KR101610097B1

KR101610097B1 - 패널의 접합장치

Info

Publication number: KR101610097B1
Application number: KR1020130143270A
Authority: KR
Inventors: 이소영; 유성필
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2016-04-08
Also published as: KR20150059543A

Abstract

패널의 접합장치가 개시된다. 개시된 패널의 접합장치는 상호 겹쳐진 패널의 접합을 위한 것으로서, ⅰ)로봇의 아암에 고정되는 고정 브라켓과, ⅱ)고정 브라켓에 전진 및 후진 이동 가능하게 설치되는 편방향 스폿 용접유닛과, ⅲ)고정 브라켓에 고정되게 설치되는 플라즈마 용접유닛을 포함할 수 있다.

Description

패널의 접합장치 {WELDING DEVICE FOR PANEL SHEETS}

본 발명의 실시 예는 패널의 접합장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐단면을 이루는 차체 패널에 대하여 편방향으로 용접하여 접합하는 패널의 접합장치에 관한 것이다.

일반적으로 두 강판을 상호 겹치기 접합하기 위해서는 레이저빔을 이용한 레이저 용접이나, 스폿 용접기를 이용한 전기저항 용접이 주로 적용된다.

도 1에서는 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도로써, 레이저빔(LB)을 이용하여 패널을 용접하기 위해 로봇(1)의 아암(3) 선단에 레이저 헤드(5)가 설치된다.

상기 레이저 헤드(5)는 광화이버(optical fiber)를 통하여 레이저 발진기(7)와 연결되며, 로봇 제어기(C)의 제어에 의하여 작동하는 로봇(1)에 의해 상기 레이저 헤드(5)가 소재(9)의 용접패턴을 따라 이동하면서 레이저빔(LB)을 조사하여 용접작업을 진행하게 된다.

이러한 레이저 용접은 편방향으로 용접이 가능한 특성으로, 차체 패널의 폐단면을 이루는 구간에 다른 패널을 겹치기 용접하는 경우에 유용하나, 그 접합부 두께가 일정하지 않을 수 있다. 이는 차체와 같이 접합부의 치수 정밀도가 요구되는 위치의 접합시에는 불리한 단점이 있으며, 접합 강도 역시 용접부의 용융상태에 좌우되는 단점이 있다.

한편, 상기한 레이저 용접은 접합할 패널소재가 아연도금강판인 경우, 도 2에서 도시한 바와 같이, 패널소재 사이에 일정한 갭(GAP)이 없이 겹치기 용접하는 경우에는 그 용접부에서 아연 도금층이 증발할 수 있다. 그 아연증기의 영향으로 기공이 발생하거나, 폭발성 기공을 동반할 수 있다.

이와 같이, 패널의 겹치기 용접에 적용되는 종래의 레이저 용접 또는 스폿용접은 폐단면을 이루는 패널 상에 편방향으로 용접하기에는 불리한 여러 가지 단점들이 있어 폐단면 구간의 패널에 대한 겹치기 용접을 안정적으로 이룰 수 있는 접합방법이 요구되고 있다.

본 발명의 실시 예들은 차체 패널의 폐단면 구간에 대한 패널의 겹치기 용접을 편방향 스폿용접을 통하여 가접(가용접; temporary welding)하여 패널간에 갭을 제어한 상태로, 플라즈마 용접을 통하여 가접부에 용융부를 형성하여 용접부 강성을 확보할 수 있도록 하는 패널의 접합장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치는, 상호 겹쳐진 패널의 접합을 위한 것으로서, ⅰ)로봇의 아암에 고정되는 고정 브라켓과, ⅱ)상기 고정 브라켓에 전진 및 후진 이동 가능하게 설치되는 편방향 스폿 용접유닛과, ⅲ)상기 고정 브라켓에 고정되게 설치되는 플라즈마 용접유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 편방향 스폿 용접유닛은 서로 이격되며 전후진 방향에 수직하는 방향으로 나란하게 배치되는 한 쌍의 제1 및 제2 용접 전극을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 고정 브라켓에는 상기 제1 용접 전극을 전진 및 후진 이동시키기 위한 제1 구동 실린더가 고정되게 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 제2 용접 전극은 상기 고정 브라켓에 대하여 전후진 방향에 수직하는 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 고정 브라켓에는 상기 제2 용접 전극을 전후진 방향에 수직하는 방향으로 이동시키며 상기 제1 및 제2 용접 전극의 간격을 조절하기 위한 간격 조절유닛이 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 간격 조절유닛은 상기 고정 브라켓에 설치되는 서보 모터와, 상기 서보 모터의 구동력으로서 직선 운동을 하는 이동체와, 상기 고정 브라켓에 설치되며 상기 이동체의 직선 이동을 안내하는 가이드 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 이동체에는 상기 제2 용접 전극을 전진 및 후진 이동시키기 위한 제2 구동 실린더가 고정되게 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 플라즈마 용접유닛은 상기 고정 브라켓에 연결 브라켓을 통하여 고정되게 설치되는 플라즈마 토치부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 제1 용접 전극은 제1 건 몸체에 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 제1 건 몸체에는 제1 지지로드가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 고정 브라켓에는 상기 제1 지지로드가 관통하는 제1 지지블록이 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 제2 용접 전극은 제2 건 몸체에 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 제2 건 몸체에는 제2 지지로드가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 이동체에는 상기 제2 지지로드가 관통하는 제2 지지블록이 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 제1 구동 실린더는 제1 작동 로드를 통해 상기 제1 건 몸체와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치에 있어서, 상기 제2 구동 실린더는 제2 작동 로드를 통해 상기 제2 건 몸체와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 차체 패널의 폐단면 구간에 대한 패널의 겹치기 용접과정을 편방향 스폿용접을 통하여 가접하여 패널간에 갭을 제어한 상태로, 플라즈마 용접을 통하여 가접부에 용융부를 형성하여 접합함으로써, 용접부 강성을 확보할 수 있다.

또한, 패널간이 갭제어를 통하여 용접부 품질을 일정하게 확보하여 접합 강도를 향상시키며, 패널소재로 아연도금강판이 적용되어도 아연증기의 영향 없이 용접품질을 보장할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도이다.
도 2는 일반적인 아연도금강판의 레이저 용접 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치를 도시한 정면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치에 따른 공정도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치에 의해 용접된 차체 패널을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치를 도시한 정면 구성도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치(100)는 차체 패널 등과 같은 차체 조립용 부품들을 용접하는 차체 부품 조립 공정에 적용될 수 있다.

예를 들면, 차체 패널은 서로 겹쳐진 상부패널(10: 이하 도 5 참조)과 하부패널(20: 이하 도 5 참조)을 포함할 수 있으며, 그 상부패널(10)과 하부패널(20)은 스틸강판, 아연도금강판 등의 패널 소재를 포함할 수 있다.

이와 같은 상부패널(10)과 하부패널(20)이 겹쳐진 차체 패널에서 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치(100)는 그 상부패널(10)과 하부패널(20)의 폐단면 구간에 대하여 겹치기 용접을 실시하는데 적용될 수 있다.

이하에서는 상기 접합장치(100)를 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명하는데, 전후진 방향을 상하 방향, 그 전후진 방향에 수직하는 방향을 좌우 방향으로 정의할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 접합장치(100)의 기준 위치 및 용접 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치(100)는 차체 패널의 폐단면 구간에 대한 상부패널(10) 및 하부패널(20)의 겹치기 용접 과정을 편방향 스폿용접을 통해 가접하여 그 패널(10, 20) 간에 갭을 제어한 상태로, 플라즈마 용접을 통해 가접부에 용융부를 형성하여 접합함으로써 차체 패널의 용접부 강성을 확보할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상부패널(10) 및 하부패널(20) 간의 갭 제어를 통하여 용접부 품질을 일정하게 확보하여 접합 강도를 향상시킬 수 있고, 그 패널(10, 20)의 소재로 아연도금강판이 적용되어도 아연증기의 영향 없이 용접품질을 보장할 수 있는 패널의 접합장치(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 패널의 접합장치(100)는 기본적으로 고정 브라켓(30), 편방향 스폿 용접유닛(40) 및 플라즈마 용접유닛(80)을 포함한다.

고정 브라켓(30)은 로봇(31)의 아암(33)에 장.탈착되는 것으로, 그 고정 브라켓(30)에는 로봇(31)의 아암(33) 선단에 장.탈착 가능한 통상적인 구조의 툴 체인저(도면에 도시되지 않음)가 설치되어 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에서 고정 브라켓(30)은 로봇(31)의 티칭 제어에 따른 아암(33)의 다축 운동으로서 다축 방향으로 이동될 수 있다.

상기에서와 같은 고정 브라켓(30)에는 이하에서 설명될 각종 구성요소들이 장착될 수 있다. 이러한 고정 브라켓(30)은 상기 구성요소들을 지지하기 위한 것으로서, 각종 블록, 플레이트, 하우징, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들을 구비하고 있다.

그러나, 상기 부속 요소들은 각각의 구성요소들을 고정 브라켓(30)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 고정 브라켓(30)으로 통칭한다.

편방향 스폿 용접유닛(40)은 폐구간을 갖는 패널과 같이 두 전극이 상하로 진입이 불가능한 경우에, 패널의 폐단면 구간에 편방향으로 진입하며 그 패널의 폐단면 구간을 스폿 용접할 수 있는 구조로 이루어진다.

여기서, 편방향 스폿 용접유닛(40)은 뒤에서 더욱 설명될 용접 전극을 통해 패널 표면을 가압함과 동시에 전류를 통전시킴으로써 전기저항에 의한 용접열로서 패널의 폐단면 구간을 접합할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 편방향 스폿 용접유닛(40)은 차체 패널의 폐단면 구간에 대한 패널의 겹치기 용접을 편방향 스폿용접으로 가접(temporary welding)하여 패널간에 갭을 제어할 수 있다.

즉, 편방향 스폿 용접유닛(40)은 상부패널(10)을 가압 및 통전하여 하부패널(20)에 상부패널(10)을 가접 상태로 압접(pressure welidng)하여 제로갭(zero gap) 상태로 복수의 압접부를 형성할 수 있다.

또한, 편방향 스폿 용접유닛(40)은 서로 겹쳐진 차체 패널의 상부패널(10)과 하부패널(20)을 편방향으로 클램핑하는 기능도 하게 된다.

이러한 편방향 스폿 용접유닛(40)은 실질적으로 고정 브라켓(30)에 설치되는 바, 차체 패널의 서로 겹쳐진 상부패널(10) 및 하부패널(20)에 대하여 용접 전극을 상하 방향으로 전진 및 후진 이동시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

구체적으로, 편방향 스폿 용접유닛(40)은 서로 이격되며 전후진 방향(도면을 기준할 때의 상하 방향)에 수직하는 방향(도면을 기준할 때의 좌우 방향)으로 나란하게 배치되고, 서로 겹쳐진 상부패널(10)과 하부패널(20)에 대하여 상하 방향으로 전진 및 후진 이동하는 한 쌍의 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)을 포함한다.

여기서, 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)은 서로 겹쳐진 상부패널(10)과 하부패널(20)의 폐단면 구간을 편방향 스폿 용접하기 위한 (+) 용접 전극 및 (-) 용접 전극으로 각각 구비될 수 있다.

이 경우, 고정 브라켓(30)에는 전원을 용접 전류로 변환하고 그 용접 전류를 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)로 공급하기 위한 전류 공급유닛(39)이 설치된다. 상기한 전류 공급유닛(39)은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 용접용 전류 공급장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기에서, 제1 용접 전극(41)은 팁 형태로서 제1 건 몸체(43)의 하단부에 상하 방향으로 설치되며, 제2 용접 전극(42)은 팁 형태로서 제2 건 몸체(45)의 하단부에 상하 방향으로 설치된다.

한편, 고정 브라켓(30)에는 제1 용접 전극(41)을 상하 방향으로 전진 및 후진 이동시키기 위한 제1 구동 실린더(47)가 고정되게 설치된다.

제1 구동 실린더(47)는 통상적인 구조의 공압 또는 유압으로 작동하는 작동 실린더로서, 전후진 작동하는 제1 작동 로드(49)를 포함한다. 이러한 제1 작동 로드(49)는 제1 건 몸체(43)와 연결된다.

그리고, 상기한 제1 건 몸체(43)의 상단부에는 상하 방향으로 제1 지지로드(51)가 고정되게 설치되며, 고정 브라켓(30)에는 제1 지지로드(51)가 관통하는 제1 지지블록(53)이 설치된다.

제1 지지로드(51)는 제1 구동 실린더(47)에 의해 제1 건 몸체(43)가 상하 방향으로 전후진 이동하는 때, 제1 지지블록(53)에 지지되면서 제1 건 몸체(43)의 전후진 이동을 안내하는 기능을 하게 된다.

본 발명의 실시 예에서, 제2 용접 전극(42)은 고정 브라켓(30)에 대하여 전후진 방향(상하 방향)에 수직하는 방향(좌우 방향)으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 제2 용접 전극(42)의 좌우 방향 이동 구조는 뒤에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.

한편, 고정 브라켓(30)에는 제2 용접 전극(42)을 전후진 방향에 수직하는 방향으로 이동시키며 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)의 간격(피치)을 조절하기 위한 간격 조절유닛(60)이 설치된다.

간격 조절유닛(60)은 제1 용접 전극(41)에 대하여 제2 용접 전극(42)을 좌우 방향으로 이동시키며 제1 용접 전극(41)과 제2 용접 전극(42)의 간격을 선택적으로 조절하기 위한 것이다.

이러한 간격 조절유닛(60)은 서보 모터(61)와, 서보 모터(61)의 구동력으로서 좌우 방향으로 직선 이동을 하는 이동체(63)와, 이동체(63)의 직선 이동을 안내하는 가이드 모듈(65)을 포함한다.

서보 모터(61)는 고정 브라켓(30)에 고정되게 설치된다. 이동체(63)는 서보 모터(61)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 동력변환부(62)에 의해서 가이드 모듈(65)에 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 동력변환부(62)는 이동체(63)에 스크류 결합되며, 서보 모터(61)의 회전 구동력을 기어류, 체인류 및 벨트류 등으로 전달받아 회전하는 리드 스크류 또는 볼 스크류를 포함할 수 있다. 이러한 동력변환부(62)의 구성은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 가이드 모듈(65)은 이동체(63)의 좌우 방향 직선 이동을 안내하는 것으로, 당 업계에서는 LM 가이드라고도 한다. 이러한 가이드 모듈(65)은 고정 브라켓(30)에 설치되는 가이드 레일(67)과, 이동체(63)와 연결되며 가이드 레일(67)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이더(69)를 포함할 수 있다.

따라서, 서보 모터(61)를 구동시키게 되면, 동력변환부(62)는 서보 모터(61)의 회전 운동을 이동체(63)의 직선 운동으로 변환하고, 그 이동체(63)는 가이드 모듈(65)을 통해 좌우 방향으로 슬라이드 이동한다.

상기에서 이동체(63)에는 제2 용접 전극(42)이 설치되는 바, 그 이동체(63)에는 제2 용접 전극(42)을 상하 방향으로 전진 및 후진시키기 위한 제2 구동 실린더(55)가 고정되게 설치된다.

제2 구동 실린더(55)는 통상적인 구조의 공압 또는 유압으로 작동하는 작동 실린더로서, 전후진 작동하는 제2 작동 로드(57)를 포함한다. 이러한 제2 작동 로드(57)는 위에서 언급한 바 있는 제2 건 몸체(45)와 연결된다.

그리고, 상기한 제2 건 몸체(45)의 상단부에는 상하 방향으로 제2 지지로드(58)가 고정되게 설치되며, 이동체(63)에는 제2 지지로드(58)가 관통하는 제2 지지블록(59)이 설치된다.

제2 지지로드(58)는 제2 구동 실린더(55)에 의해 제2 건 몸체(45)가 상하 방향으로 전후진 이동하는 때, 제2 지지블록(59)에 지지되면서 제2 건 몸체(45)의 전후진 이동을 안내하는 기능을 하게 된다.

본 발명의 실시 예에서, 플라즈마 용접유닛(80)은 플라즈마 아크의 열을 이용하여 차체 패널을 용접하는 것으로, 하부패널(20)에 상부패널(10)을 가접 상태로 압접한 차체 패널에 플라즈마 아크를 고속으로 분출하여 위에서 언급한 바 있는 압접부에 용융부를 형성하기 위한 것이다.

플라즈마 용접유닛(80)은 편방향 스폿 용접유닛(40)의 제1 및 제2 용접 전극(41, 42) 사이에서 고정 브라켓(30)에 고정되게 설치되는 플라즈마 토치부(81)를 포함한다.

플라즈마 토치부(81)는 텅스텐 전극(+ 전극)과, 노즐 전극(- 전극)으로서의 오리피스 바디를 포함하여 구성된다. 플라즈마 토치부(81)는 텅스텐 전극과 노즐 전극 사이에 아크를 발생시키고 압축된 기체가스를 공급하면, 초고온과 고밀도의 에너지를 동반하는 플라즈마 아크를 발생시키며 그 플라즈마 아크를 노즐 전극의 오리피스를 통하여 분출하면서 상기한 압접부에 용융부를 형성할 수 있다.

여기서, 플라즈마 토치부(81)는 편방향 스폿 용접유닛(40)의 제1 및 제2 용접 전극(41, 42) 사이에서 상하 방향으로 배치되며, 연결 브라켓(83)을 통하여 고정 브라켓(30)에 고정되게 설치될 수 있다.

상기한 플라즈마 토치부(81)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 플라즈마 용접장치용 플라즈마 토치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치(100)를 이용한 패널의 접합방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치에 따른 공정도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 서로 겹쳐진 상부패널(10)과 하부패널(20)에 대하여 편방향 스폿 용접유닛(40)의 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)을 위치시켜 그 패널(10, 20)을 편방향으로 클램핑한다(S1 단계).

상기 과정을 더욱 구체적으로 설명하면, 로봇(31)을 통해 본 장치(100)를 서로 겹쳐진 상부패널(10)과 하부패널(20)의 용접 부위 측으로 이동시킨 상태에서, 제1 및 제2 구동 실린더(47, 55)를 작동시켜 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)을 상부패널(10)과 하부패널(20)의 용접 부위에 위치시킨다.

즉, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 구동 실린더(47, 55)를 통해 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)을 하측 방향으로 전진 이동시키면서 상부패널(10)과 하부패널(20)의 용접 부위를 가압하고 그 패널(10, 20)을 편방향으로 클램핑 한다.

여기서, 제1 용접 전극(41)이 설치된 제1 건 몸체(43)는 제1 지지블록(53)에 끼워진 제1 지지로드(51)를 통해 안내되면서 하측 방향으로 전진 이동하게 된다. 그리고, 제2 용접 전극(42)이 설치된 제2 건 몸체(45)는 제2 지지블록(59)에 끼워진 제2 지지로드(58)를 통해 안내되면서 하측 방향으로 전진 이동하게 된다.

이어서, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)을 통하여 상부패널(10)의 용접 부위를 가압 및 통전한다. 이 때 플라즈마 용접유닛(80)의 플라즈마 토치부(81)는 상부패널(10)의 상면으로부터 일정 거리 떨어진 상태에 있다.

그런 다음, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 구동 실린더(47, 55)를 통해 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)을 상측 방향으로 후진 이동시킨다(S2 단계).

여기서, 제1 용접 전극(41)이 설치된 제1 건 몸체(43)는 제1 지지블록(53)에 끼워진 제1 지지로드(51)를 통해 안내되면서 상측 방향으로 후진 이동하게 되고, 제2 용접 전극(42)이 설치된 제2 건 몸체(45)는 제2 지지블록(59)에 끼워진 제2 지지로드(58)를 통해 안내되면서 상측 방향으로 후진 이동하게 된다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)을 통해 하부패널(20)에 상부패널(10)을 가접 상태로 압접(pressure welidng)하여 제로갭(ZERO GAP) 상태로 복수의 압접부(W1)를 형성한다.

이 때, 상기한 압접부(W1)에는 상부패널(10)이 제1 및 제2 용접 전극(41, 42)에 의해 가압된 압흔(pressure mark)으로서의 홈(groove; 91)이 형성될 수 있다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 로봇(31)을 통해 플라즈마 용접유닛(80)의 플라즈마 토치부(81)를 제1 용접 전극(41)에 의해 형성된 압접부(W1) 측으로 이동시킨다(S3 단계). 이 때 플라즈마 토치부(81)는 그 압접부(W1)에 대하여 상측으로 일정 거리 만큼 떨어진 상태를 유지한다.

이어서, 본 발명의 실시 예에서는 플라즈마 토치부(81)를 통해 초고온 및 고밀도의 에너지를 동반하는 플라즈마 아크를 상기한 압접부(W1)로 분출하며 그 압접부(W1)를 플라즈마 용접한다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 로봇(31)을 통해 플라즈마 용접유닛(80)의 플라즈마 토치부(81)를 제2 용접 전극(42)에 의해 형성된 압접부(W1) 측으로 이동시킨다(S4 단계). 이 때 플라즈마 토치부(81)는 그 압접부(W1)에 대하여 상측으로 일정 거리 만큼 떨어진 상태를 유지한다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 플라즈마 토치부(81)를 통해 상기한 압접부(W1)를 플라즈마 용접함으로써 도 6에서와 같이, 상기한 각각의 압접부(W1)에 용융부(W2)를 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 용융부(W2)를 냉각하며 상부패널(10)과 하부패널(20) 사이에 압접부(W1)와 용융부(W2)가 겹쳐져 용접부가 형성되도록 하는 냉각 과정을 진행할 수 있다.

이 때, 상기한 압접부(W1)는 용융부(W2)보다 직경이 넓게 형성될 수 있으며, 상기 용접부는 압접부(W1)보다 직경이 작은 용융부(W2)가 압접부(W1)의 중심에 형성될 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 패널의 접합장치(100) 및 접합방법에 의하면, 아연도금강판 혹은 스틸재 패널, 또는 일반 패널 등의 겹치기 접합이 편방향에서도 가능하게 된다.

특히, 본 발명의 실시 예에서는 차체 패널의 폐단면 구간에 대한 패널의 겹치기 용접과정을 편방향 스폿용접을 통하여 가접하여 패널간에 갭을 제어한 상태로, 플라즈마 용접을 통하여 가접된 압접부(W1)에 용융부(W2)를 형성하여 접합함으로써, 용접부 강성을 확보할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 패널 사이의 갭 제어를 통하여 용접부 품질을 일정하게 확보하여 접합 강도를 향상시키며, 패널소재로 아연도금강판이 적용되어도 아연증기의 영향 없이 용접품질을 보장할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

10... 상부패널 20... 하부패널
30... 고정 브라켓 31... 로봇
33... 아암 39... 전류 공급유닛
40... 편방향 스폿 용접유닛 41... 제1 용접 전극
42... 제2 용접 전극 43... 제1 건 몸체
45... 제2 건 몸체 47... 제1 구동 실린더
49... 제1 작동 로드 51... 제1 지지로드
53... 제1 지지블록 55... 제2 구동 실린더
57... 제2 작동 로드 58... 제2 지지로드
59... 제2 지지블록 60... 간격 조절유닛
61... 서보 모터 62... 동력 변환부
63... 이동체 65... 가이드 모듈
67... 가이드 레일 69... 슬라이더
80... 플라즈마 용접유닛 81... 플라즈마 토치부
83... 연결 브라켓 91... 홈
W1... 압접부 W2... 용융부

Claims

상호 겹쳐진 상부패널 및 하부패널의 접합을 위한 패널의 접합장치로서,
로봇의 아암에 고정되는 고정 브라켓;
상기 상부패널에 대응하여 상기 고정 브라켓에 전진 및 후진 이동 가능하게 설치되는 편방향 스폿 용접유닛; 및
상기 고정 브라켓에 고정되게 설치되는 플라즈마 용접유닛;을 포함하며,
상기 편방향 스폿 용접유닛은 상부패널을 가압 및 통전하여 하부패널에 상부패널을 가접 상태로 압접하여 제로 갭 상태로 복수의 압접부를 형성하며, 상기 플라즈마 용접유닛은 상기 압접부에 플라즈마 용접하여 상기 압접부 사이에 용융부를 형성하고,
상기 용융부의 냉각으로 상부패널과 하부패널 사이에 상기 압접부와 용융부가 상하로 겹쳐진 용접부를 형성하되, 상기 압접부에는 상부패널이 편방향 스폿 용접유닛에 의해 가압된 압흔으로서의 홈이 형성되며, 상기 플라즈마 용접유닛은 상기 홈을 통해 플라즈마 아크를 각 압접부의 중심에 분출하며 그 중심에 용융부를 형성하고, 상기 용접부는 상기 압접부보다 직경이 작은 용융부가 그 압접부의 중심에 형성되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제1 항에 있어서,
상기 편방향 스폿 용접유닛은,
서로 이격되며 전후진 방향에 수직하는 방향으로 나란하게 배치되는 한 쌍의 제1 및 제2 용접 전극
을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제2 항에 있어서,
상기 고정 브라켓에는,
상기 제1 용접 전극을 전진 및 후진 이동시키기 위한 제1 구동 실린더가 고정되게 설치되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제3 항에 있어서,
상기 제2 용접 전극은,
상기 고정 브라켓에 대하여 전후진 방향에 수직하는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제4 항에 있어서,
상기 고정 브라켓에는,
상기 제2 용접 전극을 전후진 방향에 수직하는 방향으로 이동시키며 상기 제1 및 제2 용접 전극의 간격을 조절하기 위한 간격 조절유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제5 항에 있어서,
상기 간격 조절유닛은,
상기 고정 브라켓에 설치되는 서보 모터와,
상기 서보 모터의 구동력으로서 직선 운동을 하는 이동체와,
상기 고정 브라켓에 설치되며, 상기 이동체의 직선 이동을 안내하는 가이드 모듈
을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제6 항에 있어서,
상기 이동체에는,
상기 제2 용접 전극을 전진 및 후진 이동시키기 위한 제2 구동 실린더가 고정되게 설치되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 용접유닛은,
상기 고정 브라켓에 연결 브라켓을 통하여 고정되게 설치되는 플라즈마 토치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 용접 전극은 제1 건 몸체에 설치되며, 상기 제1 건 몸체에는 제1 지지로드가 설치되고,
상기 고정 브라켓에는 상기 제1 지지로드가 관통하는 제1 지지블록이 설치되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제7 항에 있어서,
상기 제2 용접 전극은 제2 건 몸체에 설치되며, 상기 제2 건 몸체에는 제2 지지로드가 설치되고,
상기 이동체에는 상기 제2 지지로드가 관통하는 제2 지지블록이 설치되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 구동 실린더는 제1 작동 로드를 통해 상기 제1 건 몸체와 연결되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.
제10 항에 있어서,
상기 제2 구동 실린더는 제2 작동 로드를 통해 상기 제2 건 몸체와 연결되는 것을 특징으로 하는 패널의 접합장치.