KR101932291B1 - 협개선 tig 용접장치의 토치 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TIG 용접 장치의 토치 구조에 관한 것으로서, 단면이 직사각형 형태를 가진, 보호가스를 배출하는 가스노즐; 상기 가스노즐 내부에 고정되고, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 하는 가스필터; 상기 가스노즐 상부에 위치하고, 단면이 직사각형 형태를 가지며, 협개선의 깊이에 따라 길이를 조절할 수 있는 상기 연장바디; 상기 연장바디의 상부에 구비되고, 전원부를 연장바디와 접속하도록 연결하는 유틸리티 접속부; 상기 가스노즐, 상기 연장바디 및 상기 유틸리티 접속부를 관통하며, 환봉형으로 상기 가스노즐의 외측으로 연장하여 부재에 아크를 발생시키는 전극봉; 및 상기 연장바디의 일측면에 위치하고, 상기 전극봉과 맞닿을수 있도록 회전가능하게 구비되며, 상기 전극봉과 부재간의 용접시 용접금속을 공급하는 와이어노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치 구조는, 형태를 두께를 얇고 길이를 길게 하여, 협개선부에 삽입이 용이하게 됨으로써, 협개선부의 효율적인 용접이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 적어도 하나 이상의 연장바디의 탈착 또는 부착으로, 협개선의 길이변화에 즉각적인 대처가 가능한 효과가 있다.

Description

협개선 TIG 용접장치의 토치 구조{A Torch Structure for TIG Welding Apparatus in the narrow gap}
본 발명은 협개선 TIG 용접장치의 토치 구조에 관한 것이다.
일반적으로 산업 현장에서는 두 가지 이상의 강재를 결합하여 다양한 형태의 제품을 제작하는데, 이때 강재를 결합하는 방식으로는 용접이 주로 사용된다. 용접은 부재의 연결부분에 부재 또는 별도의 용융부재를 녹여서 다른 강재를 접합하는 방법으로서, 연결부재가 필요하지 않아 구조물을 단순, 경량화시킬 수 있으며, 내구성이 높기 때문에 널리 이용되고 있다.
용접은 아크 방전에 의한 발생열을 이용하여 용융접합시키는 아크 용접, 산소와 아세틸렌 혼합가스를 이용하여 용융접합시키는 가스 용접, 진공 중에서 고속의 전자빔을 형성하여 전자류의 보유 에너지를 용접열원으로 이용하는 전자빔 용접, 단일파장으로 위상이 일치하는 빛을 증폭시켜 용접하는 레이저빔 용접, 부재를 맞대어서 상대적으로 회전운동을 시킴으로써 접촉면에서 발생하는 마찰열을 이용하는 마찰 용접 등이 있다.
이러한 여러 용접방법 중에서 가스 용접에는 TIG 용접이 존재한다. TIG 용접은 불활성가스텅스텐 용접이라고도 하며 주로 스테인레스와 같은 비철금속의 용접에 쓰인다.
최근 용접부 형상 설계는 깊고 좁은 협개선(narrow groove)형태로 발전되고 있다. 협개선 형태로 용접부를 설계하면, 그만큼 용착시켜야 하는 용접금속의 양이 줄어들고, 그로 인해 용접패스 수가 감소하여 용접시간이 감소하며, 더불어 용접패스 수가 줄어드는 만큼 용접부에 전달되는 입열량이 줄어들어 용접 변형이 줄어든다. 입열량이 줄어들면 부재의 성질이 변화하는 것도 줄일 수 있어 다양한 이점이 있는 설계방법이다.
이러한 협개선부를 용접하기 위해서는 토치의 형태는 협개선 내부로 삽입되도록 얇고 작아야하며 협개선 내부에서 발생하는 용접열을 냉각시키는 구조를 구비해야한다. 따라서 이에 대해서 지속적인 연구 개발이 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 TIG용접토치의 두께를 얇고 길이를 길다랗게 형성하도록 함으로써, 협개선부에 삽입될 수 있도록 하여, 협개선부의 효율적인 용접을 하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 TIG 용접토치의 구조에 연장바디를 구비하여, 협개선부의 깊이에 따라 연장바디의 사용유무를 선택할 수 있도록 함으로써, 하나 이상의 연장바디를 사용하거나 분리하도록 하여, 협개선의 길이변화에 효율적으로 대처하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 협개선 TIG 용접장치의 토치 구조는, 단면이 직사각형 형태를 가진, 보호가스를 배출하는 가스노즐; 상기 가스노즐 내부에 고정되고, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 하는 가스필터; 상기 가스노즐 상부에 위치하고, 단면이 직사각형 형태를 가지며, 협개선의 깊이에 따라 길이를 조절할 수 있는 상기 연장바디; 상기 연장바디의 상부에 구비되고, 전원부를 연장바디와 접속하도록 연결하는 유틸리티 접속부; 상기 가스노즐, 상기 연장바디 및 상기 유틸리티 접속부를 관통하며, 환봉형으로 상기 가스노즐의 외측으로 연장하여 부재에 아크를 발생시키는 전극봉; 및 상기 연장바디의 일측면에 위치하고, 상기 전극봉과 맞닿을수 있도록 회전가능하게 구비되며, 상기 전극봉과 부재간의 용접시 용접금속을 공급하는 와이어노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 연장바디는, 상기 가스노즐 상부에 구비되는 노즐연결부; 및 상기 노즐 연결부와 상기 유틸리티 접속부 사이에 위치하며, 탈착이 자유로운 적어도 하나 이상의 연결블록을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스필터는, 보호가스를 상기 전극봉 주위로 안정적인 공급을 하는 적어도 하나 이상의 메쉬로 적층시켜 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 유틸리티 접속부는, 냉각수관, 보호가스관 또는 상기 전극봉이 상기 연장바디로 연결되도록, 상기 냉각수관, 상기 보호가스관, 또는 상기 전극봉의 입구부분이 위치하며, 상기 냉각수관의 입구부분은 냉각수 입구, 냉각수 출구를 더 포함하고, 상기 보호가스관의 입구부분은, 보호가스 입구를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 연장바디는, 내부에 상기 냉각수관, 상기 보호가스관 또는 상기 전극봉이 관통하는 형태로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치 구조는, 형태를 두께를 얇고 길이를 길게 하여, 협개선부에 삽입이 용이하게 됨으로써, 협개선부의 효율적인 용접이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 적어도 하나 이상의 연장바디의 탈착 또는 부착으로, 협개선의 길이변화에 즉각적인 대처가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치구조의 정면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치구조의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치구조의 전극봉 및 와이어의 부분도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치구조의 정면도이고, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치구조의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치구조의 전극봉 및 와이어의 부분도이다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이. 본 발명의 일 실시예에 따른 협개선 TIG 용접 장치의 토치구조(1)는, 가스노즐(10), 가스필터(20), 연장바디(30), 유틸리티 접속부(40), 전극봉(50), 와이어 노즐(60)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 전극봉은 반드시 하나일 필요는 없으며 두 개를 구비하여 다전극 TIG용접의 형태를 가질 수도 있다.
가스노즐(10)은, 단면이 직사각형이고, 보호가스를 배출한다. 가스노즐(10)은 보호가스를 용접부위에 공급하도록 함으로써, 부재(도시하지 않음)와 전극봉(50)의 주변을 공기에 노출되지 않고, 보호막을 형성하여 불순물을 차단할 수 있게 되어, 보호가스가 용융지 전체를 보호할 수 있고, 전극봉(50)이 녹지않으면서 높은 열을 발생시키도록 할 수 있다.
가스노즐(10)의 중심부는 전극봉 연장부(502)가 통과할 수 있도록 관통홀 가공될 수 있으며, 가스노즐(10)과 전극봉 연장부(502) 사이의 절연을 위해서 노즐 절연물(11)을 삽입할 수 있고, 바람직하게는 노즐 절연물(11)을 세라믹 재질로 하여 내열성을 향상시킬 수 있다.
가스노즐(10)은 용접열에 의해 온도가 상승하므로, 열전달 정도가 우수하며 내마모성이 우수한 크롬동(바람직하게는 Cr 0.5%이상)을 사용할 수 있다.
가스필터(20)는, 가스노즐(10) 내부에 고정되고, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 한다. 가스필터(20)는, 보호가스를 전극봉(50)주위로 안정적인 공급을 하는 적어도 하나 이상의 메쉬(도시하지 않음)로 적층시켜 구성될 수 있다.
메쉬는, 스테인리스 스틸의 매우 가느다란 강철재질의 줄로 직조될 수 있으며, 1 인치 길이에 들어가는 사각 정사각형 형태의 홀의 수로써 메쉬의 번호를 정할 수 있다. 예를 들어, 100메쉬는 1인치 길이에 정사각형 형태의 홀이 100개 있다는 것을 나타내며, 메쉬번호가 올라가면 그만큼 더 많은 정사각형 형태의 홀이 1인치내에 존재한다는 것이므로 홀의 크기는 작아지며 직조되는 강철재질의 줄크기 또한 감소하게 된다.
본 발명에서는 바람직하게 100,250,400메쉬를 사용하며 메쉬와 메쉬사이에는 공간을 두어(바람직하게는 약 0.5mm~1.5mm정도) 서로 적층시켜 제작하였으나, 이에 한정하지 않는다.
연장바디(30)는, 가스노즐(10)상부에 위치하며, 단면이 직사각형이고, 협개선의 깊이에 따라 길이를 조절한다.
연장바디(30)는, 가스노즐(10)상부에 구비되는 노즐연결부(32), 노즐연결부(32)와 유틸리티 접속부(40)사이에 위치하며, 탈착이 자유로운 적어도 하나 이상의 연결블록(31)을 포함할 수 있다. 노즐연결부(32)와 연결블록(31)의 상단에는 O-링(33)을 삽입하여 보호가스나 냉각수의 유출을 방지할 수 있으며, 노즐연결부(32)와 연결블록(31)의 중심에는 전극봉 연장부(502)가 지나가는 홀로 구성될 수 있다. 또한 전극봉 연장부(502)와 노즐연결부(32), 연결블록(31)과의 절연을 위해서 전극봉 연장부(502)가 지나가는 홀에는 연장바디 절연물(34)을 삽입할 수 있다.
연장바디(30)는, 내부에 냉각수관(41), 보호가스관(42) 또는 전극봉(50)이 관통하는 형태일 수 있고, 냉각수가 냉각수관(41)을 통과하여 노즐연결부(32)하단까지 흐를 수 있도록 하여 가스노즐(10)을 냉각시킬 수 있으며, 보호가스관(42)내부로 보호가스가 흘러 가스노즐(10)까지 공급될 수 있다. 연장바디(30)와 가스노즐(10)간의 결합에는 볼트(도시하지 않음)를 사용하여 결합할 수 있으며, 보호가스의 누출을 방지하기 위해서 난연 테이프를 이용하여 가스노즐(10)과 연장바디(30) 사이 부분을 밀봉할 수 있다.
연장바디(30)는 협개선의 깊이에 따라 연장바디(30)의 길이를 조절할 필요가 있을 경우 연결블록(31)의 사용유무를 선택하여 연장바디(30)의 길이를 조절할 수 있다. 즉 적어도 하나 이상의 연결블록(31)을 여러개 적층하거나 탈착하여 연장바디(30)의 길이를 조절할 수 있다.
연장바디(30)는 전극봉 연장부(502)를 기준으로 좌,우 대칭의 형상으로 앞서 설명한 냉각수관(41)과 보호가스관(42)은 대칭형태로 배치될 수 있다.
유틸리티 접속부(40)는, 연장바디(30)의 상부에 구비되고, 전원부(도시하지 않음)를 연장바디(30)와 접속하도록 한다.
전원부는 전극봉(50)으로 통전시키는 용접전원부(도시하지 않음), 보호가스를 저장하는 보호가스 저장부(도시하지 않음) 또는 냉각수를 저장하는 냉각수 저장부(도시하지 않음)등을 포함할 수 있다.
유틸리티 접속부(40)는, 냉각수관(41), 보호가스관(42), 또는 전극봉(50)이 연장바디(30)로 연결되도록, 냉각수관(41), 보호가스관(42), 또는 전극봉(50)의 입구부분이 위치할 수 있으며, 냉각수관(41)의 입구부분은 냉각수 입구(411), 냉각수 출구(412)를 더 포함할 수 있고, 보호가스관(42)의 입구부분은, 보호가스 입구(421)를 더 포함할 수 있고, 전극봉 연장부(502)를 회전시키는 구동 모터(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
전극봉(50)은, 가스노즐(10), 연장바디(30), 유틸리티 접속부(40)를 관통하며, 환봉형으로 가스노즐(10)의 외측으로 연장하여 부재에 아크를 발생시킨다. 전극봉(50)은 선단이 뾰죡한 첨단부를 가질 수 있으며, 중공이 반으로 잘린 형상이거나 판상형일 수 있다. 이러한 전극봉(50)은 용접전원으로부터 전극을 발생시켜 부재에 아크를 발생시킬 수 있다.
보호가스는 불활성 가스일 수 있으며, 불활성 가스는 아르곤 또는 헬륨일 수 있으며, 이에 대한 구성비는 경우에 따라 달라질 수 있고, 아르곤만으로 구성될 수도 있다.
전극봉 연장부(502)는 특정 각도 만큼 회전(스윙)하며, 동시에 와이어 노즐 회전축(61)과 기계적 결합(바람직하게는 기어)으로 와이어 노즐(60)을 동시에 회전하게 한다. 전극봉 연장부(502) 상단에는 용접전원(도시하지 않음)이 연결될 수 있으며 이중관(부호 도시하지않음) 형태로 구성될 수 있다. 이중관은 전극봉 내부관(5021)과 전극봉 외부관(5022)으로 이루어질 수 있으며, 전극봉 내부관(5021)으로 냉각수가 들어오고, 전극봉 외부관(5022)과 전극봉 내부관(5021)사이로 냉각수가 순환하여 빠져나갈 수 있다.
전극봉 홀더(501)와 전극봉 연장부(502)는 브레이징으로 접합할 수 있으며, 전극봉 홀더(501)에는 전극봉(50)을 삽입할 수 있다. 그리고 전극봉(50)의 위치고정을 위해서 고정 나사(도시하지 않음)를 사용할 수 있고 전극봉의 형태는 원기둥일 수 있다.
와이어 노즐(60)은, 연장바디(30)의 일측면에 위치하고, 전극봉(50)과 맞닿을수 있도록 회전가능하게 구비되며, 전극봉(50)과 부재간의 용접시 용접금속을 공급한다. 와이어 노즐(60)은 길이가 길고 얇은 원기둥의 형상으로 구성될 수 있으며, 유틸리티 접속부(40)와 가스노즐(10)의 일측면에 부착되어 고정될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 협개선 TIG용접장치 토치구조(1)의 두께를 얇고 길이를 길다랗게 형성하도록 함으로써, 협개선부에 삽입될 수 있도록 하여, 협개선부의 효율적인 용접이 가능한 효과가 있다.
또한, 협개선 TIG용접장치 토치구조(1)에 연장바디(30)를 구비하여, 협개선부의 깊이에 따라 연장바디(30)의 사용유무를 선택할 수 있도록 함으로써, 하나 이상의 연장바디(30)를 사용하거나 분리하도록 하여, 협개선의 길이변화에 효율적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
1: 본 발명의 협개선 TIG 용접장치 토치구조 10: 가스노즐
11: 노즐 절연물 20: 가스필터
30: 연장바디 31: 연결블록
32: 노즐연결부 33: O-링
34: 연장바디 절연물 40: 유틸리티 접속부
41: 냉각수관 411: 냉각수 입구
412: 냉각수 출구 42: 보호가스관
421: 보호가스 입구 50: 전극봉
501: 전극봉 홀더 502: 전극봉 연장부
5021: 전극봉 내부관 5022: 전극봉 외부관
503: 전극봉 회전축 60: 와이어 노즐
61: 와이어 노즐 회전축

Claims (5)

  1. 단면이 직사각형 형태를 가진, 보호가스를 배출하는 가스노즐;
    상기 가스노즐 내부에 고정되고, 보호가스가 층류의 형태로 공급되도록 하는 가스필터;
    상기 가스노즐 상부에 위치하고, 단면이 직사각형 형태를 가지며, 협개선의 깊이에 따라 길이를 조절할 수 있는 연장바디;
    상기 연장바디의 상부에 구비되고, 전원부를 연장바디와 접속하도록 연결하는 유틸리티 접속부;
    상기 가스노즐, 상기 연장바디 및 상기 유틸리티 접속부를 관통하며, 환봉형으로 상기 가스노즐의 외측으로 연장하여 부재에 아크를 발생시키는 전극봉; 및
    상기 연장바디의 일측면에 위치하고, 상기 전극봉과 맞닿을수 있도록 회전가능하게 구비되며, 상기 전극봉과 부재간의 용접시 용접금속을 공급하는 와이어노즐을 포함하되,
    상기 연장바디는,
    상기 가스노즐 상부에 구비되는 노즐연결부; 및
    상기 노즐 연결부와 상기 유틸리티 접속부 사이에 위치하며, 탈착이 자유로운 적어도 하나 이상의 연결블록을 포함하고,
    상기 연결블록을 다수개 적층하거나 탈착하여 상기 연장바디의 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 협개선 TIG 용접장치의 토치 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가스필터는,
    보호가스를 상기 전극봉 주위로 안정적인 공급을 하는 적어도 하나 이상의 메쉬로 적층시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 협개선 TIG 용접장치의 토치 구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유틸리티 접속부는,
    냉각수관, 보호가스관 또는 상기 전극봉이 상기 연장바디로 연결되도록, 상기 냉각수관, 상기 보호가스관, 또는 상기 전극봉의 입구부분이 위치하며,
    상기 냉각수관의 입구부분은
    냉각수 입구, 냉각수 출구를 더 포함하고,
    상기 보호가스관의 입구부분은,
    보호가스 입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 협개선 TIG 용접장치의 토치 구조.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 연장바디는,
    내부에 상기 냉각수관, 상기 보호가스관 또는 상기 전극봉이 관통하는 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 협개선 TIG 용접장치의 토치 구조.
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