KR20240045641A - 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티조인트에 대한 무레일 일렉트로가스 용접장치에 있어서: 티조인트 상으로 주행하도록 주행휠(21)과 자석(24)을 갖춘 주행대차(20); 상기 주행대차(20)에 탑재되는 주행기(31)로 이동을 유발하면서 가이드롤러(33)로 용접선 추종을 조력하는 주행부재(30); 및 상기 티조인트 상으로 헤드(41)와 노즐(45)의 밀착을 유발하는 동담금부재(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 각종 선박에서 2개 부재가 직각으로 교차하는 부분에 경량 구조의 주행대차를 기반으로 다층 용접을 배제한 1패스로 용접하여 공정의 전반적인 생력화에 의한 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.

Description

티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치 {Apparatus for T-joint railless electro gas welding}

본 발명은 티조인트의 용접장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 각종 선박에서 2개 부재가 직각으로 교차하는 부분에 주행대차를 기반으로 접합을 수행하는 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치에 관한 것이다.

통상적으로 VLCC, LNGC를 비롯한 각종 선박에서 다수의 티조인트가 적용되지만 전량 수동 용접에 의존하기 때문에 다층 용접에 기인하여 생산성 저하가 불가피하다. 다층 용접에 따른 결함을 방지하기 위해서는 패스별 사상작업이 수반되어야 하므로 조선업계의 인력난을 감안할 때 고능률 용접기법과 자동용접 장치의 개발이 절실하다. 자동용접 장치는 비교적 협소한 티조인트를 수직으로 주행하므로 레일 방식보다 무레일 방식이 선호된다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2013-0051215호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2020-0086135호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 앞뒤로 구동휠을 구비한 캐리지; 캐리지의 일측에서 용접선에 대하여 용접을 실시하는 용접토치부; 구동휠로 동력을 공급하는 동력공급수단; 동력공급수단의 구동력을 구동휠로 전달하는 동력전달수단; 및 캐리지를 모재에 부착시키는 부착수단;을 포함한다. 이에, 레일 관련 코스트를 절감하고 설치와 철거 작업공정을 생략하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 주행휠, 자석, 토치를 탑재하고, 주행하여 용접 가능한 대차; 대차의 전면에 설치되고, 주행중에 용접 개선과 접촉 상태를 유지하는 가이드롤러; 대차의 주행과 용접 상태를 검출하는 검출수단; 및 검출수단의 입력에 대응하여 출력을 발생하는 제어기;를 포함한다. 이에, 고가의 레일과 이동ㆍ부착ㆍ철거 시간을 줄여 간소화하는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 2개 부재가 직각으로 교차하는 티조인트에 적용하기 미흡하므로 개선의 여지가 있다.

한국 공개특허공보 제2013-0051215호 "무레일 용접장치" (공개일자 : 2013.05.20.) 한국 공개특허공보 제2020-0086135호 "무레일 수평 맞대기 일렉트로 가스용접 장치" (공개일자 : 2020.07.16.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 각종 선박에서 2개 부재가 직각으로 교차하는 부분에 경량 구조의 주행대차를 기반으로 다층 용접을 배제한 1패스 용접으로 접합을 수행하는 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 티조인트에 대한 무레일 일렉트로가스 용접장치에 있어서: 티조인트 상으로 주행하도록 주행휠과 자석을 갖춘 주행대차; 상기 주행대차에 탑재되는 주행기로 이동을 유발하면서 가이드롤러로 용접선 추종을 조력하는 주행부재; 및 상기 티조인트 상으로 헤드와 노즐의 밀착을 유발하는 동담금부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 주행대차는 일자형 몸체의 후륜측에서 허브를 개재하여 주행휠을 지지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 주행부재는 전륜측으로 설치되는 가이드롤러에 높이조절부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 동담금부재는 중심면의 양측에 45˚로 연장되는 구배면을 갖추고, 중심면 상으로 돌출되는 보조부를 선택적으로 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 동담금부재는 헤드의 상단에 형성되는 요홈부에 결합되는 노즐을 통하여 보호가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 각종 선박에서 2개 부재가 직각으로 교차하는 부분에 경량 구조의 주행대차를 기반으로 다층 용접을 배제한 1패스로 용접하여 공정의 전반적인 생력화에 의한 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 작업 상태로 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 장치를 일측과 타측에서 각각 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 작업예를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 티조인트에 대한 무레일 일렉트로가스 용접장치에 관하여 제안한다. 각종 선박에서 2개 부재가 직각으로 교차하는 부분의 자동 용접장치를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 무레일 일렉트로가스 용접에 유용하게 적용되지만 이에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 선체(10) 상의 일측 수직판(11)과 타측 수직판(11)이 교차하는 부분에 티조인트(13)가 형성된다. 예컨대 선박의 러더(방향타)는 비행기 날개처럼 여러 개의 격자 구조를 가지고 있는데, 두께 50mm 내외의 철판이 직교하기 때문에 수동 용접에 의하면 하루 1개소 조인트 정도 용접이 가능하다. 티조인트(13)의 이음부에 대한 EGW 용접 기법은 사용승인을 위해 WPQT(Welding procedure for qualification Test)를 진행한다.

본 발명에 따르면 주행대차(20)가 티조인트 상으로 주행하도록 주행휠(21)과 자석(24)을 갖춘 구조를 이루고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 주행대차(20)에 탑재되는 주행휠(21), 자석(24), 토치(27) 등이 나타난다. 주행휠(21)은 전륜측의 2개와 후륜측의 2개를 동일한 규격으로 구성하며, 티조인트(13)의 용접 원활성을 위해 각축에서 주행휠(21)의 간격은 좁게 유지한다. 자석(24)은 전륜측 및 후륜측 주행휠(21) 사이에 설치되어 주행중에 철판에 대한 부착력을 유지한다. 토치(27)는 티조인트(13)의 이음부에 접근하면서 자세조절 가능하게 설치된다.

도시에는 생략하나 주행대차(20)는 중간에 탑재되는 토치(27), 위버(도시 생략) 등에 의한 처짐을 방지하기 위한 리브를 갖출 수 있다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 주행대차(20)는 일자형 몸체의 후륜측에서 허브(22)를 개재하여 주행휠(21)을 지지하는 것을 특징으로 한다.

도 3을 참조하면 주행대차(20)가 폭이 좁고 길이가 긴 일자형 몸체로 형성된다. 일자형의 주행대차(20)는 협소한 티조인트에서 토치(27)의 안정적 자세를 유지하기 유리하다. 전륜측의 주행휠(21)은 후술하듯이 동력을 받도록 설치하는 반면 후륜측의 주행휠(21)은 단순하게 허브(22)를 개재하여 피동되도록 설치한다. 허브(22)는 주행대차(20)보다 경량인 합성수지 소재를 적용할 수도 있다.

한편, 일자형 주행대차(20)에서 자석(24)은 부호 24A, 24B, 24C로 나타내듯이 분산되도록 설치한다. 일측의 24A 및 24B의 자석은 주행휠(21)에 인접하므로 높이조절이 필요하지 않다. 반면 타측의 부호 24C의 자석은 주행휠(21)의 사아에 배치되므로 높이조절부(25)를 두는 것이 좋다. 피가공물인 철판이 굴곡되거나 중간중간에 용접비드의 여성 높이가 있는 점을 감안하기 위함이다. 높이조절부(25)는 리드스크류-너트블록에 웜기어를 연결하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 주행부재(30)가 상기 주행대차(20)에 탑재되는 주행기(31)로 이동을 유발하면서 가이드롤러(33)로 용접선 추종을 조력하는 구조를 이루고 있다.

도 1 및 도 3에서, 주행부재(30)를 구성하는 주행기(31), 가이드롤러(33) 등이 나타난다. 주행기(31)는 전륜측의 샤프트에 수직으로 연결되는 감속기-구동모터로 구성한다. 전륜측의 샤프트와 후륜측의 샤프트는 체인이나 벨트를 이용하여 연결한다. 가이드롤러(33)는 전륜측 샤프트 및 후륜측 샤프트에 각각 인접하게 설치된다. 도 2(a)처럼 주행휠(21)이 일측 수직판(11)에 접촉한 상태로 이동한다면 가이드롤러(33)는 타측 수직판(12)에 긴밀한 접촉 상태를 유지하여 용접선 추종을 유도한다. 즉 전방과 후방의 가이드롤러(33)가 없다면 4개의 주행휠(21)만으로 티조인트(13)의 용접선을 따라 토치(27)를 이동하기 곤란하다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 주행부재(30)는 전륜측으로 설치되는 가이드롤러(33)에 높이조절부(35)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 2(b)에서, 전륜측 가이드롤러(33)는 수직판(12)에 대하여 미세한 갭(G)을 유지할 정도로 후륜측 가이드롤러(33)보다 짧게 설치된다. 전륜측 및 후륜측 가이드롤러(33)의 길이 차이(갭)에 의하여 힘의 분력이 발생하기 때문에 주행대차(20)가 일측 수직판(11)에 접촉한 상태로 타측 수직판(12)을 따라 정확하고 안정적으로 주행하기 용이하다. 용접 조건에 따라 적정한 갭(G)의 범위가 달라지므로 전류측 가이드롤러(33)는 높이조절부(35)를 개재하여 연결된다. 높이조절부(35)는 전술한 높이조절부(25)와 동일ㆍ유사한 구조를 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 동담금부재(40)가 상기 티조인트 상으로 헤드(41)와 노즐(45)의 밀착을 유발하는 구조를 이루고 있다.

도 1에서, 동담금부재(40)를 구성하는 헤드(41)와 노즐(45)이 일체로 연결된 상태를 나타낸다. 헤드(41)는 부호 46A의 냉각수 입수관과 부호 46B의 냉각수 출수관을 갖춘다. 헤드(41)는 티조인트(13)의 이음부에 직접 밀착되어 냉각을 유발하지만 헤드(41)의 상단에 연결되는 노즐(45)은 티조인트(13)의 이음부와 이격된 상태로 동시에 이동한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 동담금부재(40)는 중심면(41A)의 양측에 45˚로 연장되는 구배면(41B)을 갖추고, 중심면(41A) 상으로 돌출되는 보조부(43)를 선택적으로 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 동담금부재(40)의 헤드(41)에 구성되는 중심면(41A), 구배면(41B), 보조부(43)가 나타난다. 중심면(41A)을 기준으로 양측 구배면(41B)이 대칭적으로 배치된다. 용접 과정에서 중심면(41A)은 티조인트(13)의 이음부에 직접 접촉하고 양측 구배면(41B)은 수직판(11)(12)에 접촉한다. 물론 티조인트(13)의 용접 조건(자세)에 따라 헤드(41)의 형상을 차등적으로 적용하면 원하는 비드를 얻을 수 있다.

도 4(a)에서 갭 5mm까지의 수직 필렛 EGW 용접의 경우 백킹재 없이 도 1의 헤드(41)로 용접이 가능하다. 도 4(b)에서 갭 0~15mm, 두께 50㎜까지의 수직 편면 EGW 개선 용접인 경우 판형의 백킹재(15A)와 보조부(43)를 갖춘 헤드(41)를 사용하여 용접이 가능하다. 도 4(c)에서 갭 0~15mm, 두께 100㎜까지의 수직 양면 EGW 개선 용접인 경우 원형의 백킹재(15A)와 보조부(43)를 갖춘 헤드(41)를 사용하여 용접이 가능하다. 보조부(43)는 헤드(41)에 일체로 구성되지만 착탈 가능한 구성을 배제하지 않는다.

한편, 동담금부재(40)는 자세조절기(47)를 통하여 이음부에 대한 위치 변동과 더불어 가압력을 조절할 수 있다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 동담금부재(40)는 헤드(41)의 상단에 형성되는 요홈부(42)에 결합되는 노즐(45)을 통하여 보호가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.

도 1 및 도 4에서, 헤드(41)와 노즐(45) 사이에 요홈부(42)가 형성된 상태를 나타낸다. 노즐(45)이 헤드(41)의 요홈부(42) 상으로 긴밀하여 결합되면 동담금부재(40)의 소형화에 유리하다. 노즐(45)은 부호 46C로 나타내는 보호가스 공급관을 갖춘다. 용접 과정에서 부호 46C로 공급되는 보호가스는 헤드(41)의 요홈부(42)를 통하여 이음부에 분사된다.

본 발명에 의하면 최소 3패스 ~ 최대 50패스까지의 용접을 1패스로 용접가능하여 작업시간이 현저하게 줄어든다. 다층용접을 배제한 자동용접으로 표면이 반듯하여 사상 공수를 대폭 줄일 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 선체 11, 12: 수직판
13: 티조인트 20: 주행대차
21: 주행휠 22: 허브
24: 자석 25: 높이조절부
27: 토치 30: 주행부재
31: 주행기 33: 가이드롤러
35; 높이조절부 40: 동담금부재
41: 헤드 42: 요홈부
43: 보조부 45: 노즐
47: 자세조절기

Claims (5)

1. 티조인트에 대한 무레일 일렉트로가스 용접장치에 있어서:
   티조인트 상으로 주행하도록 주행휠(21)과 자석(24)을 갖춘 주행대차(20);
   상기 주행대차(20)에 탑재되는 주행기(31)로 이동을 유발하면서 가이드롤러(33)로 용접선 추종을 조력하는 주행부재(30); 및
   상기 티조인트 상으로 헤드(41)와 노즐(45)의 밀착을 유발하는 동담금부재(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주행대차(20)는 일자형 몸체의 후륜측에서 허브(22)를 개재하여 주행휠(21)을 지지하는 것을 특징으로 하는 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 주행부재(30)는 전륜측으로 설치되는 가이드롤러(33)에 높이조절부(35)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 동담금부재(40)는 중심면(41A)의 양측에 45˚로 연장되는 구배면(41B)을 갖추고, 중심면(41A) 상으로 돌출되는 보조부(43)를 선택적으로 더 구비하는 것을 특징으로 하는 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 동담금부재(40)는 헤드(41)의 상단에 형성되는 요홈부(42)에 결합되는 노즐(45)을 통하여 보호가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 티조인트 무레일 일렉트로가스 용접장치.