KR101859604B1

KR101859604B1 - 프로젝션 용접장치

Info

Publication number: KR101859604B1
Application number: KR1020160169178A
Authority: KR
Inventors: 김정환; 김주홍; 김장수; 추태진
Original assignee: 주식회사 엠에스 오토텍
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-05-21

Abstract

실시간 용접 결함의 검사가 가능한 프로젝션 용접장치로서, 각각 승강 가능한 상,하부전극(10,20); 그 위에 올려진 용접대상을 지지할 수 있도록 구성된 중공의 칼럼(30); 하부전극(20)을 중심축으로 하여 회전 가능하도록 칼럼(30) 내주면에 마련된 로터(40); 및 로터(40)의 경사면(42) 배치된 복수개의 초음파센서(50);를 포함하는 프로젝션 용접장치가 소개된다.

Description

프로젝션 용접장치{APPARATUS FOR PROJECTION WELDING}

본 발명은 프로젝션 용접, 특히 너트류의 프로젝션 용접을 위한 장치에 관한 것이다.

차량 제조과정에 조립부의 강성 확보 및 조립 편의를 위해 너트류의 프로젝션 용접이 이용된다.

프로젝션 용접은 너트에 마련된 돌기를 패널에 접촉시킨 상태에서 전극으로 가압하면서 저항열로 녹여 접합하는 방식으로 수행된다. 전극은 상부의 가동전극과 하부의 고정전극으로 구성된다.

프로젝션 용접은 용접부 외관, 접합강도 및 양산성이 우수하여 차량 제조과정에 다수 이용된다. 이러한 프로젝션 용접부의 품질 관리는, 종래의 경우 용접된 너트를 실제 분리하는데 필요한 토크나 하중을 측정하는 방식으로 이루어졌다.

용접부에 물리적인 힘을 가하여 결함 유무를 판단하는 경우 로트별 샘플링 검사만 가능할 뿐 전수조사가 불가능하다. 용접 결함부는 차량 충돌 사고 시 승객 상해치를 증가시키는 원인될 수 있어 보다 신뢰할 수 있는 용접부의 관리가 필요하다.

종래 프로젝션 용접장치에 관해서는 한국공개특허 제2016-0137161호가 참고될 수 있다.

본 발명은 위와 같은 종래기술에 대한 인식에 기초한 것으로, 프로젝션 용접부의 결함 유무를 실시간으로 확인할 수 있는 신규의 프로젝션 용접장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 수 있을 것이다.

위 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 용접장치는 승강 가능한 상부전극; 상부전극과는 독립적으로 승강 가능하며 상면 중앙에 탄성의 가이드핀이 마련된 하부전극; 하부전극이 중심부에 비접촉적으로 배치되며, 그 위에 올려진 용접대상을 지지할 수 있도록 구성된 중공의 칼럼; 하부전극을 중심축으로 하여 회전 가능하도록 칼럼 내주면에 마련되며, 상단에 중심축을 향해 하향 기울어진 경사면이 마련된 로터; 및 용접결함의 검출을 위해 로터의 경사면에 배치된 복수개의 초음파센서;를 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 프로젝션 용접장치에 의하면, 프로젝션 용접 후 로터를 회전시켜 용접부 이면을 스캐닝함에 의해 용접부의 결함 유무를 실시간으로 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 용접장치의 개략도,
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 장치를 이용한 프로젝션 용접과정을 순서대로 보인 도면들,
도 3은 도 2b 상태에서의 너트와 센서 간의 배치 관계를 개략적으로 보인 도면이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 도면들에서 동일한 구성요소 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시된다.

도 1을 참조하면 실시예에 따른 프로젝션 용접장치는 상,하부전극(10,20)과 하부전극(20)의 둘레에 배치된 칼럼(30) 및 로터(40)를 구비한다.

상부전극(10)은 액츄에이터(미도시)에 연결되어 승강가능하게 구성된다. 본 설명에서 특별히 언급되지 않는 구성들에 대해서는 한국공개특허 제2016-0137161호에 소개된 것과 같은 종래기술이 참고될 수 있다.

하부전극(20)은 종래에 고정된 것이었으나, 실시예에 의한 하부전극(20)은 액츄에이터(미도시)에 연결되어 승강가능하게 구성된다. 프로젝션 용접 후 상부전극(10)이 상승할 때 하부전극(20)은 하강한다. 하부전극(20)의 승강 스트로크는 상부전극(10)보다는 짧을 수 있다.

하부전극(20)의 상면 중앙에는 가이드핀(21)이 마련된다. 가이드핀(21)은 하부전극(20)에 탄성적으로 설치되어, 가압되면 노출된 부위가 하부전극(20) 내부로 숨겨진다. 상부전극(10)으로부터의 용접 전류가 누설되지 않도록 가이드핀(21)은 절연체로 제작된다.

하부전극(20)의 둘레에는 중공의 원통형 칼럼(30)이 마련된다. 칼럼(30) 중앙의 중공부에 하부전극(20)이 이격 배치된다. 하부전극(20)은 승강과정에 칼럼(30)과 접촉되지 않는다.

칼럼(30)의 상단(32)은 평탄하다. 칼럼(30)은 프로젝션 용접과정 동안 그 위에 올려진 용접대상, 주로는 패널을 지지한다.

칼럼(30) 내주면에는 링타입의 로터(40)가 회전가능하게 설치된다. 로터(40)의 회전 중심축은 하부전극(20)이다. 로터(40)는 하부전극(20)과 접촉하지 않으며 이격되어 하부전극(20)의 둘레를 회전한다. 칼럼(30)에 대한 로터(40)의 회전을 위한 베어링이나 구동수단 등의 설명은 생략한다.

로터(40)의 상단에는 중심축을 향해 하향 기울어진 경사면(42)이 마련된다. 경사면(42)은 원형을 그리며 로터(40)의 상단 전체에 마련된다.

로터(40)의 경사면(42)에는 4개의 센서(50)가 배치된다. 이들 센서(50)는 프로젝션 용접 후, 너트가 직접 용접되는 면의 배면을 스캐닝하여 용접 결함의 발생 여부를 검사한다. 센서(50)로는 비접촉식의 초음파센서, 특히 레이저 초음파센서가 사용될 수 있다.

레이저 초음파센서는 검사대상의 표면, 내부 등의 결함을 검사할 수 있다. 표면의 균열을 검출 및 표면에 존재하는 파열을 검사하는 경우, 레이저의 조사에 의한 표면 반사파를 이용한다.

도 2a 내지 도 2e를 참조하여 실시예에 따른 프로젝션 용접방법을 살펴본다.

도 2a 및 도 2b에서 보듯이, 용접될 패널(1)이 칼럼(30) 위에 얹혀진다. 패널(1)의 용접부에는 미리 홀(1a)이 가공되며, 이 홀(1a)에 하부전극(20)의 가이드핀(21)이 끼워진다.

칼럼(30) 위에 패널(1)이 올려진 상태에서 하부전극(20)은 패널(1) 하면과 접촉된다. 프로젝션 용접 전, 하부전극(20)의 상단과 칼럼(30)의 상단(32)은 동일 수평면 상에 배치된다. 하부전극(20)의 상단과 칼럼(30)의 상단(32)이 동일 수평면 상에 배치된 상태에서의 하부전극(20) 위치를 제1 위치라 한다.

도 2c에서 보듯이, 패널(1) 위로 살짝 노출된 가이드핀(21)을 이용하여 너트(2)를 패널(1)의 용접부 위에 위치된다. 너트(2)는 피더기(미도시)로부터 자동 공급된다.

도 3은 도 2c에 대응하는 도면으로 너트(2), 하부전극(20) 및 로터(40) 간의 배치관계가 나타나 있다. 패널(1)이나 칼럼(30)은 도시되지 않는 등 개략적으로 도시되어 있음이 이해될 필요가 있다.

도 3을 참조하면, 너트(2)는 4개의 돌기(2a)를 가지며, 4개의 돌기(2a)에 대응하여 로터(40)의 경사면(42)에 4개의 센서(50)가 약 90°간격으로 이격 배치된다.

너트(2)는 가이드핀(21)에 끼워진 상태에서 회전 가능하며 따라서 돌기들(2a) 위치는 용접 시마다 달라질 수 있다. 프로젝션 용접 후 로터(40)는 45°회전하며, 회전 과정에 센서(50)는 돌기들(2a)의 용접부를 확인하고 용접 품질의 정상 여부를 검사한다.

경사면(42)의 기울기는 장착된 센서(50)가 너트(2)의 돌기(2a)를 향할 수 있는 각도로 설정된다. 경사면(42)에는 센서(50)의 보호를 위한 투명캡이 씌워질 수 있으며, 하부전극(20)과 마주하는 로터(40) 내주면에는 하부전극(20)으로부터의 절연과 방열을 위한 부재(44)가 설치될 수 있다.

도 2d를 참조하면, 너트(2)의 프로젝션 용접을 위해 상부전극(10)이 하강한다. 상부전극(10)은 너트(2)를 가압하면서 너트(2)에 전류를 공급하여 돌기(2a)가 저항열에 의해 패널(1)에 융착되도록 한다. 용접 시 하부전극(20)은 제1 위치에서 패널(1)과 접촉되어 있다.

도 2e를 참조하면, 프로젝션 용접이 완료된 후, 상부전극(10)은 다음 용접을 위해 상승하고 하부전극(20)은 용접부의 결함 검사를 위해 용접부로부터 이격된 제2 위치로 하강한다. 하부전극(20)이 완전히 하강한 후, 로터(40)가 90°회전하며, 로터(40)가 회전하는 과정에 센서(50)가 용접부의 이면을 스캔하여 용접 결함의 발생 여부를 검사한다.

프로젝션 용접장치의 컴퓨터에는 센싱된 데이터와의 비교를 통해 용접부의 확인 및 결함 발생 여부를 판정할 수 있는 비교데이터가 저장되며, 결함 판정 시 알람 발생과 더불어 결함 발생 로트 등의 정보가 출력된다.

로터(40)가 회전하여 용접부 이면의 용접 품질 검사가 완료되면 하부전극(20)은 원위치, 즉 제1 위치로 상승하며, 다음 용접을 위해 패널이 하부전극(20)과 칼럼(30) 위에 로딩된다.

너트(2)가 용접된 패널(1)은 후의 조립 공정에서 다른 부품과 볼팅 조립된다.

이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 또는 변형될 수 있다는 것이 이해될 필요가 있다.

1: 패널 2: 너트
10: 상부전극 20: 하부전극
30: 칼럼 40: 로터
50: 센서

Claims

승강 가능한 상부전극;
상부전극과는 독립적으로 승강 가능하며 상면 중앙에 탄성의 가이드핀이 마련된 하부전극;
하부전극이 중심부에 비접촉적으로 배치되며, 그 위에 올려진 패널을 지지할 수 있도록 구성된 중공의 칼럼, 여기서, 패널에는 가이드핀이 끼워지는 홀이 마련되며 홀을 통해 돌출된 가이드핀을 이용하여 너트가 패널의 용접부 위에 위치됨;
하부전극을 중심축으로 하여 하부전극의 둘레방향으로 회전 가능하도록 칼럼 내주면에 마련되며, 상단에 중심축을 향해 하향 기울어진 경사면이 마련된 로터; 및
패널 하부에서 패널 용접부의 이면을 스캔하여 용접결함을 검출할 수 있도록, 로터의 경사면에 배치된 복수개의 초음파센서;를 포함하며,
하부전극은, 너트 용접 시 제1 위치에서 용접부에 접촉되며 용접 후 하강하여 용접부로부터 이격된 제2 위치에 놓이도록 구성되며,
로터는 하부전극이 제2 위치로 하강한 후 회전하며, 회전하는 과정에 복수개의 초음파센서가 용접부의 이면을 스캔하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 용접장치.