KR102374997B1 - 일렉트로 가스 용접 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치는 전원 공급부, 전원공급부와 연결되어 있는 연결부, 연결부를 통해서 전원공급부와 연결되는 단자대, 연결부에 냉각수를 공급하는 순환 펌프, 단자대와 연결되어 전기 및 냉각수를 공급받는 용접 토치, 용접 토치와 순환 펌프 사이에 연결되어 있는 동담금을 포함한다.

Description

일렉트로 가스 용접 장치{ELECTRO GAS WELDING APPARATUS}

본 발명은 용접 장치에 관한 것으로, 특히 케이블 연결부에서의 발열로 인한 온도 상승 현상을 최소화할 수 있는 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 일렉트로 가스 용접(Electro Gas Welding: EGW)은 고성능 입향 용접 방법으로, 선박, 석유 저장 탱크 및 교량 등의 폭넓은 분야에서 적용되고 있다.

이러한 일렉트로 가스 아크 용접 방법은, 주로 이산화탄소를 보호가스로 이용하여 아크를 발생키시고, 이 발생된 아크를 이용하여 모재를 용융시켜 각각의 모재를 접합하는 방법이다. 통상 모재의 전면에는 수냉식의 동담금을 실시하고, 후면에는 고정식 백킹재를 설치한다. 그리고 용접 위치로 송급되는 용접 와이어와 모재 간에 발생되는 아크를 이용하여 용접부를 따라가며 용접이 진행된다.

EGW는 고전류의 용접 조건으로 장시간 용접하기 때문에 토치와 동당금의 수냉이 필수이다. 하지만, 전원 공급부의 전원을 토치에 공급할 때 싱글 케이블과 EGW 전원 공급부의 홀더를 체결하여 용접을 진행하는데, 장시간 용접시 연결부의 접촉부에서 열이 발생하고 이로 인해서 케이블이 훼손되어 수리 및 교체가 필요하다.

또한, 접촉부의 발열은 용접 전기가 불균일하게 공급되도록 함으로써, 용접 품질 문제가 발생할 뿐만 아니라, 피복이 녹아 화재 및 화상 안전 사고의 위험성이 있다.

또한, 터미널 방식의 EGW 홀더를 싱글케이블 홀더와 연결하고, 별도의 수냉 호스를 통해 토치와 동담금으로 냉각수를 공급한다.

이처럼, EGW는 높은 용접전원으로 장시간 사용하기 때문에 싱글 케이블의 용접전원 연결부에서 높은 열이 발생하여, 피복의 손상 및 동 케이블의 열화로 인한 단선 등으로 EGW 캐리지의 홀더와 싱글케이블의 홀더 파손이 매우 많다.

따라서, 본 발명은 이러한 파손을 줄이기 위해 전원 공급부와 토치 사이의 전기적 연결을 간소화하고, 연결부에서 발생되는 열을 최소화하여 피복 손상 및 케이블의 열화 등을 방지할 수 있는 용접 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 장치는 전원 공급부(100); 상기 전원 공급부(100)와 연결되어 있는 연결부(110); 상기 연결부(110)를 통해서 상기 전원 공급부(100)와 연결되는 단자대(200); 상기 연결부(110)에 냉각수를 공급하는 순환 펌프(400); 상기 단자대(200)와 연결되어 전기 및 상기 냉각수를 공급받는 용접 토치(300); 그리고 상기 용접 토치(300)와 상기 순환 펌프(400) 사이에 연결되어 있는 동담금(310)을 포함한다.

또한, 상기 단자대(200)와 상기 연결부(110)는 수냉 동축 케이블(12)로 연결될 수 있다.

또한, 상기 단자대(200)는 상기 수냉 동축 케이블(12)과 연결되어 상기 냉각수가 유입되는 유입구(23), 상기 냉각수가 배출되는 배출구(24)를 가지는 냉각수 유로(21)를 더 포함하고, 상기 배출구(24)를 통해 배출되는 상기 냉각수는 수냉 파워 케이블(210)을 통해 상기 용접 토치(300)로 전달될 수 있다.

또한, 상기 유입구(23) 및 상기 배출구(24)는 상기 단자대(200)의 일측에 함께 형성되되, 서로 이격되어 위치할 수 있다.

또한, 상기 연결부(110)는 상기 전원 공급부(100)의 싱글 케이블 홀더(11)에 삽입 결합되는 연결 부재(13)를 더 포함하고, 상기 수냉 동축 케이블(12)은 상기 연결 부재(13)에 결합될 수 있다.

또한, 상기 연결 부재(13)의 일측은 돌출되어 상기 싱글 케이블 홀더(11)에 삽입 결합되는 돌출부(14)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결부(110)에는 상기 냉각수가 이동하는 냉각수 유로(40)가 형성되며, 상기 냉각수 유로(40)와 상기 수냉 동축 케이블(12)은 수냉 니플(50)을 통해 연결될 수 있다.

또한, 상기 수냉 동축 케이블(12)은 브라켓(51)으로 상기 단자대(200)에 고정될 수 있다.

또한, 상기 연결부(110)와 상기 순환 펌프(400) 사이, 상기 용접 토치(300)와 상기 동담금(310) 사이, 상기 동담금(310)과 상기 순환 펌프(400) 사이를 연결하는 수냉 호스(41)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 냉각수는 상기 순환 펌프(400), 상기 연결부(110), 상기 단자대(200), 상기 용접 토치(300) 및 상기 동담금(310) 사이를 순환할 수 있다.

또한, 상기 연결부(110)는 상기 연결 부재(13)를 감싸서 절연하는 피복 부재(120)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 연결부는 전기적 연결로 인한 발열이 발생하더라도, 냉각수가 함께 이동하므로 발열로 인한 온도 상승을 최소화할 수 있는 용접 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 용접 장치는 연결부에서의 발열 현상으로 인한 온도 상승이 최소화되어, 안정적이면서도 균일한 전기를 토치에 공급하여 용접 품질이 안정될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 용접 장치는 연결부에서의 발열로 인한 싱글 케이블 훼손 및 교체 비용 및 인건비 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 용접 장치의 연결부를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 용접 장치의 연결부를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 장치는 전원 공급부(100), 단자대(200), 용접 토치(300), 동담금(310) 및 순환 펌프(400)를 포함한다.

전원 공급부 (100)는 용접 토치(300)의 용접을 제어하기 위한 것으로, 전원 공급 및 용접 토치의 위치를 제어할 수 있다.

단자대(200)는 전원선 및 냉각수가 연결되는 단자가 위치하는 곳으로, 단자대(200) 내에 냉각수가 이동하는 냉각수 유로(21)가 형성되어 있다.

냉각수 유로(21)는 단자대(200) 내로 냉각수가 유입되는 유입구(23)와 냉각수를 배출하는 배출구(24) 사이를 연결한다. 유입구(23)와 배출구(24)는 단자대(200)의 일측에 함께 형성될 수 있으며, 서로 이격되어 위치할 수 있다. 따라서, 냉각수 유로(21)는 동일 방향에 위치하는 유입구(23)와 배출구(24) 사이를 연결하기 위해서 굽어질 수 있다.

전원 공급부(100)는 연결부(110)를 통해서 단자대(200)의 유입구(23)에 연결되어 단자대(200)에 전원 및 냉각수를 전달한다.

연결부(110)는 전원 공급부(100)에 연결된 싱글 케이블 홀더(11), 단자대(200)의 유입구(23)에 연결된 수냉 동축 케이블(12), 싱글 케이블 홀더(11)와 수냉 동축 케이블(12) 사이를 연결하는 연결 부재(13)를 포함한다.

연결 부재(13)의 일측은 돌출되어 싱글 케이블 홀더(11)에 삽입되어 결합되는 돌출부(14)를 포함하고, 타측에는 수냉 동축 케이블(12)이 결합될 수 있다. 수냉 동축 케이블(12)은 수냉 니플(50)을 통해서 연결 부재(13)에 결합될 수 있다. 수냉 동축 케이블(12)과 수냉 니플(50)의 연결은 공지의 기술로 결합되므로, 구체적인 설명은 생략한다.

연결부(110)에는 냉각수가 이동하는 냉각수 유로(40)가 형성되며, 순환 펌프(400)와 연결된 수냉 호스(41)를 통해서 냉각수를 공급받는다. 냉각수 유로는 연결부(110)의 수냉 니플(50)에 포함될 수 있으며, 수냉 니플(50)을 통해서 수냉 동축 케이블(12)로 전달될 수 있다.

수냉 동축 케이블(12)은 냉각수 유로(도시하지 않음)를 가지는 수냉 동축 케이블 일 수 있으며, 공지의 구조이므로 구체적인 설명은 생략한다.

수냉 동축 케이블(12)은 브라켓(51)으로 단자대(200)에 고정될 수 있다.

연결 부재(13)는 싱글 케이블 홀더(11)와 전기적으로 결합되는 것으로, 금속으로 이루어질 수 있다. 따라서, 연결부(110)는 연결 부재(13)의 외부를 감싸서 연결 부재(13)를 보호하며 절연하는 피복 부재(120)를 더 포함할 수 있다. 피복 부재(120)는 전기적 절연성을 가지는 물질로, 예를 들어 고무로 이루어질 수 있다.

연결 부재(13)는 지지홀더(101)에 의해서 지지되어 위치가 고정될 수 있다. 지지홀더(101)는 캐리지에 설치될 수 있다.

연결부(110)에는 싱글 케이블 홀더(11)와 전기적으로 연결되며, 고전류 작업시 홀더 연결부에서 접촉저항으로 인한 발열 현상이 발생할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에는 연결부(110)를 통해서 전원 공급과 함께 냉각수가 함께 이동하므로, 접촉 저항으로 인해서 열이 발생하더라도, 냉각수로 인해서 열이 제거되므로 연결부의 온도가 급격하게 증가하지 않는다.

따라서, 연결부(110)에서의 발연 현상을 인해서 케이블의 훼손 및 전압 불균일 현상이 발생하지 않는다.

한편, 단자대(200)의 배출구(24)에는 수냉 파워 케이블(210)이 연결될 수 있으며, 수냉 파워 케이블(210)은 단자대(200)와 용접 토치(300) 사이에 연결될 수 있다.

단자대(200)에 전달된 전원 및 냉각수는 수냉 파워 케이블(210)을 통해 용접 토치(300)에 전달될 수 있다.

용접 토치(300)에 공급되는 냉각수는 수냉 호수(41)를 통해서 동당금(310)으로 전달될 수 있다.

동당금(310)은 모재에 형성된 V형의 용접부를 따라 아래에서 위로 상진하면서, 이산화탄소를 보호가스로 이용하여 아크를 발생시키고, 이 아크열로 모재를 용융시켜 각각의 모재를 접합하게 되며, 특히 동담금의 후방에 설치된 수냉 호스(41)를 통해서 냉각수를 유입하고, 수냉 호스(41)를 통해 냉각수가 순환되면서 용접시에 발생되는 용접열을 냉각하여 용융 금속이 아래로 흘러내리는 것을 방지한다.

순환 펌프(400)는 냉각수를 순환시키기 위한 것으로, 동당금(310)과 연결부(110) 사이에 연결될 수 있다. 냉각수는 순환 펌프(400) 및 수냉 호스(41)를 통해서 연결부(110), 단자대(200), 용접 토치(300) 및 동담금(310)으로 순환(도 1의 화살표 참조)될 수 있다.

용접 토치(300)는 일렉트로 용접(electro welding) 공법에 사용되는 토치로서, 용접 와이어(wire)를 공급 및 통전하는 기능을 수행한다. 용접 와이어는 아크 용접을 위한 부재이며 용접 토치(300)는 용접 와이어 공급 장치(도시하지 않음)를 통해 용접 와이어를 공급받아 용접을 실시한다.

용접 토치(300)는 용접에 의해 발생된 열을 냉각하기 위해서, 냉각수가 공급될 수 있다. 용접 토치(300)를 구성하는 보다 세부적인 구성 및 작동은 공지된 구성으로 그 자세한 설명은 생략한다.

표 1은 종래 기술 및 본 발명에 따른 연결부에서의 시간 경과에 따른 온도 변화를 측정한 값이다.

종래 기술에 따른 용접 장치의 연결부는 전기 공급부와 단자대를 연결하는 것으로, 수냉 펌프의 수냉 호스는 단자대에 직접 연결된다. 전기와 냉각수가 각각 다른 케이블을 통해서 단자대에 공급되고, 본 발명에 따른 용접 장치의 연결부는 도 1 내지 도 3에 도시한 연결부이다.

표 1에서와 같이, 종래 기술에 따른 연결부에서의 온도는 동작 전 12.5℃에서 시작하고, 시간이 10분 경과 후, 49℃, 20분 경과 후 65℃로 측정되었으며, 시간 증가할수록 온도가 상승하여 90분 이후에는 100도 이상으로 측정되었다.

반면, 본 발명에 따른 연결부에서의 온도는 동작 전 13℃에서 시작하고, 시간이 10분, 20분, 30분, 40분으로 증가하더라도, 31℃, 42℃, 47℃, 47℃와 같이 40℃ 내외를 유지하고 있는 것을 알 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 연결부를 포함하는 용접 장치를 이용하여, 연결부에서의 발연 현상을 감소시켜 이로 인한 부품 교체를 줄여 유지 비용을 절감할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.

12: 수냉 동축 케이블 21, 40: 냉각수 유로
41: 수냉 호스 100: 전원 공급부
110: 연결부 200: 단자대
210: 수냉 파워 케이블 300: 용접 토치
310: 동담금 400: 순환 펌프

Claims (11)

1. 전원 공급부(100);
   상기 전원 공급부(100)와 연결되어 있는 연결부(110);
   상기 연결부(110)를 통해서 상기 전원 공급부(100)와 연결되는 단자대(200);
   상기 연결부(110)에 냉각수를 공급하는 순환 펌프(400);
   상기 단자대(200)와 연결되어 전기 및 상기 냉각수를 공급받는 용접 토치(300); 그리고
   상기 용접 토치(300)와 상기 순환 펌프(400) 사이에 연결되어 있는 동담금(310)을 포함하고,
   상기 단자대(200)와 상기 연결부(110)는 수냉 동축 케이블(12)로 연결되어 있으며,
   상기 연결부(110)와 상기 순환 펌프(400) 사이, 상기 용접 토치(300)와 상기 동담금(310) 사이, 상기 동담금(310)과 상기 순환 펌프(400) 사이를 연결하는 수냉 호스(41)를 더 포함하고,
   상기 냉각수는 상기 순환 펌프(400), 상기 연결부(110), 상기 단자대(200), 상기 용접 토치(300) 및 상기 동담금(310) 사이를 순환하는 것을 특징으로 하는, 일렉트로 가스 용접 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 단자대(200)는 상기 수냉 동축 케이블(12)과 연결되어 상기 냉각수가 유입되는 유입구(23), 상기 냉각수가 배출되는 배출구(24)를 가지는 냉각수 유로(21)를 더 포함하고,
   상기 배출구(24)를 통해 배출되는 상기 냉각수는 수냉 파워 케이블(210)을 통해 상기 용접 토치(300)로 전달되는 것을 특징으로 하는, 일렉트로 가스 용접 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 유입구(23) 및 상기 배출구(24)는 상기 단자대(200)의 일측에 함께 형성되되, 서로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는, 일렉트로 가스 용접 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부(110)는 상기 전원 공급부(100)의 싱글 케이블 홀더(11)에 삽입 결합되는 연결 부재(13)
   를 더 포함하고,
   상기 수냉 동축 케이블(12)은 상기 연결 부재(13)에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는, 일렉트로 가스 용접 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 연결 부재(13)의 일측은 돌출되어 상기 싱글 케이블 홀더(11)에 삽입 결합되는 돌출부(14)를 포함하는, 일렉트로 가스 용접 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 연결부(110)에는 상기 냉각수가 이동하는 냉각수 유로(40)가 형성되며,
   상기 냉각수 유로(40)와 상기 수냉 동축 케이블(12)은 수냉 니플(50)을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는, 일렉트로 가스 용접 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 수냉 동축 케이블(12)은 브라켓(51)으로 상기 단자대(200)에 고정되는 것을 특징으로 하는, 일렉트로 가스 용접 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 5 항에 있어서,
    상기 연결부(110)는 상기 연결 부재(13)를 감싸서 절연하는 피복 부재(120)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 일렉트로 가스 용접 장치.

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