KR102443992B1

KR102443992B1 - 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 tig 용접 토치 및 이것에 사용되는 전극용 노즐

Info

Publication number: KR102443992B1
Application number: KR1020217016707A
Authority: KR
Inventors: 아키히사 무라타; 타다스케 무라타; 마나부 타나카
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 요우켄
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2022-09-16
Also published as: KR20210106423A; CN113195144B; JP6860260B2; DE112019006401T5; TWI744755B; JPWO2020137949A1; US20220063012A1; TW202033297A; WO2020137949A1; CN113195144A

Abstract

본 발명은, 초보자이여도 기술습득을 간단하게 할 수 있어서 양호한 스폿 용접을 행할 수 있는 동시에, 작업성의 향상, 용접 품질의 향상, 생산성의 향상 등을 꾀할 수 있다. 본 발명은 실드 가스를 통과시키는 토치 바디(2)와, 토치 바디(2)에 삽착되고 음극에 접속되는 텅스텐 전극봉(5)과, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부를 동심 형상으로 지지하고, 텅스텐 전극봉(5)과의 사이에 실드 가스(G)가 흐르는 가스 통로(6e)를 형성함과 아울러, 가스 통로(6e)로부터 분출되는 실드 가스(G)를 토치 바디(2)의 선단으로부터 분출되는 실드 가스(G)보다 고속으로 분출시키는 협착 노즐(6)과, 협착 노즐(6)의 외주에 텅스텐 전극봉(5)과 동심 형상으로 배치되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성되어서 끝이 좁아지는 형상의 선단이 텅스텐 전극봉(5)의 선단보다 바깥쪽에 위치함과 아울러, 어스케이블(18)을 개재해서 양극에 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 전극용 노즐(7)을 구비하고, 상기 전극용 노즐(7)에 실드 가스(G)의 가스 배출구(7c, 7d)를 형성으로 한다.

Description

스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치 및 이것에 사용되는 전극용 노즐

본 발명은, 예를 들면 스테인리스판, 강판, 동판, 알루미늄판 등의 금속판(모재)을 스폿 용접(가부착 용접)하기 위해서 사용하는 것이며, 특히, 비소모식의 전극을 구비한 TIG 용접 토치에 개량을 가한 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치 및 이것에 사용되는 전극용 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 스폿 용접(가부착 용접)은, 2장의 금속판을 가부착할 경우나, 금속판의 접합 개소에 그다지 높은 접합 강도를 필요로 하지 않을 경우 등에 사용되는 것이며, 스폿 용접(가부착 용접)을 행할 때의 이음에는 겹치기 이음, 맞대기 이음, 모서리 이음, 끝이음, T이음 등이 사용되고 있다.

종래, 2장의 금속판을 겹쳐서 행하는 스폿 용접에는, 도 25(A)에 나타내는 바와 같이, 2장의 금속판(W)의 용접되는 개소를 전극(30)으로 끼우고, 적당한 가압력을 가해서 전류를 흘려, 용접 부위를 쥴열에 의해 용융 접착시키는 저항 용접이 널리 이용되고 있다.

그러나, 저항 용접은 전기저항이 적은 동판이나 알루미늄판 등의 금속판(W)의 스폿 용접(가부착 용접)에 맞지 않아서, 동판이나 알루미늄판 등의 금속판(W)의 스폿 용접에는, 도 25(B)∼(D)에 나타내는 바와 같이, 출사 유닛(31)(레이저 헤드)으로부터의 레이저광을 사용하는 레이저 용접, 플라즈마 용접 토치(32)(예를 들면, 특허문헌 1 참조)를 사용하는 플라즈마 용접, TIG 용접 토치(33)(예를 들면, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조)를 사용하는 TIG 용접이 사용되고 있다.

그러나, 전기저항이 적은 동판이나 알루미늄판 등의 금속판(W)의 스폿 용접을 레이저 용접, 플라즈마 용접, TIG 용접에 의해 행할 경우에는, 다음과 같은 문제가 있다.

즉, 스폿 용접하는 2장의 금속판(W)을 반드시 가압 밀착시키지 않으면 안된다. 왜냐하면, 2장의 금속판(W) 사이에 간극이 생기면, 아크열이 양쪽의 금속판(W)에 전해지지 않아 접합이 불완전해지데다가, 최악의 경우에는 상측의 금속판(W)만이 녹아서 2장의 금속판(W)을 접합할 수 없을 경우가 있다. 그 때문에, 2장의 금속판(W)을 가압 밀착시키기 위한 누름 지그가 필요하게 되고, 작업성이 나빠진다.

또한, 스폿 용접하는 금속판(W)에 대하여 레이저광의 출사 유닛(31), 플라즈마 용접 토치(32) 또는 TIG 용접 토치(33)의 높이(또는 위치)를 각각 일정하게 유지할 필요가 있다. 왜냐하면, 출사 유닛(31), 플라즈마 용접 토치(32) 또는 TIG 용접 토치(33)의 높이(또는 위치)가 흩어지면, 입열 밀도가 일정하게 되지 않아 불안정한 용입으로 되기 때문이다. 그 때문에, 레이저광의 출사 유닛(31), 플라즈마 용접 토치(32) 또는 TIG 용접 토치(33)의 높이(또는 위치)를 금속판(W)에 대하여 일정하게 유지하기 위한 지그가 필요하게 되고, 작업성이 나빠진다.

또한, TIG 용접 토치(33)를 사용하는 TIG 용접에서 2장의 금속판(W)을 스폿 용접에 의한 가부착을 행할 경우, 이음의 형상에는, 도 26(A)∼(E)에 나타내는 바와 같이, 맞대기 이음, 모서리 이음, 끝이음, T이음, 겹치기 이음 등이 사용되고 있지만, 양호한 스폿 용접을 행하기 위해서는 하기의 각 점에 주의할 필요가 있다.

(1) 스폿 용접하는 개소에 아크가 확실하게 이행하도록 목적 위치를 정한다.

(2) 텅스텐 전극봉과 금속판(W)의 거리를 일정하게 유지하여 아크 길이가 일정해지도록 한다.

(3) 텅스텐 전극봉과 금속판(W)의 단락을 방지한다.

그러나, TIG 용접 토치(33)를 사용한 TIG 용접에 있어서는, 스폿 용접의 목적 위치를 정하거나, 아크 길이를 일정하게 유지하거나, 단락을 방지하거나 하기 위해서는, 작업자의 경험이 필요하게 되는데다가, 기량에 개인차가 있으므로, 숙련자가 아니면 양호한 스폿 용접을 행할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 텅스텐 전극봉과 금속판(W)이 단락했을 경우에는, 텅스텐 전극봉의 선단이 소모되어 텅스텐 전극봉을 연마하지 않으면 안되고, 작업성이 매우 나빠진다고 하는 문제가 있다.

일본 실용신안공개 소화 제 61-182677호 공보 일본 특허 제5602974호 공보 일본 특허 제5887445호 공보

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 스폿 용접(가부착 용접)의 목적 위치를 용이하게 정할 수 있음과 아울러 아크 길이를 일정하게 유지할 수 있고, 또한 텅스텐 전극봉과 금속판(모재)의 단락 현상이나 텅스텐 전극봉의 산화 현상을 해소할 수 있어서 텅스텐 전극봉의 장수명화가 도모되고, 또한, 작업성의 향상, 용접 품질의 향상, 생산성의 향상을 꾀할 수 있고, 또한, 스폿 용접시에 바람의 영향을 받는다고 할 일이 없어, 그 결과, 초보자이여도 기술습득이 간단하고 또한 용이하게 할 수 있어서 양호한 스폿 용접을 행할 수 있도록 한 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치 및 이것에 사용되는 전극용 노즐을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 1 형태는, 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치로서, 실드 가스를 통과시키는 토치 바디와, 토치 바디에 전극 콜릿을 통해서 착탈 가능하게 삽착되고 음극에 접속되는 텅스텐 전극봉과, 텅스텐 전극봉의 선단부를 동심 형상으로 지지하여 텅스텐 전극봉과의 사이에 실드 가스가 흐르는 가스 통로를 형성함과 아울러, 가스 통로로부터 분출되는 실드 가스를 토치 바디의 선단으로부터 분출되는 실드 가스보다 고속으로 분출시키는 협착 노즐과, 협착 노즐의 외주에 텅스텐 전극봉과 동심 형상으로 배치되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성되어서 끝이 좁아지는 형상의 선단이 텅스텐 전극봉의 선단보다 바깥쪽에 위치함과 아울러, 어스케이블을 통해서 양극에 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 전극용 노즐을 구비하고, 상기 전극용 노즐에 실드 가스의 가스 배출구를 형성한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 2 형태는, 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치로서, 토치 바디와, 토치 바디에 실드 가스를 통과시키는 전극 콜릿을 통해서 착탈 가능하게 삽착되고 음극에 접속되는 텅스텐 전극봉과, 텅스텐 전극봉의 선단부를 동심 형상으로 지지하여 텅스텐 전극봉과의 사이에 실드 가스가 흐르는 가스 통로를 형성하는 협착 노즐과, 협착 노즐의 외주에 텅스텐 전극봉과 동심 형상으로 배치되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성되어서 끝이 좁아지는 형상의 선단이 텅스텐 전극봉의 선단보다 바깥쪽에 위치함과 아울러, 어스케이블을 통해서 양극에 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 전극용 노즐을 구비하고, 상기 전극용 노즐에 실드 가스의 가스 배출구를 형성한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 3 형태는, 상기 제 1 형태에 있어서, 상기 전극용 노즐은 토치 바디의 선단부에 부착되고 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 통부와, 통부에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부와, 통부에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구와, 통 형상 테이퍼부의 선단에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 홈 형상의 가스 배출구를 구비하고 있는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 4 형태는, 상기 제 1 형태에 있어서, 상기 전극용 노즐은 토치 바디의 선단부에 부착되고 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 통부와, 통부에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부와, 통부에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구와, 통 형상 테이퍼부의 선단에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 홈 형상의 가스 배출구와, 통 형상 테이퍼부의 선단에 지름방향을 따라 형성되어 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈을 구비하고 있는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 5 형태는, 상기 제 1 형태에 있어서, 상기 전극용 노즐은 토치 바디의 선단부에 부착되고 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 통부와, 통부에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부와, 통부에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구를 구비하고 있는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 6 형태는, 상기 제 3 형태, 제 4 형태 또는 제 5 형태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극용 노즐에, 접지 단자를 접속하기 위한 단자용 고정구를 추가로 설치한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 7 형태는, 상기 제 3 형태, 제 4 형태, 제 5 형태 또는 제 6 형태 중 어느 하나에 있어서, 상기 전극용 노즐의 통부의 외주면에 통부의 외경보다 큰 통 형상의 단열 커버를 동심 형상으로 배치하고, 통부와 단열 커버 사이에 복수의 구멍 형상의 가스 배출구로부터 방출된 실드 가스가 흐르는 환 형상의 냉각 통로를 형성한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 8 형태는, 상기 제 1 형태에 있어서, 상기 토치 바디는 선단면에 협착 노즐의 외주에 실드 가스를 분출하는 복수의 분출 구멍을 형성한 도전성을 갖는 통 형상의 토치 본체와, 토치 본체의 외주면에 끼워맞추어진 절연성을 갖는 통 형상의 통 형상 절연체를 구비하고, 통 형상 절연체의 선단부 외주면에 전극용 노즐의 기단부를 감합 고정한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 9 형태는, 상기 제 8 형태에 있어서, 상기 토치 바디의 토치 본체의 선단면에, 분출 구멍으로부터 분출되는 실드 가스를 정류화하는 가스 렌즈를 설치한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 10 형태는, 상기 제 2 형태에 있어서, 상기 전극용 노즐은 상하로 2분할되어 있고, 토치 바디의 선단부에 부착되고 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 본체와, 노즐 본체의 선단부에 착탈 가능하게 부착되어 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 칩을 구비하고 있는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 11 형태는, 상기 제 10 형태에 있어서, 상기 노즐 본체에, 어스케이블의 단자를 접속하기 위한 단자용 고정구를 추가로 설치한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 12 형태는, 상기 제 10 형태에 있어서, 상기 노즐 칩의 선단면에, 노즐 칩의 지름방향을 따라 형성되고, 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈을 형성한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 제 13 형태는, 상기 제 10 형태에 있어서, 상기 노즐 칩의 선단부 외주면에, T이음의 모퉁이부에 면접촉 상태로 접촉하는 대향 형상의 위치결정면을 형성한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 전극용 노즐의 제 1 형태는, 상기 제 1 형태∼제 13 형태 중 어느 하나에 기재된 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 텅스텐 전극봉의 선단부를 동심 형상으로 지지하는 협착 노즐과 상기 협착 노즐의 선단으로부터 돌출되는 텅스텐 전극봉의 선단부를, 도전성을 갖는 끝이 좁아지는 형상의 통 형상의 전극용 노즐로 동심 형상으로 덮고, 텅스텐 전극봉의 선단과 전극용 노즐의 선단의 거리를 일정하게 유지하도록 하고, 텅스텐 전극봉을 음극으로 함과 아울러 전극용 노즐을 어스케이블에 접속해서 양극으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐이 토치 바디의 선단부에 부착되는 통부와, 통부에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부를 구비하고, 통부에 복수의 구멍 형상의 가스 배출구를 형성함과 아울러 통 형상 테이퍼부의 선단에 복수의 홈 형상의 가스 배출구를 형성하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐의 통 형상 테이퍼부의 선단에 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈을 형성하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐의 통부의 외주면에 통부의 외경보다 큰 통 형상의 단열 커버를 동심 형상으로 배치하고, 통부와 단열 커버 사이에, 통부에 형성한 복수의 가스 배출구로부터 배출된 실드 가스가 흐르는 환 형상의 냉각 통로를 형성하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐이 토치 바디의 선단부에 부착되어서 어스케이블이 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 본체와, 노즐 본체의 선단부에 착탈 가능하게 부착되어서 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 칩으로 상하로 2분할되어 있다.

또한, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 노즐 칩의 선단면에, 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈을 형성하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 노즐 칩의 선단부 외주면에, T이음의 모퉁이부에 면접촉 상태로 접촉하는 대향 형상의 위치결정면을 형성하고 있다.

그 결과, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 다음과 같은 뛰어난 작용 효과를 이룰 수 있다.

(1) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐의 선단을 금속판(모재)에 접촉시킨 상태에서 소정 시간만큼 전압을 인가하면, 텅스텐 전극봉의 선단과 금속판 사이에 아크(아크 플라즈마)가 발생하고, 그 아크의 열로 금속판을 용융할 수 있기 때문에, 전극용 노즐의 끝이 좁아지는 형상의 선단을 금속판의 소정의 위치에 접촉시킨 상태에서 스폿 용접(가부착 용접)을 행할 수 있고, 스폿 용접의 목적 위치를 용이하게 정할 수 있다.

(2) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 텅스텐 전극봉의 선단과 전극용 노즐의 선단의 거리가 일정하게 되어 있기 때문에, 아크 길이를 일정하게 유지할 수 있고, 비드 폭이 좁아서 깊은 용입이 얻어짐과 아울러 재현성이 우수한 용융 풀을 형성할 수 있다.

(3) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 텅스텐 전극봉의 선단이 전극용 노즐로 덮여져 있기 때문에, 텅스텐 전극봉과 금속판의 단락 현상을 없앨 수 있다.

(4) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 텅스텐 전극봉의 선단이 전극용 노즐 내에 위치하고, 전극용 노즐 내에 실드 가스가 흐르고 있기 때문에, 산소에 의한 텅스텐 전극봉의 산화를 방지할 수 있어 텅스텐 전극봉의 장수명화를 도모할 수 있다.

(5) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 텅스텐 전극봉의 선단이 전극용 노즐로 덮여져 있기 때문에, 용접시에 아크나 실드 가스가 바람의 영향을 받을 일이 없고, 또한 용융 풀로의 산소의 혼입을 방지할 수 있어서 스폿 용접의 품질의 향상을 도모할 수 있다.

(6) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 텅스텐 전극봉을 동심 형상으로 지지해서 텅스텐 전극봉의 주위에 실드 가스를 고속으로 흘리는 협착 노즐을 구비하고 있기 때문에, 텅스텐 전극봉의 교환시에 텅스텐 전극봉을 소정의 위치에 정확하고 또한 확실하게 셋팅할 수 있음과 아울러, 서멀 핀치 효과에 의해 아크의 에너지밀도를 높일 수 있어, 모재에 깊은 용입이 얻어진다.

(7) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 텅스텐 전극봉의 선단이 전극용 노즐로 덮여져 있기 때문에, 아크광이 외부로 누설되는 것을 최소한으로 머무르게 할 수 있어, 작업원이 아크로부터의 강렬한 광을 직시하거나, 눈이나 피부에 유해한 자외선이나 적외선을 끼얹거나 한다고 하는 일이 없어 안전하게 용접 작업을 행할 수 있다.

(8) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 토치 자체에 음극과 양극의 양쪽을 부착할 수 있는 동시에, 토치측을 음극, 금속판측(모재측)을 양극으로서 사용할 수도 있다.

(9) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐에 복수의 가스 배출구를 형성하고 있기 때문에, 전극용 노즐 내의 가스 난류를 방지할 수 있음과 아울러, 용융 풀로부터 발생하는 금속 증기를 실드 가스와 함께 가스 배출구로부터 외부로 배출할 수 있다. 특히, 전극용 노즐의 통 형상 테이퍼부의 선단에, 복수의 홈 형상의 가스 배출구를 형성함으로써 발생한 금속 증기를 홈 형상의 가스 배출구로부터 확실하고 또한 양호하게 외부로 배출할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 금속 증기의 용융 금속으로의 재부착·혼입을 방지할 수 있어서 고품질의 스폿 용접을 행할 수 있고, 또한 금속 증기가 텅스텐 전극봉의 선단부에 부착되는 것을 방지할 수 있어서 텅스텐 전극봉의 장수명화를 꾀할 수 있다.

(10) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐의 통 형상 테이퍼부의 선단에 V자 형상의 위치결정홈을 형성함으로써 모서리 이음의 스폿 용접을 행할 때에, 스폿 용접의 목적 위치를 확실하고 또한 용이하게 정할 수 있다.

(11) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐의 통부의 외주면과 통 형상의 단열 커버 사이에 실드 가스가 흐르는 환 형상의 냉각 통로를 형성함으로써, 스폿용 용접시에 가열되는 전극용 노즐을 냉각할 수 있음과 아울러, 작업자가 가열되는 전극용 노즐에 접촉될 우려가 적어져서 안전하게 용접 작업을 행할 수 있다.

(12) 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 전극용 노즐을 통 형상의 노즐 본체와 통 형상의 노즐 칩으로 상하로 2분할하고, 노즐 본체에 어스케이블을 접속함과 아울러, 노즐 칩을 노즐 본체에 대하여 착탈 가능하게 하고 있기 때문에, 노즐 칩만을 다른 형상의 것, 예를 들면 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈을 형성한 노즐 칩이나 T이음의 모퉁이부에 면접촉 상태로 접촉하는 대향 형상의 위치결정면을 형성한 노즐 칩 등으로 교환함으로써, 다양한 이음 형상에 대응할 수 있다. 또한, 노즐 칩만을 교환할 수 있기 때문에 노즐 본체에 접속되어 있는 어스케이블의 탈착 조작이 불필요하게 된다. 또한, 노즐 본체와 노즐 칩을 도전성을 갖는 별도의 재료, 예를 들면 노즐 본체를 황동제로 함과 아울러, 노즐 칩을 구리제로 했을 경우에는, 전극용 노즐 전체를 구리제로 한 것에 비해서 비용 저감을 꾀할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치는, 상술한 작용 효과를 이룰 수 있기 때문에, 초보자이여도 기술습득을 간단하고 또한 용이하게 할 수 있어서 양호한 스폿 용접(가부착 용접)을 행할 수 있는 동시에, 작업성의 향상, 용접 품질의 향상, 생산성의 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명에 따른 전극용 노즐은, 상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치를 적합하게 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 종단 정면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 측면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 요부의 확대 종단 정면도이다.
도 4는 도 3의 ａ-a선 단면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐을 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐의 확대 저면도이다.
도 6은 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치를 사용한 TIG 용접 장치를 나타내고, (A)는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 텅스텐 전극봉을 음극으로 하고, 전극용 노즐을 양극으로 한 TIG 용접 장치의 개략 설명도, (B)는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 텅스텐 전극봉을 음극으로 하고, 금속판(모재)을 양극으로 한 TIG 용접 장치의 개략 설명도이다.
도 7은 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 선단부의 실드 가스의 흐름을 나타내고, (A)는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 요부의 확대 종단 정면도, (B)는스폿 용접한 금속판(모재)의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 종단 정면도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 요부의 확대 측면도이다.
도 10은 도 8에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐을 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐의 확대 저면도이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 종단 정면도이다.
도 12는 도 11에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 요부의 확대 측면도이다.
도 13은 도 11에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐을 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐의 확대 저면도이다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 종단 정면도이다.
도 15는 도 14에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐을 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐의 확대 저면도이다.
도 16은 도 10, 도 13, 도 15에 나타내는 전극용 노즐을 이용하여 금속판(모재)에 스폿 용접을 한 결과를 나타내고, (A)는 도 10에 나타내는 전극용 노즐의 확대 저면도와 용접 부분의 확대 평면도, (B)는 도 13에 나타내는 전극용 노즐의 확대 저면도와 용접 부분의 확대 평면도, (C)는 도 15에 나타내는 전극용 노즐의 확대 저면도와 용접 부분의 확대 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 종단 정면도이다.
도 18은 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 측면도이다.
도 19는 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 요부의 확대 종단 정면도이다.
도 20은 도 19의 ｂ-b선 단면도이다.
도 21은 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐을 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐을 상하로 분해한 상태의 확대 정면도이다.
도 22는 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐의 다른 예를 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐을 상하 2개로 분해한 상태의 확대 정면도이다.
도 23은 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐의 또 다른 예를 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐을 상하 2개로 분해한 상태의 확대 정면도, (C)는 전극용 노즐의 확대 저면도이다.
도 24는 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 전극용 노즐의 또 다른 예를 나타내고, (A)는 전극용 노즐의 확대 종단면도, (B)는 전극용 노즐을 상하 2개로 분해한 상태의 확대 정면도, (C)는 전극용 노즐의 확대 저면도이다.
도 25는 스폿 용접에 사용하는 용접 방법을 나타내고, (A)는 저항 용접, (B)는 레이저 용접, (C)는 플라즈마 용접, (D)는 TIG 용접이다.
도 26은 TIG 용접으로 스폿 용접을 행할 경우의 이음의 형상을 나타내고, (A)는 맞대기 이음, (B)는 모서리 이음, (C)는 끝이음, (D)는 T이음, (E)는 겹치기 이음이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1∼도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 나타내고, 상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 스테인리스판, 강판, 동판, 알루미늄판 등의 2장의 금속판(W)(이하, 모재(W)라고 말한다)을 스폿 용접(가부착 용접)하기 위해서 사용하는 것이다. 또, 2장의 모재(W)를 스폿 용접(가부착 용접)에 의한 가부착을 행할 경우, 이음의 형상에는 맞대기 이음, 모서리 이음, 끝이음, T이음, 겹치기 이음 등이 사용되고 있다.

상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 도 1∼도 5에 나타내는 바와 같이, 실드 가스(G)를 통과시키는 통 형상의 토치 바디(2)와, 토치 바디(2)의 선단부에 설치되어 토치 바디(2)의 선단으로부터 분출되는 실드 가스(G)를 정류화하는 가스 렌즈(3)와, 토치 바디(2)에 꽂고 빼기 가능하게 삽착된 전극 콜릿(4)과, 전극 콜릿(4)에 착탈 가능하게 삽착된 텅스텐 전극봉(5)과, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부를 동심 형상으로 지지하고, 텅스텐 전극봉(5)과의 사이에 실드 가스(G)가 흐르는 환 형상의 가스 통로(6e)를 형성함과 아울러, 가스 통로(6e)로부터 분출되는 실드 가스(G)를 토치 바디(2)의 선단으로부터 분출되는 실드 가스(G)보다 고속으로 분출시키는 협착 노즐(6)과, 협착 노즐(6)의 외주에 텅스텐 전극봉(5)과 동심 형상으로 배치되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성되어서 끝이 좁아지는 형상의 선단이 텅스텐 전극봉(5)의 선단보다 바깥쪽에 위치함과 아울러, 실드 가스(G)의 가스 배출구(7c, 7d)를 형성한 도전성을 갖는 통 형상의 전극용 노즐(7)과, 전극용 노즐(7)의 통부의 외주면에 배치되고, 전극용 노즐(7)의 외주면과의 사이에 실드 가스(G)가 흐르는 환 형상의 냉각 통로를 형성하는 단열 커버(8) 등을 구비하고 있고, 상기 텅스텐 전극봉(5)을 음극으로 함과 아울러, 상기 전극용 노즐(7)을 어스케이블(18)에 접속해서 양극으로 한 것이다.

또, 도 1에 있어서, 9는 토치 바디(2)의 기단부(도 1에 나타내는 토치 바디(2)의 상단부)를 덮는 절연성의 커버, 10은 토치 바디(2)에 나사부착 고정되어 토치 바디(2) 내에 실드 가스(G)를 공급하는 케이블 접속 금구, 11은 케이블 접속 금구(10)에 가스 이음(12)을 통해서 접속된 실드 가스 공급용의 가스 호스, 13은 케이블 접속 금구(10)에 케이블용 고정 나사(14)에 의해 접속 고정된 토치 케이블, 15는 전극 콜릿(4)의 기단부(도 1에 나타내는 전극 콜릿(4)의 상단부)에 고정 나사(16)에 의해 고정된 콜릿 노브, 17은 토치 바디(2)와 전극 콜릿(4)의 사이를 밀봉하는 O링, 18은 전극용 노즐(7)에 단자용 고정구(19)에 의해 접속 고정된 어스케이블이다.

또한, 실드 가스(G)에는 Ar이나 He 등의 가스가 사용되고 있다. 이 실드 가스(G)는 모재(W)의 재질에 따라 바뀌고 있다. 예를 들면, 스테인리스강을 용접할 때에는, Ar이나 Ar+H₂(5%)가 사용되고, 알루미늄 합금을 용접할 때에는, Ar+He(3%)가 사용되고 있다.

상기 토치 바디(2)는, 기단부(도 1에 나타내는 토치 바디(2)의 상단부)가 대경으로 형성된 알루미늄 합금 등의 금속 재제의 통 형상의 토치 본체(2')와, 토치 본체(2')의 소경 부분의 외주면에 끼워맞추어진 세라믹제 또는 합성 고무제 등의 절연 재제의 통 형상 절연체(2")를 구비하고 있고, 토치 본체(2')의 대경부의 둘레벽에는 케이블 접속 금구(10)가 나사부착 고정되는 암나사(2a)가 형성되고, 상기 암나사(2a)에 케이블 접속 금구(10)이 나사부착 고정되어 있다.

또한, 토치 본체(2')의 기단부 개구의 내주면에는, 전극 콜릿(4)이 상하이동 가능하게 나사삽입되는 암나사(2b)가 형성되어 있음과 아울러, 가스누출을 방지하는 밀봉용의 O링(17)이 끼워 넣어져 있다.

또한, 토치 본체(2')의 선단부 내(도 1에 나타내는 토치 본체(2')의 하단부 내)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 선단벽(2c)이 일체적으로 설치되어 있다. 이 선단벽(2c)에는, 협착 노즐(6)의 주위에 축선방향을 따라서 실드 가스(G)를 분출하는 복수의 분출 구멍(2d)이 원주쪽을 따라 등각도마다 형성되어 있다. 또한, 선단벽(2c)의 중심부에는, 협착 노즐(6)이 착탈 가능하게 나사부착되는 암나사(2e)가 설치되어 있다.

추가하여, 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면(도 1에 나타내는 통 형상 절연체(2")의 하단부 외주면)에는, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 전극용 노즐(7)과 단열 커버(8)가 끼워맞추어지는 2단의 단차부(2f, 2g)가 형성되어 있고, 소경의 단차부(2f)에 전극용 노즐(7)이 끼워맞추어지고, 또한, 대경의 단차부(2g)에 단열 커버(8)가 끼워맞춰지게 되어 있다.

상기 가스 렌즈(3)(필터)는, 환 형상으로 펀칭된 철망을 복수매 적층함으로써 형성되어 있고, 토치 본체(2')의 선단부 내에 선단벽(2c)의 외측면에 접하는 상태로 끼워넣어 고정되어 있다.

본 실시형태에서는 가스 렌즈(3)에는 수백메쉬의 스테인리스강제의 철망을 6매∼10매 겹친 것이 사용되고 있다.

상기 전극 콜릿(4)은, 선단부(도 1에 나타내는 전극 콜릿(4)의 하단부)에 이등분 형상의 척부를 구비한 가늘고 긴 통 형상으로 형성되고, 외주면의 일부에 토치 바디(2)의 기단부측의 암나사(2b)에 축선방향으로 이동 가능(상하이동 가능)하게 나사부착되는 수나사(4a)를 형성한 구리제의 콜릿 본체(4')와, 콜릿 본체(4')의 척부의 외주면에 착탈 가능하게 나사부착되고, 척부를 조여서 콜릿 본체(4')에 삽입통과된 텅스텐 전극봉(5)을 고정하는 구리제의 통 형상의 고정구(4")를 구비하고 있다.

또한, 전극 콜릿(4)은, 토치 바디(2) 내로 기단부측으로부터 나사삽입되어 있고, 콜릿 본체(4')의 기단부(도 1에 나타내는 콜릿 본체(4')의 상단부)에 고정한 콜릿 노브(15)를 정역 회전시켜서 전극 콜릿(4)을 정역 회전시킴으로써 토치 바디(2) 내에서 축선방향(도 1의 상하방향)으로 이동하게 되어 있다.

또한, 전극 콜릿(4)은 상기 전극 콜릿(4)을 토치 바디(2) 내에 삽착함으로써 토치 본체(2')의 내주면과 전극 콜릿(4)의 외주면 사이에 통 형상의 실드 가스 통로(20)를 형성하게 되어 있고, 케이블 접속 금구(10)로부터 토치 바디(2) 내에 유입된 실드 가스(G)가 상기 실드 가스 통로(20) 내에 흐르게 되어 있다.

상기 협착 노즐(6)은, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 외주에 배치되어서 텅스텐 전극봉(5)의 선단이 돌출하는 상태이며 또한 텅스텐 전극봉(5)을 동심 형상으로 지지하여, 텅스텐 전극봉(5)과의 사이에 환 형상의 가스 통로(6e)를 형성함과 아울러, 토치 본체(2') 내를 흐르는 실드 가스(G)를 가스 통로(6e)로부터 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 토치 본체(2')의 분출 구멍(2d)으로부터 가스 렌즈(3)를 통해서 분출되는 실드 가스(G)보다 고속으로 분사시키는 것이다.

즉, 상기 협착 노즐(6)은, 도전성 및 강도성 등이 우수한 구리재(베릴륨구리)에 의해 통 형상체에 형성되어 있고, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 텅스텐 전극봉(5)과 동심 형상으로 배치되어, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 외주면과의 사이에 환 형상의 가스 통로(6e)를 형성하는 통 형상의 노즐 본체(6a)와, 노즐 본체(6a)의 내주면에 원주방향으로 소정의 간격을 두고 돌출형성되어, 텅스텐 전극봉(5)을 노즐 본체(6a)의 중심 위치에 유지하는 노즐 본체(6a)의 길이방향을 따르는 복수의 위치결정용 돌출조(6b)와, 복수의 위치결정용 돌출조(6b) 사이에 형성되어 노즐 본체(6a)의 길이방향으로 평행하게 연장되어서 가스 통로(6e) 내를 흐르는 실드 가스(G)를 정류화하는 복수의 가스 정류홈(6c)을 구비하고 있고, 노즐 본체(6a)의 기단부(도 3에 나타내는 노즐 본체(6a)의 상단부) 외주면에는, 토치 본체(2')의 선단벽(2c)의 중심부에 형성한 암나사(2e)에 착탈 가능하게 나사부착되는 수나사(6d)가 형성되어 있다.

또한, 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)은, 각각 노즐 본체(6a)의 내주면에 원주방향으로 등각도마다 배치되어 있고, 노즐 본체(6a)의 선단 개구로부터 실드 가스(G)를 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 균등하게 흐르게 하도록 되어 있다.

또한, 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)은, 노즐 본체(6a)의 선단으로부터 떨어진 위치에 형성되고, 또한 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)의 하류측에 위치하는 가스 통로(6e)의 내경은, 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)의 상류측에 위치하는 가스 통로(6e)의 내경보다 크게 형성되어 있다. 그 결과, 가스 통로(6e) 내에 유입된 실드 가스(G)는, 가스 정류홈(6c)을 통과해서 정류화되어 가스 통로(6e)의 하류측 부분에서 안정화되고나서 노즐 본체(6a)의 선단 개구로부터 분출되게 된다.

상기 전극용 노즐(7)은, 도전성을 갖는 금속재에 의해 선단부가 끝이 좁아지는 형상의 통 형상으로 형성되어 있다.

즉, 전극용 노즐(7)은, 도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 토치 바디(2)의 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 소경의 단차부(2f) 외주면에 끼워맞춤 상태로 부착되고, 어스케이블(18)의 단자(18a)가 접속되는 통부(7a)와, 통부(7a)에 연결 설치되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부(7b)와, 통부(7a)에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구(7c)와, 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 복수의 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)와, 통부(7a)의 기단부에 설치되어 어스케이블(18)의 단자(18a)를 통부(7a)에 접속하기 위한 단자용 고정구(19)를 구비하고 있다.

또한, 단자용 고정구(19)는 통부(7a)에 바깥쪽으로 돌출하는 상태로 나사부착되고, 어스케이블(18)의 단자(18a)에 삽입통과되는 헤드리스 나사(19a)와, 헤드리스 나사(19a)에 나사부착되는 너트(19b)를 구비하고 있고, 헤드리스 나사(19a)를 와셔(21)를 개재해서 어스케이블(18)의 단자(18a)에 삽입통과하고, 헤드리스 나사(19a)에 너트(19b)를 나사부착함으로써, 어스케이블(18)의 단자(18a)를 통부(7a)에 접속할 수 있다.

그리고, 전극용 노즐(7)은 토치 바디(2)의 선단부에 끼워맞춤 상태로 부착했을 때에, 협착 노즐(6)의 선단부로부터 돌출하는 텅스텐 전극봉(5)의 선단부와 동심 형상으로 배치됨과 아울러, 전극용 노즐(7)의 선단이 텅스텐 전극봉(5)의 선단보다 바깥쪽에 위치하게 되어 있다. 따라서, 협착 노즐(6) 및 텅스텐 전극봉(5)의 선단부는 전극용 노즐(7)로 덮인 모습으로 되어 있다.

본 실시형태에서는, 전극용 노즐(7)은 도전성을 갖는 무산소 구리에 의해 형성되어 있고, 통부(7a)에는 구멍 형상의 가스 배출구멍이 원주방향을 따라서 90도마다 4개 형성되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름(통 형상 테이퍼부(7b)의 선단 개구의 내경)은 2㎜로, 전극용 노즐(7)의 선단면과 텅스텐 전극봉(5)의 선단의 거리는 0.5㎜로, 전극용 노즐(7)의 통부(7a)의 외경은 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 대경의 단차부(2g)의 외경보다 1㎜ 소경으로 각각 설정되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에는, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)가 원주방향을 따라 180도 간격으로 2개 형성되어 있다. 그 때문에, 2개의 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)는, 전극용 노즐(7)의 선단에 직경방향을 따라 일직선 형상으로 형성된 모습으로 되어 있다. 추가로, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 폭은 0.5㎜로, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 깊이는 2㎜로 각각 설정되어 있다.

또한, 구멍 형상의 가스 배출구(7c)의 수 및 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 수 등은, 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하여 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)의 난류를 방지할 수 있고, 또한 전극용 노즐(7) 내의 금속 증기(M)를 외부로 양호하고 또한 확실하게 배출할 수 있게 설정되어 있다.

또한, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 슬릿 폭 및 전극용 노즐(7)의 노즐 지름(통 형상 테이퍼부(7b)의 선단 개구의 내경)은, 용접 전류에 따라 결정되어 있고, 용접 전류, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 슬릿 폭, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름을 바꿈으로써 용융 풀의 크기(외경)를 조정할 수 있게 되어 있다.

하기의 표 1은, 도 5에 나타내는 전극용 노즐(7)을 사용한 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 의해 스폿 용접을 행하고, 용접 전류, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 슬릿 폭, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름을 각각 바꾸었을 때의 용융 풀의 크기(외경)를 나타낸 것이다. 이 때, 용융 풀은 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)에 의해 타원형상의 용융 풀로 되고, 용융 풀의 장경측이 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)를 따르게 된다. 또한, 용융 풀의 외경은 장경측의 치수를 나타낸다.

용접 전류(A)	5∼30	20∼80	50∼120	100∼200
슬릿 형상의 가스 배출구의 슬릿 폭(㎜)	0.3	0.5	1.0	1.0
전극용 노즐의 노즐 지름(㎜)	0.6	1.0	2.0	3.0
용융 풀의 장경측의 지름(㎜)	0.2∼0.4	0.4∼0.7	0.7∼1.5	1.5∼2.5

상기 단열 커버(8)는 금속재에 의해 전극용 노즐(7)의 통부(7a)의 외경보다 큰 통 형상으로 형성되어 있고, 토치 바디(2)의 통 형상 절연체(2")의 선단부에 형성한 대경의 단차부(2g) 외주면에 끼워맞춘 상태로 부착되어 있다. 이 때, 단열 커버(8)와 전극용 노즐(7) 사이에, 복수의 구멍 형상의 가스 배출구(7c)로부터 방출된 실드 가스(G)가 흐르는 환 형상의 냉각 통로가 형성된다.

또한, 단열 커버(8)의 기단부(도 2에 나타내는 단열 커버(8)의 상단부)에는, 단열 커버(8)를 토치 바디(2)의 선단부에 부착했을 때에 전극용 노즐(7)에 나사부착된 헤드리스 나사(19a)가 삽입되는 U자 형상 노치(8a)가 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 단열 커버(8)는 알루미늄재에 의해 그 내경이 전극용 노즐(7)의 통부(7a)의 외경보다 1㎜만큼 대경으로 되도록 통 형상으로 형성되어 있고, 단열 커버(8)와 전극용 노즐(7)의 통부(7a) 사이에 형성된 환 형상의 냉각 통로의 간극이 0.5㎜로 되도록 설정되어 있다.

도 6은 상슬한 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 사용한 TIG 용접 장치의 개략 설명도를 나타내고, 상기 TIG 용접 장치는, 용접 전원회로 및 제어회로 등을 내장하고, 정면에 터치패널 및 전원 스위치 등의 스위치류를 설치한 박스 형상의 전원 제어부(22)와, 전원 제어부(22)에 가스 호스(11)를 개재해서 접속된 실드 가스(G)의 공급원인 가스 봄베(23)와, 전원 제어부(22)에 가스 호스(11), 토치 케이블(13) 및 어스케이블(18)을 개재해서 접속되고, 모재(W)에 스폿 용접을 실시하는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)와, 전원 제어부(22)에 설치되고 전원에 접속되는 콘센트(24) 등을 구비하고 있다.

이 때, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 있어서는, 도 6(A)에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 전극봉(5)을 토치 케이블(13)을 개재해서 전원 제어부(22)의 음극단자에 접속하고, 전극용 노즐(7)을 어스케이블(18)을 개재해서 전원 제어부(22)의 양극단자에 접속해도 좋고, 또는, 도 6(B)에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 전극봉(5)을 토치 케이블(13)을 개재해서 전원 제어부(22)의 음극단자에 접속하고, 모재(W)(또는 모재(W)와 전극용 노즐(7)의 양쪽)를 어스케이블(18)을 개재해서 전원 제어부(22)의 양극단자에 접속해도 좋다.

또한, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)의 토치 바디(2)의 외주면에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 토치 스위치(25)가 설치되어 있고, 이 토치 스위치(25)는 스위치 케이블(도시생략)을 통해서 전원 제어부(22)에 접속되어 있다.

또한, 전원 제어부(22)는 토치 스위치(25)의 조작에 따라서 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 실드 가스(G)를 공급함과 아울러, 실드 가스(G)의 흐름이 안정되고나서 전압을 소정 시간 인가해서 아크(a)(아크 플라즈마)를 발생시키도록 제어되어 있다. 또한, 스폿 용접할 때의 전류값이나 시간은 모재(W)의 재질이나 판두께 등에 의해 결정되고 있다.

그러나, 상술한 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 사용해서 모재(W)에 스폿 용접할 때에는, 도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 전극용 노즐(7)의 선단면을 모재(W)의 스폿 용접하는 개소에 면접촉 상태로 접촉시킨다.

이 때, 용접 전류, 실드 가스(G)의 유량, 실드 가스(G)의 종류, 용접 시간 등의 용접 조건은, 모재(W)의 재질이나 판두께 등에 따라 최적의 조건 하로 설정되어 있다. 또한, 텅스텐 전극봉(5)을 음극으로 하고, 전극용 노즐(7)을 양극으로 하고 있다. 그 때문에, 모재(W)의 전극용 노즐(7)이 접촉하는 위치가 접지(earth)가 된다.

전극용 노즐(7)을 모재(W)에 접촉시키면 토치 스위치(25)를 누른다. 그렇게 하면, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 실드 가스(G)가 공급됨과 아울러, 실드 가스(G)의 흐름이 안정되고나서 텅스텐 전극봉(5)과 모재(W) 사이에 전압이 인가된다. 그렇게 하면, 실드 가스(G)의 분위기 중에서 텅스텐 전극봉(5)의 선단과 모재(W) 사이에 아크(a)(아크 플라즈마)가 소정 시간 발생한다. 이것에 의해, 모재(W)의 일부가 용융하여 모재(W)에 스폿 용접이 행하여진다.

또, 토치 바디(2) 내에 공급된 실드 가스(G)는 실드 가스 통로(20) 내를 유하하여, 그 일부가 협착 노즐(6)의 가스 통로(6e) 내에 유입되고, 또한 나머지의 가스가 토치 바디(2)의 복수의 분출 구멍(2d)에 유입된다.

가스 통로(6e)에 유입된 실드 가스(G)는, 그 속도를 높여서 고속 가스로 됨과 아울러 복수의 가스 정류홈(6c)을 통과함으로써 정류되어, 고속 정류 가스로 되어서 노즐 본체(6a)의 선단 개구로부터 아크(a)의 주위에 직선 형상으로 분출된다.

한편, 토치 바디(2)의 복수의 분출 구멍(2d)에 유입된 실드 가스(G)는, 분출 구멍(2d)으로부터 분출되어서 가스 렌즈(3)를 통과해서 균질하게 확산되고, 전극용 노즐(7) 내의 공간에 유입된 후, 실드 가스(G)의 일부가 전극용 노즐(7)의 통부(7a)에 형성한 구멍 형상의 가스 배출구(7c)로부터 방출됨과 아울러, 나머지의 실드 가스(G)가 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 흘러, 협착 노즐(6)의 가스 통로(6e)로부터 분출된 실드 가스(G)와 함께 전극용 노즐(7)의 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에 형성한 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)로부터 외부로 방출된다.

또한, 전극용 노즐(7)의 통부(7a)에 형성한 구멍 형상의 가스 배출구(7c)로부터 방출된 실드 가스(G)는, 전극용 노즐(7)의 통부(7a)와 단열 커버(8) 사이에 형성한 냉각 통로를 흘러서 전극용 노즐(7)을 냉각한 후, 냉각 통로의 단부 개구로부터 외부로 방출된다.

상술한 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 텅스텐 전극봉(5)을 음극으로 함과 아울러 전극용 노즐(7)을 양극으로 하고 있기 때문에, 전극용 노즐(7)의 끝이 좁아지는 형상의 선단을 모재(W)에 접촉시킨 상태에서 스폿 용접(가부착 용접)을 행할 수 있고, 스폿 용접의 목적 위치를 용이하게 정할 수 있다.

또한, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 텅스텐 전극봉(5)의 선단과 전극용 노즐(7)의 선단의 거리가 일정하게 되어 있기 때문에, 아크(a) 길이를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 텅스텐 전극봉(5)의 선단이 전극용 노즐(7)로 덮여져 있기 때문에, 텅스텐 전극봉(5)과 모재(W)의 단락 현상을 없앨 수 있음과 아울러, 용접시에 아크(a)나 실드 가스(G)가 바람의 영향을 받을 일이 없고, 또한 아크광이 외부로 누설되는 것을 최소한에 머무르게 할 수 있어, 작업원이 아크(a)로부터의 강렬한 광을 직시하거나, 눈이나 피부에 유해한 자외선이나 적외선을 끼얹거나 한다고 하는 일이 없어 안전하게 용접 작업을 행할 수 있다. 또한, 전극용 노즐(7) 내에 실드 가스(G)가 흐르고 있기 때문에, 산소에 의한 텅스텐 전극봉(5)의 산화를 방지할 수 있다.

또한, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 텅스텐 전극봉(5)을 동심 형상으로 지지해서 텅스텐 전극봉(5)의 주위에 실드 가스(G)를 고속으로 흘리는 협착 노즐(6)을 구비하고 있기 때문에, 텅스텐 전극봉(5)의 교환시에 텅스텐 전극봉(5)을 소정의 위치에 정확하고 또한 확실하게 셋팅할 수 있다.

또한, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 전극용 노즐(7)에 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 구멍 형상의 가스 배출구(7c) 및 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)를 형성하고 있기 때문에, 전극용 노즐(7) 내의 가스 난류를 방지할 수 있음과 아울러, 용융 풀로부터 발생하는 금속 증기(M)를 실드 가스(G)와 함께 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)로부터 외부로 배출할 수 있다. 그 결과, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 금속 증기(M)의 용융 금속으로의 재부착·혼입을 방지할 수 있어서 고품질의 스폿 용접을 행할 수 있고, 또한 금속 증기(M)가 텅스텐 전극봉(5)의 선단부에 부착되는 것을 방지할 수 있어서 텅스텐 전극봉(5)의 장수명화를 꾀할 수 있다.

이와 같이, 상술한 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 상술한 작용 효과를 이룰 수 있기 때문에, 초보자이여도 기술 습득을 간단하고 또한 용이하게 할 수 있어서 양호한 스폿 용접(가부착 용접)을 행할 수 있는 동시에, 작업성의 향상, 용접 품질의 향상, 생산성의 향상을 꾀할 수 있다.

도 8∼도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 나타내고, 상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 전극용 노즐(7)의 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 수를 바꾼 것이며, 토치 바디(2), 가스 렌즈(3), 전극 콜릿(4), 텅스텐 전극봉(5), 협착 노즐(6), 단열 커버(8) 등은, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)의 각 부재와 같은 형상 및 같은 구조로 구성되어 있고, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)와 같은 부위·부재에는, 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 전극용 노즐(7)은, 도전성을 갖는 금속재에 의해 선단부가 끝이 좁아지는 형상의 통 형상으로 형성되어 있고, 토치 바디(2)의 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 소경의 단차부(2f) 외주면에 끼워맞춤 상태로 부착되어 어스케이블(18)의 단자(18a)가 접속되는 통부(7a)와, 통부(7a)에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부(7b)와, 통부(7a)에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구(7c)와, 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 복수의 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)와, 통부(7a)의 기단부에 설치되고 어스케이블(18)의 단자(18a)를 통부(7a)에 접속하기 위한 단자용 고정구(19)를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 전극용 노즐(7)은 도전성을 갖는 무산소 구리에 의해 형성되어 있고, 통부(7a)에는 구멍 형상의 가스 배출구(7c)가 원주방향을 따라서 90도마다 4개 형성되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름(통 형상 테이퍼부(7b)의 선단 개구의 내경)은 2㎜로, 전극용 노즐(7)의 선단면과 텅스텐 전극봉(5)의 선단의 거리는 0.5㎜로, 전극용 노즐(7)의 통부(7a)의 외경은 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 대경의 단차부(2g)의 외경보다 1㎜ 소경으로 각각 설정되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에는, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)가 원주방향을 따라 60도 간격으로 6개 형성되어 있다. 그 때문에, 6개의 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)는 전극용 노즐(7)의 선단에 방사상으로 형성된 모습으로 되어 있다. 추가로, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 폭은 0.5㎜로, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 깊이는 2㎜로 각각 설정되어 있다.

도 8∼도 10에 나타내는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)와 같은 작용 효과를 이룰 수 있다.

도 11∼도 13은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 나타내고, 상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는 전극용 노즐(7)의 선단 구조를 바꾼 것이며, 토치 바디(2), 가스 렌즈(3), 전극 콜릿(4), 텅스텐 전극봉(5), 협착 노즐(6), 단열 커버(8) 등은, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)의 각 부재와 같은 형상 및 같은 구조로 구성되어 있고, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)와 같은 부위·부재에는, 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 전극용 노즐(7)은, 도전성을 갖는 금속재에 의해 선단부가 끝이 좁아지는 형상의 통 형상으로 형성되어 있고, 토치 바디(2)의 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 소경측의 단차부 외주면에 끼워맞춤 상태로 부착되고 어스케이블(18)의 단자(18a)가 접속되는 통부(7a)와, 통부(7a)에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부(7b)와, 통부(7a)에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구(7c)와, 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 복수의 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)와, 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에 형성되어 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈(7e)과, 통부(7a)의 기단부에 설치되어 어스케이블(18)의 단자(18a)를 통부(7a)에 접속하기 위한 단자용 고정구(19)를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 전극용 노즐(7)은 도전성을 갖는 무산소 구리에 의해 형성되어 있고, 통부(7a)에는 구멍 형상의 가스 배출구(7c)가 원주방향을 따라서 90도마다 4개 형성되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름(통 형상 테이퍼부(7b)의 선단 개구의 내경)은 2㎜로, 전극용 노즐(7)의 선단면과 텅스텐 전극봉(5)의 선단의 거리는 0.5㎜로, 전극용 노즐(7)의 통부(7a)의 외경은 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 대경의 단차부(2g)의 외경보다 1㎜ 소경으로 각각 설정되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에는, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)가 원주방향을 따라 60도 간격으로 6개 형성되어 있다. 그 때문에, 6개의 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)는 전극용 노즐(7)의 선단에 방사상으로 형성된 모습으로 되어 있다. 추가로, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 폭은 0.5㎜로, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 깊이는 2㎜로, V자 형상의 위치결정홈(7e)의 대향하는 면의 각도는 90도로 각각 설정되어 있다. 또한, V자 형상의 위치결정홈(7e)의 깊이는 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 깊이보다 얕게 되도록 설정되어 있다.

도 11∼도 13에 나타내는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 도 8∼도 10에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)와 같은 작용 효과를 이룰 수 있다. 또한, 도 11∼도 13에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 전극용 노즐(7)의 통 형상 테이퍼부(7b)의 선단에 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈(7e)을 형성함으로써, 모서리 이음의 스폿 용접을 행할 때에 스폿 용접(가부착 용접)의 목적 위치를 확실하고 또한 용이하게 정할 수 있다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 나타내고, 상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는 전극용 노즐(7)의 선단 구조를 바꾼 것이며, 토치 바디(2), 가스 렌즈(3), 전극 콜릿(4), 텅스텐 전극봉(5), 협착 노즐(6), 단열 커버(8) 등은, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)의 각 부재와 같은 형상 및 같은 구조로 구성되어 있고, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)와 같은 부위·부재에는, 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 전극용 노즐(7)은, 도전성을 갖는 금속재에 의해 선단부가 끝이 좁아지는 형상의 통 형상으로 형성되어 있고, 토치 바디(2)의 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 소경측의 단차부(2f) 외주면에 끼워맞춤 상태로 부착되어 어스케이블(18)의 단자(18a)가 접속되는 통부(7a)와, 통부(7a)에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부(7b)와, 통부(7a)에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구(7c)와, 통부(7a)의 기단부에 설치되어 어스케이블(18)의 단자(18a)를 통부(7a)에 접속하기 위한 단자용 고정구(19)를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 전극용 노즐(7)은 도전성을 갖는 무산소 구리에 의해 형성되어 있고, 통부(7a)에는 구멍 형상의 가스 배출구(7c)가 원주방향을 따라서 90도마다 4개 형성되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름(통 형상 테이퍼부(7b)의 선단 개구의 내경)은 3㎜로, 전극용 노즐(7)의 선단면과 텅스텐 전극봉(5)의 선단의 거리는 0.5㎜로, 전극용 노즐(7)의 통부(7a)의 외경은 통 형상 절연체(2")의 선단부 외주면에 형성한 대경의 단차부(2g)의 외경보다 1㎜ 소경으로 각각 설정되어 있다.

도 14 및 도 15에 나타내는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 도 1∼도 5에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)와 같은 작용 효과를 이룰 수 있다.

도 16은 도 10, 도 13, 도 15에 나타내는 전극용 노즐(7)을 구비한 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 사용해서 스테인리스강판에 스폿 용접을 실시한 것이며, (A)는 도 10에 나타내는 전극용 노즐(7)을 사용한 스폿 용접부를 나타내고, (B)는 도 13에 나타내는 전극용 노즐을 사용한 스폿 용접부를 나타내고, (C)는 도 15에 나타내는 전극용 노즐을 사용한 스폿 용접부를 나타내는 것이다.

각 스폿 용접부의 형상은, 전극용 노즐의 선단의 개구 형상에 영향받아, 도 10에 나타내는 전극용 노즐의 경우에는, (A)에 나타낸 바와 같이 대략 육각형상의 스폿 용접부로 되고, 또한 도 13에 나타내는 전극용 노즐(7)의 경우에는, (B)에 나타낸 바와 같이 타원형상의 스폿 용접부로 되고, 도 15에 나타내는 전극용 노즐(7)의 경우에는, (C)에 나타낸 바와 같이 원형상의 스폿 용접부로 된다.

또한, 도 5, 도 10, 도 13, 도 15에 나타내는 전극용 노즐(7)은, 다른 형식의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 장착해도 좋다. 예를 들면, 일본 특허 제5602974호 공보나 일본 특허 제5887445호 공보에 기재된 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치의 실드 노즐로 바꾸어서 도 5, 도 10, 도 13, 도 15에 나타내는 전극용 노즐(7)을 장착해도 좋다.

또한, 도 5, 도 10, 도 13, 도 15에 나타내는 전극용 노즐(7)에 있어서는, 통부(7a)에 원형의 구멍 형상의 가스 배출구(7c)를 각각 4개 형성하고, 도 5, 도 10, 도 13에 나타내는 전극용 노즐(7)에 있어서는, 통 형상 테이퍼부(7b)에 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)를 2개 또는 6개 형성하도록 했지만, 구멍 형상의 가스 배출구(7c) 및 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)의 수 및 형상 등은, 상기 실시형태에 따른 것에 한정되는 것은 아니고, 전극용 노즐(7) 내의 가스의 난류를 방지할 수 있음과 아울러, 전극용 노즐(7) 내의 금속 증기(M)를 외부로 배출할 수 있고, 또한 스폿 용접을 확실하고 또한 양호하게 행할 수 있으면 된다.

또한, 도 5, 도 10, 도 13에 나타내는 전극용 노즐(7)에 있어서는, 선단에 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)를 등각도마다 형성했지만, 슬릿 형상인 홈 형상의 가스 배출구(7d)를 각도를 적당하게 바꾸어서 형성해도 좋다.

도 17∼도 21은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 나타내고, 상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 스테인리스판, 강판, 동판, 알루미늄판 등의 2장의 모재(W)(금속판(W))를 스폿 용접(가부착 용접)하기 위해서 사용하는 것이며, 전극용 노즐(7)을 상하로 2분할하고, 하단부측을 다른 형상의 것으로 교환할 수 있게 해서 다양한 이음 형상(맞대기 이음, 모서리 이음, 끝이음, T이음, 겹치기 이음 등)에 대응할 수 있게 하고, 또한, 전극용 노즐(7) 자체의 비용 저감을 꾀할 수 있도록 함과 아울러, 전극용 노즐(7)의 하단부측의 교환시에 어스케이블(18)의 착탈 조작을 불필요하게 하여, 더욱 텅스텐 전극봉(5)의 교환 등을 용이하게 한 것이다.

상기 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 도 17∼도 19에 나타내는 바와 같이, 통 형상의 토치 바디(2)와, 토치 바디(2)에 꽂고 빼기 가능하게 삽착되어 실드 가스(G)를 통과시키는 통 형상의 전극 콜릿(4)과, 전극 콜릿(4)에 착탈 가능하게 삽착되고 음극에 접속되는 텅스텐 전극봉(5)과, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부를 동심 형상으로 지지하고, 텅스텐 전극봉(5)과의 사이에 실드 가스(G)가 흐르는 환 형상의 가스 통로(6e)를 형성해서 실드 가스(G)를 텅스텐 전극봉(5)의 주위에 고속으로 분출시키는 협착 노즐(6)과, 협착 노즐(6)의 외주에 텅스텐 전극봉(5)과 동심 형상으로 배치되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성되어서 끝이 좁아지는 형상의 선단이 텅스텐 전극봉(5)의 선단보다 바깥쪽에 위치함과 아울러, 어스케이블(18)을 개재해서 양극에 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 전극용 노즐(7) 등을 구비하고 있고, 상기 전극용 노즐(7)을 상하로 2분할함과 아울러, 전극용 노즐(7)에 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G) 및 용융 풀로부터 발생하는 금속 증기(M)를 외부로 방출하는 가스 배출구(7d')를 형성한 것이다.

또한, 도 17 및 도 18에 있어서, 26은 전극 콜릿(4)의 중간부를 덮는 절연재(예를 들면, 직물이 들어간 베이클라이트)제의 통 형상의 콜릿 홀더, 27은 콜릿 홀더(26)를 전극 콜릿(4)에 고정하는 고정 나사, 11은 전극 콜릿(4)의 기단부에 호스 접속 금구(28)를 개재해서 접속된 실드 가스 공급용의 가스 호스, 13은 전극 콜릿(4)에 케이블용 고정 나사(14)에 의해 접속 고정된 토치 케이블, 18은 전극용 노즐(7)에 단자용 고정구(19)에 의해 접속 고정된 어스케이블, 25는 토치 바디(2)에 설치되어 스위치 케이블(도시생략)을 통해서 전원 제어부(22)에 접속되는 토치 스위치이다.

상기 토치 바디(2)는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 선단부(도 17에 나타내는 토치 바디(2)의 하단부)가 소경으로 형성된 절연재(예를 들면, 직물이 들어간 베이클라이트)제의 통 형상의 토치 본체(2A)와, 토치 본체(2A) 내에 삽착 고정되고, 도전성을 갖는 재료(예를 들면, 황동이나 구리 등)에 의해 선단부가 소경으로 형성된 통 형상 접속 금구(2B)를 구비하고 있고, 토치 본체(2A)의 소경의 선단부에는, 전극용 노즐(7)이 착탈 가능하게 나사부착되는 수나사(2a')가 형성되어 있다.

또한, 통 형상 접속 금구(2B)의 소경 부분의 선단측 내주면에는, 협착 노즐(6)이 착탈 가능하게 나사부착되는 암나사(2b')가 형성되어 있음과 아울러, 통 형상 접속 금구(2B)의 대경 부분의 기단부(도 17에 나타내는 통 형상 접속 금구(2B)의 상단부) 내주면에는, 전극 콜릿(4)이 상하 자유롭게 나사삽입되는 암나사(2c')가 형성되어 있다.

또한, 통 형상 접속 금구(2B)의 소경 부분의 중간부 내주면에는, 통 형상 접속 금구(2B)의 선단을 향해서 점차 축경하는 제 1 테이퍼면(2d')이 형성되어 있다.

상기 전극 콜릿(4)은, 도 17에 나타내는 바와 같이, 선단부(도 17에 나타내는 전극 콜릿(4)의 하단부)에 반경 방향으로 축경/확경 가능한 소경의 콜릿 척부(4a')가 형성되고, 기단측의 대경 부분의 외주면의 일부에 토치 바디(2)의 통 형상 접속 금구(2B)의 대경 부분의 기단측 내주면에 형성한 암나사(2c')에 축선방향으로 이동 가능(상하이동 가능)하게 나사부착되는 수나사(4b')를 형성한 황동제(또는 구리제)의 통 형상의 콜릿 본체(4A)와, 선단부가 콜릿 본체(4A)의 기단부에 콜릿 본체(4A)와 일직선 형상으로 나사 접속되고, 기단부에 호스 접속 금구(28)를 개재해서 가스 호스(11)가 접속되는 황동제(또는 구리제)의 통 형상의 케이블·호스 접속 금구(4B)를 구비하고 있고, 가스 호스(11)로부터 공급된 실드 가스(G)가 케이블·호스 접속 금구(4B) 내 및 콜릿 본체(4A) 내를 순차적으로 흐르게 되어 있다. 이 전극 콜릿(4)의 케이블·호스 접속 금구(4B)의 내경 및 콜릿 본체(4A)의 내경은, 텅스텐 전극봉(5)의 외경보다 대경으로 형성되어 있고, 케이블·호스 접속 금구(4B)의 내주면과 텅스텐 전극봉(5)의 외주면 사이, 콜릿 본체(4A)의 내주면과 텅스텐 전극봉(5)의 외주면 사이에는, 실드 가스(G)가 흐르는 환 형상 통로가 형성되어 있다.

또한, 콜릿 본체(4A)의 콜릿 척부(4a')에는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 실드 가스(G)가 유통 가능한 분할홈(4c')이 형성되어 있음과 아울러, 콜릿 척부(4a')의 선단부 내주면에는, 텅스텐 전극봉(5)을 파지하는 볼록부(4d')가 형성되어 있다.

또한, 콜릿 본체(4A)의 콜릿 척부(4a')의 선단에는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 통 형상 접속 금구(2B)의 제 1 테이퍼면(2d')에 맞물리는 제 2 테이퍼면(4e')이 형성되어 있다. 따라서, 전극 콜릿(4)을 토치 바디(2)의 통 형상 접속 금구(2B) 내에 비틀어 넣어 가면, 전극 콜릿(4)의 콜릿 척부(4a')에 형성한 제 2 테이퍼면(4e')이 통 형상 접속 금구(2B)의 제 1 테이퍼면(2d')에 맞물리고, 전극 콜릿(4)의 콜릿 척부(4a')가 축경하는 방향으로 조여져서, 콜릿 척부(4a')의 볼록부(4d')에 의해 전극 콜릿(4)에 삽입통과된 텅스텐 전극봉(5)을 파지한다. 이 때, 콜릿 척부(4a')의 분할홈(4c')의 홈 폭은, 콜릿 척부(4a')가 조여짐으로써 좁아져도, 실드 가스(G)가 유통 가능한 간극이 형성되는 치수로 설정되어 있다. 그 때문에, 콜릿 척부(4a')의 분할홈(4c')을 통과한 실드 가스(G)는, 통 형상 접속 금구(2B)의 소경 부분의 내주면과 텅스텐 전극봉(5)의 외주면 사이에 형성된 환 형상 통로를 지나서 협착 노즐(6)의 내부로 유통할 수 있게 된다.

상기 협착 노즐(6)은, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 외주에 배치되어서 텅스텐 전극봉(5)의 선단이 돌출되는 상태이며 또한 텅스텐 전극봉(5)을 동심 형상으로 지지하여, 텅스텐 전극봉(5)과의 사이에 환 형상의 가스 통로(6e)를 형성해서 실드 가스(G)를 가스 통로(6e)로부터 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 고속으로 분사시키는 것이다.

즉, 상기 협착 노즐(6)은, 도전성 및 강도성 등이 우수한 구리재(베릴륨구리또는 크롬구리)에 의해 통 형상체로 형성되어 있고, 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 텅스텐 전극봉(5)과 동심 형상으로 배치되어 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 외주면과의 사이에 환 형상의 가스 통로(6e)를 형성하는 통 형상의 노즐 본체(6a)와, 노즐 본체(6a)의 내주면에 원주방향으로 소정의 간격을 두고 돌출 형성되어 텅스텐 전극봉(5)을 노즐 본체(6a)의 중심 위치에 유지하는 노즐 본체(6a)의 길이방향을 따른 복수의 위치결정용 돌출조(6b)와, 복수의 위치결정용 돌출조(6b) 사이에 형성되어 노즐 본체(6a)의 길이방향에 평행하게 연장되어서 가스 통로(6e) 내를 흐르는 실드 가스(G)를 정류화하는 복수의 가스 정류홈(6c)을 구비하고 있고, 노즐 본체(6a)의 기단부(도 19에 나타내는 노즐 본체(6a)의 상단부) 외주면에는, 토치 바디(2)의 통 형상 접속 금구(2B)의 선단부 내주면에 형성한 암나사(2b')에 착탈 가능하게 나사부착되는 수나사(6d)가 형성되어 있다.

또한, 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)은, 도 20에 나타내는 바와 같이, 각각 노즐 본체(6a)의 내주면에 원주방향으로 등각도마다 배치되어 있고, 노즐 본체(6a)의 선단 개구로부터 실드 가스(G)를 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 균등하게 흘릴 수 있게 되어 있다.

또한, 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)은, 노즐 본체(6a)의 선단으로부터 떨어진 위치에 형성되고, 또한 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)의 하류측에 위치하는 가스 통로(6e)의 내경은, 위치결정용 돌출조(6b) 및 가스 정류홈(6c)의 상류측에 위치하는 가스 통로(6e)의 내경보다 크게 형성되어 있다. 그 결과, 가스 통로(6e) 내에 유입된 실드 가스(G)는 가스 정류홈(6c)을 통과해서 정류화되고, 가스 통로(6e)의 하류측 부분에서 안정화되고나서 노즐 본체(6a)의 선단 개구로부터 분출되게 된다.

상기 전극용 노즐(7)은, 도전성을 갖는 금속재에 의해 선단부가 끝이 좁아지는 형상의 통 형상으로 형성되어 있고, 상하로 2분할되어서 하단부측(선단부측)을 다른 형상의 것으로 교환할 수 있게 되어 있다.

즉, 전극용 노즐(7)은, 도 21에 나타내는 바와 같이, 상하로 2분할되어 있고, 토치 바디(2)의 선단부에 부착되고, 양극에 접속된 어스케이블(18)이 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 본체(7A)와, 노즐 본체(7A)의 선단부에 착탈 가능하게 부착되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 칩(7B)을 구비하고 있다.

또한, 노즐 본체(7A)와 노즐 칩(7B)은, 노즐 본체(7A)의 하단부 내주면에 형성한 암나사(7a')와 노즐 칩(7B)의 기단부 외주면에 형성되어서 상기 암나사(7a')에 나사부착되는 수나사(7b')에 의하여 착탈 가능하게 되어 있고, 노즐 칩(7B)을 다른 형상의 노즐 칩(7B)으로 교환할 수 있게 되어 있다.

또한, 노즐 본체(7A)는 노즐 칩(7B)보다 대경으로 형성되어 있고, 노즐 본체(7A)의 기단부 내주면에는 토치 본체(2A)의 선단부 외주면에 형성한 수나사(2a')에 착탈 가능하게 나사부착되는 암나사(7c')가 형성되어 있음과 아울러, 노즐 본체(7A)의 선단부에는 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 용융 풀로부터 발생하는 금속 증기(M)와 함께 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구(7d')가 형성되어 있다.

또한, 노즐 본체(7A)는 어스케이블(18)의 단자(18a)를 노즐 본체(7A)에 접속하기 위한 단자용 고정구(19)를 구비하고 있다. 이 단자용 고정구(19)는 노즐 본체(7A)의 둘레벽에 와셔(21)를 개재해서 나사부착된 볼트로 이루어진다. 또, 이 단자용 고정구(19)는, 도 1에 나타내는 헤드리스 나사(19a) 및 너트(19b)로 이루어지는 단자용 고정구(19)로 해도 된다.

그리고, 전극용 노즐(7)은 토치 바디(2)의 선단부에 부착했을 때에, 협착 노즐(6)의 선단부로부터 돌출하는 텅스텐 전극봉(5)의 선단부와 동심 형상으로 배치됨과 아울러, 전극용 노즐(7)의 선단이 텅스텐 전극봉(5)의 선단보다 바깥쪽에 위치하게 되어 있다. 따라서, 협착 노즐(6) 및 텅스텐 전극봉(5)의 선단부는, 전극용 노즐(7)로 덮여진 모습으로 되어 있다.

본 실시형태에서는, 전극용 노즐(7)의 노즐 본체(7A)는 비교적 저렴한 도전성을 갖는 황동에 의해 형성되고, 전극용 노즐(7)의 노즐 칩(7B)은 도전성을 갖는 무산소 구리에 의해 형성되어 있다. 또한, 노즐 본체(7A)에는 구멍 형상의 가스 배출구(7d')가 원주방향을 따라서 90도마다 4개 형성되어 있다. 또한, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름(노즐 칩(7B)의 선단 개구의 내경)은 2㎜로, 전극용 노즐(7)의 선단면과 텅스텐 전극봉(5)의 선단의 거리는 0.5㎜로 각각 설정되어 있다.

또, 구멍 형상의 가스 배출구(7d')의 수, 형상 및 크기 등은, 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)를 외부로 방출하여 전극용 노즐(7) 내의 실드 가스(G)의 난류를 방지할 수 있고, 또한 전극용 노즐(7) 내의 용융 풀로부터 발생하는 금속 증기를 외부에 양호하고 또한 확실하게 배출할 수 있게 설정되어 있다.

또한, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름(노즐 칩(7B)의 선단 개구의 내경)은, 용접 전류에 따라서 결정되어 있고, 용접 전류, 전극용 노즐(7)의 노즐 지름을 바꿈으로써 용융 풀의 크기(외경)를 조정할 수 있게 되어 있다.

그런데, 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)를 사용해서 모재(W)에 스폿 용접할 때에는, 전극용 노즐(7) 선단면을 모재(W)의 스폿 용접하는 개소에 면접촉 상태로 접촉시킨다.

이 때, 용접 전류, 실드 가스(G)의 유량, 실드 가스(G)의 종류, 용접 시간 등의 용접 조건은, 모재(W)의 재질이나 판두께 등에 따라 최적인 조건 하로 설정되어 있다. 또한, 텅스텐 전극봉(5)을 음극으로 하고, 전극용 노즐(7)을 양극으로 하고 있다. 그 때문에 모재(W)의 전극용 노즐(7)이 접촉하는 위치가 접지로 된다.

전극용 노즐(7)을 모재(W)에 접촉시키면 토치 스위치(25)를 누른다. 그렇게 하면, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 실드 가스(G)가 공급됨과 아울러, 실드 가스(G)의 흐름이 안정되고나서 텅스텐 전극봉(5)과 모재(W) 사이에 전압이 인가된다. 그렇게 하면, 실드 가스(G)의 분위기 중에서 텅스텐 전극봉(5)의 선단과 모재(W) 사이에 아크(아크 플라즈마)가 소정 시간 발생한다. 이것에 의해, 모재(W)의 일부가 용융하여 모재(W)에 스폿 용접이 행하여진다.

또한, 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 공급된 실드 가스(G)는 전극 콜릿(4) 내를 유하하여, 협착 노즐(6)의 가스 통로(6e) 내에 유입된다.

가스 통로(6e)에 유입된 실드 가스(G)는, 그 속도를 높여서 고속 가스로 됨과 아울러, 복수의 가스 정류홈(6c)을 통과함으로써 정류되어, 고속 정류 가스로 되어서 노즐 본체(7A)의 선단 개구로부터 아크의 주위에 직선 형상으로 분출된다.

협착 노즐(6)로부터 분출된 실드 가스(G)는, 텅스텐 전극봉(5)의 선단부 주위에 흘러서 전극용 노즐(7) 내의 공간에 유입된 후, 전극용 노즐(7)의 노즐 본체(7A)에 형성한 구멍 형상의 가스 배출구(7d')로부터 외부로 방출된다.

도 22는 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 사용되는 전극용 노즐(7)의 다른 예를 나타내고, 상기 전극용 노즐(7)은, 토치 바디(2)의 선단부에 부착되고, 양극에 접속된 어스케이블(18)이 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 본체(7A)와, 노즐 본체(7A)의 선단부에 착탈 가능하게 부착되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 칩(7B)을 구비하고 있고, 노즐 칩(7B)만을 다른 형상의 노즐 칩(7B)으로 교환한 것이다.

즉, 상기 노즐 칩(7B)은, 도 22에 나타내는 바와 같이, 그 선단 개구의 내경을 도 21에 나타내는 노즐 칩(7B)의 선단 개구의 내경보다 크게 한 것이며, 그 밖의 부분의 형상 및 구조는, 도 21에 나타내는 노즐 칩(7B)과 같은 형상 및 구조로 형성되어 있다. 또한, 도 22에 나타내는 노즐 본체(7A)는, 도 21에 나타내는 노즐 본체(7A)와 같은 것이며, 같은 부위·부재에는 동일한 참조번호를 붙이고 있다.

도 23은 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 사용되는 전극용 노즐(7)의 또 다른 예를 나타내고, 상기 전극용 노즐(7)은, 토치 바디(2)의 선단부에 부착되고, 양극에 접속된 어스케이블(18)이 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 본체(7A)와, 노즐 본체(7A)의 선단부에 착탈 가능하게 부착되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 칩(7B)을 구비하고 있고, 노즐 칩(7B)만을 또 다른 형상의 노즐 칩(7B)으로 교환한 것이다.

즉, 상기 노즐 칩(7B)은, 도 23에 나타내는 바와 같이, 노즐 칩(7B)의 선단면에 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈(7e')을 노즐 칩(7B)의 직경방향을 따라 형성한 것이며, 그 밖의 부분의 형상 및 구조는, 도 21에 나타내는 노즐 칩(7B)과 같은 형상 및 구조로 형성되어 있다. 또한, 도 23에 나타내는 노즐 본체(7A)는, 도 21에 나타내는 노즐 본체(7A)와 같은 것이며, 같은 부위·부재에는 동일한 참조번호를 붙이고 있다.

도 24는 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 사용되는 전극용 노즐(7)의 또 다른 예를 나타내고, 상기 전극용 노즐(7)은, 토치 바디(2)의 선단부에 부착되고, 양극에 접속된 어스케이블(18)이 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 본체(7A)와, 노즐 본체(7A)의 선단부에 착탈 가능하게 부착되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 칩(7B)을 구비하고 있고, 노즐 칩(7B)만을 또 다른 형상의 노즐 칩(7B)으로 교환한 것이다.

즉, 상기 노즐 칩(7B)은, 도 24에 나타내는 바와 같이, 노즐 칩(7B)의 선단부 외주면에 T이음의 모퉁이부에 면접촉 상태로 접촉하는 대향 형상의 위치결정면(7f')을 형성한 것이며, 그 밖의 부분의 형상 및 구조는, 도 21에 나타내는 노즐 칩(7B)과 같은 형상 및 구조로 형성되어 있다. 또, 도 24에 나타내는 노즐 본체(7A)는, 도 21에 나타내는 노즐 본체(7A)와 같은 것이며, 같은 부위·부재에는 동일한 참조번호를 붙이고 있다.

도 17에 나타내는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 도 1에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치와 같은 작용 효과를 이룰 수 있다.

또한, 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 전극용 노즐(7)을 통 형상의 노즐 본체(7A)와 통 형상의 노즐 칩(7B)으로 상하로 2분할하고, 노즐 본체(7A)에 어스케이블(18)을 접속함과 아울러 노즐 칩(7B)을 노즐 본체(7A)에 대하여 착탈 가능하게 하고 있기 때문에, 노즐 칩(7B)만을 다른 형상의 것으로 교환할 수 있어 다양한 이음 형상에 대응할 수 있다. 예를 들면, 노즐 칩(7B)을 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈(7e')을 형성한 도 23에 나타내는 노즐 칩(7B)이나 T이음의 모퉁이부에 면접촉 상태로 접촉하는 대향 형상의 위치결정면(7f')을 형성한 도 24에 나타내는 노즐 칩(7B)으로 교환함으로써, 모서리 이음이나 T이음의 스폿 용접을 확실하고 또한 용이하게 행할 수 있다.

또한, 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는 노즐 칩(7B)만을 교환할 수 있기 때문에, 노즐 본체(7A)에 접속되어 있는 어스케이블(18)의 탈착 조작이 불필요하게 된다.

또한, 도 17에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 노즐 본체(7A)와 노즐 칩(7B)을 도전성을 갖는 별도의 재료, 예를 들면 노즐 본체(7A)를 비교적 저렴한 황동제로 함과 아울러, 노즐 칩(7B)을 구리제로 하고 있기 때문에, 전극용 노즐(7) 전체를 구리제로 한 것에 비해서 비용 저감을 꾀할 수 있다.

또한, 도 17에 나타내는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는, 가스 호스(11)를 분리하고, 전극 콜릿(4)의 콜릿 척부(4a')를 느슨하게 함으로써 텅스텐 전극봉(5)을 토치의 상방으로부터 교환할 수 있고, 도 1에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 비해서 텅스텐 전극봉(5)의 교환을 원터치로 행할 수 있어 텅스텐 전극봉(5)의 교환이 용이해진다.

또한, 도 17에 나타내는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)는 협착 노즐(6)만으로부터 실드 가스(G)를 흘리도록 하고 있기 때문에, 협착 노즐(6)과 가스 렌즈(3)의 양쪽으로부터 실드 가스(G)를 흘리는 도 1에 나타내는 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치(1)에 비해서 아크가 집중하게 되어, 아크 스타트가 좋아진다.

1 : 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치
2 : 토치 바디
3 : 가스 렌즈
4 : 전극 콜릿
5 : 텅스텐 전극봉
6 : 협착 노즐
7 : 전극용 노즐
7A : 노즐 본체
7B : 노즐 칩
7a : 통부
7b : 통 형상 테이퍼부
7c : 구멍 형상의 가스 배출구
7d : 홈 형상의 가스 배출구
7d' : 구멍 형상의 가스 배출구
7e : V자 형상의 위치결정홈
7e' : V자 형상의 위치결정홈
7f' : 위치결정면
8 : 단열 커버
18 : 어스케이블
18a : 어스케이블의 단자
19 : 단자용 고정구
a : 아크
G : 실드 가스

Claims

스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치로서, 실드 가스를 통과시키는 토치 바디와, 토치 바디에 전극 콜릿을 통해서 착탈 가능하게 삽착되고 음극에 접속되는 텅스텐 전극봉과, 텅스텐 전극봉의 선단부를 동심 형상으로 지지하고, 텅스텐 전극봉과의 사이에 실드 가스가 흐르는 가스 통로를 형성함과 아울러, 가스 통로로부터 분출되는 실드 가스를 토치 바디의 선단으로부터 분출되는 실드 가스보다 고속으로 분출시키는 협착 노즐과, 협착 노즐의 외주에 텅스텐 전극봉과 동심 형상으로 배치되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성되어서 끝이 좁아지는 형상의 선단이 텅스텐 전극봉의 선단보다 바깥쪽에 위치함과 아울러, 어스케이블을 통해서 양극에 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 전극용 노즐을 구비하고, 상기 전극용 노즐에 실드 가스의 가스 배출구를 형성하고, 또한 상기 전극용 노즐의 외주면에 통 형상의 단열 커버를 배치하고, 전극용 노즐의 외주면과 단열 커버 사이에 상기 가스 배출구로부터 방출된 실드 가스가 흐르는 환 형상의 냉각 통로를 형성한 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치로서, 토치 바디와, 토치 바디에 실드 가스를 통과시키는 전극 콜릿을 통해서 착탈 가능하게 삽착되고 음극에 접속되는 텅스텐 전극봉과, 텅스텐 전극봉의 선단부를 동심 형상으로 지지하여 텅스텐 전극봉과의 사이에 실드 가스가 흐르는 가스 통로를 형성하는 협착 노즐과, 협착 노즐의 외주에 텅스텐 전극봉과 동심 형상으로 배치되고, 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성되어서 끝이 좁아지는 형상의 선단이 텅스텐 전극봉의 선단보다 바깥쪽에 위치함과 아울러, 어스케이블을 통해서 양극에 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 전극용 노즐을 구비하고, 상기 전극용 노즐에 실드 가스의 가스 배출구를 형성하고, 또한 상기 전극용 노즐은, 상하로 2분할되어 있고, 토치 바디의 선단부에 부착되고, 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 본체와, 노즐 본체의 선단부에 착탈 가능하게 부착되어 선단부가 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 도전성을 갖는 통 형상의 노즐 칩을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 1 항에 있어서,
상기 전극용 노즐은, 토치 바디의 선단부에 부착되고 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 통부와, 통부에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부와, 통부에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구와, 통 형상 테이퍼부의 선단에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 홈 형상의 가스 배출구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 1 항에 있어서,
상기 전극용 노즐은, 토치 바디의 선단부에 부착되고 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 통부와, 통부에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부와, 통부에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구와, 통 형상 테이퍼부의 선단에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 홈 형상의 가스 배출구와, 통 형상 테이퍼부의 선단에 직경방향을 따라 형성되어 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 1 항에 있어서,
상기 전극용 노즐은, 토치 바디의 선단부에 부착되고 양극에 접속된 어스케이블이 접속되는 통부와, 통부에 연설되고 선단부측을 향해서 끝이 좁아지는 형상으로 형성된 통 형상 테이퍼부와, 통부에 원주방향으로 소정의 간격을 두고서 형성되어 전극용 노즐 내의 실드 가스를 외부로 방출하는 복수의 구멍 형상의 가스 배출구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극용 노즐에, 어스케이블의 단자를 접속하기 위한 단자용 고정구를 추가로 설치한 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 1 항에 있어서,
상기 토치 바디는, 선단면에 협착 노즐의 외주에 실드 가스를 분출하는 복수의 분출 구멍을 형성한 도전성을 갖는 통 형상의 토치 본체와, 토치 본체의 외주면에 끼워맞추어진 절연성을 갖는 통 형상의 통 형상 절연체를 구비하고, 통 형상 절연체의 선단부 외주면에 전극용 노즐의 기단부를 감합 고정한 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 7 항에 있어서,
상기 토치 바디의 토치 본체의 선단면에, 분출 구멍으로부터 분출되는 실드 가스를 정류화하는 가스 렌즈를 설치한 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 2 항에 있어서,
상기 노즐 본체에, 어스케이블의 단자를 접속하기 위한 단자용 고정구를 추가로 설치한 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 2 항에 있어서,
상기 노즐 칩의 선단면에, 노즐 칩의 직경방향을 따라 형성되고, 모서리 이음의 코너부에 끼워맞추어지는 V자 형상의 위치결정홈을 형성한 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 2 항에 있어서,
상기 노즐 칩의 선단부 외주면에, T이음의 모퉁이부에 면접촉 상태로 접촉하는 대향 형상의 위치결정면을 형성한 것을 특징으로 하는 스폿 용접용의 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치.
제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 협착 노즐이 있는 TIG 용접 토치에 사용되는 것을 특징으로 하는 전극용 노즐.
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