KR101827149B1 - 용접장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

용접장치 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접장치에 인슐레이션부재를 구비하여 용접불량률을 낮추며, 고열로 인한 변형이 최소화되는 용접장치와 이를 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 용접장치의 내부에 고온으로 인해 생성된 가루가 가스배출구의 구멍을 막아 용접불량이 발생되는 것을 방지하며, 장시간 용접시 고열로 인해 용접 장치가 변형 및 마모되는 것을 방지하여 사용수명이 길어지는 효과가 있다.

Description

용접장치 및 이의 제조방법{omitted}
본 발명은 용접장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접장치에 인슐레이션부재를 구비하여 용접불량률을 낮추며, 고열로 인한 변형이 최소화되는 용접장치와 이를 제조방법에 관한 것이다.
최근 산업계 전반에 걸쳐서 용접 생산성 향상을 위해 와이어가 연속적으로 공급되는 GMAW(gas metal arcwelding)나 FCAW(flux cored arc welding)와 같은 용접장치가 널리 사용되고 있다. GMAW 및 FCAW와 같은 소모성 전극 아크 용접은 연속적으로 공급되는 소모성 전극과 모재 사이에서 발생하는 고온의 아크(arc) 열에 의해 용접이 이루어지며, 용접을 하는 장치를 통해 공급되는 실드가스(shielding gas)에 의해 용접와이어, 용융지, 아크와 모재에 인접한 부분이 보호되는 매우 능률적인 용접방법이다.
그러나 이러한 장점에 반하여 용접시 다량으로 발생하는 각종 가스와 미세 입자로 이루어진 용접 흄(fume)은 용접사의 안전과 위생을 위협하고 있으며, 이에 따라 작업환경에 대한 법적 규제가 한층 엄격하게 강화되고 있다. 또한 다량의 용접 흄을 발생시키는 재료에 대해서 용접사의 용접기피 현상이 증가되고 있다.
더욱 높은 전류에서 장시간 용접하는 경우, 아크 열에 의해 용접 장치의 부품이 열화 또는 쉽게 마모되어 사용 수명이 감소된다.
특히 도전을 방지하는 절연부재의 내부는 주로 합성수지로 형성되어 있다.
하지만 가스 분출 시 발생하는 열로 인해 절연부재의 내부가 쉽게 마모되며, 내부가 마모됨으로 생성된 합성수지가루 등 이물질이 가스가 배출되는 구멍을 막게 된다. 이로 인해 용접시 가스가 배출되기 어려워 용접불량이 발생하게 된다.
한국등록특허공보 제10-0588071호(2006.06.01) 한국등록특허공보 제10-1052978호(2011.07.25)
본 발명의 목적은 용접장치의 내부에 고온으로 인해 생성된 가루가 가스배출구의 구멍을 막아 용접불량이 발생되는 것을 방지하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 장시간 용접시 고열로 인해 용접 장치가 변형 및 마모되는 것을 방지하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 원통형상의 몸체부(410); 몸체부(410)의 일측단에 결합되는 절연부(420); 절연부(420)의 일측단에 결합되는 체결부(430); 몸체부(410)의 타측단부에 결합되는 인슐레이션부재(440); 절연부(420)와 마모방지수단(440)이 결합된 부분의 일측에 삽입되는 인슐레이션부재고정재(450);를 포함하되, 몸체부(410)는 몸체부(410)의 일측에 형성되며, 절연부(420)가 삽입되어 고정되는 고정홈(411); 몸체부(410)와 인슐레이션부재(440)가 결합된 부분의 일측에 형성되는 제1고정재삽입홈(412);을 포함하고 절연부(420)는 상기 고정홈(411)과 대응되어 형성되며, 몸체부(410)에 결합되는 외부결합돌기(421); 절연부(420)의 내측에 수평방향으로 형성되며, 체결부(430)에 결합되는 내부결합돌기(422); 절연부(420)를 하방에서 바라본 단면의 외주면이 톱니모양으로 형성되는 제1스토퍼면(423); 를 포함하고 체결부(430)는 상기 내부결합돌기(422)와 대응되어 체결부(430)의 외측에 형성되는 외부결합홈(431); 체결부(430)를 하방에서 바라본 단면의 내주면이 제1스토퍼면(423)과 대응되는 형태로 형성되는 제2스토퍼면(432);을 포함하고 상기 인슐레이션부재(440)는 상기 제1고정재삽입홈(412)과 대응되는 위치에 형성되는 제2고정재삽입홈(441);을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 인슐레이션부재(440)는 테프론으로 형성됨을 특징으로 하는 용접 장치와
용접장치용 소재를 준비하여 용접장치가 만들어질 소재를 절단하는 소재절단단계(s10);상기 절단된 소재를 이용하여, 몸체부(410), 체결부(430), 인슐레이션부재(440)의 형태를 절삭가공하는 형상가공단계(s20);상기 가공된 몸체부(410)와 체결부(430)를 준비된 금형틀에 삽입하여 금형틀 내에 위치하도록 하는 금형틀삽입단계(s30);상기 금형틀삽입단계(s30) 이후, 용융된 수지를 금형틀의 공간부(m)로 일정량 주입시켜주면 상기 공간부(m)로 주입되어 절연부(420)가 사출성형되는 사출성형단계(s40);상기 사출성형단계(s40) 이후, 몸체부(410)의 단부에 인슐레이션부재(440)가 결합방향(F1)으로 결합하는 인슐레이션부재결합단계(s50);상기 인슐레이션부재결합단계(s50)에서 결합된 몸체부(410)와 인슐레이션부재(440)의 일측에 준비된 인슐레이션부재고정재(450)와 대응되도록 구멍을 뚫어 고정재삽입홈(412,441)을 형성하는 고정재삽입홈형성단계(s60);상기 형성된 고정재삽입홈(412,441)에 인슐레이션부재고정재(450)를 삽입하여 몸체부(410)의 외측면에 돌출된 고정재헤드(451)를 절단하는 인슐레이션부재고정재삽입단계(s70); 를 포함하는 용접장치의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 용접장치의 내부에 고온으로 인해 생성된 가루가 가스배출구의 구멍을 막아 용접불량이 발생되는 것을 방지하며, 장시간 용접시 고열로 인해 용접 장치가 변형 및 마모되는 것을 방지하여 사용수명이 길어지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 용접장치(400)를 도시한 단면도
도 2는 몸체부(410)를 도시한 단면도
도 3은 절연부(420)를 도시한 단면도
도 4는 체결부(430)를 도시한 단면도
도 5는 용접장치(400)를 하방에서 바라본 도면
도 6은 인슐레이션부재(440)를 도시한 도면
도 7은 가스배출부재(200)에 체결된 용접장치(400)를 나타낸 도면
도 8은 형상가공단계(s20)를 나타낸 도면
도 9는 금형틀삽입단계(s30) 및 사출성형단계(s40)를 나타낸 도면
도 10은 사출성형단계(s40)를 나타낸 도면
도 11은 인슐레이션부재결합단계(s50)를 나타낸 도면
도 12는 고정재삽입홈형성단계(s60)를 나타낸 도면
도 13은 인슐레이션부재고정재(450)가 삽입방향(f2)으로 삽입되기 전(a)과 후(b)를 나타낸 단면도
도 14는 본 발명에서 제조된 용접장치(400)를 나타낸 사진
도 15는 본 발명의 용접장치(400)를 분해한 사진
도 16은 본 발명의 용접장치(400)를 하방에서 바라봤을 때 사진
본 발명은 용접장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 용접장치(400)를 도시한 단면도이며, 몸체부 (410), 절연부(420), 체결부 (430), 인슐레이션부재 (440), 인슐레이션부재고정재(450)로 구성된다.
도 2는 몸체부(410)를 도시한 단면도이며, 몸체부(410)는 원통형상으로 고정홈(411)과 제1고정재삽입홈(412)을 포함하여 형성된다.
고정홈(411)은 몸체부(410)의 일측에 형성된다. 고정홈(411)에 절연부(420)가 삽입되며 절연부(420)가 제 위치에 있지 않고 움직이는 것을 방지한다.
제1고정재삽입홈(412)은 몸체부(410)와 인슐레이션부재(440)가 결합된 부분의 일측에 형성된다. 제1고정재삽입홈(412)은 인슐레이션부재고정재(450)가 관통되는 부분이며, 인슐레이션부재고정재(450)의 형태와 대응되어 형성된다.
도 3은 본 발명의 절연부(420)이며, 몸체부(410)의 일측단에 결합되어 형성된다.
절연부(420)는 외부결합돌기(421), 내부결합돌기(422), 제1스토퍼면(423)을 포함하여 구성된다. 또한 절연부(420)는 용접 시 발생되는 전류가 차단되도록 한다.
외부결합돌기(421)는 상기 고정홈(411)과 대응되어 형성되며, 고정홈(411)에 결합되어 몸체부(410)가 제 위치에 고정되도록 한다. (도 15 참고)
내부결합돌기(422)는 절연부(420)의 내측면에 형성되며, 체결부(430)에 결합된다. 바람직하게는 내부결합돌기(422)는 절연부(420)를 정면에서 바라봤을 때 수평방향으로 연장되어 형성된다.
내부결합돌기(422)로 인해 절연부(420)와 체결부(430)가 체결이 용이하게 되며, 절연부(420)에 결합된 체결부(430)가 위아래로 움직이지 않게 된다.
제1스토퍼면(423)은 절연부(420)를 하방에서 바라본 단면의 외주면이 톱니모양으로 형성된다. 제1스토퍼면(423)도 상기 내부결합돌기(422)와 같이 절연부(420)가 체결부(430)와 체결된 상태에서 돌아가지 않도록 고정하기 위한 것으로, 톱니모양으로 형성되어 체결부(430)의 움직임을 방지한다. (도 5, 도16 참고)
도 4는 체결부(430)를 도시한 단면도이며, 체결부(430)는 절연부(420)의 일측단에 결합되며, 외부결합홈(431), 제2스토퍼면(432)을 포함하여 형성된다.
바람직하게는 체결부(430)는 절연부(420) 내부의 일측단에 삽입되어 결합되며, 용접시 발생하는 고열에 견디기 위하여 금속재로 형성된다. 또한 체결부(430)의 내부는 암나사형태로 형성됨이 바람직하며, 가스배출부재(200)에 형성된 나사산에 체결된다. (도 7 참고)
외부결합홈(431)은 상기 내부결합돌기(422)와 대응되는 형태로 체결부(430)의 외측면에 형성된다. 외부결합홈(431)과 상기 내부결합돌기(422)가 결합되어 절연부(420)에 결합된 체결부(430)가 상하로 움직이는 것을 방지한다.
제2스토퍼면(432)은 체결부(430)를 하방에서 바라본 단면의 내주면이 제1스토퍼면(423)과 대응되는 형태로 형성된다. 제2스토퍼면(432)은 상기 제1스토퍼면(423)과 결합되어 절연부(420)에 결합된 체결부(430)가 돌아가는 것을 방지한다. (도 5, 도 16참고)
도 6은 인슐레이션부재(440)를 도시한 단면도이며, 인슐레이션부재(440)는 몸체부(410)의 타측단부에 결합된다.
인슐레이션부재(440)는 제2고정재삽입홈(441)을 포함하며, 제2고정재삽입홈(441)은 상기 제1고정재삽입홈(412)과 대응되는 위치에 형성된다.
또한 인슐레이션부재(440)는 테프론으로 형성됨을 특징으로 한다.
테프론은 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화합물을 형성함으로써 거의 완벽한 화학적 비활성 및 내열성, 비점착성, 우수한 절연 안정성, 낮은 마찰계수 등의 특성들을 가지고 있다.
이와 같이 테프론은 고온에 강한 성질로 인해 용접 시 발생하는 높은 온도에 잘 견딜 수 있으며, 낮은 마찰계수로 다른 부품과 마찰 시 잘 마모되지 않는 특성이 있다. 본 발명은 이러한 특성이 있는 테프론을 인슐레이션부재(440)의 소재로 사용하며, 이와 비슷한 성질을 가진 소재를 사용해도 무방하다.
도 7과 같이 본 발명의 용접장치(400)는 가스배출부재(200)가 관통구(460)에 관통되어 체결되며, 절연부(420)가 가스배출부재(200)의 일부를 덮어 바디부(500)로 도전이 되는 것을 방지한다. 용접이 가능한 장치로 용접 시, CO2가스는 CO2가스를 뿜어주는 가스배출부재(200)로 이동되며, 가스배출부재(200)의 일측에 소정의 간격으로 다수 형성된 가스배출구(210)를 통하여 가스가 분사된다 (도 7(b)의 화살표참고).
용접장치(400)에 형성된 절연부(420)는 고열에 견디지 못하여 가루가 발생하게 된다. 절연부(420)가 인슐레이션부재(440)을 대신하여 형성되는 경우, 아크(arc) 열과 같은 고열로 인해 발생되는 가루로 인해 가스배출구(210)의 구멍이 막히게 되며, C02가스가 원활하게 배출되지 못하여 용접에 어려움을 겪어 용접불량률이 높아지게 된다. 따라서 본 발명의 인슐레이션부재(440)는 가스배출구(210)방향으로 형성되며, 고온으로 인한 가루발생을 방지하여 용접불량률을 낮추는 효과가 있다.
또한 장시간 용접하는 경우, 아크(arc) 열로 인해 용접 장치가 열화 또는 마모되어 사용 수명이 감소된다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 특수한 체결부(420)와 인슐레이션부재(440)를 고안하여 용접장치의 사용 수명을 늘리어 비용 절감의 효과가 있다.
인슐레이션부재고정재(450)는 몸체부(410)와 인슐레이션부재(440)가 결합된 부분의 일측에 삽입된다. 바람직하게는 몸체부(410)에 형성된 제1고정재삽입홈(412)과 인슐레이션부재(440)에 형성된 제2고정재삽입홈(441)에 연결되어 삽입되며, 몸체부(410)에 결합된 인슐레이션부재(440)가 상하좌우로 이동됨을 방지하기 위한 것이다. 특히 인슐레이션부재고정재(450)는 용접시 고온으로 인하여 인슐레이션부재(440)의 형태가 변형이 되어 유동되는 것을 방지할 수도 있다.
아래는 본 발명의 용접장치의 제조방법에 관한 것이며, 도 8 내지 도!!을 참고한다.
용접장치는 소재절단단계(s10) ,형상가공단계(s20) , 금형틀삽입단계 (s30), 사출성형단계(s40), 인슐레이션부재결합단계 (s50), 고정재삽입홈형성단계 (s60), 인슐레이션부재고정재삽입단계(s70)를 거쳐 제조된다.
소재절단단계(s10)는 용접장치용 소재를 준비하여 용접장치가 만들어질 소재를 절단하는 단계이다.
본 발명에서 몸체부(410)와 체결부(430)를 제조하기 위하여 금속재가 사용되며, 인슐레이션부재(440)를 제조하기 위하여 테프론이 사용되나 이와 비슷한 성질을 가진 재료를 사용해도 무방하다.
형상가공단계(s20)는 상기 절단된 소재를 이용하여, 몸체부(410), 체결부(430), 인슐레이션부재(440)의 형태를 절삭가공하는 단계이다.
도 8과 같이 형상가공단계(s20)는 제조자가 미리 설정된 수치를 입력한 값에 따라 가공기계를 이용하여 몸체부(410), 체결부(430), 인슐레이션부재(440)의 형태를 생성하며, CNC가공, 밀링가공 등의 가공방식으로 가공됨이 바람직하다.
금형틀삽입단계(s30)는 상기 가공된 몸체부(410)와 체결부(430)를 준비된 금형틀에 삽입하여 금형틀 내에 위치하도록 하는 단계이다.
도 9와 같이 미리 설정된 수치에 맞게 가공된 금형틀(5)에 몸체부(410)와 체결부(430)를 차례대로 삽입한다.
사출성형단계(s40)는 상기 금형틀삽입단계(s30) 이후, 용융된 수지를 금형틀의 공간부(m)로 일정량 주입시켜주면 상기 공간부(m)로 주입되어 절연부(420)가 사출성형되는 단계이다.
도 9와 같이 몸체부(410)와 체결부(430)가 삽입된 금형틀에 생성된 공간부(m)에 도시된 화살표방향으로 용융된 수지가 주입되어 공간부(m)가 채워짐으로 절연부(420)가 사출성형된다.
도 10은 사출성형단계(s40)에서 절연부(420)가 생성됨으로 금형틀(5)에서 취출한 용접장치를 나타낸 단면도이며, 취출된 용접장치는 표면을 평활하게 하기 위하여 사상단계를 추가로 거친다.
인슐레이션부재결합단계(s50)는 상기 사출성형단계(s40) 이후, 몸체부(410)의 단부에 인슐레이션부재(440)가 결합방향(F1)으로 결합하는 단계이다.
도 11과 같이 몸체부(410)에 인슐레이션부재(440)가 결합되며, 바람직하게는 몸체부(410)에 인슐레이션부재(440)가 억지 끼움 방식으로 유동공간이 없도록 결합되며, 인슐레이션부재(440)가 몸체부(410)의 내부크기보다 약간 크게 생성되어도 결합된다.
고정재삽입홈형성단계(s60)는 상기 인슐레이션부재결합단계(s50)에서 결합된 몸체부(410)와 인슐레이션부재(440)의 일측에 준비된 인슐레이션부재고정재(450)와 대응되도록 구멍을 뚫어 고정재삽입홈(412,441)을 형성하는 단계이다.
도 12는 고정재삽입홈형성단계(s60)를 통하여 고정재삽입홈(412,441)이 형성된 용접장치에 관한 단면도이며, 바람직하게는 인슐레이션부재고정재(450)가 나사산형태일 경우 태핑(tapping)방식을 이용하여 고정재삽입홈(412,441)이 암나사형태로 형성된다.
인슐레이션부재고정재삽입단계(s70)는 상기 형성된 고정재삽입홈(412,441)에 인슐레이션부재고정재(450)를 삽입하여 몸체부(410)의 외측면에 돌출된 고정재헤드(451)를 절단하는 단계이다.
도 13은 인슐레이션부재고정재(450)가 삽입방향(f2)으로 삽입되기 전(a)과 후(b)를 나타낸 단면도이며, 도 1과 같이 돌출된 고정재헤드(451)를 절단하여 용접장치(400)가 제조된다.
상기 인슐레이션부재고정재삽입단계(s70) 이후 제조된 용접장치(400)를 사상하여 표면을 매끈하게 하는 단계를 추가로 거치면, 본 발명의 용접장치(400)가 제조된다.
도 14는 본 발명에서 제조된 용접장치를 나타낸 사진이다.
절연부(430)가 인슐레이션부재(440)의 위치에 연장되어 형성될 경우 생성되는 가루로 인하여 가스배출구(210)를 막는 경우가 빈번하게 발생하게 된다.
본 발명의 인슐레이션부재(440)는 절연부(430)의 일단에 위치함으로, 용접 시 발생하는 고열로 인하여 소재가 그을려 가루가 생성되는 것을 방지하여 용접불량률을 줄이는 효과가 있다. 또한 고열로 인하여 용접장치(400)의 내부가 변형되는 것을 방지하여 사용 수명이 길어지는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명한 것이나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게는 다양한 변형 및 다른 실시예가 가능하다는 점이 이해될 것이다.
5 금형틀
200 가스배출부재
210 가스배출구
400 용접장치
410 몸체부
411 고정홈
412 제1나사삽입홈
413 제1고정재삽입홈
420 절연부
421 외부결합돌기
422 내부결합돌기
423 제1스토퍼면
430 체결부
431 외부결합홈
432 제2스토퍼면
440 인슐레이션부재
441 제2고정재삽입홈
450 인슐레이션부재고정재
460 관통구
500 바디부

Claims (3)

  1. 원통형상의 몸체부(410);
    몸체부(410)의 일측단에 결합되는 절연부(420);
    절연부(420)의 일측단에 결합되는 체결부(430);
    몸체부(410)의 타측단부에 결합되는 인슐레이션부재(440);
    절연부(420)와 마모방지수단(440)이 결합된 부분의 일측에 삽입되는 인슐레이션부재고정재(450);를 포함하되,

    몸체부(410)는
    몸체부(410)의 일측에 형성되며, 절연부(420)가 삽입되어 고정되는 고정홈(411);
    몸체부(410)와 인슐레이션부재(440)가 결합된 부분의 일측에 형성되는 제1고정재삽입홈(412);을 포함하고

    절연부(420)는
    상기 고정홈(411)과 대응되어 형성되며, 몸체부(410)에 결합되는 외부결합돌기(421);
    절연부(420)의 내측에 수평방향으로 형성되며, 체결부(430)에 결합되는 내부결합돌기(422);
    절연부(420)를 하방에서 바라본 단면의 외주면이 톱니모양으로 형성되는 제1스토퍼면(423);
    를 포함하고

    체결부(430)는
    상기 내부결합돌기(422)와 대응되어 체결부(430)의 외측에 형성되는 외부결합홈(431);
    체결부(430)를 하방에서 바라본 단면의 내주면이 제1스토퍼면(423)과 대응되는 형태로 형성되는 제2스토퍼면(432);을 포함하고

    상기 인슐레이션부재(440)는
    상기 제1고정재삽입홈(412)과 대응되는 위치에 형성되는 제2고정재삽입홈(441);을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인슐레이션부재(440)는 테프론으로 형성됨을 특징으로 하는 용접 장치.
  3. 용접장치용 소재를 준비하여 용접장치가 만들어질 소재를 절단하는 소재절단단계(s10);
    상기 절단된 소재를 이용하여, 몸체부(410), 체결부(430), 인슐레이션부재(440)의 형태를 절삭가공하는 형상가공단계(s20);
    상기 가공된 몸체부(410)와 체결부(430)를 준비된 금형틀에 삽입하여 금형틀 내에 위치하도록 하는 금형틀삽입단계(s30);
    상기 금형틀삽입단계(s30) 이후, 용융된 수지를 금형틀의 공간부(m)로 일정량 주입시켜주면 상기 공간부(m)로 주입되어 절연부(420)가 사출성형되는 사출성형단계(s40);
    상기 사출성형단계(s40) 이후, 몸체부(410)의 단부에 인슐레이션부재(440)가 결합방향(F1)으로 결합하는 인슐레이션부재결합단계(s50);
    상기 인슐레이션부재결합단계(s50)에서 결합된 몸체부(410)와 인슐레이션부재(440)의 일측에 준비된 인슐레이션부재고정재(450)와 대응되도록 구멍을 뚫어 고정재삽입홈(412,441)을 형성하는 고정재삽입홈형성단계(s60);
    상기 형성된 고정재삽입홈(412,441)에 인슐레이션부재고정재(450)를 삽입하여 몸체부(410)의 외측면에 돌출된 고정재헤드(451)를 절단하는 인슐레이션부재고정재삽입단계(s70); 를 포함하는 용접장치의 제조방법.
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