KR20180077488A

KR20180077488A - 서브머지드 아크 용접 장치

Info

Publication number: KR20180077488A
Application number: KR1020160181890A
Authority: KR
Inventors: 홍태민
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2018-07-09

Abstract

레일을 사용하지 않고 용접선 추적이 가능하며 위빙장치를 부착하고 곡판계와 같이 경사가 있는 판에도 서브머지드 아크 용접을 수행할 수 있는 서브머지드 아크 용접 장치가 개시된다. 서브머지드 아크 용접 장치는 용접 노즐이 구비되는 본체부; 상기 본체부에 구비되고, 모재의 표면에 구름 가능하게 구비되는 바퀴부; 및 상기 본체부에 구비되고, 용접선을 따라 가이드되는 가이드 롤러부를 포함한다.

Description

서브머지드 아크 용접 장치{SUBMERGED ARC WELDING DEVICE}

본 발명은 서브머지드 아크 용접 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이음 표면에 쌓아 올린 미세한 입상의 플럭스 속에 비피복 전극 와이어를 집어 넣고 모재와의 사이에 생기는 아크 열로 용접을 수행하는 서브머지드 아크 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 서브머지드 아크 용접은 이음 표면에 쌓아 올린 미세한 입상의 플럭스 속에 비피복 전극 와이어를 집어 넣고 모재와의 사이에 생기는 아크 열로 용접하는 방법이다.

도 1은 종래의 곡판 맞대기 용접을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 곡블록의 제작을 위해 곡판을 판계 용접할 때 서브머지드 아크 용접을 수행한다. 각 곡판(2)들은 다수의 지그(1) 위에 안착 설치된다. 이 경우, 도 1과 같이 용접선(3)이 휘어져 나오는 경우가 많다.

한편, 서브머지드 아크 용접을 수행하기 위해 랙기어가 있는 얇은 철 재질의 가이드 레일을 용접선과 일정 간격으로 평행하게 설치한다. 용접선이 휘어져 있는 경우에는, 용접 와이어를 용접선에 맞도록 좌우 슬라이드를 이용해 계속 용접사가 작동을 해주어야 한다. 만약, 슬라이드 범위를 벗어나는 경우, 레일을 차거나 용접을 정지해야 한다.

종래에는 서브머지드 아크 용접장치가 용접선을 추적하는 방법으로, 레일 주행 용접대차와 토치 선단에 철사 등으로 포인트를 부착하여 작업자가 조절하는 수동 방법과, 레일 주행 용접대차와 비젼 또는 레이져 비젼 센서에 의한 자동용접선 추적 방법이 있었다.

하지만, 철사 등의 포인트 이용방법은 작업자가 항시 감시 및 조절해야 하고 레일이 직선이기 때문에 곡선 용접선 추적이 어려운 문제점이 있다. 아울러, 센서에 의한 자동용접선 추적 방법은 고가이고 열악한 작업 환경으로 인한 내구성 저하의 문제점이 있으며, 직선이 아닌 용접을 수행할 때 가용 행정을 넘어서는 곡에서는 추적이 불가능하다.

또한, 종래의 서브머지드 아크 용접 장치는 레일 편측 상부에 직선 랙기어에 대차바퀴가 피니언기어 구동방식이며, 장비의 무게 때문에 10°이상 등판이 어렵다. 만약, 등판각이 10°이상인 경우 자동용접이 어려워 수동으로 수행해야 하며, 시수가 자동용접에 비해 10배 정도 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

정리하면, 종래의 서브머지드 아크 용접 장치는 레일을 사전에 용접라인과 간격을 유지하여 설치하여야 하고 캐리지의 무게가 상당히 무거우며, 등판각이 10°이하로서 생산성이 저하될 뿐 아니라 등판각을 10°이상으로 하면 캐리지가 전도하는 문제점이 있다. 아울러, 약간의 곡선을 그리는 용접선의 경우 용접선 추적이 어렵고, 고가의 추적 장치가 요구되며 센서는 열악한 환경에서 쉽게 고장나는 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 레일을 사용하지 않고 용접선 추적이 가능하며 위빙장치를 부착하고 곡판계와 같이 경사가 있는 판에도 서브머지드 아크 용접을 수행할 수 있는 서브머지드 아크 용접 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 서브머지드 아크 용접 장치는 용접 노즐이 구비되는 본체부; 상기 본체부에 구비되고, 모재의 표면에 구름 가능하게 구비되는 바퀴부; 및 상기 본체부에 구비되고, 용접선을 따라 가이드되는 가이드 롤러부를 포함한다.

본 발명에 따른 서브머지드 아크 용접 장치는 용접선 추적이 간편하고 고정 위험이 없으며, 장비가 가볍고 레일 세팅이 필요없어 용접 시간을 단축할 수 있다. 또한, 자석을 부착하여 등판각을 20°정도로 향상시킬 수 있어 생산성이 향상되고, 위빙이 가능하며 위빙 폭, 속도 조절이 자유롭다. 아울러, 용접 시작부와 끝단부 보류구간없이 용접 가능하여 생산성이 향상되며 선 용접선 심추적이 가능하여 용접품질이 향상됨에 따라 수정 시수가 줄어든다.

도 1은 종래의 곡판 맞대기 용접을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치를 도시한 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치에 보조 지그가 결합된 상태를 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 가이드 롤러부를 도시한 평면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 가이드 롤러를 도시한 측면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 전륜 바퀴를 도시한 정면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 보조 지그를 도시한 사시도이며,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 보조 지그를 도시한 평면도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 보조 지그를 도시한 정면도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 경사면에 대한 사용 상태를 도시한 정면도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 바퀴부를 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 서브머지드 아크 용접 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치에 보조 지그가 결합된 상태를 도시한 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치는 본체부(20)와, 바퀴부와, 제어박스(10)와, 플럭스 공급박스(30)와, 가이드 롤러부(70)와, 조향부(60)와, 자석부(80) 및 보조 지그(90)를 포함하여 이루어진다.

본체부(20)는 대차몸통에 결합되는 것으로서, 일 측에 용접 노즐(40)이 구비된다. 본체부(20)에는 연결봉(50)이 구비되며, 연결봉(50)은 본체부(20)의 대차 몸통에 연결된 플레이트 선단에 장착되고, 본체부(20)에 일체로 구비될 수 있다. 연결봉(50)은 모재(99)의 용접선(97)을 따라 길게 연장 형성된다.

바퀴부는 본체부(20)에 구비되고, 모재(99)의 표면에 구름 가능하게 이루어진다. 바퀴부는 한 쌍의 후륜 바퀴(82)와 하나의 전륜 바퀴(81)로 이루어져 총 3개의 바퀴로 구성된다. 전륜 바퀴(81)는 단일개로 이루어지며, 본체부(20) 측에 회전 가능하게 연결된다. 전륜 바퀴(81)는 모재(99)의 용접선(97)으로부터 이격 배치된다.

후륜 바퀴(82)는 주행모터(83)에 의해 회전되며, 한 쌍으로 이루어져 차축에 연결된다. 주행모터(83)에는 모터측 베벨기어(85)가 연결되고, 차축에는 차축 베벨기어(84)가 연결되어 주행모터(83)가 회전됨에 따라 후륜 바퀴(82)가 회전되어 대차는 주행한다. 이 경우, 주행축 베벨기어는 클러치를 사용하여 동력을 선택적으로 연결 또는 차단할 수 있다.

본체부(20)의 대차몸통에 연결된 플레이트(21)에는 수직연결봉(35)이 결합되며 제어박스(10)가 결합된다. 또한, 본체부(20)의 플레이트(21)에는 위빙 제어박스(37)가 구비되고, 용접와이어(11)가 와이어 송급장치(31) 측으로 공급되도록 구성된다. 수직연결봉(35)의 일 측에는 용접 노즐(40) 측으로 플럭스를 공급하는 플럭스 공급박스(30)가 결합된다.

아울러, 본체부(20)에는 위빙 장치(41)가 구비된다. 위빙 장치(41)는 수직연결봉(35)의 하단에 구비된다. 위빙 장치(41)에는 용접와이어(11)를 송급하기 위한 와이어 송급장치(31)가 연결되고, 와이어 송급장치(31)의 하부에 용접 노즐(40)이 연결된다. 위빙 장치(41)는 와이어 송급장치(31)와 용접 노즐(40)을 함께 위빙할 수 있도록 한다. 위빙 장치(41)는 위빙 모터를 구비하여 초기 세팅을 위한 좌우 미세 조절 및 와이어의 위빙을 가능하도록 구성된다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 가이드 롤러부를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 가이드 롤러를 도시한 측면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 가이드 롤러부(70)는 본체부(20)에 구비되고, 용접선(97)을 따라 가이드된다. 상기 가이드 롤러부(70)는 회전축(75)과, 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)와, 가이드 롤러 조향힌지(61)와, 스프링(72) 및 간격조절용 너트(74)를 포함하여 이루어진다.

회전축(75)은 가이드 롤러부 몸체에 회전 가능하게 연결되며, 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)는 회전축(75)에 연결되며, 서로 마주본다. 가이드 롤러(71)(73)는 용접부재 개선면에 삽입되도록 외주면이 용접부재 개선면에 대응되는 각도로 경사지게 형성된다.

이러한 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)는 가이드 롤러부 몸체의 양단에 각각 구비되거나 가이드 롤러부 몸체의 길이 방향(용접선의 길이 방향)을 따라 복수개로 구비되는 것도 가능하다. 상기 가이드 롤러(71)(73)의 경사면 간의 각도(a)는 35° 내지 60°로 이루어 질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 가이드 롤러의 V-각도는 50°로 구성한다.

가이드 롤러 조향힌지(61)는 가이드 롤러부 몸체를 본체부(20) 측에 연결하는 것으로서, 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전 가능하게 연결한다.

스프링(72)은 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)의 사이에 구비되어 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)를 서로 이격하는 방향으로 가압하는 한다. 스프링(72)은 인장 용수철 스프링으로 구성될 수 있으며, 그 밖의 다른 형태의 탄성 부재로도 구현 가능하다.

간격조절용 너트(74)는 축 방향으로 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)의 외측을 지지한다. 결국, 용접선의 두께 및 개선폭에 따라 간격조절용 너트(74)를 조정하여 가이드 롤러(71)(73)의 폭을 조절할 수 있다.

상기 가이드 롤러 조향힌지(61)에는 조향부(60)가 연결될 수 있다. 조향부(60)는 가이드 롤러부(70)를 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전시킨다.

상기 가이드 롤러부(70)는 용접선에 의해 가이드됨으로써 대차 주행시 추적용으로 사용된다. 가이드 롤러 조향힌지(60)는 베어링으로 구성되어 자연스럽게 조향이 가능하도록 구성된다. 한편, 가이드 롤러부(70)는 힌지형으로 연결봉(50)에 연결되어 용접부 끝단에서 조향부(60)를 들어올려서 용접부 마지막까지 용접이 가능하도록 할 수 있다.

상기 가이드 롤러부(70)는 연결봉(50)에 탈착 수단(51)에 의해 분리 가능하게 결합될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 전륜 바퀴를 도시한 정면도이다.

도 7을 참조하면, 전륜 바퀴(81)는 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전 가능하게 이루어진다. 또한, 전륜 바퀴(71)에는 바퀴 조향핸들(86)을 구비된다. 바퀴 조향핸들(86)은 전륜 바퀴(81)를 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전시킨다.

상기 가이드 롤러부(70)에 의해 대차의 주행시 용접선이 굽어진 경우에도 대차가 자동으로 조향하게 된다. 이 경우, 전륜 바퀴(81)는 주행 방향에 대해 틀어진 각도로 조향하게 될 수 있다. 이로 인해, 전륜 바퀴(81)는 슬립(Slip)하면서 대차의 주행이 이루어지고, 부하가 발생하므로 전륜 바퀴(81)를 가이드 조향할 필요가 있다.

바퀴 조향핸들(86)이 구비됨에 따라, 바퀴 조향핸들(86)의 축(88)에 연결된 워엄기어(87)가 회전되면 전륜 바퀴(81) 축 상부에 연결된 워엄 휠이 회전을 하면서 조향이 이루어진다. 결국, 직선뿐 아니라 완만한 곡선의 용접선도 부드럽게 주행이 가능해진다.

한편, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 보조 지그를 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 보조 지그를 도시한 평면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 보조 지그를 도시한 정면도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 보조 지그(90)는 모재(99)의 용접 시작 단부와 종 단부에 각각 용접선(97) 길이 방향으로 연장 결합된다. 아울러, 용접 시작 단부와 종 단부에 엔드탭(98)이 구비된다.

용접 시작 단부의 엔드탭(98)에서 용접이 시작되며, 모재(99)에서 본용접이 완료되고, 종 단부의 엔드탭(98)에서 용접이 완료된다. 이후에, 엔드탭(98)이 모재(99)로부터 분리된다.

즉, 용접 시작 및 종 단부에 보조 지그(90)를 설치하고 부재의 시작부에 부착한 앤드탭(98)에서 용접이 시작되며, 용접이 완료된 이후에는 앤드탭(98)을 모재(99)로부터 제거하여 용접이 완료된다.

상기 보조 지그(90)는 시작 단부 지그(91)와 종 단부 지그(92)로 이루어진다. 시작 단부 지그(91)는 종 단부 지그(92)보다 용접선 길이 방향으로 더 길게 형성된다. 시작 단부 지그(91) 및 종 단부 지그(92)는 용접 작업 사전에 설치되어, 시작 단부 앤드탭(98)에서 용접이 진행하여 본 용접이 완료된 후 종단부 앤드탭(98)에서 용접이 완료된다.

시작 단부 지그(91)는 무레일 용접대차의 후륜 바퀴(82)가 충분히 주행 가능하도록 종 단부 지그(92)보다 길게 형성된다. 보조 지그(90)는 "ㄷ"자 형상으로 이루어져 일 측에 개구부가 있으며, 이 개구부에 모재의 용접부 시작 단부와 종단부가 위치하고 앤드탭(98)이 수용된다. 보조 지그(90)는 모재(99)에 결합되기 위한 체결부(93)를 구비하며, 체결부(93)에 볼트(94)를 통해 고정될 수 있다. 이로 인해, 시작 단부 및 종단부에 미용접구간이 없는 완전한 용접이 가능하다.

한편, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 경사면에 대한 사용 상태를 도시한 정면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치의 바퀴부를 도시한 단면도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 바퀴부는 표면에 다수의 요홈(821)이 형성된다. 바퀴 표면에 요홈(821)을 형성함에 따라, 경사부에서 마찰력이 증가하여 대차가 밀리지 않는다. 요홈(821)은 원형, 삼각, 사각 등 다양하게 이루어질 수 있으며, 전륜 바퀴(81)와 후륜 바퀴(82)에 모두 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브머지드 아크 용접 장치는 모재(99)의 표면에 대해 당기는 힘을 제공하는 적어도 하나의 자석부(80)를 구비한다. 자석부(80)는 전자석으로 구성될 수 있으며, 대차의 전방 및 후방에 복수개로 설치될 수 있다. 자석부(80)는 자기력으로 마찰 효과를 극대화하여 용접 대차가 10°이상 비교적 가파른 경사면도 충분히 주행할 수 있도록 한다.

지금까지 본 발명에 따른 서브머지드 아크 용접 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 제어박스 20: 본체부
30: 플럭스 공급박스 40: 용접 노즐
50: 연결봉 60: 조향부
70: 가이드 롤러부 71,73: 가이드 롤러
72: 스프링 74: 간격조절용 너트
75: 회전축 80: 자석부
90: 보조 지그 97: 용접선
98: 엔드탭 99: 모재

Claims

용접 노즐(40)이 구비되는 본체부(20);
상기 본체부(20)에 구비되고, 모재(99)의 표면에 구름 가능하게 구비되는 바퀴부; 및
상기 본체부(20)에 구비되고, 용접선(97)을 따라 가이드되는 가이드 롤러부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 롤러부(70)는:
가이드 롤러부 몸체에 회전 가능하게 연결되는 회전축(75); 및
상기 회전축(75)에 연결되며 마주보는 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)를 구비하며,
상기 가이드 롤러(71)(73)는 용접부재 개선면에 삽입되도록 외주면이 용접부재 개선면에 대응되는 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제2 항에 있어서,
상기 가이드 롤러부(70)는:
가이드 롤러부 몸체를 본체부(20) 측에 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전 가능하게 연결하는 가이드 롤러 조향힌지(61)와;
상기 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)의 사이에 구비되어 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)를 서로 이격하는 방향으로 가압하는 스프링(72); 및
축 방향으로 한 쌍의 가이드 롤러(71)(73)의 외측을 지지하는 간격조절용 너트(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제2 항에 있어서,
상기 가이드 롤러(71)(73)의 경사면 간의 각도(a)는 35° 내지 60°로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제3 항에 있어서,
상기 가이드 롤러 조향힌지(61)에 연결되어 가이드 롤러부(70)를 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전시키는 조향부(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 본체부(20)에 모재(99)의 용접선(97)을 따라 연장 형성된 연결봉(50)이 결합되고, 상기 가이드 롤러부(70)는 연결봉(50)에 탈착 수단(51)에 의해 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 바퀴부는: 주행모터(83)에 의해 회전되는 한 쌍의 후륜 바퀴(82)와; 본체부(20) 측에 회전 가능하게 연결되는 하나의 전륜 바퀴(81)로 이루어지고,
상기 전륜 바퀴(81)는 모재(99)의 용접선(97)으로부터 이격 배치되며, 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전 가능하게 이루어지고,
상기 전륜 바퀴(81)를 모재(99)에 대해 수평 방향으로 회전시키는 바퀴 조향핸들(86)을 구비하는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제1 항에 있어서,
모재(99)의 표면에 대해 당기는 힘을 제공하는 적어도 하나의 자석부(80)를 구비하는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 바퀴부는 표면에 다수의 요홈(821)이 형성된 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제1 항에 있어서,
모재(99)의 용접 시작 단부와 종 단부에 각각 용접선(97) 길이 방향으로 연장 결합되는 보조 지그(90)가 구비되고, 용접 시작 단부와 종 단부에 엔드탭(98)이 구비되며,
용접 시작 단부의 엔드탭(98)에서 용접이 시작되어 모재(99)에서 본용접이 완료되고 종 단부의 엔드탭(98)에서 용접이 완료된 후, 엔드탭(98)이 모재(99)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.
제10 항에 있어서,
상기 보조 지그(90)는 시작 단부 지그(91)와 종 단부 지그(92)로 이루어지고, 상기 시작 단부 지그(91)는 종 단부 지그(92)보다 용접선 길이 방향으로 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접 장치.