KR100195322B1 - 가스 실드 아크 용접기 - Google Patents

Abstract

일방향으로 연장하고 있는 와이어 지지체(23)로부터 연속적으로 공급되는 용접 와이어(26)을 이용하여 실드 가스 분위기 내에서 아크 용접을 행하는 토치(5)에 이용되는 노즐(21)로서, 노즐의 주몸체(22)에는 와이어 지지체(23) 둘레에 공간을 두고 분리되어 배치되며, 공기 송풍 어댑터(24)는 노즐 주몸체(22)의 외측에 고정되어 스퍼터 제거용 공기를 노즐 주몸체로 공급하는 역할을 하며, 중앙 화구로 향하는 유체 통로(33)를 가지고 있다.

Description

가스 실드 아크 용접기

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따른 토치를 가지는 비산화성 가스 실드 아크 용접기의 측면도이며,

제2도는 제1도에서 도시되는 비산화성 가스 실드 아크 용접기에 이용되는 노즐의 부분 단면도이며,

제3도는 제1도에서 도시되는 비산화성 가스 실드 아크 용접기에 채용된 가스 혼합 방지 회로의 회로도이며,

제4도는 제1도에서 도시되는 비산화성 가스 실드 아크 용접기의 제어 상태를 보여주고 있는 블럭도이며,

제5도는 본 발명의 실시예 2에 따른 제2도와 유사한 노즐의 부분 단면도이며,

제6도는 본 발명의 실시예 3에 따른 토치의 부분 단면도이며,

제7도는 제6도에서 도시하고 있는 토치의 일부를 도시하고 있는 부분 단면도이며; 그리고,

명세서의 끝부분에서 찾아볼 수 있는 표 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 유량과 스퍼터 제거 효과의 관계를 보여주고 있는 실험데이타이다.

[산업상 이용 분야]

본 발명은 가스 실드 아크 용접기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 쉽게 교체 가능한 부품을 가지고 있는 실드 가스 분위기(shield gas atmosphere)에서 차량 부품의 아크 용접을 행하는 가스 실드 아크 용접기에 관한 것이다.

[종래 기술의 설명]

비산화성 가스 또는 탄산가스 등과 같은 실드 가스 내에서 금속부재들을 아크 용접하기 위한 가스 실드 아크 용접 장치는 잘 알려진 것이다. 이러한 장치는 노즐의 일단 내에 있는 지지 구조체로부터 공급되는 금속 용접 와이어 용가재(filler metal)을 가지는 토치를 포함하고 있다. 노즐에서 실드 가스를 불어내기 위한 공기 통로가 제공되어 있다. 이상에서 설명한 바와 같은 토치를 이용한 전형적인 가스 실드 아크 용접 공정에서는, 용접부의 아크 및 용융금속이 비산화성 가스에 의해서 둘러싸여져 있기 때문에, 용융금속의 산화 또는 질화가 거의 발생하지 않는다. 또한 솔벤트가 없으므로, 이러한 솔벤트에 의해서 원인이 되는 녹도 발생하지 않는다.

일본 공개실용신안공보 59-20968호에 개시된 가스 실드 아크 용접용 노즐에는 금속 용접 와이어 첨가재를 지지하는 지지체와, 이 지지체 주위로 실드 가스를 불어내기 위한 원통형 노즐과, 실드 가스를 지지체 및 노즐 사이에 공간으로 공급하는 실드 가스 공급부와, 그리고 스퍼터(sputter)를 제거하기 위하여 위 공간 내로 소정의 가스를 공급하기 위한 가스 공급부가 제공되어 있다. 실드 가스 공급부로부터 공급된 실드 가스가 노즐과 용가재 지지체 사이에서 빠져 나오고 아크 및 용융금속을 감싸고 있으므로 산화 및 질화는 발생하지 않는다. 그리고, 이러한 가스 실드 아크 용접용 노즐에서, 가스공급부는 노즐의 외측에 고정되어 있는 두 개의 공기 공급 파이프를 포함하고 있다. 이 두 개의 공기 공급 파이프는 원형의 공기 통로에 대하여 교차하는 방향으로 배치되어 있으며, 이 두 개의 공기 공급 파이프로부터 공급된 공기는 지지체 둘레로 소용돌이치며 부착되어 있는 스퍼터를 불어 날려 버린다. 그러나, 이러한 통상의 구조에 의해 생성된 소용돌이 공기에 의해서 노즐의 여러 부분에 붙어 있는 스퍼터를 적절하게 불어 날려보내는 것이 불가능하다. 스퍼터 부착량이 증가하면, 실드 가스 공급량의 문제가 발생할 수 있으며, 그 결과, 용접 불량(산화 또는 질화등)이 발생한다. 따라서, 짧은 시간 동안, 용접기를 멈추고 손으로 여러 부품을 깨끗이 하는 것이 필요하다.

이러한 구조에 있어서, 공기 공급 파이프들이 소모품인 노즐에 일체로 고정되어 있기 때문에, 노즐이 교체될 때마다 공기 공급 파이프도 역시 버려질 수 밖에 없다.

일본 공개특허공보 5-169269호에 개시되어 있는 또 다른 용접기에서는, 토치 화구(torch tip end)에 접착되는 스퍼터 양을 줄이기 위하여, 토치가 용가재 지지체 둘레에 제공된 냉각수용 커버 요소를 포함하고 있다. 또한, 토치의 공기 공급부는 토치 화구로부터 스퍼터를 제거하기 위한 공기 공급을 가능하게 한다. 이러한 통상의 토치의 경우, 용가재 지지체 둘레에 제공된 커버 요소의 냉각 작용의 결과로 인해서 용융 스퍼터가 즉시 응고되기 때문에 스퍼터가 토치 화구에 부착되는 것이 어렵게 된다. 또한, 스퍼터가 토치 화구에 부착된다 하더라도, 토치 화구에 스퍼터를 제거하기 위한 공기를 공급함으로서 이를 제거할 수 있다. 그러나, 이러한 장치의 경우, 냉각수가 지나갈 수 있는 재킷이 제공되어야 하기 때문에 토치 화구의 구조가 복잡하게 된다는 단점을 갖는다.

일본 공개실용신안공보 2-28380에 개시되어 있는 가스-실드 아크 용접기의 토치는, 주요 요소로서, 금속 용접 와이어 첨가재를 지지하는 지지체와, 이 지지체 둘레에 환상(環狀)의 공간을 형성할 수 있도록 장착되는 원통형 노즐 유닛을 포함하고 있다. 용가재 지지체는 코일 라이너의 선단에 고정되어 있으며, 코일 라이너로부터 공급되는 용접 와이어를 지지하는 지지홀이 그 내측에 형성되어 있다. 코일 라이너 내에는 용접 와이어 직경보다 큰 홀이 형성되어 있다. 또한, 용가재 지지체는 코일 라이너의 홀 및 환상의 공간을 연통시키기 위한 홀을 가지고 있다. 스퍼터를 제거하기 위한 실드 가스 또는 고압 공기가 코일 라이너의 홀로부터 공급되며, 토치 화구로부터 분사되도록 환상의 공간을 지나간다. 실드 가스는 용접시에 이용되며 아크 및 용융금속을 둘러싸므로 용융금속의 산화 및 질화를 방지한다. 고압 공기는 용접 후에 이용되는데, 이것이 환상의 공간을 통하여 지나가면서 여러 부분에 부착되어 있는 스퍼터를 불어 날려보낸다. 그 결과, 스퍼터의 부착에 의한 불어나오는 실드 가스의 양감소가 방지되게 된다.

이러한 토치의 경우, 스퍼터를 제거하기 위한 공기가 실드 가스와 동일한 배출 홀을 통하여 통로 내로 공급되기 때문에, 이것의 유량이 충분치 않게 된다. 또한, 이러한 토치에 있어서, 스퍼터의 제거를 위한 고압 공기의 방출 후, 공기가 노즐부와 용가재 지지체 사이의 환상의 공간 내에 남아 있는 경향이 있다. 이러한 상태에서, 실드 가스가 다음 용접 작용 시에 뿌려지면, 잔존하는 공기는 노즐부의 화구로부터 빠져 나오게 되며, 그 결과, 산화 및 질화 등이 발생하기 쉬우며 용접 불량을 일으키는 원인이 된다.

가스 실드 아크 용접용 토치에서, 스퍼터의 제거 효과는 스퍼터의 제거를 위한 고압 공기의 분사시기에 의해서 많은 영향을 받는다. 다양한 공기 분사시기의 예들은 다음과 같다. 공기가 용접 완료 후 즉시 분사되거나, 용접이 완료된 다음 정해진 시간이 경과하고 스퍼터의 냉각이 진행되면 공기가 분사되는 것이 있다. 또 다른 분사시기로는 용접이 행해질 때마다 공기의 분사가 일어나는 것과 용접이 수회 이루어진 후 그리고 스퍼터가 어느 정도 형성된 후 공기가 분사되는 것이 있다. 이러한 토치로서, 스퍼터를 제거하기 위한 고압 공기의 분사시기는 고정되어 있어, 조건에 따라서 이상적인 시기를 작업자가 설정하는 것이 불가능하다.

일반적으로, 용가재 지지체는 와이어 공급부로부터 길게 연장한 코일 라이너의 선단에 고정된 화구부분과 이 화구부분의 기저부와 원통형 노즐의 기저부 사이의 원통형 절연 부재에 의해서 이루어진다. 화구부분에는 용접 와이어가 지나가는 홀이 형성되어 있다. 절연 부재는 용접 전극으로서의 역할을 하는 화구부분으로부터 원통형 노즐 메인 바디를 절연할 목적으로 제공되는 것이다. 절연 부재는 화구부분에 나사 결합되어 있으며 역시 원통형 노즐에서 나사 결합되어 있다. 토치에는 화구부분과 원통형 노즐 사이의 공간 내로 실드 가스를 공급하는 실드 가스 공급부와 스퍼터를 제거하기 위한 가스를 위 공간 내로 공급하는 가스 공급부가 제공되어 있다. 이 경우, 가스 공급부는 노즐의 둘레에 연결되어 있는 공기 흐름 파이프를 포함하고 있어, 공급된 가스의 유량을 증가시키고 스퍼터 제거 효과를 개선하게 된다. 또한, 코일 라이너는 소정의 정해진 위치로 굽혀져 있는데, 이것은 토치 화구가 로보트의 작동에 의해서 좁은 공간 내로 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이러한 용접기 토치에 있어서, 원통형 노즐이, 이미 화구부분 내로 나사 결합되어 있는 절연부재 내로 나사 결합되면, 가스 공급부로서 원통형 노즐로부터 연장하는 공기 송풍 파이프는 굽힘 코일 라이너를 간섭할 수 있다. 만약 공기 송풍 파이프가 간섭하지 않는 위치에 위치된다면 원통형 노즐과 절연 부재가 적절히 연결되지 않을 수 있다.

[본 발명의 목적]

본 발명의 목적은 여러 부분에 스퍼터가 접착되는 것을 만족스럽게 줄여줄 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 여러 부분에 부착되어 있는 스퍼터를 만족스럽게 불어 날려보냄으로서 용접기의 연속 작동 시간을 증가시킬 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 단순한 구조에 의해서 여러 부분에 부착되는 스퍼터의 양을 줄여주는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스퍼터의 제거를 위한 공기가 용접 시에 배출되지 않도록 하는 장치를 만드는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 스퍼터의 제거를 위한 공기의 공급 시기를 가스 실드 아크 용접기의 조건에 따라서 작업자에 의하여 설정될 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 절연 부재와 원통형 노즐이 적절히 고정될 수 있도록 노즐의 외측에 고정된 유체 통로부를 포함하는 용접기의 유체 통로부와 다른 부 사이에 발생할 수 있는 간섭을 방지할 수 있도록 하는데 있다.

[목적을 실현하기 위한 수단 및 그 작용에 대한 간단한 설명]

본 발명은 일 양상에 따른 토치 노즐은, 일방향으로 연장하는 용가재 지지체로부터 연속적으로 공급되는 와이어 형태의 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 수행하는 가스 실드 아크 용접기의 토치를 위해 이용된다. 이 토치 노즐은 용가재 지지체의 둘레에 공간을 두고 배치되어 그 사이에 환상(環狀)의 통로를 형성하는 원통형 노즐 주몸체와, 그리고 이 노즐 주몸체에서 고정되어 있으며 상기 환상의 통로를 거쳐서 중앙 화구를 향하는 유체 통로를 가지는 유체 통로부를 포함하고 있다.

이러한 토치 노즐에 있어서, 용접이 완료된 후, 스퍼터의 제거를 위한 유체가 유체 통로로부터 노즐 주몸체 내로 공급되어 용접 시에 여러 부위에 부착되어 있는 스퍼터를 불어 날려 버린다. 이 경우, 유체가 노즐 주몸체의 외측으로부터 공급되기 때문에, 유체의 유량은 크다. 또한, 유체 통로가 중앙 화구를 향하고 있기 때문에 노즐 주몸체의 내부 둘레를 돌지 않고 유체는 직선 상태로 진행한다. 그 결과, 여러 부위에 부착되어 있는 스퍼터의 완전한 제거가 이루어진다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 토치는, 와이어 형태로 연속적으로 공급되는 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 행하는 가스 실드 아크 용접기의 토치이다. 이 토치는 화구부분과, 원통형 절연 부재와, 그리고 실드 가스 통로부를 포함하고 있다. 화구부분은 용가재를 관통 지지하기 위한 목적을 가지는 일방향으로 연장하는 홀을 소유하고 있다. 원통형 절연 부재는 용가재 지지체의 지저부에 고정되어 있다. 노즐은 용가재 지지체 둘레에 공간을 두고 설치되어 그 사이에 환상의 통로를 형성하는 원통형 노즐 주몸체와, 그리고 노즐 주몸체의 외측에 고정되어 있으며 환상의 통로를 거쳐서 용가재 지지체를 향하고 있는 유체 통로를 가지고 있는 유체 통로부를 소유하고 있다. 실드 가스 통로부는 노즐 주몸체의 내부로 실드 가스를 공급하기 위한 것이다.

이러한 토치에 있어서, 용접을 완료한 후, 스퍼터를 제거하기 위한 유체가 유체 통로부의 유체 통로로부터 노즐 주몸체의 내부로 공급된다. 유체 통로가 절연 부재를 향하고 있으므로, 절연 부재에 부착되어 있는 스퍼터의 적절한 제거가 짧은 시간 내에 이루어진다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 토치는, 와이어 형태로 연속적으로 공급되는 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 행하는 가스 실드 아크 용접기의 토치이다. 이 토치는 용가재 지지체와, 노즐과, 그리고 실드 가스 공급부를 포함하고 있다. 용가재 지지체는 첨가재가 지나가며 지지되는 일방향으로 연장하는 홀을 소유하고 있다. 노즐은 용가재 지지체 둘레에 공간을 두고 설치되어 그 사이에 환상의 통로를 형성하는 원통형 노즐 주몸체와, 그리고 노즐 주몸체의 외측에 고정되어 있으며 환상의 통로와 연통 관계에 있어 유체를 용가재 지지체를 향하여 보낼 수 있는 유체 통로부를 소유하고 있다. 실드 가스 공급부는 노즐 주몸체의 내부로 실드 가스를 공급하기 위한 것이다.

이러한 토치에 있어서, 용접을 완료한 후, 스퍼터를 제거하기 위한 유체가 유체 통로부의 유체 통로로부터 노즐 주몸체의 내부로 공급된다. 유체 통로가 절연 부재를 향하고 있으므로, 용가재 지지체에 부착되어 있는 스퍼터의 적절한 제거가 짧은 시간 내에 이루어진다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 토치는, 와이어 형태로 연속적으로 공급되는 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 행하는 가스 실드 아크 용접기의 토치이다. 이 토치는 용가재 지지체와, 원통형 노즐과, 그리고 실드 가스 공급부를 포함하고 있다. 용가재 지지체는 용가재를 관통 지지하며 일방향으로 연장하는 홀을 소유하고 있다. 원통형 노즐은 용가재 지지체 둘레에 공간을 두고 설치되어 그 사이에 환상의 통로를 형성한다. 유체 통로부는 노즐의 내부와 연통하며 환상의 통로와는 연통상태에 있다. 실드 가스 공급부는 노즐 주몸체의 내부로 실드 가스를 공급하기 위한 것이다.

이러한 토치에 있어서, 용접을 완료한 후, 용가재 지지체에 의해서 지지되는 용가재가 연속적으로 공급됨과 동시에, 실드 가스가 실드 가스 공급부에 의해서 용가재 지지체와 노즐 주몸체 사이로 공급된다. 그 결과, 실드 가스에 의해서 둘러싸여 있는 용접부내에서 아크 및 용융금속으로 용접이 이루어지게 된다. 용접을 하는 동안에, 용융금속은 스퍼터가 되어 흩어지면서 용가재 지지체 및 원통형 노즐 주몸체에 부착된다. 용접의 완료 후, 유체가 유체공급부로부터 노즐의 내부로 공급되어 스퍼터를 불어 날린다. 스퍼터를 제거한 후, 실드 가스가 실드 가스 공급부에 의해 노즐의 내부로 공급되고 노즐에 남아 있는 유체는 이 실드 가스에 의해서 밀쳐 나간다. 그 결과, 스퍼터 제거 유체가 다음 용접 작업시에 토치로부터 빠져 나오지 않는다. 특히, 실드 가스 공급부가 노즐 주몸체의 외측을 거쳐서 실드 가스를 공급하기 때문에, 실드 가스 유량이 커질 수 있으며 잔류 공기의 제거가 짧은 시간 내에 적절히 이루어진다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 토치는, 와이어 형태로 연속적으로 공급되는 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 행하는 가스 실드 아크 용접기의 토치이다. 이 토치는 용가재 지지체와, 원통형 노즐과, 그리고 실드 가스 공급부를 포함하고 있다. 용가재 지지체는 용가재를 공급하면서 지지하기 위한 축방향으로 연장된 구멍으로 형성된다. 원통형 노즐은 용가재 지지체 둘레에 공간을 두고 설치되어 그 사이에 환상의 통로를 형성한다. 실드 가스 공급부는 노즐 주몸체의 내부로 실드 가스를 공급하기 위한 것이다. 유체 공급부는 분당 3000리터 이상의 유량으로 스터퍼 제거용 유체를 노즐과 환상의 통로 내로 공급한다.

이러한 토치에 있어서, 용접을 완료한 후, 유체가 유체공급부에 의해서 노즐 내로 공급되어 스퍼터를 불어 날려보낸다. 이 경우, 유체가 분당 3000리터 이상의 유량으로 공급되기 때문에 스퍼터가 완전히 제거된다. 그 결과, 이상에서 설명된 용접 및 스퍼터 제거 작업이 연속적으로 이루어진다 하더라도, 3시간 이상 동안 연속적인 작동이 가능하다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 토치는, 와이어 형태로 연속적으로 공급되는 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 행하는 가스 실드 아크 용접기의 토치이다. 이 토치는 용가재 지지체와, 노즐과, 고정 요소와, 그리고 실드 가스 공급부를 포함하고 있다. 용가재 지지체는, 용가재를 공급 및 지지하며 일방향으로 연장하는 홀을 가지는 화구부분과, 그리고 용가재 지지체의 기저부에 고정되는 원통형 절연 부재를 가지고 있다. 노즐은 용가재 지지체 둘레에 공간을 두고 배치되어 있으며, 절연 부재의 선단 외주면에 의해서 접촉되는 원통형 노즐 주몸체와 노즐 주몸체의 외측에 고정되어 있는 유체 통로부를 가지고 있다. 고정 요소는 절연 부재와 노즐 주몸체를 고정시킨다. 실드 가스 공급부는 노즐 주몸체 내로 실드 가스를 공급하기 위한 것이다.

이러한 토치에 있어서, 조립 시에, 화구부분은 용가재 지지체(즉 코일 라이너의 선단)에 고정된다. 다음으로, 원통형 절연 부재가 회전되지 않도록 화구부분에 고정된다. 이 상태에서, 원통형 노즐 요소의 내주면은 원통형 절연 요소의 외주면과 접촉한다. 이때, 유체 공급 파이프가 코일 라이너 등을 간섭할 것 같은 경우, 반드시 해야 될 일은 설정된 각도를 통하여 원통형 노즐 요소를 회전시킴으로서 위 두 요소 사이에 간섭이 일어나지 않도록 하는 것이다. 요소들이 이러한 상태에 있을 때, 노즐 부분과 절연 부재는 고정 요소에 의해서 적절히 고정된다. 이러한 방법으로, 노즐 부분과 절연 부재가 적절히 고정됨과 아울러 유체 공급 파이프와 다른 부재 사이의 간섭이 방지된다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 토치는, 와이어 형태로 연속적으로 공급되는 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 행하는 가스 실드 아크 용접기의 토치이다. 이 용접기는 토치와 공기 시기 변환 수단을 포함하고 있다. 토치는 용가재 지지체와 노즐을 포함한다. 용가재 지지체는 용가재를 공급 지지하기 위한 홀을 포함하고 있으며 일방향으로 연장하고 있다. 노즐은 용가재 지지체 둘레에 공간을 두고 배치되어 있는 원통형 노즐 주몸체와, 스퍼터를 제거하기 위한 유체를 노즐 주몸체 내로 공급하기 위한 유체공급부를 포함하고 있다. 공급 시기 변환 수단에 의해서 유체공급부에 의한 공급 시기를 변환하는 것이 가능하게 한다.

이러한 아크 용접기에 있어서, 스퍼터 제거 유체의 공급 시기가 공급 시기 변환 수단에 의해서 변환될 수 있으며, 따라서 다양한 다른 조건하에서 스퍼터를 완전히 제거하는 것이 가능해진다.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 토치는, 와이어 형태로 연속적으로 공급되는 용가재를 이용하여 실드 가스 분위기에서 차량 부품의 아크 용접을 행하며, 용가재 지지체와, 원통형 노즐과, 실드 가스 공급부와, 그리고 유체 통로부를 포함하는 가스 실드 아크 용접기의 토치이다. 용가재 지지체는 용가재를 관통 지지하는 홀을 가지고 있으며 일방향으로 연장하는 있다. 원통형 노즐은 용가재 지지체 둘레로 공간을 두고 배치되어 그 사이에 환상의 통로를 형성할 수 있다. 실드 가스 공급부는 실드 가스를 노즐의 내부로 공급하기 위한 것이다. 유체 통로부는 실드 가스 공급부와 별도로 제공되며, 노즐 및 환상의 통로의 내부와 연통하고 있다.

이러한 토치에 있어서, 용접 시에, 용가재 지지체에 의해서 지지되는 용가재가 연속적으로 공급되며, 이와 동시에, 실드 가스가 실드 가스 공급부에 의해서 노즐의 내측으로 공급된다. 그 결과, 용접이 실드 가스에 의해서 둘러싸여진 용접부내에서 아크 및 용융금속으로 이루어지게 된다. 용접을 하는 동안에, 용융금속은 스퍼터가 되어 흩어지면서 용가재 지지체 및 원통형 노즐에 부착된다. 용접의 완료 후, 공기가 유체 통로로부터 노즐의 내측으로 공급되고 스퍼터를 불어 날려보낸다. 이 유체 통로부는 실드 가스 공급부와 별도로 제공되어 있기 때문에, 공급되는 유체의 양이 크며, 그 결과 여러 부위에 부착되어 있는 스퍼터가 완전히 제거된다.

[본 발명의 실시예 1]

제1도를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 비산화성 가스 실드 아크 용접기(1)는 용접 동력 공급기(2)와, 가스 공급 유닛(3)과, 와이어 공급 유닛(4)과, 그리고 토치(5)와 같은 여러 주요 요소를 포함하고 있다. 용접기(1)는 차량 부품들의 제작에 이용된다.

용접 동력 공급기(2)는 3상 200볼트 교류 전류 동력기 등으로부터 직류 용접 전류를 생성하는 역할을 하며, 이하 설명될 제어부(14)가 제공되어 있다. 또한, 용접 동력 공급기(2)는 어스 또는 전극(16)에 연결된다.

가스 공급 유닛(3)은 고압 아르곤 가스로 충진되어 있는 아르곤 가스 실린더(6)와, 고압의 탄산가스로 충진되어 있는 탄산가스 실린더(7)와, 그리고 아르곤 가스와 탄산가스가 본 발명의 다양한 실시예를 이용한 용접 동안에 사용되는 실드 가스를 형성하기 위해 혼합되는 혼합챔버(8)를 포함하고 있다. 아르곤 가스 유량 조절기(9)가 아르곤 가스 실린더(6)와 혼합챔버(8) 사이에 제공되며, 탄산가스 실린더(7)와 혼합챔버(8) 사이에는 카본 이산화물 유량 조절기(10)가 제공된다. 혼합 방지 회로(35)가 파이프 또는 고무호스를 통하여 혼합챔버(8)에 연결한다.

혼합 방지 회로(35)는 약 1MPa의 압축된 공기를 생성하는 고압 압축기와 같은 공기원(도시 생략)에도 연결된다. 혼합 방지 회로(35)는 공기원으로부터 공급되는 공기와 가스 공급 유닛(3)으로부터 공급되는 실드 가스를 제어한다. 혼합 방지 회로(35)는 공기와 실드 가스가 혼합되는 것을 방지한다. 혼합 방지 회로(35)는 고무호스(17)에 의해서 이하 매우 상세히 설명될 방법으로 토치(5)에 연결된다.

와이어 공급 유닛(4)은 용접 와이어(26)가 감겨져 있는 와이어 릴(11)을 장착하기 위한 와이어 릴 장착부(12)와, 와이어 릴(11)상에 감겨져 있는 용접 와이어(26)를 토치(5)내로 공급하기 위한 공급롤러(13)를 포함하고 있다. 공급롤러(13)는 용접 속도에 대응하는 소정의 속도로 용접 와이어(26)를 토치(5)내로 공급한다.

토치(5)는 용접 와이어(26)가 관통하여 지나가는 코일 라이너(20)와, 이 코일 라이너의 선단에 장착된 노즐(21)을 가지고 있다. 위에서 언급된 혼합 방지 회로(35)로부터의 고무호스(17)는 코일 라이너의 기저단에 연결되어 있다.

제2도에서 도시하는 바와 같이, 노즐(21)은 그 주요 부품으로, 순동으로 만들어져 있는 원통형 노즐 주몸체(22)와, 코일 라이너(20)의 선단과 나사 결합되어 있으며 노즐 주몸체(22)내로 동심 설치되어 있는 와이어 지지체(23)를 포함하고 있다.

칼러(collar)를 가지고 있으며 카본으로 만들어진 원통형 커버 부재(25)가 노즐의 선단 개구부내로 나사 결합되어 있다. 커버 부재(25)는 이것의 선단에서 그 내측 소정 위치에서 노즐의 내주면을 덮을 수 있도록 장착된다.

와이어 지지체(23)는 노즐의 내주측에 설치되어, 환상의 통로(34)가 이 와이어 지지체(23)와 노즐 사이에 형성된다. 와이어 지지체(23)는 코일 라이너(20)내로 나사 결합되는 화구 몸체(23a)와, 이 화구 몸체(23a)의 선단내로 나사 결합되는 접촉 화구(23b)로 이루어져 있다. 접촉 화구(23b)의 선단은 노즐 주몸체(22)의 선단을 지나서 연장하고 있다. 와이어 지지체(23)는 이것의 중앙에 형성된 와이어 홀(27)을 가지고 있는데, 이 와이어 홀(27)은 와이어와 거의 동일한 직경을 가지고 토치의 길이 방향으로 연장하는데, 이곳을 통하여 용접 와이어(25)가 지나간다. 와이어 홀(27)은 축 방향으로의 자유로운 이동을 허용하는 방법으로 용접 와이어(26)를 지지한다. 와이어 지지체(23)는 용접 동력 공급기(2)와 탄성적으로 연결되어 있으며, 용접 전극으로서 역할을 한다. 와이어 홀(27)의 직경보다 큰 직경을 가지는 홀(28)이 와이어 지지체(23)의 화구 몸체(23a) 내측에 형성되어 있다. 홀(28)은 코일 라이너(20)내의 홀(29)와 연통한다. 홀(28)의 선단에는, 원통형 와이어 지지체(23)의 외측면과 원통형 노즐 주몸체(22)의 내측면에 의해서 형성되는 환상의 통로(34)와 연통하는 8개의 연통홀(30)이 형성되어 있다.

절연 수지로 만들어진 절연 부싱(45)이 원통형 와이어 지지체(23) 기저단의 외측면상에 나사 결합되어 있다. 노즐 주몸체의 기저부는 원통형 절연 부싱(45)의 외측면 상에 나사 결합되어, 방사 방향으로 직통하며 절연 부싱(45)을 향하는 두 개의 공기 흡입 포트(31)가 노즐 주몸체(22)에 형성되어 있다.

알루미늄으로 만들어져 있는 공기 송풍 어댑터(24)가 노즐 주몸체(22) 기저판의 외측면상의 두 곳에 대향하여 배치된다. 공기 송풍 어댑터(24)는 볼트(46)에 의해서 노즐 주몸체(22)부의 외주에 고정된다. 두 곳에 공기 송풍 어댑터(24)를 마련하는 것은 공기 송풍 어댑터(24)로부터의 공급 유량을 증가시킨다. 공기 송풍 어댑터(24)는 이들의 단부에 형성된 공기 공급 포트(32)를 가지고 있으며, 이들 내측에는 공기 흡입 포트(31)와 공기 공급 포트(32) 사이를 연통시키는 유체 통로(33)가 형성되어 있다. 유체 통로(33)의 직경은 화구 몸체(23)의 홀(28)의 직경보다 크다. 유체 통로(33)는 중심을 향하고 있으며 선단 측으로 기울어져 있다. 공기 공급 포트(32)는 고무호스(도시 생략)를 통하여 혼합 방지 회로(35)에 연결된다. 여기서, 공기 송풍 어댑터(24)는 탈착 가능하게 노즐 주몸체(22) 상에 장착되어, 소모성 부품인 노즐 주몸체(22)이 교체될 때, 떼어낼 수 있도록 되어 있다. 결과적으로, 외부로부터 공기를 공급하는 과거의 부품처럼, 불필요한 낭비가 없게 된다.

혼합 방지 회로(35)는 용접 시에 실드 가스내에 공기가 혼합되는 것을 방지하도록 되어 있는 회로이다. 제3도에서 도시하는 바와 같이, 혼합 방지 회로(35)는 가스 공급원(3)으로부터 공급되는 실드 가스를 차단 또는 공급하는 실드 가스 스위치 밸브(39,40)와, 공기원으로부터 공급되는 공기를 차단 또는 공급하는 공기 스위치 밸브(41,42)와, 그리고 각각 공기 스위치 밸브(41,42)와 연결되어 있는 혼합 방지 밸브(43,44)를 포함하고 있다. 실드 가스 스위치 밸브(39,40)는 예를 들면 직접 구동 방식 2포트 밸브이며, 공기 스위치 밸브(41,42)는 예를 들면, 파일롯 방식 2포트 피스톤 구동 밸브이다. 또한 혼합 방지 밸브(43,44)는 예를 들면 3포트 포핏방식 밸브이다. 실드 가스 스위치 밸브(39)와 혼합 방지 밸브(44)는 고무호스(17)를 거쳐서 코일 라이너(20)의 공기 연결 포트(도시 생략)에 연결된다. 실드 가스 스위치 밸브(40)와 혼합 방지 밸브(44)는 고무호스에 의해서 공기 송풍 어댑터(24)의 공기 공급 포트(32)에 연결된다.

제4도에 도시하는 바와 같이, 제어부(14)는 CPU, ROM, 그리고 RAM 등을 가지고 마이크로 컴퓨터를 포함한다. 제어부(14)는 리모트 컨트롤(15)과, 공급롤러(13)와 실드 가스 스위치 밸브(39,40)와, 공기 스위치 밸브(41,42), 혼합 방지 밸브(43,44) 그리고 다른 입력 및 출력 장치와 연결되어 있다. 이러한 장치를 가지고, 작업자는 리모트 컨트롤(1)로서 다양한 작업 설정을 쉽게 변환할 수 있게 된다. 예를 들면, 각 작업의 용접시간, 용접의 완료 후 스퍼터를 날려보내기 공기의 공급 시기 및 공급 시간, 그리고 전 흐름가스(pre-flow gas)의 공급 및 공급시간 등이 작업 환경 및 조건 그리고 특별한 용도에 따라 이상적 값으로 설정될 수 있다.

다음으로 상기 실시예의 작동을 설명한다. 이 실시예에서, 매번 용접이 완료되면 스퍼터의 제거가 이루어진다. 특히, 용접(실드 가스 송풍) → 스퍼터 제거(고압 공기 송풍) → 잔류 공기 제거(실드 가스 송풍)가 하나의 사이클로 이루어진다.

용접 시에, 공기 스위치 밸브(41,42)는 폐쇄 상태가 되고, 혼합 방지 밸브(33,34)는 방출 상태가 된다. 그리고, 실드 가스 스위치 밸브(40)는 개방 상태가 되고, 실드 가스는 공기 송풍 어댑터(24)의 공기 공급 포트(32)로 공급된다. 실드 가스는 공기 흡입 포트(31)를 거쳐서 노즐 주몸체(22)내로 들어가 환상의 통로(34)를 거쳐서 선단으로 이동한다. 그 결과, 가스 공급 유닛(3)으로부터 공급되는 실드 가스가 노즐(21)의 화구로부터 불어나온다. 이것은 용접 작업 동안에 공기로부터 용융금속을 격리시킨다.

혼합 방지 밸브(43,44)는 용접 동안에 둘다 방출 상태로 있게 된다. 공기 스위치 밸브(41,42)로부터 공기의 누출이 발생하더라도, 누출된 공기는 누출 방지 밸브(43,44)에 의해서 배출된다. 그 결과, 공기는 용접 동안에 토치로 공급되지 않게 된다. 만약, 스퍼터가 용접 동안에 발생하면, 그중 몇몇은 노즐 주몸체(22)의 선단에 부착되지만, 카본으로 만들어진 커버 부재(25)가 노즐 주몸체(22)의 내주 선단에 제공되어 있으므로 생성된 스퍼터가 부착되는 것이 어렵게 된다.

용접이 완료되자마자, 토치(5)로부터 제거 작업을 위한 소정의 시간을 기다린 후, 공기 스위치 밸브(41)는 개방 상태로 되고 혼합 방지 밸브(43)도 개방 상태가 된다. 또한 실드 가스 스위치 밸브(40)는 차단 상태가 된다. 그 결과, 공기원으로부터의 고압 가스가 공기 송풍 어댑터(24)의 공기 공급 포트(32)로 공급된다. 이때, 공기 공급 포트(32)로 공급되는 공기의 유량은 분당 4500리터이며, 홀(29)로부터 공급되는 공기의 유량은 분당 3000리터가 된다. 따라서, 전체 공기 유량은 분당 7500리터가 된다. 이러한 공기는 여러 부분에 부착되어 있는 스퍼터를 불어 날려보낸다. 공기 공급 포트(32)로 공급된 공기는 공기 흡입 포트(31)를 거쳐서 노즐 주몸체(22)의 측면으로 들어가 이 노즐 주몸체(22)의 내측면상의 환상의 통로(34)내로 공급된다. 환상의 통로(34)내로 공급된 공기는 커버 부재(25)에 부착된 스퍼터를 불어 날려보내게 된다. 공기의 공급은 화구를 향하여 공간(34) 내측으로 회전하지 않고 직선으로 이루어지게 되므로, 이 공간(34)를 형성하고 있는 부품에 부착되어 있는 스퍼터가 적절히 제거된다. 또한, 공기는 토치(5)의 여러 부분을 냉각시키기 때문에, 다음 용접 작업 시에 생성된 스퍼터가 여러 부분에 부착되는 것이 어렵게 된다. 이때, 공기는 작업 부품의 냉각 역할도 한다. 여러 부품들의 온도는 약 100℃ 이하인 것이 바람직하다. 만약 온도가 60℃라면, 스퍼터 부착량은 상당히 줄어들 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 연속적인 작업에 있어서, 노즐 주몸체(22)의 화구온도가 60℃에 이를 때까지의 작업회수는 종래에 비하여 상당히 증가될 수 있다. 즉, 화구의 온도가 60℃에 이르게 되는 것이 더욱 어렵게 된다. 또한, 100회의 연속적인 작업이 행해지더라도 온도는 100℃까지 올라가지 않는다.

공기 송풍 어댑터(24)가 화구 몸체(23a)의 연통홀(30)에 의한 공급위치와 다른 위치로부터 스퍼터 제거 공기를 공급하기 때문에 스퍼터 제거 효과가 개선된다. 특히, 공기 송풍 어댑터(24)가 노즐 주몸체(22)의 외측으로 장착되기 때문에, 홀의 직경이 더욱 크게 되어 유량이 커지게 되며, 따라서 여러 부위에 부착되는 스퍼터가 짧은 시간에 적절히 제거될 수 있게 된다. 또한, 유량이 커지게 되므로, 여러 부위의 냉각이 이루어지고 이것은 스퍼터가 부착되는 것을 어렵게 만든다.

또한, 공기 흡입 포트(31)가 절연 부싱 외측면상으로 직접 향하고 있기 때문에 공기가 이 절연부싱(45)의 외측면상에 직접 가해지게 된다. 절연부싱(45)은 스퍼터가 부착되기 쉬운 부분이기 때문에, 공기가 이 분을 직접 타격함에 따라 스퍼터의 제거가 훌륭히 이루어지므로, 절연 부싱(45)의 수명을 연장시킬 수 있고 스퍼터의 발생을 방지할 수 있게 된다.

또한, 이러한 토치(5)가 이용되면, 스퍼터의 부착이, 카본으로 만들어진 커버 부재(25)가 제공되어 있으면 고압 공기가 공급되는 단순한 장치에 의해서 방지될 수 있게 된다. 그 결과, 토치 노즐(5)의 무게가 줄어들 수 있으며, 만약 작업이 자동화된다면, 자동화 설비의 부피도 역시 작아질 수 있다. 또한, 카본으로 만들어진 커버 부재(25)가 탈착 가능하게 스크류 결합되어 있기 때문에, 만약 스퍼터의 부착으로 인하여 작업 완성도가 저하되면, 커버 부재가 교체될 수 있어 연장된 시간동안 스퍼터 제거 효과를 수행하는 것이 가능해진다. 또한, 용접 동안에 실드 가스 내로 공기가 혼합되는 것을 방지하므로, 공기의 혼합으로 인한 기포의 발생도 방지될 수 있다.

소정의 소요 시간(약 2분)동안, 스퍼터의 제거가 끝나면, 실드 가스 스위치 밸브(40)는 개방 상태로 되고, 공기 스위치 밸브(41)는 폐쇄 상태가 되며, 그리고 혼합 방지 밸브(43)는 폐쇄 상태가 된다. 그 결과, 실드 가스가 공기 공급 포트(32)로 공급된다. 실드 가스는 환상의 통로(34)와 유체 통로(33)내에 남아 있는 공기를 토치(5)의 선단 밖으로 밀어내며, 환상의 통로(34)내에 실드 가스 분위기를 생성한다. 그 결과, 다음 용접 작업 시에 토치 화구로부터 남아 있는 공기가 불어 나오지 않게 된다. 전 흐름 실드 가스가 노즐 주몸체(22)의 외측에 장착된 공기 송풍 어댑터(24)로부터 공급되기 때문에, 그 유량이 커지므로, 잔류 공기는 짧은 시간(3분)내에 적절히 빠져나가게 된다.

스퍼터 제거 효과가 이 실시예의 다양한 장치들에 의해서 개선되므로 소정의 간격으로 용접기를 멈출 필요가 없으며, 과거와 같이 손으로 스퍼터를 제거할 필요가 없다.

[실시예 1의 실험예]

표 1에서 나타내는 바와 같이, 스퍼터 제거 효과와 스퍼터 제거를 위한 공기의 유량 사이의 관계에 관해서 실험이 이루어졌다. 이 실험에서 사용된 토치들은 대체로 위에서 설명된 실시예의 그것과 동일한 구조를 가진다. 표 1은 본 명세서의 끝부분에 제시되어 있다.

[예 1]

공기 송풍 어댑터는 제공되지 않았으며, 스퍼터 제거 공기가 화구 몸체 홀로부터만 공급되었다. 홀들은 4곳에 제공되었으며 그 직경은 2mm였다. 공기는 분당 1498리터의 유량으로 2분 동안 공급되었다. 2시간의 경과로 스퍼터가 쌓였으며, 비산화성 가스의 공급은 충분치 않았다.

[예 2]

홀들이 8곳에 형성되었으며, 유량은 분당 2996리터였다. 충분한 비산화성 가스가 공급되는 시간은 3시간이었다.

[예 3]

예 2에서와 같이, 8개의 홀이 제공되었으며, 부가적으로 공기 송풍 어댑터로부터 공기의 공급을 위한 포트가 노즐 주몸체 외측의 한곳에 제공되어 있다. 공기 송풍 어댑터의 공기 공급 포트의 직경은 5mm이다. 공기 송풍 어댑터로부터의 유량은 분당 2340리터로서 전체적으로 분당 5336리터의 유량을 공급한다. 충분한 비산화성 가스가 공급되는 시간은 5시간이었다.

[예 4(위에서 설명된 실시예에 해당하는 구조)]

위에서 설명된 실시예로서, 8개의 홀이 위치되며, 부가적으로 공기 송풍 어댑터로부터의 공기 공급을 위한 포트가 노즐 주몸체 외측 2곳에 제공되어 있다. 공기 송풍 어댑터 홀의 직경은 5mm이다. 공기 송풍 어댑터로부터의 유량은 분당 4680리터로서, 전체 유량은 분당 7676리터가 된다. 충분한 비산화성 가스가 공급되는 시간은 8시간이었다.

[예 5]

예 5에서 공기 송풍 어댑터 홀의 직경은 6mm이다. 흐름 속도는 예 4보다 낮으나, 유량은 크다. 그리고 전체 유량은 분당 9736리터이다. 충분한 비산화성 가스가 공급되는 시간은 8시간이었다.

[예 6]

예 6에서 공기 송풍 어댑터 홀의 직경은 10mm이다. 흐름 속도는 예 5보다 낮으나, 유량은 크다. 그리고 전체 유량은 분당 21722리터이다. 충분한 비산화성 가스가 공급되는 시간은 8시간이었다.

[실시예 2]

본 발명의 실시예 2가 제5도에 도시되어 있다. 실시예 1와 동일한 이 실시예 2의 요소 및 부품은 실시예 1와 동일한 참조 부호에 의해서 지시되어 있다. 따라서, 동일한 요소들에 대한 설명은 생략되었다.

실시예 2에서, 토치부(21')는 공기 송풍 어댑터(24)를 포함한다. 제5도에 도시되고 있는 아크 용접기 토치의 공기 송풍 어댑터(24')는 토치부(21')의 선단을 향하여 연장하며 공기 공급 포트(32)와 연통하는 통로(47a)가 형성되어 있는 돌기부(47)를 가지고 있다. 돌기부(47)의 선단은 노즐 주몸체(22)을 향하여 기울어져 있으며, 노즐 주몸체(22)의 선단측에 고정되어 있다. 내,외부를 연통시키는 홀들이 돌기부(47)의 통로(47a)에 대응하여 노즐 주몸체(22)에 형성되어 있다. 홀(22a)은 와이어 지지체(23)의 접촉 화구(23b)를 향하여 비스듬히 연장한다.

이러한 구조로서, 스퍼터가 용접에 이어서 불어 날려지면, 공기 공급 포트(32)로부터 공급된 공기의 일부가 통로(47a)와 홀(22a)을 지나 접촉 화구(23b)에 직접 가해지므로서, 이 접촉 화구(23b)에 부착되어 있는 스퍼터가 완전히 제거되게 된다. 또한, 공기가 접촉 화구(23b)상에 직접 불어지기 때문에, 이 접촉 화구(23b)의 냉각이 더욱 잘 이루어지게 된다. 통상적으로, 와이어 홀(27)의 직경이 커지게 되면, 높아지는 접촉 화구의 온도로 인하여 와이어와의 마찰 접촉으로 인해 마모가 진행되기 쉽게 된다. 따라서, 와이어 홀(27)의 직경이 커지게 될 경우 와이어 지지체(23)를 교체할 필요가 있다. 그러나, 이 실시예에서는, 접촉 화구(23b)가 더욱 완전히 냉각되기 때문에, 와이어 지지체(23)의 수명이 연장된다.

실시예 1 및 2에 대한 몇 가지 변형 및 다양화가 발명자에 의해서 고려되었다. 예를 들면, (a) 고압 공기가 실시예 1 및 2의 코일 라이너(20)의 홀(29)내로 공급될 수 있고, 이 고압 공기는 공기 공급 홀(29)로의 공급과 동시에 공급될 수 있다. 만약 이렇게 된다면, 홀(29)로 공급된 이 고압 공기는 연통홀(30)을 통하여 지나가고 환상의 통로(34)를 거쳐서 토치의 선단으로 공급된다. 이러한 방법으로, 홀(29)로 공급된 고압 공기는 환상의 통로(34)내의 스퍼터를 완전히 쓸어 낼 수 있도록 토치(5)의 길이 방향으로 작용한다. 한편, 공기 송풍 어댑터(24)의 공기 공급 포트(32)로 공급된 고압 공기는 많은 양의 스퍼터가 부착된 부분을 직접 타격하고 여러 부분으로부터 스퍼터를 떼어 낸다. 부착된 스퍼터의 쓸어 냄 및 스퍼터의 떼어냄 모두 동일한 방법으로 이루어지기 때문에 그리고 유량이 환상의 통로(34)를 따라 진행하는 방향으로 가면서 커지기 때문에, 환상의 통로(34)내의 스퍼터가 효과적으로 제거된다.

(b) 위 실시예에서는, 공기 송풍 어댑터(24)가 탈착 가능하게 노즐 주몸체에 고정되어 있지만, 이 어댑터는 코일 라이너(20)에서 탈착 가능하게 고정될 수 있다. 이 경우, 공기 송풍 어댑터(24)의 제거 및 교체가 쉽게 이루어진다.

(c) 스퍼터가 위에서 설명된 실시예에서 수행되는 매 용접시에 제거되지만, 수회의 용접이 행해진 후에 스퍼터의 제거를 이룰 수 있도록 할 수도 있다. 이 경우 역시, 본 발명을 이용하여 스퍼터의 완전한 제거를 효과적으로 수행하는 것이 가능하다.

(d) 스퍼터를 제거하기 위한 가스로서 고압 공기가 이용되지만, 질소 가스 등과 같은 다른 가스들도 사용될 수 있다.

(e) 위에서 설명한 실시예에서, 커버 부재(25)의 선단이 그 코너가 둥글게 이루어져 있는데, 이것은 스퍼터가 부착되는 것을 더욱 줄여 줄 수 있다.

(f) 파우더(powder)가 스퍼터를 제거하기 위한 고압 공기내에 혼합될 수 있으며, 가스 대신에 액체가 이용될 수도 있다.

(g) 비록, 위에서 설명한 실시예에서는, 스퍼터의 제거를 위한 공기가 노즐 주몸체 내로 공급되지만, 반대로, 스퍼터가 노즐 주몸체 내로 흡입됨으로서 제거될 수 있도록 장치를 변형할 수도 있다.

(h) 통로가 절연 요소 내에 형성되고 스퍼터는 이 통로를 통하여 유체가 지나감으로서 제거될 수 있도록 장치를 변형할 수도 있다.

[본 발명의 실시예 3]

본 발명의 실시예 3이 제6도 및 제7도에서 도시되고 있는데, 토치(5)는 용접 와이어가 지나갈 수 있는 코일 라이너와 이 코일 라이너의 선단에 장착되어 있는 토치부(121)를 포함하고 있다. 홀(120a)이 코일 라이너(120) 내측에 형성되어 있다. 혼합 방지 회로(제1도 및 본 발명의 실시예 1의 설명 참조)로부터의 고무 호스가 코일 라이너(120)의 기저단에 연결되어 있다. 코일 라이너(120)의 선단은 일정한 위치로 구부러져 있어, 토치 화구가 로보트 등의 작동에 의해서 좁은 공간으로 위치 이동될 수 있도록 하고 있다.

제6도 및 제7도에 도시하는 바와 같이, 토치부(121)는 주요 요소로서, 순동으로 만들어진 원통형 노즐 주몸체(122)와, 코일 라이너(120)의 선단에 고정되어 있으며 노즐 주몸체와 동심으로 그 내측에 위치한 와이어 지지체(123, 화구 부재)와, 노즐 주몸체(122)의 기저부와 와이어 지지체(123)의 기저부 사이에 위치한 절연 튜브(125)와, 그리고 이 절연 튜브(125)와 노즐 주몸체(122)을 고정하는 고정 너트(126)를 포함하고 있다.

노즐 주몸체(122)의 기저부 외측면상에는 나사산(122a)이 형성되어 있으며, 두 개의 공기 송풍 파이프(124)가 주몸체의 중간부에 고정되어 있다. 공기 송풍 파이프(124)는 노즐 주몸체(22)로부터 후측으로 연장하고 있다. 공기 공급홀(124a)이 공기 송풍 파이프(124)의 내측에 형성되어 있다. 공기 공급홀(124a)의 직경은 5mm이다. 두 개의 공기 송풍 파이프(124)는 함께 뻗쳐 있으며 러버호스(도시 생략)에 의해서 혼합 방지 회로에 연결되어 있다. 노즐 주몸체의 길이 방향 후측의 내주면은 길이 방향 전측으로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼진 면(122c)으로 이루어져 있다. 이 테이퍼진 면(122c)의 길이 방향 후측은 코너부가 잘린 부분과 동일한 경사면(bevelled portion 122d)로 형성되어 있다.

카본으로 만들어진 컬러인 원통형 커버 부재(122b)는 노즐 주몸체(122)의 선단 개구부내로 나사 결합된다. 이 커버 부재(122)는 이것이 노즐 주몸체의 선단에서 그 내측 소정 위치까지 내주면을 커버할 수 있도록 장착한다.

와이어 지지체(123)는 노즐 주몸체의 내주측상에 장착되어 있으며, 환상의 통로(134)가 이 지지체와 노즐 주몸체(122) 사이의 공간에 형성된다. 와이어 지지체는 코일 라이너(120)내로 나사 결합되는 화구 몸체(123a)와, 화구 몸체(123a)의 선단 내로 스크류 결합되는 접촉 화구(123b)으로 이루어져 있다. 접촉 화구(123b)의 선단은 노즐 주몸체(122)의 선단을 지나서까지 연장하고 있다. 와이어와 거의 같은 직경을 가지고 있으며, 토치의 길이 방향으로 연장하는 와이어 홀(123c)이 접촉 화구(123b) 내로 형성되어 있다. 와이어 홀(123c)은 토치 길이 방향으로 자유로운 운동을 할 수 있도록 용접 와이어를 지지하고 있다. 이 와이어 지지체(123)는 용접 동력 공급기에 전기적으로 연결되어 있으며, 용접 전극으로서 역할을 한다. 와이어 홀(123c)의 직경보다 큰 직경을 가지는 홀(123d)이 와이어 지지체(123)의 화구 몸체(123a) 내측에 형성되어 있다. 이 홀(123d)은 코일 라이너(120)의 홀(120a)과 연통한다. 홀(123)의 전측으로, 공간(34)과 연통하는 8개의 연통홀(123e)이 팁 몸체(123a)에 형성되어 있다. 각각의 연통홀(123e)의 홀 직경은 2mm이다.

절연 튜브(125)는 황동으로 만들어진 원통형 금속 부재(127)와, 이 금속 부재(127)의 내측에 일체로 형성된 수지부(128)로 이루어져 있다.

스톱 링(129)이 금속 부재(127)의 외주면 중간부에 고정되어 있다. 금속 부재(127)의 선단 외주면은 선단으로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼진 면(131)을 형성되어 있다. 테이퍼진 면(131)의 후측은 경사면(132)로 만들어져 있는데, 이는 코너가 잘려 나간 부와 동일하다. 테이퍼진 면(131)은 노즐 주몸체(122)의 테이퍼진 면(122c)에 접촉한다. 또한, 경사면(132)는 노즐 주몸체(122)의 경사면(122d)와 접촉한다.

고정 너트(126)는 이것의 길이 방향 전측 내주에 형성된 나사산을 포함하고 있다. 이 나사산(135)은 노즐 주몸체(122)의 나사산과 나사 결합된다. 내측 방사상으로 돌출하는 링 형상의 접촉부(136)가 고정 너트(126)의 길이 방향 후단부에 형성되어 있다. 절연 튜브(125)에 고정된 스톱 링(129)은 길이 방향 후측으로부터 접촉부(136)에 의해서 접촉된다. 고정 너트(126)가 제7도에서 도시하는 바와 같이 고정되어 있는 상태에서, 노즐 주몸체(122) 및 절연 튜브(125)는 길이 방향으로 함께 가압된다. 테이퍼진 면들이 서로 강하게 접촉되어 있으므로, 그리고 경사면이 이러한 방법으로 서로 강하게 접촉되어 있으므로, 이 부분들 사이의 상대적인 회전은 불가능하게 된다. 또한, 테이퍼진 면들 사이 그리고 경사면들 사이가 상호 강한 접촉으로 인하여, 접촉부에서의 시일 특성이 개선되며, 외부의 이물질이 들어가는 것을 어렵게 만든다. 외부로부터의 이물질이 들어가지 않으므로, 접촉부는 긁히지 않으며, 시일 특성이 오래 유지된다.

Claims (25)

1. 원통형 노즐 주몸체(22)와, 상기 원통형 노즐 주몸체(22)내에 배치되고, 용접 첨가 와이어 공급 수단(4)을 가지며, 용가재 지지부(23)와 상기 원통형 노즐 주몸체(22)의 개방 단으로 뻗은 상기 원통형 노즐 주몸체(22) 사이에 환상의 통로(34)가 형성되어 있는 용가재 지지부(23)와, 그리고 상기 노즐 주몸체(22)의 외측에 고정되고, 상기 환상의 통로(34)를 향해 열려 있는 유체 통로(33)가 형성되어 있으며, 상기 유체 통로(33)는 상기 용가재 지지부(23)에 인접하여 상기 환상의 통로(34)와 교차하고, 상기 유체 통로(33)는 유체의 흐름이 직접 상기 용가재 지지부(23)를 향하고 상기 환상의 통로(34)를 통하여 상기 노즐 주몸체(22)의 개방단을 향하도록 형성되어 있는 유체 통로 어댑터(24)를 포함하는 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐 주몸체(22)의 선단 내주면에 탈착 가능하게 부착되는 카본으로 만들어진 커버 부재(25)가 더 포함된 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
3. 제1항에 있어서, 상기 유체 통로 어댑터(24)는 상기 노즐 주몸체(22)에 탈착 가능하게 장착되는 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
4. 제1항에 있어서, 상기 유체 통로(33)는 예각으로 상기 환상의 통로(34)와 교차하는 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
5. 제어수단(14)과, 와이어 공급 수단(4)과, 실드 가스 공급 수단(3)과, 용가재 지지부(23) 둘레에 배치되어 그 사이에 환상 공간(34)을 형성하는 원통형 노즐 주몸체(22)와, 상기 노즐 주몸체(22)의 외측에 부착되는 유체 통로(33)를 가지며, 상기 용가재 지지부(23)는 금속 와이어 첨가재(26)를 공급하는 와이어 공급 수단(4)에 결합되는 노즐(21)을 포함하며, 상기 노즐(21)의 상기 유체 통로(33)는 상기 노즐 주몸체(22)내에 형성된 상기 환상의 통로(34)와 유체 연통하는 제1유체 통로와, 상기 제1유체 통로의 전방으로 상기 노즐 주몸체(22)의 선단 쪽으로 향하는 지점의 상기 노즐 주몸체(22)내에서 상기 환상의 통로(34)와 유체 연통하여 상기 용가재 지지부(23)의 선단으로 향하는 제2유체 통로로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 실드 아크 용접기.
6. 제5항에 있어서, 상기 노즐 주몸체(22)의 선단 내주면을 커버하는 카본으로 만들어진 탈착 가능한 커버 부재(25)를 더 포함하는 가스 실드 아크 용접기.
7. 금속 와이어 첨가 용접재(26)를 관통시켜 내보내기 위한 공급홀(27)이 형성된 용가재 지지부(23)와, 상기 용가재 지지부(23)의 기저부에 고정된 원통형 절연 부재(45)와, 상기 원통형 절연 부재(45)에 고정되고, 상기 용가재 지지부(23)의 외면과 상기 원통형 노즐 주몸체(22)의 내면 사이에 환상의 통로(34)를 형성하며 상기 용가재 지지부(23) 둘레로 연장하도록 형성되는 원통형 노즐 주몸체(22)와, 상기 환상의 통로(34)를 통하여 상기 노즐 주몸체(22) 내로 실드 가스를 공급하는 실드 가스 공급부를 포함하는 토치가 제공되어 연속적으로 공급되는 금속 와이어 첨가 용접재(26)를 이용하여 실드 가스 분위기 내에서 아크 용접을 하는 가스 실드 아크 용접기.
8. 제7항에 있어서, 상기 노즐 주몸체(22)의 선단 내주면을 커버하는 카본으로 만들어진 탈착 가능한 커버 부재(25)를 더 포함하는 토치가 제공된 가스 실드 아크 용접기.
9. 금속 와이어 첨가재(26)를 공급 및 지지하도록 용가재 지지부를 관통하여 연장하는 홀(27)이 형성된 용가재 지지부(23)와, 상기 용가재 지지부(23) 둘레에 공간을 두고 배치되어 그 사이에 환상의 통로(34)를 형성하는 원통형 노즐 주몸체(22)와, 상기 환상의 통로(34)에 압축 공기를 공급하기 위한 상기 환상의 통로(34)와 연통하는 상기 원통형 노즐 주몸체(22)에 고정된 유체 통로 어댑터(24)와, 스퍼터 제거하기 위하여 상기 환상의 통로(34)에 압축 공기를 선택적으로 공급하기 위한 상기 유체 통로(33)에 결합되는 유체 공급 수단과, 용접 중에 그리고 스퍼터 제거 후에, 상기 노즐 주몸체(22)내로 실드 가스를 선택적으로 공급하는 상기 용가재 지지부(23)에 결합되는 실드 가스 공급부를 포함하는 토치가 제공되어 연속적으로 공급되는 금속 와이어 첨가재(26)를 이용하여 실드 가스 분위기 내에서 부품들을 아크 용접하는 가스 실드 아크 용접기.
10. 금속 와이어 첨가재(26)를 공급하기 위하여 축상으로 배열된 홀(28)이 형성된 용가재 지지부(23)와, 상기 용가재 지지부(23) 둘레에 배치되고 상기 용가재 지지부(23)로부터 분리되어 있어서 그 사이에 환상의 통로(34)를 형성하는 원통형 노즐 주몸체(22)와, 상기 환상의 통로(34)를 향하여 열려 있는 공기 흡입 포트(31)를 갖는 상기 노즐 주몸체(22)에 연결되는 유체 통로 어댑터(24)와, 상기 노즐 주몸체(22)의 상기 환상의 통로(34)내로 실드 가스를 선택적으로 공급하기 위해 상기 원통형 노즐 주몸체(22)에 결합되는 실드 가스 공급부와, 스퍼터를 제거하기 위해 상기 환상의 통로(34) 내로 유체를 공급할 목적으로, 분당 3000리터 이상의 유량으로, 축상으로 배열된 홀(28)과 상기 유체 통로 어댑터(24) 중 적어도 어느 하나 내로 유체를 선택적으로 공급하는 유체 공급부를 포함하는 연속적으로 공급되는 금속 와이어 첨가재(26)를 이용하여 실드 가스 분위기 내에서 부품들을 아크 용접하는 가스 실드 아크 용접기.
11. 제10항에 있어서, 상기 유체 공급부는 분당 5000리터 이상의 유량으로 스퍼터 제거용 유체를 공급하는 가스 실드 아크 용접기.
12. 제10항에 있어서, 상기 유체 공급부는 분당 7000-9000리터 범위내의 유량으로 스퍼터 제거용 유체를 공급하는 가스 실드 아크 용접기.
13. 금속 와이어 첨가재를 공급 및 지지하기 위하여 축상으로 연장하는 홀(123c)이 형성된 화구부재(123)와, 상기 화구부재(123)의 기저부에 고정된 원통 절연 부재(125)와, 상기 화구부재(123) 둘레에 분리 배치되어 그 사이에 환상의 통로(134)를 형성하는 원통형 노즐 주몸체(122)를 가지고, 상기 주몸체가 상기 절연 부재(125)의 선단 외주면에 접촉하는 내주면을 가지며, 상기 노즐 주몸체(122)의 외측에 고정된 유체 통로부(124)를 더 가지는 노즐과, 상기 절연 부재(125)와 상기 노즐 주몸체(122)를 결합하는 고정 부재(126)와, 상기 노즐내로 실드 가스를 공급하기 위한 실드 가스 공급부를 포함하는 토치를 제공하며, 연속적으로 공급되는 금속 와이어 첨가재(26)를 이용하여 실드 가스 분위기 내에서 아크 용접을 하는 가스 실드 아크 용접기.
14. 제13항에 있어서, 상기 고정 부재(126)는 상기 용가재 지지부(122)와 결합하는 나사가 있는 내주면을 가지는 결합부가 형성되어진 판 형상의 부재이며, 상기 노즐 주몸체(122)의 기저단은 외주면은 상기 고정 부재의 나사들과 나사 결합하는 나사로 형성되어 있는 토치가 제공된 가스 실드 아크 용접기.
15. 제14항에 있어서, 상기 주몸체(122) 내주면은 테이퍼져 있으며, 상기 절연 부재(125)의 선단 외주면은 양면의 직경이 토치의 용접단으로 연장하면서 더 작아지게 테이퍼져 있는 토치가 제공된 가스 실드 아크 용접기.
16. 제15항에 있어서, 상기 절연 부재(125)의 선단 외주면의 기저부단에는 제1경사면(132)이 형성되어 있으며, 상기 노즐 주몸체의 기저부단에는 상기 제1경사면과 접촉 가능한 제2경사면(122d)이 형성되어 있는 토치가 제공된 가스 실드 아크 용접기.
17. 금속 와이어 첨가재(26)를 공급 및 지지하는 용가재 지지부(23)를 관통하여 연장하는 홀(27)로 형성되는 용가재 지지부(23)와, 상기 용가재 지지부(23) 둘레에 분리 배치되어 그 사이에 환상의 통로(34)를 형성하는 원통형 노즐 주몸체(22)와, 상기 환상의 통로(34)로 연통하는 상기 원통형 노즐(22)의 외면에 장착되는 유체 통로(33)와, 스퍼터 제거용 상기 환상의 통로(34)에 압축 공기를 선택적으로 공급하는 유체 공급 수단과, 용접 중 상기 유체 통로(34)에 실드 가스를 선택적으로 공급하는 실드 가스 공급부를 포함하며, 그리고 상기 홀부(28,29)는 상기 금속 와이어 첨가재(26)의 직경보다 크고, 상기 용가재 지지부(23)에는 상기 홀(28)과 상기 환상의 통로(34) 사이에 홀(30)이 형성되며, 그리고 상기 실드 가스 공급부는 상기 용가재 지지부(23)에서 상기 홀(28)에 실드 가스를 선택적으로 공급하는 토치를 제공하여 연속적으로 공급되는 금속 와이어 필러재(26)를 이용하여 실드 가스 분위기 내에서 부품을 아크 용접하는 가스 실드 아크 용접기.
18. 제1항에 있어서, 상기 용가재 지지부(23)의 기저부에 고정된 원통형 절연 부재(45)를 더 포함하는 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
19. 제8항에 있어서, 상기 원통형 절연 부재(45)가 절연 수지로 만들어진 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
20. 제1항에 있어서, 상기 용접 첨가 와이어 공급 수단(4)은 공급홀(28,29)을 포함하고, 상기 공급홀(28,29)은 그것을 통하여 연장하는 첨가 와이어(26)의 직경보다 크며, 실드 가스원(3)으로부터 공급된 실드 가스를 상기 공급홀(28,29)에 선택적으로 공급하도록 이루어지고, 압축 공기원으로부터 공급된 압축 공기는 상기 유체 통로(33)에 선택적으로 공급하도록 이루어진 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
21. 제20항에 있어서, 상기 용가재 지지부(23)에는 상기 공급홀(28,29)과 상기 환상의 통로(34)가 상호 유체 연통하도록 하나 이상의 홀(30)이 형성된 노즐이 제공된 가스 실드 아크 용접기.
22. 제7항에 있어서, 상기 원통형 절연 부재(45)는 절연 수지로 만들어진 토치가 제공된 가스 실드 아크 용접기.
23. 제7항에 있어서, 상기 토치는 압축 공기원을 더욱 포함하며, 실드 가스 공급홀(28,29)은 상기 금속 와이어 첨가 용접재(26)의 직경보다 크고, 상기 실드 가스공급부(35)는 상기 공급홀(28,29)에 실드 가스를 선택적으로 공급하도록 구성되며, 상기 압축 공기원은 유체 통로(34)에 압축 공기를 선택적으로 공급하도록 구성되는 가스 실드 아크 용접기용.
24. 제23항에 있어서, 상기 토치의 용가재 지지부(23)는 상기 공급홀(28,29)과 상기 환상의 통로(34)가 상호 유체 연통하도록 하나 이상의 홀(30)이 형성되어 있는 가스 실드 아크 용접기.
25. 제9항에 있어서, 상기 실드 가스 공급부는 상기 유체 통로 어댑터(24)에 더욱 연결되는 가스 실드 아크 용접기용 토치.