KR102468790B1 - 전극 캡 매거진의 필링 레벨 검출 - Google Patents

전극 캡 매거진의 필링 레벨 검출 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접 전극의 전극 캡 매거진을 위한 필링 레벨 검출 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 전극 캡 채널(5)을 갖는 전극 캡 매거진을 포함하고, 상기 전극 캡 채널(5)에는, 선형으로 이동가능한 방식으로 배열되고 바람직하게는 스프링력에 의해 로드되는 적어도 하나의 캡 컨베이어(6)가 배열되며, 상기 캡 컨베이어(6)는 용접 건의 접근을 위해 상기 전극 캡 채널(5)에 포함된 전극 캡들(3)을 제거 개구의 방향으로 이동시키며, 기계적으로 연결된 요소가 측정 표면(8)으로서 작용하고, 고정된 측면 상에 거리 측정용 센서(7)가 배열되며, 상기 센서(7)는 상기 측정 표면(8) 상으로 측정 빔을 투사하여 상기 센서(7)와 측정 표면(8) 사이의 거리를 측정하며, 상기 센서(7)에 의해 측정된 거리를 평가함으로써 상기 전극 캡 매거진 내에 포함된 전극 캡들(3)의 정확한 수가 결정될 수 있도록 한다.

Description

전극 캡 매거진의 필링 레벨 검출
본 발명은 용접 전극용 전극 캡 매거진을 위한 필링 레벨 검출 장치에 관한 것이다.
특히 자동차 산업에서 스폿 용접은 금속 시트들과 스트립들을 결합하기 위해 자동화된 생산 라인들에서 차체 생산에 자주 사용된다.
용접 로봇들은 일반적으로 스폿 용접을 통해 본체 패널들을 연결하는 데 사용된다. 이러한 용접 로봇들에는 용접 건들이 장착되어 있으며, 용접 로봇들의 각 턱에는 전극 캡이라고 지칭되는 스폿 용접 전극이 장착되어 있다.
이러한 용접 건들은 함께 용접되도록 배치된 판금 부품들로 이동된다. 함께 용접되는 금속 시트들에 대한 용접 건의 정확한 위치 및 서로에 대한 금속 시트들의 배열은 컴퓨터를 사용하여 자동으로 결정된다. 이러한 자동화된 생산 라인에서, 용접 작업들은 가능한 가장 짧은 사이클 시간들로 중단없이 실행된다.
그 결과, 전극 캡들의 접촉 표면들이 용접될 판금 본체 패널들과 접촉하기 때문에 전극 캡들은 특히 심하게 마모된다.
이러한 용접 작업에서, 함께 용접될 서로 겹치는 본체 패널들을 통해 전극들 사이에 전류가 흐른다.
이러한 작업 중에, 그들의 용접 영역들에서 전극 캡들의 접촉 표면들에 변화가 발생한다.
종종 접촉 표면들의 가장자리들이 평평해져서 버섯형상화하며 접촉 표면 면적을 확대하여 용접 조건들을 변경한다.
전류를 증가시킴으로써 이러한 변화를 막을 필요가 없도록 하기 위해, 전극 캡들은 그들이 노출되는 부하들과 그에 따른 마모에 따라 정기적으로 덮힌다.
많은 경우들에서, 용접 건의 상호작용하는 전극들은 동일하거나 유사한 정도로 마모될 것이므로, 정기적으로 동시에 다시 덮혀야 한다.
일정 횟수의 덮음 공정들 후에, 전극 캡으로부터 제거되는 재료의 양이 너무 많아 전극 캡이 교체되어야 한다. 교체를 위해 마모된 전극 캡들은 용접 전극 샤프트들로부터 분리된다. 용접 전극 샤프트들에 사용되지 않은 새 전극 캡들을 장착하기 위해, 일반적으로 간단한 실시예의 매거진이 사용된다. 이러한 매거진들은 용접 건들이 정의된 위치에서 턱들을 폐쇄해 새 전극 캡들을 장착하고 용접 집게를 서로에 대해 가압해 용접 전극 샤프트 상의 캡들의 위치들을 정의하는 방식으로 배열된다. 매거진들은 용접 건이 접근할 수 있도록 정의된 위치에 배열되어야 하므로 이러한 매거진들을 제자리에 두고 매거진들을 현장에서 수동으로 리필해야 한다.
그러나 이는 안전 규정들에 의해 작업 중에 리필을 수행할 수 없기 때문에 공정을 중단해야 하며, 이는 사람들이 활성 로봇의 동작 범위 내에서 이동할 수 없기 때문이다.
이러한 단점을 없애기 위해 매거진들의 교환도 제안되었다.
예를 들어 DE 199 05 477은 용접 전극들의 전극 캡들, 특히 용접 로봇들의 용접 건들에 대한 매거진을 기재한다. 이러한 해결책은 프로필들이 전극 캡들의 형상과 일치하는 캡 가이드들에서 매거진 내에 보관할 전극 캡들을 연속적으로 배치하는 것을 제안하며, 그로써 캡 가이드들은 매거진의 길이방향 축에 평행하고 같은 위치에 제거 개구를 갖는다. 이 경우, 제거 개구는, 각 하나의 용접 캡이 접근 방향으로 배치된 그의 개구와 함께 배열되고 완전히 접근할 수 있도록 노출되는 용접 건의 접근 방향으로 충분히 개방된다.
예를 들어 공정의 신뢰성을 보장하기 위해 고정된 위치에 매거진 헤드가 있고 전극 캡 교체 매거진이 걸쇠 걸리는 DE 102009058937으로부터의 해결책들도 공지되어 있다.
이전에 공지된 해결책의 한 가지 단점은 전극 캡들의 하나의 필링 레벨 표시기만이 개시제를 통해 모니터링될 수 있고 완전히 빈 전극 캡 매거진이 검출되거나 모니터링될 수 없다는 것이다.
EP 2072170 "Magazine unit for a spot welding cap changer for a robotic or stationary spot welding device"에 따르면, 금속 핀들이 검출될 수 있는 유도형 센서가 사용되지만 정확한 필링 레벨은 측정될 수 없다.
DE 20000270 "Fill Level indicator for one, two, and multi-row ammunition magazines"는 기계식 카운팅 메커니즘 사용을 제안한다.
필링 레벨이 최소 필링 레벨 아래로 떨어질 때 신호가 출력되는 해결책은 DE19905477 "Device for providing electrode caps for welding electrodes of automatic welding machines"에 제안된다. 이러한 해결책 또한 정확한 필링 레벨을 측정할 수 없다. 따라서, 공지된 해결책들에서는 전극 캡 매거진들을 리필하거나 교환하는 시간을 개별적으로 계획하는 것이 불가능하다.
본 발명은 이전에 공지된 해결책들의 어려움들을 최대한 피하고 전극 캡 매거진의 필링 레벨을 정확하게 검출할 수 있는 해결책을 제안하기 위한 것이다.
상기한 목적은 청구항 1 내지 3에 따른 장치에 의해 달성되고, 이러한 시스템은 도 1 내지 4 및 실시예의 이하의 설명에서 더 상세히 설명될 것이다. 이러한 실시예는 매거진 헤드(1) 및 교환식 매거진(2)으로 구성된 전극 캡 매거진의 예를 사용하여 본 발명에 따른 작업에 대한 해결책을 보여준다. 그러나, 종래 기술로부터 이미 공지된 일체형 전극 캡 매거진에서 본 발명에 따른 해결책을 사용하는 것도 가능하다.
도 1은 센서(7) 및 측정 표면(8)이 분리된 상태에 있는, 본 발명에 따른 필링 레벨 검출 기능이 있는 전극 캡 매거진의 상세도를 도시한다.
도 2는 각 전극 캡 채널(5)에 대해 하나의 센서(7)가 있는 2-채널 매거진 헤드(1)을 도시한다.
도 3은 필링 레벨 검출 기능이 있는 전극 캡 매거진의 측정 표면(8) 상에 있는 센서(7)로부터의 측정 빔의 상세도를 도시한다.
도 4는 결합된 상태에서 본 발명에 따른 필링 레벨 검출 기능을 갖춘 전극 캡 매거진을 도시한다.
본 발명에 따른 전극 캡 매거진은 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)으로 구성된다. 교환식 매거진(2)을 매거진 헤드(1)에 연결하기 위해, 퀵 릴리스 장치들(4 및 4a)이 배열되어, 텐셔너(4)가 매거진 헤드(1) 상에 배열되고 텐션 후크(4a)가 교환식 매거진(2) 상에 배열된다. 이러한 배열은 교환식 매거진(2)이 작동될 텐셔너(4)의 힘의 방향으로 매거진 헤드(1)를 향해 이동하고, 따라서 그의 기능적 위치의 방향으로 하중 력을 경험하기 때문에 기술적으로 타당하다.
이러한 두 어셈블리들을 연결할 때 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)이 정의된 위치에 있도록 하기 위해 적어도 하나의 가이드 요소가 배열된다.
이러한 가이드 요소는 그의 형상 및 치수 공차들의 측면에서 설계되는 것이 바람직하며, 이로써 이는 쉽게 맞물릴 수 있고 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)이 서로에 대해 정의된 위치들에 있도록 보장할 수 있다.
전극 캡들(3)은 교환식 매거진(2) 및 매거진 헤드(1) 내에 저장되고, 이에 의해 예시적인 실시예에 따른 교환식 매거진(2) 및 매거진 헤드(1) 및 도면들에는 2개의 전극 캡 채널들(5)이 장착되고, 전극 캡 채널들(5)은 교환식 매거진(2)의 길이방향 축에 평행하게 배열되고 매거진 헤드(1) 내에서 동일한 배열로 배열된다.
전극 캡 채널들(5)은 교환식 매거진(2) 및 매거진 헤드(1) 내에서 대각선으로 오프셋되어 장착되어 전극 캡들의 접촉 표면들이 서로 마주하고 대각선으로 오프셋되게 된다.
그러나, 본 발명의 개념은 또한 하나 이상의 전극 캡 채널들(5)만을 구비하거나 하나 이상의 캡 가이드들만을 구비한 기술적 설계들을 포함한다.
전극 캡들(3)의 개구가 외측을 향하는 교환식 매거진(2) 및 매거진 헤드(1)의 전극 캡들(3)의 이러한 배열을 통해, 용접 건이 전극 캡(3) 제거 개구들 내로 연장되어 그들의 전극 샤프트들과 함께 전극 캡들(3)을 장착할 수 있다.
다수의 전극 캡 채널들이 사용되는 경우, 교환식 매거진(2)과 매거진 헤드(1)의 단면은 대각선으로 오프셋되어 서로 마주보게 배열된다. 전극 캡 채널들(5)의 이러한 배열은 유닛의 가능한 가장 작은 크기를 실현하도록 선택되었으며, 이는 장치의 전체 높이가 2개의 대향하는 캡들의 높이에 캡 가이드의 분리 벽의 벽 두께를 더한 값보다 작기 때문이다.
종래 기술에 따르면, 전극 캡 채널들(5)은 적은 힘으로 전극 캡들(3)을 운반하고 캡들(3)이 기울어지거나 특히 교환식 매거진(2)과 매거진 헤드(1)의 접합부에서 전극 캡 채널(5) 내에 끼이는 것을 방지하도록 설계된다. 이는 전극 캡들(3)과 동일한 형상에 적절한 공차들을 더한 전극 캡 채널들(5)을 설계함으로써 달성된다.
매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)의 정확한 연결을 위한 공지된 기술 해결책은 DE 102009058937에 기재된다.
모든 전극 캡 채널(5)에는, 바람직하게는 스프링력이 로드된, 선형으로 이동가능한 방식으로 배열된 적어도 하나의 캡 컨베이어(6)가 있으며, 스프링력은 전극 캡 채널(5) 내에 위치된 전극 캡들(3)을 매거진 헤드(1)를 향하여 이동시킨다.
전극 캡 채널(5)에서의 캡 컨베이어(6)의 위치는 교환식 매거진(2) 및 매거진 헤드(1) 내에 위치된 전극 캡들(3)의 수에 따라 달라진다.
거리를 측정하기 위해 적어도 하나의 센서(7)가 매거진 헤드(1)에 배열된다. 이러한 센서(7)는 교환식 매거진(2)의 측정 채널(9)에서 적어도 하나의 측정 표면(8), 예를 들어 반사 표면 상으로 측정 빔을 투사하여 센서(7)와 측정 표면(8) 간의 거리를 측정한다. 예를 들어, 반사 광 스캐너는 측정 표면(8)으로서 작동하는 반사 표면 상에 빔을 비추는 센서(7)로서 사용될 수 있다.
측정 표면(8)이 캡 컨베이어(6)에 기계적으로 연결되어, 전극 캡 채널(5)에 평행하게 배열된 측정 채널(9)에서 측정이 실현되고, 전극 캡 채널(5)의 전극 캡ㄷ드들의 수와 측정 채널(9)의 측정 표면(8)의 위치 간에 직접적인 의존성이 있다.
전극 캡 제거로 인해 교환식 매거진(2) 및 매거진 헤드(1)에서 전극 캡들(3)의 수가 변경되면 센서(7)에 의해 측정된 거리가 변경된다.
센서에 의해 측정된 거리를 평가함으로써 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)의 전극 캡들(3)의 정확한 수가 결정될 수 있다.
장점은 본 발명에 따라 특정 필링 레벨에 도달했을 때를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 전극 캡들(3)의 정확한 수를 결정할 수 있기 때문에 전극 캡(3)이 개별적으로 리필되는 시간을 계획할 수 있다는 것이다.

Claims (3)

  1. 용접 전극의 전극 캡 매거진을 위한 필링 레벨 검출 시스템으로서,
    상기 전극 캡 매거진은 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)을 포함하고, 퀵 릴리스 장치(4 및 4a)가 배열되어 상기 교환식 매거진(2)을 매거진 헤드(1)에 연결하며, 적어도 하나의 가이드 장치가 배열되어 상기 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)의 두 어셈블리가 연결될 때 상기 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)의 정의된 위치를 보장하며,
    상기 교환식 매거진(2)은 2개의 전극 캡 채널(5)을 가지며,
    각각의 상기 전극 캡 채널(5)에는 하나의 캡 컨베이어(6)가 선형으로 이동가능한 방식으로 배열되고, 상기 캡 컨베이어(6)는 용접 건의 접근을 위해 상기 전극 캡 채널(5)에 포함된 전극 캡들(3)을 제거 개구의 방향으로 이동시키는, 필링 레벨 검출 시스템에 있어서,
    상기 2개의 전극 캡 채널(5)은, 각각에 담긴 전극 캡의 접촉 표면이 서로 마주하되 대각선으로 오프셋되도록, 서로 대각선으로 오프셋되어 상기 교환식 매거진(2) 및 상기 매거진 헤드(1) 안에 배치되고,
    상기 시스템은,
    상기 2개의 전극 캡 채널(5) 각각의 캡 컨베이어(6)에 측정 표면(8)으로 사용되는 기계적으로 연결된 요소, 및
    상기 2개의 전극 캡 채널(5) 각각에 평행하고, 각각이 상기 측정 표면(8)을 포함하는 2개의 측정 채널(9)을 가지고,
    어느 한쪽에 자리한 상기 측정 채널(9)은 그쪽의 전극 캡 채널(5) 옆에 그리고 반대쪽에 자리한 다른 전극 캡 채널(5)에 담긴 전극 캡(3)의 접촉 표면 맞은편에 배치되고,
    상기 매거진 헤드(1)에 2개의 거리 측정용 센서(7)가 배열되며, 상기 2개의 센서(7)는 각각이 상기 측정 표면(8) 상으로 측정 빔을 투사하여 상기 센서(7)와 측정 표면(8) 사이의 거리를 측정하며, 상기 센서(7)에 의해 측정된 거리를 평가함으로써 상기 전극 캡 매거진 내에 포함된 전극 캡들(3)의 정확한 수가 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 필링 레벨 검출 시스템.
  2. 제 1 항에 따른 용접 전극의 전극 캡 매거진을 위한 필링 레벨 검출 시스템을 사용하는 방법으로서,
    상기 전극 캡 매거진은 매거진 헤드(1) 및 교환식 매거진(2)을 포함하고, 퀵 릴리스 장치(4 및 4a)가 배열되어 상기 교환식 매거진(2)을 매거진 헤드(1)에 연결하며, 적어도 하나의 가이드 장치가 배열되어 상기 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)의 두 어셈블리가 연결될 때 상기 매거진 헤드(1)와 교환식 매거진(2)의 정의된 위치를 보장하며,
    상기 교환식 매거진(2)은 2개의 전극 캡 채널(5)을 가지며,
    각각의 상기 전극 캡 채널(5)에는 하나의 캡 컨베이어(6)가 선형으로 이동가능한 방식으로 배열되고, 상기 캡 컨베이어(6)는 상기 전극 캡 채널(5)에 포함된 전극 캡들(3)을 상기 매거진 헤드(1)의 방향으로 이동시키며,
    상기 2개의 전극 캡 채널(5)은, 각각에 담긴 전극 캡의 접촉 표면이 서로 마주하되 대각선으로 오프셋되도록, 서로 대각선으로 오프셋되어 상기 교환식 매거진(2) 및 상기 매거진 헤드(1) 안에 배치되고,
    상기 2개의 전극 캡 채널(5) 각각의 캡 컨베이어(6)에 기계적으로 연결된 요소가 측정 표면(8)으로서 작용하고,
    각각이 상기 측정 표면(8)을 포함하는 2개의 측정 채널(8)이 상기 2개의 전극 캡 채널(5)과 각각 평행하게 배열되고,
    어느 한쪽에 자리한 상기 측정 채널(9)은 그쪽의 전극 캡 채널(5) 옆에 그리고 반대쪽에 자리한 다른 전극 캡 채널(5)에 담긴 전극 캡(3)의 접촉 표면 맞은편에 배치되고,
    상기 매거진 헤드(1)에 2개의 거리 측정용 센서(7)가 배열되며, 상기 2개의 센서(7)는 각각이 상기 측정 표면(8) 상으로 측정 빔을 투사하여 상기 센서(7)와 측정 표면(8) 사이의 거리를 측정하며, 상기 센서(7)에 의해 측정된 거리를 평가함으로써 상기 전극 캡 매거진 내에 포함된 상기 전극 캡들(3)의 정확한 수가 결정되는, 필링 레벨 검출 시스템의 사용 방법.
  3. 삭제
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