KR20120077201A - 잠호 자동 용접장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 용접 전원이 인가되어 끝단에서 아크를 발생하며 녹는 용접와이어와, 상기 용접와이어를 좌우로 이송하여 용접이 이루어지는 용접선에 겨냥되도록 하는 용접선 맞춤 슬라이드와, 상기 용접와이어가 소모되면 연속적으로 와이어를 공급해주는 와이어 송급기와, 상기 용접와이어에 연결되어, 상기 용접와이어를 상기 용접선으로 안내함과 동시에 전원에 연결되어 와이어에 전류를 인가하는 용접노즐과, 상기 용접와이어가 녹으면서 발생되는 아크를 외부 공기와 차단하기 위한 플럭스를 상기 용접선에 공급해주는 플럭스 공급튜브와, 상기 플럭스 공급튜브로 공급되는 플럭스가 저장되는 저장통 및 상기 용접와이어, 용접선 맞춤 슬라이드, 와이어 송급기, 용접노즐, 플럭스 공급튜브 및 저장통이 각각 결합되고, 바퀴를 구비하여 이동가능한 플레임을 포함함으로써, 원통형 용기의 헤드부를 용접하는 잠호 자동 용접장치에 있어서, 상기 원통형 용기 헤드부의 표면에 위치하며, 상기 플럭스 공급튜브에서 공급되는 플럭스가 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 흘러내리는 것을 방지하는 흐름방지 지그를 더 포함하는 잠호 자동 용접장치를 제고한다.
따라서, 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 플럭스가 흘러내리는 것을 방지하여, 플럭스가 용접이 일어나는 아크발생부와 외기를 차단하여 열손실에 의하여 능률이 저하되는 문제점을 해결할 수 있고, 플럭스가 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 흘러내리는 것을 방지하기 위한 방지판을 잡아주던 작업자를 두지 않음으로 인하여, 인력 감소에 따른 비용을 절감할 수 있다.

Description

잠호 자동 용접장치{Apparatus for automatic submerged arc welding}
본 발명은 잠호 자동 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원통형 헤드부의 라운드면을 용접할 때, 용접이 일어나는 용접선를 플럭스로 덮어 손실되는 열손실을 줄여 용접의 능률이 향상되도록 하는 잠호 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.
잠호 용접은 입상(粒狀)의 플럭스(Flux) 밑에서 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두개 이상의 피접합물을 용접하는 방법을 말하며, 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속적으로 공급하여 용접이 이루어진다.
이때, 용접이 일어나는 용접선의 아크발생부는 플럭스에 의해 덮혀져 있어 외부에는 보이지 않으며, 플럭스는 외부 공기를 차단하여 용접금속의 정련작용 시, 보호를 하게되며 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, 원통형 용기 헤드부의 라운드면을 용접할 경우, 플럭스 공급튜브를 통해 공급되는 플럭스가 용기 헤드부의 라운드면으로 흘러내려 플럭스가 용접이 일어나는 아크발생부를 덮지 못하여 외기에 열을 빼앗겨 용접의 능률이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 용접이 일어나는 용접선으로 공급되어 아크발생부의 열이 외부로유출되는 것을 방지하기 위한 플럭스가 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 흘러내리는 것을 방지하기 위한 흐름방지 지그를 포함하는 잠호 자동 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 용접 전원이 인가되어 끝단에서 아크를 발생하며 녹는 용접와이어와, 상기 용접와이어를 좌우로 이송하여 용접이 이루어지는 용접선에 겨냥되도록 하는 용접선 맞춤 슬라이드와, 상기 용접와이어가 소모되면 연속적으로 와이어를 공급해주는 와이어 송급기와, 상기 용접와이어에 연결되어, 상기 용접와이어를 상기 용접선으로 안내함과 동시에 전원에 연결되어 와이어에 전류를 인가하는 용접노즐과, 상기 용접와이어가 녹으면서 발생되는 아크를 외부 공기와 차단하기 위한 플럭스를 상기 용접선에 공급해주는 플럭스 공급튜브와, 상기 플럭스 공급튜브로 공급되는 플럭스가 저장되는 저장통 및 상기 용접와이어, 용접선 맞춤 슬라이드, 와이어 송급기, 용접노즐, 플럭스 공급튜브 및 저장통이 각각 결합되고, 바퀴를 구비하여 이동가능한 플레임을 포함함으로써, 원통형 용기의 헤드부를 용접하는 잠호 자동 용접장치에 있어서, 상기 원통형 용기 헤드부의 표면에 위치하며, 상기 플럭스 공급튜브에서 공급되는 플럭스가 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 흘러내리는 것을 방지하는 흐름방지 지그를 더 포함하는 잠호 자동 용접장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 잠호 자동 용접장치의 흐름방지 지그는, 상기 흐름방지 지그는, 카본 재질을 가지는 사각의 얇은 판형일 수 있고, 일측면은 원통형 용기의 헤드부 라운드면에 면밀착하도록 대응하는 라운드를 가질 수 있으며, 상기 상기 플레임의 일측에 일단이 연결되고, 타단이 상기 흐름방지 지그를 지지하여 상기 흐름방지 지그의 길이조정이 가능하도록 하는 길이조정 받침대를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 길이조정 받침대는, 상기 프레임에 탈부착이 가능하도록 체결하는 체결수단을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잠호 자동 용접장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 공급되는 플럭스가 흘러내리는 것을 방지하여, 플럭스가 용접이 일어나는 용접선의 아크발생부를 덮어 외부 공기를 차단하여 손실되는 열로 인해 능률이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다.
둘째, 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 플럭스가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 방지판을 잡아주던 인력을 감소할 수 있어, 그에 따른 비용을 절감할 수 있다.
셋째, 용접이 일어나기 전에 용접와이어에 용접전원을 인가하여 용접와이어를 미리 가열함으로써, 용접속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 잠호 자동 용접장치가 원통형 용기 헤드부를 용접하는 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 흐름방지 지그를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 잠호 자동 용접장치(100)는 용접와이어(110)와, 용접선 맞춤 슬라이드(120)와, 와이어 송급기(130)와, 용접노즐(140)과, 플럭스 공급튜브(150)와, 저장통(160)과, 프레임(170)을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 잠호 자동 용접장치(100)는 상기 용접노즐(140)과 용접이 일어나는 모재(200)의 용접원(210) 사이의 거리를 상기 용접와이어(110)의 지름, 사용전류 및 전압 범위에 따라 대략 25 ~ 35mm 정도로 유지하면서 용접하게 된다.
상기 용접노즐(140)에서 전원이 인가된 상태로 유출되는 상기 용접와이어(110)가 모재(200)와 접촉됨으로써 아크를 발생시키고, 상기 플럭스 공급튜브(150)를 통해 상기 저장통(160)에 저장된 플럭스가 용접이 이루어지는 용접선(210)의 아크발생부(220)로 공급되어 용접이 이루어진다.
상기 용접노즐(140)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(140)과 모재(200)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(140)은 상기 용접와이어(110)에 전류를 인가하고, 상기 용접와이어(110)를 용접이 이루어지는 용접선(210)으로 안내하는 역할을 한다. 상기 용접노즐(140)은 상기 용접와이어(110)를 미리 가열하여 용접속도를 향상시킬 수 있도록 용접이 일어나는 용접선(210)으로부터 일정거리 이격되게 구비된다.
상기 용접노즐(140)은 용접이 일어나는 용접선(210)으로부터 용접와이어(110)의 지름, 전류 및 전압 범위에 따라 적어도 90mm 이상 이격되도록 설치될 수 있으나, 이격되는 길이가 길어지면 상기 용접노즐(140)에서 유출되는 상기 용접와이어(110)가 상기 용접선(210)으로 유도되는 것이 어렵게 된다.
상기 용접와이어(110)에 용접 전원이 인가되면 모재(200)와 접하는 끝단이 녹으면서 아크를 발생시킨다. 상기 용접와이어(110)가 녹으면서 발생되는 아크에 의해 모재(200)는 용접되게 된다.
상기 용접선 맞춤 슬라이드(120)는 상기 용접노즐(140)과 연결되며, 상기 용접노즐(140)을 좌우로 슬라이드 이동시켜 상기 용접노즐(140)을 용접이 이루어지는 용접선(210)에 겨냥되도록 상기 용접노즐(140)을 상기 용접선(210)의 상부로 이동시키는 역할을 한다.
상기 용접노즐(140)이 상기 용접선 맞춤 슬라이드(120)에 의해 용접이 이루어지는 용접선(210)의 상부로 이동됨으로 인하여 상기 용접노즐(140)로 공급되어 상기 용접노즐(140)에서 아크를 방생시키는 전원을 인가받아 유출되는 상기 용접와이어(110)가 상기 용접선(210)으로 공급된다.
상기 와이어 송급기(130)는 상기 용접와이어(110)를 연속적으로 공급하는 역할을 하며, 상기 와이어 송급기(130)에는 상기 용접와이어(110)가 꼬이지 않게 감겨진 상태로 보관된다. 상기 와이어 송급기(130)에 보관된 상기 용접와이어(110)는 용접노즐(140)로 공급되고, 상기 용접노즐(140)에서 전원이 인가된 상태에서 용접이 일어나는 모재(200)의 용접선(210)으로 공급되며, 모재(200)와 접하면서 아크를 발생시키면서 용접을 수행한다.
상기 용접와이어(110)는 용접을 수행함으로 인하여 소모되는데, 상기 모재(200)와의 용접을 지속적으로 수행하기 위해서는 용접이 이루어지는 상기 용접선(210)으로 상기 용접와이어(110)를 지속적으로 공급하여야 하는데, 상기 와이어 송급기(130)가 그 역할을 수행한다.
상기 프레임(170)의 일측 상부에는 상기 용접와이어(110)가 모재(200)와 접촉하여 아크를 발생시켜 용접을 수행하는 아크발생부(220)의 열원을 외기에 빼앗기지 않게 하고, 용접이 원활하게 이루어지게 하는 플럭스를 공급하는 저장통(160)이 결합된다.
상기 저장통(160)에 저장되는 상기 플럭스는 상기 용접와이어(110)가 모재(200)와 접하면서 아크가 발생되는 아크발생부(220)의 열원을 외기에 빼앗기지 않게 하기 위하여 아크발생부(220)를 덮어 외기와의 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(160)에 저장된 플럭스는 플럭스 공급튜브(150)를 통해 용접이 이루어지는 모재(200)의 상기 용접선(210)으로 공급된다.
상기 플럭스 공급튜브(150)의 일단은 플럭스가 저장되는 저장통(160)과 연결되고, 타단은 상기 용접노즐(140)의 일측과 연결되어, 용접이 일어나는 모재(200)의 용접선(210)으로 상기 플럭스를 공급하게 된다.
상기 용접선(210)으로 공급되는 상기 플럭스는 모재(200)인 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 일부가 흘러내리게 되는데, 상기 플레임(170)의 일면에는 상기 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 상기 플럭스가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 흐름방지 지그(180)가 결합된다.
상기 흐름방지 지그(180)는 카본 재질을 가지는 사각의 얇은 판형이고, 일측면은 원통형 용기의 헤드부 라운드면에 면밀착하도록 상기 헤드부 라운드면과 대응되는 라운드를 가지도록 형성된다.
상기 흐름방지 지그(180)는 길이조정 받침대(190)에 의해 상기 프레임(170)과 결합되는데, 상기 길이조정 받침대(190)는 일단이 상기 프레임(170)의 일측에 연결되고, 타단이 상기 흐름방지 지그(180)를 지지하며, 상기 흐름방지 지그(180)의 길이조정이 가능하도록 한다. 상기 길이조정 받침대(190)는 상기 프레임(170)과 체결수단(192)에 의해 체결된다.
상기 프레임(170)의 일측에는 복수개의 체결공(174)이 형성되는데, 상기 체결공(174)과 상기 길이조정 받침대(190)에 형성된 관통공(194)을 일치시키고, 체결수단(192)을 체결하면 상기 길이조정 받침대(190)가 상기 플레임(170)에 체결된다.
상기 복수개의 체결공(174)은 상기 길이조정 받침대(190)를 체결시키는 역할도 수행하지만, 상기 흐름방지 지그(180)의 길이를 조정하는 역할을 수행한다.
상기 프레임(170)에는 상기 용접선 맞춤 슬라이드(120)과, 상기 용접와이어(110)가 보관되는 와이어 송급기(130)와, 상기 용접와이어(110)에 전원을 인가하여 용접이 일어나는 용접선으로 공급하는 용접노즐(140)과, 용접이 잘 이루어지도록 용접선의 아크발생부를 덮는 플럭스가 저장되는 저장통(160)과, 상기 저장통(160)에서 공급되는 플럭스를 아크발생부로 공급하는 플럭스 공급튜브(150)가 각각 결합된다.
상기 프레임(170)에는 상기 플레임(170)을 이동가능하게 하는 바퀴(172)가 구비되는데, 상기 바퀴(172)는 상기 프레임(170)을 원통형 용기 헤드부의 상부에서 이동시키는 역할을 한다.
상기 프레임(170)의 하단 일측에는 복수개의 체결공(174)가 형성되며, 상기 체결공(174)로는 체결수단(192)에 의해 상기 흐름방지 지그(180)와 연결된 상기 길이조정 받침대(190)가 체결된다.
상기 흐름방지 지그(180)와 연결된 상기 길이조정 받침대(190)는 상기 프레임(170)에 탈부착이 가능하며, 라운드면을 가지는 원통형 용기의 헤드부를 용접할 경우에는 상기 프레임(170)에 부착되어 사용되지만, 라운드면을 가지지 않은 부위를 용접할 경우에는 상기 프레임(170)에서 탈착되어 진다. 상기 흐름방지 지그(180)와 상기 길이조정 받침대(190)는 라운드 면을 가지는 곳을 용접할 경우에 용접이 일어나는 용접선(210)의 아크발생부(220)를 보호하는 플럭스가 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 사용되는 것이다.
따라서, 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 공급되는 플럭스가 흘러내리는 것을 방지하여, 플럭스가 용접이 일어나는 아크발생부와 외기를 차단하여 열손실에 의하여 능률이 저하되는 문제점을 해결할 수 있고, 플럭스가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 방지판을 잡아주던 인력을 축소할 수 있어, 그에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 용접이 일어나기 전에 용접와이어에 용접전원을 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.
100 : 잠호 자동 용접장치 110 : 용접와이어
120 : 용접선 맞춤 슬라이드 130 : 와이어 송급기
140 : 용접노즐 150 : 플럭스 공급튜브
160 : 저장통 170 : 프레임
180 : 흐름방지 지그 190 : 길이조정 받침대
200 : 모재 210 : 용접선
220 : 아크발생부

Claims (4)

  1. 용접 전원이 인가되어 끝단에서 아크를 발생하며 녹는 용접와이어;
    상기 용접와이어를 좌우로 이송하여 용접이 이루어지는 용접선에 겨냥되도록 하는 용접선 맞춤 슬라이드;
    상기 용접와이어가 소모되면 연속적으로 용접와이어를 공급해주는 와이어 송급기;
    상기 용접와이어에 연결되어, 상기 용접와이어를 상기 용접선으로 안내함과 동시에 전원에 연결되어 상기 용접와이어에 전류를 인가하는 용접노즐;
    상기 용접와이어가 녹으면서 발생되는 아크를 외부 공기와 차단하기 위한 플럭스를 상기 용접선에 공급해주는 플럭스 공급튜브;
    상기 플럭스 공급튜브로 공급되는 플럭스가 저장되는 저장통; 및
    상기 용접와이어, 용접선 맞춤 슬라이드, 와이어 송급기, 용접노즐, 플럭스 공급튜브 및 저장통이 각각 결합되고, 바퀴를 구비하여 이동가능한 플레임을 포함함으로써, 원통형 용기의 헤드부를 용접하는 잠호 자동 용접장치에 있어서,
    상기 원통형 용기 헤드부의 표면에 위치하며, 상기 플럭스 공급튜브에서 공급되는 플럭스가 원통형 용기 헤드부의 라운드면으로 흘러내리는 것을 방지하는 흐름방지 지그를 더 포함하는 잠호 자동 용접장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흐름방지 지그는, 카본 재질을 가지는 사각의 얇은 판형이고, 일측면은 원통형 용기의 헤드부 라운드면에 면밀착하도록 대응하는 라운드를 가지는 잠호 자동 용접장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    일단이 상기 플레임의 일측에 연결되고, 타단이 상기 흐름방지 지그를 지지하며, 길이조정이 가능한 길이조정 받침대를 더 포함하는 잠호 자동 용접장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3에 있어서,
    상기 길이조정 받침대는, 상기 프레임에 탈부착이 가능하도록 체결하는 체결수단을 포함하는 잠호 자동 용접장치.
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