KR20120116731A - 곡면부 자동용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동용접장치에 관한 것으로, 지지부에 탈부착이 가능한 버터링용접헤드와 그루브용접헤드를 구비하여 필요에 따라 헤드의 교체 없이 버터링용접과 그루브용접을 모두 할 수 있도록 된 곡면부 자동용접장치에 관한 것이다.
본 발명은 지지부와; 상기 지지부에 설치할 수 있도록 구비된 버터링용접을 할 수 있는 버터링용접헤드와 그루브용접을 할 수 있는 그루브용접헤드와; 상기 지지부에 상기 각 용접헤드가 탈부착이 가능하도록 설치된 체결수단;을 포함하는 곡면부 자동용접장치를 제공한다.

Description

곡면부 자동용접장치 자동용접장치{Appratus of automatic welding for curved area}

본 발명은 곡면부 자동용접장치에 관한 것으로, 지지부에 탈부착이 가능한 버터링용접헤드와 그루브용접헤드를 구비하여 필요에 따라 헤드의 교체 없이 버터링용접과 그루브용접을 모두 할 수 있도록 된 곡면부 자동용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동용접장치는 미리 프로그래밍된 경로를 따라 두개의 모재를 서로 접착하는 용접장치로서 다양한 분야에서 사용되고 있다.

특히 용접결합 없이 품질을 보증해야 해야하는 원자로의 경우에는 자동용접장치가 필수적이라고 할 수 있다.

상기 원자로에는 상부의 곡면으로 형성된 헤드에 제어봉 구동부의 출입을 위하여 노즐이 수십 개 부착 설치된다. 상기 원자로의 헤드에 부착 설치되는 노즐은 원자로의 헤드를 관통하도록 설치되며 단부의 외주면이 헤드에 용접되어 고정된다. 상기 노즐을 설치하기 위해 헤드에는 개구가 형성되고, 이 개구와 노즐의 외주면을 그루브용접(groove welding)하기 위하여 개구의 내주면에 타원형의 가공면이 형성된다.

하지만 원자로의 헤드와 노즐은 소재가 서로 부착이 잘 되지 않는 재질이기 때문에 그루브용접을 하기 전에 버터링용접(buttering welding)이 선행되어야 한다.

상기 버터링용접을 하기 위해서는 상기 개구의 가공면이 곡면부로 이루어져 있기 때문에 토치는 가공면에 대하여 법선방향인 외측방향을 향하도록 구비된다.

반면에 그루브용접은 버터링용접에 의해 육성된 용접된 곡면부와 노즐의 외주면 사이의 협개선으로 형성된 그루브 용접선을 따라 용접해야 하므로 토치가 수직방향으로 위치하거나 토치의 방향이 개선각을 따라 안쪽으로 경사지게 형성된다.

따라서 하나의 용접기로 버터링용접기와 그루브용접기는 토치의 설치방향이 상이하여 공통의 헤드부를 사용할 수 없고 각각 별도의 헤드부를 구비해야 하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지지부에 탈부착이 가능한 버터링용접헤드와 그루브용접헤드를 구비하여 필요에 따라 헤드의 교체 없이 버터링용접과 그루브용접을 모두 할 수 있도록 된 곡면부 자동용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 버터링용접헤드와 상기 그루브용접헤드는 다축으로 형성되어 용접시 용접헤드의 회전반경을 최소화시킨 곡면부 자동용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

아울러 본 발명은 상기와 같이 용접헤드의 회전반경이 최소화되므로 곡면부의 용접시 모재의 간섭이 최소화된 곡면부 자동용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 이송수단이 3차원 이동이 가능하도록 설치되어 필요한 개소에 용이하고 정확하게 용접헤드를 이동시킬 수 있도록 된 곡면부 자동용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 상기 지지부와 용접헤드를 최적제어하는 제어부를 구비하므로 상기 버터링용접과 그루브용접의 용접품질을 향상시킬 수 있도록 된 곡면부 자동용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

아울러 본 발명은 상기 제어부를 원격가능하도록 구비함에 따라 작업자가 원거리 작업이 가능하므로 위험개소에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 된 곡면부 자동용접장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 지지부와; 상기 지지부에 설치할 수 있도록 구비된 버터링용접을 할 수 있는 버터링용접헤드와 그루브용접을 할 수 있는 그루브용접헤드와; 상기 지지부에 상기 각 용접헤드가 탈부착이 가능하도록 설치된 체결수단;을 포함하는 곡면부 자동용접장치를 제공한다.

여기서 상기 버터링용접헤드와 상기 그루브용접헤드는 다축으로 형성되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 지지부는 수직방향으로 연장된 지지대와, 상기 지지대에 3차원 이동할 수 있도록 설치되며 선단에 체결수단이 형성된 이송수단으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 곡면부 자동용접장치는 상기 지지부와 상기 용접헤드를 최적 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 제어부는 원격제어가 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명에 따른 곡면부 자동용접장치는 지지부에 탈부착이 가능한 버터링용접헤드와 그루브용접헤드를 구비하여 필요에 따라 헤드의 교체 없이 버터링용접과 그루브용접을 모두 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 곡면부 자동용접장치는 버터링용접헤드와 상기 그루브용접헤드를 다축으로 형성하여 용접시 용접헤드의 회전반경을 최소화시킬 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 곡면부 자동용접장치는 상기와 같이 용접헤드의 회전반경이 최소화되므로 곡면부의 용접시 모재의 간섭을 최소화시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 곡면부 자동용접장치는 이송수단을 3차원 이동이 가능하도록 설치하여 필요한 개소에 용이하고 정확하게 용접헤드를 이동시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 곡면부 자동용접장치는 지지부와 용접헤드를 최적제어하는 제어부를 구비하여 상기 버터링용접과 그루브용접의 용접품질을 향상시킬 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 곡면부 자동용접장치는 상기 제어부를 원격가능하도록 구비함에 따라 작업자가 원거리 작업이 가능하므로 위험개소에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 버터링용접헤드가 장착된 곡면부 자동용접장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그루브용접헤드가 장착된 곡면부 자동용접장치를 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 곡면부 자동용접장치의 작동을 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 곡면부 자동용접장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 곡면부 자동용접장치는 지지부(300)와, 상기 지지부(200)에 설치할 수 있도록 구비된 버터링용접을 할 수 있는 버터링용접헤드(100)와 그루브용접을 할 수 있는 그루브용접헤드(200)와, 상기 지지부(200)에 상기 각 용접헤드(100, 200)가 탈부착이 가능하도록 설치된 체결수단(400)과, 상기 지지부(300)와 상기 용접헤드(100, 200)를 최적 제어하는 제어부(500)를 포함한다.

본 실시예에서는 원자로 헤드의 노즐을 용접하는 곡면부 자동용접장치에 대하여 설명한다.

상기 지지부(300)는 원자로 헤드(10)에 수직방향으로 연장된 지지대(310)와, 상기 지지대(310)에 3차원 이동할 수 있도록 설치되며 선단에 체결수단(400)이 형성된 이송수단(320)으로 이루어진다.

상기 지지대(310)는 원자로 헤드(10)에 노즐(20)을 설치하기 위하여 형성된 개구(12)에 수직방향으로 설치된다. 상기 지지대(310)는 개구(12)에 설치시 견고하게 고정되도록 하기 위하여 클램프(312)에 의해 고정설치되는 것이 바람직하다.

상기 이송수단(320)은 3차원 이동할 수 있도록 다수개의 요소로 구성된다. 상기 이송수단(320)은 지지대(310)의 상부에 회전가능하게 설치된 회전요소(322)와, 상기 회전요소(322)에 수평방향으로 이동가능하게 형성된 수평이송요소(324)와, 상기 수평이송요소(324)에 수직방향으로 이동가능하게 형성된 수직이송요소(326)로 이루어진다. 따라서 상기 이송수단(320)은 3차원으로 이동할 수 있으므로 용접헤드(100, 200)를 필요한 개소로 위치시킬 수 있다.

상기 용접헤드(100, 200)는 상기 지지부(100)에 설치할 수 있도록 구비되고, 버터링용접을 할 수 있는 버터링용접헤드(100)와 그루브용접을 할 수 있는 그루브용접헤드(200)를 포함한다. 상기 버터링용접헤드(100)와 그루브용접헤드(200)는 모두 다축으로 이루어지며 축은 구성은 아래와 같다.

상기 버터링용접헤드(100)는 버터링용접토치(101)의 전극봉(102)의 위치를 자동으로 조절하는 자동전압 조정축(103)과, 버터링용접토치(101)의 위치를 결정하는 구동축으로 이루어진다. 여기서 상기 버터링용접토치(101)의 위치를 결정하기 위한 구동축은 토치횡경사축(104), 토치횡경사보정축(105), 노즐반경조정축(106), 토치회전축(107)으로 이루어진다. 여기서 상기 토치경사축(104)은 노즐(20)의 반경접선방향으로 경사도를 조정하며, 토치횡경사보정축(108)은 노즐(20) 경사각이 클 경우 횡경사축을 보정하는 축이다. 또한 노즐반경조정축(106)은 노즐(20)의 반경 치수에 따라 크기를 조정하며 토치회전축(107)은 노즐(20) 둘레를 따라 회전구동하는 축이다.

상기 그루브용접헤드(200)는 그루브용접토치(201)의 전극봉(202)의 위치를 자동으로 조절하는 자동전압 조정축(203)과, 그루브용접토치(201)의 위치를 결정하는 구동축으로 이루어진다. 여기서 상기 그루브용접토치(201)의 위치를 결정하기 위한 구동축은 토치횡경사축(204), 토치횡경사보정축(205), 노즐반경조정축(206), 토치회전축(207) 및 토치경사축(208)으로 이루어진다. 여기서 상기 토치경사축(204)은 노즐(20)의 반경접선방향으로 경사도를 조정하며, 토치횡경사보정축(208)은 노즐(20) 경사각이 클 경우 횡경사축을 보정하는 축이다. 또한 노즐반경조정축(206)은 노즐(20)의 반경 치수에 따라 크기를 조정하며 토치회전축(207)은 노즐(20) 둘레를 따라 회전구동하는 축이다. 여기서 토치경사축(208)은 그루브용접헤드(200)에 사용되는 축으로 그루브 개선면에 대한 그루브용접토치(201)의 경사도를 설정하는 축이다.

상기 체결수단(400)은 상기 지지부(300)에 상기 각 용접헤드(100, 200)가 탈부착이 가능하도록 설치된다. 본 실시예에서 체결수단(400)은 버터링용접헤드(100)와 그루브용접헤드(200)가 수직이송요소(326)의 하단에 볼팅되는 것으로 기재되어 있으나 필요에 따라 다양한 형태의 체결수단을 이용하여 체결할 수 있음은 물론이다.

상기 제어부(500)는 상기 지지부(300)와 상기 용접헤드(100, 200)를 최적 제어하도록 구비되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 버터링용접헤드(100)와 그루브용접헤드(200)는 용접토치(101, 201)가 노즐(20)의 둘레를 회전하면서 용접이 수행되며 이 때 용접토치(101, 201)의 전극봉(102, 202)은 용접표면에 대하여 수직방향으로 배치된다. 따라서 제어부(500)는 상기 버터링용접헤드(100)와 그루브용접헤드(200) 및 지지부(300)의 각 구성요소를 제어하여 용접봉(102, 202)이 용접표면에 수직으로 배치되고 동시에 모재인 원자로 헤드(10)의 간섭을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. 아울러 상기 제어부(500)는 작업자의 안전사고를 방지하기 위하여 원격제어가 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 자동용접장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저 클램프(312)를 이용하여 지지대(310)를 원자로 헤드(10)의 개구(12)에 고정한다. 상기 지지대(310)가 원자로 헤드(10)에 고정되면 이송수단(320)을 작동시켜 인접하는 노즐(20)의 근처에 수직이송요소(326)가 배치되도록 한다. 이 때 상기 제어부(500)는 용접시 버터링용접헤드(100)가 최소회전반경을 구현하도록 제어하므로 모재인 원자로 헤드(10) 곡면부의 간섭을 받지 않도록 이송수단(320)을 제어한다.

인접하는 노즐(20)의 근처에 버터링용접헤드(100)가 배치되면 버터링용접을 시작한다. 이 때 상기 제어부(500)는 버터링용접토치(101)의 전극봉(102)가 용접표면과 수직을 이루도록 제어한다.

상기 버터링용접이 완료되면 버터링용접헤드(100)를 그루브용접헤드(200)로 교체한 후 상기 그루브 용접을 실시한다.

100 : 버터링용접헤드 200 : 그루브용접헤드
300 : 지지부 400 : 체결수단
500 : 제어부

Claims (5)

1. 지지부와;
   상기 지지부에 설치할 수 있도록 구비된 버터링용접을 할 수 있는 버터링용접헤드와 그루브용접을 할 수 있는 그루브용접헤드와;
   상기 지지부에 상기 각 용접헤드가 탈부착이 가능하도록 설치된 체결수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면부 자동용접장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 버터링용접헤드와 상기 그루브용접헤드는 다축으로 형성된 것을 특징으로 하는 곡면부 자동용접장치.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 지지부는 수직방향으로 연장된 지지대와, 상기 지지대에 3차원 이동할 수 있도록 설치되며 선단에 체결수단이 형성된 이송수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면부 자동용접장치.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 곡면부 자동용접장치는 상기 지지부와 상기 용접헤드를 최적 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면부 자동용접장치.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는 원격제어가 가능하도록 구비된 것을 특징으로 하는 곡면부 자동용접장치.

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