KR20020080311A

KR20020080311A - 열교환기 자동용접용 알곤용접기

Info

Publication number: KR20020080311A
Application number: KR1020020057568A
Authority: KR
Inventors: 조기준
Original assignee: 조기준
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2002-10-23
Also published as: KR100498008B1

Abstract

본 발명은 열교환기의 측판에 관통되게 형성된 다수의 튜브관삽입구멍에 외주연에 다수개의 방열핀이 끼워지는 다수개의 튜브관을 끼운 상태로 튜브관삽입구멍과 튜브관의 단부를 자동으로 용접하는 열교환기 자동용접용 알곤용접기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 튜브관이 끼워진 측판의 외측에서 튜브관의 내부 구멍으로 자동용접기의 콜릿을 삽입시켜 자동용접기가 중심을 잡도록 하고, 콜릿의 외측에는 콜릿을 중심점으로 하여 회전하는 용접토치를 편심된 상태로 회전될 수 있도록 설치함으로서, 용접토치가 편심 설치된 상태로 회전하면서 튜브관삽입구멍과 이 튜브관삽입구멍에 끼워진 튜브관의 외주연 단부를 자동으로 용접할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명은 전후방이 개방된 원통형 하우징(7)의 하부에 모터(11)와 수직손잡이(9)가 각각 설치되고, 상기 모터(11)의 모터축(10)에 설치된 구동베벨기어(12)가 하우징(7)의 내부로 삽입되게 설치되며, 상기 하우징(7)의 내부에는 구동베벨기어(12)와 직각방향으로 맞물리는 링형태의 종동베벨기어(13)가 설치되며, 이 종동베벨기어(13)의 전후방에는 중공상태의 전후방회전체(14,15)가 각각 베어링(16)에 지지되어 회전자유롭게 설치되고, 상기 전방회전체(14)의 전방 중심부에는 열교환기(5)의 튜브관(3) 내부구멍으로 삽입되는 봉형태의 콜릿(17)이 전방으로 돌출되게 설치되며, 상기 후방회전체(15)의 후방에는 토치홀더취부판(21)이 설치되며, 상기 토치홀더취부판(21)의 편심된 위치에는 내부에 용접토치(27)가 편심되게 수평 설치되는 토치홀더(26)가 설치되고, 상기 하우징(7)의 일측에는 종동베벨기어(13)와 맞물리는 제2종동베벨기어(29)가 설치되며, 이 제2종동베벨기어(29)가 설치된 축(29a)에는 엔코더(30)가 설치되며, 제2종동베벨기어(29)의 후방에는 엔코더(30)를 감싸는 수평손잡이(31)가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기 자동용접용 알곤용접기{Argon welding machine for automatic welding of heat-exchanger}

본 발명은 열교환기의 측판에 관통되게 형성된 다수의 튜브관삽입구멍에 외주연에 다수개의 방열핀이 끼워지는 다수개의 튜브관을 끼운상태로 튜브관삽입구멍과 튜브관의 단부를 자동으로 용접하는 열교환기 자동용접용 알곤용접기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 튜브관이 끼워진 측판의 외측에서 튜브관의 내부 구멍으로 자동용접기의 콜릿을 삽입시켜 자동용접기가 중심을 잡도록 하고 자동용접기의 하우징 내부에는 용접토치를 편심된 상태로 회전될 수 있도록 설치함으로서, 용접토치가 편심 설치된 상태로 회전하면서 튜브관삽입구멍과 이 튜브관삽입구멍에 끼워진 튜브관의 외주연 단부를 자동으로 용접할 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적인 열교환기는 도 1에 일부가 도시된 바와 같이 다수의 튜브관삽입구멍(1)이 일정간격으로 관통된 한쌍의 측판(2) 사이에 외주연에 다수개의 방열핀(4)이 끼워지는 다수의 튜브관(3)을 연결하는데, 상기 튜브관(3)을 측판(2)에 연결할 때 각각의 튜브관(3)의 단부를 측판(2)의 튜브관삽입구멍(1)으로 삽입시킨 뒤에 튜브관삽입구멍(1)과 튜브관삽입구멍(1)에 끼워진 튜브관(3)의 끝단부를 용접으로 결합시킨다.

상기와 같이 열교환기를 제조할 때 튜브관삽입구멍(1)과 튜브관삽입구멍(1)에 끼워진 튜브관(3)의 끝단부를 용접으로 고정 결합시키는 작업을 수작업으로서 하였는데, 용접하게 되는 튜브관(3)의 외경이 보통 10∼30mm 인 파이프를 용접하는 것으로 10∼30mm를 둥글게 끊어지지 않도록 한번에 용접을 해야한다.

용접을 하다가 중간에 끊겼다가 다시 용접을 하는 경우에는 끊겼던 부분에서 용접불량이 생길 염려가 많기 때문이다. 이렇게 10∼30mm를 둥글게 끊이지 않게 용접하기는 매우 어려운 것이어서 용접기술이 뛰어난 작업자만이 용접이 가능하여 열교환기를 제조하는데에 대한 제조원가가 상승되는 문제가 있었다.

또한, 용접작업을 작업자가 직접하게 되므로 작업자는 그 용접 불빛을 보면서 용접작업을 수행하게 되므로 작업자의 인체에도 커다란 지장을 주는 문제를 아울러 지니고 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 튜브관이 끼워진 측판의 외부측에서 자동용접기의 전방 중심부에 전방으로 돌출된 콜릿을 상기 튜브관의 구멍으로 삽입시킨 상태에서 용접스위치를 누르면, 자동용접기의 하우징 내부에 편심되게 설치된 용접토치가 튜브관의 끝단부 외경을 둥글게 따라돌면서 자동으로 용접이 될 수 있도록 하여 용접작업의 숙련자가 아닌 작업자에 의해서 훌륭한 용접이 자동으로 이루어질 수 있도록 한 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전후방이 개방된 원통형 하우징의 하부에 모터와 수직손잡이가 각각 설치되고, 상기 모터의 모터축에 설치된 구동베벨기어가 하우징의 내부로 삽입되게 설치되며, 상기 하우징의 내부에는 구동베벨기어와 직각방향으로 맞물리는 링형태의 종동베벨기어가 설치되며, 이 종동베벨기어의 전후방에는 중공상태의 전후방회전체가 각각 베어링에 지지되어 회전자유롭게 설치되고, 상기 전방회전체의 전방 중심부에는 열교환기의 튜브관 내부구멍으로 삽입되는 봉형태의 콜릿이 전방으로 돌출되게 설치되며, 상기 후방회전체의 후방에는 토치홀더취부판이 설치되며, 상기 토치홀더취부판의 편심된 위치에는 내부에 용접토치가 편심되게 수평 설치되는 토치홀더가 설치되고, 상기 하우징의 일측에는 외측으로 돌출되는 돌출부가 형성되고, 이 돌출부의 내측에 종동베벨기어와 맞물리는 제2종동베벨기어가 설치되며, 이 제2종동베벨기어가 설치된 축에는 엔코더가 설치되며, 제2종동베벨기어의 후방에는 엔코더를 감싸는 수평손잡이가 설치된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기 자동용접용 알곤용접기의 사시도.

도 2는 본 발명의 내부 구조를 나타내는 측단면도.

도 3은 본 발명의 내부 구조를 나타내는 평단면도.

도 4는 본 발명의 배면도.

도 5는 본 발명의 측단면도.

도 6은 본 발명의 사용상태도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 튜브관삽입구멍 2 : 측판 3 : 튜브관

4 : 방열핀 5 : 열교환기 6 : 자동용접기

7 : 하우징 8 : 모터커버 9 : 수직손잡이

10 : 모터축 11 : 모터 12 : 구동베벨기어

13 : 종동베벨기어 14 : 전방회전체 15 : 후방회전체

16 : 베어링 17 : 콜릿 18 : 콜릿홀더

19 : 스토퍼 20 : 걸이구 21 : 토치홀더취부판

22 : 백커버 23 : 외부관 24 : 내부고정관

25 : 부시 26 : 토치홀더 27 : 용접토치

28 : 돌출부 29 : 제2종동베벨기어 30 : 엔코더

31 : 수평손잡이 32 : 스위치 33 : 냉각수통

24 : 용접기본체 35 : 콘트롤장치 36 : 알곤가스통

37 : 용접기설치대

이하 본 발명에 따른 열교환기 자동용접용 알곤용접기에 대하여 첨부된 도면 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 열교환기 자동용접용 알곤용접기는 열교환기(5)의 측판(2)에 관통되게 형성된 다수의 튜브관삽입구멍(1)에 외주연에 다수개의 방열핀(4)이 끼워지는 다수개의 튜브관(3)을 끼운상태로 튜브관삽입구멍(1)과 튜브관삽입구멍(1)으로 끼워진 튜브관(3)의 단부를 자동으로 용접하는 것이다.

상기와 같은 자동용접기(6)는 전후방이 개방된 원통형 하우징(7)의 하부에 모터커버(8)와 수직손잡이(9)가 각각 설치되고, 상기 모터커버(8)의 내부에는 모터축(10)이 하우징(7)의 내부로 삽입되게 모터(11)가 상향 설치되며, 상기 모터축(10)에는 구동베벨기어(12)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 하우징(7)의 내부에는 구동베벨기어(12)와 직각방향으로 맞물리는 링형태의 종동베벨기어(13)가 설치되며, 이 종동베벨기어(13)의 전후방에는 중공상태의 전후방회전체(14,15)가 각각 베어링(16)에 지지된 상태로 나사에 의해 서로 회전자유롭게 설치된다. 이때 상기 하우징(7)의 내부에는 링형태의 종동베벨기어(13)와 중공형의 전후방회전체(14,15)에 의해 터널형의 공간이 수평방향으로 형성되게 된다.

또한, 상기 전방회전체(14)의 전방 중심부에는 열교환기(5)의 튜브관(3) 내부구멍으로 삽입되는 봉형태의 콜릿(17)이 전방으로 돌출되게 설치된다. 이때 상기 콜릿(17)은 후단은 전방회전체(14)의 편심된 외측에 설치되나 선단부는 전방회전체(14)의 중심위치로 설치되어 그 선단부에 콜릿(17)이 중심선상에 수평 설치되는 것이다.

그리고, 상기 콜릿(17)은 봉형상의 내부축봉(17c)의 외부에 외주연의 길이방향으로 절개홈(17a)을 형성한 신축관(17b)이 삽입되어 콜릿(17)이 튜브관(3)의 내부구멍에 꼭 들어 맞고 내부축봉(17c)만 튜브관(3)의 내부공간에서 공회전하도록 되어 있고, 내부축봉(17c)의 선단부에는 신축관(17b)의 이탈을 방지하는 캡(17d)이 설치되어 있다.

상기 후방회전체(15)의 후방에는 토치홀더취부판(21)과 백커버(22)가 설치되며, 상기 토치홀더취부판(21)의 편심된 위치에는 외부의 외부관(23)은 토치홀더취부판(21)에 설치되어 회전하고 용접토치(27)가 끼워지는 내부고정관(24)은 외부관(23)과 내부고정관(24)의 사이에 부시(25)를 개재시킨 상태로 설치되어 회전하지 않는 토치홀더(26)가 설치되고, 상기 토치홀더(26)의 내부고정관(24)에는 하우징(7) 내부를 관통하여 용접토치(27)가 편심되게 수평 설치되어 있다.

그리고, 상기 하우징(7)의 일측에는 외측으로 돌출되는 돌출부(28)가 형성되고, 이 돌출부(28)의 내측에 종동베벨기어(13)와 맞물리는 제2종동베벨기어(29)가 설치되며, 이 제2종동베벨기어(29)가 설치된 축(29a)에는 모터축(10)을 비롯한 구동베벨기어(12)와 종동베벨기어(13), 그리고 전후방회전체(14,15)의 회전수를 카운트하는 엔코더(30)가 설치되며, 제2종동베벨기어(29)의 후방에는 엔코더(30)를 감싸는 수평손잡이(31)가 설치된다.

또한, 상기 용접토치(27)를 홀딩 설치하는 토치홀더(26)는 외부관(23)의 고정플랜지(23a)에 장공(23b)을 형성하여 토치홀더(26)를 상하로 이동시킬 수 있어 토치홀더(26)에 취부되는 용접토치(27)의 편심량을 조정할 수 있도록 되어 있다.

상기 하우징(7)의 전방에는 측판(2)에 접촉하는 스토퍼(19)가 설치되고, 수직손잡이(9)의 일측 상부에는 용접토치(27)를 동작시키는 스위치(32)가 설치되며, 하우징(7)의 중앙 상부에는 본 발명의 자동용접기(6)를 와이어고리에 걸게 되는 걸이구(20)가 구비되어 있다.

본 발명의 자동용접기(6)는 도 6에 도시된 바와 같이 냉각수통(33)과 용접기본체(34)와 콘트롤장치(35), 그리고 알곤가스통(36)이 탑재된 용접기설치대(37)에 권회되게 설치되는 와이어고리(38)에 매달려진다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 및 작용 관계를 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자동용접기(6)를 사용하고자 하는 경우에는 도 6의 용접기설치대(37)에 탑재된 냉각수통(33)과 용접기본체(34)와 콘트롤장치(35) 그리고 알곤가스통(36)을 용접에 적합하도록 조정하고 각종 스위치를 온시킨 상태에서 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 측판(2)의 튜브관삽입구멍(1)에 튜브관(3)을 끼워놓은 반제품상태의 열교환기(5)의 측판(2) 외측에서 튜브관(3)의 내부구멍으로 자동용접기(6)의 콜릿(17)을 삽입시킨다.

이때 본 발명의 자동용접기(6)에는 수직손잡이(9)와 수평손잡이(31)가 각각 설치되어 있어서 자동용접기(6)를 자유롭게 이동시킬 수 있는 것이며, 위에서와 같이 콜릿(17)을 튜브관(3)의 내부구멍으로 삽입시키면 콜릿(17)의 굵기가 튜브관(3)의 내부구멍에 원활하게 들어갈 정도이므로 여유롭게 들어가게 된다.

이때 콜릿(17)의 외부에는 절개홈(17a)이 형성되어 소량이 신축되는 신축관(17b)이 공회전되게 끼워져 있어서 튜브관(3)의 내부구멍에 이물질이 끼인 경우에도 원활하게 유입되며 일단 유입이 이루어지면, 상기 절개홈(17a)에 의해 소량 팽창하면서 콜릿(17)이 튜브관(3)의 내부구멍에 빡빡하지 않을 정도로 꼭 들어 맞게 된다.

이 콜릿(17)은 자동용접기(6)의 중심부에 설치되는 것이므로 중심점 역할을하며, 그 외측에 편심 설치된 용접토치(27)는 중심점 역할을 하는 콜릿(17)을 기준으로 원을 그리면서 용접을 하게 되는 것이다.

위에서와 같이 콜릿(17)을 튜브관(3)의 내부구멍으로 삽입시키게 되면 하우징(7)의 전면에 장착된 스토퍼(19)가 용접하게 되는 열교환기(5)의 측판(2)의 외부면에 접촉하게 되고 용접토치(27)의 선단부는 튜브관삽입구멍(1)과 튜브관삽입구멍(1)으로 끼워진 튜브관(3)의 끝단 용접해야 할 위치에 근접하게 된다.

이상태에서 수직손잡이(9)의 일측에 설치된 스위치(32)를 누르게 되면 도 6의 용접기설치대(37)에 탑재된 각각의 용접설비가 일시에 동작하면서 용접토치(27)의 선단부에서 아크를 발생시키면서 상기 용접부위를 용접하게 되고, 그와 동시에 모터(11)가 구동하여 용접토치(27)를 잡고있는 용접토치구동부가 구동되어 용접토치(27)는 콜릿(17)를 기준으로 스위치(32)를 누르고 있는 동안은 그 외주연을 끊임없이 회전하면서 용접부위를 끊이지 않고 용접하게 되는 것이다.

상기 스위치(32)를 눌러서 모터(11)가 회전하게 되면 모터축(10)에 설치된 구동베벨기어(12)가 회전하면서 그 구동베벨기어(12)와 맞물린 종동베벨기어(13)가 회전하게 되는데, 이 종동베벨기어(13)의 전후방에는 전후방회전체(14,15)가 각각 나사로서 결합되어서 전후방회전체(14,15)도 함께 회전하게 되며, 후방회전체(15)에는 토치홀더취부판(21)이 나사로서 고정설치되고 이 토치홀더취부판(21)에 용접토치(27)를 취부한 토치홀더(26)가 설치되어서 구동베벨기어(12)를 비롯한 종동베벨기어(13)와 전후방회전체(14,15), 그리고 용접토치(27)가 회전하게 되는 것이다.

상기 용접토치(27)는 위에서도 언급한 바와 같이 편심설치되어 있으므로 중심부에 설치된 콜릿(17)을 중심점으로하여 콜릿(17)이 외주연을 원을 그리며 회전하며, 원을 그리며 회전하는 동안 용접토치(27)의 선단부에서는 아크가 발생되므로 튜브관삽입구멍(1)과 튜브관삽입구멍(1)에 끼워진 튜브관(3)의 끝단외주연을 끊임없이 한번에 용접하게 되는 것이다.

상기와 같이 용접토치(27)가 원을 그리면서 용접부위에 용접을 할 때 종동베벨기어(13)에 엔코더(30)가 장착된 제2종동베벨기어(29)가 맞물려 회전하므로 용접토치(27)의 회전량을 카운트하게 되어 용접토치(27)가 한바퀴 회전하여 용접부위 전체를 용접하면 용접토치(27)가 360도 회전한 것을 콘트롤장치(35)로 신호를 보내어 용접이 멈추어지게 하고, 다음 용접시에도 용접토치(27)가 어느 위치에 있던지 360도만 회전하도록 하는 것이다.

그리고, 상기 콜릿(17)은 도 2에서 보는 바와 같이 콜릿홀더(18)에 고정된 내부축봉(17c) 외측에 신축관(17b)이 공회전되게 끼워져서 전방회전체(14)가 회전하여 콜릿(17)이 회전하는 경우에 내부축봉(17c)은 회전하고 있으나, 외측의 신축관(17b)은 튜브관(3)의 내부구멍에서 공회전하여 튜브관(3)이 회전하는 것을 방지하여 용접에 지장을 주지 않는 것이다.

또한, 용접토치(27)를 잡고 있는 토치홀더(26)중에 용접토치(27)를 직접적으로 잡고 있는 내부고정관(24)의 외주연에는 부시(25)를 끼우고 그 외부에 토치홀더취부판(21)에 의해 회전하는 외부관(23)이 설치되어서 외부관(23)은 회전하나, 그 내부의 내부고정관(24)은 회전하지 않아서 내부고정관(24)에 직접 취부된용접토치(27)는 회전하지 않아서 용접토치(27)의 후단에 연결되는 가스공급선과 전선, 물공급호스등이 꼬이는 것을 막을 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 자동용접기(6)는 튜브관(3)의 외경이 10mm에서 20mm 크기까지 용접이 가능한데, 이것은 용접토치(27)의 편심위치를 조절하면 가능한 것으로 도 4에서와 같이 토치홀더(26) 중 의 토치홀더취부판(21)에 고정 설치되는 외부관(23)에 형성된 고정플랜지(23a)의 장공(23b)을 이용하여 고정플랜지(23a)의 높낮이를 조절하면 외경이 작은 튜브관(3)부터 외경이 큰 튜브관(3)까지 용접이 가능한 것이다.

상기와 같이 본 발명의 열교환기 자동용접용 알곤용접기는, 튜브관이 끼워진 측판의 외부측에서 자동용접기의 전방 중심부에 전방으로 돌출된 콜릿을 상기 튜브관의 구멍으로 삽입시킨 상태에서 용접스위치를 누르면, 자동용접기의 하우징 내부에 편심되게 설치된 용접토치가 튜브관의 끝단부 외경을 둥글게 따라돌면서 자동으로 용접이 될 수 있도록 하여 용접작업의 숙련자가 아닌 작업자에 의해서 훌륭한 용접이 자동으로 이루어질 수 있어 생산원가를 대폭 절감키는 효과와, 작업자가 용접불빛을 직접보지 않으므로 용접작업자를 보호하게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims

열교환기의 측판에 관통되게 형성된 다수의 튜브관삽입구멍에 외주연에 다수개의 방열핀이 끼워지는 다수개의 튜브관을 끼운상태로 튜브관삽입구멍과 튜브관의 끝단부를 자동으로 용접하는 자동용접기에 있어서,

전후방이 개방된 원통형 하우징(7)의 하부에 모터(11)와 수직손잡이(9)가 각각 설치되고, 상기 모터(11)의 모터축(10)에 설치되는 구동베벨기어(12)가 하우징(7)의 내부로 삽입되게 설치되며,

상기 하우징(7)의 내부에는 구동베벨기어(12)와 직각방향으로 맞물리는 링형태의 종동베벨기어(13)가 설치되고, 이 종동베벨기어(13)의 전후방에는 중공상태의 전후방회전체(14,15)가 각각 베어링(16)에 지지된 상태로 회전자유롭게 설치되며,

상기 전방회전체(14)의 전방 중심부에는 열교환기(5)의 튜브관(3) 내부구멍으로 삽입되는 봉형태의 콜릿(17)이 전방으로 돌출되게 설치되며,

상기 후방회전체(15)의 후방에는 토치홀더취부판(21)이 설치되고, 상기 토치홀더취부판(21)의 편심된 위치에는 용접토치(27)를 수평 설치한 토치홀더(26)가 설치되며,

상기 하우징(7)의 내부 일측에는 종동베벨기어(13)와 맞물리는 제2종동베벨기어(29)가 설치되고, 이 제2종동베벨기어(29)가 설치된 축(29a)에는 엔코더(30)가 설치되며, 제2종동베벨기어(29)의 후방에는 엔코더(30)를 감싸는 수평손잡이(31)가 설치된 것을 특징으로 하는 열교환기 자동용접용 알곤용접기.
제 1항에 있어서, 상기 토치홀더(26)는 내부로 용접토치(27)가 끼워지는 내부고정관(24)의 외부에 부시(25)가 삽입되고, 부시(25)의 외부에는 토치홀더취부판(21)에 나사결합으로 설치되는 고정플랜지(23a)에 장공(23b)이 형성된 외부관(23)이 삽입설치된 것을 특징으로 하는 열교환기 자동용접용 알곤용접기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 콜릿(17)은 봉형태의 내부축봉(17c)의 외부에 외주연에 길이방향으로 절개홈(17a)을 형성한 신축관(17b)이 공회전 가능하게 삽입되고, 내부축봉(17c)의 선단부에는 신축관(17b)의 이탈을 방지하는 캡(17d)이 설치된 것을 특징으로 하는 열교환기 자동용접용 알곤용접기.