KR20230001057U - 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐에 관한 것으로, 중앙에 용접와이어가 통과되게 설치된 관통구멍과, 외주연으로 다수개의 구멍이 뚫어져 있는 볼 삽입홀, 이 볼 삽입홀에 회전되도록 끼워지는 볼과, 이 볼을 외측으로 이탈을 방지하는 보호캡을 포함하여 구성한 것으로, 와이어 노즐 직경과 용접 와이어 직경의 오차를 최소화하고 오래 사용하더라도 확공되는 문제가 없어 와이어 노즐의 정밀도와 와이어 노즐이 용접 와이어를 펴줄 수 있을 뿐만아니라 용접 와이어를 정확한 위치에 위치시켜 용접의 효율성 및 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐{Welding wire nozzle with improved precision of welding automation}

본 고안은 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접 와이어 노즐에 관한 것으로, 특히 고안은 용접 자동화의 용접 품질을 향상시킬 수 있도록 와이어 위치 오프셋을 최소화하기 위한 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 선박 건조공정을 포함한 각종 산업현장에서는 다양한 용접이 실시된다. 그 중 아크 용접은 아크 방전을 이용하여 금속과 금속을 접합하는 방법으로, 보통 비소모성 텅스텐 전극을 사용하는 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding) 용접과 소모성 금속전극을 사용하는 GMAW(Gas Metal Arc Welding)으로 구분된다.

특히, 비소모성 텅스텐 용접봉과 모재간의 아크 열에 의해 모재를 용접하는 방법을 TIG(Tungsten Insert Gas)용접이라고 하는데, 용접부 주위에 불활성 가스를 공급하면서 용접하게 된다.

도 1은 종래 가스 텅스텐 아크 용접장치를 나타낸 구성도로서, 용접 토치(3) 내부의 전극봉(4)과 모재(2)에 용접 전원(1)을 접속하고, 모재(2)와 전극봉(4) 사이에 용접 아크(5)를 형성한다.

이때, 용접 와이어(8)는 용접 와이어 스풀(6)로부터 와이어 가이드(7)를 따라 이동되어 와이어 노즐(9)의 관통구멍(10)을 통하여 용융지점으로 유도된다.

도 2는 도 1의 가스 텅스텐 아크 용접장치의 와이어 노즐를 나타낸 단면도로서, 예를 들어 와이어(8)는 와이어 노즐(9)에서 20mm 돌출되었고 와이어 지름은 1.6mm, 노즐 지름은 2.5mm이며 용접 와이어(8)는 직선을 유지하는 것으로 가정하였다. 이때 와이어 끝의 용융지점은 0.81mm를 나타내는데 실제로 와이어(8)는 곡률을 가지고 휘어져 있으므로 용융지점은 더 심하게 이탈된다.

이와 같이 용접 와이어(8)는 곡률을 가지고 휘어져 있으므로 용융지점에 공급되는 용접 와이어는 직진성이 훼손되어 구부러진 형태를 가지게 되는 경우가 발생한다.

용접이 효율적으로 그리고 정확하게 이루어지기 위해서는, 용접 와이어를 정확한 목표점에 위치시키는 것이 중요한데, 구부러진 형태의 용접 와이어는 정확한 목표점에 위치시키는 것이 곤란하게 된다.

따라서 용접 와이어의 용융지점을 줄이기 위해 가능한 한 와이어 노즐의 직경을 와이어와 동일하게 유지하여 위치 자체의 오프셋도 줄이고 와이어의 곡률도 평평하게 펴주는 효과를 기대할 수 있다. 그러나 노즐 직경을 와이어와 동일하게 하면 마찰로 인해 송급성이 나빠지거나 어느 정도 사용 후에는 노즐이 확공되어 결국 와이어 위치 오프셋 문제가 다시 발생하는 문제점이 있다.

또한, 오비탈 용접장치에 대한 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 특허공개공보 제10-2015-0020967호(2015.02.27. 공개)에 개시되어 있다.

<특허문헌 1>에 개시된 종래기술은 용접용 와이어가 감긴 와이어스풀; 상기 와이어스풀에 감겨진 용접 와이어를 와이어 송급장치인 와이어 피더부로 공급하는 와이어 노즐; 상기 와이어 노즐의 일측에 장착되어 상기 와이어 피더부로 공급되는 용접 와이어를 바르게 펴서 상기 와이어 피더부에 공급해주는 와이어 교정부로 구성된다.

이렇게 구성된 종래기술은 와이어 교정기를 통해 용접 와이어를 바르게 편 후, 롤러로 구성되는 와이어 방향 조절기를 이용하여 바르게 펴진 용접 와이어가 와이어 송급장치인 와이어 피더부에 공급할 수 있도록 한다.

대한민국 특허공개공보 제10-2015-0020967호(2015.02.27 공개)

상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 본 고안의 목적은, 와이어 노즐 직경과 용접 와이어 직경의 오차를 최소화하고 오래 사용하더라도 확공되는 문제가 없어 와이어 노즐의 정밀도와 와이어 노즐이 용접 와이어를 펴줄 수 있도록 하는 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐을 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은, 와이어 노즐을 용접 아크와 인접하여 위치시켜 용접이 이루어지도록 함으로써, 용접 와이어를 정확한 위치에 위치시켜 용접의 효율성 및 정확성을 향상시킬 수 있도록 하는 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐은, 아크 용접에 사용되는 와이어 노즐에 있어서, 중앙에 용접와이어가 통과되게 설치된 관통구멍과, 외주연으로 다수개의 구멍이 뚫어져 있는 볼 삽입홀, 이 볼 삽입홀에 회전되도록 끼워지는 볼과, 이 볼을 외측으로 이탈을 방지하는 보호캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 목적은, 상기 볼 삽입홀은, 끼워지는 볼이 관통구멍으로 돌출되어 관통구멍을 통과하는 용접와이어에 맞닿아 슬라이딩 되도록 걸림턱이 구성된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 목적은, 상기 볼 삽입홀은, 서로 어긋나게 다단계 배치하여 끼워진 볼에 의해 노즐의 관통구멍으로 통과되는 용접 와이어를 바르게 펴줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐에 의하면, 와이어 노즐 직경과 용접 와이어 직경의 오차를 최소화하고 오래 사용하더라도 확공되는 문제가 없어 와이어 노즐의 정밀도와 와이어 노즐이 용접 와이어를 바르게 펴주는 효과가 얻어진다.

또한, 본 고안에 따른 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐에 의하면, 와이어스풀에 의해 휘어진 용접 와이어를 바르게 펴서 송급함으로써 용접품질의 저하와 용접 불량 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 가스 텅스텐 아크 용접장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 가스 텅스텐 아크 용접장치의 와이어 노즐을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 고안에 따른 와이어 노즐의 단면도이다.
도 4는 도 3의 와이어 노즐의 종단면을 나타낸 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 고안의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

또한, 본 고안의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 고안의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 와이어 노즐의 단면도이고, 도 4는 도 3의 와이어 노즐의 종단면을 나타낸 단면도이다.

본 고안의 실시예에 따른 용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐은, 중앙에 용접와이어(80)가 통과되게 설치된 관통구멍(100)과, 외주연으로 다수개의 구멍이 뚫어져 있는 볼 삽입홀(91), 이 볼 삽입홀(91)에 슬라리딩되도록 끼워지는 볼(92)과, 이 볼(93)을 외측으로 이탈을 방지하는 보호캡(94)으로 구성된다.

상기 보호캡(94)는 볼 삽입홀(91)에 끼워진 볼(92)이 외측으로 밀리는 거나 이탈되는 것을 방지할 수 있으며, 용접 와이어 노즐(90)의 외주연에 밀착되도록 돌기(94a)가 형성된다.

상기 볼 삽입홀(91)은, 슬라이딩 되게 끼워지는 볼(92)이 관통구멍(100)으로 중심축선상으로 돌출되어 관통구멍(100)을 통과하는 용접 와이어(80)에 맞닿아 슬라이딩 되도록 걸림턱(91a)이 구성되는 것이 바람직하다.

상기 걸림턱(91a)는 볼 삽입홀(91)에 슬라이딩 되게 끼워지는 볼(92)이 관통구멍(100)내로 빠지는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 볼 삽입홀(91)은, 서로 어긋나게 다단계 배치하여 슬라이딩되게 끼워진 볼(92)에 의해 용접 와이어 노즐(90)의 관통구멍(100)으로 통과되는 용접 와이어(80)를 다방면에서 단계적으로 눌러 바르게 펴줄 수 있는 것이다.

이와 같은 본 고안에 따른 접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 용접 로봇 등과 같은 자동화 용접장치를 이용하여 용접을 수행할 경우, 도 1에서 와 같이 용접 와이어 스풀(6)에 감겨진 용접용 와이어(8)가 송급장치(도시하지 않음)에 의해 풀려 와이어 노즐(9)의 관통구멍(10)으로 공급하게 된다.

이때, 종래에는 곡률반경이 큰 용접 와이어 스풀(6)에 감긴 용접 와이어(8)가 휘어진 상태로 송급장치를 통해 와이어노즐(9)의 관통구멍(10)에 공급되고, 이후 아크 속으로 휘어진 용접 와이어(8)가 송급되므로 용융지점에서 이탈하여 용접 불량이 발생하였다.

이러한 용접지점에서의 용접 불량 문제를 해결하기 위해서, 본 고안에서는 용접 와이어 스풀(6)에서 송급장치를 통해 공급되는 용접 와이어(80)가 용접지점에 공급되기 이전에 용접 와이어노즐(90)에 의해 바르게 펴진 후 용접지점에 공급된다.

예컨대, 와이어스풀(6)에서 송급되는 용접 와이어(80)가 용접 와이어 노즐(90)을 통해 용접지점에 공급되기 이전에, 용접 와이어 노즐(90)의 중앙에 형성된 관통구멍(100)을 통과하면서 휘어진 용접 와이어(80)가 바르게 펴지게 된다.

여기서 휘어진 용접 와이어(80)를 바르게 펴는 방법은, 용접 와이어 노즐(90) 외주연의 볼 삽입홀(91)에 서로 어긋나게 다단계 배치하여 슬라이딩되게 끼워진 볼(92)에 의해 용접 와이어 노즐(90)의 관통구멍(100)을 통과하는 용접 와이어(80)를 다방면에서 단계적으로 눌러 휘어진 용접와이어(80)를 바르게 펴주는 방법을 이용한다.

이렇게 휘어진 용접 와이어(80)가 용접 와이어 노즐(90)를 통해 바르게 진 후 용접지점에 안정정으로 공급되는 것이다.

본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

80 : 용접 와이어 90 : 용접와이어 노즐
91 : 볼 삽입홀 91a : 걸림턱
92 : 볼 94 : 보호캡
94a : 돌기

Claims (3)

1. 아크 용접에 사용되는 용접와이어 노즐에 있어서,
   중앙에 용접와이어가 통과되게 설치된 관통구멍과, 외주연으로 다수개의 구멍이 뚫어져 있는 볼 삽입홀, 이 볼 삽입홀에 회전되도록 끼워지는 볼과, 이 볼을 외측으로 이탈을 방지하는 보호캡을 포함하는 것을 특징으로 하는용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐.
2. 제1항에 있어서,
   상기 볼 삽입홀은, 끼워지는 볼이 관통구멍으로 돌출되어 관통구멍을 통과하는 용접와이어에 맞닿아 슬라이딩 되도록 걸림턱이 구성된 것을 특징으로 특징으로 하는용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 볼 삽입홀은, 서로 어긋나게 다단계 배치하여 끼워진 볼에 의해 용접외이어 노즐의 관통구멍으로 통과되는 용접 와이어를 바르게 펴줄 수 있도록 한 것을 특징으로 특징으로 하는용접자동화의 정밀도를 향상시킨 용접와이어 노즐.

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