KR102112634B1

KR102112634B1 - 용접용 토치

Info

Publication number: KR102112634B1
Application number: KR1020180166237A
Authority: KR
Inventors: 권혁용; 박상언
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-05-19

Abstract

본 발명은 용접용 토치에 관한 것으로, 구체적으로 내부 노즐과 외부 노즐을 통해 이중으로 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내할 수 있는 용접용 토치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치는 토치 바디의 선단에 설치되는 인슐레이터와, 상기 인슐레이터의 선단에 연결되어 실드가스를 분출하는 가스 디퓨저와, 상기 가스 디퓨저의 선단에 설치되는 컨택 팁을 포함하는 용접용 토치에 있어서, 원통형의 외주면 둘레에 일정 간격 이격되어 길이 방향을 따라 돌출된 복수의 가이더가 형성되고, 상기 컨택 팁에 띄워진 상태로, 상기 가스 디퓨저의 외주면 일측에 상단부가 체결되어 상기 가스 디퓨저로부터 분출되는 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내하는 내부 노즐, 및 원통형으로 형성되어 내주면에서 상기 복수의 가이더가 접촉되도록 상기 내부 노즐의 외측에 끼워진 상태로, 상기 토치 바디의 선단부에 상단부가 체결되며, 상기 내주면과 상기 복수의 가이더 사이를 통해 상기 가스 디퓨저로부터 분출되는 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내하는 외부 노즐을 포함한다.

Description

용접용 토치{WELDING TORCH}

본 발명은 용접용 토치에 관한 것으로, 구체적으로 내부 노즐과 외부 노즐을 통해 이중으로 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내할 수 있는 용접용 토치에 관한 것이다.

일반적으로 용접은 피접합 부재로서 동일 종류, 또는 다른 종류의 고체를 결합하는 접합을 말한다. 여기서, 고체는 금속, 유리, 플라스틱 등을 나타낸다.

용접은 매우 다양한 종류의 방법이 제공되고 있으며, 그에 따라 용접을 위한 장치의 구성도 상이하다.

널리 알려진 용접의 종류에는 가스 용접, 저항 용접, 특수 용접 및 아크 용접 등이 있는데 그 중 아크 용접은 아크열에 의해 접합부를 용융하여 접합시키는 방법이다.

아크 용접을 수행하는 아크 용접기는 용가재에 작용하는 소모 전극 와이어를 일정한 속도로 용융지로 송급하면서 전류를 통하여 와이어와 모재 사이에서 아크가 발생하도록 하여 용접을 수행한 것이다. 아크 용접기는 아산화탄소 아크, 수소, 질소, 헬륨 및 아르곤 등의 실드가스 속에서 진행하게 되며, 통상 탄소강, 합금강, 유색 금속을 용접할 때 널리 사용된다.

이러한 아크 용접기는 크게 용접 본체, 와이어 송급장치, 용접 토치로 구성되며, 용접 토치는 용접 본체와 용접 케이블을 통해 연결된다.

그러나, 종래의 경우에는 용접을 시작할 때 실드가스가 피용접물의 용접부로 토출되지 않아 용접부의 실딩 불량이 발생하였다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 내부 노즐과 외부 노즐을 통해 실드가스를 이중으로 피용접물의 용접부로 안내할 수 있는 용접용 토치를 제공한다.

그리고 본 발명의 실시 예는 내부 노즐에 형성된 가이더와 외부 노즐을 통해 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내할 수 있는 용접용 토치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 토치 바디의 선단에 설치되는 인슐레이터와, 상기 인슐레이터의 선단에 연결되어 실드가스를 분출하는 가스 디퓨저와, 상기 가스 디퓨저의 선단에 설치되는 컨택 팁을 포함하는 용접용 토치에 있어서, 원통형의 외주면 둘레에 일정 간격 이격되어 길이 방향을 따라 돌출된 복수의 가이더가 형성되고, 상기 컨택 팁에 띄워진 상태로, 상기 가스 디퓨저의 외주면 일측에 상단부가 체결되어 상기 가스 디퓨저로부터 분출되는 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내하는 내부 노즐; 및 원통형으로 형성되어 내주면에서 상기 복수의 가이더가 접촉되도록 상기 내부 노즐의 외측에 끼워진 상태로, 상기 토치 바디의 선단부에 상단부가 체결되며, 상기 내주면과 상기 복수의 가이더 사이를 통해 상기 가스 디퓨저로부터 분출되는 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내하는 외부 노즐을 포함하는 용접용 토치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 내부 노즐은 상단부 내주면의 둘레를 따라 제1 나사부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 가스 디퓨저는 외주면 일측에 둘레를 따라 형성되며, 상기 내부 노즐의 제1 나사부가 체결되는 제1 볼트부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 가스 디퓨저는 외주면 상에 상기 제1 나사부를 기준으로 서로 대칭되게 형성되는 제1 분출구 및 제2 분출구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스 디퓨저는 외주면 상에 상기 내부 노즐과 외부 노즐 사이로 실드가스를 분출하는 제1 분출구와, 상기 내부 노즐과 컨택 팁 사이로 실드가스를 분출하는 제2 분출구가 상하방향으로 이격되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 외부 노즐은 상단부 내주면의 둘레를 따라 제2 나사부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 토치 바디는 선단부 외주면의 둘레를 따라 형성되며, 상기 외부 노즐의 제2 나사부가 체결되는 제2 볼트부가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 내부 노즐과 외부 노즐을 통해 실드가스를 이중으로 피용접물의 용접부로 안내할 수 있으므로 실드가스의 직진성을 높일 수 있으며, 용접부의 실딩 성능을 향상시키고, 시작부의 실딩 불량을 개선할 수 있다.

또한, 내부 노즐에 형성된 가이더와 외부 노즐을 통해 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내할 수 있으므로 실드가스의 유속을 증가시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치를 포함하는 용접 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 A-A에서 내부 노즐과 외부 노즐의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치의 사용 상태도이다.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 용접용 토치에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.

또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치를 포함하는 용접 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 용접 시스템은 로봇(10), 와이어 드럼(20), 가스 공급부(30), 용접용 토치(50), 전원부(40) 및 제어기(60)를 포함한다.

로봇(10)은 아암(15)의 선단에 용접용 토치(50)가 설치된다. 용접은 제어기(60)의 제어에 따라 피용접물(80)의 다양한 용접경로, 용접방향 및 용접위치에 대한 용접용 토치(50)의 자세를 변경할 수 있다.

이때, 피용접물(80)은 용접이 수행되는 물체를 나타내며, 적어도 두 개의 판재일 수 있다. 예를 들어, 판재는 스틸, 알루미늄이 및 알루미늄 합금 등으로 이루어질 수 있다.

와이어 드럼(20)은 용접 와이어(25)를 용접용 토치(50)에 공급한다. 즉, 와이어 드럼(20)은 이송관(23)을 통해 용접용 토치(50)에 연결되며, 이송관(23)을 통해 용접 와이어(25)를 용접용 토치(50)에 공급한다.

가스 공급부(30)는 용접용 토치(50)에 실드가스를 제공한다. 즉, 가스 공급부(30)는 용접용 토치(50)와 가스관(33)을 통해 연결되고, 가스관(33)을 통해 용접을 실드가스를 용접용 토치(50)에 제공한다. 예를 들어, 실드가스는 아산화탄소 아크, 수소, 질소, 헬륨 및 아르곤 중 적어도 하나일 수 있다.

용접용 토치(50)는 피용접물(80)의 용접부(W)에 용접을 수행한다.

즉, 용접용 토치(50)는 가스 공급부(30)와 가스관(33)을 통하여 연결되어 용접을 수행하기 위한 용접가스를 공급받아 피용접물(80)의 용접부(W)를 향하여 토출할 수 있도록 구성된다.

용접용 토치(50)는 전원부(40)로부터 전원을 공급받아 용접을 수행한다.

이러한 용접용 토치(50)는 도 2 내지 도 4를 참조하여 더욱 더 구체적으로 설명하기로 한다.

전원부(40)는 용접용 토치(50)에 용접 전원을 공급한다. 즉, 전원부(40)는 제어기(60)의 제어에 따라 용접용 토치(50)와 연결되어 용접용 토치(50)에 용접 전원을 공급한다.

제어기(60)는 피용접물(80)의 용접부(W)에 용접하도록 로봇(10) 및 전원부(40)를 제어한다. 즉, 제어기(60)는 용접용 토치(50)를 통해 용접을 수행하도록 전원부(40)를 제어하여 용접용 토치(50)에 전원을 공급하고, 로봇(10)을 제어하여 피용접물(80)의 용접부(W)에 용접을 수행하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 A-A에서 내부 노즐과 외부 노즐의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 용접용 토치(50)는 토치 바디(110), 인슐레이터(120), 가스 디퓨저(130), 컨택 팁(150), 내부 노즐(200) 및 외부 노즐(250)을 포함한다.

토치 바디(110)는 용접용 토치(50)의 후단부에 위치한다. 이러한 토치 바디(110)는 로봇(10)과 연결되어 로봇(10)의 움직임에 따라 피용접물(80)의 용접부(W)에 용접하도록 이동된다.

토치 바디(110)는 용가재로 제공되는 용접 와이어(25)를 컨택 팁(150)으로 안내한다. 즉, 토치 바디(110)는 와이어 드럼(20)으로부터 이송관(23)을 통해 공급받은 용접 와이어(25)를 컨택 팁(150)으로 제공한다.

토치 바디(110)는 실드가스를 가스 디퓨저(130)에 제공한다. 즉, 토치 바디(110)는 가스관(33)을 통해 가스 공급부(30)로부터 제공받은 실드가스를 가스 디퓨저(130)에 제공한다.

토치 바디(110)는 선단부에 외부 노즐(250)이 체결된다. 이를 위해, 토치 바디(110)는 선단부에 탭 가공하여 제2 볼트부(115)가 형성된다.

인슐레이터(120)는 토치 바디(110)와 가스 디퓨저(130) 사이에 설치된다. 즉, 인슐레이터(120)는 토치 바디(110)의 선단에 설치되어 일단면이 토치 바디(110)의 선단면과 접촉된다. 인슐레이터(120)는 타단면이 가스 디퓨저(130)의 일단면과 접촉된다.

인슐레이터(120)는 컨택 팁(150)에서 발생되는 용접열이 토치 바디(110), 내부 노즐(200) 및 외부 노즐(250)에 전달되는 것을 차단한다.

가스 디퓨저(130)는 인슐레이터(120)의 선단에 연결된다.

가스 디퓨저(130)는 내부 노즐(200)이 체결된다. 즉, 가스 디퓨저(130)는 외주면 일측에 둘레를 따라 탭이 가공되어 제1 볼트부(133)가 형성된다.

가스 디퓨저(130)는 외주면 일측이 경사지게 형성된다. 즉, 가스 디퓨저(130)는 제1 볼트부(133)가 형성된 상부에서 컨택 팁(150)을 향하여 외주면 일측이 경사지게 형성될 수 있다.

가스 디퓨저(130)는 토치 바디(110)로부터 공급받은 실드가스를 분출한다. 이를 위해, 가스 디퓨저(130)는 제1 분출구(143) 및 제2 분출구(145)를 포함한다.

제1 분출구(143)는 내부 노즐(200)과 외부 노즐(250) 사이로 실드가스를 분출한다.

제1 분출구(143)는 제1 볼트부(133)를 기준으로 제2 분출구(145)와 서로 대칭되게 형성된다.

제1 분출구(143)는 제2 분출구(145)와 가스 디퓨저(130)의 외주면 상에 상하 방향으로 이격되어 형성된다. 즉, 제1 분출구(143)는 제1 볼트부(133)를 기준으로 토치 바디(110)를 향하여 상부로 설치된다.

제2 분출구(145)는 내부 노즐(200)과 컨택 팁(150) 사이로 실드가스를 분출한다.

제2 분출구(145)는 제1 볼트부(133)를 기준으로 제1 분출구(143)와 서로 대칭되게 형성된다.

제2 분출구(145)는 제1 분출구(143)와 가스 디퓨저(130)의 외주면 상에 상하 방향으로 이격되어 형성된다. 즉, 제2 분출구(145)는 제1 볼트부(133)를 기준으로 컨택 팁(150)을 향하여 하부에 설치된다.

컨택 팁(150)은 용접용 토치(50)의 선단부에 위치한다. 즉, 컨택 팁(150)은 가스 디퓨저(130)의 선단에 설치된다.

컨택 팁(150)은 용접 시 용접이 이루어지는 부분인 용접부(W)와 인접하게 위치되어 용접 와이어(25)를 피용접물(80)의 용접부(W)로 안내한다.

내부 노즐(200)은 실드가스를 피용접물(80)의 용접부(W)로 안내한다. 이러한 내부 노즐(200)은 내주면과 컨택 팁(150) 사이를 통해 가스 디퓨저(130)의 제2 분출구(145)로부터 분출된 실드가스를 용접부(W)로 안내한다.

내부 노즐(200)은 가스 디퓨저(130)에 체결되어 컨택 팁(150)의 외측에 형성된다. 즉, 내부 노즐(200)은 컨택 팁(150)에 띄워진 상태로, 가스 디퓨저(130)의 외주면 일측에 상단부가 체결된다.

내부 노즐(200)은 상단부 내주면의 둘레를 따라 탭 가공하여 제1 나사부(210)가 형성된다. 이러한 제1 나사부(210)는 가스 디퓨저(130)의 제1 볼트부(133)와 체결된다.

내부 노즐(200)은 내부가 중공인 원통 형상으로 형성된다.

내부 노즐(200)은 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 가이더(220)를 포함한다.

가이더(220)는 원통형의 외주면 둘레에 일정 간격 이격되어 길이 방향을 따라 형성된다. 가이더(220)는 내부 노즐(200)의 외주면의 둘레에서 외부 노즐(250)을 향하여 돌출되어 형성된다. 이러한 가이더(220)는 단면이 직사각형 또는 정사각형으로 형성될 수 있다.

외부 노즐(250)은 실드가스를 피용접물(80)의 용접부(W)로 안내한다. 이러한 외부 노즐(250)은 내주면과 복수의 가이더(220) 사이를 통해 가스 디퓨저(130)의 제1 분출구(143)로부터 분출된 실드가스를 용접부(W)로 안내한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치(50)는 복수의 가이더(220)를 통해 제1 분출구(143)를 통해 분출된 실드가스의 직진성을 향상시킬 수 있다.

외부 노즐(250)은 외부가 중공인 원통 형상으로 형성된다. 외부 노즐(250)은 중공부에 컨택 팁(150) 및 내부 노즐(200)이 배치된다.

외부 노즐(250)은 내부 노즐(200)의 외측에 형성된다. 즉, 외부 노즐(250)은 도 4에 도시된 바와 같이 내주면에서 복수의 가이더(220)가 접촉되도록 내부 노즐(200)의 외측에 끼워진 상태로 형성된다.

외부 노즐(250)은 토치 바디(110)와 체결된다. 즉, 외부 노즐(250)은 상단부 내주면의 둘레를 따라 탭 가공하여 제2 나사부(255)가 형성된다. 이러한 제2 나사부(255)는 토치 바디(110)의 제2 볼트부(115)와 체결된다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 컨택 팁(150)을 통해 안내된 용접 와이어(25)를 이용하여 피용접물(80)의 용접부(W)에 대한 용접을 수행하면, 외부 노즐(250)의 내주면과 내부 노즐(200)의 복수의 가이더(220) 사이로 가스 디퓨저(130)의 제1 분출구(143)를 통해 분출된 실드가스(SG)가 피용접물(80)의 용접부(W)로 안내된 후, 내부 노즐(200)의 내주면과 컨택 팁(150) 사이로 가스 디퓨저(130)의 제2 분출구(145)를 통해 분출된 실드가스(SG)가 피용접물(80)의 용접부(W)로 안내되어 외부에 존재하는 산소를 용접부(W)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이렇게 제1 분출구(143)와 제2 분출구(145)를 통해 분출된 실드가스(SG)의 유속이 상이한 이유는 가스 디퓨저(130)에서 분출되는 유속은 동일하나, 외부 노즐(250)의 내주면과 내부 노즐(200)의 복수의 가이더(220) 사이의 토출 면적이 내부 노즐(200)의 내주면과 컨택 팁(150) 사이의 토출 면적 보다 작기 때문에 유속이 증가했기 때문이다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접용 토치(50)는 용접부(W)의 실딩 성능을 향상시킬 수 있으며, 용접 시작 시 발생되는 실딩 불량을 개선할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 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.

25: 용접 와이어
50: 용접용 토치
80: 피용접물
110: 토치 바디
120: 인슐레이터
130: 가스 디퓨저
143, 145: 분출구
150: 컨택 팁
200: 내부 노즐
220: 가이더
250: 외부 노즐
W: 용접부

Claims

토치 바디의 선단에 설치되는 인슐레이터와, 상기 인슐레이터의 선단에 연결되어 실드가스를 분출하는 가스 디퓨저와, 상기 가스 디퓨저의 선단에 설치되는 컨택 팁을 포함하는 용접용 토치에 있어서,
원통형의 외주면 둘레에 일정 간격 이격되어 길이 방향을 따라 돌출된 복수의 가이더가 형성되고, 상단부 내주면의 둘레를 따라 제1 나사부가 형성되며, 상기 컨택 팁에 띄워진 상태로, 상기 가스 디퓨저의 외주면 일측에 상단부가 체결되어 상기 가스 디퓨저로부터 분출되는 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내하는 내부 노즐; 및
원통형으로 형성되어 상단부 내주면의 둘레를 따라 제2 나사부가 형성되고, 상기 제2 나사부를 통해 상기 토치 바디의 선단부 외주면의 둘레를 따라 형성된 제2 볼트부에 체결되며, 내주면에서 상기 복수의 가이더가 접촉되도록 상기 내부 노즐의 외측에 끼워진 상태로, 상기 토치 바디의 선단부에 상단부가 체결되고, 상기 내주면과 상기 복수의 가이더 사이를 통해 상기 가스 디퓨저로부터 분출되는 실드가스를 피용접물의 용접부로 안내하는 외부 노즐;
을 포함하고,
상기 가스 디퓨저는
외주면 일측에 둘레를 따라 형성되며, 상기 내부 노즐의 제1 나사부가 체결되는 제1 볼트부가 형성되고, 외주면 상에 상기 내부 노즐과 외부 노즐 사이로 실드가스를 분출하는 제1 분출구와, 상기 내부 노즐과 컨택 팁 사이로 실드가스를 분출하는 제2 분출구가 상하방향으로 이격되어 상기 제1 나사부를 기준으로 서로 대칭되게 형성되는 용접용 토치.
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