KR101824156B1 - 용접 보조 장치 - Google Patents

Abstract

용접 보조 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 보조 장치는, 토치 몸체와 용접 팁 사이를 연결하는 커넥터; 및 상기 커넥터에 회전 가능하게 체결되고, 가스 연결부를 통해 공급된 보호가스가 내부 공간에서 1차 완충되고 상기 커넥터에 의해 2차 완충된 후 끝단으로 분사되는 노즐을 포함할 수 있다.

Description

용접 보조 장치{Welding assistance device}

본 발명은 용접 보조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박 블록 제작시 주된 작업은 용접 작업이다. 이 경우 수평 EGW(Electro-Gas Welding)를 실시한 후에는 보호가스, 특히 이산화탄소(CO₂)를 이용한 용접이 수행된다.

수평 EGW 이후 이산화탄소 용접을 위해 기존의 토치의 주변에 이산화탄소를 공급할 수 있는 보호가스 노즐이 개발됨으로써, 기존의 토치를 이용하여 연속적인 용접을 수행할 수 있게 되었지만, 몇 가지 문제점이 발생하였다.

제작되는 토치의 종류에 따라 형상 및 사이즈에 있어서 차이가 발생하여 보호가스 노즐이 호환성 있게 사용되기 어려웠다. 그리고 가스 공급에 있어 작업자가 가스 호스를 설치하는 포인트가 시야를 가릴 수 있는 위치로 세팅되는 문제가 발생하기도 하는데, 원하는 각도로 변경이 불가능하여 이산화탄소 용접에 방해가 될 수 있었다.

그리고 가스 분사가 장시간 이어지는 경우 가스 공급단에서 보호가스 노즐에 직접 연결되는 부분 아래로 가스가 많이 나오게 되어 노즐 내부에서 고르게 분사되지 않는 문제가 있었다. 이 경우 용접 작업시 보호가스를 통해서 용접을 수행하는데 용접가스가 불안정하게 되면 용접 결함이 발생할 수 있다.

한국공개특허 10-2014-0072510호 (2014.06.13 공개) - 이산화탄소 가스용접기의 토치구조

본 발명은 커넥터를 통해 노즐을 간단히 체결할 수 있고 각도 조절이 원활하여 보호가스 공급 시 작업자의 시야를 방해하지 않는 용접 보조 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 보호가스 공급이 노즐로 직접 이루어지는 것이 아니라 보호가스를 공급하는 관의 면적보다 넓은 면적의 챔버에서 1차 완충된 후 노즐로 들어감으로써 여러 방향으로 유동이 서로 충돌되어 노즐 끝단에서 보호가스가 고르게 분사되는 용접 보조 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 토치 몸체와 용접 팁 사이를 연결하는 커넥터; 및 상기 커넥터에 회전 가능하게 체결되고, 가스 연결부를 통해 공급된 보호가스가 내부 공간에서 1차 완충되고 상기 커넥터에 의해 2차 완충된 후 끝단으로 분사되는 노즐을 포함하는 용접 보조 장치가 제공된다.

상기 커넥터는, 제1 외경의 원통형 몸체를 가지는 노즐 체결부와; 상기 제1 외경과 동일한 외경의 원반형 몸체를 가지고, 복수의 분사홀이 상하 방향으로 관통 형성된 가스 분사부와; 상기 제1 외경보다 작은 제2 외경을 가지는 바(bar) 형상으로 상기 노즐 체결부와 상기 가스분사부를 연결하는 연결부를 포함하되, 상기 노즐이 체결된 후에는 상기 노즐 체결부의 하면과 상기 가스 분사부의 상면 사이에 가스 경유 공간이 형성될 수 있다.

상기 노즐 체결부의 상단 외주면과 하단 외주면에 오링 설치홈이 형성되고 상기 오링 설치홈 내에 오링(o-ring)이 설치되어, 상기 노즐이 체결된 이후 상대적인 회전이 가능하게 할 수 있다.

상기 노즐 체결부의 상면에는 상기 토치 몸체와 체결되는 토치 체결부가 형성되고, 상기 가스 분사부의 하면에는 상기 용접 팁이 끼움 결합되는 팁 체결홈이 형성될 수 있다.

상기 노즐은, 내부가 빈 원통 형상의 노즐 몸체와; 상기 노즐 몸체의 외주면에 일체로 설치되며 상기 가스 연결부가 연결되는 챔버를 포함하되, 상기 내부 공간은 상기 챔버의 내부 공간이고, 상기 노즐 몸체의 내경은 상기 제1 외경에 상응할 수 있다.

상기 노즐이 상기 커넥터에 체결되었을 때, 상기 노즐 몸체에서 상기 오링과 만나는 지점 사이에 고정홀이 관통 형성되고, 상기 고정홀을 통해 상기 노즐 몸체를 상기 노즐 체결부에 대해 고정시킬 수 있다.

상기 챔버는 상기 가스 경유 공간에 상응하는 높이에 설치되고, 상기 챔버가 설치된 높이의 상기 노즐 몸체에는 하나 이상의 주입공이 관통 형성되어 상기 챔버의 내부공간과 상기 노즐 몸체의 내부가 연통될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 커넥터를 통해 노즐을 간단히 체결할 수 있고 각도 조절이 원활하여 보호가스 공급 시 작업자의 시야를 방해하지 않는 효과가 있다.

또한, 보호가스 공급이 노즐로 직접 이루어지는 것이 아니라 보호가스를 공급하는 관의 면적보다 넓은 면적의 챔버에서 1차 완충된 후 노즐로 들어감으로써 여러 방향으로 유동이 서로 충돌되어 노즐 끝단에서 보호가스가 고르게 분사되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 보조 장치가 용접 토치에 장착된 모습을 나타낸 도면,
도 2는 용접 보조 장치 중 커넥터가 토치에 설치된 모습을 나타낸 도면,
도 3은 커넥터와 노즐의 결합 모습을 나타낸 도면,
도 4는 노즐의 단면도,
도 5는 커넥터의 입체사시도,
도 6은 용접 보조 장치가 용접 토치에 장착된 모습의 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈", "…유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 보조 장치가 용접 토치에 장착된 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 용접 보조 장치 중 커넥터가 토치에 설치된 모습을 나타낸 도면이며, 도 3은 커넥터와 노즐의 결합 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 노즐의 단면도이며, 도 5는 커넥터의 입체사시도이고, 도 6은 용접 보조 장치가 용접 토치에 장착된 모습의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접 보조 장치는 용접 토치(특히, EGW용 토치)의 토치 몸체와 용접 팁 사이에 커넥터가 설치되고, 커넥터를 통해 노즐이 간단히 체결되는 구조를 가진다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 용접 보조 장치(10)는 커넥터(20)와 노즐(30)을 포함한다.

커넥터(20)는 토치 몸체(1)와 용접 팁(2) 사이를 연결하는 구성요소이다. 노즐(30)은 커넥터(20)에 회전 가능하게 체결된다. 그리고 가스 연결부(3)를 통해 보호가스가 공급되면 노즐(30)의 내부(챔버(33) 공간)에서 1차 완충된 후 노즐 몸체(31) 내부에서 커넥터(20)에 의해 2차 완충되고 분사홀(28)을 통해 끝단으로 고르게 분사되는 구조를 가진다. 이하 커넥터(20)와 노즐(30)에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

커넥터(20)는 소정 외경(제1 외경)을 가지는 원통형 몸체를 가지며, 상부와 하부가 각각 노즐 체결부(21)와 가스 분사부(26)로 구분된다.

노즐 체결부(21)의 상단 외주면과 하단 외주면에는 오링 설치홈(22)이 형성되고, 오링 설치홈(22) 내에 실링(sealing)을 위한 오링(o-ring)(40)이 설치될 수 있다.

오링(40)은 노즐(30)이 커넥터(20)에 체결된 후 360도(˚) 회전이 가능하게 한다. 이는 노즐(30)의 챔버(33)에 연결된 가스 연결부(3)의 위치를 작업자가 원하는 각도에 놓여지도록 허용한다.

또한, 오링(40)은 실링 수단으로 커넥터(20)와 노즐(30)이 체결되는 부분의 틈을 막아 노즐(30) 내부의 가스가 끝단(하방향)이 아닌 뒷단(상방향)으로 새어 나가는 것을 방지한다. 이로써 노즐(30)의 내부의 가스가 모두 끝단으로 분사되도록 하여 보호가스 활용 효율을 높일 수 있다.

노즐 체결부(21)의 상부면에는 토치 몸체(1)의 끝단과 체결되는 토치 체결부(24)가 형성된다.

그리고 노즐 체결부(21)의 상단은 노즐 체결부(21)의 전체적인 외경보다 큰 외경을 가지는 단턱(23)이 형성되어 있다. 단턱의 존재로 인해 추후 체결될 노즐(30)의 끝단이 단턱(23)과 만나 노즐(30) 내부의 가스가 뒷단으로 새어 나가는 것을 이중적으로 방지할 수 있다.

노즐 체결부(21)의 하부에는 노즐(30) 내부(특히, 끝단)로 보호가스를 공급하기 위한 가스 분사부(26)가 마련된다. 가스 분사부(26)는 하부가 노즐 체결부(21)의 외경과 동일한 외경을 가지는 원반형 몸체를 가진다. 원반형 몸체는 노즐 체결부(21)의 하부와의 사이에 상대적으로 작은 외경(제2 외경)을 가지는 바(bar) 형상의 연결부(27)에 의해 연결된다.

추후 노즐(30)이 체결되면 연결부(27)의 작은 외경으로 인해 노즐 체결부(21)의 하면과 가스 분사부(26)의 상면 사이에는 링(ring) 형상의 공간(29)이 생기게 되며, 이 공간이 가스 경유 공간으로서 기능하게 된다.

가스 분사부(26)의 원반형 몸체는 복수의 분사홀(28)이 상하 방향으로 관통 형성된 다공 구조를 가진다. 복수의 분사홀(28)을 통해 가스 경유 공간에 유입된 보호가스가 커넥터(20)의 하방향으로 고르게 분사될 수 있다.

가스 분사부(26)의 하부면에는 용접 팁(2)의 일단과 체결되는 팁 체결홈(25)이 형성된다. 팁 체결홈(25) 내에 용접 팁(2)의 일단이 끼움 결합되어 간단히 체결될 수 있다.

본 실시예에서 토치 몸체(1)와 용접 팁(2) 사이에 노즐(30)을 체결하기 위한 커넥터(20)가 설치됨으로써, 토치의 종류에 따른 형상 및 사이즈의 차이에 무관하게 규격화된 노즐(30)을 활용할 수 있게 된다. 즉, 커넥터(20)가 토치의 외경에 적합한 크기의 토치 체결부(24) 및/또는 용접 팁 외경에 적합한 크기의 팁 체결홈(25)을 가지되 전체 외경은 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 외경이 일정한 커넥터(20)에 체결되는 규격화된 크기의 노즐(30)이 다양한 형상 및 사이즈를 가지는 토치에 적용할 수 있어, 제품 제작에 따른 단가가 절감되는 효과가 있다.

커넥터(20)가 설치된 이후에는, 커넥터(20)를 통해 노즐(30)이 체결될 수 있다.

노즐(30)은 내부가 빈 원통 형상의 노즐 몸체(31)와, 노즐 몸체(31)의 외주면에 설치되는 챔버(33)를 포함한다.

노즐 몸체(31)에는 그 끝단에 교체형 바디(31a)가 연장 설치되어, 커넥터(20)의 상단에서 용접 팁(2)의 끝단에 이르는 길이에 상응하는 길이를 가질 수 있다. 교체형 바디(31a)는 필요에 따라 교체함으로써 다양한 길이의 용접 팁(2)에 대해서도 적응적으로 길이 대응이 가능하여 용접 지점 부근에서의 적절한 보호가스 분사가 이루어지도록 할 수 있다.

노즐 몸체(31)의 내경은 커넥터(20), 특히 노즐 체결부(21)의 외경에 상응하여, 노즐 몸체(31)가 커넥터(20)에 끼움 결합 방식으로 용이하게 체결될 수 있다.

노즐 몸체(31)는 노즐 체결부(21)에 대해 상대적으로 360도(˚) 회전이 가능하게 된다. 이에 의해 작업자는 후술할 챔버(33)에 연결되는 가스 연결부(3)의 위치를 가변시킬 수 있어 가스 연결부(3)가 작업 시야를 가리지 않도록 할 수 있다.

노즐 몸체(31)가 커넥터(20)에 체결되었을 때, 노즐 몸체(31)에서 2개의 오링과 만나는 지점 사이에는 고정홀(32)이 관통 형성된다. 고정홀(32)을 통해 탭 볼트가 설치되고, 나비너트를 이용하여 노즐 몸체(31)를 노즐 체결부(21)에 대해 고정시킬 수 있다. 즉, 노즐 몸체(31)를 원하는 각도만큼 회전시킨 후에는 나비너트를 이용하여 고정시키는 것이 가능하다.

챔버(33)는 노즐 몸체(31)의 외주면에 일체로 설치되는 내부가 빈 원통형 몸체를 가진다.

도 6을 참조하면, 챔버(33)는 커넥터(20)의 가스 경유 공간(29)에 상응하는 높이에 설치된다. 챔버(33)가 설치된 높이의 노즐 몸체(31)에는 노즐 몸체(31)의 내부와 챔버(33)의 내부공간이 연통하도록 하나 이상의 주입공(34)이 관통 형성된다. 주입공(34)을 통해 챔버(33)로 유입된 보호가스가 가스 경유 공간(29)으로 전달될 수 있다.

챔버(33)의 상부면 중 일측에는 가스 연결부(3)가 연결되어 있어 외부의 보호가스 공급모듈(미도시)로부터 보호가스(예를 들어, 이산화탄소)가 챔버(33)의 내부공간으로 공급될 수 있다. 이는 가스 연결부(3)와 연결된 관의 면적보다 넓은 곳으로 보호가스가 유입되도록 하는 것이다.

본 실시예에서는 가스 연결부(3)를 통해 공급되는 보호가스가 노즐(30)로 바로 유입되는 것이 아니라 챔버(33)의 내부공간으로 유입된다. 이 과정에서 보호가스가 공기에 비해 무거우므로 보호가스는 챔버(33)의 내부공간 중 바닥면을 향하게 되어 1차 완충이 일어나게 된다(도 4의 'A' 참조).

1차 완충 이후 챔버(33)의 내부공간에서 주입공(34)을 통해 가스 경유 공간(29)으로 전달되며, 이 때 가스 경유 공간(29) 내에서 공간 내부면과 충돌하여 2차 완충이 일어난다(도 4의 'B' 참조).

최종적으로 가스 경유 공간(29)에서 분사홀(28)을 통해 노즐(30)의 끝단으로 보호가스가 고르게 분사될 수 있다. 이 과정에서 보호가스가 여러 방향에서 유동이 충돌되어 어느 한 곳으로 보호가스가 집중되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 용접 보조 장치(10)는 수평 EGW 이후 이산화탄소 용접을 위해 사용하는 장치로서, 커넥터(20)에 형성된 복수의 분사홀(28)로 이루어진 다공 구조를 통해 이산화탄소를 안정적으로 고르게 공급하는 구조를 가지고 있다. 또한, 오링과 같은 실링장치를 통해 노즐(30) 내부의 보호가스가 하방의 끝단이 아닌 상방의 뒷단으로 새어 나가는 것을 방지한다.

또한, 커넥터(20)에 360도(˚) 회전 가능한 노즐(30)을 연결함으로써 가스 연결부(3)의 위치 조정을 통해 작업 시야를 가리지 않도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 토치 몸체 2: 용접 팁
10: 용접 보조 장치 20: 커넥터
21: 노즐 체결부 22: 오링 설치홈
23: 단턱 26: 가스 분사부
27: 연결부 28: 분사홀
29: 가스 경유 공간 30: 노즐
31: 노즐 몸체 32: 고정홀
33: 챔버 34: 주입공
3: 가스 연결부 24: 토치 체결부
25: 팁 체결홈 40: 오링

Claims (7)

1. 토치 몸체와 용접 팁 사이를 연결하는 커넥터; 및
   상기 커넥터에 회전 가능하게 체결되고, 가스 연결부를 통해 공급된 보호가스가 내부 공간에서 1차 완충되고 상기 커넥터에 의해 2차 완충된 후 끝단으로 분사되는 노즐을 포함하되,
   상기 커넥터는, 제1 외경의 원통형 몸체를 가지는 노즐 체결부와; 상기 제1 외경과 동일한 외경의 원반형 몸체를 가지고, 복수의 분사홀이 상하 방향으로 관통 형성된 가스 분사부와; 상기 제1 외경보다 작은 제2 외경을 가지는 바(bar) 형상으로 상기 노즐 체결부와 상기 가스분사부를 연결하는 연결부를 포함하고,
   상기 노즐이 체결된 후에는 상기 노즐 체결부의 하면과 상기 가스 분사부의 상면 사이에 가스 경유 공간이 형성되며,
   상기 노즐은, 내부가 빈 원통 형상의 노즐 몸체와; 상기 노즐 몸체의 외주면에 일체로 설치되며 상기 가스 연결부가 연결되는 챔버를 포함하며,
   상기 내부 공간은 상기 챔버의 내부 공간이고,
   상기 노즐 몸체의 내경은 상기 제1 외경에 상응하며,
   상기 보호가스는 상기 챔버의 내부 공간 중 바닥면에서 1차 완충되고, 상기 가스 경유 공간에서 공간 내부면에 의해 2차 완충되는, 용접 보조 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 노즐 체결부의 상단 외주면과 하단 외주면에 오링 설치홈이 형성되고,
   상기 오링 설치홈 내에 오링(o-ring)이 설치되어, 상기 노즐이 체결된 이후 상대적인 회전이 가능하게 하는 용접 보조 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 노즐 체결부의 상면에는 상기 토치 몸체와 체결되는 토치 체결부가 형성되고,
   상기 가스 분사부의 하면에는 상기 용접 팁이 끼움 결합되는 팁 체결홈이 형성된 용접 보조 장치.
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,
   상기 노즐이 상기 커넥터에 체결되었을 때, 상기 노즐 몸체에서 상기 오링과 만나는 지점 사이에 고정홀이 관통 형성되고,
   상기 고정홀을 통해 상기 노즐 몸체를 상기 노즐 체결부에 대해 고정시키는 용접 보조 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 챔버는 상기 가스 경유 공간에 상응하는 높이에 설치되고,
   상기 챔버가 설치된 높이의 상기 노즐 몸체에는 하나 이상의 주입공이 관통 형성되어 상기 챔버의 내부공간과 상기 노즐 몸체의 내부가 연통되는 용접 보조 장치.

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