KR102361082B1

KR102361082B1 - 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치

Info

Publication number: KR102361082B1
Application number: KR1020200145956A
Authority: KR
Inventors: 김제호
Original assignee: 주식회사 브랜드뉴
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2022-02-14

Abstract

본 발명은 작업자의 손에 파지되어 노즐에 의해 외부와 차폐된 공기층을 형성한 상태에서 팁을 통해 진출되는 용접 와이어를 피용접물 사이에 융착하는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접 헤드조립체에 관한 것으로,
인슐레이터가 형성된 토치바디와; 상기 인슐레이터의 선단부에 조립되어, 디퓨저를 통해 공급되는 보호가스를 중공관로를 따라 용접부위에 토출하는 노즐부; 및 상기 인슐레이터의 선단부에 조립되어 노즐부의 중공관로에 동심구조로 배치되어, 급송장치를 통해 급송되는 용접 와이어를 통해 피용접물의 융착부위에 아크를 발생하여 피용접물들을 용접하는 용접팁부를 포함하여 구성되고,
상기 노즐부의 단부에는, 피용접물과 용접팁부 사이를 설정간격으로 이격되게 지지하여 노즐부 내에 동심구조로 설치되어 피용접물의 용접부위를 따라 이동하는 용접팁부는 피용접물과 설정간격이 유지되도록 하는 간극 지지부가 형성된다.

Description

용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치{Handy type welding torch with weld stability secured}

본 발명은 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업자의 손에 파지되어 노즐에 의해 외부와 차폐된 공기층을 형성한 상태에서 팁을 통해 진출되는 용접 와이어를 피용접물 사이에 융착하는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접 헤드조립체에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 용접은, 서로 구분되는 금속재료에 열이나 압력, 또는 열과 압력을 동시에 가하여 서로 접합하는 것을 의미하며, 크게 융접(Fusion welding)과 압접(Pressure welding)으로 구분되는데, 일반적으로 좁은 뜻의 용접은 열로써 용접하는 상기 융접을 의미하는 것으로 여겨진다.

상기 용접은 소모성 용접 와이어를 일정한 속도로 용융지(molten weld pool)로 공급하면서 소정의 전류를 인가하여 용접 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 수행하게 된다.

상기 용접은 이산화탄소, 수소, 질소, 헬륨, 아르곤 등의 용접용 보호 가스 속에서 용접이 이루어지기도 하는데, 이와 같이 보호가스 속에서 용접이 이루어지면, 용융금속이 대기와 접촉하지 않아 산화나 질화를 방지할 수 있어, 철은 물론이고 알루미늄이나, 동, 스테인레스강, 특수강을 용접하는데 널리 사용되고 있다.

여기서, 이너트 가스 아크 용접이나 탄산가스 아크용접 등에는 핸디형 용접 토치가 사용되는 바, 상기 핸디형 용접토치는 인슐레이터가 형성된 토치바디와; 상기 인슐레이터에 조립되어, 디퓨저를 통해 공급되는 보호가스를 중공관로를 따라 용접부위에 토출하는 용접 노즐부와; 상기 인슐레이터에 조립되어 용접 노즐부의 중공관로 내에 동심구조로 배치되어, 급송장치를 통해 급송되는 용접 와이어를 통해 피용접물의 융착부위에 아크를 발생하여 피용접물들을 용접하는 용접팁부를 포함한다.

따라서, 상기 토치바디를 파지한 작업자는, 토치바디에 조립된 용접 노즐부와 용접팁부를 피용접물과 설정간격을 유지한 상태로 용접부위를 따라 이동하면서, 피용접물 사이에 형성된 용접부위를 용접한다.

그런데, 상기 용접팁부와 용접노즐부와, 디퓨저 및 급송장치를 통해 급송되는 용접 와이어가 형성된 핸디형 용접토치는 무거워 장시간 작업시 작업자의 손목부위나 어깨부위의 근골격계 통증을 유발한다.

특히, 상기 용접팁부와 피용접물 사이에 일정한 간격을 유지한 상태로 용접부위를 따라 이동하여야 양질의 용접품질을 확보할 수 있으며, 이를 위해서는 각 작업자는 고도의 집중도와 숙련도를 요한다.

실제 조선 현장 등에서는 용접 작업을 투입하기 이전에, 수많은 용접훈련을 실시하여 해당 작업자가 용접에 따른 숙련도를 향상하고 있으나, 그럼에도 불구하고 작업자의 숙련도나 그날의 컨디션에 따라 용접의 품질이 달라지는 문제점이 지적되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0006501호 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0061324호 대한민국 공개실용신안 제20-2009-0006324호 대한민국 공개특허공보 제10-1999-0063948호

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 인슐레이터와 용접 노즐부와 용접팁부가 장착된 토치바디를 파지하여, 작업자가 피용접물의 용접부위를 따라 용접팁부를 설정간격을 유지한 상태로 이동하여 해당 용접부위를 용접함에 있어, 상기 용접팁부와 용접부위가 항시 일정한 간격을 유지하도록 유도함으로써, 초보 작업자들도 양질의 용접품질을 확보할 수 있도록 한 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치는,

인슐레이터가 형성된 토치바디와;

상기 인슐레이터에 조립되어, 디퓨저를 통해 공급되는 보호가스를 중공관로를 따라 용접부위에 토출하는 용접 노즐부와;

상기 인슐레이터에 조립되어 용접 노즐부의 중공관로 내에 동심구조로 배치되어, 급송장치를 통해 급송되는 용접 와이를 통해 피용접물의 융착부위에 아크를 발생하여 피용접물들을 용접하는 용접팁부; 및

상기 용접팁부가 중공관로 내에 동심구조로 배치된 용접 노즐부의 단부에 배치되어, 피용접물과 용접팁부 사이를 설정간격으로 이격되게 지지하여 용접팁부와 피용접물 사이에 설정간격이 유지되도록 하는 간극 지지부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 간극 지지부는 용접 노즐부의 좌우 양측에 대칭되게 배치되어, 상기 용접 노즐부는 좌우 양측에 배치된 한 쌍의 용접 노즐부를 통해 피용접물에 2점 지지되어 피용접물과 용접팁부 사이의 설정간격을 유지하도록 구성된다.

보다 바람직하게는, 상기 간극 지지부는 용접 노즐부에 형성되며, 단부에 볼 케이지가 형성된 지지대와; 상기 지지대의 볼 케이지에 배치되어 피용접물의 표면과 구름 마찰하는 구름롤러를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 용접 노즐부의 좌우 양측벽에는 조립레일이 길이방향으로 형성되고, 상기 지지대는 조립레일을 따라 길이방향으로 진입하여 용접 노즐부의 양측에 길이방향으로 조립되도록 구성한다.

또한, 상기 조립레일에는 체결량에 따라 조립레일에 길이방향으로 진입된 지지대의 지지높이를 조절하는 조절볼트가 배치되어, 상기 간극 지지부에 의해 용접팁부와 피용접물 사이의 설정간격이 조절되도록 구성한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 작업자가 직접 파지하여 용접팁부를 피용접물에 형성된 용접구간을 따라 설정간격으로 근접되게 이동하면서, 해당 용접구간을 용접하는 핸디형 용접토치를 구현함에 있어, 간극 지지부를 부가하여 용접팁부와 용접부위 사이에 설정간격이 유지되도록 구성하고 있다.

따라서, 본 발명을 통해 용접을 실시하면 작업자의 감각에 의존하여 용접팁부와 용접부위 사이에 설정간격을 유지하는 고도의 순련도가 불필요하고, 결과적으로 숙련자뿐만 아니라 용접에 따른 전문적인 경험이 부족한 초보자도 용접팁부를 피용접물의 용접부위와 설정간격을 유지한 상태로 용접부위를 따라 이동하여서, 해당 용접부위의 정형화된 용접이 가능하다.

특히, 본 발명에서는 상기 간극 지지부에 구름롤러를 배치하여, 피용접물과 간극 지지부 사이에 구름 마찰을 도모함으로써, 간극 지지부를 통해 피용접물을 지지함에 따른 이송 부하가 최소화되는 특이성을 갖는다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치에 있어, 노즐부와 간극 지지부의 세부 구성을 보여주는 것이며,
도 4 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치작업 상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치(1)는, 도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이 인슐레이터(20)가 형성된 토치바디(10)와; 상기 인슐레이터(20)의 단부에 조립되어, 디퓨저(미도시)를 통해 공급되는 보호가스를 중공관로(31)를 따라 용접부위에 토출하는 용접 노즐부(30); 및 상기 인슐레이터(20)의 선단부에 조립되어 용접 노즐부(30)의 중공관로(31)에 동심구조로 배치되어, 급송장치(미도시)를 통해 급송되는 용접 와이어(W)를 통해 피용접물(100)의 융착부위에 아크를 발생하여 피용접물들을 용접하는 용접팁부(40)를 포함한다.

따라서, 상기 토치바디(10)를 파지한 작업자는, 토치바디(10)에 조립된 용접 노즐부(30)와 용접팁부(40)를 피용접물(100)과 설정간격을 유지한 상태로 용접부위를 따라 이동하면서, 피용접물(100) 사이에 형성된 용접부위(110)를 용접한다.

이때, 상기 용접 노즐부(30)를 통해 분사되는 CO2 가스 등의 보호가스는 용접부위(110)에 보호가스층을 형성하고, 이 상태에서 급송장치를 통해 공급되어 용접팁부(40)를 통해 진출되는 용접 와이어(W)는 보호가스층이 형성된 용접부위(110)를 따라 아크를 발생하여 해당 피용접물(100)의 용접부위(110)에 용접 와이어(W)가 융착된 비드를 형성하여 용접한다.

이와 같이 구성된 핸디형 용접토치(1)는, 피용접물(100)의 용접이 요구되는 조선분야를 비롯한 각종 기계 제조분야에서 널리 활용되는 범용의 것이다.

다만, 본 발명에서는 상기 용접 노즐부(30)에, 피용접물(100)과 용접팁부(40) 사이를 설정된 간격으로 이격되게 지지하는 간극 지지부(50)를 형성한다.

따라서, 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이 상기 간극 지지부(50)에 의한 지지작용에 의해 용접 노즐부(30) 내에 동심구조로 설치된 용접팁부(40)는 피용접물(100)과 설정간격이 유지한 상태로 이동되고, 결과적으로 피용접물(100) 사이에 형성된 용접부위(110)에는 정형화된 두께와 폭을 갖는 비드가 형성된다.

본 실시예에서는 상기 용접 노즐부(30)에 피용접물(100)과 용접팁부(40) 사이를 설정간격으로 지지하는 한 쌍의 간극 지지부(50)를 좌우 대칭되게 형성하여, 상기 작업자는 용접 노즐부(30)에 형성된 한 쌍의 간극 지지부(50)를 통해 피용접물(100)의 양편을 2점 지지한 상태에서 용접부위(110)를 따라 정형화되게 비드를 형성하여 해당 용접부위를 용접하도록 한다.

따라서, 본 발명에서와 같이 간극 지지부(50)를 부가하여 용접팁부(40)이 용접부위(110) 사이에 설정간격이 유지하면, 작업자의 감각에 의존하여 용접팁부(40)와 용접부위(110) 사이에 설정간격을 유지하는 고도의 순련이 불필요하고, 결과적으로 숙련자뿐만 아니라 용접작업의 전문적인 경험이 부족한 초보자도 용접팁부(40)를 피용접물(100)의 용접부위(110)와 설정간격을 유지한 상태로 용접부위(110)를 따라 이동하여서, 해당 용접부위(110)의 정형화된 용접을 수행할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 상기 간극 지지부(50)의 단부에는 피용접물(100)의 표면과 구름하는 구름롤러(52)를 배치하여, 간극 지지부(50)를 피용접물(100)의 표면에 밀착하여 이동하는 과정에 마찰 발생을 최소화함으로써, 간극 지지부(50)를 포함하는 핸디형 용접토치(1)의 이동에 따른 편리성이 확보되도록 한다.

이를 위해, 본 실시예에서는 상기 간극 지지부(50)를 용접 노즐부(30)에 배치하며, 단부에 볼 케이지(51a)가 형성된 지지대(51)와; 상기 지지대(51)의 선단에 형성된 볼 케이지(51a)에 배치되어 피용접물의 표면과 구름 마찰하는 구름롤러(52)를 포함한다.

여기서, 상기 지지대(51)와, 특히 용접과정에 고온에 노출되는 구름롤러(52)는 세라믹이나 내열성 금속으로 제작하여서, 지속적인 고온 노출에 의해 변형되는 현상이 억제되도록 한다.

그리고, 상기 구름롤러(52)는 원통형의 구름롤러나, 강구형태의 구름롤러 등이 채택될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 용접팁부(40)와 용접 노즐부(30), 및 간극 지지부(50)의 구름롤러(52)는 용접과정에 발산되는 고온의 열기와 스패터 등에 노출되는 점을 고려하여, 본 실시예에서는 용접팁부(40)의 외부표면과 용접 노즐부(30)의 외부 표면에 PTFE계의 불소수지 바인더와, 칼슘카보네이트, 이황화몰리브덴 및 이황화텅스텐을 포함하는 스패터 부착 방지 코팅층을 형성한다.

본 발명에 따르면 상기 지지대(51)는 용접 노즐부(30)에 일체 형성하는 것도 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위로 예정하고 있다.

다만, 보다 바람직한 실시예에서는 상기 지지대(51)를 용접 노즐부(30)와 분리 구성하여, 용접 노즐부(30)나 간극 지지부(50)의 노후화가 발생되면 노후화가 발생된 해당 구성요소의 교환을 통한 간편한 유지 보수가 가능하고, 상기 용접 노즐부(30)에 지지대(51)를 조립을 통해 고정하여 다양한 설정간격을 형성하도록 한다.

이를 상술하자면, 상기 용접 노즐부(30)의 좌우 양측벽에는 조립레일(53)을 길이방향으로 각각 형성하고, 상기 지지대(51)는 조립레일(53)를 따라 용접 노즐부(30)의 양측에 길이방향으로 조립된다.

그리고, 상기 조립레일(53)에는 체결량에 따라 조립레일(53)에 길이방향으로 진입된 지지대(51)의 진입깊이를 조절하는 조절볼트(54)를 배치하여, 상기 지지대(51)는 조절볼트(54)의 체결량에 따라 조립레일(53)을 따라 진퇴하여 지지높이가 조절되어서 작업자는 요하는 용접작업에 따라 조절볼트(54)를 조절하여 지지대(51)의 지지높이를 조절함으로써, 용접팁부(40)는 피용접물(100)과 요하는 설정간격을 유지하여 용접부위(110)를 따라 이동하면서 용접부위(110)에 용접 와이어(W)를 용융한 용융비드를 형성할 수 있다.

한편, 상기 간극 지지부(50)는 그 특성상, 용접과정에 고온의 열기에 노출되는 관계로, 상기 지지대(51), 특히 지지대(51)에 단부에 회동구조로 조립된 구름롤러(52)는 피용접물을 통해 제공되는 고온의 열기에 직접적으로 노출된다.

이를 고려하여, 본 실시예에서는 상기 용접 노즐부(30)의 중공관로(31)를 통해 용접부위(110)에 분출되는 보호가스 중 일부를 분배하여, 상기 지지대(51) 및 구름롤러(52)에 분사되도록 구성함으로써, 상기 용접과정에 고온 가열되는 지지대(51), 및 구름롤러(52)의 열손상이 억제되도록 한다.

이를 위해, 본 실시예에서는 상기 용접 노즐부(30)의 외벽에는 중공관로(31)와 연통하는 분배공(32)을 형성하고, 상기 용접 노즐부(30)의 측벽에 형성되는 지지대(51)에는 구름롤러(52)가 설치된 볼케이지(51a)와 용접 노즐부(30)의 분배공(32) 사이를 연통하는 냉각관로(51b)를 형성한다.

따라서, 도 5와 같이 상기 인슐레이터(20)를 경유하여 용접 노즐부(30)의 중공관로(31)를 통해 토출되는 보호가스는, 대부분은 용접팁부(40)가 동심구조로 설치된 중공관로(31)를 통해 용접부위(110)에 분사되고, 나머지 일부는 측벽에 형성된 분배공(32)과 지지대(51)의 냉각관로(51b)를 따라 볼케이지(51a)로 공급되어서, 지지대(51) 자체의 냉각과 지지대(51)의 볼케이지(51a)에 설치된 구름롤러(52)의 세정과 냉각을 도모하게 된다.

그리하여, 상기 지지대(51), 및 구름롤러(52)는 용접과정에 고온에 노출되더라도 열손상되는 현상이 예방되고, 특히 상기 구름롤러(52)는 보호가스를 통한 세정에 의해 표면에 스패터 등의 이물질이 달라붙는 현상이 예방되므로 안정적인 구름을 통해 핸디형 용접토치(1)의 원활한 이동성을 확보할 수 있다.

1. 핸디형 용접토치
10. 토치바디 20. 인슐레이터
30. 용접 노즐부 31. 중공관로
32. 분배공
40. 용접팁부
50. 간극 지지부 51. 지지대
51a. 볼케이지 51b. 냉각관로
52. 구름롤러 53. 조립레일
54. 조절볼트
100. 피용접물 110. 용접부위
W. 용접 와이어

Claims

인슐레이터가 형성된 토치바디와;
상기 인슐레이터에 조립되어, 디퓨저를 통해 공급되는 보호가스를 중공관로를 따라 용접부위에 토출하는 용접 노즐부와;
상기 인슐레이터에 조립되어 용접 노즐부의 중공관로 내에 동심구조로 배치되어, 급송장치를 통해 급송되는 용접 와이를 통해 피용접물의 융착부위에 아크를 발생하여 피용접물들을 용접하는 용접팁부; 및
상기 용접팁부가 중공관로 내에 동심구조로 배치된 용접 노즐부의 단부에 배치되어, 피용접물과 용접팁부 사이를 설정간격으로 이격되게 지지하여 용접팁부와 피용접물 사이에 설정간격이 유지되도록 하는 간극 지지부를 포함하고,
상기 간극 지지부는 용접 노즐부에 형성되며, 단부에 볼 케이지가 형성된 지지대와;
상기 지지대의 볼 케이지에 배치되어 피용접물의 표면과 구름 마찰하는 구름롤러를 포함하고,
상기 용접 노즐부의 외벽에는 중공관로와 연통하는 분배공을 형성하고, 상기 용접 노즐부의 측벽에 형성되는 지지대에는 구름롤러가 설치된 볼케이지와 용접 노즐부의 분배공 사이를 연통하는 냉각관로를 형성하여,
상기 용접 노즐부의 중공관로를 통해 용접부위에 분출되는 보호가스 중 일부가 측벽에 형성된 분배공과 지지대의 냉각관로를 따라 볼케이지로 분배되도록 구성된 것을 특징으로 하는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치.
제 1항에 있어서, 상기 간극 지지부는 용접 노즐부의 좌우 양측에 대칭되게 배치되어, 상기 용접 노즐부는 좌우 양측에 배치된 한 쌍의 용접 노즐부를 통해 피용접물에 2점 지지되어 피용접물과 용접팁부 사이의 설정간격을 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 용접 노즐부의 좌우 양측벽에는 조립레일이 길이방향으로 형성되고, 상기 지지대는 조립레일을 따라 길이방향으로 진입하여 용접 노즐부의 양측에 길이방향으로 조립되도록 구성한 것을 특징으로 하는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치.
제 4항에 있어서, 상기 조립레일에는 체결량에 따라 조립레일에 길이방향으로 진입된 지지대의 지지높이를 조절하는 조절볼트가 배치되어, 상기 간극 지지부에 의해 용접팁부와 피용접물 사이의 설정간격이 조절되도록 구성한 것을 특징으로 하는 용접 안정성이 확보된 핸디형 용접토치.