KR20140056488A - 티그 용접 토치 - Google Patents

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KR20140056488A
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Abstract

티그 용접 토치이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접 토치는 상면에서 저면으로 관통된 마운트홀을 갖는 토치 바디; 토치 바디의 저면에 설치되고, 실드가스를 용접부로 공급하기 위한 노즐; 전극봉이 고정되고 전극봉이 토치 바디의 저면을 통해 노즐의 외부로 노출되도록 마운트홀에 설치되는 콜렛을 포함하되; 노즐은 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구를 갖는다.

Description

티그 용접 토치{TORCH FOR TIG WELDING}
본 발명은 용접 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 협개선 용접을 위한 티그 용접 토치에 관한 것이다.
일반적으로 티그 용접(TIG: Tungsten Inert Gas Welding)은 작업이 용이하고 고품질의 용접 금속부 형성에 대하여 높은 신뢰도를 요구하는 용접 구조물의 용접방법으로, 모재(母材)로서 강 (steel) 또는 스텐리스 강 (stainless steel)과 같은 스텐리스 강-모재를 사용하는 구조물을 용접하는 방법으로 널리 사용된다.
이와 같은 티그 용접을 수행하기 위한 티그 용접 토치는 일측단에 가스노즐이 형성되고, 가스노즐의 중심에 전극봉이 돌출되어 있다.
그러나, 상기와 같은 티그 용접 토치는 협개선 용접을 수행할 경우 가스노즐보다 협개선이 좁으면 가스노즐이 협개선의 내부로 들어가지 못해 협개선 내부로 가스의 공급이 원활하게 이루어지지 않아 용접품질이 저하되고, 잔층 패스수가 많아지게 된다. 또한, 전극봉을 협개선의 깊이만큼 길게 빼서 용접을 수행하는 경우 전극봉의 발열로 인한 문제가 발생된다.
특허문헌1 : 대한민국특허청 등록실용신안 20-0431805(공고일자 2006년11월27일)
본 발명의 실시예들은 두께의 제한 없이 협개선의 저면까지 안정적으로 실드 가스를 공급할 수 있는 티그 용접 토치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예들은 전극봉의 회전이 가능한 티그 용접 토치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예들은 모재의 두께에 따라 노즐 교체가 가능한 티그 용접 토치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예들은 전극봉의 발열을 방지할 수 있는 티그 용접 토치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상면에서 저면으로 관통된 마운트홀을 갖는 토치 바디; 상기 토치 바디의 저면에 설치되고, 실드가스를 용접부로 공급하기 위한 노즐; 전극봉이 고정되고 상기 전극봉이 상기 토치 바디의 저면을 통해 상기 노즐의 외부로 노출되도록 상기 마운트홀에 설치되는 콜렛을 포함하되; 상기 노즐은 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구를 갖는 슬릿 커버를 포함하는 티그 용접 토치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 노즐은 실드가스의 안정된 흐름을 위해 설치되는 망상형태의 가스 렌즈를 더 포함하고, 상기 토치 바디는 저면에 형성되고, 실드가스를 상기 가스 렌즈로 공급하는 공급구들을 더 포함하며, 상기 노즐은 상기 토치 몸체로부터 탈부착될 수 있다.
또한, 상기 티그 용접 토치는 상기 콜렛이 고정되고 상기 마운트홀에 회동가능하게 설치되는 회전체; 및 상기 회전체를 회전시키기 위한 회전 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전체는 상기 콜렛이 삽입 고정되는 중공부를 갖는 회전 샤프트; 및 상기 마운트홀 상에서 상기 회전 샤프트를 지지하는 건식 베어링을 포함하고, 상기 회전 구동부는 상기 토치 바디에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터의 축에 결합되어 회전하는 구동기어; 및 상기 회전 샤프트에 결합되고, 상기 구동기어와 치합되어 상기 구동기어의 회전에 의해 회전운동하는 종동기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전 샤프트는 중앙부분의 외주면에 돌출되어 형성되는 원통형의 플랜지를 더 포함하고, 상기 회전체는 상기 마운트홀에 나사 체결되어 상기 회전 샤프트의 플랜지를 지지하는 샤프트 가압기; 및 상기 샤프트 가압기와 상기 플랜지 사이에 개재되는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 토치 바디는 외부로부터 제공되는 냉각수가 흐르는 제1냉각수 통로를 더 포함하고, 상기 노즐은 상기 제1냉각수 통로와 연결되는 제2냉각수 통로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 두께의 제한 없이 협개선의 저면까지 안정적으로 실드 가스를 공급할 수 있어 실드가스의 차폐효과를 최적화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전극봉을 회전시켜 협개선의 좌우면을 안정적으로 용융시켜 융합 불량을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 모재의 두께에 따라 노즐의 길이를 자유롭게 교체할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 토치 바디 뿐만 아니라 노즐까지 냉각수가 흐름으로써 전극봉의 발열을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 티그 용접 토치를 상부에서 바라본 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 티그 용접 토치를 하부에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 티그 용접 토치의 정단면도이다.
도 4는 토치 바디의 저면을 보여주는 사시도이다.
도 5는 콜렛과 회전체를 보여주는 사시도이다.
도 6은 콜렛과 회전체 그리고 회전 구동부를 보여주는 분해 사시도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 티그 용접 토치의 사용상태를 보여주는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 티그 용접 토치를 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 티그 용접 토치를 상부와 하부에서 각각 바라본 사시도들이다. 도 3은 도 1에 도시된 티그 용접 토치의 정단면도이다. 도 4는 토치 바디의 저면을 보여주는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 티그 용접 토치(10)는 토치 바디(100), 노즐(200), 콜렛(300), 회전체(400), 회전 구동부(500)를 포함한다.
토치 바디(100)는 상면(102)에서 저면(104)으로 관통된 마운트홀(110)을 갖는다. 마운트홀(110)에는 회전체(400)가 회동 가능하게 설치된다. 토치 바디(100)는 내부에 냉각수가 흐르는 제1냉각수 통로(120)들이 제공될 수 있다. 제1냉각수 통로(120)는 마운트홀(110)을 기준으로 양측에 각각 위치될 수 있으며, 토치 바디(100)의 상면에 형성된 냉각수 포트(122)와 연결된다. 냉각수는 냉각수 포트(122)에 연결되는 냉각수 공급라인(미도시됨)을 통해 제1냉각수 통로(120)로 흐르면서 고온으로 가열되는 토치 바디(100)를 냉각시킨다. 본 실시예에서는 냉각수 포트(122)가 토치 바디(100)의 상면(102)에 제공되는 것으로 도시하였으나, 이는 일 예에 불과하며 냉각수 포트(122)는 토치 바디(100)의 측면에 제공될 수 있다.
토치 바디(100)는 내부에 실드 가스 공급통로(130)가 제공될 수 있다. 실드 가스 공급통로(130)는 토치 바디(100)의 일측면에 형성된 가스 포트(132)와 연결된다. 토치 바디(100)의 저면(104)에는 실드 가스 공급통로(130)와 연결된 공급구(134)가 제공된다. 실드 가스는 가스 포트(132)에 연결되는 실드가스 공급라인(미도시됨)을 통해 실드 가스 공급통로(130)로 공급되며, 공급구(134)를 통해 노즐(200)로 공급된다. 여기서 일 예로, 실드 가스로는 Ar, CO2, CO2+O2(1~25%), Ar+CO2(20~80%), Ar+O2+CO2 중 선택된 어느 한가지가 사용될 수 있다.
토치 바디(100)의 다른 일측면에는 전극봉(20)으로 전원을 공급하기 위한 통전 나사(180)가 제공된다.
노즐(200)은 실드 가스를 용접부위로 공급하기 위한 것으로, 토치 바디(100)의 저면(102)에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다. 노즐(200)은 토치 바디(100)의 저면(104)에 볼트 체결되는 고정 플랜지와(210), 고정 플랜지(210)로부터 연장되어 형성되는 슬릿 커버(220)를 포함한다. 슬릿 커버(220)는 폭이 좁은 슬릿 형상으로 이루어져 용접시 협개선 안으로 삽입될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 노즐(200)은 용접되는 모재의 두께(협개선의 깊이)에 따라 길이가 다른 노즐로 자유롭게 교체할 수 있다.
슬릿 커버(220)는 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구(222)를 갖는다. 전극봉(20)의 단부는 슬릿 커버(220)를 통해 외부로 노출된다.
슬릿 커버(220)는 토치 바디(100)와 인접한 상단에 설치되는 망상 형태의 가스 렌즈(Gas lens)(240)를 포함한다. 가스 렌즈(240)는 실드가스의 안정된 흐름을 위한 목적으로 설치된다. 일 예로, 가스 렌즈(240)는 실드 가스를 층류화시키는 발포 금속으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따르면, 토치 바디(100)의 공급구(134)를 통해 공급되는 실드가스가 협개선 안으로 삽입된 슬릿 커버(220)의 토출구(222)를 통해 용접부위까지 안정적으로 분사됨으로써 용접부위 및 전극봉(20) 등이 대기로부터 효과적으로 차단될 수 있다.
노즐(200)은 내부에 냉각수가 흐르는 제2냉각수 통로(230)들이 제공될 수 있다. 제2냉각수 통로(230)는 제1냉각수 통로(120)와 연결된다. 즉, 냉각수는 제1냉각수 통로(120)를 통해 제2냉각수 통로(230)를 따라 흐르면서 고온으로 가열되는 노즐(200)을 냉각시킨다. 노즐(200)이 토치 바디(100)의 저면에 결합시 제1냉각수 통로(120)와 제2냉각수 통로(230)의 접촉면 사이에서 누수가 발생될 수 있기 때문에, 토치 바디(100)의 저면(104)에는 냉각수 누수 방지를 위한 밀봉 부재(170)가 개재된다. 일 예로, 밀봉 부재(170)는 오-링일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 냉각수가 토치 바디(100)의 제1냉각수 통로(120)와 노즐(200)의 제2냉각수 통로(230)를 따라 흐르기 때문에 토치 바디(100)와 노즐(200)이 전기 저항열과 아크로부터 발생되는 복사열에 의해 과열되는 것을 방지할 수 있다.
콜렛(300)은 내부에 전극봉(20)이 삽입되는 관통공이 제공되며, 전극봉(20)을 고정하기 위하여 일단부가 길이방향을 따라 분할된 세그먼트(310)들을 구비한다. 콜렛(300)은 회전 샤프트(410)의 중공부에 삽입된 후 콜렛 가압기(430)에 의하여 가압되면, 세그먼트(310)들이 전극봉(20)을 단단히 파지하게 된다.
본 실시예에서 회전체(400)와 회전 구동부(500)는 전극봉(20)을 회전시키기 위해 제공되며, 이러한 구성에 의해 티그 용접 토치(10)는 협개선 내에서 모재 개선면의 양쪽을 안정적으로 용융시킬 수 있다.
도 5는 콜렛과 회전체를 보여주는 사시도이고, 도 6은 콜렛과 회전체 그리고 회전 구동부를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3 그리고 도 5 및 도 6을 참조하면, 회전체(400)는 마운트홀(110)에 설치된다. 회전체(400)는 회전 샤프트(410), 베어링(420), 콜렛 가압기(430), 샤프트 가압기(440) 그리고 탄성부재(450)를 포함한다.
회전 샤프트(410)는 콜렛(300)에 의해 고정된 전극봉(20)과 함께 회전된다. 회전 샤프트(410)는 콜렛(300)을 내부에 수용하기 위하여 콜렛(300)의 외경보다 큰 내경을 갖는 중공부(416)를 갖는다. 중공부(416)는 상단 내측면에 콜렛 가압기(430)와의 나사 체결을 위한 암나사부가 형성된다. 회전 샤프트(410)는 중앙부분의 외주면으로부터 돌출되어 형성되는 원통형의 플랜지(418)를 포함한다.
베어링(420)은 마운트홀(110) 상에서 회전 샤프트(410)를 지지한다. 베어링(420)은 회전 샤프트(410)의 하단(원통형 플랜지 아래쪽)에 끼워진다. 일 예로, 베어링(420)은 발열에 의한 윤활유 트러블을 방지하고자 건식 베어링으로 제공될 수 있다. 건식 베어링은 습식 베어링 사용시 피할 수 없는 고온 고열로 인한 윤활유의 점성 변화로 인한 회전 미끄럼 운동을 방해하는 요소를 차단할 수 있다. 한편, 베어링(420)의 외측 베어링은 통전 나사(180)와 접촉되어 회전 샤프트(410)로의 통전 역할을 제공한다.
콜렛 가압기(430)는 외주면에 숫나사부가 형성된다. 콜렛 가압기(430)의 숫나사부는 회전 샤프트(410)의 상단의 중공부(416)에 나사 체결되어 콜렛(300)의 상단을 지지(가압)한다. 콜렛 가압기(430)는 콜렛(300)을 가압시켜 전극봉(20)이 고열과 상온 사이의 작동중에 느슨해지면 전극봉(20)이 반대측 전극과 접촉하는 것을 방지한다. 콜렛 가압기(430)는 전극봉(20)의 헤드(22)가 삽입되는 삽입홈(432)을 갖는다. 콜렛 가압기(430)는 회전 샤프트(410)와의 체결 정도에 따라 콜렛(300)으로 가해지는 가압력을 조절할 수 있다.
샤프트 가압기(440)는 마운트홀(110) 상단에 나사 체결되어 회전 샤프트(410)의 플랜지(418)를 가압한다. 탄성 부재(450)는 샤프트 가압기(440)와 플랜지(418) 사이에 개재된다. 일 예로, 탄성 부재(450)는 코일 스프링일 수 있다. 코일 스프링의 상부와 하부에는 각각 평 와셔(452)가 제공된다. 평 와셔(452)는 Cu-C 재료를 사용함으로써 회전운동으로 발생하는 샤프트 가압기(440)와 회전 샤프트(410)와의 마찰 작용으로 발생하는 표면 긁힘을 억제하여 회전운동을 원활하게 도와준다.
회전체(400)는 샤프트 가압기(440)와 탄성부재(450)를 사용하여 회전 샤프트(410)로의 가압을 일정하게 유지하도록 하고, 사용중에 탄성부재(450)의 탄성도 변화로 인한 가압력 변화는 샤프트 가압기(440)를 조절함으로써 장시간 동안 회전 샤트프(410)에 일정한 가압력을 유지시킬 수 있다.
회전 구동부(500)는 회전체(400)의 회전 샤프트(410)를 회전시키기 위해 제공된다. 회전 구동부(500)는 토치 바디(100)에 설치되는 구동모터(510)와, 구동모터(510)의 축에 결합되어 회전하는 구동기어(520) 그리고 회전 샤프트(410)에 결합되고, 구동기어(520)와 치합되어 구동기어(520)의 회전에 의해 회전운동하는 종동기어(530)를 포함한다.
도 7은 본 실시예에 따른 티그 용접 토치의 사용상태를 보여주는 도면이다.
도 7에서와 같이, 티그 용접 토치(10)는 노즐(200)이 모재(1) 사이의 좁은 협개선 내부로 삽입됨으로써 실드 가스의 공급이 원활하게 이루어질 수 있다. 따라서, 티그 용접 토치(10)는 기존 티그 용접 토치에 비해 두께의 제한 없이 협개선 저면까지 안정적으로 실드 가스를 공급하여 모재(1)의 용접부위를 대기와 안정적으로 차단시킬 수 있다.
본 실시예에서, 전극봉(20)은 비소모형인 텅스텐 전극봉일 수 있다.
도시하지 않았지만, 티그 용접 토치는 토치 바디의 일측에 사용자가 손으로 파지할 수 있는 토치 손잡이가 제공될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 티그 용접 토치 100 : 토치 바디
200 : 노즐 300 : 콜렛
400 : 회전체 500 : 회전 구동부

Claims (6)

  1. 티그 용접 토치에 있어서:
    상면에서 저면으로 관통된 마운트홀을 갖는 토치 바디;
    상기 토치 바디의 저면에 설치되고, 실드가스를 용접부로 공급하기 위한 노즐;
    전극봉이 고정되고, 상기 전극봉이 상기 토치 바디의 저면을 통해 상기 노즐의 외부로 노출되도록 상기 마운트홀에 설치되는 콜렛을 포함하되;
    상기 노즐은 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구를 갖는 슬릿 커버를 포함하는 티그 용접 토치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐은 실드가스의 안정된 흐름을 위해 설치되는 망상형태의 가스 렌즈를 더 포함하고,
    상기 토치 바디는 저면에 형성되고, 실드가스를 상기 가스 렌즈로 공급하는 공급구들을 더 포함하며,
    상기 노즐은 상기 토치 몸체로부터 탈부착되는 티그 용접 토치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 티그 용접 토치는
    상기 콜렛이 고정되고 상기 마운트홀에 회동가능하게 설치되는 회전체; 및
    상기 회전체를 회전시키기 위한 회전 구동부를 포함하는 티그 용접 토치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전체는
    상기 콜렛이 삽입 고정되는 중공부를 갖는 회전 샤프트; 및
    상기 마운트홀 상에서 상기 회전 샤프트를 지지하는 건식 베어링을 포함하고,
    상기 회전 구동부는
    상기 토치 바디에 설치되는 구동모터;
    상기 구동모터의 축에 결합되어 회전하는 구동기어; 및
    상기 회전 샤프트에 결합되고, 상기 구동기어와 치합되어 상기 구동기어의 회전에 의해 회전운동하는 종동기어를 포함하는 티그 용접 토치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전 샤프트는 중앙부분의 외주면에 돌출되어 형성되는 원통형의 플랜지를 더 포함하고,
    상기 회전체는
    상기 마운트홀에 나사 체결되어 상기 회전 샤프트의 플랜지를 지지하는 샤프트 가압기; 및
    상기 샤프트 가압기와 상기 플랜지 사이에 개재되는 탄성부재를 더 포함하는 티그 용접 토치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 토치 바디는 외부로부터 제공되는 냉각수가 흐르는 제1냉각수 통로를 더 포함하고,
    상기 노즐은 상기 제1냉각수 통로와 연결되는 제2냉각수 통로를 더 포함하는 티그 용접 토치.
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