이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 트윈 시임 용접 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 트윈 시임 용접 장치를 구체적으로 도시한 투영 사시도이고, 도 3은 도 2의 주요부를 도시한 투영 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 의한 트윈 시임 용접 장치(100)는 차체 조립 라인에서 용접 로봇(1)을 이용하여 차체 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)를 용접하는 차체 도어 용접 공정에 적용된다.
이러한 트윈 시임 용접장치(100)는 다수의 용접 공정 및 스폿 용접장치를 이용하여 차체 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)를 스폿 용접하는 종래와 달리, 단일 공정에서 단일의 용접 장치를 이용하여 차체 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)를 빠른 시간에 용접할 수 있는 구조로서 이루어진다.
본 실시예에 의한 상기 트윈 시임 용접 장치(100)는 용접 로봇(1)의 아암(3) 끝단에 고정 브라켓(11)을 통하여 장착되는 로드 프레임(10)이 구비된다.
상기 로드 프레임(10)은 차체 도어(D)의 오프닝부에서 회전 가능한 길이로서 구비되며, 상기 고정 브라켓(11)의 장착 위치를 중앙으로 기준할 때, 이의 양측에는 제1 가이드 레일(13) 및 제2 가이드 레일(15)이 각각 형성된다.
그리고, 상기 제1 가이드 레일(13)에는 제1 슬라이더(17)가 좌우 방향으로 왕복 이동 가능하게 결합되며, 상기 제2 가이드 레일(15)에는 제2 슬라이더(19)가 좌우 방향으로 왕복 이동 가능하게 결합된다.
여기서, 상기 제1 슬라이더(17) 및 제2 슬라이더(19)는 제1 및 제2 가이드 레일(13, 15)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 블록 형태로서 이루어진다.
이에 더하여, 본 실시예에서는 제1 구동유닛(20)과, 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)과, 제2 구동유닛(70)과, 제3 구동유닛(80)과, 용접 전류 공급유닛(90)을 더욱 포함하고 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 구동유닛(20)은 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)에 각각 연결되게 구성되어 그 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)를 제1 및 제2 가이드 레일(13, 15)을 따라 왕복 이동시키기 위한 것이다.
이러한 제1 구동유닛(20)은 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)로 실질적인 구동력을 별도 제공하기 위한 제1 서보 모터(21)와, 제1 서보 모터(21)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 볼 스크류(25)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제1 서보 모터(21) 및 제2 볼 스크류(25)는 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)를 제1 및 제2 가이드 레일(13, 15)을 따라 왕복 이동시키기 위해 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)에 각각 대응하여 구비된다. 그러나, 본 발명의 도면에서는 편의상 하나의 도면 참조 부호를 부여 하였음을 미리 밝혀 둔다.
상기 제1 서보 모터(21)는 당 업계에서 널리 사용되는 통상적인 구조의 서보 모터로서 이루어지며, 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)에 각각 대응하여 로드 프레임(10)의 중앙부에 고정되게 설치된다.
그리고 상기 볼 스크류(25)는 제1 서보 모터(21)의 구동축(미도시)에 연결되게 설치되며, 제1 및 제2 가이드 레일(13, 15)의 내측에서 그 레일의 길이 방향을 따라 배치되고, 그 축 상에는 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)가 스크류 결합된다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)은 차체 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)에 대하여 시임 용접을 실시하기 위한 것으로, 제1 용접유닛(30)은 제1 슬라이더(17)에 연결되게 구성되며, 제2 용접유닛(40)은 제2 슬라이더(19)에 연결되게 구성된다.
이러한 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)은 이하에서 설명하는 동일한 구성 요소들로 각각 이루어지는 바, 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)에 각각 회전 가능하게 설치되는 마운트 프레임(31, 41)과, 마운트 프레임(31, 41)에 장착되는 고정 전극부 및 가동 전극부(51, 61)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 고정 전극부(51)와 가동 전극부(61)는 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)에 각각 구비되는 것으로, 도면에서는 편의상 동일한 도면 참조 부호를 부여 하였음을 미리 밝혀 둔다.
상기 각 마운트 프레임(31, 41)은 네 개의 기둥 프레임이 상하 방향으로 길게 배치되고, 이들 프레임이 서로 연결되게 구성된다.
상기 고정 전극부(51)는 제1 전극 롤러(53)가 회전 가능하게 지지되는 제1 모터 하우징(55)을 가지면서 마운트 프레임(31, 41)에 고정되게 설치된다.
그리고 상기 가동 전극부(61)는 제2 전극 롤러(63)가 회전 가능하게 지지되는 제2 모터 하우징(65)을 가지면서 고정 전극부(51)의 하측에서 마운트 프레임(31, 41)에 상하 방향으로 승강 가능하게 설치된다.
이 경우, 상기 고정 전극부(51)의 제1 전극 롤러(53)와, 가동 전극부(61)의 제2 전극 롤러(63)는 로드 프레임(10)의 양단 외측 방향을 향하여 배치되고, 상기 제2 모터 하우징(65)의 양측면에 대응하는 마운트 프레임(31, 41)에는 제2 모터 하우징(65)의 상하 이동을 가이드 하기 위한 상하 가이드 레일(33, 43)이 형성되어 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 구동유닛(70)은 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)와 이에 대응하는 제1 및 제2 용접유닛(30, 40) 사이에 상호 연결되게 구성되어 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)을 회전시키기 위한 것이다.
이러한 제2 구동유닛(70)은 제1 및 제2 슬라이더(17, 19)에 각각 고정되게 설치되며, 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)의 마운트 프레임(31, 41)에 각각 연결되게 설치되는 통상적인 구조의 제2 서보 모터(71)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서, 상기 제3 구동유닛(80)은 가동 전극부(61)에 대응하여 마운트 프레임(31, 41)에 각각 구성되어 그 가동 전극부(61)를 상하 방향으로 승강시키기 위한 것이다.
이러한 제3 구동유닛(80)은 상기 가동 전극부(61)의 제2 모터 하우징(65)에 대응하여 마운트 프레임(31, 41)의 하부에 고정되게 설치되며, 작동 로드(82)를 통하여 제2 모터 하우징(65)에 연결되게 설치되는 한 쌍의 작동 실린더(81)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서, 상기 용접 전류 공급유닛(90)은 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)의 마운트 프레임(31, 41)에 각각 연결되게 장착되어 각 용접유닛(30, 40)의 고정 전극부(51) 및 가동 전극부(61)로 용접 전류를 인가하기 위한 것이다.
상기 용접 전류 공급유닛(90)은 당 업계에서 널리 사용되는 변압기(91) 및 다이오드(93)로서 구성된다.
이러한 변압기(91) 및 다이오드(93)의 구성은 당 업계에서 널리 사용되는 공지 기술의 변압기 및 다이오드로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상술한 바와 같은 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)의 고정 전극부(51) 및 가동 전극부(61)는 통전 브라켓(35, 45)을 통해 상기한 다이오드(93)와 전기적으로 각각 연결되게 구성된다.
그리고, 상기 고정 전극부(51)와 가동 전극부(61)는 그 가동 전극부(61)의 상하 이동에 관계 없이 다이오드(93)로부터 전류를 원활하게 인가받을 수 있도록 부스바(95)를 통해 상호 연결된다.
따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 트윈 시임 용접장치(100)의 작동을 살펴 보면, 우선 용접 로봇(1)의 작동으로서 차체 도어(D)의 오프닝부에 로드 프레임(10)을 위치시킨 상태에서, 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)에 대응하는 오프닝부 플랜지(F)의 양쪽 시작점을 향하여 제1 구동유닛(20)을 통해 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)을 각각 이동시킨다.
이와 동시에, 제2 구동유닛(70)을 통해 상기 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)을 오프닝부 플랜지(F)의 양쪽 시작점으로 회전시킨다.
그러면, 각 용접유닛(30, 40)의 고정 전극부(51)의 제1 전극 롤러(53)와 가동 전극부(61)의 제2 전극 롤러(63)는 양쪽 용접 시작점의 오프닝부 플랜지(F)를 중심에 두고 이의 양측에 위치하고 있는 상태를 유지하게 된다.
다음, 제3 구동유닛(80)을 통해 각 용접유닛(30, 40)에 대하여 가동 전극부(61)의 제2 모터 하우징(65)을 고정 전극부(61)의 제1 모터 하우징(55) 쪽으로 이동시킨다.
이에, 상기 제1 전극 롤러(53)와 제2 전극 롤러(63)는 양쪽 용접 시작점의 오프닝부 플랜지(F)에 밀착된 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 상태에서, 용접 전류 공급유닛(90)을 통해 고정 전극부(51)의 제1 전극 롤러(53)와 가동 전극부(61)의 제2 전극 롤러(63)로 용접 전류를 인가하고, 상기 제1 전극 롤러(53) 및 제2 전극 롤러(63)를 회전시킴과 동시에, 용접 로봇(1)의 작동으로서 로드 프레임(10)을 일측 방향으로 회전시킨다.
그러면, 차량 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)는 제1 전극 롤러(53) 및 제2 전극 롤러(63)에 의해 가압되면서 전기적인 저항에 의해 용접 접합되게 된다.
이러는 과정에서, 로드 프레임(10)이 회전함에 따라, 로드 프레임(10)의 회전 중심점과 차량 도어(D)의 오프닝부와의 이격거리가 서로 달라지게 된다.
이에 대응하여 제1 구동유닛(20)을 통해 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)을 좌우 방향으로 이동시키고, 제2 구동유닛(70)을 통해 상기 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)을 양측 방향으로 회전시키게 되면, 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)은 차체 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)를 따라 진행하면서 그 플랜지(F)를 용접할 수 있게 된다.
여기서, 차체 도어(D)의 상단 모서리 측의 플랜지(F) 부분은 상기한 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)이 다다르지 못하기 때문에, 별도의 스폿 용접을 통해 용접할 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 로프 프레임(10)에 대하여 제1 및 제2 구동유닛(20, 70)을 통해 좌우 이동 및 회전 가능한 제1 및 제2 용접유닛(30, 40)을 구비함으로, 다수의 용접 공정 및 스폿 용접장치를 이용하여 차체 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)를 스폿 용접하는 종래와 달리, 단일 공정에서 단일의 용접 장치를 이용하여 차체 도어(D)의 오프닝부 플랜지(F)를 빠른 시간에 용접할 수 있게 된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.