KR20100132481A - 호스 조립체 - Google Patents

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KR20100132481A
KR20100132481A KR1020107007891A KR20107007891A KR20100132481A KR 20100132481 A KR20100132481 A KR 20100132481A KR 1020107007891 A KR1020107007891 A KR 1020107007891A KR 20107007891 A KR20107007891 A KR 20107007891A KR 20100132481 A KR20100132481 A KR 20100132481A
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KR1020107007891A
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Inventor
에밀 슈베르트
Original Assignee
알렉산더 빈첼 슈바이쯔텍크닉 게엠베하 운트 코. 카게
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/122—Devices for guiding electrodes, e.g. guide tubes
    • B23K9/123—Serving also as contacting devices supplying welding current to an electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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Abstract

본 발명은 아크 용접 토치 또는 아크 절단 토치의 호스 조립체(1)에 관한 것으로, 호스 조립체(1)는 복수의 도전 리드(25, 44)를 가지며, 도전 리드(25, 44)는 알루미늄 와이어를 구비하며, 도전 리드(25, 44)는 채널 내에 수용되며, 호스 조립체(1)는 용접 와이어(1)를 안내하기 위한 채널(5, 22)을 가진다.

Description

호스 조립체{HOSE ASSEMBLY}
본 발명은 복수의 도전 리드를 가지는 아크 용접 토치(arc welding torch) 또는 아크 절단 토치(arc cutting torch)용 호스 조립체에 관한 것으로, 이러한 도전 리드는 알루미늄 와이어로 형성되고, 도전 리드들은 채널 내에 수용되며, 호스 조립체는 용접 와이어를 안내하기 위한 채널을 가진다.
아크 용접 토치 및 아크 절단 토치는 선행기술로 오랫동안 공지되어왔다. 이러한 유형의 용접 및 절단 토치는 수동 용접 또는 자동 용접을 위해 구현될 수 있다. 대부분의 수동용 아크 용접 토치 및 아크 절단 토치는 호스 조립체에 의해 서로 연결되는 베이스(base) 및 핸드 피스(hand piece)를 구비한다. 수동 아크 용접 토치 및 아크 절단 토치에 관해서, 핸드 피스가 가능한 자유롭게 이동가능하게 형성되는 것이 필수적이다. 그러므로, 특히 재료는 굽힙 응력 및 비틀림 응력하에서 우수한 역 피로 강도(reverse fatigue strength)를 가져야만 한다.
빈번하게 자동 용접용 아크 용접 토치 및 아크 절단 토치는 로봇으로써 구성되며, 이러한 로봇은 용접될 영역까지 이동하는 이동가능한 로봇 암을 구비한다. 이러한 경우에, 베이스 및 액츄에이터(actuator) 사이에서 호스 조립체가 제공된다. 자동 용접에 대해서, 빈번하게 용접 속도를 증가시키는 로봇 암은 고속으로 작동한다. 호스는 특정 제한 내에서 자유롭게 움직여(swing), 높은 기계적 응력에 노출된다.
용접은 높은 수준의 전력을 요하며, 이러한 전력은 베이스로부터 핸드 피스까지 전력 케이브에 의해 수송된다. 선행 기술에서, 구리의 높은 전기 전도성 때문에 아크 용접 토치 및 아크 절단 토치용 전력 케이블에 오직 구리만이 이용된다. 구리의 또 다른 특성은 구리의 높은 열 전도성이며, 이러한 높은 열 전도성에 의해 구리가 저항의 결과로써 생성되는 열을 다른 방향으로 신속히 전송한다. 또한, 구리는 기계적 특성에 관해 필요한 요구조건을 구현한다. 선행 기술에서, 관례적으로 전력 케이블은 연선으로 형성된다.
또한, 모든 유형의 금속에서 제조될 수 있는 전기 도체(electrical conductor)가 선행 기술로 공지되어있다.
또한, 처음에 설명된 특성을 특징으로 가지는 호수 조립체가 DE 15 15 145 A호에서 공지되어있다. 용접 와이어를 안내하기 위해, 용접 케이블은 가요성 합성 재료(flexible synthetic material)로 제조되며 완전히 매끈한 내부 벽(interior wall)를 가지는 시스(sheath)를 포함한다. 이러한 시스는 전도 전류용 구리 와이어 또는 알루미늄 와이어인 나선형으로 감긴 번들(bundle)에 의해 둘러싸인다. 와이어 번들이 고무 층에 의해 외부에 봉입된다(encased). 인장 응력(tensile stress)에 대해 케이블을 강화시키기 위해서, 전도체는 스틸 편조(steel briding) 내에 봉입 될 수 있다.
DE 85 09 258 U1호에서는 용접 케이블이 개시되며, 이러한 용접 케이블 내에서 도전 리드의 일부는 알루미늄으로 제조되며, 전기 리드의 다른 부분은 구리로 제조된다. 상기 경우에서, 내측 전도체(inner conductor)는 알루미늄으로 제조되며, 외측 전도체는 전도체 상에 감긴 구리로 제조된다.
현재 호스 조립체에 이용된 구리 전기 전도체는 전기 전도체가 호스 조립체의 총 중량의 2/3에 이르게 구성된다는 단점을 가지며, 구리 전기 전도체는 긴 시간을 거쳐 조작으로 약화될 수 있다. 또한 자동 용접용으로 이용되는 호스 조립체 상에 응력은 호스 조립체의 관성 질량(inertial mass)에 비례하여 증가한다.
DE 20 52 462 B2호, DE 211, 24 52 A호, US 2006/0102368 A1호, US 6 178 623 B1호 및 US 3 926 573호에서는 구리층이 외측 시스로써 전도체 상에 직접 또는 간접적으로 도포된 알루미늄 코어를 가지는 전도체가 설명된다.
DE 85 09 258 U1호는 알루미늄 및 구리와 같은 두 개의 서로 다른 재료의 전도체 재료로 형성된 용접 케이블에 관한 것이며, 구리와 같이 상대적으로 높은 전도성 값, 밀도 및 파괴 하중을 가지는 단일 전도체는 알루미늄과 같이 상대적으로 낮은 전도성 값, 밀도 및 파괴 하중을 가지는 전도체 상에 꼬인다(twisted).
DE 24 09 322 A1호에서는 불활성 기체 용접 기술(inert gas welding technology)에서 관습적으로 이용되는 개별 요소 및 리드를 수용하는 고무와 유사한 가요성 재료 및 선택적으로 내열성 재료로 제조된 관형 피스(tubular piece)가 개시되며, 이러한 관형 피스는 복수의 분리된 채널들을 가진다.
또한, EP 0 076 390 A1호에서는 가용성 와이어 전극(fusible wire electrodes)을 이용한 불활성 가스 용접의 이용을 위한 장치가 설명된다. 이러한 경우에서, 용접 전류 리드, 제어 리드 및 불활성 기체가 안내되는 환형 틈(annular gap)이 구비된 동축 방향으로 구성된 호스 조립체가 제공된다. 와이어 전극은 가스 불과성인 가요성 시스 내부에 호스 조립체를 중앙에 배열된다.
DE 88 06 360 U1호에서는 전력 케이블, 불활성 기체 라인, 냉각수 흡입 라인, 냉각수 반송 라인 및 스위치 케이블로 형성된 호스 조립체를 이용하여 불활성 기체 아크 용접에 이용되는 토치에 연결하는 장치가 개시되며, 이러한 토치를 향하는 호수 조립체의 단부는 하우징과 통하며, 하우징은 토치용 전류/물 케이블을 이용하여 전력 케이블 및 냉각수 라인을 위한 결합 및 토치용으로 배치된 리드를 가지는 또 다른 냉각수 라인 및 불활성 기체 라인용 결합을 포함한다.
2005년 9월자 DIN EN 60228호는 케이블 및 절연 리드용 전도체에 관한 것으로, 상기 호에서는 전력 시스템용 절연 전도체 및 케이블의 전도체를 위한 공칭 횡단면(nominal cross section)을 형성한다. 또한 상기 호에서는 저항값 및 와이어의 치수 및 와이어 수에 대한 필요 조건을 포함한다. 전도체는 영구 절연 및 가요성 구리 전도체용으로 구리, 알라미늄 및 알루미늄 합금으로 제조된 다수의 와이어 전도체 및 단일 와이어 전도체로 형성된다.
본 발명의 목적은 아크 용접 토치 및 아크 절단 토치용 호스 조립체를 제안하는 것이며, 본 발명의 호스 조립체는 선행 기술에 공지된 구리 케이블을 포함하는 호스 조립체보다 실질적으로 더 경량이지만, 비교적 우수한 기계적 특성 특히 비틀림 응력 또는 굽힘 응력에 대한 우수한 기계적 특성을 가진다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 호수 조립체를 이용하여 구현된다. 선호적인 실시 예들이 종속항에서 특정된다.
호스 조립체 내 도전 리드로써 구리 코팅된 알루미늄 와이어의 용도는 조립체의 중량을 감소시키는 이점을 가지며, 동시에 전도체 및 연결부 사이에서 전이점(transition point)에서 고온의 발생을 제거하는 이점을 가진다. 생각건대 상기한 바는 알루미늄 및 개별 연결부 사이 본질적으로 상대적으로 높은 경계 저항(transition resistance)이 알루미늄 와이어 상에 구리의 이용에 기인하여 실질적으로 감소되어, 종래 구리 전도체의 이용과 비교해볼 때, 중량 감소가 구현될지라도, 전기 전도체의 전기적 특성 및 기계적 특성이 대부분 유지된다는 사실에 기인한다. 이러한 경우에서는, 다중 도전 리드들이 중앙 채널 주위에 동축 방향으로 배열된다. 이로 인해 호스 조립체가 실행할 다수의 기능이 수행될 수 있도록 상대적으로 작은 수의 개별 호스들로 결합된다. 또한 예를 들면 중앙 채널이 냉매를 전송하기 위해 이용된다면, 이로 인해 시너지 효과(synergistic effect)가 구현될 수 있다. 이로써 열을 발산하는 도전 리드가 냉매에 의해 동시에 활발하게 냉각될 수 있다. 또한 용접 와이어를 안내하기 위한 채널이 제공된다. 이로 인해 비교적 많은 용접 와이어가 용접 유닛의 베이스 스테이션 내에 저장될 수 있고, 용접 와이어가 필요에 의해 호스 조립체를 통하여 핸드 피스로 안내될 수 있게 한다. 도전 리드용 채널도 제공된다. 특히, 동축 방향의 조립체에 대해서, 예를 들면 도전 리드의 전위(potential)가 호스 조립체 내에서 수송될 수 있는 용접 와이어의 전위와 상이하기 때문에, 호스에 의해 실행되는 개별 기능이 공간적으로 분리될 필요가 있다. 게다가, 모든 채널들은 동축 방향으로 배열된다. 이로 인해 존재하는 공간이 효율적으로 이용될 수 있고 상대적으로 더 용이하게 조작할 수 있는 상대적으로 더 작은 직경을 가진 호스 조립체를 제조할 수 있다. 도전 리드를 포함하는 채널은 매체를 전달하기 위한 채널을 둘러싸고, 매체를 전달하기 위한 채널은 용접 와이어를 안내하기 위한 채널을 둘러싼다. 이로써 매체 채널이 용접 와이어 채널 및 동시에 도전 리드를 포함하는 채널을 냉각시키기 위해 이용될 수 있다.
물론, 본 발명의 선호적인 일 실시예에 따라, 개별 전류 전도체의 모든 도전 리드는 구리 코팅된 알루미늄 와이어로 구현된다. 상기 경우에서, 개별 전도체가 개별 와이어, 연선 또는 그와 유사한 것의 형태로 구현된다.
본 발명의 호스 조립체에서 구리 코팅된 알루미늄 와이어의 이용은 비용면에서 더욱 효과적인 일 것이다.상기한 바는 가공이 단순화된 드로잉 가공으로 실질적으로 단순화된다는 사실에 기인한다.
호스 조립체의 커넥터는 클램프 연결에 의해 도전 리드 또는 도전 리드들로 연결될 수 있다.
그러나, 선호되는 일 변형예에서는 초음파 용접에 의해 호스 조립체 커넥터로 연결되는 구리 코팅된 알루미늄 와이어를 포함하는 도전 리드가 요구된다. 이 경우에, 호스 조립체가 가지는 도전 리드의 외측 연선이 구리 슬리브(sleeve)로 직접 밀폐될 수 있다. 이러한 연결 방법은 상대적으로 더 작은 경계 저항의 이점을 가지고, 전이점에서 더 낮은 온도 증가의 이점도 가진다. 이러한 초음파 용접 가공에서는 알루미늄 와이어들 및 알루미늄 와이어들의 외측 시스 상에 구리층을 가지는 알루미늄 와이어들이 이용될 수 있다. 또한, 초음파 용접 가공은 클램프 연결의 강도를 실질적으로 넘어 연결부 또는 슬리부의 강도를 증가시킨다. 구리 슬리브 및 스틸 슬리브 모두가 커넥터로 이용될 수 있다.
선호적으로 알루미늄 와이어 상에 코팅된 구리는 1㎛ 내지 100㎛ 두께로 형성된다. 이러한 치수에 의해 가능한 한 작은 경계 저항을 가지는 와이어의 중량을 최소화시킨다는 관점에서 구리 코팅된 알루미늄 와이어에 대한 최적화를 보장된다.
또한, 호스 조립체, 연선으로 형성된 도전 리드, 알루미늄이 포함된 개별 와이어들이 아크 용접 토치 및 아크 절단 토치에 이용하기 위한 요구조건을 충족시킨다고 측정되었다.
본 발명에 따른 호스 조립체는 구리 리드를 포함한 호스 조립체보다 실질적으로 더 경량으로 형성되는 이점이 있어서, 조작하기 용이하다. 트랜스미션용으로 필요한 알루미늄의 요구되는 증가된 부피에도 불과하고, 알루미늄 연선에 이용하여 제조된 호스 조립체의 총 중량은 종래의 호스 조립체의 총 중량보다 실질적으로 더 작다.
본 발명의 호스 조립체는 알루미늄 케이블이 알루미늄 케이블의 굴곡 특성 및 파괴 특성에 기인하고 알루미늄 케이블의 덜 우수한 전도성 특성에 기인하여 호스 조립체에 이용되어서는 안 된다는 당업자에 의해 고정된 오랜 편견을 극복하였다.
연선으로 비교적 가는(fine) 개별 와이어를 포함하는 알루미늄 리드를 형성함으로써, 각각의 개별 와이어에 가해진 굽힙 응력 또는 비틀림 응력이 상대적으로 더 큰 횡단면을 가지는 와이어보다 더 작을 수 있다.
개별 와이어용으로, A199 내지 A199.9의 순도를 가지는 순수 알루미늄이 특히 적당하다고 증명되었다. 그러나, 알루미늄 합금도 이용될 수 있다.
선호적으로 하나 이상의 복합 리드가 제공되며, 이러한 복합 리드는 합금을 포함된 알루미늄 또는 구리 코팅된 알루미늄로 제조된 개별 와이어들 및 구리 또는 합금이 포함된 구리로 제조된 개별 와이어를 포함한다. 놀랍게도, 이러한 유형의 복합 리드는 실질적으로 리드로부터 열 제거를 향상시키며, 순수 구리 리드와 비교해볼 때 호스 조립체의 총 비용면에서 더욱 더 이익이 되게 한다.
선호적으로, 리드는 네 개 이상의 개별 연선을 가지며, 개별 연선은 코어 스트랜드(core strand) 주위에 놓여진다. 이러한 유형의 구조를 가지는 리드는 큰 리드 횡단면을 가짐에도 불과하고 매우 유연하게 형성된다.
선호적으로, 각각의 개별 연선 및/또는 코어 스트랜드는 20개의 개별 와이어로 구성된다. 상기한 바에 의해 개별 연선 및/또는 코어 스트랜드의 가요성이 증가하고 케이블 파괴의 위험이 감소한다.
본 발명의 선호적인 일 실시예에서, 개별 와이어는 0.05 mm 내지 0.5 mm의 직경으로 형성된다. 특히 0.15 mm의 직경이 선호된다. 상기와 같은 개별 와이어 직경에 의해 필요한 전도 파라미터가 구현될 수 있다.
특히 선호적으로, 도전 리드, 특히 도전 연선은 중앙 채널 주위로 나사 선형 또는 나선형으로 감겨진다. 도전 리드 또는 연선은 중앙 채널 주위로, 선호적으로는 중앙 채널의 외부 상에, 나사 선형 또는 나선형으로 연장되기 때문에, 호스 조립체가 굴곡(bent), 연신(stretched), 압축(compressed)되거나 비틀림(twisted)이 분배될 때, 휨 응력(flexural)이 도전 리드에 가해진다. 특히, 중앙 채널 주위에 리드 또는 연선의 비틀림은 도전 리드 또는 연선의 곡률이 최소 반경의 범위에서 호스 조립체 상에 응력을 경감시킨다.
선호적으로 연선 레이의 길이는 15 mm 내지 200 mm로 형성되며, 선호적으로 특히 40 mm 내지 60 mm으로 형성된다. 레이의 이러한 길이에 의해 호스 조립체의 기계적 특성이 향상된다.
선호적으로, 하나 이상의 추가적인 제어 전류 리드가 제공된다. 이러한 추가 제어 전류 리드에 의해 용접 장치의 기능이 핸드 피스를 이용하여 용이하게 제어된다.
특히 선호적으로, 두 개 이상의 도전 리드와 함께 두 개 이상의 채널이 매체를 전달하기 위해 제공된다. 이 경우 상기한 바와 같이, 매체 전달 리드(medium conducting lead) 및 도전 리드의 조합은 전류 전도의 효율성 면에서 긍정적인 효과를 산출한다. 도전 리드를 포함하는 두 개 이상의 채널이 제공된다면, 도전 리드도 매체가 도전 리드 주위에 직접적으로 유동하도록 중앙에 배열될 수 있고, 도전 리드는 리드의 표면을 증가시켜서 도전 리드가 방출하는 열의 양을 증가시킨다. 게다가, 도전 리드의 가요성이 유지되는 동안 리드의 횡단면이 증가 될 수 있다. 이로 인해 호스 조립체에 의해 전달될 수 있는 총 전력을 증가시키는 것이 가능하다.
폴리머(polymer)는 채널용으로 적합한 매체로 증명되었다. 폴리머는 긴 시간 이용을 위해 효율적이라고 증명되었고 가장 넓은 요구조건의 범위를 구현할 수 있다.
선호적으로 매체는 가스 또는 유체로 형성된다. 매체는 불활성 가스 용접에 이용되는 불활성 기체와 같은 처리 가스 또는 예를 들어 핸드 피스를 냉각시키기 위한 유체일 수 있다.
선호적으로 도전 리드는 일 단부에 커넥터를 가지며, 이러한 커넥터는 클램프 연결에 의해 도전 리드에 연결된다. 놀랍게도, 이러한 유형의 클램프 연결은 도전 리드 및 커넥터 사이의 안전한 연결부를 형성하며, 이러한 안전한 연결부는 긴 시간에 지나도록 신뢰성이 유지된다.
선택적으로 또는 추가적으로, 도전 리드가 초음파에 의해 와이어 단부 슬리브로 또는 커넥터로 용접되는 것이 가능하다. 구리 코팅된 알루미늄 와이어가 클램프 연결을 통해서뿐만 아니라 초음파 용접을 통해서 커넥터에 고정되게 연결될 수 있다. 초음파 용접의 경우에는 연결 표면에서 어느 정도 유사한 재료일 경우로 귀착되고, 유사한 재료는 상대적으로 더 우수하게 결합될 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적, 이점, 특성에 대한 특징 및 잠재적인 적용예들이 일련의 도면을 참조하여 몇몇의 실시예에 대한 설명 내에 포함된다. 특징들이 청구항 내 또는 이전 청구항들을 참조하여 어떻게 결합 되는지에 무관하게, 설명되거나 도시된 모든 특징 자체 또는 임의의 논리적 결합이 본 발명의 요지를 구성한다.
도 1은 본 발명에 따른 호스 조립체의 횡단면도.
도 2는 본 발명에 따른 호스 조립체의 선택적인 실시예에 대한 횡단면도.
도 3은 본 발명에 따른 소위 전류/물 케이블의 일 실시예에 대한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전류 케이블에 대한 길이방향 단면도.
도 5는 A-A 라인을 따라 도시된 도 4의 케이블에 대한 횡단면도.
도 6은 연선에 대한 사시도.
도 1은 예를 들면, 아크 용접 토치(arc welding torches) 또는 아크 절단 토치(arc cutting torches)에 이용되는 본 발명에 따른 호스 조립체(1)의 구성 개념을 도시한다. 도 1에서 선택된 실시예에서, 호스 조립체(1)는 외측 호스(2) 내부에 몇몇의 개별 호스들이 함께 결합하며, 용접 장치의 (도 1에서 도시되진 않지만)베이스로부터 (또한 도 1에서 도시되진 않지만)핸드 피스(hand piece)까지 또는 자동 용접 장치의 베이스(base)로부터 액츄에이터(actuator)까지 호스들을 안내한다.
호스 조립체(1)는 냉매 흡입 호스(3)를 가지며, 냉매 흡입 호스 내부에서 냉매가 베이스로부터 핸드 피스 또는 액츄에이터까지 운반된다. 또한, 처리 가스 호스(4)가 제공되며, 처리 가스 호스 내부에서 처리 가스가 불활성 기체 공기(inert gas atmosphere)를 생성하기 위해 유동한다. 와이어 가이딩 호스(5) 내에 제공된 나선형 와이어 가이드(7) 내부에 용접 와이어(6)를 수송하는 와이어 가이딩 호스(5)도 제공된다. 또한, 제어 리드(8)가 제공되며, 이 제어 리드를 통하여 제어 신호가 핸드 피스 또는 액츄에이터로부터 베이스까지 전송된다.
또한, 소위 전류/물 케이블(9)이 제공된다. 전류/물 케이블(9)의 호스(10) 내부에 아래에서 더욱 상세하게 설명될 도전 리드(11)가 제공된다. 호스(10) 및 도전 리드(11) 사이에서, 냉매 반송용 채널(12)이 제공된다. 이러한 채널은 냉매 반송부에서 냉매가 용접을 위해 요구되는 고 전력에 기인하여 가열된 도전 리드(11)도 냉각시키는 이점을 제공한다.
추가적인 리드들이 호스 조립체(1) 내부에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 호스 조립체(20)의 추가적인 실시예를 도시한다. 도 2에 제시된 호스 조립체(20)에서는 개별 요소가 실질적으로 동축 방향의 배열로 형성된다. 호스 조립체(20)의 내부에서, 용접 와이어(21)가 나선형 와이어 가이드(22) 내부에서 안내된다. 처리 가스를 운반하는 중간 공간(intermediate space, 23)이 제공되며, 이 처리공간은 나선형 와이어 가이드(22)를 에워싼다. 기밀 밀봉부(gas-tight seal)를 형성하기 위해 호스(24)가 제공된다. 이러한 호스는 탄성 폴리머(elastic polymer)로 제조된다. 도전 리드(25) 및 도 2에 검정색으로 도시된 제어 리드(26)는 호스(24) 상에 위치된다. 도전 리드(25)는 본 발명에 따른 연선 형상을 가지며, 연선 형상은 도 5와 관련하여 더욱 상세하게 기술될 것이다. 호스 조립체(20)는 모든 호스들을 에워싼 외부 호스(27)에 의해 함께 수용된다. 환형 채널(annular channel)이 외측 호스(27) 및 호스(24) 사이에서 형성되며 도전 리드(25) 및 다른 리드들을 보유한다. 호스 조립체(20)는 상대적으로 더 큰 호스 조립체의 일부일 수 있고, 이러한 호스 조립체 내에서 다양한 목적을 위해 예를 들어, 냉매 호스 및 그와 유사한 것과 같은 추가적인 호스들이 제공된다. 도전 리드(25) 또는 도전 리드(44)(도 5)가 중앙 채널(23) 또는 중앙 채널(41)(도 5) 주위에서 나선형으로 감긴다. 이와 같이, 개별적으로 도전 리드(44) 및 연선(25)은 호스 조립체의 횡단면에 대한 외측 영역에 배열된다. 상기 조치(measure)에 의해 도전 리드(25,44) 상에, 특히 호스 조립체의 곡률(curvature) 중 가장 작은 반경을 가진 영역에서, 굴곡 응력(flexural stress)이 분배되게 하여, 굴곡 응력을 감소시킨다.
도 3은 도 1의 전류/물 케이블(9)에 대한 확대도를 도시한다.
전류/물 케이블(9)은 방수되게 구현된 외측 호스(30)를 구비하며, 이러한 외측 호스에 의해 전류/물 케이블이 냉매를 전달되게 한다. 물을 대신하여, 선행 기술에서 공지된 임의의 유체가 냉매로써 이용될 수 있다. 동심 배열(concentric arrangement)상태로, 도전 리드(11)가 전류/물 케이블(9)의 중심에 위치된다.
도전 리드(11)는 개별 와이어(32)로 형성된 연선으로 구현된다. 연선(11)의 개별 와이어(32)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다. 특히, A199 내지 A199.9의 순도를 가지는 순수 알루미늄은 상기 목적에 적합한 것으로 증명되었다. 상기 와이어(32)가 구리층으로 덮이거나 코팅되어, 실질적으로 경계 저항(transition resistance)을 감소시킨다. 코팅의 두께는 1㎛ 내지 100㎛ 사이이다.
개별 와이어(32)는 0.1㎜ 내지 0.3 ㎜ 의 개별 와이어 직경을 가진다. 대략, 30개의 개별 와이어가 단일 연선 내로 뭉쳐지고, 100개의 개별 연선까지 포함하는 연선이 개별 와이어들에 대한 탄성 특성의 관점에서 적합하다고 증명되었다. 이러한 연선의 횡단면은 대략 10mm2 이며, 예를 들어, 선행 기술로 공지된 구리 연선은 6 mm2의 횡단면을 가진다. 알루미늄 상태로 대략 30 mm2 까지의 횡단면이 용이하게 가능하다. 연선 레이(lay)의 길이 그 자체는 대략 60mm로 형성되지만, 연선 횡단면에 따라 15 mm 내지 200 mm의 범위에서 형성될 수 있다.
소위 복합 리드(composite leads)를 위해, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 구리 코팅된 개별 와이어 및 구리 또는 구리 합금으로 제조된 개별 와이어도 연선으로 이용될 수 있다.
본 명세서에 도시되지 않은 추가적인 실시예에서, 도전 리드(11)는 복수의 연선을 가질 수 있고, 코어 연선(core stranded wire)이 다른 연선(31)이 놓여진 주위에 제공될 수 있다.
단일 호스 조립체 내부에서 도 3에 도시된 복수의 전류/물 케이블을 제공하는 것이 가능하다. 특히 하나가 냉매 공급용으로 이용되고 다른 하나가 냉매 반송용으로 이용되는 두 개의 전류/물 케이블이 바람직하다는 것이 증명되었다. 상기 방식에서, 도전 리드를 분할하여, 도전 리드 상에 냉매의 냉각력(cooling power)을 향상시키며, 호스 조립체의 가요성(flexibility)을 증가시키는 것이 가능하다. 이러한 유형의 조립체는 선행 기술로 공지되었다.
도 4는 용접 장치의 베이스에 연결부(35)를 가지는 전력 케이블(40)의 종방향 섹션을 도시한다. 연결부(35)는 적당한 조정(alignment)으로 전력 케이블(40)을 베이스에 연결하기 위한 육각형 너트(36)를 구비한다. 리드(40)의 단부를 수용하는 와이어 단부 슬리브(37) 및 페롤(38)도 제공된다.
개별 플러그 커넥터(39)를 통하여 베이스로 연결되는 제어 리드(43)도 도시된다. 제어 리드(43)는 전력 케이블(40)의 단부 영역 앞에서 전력 케이블(40)의 외측 시스(outer sheath, 46) 외부로 연장된다. 호스(40)의 내부에서, 클림프 연결(crimped connection)은 연결부(35)에서 리드(40)의 마주보는 단부로 연장된 중공 영역(41)을 형성하며, 상기 중공 영역은 단단히 밀봉된다.영역(41)은 기밀식(gas-tight) 및/또는 유체 기밀식(fluid-tight)으로 형성될 수 있다.
도 5는 전력 케이블(40)에 대한 도 4의 A-A 단면 라인을 따라 전력 케이블의 횡단면을 도시하며, 전력 케이블의 내부에 냉매 또는 처리 가스 중 하나를 전달하기 위해 이용될 있는 영역(41)이 형성되어있다..
내부 영역(41)은 호스(42)에 의해 밀봉된다. 호스(42)의 외측 상에, 여러 다른 기능을 가지는 복수의 리드들이 배열된다. 용접 장치의 기능을 제어하기 위한 제어 리드(43)가 조밀하게 해칭된 라인(hatched line)에 의해 표시된다. 연선으로도 구현된 도전 리드(44)들이 연하게 해칭된 라인에 의해 표시된다. 영역(45)에 어떠한 특정 기능이 할당되지 않았다. 예를 들면, 영역(45)은 충진 재료(filler material) 또는 플라스틱 코드(plastic cords)로 충진될 수 있다. 리드(43,44)와 영역(45)은 호스(46)에 의해 에워싸진다.
도 6은 도 1 및 도 4의 도전 리드(11)에 대한 사시도이다. 개별 와이어(32)는 코어 와이어(47) 주위에 놓여진다. 도 6에서는 절반의 레이가 도시된다. 레이의 길이 즉, 개별 와이어가 코어 리드(47) 주위에 완전히 감싸져 전도 방향으로 연장된 길이는 60 mm이다. 그러나, 레이의 길이는 개별 와이어(32)의 두께 및 리드(11)의 두께에 따라 20mm 내지 120 mm 사이에서 다양할 수 있다. 리드가 많은 유형의 응력을 견딜 수 있다는 것이 상기 방식으로 구체화된 리드가 가지는 장점이다. 리드(11)는 굴곡 방향 및 연신 또는 압축되는 방향 모두에서 감겨질 수 있다(twisted). 게다가, 상기 방식으로 구현된 리드의 탄성력은 동일한 리드 횡단면을 가지는 고형물(solid material)로 제조된 리드보다 상당히 크다.
1 - 호스 조립체(Hose assembly)
2 - 외측 호스(Outer hose)
3 - 냉매 흡입 호스(Cooling medium intake hose)
4 - 처리 가스 호스(Process gas hose)
5 - 나선형 와이어 가이드(Spiral wire guide)
6 - 용접 와이어(Welding wire)
7 - 나선형 와이어 가이드(Spiral wire guide)
8 - 제어 리드(Cotrol lead)
9 - 전류/물 케이블(Current/water cable)
10 - 호스(Hose)
11 - 도전 리드(Current conducting lead)
12 - 채널(Channel)
20 - 호스 조립체(Hose assembly)
21 - 용접 와이어(Welding wire)
22 - 나선형 와이어 가이드(Spiral wire guide)
23 - 채널(Channel)
24 - 호스(Hose)
25 - 연선(Stranded wire)
26 - 제어 리드(Control lead)
27 - 외측 호스(Outer hose)
30 - 외측 호스(Outer hose)
32 - 개별 와이어들(Individual wires)
35 - 연결부(Connection)
36 - 육각형 너트(Hexagon nut)
37 - 와이어 단부 슬리브(Wire end sleeve)
38 - 페롤(Ferrule)
39 - 플러그 커넥터(Plug connector)
40 - 전력 케이블(Power cable)
41 - 영역(Area)
42 - 호스(Hose)
43 - 제어 리드들(Control leads)
44 - 도전 리드들(Current conducting leads)
45 - 영역(Area)
46 - 호스(Hose)
47 - 코어 와이어(Core wire)
d - 레이의 길이(Length of lay)

Claims (16)

  1. 도전 리드(25, 44)가 알루미늄 와이어로 형성되고, 상기 도전 리드(25, 44)는 하나의 채널 내에 수용되며, 호수 조립체(1)가 용접 와이어(6, 21)를 안내하기 위한 채널(5, 22)을 포함하며, 복수의 도전 리드(25, 44)를 가지는 아크 용접 토치 또는 아크 절단 토치용 호스 조립체(1)에 있어서,
    상기 도전 리드(25, 44)는 매체를 전달하기 위한 중앙 채널(23, 41) 주위에서 동축 방향으로 배열되며, 상기 모든 채널이 동축 방향으로 배열되며, 도전 리드(25, 44)를 포함하는 채널은 매체를 전달하기 위한 채널(23, 41)을 둘러싸며 매체를 전달하기 위한 채널(23, 41)은 용접 와이어(6, 21)를 안내하기 위한 채널(22)을 둘러싸며, 상기 도전 리드(25, 44)는 구리층으로 제조된 외측 시스를 구비하는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구리층은 1㎛ 내지 100㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나의 리드(25, 44)는 하나 이상의 연선(11, 25, 44)을 가지며, 연선의 개별 와이어(32)는 구리 코팅된 알루미늄 와이어들로 구성되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 와이어는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 복합 리드(11, 25, 44)가 제공되며, 상기 복합 리드는 구리 코팅된 알루미늄 또는 합금을 포함하는 알루미늄으로 제조된 개별 와이어(32) 및 구리 또는 합금을 포함한 구리로 제조된 개별 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도 리드(11, 25, 44)는 4개 이상의 개별 연선을 가지며, 상기 개별 연선들은 코어 연선 주위에 놓여지는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서, 개별 연(11, 25, 44)선 및/또는 코어 연선 각각은 20개 이상의 개별 와이어(32)로 형성되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 개별 와이어(32)는 0.05 mm 내지 0.5 mm 사이의 지름, 선호적으로 0.15 mm의 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 리드(25, 44) 특히, 도전 연선은 중앙 채널(22, 41) 주위에 나사 선형 또는 나선형으로 놓여지는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 연선(11, 25, 44)의 레이 길이(d)는 15 mm 내지 200 mm 사이, 선호적으로 40 mm 내지 60 mm 사이의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 추가 제어 리드(8, 43)가 제공되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 개 이상의 채널(3, 4, 12)이 매체를 전달하기 위해 제공되고, 두 개 이상의 도전 리드(25, 44)가 제공되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 채널(12, 23)들은 폴리머에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 매체는 가스 또는 유체인 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 리드(9, 20, 25, 40, 44)는 일 단부에서 연결부(35)를 가지며, 상기 연결부는 클램프 연결에 의해 도전 리드(9, 20, 25, 40, 44)와 연결되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 리드(9, 20, 25, 40, 44)는 초음파에 의해 와이어 단부 슬리브(37) 또는 연결부(35)로 용접되는 것을 특징으로 하는 호스 조립체.
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