KR102515484B1 - 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기에 관한 것으로서, 플럭스 공급이 이루어지는 것과 별개로 용접완료 후 잔존하는 미사용 플럭스를 재흡수하여 사용이 가능하도록 하는 기술을 제안하며, 구체적으로 용접헤드의 일측에 연결되어 플럭스를 배출하게되는 플럭스공급헤드; 상기 용접헤드와 소정 이격거리를 두고 구비되어 미사용플럭스를 흡입하게 되는 플럭스흡입헤드; 상기 플러스공급헤드와 연결되는 플럭스공급호스; 상기 플럭스공급호스 상단에 연결되는 플럭스공급박스; 상기 플럭스공급박스 상측에 장착되는 원심분리호퍼; 상기 플럭스흡입헤드에 직결되며, 고압에어를 상향으로 공급되게 하는 제1공압식 진공발생기; 상기 제1공압식 진공발생기와 상기 원심분리호퍼의 일측과 연결되는 플럭스회수호스; 상기 원심분리호퍼의 상측으로 연결되어 고압에어를 상향으로 공급되게 하는 제2공압식 진공발생기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기{Submerged welding device including flux recovery and re-supply apparatus}

본 발명은 서버머지드 용접장치에 관한 것으로서, 플럭스 공급이 이루어지는 것과 별개로 용접완료 후 잔존하는 미사용 플럭스를 재흡수하여 사용이 가능하도록 하는 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기에 관한 것이다.

다양한 용접방식이 존재하며 선박건조시 많이 사용되는 후판 용접시에는 서버머지용접이 활용되는 경우가 많다. 서버머지드 용접은 용접품질 향상을 위해 용접 부위 주위로 다량의 플럭스를 공급한 후 용접을 수행함으로써 활성가스의 침투를 방지하여 각종 용접결함을 최소화시킬 수 있도록 하는 방식이다.

특히 서버머지드 용접은 대용량의 전류를 사용하기에 직경 3mm가 넘는 용접봉을 연속적으로 공급하도록 하는 바, 주변장치가 대형화되어 수작업은 불가능하므로 작게는 서버머지는 캐리지 장치나 크게는 겐트리타입의 대형 용접장치를 이용하게 된다.

서버머지드 용접의 경우 용접부위를 덮게 되는 플러스는 약 30% 정도만 경화 성형되고 나머지는 잔류하게 되므로 이러한 잔류 플럭스를 수거하여 재사용하게 된다.

겐트리타입의 대형 서버머지드 용접장치의 경우 사용 후 남은 플럭스를 자동회수할 수 있는 플럭스 재회수장치가 구비되는 것이 있지만, 상대적으로 소형인 서버머지드 캐리지의 경우 플럭스를 자동으로 흡입하여 재사용하도록 하기 위한 플럭스 재회수장치의 설치가 용이치 못하다는 단점이 있었다. 이에 서버머지드 캐리지로 용접을 하는 경우 잔류 플럭스를 작업자가 수작업으로 쓸어담아 다시 플럭스 공급박스에 넣어주도록 하는 바, 작업자는 용접기의 제어, 서버머지드 캐리지의 제어, 플럭스 청소 및 재공급 등 해야할 작업이 늘어 작업능률이 저하되는 문제점이 있었다.

일부 서버머지드 캐리지 용접장치에 플럭스 재회수장치가 구비되는 제품이 제공되고 있으나, 전기모터를 장착하여 일체화한 것들이므로 무겁고 구조가 복잡함에 따라 고장가능성이 높고, 기존 서버머지드 캐리지에 장착하기 위해서는 전기적, 기계적 구조 개선이 필요하므로 실제 판매가 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1670643호

이에 본 발명에서는 비교적 간단한 구조개선을 통해 기존 서버머지드 캐리지 용접장치에 플럭스 회수기능을 부가할 수 있도록 함은 물론이고, 가성비 좋은 신규한 서버머지드 용접기용 플럭스 회수 및 재공급 장치를 통해 작업 효율성을 향상시킬 수 있도록 하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기는, 용접헤드의 일측에 연결되어 플럭스를 배출하게되는 플럭스공급헤드; 상기 용접헤드와 소정 이격거리를 두고 구비되어 미사용플럭스를 흡입하게 되는 플럭스흡입헤드; 상기 플러스공급헤드와 연결되는 플럭스공급호스; 상기 플럭스공급호스 상단에 연결되는 플럭스공급박스; 상기 플럭스공급박스 상측에 장착되는 원심분리호퍼; 상기 플럭스흡입헤드에 직결되며, 고압에어를 상향으로 공급되게 하는 제1공압식 진공발생기; 상기 제1공압식 진공발생기와 상기 원심분리호퍼의 일측과 연결되는 플럭스회수호스; 상기 원심분리호퍼의 상측으로 연결되어 고압에어를 상향으로 공급되게 하는 제2공압식 진공발생기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제1공압식 진공발생기와 상기 제2공압식 진공발생기는, 상하로 개구되며 일측면에 에어공급구가 형성되며, 상기 에어공급구 하방으로 씰링홈이 형성되며, 상기 씰링홈 하방으로 암나사부가 형성되고, 상기 에어공급구 상방으로 내경이 점차 감소되는 유량조절슬로프부가 형성되는 바디; 상하로 개구되며 외면에 형성된 걸림턱을 기준으로 상기 바디의 하측을 통해 삽입되는 상측파트와 상기 걸림턱 보다 하방으로 형성되는 하측파트를 포함하되, 상기 상측파트의 상단 외면은 상기 유량조절슬로프부에 접촉되는 경사면이 형성되고, 상기 걸림턱에 인접하여 상기 암나사부와 체결되도록 상기 상측파트 외면에 형성되는 수나사부를 갖는 바디인서트; 상기 씰링홈에 장착되면서 상기 상측파트 외면과 밀착되는 밀폐링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 에어공급구가 형성되는 상기 바디의 내경 부위는 에어챔버가 되도록 가장 큰 내경치수를 갖도록 한 것임을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 플럭스흡입헤드의 하단부는 좌우로 확장되는 삼각형상을 이루되, 바닥면은 정면측이 배면측보다 높게 경사지게 형성되고 상기 바닥면 중심부에 볼록하게 절개되는 터널부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 원심분리호퍼의 하단측에 상기 플럭스공급박스를 밀폐되게 하는 덮개가 결합되고, 상기 원심분리호퍼의 뚜껑 중심부에 필터부재가 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기 는 비교적 간단한 구성 및 콤팩트한 구성으로 미사용 플럭스를 회수하여 다시 공급하도록 함으로써 플럭스 회수를 위한 추가적인 인력 및 작업시간을 없앨 수 있다는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 기존의 서버머지드 캐리지에 간단하게 적용할 수 있어 최소비용으로 큰 편리를 제공할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기의 개략적인 구성도.
도 2는 제1공압식, 제2공압식 진공발생기를 구성하는 바디의 단면도.
도 3은 제1공압식, 제2공압식 진공발생기를 구성하는 바디인서트의 단면도.
도 4는 플럭스흡입헤드의 정면도.
도 5는 플럭스흡입헤드의 측면도.
도 6은 플럭스공급박스의 측면도.
도 7은 원심분리호퍼의 정면도.
도 8은 바디인서트의 사시도.
도 9는 바디인서트에 에어챔버확장홈이 형성된 예시 단면도.

이하, 본 발명에 의한 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기의 개략적인 구성도이며, 도 2는 제1공압식, 제2공압식 진공발생기를 구성하는 바디의 단면도이며, 도 3은 제1공압식, 제2공압식 진공발생기를 구성하는 바디인서트의 단면도이며, 도 4는 플럭스흡입헤드의 정면도이며, 도 5는 플럭스흡입헤드의 측면도이며, 도 6은 플럭스공급박스의 측면도이며, 도 7은 원심분리호퍼의 정면도를 나타낸 것이며, 도 8은 바디인서트의 사시도이며, 도 9는 바디인서트에 에어챔버확장홈이 형성된 예시 단면도이다.

도시된 바와 같이 본원에 따른 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기는 주요한 구성요소로 플럭스공급헤드(200), 플럭스흡입헤드(300), 플럭스공급호스(400), 플럭스공급박스(500), 원심분리호퍼(600), 제1공압식 진공발생기(700), 플럭스회수호스(800), 제2공압식 진공발생기(900)를 포함하고, 용접헤드(100)의 일측에 플럭스공급헤드(200)가 결합될 수 있다.

용접헤드(100)를 통해서 용접봉이 연속적으로 공급될 수 있으며, 용접헤드(100)의 일측으로 플럭스공급헤드(200)가 마련되고, 플럭스공급헤드(200)를 통해서 용접부위로 플럭스(F)가 배출된다.

용접헤드(100)의 후방측으로 소정 이격거리를 두고 플럭스흡입헤드(300)가 마련되며, 플러스흡입헤드(300)를 통해 미사용플럭스가 흡입되도록 한다.

보다 구체적으로 플럭스흡입헤드(300)는 중공파이프와 같이 내부가 비어있는 튜브 형상이되, 특히 플럭스흡입헤드(300)의 하단부는 좌우로 확장되는 삼각형상을 이루며, 바닥면은 정면측(310)이 배면측(320)보다 높게 경사지게 형성되고, 바닥면 중심부에 볼록하게 터널부(330)가 형성되도록 한다. 플럭스흡입헤드(300)의 하단부 형상을 통해서 보다 효율적으로 흩어진 미사용플럭스를 수거할 수 있도록 한다.

플럭스공급헤드(200)에 플럭스공급호스(400)의 일단이 연결되고, 플럭스공급호스(400)의 타단인 상단에 플럭스공급박스(500)가 결합된다.

플럭스공급박스(500)는 내부에 소정량의 플럭스(F)가 저장될 수 있는 함체이며, 플럭스공급박스(500)의 일측면에는 플럭스의 소모정도를 확인할 수 있는 확인창(510)이 형성되게 함이 바람직하다.

플럭스공급박스(500) 상측으로 원심분리호퍼(600)가 구비되며, 원심분리호퍼(600)는 상광하협 형상을 이루고, 원심분리호퍼의 하단측에 플럭스공급박스(500)를 밀폐되게 덮게되는 덮개(610)가 결합된다. 즉, 덮개(610)는 원심분리호퍼(600)의 하단에 결합되어 있고, 플럭스공급박스(500) 상단 외측면을 따라 다수의 고정수단(520)이 구비되어 덮개(610)를 플럭스공급박스(500) 상단에 위치시킨 후 고정수단(520)을 이용하여 덮개(610)를 플럭스공급박스(500)와 결합되게 한다.

그리고 원심분리호퍼(600)의 상단에는 뚜껑(620)이 마련되며, 뚜껑(620) 중심부에는 필터부재(630)가 결합되도록 한다.

플럭스흡입헤드(300)에 제1공압식 진공발생기(700)가 결합되며, 원심분리호퍼(600)의 상측으로 제2공압식 진공발생기(900)가 결합 설치되게 한다.

플럭스흡입헤드(300) 상단에 제1공압식 진공발생기(700)가 직결되며, 제1공압식 진공발생기(700)와 원심분리호퍼(600)는 플럭스회수호스(800)로 연결되도록 한다.

제1공압식 진공발생기(700)와 제2공압식 진공발생기(900)는 상향으로 고압에어가 공급되게 하여 흡입작용이 이루어질 수 있도록 한다.

제1공압식 진공발생기(700)와 제2공압식 진공발생기(900)는 동일한 구조를 가지는 바, 이에 대해 설명하도록 한다.

제1공압식 진공발생기(700) 및 제2공압식 진공발생기(900)는 크게 바디(B)와, 바디인서트(I) 및 밀폐링(R)의 결합으로 구성된다.

바디(B)는 상하로 개구되며 일측면으로 에어공급구(A)가 형성되어 바디(B) 내부로 고압의 에어를 공급할 수 있도록 한다. 한편, 에어공급구(A) 하방으로 바디의 내경면에 씰링홈(G)이 형성되며, 씰링홈(G)은 하나 혹은 2개 이상이 연이어 형성될 수 있다. 그리고 씰링홈(G) 하방으로 암나사부(S1)가 형성되고 에어공급구(A) 상방으로는 내경이 점차 감소되는 유량조절슬로프부(C)가 형성된다.

한편, 에어공급구(A)가 형성된 바디(B)의 내경 부위에는 타 부위 보다 내경치수가 크게 형성되어 에어챔버(V)를 이루도록 한다.

바디(B)에 바디인서트(I)가 결합되는데, 바디인서트(I)도 상하로 개구되며, 외면에 걸림턱(D)이 형성되고, 걸림턱(D)을 기준으로 상측파트(UI)와 하측파트(DI)로 구분되도록 한다.

상측파트(UI)는 바디(B)의 하측을 통해 바디(B) 내부로 삽입되며, 하측파트(DI)는 바디(B) 하측으로 노출되는 상태로 결합된다. 특히 상측파트(UI)의 상단 외면에는 유량조절슬로프부(C)에 접촉되는 경사면(K)이 형성되며 걸림턱(D)에 인접하여 암나사부(S1)와 체결될 수 있도록 상측파트(UI) 외면에 수나사부(S2)가 형성된다.

바디(B)에 삽입되면서 결합되는 바디인서트(I)를 최대한 체결하게 되면 유량조절슬로프부(C)에 상측파트(UI) 상단에 형성되는 경사면(K)이 맞닿으면서 에어공급구(A)를 통해 유입되는 에어가 통과되지 못하도록 하며, 바디인서트(I)의 체결량을 조절함에 따라 유량조절슬로프부(C)와 경사면(K)의 이격거리가 변경되면서 에어공급구(A)를 통해 유입되는 고압의 에어유량을 제어할 수 있도록 한다.

한편, 바디(B)에 형성되는 씰링홈(G)에는 밀폐링(R)이 장착되며, 밀폐링(R)은 오링과 같은 것일 수 있고, 바디인서트(I)의 상측파트(UI)가 바디(B)에 체결되면 인서트바디의 상측파트(UI) 외면이 밀폐링(R)에 접촉되면서 밀폐가 이루어져 에어공급구(A)를 통해 유입되는 에어는 상방으로만 흐를 수 있도록 한다.

더욱 바람직하게 바디인서트(I)를 구성하는 상측파트(UI)의 상단에 형성되는 경사면(K)에는 하나 이상의 슬롯홈(K1)이 형성되게 할 수 있는데, 슬롯홈(K1)을 두게 되면 바디(B)에 바디인서트(I)를 최대한 깊게 체결하여 유량조절슬로프부(C)에 경사면(K)이 맞닿게 되더라도 슬롯홈(K1)을 통해서 최소량의 에어가 공급될 수 있도록 하여 에어공급량 조절범위를 더욱 넓힐 수 있게 되어 미세조정이 가능하도록 한다.

그리고 에어공급구(A)가 형성되는 바디(B)의 내경면에 타부위 보다 내경이 크게 형성되는 에어챔버(V) 영역에 대응하여 에어챔버 공간을 최대한 넓게 확보하기 위해 바디인서트(I)의 상측파트(UI) 외주면에 함몰되게 에어챔버확장홈(V1)이 형성되도록 한다.

바디인서트(I) 외면에 바디(B)의 에어챔버(V)와 동일한 위치상으로 에어챔버확장홈(V1)을 두도록 함으로써 에어공급구(A)를 통해 유입되는 고압의 에어가 일시적으로 저장될 수 있는 보다 큰 공간을 확보하여 유량조절슬로프부(C)와 경사면(K) 사이로 배출되는 에어의 배출압력을 더욱 높일 수 있도록 할 수 있다.

특히, 본 발명의 경우 제1공압식 진공발생기(700)와 제2공압식 진공발생기(900)를 다른 위치에 설치되게 하여 두 공압식 진공발생기에 의해 형성되는 흡입력을 적절히 조절하여 플럭스흡입헤드(300)에서는 미사용플럭스를 효과적으로 흡입될 수 있도록 하고, 원심분리호퍼(600) 상측에서는 미사용플럭스외의 미세 이물질 등이 분리되어 배출될 수 있도록 할 수 있다.

이어서 본 발명에 의한 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기의 사용 상태예에 대해 간략히 설명하도록 한다.

용접헤드(100), 플럭스공급헤드(200), 플럭스흡입헤드(300)를 용접대상물에 위치되게 한 후 플럭스공급헤드(200)를 통해 플럭스를 공급하면서 용접을 진행하게 되며, 이때 제1공압식 진공발생기(700)와 제2공압식 진공발생기(900)를 통해 고압의 에어를 공급함으로써 플럭스흡입헤드(300)측과 원심분리호퍼(600) 내부에 진공이 형성되면서 흡입력이 발생하게 된다.

용접대상물에 잔류하는 미사용플럭스는 플럭스흡입헤드(300)로 흡입되어 제1공압식 진공발생기(700)를 거친 후 플럭스회수호스(800)를 거쳐서 원심분리호퍼(600)로 유입되어 원심분리호퍼(600) 내벽면을 타고 회전하면서 마찰로 인해 속도에너지가 감소하여 중력의 영향으로 호퍼 하부로 낙하되어 플럭스공급박스(500)로 모이게 된다.

그리고 미사용플럭스의 흡입시에 함께 흡입된 공기 및 각종 이물질은 원심분리호퍼(600) 중심부에 설치되는 필터부재(630)를 거치면서 미세한 이물질이 걸러진 후 제2공압식 진공발생기(900)를 거쳐 공기가 외부로 배출된다.

이처럼 본 발명에 의하면 고압의 에어를 제1공압식 진공발생기(700)와 제2공압식 진공발생기(900)에 간단하게 공급하는 방식으로 미사용플럭스를 회수하여 다시 공급할 수 있도록 함으로써 서버머지드 캐리지 형태의 용접장치에 적용되기에 매우 적합하고 기존의 서버머지드 캐리지에 간단하게 설치가 가능하다는 장점이 있다.

그리고 본 발명의 경우 제1공압식 진공발생기(700)와 제2공압식 진공발생기(900)의 개별 조정을 통해 미사용플럭스의 흡입 및 원심분리호퍼에서의 플럭스와 공기 및 공기에 포함된 미세이물질의 분리정도를 적절히 제어할 수 있다.

본 발명은 서버머지드 용접장치에 접목될 수 있고, 특히 기사용중인 캐리지 타입의 서버머지드 용접장치를 비교적 간단하게 개조하여 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

100 : 용접헤드 200 : 플럭스공급헤드
300 : 플럭스흡입헤드 310 : 정면측
320 : 배면측 330 : 터널부
400 : 플럭스공급호스 500 : 플럭스공급박스
510 : 확인창 520 : 고정수단
600 : 원심분리호퍼 610 : 덮개
620 : 뚜껑 630 : 필터부재
700 : 제1공압식 진공발생기 800 : 플럭스회수호스
900 : 제2공압식 진공발생기
B : 바디 A : 에어공급구
G : 씰링홈 S1 : 암나사부
C : 유량조절슬로프부 V : 에어챔버
I : 바디인서트 D : 걸림턱
UI : 상측파트 K : 경사면
S2 : 수나사부 K1 : 슬롯홈
V1 : 에어챔버확장홈 DI : 하측파트
F : 플럭스

Claims (5)

1. 서버머지드 용접기에 있어서,
   용접헤드의 일측에 연결되어 플럭스를 배출하게 되는 플럭스공급헤드;
   상기 용접헤드와 소정 이격거리를 두고 구비되어 미사용플럭스를 흡입하게 되는 플럭스흡입헤드;
   상기 플럭스공급헤드와 연결되는 플럭스공급호스;
   상기 플럭스공급호스 상단에 연결되는 플럭스공급박스;
   상기 플럭스공급박스 상측에 장착되는 원심분리호퍼;
   상기 플럭스흡입헤드에 직결되며, 고압에어를 상향으로 공급되게 하는 제1공압식 진공발생기;
   상기 제1공압식 진공발생기와 상기 원심분리호퍼의 일측과 연결되는 플럭스회수호스;
   상기 원심분리호퍼의 상측으로 연결되어 고압에어를 상향으로 공급되게 하는 제2공압식 진공발생기;를 포함하되,
   상기 제1공압식 진공발생기와 상기 제2공압식 진공발생기는,
   상하로 개구되며 일측면에 에어공급구가 형성되며, 상기 에어공급구 하방으로 씰링홈이 형성되며, 상기 씰링홈 하방으로 암나사부가 형성되고, 상기 에어공급구 상방으로 내경이 점차 감소되는 유량조절슬로프부가 형성되는 바디;
   상하로 개구되며 외면에 형성된 걸림턱을 기준으로 상기 바디의 하측을 통해 삽입되는 상측파트와 상기 걸림턱 보다 하방으로 형성되는 하측파트를 포함하되, 상기 상측파트의 상단 외면은 상기 유량조절슬로프부에 접촉되는 경사면이 형성되고, 상기 걸림턱에 인접하여 상기 암나사부와 체결되도록 상기 상측파트 외면에 형성되는 수나사부를 갖는 바디인서트;
   상기 씰링홈에 장착되면서 상기 상측파트 외면과 밀착되는 밀폐링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어공급구가 형성되는 상기 바디의 내경 부위는 에어챔버가 되도록 가장 큰 내경치수를 갖도록 한 것임을 특징으로 하는 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 플럭스흡입헤드의 하단부는 좌우로 확장되는 삼각형상을 이루되, 바닥면은 정면측이 배면측보다 높게 경사지게 형성되고 상기 바닥면 중심부에 볼록하게 절개되는 터널부가 형성되는 것을 특징으로 하는 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 원심분리호퍼의 하단측에 상기 플럭스공급박스를 밀폐되게 하는 덮개가 결합되고, 상기 원심분리호퍼의 뚜껑 중심부에 필터부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 플럭스 회수 및 재공급 장치를 포함하는 서버머지드 용접기.
   

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