KR20130070852A

KR20130070852A - 자동 서브머지드 용접장치

Info

Publication number: KR20130070852A
Application number: KR1020110138074A
Authority: KR
Inventors: 이종찬
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-06-28

Abstract

본 발명은 자동 서브머지드 용접장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서브머지드 용접이 자동으로 이루어지도록 하되, 토치의 위치 조절 및 토치의 각도 조절이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 자동 서브머지드 용접장치에 관한 것이다.
이를 위해, 일측에는 길이방향으로 랙(rack)이 설치된 레일;상기 랙을 따라 구동되는 피니언을 포함하는 구동부;상기 구동부의 일측에 설치된 와이어 피더(feeder);상기 구동부의 타측에 설치되며, 플럭스를 용접 심(seam)에 공급하는 플럭스 공급부;상기 구동부에 설치되며, 용접심에 아크를 발생하여 용접을 수행하는 용접 토치부:를 포함하여 구성되되,상기 용접 토치부는,구동부에 설치되며, 제1회전볼트가 나사 결합된 제1지지대;상기 제1지지대의 제1회전볼트에 결합되되 제1지지대에 대하여 수직하게 결합되며, 상기 제1회전볼트에 대하여 수직한 방향으로 제2회전볼트가 나사 결합된 제2지지대;상기 제2지지대에 결합되며, 구동부와 용접심을 향해 호(arc) 형태의 랙이 형성된 각도조절대;상기 각도조절대의 랙을 따라 유동되며, 와이어 피더로부터 와이어가 공급되어 설치된 토치;상기 랙에 결합된 웜휠(worm wheel)과, 웜휠에 결합된 웜(worm)과, 상기 웜에 결합되며 단부에는 파지부가 형성된 웜축으로 이루어진 웜기어(worm gear):를 포함하여 구성된 자동 서브머지드 용접장치를 제공한다.

Description

자동 서브머지드 용접장치{Automatic submerged welding device}

본 발명은 자동 서브머지드 용접장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서브머지드 용접이 자동으로 이루어지도록 하되, 토치의 위치 조절 및 토치의 각도 조절이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 자동 서브머지드 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 블록을 용접하는 경우, 이산화탄소 용접기에 플럭스 코어드 와이어를 사용하거나, 이산화탄소 용접기에 싱글 케이블과 와이어 송급기를 연결하여 작업자가 블록을 여러 종류의 용접을 시행하게 된다.

작업자가 선박의 블록을 용접하는 경우는 싱글 케이블과 와이어 송급기의 라인을 정리해 가면서 용접을 시행하고 있다.

상기한 용접은 FCAW(Flux Cored Arc Welding) 용접을 통해 수행되며, 상기 FCAW 용접은 맞대기 이음부에 대하여 CO2 보호가스를 적용하여 용접하는 방법으로, 용접모재 양측에 구리(Cu)판을 장착하여 용융금속이 흘러내리지 않도록 고정하여 주고, Wire는 상부에서 아래로 공급한다.

이때, FCAW 용접은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 작업자가 직접 용접기의 토치를 파지한 상태에서 용접이 이루어지고 있다.

물론, 자동용접 장치가 개발되어 있기는 하지만, 상기 자동용접장치의 경우 필렛 용접이나, 선박의 횡방향으로의 용접을 수행하지 못하는 문제가 있었다.

이에 따라, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 작업자가 직접 수작업으로 용접을 수행하게 된다.

하지만, 상기한 FCAW 용접은 수작업으로 이루어지기 때문에 작업 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 용접 품질이 균일하지 못한 문제가 있었다.

이때, 용접 비드가 고르지 못하므로 사상작업을 추가로 해야하는 문제가 발생하였다.

또한, 외부에서 FCAW 용접 작업이 이루어질 경우, 열악한 작업 환경(유해광선, 흄;fume)으로 인해 작업자의 건강을 해침은 물론 작업성을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

또한, 바람과 습기에 노출되어 있는 작업 환경에서는 CO2가스가 바람에 날리는 등 CO2가스 공급 효율성이 떨어져 용접 작업성이 떨어지는 문제가 있었다.

이때, 바람을 차단하기 위하여 방풍막이 제공되었으나, 이는 불편하고 번거로운 문제를 야기하였다.

대한민국 실용신안 공개 2000-0013369

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선체의 횡방향 용접이나 필렛 용접시 서브머지드 용접을 수행하되, 상기 서브머지드에 대한 용접이 자동으로 이루어질 수 있도록 한 자동 서브머지드 용접장치를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 일측에는 길이방향으로 랙(rack)이 설치된 레일;상기 랙을 따라 구동되는 피니언을 포함하는 구동부;상기 구동부의 일측에 설치된 와이어 피더(feeder);상기 구동부의 타측에 설치되며, 플럭스를 용접 심(seam)에 공급하는 플럭스 공급부;상기 구동부에 설치되며, 용접심에 아크를 발생하여 용접을 수행하는 용접 토치부:를 포함하여 구성되되,상기 용접 토치부는,구동부에 설치되며, 제1회전볼트가 나사 결합된 제1지지대;상기 제1지지대의 제1회전볼트에 결합되되 제1지지대에 대하여 수직하게 결합되며, 상기 제1회전볼트에 대하여 수직한 방향으로 제2회전볼트가 나사 결합된 제2지지대;상기 제2지지대에 결합되며, 구동부와 용접심을 향해 호(arc) 형태의 랙이 형성된 각도조절대;상기 각도조절대의 랙을 따라 유동되며, 와이어 피더로부터 와이어가 공급되어 설치된 토치;상기 랙에 결합된 웜휠(worm wheel)과, 웜휠에 결합된 웜(worm)과, 상기 웜에 결합되며 단부에는 파지부가 형성된 웜축으로 이루어진 웜기어(worm gear):를 포함하여 구성된 자동 서브머지드 용접장치를 제공한다.

이때, 상기 레일에는 탈부착이 용이한 영구자석 또는 전자석이 설치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 플럭스 공급부는, 플럭스가 수용된 호퍼와, 상기 호퍼에 설치되어 용접심을 향해 플럭스가 공급디는 관로인 호스를 포함하며, 상기 호퍼와 구동부 사이에는 구동부에 회전 가능하게 설치된 지지봉이 설치된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 자동 서브머지드 용접장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 선체의 횡방향 및 선체의 필렛 용접시, FCAW 용접의 문제점을 개선한 서브머지드 용접이 이루어지도록 하되, 서브머지드 용접에 대한 작업이 자동으로 이루어지도록 함으로써, 용접에 대한 품질 및 작업성이 높아지는 효과가 있다.

둘째, 회전볼트에 의해 토치의 위치가 전,후,좌,우로 유동되고, 웜기어의 동작에 의해 토치가 호 형태의 랙을 따라 유동됨으로써, 토치의 각도 조절이 유동될 수 있게 된다.

즉, 회전볼트 및 웜기어에 대한 간편 조작을 통해 토치의 위치 및 토치의 각도를 조절하여 용접점의 위치를 간편하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 자석을 통해 레일에 대한 탈부착이 용이해짐에 따라, 레일을 수평한 면에 설치할 수 있음은 물론, 경사진면 수직한 면 등에 레일을 용이하게 설치할 수 있게 된다.

이에 따라, 자동용접에 대한 위치 제약이 발생하지 않음으로써, 용접에 대한 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

나아가, 작업자가 직접 용접을 수행할 필요가 없기 때문에, 작업자의 건강이 나빠질 요인이 발생되지 않으며 고소 작업시 작업자의 안전사고가 발생하지 않는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 FCAW 용접작업을 나타낸 사진
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 서브머지드 용접장치를 일측에서 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 서브머지드 용접장치를 타측에서 나타낸 측면도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 서브머지드 용접장치의 제1지지대 및 제2지지대에 의해 토치의 위치가 유동되는 상태를 나타탠 요부 측면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 서브머지드 용접장치의 각도조절부에 의해 토치의 위치가 유동되는 상태를 나타탠 요부 측면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 서브머지드 용접장치(이하, '자동용접장치'라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

자동용접장치는 서브머지드 용접을 자동화하여 용접품질을 높이고 작업 생산성을 향상시킨 기술적 특징이 있다.

자동용접장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 레일(100)과, 구동부(200)와, 와이어 피더(300)와, 플럭스 공급부(400)와, 용접 토치부(500)를 포함하여 구성된다.

레일(100)은 자동용접을 위한 경로를 제공하며, 금속으로 이루어짐이 바람직하다.

이때, 레일(100)의 재질은 알루미늄임이 바람직하다.

그리고, 자동용접을 위한 장치의 이동을 위한 수단으로서, 랙과 피니언이 제공되는바, 상기 레일(100)의 일측에는 레일(100)의 길이를 따라 랙(110)이 형성된다.

그리고, 레일(100)에는 레일(100)의 고정을 위한 고정수단이 제공되는데, 레일(100)에 대한 탈부착이 용이하도록 레일(100)의 저면(120)에는 자석이 설치된다.

이때, 자석(120)은 영구자석 또는 전자석임이 바람직하다.

다음으로, 구동부(200)는 장치를 이동시키는 역할을 하며, 레일(100)에 결합된다.

이때, 구동부(200)에는 레일(100)을 따라 이동될 수 있도록, 랙(110)에 맞물려 결합된 피니언(210)이 설치되며, 상기 피니언(210)은 구동부(200)의 내부에 설치된 구동모터(미도시)에 의해 회전된다.

그리고, 구동부(200)에는 피니언(210)의 회전을 제어하여 장치의 이동속도가 조절될 수 있도록 컨트롤부(220)가 설치된다.

다음으로, 와이어 피더(300)는 서브머지드 용접시 필요한 와이어를 공급하는 역할을 하며, 구동부(200)의 일측에 설치된다.

이때, 와이어 피더(300)에는 와이어가 권선되며, 와이어의 일단부는 후술하는 토치를 통해 용접심에 근접하게 위치된다.

그리고, 와이어 피더(300)에는 와이어 공급을 위해 와이어 피더(300)를 회전시키는 구동모터(310)가 설치된다.

상기 구동모터(310)는 구동부(200)에 설치된 컨트롤부(220)에 의해 회전속도가 조절되면서 와이어 공급속도를 조절할 수 있다.

다음으로, 플럭스 공급부(400)는 서브머지드 용접에 필요한 플럭스를 용접심에 공급하는 역할을 하며, 구동부(200)의 타측에 설치된다.

플럭스 공급부(400)는 플럭스가 수용된 호퍼(410)와, 상기 호퍼(410)의 하부에 설치되어 플럭스를 용접심에 공급하는 관로를 구성하는 호스(420)를 포함한다.

이때, 호퍼(410)와 구동부(200) 사이에는 호퍼(410)를 지지하는 지지봉(430)이 설치되며, 상기 지지봉(430)은 호퍼(410)의 위치가 조절될 수 있도록 구동부(200)의 타측에 회전 가능하게 결합된다.

다음으로, 용접토치부(500)는 용접심에 아크를 발생하여 용접을 수행하는 역할을 하며, 구동부(200)에 설치된다.

이때, 용접토치부(500)는 제1지지대(510)와, 제2지지대(520)와, 각도조절대(530)와, 토치(540)와, 웜기어(550)를 포함한다.

제1지지대(510)는 토치(540)의 높이에 대한 위치 조절을 위해 제공된다.

이때, 상기 높이라 함은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 레일(100)이 지면에 대하여 수평하게 설치되었을 때를 기준으로 높이를 말하지만, 레일(100)이 선체의 횡방향으로 설치되었을 경우에 제1지지대(510)는 토치(540)의 전,후 길이 조절 역할을 하게 된다.

본 명세서에서는 설명의 편의상, 레일(100)이 지면에 대하여 수평하게 설치되었을 경우를 예로 하므로, 상기 제1지지대(510)는 토치(540)의 높이 조절하는 것으로 하여 설명하기로 한다.

이때, 제1지지대(510)에는 제1회전볼트(511)가 나사 결합되며, 상기 제1회전볼트(511)는 나사 회전에 의해 승강된다.

그리고, 제2지지대(520)는 토치(540)의 전,후 방향에 대한 위치를 조절하는 역할을 하며, 제1지지대(510)에 수직한 방향으로 결합된다.

정확하게는, 제2지지대(520)는 제1지지대(510)의 제1회전볼트(511)에 결합이 된다.

이때, 제2지지대(520)에는 제2회전볼트(521)가 나사 결합되며, 제2회전볼트(521)는 나사 회전에 의해 용접 부위를 향해 전,후 방향으로 유동된다.

그리고, 각도조절대(530)는 토치(540)의 아크가 발생되는 각도를 조절하는 역할을 하며, 제2지지대(520)의 제2회전볼트(521)에 결합된다.

이에 따라, 각도조절대(530)는 제2회전볼트(521)와 연동되므로, 제2회전볼트(521)의 회전에 의해 상기 각도조절대(530)는 용접 부위를 향해 전,후 방향으로 유동될 수 있게 된다.

각도조절대(530)는 구동부(200)와 용점심을 향해 호(arc)를 형성하는 랙(531)을 포함한다.

이때, 각도조절대(530)의 형태 역시 호 형태로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 토치(540)는 용접심을 향해 아크를 발생하며, 각도조절대(530)에 결합된다.

이때, 토치(540)는 각도조절대(530)의 랙(531)이 후술하는 웜휠을 기준으로 회전됨에 따라 이와 연동되면서 용접심을 향한 토치(540) 단부의 각도가 조절된다.

그리고, 웜기어(550)는 각도조절대(530)에서 토치(540)의 유동을 제어하는 역할을 하며, 토치(540)와 각도조절대(530)의 랙(531) 사이에 설치된다.

이때, 웜기어(550)는 각도조절대(530)의 랙(531)에 결합된 웜휠(551)과, 상기 웜휠(551)에 결합된 웜(552)과, 상기 웜(552)에 결합된 웜축(553)으로 이루어진다.

이때, 웜축(553)의 단부에는 작업자의 파지를 위한 파지부(553a)가 결합됨이 바람직하다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 자동용접장치의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

자동용접을 수행하고자 하는 선체에 레일(100)을 설치한다.

이때, 레일(100)은 선체의 필렛 용접을 위해, 선체의 수평한 면에 설치될 수도 있으며, 선체의 횡방향 용접을 위해 선체의 수직면에 설치될 수도 있다.

이때, 레일(100)의 저면에는 자석(120)이 설치되어 있으므로, 레일(100)을 선체에 쉽게 장착할 수 있다.

다음으로, 플럭스 공급부(400)와 구동부(200) 사이에 설치된 지지봉(430)을 회전하면서 플럭스 공급부(400)의 호스(420)가 용접심에 위치되도록 조절한다.

다음으로, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1지지대(510) 및 제2지지대(520)를 조절하여 토치(540)의 상,하,전,후 위치를 조절한다.

이때, 제1회전볼트(511)를 회전하여 제1회전볼트(511)의 승강을 통해 토치(540)의 높이를 조절하고, 제2회전볼트(521)를 회전하여 제2회전볼트(521)의 유동을 통해 용접심에 대한 토치(540)의 위치를 조절한다.

그리고, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 웜축(553)을 회전시켜 웜휠(551)을 회전시킴으로써, 상기 웜휠(551)에 맞물려 있는 랙(531)이 형성된 각도조절대(530)는 웜휠(551)을 기준으로 회전이 된다.

이에 따라, 각도조절대(530)에 설치되어 있는 토치(540)의 단부 각도가 조절된다.

다음으로, 용접심에 대한 플럭스 공급부(400)의 위치 및 용접 토치부(500)의 위치 조절이 완료되면, 토치(540)에 아크를 발생시켜 용접이 이루어지도록 하고 구동부(200)의 컨트롤부(220)를 작동하여 레일(100)을 따라 구동부(200)를 이동시킨다.

이때, 와이어 피더(300)의 와이어는 토치(540)를 통해 토치(540) 단부로 공급이 되면서 서브머지드 용접에 대한 작업이 이루어지게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동용접장치는 서브머지드 용접에 대한 용접이 자동으로 이루어지도록 하되, 토치의 위치 및 각도가 용이하게 조절될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 서브머지드 용접에 대한 작업 생산성이 향상될 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 레일 110 : 랙
120 : 자석 200 : 구동부
210 : 피니언 220 : 컨트롤부
300 : 와이어 피더 400 : 플럭스 공급부
410 : 호퍼 420 : 호스
430 : 지지봉 500 : 용접 토치부
510 : 제1지지대 511 : 제1회전볼트
520 : 제2지지대 521 : 제2회전볼트
530 : 각도조절대 531 : 랙
540 : 토치 550 : 웜기어
551 : 웜휠 552 : 웜
553 : 웜축 553a : 파지부

Claims

일측에는 길이방향으로 랙(rack)이 설치된 레일;
상기 랙을 따라 구동되는 피니언을 포함하는 구동부;
상기 구동부의 일측에 설치된 와이어 피더(feeder);
상기 구동부의 타측에 설치되며, 플럭스를 용접 심(seam)에 공급하는 플럭스 공급부;
상기 구동부에 설치되며, 용접심에 아크를 발생하여 용접을 수행하는 용접 토치부:를 포함하여 구성되되,
상기 용접 토치부는,
구동부에 설치되며, 제1회전볼트가 나사 결합된 제1지지대;
상기 제1지지대의 제1회전볼트에 결합되되 제1지지대에 대하여 수직하게 결합되며, 상기 제1회전볼트에 대하여 수직한 방향으로 제2회전볼트가 나사 결합된 제2지지대;
상기 제2지지대에 결합되며, 구동부와 용접심을 향해 호(arc) 형태의 랙이 형성된 각도조절대;
상기 각도조절대의 랙을 따라 유동되며, 와이어 피더로부터 와이어가 공급되어 설치된 토치;
상기 랙에 결합된 웜휠(worm wheel)과, 웜휠에 결합된 웜(worm)과, 상기 웜에 결합되며 단부에는 파지부가 형성된 웜축으로 이루어진 웜기어(worm gear):를 포함하여 구성된 자동 서브머지드 용접장치.
제 1항에 있어서,
상기 레일에는 탈부착이 용이한 영구자석 또는 전자석이 설치된 것을 특징으로 하는 자동 서브머지드 용접장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 플럭스 공급부는,
플럭스가 수용된 호퍼와, 상기 호퍼에 설치되어 용접심을 향해 플럭스가 공급디는 관로인 호스를 포함하며,
상기 호퍼와 구동부 사이에는 구동부에 회전 가능하게 설치된 지지봉이 설치된 것을 특징으로 하는 자동 서브머지드 용접장치.