KR101594035B1 - 티그 용접 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 티그 용접 장치는 복수의 구멍이 형성되는 절연체; 상기 구멍에 각각 끼워지는 복수의 전극봉; 상기 복수의 전극봉과 연결되고, 상기 복수의 전극봉에 전류를 공급하도록 구성되는 복수의 통전 전극; 및 상기 복수의 전극봉 사이에 배치되어 상기 복수의 전극봉 사이의 간격을 유지시키는 내열 부재;를 포함한다.

Description

티그 용접 장치{TIG Welding Apparatus}
본 발명은 전극봉의 냉각이 용이한 구조를 갖는 티그(TIG) 용접 장치에 관한 것이다.
종래의 TIG 용접 토치는 1개의 전극을 사용하여 용접을 수행한다. 이러한 형태의 용접 토치는 용재의 용착량을 증대시키기 위해 용접전류를 상승시키면, 용융풀이 아래로 움품 꺼지는 형태가 되어 용접비드가 불량하게 된다. 이는 용접전류를 상승시킬수록 아크 압력이 용융풀에 집중적으로 가해짐으로써 발생하는 현상이다. 따라서, 종래의 TIG 용접 토치는 용착량(또는 용접전류)을 어느 이상 올릴 수 없게 되어 생산력이 다른 용접방식에 비해 낮다.
이러한 점을 극복하기 위해 전극 2개를 사용하는 TIG 용접기법이 개발되었다. 전극을 2개를 사용하면 용접아크가 두 전극 사이에 형성되어 아크 압력이 집중되지 않고 분산되는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 경우 용접전류를 보다 상승시킬 수 있어 용착량이 증대된다.
TIG 전극은 텅스텐 또는 텅스텐에 희토류가 첨가된 비소모성 전극을 사용한다. 이러한 텅스텐 전극을 위와 같은 형태로 가공하는 것은 매우 까다로운 공정이며 가공비용이 높아 실사용에 어려움이 많다. 또한 아크 압력을 조절하기 위해 전극 끝단의 거리를 조절할 필요가 있다.
그러나 이러한 구조는 전극 끝단의 연마 형태를 다양하게 개별적으로 만들거나. 두 전극 사이에 삽입되는 절연체의 두께를 다르게 하여 각각 가공해야 하는 불편함이 있다. 또한, 판상형 전극 사이에 위치하기 위해 절연체 형상이 특정 형태로 한정되므로, 절연체의 모서리 부분에 응력이 집중되어 절연체가 쉽게 파손되는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 기존 환봉형태의 전극봉을 그대로 사용하면서 아크 압력을 분산하여 용착량을 증대시키는 용접 장치의 개발이 요청된다.
참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 및 2가 있다.
KR 2012-0113392 A KR 2009-0092588 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 용접 장치의 절연체에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있는 티그 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 용접종료 시 전극봉이 쉽게 냉각될 수 있는 티그 용접 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치는 복수의 구멍이 형성되는 절연체; 상기 구멍에 각각 끼워지는 복수의 전극봉; 상기 복수의 전극봉과 연결되고, 상기 복수의 전극봉에 전류를 공급하도록 구성되는 복수의 통전 전극; 및 상기 복수의 전극봉 사이에 배치되어 상기 복수의 전극봉 사이의 간격을 유지시키는 내열 부재;를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치에서 상기 복수의 통전 전극에는 상기 절연체가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치에서 상기 내열 부재는 상기 복수의 통전 전극이 상호 접촉되지 않도록 상기 복수의 통전 전극 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치에서 상기 내열 부재는 상기 복수의 통전 전극 간의 간격이 상기 복수의 전극봉 간의 간격보다 크게 형성되도록 H 형상의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치는 상기 복수의 전극봉 사이에 발생하는 불꽃이 바깥쪽으로 튀는 것을 방지하도록 구성된 가스 컵(gas cup)을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 절연체가 파손되는 현상을 경감시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 전극을 신속하게 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전극봉 사이의 거리가 일정하게 유지되므로, 용접온도가 급격하게 상승하는 현상을 경감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치의 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 티그 용접 장치의 저면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 티그 용접 장치의 저면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 티그 용접 장치를 설명한다.
티그 용접 장치(100)는 절연체(110), 복수의 전극봉(120, 122), 복수의 통전 전극(130, 140), 내열 부재(150)를 포함한다. 아울러, 티그 용접 장치(100)는 가스 컵(160: gas cup), 클램프(170)를 더 포함할 수 있다. 또한, 티그 용접 장치(100)는 도면에 도시되어 있지 않으나 용접에 필요한 다른 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 불활성 기체를 공급하는 가스 공급배관을 더 포함할 수 있다.
절연체(110)는 전기절연이 우수한 재질로 제작된다. 예를 들어, 절연체(110)는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 절연체(110)는 대체로 통 형태로 제작될 수 있다. 예를 들어, 절연체(110)는 원형의 단면을 가지면서 일 방향으로 길게 연장되는 원통 형상일 수 있다. 그러나 절연체(110)의 형상이 원통으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연체(110)를 각 기둥 형태로 제작할 수도 있다.
절연체(110)에는 복수의 구멍(112)이 형성된다. 예를 들어, 절연체(110)에는 2개의 구멍(112)이 형성될 수 있다. 각각의 구멍(112)은 절연체(110)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. 아울러, 각각의 구멍(112)은 평행하게 형성되어 서로 연결되지 않는다. 이에 따라 상기 구멍(112)에 삽입되는 부재들은 구멍(112)의 간격(L)만큼 일정하게 거리를 유지할 수 있다.
전극봉(120, 122)은 도전성 재질로 이루어진다. 예를 들어, 전극봉(120, 122)은 전류의 흐름이 용이한 텅스텐 등의 재질로 제작될 수 있다. 전극봉(120, 122)은 첨단이 뾰족하게 가공될 수 있다. 예를 들어, 전극봉(120, 122)의 끝은 쐐기 또는 바늘 침과 유사한 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 형상의 전극봉(120, 122)은 단부와 용재 간의 아크 방전을 용이하게 하므로, 티그 용접 작업효율과 작업품질을 향상시킬 수 있다.
전극봉(120, 122)은 절연체(110)와 결합한다. 예를 들어, 복수의 전극봉(120, 122)은 절연체(110)의 구멍(112)에 각각 끼워질 수 있다. 전극봉(120, 122)은 절연체(110)보다 길게 형성된다. 따라서, 절연체(110)과 결합한 상태에서 전극봉(120, 122)의 단부는 절연체(110)의 외측으로 돌출된다. 예를 들어, 전극봉(120, 122)의 양단은 도 1에 도시된 바와 같이 절연체(110)의 위와 아래쪽으로 길게 연장된다. 한편, 이와 같이 절연체(110)와 결합한 복수의 전극봉(120, 122)은 절연체(110)에 의해 상호 접촉하지 않고 일정한 거리(L)를 유지할 수 있다.
통전 전극(130, 140)은 도전성 재질로 이루어진다. 예를 들어, 통전 전극(130, 140)은 금속 재질로 제작될 수 있다. 통전 전극(130, 140)은 전극봉(120, 122)과 연결되어, 전극봉(120, 122)에 전류를 공급한다. 예를 들어, 제1통전 전극(130)은 제1전극봉(120)에 제1극성의 전류를 공급하고, 제2통전 전극(140)은 제2전극봉(122)에 제2극성의 전류를 공급할 수 있다.
아울러, 통전 전극(130, 140)은 전극봉(120, 122)의 열을 외부로 방출시키는 방열 수단으로써 이용될 수 있다. 일 예로, 제1통전 전극(130)은 제1전극봉(120)의 열을 외부로 방출시키고, 제2통전 전극(140)은 제2전극봉(122)의 열을 외부로 방출시킬 수 있다. 이를 위해 통전 전극(130, 140)은 열전도도가 우수한 재질로 제작될 수 있다. 아울러, 통전 전극(130, 140)을 통한 냉각효과를 극대화시키기 위해, 통전 전극(130, 140)의 외부면은 도 1에 도시된 바와 같이 외부로 노출될 수 있다.
통전 전극(130, 140)에는 홈(132, 142)이 형성된다. 예를 들어, 제1통전 전극(130)과 제2통전 전극(140)에는 절연체(110)의 일 부분을 수용할 수 있는 홈(132, 142)이 각각 형성된다.
한편, 복수의 통전 전극(130, 140)은 도시되어 있지 않으나 통전 전극(130, 140)을 일 방향(도 1 기준으로 가로 방향)으로 관통하는 복수의 볼트 및 너트에 의해 단단히 결속될 수 있다.
내열 부재(150)는 전극봉(120, 122) 사이에 배치된다. 이와 같이 배치된 내열 부재(150)는 전극봉(120, 122) 사이의 전류 흐름과 열 전달을 차단한다. 이를 위해 내열 부재(150)는 플라스틱, 고무 등과 같은 절연 재질로 이루어진다.
내열 부재(150)는 전극봉(120, 122)의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 통전 전극(130, 140) 사이를 분할할 수 있도록 일 방향(반경 방향)으로도 길게 형성된다.
도 2를 참조하여 내열 부재(150)의 단면 형상을 설명한다.
내열 부재(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극봉(120, 122)과 한 쌍의 통전 전극(130, 140)을 양분하는 단면 형상을 갖는다. 예를 들어, 내열 부재(150)는 절연체(110)의 중심을 기준으로 반경 방향으로 길게 연장되는 대체로 I자 또는 H자 형태의 단면 형상을 갖는다. 아울러, 내열 부재(150)는 양끝 부분에서 너비가 확장된 단면 형상을 갖는다. 예를 들어, 내열 부재(150)의 가운데 부분의 너비(W1)는 내열 부재(150)의 양단 부분의 너비(W2)보다 작다.
이러한 형상의 내열 부재(150)는 전극봉(120, 122) 간의 거리를 매우 가깝게 근접시키면서도, 통전 전극(130, 140) 간의 거리를 대체로 멀게 떨어뜨리는데 유리할 수 있다. 따라서, 본 내열 부재(150)는 통전 전극(130, 140) 사이에서 발생할 수 있는 누전 사고를 예방하는데 효과적일 수 있다.
다시 도 2를 참조하여 가스 컵(160) 및 클램프(170)를 설명한다.
가스 컵(160)은 통전 전극(130, 140)과 결합한다. 예를 들어, 가스 컵(160)은 클램프(170) 등의 부재를 매개로 통전 전극(130, 140)의 단부에 고정될 수 있다.
가스 컵(160)은 전극봉(120, 122)의 길이방향을 따라 하방으로 연장된다. 바람직하게는, 가스 컵(160)은 전극봉(120, 122)보다 짧게 연장되어, 전극봉(120, 122)의 단부를 외부로 노출시킬 수 있다. 가스 컵(160)은 전극봉(120, 122)의 둘레에 소정 공간을 형성한다. 예를 들어, 가스 컵(160)은 전극봉(120, 122)의 둘레에 소정 부피의 가스가 충전될 수 있는 공간을 형성한다.
이와 같이 구성된 가스 컵(160)은 전극봉(120, 122)과 용접 모재 사이에 불활성 가스에 의한 아크 형성을 용이하게 하고, 용접작업 시 발생하는 불꽃이 외부로 튀는 것을 차단할 수 있다.
위와 같이 구성된 티그 용접 장치(100)는 전극봉(120, 122) 사이의 거리가 절연체(110)에 의해 안정적으로 유지되므로, 전극봉(120, 122)에 의한 용접 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 티그 용접 장치(100)는 몸체와 일체화된 통전 전극(130, 140)이 전극봉(120, 122)의 122)과 직접적으로 접촉하므로, 전극봉(120, 122)에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시켜 전극봉(120, 122)이 고열에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 본 티그 용접 장치(100)는 전극봉(120, 122) 사이에 연성재질(본 실시 예에서는 플라스틱)의 내열 부재(150)가 배치되어 있으므로, 절연체(110)를 교체 또는 변경하여 전극봉(120, 122) 사이의 거리를 조정하더라도 내열 부재(150)가 깨지거나 파손되는 현상을 경감시킬 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.
100 티그 용접 장치
110 절연체
112 구멍
120, 122 전극봉
130, 140 통전 전극
132, 142 홈
150 내열 부재
160 가스 컵
170 클램프

Claims (5)

  1. 복수의 구멍이 형성되는 절연체;
    상기 구멍에 각각 끼워지는 복수의 전극봉;
    상기 복수의 전극봉과 연결되고, 상기 복수의 전극봉에 전류를 공급하도록 구성되는 복수의 통전 전극; 및
    상기 절연체의 상방에 위치되고, 상기 복수의 전극봉 사이에 배치되어 상기 복수의 전극봉 사이 및 상기 복수의 통전 전극 사이의 간격을 유지시키는 내열 부재;
    를 포함하는 티그 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 통전 전극에는 상기 절연체가 삽입되는 홈이 형성되는 티그 용접 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내열 부재는 상기 복수의 통전 전극이 상호 접촉되지 않도록 상기 복수의 통전 전극 사이에 배치되는 티그 용접 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내열 부재는 상기 복수의 통전 전극 간의 간격이 상기 복수의 전극봉 간의 간격보다 크게 형성되도록 H 형상의 단면을 갖는 티그 용접 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 전극봉 사이에 발생하는 불꽃이 바깥쪽으로 튀는 것을 방지하도록 구성된 가스 컵(gas cup)을 더 포함하는 티그 용접 장치.
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