으며, 상기 용접토치(1)는 x축 이동블록(10)에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어, x축 구동모터(11)에 의한 위빙과 동시에 y축 구동모터(21)에 의한 위빙이 동시에 이루어지면 일정한 곡률의 원호(아크) 형상으로 위빙이 이루어지는 것이 특징인 용접기의 위빙장치가 제안되어 있는데, x축 이동블록(10)에 의한 x축 방향의 이동과, y축 이동블록에 의한 y축 방향의 이동이 서로 동기화되어 원호 형상의 위빙이 이루어져서 원호 모양의 비드를 형성할 수 있으나, 백비드의 형성량이 일반적인 용접보다 많아야 하는 반응기의 하프코일 용접에는 적용이 어렵다.
대한민국 등록특허공보 제10-1900299호(2018. 9. 19. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1784238호(2017. 11. 6. 공고)
따라서, 본 발명은 반응기의 몸체를 회전안착부에 안착시킨 상태에서 일정한 속도로 회전시키고, 이 상태에서 용접부의 자동용접기에 의한 자동용접을 실시함으로써 백비드의 형성량을 높여 하프코일의 결합강도를 높이고, 하프코일을 따라 흐르는 유체의 기밀성을 높이며, 자동용접에 의한 일정한 용접품질을 확보함과 동시에 생산성을 높이며, 생산비용을 낮출 수 있는 반응기의 하프코일 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 베이스프레임 상부에는 베이스프레임에 고정된 고정새들과, 상기 고정새들과의 거리를 가변시킬 수 있는 이동새들을 구비하여 반응기의 높이에 관계없이 생산할 수 있어서 범용성을 높이고, 상기 고정새들과 이동새들에는 모터에 의해 회전되는 구동롤러와, 상기 구동롤러에 의해 회전되는 반응기에 의해 회전되는 피구동롤러를 설치하되, 상기 피구동롤러는 롤러이송레일을 따라 이동될 수 있어서 반응기의 폭에 관계없이 생산할 수 있어서 범용성을 높인 반응기의 하프코일 용접장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 상기 용접부에는 AVC 장치를 설치하여 아크의 크기를 일정하게 유지시켜 용접품질이 일정하도록 함과 동시에, AVC 장치에 의한 위빙방향을 하프코일의 반경방향으로 함으로써 백비드의 생성량을 높여 용접품질을 향상시킬 수 있는 반응기의 하프코일 용접장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 반응기의 하프코일 용접장치는 반응기에 하프코일을 용접하기 위한 용접장치에 있어서, 반응기 몸체가 안착된 상태에서 일정한 속도로 회전시키는 회전안착부와, 상기 반응기 몸체에 하프코일을 용접하기 위한 용접부와, 상기 용접부의 위치를 가로방향으로 이동시키기 위한 가로이송부와, 상기 용접부의 위치를 세로방향으로 이동시키기 위한 세로이송부;로 구성된 것이 특징이다.
본 발명에 의한 반응기의 하프코일 용접장치는 반응기의 몸체를 회전안착부에 안착시킨 상태에서 일정한 속도로 회전시키고, 이 상태에서 용접부의 자동용접기에 의한 자동용접을 실시함으로써 백비드의 형성량을 높여 하프코일의 결합강도를 높이고, 하프코일을 따라 흐르는 유체의 기밀성을 높이며, 자동용접에 의한 일정한 용접품질을 확보함과 동시에 생산성을 높이며, 생산비용을 낮출 수 있는 현저한 효과가 있으며, 베이스프레임 상부에는 베이스프레임에 고정된 고정새들과, 상기 고정새들과의 거리를 가변시킬 수 있는 이동새들을 구비하여 반응기의 높이에 관계없이 생산할 수 있어서 범용성을 높이고, 상기 고정새들과 이동새들에는 모터에 의해 회전되는 구동롤러와, 상기 구동롤러에 의해 회전되는 반응기에 의해 회전되는 피구동롤러를 설치하되, 상기 피구동롤러는 롤러이송레일을 따라 이동될 수 있어서 반응기의 폭에 관계없이 생산할 수 있어서 범용성을 높인 현저한 효과와 함께, 상기 용접부에는 AVC 장치를 설치하여 아크의 크기를 일정하게 유지시켜 용접품질이 일정하도록 함과 동시에, AVC 장치에 의한 위빙방향을 하프코일의 반경방향으로 함으로써 백비드의 생성량을 높여 용접품질을 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 하프코일 반응기의 개략구성도
도 2는 하프코일 반응기의 제작공정 개략도
도 3은 종래 하프코일의 용접사진
도 4는 반응기 몸체와 하프코일의 일부분 확대단면도
도 5는 본 발명에 의한 용접장치의 전체구성도
도 6은 본 발명에 의한 용접장치의 회전안착부 구성도
도 7은 본 발명에 의한 가로이송부, 세로이송부 및 용접부의 구성도
도 8은 도 7을 타관점에서 본 구성도
도 9 내지 도 11은 본 발명에 의한 용접부의 구성도
도 12는 노즐의 일반적인 위빙 작동도
도 13은 본 발명에 의한 노즐의 위빙 작동도
도 14는 가용접단계 후의 단면확대도
도 15는 본 발명에 의한 GMAW 용접단계 후의 단면확대도
본 발명은 반응기의 하프코일 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응기의 몸체를 회전안착부에 안착시킨 상태에서 일정한 속도로 회전시키고, 이 상태에서 용접부의 자동용접기에 의한 자동용접을 실시함으로써 백비드의 형성량을 높여 하프코일의 결합강도를 높이고, 하프코일을 따라 흐르는 유체의 기밀성을 높이며, 자동용접에 의한 일정한 용접품질을 확보함과 동시에 생산성을 높이며, 생산비용을 낮출 수 있는 반응기의 하프코일 용접장치이다.
먼저, 도 4를 참조하면, (a) 정상상태의 경우 반응기 몸체와 하프코일의 갭이 없는 상태로 용접이 가장 잘 될 수 있는 상태이고, (b) 루프페이스 상태의 경우 하프코일의 끝 부분 면적이 넓어서 용접을 한 다음 백비드의 형성이 어려운 상태이며, (c) 버어 상태의 경우 역시 버어로 인해 백비드의 형성이 어려운 상태이다.
따라서, 도 4의 (a) 정상상태로 하프코일이 가공되어야만 가장 바람직한 용접품질을 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 용접장치의 전체구성도이고, 도 6은 본 발명에 의한 용접장치의 회전안착부 구성도이며, 도 7은 본 발명에 의한 가로이송부, 세로이송부 및 용접부의 구성도이고, 도 8은 도 7을 타관점에서 본 구성도이며, 도 9 내지 도 11은 본 발명에 의한 용접부의 구성도로써, 본 발명에 의한 반응기의 하프코일 용접장치는 반응기 몸체(1)에 하프코일(2)을 용접하기 위한 용접장치에 있어서, 반응기 몸체(1)가 안착된 상태에서 일정한 속도로 회전시키는 회전안착부(10)와, 상기 반응기 몸체(1)에 하프코일(2)을 용접하기 위한 용접부(20)와, 상기 용접부(20)의 위치를 가로방향으로 이동시키기 위한 가로이송부(30)와, 상기 용접부(20)의 위치를 세로방향으로 이동시키기 위한 세로이송부(40);로 구성된 것이 특징이다.
먼저, 회전안착부(10)는 용접을 행할 피용접물인 반응기 몸체(1)가 안착되어 일정한 속도로 반응기 몸체(1)를 회전시키는 장치로써, 반응기 몸체(1)의 외부 원주면에 하프코일(2)이 가용접되어 있는 상태에서 안착된다.
상기 회전안착부(10)의 일측에는 용접부(20)가 설치되어 반응기 몸체에 하프코일을 용접하게 되고, 상기 용접부(20)는 가로이송부(30)에 의해 가로방향 즉, 반응기 몸체(1)의 축방향으로 용접부(20)를 이송시키고, 세로이송부(40)에 의해 세로방향 즉, 반응기 몸체(1)의 반경방향으로 용접부(20)를 이송시키게 된다.
따라서, 상기 용접부(20)는 가로이송부(30)와 세로이송부(40)에 의해 반응기 몸체(1)의 축방향(높이 방향)과 반응기 몸체(1)의 반경방향(폭 방향)으로 동시에 이동될 수 있어서 반응기 몸체의 크기나 형상에 관계없이 용접을 수행할 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 상기 회전안착부(10)는 레일(12)이 설치되어 있는 베이스프레임(11)과, 상기 베이스프레임(11)에 고정 결합되어 있는 고정새들(13)과, 상기 베이스프레임(11) 상부에 설치되어 레일(12)을 따라 이동되는 이동새들(14)과, 상기 고정새들(13)과 이동새들(14)에 각각 설치되는 롤러와, 상기 롤러를 회전시키기 위한 구동모터(16)로 구성되고, 상기 이동새들(14)은 새들이송모터(19)에 의해 레일(12)을 따라 이동되며, 상기 롤러는 구동모터(16)에 의해 회전되는 구동롤러(15a)와, 상기 구동롤러(15a)의 회전에 의해 반응기 몸체(1)가 회전하면 반응기 몸체(1)에 의해 회전되는 피구동롤러(15b)로 구성된다.
먼저, 베이스프레임(11)은 지면에 고정 설치되는 구성으로써 베이스프레임(11)의 상부에는 레일(12)이 설치되며, 상기 고정새들(13)은 베이스프레임(11)에 고정 설치되어 그 위치가 이동되지 않는 구성이며, 상기 고정새들(13)과 일정거리 떨어져 이동새들(14)이 설치되며, 상기 이동새들(14)은 레일(12)을 따라 이동될 수 있어서 고정새들(13)과 이동새들(14)은 그 거리가 가변될 수 있다.
따라서, 고정새들(13)과 이동새들(14)의 거리를 가변시킬 수 있어서 반응기 몸체(1)의 높이에 따라 이동새들(14)의 위치를 변화시켜 반응기 몸체(1)를 안정적으로 안착시킨 상태에서 용접을 수행하게 되며, 이로써 반응기 몸체(14)의 모델에 따른 높이 변화에 대응할 수 있고, 반응기 몸체 이외에 원통형의 타제품에도 그대로 사용할 수 있어서 범용성을 높일 수 있다.
이동새들(14)의 이동과 관련된 구성을 살펴보면, 이동새들(14)의 일측에는 새들이송모터(19)가 설치되고, 상기 새들이송모터(19)의 모터축은 기어박스(19a) 내에 수납되어 있는 베벨기어(도시하지 않음)와 연결되어 있으며, 베벨기어의 출력축은 피니언기어과 고정 설치되고, 상기 피니언기어는 랙기어(19b)와 치합되어 있다. 따라서, 새들이송모터(19)가 구동하면 기어박스(19a) 내의 베벨기어 쪽으로 동력이 전달되고, 전달된 동력은 피니언기어를 회전시킴에 따라 랙기어(19b)에 의해 이동새들(14)이 레일(12)을 따라 이동되게 된다.
또한, 상기 구동롤러(15a)는 그 위치가 새들(13, 14)에 각각 고정되어 있으며, 피구동롤러(15b)는 롤러이송모터(17)에 의해 새들(13, 14) 상부에 설치된 롤러이송레일(18)을 따라 이동을 따라 이동할 수 있다.
즉, 상기 고정새들(13)과 이동새들(14)에는 롤러가 각각 설치되어 있고, 상기 롤러는 구동모터(16)에 의해 회전되는 구동롤러(15a)와, 상기 구동롤러(15a)에 의해 반응기 몸체(1)가 회전하면 반응기 몸체(1)의 회전에 의해 같이 회전되는 피구동롤러(15b)로 구성되어 있으며, 상기 피구동롤러(15b)는 롤러이송모터(17)에 의해 새들(13, 14)에 각각 설치되어 있는 롤러이송레일(18)을 따라 이동될 수 있다.
따라서, 구동롤러(15a)와 피구동롤러(15b) 사이의 간격이 좁아지면 직경이 동일할 경우 반응기 몸체(1)의 중심이 상승하게 되고, 반대로 구동롤러(15a)와 피구동롤러(15b) 사이의 간격이 넓어지면 반응기 몸체(1)의 중심이 하강하게 되는데, 이로써 반응기 몸체(1)의 폭에 따라 구동롤러(15a)와 피구동롤러(15b) 사이의 간격을 적절히 조절해줌으로써 반응기 몸체(1)의 중심을 높이거나 낮춘 상태에서 회전시킬 수 있다.
도 7과 도 8을 참조하면, 상기 가로이송부(30)는 용접부(20)가 고정되어 있으며 이동플레이트(43)를 따라 이동되는 가로프레임(31)과, 상기 가로프레임(31)에 고정 설치된 랙기어(32)와, 상기 랙기어(32)와 치합되는 피니언기어(33)가 고정 결합되어 있는 가로이송모터(34)로 구성되고, 상기 세로이송부(40)는 컬럼(41)과, 상기 컬럼(41)에 고정 설치된 세로이송레일(42)과, 상기 세로이송레일(42)을 따라 이동되는 이동플레이트(43)와, 세로이송모터(44)에 의해 회전되는 피니언기어(45)와, 상기 컬럼(41)에 고정 설치되며 피니언기어(45)와 치합되는 랙기어(46)로 구성된다.
먼저, 상기 가로프레임(31)은 일측에 용접부(20)가 고정 설치되고 상기 용접부(20)의 위치를 반응기 몸체(1)의 축방향 즉, x축 방향으로 이동시키기 위한 구성으로써, 가로프레임(31)의 일측에는 랙기어(32)가 설치되어 있고, 상기 랙기어(32)에는 가로이송모터(34)에 의해 회전되는 피니언기어(33)가 치합되어 있어서, 가로이송모터(34)에 의해 피니언기어(33)가 회전하면 상기 피니언기어(33)에 의해 랙기어(32)와 기어로 치합된 가로프레임(31)이 반응기 몸체(1)의 축방향으로 이동되게 된다.
상기 세로이송부(40)는 용접부(20)의 위치를 반응기 몸체(1)의 반경방향 즉, y축 방향으로 이동시키기 위한 구성으로써, 세로이송부(40)에 의해 용접부(20)와 가로이송부(30) 전체가 y축 방향으로 이동되는데, 이동플레이트(43)는 가로프레임(31)을 잡고 있는 상태에서 컬럼(41)에 설치되어 있는 세로이송레일(42)을 따라 이동되며, 상기 가로프레임(31)의 일측에는 세로이송모터(44)가 설치되어 있고, 상기 세로이송모터(44)의 모터축에는 피니언기어(45)가 고정 설치되어 있으며, 상기 컬럼(41)에는 랙기어(46)가 설치되어 있어서, 세로이송모터(44)가 구동되어 피니언기어(45)를 회전시키면 상기 피니언기어(45)와 기어로 치합되어 있는 랙기어(46)에 의해 이동플레이트(43)가 컬럼(41)의 세로이송레일(42)을 따라 이동되게 된다.
따라서, 상기 가로이송부(30)와 세로이송부(40)에 의해 용접부(20)의 위치는 x축 방향과 y축 방향으로 이동될 수 있어서, 반응기 몸체(1)의 폭과 높이에 관계없이 가장 적합한 위치에 용접부(20)를 이동시켜 용접을 수행할 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 상기 용접부(20)는 아크를 발생시켜 하프코일(2)을 반응기 몸체(1)에 용접하는 용접토치(21)와, 상기 용접토치(21)의 일측에 설치되어 용접선을 감지하는 프루브센서(22)와, 상기 용접토치(21)를 일정한 방향으로 왕복 운동시키는 AVC장치(23)와, 상기 AVC장치(23)의 위치조절을 위한 수평슬라이드(24) 및 수직슬라이드(25)와, 상기 수평슬라이드(24) 및 수직슬라이드(25)의 회전각을 조절해주기 위한 회전장치(26)로 구성된다.
먼저, 용접토치(21)는 반응기 몸체(1)를 용접하기 위한 아크를 발생시키는 구성으로써, 용접토치(21) 쪽으로는 와이어피더(50)에 의해 용가재이면서 전극이 되는 와이어가 일정한 속도로 자동 공급되며, 상기 프루프센서(22)는 용접토치(21)의 일측에 설치되어 용접을 수행할 용접선을 감지하는 구성이며, AVC(Automatic Voltage Control)장치(23)는 용접전압의 변화량을 감지하여 설정된 용접전압에 가까워지도록 용접토치(21)의 위치를 이동시켜 용접토치(21)와 모재 즉, 반응기 몸체(1) 사이의 거리를 변화시키는 장치이다.
즉, 용접토치(21)와 모재 사이의 거리가 상대적으로 가까워지면 저항이 낮아져 용접전류가 상승되고 이로써 용접전압이 급격히 높아지게 되는데, 이러한 경우 아크량이 상대적으로 커져서 공급되는 와이어와 모재가 급속히 녹아 비드의 생성량이 많아질 수 있고, 반대로 용접토치(21)와 모재 사이의 거리가 상대적으로 멀어지면 저항이 높아져 용접전류가 낮아지고 이로써 용접전압이 급격히 낮아지게 되는데, 이러한 경우 아크량이 상대적으로 작아져서 공급되는 와이어와 모재가 잘 녹지 않아 비드의 생성량이 적어질 수 있으므로, 상개 AVC장치(23)는 용접토치(21)에 인가되는 전압을 측정하여 항상 일정한 전압을 유지하는 방향으로 용접토치(21)를 이동시키게 된다.
상기 수평슬라이드(24) 및 수직슬라이드(25)는 용접토치(21)의 위치를 수평 또는 수직으로 이송시켜주기 위한 슬라이드이며, 회전장치(26)는 상기 수평슬라이드(24) 및 수직슬라이드(25)의 회전각 즉, AVC장치(23)에 고정 설치되어 있는 용접토치(21)의 회전각을 조절해주기 위한 장치로써, 용접토치(21)가 용접선을 수직으로 보는 상태에서 용접이 이루어질 때 가장 이상적인 비드의 형상을 얻을 수 있다.
상기 회전장치(26)는 용접토치(21)의 회전각을 조절해주기 위한 구성으로써, 고정플레이트(27)는 그 위치가 고정되어 있고, 몸체(28)는 고정플레이트(27)에 회전가능하게 결합되어 있으며, 스크류(29)는 몸체(28)를 관통하는 상태로 나사로 치합되어 결합되어 있어서, 스크류(29)의 회전에 따라 몸체(28)가 고정플레이트(27)와 결합되어 있는 힌지를 중심으로 일정범위 내에서 회전되게 된다.
도 12는 노즐(용접토치)의 일반적인 위빙 작동도이고, 도 13은 본 발명에 의한 노즐의 위빙 작동도로써, 상기 AVC장치(23)는 용접토치(21)를 하프코일(2)의 반경방향 즉, x축 방향으로 위빙동작을 수행하도록 제어하게 된다.
도 12를 참조하면, 종래 자동용접기를 이용한 일반적인 위빙 동작은 용접선을 중심으로 용접선의 좌우를 따라 용접토치(노즐)를 반복 이동시키면서 용접을 수행하게 되므로 하프코일(2)의 원주방향을 따라 위빙동작이 이루어지는데, 본 발명의 위빙 동작은 도 13과 같이 용접토치(21)를 용접선의 전후방향 즉, 반응기 몸체(1)의 축방향을 따라 반복 이동시키면서 용접을 수행한다.
부연하면, 종래의 위빙 동작은 용접토치(21)가 용접선을 보고 있는 방향의 수직한 방향으로 위빙 동작이 수행되지만, 본 발명에 의한 위빙 동작은 용접토치(21)가 용접선을 보고 있는 방향은 그대로 유지되고 용접토치(21)가 반응기 몸체(1)의 축 방향을 따라 수평으로 이동되면서 위빙 동작이 수행된다.
이러한 용접토치의 위빙 동작은 용접시 아크에 의해 녹은 와이어가 용접토치의 위빙에 의해 관성력이 작용하고, 이로써 와이어가 용가재로써 하프코일(2)과 반응기 몸체(1) 사이의 틈으로 들어가려는 힘이 작용함으로써 결국 백비드의 형성량을 높일 수 있다.
또한, 상기 위빙 동작은 용접토치(21)가 하프코일(2)에 가장 가까워진 상태에서 지연시간(dwell time)을 줌으로써 백비드의 형성량을 높이며, 상기 지연시간은 0.1~0.5초 사이인 것이 특징이다.
즉, 용접토치(21)의 위빙 동작은 2~3Hz 정도의 주파수로 동작하게 되는데, 용접토치(21)가 하프코일(2)에 가장 가까워진 상태에서 지연시간을 줌으로써 녹은 와이어가 반응기 몸체(1)와 하프코일 사이의 틈으로 충분히 채워질 수 있는 시간을 주게 되고, 반대로 용접토치(21)가 하프코일(2)에서 가장 먼 상태에서는 별도의 지연시간을 주지 않거나 최소의 시간 즉, 0.01~0.2초 정도로 줌으로써 녹은 와이어가 하프코일에서 먼 쪽으로 많은 비드가 생성되는 것을 방지할 수 있다.
도 14는 가용접단계 후의 단면확대도이고, 도 15는 본 발명에 의한 GMAW 용접단계 후의 단면확대도로써, 상기 가용접단계는 반응기 몸체에 하프코일을 가용접하여 임시로 부착하는 단계로서, 가용접을 통해 하프코일을 일부분을 반응기 몸체에 붙이게 되는데, 도 14에 나타나 있듯이 가용접을 통해서는 하프코일의 내면 쪽으로는 백비드가 형성되지 않은 불완전 용입상태로 용접되며, GMAW 용접단계는 가용접이 끝난 하프코일을 본용접을 통해 완전히 부착하는 단계로써, 본 발명에 의한 자동용접기를 사용하여 반응기 몸체의 재질과 동일한 재질의 와이어를 공급하면서 상기 와이어가 전극이 되어서 반응기 몸체 사이에 거리를 변화시킴에 따라 아크를 발생시켜 와이어를 녹이며, 녹은 와이어는 반응기 몸체와 하프코일 사이의 틈을 메움으로써 비드로 형성되는데, 도 14에 나타나 있듯이 하프코일의 내면 쪽으로 충분한 양의 백비드를 형성된 상태이다.
미설명부호는 와이어피더(50), 스토퍼(51) 및 가이드롤러(52)로써, 와이어피더(50)는 용접토치 쪽으로 용가재이면서 전극이 되는 와이어를 공급하기 위한 공급장치이고, 스토퍼(51)는 회전안착부(10)에 안착되어 회전되는 반응기의 몸체의 초기위치를 잡아주면서 회전 중 밀려나오는 것을 방지하기 위한 구성이며, 가이드롤러(52)는 반응기 몸체가 회전하면서 스토퍼(51)에 밀착되더라도 회전을 부드럽게 할 수 있도록 하기 위한 롤러이다.
결국, 본 발명에 의한 반응기의 하프코일 용접장치는 반응기의 몸체를 회전안착부에 안착시킨 상태에서 일정한 속도로 회전시키고, 이 상태에서 용접부의 자동용접기에 의한 자동용접을 실시함으로써 백비드의 형성량을 높여 하프코일의 결합강도를 높이고, 하프코일을 따라 흐르는 유체의 기밀성을 높이며, 자동용접에 의한 일정한 용접품질을 확보함과 동시에 생산성을 높이며, 생산비용을 낮출 수 있는 현저한 효과가 있으며, 베이스프레임 상부에는 베이스프레임에 고정된 고정새들과, 상기 고정새들과의 거리를 가변시킬 수 있는 이동새들을 구비하여 반응기의 높이에 관계없이 생산할 수 있어서 범용성을 높이고, 상기 고정새들과 이동새들에는 모터에 의해 회전되는 구동롤러와, 상기 구동롤러에 의해 회전되는 반응기에 의해 회전되는 피구동롤러를 설치하되, 상기 피구동롤러는 롤러이송레일을 따라 이동될 수 있어서 반응기의 폭에 관계없이 생산할 수 있어서 범용성을 높인 현저한 효과와 함께, 상기 용접부에는 AVC 장치를 설치하여 아크의 크기를 일정하게 유지시켜 용접품질이 일정하도록 함과 동시에, AVC 장치에 의한 위빙방향을 하프코일의 반경방향으로 함으로써 백비드의 생성량을 높여 용접품질을 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
1. 반응기 몸체 2. 하프코일
10; 회전안착부
11. 베이스프레임 12. 레일
13. 고정새들 14. 이동새들
15a. 구동롤러 15b. 피구동롤러
16. 구동모터 17. 롤러이송모터
18. 롤러이송레일 19. 새들이송모터
19a. 기어박스 19b. 랙기어
20; 용접부
21. 용접토치 22. 프루브센서
23. AVC장치 24. 수평슬라이드
25. 수직슬라이드 26. 회전장치
27. 고정플레이트 28. 몸체
29. 스크류
30; 가로이송부
31. 가로프레임 32. 랙기어
33. 피니언기어 34. 가로이송모터
40; 세로이송부
41. 컬럼 42. 세로이송레일
43. 이동플레이트 44. 세로이송모터
45. 피니언기어 46. 랙기어
50. 와이어피더

Claims (6)

  1. 반응기 몸체(1)에 하프코일(2)을 용접하기 위한 용접장치에 있어서,
    반응기 몸체(1)가 안착된 상태에서 일정한 속도로 회전시키는 회전안착부(10)와, 상기 반응기 몸체(1)에 하프코일(2)을 용접하기 위한 용접부(20)와, 상기 용접부(20)의 위치를 가로방향으로 이동시키기 위한 가로이송부(30)와, 상기 용접부(20)의 위치를 세로방향으로 이동시키기 위한 세로이송부(40);로 구성되고,
    상기 용접부(20)는 아크를 발생시켜 하프코일(2)을 반응기 몸체(1)에 용접하는 용접토치(21)와, 상기 용접토치(21)의 일측에 설치되어 용접선을 감지하는 프루브센서(22)와, 상기 용접토치(21)를 일정한 방향으로 왕복 운동시키는 AVC장치(23)와, 상기 AVC장치(23)의 위치조절을 위한 수평슬라이드(24) 및 수직슬라이드(25)와, 상기 수평슬라이드(24) 및 수직슬라이드(25)의 회전각을 조절해주기 위한 회전장치(26)로 구성되며,
    상기 AVC장치(23)는 상개 AVC장치(23)는 용접토치(21)에 인가되는 전압을 측정하여 항상 일정한 전압을 유지하는 방향으로 용접토치(21)를 이동시키면서, 상기 용접토치(21)를 하프코일(2)의 반경방향으로 위빙동작을 수행하도록 제어하는 것이 특징인 반응기의 하프코일 용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전안착부(10)는 레일(12)이 설치되어 있는 베이스프레임(11)과, 상기 베이스프레임(11)에 고정 결합되어 있는 고정새들(13)과, 상기 베이스프레임(11) 상부에 설치되어 레일(12)을 따라 이동되는 이동새들(14)과, 상기 고정새들(13)과 이동새들(14)에 각각 설치되는 롤러와, 상기 롤러를 회전시키기 위한 구동모터(16)로 구성되고, 상기 이동새들(14)은 새들이송모터(19)에 의해 레일(12)을 따라 이동되며, 상기 롤러는 구동모터(16)에 의해 회전되는 구동롤러(15a)와, 상기 구동롤러(15a)의 회전에 의해 반응기 몸체(1)가 회전하면 반응기 몸체(1)에 의해 회전되는 피구동롤러(15b)로 구성된 것이 특징인 반응기의 하프코일 용접장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동롤러(15a)는 그 위치가 새들(13, 14)에 각각 고정되어 있으며, 피구동롤러(15b)는 롤러이송모터(17)에 의해 새들(13, 14) 상부에 설치된 롤러이송레일(18)을 따라 이동되는 것이 특징인 반응기의 하프코일 용접장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가로이송부(30)는 용접부(20)가 고정되어 있으며 이동플레이트(43)를 따라 이동되는 가로프레임(31)과, 상기 가로프레임(31)에 고정 설치된 랙기어(32)와, 상기 랙기어(32)와 치합되는 피니언기어(33)가 고정 결합되어 있는 가로이송모터(34)로 구성되고, 상기 세로이송부(40)는 컬럼(41)과, 상기 컬럼(41)에 고정 설치된 세로이송레일(42)과, 상기 세로이송레일(42)을 따라 이동되는 이동플레이트(43)와, 세로이송모터(44)에 의해 회전되는 피니언기어(45)와, 상기 컬럼(41)에 고정 설치되며 피니언기어(45)와 치합되는 랙기어(46)로 구성된 것이 특징인 반응기의 하프코일 용접장치.
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