KR102061113B1 - 스터드 용접건 - Google Patents

Abstract

개시된 발명은, 스터드 용접건에 관한 것으로, 원통 형상의 척바디와 상기 척바디의 일단부에 형성되는 볼트 장입구와 타단부에 형성되는 고정부를 구비하며 상기 척바디의 길이방향으로 형성되는 복수의 슬릿홈에 의해 복수의 탄성편을 형성하는 스터드척;
상기 척바디의 탄성편 외주면을 슬라이딩 안내하는 안내홀과, 상기 건바디에 고정하기 위한 고정부 및 상기 안내홀과 상기 고정부 사이에 소정 각도의 테이퍼 구조로 형성되는 복수의 안착홈을 구비하는 척어댑터;
상기 안착홈에 소정 간격으로 배치되며 상기 탄성편 외주면상에 적어도 2배열의 접촉을 형성하는 예압링;을 포함하며,
상기 스터드척은 상기 척어댑터의 안내홀을 따라 이동시에 1차로 가압되며, 상기 예압링에 의해 미리 설정된 압력으로 2차로 가압되며, 그에 따라 척어댑터 내부에 구비된 예압링에 의해 스터드척의 탄성력이 유지되어 다양한 사양의 스터드 볼트를 장입하여 사용함을 물론 용접시 스터드 볼트 융착 성능이 향상된다.

Description

스터드 용접건{STUD WELDING GUN}

게시된 본 발명은 스터드 용접건에 관한 것이며, 보다 상세하세는 스터트척의 탄성편에 예압을 지속적으로 제공하여 용접과정에서 스터드 볼트의 고정 자세가 정위치에서 유지할 수 있으며, 다양한 사양의 스터드 볼트를 하나의 스터드척으로 활용하여 볼트 호환성이 개선된 스터드 용접건에 관한 것이다.

통상적으로 스터드 용접의 방법은 선실의 벽 구조물에 보온재(insulator)를 고정하기 위한 보온핀(insulator pin)을 고정하거나 자동차의 차체 판넬을 접합시에 많이 활용되며, 아크 스터드 용접(arc stud welding) 및 콘덴서 충방전식 용접(capacitor-discharge stud welding)의 방식으로 활용되고 있다.

그와 같은 스터드 용접은 직류 전류를 수반하여 아크를 발생하며, 용접 전류의 제어 및 용접을 위해서 전극홀더로 사용하는 스터드 용접용 건(gun)을 필요로 한다.

아크 스터드 용접의 전원장치로는 전동 발전기식, 트랜스 정류식 또는 배터리 충전식으로 활용될 수 있으며, 충방전식 용접의 전원장치로는 상대적으로 낮은 전력을 충전하여 활용할 수 있다.

특히, 아크 스터드 용접은 강봉이나 황동봉 혹은 볼트류 및 핀류 등을 포함하는 스터드를 금속재의 모재에 접촉시켜 전류를 통하게 하여 순간적인 아크용접으로 모재에 스터드를 용융 접합시킨다. 예를 들어, 스터드 용접용 건의 내부에 구성된 솔레노이드 코일에 전원이 공급되며, 스터드가 모재 상에서 아크가 발생되며, 스터드 단부(stud base)와 모재가 아크에 의해 용융 접합된다. 이때 미리 조절된 용접시간이 경과하면 용접전원은 자동으로 차단되고 건 내부의 솔레노이드 전원도 차단된다.

잘 알려진 스터드 용접장치의 하나로서, 한국특허공개 제10-2009-0026469호에 연속 용접이 가능한 스터드 건이 개시되어 있다.

도 1은 종래의 스터드 용접 건을 도시한 개략도이다.

도면을 참조하면, 종래의 스터드 용접 건은 스위치(8)를 구비한 건바디(3), 상기 건바디(3)로부터 연장되는 가이드 통로(2a)를 구비하며 상기 가이드 통로(2a)에 장입되는 스터드 볼트(6)를 유지하는 가동체(2), 상기 가이드 통로(2a)를 따라 공압에 의해 전후로 이동 가능하게 설치되며 전진 이동시에 상기 스터드 볼트(S)를 척(1)으로 이동시키는 푸쉬로드(7), 상기 가동체(2)의 하부에 장착되며 스프링(6)에 의해 지지되는 받침판(6) 상에 적재되는 다수의 스터드 볼트(S)를 상기 스프링(6)의 탄성력에 의해 밀어 올려 상기 가이드 통로(2a)에 공급하는 적재함(4)를 포함하여 구성된다.

상기 공압은 외부에 설치된 컴프레서(미도시함)로부터 공급되며, 통상적으로 상기 건바디(3)의 후단과 연결된 전기 케이블(9)을 통해 전도성 금속으로 제조된 상기 건바디(3)와 푸쉬로드(7) 및 척(1)에 미리 설정된 소정의 아크 전류가 흘러 상기 척(1)에 파지되는 스터드(S)와 모재에 대한 접촉면 사이에 용융 접합이 이뤄진다.

스터드 볼트는 2014년 03월 05일자에 등록된 특허 제10-1373525호에 개시된 바와 같이, 척바디의 길이방향으로 복수의 탄성편이 형성되는 스터드척으로서 소위 싱글(single) 타입의 스터드척이 많이 활용된다.

하지만, 전술한 종래의 스터트 건은 장기간 볼트 용접을 실행시에 스터드척을 형성하는 탄성편이 벌어져 스터드 볼트의 결속력을 약화시키고 정위치를 이탈하는 문제점이 있다.

예를 들면, 용접을 위해 작업자가 스터드척에 장입된 스터드 볼트의 헤드부를 모재의 타겟 위치로 배치시키는 과정에서 스터드척에 과전압 및 과전류가 빈번하게 발생하며, 이 과정에서 스터드척을 형성하는 적어도 하나의 탄성편들이 구조적인 변형 및 벌어짐 현상을 초래하여 스터드 볼트의 고정위치가 불량해진다.

그에 따라, 작업과정에서 스터드 볼트의 용접 및 융착 불량이 증가하여 생산성을 크게 감소시키는 단점이 있는 실정이다.

- 한국특허공개 제10-2009-0026469호(2009.03.13일자 공개) - 한국특허등록 제10-1373525호(2014.03.05일자 등록)

개시된 발명은 스터트척의 탄성편에 예압을 지속적으로 제공하여 용접과정에서 스터드 볼트의 고정 자세가 정위치에서 유지 및 융착될 수 있는 개선된 스터드 용접건을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 개시된 발명은 다양한 사양의 스터드 볼트를 하나의 스터드척으로 활용하여 볼트 호환성이 좋은 개선된 스터드 용접건을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 개시된 발명은 푸시로드의 이동구간을 가변적으로 조절하며 구속하여 스터드 볼트의 융착 성능이 개선된 스터드 용접건을 제공하는데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 개시된 발명의 하나의 특징은, 손잡이를 구비한 건바디와, 상기 손잡이 일측에 구비된 스위치와 상기 스위치 조작에 의해 아크 전류를 선택적으로 접속시키는 푸시로드를 포함하며, 스터드 볼트를 아크 용접하기 위한 스터드 용접건에 있어서,

원통 형상의 척바디와 상기 척바디의 일단부에 형성되는 볼트 장입구와 타단부에 형성되는 고정부를 구비하며 상기 척바디의 길이방향으로 형성되는 복수의 슬릿홈에 의해 복수의 탄성편을 형성하는 스터드척;

상기 척바디의 탄성편 외주면을 슬라이딩 안내하는 안내홀과, 상기 건바디에 고정하기 위한 고정부 및 상기 안내홀과 상기 고정부 사이에 소정 각도의 테이퍼 구조로 형성되는 복수의 안착홈을 구비하는 척어댑터;

상기 안착홈에 소정 간격으로 배치되며 상기 탄성편 외주면상에 적어도 2배열의 접촉을 형성하는 예압링;을 포함하며,

상기 스터드척은 상기 척어댑터의 안내홀을 따라 이동시에 1차로 가압되며, 상기 예압링에 의해 미리 설정된 압력으로 2차로 가압되는 스터드 용접건을 제공한다.

개시된 발명의 다른 특징은, 상기 안착홈은 제1 안착홈과 상기 제1 안착홈으로 부터 이격되는 제2 안착홈을 포함하며, 상기 제1 안착홈과 제2 안착홈은 각각 상이한 테이퍼 각도로 형성되는 스터드 용접건을 제공한다.

개시된 발명의 또 다른 특징은, 상기 예압링은 내주면으로부터 융기되는 적어도 하나의 스토퍼를 포함하여 구성되는 스터드 용접건을 제공한다.

개시된 발명의 또 다른 특징은, 상기 건바디의 후방단부에 형성된 캡에 고정되는 플러그와 상기 플러그에 나사피치구조로 결합되어 상기 푸시로드의 이동구간을 구속하는 가변로드를 구비한 푸시로드 조절레버를 더 포함하여 구성되는 스터드 용접건을 제공한다.

게시된 발명의 기술내용에 따르면,

척어댑터 내부에 구비된 예압링에 의해 스터드척의 탄성력이 유지되어 스터드 볼트 고정 및 융착 성능이 향상되는 장점이 있다.

또한, 개시된 발명의 기술내용에 따르면,

푸시로드 조절레버에 의해 아크 전력을 제공하는 푸시로드와 스터드 볼트의 접속구간의 가변적으로 조절되어 다양한 기장으로 제조되는 스터드 볼트에 대해 호환성 있게 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 스터드 용접 건을 도시한 개략도
도 2는 개시된 발명의 일실시예에 따른 스터드 용접건을 도시한 개략도,
도 3a는 일실시예에 따른 척어댑터의 단면 및 스터드척의 결합을 도시한 개략도,
도 3b는 다른 실시예에 따른 척어댑터의 단면 및 스터드척의 결합을 도시한 개략도,
도 4는 개시된 발명의 일실시예에 따라 척어댑터와 스터드척의 조립상태를 도시한 개략적인 사시도,
도 5는 개시된 발명의 일실시예에 따른 푸시로드 조절레버를 도시한 사시도,
도 6은 다른 실시예에 따른 예압링의 측면도,

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 상세한 설명에서 한정된 장치 및 구성요소는 본 발명의 이해를 돕기 위해서 당업자에게 도움을 제공하기 위한 것이지 여기 제시된 실시예에 한정되지는 않는다.

이하 설명되는 본 발명에 의한 스터드 용접건는 도1에 도시된 종래의 스터드 용접 건과 동일한 구성을 포함할 수 있는바 동일한 구성에 대하여 동일한 도면부호를 참조하여 설명될 것이다.

도 2는 개시된 발명의 일실시예에 따른 스터드 용접건을 도시한 개략도이며, 도 3a는 일실시예에 따른 척어댑터의 단면 및 스터드척의 결합을 도시한 개략도, 도 3b는 다른 실시예에 따른 척어댑터의 단면 및 스터드척의 결합을 도시한 개략도, 도 4는 개시된 발명의 일실시예에 따라 척어댑터와 스터드척의 조립상태를 도시한 개략적인 사시도, 도 5는 개시된 발명의 일실시예에 따른 푸시로드 조절레버를 도시한 사시도, 도 6은 다른 실시예에 따른 예압링의 측면도이다.

개시된 본 발명에 따른 스터드 용접건은 통상적으로 건바디(3)의 내부에 연결된 전기 케이블(9)을 통해 전도성 금속으로 제조된 푸쉬로드(7) 및 스터드척(20)에 미리 설정된 소정의 아크 전류가 흘러 스터드 볼트(S)와 모재에 대한 접촉면 사이에서 아크에 의한 용융 접합이 이뤄진다.

보다 구체적으로, 도 2 내지 도 3a를 참조하면, 개시된 발명은,

손잡이(3a)를 구비한 건바디(3)와, 상기 손잡이(3a) 일측에 구비된 스위치(8)와 상기 스위치 조작에 의해 아크 전류를 선택적으로 접속시키는 푸시로드(7)를 포함하며, 스터드 볼트(S)를 아크 용접하기 위한 스터드 용접건에 있어서,

원통 형상의 척바디(21)와 상기 척바디(21)의 일단부에 형성되는 볼트 장입구(22)와 타단부에 형성되는 고정부(23)를 구비하며 상기 척바디(21)의 길이방향으로 형성되는 복수의 슬릿홈(25)에 의해 복수의 탄성편(24)을 형성하는 스터드척(20);을 구비한다.

상기 스터드척(20)은 스터드척 길이방향을 따라 복수의 탄성편(24)으로 절개된 공지의 스터드 척 테이퍼 구조를 갖는바, 스터드 볼트(S)가 내부로 공급되는 공급부와, 상기 공급부에 연장되고 상기 공급부를 기준으로 전방을 따라 서서히 내경이 좁아지도록 축경된 축경부와, 상기 축경부에 연장되고 상기 공급부보다 좁은 직경으로 스터드 볼트 헤드는 상기 탄성편(24)의 외부에 노출시키고 스터드 볼트 몸체는 상기 탄성편(24)의 내부에 파지하는 파지부를 포함하여 구성될 수 있다.

개시된 일실시예에 따른 스터드 용접건은, 상기 척바디(1)의 탄성편(24) 외주면을 슬라이딩 안내하는 안내홀(31)과, 상기 건바디(3)의 척어댑터 장착부(3b)에 고정하기 위한 고정부(32) 및 상기 안내홀(31)과 상기 고정부(32) 사이에 소정 각도의 테이퍼 구조로 형성되는 복수의 안착홈(33)을 구비하는 척어댑터(30);가 구성된다.

예압링(50)은 상기 안착홈(33)에 소정 간격으로 배치되며, 적어도 하나의 지지부(34a)를 가지며, 상기 탄성편(24) 외주면상에 적어도 2배열의 접촉을 형성하여 상기 척바디(1)의 탄성편(24) 외주면에 미리 설정된 예압을 제공한다.

상기 예압링(50)은 적어도 하나의 고무링을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 예압링(50)은 적어도 하나의 금속링을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 안착홈(33)은 제1 안착홈(P1)과 상기 제1 안착홈(P1)으로 부터 이격되는 제2 안착홈(P2)을 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 상기 스터드척(20)은 상기 척어댑터(30)의 안내홀(31)을 따라 이동시에 가압되며, 상기 제1 안착홈(P1) 및 제2 안착홈(P2)에 설치된 각각의 예압링(50)의 내주면이 상기 스터드척(20)의 탄성편(24) 외주면에 대해 미리 설정된 압력을 제공하는데, 이때 소정 간격으로 이격 설치된 각각의 예압링(50)은 상기 탄성편(24) 외주면에 대해 적어도 2배열의 선접촉 혹은 부분적인 면접촉을 형성한다.

도 3a 및 도 4a를 참조하면, 척어댑터(30)의 내주면 혹은 안내홀(31)을 슬라이딩 이동하는 스터드척(20)의 탄성편(24)은 1차로 상기 제1안착홈(P1)에 설치되는 예압링(50)에 의해 탄성적인 압력을 받으며, 이후 제2 안착홈(P2)에 설치되는 예압링에 의해 2차적인 탄성력을 받게 된다.

이 경우, 1차적인 예압과 2차적인 예압은 스터드척의 탄성편(24) 외주면에 대해 일정한 탄성력을 제공하여 탄성편 벌어짐 현상을 방지함과 더불어 다양한 직경의 스터드 볼트(S)에 대한 고정이 가능해지며, 스터드척(20) 내부의 견고한 위치 고정에 의해 스터드 볼트 헤드의 융착 위치가 정배열 상태로 유지된다.

한편, 도 3b를 참조하면, 상기 제1 안착홈(P1)과 제2 안착홈(P2)은 각각 상이한 테이퍼 각도로 형성된다.

이 경우, 상기 제1 안착홈에 설치된 예압링(50)에 의해 형성되는 1차적인 예압은 상기 제2 안착홈(P2)에 설치된 예압링(50)에 의해 형성되는 2차적인 예압 보다 상대적으로 적게 형성될 수 있으며, 스터드척(20)의 탄성편(24) 외주면에 대한 탄성력은 1차 예압과 더불어 2차 예압을 순차적으로 받게 되는바, 이는 스터드 볼트(S)에 대한 고정 및 융착 위치가 스터드척(20) 내부에서 예압링(50)들 사이에 형성되는 예압구간에 의존하여 설정될 수 있는 것으로 이해될 것이다.

예를 들면, 스터드 볼트의 길이 및 직경이 상대적으로 큰 경우, 2차적인 예압으로서 제2 안착홈(P2)에 설치된 예압링(50)이 상대적으로 크게 작용하도록 구성하는 것이 스터드 볼트(S)에 대한 고정 및 융착 위치의 정배열에 유효할 수 있다.

도 6을 참조하면, 개시된 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 예압링(50)은 내주면으로부터 융기되는 적어도 하나의 스토퍼(51)를 포함하여 구성된다.

상기 예압링(50)의 스토퍼(51)는 스터드척(20)의 탄성편(24) 외주면에 대한 접촉면적을 줄이는 작용을 하여 슬라이딩 이동이 유리해 지게 된다.

경우에 따라, 상기 예압링(50)의 스토퍼(51)가 슬릿홈(35)에 끼움 결합되는 방식으로 조립될 수 있으며, 이는 스터드척(20)의 탄성이 저해되지 않도록 조절될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 5를 참조하면, 개시된 발명에 따른 스터드 용접건은, 상기 건바디(3)의 후방단부에 형성된 캡(3c)에 고정되는 플러그(61)와 상기 플러그(61)에 나사피치 구조(62)로 결합되어 상기 푸시로드(7)의 이동구간을 구속하는 가변로드(63)를 구비한 푸시로드 조절레버(60)를 더 포함하여 구성된다.

구체적으로, 플러그(61)는 도 4의 건바디(3)의 후방단부의 후방에 배치되고, 가변로드(63)는 플러그(61)의 중앙에서 연장되어 캡(3c)을 관통하며, 나사피치구조(62)는 캡(3c)과 나사 결합되도록 형성될 수 있으며, 플러그(61)를 회동시키는 방향에 따라 가변로드(63)가 전방 또는 후방을 향해 이동한다.

상기 가변로드(63)는 상기 플러그(61)을 회전, 예를 들면 시계방향으로 회전시 가변로드(63) 단부로 하여금 상기 푸시로드(7)의 일측면에 접지되고, 회전에 상응하는 나사피치 구간에 상응하여 상기 푸시로드(7)를 척어댑터 장착부(3b) 측으로 밀어서 이동을 시키는 기능을 수행한다.

전술한 바와 같은 개시된 실시예에 따른 스터드 용접건은, 작업자의 스위치(8)를 조작함에 의해서 스터드척(20)에 장입된 스터드 볼트(S)에 대해 푸쉬로드(7)를 통하여 전기가 연통되며, 그에 따라 스터드 볼트 헤드와 모재 사이에 아크 및 융착이 발생하여 선체의 벽체나 자동차의 판넬에 대한 아크 용접이 이뤄짐은 종래와 마찬가지이므로 자세한 설명은 생략한다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1, 20 : 척
2a : 가이드 통로
3 : 건바디
7 : 푸쉬로드
8 : 스위치
30 : 척어댑터
50 : 예압링

Claims (5)

1. 손잡이를 구비한 건바디와, 상기 손잡이 일측에 구비된 스위치와 상기 스위치 조작에 의해 아크 전류를 선택적으로 접속시키는 푸시로드를 포함하며, 스터드 볼트를 아크 용접하기 위한 스터드 용접건에 있어서,
   원통 형상의 척바디와 상기 척바디의 일단부에 형성되는 볼트 장입구와 타단부에 형성되는 고정부를 구비하며 상기 척바디의 길이방향으로 형성되는 복수의 슬릿홈에 의해 복수의 탄성편을 형성하는 스터드척;
   상기 척바디의 탄성편 외주면을 슬라이딩 안내하는 안내홀과, 상기 건바디에 고정하기 위한 고정부 및 상기 안내홀과 상기 고정부 사이에 소정 각도의 테이퍼 구조로 형성되며 서로 이격되도록 형성되는 안착홈들을 구비하는 척어댑터;
   상기 안착홈들 각각에 배치되고, 상기 탄성편 외주면상에 적어도 2배열의 접촉을 형성하며 내주면으로부터 융기되는 적어도 하나의 스토퍼가 형성되는 고무링 형태의 예압링들; 및
   상기 건바디의 후방단부에 형성된 캡, 상기 캡의 후방에 이격 형성된 플러그, 상기 플러그에서 연장되고 상기 캡을 관통하면서 상기 캡에 나사 결합되어 상기 플러그의 회동에 따라 상기 푸시로드를 전방으로 이동시키거나 후방으로 이동하는 가변로드를 구비한 푸시로드 조절레버;를 포함하며,
   상기 스터드척은 상기 척어댑터의 안내홀을 따라 이동시에 1차로 가압되며, 상기 예압링에 의해 미리 설정된 압력으로 2차로 가압되는 것을 특징으로 하는 스터드 용접건.
   
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 안착홈은 제1 안착홈과 상기 제1 안착홈으로 부터 이격되는 제2 안착홈을 포함하며, 상기 제1 안착홈과 제2 안착홈은 각각 상이한 테이퍼 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 스터드 용접건.
   
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