KR101298477B1 - 이산화탄소 용접기용 싱글케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화탄소 가스를 보호가스로 용접환경을 조성하여 용접효율과 품질을 향상시키는 이산화탄소 가스 용접기용 싱글케이블에 관한 것이다.
본 발명에 의한 이산화탄소 용접기용 싱글케이블은 가스가 공급되도록 통로가 형성된 가스공급관;, 상기 가스공급관을 중심으로 방사상으로 형성되는 전력선;, 상기 가스공급관의 일측에 형성되되 내선, 내선을 절연하는 절연체, 도전성 재질로 성형된 쉴드선 및 외피로 구성된 동축케이블;, 상기 가스공급관의 일측에서 상기 동축케이블과 밀착되는 신호선; 및 상기 전력선, 동축케이블 및 신호선이 외부로 노출되지 않도록 하는 부직포; 및 피복층;을 포함하여 구성된다.

Description

이산화탄소 용접기용 싱글케이블 {Single cable for gas arc welding}

본 발명은 이산화탄소 가스를 보호가스로 용접환경을 조성하여 용접효율과 품질을 향상시키는 이산화탄소 가스 용접기용 싱글케이블에 관한 것이다.

일반적으로 용접은 같은 종류 또는 다른 종류의 두 가지 고체 재료 사이에 원자간 결합이 일어나도록 가열 또는 가압 등의 조작을 통해 야금적으로 접합시키는 기술을 말하며 아크 용접과 저항 용접 및 레이저 용접 등 다양한 방법이 이용되고 있다.

아크용접은 아크(Arc)방전에 의한 아크의 발열을 이용하는 방법으로 용접하려는 모재와 용접 토치 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열을 이용해서 모재와 용접부의 표면을 녹인 후 그 용접부에 다시 용접 토치의 금속을 녹여 넣어 상호 접합시키는 기술이며, 이러한 아크용접은 불활성가스 아크용접 및 탄산가스 아크용접 등으로 구별된다.

이때, 탄산가스 아크용접은 탄산가스 또는 탄산가스를 주로 한 혼합가스를 시일드 가스로 사용한 시일드식 아크용접 기술로서, 용접용 와이어가 공급되면서전기와 이산화탄소의 작용에 의해 용접이 이루어지게 되므로 용접이 진행되는 과정에서 용접부에 형서오디는 용융금속에 스팟터가 발생하여 대기와의 접촉이 방지되어 산화나 질화를 방지할 수 있도록 하는 용접기이다.

도 1은 종래 기술에 의한 이산화탄소 용접기의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 이산화탄소 용접기는 용접 동작을 전체적으로 제어하는 용접기 본체(10)와, 이산화탄소 가스를 공급하는 이산화탄소 가스탱크(11)와, 용접기 와이어를 공급하는 피더 장치(20)와, 용접하고자 하는 모재(40)에 대해 용접을 직접 수행하는 용접 토치(30)와, 용집기 본체(10), 피더 장치(20) 및 용접 토치(30)를 연결하는 케이블(50)과, 접지선(60)으로 구성된다.

도한, 이산화탄소 용접기는 용접용 케이블(50)을 길게 연장하면 장비를 이동시키지 않고도 지상으로부터 높은 곳의 구조물이나 건축물 또는 선박건조 장소 등의 작업장에서 용접 작업이 가능하여 그 사용이 급증하고 있는 실정이다.

한편, 용접기 본체910)와 멀리 이격된 장소에서 용접을 수행하기 위해서는 피더장치(20)에서 용접을 수행하기 위한 전압 및 전류 등의 볼륨 값을 조정하거나 스위치의 온(on)/오프(off) 조작을 수행하게 된다.

그러기 위해서는 용접기 본체(10)와 상기 피더장치(20) 사이에 전원을 공급하기 위한 전원선과는 별도로 각종 제어신호를 전달하기 위한 제어선이 반드시 연결되어야 한다.

이러한 제어선은 용접기 본체(10)와 피더장치(20)를 연결한 케이블(50)에 내재하여 설치되고, 상기 제어선을 통해 송수신되는 제어신호에는 용접의 시작과 종료를 알리는 신호인 토치 제어신호, 피더장치(20)에 구비된 와이어 공급모터의 구동을 위한 인칭 제어신호, 용접 출력전압을 조정하는 전압 제어신호, 요업 또는 인칭시 모터의 구동속도를 지시하는 전류 제어신호, 피더장치(20)와연결된 용접토치(30)로 이산화탄소 가스가 공급될 수 있도록 가스의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브 제어신호, 와이어 공급모터를 회전시켜 와이어가 공급되도록 하는 모터 제어신호 등이 있다.

이러한 각종 제어신호를 위한 이산화탄소 용접기용 케이블을 위해서 도 2와 같은 대한민국 등록특허 제890530호 "가스 용접기용 싱글 케이블"이 제안되었다.

상기 가스 용접기용 싱글 케이블은 도 2에 도시한 바와 같이 가스관(10) 내부에 두 가닥의 제어선(50)을 삽입하여 구성된 것이다.

상기와 같은 구성의 케이블은 가스관(10) 내부에 제어선(50)이 삽입됨으로써 가스 이송량이 급격히 저하되는 문제점이 발생한다.

더욱이, 가스 이송량의 개선을 위해 가스관(10)의 직경을 크게 제조하였을 경우에는 가스관(10) 외부의 파워선(20) 직경이 비례하여 커지게 된다. 파워선(20)은 고가의 구리를 소재로 제조되므로 파워선(20)의 직경이 커지게 되면 생산비용이 기하급수적으로 상승하게 되고, 케이블의 직경이 커져서 핸들링이 어렵고, 유연성이 떨어져 작업의 효율이 저하되는 문제점이 발하는 문제점이 있다.

또한, 이산화탄소 용접기를 사용하는 작업장은 다른 용접기나 그라인더와 같이 다수의 노이즈 신호를 발생시키는 장치들이 다수 배치되어 있어서 이러한 장치들로부터 발생하는 노이즈 신호와 접지선을 통해 유입되는 노이즈 신호로 인하여 이산화탄소 용접기가 자주 오작동을 발생시켜 용접품질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 이산화탄소 용접기의 케이블을 구성함에 있어서 케이블 내부의 가스관을 통해 가스 이송이 원활하게 이루어지고, 주변 노이즈 신호에도 불구하고 이산화탄소 용접기를 정확하게 제어하도록 제어신호를 송,수신할 수 있으며, 케이블의 직경이 작아 작업자의 핸들링과 작업효율성이 우수한 이산화탄소 용접기용 케이블을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은에 의한 이산화탄소 용접기용 싱글케이블은 가스가 공급되도록 통로가 형성된 가스공급관;, 상기 가스공급관을 중심으로 방사상으로 형성되는 전력선;, 상기 가스공급관의 일측에 형성되되 내선, 내선을 절연하는 절연체, 도전성 재질로 성형된 쉴드선 및 외피로 구성된 동축케이블;, 상기 가스공급관의 일측에서 상기 동축케이블과 밀착되는 신호선; 및 상기 전력선, 동축케이블 및 신호선이 외부로 노출되지 않도록 하는 부직포; 및 피복층;을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 동축케이블 및 신호선은 결속체 내부에서 서로 밀착되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결속체는 전자파 차폐소재로 성형된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동축케이블 및 신호선은 결속체 내부에서 꼬인 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동축케이블 및 신호선은 꼬인 형태로 가스공급관 일측에 위치한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 제어선이 가스관 외부로 구성됨으로써 케이블 내부의 가스관을 통해 가스 이송이 원활하게 이루어지고, 다른 가스용접기 및 그라인더와 같이 여러 노이즈 신호를 발생하는 장치가 주변에 많이 배치되더라도 제어신호를 정확하게 송,수신하여 용접기를 정확하게 제어할 수 있으며, 직경이 작아 작업자의 핸들링과 작업효율성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 이산화탄소 용접기의 구성을 도시한 도면.
도 2는 종래의 이산화탄소 용접기 케이블의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 용접기용 케이블을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이산화탄소 용접기용 케이블을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 이산화탄소 용접기용 케이블을 도시한 사시도.
도 6 및 도 7은 가스공급관 내부에 형성된 유도홈을 도시한 사시도.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 용접기용 케이블을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이산화탄소 용접기용 케이블을 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 이산화탄소 용접기용 케이블을 도시한 사시도이고, 도 6 및 도 7은 가스공급관 내부에 형성된 유도홈을 도시한 사시도이다.

이산화탄소 용접기용 싱글케이블은 도 3에 도시한 바와 같이 이산화탄소 가스를 토치에 공급하는 통로가 형성된 파이프 형태의 가스공급관(101)이 싱글케이블(100)의 내부에 형성된다. 상기 가스공급관(101)은 고무 또는 합성섬유 등으로 성형된다.

그리고 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 이산화탄소 가스가 유동하는 가스공급관(101)의 내부에 유도홈(101a)을 형성함으로써 가스가 관로 내부를 유동할 때 발생하는 압력 손실을 최소화시키도록 구성한다.

일반적으로 유체가 관로 내부를 유동할 때 유체와 관로 내벽간의 마찰에 의해 압력이 손실된다. 이와 같은 관로 유동손실을 최소화하기 위하여 본 발명의 가스공급관(101) 내부에 도 6과 같이 가스공급관(101) 축방향으로 홈을 형성하고 상기 홈에 짧은 직선 형태의 홈이 분기되는 형태로 유도홈(101a)을 구성함으로써 관로 유동손실을 최소화하도록 한다.

그리고 상기 유도홈(101a)의 또 다른 형태로는 도 7에 도시한 바와 같이, 가스공급관(101)의 내벽에 나선형태의 유도홈(101a)을 구성할 수 있다.

상기와 같은 유도홈(101a)은 유체가 가스공급관(101) 내부를 유동할 때 내벽을 타고 유동하는 유체와 관 중심을 유동하는 유체를 교반함으로써 관로 유동 손실을 최소화 시킨다.

상기 가스공급관(101)의 외측에 방사상으로 전력선(102)이 형성된다.

상기 전력선(102)은 토치에서 아크(arc)를 발생시키도록 전력을 공급하는 것으로서, 도전성이 우수한 구리를 와이어 형태로 가공하고 수십가닥의 와이어를 꼬아서 성형함으로써 유연성이 우수하도록 성형된다.

그리고, 상기 전력선(102)을 부직포(103)로 감싸고, 부직포(103)의 외측에는 피복층(104)을 형성한다.

상기 부직포(103)는 작업현장에서 케이블(100)의 피복층(104)이 벗겨졌을 때 전력선(102)이 외부로 노출되지 않도록 하는 것으로서, 케이블(100)의 유연성이 감소되지 않도록 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 도 3과 같이 가스공급관(101)의 일측에는 제어선으로서 동축케이블(110)과 신호선(120)을 구성한다. 즉, 상기 동축케이블(110)과 신호선(120)은 가스공급관(101)과 부직포(103) 사이에서 전력선(102)과 함께 위치한다.

상기 동축케이블(110)과 신호선(120)은 용접기 본체와 멀리 이격된 장소에서 용접의 시작과 종료를 알리는 신호인 토치 제어신호, 피더장치에 구비된 와이어 공급모터의 구동을 위한 인칭 제어신호, 용접 출력전압을 조정하는 전압 제어신호, 용접 또는 인칭시 모터의 구동속도를 지시하는 전류 제어신호, 피더장치와 연결된 용접 토치로 이산화탄소 가스가 공급될 수 있도록 가스의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸스 제어신호, 와이어 공급모터를 회전시켜 와이어가 공급되도록 하는 모터 제어신호 등을 본체와 피더장치 사이에 송,수신한다.

즉, 상기 동축케이블(110)과 신호선(120)으로 용접기 본체와 피더장치 상호간은 전원과 제어신호가 송,수신되고 용접 토치를 통해 용접을 수행하게 된다.

종래의 이산화탄소 용접기용 케이블은 제어선으로 9개의 신호선을 사용하였지만 근래에 들어 용접기 제어 컨트롤러의 개선으로 두 가닥의 제어선만으로도 제어가 가능하다.

본 발명은 도 3과 같이 동축케이블(110)과 신호선을 제어선(120)으로 사용하는데 토치 제어신호, 용접 출력전압을 조정하는 전압 제어신호, 용접 또는 인칭시 모터의 구동속도를 지시하는 전류 제어신호, 피더장치와 연결된 용접 토치로 이산화탄소 가스가 공급될 수 있도록 가스의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸스 제어신호 등의 제어신호를 동축케이블(110)을 통해 송,수신한다.

그리고, 와이어 공급모터를 회전시켜 와이어가 공급되도록 하는 모터 제어신호는 동축케이블(110)과 별도로 형성된 신호선(120)을 통해 통신하는데, 용접품질을 결정짓는 가장 큰 요소는 와이어 제어신호의 정확한 통신으로 결정되기 때문에 와이어모터 제어신호는 별도의 신호선(120)을 통해 통신하도록 구성한다.

동축케이블(110)은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 내선(111)을 절연체(112)로 피복하고 절연체(112)의 외부에 전선을 풀어 감싸는 형태의 쉴드선(113)이 형성되며 쉴드선(113)의 외부에는 전자파 차폐를 위한 알루미늄 박막(114)이 형성되고 외피(115)가 피복되어 구성된다.

그리고 신호선(120)은 내선(121)의 외부에 절연체(122)가 형성된다.

상기와 같이 구성된 동축케이블(110)은 고주파까지 전기신호를 전송할 수 있기 때문에 300MHz 이상의 고주파 통신에 적합하고, 동일 케이블 속에 복수의 동축케이블을 수용해도 상호간의 신호누설이 적은 이점이 있기 때문에 상술한 바와 같이 토치 제어신호, 용접 출력전압을 조정하는 전압 제어신호, 용접 또는 인칭시 모터의 구동속도를 지시하는 전류 제어신호, 피더장치와 연결된 용접 토치로 이산화탄소 가스가 공급될 수 있도록 가스의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸스 제어신호 등의 제어신호를 동축케이블(110)을 통해 송,수신한다.

그리고 상기 동축케이블(110)의 쉴드선(113)은 접지선으로 사용한다.

그리고 용접기 제어를 위한 신호선(120)과 동축케이블(110)은 서로 밀착되도록 구성하는 것이 바람직한데 신호선(120)과 동축케이블(110)을 밀착하여 구성함으로써 노이즈신호에 의한 용접기의 오작동을 방지할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 신호선(120)과 동축케이블(110)을 도 4와 같이 결속체(130) 내부에 수용하는 것이 바람직하다.

용접케이블(100)을 장시간 사용하다 보면 동축케이블(110)과 신호선(120) 사이의 간격이 발생하여 노이즈신호가 유입될 수 있는데 이를 방지하기 위해 도 4와 같이 결속체(130) 내부에 신호선(120)과 동축케이블(110)을 수용함으로써 신호선(120)과 동축케이블(110)이 밀착되도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 결속체(130)는 전자파 차폐소재를 사용함으로써 외부의 노이즈신호가 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 도 3의 상태 즉, 용접기용 케이블(100) 속의 신호선(120)과 동축케이블(110)을 도 5와 같이 서로 꼬아서 구성하거나 도 4의 결속체(130) 내부에 수용된 신호선(120)과 동축케이블(110)을 도 5와 같이 꼬아서 구성함으로써 외부의 노이즈 신호에 의해 용접기가 오작동하는 것을 방지하도록 구성한다.

상기와 같이 신호선(120)과 동축케이블(110)을 꼬아서 구성함으로써 외부로부터 노이즈신호가 유입되더라도 깨끗한 제어 신호만 검출할 수 있기 때문이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 케이블(100) 내부의 가스공급관(101)에 신호선이 수납되지 않기 때문에 통해 가스 이송이 원활하게 이루어지고, 주변 노이즈 신호에도 불구하고 이산화탄소 용접기를 정확하게 제어하도록 제어신호를 송,수신할 수 있으며, 케이블의 직경이 작아 작업자의 핸들링과 작업효율성이 우수하다.

이상, 본 발명에 의한 이산화탄소 용접기용 케이블에 대해 설명하였다.

상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 싱글케이블
101 : 가스공급관
102 : 전력선
103 : 부직포
104 : 피복층
110 : 동축케이블
111 : 내선
112 : 절연체
113 : 쉴드선
114 : 알루미늄 박막
115 : 외피
120 : 신호선
130 : 결속체

Claims (6)

1. 가스가 공급되도록 통로가 형성되고, 내벽에는 유도홈(101a)이 형성된 가스공급관(101);,
   상기 가스공급관(101)을 중심으로 방사상으로 형성되는 전력선(102);,
   상기 가스공급관(101)의 일측에 형성되되 내선(111), 내선(111)을 절연하는 절연체(112), 도전성 재질로 성형된 쉴드선(113) 및 외피(115)로 구성된 동축케이블(110);,
   상기 가스공급관(101)의 일측에서 상기 동축케이블(110)과 밀착되는 신호선(120);
   상기 동축케이블(110) 및 신호선(120)을 서로 밀착시켜 내부에 수납하는 결속체(130);
   상기 전력선(102), 동축케이블(110) 및 신호선(120)이 외부로 노출되지 않도록 하는 부직포(103); 및
   피복층(104);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 싱글케이블.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 동축케이블(110) 및 신호선(120)은 결속체(130) 내부에서 꼬인 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 싱글케이블.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 동축케이블(110) 및 신호선(120)은 꼬인 형태로 가스공급관(101) 일측에 위치한 것을 특징으로 하는 이산화탄소 용접기용 싱글케이블.
   
6. 삭제

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