KR960004377Y1 - 가스보호 금속 아크용접용 용접토오치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가스보호 금속 아크용접용 용접토오치

제1도는 종래의 용접 토오치의 구성을 보이는 일부절단 측면도.

제2도는 본 고안 용접 토오치의 외관 측면도.

제3도는 그 분해 사시도.

제4도는 그 결합상태 확대 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 토오치(torch)부 11 : 노즐(nozzle)

12 : 용접팀(welding tip) 13 : 팁어댑터(tip adapter)

14 : 네크(neck) 15 : 인슐레이터(insulator)

16 : 어댑터(adaptor) 20 : 회수덕트

21, 22 : 홀더(holder) 23 : 쉬라우드(shroud)

24 : 스페이서(spacer) 25 : 벨로우즈관(bellows pipe)

30 : 몸체 31 : 분기관(分岐管)

본 고안은 가스보호 금속 아크용접(GMAW : Gas Metal Arc Welding)용 용접 토오치(Welding torch)에 관한 것으로, 특히 자동용접의 구현에 적합한 용접토오치에 관한 것이다.

보호가스(shield gas)를 용접분위기로 공급하는 가스보호 금속아크 용접은 보호가스의 종류에 따라 불활성가스를 사용하는 MIG(Metal Inert Gas)용접과 CO₂또는 그 혼합물을 사용하는 CO₂용접이 주로 사용되고 있는데, 용착효율이 높고 용접속도가 빠르며 우수한 품질의 용접부를 얻을 수 있을뿐 아니라 용접봉의 교체가 불필요한 등의 여러가지 이점이 있어서, 특히 선박이나 철물구조물등의 후판(厚板) 용접에 널리 사용되고 있다.

제1도에서는 이러한 가스보호 아크용접에 사용되고 있는 일반적인 용접토오치의 구성을 도시하였다. 제1도에서, 핸들(H)에서 네크(N)를 통해 연결된 본체(M)의 선단에는 노즐(N)이 결합되고, 이 노즐(N)의 내부에 용접팁(welding tip : T)이 설치되어 그 선단으로 도시되지 않은 급송장치로부터 와이어(wire : W)가 급송되어 아크(A)를 발생하며 용융됨으로써 모재(P)의 용접을 행하도록 되어 있다. 보호가스(G)는 오리피스(orifice) 또는 디퓨저(diffuser : 0)를 통해 노즐(N)로 분사되어 용접팁(T)의 주변을 감쌈으로써 용접분위기를 형성하게 되고, 그 후단의 나머지 부호 I 는 용접팁(T)과 본체(M)간을 절연하기 위한 인슐레이터(insulator)아다.

이와 같은 용접토오치는 핸들(H)에 설치된 누름스위치(S)의 조작에 따라 보호가스G)와 용접전류가 공급되어 용접을 수행하는 수동 토오치인바, 이러한 구성외에도 캐리지(carriage)등에 설치되어 반자동 또는 전자동용접을 수행할 수 있도록 네크(N)와 핸들(H) 부분의 구조가 달리 구성된 용접 토오치도 사용되고 있다.

그런데 가스보호 금속아크 용접에 사용되는 와이어(W)는 단순한 금속재질로 된 솔리드(solid) 와이어 뿐 아니라 와이어의 내부에 슬래그(slag) 형성이나 아크의 안정등을 위한 플럭스(flux)를 포함하는 복합와이어(flux cored wire)등이 사용되고 있다. 특히 복합와이어를 사용하는 경우에는 이 플럭스의 연소에 의해 다량의 용접품(F : welding fume)이 발생되며, 솔리드 와이어를 사용하는 경우에도 용접부위에 부착된 유지나 이물등의 연소에 의해 상당한 양의 용접품이 발생하게 된다.

이러한 용접품은 작업자가 직접 흡입하는 경우 호흡기계 질환을 야기할 뿐 아니라 보호가스에 의한 용접분위기를 해쳐 용접에 악영향을 미치게 되므로 적절히 제거되지 않으면 안된다.

이에 따라 종래에는 부압원(負壓源)에 연결된 덕트(duct : D) 및 호스(hose : X)를 용접토오치의 노즐(N)에 인접하여 설치함으로써 용접부위에서 발생되는 용접품(F)을 흡입하여 배출시키도록 하고 있었다.

그런데 이러한 덕트(D)는 용접품(F)뿐 아니라 보호가스(G)까지 흡입하게 되므로 용접분위기를 해치게 되어 용접의 품질등을 저하시키게 된다. 이를 방지하기 위해서는 보호가스(G)의 분사량을 키워주어야 하는데, 이에 따라 보호가스(G)의 사용량이 현저히 증가되는 문제가 있었다. 예를 들어 CO₂등은 액체 상태로 압력용기(bombe)에 충전되어 용접현장에 반입되는데, CO₂의 수급부족에 의해 작업의 진행에 차질을 빚는 사고가 잦은 만큼 보호가스(G)의 사용량 문제는 용접의 생산성에도 크게 영향을 미치게 된다.

뿐만 아니라 덕트(D)에 의한 용접품(F)의 처리는 수동용접에서는 가능하나 자동용접장치의 구성에 있어서는 많은 곤란성을 내포하고 있다. 즉 자동용접을 위해 캐리지에 복수의 용접 토오치를 설치하고 이에 덕트(D) 및 호스(X)를 각각 설치하는 것은 장치의 구성을 대단히 복잡하게 할뿐 아니라 캐리지의 원활한 주행에도 지장을 초래하여, 가스보호 금속아크 용접의 자동화 및 그 생산성과 용접품질의 향상에 지대한 장애를 초래하고 있었다.

또한 종래의 용접토오치는 그 분해 및 조립을 축선에 직교하는 방향으로 행하여야 하므로 내부가 스패터(spatter)등에 의해 막히거나 소모성 부품의 교체시 분해 조립에 많은 시간이 소요되어 유지보수가 곤란한 문제도 있었다.

상술한 종래의 여러가지 문제점을 감안하여 본 고안의 목적은 보호가스 분위기를 균일하게 유지하면서 용접품을 원활히 배출시킬 수 있어서, 신속하고 우수한 용접효율을 달성하는 동시에 유지보수가 간편하고 보호가스의 사용량을 절감하며, 특히 자동용접에 적합한 가스 보호 아크 용접용 용접 토오치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안에 의한 용접 토오치는 와이어가 통전되며 공급되는 팁어댑터 및 용접팁과 이 용접팁의 주위에 보호가스를 공급하는 노즐을 포함하는 토오치부를 구비하는 가스 보호금속아크 용접용 용접 토오치에 있어서, 토오치부의 외주에 이와 동축으로 형성되어 부압이 공급되는 회수덕트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제2도내지 제4도에서, 본 고안에 의한 용접토오치는 용접을 수행하는 토오치부(10)의 외주에 회수덕트(20)가 동축(同軸)으로 설치되는 특징을 가지고 있다.

토오치부(10)는 종래의 용접토오치와 같이 보호가스 및 와이어를 공급하여 용접을 행하는 부분으로, 용접 토오치 후단에 설치되어 도시되지 않은 용접 케이블에 연결되는 어댑터(adapter : 16)로부터 연장되는 케이블(17)과 연결된 네크(14)의 선단에 인슐레이터(15)가 설치되어, 이 인슐레이터(15)의 외주에 노즐(11)이 결합되고 내주에 팁어댑터(13) 및 용접팁(12)이 결합된다. 팁어댑터(13)에는 보호가스가 분출되는 복수의 연통구멍(13a)이 형성되어 그 외주에 이에 대응하는 분산구멍(18a)이 형성된 절연재질의 디퓨저(18)가 설치된다.

용접팁(12)의 내부에는 와이어(도시안됨)가 통과하며 통전되도록 되어있어서 노즐(11)과 용접팁(12)사이는 인슐레이터(15)에 의해 절연된다. 한편 보호가스는 케이블(17) 후측에 연결된 공급관(19)으로 공급되어 팁어댑터(13)의 내부를 통해 연통구멍(13a)으로 배출되고, 디퓨저(18)의 분산구멍(18a)을 통해 노즐(11)로 배출됨으로써 용접팁(12) 주위에 보호가스 분위기를 형성한다.

한편 이 토오치부(10) 외주에 동축으로 회수덕트(20)를 형성하기 위해 네크(14) 외주에는 원통형의 홀더(21, 22)가 대략 ＂Z＂형의 스페이서(spacer : 24)에 의해 소정간격만큼 이격되도록 설치되고, 홀더(21, 22)의 전방에는 그 선단이 노즐(11)의 선단에 인접하여 용접품을 흡입하는 복수의 흡입구멍(23a)이 형성된 깔대기 형태의 쉬라우드(shroud : 23)가 결합된다. 바라직하기로 홀더(21, 22)는 주(main) 홀더(21)와 절연홀더(22)로 구성되어 고정나사(27)에 의해 상호 결합된다.

이와 같은 구성에 따라 토오치부(10)의 외주에는 쉬라우드(23)를 입구로 하여 홀더(21, 22)를 따라 회수덕트(20)가 형성된다. 홀더(21, 22)의 후측에는 회수된 용접품의 배출을 위해 벨로우즈관(bellow pipe : 25)이 결합된다. 벨로우즈관(25)의 후측에는 어댑터(16)를 지지하며 도시되지 않은 부압원의 압력을 이 벨로우즈관(25)을 전달하는 분기관(31)이 구비되어, 대략 Y자형으로 분기되는 몸체(30)가 설치된다. 나머지 부호 26은 홀더(21, 22)에 벨로우즈관(25)을 결합하는 열수축튜브이다.

이와 같은 구성에 의해 토오치부(10)의 외측에 회수덕트(20)가 형성되는바, 본 고안은 이 이외에도 유지보수의 편의성과 용접품의 원활한 배출을 위해 여러가지 개선된 특징을 구비하고 있다.

즉 홀더(21, 22)가 주홀더(21)와 절연홀더(22)로 구성되어 있어서, 고정나사(27)를 풀어 주홀더(21)를 절연홀더(22)에서 분리해내면 토오치부(10)가 그대로 노출되므로 토오치부(10)의 부품교체등 유지보수가 극히 용이하게 된다.

뿐만 아니라 용접팁(12)과 팁어댑터(13) 그리고 인슐레이터(15) 및 노즐(11)과 네크(14)등 토오치부(10)의 각 부분이 각각 나사결합으로 결합되어 있어서 주홀더(21)의 분리후 필요한 부분을 용이하게 분리하여 교체 할 수 있으며, 각 부분의 결합후 토오치부(10)의 외주에는 돌출부분이 전혀 없어 회수된 용접품의 배출에 유로(流路) 저항이 없이 원활한 배출이 가능하게 된다.

한편 디퓨저(18)는 통상 세라믹 소결체등으로 구성되어 깨어지는등 파손되기 쉬워 빈번한 교체가 필요한바, 본 고안에서는 노즐(11)의 내벽에 턱(11a)을 형성하여 노즐(11)을 인슐레이터(15)에 나사결합하면 디퓨저(18)가 구속되어 결합되도록 되어 있다. 이에 따라 디퓨저(18)가 파손되거나 분산구멍(18a)이 막힌 경우등에는 노즐(11)만의 분해로 디퓨저(18)를 분리할 수 있게 된다.

또한 인슐레이터(15)는 절연재질로 구성되어야 하는 바, 이경우 빈번한 분해 결합시 나사부가 쉽게 마모되어 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 본 고안에서는 인슐레이터(15)를 절연몸체(15a)의 외주에 나사부가 형성된 금속캡(15b)을 결합하므로써 절연성과 내구성이 모두 우수한 인슐레이터(15)를 구현하였다.

한편 홀더(21, 22)의 선단에 결합되는 깔대기 형태의 쉬라우드(23)는 절두(截 頭) 원추형의 선단에 복수의 흡입구멍(23a)을 형성한 신규한 구성인데, 특히 이 흡입구멍(23a)은 쉬라우드(23)의 중심축과 소정각도를 가지고 경사되는 장공(elongated hole)형태로 구성되어 있어서, 노즐(11) 주위로 확산되는 용접품을 원활히 흡입할 뿐 아니라, 용접품의 흡입기류(氣流)에 소정의 뒤틀림을 주어 선회류를 형성함으로써 노즐(11)에서 분사된 보호가스 및 용접부위에서 발생된 용접품의 흡입기류가 일정한 유선(流線)따라 흐르도록 함으로써 보호가스가 균일한 용접분위기를 형성할 수 있도록 하였다.

이와 같은 구성의 본 고안 용접토오치의 작동은 다음과 같다.

즉 어댑터(16)에 연결된 케이블(17)을 통해 도시되지 않은 급속장치로부터 와이어가 공급되면 이 와이어는 네크(14), 팁어댑터(13)를 순차적으로 지나 용접팁(11)을 통해 나오게 된다.

이때 용접팁(11)에는 케이블(17)을 통해 용접전류가 인가되므로 와이어의 선단과 모재(도시안됨)간에 아크가 발생되고 이에 따라 와이어가 용융되며 모재의 용접을 수행하게 된다. 이때 공급관(19)을 통해 공급된 불활성가스나 CO₂등의 보호가스는 팁어댑터(13)의 연통구멍(13a)을 통해 디퓨저(18)의 분산구멍(18a)으로 배출되어 노즐(11)로 분사됨으로써 보호가스가 용접팁(12) 주위를 들렀가 되어 용접분위기를 제공하게 된다.

이와 같은 작동은 일반적인 용접토오치와 유사한바, 본 고안에 있어서는 몸체(30)의 분기관(31)에 부압원이 연결되어 부압, 즉 흡입압력이 홀더(21, 22) 내부의 회수덕트(20)로 전달된다.

이에 따라 용접부위에서 발생된 용접품은 쉬라우드(23)의 흡입구멍(23a)을 통해 흡입되어 회수덕트(20)로 배출된다. 이때 흡입구멍(23a)이 쉬라우드(23)의 축선에 경사진 장공형태로 형성되어 있으므로 용접품의 완전한 흡입배출이 가능할 뿐 아니라 용접품의 흡입기류가 선회류를 형성하며 보호가스의 분사기류를 둘러싸게 되므로 균일한 용접분위기를 형성할 수 있게 된다.

이와 같이 용접분위기가 균일화되므로 용접품질이 향상되고 다량의 보호가스를 소모하지 않게 되며, 보호가스의 소모량의 감소에 의해 용접원가가 감소될 뿐 아니라 그 수급사정의 변화에 따른 용접생산성의 영향도 작아지게 된다.

특히 본 고안 용접토오치는 전체적 구성이 직선으로 구성되어 캐리지에 홀더(21, 22) 또는 몸체(30)를 파지시키는 것만으로 용이하게 자동용접장치에 고정될 수 있고 회수덕트(20)가 토오치부(10)에 동축으로 설치되어 있어 용접품제거를 위한 관로의 설치도 극히 용이하여 용접 자동화에 특히 유리하다. 또한 토오치부(10)의 각구성부가 나사결합으로 일렬 배치되어 있으며 홀더(21, 22)의 분리만으로 외부로 노출되므로 이상발생시의 처리나 부품의 교체도 신속하게 이루어지게 된다.

그러므로 본 고안은 가스보호 금속 아크 용접의 용접품질과 생산성을 크게 향상시키고 용접원가를 절감하며 특히 용접자동화에 적합한 여러가지 우수한 효과를 발휘하게 된다.

Claims (5)

1. 와이어가 통전되며 공급되는 팁어댑터 및 용접팀과 이 용접팀의 주위에 보호가스를 공급하는 노즐을 포함하는 토오치부를 구비하는 가스 보호금속 아크용접용 용접토오치에 있어서, 상기 팁어댑터(13)를 지지하는 네크(14)와 스페이서(24)를 통해 이격되는 원통형의 홀더(21, 22)에 의해 상기 토오치부(10)의 외주에 이와 동축의 회수덕트(20)를 형성하여 이 회수덕트(20)에 부압을 공급하고, 상기 회수덕트(20)의 선단측 홀더(21)의 선단에 절두원추형의 깔대기 모양이며 그 외주에 흡입구멍(23a)이 형성된 쉬라우드(23)를 결합하는 것을 특징으로 하는 가스보호 금속 아크용접용 용접토오치.
2. 제1항에 있어서, 상기 홀더(21, 22) 내부에 형성된 회수통로(20)가 상기 홀더(21, 22)의 후단에 결합된 벨로우즈관(25)을 통해 연결된 몸체(30)의 분기관(31)을 통해 부압원에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스보호 금속 아크용접용 용접토오치.
3. 제1항에 있어서, 상기 노즐(11)이 상기 팁어댑터(13)에 나사결합되는 인슐레이터(15)에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 가스보호 금속 아크용접용 용접토오치.
4. 제3항에 있어서, 상기 노즐(11)의 내주에 턱(11a)이 형성되고, 상기 노즐(11)과 인슐레이터(15) 사이에 디퓨저(18)를 구비하여, 상기 노즐(11)을 상기 인슐레이터(15)에 나사결합하면 상기 디퓨저(18)가 상기 노즐(11)의 턱(11a)과 인슐레이터(15) 사이에 결합지지되는 것을 특징으로 하는 가스보호 금속 아크용접용 용접토오치.
5. 제1항에 있어서, 상기 홀더(21, 22)가 고정나사(27)로 결합된 주홀더(21)와 절연홀더(22)로 구성되어, 상기 주홀더(21)를 절연홀더(22)로부터 분리하면 상기 토오치부(10)가 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 가스보호 금속 아크용접용 용접토오치.