KR100743926B1 - 프로젝션볼트의 용접방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

정치식 용접기(5)의 지지암(8,9)에 각각 가동전극(10)과 고정전극(11)이 부착되고, 양 전극 중 어느 한 쪽에 프로젝션볼트(1)의 축부(2)를 수용하기 위한 수용구멍(13)이 형성되어 있다. 프로젝션볼트 공급장치(14)가 정치식 용접기(5)에 부착되어 있다. 프로젝션볼트(1)는 그 축부(2)가 수용구멍(13)과 동축이 된 위치에서 정지하고, 그 후, 축부(2)가 수용구멍(13)내에 삽입된다. 로봇장치(33)에 의해 공작물(37)이 양 전극사이에 이송되어 오고, 프로젝션볼트(1)와 공작물(37)의 용접이 완료된다.

Description

프로젝션볼트의 용접방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR WELDING PROJECTION BOLT}

본 발명은 프로젝션볼트의 용접방법 및 장치에 관한 것이다.

프로젝션볼트는 나사를 형성한 축부와, 축부의 일단의 플랜지와, 플랜지의 축부와는 반대측 면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지며, 용착용 돌기를 용융시켜 판상 등의 공작물에 용접한다. 특허 제2509103호 공보에는 가동전극에 형성된 수용구멍에 축부를 삽입한 프로젝션볼트가 가동전극의 진출에 의해 강판 등의 공작물에 용접되는 것이 개시되어 있다. 프로젝션볼트는 가동전극의 축선상에 일단 정지되며, 그리고나서 축선상을 이동해서 축부가 수용구멍에 삽입된다.

상술한 선행기술은 프로젝션볼트를 이동시켜서 그 축부를 전극의 수용구멍에 삽입하는 기구로서는 소정의 역할을 하고 있다. 그러나, 이 축부의 삽입길이가 정확하게 제어되지 않으므로, 삽입길이가 불충분한 단계에서 삽입용 로드가 복귀하거나, 또는 너무 삽입하여 프로젝션볼트를 유지하고 있는 부재가 전극의 선단부에 간섭하는 일이 있다. 전자의 경우에는, 삽입불충분에 의해 볼트가 수용구멍으로부터 빠지거나, 후자의 경우에는 전극의 선단부나 볼트유지부재를 손상시킨다. 이러한 문제점은 에어실린더와 같은 유체압력으로 삽입용 로드가 구동되기 때문에 발생한다. 특히, 프로젝션볼트축부와 전극수용구멍의 양자사이에 어떠한 상대변위를 취하게 할 것인가라는 점도 포함하여 전극이나 로드류의 거동이 설정되지 않으면 안된다.

상술한 선행기술은 프로젝션볼트를 전극의 수용구멍에 삽입하기 위한 기구로서는 소정의 역할을 하고 있다. 그러나, 용접공정의 생산성을 높이는 것에 대해서는 특별한 배려가 이루어지지 않는다. 또한, 기존의 설비를 최소한으로 개선해서 설비의 간소화나 설비비용의 저감을 꾀한다라는 면에서 보면, 만족할만한 것은 아니다. 특히, 소형의 강판제 공작물에 프로젝션볼트를 용접할 때에는 이러한 요구사항은 매우 중요하게 된다. 또한, 양 전극간에 공작물이 진입해 올 때, 공작물의 거동에 지장을 주지 않도록 배려가 이루어지지 않으면 안된다. 한편, 공작물이 양 전극간에 배치된 상태에서 볼트의 축부를 전극의 수용구멍에 삽입하는 것이 불가능하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 프로젝션볼트의 용접방법은, 축부와, 플랜지와, 축부와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용접하는 방법으로서, 하기 단계를 포함한다:

진퇴식 공급로드에 설치한 유지헤드에, 축부가 유지헤드로부터 돌출된 상태에서 프로젝션볼트를 지지시키고;

공급로드를 이동시켜서 프로젝션볼트를 가동전극의 진퇴축선상에 위치시키고;

프로젝션볼트의 축부를 수용하기 위한 수용구멍을 갖는 가동전극을 진출시켜 서 축부가 수용구멍에 들어간 시점에서 가동전극의 진출을 정지시키고;

가동전극이 정지하고 있는 동안에 유지헤드를 가동전극의 진퇴축선상으로부터 퇴피시키고;

그 후, 다시 가동전극을 진출시켜서 프로젝션볼트를 공작물에 용접한다.

본 발명의 또 하나의 실시예에 의한 프로젝션볼트의 용접장치는 상기 용접방법을 실시하기 위한 것, 즉, 축부와, 플랜지와, 축부와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용접하기 위한 프로젝션볼트의 용접장치로서, 하기를 포함한다:

각각의 지지암을 통해 가동전극과 고정전극을 설치한 용접기;

가동전극을 이동시키기 위한, 회전운동을 진퇴운동으로 바꾸는 변환기구를 구비한 전동모터;

가동전극에 형성된, 프로젝션볼트의 축부를 수용하기 위한 수용구멍; 및

프로젝션볼트를 그 축부가 돌출한 상태에서 유지하기 위한 유지헤드를 구비한 진퇴식 공급로드.

전동모터로서는, AC서보모터가 대표적인 것으로, 이것에 회전운동을 진퇴운동으로 바꾸는 변환기구가 장착되어 있다. 변환기구는 일반적으로 나사축을 암나사블록에 관통시켜 두고, 이 블록을 회전시킴으로써 나사축에 진퇴운동을 발생시키는 것이 기본원리이며, 이 때 기계적 저항을 감소시키기 위해, 볼스크류방식이 채용되고 있다. 상술한 변환기구를 채용함으로써, AC서보모터의 회전수를 제어장치로부터의 지령으로 정확하게 설정함으로써 진퇴운동의 이동길이를 정확하게 제어할 수 있 는 것이다.

상술한 전동모터의 특질은 가동전극의 정지위치를 소정의 범위내에 정확하게 정하는 것이 가능하게 되는 것이며, 따라서, 대기하고 있는 축부를 향해서 가동전극이 진출하고, 수용구멍에 축부가 소정 길이만큼 진입했을 때, 가동전극의 전진은 바로 정지된다. 이 정지하고 있는 동안에 유지헤드를 퇴피시키고, 그 후, 이번에는 가동전극이 프로젝션볼트를 유지한 상태에서 다시 진출되고, 용착용 돌기가 공작물에 압접·통전이 이루어져 용접이 완료된다.

이러한 작동은 전동모터의 회전운동을 진퇴운동으로 변환하는 기구나 전동모터의 구동제어가 적절하고 정확하게 이루어지므로, 가동전극의 정지위치가 정확하게 정해지는 것이다. 이것은 수용구멍으로의 축부진입길이가 소정 길이이상이 아니면, 유지헤드를 퇴피시킬 수 없게 되는 것이다. 즉, 진입길이가 너무 짧으면 유지헤드가 전극축선과 직교하는 방향으로 후퇴할 때 축부가 수용구멍내에서 이상한 경사를 가지며, 수용구멍내로 원활하게 삽입하는 것이 곤란하게 된다. 또는 유지헤드에 가동전극이 지나치게 접근하는 곳까지 진출되면, 이번에는 유지헤드와 가동전극의 간섭이 발생해서 양자에 손상을 주게 되는 것이다.

가장 주목해야할 점은 전동모터에 의한 제어가 가동전극의 진출제어에 있어서 매우 적합하다는 것이다. 환언하면, 제어된 전동모터의 출력이 가동전극에 요구되는 운동특성을 충분히 만족시키고 있다. 만약, 종래기술과 같은 에어실린더로 가동전극의 진출량을 제어하게 되면, 필요한 정지범위에 일시 정지를 시키고, 다시 진출시키는 것은 매우 곤란하게 된다. 에어실린더에 특수한 2단식 실린더를 형성해 서 제어할 필요가 발생하게 된다. 또, 가동전극의 진출량을 공작물이나 프로젝션볼트의 변경에 따라 변화시킬 때에는 본 발명이라면, 전동모터의 운동제어메모리를 바꾸면 간단하게 적응하는 것이 가능하게 되고, 종래기술과 같이 에어실린더를 교환하는 것은 필요없고, 설비경제적으로 봐도 매우 유효하다.

공급로드는 프로젝션볼트 공급장치에 장착되며, 이 프로젝션볼트 공급장치는 용접기의 일부에 부착할 수 있다. 따라서, 프로젝션볼트 공급장치는 기존의 용접기의 일부에 부가적으로 부착하는 것이므로, 용접기를 약간 개선하기만 하면 되어 설비경제성의 면에서 바람직하다.

프로젝션볼트 공급장치는 지지암의 길이방향으로 볼 때 전극보다 후방측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 양 전극간에 공작물이 진입해 올 때, 프로젝션볼트 공급장치가 방해가 되지 않기 때문이다. 이것은 지지암의 최선단부분에 양 전극이 배치되어 있으므로, 공작물은 먼저 최초로 양 전극간에 안내되게 되며, 다른 부재와 간섭하는 일은 없고 원활하게 용접이 이루어진다.

가동전극의 진퇴축선상으로부터 유지헤드를 퇴피시키기 위한 구동수단을 설치하는 것이 바람직하다. 가동전극의 진출로 소정의 길이에 걸쳐 축부가 수용구멍에 진입하면, 그 위치에서 가동전극의 진출이 정지하고, 계속해서 상기 구동수단에 의해 유지헤드가 가동전극의 진퇴축선상으로부터 퇴피된다. 이렇게, 가동전극의 진출량이 정확하게 컨트롤되어 정지한 후에 유지헤드가 퇴피되므로, 가동전극의 수용구멍에 확실히 볼트가 유지된 후 유지헤드가 퇴피되게 된다. 따라서, 가동전극의 진출 및 유지헤드의 후퇴가 정확하게 이루어져서 높은 작동신뢰성이 얻어진다.

공급로드는 지지암에 대해서 2방향으로 경사시킬 수 있고, 이것에 의해 유지헤드에 유지된 축부가 수용구멍과 동축으로 된 위치에서 정지할 수 있도록 구성된다. 이와 같이 2방향으로 경사시킴으로써, 공급로드는 지지암과 경사방향으로 교차한 상태로 된다. 따라서, 유지헤드에 지지된 축부가 고정전극의 축선과 동축으로 되는 부분까지 직선적인 이동궤적으로 진입하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 프로젝션볼트의 용접장치는 축부와 플랜지와 축부는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용접하는 것에 있어서, 정치식 용접기에 설치한 복수쌍의 지지암에 각각 가동전극과 고정전극이 설치되며, 양 전극 중 어느 한 쪽에 상기 축부가 삽입되는 수용구멍이 형성되고, 정치식 용접기의 정지부재에 프로젝션볼트 공급장치를 부착하고, 한편 공작물은 로봇장치에 유지되어 상기 양 전극간에 이동된다.

정치식 용접기의 정지부재에 부착한 프로젝션볼트 공급장치로부터 전극의 각 수용구멍으로 상기 축부를 삽입하고, 그 상태에서 로봇기능에 의해 양 전극간에 공작물이 진입해 오고 가동전극이 작동하면, 용착용 돌기와 공작물이 압착되어 통전·용접이 이루어진다. 양 전극이나 프로젝션볼트 공급장치는 복수의 쌍으로서 설치되어 있으므로 하나의 공작물에 대해서 다점적으로 볼트용접이 가능하게 되며, 생산성을 높이는 데에 유효하다. 특히, 전극이나 볼트공급장치가 복수쌍의 상태로 설치되어 있으므로, 공작물의 복수개소에 있어서 동시 또는 교대로 용접이 진행되고, 또한, 로봇장치에 의한 공작물의 이동거리도 복수쌍 설치의 관계에 의해 짧아지며, 따라서, 짧은 용접시간에 다수의 프로젝션볼트를 용접할 수 있어 생산성을 향상시키는 데에 매우 유리하다.

정치식 용접기의 용접유닛부분을 복수화하도록 개조하고, 아울러 프로젝션볼트 공급장치를 배치하면 되는 것이므로, 기존의 설비를 활용해서 설비비용의 저감이나 설비의 간소화가 꾀해지는 것이다. 이렇게 정치식 용접기의 정지부재와 프로젝션볼트 공급장치가 유닛화되어 있으므로, 전극으로의 볼트공급을 행하면서, 진입해 오는 공작물의 목적부분에 프로젝션볼트용접을 완료시킬 수 있다. 따라서, 기존의 정치식 용접기에 프로젝션볼트 공급장치를 부착하기만 하는 간단한 개조로 해결된다. 또, 로봇장치는 기존의 것을 그대로 사용하는 것이므로, 이 점에 있어서의 경제적인 문제는 발생하지 않는다.

프로젝션볼트 공급장치는 지지암의 길이방향에서 볼 때 전극보다 후방측에 배치할 수 있다. 이렇게 함으로써, 양 전극간에 공작물이 진입해 올 때, 프로젝션볼트 공급장치가 방해로 되지 않는다. 이것은 지지암의 최선단부분에 양 전극이 배치되어 있으므로, 공작물은 먼저 최초로 양 전극간에 안내되게 되며, 다른 부재와 간섭하는 일없이 원활하게 용접이 이루어진다. 이것은 공작물의 형상이 복잡하게 굴곡하고 있는 경우의 간섭문제회피에 있어서 매우 중요하다.

프로젝션볼트 공급장치는 진퇴식의 공급로드에 부착한 유지헤드와 프로젝션볼트의 축부를 수용구멍에 삽입하기 위한 구동수단으로 구성할 수 있다. 진퇴식의 공급로드가 양 전극간에 돌출하거나, 후퇴하므로, 유지헤드에 걸린 프로젝션볼트가 양 전극간에 안성맞춤으로 이행된다. 특히, 축부가 수용구멍과 동축으로 된 위치에서 공급로드의 진출을 정지시킴으로써, 수용구멍으로의 축부이동이 적확하게 이루어진다. 축부는 구동수단의 출력으로 수용구멍에 삽입되므로, 상기 공급로드의 진출에 계속해서 신뢰성이 높은 공급이 행해질 수 있다.

구동수단은 정치식 용접기의 정지부재에 고정되며, 이 구동수단의 출력부재에 공급로드의 진퇴구동수단이 고정되어 있고, 공급로드는 지지암에 대해서 2방향으로 경사져 있고, 이것에 의해서 유지헤드에 유지된 프로젝션볼트의 축부가 수용구멍과 동축으로 된 위치에서 정지함과 아울러, 그 정지위치로부터 축부가 수용구멍에 삽입되도록 해도 좋다. 공급로드를 위한 진퇴구동수단과 축부를 수용구멍으로 안내하는 구동수단이 설치되어 있으므로, 볼트를 양 전극간에 이동시키는 것과, 축부를 수용구멍으로 삽입시키는 것이 확실하게 이루어진다. 이러한 작업은 특히 구동수단의 출력부재에 진퇴구동수단이 고정되어 있는 것에 의해 실현되고 있다. 또한 공급로드는 지지암에 대해서 2방향으로 경사져 있으므로, 전극의 후방으로부터 양 전극간에 프로젝션볼트를 이동시키는 것이 가능하게 되며, 정치식 용접기의 정지부재에 프로젝션볼트 공급장치를 유닛화하는 것이 쉬워진다.

복수쌍의 가동전극, 고정전극 및 프로젝션볼트 공급장치를 공작물의 중심선의 양측에 나누어서 배치할 수 있다. 이와 같이 복수쌍의 용접유닛이 공작물 중심선의 양측에 대응할 수 있으므로 각 용접유닛이 동시 또는 교대로 공작물의 양측에 볼트용접이 이루어지며, 또한 로봇장치에 의한 공작물의 이동거리가 단축되므로 단시간에 다수의 볼트용접이 가능하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 축부와, 플랜지와, 축부와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용 접하는 프로젝션볼트의 용접장치는 하기를 포함하고 있다:

각각의 지지암을 통해 가동전극과 고정전극을 설치한 정치식 용접기;

상기 양 전극 중 어느 한 쪽에 형성된, 프로젝션볼트의 축부를 수용하기 위한 수용구멍;

정치식 용접기의 정지부재에 부착한 프로젝션볼트 공급장치;

공작물이 상기 양 전극간에 진입한 상태의 프로젝션볼트 공급장치에 의한 상기 수용구멍으로의 축부의 삽입을 허용하도록 공작물과 어느 한 쪽의 전극과의 간격이 설정되어 있고; 및

공작물을 유지해서 상기 양 전극간에, 및 상기 양 전극간으로부터 이동시키기 위한 로봇장치.

따라서, 공작물을 수용구멍이 있는 전극으로부터 멀어지게 위치시키거나, 또는 공작물을 수용구멍이 없는 전극에 접촉시켜 둠으로써, 공작물을 양 전극간에 배치시킨 상태로 볼트축부를 수용구멍에 삽입하는 것이 가능하게 되며, 큰 공작물을 하나하나 이동시키지 않고, 볼트공급을 할 수 있다. 이렇게 해서 용접효율의 향상이 꾀해진다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸 프로젝션볼트 용접장치의 평면도이다.

도 2는 도 1에 나타내어지는 장치의 입면도이다.

도 3A∼도 3D는 작동순서를 나타낸 작동도이다.

도 4는 유지헤드와 수용구멍의 관계를 나타낸 종단면도이다.

도 5는 도 4에 나타내는 유지헤드의 종단면도이다.

도 6은 유지헤드와 수용구멍의 관계를 나타낸 종단면도이다.

도 7은 변환기구를 나타낸 제어계통도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 프로젝션볼트 용접장치의 평면도이다.

도 9는 도 8에 나타내는 장치의 입면도이다.

도 10은 유지헤드와 수용구멍의 관계를 나타낸 종단면도이다.

도 11은 프로젝션볼트의 측면도이다.

도 11을 참조해서 프로젝션볼트에 대해서 먼저 설명하면, 프로젝션볼트(1)는 예를 들면 철제이며, 축부(2), 축부(2)와 일체의 원형의 플랜지(3), 축부(2)와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기(4)로 구성되어 있다. 또, 도시하는 형상의 용착용 돌기대신에, 복수개 예를 들면 3개 또는 4개의 「사마귀(wart)」모양의 돌기이어도 좋다.

도 1 및 도 2에 있어서, 정치식 용접기를 참조부호 5로 개괄적으로 나타내고 있으며, 바닥(6)으로부터 기립하고 있는 지주(7)에 지지암(8,9)이 결합되어 있다. 지지암(8,9)에는 각각 가동전극(10)과 고정전극(11)이 설치되어 있으며, 가동전극(10)은 지지암(8)에 부착한 전동모터(12)로 구동된다. 양 전극(10,11) 중 어느 한 쪽에 프로젝션볼트(1)의 축부(2)를 수용하기 위한 수용구멍(13)이 형성되어 있다. 여기에서는 도 2나 도 4에서 나타내듯이 가동전극(10)에 수용구멍(13)이 형성되어 있다.

참조부호 14가 나타내고 있는 것은 프로젝션볼트 공급장치로서, 지지암(8)의 길이방향에서 볼 때 전극보다 후방측에 배치되어 있다. 즉, 지지암(8)의 선단부에 가동전극(10)이 부착되며, 그보다 후방, 즉 도 1이나 도 2의 오른쪽에 공급장치(14)가 배치되어 있다. 환언하면, 공작물이 정치식 용접기(5)에 진입해 올 때에는 먼저 처음에 양 전극(10,11)사이에 공작물이 들어가고, 그 때에는 공급장치(14)는 공작물에 대해서 간섭하지 않는 것이다.

지주(7)의 상부에 구동수단(15)이 부착되며, 이 수단(15)의 출력은 진퇴운동으로서 취출된다. 이 출력의 방향은 가동전극(10)의 진퇴축선에 직교하는 방향이다. 구동수단(15)은 여기에서는 에어실린더로 구성되어 있으며, 그 피스톤로드(16)에 브래킷(17)이 결합되어 있다. 브래킷(17)에는 공급로드(18)의 진퇴구동수단(19)이 고정되어 있다. 이 수단(19)은 에어실린더로 구성되며, 피스톤로드(16)와 진퇴구동수단(19)으로서의 에어실린더는 전술한 브래킷(17)을 통해 일체화되어 있다. 구동수단(15) 또는 진퇴구동수단(19)으로서의 에어실린더 대신에 전동모터를 채용해도 좋다. 이 때에는 모터의 회전을 직진운동으로 변환하는 기구를 개재시킨다. 구동수단(15)은 정치식 용접기의 정지부재에 부착되어 있는 것으로, 여기에서는 지주의 측면이 그 정지부재에 상당한다.

공급로드(18)는 횡방향으로 뻗어 있는 지지암(8)에 대해서 2방향으로 경사져 있다. 이 경사는 도 1의 방향에서 볼 때 경사가 각도(θ1), 도 2의 방향에서 볼 때 경사가 각도(θ2)로서 설정되어 있다. 즉, 공급로드(18)는 지지암(8)에 대해서 경사지게 교차하는 상태로 되어 있다. 공급로드(18)의 선단에는 유지헤드(20)가 결합되고, 여기에 유지된 프로젝션볼트의 축부(2)가 유지헤드(20)의 진출시에 수용구멍(13)의 축선과 동축이 되도록 구성되어 있다.

유지헤드(20)의 축선은 공급로드(18)의 축선에 대해서 예각적으로 교차하고 있다. 헤드본체(21)에는 편측이 개방된, 즉, 도 4의 왼쪽이 개방된 수용홈(22)이 형성되고, 거기에 플랜지(3)가 수용된다. 플랜지(3)에는 용착용 돌기(4)가 일체화되어 있으므로, 도 5에 나타내듯이, 그것을 수용하기 위해 수용홈(22)에는 플랜지(3)를 위한 대폭부(22a)와 용착용 돌기(4)를 위한 소폭부(22b)가 형성되어 있다. 수용홈(22)의 하측에는 마그넷(영구자석)(23)이 매설되며, 수용홈(22)에 들어간 플랜지(3)를 흡인해서 프로젝션볼트(1)를 안정된 상태에서 유지하고 있다. 이 때의 상태는 도 5와 같이 플랜지(3)의 외주부가 수용홈(22)의 단차부 평면에 밀착되어 있다.

도 6은 상기 수용홈(22)대신에 오목부(24)로 한 변형예를 나타낸다. 플랜지(3)와 용착용 돌기(4)를 위해 대경부(24a)와 소경부(24b)가 형성되어 있다. 공기통로(25)가 헤드본체(21)의 중앙부에 형성되고, 소경부(24b)의 저면에 개구하고 있다. 또, 부호 26은 공기통로(25)에 접속된 공기호스, 부호 27은 수용구멍(13)의 안쪽에 설치된 마그넷(영구자석)이며, 수용구멍(13)내로 이행한 볼트(1)를 확실하게 흡인유지하고 있다. 이 마그넷(27)은 도 4에 있어서도 마찬가지로 설치되어 있다. 만약, 도 4나 도 6의 상하가 반대로 된 상태일 때라도 마그넷(27)에 의한 안정된 볼트유지가 이루어진다.

공급로드(18)가 후퇴하고 있을 때에는 수용홈(22) 또는 오목부(24)에 플랜지(3)가 진입할 수 있도록 해 둘 필요가 있다. 그 때문에 진퇴구동수단(19)으로서의 에어실린더에 지지편(28)을 고정하고, 그것에 부품공급관(29)이 결합되고, 그 끝부가 복귀한 유지헤드(20)(도 2의 2점쇄선 도시)에 합치하고 있다. 부품공급관(29)은 부품피더(30)에 접속되며, 공기호스(31)로부터의 압축공기로 프로젝션볼트(1)가 유지헤드(20)까지 운반되어 온다.

로봇장치(33)는 통상의 범용 로봇이며, 6축 타입이다. 관절이음매(34)에 에어실린더(35)가 결합되고, 그 선단에 척기구(36)가 부착되어 있다. 강판제 공작물(37)은 척기구(36)로 단단히 파지되어 있다. 로봇장치(33)에 유지된 공작물(37)은 도 2와 같이 수용구멍(13)을 갖는 전극(10)으로부터 떨어진 위치, 즉, 공작물(37)이 고정전극(11)에 접촉하고 있거나 또는 상기 전극(11)과의 사이에 약간의 간극이 생길 정도의 위치에 진입된다. 이러한 위치에 공작물(37)을 진입시키는 이유는 공작물(37)이 양 전극(10,11)사이에 진입한 상태에서 프로젝션볼트 공급장치(14)에 의해 상기 수용구멍(13)에 축부(2)가 삽입할 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 공작물(37)과 어느 한 쪽의 전극과의 간격이 상기 축부(2)의 삽입을 허용하도록 설정되어 있다.

전동모터(12)로서는 AC서보모터를 사용하는 것이 적당하다. 도 7에 나타내듯이, 전동모터(12)의 출력축(38)으로부터는 회전운동이 출력되고 있으므로, 이것을 진퇴운동으로 바꾸는 변환기구(39)가 설치되어 있다. 이 기구로서는 여러가지 방식을 채용할 수 있지만, 여기에서는 출력축(38)에 고정된 구동기어(40)에 피동기어(41)를 맞물리게 하고, 피동기어(41)에 형성한 통부(42)의 내측에 나선홈 을 형성하고, 여기에 다수의 강구(43)를 삽입하여, 스크류샤프트(44)가 강구(43)에 의해 지지되어 있다. 소위, 볼스크류유닛의 방식이다.

그리고, 스크류샤프트(44)에는 제어기이며, 전동모터(12)의 회전수와 가동전극(10)의 진퇴길이의 관계를 설정할 수 있는 제어회로가 내장되어 있다. 따라서, 가동전극(10)의 제1스트로크의 길이를 기억시켜 두고, 또, 그 다음의 제2스트로크의 길이를 기억시켜 둔다. 제어기(45)에 의한 제1스트로크의 길이는 도 4의 정지범위(L)에 속하지 않으면, 전술한 프로젝션볼트의 유지불량을 초래하게 되므로, 그 범위(L)에 정지제어를 하는 것이 매우 중요하다. 이러한 요구에 대해서, AC서보모터를 제어기(45)로 제어하는 것은 용접전극의 진출스트로크의 제어에 있어서, 매우 유리한 것이다.

제1스트로크는 도 4의 위치까지 진출해서 정지범위(L)내에 정지되는 단계이다. 이 상태에서 구동수단(15)으로서의 에어실린더가 작동해서 유지헤드(20)가 오른쪽으로 이동하면, 축부(2)가 수용구멍(13)내에 남겨진 상태로 되며, 이번에는 마그넷(27)의 흡인력으로 축부(2)가 수용구멍(13)에 완전히 들어가고, 플랜지(3)가 가동전극(10)의 끝면에 밀착한다. 그리고나서, 제2스트로크로 다시 가동전극(10)을 진출시켜서 용착용 돌기(4)가 공작물(37)에 밀착되어 통전되고, 용접이 완료된다. 그 후, 가동전극(10)이 원래의 위치로 복귀하면, 프로젝션볼트(1)는 공작물(37)에 용접된 상태로 되며, 로봇장치(33)로 다음의 공정으로 이송된다.

상술한 실시형태의 작동을 설명한다. 유지헤드(20)가 도 2의 2점쇄선으로 도시한 위치에 있을 때에, 부품피더(30)로부터 프로젝션볼트(1)가 보내어져 온다. 그러면 볼트의 플랜지(3)나 용착용 돌기(4)가 수용홈(22)이나 오목부(24)내에 수용되며, 축부(2)가 유지헤드(20)로부터 상방으로 돌출한 상태로 된다. 다음에, 공급로드(18)가 진출되며, 축부(2)가 수용구멍(13)과 동축이 된 위치에서 공급로드(18)의 진출은 정지한다. 그 후, 가동전극(10)이 전술한 전동모터(12)의 제어에 의해 제1스트로크로서 정지범위(L)까지 진출해서 정지한다. 그리고나서, 유지헤드(20)가 구동수단(15)에 의해 도 4의 바로 옆, 즉 오른쪽으로 이동되므로, 플랜지(3)는 상대적으로 수용홈(22)내를 원활하게 이동하고, 축부(2)가 수용구멍(13)내에 잔류한다.

그리고나서, 다시 가동전극(10)이 제2스트로크로서 진출해서 용착용 돌기(4)가 공작물(37)에 용접된다. 이 용접되는 시기에는 이미 공작물(37)이 로봇장치(33)에 의해 양 전극사이에 삽입되어 있는 것이지만, 그 삽입위치는 공작물(37)이 고정전극(11)에 접촉하는 위치이다. 상술한 일련의 작동순서는 도 3에 단계적으로 나타내어져 있다.

도 6과 같이 패여진 구멍과 같은 오목부(24)인 경우에는, 압축공기를 공기통로(25)로부터 분출시켜서, 축부(2)나 플랜지(3)가 완전하게 수용구멍(13)내에 이행하고 나서 유지헤드(20)를 퇴피시키는 것이다.

도 7에 있어서 참조부호 46은 가동전극(10)이 진출한 것을 검출하는 센서를 나타내고 있다. 이 센서(46)는 부가적으로 설치된 것으로, 작동정밀도를 높이는 데에 유효하다. 센서(46)로부터의 신호가 제어기(45)에 입력되고, 그것에 의해 전동모터(12)가 정지된다. 이 정지시에는 도시하지 않지만 제어장치를 작동시키면 보다 정확한 정지위치제어가 가능하다.

다음에, 도 8 및 도 9를 참조하면, 정치식 용접기를 참조부호 5로 개괄적으로 나타내고 있다. 바닥(6)으로부터 기립하고 있는 지주(7)에 지지암(8,9)이 결합되어 있다. 지지암(8,9)에는 각각 가동전극(10)과 고정전극(11)이 설치되어 있다. 가동전극(10)은 지지암(8)에 부착된 전동모터(12)로서의 에어실린더로 구동된다. 양 전극(10,11) 중 어느 한 쪽에, 볼트(1)의 축부(2)를 수용하기 위한 수용구멍(13)이 형성되어 있다. 여기에서는 도 10에서 나타내듯이, 가동전극(10)에 수용구멍(13)을 형성한 경우가 예시되어 있다. 또, 에어실린더 대신에 전동모터를 사용할 경우에는 회전운동을 직진운동으로 변환하는 기구가 병용된다.

프로젝션볼트 공급장치를 참조부호 14로 개괄적으로 나타내고 있다. 이 공급장치(14)는 지지암(8)의 길이방향에서 볼 때 전극보다 후방측에 배치되어 있다. 즉, 지지암(8)의 선단부에 가동전극(10)이 부착되며, 그것보다 후방, 즉 도 1의 오른쪽에 공급장치(14)가 배치되어 있다. 환언하면, 공작물이 정치식 용접기(5)에 진입해 올 때에는 먼저 처음에 양 전극(10,11)사이에 공작물이 들어가고, 그 때에는 공급장치(14)는 공작물에 대해서 간섭하지 않는 것이다.

가동전극(10), 고정전극(11), 프로젝션볼트 공급장치(14)의 3자로 하나의 조를 이루고, 이들을 복수조, 정치식 용접기(5)에 설치한다. 도 8은 2조의 경우를 나타내고 있다. 그 때문에, 지주에 복수개의 지지암(8,9)이 설치되어 있고, 각각에 가동전극(10)과 고정전극(11)이 설치되며, 각 전극의 수용구멍(13)에 대한 프로젝션볼트 공급장치(14)도 복수에 걸쳐 배치되어 있다.

지주(7)의 측면에 브래킷(17)이 고정되며, 그것에 구동수단(15)으로서의 에어실린더가 부착되어 있다. 구동수단의 출력부재에 상당하는 피스톤로드(16)에 공급로드(18)의 진퇴구동수단(19)이 고정되어 있다. 이 수단(19)은 여기에서는 에어실린더로 구성되며, 피스톤로드(16)와 진퇴구동수단(19)으로서의 에어실린더는 에어실린더에 부착한 결합브래킷(17)을 통해 일체화되어 있다. 구동수단(15)으로서의 에어실린더 및 진퇴구동수단(19)으로서의 에어실린더 대신에 전동모터를 채용해도 좋다. 전동모터를 채용할 때에는 모터의 회전을 직진운동으로 변환하는 기구를 개재시킨다. 구동수단(15)은 정치식 용접기의 정지부재에 부착되며, 여기에서는 지주의 측면이 그 정지부재에 상당한다.

공급로드(18)는 횡방향으로 뻗어 있는 지지암(8)에 대해서 2방향으로 경사져 있다. 이 경사는 도 8의 방향에서 본 경사가 각도(θ1), 도 9의 방향에서 본 경사가 각도(θ2)로서 설정되어 있다. 즉, 공급로드(18)는 지지암(8)에 대해서 경사지게 교차하는 상태로 되어 있다. 공급로드(18)의 선단에는 유지헤드(20)가 결합되고, 여기에 유지된 프로젝션볼트의 축부(2)가 유지헤드(20)의 진출시에 수용구멍(13)의 축선과 동축이 되도록 구성되어 있다.

유지헤드(20)의 축선은 공급로드(18)의 축선에 대해서 예각적으로 교차하고 있다. 헤드본체(21)에는 상방으로 개방된 원형의 오목부(24)가 형성되고(도 10), 이 오목부(24)에 프로젝션볼트(1)의 플랜지(3)가 수용된다. 플랜지(3)에는 용착용 돌기(4)가 일체화되어 있으므로, 그것을 수용하기 위해 오목부(24)에는 플랜지(3)를 위한 대경부(24a)와 용착용 돌기(4)를 위한 소경부(24b)가 형성되어 있다. 오목부(24)의 안쪽에는 마그넷(영구자석)(23)이 매설되고, 오목부(24)에 들어간 플랜지(3)를 흡인해서 프로젝션볼트(1)를 안정된 상태로 유지하고 있다. 이 때의 상태는 도 10과 같이 플랜지(3)의 외주부가 대경부(24a)의 저면에 밀착되어 있다.

공기통로(25)가 헤드본체(21)의 중앙부에 형성되며, 소경부(24b)의 저면에 개구하고 있다. 공기통로(25)로부터의 압축공기로, 마그넷(23)의 흡인력에 저항해서 플랜지(3)를 오목부(24)로부터 강제적으로 탈출시키고, 축부(2)를 완전하게 수용구멍(13)으로 이행시킨다. 압축공기가 공급되는 타이밍은 축부(2)의 일부가 수용구멍(13)내에 들어갔을 때이다. 또, 참조부호 26은 공기통로(25)에 접속된 공기호스이고, 수용구멍(13)의 안쪽에 설치된 마그넷(영구자석)(27)이 수용구멍(13)내에 이행한 볼트(1)를 확실하게 흡인유지한다. 만약, 도 10의 상하가 반대로 된 상태일 때라도 마그넷(27)에 의한 안정된 볼트유지가 이루어진다.

공급로드(18)가 후퇴하고 있을 때에는 오목부(24)에 플랜지(3)가 진입할 수 있도록 해 둘 필요가 있다. 그 때문에 브래킷(17)에 지지편(28)을 개재해서 부품공급관(29)을 결합하고, 도 9에 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 복귀한 유지헤드(20)에 부품공급관(29)의 단부를 합치시키고 있다. 부품공급관(29)은 부품피더(30)에 접속되고, 공기호스(31)로부터 공급되는 압축공기에 의해 프로젝션볼트가 유지헤드(20)까지 운반되어 온다.

로봇장치(33)는 통상의 범용로봇이며, 6축타입이다. 관절이음매(34)에 에어실린더(35)가 결합되고, 그 선단에 척기구(36)가 부착되어 있다. 강판제의 공작물(37)이 척기구(36)로 확실히 파지된다. 로봇장치(33)에 유지된 공작물(37)은 도 9에 나타내듯이, 수용구멍(13)을 갖는 전극(10)으로부터 떨어진 위치, 즉, 공작물(37)이 고정전극(11)에 접촉하거나, 또는 상기 전극(11)과의 사이에 약간의 간극 이 생기는 정도의 위치에 진입된다. 이러한 위치에 공작물(37)을 진입시키는 이유는 공작물(37)이 양 전극(10,11)사이에 진입한 상태에서 프로젝션볼트 공급장치(14)에 의해 수용구멍(13)에 축부(2)가 진입할 수 있도록 하기 위함이다. 환언하면, 공작물(37)과 어느 한쪽의 전극과의 간격이 상기 축부(2)의 삽입을 허용하도록 설정된다.

다음에, 상술한 실시예의 작동을 설명한다. 유지헤드(20)가 도 9에 2점쇄선으로 나타내는 위치에 있을 때, 부품피더(30)로부터 프로젝션볼트(1)가 보내어져 온다. 그러면, 볼트의 플랜지(3)나 용착용 돌기(4)가 오목부(24)내에 수용되며, 축부(2)가 유지헤드(20)로부터 상방으로 돌출한 상태로 된다. 계속해서 공급로드(18)가 진출되고, 축부(2)가 수용구멍(13)과 동축으로 된 위치에서 공급로드(18)의 진출은 정지한다. 그 후, 구동수단(15)으로서의 에어실린더가 작용하여 공급로드(18)전체가 이동되면, 축부(2)는 수용구멍(13)내에 진입하고, 공기통로(25)로부터의 압축공기로 축부(2) 즉 프로젝션볼트(1)는 완전하게 수용구멍(13)내에 들어가고, 마그넷(27)으로 흡인유지가 이루어진다. 그리고나서 유지헤드(20)가 전술과는 반대의 궤적을 지나 원래의 위치에 복귀한다.

정치식 용접기(5)로부터 떨어진 곳에 있는 공작물(37)이 척기구(36)로 파지되고, 에어실린더(35) 등의 기능에 의해 양 전극(10,11)사이에 들어온다. 이 때, 도 9에 2점쇄선으로 나타내듯이, 공작물(37)은 고정전극(11)에 접촉한 위치에 정지하고 있다. 그 후, 가동전극(10)이 진출해 오고 용착용 돌기(4)가 공작물(37)에 압접된 후 통전이 이루어지고, 공작물(37)에 프로젝션볼트(1)가 용접된다. 이러한 용접이 복수조 여기에서는 2조의 유닛에 의해 공작물(37)의 중심선(O)의 양측에서 동시 또는 교대로 행해진다. 또, 그 후로부터 각 수용구멍(13)에 다음의 프로젝션볼트(1)의 축부(2)가 삽입되어 로봇이 이동하면, 공작물(37)의 위치가 어긋나서 다음의 용접개소가 전극에 대응하고, 다시 볼트용접이 이루어진다. 이렇게 해서 예정된 복수의 볼트용접이 완료되면, 로봇장치(33)의 작동으로 공작물(37)이 양 전극(10,11)사이에서 후퇴되고, 그 공작물에 대한 볼트용접이 완료된다. 그 후, 공작물(37)전체가 다음의 공정으로 이송된다.

공작물(37)이 도 9와 같이 고정전극(11)에 접촉한 상태이면, 볼트용접이 완료되어 가동전극(10)이 상방으로 후퇴함으로써 유지헤드(20)가 볼트(1)를 유지한 상태로 다시 진입해 오고, 축부(2)를 수용구멍(13)에 삽입시켜서 가동전극(10)에 유지시킨다. 즉, 이러한 유지헤드(20)에 의한 축부삽입이 가능하도록 공작물(37)과 가동전극(10)의 간격이 확보되어 있는 것이다.

또, 도시한 실시예는 상하관계를 반대로 해도 성립하는 것이다. 또, 정치식 용접기의 정지부재로서는 지지암도 포함되므로 상기 암의 측면에 프로젝션볼트 공급장치를 부착해도 좋다.

Claims (12)

1. 축부와, 플랜지와, 축부와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용접하는 프로젝션볼트의 용접방법으로서,

   진퇴식 공급로드에 설치한 유지헤드에, 축부가 유지헤드로부터 돌출된 상태로 프로젝션볼트를 지지시키는 단계;

   공급로드를 이동시켜서 프로젝션볼트를 가동전극의 진퇴축선상에 위치시키는 단계;

   프로젝션볼트의 축부를 수용하기 위한 수용구멍을 갖는 가동전극을 진출시켜서 축부가 수용구멍에 들어간 시점에서 가동전극의 진출을 정지시키는 단계;

   가동전극이 정지하고 있는 동안에 유지헤드를 가동전극의 진퇴축선상으로부터 퇴피시키는 단계; 및

   그 후, 다시 가동전극을 진출시켜서 프로젝션볼트를 공작물에 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접방법.
2. 축부와, 플랜지와, 축부와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용접하기 위한 프로젝션볼트의 용접장치로서,

   각각의 지지암을 통해 가동전극과 고정전극을 설치한 용접기;

   가동전극을 이동시키기 위한, 회전운동을 진퇴운동으로 바꾸는 변환기구를 구비한 전동모터;

   가동전극에 형성된, 프로젝션볼트의 축부를 수용하기 위한 수용구멍; 및

   프로젝션볼트를 그 축부가 돌출된 상태에서 유지하기 위한 유지헤드를 구비한 진퇴식 공급로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
3. 제2항에 있어서, 용접기의 일부에 부착된 프로젝션볼트 공급장치를 더 포함하며, 공급로드는 프로젝션볼트 공급장치에 장착된 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
4. 제3항에 있어서, 프로젝션볼트 공급장치는 상기 지지암의 길이방향에서 볼 때 전극보다 후방측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 가동전극의 진퇴축선상으로부터 유지헤드를 퇴피시키기 위한 구동수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 공급로드는 지지암에 대해서 2방향으로 경사져 있고, 이것에 의해 유지헤드에 유지된 축부가 수용구멍과 동축으로 된 위치에서 정지할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
7. 축부와, 플랜지와, 축부와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용접하기 위한 프로젝션볼트의 용접장치로서,

   각각의 지지암을 통해 정치식 용접기에 설치된 복수쌍의 가동전극과 고정전극을 갖는 정치식 용접기;

   상기 전극 중 어느 한 쪽에 형성된, 상기 프로젝션볼트의 축부를 수용하기 위한 수용구멍;

   상기 정치식 용접기의 정지부재에 부착한 프로젝션볼트 공급장치; 및

   상기 공작물을 유지해서 상기 양 전극간에, 및 상기 양 전극간으로부터 이동시키기 위한 로봇장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 프로젝션볼트 공급장치는 상기 지지암의 길이방향에서 볼 때 전극보다 후방측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 프로젝션볼트 공급장치는 진퇴구동수단을 구비한 진퇴식 공급로드에 부착한 유지헤드와, 프로젝션볼트의 축부를 상기 수용구 멍에 삽입하기 위한 구동수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 구동수단은 상기 정치식 용접기의 정지부재에 고정되며, 상기 구동수단의 출력부재에 공급로드의 진퇴구동수단이 고정되며, 상기 공급로드는 상기 지지암에 대해서 2방향으로 경사져 있고, 이것에 의해 유지헤드에 유지된 프로젝션볼트의 축부가 수용구멍과 동축으로 된 위치에서 정지함과 아울러, 그 정지위치로부터 축부가 수용구멍에 삽입되는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 복수조의 가동전극, 고정전극 및 프로젝션볼트 공급장치가 공작물의 중심선의 양측에 나뉘어서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.
12. 축부와, 플랜지와, 축부와는 반대측의 플랜지면에 형성된 용착용 돌기로 이루어지는 프로젝션볼트를 판상의 공작물에 용접하는 프로젝션볼트의 용접장치로서,

    각각의 지지암을 통해 가동전극과 고정전극을 설치한 정치식 용접기;

    상기 양 전극 중 어느 한 쪽에 형성된, 프로젝션볼트의 축부를 수용하기 위한 수용구멍;

    정치식 용접기의 정지부재에 부착한 프로젝션볼트 공급장치; 및

    공작물을 유지해서 상기 양 전극간에, 및 상기 양 전극간으로부터 이동시키기 위한 로봇장치를 포함하며,

    공작물이 상기 양 전극간에 진입한 상태에서 프로젝션볼트 공급장치에 의한 상기 수용구멍으로의 축부의 삽입을 허용하도록 공작물과 어느 한 쪽의 전극의 간격이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트의 용접장치.

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