KR102084546B1

KR102084546B1 - 스터드 용접 건

Info

Publication number: KR102084546B1
Application number: KR1020180121729A
Authority: KR
Inventors: 정원기
Original assignee: 정원기
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-04-23

Abstract

본 발명은 스터드 용접 건에 대한 것으로, 모재에 고정하기 위한 스터드 볼트를 일단에 장착한 어댑터, 예정된 용접 전류를 공급하는 용접 캐이블, 상기 어댑터가 전방으로 가압되도록 구동하기 위한 영구 자석, 상기 어댑터가 후방으로 이동되도록 구동하기 위한 가동 코일, 상기 어탭터의 아크 갭 간격을 설정하기 위한 갭 코어, 용접 전 상기 어댑터와 상기 갭 코어의 접촉 지점에서 상기 갭 코어의 위치를 감지하기 위한 접점 감지 센서, 상기 접점 감지 센서에서 제공되는 접합 지점에서 아크 갭 간격만큼 상기 갭 코어를 상기 용접 건 바디의 길이 방향으로 이동하기 위한 모터, 및 상기 용접 건 바디에 구비되고 상기 모재와의 거리를 상기 아크 갭 간격만큼 이격시키기 위한 스토퍼를 포함하는 스터드 용접 건이 제공된다.

Description

스터드 용접 건{STUD WELDING GUN}

본 발명은 스터드 용접 건에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 모재와 스터드 볼트 사이의 간격을 일정하게 설정하여 용접이 가능하고 용접 후 용접 품질을 확인할 수 있는 스터드 용접 건에 관한 것이다.

일반적으로, 스터드 용접 건은 모재에 대상물을 고정시키기 위한 스터드 볼트를 모재에 용접하는 장치이다. 스터드 용접 건은 첨단에 장착된 스터드 볼트나 핀의 일단을 용접 전류에 의한 아크를 사용하여 전기적으로 용융시키고 용융된 일단을 모재에 가압함으로써 스터드 볼트나 핀을 모재에 고정시키는 것이 가능하다.

도 1 은 일반적인 스터드 용접 건에 대한 일부 단면도이다.

도 1 에 도시되어 있는 바와 같이, 모재(1)에 용접되는 스터드 볼트(3)는 스터드 용접 건(10)의 첨단에 장착되어 연결된다. 스터드 볼트(3)는 스터드 용접 건(10) 내부의 어댑터(11)에 의해 지지되고, 어댑터(11)는 스프링과 같은 탄성부재(13)에 의해 탄성 지지된다.

그래서, 스터드 용접시 스터드 볼트(3)가 내부 방향으로 이동함으로써 모재(1)와의 사이에 일정 간격의 아크 갭(t)을 형성한 상태에서 용융을 수행한다. 그리고, 아크 갭(t)을 형성한 후 용융이 완료되는 과정에서 탄성부재(13)의 반발력에 의해 스터드 볼트(3)가 모재(1)로 가압되며 용접이 완료된다.

그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 스터드 용접 건은 다음과 같은 문제점이 있다.

우선, 스터드 용접 건은 일종의 아크 용접 방식이기 때문에 모재와 스터드 볼트 사이에 일정한 아크 갭을 일정하게 유지해야 한다. 하지만, 모재(1)의 표면이 불규칙한 경우 아크 갭을 일정하게 유지시키는 것이 매우 어려우며, 만약 아크 갭을 일정하게 유지하지 못하는 경우에는 용접 불량이 발생하게 된다.

그리고, 아크 갭이 형성된 후 용접이 완료되는 과정에서 탄성부재(13)의 반발력에 의해 스터드 볼트(3)가 모재(1) 방향으로 가압되어 모재(1) 내부로 밀려들어가게 되는데, 이 과정에서 탄성부재(13)의 탄성력에 의한 진동으로 인하여 채터링이 발생하게 된다. 따라서, 스터드 볼트(3)는 용융된 상태에서 모재(1) 내부에서 진동을 하게 되고 이 역시 용접 불량의 원인이 된다.

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 모재와 스터드 볼트 사이의 간격을 일정하게 설정하여 용접이 가능하고 용접 후 용접 품질을 확인 할 수 있는 스터드 용접 건을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 가압 동작을 전자식으로 제어하여 채터링 현상을 방지할 수 있는 스터드 용접 건을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 가압 동작에 의한 용접 후 발생하는 비산물이 스터드 용접 건 내부로 유입되는 것을 감지할 수 있는 스터드 용접 건을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 용접 건 바디의 내부 공간에 배치되어 상기 용접 건 바디의 길이 방향으로 이동하고, 모재에 고정하기 위한 스터드 볼트를 일단에 장착한 어댑터; 상기 어댑터에 연결되어 예정된 용접 전류를 공급하는 용접 캐이블; 상기 어댑터의 전방 측면에 배치되며 상기 어댑터가 전방으로 가압되도록 구동하기 위한 영구 자석; 상기 어탭터의 후방 측면에 배치되며 상기 어댑터가 후방으로 이동되도록 구동하기 위한 가동 코일; 상기 어탭터의 후단에 상기 어탭터와 마주보게 배치되며, 상기 어탭터의 아크 갭 간격을 설정하기 위한 갭 코어; 용접 전 상기 어댑터와 상기 갭 코어의 접촉 지점에서 상기 갭 코어의 위치를 감지하기 위한 접점 감지 센서; 상기 갭 코어와 연결되며 상기 접점 감지 센서에서 제공되는 접합 지점에서 아크 갭 간격만큼 상기 갭 코어를 상기 용접 건 바디의 길이 방향으로 이동하기 위한 모터; 및 상기 용접 건 바디에 구비되고 상기 모재와의 거리를 상기 아크 갭 간격만큼 이격시키기 위한 스토퍼를 포함하는 스터드 용접 건가 제공된다.

본 발명에 있어서 상기 갭 코어와 상기 모터 사이에 연결되는 연결 축에 삽입되는 절연 커플링을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 용접 전 상기 모재의 요철 정도에 따른 상기 어댑터의 초기 움직임을 감지하기 위한 동작 감지 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 용접 전 상기 어댑터와 상기 갭 코어의 1차 접촉 지점에서 상기 어댑터의 위치와 용접 후 상기 어댑터와 상기 갭 코어의 2차 접촉 지점에서 상기 어댑터의 위치를 감지하기 위한 거리 감지 센서; 및 상기 거리 감지 센서에서 제공되는 상기 어댑터의 거리차에 응답하여 용접 후 상기 모재와 상기 스터드 볼트 사이의 용입량을 산출하기 위한 제어 회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 제어 회로는 상기 용입량에 따라 상기 영구 자석의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 용접 건 바디의 일단에 전면에 개구되는 통공; 및 상기 통공의 내부 일측에 배치되며, 외부에서 유입되는 비산물을 감지하기 위한 비산물 감지 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 통공에 대응하여 상기 어댑터의 일측에 돌출되어 형성되는 이탈 방지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 스터드 용접 건은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명은 모재와 스터드 볼트 사이의 간격을 일정하게 설정하는 것이 가능하기 때문에 용접 품질을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 용접 후 용접 품질을 확인하는 것이 가능하기 때문에 용접 불량에 대한 조기 대처가 가능한 효과가 있다.

본 발명은 채터링 현상을 방지할 수 있기 때문에 그에 따른 용접 품질을 높여줄 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 스터드 용접 건 내부로 유입되는 비산물에 의한 오동작을 미연에 방지하여 스터드 용접 건의 유지 관리 비용을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 은 일반적인 스터드 용접 건에 대한 일부 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g 를 통해 본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건의 동작 상태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 용접 동작에 있어서 어댑터의 위치를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2 를 참조하면, 스터드 용접 건은 내부 공간과 외형을 형성하는 용접 건 바디(20)를 포함하고, 용접 건 바디(20)의 일단 전면에는 외부로 개구되는 통공(21)이 형성된다. 그리고, 용접 건 바디(20)의 내부 공간에는 어댑터(40)가 배치되고, 어댑터(40)는 일단의 전면이 용접 건 바디(20)의 통공(21)을 통해 노출되어 배치된다.

외부로 노출된 어댑터(40)의 일단 전면에는 모재(90)에 용접되는 스터드 볼트(10)가 장착되고, 어댑터(40)는 용접 건 바디(20)의 길이 방향, 즉 통공(21) 방향으로 전후 이동하여 스터드 볼트(10)와 모재(90)와의 아크 갭 유지 동작 및 가압 동작을 수행한다.

여기서, 어댑터(40)의 노출면에는 스터드 볼트(10)가 연결되는 볼트 연결부(41)가 형성되며, 이 볼트 연결부(41)에는 스터드 볼트(10)를 고정시킬 수 있는 클램프와 같은 별도의 고정 수단(도시되지 않음)이 구비될 수 있다.

이어서, 어댑터(40)의 측면에는 돌기 형상의 이탈 방지부(42)가 형성된다. 어댑터(40)는 위에서 설명한 바와 같이 용접 건 바디(20)의 길이 방향으로 전후 이동하는데 이때 원치 않게 전방으로 이동하여 통공(21)을 통해 외부로 이탈될 수 있으나, 이때 이탈 방지부(42)가 통공(21)의 테두리에 걸려 더 이상 전진이 불가능하기 때문에 어댑터(40)의 외부 이탈을 방지하는 것이 가능하다.

여기서, 이탈 방지부(42)에는 용접 캐이블(80)이 연결되는데, 어댑터(40)에 구성되는 이탈 방지부(42)에 연결된 용접 캐이블(80)은 실질적으로 어댑터(40)에 연결된 스터드 볼트(10)에 예정된 용접 전류를 인가하기 위한 구성이다. 본 발명의 실시예에서는 용접 캐이블(80)이 이탈 방지부(42)에 연결되는 것을 일례로 하였지만, 스터드 볼트(10)가 장착되는 볼트 연결부(41)에 인접하게 연결되는 것이 바람직하다.

이어서, 어댑터(40)의 몸통부(43)는 용접 건 바디(20) 내부로 연장되어 봉 형상을 가지며, 이후 설명될 갭 코어(70)와 마주보게 배치된다. 어댑터(40)의 몸통부(43)의 전방 측면에는 영구 자석(50)이 배치되며, 몸통부(43)의 후방 측면에는 이를 감싸도록 가동 코일(60)이 배치된다. 영구 자석(50)과 가동 코일(60)의 자세한 동작 설명은 이후 다시 하기로 한다.

한편, 어댑터(40) 후단에 갭 코어(70)가 배치되며, 갭 코어(70)는 용접 건 바디(20)의 길이 방향으로 전후 이동하여 어댑터(40)의 위치 설정 동작 및 아크 갭 유지 동작에 사용된다. 갭 코어(70)의 전후 이동은 후단에 연결된 모터(130)에 의하여 구동되며, 갭 코어(70)와 모터(130)의 연결 축에는 절연 커플링(120)이 삽입 배치된다.

여기서, 절연 커플링(120)은 용접 건 바디(20)와 모터(130) 사이에 배치되는 브라켓(170) 내부에 배치되며, 갭 코어(70)에서 모터(130)로 전달되는 전류를 완전히 차단하는 것이 가능하다. 앞서 설명하였듯이, 용접시 스터드 볼트(10)는 용접 전류에 의해 용융되는데, 이 용접 전류는 용접 캐이블(80)에서 어댑터(40)를 통해 스터드 볼트(10)로 전달된다. 이때 용접 전류는 어댑터(40)에서 갭 코어(70)를 거쳐 모터(130)에 전달될 수 있는데 이는 모터(130)의 오동작을 야기할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 갭 코어(70)와 모터(130) 사이에 절연 커플링(120)을 삽입하여 용접 전류가 모터(130)로 유입되는 상황을 원천적으로 봉쇄하는 것이 가능하다.

한편, 용접 건 바디(20)에는 어댑터(40)의 측면에 인접하게 배치되며 어댑터(40)의 초기 움직임을 감지하는 동작 감지 센서(110)와, 갭 코어(70)의 측면에 인접하게 배치되며 아크 갭을 설정을 위한 접점 감지 센서(150)와, 어댑터(40)의 측면에 인접하게 배치되며 용입량을 계산하기 위하여 어댑터(40)의 위치를 감지하기 위한 거리 감지 센서(160)가 구비된다. 동작 감지 센서(110), 접점 감지 센서(150), 거리 감지 센서(160)의 동작 설명은 이후 보다 자세히 알아보기로 한다.

한편, 용접 건 바디(20)의 전면 일측에는 모재(90)와 용접 건 바디(20)의 전면까지의 간격을 일정하게 유지하기 위한 스토퍼(30)가 구비된다. 스토퍼(30)는 용접 건 바디(20)의 전면으로부터 전방으로 돌출된 핀형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 스토퍼(30)는 용접 건 바디(20)의 전면으로부터의 돌출길이를 조절하도록 구성될 수 있다. 즉, 스토퍼(30)는 스크류와 같은 부재로 구성되어 용접 건 바디(20)의 전면으로부터 전방으로 돌출되도록 구성되고, 상기 스토퍼(30)에 볼트와 같은 고정부재가 기어 결합됨으로써, 용접 건 바디(20)의 전면으로부터의 돌출길이를 조절할 수 있다.

다른 한편, 용접 건 바디(20)에 형성되는 통공(21)에는 내부 일측에 배치되며, 외부에서 내측으로 유입되는 비산물을 감지하기 위한 비산물 감지 센서(180)가 구비된다. 비산물 감지 센서(180)는 용접 전이나 용접 후 발생하는 비산물이 용접 건 바디(20) 내부로 유입되는 것을 감지하여 스터드 용접 건의 오동작을 미연에 방지하는 것이 가능하다.

이하, 도 3a 내지 도 3g 를 통해 본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건의 동작 상태를 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 도 2 에서 볼 수 있듯이 모재(90)는 요철 정도에 따라 3 가지 유형으로 구분될 수 있다. 다시 말하면, 모재(90)는 모재(90)의 접합면이 평평한 타입(A)과, 접합면의 중앙부분이 외부로 돌출된 타입(B), 접합면의 중앙부분이 내부로 함몰된 타입(C)으로 구분될 수 있다.

먼저, 용접을 하기 전에 작업자는 용접 건 바디(20)의 스토퍼(30)의 돌출 길이를 아크 갭에 따라 조절한다. 만약, 아크 갭을 2mm 로 설정하고자 하는 경우 스토퍼(30)의 끝단과 스터드 볼트(10)의 끝단과의 거리가 2mm 가 되도록 스토퍼(30)의 돌출 길이를 조절하면 된다.

도 3a 는 스터드 용접 건의 용접 대기 상태이며, 설명의 편의를 위하여 본 발명의 스터드 용접 건의 일부 구성만 도시하였으며, 참고로 도 3a 내지 도 3g 에는 평평한 타입(A)에 용접을 하는 경우를 일례로 하였다.

이어서, 작업자는 도 3b 와 같이 용접 건 바디(20)를 모재(90)에 가압하고 돌출되어 장착된 스터드 볼트(10)가 모재(90)와 접하면서 어댑터(40)는 후방으로 이동하게 된다.

여기서, 어댑터(40)는 모재(90)의 타입에 따라서 이동 거리가 결정되는데, 모재(90)가 평평한 타입(A)의 경우 모재(90)와 스토퍼(30)가 접하는 만큼 어댑터(40)가 후방으로 이동하게 된다. 즉, 평평한 타입(A)의 경우 어댑터(40)는 아크 갭인 2mm 만큼 후방으로 이동하게 된다.

다음으로, 모재(90)가 돌출된 타입(B)의 경우 어댑터(40)는 아크 갭에서 모재(90)가 돌출된 만큼을 더하여 후방으로 이동하게 된다. 즉, 돌출된 정도가 예컨대, 2mm 라고 가정하면, 어댑터(40)는 4mm 만큼 후방으로 이동하게 된다.

마지막으로, 모재(90)가 함몰된 타입(C)의 경우 어댑터(40)는 아크 갭에서 모재(90)가 함몰된 만큼을 빼서 후방으로 이동하게 된다. 즉, 함몰된 정도가 예컨대, 1mm 라고 가정하면, 어댑터(40)는 1mm 만큼 후방으로 이동하게 된다.

이때, 도 2 의 동작 감지 센서(110)는 모재(90)의 요철 정도에 따른 어댑터(40)의 초기 움직임을 감지한다. 참고로, 모재(90)의 요철 정도는 모재(90)가 얼마만큼 돌출되거나 얼마만큼 함몰되었냐는 것을 의미한다. 다시 말하면, 동작 감지 센서(110)는 모재(90)가 평평한 타입(A), 돌출된 타입(B), 함몰된 타입(C) 각각에 따라 어댑터(40)의 초기 움직임을 감지한다. 도면에는 도시 되지 않았지만, 동작 감지 센서(110)의 동작 및 동작 감지 센서(110)로부터 감지된 결과는 제어 회로로 전달되며, 제어 회로는 이를 바탕으로 스터드 용접 건의 동작 상태를 제어하는 것이 가능하다.

한편, 다시 도 3b 를 참조하면 동작 감지 센서(110)에 의해 어댑터(40)의 후방으로의 초기 움직임이 완료되면 제어 회로에 의하여 모터(130)가 동작하여 갭 코어(70)가 전방으로 이동하게 된다. 갭 코어(70)의 전방 이동은 갭 코어(70)가 어댑터(40)와 접촉하는 지점까지 이동하게 되는데 이는 동작 감지 센서(110)에서 제공되는 정보에 따라 제어될 수 있으며, 또한 갭 코어(70)와 어댑터(40)의 접촉되어 갭 코어(70)가 더 이상 이동되지 않는 상태에 따라 제어될 수 있다.

이때, 도 2 의 접점 감지 센서(150)는 갭 코어(70)와 어댑터(40)의 접촉 지점에서의 갭 코어(70)의 위치를 감지한다. 그리고, 도 2 의 거리 감지 센서(160)는 갭 코어(70)와 어댑터(40)의 접촉 지점에서의 어댑터(40)의 위치를 감지한다. 여기서, 거리 감지 센서(160)가 감지한 어댑터(40)의 위치는 이후 다시 설명하겠지만 모재(90)와 스터드 볼트(10) 사이의 용입량을 산출하기 위한 정보로 사용된다.

이어서, 도 3c 를 참조하면, 갭 코어(70)는 모터(130)에 의하여 아크 갭 만큼 후방으로 이동하게 된다. 갭 코어(70)의 후방 이동은 접점 감지 센서(150)에서 제공되는 정보를 통해 제어 회로가 아크 갭 만큼 모터(130)를 제어하는 것이 가능하다. 그리고 그 결과 갭 코어(70)는 어댑터(40)와 아크 갭 만큼 거리를 두고 고정되어 배치된다.

참고로, 이때 갭 코어(70)가 이동하는 거리는 2mm 이하로 설정하는 것이 바람직하며, 이는 이후 설명될 가압 동작에서 스터드 볼트(10)를 모재(90)에 보다 큼 힘으로 가압하기 위함이다.

이어서, 도 3d 를 참조하면, 어댑터(40)와 갭 코어(70)가 아크 갭을 확보한 상태에서 가동 코일(60)이 활성화되고 어댑터(40)는 고정된 갭 코어(70) 방향으로 당겨지고 스터드 볼트(10)와 모재(90) 사이에 아크 전류에 의한 용융이 시작된다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건은 구조상 어댑터(40)와 갭 코어(70)가 서로 연결되어 있기 때문에 아크 전류가 스터드 볼트(10) 뿐 아니라 모터(130)로 전달되게 되는데 갭 코어(70)와 모터(130) 사이에 삽입된 절연 커플링(120)은 이러한 아크 전류의 전달을 원천적으로 막아주는 중요한 기능을 가진다.

한편, 도 3a 내지 도 3d 의 구동에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건은 스토퍼(30)과 모재(90)에 따른 어댑터(40) 및 갭 코어(70)의 이동, 이후 갭 코어(70)의 아크 갭 만큼의 후방 이동 동작을 통해 스터드 볼트(10)와 모재(90)가 항상 일정한 거리인 아크 갭을 유지하는 것이 가능하다. 그리고, 이렇게 아크 갭을 일정하게 유지한 상태에서의 아크 용접은 스터드 볼트(10)와 모재(90)의 고정 상태 즉, 용접 품질의 향상을 의미한다.

이어서, 도 3e 를 참조하면, 아크 전류에 의하여 예정된 시간 동안 용융이 이루어지고 난 이후 영구 자석(50)이 활성화되면 어댑터(40)는 영구 자석(50)에 의하여 전방으로 이동하게 되며, 스터드 볼트(10)와 모재(90)는 용융된 상태로 가압된다. 이때 스터드 볼트(10)의 가장자리에는 비드(BD)가 형성되며 스터드 볼트(10)와 모재(90)는 완전이 용접되어 고정된다.

본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건은 스터드 볼트(10)와 모재(90)의 가압 동작시 전자식 동작하는 영구 자석(50)을 이용하기 때문에 채터링이 발생하지 않으며, 이는 용융된 상태에서의 진동을 제거하여 용접 품질을 높여주는 것이 가능하다.

이어서, 도 3f 를 참조하면, 용접이 완료된 이후 모터(130)가 동작하여 갭 코어(70)가 전방으로 이동하게 된다. 갭 코어(70)의 전방 이동은 갭 코어(70)가 어댑터(40)와 접촉하는 지점까지 이동하게 된다. 이때, 도 2 의 거리 감지 센서(160)는 갭 코어(70)와 어댑터(40)의 접촉 지점에서의 어댑터(40)의 위치를 다시 감지한다.

이와 관련하여, 거리 감지 센서(160)는 도 3b 와 도 3f 에서 각각 어댑터(40)의 위치를 감지한다. 설명의 편의를 위하여 도 3b 의 어댑터(40)의 위치를 1차 접촉 지점에서의 어댑터(40)의 위치라고 정의하기로 하고, 도 3f 의 어댑터(40)의 위치를 2차 접촉 지점에서의 어댑터(40)의 위치라고 정의하기로 한다.

도 4 를 참조하면, 용접 전(위쪽)인 1차 접촉 지점에서의 어댑터(40)의 위치와 용접 후(아래쪽)인 2차 접촉 지점에서의 어댑터(40)의 위치는 서로 상이하다. 이러한 어댑터(40)의 위치 차이는 스터드 볼트(10)가 용융되기 이전과 스터드 볼트(10)가 용융되어 모재(90)에 고정된 이후에 발생하는 것으로서, 이는 스터드 볼트(10)의 용융량, 즉 용입량을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 스터드 용접 건은 용접 전과 용접 후의 어댑터(40)의 위치 차이를 감지하여 용접된 용입량을 산출하는 것이 가능하며, 이는 곧 용접 이후 용접 품질을 확인하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

그리고, 제어 회로는 이 용입량에 따라 이후 용접시 영구 자석의 활성화 시점 또는 어댑터(40)를 전방으로 이동하는 구동력 등을 제어하는 것이 가능하며, 이를 통해 용접 품질을 경험적으로 높여주는 것이 가능하다.

한편, 도 3g 를 참조하면, 용접이 완료된 이후 스터드 볼트(10)와 어댑터(40)를 분리하고 갭 코어(70)는 모터(130)에 의하여 용접 대기 상태의 위치로 돌아간다. 이때, 접점 감지 센서(150)는 갭 코어(70)의 위치를 감지하여 용접 이후 장치가 원래의 상태를 유지하고 있는지를 확인하는 것이 가능하다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 스터드 볼트 20 : 용접 건 바디
30 : 스토퍼 40 : 어댑터
50 : 영구 자석 60 : 가동 코일
70 : 갭 코어 80 : 용접 캐이블
90 : 모재 110 : 동작 감지 센서
120 : 절연 커플링 130 : 모터
150 : 접점 감지 센서 160 : 거리 감지 센서
170 : 브라켓 180 : 비산물 감지 센서

Claims

용접 건 바디의 내부 공간에 배치되어 상기 용접 건 바디의 길이 방향으로 이동하고, 모재에 고정하기 위한 스터드 볼트를 일단에 장착한 어댑터;
상기 어댑터에 연결되어 예정된 용접 전류를 공급하는 용접 캐이블;
상기 어댑터의 전방 측면에 배치되며 상기 어댑터가 전방으로 가압되도록 구동하기 위한 영구 자석;
상기 어댑터의 후방 측면에 배치되며 상기 어댑터가 후방으로 이동되도록 구동하기 위한 가동 코일;
상기 어댑터의 후단에 상기 어댑터와 마주보게 배치되며, 상기 어댑터의 아크 갭 간격을 설정하기 위한 갭 코어;
용접 전 상기 어댑터와 상기 갭 코어의 접촉 지점에서 상기 갭 코어의 위치를 감지하기 위한 접점 감지 센서;
상기 갭 코어와 연결되며 상기 접점 감지 센서에서 제공되는 접합 지점에서 아크 갭 간격만큼 상기 갭 코어를 상기 용접 건 바디의 길이 방향으로 이동하기 위한 모터;
상기 용접 건 바디에 구비되고 상기 모재와의 거리를 예정된 간격만큼 이격시키기 위한 스토퍼; 및
용접 전 상기 모재의 요철 정도에 따른 상기 어댑터의 초기 움직임을 감지하기 위한 동작 감지 센서를 포함하는
스터드 용접 건.
제1항에 있어서,
상기 갭 코어와 상기 모터 사이에 연결되는 연결 축에 삽입되는 절연 커플링을 더 포함하는
스터드 용접 건.
삭제
제1항에 있어서,
용접 전 상기 어댑터와 상기 갭 코어의 1차 접촉 지점에서 상기 어댑터의 위치와 용접 후 상기 어댑터와 상기 갭 코어의 2차 접촉 지점에서 상기 어댑터의 위치를 감지하기 위한 거리 감지 센서; 및
상기 거리 감지 센서에서 제공되는 상기 어댑터의 거리차에 응답하여 용접 후 상기 모재와 상기 스터드 볼트 사이의 용입량을 산출하기 위한 제어 회로를 더 포함하는
스터드 용접 건.
제4항에 있어서,
상기 제어 회로는 상기 용입량에 따라 상기 영구 자석의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는
스터드 용접 건.
제1항에 있어서,
상기 용접 건 바디의 일단에 전면에 개구되는 통공; 및
상기 통공의 내부 일측에 배치되며, 외부에서 유입되는 비산물을 감지하기 위한 비산물 감지 센서를 더 포함하는
스터드 용접 건.
제6항에 있어서,
상기 통공에 대응하여 상기 어댑터의 일측에 돌출되어 형성되는 이탈 방지부를 더 포함하는
스터드 용접 건.