KR101374560B1

KR101374560B1 - 프로젝션 용접용 전극

Info

Publication number: KR101374560B1
Application number: KR1020120043789A
Authority: KR
Inventors: 공문규
Original assignee: (주)지엔에스케이텍
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2014-03-13
Also published as: KR20130120697A

Abstract

본 발명은 팁의 교환 작업을 용이하게 실시하여 손상을 방지하고 생산성을 향상시킬 수 있는 프로젝션 용접용 전극을 개시한다. 본 발명은 섕크, 팁, 볼트와 오링실로 구성되어 있다. 섕크의 중앙에 냉각수의 공급을 위한 냉각수 통로가 관통되어 있고, 외면 하부에 냉각수 통로와 연통되도록 슬릿이 하단으로부터 시작해서 길이 방향을 따라 형성되어 있으며, 슬릿과 이웃하는 외면 한쪽에 슬릿과 연통되도록 관통구멍이 형성되어 있고, 슬릿과 이웃하는 외면 다른 쪽에 관통구멍과 정렬되도록 나사구멍이 형성되어 있다. 팁은 피용접제에 접촉되는 접촉면이 형성되어 있는 머리와, 냉각수 통로에 헐거운 끼워맞춤되도록 머리의 상면에 연장되어 있는 보스를 구비하며, 보스의 중앙에 냉각수 통로와 연통되는 보어가 형성되어 있다. 볼트는 냉각수 통로에 보스를 고정하기 위하여 관통구멍을 통하여 나사구멍에 체결되어 있다. 오링실은 냉각수 통로와 보스 사이의 기밀을 유지하기 위하여 보스의 외면 장착되어 있다. 본 발명에 의하면, 섕크와 팁이 슬릿을 구비하는 스플리트 클램프 구조에 의하여 섕크와 팁의 분리와 조립 작업을 용이하게 실시할 수 있으므로, 낭비시간이 줄어 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 섕크와 팁이 볼팅에 의하여 견고하게 고정되어 팁의 조립을 위한 타격이 불필요하고, 냉각수의 누출을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

Description

프로젝션 용접용 전극{PROJECTION WELDING ELECTRODE}

본 발명은 프로젝션 용접용 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팁(Tip)의 교환 작업을 용이하게 실시하여 손상을 방지하고 생산성을 향상시킬 수 있는 프로젝션 용접용 전극에 관한 것이다.

프로젝션 용접은 용접하려는 금속부재와 같은 피용접재의 용접부에 만들어진 돌기부를 접촉시켜 압력을 가하면서 전류를 인가하면, 전류 및 압력이 돌기부에 집중되면서 발생되는 저항열에 의하여 용접하는 일종의 저항 용접법에 해당한다.

프로젝션 용접용 전극은 금속부재의 양쪽에 배치되는 상부전극과 하부전극으로 구분되고 있다. 전극의 팁(Tip)은 돌기부의 형상이 전류밀도를 높이도록 형성되어 있기 때문에 플랫팁(Flat tip)이 사용되고 있다. 돌기부는 그 형상이 저항열에 의하여 가열되어 변형되면서 용접 면적을 증가시키게 되므로 과열을 방지할 수 있다. 또한, 프로젝션 용접은 열용량의 차이가 많은 서로 다른 금속의 접합 시 열평형의 특성이 우수하고, 복수의 금속부재를 동시에 용접할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 따라서 프로젝션 용접은 자동차 부품의 용접에 보편적으로 채택되고 있다.

종래의 프로젝션 용접용 전극은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 섕크(Shank: 10)와 팁(20)으로 구성되어 있다. 섕크(10)는 프로젝션 용접기의 콜릿(Collet)에 고정된다. 콜릿은 척(Chuck), 어댑터(Adapter) 등으로 부르고도 있다. 섕크는 그 중앙에 냉각수의 공급을 위한 냉각수 통로(12)가 형성되어 있는 중공형 실린더(Hollow cylinder)로 구성되어 있다. 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관(30)이 냉각수 통로(12)에 끼워져 있다. 섕크(10)의 하단에 테이퍼(Taper: 14)가 연장되도록 형성되어 있다.

팁(20)은 그 중앙에 테이퍼(14)가 억지 끼워맞춤되도록 형성되어 있는 테이퍼보어(Taper bore: 22)를 구비한다. 테이퍼보어(22)는 냉각수 통로(12)와 연통되어 있다. 테이퍼(14)는 테이퍼보어(22)에 억지 끼워맞춤되어 냉각수의 누출을 방지하게 된다. 팁(20)의 하면은 용접을 위하여 금속부재, 예를 들면 금속판(2)에 용접하기 위한 볼트(4)와 접촉되는 평탄한 접촉면(24)으로 형성되어 있다. 금속판(2)은 하부전극(40) 위에 놓여 있다.

상기와 같은 종래의 프로젝션 용접용 전극은 용접을 위하여 금속부재와 접촉되는 팁(20)을 주기적으로 교환해야 한다. 그러나 테이퍼(14)와 테이퍼보어(22)의 억지 끼워맞춤에 의하여 섕크(10)로부터 팁(20)을 분리하기 매우 어려운 문제가 있다. 특히, 테이퍼(14)와 테이퍼보어(22)는 쐐기 방식으로 끼워져 있으므로, 팁(20)의 분리를 위하여 섕크(10)에 고정되어 있는 팁(20)을 강한 힘으로 당기면서 회전시켜야 한다. 이때, 팁(20)을 당기는 힘이 섕크(10)와 섕크(10)의 승강을 위하여 섕크(10)에 연결되어 있는 프로젝션 용접기의 업다운 실린더(Up down cylinder) 등에 전달되어 섕크(10)와 업다운 실린더의 휨변형이 발생되는 문제가 있다.

한편, 테이퍼(14)와 테이퍼보어(22)의 억지 끼워맞춤을 위해서는 테이퍼(14)를 테이퍼보어(22)에 가조립시킨 상태에서 망치 등을 이용하여 팁(20)의 접촉면(24)을 타격하고 있다. 망치의 타격에 의하여 접촉면(24)과 섕크(10)에 변형이 발생되는 문제가 있다. 또한, 팁(20)의 분리와 조립 작업에 소요되는 낭비시간(Dead time)이 길어져 생산성을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은, 섕크와 팁의 분리와 조립 작업을 용이하게 실시할 수 있는 새로운 프로젝션 용접용 전극을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 팁이 볼팅(Bolting)에 의하여 섕크에 견고하게 고정할 수 있는 프로젝션 용접용 전극을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 섕크와 팁에 공급되는 냉각수의 누출을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 프로젝션 용접용 전극을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 프로젝션 용접용 전극이 제공된다. 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극은, 중앙에 냉각수의 공급을 위한 냉각수 통로가 관통되어 있고, 외면 하부에 냉각수 통로와 연통되도록 슬릿이 하단으로부터 시작해서 길이 방향을 따라 형성되어 있으며, 슬릿과 이웃하는 외면 한쪽에 슬릿과 연통되도록 관통구멍이 형성되어 있고, 슬릿과 이웃하는 외면 다른 쪽에 관통구멍과 정렬되도록 나사구멍이 형성되어 있는 섕크와; 피용접제에 접촉되는 접촉면이 형성되어 있는 머리와, 냉각수 통로에 헐거운 끼워맞춤되도록 머리의 상면에 연장되어 있는 보스를 구비하며, 보스의 중앙에 냉각수 통로와 연통되는 보어가 형성되어 있는 팁과; 냉각수 통로에 보스를 고정하기 위하여 관통구멍을 통하여 나사구멍에 체결되어 있는 볼트와; 냉각수 통로와 보스 사이의 기밀을 유지하기 위하여 보스의 외면 장착되어 있는 오링실을 포함한다.

본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극은, 섕크와 팁이 슬릿(Slit)을 구비하는 스플리트 클램프 구조(Split clamp structure)에 의하여 섕크와 팁의 분리와 조립 작업을 용이하게 실시할 수 있으므로, 낭비시간이 줄어 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 섕크와 팁이 볼팅에 의하여 견고하게 고정되어 팁의 조립을 위한 타격이 불필요해지므로, 섕크와 팁의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 오링실(O-ring seal)이 섕크와 팁 사이의 기밀을 유지하는 구조에 의하여 냉각수의 누출을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

도 1은 종래의 프로젝션 용접용 전극을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극의 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극에서 볼트의 체결에 의한 팁의 고정을 설명하기 위하여 나타낸 단면도들이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 5에 본 발명의 일 측면에 따른 프로젝션 용접용 전극이 도시되어 있다. 먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극은 섕크(110)를 구비한다. 섕크(110)는 그 중앙에 냉각수의 공급을 위한 냉각수 통로(112)가 형성되어 있는 중공형 실린더로 구성되어 있다. 냉각수 통로(112)는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관(30)이 끼워지는 상부개방말단(114)과 하부개방말단(116)을 구비한다. 단(Step: 118)이 냉각수 통로(112)의 하부에 하부개방말단(116)을 향하도록 형성되어 있다. 냉각수 통로(112)는 단(118)의 하부에 직경이 확장되도록 형성되어 있는 보어(120)를 갖는다.

도 2 내지 도 5를 모두 참조하면, 섕크(110)는 그 하부에 형성되어 있는 스플리트 크램핑부(Split clamping portion: 130)을 구비한다. 스플리트 클램핑부(130)는 냉각수 통로(112)의 보어(120)와 연결되도록 섕크(110)의 외면 하부에 하단으로부터 시작해서 길이 방향을 따라 형성되어 있는 슬릿(Slit: 132)을 구비한다. 제1 조부(Jaw portion: 134a)와 제2 조부(134b)가 슬릿(132)의 양쪽에 서로 대향되도록 형성되어 있다. 관통구멍(136)이 제1 조부(134a)와 이웃하는 스플리트 클램핑부(130)의 외면에 형성되어 있다. 나사구멍(138)이 제2 조부(134b)와 이웃하는 스플리트 클램핑부(130)의 외면에 관통구멍(136)과 정렬되도록 형성되어 있다.

본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극은 섕크(110)에 결합되어 있는 팁(140)을 구비한다. 팁(140)은 머리(142)와 머리(142)의 상면에 연장되어 있는 보스(Boss: 144)로 구성되어 있다. 팁(140)은 머리(142)의 하면이 용접을 위하여 금속부재와 접촉되는 평탄한 접촉면(146)으로 형성되어 있는 플랫팁으로 구성되어 있다. 팁 보어(Tip bore: 148)가 보스(144)의 중앙에 냉각수 통로(112)의 보어(120)와 연통되도록 형성되어 있다. 오링실 그루브(O-ring seal groove: 150)가 보스(144)의 외면 상부에 형성되어 있다.

제1 조부(134a)와 제2 조부(134b)의 체결수단으로 볼트(Bolt: 160)가 관통구멍(136)을 통과하여 나사구멍(138)에 체결되어 있다. 볼트(160)는 머리에 육각렌치홈이 형성되어 있는 육각렌치 볼트(Hexagon wrench bolt)로 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 볼트(160)는 필요에 따라 세트스크루(Set screw)로 구성될 수 있다.

복수의 오링실(O-ring seal: 170)들이 오링실 그루브(150)에 장착되어 있다. 오링실(170)들은 보스(144)의 내면에 접촉되어 기밀을 확실하게 유지할 수 있도록 두 개가 장착되어 있다. 오링실(170)들은 오링실 그루브(150)에 의하여 안정적이고 긴밀히 자리를 잡게 되므로, 오링실(170)들에 의한 기밀성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에 있어서, 오링실(170)들은 하나만 장착될 수도 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 팁(140)의 접촉면(146)은 피용접제로 금속판(2)에 용접하기 위한 볼트(4)와 접촉된다. 금속판(2)은 하부전극(40) 위에 놓여 있다. 냉각수를 공급하는 냉각수 공급관(30)이 냉각수 통로(112)를 통하여 팁 보어(148)에 진입되어 있다. 냉각수 공급관(30)을 통하여 공급되는 냉각수는 팁 보어(148)에 공급되어 팁(140)을 냉각한 후, 냉각수 통로(112)를 통하여 섕크(110) 밖으로 흘러나간다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 프로젝션 용접용 전극에 있어서, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 볼트(160)가 나사구멍(138)으로부터 풀린 상태에서 보어(120)의 직경(D₁)은 보스(144)의 직경(D₂)보다 크게 된다. 또한, 볼트(160)의 체결 전 슬릿(132)의 폭(G₁)은 볼트(160)의 체결 후 슬릿(132)의 폭(G₂)보다 넓게 된다. 따라서 볼트(160)가 풀린 상태에서 팁(140)의 보스(144)는 섕크(110)의 보어(120)에 헐거운 끼워맞춤되게 된다. 작업자가 팁(140)의 보스(144)를 섕크(110)의 보어(120)에 끼우게 되면, 보어(120)의 내면에 접촉되는 오링실(170)들은 그 탄력에 의하여 변형되면서 보스(144)가 보어(120)에 원활히 끼워지게 한다.

다음으로, 도 5의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 팁(140)의 보스(144)가 섕크(110)의 보어(120)에 완전히 끼워지면, 작업자는 관통구멍(136)을 통하여 나사구멍(138)에 볼트(160)를 체결한다. 볼트(160)의 체결에 의하여 제1 조부(134a)와 제2 조부(134b)가 서로에 대하여 가까워지고, 슬릿(132)의 폭(G₂)이 좁아진다. 결과적으로 보어(120)의 직경(d₁)이 축소되면서 보스(144)를 압박 및 고정하게 된다.

이와 같이 팁(140)의 보스(144)를 섕크(110)의 보어(120)에 헐거운 끼워맞춤시킨 상태에서 볼트(160)의 체결에 의하여 보스(144)를 압박 및 고정함으로써, 팁(140)의 조립 작업을 용이하게 실시할 수 있다. 또한, 팁(140)의 조립 작업 시 팁(140)을 망치 등에 의하여 타격할 필요가 없어 섕크(110), 팁(140)과 업다운 실린더 등의 변형 및 손상을 방지할 수 있다.

한편, 볼트(160)가 나사구멍(138)으로부터 풀리면, 보어(120)의 직경(d₁)이 복원되어 보스(144)를 고정하고 있던 힘이 헐거워지므로, 작업자는 팁(140)을 당겨서 보어(120)로부터 보스(144)를 쉽게 빼낼 수 있다. 따라서 팁(140)의 교환 작업이 용이해지고, 낭비시간이 줄어들어 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

110: 섕크 112: 냉각수 통로
120: 보어 130: 스플리트 클램핑부
132: 슬릿 136: 관통구멍
138: 나사구멍 140: 팁
144: 보스 148: 팁 보어
150: 오링실 그루브 160: 볼트
170: 오링실

Claims

중앙에 냉각수의 공급을 위한 냉각수 통로가 관통되어 있고, 외면 하부에 상기 냉각수 통로와 연통되도록 슬릿이 하단으로부터 시작해서 길이 방향을 따라 형성되어 있으며, 상기 슬릿과 이웃하는 외면 한쪽에 상기 슬릿과 연통되도록 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 슬릿과 이웃하는 외면 다른 쪽에 상기 관통구멍과 정렬되도록 나사구멍이 형성되어 있는 섕크와;
피용접제에 접촉되는 접촉면이 형성되어 있는 머리와, 상기 냉각수 통로에 헐거운 끼워맞춤되도록 상기 머리의 상면에 연장되어 있는 보스를 구비하며, 상기 보스의 중앙에 상기 냉각수 통로와 연통되는 보어가 형성되어 있는 팁과;
상기 냉각수 통로에 상기 보스를 고정하기 위하여 상기 관통구멍을 통하여 상기 나사구멍에 체결되어 있는 볼트와;
상기 냉각수 통로와 상기 보스 사이의 기밀을 유지하기 위하여 상기 보스의 외면 장착되어 있는 오링실을 포함하는 프로젝션 용접용 전극.
제1항에 있어서,
상기 보스의 외면 상부에 상기 오링실이 장착되는 오링실 그루브가 형성되어 있는 프로젝션 용접용 전극.