KR101403283B1

KR101403283B1 - 용접토치

Info

Publication number: KR101403283B1
Application number: KR1020120079010A
Authority: KR
Inventors: 김호수; 이경
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-06-02
Also published as: KR20140012360A

Abstract

본 발명은 전극 와이어 공급부와 연결되는 장치몸체 및 이 장치몸체에 장착되고 소재의 용접부위에서 전극 와이어의 송출위치를 가변토록 제공되는 송출위치 가변형 와이어 송출수단을 포함하는 용접토치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 그루브면이 넓은 경우에도 한번에 용접이 가능하고 용락현상이 차단되며, 확산성 수소의 방출 등이 용이하고 작업자가 원하는 소재의 용접부위 방향으로 전극 와이어의 송출위치를 가변 가능한 효과가 있다.

Description

용접토치{Apparatus for welding torch}

본 발명은 용접토치에 관한 것으로, 전극 와이어의 송출위치를 가변 가능토록 구성된 용접토치에 관한 것이다.

도 1은 종래 용접토치에 의한 용접상태가 도시된 도이다. 종래의 용접토치(1)의 경우에는 중앙부를 관통하는 중심홀(2a)을 구비한 전극팁(2)을 구비하고 있어, 송급장치(4)를 통해 공급받은 전극 와이어(5)를 소재(7)의 용접부위에 직선형으로만 공급하였다.

이에 따라 도 1(a)에 도시된 바와 같이 소재(7)의 그루브면(J)의 간격이 넓은 경우에는 전극 와이어(5)가 송출되는 부분의 반대편 하단에는 용락현상(A)이 쉽게 발생되는 문제가 있다.

그리고 도 1(b)에 도시된 바와 같이 소재(7)의 두께가 얇아 그루브면(J)의 각도가 낮고 넓게 형성된 경우에는 그루브면(J) 전체가 한번에 용접되지 않아 소재의 용접부위에서 용접이 제대로 이뤄지지 않게 되어(B), 재차 용접을 실시해야 하는 문제가 있다.

또한, 도 1(c)에 도시된 바와 같이 그루브면(J)의 각도가 높아 그루브면(J)간의 간격이 좁은 경우에는 전극 와이어(5)가 직선형으로 수직방향에서 공급됨에 따라 용융부위에서 형성된 확산성 수소(C) 또는 불순물이 방출될 공간이 없어 외부로의 배출이 용이하지 않으며, 이에 따라 용착금속 내부에 확산성 수소(C) 또는 불순물이 잔류하게 되어 용착금속의 품질에도 좋지 않은 영향을 준다.

더하여, 종래의 용접토치는 전극 와이어(5)의 송출위치를 변경하기 위해서는 용접토치 헤드부(미도시)를 변경해야 하므로 추가 작업이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위해서 제안된 것으로, 그루브면이 넓은 경우에도 한번에 용접이 가능하고 용락현상이 차단되며, 확산성 수소의 방출 등이 용이하고 작업자가 원하는 소재의 용접부위 방향으로 전극 와이어의 송출위치를 가변 가능토록 구성된 용접토치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 다음과 같은 용접토치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접토치는, 전극 와이어 공급부와 연결되는 장치몸체; 및 상기 장치몸체에 장착되고, 소재의 용접부위에서 전극 와이어의 송출위치를 가변하도록 구비되는 송출위치 가변형 와이어 송출수단을 포함하고, 상기 와이어 송출수단은, 상기 장치몸체에 장착되며, 내부가 관통된 회전축을 포함하는 구동부; 상기 구동부의 회전축 내부에 삽입되며, 상기 전극 와이어가 관통하여 지나가도록 제공되는 삽입관; 상기 구동부로 전류가 누전되는 것을 차단토록, 상기 구동부의 회전축과 상기 삽입관 사이에 밀착되어 설치되는 절연체; 및 상기 삽입관의 일단부와 연결블럭에 의해 장착되고, 상기 삽입관의 회전에 따라 함께 회전되면서 상기 전극 와이어를 상기 소재의 용접부에 공급하는 와이어 송출팁부재를 포함하여, 상기 구동부에 의해 상기 와이어 송출팁부재를 회전시킴으로써, 상기 전극 와이어가 원운동하며 상기 소재의 용접부위에 송출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서는 상기 와이어 송출팁부재는 상기 소재의 용접부에 상기 전극 와이어가 회전되며 공급되도록, 상단 중심부에서 하단으로 갈수록 경사진 편심홀을 포함할 수 있다.

삭제

일 실시예에서는 상기 와이어 송출팁부재의 하단 중심부에서 상기 편심홀까지의 편심거리를 조절하여 상기 소재의 용접범위를 조절하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서는 상기 와이어 송출팁부재의 길이를 조절하여 상기 소재의 용접범위를 조절하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서는 상기 와이어 송출팁부재의 하단에서 상기 소재의 용접부까지의 전극 돌출길이를 조절하여 상기 소재의 용접범위를 조절하도록 구성될 수 있다.

삭제

일 실시예에서는 상기 와이어 송출수단은 상기 와이어 송출팁부재의 회전을 지지토록, 상기 와이어 송출팁부재의 둘레를 감싸며 설치되는 홀더부재를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서는 상기 홀더부재는, 상기 장치몸체의 하단에 장착되는 고정블럭; 및 상기 고정블럭과 결합되며 내부는 상기 연결블럭과 상기 와이어 송출팁부재에 대응하는 형상을 가지는 소켓부재를 포함할 수 있다.

본 발명인 용접토치의 일 실시예는 편심홀을 포함하는 와이어 송출팁부재를 구비하여 전극 와이어를 작업자가 원하는 소재의 용접부위 방향으로 송출 가능토록 하는 효과가 있다.

그리고 스텝핑모터 등의 구동부를 구비하여 와이어 송출팁부재를 회전시킴으로써 편심홀을 통과하는 전극 와이어가 소재의 용접부위에서 보다 넓은 범위에 걸쳐 송출되도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

이에 따라 그루브면이 넓은 경우에도 한번에 전체 그루브면을 모두 용접할 수 있는 효과가 있다.

또한, 그루브면의 두께가 얇은 경우에도 종래의 직선방향으로 전극 와이어를 공급하는 것이 아니라, 전극 와이어를 원추형으로 회전시키면서 공급함에 따라 그루브면의 반대편 하단에서 용락현상의 발생을 낮출 수 있는 효과가 있다.

그리고 전극 와이어가 원운동하며 소재의 용접부위에 공급됨에 따라 본 발명인 용접토치의 이동속도를 조절하여 다층용접도 가능하게 되며, 종래의 직선방향으로의 공급과는 달리 소재의 용접부위에서 전극 와이어의 송출위치 반대편으로 확산성 수소의 방출을 용이하게 하는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 필렛용접을 실시하는 경우에는 전극 와이어가 넓은 범위에 공급됨에 따라 한번의 용접비드 형성을 통해 용접각장을 맞출 수 있어 용접시간 및 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

더하여, 전극 와이어가 회전되면서 소재의 용접부위에 공급됨으로써, 전극 와이어 및 소재가 용융될 때 용융물 내부에서 교반현상이 일어나 용착이 이뤄지기 때문에 용융물 내부의 불순물이 용접비드 표면 위로 쉽게 올라와 배출되어 청정 용착금속을 얻을 수 있는 효과가 있다.

그리고 전극 와이어가 회전되면서 공급되므로 소재의 용접부위에서 용융 및 응고 과정이 반복되어 동일 수직복층 비드쌓기 용접을 행하게 됨으로써, 이로 인한 예열효과 때문에 고온 또는 저온에서 용착금속의 균열발생을 저감시키는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래 용접토치에 의한 용접상태가 도시된 도이다.
도 2는 본 발명인 용접토치에 전극 와이어가 공급되는 상태가 도시된 도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명인 용접토치의 일 실시예에 관한 외관이 도시된 도이다.
도 4는 도 3a에 도시된 발명의 측단면이 도시된 도이다.
도 5는 본 발명인 용접토치의 다른 실시예에 관한 측단면이 도시된 도이다.
도 6은 도 5에 도시된 발명에서 교체형 와이어 송출팁부재를 도시한 도이다.
도 7은 도 4에 도시된 발명에서 소재의 용접범위를 결정하는 조절인자가 도시된 도이다.
도 8a는 도 4에 도시된 발명에서 와이어 송출팁부재를 통과한 전극 와이어가 소재의 용접부위에 송출된 상태가 도시된 도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 발명에서 구동부를 작동시켜 와이어 송출팁부재를 90도까지 회전시키면서 용접하는 상태가 도시된 도이다.
도 8c는 도 8b에 도시된 발명에서 구동부를 작동시켜 와이어 송출팁부재를 180도까지 회전시키면서 용접하는 상태가 도시된 도이다.
도 8d는 도 8c에 도시된 발명에서 구동부를 작동시켜 와이어 송출팁부재를 270도까지 회전시키면서 용접하는 상태가 도시된 도이다.
도 9a는 본 발명이 필렛용접을 하는 상태가 도시된 도이다.
도 9b는 본 발명이 그루브면이 넓은 경우에 한번에 용접하는 상태가 도시된 도이다.
도 10a는 종래 용접토치에서 송출된 전극 와이어의 송출경로가 도시된 도이다.
도 10b는 본 발명인 용접토치에서 송출된 전극 와이어의 송출경로가 도시된 도이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 용접토치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다. 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

삭제

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 그루브면이 넓은 경우에도 한번에 용접이 가능하고 용락현상이 차단되며, 확산성 수소의 방출 등이 용이하고 작업자가 원하는 소재의 용접부위 방향으로 전극 와이어의 송출위치를 가변 가능토록 하는 것을 기초로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명인 용접토치에 전극 와이어가 공급되는 상태가 도시된 도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명인 용접토치의 일 실시예에 관한 외관이 도시된 도이고, 도 4는 도 3a에 도시된 발명의 측단면이 도시된 도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명인 용접토치(100)의 일 실시예의 구성은 전극 와이어 공급부(110)와 연결되는 장치몸체(130) 및 이 장치몸체(130)에 장착되고 소재(7)의 용접부위에서 전극 와이어(5)의 송출위치를 가변토록 제공되는 송출위치 가변형 와이어 송출수단(200)을 포함할 수 있다.

여기서 상기 와이어 송출수단(200)은 구동부(210)를 매개로 편심된 송출경로를 회전시켜, 전극 와이어가 원운동하며 소재의 용접부위에 송출되도록 구성될 수 있다.

먼저, 상기 전극 와이어 공급부(110)는 전극 와이어 코일(111), 구동롤(113) 및 전극 와이어 이동로(115)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 전극 와이어 코일(111)은 전극 와이어가 복수회로 감겨 있으며 상기 구동롤(113)에 연결된다. 상기 구동롤(113)은 상기 전극 와이어 코일(111)에서 공급된 전극 와이어를 밀어내어 상기 전극 와이어 이동로(115)를 거쳐 용접토치 결합부(117)까지 이동시키게 된다.

상기 용접토치 결합부(117)는 내부에 관통홀(117a)이 형성되어 있고 상기 관통홀(117a)을 통과하여 전극 와이어(5)가 본 발명인 용접토치 쪽으로 전달되게 된다. 이때, 상기 용접토치 결합부(117)의 하단에는 수나사선(117b)이 형성되어 있으며, 상기 장치몸체(130)의 고정프레임(131) 상단에 형성된 암나사선(131a)과 결합되어 상기 고정프레임(131)을 상기 용접토치 결합부(117)에 연결시킨다.

상기 고정프레임(131)은 사각블럭 형태일 수 있으며, 상기 고정프레임(131)의 하단 둘레에는 4개의 볼트체결홈(131b)이 가공될 수 있다. 상기 볼트체결홈(131b)에 볼트(137)가 체결되며 상기 구동부(210)를 포함하는 구동부 하우징(135)이 장착될 수 있는데, 상기 구동부(210)는 스텝핑모터, 인버터모터 등으로 구현될 수 있다. 미설명부호 132는 상기 관통홀(117a)에 연통되는 관통공이다.

여기서 상기 구동부(210)는 상기 구동부 하우징(135)의 내부에 장착되는 고정자(211)와 상기 구동부 하우징(135)의 중앙부를 관통하며 형성된 회전축(217) 및 상기 회전축(217)의 둘레에 따라 감겨 제공되고 상기 고정자(211)와의 자성 반응을 통해 상기 회전축(217)을 회전토록 제공되는 회전자(213)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 회전축(217)의 회전을 용이토록 상기 회전축(217)의 둘레를 따라 볼베어링유닛(215)이 장착될 수 있으며, 상기 회전축(217)의 내부는 전극 와이어가 지나갈 수 있도록 관통되어 제공될 수 있다.

한편, 상기 와이어 송출수단(200)은 상기 구동부(210)뿐만 아니라, 상기 구동부(210)의 회전축(217) 내부에 삽입되며, 전극 와이어가 관통하며 지나가도록 제공되는 삽입관(220) 및 상기 삽입관(220)의 일단부와 연결블럭(230)에 의해 장착되고, 상기 삽입관(220)의 회전에 따라 함께 회전되어 전극 와이어를 소재의 용접부위에 공급하는 와이어 송출팁부재(250)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 상기 삽입관(220)은 동 재질로 된 동관일 수 있으며, 상기 용접토치 결합부(117)를 통해 공급된 전극 와이어가 상기 구동부(210)의 회전축(217) 내부를 관통하며 지나갈 수 있도록 하는 이동경로의 역할을 하게 된다.

그리고 상기 삽입관(220)과 상기 회전축(217) 사이에는 절연체(270)가 장착될 수 있다. 구체적으로 상기 절연체(270)는 상기 삽입관(220)의 둘레를 따라 감겨 제공되며, 상기 회전축(217)의 내부로 상기 삽입관(220)과 함께 삽입되게 된다. 상기 절연체(270)는 전극 와이어에 접지된 + 극 또는 - 극과 소재에 접지된 - 극 또는 + 극간의 전류 흐름이 상기 구동부(210)의 방향으로 누전되는 것을 차단하는 역할을 하게 된다.

상기 삽입관(220)은 상기 구동부 하우징(135)의 하단을 넘어 신장되며, 상기 삽입관(220)의 하단에 형성된 수나사선(220a)은 상기 연결블럭(230) 상단의 암나사선(230a)에 체결된다. 그리고 상기 연결블럭(230) 하단의 암나사선(230b)에 상기 와이어 송출팁부재(250)의 수나사선(250b)이 체결되어 삽입관(220)과 와이어 송출팁부재(250)는 일체로 연결되게 된다. 즉, 상기 구동부(210)의 구동에 의해 상기 구동부(210)의 회전축(217)이 회전하게 되면, 상기 회전축(217)과 함께 상기 삽입관(220)이 회전하게 되며, 이에 따라 상기 와이어 송출팁부재(250)도 회전하게 되는 것이다.

그리고 상기 와이어 송출수단(200)은 상기 와이어 송출팁부재(250)의 회전을 지지토록, 상기 와이어 송출팁부재(250)의 둘레를 감싸며 설치되는 홀더부재(280)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서 상기 홀더부재(280)는 고정블럭(283) 및 소켓부재(285)를 포함할 수 있는데, 상기 고정블럭(283)은 상기 구동부 하우징(135)의 하단에서 볼트 등의 체결구(281)에 의해 장착되며, 상기 고정블럭(283)의 하단에는 수나사선(283a)이 형성되어 있어 상기 소켓부재(285)의 암나사선(285a)이 체결되면서 상기 소켓부재(285)를 지지하게 된다.

그리고 상기 소켓부재(285)의 내부는 연결블럭(230)과 와이어 송출팁부재(250)에 대응하는 형상을 가지도록 제공될 수 있으며, 연결블럭(230) 및 와이어 송출팁부재(250)를 외부의 충격으로부터 보호할 뿐만 아니라 연결블럭(230)과 와이어 송출팁부재(250)의 회전을 지지하는 역할을 하게 된다. 이때, 상기 연결블럭(230)과 상기 소켓부재(285)의 접촉면에는 라이너(290)가 삽입되어 상기 연결블럭(230)이 회전될 때 발생되는 마찰력을 줄일 수 있다.

한편, 상기 와이어 송출팁부재(250)는 소재의 용접부에 전극 와이어가 회전되면서 공급되도록, 상단 중심부에서 하단으로 갈수록 경사진 편심홀(250a)을 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 편심홀(250a) 및 상기 편심홀(250a)을 회전시키는 상기 구동부(210)에 의해 전극 와이어가 소재의 용접부위에 송출되는 위치 및 소재의 용접범위를 가변할 수 있게 된다. 여기서 도 7에는 전극 와이어의 송출위치 및 소재의 용접범위(P)를 결정하는 조절인자가 도시되어 있다.

우선 작업자는 상기 와이어 송출팁부재(250)의 하단 중심부에서 편심홀(250a)까지의 편심거리(W)를 조절하여 전극 와이어의 송출위치 및 소재(7)의 용접범위(P)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 와이어 송출팁부재(250)의 길이(L)가 고정된 상태에서 상기 와이어 송출팁부재(250)의 상단 중심부를 기준으로 상기 와이어 송출팁부재(250)의 하단 편심홀(250a)까지의 편심각도(φ)를 조절하면 상기 편심거리(W)를 조절할 수 있게 된다.

상기 편심거리(W)가 가변되면, 그에 따라 상기 편심홀(250a)을 따라 송출되는 전극 와이어가 소재에 도달되는 위치도 가변되게 된다. 또한, 작업자는 소재의 용접범위(P)를 넓히고 싶다면 상기 편심거리(W)가 크게 되도록 가공하면 되고, 소재의 용접범위(P)를 좁게 하고 싶다면 상기 편심거리(W)를 작게 가공하면 될 것이다.

여기서 상기 편심거리(W)가 조절되면 전극 와이어는 작업자가 원하는 위치로 송출될 수 있을 것이다. 그리고 상기 구동부(210)를 작동시켜 상기 편심홀(250a)을 회전시키게 된다면 전극 와이어가 소재(7)의 용접부위에서 송출되는 위치는 360도 방향에서 모두 가능하게 될 것이다.

그리고 작업자는 상기 와이어 송출팁부재(250)의 길이(L)를 조절하여서도 소재의 용접범위(P)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 와이어 송출팁부재(250)의 편심거리(W)가 고정된 상태에서 상기 와이어 송출팁부재(250)의 길이(L)를 조절하게 된다면, 상기 편심홀(250a)의 편심각도(φ)는 변경될 것이다.

이 경우, 상기 편심홀(250a)을 관통하여 지나는 전극 와이어가 소재의 용접부위에 도달되는 위치도 가변되게 된다. 즉, 작업자가 넓은 범위를 용접하고자 한다면 상기 편심홀(250a)의 편심거리(W)가 고정된 상태에서 상기 와이어 송출팁부재(250)의 길이(L)를 짧게 함으로써 상기 편심홀(250a)의 편심각도(φ)가 상대적으로 커지게 하고 전극 와이어가 도달되는 위치반경도 더 커지게 한다.

반대로 작업자가 작은 범위를 용접하고자 한다면 상기 편심홀(250a)의 편심거리(W)가 고정된 상태에서 상기 와이어 송출팁부재(250)의 길이(L)를 길게 하여 상기 편심홀(250a)의 편심각도(φ)가 상대적으로 작아지게 하고 전극 와이어가 도달되는 위치반경도 더 작아지게 한다.

또한, 작업자는 상기 와이어 송출팁부재(250)의 하단에서 소재의 용접부위까지의 전극 돌출길이(D)를 조절하여 소재의 용접범위(P)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 작업자가 상기 와이어 송출팁부재(250)의 수직 위치를 조절하면 상기 편심홀(250a)에서 송출된 전극 와이어가 소재의 용접부위까지 도달되는 거리는 가변되게 된다.

즉, 작업자가 상기 와이어 송출팁부재(250)를 상승시키면 전극 돌출길이(D)가 커지므로 전극 와이어가 소재의 용접부위에 도달되는 거리는 넓어지게 되며, 반대로 작업자가 상기 와이어 송출팁부재(250)를 하강시키면 전극 돌출길이(D)가 작아지므로 전극 와이어가 소재의 용접부위에 도달되는 거리는 작아지게 된다.

종래의 용접토치의 경우에는 직선형으로 전극 와이어를 공급하므로 상기와 같은 조절인자에 의해 소재에 송출되는 전극 와이어의 도달위치 또는 소재의 용접범위(P)를 조절하는 것이 불가능하였으나, 본 발명의 일 실시예의 경우에는 상기와 같이 편심거리(W), 편심각도(φ), 전극 돌출길이(D), 와이어 송출팁부재(250)의 길이(L) 등과 같은 조절인자에 의해 소재에 송출되는 전극 와이어의 도달위치 또는 소재의 용접범위(P)를 조절하는 것이 가능하게 된다.

한편, 도 5에는 본 발명인 용접토치(100)의 다른 실시예에 관한 측단면이 도시되어 있고, 도 6은 도 5에 도시된 발명에서 교체형 와이어 송출팁부재가 도시되어 있다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 소켓부재(285)의 하단부가 개방 형태로 제공되며, 작업자가 상기 와이어 송출팁부재(250)만을 상기 연결블럭(230)에서 분리 또는 장착하는 것이 용이하도록 구성될 수 있다.

즉 작업자는 도 6(a),(b)에 도시된 서로 다른 편심각도(φ1,φ2)로 가공된 상기 와이어 송출팁부재(250) 또는 도 6(c),(d)에 도시된 서로 다른 길이(L1,L2)로 가공된 상기 와이어 송출팁부재(250)를 소재의 용접범위에 대응하여 교체함에 따라 전극 와이어에 의한 용접을 원활하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들의 구성은 상기와 같으며, 이하에서는 작동상태를 설명하도록 한다.

도 8a는 도 4에 도시된 발명에서 와이어 송출팁부재를 통과한 전극 와이어가 소재의 용접부위에 송출된 상태가 도시된 도이고, 도 8b는 도 8a에 도시된 발명에서 구동부를 작동시켜 와이어 송출팁부재를 90도까지 회전시키면서 용접하는 상태가 도시된 도이며, 도 8c는 도 8b에 도시된 발명에서 구동부를 작동시켜 와이어 송출팁부재를 180도까지 회전시키면서 용접하는 상태가 도시된 도이고, 도 8d는 도 8c에 도시된 발명에서 구동부를 작동시켜 와이어 송출팁부재를 270도까지 회전시키면서 용접하는 상태가 도시된 도이다.

도 8a 내지 도 8d를 참고하면, 우선 작업자는 소재의 용접범위에 맞게 와이어 송출팁부재(250)의 높이, 즉 전극 돌출길이(D)를 조절하거나, 소재의 용접범위에 대응하는 편심각도(φ)를 가진 편심홀(250a)을 구비한 와이어 송출팁부재(250)로 교체하거나, 적당한 편심각도(φ)를 가지며 전체 길이(L)가 다양한 와이어 송출팁부재(250)로 교체하여, 궁극적으로 소재(7)의 용접범위에 대응하는 상기 와이어 송출팁부재(250)를 선별하고 장착한다.

작업자는 이제 상기 구동부(210)를 구동시켜 상기 구동부(210)의 회전축(217)을 회전시킨다. 상기 회전축(217)이 회전됨에 따라 상기 회전축(217)의 내부에 삽입되어 있던 상기 삽입관(220)이 함께 회전하게 되고, 상기 연결블럭(230)에 의해 상기 삽입관(220)의 하단과 연결된 상기 와이어 송출팁부재(250)가 회전하게 된다.

상기 와이어 송출팁부재(250)가 회전하게 되면, 상기 와이어 송출팁부재(250)의 편심홀(250a)은 미리 가공된 편심각도(φ)에 대응하여 원추형을 그리면서 회전하게 된다. 이에 따라 상기 편심홀(250a)을 관통하며 지나가는 전극 와이어도 소재의 용접부위에 원형을 그리며 송출되게 된다.

최초 소재의 용접부위에 송출된 전극 와이어는 도 8a에 도시된 바와 같이 소재의 그루브면(J) 일측에 송출되게 될 것이다. 이에 따라 소재와 전극 와이어 사이에 용융이 일어나며, 용융금속이 발생되게 된다. 이때 용융금속의 내부에 존재하던 확산성 수소나 이물질 등은 전극 와이어가 송출되는 위치의 주변부에 존재하는 공간을 통해 외부로 배출되게 된다.

다음 상기 구동부(210)의 구동에 따라 상기 편심홀(250a)은 도 8b에 도시된 바와 같이 90도 정도를 회전하게 되고, 이제 소재의 용접부위 중앙부에 전극 와이어를 송출하게 된다. 이때 확산성 수소나 이물질 등은 소재의 용접부위 양측으로 배출되게 된다.

다시 상기 구동부(210)의 구동에 의해 상기 편심홀(250a)은 180도, 270도를 회전하게 되며, 도 8c 및 도 8d에 도시된 바와 같이 소재의 용접부위 전체를 용접하여 용착금속을 형성되게 한다. 이때 전극 와이어가 회전되면서 소재의 용접부위에 공급됨으로써, 전극 와이어 및 소재가 용융될 때 용융물 내부에서 교반현상이 일어나 용착이 이뤄지기 때문에 용융물 내부의 불순물이 용접비드 표면 위로 쉽게 올라와 배출되어 용착금속은 청정한 상태를 유지하게 된다.

그리고 전극 와이어가 회전되면서 공급되므로 소재의 용접부위에서 용융 및 응고 과정이 반복되어 동일 수직복층 비드쌓기 용접을 행하게 됨으로써, 이로 인한 예열효과 때문에 고온 또는 저온에서 용착금속의 균열발생을 저감하게 된다.

도 9a에 도시된 바와 같이 필렛용접에서 전극 와이어가 원형을 그리며 공급됨에 따라 한번의 공정을 통해 용접비드면이 형성되며 용접각장을 맞출 수 있으며, 도 9b에 도시된 바와 같이 소재(7)의 그루브면(J)이 넓고 그루브면(J)의 두께가 얇은 경우에도 전극 와이어가 넓은 범위에 걸쳐 원형으로 송출됨에 따라 소재의 용접부위 전체를 한번에 용접하며, 원형을 그리면서 전극 와이어가 공급되므로 직선형 송출과는 달리 소재의 접합부에서 용락현상의 발생을 차단할 수 있게 된다.

구체적으로, 도 10a에서는 종래 용접토치에 의해 전극 와이어가 소재의 용접부위에 송출될 때 전극 와이어가 그리는 궤적을 표시하였는데, 도 10a에 도시된 바와 같이 종래 용접토치는 직선형으로 전극 와이어를 공급함에 따라 소재(7)의 용접범위가 넓은 경우 제대로 용접이 되지 않아 재차 용접공정이 필요하게 된다.

이에 반해 도 10b에 도시된 바와 같이 본 발명의 용접토치가 이동하며 전극 와이어를 소재(7)의 용접부위에 송출하는 경우 전극 와이어는 나선형을 그리며 송출되게 되어 궁극적으로 소재의 용접부위 전체를 용접할 수 있게 되어 재차 용접공정이 불필요하게 된다.

이상의 사항은 용접장치의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

130...장치몸체 200...와이어 송출수단
210...구동부 220...삽입관
270...절연체 250...와이어 송출팁부재
250a...편심홀 280...홀더부재

Claims

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전극 와이어 공급부(110)와 연결되는 장치몸체(130); 및
상기 장치몸체(130)에 장착되고, 소재의 용접부위에서 전극 와이어의 송출위치를 가변하도록 구비되는 송출위치 가변형 와이어 송출수단(200)
을 포함하고,
상기 와이어 송출수단(200)은,
상기 장치몸체(130)에 장착되며, 내부가 관통된 회전축(217)을 포함하는 구동부(210);
상기 구동부(210)의 회전축(217) 내부에 삽입되며, 상기 전극 와이어가 관통하여 지나가도록 제공되는 삽입관(220);
상기 구동부(210)로 전류가 누전되는 것을 차단토록, 상기 구동부(210)의 회전축(217)과 상기 삽입관(220) 사이에 밀착되어 설치되는 절연체(270); 및
상기 삽입관(220)의 일단부와 연결블럭(230)에 의해 장착되고, 상기 삽입관(220)의 회전에 따라 함께 회전되면서 상기 전극 와이어를 상기 소재의 용접부에 공급하는 와이어 송출팁부재(250)
를 포함하여, 상기 구동부(210)에 의해 상기 와이어 송출팁부재(250)를 회전시킴으로써, 상기 전극 와이어가 원운동하며 상기 소재의 용접부위에 송출되도록 하는 것을 특징으로 하는 용접토치.
제3항에 있어서,
상기 와이어 송출팁부재(250)는 상기 소재의 용접부에 상기 전극 와이어가 회전되면서 공급되도록, 상단 중심부에서 하단으로 갈수록 경사진 편심홀(250a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치.
제4항에 있어서,
상기 와이어 송출팁부재(250)의 하단 중심부에서 상기 편심홀(250a)까지의 편심거리(W)를 조절하여 상기 소재의 용접범위(P)를 조절하는 것을 특징으로 하는 용접토치.
제4항에 있어서,
상기 와이어 송출팁부재(250)의 길이(L)를 조절하여 상기 소재의 용접범위(P)를 조절하는 것을 특징으로 하는 용접토치.
제4항에 있어서,
상기 와이어 송출팁부재(250)의 하단에서 상기 소재의 용접부까지의 전극 돌출길이(D)를 조절하여 상기 소재의 용접범위(P)를 조절하는 것을 특징으로 하는 용접토치.
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제3항에 있어서,
상기 와이어 송출수단(200)은 상기 와이어 송출팁부재(250)의 회전을 지지토록, 상기 와이어 송출팁부재(250)의 둘레를 감싸며 설치되는 홀더부재(280)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치.
제9항에 있어서,
상기 홀더부재(280)는,
상기 장치몸체(130)의 하단에 장착되는 고정블럭(283); 및
상기 고정블럭(283)과 결합되며, 내부는 상기 연결블럭(230)과 상기 와이어 송출팁부재(250)에 대응하는 형상을 가지는 소켓부재(285)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접토치.