KR101286686B1 - Vibro-Spot Welding(VSW) machine and method - Google Patents

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Abstract

진동스폿용접기 및 진동스폿용접방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 진동스폿용접기는 진동스폿용접하고자 하는 두 장의 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2); 중첩된 상기 상부금속판(1)을 클램프하는 상부원통형클램프전극(4)을 부착하고, 내부에 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)을 구비하는 진동전극실린더(3); 상기 상부금속판(1)을 클램프하며 동시에 전기저항가열하는 상부원통형클램프전극(4); 상기 상부금속판(1)에 진동압력을 가하며, 압출되어 나온 소재를 반복압입하는 상기 원통형진동전극(5); 상기 원통형진동전극(5)에 삽입되어 반복적으로 왕복진동하며 중첩된 상기 상부금속판(1)과 상기 하부금속판(2)의 스폿용접부(19)소재를 원통형진동전극홈(17)으로 압출하는 원형봉진동전극(6); 중첩된 상기 하부금속판(2)을 하부에서 지지하는 하부평판형클램프전극(7); 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가할 때 완충역할을 하는 진동전극완충스프링(11); 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가하는 진동하중유공압장치(20); 및 상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7), 및 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 전원을 공급하는 전극가열전원공급장치(21);로 구성되며, 상기 진동전극실린더(3)는 내부에 피스톤에 의해 구분되는 세 개의 공간인 실린더제1공간(12),실린더제2공간(13),실린더제3공간(14)이 구성되며, 중첩된 상기 상부금속판(1)과 하부금속판(2)에서 상기 상부금속판(1) 일면에 배치되어 상기 하부평판형클램프전극(7)과 함께 압력 접촉될 수 있다.Disclosed are a vibration spot welding machine and a vibration spot welding method. Vibration spot welding machine according to an embodiment of the present invention is the two overlapping upper metal plate (1) and the lower metal plate (2) to be welded to the vibration spot; A vibration electrode cylinder (3) attached to the upper cylindrical clamp electrode (4) for clamping the superimposed upper metal plate (1) and having a cylindrical vibration electrode (5) and a circular rod vibration electrode (6) therein; An upper cylindrical clamp electrode 4 for clamping the upper metal plate 1 and heating electrical resistance at the same time; The cylindrical vibrating electrode (5) applying a vibration pressure to the upper metal plate (1), and repeatedly pressing the extruded material; Circular rods inserted into the cylindrical vibrating electrode 5 to repeatedly reciprocate and extrude the overlapping spot welding portion 19 of the upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 into the cylindrical vibrating electrode grooves 17. Vibration electrode 6; A lower flat clamp electrode 7 supporting the overlapped lower metal plate 2 from below; A vibration electrode buffer spring (11) which acts as a buffer when repeatedly applying vibration loads to the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6); A vibration load pneumatic device (20) for repeatedly applying vibration loads to the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6); And an electrode heating power supply device 21 for supplying power to the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7, and the cylindrical vibration electrode 5 and the circular rod vibration electrode 6. The vibration electrode cylinder (3) is composed of a cylinder first space 12, a cylinder second space 13, a cylinder third space 14, which are three spaces separated by a piston therein. In the overlapped upper metal plate 1 and the lower metal plate 2, the upper metal plate 1 may be disposed on one surface of the upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 to be in pressure contact with the lower flat clamp electrode 7.

Description

진동스폿용접기 및 진동스폿용접방법{Vibro-Spot Welding(VSW) machine and method}Vibration Spot Welding Machine and Vibration Spot Welding Method {Vibro-Spot Welding (VSW) machine and method}

두 장의 중첩된 금속판을 스폿용접하는 방법의 종류에는 부분적인 면적상에서 전기저항에 의한 열과 압력에 의하여 중첩된 금속판사이의 접촉면을 용융하여 두 금속판을 용접하는 스폿용접(spot welding)의 용융용접법과 두 장의 금속판을 마찰회전프로브(probe)로써 중첩된 금속판에 삽입하여 고속으로 회전할 때 마찰열과 소성유동을 이용하여 용접하는 마찰교반점접합(friction stir spot welding)의 고상용접법이 있다. Spot welding of two superposed metal sheets involves spot welding, which welds two metal plates by melting the contact surface between the superposed metal plates due to heat and pressure due to electrical resistance on a partial area, and There is a solid-phase welding method of friction stir spot welding in which a long metal plate is inserted into an overlapping metal plate by a friction rotating probe and rotated at high speed by welding using friction heat and plastic flow.

상기 기술분야에서 언급된 두 용접방법에는 각각의 장점이 있으나 용융용접법인 스폿용접은 전기저항으로 발생하는 순간열에 의해 금속판의 접촉면들을 용융시켜 용접하기 때문에 고전류의 접촉으로 인하여 아크가 발생하여 환경적인 문제나 용접면의 불량등의 문제점을 내포하고 있다. The two welding methods mentioned in the above technical field have advantages, but spot welding, which is a fusion welding method, melts and welds contact surfaces of a metal plate by instantaneous heat generated by electrical resistance, thereby causing arcs due to high current contact. And problems such as poor weld surface.

또한 마찰회전프로브에 의한 마찰교반점용접법은 고상용접에의한 기계적 강도가 우수한 용접특성과 아크가 발생하지 않으며 경금속의 용접에 장점이 있는 반면에 용접후 용접면의 표면에 마찰회전프로브에 의한 용접부자국 또는 구멍이 남는 단점이 있다. In addition, the friction stir welding method by the friction rotating probe has the advantages of welding properties with excellent mechanical strength by solid-phase welding, no arcing and welding of hard metals, but the welding part by the friction rotating probe on the surface of the welding surface after welding. It has the disadvantage of leaving marks or holes.

특허 10-0743857에서는 기존의 스폿용접(spot welding)의 강한 고전류에 의한 순간가열과 소재금속띠판으로 부터 중첩된 두장의 금속판에 압입할 소재를 먼저 펀칭해서 만든 다음 이 압입소재와 함께 용접할 판재를 압출하여 강한 압출압력과 전단력에 의하여 소성유동적으로 용접하는 간단하면서도 강한 접합력을 가진 새로운 형태의 압출점접합방법(extru-spot welding)을 소개하고 있으나 소재금속띠판을 사용해야하는 단점이 있다.In patent 10-0743857, instantaneous heating by strong high current of spot welding and punching of the material to be pressed into two overlapping metal plates from the material metal strip plate are made first, and then the plate material to be welded with this press-in material is manufactured. Introduces a new type of extru-spot welding, which has a simple yet strong bonding force, which is plastically flow welded by strong extrusion pressure and shear force, but has the disadvantage of using a metal strip.

그리고 공개특허 제10-2011-0007595에서는 특허 10-0743857의 압입소재를 만들기 위한 추가의 소재금속띠판을 사용하지 않고 단지 두 장의 중첩된 판재의 용접부의 상하 양면에 놓여있는 삼각통형 전극으로써 순간적으로 가열함과 동시에 전극내로 삽입된 진동전극의 반복하중에 의해서 용접부소재를 반복압출하여 강한 압출압력과 전단력에 의하여 소성유동적으로 용접하는 간단하면서도 강한 접합력을 가진 새로운 형태의 스폿용접방법이 소개되고 있다. In Patent Publication No. 10-2011-0007595, instantaneous heating is performed by using triangular cylindrical electrodes placed on the upper and lower sides of a weld of two overlapping sheets without using the additional material metal strip for making the press-fitted material of Patent 10-0743857. At the same time, a new type of spot welding method with a simple but strong bonding force is repeatedly introduced by repeatedly extruding a welding part material by repeated load of a vibrating electrode inserted into an electrode, and plastically and fluidly welded by strong extrusion pressure and shear force.

그러나 공개특허 제10-2011-0007595은 한 쌍의 삼각통형진동전극과 삼각형진동전극이 용접하고자 하는 금속판의 양면에 부분접촉하여 작동됨으로써 금속판 양면에 진동전극이 배치됨에 따라 진동전극을 작동하는 장치인 진동전극실린더가 상하 두 개가 소요되어 장치가 복잡한 단점이 있다.However, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0007595 is a device in which a pair of triangular cylindrical vibrating electrodes and a triangular vibrating electrode are operated in partial contact with both surfaces of a metal plate to be welded, thereby operating the vibrating electrode as the vibrating electrodes are disposed on both sides of the metal plate. The vibrating electrode cylinder takes two up and down, the device has a complex disadvantage.

그러나 본 원 발명은 한 개의 상부 원통형클램프전극내부에 삽입되어 있는 원통형진동전극과 이 속에 삽입되어 있는 원형봉진동전극을 한 개의 하부평판형클램프전극 상면에 놓여있는 두 장의 중첩된 금속판의 바깥쪽 상면의 한 쪽면에 접촉한 상태에서 상기와 같이 결합된 세 개의 전극에 의한 전기저항 순간가열방법으로 두 장의 용접될 금속판의 스폿용접부를 부분집중가열함과 동시에 쌍으로 구성된 원통형진동전극과 이 속에 삽입된 원형봉진동전극으로써 순간적인 교차반복진동하중을 가하여 두 장의 금속판의 용접부에 소성유동적인 후방압출과정이 반복적으로 진행하면서 용접되도록 하였다. However, in the present invention, the outer upper surface of two overlapping metal plates in which a cylindrical vibration electrode inserted into one upper cylindrical clamp electrode and a circular rod vibration electrode inserted therein are placed on an upper surface of one lower flat clamp electrode. The spot resistance of two sheets of metal plates to be welded is partially concentrated by the electric resistance instantaneous heating method by the three electrodes coupled as described above in contact with one side of the cylindrical cylindrical electrodes and inserted into them. The circular rod vibration electrode was subjected to instantaneous cross-repetitive vibration loads so that the plastic flow back extrusion process was repeatedly welded to the welds of the two sheets.

따라서 본 원 발명은 두 장의 중첩된 금속판의 한 면에서만 진동전극을 배치하여 진동스폿용접되도록 함으로써 공개특허 제10-2011-0007595의 금속판 양면에서의 진동전극을 배치한 것과는 달리 금속판의 한 면에서만 진동전극을 배치하여 교차반복진동 압출하중을 가하여 비교적 간단한 진동전극장치에 의하여 소성유동적으로 고상접합되도록 하는 진동스폿용접기 및 진동스폿용접방법을 특징으로 한다.Therefore, the present invention is arranged only on one side of the two overlapping metal plate to be vibrated spot welding so that the vibration electrode on both sides of the metal plate of the Patent Publication No. 10-2011-0007595, vibrating only on one side of the metal plate A vibration spot welding machine and vibration spot welding method for arranging electrodes to be subjected to cross-repetitive vibration extrusion load so as to be plastically fluidized by a relatively simple vibration electrode device.

기존의 스폿용접에 있어서 전기저항으로 발생하는 순간열에 의해 금속판의 접촉면들을 용융시켜 용접하기 때문에 아크가 발생하는 단점을 해결해야하는 것이 첫 번째 기술적 과제이며 고상접합인 마찰교반점접합은 용접후 용접면의 표면에 마찰회전프로브에 의한 용접부자국 또는 구멍이 발생하는 단점을 해결해야 하는 것이 두 번째 기술적 과제이다. 또한 진동스폿용접시 스폿용접부의 진동에 사용되는 진동전극실린더의 수를 두 개에서 한 개로 줄이는 것을 세 번째 기술적 과제로 한다.In the conventional spot welding, it is the first technical problem to solve the shortcomings of arcing because it melts and welds the contact surfaces of the metal plate by the instantaneous heat generated by the electrical resistance. The second technical problem is to solve the shortcomings of the welding traces or holes caused by the friction rotating probe on the surface. In addition, the third technical problem is to reduce the number of vibration electrode cylinders used for vibration of the spot welding portion from two to one during the vibration spot welding.

따라서, 본 발명의 일 실시예는, 진동스폿용접하고자 하는 두 장의 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2); 중첩된 상기 상부금속판(1)을 클램프하는 상부원통형클램프전극(4)을 부착하고, 내부에 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)을 구비하는 진동전극실린더(3); 상기 상부금속판(1)을 클램프하며 동시에 전기저항가열하는 상부원통형클램프전극(4); 상기 상부금속판(1)에 진동압력을 가하며, 압출되어 나온 소재를 반복압입하는 상기 원통형진동전극(5); 상기 원통형진동전극(5)에 삽입되어 반복적으로 왕복진동하며 중첩된 상기 상부금속판(1)과 상기 하부금속판(2)의 스폿용접부(19)소재를 원통형진동전극홈(17)으로 압출하는 원형봉진동전극(6); 중첩된 상기 하부금속판(2)을 하부에서 지지하는 하부평판형클램프전극(7);
상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가할 때 완충역할을 하는 진동전극완충스프링(11); 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가하는 진동하중유공압장치(20); 및 상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7), 및 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 전원을 공급하는 전극가열전원공급장치(21);로 구성되며, 상기 진동전극실린더(3)는 내부에 피스톤에 의해 구분되는 세 개의 공간인 실린더제1공간(12),실린더제2공간(13),실린더제3공간(14)이 구성되며, 중첩된 상기 상부금속판(1)과 하부금속판(2)에서 상기 상부금속판(1) 일면에 배치되어 상기 하부평판형클램프전극(7)과 함께 압력 접촉되는 스폿용접기를 제공한다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 진동스폿용접방법은 진동스폿용접하고자 하는 두 장의 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2)을 중첩시킨 다음 중첩된 상기 상부금속판(1)에 한 개의 진동전극실린더(3)을 배치하고, 상기 진동전극실린더(3)에 부착된 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부금속판(2)의 하부에 배치된 하부평판형클램프전극(7)에 의해서 중첩된 상기 상,하부금속판(1)(2)에 일정압력을 가하고, 상기 상부원통형클램프전극(4)내부에 삽입되어 있는 원통형진동전극(5)과, 상기 원통형진동전극(5)에 삽입되는 원형봉진동전극(6)을 상기 상부금속판(1)의 스폿용접부(19)에 수직으로 접촉한 상태에서 상기 상부원통형클램프전극(4)과 원통형진동전극(5), 및 상기 원형봉진동전극(6)에 의한 전기저항 순간가열방법으로 상기 스폿용접부(19)를 부분집중가열하며, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원통형진동전극(5)의 내부에 동심원으로 밀착삽입되는 상기 원형봉진동전극(6)을 통하여 순간적인 교차반복진동하중을 가하여 상기 스폿용접부(19)에 소성유동적인 상호 운동방향과 반대방향으로 압출하는 과정을 반복적으로 진행하여 중첩된 상기 상부금속판(1)과 하부금속판(2)을 진동스폿용접하고, 상기 원형봉진동전극(6)을 진동하기 위해 상기 원통형진동전극(5)은 원통형진동전극스토퍼(8)에 지지되며, 상기 원형봉진동전극(6)은 원형봉진동전극스톱퍼(9)까지 후퇴하여 각각 정지된 상태에서, 진동하중유공압장치(20)로부터 공급되는 유공압에 의해 상기 원형봉진동전극(6)의 선단면이 원통형진동전극(5) 밖으로 돌출되면서 상기 상, 하부금속판(1)(2)을 소성유동적으로 압입하고, 동시에 상기 원통형진동전극(5)이 상기 원형봉진동전극(6)의 운동방향과 반대방향으로 후퇴하면서 원통형진동전극홈(17)을 형성하여 상기 원형봉진동전극(6)의 압입 시, 밀려나온 스폿용접부(19)를 상기 원통형진동전극홈(17)으로 압출하도록 하고 진동하중을 가할 때 소성유동진동이 반복되면서 압출압력과 전기저항열에 의해 스폿용접부(19)가 진동스폿용접을 통해 접합되도록 한 상태에서, 상기 원형봉진동전극(6)이 진동전극실린더(3)내의 상기 원형봉진동전극스톱퍼(9)까지 후퇴한 상태로 정지시켜 상기 스폿용접부(19)에 용접으로 인한 단면변화를 발생을 방지한다.
상기 원통형진동전극(5)을 진동하기 위하여 진동전극실린더(3)내 피스톤에 의해 구분되는 실린더제1공간(12), 실린더제2공간(13), 및 실린더제3공간(14) 중, 상기 실린더제1공간(12), 실린더제3공간(14)의 압력하중이 제거되면서 상기 진동하중유공압장치(20)를 통하여 상기 실린더제2공간(13)에 압력하중이 걸리게 되면 상기 원형봉진동전극(6)이 상기 원통형진동전극(5) 안으로 복귀되면서 상기 스폿용접부(19)에 원형봉진동전극홈(18)을 형성하고, 동시에, 상기 원통형진동전극(5)이 상기 원통형진동전극홈(17)으로 압출된 상태의 금속소재를 상기 원형봉진동전극홈(18)으로 압출하여 진동하중을 가할 때 소성유동진동이 반복되면서 후방압출압력과 전기저항열에 의해 스폿용접부(19)의 금속소재가 접합되도록 한 상태에서, 상기 원통형진동전극(5)이 진동전극실린더(3)내의 상기 원통형진동전극스톱퍼(8)에 접촉된 상태로 정지시켜 스폿용접부(19)에 용접으로 인한 단면변화 발생을 방지할 수 있다.
상기 진동전극실린더(3)의 내벽 중앙에는 소성유동영역조절스토퍼(10)가 장착되며, 상기 소정유동영역조절스토퍼(10)는 상기 상, 하부금속판(1)(2)의 두께에 따라 길이 조절을 통하여 상기 원형봉진동전극(6)과 상기 원통형진동전극(5)에 의한 진동과 가열을 통하여 진동스폿용접의 수행 시, 상기 원형봉진동전극(6)과 상기 원통형진동전극(5)의 이동행정거리를 조정할 수 있다.
상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)은 초기상태와, 상기 진동하중유공압장치(11)를 통하여 공급되는 유공압에 의해 교차로 슬라이딩되면서 각 선단면이 돌출반복되었다가 반복진동하중이 제거된 상태에서, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)의 각 선단면이 상기 원통형진동전극스톱퍼(8)와 상기 원형봉진동전극스톱퍼(9), 및 원통형진동전극스톱퍼(8)와 상기 원형봉진동전극스톱퍼(9)의 사이에서 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)과 연결되는 각 피스톤 사이에 개재되는 진동전극완충스프링(11)을 통하여 상기 상부원통형클램프전극(4)의 선단면과 일치될 수 있다.
중첩된 상기 상, 하부금속판(1)(2)의 순간가열방법은 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)이 상기 스폿용접부(19)와 접촉 시, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 유입된 전류에 의해서 발생하는 전기저항발열; 상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7)의 선단면이 각각의 상하부금속판(1)(2)과 접촉되어 발생하는 전기저항발열; 및 상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7)의 소재에 따른 고유저항에 의하여 발열되는 전극자체로부터의 열전도에 의한 발열;을 통하여 상기 스폿용접부(19)를 집중가열할 수 있다.
상기 상, 하부금속판(1)(2)의 두께와 재질과, 상기 상, 하부금속판(1)(2)의 갯수에 따라 가변되는 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)의 이동행정거리와 진동수와, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 흐르는 전류와 진동전극의 재질 및 전극단면형상을 포함하는 진동스폿용접변수에 의해 진동스폿용접의 성능이 조절될 수 있다.Therefore, one embodiment of the present invention, the two overlapping upper metal plate 1 and the lower metal plate (2) to be welded to the vibration spot; A vibration electrode cylinder (3) attached to the upper cylindrical clamp electrode (4) for clamping the superimposed upper metal plate (1) and having a cylindrical vibration electrode (5) and a circular rod vibration electrode (6) therein; An upper cylindrical clamp electrode 4 for clamping the upper metal plate 1 and heating electrical resistance at the same time; The cylindrical vibrating electrode (5) applying a vibration pressure to the upper metal plate (1), and repeatedly pressing the extruded material; Circular rods inserted into the cylindrical vibrating electrode 5 to repeatedly reciprocate and extrude the overlapping spot welding portion 19 of the upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 into the cylindrical vibrating electrode grooves 17. Vibration electrode 6; A lower flat clamp electrode 7 supporting the overlapped lower metal plate 2 from below;
A vibration electrode buffer spring (11) which acts as a buffer when repeatedly applying vibration loads to the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6); A vibration load pneumatic device (20) for repeatedly applying vibration loads to the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6); And an electrode heating power supply device 21 for supplying power to the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7, and the cylindrical vibration electrode 5 and the circular rod vibration electrode 6. The vibration electrode cylinder (3) is composed of a cylinder first space 12, a cylinder second space 13, a cylinder third space 14, which are three spaces separated by a piston therein. In the overlapping upper metal plate 1 and the lower metal plate 2, a spot welder is disposed on one surface of the upper metal plate 1 to be in pressure contact with the lower flat clamp electrode 7.
In addition, the vibration spot welding method according to the embodiment of the present invention overlaps the two overlapping upper metal plates 1 and the lower metal plate 2 to be subjected to the vibration spot welding, and then one vibration electrode on the overlapping upper metal plate 1. The cylinder 3 is disposed and overlapped by the upper cylindrical clamp electrode 4 attached to the vibrating electrode cylinder 3 and the lower flat clamp electrode 7 disposed below the lower metal plate 2. Circular pressure is applied to the upper and lower metal plates (1) and (2) and the cylindrical vibration electrode (5) inserted into the upper cylindrical clamp electrode (4) and the cylindrical vibration electrode (5) The upper cylindrical clamp electrode 4, the cylindrical vibrating electrode 5, and the circular rod vibrating electrode 6 while the electrode 6 is in vertical contact with the spot welding portion 19 of the upper metal plate 1. Partial resistance heating of the spot welding portion 19 by an electric resistance instantaneous heating method The circular welding vibration load is momentarily applied to the spot welding portion 19 through the circular rod vibration electrode 6 inserted into the cylindrical vibration electrode 5 and the cylindrical vibration electrode 5. To repeatedly extrude in the direction opposite to the plastic flow direction of mutual movement, to weld the overlapping upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 to the vibration spot, and to vibrate the circular rod vibrating electrode 6. The cylindrical vibrating electrode (5) is supported by the cylindrical vibrating electrode stopper (8), the circular rod vibrating electrode (6) is retracted to the circular rod vibrating electrode stopper (9) in the stopped state, respectively, the vibration load pneumatic device ( 20, the tip end surface of the circular rod vibrating electrode 6 protrudes out of the cylindrical vibrating electrode 5 by the oil pressure supplied from the plastic rod, and plastically fluidly presses the upper and lower metal plates 1 and 2 at the same time. The vibrating electrode 5 When the circular rod vibrating electrode 6 is pushed in to form a cylindrical vibration electrode groove 17 while retreating in the direction opposite to the movement direction of the circular rod vibrating electrode 6, the spot welding portion 19 pushed out is pushed into the cylindrical vibration. The circular rod vibrating electrode (1) is made to be extruded into the electrode groove (17), and when the plastic flow vibration is repeated when the vibration load is applied, the spot welding portion (19) is joined through the vibration spot welding by the extrusion pressure and the electric resistance heat. 6) stops in the retracted state to the circular rod vibrating electrode stopper 9 in the vibrating electrode cylinder (3) to prevent the occurrence of cross-sectional change due to welding to the spot welding portion (19).
Among the first cylinder space 12, the second cylinder space 13, and the third cylinder space 14, which are divided by the piston in the vibrating electrode cylinder 3, in order to vibrate the cylindrical vibration electrode 5, When the pressure load is removed from the cylinder first space 12 and the cylinder third space 14 and the pressure load is applied to the cylinder second space 13 through the vibration load hydraulic pneumatic device 20, the circular rod vibrating electrode 6 returns to the cylindrical vibration electrode 5 to form a circular rod vibration electrode groove 18 in the spot weld 19, and at the same time, the cylindrical vibration electrode 5 is the cylindrical vibration electrode groove 17 When the metal material in the extruded state is extruded into the circular rod vibrating electrode groove 18 and the vibration load is applied, the plastic flow vibration is repeated and the metal material of the spot welding portion 19 is joined by the back extrusion pressure and the heat of electric resistance. In this state, the cylindrical vibrating electrode (5) is a vibration electrode cylinder (3) is stopped in a state in contact with the cylindrical vibration stopper electrode 8 can be prevented from occurring due to the change in cross-section welded to the spot welds (19).
A plastic flow area control stopper 10 is mounted at the center of the inner wall of the vibrating electrode cylinder 3, and the predetermined flow area control stopper 10 is adjusted in length according to the thicknesses of the upper and lower metal plates 1 and 2. The vibration of the circular rod vibrating electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 during the vibration spot welding through the vibration and heating by the circular vibrating electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 through Stroke length can be adjusted.
The cylindrical vibrating electrode (5) and the circular rod vibrating electrode (6) are slid to the cross section by the initial state and the oil pressure supplied through the vibration load hydraulic pneumatic device (11), each end surface is projected repeated repeated vibration load In this removed state, each end surface of the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 has the cylindrical vibrating electrode stopper 8, the circular rod vibrating electrode stopper 9, and the cylindrical vibrating electrode. Between the stopper 8 and the circular rod vibrating electrode stopper 9, a vibrating electrode buffer spring 11 interposed between the cylindrical vibrating electrode 5 and each piston connected to the circular rod vibrating electrode 6 is provided. It can be matched with the front end surface of the upper cylindrical clamp electrode (4) through.
The instantaneous heating method of the upper and lower metal plates (1) and (2) superimposed includes the cylindrical vibrating electrode (5) and the circular rod vibrating electrode (6) in contact with the spot welding portion (19). 5) and electric resistance heat generated by the current flowing into the circular rod vibrating electrode 6; Electrical resistance heat generated when the front end surfaces of the upper cylindrical clamp electrode (4) and the lower flat clamp electrode (7) are in contact with the upper and lower metal plates (1) (2); And heat generated by heat conduction from the electrode itself generated by the resistivity of the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7. Can be.
The cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 vary depending on the thickness and material of the upper and lower metal plates 1 and 2 and the number of the upper and lower metal plates 1 and 2. Performance of the vibration spot welding by vibrating spot welding parameters including the moving stroke distance and the frequency of the vibration, the current flowing through the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6, the material of the vibrating electrode, and the electrode cross-sectional shape. This can be adjusted.

비교적 얇은 두 금속판을 중첩하여 부분적으로 용접하는 스폿용접은 자동차차체의 용접에 주로 사용되어 진다. 이때 주로 사용되어 지는 금속판의 종류가 강철판이어서 고전류가 통전될 때 전기저항이 우수하여 두 금속판의 접촉면이 잘 용융되어 용접이 비교적 양호하다. 그러나 아크발생등의 환경적인 문제점을 내포하고 있다. 그리고 용접되어질 금속판의 종류가 경금속일 경우는 전기저항이 적어 고전류에 의한 접촉면을 용융하기가 쉽지 않다. Spot welding, which partially welds two relatively thin metal plates, is mainly used for welding automobile bodies. At this time, since the type of metal plate mainly used is steel plate, when the high current is energized, the electrical resistance is excellent, so that the contact surface of the two metal plates is well melted and the welding is relatively good. However, there are environmental problems such as arc generation. In addition, when the type of the metal plate to be welded is a light metal, it is difficult to melt the contact surface due to high current due to low electric resistance.

따라서 본 원 발명은 차세대 자동차의 경량화에 따른 경금속의 용접에 필요한 새로운 용접방법이 요구됨에 따라 중첩된 두 장의 금속판을 스폿용접(spot welding)하기 위하여 하부평판형클램프전극 위에 놓여있는 두 장의 중첩된 금속판의 상면 한 쪽면에 놓여있는 진동전극실린더에 부착된 상부원통형클램프전극이 수직으로 압력접촉한 상태에서 진동전극실린더 내부에 있는 원통형진동전극과 원형봉진동전극의 세 개의 전극에 의한 전기저항 순간가열방법으로 두 장의 용접될 금속판의 스폿용접부를 부분집중가열함과 동시에 쌍으로 구성된 원통형진동전극과 이 속에 삽입된 원형봉진동전극의 교차반복진동에 의해서 두 장의 금속판의 스폿용접부에 소성유동적인 압출과정이 반복적으로 진행되도록 하여 두 장의 금속판을 전기저항열과 압출압력에 의해 순간적으로 강하게 진동스폿용접되도록 하여 두 개의 진동전극을 사용하는 대신 한 개의 진동전극실린더를 사용하여 장치가 간단하면서 전기적인 아크가 발생하지 않는 진동스폿용접기로써 스폿용접부에 용접으로 인한 용접단면의 형상변화가 없는 진동스폿용접이 가능하다.Therefore, the present invention requires a new welding method for welding light metals due to the light weight of the next-generation automobiles, and thus, two overlapping metal plates placed on the lower plate-type clamp electrodes to spot weld two overlapping metal plates. Electrical resistance instantaneous heating method by three electrodes of cylindrical vibration electrode and circular rod vibration electrode inside the vibration electrode cylinder with the upper cylindrical clamp electrode attached to the vibrating electrode cylinder placed on one side of the upper surface In addition, the spot welding part of the two metal plates to be welded is partially concentrated, and at the same time, the plastic flow-extrusion process is performed on the spot welding part of the two metal plates by the cross-repetitive vibration of the pair of cylindrical vibration electrodes and the circular rod vibration electrodes inserted therein. The two metal plates are subjected to repetitive heat and extrusion pressure. As a vibrating spot welder that uses a single vibrating electrode cylinder instead of two vibrating electrodes to instantaneously strongly vibrate the spot, the device is simple and does not generate an electric arc. Unchanged vibration spot welding is possible.

또한 이와 같이 진동스폿용접을 사용하게 되면 용접하고자하는 금속판의 두께와 접합하고자하는 금속판의 재질과 금속판의 갯수에 따라 진동전극의 이동행정거리와 전극에 흐르는 전류와 전극의 단면형상의 간단한 조정에 의해 간단하게 고상용접이 가능하게 되는 장점이 있다. In addition, when the vibration spot welding is used, it is possible to adjust the moving stroke distance of the vibrating electrode, the current flowing through the electrode and the cross-sectional shape of the electrode according to the thickness of the metal plate to be welded, the material of the metal plate to be joined and the number of metal plates. There is an advantage that it is possible to simply weld the solid phase.

도 1은 진동스폿용접기의 수직단면도
도 2는 부분절개면을 가지는 진동전극실린더의 구성
도 3은 원통형진동전극과 원형봉진동전극이 결합된 외관
도 4는 하부평판형클램프전극의 구조
도 5는 상하부금속판 스폿용접부에서의 진동스폿용접 공정도
도 6은 진동스폿용접 후의 금속판의 한 쪽면상에서의 스폿용접부 표면흔적
도 7은 진동스폿용접기를 부착한 용접로봇시스템1 is a vertical sectional view of a vibration spot welder
2 is a configuration of a vibrating electrode cylinder having a partial incision surface
3 is a cylindrical vibrating electrode and a circular rod vibration electrode combined appearance
4 is a structure of a lower flat clamp electrode
5 is a vibration spot welding process diagram in the upper and lower metal plate spot welding portion
Fig. 6 shows the spot weld surface traces on one side of the metal plate after the vibration spot welding.
7 is a welding robot system with a vibration spot welding machine

진동스폿용접하고자 하는 두 장의 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2)과, 중첩된 상기 상부금속판(1)을 클램프하는 상부원통형클램프전극(4)을 부착하고, 내부에 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)을 구비하는 진동전극실린더(3)과, 상기 상부금속판(1)을 클램프하며 동시에 전기저항가열하는 상부원통형클램프전극(4)과, 상기 상부금속판(1)에 진동압력을 가하며, 압출되어 나온 소재를 반복압입하는 상기 원통형진동전극(5)과, 상기 원통형진동전극(5)에 삽입되어 반복적으로 왕복진동하며 중첩된 상기 상부금속판(1)과 상기 하부금속판(2)의 스폿용접부(19)소재를 원통형진동전극홈(17)으로 압출하는 원형봉진동전극(6)과, 중첩된 상기 하부금속판(2)을 하부에서 지지하는 하부평판형클램프전극(7)과, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가할 때 완충역할을 하는 진동전극완충스프링(11)과, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가하는 진동하중유공압장치(20)과, 상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7), 및 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 전원을 공급하는 전극가열전원공급장치(21)로 구성되며, 상기 진동전극실린더(3)는 내부에 피스톤에 의해 구분되는 세 개의 공간인 실린더제1공간(12),실린더제2공간(13),실린더제3공간(14)이 구성되며, 중첩된 상기 상부금속판(1)과 하부금속판(2)에서 상기 상부금속판(1) 일면에 배치되어 상기 하부평판형클램프전극(7)과 함께 압력 접촉되는 진동스폿용접기로써, Two superimposed upper metal plate 1 and lower metal plate 2 to be welded to the vibration spot and an upper cylindrical clamp electrode 4 for clamping the superimposed upper metal plate 1 are attached, and a cylindrical vibration electrode ( 5) and a vibrating electrode cylinder (3) having a circular rod vibrating electrode (6), an upper cylindrical clamp electrode (4) for clamping the upper metal plate (1) and heating electrical resistance at the same time, and the upper metal plate (1) The cylindrical vibrating electrode (5) for applying the vibration pressure to the repeatedly extruded material, and the upper metal plate (1) and the lower metal plate overlapping and reciprocating repeatedly inserted into the cylindrical vibration electrode (5) (2) the circular rod vibration electrode (6) for extruding the material of the spot welding portion (19) into the cylindrical vibration electrode groove (17), and the lower flat clamp electrode (7) for supporting the overlapping lower metal plate (2) from below. ), The cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6) Vibration load pneumatic device (20) for repeatedly applying vibration load to the vibration electrode buffer spring (11), and the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6), which acts as a buffer when the vibration load is repeatedly applied to the vibration load. And an electrode heating power supply device for supplying power to the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7, and the cylindrical vibration electrode 5 and the circular rod vibration electrode 6. 21, the vibrating electrode cylinder 3 is composed of a cylinder first space 12, a cylinder second space 13, a cylinder third space 14, which are three spaces separated by a piston therein. And a vibration spot welder disposed on one surface of the upper metal plate 1 in the overlapped upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 to be in pressure contact with the lower flat clamp electrode 7.

진동스폿용접하고자 하는 두 장의 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2)을 중첩시킨 다음 중첩된 상기 상부금속판(1)에 한 개의 진동전극실린더(3)을 배치하고, 상기 진동전극실린더(3)에 부착된 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부금속판(2)의 하부에 배치된 하부평판형클램프전극(7)에 의해서 중첩된 상기 상,하부금속판(1)(2)에 일정압력을 가하고, 상기 상부원통형클램프전극(4)내부에 삽입되어 있는 원통형진동전극(5)과, 상기 원통형진동전극(5)에 삽입되는 원형봉진동전극(6)을 상기 상부금속판(1)의 스폿용접부(19)에 수직으로 접촉한 상태에서 상기 상부원통형클램프전극(4)과 원통형진동전극(5), 및 상기 원형봉진동전극(6)에 의한 전기저항 순간가열방법으로 상기 스폿용접부(19)를 부분집중가열하며, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원통형진동전극(5)의 내부에 동심원으로 밀착삽입되는 상기 원형봉진동전극(6)을 통하여 순간적인 교차반복진동하중을 가하여 상기 스폿용접부(19)에 소성유동적인 상호 운동방향과 반대방향으로 압출하는 과정을 반복적으로 진행하여 중첩된 상기 상부금속판(1)과 하부금속판(2)을 진동스폿용접하고, 상기 원형봉진동전극(6)을 진동하기 위해 상기 원통형진동전극(5)은 원통형진동전극스토퍼(8)에 지지되며, 상기 원형봉진동전극(6)은 원형봉진동전극스톱퍼(9)까지 후퇴하여 각각 정지된 상태에서, 진동하중유공압장치(20)로부터 공급되는 유공압에 의해 상기 원형봉진동전극(6)의 선단면이 원통형진동전극(5) 밖으로 돌출되면서 상기 상, 하부금속판(1)(2)을 소성유동적으로 압입하고, 동시에 상기 원통형진동전극(5)이 상기 원형봉진동전극(6)의 운동방향과 반대방향으로 후퇴하면서 원통형진동전극홈(17)을 형성하여 상기 원형봉진동전극(6)의 압입 시, 밀려나온 스폿용접부(19)를 상기 원통형진동전극홈(17)으로 압출하도록 하고 진동하중을 가할 때 소성유동진동이 반복되면서 압출압력과 전기저항열에 의해 스폿용접부(19)가 진동스폿용접을 통해 접합되도록 한 상태에서, 상기 원형봉진동전극(6)이 진동전극실린더(3)내의 상기 원형봉진동전극스톱퍼(9)까지 후퇴한 상태로 정지시켜 상기 스폿용접부(19)에 용접으로 인한 단면변화를 발생을 방지하는 진동스폿용접방법을 특징으로 한다. The two overlapping upper metal plates 1 and the lower metal plate 2 to be welded to the vibration spot are overlapped, and then one vibrating electrode cylinder 3 is disposed on the overlapping upper metal plate 1, and the vibrating electrode cylinder ( 3) a constant pressure is applied to the upper and lower metal plates 1 and 2 superimposed by the upper cylindrical clamp electrode 4 attached to the lower plate and the lower flat clamp electrode 7 disposed below the lower metal plate 2; And a cylindrical vibration electrode 5 inserted into the upper cylindrical clamp electrode 4 and a circular rod vibration electrode 6 inserted into the cylindrical vibration electrode 5 are spots of the upper metal plate 1. The spot welding portion 19 by an electric resistance instantaneous heating method by the upper cylindrical clamp electrode 4, the cylindrical vibrating electrode 5, and the circular rod vibrating electrode 6 in a state of being in contact with the welding portion 19 perpendicularly. Partial heating, and the cylindrical vibration electrode 5 and the cylindrical vibration electrode ( 5) applying the instantaneous cross-repetitive vibration load through the circular rod vibrating electrode 6 closely inserted into the concentric circle, and extruding the spot welding portion 19 in the direction opposite to the plastic motion mutual movement direction. The cylindrical vibrating electrode 5 is a cylindrical vibrating electrode stopper 8 in order to vibrate the overlapped upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 and vibrate the circular rod vibrating electrode 6. The circular rod vibrating electrode (6) is retracted to the circular rod vibrating electrode stopper (9) and stopped respectively, and the circular rod vibrating electrode (6) by oil pressure supplied from the vibration load hydraulic pneumatic device (20). The front end surface of the bottom surface protrudes out of the cylindrical vibration electrode 5 and plastically presses the upper and lower metal plates 1 and 2, and at the same time, the cylindrical vibration electrode 5 of the circular rod vibration electrode 6 In the opposite direction of movement When the circularly shaped vibrating electrode groove 17 is pushed out while the circular rod vibrating electrode 6 is pressed, the spot welding portion 19 pushed out is pushed into the cylindrical vibrating electrode groove 17 and fired when the vibration load is applied. The circular rod vibrating electrode 6 is the circular rod vibrating electrode in the vibrating electrode cylinder 3 in a state in which the spot welding portion 19 is bonded by vibrating spot welding by the extrusion pressure and the electric resistance heat while the flow vibration is repeated. It is characterized by a vibration spot welding method which stops in the retracted state up to the stopper 9 and prevents cross-sectional change due to welding to the spot welding portion 19.

진동스폿용접공정을 구체적으로 기술하면 다음과 같다. The vibration spot welding process is described in detail as follows.

원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)을 삽입하고 있는 상부원통형클램프전극(4)과 하부평판형클램프전극(7)사이에 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2)의 스폿용접부(19) 상하면을 밀착시킨 다음 클램프압력을 가하면서 전원공급장치(21)에 의해 상부원통형클램프전극(4) 및 하부평판형클램프전극(7)에 전원을 공급하여 스폿용접부(19)를 순간적으로 저항가열한다. The upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 superimposed between the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7 into which the cylindrical vibration electrode 5 and the circular rod vibration electrode 6 are inserted. The spot welding portion 19 is brought into close contact with the upper and lower surfaces of the spot welding portion 19, and then the power is supplied to the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7 by the power supply device 21 while applying the clamp pressure. Instantly heats resistance.

이와 동시에 원통형진동전극(5) 내부에 동심원으로 삽입되어 있는 원형봉진동전극(6)의 압입으로 인해서 중첩된 금속판의 스폿용접부(19)상에서의 과잉금속을 방사방향으로 퍼지게 하면서 동시에 원통형진동전극(5)이 후퇴하고 난 공간인 원통형진동전극홈(17)으로 압출방향의 운동방향과 반대방향으로 압출되어 밀려나오도록 한다. 이때 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)이 상호 밀착된 상태에서 상호 반대방향으로 교차로 슬라이딩되도록 하여 압출과 동시에 운동방향과 반대방향으로 과잉금속을 압출하도록 되어 있다. At the same time, due to the indentation of the circular rod vibrating electrode 6 inserted into the cylindrical vibrating electrode 5 concentrically, the excess metal on the spot welding portion 19 of the overlapping metal plate is radially spread and at the same time the cylindrical vibrating electrode ( 5) is extruded and pushed out in the direction opposite to the movement direction of the extrusion direction into the cylindrical vibrating electrode groove 17, which is the space in which it retracted. At this time, the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 are in close contact with each other so as to slide crosswise in opposite directions to extrude excess metal in the opposite direction to the movement direction at the same time as extrusion.

이어서 다시 역으로 원형봉진동전극(6)과 원통형진동전극(5)이 상호 밀착된 상태에서 원통형진동전극(5)이 진동방향을 바꾸어 반대방향으로 압입될 때 원통형진동전극홈(17)으로 압출되어 나온 과잉금속소재를 다시 스폿용접부(19) 소성유동영역에서 방사반대방향인 동심원 중심으로 향하는 원형봉진동전극봉홈(18)으로 역으로 압출하게 하면서 스폿용접부(19)내에서는 소성유동접합이 발생하고 이와 같은 진동압출을 반복으로 수행하게 되면 스폿용접부(19)내의 금속소재는 강하게 고상접합되게 된다.Subsequently, in the state where the circular rod vibrating electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 are in close contact with each other, the cylindrical vibrating electrode 5 is extruded into the cylindrical vibrating electrode groove 17 when the cylindrical vibrating electrode 5 is pressed in the opposite direction by changing the vibration direction. The plastic flow junction is generated in the spot welding portion 19 while the excess metal material is extruded back to the circular rod vibration electrode rod groove 18 directed from the spot welding portion 19 plastic flow region toward the radially opposite concentric circle. When the vibration extrusion is repeatedly performed, the metal material in the spot welding portion 19 is strongly solid-bonded.

이와 같이 진동스폿용접을 사용하게 되면 용접하고자하는 금속판의 두께와 접합하고자하는 금속판의 재질과 금속판의 갯수에 따라 진동전극의 이동행정거리와 전극에 흐르는 전류와 진동전극 단면형상의 간단한 용접변수의 조절에 의해서 고상용접이 가능하게 되는 장점이 있다. Using the vibration spot welding, according to the thickness of the metal plate to be welded, the material of the metal plate to be joined and the number of metal plates, the moving stroke distance of the vibrating electrode, the current flowing through the electrode, and the simple welding parameters of the vibrating electrode cross-sectional shape are controlled. There is an advantage that the solid-state welding is possible by.

이 때 진동스폿용접할 두 장의 상하부금속판(1)(2)의 순간가열방법은 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)이 상기 스폿용접부(19)와 접촉 시, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 유입된 전류에 의해서 발생하는 전기저항발열과, 상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7)의 선단면이 각각의 상하부금속판(1)(2)과 접촉되어 발생하는 전기저항발열과, 및 상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7)의 소재에 따른 고유저항에 의하여 발열되는 전극자체로부터의 열전도에 의한 발열을 통하여 상기 스폿용접부(19)를 집중가열함으로써, 중첩된 금속판의 스폿용접부(19)를 용융하지않고 소성유동접합이 가능한 열간고상금속상태로 집중가열함으로써 과도한 전류에 의한 전기적인 아크가 발생하지 않도록 하는 기술적 과제를 해결하도록 한다.At this time, the instantaneous heating method of the two upper and lower metal plates (1) and (2) to be welded to the vibration spot includes the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6) in contact with the spot welding portion (19). Electrical resistance heat generated by the current flowing into the vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6, and the front end surfaces of the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7 are respectively The electrode itself generated by electrical resistance generated by contact with the upper and lower metal plates 1 and 2 of the upper and lower resistive resistances of the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7, respectively. Intensive heating of the spot welding portion 19 through heat generation by heat conduction from the electricity, and intensive heating in a hot solid metal state capable of plastic flow bonding without melting the spot welding portion 19 of the overlapping metal plate Arc wig The technical problem to be resolved to avoid.

그리고 용접하고자하는 중첩된 금속판의 한 면에 배치된 진동전극실린더(3)내의 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)의 진동과 전기저항가열이 반복되면서 중첩된 상하부금속판의 스폿용접부(19)를 강하게 진동스폿용접한 후 진동전극실린더(3)내의 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)의 정지위치가 용접하고자 하는 중첩된 금속판의 표면과 일치되면서 정지하도록 하여 스폿용접부(19)상에 용접으로 인한 단면변화가 없는 기술적 과제를 해결하도록 한다.Then, the spot welding portion of the upper and lower metal plates overlapped with the vibration and electric resistance heating of the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 in the vibrating electrode cylinder 3 disposed on one side of the overlapping metal plate to be welded is repeated. (19) after the vibratory spot welding, the stop position of the cylindrical vibrating electrode (5) and the circular rod vibrating electrode (6) in the vibrating electrode cylinder (3) coincides with the surface of the superimposed metal plate to be welded to the spot. To solve the technical problem there is no cross-sectional change due to welding on the weld (19).

그리고 이때 상하로 중첩되어 있는 상,하부금속판(1)(2)의 한 면상에 있는 한 개의 진동전극실린더(3)에 삽입된 두 개의 진동전극의 교차반복진동에 의해서 중첩된 금속판의 한 쪽면상에서 스폿용접부(19)소재를 진동적으로 상호 후방압출하게 하여 기존의 공개특허 제10-2011-0007595 에서 사용되는 금속판의 상하 양면에 두 개의 진동전극실린더를 사용하지 않고 한 쪽면에서 한 개의 진동전극실린더(3)와 하부평판형클램프전극(7)을 사용함으로써 진동스폿용접기의 구조와 작동을 간단히 하는 기술적 과제를 해결하도록 한다.At this time, on one side of the overlapping metal plate by the cross-repetitive vibration of two vibration electrodes inserted into one vibrating electrode cylinder (3) on one side of the upper and lower metal plates (1) and (2) overlapping up and down. By vibrating the back welding material of the spot welding portion 19 to each other in the prior art 10-2011-0007595 one vibrating electrode on one side without using two vibrating electrode cylinders on the upper and lower sides of the metal plate The use of the cylinder 3 and the lower flat clamp electrode 7 solves the technical problem of simplifying the structure and operation of the vibration spot welder.

본원 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다. An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 진동스폿용접기의 단면도를 도시하고 있으며 진동전극실린더(3)을 보면 원형봉진동전극(6)을 진동하기위하여 진동전극실린더(3)내에는 피스톤에 의해 구분되는 세 개의 공간인 실린더제1공간(12),실린더제2공간(13),실린더제3공간(14)을 구성하고 있고 실린더제2공간(13)속에 있는 진동전극완충스프링(11)으로써 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)이 진동전극실린더(3)내에 그림에서 도시한 각각의 스톱퍼(8)(9)까지 후퇴한 형태로 정지하게 있다가 진동하중유공압장치(20)에의해 연결된 유공압호스제1연결부(15)를 통하여 실린더제1공간(12)과 실린더제3공간(14)에 유공압 하중이 걸리면 원형봉진동전극(6)의 선단면이 원통형진동전극(5) 밖으로 돌출되면서 금속판을 소성적으로 압입하게 한다. 이 때 동시에 원통형진동전극(5)이 운동방향과 반대방향으로 후퇴하면서 원통형진동전극홈(17)이 형성되게 함으로써 원형봉진동전극(6)이 압입될 때 밀려나온 스폿용접부(19) 금속판 소재를 이 원통형진동전극홈(17)으로 압출하도록 구성되어 있다. 1 shows a cross-sectional view of a vibrating spot welder. In the vibrating electrode cylinder 3, a cylinder made of three spaces separated by a piston in the vibrating electrode cylinder 3 for vibrating the circular rod vibrating electrode 6 is shown. The cylindrical vibrating electrode 5 and the circular shape are constituted by a vibrating electrode buffer spring 11 in the first space 12, the second cylinder space 13, and the third cylinder space 14, which are located in the second cylinder space 13. The rod vibrating electrode 6 is stopped in the vibrating electrode cylinder 3 to the respective stoppers 8 and 9 shown in the figure in the retracted form and is connected by the vibration load hydraulic pneumatic device 20. When a hydraulic pressure is applied to the first cylinder space 12 and the third cylinder space 14 through the connecting portion 15, the end surface of the circular rod vibrating electrode 6 protrudes out of the cylindrical vibration electrode 5, thereby plasticizing the metal plate. Press in. At this time, the cylindrical vibrating electrode 5 is retracted in the direction opposite to the movement direction to form the cylindrical vibrating electrode groove 17 so that the spot welding portion 19 pushed out when the circular rod vibrating electrode 6 is press-fitted is formed. The cylindrical vibration electrode groove 17 is configured to be extruded.

그리고 원통형진동전극(5)을 진동하기 위하여 진동전극실린더(3)내의 실린더제1공간(12), 실린더제3공간(14)의 압력하중이 제거되면서 진동하중유공압장치(20)에 연결된 유공압호스제2연결부(16)를 통하여 실린더제2공간(13)에 압력하중이 걸리게 되면 원형봉진동전극(6)이 원통형진동전극(5) 안으로 복귀되면서 금속판내부의 소성유동부에 원형봉진동전극홈(18)을 형성함과 동시에 원통형진동전극(5)이 후방압출되어 나와 있던 금속소재를 다시 원형봉진동전극(6)의 후퇴로 생긴 원형봉진동전극홈(18)으로 압출하면서 소성유동교반이 반복되도록 한다. 이와 같은 소성유동교반이 반복되면서 압력과 열에 의해 금속소재가 강하게 접합되도록 하는 진동스폿용접 전극구조를 도시하고 있다. In order to vibrate the cylindrical vibrating electrode 5, the pressure loads of the first cylinder space 12 and the third cylinder space 14 in the vibrating electrode cylinder 3 are removed, and the hydraulic pressure hose connected to the vibration load hydraulic pneumatic device 20. When the pressure load is applied to the second cylinder 13 through the second connecting portion 16, the circular rod vibrating electrode 6 returns to the cylindrical vibrating electrode 5, and the circular rod vibrating electrode groove is formed in the plastic flow inside the metal plate. At the same time, the plastic material stirs while extruding the metallic material from which the cylindrical vibrating electrode 5 is extruded back into the circular rod vibrating electrode groove 18 formed by the retreat of the circular rod vibrating electrode 6. Let it be repeated As the plastic flow stirring is repeated, a vibration spot welding electrode structure is formed such that the metal material is strongly bonded by pressure and heat.

또한 도 1의 원형봉진동전극(6)에 의한 진동과 가열이 반복될 때 원형봉진동전극(6)의 선단면을 금속판표면과 일치시키기 위하여 사용되는 원형봉진동전극스톱퍼(9)가 진동전극실린더(3)의 내벽의 상부에 부착되어 있다.Further, when the vibration and heating by the circular rod vibrating electrode 6 of FIG. 1 are repeated, the circular rod vibrating electrode stopper 9 used to match the front end surface of the circular rod vibrating electrode 6 with the metal plate surface is a vibrating electrode. It is attached to the upper part of the inner wall of the cylinder 3.

또한 도 1의 원통형진동전극(5)에 의한 진동과 가열이 반복될 때 원통형진동전극(5)의 선단면을 금속판표면과 일치시키기 위하여 사용되는 원통형진동전극스톱퍼(8)가 진동전극실린더(3)의 내벽의 하부에 부착되어 있다.Further, when the vibration and heating by the cylindrical vibrating electrode 5 of FIG. 1 are repeated, the cylindrical vibrating electrode stopper 8 used to match the front end surface of the cylindrical vibrating electrode 5 with the metal plate surface is a vibrating electrode cylinder 3. It is attached to the lower part of the inner wall of the).

도 1의 원형봉진동전극(6)과 원통형진동전극(5)에 의한 진동과 가열이 반복될 때 소성유동영역조절스톱퍼(10)의 길이를 조절함으로써 용접하고자 하는 판재의 두께에 따라 원형봉진동전극(6)과 원통형진동전극(5)의 이동행정거리를 조정할 수 있도록 소성유동영역조절스톱퍼(10)가 진동전극실린더(3)의 내벽의 중앙부에 부착되어 있다.When the vibration and heating by the circular rod vibrating electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 of FIG. 1 are repeated, the circular rod vibrating is adjusted according to the thickness of the plate to be welded by adjusting the length of the plastic flow area control stopper 10. A plastic flow zone adjustment stopper 10 is attached to the center of the inner wall of the vibrating electrode cylinder 3 so that the movement stroke distance between the electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 can be adjusted.

도 2는 부분절개면을 가지는 진동전극실린더의 구성을 도시하고 있다. 기존의 스폿용접에 사용되는 전극과는 달리 상부원통형클램프전극(4) 내에 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)이 삽입되어 상호 슬라이딩되도록 지지하면서 진동전극완충스프링(11)에 의해 유공압압력을 받을 때 완충역할을 하며 실린더 내 피스톤에 의해 구분되는 세 개의 공간인 실린더제1공간(12), 실린더제2공간(13), 실린더제3공간(14)을 포함하는 밀폐형실린더로 구성되어 있다. 원통형클램프전극(4)을 하부에 탈부착될 수 있도록 나사부가 가공되어 있으며 진동전극실린더(3)의 옆면에 진동하중유공압장치(20)에 연결될 유공압호스제1연결부(15)와 유공압호스제2연결부(16)가 있다. 또한 상부에는 용접로봇시스템의 전극부분에 연결할 나사부가 가공되어 있다.2 shows a configuration of a vibrating electrode cylinder having a partially cut surface. Unlike the electrodes used in the conventional spot welding, the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 are inserted into the upper cylindrical clamp electrode 4 and supported by the vibrating electrode buffer spring 11 while being supported to slide together. Consists of a closed cylinder including a cylinder first space 12, a cylinder second space 13, and a cylinder third space 14, which serve as a buffer when receiving hydraulic pressure and are divided into three spaces separated by a piston in the cylinder. It is. The threaded part is machined so that the cylindrical clamp electrode 4 can be attached to and detached from the lower part, and the first connection part 15 and the second connection part of the pneumatic pressure hose to be connected to the vibration load hydraulic pneumatic device 20 on the side of the vibrating electrode cylinder 3. There is (16). In addition, the upper part is machined to connect to the electrode portion of the welding robot system.

도 3은 원통형진동전극과 원형봉진동전극이 결합된 외관을 도시하고 있다. 기존의 스폿용접에 사용되는 전극과는 달리 상부원통형쿨램프전극(4)의 내부에 원통형진동전극(5)의 내부에 원형봉진동전극(6)이 삽입되어 구성되어 있다.Figure 3 shows the external appearance of the cylindrical vibration electrode and the circular rod vibration electrode combined. Unlike the electrodes used in the conventional spot welding, the circular rod vibration electrode 6 is inserted into the cylindrical vibration electrode 5 inside the upper cylindrical cool lamp electrode 4.

도 4는 하부평판형클램프전극(7)을 도시한 것으로 상하부금속판소재(1)(2)를 하부에서 지지하고 진동전극실린더(3)에 부착된 상부원통형클램프전극(4)과 더불어 용접하고자 하는 금속판에 일정한 클램프압력을 가하면서 전류의 통전에 의해서 상하부금속판을 가열하는 기능을 가지고 있으며 일반적인 원형봉의 단면형상으로 되어 있다.4 shows the lower flat clamp electrode 7 to support the upper and lower metal plate materials 1 and 2 from the bottom and to weld together with the upper cylindrical clamp electrode 4 attached to the vibrating electrode cylinder 3. It has the function of heating the upper and lower metal plates by applying a constant clamp pressure to the metal plates by applying current, and has a cross-sectional shape of a general round rod.

도 5는 상하부금속판 스폿용접부내에서의 진동스폿용접 공정도를 도시하고 있으며 진동전극이 교차반복진동이 계속됨에 따라 한 번의 진동반복이 행해질 때의 소성유동영역변화를 다섯 개의 소성유동영역의 변화로 나누어 도시하고 있다. FIG. 5 shows a vibration spot welding process diagram in the upper and lower metal spot welding portions, and the change in plastic flow region when one vibration repetition is performed as the vibrating electrode cross-repeats vibration is divided into changes in five plastic flow regions. It is shown.

원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)을 삽입하고 있는 상부원통형클램프전극(4)과 하부평판형클램프전극(7)사이에 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2)의 스폿용접부(19) 상하면을 밀착시킨 다음 클램프압력을 가하면서 전원공급장치(21)에 의해 상부원통형클램프전극(4) 및 하부평판형클램프전극(7)에 전원을 공급하여 스폿용접부(19)를 순간적으로 저항가열한다. The upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 superimposed between the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7 into which the cylindrical vibration electrode 5 and the circular rod vibration electrode 6 are inserted. The spot welding portion 19 is brought into close contact with the upper and lower surfaces of the spot welding portion 19, and then the power is supplied to the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7 by the power supply device 21 while applying the clamp pressure. Instantly heats resistance.

이와 동시에 원통형진동전극(5) 내부에 동심원으로 삽입되어 있는 원형봉진동전극(6)의 압입으로 인해서 중첩된 금속판의 스폿용접부(19)상에서의 과잉금속을 방사방향으로 밖으로 퍼지게 하면서 동시에 원통형진동전극(5)이 후퇴하고 난 공간인 원통형진동전극홈(17)으로 압출방향과 반대방향으로 압출되어 밀려나오도록 한다. 이때 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)이 상호 밀착된 상태에서 상호 반대방향으로 교차로 슬라이딩되도록 하여 압출과 동시에 운동방향과 반대방향으로 과잉금속을 압출하도록 되어 있다. At the same time, due to the indentation of the circular rod vibrating electrode 6 concentrically inserted into the cylindrical vibrating electrode 5, the excess metal on the spot welding portion 19 of the overlapping metal plate is spread out in the radial direction and at the same time, the cylindrical vibrating electrode (5) is extruded and pushed out in the direction opposite to the extrusion direction into the cylindrical vibrating electrode groove 17 which is the space in which it retracted. At this time, the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 are in close contact with each other so as to slide crosswise in opposite directions to extrude excess metal in the opposite direction to the movement direction at the same time as extrusion.

이어서 다시 역으로 원형봉진동전극(6)과 원통형진동전극(5)이 상호 밀착된 상태에서 원통형진동전극(5)이 진동방향을 바꾸어 반대방향으로 압입될 때 원통형진동전극홈(17)으로 압출되어 나온 과잉금속소재를 다시 스폿용접부(19) 소성유동영역에서 방사반대방향인 동심원 중심으로 향하는 원형봉진동전극봉홈(18)으로 역으로 압출하게 하면서 스폿용접부(19)내에서는 소성유동접합이 발생하고 이와 같은 진동압출을 반복으로 수행하게 되면 스폿용접부(19)내의 금속소재는 강하게 접합되게 된다.Subsequently, in the state where the circular rod vibrating electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 are in close contact with each other, the cylindrical vibrating electrode 5 is extruded into the cylindrical vibrating electrode groove 17 when the cylindrical vibrating electrode 5 is pressed in the opposite direction by changing the vibration direction. The plastic flow junction is generated in the spot welding portion 19 while the excess metal material is extruded back to the circular rod vibration electrode rod groove 18 directed from the spot welding portion 19 plastic flow region toward the radially opposite concentric circle. When the vibration extrusion is repeatedly performed, the metal material in the spot welding portion 19 is strongly bonded.

이와 같이 진동하중유공압장치(20)의 압력에 의한 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)의 진동과 전원공급장치의 전원에 의한 저항가열이 반복되면서 중첩된 상하부금속판 스폿용접부(19)내에서 강하게 스폿용접되도록 하는 진동스폿용접하는 공정을 도시하고 있다.In this way, the vibration of the cylindrical vibration electrode 5 and the circular rod vibration electrode 6 caused by the pressure of the vibration load pneumatic device 20 and the resistance heating by the power supply of the power supply are repeated, and the upper and lower metal plate spot welding portions 19 overlap. The vibrating spot welding process of making the spot welding strongly in the inside is shown.

도 6은 진동스폿용접 후의 금속판의 한 쪽면상에서의 스폿용접부(19) 표면 형상을 도시한 것으로 용접부 표면에 상부원통형클램프전극(4)의 용접흔적과 원통형진동전극(5)의 용접흔적 그리고 원형봉진동전극(6)의 용접흔적이 세 개의 동심원 상태로 남아 있는 진동스폿용접흔적(23)을 보여주고 있다.Fig. 6 shows the surface shape of the spot weld 19 on one side of the metal plate after the vibration spot welding, in which the welding trace of the upper cylindrical clamp electrode 4 and the welding trace of the cylindrical vibrating electrode 5 are circular and welded on the weld surface. The welding trace of the rod vibrating electrode 6 shows the vibration spot welding trace 23 remaining in three concentric circles.

도 7은 진동스폿용접기를 부착한 용접로봇시스템(22)을 도시한 것으로 용접로봇시스템(22)의 전극가열전원공급장치(21)에 연결되어 진동전극실린더(3)의 원통형클램프전극(4)을 가열하고 용접로봇시스템(22)의 진동하중유공압장치(20)에 의해 유공압호스로 연결된 진동전극실린더(3)의 내부에 있는 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)이 진동되도록 하는 용접로봇시스템(22)을 도시하고 있다.7 shows a welding robot system 22 with a vibration spot welder, which is connected to the electrode heating power supply 21 of the welding robot system 22 and has a cylindrical clamp electrode 4 of the vibration electrode cylinder 3. The cylindrical vibrating electrode (5) and the circular rod vibrating electrode (6) in the vibrating electrode cylinder (3) connected to the hydraulic pneumatic hose by the vibration load hydraulic pneumatic device (20) of the welding robot system (22). A welding robot system 22 is shown.

1;상부금속판, 2;하부금속판, 3;진동전극실린더, 4;상부원통형클램프전극 5;원통형진동전극, 6;원형봉진동전극, 7;하부평판형클램프전극, 8;원통형진동전극스톱퍼, 9;원형봉진동전극스톱퍼, 10;소성유동영역조절스톱퍼, 11;진동전극완충스프링, 12;실린더제1공간, 13;실린더제2공간, 14;실린더제3공간 15;유공압호스제1연결부 16;유공압호스제2연결부; 17;원통형진동전극홈, 18;원형봉진동전극홈, 19;스폿용접부, 20;진동하중유공압장치, 21;전극가열전원공급장치, 22;용접로봇시스템 23;진동스폿용접흔적1; upper metal plate, 2; lower metal plate, 3; vibration electrode cylinder, 4; upper cylindrical clamp electrode 5; cylindrical vibration electrode, 6; circular rod vibration electrode, 7; lower flat clamp electrode, 8; cylindrical vibration electrode stopper, 9; circular rod vibrating electrode stopper, 10; plastic flow zone adjustment stopper, 11; vibrating electrode buffer spring, 12; cylinder 1 space, 13; cylinder 2 space, 14; cylinder 3 space 15; hydraulic hose first connection 16; a second connecting portion of the pneumatic hose; 17; cylindrical vibration electrode groove, 18; circular rod vibration electrode groove, 19; spot weld, 20; vibration load pneumatic device, 21; electrode heating power supply, 22; welding robot system 23; vibration spot welding trace

Claims (9)

진동스폿용접하고자 하는 두 장의 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2);
중첩된 상기 상부금속판(1)을 클램프하는 상부원통형클램프전극(4)을 부착하고, 내부에 원통형진동전극(5)과 원형봉진동전극(6)을 구비하는 진동전극실린더(3);
상기 상부금속판(1)을 클램프하며 동시에 전기저항가열하는 상부원통형클램프전극(4);
상기 상부금속판(1)에 진동압력을 가하며, 압출되어 나온 소재를 반복압입하는 상기 원통형진동전극(5);
상기 원통형진동전극(5)에 삽입되어 반복적으로 왕복진동하며 중첩된 상기 상부금속판(1)과 상기 하부금속판(2)의 스폿용접부(19)소재를 원통형진동전극홈(17)으로 압출하는 원형봉진동전극(6);
중첩된 상기 하부금속판(2)을 하부에서 지지하는 하부평판형클램프전극(7);
상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가할 때 완충역할을 하는 진동전극완충스프링(11);
상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 반복적으로 진동하중을 가하는 진동하중유공압장치(20); 및
상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7), 및 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 전원을 공급하는 전극가열전원공급장치(21);로 구성되며,
상기 진동전극실린더(3)는 내부에 피스톤에 의해 구분되는 세 개의 공간인 실린더제1공간(12),실린더제2공간(13),실린더제3공간(14)이 구성되며, 중첩된 상기 상부금속판(1)과 하부금속판(2)에서 상기 상부금속판(1) 일면에 배치되어 상기 하부평판형클램프전극(7)과 함께 압력 접촉되는 진동스폿용접기.Two superimposed upper metal plates 1 and lower metal plates 2 to be vibrated spot welded;
A vibration electrode cylinder (3) attached to the upper cylindrical clamp electrode (4) for clamping the superimposed upper metal plate (1) and having a cylindrical vibration electrode (5) and a circular rod vibration electrode (6) therein;
An upper cylindrical clamp electrode 4 for clamping the upper metal plate 1 and heating electrical resistance at the same time;
The cylindrical vibrating electrode (5) applying a vibration pressure to the upper metal plate (1), and repeatedly pressing the extruded material;
Circular rods inserted into the cylindrical vibrating electrode 5 to repeatedly reciprocate and extrude the overlapping spot welding portion 19 of the upper metal plate 1 and the lower metal plate 2 into the cylindrical vibrating electrode grooves 17. Vibration electrode 6;
A lower flat clamp electrode 7 supporting the overlapped lower metal plate 2 from below;
A vibration electrode buffer spring (11) which acts as a buffer when repeatedly applying vibration loads to the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6);
A vibration load pneumatic device (20) for repeatedly applying vibration loads to the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6); And
An electrode heating power supply (21) for supplying power to the upper cylindrical clamp electrode (4) and the lower flat clamp electrode (7), and the cylindrical vibration electrode (5) and the circular rod vibration electrode (6); Consists of,
The vibrating electrode cylinder 3 has a cylinder first space 12, a cylinder second space 13, and a cylinder third space 14, which are three spaces separated by pistons, and are overlapped with each other. Vibration spot welder is disposed on one surface of the upper metal plate (1) in the metal plate (1) and the lower metal plate (2) to be in pressure contact with the lower flat clamp electrode (7). 진동스폿용접하고자 하는 두 장의 중첩된 상부금속판(1)과 하부금속판(2)을 중첩시킨 다음 중첩된 상기 상부금속판(1)에 한 개의 진동전극실린더(3)을 배치하고, 상기 진동전극실린더(3)에 부착된 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부금속판(2)의 하부에 배치된 하부평판형클램프전극(7)에 의해서 중첩된 상기 상,하부금속판(1)(2)에 일정압력을 가하고,
상기 상부원통형클램프전극(4)내부에 삽입되어 있는 원통형진동전극(5)과, 상기 원통형진동전극(5)에 삽입되는 원형봉진동전극(6)을 상기 상부금속판(1)의 스폿용접부(19)에 수직으로 접촉한 상태에서 상기 상부원통형클램프전극(4)과 원통형진동전극(5), 및 상기 원형봉진동전극(6)에 의한 전기저항 순간가열방법으로 상기 스폿용접부(19)를 부분집중가열하며,
상기 원통형진동전극(5)과 상기 원통형진동전극(5)의 내부에 동심원으로 밀착삽입되는 상기 원형봉진동전극(6)을 통하여 순간적인 교차반복진동하중을 가하여 상기 스폿용접부(19)에 소성유동적인 상호 운동방향과 반대방향으로 압출하는 과정을 반복적으로 진행하여 중첩된 상기 상부금속판(1)과 하부금속판(2)을 진동스폿용접하고,
상기 원형봉진동전극(6)을 진동하기 위해 상기 원통형진동전극(5)은 원통형진동전극스토퍼(8)에 지지되며, 상기 원형봉진동전극(6)은 원형봉진동전극스톱퍼(9)까지 후퇴하여 각각 정지된 상태에서, 진동하중유공압장치(20)로부터 공급되는 유공압에 의해 상기 원형봉진동전극(6)의 선단면이 원통형진동전극(5) 밖으로 돌출되면서 상기 상, 하부금속판(1)(2)을 소성유동적으로 압입하고,
동시에 상기 원통형진동전극(5)이 상기 원형봉진동전극(6)의 운동방향과 반대방향으로 후퇴하면서 원통형진동전극홈(17)을 형성하여 상기 원형봉진동전극(6)의 압입 시, 밀려나온 스폿용접부(19)를 상기 원통형진동전극홈(17)으로 압출하도록 하고 진동하중을 가할 때 소성유동진동이 반복되면서 압출압력과 전기저항열에 의해 스폿용접부(19)가 진동스폿용접을 통해 접합되도록 한 상태에서, 상기 원형봉진동전극(6)이 진동전극실린더(3)내의 상기 원형봉진동전극스톱퍼(9)까지 후퇴한 상태로 정지시켜 상기 스폿용접부(19)에 용접으로 인한 단면변화를 발생을 방지하는 진동스폿용접방법.The two overlapping upper metal plates 1 and the lower metal plate 2 to be welded to the vibration spot are overlapped, and then one vibrating electrode cylinder 3 is disposed on the overlapping upper metal plate 1, and the vibrating electrode cylinder ( 3) a constant pressure is applied to the upper and lower metal plates 1 and 2 superimposed by the upper cylindrical clamp electrode 4 attached to the lower plate and the lower flat clamp electrode 7 disposed below the lower metal plate 2; Add
The spot welding portion 19 of the upper metal plate 1 includes a cylindrical vibration electrode 5 inserted into the upper cylindrical clamp electrode 4 and a circular rod vibration electrode 6 inserted into the cylindrical vibration electrode 5. The spot welding portion 19 is partially concentrated by an electric resistance instantaneous heating method by the upper cylindrical clamp electrode 4, the cylindrical vibrating electrode 5, and the circular rod vibrating electrode 6 in the state of vertical contact with Heating,
Plastic flow fluid is applied to the spot welding portion 19 by applying an instantaneous cross-repetitive vibration load through the circular rod vibration electrode 6 inserted into the cylindrical vibration electrode 5 and the cylindrical vibration electrode 5 in a concentric manner. By repeating the extrusion process in the direction opposite to the mutual movement direction of phosphorus by vibrating spot welding the overlapping upper metal plate (1) and the lower metal plate (2),
The cylindrical vibrating electrode 5 is supported by the cylindrical vibrating electrode stopper 8 to vibrate the circular vibrating electrode 6, and the circular vibrating electrode 6 retreats to the circular vibrating electrode stopper 9. In the stationary state, respectively, the front end surface of the circular rod vibrating electrode 6 protrudes out of the cylindrical vibrating electrode 5 by the oil pressure supplied from the vibration load hydraulic pneumatic device 20, and the upper and lower metal plates 1 ( 2) plastic injection and fluid injection
At the same time, the cylindrical vibrating electrode 5 is retracted in the direction opposite to the movement direction of the circular rod vibrating electrode 6 to form a cylindrical vibrating electrode groove 17 to be pushed out when the circular rod vibrating electrode 6 is pressed in. The spot welding portion 19 is extruded into the cylindrical vibrating electrode groove 17 and the plastic flow vibration is repeated when the vibration load is applied, so that the spot welding portion 19 is joined through the vibration spot welding by the extrusion pressure and the electric resistance heat. In the state, the circular rod vibrating electrode 6 is stopped in the retracted state to the circular rod vibrating electrode stopper 9 in the vibrating electrode cylinder 3 to generate a cross-sectional change due to welding in the spot weld 19. Prevention of vibration spot welding. 삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 원통형진동전극(5)을 진동하기 위하여 진동전극실린더(3)내 피스톤에 의해 구분되는 실린더제1공간(12), 실린더제2공간(13), 및 실린더제3공간(14) 중, 상기 실린더제1공간(12), 실린더제3공간(14)의 압력하중이 제거되면서 상기 진동하중유공압장치(20)를 통하여 상기 실린더제2공간(13)에 압력하중이 걸리게 되면 상기 원형봉진동전극(6)이 상기 원통형진동전극(5) 안으로 복귀되면서 상기 스폿용접부(19)에 원형봉진동전극홈(18)을 형성하고,
동시에, 상기 원통형진동전극(5)이 상기 원통형진동전극홈(17)으로 압출된 상태의 금속소재를 상기 원형봉진동전극홈(18)으로 압출하여 진동하중을 가할 때 소성유동진동이 반복되면서 이동방향과 반대방향으로의 압출압력과 전기저항열에 의해 스폿용접부(19)의 금속소재가 접합되도록 한 상태에서, 상기 원통형진동전극(5)이 진동전극실린더(3)내의 상기 원통형진동전극스톱퍼(8)에 접촉된 상태로 정지시켜 스폿용접부(19)에 용접으로 인한 단면변화 발생을 방지하는 진동스폿용접방법.The method of claim 2,
Among the first cylinder space 12, the second cylinder space 13, and the third cylinder space 14, which are divided by the piston in the vibrating electrode cylinder 3, in order to vibrate the cylindrical vibration electrode 5, When the pressure load is removed from the cylinder first space 12 and the cylinder third space 14 and the pressure load is applied to the cylinder second space 13 through the vibration load hydraulic pneumatic device 20, the circular rod vibrating electrode (6) is returned into the cylindrical vibration electrode (5) to form a circular rod vibration electrode groove (18) in the spot welding portion 19,
At the same time, when the cylindrical vibration electrode 5 extrudes the metallic material extruded into the cylindrical vibration electrode groove 17 to the circular rod vibration electrode groove 18 to apply a vibration load, the plastic flow vibration is repeated. The cylindrical vibrating electrode 5 is the cylindrical vibrating electrode stopper 8 in the vibrating electrode cylinder 3 in a state in which the metal material of the spot welding portion 19 is joined by the extrusion pressure and the electric resistance heat in the opposite direction. Vibration spot welding method for stopping the occurrence of cross-sectional change due to the welding to the spot welding portion 19 by stopping in contact with. 제 2항에 있어서
상기 진동전극실린더(3)의 내벽 중앙에는 소성유동영역조절스토퍼(10)가 장착되며, 상기 소정유동영역조절스토퍼(10)는 상기 상, 하부금속판(1)(2)의 두께에 따라 길이 조절을 통하여 상기 원형봉진동전극(6)과 상기 원통형진동전극(5)에 의한 진동과 가열을 통하여 진동스폿용접의 수행 시, 상기 원형봉진동전극(6)과 상기 원통형진동전극(5)의 이동행정거리를 조정하는 진동스폿용접방법.The method according to claim 2, wherein
A plastic flow area control stopper 10 is mounted at the center of the inner wall of the vibrating electrode cylinder 3, and the predetermined flow area control stopper 10 is adjusted in length according to the thicknesses of the upper and lower metal plates 1 and 2. The vibration of the circular rod vibrating electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 during the vibration spot welding through the vibration and heating by the circular vibrating electrode 6 and the cylindrical vibrating electrode 5 through Vibration spot welding method for adjusting stroke. 제 2항에 있어서
상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)은 초기상태와, 상기 진동하중유공압장치(11)를 통하여 공급되는 유공압에 의해 교차로 슬라이딩되면서 각 선단면이 돌출반복되었다가 반복진동하중이 제거된 상태에서, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)의 각 선단면이 상기 원통형진동전극스톱퍼(8)와 상기 원형봉진동전극스톱퍼(9), 및 원통형진동전극스톱퍼(8)와 상기 원형봉진동전극스톱퍼(9)의 사이에서 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)과 연결되는 각 피스톤 사이에 개재되는 진동전극완충스프링(11)을 통하여 상기 상부원통형클램프전극(4)의 선단면과 일치되는 진동스폿용접방법.The method according to claim 2, wherein
The cylindrical vibrating electrode (5) and the circular rod vibrating electrode (6) are slid to the cross section by the initial state and the oil pressure supplied through the vibration load hydraulic pneumatic device (11), each end surface is projected repeated repeated vibration load In this removed state, each end surface of the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 has the cylindrical vibrating electrode stopper 8, the circular rod vibrating electrode stopper 9, and the cylindrical vibrating electrode. Between the stopper 8 and the circular rod vibrating electrode stopper 9, a vibrating electrode buffer spring 11 interposed between the cylindrical vibrating electrode 5 and each piston connected to the circular rod vibrating electrode 6 is provided. Vibration spot welding method matching the front end surface of the upper cylindrical clamp electrode (4) through. 제 2항에 있어서
중첩된 상기 상, 하부금속판(1)(2)의 순간가열방법은
상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)이 상기 스폿용접부(19)와 접촉 시, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 유입된 전류에 의해서 발생하는 전기저항발열;
상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7)의 선단면이 각각의 상하부금속판(1)(2)과 접촉되어 발생하는 전기저항발열; 및
상기 상부원통형클램프전극(4)과 상기 하부평판형클램프전극(7)의 소재에 따른 고유저항에 의하여 발열되는 전극자체로부터의 열전도에 의한 발열;
을 통하여 상기 스폿용접부(19)를 집중가열하는 것을 진동스폿용접방법.The method according to claim 2, wherein
The instantaneous heating method of the upper and lower metal plates 1 and 2 superimposed
When the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 come into contact with the spot welding portion 19, the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 are generated by the current flowing into the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6. Electrical resistance heating;
Electrical resistance heat generated when the front end surfaces of the upper cylindrical clamp electrode (4) and the lower flat clamp electrode (7) are in contact with the upper and lower metal plates (1) (2); And
Heat generation due to heat conduction from the electrode itself, which is generated by high resistivity according to the material of the upper cylindrical clamp electrode 4 and the lower flat clamp electrode 7;
Vibration spot welding method of heating the spot welding portion 19 through the concentrated. 제2항에 있어서,
상기 상, 하부금속판(1)(2)의 두께와 재질과, 상기 상, 하부금속판(1)(2)의 갯수에 따라 가변되는 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)의 이동행정거리와 진동수와, 상기 원통형진동전극(5)과 상기 원형봉진동전극(6)에 흐르는 전류와 진동전극의 재질 및 전극단면형상을 포함하는 진동스폿용접변수에 의해 진동스폿용접의 성능이 조절되는 진동스폿용접방법.
The method of claim 2,
The cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6 vary depending on the thickness and material of the upper and lower metal plates 1 and 2 and the number of the upper and lower metal plates 1 and 2. Performance of the vibration spot welding by vibrating spot welding parameters including the moving stroke distance and the frequency of the vibration, the current flowing through the cylindrical vibrating electrode 5 and the circular rod vibrating electrode 6, the material of the vibrating electrode, and the electrode cross-sectional shape. This controlled vibration spot welding method.
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