KR101791116B1 - 통합 용접 토치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CO₂ 아크용접과 TIG 아크용접 및 수동 금속 아크 용접 등에 모두 적용될 수 있는 통합 용접 토치에 관한 것이다.
본 발명은 본 발명은 사용자의 파지공간을 제공하는 핸들과 용접케이블을 고정하는 케이블 커넥터 및 제어신호를 발생시키는 스위칭 유닛이 포함되는 용접토치 본체와, 적어도 가스의 공급경로를 형성하는 관로와 상기 관로를 감싸는 관로 하우징을 포함하도록 구성되어 상기 용접토치 본체를 헤드어셈블리와 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 헤드어셈블리에는 용접을 위해 공급되는 가스와 와이어 중 하나 이상의 공급경로를 제공하기 위한 제1관로와, 상기 제1관로의 일측에서 가스와 와이어 및 전극 중 하나 이상의 배출경로를 제공하기 위한 제2관로가 형성되는 헤드바디와, 상기 헤드바디를 감싸는 헤드하우징이 포함되며, 상기 제2관로에는 용접 방식에 대응되는 가스디퓨져가 장착되고, 노즐과 용접팁 및 전극콜렉터 중 하나 이상이 더 장착되며, 상기 헤드하우징과 관로 하우징은 일체로 형성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 헤드어셈블리와 연결부 사이의 밀폐성능이 향상되며, 용접 방식에 따라 사용자가 용접헤드의 각도를 조절하면서 하나의 용접 토치로 다양한 용접 방식을 모두 수행할 수 있는 이점을 가진다.

Description

통합 용접 토치{ A total welding torch }

본 발명은 CO₂ 아크용접과 TIG 아크용접 및 수동금속아크용접 등에 모두 적용될 수 있는 용접 토치용 헤드어셈블리 및 이를 이용한 통합용접토치에 관한 것이다.

아크용접은 열원으로 아크(Arc)를 사용하는 융접법(Fusion Welding)으로 금속재료를 접합하는 방법 중 현재 가장 널리 이용되고 있는 접합 방법이다.

일반적으로 아크용접은 사용하는 전극의 종류에 따라 탄소전극을 사용하는 탄소 아크용접과 금속전극을 사용하는 금속 아크용접으로 구분될 수 있으며, 각각의 용접법과 냉각방식, 사용목적 등에 따라 다른 형태의 용접토치를 이용하여 용접작업이 수행되고 있다.

상세히, 탄소 아크용접은 용접모재와 탄소전극 사이에서 아크를 발생시켜 용접봉을 용융하는 방식이고, 금속 아크용접은 용접모재와 같은 종류의 금속으로 만든 전극 사이에서 아크를 발생시켜 전극 자체를 녹여서 접합부분을 채워 모재를 접합하게 된다. 따라서, 금속 아크용접에서는 용접토치에서 소모되는 전극의 연속적인 공급이 필요함에 따라 탄소 아크용접을 위한 용접토치와는 다른 형태의 전극부를 가지게 된다.

또한, 용접 방법의 경우에도 현재 가장 많이 사용되는 SMAW(Shield Metal Arc Welding)은 GMAW(Gas Metal Arc Welding)의 범주에 포함되는 방식으로 용접부의 산화와 균열방지 및 안정성 확보를 위하여 보호가스를 사용하게 되며, 가스의 종류에 따라 CO₂, MIG, MAG, Ar 용접 등으로 구분된다.

그리고, 또 다른 방식으로 FCAW(Flux Cored Arc Welding)은 GMAW와 같은 용접장치와 작동원리를 가지고 있으나, 와이어의 내부에 플럭스가 채워져 별도의 보호가스 없이 용접이 이루어지는 자체보호 방식과, 보호가스를 사용하는 보호가스사용방식으로 분류되어 GMAW 방식과는 다른 구조의 용접토치를 사용하게 된다.

즉, 종래 기술에서는 각각의 용접법에 대응되는 각각의 용접토치를 사용하게 되며, 냉각방식에 따라서도 수냉식과 공냉식 용접토치가 서로 구분되어 사용된다.

뿐만 아니라, 용접토치의 경우 토치부의 길이에 따라 대, 중, 소 형식으로 분류되기도 하며, 사용자가 다양한 용접을 수행하기 위해서는 용접 방식과 목적 및 용접 위치 등에 따라 다양한 용접토치를 구매하여 사용해야만 하는 문제점을 가진다.

한편, 대한민국 등록특허 10-1412374호“용접토치 및 그 조립방법”에는 용접 중 교환이 빈번하게 발생하는 콘택트팁을 별도의 공구 없이 손쉽게 조립 및 분해할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다.

그리고, 대한민국 공개특허 10-2014-0078826“용접용 토치”에는 용접 팁을 팁 홀더에서 손쉽게 분리시킬 수 있는 용접용 토치에 관한 기술이 개시되어 있다.

즉, 종래 기술들에서는 용접 방식이 정해진 상태에서 해당 용접토치의 용접 팁을 용이하게 교체하는 정도에만 그치고 있을 뿐 용접 방식에 따라 전극부가 가변되어 전극부의 교체 없이 하나의 용접 토치로 다양한 방식의 용접 작업을 수행하지는 못하고 있다.

KR 10-1412374 B1 KR 10-2014-0078826 A

본 발명의 목적은 탄소 아크 용접과 TIG 아크 용접 및 수동 금속 아크 용접 등 다양한 용접 작업에 적용될 수 있는 통합용접토치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 사용자가 용접 방식에 따라 용접 작업을 위한 헤드어셈블리의 기울기를 자유롭게 조정하면서 연결부분의 밀폐성능이 향상되는 통합용접토치를 제공하는 것이다.

본 발명은 사용자의 파지공간을 제공하는 핸들과 용접케이블을 고정하는 케이블 커넥터 및 제어신호를 발생시키는 스위칭 유닛이 포함되는 용접토치 본체와, 적어도 가스의 공급경로를 형성하는 관로와 상기 관로를 감싸는 관로 하우징을 포함하도록 구성되어 상기 용접토치 본체를 헤드어셈블리와 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 헤드어셈블리에는 용접을 위해 공급되는 가스와 와이어 중 하나 이상의 공급경로를 제공하기 위한 제1관로와, 상기 제1관로의 일측에서 가스와 와이어 및 전극 중 하나 이상의 배출경로를 제공하기 위한 제2관로가 형성되는 헤드바디와, 상기 헤드바디를 감싸는 헤드하우징이 포함되며, 상기 제2관로에는 용접 방식에 대응되는 가스디퓨져가 장착되고, 노즐과 용접팁 및 전극콜렉터 중 하나 이상이 더 장착되며, 상기 헤드하우징과 관로 하우징은 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

다른 측면에서 본 발명은 용접케이블을 수용하는 핸들과, 상기 핸들의 일측에 구비되어 상기 용접 케이블을 고정하는 케이블 커넥터와, 상기 핸들 또는 상기 케이블 커넥터 일측에 구비되어 전원제어를 위한 제어신호를 발생시키는 스위칭 유닛과, 적어도 가스의 공급경로를 형성하는 관로와 상기 관로를 감싸는 관로 하우징을 포함하도록 구성되어 상기 케이블 커넥터와 헤드어셈블리를 연결하는 연결부 및 상기 케이블 커넥터 일측에 구비되는 헤드어셈블리를 포함하며, 상기 헤드어셈블리에는 용접을 위해 공급되는 가스와 와이어 중 하나 이상의 공급경로를 제공하기 위한 제1관로와, 상기 제1관로의 일측에서 가스와 와이어 및 전극 중 하나 이상의 배출경로를 제공하기 위한 제2관로가 형성되는 헤드바디와, 상기 헤드바디를 감싸는 헤드하우징이 포함되며, 상기 제2관로에는 용접 방식에 대응되는 가스디퓨져가 장착되고, 용접팁 또는 전극콜렉터가 추가 장착되며, 상기 헤드하우징과 관로 하우징은 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부의 관로는 사용자에 의해 굽힘 조작이 가능한 가요성관로인 것을 특징으로 한다.

상기 헤드바디와 가요성관로 사이에는 상기 용접케이블을 통해 공급되는 와이어의 이동을 안내하기 위한 용접와이어 가이드가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 헤드하우징과 관로하우징은 상기 헤드바디와 용접와이어 가이드 및 가요성 관로를 연결한 조립체를 내부에 수용한 상태로 인서트 사출성형 되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부는 가요성 코프렉스 파형관과, 상기 가요성 코프렉스 파형관의 외부를 감싸는 외부절연튜브와, 상기 가요성 코프렉스 파형관의 내부에서 전기적 연결을 위해 구비되는 전원연결관 및 상기 전원연결관과 가요성 코프렉스 파형관 사이의 절연을 위한 내부절연튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 헤드어셈블리는 제1관로와 제1관로의 일측에서 연통되는 제2관로를 구비하여 가스 또는 와이어는 제1관로를 통해 공급되고, 제2관로에는 용접 방식에 따른 전극이 선택 장착될 수 있다.

그리고, 선택된 용접 방식에 따라 상기 제2관로에는 가스디퓨져와 노즐, 용접팁 및 전극콜렉터 중 하나 이상이 선택적으로 교체 장착되어 사용자가 CO₂ 용접과 TIG 용접은 물론 수동 금속 아크 용접을 위한 토치 본체에 용이하게 결합하여 사용할 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 상기와 같은 용접토치용 헤드어셈블리를 적용하여 통합용접토치를 구성함으로써 헤드어셈블리에 용접 방식에 따른 전극과 선택된 전극에 대응되는 가스 디퓨져 및 노즐 그리고, 차폐수단 등을 교체 장착하여 사용자가 용이하게 용접 방식을 변경할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 수행할 용접 작업이 CO₂ 용접일 경우, 통합전극 헤드바디에 제1가스디퓨져를 장착하고, 상기 제1가스디퓨져에는 용접팁과 제1노즐을 장착하여 CO₂ 용접을 수행할 수 있다.

반면, TIG 용접일 경우에는 상기 헤드어셈블리에 제2가스디퓨져가 장착되고, 상기 제2가스디퓨져의 내부공간에 텅스텐 전극을 고정하기 위한 전극콜렉터가 더 구비되며, 상기 텅스텐 전극과 이를 고정하기 위한 전극콜렉터가 수용된 제2가스디퓨져에 제2노즐을 장착하여 TIG 용접을 수행할 수 있다. 그리고, 수동 금속 아크 용접일 경우에는 텅스텐 전극 대신 용접봉을 전극 콜렉터에 장착하고, 노즐은 제거하여 용접 작업을 수행할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 헤드어셈블리는 제2관로가 상하로 관통되도록 형성되고, 개구된 상측은 차폐수단에 의해 차폐됨으로써 상대적으로 길이가 긴 전극을 용이하게 수용하면서 가스 유출이 방지될 수 있다.

또한, 상기와 같은 차폐수단은 용접 방식에 따라 전극을 수용하는 형태와 전극을 수용하지 않는 형태로 구성되어 선택장착될 수 있으므로, 사용자가 필요에 따라 용접 방식을 변경하여 용이하게 용접 작업을 수행할 수 있도록 한다.

게다가 본 발명에서는 헤드어셈블리를 구성하는 헤드하우징과 연결부를 구성하는 관로하우징이 일체로 형성됨에 따라 헤드어셈블리와 연결부 사이가 밀폐되어 가스 누출이 방지될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 용접방식에 따른 각각의 용접토치를 구매하여 사용하던 기존의 용접방식과 달리 선택된 용접 방식에 따라 헤드어셈블리에 장착되는 가스디퓨져와 노즐, 용접팁 및 전극콜렉터 중 하나 이상을 교체 장착할 수 있으므로, 용이하게 작업 전환이 가능하며, 이로 인해 작업성이 향상되고 유지 및 보관이 용이한 이점을 가진다.

또한, 본 발명에 따르면 헤드어셈블리와 케이블 커넥터 사이에 가용성 연결부가 더 구비되어 사용자가 필요에 따라 통합 각도를 가변시킬 수 있으므로 용접 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 통합용접토치를 이용하여 CO2 용접을 수행하기 위한 결합형태를 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 통합용접토치를 이용하여 TIG 용접을 수행하기 위한 결합형태를 도시한 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 통합용접토치를 이용하여 수동 금속 아크용접을 수행하기 위한 결합형태를 도시한 도면.
도 4 은 도 1 의 A-A'부 단면도.
도 5 는 본 발명의 요부구성인 헤드어셈블리와 용접 방식에 따른 가변 구성의 결합 구조를 보이기 위한 도면.
도 6 은 도 5 에서 TIG 용접 시 결합되는 제2전극의 내부 결합구조를 보인 도면.
도 7 내지 도 8 은 본 발명의 요부구성인 연결부의 상세 구조를 보이기 위한 도면.
도 9 는 본 발명의 요부구성인 연결부의 다른 실시 형태를 보인 도면.
도 10 은 본 발명의 요부구성인 연결부에 의하여 용접 각도가 가변되는 모습을 보인 도면.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1 에는 본 발명에 따른 통합용접토치를 이용하여 CO2 용접을 수행하기 위한 결합형태를 도시한 도면이 도시되어 있고, 도 2 에는 본 발명에 따른 통합용접토치를 이용하여 TIG 용접을 수행하기 위한 결합형태를 도시한 도면이 도시되어 있으며, 도 3 에는 본 발명에 따른 통합용접토치를 이용하여 수동 금속 아크용접을 수행하기 위한 결합형태를 도시한 도면이 도시되어 있고, 도 4 에는 도 1 의 A-A'부 단면도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 통합용접토치는 전원공급 및 가스공급 그리고, 와이어의 공급 경로가 형성되는 용접 케이블(10)과 연결되어 용접 방식과 관계없이 공용으로 사용되는 토치본체와, 용접 방식에 따라 부분적으로 가변 장착되는 헤드어셈블리(600)를 포함한다.

상세히, 본 발명에서 상기 토치 본체는 상기 용접 케이블(10)을 내부에 수용하며 사용자의 파지공간을 제공하는 핸들(100)과, 상기 핸들(100)의 일측에 구비되어 상기 용접 케이블(10)을 고정하고, 전원 제어를 위한 스위칭 유닛(400)을 상기 용접 케이블(10)과 전기적으로 연결하는 케이블 커넥터(200)가 포함된다.

상기 핸들(100)은 전후로 관통되는 파이프 형상으로 형성되어 상기 케이블 커넥터(200)의 일부분을 감싸는 핸들 바디(120)와, 상기 핸들 바디(120)의 일측에서 연속적인 홈(Groove) 또는 돌기(bump)를 가지도록 성형되어 사용자가 파지하는 파지부(110) 및 상기 핸들 바디(120)와 케이블 커넥터(200) 간의 결합관계를 형성하는 고정수단(140)을 포함하여 구성된다.

본 실시 예에서 상기 핸들 바디(120)는 케이블 커넥터(200)와 인접한 부분에 상기 고정수단(140)의 장착을 위한 장착부를 구비하고, 상기 고정수단(140)은 절개된 고리형상으로 형성되어 장착부를 감싸도록 구비되며, 체결면(도면부호 부여되지 않음)이 돌출 형성되어 전체적으로 대략“Ω” 와 같은 형상으로 형성된다.

그리고 상기와 같이 돌출된 체결면에는 고정홀(142)이 천공 형성되고, 상기 고정홀(142)에 고정볼트(144, 도 6 참조)가 회전 체결되면서 핸들 바디(120)와 케이블 커넥터(200)의 체결력을 가변시킨다.

따라서, 상기와 같은 구조로 체결력이 가변되는 핸들(100)은 사용자가 필요에 따라 핸들 바디(120)를 회전시켜 파지방향을 조절할 수 있으며, 내부에 수용되는 커넥터 바디(210)를 따라 슬라이딩 이동하면서 위치 조절이 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 커넥터 바디(210)는 절연재질로 형성되어 상기 핸들(100)의 슬라이딩 이동 경로를 형성하면서 용접 케이블(10)과 핸들(100) 사이를 절연시킨다.

한편, 상기 케이블 커넥터(200)에는 상기 커넥터 바디(210)의 내측으로 유입되는 용접 케이블(10)을 고정시키기 위한 용접케이블 고정구(220)가 더 구비된다. 그리고, 상기 용접 케이블(10)의 전원 및 신호선(14)은 상기 케이블 커넥터(200) 부근에서 분기되는 별도의 라인을 통해 상기 스위칭 유닛(400)과 연결된다.

상기 용접케이블 고정구(220)는 상기 용접 케이블(10)의 단부를 내부로 수용하여 회전체결되는 구조를 가지며, 이를 위해 상기 용접케이블 고정구(220)의 내면에는 나선이 형성된다. 그리고, 상기 용접케이블 커넥터(11)에는 상기 용접케이블 고정구(220)와 대응되도록 외면에 나선이 형성된다.

따라서, 상기 용접케이블 커넥터(11)는 상기 용접케이블 고정구(220)의 내면에 회전하면서 인입되어 체결되어 용접 케이블(10)을 고정시키고 전기적으로 연결된다.

한편, 상기 용접 케이블(10)은 중앙 부분에 가스 및 와이어가 공급될 수 있도록 내부가 중공 형성되는 파이프 형상의 가스 및 와이어 공급선(12)이 구비되고, 상기 가스 및 와이어 공급선(12)의 외측으로 이를 감싸는 전원 및 신호선(14)이 구비된다. 그리고, 상기 전원 및 신호선(14)의 외측에는 절연피복이 감싸여지며, 상기 가스 및 와이어 공급선(12)의 내측에는 와이어의 공급 시 선형이 유지될 수 있도록 와이어의 공급 경로를 가이드 하기 위한 리니어 케이블 가이드(16)가 더 구비된다.

즉, 본 발명에서는 상기와 같은 구조의 용접 케이블(10)을 이용하여 CO₂ 용접을 위한 와이어를 공급하면서 가스의 공급이 함께 이루어질 수 있도록 하고, TIG 용접이나 MMA와 MMAW와 같은 수동 금속 아크 용접일 경우에는 가스만 공급할 수 있도록 하여 용접 케이블(10)을 공용으로 활용할 수 있도록 한다.

상기와 같이 용접 케이블(10)과 연결되는 케이블 커넥터(200) 또는 상기 핸들(100)의 일측에는 용접을 위한 전원 및/또는 신호 회로를 선택적으로 개폐하기 위한 스위칭 유닛(400)이 구비되어 사용자의 조작 신호 입력에 따라 용접 작업이 제어될 수 있으며, 이를 위한 스위칭 유닛(400)의 구체적인 구조는 아래에서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

한편, 상기 케이블 커넥터(200)의 전측에는 본 발명의 또 다른 공용구성인 연결부와 헤드어셈블리(600)가 더 구비된다.

상세한 설명을 위해 도 5 에는 본 발명의 요부구성인 헤드어셈블리와 용접 방식에 따른 가변 구성의 결합 구조를 보이기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 6 에는 도 5 에서 TIG 용접 시 결합되는 제 2 전극의 내부 결합구조를 보인 도면이 도시되어 있으며, 도 7 내지 도 8 에는 본 발명의 요부구성인 연결부의 상세 구조를 보이기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 9 에는 본 발명의 요부구성인 연결부의 다른 실시 형태를 보인 도면이 도시되어 있으며, 도 10 에는 본 발명의 요부구성인 연결부에 의하여 용접 각도가 가변되는 모습을 보인 도면이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에서 상기 헤드어셈블리(600)는 용접을 위해 공급되는 가스와 와이어 중 하나 이상의 공급경로를 제공하기 위한 제1관로(614)와, 상기 제1관로(614)의 일측에서 가스와 와이어 및 전극 중 하나 이상의 배출경로를 제공하기 위한 제2관로(612)가 형성되는 헤드바디(610)와, 상기 헤드바디(610)를 감싸는 절연재질의 헤드하우징(620)을 포함하여 구성된다.

상기 헤드바디(610)는 상기 제1관로(614)의 끝단이 전술한 연결부에 형성된 관로와 연결되어 가스 및/또는 와이어의 공급경로를 형성하며, 상기 제2관로(612)에는, 용접 방식에 대응되는 가스디퓨져(760, 860)가 장착된다.

이를 위해 상기 가스디퓨져(760, 780)와 제2관로(612)에는 서로 대응되는 나선이 형성되어 회전체결되며, 상기 제2관로(612)에 체결된 가스디퓨져(760, 780)에는 용접 방식에 따라 노즐(720, 820)과 용접팁(740) 및 전극콜렉터(840) 중 하나 이상이 더 장착될 수 있다.

즉, 상기와 같은 구성의 헤드바디(610)에는 용접 방식에 따라 가스 디퓨져(760, 860)와 노즐(720, 820) 및 차폐수단(710, 810)이 교체 장착될 수 있다.

상세히, 상기 제2관로(612)는 상하 길이방향으로 소정 길이를 가지는 관상으로 형성될 수 있으며, 적어도 하부가 개방된 형태로 형성되어 용접 방식에 따라 장착 또는 공급되는 전극의 수용공간을 제공하고, 제1관로(614)를 통해 공급되는 가스 및/또는 와이어의 배출경로를 형성한다.

그리고, 상기 제2관로(612)의 상부는 차폐 또는 개구될 수 있으며, 개구될 경우 상기 제2관로(612)의 상측 개구부(616)에는 상기 제1관로(614)를 통해 공급되는 가스의 상부 누출을 방지하기 위한 차폐수단(710, 810)이 장착된다.

상기 제1관로(614)는 상기 제2관로(612)와 교차되는 방향에서 제2관로(612)의 중앙부분에서 연통되어 상기 용접 케이블(10)로부터 유입되는 가스 및/또는 와이어의 이동 경로를 제공한다. 이때, 상기 제1관로(614)는 제2관로(612)에 하향 경사를 가지도록 연통되어 공급되는 가스 및/또는 와이어가 제2관로(612)의 하측으로 안내될 수 있도록 한다.

여기서 상기 차폐수단(710, 810)은 적어도 일부분이 상기 헤드바디(610)의 상측 개구부(616)에 대응되는 크기로 형성되며 상기 헤드바디(610)에 회전 체결되는 절연재질의 캡(cap) 또는 억지끼움 방식으로 체결되는 절연재질 마개(cork) 일 수 있다.

일 예로 CO₂ 용접일 경우, 상기 헤드바디(610)에는 제1가스디퓨져(760)가 장착되고 상기 제1가스디퓨져(760)에는 용접팁(740)이 장착되어 상기 제1관로(614)를 통해 가스와 와이어를 공급받는다. 그리고, 상기와 같이 공급되는 가스는 상기 제2관로(612)의 상부로 유출되지 않도록 상측 개구부(616)에는 제1차폐수단(710)이 장착된다.

이를 위해 상기 제1차폐수단(710)에는 회전체결을 위한 나선이 하부 외주에 형성될 수 있으며, 상기 상측 개구부(616)의 내주에는 이와 대응되는 나선이 더 형성될 수 있다. 또한, 상기 헤드하우징(620)에는 상기 상측 개구부(616)와 대응되는 위치에 장착홀(622)이 더 형성되며, 상기 제1차폐수단(710)의 회전 체결을 위한 나선이 상기 장착홀(622)에 따른 헤드하우징(620)의 내주에도 형성될 수 있다.

한편, 상기 제1가스디퓨져(760)에는 제1노즐 절연캡(780)과 제1노즐(720)이 장착되어 상기 제1관로(614)를 통해 공급되는 와이어가 제1가스 디퓨져(760)와 상기 용접팁(740)에 형성된 와이어 공급홀을 경유하여 용접 대상물을 향하게 된다. 그리고, 상기 제1가스 디퓨져(760)에 형성되는 제1가스 토출홀(762)과 이를 감싸는 상기 제1노즐(720)은 용접 가스를 용접 대상물을 향하여 공급되도록 함으로써 CO₂ 용접이 수행될 수 있도록 한다.

한편, TIG 용접일 경우에는 상기 헤드바디(610)에 제2가스디퓨져(860)가 장착되고, 상기 제2가스디퓨져(860)의 내부공간에 텅스텐 전극(20)을 고정하기 위한 전극콜렉터(840)가 더 구비된다.

상기 텅스텐 전극(20)은 상기 헤드바디(610)의 상측 개구부(616)를 통해 상기 제1관로(612)로 수용되며, 상기 제1관로(612) 내측에 구비되는 상기 전극콜렉터(840)에 의해 일정 부분만 용접 대상물을 향해 노출될 수 있도록 위치된다.

이를 위해 상기 전극콜렉터(840)는 중앙 부분이 관통되어 상기 텅스텐 전극(20)이 수용되며, 몸체 하단에는 경사단부(842)가 형성된다.

그리고, 상기 제2가스 디퓨져(860)의 내면 하단부에는 상기 경사단부(842)가 일정거리만큼 인입되는 테이퍼부(862)가 형성되어, 상기 전극콜렉터(840)가 인입될수록 텅스텐 전극(20)을 고정시키는 가압력이 증가 되도록 한다.

또한, 상기 제2가스디퓨져(860)에도 제2노즐(820)이 장착되어 상기 제1관로(614)를 통해 공급되는 용접 가스가 제2가스 토출홀(862)과 이를 감싸는 제2노즐(820)에 의해 용접 대상물로 공급되고, 상기 헤드바디(610)의 상단에는 상기 텅스텐 전극(20)의 단부를 내부에 수용하면서 상기 상측 개구부(616)을 차폐하는 제2차폐수단(810)이 장착됨으로써 텅스텐 전극(20)을 이용하여 TIG 용접이 수행될 수 있도록 한다.

뿐만 아니라, 용접봉(30)을 이용하는 수동 금속 아크 용접일 경우에도 TIG 용접일 경우와 마찬가지로 상기 헤드바디(610)에 제2가스디퓨져(860)가 장착된다. 그리고, 상기 제2가스디퓨져(680)의 내부공간에는 용접봉(30)을 고정하기 위한 전극콜렉터(840)가 구비하여 텅스텐 전극(20)과 동일한 구조로 용접봉(30)을 고정시킨다.

한편, 용접봉(30)을 이용하는 경우에는 제2가스디퓨져(860)에 노즐을 추가 장착하지 않고 사용가능하며, 용접봉(30)의 길이에 따라 제1차폐수단(710) 또는 제2차폐수단(810)을 선택 장착하여 상측 개구부(616)를 차폐할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 헤드어셈블리(600)는 용접 방식에 따라 구성을 달리하여 용접 토치 본체에 가변장착될 수 있으므로 다양한 용접방식에 적용될 수 있는 이점을 가진다.

한편, 전술한 상기 연결부(500)는 상기 케이블 커넥터(200)와 헤드어셈블리(600)를 연결하며 사용자에 의해 굽힘 가능하여 용접 각도를 조절할 수 있도록 한다. 이를 위해 상기 연결부는 굽힘 조작이 가능한 가요성 관로(520)와 이를 감싸는 관로 하우징(540)을 포함하는 가요성 연결부(500)로 구성될 수 있다.

상기 가요성 관로(520)는 황동(Brass)과 같은 도전성 재질로 형성되어 전원을 연결하며, 스프링 형상으로 형성되어 사용자의 굽힘 조작시 용이하게 굽혀지고 굽힘 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 상기와 같이 형성되는 가요성 관로(520)의 외부는 절연 재질의 관로 하우징(540)에 의해 감싸여지며, 내부에는 와이어를 굽힘 없이 선형으로 공급하기 위한 리니어 케이블 가이드(16)와 가요성 관로(520) 사이의 절연을 위한 절연튜브(560)가 더 구비된다.

또한, 상기 가요성 연결부(500)는 다른 실시 예로 가요성 코프렉스 파형관(582)과, 상기 가요성 코프렉스 파형관(582)의 외부를 감싸는 외부절연튜브(584), 상기 가요성 코프렉스 파형관(582)의 내부에서 전기적 연결을 위해 구비되는 전원연결관(588) 및 상기 전원연결관(588)과 가요성 코프렉스 파형관(582) 사이의 절연을 위한 내부절연튜브(586)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.

한편, 상기 헤드바디(610)와 가요성 관로(520) 사이에는 상기 용접케이블(10)을 통해 공급되는 와이어의 이동을 안내하기 위한 용접와이어 가이드(640)가 더 구비된다.

그리고, 상기 헤드어셈블리(600)의 헤드하우징(620)과 상기 가요성 연결부(500)의 관로 하우징(540)은 상기 헤드바디(610)와 용접와이어 가이드(640) 및 가요성 관로(520)를 연결한 조립체를 내부에 수용한 상태로 인서트 사출성형에 의해 일체로 형성될 수 있다.

따라서, 상기와 같은 구조에 의해 상기 헤드어셈블리(600)와 가요성 연결부(500)는 밀폐되어 용접을 위한 가스의 안정적인 공급이 이루어질 수 있다.

100........ 핸들 200........ 케이블 커넥터
400........ 스위칭 유닛 500........ 가요성 연결부
600........ 헤드어셈블리 610........ 헤드바디
612........ 제2관로 614........ 제1관로
620........ 헤드하우징 710........ 제1차폐수단
720........ 제1노즐 740........ 용접팁
760........ 제1가스디퓨져 810........ 제2차폐수단
820........ 제2노즐 840........ 전극콜렉터
860........ 제2가스디퓨져

Claims (6)

1. 사용자의 파지공간을 제공하는 핸들(100)과 용접케이블을 고정하는 케이블 커넥터(200) 및 제어신호를 발생시키는 스위칭 유닛(400)이 포함되는 용접토치 본체와,
   적어도 가스의 공급경로를 형성하는 관로와 상기 관로를 감싸는 관로 하우징(540)을 포함하도록 구성되어 상기 용접토치 본체를 헤드어셈블리(600)와 연결하는 연결부를 포함하며,
   상기 헤드어셈블리(600)에는,
   용접을 위해 공급되는 가스와 와이어 중 하나 이상의 공급경로를 제공하기 위한 제1관로(614)와, 상기 제1관로(614)의 일측에서 가스와 와이어 및 전극 중 하나 이상의 배출경로를 제공하기 위한 제2관로(612)가 형성되는 헤드바디(610)와,
   상기 헤드바디(610)를 감싸는 헤드하우징(620)이 포함되고,
   상기 제2관로(612)에는 용접 방식에 대응되는 가스디퓨져(760, 860)가 장착되고, 노즐(720, 820)과 용접팁(740) 및 전극콜렉터(840) 중 하나 이상이 더 장착되며,
   상기 연결부의 관로는 사용자에 의해 굽힘 조작이 가능한 가요성관로(520)로, 상기 헤드바디(610)와 가요성관로(520) 사이에는 상기 용접케이블(10)을 통해 공급되는 와이어의 이동을 안내하기 위한 용접와이어 가이드(640)가 더 구비되고,
   상기 헤드하우징(620)과 관로하우징(540)은 상기 헤드바디(610)와 용접와이어 가이드(640) 및 가요성 관로(520)를 연결한 조립체를 내부에 수용한 상태로 인서트 사출성형 되는 것을 특징으로 하는 통합용접토치.
   
2. 용접케이블(10)을 수용하는 핸들(100);
   상기 핸들(100)의 일측에 구비되어 상기 용접 케이블(10)을 고정하는 케이블 커넥터(200);
   상기 핸들(100) 또는 상기 케이블 커넥터(200) 일측에 구비되어 전원제어를 위한 제어신호를 발생시키는 스위칭 유닛(400);
   적어도 가스의 공급경로를 형성하는 관로와 상기 관로를 감싸는 관로 하우징(540)을 포함하도록 구성되어 상기 케이블 커넥터(200)와 헤드어셈블리(600)와 연결하는 연결부 및
   상기 케이블 커넥터(200) 일측에 구비되는 헤드어셈블리(600);를 포함하며,
   상기 헤드어셈블리(600)에는,
   용접을 위해 공급되는 가스와 와이어 중 하나 이상의 공급경로를 제공하기 위한 제1관로(614)와, 상기 제1관로(614)의 일측에서 가스와 와이어 및 전극 중 하나 이상의 배출경로를 제공하기 위한 제2관로(612)가 형성되는 헤드바디(610)와,
   상기 헤드바디(610)를 감싸는 헤드하우징(620)이 포함되며,
   상기 제2관로(612)에는 용접 방식에 대응되는 가스디퓨져(760, 860)가 장착되고, 용접팁(740) 또는 전극콜렉터(840)가 추가 장착되며,
   상기 헤드하우징(620)과 관로 하우징(540)은 일체로 형성되며,
   상기 연결부는,
   가요성 코프렉스 파형관(582)과,
   상기 가요성 코프렉스 파형관(582)의 외부를 감싸는 외부절연튜브(584)와,
   상기 가요성 코프렉스 파형관(582)의 내부에서 전기적 연결을 위해 구비되는 전원연결관(588) 및
   상기 전원연결관(588)과 가요성 코프렉스 파형관(582) 사이의 절연을 위한 내부절연튜브(586)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합용접토치.
   
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