KR100766256B1 - 시험편 자동 점용접 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소재별로 용접부분의 접합강도를 시험하기 위하여 인장시험기 및 고속인정시험에 사용되는 시험편을 점용접 하는 시험편 자동 점용접 장치에 관한 것으로, 각 시험편의 길이방향 중심을 일치시킨 상태에서 견고히 밀착시키며 점용접을 위한 용접전극봉의 기울어짐을 방지하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 용접하고자 하는 각 시험편의 길이방향 중심을 일치시킨 상태에서 각 시험편의 중첩부분을 밀착 고정시키는 고정부재를 포함하는 시험편 자동 점용접 장치를 제공하여, 각 시험편의 길이방향 중심의 불일치와 각 시험편 사이의 틈 발생 및 용접전극봉의 기울어짐에 의한 점용접부의 시험 초기 단락을 방지하여 정확한 전단강도를 시험할 수 있게 한다.

인장시험, 시험편, 점용접, 전단, 강도

Description

시험편 자동 점용접 장치{Auto spot welding device of a specimen}

도 1은 일반적인 시험편의 제작 및 인장시험의 과정을 나타낸 개략도

도 2는 일반적인 시험편의 점용접 불량상태를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고정부재의 사시도

도 4는 도 3의 단면도

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용접부재의 사시도

도 6은 도 3 및 도 5에 의해 제작된 시험편의 점용접상태를 나타낸 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

a : 상부시험편 b : 하부시험편 c: 상부그립

d1 : 하부 제1그립 d2 : 하부 제2그립 F : 점용접 점

10 : 고정부재 11 : 받침부 11a : 시험편삽입부

11b : 하부전극봉삽입부 12 : 덮개부 12a : 상부전극봉삽입부

13 : 볼트 20 : 용접부재 21 : 몸체부

22 : 실린더부 23 : 실린더로드 24 : 상부용접전극봉

24a : 상부센서 25 : 하부용접전극봉 25a : 하부센서

26 : 회전판 26a : 고정부재삽입홈 27 : 회전모터

27a : 회전샤프트

본 발명은 용접부분의 접합강도를 시험하기 위한 시험편의 자동 점용접 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 시험편의 길이방향 중심을 일치시킨 상태에서 각 시험편의 중첩부분을 밀착 고정시키고 상기 시험편을 용접전극봉의 기울어짐 없이 용접함으로서, 각 시험편의 길이방향 중심의 불일치와 각 시험편 사이의 틈 발생 및 용접전극봉의 기울어짐에 의한 점용접부의 시험 초기 단락을 방지할 수 있도록 한 시험편 자동 점용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 등에 사용되는 강재 부품은 여러 종류의 부품들이 조합되어 제작되며, 상기 조합을 위한 용접의 접합강도에 따라 강재 부품, 넓은 의미로는 강재 부품이 사용되는 자동차 등의 내구성과 안정성이 결정되게 된다.

이로 인해 상기 부품을 제작하기 위한 강재를 생산함에 있어, 정확한 내구성 및 안정성, 구체적으로는 용접에 의한 접합강도가 정확하게 파악되어야 하며, 상기의 용접에 의한 접합강도의 파악을 위해 인장시험 및 인장고속시험을 실시하게 된다.

도 1은 일반적인 시험편의 제작 및 인장시험 과정을 나타낸 개략도로서, 일반적인 인장시험 및 인장고속시험의 시험과정을 살펴보면, 시험을 위해서는 우선 시험하고자 하는 강재의 일부를 발췌하여 시험편을 제작하게 되며 상기 시험하고자 하는 강재의 일부를 판형상으로 제작한 상부시험편(a)과 같은 소재 및 형상으로 하 부시험편(b)을 제작하여 그 일단을 중첩시킨 후, 이 중첩부분의 중앙부 점용접부(F)에 일반적인 용접장치의 상부용접전극봉과 하부용접전극봉을 위치시키고 통전시켜 점용접시키게 된다.

상기와 같이 점용접된 시험편의 상부시험편(a)을 상부그립(c)에 고정시킨 후 하부 제1그립(d1)을 하부시험편(b)의 하부 일단에 접촉시킨 상태로 위치시키고 하부 제2그립(d2)을 상기 하부 제1그립(d1)과 대응되는 위치에서 하부시험편(b)으로부터 0.1mm 간격(t1) 띄운 상태로 위치시키게 된다.

상기의 상태에서 시험장치를 작동시킬 경우, 하부 제2그립(d2)이 하부시험편(b)의 하부 일단에 접촉하여 하부 제1그립(d1)과 시험편을 압박하게 되고, 압박한 상태에서 하부 제1·2그립(d1, d2)이 2m/s이상의 고속으로 하강운동하여 상기 시험편의 점용접부(F)를 전단시키게 되며, 상기 하부 제2그립(d2)과 하부시험편(b)의 접촉시점부터 상기 시험편의 점용접부(F)의 전단시점까지 소요된 하부 제1·2그립(d1, d2)의 힘을 측정하거나 상기 점용접부(F)가 전단되면서 분리된 시험편의 너깃(Nugget)의 길이 및 폭을 측정하여 상기 강재의 용접에 의한 접합강도를 측정하게 된다.

상기와 같은 실험과정에서 접합강도의 정확한 측정을 위해서는 상기 상부시험편(a)과 하부시험편(b)이 길이방향으로 그 중심이 일치하고 중첩부분이 완전히 밀착된 상태로 용접전극봉의 기울어짐이 없이 용접되야하지만 도 2에 도시된 바와 같이 각 시험편의 길이방향 중심이 불일치된 상태에서 용접되거나 각 시험편의 중첩부분 사이에 틈이 생긴 상태 또는 용접전극봉이 기울어진 상태에서 용접될 경우, 상기 하부 제1·2그립(d1, d2)의 하강운동 시 시험편에 너깃이 생성되지 않은 상태에서 점용접부만 초기 단락되거나, 완전용접이 이루어지지 않아 일부분만 단락됨으로 인해 정확한 전단강도를 시험할 수 없게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특히, 본 발명은 고정부재에 의해 용접하고자 하는 각 시험편의 길이방향 중심을 일치시킨 상태에서 각 시험편을 중첩부분을 밀착 고정시킨 후에, 용접부재를 이용하여 고정된 각 시험편의 중첩부분을 용접전극봉의 기울어짐 없이 연속적으로 용접함으로서, 각 시험편의 길이방향 중심의 불일치와 각 시험편 사이의 틈 발생 및 용접전극봉의 기울어짐에 의한 점용접부의 시험 초기 단락 및 일부단락을 방지할 수 있도록 하는 시험편 자동 점용접 장치를 제공함에 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 용접하고자 하는 각 시험편의 길이방향 중심을 일치시킨 상태에서 각 시험편을 중첩부분을 밀착 고정시키는 고정부재를 포함하는 시험편 자동 점용접 장치이다.

상기 본 발명의 특징에 의한 시험편 자동 점용접 장치는, 상기 고정부재에 의해 고정된 각 시험편의 중첩부분을 용접전극봉의 승강운동을 통해 연속적으로 용접하는 용접부재를 포함하여 구성할 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 특징에 의한 시험편 자동 점용접 장치의 고정부재는, 상기 각 시험편의 길이방향 중심이 일치된 상태로 일부 중첩된 형태와 대응되는 다단 형 태의 시험편삽입부가 중앙부에 형성되며 상기 시험편삽입부의 일단에 하부용접전극봉이 삽입되는 하부전극봉삽입부가 관통되어 형성된 받침부와, 상기 받침부의 상부에서 볼트에 의해 결합되어 상기 시험편의 고정상태를 유지시키는 동시에 각 시험편의 중첩부분을 상부에서 압박하여 밀착 고정시키며, 상기 하부전극봉삽입부와 대응되는 위치에 상부용접전극봉이 삽입되는 상부전극봉삽입부가 관통되어 형성된 덮개부를 포함하여 제작되는 실시예를 구성할 수 있을 것이다.

또한, 상기 본 발명의 특징에 의한 시험편 자동 점용접 장치의 용접부재는, 몸체부와, 몸체부의 상부에 형성되어 상부용접전극봉의 수직 상·하 운동력을 생성하는 실린더부와, 상기 몸체부와 연결되어 실린더부의 수직 상·하 운동력을 상부용접전극봉으로 전달하는 실린더로드와, 상기 실린더로드의 끝단에 결합되고 실린더로드에 의해 수직 상·하 운동하며 상기 고정부재의 상부전극봉삽입부에 삽입되어 하부용접전극봉과 통전함으로서 고정부재 내부의 각 시험편의 중첩부분을 점용접하는 상부용접전극봉과, 상기 몸체부의 하부에서 상부용접전극봉과 대응되는 위치에 고정되며 상기 고정부재의 하부전극봉삽입부에 삽입되어 상부용접전극봉과 통전함으로서 고정부재 내부의 각 시험편의 중첩부분을 점용접하는 하부용접전극봉과, 상기 상·하부용접전극봉과 고정부재의 상·하부전극봉삽입부가 수직 위치상 일치할 수 있는 위치에 고정부재를 연속적으로 위치시키기 위해 상부에 고정부재를 위치시킨 상태로 회전운동하는 회전판과, 상기 회전판의 하부에서 회전판을 회전시키기 위한 회전력을 생생하여 회전판의 하부에 결합된 회전샤프트를 통해 상기 회전력을 회전판으로 전달하는 회전모터를 포함하여 제작되는 다른 실시예를 구성할 수 있을 것이다.

상기 각 실시예에서 회전판은, 상부에 상기 고정부재가 삽입될 수 있는 고정부재삽입홈이 하나 이상 형성되어 회전판의 회전에 의한 상기 고정부재의 이탈을 방지할 수 있게 구성할 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고정부재의 사시도이며, 도 4는 도 3의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용접부재의 사시도로서, 본 발명의 일실시예에 따른 고정부재 및 용접부재의 구성을 나타내고 있다. 즉, 본 발명의 시험편 자동 점용접 장치는, 용접하고자 하는 각 시험편의 길이방향 중심을 일치시킨 상태에서 각 시험편을 중첩부분을 밀착 고정시키는 고정부재(10)와, 상기 상기 고정부재(10)에 의해 고정된 각 시험편의 중첩부분을 용접전극봉의 승강운동을 통해 연속적으로 용접하는 용접부재(20)를 포함하여 구성된다.

도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 고정부재(10)는, 시험편삽입부(11a)와 하부전극봉삽입부(11b)를 포함하는 받침부(11)와, 상부전극봉삽입부(12a)를 포함하는 덮개부(12)로 구성된다.

상기 받침부(11)는, 각 시험편의 중심이 일치된 상태로 중첩부분을 고정시키기 위한 것으로서, 상부시험편(a)과 하부시험편(b)이 그 길이방향 중심이 일치된 상태로 일부 중첩되어 결합된 형태와 대응되는 다단 형태의 시험편삽입부(11a)가 중앙부에 형성되어 상기 상부시험편(a) 및 하부시험편(b)이 삽입됨으로서 각 시험편(a, b)이 상기와 같은 형태로 고정되게 되며,

상기 시험편삽입부(11a)의 일단에 하부전극봉삽입부(11b)가 관통된 형태로 형성되어 후술되어질 하부용접전극봉(25)이 삽입됨으로서 후술되어질 상부용접전극봉(24)과 정확한 위치에서 통전될 수 있도록 유도하게 된다.

상기 덮개부(12)는, 상기 받침부(11)에 의해 고정된 상부시험편(a) 및 하부시험편(b)의 중첩부분을 더욱 견고히 밀착시키기 위한 것으로서, 상기 받침부(11)의 상부에서 볼트(13)에 의해 결합되어 상기 상부시험편(a) 및 하부시험편(b)의 고정상태를 유지시키는 동시에 각 상부시험편(a) 및 하부시험편(b)의 중첩부분을 상부에서 압박하여 밀착 고정시키게 되며,

상기 하부전극봉삽입부(11b)와 대응되는 위치에 상부용접전극봉(24)이 삽입되는 상부전극봉삽입부(12a)가 관통된 형태로 형성되어 상부용접전극봉(24)이 삽입됨으로서 상기 하부용접전극봉(25)과 정확한 위치에서 통전될 수 있도록 유도하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이 상기 용접부재(20)는, 몸체부(21)와, 실린더부(22)와, 실린더로드(23)와, 상부용접전극봉(24)과, 하부용접전극봉(25)과, 회전판(26)과, 회전샤프트(27a)와, 회전모터(27)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더부(22)는, 몸체부(21)의 상부에 형성되어 상부용접전극봉(24)의 수직 상·하 운동력을 생성하게 되며, 하강운동 후, 일정시간 후에 다시 상승할 수 있도록 시간설정을 함으로서 그 시간설정에 의해 상기 실런더부(22)의 수직 상·하 운동간격이 결정되게 되며,

이는 후술되어질 회전모터(27)의 시간설정에 의한 회전간격과 회전시간을 고려하여 상기 실린더부(22)에 의해 상부용접전극봉(24)이 하강되었을 때, 상기 고정부재(10)의 상부전극봉삽입부(12a)와 수직위치상 일치할 수 있게 설정하는 것이 바람직하다.

상기 실린더로드(23)는, 상기 몸체부(21)와 연결되어 실린더부(22)의 수직 상·하 운동력을 상부용접전극봉(24)으로 전달하게 된다.

상기 상부용접전극봉(24)은, 하부용접전극봉(25)과의 통전을 통해 각 시험편의 중첩부분을 점용접시키기 위한 것으로서, 상기 실린더로드(23)의 끝단에 결합되고 실린더로드(23)에 의해 전달된 상기 실린더부(22)의 상·하 운동력을 바탕으로 수직 상·하 운동하며 상기 고정부재(10)의 상부전극봉삽입부(12a)에 삽입되어 하부용접전극봉(25)과 통전함으로서 고정부재(10) 내부의 각 시험편의 중첩부분을 점용접하게 된다.

상기 하부용접전극봉(25)은, 상기 상부용접전극봉(24)과의 통전을 통해 각 시험편의 중첩부분을 점용접시키기 위한 것으로서, 상기 몸체부(21)의 하부에서 상부용접전극봉(24)과 대응되는 위치에 고정되며 상기 고정부재(10)의 하부전극봉삽입부(11b)에 삽입되어 상부용접전극봉(24)과 통전함으로서 고정부재(10) 내부의 각 시험편의 중첩부분을 점용접하게 된다.

상기 회전판(26)은, 상부에 고정부재(10)를 상기 상·하부용접전극봉(24,25)과 고정부재(10)의 상·하부전극봉삽입부(12a,11b)가 수직 위치상 일치할 수 있는 위치에 고정부재(10)를 연속적으로 위치시킬 수 있게 상부에 고정부재(10)를 위치시킨 상태로 회전운동하는 것으로서, 상부에 상기 고정부재(10)가 삽입될 수 있는 고정부재삽입홈(26a)이 하나 이상 형성되어 회전판(26)의 회전에 의한 상기 고정부재(10)의 이탈을 방지할 수 있게 구성된다.

상기 회전모터(27)는, 상기 회전판(26)을 회전시키기 위한 회전력을 생생하여 회전판(26)의 하부에 결합된 회전샤프트(27a)를 통해 상기 회전력을 회전판(26)으로 전달하는 것으로서, 회전운동 후, 일정시간 후에 회전이 멈추고 다시 일정시간 후 회전할 수 있도록 시간설정을 함으로서 그 시간설정에 의해 상기 회전판(26)의 회전간격과 회전 후 정지시간이 결정되게 되며,

이는 상기 실린더부(22)에 의한 상부용접전극봉(24)의 수직 상·하 운동시간을 고려하여 상기 회전모터(27)에 의해 회전판(26)하여 정지하였을 때, 회전판(26)상부의 고정부재(10)의 상부전극봉삽입부(12a)와 상기 상부용접전극봉(24)이 수직위치상 일치할 수 있게 설정하는 것이 바람직하다.

도 5를 통해 상기와 같이 구성된 본 발명의 시험편 자동 점용접 장치의 작동관계를 살펴보면, 시험자는 시험하고자 하는 각 시험편 중, 하부시험편(b)을 고정부재(10)의 받침부(11)중앙에서 다단으로 형성된 시험편삽입부(11a)의 하부단에 삽입하고, 상부시험편(a)을 상부단에 삽입시킨 후,

덮개부(12)를 상기 받침부(11)의 상부에 볼트(13)를 통해 결합하여 상기 상부시험편(a)과 하부시험편(b)의 중첩부를 견고히 밀착시킨 상태로 고정시키게 된다.

상기의 각 시험편이 고정된 고정부재(10)를 용접부재(20)의 회전판(26) 상부에 형성된 고정부재삽입홈(26a)에 삽입시킨 후, 회전시키게 되면 상기 회전판(26)이 회전판(26)의 고정부재(10)의 상부전극봉삽입부(12a)와 상부용접전극봉(24)이 위치상 일치되는 위치에 정지하게 되며,

정지된 상태에서 상부전극봉삽입부(12a)가 하강운동하여 상기 상부전극봉삽입부(12a)에 삽입되는 동시에 하부에 고정된 하부용접전극봉(25)과 통전하여 고정부재(10)내부의 상부시험편(a) 및 하부시험편(b)의 중첩부를 점용접하게 된다.

도 6은 도 3 및 도 5에 의해 제작된 시험편의 점용접상태를 나타낸 개략도로서, 상기 본 발명의 시험편 자동 점용접 장치에 의해 제작된 시험편은 각 시험편(a, b)의 길이방향 중심이 정확하게 일치하고 각 시험편(a, b) 사이가 완전히 밀착된 상태로서, 시험편의 일부가 일정하게 분리된 도면에서 알 수 있듯이 시험하고자 하는 강재의 정확한 전단강도를 측정할 수 있게 된다.

이외에도 본 발명인 시험편 자동 점용접 장치는 다양하게 변형실시될 수 있는 것으로, 본 발명의 목적범위를 일탈하지 않는 한, 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.

이상의 본 발명에 의하면, 고정부재에 의해 용접하고자 하는 각 시험편의 길 이방향 중심을 일치시킨 상태에서 각 시험편을 중첩부분을 밀착 고정시킨 후에, 용접부재를 이용하여 고정된 각 시험편의 중첩부분을 용접전극봉의 기울어짐 없이 연속적으로 용접함으로서, 각 시험편의 길이방향 중심의 불일치와 각 시험편 사이의 틈 발생 및 용접전극봉의 기울어짐에 의한 점용접부의 시험 초기 단락 및 일부단락을 방지하여 정확한 강재의 전단강도를 측정할 수 있게 되고, 그로인해 접합강도나 파단강도가 우수하며 내구성과 인장특성이 요구되는 양질의 강재를 생산하여 고객사에 공급할 수 있게 되는 등의 이점을 얻을 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 몸체부와, 상기 몸체부의 상부에 설치되되, 그 하부에 위치하는 실린더 로드에 수직 상, 하 운동력을 전달하는 실린더부와, 상기 실린더 로드의 종단에 결합되어 수직 상, 하 운동하는 상부용접전극봉과, 상기 상부용접전극봉에 대응되는 위치의 하부에 고정되는 하부용접전극봉을 포함하는 용접부재; 및 용접부분의 접합강도를 시험하기 위한 시험편; 을 포함하여 구성되어 소재별로 용접부분의 접합강도를 시험하기 위하여 점용접하는 시험편 자동 점용접 장치에 있어서,

   용접하고자 하는 각 시험편의 길이방향 중심을 일치시킨 상태에서 각 시험편의 중첩부분을 밀착 고정시키는 고정부재; 및

   상기 고정부재를 연속적으로 위치시키기 위해 상부에 고정부재를 위치시킨 상태로 회전운동하는 회전판과, 상기 회전판의 하부에서 회전판을 회전시키기 위한 회전력을 생성하여 회전판의 하부에 결합된 회전샤프트를 통해 상기 회전력을 회전판으로 전달하는 회전모터를 포함하는 용접부재;

   를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시험편 자동 점용접 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   고정부재는,

   상기 각 시험편의 길이방향 중심이 일치된 상태로 일부 중첩된 형태와 대응되는 다단 형태의 시험편삽입부가 중앙부에 형성되며, 상기 시험편삽입부의 일단에 하부용접전극봉이 삽입되는 하부전극봉삽입부가 관통되어 형성된 받침부와;

   상기 받침부의 상부에서 볼트에 의해 결합되어 상기 시험편의 고정상태를 유 지시키는 동시에 각 시험편의 중첩부분을 상부에서 압박하여 밀착 고정시키며, 상기 하부전극봉삽입부와 대응되는 위치에 상부용접전극봉이 삽입되는 상부전극봉삽입부가 관통되어 형성된 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험편 자동 점용접 장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 회전판은 회전판의 회전에 의해 고정부재가 이탈되는 것을 방지하기 위하여 고정부재가 삽입되는 고정부재삽입홈이 방사상으로 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 시험편 자동 점용접 장치.

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