KR20120008018U - 용접용 토치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 과제는 팁의 소모를 저감시켜서, 팁의 교환 회수를 저감시키고, 또한 팁 교환 능률을 향상시키면서 콤팩트한 용접 토치를 제공하는 것이다. 용접 토치(1)는, 토치 보디(2)를 통과한 용접 와이어(W), 가스 및 전류가 공급되는 제 1 팁 보디(5)와, 제 1 팁 보디(5)의 선단측에 마련되고, 제 1 팁 보디(5)를 통과한 전류를 용접 와이어(W)에 공급하는 제 1 팁(4)과, 노즐(3)내에서 제 1 팁 보디(5)의 외주부에 설치된 절연 부시(22)와, 전원(10)으로부터 전류가 공급되는 제 2 팁 보디(7)와, 제 2 팁 보디(7)의 선단부에 설치되고, 용접 와이어(W)가 관통 삽입되는 동시에, 제 2 팁 보디(7)를 통과한 전류를 용접 와이어(W)에 공급하는 제 2 팁(8)을 구비하고 있다. 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)은 소정 간격을 거쳐서 축방향으로 2단으로 배치되어, 1개로 이루어지는 용접 와이어(W)에 각각 전류를 공급한다.

Description

용접용 토치{WELDING TORCH}

본 고안은 가스 실드 아크 용접에 사용되는 용접 토치에 관한 것이다.

종래, 가스 실드 아크 용접 장치의 용접 토치에는, 토치 본체에 착탈가능하게 마련된 팁 보디(특허문헌 1에서 말하는 콘택트 팁 홀더)의 선단부에, 관통 삽입되는 용접 와이어에 급전하는 기능을 목적으로 한 콘택트 팁(contact tip)(이하, 단지 「팁」이라고 함)이 마련되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

종래, 용접 토치에는, 용접 와이어가 송급되고, 토치 본체, 팁 보디를 거쳐서 팁으로부터 송출된다. 그러한 용접 와이어에는, 전원으로부터 팁에 공급된 전류가 급전되는 것에 의해, 용접이 실행된다. 그리고, 팁은 용접을 행함에 따라서 용접 와이어와의 마찰에 의해 소모(마모)되므로, 소모량에 따라서 교환하지 않으면 안 된다.

팁이 소모되면, 팁과, 이 팁에 관통 삽입된 용접 와이어 사이에 간극이 생기고, 팁과 용접 와이어 사이의 접촉 불량이 생기는 문제점이 있었다.

여기에서, 특허문헌 1에 기재된 용접 토치에서는, 용접 와이어를 쿠션 고무 스페이서로 축 직교방향으로 가압하여 접촉 불량을 해소하고 있다.

또, 특허문헌 2에 기재된 용접 전극에서는, 팁(특허문헌 2에서 말하는 급전자)을 용접 와이어의 직경 외측방향에 마련한 접촉 제어 실린더로 축심방향으로 가압하는 것에 의해, 접촉 불량을 해소하고 있다.

또, 특허문헌 3에 기재된 GMA 용접 방법에서는, 안정한 용접을 실현하기 위해서, 스퍼터 발생량을 억제하여 용접을 실행하고 있다.

그러한 GMA 용접 방법은, 접촉 전극과 피용접물 사이에 펄스 전류를 흘리고, 용접 와이어에 접촉시킨 추가의 접촉 전극과 피용접물 사이에, 전류값이 일정한 값으로 제어된 일정 전류를 흘리는 동시에, 추가의 접촉 전극을 접촉 전극보다도 피용접물에 가까운 위치에서 용접 와이어와 접촉시키고 있다.

일본 공개 특허 제 1998-328836 호 공보(특허청구범위, 도 1 및 도 2) 일본 공개 특허 제 1992-143077 호 공보(특허청구범위, 도 1 및 도 4) 일본 공개 특허 제 2010-194566 호 공보(특허청구범위, 도 1 및 도 2)

그러나, 특허문헌 1에 기재된 용접 토치에서는, 팁과 용접 와이어 사이의 접촉 불량을 해소할 수 있지만, 특히 대전류를 사용하여 아크 용접했을 경우, 팁과 용접 와이어 사이의 저항에 의해 가열되어서, 팁의 소모가 심하게 되어, 팁의 교환 회수가 많아진다는 문제점이 있었다.

또한, 팁의 교환 회수가 많아지면, 용접 작업을 중단하여야 하므로, 작업 효율이 나쁘다는 문제점도 있었다.

특허문헌 2에 기재된 용접 전극에서는, 복수의 분할 급전자가 용접 와이어의 외주부에 설치되는 동시에, 더욱이 분할 급전자의 외측에 그 분할 급전자를 가압하는 접촉 제어 실린더와 가압용 롤이 각각 설치되어 있다. 이 때문에, 용접 토치 전체가 폭방향(축 직교방향)으로 극히 커진다는 문제점이 있었다.

더욱이, 이러한 큰 용접 전극에서는, 용접할 때에, 접촉 제어 실린더 및 가압용 롤이 방해가 되어 용접 가능한 개소가 한정된다는 문제점이 있었다.

특허문헌 3에 기재된 GMA 용접 방법에서는, 급전 개소의 분할 사상이 제시되어 있지만, 구체적인 구조가 개시되어 있지 않고, 더욱이 각 팁의 지지 수단이나 교환성이 고려되고 있지 않다는 점에서 실용적이지 않다. 구체적으로는, 예를 들어 특허문헌 3의 도 1의 방식에서는 하부 급전 팁(3)은 팁 보디와 일체이며, 교환식이 아닌 것이 시사되고, 상부 급전 팁(2)이나 하부 급전 팁(3)의 불가피한 마모시나 와이어와의 융착 트러블시에 생기는 교환은 실질적으로 전체를 분해할 필요가 있어, 수고와 시간을 필요로 하므로, 실용성이 부족하다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 3의 도 2의 방식에서는 급전 팁(92)의 3개소가 어떻게 지지, 급전되고, 더욱이 교환하는지가 명시되어 있지 않아, 사상의 영역에 머무르고 있다.

본 고안은, 이러한 문제점에 비추어 창안된 것으로서, 그 과제는, 팁의 소모를 저감시켜서 팁의 교환 회수를 저감시키고, 또한 팁 교환 능률을 향상시키면서 콤팩트한 용접 토치를 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 고안에 따른 용접 토치는, 축심부에 용접 와이어가 관통 삽입되는 와이어 통로, 가스 공급원으로부터 가스가 공급되는 가스 공급로, 및 전원으로부터 전류가 공급되는 급전로를 갖는 토치 보디와, 기단부에 상기 토치 보디가 장착되고, 선단부에 상기 가스를 방출하는 가스 분사구를 갖는 노즐을 구비하고, 상기 가스 분사구로부터 상기 가스를 방출하면서 상기 용접 와이어에 의해 피용접물을 용접하는 용접 토치로서, 상기 노즐내에서 통전가능하게 상기 토치 보디에 마련되고, 상기 토치 보디를 통과한 상기 용접와이어, 상기 가스, 및 상기 전류가 공급되는 제 1 팁 보디와, 상기 제 1 팁 보디의 선단측에 마련되고, 상기 제 1 팁 보디를 통과한 전류를 상기 용접 와이어에 공급하는 제 1 팁과, 상기 노즐내에서 상기 제 1 팁 보디의 외주부에 설치되고, 절연 부재로 이루어지는 절연 부시와, 상기 제 1 팁 보디가 상기 절연 부시를 개재하여 내장되는 동시에, 상기 전원으로부터 전류가 공급되는 제 2 팁 보디와, 상기 제 2 팁 보디의 선단부에 설치되고, 상기 제 1 팁에 관통 삽입된 상기 용접 와이어가 관통 삽입되는 동시에, 상기 제 2 팁 보디를 통과한 전류를 상기 용접 와이어에 공급하는 제 2 팁을 구비하며, 상기 제 1 팁과 상기 제 2 팁은, 사전설정된 소정 간격을 거쳐서 축방향으로 2단으로 배치되어, 1개로 이루어지는 상기 용접 와이어에 각각 전류를 공급하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 용접 토치는, 제 1 팁과 제 2 팁이 소정 간격을 거쳐서 축방향으로 2단으로 배치되어, 1개로 이루어지는 용접 와이어에 각각 전류를 공급함으로써, 급전 개소가 축방향으로 2개로 분산된 정도만큼, 각 제 1 팁 및 제 2 팁에 공급되는 전류가 억제되기 때문에, 팁의 발열량, 마모량(소모) 및 팁의 교환 회수를 저감시켜서, 용접 효율 및 팁 교환 능률을 향상시키면서 용접 토치 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 제 1 팁 보디는, 상기 토치 보디내로부터 유출된 가스가 흐르는 제 1 중공부와, 상기 제 1 팁 보디의 외주부에 천공되어 상기 제 1 중공부에 연통하는 제 1 연통 구멍을 갖고, 상기 제 2 팁 보디는, 상기 제 1 연통 구멍으로부터 유출된 가스가 흐르는 제 2 중공부와, 상기 제 2 팁 보디의 외주부에 천공되어 상기 제 2 중공부에 연통하는 제 2 연통 구멍을 갖고, 상기 제 2 팁 보디의 외주면과 상기 노즐의 내벽 사이에는, 상기 제 2 연통 구멍 및 상기 가스 분사구에 연통하는 제 3 가스 유로가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 용접 토치에 있어서, 토치 보디에 공급된 가스는, 제 1 팁 보디의 제 1 중공부내로부터 제 1 연통 구멍을 통해서, 제 2 팁 보디의 제 2 중공부내에 흘러들어가서 제 2 연통 구멍으로부터 제 2 팁 보디의 외주로 나간다. 더욱이, 그 가스는, 제 2 팁 보디의 외주면과 노즐의 내벽 사이의 제 3 가스 유로를 통해서 노즐의 가스 분사구로부터 아크의 주위를 향해서 안정한 상태로 가스가 분사된다. 또한, 가스는, 제 1 연통 구멍 및 제 2 연통 구멍을 통과할 때에, 오리피스(orifice) 효과에 의해 유속 및 기압이 높아지기 때문에, 노즐의 가스 분사구로부터 분사되는 가스의 세기를 증대시킬 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 절연 부시는, 상기 제 1 팁 보디에 전류를 공급하는 토치 내통이 삽입되는 통부와, 제 2 팁 보디의 기단부에 형성된 부시 삽입부가 삽입되는 절연 통부를 갖는 동시에, 상기 절연 부시가 상기 토치 보디에 마련되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 용접 토치는, 토치 보디에 마련된 절연 부시에, 제 1 팁 보디에 전류를 공급하는 토치 내통이 삽입되는 통부와, 제 2 팁 보디의 부시 삽입부가 삽입되는 절연 통부가 형성되어 있는 것에 의해, 제 1 팁 보디와 제 2 팁 보디 사이의 기단부를 각각 절연한 상태로 토치 보디에 마련할 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 노즐의 외측으로부터, 절연재에 의해 형성된 환상 절연 부재가 내측으로 끼워지는 관통 구멍이 형성되고, 상기 환상 절연 부재에는, 한쪽이 상기 전원에 접속되고, 다른쪽이 상기 제 2 팁을 거쳐서 상기 용접 와이어에 도통하는 상기 제 2 팁 보디에 접속된 전선이 관통 삽입되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 용접 토치는, 노즐의 외측으로부터 관통 구멍에 내측으로 끼워지는 환상 절연 부재에, 전원으로부터 제 2 팁을 거쳐서 용접 와이어에 도통하는 제 2 팁 보디에 접속된 전선이 관통 삽입되어 있는 것에 의해, 전원으로부터의 전류를 노즐의 외주부로부터 제 2 팁 보디를 거쳐서 용접 와이어에 급전할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 제 1 팁 및 상기 제 2 팁의 한쪽 또는 양쪽이 가변 저항기를 거쳐서 상기 전원에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 제 1 팁 및 제 2 팁의 한쪽 또는 양쪽이 가변 저항기를 거쳐서 전원에 접속되어 있는 것에 의해, 전원으로부터 제 1 팁과 제 2 팁을 거쳐서 용접 와이어에 공급되는 전류의 크기를 조정할 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 제 1 팁과 상기 제 2 팁은 별도의 전원으로부터 전류가 공급되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 제 1 팁과 제 2 팁은 별도의 전원으로부터 전류가 공급되는 것에 의해, 제 1 팁과 제 2 팁에 공급되는 각 전원으로부터의 전류의 크기를 상이하게 할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 별도의 전원은 적어도 한쪽의 전원이 펄스 전원이며, 양쪽 전원이 펄스 전원인 경우에는, 한쪽 전원으로부터 출력되는 펄스 전류가 다른쪽 전원의 펄스의 타이밍에 동조되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 복수의 전원중 적어도 한쪽의 전원을 펄스 전류를 발생시키는 펄스 전원으로 하는 동시에, 한쪽 전원으로부터 출력되는 펄스 전류가 다른쪽 전원의 펄스의 타이밍에 동조되어서, 용접 전류를 안정화시킬 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 제 1 팁과 상기 제 2 팁의 간격을 상기 제 1 팁 및 상기 제 2 팁의 길이, 혹은 제 1 팁 보디나 제 2 팁 보디의 길이로 조정할 수 있는 것이 바람직하다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 제 1 팁의 축심선과 상기 제 2 팁의 축심선이 2㎜ 이하로 편심되어 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 용접 토치는, 제 1 팁의 축심선과 제 2 팁의 축심선이 2㎜ 이하로 편심되어 있는 것에 의해, 용접 와이어를 팁의 와이어 관통 삽입부에 가압 접촉시킬 수 있기 때문에, 팁과 용접 와이어 사이의 접촉 불량을 해소할 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치는, 상기 제 2 팁 보디는, 상기 제 2 팁이 설치된 선단부측이 상기 제 2 팁 보디의 기단부측에 대하여 착탈가능하게 장착되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따르면, 제 2 팁 보디는 제 2 팁이 설치된 선단부측이 기단부측에 대하여 착탈가능하게 마련되어 있는 것에 의해, 선단부측의 부분을 기단부측의 부분에 대하여 분리하거나, 장착할 수 있게 된다.

본 고안에 따른 용접 토치에서는, 제 1 팁과 제 2 팁이 소정 간격을 거쳐서 축방향으로 2단으로 배치되어, 1개로 이루어지는 용접 와이어에 각각 전류를 공급함으로써, 급전 개소가 축방향으로 2개로 분산된 정도만큼, 팁의 발열량, 마모량(소모) 및 팁의 교환 회수를 저감시켜서, 용접 효율, 팁 교환 능률 및 용접 작업의 효율을 향상시키면서, 용접 토치 전체를 콤팩트하게 할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 토치 보디에 공급된 가스는, 제 1 팁 보디의 제 1 중공부내로부터 제 1 연통 구멍, 제 2 팁 보디의 제 2 중공부내, 제 2 연통 구멍, 제 3 가스 유로를 통해서 노즐의 가스 분사구로부터 분사되는 것에 의해, 가스가 제 1 연통 구멍 및 제 2 연통 구멍을 통과할 때에, 오리피스 효과에 의해 유속 및 기압이 향상되어, 가스 분사구로부터 안정한 가스를 분사시킬 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 제 1 팁 보디와 제 2 팁 보디 사이의 기단부를 절연 부시로 절연한 것에 의해, 토치 보디에 2개의 팁을 배치할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 전원으로부터의 전류를 노즐의 외측으로부터 제 2 팁 보디를 거쳐서 용접 와이어에 급전할 수 있기 때문에, 팁이 2개라도 용이하게 급전할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 용접 전원의 총 출력 전류를 제 1 팁과 제 2 팁으로 분할 급전하는 것에 의해, 각 팁을 통과하는 전류의 크기를 저감시켜, 팁의 저항, 발열량, 마모량 및 팁의 교환 회수를 저감시켜서, 용접 작업의 효율화를 도모할 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 제 1 팁 및 제 2 팁은 각각 가변 저항기를 거쳐서 전원에 접속되어 있는 것에 의해, 용접 와이어에 공급되는 전류의 크기를 각각의 팁에 맞춰서 자유롭게 조정할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 제 1 팁과 제 2 팁이 별도의 전원으로부터 전류가 공급되는 것에 의해, 각 전원으로부터 공급되는 전류의 크기를 저감시켜서, 각각의 팁에 적합한 크기의 전류로 하여, 팁의 마모량을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 복수의 전원중 적어도 한쪽의 전원을 펄스 전원으로 하여, 한쪽 전원으로부터의 펄스 전류가 다른쪽 전원의 펄스의 타이밍에 동조되어서, 안정한 용접 전류를 공급하여 아크 길이를 일정하게 유지할 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 제 1 팁 및 제 2 팁 또는 이들을 지지하는 팁 보디의 길이 등을 조정하는 것에 의해, 제 1 팁과 제 2 팁의 축방향의 간격을 적절하게 조정할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 용접 토치는 제 1 팁의 축심선과 제 2 팁의 축심선이 약간 편심되어 배치되어 있는 것에 의해, 용접 와이어를 팁의 와이어 관통 삽입부에 가압 접촉한 상태로 배치할 수 있기 때문에, 팁과 용접 와이어 사이의 접촉 불량을 해소할 수 있다.

또, 본 고안에 따른 용접 토치에 따르면, 제 2 팁 보디는 제 2 팁이 설치된 선단부측이 기단부측에 대하여 착탈가능하게 마련되어 있는 것에 의해, 선단부측의 부분을 분리하면, 제 2 팁 보디내에 있는 제 1 팁을 용이하게 착탈하여 교환할 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 용접 토치를 도시하는 주요부 단면도,
도 2는 본 고안에 따른 용접 토치를 도시하는 전기 블록도,
도 3은 비교예의 용접 토치를 도시하는 주요부 단면도,
도 4는 고안에 따른 용접 토치 및 비교예의 용접 토치에 있어서의 용접 개시 30분후 팁의 마모량을 도시하는 막대 그래프,
도 5는 본 고안에 따른 용접 토치 및 비교예의 용접 토치에 있어서의 용접 와이어와 전류의 관계를 도시하는 꺽은선 그래프,
도 6은 본 고안에 따른 용접 토치 및 비교예의 용접 토치에 있어서의 전류와 용접 와이어의 용융량의 관계를 도시하는 꺽은선 그래프,
도 7은 본 고안에 따른 용접 토치의 제 1 변형예를 도시하는 전기 블록도,
도 8은 본 고안에 따른 용접 토치의 제 3 변형예를 도시하는 전기 블록도,
도 9는 본 고안의 실시형태에 따른 용접 토치의 제 4 변형예를 도시하는 도면으로서, 제 1 팁과 제 2 팁의 배치 상태를 도시하는 개략도.

본 고안에 따른 용접 토치의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 고안의 용접 토치(1)를 설명하기 전에, 도 2를 참조하여 이 용접 토치(1)가 마련되어 있는 용접 장치(A)와, 전원(10)과, 가스 공급원(G)을 설명한다.

≪용접 장치의 구성≫

도 2에 도시하는 바와 같이, 용접 장치(A)는, 피용접물(B)을 용접할 때에, 미도시의 와이어 공급 장치로부터 공급된 용접 와이어(W)가 용접 토치(1)에 자동적으로 송급되고, 그 용접 와이어(W)에, 아크와 용융 금속을 덮어서 공기가 용접 분위기내로 침입하는 것을 방지하는 아르곤 가스 등의 불활성 가스, 또는 탄산가스나 산소 등의 활성 가스, 또는 이들의 혼합 가스로 이루어지는 실드 가스와, 용접 전류를 공급하면서 아크 용접하는 가스 실드 아크 용접 장치이다. 용접 장치(A)는, 피용접물(B)에 대하여 용접을 실행하는 용접 토치(1)와, 용접 와이어(W)에 전류를 공급하는 전원(10)과, 용접 와이어(W)를 공급하는 와이어 공급 장치(도시 생략)와, 용접 토치(1)에 실드 가스를 공급하는 가스 공급원(G)을 주로 구비하고 있다.

≪ 전원 및 가스 공급원의 구성≫

전원(10)은 예를 들어 제 1 팁 보디(5) 및 제 2 팁 보디(7)에 전류를 공급하는 용접용 전원(용접기)이다. 제 1 팁 보디(5)와 제 2 팁 보디(7)는 이 전원(10)의 플러스 전극에 대하여 접속되어 있다. 전원(10)의 마이너스 전극은 피용접물(B)에 접속되어 있다.

가스 공급원(G)은 파이프형상 부재(25)를 거쳐서 용접 토치(1)에 접속되어 있다.

≪용접 토치의 구성≫

도 1에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(1)는, 피용접물(B)(도 2 참조)을 용접하기 위한 용접 와이어(W)와, 이 용접 와이어(W)에 공급하는 용접 전류와, 실드 가스를 공급하는 기구이다. 용접 토치(1)는 예를 들어 용접 토치(1)의 선단의 가스 분사구(3b)로부터 피용접물(B)에 가스를 방출하면서 용접 와이어(W)에 급전하여 피용접물(B)을 용접하는 수냉식 가스 실드 아크 용접용의 토치이다. 용접 토치(1)는, 각각 후술하는 토치 보디(2)와, 노즐(3)과, 제 1 팁(4)과, 제 2 팁(8)과, 제 1 팁 보디(5)와, 제 2 팁 보디(7)를 구비하고 있다. 용접 토치(1)에는, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)의 2개의 콘택트 팁이 축방향으로 사전설정한 소정 간격(L1)을 거쳐서 단차형상으로 2단으로 배치되어 있다.

≪토치 보디의 구성≫

토치 보디(2)는, 급전로(21a)가 되는 도전성의 토치 내통(21)과, 이 토치 내통(21)에 외측으로 끼워진 절연 부시(22)와, 이 절연 부시(22)에 외측으로 끼워진 도전성의 토치 외통(23)과, 토치 내통(21)을 절연 부시(22)를 개재하여 토치 외통(23)에 고정하기 위한 절연성의 고정 통체(24)와, 토치 외통(23)의 기단부측에 고정된 절연성의 파이프형상 부재(25)를 구비하고 있다.

<토치 내통의 구성>

도 1에 도시하는 바와 같이, 토치 내통(21)은, 용접 와이어(W)가 관통 삽입되는 와이어 통로(도시 생략)와, 가스 공급원(G)(도 2 참조)으로부터 가스가 공급되는 가스 공급로(도시 생략)와, 전원(10)(도 2 참조)으로부터 전류가 공급되는 급전로(21a)를 구비하고 있다.

와이어 통로(도시 생략)는 토치 내통(21)에 내장된 중공 부위 라이너로 이루어지고, 그 안에 용접 와이어(W)가 관통 삽입되어 있다.

가스 공급로(도시 생략)는 상기 와이어 통로가 겸용되고, 와이어 통로내의 용접 와이어(W)의 주위 공간이다.

급전로(21a)는 도전재로 이루어지는 토치 내통(21)이며, 전원(10)(도 2 참조)으로부터 전선(11)을 거쳐서 급전로(21a)에 전류가 공급되어서, 제 1 팁 보디(5), 제 1 팁(4)을 거쳐서 용접 와이어(W)로 흐르도록 되어 있다.

<절연 부시의 구성>

절연 부시(22)는 수지 재료 등의 절연 재료에 의해 형성된 대략 원통형상의 부재이다. 절연 부시(22)는, 제 1 팁(4) 및 제 1 팁 보디(5)에 도통 상태로 마련된 토치 내통(21)과, 제 2 팁(8)에 도통 상태로 마련된 제 2 팁 보디(7) 사이를 절연하기 위한 절연 부재와, 토치 보디(2)를 냉각하는 냉각부의 기능이 있다. 절연 부시(22)는 노즐(3)내에서 제 1 팁 보디(5)의 외주부에 설치되어 있다.

이러한 절연 부시(22)에는, 급전로(21a)가 선단부를 노출한 상태로 삽입되는 통부(22a)와, 제 2 팁 보디(7)의 기단부에 형성된 부시 삽입부(7e)에 내측으로 끼워지는 절연 통부(22b)와, 냉각액 순환 파이프(26)에 연통하여 냉각액이 순환하는 냉각액 순환로(도시 생략)가 형성되어 있다.

통부(22a)는 원통 관형상의 급전로(21a)가 내측으로 끼워져서 지지되는 부위이다.

절연 통부(22b)는 절연 부시(22)의 선단측 외주부에 형성되어, 제 2 팁 보디(7)를 절연 부시(22)에 외측으로 끼워지게 하기 위한 원통부이다.

냉각액 순환로(도시 생략)는, 냉각액 순환 파이프(26)로부터 공급된 냉각액을 유동시키는 것에 의해, 용접에 의해 고온으로 된 토치 보디(2)를 냉각하는 워터재킷의 기능을 하는 유로이다. 냉각액 순환로(도시 생략)는 절연 부시(22) 및 토치 외통(23)의 내부에 형성되어 있다.

<토치 외통 및 고정 통체의 구성>

도 1에 도시하는 바와 같이, 토치 외통(23)은 금속 재료에 의해 형성된 대략 원통형상의 도전성 부재이며, 기단측 외주부에 미도시의 부시 고정 나사부를 갖고 있다.

고정 통체(24)는, 토치 외통(23)의 부시 고정 나사부(도시 생략)에 나사 결합하는 너트의 기능을 하는 너트부(도시 생략)와, 냉각액 순환 파이프(26)를 접속하기 위한 한쌍의 파이프 접속부(도시 생략)로부터 고정 통체(24)내를 통해서 절연 부시(22)내로 냉각액을 흘리는 워터재킷의 기능을 하는 냉각액 공급 내부 유로(도시 생략)가 형성된 대략 원통형상의 절연성 수지 재료로 이루어진다.

파이프형상 부재(25)는 용접 와이어(W)를 송급하기 위한 가이드 파이프와, 가스를 이송하는 가스 공급 파이프의 역할을 하는 관형상 부재이다. 파이프형상 부재(25)는, 기단부가 미도시의 와이어 공급 장치 및 가스 공급원(G)에 접속되고, 선단측이 토치 내통(21)에 접속되어 있다.

<노즐의 구성>

도 1에 도시하는 바와 같이, 노즐(3)은, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)이 사전설정한 소정 간격(L1)을 거쳐서 축방향으로 단차형상으로 내장되는 동시에, 선단부의 가스 분사구(3b)로부터 실드 가스를 분사하는 대략 원통형상 부재로 이루어진다. 노즐(3)은, 내벽에 형성된 제 3 가스 유로(3a)와, 상기 가스 분사구(3b)와, 이 가스 분사구(3b)가 형성된 노즐 소경부(小徑部)(3C)와, 노즐 소경부(3C)의 기단측에 연속하여 단차형상으로 형성된 노즐 대경부(大徑部)(3d)와, 노즐 대경부(3d)에 천공된 관통 구멍(3e)과, 노즐 대경부(3d)내의 기단측에 형성되고, 토치 외통(23)의 선단측이 내측으로 끼워지는 노즐 끼워맞춤부(3f)가 형성되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제 3 가스 유로(3a)는 노즐(3)의 내벽과 제 2 팁 보디(7)의 외주면 사이의 공간으로 이루어지는 실드 가스의 유로이며, 가스가 제 2 연통 구멍(7C)으로부터 가스 분사구(3b)를 향해서 흐른다.

가스 분사구(3b)의 내부에는, 제 2 팁(8)이 배치되어 있다.

노즐 소경부(3C)는 노즐(3)의 선단측에 형성된 원통형상 부위이며, 이 노즐 소경부(3C)의 내부에는, 제 2 팁(8)을 보지한 제 2 팁 보디(7)의 선단측 원통부(7g)와, 제 1 팁(4)을 보지한 제 1 팁 보디(5)와, 용접 와이어(W)가 배치되어 있다.

노즐 대경부(3d)의 내부에는, 상기 제 3 가스 유로(3a)와, 제 2 팁 보디(7)의 기단측 원통부(7f)와, 절연 링(6)과, 절연 부시(22)의 절연 통부(22b)와, 급전로(21a)가 배치되어 있다.

관통 구멍(3e)은 전선(12)이 삽입되고 절연재에 의해 형성된 환상 절연 부재(31)가 내측으로 끼워지는 부위이다. 단, 전선(12)은 반드시 노즐을 관통할 필요는 없고, 노즐 끼워맞춤부(3f)의 상부, 구체적으로는 토치 보디(2)나 또는 그 상부 위치에 설치할 수도 있고, 이 때 관통 구멍(3e)이나 환상 절연 부재(31)는 노즐(3)을 관통하지 않는다.

노즐 끼워맞춤부(3f)는 노즐(3)과 토치 외통(23)을 접속시키는 접속 부위이다.

<제 1 팁의 구성>

제 1 팁(4)은, 제 1 팁 보디(5)의 선단측에 착탈가능하게 마련되어, 관통 삽입된 용접 와이어(W)를 지지하는 동시에, 제 1 팁 보디(5)를 통과한 전류를 용접 와이어(W)에 공급하기 위한 콘택트 팁이며, 대략 원통형상의 도전성 부재로 이루어진다. 제 1 팁(4)은, 용접 와이어(W)를 관통 삽입해서 지지하여 급전하는 와이어 관통 삽입부(4a)와, 이 제 1 팁(4)을 제 1 팁 보디(5)에 연결하기 위한 제 1 팁 나사부(4b)를 갖고 있다.

<제 1 팁 보디의 구성>

제 1 팁 보디(5)는, 노즐(3)내에서 통전가능하게 토치 보디(2)에 마련되고, 토치 보디(2)를 통과한 용접 와이어(W), 가스, 및 전류가 공급되는 도전성의 원통형상 부재이다. 제 1 팁 보디(5)에는, 토치 보디(2)내로부터 유출된 가스가 흐르는 제 1 가스 유로(5a)와, 이 제 1 가스 유로(5a)를 형성하는 제 1 중공부(5b)와, 이 제 1 팁 보디(5)의 외주부에 천공되어 제 1 중공부(5b)에 연통하는 제 1 연통 구멍(5C)과, 상기 토치 내통 암나사부(21e)가 나사 결합하는 제 1 팁 보디 나사부(5d)와, 상기 제 1 팁(4)의 나사부(4b)가 나사 결합하는 제 1 팁 고정 나사부(5e)가 형성되어 있다.

제 1 가스 유로(5a)는 토치 내통(21)내로부터 이송되어 온 가스를 제 1 연통 구멍(5C)을 향하여 유동시키기 위한 유로이다.

제 1 중공부(5b)내에는, 축심부를 따라 용접 와이어(W)가 배치되는 동시에, 상기 가스가 유동하고 있다.

제 1 연통 구멍(5C)은 제 1 팁 보디(5)의 외주부가 균등한 간격으로 동일한 크기로 형성된 복수의 구멍으로 이루어지고, 제 1 가스 유로(5a)내의 가스가 제 2 가스 유로(7a)로 유출되도록 되어 있다.

제 1 팁 보디 나사부(5d)는 제 1 팁 보디(5)의 기단부측 외주부에 형성된 나사부이며, 토치 내통(21)의 토치 내통 암나사부(도시 생략)에 나사 결합하여 제 1 팁 보디(5)를 토치 내통(21)의 선단부에 접속하기 위한 부위이다.

제 1 팁 고정 나사부(5e)는 원통형상의 제 1 팁 보디(5)의 선단측 내벽에 형성되고, 제 1 팁(4)을 착탈가능하게 고정하기 위한 암나사이다.

<제 2 팁의 구성>

제 2 팁(8)은, 제 2 팁 보디(7)의 선단부에 착탈가능하게 보지되고, 제 1 팁(4)에 관통 삽입된 용접 와이어(W)가 관통 삽입되는 동시에, 제 2 팁 보디(7)를 통과한 전류를 용접 와이어(W)에 공급하기 위한 콘택트 팁이다. 제 2 팁(8)은, 예를 들러 상기 제 1 팁(4)과 동일한 형상이며, 대략 원통형상의 도전성 부재로 이루어진다. 제 2 팁(8)은, 용접 와이어(W)를 관통 삽입해서 지지하여 급전하는 와이어 관통 삽입부(8a)와, 이 제 2 팁(8)을 제 2 팁 보디(7)에 연결하기 위한 제 2 팁 나사부(8b)를 갖고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)은, 축방향으로 조정가능한 소정 간격(L1)을 거쳐서 배치되어, 1개로 이루어지는 용접 와이어(W)에 각각 전류를 공급한다.

또한, 제 2 팁(8)과 피용접물(B)의 간격, 소위 일반적 표현에서 말하는 와이어 돌출 길이는 L12가 된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)의 길이를 사이즈가 상이한 팁(4, 8), 또는 제 1 팁 보디(5)나 제 2 팁 보디(7)의 길이를 사이즈가 상이한 팁 보디(5, 7)로 교환하여 조정하는 것에 의해, 팁간 거리[간격(L1)]를 조정할 수 있다.

<제 2 팁 보디의 구성>

도 1에 도시하는 바와 같이, 제 2 팁 보디(7)는, 제 1 팁 보디(5)가 절연 부시(22)를 개재하여 내장되는 동시에, 전선(12)을 거쳐서 전류가 공급되는 도전성의 대략 원통형상 부재이다. 제 2 팁 보디(7)는, 제 1 연통 구멍(5C)으로부터 유출된 가스가 흐르는 제 2 가스 유로(7a)와, 이 제 2 가스 유로(7a)를 형성하는 제 2 중공부(7b)와, 제 2 팁 보디(7)의 외주부에 천공되어 제 2 중공부(7b)에 연통하는 제 2 연통 구멍(7C)과, 제 2 팁(8)의 제 2 팁 나사부(8b)가 나사 결합하는 제 2 팁 고정 나사부(7d)와, 절연 부시(22)의 절연 통부(22b)가 내측으로 끼워지는 부시 삽입부(7e)와, 작은 직경으로 형성된 기단측 원통부(7f)와, 이 기단측 원통부(7f)보다도 큰 직경으로 형성된 선단측 원통부(7g)와, 전선(12)이 접속되는 전선 접속부(7h)와, 선단측 원통부(7g)를 2개의 부재에 착탈가능하게(분리가능하게) 하는 기단측 착탈 나사부(7i) 및 선단측 착탈 나사부(7j)를 갖고 있다. 제 2 팁 보디(7)의 외주면과 노즐(3)의 내벽 사이에는, 제 2 연통 구멍(7C) 및 가스 분사구(3b)에 연통하는 제 3 가스 유로(3a)가 형성되어 있다.

제 2 가스 유로(7a)는, 제 1 팁 보디(5)내로부터 제 1 연통 구멍(5C)을 통해서 제 2 팁(8)내로 흘러들어간 가스가 제 2 연통 구멍(7C)을 향하여 유동하는 유로이다.

제 2 중공부(7b)내에는, 축심부를 따라 용접 와이어(W)가 배치되는 동시에, 제 1 연통 구멍(5C)으로부터 나온 가스가 제 2 연통 구멍(7C)을 향하여 유동하고 있다.

이러한 제 2 연통 구멍(7C)은, 선단측 원통부(7g)의 외주부가 균등한 간격으로 동일한 크기로 형성된 복수의 구멍으로 이루어지고, 제 2 가스 유로(7a)내의 가스가 제 3 가스 유로(3a)로 유출되도록 되어 있다.

제 2 팁 고정 나사부(7d)는 바닥을 갖는 대략 원통형상의 제 2 팁 보디(7)의 내측 바닥(선단면)에 천공하여 관통시킨 구멍이 암나사를 형성하여 이루어진다. 이러한 제 2 팁 고정 나사부(7d)에 제 2 팁(8)의 제 2 팁 나사부(8b)를 나사 결합하는 것에 의해, 제 2 팁 보디(7)에 제 2 팁(8)이 고정되어, 도통 상태가 된다.

부시 삽입부(7e)는 기단측 원통부(7f)의 기단측의 내벽에 형성된 원통부이며, 이 부시 삽입부(7e)에 절연 부시(22)의 절연 통부(22b)가 삽입되는 것에 의해, 제 2 팁 보디(7)가 토치 보디(2)의 절연 부시(22)에 외측으로 끼워진다.

기단측 원통부(7f)에는, 상기 부시 삽입부(7e)와 전선 접속부(7h)가 형성되어 있다. 기단측 원통부(7f)에는, 그 내부에, 절연 부시(22)를 개재하여 토치 내통(21)의 급전로(21a) 및 용접 와이어(W)가 배치되고, 외주부에, 노즐 대경부(3d)가 배치되고, 기단측의 단부면에, 절연 링(6)이 배치되어 있다.

선단측 원통부(7g)는 상기 제 2 연통 구멍(7C)과 상기 제 2 팁 고정 나사부(7d)가 형성되어, 그 선단측 원통부(7g)가 공간[제 3 가스 유로(3a)]을 거쳐서 노즐 소경부(3C)에 내장되어 있다. 제 2 팁 보디(7)는 일체형이어도 문제는 없지만, 더욱이는 선단측 원통부(7g)는, 제 2 팁 보디(7)내에 배치된 제 1 팁(4)의 교환을 실행하기 용이하게 하기 위해서, 서로 나사 결합하는 기단측 착탈 나사부(7i)와 선단측 착탈 나사부(7j)를 마련하여, 기단측에 대하여 선단측을 착탈가능하게 하는 것이 가능하다. 전선(11)에 의해 제 1 팁 보디(5)로부터 제 1 팁(4)을 거쳐서, 전선(12)에 의해 제 2 팁 보디(7)로부터 제 2 팁(8)을 거쳐서 용접 와이어(W)에 급전한다.

기단측 착탈 나사부(7i)는 선단측 원통부(7g)의 기단측에 형성된 나사부이며, 예를 들어 암나사부 형상으로 형성되어 있다.

선단측 착탈 나사부(7j)는 선단측 원통부(7g)의 선단측에 형성된 나사부이며, 예를 들어 기단측 착탈 나사부(71)가 나사 결합하는 나사부 형상으로 형성되어 있다.

이 때문에, 제 2 팁 보디(7)는 제 2 팁(8)이 설치된 선단부측을 기단부측에 대하여 착탈가능하게 마련되고, 선단부측의 부분을 분리하면 2개로 분할되어, 제 2 팁 보디(7)내에 있는 제 1 팁(4)을 용이하게 착탈하여 교환할 수 있도록 되어 있다.

≪환상 절연 부재의 구성≫

도 1에 도시하는 바와 같이, 환상 절연 부재(31)는 노즐(3)의 외주부에 형성된 관통 구멍(3e)에 내측으로 끼워지는 그로멧(grommet) 형상의 절연 부재이다. 이러한 환상 절연 부재(31)에는, 전선(12)에 의해 전원(10)(도 2 참조)과 제 2 팁 보디(7), 제 2 팁(8)을 거쳐서 용접 와이어(W)에 급전한다. 단, 전선(12)이 노즐(3)을 관통하지 않을 경우, 구체적으로는 노즐 끼워맞춤부(3f)의 상부, 예를 들어 토치 보디(2)나 혹은 그 상부 위치에 설치할 경우, 장착 위치는 노즐(3)이 아니라, 적절한 개소에 마련되거나, 혹은 더욱이는 절연할 필요성이 없을 경우에는 존재하지 않는 것도 허용된다.

≪절연 링의 구성≫

절연 링(6)은, 토치 외통(23)의 선단면과, 제 2 팁 보디(7)의 기단면 사이에 개재되어 양자간을 절연하기 위한 부재이며, 링형상으로 형성되어 있다.

≪용접 토치의 동작≫

다음에, 도 1 내지 도 6을 참조하여 용접 토치(1)의 동작에 대해서 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(1)로 용접하는 경우에는, 전원(10)(도 2 참조)으로부터 전선(11)을 제 1 팁 보디(5)에 접속하고, 전선(12)을 환상 절연 부재(31), 노즐(3)의 관통 구멍(3e)을 관통 삽입하여 제 2 팁 보디(7)의 전선 접속부(7h)에 접속한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 피용접물(B)을 전원(10)에 접속한다.

용접하는 경우에는, 전선(11)을 통해서, 토치 내통(21), 제 1 팁 보디(5), 제 1 팁(4)을 거쳐서 용접 와이어(W)에 전류가 흐른다.

또한, 전선(12)을 통해서, 제 2 팁 보디(7), 제 2 팁(8)을 거쳐서, 용접 와이어(W)로부터 피용접물(B)에 전류가 흘러, 아크가 발생한다.

그리고, 가스 공급원(G)으로부터 가스가 도 1에 도시하는 바와 같이 파이프형상 부재(25), 토치 내통(21), 제 1 팁 보디(5)의 제 1 가스 유로(5a), 제 1 연통 구멍(5C), 제 2 가스 유로(7a), 제 2 연통 구멍(7C), 제 3 가스 유로(3a)를 통해서 가스 분사구(3b)로부터 아크의 주위를 향하여 분사되어, 아크의 주위를 아르곤 가스 등의 불활성 가스, 또는 탄산가스나 산소 등의 활성 가스, 또는 이들의 혼합 가스로 이루어지는 실드 가스로 실드한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 이러한 경우, 콘택트 팁은, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)의 2개로 분산되어 용접 토치(1)에 배치되어서, 전원(10)에 대하여 접속되어 있다. 이 때문에, 종래의 팁이라면 하나의 팁으로 공급되는 전류를, 본 고안의 시스템에서는, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)으로 분할하는 것에 의해 1개의 팁당 부담 전류를 예를 들어 2분의 1씩으로 반감시킬 수 있다. 전류는, 용접 와이어(W)에 대하여 분산시켜서 배치한 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)으로부터 각각 급전되는 것에 의해, 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)과 용접 와이어(W) 사이에 발생하는 열을 저감시켜서, 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)이 열로 소모되는 것을 억제할 수 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)에서 발생한 열은 제 1 팁 보디(5) 및 제 2 팁 보디(7)를 거쳐서 토치 보디(2)에 전달된다. 그 토치 보디(2)는, 냉각액 순환 파이프(26)로부터 공급된 냉각액이 고정 통체(24), 토치 외통(23) 및 절연 부시(22)내의 냉각액 순환로(도시 생략)를 순환하여 토치 보디(2)를 냉각하기 때문에, 가열되는 것을 억제할 수 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이 조립된 용접 토치(1)의 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)의 사이즈, 또는 제 1 팁 보디(5)나 제 2 팁 보디(7)의 사이즈를 조정하는 것에 의해, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)의 간격(L1)을 자유롭게 조정할 수 있다.

[제 1 변형예]

이상, 본 고안에 따른 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 고안은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 고안의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절한 변경은 가능하다. 또한, 이미 설명한 구성은 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

도 7은 본 고안의 실시형태에 따른 용접 토치의 제 1 변형예를 도시하는 블록도이다.

상기 실시형태에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 1개의 전원(10)을 이용했을 경우를 예로 들어서 설명했지만, 본 고안은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7에 도시하는 전원(10A)과 같이, 제 1 전원(10A1)과, 제 2 전원(10A2)의 복수로 이루어지는 것이어도 무방하다.

그리고, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)은 별도의 전원(10A)인 제 1 전원(10A1), 제 2 전원(10A2)으로부터 전류가 공급되어도 좋다.

즉, 전원(10)은, 팁(4, 8)의 수를 2개로 했을 경우 2대로 하고, 팁의 수를 3개로 했을 경우 3대로 하는 등, 복수이어도 좋다.

[제 2 변형예]

또, 도 7에 도시하는 별도의 제 1 전원(10A1)과 제 2 전원(10A2)을 구비한 전원(10A)은, 예를 들어 한쪽의 제 1 전원(10A1)이 용접 와이어(W)에 펄스 전류를 공급하는 펄스 전원으로 이루어지고, 이러한 한쪽의 제 1 전원(10A1)으로부터 출력되는 펄스 전류가 다른쪽의 제 2 전원(10A2)의 펄스의 타이밍에 동조되도록 해도 무방하다.

[제 3 변형예]

도 8은 본 고안의 실시형태에 따른 용접 토치의 제 3 변형예를 도시하는 전기 블록도이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)은 각각 가변 저항기(14, 14)를 거쳐서 전원(10)에 접속되어도 무방하다.

이렇게 하면, 전원(10)으로부터 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)에 공급되는 전류를 가변 저항기(14, 14)에 의해 적절하게 조정할 수 있다.

[제 4 변형예]

도 9는 본 고안의 실시형태에 따른 용접 토치의 제 4 변형예를 도시하는 도면으로서, 제 1 팁과 제 2 팁의 배치 상태를 도시하는 개략도이다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(1)는, 제 1 팁(4)의 축심선(01)과 제 2 팁(8)의 축심선(02)을 2㎜ 이하로 편심(d)시켜서 어긋나게 하여 배치해도 무방하다.

이렇게 하면, 용접 와이어(W)를 제 1 팁(4)의 와이어 관통 삽입부(4a) 및 제 2 팁(8)의 와이어 관통 삽입부(8a)에 가압 접촉한 상태로 배치할 수 있기 때문에, 팁(4, 8)과 용접 와이어(W) 사이의 접촉 불량을 해소할 수 있다. 또한, 2㎜를 초과하여 편심시키면 용접 와이어(W)의 송급 저항이 높아져서, 송급을 저해하여, 불규칙 송급이 되어서, 아크의 불안정이나 용접 결함을 발생시킨다.

[기타의 변형예]

또, 용접 토치(1)는 용접 와이어(W)를 축 직교방향으로부터 가압하여 축심선(O1, O2)으로부터 어긋나게 하여 편심시키는 스프링 부재로 이루어지는 가압 부재를 구비한 것이어도 무방하다.

이렇게 하여, 가압 부재에 의해 용접 와이어(W)의 횡방향으로부터 가압하는 것에 의해, 팁(4, 8)과 용접 와이어(W) 사이의 접촉 불량을 해소할 수 있다.

또한, 전류를 용접 와이어(W)에 공급할 때의 급전점이 되는 제 1 팁(4)은 용접 와이어(W)에 급전할 수 있다면 없어도 무방하다. 예를 들면, 제 1 팁(4)과 제 1 팁 보디(5)를 일체로 해도 좋다. 이러한 경우, 제 1 팁 선단 구멍이 마모했을 경우에는 일체가 된 [제 1 팁(4)+제 1 팁 보디(5)]를 교환한다.

또한, 제 1 팁(4)은 급전 기능을 확보할 수 있다면, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다. 제 1 팁(4)의 형상은, 예를 들어 원통형상의 것이나, 단면 사각형이나 다각형의 각통(角筒) 형상인 것이어도 좋고, 적절하게 변경해도 무방하다.

다음에, 도 3 내지 도 7을 주로 참조하여, 본 고안의 용접 토치(1)의 실시예1을 비교예의 용접 토치(100)와 비교하면서 설명한다.

용접 조건

용접 와이어의 직경	1.4㎜
제 1 팁과 제 2 팁의 거리(L11)	55㎜
제 2 팁과 피용접물의 거리(L12)	25㎜
실드 가스	Ar80%+20%CO2
용접 속도	100㎝/분
용융 속도	274g/분
용접 전류	비교예: 555A
	본 고안: 합계 500A
용접 전원	정전압 특성 전원, 2대

표 1은 도 3 내지 도 7의 조사를 실행했을 때의 용접 와이어의 직경, 제 1 팁과 피용접물 사이의 거리, 제 2 팁과 피용접물 사이의 거리, 사용한 실드 가스, 용접 속도, 와이어 용융 속도, 용접 전류의 크기의 「용접 조건」을 나타내는 표이다. 전원과 전류의 공급 계통은 도 7에 상당한다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 용접 와이어(W)의 직경을 1.4㎜, 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)의 거리(L1)를 15㎜, 제 2 팁(8)과 피용접물(B) 사이의 거리(L12)를 25㎜, 사용하는 실드 가스를 Ar80% + 20%CO₂, 용접 속도를 100㎝/분. 와이어 용접 속도를 274g/분으로 일정·공통으로 했다. 결과로서, 용접 전류는 비교예가 555A이고, 본 고안이 제 1 전원+제 2 전원의 합계값이 500A이었다. 이러한 용접 조건으로 도 3에 도시하는 비교예의 용접 토치(100)와 본 고안의 용접 토치(1)(도 1 참조)를 비교하면서, 본 고안의 효과 확인을 행하였다.

<제 1 팁 및 제 2 팁의 마모량과 용접 시간에 대하여>

도 4는 팁이 1개인 비교예의 용접 토치와 본 고안의 용접 토치에 있어서의 용접 개시 30분후의 토치의 마모량을 비교한 막대 그래프이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(1)를 사용하여 용접을 개시하고나서 30분후에 제 1 팁(4)의 마모량을 계산한 결과, 제 1 팁(4)의 마모량은 비교예의 팁(200)의 마모량의 25%의 양이고, 비교예의 팁(200)의 마모량에 대하여 75% 삭감할 수 있었다. 제 2 팁(8)의 마모량은 비교예의 팁(200)의 마모량의 50%의 양이고, 비교예의 팁(200)의 마모량에 대하여 50% 삭감할 수 있었다.

도 4로부터, 본 고안의 용접 팁(1)은 비교예의 팁(200)과 비교하여 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)의 마모량이 작아진다는 것을 확인할 수 있었다.

<제 1 팁 및 제 2 팁의 마모량과 팁 교환에 대하여>

도 5는 본 고안의 용접 토치에 있어서의 제 1 팁, 제 2 팁 및 비교예의 용접 토치의 팁에 있어서의 마모량과 용접 시간의 관계를 도시하는 꺽은선 그래프이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 비교예의 용접 토치(100)(도 3 참조)로 용접했을 경우, 비교예의 팁(200)은 용접을 개시하고나서 약 t-x 시간후, 마모량이 교환해야 할 100%가 되어, 교환한다. 제 1 회째의 팁 교환이 실행되고, t 시간후 교환 종료, 용접이 재개한다. 더욱이, 용접 개시후 약 2t-x 시간후에 제 2 회째의 팁 교환이 실행되고, 용접 개시후 약 3t-x 시간후에 제 3 회째의 팁 교환이 실행되고, 용접 개시후 약 4t-x 시간후에 제 4 회째의 팁 교환이 실행되었다.

이에 대하여, 본 고안의 용접 토치(1)로 용접했을 경우, 제 1 팁(4)은, 용접을 개시하고나서 약 4t-x 시간후에 제 1 팁(4)의 마모량이 100%가 되어, 제 1 회째의 팁 교환이 실행되었다. 도 5로부터, 본 고안의 제 1 팁(4)은, 제 2 팁(8)보다도 더욱더, 비교예의 팁(200)과 비교하여 대폭적으로 마모량이 적고, 팁 교환의 회수를 격감시켜서 효율적으로 용접 작업을 실행할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

본 고안의 용접 토치(1)로 용접했을 경우, 제 2 팁(8)은, 용접을 개시하고나서 약 2t-x 시간후에 제 2 팁(8)의 마모량이 100%가 되어, 제 1 회째의 팁 교환이 실행되고, 또한 용접 개시후 약 4t-x 시간후에 제 2 회째의 팁 교환이 실행되었다.

도 5로부터, 본 고안의 용접 토치(1)의 제 2 팁(8)은, 비교예의 팁(200)과 비교하여 마모량이 적고, 팁 교환의 회수를 대폭 삭감할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 비교예의 용접 토치(100)에서는, 4t 시간내에 4회의 팁 교환이 실행되었다. 이에 대하여, 본 고안의 용접 토치(1)에서는, 4t 시간내에 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)의 합계의 교환 회수가 2회(1회째는 제 2 팁(8)만을 교환, 2회째는 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)을 동시에 교환함)로 작아져, 용접 작업의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

<용접 와이어의 용융량과 전류에 대하여>

도 6은 본 고안의 용접 토치와, 팁이 1개인 비교예의 용접 토치에 있어서의 용접 와이어와 전류의 관계를 도시하는 꺽은선 그래프이다. 이 꺽은선 그래프에 있어서, 본 고안의 용접 토치(1)는 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)의 간격(L1)을 5㎜로 했을 때의 데이터를 L1(a), 제 1 팁(4)과 제 2 팁(8)의 간격(L1)을 15㎜로 했을 때의 데이터를 L1(b), 용접 전류 400A 이상으로 되는 대전류 영역에서, 용접 와이어(W)가 약 190- 약 315[g/분]의 용융 속도로 용접했을 때의 데이터이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 비교예의 용접 토치(100)로 용접 와이어(300)의 용융량이 190[g/분]의 용융 속도로 용접했을 때는, 전류가 약 450A이었다. 이에 대하여, 본 고안의 용접 토치(1)로 동일한 용융량의 용융 속도로 용접했을 때는, 팁 간격 L1(b)=15㎜의 경우, 전류가 약 400A로 낮았다.

비교예의 용접 토치(100)로 용접 와이어(300)의 용융량이 약 230[g/분]의 용융 속도로 용접했을 때는, 전류가 약 500A이었다. 이에 대하여, 본 고안의 용접 토치(1)로 동일한 용융량의 용융 속도로 용접했을 때는, 팁 간격 L1(b)=15㎜의 경우, 전류가 약 445A로 낮았다.

비교예의 용접 토치(100)로 용접 와이어(300)의 용융량이 약 270[g/분]의 용융 속도로 용접했을 때는, 전류가 약 550A이었다. 이에 대하여, 본 고안의 용접 토치(1)로 동일한 용융량의 용융 속도로 용접했을 때는, 팁 간격 L1(b)=15㎜의 경우, 전류가 약 495A로 낮았다.

비교예의 용접 토치(100)로 용접 와이어(300)의 용융량이 약 315[g/분]의 용융 속도로 용접했을 때는, 전류가 약 605A이었다. 이에 대하여, 본 고안의 용접 토치(1)로 동일한 용융량의 용융 속도로 용접했을 때는, 팁 간격 L1(b)=15mm의 경우, 전류가 약 550A로 낮았다.

도 6으로부터, 본 고안의 용접 토치(1)의 팁 간격(L1)이 커질수록 비교예의 용접 토치(100)와 비교하여 동일한 용융량의 용융 속도로 용접할 경우의 전류가 작아져서, 전력 비용이 저렴해진다는 것을 확인할 수 있었다. 반대로, 동일 출력 전류이면 L1이 길어질수록 와이어 송급 속도가 커져서, 고능률이라는 것을 확인할 수 있었다.

이상으로부터, 본 고안의 용접 토치(1)는, 비교예의 용접 토치(100)와 비교하여, 전류가 공급되는 급전점이 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)의 2개로 증가시켜서 분산되게 한 것에 의해, 급전점에 공급되는 전류를 저감시킬 수 있기 때문에, 제 1 팁(4) 및 제 2 팁(8)에서 발열하는 온도를 낮게 억제하여, 팁(4, 8)의 교환 회수를 저감시킬 수 있다.

또한, 통전점에 과도한 전류가 흐를 경우에 발생하기 쉬운 팁(4, 8)과 용접 와이어(W)의 융착 트러블에 대해서도, 각 팁(4, 8)의 통전점이 부담하는 전류값이 대폭 낮아지기 때문에, 융착 문제를 해소하여, 생성되는 아크를 장기간에 걸쳐서 안정화시킬 수 있다.

1 : 용접 토치 2 : 토치 보디
3 : 노즐 3a : 제 3 가스 유로
3b : 가스 분사구 3e : 관통 구멍
4 : 제 1 팁 5 : 제 1 팁 보디
5b : 제 1 중공부 5c : 제 1 연통 구멍
5d : 제 1 팁 보디 수나사부 7 : 제 2 팁 보디
7b : 제 2 중공부 7c : 제 2 연통 구멍
7e : 부시 삽입부 8 : 제 2 팁
10, 10A : 전원 10A1 : 제 1 전원(전원)
10A2 : 제 2 전원(전원) 11 : 전원
14 : 가변 저항기 21 : 토치 내통
21a : 급전로 22 : 절연 부시
22a : 통부 22b : 절연 통부
31 : 환상 절연 부재 A : 용접 장치
B : 피용접물 G : 가스 공급원
L1 : 소정 간격 O1, O2 : 축심선
L1(a), L1(b) : 토치 간격 W : 용접 와이어

Claims (10)

1. 축심부에 용접 와이어가 관통 삽입되는 와이어 통로, 가스 공급원으로부터 가스가 공급되는 가스 공급로, 및 전원으로부터 전류가 공급되는 급전로를 갖는 토치 보디와,
   기단부에 상기 토치 보디가 장착되고, 선단부에 상기 가스를 방출하는 가스 분사구를 갖는 노즐을 구비하고,
   상기 가스 분사구로부터 상기 가스를 방출하면서 상기 용접 와이어에 의해 피용접물을 용접하는 용접 토치에 있어서,
   상기 노즐내에서 통전가능하게 상기 토치 보디에 마련되고, 상기 토치 보디를 통과한 상기 용접 와이어, 상기 가스, 및 상기 전류가 공급되는 제 1 팁 보디와,
   상기 제 1 팁 보디의 선단측에 마련되고, 상기 제 1 팁 보디를 통과한 전류를 상기 용접 와이어에 공급하는 제 1 팁과,
   상기 노즐내에서 상기 제 1 팁 보디의 외주부에 설치되고, 절연 부재로 이루어지는 절연 부시와,
   상기 제 1 팁 보디가 상기 절연 부시를 개재하여 내장되는 동시에, 상기 전원으로부터 전류가 공급되는 제 2 팁 보디와,
   상기 제 2 팁 보디의 선단부에 설치되고, 상기 제 1 팁에 관통 삽입된 상기 용접 와이어가 관통 삽입되는 동시에, 상기 제 2 팁 보디를 통과한 전류를 상기 용접 와이어에 공급하는 제 2 팁을 구비하며,
   상기 제 1 팁과 상기 제 2 팁은, 사전설정된 소정 간격을 거쳐서 축방향으로 2단으로 배치되어, 1개로 이루어지는 상기 용접 와이어에 각각 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 팁 보디는, 상기 토치 보디내로부터 유출된 가스가 흐르는 제 1 중공부와, 상기 제 1 팁 보디의 외주부에 천공되어 상기 제 1 중공부에 연통하는 제 1 연통 구멍을 갖고,
   상기 제 2 팁 보디는, 상기 제 1 연통 구멍으로부터 유출된 가스가 흐르는 제 2 중공부와, 상기 제 2 팁 보디의 외주부에 천공되어 상기 제 2 중공부에 연통하는 제 2 연통 구멍을 갖고,
   상기 제 2 팁 보디의 외주면과 상기 노즐의 내벽 사이에는, 상기 제 2 연통 구멍 및 상기 가스 분사구에 연통하는 제 3 가스 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 절연 부시는, 상기 제 1 팁 보디에 전류를 공급하는 토치 내통이 삽입되는 통부와, 제 2 팁 보디의 기단부에 형성된 부시 삽입부가 삽입되는 절연 통부를 갖는 동시에, 상기 절연 부시가 상기 토치 보디에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐의 외측으로부터, 절연재에 의해 형성된 환상 절연 부재가 내측으로 끼워지는 관통 구멍이 형성되고,
   상기 환상 절연 부재에는, 한쪽이 상기 전원에 접속되고, 다른쪽이 상기 제 2 팁을 거쳐서 상기 용접 와이어에 도통하는 상기 제 2 팁 보디에 접속된 전선이 관통 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 팁 및 상기 제 2 팁의 한쪽 또는 양쪽은 가변 저항기를 거쳐서 상기 전원에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 팁과 상기 제 2 팁은 별도의 전원으로부터 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 별도의 전원은 적어도 한쪽의 전원이 펄스 전원이며, 양쪽 전원이 펄스 전원인 경우에는, 한쪽 전원으로부터 출력되는 펄스 전류가 다른쪽 전원의 펄스의 타이밍에 동조되어 있는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
8. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 팁과 상기 제 2 팁의 간격을 상기 제 1 팁 및 상기 제 2 팁의 길이, 또는 제 1 팁 보디나 제 2 팁 보디의 길이로 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
9. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용접 토치는, 상기 제 1 팁의 축심선과 상기 제 2 팁의 축심선이 2㎜ 이하로 편심되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
   용접 토치.
10. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 팁 보디는, 상기 제 2 팁이 설치된 선단부측이 상기 제 2 팁 보디의 기단부측에 대하여 착탈가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는
    용접 토치.

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