KR20020020061A - 압연공정의 코일 연결용 용접기 - Google Patents

압연공정의 코일 연결용 용접기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 작업시 와이어 꼬임이나 용접 와이어의 융착 발생을 방지하는 것과, 용접 와이어의 꼬임 및 융착 현상에 의한 용접 작업의 지연을 방지할 수 있는 용접기를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위하여, 견인수단으로 용접 와이어의 외주면에 노치를 형성하여 용접 와이어가 녹아 타오르더라도 와이어 노즐까지 도달하지 않게 하고, 승하강 모터, 구/종동 워엄기어, 가이드 수단 및 상/하한 감지센서 등을 이용하여 토치 장착 블록을 승하강시켜 타측 토치부의 용접 작업시 타측 토치부가 일측 토치부에 의해 가려지는 것을 방지하게 된다.

Description

압연공정의 코일 연결용 용접기{Mag welder used connect coil in rolling process}
본 발명은 압연공정의 코일 연결용 용접기에 관한 것으로서, 특히 스테인레스 열연 코일의 소둔 및 산세 작업 라인에서 입측에 투입되는 소재를 연속적으로 작업하기 위해 선코일의 끝단과 후코일의 선단을 용접할 때 용접 와이어 노즐의 융착을 감소시키고, 용접 와이어의 융착이나 꼬임으로 인한 작업 지연시 신속하게 대처할 수 있는 용접기에 관한 것이다.
일반적으로 압연공정에서의 용접기는 스테인레스 열연 코일의 표면에 부착된 스케일층의 제거 및 기계적 물리적 성질을 부여하기 위한 설비인 소둔 산세라인에서 주로 사용되는 것으로, 입측에서 보급되는 소재의 연속된 작업을 위해 선코일의 끝단과 후코일의 선단을 용접하는데 사용된다.
이러한 용접기는 용접시 용접 와이어의 공급, 분위기 가스의 공급 및 토치를 식혀주는 냉각수의 순환이 필수적이다. 또한 용접 작업시 잦은 용접 와이어의 꼬임 발생 및 노즐 융착에 대비한 용접 와이어 노즐 예비품의 준비가 요망된다.
도 5에서는 종래 용접기의 전체구성을 개략적으로 나타내고 있다.
베이스(2)의 양단에 실린더 가이드(4)를 세우고, 상기 실린더 가이드(4)에 승하강 가능하게 설치된 주행 베이스(6)에는 주행 레일(8)을 따라 좌우로 이동하는 주행부(10)와, 피딩부(12)와, 토치부(14)가 일체로 구비된다.
주행부(10)는 주행 모터 커버(16)의 내부에 장착된 주행모터(18)의 회전축(20)이 상기 주행레일(8)과 랙/피니언으로 관계되어 주행모터(18)의 정역 회전에 따라 주행레일(8)의 좌우를 왕복 이동한다.
피딩부(12)는 주행 모터 커버(16)의 측면에 설치된 용접 와이어 드럼(22)으로부터 용접 와이어(24)를 견인하여 토치부(14)로 공급한다.
토치부(14)는 피딩부(12)에서 공급되는 용접 와이어(24)를 이용하여 와이어 노즐(26)을 통해 돌출된 용접 와이어(24)로 선코일의 끝단과 후코일의 선단을 용접하게 된다.
이러한 용접기는 인근에 설치된 조작 패널(28)을 조작하는 작업자에 의해 제어되어진다.
그러나, 토치부의 용접 와이어 노즐을 통해 돌출되는 용접 와이어가 용접시 스패터(spatter)를 발생시키고, 이 스패터가 용접 와이어 노즐에 융착하게 되면 용접라인을 멈추고 용접 와이어 노즐을 교환하여야 하기 때문에 작업이 중단됨으로써 생산성의 저하 및 작업 능률이 떨어지게 된다.
또한 공급되던 용접 와이어가 토치부에 꼬이게 되면 꼬인 용접 와이어를 풀어야 하기 때문에 이로 인하여 용접 작업이 지연되고 마찬가지로 생산성의 저하 및 작업 능률이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용접 작업시 와이어 꼬임이나 용접 와이어의 융착 발생을 방지하는 것을 목적으로 하는 한편 용접 와이어의 꼬임 및 융착 현상이 발생되더라도 용접 작업이 지연되지 않도록 하여용접 라인의 작업속도가 떨어지지 않도록 하는 용접기를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용접기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 정면도,
도 2는 도 1의 A를 상세하게 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 B를 상세하게 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 용접기의 토치부를 도시한 사시도,
도 5는 종래 용접기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 정면도,
<< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >>
100...주행부 102...주행모터
104...주행 모터 커버 108...용접 와이어 드럼
120...토치 베이스 블록 124...가이드 수단
132...토치 장착 블록 136a, 136b...상/하한 감지센서
138...위치 감지용 탭 140...스크루 바
200...피딩부 202...롤 베이스 블록
204...견인 안내수단 206...견인수단
220...피딩 백업롤 224...조정 핸들
226...피딩롤 300...토치부
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 피딩부가 상기 용접 와이어를 토치로 견인하기 전에 용접 와이어의 표면에 소정 간격으로 노치를 형성시키는 견인수단을 포함하여 이루어진다.
여기서, 견인수단은 상기 용접 와이어의 직경보다 얕은 와이어 안내홈이 외주면을 따라 형성되는 피딩 백업롤과, 상기 피딩 백업롤에 인접하게 설치되고 외주를 따라 소정 간격으로 다수의 노치 나이프가 설치되고 모터에 의해 회전되는 피딩 롤을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 토치부는 두 개 이상 구비되고 각각의 토치부를 선택적으로 승하강시키기 위해 상기 주행부에 설치되는 구동수단과, 상기 구동수단과 워엄 기어로 연결되어 회전되는 스크루 바와, 상기 스크루 바와 나사산 결합되고 토치가 설치되는 토치 장착 블록을 포함하여 이루어진다.
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 용접기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 용접기는 베이스(30)의 양단에 실린더 가이드(32)를 세우고, 상기 실린더 가이드(32)를 가로지르는 주행 베이스(34)가 승하강 가능하게 설치되며, 주행 베이스(34)의 전면에는 주행 레일(36)이 설치되는 바 하단면에 랙기어(38)가 형성된다. 베이스(6)에는 선코일(402)과 후코일(404)을 잇는 용접작업을 위한 용접대(40)가 설치된다.
주행 레일(36)에는 주행부(100)와, 피딩부(200)와, 토치부(300)가 일체로 설치된다.
주행부(100)는 내부에 주행 모터(102)가 장착된 주행 모터 커버(104)와, 이 주행 모터 커버(104)의 배면 상단에 설치되는 복수의 주행 롤러(106)와, 주행 모터 커버(104)의 양측면에 설치되는 용접 와이어(W)를 내장한 용접 와이어 드럼(108)으로 구성된다.
여기서, 복수의 주행 롤러(106)는 주행 베이스(34)의 상면에 밀착된 상태로 주행 모터 커버(104)에 설치됨으로써 주행부(100)가 주행 베이스(34) 위를 왕복 이동할 때 주행부(100)의 원활한 이동이 가능하도록 지지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 주행 모터(102)의 회전축(102a)은 주행 모터 커버(104)의 전방으로 인출되며 회전축(102a)의 끝단에는 피니언 기어(102b)가 결합되어 상술한 랙 기어(38)와 맞물림된다. 그 결과 주행 모터(102)의 정역 회전에 따라 주행부(100)가 주행 베이스(34) 위를 왕복 이동하게 되는 것이다.
한편, 주행 모터 커버(104)의 하부에는 구동수단이 장착된 토치 베이스(110)가 설치되는데, 구동수단은 전기에 의해 회전되는 승하강 모터(112)인 것이 바람직하며, 승하강 모터(112)는 모터 베이스(114)에 의해 토치 베이스(110)에 고정된다.
승하강 모터(112)의 회전축(112a) 중간에는 감속기(116)가 설치되어 회전축 (112a)의 회전속도를 감소시키고, 회전축(112a)의 끝단에는 구동 워엄기어(118)가 설치되어 후술하는 종동 워엄기어와 맞물려 회전된다. 회전축(112a)은 후술하는 토치 베이스 블록을 관통하여 돌출된다.
토치 베이스(110)의 전측면에는 토치 베이스 블록(120)이 수직되는 방향으로 고정되는데, 토치 베이스 블록(120)의 상부가 상기 토치 베이스(110)에 고정되고, 토치 베이스 블록(120)의 하부에는 토치 베이스(110)에 대해 직교되는 방향으로 받침판(122)이 고정된다.
토치 베이스 블록(120)에는 가이드 수단(124)이 고정 설치되는 바, 가이드 수단(124)은 토치 베이스 블록(120)의 전면에 설치되는 전방 가이드 바(126)와, 토치 베이스 블록(120)의 양측면에 설치되는 가이드 홀더(128)로 구성된다.
전방 가이드 바(126)는 토치 베이스 블록(120)의 전면 중간 부분에 수직으로 설치되고, 전방 가이드 바(126)의 상단에는 통공(130a)을 가진 지지편(130)이 수평방향으로 설치된다.
상기 가이드 홀더(128)는 일측이 상기 토치 베이스 블록(120)에 고정되고, 타측의 내측면에는 홀더 안내홈(128a)이 수직으로 형성된다.
한편, 토치 장착 블록(132)의 배면에는 상기 전방 가이드 바(126)에 대응되는 블록 안내홈(132a)이 수직 방향으로 형성되고, 토치 장착 블록(132)의 양측면에는 상기 가이드 홀더(128)의 홀더 안내홈(128a)에 대응되는 가이드 블록(134)이 수직 방향으로 설치된다.
상기 가이드 블록(134)의 상하부에는 각각 스톱퍼(134a)(134b)가 설치되어 토치 장착 블록(132)의 승하강 범위를 한정하게 된다.
그리고, 토치 장착 블록(132)의 승하강 범위를 한정함에 있어 이를 자동으로제어하기 위해서 상술한 토치 베이스 블록(120)의 측면 중심부분에 소정 거리 이격되어 상한 감지센서(136a)와 하한 감지센서(136b)가 설치되고, 상기 가이드 블록(134)의 측면 상부에는 상기 두 센서에 의해 감지되는 위치 감지용 탭(138)이 설치된다.
한편, 토치 장착 블록(132)에는 스크루 바(140)가 수직으로 관통하여 나사산 결합되는데, 스크루 바(140)의 하부는 상기 받침판(122)에 지지되고, 스크루 바 (140)의 상단에는 종동 워엄기어(142)가 설치된다. 이에 따라 스크루 바(140)는 상기 지지편(130)의 통공(130a)을 관통하여 종동 워엄기어(142)가 상술한 구동 워엄 기어(118)와 맞물려짐으로써 상기 승하강 모터(112)의 정역방향 회전에 따라 토치 장착 블록(132)이 승하강된다.
피딩부(200)는 상술한 토치 장착 블록(132)의 전면에 배치되는 바, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
피딩부(200)는 롤 베이스 블록(202)과, 이 롤 베이스 블록(202)에 설치되어 용접 와이어(W)의 견인을 안내하는 견인 안내수단(204)과, 상기 롤 베이스 블록 (202)에 설치되어 직접적으로 용접 와이어(W)를 견인하면서 용접 와이어(W)에 노치를 형성시키는 견인수단(206)으로 구성된다.
롤 베이스 블록(202)은 토치 장착 블록(202)의 상부 전면에 고정되는 판이다.
롤 베이스 블록(202)의 상부 중간에는 한 쌍으로 된 가이드 롤(208)이 설치되고, 그 가이드 롤(208)의 인접한 위치에는 용접 와이어(W)가 통과되는 유도관(210)이 설치된다. 용접 와이어(W)는 가이드 롤(208)의 사이로 통과되어 후술하는 견인 안내수단(204)에 의해 견인수단(206)으로 안내된다.
견인 안내수단(204)은 소정거리 이격되어 롤 베이스 블록(202)의 표면에 설치되는 복수의 아이들 롤(209)과, 복수의 아이들 롤(209)에 인접해서 설치되는 레벨러 롤(210)로 구성된다.
레벨러 롤(210)은 고정 브라켓(212)에 의해 지지된 채 롤 베이스 블록(202)에 약간의 이동이 가능하게 설치되는 바, 고정 브라켓(212)의 배후에는 고정편 (214)이 설치되고, 이 고정편(214)에는 고정볼트(216)가 관통되어 고정볼트(216)의 끝단이 상기 고정 브라켓(212)의 적소에 고정되며, 또한 고정편(214)에는 조정볼트 (216)가 연통되어져 그 끝단이 고정 브라켓(212)의 적소에 근접되어진다.
이러한 조정볼트(216)를 적절히 회전시켜 레벨러 롤(210)을 복수의 아이들 롤(209) 사이에 어느 정도 근접시키느냐에 따라, 용접 와이어(W)가 견인수단(206)으로 진입되는 경로를 유지하게 된다.
한편, 견인 안내수단(204)의 하부에는 설치되는 견인수단(206)은 피딩 백업롤(220)과, 피딩 백업롤(220)을 고정시키고 자체 탄성력을 보유하여 위치 변동이 가능한 백업 롤 블록(222)과, 백업 롤 블록(222)의 위치 정도를 조정시키는 조정 핸들(224)과, 용접 와이어(W)를 사이에 두고 상기 피딩 백업롤(220)과 근접 배치되는 피딩롤(226)과, 피딩롤(226)을 고정시키는 피딩롤 블록(228)과, 피딩롤(226)을 회전시키는 모터(230)로 구성된다.
여기서, 피딩 백업롤(220)의 외주면에는 와이어 안내홈(220a)이 형성되어지되 용접 와이어(W) 직경의 약 75% 내지 80% 정도 되는 깊이를 가지게 형성된다.
그리고, 피딩롤(226)의 외주면에 소정 간격으로 다수의 노치 나이프(226a)가 횡방향으로 설치되는데, 상술한 피딩 백업롤(226)의 외주면과 거의 맞닿을 정도로 근접하게 설치되어 용접 와이어(W)를 견인하게 되면 용접 와이어(W)에는 다수의 노치 나이프(226a)가 설치 간격에 대응되는 다수의 노치(Wa)가 연속되게 형성된다.
피딩롤(226)을 회전시키는 모터(230)에는 감속기(230a)가 연결되어 모터 (230)의 속도를 조절하여 용접 와이어(W)를 견인하게 된다.
한편, 백업롤 블록(222)은 양 끝부분에 지지로드(222a)가 관통 삽입되고, 지지로드(222a)의 일측에는 고정단(222b)이 타측에는 로드 스톱퍼(222c)가 설치되며 고정단(222b)은 롤 베이스 블록(202)에 고정된다. 지지로드(222a)의 각각에는 스프링에 삽입되어 백업롤 블록(222)은 일측 고정단(222b) 측으로 탄지된다. 백업롤 블록(222)의 하면 중심부에 피딩 백업롤(220)이 회전 가능하게 설치된다.
조정 핸들(224)은 일단에 조정돌기(224a)가 형성되고 그 부분이 롤 베이스 블록(202)에 힌지 고정되어 타단을 잡고 힌지 회전시킴에 따라 조정돌기(224a)가 백업롤 블록(222)을 밀게 된다.
롤 베이스 블록(202)의 하부에는 와이어 가이드 튜브(232)가 설치되어 상술한 견인 안내수단(204)과 견인수단(206)에 의해 소정 처리된 용접 와이어(W)가 삽입 후 후술하는 토치부로 인계된다.
토치부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 토치 장착 블록(132)에 설치되는데, 원통형의 몸체(302) 내부에 용접을 위한 와이어 노즐(304)이 수직되게 설치되고,와이어 노즐(304)이 상술한 와이어 가이드 튜브(232)와 연결됨에 따라 용접 와이어 (W)가 와이어 노즐(304)로 주입되어 용접이 이루어지게 된다. 와이어 노즐(304)로는 전기가 인가되어 높은 전압으로 용접 와이어(W)를 용해시켜 용접하게 된다.
몸체(302)의 내부에는 와이어 노즐(304)의 용접 작업시 발생되는 열을 발산시키기 위한 냉각수단으로써 냉각수 관(306)이 설치된다.
이상에서 설명한 주행부(100)와, 피딩부(200)와, 토치부(300)가 복수로 설치되어 본 발명의 용접기는 도 1에 도시한 바와 같이 일측의 토치부(300a)에서 용접작업이 중단되면 타측의 토치부(300b)에서 용접이 이루어질 수 있다.
그리고, 용접기의 인접한 위치에는 용접기의 제어를 위한 조작 패널(400)이 설치되어 주행모터(102)의 회전이나, 승하강 모터(112)의 회전, 피딩롤(220)의 회전 및 상/하한 감지센서(136a)(136b)에서 감지된 신호에 따라 토치 장착 블록(132)의 승하강 등을 제어한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 용접기의 작용 및 효과를 살펴본다.
용접대(40)에 세팅된 선코일(402)의 끝단과 후코일(404)의 선단이 맞닿은 상태에서, 조작 패널(400)에 가까운 일측 토치부(300a)로 우선 용접한다.
용접 동작을 잠시 살펴보면, 와이어 드럼(108)에 내장된 용접 와이어(W)가 견인수단(206)에 의해 견인되어 가이드 롤(208)을 경유, 복수의 아이들 롤(209)과 레벨러 롤(210) 사이를 통과하여 와이어 가이드 튜브(232)로 삽입된다.
삽입된 용접 와이어(W)는 일측 토치부(300a)의 와이어 노즐(304)로 주입되어와이어 노즐(304)로 가해지는 전압에 의해 용해되면서 선코일(402)의 끝단과 후코일(404)의 선단을 용접하게 된다.
이때, 본 발명의 특징에 따라 제안되는 견인수단(206)인 피딩롤(220)과 피딩 백업롤(226)에 의해 용접 와이어(W)의 외주면에 소정의 간격으로 노치(Wa)가 형성됨으로써, 와이어 노즐(304)에서 용해가 이루어질 때 용접 와이어(W)가 녹으면서 타오르더라도 와이어 노즐(304)까지 도달하지 못하고 노치(Wa) 부근에서 절단되기 때문에 와이어 노즐(304)이 보호된다.
용접작업 중에, 용접 와이어(W)의 꼬임이 발생하거나 와이어 노즐(304)에 스패터가 눌러 붙어 융착이 발생됨으로써 일측 토치부(300a)에 의한 용접 작업이 중단되면, 작업자는 조작 패널(400)을 조작하여 타측 토치부(300b)를 선택하면 된다.
이때 타측 토치부(300b)가 일측 토치부(300a)에 가려져서 작업자가 용접 상태를 관찰할 수 없게 됨으로, 작업자는 조작 패널(400)을 조작하여 일측 토치부 (300a)를 상승시키게 된다.
이에 따라, 승하강 모터(112)의 동작으로 회전축(112a)이 회전되고, 구동 워엄기어(118)에 치합된 종동 워엄기어(142)도 함께 회전된다.
이에 스크루 바(140)가 회전되어 나사산 결합된 토치 장착 블록(132)이 전방 가이드 바(126)와 가이드 홀더(128)에 의해 안내되면서 상승하게 된다.
그러다가 위치 감지용 탭(138)을 상한 감지센서(136a)가 감지하게 되면 토치 장착 블록(132)은 상승을 멈추게 된다. 하강시에는 하한 감지센서(136b)가 위치 감지용 탭(138)을 감지한다.
이 상태가 되면, 조작패널(400)에 위치한 작업자가 타측 토치부(300b)에 의해 용접하는 상황을 관찰할 수 있게 된다.
타측 토치부(300b)로 용접 와이어(W)를 공급하는 견인수단(206)인 피딩롤 (220)과 피딩 백업롤(226)도 상술한 바와 같은 동작으로 용접 와이어(W)의 외주면에 노치(Wa)를 형성하여 용해돼 타오르는 용접 와이어(W)가 와이어 노즐(304)까지 도달하지 못하도록 함으로써 와이어 노즐(304)을 보호하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 용접기는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
즉, 용접 와이어의 꼬임이나 와이어 노즐의 융착으로 인한 용접 중단과 같은 문제가 발생되더라도 타측 토치부를 이용하여 용접이 연속적으로 이루어지게 된다.
또한, 와이어 노즐의 융착 현상을 사전에 방지하여 와이어 노즐의 사용량을 대폭 절감하고, 와이어 노즐의 교환작업으로 인한 작업 중단 시간을 세이브할 수 있으며, 용접 작업시 용접 와이어의 관찰을 정확하게 할 수 있다.
따라서, 판파단 및 대형 설비 사고를 사전에 방지하고 생산성 향상에도 크게 기여하게 된다.

Claims (3)

  1. 스트립 상부에 폭방향으로 승하강 가능하게 놓여지는 주행레일 상에서 주행레일을 따라 좌우로 이동되는 주행부와, 상기 주행부에 설치되어 스트립을 용접하기 위한 토치부, 상기 토치부에 용접 와이어를 연속적으로 공급하기 위한 피딩부를 포함하는 용접기에 있어서,
    상기 피딩부가 상기 용접 와이어를 토치로 견인하기 전에 용접 와이어의 표면에 소정 간격으로 노치를 형성시키는 견인수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연공정의 코일 연결용 용접기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 견인수단은 상기 용접 와이어의 직경보다 얕은 와이어 안내홈이 외주면을 따라 형성되는 피딩 백업롤과, 상기 피딩 백업롤에 인접하게 설치되고 외주를 따라 소정 간격으로 다수의 노치 나이프가 설치되고 모터에 의해 회전되는 피딩 롤을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 압연공정의 코일 연결용 용접기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 토치부는 두 개 이상 구비되고 각각의 토치부를 선택적으로 승하강시키기 위해 상기 주행부에 설치되는 구동수단과, 상기 구동수단과 워엄 기어로 연결되어 회전되는 스크루 바와, 상기 스크루 바와 나사산 결합되고 상기 토치가 설치되는 토치 장착 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연공정의 코일 연결용 용접기.
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