KR100333874B1 - 개선된 구조를 가지는 점용접기의 전극팁 조립체 - Google Patents

Abstract

뛰어난 냉각 효과를 가짐과 동시에 종래 보다 긴 전극팁을 사용할 수 있어서, 교환주기가 길고 수명이 연장되며, 따라서 용접 비용을 절감할 수 있는 개선된 구조를 가지는 점용접기의 전극팁 조립체를 제공한다. 본 개선된 구조를 가지는 점용접기의 전극팁 조립체는, 전극팁; 전극팁이 끼워져서 지지되는 생크; 전극팁을 냉각시키기 위한 냉각 수단; 및 전극팁을 전후방향으로 이송시키기 위한 이송 수단을 포함한다. 전극팁은 반구형의 선단부와, 선단부에 일체로 되고 그로부터 후방으로 연장하는 팁 본체부를 구비하며, 팁 본체부는 생크에 꼭맞게 끼워지고, 팁본체부의 후단부 가까이의 원통형 외면에는 나사부가 형성되어 있다. 이송 수단은 어댑터를 포함하며, 어댑터는 생크의 후단에 일체로 연결된 어깨부와, 어깨부로부터 후방으로 연장하는 어댑터 본체부를 구비하며, 어댑터 본체부의 소정의 위치에는 기어 홀이 형성되어 워엄 기어가 끼워지고, 워엄 기어는 나사부에 맞물려져 있어서, 워엄기어를 회전시킴으로써 전극팁을 전 후진시킬 수 있다. 또한 냉각수단은 생크의 내부에 나선형으로 연장하는 냉각수 통로가 형성되어 있어 전극팁을 냉각한다.

Description

개선된 구조를 가지는 점용접기의 전극팁 조립체{Electrode tip assembly of a spot welder having an improved structure}

본 발명은 점용접기의 전극팁에 관한 것이며, 특히 뛰어난 냉각 효과로 인한수명이 길면서, 종래 보다 긴 전극팁을 사용하여, 그만큼 교환주기가 길어서 경제적이고, 스패터 현상이 억제되어 철분진의 작업장로 확산이 억제되어 작업장내 환경상에도 유리한 개선된 구조를 가지는 점용접기의 전극팁 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 점용접은 판의 점접합을 행하는 전기 저항 용접이다. 이 점용접은 전극팁 사이에 2매 이상의 판을 끼우고 가압하여 전류를 통하게 하여 그 접촉부의 저항 발열로 가압부를 융합시키는 방법이다. 이때 전극접촉면의 발열은 열전도도가 큰 전극을 통하여 급속히 전달되고 접합 부재의 접촉면만을 용융하여 압점이 수행된다. 일반적으로 실제로 판을 가압하고 통전시키는 것은 전극팁인데, 이러한 전극팁의 형상은 구면상, 평면상 등이 있으나 구면상이 주로 사용된다. 전극팁은 용접부에 통전할 뿐 아니라 가압을 행하고 또 냉각 효과를 주어야 하므로, 전기 및 열전도율이 양호하고 경도가 높은 특수한 동합금이 주로 사용되며, 접용접시 전극에는 순간적으로 고열이 발생하므로 전극의 수명 연장을 위해 냉각을 실시하는데, 소형 점용접기를 제외하고 대부분 수냉각을 한다.

이러한 일반적인 점용접기상 전극팁의 장착도는 도 1 에서 개략적인 정면도로서 도시된다. 도시된 바와 같이, 일반적으로 점용접기(5)는 필요한 전원을 공급하고 용접 전압에 알맞게 적절하게 전압을 변화시키는 변압기와, 이동 전극 조립체를 이송시키는 역할을 하는 피스톤부 및 실린더를 구비하는 점용접기 본체(10); 점용접기 본체의 일측에 연결되어 피용접물을 지지하는 고정 아암(20); 고정 아암 선단에 장착되어 용접을 실시하는 고정암 전극팁 조립체(30); 및 고정 아암 전극팁 조립체(30)와 대응하여 점용접기 본체(10)에 좌우로 이동될 수 있도록 설치된 이동전극팁 조립체(40)로 구성되어 있다.

한편, 용접시에는 철판(미도시)이 상기 고정암 전극팁 조립체(30)와 이동 전극팁 조립체(40) 사이에 위치되며 이동 전극팁 조립체 부재(40)가 움직여 고정암 전극팁 조립체(30)와 순간적으로 철판에 압력과 동시에 고전류를 통전 시켜 용접을 실시하게 된다. 고전류 통전시 전극팁에는 450 ℃이상의 고열이 발생되고, 철판(미도시)과 고정암 전극팁 조립체(30) 및 이동 전극팁 조립체(40)는 경도가 다르고 고열이 발생되므로, 고정암 전극팁 조립체(30) 및 이동 전극팁 조립체(40) 선단부는 마모된다. 고정암 전극팁 조립체(30)와 이동 전극팁 조립체(40)는 동일한 형상으로 구성되고 이하 전극팁 조립체라 칭한다.

도 2는 종래의 전극팁 조립체(60)의 단면도가 도시되었다. 도시된 바와 같이, 전극팁 조립체(60)는, 고정부재(61)로 부터 연결되고 단부는 45°로 절단되어 있는 냉각 호스(62); 냉각 호스(62) 둘레엔 생크 (63)로 감싸여져 있으며, 상기 생크 (63)의 선단부에는 적당한 선단길이 (A) 가지며 구면형상인 전극팁(64)이 장착되며, 생크(63) 일부가 어댑터(65)로 감싸여져 있으며, 어댑터(65)은 고정부재 (64)에 형성된 구멍에 결합되어 고정되는 구조로 되어 있다. 따라서 본체로 부터 전원은 고정부재 (64)에서 어댑터(65), 생크(63)로 그리고 전극팁(64)로 전원이 공급되어 점용접이 실시되며, 냉각은 상기 냉각 호스 (62)를 통하여 냉각수가 강제 공급되어서 전극팁(64) 내면을 냉각을 하는 구조로 되어 있다.

그러나, 종래의 점용접기의 전극팁 조립체(60)는, 냉각 특성상 선단 길이(A)가 길어지면 냉각 효과가 떨어지므로 전극팁의 선단 길이(A)가 제한되었고, 또한 선단의 마모로 끝이 무뎌지고 눌려져서 전극팁(64) 단면이 용접이 진행되면 될수록 커진다. 그래서, 전극팁(64) 형상을 적절히 관리하기 위하여, 용접시 평균 240 타점/1회꼴로 드레싱(dressing)이 요구되었다. 여기서 드레싱이란 연필을 깍듯이 전극팁을 연삭을 하는 작업을 말한다. 이에 따라 전극팁(64)의 교환주기도 1회/1일 꼴로 교환하지 않으면 안되었다. 또한 전극팁(64)의 교환시나 작업중에 전극팁(64)이 빠지게 되면 철판주위로 심하게 냉각수가 터져나왔으며, 숙련자가 아니면 전극팁(64)을 교환하기가 상당히 어려웠다. 따라서 점용접현장에서는 지속적인 품질 수준을 유지하기 위하여 상당한 고도의 인력과 그에 따른 전극팁(64)의 낭비 또한 심각한 수준이었다. 그래서 용접 작업 능률의 저하 및 품질 수준을 유지하기 위하여 상당한 비용이 초래되는 단점이 있었다.

또한 전극팁(64)은 용접이 진행될수록 단면에 넓어지며 이에 따라 끝이 무뎌짐에 따라 전류 밀도가 낮아져서 따라서 초기에 설정하여 놓은 용접제어값이 자꾸 바뀌게 되어서 조건이 맞지 않은 관계로 불똥이 발생하는 스패터(spatter) 현상의 발생으로, 철 분진이 작업장내로 퍼지게 되어, 작업장내 환경을 오염을 더욱 증가 시켰다.

본 발명은 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 뛰어난 냉각 효과를 가짐과 동시에 종래 보다 긴 전극팁을 사용할 수 있어서, 교환주기가 길고 수명이 연장되며, 따라서 용접 비용을 절감할 수 있는 개선된 구조를 가지는 점용접기의 전극팁 조립체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 스패터 현상이 억제함으로써, 철분진의 작업장으로의 확산을 억제하며, 따라서 작업장내 환경을 개선할 수 있는 점용접기의 전극팁 조립체를 제공하는 것이다.

도 1 은 전극팁을 가지는 일반적인 점용접기의 정면도이며,

도 2 는 종래의 점용접기의 전극팁 조립체의 단면도이며, 그리고

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 구조를 가진 점용접기의 전극팁 조립체의 단면도이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

60, 100: 전극팁 조립체 110: 전극팁

112: 선단부 114: 팁 본체부

120: 생크 122: 냉각수 통로

130: 어댑터 131: 어댑터 본체부

132: 어깨부 136: 워엄 기어

134: 암나사부 138: 스러스트 볼트

이상과 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 용접 부위에 고전류를 통전시킴으로써 용접을 행하는 점용접기에 이용되는 전극팁 조립체로서, 용접 부위에 접하는 선단부와 선단부로부터 길이 연장된 본체부 및 후단 가까이에 형성된 나사부로 이루어진 봉형 전극팁; 전극팁의 본체 부위가 꼭맞게 끼워져서 지지되는 생크; 생크의 벽 내부에 형성되고 전극팁의 본체부 둘레를 다수회 감도록 나선형으로 형성된 냉각수 통로와, 냉각수 통로의 양단에 각각 연결되는 냉각수 유입관과 배출관을 구비하는 냉각수단; 및 생크의 후단에 연결되고 몸통에 기어홀이 형성되고 내면에 암나사부가 형성된 어댑터 본체부와, 기어 홀에 끼워져서 전극팁의 나사부에 맞물려지고 외부로 노출된 도리개 삽입홈이 형성된 워엄기어와, 어댑터 본체부 내의 워엄 기어 후방에 암나사부와 계합되어 전극팁이 어댑터 본체부 내에 삽입될 수 있는 최대한의 깊이를 한정하는 스러스트 볼트를 구비하여, 워엄기어를 회전시키면 상기 전극팁을 전후 방향으로 이송시키는 이송 수단을 포함한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 점용접기용의 전극팁의 구조에 대해 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 개선된 구조를 가진 점용접기의 전극팁 조립체(100)가 단면도로서 도시되었다.

도시된 바와 같이, 전극팁 조립체(100)는, 전극팁(110)과, 전극팁(110)을 그 길이를 조절할 수 있도록 체결 지지하는 어댑터(130)를 구비한다. 어댑터(130)는, 원통형의 어댑터 본체부(131), 어댑터 본체부(131) 보다 작은 직경을 가지는 원통형의 생크(120), 그리고 어댑터 본체부(131)와 생크(120)를 서로 연결하는 어깨부(132)를 구비한다.

생크(120)는 어깨부(132)로 부터 전방으로 연장하며, 생크(120)의 내부에는 나선형으로 연장하는 냉각수 통로(122)가 형성된다. 이 때, 생크(120)의 원통형 벽을 나선형으로 관통하는 냉각수 통로(122)는 생크(120)의 둘레를 적어도 일회 이상, 바람직하게는 다수 회 감게된다. 냉각수 통로(122)는 생크(120)의 제조시에 코어(core)를 이용하여 주조하는 것이 바람직하다.

냉각수 통로(122)는, 생크(120)의 전단에 형성되는 유입단(127)에서 냉각수 유입관(124)에, 그리고 생크(120)의 후단에 형성되는 유출단(128)에서 냉각수 유출관(126)에 연결된다. 유입관(124)은 유입단(127)으로부터 생크(120)의 측벽을 따라, 그리고 어깨부(132)를 관통하여 후방으로 연장한다. 유출관(126)은 유출단 (128)으로부터 어깨부(132)를 관통하여 후방으로 연장한다.

한편, 전극 팁(110)은 반구형의 선단부(112)와, 선단부(112)에 일체로 되고그로부터 후방으로 연장하는 팁 본체부(114)를 구비한다. 팁 본체부(114)는 생크 (120)에 꼭맞게 끼워진다. 팁 본체부(114)의 후단부 가까이의 원통형 외면에는 나사부(116)가 형성되어 있다.

어댑터 본체부(131)의 소정의 위치에는 기어 홀(gear hole; 135)이 형성되어 있으며, 기어 홀(135)에는 워엄 기어(worm gear; 136)가 끼워져 있다. 워엄 기어(136)는 팁 본체부(114)의 나사부(116)에 맞물려져 있고, 육각형 도리개 삽입홈(136-1)이 형성되어 외부로 노출되어 있다. 또한 도리개 삽입홈(136-3)은 육각형 외에 다른 다각형 모양도 무방하다. 도리개로는 도리개 삽입홈(136-3)에 맞는 드라이버, 이를테면 육각 드라이버 등이 사용될 수 있다. 따라서 도리개 삽입홈(136-3)에 도리개를 끼워 돌려서 워엄기어(136)을 회전시키면 전극팁의 나사부(116)가 웜 역할을 하며 왕복 운동이 가능하게 되는 구조이다. 워엄기어는 기어 이(136-1) 측면으로 연장된 지지부(136-2)를 가지며 이 지지부(136-2)는 기어홀(135) 사이즈와 일치, 꼭 끼도록 하여 그 위치에서 지지됨과 동시에 회전할 수 있도록 할 수 있다.

어댑터 본체부(131)의 내면에는 암나사부(134)가 형성되어 있으며, 어댑터 본체부(131) 내의 워엄 기어 후방에는 스러스트 볼트(138)가 암나사부(134)를 따라 계합되어 있어서, 전극팁 본체부(114)가 어댑터 본체부(131) 내에 삽입될 수 있는 최대한의 깊이를 한정한다.

이하에서는, 이상과 같은 구성을 구비한 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 구조를 가진 점용접기의 전극팁 조립체(100)의 작용에 대해 설명한다.

먼저, 전극팁 조립체(100)를 구비하는 점용접기에 의한 용접시에는, 전극팁(110)의 선단부(112)는, 순간적으로 고 전류가 인가되면서 용접대상이 되는 금속면에 압박된다. 이 때, 선단부(112)에서는 대개 약 450℃ 이상의 열이 순간적으로 발생하고, 이러한 발열에 의한 전극팁(110)의 수명의 단축을 방지하기 위하여, 전극팁(110)을 냉각수에 의해 냉각시킨다.

냉각수는 유입관(124)을 통하여 유입단(127)으로 유입된 후, 생크(120)에 나선형으로 형성된 냉각수 통로(122)를 따라 유동하는 데, 이 때 생크(120) 내에 끼워진 팁 본체부(114)에 냉각 효과를 제공하게 되고, 이에 따라 전극팁(110)의 선단부(112)를 냉각시킨다. 냉각수 통로(122)를 통과한 냉각수는, 유출단(128)을 통하여 유출관(126)으로 배출된다. 따라서, 종래의 경우와 달리, 냉각수의 누설이 방지될 뿐 아니라, 냉각 효과의 요청으로 인하여 전극팁(110)의 길이가 제한되는 문제점이 방지된다.

이처럼 점용접시에 냉각수에 의한 냉각이 이루어진다고 해도, 소정의 횟수의 용접이 계속되면, 선단부(112)는 마모되거나 이 물질이 용착되어, 점 용접을 위한 선단부 형상을 거의 상실하게 된다. 즉, 선단부(112)에 걸리는 전류 밀도가 낮아지게 되어, 용접 품질이 떨어진다.

또한, 이러한 마모 또는 용착으로 인한 형상의 열화로 인하여, 스패터 (spatter)현상이 자주 발생되었다. 스패터 현상이란 접용접시 불똥이 튀기는 것을 말하며, 이때는 철분진이 발생하여 작업장 내로 퍼지게 된다. 그래서 작업 환경상 유해하였다.

이와 같은 선단부(112)의 마모 또는 이 물질 용착에 의한 형상의 열화가 발생하면, 사용자는 워엄 기어(136)을 회전시킴으로써 전극팁(110)을 요구되는 길이 만큼 생크(120) 외측으로 인출한 후, 선단부(112)를 드레싱 한다. 드레싱이란, 전술한 바와 같이, 선단부(112)를 연삭에 의하여 예리하게 깎아 점용접을 위한 형상을 복원시키는 가공을 말한다. 따라서, 종래의 전극팁의 경우와는 달리, 드레싱으로 인하여 전극팁 조립체(100)의 수명이 단축되는 일이 방지된다.

또한 종래의 경우와는 달리 팁 본체부(114)가 생크로 둘러싸여 있고, 사용자가 워엄 기어(136)를 회전시켜서 인출할 수 있으므로, 선단부(112)의 변형이 상대적으로 감소하고, 그에 따라 드레싱 하는데 시간과 양이 줄어든다. 또한, 종래 보다 선단부(112)의 변형이 적어지게 되어, 스패터 현상이 현저히 줄게된다. 그래서 작업장내 철분진 발생을 억제할 수 있어서, 작업장 내의 환경이 유익해 진다. 전극팁 조립체(100)의 수명은, 종래에 비해 상대적으로 긴 전극팁(110)을 이용할 수 있을 뿐 아니라, 드레싱이 필요할 때마다 필요한 길이 만큼 전극팁(110)을 인출하여 가공할 수 있기 때문에, 더욱 연장될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 점용접기의 전극팁 조립체(100)에서는, 종래 보다 긴 전극팁(110)이 생크(120)로 둘러싸여 있으며, 생크(120)의 원동형 벽은 냉각수 통로(122)가 다수 감겨 있기 때문에, 냉각수의 누설이 방지되고, 냉각 효과도 향상된다.

또한 종래의 냉각 구조에 의해 존재한 전극팁(110)의 길이 제한이 없어져 길이가 긴 전극팁(110)을 사용할 수 있다. 또한 선단부(112)가 용접시 마모되거나 이물질이 용착되어 선단부(112)의 형상이 상실되면 단순히 어댑터 본체부(131)의 기어 홀(136) 내의 워엄기어(136)를 회전운동하여 전극팁의 길이를 제어한다. 그만큼 전극팁(110)의 수명이 연장되어서, 전극팁 (110)의 교환 주기가 길어지므로 따라서, 전극팁(110)의 재료가 절감되어 경제성도 크게 향상된다.

또한, 전극팁(110)의 선단부(112)의 형상이 종래 보다 적게 변형되어 점용접되므로 스패터 현상이 줄어들게 되어 작업장 내의 환경도 크게 향상된다.

따라서, 본 발명은, 뛰어난 냉각 효과를 가짐과 동시에 종래보다 긴 전극팁을 사용할 수 있어서, 교환주기가 길고 수명이 연장되며, 따라서 용접 비용을 절감할 수 있는 개선된 구조를 가지는 점용접기의 전극팁 조립체를 제공한다.

또한, 본 발명은, 스패터 현상이 억제함으로써, 철분진의 작업장으로의 확산을 억제하며, 따라서 작업장내 환경을 개선할 수 있는 점용접기의 전극팁 조립체를 제공한다.

이상에서는, 본 발명을 본 발명의 바람직한 몇 가지 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 특허 청구 범위에 의해 한정되는 기술적 범위의 범주 내에서 다양한 변형과 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

Claims (7)

1. 용접될 금속의 용접 부위에 고전류를 통전시킴으로써 용접을 행하는 점용접기에 이용되는 전극팁 조립체에 있어서,

   상기 용접 부위에 접하는 선단부와 상기 선단부로부터 길이 연장된 본체부 및 후단 가까이에 형성된 나사부로 이루어진 봉형 전극팁;

   상기 전극팁의 본체 부위가 꼭맞게 끼워져서 지지되는 생크;

   상기 생크의 벽 내부에 형성되고 상기 전극팁의 본체부 둘레를 다수회 감도록 나선형으로 형성된 냉각수 통로와, 상기 냉각수 통로의 양단에 각각 연결되는 냉각수 유입관과 배출관을 구비하는 냉각수단; 및

   상기 생크의 후단에 연결되고 몸통에 기어홀이 형성되고 내면에 암나사부가 형성된 어댑터 본체부와, 상기 기어 홀에 끼워져서 상기 상기 전극팁의 나사부에 맞물려지고 외부로 노출된 도리개 삽입홈이 형성된 워엄기어와, 상기 어댑터 본체부 내의 상기 워엄 기어 후방에 상기 암나사부와 계합되어 상기 전극팁이 상기 어댑터 본체부 내에 삽입될 수 있는 최대한의 깊이를 한정하는 스러스트 볼트를 구비하여, 상기 워엄기어를 회전시키면 상기 전극팁을 전후 방향으로 이송시키는 이송 수단을 포함하는 점용접기의 전극팁 조립체.
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