KR20030058646A

KR20030058646A - 스트립 ｓａｗ 자동용접장치

Info

Publication number: KR20030058646A
Application number: KR1020010089170A
Authority: KR
Inventors: 이재웅
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2001-12-31
Filing date: 2001-12-31
Publication date: 2003-07-07
Also published as: KR100425393B1

Abstract

본 발명은 클래드 강판의 자동용접장치에 관한 것으로, 특히 화공 용기(vessel)나 담수 설비용으로 쓰이는 클래드 강판 용접부위의 불균일한 클래드 폭에 대응하여 자동으로 용접할 수 있는 스트립 SAW 자동용접장치에 관한 것으로,

클래드 강판의 길이방향을 따라 이동하는 베이스판 상부에 위치한 프레임;상기 프레임의 돌출아암에 부착되며, 다른 쪽 끝단은 토치부에 연결되는 폭방향 토치 이송부; 상기 폭방향 토치 이송부의 하단에 슬라이드 가능하게 결합하여, 클래드 강판 용접부위인 클래드 폭방향으로 이동하는 토치부; 상기 토치부의 측부에 설치되어 상기 클래드 폭을 측정하는 센서 및 상기 센서의 입력신호에 따라 클래드 폭 변화에 대응하여 상기 폭방향 토치 이송부의 구동을 제어하며, 상기 토치부 및 베이스판의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되어,

일정한 폭의 스트립으로도 불균일한 클래드 폭을 가진 클래드 강판의 용접작업을 수행할 수 있어 스트립의 교체작업이 불필요하고, 이에 따른 고용접 전류의 인가가 가능하여 용착량 및 용착속도가 증가할 뿐 아니라, 토치부의 이동으로 용접부 양 끝단까지 양호한 용접품질을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

Description

스트립 ＳＡＷ 자동용접장치{A strip SAW automatic welding device}

본 발명은 클래드 강판의 자동용접장치에 관한 것으로, 특히 화공 용기(vessel)나 담수 설비용으로 쓰이는 클래드 강판 용접부위의 불균일한 클래드 폭에 대응하여 자동으로 용접할 수 있는 스트립 SAW 자동용접장치에 관한 것이다.

클래드 강판이란, 모재의 편면 또는 양면에 모재의 내식성을 보충하기 위하여 내식성이 좋은 다른 강판(부재)을 얇게 붙여서 피복한 강합판재를 말한다. 화공용기나 담수설비용 클래드 강판으로는, 일반탄소강이나 저합금강 등의 모재에 내식성이 좋은 스테인레스 클래드 판을 부재로 붙인 클래드 강판이 주로 쓰이고 있다.도 1은 클래드 강판 사이에 형성된 용접부위의 단면도로서, 이른바 디클래딩(declading) 작업이 되어 있는 상태를 나타내고 있다. 디클래딩이란, 강판의 용접에 앞서 용가재가 부재(1)와 모재(2) 사이에 흘러들어가 용접을 확실하게 하고, 용접작업을 보다 편리하게 하기 위하여 부재(1)인 클래드 판의 일부를 제거하는 것을 말한다. d는 클래드 폭이며, a는 개선각도(보통 60도)이다.

그런데, 화공용기나 담수설비 등의 제품들은 크기가 매우 커서 클래드 강판 사이의 클래드 폭(d)이 일정하게 유지되기 힘든 것이 보통이며, 디클래드 형성 시의 가공오차로 클래드 폭이 불균일할 경우가 많다. 이러한 폭의 불균일로 인하여 클래드 강판에 대해서는 고능률의 자동용접방법인 스트립 SAW 용접방법(SAW;Submerged Arc Welding)을 적용하기가 곤란하였다. 스트립 SAW 용접이란, 용접부위의 산화를 방지하는 미세한 입상의 용제(flux)를 살포하면서 용가재인 스트립 전극을 연속적으로 송급하고, 용제 속에서 스트립 전극과 모재를 통전시켜 전극의 선단과 모재 사이에 아크가 발생하도록 하여 용접하는 자동아크용접방법으로서, 작업능률이 높고 우수한 품질을 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있는 용접방법이다. 그러나, 스트립 SAW 용접에 쓰이는 스트립은 일정한 폭을 가지고 있어, 상기 클래드 폭이 스트립 폭보다 클 경우에는 적용하기 곤란하였으며, 적용한다 하더라도 클래드 폭방향양 단부의 용접품질이 불량하게 되므로 그 부분에 대하여는 별도의 수동에 의한 용접을 다시 해야 하는 단점이 있었다.

따라서, 클래드 폭이 불균일한 상기 클래드 강판을 용접하기 위하여는, 상기 폭의 변화에 따라 사람이 수동으로 일일히 용접해야만 하였다. 상기와 같은 이유로, 종래의 클래드 강판 용접에는 용가재 또는 토치의 이송이 수동으로 이루어지는 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding), GMAW(Gas Metal Arc Welding) 등의 수동식 용접방법이나 아크의 이송이 수동으로 이루어지는 FCAW(Flux Cored Arc Welding)의 반자동 용접방법이 사용될 수 밖에 없었다. 하지만, 이러한 수동 내지는 반자동 용접방법은 용접전류가 낮아서 용착량이 적고 용접속도가 느리므로 용접효율이 떨어질 뿐 아니라, 용접품질의 균일성도 확보하기 곤란할 수 밖에 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클래드 폭의 변화를 감지하는 센서와 클래드 폭방향으로 이동할 수 있는 토치부 등을 구비하여 클래드 폭의 변화에 대응하여 자동으로 용접할 수 있어, 불균일한 클래드 폭을 가지는 클래드 강판에 대하여도 적용가능한 스트립 SAW 자동용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 클래드 강판의 용접부위의 단면도,

도 2는 본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치의 개략도,

도 3은 본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치에 따른 폭방향 토치 이송부의 내부 구성도,

도 4는 본 발명의 장치를 사용하여 용접한 클래드 강판의 용접비드 형상도이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치는,

클래드 강판의 길이방향을 따라 이동하는 베이스판 상부에 위치한 프레임;

상기 프레임의 돌출아암에 부착되며, 다른 쪽 끝단은 토치부에 연결되는 폭방향 토치 이송부;

상기 폭방향 토치 이송부의 하단에 슬라이드 가능하게 결합하여, 클래드 강판 용접부위인 클래드 폭방향으로 이동하는 토치부;

상기 토치부의 측부에 설치되어 상기 클래드 폭을 측정하는 센서 및

상기 센서의 입력신호에 따라 클래드 폭 변화에 대응하여 상기 폭방향 토치 이송부의 구동을 제어하며, 상기 토치부 및 베이스판의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

상기 폭방향 토치 이송부는, 그 하부에 슬라이드 홈을 구비한 하우징과, 상기 하우징 내에서 클래드 폭방향으로 설치되는 슬라이드 축과, 그 일단이 상기 슬라이드 축에 슬라이드 가능하게 결합되고 다른 일단은 상기 슬라이드 홈을 통하여 하우징 하부로 돌출되어 토치부와 연결되는 토치 이동부와, 상기 토치 이동부를 구동시키는 구동부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬라이드 축은 볼 스크류이고, 상기 구동부는 상기 하우징의 외부에 부착되어 제어부의 신호를 받아 상기 볼 스크류를 회전시키는 서보모터인 것이 더욱 바람직하다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치의 개략도이다.

본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치는, 베이스판(12), 프레임(10), 토치부(30) 및 센서(40), 폭방향 토치 이송부(20), 제어부(50), 스트립 전극부(60), 용제공급부(70)로 이루어져 있다. 작도의 편의상 상기 모재(2)와 스트립(61)에 전기를 통전하는 전원부는 도시하지 않았다.

상기 베이스판(12)은 바퀴가 달려 있어 클래드 강판의 길이방향 전후로 이동이 가능하도록 되어 있다.

상기 베이스판(12)의 상부에는 토치부(30), 폭방향 토치 이송부(20) 및 용제공급부(70) 등을 지지하는 프레임(10)이 설치되어 있다. 프레임(10)의 상부 일측에는 돌출아암(11)이 형성되어 폭방향 토치 이송부(20)를 지지하고 있다. 상기 돌출아암(11)에 부착된 폭방향 토치 이송부(20)의 상부에는 용제 공급호퍼 지지대가 연결되어 있고, 그 하부로는 토치부(30) 및 센서(40)가 부착되어 있다. 상기 용제 공급호퍼(70)와 그 하부에 연결된 용제 공급호스(71)가 용제공급부가 된다.

폭방향 토치 이송부(20)의 하부에는 토치부(30)가 슬라이드 가능하게 결합된다.폭방향 토치 이송부(20)와 토치부(30)의 구성에 대하여는 후술하기로 한다.

한편, 상기 프레임(10) 및 베이스판(12)의 일측에는 토치부(30), 폭방향 토치 이송부(20) 및 베이스판(12)의 작동을 제어하는 제어부(50)가 설치되어 있으며, 그 상부에는 스트립(61)이 롤러(60)에 감겨져 있는 스트립 전극부(60)가 설치되어 있다.

도 3은, 본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치에 따른 폭방향 토치 이송부(20)의 내부 구성도이다.

폭방향 토치 이송부(20)의 하우징(21)은 그 하부에 슬라이드 홈(미도시)이 구비되어 있으며, 상기 하우징(21) 내에는 클래드 폭방향으로 슬라이드 축(22)이 설치되어 있다. 상기 하우징(21)의 외측에는 제어부(50)의 신호에 의하여 구동되며, 상기 슬라이드 축(50)을 구동시키는 서보모터(29)가 부착되어 있다. 상기 슬라이드 축(50)은 회전가능한 볼 스크류이며, 스크류의 일측에는 스크류의 회전에 의하여 클래드 폭방향으로 이동하는 너트(24)가 맞물려 있다. 상기 너트(24)의 하단에는 연결축(23)이 부착되며, 연결축(23) 하단은 상기 하우징(21)의 슬라이드 홈을 통하여 하우징(21) 하부로 돌출되며 그 하부 끝단에는 토치부(30)가 끼워지는 토치 브라켓(25)이 구비되어 있다. 따라서, 상기 너트(24), 연결축(23), 토치 브라켓(25)이 일체로 토치 이동부(23)를 구성하게 된다. 상기 토치 이동부(23)는 하우징(21)의 내측 하부에 설치된 가이드 레일(26)과 상기 레일(26) 위를 따라 클래드 폭방향으로 이동하는 가이드 블럭(27)에 의하여 지지되면서 이동하게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 작용을 설명하기로 한다.

상기 모재(2) 및 스트립 전극(60)에 전기를 통전하고, 용제 공급호퍼에 연결된 공급호스(71)를 통하여 용제를 토치부(30) 하부의 깔때기 형상의 수납부에 공급하면서, 상기 제어부(50) 상부의 스트립 전극부(60)의 롤러를 회전시켜 스트립(61)을 토치부(30) 상부의 슬롯(미도시)을 통하여 토치부(30)로 공급한다. 스트립(61)이 용제에 잠기면서 모재(2)에 닿으면 아크가 발생하여 클래드 강판의 용접이 시작된다.

이 때, 제어부(50)의 신호에 따라, 상기 베이스판(12)이 클래드 강판의 길이방향으로 전진하면서, 상기 토치부(30)에 의한 용접작업이 연속적으로 수행된다.

한편, 상기 베이스판(12) 및 토치부(50)의 클래드 강판의 길이방향으로의 이동과 동시에, 클래드 강판의 클래드 폭의 변화에 대응한 상기 토치부(50)의 클래드 폭방향으로의 이동작업도 동시에 행해진다. 이를 자세히 살펴보면, 먼저 토치부(50) 측부에 설치된 센서(40)가 클래드 폭을 측정하고 그 측정값을제어부(50)로 보내게 되면, 제어부(50)에서는 데이타에 의해 이미 설정되어 있는 기준값과 측정값을 비교하여 토치 이동거리를 결정하고 이러한 신호를 상기 폭방향 토치 이송부 (20)외측에 설치된 서보모터(29)에 보내게 된다. 상기 서보모터(29)는 폭방향 토치 이송부(20)의 하우징(21) 내측에 설치된 볼 스크류를 정회전 또는 역회전시키며, 이에 의하여 상기 토치 이동부(23)가 클래드 폭방향으로 결정된 거리만큼 전진 또는 후진함에 따라, 상기 토치 이동부(23)에 연결된 토치부(30)가 클래드 폭방향으로 연속적으로 용접작업을 수행하게 된다. 상기 슬라이드 축(22)의 원활한 회전을 위하여 슬라이드 축(22)과 하우징(21)은 볼 베어링(28) 결합되어 있다.

상기 베이스판의 이동 및 토치부의 이동, 그리고 스트립 및 용제 공급속도 등은 제어부에 미리 입력된 프로그램에 의하여 자동적으로 조절되며, 도시하지 않은 전원부에 구비된 스위치를 이용하여 용접전류, 용접전압 등을 별도로 조정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 장치를 사용하여 용접한 클래드 강판의 용접비드(3) 형상도이다. 도시된 바와 같이, 스트립의 용접작업이 클래드 폭의 변화에 대응하여 이루어지므로, 용접 이음부 양 끝단까지 용가재가 용착되어 용접결합이 발생하지 않고 용접작업이 양호하게 이루어진 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 스트립 SAW 자동용접장치는 일정한 폭의 스트립으로도 불균일한 클래드 폭을 가진 클래드 강판의 용접작업을 수행할수 있어 스트립의 교체작업이 불필요하고, 이에 따른 고용접 전류의 인가가 가능하여 용착량 및 용착속도가 증가할 뿐 아니라, 토치부의 이동으로 용접부 양 끝단까지 양호한 용접품질을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 클래드 폭의 변화에 대응하여 스트립의 연속적인 자동용접을 할 수 있으므로. 용접 품질이 균일하고, 용접효율이 비약적으로 향상되는 효과가 있다.

Claims

클래드 강판의 길이방향을 따라 이동하는 베이스판(12) 상부에 위치한 프레임(10);

상기 프레임의 돌출아암(11)에 부착되며, 다른 쪽 끝단은 토치부(30)에 연결되는 폭방향 토치 이송부(20);

상기 폭방향 토치 이송부의 하단에 슬라이드 가능하게 결합하여, 클래드 강판 용접부위의 클래드 폭방향으로 이동하는 토치부(30);

상기 토치부의 측부에 설치되어 상기 클래드 폭을 측정하는 센서(40) 및

상기 센서의 입력신호에 따라 클래드 폭 변화에 대응하여 상기 폭방향 토치 이송부의 구동을 제어하며, 상기 토치부 및 베이스판의 작동을 제어하는 제어부(50)를 포함하여 구성되는 스트립 SAW 자동용접장치.
제1항에 있어서,

상기 폭방향 토치 이송부(20)는 그 하부에 슬라이드 홈을 구비한 하우징(21)과, 상기 하우징 내에서 클래드 폭방향으로 설치되는 슬라이드 축(22)과, 그 일단이 상기 슬라이드 축에 슬라이드 가능하게 결합되고 다른 일단은 상기 슬라이드 홈을 통하여 하우징 하부로 돌출되어 상기 토치부(30)와 연결되는 토치 이동부(23)와, 상기 토치 이동부를 구동시키는 구동부(29)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스트립 SAW 자동용접장치.
제2항에 있어서,

상기 슬라이드 축(22)은 볼 스크류이고, 상기 구동부(29)는 상기 하우징(21)의 외부에 부착되어 상기 제어부(50)의 신호를 받아 상기 볼 스크류를 회전시키는 서보모터인 것을 특징으로 하는 스트립 SAW 자동용접장치.