KR20150079305A - 편방향 스터드 용접장치 - Google Patents

Abstract

편방향 스터드 용접장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치는 상단부가 로봇의 아암 선단에 장착되는 건 프레임; 상기 건 프레임의 후방 일측에 설치되어 용접전류를 공급하는 트랜스포머; 상기 건 프레임의 전방에 설치되는 가압 실린더; 상기 가압 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 냉각홀더; 상기 냉각홀더의 선단에 장착되며, 내부에는 부압이 작용하는 삽입구가 형성되는 스터드 용접팁; 상기 가압 실린더의 작동로드의 일측에 케이블 홀더를 통하여 연결되어 상기 스터드 용접팁에 상기 트랜서포머의 전류를 인가하는 통전 케이블을 포함하여, 상기 삽입구 내부에 작용하는 부압을 이용하여 스터드 용접팁에 스터드 볼트를 장착한 상태로, 모재에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접을 이룬다

Description

편방향 스터드 용접장치{STUD WELDING DEVICE}

본 발명은 편방향 스터드 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부압을 이용하여 스터드 용접팁에 스터드 볼트를 장착한 상태로, 모재에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접으로 접합하여 모재에 그을음 발생을 방지하고, 모재의 도장 및 외관품질을 향상시키는 편방향 스터드 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 스터드 용접법은 아크용접과 저항용접의 기본원리를 이용한 전자제어 기술의 최신 용접공법으로, 모재에 구멍을 뚫지 않고 스터드(즉, 환봉 또는 볼트)를 모재에 순간적으로 용착시키는 용접방법이며, 고강도 체결이 요구되는 산업분야에서 엄격한 체결조건을 만족시키는 가장 이상적이고, 경제적인 체결방법이다.

이러한 스터드 용접법의 원리는 금속재 스터드를 축방향으로 모재와 용접 결합하는 것으로, 스터드 척에 공급된 스터드를 모재와 접촉시킨 후, 스터드 척을 통하여 순간적으로 전기를 인가하여 스터드와 모재 사이에 강한 아크를 발생시켜 스터드의 단부와 모재를 용융시킴과 동시에, 스터드를 모재에 가압하여 용융부가 응고되어 용착되도록 함으로써 결합하는 것이다.

도 1은 일반적인 스터드 용접기의 스터드 척 부분의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 통상의 스터드 용접기는 내부에 가압 실린더(미도시)를 구비하는 스터드 건(101)의 단부에 어댑터(103)를 통하여 스터드 척(105)이 설치된다.

상기 스터드 척(105)의 측부에는 스터드 공급 파이프(107)가 리시버(109)를 통하여 스터드 척(105)의 일측으로 연결된다.

이러한 스터드 용접기는 스터드 공급 파이프(107)를 통하여 공급되는 스터드(S)가 리시버(109)를 통하여 스트드 척(105)에 세팅된다.

이러한 상태로, 가압 실린더가 작동하여 스터드(S)를 밀어내면서 모재(100) 상의 용접부(W)에 접촉시키고 전력을 공급하면, 아크 발생으로 모재(100)에 스터드(S)가 용융 및 가압되면서 융착되어 모재(100)의 원하는 부위에 신속하고 정확한 스터드 용접을 가능하게 한다.

한편, 상기 스터드 건(101)의 일측에는 서스테이너(111)가 구성되어 스터드 용접 시, 상기 모재(100)를 지지하도록 한다.

도 2는 종래 기술에 따른 스터드 용접부의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

그러나 종래의 스터드 용접기에 의한 스터드 용접은, 도 2에서 도시된 바와 같이, 모재(100)의 표면과 스터드(S) 상의 도금 이물질을 용접열로 용융시키는 과정에 불완전 연소로 인해 탄화수소 알갱이가 외부로 비산되면서 모재(100)의 용접부(W) 주위에 그을음(200)을 발생시켜 외관을 오염시키고, 모재(100)의 표면에 미세 스패터가 흡착되는 등의 단점이 있다.

이와 같이, 모재(100) 표면에 발생되는 그을음(200)과 미세 스패터의 흡착은 도장공정에서 도장의 부착력을 저하시켜 도장막이 분리되는 등의 도장품질 및 외관품질을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명의 실시 예는 부압을 이용하여 스터드 용접팁에 스터드 볼트를 장착한 상태로, 모재에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접으로 접합하여 모재에 그을음 발생을 방지하고, 모재의 도장 및 외관품질을 향상시키는 편방향 스터드 용접장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 상단부가 로봇의 아암 선단에 장착되는 건 프레임; 상기 건 프레임의 후방 일측에 설치되어 용접전류를 공급하는 트랜스포머; 상기 건 프레임의 전방에 설치되는 가압 실린더; 상기 가압 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 냉각홀더; 상기 냉각홀더의 선단에 장착되며, 내부에는 부압이 작용하는 삽입구가 형성되는 스터드 용접팁; 상기 가압 실린더의 작동로드의 일측에 케이블 홀더를 통하여 연결되어 상기 스터드 용접팁에 상기 트랜서포머의 전류를 인가하는 통전 케이블을 포함하여, 상기 삽입구 내부에 작용하는 부압을 이용하여 스터드 용접팁에 스터드 볼트를 장착한 상태로, 모재에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접을 이루는 편방향 스터드 용접장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 스터드 용접팁은 내측에 하부가 개구되어 상기 스터드 볼트가 삽입되는 삽입구가 형성되고, 상기 삽입구는 일측의 부압통로와 연결되어 삽입구의 내부에 순간적으로 부압을 형성하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 스터드 용접팁은 내부에 형성되는 부압통로가 외부의 진공펌프와 부압관로를 통하여 연결될 수 있다.

또한, 상기 스터드 용접팁은 삽입구 내부의 부압에 의한 흡입력으로 삽입구에 장착된 스터드 볼트의 헤드부가 상기 삽입구를 막아 내부에 형성되는 진공압이 형성되도록 선단면이 상기 스터드 볼트의 헤드부 내면에 접촉되는 접촉면으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 스터드 용접팁은 상기 냉각홀더로부터 공급되는 냉각수에 의해 냉각될 수 있다.

또한, 상기 스터드 용접팁은 상기 냉각홀더의 선단에 압입 고정될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 부압을 이용하여 스터드 용접팁에 스터드 볼트를 장착한 상태로, 모재에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접으로 접합하여 모재의 용접부 주변에 그을음 발생을 최소화하고, 모재의 도장품질 및 외관품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 스터드 용접기의 스터드 척 부분의 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 스터드 용접부의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치에 적용되는 스터드 용접팁의 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치를 이용한 용접 단계별 공정도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치에 의한 효과를 나타내는 스터드 용접부의 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치에 적용되는 스터드 용접팁의 작동 상태도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치를 이용한 용접 단계별 공정도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치는 부압을 이용하여 스터드 용접팁(1)에 스터드 볼트(10)를 장착한 상태로, 모재에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접으로 모재의 용접부에 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)를 접합하는 것으로 모재(40)에 그을음 발생을 최소화하는 기술적 특징을 갖는다.

도 3과 도 4를 참조하면, 상기한 편방향 스터드 용접장치는 건 프레임(11), 트랜스포머(13), 가압 실린더(7), 냉각홀더(5), 스터드 용접팁(1), 통전 케이블(9)을 포함한다.

상기 건 프레임(11)은 상단부에 로봇(미도시)의 아암 선단에 장착되는 장착면(11a)이 형성된다.

상기 트랜스포머(13)는 상기 건 프레임(11)의 후방 일측에 설치되어 용접전류를 공급하게 된다.

상기 가압 실린더(7)는 상기 건 프레임(11)의 전방에 수직방향으로 설치되며, 작동로드(7a)가 하향하여 배치된다.

이러한 가압 실린더(7)는 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어질 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 냉각홀더(5)는 상기 가압 실린더(7)의 작동로드(7a) 선단에 장착되어 상기 건 프레임의 측면에 구성된 분재변(5a)으로부터 냉각수를 공급받아 상기 스터드 용접팁(1)에 냉각수를 공급한다.

도 5를 참조하면, 상기 스터드 용접팁(1)은 상기 냉각홀더(5)의 선단에 장착되며, 내부에는 부압이 작용하는 삽입구(H1)가 형성된다.

이러한 스터드 용접팁(1)은 상기 냉각홀더(5)의 선단에 상단이 압입되어 고정되고, 상기 냉각홀더(5)로부터 공급되는 냉각수에 의해 냉각이 이루어진다.

또한, 상기 스터드 용접팁(1)의 내측에는 하부가 개구되어 스터드 볼트(10)가 삽입되는 상기 삽입구(H1)가 형성된다.

또한, 상기 스터드 용접팁(1)은 내부에 상기 삽입구(H1)와 연결되는 부압통로(H2)가 형성되고, 상기 부압통로(H2)를 통하여 삽입구(H1)의 내부에 순간적으로 부압을 형성하도록 구성된다.

이러한 스터드 용접팁(1)은 내부에 형성되는 상기 부압통로(H2)가 외부의 진공펌프(20)와 부압관로(21)를 통하여 연결된다.

또한, 상기 스터드 용접팁(1)은 삽입구(H1) 내부의 부압에 의한 흡입력으로 삽입구(H1)에 장착된 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)가 상기 삽입구(H1)를 막아 내부에 진공압이 형성되도록 선단면이 상기 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a) 내면에 접촉되는 접촉면으로 이루어진다.

즉, 상기 스터드 볼트(10)는 상부로 위치된 볼트부(10b)가 상기 스터드 용접팁(1)의 삽입구(H1)에 위치되면,(도 5의 A) 부압에 의한 흡입력으로 삽입구(H1)에 삽입되며, 상기 삽입구(H1)에 삽입된 후에는 상기 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)가 상기 삽입구(H1)를 막아 삽입구(H1) 내부에 형성되는 진공압에 의해 스터드 용접팁(1)에 스터드 볼트(10)가 홀딩된 상태를 유지하게 된다.(도 5의 B)

그리고 상기 통전 케이블(9)은 상기 가압 실린더(7)의 작동로드(7a)의 일측에 케이블 홀더(9a)를 통하여 연결되어 상기 스터드 용접팁(1)에 상기 트랜서포머(13)의 전류를 인가하도록 구성된다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치는 상기 스터드 용접팁(1)의 삽입구(H1) 내부에 작용하는 부압을 이용하여 스터드 용접팁(1)에 스터드 볼트(10)를 장착한 상태로, 모재(40)에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접을 이루게 된다.

이하, 도 6을 참조하여 본발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치의 단계별 용접 공정을 설명한다.

도 6을 참조하면, 이러한 스터드 용접장치는 먼저, 외부의 진공펌프(20)가 구동하여 냉각홀더(5)의 선단에 설치되는 스터드 용접팁(1)의 삽입구(H1)의 내부에 순간적으로 부압을 형성한다(S1)

이어서, 상기 삽입구(H1)에 부압이 형성된 스터드 용접팁(1)의 선단을 지그(30) 상에 나란히 배치된 다수개의 스터드 볼트(10) 중, 계산된 위치의 하나의 스터드 볼트(10) 상에 위치시켜 상기 스터드 볼트(10)가 상기 스터드 용접팁(1)의 선단을 통하여 삽입구(H1)로 흡입되어 장착되도록 한다.(S2)

여기서, 상기 지그(30) 상의 다수개의 스터드 볼트(10)는 각각의 헤드부(10a)가 하부로 위치되도록 하여 상기 지그(30) 상에 일정간격으로 배치된다.

따라서 상기 스터드 볼트(10)는 상부로 위치된 볼트부(10b)가 상기 스터드 용접팁(1)의 삽입구(H1)에 부압에 의한 흡입력으로 삽입되며, 상기 삽입구(H1)에 삽입된 후에는 상기 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)가 상기 삽입구(H1)를 막아 삽입구(H1) 내부에 형성되는 진공압에 의해 스터드 용접팁(1)에 스터드 볼트(10)가 홀딩된 상태를 유지하게 된다.

이후, 로봇 거동에 의해 상기 스터드 용접팁(1)에 장착된 스터드 볼트(10)를 접합할 모재(40)의 용접부(W)에 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)가 대응하도록 위치시키다.

이러한 상태에서, 상기 가압 실린더(7)를 하강 구동하여 상기 모재(40)의 용접부(W)에 대하여 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)를 가압하면서 통전 케이블(9)을 통하여 용접전류를 인가하면, 모재(40)에 대하여 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)가 저항열에 의해 용착되면서 접합되는 가압저항용접을 이루게 된다.(S3)

이와 같이, 가압저압용접이 완료된 후에는 가압 실린더(7)를 후진 작동시키면서 로봇의 작동과 함께 스터드 볼트(10)로부터 스터드 용접팁(1)을 상승시켜 다음 작업 스테이션으로 이동한다.(S4)

한편, 상기한 스터드 용접팁(1)은 상기 냉각홀더(5)에 장착된 상태로 순환하는 냉각수에 의해 수냉식으로 냉각되어 용접열에 의한 과열을 방지할 수 있도록 한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치에 의한 효과를 나타내는 스터드 용접부의 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기한 바와 같은 편방향 스터드 용접장치에 의하면, 이러한 편방향 스터드 용접과정이 종래와 같은 아크용접이 아닌 저항용접으로 이루어져 상기 모재(40)의 표면과 스터드 볼트(10)의 헤드부(10a)가 순간적으로 용착되어 용접부(W)에 그을음의 발생이 최소화된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 편방향 스터드 용접장치는 스터드 볼트(10)의 용접 시, 부압을 이용하여 스터드 용접팁(1)에 스터드 볼트(10)를 장착하여 별도의 스터드 볼트(10)를 투입하기 위한 공급설비가 불필요한 이점이 있다.

또한, 모재(40)에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 순간적인 저항용접으로 접합하여 모재(40)에 그을음 발생을 방지하고, 모재의 도장품질 및 외관품질을 향상시키며, 용접강도를 향상시키는 효과가 있다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 스터드 용접팁
5: 냉각홀더
7: 가압 실린더
9: 통전 케이블
10: 스터드 볼트
10a: 헤드부
10b: 볼트부
11:건 프레임
13: 트랜스포머
H1: 삽입구
H2: 부압통로
20: 진공펌프
21: 부압관로
30: 지그
40: 모재
W: 용접부

Claims (6)

1. 편방향 스터드 용접장치에 있어서,
   상단부가 로봇의 아암 선단에 장착되는 건 프레임;
   상기 건 프레임의 후방 일측에 설치되어 용접전류를 공급하는 트랜스포머;
   상기 건 프레임의 전방에 설치되는 가압 실린더;
   상기 가압 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 냉각홀더;
   상기 냉각홀더의 선단에 장착되며, 내부에는 부압이 작용하는 삽입구가 형성되는 스터드 용접팁;
   상기 가압 실린더의 작동로드의 일측에 케이블 홀더를 통하여 연결되어 상기 스터드 용접팁에 상기 트랜서포머의 전류를 인가하는 통전 케이블을 포함하여,
   상기 삽입구 내부에 작용하는 부압을 이용하여 스터드 용접팁에 스터드 볼트를 장착한 상태로, 모재에 대하여 일정 가압력과 통전을 통하여 저항용접을 이루는 편방향 스터드 용접장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스터드 용접팁은
   내측에 하부가 개구되어 상기 스터드 볼트가 삽입되는 삽입구가 형성되고, 상기 삽입구는 일측의 부압통로와 연결되어 삽입구의 내부에 순간적으로 부압을 형성하도록 구성되는 편방향 스터드 용접장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스터드 용접팁은
   내부에 형성되는 부압통로가 외부의 진공펌프와 부압관로를 통하여 연결되는 편방향 스터드 용접장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스터드 용접팁은
   삽입구 내부의 부압에 의한 흡입력으로 삽입구에 장착된 스터드 볼트의 헤드부가 상기 삽입구를 막아 내부에 형성되는 진공압이 형성되도록 선단면이 상기 스터드 볼트의 헤드부 내면에 접촉되는 접촉면으로 이루어지는 편방향 스터드 용접장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 스터드 용접팁은
   상기 냉각홀더로부터 공급되는 냉각수에 의해 냉각되는 편방향 스터드 용접장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
   상기 스터드 용접팁은
   상기 냉각홀더의 선단에 압입 고정되는 편방향 스터드 용접장치.

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