KR20120077200A

KR20120077200A - 순환 자동 용접장치

Info

Publication number: KR20120077200A
Application number: KR1020100139078A
Authority: KR
Inventors: 이상현
Original assignee: 성진지오텍 주식회사
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2012-07-10

Abstract

본 발명은 용접 전원이 인가되어 끝단에서 아크를 발생하며 녹는 용접와이어와, 상기 용접와이어에 연결되어, 상기 용접와이어를 용접이 이루어지는 용접선으로 안내함과 동시에 전원에 연결되어 상기 용접와이어에 전류를 인가하는 용접노즐과, 상기 용접노즐과 연결되어, 상기 용접노즐이 상기 용접선의 상부에 일정 간격 이격되도록 높이를 조절하는 높이조절부와, 상기 높이조절부를 좌우로 이송하여 용접이 이루어지는 용접선의 상부에 위치하도록 하는 용접선 맞춤 슬라이드와, 상기 용접와이어가 소모되면 연속적으로 상기 용접와이어를 공급해주는 와이어 송급기와, 상기 용접와이어가 녹으면서 발생되는 아크를 외부 공기와 차단하기 위한 플럭스를 상기 용접선에 공급해주는 플럭스 공급튜브와, 상기 플럭스 공급튜브로 공급되는 플럭스가 저장되는 저장통과, 상기 높이조절부와 용접선 맞춤 슬라이드를 제어하는 제어부와, 상기 용접와이어, 용접노즐, 높이조절부, 용접선 맞춤 슬라이드, 와이어 송급기, 플럭스 공급튜브 및 저장통이 각각 결합되는 프레임 및 상기 프레임의 하부에 설치되어 상기 프레임을 회전가능하게 지지하는 프레임 회전수단을 포함함으로써, 용기의 노즐부를 회전하면서 용접하는 순환 자동 용접장치를 제공한다.
따라서, 용기의 노즐부에 설치되어 협소한 공간인 용기의 노즐부의 상부에서 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 용접을 할 수 있고, 순환 자동 용접장치에 구비되는 저장통에서 배출되는 플럭스가 용접이 일어나는 용접선의 아크발생부를 덮어 외부 공기를 차단하여 외부 공기에 의해 손실되는 열에 의해 작업능률이 저하되는 문제점을 해결할 수 있으며, 용접이 일어나기 전에 용접와이어에 용접 전원을 인가하여 용접와이어를 미리 가열함으로써, 용접속도를 향상시킬 수 있다.

Description

순환 자동 용접장치{Automatic welding machine with circular moving}

본 발명은 순환 자동 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기의 노즐부를 용접할 때, 잠호 용접장치를 이용하여 용접이 일어나는 용접선을 플럭스로 덮어 손실되는 외부 공기에 의해 손실되는 열을 줄여 용접의 능률을 향상시키는 순환 자동 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장에서 사용되는 용접기법은 융접, 압접, 납접 등으로 분류되고 있다. 이중 조선이나 철구조물 제조 공정에서 가장 널리 사용되고 있는 융접법을 세분화하면, 사용 전극이 소모되는 소모식(Consumable)과, 사용 전극이 소모되지 않는 비모소식(Non Consumable) 용접법으로 분류된다.

이와 같은 소모식 용접법 중에서 대표적으로 피복아크 용접법(Shield metal arc welding), 가스메탈아크 용접(Gas metal arc welding), 잠호 용접(Submerged arc welding) 등이 있다.

이때, 용접이 일어나는 용접선의 아크발생부는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부에는 보이지 않으며, 플럭스는 외부공기를 차단하여 용접금속의 정련작용 시, 보호를 하게 되며 용접비드나 슬래그 형성에 기여하게 된다.

잠호 용접은 일반적으로 사용 용접봉의 크기와 전류가 크기 때문에 용입이 깊고, 두꺼운 판 구조용강의 고능률 접합기법으로 많이 사용되는데, 이와 같은 용도를 살펴보면 선박건조, 강관제작 및 일반 철구조물의 제작 시 맞대기 이음부나 필렛이음부, 덧살붙임 용접 등에 많이 사용되고 있는 대표적인 고능률 용접법이다.

자동용접 장치란 한 번의 스위치 조작으로 일련의 용접 작업과정을 자동으로 수행하는 장치로써 잠호 용접의 기본적인 수행과정은 연속 소모식 전극봉을 개선중심에 맞추고, 플럭스를 적절히 연속 살포하면서 해당하는 전극봉 수만큼 순서대로 아크를 일으키며, 부재나 전극봉을 어느 한쪽으로 이동시키면서 용접이 끝날 때까지 용접봉이 용접선을 추적하면서 용접을 수행해야하며, 특히 용접 품질의 균일화, 안정화를 기하기 위해서는 용접선의 크기변화, 용접선의 가공상태에 따라 용접조건을 적절히 대응시켜야 한다. 용접 후, 남은 플럭스는 회수장치를 이용하여 회수하도록 하였다.

그러나, 잠호 용접은 용접 속도가 빠르고 용접 품질의 유지가 가능하기 때문에 대량생산에 적합하지만, 플럭스로 용접이 일어나는 용접부를 덮어야 하기 때문에 다양한 자세의 용접과 협소한 공간에서의 용접이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 잠호 용접장치를 사용하여 용기의 노즐부를 용접할 때, 용접이 일어나는 용접선을 플럭스로 덮어 손실되는 외부 공기에 의해 손실되는 열을 줄여 용접의 능률을 향상시키면서, 용기의 노즐부를 순환하면서 용접하도록 하는 순환 자동 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 용접 전원이 인가되어 끝단에서 아크를 발생하며 녹는 용접와이어와, 상기 용접와이어에 연결되어, 상기 용접와이어를 용접이 이루어지는 용접선으로 안내함과 동시에 전원에 연결되어 상기 용접와이어에 전류를 인가하는 용접노즐과, 상기 용접노즐과 연결되어, 상기 용접노즐이 상기 용접선의 상부에 일정 간격 이격되도록 높이를 조절하는 높이조절부와, 상기 높이조절부를 좌우로 이송하여 용접이 이루어지는 용접선의 상부에 위치하도록 하는 용접선 맞춤 슬라이드와, 상기 용접와이어가 소모되면 연속적으로 상기 용접와이어를 공급해주는 와이어 송급기와, 상기 용접와이어가 녹으면서 발생되는 아크를 외부 공기와 차단하기 위한 플럭스를 상기 용접선에 공급해주는 플럭스 공급튜브와, 상기 플럭스 공급튜브로 공급되는 플럭스가 저장되는 저장통과, 상기 높이조절부와 용접선 맞춤 슬라이드를 제어하는 제어부와, 상기 용접와이어, 용접노즐, 높이조절부, 용접선 맞춤 슬라이드, 와이어 송급기, 플럭스 공급튜브 및 저장통이 각각 결합되는 프레임 및 상기 프레임의 하부에 설치되어 상기 프레임을 회전가능하게 지지하는 프레임 회전수단을 포함함으로써, 용기의 노즐부를 회전하면서 용접하는 순환 자동 용접장치를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 순환 자동 용접장치의 프레임 회전수단은, 상기 프레임의 하부에 연결된 회전축과, 상기 회전축을 회전시키는 동력발생수단과, 상기 회전축을 회동가능하게 지지하는 받침대를 포함할 수 있다.

또한, 상기 받침대는, 상기 회전축이 삽입되는 수용부와, 상기 수용부의 하부에 위치하며, 상기 수용부를 중심으로 복수개가 환상으로 배열된 다리부와, 상기 수용부와 다리부를 연결하며, 상기 수용부로부터 상기 다리부의 이격거리를 조절할 수 있는 연결대를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 순환 자동 용접장치의 동력발생수단은 상기 프레임의 상부에 위치하여, 상기 프레임을 정방향 또는 역방향으로 회전시킬 수 있고, 상기 프레임의 회전은 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 순환 자동 용접장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 용기의 노즐부에 설치되어 협소한 공간인 용기의 노즐부의 상부에서 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 용접을 할 수 있다.

둘째, 순환 자동 용접장치에 구비되는 저장통에서 배출되는 플럭스가 용접이 일어나는 용접선의 아크발생부를 덮어 외부 공기를 차단하여 외부 공기에 의해 손실되는 열에 의해 작업능률이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.

셋째, 용접이 일어나기 전에 용접와이어에 용접 전원을 인가하여 용접와이어를 미리 가열함으로써, 용접속도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 순환 자동 용접장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 순환 자동 용접장치가 용기의 노즐부에 설치되어 용기의 노즐부를 용접하는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 받침대를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 순환 자동 용접장치(10)는, 용접와이어(110)와, 용접노즐(120)과, 높이조절부(130)와, 용접선 맞춤 슬라이드(140)와, 와이어 송급기(150)와, 플럭스 공급튜브(160)와, 저장통(170)과, 제어부(180)와, 프레임(190) 및 프레임 회전수단(200)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 순환 자동 용접장치(10)는 상기 용접노즐(120)과 모재(300) 사이의 거리를 상기 용접와이어(110)의 지름, 사용전류 및 전압 범위에 따라 대략 25 ~ 35mm 정도로 유지하면서 용접하게 된다.

상기 용접노즐(120)에서 전원이 인가된 상태로 유출되는 상기 용접와이어(110)가 모재(300)와 접촉됨으로써 아크를 발생시키고, 상기 플럭스 공급튜브(160)를 통해 상기 저장통(170)에 저장된 플럭스가 용접이 이루어지는 용접선(310)의 아크발생부(320)로 공급되어 용접이 이루어진다.

상기 용접선 맞춤 슬라이드(140)에도 상기 높이조절부(130)과 동일하게 별도의 구동수단(미도시)이 구비되어, 상기 높이조절부(130)를 상기 용접선 맞춤 슬라이드 상에서 좌우로 슬라이드 이동시키게 된다.

상기 용접노즐(120)에서 상기 용접와이어(110)에 t초 동안 전류(I)가 흐르다고 가정할 때, 상기 용접와이어(110)에 발생되는 열량(Q)은 전류의 제곱과 저항체인 상기 용접와이어(110)의 저항(R)의 곱에 비례 즉, Ｑ＝I²Rt 가 되기 때문에 상기 용접노즐(120)과 모재(300)가 멀리 떨어져서 상기 용접와이어(110)의 길이가 길어지면 상기 용접와이어(110)의 저항(R)이 커져서 열량(Q)이 증가함으로써 상기 용접와이어(110)가 용접 전에 미리 가열되어 용접속도를 향상시킨다.

상기 용접노즐(120)은 상기 용접와이어(110)에 전류를 인가하고, 상기 용접와이어(110)를 용접이 이루어지는 용접선(310)으로 안내하는 역할을 한다. 상기 용접노즐(120)은 상기 용접와이어(110)를 미리 가열하여 용접속도를 향상시킬 수 있도록 용접이 일어나는 용접선(310)으로부터 일정거리 이격되게 구비된다.

상기 용접노즐(120)은 높이조절부(130)과 연결되며, 상기 높이조절부(130)는 상기 용접노즐(120)을 용접이 이루어지는 용접선(310)의 상부에 일정간격 이격되도록 높이를 조절하는 역할을 한다.

상기 높이조절부(130)에는 구동수단(미도시)이 구비되며, 상기 용접노즐(120)은 상기 구동수단(미도시)에 의해 상기 높이조절부(130)에서 상하로 슬라이드 이동하게 된다.

상기 높이조절부(130)는 용접선 맞춤 슬라이드(140)에 구비되며, 상기 용접선 맞춤 슬라이드(140)는 상기 높이조절부(130)을 좌우로 이송하여 상기 높이조절부(130)에 연결된 상기 용접노즐(120)을 용접이 이루어지는 용접선(310)의 상부에 위치하도록 한다.

상기 용접와이어(110)에 용접 전원이 인가되면 모재(300)와 접하는 끝단이 녹으면서 아크를 발생시킨다. 상기 용접와이어(110)가 녹으면서 발생되는 아크에 의해 모재(300)는 용접되게 된다.

상기 와이어 송급기(150)는 상기 용접와이어(110)를 상기 용접노즐(120)에 연속적으로 공급하는 역할을 하며, 상기 와이어 송급기(150)에는 상기 용접와이어(110)가 꼬이지 않게 감겨진 상태로 보관된다. 상기 와이어 송급기(150)에 보관된 상기 용접와이어(110)는 용접노즐(120)로 공급되고, 상기 용접노즐(120)에서 전원이 인가된 상태에서 용접이 일어나는 용접선(310)으로 공급되며, 모재(300)와 접하면서 아크를 발생시키면서 용접을 수행한다.

상기 용접와이어(110)는 용접을 수행함으로 인하여 소모되는데, 상기 모재(300)와의 용접을 지속적으로 수행하기 위해서는 용접이 이루어지는 상기 용접선(310)으로 상기 용접와이어(110)를 지속적으로 공급하여야 하는데, 상기 와이어 송급기(150)가 그 역할을 수행한다.

상기 프레임(190)의 일측 상부에는 상기 용접와이어(110)가 모재(300)와 접촉하여 아크를 발생시켜 용접을 수행하는 용접선(310)의 아크발생부(320) 열원을 외부 공기에 빼앗기지 않게 하고, 용접이 원활하게 이루어지게 하는 플럭스를 공급하는 저장통(170)이 결합된다.

상기 저장통(170)에 저장되는 상기 플럭스는 상기 용접와이어(110)가 모재(300)와 접하면서 아크가 발생되는 아크발생부(320)의 열원을 외부 공기에 빼앗기지 않게 하기 위하여 아크발생부(220)를 덮어 외부 공기와의 접촉을 차단하는 역할을 한다.

상기 플럭스는 금속 또는 합금을 용해할 때 용해한 금속면이 대기와 닿는 것을 방해할 목적으로 금속의 표면에 용해한 염류에 의한 얇은 층을 만들기 위해 사용하는 혼합염으로, 용접이 잘 되도록 도와주는 촉매제 역할을 하며, 염화물과 플루오린화물 또는 수지가 일반적으로 사용된다.

상기 저장통(170)에 저장된 플럭스는 플럭스 공급튜브(160)를 통해 용접이 이루어지는 상기 용접선(310)으로 공급된다.

상기 플럭스 공급튜브(160)의 일단은 플럭스가 저장되는 저장통(170)과 연결되고, 타단은 상기 용접노즐(120)의 일측과 연결되어, 용접이 일어나는 용접선(310)으로 상기 플럭스를 공급하게 된다.

상기 프레임(190)의 상부에는 상기 높이조절부(130)와 상기 용접선 맞춤 슬라이드(140)를 제어하는 제어부(180)가 구비된다. 상기 제어부(180)은 상기 높이조절부(130)와 연결된 상기 용접노즐(120)을 용접이 이루어지는 용접선(310)의 상부로 위치하도록 상기 높이조절부(130)와 상기 용접선 맞춤 슬라이드(140)를 이동시키는 역할을 한다.

상기 프레임(190)의 하부에는 프레임 회전수단(200)이 설치되며, 상기 프레임 회전수단(200)은 상기 프레임(190)을 회전가능하게 지지하여 상기 프레임(190)이 용기의 노즐부를 회전하면서 상기 프레임(190)에 결합된 상기 용접노즐(120)을 통해 배출되는 상기 용접와이어(110)가 모재(300)와 접하면서 용접을 하게 된다.

상기 프레임 회전수단(200)은 회전축(210)과, 동력발생수단(220) 및 받침대(230)를 포함한다. 상기 회전축(210)은 상기 프레임(190)의 하부와 연결되며, 상기 동력발생수단(220)은 상기 프레임(190)의 하부와 연결된 상기 회전축(210)을 회전시키고, 상기 받침대(230)는 상기 회전축(210)을 회동가능하게 지지하는 역할을 한다.

상기 동력발생수단(220)은 상기 프레임(190)의 상부에 위치하며, 상기 프레임(190)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 역할을 하며, 상기 동력발생수단(220)의 제어는 상기 제어부(180)에서 수행한다.

상기 받침대(230)는 수용부(232)와, 다리부(234)와, 연결대(236)을 포함하며, 상기 프레임(190)를 상기 회전축(210)에 의해서 하부에서 지지하는 역할을 한다.

상기 받침대(230)의 수용부(232)로는 상기 회전축(210)이 삽입되고, 상기 수용부(232)의 하부로는 상기 수용부(232)를 중심으로 복수개가 환상으로 배열된 다리부(234)가 구비되며, 상기 수용부(232)와 상기 다리부(234)는 연결대(236)에 의해 연결된다. 상기 연결대(236)는 상기 수용부(232)로부터 상기 다리부(234)의 이격거리를 조절하는 역할을 한다.

상기 다리부(234)는 상기 연결대(236)를 상하로 이동하면서 이격거리를 조절하게 되는데, 입구가 협소한 용기의 노즐부로 삽입 시에는 이격거리를 좁혀 들어가기 원활하게 하고, 용기의 노즐부에 삽입된 후에는 이격거리를 넓혀 상기 프레임(190)을 하부에서 견고하게 지지하게 된다.

따라서, 용기의 노즐부에 설치되어 협소한 공간인 용기의 노즐부의 상부에서 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 용접을 할 수 있고, 순환 자동 용접장치에 구비되는 저장통에서 배출되는 플럭스가 용접이 일어나는 용접선의 아크발생부를 덮어 외부 공기를 차단하여 외부 공기에 의해 손실되는 열에 의해 작업능률이 저하되는 문제점을 해결할 수 있으며, 용접이 일어나기 전에 용접와이어에 용접 전원을 인가하여 용접와이어를 미리 가열함으로써, 용접속도를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시한 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 순환 자동 용접장치 110 : 용접와이어
120 : 용접노즐 130 : 높이조절부
140 : 용접선 맞춤 슬라이드 150 : 와이어 송급기
160 : 플럭스 공급튜브 170 : 저장통
180 : 제어부 190 : 프레임
200 : 회전수단 210 : 회전축
220 : 동력발생수단 230 : 받침대
300 : 모재 310 : 용접선
320 : 아크발생부

Claims

용접 전원이 인가되어 끝단에서 아크를 발생하며 녹는 용접와이어;
상기 용접와이어에 연결되어, 상기 용접와이어를 용접이 이루어지는 용접선으로 안내함과 동시에 전원에 연결되어 상기 용접와이어에 전류를 인가하는 용접노즐;
상기 용접노즐과 연결되어, 상기 용접노즐이 상기 용접선의 상부에 일정간격 이격되도록 높이를 조절하는 높이조절부;
상기 높이조절부를 좌우로 이송하여 용접이 이루어지는 용접선의 상부에 위치하도록 하는 용접선 맞춤 슬라이드;
상기 용접와이어가 소모되면 연속적으로 상기 용접와이어를 공급해주는 와이어 송급기;
상기 용접와이어가 녹으면서 발생되는 아크를 외부 공기와 차단하기 위한 플럭스를 상기 용접선에 공급해주는 플럭스 공급튜브;
상기 플럭스 공급튜브로 공급되는 플럭스가 저장되는 저장통;
상기 높이조절부와 용접선 맞춤 슬라이드를 제어하는 제어부;
상기 용접와이어, 용접노즐, 높이조절부, 용접선 맞춤 슬라이드, 와이어 송급기, 플럭스 공급튜브 및 저장통이 각각 결합되는 프레임; 및
상기 프레임의 하부에 설치되어 상기 프레임을 회전가능하게 지지하는 프레임 회전수단을 포함함으로써, 용기의 노즐부를 회전하면서 용접하는 순환 자동 용접장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임 회전수단은,
상기 프레임의 하부에 연결된 회전축과,
상기 회전축을 회전시키는 동력발생수단과,
상기 회전축을 회동가능하게 지지하는 받침대를 포함하는 순환 자동 용접장치.
청구항 2에 있어서,
상기 받침대는,
상기 회전축이 삽입되는 수용부;
상기 수용부의 하부에 위치하며, 상기 수용부를 중심으로 복수개가 환상으로 배열된 다리부;
상기 수용부와 다리부를 연결하며, 상기 수용부로부터 상기 다리부의 이격거리를 조절할 수 있는 연결대을 포함하는 순환 자동 용접장치.
청구항 2에 있어서,
상기 동력발생수단은 상기 프레임의 상부에 위치하여, 상기 프레임을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 역할을 하며, 상기 프레임의 회전은 상기 제어부에 의해 제어되는 순환 자동 용접장치.