KR101867975B1 - 용접 건 - Google Patents

Abstract

용접 건(10A)은, 구동부(14)의 출력부의 직선변위를 클램프 아암(16)의 회동변위로 변환하는 구동력 전달기구(18)를 구비한다. 구동력 전달기구(18)는, 출력부의 직선변위와 일체로 변위하는 동시에 출력부의 변위방향에 대하여 기울어진 경사부(94)와, 경사부(94)에 의해서 가압되는 피가압부(96)를 갖는다. 클램프 아암(16)은, 변위하는 경사부(94)에 의해서 가압되는 피가압부(96)의 이동에 수반하여 회동하고, 클램프력을 발생시킨다.

Description

용접 건 {WELDING GUN}

본 발명은, 클램프 기능과 용접 기능을 겸비한 용접 건에 관한 것이다.

일본 특허공개 특개평9-248678호 공보에는, 가동측 건 아암을 감속장치 및 크랭크 기구를 통하여 서보모터에 의해 개폐 동작시키고, 가압시의 크랭크 각도에 따라서, 용접시의 가압력이 일정하게 되도록 서보모터의 출력 토크를 제어하는 X형 스폿 용접 건이 개시되어 있다.

일본 특허공개 특개2001-198680호 공보에는, 전극 팁을 에어 실린더에 의해서 구동하는 저항용접기(용접 건)에 있어서, 에어 실린더에 홀더를 통하여 전극 팁을 부착시킨 구성이 개시되어 있다. 이 구성의 경우, 에어 실린더의 피스톤 로드의 직선변위가 그대로 전극 팁의 직선변위로 된다.

일본 특허공개 특개2004-351476호 공보에는, 에어 실린더에 섕크를 통하여 이동전극을 부착시킨 에어 가압식 용접장치(용접 건)가 개시되어 있다. 이 구성의 경우, 에어 실린더의 피스톤 로드의 직선변위가 그대로 이동전극의 직선변위로 된다.

일본 특허공개 특개평9-248678호 공보의 경우, 가압시의 크랭크 각도에 따라서, 용접시의 가압력이 일정하게 되도록 서보모터의 출력 토크를 제어할 필요가 있기 때문에, 제어가 복잡하다. 또, 일본 특허공개 특개평9-248678호 공보에서는, 동력전달기구로서 크랭크 기구를 채용하기 때문에, 용접시의 가압력을 일정하게 하기 위해서는, 필요 최대 토크를 발생하기 위해서 고출력의 서보모터를 이용할 필요가 있어, 장치의 소형화 및 경량화가 곤란하다.

일본 특허공개 특개2001-198680호 공보 및 일본 특허공개 특개2004-351476호 공보의 경우, 에어 실린더의 구동력이 그대로 워크에 대한 가압력으로 되기 때문에, 용접 건만으로는 워크를 고정시키는 것이 곤란하다. 따라서, 워크를 고정하기 위해서는 용접 건과는 별도로 워크를 파지하는 클램프 장치가 필요하다. 또, 가압력을 높이기 위해서는 에어 실린더의 출력을 올릴 필요가 있고, 그렇다면, 에어 실린더가 대형화 및 중량화된다.

본 발명은 이러한 과제를 고려하여 이루어진 것으로서, 별도의 클램프 장치가 불필요하고, 클램프력 발생범위 전역에 걸쳐서 대략 일정한 클램프력으로 워크를 클램프 할 수 있고, 게다가 장치의 소형 경량화를 도모할 수 있는 용접 건을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 몸체와, 상기 몸체에 대해서 회동 가능한 클램프 아암과, 직선으로 변위하는 출력부를 가지며 상기 클램프 아암을 구동시키기 위한 구동부와, 상기 출력부의 직선변위를 상기 클램프 아암의 회동변위로 변환시켜 상기 구동부의 구동력을 상기 클램프 아암에 전달하는 구동력 전달기구와, 상기 클램프 아암에 고정된 제1 전극과, 상기 제1 전극과의 사이에 워크를 파지하는 제2 전극을 구비하며, 상기 구동력 전달기구는, 상기 출력부의 직선변위와 일체로 변위하고 상기 출력부의 변위방향에 대해서 경사진 경사부와, 상기 경사부에 의해서 가압되는 피가압부를 가지며, 상기 클램프 아암은 변위하는 상기 경사부에 의해서 가압되는 상기 피가압부의 이동에 수반하여 회동하고, 클램프력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 용접 건에 의하면, 워크를 전극 사이에 소정의 클램프력으로 클램프 하고, 워크에 전기를 흘려 용접할 수 있다. 따라서, 클램프 장치를 별도로 마련하지 않고, 용접 건만으로 워크의 클램프와 용접 양쪽 모두를 실시할 수 있다. 따라서, 설비 코스트를 저감시킬 수 있고, 비교적 소형의 워크에 대한 용접을 실시하기 용이하다. 또, 본 발명의 용접 건에 의하면, 워크를 클램프 하는 동시에 용접을 할 수 있기 때문에, 별개로 구성된 클램프 장치와 용접 건을 이용하는 경우에 비해, 사이클 타임을 단축시킬 수 있다.

또, 본 발명의 용접 건에 의하면, 제1 전극이 고정되는 클램프 아암은, 직선으로 변위하는 경사부에 의해서 가압되는 피가압부의 이동에 수반하여 회동하고, 클램프력을 발생시키기 때문에, 클램프력 발생범위의 대략 전역에 걸쳐서, 대략 일정한 클램프력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 워크 두께의 변경이나 전극의 마모가 생겼을 경우에도, 일정한 허용범위 내에서는 부품의 위치 조정이나 부품 교환을 하지 않고, 대략 일정한 클램프력으로 워크를 클램프 할 수 있다.

또한, 본 발명의 용접 건에 의하면, 구동부의 출력부의 직선변위를 아암의 회동변위로 변환하는 과정에서, 피가압부에 대한 경사부의 가압작용, 즉 쐐기작용에 의해서, 클램프력 발생범위의 대략 전역에 걸쳐서 구동부의 구동력이 증폭된다. 따라서, 필요한 클램프력에 대한 구동부의 구동력이 작아도 되기 때문에, 소형 경량의 구동부를 채용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 용접 건에 의하면, 클램프 장치와 용접장치의 기능을 겸비하면서, 소형 경량화를 도모할 수 있다.

상기의 용접 건에 있어서, 상기 출력부는 피스톤 로드이며, 상기 구동부는 상기 피스톤 로드의 축방향으로 서로 간격을 두고 고정된 복수의 피스톤을 가질 수 있다.

상기의 용접 건에 있어서, 상기 구동력 전달기구는, 또한, 상기 출력부에 연결되고 상기 경사부가 형성된 조인트와, 상기 출력부의 변위방향에 대해서 교차하는 방향으로 변위 가능하고 상기 조인트에 대해서 회동 가능하게 지지되는 링크 아암을 가지며, 상기 용접 건의 동작은, 상기 조인트의 직선변위가 상기 링크 아암을 통하여 상기 클램프 아암의 회동변위로 변환되어 전달되는 제1 동작과, 상기 조인트의 직선변위가 상기 경사부 및 상기 피가압부를 통하여 상기 클램프 아암의 회동변위로 변환되어 전달되는 제2 동작을 가질 수 있다.

본 발명의 용접 건에 의하면, 별도의 클램프 장치가 불필요하고, 클램프력 발생범위 전역에 걸쳐서 대략 일정한 클램프력으로 워크를 클램프 할 수 있고, 게다가 장치의 소형 경량화를 도모할 수 있다.

상기의 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 설명되는 이하의 실시형태의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 용접 건의 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 용접 건의 클램프 시의 일부 단면도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 용접 건의 분해 사시도이다.
도 4는, 도 1에 도시된 용접 건의 언클램프 시의 일부 단면도이다.
도 5는, 도 1에 도시된 용접 건의 클램프력의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 용접 건의 사시도이다.
도 7은, 도 6에 도시된 용접 건의 일부 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 용접 건에 대해 바람직한 실시형태를 들어 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다.

[제1 실시형태]

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 용접 건(10A)의 사시도이다. 도 2는, 용접 건(10A)의 클램프 시의 일부 단면도이다. 도 3은, 용접 건(10A)의 분해 사시도이다.

이 용접 건(10A)은, 중공형상의 몸체(12)와, 몸체(12)의 단부에 설치된 구동부(14)와, 몸체(12)에 대해서 회동 가능하게 설치되는 클램프 아암(16)과, 구동부(14)의 축방향(화살표 A, B방향)을 따른 구동력을 클램프 아암(16)으로 전달하는 구동력 전달기구(18)와, 클램프 아암(16)에 부착된 가동측 전극(20)(제1 전극)과, 가동측 전극(20)과의 사이에 워크(W)를 파지시키는 고정측 전극(22)(제2 전극)을 포함한다.

몸체(12)는, 예를 들면, 소정의 폭 치수로 단면이 대략 직사각형으로 형성되고, 그 내부에는 수용실(24)이 형성된다. 수용실(24)은, 몸체(12)의 일단부(화살표 A측 끝면(12a))에 설치된 개구부(23)에서 개구되어 있고, 해당 개구부(23)을 폐쇄하도록 구동부(14)가 연결된다. 그 개구부(23)와 대략 직교하는 측면(12b)에는, 수용실(24)에 연통하여, 지지체(28)가 연결되는 연결구멍(25)이 개구되어 있다. 수용실(24)에는 구동력 전달기구(18)가 수납된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(12)에는, 연결구멍(25)의 개구방향과 대략 직교하는 측면(12c)에 한 쌍의 볼트구멍(26)이 형성되어 있다.

몸체(12)의 측면(12b)에는, 단면이 대략 T자 형상인 지지체(28)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 이 지지체(28)는, 몸체(12)의 측면(12b)에 대해서 측방으로 돌출하도록 설치되고, 몸체(12)에 대해서 수평방향(화살표 C방향)으로 돌출하는 지지부(30)와, 지지부(30)에 대해서 대략 직교하고 하방(화살표 A방향)으로 연장하는 부착부(32)를 가진다.

지지부(30)는, 예를 들면, 소정의 길이로 일직선 형상으로 형성된다. 지지부(30)에는 그 일단부에 형성된 부착구멍(34)을 통하여, 전극 유닛(36)이 착탈 가능하게 고정된다. 전극 유닛(36)은, 고정측 전극(22)과, 고정측 전극(22)을 유지하는 전극 홀더(38)를 가지고 있으며, 통전 케이블(40)의 일단이 접속된다. 고정측 전극(22)은, 지지부(30)로부터 상방(화살표 B방향)으로 돌출하도록 설치된다.

지지부(30)의 타단부에는, 측방으로 향하여 개구된 한 쌍의 고정용 나사구멍(44)이 형성되어 있다(도 3 참조). 즉, 고정용 나사구멍(44)은, 부착구멍(34)과 대략 직교하도록 형성된다. 조립공정에 있어서, 지지부(30)는, 그 타단부가 몸체(12)의 측면(12b)에 개구된 연결구멍(25)에 삽입된 후, 몸체(12)의 볼트구멍(26)을 통과하여 고정용 나사구멍(44)에 고정용 나사(46)가 삽입되어 나사결합됨으로써 지지체(28)가 몸체(12)에 대해서 고정된다.

부착부(32)는, 예를 들면, 지지부(30)의 길이방향(화살표 C방향)을 따라 대략 중앙부에 형성되고, 그 지지부(30)에 대해서 소정의 길이만큼 클램프 아암(16)과는 반대방향(화살표 A방향)으로 돌출하도록 형성된다. 부착부(32)의 단부에는 지지부(30)와 대략 평행하게 관통하는 설치용 나사구멍(48)이 형성된다. 이 설치용 나사구멍(48)은, 용접 건(10A)을 제조 라인 등에서 사용할 때, 다른 부재에 고정하기 위해서 설치되어 있다.

구동부(14)는, 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 축방향(화살표 A, B방향)으로 관통하는 실린더 구멍(50)이 형성된 통 형상의 실린더 튜브(52)와, 그 실린더 튜브(52)의 내부(실린더 구멍(50))에 축방향으로 변위 가능하게 설치되는 피스톤(54)과, 피스톤(54)에 연결되는 피스톤 로드(56)와, 실린더 구멍(50)의 일단부(도 2에서 하단부)에 배치된 캡(58)과, 실린더 구멍(50)의 타단부(도 2에서 상단부)에 배치되어 피스톤 로드(56)을 변위 가능하게 지지하는 로드 커버(60)를 가진다.

실린더 튜브(52)는, 그 일단부가 몸체(12)의 끝면에 맞닿도록 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(52)에는, 축방향을 따라서 관통하는 한 쌍의 관통구멍(61)이 형성되어 있고, 해당 관통구멍(61) 각각에 삽입된 체결 볼트(62)가 몸체(12)에 대해서 나사결합됨으로써 구동부(14)가 몸체(12)에 대해서 연결된다.

실린더 구멍(50)의 일단부(화살표 A측 단부)에는, 예를 들면 플레이트 형상의 캡(58)이 기밀방식으로 장착됨으로써, 실린더 구멍(50)의 일단부가 막혀 있다. 실린더 구멍(50)의 타단부(화살표 B측의 단부)에는, 로드 커버(60)가 기밀방식으로 장착됨으로써, 실린더 구멍(50)의 타단부가 막혀 있다. 실린더 구멍(50)에 있어서, 피스톤(54)과 캡(58)과의 사이에 제1 압력실(64)이 형성되고, 피스톤(54)과 로드 커버(60)와의 사이에 제2 압력실(65)이 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(52)의 일측면에는, 압력유체(기체 또는 액체)가 공급 및 배출되는 클램프용 포트(66) 및 언클램프용 포트(68)가, 실린더 튜브(52)의 축방향과 직교하도록 형성된다.

클램프용 포트(66) 및 언클램프용 포트(68)에는, 예를 들면, 도시하지 않은 배관을 통하여 압력유체의 공급상태를 전환시키는 유로전환장치가 접속된다. 그리고, 클램프용 포트(66) 또는 언클램프용 포트(68)에 압력유체가 선택적으로 공급딤으로써, 피스톤(54) 및 피스톤 로드(56)가 축방향으로 구동된다. 구체적으로는, 클램프를 위해서 클램프용 포트(66)에 압력유체가 공급되고, 언클램프를 위해서 언클램프용 포트(68)에 압력유체가 공급된다.

클램프용 포트(66)는 제1 압력실(64)에 연통하고, 언클램프용 포트(68)는 제2 압력실(65)에 연통한다. 따라서, 클램프용 포트(66)로 공급된 압력유체는 제1 압력실(64)로 도입된다. 또, 언클램프용 포트(68)로 공급된 압력유체는 제2 압력실(65)로 도입된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(52)의 폭방향(화살표 D방향) 양측의 각 측면에는, 축방향을 따라서 연장하는 센서 설치홈(70)이 각각 형성된다. 센서 설치홈(70)에는, 자기 센서(72)가 착탈 가능하게 장착된다. 또한, 도 1에서는, 실린더 튜브(52)의 각 측면에 대해 1개의 센서 설치홈(70)이 형성되어 있지만, 각 측면에 대해 복수 라인의 센서 설치홈(70)이 형성될 수도 있다.

도 2에 도시된 로드 커버(60)는, 환 형상의 부재로서, 실린더 구멍(50)의 타단부에 고정되어 있고, 그 내주부에 있어서, 피스톤 로드(56)를 축방향으로 변위 가능하게 지지한다. 로드 커버(60)의 외주부에 장착된 외측 밀봉 링(73)에 의해서, 로드 커버(60)와 실린더 튜브(52)(실린더 구멍(50)의 내주면)와의 사이를 통한 압력유체의 외부로의 누출이 방지된다.

피스톤 로드(56)는, 로드 커버(60)의 중심에 축방향으로 관통 형성된 로드 구멍(70a)에 삽입된다. 로드 커버(60)의 내주부에 장착된 내측 밀봉 링(74)에 의해서, 로드 커버(60)와 피스톤 로드(56)와의 사이를 통한 압력유체의 외부로의 누출이 방지된다.

피스톤(54)은, 로드 구멍(18a)를 가지는 중공형상의 부재로서, 코킹이나 볼트 등의 적절한 고정수단에 의해서, 피스톤 로드(56)의 일단 측에 고정된다. 피스톤(54)의 외주부에 장착된 환 형상의 패킹(76)에 의해서, 피스톤(54)과 실린더 튜브(52)(실린더 구멍(50)의 내주면)와의 사이를 통한 압력유체의 외부로의 누출이 방지된다.

또, 피스톤 로드(56)에는, 피스톤(54)에 인접하여 마그넷 홀더(78)가 배치된다. 마그넷 홀더(78)에 형성된 환 형상의 마그넷 홈(79)에 마그넷(80)이 장착된다. 용접 건(10A)의 사용시, 실린더 튜브(52)에 부착된 자기 센서(72)로 마그넷(80)의 자기를 검출함으로써, 피스톤(54)의 축방향의 위치를 검지할 수 있다.

피스톤 로드(56)는, 로드 커버(60)에 의해서 축방향(화살표 A, B방향)으로 왕복이동 가능하게 지지된다. 피스톤 로드(56)의 타단부(피스톤(54)이 연결되는 쪽과는 반대쪽 단부)에는, 환 형상으로 함몰된 목부(82)와, 그 목부(82)에 대해서 직경이 확대되어 선단에 형성되는 직경확대부(83)를 갖는 연결부(84)가 형성된다. 또한, 목부(82) 및 직경확대부(83)는, 각각 상이한 직경을 가지며 단면이 원형으로 형성된다.

구동력 전달기구(18)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체(12)의 수용실(24)에 설치되고, 피스톤 로드(56)의 타단부에 연결되는 조인트(86)와, 조인트(86)의 상부에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 가이드 롤러(88)와, 가이드 롤러(88)와 함께 조인트(86)에 선회가능하게 지지되는 링크 아암(90)과, 링크 아암(90)과 클램프 아암(16)을 접속하는 레버 아암(92)를 포함한다.

조인트(86)는, 단면이 대략 직사각형으로 형성되고, 그 하단부에는 피스톤 로드(56)의 연결부(84)가 연결되는 연결 오목부(86a)가 형성된다. 이 연결 오목부(86a)는, 조인트(86)의 끝면측(화살표 A방향) 및 일측면측에서 개구되도록 형성되고, 그 끝면측에 형성된 소직경부 및 대직경부로 이루어진다.

그리고, 조인트(86)의 연결 오목부(86a)에 피스톤 로드(56)의 타단부가 연결될 때, 그 소직경부에 피스톤 로드(56)의 목부(82)가 걸어맞춰지고, 대직경부에 상기 피스톤 로드(56)의 직경확대부(83)가 걸어맞춰진다.

한편, 조인트(86)의 상부에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 클램프 아암(16)을 향하는 측면에 경사부(94)가 형성된다. 경사부(94)는, 피스톤 로드(56)의 변위방향(축방향)에 대해서 기울어져 있고, 상단부를 향하여 서서히 테이퍼지는 테이퍼 형상으로 형성된다. 경사부(94)에는, 클램프 아암(16)이 언클램프 상태(도 4 참조)로부터 클램프 상태(도 2 참조)로 회동할 때에, 레버 아암(92)에 설치된 피가압부(96)가 맞닿는다.

가이드 롤러(88)는, 몸체(12)의 내면에 축방향을 따라서 형성된 롤러 홈(95)에 배치됨으로써, 조인트(86)가 이동할 때에 연직방향(화살표 A, B방향)을 따라서 안내된다.

조인트(86)에는, 구동부(14)의 축방향에 대해서 수직인 방향(C방향)으로 연장하는 링크 홈(98)이 형성된다. 가이드 롤러(88) 및 링크 아암(90)은, 링크 홈(98)에 배치된 축부(99)를 통하여, 조인트(86)에 회동 가능하게 지지된다. 축부(99)는, 화살표 C방향을 따라서 링크 홈(98) 내에서 이동 가능하다. 따라서, 가이드 롤러(88) 및 링크 아암(90)의 일단부는, 화살표 C방향으로 소정의 거리만큼 이동 가능하다.

링크 아암(90)은, 피스톤 로드(56)의 변위방향에 대해서 교차하는 방향(본 실시형태에서는, 피스톤 로드(56)의 변위방향에 대해서 직교하는 방향)으로 변위 가능하고, 조인트(86)에 대해서 회동 가능하게 지지된다. 링크 아암(90)은, 조인트(86)의 상부와 레버 아암(92)과의 사이에 접속된다. 링크 아암(90)과 레버 아암(92)은, 링크 핀(100)을 통하여 서로 회동 가능하다. 링크 아암(90)은, 피스톤 로드(56)의 직선 운동을 조인트(86)를 통하여 클램프 아암(16)의 회동 운동으로 변환한다.

레버 아암(92)은, 축부(102)를 통하여 몸체(12)에 회전 가능하게 지지되며, 링크 아암(90)과 클램프 아암(16)의 일단부에 접속된다. 레버 아암(92)의 도중에는 피가압부(96)가 설치된다. 본 실시형태에 있어서 구체적으로는, 피가압부(96)는, 레버 아암(92)에 회전 가능하게 지지되는 서브 롤러(97)이다.

서브 롤러(97)는, 조인트(86)에 설치된 경사부(94)에 가압되는 부재로서, 조인트(86)의 축방향으로의 변위에 수반하여 경사부(94)에 맞닿아 회전한다. 레버 아암(92)과 클램프 아암(16)은, 단면이 사각형인 걸어맞춤 핀(104)(도 1 참조)을 통하여, 서로 상대 회전 불가능하게 연결된다.

위에서 설명한 바와 같이, 클램프 아암(16)은, 몸체(12)에 대해서 회동 가능하게 지지되는 동시에 레버 아암(92)에 대해서 회전 불가능하게 연결되어 있고, 해당 레버 아암(92)에는, 경사부(94)에 의해서 가압되는 피가압부(96)가 설치된다. 이 구성에 의해, 클램프 아암(16)은, 피스톤 로드(56)와 일체로 변위하는 경사부(94)에 의해서 가압되는 피가압부(96)의 이동에 수반하여 회동하고, 클램프력을 발생시킨다.

클램프 아암(16)은, 도 1 ~ 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 몸체(12)의 양측에 배치된 한 쌍의 아암부(106)와, 아암부(106)의 타단부끼리를 연결하는 연결체(108)을 가지며, 단면이 U자 형상을 나타낸다.

아암부(106)의 일단부(회동 중심측의 단부)는, 몸체(12)의 일측면 및 타측면과 직교하는 양측면에 각각 형성된 오목부(110)에 수용된다. 오목부(110)는, 몸체(12)의 상기 양측면에 대해서 아암부(106)의 두께만큼 내측으로 오목하게 형성되어 있다. 그 때문에, 아암부(106)가 몸체(12)의 양측면에서 외측으로 돌출하지 않게 수납된다. 아암부(106)는, 몸체(12)의 양측에서, 간격을 두고 서로 평행하게 대향하여 배치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 아암부(106)의 일단부에는, 단면이 사각형인 걸어맞춤 핀(104)이 삽입되는 지지구멍(112)이 형성된다. 아암부(106)의 타단부에는, 두께방향으로 관통하는 삽입구멍(114)이 형성된다.

연결체(108)는, 예를 들면, 단면이 대략 직사각형인 블록체로 이루어진다. 이 연결체(108)는, 본체부(116)와, 그 본체부(116)에 대해서 폭방향으로 각각 돌출하는 한 쌍의 플랜지부(118)를 가진다. 본체부(116)에는 폭방향과 직교하는 방향을 따라서 부착구멍(120)이 형성되고, 아암부(106)를 향하는 양측면에는 각각 고정용 나사구멍(122)이 형성되어 있다.

본체부(116)는, 2개의 아암부(106) 사이에 배치되는 동시에, 각 아암부(106)의 선단부에 형성된 단차부(115)에 플랜지부(118)가 배치된 상태로, 아암부(106)의 삽입구멍(114)에 삽입된 고정용 나사(117)가 고정용 나사구멍(122)에 각각 나사결합된다. 이것에 의해, 한 쌍의 아암부(106) 사이에 연결체(108)가 일체로 연결된다. 고정용 나사(117)을 풀어내면, 아암부(106)로부터 연결체(108)를 제거할 수 있다. 즉, 연결체(108)는, 아암부(106)에 대해서 착탈 가능하다.

연결체(108)에는, 부착구멍(120)을 통하여 전극 유닛(124)이 착탈 가능하게 고정된다. 전극 유닛(124)은, 가동측 전극(20)과, 이 가동측 전극(20)을 유지하는 전극 홀더(126)를 가지고 있고, 통전 케이블(128)의 일단이 접속된다. 가동측 전극(20)은, 연결체(108)로부터 돌출하도록 설치된다.

고정측 전극(22) 및 가동측 전극(20)은, 도 2에 도시된 워크(W)의 클램프 시에 있어서 대치하도록 설치된다. 따라서, 클램프 아암(16)이 소정의 각도만큼 회동한 클램프 상태에 있어서, 고정측 전극(22)과 가동측 전극(20)과의 사이에 워크(W)가 클램프 된다.

도 1 ~ 도 3에 도시된 바와 같이, 용접 건(10A)에는, 클램프 해제기구(130)가 설치될 수 있다. 클램프 해제기구(130)는, 몸체(12)의 상부에 내부까지 관통한 구멍부분(132)과, 구멍부분(132)을 폐쇄 가능한 개폐덮개(134)를 가진다.

이 클램프 해제기구(130)에서는, 조인트(86)의 표면을 향하도록 몸체(12)에 구멍부분(132)이 관통하여 형성되고, 구멍부분(132)을 통해서 도시하지 않은 작업자가 공구 등으로 조인트(86)를 구동부(14)측(화살표 A방향)으로 가압하는 것이 가능하다.

개폐덮개(134)는, 예를 들면, 대략 사각형으로 형성되고, 그 모서리부가 몸체(12)의 표면에 대해서 덮개 고정용 볼트(136)로 지지됨으로써, 덮개 고정용 볼트(136)를 지지점으로 하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 클램프 해제기구(130)를 사용하지 않는 경우에는, 개폐덮개(134)에 의해서 구멍부분(132)을 폐쇄시킴으로써 먼지나 스패터(spatter) 등이 그 구멍부분(132)을 통해서 몸체(12)의 내부로 진입하는 것이 방지된다. 한편, 개폐덮개(134)를 이동시켜 구멍부분(132)을 개방함으로써, 구멍부분(132)을 통해서 클램프 상태를 해제시킬 수 있다.

본 실시형태에 따른 용접 건(10A)은, 기본적으로는 이상과 같이 구성되는 것이며, 다음에 그 동작 및 작용 효과에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 도 4에 도시된 언클램프 상태를 초기위치로 하여 설명한다.

용접 건(10A)의 초기위치에 있어서, 언클램프용 포트(68)에 압력유체가 공급되어, 피스톤(54)이 하강함으로써 구동력 전달기구(18)를 통하여 클램프 아암(16)이 지지체(28)에 대해서 대략 직교하도록 이격된다.

우선, 도 4에 도시된 용접 건(10A)의 초기위치로부터, 도시하지 않은 전환장치의 전환작용 하에 압력유체를 클램프용 포트(66)로 공급하고, 언클램프용 포트(68)는 대기 개방상태로 한다. 이것에 의해, 클램프용 포트(66)로부터 제1 압력실(64)로 도입된 압력유체에 의해서 피스톤(54)이 몸체(12)측(화살표 B방향)을 향하여 밀리고, 피스톤(54) 및 피스톤 로드(56)가 몸체(12)측으로 일체로 변위한다.

이 피스톤 로드(56)의 변위에 수반하여, 롤러 홈(95)에 대한 가이드 롤러(88)의 가이드 작용 하에, 조인트(86)가 구동부(14)로부터 멀어지는 방향(화살표 B방향)으로 이동한다. 또, 조인트(86)의 이동에 수반하여, 링크 아암(90)이 조인트(86)에 선회가능하게 지지된 부위를 지지점으로 하여 도 4에서 시계방향으로 회동하면서 화살표 B방향으로 이동하기 시작한다. 이 링크 아암(90)의 이동에 수반하여, 레버 아암(92)이 회동하고, 그 레버 아암(92)의 회동에 의해서 클램프 아암(16)이 축부(102)를 지지점으로 하여 시계방향으로 회동한다(제1 동작).

그리고, 피스톤 로드(56)의 변위에 수반하여 조인트(86)가 화살표 B방향으로 더 이동하면, 마침내 서브 롤러(97)가 조인트(86)의 경사부(94)에 맞닿는다. 변위하는 경사부(94)에 의해서 서브 롤러(97)는 가압되고, 이것에 의해, 레버 아암(92)에 연결된 클램프 아암(16)이 지지부(30)에 대해서 닫히는 방향으로 회동한다(제2 동작). 이것에 의해, 도 2에 도시된 바와 같이, 클램프 아암(16)에 부착된 가동측 전극(20)이 워크(W)로 맞닿고, 고정측 전극(22)과 가동측 전극(20)과의 사이에 워크(W)가 끼워진 클램프 상태가 된다.

이와 같이, 클램프 아암(16)을 닫을 때의 용접 건(10A)의 동작은, 조인트(86)의 직선변위가 링크 아암(90)을 통하여 클램프 아암(16)의 회동변위로 변환되어 전달되는 제1 동작과, 조인트(86)의 직선변위가 경사부(94) 및 피가압부(96)를 통하여 클램프 아암(16)의 회동변위로 변환되어 전달되는 제2 동작을 가진다. 용접 건(10A)은, 경사부(94) 및 피가압부(96)의 작용 하에 클램프 아암(16)을 회동시키는 제2 동작의 범위에 있어서, 클램프력을 발생시킨다.

그리고, 고정측 전극(22)과 가동측 전극(20)과의 사이에 워크(W)를 클램프 하면, 클램프 상태를 유지시킨 채, 고정측 전극(22) 및 가동측 전극(20)을 통하여 워크(W)에 소정 시간 전기를 흘림으로써, 워크(W)의 통전 개소를 스폿 용접한다. 이 경우, 예를 들면, 워크(W)의 두께는 0.2mm 이하(바람직하게는 0.15 ~ 0.2mm)이며, 클램프력은 100N 정도(바람직하게는, 90 ~ 110N)이며, 용접 전류는 2500 ~ 4000A이며, 용접 전압은 6.3 ~ 10V이며, 용접 시간은 20 ~ 80ms이다.

용접 후, 도 2에 도시된 워크(W)의 클램프 상태를 해제하는 경우에는, 도시하지 않은 전환장치의 전환작용 하에 클램프용 포트(66)에 공급되어 있던 압력유체를 언클램프용 포트(68)에 공급하는 동시에, 클램프용 포트(66)를 대기 개방상태로 한다. 이 언클램프용 포트(68)에 공급된 압력유체가 제2 압력실(65)로 도입됨으로써, 피스톤(54)이 몸체(12)로부터 이격되는 방향(화살표 A방향)으로 가압되고, 피스톤(54)과 함께 피스톤 로드(56)가 일체로 후퇴 이동한다.

그리고, 피스톤 로드(56)의 변위에 수반하여, 롤러 홈(95)에 대한 가이드 롤러(88)의 가이드 작용 하에, 조인트(86)가 실린더 튜브(52)측으로 이동하고, 그것에 수반하여, 링크 아암(90)이 조인트(86)에 선회가능하게 지지된 부위를 지지점으로 하여 도 2에서 반시계방향으로 회동한다. 그에 따라, 클램프 아암(16)이 레버 아암(92)을 통하여 축부(102)를 지지점으로 하여 도 2에서 반시계방향으로 소정 각도만큼 회동한다. 이것에 의해, 클램프 아암(16)이 지지체(28)로부터 이격되어 워크(W)의 클램프 상태가 해제된다.

또한, 클램프시킬 워크(W)의 형상의 변경에 따라서, 용접 건(10A)에 있어서의 지지체(28) 및 클램프 아암(16)을 교환할 수 있다. 예를 들면, 보다 큰 워크(W)를 용접 건(10A)으로 클램프하여 용접하는 경우에는, 지지체(28) 및 클램프 아암(16)을 몸체(12)로부터 제거하고, 지지체(28) 및 클램프 아암(16)보다 큰(긴) 다른 지지체 및 클램프 아암을 몸체(12)에 연결할 수 있다.

상기와 같이 구성된 용접 건(10A)에 의하면, 워크(W)를 전극 사이에 소정의 클램프력으로 클램프하는 동시에, 워크(W)에 전류를 흘려 용접할 수 있다. 따라서, 클램프 장치를 별도로 설치하지 않고, 용접 건(10A)만으로 워크(W)의 클램프와 용접 양쪽 모두를 실시할 수 있다. 따라서, 설비비를 저감시킬 수 있는 동시에, 비교적 소형의 워크(W)에 대한 용접을 용이하게 실시할 수 있다. 또, 용접 건(10A)에 의하면, 워크(W)를 클램프 하는 동시에 용접을 할 수 있기 때문에, 별개로 구성된 클램프 장치와 용접 건을 이용하는 경우와 비교하여, 사이클 타임을 단축할 수 있다.

도 5는, 본 실시형태에 따른 용접 건(10A)의 클램프력의 특성(워크 두께와 클램프력과의 관계)을 나타내는 그래프이다. 도 5에 실선으로 도시된 특성 곡선과 같이, 경사부(94)의 쐐기 작용에 의해서 클램프력을 발생시키는 용접 건(10A)의 경우, 클램프력 발생범위에 있어서, 클램프력은 대략 일정하다. 즉, 가동측 전극(20)이 부착되는 클램프 아암(16)은, 직선적으로 변위하는 경사부(94)에 의해서 가압되는 피가압부(96)의 이동에 수반하여 회동하고, 쐐기 작용에 의해서 클램프력을 발생시키기 때문에, 클램프력 발생범위의 대략 전역에 걸쳐서, 대략 일정한 클램프력을 발생시킬 수 있다.

따라서, 이 용접 건(10A)에 의하면, 워크 두께나 전극 마모량에 관해서 대응 가능한 허용 범위가 넓다. 이 때문에, 워크 두께의 변경이나 전극(20, 22)의 마모가 발생한 경우에도, 해당 허용범위 내에서는 부품의 위치조정(전극 유닛(36, 124)의 위치조정)이나 부품교환(전극(20, 22)의 교환 등) 없이, 대략 일정한 클램프력으로 워크(W)를 클램프 할 수 있다. 또, 이 용접 건(10A)에 의하면, 클램프력 발생범위에 있어서 워크 두께에 대해 클램프력이 대략 일정하기 때문에, 안정된 용접 품질을 용이하게 얻을 수 있고, 전극(20, 22) 수명을 늘릴 수 있다.

이에 비해, 동력전달기구로서 토글(toggle) 기구에 의해 클램프력을 발생시키는 구성의 경우, 도 5에 있어서 점선으로 도시된 특성 곡선과 같이, 클램프력 발생범위에 있어서 클램프력의 변동이 크다. 즉, 워크 두께에 대해서 클램프력이 일정하지 않다. 이 때문에, 워크 두께나 전극(20, 22)의 마모 상태에 의해서 클램프력이 변동되어, 용접에 불균형이 생기기 때문에, 안정된 용접 품질을 얻기 어렵다. 혹은, 클램프력을 일정하게 하기 위해서는, 워크 두께나 전극(20, 22)의 마모 상태로 따라 부품의 위치 조정이나 전극의 교환이 필요하다.

게다가, 본 실시형태에 따른 용접 건(10A)의 경우, 구동부(14)의 출력부(피스톤 로드(56))의 직선변위를 클램프 아암(16)의 회동변위로 변환하는 과정에서, 피가압부(96)에 대한 경사부(94)의 가압 작용, 즉 쐐기 작용에 의해서, 클램프력 발생범위의 대략 전역에서 구동부(14)의 구동력이 증폭된다. 따라서, 필요한 클램프력에 대한 구동부(14)의 구동력이 작기 때문에, 소형 경량의 구동부(14)를 채용할 수 있다. 따라서, 용접 건(10A)에 의하면, 클램프 장치와 용접장치의 기능을 겸비하면서, 소형 경량화를 도모할 수 있다.

용접 건(10A)은, 예를 들면, 자동차용 부품 가운데, 차체 프레임 등의 대형이고 판 두께가 두꺼운 부품이 아니라, 비교적 소형이고 판 두께가 얇은 부품(예를 들면, 배기계통 부품 등)을 용접 대상의 워크(W)로 하면 적합하다. 예를 들면 판 두께 0.2mm 이하의 얇은 워크(W)를 대상으로 하는 경우, 필요한 클램프력 및 전류도 비교적 작기 때문에, 경사부(94)의 쐐기 작용을 이용하는 것에 의한 상기 효과와 유사하게, 용접 건(10A)의 소형 경량화가 더욱 더 가능하다. 따라서, 예를 들면, 용접 건(10A)의 전체 길이를 200mm 이하(바람직하게는 150mm 이하), 중량을 1kg 이하 ~ 수 kg 정도로 할 수 있고, 로봇을 이용하지 않고 작업원이 들고 취급하는 것도 가능하다.

[제2 실시형태]

도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 용접 건(10B)의 사시도이다. 도 7은, 용접 건(10B)의 일부 단면도이다. 또한, 제2 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는, 공통의 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.

이 용접 건(10B)은, 복수의 피스톤(54)을 가지는 구동부(138)를 구비하는 점에서, 피스톤(54)을 1개만 가지는 구동부(14)를 구비한 용접 건(10A)과 다르다.

용접 건(10B)의 구동부(138)는, 축방향(화살표 A, B방향)으로 관통하는 실린더 구멍(140)이 형성된 통형상의 실린더 튜브(141)와, 그 실린더 튜브(141)의 내부(실린더 구멍(140))에 축방향으로 변위 가능하게 설치되는 복수의 피스톤(54)(제1 피스톤(54a), 제2 피스톤(54b))과, 복수의 피스톤(54)에 연결되는 피스톤 로드(142)와, 실린더 구멍(140)의 일단부에 배치되어 피스톤 로드(142)를 변위 가능하게 지지하는 로드 커버(60)와, 실린더 구멍(140)의 타단부를 기밀방식으로 폐쇄하는 캡(58)과, 실린더 구멍(140)에 있어서 로드 커버(60)와 캡(58)과의 사이에 배치된 칸막이 부재(144)를 가진다.

실린더 튜브(141)는, 그 일단부가 몸체(12)의 끝면에 맞닿도록 설치된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(141)에는, 축방향을 따라서 관통하는 한 쌍의 관통구멍(146)이 형성되어 있고, 해당 관통구멍(146) 각각에 삽입된 체결 볼트(148)가 몸체(12)에 대해서 나사결합됨으로써 구동부(138)가 몸체(12)에 대해서 연결된다.

실린더 튜브(141)는, 축방향으로 직렬로 연결된 중공형상의 제1 튜브(141a)와 제2 튜브(141b)를 가진다. 상기의 관통구멍(146)은, 제1 튜브(141a) 및 제2 튜브(141b)를 축방향으로 관통하여 형성된다. 관통구멍(146)에 삽입된 체결 볼트(148)가 몸체(12)에 나사결합되어, 체결 볼트(148)의 머리 부분과 몸체(12)에 의해서 제1 튜브(141a)와 제2 튜브(141b)가 가압됨으로써, 제1 튜브(141a)와 제2 튜브(141b)가 연결 고정된다.

실린더 구멍(140)의 몸체(12)측 단부(제1 튜브(141a)의 몸체(12)측 단부)에 로드 커버(60)가 기밀방식으로 배치된다. 몸체(12)측과는 반대쪽 실린더 구멍(140)의 단부(몸체(12)측과는 반대쪽 제2 튜브(141b)의 단부)에 캡(58)이 기밀방식으로 배치된다.

칸막이 부재(144)는, 제1 튜브(141a)와 제2 튜브(141b)와의 사이에 배치된다. 구체적으로는, 칸막이 부재(144)의 외주부에 설치된 환형 돌기(145)가, 제1 튜브(141a)와 제2 튜브(141b)의 연결측 단부 내면에 형성된 환형 오목부(150)에 걸어맞춰짐으로써, 칸막이 부재(144)가 제1 튜브(141a) 및 제2 튜브(141b)에 대해서 고정된다.

칸막이 부재(144)의 내주부에는 내주측 밀봉 링(152)이 부착되고, 칸막이 부재(144)의 외주부에는 외주측 밀봉 링(154)이 부착되고, 이것에 의해, 피스톤 로드(142)(제2 로드(142b))의 외주부와 칸막이 부재(144)의 내주부와의 사이, 그리고 칸막이 부재(144)의 외주부와 실린더 튜브(141)의 내주부와의 사이가 각각 기밀방식으로 밀봉되어 있다.

실린더 구멍(140)에 있어서, 로드 커버(60)와 칸막이 부재(144)와의 사이에 제1 실린더실(161)이 형성되고, 칸막이 부재(144)와 캡(58)과의 사이에 제2 실린더실(162)이 형성된다. 제1 피스톤(54a)은 제1 실린더실(161)에 배치되고 제2 피스톤(54b)은 제2 실린더실(162)에 배치된다.

실린더 튜브(141)의 측면에는, 클램프용 포트(66a, 66b)와 언클램프용 포트(68a, 68b)가 형성된다. 한쪽 클램프용 포트(66a)와 한쪽 언클램프용 포트(68a)는, 제1 실린더실(161)과 연통한다. 다른쪽 클램프용 포트(66b)와 다른쪽 언클램프용 포트(68b)는, 제2 실린더실(162)과 연통한다. 클램프용 포트(66a, 66b) 및 언클램프용 포트(68a, 68b)는, 각각 도시하지 않은 배관을 통하여 압력유체 공급원에 접속된다.

용접 건(10B)의 사용에 있어서, 도시하지 않은 압력유체 공급원으로부터 클램프용 포트(66a, 66b) 또는 언클램프용 포트(68a, 68b)에 대해서 선택적으로 압력유체가 공급되어 실린더 구멍(140)으로 도입된다. 구체적으로는, 클램프를 위해서, 클램프용 포트(66a, 66b)에 압력유체가 공급되고, 언클램프를 위해서, 언클램프용 포트(68a, 68b)에 압력유체가 공급된다. 또한, 2개의 언클램프용 포트(68a, 68b) 중 어느 한쪽에만 압력유체를 공급하는 것에 의해서도, 언클램프가 가능하다.

제1 피스톤(54a) 및 제2 피스톤(54b)은, 제1 실시형태에 있어서의 피스톤(54)과 동일하게 구성될 수 있다.

피스톤 로드(142)는, 제1 피스톤(54a)이 고정되는 제1 로드(142a)와, 제2 피스톤(54b)이 고정되는 제2 로드(142b)를 가진다. 제1 로드(142a)와 제2 로드(142b)는, 적절한 고정수단(예를 들면, 나사결합 등)에 의해 서로 연결 고정된다. 제1 피스톤(54a)은 제1 로드(142a)의 단부에 고정되고, 제2 피스톤(54b)은 제2 로드(142b)의 단부에 고정된다.

상기와 같이 구성된 용접 건(10B)에 있어서, 언클램프 상태로부터 클램프 상태로 전환하는 경우, 클램프용 포트(66a, 66b)에 각각 압력유체를 공급함으로써, 제1 피스톤(54a) 및 제2 피스톤(54b)이 제1 로드(142a) 및 제2 로드(142b)와 일체로 또한 동시에 몸체(12)측(화살표 B방향)을 향해 변위하게 되어, 단일의 피스톤(54)을 가진 구동부(14)와 비교하여, 약 2배의 추진력을 얻을 수 있고, 그 추진력에 수반하여 클램프 아암(16)에 의한 클램프력도 증대시킬 수 있다.

또한, 3개 이상의 피스톤(54) 및 실린더실을 축방향으로 간격을 두고 설치함으로써, 추진력을 한층 더 증대시킬 수 있다.

제2 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 공통되는 각 구성부분에 대해서는, 제1 실시형태에 있어서의 해당 공통의 각 구성부분이 가져오는 작용 및 효과와 동일 또는 유사한 작용 및 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다.

상기에 있어서, 본 발명에 대해 바람직한 실시형태를 들어 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

Claims (3)

1. 박판으로 이루어지는 워크의 용접에 사용되는 용접 건으로서,
   몸체(12)와,
   상기 몸체(12)에 대해서 회동 가능한 클램프 아암(16)과,
   직선으로 변위하는 출력부를 가지며 상기 클램프 아암(16)을 구동시키기 위한 구동부(14, 138)와,
   상기 출력부의 직선변위를 상기 클램프 아암(16)의 회동변위로 변환하고, 상기 구동부(14, 138)의 구동력을 상기 클램프 아암(16)으로 전달하는 구동력 전달기구(18)와,
   상기 클램프 아암(16)에 고정된 제1 전극(20)과,
   상기 몸체(12)에 대해서 수평방향으로 돌출하는 지지부(30) 및 상기 지지부(30)에 대해서 직교하여 연장하는 부착부(32)를 가지는 단면이 T자 형상인 지지체(28)와,
   상기 지지부(30)의 일단부에 고정되고, 상기 제1 전극(20)과의 사이에 워크를 파지하는 제2 전극(22)을 포함하며,
   상기 구동력 전달기구(18)는,
   상기 출력부의 직선변위와 일체로 변위하며, 상기 출력부의 변위방향에 대해서 기울어진 경사부(94)와,
   상기 경사부(94)에 의해서 가압되는 피가압부(96)를 포함하며,
   상기 클램프 아암(16)은, 변위하는 상기 경사부(94)에 의해서 가압되는 상기 피가압부(96)의 이동에 수반하여 회동하고, 클램프력을 발생시키며,
   상기 구동력 전달기구(18)는, 박판으로 이루어지는 워크에 대하여 일정한 클램프력을 발생시키도록 구성되며,
   상기 지지체(28)의 상기 부착부(32)의 단부에는 부착용 나사 구멍(48)이 형성되어 있는,
   것을 특징으로 하는 용접 건(10A, 10B).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 출력부는 피스톤 로드(142)이며,
   상기 구동부(138)는, 상기 피스톤 로드(142)의 축방향으로 서로 간격을 두고 고정된 복수의 피스톤(54a, 54b)을 포함하는,
   것을 특징으로 하는 용접 건(10B).
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동력 전달기구(18)는,
   상기 출력부에 연결되고 상기 경사부(94)가 형성된 조인트(86)와,
   상기 출력부의 변위방향에 대해서 교차하는 방향으로 변위 가능하고, 상기 조인트(86)에 대해서 회동 가능하게 지지되는 링크 아암(90)을 더 포함하며,
   상기 용접 건(10A, 10B)의 동작은, 상기 조인트(86)의 직선변위가 상기 링크 아암(90)을 통하여 상기 클램프 아암(16)의 회동변위로 변환되어 전달되는 제1 동작과, 상기 조인트(86)의 직선변위가 상기 경사부(94) 및 상기 피가압부(96)를 통하여 상기 클램프 아암(16)의 회동변위로 변환되어 전달되는 제2 동작을 포함하는,
   것을 특징으로 하는 용접 건(10A, 10B).

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