KR101095570B1 - 이산화탄소 용접 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 헤드를 효과적으로 냉각시키고 용접 와이어 공급홀이 막혔을 때 용접 와이어가 케이블 내부에서 벤딩되는 것을 방지하기 위한 이산화탄소 용접 시스템을 개시한다. 이산화탄소 용접기의 용접 토치는 용접 와이어를 공급하기 위한 공급홀이 형성되어 있는 팁과, 일단부가 상기 팁과 결합되는 디퓨져와, 상기 디퓨져의 중공부와 체결되는 스프링 라이너를 갖는 용접 케이블과, 상기 디퓨져의 타단부와 맞닿으며, 스프링 라이너가 통과하는 중공부를 갖는 가스 유도 부재를 포함한다. 용접 와이어 송급 유닛은 두 쌍의 송급 롤러와, 송급 롤러 각각의 전방에 이동 가능하게 배치된 가이드 니플을 포함한다.

이산화탄소, 용접, 냉각, 용접 와이어, 토치

Description

이산화탄소 용접 시스템{CARBON DIOXIDE WELDING SYSTEMP}

본 발명은 이산화탄소 용접 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 용접 토치를 효과적으로 냉각시키고, 용접 팁의 전단부에 형성된 용접 와이어홀에 스패터 또는 용접 와이어 이물질이 융착되어 용접 와이어의 송급을 방해하여 케이블 내부에서 용접 와이어가 벤딩되는 것을 방지하며, 와이어 송급 유닛에서 용접 와이어를 원활하게 송급기 위한 이산화탄소 용접 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 이산화탄소 용접은, 단봉을 사용하여 비연속적으로 진행되는 일반 피복아크용접과는 달리, 송급장치에 의해 반자동 또는 자동으로 송급되는 용접 와이어를 사용하여 연속적으로 용접작업을 진행하므로 매우 능률적이다. 그러나, 용접 와이어의 송급속도에 따라 용접전류가 증가하고, 증가된 대전류로 장시간 용접함에 따라 이산화탄소 토치의 파워케이블이 과열되어 손상되거나, 심할 경우 화재발생의 위험이 있다. 게다가, 토치의 노즐, 인슐레이터 등이 고온에 의해 쉽게 마모되어 토치의 수명이 단축되는 등 작업능률이 저하될 뿐만 아니라, 작업시 그립부에서 발생하는 고열로 인해 용접사가 화상을 입는 등의 많은 문제점이 발생하였다.

또한, 원활한 용접작업이 이루어질 수 있도록 용접 와이어 공급기를 통하여 용접 와이어를 용접 토치로 공급하고, 상기 용접 토치에는 용접시 용접 와이어가 원활하게 공급되어 용접될 수 있도록 그 끝단에 상기 용접 와이어 공급기에서 공급되는 속도와 같은 속도를 유지하면서 용접 와이어를 공급하는 팁이 결합된다.

도 1은 통상의 이산화탄소 용접 토치를 도시하는 개략도이다. 용접 토치는 용접 와이어 공급용 팁(10)을 갖는 토치 헤드(20)와, 인슐레이터(6)와, 토치 손잡이와, 상기 인슐레이터와 토치 손잡이를 연결하는 토치 바디(8)를 구비한다.

용접 토치의 끝단에 결합 사용되는 종래의 용접 와이어 공급용 팁(10)은 용접 토치의 가스디퓨져와 나사결합되도록 일단에 결합부가 형성되고 내부에는 용접 와이어가 공급되도록 그와 대응되는 공급공이 형성된 금속 몸체로 구성된다.

또한, 종래의 용접 토치 케이블은 용접 와이어를 공급하는 스프링 라이너와 이산화탄소를 공급하는 라이너 안내관 사이에는 가스를 공급하기 위한 공급통로가 형성되어 있다.

금속재로 제작된 종래의 용접 와이어 공급용 팁에 있어서, 상기 몸체의 내부에 형성된 공급공을 통하여 용접 와이어 공급기로부터 공급되는 용접 와이어가 같은 속도를 유지하면서 공급되어 용접작업이 수행된다. 이때, 용접시 발생하는 고온으로 인하여 금속재의 특성상 열팽창이 이루어지고, 그에 따라 몸체가 내외측으로 팽창되면서 용접 와이어가 배출되는 공급공의 끝단 부분의 직경이 팽창하는 현상이 발생한다.

따라서, 용접 와이어 공급공과 용접 와이어 사이에 유격이 발생하게 되고, 유격이 발생된 공급공에 용접 와이어의 이물질 또는 용접시 발생하는 스패터가 부착되고, 용접 후 경화되어 용접 와이어 공급홀을 폐쇄하여, 용접 와이어가 이물질에 막혀 공급홀을 통과할 수 없다(도 2 참조).

이때, 스프링 라이너와 라이너 안내관 사이에 형성되어 있는 가스공급통로는 중공부이므로, 용접 와이어가 공급홀을 통과하지 못하고 가스공급통로 내부에서 벤딩된다. 벤딩된 있는 용접 와이어에 축적된 벤딩력이 융착된 이물질의 부착력을 초과하게되면, 순간적으로 용접 와이어가 융착된 이물질을 뚫고 나가면서, 강한 스파크가 발생하게 된다.

따라서, 강한 스파크가 발생하면, 공급홀과 용접 와이어 사이에 단락이 발생하여, 용접 와이어 공급팁이 파손되는 문제점이 있다.

한편, 용접 와이어를 송급하는 송급 유닛은 송급 롤러에 인접하여 용접 와이어를 안내하는 가이드 부재가 고정되어 있다. 따라서, 와이어 송급시에, 와이어가 가이드 부재의 개구에 걸려서 가이드 부재 입구측에서 휘어지는 경우가 종종 발생한다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 용접 와이어 공급공과 용접 와이어 사이에 부착된 용접 와이어의 이물질 또는 용접시 발생하는 스패터에 의해 용접 와이어가 케이블 내부에서 벤딩되는 것을 방지하기 위한 이산화탄소 용접 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 가스디퓨져와 인슐레이터를 보다 확실하게 냉각시킬 수 있는 이산화탄소 용접 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 용접 와이어가 이산화탄소 용접 토치 송급 유닛의 송급 롤러에서 휘어지는 것을 방지할 수 있는 이산화탄소 용접 시스템을 제공하는 것이다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실예에 따르면, 이산화탄소 용접기의 용접 토치와 용접 와이어 송급 유닛을 구비하는 이산화탄소 용접 시스템에 있어서, 상기 용접 토치는 용접 와이어를 공급하기 위한 공급홀이 형성되어 있는 팁과, 일단부가 상기 팁과 결합되는 디퓨져와, 상기 디퓨져의 중공부와 체결되는 스프링 라이너를 갖는 용접 케이블과, 상기 디퓨져의 타단부와 맞닿으며, 스프링 라이너가 통과하는 중공부를 갖는 가스 유도 부재를 포함하며, 상기 용접 와이어 송급 유닛은 두 쌍의 송급 롤러와, 송급 롤러 각각의 전방에 이동 가능하게 배치된 가이드 니플을 포함하는 이산화탄소 용접 시스템이 제공된다.

상기 라이너 공급관의 외주면에는 다수의 돌기가 길이 방향으로 일정한 간격으로 형성되고, 용접 케이블은 라이너 공급관이 에워싸는 내피 가스 공급관을 가지며, 상기 라이너 공급관은 내피 가스 공급관의 내경보다 약간 작은 것이 바람직하다.

상기 가스 유도 부재의 외주면에 가스 유동을 안내하기 위한 다수의 돌기가 길이방향으로 일정한 간격으로 형성되며, 상기 가스 유도 부재의 돌기는 가스 유도 부재의 일부에 형성된 관통홀과 인접한 부분까지 연장하고, 돌기와 돌기 사이에는 소정 깊이의 채널이 형성된다.

상기 가이드 니플은 스프링에 의하여 탄성적으로 지지되는 것이 바람직하다.

상기 디퓨져의 중공부의 소정 부위에는 암나사산부가 형성되며, 스프링 라이너의 외주면이 디퓨져의 중공부에 형성된 암나사산부와 나사식으로 체결될 수 있도록 디퓨져의 중공부의 내경과 스프링 라이너의 외경이 결정된다.

상기 가이드 니플은 원통형 바디부와, 상기 바디부로부터 후방으로 돌출하는 돌기부와, 상기 바디부로부터 전방으로 돌출하는 헤드부를 구비하며, 헤드부의 두께가 점진적으로 감소하면서, 상기 헤드부는 바디부로부터 평면에서 볼 때 사각형으로 돌출하는 것이 바람직하다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 용접시 사용하는 가스를 용접 케이블의 외주면에 형성된 채널과, 가스 유도 부재의 외주면에 형성된 채널 및 디퓨져의 제2 단부에 형성된 가스 유로를 통하여 원할히 공급하여 용접 토치를 효과적을 냉각시켜, 안정성 및 용접효율을 극대화할 수 있다.

또한, 라이너 공급관의 외주면에 다수의 돌기와 채널을 형성하여 가스를 공급함으로써, 케이블에 별도의 가스 공급 통로를 형성할 필요가 없다. 또한, 라이너 공급관의 외주면에 형성된 다수의 돌기가 라이너 안내관의 내주면과 접촉할 수 있는 크기를 가지므로, 용접 와이어 공급홀이 막혔을 때 케이블 내부에서 용접 와 이어가 벤딩되는 것을 방지할 수 있다.마련되지 않아도 되기 때문에, 용접 팁의 용접 와이어 공급홀이 막혔을 때 케이블 내부에서 용접 와이어가 벤딩되는 것을 방지 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이산화탄소 용접 시스템을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이산화탄소 용접 토치의 종단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이산화탄소 용접 토치는 용접 토치를 효과적으로 냉각시키고 용접 와이어 공급홀이 막혔을 때 용접 와이어가 용접 케이블 내부에서 벤딩되는 것을 방지하기 위한 이산화탄소 용접 토치에 있어서, 용접 와이어를 공급하기 위한 공급홀이 형성되어 있는 용접 팁(10)과, 상기 팁(10)의 좌측에 체결되는 디퓨져(20)와, 상기 디퓨져(20) 우측 단부에 결합되는 용접 케이블과, 상기 디퓨져(20)의 우측 단부와 맞닿으며 스프링 라이너가 통과하는 가스 유도 부재(40)로 구성된다.

용접 팁(10)은 우측의 디퓨져(20)와 나사결합되고, 내부에는 용접 와이어가 공급되도록 공급홀(12)이 형성된 금속재의 몸체(14)로 구성된다.

디퓨져(20)는 용접작업을 수행 할 때 가스와 용접 와이어를 공급하기 위한 장치로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(202)는 용접 와이어가 공급되도록 내부가 중공으로 형성되며, 상기 몸체(202)의 제1 단부(204)에는 용접 팁(10)과 나사결합되도록 팁 체결 암나사부가 형성되고, 상기 제1 단부(204)에 인접하게 가스 배출홀(214)이 형성되며, 상기 몸체(202)의 제2 단부(206)에는 토치 바디(50)와 나사결합할 수 있게 토치 바디 체결 수나사부(208)가 형성되며, 상기 토치 바디 체결 수나사부(208)에 인접하게 인슐레이터(60)가 결합되도록 인슐레이터 체결 수나사부(602)가 형성된다. 상기 인슐레이터(60)는 용접이 진행되는 동안에는 토치에 전기가 인가되기 때문에, 토치를 전기적으로 절연시키는 역할을 하며, 인슐레이터(60)의 일측에는 팁 보호덮개(80)가 결합될 수 있도록 보호덮개 체결 수나사부가 형성된다.

토치 바디 체결 수나사부(208)의 중심에는 용접 와이어를 공급하기 위한 스프링 라이너(302)가 결합될 수 있게 스프링 라이너 체결 암나사부(미도시)가 형성된다. 상기 토치 바디 체결 수나사부(208)와 스프링 라이너 체결 암나사부(미도시) 사이에는 소정 길이의 가스 유로(212)가 길이방향으로 천공되고, 상기 가스 유로(212)는 다수 개(바람직하게는 5개)가 일정 간격으로 마련된다.

또한, 가스 유로(212)를 따라서 이산화탄소가 유동하기 때문에 디퓨져(20)의 몸체(202)가 냉각되는 효과가 발생된다. 그러므로, 디퓨져(20)의 일부가 직접 냉각되기 때문에, 가열된 팁으로부터 토치 바디로 열이 전달되는 것을 방지한다.

용접 케이블은, 도 3 및 도 5를 참조하면, 스프링 라이너(302)와 라이너 안내관(304)으로 구성되며, 상기 스프링 라이너(302)는 용접 와이어 송급기로부터 공급되는 용접 와이어를 안내하는 역할을 하고, 상기 라이너 안내관(304)을 따라 이동한다. 라이너 안내관(304)은 가스를 공급할 수 있도록 그 외주면에 길이 방향으 로 형성된 다수의 돌기(306)와, 상기 돌기(306)와 돌기(306) 사이에 형성되어 가스의 유로 역할을 하는 소정 길이의 채널(308)을 구비한다. 라이너 안내관(304)은 용접 케이블(30)의 내피 가스 공급관(320)의 내부에 배치되며, 내피 가스 공급관(320)의 내경보다 약간 작은 외경을 갖는다.

가스 유도 부재(40)는 원통형의 몸체(402)이며, 상기 몸체(402)의 외주면에는 일정한 간격과 높이를 가지는 다수의 돌기(404)가 형성된다. 상기 돌기(404)와 돌기(404) 사이에는 채널(406)이 형성된다.

또한, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 가스 유도 부재(40)의 제1 단부(408)는 돌기(404)와 채널(406)이 디퓨져(20)의 가스 유로(212) 입구까지 형성되어 있어 채널(406)을 따라 공급되는 가스가 디퓨져(20)의 가스 유로(212) 입구로 공급된다.

한편, 가스 유도 부재(40)의 제2 단부(410)에는 돌기(404)가 형성되어 있지 않다. 보다 구체적으로 설명하면, 돌기(404)는 상기 제2 단부(410)의 인접한 부분까지만 연장되고, 돌기(404)가 끝나는 부분에 형성되어 있는 채널(406)에는 관통홀(412)이 형성되어 있다.

따라서, 후방에서 공급되는 가스가 제2 단부(410) 안쪽으로 유입되어 관통홀(412)을 통해 채널(406)을 따라 제1 단부(408)로 공급된다.

이때, 가스 유도 부재(40)에 외주면 돌기(404)와 돌기(404)사이에 형성된 채널(406)을 통해 가스가 공급되기 때문에, 공급되는 가스가 토치 바디(50)를 냉각시키는 효과가 발생한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 와이어 송급 유닛을 개략적 으로 도시하는 개략도이다.

용접 케이블(30)의 일단은 용접 토치에 연결되고, 타단은 후방 그립(502)에 고정된다. 용접 케이블(30)은 용접 와이어를 안내하는 스프링 라이너(302)와, 스프링 라이너(302) 외측에 배치되며, 가스를 안내하는 다수의 채널이 형성된 라이너 안내관(304)과, 라이너 안내관(304)을 내부에 수용하며, 가스를 공급하는 내피 가스 공급관(320)과, 전력을 토치 헤드에 공급하기 위한 와이어(322)와, 상기 와이어(322)를 절연하기 위한 고무 외피(324)를 구비한다.

후방 그립(502)은 스위치 전선(504)이 연결되며, 외부로부터 토치 헤드에 가스를 공급하기 위한 가스 니플(506)과 용접 와이어 송급 유닛과 후방 그립을 연결하기 위한 어댑터(516)를 구비한다.

어댑터(516)는 가스 니플을 통해 공급되는 가스가 누설하지 못하도록 구성되며, 용접 와이어 송급 유닛으로부터 송급되는 용접 와이어를 안내한다. 송급 유닛은 용접 와이어를 송급하기 위한 두 쌍의 송급 롤러(508a 및 514a; 508b 및 514b)와, 송급 롤러 각각의 전방에 이동 가능하게 배치된 가이드 니플(512a 및 512b)을 구비한다. 가이드 니플(512a 및 512b)은 스프링(518a 및 518b)에 의하여 탄성적으로 지지되며, 용접 와이어에 장력이 작용하면, 토치 헤드 방향으로 후퇴가 가능하다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 가이드 니플을 개략적으로 도시하는 도면으로서, 도 9a는 가이드 니플의 측단면도이고, 도 9b는 가이드 니플의 평단면도이며, 도 9c는 가이드 니플의 정면도이다.

도 9를 참조하면, 가이드 니플(512a 및 512b)은 원통형 바디부(532)와, 상기 바디부(532)로부터 후방으로 돌출하는 돌기부(534)와, 상기 바디부(532)로부터 전방으로 돌출하는 헤드부(536)를 구비한다. 바디부(532)는 용접 와이어(W)가 통과하기 위하여 내부에 종방향으로 연장하는 중공부(538)를 구비한다.

가이드 니플의 헤드부(536)는 전단부가 일자형으로 형성되어 송급 롤러 사이에서 안정적으로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 가이드 니플은 종래 원추형 헤드부를 갖는 가이드 니플이 송급 롤러 사이에서 일탈하는 단점을 해결할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 통상의 이산화탄소 용접 토치의 사시도.

도 2는 종래 용접 팁 전단부에 용접 스패터 및 용접 와이어 이물질이 융착되는 현상을 도시한 종단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이산화탄소 용접 토치의 종단면도.

도 4는 도 3에 도시된 디퓨져의 제2 단부의 횡단면도.

도 5는 도 3에 도시된 라이너 안내관의 횡단면도.

도 6a 및 도 6b는 도 3에 도시된 가스 공급 부재의 횡단면도 및 종단면도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 와이어 송급 유닛을 개략적으로 도시하는 개략도.

도 8은 본 발명에 따른 용접 케이블의 구조를 도시하는 개략도.

도 9는 본 발명에 따른 가이드 니플을 개략적으로 도시하는 도면으로서, 도 9a는 가이드 니플의 측단면도, 도 9b는 가이드 니플의 평단면도, 도 9c는 가이드 니플의 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>

10; 용접 팁

12; 용접 와이어 공급홀

14; 몸체

20; 디퓨져

30; 용접 케이블

40; 가스 유도 부재

50; 토치 바디

60; 인슐레이터

Claims (6)

1. 이산화탄소 용접기의 용접 토치와 용접 와이어 송급 유닛을 구비하는 이산화탄소 용접 시스템에 있어서,

   상기 용접 토치는 용접 와이어를 공급하기 위한 공급홀이 형성되어 있는 팁과, 일단부가 상기 팁과 결합되는 디퓨져와, 상기 디퓨져의 중공부와 체결되는 스프링 라이너를 갖는 용접 케이블과, 상기 디퓨져의 타단부와 맞닿으며, 스프링 라이너가 통과하는 중공부를 갖는 가스 유도 부재를 포함하며,

   상기 용접 와이어 송급 유닛은 두 쌍의 송급 롤러와, 송급 롤러 각각의 전방에 이동 가능하게 배치된 가이드 니플을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 라이너 공급관의 외주면에는 다수의 돌기가 길이 방향으로 일정한 간격으로 형성되고, 용접 케이블은 라이너 공급관이 에워싸는 내피 가스 공급관을 가지며,

   상기 라이너 공급관은 내피 가스 공급관의 내경보다 약간 작은 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스 유도 부재의 외주면에 가스 유동을 안내하기 위한 다수의 돌기가 길이방향으로 일정한 간격으로 형성되며, 상기 가스 유도 부재의 돌기는 가스 유도 부재의 일부에 형성된 관통홀과 인접한 부분까지 연장하고, 돌기와 돌기 사이에는 소정 깊이의 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드 니플은 스프링에 의하여 탄성적으로 지지되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 디퓨져의 중공부의 소정 부위에는 암나사산부가 형성되며, 스프링 라이너의 외주면이 디퓨져의 중공부에 형성된 암나사산부와 나사식으로 체결될 수 있도록 디퓨져의 중공부의 내경과 스프링 라이너의 외경이 결정되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 가이드 니플은 원통형 바디부와, 상기 바디부로부터 후방으로 돌출하는 돌기부와, 상기 바디부로부터 전방으로 돌출하는 헤드부를 구비하며, 헤드부의 두께가 점진적으로 감소하면서, 상기 헤드부는 바디부로부터 평면에서 볼 때 사각형으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접 시스템.

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