KR101999251B1 - 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화나 질화방지를 위하여 공급되는 불활성 가스가 용접 대상 부분에 고르게 분포하게 함에 따라 용접 부분이 보다 고르고 미려하게 용접될 수 있게 한 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치에 관한 것으로, 가스노즐의 중앙에 전극을 구비한 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치에 있어서, 상기 가스노즐의 하단에는 가스노즐을 통해 공급되는 불활성가스가 바깥쪽으로 배출되는 것을 차단하기 위한 챔버가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치{TIG WELDING APPARATUS FOR CREATING AND INERT ATMOSPHERE}

본 발명은 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치에 관한 것으로, 상세하게는 산화나 질화방지를 위하여 공급되는 불활성 가스가 용접 대상 부분에 고르게 분포하게 함에 따라 용접 부분이 보다 고르고 미려하게 용접될 수 있게 한 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치에 관한 것이다.

용접은 두 금속을 결합 또는 접합하는 방법의 하나로, 아크용접, 가스용접, 테르밋용접 등이 있다.

이러한 용접 방법 중 아크 용접은 아크방전(放電)을 이용하는 방법이 있고, 아크용접방법 중에는 이너트가스를 이용한 TIG용접이 있다.

TIG(Tungsten Inert Gas welding)용접은 헬륨이나 아르곤 가스 등과 같은 불활성 가스로 아크를 덮어 산화 및 질화를 방지하는 용접방법으로, 일반적으로 비철금속의 용접에 사용되며, 텅스텐을 전극으로 하여 용가봉(溶加棒)을 옆쪽에서 공급하여 용착시키는 방법으로 전극은 소모되지 않으며, 용착부가 아름다운 금속면을 얻을 수 있다.

이러한 TIG용접 기술은 용접부가 보다 미려하고, 쉽게 용접이 이루어질 수 있게 하기 위해 다양하게 개발이 이루어지고 있고, 이러한 기술 중 용접용 토치와 관련된 기술의 예로 특허문헌 1내지 3이 있다.

특허문헌 1은 상면에서 저면으로 관통된 마운트홀을 갖는 토치 바디; 토치 바디의 저면에 설치되고, 실드가스를 용접부로 공급하기 위한 노즐; 전극봉이 고정되고, 전극봉이 토치 바디의 저면을 통해 노즐의 외부로 노출되도록 마운트홀에 설치되는 콜렛; 콜렛이 고정되고 마운트홀에 회동가능하게 설치되는 회전체; 및 회전체를 회전시키기 위한 회전 구동부를 포함하는 것이고,

특허문헌 2는 토치 보디의 선단부에 배치한 가스 렌즈에 의해 토치 보디의 내부를 통해 유입해 온 실드 가스를 층류화 함과 아울러 층류화한 실드 가스를 토치 보디의 선단부에 배치한 통형상의 실드 노즐로부터 피용접물인 모재를 향해서 방출하고, 실드 가스의 분위기 중에서 실드 노즐의 중심 위치에 배치한 텅스텐 전극봉과 모재 사이에 아크를 발생시키고, 그 아크의 열로 모재를 용융하도록 한 TIG 용접용 토치에 부착되는 협착 노즐에 있어서, 협착 노즐은 텅스텐 전극봉의 선단부 주위에 텅스텐 전극봉과 동심상으로 배치되어 텅스텐 전극봉의 선단부 외주면 사이에 환상의 고속 가스 통로를 형성하는 통형상의 노즐 본체와, 노즐 본체의 내주면에 원주 방향으로 소정의 간격을 두고 돌출 형성되어 텅스텐 전극봉을 노즐 본체의 중심위치에 유지하는 복수의 위치 결정용 돌조와, 복수의 위치 결정용 돌조 사이에 형성되어 고속 가스 통로 내를 흐르는 실드 가스를 정류화하는 복수의 가스 정류홈으로 이루어지고, 토치 보디로부터 방출되는 실드 가스의 일부를 고속 가스 통로로 흐르게 해서 실드 노즐로부터 방출되는 층류화한 실드 가스보다 빠른 고속 정류 가스로 하고, 그 고속 정류 가스를 노즐 본체의 선단 개구로부터 아크의 주위로 흐르게 하는 구성된 협착 노즐에 관한 것이고,

특허문헌 3은 전극봉이 모재에 접촉되어 힘을 받으면 상승하면서 완충기능을 제공하는 콜렛부; 용접장치기구에 토치를 결합시키는 기능을 하며, 용접장치기구에 단단히 결합되어 있는 기구연결 지그부; 콜렛부에 설치되어 기구연결 지그부의 분리를 감지할 수 있는 접촉센서; 콜렛부와 기구연결 지그부를 결합시키는 스프링; 및 기구연결 지그부에 설치되고 접촉센서와 인접하게 설치되는 접촉센서 도그를 포함하며, 기구연결 지그부는 콜렛부가 수직운동할 수 있도록 유도하는 이동 가이드를 포함하고, 콜렛부는 이동 가이드와 함께 콜렛부가 수직운동을 할 수 있게 유도하는 이동 가이드 홈을 포함하는 자동 티그 용접장치에 관한 것이다.

이와 같이 다양한 TIG용접용 토치 또는 그 부속품이 개발되고 있으나, 이러한 용접용 토치를 이용한 용접과정에서 산화 및 질화를 방지하기 위해 공급되는 불활성 가스가 용접 부분을 충분히 덮어주지 못함에 의해 용접 중 산화 및 질화가 발생하여 용접이 충분히 이루어지지 못하거나 용접부가 미려하지 못한 문제가 있다.

특히, 돌출된 모서리 부분을 용접할 경우 공급되는 불활성가스가 모서리의 양 경사면을 따라 바깥쪽으로 배출됨에 따라 제 기능을 충분히 발휘할 수 없어 산화 및 질화에 따른 용접 불량이 발생하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1422698호 대한민국 등록특허 제10-1546739호 대한민국 등록실용신안 제20-0472039호

본 발명은 상기한 바와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 산화나 질화방지를 위하여 공급되는 불활성 가스가 용접 대상 부분에 고르게 분포하게 함에 따라 용접 부분이 보다 고르고 미려하게 용접될 수 있게 한 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치는 가스노즐의 중앙에 전극을 구비한 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치에 있어서, 상기 가스노즐의 하단에는 가스노즐을 통해 공급되는 불활성가스가 바깥쪽으로 배출되는 것을 차단하기 위한 챔버가 더 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 챔버의 일측에는 가스주입부가 더 형성되어 불활성가스를 보충하여 주입할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 챔버의 내벽에는 주입되는 가스가 용접부분으로 집중되어 공급되도록 가스의 흐름을 안내하는 유도경사부가 더 형성될 수 있다.

상기 가스주입부는 상기 전극을 중심으로 하는 원에 대하여 접선방향으로 형성되어 주입된 가스가 챔버의 내벽으로부터 전극을 향하여 나선형으로 회전하면서 공급되게 할 수 있다.

상기 챔버는 반 구형 또는 반 다각면체로 이루어질 수 있다.

또한 상기 챔버의 하단에는 용접대상 물품의 돌출된 모서리나 돌출된 부분이 끼워지는 돌출부용홈을 더 형성하여 모서리나 돌출 부분의 용접시 챔버의 하단이 모서리나 돌출부의 양 측벽으로부터 이격되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 챔버는 투명하거나 일측에 투시창을 구비하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치는 챔버를 구비하여 가스노즐을 통해 공급된 불활성가스가 확산되지 않고 용접부위에 집중 공급되게 함에 따라 불활성가스의 부족에 의해 용접부위가 산화되는 것을 방지하여 용접 불량을 방지할 수 있고, 보다 미려한 용접을 할 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치의 일예의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치의 일예의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치의 다른 일예의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치의 다른 일예의 사시도
도 5는 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치의 다른 일예와 그 사용상태 사시도
도 6은 본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치의 일부를 도시한 평면도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

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

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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 출원에서 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 출원에서, "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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 가스노즐(20)의 중앙에 전극(10)을 구비한 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치에 관한 것으로, TIG용접할 때 불활성가스가 용접 부분에 고르게 공급되게 함에 따라 용접이 보다 견고하고 미려하게 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치는 상기 가스노즐의 하단에는 가스노즐을 통해 공급되는 불활성가스가 바깥쪽으로 배출되는 것을 차단하기 위한 챔버(30)가 더 설치되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 용접 토치를 구성하는 가스노즐(20)과 전극(10)은 종래의 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치와 동일한 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 챔버(30)는 도 1내지 도 5에 도시한 바와 같이 가스노즐(20)에 설치되어 있으며, 내부에 빈 공간이 형성되어 가스노즐을 통해 공급되는 불활성가스가 채워질 수 있다.

즉, 상기 챔버(30)의 하단은 TIG 용접 과정에서 용접 대상물의 표면에 근접한 상태가 되어 용접 대상물과 하나의 불활성가스 충전 공간이 되어 불활성가스가 외부로 흘러나가지 않게 하여, 불활성가스에 의한 용접 부분의 산화 방지 효과를 높일 수 있는 것이다.

상기 챔버(30)는 도 1내지 도 5에 도시한 바와 같이 반 구형 또는 팽이 형상 또는 다양한 반 다각면체의 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 챔버(30)는 가스노즐에 일체로 형성되거나, 탈착 가능하게 설치될 수 있으나, 바람직하게는 탈착 가능하게 설치될 수 있게 하여 용접되는 부분의 형상에 따라 교체하여 설치할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 챔버(30)는 상기한 바와 같이 용접 부분을 덮어 공급되는 불활성가스가 용접부분에 집중되게 하는 기능을 하는 것으로, 용접 부분을 가리게 되며, 이렇게 챔버에 의해 용접 부분이 가려지면 정확한 부분의 용접이 이루어질 수 없다.

이에 따라 용접 부분을 눈으로 확인할 수 있도록 상기 챔버(30)를 투명한 재질로 제작하거나, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 일부만 투명하게 투시창(31)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 챔버(30)의 일측에는 가스주입부(32)가 더 형성되어 불활성가스를 보충하여 주입할 수 있게 할 수 있다.

상기한 바와 같이 TIG 용접을 할 때에는 불활성가스가 공급되고, 이 불활성가스는 가스노즐(20)을 통해 공급되지만, 공급되는 불활성가스의 양이 적을 경우 용접 부분이 산화되어 용접이 제대로 이루어지지 않거나 용접이 고르게 이루어지지 못하므로, 챔버의 일측에 가스주입부(32)를 더 형성하여 불활성가스를 공급할 수 있게 한 것이다. 상기 챔버(30)로 주입되는 불활성가스는 상기 챔버(30)와 용접 대상물 사이의 이격된 공간에서 배출되거나, 상기 챔버(30)는 상기 가스주입부(32)를 통해 주입되는 불활성가스가 배출되는 배출구(미도시)가 더 형성될 수도 있다.

상기와 같이 가스노즐(20)과 챔버의 가스주입부(32)를 통해 공급되는 불활성가스는 가능한 용접 부분에 집중되는 것이 바람직하고, 이를 위해 상기 챔버(30)의 내벽에는 도 1, 도 3에 도시한 바와 같이, 주입되는 가스가 용접부분으로 집중되어 공급되도록 가스의 흐름을 안내하는 유도경사부(33)를 더 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가수주입부(32)와 연결되는 불활성 가스 주입 수단은 가스를 주입하는 각도를 조절할 수 있도록 형성될 수도 있다. 상기 유도경사부(33)도 불활성 가스가 용접부분으로 집중되도록 움직일 수 있도록 형성될 수도 있다.

상기 유도경사부(33)는 챔버의 단부를 향하면서 폭이 점차 좁아지는 상광하협(上鑛下峽)의 형상으로 형성되어 공급되는 불활성가스가 용접 부분으로 안내되게 하였다.

또한, 상기 가스주입부(32)는 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 전극을 중심으로 하는 원에 대하여 접선방향으로 형성되어 주입된 가스가 챔버의 내벽으로부터 전극을 향하여 나선형으로 회전하면서 공급되게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 가스주입부(32)의 방향을 접선 방향으로 제작하는 이유 또한 불활성가스가 용접 부분에 집중되게 하기 위한 것이다.

또한, 상기 챔버의 하단에는 용접대상 물품의 돌출된 모서리나 돌출부분이 끼워지는 돌출부용홈(34)을 더 형성할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이 TIG 용접 부분은 두 면이 만나는 모서리 또는 돌출된 부분이 될 수 있고, 이 모서리나 돌출된 부분에 본 발명의 용접 토치를 사용할 경우, 모서리나 돌출된 부분의 양 측벽과 챔버의 하단 사이에 틈이 생겨 챔버가 제 기능을 하지 못하게 된다.

이에 따라 챔버에 돌출부용홈(34)을 형성하여 돌출부용홈 부분이 용접 대상 물품의 모서리나 돌출 부분에 끼워지는 형태가 되게 함에 따라 챔버의 하단이 모서리나 돌출 부분의 양 측벽과 인접한 상태가 될 수 있게 하여 챔버 내부에 공급되는 불활성가스가 챔버 바깥쪽으로 빠져나가지 못하게 한 것이다.

10: 가스노즐
20: 전극
30: 챔버
31: 투시창 32: 가스주입부
33: 유도경사부 34: 돌출부용홈

Claims (7)

1. 가스노즐(20)의 중앙에 전극(10)을 구비하고,
   상기 가스노즐(20)의 하단에는 가스노즐(20)을 통해 공급되는 불활성가스가 용접부위에 집중되도록 용접부위를 덮는 챔버(30)가 설치되고,
   상기 챔버(30)에는 불활성 가스를 더 보충 주입할 수 있도록 가스주입부(32)를 일측에 형성하며,
   주입되는 가스가 용접부분으로 집중 공급되도록 챔버(30)의 단부를 향해 점차 좁아지는 상광하협되게 가스의 흐름을 안내하는 유도경사부(33)를 내부에 형성하는 것을 특징으로 하는 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치에 있어서,
   상기 가스주입부(32)는 각도조절이 가능하고 하나만으로 구성되어 상기 전극(10)을 중심으로 하는 원에 대하여 접선방향으로 형성되며, 주입된 가스가 반구형 챔버(30)의 내벽으로부터 전극을 향하여 와류를 이루도록 나선형으로 회전하면서 용접부분에 집중 공급되게 유도경사부(33)가 움직일 수 있도록 형성되고, 모서리나 돌출 부분 용접시 챔버(30)의 하단이 모서리나 돌출 부분의 양측벽으로부터 이격되는 것을 방지하여 챔버(30) 내부에 주입된 가스가 챔버(30) 바깥쪽으로 빠져나가지 못하도록 상기 챔버(30)의 하단에는 용접대상 물품의 돌출된 모서리나 돌출 부분에 끼워지는 돌출부용홈(34)을 형성하며, 상기 챔버(30)에는 용접부분을 눈으로 확인할 수 있도록 일측에 투시창(31)을 구비한 것을 특징으로 하는 불활성 분위기 조성을 위한 티그 용접장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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