KR20190091894A - 가변형 용접토치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 용접토치는 전극봉을 감싸며, 상기 전극봉과의 사이에 플라즈마 가스가 공급되는 제1공간이 형성되는 콜릿 및 상기 콜릿을 감싸며, 상기 콜릿과의 사이에 보호가스가 공급되는 제2공간이 형성되는 토치몸체를 포함한다.

Description

가변형 용접토치{MOVABLE WELDING TORCH}
본 발명은 가변형 용접토치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 용접과 TIG 용접(이너트가스 아크용접)이 가능한 가변형 용접토치에 관한 것이다.
일반적으로 산업 현장에서는 두 가지 이상의 강재를 결합하여 다양한 형태의 제품을 제작하는데, 이때 강재는 용접에 의하여 결합될 수 있다.
용접 방식에는 아크(Arc) 방전에 의한 발생열을 이용하여 용융접합시키는 아크 용접, 산소와 아세틸렌 혼합가스를 이용한 가스 용접 및 레이저빔 용접 등이 있다.
이중 가스 용접중에는 이너트가스 아크용접(TIG: Tungsten Insert Gas Welding) 용접이 있다. TIG 용접은 불활성가스텅스텐 용접이라고도 하며 주로 스테인레스와 같은 비철금속의 용접에 쓰인다.
일반적으로, TIG 용접의 경우 전극봉을 보호하기 위한 보호가스를 사용하며, 선행문헌(대한민국 공개특허: 제10-2011-0038356호)에 기재된 TIG용 용접토치와 같이, 전극봉의 둘레에는 보호가스를 배출하기 위한 통로가 형성될 수 있다.
한편, 용접 방식 중에 플라즈마(Plasma)를 이용한 용접이 있다. 플라즈마 용접은 TIG 용접과 비교하여 아크의 직진성이 우수하며, 용접속도가 2배 이상 빠르다는 장점이 있다.
플라즈마 용접의 경우, 앞서 설명한 보호가스 외에 고온의 플라즈마 아크 발생을 위한 플라즈마 가스가 공급된다. 따라서, 플라즈마 용접의 경우 전극봉의 둘레에 플라즈마 가스가 배출되는 통로 외에 보호가스가 배출되는 통로가 형성될 수 있다.
이와 같이, TIG 용접과 플라즈마 용접은 사용되는 가스에 차이가 있기 때문에 작업에 사용되는 용접토치 역시 구조가 다르게 형성될 수 있다.
따라서, 용접작업을 진행하는 과정에 모재의 재질에 따라 TIG 용접이나 플라즈마 용접을 선택적으로 진행하게 되며, 이 때 용접토치를 바꿔가며 작업을 진행해야 된다.
이와 같이, 용접 작업 과정에 모재가 동일할 경우에는 문제가 안되지만 모재가 다를 경우 용접토치를 바꿔가며 용접을 진행하게 되면 작업효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
따라서, 용접토치 하나를 이용하여 선택에 따라 TIG 용접을 진행하거나 플라즈마 용접을 진행하여 작업효율이 떨어지는 문제를 해결할 필요가 있다.
대한민국 공개특허: 제10-2011-0038356호 (공개일:2011.04.14)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, TIG 용접과 플라즈마 용접을 동시에 만족하며, 모재의 재질에 따라 TIG 용접과 플라즈마 용접을 선택하여 진행할 수 있는 가변형 용접토치를 제공하고자 한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면 전극봉을 감싸며, 상기 전극봉과의 사이에 플라즈마 가스가 공급되는 제1공간이 형성되는 콜릿 및 상기 콜릿을 감싸며, 상기 콜릿과의 사이에 보호가스가 공급되는 제2공간이 형성되는 토치몸체를 포함하는 가변형 용접토치가 제공된다.
또한, 상기 콜릿은 상기 전극봉을 감싸는 콜릿몸체 및 상기 콜릿몸체의 상부 둘레를 감싸며, 상기 콜릿몸체와 상기 토치몸체를 연결하는 고정부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜릿으로부터 상기 토치몸체의 외부로 연장되여 상기 제1공간을 외부와 연통시키는 연결부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜릿과 상기 토치몸체는 대상물을 향하여 토출구가 개구 형성되며, 상기 전극봉은 상기 콜릿의 상기 토출구에 비해 지름이 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 토치몸체의 외부에 구비되며, 상기 전극봉을 왕복 이동시키는 구동부를 더 포함하며, 상기 구동부는 상기 콜릿의 내부에 삽입되어 상기 전극봉과 길이방향으로 결합되며, 회전함에 따라 상기 전극봉을 이동시키는 결합부재, 동력을 제공하는 구동모터 및 상기 구동모터 동력을 상기 결합부재에 전달하는 동력전달부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 결합부재와 상기 전극봉 중 어느 하나는 다른 하나의 내부에 삽입되며, 서로 결합되는 일면에 각각 나사탭이 형성될 수 있다.
또한, 상기 동력전달부는 중심에 상기 결합부재가 결합되는 풀리부재 및 상기 구동모터의 회전축과 상기 풀리부재의 외주면을 감싸는 벨트;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가변형 용접토치는 아래와 같은 효과가 있다.
첫째, 이중관 구조의 토치몸체를 포함하여 제2공간으로는 보호가스를 공급하고, 제1공간으로는 플라즈마 가스를 선택적으로 공급할 수 있어 TIG 용접 또는 플라즈마 용접을 선택하여 작업할 수 있다.
둘째, TIG 용접 또는 플라즈마 용접에 따라 전극봉이 길이방향으로 이동 가능하여 모재와의 거리가 조절되므로 용접 효과를 높일 수 있다.
본 발명의 실시예의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변형 용접토치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변형 용접토치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변형 용접토치가 플라즈마 가스 용접에 사용될 경우를 설명하기 위한 도면이다. 그리고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변형 용접토치가 TIG 용접에 사용될 경우를 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 TIG 용접(이너트가스 아크용접)과 플라즈마 용접을 동시에 만족하며, 두 가지 용접 중 어느 하나를 선택적으로 진행할 수 있는 용접토치에 관한 발명이다.
본 발명의 실시예에 따른 용접토치는 콜릿(Collet, 100) 및 토치몸체(200)를 포함한다.
콜릿(100)은 전극봉(10)을 감싸며, 전극봉(10)과의 사이에 플라즈마 가스가 공급되는 제1공간(A)이 형성될 수 있다.
전극봉(10)은 점화를 위한 장치로서 전류가 인가되면 모재가 녹여지도록 아크(Arc) 열을 발생시킬 수 있다.
콜릿(100)은 전극봉(10)이 용접토치에 완전히 삽입된 상태에서 전극봉(10)에 비해 길이가 길게 형성되어 전극봉(10)이 제1공간(A)에 삽입된 상태로 위치할 수 있다.
토치몸체(200)는 콜릿(100)을 감싸며, 콜릿(100)과의 사이에 보호가스가 공급되는 제2공간(B)이 형성될 수 있다. 토치몸체(200)의 길이는 전극봉(10)의 길이에 상관없이 형성될 수 있다. 즉, 토치몸체(200)는 콜릿(100)에 비해 상대적으로 길게 형성될 수도 있지만 짧게 형성될 수도 있다.
여기서, 콜릿(100)이 감싸는 제1공간(A)과 토치몸체(200)가 감싸는 제2공간(B)에는 용접과정에서 각각 플라즈마 가스와 보호가스가 공급될 수 있으며, 제1공간(A)과 제2공간(B)으로 공급된 보호가스와 플라즈마 가스는 콜릿(100)과 토치몸체(200)의 일단에 형성된 토출구(110a, 200a)를 통해 모재를 향해 토출될 수 있다.
여기서 토출구(110a, 200a)는 콜릿(100)과 토치몸체(200)가 대상물 즉 모재를 향하여 개구 형성될 수 있다. 또한, 전극봉(10)은 콜릿(100)의 토출구(110a)에 비해 지름이 작게 형성될 수 있다.
따라서, 전극봉(10)이 콜릿(100)의 토출구(110a)를 통과하여 외부로 노출될 경우, 전극봉(10)과 콜릿(100)의 토출구(110a) 사이에 이격공간(S)이 형성되어 콜릿(100)의 토출구(110a)와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 용접작업이 안전하게 진행될 수 있다.
한편, 콜릿(100)은 콜릿몸체(110)와 고정부재(150)를 포함할 수 있다. 콜릿몸체(110)는 전극봉(10)을 감싸고 고정부재(150)는 콜릿몸체(110)의 상부 둘레를 감싸며, 콜릿몸체(110)와 토치몸체(200)를 연결할 수 있다.
콜릿몸체(110)는 앞서 설명한 내용과 같이 일단은 모재를 향하여 토출구(110a)가 개구 형성될 수 있으며, 상단은 고정부재(150)를 통해 토치몸체(200)와 결합될 수 있다.
고정부재(150)와 토치몸체(200)는 모두 상부 중심이 관통 형성될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 고정부재(150)가 토치몸체(200)를 관통하여 외측으로 연장되는 경우를 예로 설명한다. 따라서, 고정부재(150)는 콜릿몸체(110)를 고정하며, 토치몸체(200)와 결합되어 콜릿몸체(110)를 토치몸체(200)에 고정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 용접토치는 TIG 용접에 사용될 경우 전극봉(10)에 보호가스만 공급될 수 있고, 플라즈마 용접에 사용될 경우 전극봉(10)에 보호가스 외에 플라즈마 가스도 공급되어야 한다.
따라서, 용접토치가 어떤 용접에 사용되는 지에 따라 플라즈마 가스의 공급여부가 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 이와 같이, 제1공간(A)으로의 플라즈마 가스가 공급이 제어될 수 있도록 콜릿(100)으로부터 토치몸체(200)의 외부로 연장되여 제1공간(A)을 외부와 연통시키는 연결부재(160)를 더 포함할 수 있다.
연결부재(160)는 외부의 플라즈마 가스 공급원과 콜릿몸체(110)를 연결할 수 있으며, 플라즈마 가스가 외부로부터 제1공간(A)으로 유입되는 통로로 사용될 수 있다.
다만, 연결부재(160)는 용접토치가 플라즈마 용접에 사용될 경우에만 개방될 수 있으며, 용접토치가 TIG 용접에 사용될 경우에는 플라즈마 가스가 제1공간(A)으로 유입되지 않도록 차단될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 용접토치는 TIG 용접 또는 플라즈마 용접에 따라 모재와의 이격거리가 조절되어 아크(Arc)의 형상을 다르게 형성할 수 있다.
구체적으로, 토치몸체(200)의 외부에 구비되며, 전극봉(10)을 왕복 이동시키는 구동부(300)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 구동부(300)는 전극봉(10)을 콜릿(100)과 토치몸체(200)의 길이방향으로 왕복 이동시키며, 이동함에 따라 전극봉(10)은 콜릿(100)과 토치몸체(200)의 토출구(110a, 200a)를 통해 용접장치의 외부로 노출되거나 용접장치의 내부로 삽입될 수 있다.
구동부(300)는 결합부재(310), 구동모터(320) 및 동력전달부를 포함할 수 있다.
결합부재(310)는 콜릿(100)의 내부에 삽입되어 전극봉(10)과 길이방향으로 결합되며, 회전함에 따라 전극봉(10)을 이동시킬 수 있다.
구동모터(320)는 동력을 제공할 수 있으며, 동력전달부는 구동모터(320)의 동력을 결합부재(310)에 전달할 수 있다.
이 때, 결합부재(310)는 앞서 설명한 콜릿(100)의 고정부재(150)의 중심을 관통하여 제1공간(A)으로 삽입되어 전극봉(10)과 결합될 수 있으며, 토치몸체(200)의 외부에 노출된 일단은 동력전달부를 통해 구동모터(320)와 연결될 수 있다.
또한, 결합부재(310)와 전극봉(10) 중 어느 하나는 다른 하나의 내부에 삽입되며, 서로 결합되는 일면에 각각 나사탭(310a)이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 결합부재(310)가 전극봉(10)의 내부에 삽입되며, 전극봉(10)과 결합부재(310)가 치합되어 회전함에 따라 상대 이동하도록 형성하였다.
다만, 이는 전극봉(10)을 이동시키는 일 예일뿐 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예에서는 도시되지 않았지만 결합부재(310)가 실린더 형태로 형성되어 유압 등에 의하여 전극봉(10)을 이동시킬 수 있다.
한편, 동력전달부는 풀리부재(340)와 벨트(350)를 포함할 수 있다.
풀리부재(340)는 중심에 결합부재(310)가 결합되며, 벨트(350)는 구동모터(320)의 회전축(320a)과 풀리부재(340)의 외주면을 감쌀 수 있다.
따라서, 구동모터(320)가 회전함에 따라 회전축(320a)이 회전하게 되며, 회전축(320a)의 회전력이 벨트(350)를 통해 풀리부재(340)에 전달될 수 있다.
이 때, 풀리부재(340)의 중심에 결합된 결합부재(310)가 회전하며 전극봉(10)을 콜릿(100)의 길이방향으로 이동시키게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 용접토치가 플라즈마 용접에 사용될 경우, 제1공간(A)과 제2공간(B)에 각각 플라즈마 가스와 보호가스가 공급되며, 이 때, 전극봉(10)은 콜릿몸체(10)의 내부에 위치할 수 있다.
따라서, 전극봉(10)이 상대적으로 모재가 멀리 이격되고, 콜릿몸체(110)의 토출구(110a)를 통해 아크(50)가 분사되므로 아크(50)의 형상이 좁고 길게 형성됨을 알 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 용접토치가 TIG 용접에 사용될 경우, 제2공간(B)에는 보호가스가 공급되고, 제1공간(A)은 외부와 차단될 수 있으며, 전극봉(10)은 모재를 향해 이동하여 콜릿몸체(110)의 토출구(110a)를 통해 외부로 돌출될 수 있다.
따라서, 전극봉(10)은 상대적으로 모재와 가까이 위치하며 아크(50)의 형성이 넓고 짧게 형성됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변형 용접토치는 모재의 재질에 따라 TIG 용접 또는 플라즈마 용접을 선택하여 사용할 수 있으며, 전극봉(10)을 이동시켜 TIG 용접이나 플라즈마 용접에 적합한 아크(50)의 형상을 형성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 전극봉 50: 아크
100: 콜릿 110: 콜릿몸체
110a: 토출구 150: 고정부재
160: 연결부재 200: 토치몸체
200a: 토출구 300: 구동부
310: 결합부재 310a: 나사탭
320: 구동모터 320a: 회전축
340: 풀리부재 350: 벨트
A: 제1공간 B: 제2공간
S: 이격공간

Claims (7)

  1. 전극봉을 감싸며, 상기 전극봉과의 사이에 플라즈마 가스가 공급되는 제1공간이 형성되는 콜릿; 및
    상기 콜릿을 감싸며, 상기 콜릿과의 사이에 보호가스가 공급되는 제2공간이 형성되는 토치몸체;를 포함하는 가변형 용접토치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콜릿은,
    상기 전극봉을 감싸는 콜릿몸체; 및
    상기 콜릿몸체의 상부 둘레를 감싸며, 상기 콜릿몸체와 상기 토치몸체를 연결하는 고정부재;를 포함하는 가변형 용접토치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콜릿으로부터 상기 토치몸체의 외부로 연장되여 상기 제1공간을 외부와 연통시키는 연결부재를 더 포함하는 가변형 용접토치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콜릿과 상기 토치몸체는 대상물을 향하여 토출구가 개구 형성되며,
    상기 전극봉은 상기 콜릿의 상기 토출구에 비해 지름이 작게 형성되는 가변형 용접토치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 토치몸체의 외부에 구비되며, 상기 전극봉을 왕복 이동시키는 구동부를 더 포함하며,
    상기 구동부는,
    상기 콜릿의 내부에 삽입되어 상기 전극봉과 길이방향으로 결합되며, 회전함에 따라 상기 전극봉을 이동시키는 결합부재;
    동력을 제공하는 구동모터; 및
    상기 구동모터 동력을 상기 결합부재에 전달하는 동력전달부;
    를 포함하는 가변형 용접토치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합부재와 상기 전극봉 중 어느 하나는 다른 하나의 내부에 삽입되며, 서로 결합되는 일면에 각각 나사탭이 형성되는 가변형 용접토치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 동력전달부는,
    중심에 상기 결합부재가 결합되는 풀리부재; 및
    상기 구동모터의 회전축과 상기 풀리부재의 외주면을 감싸는 벨트;를 포함하는 가변형 용접토치.
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