KR101423201B1 - 스폿 용접건의 냉각수 순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스폿 용접건의 용접 아암 단부에서 용접팁을 교환할 때 냉각수의 누출을 극력 방지할 수 있는 스폿 용접건의 냉각수 순환장치로서, 스폿 용접건의 용접 아암을 따라 연장되어 설치되되, 냉각수가 용접 아암의 선단에 탈착 가능하게 부착된 용접팁에 접촉한 뒤 꺾어져 나오도록 설치된 유입 관로 및 유출 관로과, 상기 유입 관로와 냉각수 공급원 사이에 설치되는 공급측 밸브와, 상기 유출 관로와 냉각수 배출처 사이에 설치되는 배출측 밸브와, 상기 용접팁의 교환을 전후하여 상기 공급측 밸브와 상기 배출측 밸브를 동시에 작동시키는 공압 구동부와, 상기 공압 구동부를 작동시키는 작동 유체의 유동을 제어하는 솔레노이드를 포함하는 스폿 용접건의 냉각수 순환장치로서, 상기 솔레노이드에 연결되어 작동하고, 용접팁 선단과 상기 배출측 밸브 사이의 유출 관로에 연결되어 용접팁의 교환시에 유출 관로로부터 일시적으로 냉각수를 흡인하는 공압 실린더를 포함하는 것으로 구성된다.

Description

스폿 용접건의 냉각수 순환장치{COOLANT CIRCULATOR OF SPOT WELDING GUN}

본 발명은 스폿 용접건의 냉각수 순환장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 용접건의 용접 아암에 선단에 탈착가능하게 끼워지는 용접팁의 교환을 전후하여 냉각수의 누출을 방지하는 수단이 구비된 냉각수 순환장치에 관한 것이다.

자동차의 차체 조립공정 등에 있어서, 도처에 용접공정이 배치되는데, 로보트 용접 장치나 수동 용접 장치 등이 차례차례 워크의 소정 용접 개소에 스폿 용접을 행하는데, 스폿 용접은, 한쌍의 전극으로 워크의 용접 부위를 파지하는 동시에 소정의 전력을 인가하는 등의 수단에 의해 행하는 것이다.

이러한 스폿 용접에서는 통전에 의해 전극이 설치된 용접 아암이 가열되므로, 냉각수를 순환시켜 냉각시키도록 되어 있는데, 냉각수의 순환수단으로서, 냉각수가 용접 아암의 선단에 탈착 가능하게 부착된 용접팁에 접촉하여 용접팁으로부터 열량을 전달받은 뒤 다시 꺾어져 나오도록 유입 관로 및 유출 관로가 스폿 용접건의 용접 아암을 따라 길게 연장되어서 설치된다.

용접 아암에서의 유입 관로와 유출 관로의 배치 형태는, 일 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 동심원상의 이중 구조 관로에 있어서, 안쪽에 유입 관로가 배치되고, 유입 관로의 바깥쪽에 유출 관로가 배출되는 형태를 들 수 있는데, 이처럼 냉각수의 유입 관로와 유출 관로 간에 점진적인 열교환이 일어나 일종의 열교환기로서 작용하여, 냉각수가 유동 도중에 큰 온도차이로 인해 급격하게 끓는 점에 도달하여 관로가 팽창을 일으키거나 관로 외부에 결로가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 유입 관로에서 유출 관로로 꺾어져 나오는 터닝 포인트는 용접 아암의 선단과, 용접팁의 오목한 바닥부 사이의 공간에서 형성되며, 상술한 바와 같이 냉각수가 상기 공간에 이르러 용접팁에 접촉하여 짧은 시간에 용접팁의 열을 뺏은 뒤에 유출 관로를 통해 상기 공간으로부터 나오게 된다.

따라서, 용접건의 작동중에 상기 공간은 상시 냉각수로 채워지는데, 상기 용접 아암의 선단에서 용접팁을 제거하는 동시에 상기 공간을 차지했던 냉각수가 밖으로 누출된다. 물론 용접팁이 제거되기 전에 사전에 유입 관로 및 유출 관로의 연장선상에 구비된 밸브를 차단함으로써 모세관현상에 힘입어 관로를 유동하는 유체의 흐름은 저지되어 용접 아암의 선단으로 역류하여 빠져나가는 냉각수가 거의 없지만, 종래에는 누출량에 관계없이 냉각수의 누출은 반드시 있어왔다.

통상적으로 상기 용접팁은 일정 회수로 사용된 후에는 교환을 해야하는데, 다수의 용접로봇에 대한 효율적인 관리를 위해 최근의 용접팁 교환작업은 자동화되어 있고, 이러한 자동화를 뒷받침하기 위해 용접팁 교환작업과 관련된 주변 장치도 용접 라인 부근에 다수 배치되기 마련이다. 따라서, 냉각수가 적은 양으로 누출되더라도 전자 장비가 다수 배치된 제조라인에서 수분은 장비의 오작동을 일으킬 수 있는 요인으로 되기 때문에, 용접팁 교환시 냉각수의 처리도 하나의 주의사항으로 되어 있어, 이러한 문제를 해결하는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이며, 스폿 용접건의 용접 아암 단부에서 용접팁을 교환할 때 냉각수의 누출을 극력 방지할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 스폿 용접건의 냉각수 순환장치는, 스폿 용접건의 용접 아암을 따라 연장되어 설치되되, 냉각수가 용접 아암의 선단에 탈착 가능하게 부착된 용접팁에 접촉한 뒤 꺾어져 나오도록 설치된 유입 관로 및 유출 관로과, 상기 유입 관로와 냉각수 공급원 사이에 설치되는 공급측 밸브와, 상기 유출 관로와 냉각수 배출처 사이에 설치되는 배출측 밸브와, 상기 용접팁의 교환을 전후하여 상기 공급측 밸브와 상기 배출측 밸브를 동시에 작동시키는 공압 구동부와, 상기 공압 구동부를 작동시키는 작동 유체의 유동을 제어하는 솔레노이드를 포함하는 스폿 용접건의 냉각수 순환장치로서,상기 솔레노이드에 연결되어 작동하고, 용접팁 선단과 상기 배출측 밸브 사이의 유출 관로에 연결되어 용접팁의 교환시에 유출 관로로부터 일시적으로 냉각수를 흡인하는 공압 실린더를 포함한다.

또한, 본 발명의 스폿 용접건의 냉각수 순환장치는, 상기 용접팁 선단과 상기 공급측 밸브 사이의 유입 관로, 및 상기 용접팁 선단과 배출측 밸브 사이의 유출 관로에 각각 설치되는 체크밸브를 더 포함한다.

본 발명이 적용된 스폿 용접건의 냉각수 순환장치는, 용접팁 교환시에 냉각수가 누출되는 것을 방지할 수 있어 용접라인 주변에 설치된 각종 장비에 고장을 일으킬 소지를 크게 줄일 수 있다.

그리고, 기존 설치된 용접 장비를 크게 개조할 필요가 없어 경제적이고, 구조가 비교적 간단하여 고장의 우려가 없고 신뢰성이 높아 본 발명의 적용에 따른 효과는 지대하다.

도 1은 본 발명이 바람직하게 적용된 제 1 실시 형태를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명이 바람직하게 적용된 제 2 실시 형태를 나타내는 회로도이다.
도 3은 제 2 실시 형태와 관련하여 대향 배치된 용접 아암의 선단에 결합된 용접팁과, 냉각수의 터닝포인트를 중심으로 구성요소들의 작동관계를 설명하는 도면으로서 용접팁의 교환전 상태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 4는 도 3에 있어서 용접팁의 교환을 시작할 때의 상태를 나타내는 개략 설명도이다.

이하, 본 발명이 바람직하게 적용된 제 1 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다. 도 1은 제 1 실시 형태를 나타내는 회로도이다.

통상 X형 또는 C형의 용접건의 용접 아암에는 변압기(1)와 분류기(2), 그리고, 용접 아암의 양측 선단(3,4)에 탈착가능하게 부착된 용접팁(9)에서 냉각수에 의한 냉각이 이루어지는데, 냉각수는 냉각수 공급원(11)을 통해 유입 관로(10)로 공급된 뒤, 주로 수동을 개폐되는 공급측 메인 밸브(12)를 거쳐, 외부 컨트롤러에 의해 작동하는 솔레노이드(6)로부터의 작동 유체로 구동되는 공압 구동부(5)에 의해 개폐되는 공급측 서브 밸브(13)를 거치고, 이어서 공급측 매니폴더(14)에서 상기 변압기(1)와 분류기(2), 그리고 양측 선단(3,4)으로 향해 분기되어 이들 발열된 부재들로부터 열을 뺏은 다음, 배출측 매니폴더(24)에서 합류되어 유출 관로(20)를 통해 나오면서, 상기 공압 구동부에 의해 개폐되는 배출측 서브 밸브(23) 및 배출측 메인 밸브(22)를 거쳐 냉각수 배출처(21)로 보내진다.

상기 솔레노이드(6)는 압축공기 공급원(7)으로부터의 압축공기의 통로를 스위칭하여 상기 공압 구동부(5)를 작동시키는 역할을 하며, 전력공급원(도시 안함)과 접지(8)에 연결되어 전자기력으로 작동한다.

상기 공압 구동부(5)는 공급측 서브 밸브(13)와 배출측 서브 밸브(23)를 동시에 개폐시키는데, 용접팁 교환시에는 상기 각 서브 밸브(13,23)를 폐쇄하고, 교환이 완료되면 다시 개방한다.

본 제 1 실시 형태에서는 상기 용접팁 선단(4)과 상기 배출측 서브 밸브(23) 사이의 유출 관로(20)에 분기 관로(31)가 추가되고, 이 분기 관로(31)에 공압 실린더(30)가 연결된다.

상기 공압 실린더(30)는 상기 솔레노이드(6)로부터 작동 유체인 압축공기가 공급됨에 의해 작동하며, 이 공압 실린더(30)는 상기 공압 구동부(5)에 의해 상기 각 서브 밸브(13,23)가 폐쇄 작동될 때 피스톤을 후퇴시켜, 상기 유출 관로(20)를 유동하던 냉각수의 일부가 상기 분기 관로(31)를 통해 공압 실린더(30)로 흡인하였다가(도 4 참조), 상기 각 서브 밸브(13,23)가 개방 작동될 때 피스톤을 전진시켜, 흡인되었던 냉각수를 분기 관로(31)를 통해 상기 유출 관로(20)로 돌려보낸다(도 3 참조).

이처럼 상기 공압 실린더(30)는, 용접팁(9)을 교환하기 앞서, 유입 관로(10) 및 유출 관로(20)에서의 냉각수의 유동을 정지시킴과 동시에 유출 관로(20)에 부압을 가함으로써, 상기 용접 아암 선단(4)과 용접팁(9)의 오목 바닥면 사이의 공간에 채워진 냉각수를 유출 관로(20) 쪽으로 강력하게 빨아들여, 용접팁(9)이 제거되더라도 냉각수가 외부로 누출되지 않게 된다. 그리고, 유입 관로(10)는 도시된 바와 같이 유출 관로(20)에 비해 상대적으로 유동 면적이 작고 또한 가늘기 때문에 모세관 현상 및 표면장력이 작용하여 공급측 서브 밸브(13)의 작동과 동시에 유입 관로(10)내에서 냉각수는 구속되고, 일부러 용접 아암을 크게 흔들지 않는 한, 외부로 누출될 염려는 없다. 그러나, 유입 관로(10)의 직경이 크거나 냉각수의 수압이 큰 경우에는 상기 유입 관로(10)상에 추가적으로 공압 실린더를 설치하는 것도 가능하며, 이 또한 본 발명의 적절한 변경범위 안에 포함된다.

이하, 본 발명이 바람직하게 적용된 제 2 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다. 도 2는 제 2 실시 형태를 나타내는 회로도이다.

제 2 실시 형태는 상기 용접팁 선단(3)과 상기 공급측 서브 밸브(13) 사이의 유입 관로(10), 및 상기 용접팁 선단(4)과 배출측 서브 밸브(23) 사이의 유출 관로(20)에 각각 체크밸브(15,16,25,25)를 추가하며, 더 바람직하게는 상기 용접팁 선단(3)과 상기 공급측 매니폴더(14) 사이, 그리고 상기 용접팁 선단(4)과 배출측 매니폴더(24) 사이에 체크밸브(15,16,25,25)가 추가된다.

각각의 체크밸브(15,16,25,25)는 개별 설비 위치에서 유동 순방향으로만 냉각수를 유동시키기 때문에, 가능성은 희박하지만 유동 역방향으로 부압이 발생하여도 냉각수가 의도되지 않은 방향으로 유동되는 것을 강력하게 저지할 수 있다.

또한, 제 2 실시 형태에서는 상기 제 1 실시 형태에서의 공압 실린더(30)도 적용되므로, 용접팁 교환 직전에 상기 공압 구동부(5)가 작동하여 공압 실린더(30)에 의해 이 공압 실린더(30)에 부착된 관로 내에는 강력한 부압이 작용하여 냉각수가 순간적으로 용접 아암 선단으로부터 멀어지고, 상기 체크밸브(15,16,25,25)의 부근에서는 관로 상에서의 역방향 유동이 강력하게 저지되므로, 상기 용접팁 선단(3,4)으로부터 용접팁(9)이 제거되면서 개방된 관로 끝부분에 대기압과 동일한 압력이 작용하여도 냉각수가 누출될 소지가 전혀 없어지게 된다.

1: 변압기 2: 분류기
3,4: 용접 아암의 선단 5: 공압 구동부
6: 솔레노이드 7: 압축공기 공급원
8: 접지
10: 유입 관로 11: 냉각수 공급원
12: 공급측 메인 밸브 13: 공급측 서브 밸브
14: 공급측 매니폴드
15,16,25,26: 체크밸브
20: 유출 관로 21: 냉각수 배출처
22: 배출측 메인 밸브 23: 배출측 서브 밸브
24: 배출측 매니폴드
30: 공압 실린더 31: 분기 관로

Claims (2)

1. 스폿 용접건의 용접 아암을 따라 연장되어 설치되되, 냉각수가 용접 아암의 선단에 탈착 가능하게 부착된 용접팁에 접촉한 뒤 꺾어져 나오도록 설치된 유입 관로 및 유출 관로과,
   상기 유입 관로와 냉각수 공급원 사이에 설치되는 공급측 밸브와,
   상기 유출 관로와 냉각수 배출처 사이에 설치되는 배출측 밸브와,
   상기 용접팁의 교환을 전후하여 상기 공급측 밸브와 상기 배출측 밸브를 동시에 작동시키는 공압 구동부와,
   상기 공압 구동부를 작동시키는 작동 유체의 유동을 제어하는 솔레노이드를 포함하는 스폿 용접건의 냉각수 순환장치로서,
   상기 솔레노이드에 연결되어 작동하고, 용접팁 선단과 상기 배출측 밸브 사이의 유출 관로에 연결되어 용접팁의 교환시에 유출 관로로부터 일시적으로 냉각수를 흡인하는 공압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건의 냉각수 순환장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용접팁 선단과 상기 공급측 밸브 사이의 유입 관로, 및 상기 용접팁 선단과 배출측 밸브 사이의 유출 관로에 각각 설치되는 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접건의 냉각수 순환장치.

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