자동 용접용 위빙토치장치 document_id A220623111714

일반적으로 조선소 등과 같은 작업환경에서 행해지는 용접작업은 사람이 직접하는 수동 용접과 자동으로 용접하는 자동 용접으로 구분되는 데, 상기와 같은 자동 용접에 사용되는 용접 방법에는 주로 오토케리지(auto carriage) 용접방법이 사용된다. 상기와 같은 오토케리지(auto carriage) 용접에는 주로 수동 용접토치를 사용하여 용접작업을 하고 있다. 그러나 상기와 같이 수동 용접토치를 오토케리지 용접에 사용함으로써 용접비드에 많은 불량이 발생되는 문제점이 있어 근래에는 전자석을 이용한 위빙토치(weaving torch)가 사용되고 있으나, 상기와 같은 종래의 위빙토치는 전자석이 용접팁의 상부에 설치되어 용접작업시 발생하는 용접 스패터나 용접 연기, 용접 불꽃, 용접 찌꺼지 등이 용접토치가 삽입된 케이스의 내부로 역류되어 유입됨으로써 전자석에 결함이 생겨 위빙토치의 수명이 단축되는 문제점이 있었다. 그리고 상기와 같이 전자석이 용접팁의 상부에 설치된 종래의 위빙토치는 용접시 아크 위치와 전자석이 인접해 있어 전자석이 아크열에 의해 가열됨으로써 장시간 용접시 전자석의 자력이 저하되어 위빙패턴의 변화가 발생하여 용접 품질을 일정하게 유지할 수 없는 문제점이 있었다. 또한 상기와 같은 종래의 위빙토치는 용접시 용접비드와 스패터량, 각종 내부결함 등으로 인하여 용접속도가 분당 500mm 이하로 작업능률이 떨어지고, 선박의 용접작업에서 용접불량이 발생하면 용접작업을 다시해야 하는 중대한 문제점이 있었다. 따라서 용접작업시 전자석이 적정한 스트로크의 강도로 위빙토치를 위빙하기 위하여 전자석의 샤프트가 스트로크 되는 길이를 적정히 유지하는 것이 바람직하나, 종래의 위빙토치는 전자석 샤프트의 스트로크 길이를 적정하게 조절할 수 없는 문제점이 있었다. 또한 종래의 위빙토치는 일측이 용접기와 연결되고 타측은 위빙토치의 후단부에 연결된 용접케이블이 용접작업시 구부러지거나, 외압이 작용하여 위빙토치의 위빙 폭에 영향을 미치게 되어 아크불안과 용접성이 떨어지는 문제점이 있었다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 특허등록 제881465호 "자동용접용 위빙토치장치"를 개발한 바 있다. 상기와 같은 위빙토치장치는 도 1에 도시된 바와 같이 하부케이스의 내부에 커런트가 설치되고, 상부케이스의 내측 하부에는 전자석이 설치된 구성으로 되어 있다. 이때 상기 커런트는 몸체의 선단부 양측에 힌지축이 외측으로 돌출되고, 몸체의 후단부 양측에는 이송핀이 돌출되어 하부케이스에 결합된다. 그리고 전자석을 중앙에 전자석이 작동되면 상하로 이송되는 샤프트가 구비되고, 상기 샤프트의 하부에는 샤프트의 마모를 방지하는 사프트 캡이 결합된다. 이와 같은 위빙토치장치는 전자석이 작동됨과 동시에 샤프트 캡이 하부에 결합된 샤프트가 하부로 이송되며 커런트의 몸체 상부를 타격하고, 전자석의 작동이 꺼지면 샤프트가 다시 상부로 이송되는 동작을 반복하게 된다. 상기와 같이 전자석의 샤프트가 커런트의 몸체 상부를 타격하면 몸체 하부에 설치된 지지스프링이 수축되며 커런트의 몸체가 선단부의 양측에 돌출된 힌지축으로 중심으로 커런트의 몸체 후단부를 하강하고, 몸체의 선단부에 결합된 용접팁(도면에 부호 미도시)은 상승하게 되고, 전자석의 샤프트가 상승되면 지지스프링의 탄성력에 의해 커런트의 몸체 후단부는 상승되면서 선단부에 결합된 용접팁을 다시 하강된다. 상기와 같은 동작이 반복되면서 자동으로 용접토치가 위빙작동을 하게 되는 것이다. [표 1] 종래의 커런트 전압 측정 결과 상기 표 1은 시간에 따른 입력전압의 변화를 화면에 출력하는 장치인 오실로스코프(oscilloscope)로 커런트의 전압을 측정한 것이다 상기와 같이 전자석이 작동되어 전자석의 사프트가 커런트의 몸체 상부를 타격하고, 몸체의 하부에 설치된 지지스프링이 수축될 때 순간적으로 지지스프링이 팽창되었다가 다시 수축되면서 위빙토치의 위빙 패턴에 따른 전압의 그래프 파형이 일그러짐으로써 위빙토치의 위빙을 불안정하게 하여 용접성이 나빠지게 되는 중요한 문제점이 있었다. 그리고 상기와 같이 지지스프링이 수축되면서 순간적으로 팽창, 즉 튀어 오르는 현상이 발생함으로써 전자석의 샤프트가 커런트의 몸체 상부를 타격시 커런트의 몸체와 전자석의 샤프트 캡에 순간적으로 2배의 충격이 가해지며 쉽게 손상되고, 짧은 시간에 마모가 되는 원인이 되는 문제점이 있었다. 또한 용접시 커런트의 선단부에 결합된 용접팁에서 전달되는 용접열이 커런트와 샤프트를 통해 전자석에 전달됨으로써 전자석의 내구성이 떨어지고, 전자석이 열화되어 수명이 짧아지고, 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.