KR102250332B1

KR102250332B1 - 가변전극이 구비된 용접토치

Info

Publication number: KR102250332B1
Application number: KR1020190170778A
Authority: KR
Inventors: 서준석; 유원효; 유재홍; 최우혁
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-05-10

Abstract

본 발명은 내부에 복수개의 용접 와이어가 위치하는 본체부; 본체부의 내부에 구비되고, 모재에 상기 용접 와이어를 공급하여 용접하는 제1 전극부; 제1 전극부에 의해 용접된 용접부위의 형상을 감지하는 센서부; 본체부의 내부에 구비되고, 상기 모재가 상기 제1 전극부를 통해 용접된 다음 상기 모재에 상기 용접 와이어를 재차 공급하여 용접하는 제2 전극부; 및 센서부에 의해 감지된 상기 용접부위의 형상에 대한 정보를 제공받고, 용접부위의 형상에 따라 제2 전극부의 위치를 조절하는 제어부를 포함하는 가변전극이 구비된 용접토치에 관한 것이다.

Description

가변전극이 구비된 용접토치 {WELDING TORCH WITH VARIABLE ELECTRODE}

본 발명은 가변전극이 구비된 용접토치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접부위의 형상에 따라 전극부의 위치가 조절되는 가변전극이 구비된 용접토치에 관한 것이다.

일반적으로, 용접(welding)은 용접부를 용융상태로 하든가 용융상태로 하지 않을 정도로 가열한 부재 또는 상온 상태의 부재를 서로 접촉시키고 압력을 가하여 접합한다.

아크용접에는 탄소전극을 사용하는 탄소 아크용접과 금속전극을 사용하는 금속 아크용접의 두 종류가 있으며, 탄소 아크용접은 용접모재와 탄소전극 사이에 아크를 발생시켜 그 속에 넣은 용접봉이 녹아 용접 부분을 채우게 되는데, 아크를 이동해 나감에 따라 채운 것이 굳어져서 용접된다.

또한, 금속 아크용접은 용접모재와 같은 종류의 금속으로 만든 전극 사이에 아크를 발생시켜 전극 그 자체를 녹여서 접합 부분을 채워 모재를 접합한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1304756호 (2013.08.30 등록, 발명의 명칭: 용접 토치)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 용접부위의 형상에 따라 와이어를 공급하는 전극부의 위치가 조절되는 가변전극이 구비된 용접토치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가변전극이 구비된 용접토치는, 내부에 복수개의 용접 와이어가 위치하는 본체부; 상기 본체부의 내부에 구비되고, 모재에 상기 용접 와이어를 공급하여 용접하는 제1 전극부; 상기 제1 전극부에 의해 용접된 용접부위의 형상을 감지하는 센서부; 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 모재가 상기 제1 전극부를 통해 용접된 다음 상기 모재에 상기 용접 와이어를 재차 공급하여 용접하는 제2 전극부; 및 상기 센서부에 의해 감지된 상기 용접부위의 형상에 대한 정보를 제공받고, 상기 용접부위의 형상에 따라 상기 제2 전극부의 위치를 조절하는 제어부; 를 포함한다.

또한, 상기 본체부는, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부를 감싸도록 위치하는 노즐부; 및 일측은 상기 노즐부와 연결되고, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 상기 용접 와이어를 공급하는 와이어 공급부를 포함한다.

또한, 상기 노즐부에는 상기 제2 전극부에 대해 수직방향으로 형성되고, 상기 제2 전극부의 이동을 가이드하는 제1 가이드홈; 및 상기 제1 가이드홈에 수직방향으로 형성되고, 상기 제2 전극부와 상기 용접부위와의 거리가 조절되도록 상기 제2 전극부의 이동을 가이드하는 제2 가이드홈이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 가이드홈은 상기 제1 가이드홈 둘레를 따라 복수개가 서로간에 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐부 중 상기 제1 가이드홈과 상기 제2 가이드홈의 경계부위는 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 전극부를 통해 상기 모재가 용접되면, 상기 용접부위의 형상을 판단하고, 상기 용접부위와 상기 제2 전극부 사이의 거리가 설정거리를 초과하면 상기 제2 가이드 홈을 통해 상기 제2 전극부가 상기 용접부위측으로 이동하게 하고, 상기 용접부위와 상기 제2 전극부 사이의 거리가 설정거리 미만이면, 상기 제2 가이드 홈을 통해 상기 제2 전극부가 상기 용접부위로부터 멀어지게 이동하게 하여, 상기 제2 전극부와 상기 용접부위가 설정거리를 유지하게 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명인 가변전극이 구비된 탄뎀 토치는. 제1 전극부에 의해 용접되는 용접부위의 형상에 따라 제2 전극부의 위치가 조절되게 함으로써, 제2 전극부를 통해 용접 비이드가 재차 형성될 때, 모재와 전극부 사이의 위치가 적절히 조절되게 하여, 아크 특성의 변화로 인해 스패터가 발생하거나 용접부위에 결함이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 제1 전극부에 의해 용접되는 용접부위의 형상을 감지하는 별도의 센서부를 구비시켜, 센서부에 의해 감지된 용접부위의 형상에 따라 제2 전극부의 위치가 조절되게 함으로써, 아크특성의 변화로 인한 스패터의 발생이나 용접부위에 결함이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 노즐부에 제1 가이드홈과 제2 가이드홈을 구비시키고, 제2 전극부가 제1 가이드홈과 제2 가이드홈을 통해 좌우방향으로 위빙되거나 상하방향으로 높낮이가 조절되게 함으로써, 모재와 전극간의 거리가 적절히 조절되게 하여, 용접부위에 결함이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치에서 노즐부에 제1 가이드홈과 제2 가이드홈이 형성된 상태를 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치에서 노즐부에 제1 가이드홈가 제2 가이드홈의 경계부위가 라운드지게 형성된 상태를 나타내는 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치에서 제2 전극부의 위치가 조절된 상태에서 용접하는 상태를 나타내는 상태로.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치를 나타내는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치에서 노즐부에 제1 가이드홈과 제2 가이드홈이 형성된 상태를 나타내는 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치에서 노즐부에 제1 가이드홈가 제2 가이드홈의 경계부위가 라운드지게 형성된 상태를 나타내는 부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치에서 제2 전극부의 위치가 조절된 상태에서 용접하는 상태를 나타내는 상태도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치(100)는, 본체부(110), 제1 전극부(120), 센서부(121), 제어부(140) 및 제2 전극부(130)를 포함할 수 있다.

본체부(110)는 내부에 복수개의 용접 와이어(123, 131)가 위치할 수 있다.

제1 전극부(120)는 본체부(110)의 내부에 구비되고, 모재에 용접 와이어(123)를 공급하여 용접할 수 있다.

센서부(121)는, 제1 전극부(120)가 용접 와이어(123)를 모재에 공급하여 용접을 진행한 다음 제1 전극부(120)에 의해 용접된 용접부위의 형상을 감지할 수 있다.

여기서, 센서부(121)는 제1 전극부(120)의 일측에 부착될 수 있고, 후술할 노즐부(113)의 일측에 부착될 수도 있다.

제어부(140)는 센서부(121)에 의해 감지된 용접부위의 형상에 대한 정보, 즉 형상정보를 센서부(121)로부터 제공받아 제2 전극부(130)의 위치를 조절할 수 있다.

구체적으로, 제어부(140)는 제1 전극부(120)를 통해 모재가 용접되면, 용접부위의 형상정보를 제공받고, 모재 또는 용접부위와 제2 전극부(130) 사이의 거리가 설정거리를 초과하면 후술할 제2 가이드홈(160)을 통해 제2 전극부(130)가 용접부위측으로 이동하게 할 수 있다.

또한, 제어부(140)는 모재 또는 용접부위와 제2 전극부(130) 사이의 거리가 설정거리 미만이면, 제2 가이드홈(160)을 통해 제2 전극부(130)가 용접부위로부터 멀어지게 이동하게 하여, 제2 전극부(130)와 모재 또는 용접부위가 설정거리를 유지하게 할 수 있다.

제2 전극부(130)는 구동모터(미도시) 등을 통해 이동하고, 본체부(110)의 내부에 구비되며, 제어부(140)에 의해 용접부위의 형상에 따라 위치가 조절되면서 모재에 용접 와이어(131)를 공급하여 제1 전극부(120)에 의해 용접 비이드가 형성된 용접부위를 재차 용접할 수 있다.

한편, 본체부(110)는 노즐부(113) 및 와이어 공급부(111)를 포함할 수 있다.

노즐부(113)는 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)를 감싸도록 위치할 수 있다.

와이어 공급부(111)는, 일측은 노즐부(113)가 연결되고, 타측은 용접 와이어(123, 131)를 공급하는 와이어 공급장치(미도시)와 연결될 수 있다.

따라서, 와이어 공급부(111)는 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)에 와이어 공급장치를 통해 용접 와이어(123, 131)가 공급되게 할 수 있다.

여기서, 노즐부(113)에는 제1 가이드홈(150) 및 제2 가이드홈(160)이 구비될 수 있다.

제1 가이드홈(150)은 노즐부(113)에 제2 전극부(130)에 수직방향으로 형성되고, 제2 전극부(130)의 이동을 가이드할 수 있다.

제2 가이드홈(160)은 제1 가이드홈(150)에 수직방향으로 형성되고, 제2 전극부(130)와 용접부위와의 거리가 조절되도록 제2 전극부(130)의 이동을 가이드할 수 있다.

아울러, 제2 가이드홈(160)은 제1 가이드홈(150) 둘레를 따라 복수개가 서로간에 마주보도록 형성될 수 있다.

그리고, 노즐부(113) 중 제1 가이드홈(150)과 제2 가이드홈(160)의 경계부위(B)는 라운드지게 형성될 수 있다.

노즐부(113) 중 제1 가이드홈(150)과 제2 가이드홈(160)의 경계부위(B)가 라운드지게 형성되므로, 제2 전극부(130)가 제2 가이드홈(160)을 이동할 때, 원활히 이동하게 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변전극이 구비된 용접토치(100)의 동작과정을 상세히 설명한다.

먼저, 소모성 용접재료인 용접 와이어(123, 131)를 와이어 공급장치로부터 공급받아 제1 전극부(120)와 제2 전극부(130)에 차례로 공급한다.

이후, 제1 전극부(120)의 용접 조건, 예를 들어 전류, 전압, CTWD(Contact Tip Working Distance)인 모재와 전극부와의 거리를 조절한다.

이후, 센서부(121)에 의해 제1 전극부(120)에 의해 용접된 용접부위의 용접 비드의 형상을 확인하고, 용접비드의 형상에 따라 제2 전극부(130)의 위치를 조절한다.

본 실시예에서는 용접비드의 형상에 따라 제2 전극부(130)의 위치를 조절하도록 구성되지만, 이는 일예시이며 반드시 이에 한정되지는 않는다.

예를 들어, 제1 전극부(120)에 의해 용접된 용접부위의 용접 비드 형상을 확인하고, 용접 비드 형상이 양호할 때, 작업 대기로 진행하고, 또한 용접비드의 형상이 불량할 때, 용접조건을 재선정 후 작업 대기를 진행할 수도 있다.

또한, 제2 전극부(130)의 용접조건을 선정할 수 있는데, 제2 전극부(130)가 제1 가이드홈(150)을 통해 이동하는 위빙 조건을 셋팅(좌우 이동 시간 및 멈춤 속도, 상하 이동속도 및 거리)하고, 용접조건(전류, 전압, CTWD)을 셋팅할 수 있다.

또한, 용접 비드형상을 판단하여, 비드형상 양호시 작업대기하고, 비드형상 불량시 용접조건, 위빙조건 재셋팅할 수 있다.

아울러, 시작점에서 제1 전극부(120)를 통한 선행 용접을 시작 후 제2 전극부(130)가 시작점 도달시 후행용접을 시작하고, 비드형상을 확인하는데, 외관 양호시 작업을 진행하고, 외관상 불량시 용접조건이나 위빙조건을 재설정할 수 있다.

상기와 같이 구성되어 동작되는 본 발명에 의하면, 제1 전극부(120)에 의해 용접되는 용접부위의 형상에 따라 제2 전극부(130)의 위치가 조절되게 함으로써, 제1 전극부(120)에 의해 용접부위에 용접 비이드가 형성된 상태에서, 제2 전극부(130)를 통해 용접 비이드가 재차 형성될 때, 모재와 제2 전극부(130) 사이의 위치가 적절히 조절되게 하여, 아크특성의 변화로 인한 스패터의 발생이나 용접부위에 결함이 발생하는 것을 방지한다.

또한, 제1 전극부(120)에 의해 용접되는 용접부위의 형상을 감지하는 별도의 센서부(121)를 구비시켜 제2 전극부(130)가 용접부위의 형상에 따라 위치가 조절되게 함으로써, 아크특성의 변화로 인한 스패터의 발생이나 용접부위에 결함이 발생하는 것을 방지한다.

또한, 노즐부(113)에 제1 가이드홈(150)과 제2 가이드홈(160)을 구비시키고, 제2 전극부(130)가 제1 가이드홈(150)과 제2 가이드홈(160)을 통해 좌우방향으로 위빙되거나 상하방향으로 높낮이가 조절되게 함으로써, 모재와 제2 전극부(130)의 거리가 적절히 조절되게 하여, 용접부위의 형상으로 인해 용접부위에 결함이 발생하는 것을 방지한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

100: 탄뎀 토치 111: 와이어 공급부
113: 노즐부 120, 220: 제1 전극부
121, 221: 센서부 123, 223, 131, 231: 와이어
130, 230: 제2 전극부 140: 제어부
150: 제1 가이드홈 160: 제2 가이드홈

Claims

내부에 복수개의 용접 와이어가 위치하는 본체부;
상기 본체부의 내부에 구비되고, 모재에 상기 용접 와이어를 공급하여 용접하는 제1 전극부;
상기 제1 전극부에 의해 용접된 용접부위의 형상을 감지하는 센서부;
상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 모재가 상기 제1 전극부를 통해 용접된 다음 상기 모재에 상기 용접 와이어를 재차 공급하여 용접하는 제2 전극부; 및
상기 센서부에 의해 감지된 상기 용접부위의 형상에 대한 정보를 제공받고, 상기 용접부위의 형상에 따라 상기 제2 전극부의 위치를 조절하는 제어부;를 포함하고,
상기 본체부는,
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부를 감싸도록 위치하는 노즐부; 및
일측은 상기 노즐부와 연결되고, 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 상기 용접 와이어를 공급하는 와이어 공급부를 포함하고,
상기 센서부는 상기 제1 전극부 또는 상기 노즐부에 부착되고,
상기 노즐부에는 상기 제2 전극부에 대해 수직방향으로 형성되고, 상기 제2 전극부의 이동을 가이드하는 제1 가이드홈; 및
상기 제1 가이드홈에 수직방향으로 형성되고, 상기 제2 전극부와 상기 용접부위와의 거리가 조절되도록 상기 제2 전극부의 이동을 가이드하는 제2 가이드홈이 구비되고,
상기 제2 가이드홈은 상기 제1 가이드홈 둘레를 따라 복수개가 서로간에 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변전극이 구비된 용접토치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 노즐부 중 상기 제1 가이드홈과 상기 제2 가이드홈의 경계부위는 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변전극이 구비된 용접토치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 전극부를 통해 상기 모재가 용접되면, 상기 용접부위의 형상을 판단하고, 상기 용접부위와 상기 제2 전극부 사이의 거리가 설정거리를 초과하면 상기 제2 가이드 홈을 통해 상기 제2 전극부가 상기 용접부위측으로 이동하게 하고,
상기 용접부위와 상기 제2 전극부 사이의 거리가 설정거리 미만이면, 상기 제2 가이드 홈을 통해 상기 제2 전극부가 상기 용접부위로부터 멀어지게 이동하게 하여, 상기 제2 전극부와 상기 용접부위가 설정거리를 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 가변전극이 구비된 용접토치.