KR102294519B1 - 전동식 자동 제어 티그 용접기 - Google Patents

전동식 자동 제어 티그 용접기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 자동 제어 티그 용접기에 관한 것으로서, 전방(前方)에 고정 위치되는 용접대상물을 기준으로 티그(TIG) 용접을 위한 위치 이동을 구동하되, X축(좌우) 이동부와 Y축(전후) 이동부 및 Z축(상하) 이동부를 통해 3축 방향에 대해 위치 이동을 구동하는 이동유닛; 상기 이동유닛 측 Z축 이동부 상에 고정 결합되어 전원 공급시 용접 수행을 위한 아크를 발생시키는 제1용접전극봉을 갖는 제1용접토치부; 상기 Z축 이동부와 제1용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제1용접토치부에 대해 용접대상물 측 용접부위 너비를 기준으로 전후방향으로의 위빙(weaving)을 구동하는 제1위빙구동부; 상기 Z축 이동부와 제1용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제1용접전극봉으로 공급되는 전압을 기준으로 제1용접토치부에 대해 상하방향으로의 미세 이동을 구동하는 제1자동전압컨트롤부; 상기 제1용접토치부의 제1용접전극봉을 향해 제1용접와이어를 공급하는 제1용접와이어 송급부; 상기 제1용접토치부로 전원을 공급하기 위한 제1용접기; 상기 3축 이동유닛 측 X축 이동부 상에 설치되는 것으로서, 운전자가 탑승할 탑승부가 구비되고, 용접 수행을 위해 공급되는 전압과 전류, 이동속도, 용접와이어 공급속도를 비롯한 장치의 전반적인 제어 및 운전을 가능하게 하는 전기판넬 및 OP 조작반이 탑승부 상에 설치되는 전기판넬 및 OP 조작부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자동제어방식에 의한 오퍼레이팅 운영을 수행하면서 대량으로 진행되는 TIG 용접을 안전하고 정확하게 실시할 수 있고, 전체적으로 균일한 용접 품질 및 매끄러운 표면을 갖게 하는 등 기존에 비해 용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 기존에 비해 용접대상물 측 티그 용접에 따른 작업시간을 크게 절감할 수 있다.

Description

전동식 자동 제어 티그 용접기{ELECTRIC POWERED AUTOMATIC CONTROL TIG WELDING APPARATUS}
본 발명은 전동식 자동 제어 티그 용접기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직선 이동하면서 구조물이나 부품 제작을 위한 티그(TIG) 용접을 자동 제어하여 수행할 수 있도록 한 전동식 자동 제어 티그 용접기에 관한 것이다.
일반적으로 용접은 접합하려는 두 금속재료 즉, 모재의 접합부를 가열하여 용융 또는 반용융 상태로 하여 모재만으로 또는 모재와 용가재를 융합하여 접합하는 방법으로서, 아크용접, 가스용접, 테르밋용접, 일렉트로슬랙용접, 전자빔용접 등으로 분류된다.
상기 아크용접의 경우에는 전극의 소모여부에 따라 사용전극이 소모되는 소모식(Consumable) 용접법과 사용전극이 소모되지 않는 비소모식(Non Consumable) 용접법으로 분류되는데, 이들 중 비 소모식 용접법의 대표적인 용접기법으로 가스 텅스텐 아크용접(GTAW, Gas Tungsten Arc Welding) 및 플라즈마 용접(Plasma Welding) 등을 예로 들 수 있다.
이때, 상기 가스텅스텐 아크용접은 아르곤(Ar) 또는 아르곤과 헬륨(He), 수소(H2)의 혼합가스 등과 같은 불활성가스를 보호가스(Shield gas)로 사용하면서 비소모성 전극인 텅스텐 전극봉과 모재 간에 발생된 아크열로 모재를 용융시켜 접합하는 용접법으로, 별도의 용가재를 공급하여 모재와 함께 용융시키기도 한다. 보호가스로는 모재와 텅스텐 전극봉의 산화를 방지하기 위하여 불활성가스인 아르곤(Ar)이나 헬륨(He) 등을 사용하므로 보통 TIG(Thungsten Inert Gas) 용접으로 통용하고 있다.
이러한 TIG 용접은 저온용 강과 내열합금 등 6mm 이상의 두께를 갖는 두꺼운 판의 용접에 주로 이용되고 있으며, 아크가 매우 안정되므로 산화나 질화 등에 민감한 재질의 용접이나 저 입열 고품질 시공이 요구되는 경우에 많이 사용되고 있다.
한편, 상기 TIG 용접은 산업 현장에서 공랭식 열교환기의 핵심 부품인 헤더 박스(Header Box)의 제작 등을 비롯하여 다양한 부품의 제작에 사용되는데, 공랭식 열교환기의 핵심 부품인 헤더 박스(Header Box)의 제작을 위해서는 대량의 TIG 용접이 요구된다.
하지만, 기존에는 용접작업자가 코너 조인트 등을 비롯하여 다수 개소에 대해 직접 용접을 수행하고 있는 형편에 있으며, 이러한 이유로 용접작업자의 기량이나 당일 건강상태에 따라 용접 품질이 결정되는데, 이는 결과적으로 검사 과정에서 불량률 예측이 어렵고 효율적인 생산관리 측면에서도 문제가 있었다.
이에, 현장에서는 용접작업자를 배제하고 오퍼레이터만으로 운영이 가능하면서 대량으로 진행되는 티그(TIG) 용접의 품질 및 생산성을 개선하기 위한 솔루션이 요구되는 실정에 있다.
한편, 종래 티그 용접 등 자동 용접장치에 관한 기술로는 국내등록특허 제10-1625840호, 제10-1977496호, 제10-0893874호 등에 개시된 자동 티그 용접장치를 참조할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1625840호 대한민국 등록특허공보 제10-1977496호 대한민국 등록특허공보 제10-0893874호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 직선 이동하면서 구조물이나 부품 제작을 위한 용접대상물 측 티그(TIG) 용접을 자동 제어하여 수행할 수 있도록 한 전동식 자동 제어 티그 용접기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 자동제어방식에 의한 오퍼레이팅 운영을 가능하게 하면서 대량으로 수행되는 TIG 용접을 안전하고 정확하게 수행하되, 전체적으로 균일한 용접 품질을 확보할 수 있도록 하고, 이와 더불어 전압, 전류, 속도 등 주요 용접 변수 조절을 통하여 기존 방식에 비해 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 전동식 자동 제어 티그 용접기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기는, 전방(前方)에 고정 위치되는 용접대상물을 기준으로 티그(TIG) 용접을 위한 위치 이동을 구동하되, X축(좌우) 이동부와 Y축(전후) 이동부 및 Z축(상하) 이동부를 통해 3축 방향에 대해 위치 이동을 구동하는 3축 이동유닛; 상기 3축 이동유닛 측 Z축 이동부 상에 고정 결합되어 전원 공급시 용접 수행을 위한 아크를 발생시키는 제1용접전극봉을 갖는 제1용접토치부; 상기 Z축 이동부와 제1용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제1용접토치부에 대해 용접대상물 측 용접부위 너비를 기준으로 전후방향으로의 위빙(weaving)을 구동하는 제1위빙구동부; 상기 Z축 이동부와 제1용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제1용접전극봉으로 공급되는 전압을 기준으로 제1용접토치부에 대해 상하방향으로의 미세 이동을 구동하는 제1자동전압컨트롤부; 상기 제1용접토치부의 제1용접전극봉을 향해 제1용접와이어를 공급하는 제1용접와이어 송급부; 상기 제1용접토치부로 전원을 공급하기 위한 제1용접기; 상기 3축 이동유닛 측 X축 이동부 상에 설치되는 것으로서, 운전자가 탑승할 탑승부가 구비되고, 용접 수행을 위해 공급되는 전압과 전류, 이동속도, 용접와이어 공급속도를 비롯한 장치의 전반적인 제어 및 운전을 가능하게 하는 전기판넬 및 OP 조작반이 탑승부 상에 설치되는 전기판넬 및 OP 조작부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 X축 이동부는, 바닥면에 고정 배치되는 베이스부재; 상기 베이스부재의 상면에 위치하여 좌우 길이방향으로 고정 설치되는 LM가이드 및 상기 LM가이드 상에서 직선 이동 가능하도록 지지 결합되는 적어도 하나 이상의 LM블록; 상기 LM블록 상에 체결 고정되어 베이스부재 상에서 X축(좌우) 방향으로 직선 이동이 가능하도록 설치되는 전기판넬 및 OP 조작부; 상기 전기판넬 및 OP 조작부에 대해 베이스부재 상에서 X축(좌우) 방향으로의 직선 이동을 자동 구동하도록 동력을 제공하는 X축 구동모터; 상기 베이스부재의 상면에 위치하되, 상기 전기판넬 및 OP 조작부의 좌측부와 우측부에 각각 연결 설치되어 상기 전기판넬 및 OP 조작부가 베이스부재 상에서 좌측 또는 우측 방향으로 이동시 이동방향에 따라 한쪽은 길이가 축소되고 다른 한쪽은 길이가 확대되는 제1 자바라식 안전커버 및 제2 자바라식 안전커버;를 포함하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 Y축 이동부는, 상기 전기판넬 및 OP 조작부 측 탑승부의 상면에 직립 설치되는 포스트컬럼과, 상기 포스트컬럼의 상단부에 고정 결합 및 전방(前方)으로 돌출 배치되는 Y축 고정기구와, 상기 Y축 고정기구 상에 설치되는 Y축 볼스크류모터와, 상기 Y축 볼스크류모터 측에 결합되어 Y축(전후) 방향으로 직선 이동하도록 설치되는 Y축 이동부재를 포함하고; 상기 Z축 이동부는, 상기 Y축 이동부재에 고정 결합 및 수직 배치되는 Z축 고정기구와, 상기 Z축 고정기구 상에 설치되는 Z축 볼스크류모터와, 상기 Z축 볼스크류모터 측에 결합되어 Z축(상하) 방향으로 직선 이동하도록 설치되는 Z축 이동부재를 포함하며; 상기 Z축 이동부재 상에 제1용접토치부가 고정 결합되는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 제1용접토치부는, 상기 Z축 이동부 상에 고정 결합되는 제1수직연결부재; 상기 제1수직연결부재의 하단부에 고정 결합되어 노출 배치되는 제1용접전극봉; 상기 제1수직연결부재에 교차 배치되어 고정 결합되는 제1수평연결부재; 상기 제1수평연결부재 상에 고정 배치되어 아크를 발생시키는 제1용접전극봉과 더불어 용접이 수행되는 용접대상물 측 용접부위를 촬영 및 그 촬영데이터를 전기판넬 및 OP 조작반으로 전송하는 제1카메라;를 포함하며, 상기 제1수평연결부재에는 힌지공과 그 아래쪽에 원호형 구조의 슬릿장공을 형성하고, 제1카메라장착부재를 구비하되 상기 힌지공과 슬릿장공 상에 각각 체결구를 체결하여 제1수평연결부재 상에 고정하며, 상기 제1카메라를 제1카메라장착부재에 장착하되, 상기 슬릿장공 측 체결구의 체결위치를 조정하여 제1카메라장착부재에 대한 경사배치각도를 조절함으로써 상기 제1카메라에 대해 배치각도를 조절하여 사용 가능하도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 Z축 이동부재 상에 고정 결합되는 Y축 연결부재; 상기 Y축 연결부재 상에 고정 결합 또는 Y축 이동기구를 통해 Y축(전후) 방향으로 이동 가능하도록 설치되어 전압 공급시 용접 수행을 위한 아크를 발생시키는 제2용접전극봉을 갖는 제2용접토치부; 상기 Y축 연결부재와 제2용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제2용접토치부에 대해 용접대상물 측 용접부위 너비를 기준으로 전후방향으로의 위빙(weaving)을 구동하는 제2위빙구동부; 상기 Y축 연결부재와 제2용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제2용접전극봉으로 공급되는 전압을 기준으로 제2용접토치부에 대해 상하방향으로의 미세 이동을 구동하는 제2자동전압컨트롤부; 상기 제2용접토치부의 제2용접전극봉을 향해 제2용접와이어를 공급하는 제2용접와이어 송급부; 상기 제2용접토치부로 공급되는 전압과 전류, 제2용접토치부의 이동속도, 제2용접와이어의 공급속도를 제어하는 제2용접기;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 제1용접전극봉은, 텅스턴 전극봉 또는 스테인리스 전극봉일 수 있다.
여기에서, 용접대상물을 고정하기 위한 것으로서, 동력 제공을 통해 회전하도록 설치되어 고정되는 용접대상물에 대해 수평 배치 또는 수직 배치의 전환이 가능하게 하는 모재고정기구부;를 더 포함하며, 상기 모재고정기구부는, 상기 X축 이동부의 전방(前方) 바닥면에 고정 배치되는 베이스판; 상기 베이스판의 길이방향 측 양측단부 상면에 고정 결합되는 한쌍의 지지대; 상기 한쌍의 지지대 상에 지지 결합 및 회전 가능하게 설치되고, 상대하여 배치되는 한쌍의 회동축; 상기 한쌍의 회동축에 길이방향 측 양측단부 일측면이 고정 결합되는 판형부재로서, 전체면에 걸쳐 용접대상물을 체결하여 고정할 수 있도록 볼트체결공이 다수 형성되는 모재고정판; 상기 한쌍의 회동축 중 적어도 어느 하나 이상에 결합되어 회전동력을 전달하도록 설치되고, 상기 회동축을 회전 구동하여 모재고정판을 수평 배치 또는 수직 배치 가능하게 하는 동력모터;를 포함하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 제1용접토치부로 16~18V의 전압과 210~320A의 전류를 공급하고, 상기 제1용접토치부에 대해 90~210mm/min의 이동속도로 제어하며, 상기 제1용접와이어에 대해 300~850mm/min의 공급속도로 제어하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 제1용접토치부 측 제1수직연결부재는, 냉각기인 칠러로부터 냉각수를 연속적으로 공급받아 제1용접전극봉을 냉각시키는 수냉식 토치냉각모듈로 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 직선 이동하면서 구조물이나 부품 제작을 위한 용접대상물 측 티그(TIG) 용접을 자동 제어하여 수행할 수 있는 전동식 자동 제어 티그 용접기를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 자동제어방식에 의한 오퍼레이팅 운영을 수행하면서 대량으로 진행되는 TIG 용접을 안전하고 정확하게 실시할 수 있고, 전체적으로 균일한 용접 품질 및 매끄러운 표면을 갖게 하는 등 기존에 비해 용접 품질을 향상시킬 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명에 따그면, 용접대상물 측 티그 용접에 따른 작업시간을 크게 절감할 수 있고 그에 따른 생산성을 높일 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기를 나타낸 개략적 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기에 있어 카메라 장착 구조를 설명하기 위해 나타낸 상세도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기를 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기를 나타낸 평면도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그(TIG) 용접기는 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 3축 이동유닛(100), 제1용접토치부(200A), 제1위빙구동부(300A), 제1자동전압컨트롤부(400A), 제1용접와이어 송급부(500A), 제1용접기(600A), 및 전기판넬 및 OP 조작부(700)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
또한, 본 발명에서는 대량의 TIG 용접에 따른 장치의 가동효율을 높이기 위해 제2용접토치부(200B), 제2위빙구동부(300B), 제2자동전압컨트롤부(400B), 제2용접와이어 송급부(500B), 제2용접기(600B)를 더 포함하는 구성을 갖게 할 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 용접대상물을 안정적으로 고정하여 사용 및 용접작업의 효율을 높일 수 있도록 하기 위해 모재고정기구부(800)를 더 포함하는 구성을 갖게 할 수도 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 자동 제어 티그(TIG) 용접기는 일 예로서 공랭식 열교환기의 핵심 부품인 헤더 박스(Header Box)를 제작하는데 아주 유용하게 활용할 수 있다.
여기에서, 상기 3축 이동유닛(100)과 전기판넬 및 OP 조작부(700)는 용접토치부 측 1개 세트 또는 2개 세트의 설치에 관계없이 3축 방향 이동과 장치를 컨트롤함에 있어 공통적으로 접목되어 사용되는 구성요소이다.
상기 3축 이동유닛(100)은 전방(前方)에 고정 위치되는 용접대상물을 기준으로 티그(TIG) 용접을 위한 위치 이동을 구동하되, 3축 방향에 대해 위치 이동을 구동하는 것으로서, 좌우측 방향으로의 위치 이동을 위한 X축(좌우) 이동부(110)와, 전후측 방향으로의 위치 이동을 위한 Y축(전후) 이동부(120), 및 상하측 방향으로의 위치 이동시켜 높낮이를 조절하기 위한 Z축(상하) 이동부(130)를 포함한다.
상기 X축 이동부(110)는 설치장소의 바닥면에 고정 배치되는 베이스부재(111)와, 상기 베이스부재(111)의 상면에 위치하여 좌우 길이방향으로 고정 설치되는 LM가이드(112) 및 상기 LM가이드(112) 상에서 직선 이동 가능하도록 지지 결합되는 적어도 하나 이상의 LM블록(113)과, 상기 LM블록(113) 상에 체결 고정되어 베이스부재(111) 상에서 X축(좌우) 방향으로 직선 이동이 가능하도록 설치되는 전기판넬 및 OP 조작부(700)와, 상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)에 대해 베이스부재(111) 상에서 X축(좌우) 방향으로의 직선 이동을 자동 구동하도록 동력을 제공하는 X축 구동모터(114)와, 상기 베이스부재(111)의 상면에 위치하되 상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)의 좌측부와 우측부에 각각 연결 설치되어 상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)가 베이스부재(111) 상에서 좌측 또는 우측 방향으로 이동시 이동방향에 따라 한쪽은 길이가 축소되고 다른 한쪽은 길이가 확대되도록 상호 대응하는 설치구조를 갖는 제1 자바라식 안전커버(115) 및 제2 자바라식 안전커버(116)를 포함한다.
상기 축 구동모터(114)는 서보모터일 수 있다.
상기 Y축 이동부(120)는 전기판넬 및 OP 조작부(700) 측 탑승부(710)의 상면에 고정 결합되어 직립 설치되는 포스트컬럼(121)과, 상기 포스트컬럼(121)의 상단부에 고정 결합 및 전방(前方)으로 돌출 배치되는 Y축 고정기구(122)와, 상기 Y축 고정기구(122) 상에 설치되는 Y축 볼스크류모터(123)와, 상기 Y축 볼스크류모터(123) 측에 결합되어 Y축(전후) 방향으로 직선 이동하도록 설치되는 Y축 이동부재(124)를 포함한다.
상기 Z축 이동부(130)는 상기 Y축 이동부재(124)에 고정 결합 및 수직 배치되는 Z축 고정기구(131)와, 상기 Z축 고정기구(131) 상에 설치되는 Z축 볼스크류모터(132)와, 상기 Z축 볼스크류모터(132) 측에 결합되어 Z축(상하) 방향으로 직선 이동하도록 설치되는 Z축 이동부재(133)를 포함한다.
상기 Z축 이동부재(133) 상에 제1용접토치부(200A)가 고정 결합된다.
궁극적으로, 상술한 구성을 갖는 3축 이동유닛(100)을 통해 TIG 용접 수행을 위한 제1용접토치부(200A)에 대해 3축 방향에 대한 위치 이동을 구동 및 제어할 수 있다.
상기 제1용접토치부(200A)는 상기 3축 이동유닛(100) 측 Z축 이동부(130), 보다 상세하게 상기 Z축 이동부재(133) 상에 고정 결합되어 전원 공급시 용접 수행을 위한 아크를 발생시키는 제1용접전극봉이 장착되어 구비된다.
상기 제1용접토치부(200A)는 상기 Z축 이동부(130), 즉 Z축 이동부재(133) 상에 고정 결합되는 제1수직연결부재(210A)와, 상기 제1수직연결부재의 하단부에 고정 결합되어 노출 배치되는 제1용접전극봉(220A)과, 상기 제1수직연결부재에 교차 배치되어 고정 결합되는 제1수평연결부재(230A)와, 상기 제1수평연결부재 상에 고정 배치되어 전원 인가시 아크를 발생시키는 제1용접전극봉과 더불어 용접이 수행되는 용접대상물 측 용접부위를 연속적으로 촬영 및 그 촬영데이터를 전기판넬 및 OP 조작반(620)으로 전송하는 제1카메라(240A)를 포함한다.
이때, 상기 제1수직연결부재(210A)는 냉각기인 제1칠러(900A)로부터 냉각수를 연속적으로 공급받아 제1용접전극봉(220A)을 냉각 처리하도록 수냉식 토치냉각모듈로 구성함이 바람직하다.
이를 위해, 상기 제1수직연결부재(210A)는 자켓식 구조 등으로 구비될 수 있고, 냉각수의 순환 공급이 가능하도록 제1칠러(900A) 측과 연결 구비된다.
상기 제1칠러(900A)는 전기판넬 및 OP 조작부(700) 측 탑승부(710) 상에 고정 배치할 수 있다.
여기에서, 상기 제1수평연결부재(230A)에는 힌지공과 그 아래쪽에 원호형 구조의 슬릿장공(231A)을 형성하고, 제1카메라장착부재(250A)를 구비하되 상기 힌지공과 슬릿장공(231A) 상에 각각 핀 또는 볼트 등의 체결구(260A)를 체결하여 제1수평연결부재(230A) 상에 고정한다.
그리고, 상기 제1카메라(240A)를 제1카메라장착부재(250A)에 장착하되, 상기 슬릿장공(231A) 측에 체결되는 핀 또는 볼트 등의 체결구(260A) 측 체결위치를 조정하여 제1카메라장착부재(250A)에 대한 경사배치각도를 조절함으로써 상기 제1카메라(240A)에 대해 배치각도를 조절하여 사용 가능하도록 한다.
상기 제1카메라장착부재(250A)에는 제1카메라(240A)를 용이하게 장착하도록 관통중공 또는 끼움장착홈 등을 형성하는 구조일 수 있다.
상기 제1용접전극봉(220A)은 텅스턴 전극봉 또는 스테인리스 전극봉을 사용할 수 있다.
상기 제1위빙구동부(300A)는 상기 Z축 이동부(130), 즉 Z축 이동부재(133)와 제1용접토치부(200A)의 사이에 개재되어 설치되는 것으로서, 제1용접토치부(200A)에 대해 용접대상물 측 용접부위 너비를 기준으로 전후방향으로의 위빙(weaving)을 수행하도록 구동하는 구성요소이다.
상기 제1위빙구동부(300A)는 상기 Z축 이동부재(133) 상에 LM가이드와 LM블록에 의한 결합을 통해 전후방향으로의 위치 이동을 가능하게 하고, LM블록에 서보모터를 연결하여 위빙 동작을 제어하도록 구비되며, 상기 LM블록 측에 제1용접토치부(200A)가 연결된다.
이때, 상기 제1위빙구동부(300A)를 통해서는 5~10mm/sec의 속도로 전후방향에 대한 위빙 동작을 수행하도록 구비함이 바람직하다.
상기 제1자동전압컨트롤부(400A)는 상기 Z축 이동부(130), 즉 Z축 이동부재(133)와 제1용접토치부(200A)의 사이에 개재되어 설치되고, 제1용접전극봉으로 공급되는 전압을 기준으로 제1용접토치부(200A)에 대해 상하방향으로의 미세 이동을 수행하도록 구동하는 구성요소이다.
상기 제1자동전압컨트롤부(400A)는 스테핑모터를 구비하고, 제1용접전극봉(220A)으로 전원 인가시 공급되는 전압을 읽어들여 기준전압과의 차에 따라 스테핑모터를 구동함으로써 Z축 이동부재(133)에 대한 상하방향으로의 미세 이동을 제어하며, 이를 통해 용접대상물 측 표면 굴곡에 따른 용접 깊이를 순간적으로 조절하여주는 역할을 하는 구성요소이다.
여기에서, 상기 제1자동전압컨트롤부(400A)를 Z축 이동부재(133) 상에 고정 결합한 상태에 제1자동전압컨트롤부(400A)에 제1위빙구동부(300A)를 고정 결합하는 형태로 구성함이 바람직하다.
여기에서, 상기 제1위빙구동부(300A)와 상기 제1자동전압컨트롤부(400A)는 각각 공지기술에 해당하는 것이나, 본 발명에서는 이 2가지 구성요소를 모두 장착 및 구조배치설계하여 연결함으로써 티그 용접을 자동 수행시 용접대상물의 표면 굴곡에 따른 용접 깊이 조절과 동시에 용접대상물 측 용접부위의 너비(폭)을 커버하여주므로 일정하고도 균일한 용접을 수행할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
상기 제1용접와이어 송급부(500A)는 상기 제1용접토치부(200A)의 제1용접전극봉(220A)을 향해 제1용접와이어(510)를 공급하기 위한 구성요소이다.
상기 제1용접와이어 송급부(500A)는 전기판넬 및 OP 조작부(700) 측 탑승부(710)의 상면에 고정 결합되어 직립 설치되는 포스트컬럼(121) 측에 공급롤을 고정 결합하고 연속적으로 제1용접와이어(510)를 송급하도록 구비된다.
상기 제1용접기(600A)는 상기 제1용접토치부(200A), 즉 제1용접전극봉으로 전원을 공급하여주기 위한 전원공급장치이다.
상기 제1용접기(600A)는 전기판넬 및 OP 조작부(700) 측 탑승부(710) 상에 고정 배치할 수 있다.
상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)는 상기 3축 이동유닛(100) 측 X축 이동부(110) 상에 설치되는 것으로서, 운전자가 탑승할 탑승부(710)가 구비되고, 용접 수행을 위해 공급되는 전압과 전류, 이동속도 및 제1용접와이어(510)의 공급속도 등을 비롯하여 장치의 전반적인 제어 및 운전을 가능하게 하는 전기판넬 및 OP 조작반(720)이 탑승부(710) 상에 설치된다.
상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)는 X축 이동부(100)를 통해 좌우 방향으로 위치 이동이 수행되는 구성이며, 상기 전기판넬 및 OP 조작반(720)에는 장치의 동작 상태 및 제어상태를 디스플레이하여주는 디스플레이부가 마련된다.
상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)에서는 용접대상물 측 효율적인 티그 용접을 위해 장치의 전반적인 제어를 수행하되, 상기 제1용접토치부(200A)로 16~18V의 전압과 210~320A의 전류를 공급하고, 상기 제1용접토치부(200A)에 대해 90~210mm/min의 이동속도로 제어하며, 상기 제1용접와이어 송급부(500A) 측 제1용접와이어에 대해 300~850mm/min의 공급속도로 제어함이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 대량의 TIG 용접에 따른 장치의 가동효율을 높이기 위해 제2용접토치부(200B), 제2위빙구동부(300B), 제2자동전압컨트롤부(400B), 제2용접와이어 송급부(500B), 제2용접기(600B)를 더 포함하는 구성을 갖게 할 수 있는데, 기술적 구성 측면에 있어서는 이미 상술하여 기술한 상기 제1용접토치부(200A), 제1위빙구동부(300A), 제1자동전압컨트롤부(400A), 제1용접와이어 송급부(500A), 제1용접기(600A) 측과 동일한 구성 및 기능을 갖는다 할 것이며, 추가적인 설명이 이루어지지 않은 부분에 대해서는 상술한 내용을 준용하기로 한다.
부연하여, 상기 제2용접토치부(200B)는 상기 Z축 이동부재(133) 상에 고정 결합되는 Y축 연결부재(201)가 더 필요하며, 상기 Y축 연결부재 상에 고정 결합 또는 Y축 이동기구를 통해 Y축(전후) 방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있으며, 전원 공급시 용접 수행을 위한 아크를 발생시키는 제2용접전극봉을 포함한다.
이때, 상기 제2용접토치부(200B)에 있어서도 제2용접전극봉이 고정 결합되는 제2수직연결부재에는 냉각기인 제2칠러(900B)로부터 냉각수를 연속적으로 공급받아 제2용접전극봉을 냉각 처리하도록 수냉식 토치냉각모듈로 구성한다.
상기 제2위빙구동부(300B)는 상기 Y축 연결부재(201)와 제2용접토치부(200B)의 사이에 개재되어 설치되고, 제2용접토치부(200B)에 대해 용접대상물 측 용접부위 너비를 기준으로 전후방향으로의 위빙(weaving)을 구동하기 위한 구성요소이다.
상기 제2자동전압컨트롤부(400B)는 상기 Y축 연결부재(201)와 제2용접토치부(200B)의 사이에 개재되어 설치되고, 제2용접전극봉으로 공급되는 전압을 기준으로 제2용접토치부(200B)에 대해 상하방향으로의 미세 이동을 구동하기 위한 구성요소이다.
상기 제2용접와이어 송급부(500B)는 상기 제2용접토치부(200B)의 제2용접전극봉을 향해 제2용접와이어를 공급하기 위한 구성요소이다.
상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)는 제2용접토치부(200B)를 사용한 용접 수행을 위해 공급되는 전압과 전류, 이동속도 및 제2용접와이어의 공급속도 등을 자동 제어한다.
상기 전기판넬 및 OP 조작부(700)에서는 용접대상물 측 효율적인 티그 용접을 위해 장치의 전반적인 제어를 수행하되, 상기 제2용접토치부(200B)로 16~18V의 전압과 210~320A의 전류를 공급하고, 상기 제2용접토치부(200B)에 대해 90~210mm/min의 이동속도로 제어하며, 상기 제2용접와이어 송급부(500B) 측 제2용접와이어에 대해 300~850mm/min의 공급속도로 제어함이 바람직하다.
한편, 용접대상물을 안정적으로 고정하여 사용하기 위한 모재고정기구부(800)는 동력 제공을 통해 회전하도록 설치되어 고정되는 용접대상물에 대해 수평 배치 또는 수직 배치의 전환이 가능하도록 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 모재고정기구부(800)는 상기 X축 이동부(110)의 전방(前方) 바닥면에 고정 배치 및 일정 높이를 갖게 하는 베이스판(810)과, 상기 베이스판의 길이방향 측 양측단부 상면에 고정 결합되는 한쌍의 지지대(820)와, 상기 한쌍의 지지대(820) 상에 지지 결합 및 회전 가능하게 설치되고 상대하여 배치되는 한쌍의 회동축(830)과, 상기 한쌍의 회동축(830)에 길이방향 측 양측단부 일측면이 고정 결합되는 판형부재로서 전체면에 걸쳐 용접대상물을 체결하여 고정할 수 있도록 볼트체결공(841)이 다수 형성되는 모재고정판(840)과, 상기 한쌍의 회동축(830) 중 적어도 어느 하나 이상에 결합되어 회전동력을 전달하도록 설치되고 상기 회동축(830)을 회전 구동하여 모재고정판(840)을 수평 배치 또는 수직 배치 가능하게 하는 동력모터(850)를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.
상기 모재고정기구부(800)를 통해서는 용접대상물을 안정적으로 고정 및 수평 상태를 임의 조정할 수 있으므로 안정적이면서 정확한 용접 수행을 지원하며, 용접대상물에 대해 수평 배치 또는 수직 배치의 자동 전환이 가능하므로 전체 공정에 따른 용접 작업시간을 절감하여줄 수 있다.
이와 같은 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 전동식 자동 제어 티그 용접기는, 모재고정기구부(800)의 모재고정판(840) 상에 용접대상물을 체결하여 고정한 상태에 전기판넬 및 OP 조작부(700)에서 3축 이동유닛(100)을 조정하여 제1용접토치부(200A) 또는 제1용접토치부(200A)와 제2용접토치부(200B)를 위치 이동시킴으로써 제1용접전극봉 또는 제1용접전극봉과 제2용접전극봉을 용접대상물의 용접부위 시작점에 위치시킨다.
전기판넬 및 OP 조작부(700)에서는 제1용접기(600A)와 제2용접기(600B)의 가동을 통해 제1용접토치부(200A) 또는 제1용접토치부(200A)와 제2용접토치부(200B)에 전원을 공급함으로써 아크 발생을 통한 티그 용접을 수행한다.
전기판넬 및 OP 조작부(700)에서는 제1용접기(600A) 또는 제2용접기(600B)를 통해 제1용접토치부(200A) 또는 제2용접토치부(200B)로 16~18V의 전압과 210~320A의 전류를 공급하고, 제1용접토치부(200A) 또는 제2용접토치부(200B)에 대해 90~210mm/min의 이동속도로 제어하며, 제1용접와이어 송급부(500A) 측 제1용접와이어 또는 제2용접와이어 송급부(500B) 측 제2용접와이어에 대해 300~850mm/min의 공급속도로 제어할 수 있다.
즉, 이와 같은 자동제어조건으로 제어함과 동시에 X축 이동부(110)를 통한 X축(좌우) 방향으로의 직선 이동을 수행하면서 용접대상물에 대한 연속적인 티그 용접을 자동 제어하여 수행할 수 있다.
이와 더불어, 제1위빙구동부(300A)와 제1자동전압컨트롤부(400A) 또는 제2위빙구동부(300B)와 제2자동전압컨트롤부(400B) 등 좌우 위빙과 상하 높낮이를 동시 제어함으로써 티그 용접을 자동 수행시 용접대상물의 표면 굴곡에 따른 용접 깊이 조절과 동시에 용접대상물 측 용접부위의 너비(폭)을 커버할 수 있어 일정하고도 균일한 용접을 수행할 수 있으며, 매끈한 용접 표면을 제공할 수 있다.
상기한 용접 수행시에는 아르곤(Ar) 또는 아르곤과 헬륨(He), 수소(H2)의 혼합가스 등과 같은 불활성가스를 보호가스(Shield gas)로 사용할 수 있다.
이에 따라, 본 발명을 통해서는 자동제어방식에 의한 오퍼레이팅 운영을 수행하면서 대량으로 진행되는 TIG 용접을 안전하고 정확하게 실시할 수 있고, 전체적으로 균일한 용접 품질 및 매끄러운 표면을 갖게 하는 등 기존에 비해 용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 기존에 비해 용접대상물 측 티그 용접에 따른 작업시간을 크게 절감할 수 있고 생산성을 높일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 권리범위 내에 속한다 할 것이다.
100: 3축 이동유닛 110: X축 이동부
120: Y축 이동부 130: Z축 이동부
200A: 제1용접토치부 300A: 제1위빙구동부
400A: 제1자동전압컨트롤부 500A: 제1용접와이어 송급부
600A: 제1용접기 700: 전기판넬 및 OP 조작부
800: 모재고정기구부

Claims (9)

  1. 전방(前方)에 고정 위치되는 용접대상물을 기준으로 티그(TIG) 용접을 위한 위치 이동을 구동하되, X축(좌우) 이동부와 Y축(전후) 이동부 및 Z축(상하) 이동부를 통해 3축 방향에 대해 위치 이동을 구동하는 3축 이동유닛;
    상기 3축 이동유닛 측 Z축 이동부 상에 고정 결합되어 전원 공급시 용접 수행을 위한 아크를 발생시키는 제1용접전극봉을 갖는 제1용접토치부;
    상기 Z축 이동부와 제1용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제1용접토치부에 대해 용접대상물 측 용접부위 너비를 기준으로 전후방향으로의 위빙(weaving)을 구동하는 제1위빙구동부;
    상기 Z축 이동부와 제1용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제1용접전극봉으로 공급되는 전압을 기준으로 제1용접토치부에 대해 상하방향으로의 미세 이동을 구동하는 제1자동전압컨트롤부;
    상기 제1용접토치부의 제1용접전극봉을 향해 제1용접와이어를 공급하는 제1용접와이어 송급부;
    상기 제1용접토치부로 전원을 공급하기 위한 제1용접기;
    상기 3축 이동유닛 측 X축 이동부 상에 설치되는 것으로서, 운전자가 탑승할 탑승부가 구비되고, 용접 수행을 위해 공급되는 전압과 전류, 이동속도, 용접와이어 공급속도를 비롯한 장치의 전반적인 제어 및 운전을 가능하게 하는 전기판넬 및 OP 조작반이 탑승부 상에 설치되는 전기판넬 및 OP 조작부; 를 포함하며,
    상기 제1용접토치부는 상기 Z축 이동부 상에 고정 결합되는 제1수직연결부재; 상기 제1수직연결부재의 하단부에 고정 결합되어 노출 배치되는 제1용접전극봉; 상기 제1수직연결부재에 교차 배치되어 고정 결합되는 제1수평연결부재; 상기 제1수평연결부재 상에 고정 배치되어 아크를 발생시키는 제1용접전극봉과 더불어 용접이 수행되는 용접대상물 측 용접부위를 촬영 및 그 촬영데이터를 전기판넬 및 OP 조작반으로 전송하는 제1카메라; 를 포함하고,
    상기 제1수평연결부재에는 힌지공과 그 아래쪽에 원호형 구조의 슬릿장공을 형성하고, 제1카메라장착부재를 구비하되 상기 힌지공과 슬릿장공 상에 체결구를 체결하여 제1수평연결부재 상에 고정하며,
    상기 제1카메라를 제1카메라장착부재에 장착하되, 상기 슬릿장공 측 체결구의 체결위치를 조정하여 제1카메라장착부재에 대한 경사배치각도를 조절함으로써 상기 제1카메라에 대해 배치각도를 조절하여 사용 가능하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 X축 이동부는,
    바닥면에 고정 배치되는 베이스부재;
    상기 베이스부재의 상면에 위치하여 좌우 길이방향으로 고정 설치되는 LM가이드 및 상기 LM가이드 상에서 직선 이동 가능하도록 지지 결합되는 적어도 하나 이상의 LM블록;
    상기 LM블록 상에 체결 고정되어 베이스부재 상에서 X축(좌우) 방향으로 직선 이동이 가능하도록 설치되는 전기판넬 및 OP 조작부;
    상기 전기판넬 및 OP 조작부에 대해 베이스부재 상에서 X축(좌우) 방향으로의 직선 이동을 자동 구동하도록 동력을 제공하는 X축 구동모터;
    상기 베이스부재의 상면에 위치하되, 상기 전기판넬 및 OP 조작부의 좌측부와 우측부에 각각 연결 설치되어 상기 전기판넬 및 OP 조작부가 베이스부재 상에서 좌측 또는 우측 방향으로 이동시 이동방향에 따라 한쪽은 길이가 축소되고 다른 한쪽은 길이가 확대되는 제1 자바라식 안전커버 및 제2 자바라식 안전커버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 Y축 이동부는,
    상기 전기판넬 및 OP 조작부 측 탑승부의 상면에 직립 설치되는 포스트컬럼과, 상기 포스트컬럼의 상단부에 고정 결합 및 전방(前方)으로 돌출 배치되는 Y축 고정기구와, 상기 Y축 고정기구 상에 설치되는 Y축 볼스크류모터와, 상기 Y축 볼스크류모터 측에 결합되어 Y축(전후) 방향으로 직선 이동하도록 설치되는 Y축 이동부재를 포함하고;
    상기 Z축 이동부는,
    상기 Y축 이동부재에 고정 결합 및 수직 배치되는 Z축 고정기구와, 상기 Z축 고정기구 상에 설치되는 Z축 볼스크류모터와, 상기 Z축 볼스크류모터 측에 결합되어 Z축(상하) 방향으로 직선 이동하도록 설치되는 Z축 이동부재를 포함하며;
    상기 Z축 이동부재 상에 제1용접토치부가 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 Z축 이동부재 상에 고정 결합되는 Y축 연결부재;
    상기 Y축 연결부재 상에 고정 결합 또는 Y축 이동기구를 통해 Y축(전후) 방향으로 이동 가능하도록 설치되어 전압 공급시 용접 수행을 위한 아크를 발생시키는 제2용접전극봉을 갖는 제2용접토치부;
    상기 Y축 연결부재와 제2용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제2용접토치부에 대해 용접대상물 측 용접부위 너비를 기준으로 전후방향으로의 위빙(weaving)을 구동하는 제2위빙구동부;
    상기 Y축 연결부재와 제2용접토치부의 사이에 개재되어 설치되고, 제2용접전극봉으로 공급되는 전압을 기준으로 제2용접토치부에 대해 상하방향으로의 미세 이동을 구동하는 제2자동전압컨트롤부;
    상기 제2용접토치부의 제2용접전극봉을 향해 제2용접와이어를 공급하는 제2용접와이어 송급부;
    상기 제2용접토치부로 전원을 공급하기 위한 제2용접기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1용접전극봉은,
    텅스턴 전극봉 또는 스테인리스 전극봉인 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
  7. 제 1항에 있어서,
    용접대상물을 고정하기 위한 것으로서, 동력 제공을 통해 회전하도록 설치되어 고정되는 용접대상물에 대해 수평 배치 또는 수직 배치의 전환이 가능하게 하는 모재고정기구부; 를 더 포함하며,
    상기 모재고정기구부는,
    상기 X축 이동부의 전방(前方) 바닥면에 고정 배치되는 베이스판;
    상기 베이스판의 길이방향 측 양측단부 상면에 고정 결합되는 한쌍의 지지대;
    상기 한쌍의 지지대 상에 지지 결합 및 회전 가능하게 설치되고, 상대하여 배치되는 한쌍의 회동축;
    상기 한쌍의 회동축에 길이방향 측 양측단부 일측면이 고정 결합되는 판형부재로서, 전체면에 걸쳐 용접대상물을 체결하여 고정할 수 있도록 볼트체결공이 다수 형성되는 모재고정판;
    상기 한쌍의 회동축 중 적어도 어느 하나 이상에 결합되어 회전동력을 전달하도록 설치되고, 상기 회동축을 회전 구동하여 모재고정판을 수평 배치 또는 수직 배치 가능하게 하는 동력모터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1용접토치부로 16~18V의 전압과 210~320A의 전류를 공급하고,
    상기 제1용접토치부에 대해 90~210mm/min의 이동속도로 제어하며,
    상기 제1용접와이어에 대해 300~850mm/min의 공급속도로 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1용접토치부 측 제1수직연결부재는,
    냉각기인 칠러로부터 냉각수를 연속적으로 공급받아 제1용접전극봉을 냉각시키는 수냉식 토치냉각모듈로 구성하는 것을 특징으로 하는 전동식 자동 제어 티그 용접기.
KR1020210092145A 2021-07-14 2021-07-14 전동식 자동 제어 티그 용접기 KR102294519B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20080001821A (ko) * 2006-06-30 2008-01-04 현대중공업 주식회사 파이프 원주 용접을 위한 플라즈마 자동용접장치
KR100893874B1 (ko) 2007-08-10 2009-04-20 웰텍 주식회사 수평위빙 구동장치를 갖는 강관 티그(ｔｉｇ) 자동용접장치
KR101625840B1 (ko) 2015-10-29 2016-05-31 이진관 자동 티그 용접장치
KR101678307B1 (ko) * 2015-07-03 2016-11-21 주식회사 동주웰딩 압력용기 및 강관제작용 자동용접장치의 용접방법
KR101977496B1 (ko) 2017-11-21 2019-08-28 신성우 자동 티그용접기의 용접토치 위빙장치

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