KR20010002945A - 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치에 관한 것으로, 그 목적은 와이어송급장치에 적재된 와이어의 잔류량을 자동검출하여 시각에 의한 용접사의 확인작업을 생략하고 와이어 잔류량의 부족으로 인한 용접중단을 미연에 방지하며, 작업시간을 단축함과 동시에, 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 와이어 릴 브래킷에 와이어가 감긴 원형 와이어릴이 샤프트에 의해 회전가능하도록 조립되고, 용접헤드부에 설치되어 있는 와이어 송급용 모터에 의해 용접중 와이어가 연속적으로 풀리면서 용접부에 공급되는 자동용접장치에 있어서; 상기 와이어 릴 브래킷의 일측을 회전가능하도록 베이스 프레임에 연결·설치하는 두 개의 힌지부와, 상기 힌지부가 설치되지 않은 와이어릴 브래킷의 타측 하부에 접촉되도록 베이스 프레임에 설치되어 와이어 및 와이어릴의 중량을 지탱하는 에어실린더와, 상기 에어실린더의 일측에 설치되어 에어실린더 피스톤의 위치를 감지하는 센서와, 상기 센서의 검출에 의해 와이어의 잔류량을 측정하고 이를 설정값과 비교하는 비교부를 포함하여 구성되어, 와이어의 잔류량이 설정값보다 작을 경우, 용접사에게 경고메시지를 보내는 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치를 제공함에 있다.

Description

자동용접 와이어 잔량 자동검출장치 {Automatic system for detecting the remain of welding wire}

본 발명은 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치에 관한 것으로, 서브머지드 아크 용접법에 의한 용접시, 와이어송급장치에 남아있는 와이어의 잔량을 자동으로 측정하여 용접시 와이어 잔량부족으로 인한 용접중단을 미연에 방지할 수 있는 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장에서 사용되고 있는 용접기법은 용접, 압접, 납접 등으로 분류되고 있다. 이중 조선이나 철구조물 제조 공정에서 가장 널리 사용되고 있는 용접법을 세분화하면, 사용전극이 소모되는 소모식(Consumable)과, 사용전극이 소모되지 않는 비소모식(Non Consumable) 용접법으로 분류된다. 또한 이와 같은 소모식 용접법중에는 대표적으로 피복 아크 용접법(Shield Metal Arc Welding), 가스메탈 아크 용접(Gas Metal Arc Welding), 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding)등이 있으며, 이들 용접기법들은 각각 고유한 특성과 사용용도가 있으며 사용하는 방법에 따라 반자동 또는 자동용접으로 분류하고, 동시에 용접하는 사용 전극수에 따라 싱글(Single) 또는 멀티(Multi) 즉, 1전극, 2전극, 3전극...용접으로 분류된다.

상기 가스 메탈 아크 용접은 기계적으로 연속 공급되는 용접봉에 용접전류를 가하여 용접봉과 모재 사이에 아크를 발생시킨후 용접부 및 용접금속의 보호를 위해 용융풀(welding pool) 주위에 활성 또는 불활성 보호가스를 연속 공급시켜 주면서 행하는 용접기법으로서, 사용하는 전류/전압이 낮고, 용접봉경과 용착금속 및 용입이 작아 중후판의 전자세 용접에 많이 적용된다.

상기 서브머지드 아크 용접법은 입상의 플럭스 밑에서 용접봉과 모재사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 피접합물을 용접하는 방법으로서 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아놓고 그 속에 전류가 흐르는 용접 와이어를 기계적으로 연속 공급하여 용접이 이루어진다. 이때 아크는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부로부터 보이지 않으며, 플럭스는 대기를 차단하여 용접금속의 정련작용시 보호를 하게 되고, 용접비드나 슬래그 형성에 기여하게 된다.

상기 서브머지드 아크 용접은 사용 용접봉의 크기와 전류가 크기 때문에 용입이 깊고, 두꺼운 판 구조용강의 고능률 접합기법으로 많이 채용되며, 선박건조, 강관제작 및 일반 철구조물의 제작시 맞대기 이음부나 필렛이음부 및 덧살붙임 용접등에 많이 사용되고 있는 대표적인 고능률 용접법으로 손꼽히고 있다.

종래에 사용되고 있는 서브머지드 아크 용접은 사용되는 전극 수(電極 數)가 1전극, 2전극, 또는 3전극 방식이 채용되고 있으며, 전극성의 구성은 2전극일 경우, 직류＋교류 또는 교류＋교류 방식이, 3전극의 경우 직류＋교류＋교류 또는 교류＋교류＋교류 방식이 채용되고 있으며, 소구경 파이프의 내면용접시에는 작업공간의 특성상 1전극 또는 2전극 방식이, 파이프의 외부면 용접시에는 1전극, 2전극, 3 전극 방식을 사용하였다.

이와 같은 용접기법은 일반적으로 가장 널리 사용되고 있는 가스메탈 아크 용접법(Gas Metal Arc Welding Process)에 비해 고전류 및 고속도로 용접을 수행하기 때문에 사용전류나 용접속도 즉, 용착속도(용접능률)이 수 배에서 수십 배에 달하며, 특히 후판 용접시 용접패스 수를 감소하여 용접의 변형이나, 품질을 향상시킬 수 있는 기법이다.

그러나 상기 서브머지드 아크용접법은 고능률을 위해 사용전극 수가 많을 뿐만아니라 사용전류나 속도가 고전류, 고속도이기 때문에 단위시간당 용접봉(와이어)의 소모량도 매우 많다. 따라서 자동용접장치에 탑재되어 있는 와이어를 자주 교체해야 하므로 장비의 가동율이 저하되고, 강관 파이프 내면 용접과 같이 공간적 제한요소가 있는 곳의 용접작업시에는 용접부에 용접사가 접근할 수 없어 연속으로 공급되어지는 용접 와이어의 잔량 부족으로 인한 용접의 중단시, 재 용접 개시가 불가능하게 되어 가공물을 버리게 되는 경우가 발생되었다. 물론 상기와 같은 용접중단을 방지하기 위하여 매작업전에 용접 와이어의 잔량을 확인한 후 작업을 행하는 방법도 있으나, 내면 용접장치의 경우 용접 와이어는 약 20M 정도 뒤쪽, 외면 용접장치의 경우 약 10M 높이의 플렛폼 위 고소작업장에 배치된 용접와이어의 잔량을 매 용접시작시 마다 확인해야 하므로 매우 번거롭고, 작업시간이 지연되며, 그로 인해 생산성을 저하시키는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 와이어송급장치에 적재된 와이어의 잔류량을 자동검출하여 시각에 의한 용접사의 확인작업을 생략하고 와이어 잔류량의 부족으로 인한 용접중단을 미연에 방지하며, 작업시간을 단축함과 동시에, 생산성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 와이어 릴 브래킷에 와이어가 감긴 원형 와이어릴이 샤프트에 의해 회전가능하도록 조립되고, 용접헤드부에 설치되어 있는 와이어 송급용 모터에 의해 용접중 와이어가 연속적으로 풀리면서 용접부에 공급되는 자동용접장치에 있어서; 상기 와이어 릴 브래킷의 일측을 회전가능하도록 베이스 프레임에 연결·설치하는 두 개의 힌지부와, 상기 힌지부가 설치되지 않은 와이어릴 브래킷의 타측 하부에 접촉되도록 베이스 프레임에 설치되어 와이어 및 와이어릴의 중량을 지탱하는 에어실린더와, 상기 에어실린더의 일측에 설치되어 에어실린더 피스톤의 위치를 감지하는 센서와, 상기 센서의 검출에 의해 와이어의 잔류량을 측정하고 이를 설정값과 비교하는 비교부를 포함하여 구성되어, 와이어의 잔류량이 설정값보다 작을 경우, 용접사에게 경고메시지를 보내는 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 정면예시도

도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 일측면예시도

도 3 은 본 발명의 블록도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 와이어 릴 (2) : 와이어

(3) : 와이어 릴 브래킷 (4) : 베이스 프레임

(5) : 힌지부 (6) : 에어실린더

(7) : 센서 (8) : 비교부

(9) : 경고등 (11) : 샤프트

(21) : 와이어 잔류량 (22) : 설정된 와이어 량

(51) : 고정브래킷 (52) : 회전브래킷

(53) : 핀 (61) : 피스톤

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 정면예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 측면예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 자동용접장치의 와이어릴(1)에 잔류되어 있는 와이어(2)의 잔류량을 자동·검출하고, 상기 검출된 와이어 잔류량(21)과 미리 설정된 작업량 즉, 강관 파이프의 내면용접시 소모될 와이어 양(22)을 비교하여 잔류량 부족시 이를 용접사가 용이하게 알 수 있도록 알려주는 장치이다.

상기 자동용접장치는 한번의 스위치 조작으로 일련의 용접 작업과정을 자동으로 수행하는 장치로써 연속 소모식 전극봉을 개선중심에 맞추고, 플럭스를 적절히 연속 살포하면서 해당하는 전극봉 수만큼 순서대로 아크를 일으키며, 부재를 움직이든지 전극봉을 움직이든지 어느 한쪽을 이동시키면서 용접이 끝날 때 까지 용접봉이 개선의 중심을 지향하면서 용접을 수행하도록 되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 자동용접장치의 와이어릴(1)에 잔류된 와이어(2)의 양을 자동검출하는 것으로, 와이어 릴 브래킷(3) 하부 일측과 연결되도록 베이스 프레임(4)에 설치되는 두 개의 힌지부(5)와, 상기 힌지부(5)가 연결되지 않은 와이어릴 브래킷(3) 하부 일측에 접촉되도록 베이스 프레임(4) 일측에 설치되는 에어실린더(6)와, 상기 에어실린더(6)의 일측에 설치되어 에어실린더의 피스톤(61) 위치를 감지하는 센서(7)와, 상기 센서(7)의 검출에 의해 따라 와이어(2)의 잔류량을 측정하고 이를 설정값과 비교하는 비교부(8)로 구성되어 있다.

상기 힌지부(5)는 샤프트(11)에 의해 와이어 릴(1)이 회전가능하도록 연결·설치된 와이어 릴 브래킷(3) 하부 일측과 베이스 프레임(4)을 연결하는 것으로, 베이스 프레임(4) 상부에 설치되는 고정브래킷(51)과, 상기 와이어 릴 브래킷(3) 하부에 연결·설치되는 회전브래킷(52)과, 상기 회전브래킷(52)과 고정브래킷(51)을 연결하는 핀(53)으로 구성되어 있으며, 상기 와이어 릴 브래킷(3) 하부 일측과 베이스 프레임(4)을 연결하는 힌지부(5)의 핀(53)은 동일 중심선을 구비한다. 즉, 상기 힌지부(5)의 회전브래킷(52)과 고정브래킷(51)은 핀(53)에 의해 서로 연결되며, 상기 힌지부(5)는 와이어릴 브래킷(3) 하부 일측에 두 개의 힌지부 핀(53)이 동일중심선을 구비하도록 설치되어 있다.

상기 에어실린더(6)는 힌지부(5)가 설치되지 않은 와이어 릴 브래킷(3)의 일측에 접촉되도록 베이스 프레임(4) 상부에 설치되는 것으로, 와이어(2)와 와이어릴(1)의 중량을 지탱하도록 일정압력을 구비하고 있으며, 힌지부(5)를 중심으로 회전되는 와이어 릴 브래킷(3)에 의해 피스톤(61)이 상승/하강하게 된다.

상기 와이어 릴 브래킷(3)의 일측과 베이스 프레임(4)을 회전가능하도록 연결하는 두 개의 힌지부(5)와, 와이어(2) 및 와이어 릴(1)의 중량을 지탱하는 에어실린더(6)는 베이스 프레임(4)에 △ 형상을 구비하며 설치되어 있다.

상기 센서(7)는 에어실린더(6)의 일측에 설치되는 것으로, 와이어릴(1)의 와이어 양에 따라 힌지부(5)를 중심으로 회전하는 와이어릴 브래킷(3)에 의해 상/하 이동되는 에어실린더(6)의 피스톤(61) 이동정도를 감지한다.

상기 비교부(8)는 센서(7)의 감지에 의해 와이어 잔류량(21)을 측정하고, 상기 측정된 와이어 잔류량(21)과 작업전 미리 설정된 1회 용접시 소모되는 와이어의 량(22)을 비교하는 것으로, 측정된 와이어의 잔류량(21)이 설정된 와이어의 량(22)보다 작을 경우, 용접장치의 운전조작반에 정위치하고 있는 용접사에게 경고등(9)과 같은 경고메시지를 보낸다.

상기와 같이 본 발명은 와이어릴에 감겨있는 와이어가 점차 소모되어 와이어의 잔량이 피용접물 한 개를 중단없이 용접할 수 있는 량 이하가 되면, 와이어와 와이어 릴을 지탱하고 있는 에어실린더의 피스톤이 위로 상승하게 되고, 상기 상승이동되는 에어실린더의 피스톤 상승정도를 센서가 측정하게 되며, 상기 센서의 측정에 의해 와이어의 잔류량을 검출됨과 동시에, 상기 와이어의 잔류량과 미리 설정된 와이어의 량(1회 용접시 소모되는 와이어의 량)을 비교하여 와이어 잔류량이 설정된 와이어 량보다 작을 경우, 용접사에게 경고메시지를 보냄과 동시에, 용접시작(스타트) 제어 계통에 인터록을 걸어준다.

이와 같이 본 발명은 단위시간당 용접봉(와이어)의 소모량이 매우 많은 서브머지드 용접을 이용하여 강관 파이프 내면 용접과 같이 공간적 제한요소가 있는 곳의 용접작업시, 와이어 릴에 남아 있는 와이어의 잔류량을 자동검출하고, 이를 설정된 와이어량과 비교하여 와이어의 잔류량이 피용접물 한 개를 중단없이 용접할 수 있는 량 이하일 경우, 용접사에게 경고메시지를 보내도록 되어 있어, 용접중 용접와이어의 부족으로 용접이 중단되는 경우가 없으며, 그로 인한 불량품 발생을 제거하고, 용접작업전 와이어릴에 남아 있는 와이어의 량을 항시 확인해야 하는 번거로움을 제거함과 동시에, 작업능률 및 생산성을 향상시키는 등 많은 효과가 있다.

Claims (2)

1. 와이어 릴 브래킷에 와이어가 감긴 원형 와이어릴이 샤프트에 의해 회전가능하도록 연결되고, 용접헤드부에 설치되어 있는 와이어 송급용 모터에 의해 용접중 와이어가 연속적으로 풀리면서 용접부에 공급되는 자동용접장치에 있어서;

   상기 와이어 릴 브래킷의 일측을 회전가능하도록 베이스 프레임에 연결·설치하는 두 개의 힌지부와,

   상기 힌지부가 설치되지 않은 와이어릴 브래킷의 타측 하부에 접촉되도록 베이스 프레임에 설치되어 와이어 및 와이어릴의 중량을 지탱하는 에어실린더와,

   상기 에어실린더의 일측에 설치되어 에어실린더 피스톤의 위치를 감지하는 센서와,

   상기 센서의 검출에 의해 와이어의 잔류량을 측정하고 이를 설정값과 비교하는 비교부를 포함하여 구성되어, 와이어의 잔류량이 설정값보다 작을 경우, 용접사에게 경고메시지를 보내도록 한 것을 특징으로 하는 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 두 개의 힌지부와 에어실린더는 △형상을 이루도록 베이스 프레임에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동용접 와이어 잔량 자동검출장치.