KR20120075249A - 일렉트로 가스 아크 용접 장치 및 용접 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강판의 두께가 두꺼워져 용접부의 폭이 넓어지더라도 용입 불량이 발생하지 않는 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 달성하기 위하여, 선단에 전극 와이어가 장착되는 하나 이상의 전극 와이어용 토치; 및, 상기 전극 와이어용 토치에 연결되어, 용접부의 형상에 대응하는 다중 이동선을 따라 하나 이상의 전극 와이어용 토치를 오실레이션시키는 제 1 구동수단을 가지는 제 1 용접 캐리지 본체를 포함하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 전극 와이어에 의해 발생하는 아크 열에 의해 전극 와이어가 용융되는 일렉트로 가스 아크 용접 장치 및 용접 방법에 대한 것으로, 구체적으로는 후판을 용접함에 있어서, 용접부의 광폭화로 인한 용융 금속의 용입 불량을 막을 수 있으며, 균형잡인 용입이 가능한 일렉트로 가스 아크 용접 장치 및 용접 방법에 대한 것이다.
일렉트로 가스 아크 용접 방법은 조선에서 요구되고 있는 후판의 용접 생산성을 높이기 위하여 개발되어 적용되고 있는 용접 방법이다.
도 1 에는 이러한 일렉트로 가스 아크 용접 장치가 도시되어 있다. 일렉트로 가스 아크 용접은 주로 이산화탄소(60)를 보호 가스로 이용하고, 전극 와이어용 토치(10)로 공급되는 전극 와이어(W1)에 의해 아크를 발생시키고, 이 아크 열로 전극 와이어용 토치(10)의 전극 와이어(W1)를 용융시켜 용접이 이루어지게 하는 방식이다.
피용접재(30)의 전면에는 수냉식 동담금(40)을, 배면에는 고정식 백킹재(50)를 설치하고, 공급되는 전극 와이어(W1)와 피용접재(30) 사이에 발생하는 아크를 통하여, 전극 와이어(W1)를 용융시켜, 용융 금속(32)을 형성하고 일정량의 용융 금속이 형성되면 전극 와이어용 토치(10)를 탑재하며, 지지부(70)에 상하 방향으로 이동 가능하게 고정된 용접 캐리지 본체(80)의 구동수단(미도시)를 통하여 전극 와이어용 토치(10)를 오실레이션 및 용접 캐리지 본체를 상방으로 이동시켜서 용접시키는 용접 방식이다.
용접 캐리지 본체(80)를 통하여 전극 와이어용 토치(10)의 전극 와이어(W1)가 전극 와이어 송급수단(91)으로부터 공급되며, 전원부(92)로부터 전원이 전극 와이어(W1)로 공급된다. 또한, 제어부(90)는 전극 와이어 송급수단(91), 전원부(92), 용접 캐리지 본체(80)에 연결되어 용접 과정 전체를 제어한다.
이러한, 일렉트로 가스 아크 용접의 평면도가 도 2 에 도시되어 있다. 위와 같은 방식의 일렉트로 가스 아크 용접은 전극 와이어용 토치(10)가 용접부의 길이 방향으로 오실레이션된다. 즉, 전극 와이어용 토치(10)는 백킹재(50)와 동담금(40) 사이를 왕복하면서, 루트 및 페이스측의 용접부로 용융 금속을 용입시킨다.
하지만, 최근 조선 분야에서는 80mm 이상의 극후물에 대한 요구가 있으며, 그에 따라 극후물을 용접하는 용접기술의 개발의 요청이 있다. 극후물의 용접부의 형상이 루트측에서 페이스측으로 갈수록 넓어지는 대략 'V'자 형을 가지는데, 싱글 전극 와이어용 토치를 왕복시켜 용접하는 경우에, 페이스측 가장자리 부에 용입이 불량하게 발생한다는 문제가 있다. 즉, 용접부 중앙에서 용융되는 용융물이 가장자리까지 원활하게 용입되지 않아서, 가장자리의 일부 영역(35)에서 용입 불량이 발생한다.
이에, 2개의 전극을 사용하는 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접 장치 및 방법이 제안되었으나, 이 역시 극후물에서는 페이스측 용접부의 폭이 넓어서, 2 전극을 이용하더라도 가장자리 일부 영역(35)에서는 용입 불량이 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강판의 두께가 두꺼워져 용접부의 폭이 넓어지더라도 용입 불량이 발생하지 않는 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 2 이상의 전극 와이어용 토치를 포함하는 경우에도 상대적으로 좁은 루트측의 이동 제약에 관계없도록 루츠측 전극과 페이스측 전극을 다르게 오실레이션시켜, 위와 같은 공간적 제약을 극복하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 용입 불량을 막아서 용접부 전체에 충분한 융합과 균일한 용착을 얻을 수 있는 용접 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 과제를 달성하기 위하여 다음과 같은 일렉트로 가스 아크 용접 장치 및 일렉트로 가스 아크 용접 방법을 제공한다.
본 발명은 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치; 및, 상기 전극 와이어용 토치가 연결되되, 상기 전극 와이어용 토치가 용접부 형상에 대응하는 다중 이동선을 갖게 하는 용접 캐리지 수단을 포함하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공한다.
또한, 상기 용접 캐리지 수단은 전극 와이어용 토치를 용접부 길이 방향으로 이동시키는 제 1 구동부와, 전극 와이어용 토치를 용접부 폭 방향으로 이동시키는 제 2 구동부를 포함하며, 상기 제 1 구동부와 제 2 구동부가 조합 가동되어 상기 전극 와이어용 토치가 다중 이동선을 가질 수 있다.
또, 상기 용접부는 V 형상을 가지며, 상기 제 1 구동부와 제 2 구동부는 상기 전극 와이어용 토치가 V 혹은 삼각형의 이동선을 갖도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치는 2 이상의 전극 와이어용 토치를 포함하며, 상기 전극 와이어용 토치 중 루트 측에 배치되는 전극 와이어용 토치는 상기 용접 캐리지 수단과 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 상하방향으로 함께 움직이도록 연결된 제 2 용접 캐리지 수단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 2 용접 캐리지 수단은 제 2 구동수단를 포함하며, 상기 제 2 구동수단은 상기 제 2 용접 캐리지 수단에 연결된 전극 와이어용 토치가 단일 이동선을 갖도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 의해 형성된 각각의 아크로 비전극 와이어를 공급하는 비전극 와이어용 토치를 더 포함하며, 각 비전극 와이어용 토치는 비전극 와이어가 향하는 아크를 형성하는 전극 와이어용 토치와 동일한 용접 캐리지 수단에 연결될 수 있다.
다르게는, 본 발명은 전극 와이어를 공급하는 와이어 송급 단계 및 상기 전극 와이어를 통하여 전류를 공급하여 생성된 아크로 전극 와이어를 용융시켜 40mm 이상의 두께를 가지는 용접 대상물을 용접하는 용접 단계를 포함하며, 상기 용접 단계는 상기 전극 와이어를 용접부 형상에 대응하여 이동시키면서 용접하는 일렉트로 가스 아크 용접 방법을 제공한다.
또, 상기 용접 단계는 상기 전극 와이어를 이동 도중 소정시간만큼 정지했다가 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 용접 단계는 2 이상의 전극 와이어를 통하여 각각 아크를 생성하여 용접 대상물을 용접하며, 전극 와이어에 의해 생성된 아크를 비전극 와이어를 추가로 용융시킬 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 강판의 두께가 두꺼워져 용접부의 폭이 넓어지더라도 용입 불량이 발생하지 않는 일렉트로 가스 아크 용접 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 2 이상의 전극 와이어용 토치를 포함하는 경우에도 상대적으로 좁은 루트측의 이동 제약에 관계없도록 루츠측 전극과 페이스측 전극을 다르게 오실레이션시켜, 공간적 제약을 극복할 수 있다.
또, 본 발명은 용입 불량을 막아서 용접부 전체에 충분한 융합과 균일한 용착을 얻을 수 있는 용접 시스템을 제공할 수 있다.
도 1 은 종래의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 개략도이다.
도 2 는 종래의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 용접부측 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서 제 1 용접 캐리지 본체의 부분 확대도이다.
도 5 는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서 용접부측 평면도이다.
도 6 은 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 다른 실시예이다.
도 7 은 도 6 의 실시예에 따른 용접 장치에서 용접부측 평면도이다
도 8 은 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 또 다른 실시예의 용접부측 평면도이다.
도 9 는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 변형 실시예이다.
도 2 는 종래의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 용접부측 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서 제 1 용접 캐리지 본체의 부분 확대도이다.
도 5 는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서 용접부측 평면도이다.
도 6 은 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 다른 실시예이다.
도 7 은 도 6 의 실시예에 따른 용접 장치에서 용접부측 평면도이다
도 8 은 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 또 다른 실시예의 용접부측 평면도이다.
도 9 는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 변형 실시예이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명에서 루트 측은 백킹재(150)측을 의미하는 것으로, 극후판의 용접부 양단 중 사이가 좁은 쪽을 의미하는 것이며, 페이스 측은 동담금(140)이 설치된 측을 각각 의미하는 것으로 극후판의 용접부 양단 중 극후판의 사이가 넓은 쪽을 의미한다(도 3 및 도 4 참고).
도 3 에는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 사시도가 도시되어 있다.
일렉트로 가스 아크 용접 장치(100)는 주로 보호 가스 공급부(160)의 이산화탄소를 보호 가스로 사용하여 전극 와이어용 토치(110)로 아크를 발생시키고, 이 아크 열로 전극 와이어용 토치(110)의 전극 와이어(W1)를 용융시켜 용접이 이루어지게 하는 방식이다.
피용접재(130)의 전면에는 수냉식 동담금(140)을, 배면에는 고정식 백킹재(150)를 설치하고, 공급되는 전극 와이어(W1)와 피용접재(130) 사이에 발생하는 아크를 통하여, 전극 와이어(W1)를 용융시켜, 용융 금속을 형성한다.
용접 캐리지 수단(180)은 전극 와이어용 토치(110)를 탑재하며, 제 1 용접 캐리지 수단(180)은 승강구동부(182)를 포함하며, 이 승강구동부(182)는 용접이 진행됨에 따라서, 용접 캐리지 수단(180) 및 전극 와이어용 토치(110)를 상승시킨다.
전극 와이어용 토치(110)는 용접 캐리지 수단(180)에 고정부재(181)를 통하여 결합되며, 그에 따라서, 용접 캐리지 수단(180)과 전극 와이어용 토치(110)는 함께 움직인다.
용접 캐리지 수단(180)은 지면에 고정된 지지부(170)에 대하여 용접 캐리지 수단(180)을 용접부 길이방향(도 3 의 Y 방향 혹은 피용접재의 두께방향)으로 움직일 수 있게 하는 길이방향 구동부(184)와 용접부 폭방향(도 3의 X 방향 혹은 피용접재의 길이방향)으로 움직일 수 있게 하는 폭방향 구동부(183) 및 용접 캐리지 수단(180)을 상항방향(도 3 의 Z 방향)으로 움직일 수 있게 하는 상술한 승강구동부(182)를 포함한다.
길이방향 구동부(184), 폭방향 구동부(183), 승강구동부(182)는 제어부(101)과 연결되어 있으며, 따라서, 제어부(101)는 용접 캐리지 수단(180)과 용접 캐리지 수단(180)과 함께 움직이는 전극 와이어용 토치(110)를 X-Y-Z방향으로 이동시킬 수 있다.
한편, 지지대(170)에는 승강구동부(182)의 구동에 의해 용접 캐리지 수단(180)이 이동될 수 있는 레일(172)이 형성되어, 승강구동부(182)는 레일(172)을 따라서 용접 캐리지 수단(180)을 상하 방향으로 이동시킨다.
또한, 폭방향 구동부(183)의 이동을 지지하는 폭방향 고정부(173), 길이방향 구동부(184)의 이동을 지지하는 길이방향 고정부(174)는 각가 폭방향 구동부(183), 길이방향 구동부(184)와 맞물려서 지지대(170)의 레일(172)을 따라서 용접 캐리지 수단(180)과 함께 상하 방향으로 이동가능하며, 용접 캐리지 수단(180)이 폭방향 혹은 길이방향으로 움직일 때 지지부로서의 역할을 한다.
또한, 용접 캐리지 수단(180)에는 와이어 송급수단(102) 및 전원부(103)가 연결되어, 전극 와이어(W1)의 송급 및 전극 와이어(W1)에 전원을 공급한다.
도 4 에는 본 발명의 용접 캐리지 수단(180)을 다른 방향에서 본 사시도가 도시되어 있다.
도 4 에서 보이듯이, 길이방향 고정부(174), 폭방향 고정부(173)는 지지대(170)에 상하이동만이 가능하도록 돌기부(173a, 174a)를 통하여 지지대(170)에 상하방향으로 형성된 홈(172)에 연결되며, 따라서, 길이방향 고정부(174) 및 폭방향 고정부(173)는 용접 캐리지 수단(180)을 따라서 상하 방향으로 이동되면서도, 용접 캐리지 수단(180)이 폭방향 혹은 길이방향으로 움직이는 것을 가능하게 한다.
도 4 에서는 길이방향 고정부(174), 폭방향 고정부(173)가 돌기부(173a, 174a)와 홈(170a)으로 결합되는 것으로 도시하고 있으나, 이 외에 다른 방식을 사용하더라도 무방하다.
또한, 길이방향 구동부(184), 폭방향 구동부(183)는 모터, 바람직하게는 슬라이드 모터를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5a 및 5b 에는 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치(100)의 용접부(134)의 평면도가 도시되어 있다.
도 5a 및 5b 에서 보이듯이, 일반적인 용접부(134)는 대략 'V'자형 형상을 가진다. 즉, 용접되는 판재 각각이 다른 방향으로 경사져있다. 그에 따라서, 루트측(백킹재측)은 좁은 영역을 가진다. 본 발명의 용접 장치(100)는 이러한 용접부(134)의 형상에 대응되도록 전극 와이어용 토치(110)를 이동시킨다. 그에 따라서, 전극 와이어용 토치(110)는 다중 이동선을 가지며 이동된다.
도 5a 와 같이 용접부(134)의 형상이 'V'자인 경우, 전극 와이어용 토치(110)는 용접부(134) 형상과 대응되도록 제 1 이동선(l1)을 따라서, 제 1 위치(110a), 제 2 위치(110b)로 이동되며, 제 2 위치(110b)에서 정지시간을 가진 후 다시 제 1 위치(110a)로 복귀한다.
그 후, 전극 와이어용 토치(110)는 용접부(134) 형상과 대응되도록 제 2 이동선(l2)을 따라서, 제 1 위치(110a)에서 제 3 위치(110c)로 이동되며, 제 3 위치(110c)에서 역시 제 2 위치(110b)와 동일하게 정지시간을 가진 후 다시 제 1 위치(110a)로 복귀한다.
그 후 다시 제 1 위치(110a)->제 2 위치(110b)->제 1 위치(110a)->제 3 위치(110c)->제 1 위치(110a) 순으로 'V'자 형의 다중 이동선으로 왕복하면서 승강된다.
위와 같이, 전극 와이어용 토치(110)는 중간에 정지시간(dwell time)을 가지며, 이는 이동시 아크의 떨림으로 인한 전극 와이어(W1)의 용융량의 부족을 보완한다. 또한, 이러한 정지시간은 제어부(101)에 의해서 구동부(183, 184)를 구동시키지 않음으로써 제어가 가능하며, 용입량 부족이 판단되는 경우에, 혹은 아크의 불안정함이 감지된 경우 정지시간을 둠으로써, 용입량 부족에 대한 커버가 가능하다.
특히, 아크의 불안정은 전원부(103)의 출력단에 전류 센서(104)를 장착하여, 전류 센서에 의해 측정되는 값이 일정하게 유지되지 않는 것으로 파악할 수 있으며, 아크의 불안정이 감지된 경우 비전극 와이어의 송급을 제어하여 아크를 안정화 시킬 수 있다.
다르게는, 도 5b 에 도시된 바와 같이, 전극 와이어용 토치(110)는 제 1 이동선(l1)을 따라서, 제 1 위치 (110a)에서 제 2 위치(110b)로 이동되며, 그 다음 용접부(34) 폭방향에 평행한 제 2 이동선(l2)을 따라서 제 2 위치(110b) 에서 제 3 위치(110c)로 이동된다. 그 후, 전극 와이어용 토치(110)는 제 3 이동선(l3)을 따라서 제 3 위치(110c)에서 다시 제 1 위치(110a)로 복귀한다.
도 5b 에서는 전극 와이어용 토치(110)는 제 1 이동선(l1), 제 2 이동선(l2) 및 제 3 이동선(l3)을 순차적으로 돌아가면서 이동되면서, 승강된다.
도 5c 는 용접부의 형상이 상이할 때, 전극 와이어용 토치(110)의 동작을 보이고 있다. 도 5c 에서도 도 5b 와 동일하게 전극 와이어용 토치(110)는 용접부(134)의 형상에 대응하는 제 1 이동선(l1)을 따라서, 제 1 위치 (110a)에서 제 2 위치(110b)로 이동되며, 그 다음 용접부(34) 폭방향에 평행한 제 2 이동선(l2)을 따라서 제 2 위치(110b) 에서 제 3 위치(110c)로 이동된다. 그 후, 전극 와이어용 토치(110)는 제 3 이동선(l3)을 따라서 제 3 위치(110c)에서 다시 제 1 위치(110a)로 복귀한다.
이러한 일렉트로 가스 아크 용접 장치(100)의 용접 방법은 다음과 같다.
용접재(130) 및 전극 와이어용 토치(110)가 정위치에 세팅되며, 와이어 송급장치(102)에서 전극 와이어(W1)가 송급되면서, 전극 와이어(W1)로 전원이 공급된다. 그에 따라, 전극 와이어(W1)로부터 아크가 발생하여 그 아크에 전극 와이어(W1)가 용융된다.
이렇게 아크가 형성되면서 전극 와이어(W1)가 용융될 때, 상기 전극 와이어용 토치(110)와 연결된 용접 캐리지 수단(180)가 구동된다. 용접 캐리지 수단(180)은 용융 금속이 원활이 용입될 수 있도록 용접부(134) 형상에 대응되는 다중 이동선으로 전극 와이어용 토치(110)를 이동시키며, 충분한 용융 금속이 용입되면 승강구동부가 용접 캐리지 수단(180)을 승강시킨다.
이와 같이, 전극 와이어용 토치(110)가 다중 이동선으로 이동되므로, 용접부(134)의 폭이 넓은 곳의 가장자리 쪽까지 용융 금속이 형성되며, 따라서, 용접부 전역에서 용융 금속의 용입은 원활하게되며, 용입부 전체적으로 균형잡힌 용입이 가능하다.
도 3 및 4 에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치(100)는 용접 캐리지 수단(180)을 용접부 폭방향 및 용접부 길이방향으로 모두 이동시킬 수 있으므로, 폭방향 이동부(183)과 길이방향 이동부(184)를 조합구동시킴으로써, 제 1 내지 제 3 이동선(l1~l3)을 따라서, 전극 와이어용 토치(110)를 이동시킬 수 있다.
또한, 전극 와이어용 토치(110)가 용접부(34)의 형상에 대응되는 제 1 내지 제 3 이동선(l1~l3)을 따라서 이동됨으로써, 전극 와이어(W1)의 용융물을 용접부 전체에 균일하게 용입하는 것이 가능하다.
특히, 피용접재(30)의 두께가 두꺼운 경우, 예를 들면 40mm 이상인 경우에, 페이스측 폭은 중앙부에서 하나의 이동선만을 가지고 전극 와이어용 토치(110)가 이동될 때, 용융물이 용입되는 데 한계가 있다.
본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치(100)의 경우 용입의 문제가 발생하지 않아서, 싱글 토치를 가지고도 40mm 이상의 두께를 용접하는 것이 가능하나, 종래와 같이 단일 이동선을 가지는 경우에는 40mm 이상의 두께를 가지는 피용접재를 용접하는 경우 용입 불량이 발생하여, 토치를 2개 사용하여야 하며, 그에 따라서 입열량이 증가되었다.
하지만, 본 발명의 경우 동일한 두께에 대하여 싱글 토치만으로 용접이 가능하여, 결과적으로 용접 입열량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 40mm 이상의 두께를 가지는 피용접재를 용접하는 경우에 유리하다.
도 6 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다.
도 6 의 일렉트로 가스 아크 용접 장치(200)는 주로 보호 가스 공급부(260)의 이산화탄소를 보호 가스로 사용하여 제 1 및 제 2 전극 와이어용 토치(210, 220)로 아크를 발생시키고, 이 아크 열로 제 1 및 제 2 전극 와이어용 토치(210, 220)의 전극 와이어(W1, W3)를 용융시켜 용접이 이루어지게 하는 방식이다.
피용접재(230)의 전면에는 수냉식 동담금(240)을, 배면에는 고정식 백킹재(250)를 설치하고, 공급되는 전극 와이어(W1, W3)와 피용접재(230) 사이에 발생하는 아크를 통하여, 전극 와이어(W1)를 용융시켜, 용융 금속을 형성한다.
제 1 용접 캐리지 수단(280)은 제 1 전극 와이어용 토치(210)를, 제 2 용접 캐리지 수단(290)은 제 2 전극 와이어용 토치(220)를 탑재하며, 제 1 용접 캐리지 수단(280)은 전극 와이어(W1, W3)의 용융으로 인하여 일정량의 용융 금속이 형성되면 지지부(270)에 대하여 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290) 및 이에 연결된 제 1 및 제 2 전극 와이어용 토치(210, 220)를 상하 방향으로 이동가능하게 하는 승강구동부(282)를 포함하며, 이 승강구동부(282)는 용접이 진행됨에 따라서, 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290) 및 제 1 및 제 2 전극 와이어용 토치(210, 220)를 상승시킨다.
상기 승강구동부(282)는 제 1 용접 캐리지 본체(280)에만 형성되며, 제 1 용접 캐리지 본체(280)는 제 2 용접 캐리지 본체(290)와 상하 방향으로만 함께 이동 가능하게 연결된다. 즉, 제 2 용접 캐리지 본체(290)는 제 1 용접 캐리지 본체(280)와 상하방향(Z 방향)을 제외하고는 자유롭게 움직일 수 있다.
제 1 및 제 2 전극 와이어용 토치(210, 220)는 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290)에 고정부재(281, 291)를 통하여 각각 결합되며, 따라서, 제 1 용접 캐리지 본체(280)는 제 1 전극 와이어용 토치(110)와 제 2 용접 캐리지 본체(290)는 제 2 전극 와이어용 토치(120)와 함께 움직인다.
제 1 용접 캐리지 수단(280)은 지면에 고정된 지지부(270)에 대하여 제 1 용접 캐리지 수단(280)을 용접부 길이방향(도 6 의 Y 방향 혹은 피용접재의 두께방향)으로 움직일 수 있게 하는 길이방향 구동부(284)와 용접부 폭방향(도 6의 X 방향 혹은 피용접재의 길이방향)으로 움직일 수 있게 하는 폭방향 구동부(283) 를 포함한다.
제 2 용접 캐리지 수단(290)은 지면에 고정된 지지부(270)에 대하여 제 2 용접 캐리지 수단(290)을 용접부 길이방향(도 6 의 Y 방향 혹은 피용접재의 두께방향)으로 움직일 수 있게 하는 길이방향 구동부(294)를 포함한다.
길이방향 구동부(284, 294), 폭방향 구동부(283), 승강구동부(282)는 제어부(201)과 연결되어 있으며, 따라서, 제어부(201)는 제 1 용접 캐리지 수단(280)과 제 1 용접 캐리지 수단(280)과 함께 움직이는 제 1 전극 와이어용 토치(210)를 X-Y-Z방향으로, 제 2 용접 캐리지 수단(290)과 제 2 용접 캐리지 수단(290)과 함께 움직이는 제 2 전극 와이어용 토치(220)를 Y-Z 방향으로 이동시킬 수 있다.
한편, 지지대(270)에는 승강구동부(282)의 구동에 의해 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290)이 함께 이동될 수 있는 레일(272)이 형성되어, 승강구동부(282)는 레일(272)을 따라서 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290)을 상하 방향으로 이동시킨다.
또한, 폭방향 구동부(283)의 이동을 지지하는 폭방향 고정부(273), 길이방향 구동부(284, 294)의 이동을 지지하는 길이방향 고정부(274, 276)는 각가 폭방향 구동부(283), 길이방향 구동부(284, 294)와 맞물려서 지지대(270)의 레일(272)을 따라서 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290)과 함께 상하 방향으로 이동되며, 제 1 용접 캐리지 수단(280)이 폭방향 혹은 길이방향으로, 제 2 용접 캐리지 수단(290)이 길이방향으로 각각 움직일 때 지지부로서의 역할을 한다.
또한, 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290)에는 와이어 송급수단(202) 및 전원부(203)가 연결되어, 전극 와이어(W1, W3)의 송급 및 전극 와이어(W1, W3)에 전원을 공급한다.
도 7a 및 도 7b 에는 도 6 의 일렉트로 가스 아크 용접 장치(200)의 용접부(234)의 평면도가 도시되어 있다.
도 7a 에서 보이듯이, 용접부(234)는 대략 'V'자형 형상을 가진다. 즉, 용접되는 판재 각각이 다른 방향으로 경사져있다. 그에 따라서, 루트측(백킹재측)은 좁은 영역을 가진다. 본 발명의 용접 장치(200)에서 제 2 전극 와이어용 토치(220)는 루트측에 배치되며, 제 1 전극 와이어용 토치(210)는 페이스측에 배치된다.
용접부(234)는 루트측에서는 좁은 폭을 페이스측에서는 넓은 폭을 가지므로, 본 발명의 용접 장치(200)는 용접부(234)의 형상에 대응되도록 제 2 전극 와이어용 토치(220)는 길이방향으로 단일 이동선을 가지며 이동되며, 즉, 제 1 위치(220a)에서 제 2 위치(220b)로 왕복시키며, 제 1 전극 와이어용 토치(210)는 다중 이동선을 가지며 이동된다. 제 2 전극 와이어용 토치(220)의 경우, 제 1 위치 및 제 2 위치(220a, 220b)에서 정지시간을 두는 것도 가능하다.
제 1 전극 와이어용 토치(210)는 용접부(234) 형상과 대응되도록 제 1 이동선(l1)을 따라서, 제 1 위치(210a), 제 2 위치(210b)로 이동되며, 제 2 위치(210b)에서 정지시간을 가진 후 다시 제 1 위치(210a)로 복귀한다. 그 후, 제 1 전극 와이어용 토치(210)는 용접부(234) 형상과 대응되도록 제 2 이동선(l2)을 따라서, 제 1 위치(210a)에서 제 3 위치(210c)로 이동되며, 제 3 위치(210c)에서 역시 제 2 위치(210b)와 동일하게 정지시간을 가진 후 다시 제 1 위치(210a)로 복귀한다.
그 후 다시 제 1 위치(210a)->제 2 위치(210b)->제 1 위치(210a)->제 3 위치(210c)->제 1 위치(210a) 순으로 'V'자 형의 다중 이동선으로 왕복하면서 승강된다.
따라서, 루트측에 위치하는 제 2 전극 와이어용 토치(220)는 길이방향으로의 단일 이동선을 왕복하며, 페이스측에 위치하는 제 1 전극 와이어용 토치(210)는 제 1 이동선 및 제 2 이동선(l1, l2)을 따라서 이동되면서 용접부(234)의 가장자리로 용융 금속을 용입시킨다.
또한, 도 3 의 실시예와 동일하게 정지시간을 둠으로써, 용입량 부족에 대한 보완이 가능하다. 또한, 용접부(234)의 폭이 넓은 페이스측의 제 1 전극 와이어용 토치는 용접부(234) 형상에 대응되는 다중 이동선을 가지므로, 용접부(234)의 폭이 넓음으로 인한 용입 불량이 발생되지 않는다.
이와 같이, 용접부(234)의 폭이 상이한 루트와 페이스측의 전극 와이어(W1, W3)의 이동선을 다르게 함으로써, 용접부(234)의 형상에 대응되는 이동선을 각각 가지게 할 수 있다. 또한, 같이 움직일 필요가 없으므로, 용접부(234)의 폭이 좁아 움직일 공간이 없는 제 2 전극 와이어용 토치(220)와 달리 제 1 전극 와이어용 토치(210)는 페이스측의 용접부(234) 가장자리까지 이동될 수 있으며, 그에 따라서 용융 금속의 용입은 원활해질 수 있다.
다르게는, 도 7b 에 도시된 바와 같이, 제 2 전극 와이어용 토치(220)는 이동되지 않고 한 지점에서 고정되어 용융되며, 제 1 전극 와이어용 토치(110)만 다중 이동선을 따라서 이동되는 것도 가능하다.
제 2 전극 와이어용 토치(220)는 루트측의 한 지점에 고정되며, 제 1 전극 와이어용 토치(210)는 제 1 이동선(l1)을 따라서, 제 1 위치 (210a)에서 제 2 위치(210b)로 이동되며, 그 후 용접부(234) 폭방향에 평행한 제 2 이동선(l2)을 따라서 제 2 위치(210b) 에서 제 3 위치(210c)로, 제 3 이동선(l3)을 따라서 제 3 위치(210c)에서 다시 제 1 위치(210a)로 복귀한다.
이와 같이, 제 2 전극 와이어용 토치(220)가 움직이지 않는 것은 상기 용접 장치(200)에서 길이방향 구동부(294)를 구동시키지 않음으로써 달성 가능하다. 이렇게 제 2 전극 와이어용 토치(220)가 움직이지 않는 경우, 아크가 안정적으로 형성되어 용융량이 많아진다는 장점이 있으므로, 용접부(234)의 형상에 따라서 제 2 전극 와이어용 토치(220)를 구동시킬 것인지는 사용자가 선택할 수 있다.
다르게는, 본 발명의 일렉트로 가스 아크 용접 장치(200)에서 제 2 용접 캐리지 수단(290) 없이 제 1 용접 캐리지 수단(280)에 제 1 전극 와이어용 토치(210) 및 제 2 전극 와이어용 토치(220)를 함께 고정시켜, 제 1 전극 와이어용 토치(210)와 제 2 전극 와이어용 토치(220)가 함께 움직이게 하는 것도 가능하다.
도 8 에는 이러한 일렉트로 가스 아크 용접 장치(200)에서 용접부(234)의 평면도가 도시되어 있다.
도 8 에서 보이듯이, 제 1 및 제 2 전극 와이어용 토치(210, 220)은 동일하게 용접부(234) 형상에 대응하는 다중 이동선을 따라서 이동된다. 이와 같은 경우에 별도의 용접 캐리지 수단(290) 및 이 용접 캐리지 수단을 이동시키기 위한 구동부(294) 및 구동부(294)를 지지하기 위한 지지부(276)가 필요없게 되므로, 구성이 간단해질 수 있다.
나아가, 도 9 의 일렉트로 가스 아크 용접 장치(200)는 제 1 및 제 2 전극 와이어용 토치(210, 220)에 형성되는 각각의 아크로 비전극 와이어를 공급하는 제 1 및 제 2 비전극 와이어용 토치(215, 225)를 더 포함하며, 각 비전극 와이어용 토치(215, 225)는 비전극 와이어가 향하는 아크를 형성하는 전극 와이어용 토치와 동일한 용접 캐리지 수단(280, 290)에 연결된다.
즉, 제 1 비전극 와이어용 토치(215)는 제 1 전극 와이어용 토치(210)의 전극 와이어(W1)가 생성하는 아크로 공급되며, 제 1 전극 와이어용 토치(210)와 함께 제 1 용접 캐리지 수단(280)에 고정된다. 또한, 제 2 비전극 와이어용 토치(225)는 제 2 전극 와이어용 토치(220)의 전극 와이어(W3)가 생성하는 아크로 공급되며, 제 1 전극 와이어용 토치(220)와 함께 제 1 용접 캐리지 수단(290)에 고정된다.
도 9 의 실시예의 경우, 제 1 및 제 2 비전극 와이어용 토치(215, 225)가 각 제 1 및 제 2 용접 캐리지 수단(280, 290)에 고정되며, 그에 따라서 비전극 와이어 송급수단이 포함된다는 것을 제외하고는 도 6 의 실시예와 동일하다.
100, 200: 일렉트로 가스 아크 용접 장치 101, 201: 제어부
102, 202: 와이어 송급수단 103, 203: 전원부
110, 210, 220: 전극 와이어용 토치 130, 230: 용접재
140, 240: 동담금 150, 250: 백킹재
170, 270: 지지부 173, 273: 폭방향 지지부
174, 274, 276: 길이방향 지지부
180, 280, 290: 용접 캐리지 수단
183, 283: 폭방향 구동부 184, 284, 294: 길이방향 구동부
102, 202: 와이어 송급수단 103, 203: 전원부
110, 210, 220: 전극 와이어용 토치 130, 230: 용접재
140, 240: 동담금 150, 250: 백킹재
170, 270: 지지부 173, 273: 폭방향 지지부
174, 274, 276: 길이방향 지지부
180, 280, 290: 용접 캐리지 수단
183, 283: 폭방향 구동부 184, 284, 294: 길이방향 구동부
Claims (9)
- 선단에 전극 와이어가 장착되는 전극 와이어용 토치; 및,
상기 전극 와이어용 토치가 연결되되, 상기 전극 와이어용 토치가 용접부 형상에 대응하는 다중 이동선을 갖게하는 용접 캐리지 수단을 포함하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 용접 캐리지 수단은 전극 와이어용 토치를 용접부의 길이 방향으로 이동시키는 제 1 구동부와, 전극 와이어용 토치를 용접부의 폭 방향으로 이동시키는 제 2 구동부를 포함하며,
상기 제 1 구동부와 제 2 구동부가 조합되어 가동되어 상기 전극 와이어용 토치가 다중 이동선을 갖는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 용접부는 V 형상을 가지며, 상기 제 1 구동부와 제 2 구동부는 상기 전극 와이어용 토치가 V 혹은 삼각형의 이동선을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
2 이상의 전극 와이어용 토치를 포함하며,
상기 전극 와이어용 토치 중 루트 측에 배치되는 전극 와이어용 토치는 상기 용접 캐리지 수단과 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 상하 방향으로 함께 움직이도록 연결된 제 2 용접 캐리지 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 용접 캐리지 수단은 제 2 구동수단를 포함하며,
상기 제 2 구동수단은 상기 제 2 용접 캐리지 수단에 연결된 전극 와이어용 토치가 단일 이동선을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 전극 와이어용 토치의 전극 와이어에 의해 형성된 각각의 아크로 비전극 와이어를 공급하는 비전극 와이어용 토치를 더 포함하며,
각 비전극 와이어용 토치는 비전극 와이어가 향하는 아크를 형성하는 전극 와이어용 토치와 동일한 용접 캐리지 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치. - 전극 와이어를 공급하는 와이어 송급 단계 및 상기 전극 와이어를 통하여 전류를 공급하여 생성된 아크로 전극 와이어를 용융시켜 40mm 이상의 두께를 가지는 용접 대상물을 용접하는 용접 단계를 포함하며,
상기 용접 단계는 상기 전극 와이어를 용접부 형상에 대응하여 이동시키면서 용접하는 일렉트로 가스 아크 용접 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 용접 단계는 상기 전극 와이어를 왕복 도중 소정시간만큼 정지했다가 이동시키는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 용접 단계는 2 이상의 전극 와이어를 통하여 각각 아크를 생성하여 용접 대상물을 용접하며,
전극 와이어에 의해 생성된 아크를 비전극 와이어를 추가로 용융시키는 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 아크 용접 방법.
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