KR20200020096A - 트레일링 실드 지그 - Google Patents

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Abstract

트레일링 실드 지그에 관한 것으로, 용접토치가 삽입되는 삽입부가 원통의 단면형상으로 일면에 돌출 형성되고, 가스를 주입할 수 있는 주입구가 상부 일측에 형성되며, 주입구로부터 주입된 가스를 하부로 분사하는 제1 실드박스, 제1 실드박스보다 상하높이가 작게 형성되는 제2 실드박스, 제2 실드박스보다 상하높이가 작게 형성되는 제3 실드박스, 제1 실드박스와 제2 실드 박스 사이에 연결되고, 신축하는 제1 신축부, 제2 실드박스와 제3 실드 박스 사이에 연결되고, 신축하는 제2 신축부를 포함하는하는 구성을 마련하여 용접하고자 하는 배관재의 모든 구경에 대응하여 사용할 수 있고, 용접된 부위에 가스를 분사함으로써 용접부의 산화를 방지 할 수 있다.

Description

트레일링 실드 지그{Trailing shield jig}
본 발명은 트레일링 실드 지그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관의 표면을 용접하는 경우, 용접하고자 하는 배관의 구경에 상관없이 사용가능한 트레일링 실드 지그에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스 강(stainless steel), 듀플렉스 스테인리스 강(duplex stainless steel) 및 티타늄(titanium)과 같은 산화에 민감한 소재를 용접하는 경우 냉각이 완료되지 않은 용접 비드(weld bead)가 대기에 노출되면 산화된다.
특히, TIG(Tungsten Inert Gas) 용접이 진행되면서 용접이 완료된 비드의 경우, 냉각이 완료되지 않은 상태에서 외부 대기에 노출되면 산화가 일어나게 된다.
이러한 산화는 내식성 소실, 물성 저하 등의 소재 고유의 특성을 잃게 하고 있다. 따라서, 용접과 동시에 용접부(weld zone)를 대기로부터 격리시키거나, 용접 비드에 실드 가스를 분사하여 차폐를 하는 트레일링 지그가 개발되고 있는 실정이다.
그러나, 종래의 트레일링 지그는 용접 직후 용접 비드를 대기로부터 차폐시키고, 가스를 분사하여 산화를 방지할 수 있는 장점이 있으나, 용접하고자 하는 배관재의 구경에 따라 다르게 제작해야 하는 단점이 있다.
대한민국 등록특허공보 20-0476897호 (2015.04.07. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 배관의 표면을 용접하는 경우, 용접하고자 하는 배관의 구경에 상관없이 사용가능한 트레일링 실드 지그 트레일링 실드 지그를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위하여, 트레일링 실드 지그는 용접토치가 삽입되는 삽입부가 원통의 단면형상으로 일면에 돌출 형성되고, 가스를 주입할 수 있는 주입구가 상부 일측에 형성되며, 상기 주입구로부터 주입된 가스를 하부로 분사하는 제1 실드박스, 상기 제1 실드박스보다 상하높이가 작게 형성되는 제2 실드박스, 상기 제2 실드박스보다 상하높이가 작게 형성되는 제3 실드박스, 상기 제1 실드박스와 상기 제2 실드 박스 사이에 연결되고, 신축하는 제1 신축부, 상기 제2 실드박스와 상기 제3 실드 박스 사이에 연결되고, 신축하는 제2 신축부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 트레일링 실드 지그에 의하면, 배관의 구경에 상관없이 신축할 수 있어서, 용접하고자 하는 배관재의 모든 구경에 대응하여 사용할 수 있다.
또, 고정와이어를 이용하여 트레일링 지그를 고정 후 용접이 가능하고, 용접된 부위에 가스를 분사함으로써 용접부의 산화 방지와 용접품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 용접동작을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 사용 상태도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 트레일링 실드 지그가 용접을 진행하는 방향을 '전방'이라 하고, 그 반대 방향을 '후방'이라 한다. 그리고 '좌측', '우측', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그(100)는 제1 실드박스(110), 제2 실드박스(120), 제3 실드박스(130), 제1 신축부(140), 제2 신축부(150)를 포함한다. 트레일링 실드 지그(100)는 용접부분(50)의 양옆 즉, 배관표면(60)을 따라 이동하며 용접을 수행한다.
제1 실드박스(110)는 하부가 개방된 박스형태로 형성될 수 있고, 용접토치가 삽입되는 삽입부(111) 및 가스를 주입 할 수 있는 주입구(112)를 포함한다. 제1 실드박스(110)는 용접하는 경우, 후술할 롤러부(200)를 통해 배관표면(60)을 따라 이동하면서 용접부분(50)을 주입구(112)로부터 주입된 실드가스로 실드 시키는 역할을 한다. 이와같은, 제1 실드박스(110)는 용접시 삽입부(111)에 삽입되는 토치의 온도가 상승함에 따라, 열에 의한 손상이 발생할 수 있으므로 내열성 소재로 구성하는 것이 바람직하다.
삽입부(111)는 원통의 단면 형상으로, 제1 실드박스(110)의 전방 일면에 돌출 형성되고, 용접토치가 결합 또는 분리될 수 있다. 즉, 삽입부(111)는 제1 실드박스(110)의 돌출된 부분의 직경보다 작은 홀이 상하방향으로 관통형성되어 용접토치가 결합 또는 분리될 수 있다.
또한, 삽입부(111)의 외주면은 후술할 제3 실드박스(130)의 외경에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
주입구(112)는 제1 실드박스(110)의 상부 일측에 형성되고, 외부로부터 가스가 주입된다.
보다 구체적으로 설명하면, 주입구(112)는 제1 실드박스(110)의 상부 일측에 'ㄱ'자 형태로 돌출되고, 외부로부터 가스가 주입될 수 있도록 내부가 제1 실드박스(110)의 내부까지 관통형성된다. 주입구(112)는 가스 공급호스(도면 미도시)가 결합될 수 있도록 통상적인 가스 공급호스보다 작은 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.
이와같은, 주입구(112)는 가스가 원활하게 투입될 수 있도록 하는 유리섬유(Glass wool)로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서, 제1 실드박스(110)는 용접토치를 이용하여 용접하는 경우, 주입구(112)로부터 주입된 가스를 하부로 분사하여 용접부분(50)의 산화를 방지하는 것이다.
제2 실드박스(120)는 제1 실드박스(110)보다 상하 높이가 작게 형성되고, 후술할 제1 신축부(140)를 통해 제1 실드박스(110)와 연결된다. 제2 실드박스(120)는 제1 실드박스(110)와 연결되어, 주입구(112)로 유입된 가스를 하부로 분사할 수 있도록 하부가 개방된 형태로 형성될 수 있다.
제3 실드박스(130)는 제2 실드박스(120)보다 상하 높이가 작게 형성되고, 후술할 제2 신축부(150)를 통해 제1 실드박스(110) 및 제2 실드박스(120)와 연결된다. 이때, 제3 실드박스(130)가 제1 실드박스(110) 및 제2 실드박스(120)보다 상하 높이가 낮게 구성된 이유는, 트레일링 실드 지그(100)가 신축함에 따라 제1 실드박스(110)와 근접하는 경우, 용접봉의 투입을 용이하게 하기 위한 것이다.
도 2를 참조하면, 제3 실드박스(130)는 후방 일면이 상술한 삽입부(111)의 외경과 대응하도록 오목하게 형성된다.
한편, 제2 실드박스(120)와 연결된 제3 실드박스(130)는 주입구(112)로 유입된 가스를 하부로 분사할 수 있도록 하부가 개방된 형태로 형성될 수 있다.
제1 신축부(140)는 제1 실드박스(110)와 제2 실드박스(120) 사이에 연결되고, 신축한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 신축부(140)는 제1 실드박스(110) 후방 및 제2 실드박스(120)의 전방을 연결하는 것으로, 통상적인 자바라 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 다양한 신축부재로 형성될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제1 신축부(140)의 양측이 제1 실드박스(110)의 후방 테두리 및 제2 실드박스(120)의 전방 테두리를 덮도록 하고, 덮어진 부분에 통상적인 볼트와 너트의 결합방식 또는 나사회전방식을 사용하여 제1 신축부(140)를 제1 실드박스(110) 및 제2 실드박스(120)와 연결할 수 있다.
제2 신축부(150)는 제2 실드박스(120)와 제3 실드박스(130) 사이에 연결되고, 신축한다. 즉, 제2 신축부(150)는 제1 신축부(140)와 마찬가지로 자바라 형태로 형성될 수 있고, 제2 실드박스(120)의 후방 및 제3 실드박스(130)의 전방을 연결할 수 있다. 이때, 제2 실드박스(120)와 제3 실드박스(130)를 연결하는 결합 방식은 제1 신축부(140)와 같은 결합방식을 사용할 수 있다.
따라서, 제1 신축부(140) 및 제2 신축부(150)는 초기에 수축된 상태로 배관 표면(60)에 배치되고, 트레일링 실드 지그(100)가 용접부분(50)을 용접함에 따라 이동하는 경우 이완된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그(100)는 롤러부(200), 고정와이어(300)를 더 포함한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 제1 실드박스(110)의 전방 하부 즉, 삽입부(111)의 전방 하부에는 용접 시 용접봉이 원활하게 투입될 수 있도록 반구형상의 수납 개구홈(113)이 형성될 수 있다. 이러한 수납 개구홈(113)은 용접 시 용접봉이 투입되는 역할 뿐만 아니라, 용접 시 트레일링 실드 지그(100)의 사용자가 용접부분(50)에 대한 시야를 확보할 수 있게 하는 역할도 한다.
제1 실드박스(110), 제2 실드박스(120) 및 제3 실드박스(130)의 하부 양측에는 롤러부(200)가 각각 결합된다.
보다 구체적으로 설명하면, 롤러부(200)는 복수개로 이루어지고, 제1 실드박스(110), 제2 실드박스(120) 및 제3 실드박스(130)의 양측 하부에 형성된 복수개의 홈(도면 미도시)에 결합 또는 분리되도록 설치될 수 있다. 여기서 복수개의 홈(도면 미도시)은 롤러부(200)의 원활한 삽입 및 설치가 이루어질 수 있도록, 롤러부(200)보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 롤러부(200)를 삽입홈에 결합하는 기술은 이미 보편화 되어있고, 이러한 기술은 본 발명의 대상은 아니므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다.
롤러부(200)는 롤러본체(201), 홀(202), 롤러바퀴(203)를 포함하여 구성된다.
롤러부(200)는 제1 실드박스(110), 제2 실드박스(120) 및 제3 실드박스(130)의 양측 하부에 각각 결합되어 용접부분(50)의 양옆 즉, 배관 표면(60)을 슬라이딩 하는 역할을 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 롤러부(200)는 롤러본체(201)의 양측에 롤러바퀴(203)가 결합되고, 중앙에 홀(202)이 각각 형성된다.
이때, 롤러바퀴(203)를 롤러본체(201)에 결합하는 방식은 다양한 공지의 결합방식을 사용할 수 있다. 또한, 롤러부(200)는 트레일링 실드 지그(100)가 용접에 이용되는 경우, 전달되는 열에 의한 손상을 보호하기위해 내열성을 가진 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 롤러부(200) 중 제3 실드박스(130)에 결합된 롤러부(200)는 다른 롤러부(200)에 비해 무게를 무겁게 하는 등 이동에 더 큰 힘을 필요로 하도록 구성하여, 반고정되게끔 할 수 있다. 이로인해, 본 발명에 따른 트레일링 실드 지그(100)가 용접을 하는 경우, 제3 실드박스(130)에 결합된 롤러부(200)에 의해 유동되지 않게 된다.
한편, 롤러부(200)는 제1 실드박스(110), 제2 실드박스(120) 및 제3 실드박스(130)에 결합되는 것 뿐만 아니라, 고정와이어(300)로 연결되어 배관 표면(60)에 배치될 수 있다. 이는, 고정와이어(300)가 배관 표면(60)으로부터 일정간격 이격되게끔 하기 위함이다.
고정와이어(300)는 롤러본체(201)의 중앙에 형성된 홀(202)에 삽입되어 배관 표면(60)을 둘러싸고, 양 끝단이 서로 결합되어 트레일링 실드 지그(100)가 배관 표면(60)으로부터 이탈되지 않도록 한다. 이와같은 고정와이어(300)는 트레일링 실드 지그(100)가 용접에 이용되는 경우, 전달되는 열에 의한 손상을 보호하기 위해 내열성을 가진 와이어 로프로 이루어 질 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 용접동작을 나타낸 도면이다.
이하, 도 4를 설명함에 있어서 도 1 내지 도 3에서 전술한 부분 또는 도 1 내지 도 3을 참조하여 용이하게 이해될 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 트레일링 실드 지그(100)는 삽입부(111)에 토치(T)가 삽입되고, 제1 실드박스(110) 전방에 형성된 수납 개구홈(113)에 용접봉이 투입된다. 수납 개구홈(113)에 투입된 용접봉은 토치(T)에 의해 발생된 용접 아크열에 의해 용융지를 형성하고, 금속은 증기 또는 용적이 되어 용융지에 융착되며 비드를 형성한다.
이후, 주입구(112)로부터 주입되어 정해진 농도로 유지되고 있는 가스가 제1 실드박스(110), 제2 실드박스(120) 및 제3 실드박스(130)의 하부로 분사되어 용접완료부분(50A)의 산화를 방지하는 것이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일링 실드 지그의 사용 상태도이다.
이하, 도 5 내지 도 6을 설명함에 있어서 도 1 내지 도 4에서 전술한 부분 또는 도 1 내지 도 4를 참조하여 용이하게 이해될 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 트레일링 실드 지그의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 취부 작업이 완료된 피용접 배관재의 원주 표면(60)에 고정 와이어(300)로 연결된 롤러부(200)와 트레일링 실드 지그(100)가 배치된다.
배관 표면(60)에 배치된 트레일링 실드 지그(100)는 제3 실드박스(130)에 결합된 롤러부(200)에 의해 반 고정된 상태를 유지함과 아울러 주입구(112)를 통해 가스가 유입된다.
이때, 가스가 내부로 유입된 트레일링 실드 지그(100)는 정해진 농도까지 비활성 산화 분위기를 조성한다. 여기서 비활성 산화 분위기는 트레일링 실드 지그(100) 내부의 산소 농도가 20 ~ 100 ppm으로 조성되는 것이다.
이후, 트레일링 실드 지그(100)는 내부의 산소 농도가 정해진 산소 농도에 도달하면 용접을 시작하게 된다.
용접을 진행하는 트레일링 실드 지그(100)는 제1 실드박스(110), 제2 실드박스(120) 및 제3 실드박스(130)에 결합된 롤러부(200)에 의해 배관 표면(60)을 따라 슬라이딩 하고, 제1 신축부(140) 및 제2 신축부(150)가 이완된다.
제1 신축부(140) 및 제2 신축부(150)가 이완됨과 동시에 트레일링 실드 지그(100)는 용접완료부분(50A)에 가스를 분사한다. 이로인해, 트레일링 실드 지그(100)는 용접을 함과 동시에 용접완료부분(50A)에 가스를 분사하여 산화를 방지한다.
도 6을 참조하면, 트레일링 실드 지그(100)는 제1 실드박스(110)가 반 고정되어 있던 제3 실드박스(130)와 근접하게 되어 용접이 완료된다.
이때, 배관 표면(60)에 고정 와이어(300)로 연결되어 배치된 롤러부(200)는 트레일링 실드 지그(100)가 이완됨과 동시에 제1 실드박스(110) 전방에 형성된 수납 개구홈(113)에 삽입되어 모이게 된다.
이후, 용접을 완료한 트레일링 실드 지그(100)의 가스 주입을 종료하고, 해제한다.
따라서, 본 발명에 따른 트레일링 실드 지그(100)는 배관의 구경에 상관없이 신축할 수 있어서, 용접하고자 하는 배관재의 모든 구경에 대응하여 사용할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 트레일링 실드 지그(100)는 고정와이어(300)를 이용하여 트레일링 지그(100)를 고정 후 용접이 가능하고, 용접된 부위에 가스를 분사함으로써 용접부 산화 방지와 용접품질을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
50: 용접부분 50A: 용접완료부분
60: 배관표면 100: 트레일링 실드 지그
110: 제1 실드박스 111: 삽입부
112: 주입구 113: 수납 개구홈
120: 제2 실드박스 130: 제3 실드박스
140: 제1 신축부 150: 제2 신축부
200: 롤러부 201: 롤러본체
202: 홀 203: 롤러바퀴
300: 고정와이어 T: 토치

Claims (5)

  1. 용접토치가 삽입되는 삽입부가 원통의 단면형상으로 일면에 돌출 형성되고, 가스를 주입할 수 있는 주입구가 상부 일측에 형성되며, 상기 주입구로부터 주입된 가스를 하부로 분사하는 제1 실드박스;
    상기 제1 실드박스보다 상하높이가 작게 형성되는 제2 실드박스;
    상기 제2 실드박스보다 상하높이가 작게 형성되는 제3 실드박스;
    상기 제1 실드박스와 상기 제2 실드 박스 사이에 연결되고, 신축하는 제1 신축부;
    상기 제2 실드박스와 상기 제3 실드 박스 사이에 연결되고, 신축하는 제2 신축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레일링 실드 지그.
  2. 청구항 1에서, 상기 제1 실드박스, 상기 제2 실드박스 및 상기 제3 실드박스는,
    양측 하부에 형성된 복수개의 홈; 및
    상기 복수개의 홈에 각각 결합되거나 분리되고, 결합된 경우 용접부분의 양옆을 슬라이딩하는 복수개의 롤러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레일링 실드 지그.
  3. 청구항 2에서, 상기 복수개의 롤러부는,
    롤러본체;
    상기 롤러본체 각각 중앙에 형성된 홀;
    상기 홀에 결합되는 고정와이어를 포함하고,
    상기 고정와이어는,
    배관 표면을 둘러싸고, 양 끝단이 서로 결합되어, 상기 복수개의 롤러부가 상기 배관 표면으로부터 이탈되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 트레일링 실드 지그.
  4. 청구항 3에서, 상기 복수개의 롤러부는,
    상기 제1 실드박스, 상기 제2 실드박스 및 상기 제3 실드박스에 결합되는 것 뿐만 아니라, 상기 고정와이어로 연결되어 배관 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 트레일링 실드 지그.
  5. 청구항 4에서, 상기 제1 실드박스는,
    일면 하부에 반구형상의 수납 개구홈이 형성되고,
    상기 수납 개구홈은,
    상기 배관 표면에 배치된 복수개의 롤러부가 수납되는 것을 특징으로 하는 트레일링 실드 지그.
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