KR102063168B1 - 스폿용접장치의 전극팁 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스폿용접장치의 전극팁 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플레이트의 양측면에 전극팁의 단부를 밀착가압시키고, 상기 전극팁에 전류를 통전시켜 상기 플레이트 사이 접합면에 너겟이 형성되어 상기 플레이트가 상호 접합되는 스폿용접장치에 있어서, 상기 전극팁의 상단부는 내측에 냉각수가 유통되는 생크의 선단에 결합되고, 하방으로 일정길이로 연장되어 하단부에 평면으로 형성되는 접촉면이 상기 플레이트에 접촉되되, 상기 접촉면은 상기 전극팁의 상단부 외경보다 더 작은 크기의 면적으로 형성된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 용접대상 플레이트에 접촉되는 전극팁의 하단부 접촉면이 상부보다 좁은 면적으로 이루어지도록 하여, 차량용 도어 플랜지와 같이 좁은 폭에서도 스폿용접이 가능하도록 하여, 사용범위가 넓은 효과가 있다.
또한, 냉각수의 이동경로를 제공하도록 하는 가이드부재를 전극팁 내부에 삽입시켜 전극팁의 방열효율을 향상시켜, 전극팁의 단부 마모현상을 줄이도록 하여, 장치 운용비용을 절감시키도록 하는 효과가 있다.

Description

스폿용접장치의 전극팁 구조{Structure of eletrode tip for spot welding equipment}

본 발명은 스폿용접장치의 전극팁 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도어 프레임의 플랜지와 같이 좁은 폭을 가지는 용접부위에서도 스폿용접이 가능하도록 하는 스폿용접장치의 전극팁 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차체 공장의 조립 라인에서는 패널과 같은 여러 개의 파트 부품들을 스폿 용접을 통해 접합하게 된다.

이러한 스폿용접은 금속을 겹쳐서 전극 끝에 물리고, 국부적으로 가열함과 동시에 전극으로 가압하는 저항 용접으로, 도 1을 참조하면, 두 개의 금속판재(1,2)의 양측면에 전극팁(3)을 밀착시키고 전류를 통과시켜, 금속판재(1,2)에 너겟(N)을 형성시켜 용접이 이루어지도록 한다.

이때, 전극팁(3)은 단부가 라운드진 형태로 형성되어, 금속판재를 누를 경우, 일반적으로 압흔율이 20~30%에 이르게 되어 용접면의 외관이 미려하지 않게 되며 특히, 용접부위에서의 크랙이 발생하거나, 열적인 영향으로 인해 도금층의 파괴 및 열변형이 이루어져, 열팽창 수축 계수가 큰 알루미늄이나 각종 첨가 원소에 의한 높은 탄소 당량의 고장력강의 경우는 압흔부의 균열(CRACK)이 발생하거나, 압흔율로 인하여 감소된 두께에 해당하는 용접 강도의 저하 등 심각한 문제점이 발생된다.

특히, 자동차의 차체 조립 공정에서 도어 프레임, 트렁크 리드 및 테일게이트와 같은 무빙 파트를 조립하는 경우는, 주로 오프닝 부의 패널에 압흔이 노출되어 외관 품질 및 감성 품질을 저하시킬 수 있다.

이러한 압흔율을 줄이기 위해, 도 2에서와 같이 단부가 플랫한 형태의 전극팁(3')을 이용하여 용접대상면과의 접촉면적을 넓혀 표면응력이 낮아지도록 할 수는 있으나, 접촉면적이 넓은 만큼 전류밀도 또한 낮아지게 되어 적정한 너겟을 얻기 위해서는 전류를 높혀야 하며, 전류가 높아지더라도 단위 면적당의 전류 밀도와 용접성은 저하되는 문제점을 가지게 된다.

특히, 이러한 플랫형태의 전극팁(3')은 생크에 조립되기 위해 대략 직경이 대략 ф13, ф16로 이루어져, 도어 프레임의 플랜지 부분을 용접할 경우에는 이러한 플랫 타입의 단부 직경이 플랜지의 두께보다 더 커져 용접 자체가 불가능한 경우가 발생된다.

따라서, 이러한 종래 플랫 형태의 전극팁을 이용한 스폿용접의 불합리한 점을 극복하고, 도어 프레임의 플랜지와 같이 좁은 면적내에서도 용접이 가능하도록 하는 스폿용접 장치의 전극팁의 구조에 대한 개발이 필요한 실정이다.

한국공개특허 제 0000-00000000호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 도어 프레임의 플랜지와 같이 좁은 폭을 가지는 용접부위에서도 스폿용접이 가능하도록 하는 전극팁의 구조를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉각수의 이동경로를 제공하도록 하는 가이드부재를 전극팁 내부에 삽입시켜 전극팁의 방열효과를 향상시키도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 플레이트의 양측면에 전극팁의 단부를 밀착가압시키고, 상기 전극팁에 전류를 통전시켜 상기 플레이트 사이 접합면에 너겟이 형성되어 상기 플레이트가 상호 접합되는 스폿용접장치에 있어서, 상기 전극팁의 상단부는 내측에 냉각수가 유통되는 생크의 선단에 결합되고, 하방으로 일정길이로 연장되어 하단부에 평면으로 형성되는 접촉면이 상기 플레이트에 접촉되되, 상기 접촉면은 상기 전극팁의 상단부 외경보다 더 작은 크기의 면적으로 형성된다.

아울러, 상기 전극팁의 상단부 내측에는 냉각수수용홈이 형성되되, 상기 냉각수수용홈은 상광하협 구조로 형성되며, 상기 냉각수수용홈의 하단부에는 상기 접촉면을 향하여 원추형으로 절삭되어 하방으로 냉각수가 유입될 수 있도록 한다.

더욱이, 상기 생크의 내측 중앙부에는 냉각수공급관이 상기 생크의 길이방향을 따라 형성되어, 상기 냉각수공급관으로부터 냉각수가 상기 냉각수수용홈 내측으로 공급되도록 하고, 상기 냉각수수용홈 내에서 열교환된 냉각수는 상기 냉각수공급관과 상기 생크의 사이공간을 따라 상방으로 이송되며, 상기 냉각수공급관으로부터 공급되는 냉각수의 이동경로가 형성되도록 상기 냉각수수용홈 내측에 가이드부재가 삽입되되, 상기 가이드부재는 상부면에 상기 냉각수공급관에서 상기 냉각수유입홈으로 관통되는 냉각수이송가이드공이 형성되어, 상기 냉각수공급관으로 공급되는 냉각수가 냉각수이송가이드공을 따라 상기 냉각수유입홈 내측으로 이송되도록 하며, 상기 냉각수이송가이드공의 하단에서 연통되어 상기 가이드부재의 외측면을 따라 상부측으로 연결되는 냉각수배출홈이 방사상으로 복수개 형성되어, 상기 냉각수유입홈 내측으로 안내되는 냉각수가 상기 냉각수배출홈을 따라 상기 냉각수수용홈 내측으로 배출된다.

아울러, 상기 가이드부재의 상면에는 상기 냉각수이송가이드공이 연장되어 상방으로 돌출되는 돌출부가 형성되되, 상기 돌출부에는 상광하협 구조로 상기 냉각수이송가이드공을 향하여 경사진 가이드면이 형성된다.

더욱이, 상기 가이드면상에는 나선형으로 형성된 와류유도홈이 상기 냉각수이송가이드공으로 연장형성된다.

아울러, 상기 냉각수배출홈은 상기 가이드부재의 외면에 나선형으로 형성된다.

아울러, 상기 전극팁의 냉각수수용홈 내측으로 상기 생크의 선단이 인입되어, 상기 가이드부재의 상면에 상기 생크의 선단이 밀착고정되며, 상기 생크의 선단에는 상기 냉각수배출홈과 연장되는 절개홈이 상방으로 일정길이로 절개형성되어, 상기 냉각수배출홈으로 배출되는 냉각수가 상기 절개홈을 따라 생크의 내측으로 유도된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 용접대상 플레이트에 접촉되는 전극팁의 하단부 접촉면이 상부보다 좁은 면적으로 이루어지도록 하여, 차량용 도어 플랜지와 같이 좁은 폭에서도 스폿용접이 가능하도록 하여, 사용범위가 넓은 효과가 있다.

또한, 냉각수의 이동경로를 제공하도록 하는 가이드부재를 전극팁 내부에 삽입시켜 전극팁의 방열효율을 향상시켜, 전극팁의 단부 마모현상을 줄이도록 하여, 장치 운용비용을 절감시키도록 하는 효과가 있다.

도 1은 금속판재를 스폿용접하는 과정을 간단하게 나타낸 도면이다.
도 2는 플랫형의 전극팁을 이용한 스폿용접하는 구조를 간단하게 나타낸 도면이다.
도 3은 차량용 도어 프레임의 플랜지 부분 플레이트에 본 발명에 따른 스폿용접장치의 전극팁이 접촉되어진 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전극팁의 외형을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전극팁이 생크에 결합된 상태의 단면구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전극팁 내부에 이러한 가이드부재 삽입된 상태의 구조를 나타내 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전극팁 내부에 가이드부재가 삽입된 상태의 단면구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 전극팁 내부에 가이드부재가 삽입된 상태의 평면구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 전극팁에 가이드부재가 분리된 상태의 분해 사시도이다.
도 10은 가이드부재가 삽입된 상태에서 냉각수의 이동경로를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 차량용 도어 프레임의 플랜지 부분 플레이트에 본 발명에 따른 스폿용접장치의 전극팁이 접촉되어진 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 전극팁의 외형을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 전극팁이 생크에 결합된 상태의 단면구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 스폿용접장치는 도어 프레임 플랜지 부분의 플레이트 양측면에 전극팁(10)의 단부를 밀착가압시키고, 전극팁(10)에 전류를 통전시켜 플레이트 사이 접합면에 너겟이 형성되어 플레이트가 상호 접합되도록 한다.

이러한 본 발명에 따른 스폿용접장치의 전극팁(10)은 상단부가 생크(20)의 선단에 결합되고, 하방으로 일정길이로 연장되어 하단부에 형성되는 접촉면(13)이 용접대상 플레이트에 접촉되되, 이러한 접촉면(13)은 평면으로 형성되도록 하며, 더욱이 본 발명에 따른 전극팁(10)의 접촉면(13)은 전극팁(10)의 상단부 외경보다 더 작은 크기의 면으로 이루어지도록 한다.

즉, 도 4에서와 같이 전극팁(10)의 상단부 외경보다 접촉면(13)이 형성되는 하단부의 외경이 더 작아지도록 형성되어, 이러한 전극팁(10)의 접촉면(13)이 차량용 도어 플랜지의 폭보다 작게 형성되도록 하여, 도 3에서 보여지는 바와 같이 플랜지 부분에서 스폿용접이 가능하도록 한다.

아울러, 본 발명은 이러한 전극팁(10)의 단부 접촉면(13)이 스폿용접에 의한 열로 인해 쉽게 마모될 수 있어, 전극팁(10)의 온도를 낮추도록 하는 방열구조가 필요로 하게 된다.

이에 본 발명에서는 전극팁(10)의 상단부에 결합되는 생크(20)의 내측 중앙에 냉각수공급관(21)이 생크(20)의 길이방향을 따라 형성되도록 하여, 냉각수공급관(21)으로부터 전극팁(10) 내부로 냉각수가 공급되며, 이렇게 공급된 냉각수는 전극팁(10) 내부에서 열교환된 다음 냉각수공급관(21)과 생크(20)의 사이공간을 따라 상방으로 배출되도록 한다.

아울러, 전극팁(10)의 상단부 내측에는 냉각수수용홈(11)이 형성되고, 냉각수수용홈(11)의 하단부에는 접촉면(13)을 향하여 원추형으로 절삭되어 냉각수가 유입될 수 있도록 하는 냉각수유입홈(12)이 하방으로 형성된다.

이와 같이, 냉각수공급관(21)에서 냉각수가 냉각수수용홈(11) 내측으로 공급되어 냉각수가 전극팁(10) 내측면에 접촉되면서 전극팁(10)의 방열이 이루어지도록 하는데, 여기서, 냉각수수용홈(11)은 상광하협 구조로 하방으로 갈수록 내경이 좁아지도록 형성되어, 이러한 냉각수수용홈(11)의 구조에 의해 냉각수공급관(21)에서 공급되는 냉각수는 직하방에 배치되는 냉각수유입홈(12)에 일정압으로 공급되며, 공급된 냉각수는 냉각수수용홈(11)의 내측면 벽을 따라 상방으로 펼쳐지면서 전극팁(10) 내측면에 효과적으로 접촉되도록 한다.

더욱이, 본 발명은 플레이트에 접촉되는 전극팁(10)의 접촉면(13) 면적이 좁게 설계되어, 이러한 접촉면(13)에서의 발열이 더 쉽게 이루어져, 전극팁(10)의 단부 마모가 신속하게 발생된다. 이에 본 발명에서는 전극팁(10) 내부에 가이드부재(30)를 삽입시켜 전극팁(10) 내부 냉각수 이동경로를 형성시켜 방열효과가 보다 향상될 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 전극팁 내부에 이러한 가이드부재 삽입된 상태의 구조를 나타내 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 전극팁 내부에 가이드부재가 삽입된 상태의 단면구조를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 전극팁 내부에 가이드부재가 삽입된 상태의 평면구조를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 전극팁에 가이드부재가 분리된 상태의 분해 사시도이고, 도 10은 가이드부재가 삽입된 상태에서 냉각수의 이동경로를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에서는 상기와 같이 냉각효율을 보다 높히기 위해 전극팁(10) 내부에 가이드부재(30)를 삽입시키도록 한다. 이러한 가이드부재(30)에는 냉각수공급관(21)에서 냉각수유입홈(12)으로 일직선상으로 관통되는 냉각수이송가이드공(31)이 중앙부에 형성되어, 냉각수공급관(21)으로부터 전극팁(10) 내측으로 토출되는 냉각수가 냉각수이송가이드공(31)을 따라 냉각수유입홈(12) 내측으로 직접적으로 이송되도록 한다.

아울러, 가이드부재(30)의 하단에는 냉각수이송가이드공(31)의 하단부와 연통되어 가이드부재(30)의 외측면을 따라 가이드부재(30)의 상부측으로 연결되는 냉각수배출홈(32)이 가이드부재(30)의 외측면에 방사상으로 복수개 형성되도록 한다. 이러한 냉각수배출홈(32)은 냉각수유입홈(12) 내측으로 이송되는 냉각수의 이송압력에 의해 냉각수가 냉각수배출홈(32)을 따라 가이드부재(30)의 외측면을 따라 열교환되면서 상방으로 이송되어 냉각수수용홈(11) 내측으로 냉각수가 배출되도록 한다.

더욱이, 가이드부재(30)의 상부면에는 냉각수이송가이드공(31)이 연장되어 상방으로 돌출되는 돌출부(33)가 더 형성되며, 이러한 돌출부(33)는 상광하협 구조로 냉각수이송가이드공(31)을 향하여 경사진 가이드면(34)이 형성되어, 냉각수공급관(21)의 단부측과 인접한 돌출부(33) 내측 가이드면(34)을 따라 냉각수가 냉각수이송가이드공(31)으로 용이하게 공급되도록 한다.

아울러 이러한 가이드면(34)상에는 나선형으로 형성된 와류유도홈(35)이 냉각수이송가이드공(31)으로 연장형성되어, 냉각수가 가이드면(34)을 따라 냉각수이송가이드공(31) 내측으로 이송되면서 빠른 유속으로 와류를 일으켜 정체되지 않고 연속적으로 공급되는 냉각수가 전극팁(10) 내측면에 접촉되도록 하여 냉각효율을 높히도록 한다.

아울러, 냉각수배출홈(32)도 가이드부재(30)의 외면에 나선형으로 형성될 수 있다. 이러한 나선형의 냉각수배출홈(32)은 전극팁(10) 내측면과 접촉되는 유로를 길어지도록 하여 냉각효율을 더욱 높히도록 함과 함께, 와류를 일으켜 전극팁(10) 내측면에서 열교환이 활발하게 이루어질 수 있도록 한다.

상기와 같은 가이드부재(30)는 냉각수공급관(21)을 통해 공급되는 냉각수가 전극팁(10) 내측 중앙부로 바로 유입될 수 있도록 경로를 제공함과 함께, 공급되는 냉각수에 와류를 일으켜 열교환이 더욱 활발하게 이루어지도록 하며, 전극팁(10)의 내측 하단부에서 방사상으로 전극팁(10)의 외측 벽면을 따라 상방으로 이송되도록 하는 냉각수 이송경로를 제공하도록 하여 전극팁(10)의 전체면에 균일한 냉각이 이루어져 전극팁(10)의 냉각효율을 향상시키도록 한다.

더욱이 가이드부재(30)는 전극팁(10)의 상단부에 결합되는 생크(20)의 선단부에 가압고정되도록 하여, 전극팁(10) 내부에 고정이 간단하며, 생크(20)의 선단에는 냉각수배출홈(32)과 연장되는 절개홈(22)이 상방으로 일정 길이로 절개형성되어, 냉각수배출홈(32)으로 배출되는 냉각수가 절개홈(22)을 따라 생크(20)의 내측으로 유도되도록 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 전극팁 11 : 냉각수수용홈
12 : 냉각수유입홈 13 : 접촉면
20 : 생크 21 : 냉각수공급관
22 : 절개홈
30 : 가이드부재 31 : 냉각수이송가이드공
32 : 냉각수배출홈 33 : 돌출부
34 : 가이드면 35 : 와류유도홈

Claims (7)

1. 플레이트의 양측면에 전극팁의 단부를 밀착가압시키고, 상기 전극팁에 전류를 통전시켜 상기 플레이트 사이 접합면에 너겟이 형성되어 상기 플레이트가 상호 접합되는 스폿용접장치에 있어서,
   상기 전극팁의 상단부는 내측에 냉각수가 유통되는 생크의 선단에 결합되고, 하방으로 일정길이로 연장되어 하단부에 평면으로 형성되는 접촉면이 상기 플레이트에 접촉되되,
   상기 접촉면은 상기 전극팁의 상단부 외경보다 더 작은 크기의 면적으로 형성되며,
   상기 전극팁의 상단부 내측에는 냉각수수용홈이 형성되되, 상기 냉각수수용홈은 상광하협 구조로 형성되며,
   상기 냉각수수용홈의 하단부에는 상기 접촉면을 향하여 원추형으로 절삭되어 하방으로 냉각수가 유입될 수 있도록 하는 냉각수유입홈이 형성되며,
   상기 생크의 내측 중앙부에는 냉각수공급관이 상기 생크의 길이방향을 따라 형성되어, 상기 냉각수공급관으로부터 냉각수가 상기 냉각수수용홈 내측으로 공급되도록 하고, 상기 냉각수수용홈 내에서 열교환된 냉각수는 상기 냉각수공급관과 상기 생크의 사이공간을 따라 상방으로 이송되며,
   상기 냉각수공급관으로부터 공급되는 냉각수의 이동경로가 형성되도록 상기 냉각수수용홈 내측에 가이드부재가 삽입되되,
   상기 가이드부재는 상부면에 상기 냉각수공급관에서 상기 냉각수유입홈으로 관통되는 냉각수이송가이드공이 형성되어, 상기 냉각수공급관으로 공급되는 냉각수가 냉각수이송가이드공을 따라 상기 냉각수유입홈 내측으로 이송되도록 하며,
   상기 냉각수이송가이드공의 하단에서 연통되어 상기 가이드부재의 외측면을 따라 상부측으로 연결되는 냉각수배출홈이 방사상으로 복수개 형성되어, 상기 냉각수유입홈 내측으로 안내되는 냉각수가 상기 냉각수배출홈을 따라 상기 냉각수수용홈 내측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 스폿용접장치의 전극팁 구조.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드부재의 상면에는 상기 냉각수이송가이드공이 연장되어 상방으로 돌출되는 돌출부가 형성되되, 상기 돌출부에는 상광하협 구조로 상기 냉각수이송가이드공을 향하여 경사진 가이드면이 형성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접장치의 전극팁 구조.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 가이드면상에는 나선형으로 형성된 와류유도홈이 상기 냉각수이송가이드공으로 연장형성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접장치의 전극팁 구조.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 냉각수배출홈은 상기 가이드부재의 외면에 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접장치의 전극팁 구조.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 전극팁의 냉각수수용홈 내측으로 상기 생크의 선단이 인입되어, 상기 가이드부재의 상면에 상기 생크의 선단이 밀착고정되며,
   상기 생크의 선단에는 상기 냉각수배출홈과 연장되는 절개홈이 상방으로 일정길이로 절개형성되어, 상기 냉각수배출홈으로 배출되는 냉각수가 상기 절개홈을 따라 생크의 내측으로 유도되는 것을 특징으로 하는 스폿용접장치의 전극팁 구조.
   
   

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