KR20030062680A - 위빙 구조를 갖는 용접토오치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위빙 구조를 갖는 용접토오치에 관한 것으로써, 상세하게는 토치의 노즐을 위빙 구동시키는 구성이 최소한의 공간을 점유하며 설치되도록 하고, 용접심재의 휨이나 파손발생 우려를 해소하여 안정적인 용접상태 및 가용성의 폭이 넓어지도록 한 용접토오치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 노즐과 하우징이 결합되어 외장을 구성하고, 그 내부에 노즐과 하우징이 결합된 길이방향과 평행하게 용접심재가 통과되는 심재통관이 구비된 용접토오치에 있어서, 상기 하우징의 내부에서 회전되는 지점을 갖는 심재통관에서 길이방향으로 연장설치되도록 심재통관의 일 끝단부에 결합되고, 용접심재가 중심축선을 관통하여 심재통관으로 삽입되도록 하며, 결합된 심재통관을 중심에서 이격시켜 편심회전시키도록 한 위빙구동부를 갖추어서 된 것을 특징으로 하는 위빙 구조를 갖는 용접토오치를 제공한다.

Description

위빙 구조를 갖는 용접토오치{Welding torch with weaving structure}

본 발명은 위빙 구조를 갖는 용접토오치에 관한 것으로써, 상세하게는 토치의 노즐을 위빙 구동시키는 구성이 최소한의 공간을 점유하며 설치되도록 하고, 용접심재의 휨이나 파손발생 우려를 해소하여 안정적인 용접상태 및 가용성의 폭이 넓어지도록 한 용접토오치에 관한 것이다.

일반적으로 용접토오치는 부재와 부재를 근접시키고 그 사이에 용접비이드를 형성시키기 위해 용접심재를 가열용융시키는 장치이며, 용접심재가 용융되어 형성되는 용접비이드가 부재를 결합시키는 결합력을 고려하여 소정의 폭으로 형성되도록 하기 위해 용융되는 심재의 끝단부가 위빙되도록 하는 구조를 갖는다.

이와 같은 용접토오치는 주로 레일이나 궤도를 따라 이동하며 자동용접작업을 수행하는 용접장치의 주행대차 일측에 탑재되어 용접작업을 수행하게 된다.

이러한 용접토오치의 종래 구성은 도 1에 도시된 것과 같이 노즐(1)과 하우징(2)이 결합되어 토오치의 외관이 구성되며, 그 내부에 용접심재가 와이어 피더(미도시)에 의해 연속적으로 공급되어지는 심재통관(3)이 설치된다.

상기 하우징(2)의 일측에는 프레임(4)이 장착되고, 장착된 프레임(4)에 심재통관(3)을 일정각도로 위빙시키기 위한 위빙구동부(5)가 설치된다.

여기서, 상기 위빙구동부(5)는 프레임(4)에 설치되고 회전되는 회전축에 동력전달기어(6)가 결합된 모터(7)와, 상기 모터(7)의 구동력을 전달받아 회전되는 동력전달기어(8)가 외면에 설치되고 그 내측으로 심재통관(3)이 편심되어 구비되도록 한 회전커버(9)와, 상기 회전커버(9)의 일 끝단과 심재통관(3)의 사이에 그리고, 그 반대측 끝단부분의 하우징(2)과 심재통관(3)의 사이에 각각 결합되어 심재통관(3)의 위빙되는 구동이 원할히 수행되도록 하는 자동조심베어링(10)으로 구성된다.

또한, 이와 동일한 개념의 구성으로 국내에 특허출원되어 등록된 바 있는 특허등록 제 1991-0007174(1991. 09. 19) 호(이하, 기 출원발명1이라 한다)의 고속회전 아아크 용접장치에 개시된 바 있다.

이러한 기 등록발명의 구성은 도 2에 나타낸 것과 같이 심재통관(11)의 외측에 하우징(12)을 구비하고, 하우징(12)의 일측에 모터(13)와 모터의 동력을 심재통관(11)으로 전달하기 위한 동력전달기어(14, 15)가 결합되며, 상기 동력전달기어 (14, 15)의 회전에 의해 심재통관(11)이 위빙될 때 위빙동작이 원활하도록 하기 위한 베어링(16)이 심재통관(11)과 동력전달기어(15), 하우징(12)의 사이에 각각 결합된다.

여기서, 상기 동력전달기어(14, 15) 중 심재통관(11)이 삽입된 동력전달기어 (15)는 심재통관(11)의 삽입지점이 중심에서 편심 장착되도록 하여 기어(15)가 회전될 때, 심재통관이 위빙되도록 한 것이다.

또한, 이 외에도 국내에 특허출원되어 등록된 바 있는 특허등록 제 10-0236916(1999. 10. 05) 호(이하, 기 출원발명2라 한다)의 중공축형 모터를 구비한 회전아크 발생장치에 위빙 가능한 구성을 장착시킨 토오치가 개시되어 있다.

도 3은 상기된 토오치의 구성을 나타낸 것으로써, 이는 회전되는 회전축(21)내부에 중공통로(22)가 형성된 모터(23)가 노즐(24)의 내부에 결합되고, 모터(24)의 회전축(21)에 회전전극부(25)가 설치된 구성이며, 상기 회전전극부(25)는 내부의 통로(26)가 일측으로 경사지게 형성되어 모터(23)의 중공통로(22)를 통과한 용접심재가 회전전극부(25)의 통로(26)를 통과하여 인출되면 인출된 용접심재의 끝단이 회전전극부(25)의 중심과 편심되어 회전전극부(25)의 회전에 의해 용접심재가 위빙되며 용융되는 것이다.

상기된 것과 같은 종래 용접토오치와 기 출원발명1은 각각 심재통관을 위빙시키기 위한 구성이 토오치의 하우징에서 일측으로 증설된 형태가 되며, 이와 같은 증설된 형태의 구성은 주로 설치되는 주행대차의 설치부분에서 점유하는 설치공간이 증가되어 부속부품이 다수 탑재되는 주행대차에서의 공간효율이 낮아지게 된다.

또한, 상기 증설된 구성은 용접토오치를 제작하는 비용의 과다한 지출을 요구하게 되며, 동력전달기구에 의해 연결구동되는 구성은 사소한 외력에 의해 파손이나 오동작의 우려를 발생시키게 된다.

그리고, 상기된 기 출원발명2는 상기 공간 효율의 감소측면이나 파손 등의 우려가 적어지기는 하지만, 회전전극부가 회전되는 상태에서 경사진 통로를 통해 용접심재를 공급해야 하기 때문에 무리한 공급에 따른 심재의 휨이 발생되고, 이러한 휨에 의해 용접심재가 불균일하게 용융되어 용접비이드가 불균일한 형태로 형성된다.

또한, 상기 회전전극부는 중공이 형성된 축과 함께 회전되어야 하기 때문에, 편심된 거리를 보상하기 위해 급격히 경사지게 공급된 용접심재는 회전전극부의 고속회전에 따른 회전토오크가 응력으로 전달되어 심재가 끊어질 우려가 크기 때문에 결국, 저속 용접에서만 사용되어질 수 밖에 없는 결점이 노출된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로써, 용접심재를 위빙시키기 위한 구성이 용접토오치 내에서 최소의 공간을 차지하도록 하고, 심재를 용융시키는 작업이 보다 안정적으로 수행되도록 함과 동시에 심재의 위빙에 따른 회전토오크의 응력이 최소로 전달되도록 한 용접토오치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 용접 토오치의 단면도.

도 2는 기 출원된 용접토오치의 단면도.

도 3은 기 출원된 다른 용접토오치의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 용접토오치의 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 용접토오치의 주요부 발췌 분해 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

33: 심재통관 34: 통로

40: 위빙구동부 41: 편심홀더

42: 모터 43: 회전축

44: 중공통로 51, 52: 자동조심 베어링

60: 가스니플

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 특징의 구성을 갖는다.

청구범위 제 1 항에 의하면 본 발명은, 노즐과 하우징이 결합되어 외장을 구성하고, 그 내부에 노즐과 하우징이 결합된 길이방향과 평행하게 용접심재가 통과되는 심재통관이 구비된 용접토오치에 있어서, 상기 하우징의 내부에서 회전되는 지점을 갖는 심재통관에서 길이방향으로 연장설치되도록 심재통관의 일 끝단부에 결합되고, 용접심재가 중심축선을 관통하여 심재통관으로 삽입되도록 하며, 결합된 심재통관을 중심에서 이격시켜 편심회전시키도록 한 위빙구동부를 갖추어서 된 것을 특징으로 한다.

청구범위 제 2 항에 의하면 본 발명은, 상기 위빙구동부가 심재통관이 유동가능하게 삽입되고, 심재통관의 중심으로부터 편심된 회전중심을 갖는 편심홀더와; 회전축의 축선을 따라 형성된 중공통로가 상기 심재통관의 용접심재가 통과되는 통로와 연통되도록 편심홀더와 결합되고, 심재통관의 길이방향으로 연장된 하우징의 내부에 고정설치된 중공축형 동력발생기구로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기된 구성에 의해 본 발명은, 용접심재가 위빙구동부의 구동에 의해 심재통관이 지점회전됨에 따라 용접될 부분을 위빙하며 용접비이드를 형성하게 된다.

여기서, 상기 위빙구동부는 심재통관의 길이방향으로 연장된 선상에서 하우징의 내부에 설치되어 종래의 용접토오치 및 기 출원발명1에 개시된 용접토오치의 구성에서 위빙구동부가 하우징의 일측으로 증설된 구성에 비해 대폭 축소된 형태의 구성이다.

또한, 상기 위빙구동부는 편심홀더의 회전에 의해 심재통관이 지점회전되기 때문에, 흡사 지렛대와도 같이 편심홀더의 편심간격이 미세해도 목적하는 위빙구간의 설정이 가능하여, 기 출원발명2의 문제점으로 지적된 용접심재의 휨 발생이 억제되고 안정적인 용접상태가 얻어지게 된다.

그리고, 상기 심재통관이 편심홀더와 유동가능하게 결합되어 있기 때문에 길이방향의 축선을 기준으로 스스로 회전되는 자전이 발생되지 않아, 용접심재에 전달되는 회전 토오크에 의한 응력은 최소화되어 고속회전 용접에 적용 가능하다.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위해 상기 특징이 적용된 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 용접토오치를 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4의 구성 중 용접토오치의 위빙구동부를 나타낸 분해사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 의한 용접토오치는 외장을 구성하는 노즐(31)과 하우징(32), 노즐(31)과 하우징(32)이 결합된 내부에 이들의 길이방향과 대략 평행하게 구비되는 심재통관(33), 심재통관(33)을 회전시키기 위해 하우징(32)의 내부에 설치된 위빙구동부(40)로 이루어진다.

상기 심재통관(33)의 내부에는 용접심재가 관통되기 위한 통로(34)가 형성되며, 용접부분 측 단부에는 용접심재를 용융하기 위해 고압의 전압을 발생시키는 전극이(35)이 장착된다.

여기서, 상기 심재통관(33)은 하우징(32)의 내측에서 위빙구동부(40)에 의해 지점회전되기 위한 회전 지점(36)이 형성되며, 이 회전지점(36)과 하우징(32)의 사이에는 자동조심 베어링(51)이 간섭설치되어 심재통관(33)의 지점회전이 원활하도록 한다.

상기 위빙구동부(40)는 심재통관(33)을 지점회전시키기 위해 심재통관(33)의 끝단부에 결합된 편심홀더(41), 편심홀더(41)에 회전력을 제공하는 동력발생기구인 모터(42)로 이루어진다.

상기 편심홀더(41)는 심재통관(33)의 중심, 즉 길이방향 축선에서 회전되는 중심이 일정간격(L) 편심되며, 상기 편심된 간격은 심재통관(33)의 회전되는 지점(36)에서 용접심재가 용접되는 끝단, 즉 전극의 끝단부와 심재통관(36)과 결합된 끝단부의 길이비율에 따라 위빙구간을 설정하기 위한 간격을 의미하게 된다.

따라서, 상기 지점회전되는 심재통관(33)이 편심홀더(41) 내에서 간섭됨 없이 회전되기 위해서는, 심재통관(33)의 끝단부가 편심홀더(41) 내에서 유동가능하도록 삽입되는 결합상태를 가져야 한다.

여기서, 상기 심재통관(33)과 편심홀더(41)의 사이에는 자동조심 베어링(52)이 간섭결합되어 지점회전되는 심재통관(33)의 유동이 원활하도록 한다.

상기 모터(42)는 회전되는 회전축(43)의 내부에 용접심재가 통과되도록 하기 위한 중공통로(44)가 형성되며, 편심홀더(41)에 회전축(43)이 결합된 상태는 심재통관(33)의 통로(34)와 중공통로(44)가 연통되도록 하기 위해 관통결합된 형태로 이루어진다.

여기서, 상기 모터(42)는 중공축이 회전되는 회전실린더 등의 기구로 대체가능하며, 이외에도 중공축을 회전시킬 수 있는 제반 기구를 선택할 수 있게 된다.

또한, 상기된 본 발명에 의한 용접토오치는 심재통관(33)의 내부로 용접부분에서 용접분위기를 형성하는 용접가스를 공급할 수 있는 구성을 제공한다.

상기 용접가스를 제공하기 위한 구성은 심재통관(33)의 내외면을 관통하여 방사상으로 다수개의 가스니플(60)을 관통결합시키고, 가스니플(60)에 용접가스를 공급하는 호스(미도시)를 결합시키게 된다.

여기서, 상기 심재통관(33)이 지점회전됨에 따라 가스니플(60)이 하우징(32)에 충돌되는 현상을 방지하기 위해 가스니플(60)이 결합된 선상의 하우징(32)에는 지점회전되는 심재통관(33)의 유동각도를 고려하여 통공(32a)을 형성하게 된다.

이와 같이 구성된 상기 용접토오치는 용접심재를 모터(42)의 회전축(43)에 형성된 중공통로(44), 심재통관(33)의 통로(34), 전극(35)을 관통시켜 공급하고, 모터(42)를 구동시키면 모터(42)의 회전축(43)이 회전됨에 따라 편심홀더(41)가 회전되고, 편심홀더(41)의 회전에 의해 상기 심재통관(33)이 편심홀더(41)와 편심된 간격(L)에 의해 지점(36)을 기준으로 일정각도를 유지하며 회전된다.

여기서, 상기 심재통관(33)은 편심홀더(41)와 유동가능하게 결합되고, 특히 자동조심 베어링(51, 52)이 간섭결합된 구성에 의해 자전동작이 거의 발생되지 않게 되어 회전 토오크로 인한 응력발생이 배제된다.

따라서, 상기와 같은 심재통관(33)의 지점회전에 의해 용접심재는 일정한 궤적을 위빙하며 용융되어 용접비이드를 형성하게 된다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 용접토오치 크기가 최소화되어 그 설치면적이 대폭 감소되므로써 공간효율이 대폭 증가되고, 동력전달기어 등의 동력전달부재가 배제되어 사소한 외력에 따른 파손이나 오동작의 우려가 해소되어 제품의 신뢰도 향상에 기여하게 된다.

또한, 상기된 구성에 의해 용접심재가 위빙될 때 발생되는 휨 등의 형태변화현상이 감소되어 보다 안정된 심재의 공급에 따른 우수한 상태의 용접비이드를 얻게 된다.

뿐만 아니라, 상기 위빙되는 심재통관이 자전되지 않기 때문에 회전 토오크에 의한 응력이 발생되지 않아 고속회전을 요구하는 용접작업에 적합한 장치를 구현하며, 나아가 자전되지 않는 심재통관에 용접가스의 제공이 가능하여 제품의 가용성에 대한 폭을 대폭 증가시키는 효과를 얻게 된다.

Claims (5)

1. 노즐(31)과 하우징(32)이 결합되어 외장을 구성하고, 그 내부에 노즐(31)과 하우징(32)이 결합된 길이방향과 평행하게 용접심재가 통과되는 심재통관(33)이 구비된 용접토오치에 있어서,

   상기 하우징(32)의 내부에서 회전 되는 지점(36)을 갖는 심재통관(33)에서 길이방향으로 연장설치되도록 심재통관(33)의 일 끝단부에 결합되고, 용접심재가 중심축선을 관통하여 심재통관(33)으로 삽입되도록 하며, 결합된 심재통관(33)을 중심에서 이격시켜 편심회전시키도록 한 위빙구동부(40)를 갖추어서 된 것을 특징으로 하는 위빙 구조를 갖는 용접토오치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위빙구동부(40)는

   심재통관(33)이 유동가능하게 삽입되고, 심재통관(33)의 중심으로부터 편심(L)된 회전중심을 갖는 편심홀더(41)와;

   회전축(43)의 축선을 따라 형성된 중공통로(44)가 상기 심재통관(33)의 용접심재가 통과되는 통로(34)와 연통되도록 편심홀더(41)와 결합되고, 심재통관(33)의 길이방향으로 연장된 하우징(32)의 내부에 고정설치된 중공축형 동력발생기구(42)로 이루어진 것을 특징으로 하는 위빙 구조를 갖는 용접토오치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 심재통관(33)의 지점(36)과 하우징(32)의 사이에는 자동조심 베어링(51)이 간섭 결합된 것을 특징으로 하는 위빙 구조를 갖는 용접토오치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 심재통관(33)의 끝단부와 이와 결합된 편심홀더(41)의 사이에는 자동조심 베어링(52)이 간섭 결합된 것을 특징으로 하는 위빙 구조를 갖는 용접토오치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 심재통관(33)에는 방사상으로 다수개의 가스니플(60)이 결합되고, 가스니플(60)이 결합된 선상의 하우징(32)에는 심재통관(33)의 회전에 의해 가스니플(60)의 유동됨을 간섭하지 않도록 하는 통공(32a)이 형성된 것을 특징으로 하는 위빙 구조를 갖는 용접토오치.