KR102295806B1 - 자동 가우징작업용 가우징토치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 가우징장치에 결합되어 아크를 발생시키고 압축공기를 분사함으로써 가우징작업을 수행하는 자동 가우징작업용 가우징토치에 관한 것이다.
본 발명의 가우징토치는 가우징봉과 모재 사이에 아크를 발생시키면서 압축공기를 분사시켜 가우징 작업을 수행하는 자동 가우징작업용 가우징토치에 있어서, 상기 가우징봉이 전후방향으로 관통하도록 전후면에 각각 출구와 입구가 형성된 바디프레임과, 상기 바디프레임의 내부에서 가우징봉의 하측에 구비되며, 구동모터의 작동에 따라 회전되면서 가우징봉에 전진 이송력을 제공하는 구동휠과, 상기 바디프레임의 내부에서 가우징봉의 상측에 구비되며, 가우징봉에 가압 접촉되어 전기 전력을 인가하는 전극블럭과, 상기 전극블럭이 가우징봉에 가압 접촉되거나 가우징봉으로부터 이격되도록 전극블럭을 승강시키는 전극승강수단과, 상기 바디프레임의 출구측에 구비되며, 가우징봉을 따라 전방으로 압축공기를 분사하는 에어분사수단을 포함할 수 있다.

Description

자동 가우징작업용 가우징토치 {Gouging torch for auto gouging process}

본 발명은 아크를 발생시키고 압축공기를 분사하여 가우징작업을 수행하는 자동 가우징작업용 가우징토치에 관한 것이다.

가우징(gouging)이란 소재의 표면에 홈이 생기도록 ‘둥글게 파낸다’라는 뜻으로서, 일반적으로, 가우징 작업이란 모재(작업물)의 소정 구간을 용융시켜 따내는 작업이나, 용접 작업을 수행한 후 불량하게 용접된 부분 또는 필요 이상으로 용접된 부분의 비트를 녹여 제거하는 작업을 말한다.

구체적으로 가우징 작업은 양극(+)을 형성한 가우징봉(카본 전극봉)과 음극(-)을 형성한 모재에 국부적으로 아크를 발생시켜 목적하는 부분을 용융시킴과 함께, 고압의 압축공기를 분사하여 용융된 금속을 불어냄으로써 모재의 일부를 파내어 가우징홈을 형성하는 것이다.

이러한 가우징 작업은 종래 작업자가 가우징봉을 홀딩하도록 구성된 가우징토치를 손으로 잡고 수작업으로 가우징 작업을 수행을 하였는 바, 작업자의 숙련도에 따라 가우징 작업의 품질이 달라지고, 작업시간이 지연되며 안전사고가 발생할 수 있는 등 문제점이 있다.

한편, 수작업에 의한 가우징의 위와 같은 단점을 해결하기 위하여 자동으로 가우징 작업을 수행할 수 있는 자동 가우징장치가 제안되어 있는데, 종래 자동 가우징장치는 레일을 따라 주행 가능한 주행수단 등에 가우징을 수행하는 가우징토치가 마운팅되어 설치되면서, 가우징토치는 가우징봉이 소모되는 속도에 따라 가우징봉을 연속으로 이송하여 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

그런데, 종래 자동 가우장작업을 위한 가우징토치는 하우징 내부의 통로를 따라 이송롤러에 의해 가우징봉이 이송되므로 접촉면적 및 마찰이 커서 이송효율이 좋지않을 뿐만 아니라 장시간 사용시 열 변형 등에 의한 가압력의 저하 등으로 인해 오작동될 수 있음과 함께, 다양한 사이즈의 가우징봉을 적용하여 사용하기 어려운 한계가 있다.

또한, 압축공기의 공급과정에서 압력손실이 발생함과 함께 토출되는 압축공기가 분산되어 용융금속 부위로 집중되기 어려우므로 가우징 작업의 품질이 저하될 수 있는 한계가 있다.

등록특허 제10-1337647호 : 자동 가우징장치

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 사이즈의 가우징봉을 안정적으로 지지하여 원활하게 이송할 수 있으며, 장시간 오동작의 염려없이 가우징작업을 효율적으로 수행할 수 있는 자동 가우징작업용 가우징토치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 압력손실을 최소화하면서 고압의 압축공기를 집중 분사함으로써 가우징 작업의 품질을 향상시킬 수 있는 자동 가우징작업용 가우징토치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

가우징봉과 모재 사이에 아크를 발생시키면서 압축공기를 분사시켜 가우징 작업을 수행하는 자동 가우징작업용 가우징토치에 있어서, 상기 가우징봉이 전후방향으로 관통하도록 전후면에 각각 출구와 입구가 형성된 바디프레임과, 상기 바디프레임의 내부에서 가우징봉의 하측에 구비되며, 구동모터의 작동에 따라 회전되면서 가우징봉에 전진 이송력을 제공하는 구동휠과, 상기 바디프레임의 내부에서 가우징봉의 상측에 구비되며, 가우징봉에 가압 접촉되어 전기 전력을 인가하는 전극블럭과, 상기 전극블럭이 가우징봉에 가압 접촉되거나 가우징봉으로부터 이격되도록 전극블럭을 승강시키는 전극승강수단과, 상기 바디프레임의 출구측에 구비되며, 가우징봉을 따라 전방으로 압축공기를 분사하는 에어분사수단을 포함하는 자동 가우징작업용 가우징토치가 개시된다.

여기서, 상기 전극승강수단은, 상기 바디프레임의 상면에 구비되며 회동 조작이 가능한 조작레버와, 상기 조작레버에 회전축을 통해 결합되면서 수직으로 하향 연장되어 전극블럭의 중심부를 지지하며, 조작레버의 회동에 따라 승강이 이루어지되, 상승시에 전극블럭에 상승력을 제공하는 승강로드와, 상기 조작레버와 전극블럭 사이에 설치되어, 승강로드의 하강에 따라 상승력이 해제되면 탄성 복원되면서 전극블럭에 하강력을 제공하는 탄성체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전극블럭의 중심부에는 승강로드에 의해 관통되는 로드홀이 형성되고, 상기 승강로드의 하단에는 하강상태일 때 로드홀로부터 하방으로 일정간격 이격됨과 함께 상승시에는 로드홀에 걸림 지지되면서 전극블럭을 상승시키는 지지헤드가 형성될 수 있다.

또한, 상기 탄성체는 접시 형상을 가지면서 승강로드의 외주면을 따라 상하로 적층되는 복수의 단위스프링으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 조작레버는, 바디프레임의 상면에 결합되는 레버받침대와, 상기 레버받침대의 상면에 지지되며 승강로드의 상단과 회전축을 통해 결합되는 레버헤드와, 상기 레버헤드에서 일정 길이 연장되는 레버손잡이를 포함할 수 있다.

또한, 상기 레버헤드는, 상호간에 직교함으로써 회전축을 중심으로 90°회동됨에 따라 레버받침대의 상면에 선택적으로 안착 지지됨과 함께 회전축으로부터의 거리는 상호간에 상이한 제1안착면 및 제2안착면과, 상기 제1안착면과 제2착면의 직교부분에 형성되는 라운드부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 레버받침대는 체결량에 따라 높이조절이 가능하도록, 바디프레임에 나사 체결을 통해 결합될 수 있다.

또한, 상기 전극블럭의 저면 전후단에는 유선형의 오목부를 가지면서 가우징봉에 슬라이딩 가능하게 접촉되는 한쌍의 접촉돌부가 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 전극블럭에는 전기 전력을 제공하는 전력버스바에 결합되면서 전극블럭의 승강에 따라 변형 가능한 역U자형의 가요성케이블이 연결될 수 있다.

또한, 상기 에어분사수단은, 상기 바디프레임의 출구에 설치되며, 내부에는 환형의 공기유로가 형성되고 전단에는 복수의 분사구가 배열 형성된 분사노즐체와, 상기 바디프레임의 전면 내측에 형성되며, 공기유로의 상단에 연통되어 공기유로로 압축공기를 공급하는 에어공급로를 포함하되, 상기 에어공급로는 분사노즐체의 수직중심선으로부터 일측으로 편심된 위치에서 공기유로와 연통될 수 있다.

또한, 상기 복수의 분사구는 반원 범위 내에서 원호 형태로 배열되며, 각각의 압축공기 토출방향이 배열된 분사구들의 중심쪽으로 집중되도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 자동 가우징작업용 가우징토치에 의하면,

조작레버의 회동에 따라 전극블럭이 승강됨과 함께 조작레버의 회동중심과 전극블럭의 승강중심이 수직으로 일치되게 구성되어 있어 다양한 사이즈의 가우징봉의 적용이 가능함과 함께 전극블럭의 승강동작이 장시간 원활하고 안정적으로 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 슬라이딩 가능한 전극블럭의 접촉돌부 및 이송력을 제공하는 구동휠에만 가우징봉이 접촉되어 접촉면적이 최소화되므로 전진 이송동작이 효율적으로 이루어지게 되며, 열에 의한 변형이나 가우징봉의 사이즈 변경에 따라 가압력을 적합하게 조정할 수 있으므로 사용수명이 연장되고 유지보수가 편리한 장점이 있다.

또한, 압축공기가 환형의 공기유로를 따라 회전되면서 압력손실이 최소화된 상태로 집중 분사되어 용융된 금속을 강하게 불어내므로 가우징 작업의 품질을 향상시키면서 깨끗하고 미려한 가우징홈을 형성할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가우징토치의 전체구성을 개략적으로 일 예시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가우징토치의 측단면 구성을 일 예시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극블럭 및 전극승강수단의 구성을 일 예시한 도면,
도 4는 전극승강수단에 의해 전극블럭이 물리적으로 상승되는 동작을 일 예시한 도면,
도 5는 전극승강수단에 의해 전극블럭이 탄성적으로 하강되는 동작을 일 예시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어분사수단의 측단면 구성을 일 예시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사노즐체의 분해구성을 일 예시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기유로와 에어공급로의 연통구성을 정면에서 일 예시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포워드관체의 구성을 평편에서 일 예시한 도면,
도 10은 노즐조체립체의 정면부분을 일 예시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자동 가우징작업용 가우징토치에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 갯수, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 축소되거나 과장되어 표현될 수 있으며, 특별하게 제한하지 않는 한 도면에 예시된 사항으로 한정되지는 않는다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “구비되어”, “형성되어”, “설치되어”, “결합되어”, “고정되어”, “연결되어” 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비, 형성, 설치, 결합, 고정, 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등과 같은 방향을 나타내는 용어들은, 도면에 도시되고 관측되는 방향을 설명하기 위해 사용되었을 뿐, 도시되고 관측되는 방향이 달라지면 이 같은 용어들 역시 달라질 수 있음이 이해되어야 할 것이다.

아울러, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 가우징작업용 가우징토치가 일 예시되어 있다.

상기 도면들에 일 예시되어 있는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 가우징작업용 가우징토치(10, 이하, “가우징토치”라 약칭함.)는 바디프레임(100)과, 구동휠(200)과, 전극블럭(300)과, 전극승강수단과, 에어분사수단을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 도 1 및 도 2에 일 예시된 것처럼, 상기 바디프레임(100)은 전후면과 상하면을 가지면서 내부는 중공인, 대략 사각 형상일 수 있으며, 고강도 합성수지와 같은 절연체로 이루어질 수 있다.

바디프레임(100)에는 가우징봉(G)이 전후방향으로 관통할 수 있도록, 전면과 후면에 각각 출구(110)와 입구(120)가 형성될 수 있다.

상기 입구(120)를 통해 가우징봉(G)이 바디프레임(100) 내부로 인입되고, 출구(110)를 통해 전방의 모재쪽으로 인출될 수 있다.

상기 입구(120) 측에는 가우징봉(G)이 유동없이 원활하게 인입 가능하도록 하는 가이딩수단이 마련될 수 있는데, 가이딩수단은 입구(120)로부터 후방으로 일정길이 연장되는 안내튜브(130)와, 가우징봉(G)을 지지하여 안내하는 가이딩롤러(140)를 포함할 수 있다.

바디프레임(100)의 전면과 하면에는 가우징작업시 방사되는 아크로부터 바디프레임(100)을 보호하기 위한, 스테인레스와 같은 금속재질의 쉴드플레이트(150)가 결합될 수 있다.

또한, 바디프레임(100)의 저면에는 마운팅부(160)가 구비될 수 있으며, 상기 마운팅부(160)를 통해 바디프레임(100)은 자동 가우징장치의 주행수단이나 거치수단 등에 결합되어 모재를 따라 이동을 하거나 각도조정 등이 이루어질 수 있다.

도 1 및 도 2에 일 예시된 것처럼, 상기 구동휠(200)은 바디프레임(100)의 내부에 구비될 수 있으며, 구체적으로는 바디프레임(100)을 관통하는 가우징봉(G)의 하측에 구비될 수 있다.

구동휠(200)의 외주면에는 회전시 미끄러짐없이 가우징봉(G)의 하면부에 물릴 수 있도록 톱니부(210)가 형성될 수 있으며, 상기 톱니부(210)는 구동휠(200)의 외주면 좌측부 및 우측부에 한쌍으로 돌출되어 형성될 수 있다.

이러한 구동휠(200)은 바디프레임(200)의 일측면에 설치된 구동모터(220)에 축 결합이 되며, 그에 따라 구동모터(200)가 작동되면 회전되면서 가우징봉(G)에 전진 이송력을 제공함으로써, 가우징봉(G)이 출구(110)를 통해 일정속도로 인출되게 할 수 있다.

구동휠(200)에 의한 가우징봉(G)의 이송속도는 가우징작업에 따른 가우징봉(G)의 소모량에 대응하여 설정되고 제어될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 일 예시된 것처럼, 상기 전극블럭(300)은 바디프레임(100)의 내부에서 바디프레임(100)을 관통하는 가우징봉(G)의 상측에 구비될 수 있다.

즉, 전극블럭(300)과 구동휠(200)은 바디프레임(100)을 관통하는 가우징봉(G)을 기준으로 하여 상측과 하측에 상호간에 대향하도록 각각 구비될 수 있으며, 전극블럭(300)의 전후방향 중심부는 구동휠(200)의 회전중심과 수직방향으로 일치할 수 있다.

상기 전극블럭(300)은 가우징봉(G)의 상면부에 가압 접촉되어 가우징봉(G)으로 전기 전력을 인가할 수 있다.

즉, 전극블럭(300)은 후술하는 가요성케이블(320)과 전력버스바(330)를 통하여 전원공급부(도면 미도시)의 양극전원과 연결됨으로써 가우징봉(G)이 양극을 형성하도록 할 수 있다.

전극블럭(300)은 가우징봉(G)과의 접촉면적을 최소화하면서도 전기 전력의 원활한 인가를 위하여, 저면에는 가이징봉(G)과 슬라이딩 가능하게 접촉되는 접촉돌부(310)가 형성될 수 있다.

상기 접촉돌부(310)는 한쌍으로 이루어져 전극블럭(300)의 저면 전후단에서 상호간에 일정간격 이격되도록 돌출될 수 있으며, 한쌍의 접촉돌부(310)에는 가우징봉(G)의 외주면 형상에 대응하는 유선형의 오목부(311)가 각각 형성될 수 있다.

한편, 전극블럭(300)에는 전기 전력의 공급을 위한 가요성케이블(320)이 후단에 결합될 수 있다.

상기 가요성케이블(320)은 결합된 전극블럭(300)의 승강을 허용하도록 가요성을 가지면서 역U자 형태로 형성될 수 있으며, 일단은 전극블럭(300)의 후단에 결합되고 타단은 전력버스바(330)에 결합될 수 있다.

상기 전력버스바(330)는 가요성케이블(320)에 결합되면서 바디프레임(100)의 측면으로 인출되어 전원공급부의 전력케이블(도면 미도시)과 연결될 수 있다.

상기 전극승강수단은 전극블럭(300)이 가우징봉(G)에 가압 접촉되거나 가우징봉(G)으로부터 이격되도록 전극블럭(300)을 승강시키는 기능을 수행한다.

즉, 전극블럭(300)은 위치가 고정되지 않고, 전극승강수단에 의해 상승됨으로써 가우징봉(G)으로부터 상측으로 이격될 수 있음과 함께, 하강됨으로써 가우징봉(G)을 가압하면서 접촉이 이루어질 수 있다.

이러한 전극승강수단은 도 1내지 도 3에 일 예시된 것처럼, 조작레버(400)와, 승강로드(500)와, 탄성체(600)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 조작레버(400)는 바디프레임(100)의 상면에 회동 조작이 가능하게 구비될 수 있다.

이러한 조작레버(400)는 레버받침대(410)와, 레버헤드(420)와, 레버손잡이(430)를 포함할 수 있다.

상기 레버받침대(410)는 전극블럭(300)의 상측에서 바디프레임(100)의 상면에 결합 설치될 수 있다.

레버받침대(410)의 내부로는 상기 승강로드(500)가 관통되며, 상면에는 레버헤드(420)가 지지될 수 있다.

이러한 레버받침대(410)는 나사 체결을 통해 바디프레임(100)의 상면에 결합될 수 있다.

이에, 체결량을 증감시킴에 따라 바디프레임(100)에 대한 상대적인 높이 조절이 이루어질 수 있다. 즉, 체결량을 증가시키면 상대적인 높이가 감소되고 체결량을 감소시키면 상대적인 높이가 증가될 수 있다.

상기 레버헤드(420)는 레버받침대(410)를 관통한 승강로드(500)의 상단과 회전축(440)을 통해 결합되면서 레버받침대(410)의 상면에 지지될 수 있다.

상기 레버손잡이(430)는 작업자가 파지할 수 있도록 레버헤드(420)에서 일정길이 연장될 수 있다.

도 3에 일 예시된 것처럼, 상기 레버헤드(420)는 상호간에 직교하는 제1안착면(421)와 제2안착면(422)을 가질 수 있다.

이러한 제1안착면(421)와 제2안착면(422)은 레버헤드(420)가 회전축(440)을 중심으로 90°회동됨에 따라 레버받침대(410)의 상면에 선택적으로 안착 지지될 수 있다.

즉, 레버손잡이(430)의 연장방향과 평행한 제1안착면(421)은 레버손잡이(430)가 수평상태일 때 레버받침대(410)의 상면에 안착 지지되고, 제1안착면(421)과 직교하는 제2안착면(422)는 90°회동되어 레버손잡이(430)가 수직상태일 때 레버받침대(410)의 상면에 안착 지지될 수 있다.

그리고, 제1안착면(421)과 제2안착면(422)은 회전축(440)으로부터의 거리가 상호간에 상이할 수 있다.

즉, 제1안착면(421)과 회전축(440) 간의 거리(d1)에 비하여 제2안착면(422)과 회전축(440) 간의 거리(d2)가 상대적으로 클 수 있다.(d1 < d2)

이러한 구성에 따라, 도 4에 일 예시된 것처럼, 레버손잡이(430)가 수평한 상태(즉, 제1안착면(421)이 안착 지지된 상태)에서 수직상태가 되도록 조작레버(400)를 상향으로 90°회동시키면, 레버받침대(410)에 제2안착면(422)이 안착 지지되면서 상기 거리차이(d2 - d1)에 해당하는 만큼 승강로드(500)의 상승이 이루어질 수 있다.

반대로, 도 5에 일 예시된 것처럼, 레버손잡이(430)가 수직인 상태(즉, 제2안착면(422)이 안착 지지된 상태)에서 수평상태가 되도록 조작레버(400)를 하향으로 90°회동시키면, 레버받침대(410)에 다시 제1안착면(421)이 안착 지지되면서 상기 거리차이(d2 - d1)에 해당하는 만큼 승강로드(500)가 하강됨으로서 원위치될 수 있다.

즉, 위와 같은 조작레버(400)의 90°회동 조작에 따라 승강로드(500)의 승강 동작이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상기 도면들에 예시된 것처럼, 상기 제1안착면(421)과 제2안착면(422)의 직교부분에는 레버헤드(420)의 원활한 회동 동작을 위하여 일정 곡률반경을 갖는 라운드부가 형성될 수 있다.

상기 승강로드(500)는 도 2 및 도 3에 일 예시된 것처럼, 상단이 회전축(440)을 통해 조작레버(400)에 결합되면서 수직으로 하향 연장되어 하측의 전극블럭(300) 중심부를 지지하도록 설치될 수 있다.

즉, 승강로드(500)는 수직으로 일정길이 연장되는 형태를 가지면서, 상부는 레버받침대(410)를 관통한 후 상단이 회전축(440)을 통해 레버헤드(420)에 결합되고, 하부는 전극블럭(300)의 중심부를 관통한 후 하단이 걸림 지지되도로 구성될 수 있다.

그리고, 승강로드(500)의 걸림 지지를 위하여, 승강로드(500)의 하단에는 지지헤드(510)가 형성될 수 있고, 전극블럭(300)의 중심부에는 승강로드(500)에 의해 관통되는 로드홀(340)이 형성됨과 함께, 로드홀(340)의 하부에는 로드홀(340) 보다 직경이 확장되어 상기 지지헤드(510)가 유동 가능하게 수용될 수 있는 헤드홀(350)이 형성될 수 있다.

또한, 지지헤드(510)는 승강로드(500)가 하강된 상태일 때 로드홀(340)로부터 하방으로 일정 간격 이격되어 헤드홀(350) 내부에 위치될 수 있다.

여기서, 지지헤드(510)의 이격간격(d3)은 상기 제1안착면(421)과 제2안착면(422) 상호간의 거리차이(d2 - d1)보다 상대적으로 작으며(d2 - d1 > d3), 이러한 이격간격(d3)은 전술한 레버받침대(410)의 체결량 조절에 따라 증감이 이루어질 수 있다.

상기한 구성에 따라, 도 4에 예시된 것처럼, 조작레버(400)가 수평상태에서 수직상태로 90°회동되면, 승강로드(500)의 상승에 따라 지지헤드(510)가 로드홀(340)에 걸림 지지되면서 전극블럭(300)에 상승력을 제공하여 전극블럭(300)이 상승될 수 있다.

반대로, 도 5에 예시된 것처럼, 조작레버(400)가 수직상태에서 수평상태로 90°회동되면, 승강로드(500)의 하강에 따라 지지헤드(510)가 로드홀(340)로부터 이격되면서 전극블럭(300)에 제공된 상승력이 해제될 수 있다.

상기 탄성체(600)는 도 2내지 도 3에 일 예시된 것처럼, 조작레버(400)와 전극블럭(300) 사이에 양단이 지지되도록 설치될 수 있다.

탄성체(600)는 승강로드(500)의 상승에 의하여 전극블럭(300)이 상승되면 압축되었다가, 승강로드(500)의 하강에 따라 전극블럭(300)에 제공된 상승력이 해제되면 탄성 복원되면서 전극블럭(300)에 탄성적인 하강력을 제공할 수 있다.

이러한 탄성체(600)는 스프링으로 이루어질 수 있는데, 통상적으로 사용되는 코일형태의 일체형 스프링이 아니라, 도 3에 예시된 것처럼, 접시 형상을 가지면서 승강로드(500)의 외주면을 따라 상하로 적층되는 복수의 단위스프링(610)으로 이루어질 수 있다.

이렇게 탄성체(600)가 복수의 단위스프링(610)으로 이루어지게 되면, 열 변형 등에 의한 탄성력 저하가 발생하거나 가우징봉(G)의 사이즈에 따른 가압력 변경 등이 필요한 경우 단위스프링(610)의 갯수를 적절하게 증감시킴으로써 탄성체(600)의 탄성력 및 가우징봉(G)에 대한 가압력을 용이하게 조정할 수 있게 된다.

한편, 탄성체(600)의 탄성력은 전술한 레버받침대(410)의 체결량 조절을 통해서도 조정이 이루어질 수 있다.

위와 같은 구성의 전극승강수단은, 자동 가우징작업시에는 가우징봉(G)이 양극을 형성하면서 구동휠(200)에 물려 전진 이송이 될 수 있도록 전극블럭(300)을 탄성적으로 하향 가압하여 가우징봉(G)에 접촉시키고, 가우징봉(G)의 설치, 교체나 사이즈 변경 등 필요시에는 전극블럭(300)이 가우징봉(G)으로 이격되도록 물리적으로 상승시킬 수 있다.

즉, 전극승강수단에 의하여, 전극블럭(300)은 상승시에는 승강로드(500)에 지지되어 물리적인 상승력을 제공받음으로써 가우징봉(G)으로부터 이격이 이루어짐과 함께, 하강시에는 탄성체(600)의 탄성력에 의한 하강력을 제공받음으로써 가우징봉(G)을 가압하면서 접촉이 이루어질 수 있게 된다.

이러한 전극승강수단은 전극블럭(300)의 중심부로부터 상측으로 수직 연장되는 승강로드(500) 상단에 회전축(440)이 마련되고 승강로드(500)를 중심으로 탄성체(600)가 배치되어 조작레버(400)의 회동중심과 전극블럭(300)의 승강중심이 일치되게 구성됨으로써, 회동 조작 및 이에 따른 물리적 상승 동작과 탄성적 하강 동작이 안정적이고 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

또한, 체결량의 조절이 가능한 레버받침대(410)와 복수의 단위스프링(610)을 포함하는 탄성체(600)의 구성을 통하여 탄성력 및 가압력을 용이하게 조정할 수 있으므로 열 변형 등에 관계없이 장시간 안정적인 사용이 가능함과 함께 다양한 사이즈의 가우징봉(G)을 적용한 가우징작업을 효율적으로 수행할 수 있다.

상기 에어분사수단은 출구(110)에서 인출된 가우징봉(G)을 따라 압축공기를 전방으로 분사하는 기능을 수행할 수 있다.

이러한 에어분사수단은 도 6 내지 도 10에 일 예시된 것처럼, 압축공기를 분사하는 분사노즐체(700)와, 상기 분사노즐체(700)로 압축공기를 공급하는 에어공급로(800)를 포함할 수 있다.

상기 분사노즐체(700)는 도 6과 같이 바디프레임(100)의 출구(110)에 설치되어 바디프레임(100)의 전방으로 일정길이 돌출될 수 있다.

분사노즐체(700)는 전체적으로는 원형관의 형상을 가짐으로써, 출구(110)를 관통한 가우징봉(G)이 내주면 안쪽의 공간을 통해 분사노즐체(700)를 통과하여 전방으로 인출될 수 있다.

이러한 분사노즐체(700)에는 에어공급로(800)와 연통되면서 에어공급로(800)으로부터 유입된 압축공기가 전방쪽으로 유통될 수 있게 하는 환형의 공기유로(710)가 형성될 수 있다.

또한, 분사노즐체(700)의 전단에는 공기유로(710)와 연통되어 압축공기를 가우징봉(G)을 따라 전방을 향해 토출시키는 복수의 분사구(720)가 배열 형성될 수 있다.

이러한 복수의 분사구(720)는 환형구조의 공기유로(710)를 따라 전체적으로, 즉 360°로 배열되는 것이 아니라, 반원 범위(180°범위) 이내에서 일정각을 이루는 원호 형태로 배열 형성됨으로써, 분사노즐체(700)를 통과해 인출된 가우징봉(G)의 일측을 따라 압축공기를 분사할 수 있다.

여기서, 복수의 분사구(720)는 위치가 고정되지 않고, 변경 가능하도록 구성됨으로써, 가우징작업의 방향 등에 따라 분사 위치를 적절하게 조정할 수 있다.

또한, 복수의 분사구(720)는 압축공기가 분산되지 않고 최대한 전방을 향해 집중되어 분사가 이루어질 수 있도록 각각의 토출방향이 배열된 분사구들의 중심쪽을 향하도록 형성될 수 있다.

이렇게 분사구(720)들의 토출방향이 배열의 중심을 향하게 되면, 토출된 압축공기가 비산되지 않고 용융된 금속부위에 집중적으로 분사되어 분사효율이 향상될 수 있다.

상기 에어공급로(800)는 분사노즐체(700)로 압축공기를 공급하는 관로이며, 도 6과 같이 바디프레임(100)의 전면 내측에 수직으로 형성될 수 있다.

에어공급로(800)에는 압축공기가 제공되는 에어호스(도면 미도시)와의 연결을 위한 호스커넥터(810)가 설치될 수 있다.

또한, 에어공급로(800)의 하단은 분사노즐체(700)의 공기유로(710) 상단과 연통될 수 있다.

여기서, 도 8에 예시된 것과 같이, 에어공급로(800)는 환형의 공기유로(710)에 연통됨에 있어서, 분사노즐체(700)의 수직중심선(L)으로부터 일측으로 일정간격 편심된 위치에서 공기유로(710)와 연통될 수 있다.

이렇게 에어공급로(800)가 공기유로(710)에 편심되어 연통되면, 에어공급로(800)로부터 공급된 압축공기가 환형의 공기유로(710)로 유입될 때 양방향으로 분산 유입되지 않고 일방향으로 집중되어 유입이 이루어지게 되며, 일방향으로 집중 유입된 압축공기는 공기유로(710)의 환형구조를 따라 회전되면서 전방으로 유통이 이루어지게 된다.

따라서, 공기유로(710)를 통해 유통되는 압축공기는 상호간의 간섭과 마찰에 의한 압력손실이 최소화되어 고압상태를 유지하면서 분사구(720)까지 유통이 이루어질 수 있게 된다.

위와 같이, 에어분사수단은 공기유로(710)가 환형으로 형성되면서 압축공기가 환형의 공기유로(710)를 따라 회전되면서 압력손실없이 복수의 분사구(720)로 공급될 수 있고, 복수의 분사구(720)는 공급된 압축공기를 가우징봉(G)의 일측을 따라 집중시켜 분사함으로써, 가우징작업시 용융된 금속을 보다 효율적으로 불어내어 미려하고 깨끗한 가우징홈을 형성함으로써 가우징작업의 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 분사노즐체(700)는 용이한 유지보수와 제조를 위하여, 도 7에 일 예시된 것과 같이, 상호간에 결합 및 분리가 가능한 플렌지부재(730)와, 인서트관체(740) 및 포워드관체(750)와, 커버캡(760)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 플렌지부재(730)는 바디프레임(100)의 출구(110)에 고정 설치되는 부분이다.

플렌지부재(730)는 원형관의 형상으로 이루어져 바디프레임(100)의 출구(110)에 삽입되고, 후단측 외주면에는 볼트 체결을 통해 바디프레임(100)의 전면에 결합이 이루어지는 판재부(731)가 형성될 수 있다.

또한, 판재부(731)의 전단측 플렌지부재(730)의 외주면에는 커버캡(760)과의 결합을 위한 스크류부(732)가 형성될 수 있다.

상기 인서트관체(740)는 플렌지부재(730)의 내부에 삽입 설치되는 부분이다.

인서트관체(740)도 원형관의 형상을 가지되, 외경이 플렌지부재(730)의 내경보다 상대적으로 작으면서 전후방향의 길이는 플렌지부재(730)보다 상대적으로 길게 형성될 수 있다.

그리고, 인서트관체(740)의 후단에는 출구(110)의 내주면에 밀착될 수 있는 마감테(741)가 돌출 형성되고, 상기 마감테(741)에는 기밀유지를 위한 패킹링(742)이 구비될 수 있다.

또한, 인서트관체(740)의 전단에는 플렌지부재(730)와의 동심유지를 위한 스페이서(743)가 형성될 수 있으며, 상기 스페이서(743)는 120°간격으로 3개가 형성될 수 있다.

이러한 인서트관체(740)가 플렌지부재(730)의 내부에 동심구조로 삽입 설치되면, 도 6 및 도 8에 예시된 것과 같이 인서트관체(740)의 외경과 플렌지부재(730)의 내경 상호간의 직경차이에 따라 인서트관체(740)의 외주면과 플렌지부재(730)의 내주면 사이에는 에어공급로(800)와 연통되는 환형의 공기유로(710a)가 생성된다.

그리고 환형의 공기유로(710a)는 인서트관체(740) 후단에 형성된 마감테(741) 및 패킹링(742)에 의하여 후방이 기밀하게 폐쇄됨으로써 유입된 공기를 전방쪽으로만 유통시키게 된다.

여기서, 인서트관체(740)의 외주면에는 에어공급로(800)의 연통부분과 인접한 위치에 유도날개(744)가 추가로 형성될 수 있으며, 상기 유도날개(744)는 하측으로 갈수록 전방쪽으로 경사진 형태로 일정 원호구간에 형성되어, 유입된 압축공기가 공기유로(710)를 따라 더욱 효율적으로 회전되면서 전방쪽으로 유통되도록 기여할 수 있다.

상기 포워드관체(750)는 인서트관체(740)의 전단에 밀착되게 설치되는 부분이고, 상기 커버캡(760)은 포워드관체(750)를 내부에 수용하여 플렌지부재(730)에 결합 설치되는 부분이다.

상기 포워드관체(750)는 전후방향으로 일정길이 연장되면서 인서트관체(740)에 대응하는 내경 및 외경을 갖는 원형관의 형상일 수 있다.

상기 커버캡(760)은 원형의 내주면을 가지면서 외형은 원추형상으로 이루어질 수 있으며, 내경은 포워드관체(750)의 외경보다 상대적으로 클 수 있다.

포워드관체(750)의 외주면에는 공기유통을 차단하는 차단테(751)가 외측으로 돌출 형성되고, 이에 대응하여 커버캡(760)의 내주면에는 차단테(751)를 지지하는 지지단(761)이 내측으로 돌출 형성될 수 있다.

상기 차단테(751)와 지지단(761)은 포워드관체(750)의 외경과 커버캡(760)의 내경 차이에 대응되는 돌출 높이를 가지며, 서로 대향하는 부분은 상호간에 전후로 밀착이 가능한 형상을 가질 수 있다.

그리고 상기 차단테(751)의 일부분에는 공기유통을 위한 복수의 통기구(752)가 일정간격으로 절개되어 배열 형성될 수 있고, 복수의 통기구(752) 각각의 전방에는 공기분사를 유도하는 복수의 분사유도홈(753)이 형성될 수 있다.

상기 분사유도홈(753)은 포워드관체(750)의 외주면에서 일정 깊이 요입되면서 포워드관체(750)의 전단까지 연장되는 형태로 형성될 수 있다.

여기서, 복수의 분사유도홈(753)은 전방쪽을 향해 나란하게 연장되지 않고, 배열의 중심쪽을 향하도록 형성될 수 있다.

예컨대, 도 7 및 도 9에 예시된 것처럼 분사유도홈(753)이 4개 형성된 경우 중앙쪽의 2개는 전방을 향해 평행하게 연장되도록 형성되되, 양 사이드쪽의 분사유도홈(753)은 중앙쪽을 향하여 일정각도 경사지게 연장되도록 형성되는 것이다.

그리고 포워드관체(750)의 후단에는 인서트관체(740)의 전단에 기밀하게 밀착이 가능하도록 패깅편(754)이 마련되고, 커버캡(760)의 후단 내측에는 플렌지부재(730)의 스크류부(732)에 대응하는 스크류부가 형성될 수 있다.

또한, 포워드관체(750)의 전면에는, 포워드관체(750)가 커버캡(760)에 수용된 상태에서 포워드관체(750)를 회전시켜 상기 분사유도홈(753)의 위치를 조정할 수 있게 하는 위치조정홈(755)이 형성될 수 있다.

위와 같은 포워드관체(750)와 커버캡(760)은, 포워드관체(750)가 커버캡(760)의 후단을 통해 커버캡(760)의 내부로 삽입 수용되고, 커버캡(760)은 포워드관체(750)를 수용한 상태에서 스크류부(732, 762) 상호간의 체결을 통해 플렌지부재(730)에 결합 설치가 이루어진다.

그러면, 포워드관체(750)는 인서트관체(740)의 전단에 밀착되어 지지됨과 함께 차단테(751)가 커버캡(760)의 지지단(761)에 밀착되어 지지됨으로써 전후방향으로의 위치는 고정되면서 회전만 가능한 상태가 된다.

또한, 도 6에 예시된 것과 같이 커버캡(760)의 내주면과 포워드관체(750)의 외주면 사이에는 상기 플렌지부재(730)와 인서트관체(740) 사이에 생성된 공기유로(710a)와 그대로 이어지는 환형의 공기유로(710b)가 추가로 생성된다.

그리고, 커버캡(760)의 지지단(761)과 포워드관체(750)의 외주면이 상호 밀착됨으로써, 도 10에 예시된 것과 같이 포워드관체(750)의 외주면에 요입 형성된 복수의 분사유도홈(753)이 전방으로 노출이 이루어져 압축공기를 토출시키는 복수의 분사구(720)가 생성된다.

이렇게 생성되는 복수의 분사구(720)는, 위치조정홈(755)에 드라이버 등을 끼워 포워드관체(750)를 회전시키면 위치의 변경이 이루어지게 되고, 이렇게 위치조정홈(755)을 이용한 포워드관체(750)의 회전을 통하여 간편하게 압축공기의 분사위치를 조정할 수 있다.

상술한 구성에 의해, 에어공급로(800)를 통해 공급된 압축공기는 도 8에 예시된 것과 같이 플렌지부재(730)와 인서트관체(740) 사이에 생성된 환형의 공기유로(710a) 및, 커버캡(760)과 포워드관체(750) 사이에 생성된 환형의 공기유로(710b)를 따라 회전되면서 전방으로 유통이 이루어지고, 이어서 복수의 차단테(751)에 절개 형성된 통기구(752)를 통과하며, 도 9에 예시된 것과 같이 복수의 분사유도홈(753)을 따라 배열의 중심쪽을 향하여 안내된 후, 최종적으로 복수의 분사구(720)를 통해 토출됨으로써 집중 분사가 이루어지게 된다.

한편, 상기 도면들에 일 예시된 것과 같이, 분사노즐체(700)에는 내부를 통과하여 가우징봉(G)이 유동되지 않으면서 통과될 수 있도록 지지하는 봉받침대(770)와 봉지지대(780)가 구비될 수 있다.

상기 봉받침대(770)는 원호 형상으로 형성되어 인서트관체(740)의 하측 내주면에 결합 고정되며, 상면은 가우징봉(G)을 받쳐 지지할 수 있도록 V자 형상을 가질 수 있다.

상기 봉지지대(780)는 출구(110) 상측에 스프링에 의해 탄성 지지되면서 인서트관체(740) 내부로 경사지게 연장될 수 있다.

이러한 봉받침대(770)와 봉지지대(780)는, 가우징봉(G)의 하부를 봉받침대(770)가 받쳐주면서 상부는 봉지지대(780)가 탄성 지지함으로써 가우징봉(G)이 유동없이 분사노즐체(700)의 내부를 통과하여 전방으로 인출될 수 있게 한다.

이상에서 살펴본 본 발명의 가우징토치(10)는 자동 가우장장치의 주행수단 이나 거치수단 등에 마운팅 결합되어 모재를 따라 이동하거나 또는 고정된 상태에서 모재를 회전시켜 자동으로 가우징 작업을 수행하게 되는데, 구동휠에 가우징봉을 가압하는 전극블럭이 조작레버의 회동에 따라 승강 가능하게 구성됨으로써 다양한 사이즈의 가우징봉을 적용하여 가우징 작업을 수행할 수 있으며, 특히, 조작레버의 회동중심과 전극블럭의 승강중심이 수직으로 일치되어 장시간 사용되더라도 오동작의 문제없이 전극블럭의 승강동작이 원활하고 안정적으로 이루어질 수 있다.

또한, 전극블럭이 한쌍의 접촉돌부를 통해 슬라이딩 가능하게 가우징봉에 접촉한 상태에서 이송휠에 의해 이송력을 제공받으므로 가우징봉의 전진 이송이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 레버받침대의 높이조절과 단위스프링의 갯수조절을 통하여 가우징봉에 제공되는 가압력을 용이하게 조정할 수 있어 열에 의한 변형 발생이나 가우징봉의 사이즈 변경에 따른 가압력의 변화에 효과적으로 대처할 수 있다.

또한, 압축공기가 환형의 공기유로를 따라 회전되면서 압력손실을 최소화하여 공급이 이루어짐과 함께 토출방향이 집중된 분사구를 통하여 압축공기를 집중시켜 분사함으로써 용융된 금속을 집중된 고압의 압축공기로 강하게 불어낼 수 있게 되며, 이를 통해 가우징작업의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

100: 바디프레임 200: 구동휠
300: 전극블럭 310: 접촉돌부
320: 가요성케이블 400: 조작레버
410: 레버받침대 420: 레버헤드
421: 제1안착면 422: 제2안착면
430: 레버손잡이 440: 회전축
500: 승강로드 510: 지지헤드
600: 탄성체 700: 분사노즐체
710: 공기유로 720: 분사구
730: 플렌지부재 740: 인서트관체
750: 포워드관체 753: 분사유도홈
760: 커버캡 770: 봉받침대
780: 봉지지대 800: 에어공급로

Claims (10)

1. 가우징봉(G)과 모재 사이에 아크를 발생시키면서 압축공기를 분사시켜 가우징 작업을 수행하는 자동 가우징작업용 가우징토치에 있어서,
   상기 가우징봉(G)이 전후방향으로 관통하도록 전후면에 각각 출구(110)와 입구(120)가 형성된 바디프레임(100)과;
   상기 바디프레임(100)의 내부에서 가우징봉(G)의 하측에 구비되며, 구동모터(220)의 작동에 따라 회전되면서 가우징봉(G)에 전진 이송력을 제공하는 구동휠(200)과;
   상기 바디프레임(100)의 내부에서 가우징봉(G)의 상측에 구비되며, 가우징봉(G)에 가압 접촉되어 전기 전력을 인가하는 전극블럭(300)과;
   상기 전극블럭(300)이 가우징봉(G)에 가압 접촉되거나 가우징봉(G)으로부터 이격되도록 전극블럭(300)을 승강시키는 전극승강수단; 및
   상기 바디프레임(100)의 출구(110) 측에 구비되며, 가우징봉(G)을 따라 전방으로 압축공기를 분사하는 에어분사수단;을 포함하고,
   상기 전극승강수단은,
   상기 바디프레임(100)의 상면에 구비되며 회동 조작이 가능한 조작레버(400)와, 상기 조작레버(400)에 회전축(440)을 통해 결합되면서 수직으로 하향 연장되어 전극블럭(300)의 중심부를 지지하며, 조작레버(400)의 회동에 따라 승강이 이루어지되, 상승시에 전극블럭(300)에 상승력을 제공하는 승강로드(500)와, 상기 조작레버(400)와 전극블럭(300) 사이에 설치되어, 승강로드(500)의 하강에 따라 상승력이 해제되면 탄성 복원되면서 전극블럭(300)에 하강력을 제공하는 탄성체(600)를 포함하는 자동 가우징작업용 가우징토치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전극블럭(300)의 중심부에는 승강로드(500)에 의해 관통되는 로드홀(340)이 형성되고,
   상기 승강로드(500)의 하단에는 하강상태일 때 로드홀(340)로부터 하방으로 일정간격 이격됨과 함께 상승시에는 로드홀(340)에 걸림 지지되면서 전극블럭(300)을 상승시키는 지지헤드(510)가 형성되는 자동 가우징작업용 가우징토치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 탄성체(600)는 접시 형상을 가지면서 승강로드(500)의 외주면을 따라 상하로 적층되는 복수의 단위스프링(610)으로 이루어지는 자동 가우징작업용 가우징토치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 조작레버(400)는,
   바디프레임(100)의 상면에 결합되는 레버받침대(410)와;
   상기 레버받침대(410)의 상면에 지지되며 승강로드(500)의 상단과 회전축(440)을 통해 결합되는 레버헤드(420); 및
   상기 레버헤드(420)에서 일정 길이 연장되는 레버손잡이(430);를 포함하는 자동 가우징작업용 가우징토치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 레버헤드(420)는,
   상호간에 직교함으로써 회전축(440)을 중심으로 90°회동됨에 따라 레버받침대(410)의 상면에 선택적으로 안착 지지됨과 함께, 회전축(440)으로부터의 거리는 상호간에 상이한 제1안착면(421) 및 제2안착면(422)과;
   상기 제1안착면(421)과 제2안착면(422)의 직교부분에 형성되는 라운드부(423);를 포함하는 자동 가우징작업용 가우징토치.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 레버받침대(410)는 체결량에 따라 높이조절이 가능하도록, 바디프레임(100)의 상면에 나사 체결을 통해 결합되는 자동 가우징작업용 가우징토치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 전극블럭(300)의 저면 전후단에는 유선형의 오목부(311)를 가지면서 가우징봉(G)에 슬라이딩 가능하게 접촉되는 한쌍의 접촉돌부(310)가 돌출 형성되는 자동 가우징작업용 가우징토치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 에어분사수단은,
   상기 바디프레임(100)의 출구(110)에 설치되며, 내부에는 환형의 공기유로(710)가 형성되고 전단에는 복수의 분사구(720)가 배열 형성된 분사노즐체(700); 및
   상기 바디프레임(100)의 전면 내측에 형성되며, 공기유로(710)의 상단에 연통되어 공기유로(710)로 압축공기를 공급하는 에어공급로(800);를 포함하되,
   상기 에어공급로(800)는 분사노즐체(700)의 수직중심선(L)으로부터 일측으로 편심된 위치에서 공기유로(710)와 연통되는 자동 가우징작업용 가우징토치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 분사구(720)는 반원 범위 내에서 원호 형태로 배열되며, 각각의 압축공기 토출방향이 배열된 분사구들의 중심쪽으로 집중되도록 형성되는 자동 가우징작업용 가우징토치.

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