KR20110027352A - 자동위빙기능을 가진 티크토치 및 이를 이용한 용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 위빙기능을 가진 티그토치 및 이를 이용한 용접방법 관한 것으로 하우징의 전방에 회동가능하게 설치되며 티그토치 잡아주는 티그토치 홀더와, 상기 하우징의 하부에 설치되어 용접될 모재의 표면을 따라 움직이는 회전바퀴와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 티그토치 홀더와 함께 티그토치를 좌/우로 위빙하는 위빙수단과, 상기 하우징의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 위빙수단을 제어함으로써 티그토치의 위빙 폭과 속도를 제어하는 위빙제어기로 구성되는 것을 특징으로 하고 있으며, 이에 따라 본 발명은 용접 작업자의 피로도를 경감하고 근골격계 질환을 예방할 수 있으며, 용접의 품질 및 효율을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

티그 용접, 토치, 위빙

Description

자동위빙기능을 가진 티크토치 및 이를 이용한 용접방법{TIG torch with automatic weaving function and welding method using it}

본 발명은 자동 위빙기능을 가진 티그토치 및 이를 이용한 용접방법 관한 것으로 더욱 상세하게는 티그토치의 좌우 위빙을 자동으로 하고 티크 토치와 토치케이블의 무게를 분산시킬 수 있도록 함으로써, 용접작업자의 피로도를 경감하고 근골격계 질환을 예방할 수 있으며 이에 따라 용접 품질과 효율을 보다 향상시킬 수 있도록 하는 자동 위빙기능을 가진 티그토치 및 이를 이용한 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로 티그 용접은 아르곤이나 헬륨 등의 불활성가스를 보호가스로 사용하면서 비소모성 전극인 텅스텐 전극과 용접 부재 사이에서 발생시킨 아크열로 모재를 용융시켜 접합하는 용접법이다. 용가재를 공급하여 부재와 함께 용융시키기도 한다. 보호가스로는 부재와 텅스텐 전극의 산화를 방지하기 위하여 불활성가스인 아르곤이나 헬륨 등을 사용하므로 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접으로 부르고 있다. 티그 용접법은 모든 용접자세에 적용할 수 있으며, 아크가 매우 안정되고 용 접부 품질이 우수하므로 산화나 질화 등에 민감한 재질의 용접 및 피복아크 용접이 적용하기 곤란한 경우에 사용된다.

이러한 종래의 티그 용접법은 도 1에 도시된 바와 같이 티그토치(10) 내부의 텅스텐 전극봉(11)과 모재(12)에 용접 전원(13)을 접속하고 텅스텐 전극봉(11)과 모재(12) 사이에 용접 아크(14)를 형성하여 용접용 첨가와이어(15)를 수동으로 아크부(14)에 송급하여 아크 열로 녹여 용접이 된다.

상기와 같은 티그용접은 티그토치의 운봉과 용접와이어 송급 방법에 따라 수동, 반자동, 자동 티그용접으로 나뉘는데, 티그토치의 운봉과 용접와이어의 송급을 수동으로 할 경우를 수동 티그용접, 티그토치의 운봉만 수동으로 할 경우 반자동 티그용접, 티그토치의 운봉과 용접와이어의 송급을 자동으로 할 경우를 자동 티그용접이라 한다.

일반적으로 파이프의 용접은 수동 티그 용접과 자동 티그 용접이 적용되고 있다. 상기 자동 티그용접은 용접될 파이프의 주위에 설치된 레일을 따라 캐리지가 회전하면서 용접을 수행하나 회전 자동 티그 용접장치는 외산의 매우 고가 제품이고 위보기 용접자세에서 이면 용접비드의 루트 오목비드가 형성되므로 파이프의 개선 형상을 V자홈이 아닌 U자홈으로 준비하여야 하므로 개선가공시간이 늘어나고 용접선을 따라 레일 설치를 정밀하게 하여야 하므로 실제 용접외 용접준비시간이 많이 필요하므로 용접사의 접근이 어려운 용접부위 외에는 그 적용이 매우 제한적이다. 상기와 같은 이유로 인해 파이프 용접의 대부분은 수동 티그 용접이 적용되고 있다.

상기 수동 티그 용접은 용접작업자가 한손으로는 티그 토치 헤드를 좌우로 계속 위빙하면서 다른 한손으로 첨가와이어를 계속적으로 아크 내에 삽입하여야 하므로 용접작업자의 높은 집중력과 섬세함과 고기량이 요구된다. 도2에 나타낸 티그 용접토치(10)는 용접 전류를 공급하는 전력선, 텅스텐 전극봉과 모재의 산화를 방지하기 위한 보호가스 및 텅스텐 전극봉에서 발생하는 열을 감소시키기 위한 냉각수 등이 공급되도록 구성되어 있으며, 티그 용접토치에 공급되는 전력선, 보호가스와 냉각수의 급수관과 배수관 및 이들을 보호하기 위한 외피 등으로 구성된 토치케이블(16)을 들고 티그토치(10)를 손목을 이용하여 좌우로 위빙하여 용접함에 따라 용접작업자의 피로도가 높고 손목, 어깨 허리 등 근골격계 질환의 원인이 되고 있으며, 용접작업자가 장시간 연속 작업을 할 수 없으므로 용접생산성이 매우 낮은 단점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 티그토치의 좌우 위빙을 자동으로 하고 티크 토치와 토치케이블의 무게를 분산하여 용접작업자의 피로도를 경감하고 근골격계 질환을 예방할 수 있는 자동 위빙기능을 가진 티그토치 및 이를 이용한 용접방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 추구하는 기술적 수단은 하우징의 전방에 회동가능하게 설치되며 티그토치 잡아주는 티그토치 홀더와, 상기 하우징의 하부에 설치되어 용접될 모재의 표면을 따라 움직이는 회전바퀴와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 티그토치 홀더와 함께 티그토치를 좌/우로 위빙하는 위빙수단과, 상기 하우징의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 위빙수단을 제어함으로써 티그토치의 위빙 폭과 속도를 제어하는 위빙제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치를 제시한다.

본 발명은 상기 티그토치를 위빙하는 위빙수단은 슬라이딩 방식의 직선 위빙기 또는 축을 중심으로 회동하는 축 위빙기 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치를 제시한다.

본 발명은 상기 티그토치를 위빙하는 위빙수단의 직선 위빙기는 하우징의 내부에 설치되어 슬라이드 몸체의 이동을 안내하는 슬라이드 지지판과, 상기 슬라 이드 지지판의 상부에 구비되고 스크류 축을 매개체로 하여 상기 슬라이드 몸체와 결합되어 상기 슬라이드 몸체에 구동력을 전달하는 직선 위빙모터와, 상기 슬라이드 몸체와 티그토치 사이에 연결되어 상기 직선 위빙모터의 구동력을 티그토치로 전달하는 슬라이드 블록과, 상기 직선 위빙모터를 제어하여 티그토치의 위빙폭과 위빙속도를 제어하는 위빙제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치를 제시한다.

본 발명은 케이블을 포함한 티그토치의 무게가 분산되도록 하우징에 구비된 회전바퀴를 용접모재의 표면에 위치시키고, 티그토치의 위빙수단을 구동한 상태에서 상기 티그토치를 용접자가 용접부위를 따라 이동시킴과 동시에 용접용 첨가와이어를 수동으로 공급하여 용접작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티크토치를 이용한 용접방법을 제시한다.

본 발명에 따르면, 티그토치의 좌우 위빙을 자동으로 하고 티크 토치와 토치케이블의 무게를 분산하여 용접작업자의 피로도를 경감하고 근골격계 질환을 예방할 수 있으며, 용접품질과 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하 면서 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 티그토치 자동 위빙 장치의 측면도이다. 본 발명에 따른 티그토치 자동 위빙장치는 하우징(20)과, 상기 하우징(20)의 전방에 회동가능하게 설치되며 티그토치(10) 잡아주는 티그토치 홀더(21)와, 상기 하우징(20)의 내부에 설치되어 상기 티그토치(10) 및 티그토치 홀더(21)를 좌우로 위빙하는 위빙수단(30)을 구비한다. 상기 위빙수단(30)은 상기 하우징(20)의 내부에 구비된 위빙제어기(31)에 의하여 제어됨으로써 티그토치(10)의 위빙 폭과 속도 등이 결정된다. 또한, 상기 위빙수단(30) 및 위빙제어기(31)를 둘러싸는 상기 하우징(20)은 그 하부에 다수의 회전바퀴(22)를 구비한다. 이렇게 상기 하우징(20)의 하부에 구비된 회전바퀴(22)에 의하여 하우징(20)과 함께 상기 하우징(20)의 내부에 설치된 위빙수단(30) 및 위빙제어기(31) 전체가 용접될 모재(12)의 표면을 따라 부드럽게 움직이면서 위빙과 동시에 용접을 수행할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 티그토치(10) 및 티그토치 홀더(21)를 위빙하는 위빙수단(30)은 용접할 모재와 용접형태에 따라 슬라이딩 방식의 직선 위빙기(40) 또는 축을 중심으로 회동하는 축 위빙기(50) 중에서 선택적으로 적용하는 것이 바람직하다.

도4는 본 발명에 따른 위빙기능을 가진 티그토치의 일 실시 예로서 직선 위빙기의 구성상태를 예시한 정면 모식도이다.

도 3 및 도 4에서 상기 티그토치(10) 및 티그토치 홀더(21)를 위빙하는 위빙수단(30)의 직선 위빙기(40)는 하우징(20)의 내부에 설치되어 슬라이드 몸체(41)의 이동을 안내하는 슬라이드 지지판(42)을 구비한다. 상기 슬라이드 지지판(42)에 는 정/역회전에 의하여 티그토치(10) 및 티그토치 홀더(21)를 위빙하는 직선 위빙모터(43)가 구비되고 상기 직선 위빙모터(43)는 스크류 축(44)을 매개체로 하여 상기 슬라이드 몸체(41)와 결합됨으로써 상기 직선 위빙모터(43)의 구동력을 슬라이드 몸체(41)로 전달한다. 그리고, 상기 티그토치 홀더(21)는 상기 슬라이드 몸체(41)에 슬라이드 블록(45)을 매개체로 하여 연결된다. 더불어, 상기 하우징(20)의 내부에는 상기 직선 위빙모터(43)를 제어하여 티그토치(10)의 위빙폭과 위빙속도를 제어하는 위빙제어기(31)가 더 구비된다. 또한, 도 4와 같이 티그토치 홀더(21) 및 티그토치(10)의 위빙방향과 모터축의 방향이 평행일 때는 방향전환을 위하여 상기 스크류 축(44) 또는 슬라이드 몸체(41)에 베벨기어가 포함될 수 있다.

여기서, 상기 위빙제어기(31)는 위빙폭과 위빙속도를 제어할 수 있는 제어판넬을 포함하며 상기 위빙제어기(31)는 사용자의 편의성을 고려하여 하우징(20)의 내부 또는 외부에 설치할 수 있다.

따라서, 상기 직선 위빙모터(43)의 구동에 의한 스크류 축(44)의 회전에 따라 상기 슬라이드 몸체(41)에 슬라이드 블록(45)을 매개체로 하여 연결된 티그토치 홀더(21)와 상기 티그토치 홀더(21)에 결합된 티그토치(10)는 좌우로 위빙을 하게 되는데, 이때, 상기 직선 위빙모터(43)는 위빙제어기(31)에 의해 티그토치(10)의 위빙폭과 위빙속도가 제어된다.

도 5는 본 발명에 따른 위빙기능을 가진 티그토치의 다른 실시 예로서 축 위빙기의 작동원리를 예시한 도면이다. 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 티그토치(10)를 잡고 있는 티그토치 홀더(21)는 용접 진행방향의 수직 방향으로 티그토 치(10)의 특정위치, 더욱 상세하게는 축을 중심으로 하여 시계추처럼 좌우로 축 위빙 되는 형태를 나타내고 있다.

도6은 본 발명에 따른 위빙기능을 가진 티그토치의 다른 실시 예로서 축 위빙기의 구성상태를 예시한 측면 모식도이다.

도 3 및 도 6에서, 상기 티그토치(10)를 잡고 있는 티그토치 홀더(21)를 위빙하여 상기 티그토치(10)를 위빙하는 위빙수단(30)의 축 위빙기(50)는 하우징(20)의 내부에 모터 지지판(51)을 구비한다. 상기 모터지지판(51)에는 정/역회전에 의하여 티그토치 홀더(21)와 그에 결합된 티그토치(10)를 위빙하는 축 위빙모터(52)가 설치된다. 여기서, 상기 축 위빙모터(52)의 모터 축(53)과 티그토치 홀더(21) 사이에는 모터 축(53)의 회전각도를 줄여주는 역활을 하는 감속기(54)가 연결된 구조로 되어 있는데, 이러한 감속기(54)의 설치 위치는 모터 축(53)의 앞 또는 뒤 어느 위치에 설치하더라도 기능상 전혀 영향을 주지 않는다. 그리고, 도 5와 같이 티그토치 홀더(21) 및 티그토치(10)의 위빙방향과 모터축의 방향이 평행일 때는 방향전환을 위하여 상기 감속기(54)에 베벨기어가 포함될 수 있으며 상기 축 위빙모터(52)는 위빙제어부(31)에 의해 티그토치(10)의 위빙폭과 위빙속도가 제어된다.

아울러 상기 축 위빙기(50)의 또 다른 실시 예로서, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 일 방향으로 회전하는 축 위빙모터(52)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 캠(55)과, 상기 캠(55)에 의한 직선운동을 특정 위치를 축(56)으로 하여 운동방향(d)과 같이 티그토치 홀더(21) 및 티그토치(10)를 좌우로 위빙하도록 구성할 수 있고, 상기 축 위빙모터(52)의 방향은 캠(55)의 형상에 따라 위빙 방향의 수평 또는 수직방향으로 구성되며, 이러한 구성부는 위빙제어부(31)(도 3에 도시됨)에 의해 티그토치(10)의 위빙속도가 제어되고 캠(55)의 크기 조절을 통하여 위빙폭이 조절된다.

그리고, 상기 위빙수단을 감싸는 상기 하우징(20)의 하단에 연결된 회전바퀴(22)는 용접될 모재의 표면을 따라 부드럽게 구를 수 있도록 볼 롤러 또는 베어링으로 이루어져 있다.

이제, 상기 자동위빙 기능을 가진 티그 토치를 이용하여 용접자가 용접하는 용접방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 하우징에 구비된 회전바퀴를 이용하여 케이블을 포함한 티그토치의 무게가 분산되도록 용접모재의 표면에 티그토치를 위치시킨다. 그 후 상기 티그토치를 이용하여 티그 용접사는 한손에는 상기한 하우징을 잡고 다른 한손에는 용접용 첨가와이어를 수동으로 공급하여 용접작업을 수행하는데, 이와 같이 티그토치 케이블을 포함한 티그토치의 무게를 하우징의 하단에 부착된 회전바퀴(22)로 분산시킬 수 있도록 함으로써 용접작업자에게 직접 티그토치의 하중이 전달되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

본 발명은 상기의 자동 위빙 기능을 가진 티그토치를 이용한 티그 용접방법에 의해 용접중 계속적으로 티그토치를 좌우 위빙해야 하는 용접사의 손목 및 어깨의 피로를 경감시킬 수 있어 용접사의 근골격계 질환을 예방할 수 있고, 이에 따라 용접생산성을 향상시킬 수 있으며 일정하게 티그토치를 위빙함에 의해 보다 향상된 용접품질을 얻을 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 자동위빙 기능을 가진 티그 토치 및 이를 이용한 용접방법에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 기술적 범위 내에 포함된다 할 수 있다.

도 1은 티그 용접장치의 모식도

도 2는 티그토치의 모식도

도3은 본 발명에 따른 자동 위빙기능을 가진 티그토치 측면 모식도

도4는 본 발명에 따른 위빙기능을 가진 티그토치의 일 실시 예로서 직선 위빙기의 구성상태를 예시한 정면 모식도

도5는 본 발명에 따른 위빙기능을 가진 티그토치의 다른 실시 예로서 축 위빙기의 작동원리를 예시한 도면

도6은 본 발명에 따른 위빙기능을 가진 티그토치의 다른 실시 예로서 축 위빙기의 구성상태를 예시한 정면 모식도

도7은 본 발명에 따른 위빙기능을 가진 티그토치의 또 다른 실시 예로서 축 위빙기의 구성상태를 예시한 정면 모식도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 티그토치 11: 텅스텐 전극봉

12: 모재 13: 용접 전원

14: 용접 아크 15: 첨가와이어

16: 토치 케이블 20: 하우징

21: 티그토치 홀더 22: 회전바퀴

30: 위빙수단 31: 위빙제어기

40: 직선 위빙기 41: 슬라이드 몸체

42: 슬라이드 지지판 43: 위빙모터

44: 스크류 축 45: 슬라이드 블록

50: 축 위빙기 51: 모터 지지판

52: 위빙모터 53: 모터 축

54: 감속기 55: 캠

56: 축

Claims (7)

1. 하우징의 전방에 회동가능하게 설치되며 티그토치 잡아주는 티그토치 홀더와, 상기 하우징의 하부에 설치되어 용접될 모재의 표면을 따라 움직이는 회전바퀴와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 티그토치 홀더와 함께 티그토치를 좌/우로 위빙하는 위빙수단과, 상기 하우징의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 위빙수단을 제어함으로써 티그토치의 위빙 폭과 속도를 제어하는 위빙제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 티그토치를 위빙하는 위빙수단은 슬라이딩 방식의 직선 위빙기 또는 축을 중심으로 회동하는 축 위빙기 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 티그토치를 위빙하는 위빙수단의 직선 위빙기는 하우징의 내부에 설치되어 슬라이드 몸체를 지지하는 슬라이드 지지판과, 상기 슬라이드 지지판의 상부에 구비되고 스크류 축을 매개체로 하여 상기 슬라이드 몸체와 결합되어 상기 슬 라이드 몸체에 구동력을 전달하는 직선 위빙모터와, 상기 슬라이드 몸체와 티그토치 사이에 연결되어 상기 직선 위빙모터의 구동력을 티그토치로 전달하는 슬라이드 블록과, 상기 직선 위빙모터를 제어하여 티그토치의 위빙폭과 위빙속도를 제어하는 위빙제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 티그토치를 위빙하는 위빙수단의 축 위빙기는 하우징의 내부에 구비되는 모터 지지판과, 상기 모터지지판에 설치되며 정/역회전에 의하여 티그토치를 위빙하는 축 위빙모터와, 상기 축 위빙모터의 모터축과 티그토치 사이에 연결되어 모터축의 회전각도를 줄여주는 감속기와, 상기 축 위빙모터를 제어하여 티그토치의 위빙폭과 위빙속도를 제어하는 위빙제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 티그토치를 위빙하는 위빙수단의 축 위빙기는 일방향으로 회전하는 축 위빙모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 캠과, 상기 캠에 의한 직선운동을 특정 위치를 축으로 하여 티그토치 홀더 및 티그토치를 좌우로 위빙하도록 구성되며, 위빙제어부에 의해 티그토치의 위빙속도가 제어되고 캠의 크기 조절을 통하여 위빙폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징의 하부에 설치된 회전바퀴는 볼 롤러 또는 베어링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티그토치.
7. 케이블을 포함한 티그토치의 무게가 분산되도록 하우징에 구비된 회전바퀴를 용접모재의 표면에 위치시키고, 티그토치의 위빙수단을 구동한 상태에서 상기 티그토치를 용접자가 용접부위를 따라 이동시킴과 동시에 용접용 첨가와이어를 수동으로 공급하여 용접작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동위빙기능을 가진 티크토치를 이용한 용접방법.

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