KR102072324B1

KR102072324B1 - 용접 장치

Info

Publication number: KR102072324B1
Application number: KR1020187035922A
Authority: KR
Inventors: 히사시 기타가와; 요시유키 오오마사; 히데키 슈다이; 요시히코 우에노; 다이스케 미야자키; 마사토 다케다; 도시노리 오토모; 도시카즈 가마에
Original assignee: 가부시끼가이샤 마에가와 세이사꾸쇼
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2020-01-31
Also published as: KR20190006533A; EP3456458A4; JP6584684B2; CN109311124A; CN109311124B; US20190232410A1; EP3456458B1; WO2018066137A1; US10792748B2; JPWO2018066137A1; EP3456458A1

Abstract

몇 개의 실시 형태와 관련되는 용접 장치는, 2장의 이형 플레이트가 서로 겹쳐진 상태에서 고정되는 회전대와, 상기 회전대에 고정된 상기 2장의 이형 플레이트의 외주 가장자리에 대향하는 위치에 배치되는 용접 토치를 갖는 토치 유닛과, 상기 용접 토치를 상기 외주 가장자리를 향하여 진퇴시키는 토치 구동부와, 상기 용접 토치보다 상기 회전대의 회전 방향 하류측에 위치하여 상기 용접 토치에 설치되고, 상기 회전 방향을 따라서 병설되어 상기 외주 가장자리를 향하여 실드 가스를 분사하며, 상기 회전 방향 상류측에 위치하는 제1 노즐 및 상기 제1 노즐보다 상기 회전 방향 하류측에 위치하는 제2 노즐을 포함하는 복수의 노즐을 갖는 애프터 실드부와, 상기 제2 노즐로부터 분사되는 상기 실드 가스가 상기 용접 토치로 용접된 상기 외주 가장자리에 도달하는 거리가 짧아지는 방향으로 상기 노즐의 방향을 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

용접 장치

본 개시는, 중심에서부터 외주 가장자리까지의 길이가 둘레 방향에서 다른 이형 플레이트의 외주 가장자리끼리 용접하는 용접 장치에 관한 것이다.

특허 문헌 1에 기재되어 있는 것과 같이, 셸 앤드 플레이트식 열교환기의 열교환부는, 다수의 같은 형상의 플레이트가 서로 겹쳐져, 인접하는 플레이트의 외주 가장자리끼리 용접되어, 각 플레이트 간에 냉매 유로가 형성된다.

특허 문헌 1에 개시된 셸 앤드 플레이트식 열교환기의 열교환부는, 다수의 진원(眞圓)형 플레이트가 서로 겹쳐져 열교환부를 구성하고 있다.

용접 직후에 용접부에 애프터 실드 가스를 분사하여 용접부를 대기로부터 실드하고 용접부의 냉각을 거듭하여 용접부의 산화를 방지하며, 이것에 의해서, 용접 그을림 등의 용접 결함을 방지하는 것이 행해진다. 특허 문헌 2 및 3에는, 애프터 실드 가스를 분사하는 애프터 실드 노즐을 구비하는 용접 장치가 개시되어 있다.

일본국 특허 제5690532호 공보 일본국 특허공개 2002－301571호 공보 일본국 특허공개 2007－144427호 공보

진원형 플레이트를 회전시켜, 용접 토치를 외주 가장자리에 대향 배치하고 외주 가장자리끼리 용접하는 경우, 회전 중심과 외주 가장자리의 거리는 항상 일정하므로, 애프터 실드 노즐을 용접된 외주 가장자리에 대해서 적당한 거리에 배치하여 산화 방지 효과를 높이는 것은 용이하다.

그러나, 회전 중심에서부터 외주 가장자리까지의 길이가 둘레 방향에서 다른 이형 플레이트의 외주 가장자리끼리 같은 방법으로 용접하는 경우, 외주 가장자리의 둘레 방향에서 회전 중심과 외주 가장자리의 거리가 다르므로, 애프터 실드 노즐을 용접된 외주 가장자리에 대해서 항상 최적인 위치에 배치하는 것은 용이하지 않다.

몇 개의 실시 형태는, 이형 플레이트의 외주 가장자리끼리 용접하는 경우에, 용접부의 산화 방지 효과를 향상시켜, 용접 그을림 등의 용접 결함을 방지하는 것을 목적으로 한다.

(1) 몇 개의 실시 형태와 관련되는 용접 장치는,

서로 겹쳐진 2장의 이형 플레이트의 외주 가장자리끼리 용접하는 용접 장치로서,

상기 2장의 이형 플레이트가 서로 겹쳐진 상태에서 고정되는 회전대와,

상기 회전대에 고정된 상기 2장의 이형 플레이트의 외주 가장자리에 대향하는 위치에 배치되는 용접 토치를 갖는 토치 유닛과,

상기 용접 토치보다 상기 회전대의 회전 방향 하류측에 위치하여 상기 용접 토치에 설치되고, 상기 회전 방향을 따라서 병설되어 상기 외주 가장자리를 향하여 실드 가스를 분사하며, 상기 회전 방향 상류측에 위치하는 제1 노즐 및 상기 회전 방향 하류측에 위치하는 제2 노즐을 포함하는 복수의 노즐을 갖는 애프터 실드부와,

상기 용접 토치에 설치되어 상기 제2 노즐을 상기 외주 가장자리의 둘레 방향(상기 회전 방향과 동일 방향 또는 역방향)으로 회동시키는 노즐 구동부와,

상기 제2 노즐로부터 분사되는 상기 실드 가스가 상기 용접 토치로 용접된 상기 외주 가장자리에 도달하는 거리가 짧아지는 방향으로 상기 노즐의 방향을 제어하는 제어부를 구비한다.

본 명세서에 있어서, 「이형 플레이트」란, 플레이트가 회전대에 고정되었을 때, 회전 중심에서부터 외주 가장자리까지의 길이가 둘레 방향에서 다른 플레이트를 말한다. 예를 들면, 외주 가장자리가 진원형과 같이 둘레 방향에서 동일한 곡률을 갖는 원호로 구성되는 것은 아니고, 둘레 방향에서 다른 곡률을 갖는 것이다. 예를 들면, 타원형의 플레이트 등이 해당되는데, 타원형과 같이 외주 가장자리가 원호만으로 구성되는 형상에 한정되지 않는다.

용접 토치에 의해서 외주 가장자리끼리 용접되고, 용접 직후의 용접부는 복수의 노즐로부터 분사되는 실드 가스에 의해서 덮임으로써 산화가 억제된다.

상기 (1)의 구성에 있어서, 실드 가스에 의한 산화 방지 효과를 높이기 위해서는, 이형 플레이트의 용접된 외주 가장자리에 대해서 노즐을 접근시키는 것이 바람직하다.

회전대의 회전 방향 하류측에 배치되는 제2 노즐은, 외주 가장자리의 곡률에 따라서는, 용접 후의 외주 가장자리로부터 떨어져 버리는 경우를 생각할 수 있다. 거기서, 상기 제어부에 의해서 상기 노즐 구동부를 제어하고, 제2 노즐을 외주 가장자리의 둘레 방향으로 회동시킴으로써, 제2 노즐로부터 분사되는 실드 가스가 용접 토치로 용접된 외주 가장자리에 도달하는 거리를 짧게 한다. 이것에 의해서, 제2 노즐로부터 분사되는 실드 가스에 의한 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

회전 방향 상류측에서 용접 토치의 근방에 배치되는 제1 노즐은, 반드시 방향 제어를 행하지 않아도, 산화 방지 효과를 얻을 수 있다.

또한, 애프터 실드부는 용접 토치에 설치되어, 용접 토치와 함께 이동하기 때문에, 독자적인 구동부를 필요로 하지 않아, 저비용화할 수 있다. 또한, 복수의 노즐을 용접 토치에 설치함으로써, 용접 토치에 대한 복수의 노즐의 상대 위치를 용접된 외주 가장자리에 대한 실드 가스의 분사 타이밍이 최적으로 되도록 미리 정확하게 위치 결정할 수 있다.

(2) 일실시 형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,

상기 제어부는, 상기 2장의 이형 플레이트의 회전 중심을 좌표 중심으로 한 이차원 좌표에, 적어도 상기 외주 가장자리의 곡률이 상이한 영역마다 상기 제2 노즐의 방향이 좌표 표기된 노즐 자세 맵을 가지고,

상기 제어부는, 상기 노즐 자세 맵에 의거하여 상기 제2 노즐의 방향을 제어하는 것이다.

상기 (2)의 구성에 의하면, 노즐 자세 맵에 의거하여 제2 노즐의 방향이 산화 방지 효과를 높일 수 있도록 미리 설정되기 때문에, 용접 후의 외주 가장자리의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

(3) 일실시 형태에서는, 상기 (2)의 구성에 있어서,

상기 노즐 자세 맵에 있어서,

상기 제2 노즐의 방향은, 상기 제2 노즐에 상대하는 상기 외주 가장자리의 접선에 대한 상기 노즐의 축선의 각도로 나타내진다.

상기 (3)의 구성에 의하면, 노즐 자세 맵에 있어서, 제2 노즐의 방향을 외주 가장자리의 접선에 대한 제2 노즐의 축선의 각도로 나타냄으로써, 상기 이차원 좌표로 제2 노즐의 방향을 설정하는 것이 용이하게 된다.

(4) 일실시 형태에서는, 상기 (1)~(3) 중 어느 한 구성에 있어서,

상기 노즐 구동부는,

상기 제2 노즐에 회동 가능하게 장착된 피스톤 로드를 갖는 에어 실린더를 포함한다.

상기 (4)의 구성에 의하면, 상기 노즐 구동부를 상기 에어 실린더로 구성함으로써 간소화 및 경량화할 수 있다. 그 때문에, 노즐 구동부를 용접 토치에 설치해도 토치 유닛의 중량화를 초래하지 않으며, 토치 유닛의 작동의 부담이 되지 않는다.

(5) 일실시 형태에서는, 상기 (1)~(4) 중 어느 한 구성에 있어서,

상기 노즐 구동부에 의한 상기 제2 노즐의 방향 변동 동작과 함께, 상기 제2 노즐을 상기 외주 가장자리를 향하여 접근시키는 링크 기구를 구비한다.

상기 (5)의 구성에 의하면, 제2 노즐은 노즐 구동부에 의한 방향 변동 동작과 함께 외주 가장자리에 접근할 수 있으므로, 실드 가스에 의한 용접부의 차폐 효과를 높여, 용접부의 산화 방지 효과를 더욱 향상할 수 있다.

(6) 일실시 형태에서는, 상기 (5)의 구성에 있어서,

상기 제1 노즐은 상기 링크 기구에 장착되고, 상기 제2 노즐의 방향 변동 동작과 함께 상기 링크 기구에 의해서 상기 제2 노즐과 동일 방향으로 회동 가능하게 구성되어 있다.

상기 (6)의 구성에 의하면, 제2 노즐의 방향 변동 동작 시에 제1 노즐을 협동시킴으로써, 용접부의 산화 방지 효과를 더욱 향상할 수 있다.

(7) 일실시 형태에서는, 상기 (1)~(6)의 구성에 있어서,

상기 복수의 노즐에 설치되고, 상기 노즐로부터 분사되는 실드 가스를 상기 이형 플레이트의 표리면에 교차하는 방향으로 설치되며, 실드 가스 분사 공간을 양측으로부터 덮는 한 쌍의 내열성 커버를 구비한다.

상기 (7)의 구성에 의하면, 상기 내열성 커버를 구비함으로써, 노즐로부터 분출한 실드 가스가 노즐 및 용접된 외주 가장자리의 주위로부터 확산하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 용접된 외주 가장자리의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

(8) 일실시 형태에서는, 상기 (7)의 구성에 있어서,

상기 노즐의 노즐구는 직사각형 단면을 가지고,

상기 내열성 커버는, 상기 직사각형 단면을 구성하고 상기 외주 가장자리를 따르는 방향으로 배치된 격벽의 외면에 장착된다.

상기 (8)의 구성에 의하면, 내열성 커버를 평탄한 격벽 외면에 장착하기 때문에, 내열성 커버의 장착이 용이하게 된다. 또한, 내열성 커버에 의해서 노즐 및 용접된 외주 가장자리의 주위를, 외주 가장자리의 표리면과 교차하는 방향 양측으로부터 사이에 두도록 덮으므로, 실드 가스의 확산 방지 효과를 향상할 수 있고, 용접된 외주 가장자리의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

몇 개의 실시 형태에 의하면, 이형 플레이트의 외주 가장자리끼리 용접하는 경우에, 용접 토치에 가까운 위치에 설치된 제1 노즐뿐만 아니라, 회전 방향 하류측에 설치된 제2 노즐로부터 분사되는 실드 가스에 의한 산화 방지 효과를 향상할 수 있으므로, 용접 그을림 등의 용접 결함을 억제할 수 있다.

도 1은, 일실시 형태와 관련되는 용접 장치의 평면도이다.
도 2는, 일실시 형태와 관련되는 용접 장치의 정면도이다.
도 3은, 일실시 형태와 관련되는 용접 장치의 제어계를 나타내는 블록선도이다.
도 4는, 일실시 형태와 관련되는 용접 장치의 제어계를 나타내는 블록선도이다.
도 5는, 일실시 형태와 관련되는 용접 장치의 평면도이다.
도 6은, (A) 및 (B)는 각각 일실시 형태와 관련되는 용접 장치의 동작 설명도이다.
도 7은, 이형 플레이트의 용접 제어 맵의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8은, (A) 및 (B)는 일실시 형태와 관련되는 링크 기구의 평면도이다.
도 9는, 일실시 형태와 관련되는 노즐구의 사시도이다.
도 10은, (A)는 일실시 형태와 관련되는 용접 방법의 일례를 나타내는 설명도이며, (B)는 (A)에 나타내는 용접 방법에 따른 용해 깊이를 나타내는 단면도이다.
도 11은, (A)는 일실시 형태와 관련되는 용접 방법의 일례를 나타내는 설명도이며, (B)는 (A)에 나타내는 용접 방법에 따른 용해 깊이를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 개의 실시 형태에 대해 설명한다. 단, 실시 형태로서 기재되거나 또는 도면에 나타내지고 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그의 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 불과하다.

예를 들면, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들면, 「동일」, 「동일하다」 및 「균질」 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들면, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 같은 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성 요소를 「구비하다」, 「갖추다」, 「포함하다」, 또는 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

일실시 형태와 관련되는 용접 장치(10)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 용접 대상이 되는 서로 겹쳐진 2장의 이형 플레이트(P₁ 및 P₂)의 외주 가장자리(e1 및 e2)끼리 용접하는 것이다. 용접 장치(10)는 회전대(12a 및 12b)를 구비하고, 이형 플레이트(P₁및 P₂)는 서로 겹쳐진 상태에서 회전대(12a 및 12b) 사이에 배치되며, 이들 회전대에 의해서 협지(挾持)된다. 이형 플레이트(P₁및 P₂)는 동일한 크기 및 동일한 형상을 가지며, 서로 겹쳐졌을 때, 이들의 외주 가장자리(e1 및 e2)는 실질적으로 일치한다.

회전대(12a 및 12b)에 고정된 2장의 이형 플레이트(P₁ 및 P₂)의 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대향하는 외측 위치에 용접 토치(14)가 배치된다. 용접 토치(14)는 토치 유닛(16)에 장착된다.

또한, 용접 토치(14)보다 회전대(12a 및 12b)의 회전 방향(a)의 하류측에 위치하는 애프터 실드부(20)를 구비한다. 애프터 실드부(20)는, 용접 토치(14)에 설치되고, 회전대(12a 및 12b)의 회전 방향(a)을 따라서 병설된 복수의 노즐(22a 및 22b)을 갖는다. 노즐(22a 및 22b)은 실드 가스를 분사하는 노즐구(24a 및 24b)를 가지며, 노즐구(24a 및 24b)는 외주 가장자리(e1 및 e2)를 향하여 배치된다. 복수의 노즐(22a 및 22b) 가운데, 제1 노즐(22a)은 회전 방향 상류측에 배치되고, 제2 노즐(22b)은 회전 방향 하류측에 배치된다.

용접 장치(10)는, 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2 노즐(22b)의 노즐구(24b)를 외주 가장자리의 둘레 방향(회전 방향(a)과 동일 방향 또는 역방향)으로 회동시키는 노즐 구동부(26)를 구비한다. 제2 노즐(22b)의 방향은, 도 3에 나타내는 제1 제어부(28)에 의해서, 노즐구(24b)로부터 분사되는 실드 가스가 외주 가장자리(e1 및 e2)의 용접부(w)에 도달하는 거리가 짧아지는 방향(통상 제1 노즐(22a)측)으로 제어된다. 도 5는 이와 같이 제2 노즐(22b)의 방향이 제어된 상태를 나타낸다.

상기 구성에 있어서, 회전대(12a 및 12b)는 예를 들면, 일정 둘레 속도로 회전된다. 용접 토치(14)에 의해서 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 외주 가장자리끼리 용접되고, 외주 가장자리(e1 및 e2)의 용접부(w)는 복수의 노즐(22a 및 22b)로부터 분사되는 애프터 실드 가스에 의해서 산화가 억제된다. 이 때, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 제어부(28)에 의해서, 노즐구(24b)의 방향은 외주 가장자리의 용접부(w)에 대한 실드 가스 도달 거리가 짧아지도록 제어되기 때문에, 애프터 실드 가스에 의한 산화 방지 효과를 향상할 수 있다. 이것에 의해서, 용접 그을림 등의 용접 결함을 방지할 수 있다.

이와 같이, 용접 토치(14)와의 간격이 제1 노즐(22a)보다 떨어진 제2 노즐(22b)의 방향 제어를 실시함으로써, 용접부(w)의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

또한, 애프터 실드부(20)는 용접 토치(14)에 설치되기 때문에, 독자적인 구동부를 필요로 하지 않고, 저비용화할 수 있다. 또한, 용접 토치(14)에 대한 복수의 노즐(22a 및 22b)의 상대 위치를 용접부(w)에 대한 실드 가스의 분사 타이밍이 최적으로 되도록 미리 정확하게 위치 결정할 수 있다.

도 6 (A)는, 곡률이 작은 외주 가장자리(e1 및 e2)를 용접하는 경우를 나타내고, 도 6 (B)는, 곡률이 큰 외주 가장자리(e1 및 e2)를 용접하는 경우를 나타낸다.

제1 노즐(22a)보다 회전 방향 하류측에 배치되는 제2 노즐(22b)은, 도 6 (B)에 나타내는 바와 같이, 용접부(w)의 외주 가장자리의 곡률이 큰 경우, 외주 가장자리로부터 떨어져 버릴 우려가 있다. 거기서, 제1 제어부(28)에 의해서 노즐 구동부(26)를 제어하고, 제2 노즐(22b)을 외주 가장자리의 둘레 방향(통상 제1 노즐(22a)측)으로 회동시킴으로써, 제2 노즐로부터 분사되는 실드 가스가 용접 토치(14)로 용접된 외주 가장자리에 도달하는 거리를 짧게 한다. 이것에 의해서, 제2 노즐로부터 분사되는 실드 가스에 의한 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

회전 방향 상류측에서 용접 토치의 근방에 배치되는 제1 노즐(22a)은, 반드시 방향 가변 동작을 행하지 않아도, 산화 방지 효과를 얻을 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 용접 토치(14)를 외주 가장자리(e1 및 e2)를 향하여 진퇴시키는 제1 토치 구동부(18)를 구비한다.

일실시 형태에서는, 이형 플레이트(P₁및 P₂)는, 특허 문헌 1에 개시되는 진원형 플레이트와 동일하게, 셸 앤드 플레이트식 열교환기의 열교환부를 형성한다. 이형 플레이트(P₁및 P₂)는, 상기 진원형 플레이트와 동일하게, 도 1에 나타내는 바와 같이, 내측에 냉매가 유통하는 내원(內圓)의 구멍(h1 및 h2)이 형성된다. 내원의 구멍(h1 및 h2)의 내연(內緣)을 3개의 고정 클로(도시하지 않음)로 맞춤으로써, 용접 대상이 되는 2장의 이형 플레이트(P₁및 P₂)가 서로 겹쳐진 상태가 된다.

일실시 형태에서는, 도 3 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 제어부(28)는, 회전대(12a 및 12b)의 회전 중심(즉, 2장의 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 회전 중심)(O₁)을 좌표 중심(0, 0)으로 한 x축 및 y축으로 이루어지는 이차원 좌표에, 적어도 외주 가장자리의 곡률이 상이한 영역마다 제2 노즐(22b)의 방향이 좌표 표기된 노즐 자세 맵(30)을 갖는다. 제1 제어부(28)는 노즐 자세 맵(30)에 의거하여 제2 노즐(22b)의 방향을 제어한다.

이와 같이, 노즐 자세 맵(30)에 의거하여 제2 노즐(22b)의 방향이 산화 방지 효과를 높이도록 미리 설정되므로, 용접부(w)의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 회전 중심(O₁)을 동일 중심각(θ)마다 영역R(R₁, R₂,···)으로 분할하고, 영역R(R₁, R₂,···)마다 제2 노즐(22b)의 방향을 좌표 표기한다. 제1 제어부(28)는, 이 좌표 표기에 의거하여 제2 노즐(22b)의 방향을 제어한다. 중심각(θ)을 작게 함으로써, 외주 가장자리의 둘레 방향에서 제2 노즐(22b)의 방향을 세밀하게 설정할 수 있다.

일실시 형태에서는, 노즐 자세 맵(30)의 이차원 좌표에 있어서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 노즐(22b)의 방향은, 제2 노즐(22b)에 상대하는 외주 가장자리(e1 및 e2)의 접선(Lt)에 대한 제2 노즐(22b)의 축선(i)의 각도(α)로 나타낸다.

이와 같이, 제2 노즐(22b)의 방향을 이차원 좌표 상에서 접선(Lt)에 대한 제2 노즐(22b)의 축선(i)의 각도(α)로 나타냄으로써, 제1 제어부(28)에 의한 제2 노즐(22b)의 방향을 설정하는 것이 용이하게 된다.

일실시 형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 노즐 구동부(26)는, 축(31)을 개재하여 제2 노즐(22b)에 회동 가능하게 장착된 피스톤 로드(32)를 갖는 에어 실린더(34)를 포함한다. 제1 제어부(28)는 에어 실린더(34)의 구동을 제어한다.

상기 구성에 의하면, 노즐 구동부(26)를 에어 실린더(34)로 구성함으로써 간소화 및 경량화할 수 있다. 그 때문에, 노즐 구동부(26)를 용접 토치(14)에 설치해도 토치 유닛(16)의 중량화를 초래하지 않고, 토치 유닛(16)의 작동의 부담이 되지 않는다.

일실시 형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 용접 토치(14)에 고정판(36)이 장착되고, 제1 노즐(22a) 및 제2 노즐(22b)은 고정판(36)에 장착된다. 제2 노즐(22b)은 축(38)을 개재하여 고정판(36)에 회동 가능하게 장착된다.

일실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 노즐 구동부(26)에 의한 제2 노즐(22b)의 방향 변동 동작과 함께, 제2 노즐(22b)을 외주 가장자리(e1 및 e2)를 향하여 접근시키는 링크 기구(40)를 구비한다.

상기 구성에 의하면, 제2 노즐(22b)을 노즐 구동부(26)에 의한 방향 변동 동작과 함께 외주 가장자리(e1 및 e2)에 접근시킬 수 있으므로, 실드 가스에 의한 용접부(w)의 차폐 효과를 더욱 향상할 수 있다. 이것에 의해서, 실드 가스에 의한 용접부(w)의 산화 방지 효과를 더욱 향상할 수 있다.

도 5에 있어서, 용접부(w)가 외주 가장자리(e1 및 e2)의 곡률이 큰 부위일 때, 제2 노즐(22b)의 축선(i)을 회전 방향(a)과 역방향으로 기울여 용접부(w)에 대한 실드 가스 분사 거리를 짧게 하는 상태를 나타내고 있다.

(22b)는, 노즐 구동부(26)에 의해서 제2 노즐(22b)을 제1 노즐(22a)측으로 회동시키는 실시 형태 때의 제2 노즐(22b)의 위치를 나타낸다. (22b')는, 도 8에 나타내는 링크 기구(40)를 추가로 구비하고, 제2 노즐(22b)의 회동과 동시에 링크 기구(40)에 의해서 제2 노즐(22b)을 용접부(w)측으로 접근했을 때의 제2 노즐의 위치를 나타낸다.

일실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 노즐(22a)은 링크 기구(40)에 장착되어, 제2 노즐(22b)의 회동과 함께 링크 기구(40)에 의해서 제2 노즐(22b)과 동일 방향(즉, 용접 토치(14)측)으로 회동 가능하게 구성되어 있다.

상기 구성에 의하면, 제2 노즐(22b)의 회동 동작 시에 제1 노즐(22a)을 용접 토치(14)측으로 회동시킴으로써, 실드 가스에 의한 용접부(w)의 차폐 효과를 더욱 향상할 수 있고, 이것에 의해서, 용접부(w)의 산화 방지 효과를 더욱 향상할 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 링크 기구(40)는 링크(42a, 42b 및 42c)를 포함한다. 링크(42a)의 일단은 에어 실린더(34)에 접속되고, 타단은 링크(42b)의 일단과 축(44a)에 의해서 회동 가능하게 접속되어 있다. 링크(42b)는 축방향 중앙에서 축(31)에 회동 가능하게 지지되고, 링크(42b)의 타단은 링크(42c)의 일단과 축(44b)에 의해서 회동 가능하게 접속되어 있다. 링크(42c)의 타단은 축(44c)에 의해서 고정판(36)에 회동 가능하게 접속되어 있다.

피스톤 로드(32)가 늘어나면, 제2 노즐(22b)은 제1 노즐(22a)측으로 기울어짐과 더불어, 외주 가장자리(e1 및 e2)로 접근한다. 동시에 제1 노즐(22a)도 용접 토치(14)측(화살표 방향)으로 기울어진다.

이것에 의해서, 용접부(w)의 용접 직후에 용접부(w)를 제1 노즐(22a) 및 제2 노즐(22b)로부터 분사되는 실드 가스에 의한 차폐 효과를 더욱 향상할 수 있고, 용접부(w)의 산화 방지 효과를 더욱 향상할 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 복수의 노즐(22a 및 22b)에 한 쌍의 내열성 커버(46a 및 46b)가 설치된다. 한 쌍의 내열성 커버(46a 및 46b)는, 이들의 노즐로부터 분사되는 실드 가스(G)를 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 표리면에 대해서 교차하는 방향으로 설치되며, 실드 가스 분사 공간을 양측으로부터 덮는다.

상기 구성에 의하면, 내열성 커버(46a 및 46b)를 구비함으로써, 제1 노즐(22a) 및 제2 노즐(22b)로부터 분출한 실드 가스가 용접부 부근으로부터 확산하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 용접부(w)의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 노즐(22a) 또는 제2 노즐(22b)의 노즐구(24a 및 24b)는 직사각형 단면을 갖는다. 내열성 커버(46a 및 46b)는, 노즐구(24a 및 24b)의 직사각형 단면을 구성하고 외주 가장자리(e1 및 e2)를 따르는 방향으로 배치된 격벽(25a 및 25b)의 외면에 장착된다.

상기 구성에 의하면, 내열성 커버(46a 및 46b)를 평탄한 격벽 외면에 장착하기 때문에, 내열성 커버(46a 및 46b)의 장착이 용이하게 된다. 또한, 실드 가스(G)의 용접부(w)로의 분출 시에, 내열성 커버(46a 및 46b)에 의해서 용접부(w)를 외주 가장자리(e1 및 e2)의 표리면과 교차하는 방향 양측으로부터 사이에 두도록 덮으므로, 용접부(w)로부터의 실드 가스(G)의 확산을 효과적으로 억제할 수 있고, 용접부(w)의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

내열성 커버(46a 및 46b)는, 예를 들면, 내열 유리제 크로스로 구성된다. 내열 유리제 크로스로 구성함으로써 경량화를 도모할 수 있고, 노즐의 방향 제어가 용이하게 된다.

일실시 형태에서는, 제2 노즐(22b)의 방향 변동 동작과 함께, 제1 노즐(22a)을 제2 노즐(22b)과 동일 방향으로 회동시키는 링크 기구(40)를 구비하는 실시 형태에 있어서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 노즐(22a) 및 제2 노즐(22b)의 방향이 좌표 표기된 노즐 자세 맵(30)을 갖는다. 그리고, 제1 제어부(28)는 노즐 자세 맵(30)에 의거하여 제1 노즐(22a) 및 제2 노즐(22b)의 방향을 제어한다.

이와 같이, 제1 제어부(28)에 의해서 노즐 자세 맵(30)에 의거하여 제1 노즐(22a) 및 제2 노즐(22b)의 방향을 제어하기 때문에, 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 외주 가장자리의 형상에 즉응하여 외주 가장자리(e1 및 e2)의 둘레 방향을 따라서 제1 노즐(22a) 및 제2 노즐(22b)로부터 분사 실드 가스의 용접부(w)로의 도달 거리를 항상 짧게 할 수 있다. 이것에 의해서, 외주 가장자리(e1 및 e2)의 둘레 방향 전역에서 용접부(w)의 산화 방지 효과를 향상할 수 있다.

일실시 형태에서는, 제2 노즐(22b)의 각도와 링크 기구(40)의 구성에 의해서, 제1 노즐(22a)의 각도가 자동적으로 결정된다.

이것에 의해서, 제1 노즐(22a)의 구동부 및 제어부가 불필요해져, 저비용화할 수 있다.

일실시 형태에서는, 회전대(12a 및 12b)는 일정 속도로 회전하면 되므로, 그 회전대의 구동부를 간소화 및 저비용화할 수 있다. 또한, 용접 토치(14)는 외주 가장자리(e1 및 e2)의 둘레 방향에 대해서 이동시킬 필요가 없고, 기본적으로 고정 배치가 되므로, 용접 토치(14)를 외주 가장자리의 둘레 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 필요로 하지 않고 저비용화할 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 용접 토치(14)가 장착되는 토치 유닛(16)은, 레일(48)의 길이 방향(도 1의 화살표(b) 방향)으로 슬라이드 가능하게 장착된다. 토치 유닛(16)은, 제1 토치 구동부(18)가 설치되는 제1 블록(16a)과, 용접 토치(14)가 설치되는 제2 블록(16b)으로 구성된다.

일실시 형태에서는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 토치 구동부(18)는, 외주 가장자리(e1 및 e2)의 접선에 대한 용접 토치(14)의 방향을 가변되게 하는 방향 가변부(18a)와, 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 간격을 가변되게 하는 간격 가변부(18b)를 포함한다.

일실시 형태에서는, 간격 가변부(18b)는, 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 선단의 간격을 가변되게 한다.

일실시 형태에서는, 방향 가변부(18a)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 원호 형상을 갖는 레일(48)을 포함한다. 레일(48)은 외주 가장자리(e1 및 e2)와 대향하는 위치에 설치되고, 또한 이들 외주 가장자리의 둘레 방향을 따라서 연설(延設)된다. 일실시 형태에서는, 용접 토치(14)의 선단은, 간격 가변부(18b)에 의해서 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대해서 진퇴하는 방향(도 1의 화살표(d) 방향)으로 직선형으로 이동 가능하며, 이것에 의해서, 용접 토치(14)의 선단을 항상 외주 가장자리(e1 및 e2) 상에 배치할 수 있다. 레일(48)의 원호 중심을 용접 토치(14)의 선단의 이동선 상에서 및 외주 가장자리 상의 1점으로 설정함으로써, 이 1점에 용접 토치(14)의 선단을 맞추면서, 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 방향을 바꿀 수 있다.

또한, 실제의 용접에서는, 용접 토치(14)의 선단은, 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대해서 외측으로 미소(微小) 간격만큼 비켜 놓은 위치에 배치된다.

일실시 형태에서는, 방향 가변부(18a)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 레일(48)의 표면에 설치된 랙(50)과, 랙(50)에 맞물리는 피니언(52)과, 피니언(52)을 구동하는 구동부(54)로 구성된다. 구동부(54)에서 피니언(52)을 구동함으로써, 토치 유닛(16)은 레일(48)의 길이 방향을 따라서 이동한다. 피니언(52)은 받침대(56)에 회동 가능하게 지지되고, 구동부(54) 및 받침대(56)는 지지대(58)에 고정된다.

일실시 형태에서는, 간격 가변부(18b)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 지지대(58)에 회동 가능하게 지지되는 볼나사(60)와, 지지대(58)에 설치된 구동부(62)와, 지지대(58)와 일체로 볼나사(60)와 나합(螺合)하는 슬라이드 블록(63)으로 구성된다. 슬라이드 블록(63)이 고정되는 지지대(59)는 제2 블록(16b)의 일부를 구성한다.

구동부(62)에 의해서 볼나사(60)가 회동하고, 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 선단의 간격을 가변되게 한다.

일실시 형태에서는, 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 블록(16b)은, 용접 토치(14)를 2장의 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 표리면과 교차하는 방향(예를 들면, 도 2의 화살표(f) 방향)으로 이동 가능하게 하는 제2 토치 구동부(64)와, 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 간격을 가변되게 하는 제3 토치 구동부(66)를 포함한다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 2장의 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 표리면과 교차하는 방향의 중첩 위치 및 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 간격을 검출하는 비접촉 센서(68)를 구비한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 비접촉 센서(68)의 검출값은 제2 제어부(29)에 입력된다. 제2 제어부(29)는, 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 표리면과 교차하는 방향에 있어서 용접 토치(14)의 위치가 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 중첩 위치에 일치하도록 제2 토치 구동부(64)를 제어한다. 또한, 제2 제어부(29)는, 용접 토치(14)와 외주 가장자리(e1 및 e2)의 간격이 설정값이 되도록 제3 토치 구동부(66)를 제어한다.

상기 구성에 의하면, 방향 가변부(18a) 및 간격 가변부(18b)에 의해서, 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 방향 및 간격을 외주 가장자리의 둘레 방향을 따라서 설정값으로 유지할 수 있다. 또한, 비접촉 센서(68)의 검출에 의한 피드백 제어에 의해, 용접 토치(14)를 항상 외주 가장자리(e1 및 e2)의 중첩 위치에 위치시킬 수 있으므로, 용접부(w)의 입열량을 확보할 수 있다. 또한, 상기 피드백 제어에 의해서 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대한 용접 토치(14)의 간격을 항상 설정값으로 유지할 수 있으므로, 외주 가장자리의 둘레 방향을 따라서 용접부(w)의 용해 깊이를 균일화할 수 있고, 용해 부족에 의한 용접 결함을 억제할 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 토치 구동부(64)는, 고정 블록(70)과 함께 지지대(72)에 고정되는 구동부(74)를 포함한다. 화살표(f) 방향으로 배치된 나사축(76)이 지지대(59)를 하방으로부터 지지한다. 고정 블록(70)에서는, 나사축(76)과 볼나사(78)가 서로 교차하는 방향으로 나합하고, 구동부(74)에 의해서 볼나사(78) 및 나사축(76)이 회동한다. 나사축(76)이 회동함으로써, 고정 블록(70) 및 지지대(72)가 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 이음면(s)과 교차하는 방향(화살표(f) 방향)으로 평행 이동한다.

일실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제3 토치 구동부(66)는, 지지대(72)에 지지되어 볼나사(80)를 회동하는 구동부(82)를 포함한다. 볼나사(80)에는 토치 본체(84)에 고정된 슬라이드 블록(86)이 나합하고, 볼나사(80)가 회동하면, 토치 본체(84)는 외주 가장자리(e1 및 e2)에 대해서 진퇴하는 방향으로 직선형으로 이동한다.

일실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 비접촉 센서(68)는 고정판(88)을 개재하여 제2 블록(16b)에 고정된다. 따라서, 비접촉 센서(68)는 용접 토치(14)와 함께 화살표(b, d 및 f) 방향으로 이동하기 때문에, 독자적인 이동 수단을 필요로 하지 않는다.

일실시 형태에서는, 각 구동부(54, 62, 74 및 82)는, 정역 회전 가능한 서보 모터로 구성되며, 제1 제어부(28) 또는 제2 제어부(29)에 의해서 정역 방향으로 회전한다.

일실시 형태에서는, 비접촉 센서(68)는 레이저 변위 센서이며, 제2 제어부(29)는, 레이저 변위 센서의 검출값과 제2 제어부(29)에 기억된 마스터 형상을 비교함으로써, 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 중첩 위치, 및 외주 가장자리(e1 및 e2)와 용접 토치(14) 간의 간격을 검출한다.

이와 같이, 비접촉 센서로서 레이저 변위 센서를 이용하고, 용접광 등의 외란에 의해서 어지럽혀지지 않는 레이저광을 이용하므로, 검출 정밀도를 향상할 수 있다.

특히, 파장이 긴 청색 레이저광을 발진하는 레이저 변위 센서를 이용함으로써, 더욱 검출 정밀도를 향상할 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 제어부(28)는, 토치 자세 맵(90) 및 토치 방향 변위 속도 맵(92)을 내장하고 있다.

토치 자세 맵(90)은, 도 6의 (A) 및 (B)에 나타내는 바와 같이, x축 및 y축으로 이루어지는 이차원 좌표가 이용된다. 이 이차원 좌표의 좌표 중심(0, 0)에 회전대(12a 및 12b)의 회전 중심(즉, 이형 플레이트(P₁, P₂)의 회전 중심)(O₁)이 배치된다.

그리고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 적어도 외주 가장자리(e1, e2)의 곡률이 상이한 영역R(R₁, R₂,···)마다 외주 가장자리를 분할하고, 분할된 영역의 각각의 설정 위치ｖ(ｖ1, ｖ2,···)에서 용접 토치(14)의 위치 및 방향이 좌표 표기된다. 용접 토치(14)의 방향은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 모든 영역의 설정 위치에서 외주 가장자리의 접선(Lt)에 대해 동일 각도가 되도록 설정된다.

토치 방향 변위 속도 맵(92)은, 영역R(R₁, R₂,···)의 각각의 설정 위치ｖ(ｖ1, ｖ2,···)의 사이에서, 용접 토치(14)에 의한 가열 시간이 일정하게 되도록, 용접 토치(14)의 방향 변위 속도가 설정된 맵이다.

제1 제어부(28)는, 토치 자세 맵(90) 및 토치 방향 변위 속도 맵(92)에 의거하여 제1 토치 구동부(18)를 제어한다.

용접 토치(14)는, 토치 자세 맵(90)에 의거하여 적어도 외주 가장자리(e1 및 e2)의 곡률이 상이한 영역마다 위치 및 방향을 설정되고, 또한 외주 가장자리에 대한 용접 토치(14)의 방향은, 모든 영역에서 동일 각도로 설정되므로, 외주 가장자리의 둘레 방향을 따라서 용해 부족에 의한 용접 결함을 억제할 수 있다.

토치 방향 변위 속도 맵(92)은, 영역R(R₁, R₂,···)의 각각의 설정 위치ｖ(ｖ1, ｖ2,···)에서 용접 토치에 의한 가열 시간이 일정하게 되도록, 용접 토치(14)의 방향 변위 속도가 설정되기 때문에, 외주 가장자리의 둘레 방향을 따라서 용해 깊이를 균일화할 수 있고, 용해 부족에 의한 용접 결함을 없앨 수 있다.

용접 토치(14)의 방향 변위 속도는, 이형 플레이트(P₁및 P₂)의 회전 방향(a)에 대해서, 용접 토치(14)의 방향을 동일 방향으로 변위시키거나, 혹은 역방향으로 변위시킴으로써 용이하게 바꿀 수 있다.

일실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 토치 자세 맵(90)에 있어서, 용접 토치(14)의 선단이 이차원 좌표의 y축과 외주 가장자리(e1, e2)의 교점(Pi)에 좌표 표기되고, 교점(Pi)을 통과하는 가상원(C)이 설정된다. 그리고, 용접 토치(14)의 방향은 교점(Pi)과 가상원(C)의 중심점(O₂)을 통과하는 법선(Ln)에 대해서 일정한 각도를 가지도록 설정된다. 또한, 도 6 (A)는, 회전대(12a, 12b)의 회전 중심(O₁)과 가상원(C)의 중심점(O₂)이 일치하는 경우를 나타내고, 도 6 (B)는, 회전대(12a, 12b)의 회전 중심(O₁)과 가상원(C)의 중심점(O₂)이 불일치하는 경우를 나타낸다.

이와 같이, 용접 토치(14)의 선단이 교점(Pi)에 좌표 표기됨으로써, 제1 제어부(28)에 의해, 이형 플레이트의 임의의 회전 위치에서, 용접 토치(14)의 선단이 항상 교점(Pi)에 위치하도록 제어된다. 따라서, 용접 토치(14)의 위치 설정이 용이하게 된다. 또한, 용접 토치(14)의 방향이 법선(Ln)에 대해서 일정한 각도를 갖도록 설정되기 때문에, 용접 토치(14)의 방향을 외주 가장자리의 접선(Lt＇)에 대해서 항상 일정한 각도로 할 수 있다. 이것에 의해서, 용해 깊이를 외주 가장자리의 둘레 방향을 따라서 균일화할 수 있고, 용해 부족에 의한 용접 결함을 억제할 수 있다.

또한, 실제의 용접 시에는, 용접 토치(14)의 선단은 교점(Pi)으로부터 미소 거리만 외주 가장자리(e1 및 e2)의 외측으로 비켜 놓은 위치에 배치된다.

일실시 형태에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 용접 토치(14)의 방향은 법선(Ln)과 일치하도록 설정된다. 이것에 의해서, 용접 토치(14)를 외주 가장자리의 접선(Lt＇)에 대해서 직각으로 배치할 수 있기 때문에, 외주 가장자리의 입열량을 최대로 할 수 있다. 따라서, 외주 가장자리의 용해 깊이를 최대로 할 수 있기 때문에, 용해 부족에 의한 용접 결함을 억제할 수 있다.

도 10 (A)는, 용접 토치(14)의 방향이 법선(Ln)과 일치하는 예를 나타내고(예 1), 도 11 (A)는, 용접 토치(14)의 방향이 법선(Ln)과 일치하지 않고, 법선(Ln)과 각도(β)만 다른 예를 나타낸다(예 2). 예 1의 경우, 외주 가장자리의 입열량은 최대가 되기 때문에, 도 10 (B)에 나타내는 바와 같이, 용접부(w)의 용해 깊이(m1)는 최대가 된다. 예 2에서는, 예 1과 비교해서 외주 가장자리의 입열량은 저감하기 때문에, 도 11 (B)에 나타내는 바와 같이, 용접부(w)의 용해 깊이(m2)는 예 1보다 저감한다.

또한, 1개의 제어부가 제1 제어부(28) 및 제2 제어부(29)의 기능을 모두 겸비하도록 해도 된다.

또한, 외주 가장자리의 분할 영역R(R₁, R₂,···)을 세분화할수록, 용접 토치(14)의 위치 및 방향을 정밀하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 중심각도(θ)를 1°~2°마다 외주 가장자리를 분할하면, 용접 토치(14)의 위치 및 방향을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 용접 토치(14)는, 예를 들면, 가연성 가스의 연소열로 가스 용접기에 의해서 피용접재를 가열하여 용접하는 가스 용접, 피용접재와 용접 토치의 사이에 아크를 발생시켜 피용접재를 용융하는 아크 용접(플라즈마 용접을 포함한다.), 그 외 임의의 용접 방법으로 이용되는 용접 토치를 사용 가능하다.

10: 용접 장치 12a, 12b: 회전대
14: 용접 토치 16: 토치 유닛
16a: 제1 블록 16b: 제2 블록
18: 제1 토치 구동부 18a: 방향 가변부
18b: 간격 가변부 20: 애프터 실드부
22a: 제1 노즐 22b, 22b＇: 제2 노즐
24a, 24b: 노즐구 26: 노즐 구동부
28: 제1 제어부 29: 제2 제어부
30: 노즐 자세 맵 32: 피스톤 로드
34: 에어 실린더 36, 88: 고정판
40: 링크 기구 46a, 46b: 내열성 커버
48: 레일 50: 랙
52: 피니언 54, 62, 74, 82: 구동부
58, 59, 72: 지지대 60, 78, 80: 볼나사
63, 86: 슬라이드 블록 64: 제2 구동부
66: 제3 토치 구동부 68: 비접촉 센서
76: 나사축 84: 토치 본체
90: 토치 자세 맵 92: 토치 방향 변위 속도 맵
C: 가상 원 G: 실드 가스
Lt, Lt＇: 접선 Ln: 법선
P₁, P₂: 이형 플레이트 Pi: 교점
e1, e2: 외주 가장자리 h1, h2: 구멍
m1, m2: 용해 깊이 s: 이음면
w: 용접부 θ: 중심각

Claims

서로 겹쳐진 2장의 이형 플레이트의 외주 가장자리끼리 용접하는 용접 장치로서,
상기 2장의 이형 플레이트가 서로 겹쳐진 상태에서 고정되는 회전대와,
상기 회전대에 고정된 상기 2장의 이형 플레이트의 외주 가장자리에 대향하는 위치에 배치되는 용접 토치를 갖는 토치 유닛과,
상기 용접 토치보다 상기 회전대의 회전 방향 하류측에 위치하여 상기 용접 토치에 설치되고, 상기 회전 방향을 따라서 병설되어 상기 외주 가장자리를 향하여 실드 가스를 분사하며, 상기 회전 방향 상류측에 위치하는 제1 노즐 및 상기 제1 노즐보다 상기 회전 방향 하류측에 위치하는 제2 노즐을 포함하는 복수의 노즐을 갖는 애프터 실드부와,
상기 용접 토치에 설치되어 상기 제2 노즐을 상기 외주 가장자리의 둘레 방향으로 회동시키는 노즐 구동부와,
상기 제2 노즐로부터 분사되는 상기 실드 가스가 상기 용접 토치로 용접된 상기 외주 가장자리에 도달하는 거리가 짧아지는 방향으로 상기 노즐의 방향을 제어하는 제어부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 상기 2장의 이형 플레이트의 회전 중심을 좌표 중심으로 한 이차원 좌표에, 적어도 상기 외주 가장자리의 곡률이 상이한 영역마다 상기 제2 노즐의 방향이 좌표 표기된 노즐 자세 맵을 가지고,
상기 제어부는, 상기 노즐 자세 맵에 의거하여 상기 제2 노즐의 방향을 제어하는 것임을 특징으로 하는 용접 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 노즐 자세 맵에 있어서,
상기 제2 노즐의 방향은, 상기 제2 노즐에 상대하는 상기 외주 가장자리의 접선에 대한 상기 제2 노즐의 축선의 각도로 나타내지는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐 구동부는,
상기 제2 노즐에 회동 가능하게 장착된 피스톤 로드를 갖는 에어 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐 구동부에 의한 상기 제2 노즐의 방향 변동 동작과 함께, 상기 제2 노즐을 상기 외주 가장자리를 향하여 접근시키는 링크 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 노즐은 상기 링크 기구에 장착되고, 상기 제2 노즐의 방향 변동 동작과 함께 상기 링크 기구에 의해서 상기 제2 노즐과 동일 방향으로 회동되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 노즐에 설치되고, 상기 노즐로부터 분사되는 실드 가스를 상기 이형 플레이트의 표리면에 교차하는 방향으로 설치되며, 실드 가스 분사 공간을 양측으로부터 덮는 한 쌍의 내열성 커버를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 노즐의 노즐구는 직사각형 단면을 가지고,
상기 내열성 커버는, 상기 직사각형 단면을 구성하고 상기 외주 가장자리를 따르는 방향으로 배치된 격벽의 외면에 장착되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.