KR20100032010A - 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치 및 그 위치제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일렉트로 가스 아크 용접에 관한 것으로서, 용접전류에 따라 와이어의 위치제어가 가능하도록 구성한 일렉트로 가스 아크 용접장치 및 용접방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용접하고자 하는 모재들과, 상기 모재들의 전면에 위치하는 동담금 및, 상기 모재들의 후면에 위치하는 백킹재를 포함한 일렉트로 가스 아크 용접장치로서, 상기 모재들 사이에 위치하는 와이어 안내부재와, 상기 와이어 안내부재가 장착되며 용접방향을 따라 주행하는 주행장치와, 상기 와이어를 상기 와이어 안내부재로 공급하는 와이어 공급부와, 상기 주행장치에 장착되어 어느 한 와이어 안내부재를 이동시키면서 상기 와이어들의 극간을 조절하는 이송부 및, 상기 와이어에 인가되는 전압의 변화를 감지하는 전압감지센서와, 상기 전압감지센서에서 피드백되는 정보를 수신 받아 상기 이송부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하며, 그에 따른 용접방법을 기술적 특징으로 한다.

일렉트로 가스 아크 용접장치, 와이어, 전압, 모터, 이송부, 스크루, 랙

Description

와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치 및 그 위치제어방법{Electro Gas Arc Welding Apparatus controllable Wire Position and the position Control Method}

본 발명은 일렉트로 가스 아크 용접에 관한 것으로서, 특히 용접전류에 따라 와이어의 위치제어가 가능하도록 구성한 것이다.

통상 일렉트로 가스 아크 용접(Electro Gas Arc Welding : EGW)은 고능률 입향 용접 방법으로, 주로 이산화탄소(CO₂)를 보호가스로 이용하여 아크를 발생시키며, 아크열로 모재를 용융시켜 각각의 모재를 접합하는 방식으로, 통상 모재의 전면에는 동담금을 위치하고 후면에는 백킹재를 설치하며, 공급되는 용접와이어(전극와이어와 첨가와이어)와 모재 간에 발생되는 아크를 통해 용접부를 따라가며 1패스 용접이 진행되는 방식이다.

보다 구체적으로 용접이 이루어지는 부위에는 2개의 안내부재가 위치하고 안내부재를 통해 전극와이어와 첨가와이어가 용접부위로 공급된다.

한편, 종래의 일렉트로 가스 아크 용접장치는 상기 2개의 안내부재가 주행장 치에 의해 용접진행방향으로 이동할 뿐, 2개의 안내부재가 안내하는 전극와이어와 첨가와이어의 간극을 조절하는 구성이 없었다.

첨가와이어를 이용하는 일렉트로 가스 아크 용접에서 첨가와이어의 송급위치는 아크에 의해 용융풀에 형성된 백심의 가장자리에 인접하여야 하는데, 위치가 달라지면 가열된 첨가와이어의 용융속도가 달라져 전압이 변하게 된다. 이 경우 아크가 불안정하게 되므로 아크의 안전성을 위하여 극간 거리의 제어가 필요하다.

종래에는 전극와이어와 첨가와이어의 극간 조절을 위한 구성이 없어 용접사가 직접 첨가와이어와 전극와이어의 극간 거리를 조절하여야 하는 단점이 있다.

이와 같이 용접사는 용접함에 있어서 여러 조건을 확인하고 주시하며 제어하여야 하기 때문에 극심한 피로가 가중되어 용접결함 발생률이 증가하게 되는 단점이 있다.

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 첨가와이어에 인가되는 전압의 변화를 감지하여 첨가와이어와 전극와이어의 극간 거리를 제어할 수 있게 구성한 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치 및 그 위치제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용접하고자 하는 모재들과, 상기 모재들의 전면에 위치하는 동담금 및, 상기 모재들의 후면에 위치하는 백킹재를 포함한 일렉트로 가스 아크 용접장치로서, 상기 모재들 사이에 위치하는 와이어 안내부재와, 상기 와이어 안내부재가 장착되며 용접방향을 따라 주행하는 주행장치와, 상기 와이어를 상기 와이어 안내부재로 공급하는 와이어 공급부와, 상기 주행장치에 장착되어 어느 한 와이어 안내부재를 이동시키면서 상기 와이어들의 극간을 조절하는 이송부 및, 상기 와이어에 인가되는 전압의 변화를 감지하는 전압감지센서와, 상기 전압감지센서에서 피드백되는 정보를 수신 받아 상기 이송부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 이송부는, 상기 주행장치에 장착된 너트와, 일단에 상기 와이어 안내부재가 장착되고, 상기 너트에 나사체결된 스크루와, 상기 제어부에 의해 회전하며 상기 스크루에 연결된 모터를 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 이송부는, 상기 주행장치에 장착된 피니언과, 상기 피니언에 연결되어 회전시키는 모터와, 일단에 상기 와이어 안내부재가 장착되고 상기 피니언에 기어물림된 랙을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 와이어의 극간 위치제어방법은 용접 부위에 전극와이어와 첨가와이어를 위치하고 인가된 전류에 의해 발생한 아크로 용접하는 단계와, 상기 첨가와이어에 인가된 전압의 변화를 감지하는 단계와, 감지된 전압의 변화에 따라 상기 첨가와이어의 위치를 변화시켜 상기 전극와이어와의 극간 거리를 제어하는 단계를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접 및 그 위치제어방법은 첨가와이어에 인가되는 전압의 변화를 감지하고 이에 따라 첨가와이어의 위치를 제어함으로써, 안정적인 용융풀을 유지할 수 있다. 따라서 용융불량 또는 모재의 융합불량 등의 용접결함을 예방할 수 있다.

또한 첨가와이어의 위치제어가 자동으로 이루어짐에 따라 용접사가 수월하게 용접을 진행할 수 있어 불량발생율을 최소화할 수 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치 및 그 위치제어방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 일렉트로 가스 아크 용접장치의 양호한 실시예를 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이송부를 나타낸 상세도이며, 도 3은 도 1에 도시된 일렉트로 가스 아크 용접장치의 용접과정을 나타낸 순서도이다. 도 4는 도 2에 도시된 이송부 외에 다르게 구성된 이송부를 나타낸 상세도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일렉트로 가스 아크 용접장치(100)는 전극와이어(121)가 코일형태로 감겨 위치하는 제1 와이어 공급부(111)와, 첨가와이어(122)가 코일형태로 감겨 위치하는 제2 와이어 공급부(112)와, 용접부(101)에 위치하며 전극와이어(121)를 안내하는 제1 안내부재(131)와, 용접부에 위치하며 첨가와이어(122)를 안내하는 제2 안내부재(132)와, 상기 제1 안내부재(131)와 상기 제2 안내부재(132)가 장착되어 상향으로 이동하는 주행장치(160)와, 상기 주행장치(160)에 장착되며 단부에는 제2 안내부재(132)가 장착되어 상기 제2 안내부재(132)가 상기 제1 안내부재(131) 쪽으로 가까워지거나 멀어지도록 상기 제2 안내부재(132)를 이송하는 이송부(170)와, 상기 제1 안내부재(131)와 제2 안내부재(132)에 전압을 인가하는 전원공급부(140)와, 상기 첨가와이어(122)에 인가되는 전압의 변화를 감지하는 전압감지센서(141)와, 상기 전압감지센서(141)에서 전송된 정보에 따라 이송부(170)의 작동을 제어하는 제어부(150)를 포함한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치에 대해 구체적으로 설명한다.

전극와이어(121)와 첨가와이어(122)는 각각 코일형태로 감겨져 제1 와이어 공급부(111)와 제2 와이어 공급부(112)에 위치한다. 그리고 전극와이어(121)는 제1 와이어 공급부(111)에서 연장되어 제1 안내부재(131)를 관통해 위치하며, 첨가와이어(122)는 제2 와이어 공급부(112)에서 연장되어 제2 안내부재(132)를 관통해 위치한다. 제1 안내부재(131)를 관통한 전극와이어(121)와 제2 안내부재(132)를 관통한 첨가와이어(122)는 용접하고자 하는 공간 즉, 백킹재(3)와 동담금(5) 및 모재(1)가 형성하는 안쪽 용접공간에 위치하며 전극와이어(121) 및 첨가와이어(122)를 따라 흐르는 전류에 의해 아크가 발생하며 용접이 이루어진다.

보다 구체적으로, 도 3에 보이듯이, 전원공급부(140)는 제1 안내부재(131)와 제2 안내부재(132)에 전압을 인가하여 발생한 아크로 모재(1)를 용접한다(S10). 그리고 첨가와이어에 인가되는 전압을 전압감지센서에서 실시간 감지하고 이를 전기적신호로 제어부에 실시간 피드백 한다(S20).

그러면 제어부(150)에서는 피드백된 전압의 변화에 따라 이송부(170)를 작동시켜 제2 안내부재(132)를 제1 안내부재(131)로 근접시키거나 또는 더 멀어지게 제어한다(S30).

아래에서는 이송부의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

상기 이송부(170)는 주행장치(160)에 장착된 2개의 너트(172)와, 상기 2개의 너트(172)에 체결되는 스크루(171)와, 상기 스크루(171)의 일단에 연결된 모터(173)를 포함하며, 스크루(171)의 타단에는 제2 안내부재(132)가 장착된다. 따라서 제어부(150)는 피드백된 전압의 변화값에 따라 상기 이송부(170)의 모터(173)를 회전시키면 스크루(171)가 회전하면서 2개의 너트(172)를 따라 좌우방향(주행장 치(160)의 진행방향에 대한 직각방향)으로 이동하게 되고 스크루(171)가 이동함에 따라 스크루(171)의 타단에 고정된 제2 안내부재(132) 또한 이동한다.

이와 같이 제2 안내부재(132)가 좌우방향으로 이동함에 따라 제2 안내부재(132)가 안내하는 첨가와이어(122)와 제1 안내부재(131)에 의해 안내되는 전극와이어(121) 사이의 극간이 좁아지거나 멀어진다.

따라서 피드백되는 전압의 변화값에 따라 이송부(170)가 제어부(150)에 의해 작동하면서 첨가와이어(122)와 전극와이어(121)의 사이가 멀어지거나 가까워진다.

통상적으로 발생하는 아크를 중심으로 전류가 약해지거나 슬래그양이 많아지면 첨가와이어(122)의 위치가 아크에 가까워지고, 전류가 강해지거나 슬래그양이 감소하게 되면 첨가와이어(122)의 위치가 아크에서 멀러지게 된다. 따라서 첨가와이어(122)의 위치를 조절함으로써, 피드백되는 전압의 변화값에 따라 첨가와이어(122)의 위치를 조절할 수 있고, 슬래그 발생량 또한 조절할 수 있으며, 아크가 안정하게 되어 스패터 발생량과 용접결함이 감소하게 되어 용접부 품질향상 및 보수용접 비용을 절감할 수 있다.

또한 극간거리 조절을 수동에서 자동으로 제어하게 됨으로써, 용접사의 피로도가 줄어 생산량을 증가시킬 수 있다.

앞에서 설명한 이송부(170)는 너트(172)에 체결된 스크루(171)가 회전하면서 제2 안내부재(132)를 좌우방향으로 이송하는 것으로 설명하였으나, 이와 다르게 랙(175)과 피니언(176)을 이용한 이송부를 구성할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 주행장치(160)에는 모터(177)에 의해 회전하는 피 니언(176)이 장착되고, 상기 피니언(176)의 회전에 의해 좌우방향으로 직선이동하는 랙(175)이 주행장치(160)에 장착된다. 상기 랙(175)은 주행장치(160)에 장착된 안내대(178)를 따라 좌우방향으로만 이동한다.

한편, 랙(175)의 단부에는 제2 안내부재(132)가 장착되고, 상기 모터(177)의 작동은 제어부(150)에 의해 제어된다.

이와 같이 구성된 이송부(170)에 있어서, 모터(177)가 작동함에 따라 피니언(176)이 회전하고 피니언(176)에 기어물림된 랙(175)은 모터(177)의 회전방향에 따라 좌우방향으로 이동하면서 첨가와이어(122)의 위치를 제어한다.

이와 같이 이송부의 구성 외에도, 리니어 모터를 주행장치에 장착하고 리니어 모터가 상대적으로 따라 이동하는 레일의 단부에 제2 안내부재를 장착함으로써, 제어부가 리니어 모터를 작동하고, 그에 따라 레일이 좌우방향으로 이동하면서 레일에 장착된 제2 안내부재가 좌우방향으로 이동하게 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일렉트로 가스 아크 용접장치의 양호한 실시예를 나타낸 개념도이고,

도 2는 도 1에 도시된 이송부를 나타낸 상세도이며,

도 3은 도 1에 도시된 전기가스 아크 용접장치의 용접과정을 나타낸 순서도이다.

도 4는 도 2에 도시된 이송부 외에 다르게 구성된 이송부를 나타낸 상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 일렉트로 가스 아크 용접장치 101 : 용접부

111 : 제1 와이어 공급부 112 : 제2 와이어 공급부

121 : 전극와이어 122 : 첨가와이어

131 : 제1 안내부재 132 : 제2 안내부재

140 : 전원공급부 141 : 전압감지센서

150 : 제어부 160 : 주행장치

170 : 이송부 171 : 스크루

172 : 너트 173, 177 : 모터

175 : 랙 176 : 피니언

178 : 안내대

Claims (4)

1. 용접하고자 하는 모재(1)들와, 상기 모재들의 전면에 위치하는 동담금(5) 및, 상기 모재들의 후면에 위치하는 백킹재(3)를 포함한 일렉트로 가스 아크 용접장치에 있어서,

   상기 모재들 사이에 위치하는 와이어 안내부재(131, 132)와,

   상기 와이어 안내부재(131, 132)가 장착되며 용접방향을 따라 주행하는 주행장치(160)와,

   상기 와이어를 상기 와이어 안내부재로 공급하는 와이어 공급부(111, 112)와,

   상기 주행장치에 장착되어 어느 한 와이어 안내부재를 이동시키면서 상기 와이어들의 극간을 조절하는 이송부(170) 및,

   상기 와이어에 인가되는 전압의 변화를 감지하는 전압감지센서(141)와,

   상기 전압감지센서에서 피드백되는 정보를 수신 받아 상기 이송부의 작동을 제어하는 제어부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이송부(170)는,

   상기 주행장치에 장착된 너트(172)와,

   일단에 상기 와이어 안내부재(132)가 장착되고,

   상기 너트에 나사체결된 스크루(171)와,

   상기 제어부에 의해 회전하며 상기 스크루에 연결된 모터(173)를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 이송부는,

   상기 주행장치에 장착된 피니언(176)과,

   상기 피니언에 연결되어 회전시키는 모터(177)와,

   일단에 상기 와이어 안내부재가 장착되고 상기 피니언에 기어물림된 랙(175)을 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어의 극간 위치제어가 가능한 일렉트로 가스 아크 용접장치.
4. 용접 부위에 전극와이어와 첨가와이어를 위치하고 인가된 전류에 의해 발생한 아크로 용접하는 단계(S10)와,

   상기 첨가와이어에 인가된 전압의 변화를 감지하여 피드백하는 단계(S20)와,

   피드백된 전압의 변화에 따라 상기 첨가와이어의 위치를 변화시켜 상기 전극와이어와의 극간 거리를 제어하는 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접장치의 와이어의 극간 위치제어방법.

Images