KR101382319B1 - 트윈 스폿 용접장치 - Google Patents

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유성필
이소영
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현대자동차 주식회사
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Abstract

트윈 스폿 용접장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치는 로봇의 암에 장착되는 장착부가 상부에 일체로 형성된 고정 프레임에 구성되는 고정 용접기; 상기 고정 프레임의 일측에 장착되는 가이드 플레이트; 상기 가이드 플레이트에 상기 고정 프레임의 측방으로 이동 가능하게 설치되는 각도조절 플레이트; 상기 고정 프레임의 타측에 장착되며, 상기 각도조절 플레이트에 연결되어 상기 가이드 플레이트 상에서 상기 각도조절 플레이트를 이동시키는 서보 액추에이터; 및 상기 각도조절 플레이트에 각도조절유닛을 통하여 기울기 조절이 가능하게 구성되고, 상기 서보 액추에이터와 상기 각도조절유닛의 작동 시, 상기 고정 용접기로부터 이동 및 기울기가 조절되어 상기 고정 용접기와의 용접점 간 피치와 기울기가 가변되도록 이동 프레임에 구성되는 이동 용접기를 포함한다.

Description

트윈 스폿 용접장치{TWIN SPOT WELDING APPARATUS}
본 발명은 트윈 스폿 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접 피치와 기울기를 가변시켜 용접을 수행하도록 하여 굴곡 및 경사진 형상에 대응이 가능하며, 한정된 공간상에서 최소한의 시간으로 빠른 용접작업을 수행하도록 하는 트윈 스폿 용접장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 제조 공정 중에는 프레스에 의해 성형된 차체 패널 등의 각종 구조물 부품을 용접 등의 방식으로 접합하여 일체의 차체를 완성하고, 완성된 차체에 대해 도장 공정에서 각 부품의 표면에 걸쳐 도장 및 방정 작업을 실시한 다음, 파워 트레인 계통의 부품과 현가, 조향 및 제동 계통 등의 부품을 조립하고, 이어 도어와 트렁크 리드, 후드 등을 조립하는 등의 의장공정을 실시하도록 되어 있다.
또한 자동차의 차체 조립 공정에서 루프(roof), 필라(pillar), 사이드 패널, 차체 도어의 오프닝부 플랜지 등의 차체 부품들을 접합함에 있어 2장의 차체 패널을 접합하는 방법으로는 스폿 저항용접이 많이 사용된다.
이러한 스폿 저항용접은 차체 패널 표면에 가압력을 가하면서 전기저항에 의해 용착시키는 방식으로, 도 8을 참조하면, 통상 스폿 용접용 로봇(1)의 암(3) 선단에 설치되는 C-타입의 스폿 용접건(5)을 통하여 이루어진다.
도 9를 참조하면, 상기한 스폿 용접건(5)은 C-타입의 건 몸체(11) 상에 하부전극(13)과 상부전극(15)이 구성되는데, 상기 상부전극(13)은 상기 건 몸체(11)의 상부 일측에 설치되어 가압력을 제공하는 구동 실린더(17)에 연결된다.
이러한 스폿 용접건(5)은 건 몸체(11)가 설치 프레임(19)을 통하여 상기 로봇(1)의 암(3) 선단에 설치된 상태로, 로봇(1)의 거동에 따라 용접 위치에 위치되어 구동 실린더(17)의 작동에 의해 피용접물에 대하여 스폿 용접을 진행한다
특히, 이러한 스폿 저항용접은 신차 개발 등에 의해 새로운 용접점에 대하여 스폿 용접건(5)이 부착된 로봇(1)으로 자동으로 반복 용접하도록 하기 위해서 로봇 교시자가 최초 한번은 실물의 위치에 로봇(1)을 이동시켜 스폿 용접건(5)의 용접위치와 용접각도를 결정하고, 로봇(1)에 그 용접 위치와 각도를 셋팅하여 프로그래밍 하게 된다.
한편, 차체 조립을 위한 스폿 용접 공정에서는 통상 수십에서 수백여 곳의 용접점 위치를 따라 연속적인 용접이 수행되어야 하므로 많은 시간이 소요되고, 작업 공정이 매우 복잡하여, 용접 시간을 단축하면서 생산성과 효율성, 용접 품질을 향상시키기 위한 다양한 방안이 강구되고 있다.
그러나, 종래의 용접 시스템에서는 로봇(1) 1대당 용접장치(3) 1대씩을 로봇 암(3)에 부착하는 것이 가능하며, 이에 로봇의 암(3)이 이동하는 매 순간마다 1타점의 용접만이 가능하기 때문에 규정된 수의 용접점 작업을 수행하는데 많은 시간이 소요되고, 이는 생산성과 효율성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
이를 방지하기 위해서는 복수의 로봇을 설치하여 이들이 동시에 용접점 위치를 따라 이동하면서 용접을 수행하도록 하는 것이 가능하나, 고가이면서 복잡한 구성과 제어 과정을 필요로 하는 로봇을 복수로 사용할 경우, 설비 및 유지보수 비용의 증가, 에너지 과다 사용의 문제가 있고, 양산라인에서 로봇의 공간 점유율이 증가하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 용접 피치와 기울기를 가변시켜 용접을 수행하도록 하여 굴곡 및 경사진 형상에 대응이 가능하며, 한정된 공간상에서 최소한의 시간으로 빠른 용접작업을 수행함으로써, 차체 공정의 생산성과 유연성, 및 효율성을 향상시키며, 하나의 장치 적용을 통해 로봇의 수를 축소하여 설치비용을 절감하고, 소비 에너지를 절감하도록 하는 트윈 스폿 용접장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치는 로봇의 암에 장착되는 장착부가 상부에 일체로 형성된 고정 프레임에 구성되는 고정 용접기; 상기 고정 프레임의 일측에 장착되는 가이드 플레이트; 상기 가이드 플레이트에 상기 고정 프레임의 측방으로 이동 가능하게 설치되는 각도조절 플레이트; 상기 고정 프레임의 타측에 장착되며, 상기 각도조절 플레이트에 연결되어 상기 가이드 플레이트 상에서 상기 각도조절 플레이트를 이동시키는 서보 액추에이터; 및 상기 각도조절 플레이트에 각도조절유닛을 통하여 기울기 조절이 가능하게 구성되고, 상기 서보 액추에이터와 상기 각도조절유닛의 작동 시, 상기 고정 용접기로부터 이동 및 기울기가 조절되어 상기 고정 용접기와의 용접점 간 피치와 기울기가 가변되도록 이동 프레임에 구성되는 이동 용접기를 포함한다.
상기 각도조절유닛은 상기 각도조절 플레이트의 전면 상부에 장착되는 일단으로부터 하단이 하부를 향하여 라운드지게 형성되는 랙 바; 및 상기 랙 바에 치합되는 피니언 기어가 회전축에 장착되며, 상기 이동 프레임의 상부에 장착되고, 회전 작동에 따라 상기 랙 바에 치합되어 이동하는 피니언 기어를 통해 상기 각도조절 플레이트 상에서 이동 프레임의 기울기를 가변시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
상기 각도조절유닛은 상기 각도조절 플레이트의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동 프레임과 각도조절 플레이트의 사이에 구성되는 제1 가이드 수단을 더 포함하며, 상기 제1 가이드 수단은 상기 랙 바의 하부에서 상기 각도조절 플레이트에 설치되는 제1 가이드 레일; 및 상기 제1 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상기 이동 프레임에 연결되는 제1 레일블록으로 이루어 질 수 있다.
상기 제1 가이드 레일은 상기 랙 바에 대응하여 상기 각도조절 플레이트의 전면 상부에 장착되는 일단으로부터 하단이 하부를 향하여 라운드지게 형성될 수 있다.
상기 각도조절 플레이트는 상기 가이드 플레이트 상에서 이동 시, 상기 각도조절 플레이트의 이동을 가이드 하도록 설치되는 제2 가이드 수단을 더 포함하며, 상기 제2 가이드 수단은 상기 가이드 플레이트의 전방 상, 하부에 각각 장착되는 제2 가이드 레일; 및 상기 제2 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상기 각도조절 플레이트의 후방과 연결되는 제2 레일블록으로 이루어질 수 있다.
상기 고정 프레임과 이동 프레임에는 변압기가 각각 설치되며, 상기 이동 프레임에 장착되는 상기 변압기는 상기 제2 가이드 수단의 제2 레일블록에 상호 연결되어 상기 각도조절 플레이트와 함께 상기 가이드 플레이트 상에서 이동 가능하게 장착될 수 있다.
상기 서보 액추에이터는 전동모터의 회전토크를 직선운동으로 변환하는 롤러 스크류 액추에이터로 구성되며, 상기 고정 프레임의 일측방에 고정되고, 스크류축에서 왕복 이동 가능하게 구성된 이동블록이 상기 각도조절 플레이트의 일측과 연결될 수 있다.
상기 이동 용접기는 상기 이동 프레임에 장착되는 가압 액추에이터가 상기 이동 용접기의 상부 용접건과 연결되며, 스크류축에서 왕복 이동 가능하게 구성된 용접건 이동블록이 상기 상부 용접건과 연결될 수 있다.
상기 고정 용접기는 상부 용접건이 상기 고정 프레임에 작동로드가 하향 장착된 구동실린더와 상기 작동로드를 통하여 상호 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치에 의하면, 독립적으로 스폿 용접을 수행하는 2개의 용접기가 1개의 용접기를 기준으로 용접 피치와 기울기 조정이 가능하도록 구성함으로써, 용접 지점의 위치, 및 굴곡과 경사진 형상에 대응이 가능하며, 한정된 공간상에서 최소한의 시간으로 빠른 용접작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래에 비해 하나의 장치로 최대 2배 이상으로 용접작업이 가능함으로써, 차체 공정의 생산성과 유연성, 및 효율성을 향상시키며, 하나의 장치 적용을 통해 로봇의 수를 축소하여 설치비용을 절감하고, 소비 에너지를 절감시키는 효과도 있다.
또한, 용접지점의 위치 및 패널의 형상에 대응해 실시간으로 용접 피치와 기울기 조정이 가능하게 구성함으로써, 용접 피치와 기울기 조정에 따른 장치 셋팅을 위한 가동중지 없이도 연속적으로 효율적인 용접작업을 가능케 하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 A부분에 대한 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치에서 각도조절 플레이트와 서보 액추에이터를 포함한 요부 확대도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치의 단계별 작동 상태도이다.
도 8은 일반적인 스폿 용접용 로봇 시스템의 사시도이다.
도 9는 종래 기술에 따른 스폿 용접건의 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치의 사시도 및 평면도이고, 도 3은 도 1의 A부분에 대한 확대 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치에서 각도조절 플레이트와 서보 액추에이터를 포함한 요부 확대도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치에 적용되는 건 정렬부의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치에서 건 정렬부의 작동 상태도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치(100)는 용접 피치와 기울기를 가변시켜 용접을 수행하도록 하여 용접 대상패널(P)의 굴곡 및 경사진 형상에 대응이 가능하며, 한정된 공간상에서 최소한의 시간으로 빠른 용접작업을 수행함으로써, 차체 공정의 생산성과 유연성, 및 효율성을 향상시키며, 하나의 장치 적용을 통해 로봇의 수를 축소하여 설치비용을 절감하고, 소비 에너지를 절감할 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치(100)는, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 고정 용접기(110), 가이드 플레이트(120), 각도조절 플레이트(130), 서보 액추에이터(140), 및 이동 용접기(150)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 고정 용접기(110)는 로봇의 암에 장착되는 장착부(111)가 상부에 일체로 형성된 고정 프레임(113)에 구성된다.
상기 가이드 플레이트(120)는 상기 고정 프레임(113)의 일측에 상기 고정 프레임(113)과 수직방향으로 장착된다.
본 실시예에서, 상기 각도조절 플레이트(130)는 상기 가이드 플레이트(120)에 상기 고정 프레임(113)의 측방으로 이동 가능하게 설치된다.
그리고 상기 서보 액추에이터(140)는 상기 고정 프레임(113)의 타측에 장착되며, 상기 각도조절 플레이트(130)에 연결되어 상기 가이드 플레이트(120) 상에서 각도조절 플레이트(130)를 이동시키게 된다.
여기서, 상기 서보 액추에이터(140)는 전동모터의 회전토크를 직선운동으로 변환하는 롤러 스크류 액추에이터로 구성될 수 있다.
이러한 서보 액추에이터(140)는 본체가 상기 고정 프레임(113)의 일측방에 고정되고, 스크류축(141)에서 왕복 이동 가능하게 구성된 이동블록(143)이 상기 각도조절 플레이트(130)의 일측과 연결될 수 있다.
한편, 롤러 스크류 액츄에이터는 전동모터의 구동축에 직결된 스크류축(141)이 모터 구동력에 의해 회전되면서 스크류축(141)의 나사산부에 물려있는 너트형 이동블록(143)이 전후로 이동하는 구성을 기본으로 하는 바, 서보 액츄에이터(140)로 적용될 수 있는 롤러 스크류 액츄에이터의 구성에 대해서는 산업적으로 널리 이용되고 있는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 상기 서보 액추에이터(140)는 작동 시, 상기 이동블록(143)이 스크류축(141)을 따라 전진 또는 후진 이동되면서 상기 각도조절 플레이트(130)를 가이드 플레이트(120) 상에서 이동시키게 된다.
그리고 상기 이동 용접기(150)는 상기 각도조절 플레이트(130)에 각도조절유닛(160)을 통하여 기울기 조절이 가능하게 구성된다.
이러한 이동 용접기(150)는 상기 서보 액추에이터(140)와 상기 각도조절유닛(160)의 작동 시, 상기 고정 용접기(110)로부터 이동 및 기울기가 조절되어 상기 고정 용접기(110)와의 용접점 간 피치와 기울기가 가변되도록 이동 프레임(151)에 구성된다.
본 실시예에서, 상기 각도조절유닛(160)은, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 랙 바(161)와 구동모터(163)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 랙 바(161)는 상기 각도조절 플레이트(130)의 전면 상부에 장착되는 일단으로부터 하단이 하부를 향하여 라운드지게 형성된다.
그리고 상기 구동모터(163)는 상기 랙 바(161)에 치합되는 피니언 기어(165)가 회전축에 장착되며, 상기 이동 프레임(130)의 상부에 장착된다.
이러한 구동모터(163)는 회전축의 회전 작동에 따라 상기 랙 바(161)에 치합되어 상기 랙 바(161)를 따라 이동하는 피니언 기어(165)를 통해 상기 각도조절 플레이트(130) 상에서 이동 프레임(151)의 기울기를 가변시키게 된다.
여기서, 상기 각도조절유닛(160)은 상기 각도조절 플레이트(130)의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동 프레임(151)과 각도조절 플레이트(130)의 사이에 구성되는 제1 가이드 수단(170)을 더 포함한다.
상기 제1 가이드 수단(170)은 상기 랙 바(161)의 하부에서 상기 각도조절 플레이트(130)에 설치되는 제1 가이드 레일(171)과, 상기 제1 가이드 레일(171)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상기 이동 프레임(151)에 연결되는 제1 레일블록(173)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성되는 제1 가이드 수단(170)은 상기 제1 가이드 레일(171)이 상기 랙 바(161)의 하부에 한 쌍으로 구성되며, 상기 랙 바(161)와 동일한 형상으로 라운드지게 형성된다.
이에 따라, 상기 이동 프레임(151)은 상기 각도조절유닛(160)의 구동모터(163)의 작동에 의해 피니언 기어(165)가 상기 랙 바(161)를 따라 이동 시, 상기 제1 레일블록(173)이 제1 가이드 레일(171)을 따라 안정적으로 슬라이드 이동되면서 그 기울기가 가변된다.
한편, 본 실시예에서, 상기 각도조절 플레이트(130)는 상기 가이드 플레이트(130) 상에서 이동 시, 상기 각도조절 플레이트(130)의 이동을 가이드 하도록 설치되는 제2 가이드 수단(180)을 더 포함한다.
상기 제2 가이드 수단(180)은 상기 가이드 플레이트(120)의 전방 상, 하부에 각각 장착되는 제2 가이드 레일(181)과, 상기 제2 가이드 레일(181)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상기 각도조절 플레이트(130)의 후방과 연결되는 제2 레일블록(183)을 포함하여 구성된다.
이러한 제2 가이드 수단(180)은 상기 서보 액추에이터(140)의 작동에 의해 상기 각도조절 플레이트(130)가 이동될 경우, 상기 각도조절 플레이트(130)와 연결된 제2 레일블록(183)이 제2 가이드 레일(181)을 따라 안정적으로 슬라이드 이동됨에 따라, 상기 각도조절 플레이트(130)의 슬라이드 이동을 안정적으로 지지하면서 가이드하게 된다.
본 실시예에서, 상기 고정 프레임(113)과 이동 프레임(151)에는 상기 고정 용접기(110)와 이동 용접기(150)에 1차측의 고전압/저전류를 2차측의 저전압/고전류로 변환하는 변압기(190)가 각각 설치된다.
이러한 변압기(190) 중, 상기 이동 프레임(151)에 장착되는 상기 변압기(190)는 상기 가이드 플레이트(120)의 후방에서 상기 이동 프레임(151)에 제2 가이드 수단(180)의 제2 레일블록(183)을 통해 상호 연결된다.
이에 따라, 상기 이동 용접기(150)에 구성된 상기 변압기(190)는 상기 각도조절 플레이트(130)와 함께 상기 가이드 플레이트(120) 상에서 이동 가능하게 장착될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 이동 용접기(150)는 상기 이동 프레임(151)에 장착되는 가압 액추에이터(153)가 상기 이동 용접기의 상부 용접건(152)과 연결되며, 스크류축(155)에서 왕복 이동 가능하게 구성된 용접건 이동블록(157)이 상기 상부 용접건(152)과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 가압 액추에이터(153)는 용접 가압력을 발생시키는 구성부로서, 전술한 서보 액추에이터(140)와 동일하게 전동모터의 회전토크를 직선운동으로 변환하는 롤러 스크류 액추에이터가 적용될 수 있다.
이러한 가압 액추에이터(153)는 작동 시, 상기 용접건 이동블록(157)이 스크류축(155)을 따라 전진 또는 후진 이동되면서 상기 이동 용접기(150)의 상부 용접건(152)을 하부 용접건(154)을 향하여 이동시키게 된다.
이에 따라, 상기 상부 및 하부 용접건(152, 154)은 용접 대상이 되는 패널(P)을 사이에 두고, 패널(P)의 용접점을 가압한 상태로 전류를 흘려보내 용접을 실시하게 된다.
그리고 상기 고정 용접기(110)는 상부 용접건(112)이 상기 고정 프레임(113)에 작동로드(117)가 하향 장착된 구동실린더(115)와 상기 작동로드(117)를 통하여 상호 연결될 수 있다.
이러한 고정 용접기(110)는 상기 구동실린더(115)의 작동로드(117)가 전진할 경우, 고정 용접기(110)의 상부 용접건(112)이 하부 용접건(114)을 향하여 이동되며, 전술한 가압 액추에이터(155)와 동일하게 패널(P)의 용접점을 상, 하부 용접건(112, 114)을 통해 가압한 상태로 전류를 흘려보내 용접하게 되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치의 단계별 작동 상태도이다.
먼저, 용접 대상이 되는 패널(P)의 형상이 수평상태일 경우, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 트윈 스폿 용접장치(100)는 용접점의 피치에 따라 상기 이동 용접건(150)이 상기 고정 용접기(110) 측에 근접하게 위치된 초기위치에 배치된 상태로 용접을 수행하게 된다.
여기서, 용접점 사이의 피치거리가 증가될 경우에는 용접점 피치거리에 대응하여 상기 이동 용접기(150)가 서보 액추에이터(140)의 작동에 의해 상기 고정 용접기(110)로부터 상기 가이드 플레이트(120)를 따라 측방으로 이동된다.
이러한 상태에서, 상기 고정 용접기(110)와 이동 용접기(150)는 상기 가압 액추에이터(153)와 구동실린더(115)의 작동을 통해 각 상부 용접건(112, 152)이 하부 용접건(114, 154)을 향하여 이동되어 패널(P)을 가압한 상태로 상기 각 변압기(190)로부터 전류를 공급받아 용접작업이 이루어지게 된다.
본 실시예에서, 용접 대상이 되는 패널(P)이 굴곡지게 형성될 경우, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 트윈 스폿 용접장치(100)는 패널(P)의 형상에 대응하여 상기 이동 용접기(140)를 각도조절유닛(160)의 작동을 통해 각도조절 플레이트(130) 상에서 그 기울기를 가변시키게 된다.
즉, 상기 이동 용접기(150)는 상기 각도조절 플레이트(130) 상에서 구동모터(163)의 작동에 의해 랙 바(161)에 치합된 상태로 회전되는 피니언 기어(165)가 랙 바(161)를 따라 이동됨으로써, 이동 프레임(151)의 상단부가 랙 바(161)를 따라 측방을 향하여 기울어짐으로써, 그 기울기가 가변된다.
이에 따라, 상기 이동 용접기(150)는 굴곡진 패널(P)에 대응하여 상, 하부 용접건(152, 154)이 상기 고정 용접기(110)를 기준으로 일정각도 기울어진 상태를 유지하게 된다.
이러한 상태에서 상기 고정 용접기(110)와 이동 용접기(150)는 굴곡진 패널(P)의 용접점을 상기 가압 액추에이터(153)와 구동실린더(115)의 작동을 통해 각 상부 용접건(112, 152)이 하부 용접건(114, 154)을 향하여 이동되어 가압한 상태로 상기 각 변압기(190)로부터 전류를 공급받아 용접작업이 이루어지게 된다.
한편, 상기와 같이 굴곡진 패널(P)의 용접 시, 용접점의 피치거리가 증가될 경우에는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 서보 액추에이터(140)가 작동하여 일정각도 기울어진 상태의 상기 이동 용접기(150)를 가이드 플레이트(120) 상에서 이동시킴으로써, 이동 용접기(150)가 고정 용접기(110)로부터 이동된다.
이에 따라, 상기 이동 용접기(150)는 패널(P)의 형상에 대응해 일정각도 기울어진 상태에서 상기 고정 용접기(110)를 기준으로 이동됨으로써, 용접점 피치거리가 가변될 경우에도 실시간으로 대응할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치(100)는 한번에 두 지점을 동시에 용접할 수 있으며, 동시에, 패널(P)의 용접점 피치와 패널의 굴곡 또는 경사진 형상에 실시간으로 대응하여 용접이 가능하여 한정된 공간과 시간 내에서 빠르게 용접할 수 있게 된다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스폿 용접장치(100)를 적용하면, 독립적으로 스폿 용접을 수행하는 2개의 용접기(110, 150)가 1개의 용접기를 기준으로 용접 피치와 기울기 조정이 가능하도록 구성함으로써, 용접 지점의 위치, 및 굴곡과 경사진 형상에 대응이 가능하며, 한정된 공간상에서 최소한의 시간으로 빠른 용접작업을 수행할 수 있다.
또한, 종래에 비해 하나의 장치로 최대 2배 이상으로 용접작업이 가능함으로써, 차체 공정의 생산성과 유연성, 및 효율성을 향상시키며, 하나의 장치 적용을 통해 로봇의 수를 축소하여 설치비용을 절감하고, 소비 에너지를 절감시킬 수 있다.
또한, 용접지점의 위치 및 패널의 형상에 대응해 실시간으로 용접 피치와 기울기 조정이 가능하게 구성함으로써, 용접 피치와 기울기 조정에 따른 장치 셋팅을 위한 가동중지 없이도 연속적으로 효율적인 용접작업을 가능케 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 트윈 스폿 용접장치 110 : 고정 용접기
111 : 장착부 112 : 고정 용접기의 상부 용접건
113 : 고정 프레임 114 : 고정 용접기의 하부 용접건
115 : 구동실린더 117 : 작동로드
120 : 가이드 플레이트 130 : 각도조절 플레이트
140 : 서보 액추에이터 141 : 스크류축
143 : 이동블록 150 : 이동 용접기
151 : 이동 프레임 152 : 이동 용접기의 상부 용접건
153 : 가압 액추에이터 154 : 이동 용접기의 하부 용접건
155 : 스크류축 157 : 용접건 이동블록
160 : 각도조절유닛 161 : 랙 바
163 : 구동모터 165 : 피니언 기어
170 : 제1 가이드 수단 171 : 제1 가이드 레일
173 : 제1 레일블록 180 : 제2 가이드 수단
181 : 제2 가이드 레일 183 : 제2 레일블록
190 : 변압기

Claims (9)

  1. 로봇의 암에 장착되는 장착부가 상부에 일체로 형성된 고정 프레임에 구성되는 고정 용접기;
    상기 고정 프레임의 일측에 장착되는 가이드 플레이트;
    상기 가이드 플레이트에 상기 고정 프레임의 측방으로 이동 가능하게 설치되는 각도조절 플레이트;
    상기 고정 프레임의 타측에 장착되며, 상기 각도조절 플레이트에 연결되어 상기 가이드 플레이트 상에서 상기 각도조절 플레이트를 이동시키는 서보 액추에이터; 및
    상기 각도조절 플레이트에 각도조절유닛을 통하여 기울기 조절이 가능하게 구성되고, 상기 서보 액추에이터와 상기 각도조절유닛의 작동 시, 상기 고정 용접기로부터 이동 및 기울기가 조절되어 상기 고정 용접기와의 용접점 간 피치와 기울기가 가변되도록 이동 프레임에 구성되는 이동 용접기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각도조절유닛은
    상기 각도조절 플레이트의 전면 상부에 장착되는 일단으로부터 하단이 하부를 향하여 라운드지게 형성되는 랙 바; 및
    상기 랙 바에 치합되는 피니언 기어가 회전축에 장착되며, 상기 이동 프레임의 상부에 장착되고, 회전 작동에 따라 상기 랙 바에 치합되어 이동하는 피니언 기어를 통해 상기 각도조절 플레이트 상에서 이동 프레임의 기울기를 가변시키는 구동모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각도조절유닛은
    상기 각도조절 플레이트의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동 프레임과 각도조절 플레이트의 사이에 구성되는 제1 가이드 수단을 더 포함하며,
    상기 제1 가이드 수단은
    상기 랙 바의 하부에서 상기 각도조절 플레이트에 설치되는 제1 가이드 레일; 및
    상기 제1 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상기 이동 프레임에 연결되는 제1 레일블록;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가이드 레일은
    상기 랙 바에 대응하여 상기 각도조절 플레이트의 전면 상부에 장착되는 일단으로부터 하단이 하부를 향하여 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각도조절 플레이트는
    상기 가이드 플레이트 상에서 이동 시, 상기 각도조절 플레이트의 이동을 가이드 하도록 설치되는 제2 가이드 수단을 더 포함하며,
    상기 제2 가이드 수단은
    상기 가이드 플레이트의 전방 상, 하부에 각각 장착되는 제2 가이드 레일; 및
    상기 제2 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상기 각도조절 플레이트의 후방과 연결되는 제2 레일블록;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정 프레임과 이동 프레임에는 변압기가 각각 설치되며,
    상기 이동 프레임에 장착되는 상기 변압기는
    상기 제2 가이드 수단의 제2 레일블록에 상호 연결되어 상기 각도조절 플레이트와 함께 상기 가이드 플레이트 상에서 이동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 서보 액추에이터는
    전동모터의 회전토크를 직선운동으로 변환하는 롤러 스크류 액추에이터로 구성되며, 상기 고정 프레임의 일측방에 고정되고, 스크류축에서 왕복 이동 가능하게 구성된 이동블록이 상기 각도조절 플레이트의 일측과 연결되는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 용접기는
    상기 이동 프레임에 장착되는 가압 액추에이터가 상기 이동 용접기에 구비된 상부 용접건과 연결되며, 스크류축에서 왕복 이동 가능하게 구성된 용접건 이동블록이 상기 상부 용접건과 연결되는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고정 용접기는
    상부 용접건이 상기 고정 프레임에 작동로드가 하향 장착된 구동실린더와 상기 작동로드를 통하여 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 트윈 스폿 용접장치.
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