KR102306164B1 - 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접토치, 특히 아르곤가스 용접토치와 관련되는 것이되, 전극봉을 안정적으로 고정하면서 아르곤가스를 분출되게 하는 콜렛모듈에 관련되는 기술로서, 콜렛바디는, 전극봉 출구가 형성되며, 외면이 볼록한 곡면으로 이루어지는 콘부; 상기 콘부로부터 동일 외경을 이루면서 연장되며, 내부로 연통되는 복수의 가스분출구가 형성되는 분출부; 상기 분출부 보다 큰 외경을 갖는 수나사부; 상기 수나사부로부터 연장되는 동일외경을 갖게 되고 내경부에는 암나사가 형성되는 커넥팅부;로 이루어지고, 상기 콜렛바디의 후단에 연결되는 커넥터는, 외면에 상기 암나사에 체결될 수 있도록 수나사가 형성되며, 전단면에 상기 전극봉이 통과될 수 있는 센터링 유도홀이 형성되되, 상기 센터링 유도홀과 연결되는 내경부는 후방측을 향해 확경되는 슬로프면으로 이루어지고, 후단면으로부터 상기 센터링 유도홀 보다 큰 구경의 삽입구가 형성되는 것이고, 상기 삽입구를 통해 삽입되는 콜렛은, 상기 전극봉이 통과할 수 있도록 일단으로부터 타단까지 개구되되, 상기 일단에는 동일면상으로 소정깊이까지 절개홈이 형성되며, 상기 일단은 상기 슬로프면에 맞닿게 조립되는 것임을 특징으로 한다.

Description

아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈{Collet module for argon gas welding torch}
본 발명은 용접토치, 특히 아르곤가스 용접토치와 관련되는 것이되, 전극봉을 안정적으로 고정하면서 아르곤가스를 분출되게 하는 콜렛모듈에 관련되는 기술이다.
일반적으로 용접은 아르곤용접, 가스용접, 저항용접, 특수용접 등으로 분류할 수 있다. 그 중에 아르곤용접은 방전을 이용하여 전극과 전극 사이에 아크(Arc)를 만들고, 그 발열에 의해서 용착부를 녹여 용접한다.
아르곤 용접은 녹는점이 높은 금속이나 활성금속인 경우, 대기와 반응하여 용접부위가 오염되기 때문에 비활성기체를 채운 챔버 속에서 작업이 이루어진다. 또는 비활성가스가 분사되는 노즐이 설치된 용접용 전극으로 용접작업을 행한 후에 용접부위가 충분히 냉각될 때까지 비활성기체를 계속 뿜어내는 방법을 사용한다.
아르곤 용접에 사용되는 전극은 전극 자체인 용접봉을 녹여서 접합부를 메우는 소모식 전극과, 전극이 녹지 않고 소재를 녹여서 접합시키는 비소모식 전극이 있는데, 소모식 전극 중에 텅스텐을 사용하는 방법을 티그용접(Tungsten Inert Arc Welding, TIG)이라 한다.
티그용접은 비활성가스인 아르곤가스의 분위기하에서 텅스텐 전극과 모재 사이에 아르곤을 발생시킴으로써 아르곤에 의해 열이 발생되고, 이로써 모재 및 용접봉이 용융되어 금속을 접합시킬 수 있도록 하는 용접방법이다.
이와 같이 아르곤을 이용하는 용접기는 전압을 발생시켜 각각의 전극이 생성되도록 하는 용접기 본체와, 상기 용접기 본체에 전선로 연결되고, 토출구에 텅스텐 전극이 설치된 토치와, 상기 용접기 토치와 모재 사이에 아르곤이 발생되도록 용접기 본체와 모재를 연결하는 전선과, 용접기 본체에 연결되어 용접기 토치에 아르곤가스를 공급하는 가스 저장탱크와, 용접기의 작동을 제어할 수 있도록 하는 스위치박스를 포함한다.
도 1은 종래의 일반적인 아르곤 용접기용 토치의 사시도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 종래의 토치(1)는 전선(C)이 연결되며 손잡이 역할을 하는 손잡이체(10)와, 전극봉(5)이 삽입되는 토치헤드(30)를 포함하고, 손잡이체(10)는 토치헤드(30)에서 연장된 연장부(20)와 연결된다.
여기서, 아르곤 가스는 가스 저장탱크로부터 손잡이체(10) 및 연장부(20)를 지나 토치헤드(30)로 공급된다. 상기 토치헤드(30)에는 용도에 따라 다양한 크기의 전극봉이 끼워지며, 용접에 직접적으로 사용되는 않는 전극봉의 일측은 후방캡(40)에 의해 밀폐된다. 그리고 용접에 직접적으로 사용되는 전극봉의 일부 영역은 세라믹노즐(70)에 의해 덮어지도록 마련된다.
한편, 도 2는 기존에 널리 사용되고 있는 아르곤 용접기용 토치의 노즐 및 노즐에 결합되는 콜렛부의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2와 같이 종래의 아르곤 용접기용 토치에 있어서, 노즐(N)에 결합되는 콜렛부는 콜렛바디(10)와 콜렛바디(10) 후단에 끼워지는 내경이 가변될 수 있는 콜렛(20)으로 이루어지며, 텅스텐 전극봉이 콜렛(20)과 콜렛바디(10)의 센터라인을 통해 삽입되어 끝단이 노즐(N) 보다 조금 돌출되게 고정되어 용접을 할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로 콜렛바디(10)의 전단부는 수나사부(11), 분출공부(12), 테이핑부(13), 지지부(14)로 이루어진다.
테이핑부(13)로부터 연장되는 지지부(14)가 소정길이만큼 돌출되어 있는 구조인데, 이는 콜렛(20)이 콜렛바디(10)의 후단에서 짧게 전극봉을 지지하므로 안정적인 양단지지를 위해 지지부(14)가 길게 돌출되는 구조를 가지고 있다.
한편, 길게 돌출된 지지부(14)로 인해 노즐(N)에 결합되었을 때 아르곤가스가 채울 공간이 지지부(14) 만큼 감소되고, 분출공부(12)를 통해 아르곤가스가 분출되어 노즐(N) 내벽에 부딪힌 후 전방으로 유동하게 되는데, 이때 지지부(14)로 인해 아르곤가스가 지지부(14)를 거치면서 이동하므로 전극봉 주위로 향하는 아르곤가스가 감소되므로 용접품질을 떨어뜨리게 되는 문제점이 발생된다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 아르곤가스의 공급압력을 보다 높여서 사용할 수 밖에 없으며 이로 인해 고가의 아르곤가스 소비량이 증가되는 또 다른 문제점을 야기하게 된다.
등록특허 10-2058698
이에 본 발명에서는 아르곤가스 사용량을 절감할 수 있고, 용접품질이 더욱 향상될 수 있는 새로운 구조의 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈을 제공하고자 한다.
이러한 과제 달성을 위해, 본 발명에서의 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈은, 콜렛바디는, 전극봉 출구가 형성되며, 외면이 볼록한 곡면으로 이루어지는 콘부; 상기 콘부로부터 동일 외경을 이루면서 연장되며, 내부로 연통되는 복수의 가스분출구가 형성되는 분출부; 상기 분출부 보다 큰 외경을 갖는 수나사부; 상기 수나사부로부터 연장되는 동일외경을 갖게 되고 내경부에는 암나사가 형성되는 커넥팅부;로 이루어지고,
상기 콜렛바디의 후단에 연결되는 커넥터는, 외면에 상기 암나사에 체결될 수 있도록 수나사가 형성되며, 전단면에 상기 전극봉이 통과될 수 있는 센터링 유도홀이 형성되되, 상기 센터링 유도홀과 연결되는 내경부는 후방측을 향해 확경되는 슬로프면으로 이루어지고, 후단면으로부터 상기 센터링 유도홀 보다 큰 구경의 삽입구가 형성되는 것이고,
상기 삽입구를 통해 삽입되는 콜렛은, 상기 전극봉이 통과할 수 있도록 일단으로부터 타단까지 개구되되, 상기 일단에는 동일면상으로 소정깊이까지 절개홈이 형성되며, 상기 일단은 상기 슬로프면에 맞닿게 조립되는 것임을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 콜렛의 일단은 소정의 각도로 면취되어 면취부가 형성되어 상기 면취부가 상기 슬로프면에 접촉을 이루도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 분출부에 형성되는 상기 가스분출구는 6개 내지 8개가 형성될 수 있되, 지그재그 형태로 배치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 커넥터의 수나사는, 상기 전단면측에서 소정구간에 걸쳐 형성되는 제1수나사와, 상기 후단면측으로부터 소정구간에 걸쳐 형성되는 제2수나사와, 상기 제1수나사와 제2수나사 사이의 비나사부가 형성되고, 상기 제1수나사 구간이 상기 제2수나사 구간보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈에 의하면 독특한 구조를 통해 아르곤가스의 분출압력을 높여 가스 소모량을 최소화할 수 있다는 효과가 있고, 보다 안정적인 아르곤가스의 분출을 통해 용접품질을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
그리고 콜렛이 콜렛바디의 심부까지 설치되어 전극봉을 안정적으로 고정시켜줄 수 있으므로 종래기술에 비해 전극봉을 보다 오래 사용할 수 있다는 효과도 있다.
도 1은 종래의 일반적인 아르곤 용접기용 토치의 사시도.
도 2는 기존에 널리 사용되고 있는 아르곤 용접기용 토치의 노즐 및 노즐에 결합되는 콜렛부의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈이 노즐에 결합되고 전극봉이 장착된 상태를 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈의 조립 단면도.
도 5는 도 3의 분해 사시도.
도 6은 도 3에서 노즐이 분리된 상태의 사시도.
이하, 본 발명에 따른 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈에 대해 보다 구체적인 설명을 하고자 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈이 노즐에 결합되고 전극봉이 장착된 상태를 보여주는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈의 조립 단면도이며, 도 5는 도 3의 분해 사시도이고, 도 6은 도 3에서 노즐이 분리된 상태의 사시도를 보여준다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈(M)은, 크게 콜렛바디(100), 커넥터(200) 및 콜렛(300)으로 이루어지며, 콜렛바디(100)는 노즐(400)에 연결되고, 콜렛바디(100) 후단에 커넥터(200)가 체결되고, 커넥터(200) 내부로 콜렛(300)이 삽입된 후 커넥터(200) 후단을 토치헤드에 체결하여 사용하게 된다. 물론, 콜렛(300),커넥터(200), 콜렛바디(100) 중심을 통해 전극봉(500)이 끼워지게 되고, 콜렛바디(100)의 콘부(110)를 통과한 전극봉(500)의 단부가 노즐(400) 단부 보다 조금 돌출되게 조정한 후 전극봉의 위치를 고정시키도록 한다.
전극봉(500)의 고정은 커넥터(200)를 토치헤드에 체결하게 되면 콜렛(300)이 커넥터(200)측으로 이동되면서 전극봉(500) 외면을 잡아 고정되게 한다.
콜렛바디(100)는 콘부(110), 분출부(120), 수나사부(130), 커넥팅부(140)로 구성되며, 콘부(110)가 가장 전방이 되고 외면이 볼록한 곡면으로 이루어지고 전극봉 출구(111)가 형성된다. 콘부(110)의 내면 역시 외면과 같은 곡면으로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
콘부(110)에 연이어 분출부(120)가 형성되며, 분출부(120)는 동일 외경을 이루는 부분이며, 내부로 연통되는 복수의 가스분출구(121)가 형성된다. 바람직하게 가스분출구(121)는 6개 내지 8개가 형성되도록 하는데, 등간격을 이루도록 형성되되 상하 위치를 달리하는 지그재그 형태로 배치될 수 있도록 한다.
복수의 가스분출구(121)들을 통해 아르곤가스가 분출되어 노즐(400) 내벽에 부딪힌 후 전방으로 분사되도록 하는데, 이웃하는 가스분출구(121)들이 지그재그 형태로 배치되어 있기 때문에 각 가스분출구(121)를 통해 배출되는 아르곤가스 상호간의 간섭을 최소화하여 난류 발생을 저감시키면서 보다 안정적인 분출이 이루어질 수 있도록 한다.
그리고 분출부(120) 다음에 수나사부(130)가 형성되는데, 수나사부(130)는 분출부(120) 보다 큰 외경을 가지게 되고, 수나사부(130)는 노즐(400)의 내경측에 나사 결합되는 부분이 된다.
수나사부(130)에 연이어 커넥팅부(140)가 형성되는데, 커넥팅부(140)는 수나사부(130) 보다 외경이 작도록 하고 동일외경을 갖게 되고 내경부에는 암나사(141)가 형성된다.
콜렛바디(100)의 후단에 커넥터(200)가 연결되는데, 커넥터(200)는 소정길이를 갖는 중공관과 같은 형태이되, 외면에 수나사(210)가 형성되어, 커넥팅부(140)의 암나사(141)에 수나사(210)가 체결될 수 있도록 한다.
커넥터(200)의 전단면에는 전극봉(500)이 통과될 수 있는 센터링 유도홀(220)이 형성되며, 센터링 유도홀(220)과 연결되는 내경부는 후방측을 향해 확경되는 슬로프면(230)이 형성되고, 후단면으로부터는 센터링 유도홀(220) 보다 큰 구경의 삽입구(240)가 슬로프면(230)까지 형성된다.
바람직하게 커넥터(200)의 외면에 형성되는 수나사(210)는 제1수나사(210-1)와 제2수나사(210-2)로 구분될 수 있고, 제1수나사(210-1)와 제2수나사(210-2) 사이의 소정 구간은 비나사부(210-3)로 이루어지게 할 수 있다.
커넥터(200)의 전단면측에서 소정구간에 걸쳐 제1수나사(210-1)가 형성되며, 후단면측으로부터 소정구간에 걸쳐 제2수나사(210-2)가 형성되고, 제1수나사(210-1)와 제2수나사(210-2) 사이에 비나사부(210-3)가 형성된다. 그리고 제1수나사(210-1) 구간은 제2수나사(210-2) 구간보다 길게 형성되도록 하며, 콜렛바디(100)의 커넥팅부(140)의 암나사(141)에 제1수나사(210-1)가 체결되도록 하고, 제2수나사(210-2) 부위는 콜렛바디(100)의 후단 보다 돌출되어 토치헤드에 체결이 되도록 한다.
실제 사용에 있어서는 콜렛바디(100)의 암나사(141)에 체결되는 제1수나사(210-1)의 체결정도 조정을 통해 커넥터(200)의 전단면과 콘부(110) 사이에 형성되는 내부 공간을 변화시킬 수 있도록 함으로써 분출되는 아르곤가스의 분출특성을 미세조정할 수 있다.
그리고 본 발명에서 콜렛바디(100) 내부로 삽입 결합되는 커넥터(200)의 센터링 유도홀(220)로 인해 전극봉(500)을 보다 정확하게 배치할 수 있고 전극봉(500)의 유동을 최소화하여 안정적인 용접 작업이 이루어질 수 있도록 하는데 도움을 줄 수 있다.
커넥터(200)의 삽입구(240)를 통해 콜렛(300)이 삽입되며, 콜렛(300)은 길다란 중공봉과 같은 형태이되, 전극봉(500)이 통과할 수 있도록 일단으로부터 타단까지 개구되어 있으며, 일단에는 동일면상으로 소정깊이까지 절개홈(310)이 한 쌍 형성되되 절개홈의 갯수는 추가될 수 있다. 그리고 콜렛(300)의 일단은 슬로프면(230)에 맞닿게 조립되고, 더욱 바람직하게 콜렛(300)의 일단에는 소정의 각도로 면취된 면취부(320)가 형성되어 면취부(320)가 슬로프면(230)에 안정적으로 접촉을 이루어 토치헤드에 체결시 콜렛(300)의 타단을 통해 작용하는 가압력에 의해 콜렛의 일단 부위는 내측으로 오므라들면서 전극봉(500)을 안정적으로 눌러 고정시키게 된다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈(M)은 기존 제품들과는 상이한 독특한 구성 및 연결구조를 통해 커넥터(200) 내부로 유입되는 아르곤가스는 전극봉(500)과 센터링 유도홀(220)간의 좁은 틈을 통해 고속으로 콜렛바디(100) 내부로 유입되므로 압력이 상승되는 효과가 있고, 이후 가스분출구(121)들을 통해 분출되므로 아르곤가스의 공급압력을 낮추어도 되므로 결과적으로 아르곤가스의 절감효과를 제공할 수 있게 된다.
그리고 콜렛바디(100)의 콘부(110) 형상이 볼록한 곡면으로 이루어지고 가장 전방단부에 전극봉 출구(111)가 형성되는 구조이므로 종래기술에 비해 노즐(400)의 결합시 아르곤가스의 채움공간이 증가되고 전극봉 주위로 아르곤가스를 보다 원활하게 분출될 수 있도록 한다.
또한, 콜렛바디(100)에 커넥터(200)가 깊게 삽입되는 구조이고, 커넥터(200)로 콜렛(300)이 다시 삽입되므로 콜렛(300)에 의한 전극봉(500)의 고정이 보다 깊은 위치에서 이루어지므로 전극봉(500)을 보다 오래 사용할 수 있고, 전극봉(500)을 보다 안정적으로 지지되게 할 수 있다는 장점도 있다.
본 발명에 의한 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈은 기존 아르곤가스 용접토치를 대체하여 사용될 가능성이 매우 높은 유용한 기술이다.
M : 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈
100 : 콜렛바디
110 : 콘부 111 : 전극봉 출구
120 : 분출부 121 : 가스분출구
130 : 수나사부 140 : 커넥팅부
141 : 암나사
200 : 커넥터
210 : 수나사 210-1 : 제1수나사
210-2 : 제2수나사 210-3 : 비나사부
220 : 센터링 유도홀 230 : 슬로프면
40 : 삽입구
300 : 콜렛
310 : 절개홈 320 : 면취부
400 : 노즐
500 : 전극봉

Claims (4)

  1. 아르곤가스 용접토치를 구성하게 되는 콜렛모듈로서,
    콜렛바디는,
    전극봉 출구가 형성되며, 외면이 볼록한 곡면으로 이루어지는 콘부;
    상기 콘부로부터 동일 외경을 이루면서 연장되며, 내부로 연통되는 복수의 가스분출구가 형성되는 분출부;
    상기 분출부 보다 큰 외경을 갖는 수나사부;
    상기 수나사부로부터 연장되는 동일외경을 갖게 되고 내경부에는 암나사가 형성되는 커넥팅부;로 이루어지고,
    상기 콜렛바디의 후단에 연결되는 커넥터는,
    외면에 상기 암나사에 체결될 수 있도록 수나사가 형성되며, 전단면에 상기 전극봉이 통과될 수 있는 센터링 유도홀이 형성되되, 상기 센터링 유도홀과 연결되는 내경부는 후방측을 향해 확경되는 슬로프면으로 이루어지고, 후단면으로부터 상기 센터링 유도홀 보다 큰 구경의 삽입구가 형성되는 것이고,
    상기 삽입구를 통해 삽입되는 콜렛은,
    상기 전극봉이 통과할 수 있도록 일단으로부터 타단까지 개구되되, 상기 일단에는 동일면상으로 소정깊이까지 절개홈이 형성되며, 상기 일단은 상기 슬로프면에 맞닿게 조립될 수 있도록 소정 각도로 면취된 면취부가 형성되어 상기 면취부가 상기 슬로프면에 접촉을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분출부에 형성되는 상기 가스분출구는 6개 내지 8개가 형성될 수 있되, 지그재그 형태로 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커넥터의 수나사는,
    상기 전단면측에서 소정구간에 걸쳐 형성되는 제1수나사와, 상기 후단면측으로부터 소정구간에 걸쳐 형성되는 제2수나사와, 상기 제1수나사와 제2수나사 사이의 비나사부가 형성되고, 상기 제1수나사 구간이 상기 제2수나사 구간보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 아르곤가스 용접토치용 콜렛모듈.

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KR20230158838A (ko) 2022-05-12 2023-11-21 황지윤 아르곤 용접토치용 콜렛 바디와 콜렛의 어셈블리.

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KR200277014Y1 (ko) * 2002-03-05 2002-05-30 주식회사 동화웰딩 Ｔｉｇ 용접 토치의 콜렛
JP5917376B2 (ja) * 2011-02-15 2016-05-11 大陽日酸株式会社 溶接用トーチ
KR102058698B1 (ko) 2018-05-17 2019-12-23 강용하 아르곤 용접기용 토치

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