KR20140144946A - 용접용 와이어 공급장치 - Google Patents

용접용 와이어 공급장치 Download PDF

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Abstract

용접용 와이어 공급장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예는 용접용 와이어를 소정 길이의 직선형태로 제공하고, 용접의 진행에 따라 용접용 와이어가 자동으로 연속하게 송급되도록 하며, 이과정에서 용접용 와이어가 용접기의 포커스 중심으로 정확하게 공급되도록 하여 용접 와이어의 공급 불량에 따른 용접 품질의 저하를 방지토록 개선된 용접용 와이어 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 용접용 와이어 공급장치는 소정 길이의 직선형 와이어가 수용되는 카트리지; 및 상기 카트리지에 수용된 와이어를 하나씩 연속적으로 공급하도록 제공된 공급유닛;를 포함한다.

Description

용접용 와이어 공급장치 {WELDING WIRE SUPPLY APPARARUS}
본 발명은 용접용 와이어 공급장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 소재의 용접시, 특히 레이저를 이용한 용접시 와이어를 용접지점으로 와이어를 정확하게 공급하도록 제공된 용접용 와이어 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 강소재의 대상물은 용접 등에 의해 다른 강소재와 결합이 유지된다.
이러한 용접은 강소재의 영구적인 고정을 위해 사용되고 있으며, 최근에는 스테인리스 열연코일이나 냉연코일 등의 생산시 연속적인 가공이 이루어지도록 선행 코일의 후단과 후행 코일의 선단을 용접하여 연결하는데 사용되기도 한다.
도 1을 참고하면, 종래의 용접 공정에서는 아크 용접기(10)가 사용되고 있으며, 소재(1a, 1b)를 맞댄 상태에서 용접이 이루어지거나 필요에 따라 필러 와이어(20)를 공급하여 용접이 이루어진다.
예컨대, 필러 와이어(20)를 공급하는 용접 공정시, 와이어 스풀(22)에 감겨진 와이어(20)를 연속적으로 풀며 용접지점을 공급하고 있으며, 이에 따라 아크 용접기(10)에 의해 형성되는 아크에 의해 와이어(20)가 소재와 함께 용융되도록 제공된다.
한편, 최근에는 도 2에 도시된 바와 같이 용접 입열량을 최소화하여 용접에 의한 열영역 부위를 최소화하기 위해 레이저 용접기(30)가 사용되고 있다.
이때, 스풀(22)로부터 풀린 와이어(20)를 레이저 빔(L)의 포커스(LC) 중심부로 공급하고 있으며, 레이저 용접기(30)의 열원에 의해 와이어(20)가 소재(1a, 1b)와 함께 용융된다.
그런데, 와이어(20)는 와이어 스풀(22) 등에 권취되는 과정에서 발생하는 장력 등에 의해 풀림시 와이어(20)에 꼬임 현상 등이 발생하고 있으며, 권취된 형상 등에 의해 직선형태로 풀리지 못하여 와이어(20)가 레이저 용접기(30)로부터 조사되는 레이저 빔(L)의 포커스(LC) 중심부로 진입되지 못하는 현상이 발생하고 있다.
또한, 종래에는 와이어(20)가 공급되는 과정에서 흔들리거나 작업영역의 열에 의해 휘어짐이 발생할 수 있다.
그러나, 레이저 용접기(30)에서 입사되는 레이저 빔(L)의 포커스(LC) 영역은 매우 좁은 영역으로 형성되며, 이에 따라 와이어(20)의 송급 위치가 조금만 벗어나더라도 용접부(C)에 와이어 공급량이 부족해지거나, 용접 위치가 부정확하게 작업되어 용접부(C)의 성능을 만족시키지 못하고 있으며, 품질 안정성을 떨어뜨리는 요인이 되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 용접용 와이어를 소정 길이의 직선형태로 제공하고, 용접의 진행에 따라 용접용 와이어가 자동으로 연속하게 송급되도록 하며, 이 과정에서 용접용 와이어가 용접기의 포커스 중심으로 정확하게 공급되도록 하여 용접 와이어의 공급 불량에 따른 용접 품질의 저하를 방지토록 개선된 용접용 와이어 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 용접용 와이어 공급장치는 소정 길이의 직선형 와이어가 수용되는 카트리지; 및 상기 카트리지에 수용된 와이어를 하나씩 연속적으로 공급하도록 제공된 공급유닛;을 포함한다.
또한, 상기 카트리지는 다수의 와이어가 수용되는 몸체부와, 상기 몸체부의 하부에 제공되며 다수로 수용된 와이어 중 하나가 수용되도록 단면적이 축소되는 단면축소부가 제공되고, 상기 단면축소부의 일단에 연계되어 상기 공급유닛으로 상기 와이어가 공급되는 와이어홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 카트리지는 상기 단면축소부의 타단에 연계되어 상기 와이어가 상기 공급유닛으로 공급되도록 상기 와이어를 미는 가압부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압부는 상기 단면축소부의 타단에서 상기 단면축소부 내로 이동 가능하게 제공되며 상기 와이어의 직경과 대응하는 직경을 갖는 가압봉과, 상기 카트리지의 일측에 제공되어 상기 가압봉을 진퇴시키도록 연계되는 액츄에이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공급유닛은 상기 카트리지로부터 공급된 와이어를 이송하는 적어도 하나의 이송롤러와, 상기 이송롤러에 의해 이송되는 와이어의 공급을 안내하는 노즐부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 와이어의 흔들림이나 꼬임 등이 발생하지 않아 와이어의 송급 방향이 일정하게 유지되며, 이에 따라 와이어가 레이저 용접기의 레이저 빔 포커스 중심에 정확하게 공급되어 와이어의 미용융 또는 불완전 용융을 방지할 수 있고, 비드불량 및 와이어 미용융에 따른 작업 중단이 방지되어 생산성 향상에 기여할 수 있다. 또한, 본 실시예는 소정 길이의 와이어가 자동으로 연속하여 공급될 수 있어 와이어의 공급이 용이하며, 이에 따라 작업 중단없이 작업이 가능하여 레이저 결함 발생률 저감 및 용접 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 용접용 와이어 공급장치를 이용한 아크 용접공정을 도시한 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 용접용 와이어 공급장치를 이용한 레이저 용접공정을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 와이어 공급장치를 이용한 레이저 용접공정을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 와이어 공급장치의 단면도.
도 5는 도 4의 A-A선의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접용 와이어 공급장치의 단면도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 와이어 공급장치를 이용한 레이저 용접공정을 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 와이어 공급장치의 단면도이며, 도 5는 도 4의 A-A선의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 용접용 와이어 공급장치(60)는 용접기의 용접부로 연속적으로 용접용 와이어(80)를 공급토록 제공될 수 있다.
특히, 본 실시예에서 용접용 와이어 공급장치(60)는 레이저 용접기(50)의 용접부로 와이어(80)를 공급하는데 사용될 수 있으며, 레이저 용접기(50) 외에도 아크 용접기 등에 활용되는 것도 물론 가능하다.
이러한 용접용 와이어 공급장치(60)는 소정 길이의 직선형 와이어(80)가 다수로 수용되는 카트리지(62)를 포함하며, 이 카트리지(62)에 수용된 와이어(80)를 하나씩 연속적으로 공급하기 위한 공급유닛(70)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 용접용 와이어 공급장치(60)는 레이저 용접기(50)의 레이저 빔(L) 포커스(LC) 중심부로 와이어(80)를 정확하게 공급하도록 제공될 수 있다.
예컨대 본 실시예에서 용접용 와이어 공급장치(60)는 1~1.5m 정도 구간의 레이저 용접시 필요한 와이어(80)를 연속적으로 공급하도록 제공될 수 있다.
이때 사용되는 와이어(80)로는 직선형 와이어(solid wire, MCM wire)가 대표적이며, 직경은 약 0.8~1.0mm 가 바람직하다. 또한, 와이어(80)의 길이는 100~1000mm인 것이 바람직하다.
더불어, 와이어(80)의 공급속도는 1~5mpm 인 것이 바람직하나, 와이어(80)의 공급속도는 한정되지 않으며, 와이어(80)의 공급속도는 와이어(80)가 저장된 카트리지(62)의 길이에 대응하여 조절될 수 있다.
또한, 와이어(80)는 카트리지(62)에 저장된 와이어 개수에 따라 연속적으로 공급될 수 있으며, 예컨대 2~100회 연속 공급될 수 있다. 또한, 와이어(80)는 용접작업중 카트리지를 교체하거나 와이어를 추가 공급함으로써 연속적으로 공급될 수 있다.
이러한 직선형 와이어(80)는 공급과정에서 휘어지거나 꼬이는 등의 변형이 발생하지 않으며, 이에 따라 원하는 위치로 와이어(80)를 정확하게 공급할 수 있다.
또한, 카트리지(62)는 다수의 와이어가 수용되는 몸체부(64)를 포함할 수 있다. 이러한 몸체부(64)는 예컨대 2~100개의 와이어가 저장될 수 있다.
이러한 카트리지(62)는 몸체부(64)에 저장된 와이어 중 하나를 선택하여 공급유닛(70)으로 공급하도록 제공되며, 이를 위해 몸체부(64)의 하부에 다수로 수용된 와이어(80) 중 하나가 수용되도록 단면적이 축소되는 단면축소부(66)가 제공될 수 있다. 바람직하게는 단면축소부(66)는 다단으로 제공될 수 있으며, 이에 따라 와이어(80) 중 하나만을 선택할 수 있다.
또한, 단면축소부(66)에는 선택된 하나의 와이어(80)를 공급유닛(70)으로 공급하기 위한 와이어홀(67)이 제공될 수 있다.
이러한 카트리지(62)는 몸체부(64)에 수용된 다수의 와이어(80) 중 하나가 단면축소부(66) 내에 수용된 상태에서, 와이어 용접을 위해 카트리지(62)가 기울어지면 단면축소부(66)내의 와이어(80)가 와이어홀(67)을 통해 공급유닛(70)으로 배출될 수 있다.
바람직하게는, 도 6에 도시된 바와 같이, 카트리지(62)는 단면축소부(66)의 타단에 와이어(80)를 공급유닛(70)으로 공급하기 위해 와이어(80)를 미는 가압부(90)가 제공될 수 있다.
가압부(90)는 단면축소부(66)의 타단에서 단면축소부(66) 내로 이동 가능하게 제공된 가압봉(92)을 포함하며, 카트리지(62)의 일측에는 가압봉(92)을 진퇴시키도록 연계되는 액츄에이터(94)가 제공될 수 있다.
본 실시예에서 가압봉(92)은 와이어(80)의 직경과 대응하는 직경으로 제공되며, 이에 따라 단면축소부(66) 내에 수용된 하나의 와이어(80)만을 와이어홀(67)을 통해 밀어내도록 제공될 수 있다.
한편, 공급유닛(70)은 카트리지(62)와 연계되는 본체(72) 및 이 본체(72)내에 제공되며 카트리지(62)로부터 공급된 와이어(80)를 이송하는 적어도 하나의 이송롤러(74)를 포함할 수 있다. 이송롤러(74)는 본체(72)에 설치되는 (도시되지 않은) 모터에 의해 구동되며, 와이어(80)를 이송시킬 수 있다.
카트리지(62)로부터 공급된 와이어(80)는 이송롤러(74)에 의해 용접부(C)로 이송될 수 있다.
한편, 공급유닛(70)은 이송롤러(74)에 의해 이송되는 와이어(80)를 용접부위로 안내하는 노즐부(100)를 포함할 수 있다. 노즐부(100)는 공급유닛(70)의 몸체와 연계되는 파이프 형태로 제공되어 이송된 와이어(80)를 용접부위에 인접하도록 연장된 형태로 제공될 수 있다.
따라서, 와이어(80)는 노즐부(100)에 의해 용접부위와 인접한 상태로 안정적으로 이송될 수 있다.
한편, 본 실시예의 용접용 와이어 공급장치(60)는 공급유닛(70)의 이송롤러(74)와 연계된 모터와, 가압부(90) 등의 작동을 제어하기 위한 제어부(78)를 포함할 수 있다.
또한, 카트리지(62)와 공급유닛(70) 사이에는 와이어(80)가 이동하는 것을 감지하는 센서부(79)가 제공될 수 있다. 이 센서부(78)는 카트리지(62)와 공급유닛(70) 사이에서 와이어(80)의 이동을 감지하여 제어부(78)로 신호를 전달한다.
제어부(78)는 센서부(79)에 의해 카트리지(62)와 공급유닛(70) 사이에 와이어(80)가 통과하지 않음이 감지될 경우, 카트리지(62)로부터 새로운 와이어(80)가 공급되도록 가압부(90)를 작동시킨다.
그리고, 제어부(78)는 센서부(79)에 새로운 와이어가 공급됨이 감지되면, 이송롤러(74)를 작동시켜 와이어(80)가 일정한 속도로 공급되도록 제어한다.
또한, 와이어(80)는 직선형으로 제공됨에 따라 소정의 강성을 갖고 있으며, 이에 따라 노즐부(100)로부터 배출된 후 레이저 용접기(50)의 레이저 빔(L)의 포커스(LC) 중앙부로 이동되는 과정에서 휘어지거나 꼬임 또는 흔들림 등이 발생하지 않으며, 정확히 레이저 빔(L)의 포커스(LC) 중앙부로 공급될 수 있다.
따라서, 본 실시예의 용접용 와이어 공급장치(60)는 와이어(80)의 공급시 와이어(80)의 공급 방향이 일정하게 유지되므로, 와이어(80)의 흔들림이나, 와이어(80)가 레이저 빔(L)의 포커스(LC) 중심부 외 영역으로 공급됨에 따른 미용융 또는 불완전 용융을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 용접용 와이어 공급장치(60)는 와이어(80)가 레이저 빔(L)의 포커스(LC) 중심부로 정확하게 공급되므로 용접부(C)에 형성되는 용접비드가 양호하게 형성될 수 있다. 따라서, 용접비드의 불량 및 와이어의 미용융에 따른 작업중단을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 카트리지(62)는 여러 종류의 와이어(80)를 공급할 수 있도록 제공되는 것도 가능하다.
이를 위해 용접용 와이어 공급장치(60)는 서로 다른 와이어(80)가 저장된 카트리지(62)를 교체하여 장착하도록 제공되는 것도 가능하다. 이때, 카트리지(62)는 공급유닛(70)과 분리 또는 장착될 수 있다.
또한, 카트리지(162)는, 도 7과 같이, 다른 종류의 와이어(80)를 저장할 수 있도록 내부 공간이 구획될 수 있으며, 각각의 구획된 공간이 공급유닛(70)과 연통하도록 연결하여 다른 종류의 와이어(80)를 선택하여 공급하도록 연결되는 것도 가능하다.
예컨대, 카트리지(162)는 중심축을 기준으로 링 형태로 제공될 수 있으며, 이 링 형태의 카트리지가 중심축을 기준으로 회전함에 따라 공급유닛(70)과 연결되는 하나의 공간에 저장된 와이어(80)가 공급되도록 제공되는 것도 가능하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
50: 레이저 용접기 60: 용접용 와이어 공급장치
62: 카트리지 64: 몸체부
66: 단면축소부 67: 와이어홀
70: 공급유닛 72: 본체
74: 이송롤러 78: 제어부
79: 센서부 80: 용접용 와이어
90: 가압부 92: 가압봉
94: 액츄에이터 100: 노즐부

Claims (5)

  1. 소정 길이의 직선형 와이어가 수용되는 카트리지; 및
    상기 카트리지에 수용된 와이어를 하나씩 연속적으로 공급하도록 제공된 공급유닛;
    를 포함하는 용접용 와이어 공급장치
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 카트리지는
    다수의 와이어가 수용되는 몸체부와,
    상기 몸체부의 하부에 제공되며 다수로 수용된 와이어 중 하나가 수용되도록 단면적이 축소되는 단면축소부가 제공되고,
    상기 단면축소부의 일단에 연계되어 상기 공급유닛으로 상기 와이어가 공급되는 와이어홀을 포함하는 용접용 와이어 공급장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 카트리지는
    상기 단면축소부의 타단에 연계되어 상기 와이어가 상기 공급유닛으로 공급되도록 상기 와이어를 미는 가압부를 포함하는 용접용 와이어 공급장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 가압부는
    상기 단면축소부의 타단에서 상기 단면축소부 내로 이동 가능하게 제공되며 상기 와이어의 직경과 대응하는 직경을 갖는 가압봉과,
    상기 카트리지의 일측에 제공되어 상기 가압봉을 진퇴시키도록 연계되는 액츄에이터를 포함하는 용접용 와이어 공급장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급유닛은
    상기 카트리지로부터 공급된 와이어를 이송하는 적어도 하나의 이송롤러와,
    상기 이송롤러에 의해 이송되는 와이어의 공급을 안내하는 노즐부를 포함하는 용접용 와이어 공급장치.
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