KR102271634B1 - 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터 조립체 제조시스템에 있어서, 로터캔과 로터모듈과 로터캔의 순차적 조립후에 용접부에서 로터캡의 용접 공정을 수행하기 위하여 조립된 조립체를 용접용 지그장치에 로딩할 때, 로터모듈의 로터샤프트를 용접용 지그장치에서 안정적으로 클램핑하도록 함으로써, 로터 조립체 제조에 있어서 로터캡에 대한 용접불량을 해소하고 나아가 로터 조립체 제조 공정의 작업성 향상을 도모할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해 본 발명의 로터 용접용 지그장치는, 베이스와; 상기 베이스 상에 구비되며 한쌍의 용접용 축지그를 서로 접근하거나 멀어지는 방향으로 이동하게하는 지그변위유닛과; 상기 지그변위유닛의 작용으로 로터샤프트의 좌우 양측에서 각각 접근하여 상기 로터샤프트를 클램핑하는 'V'형 홈을 갖는 한쌍의 용접용 축지그와; 상기 용접용 축지그에 회전을 위한 구동력을 전달하도록 구비되는 지그회전구동유닛;을 포함하여 구성되며, 상기 용접용 축지그는 로터샤프트 양측 끝단부 외측의 모따기면에 각각 밀착되어 로터샤프트를 클램핑하게 되고, 상기 용접용 축지그가 회전할 때 로터캡의 용접이 이루어지게 된다.

Description

로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치{Jig device for rotor cap welding in rotor assembly manufacturing system}

본 발명은 로터 조립체 제조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로터 조립체 제조를 위한 로터캡의 용접 공정에 있어서 로터샤프트를 안정적으로 클램핑할 수 있도록 함으로써, 로터캡의 용접불량 해소 및 작업성 향상을 도모할 수 있도록 한 로터 용접용 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 사용되는 워터펌프는 냉각수를 순환시켜 엔진을 냉각시키는 작용을 수행하는 기기이다.

이와 같은 워터펌프에 사용되는 로터 조립체는 임펠러에 결합되면서 상기 임펠러를 회전시켜 냉각수를 흡입 및 토출하도록 구동되는 기능을 수행하도록 제공되는 부위이다.

이와 같은 로터 조립체는 로터샤프트를 가지는 로터모듈과, 외관으로 제공되는 로터캔 및 상기 로터캔의 내부를 덮는 로터캡을 포함하여 이루어지며, 로터모듈과 로터캔 및 로터캡은 서로 순차적인 조립된 후, 상기 로터캡을 로터캔에 용접함으로써 제조가 완료된다.

이러한 차량용 워터펌프에 사용되는 로터 조립체의 제조를 위한 시스템과 관련된 내용은 공개특허 제10-2010-0052772호, 등록특허 제10-1366920호, 공개특허 제10-2016-0050539호, 공개특허 제10-2017-0056070호 등의 특허문헌에 제공되고 있는 바와 같다.

하지만, 상기한 특허문헌을 포함하여 기존에 제시된 워터펌프용 로터 조립시스템에서는, 로터 조립체 제조시에 용접을 위한 조립 및 용접 위치로의 안착이 작업자에 의한 수작업으로 수행되고 용접까지도 수작업에 의해 수행되어 화상 우려이 있고, 작업에 오랜 시간이 소요되고, 이에 더하여 복수의 작업자가 요구됨에 따른 제조 단가의 상승이 야기될 수밖에 없다는 경제적인 측면의 문제점도 있었다.

이에 본 출원인은 전술한 선행기술문헌 등에 제시된 기존의 워터펌프용 로터 조립 시스템들의 문제점을 해소할 수 있도록, 특유의 효과를 갖는 로터 조립체 제조시스템과 관련한 발명을 안출하여 특허출원 10-2017-0163145호(발명의 명칭: 로터 조립체 제조장치)하였으며 이는 고유의 기술적 특징을 구비한 것으로 인정받아 등록특허 제10-1992465호(이하, '선행발명'이라 한다)로 특허등록되어 있다.

본 출원인의 선행발명에 따른 로터 조립체 제조시스템은, 로터 조립부에서 로터캔으로 로터모듈을 삽입하고 이어 로터캔에 대해 로터캡을 씌워서 이들의 조립을 완료한 다음, 용접부로 반송하여 반송부에서 로터캔과 로터캡을 용접하게 된다.

이를 위해, 용접부에서는 로터모듈의 로터샤프트 양측 끝단면에 형성된 센터 삽입홈에 용접용 지그장치의 센터 끝단이 삽입되어 맞물리고, 그 상태에서 상기 센터를 저속으로 회전시키면서, 로터캔의 용접 부위에 배치된 용접기가 로터캡 둘레에 대한 용접을 수행하도록 하였다.

즉, 선행발명에서는 로터샤프트 양측 끝단면의 중심부에 형성된 형성된 원뿔형 센터삽입홈에 대해 동일 형상인 센터 끝단부가 삽입되어지면, 센터삽입홈과 이에 형합하는 센터 끝단부의 접촉에 따른 마찰력으로 로터모듈을 지지한 상태에서 센터를 저속으로 회전시키게 되고, 이 상태에서 로터캡에 대한 용접이 이루어지게 된다.

그러나, 이러한 선행발명에 따르면 로터샤프트 양측 끝단면의 홈에 뾰족한 센터의 끝단이 물림에 따라 홈과 센터의 면접촉에 따른 마찰에 의해 지지력을 유지하게 되는데, 로터샤프트 양측 끝단면에 형성된 홈의 크기가 작아서 접촉면적이 충분하지 못해 로터샤프트가 센터와 함께 돌지 못하고 슬립되고, 이로 인해 용접불량이 발생하는 문제점이 있었다.

특히, 최근 로터 조립체의 소형화에 따라 로터샤프트 끝단에 형성되는 센터삽입홈의 크기가 더 작아짐에 따라 센터와 센터삽입홈과의 접촉면적이 지나치게 줄어들어 마찰력이 충분히 확보되지 못하는 문제점이 있으며, 이에 따라 로터캡의 용접불량의 발생에 따른 우려가 점점 커짐에 따라 이를 해소하기 위한 필요성이 더욱 절실한 실정이다.

공개특허 제10-2010-0052772호 등록특허 제10-1366920호 공개특허 제10-2016-0050539호 공개특허 제10-2017-0056070호 등록특허 제10-1992465호

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 로터 조립체 제조시스템에 있어서, 로터캔과 로터모듈과 로터캔의 순차적 조립후에 용접부에서 로터캡의 용접 공정을 수행하기 위하여 이들 조립체를 용접용 지그장치에 로딩할 때, 용접용 축지그가 로터 샤프트를 안정적으로 클램핑하도록 함으로써, 로터 조립체 제조에 있어서 로터캡에 대한 용접불량을 해소하고 나아가 로터 조립체 제조 공정의 작업성 향상을 도모할 수 있도록 한 로터 용접용 지그장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 베이스와, 상기 베이스상에 구비되며 한쌍의 용접용 축지그를 서로 접근하거나 멀어지는 방향으로 이동하도록 하는 지그변위유닛과, 상기 지그변위유닛의 작용으로 로터샤프트의 좌우 양측에서 각각 접근하여 상기 로터샤프트를 클램핑하도록 구비되는 'V'형 홈을 갖는 한쌍의 용접용 축지그와, 상기 용접용 축지그에 회전을 위한 구동력을 전달하도록 구비되는 지그회전구동유닛을 포함하여 구성되며, 상기 용접용 축지그는 로터샤프트 양측 끝단부 외측의 모따기면에 각각 밀착되어 로터샤프트를 클램핑하게 되고, 상기 용접용 축지그가 회전할 때 로터캡의 용접이 이루어지게 되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치를 제공한다.

여기서, 상기 지그변위유닛은, 에어실린더와, 상기 에어실린더의 구동에 의해 동작되는 플런저와, 상기 플런저에 연결되어 동작되는 가동블럭과, 상기 가동블럭 상에 고정되어 함께 이동하며 상기 용접용 축지그가 베어링의 지지를 받아 회전가능하도록 관통 설치되는 지그마운트블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 지그회전구동유닛은,좌우 한쌍의 용접용 축지그 중의 일측 용접용 축지그에 구동력을 전달하도록 연결되는 서보모터와, 상기 서보모터와 그에 연결되는 일측 용접용 축지그 사이에 구비되는 감속기 및 커플링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 서보모터와 감속기 및 커플링의 하중을 지지하여, 상기 용접용 축지그의 이동을 돕는 모터부 지지유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 모터부 지지유닛은, 상기 지그마운트블럭블럭과 감속기에 결합되는 모터부 지지블럭과, 상기 모터부 지지블럭 하부측의 상기 베이스 상에 설치되는 LM가이드와, 상기 LM가이드 상에 이동가능하게 설치되는 LM블럭과, 상기 LM블럭과 모터부 지지블럭 사이를 연결하도록 설치되어 지그회전구동유닛의 하중을 지지하게 되는 커넥팅블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 로터 용접용 지그장치에 따른 효과는 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 용접부에서의 로터캡 용접에 있어, 로터모듈의 로터샤프트를 용접용 지그장치가 안정적으로 클램핑함으로써, 로터캡 용접 공정시에 발생하던 용접불량을 해소할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따르면 로터샤프트의 직경과 무관하게 안정적으로 로터모듈의 로터샤프트를 클램핑할 수 있게 되므로, 로터캡의 용접을 위한 용접지그에서의 클램핑력의 신뢰성 및 작업 안정성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 로터 조립체 제조 공정에 있어서의 로터캡 용접불량을 효과적으로 해소할 뿐만 아니라 로터 조립체 제조 공정의 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 로터 용접용 지그장치에서 용접되는 로터 조립체의 구성을 보여주는 단면도
도 2은 본 발명에 따른 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치의 구성을 보여주는 정면도
도 3은 도 2의 요부인 'A'부 확대도
도 4은 도 2의 평면도
도 5는 본 발명의 로터 용접용 지그장치의 척열림 및 척닫힘 위치를 설명하기 위한 참고도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 로터 조립체 제조시스템에 있어서의 본 발명의 로터 용접용 지그장치의 구성 및 작용을 살펴본다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 로터 용접용 지그장치는, 베이스(1)와, 상기 베이스(1)상에 구비되며 한쌍의 용접용 축지그(3)를 서로 접근하거나 멀어지는 방향으로 이동하도록 하는 지그변위유닛(2)과, 상기 지그변위유닛(2)의 작용으로 로터샤프트(11a)의 좌우 양측에서 각각 접근하여 상기 로터샤프트(11a)를 클램핑하도록 구비되며 각 끝단부에 'V'형 홈(300)(도 3 참조)을 갖는 한쌍의 용접용 축지그(3)와, 상기 용접용 축지그(3)에 회전을 위한 구동력을 전달하도록 구비되는 지그회전구동유닛(4)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 용접용 축지그(3)는 로터샤프트(11a) 양측 끝단부 외측의 모따기면(110)(도 3 참조)에 축지그의 'V'형 홈(300)이 각각 밀착되어 로터샤프트(11a)를 클램핑하게 되고, 상기 로터샤프트(11a)가 용접용 축지그(3)에 클램핑된 상태에서 상기 용접용 축지그(3)의 회전이 이루어질 때 용접기(미도시)에 의해 로터캡(13)의 용접이 이루어지게 된다.

한편, 상기 지그변위유닛(2)은, 에어실린더(24)와, 상기 에어실린더(24)의 구동에 의해 동작되는 플런저(21)와, 상기 플런저(21)에 연결되어 동작되는 가동블럭(22)과, 상기 가동블럭(22) 상에 고정되어 함께 이동하며 상기 용접용 축지그(3)가 베어링의 지지를 받아 회전가능하도록 관통 설치되는 지그마운트블럭(23)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 플런저(21)는 상기 에어실린더(24)의 양 측에 각각 배치되면서 상기 에어실린더(24)의 동작에 의해 서로 반대 방향으로 인입 혹은, 인출되도록 구성되고, 상기 가동블럭(22)은 상기 상기 플런저(21)의 양 측 끝단에 대칭되게 각각 배치된다.

물론, 상기 에어실린더(24)를 복수(2개)로 구성하고, 플런저(21)는 각 에어실린더(24)에 각각 하나씩만 제공되도록 구성하며, 상기 각 플런저(21)에 상기 가동블럭(22)이 각각 결합되도록 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 지그회전구동유닛(4)은, 좌우 한쌍의 용접용 축지그(3) 중의 일측 용접용 축지그에 구동력을 전달하도록 연결되는 서보모터(41)와, 상기 서보모터(41)와 그에 연결되는 일측 용접용 축지그(3) 사이에 구비되는 감속기(42) 및 커플링(43)을 포함한다.

한편, 본 발명은 상기 서보모터(41)와 감속기(42) 및 커플링(43)의 하중을 지지하여, 상기 용접용 축지그(3)의 이동을 돕는 모터부 지지유닛(5)을 더 포함하여 구성된다.

이때, 상기 모터부 지지유닛(5)은, 상기 지그마운트블럭(23)과 감속기(42)에 결합되는 모터부 지지블럭(51)과, 상기 모터부 지지블럭(51) 하부측의 상기 베이스(1) 상에 설치되는 LM가이드(52)와, 상기 LM가이드(52) 상에 이동가능하게 설치되는 LM블럭(53)과, 상기 LM블럭(53)과 모터부 지지블럭(51) 사이를 연결하도록 설치되어 지그회전구동유닛(4)의 하중을 지지하게 되는 커넥팅블럭(54)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

로터 조립부에서 로터캔(12)의 내주면 안으로 로터모듈(11)을 삽입하고 이어 로터캔(12)에 대해 로터캡(13)을 씌워서 이들의 조립을 완료한 다음, 용접부로 반송하여 반송부에서 로터캔(12)과 로터캡(13)을 용접하게 되는데, 이하의 설명에서는 로터 조립부에서 용접부로 반송되어 온 로터모듈(11), 로터캔(12) 및 로터캡(13)의 조립체에 대해서는 용접 이전 상태이므로 '피용접체(10)'(도 1 참조)라고 칭하기로 한다.

먼저, 로터 조립부에서 피용접체(10)가 용접부로 반송되어 용접위치에 자리잡기에 앞서, 본 발명의 용접용 지그장치에서는 지그변위유닛(2)의 작용에 의해 양측 용접용 축지그(3)가 최대한 벌어진 상태인 척열림 상태(도 5의 점선위치 참고)를 유지한다.

이 상태에서 용접부로 반송된 피용접체(10)는 로봇암(미도시) 등에 의해 척열림 상태를 유지하고 있는 양측 용접용 축지그(3) 사이의 로딩 포지션에 자리잡게 된다.

이때, 상기 피용접체(10)는 로봇암 등에 의해 파지된 채 용접용 축지그(3) 사이의 공간에 머무르는 상태로서 용접용 척지그에 의해 클램핑되기 전의 상태이다.

한편, 양측 용접용 축지그(3) 사이의 로딩위치에 피용접체(10)가 자리잡고 나면, 지그변위유닛(2)을 구성하는 에어실린더(24)의 구동에 의한 플런저(21)의 동작으로 양측 가동블럭(22)이 양측 용접용 축지그(3)가 서로 접근하는 방향으로 이동하게 된다.

이에 따라, 상기 피용접체(10)를 구성하는 로터모듈(11)의 로터샤프트(11a)의 양측 끝단부 외측의 모따기면(110)이 각각 좌우측 용접용 축지그(3) 선단의 'V'형 홈(300) 내면에 면접촉하여 서로 맞물리는 척닫힘 상태(도 5의 실선위치 참고)가 되며, 이에 따라 본 발명의 용접용 지그장치에 의한 피용접체(10)의 클램핑이 완료된다.

또한, 상기 피용접체(10)가 용접용 지그장치에 클램핑되고 나면, 상기 용접용 축지그(3)가 지그회전구동유닛(4)의 작용에 의해 저속으로 회전하게 되고, 이에 따라 로터캔(12)의 용접 부위에 배치된 용접기(미도시)가 로터캡(13) 둘레에 대한 용접을 수행하게 된다.

상기와 같이 작용하는 본 발명의 로터 용접용 지그장치는, 충분한 접촉 마찰력을 확보하지 못해 로터샤프트(11a)가 센터와 함께 회전하지 못하고 슬립됨으로써 용접불량이 발생하던 기존과는 달리, 좌우측 용접용 축지그(3) 선단의 'V'형 홈(300) 내면에 피용접체(10)의 로터샤프트(11a) 양측 끝단부 외측의 모따기면(110)이 면접촉하게 됨으로써, 충분히 넓은 접촉면적 확보에 따른 안정적인 마찰력 확보가 가능해지며 결국 로터캡(13) 용접 공정의 진행에 있어 슬립 현상없는 클램핑력을 제공하게 된다.

한편, 상기한 실시예에서는 지그변위유닛(2)의 구동원이 에어실린더(24)인 것으로 설명하였으나, 전기적 구동장치 등 여러가지 다양한 형태의 구동원이 적용될 수 있으므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한, 여러가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 물론이다.

본 발명은 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치에서 로터샤프트(11a)의 클램핑이 안정적으로 클램핑되도록 한 것으로, 로터캡(13)의 용접이 안정적으로 수행될 수 있으며, 이에 로터 조립체 제조에 있어서 로터캡(13)에 대한 용접불량을 해소하고 작업성 향상을 도모함으로써, 자동차용 워터펌프 등에 적용되는 모터 조립체의 제조에 효과적으로 적용할 수 있는 등 산업상 이용가능성이 매우 높은 발명이다.

1: 베이스 2: 지그변위유닛
21: 플런저 22: 가동블럭
23: 지그마운트블럭 24: 에어실린더
3: 용접용 축지그 300: 'V'형 홈
4: 지그회전구동유닛 41: 서보모터
42: 감속기 43: 커플링
5: 모터부 지지유닛 51: 모터부 지지블럭
52: LM가이드 53: LM블럭
54: 커넥팅블럭 10: 피용접체
11: 로터모듈 11a: 로터샤프트
110: 모따기면 12: 로터캔
13: 로터캡

Claims (5)

1. 베이스;
   상기 베이스 상에 구비되며 한쌍의 용접용 축지그를 서로 접근하거나 멀어지는 방향으로 이동하게하는 지그변위유닛;
   상기 지그변위유닛의 작용으로 로터샤프트의 좌우 양측에서 각각 접근하여 상기 로터샤프트를 클램핑하는 'V'형 홈을 갖는 한쌍의 용접용 축지그; 그리고
   상기 용접용 축지그에 회전을 위한 구동력을 전달하도록 구비되는 지그회전구동유닛;을 포함하여 구성되며,
   상기 용접용 축지그는 로터샤프트 양측 끝단부 외측의 모따기면에 각각 밀착되어 로터샤프트를 클램핑하게 되고,
   상기 용접용 축지그가 회전할 때 로터캡의 용접이 이루어지게 되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지그변위유닛은,
   에어실린더와,
   상기 에어실린더의 구동에 의해 동작되는 플런저와,
   상기 플런저에 연결되어 동작되는 가동블럭과,
   상기 가동블럭 상에 고정되어 함께 이동하며 상기 용접용 축지그가 베어링의 지지를 받아 회전가능하도록 관통 설치되는 지그마운트블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 지그회전구동유닛은,
   좌우 한쌍의 용접용 축지그 중의 일측 용접용 축지그에 구동력을 전달하도록 연결되는 서보모터와,
   상기 서보모터와 그에 연결되는 일측 용접용 축지그 사이에 구비되는 감속기 및 커플링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 서보모터와 감속기 및 커플링의 하중을 지지하여, 상기 용접용 축지그의 이동을 돕는 모터부 지지유닛을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 모터부 지지유닛은,
   상기 지그마운트블럭과 감속기에 결합되는 모터부 지지블럭과,
   상기 모터부 지지블럭 하부측의 상기 베이스 상에 설치되는 LM가이드와,
   상기 LM가이드 상에 이동가능하게 설치되는 LM블럭과,
   상기 LM블럭과 모터부 지지블럭 사이를 연결하도록 설치되어 지그회전구동유닛의 하중을 지지하게 되는 커넥팅블럭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 로터 조립체 제조시스템의 로터 용접용 지그장치.

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