KR101767562B1 - 볼트 자동 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 부품이나 기타 산업용 기계의 철판재 부품에 볼트를 용접하는 장치에 관한 것으로, 용접기에 장치되는 볼트공급장치는 전후진수단에 의해 전후진하고, 선단의 볼트홀더는 경사구멍을 갖되 좌우 양측 각 반원형으로 분할하여 구성하여 상부전극이 볼트홀더의 내부로 유입되면 양측 볼트홀더가 비틀어지면서 전극봉이 관통할 수 있게 하고, 전극봉이 관통한 상태에서 볼트홀더가 이탈시에는 양측 볼트홀더가 좌우로 벌어지도록 구성함으로써, 볼트를 공급하는 동작이 신속하고 원활하게 이루어지면서 능률적으로 용접작업이 이루어지도록 한 것이다.

Description

볼트 자동 용접장치{Automatic welding equipment for bolts}

본 발명은 자동차 부품이나 기타 산업용 기계의 철판재 부품에 볼트를 용접하는 장치에 관한 것으로, 특히 볼트를 공급하는 동작이 신속하고 원활하게 이루어지면서 능률적으로 용접작업이 이루어지도록 한 것이다.

일반적으로 철판재 부품을 자동차나 기계 본체에 결합하거나 또는 철판재 부품에 다른 부품을 결합기 위한 용도로 철판재 부품에 구멍을 형성한 후 볼트를 구멍에 끼우고 볼트머리 하단을 철판과 용접하는 경우가 많다.

이러한 용접작업은 자동화가 용이하지 않아서 대부분 인력에 의한 용접을 시도하였는데, 그 작업과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 용접기의 일측에서 용접할 부품이 일렬로 공급되고, 그 위에서 로봇이 볼트를 공급하여 부품의 구멍에 볼트를 삽입한다. 작업자는 볼트가 삽입된 상태의 부품을 들고 용접기에 정확히 안착시키고, 이후 작업자는 양손을 이용하여 용접기를 작동스위치를 눌러주면 용접기의 상부전극이 하강하여 용접을 실시하게 되며, 용접이 완료되면 다시 작업자는 용접된 부품을 배출하는 과정을 반복하게 된다.

이러한 종래의 작업과정에 의하면 우선적으로 한 사람의 작업자가 계속 움직여 용접작업을 하게 되므로 인력의 낭비가 따르게 되는 것은 물론이고, 사람의 수작업에 의지하다 보니 생산성이 크게 떨어지게 되며, 부품을 용접기에 안착시키는 과정에서 볼트가 탈락되어 다시 끼워주는 작업을 하거나 탈락된 상태를 알지 못하고 용접을 하게 되어 불량부품을 생산하게 되는 문제도 있었다.

또한, 인력이 직접 부품을 취급하면서 용접작업을 하다 보니 실수로 용접기에 손이 끼이는 위험한 상황이 종종 발생하였으며, 이를 방지하기 위해 부품을 안착시킨 후 두 손으로 작동스위치를 누르도록 하고 있으나, 이러한 동작에 의한 생산성 하락이 큰 문제로 이어졌던 것이다.

특허공개공보 10-2011-0098035(공개일자 2011년09월01일)

상기 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 인력의 낭비 없이 신속하고 정확한 용접이 가능한 장치를 안출하여, 인건비를 절감하면서도 생산성을 향상시키고 안전사고의 우려도 없는 볼트 자동 용접장치의 제공을 목적으로 한다.

좀 더 구체적으로는 볼트공급장치가 볼트를 공급하는 과정에서 곧바로 용접기의 상부전극이 하강하여 용접이 이루어지고, 상기 용접이 이루어지는 중에 볼트공급장치가 후진하여 다음의 볼트를 준비하게 하여 작업속도가 매우 빠르고 능률적인 작업이 가능하도록 함을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 그 대상이 되는 용접기로서, 중앙의 용접대에 용접할 부품을 안착시켜 볼트를 용접하는 하부전극이 구성되고, 용접대의 상부에는 승강구동을 하면서 하부전극에 안착된 부품과 볼트를 압착하면서 용접을 실시하는 상부전극이 설치된 형태의 자동 용접장치이다.

특히 본 발명은 볼트를 공급하기 위한 볼트공급장치는 전후진수단에 의해 전후진하고, 선단의 볼트홀더는 경사구멍을 갖되 좌우 양측 각 반원형으로 분할하여 구성하여 상부전극이 볼트홀더의 내부로 유입되면 양측 볼트홀더가 비틀어지면서 전극봉이 관통할 수 있게 하고, 전극봉이 관통한 상태서 볼트홀더가 이탈시에는 양측 볼트홀더가 좌우로 벌어지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 작업자가 필요 없이 자동으로 부품과 볼트의 공급이 이루어지고 배출 또한 자동으로 이루어지므로 인력을 절감함과 동시에 신속하고 능률적인 작업이 가능하며, 용접불량 부품의 생산방지에 의해 품질의 향상을 가져올 수 있게 되는 것이다. 특히 볼트공급장치가 볼트를 공급하는 전진과정이 이루어짐과 동시에 곧바로 용접기의 상부전극이 하강하여 볼트의 안착 및 용접이 이루어지고, 상기 용접이 이루어지는 중에 볼트공급장치가 신속히 후진하여 다음의 볼트를 준비할 수 있으므로 능률적인 용접작업이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 정면도
도 2는 본 발명의 요부 평면도
도 3은 본 발명의 볼트 공급장치의 작동상태도
도 4는 본 발명의 볼트공급장치에 대한 평면도
도 5는 본 발명의 용접과정을 도시한 작용상태도
도 6은 본 발명의 용접 후 부품 배출 작용상태를 나타낸 측면도

이하 본 발명을 구현하기 위한 바람직한 구성 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명이 적용되는 용접기는 중앙에 용접대(1)가 구성되는데 용접대(1)에는 용접할 부품(100)을 안착시켜 볼트(110)를 용접하는 하부전극(2)이 구성되고, 용접대(1)의 상부에는 승강구동을 하면서 하부전극(2)에 안착된 부품(100)과 볼트(110)를 압착하면서 용접을 실시하는 상부전극(3)이 설치되며, 하부전극(2)에는 부품(100)이 정확한 위치에 안착되도록 부품(100)에 형성된 볼트구멍(101)과 같은 위치에 탄성봉(4)이 설치되는데, 탄성봉(4)은 스프링(5)에 지지되면서 돌출되어 있어서 상부전극(3)이 하강하여 용접을 하기 위해 볼트(110)를 누르게 되면, 볼트(110)에 의해 아래로 밀려 들어간 상태에서 용접이 이루어지고 상부전극(3)이 상승하면 다시 돌출된다.

용접대(1)의 측면에는 작업할 부품(100)을 한 개씩 용접대(1)에 안착시키기 위한 부품공급장치(6)가 구성된다.

본 발명의 볼트공급장치(10)를 상세히 살펴본다.

본 발명의 볼트공급장치(10)는 전후진을 반복하면서 공급작용이 반복적으로 이루어지도록 용접대(1)의 옆에 구성되고, 공지된 전후진수단(11)의 선단에 받침대(12)를 구성한 후, 받침대(12)에 구체적인 작용을 하는 구성들이 설치된다.

볼트공급장치(10)의 선단에는 피더(미 도시됨)에 의해 공급된 볼트(110)를 수용하는 볼트홀더(13)를 구성하는데, 상기 볼트홀더(13)는 좌우 양측 각 반원형으로 분할하여 구성하였고, 볼트홀더(13)의 내측에는 분할된 경사구멍(13-1)을 형성하였고 맨 하단에는 머리를 제외한 볼트(110) 아랫부분이 돌출되도록 분할된 지지구멍(13-2)이 형성된 상태이다.

상기 경사구멍(13-1)의 상부는 상부전극(3)의 직경보다 크게 구성하여 상부전극(3)이 경사구멍(13-1)의 내부로 유입될 수 있도록 하였다.

이러한 볼트홀더(13)는 분할된 양측이 각각 그 후단에 대칭되게 분할된 형태로 지렛대작용을 하도록 설치된 작동바(14)에 각각 지지되는데, 볼트홀더(13)의 후단에 지지봉(13-3)을 돌출되게 설치한 후 돌출된 지지봉(13-3)이 작동바(14)의 결합구멍(14-1)에 삽입되어 지지되도록 하면서 지지봉(13-1)의 외면에는 비틀림스프링(13-4)을 권회시켜 비틀림스프링(13-4)에 의해 볼트홀더(13)가 지지봉(13-3)을 중심으로 대칭적으로 회전하게 되면 비틀림스프링(13-4)이 반대로 복귀시키는 작용을 하도록 하였다.

상기 두 개의 작동바(14)는 후단 중앙에 압축스프링(14-2)을 설치하여 서로 탄성을 갖게 하고 중단에는 각각 중심핀(14-3)을 설치하여 압축스프링(14-2)의 힘으로 작동바(14)의 선단부가 중심으로 모이는 상태가 되다가, 선단부의 볼트홀더(13)가 벌어지는 작용을 하면 압축스프링(14-2)이 압축되면서 선단이 벌어지게 되고, 벌어지는 힘이 제거되면 다시 압축스프링(14-2)의 복귀력으로 선단의 볼트홀더(13)가 모이도록 중심핀(13-3)을 중심으로 하는 지렛대 작용을 하도록 하였다.

상기 볼트공급장치(10)의 일측에는 부품에 용접할 볼트(110)를 자동으로 한 개씩 공급하는 피더(미 도시됨)와 연결된 볼트공급관(7)을 설치하여, 볼트홀더(13)가 후진한 상태에서 볼트(110)가 볼트홀더(13)의 경사구멍(13-1)과 지지구멍(13-2)으로 공급되도록 한 것이며, 볼트홀더(13)가 한 개의 볼트(110)를 공급한 후 후진하면 다시 한 개의 볼트(110)를 볼트홀더(13)에 공급하도록 구성된다.

그리고 용접이 완료된 부품(100)을 배출하기 위한 장치가 부가되는데, 용접대(1)의 상면에 안착되어 있다가 용접이 완료되면 상승하면서 부품(100)을 들어올리는 상승판(8)과, 용접대(1)의 후단 쪽 상승판(8) 위에 위치하다가 부품(100)이 상승판(8)에 의해 상승된 상태에서 부품(100)을 용접기의 전방으로 밀어 배출하는 배출밀판(9)을 구성하는 것이다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 작용을 살펴본다.

부품공급장치(6)에 의해 부품(100)이 용접대(1)의 위의 하부전극(2) 위에 안착된다. 이때 하부전극(2)의 탄성봉(101)이 부품(100)의 볼트구멍(101)에 삽입되면서 정확한 위치에 안착된다.

상기 부품(100)이 공급되는 과정에서 볼트(110)가 볼트공급장치(10)에 준비되는데, 피더에 의해 공급된 한 개의 볼트(110)가 볼트공급관(7)을 통해 볼트홀더(13)에 안착되는 것으로, 볼트(110)의 머리는 경사구멍(13-1)에 걸린 상태이고 하부는 지지구멍(13-2)으로 돌출된 상태가 된다.

상기와 같이 볼트홀더(13)에 볼트가 안착된 상태에서 볼트공급장치(10)가 작동하여 이동한다. 즉, 전후진수단(11)에 의해 받침대(12) 전체가 이동하면 선단의 볼트홀더(13)가 이동하여 용접대(1) 위에 안착되어 있는 부품(100)의 탄성봉(4) 위에 볼트홀더(13) 내의 볼트(110)가 위치하는 상태가 된다.

상기와 같이 볼트(110)가 안착된 상태의 볼트홀더(13)가 이동을 완료하면 상부전극(3)이 하강하여 용접을 실시하게 되는데, 상부전극(3)이 볼트홀더(13)의 내부로 진입하여 볼트(110)를 누르면서 더욱 하강하게 되면 상부전극(3)이 경사구멍(13-1)에 마찰되면서 양측 볼트홀더(13)가 지지봉(13-3)을 중심으로 회전하면서 비틀어지는 형태로 벌어지게 된다. 이러한 동작으로 상부전극(3)은 볼트(110)의 머리를 완전히 누르면서 볼트(110) 머리의 저면이 부품(100)의 상면에 닿을 때까지 하강을 완료하여 용접을 실시하게 된다. 용접은 상부전극(3)의 전원을 받는 볼트(110) 머리의 저면과 하부전극(2)의 전원을 받는 부품(100)의 상면 사이에서 이루어진다.

상기 과정에서 탄성봉(4)은 스프링(5)의 탄성을 받으면서 하강하여 볼트(110)의 머리가 부품(100)에 닿는 것을 방해하지 않게 된다.

상기 상부전극(3)이 하강하고 용접이 이루어지는 과정에서 볼트홀더(13)는 재빨리 후진하여 다음의 볼트(110)를 받아 준비하여야 하는데, 상부전극(3)의 진입으로 양측 볼트홀더(13)가 회전하여 벌어지면서 상부전극(3)이 볼트홀더(13)를 관통하는 상태에서 볼트공급장치(10)의 후진이 이루어진다.

즉, 전후진수단(11)이 후진하여 볼트홀더(13)가 상부전극(3)을 벗어나려 하면 볼트홀더(13)는 더욱 벌어지게 되는데, 볼트홀더(13)에 후진하려는 힘이 작용하면 볼트홀더(13)의 지지구멍(13-2) 및 경사구멍(13-1)이 상부전극(3)과 마찰되면서 벌어지려는 힘이 작용하고, 볼트홀더(13)의 후단 작동바(14)는 각각 중심핀(14-3)에 지지되어 있으므로 볼트홀더(13)가 벌어졌다 다시 오므려지면서 상부전극(3)을 이탈하는 것이다. 이러한 동작은 볼트홀더(13) 후단의 작동바(14)가 중심핀(14-3)에 지지되면서 후단이 압축스프링(14-2)에 지지된 상태이므로 볼트홀더(13)가 상부전극(3)의 외면을 따라 벌어지면 작동바(14)가 중심핀(14-3)을 중심으로 지렛대 작용을 하면서 볼트홀더(13)가 벌어질 수 있는 여건을 만들어주기 때문이다.

이러한 동작으로 볼트홀더(13)가 상부전극(3)을 이탈하면, 비틀림스프링(13-4)의 작용으로 볼트홀더(13)가 지지봉(13-3)을 중심으로 원복회전하게 되고 동시에 압축스프링(14-2)의 힘으로 처음과 같이 볼트홀더(13)를 중심으로 모이게 하여 처음과 같이 볼트(110)를 수용할 수 있는 상태로 만들면서 볼트공급관(7)까지 후진을 완료하며 상기와 같은 동작을 반복하게 되는 것이다.

한편, 부품(100)에 볼트(110)의 용접이 완료되어 상부전극(3)이 상승하면 스프링(5)의 힘과 상승판(8)의 힘으로 부품이 상승하게 되어 용접대(1)와 분리되게 되며, 이때 배출밀판(9)이 작동하여 용접완료된 부품(100)을 전방으로 밀어 배출하게 되는 것이다.

이어서 즉시 처음과 같이 부품공급장치(6)가 부품을 하부전극(2)의 위에 안착시키는 동작부터 반복작용이 이어진다.

1: 용접대
2: 하부전극
3: 상부전극
4: 탄성봉
5: 스프링
6: 부품공급장치
7: 볼트공급관
8: 상승판
9: 배출밀판
10: 볼트공급장치
11: 전후진수단
12: 받침대
13: 볼트홀더
13-1: 경사구멍
13-2: 지지구멍
13-3: 지지봉
13-4: 비틀림스프링
14: 작동바
14-1: 결합구멍
14-2: 압축스프링
14-3: 중심핀

Claims (3)

1. 중앙의 용접대(1)에 용접할 부품(100)을 안착시켜 볼트(110)를 용접하는 하부전극(2)이 구성되고, 용접대(1)의 상부에는 승강구동을 하면서 하부전극(2)에 안착된 부품(100)과 볼트(110)를 압착하면서 용접을 실시하는 상부전극(3)이 설치되는 볼트 자동 용접장치에 있어서,
   볼트를 공급하기 위한 볼트공급장치는 전후진수단에 의해 전후진하고, 선단의 볼트홀더는 경사구멍을 갖되 좌우 양측 각 반원형으로 분할하여 구성하여 상부전극이 볼트홀더의 내부로 유입되면 양측 볼트홀더가 비틀어지면서 상부전극이 관통할 수 있게 하고, 상부전극이 관통한 상태서 볼트홀더가 이탈시에는 양측 볼트홀더가 좌우로 벌어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 볼트 자동 용접장치.
2. 제1항에 있어서,
   볼트홀더(13)는 분할된 양측이 각각 그 후단의 작동바(14)에 각각 지지되고 비틀림스프링(13-4)에 의해 볼트홀더(13)가 지지봉(13-3)을 중심으로 대칭적으로 회전하게 되면 비틀림스프링(13-4)이 반대로 복귀시키는 작용을 하도록 구성하며,
   두 개의 작동바(14)는 후단 중앙에 압축스프링(14-2)을 설치하여 서로 탄성을 갖게 하고 중단에는 각각 중심핀(14-3)을 설치하여 압축스프링(14-2)의 힘으로 작동바(14)의 선단부가 중심으로 모이는 상태가 되다가, 선단부의 볼트홀더(13)가 벌어지는 작용을 하면 압축스프링(14-2)이 압축되면서 선단이 벌어지게 되고, 벌어지는 힘이 제거되면 다시 압축스프링(14-2)의 복귀력으로 선단의 볼트홀더(13)가 모이도록 중심핀(13-3)을 중심으로 하는 지렛대 작용을 하도록 구성함을 특징으로 하는 볼트 자동 용접장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   용접이 완료된 부품(100)을 배출하기 위한 장치로서 용접대(1)의 상면에 안착되어 있다가 용접이 완료되면 상승하면서 부품(100)을 들어올리는 상승판(8)과, 용접대(1)의 후단 쪽 상승판(8) 위에 위치하다가 부품(100)이 상승판(8)에 의해 상승된 상태에서 부품(100)을 용접기의 전방으로 밀어 배출하는 배출밀판(9)을 부가로 구성함을 특징으로 하는 볼트 자동 용접장치.

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