KR20220023362A - 금속부재간 용접 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개의 금속부재를 결합하기 위한 기술로서, 구체적으로는 소정의 결합각도를 이루는 두 금속부재를 용접으로 결합할 때 용접 흔적을 최소화할 수 있으면서 결합력도 향상시킬 수 있도록 하는 금속부재간 용접 연결구조에 관한 것으로서, 제1부재의 접합면에 대해 제2부재의 일단부가 소정의 각도로 접촉되되, 상기 제2부재의 일단부에 연결편이 구속되게 위치되며, 상기 연결편에는 하나 이상의 관통구가 형성되고 상기 관통구에서 용접이 이루어지도록 하여 상기 제1부재와 상기 제2부재의 결합이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속부재간 용접 연결구조{welded connection structure between metal members}

본 발명은 두 개의 금속부재를 결합하기 위한 기술로서, 구체적으로는 소정의 결합각도를 이루는 두 금속부재를 용접으로 결합할 때 용접 흔적을 최소화할 수 있으면서 결합력도 향상시킬 수 있도록 하는 금속부재간 용접 연결구조에 관한 것이다.

산업적으로 규격화된 금속부재들이 많이 사용되고 있으며, 이들 금속부재들을 소정길이 및 각도로 절단하여 서로 연결 결합함으로써 원하는 다양한 형상의 제품이나 구조물을 제작하게 된다.

대표적인 규격화된 금속부재로는 앵글, 찬넬, 빔 등이 있는데, 이러한 금속부재를 활용하여 제작되는 일 예로는 케이블트레이와 같은 제품이 있다.

케이블트레이는 건축물 시공시 필수적으로 사용되는 것으로서 전선과 같은 많은 케이블을 안전하게 건축물 내부에 설치하기 위한 것이다.

케이블트레이는 전기가 흐르는 다수의 전선들을 지지하는 요소이므로 접지가 잘되어야 하고 고하중에도 견딜 수 있는 내구성도 요구된다.

통상적인 케이블트레이는 이격거리를 두고 마주보게 배치되는 한 쌍의 사이드레일과 두 사이드레일과 직교되게 배치되면서 각 단부에서 사이드레일과 결합되는 복수의 렁으로 이루어진다.

사이드레일의 일측면에 렁의 각 단부를 맞대어 용접으로 결합하게 되는데, 렁의 단면은 대략 ㄷ 자 형상의 찬넬과 유사하다. 즉, 렁은 내부가 비어있는 형상이고 어느 일면은 개구되어 있다. 따라서 렁의 각 단부를 사이드레일의 일측면에 용접 결합하게 되면 렁의 가장자리를 따라 용접이 이루어질 수 밖에 없는데, 용접이 이루어지는 영역이 좁아 결합력이 약하다는 문제점이 있었다.

이에 따라 기존의 용접방식을 제작되는 케이블트레이의 경우 쉽게 뒤틀리거나 사이드레일과 렁의 연결부위가 파손되는 경우가 많았다.

이런 문제점을 보완하고자 볼팅을 이용한 연결구조가 제시되기도 했지만 볼팅의 경우 접지 성능이 떨어진다는 문제점이 있었다.

케이블트레이와 같은 금속부재를 절단한 후 서로 연결하여 소정 형상의 제품이나 구조물을 제작하는 경우는 매우 흔하며, 두 부재간 결합을 위해 가장 일반적으로 활용되는 기술이 용접이라 할 수 있다.

용접은 장점과 단점이 있는데, 단점 중 하나는 용접 후 용접부위 주위가 지저분하게 변색된다는 것이다.

대한민국 공개특허 10-2017-0102114

따라서 본 발명에서는 금속부재들을 용접 방식으로 연결 결합되게 하면서도 충분한 용접면적이 확보되게 하여 결합강도가 향상될 수 있도록 하고, 동시에 외관상으로도 지저분하지 않도록 하는 금속부재간 용접 연결구조를 제시하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 금속부재간 용접 연결구조는, 제1부재에 대해 제2부재를 용접방식으로 연결되게 하는 금속부재간 연결구조로서, 상기 제1부재의 접합면에 대해 상기 제2부재의 일단부가 소정의 각도로 접촉되되, 상기 제2부재의 일단부에 연결편이 구속되게 위치되며, 상기 연결편에는 하나 이상의 관통구가 형성되고 상기 관통구에서 용접이 이루어지도록 하여 상기 제1부재와 상기 제2부재의 결합이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제2부재는 내부가 비어있는 ㄷ 자 단면 형상을 갖는 것이며, 상기 연결편은 사각판상체로서, 상기 제2부재의 일단부에 고정되거나 이탈되지 않도록 상기 일단부에 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 제2부재는 내부가 비어있는 ㄷ 자 단면 형상을 갖는 것이며, 상기 연결편은 ㄱ 자 형상의 이면연결편이거나 3개의 면을 갖는 3면연결편으로 이루어지고, 상기 관통구를 통해 상기 제1부재 및 제2부재는 상기 이면연결편 및 상기 3면연결편과 결합되도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 관통구에 형성되는 용접부가 노출되지 않도록 막게 되는 덮개판이 상기 연결편에 부착되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 금속부재간 용접 연결구조에 의하면 기존의 선용접을 면용접으로 대체함으로써 우수한 결합강도를 확보하여 내구성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있고, 더불어 용접 후 용접흔적을 최소화하여 외관을 보다 미려하게 형성시킬 수 있다는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 금속부재간 용접 연결구조의 개념도.
도 2는 케이블트레이를 구성하는 경우의 예시도.
도 3은 제2부재의 일단에 걸림턱을 형성하여 연결편을 구속하는 경우의 예시도.
도 4는 연결편의 관통구를 통해 용접이 이루어진 상태를 보여주는 예시도.
도 5는 연결편으로 이면연결편을 사용하는 경우의 예시도.
도 6은 연결편으로 3면연결편을 사용하는 경우의 예시도.

이하, 본 발명에 따른 금속부재간 용접 연결구조에 대해 보다 상세한 설명을 하고자 하며, 첨부되는 도면을 참조하도록 한다.

단, 제시되는 도면들은 본 발명의 기술적 사상에 대한 하나의 실시 가능한 예를 보여주는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 의한 금속부재간 용접 연결구조의 개념도이며, 도 2는 케이블트레이를 구성하는 경우의 예시도이며, 도 3은 제2부재의 일단에 걸림턱을 형성하여 연결편을 구속하는 경우의 예시도이며, 도 4는 연결편의 관통구를 통해 용접이 이루어진 상태를 보여주는 예시도이며, 도 5는 연결편으로 이면연결편을 사용하는 경우의 예시도이며, 도 6은 연결편으로 3면연결편을 사용하는 경우의 예시도를 나타낸 것이다.

도시된 것처럼, 본 발명은 최소 두 개의 금속부재를 상호 연결 결합되도록 하는 기술로서, 제1부재(100)와 제2부재(200)를 소정의 각도로 연결되게 하되, 결합강도를 향상되게 하면서 외관도 보다 깔끔하고 미려하게 형성시킬 수 있는 기술이다.

제1부재(100)와 제2부재(200)는 다양한 금속부재일 수 있으며, 금속성 판재를 절곡하거나 압출하여 대량생산되는 규격품들을 활용함이 바람직하고, 이들을 적당한 길이 및 각도로 절단한 후 제1부재(100)에 제2부재(200)의 단부를 결합되게 한다.

여기서 제1부재(100)는 넓은 접합면(110)을 갖는 것으로 하며, 제2부재(200)는 내부가 비어있는 ㄷ 자 단면 형상을 갖는 것과 같은 금속성부재를 의미한다.

이해를 돕기 위한 구체적인 실시예로 케이블트레이의 제작시 본 발명의 연결구조가 적용되는 경우에 대해 설명하도록 한다.

사이드레일이 제1부재(100)가 되며, 렁이 제2부재(200)가 되는데, 사이드레일의 내측면이 접합면(110)이 되어 렁의 일단부를 접합면(110)에 맞대어 용접 결합시키도록 한다.

제2부재(200)인 렁은 내부가 비어있는 ㄷ 자 단면을 갖는 형상이며, 제2부재(200)의 일단부에 연결편(300)이 구속되게 삽입되게 한다. 연결편(300)은 제2부재(200)의 일단부에 끼워져 용접 등의 방식으로 고정 연결되게 하거나, 제2부재(200)의 단부에 걸림턱(210)을 형성시켜서 연결편(300)이 이탈되지 않도록 하여도 된다.

한편, 연결편(300)은 소정 두께를 갖는 사각 판상체와 같은 형상으로 하며, 연결편(300)의 중심부에는 하나 이상의 관통구(310)가 형성된다. 관통구(310)는 원형을 기본으로 하여 다양한 형상이 적용될 수 있다. 제1부재(100)의 접합면(110)에 제2부재(200)의 일단을 맞대게 되면 연결편(300)이 접합면(110)과 마주보는 상태가 되며, 연결편(300)의 관통구(310)를 통해 용접이 이루어지도록 함으로써 제1부재(100)와 제2부재(200)가 결합되도록 한다.

본 발명에서는 제1부재(100)와 제2부재(200)를 용접 결합되게 할 때 제2부재(200)의 일단부에 연결편(300)을 삽입되게 한 후 연결편(300)의 관통구(310)를 통해 용접을 함으로써 면상으로 제1부재(100)와 제2부재(200)가 용접 결합될 수 있다.

이어서 본 발명의 또 다른 실시예에 대해 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 분해 사시도이며,

도시된 것처럼 연결편(300)은 이면연결편(300a)이거나 3면연결편(300b)으로 이루어질 수 있음에 특징이 있다.

ㄷ 자 단면 형상을 갖는 제2부재(200)의 각 단부 내부에 이면연결편(300a)이나 3면연결편(300b)을 끼워넣도록 하며, 최소 두개의 면을 이용하여 제1부재(100) 및 제2부재(200)와 연결되게 용접하도록 한다.

도 5과 같이 이면연결편(300a)은 ㄱ 자 형상을 갖게 되며 제1면(301)과 제2면(302)을 갖추고 있다. 제1면(301)과 제2면(302) 각각에 관통구(310)가 형성되며 제2면(302)의 관통구를 통해 제2부재(200)의 상면과 용접 결합되게 하고, 제1면(301)의 관통구를 통해 제1부재(100)의 접합면(110)과 용접이 이루어지게 할 수 있다. 한편, 이면연결편(300a)의 배치방향에 따라 제2면(302)의 관통구는 제2부재(200)의 측면과 용접되게 할 수도 있다.

그리고 연결편(300)으로 3면연결편(300b)이 사용되는 경우에는 제1면(301), 제2면(302), 제3면(303) 각각에 관통구(310)가 형성되게 하며, 제2부재(200)의 일단에 3면연결편(300b)을 끼워 넣은 후 최소 두개면에 형성된 관통구(310)를 통해 제1부재(100) 및 제2부재(200)와 용접 결합되게 한다.

즉, 제1면(301)은 제1부재(100)의 접합면(110)과 용접 결합되게 하고, 제2면(302)은 제2부재(200)의 상면과 용접되게 하고, 제3면(303)은 제2부재(200)의 일측면과 용접되게 할 수 있다.

본 발명의 경우 연결편(300)의 중심에 형성되는 관통구(310)에서 용접이 이루어지도록 함으로써 용접시의 고온의 열에 의한 주변의 열화로 인한 변색을 최소화할 수 있게 된다. 즉, 연결편(300)의 관통구(310) 주변으로만 용접시 고열로 인한 변색이 발생되므로 외관상으로도 보다 깔끔하며 결합 강도도 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

더 나아가 본 발명의 금속부재간 용접 연결구조에는 연결편(300)의 관통구(310)를 통해 이루어지는 용접부가 노출되지 않도록 용접 완료 후 덮개판(400)으로 연결편(300)을 덮어 용접부가 보이지 않도록 한다.

한편, 제2부재(200)에 결합된 연결편(300)의 관통구(310)를 통한 제1부재(100)의 접합면(110)과의 용접은 레이저 용접으로 실시토록 하는 것이 바람직하나 그 외 공지의 용접으로 하여도 무방하다.

그리고 본 실시예에서는 제1부재로 사이드레일로 하고 제2부재는 렁인 것으로 하여 케이블트레이이를 구성하는 것을 보여주었지만, 제1부재와 제2부재는 그 외의 명칭으로 불리울 수 있는 금속성 부재일 수 있다.

단, 제2부재는 내부가 비어있는 부재로서 찬넬과 같은 것이며, 그 단면 형상은 ㄷ 자 외에 다양할 수 있고, 제2부재의 단면 형상에 맞게 연결편의 형상도 달라질 수 있는 것이다.

본 발명은 용접으로 금속부재들을 연결 결합하고자 할 때 유용하게 활용될 수 있는 기술이다.

100 : 제1부재
110 : 접합면
200 : 제2부재
210 : 걸림턱
300 : 연결편
300a : 이면연결편
300b : 3면연결편
301 : 제1면
302 : 제2면
303 : 제3면
310 : 관통구
400 : 덮개판

Claims (4)

1. 제1부재에 대해 제2부재를 용접방식으로 연결되게 하는 금속부재간 연결구조로서,
   상기 제1부재의 접합면에 대해 상기 제2부재의 일단부가 소정의 각도로 접촉되되,
   상기 제2부재의 일단부에 연결편이 구속되게 위치되며, 상기 연결편에는 하나 이상의 관통구가 형성되고 상기 관통구에서 용접이 이루어지도록 하여 상기 제1부재와 상기 제2부재의 결합이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 금속부재간 용접 연결구조.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2부재는 내부가 비어있는 ㄷ 자 단면 형상을 갖는 것이며, 상기 연결편은 사각판상체로서, 상기 제2부재의 일단부에 고정되거나 이탈되지 않도록 상기 일단부에 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속부재간 용접 연결구조.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2부재는 내부가 비어있는 ㄷ 자 단면 형상을 갖는 것이며, 상기 연결편은 ㄱ 자 형상의 이면연결편이거나 3개의 면을 갖는 3면연결편으로 이루어지고, 상기 관통구를 통해 상기 제1부재 및 제2부재는 상기 이면연결편 및 상기 3면연결편과 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 금속부재간 용접 연결구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 관통구에 형성되는 용접부가 노출되지 않도록 막게 되는 덮개판이 상기 연결편에 부착되도록 하는 것을 특징으로 하는 금속부재간 용접 연결구조.
   

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