KR20210125219A - 플라즈마 아크 토치의 정렬 기구 - Google Patents

플라즈마 아크 토치의 정렬 기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 일측이 플라즈마 아크 용접 토치의 일측에 연결가능하도록 구성된 연결부, 타측이 파일럿 아크가 통과할 수 있도록 구성된 정렬홀을 포함하며, 플라즈마 아크 용접토치의 일측에 연결시 파일럿 아크의 중심축과 정렬홀의 중심축이 정렬될 수 있도록 구성되는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬기구는 기존의 장치에 쉽게 장착할 수 있으며, 플라즈마 아크의 실제 분출 위치를 기준으로 용접 토치의 정렬을 수행할 수 있으므로 정렬 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

플라즈마 아크 토치의 정렬 기구{ALIGNMENT TOOL FOR PLASMA ARC TORCH}
본 발명은 플라즈마 아크 토치의 정렬 기구에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고정식 플라즈마 아크 토치를 정렬시 정확도를 향상시킬 수 있는 정렬 기구에 관한 것이다.
플라즈마 아크 용접기는 전기 아크(Arc)를 발생시켜 용접을 수생하는 장치이다. 플라즈마 아크 용접기는 단부에 노즐이 형성되며, 노즐을 통하여 아크 플라즈마 가스가 분출되어 용접에 이용할 수 있다.
플라즈마 아크 용접(Plasma Arc Welding)은 고속으로 분출되는 플라즈마 제트를 이용한 용접이 수행되며, 구속 노즐(Constricting Nozzle)을 통과한 아크는 용접부의 좁은 부위에 집중되기 때문에 아크 열 집중도가 좋고 에너지 밀도가 높아 용접 생산성이 뛰어난 반면, 용접선과 용접 토치의 정렬 정확도 낮아지는 경우 융합불량을 비롯한 용접 불량이 발생할 수 있다.
이러한 종래의 플라즈마 아크 용접장치와 관련하여 대한민국 공개특허 제10-2017-0054813 호 가 개시되어 있다. 그러나 이러한 종래기술은 용접 시작 전 용접선과 용접 토치의 정렬을 위해 토치 진행 방향의 앞쪽에 침이나 레이저 포인트를 설치하여 기구적으로 정렬상태를 확인하는 방법을 사용하고 있어 실제 플라즈마 아크의 위치 정렬위치오차를 정교하게 바로잡지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0054813 호
본 발명은 종래의 플라즈마 아크 용접기의 정렬의 정확도를 향상시킬 수 있는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬기구를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 일측이 플라즈마 아크 용접 토치의 일측에 연결가능하도록 구성된 연결부, 타측이 파일럿 아크가 통과할 수 있도록 구성된 정렬홀을 포함하며, 플라즈마 아크 용접토치의 일측에 연결시 파일럿 아크의 중심축과 정렬홀의 중심축이 정렬될 수 있도록 구성되는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구가 제공될 수 있다.
한편, 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구는 플라즈마 아크 용접 토치와 길이방향으로 결합될 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 정렬홀이 길이방향으로 소정길이로 형성될 수 있다.
나아가, 정렬홀이 길이방향으로 연장될 수 있도록 중심부분에 길이방향을 따라 중공이 형성되며, 외측방향으로 연장되어 형성되는 돌출부를 더 포함할 수 있다.
한편, 플라즈마 아크 용접 토치와 체결시 내측에 소정 공간이 형성되도록 구성될 수 있다.
한편, 소정공간에 채워지는 가스가 외부로 배출될 수 있도록 구성된 적어도 하나의 가스 배출구를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬기구는 기존의 장치에 쉽게 장착할 수 있으며, 플라즈마 아크의 실제 분출 위치를 기준으로 용접 토치의 정렬을 수행할 수 있으므로 정렬 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬기구가 장착된 모습이 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구의 사용 상태의 단면도이다.
도 4a, 4b 및 4c는 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치를 적용하여 정렬을 수행하는 작동상태도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬기구에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)가 장착된 모습이 도시된 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)는 플라즈마 아크 용접 토치(100)의 일측에 연결되어 파일럿 아크(200)의 일부를 제한하며, 정렬 기구를 통과한 파일럿 아크(200)의 파악할 수 있도록 구성된다. 따라서 파일럿 아크(200)의 중심을 작업자가 눈으로 확인하면서 정렬을 수행할 수 있도록 도움을 준다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)의 사시도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)는 하우징(10), 연결부(16), 돌출부(13) 및 가스 배출구(15)를 포함하여 구성될 수 있다.
플라즈마 아크(210)는 초기 다소 약한 파일럿 아크(200)를 발생시켜 위치를 정렬한 뒤 실제 사용시는 강한 아크를 발생시켜 용접을 수행하게 된다. 여기서 하우징(10)은 용접 토치의 단부로부터 분출된 파일럿 아크(200)의 일부를 제한하고, 분출경로의 단면상에서 중심부분의 소정영역에 대한 아크가 통과할 수 있도록 구성된다.
하우징(10)은 제1 벽(11)과 제2 벽(22)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 벽(11)과 제2 벽(22)은 일측에 개구가 형성되며, 내측에 공간이 형성되는 원통형의 형상을 구성할 수 있다.
제1 벽(11)은 원통형 하우징(10)의 측벽으로서, 내측으로 용접 토치의 일측이 삽입될 수 있도록 구성된다. 따라서 제1 벽(11)의 내경은 용접 토치의 외경보다 크게 구성될 수 있다. 한편, 제1 벽(11)은 용접 토치와 정렬되면서 고정될 수 있도록 일측에 연결부(16)가 구비될 수 있다. 연결부(16)는 나사산으로 구성되어 용접 토치의 외면에 형성된 나사산에 대응하여 형성될 수 있다. 다만, 연결부(16)가 나사산으로 구성된 모습이 도시되어 있으나, 나사선이 구비되지 않고 끼움 결합으로 플라즈마 아크(210) 용접 토치와 연결될 수 있다.
제2 벽(22)은 제1 벽(11)의 타측, 즉 용접 토치와 연결된 부분에서 반대측 면에 원판형태로 구성될 수 있다. 제2 벽(22)의 내면은 용접 토치의 분출공과 마주볼 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 제2 벽(22)의 내면은 용접 토치의 단부와 소정거리 이격되어 형성되어 용접 토치의 정렬시 파일럿 아크(200)에 의해 제2 벽(22)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제2 벽(22)은 파일럿 아크(200)가 제2 벽(22)의 내면에 도달하여 가열되나, 파손되지는 않는 적절한 거리로 형성될 수 있다.
제2 벽(22)의 중심부분에는 길이방향으로 외측을 향하여 소정길이로 돌출되어 있는 돌출부(13)가 형성될 수 있다. 제2 벽(22)과 돌출부(13)의 중심부분에는 길이방향으로 형성된 정렬홀(14)이 형성될 수 있다. 정렬홀(14)은 파일럿 아크(200)의 단면보다 다소 작은 내경을 갖도록 구성된다. 정렬홀(14)이 소정길이로 연장되어 형성됨에 따라 파일럿 아크(200)가 정렬홀(14)을 통과하면서 외부로 분출되며, 소정길이동안 직선 형태의 유로를 통과하게 되므로 정렬홀(14)을 통과한 이후에도 단면 형상을 유지하면서 직선상으로 이동할 수 있다.
가스 배출구(15)는 플라즈마 아크(210) 용접시에는 플라즈마 가스와 실드 가스가 지속적으로 분출되는 가스가 하우징(10) 외부로 배출될 수 있도록 구성된다. 가스 배출구(15)는 제1 벽(11)을 두께방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 가스 배출구(15)는 일 예로 4개로 구성되어 제1 벽(11)의 둘레를 따라 90도 간격으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)의 사용 상태의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)는 플라즈마 용접 토치의 아크 분출구 측으로 결합되어 용접 토치의 아크 분출구의 중심축과 정렬홀(14)의 중심축이 정렬되도록 구성될 수 있다. 여기서, 플라즈마 아크(210) 용접 토치는 용접봉(110), 플라즈마 가스 노즐(120), 쉴드 가스 노즐(130)이 길이방향(아크 분출방향)의 중심축을 기준으로 회전대칭으로 구성될 수 있다. 따라서 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)는 플라즈마 아크(210) 용접 토치에 회전 중심축이 일치하며, 회전대칭 형상으로 구성될 수 있다.
플라즈마 아크(210) 용접 토치로부터 파일럿 아크(200)가 분출되면 중심부분에 일부의 아크가 정렬홀(14)을 통과하며, 나머지 가스는 가스 배출구(15)를 통하여 반경방향으로 분출될 수 있다.
도 4a, 4b 및 4c는 본 발명에 따른 플라즈마 아크(210) 용접 토치를 적용하여 정렬을 수행하는 작동상태도이다.
도시된 바와 같이, 플라즈마 아크 용접 토치(100)의 사용 전 정렬 기구를 통해 위치 오차를 최소화할 수 있도록 구성된다.
도 4a는 정렬 기구를 플라즈마 아크 용접 토치(100)의 정렬시 미리 장착하고 파일럿 아크(200)를 발생시킨 모습이 도시되어 있다. 사용자는 파일럿 아크(200)의 중심부분이 정렬홀(14)을 통해 분출되므로 육안으로 확인하여 플라즈마 아크(210)의 중심을 확인할 수 있게 된다. 사용자는 모재(300)상에 형성된 용접선과 파일럿 아크(200)의 분출위치를 일치시킬 수 있도록 플라즈마 아크 용접 토치(100)의 위치를 조절한다. 도 4b에는 수평방향으로 일부 위치를 조절하는 모습이 도시되어 있다.
이후 도 4c에 도시된 바와 같이, 정렬 기구(1)를 장착해제한 상태로 플라즈마 아크(210) 용접을 수행하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구(1)는 기존의 장치에 쉽게 장착할 수 있으며, 플라즈마 아크(210)의 실제 분출 위치를 기준으로 용접 토치의 정렬을 수행할 수 있으므로 정렬 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬기구는 기존의 장치에 쉽게 장착할 수 있으며, 플라즈마 아크의 실제 분출 위치를 기준으로 용접 토치의 정렬을 수행할 수 있으므로 정렬 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
1: 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구
10: 하우징
11: 제1 벽
12: 제2 벽
13: 돌출부
14: 정렬홀
15: 가스 배출구
16: 연결부
100: 플라즈마 아크 용접 토치
110: 용접봉
120: 플라즈마 가스 노즐
130: 쉴드 가스 노즐
200: 파일럿 아크
210: 플라즈마 아크
300: 모재

Claims (6)

  1. 일측이 플라즈마 아크 용접 토치의 일측에 연결가능하도록 구성된 연결부; 및
    타측이 파일럿 아크가 통과할 수 있도록 구성된 정렬홀;을 포함하며,
    상기 플라즈마 아크 용접토치의 일측에 연결시 파일럿 아크의 중심축과 상기 정렬홀의 중심축이 정렬될 수 있도록 구성되는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구는 상기 플라즈마 아크 용접 토치와 길이방향으로 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 정렬홀이 길이방향으로 소정길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 정렬홀이 길이방향으로 연장될 수 있도록 중심부분에 길이방향을 따라 중공이 형성되며, 외측방향으로 연장되어 형성되는 돌출부를 더 포함하는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 플라즈마 아크 용접 토치와 체결시 내측에 소정 공간이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 소정공간에 채워지는 가스가 외부로 배출될 수 있도록 구성된 적어도 하나의 가스 배출구를 포함하는 플라즈마 아크 용접 토치의 정렬 기구.
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