KR101212827B1 - 저항 스폿 용접기 - Google Patents

Abstract

저항 스폿 용접기는 제1 플레이트와, 샤프트를 통해 제1 플레이트에 회전 가능하게 연결된 제2 플레이트와, 제1 플레이트와 제2 플레이트에 전기 절연 상태로 착탈 가능하게 고정되는 건 아암, 그리고 서로 마주 보고 건 아암에 각각 고정된 전극 팁을 포함한다.

Description

저항 스폿 용접기{RESISTANCE SPOT WELDER}

도 1은 본 발명의 저항 스폿 용접기의 실시예에 따른 X 타입의 로봇 용접 건의 측면 전체를 도시한 조립도.

도 2는 본 발명의 장치의 외관 정면도.

도 3은 본 발명의 장치의 외관 평면도.

도 4는 본 발명의 장치의 실시예를 도시한 측면도로서, 각종 건 아암에 대응하는 조립도.

도 5는 도 1의 화살표 A-A 방향을 따라 취한 스핀들 연결 장치의 확대 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 스핀들 연결 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 저항 스폿 용접기(X 건) 2 : 구동 유닛

3 : 가동측 플레이트 4 : 고정측 플레이트

5 : 스핀들 연결 장치 6, 7 : 건 아암

8, 9 : 팁 홀더 12 : 용접 유닛

13 : 보호 커버 15 : 샤프트

16 : 절연판 17 : 중간 칼라

18 : 무급유 베어링 20 : 베어링

23 : 간극 T : 용접 트랜스

E1, E2 : 전극 팁 M : 전동 모터

본 발명은 저항 용접기 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나의 건 아암과 다른 건 아암이 스핀들("샤프트"라고도 칭함)을 통해 회전 가능하게 연결되고, 연결된 하나의 건 아암에 액츄에이터의 동력이 기계적으로 전달되어 샤프트 상에서 건 아암이 회전되고, 이에 따라 두 개의 건 아암의 선단에 지지된 한 쌍의 전극 팁 사이에 용접 동작에 필요한 압력을 발생시켜, 이에 의해 한 쌍의 전극 팁 사이에서 가압되는 피용접 플레이트에 용접 전류를 공급하는 저항 스폿 용접기에 관한 것이다.

로봇 스폿 용접 건, 휴대용 스폿 용접 건 또는 고정식 스폿 용접기 등을 포함하는 종래 기술의 X 타입 저항 스폿 용접기("X 건"이라고도 함)에서는, 하나의 건 아암이 가동측에 세팅되는 반면, 다른 건 아암은 고정측에 세팅되며, 이들 건 아암은 스핀들 회전 장치에 의해 연결된다. 이러한 종류의 스핀들 회전 장치에서는, 에어 실린더 또는 전동 모터 등의 액츄에이터의 동력이 하나의 건 아암에 전달되어 이 하나의 건 아암이 샤프트 상에서 회전 구동된다. 그 결과, 건 아암에 각각 지지된 마주보는 한 쌍의 전극 팁이 서로 접근 내지 서로로부터 이격되게 된다.

X 건의 스핀들 연결 장치는 이하의 공지예를 포함한다. 예컨대, 샤프트의 회전 운동에 의한 스러스트 와셔의 마모에 의해서 형성되는 간극을 조정하여 전극 팁 선단의 오정렬을 방지할 목적으로, 건 아암의 분기의 내측 또는 외측에 절연 스러스트 와셔를 배치하여, 스러스트 와셔를 샤프트(또는 힌지 핀)와 정렬시키고, 스러스트 와셔의 측면에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 압박력을 가하여 힌지 핀의 방향과 동일한 방향으로 스러스트 와셔를 이동시켜, 스러스트 와셔의 슬라이딩 면에 형성된 간극을 제거하여 건 아암의 선단에 발생하는 전극 팁간의 오정렬을 방지한다.(일본 특허 공개 평7-63852호, 제2면 컬럼 3, 제27행 내지 컬럼 4, 제7행 참조).

다른 예의 종래의 스핀들 연결 장치에서는, 두 개의 건 아암의 지지부에 있는 베어링 구멍의 양측에서 플랜지를 갖는 베어링(또는 L형의 길이 방향 단면을 갖는 링 부재)가 착탈 가능하게 장착되고, 플랜지형 베어링에 와셔와 플랜지를 접촉한 상태로 베어링에 지지 핀이 삽입된다(일본 실용 공고 평7-35662호 제2면 컬럼 3, 제6행 내지 제15행 참조). 지지 핀은 축 방향으로 윤활제 통로를 구비한다. 윤활제 통로는 와셔와 플랜지 사이의 접촉면에 이 윤활제 통로와 연통하는 가는 오일 통로를 구비한다. 베어링과 와셔는 브라켓 사이에 고착되어 고정된다.

다른 예로서, 두 개의 건 아암의 힌지부에 샤프트를 삽입하여 회전 가능하게 연결한 종래의 스핀들 연결 장치가 있다(일본 실용 공고 평7-50062호 제2면, 컬럼 3, 제6행 내지 제15행 참조). 연결된 힌지부 사이에, 내마모성재가 환형면에 도포된 전기 절연체를 정지 핀에 의해 고정시키고, 이에 의해 힌지부의 연결부를 확실 하게 절연시켜, 힌지부의 마모를 감소시킨다.

또 다른 예로서, 두 개의 중간 아암에 있는 베어링 구멍에 샤프트(또는 핀)를 삽입하여, 하나의 중간 아암을 샤트프에 회전 가능하게 연결하는 종래의 X 건이 있다(일본 특허 공개 제2005-28454호 단락 [0012] 내지 [0022] 참조). 건 아암은 중간 아암에 부착된 절연 부싱에 삽입되어 고정된다. 건 아암 및 중간 아암은 전기 절연된다. 건 브라켓이 샤프트의 중앙에 연결되고 용접 트랜스가 건 아암의 연장부에 고정된다. 2개의 평행한 대칭판이 공통축에서 샤프트에 연결된 작동 포크에 하나의 건 아암을 지지하는 중간 아암과, 다른 건 아암을 지지하는 중간 아암에서 샤프트 상에서 회전시키는 데 필요한 가압 응력을 발생시키기 위한 실린더 본체를 연결하여, 용접 트랜스를 구비하는 X 건의 중량이 저감된다.

다른 예로서, 하나의 건 아암이 가동측에서 스핀들 연결 장치를 통해 건 브라켓에 회전 가능하게 연결되고, 다른 건 아암이 건 브라켓의 선단에 고정측으로서 일체적으로 연결 고정되어, 로봇측의 제어에 의해 가동측의 전극 팁에 선행하여 고정측의 전극 팁을 공작물에 접촉시키는 종래의 용접 건이 있다(일본 특허 공개 제2005-169507호 단락 [0006] 내지 [0011] 참조).

일본 특허 공개 평7-63852호에 개시되어 있는 종래 기술은 건 아암의 분기부의 내측과 외측에서 건 아암을 절연하는 절연 와셔와, 이 절연 와셔를 샤프트의 축과 동일한 측상에 배치하기 위한 고정 수단을 필요로 하고, 따라서 부품의 개수가 증가하여 구조체가 커진다.

일본 실용 공고 평7-35662호에 개시된 종래 기술은 와셔와 플랜지부의 접촉 면에 형성되고, 샤프트의 축방향으로 형성된 윤활유 통로로부터 분기된 오일 통로를 필요로 하고, 따라서 스핀들 연결 장치의 구조가 복잡해져 많은 제조 공정 개수를 필요로 한다.

일본 실용 공고 평7-50062호에 개시된 종래 기술에서는, 위치 설정 및 회전 방지 핀에 의해 2개의 건 아암에 있는 연결 힌지에 전기 절연체가 위치 설정되어 고정되며, 내마모성 환형 플레이트가 전기 절연체의 상호 슬라이딩면에 접착되고, 이에 따라 스핀들 연결 장치의 구조가 복잡해진다.

일본 특허 공개 제2005-28454호에 개시되어 있는 종래 기술은, 스핀들 연결 장치에 의해 회전 가능하게 연결된 두 개의 중간 아암에 절연 부싱을 통해 건 아암이 삽입되어 고정된 점에서 스핀들 연결 장치에 있는 샤프트에서의 전기 절연을 필요로 하지 않는다. 건 브라켓, 액츄에이터를 지지하는 플레이트 및 중간 아암은 스핀들 연결 장치에 의해 공통축으로 연결된다. 따라서, 샤프트의 축 방향의 길이가 증가되고, 건 브라켓 이외에도 플레이트가 필요하며, 따라서 부품의 개수 및 제조 공정의 개수가 증가된다. 또한, 여기에는 무급유화 스핀들 연결 장치(또는 무급유화 스핀들)와 냉각 장치에 대한 고려 사항이 개시되어 있지 않다.

일본 특허 공개 제2005-28454호에 개시되어 있는 종래 기술에는, 고정측 아암과 건 브라켓이 일체화된다. 그러나, 스핀들 연결 장치는 X 건의 스핀들 연결 장치의 구성을 나타내는 것으로, 샤프트의 절연을 필요로 하지 않는 스핀들 연결 장치의 간소화 및 경량화를 달성할 수 없다.

종래의 X 건은 대부분 샤프트에서의 전기 절연을 필요로 하기 때문에, 스핀들 연결 장치가 복잡하고 크기가 크다. 또한, 건 브라켓 또는 건 아암이 각각 독립된 기능을 갖는 단독 부품으로서 조립되고, 패널 공작물의 형상 및 크기가 변할 때마다 설계를 변경해야 하기 때문에, 비용 상승의 원인이 된다. 또한, 종래 기술의 스핀들 연결 장치에서는 샤프트 내부에서 슬라이딩면에 윤활제가 공급된다. 그 결과, 샤프트의 설계상의 계산된 수명을 다하는 무급유화 구조를 실현하기 어렵다. 또한, 종래 기술의 X 건은 용접 트랜스로부터 전극 팁 사이에 있는 이차 도체 및/또는 션트를 포함하는 용접 유닛의 이차 회로 및 냉각 회로의 배선 구조를 컴팩트화하기가 어려운 것으로 확인되었다. 또한, 종래 기술의 X 건은, 피용접물의 형상 변화에 따라 건 아암만을 교환할 수 없는 문제를 해결하지 못하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 건 아암을 샤프트를 통해 구리계 또는 알루미늄계의 주물 합금으로 성형된 도전성이 높은 2개의 건 아암에 회전 가능하게 연결하는 스핀들 연결 장치가 간소화되고, 내구성이 향상되며, 크기 및 중량이 저감된 저항 스폿 용접기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면 제1 플레이트와, 이 제1 플레이트에 샤프트를 통해 회전 가능하게 연결되고 액츄에이터에 의해 샤프트 상에서 구동되는 제2 플레이트와, 제1 플레이트 및 제2 플레이트에 전기 절연 상태로 각각 착탈 가능하게 고정된 건 아암, 그리고 서로 마주보도록 건 아암에 각각 고정된 전극 팁을 포함하는 저항 스폿 용접기가 제공된다.

제1 플레이트는 로봇 아암에 직접 체결될 수 있다.

제1 플레이트는 제1 방향으로 소정 공간을 두고 서로 마주보게 배치된 한 쌍의 플레이트를 포함할 수 있다. 액츄에이터 및 용접 트랜스는 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향으로 소정 공간을 두고 배치될 수 있다.

저항 스폿 용접기는 샤프트에 동심으로 삽입되고 사프트보다 짧은 원통형 칼라와, 샤프트와 칼라 사이에 삽입되고 샤프트 상에서 슬라이딩하도록 되어 있는 제1 베어링부와 이 제1 베어링부 상에서 반경 방향으로 돌출하는 제1 플랜지부를 포함하는 제1 베어링, 그리고 샤프트 상에서 슬라이딩하도록 되어 있는 제2 베어링부와 이 제2 베어링부 상에서 반경 방향으로 돌출하는 제2 플랜지부를 포함하는 제2 베어링을 더 포함할 수 있다. 제1 플랜지부와 제2 플랜지부는 샤프트 상에서 동심으로 배치되고 서로 접촉된 상태로 유지될 수 있다. 제1 플레이트는 제2 베어링 상에 일체형으로 고정되고, 제2 플레이트는 칼라 상에 일체형으로 고정될 수 있다. 샤프트와 칼라 사이의 중앙부 근처에 윤활 매체를 보유하기 위한 간극이 형성될 수 있다.

제1 플레이트는 복수 개의 체결 부재에 의해 제2 베어링 상에 체결 방향으로 고정될 수 있다. 체결 방향은 샤프트의 축방향과 평행하고 편심일 수 있다. 복수 개의 체결 부재는 샤프트의 전극 팁측에 샤프트의 반경 방향으로 설치될 수 있다.

제2 플레이트, 제1 베어링 및 제2 베어링 사이에 형성된 환형 오목홈에 외측으로부터 간극을 밀봉하는 밀봉 부재가 끼워넣어져 고정될 수 있다.

제1 플레이트와 제2 플레이트의 일단부에 고정된 제1 연결 부재와, 건 아암 이 연장되는 길이 방향에 대해 수직인 방향으로 건 아암과 일체형으로 형성된 제2 연결 부재는 절연 상태로 착탈 가능하게 고정될 수 있다.

제1 플랜지부와 제2 플랜지부가 서로 슬라이딩 접촉 상태로 유지되는, 제1 플랜지부와 제2 플랜지부 중 적어도 하나의 표면은 질화물층의 경화 열처리가 실시될 수 있다.

용접 트랜스는 제1 플레이트를 이루는 한 쌍의 플레이트 사이에서 지지될 수 있다.

용접 트랜스는 샤프트와 액츄에이터 사이에 배치될 수 있다. 용접 트랜스의 길이 방향 및 액츄에이터에 의해 구동되는 가압 로드의 축방향은 서로 거의 평행할 수 있다.

본 발명은 서보 모터, 볼 나사 및 볼 너트를 포함하도록 구성된 구동 유닛이 설치된 X 건으로 구현된다. 서보 모터는 용접 절차 및 용접 파라메터에 따라 프로그램을 세팅함으로써 제어된다. 두 개의 건 아암에 있는 중첩된 힌지에 샤프트를 통해 연결된 용접 헤드에서, 하나의 건 아암이 상기 샤프트를 중심으로 회전 구동되고, 각각의 건 아암의 선단에 배치된 전극 팁 중 하나의 위치 제어, 전극 팁 접근시의 상대 속도 및 가압력 제어를 적어도 하나의 컨트롤러로부터의 디지털 제어에 의해 로봇 장치의 축 중 하나로서 동기시킨다. 이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1, 도 2 또는 도 3에서, X 건(1)은 구동 유닛(2), 가동측 플레이트(3) 및 고정측 플레이트(4)를 포함한다. 가동측 플레이트(3)는 스핀들 연결 장치(5)를 통 해 고정측 플레이트(4)에 회전 가능하게 연결되며, 상기 고정측 플레이트는 구동 유닛(2)을 지지하는 건 브라켓과 건 아암으로서 작용한다. 각각의 플레이트(3, 4)는 비철 경금속, 경화 플라스틱 또는 경화 탄소 섬유 등과 같은 경량의 재료로 형성되어, 스패터(spatter)가 거의 부착되지 않는다. 구리 합금으로 형성되고 플레이트(3, 4) 선단 각각에 착탈 가능하게 고정되는 건 아암(6, 7)이 더 포함된다. 구리 합금으로 형성되고 각각의 건 아암(6, 7)의 선단과 마주보도록 착탈 가능하게 고정된 팁 홀더(또는 둥근 아암)(8, 9)가 더 포함된다. 팁 홀더(8, 9)의 선단에서 교환 가능하게 지지되는 한 쌍의 전극 팁(E1, E2)이 더 포함된다. 용접 트랜스(T)가 용접 유닛(12)으로서 구리 합금으로 형성된 이차 도체(10)와 구리로 형성된 가요성 션트(11)를 통해 건 아암(6, 7)에 연결된다. 용접 유닛(12)에는, 또한 순환 라인 냉각 튜브 또는 냉각수 통로와 같은 냉각 장치가 조립된다.

전동 모터(M) 또는 에어 실린더가 구동 유닛(2)의 액츄에이터로서 사용된다. 이 경우, 액츄에이터는 볼 스프링 또는 볼 너트(도시하지 않음)와 같은 직선 운동 변환 기구에 의해 약 3,000 rpm의 전동 모터(M)의 회전 운동으로 가이드 로드(14)를 직선으로 구동한다. 그 결과, 하나의 가동측 플레이트(3)가 스핀들 연결 장치(5)의 샤프트(15) 상에서 회전하여 전극 팁(E1)이 전극 팁(E2)에 근접되고, 이에 따라 공작물을 양측에서 클램핑하는 가압 동작과 전극 해제 동작을 수행한다.

고정측 플레이트(4)는 두 개의 대칭 플레이트(4a, 4b)를 포함하고, 이들 플레이트는 소정 공간을 두고 평행한 상태로 서로 마주보게 배치된다. 두 개의 플레이트(4a, 4b)의 좌측 단부에는, 건 아암(7)의 길이 방향의 아암 중심선에 대해 수 직인 사각형의 아암 연결판(4c)의 양측에서 돌출하고 실질적으로 오목한 단면을 갖는 플레이트측 연결판(4d)과, 상기 두 개의 플레이트의 내측면이 서로 중첩된 조인트가 형성된다. 조인트는 두 개의 플레이트(4a, 4b) 양측에, 한측면에 각각 4개씩 있는 볼트(B1)에 의해 확실하게 고정된다.

상기 두 개의 플레이트(4a, 4b)의 우측 단부에는, 도 3에 도시한 바와 같이 실질적으로 오목한 단면을 갖는 로봇측 연결판(4e)이 좌우의 플레이트 내측면에 클램핑된 상태로 3개의 볼트(B2)에 의해 확실하게 고정된다.

로봇측 연결판(4e)을 로봇 아암(도시하지 않음)에 부착하기 위한 6개의 볼트 구멍(B0)이 플레이트(4e)의 원주 상에 형성된다. 로봇측 연결판(4e)은 알루미늄 합금으로 형성된다. 고정측 플레이트(4)는 로봇 아암에 부착되는 건 브라켓과 건 아암으로서 작용한다.

가동측 플레이트(3)는 두 개의 대칭 플레이트(3a, 3b)를 포함하는데, 이들 플레이트의 측면은 소정 공간을 두고 서로 평행하게 배치되며, 고정측 플레이트(4)의 구조와 유사한 기본 구조를 갖는다. 소정 공간을 두고 평행하게 배치된 두 개의 플레이트(3a, 3b)의 선단은 실질적으로 오목한 단면을 갖는 아암측 연결판(3c)의 저면에 대해 수직인 방향으로 접하며, 가동측 플레이트(3)의 측면 플레이트(3d) 사이에 중첩되고, 아암측 연결판(3c)의 두 측면으로부터 직각으로 상승하는 측면 플레이트는 조인트부로서 측면 플레이트(3d)에서 각각의 측면에 있는 4개의 볼트(B3)에 의해 아암측 연결판(3c)에 있는 두 개의 측면 플레이트 상에 확실하게 고정된다.

전동 모터(M)는 서보 모터이다. 이 전동 모터는 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 고정측 플레이트(4)의 두 플레이트 사이에 속하는 공간에 배치되어, 그 본체가 두 개의 마주보는 플레이트(4a, 4b) 사이에서 2 측면에서부터 스핀들(m)을 통해 요동 가능하게 지지된다.

전동 모터(M)에 있는 가이드 로드(14)의 선단은 스핀들(n)을 통해 가동측 플레이트(3)의 후방 단부에 요동 가능하게 연결된다.

용접 트랜스(T)는 스핀들 연결 장치(5)와 전동 모터(M) 사이에 형성되고 고정측 플레이트(4)의 두 플레이트 사이에 있는 공간에 배치되며, 마주보는 두 플레이트 측면에서 복수 개의 볼트(B4)에 의해 확실하게 지지된다.

건 아암(6, 7)은 이차원적 형상 변화에 대응하도록 패널 공작물의 변화에 따라 설계 및 제작된다. 재질은 알루미늄 합금 또는 구리 합금으로 이루어진 주물이다. 건 아암(6, 7)의 베이스부에는, 아암측 연결판(3c, 4c)의 조인트로서 작용하는, 건 아암으로부터 연장되는 길이 방향의 축방향 중심선과 직각으로 교차하는 방향으로 장착면을 갖는 연결판(6a, 7a)이 형성된다. 각각의 건 아암(6, 7)은, 고정측 플레이트(4)에 있는 아암측 연결판(4c)과 가동측 플레이트(3)에 있는 아암측 연결판(3c)의 전면에 연결판(6a, 7a)을, 각각의 절연판(16)을 통해 플레이트측과 전기 절연된 상태로 6개의 볼트(B5)와 같은 기계적 체결 수단에 의해 고정시키도록 튼튼히 고정된다.

아암의 축방향으로, 건 아암(6, 7)의 선단부에는 단면이 원통형인 오목부(28)가 형성되는데, 이 오목부에는 구리 합금으로 형성된 둥근 팁 홀더(8, 9)가 삽입되고, 이 팁 홀더는 볼트(B7)의 체결력에 의해 단면이 원통형인 오목부(28)에 형성된 슬롯(U)을 축소 및 확대시킴으로써 확실하게 유지된다.

스핀들 연결 장치(5)는 하나의 가동측 플레이트(3)와 다른 고정측 플레이트(4)에 형성된 베어링 구멍을 갖고, 가동측 플레이트(3)는 하나의 철제 부재로 이루어진 컬럼형 샤프트(15)를 통해 베어링 구멍에 회전 가능하게 연결된다. 스핀들 연결 장치에서는, 도 2, 도 3 및 도 5에 상세히 도시한 바와 같이 샤프트(15)의 축방향 중심선(X-X)과 동심으로 삽입되는 원통형 중간 칼라(17)와, 양측 단부로부터 중간 칼라(17)로 삽입[샤프트(15)와 중간 칼라(17) 사이에 삽입]되고, 샤프트(15)가 삽입되는 베어링부로부터 반경 방향으로 굴곡된 플랜지(19)를 구비하는 원통형의 짧은 구리 합금으로 이루어진 무급유 베어링(18)(또는 비윤활 베어링), 그리고 샤프트(15)가 삽입되는 베어링부로부터 반경 방향으로 굴곡된 플랜지(21)를 구비하는 철제 베어링(20)(또는 플랜지형 베어링)이 대칭 위치에 조립된다.

무급유 베어링(18)의 플랜지(19)와 베어링(20)의 플랜지(21)는 그들의 구속면이 인접 방향으로 서로 접촉하도록 샤프트(15) 상에 배치된다. 중간 칼라(17)의 양단부의 외주면에는, 단면이 실질적인 L형인 홈(22)이 형성되어 있고, 이 홈에는 가동측 플레이트(3; 3a, 3b)의 두께 치수분 e만큼이 삽입된다. 대칭 위치에 형성된 단면이 실질적인 L형인 이들 홈(22)에는, 중간 칼라(17)로부터 반경 방향으로 돌출하는 구속면이 형성된다. 중간 칼라(17)는, 가동측 플레이트(3; 3a, 3b)가 상기 구속면과 무급유 베어링(18)에 있는 플랜지(19)의 구속면 사이에 끼워 넣어지도록 가동측 플레이트(3; 3a, 3b)의 베어링 구멍에 삽입된다. 또한, 회전 방지 핀(P)이 구속면에 대해 수직인 방향으로 삽입되고, 이에 따라 가동측 플레이트(3; 3a, 3b)와 중간 컬러(17)를 일체적으로 위치 설정하여 고정시킨다. 베어링(20) 상에는, 각각 로킹 너트(N)에 의해 샤프트의 양측에서 내측 방향의 체결력을 가함으로써 고정측 플레이트(4; 4a, 4b)가 샤프트의 양측 원주면에 형성된 나사부에 고정되고, 이에 따라 샤프트(15)와 중간 칼라(17) 사이의 대략 중앙 위치 부근에는 윤활 매체를 저장하기 위한 간극(23)이 형성된다.

중간 칼라(17)와, 무급유 베어링(18)의 플랜지(19), 및 베어링(20)의 플랜지(21) 사이에는, 샤프트(15)와 동심이고 단면이 실질적으로 오목한 홈(24)이 형성된다. 단면이 실질적으로 오목한 이들 홈(24)에는, 샤프트(15)의 거의 중앙 위치 부근에 형성되고 윤활 매체를 충전하기 위한 간극(23)을 외부로부터 밀봉하는 O 링 등의 시일재(25)가 끼워넣어져 고정된다.

베어링(20)의 원통 외주면에 끼워넣어지는 고정측 플레이트(4; 4a, 4b)는 플랜지(21)의 일측면에 있는 구속면에 복수 개의 볼트(B6)에 의해 고정된다. 이 경우, 볼트(B6)의 체결 위치는 샤프트(15)의 아래쪽 반경 방향[샤프트(15)의 반경 방향으로 샤프트(15)의 전극 팁측]에 형성되고, 볼트의 축방향 중심선은 샤프트(15)의 축방향의 중심선(X-X)과 편심이고, 상기 중심선과 평행하다. 따라서, 볼트(B6)의 체결력은 건 가압시 샤프트(15)에 작용하는 휨에 의해서 중심선(X-X)의 하부측의 고정측 플레이트(4)와 베어링(20)에 있는 플랜지(21) 사이의 구속면을 개방시킬 수 있는 힘에 대항하여 고정측 플레이트(4)와 플랜지(21) 사이의 구속면을 고정시킨다.

상대측[무급유 베어링(18)의 플랜지(19)]과 슬라이딩 접촉하게 되는 베어링(20)의 플랜지(21) 표면에는 내마모성 및 내피로성을 증대시키기 위해서 질화물층의 표면 경화 열처리 가공이 실시된다. 베어링(20)의 플랜지(21)와 슬라이딩 접촉하게 되는 무급유 베어링(18)의 플랜지(19) 표면에는 질화물층에 의해 표면 경화 열처리 가공이 실시될 수 있고, 또한 서로 슬라이딩 접촉하게 되는 플랜지(21)의 표면과 플랜지(19)의 표면 양자에도 질화물층의 표면 경화 열처리 가공이 실시될 수 있다.

스핀들 연결 장치(5)는 용접시에 외부로부터 스패터, 물, 오일 또는 미세 먼지 등과 같은 이물질이 칩입하는 것을 방지하기 위해 스핀들부의 전면으로부터 스핀들 연결 장치를 에워싸는 보호 커버(13)에 의해 보호된다. 이 보호 커버(13)는 양단부가 샤프트(15)의 양단부에 걸려 지지되고 단면이 실질적으로 오목하게 형성된다. 보호 커버(13)의 재질의 예로는 임의로 황동 박판, 플라스틱, 합성 수지 또는 고무를 들 수 있지만, 스패터, 물, 오일 또는 먼지가 부착되기 어려운 경량의 내구성이 있는 재질이 바람직하다.

샤프트(15)와 전동 모터(M) 사이에 배치된 용접 트랜스(T)의 길이 방향 중심선(y-y)과, 전동 모터(M)에 의해 구동되는 가이드 로드(14)의 축방향 중심선(Y-Y)은 실질적으로 동일한 방향으로 배치된다. 그 결과, 용접 트랜스(T)와 전극 팁( El, E2)을 연결하는 이차 도체(10) 및/또는 션트(11)를 포함하는 이차 회로 배선이 단축되어, 가동측 플레이트(3)와 고정측 플레이트(4)가 짧게 구성된다.

냉각 장치[순환 라인 냉각 튜브를 용이하게 연결/분리하는 원터치식 조인트 고정구(27)와 냉각 매니폴드(26)로 나타냄]에서는, 저항 발열 작동에 의해 가열되는 전극 팁의 온도 상승을 냉각 매체의 열 교환 작용에 의해 방지하기 위해서, 건 아암(6, 7), 이차 도체(10) 및 팁 홀더(8, 9)가 냉각 튜브(도시하지 않음)에 의해 배관되어 전극 팁(E1, E2) 내에서 냉각 매체를 순환시킨다. 전술한 바와 같이, 전기 절연된 건 아암(6, 7)은 가동측 플레이트(3)와 고정측 플레이트(4) 사이에 고정되어 건 아암(6, 7)에서부터 전극 팁(E1, E2)까지의 냉각 회로가 단축될 수 있다.

용접 유닛(12)은 구동 유닛(2)에 의해 다른 전극 팁(E2)에 접근하거나 다른 전극 팁(E2)으로부터 이격되는 용접 동작을 실시하게 되는 하나의 전극 팁(E1)과, 전극 팁(E1, E2) 사이에 용접 전류를 공급하는 용접 트랜스(T)와, 가동성 션트(11) 및/또는 강성을 갖는 이차 도체(10)를 포함한다.

다음에 스핀들 연결 장치(5)의 다른 구조예를 제시한다. 예컨대, 도 6에 도시한 실시예에 따르면 중간 칼라(17)를 가동측 플레이트(3)와 일체로 함으로써 도 5의 중간 칼라(17)의 단독 부품과 그 조립 공정수를 생략할 수 있다.

또한, 가동측 플레이트(3)의 선단에 부착되는 단면이 실질적으로 오목한 형태인 아암측 연결판(3c)을 단독 부품으로서가 아니라 알루미늄계 주물로 일체화함으로써 조립 부품의 개수와 중량을 저감할 수 있다. 이러한 일체화는 고정측 플레이트(4)의 선단에 부착되는 로봇측 연결판(4e) 및 단면이 실절적으로 오목한 형태인 아암측 연결판(4c)에도 마찬가지로 적용된다.

본 실시예에 따르면, 도 1에 도시한 바와 같이 X 건(1)에 있어서 샤프트의 축방향의 중심선(X-X)에서 전극 팁의 가압 중심선까지의 치수(z)가 300 mm이고, 상 하부 건 아암의 길이 방향 중심선 사이의 치수(H)가 200 mm인 경우, X 건의 중량은 전동 모터와 용접 트랜스를 포함하여 59 kg까지 저감될 수 있다. 이로 인해, 유사한 사양을 갖는 에어 타입 X 건의 컴팩트화 및 경량화와 적어도 동일하거나 그 이상인 컴팩트화 및 경량화를 달성할 수 있다.

이하, 본 발명의 동작을 설명한다. 도 1의 X 건(1)에서는, 구동 유닛(2)에 의한 하나의 전극 팁(E1)의 위치 제어 패턴, 다른 전극 팁(E2)의 접근시의 상대 속도 제어 패턴 및 가압 제어 패턴, 로봇 동작, 공작물 정보에 기초하는 용접 절차, 용접 파라메터 등의 정보가 컨트롤러에 교시되어, 컨트롤러의 제어 유닛으로부터의 디지탈 제어에 의해서 용접 동작이 재현된다.

용접 개시 신호가 시작되면, 제어 유닛의 지령으로 인해 모터 증폭기를 통해 로봇 용접 건(1)의 전동 모터(M)가 작동하여, 로봇에 의해 대기 위치로부터 타점 위치를 향해 위치 제어를 수행하고, 전극 팁(E1, E2) 간의 상대적인 위치에 따라 타점 위치에 전극 팁을 삽입한다. 이와 동시에 X 건(1)이 정지된다. 하나의 전극 팁(E1)에서는, 구동 유닛(2)에 있는 가이드 로드(14)의 전방 운동에 의해서 가동측 플레이트(3)가 무급유 베어링(18) 및 중간 칼라(17)와 함께 스핀들 연결 장치(5)의 샤프트(15)를 중심으로 회전한다. 그 결과, 전극 팁(E1)이 다른 전극 팁(E2)에 보다 근접하게 되고, 이에 따라 양전극 팁 사이에 용접 구역을 클램핑하고 가압하여 용접 동작을 시작한다.

이때의 스핀들 연결 장치(5)의 동작시에는, 중간 칼라(17)의 양측에 삽입된 무급유 베어링(18)이 샤프트(15)의 외주면 상에서 슬라이딩하고 회전한다. 그 결 과, 중간 칼라(17)에 고정된 가동측 플레이트(3)가 함께 회전한다. 샤프트(15)는 베어링(20)에 의해 구속되며, 이들 베어링(20)은 고정측 플레이트(4)측에 구속되기 때문에, 가동측 플레이트(3)가 샤프트(15) 상에서 슬라이딩식으로 회전할 때 무급유 베어링(18)의 플랜지(19)의 측면이 베어링(20)의 플랜지(21)의 접촉면 상에서 슬라이딩식으로 회전한다.

가동측 플레이트(3)가 회전할 때, 가동측 플레이트(3), 무급유 베어링(18)의 플랜지(19) 및 베어링(20)의 플랜지(21) 사이의 단면이 오목한 홈(24)의 간극에 끼워넣어지는 O 링(25)은 단면이 오목한 홈(24)의 내벽에 탄성적으로 가압되어, 구동측의 접촉면 상에서 기밀하게 슬라이딩한다. 샤프트(15)와 중간 칼라(17) 사이의 간극(23)에 있는 그리스 저장소를 완전히 밀봉함으로써, 베어링이 무급유화되어 샤프트를 중심으로 하는 회전 운동을 원활하게 한다.

이 경우, 가동측 플레이트(3)에 있는 전극 팁(E1)의 이동량은 최대 스트로크 125 mm, 용접 스트로크 0 내지 95 mm로 설정된다. 전동 모터(M)의 위치 검출기(예컨대, 엔코더)로부터의 출력 신호에 응답하여, 설정된 스트로크가 검출된다. 전극 팁(E1)이 소정 위치로 이동하여, 이 전극 팁과 다른 전극 팁(E2) 사이에 있는 공작물의 용접 타점 위치를 가압한다. 모터 토크 전류에 의해 소정의 가압력 6.0 kN에 도달한 것이 확인되면, 컨트롤러의 제어 유닛으로부터의 지령에 응답하여 용접 전원을 제어하는 타이머(또는 용접 제어 장치)의 통전 개시 신호에 응답하여 컨택터의 스위치가 구동된다. 용접 전류가 용접 트랜스(T)에서 전극 팁(El, E2) 사이로 최대 용접 전류 13,500 A에 대하여 허용 사용율 10%의 비율로 공급됨으로써, 저 항 발열에 의해 너겟(nugget)이 형성되어 용접 구역이 접합된다.

냉각수는 냉각 매니폴드(26)의 공급구로부터 냉각 튜브를 통해, 또한 건 아암(6, 7)으로부터 순환 라인 냉각 매체 통로를 통해 흘러 각각의 전극 팁(El, E2)의 내부를 순환하여, 복귀측의 냉각 매체 통로를 통과하여 건 아암(6, 7) 반대측의 측면 상에서 원터치식 조인트 고정구(27)에 연결된 냉각 튜브로부터 냉각 매니폴드(26)의 배수구로 복귀된다. 그 동안, 건 아암(6, 7)이 냉각되며 팁 홀더(8, 9)를 포함하는 전극 팁(El, E2)에 냉각수가 집중적으로 공급되고, 이에 따라 각 전극 팁 내에서 순환하여 각 전극 팁을 효율적으로 냉각시킨다.

다른 한편으로, 용접 트랜스(T)의 이차 코일 내부를 순환하는 냉각수는 이차 도체(10)의 순환 라인 냉각 매체 통로와 션트(11)의 측면을 통과하여, 냉각 매니폴드(26)의 배수구로 복귀된다.

용접 동작 종료후, 컨트롤러의 제어 유닛으로부터의 지령에 응답하여 전동 모터(M)가 역회전하여 전극 팁(E1)을 본래 위치, 즉 볼 나사와 볼 너트에 의해 후방 방향으로 가이드 로드(14)를 이동시킨다. 이 동작에 의해, 중간 칼라(17) 및 무급유 베어링(18)을 가동측 플레이트(3)와 함께 스핀들 연결 장치(5)의 샤프트(15)를 중심으로 일체적으로 회전시켜, 전극 팁(E2)로부터 이격되는 방향으로 완전한 스트로크 개방하여 1 사이클의 스폿 용접 작동을 완료한다.

본 발명에 따른 X 건(1)에서는, 건 아암으로부터 분할된 고정측 플레이트(4)와 가동측 플레이트(3)에서 전기 절연을 실시하고, 이에 따라 스핀들 연결 장치(5)의 샤프트(15)측에서의 절연이 불필요하게 된다. 따라서, 스핀들 연결 장치를 간 소화하고 무급유화하는 동시에, 샤프트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 4에서 구현되어 있는 바와 같이 피용접물의 형상 및 치수가 변하는 경우에도, 고정측 플레이트(4)와 가동측 플레이트(3)가 공통 유닛에 속하기 때문에, 단지 용접 구역의 변화에 따른 포켓 치수를 갖는 건 아암을 재조립하는 것에 의해서 고정측 플레이트와 가동측 플레이트를 용이하게 준비할 수 있다. 상하부의 건 아암이 위아래가 역전될 수 있다는 것도 유닛 공용 부품의 표준 설계에 있어서 유리하다.

또한, 본 발명에 따르면 건 아암과 용접 트랜스 사이의 조립 거리가 대폭 단축되어, 이차 회로와 냉각 회로의 크기 및 중량을 대폭 저감할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 용접 품질 향상에 기인하는 임피던스의 감소와 전극의 냉각 작용에 있어서 매우 효과적이다.

실시예에서, 본 발명에 따른 저항 스폿 용접기는 가압 구동원을 위한 액츄에이터로서 서보 모터를 사용한 X 타입의 전동 가압식 로봇 용접건에 관해서 기술되었다. 그러나, 본 발명의 본질은 이것으로만 한정되는 것이 아니라, 에어 실린더를 이용한 에어식 로봇 건, 다양한 휴대용 용접 건 또는 다른 유사한 기계에도 적용될 수 있다.

본 발명의 일양태에 따르면, 가동측 플레이트와 고정측 플레이트가 각각 전기 절연되어, 각각의 플레이트의 스핀들 연결 장치에서의 전기 절연이 불필요해진다. 가동측 플레이트와 고정측 플레이트 사이에 있는 베어링의 양면에 삽입되는 절연 와셔와, 이 절연 와셔를 고정하는 체결 수단을 생략하여, 고가의 부품의 개수 를 저감하고, 샤프트의 축방향 길이를 단축할 수 있며, 이에 따라 스핀들 연결 장치의 크기 및 중량을 저감하고 비용을 삭감할 수 있다

본 발명의 일양태에 따르면, 고정측 플레이트와 건 아암이 착탈 가능하게 연결되어 고정측 플레이트가 건 브라켓으로서 작용한다.

본 발명의 일양태에 따르면, 액츄에이터와 용접 트랜스가 소정의 공간에 배치된다.

본 발명의 일양태에 따르면, 중간 칼라와 샤프트 사이의 대략 중앙 위치 부근에 윤활 매체를 저장하기 위한 간극부가 형성된다. 그 결과, 스핀들 연결 장치의 무급유화가 실현되고, 이에 따라 샤프트와 회전 슬라이딩부의 내마모성과 내구성이 향상된다.

본 발명의 일양태에 따르면, 샤프트의 중심선(X-X)보다 아래쪽 반경 방향[전극 팁측)]에 위치하는 고정측 플레이트와 베어링의 플랜지 사이의 구속면이 기계적 체결 수단에 의해 고정된다. 가동측 플레이트가 전극 팁의 가압시에 샤프트 상에서 회전하면, 샤프트가 하방 이동하여 굴곡이 발생하여, 이 굴곡력에 의해서 샤프트에 동심으로 상부 고정측 플레이트와 베어링의 플랜지 사이에는 상호 접촉시키는 방향으로의 힘이 발생된다. 이와 반대로, 중심선(X-X)보다 아래쪽 반경 방향에 위치하는 고정측 플레이트와 플랜지 사이에는 접촉한 구속면을 분리하는 방향으로 힘이 작용하고, 이에 따라 고정측 플레이트와 베어링의 플랜지와 접촉하는 구속면에 간극이 확립된다. 이러한 간극을 고려하여, 샤프트의 하부측만 기계적 체결 수단에 의해 확실하게 고정된다. 그 결과, 스핀들 연결 부분에서 고정측 플레이트의 회전이 확실히 방지되며, 굴곡에 의한 베어링의 편마모에 기인하는 폐해가 제거되어 운동이 안정화되고 내구성이 향상된다.

본 발명의 일양태에 따르면, 샤프트의 대략 중앙 위치 부근에 형성되는 윤활 매체를 충전하기 위한 간극이 외부로부터 밀봉된다. 이로 인해 용접시에 비산하는 스패터나 먼지 등의 이물질이 슬라이딩면으로 침입하거나 슬라이딩 면에 점착하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일양태에 따르면, 패널 공작물의 형상 및 치수가 변경되는 경우에도, 스핀들 연결 장치에 연결된 각각의 고정측 플레이트와 가동측 플레이트가 공통 유닛 부품이기 때문에, 싱이한 포켓 치수를 갖는 건 아암만을 분리 및 교환함으로써 공작물의 변경에 용이하게 대처할 수 있다. 간략히 말하자면, 건 아암 이외의 부품이 공통이기 때문에, 포켓 치수가 변동하는 경우에도 비용을 저감할 수 있다.

본 발명의 일양태에 따르면, 베어링에 있는 슬라이딩 접촉 회전 구동부의 내마모성 및 내피로성이 증대되어 샤프트의 내구성이 향상된다.

본 발명의 일양태에 따르면, 용접 트랜스와 전극 팁을 연결시키는 이차 도체 및/또는 분기를 포함하는 용접 유닛의 냉각 회로와 이차 회로의 배선 구조가 용이하게 간소화되고 단축된다. 이차 회로의 중량뿐만 아니라 임피던스도 감소시킴으로써, 용접 구역에 안정적인 배선 전류가 공급되어 용접의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일양태에 따르면, 가동측 플레이트와 고정측 플레이트가 스핀들 연결 장치에 의해 연결되는 유닛 구조체로서 컴팩트한 표준화 설계로 이루어지기 때문에, X 건의 크기, 중량 및 비용이 저감된다.

Claims (10)

1. 제1 플레이트와,

   상기 제1 플레이트에 샤프트를 통해 회전 가능하게 연결되고, 액츄에이터에 의해 샤프트 상에서 구동되는 제2 플레이트와,

   상기 제1 플레이트와 제2 플레이트에 각각 전기 절연 상태로 착탈 가능하게 고정되는 건 아암, 그리고

   서로 마주보는 상태로 상기 건 아암에 각각 고정된 전극 팁

   을 포함하고,

   상기 제1 플레이트는, 제1 방향으로 미리 정해진 공간을 두고 서로 마주보게 배치된 한 쌍의 플레이트를 포함하고,

   상기 미리 정해진 공간에서 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향으로 액츄에이터와 용접 트랜스가 배치되며,

   상기 샤프트에 동심으로 삽입되고, 상기 샤프트보다 짧은 원통형 칼라와,

   상기 샤프트와 칼라 사이에 삽입되고, 샤프트 상에서 슬라이딩하도록 되어 있는 제1 베어링부와, 이 제1 베어링부에서 반경 방향으로 돌출하는 제1 플랜지부를 포함하는 제1 베어링, 그리고

   상기 샤프트 상에서 슬라이딩하도록 되어 있는 제2 베어링부와, 이 제2 베어링부에서 반경 방향으로 돌출하는 제2 플랜지부를 포함하는 제2 베어링

   을 더 포함하며, 상기 제1 플랜지부 및 제2 플랜지부는 샤프트 상에 동심으로 배치되고 서로 접촉된 상태로 유지되며,

   상기 제1 플레이트는 제2 베어링에 일체적으로 고정되고, 상기 제2 플레이트는 칼라에 일체적으로 고정되며.

   상기 샤프트와 칼라 사이의 중앙 위치 부근에 윤활 매체를 저장하기 위한 간극이 형성되는 것인 저항 스폿 용접기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 플레이트는 로봇 아암에 직접 체결되는 것인 저항 스폿 용접기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 제1 플레이트는 복수 개의 체결 부재에 의해 제2 베어링 상에 체결 방향으로 고정되고,

   상기 체결 방향은 샤프트의 축방향에 대해 편심되어 있고 샤프트의 축방향과 평행하며,

   상기 복수 개의 체결 부재는 샤프트의 전극 팁측에 샤프트의 반경 방향으로 마련되는 것인 저항 스폿 용접기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 플레이트, 제1 베어링 및 제2 베어링 사이에 형성된 오목한 환형 홈에, 간극을 밀봉하기 위한 밀봉 부재가 외측에서부터 끼워넣어져 고정되는 것인 저항 스폿 용접기.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트의 일단부에 고정된 제1 연결 부재와, 상기 건 아암이 연장되는 길이 방향에 대해 수직인 방향으로 건 아암과 일체적으로 형성된 제2 연결 부재가 절연 상태로 착탈 가능하게 고정되는 것인 저항 스폿 용접기.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 플랜지부와 제2 플랜지부가 서로 슬라이딩 접촉 상태로 유지되는 제1 플랜지부와 제2 플랜지부 중 하나 이상의 표면은 질화물층의 경화 열처리가 실시되는 것인 저항 스폿 용접기.
9. 제8항에 있어서, 상기 용접 트랜스는 제1 플레이트를 이루는 한 쌍의 플레이트 사이에서 지지되는 것인 저항 스폿 용접기.
10. 제9항에 있어서,

    상기 용접 트랜스는 샤프트와 액츄에이터 사이에 배치되고,

    상기 액츄에이터에 의해 구동되는 가압 로드의 축방향과 용접 트랜스의 길이 방향은 실질적으로 서로 평행한 것인 저항 스폿 용접기.

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