KR19980024652A

KR19980024652A - 전동가압식 저항 스포트 용접기

Info

Publication number: KR19980024652A
Application number: KR1019970047306A
Authority: KR
Inventors: 요시오 사토; 주니치 타니구치; 케이지 카메타
Original assignee: 가메다니 에이지; 가부시기가이샤 덴겐샤 세이샤쿠쇼
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-09-13
Publication date: 1998-07-06
Also published as: EP0830916A1; KR100514175B1; US5928531A; EP0830916B1; DE69708805T2; DE69708805D1

Abstract

본 발명에 따른 전동가압식 스포트 용접기는 전극팁들 중 하나가 단부에 위치하는 동시에 선형 운동을 하는 구동로드와, 구동로드의 선형 운동을 안내하는 동시에 베어링을 포함하는 선형안내수단과, 건 암 또는 건 브라켓에 의해 지지되는 동시에 전극 팁들 중 다른 하나를 가지며, 전극힘 방향으로 상기 구동로드가 선형으로 구동되도록 전동기의 출력을 전달받는 감속기어와, 감속기어의 출력 샤프트 또는 감속기어의 본체에 부착되는 동시에 링크를 개재하여 구동로드의 후방부가 접속되는 스윙레버를 구비하여 이루어지고, 전동기의 출력에 의해 원호형 운동이 스윙레버에 전달되고, 이 원호형 운동이 링크에 의해 구동로드의 선형운동으로 변환되어 전극힘을 인가하도록 구동로드를 구동시킨다. 이러한 구성에 따라 감속기어는 밀봉이 가능하여 용접파편에 대해 완전히 차단된다. 또, 큰 관성 모멘트(GD²)의 문제, 볼 베어링 리드스크류 및 너트의 제한된 스트로크 문제도 해소될 수 있다. 건의 부품을 기능별로 집단화, 규격화 할 수 있다. 즉, 기능들을 단위화하여 전극힘을 발생하는 구동유니트, 전극팁, 건 암, 용접 변압기 등을 포함하는 용접 유니트로 분류하였으며, 그 결과 부품들을 공통의 부품으로 단위화하여 규격화가 가능하였다. 또 로봇에 부착된 건의 자세에 관계없이 사용이 가능한 새로운 브라켓을 실용화하였다.

Description

전동가압식 저항 스포트 용접기

본 발명은 저항 스포트 용접기에 관한 것으로서, 특히 로봇 용접용 건이 포함된 전동가압식 저항 스포트 용접기에 관한 것이다.

종래 로봇의 전동가압식 C형 용접용 건(gun)은 다음과 같이 설계된다. 전동기구를 개재하여 전동기의 출력 샤프트에 인터록된 너트에 볼 베어링 리드스크류가 설정되는 방식의 전극힘 인가기구는 C형 건 암중 하나에 부착되고, 서로 마주하는 한쌍의 전극부가 볼 베어링 리드스크류의 일단 및 건 암의 타단에 각각 배치된다. 전동기로 너트를 회전시킴으로써 볼 베어링 리드스크류가 선형으로 구동되고 그 결과 전극힘이 인가된다(일본국 실용신안 공개 제 1995-31899호).

또, 이제까지 C형 전동가압식 저항 스포트 용접용 건을 구동시키기 위해 다음과 같은 전극힘인가 방법이 제안되었다. 즉, 전동기에 의해 회전하는 피니언을 전극부를 갖는 랙과 맞물리는 공정과, 건 암 측에 부착된 베어링과 결합하는 랙과 함께 피니언을 전동기에 의해 회전시켜 랙이 선형 운동을 하도록 하는 공정을 포함하는 전극힘인가 방법과, 전동기로 구동되는 캠과 샤프트를 미끄럼가능하게 접촉시켜 샤프트의 일단에 배치된 전극부를 구동시켜 전극힘을 인가시키는 방법이 제안되었다(일본국 미심사공개 1995-124753 참조)

그러나, 이러한 종래의 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 볼 베어링 리드 스크류 및 너트를 이용하는 종래 장치는 다음과 같은 문제를 지니고 있다.

(1) 용접파편[작은 철 입자]에 의해 회전부의 마모가 발생하기 쉽다. 용접중 분산되는 작은 입자가 볼 베어링 리드스크류에 들어갈 때 이들 작은 철분 입자는 볼과 함께 리드스크류로 깊게 순환하며, 그 결과 흠집과 같은 중대한 손상을 발생시킨다. 따라서 작은 철분입자의 유입에 대해 적절한 방지책을 취해야 하지만 실질적으로 장시간 동안 작은 철분 입자의 유입을 완벽하게 방지하는 것은 불가능하다.

[2] 전극은 각각의 용접작업 중에 개방위치와 피가공물에 대한 가압위치 사이를 왕복이동한다. 즉, 전극은 정지와 이동의 주기를 반복한다. 각 주기 동안 전동기는 0.05-0.1초 라는 짧은 기간 동안 0rpm에서 1000-3000rpm으로 회전해야 한다. 즉, 모터는 짧은 시간에 속도를 상승시켜야만 한다. 그러나 이러한 조건을 충족시키기 위해서는 전동기의 용량을 증대시켜야만 하는데 그 이유는 볼 베어링 리드스크류 및 너트의 관성 모멘트(GD²)가 본 발명의 감속기어의 것보다 1치수 크기 때문이다.

[3] 또, 볼 베어링 리드스크류의 고속회전에 기인하여 그리스를 분사해야 하지만 충분한 윤활유를 지속적으로 유지하는 것은 어려운 일이다. 따라서, 볼 베어링 리드스크류의 수명을 단축하기 쉽다.

[4] 볼 베어링 리드스크류의 이동 거리와 관련하여 건(gun] 본체의 길이가 증대하며, 결과적으로 건 본체를 로봇 리스트[wrist]에 대해 간섭이 된다. 이러한 간섭을 피하기 위해 건 브라켓이 장착되는 로봇의 표면이 후방으로 확장되어야 한다. 따라서 치수를 축소하기가 극히 불리하다.

[5] 볼 베어링 리드스크류의 길이는 건의 규정 최대 스트로크에 대응하도록 변화되어야 한다. 또, 특별 정밀 부품인 볼 베어링 리드스크류는 대량 생산에 적합하지 않으므로 그 비용의 증대, 양도일 지연 등으로 용접용 건의 생산성을 저하시키기 쉽다.

또한, 랙과 피니언을 이용하는 장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

[1] 티드(teeth)의 계단부에 용접파편이 퇴적되기 쉽다. 용접파편이 랙과 피니언 사이의 기어부분에 침투하면 기어의 티드 표면에 과도한 부하가 가해지며, 그 결과 이 장치에 대해 중대한 손상을 줄 수 있다.

[2] 상기 문제점을 해소하기 위해 효과적인 용접파편 방치책을 세우기가 어렵다. 랙의 티드가 양측에서 피니언의 중심으로부터 스트로크를 초과하여 돌출하므로 랙과 피니언의 전체 부분에 커버를 두어야 한다. 또, 먼지 차단용 밀봉재 또는 금속 스크레이퍼를 파편방지수단으로서 이용하여도 이와 같은 수단이 계단형의 랙의 티드에 대해서는 기술적으로 실효를 거두기가 어렵다.

[3] 랙과 피니언의 티드에 대해 마모를 신속하게 방지하기 위해 티드 표면에 그리스를 지속적으로 공급해야 한다. 랙의 티드는 양측으로 피니언의 샤프트 중심으로 부터 스트로크를 초과하여 일정거리 이동한다. 랙을 완벽하게 폐쇄하면서 랙의 전후 이동과 함께 커버 내측에서 랙을 연통시킬 수 있는 커버를 설계하고 조립하는 것은 어려운 일이다.

[4] 랙은 안내기구를 필요로 하므로 랙의 단부에 부착된 전극부의 중심이 변위되지 않는다. 이와 같은 안내기구의 구조는 랙이 직각단면부를 가지고 있는 경우 복잡화되며, 랙이 라운드형 단부를 가지고 있는 경우 별도의 안내용 로드가 필요하게 된다. 따라서 안내기구와 피가공물 사이의 간섭을 피하기 위한 조치가 필요하다.

[5] 캠과 샤프트가 관련되는 기구에 있어서 최대개방 스트로크는 수 mm에 불과하다는 중대한 제한이 있다. 스포트 용접용 건에 대해서는 일반적으로 10여 cm의 최대 개방 스트로크가 필요하므로 이와 같은 기구는 스포트 용접용 건에 대해서는 적용할 수가 없다.

이상과 같이, 종래 랙과 피니언 기구 및 종래 캠과 샤프트기구는 모두 용접용건의 가압용 기구로서는 적합하지 않다.

일반적으로, 이러한 형의 종래 용접용 전을 로봇 암에 장착하기 위해서는 전용 건 브라켓이 필요하다. 따라서, 고객의 요구에 따라서 새롭게 설계된 건은 많은 수의 공정과 제조시간이 요구되며, 각 기능에 대해서 단위화, 규격화된 부품을 구현하는 데도 어려움이 있다. 그 결과 용접용 건의 기능이 상호 동일하여도 규격이 경미하게 차이가 있으면 용접용 건에 대해 동일 부품을 사용할 수가 없다.

본 발명은 상기 문제점들을 해소하기 위한 것이다.

제1도는 C형 스포트 용접용 건에 적용된 예로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 건의 전부분 정면도.

제2도는 제1도의 A-A선 단면도.

제3도는 C형 스포트 용접용 건에 적용된 예로서, 본 발명의 제2실시예에 따른 건의 전부분 정면도.

제4도는 제3도의 E-E선 단면도.

제5도는 C형 스포트 용접용 건에 적용된 예로서, 본 발명의 제3실시예에 따른 건의 전부분 정면도.

제6도는 제5도의 E-E선 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2:건암3:구동로드

4:고정전극팁5:건 브라켓

6:가동전극팁7:포인트 홀더

8:베어링(안내유니트)9:지지암

10:감속기어11:본체 케이스

12:입력 샤프트13:출력 샤프트

14:출력샤프트15:스윙레버

16:링크17:각도베어링

18,19:버스바20:가요성동판

21:버스바22:캠 홈

23:캠 폴로워(cam follower)25:버스바

B1-B5:볼트C:커버

D:구동유니트M:전동기

0:유니트 장착구멍P:핀

T:용접변압기(T)X:출력샤프트 중심

이와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 발명의 제1양태에 따른 전동가압식 저항 스포트 용접기는 건 브라켓과, 전극 팁들 중 하나를 가지는 동시에 건 브라켓에 의해 지지되는 건 암과, 건 브라켓 또는 건 암에 지지되는 선형 안내 유니트와, 전극 팁들 중 다른 하나를 구동시키며 선형 안내 수단에 의해 안내되고 지지되는 구동로드와, 구동로드를 선형으로 구동시키는 구동기구를 구비하여 이루어지고, 상기 구동기구는 전극팁들 사이에서 용접을 위해 필요로 하는 전극토크를 발생시키는 전동기와, 전동기의 출력을 구동로드의 전극팁에 전달하는 감속기어와, 감속기어의 출력 샤프트에 의해 지지되는 동시에 구동로드에 결합된 스위치부재를 포함하고, 상기 구동기구는 감속기어의 출력 샤프트의 중심과 동심이 되도록 건 브라켓에 착탈가능하게 장착되며, 실질적으로 구동유니트를 구성한다.

본 발명의 제1양태에 따르면 360°의 범위에서 건 브라켓의 장착위치를 임의로 변화시킴으로써 용접건을 로봇암에 장착하므로 건 장착각도와 무관하게 감속기어의 출력 샤프트 중심(X)과 동심을 이룰 수 있다. 또, 기능들이 집합점으로 단위화되었다. 즉, 기능들을 전극힘 인가 구동유니트, 용접 유니트로 단위화하였으며, 용접 유니트는 전극팁을 갖는 건 암 뿐만 아니라 용접 변압기 및 2차 측도체와 같은 용접 전류도체부를 포함한다. 따라서 부품들을 공통부분으로 단위화하여 각 공통부품이 독자적으로 가능하도록 하였다. 그 결과 이제까지 다수의 공정과 각 기능에 대해 단위화, 규격화가 어려웠던 건 브라켓을 규격화할 수 있었다. 따라서, 공통된 구동 유니트를 사용할 수 있을 뿐 아니라 로봇암에 대한 용접용 건의 장착자세에 관계없이 공통 건 브라켓을 이용할 수 있으며, 그 결과 생산성, 부품교체, 유지보수, 경제성 등에서 큰 이점을 제공하게 되었다.

본 발명의 제2양태에 따른 전동가압식 저항 스포트 용접기는 전극팁들중 하나가 단부에 위치하는 동시에 선형 운동을 하는 구동로드와, 구동로드의 선형 운동을 안내하는 동시에 베어링을 포함하는 선형안내수단과, 건 암 또는 건 브라켓에 의해 지지되는 동시에 전극 팁들 중 다른 하나를 가지며, 전극 힘 방향으로 상기 구동로드가 선형으로 구동되도록 전동기의 출력을 전달받는 감속기어와, 감속기어의 출력 샤프트 또는 감속기어의 본체에 부착되는 동시에 링크를 개재하여 구동로드의 후방부가 접속되는 스윙레버를 구비하여 이루어지고, 전동기의 출력에 의해 원호형 운동이 스윙레버에 전달되고, 이 원호형 윤동이 링크에 의해 구동로드의 선형운동으로 변환되어 전극힘을 인가하도록 구동로드를 구동시킨다.

본 발명의 제2양태에 따르면, 감속기어가 폐쇄되므로 감속기어는 용접파편으로부터 자유롭다. C형 스포트 용접용 건을 위해 전극힘전달수단으로서 전동기의 회전출력을 전달하는 종래의 감속기어를 사용할 경우 종래 전동가압식 스포트 용접용 건에 사용되었던 볼 베어링 리드스크류 및 너트와 관련된 결함을 해소할 수 있다. 즉, 용접파편에 대해 손상을 받기 쉬운 볼 베어링 리드스크류 및 너트의 결함을 감속기어를 사용하여 극복할 수 있다. 또 고객의 요구에 따라 다른 스트로크를 갖는 각각의 건에 대해 건 스트로에 대응하는 길이를 갖는 볼 베어링 리드스크류를 설치해야 하는 결함, 그리고 볼 베어링 리드스크류 및 너트가 큰 관성 모멘트(GD²)를 갖고 있는 결함은 감속기어를 사용하여 완전히 해소할 수 있다.

또, 전동가압식 X형 용접용 건의 구동수단으로서 이미 사용된 감속기어의 장점(즉 용접파편저항, 작은 GD², X형 건의 암 개폐도의 무제한을 의미하는 선회전 각도의 무제한)을 전동가압식 C형 스포트 용접용 건에 적용하면서 볼 베어링 리드 스크류로부터의 문제 및 랙과 피니언으로부터의 문제를 감속기어, 스윙레버, 링크 및 선형안내수단 등의 기구를 이용하는 획기적인 전극힘인가기구에 의해 해소할 수 있다. 그 결과 C형 용접용 건의 내구성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 제3 및 제4양태에 따르면 각도 베어링 조합체가 링크, 스윙 레버 및 구동로드를 선행부하와 결합한다. 따라서 결합부는 구동로드의 회전을 방지하는 동시에 전극팁의 정렬을 유지하므로 종래의 경우 사용하던 별도의 안내수단이 필요없게 된다.

본 발명의 제5양태에 따르면, 예를 들면 전동가압식 스포트 용접용 건에는 건 브라켓에 의해 지지되는 용접변압기가 설치되며, 이 용접변압기의 길이방향을 따르는 중심선(Q)은 구동로드의 축방향 중심선(Z)에 대해 실질적으로 직각(90°)으로 배치되는 특성을 갖는다. 그 결과 용접용 건이 콤팩트하게 배치될 수 있어 로봇암의 리스트(wrist)에 인가되는 부하가 경감된다.

또, 본 발명의 제6양태에 따르면, 구동로드의 후방부가 가요성동판(가요성 션트)을 개재하여 용접변압기의 2차측단자에 접속된다. 이러한 구성의 결과, 2차측 단자 및 용접변압기용 냉각파이프를 용접용 건의 후방측에 위치시킬 수 있으며, 전극팁 둘레 영역은 피가공물 및 피가공물 정착물에 대해 충분한 공간을 제공할 수 있다.

본 발명의 제7양태에 따르면 C형 스포트 용접용 건의 전극힘인가수단으로서 전동기의 회전출력축을 전달하는 종래의 감속기어를 이용함으로써 종래 전동가압식 스포트 용접용 건에 사용된 볼 베어링 리드스크류 및 너트와 관련된 결함을 극복할 수 있다. 즉, 용접파편에 손상받기 쉬운 볼 베어링 리드스크류의 결함을 감속기어를 이용하여 극복할 수 있다. 또 고객의 요구에 따라 다른 스트로크를 갖는 각각의 건에 대해 건 스트로크에 대응하는 길이를 갖는 볼 베어링 리드스크류를 설치해야 하는 결함, 그리고 볼 베어링 리드스크류 및 너트가 큰 관성 모멘트(GD²)를 갖고 있는 결함은 감속기어를 사용하여 완전히 해소할 수 있다.

또, 전동가압식 X형 용접용 건의 구동수단으로서 이미 사용된 감속기어의 장점(즉 용접파편저항, 작은 GD², X형 건의 암 개폐도의 무제한을 의미하는 선회전 각도의 무제한)을 전동가압식 C형 스포트 용접용 건에 적용하면서 볼 베어링 리드스크류로부터의 문제를 감속기어, 스윙레버, 캠기구 및 선형안내수단 등의 기구를 이용하는 획기적인 전극힘인가기구에 의해 해소할 수 있다. 그 결과 C형 용접용 건의 내구성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.

제1도는 건(gun)의 전체 부분 개략도로서 본 발명을 구현하기 위한 C형 전동가압식 저항 스포트 용접용 건(gun)을 나타내며, 제2도는 A-A선 도면이다.

제1도의 부호 1은 스포트 용접용 건(2)의 전체를 나타내고, 2는 C형 건 암을 나타내며, 이 C형 건 암은 절연물질을 사이에 두고 건 브라켓(5)으로부터 절연되는 한편 소정의 간격으로 건 브라켓(5)의 둘레에 형성된 다수의 볼트 구멍에 볼트(B1)를 삽입하여 강한 힘으로 건 브라켓(5)에 고정된다. 쌍을 이루는 전극 팁 중 하나가 되는 전극팁(4)은 건 암(2)의 단부에 부착된다. 또, 부호 3은 구동 로드이다.

그리고, 전극 팁(4)과 마주하는 다른 전극 팁(6)은 포인트 홀더(7)와 함께 볼트(B4)를 통해 구동 로드의 단부에 부착된다. 부호 8은 선형 안내유니트로서, 이것은 구동로드를 수용하여 안내하는 작용을 한다. 일반적으로 안내유니트는 베어링(8)을 지칭한다. 이 베어링(8)은 지지암(9)에서 지지되고, 이 지지암(9)은 절연부재를 개재하여 다수의 볼트(B5)에 의해 건 암(2) 또는 건 브라켓(5)에 확고히 고정된다.

볼 순환형 선형 이동 베어링을 포함하는 베어링을 선정하거나 금속성 스크레이퍼와 같은 커버(C) 또는 베어링 양측에 부착된 먼지 차단용 밀봉재를 이용하여 선형안내유니트(8)는 용접 파편의 유입을 방지한다. 또, 이 선형 안내유니트는 내하중성이나 용접파편에 대한 내구력에 아주 뛰어나며, 용접기의 전극팁 부근에 배치하기 아주 적합한 베어링으로서 작용한다. 또, 이 베어링이 사용될 때 적절안 안내 길이를 제공하여 구동로드에 대해 베어링이 운동하지 않도록 구성하는 것은 물론이다.

용접용 변압기(T)는 건 암(2)에 대해 직각으로 측면에 위치하도록 건 브라켓(5)에 의해 지지된다. 건 브라켓(5)은 용접용 건의 장착각도에 관계없이 로봇암(도시하지 않음)에 건을 배치할 수 있으며, 이에 관해서는 후술한다.

로봇이 C형 용접용 건으로 용접을 행할 때 고정전극 팁은 일반적으로 피가공물에 접촉하게 되고, 이 접촉위치로부터 피가공물이 상향으로 약간 가압되는 위치를 로봇에 프로그램으로 기입한다. 이와 같이 하는 목적은 가동전극 팁이 피가공물을 가압할 때 그 양쪽의 전극팁이 피가공물을 협지하고, 정착물에 의해 바로 피가공물이 유지되는 위치에서 피가공물에 전극힘이 가해지도록 하기 위한 것이다. 용접로봇의 프로그램에 관해서는 이미 공지된 노하우이다.

고정전극팁이 피가공물과 접하지 않은 채로 약 5mm 떨어진 위치에 있다고 가정할 때 가동전극팁이 이러한 상태로 피가공물을 가압하면 피가공물은 고정전극팁에 강제로 가압되며, 이때 정착물에 의해 유지된 피가공물은 변형이 일어날 수 있다. 이와 같은 바람직하지 않은 현상을 피하기 위한 수단으로서 등화기구(等化機具)가 공지되어 있다. 부동(浮動)유니트(도시하지 않음)를 부착하여 본 발명의 C형 전동가압식 스포트 용접용 건이 등화운동을 행하도록 할 수도 있다.

일반적으로, 등화운동기구는 다음과 같이 동작한다. 즉, 가동전극팁을 구동하기 위한 액튜에이터(전동기 또는 공기실린더)는 다른 고정전극팁을 유지하는 건 본체에 의해 지지되고, 건 본체는 부동안내기구를 통해 로봇암에 지지된다. 이와 같은 구성에 따라 가동전극팁(6)에 의해 인가된 전극힘에 기인하여 발생하는 작용에 의해 건본체와 함께 가동전극팁(6)으로 고정전극팁(4)이 끌리고, 차례로 균일한 전극힘이 양측전극팁 사이에서 피가공물에 대해 항상 가해진다. 그 결과 피가공물의 변형이나 왜곡이 방지된다.

참조부호 10은 구동유니트(D)에 수반되는 감속기어를 나타내며, 이 경우 제2도의 상세한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 건 브라켓(5)의 일측에 조립되는 감속기어(10)는 출력샤프트 중심(X)과 동심으로 형성된 유니트 장착구멍(0)에 삽입된다. 감속기어(10)의 본체케이스(11)는 단일체로된 건 브라켓(5)의 일측에 다수의 볼트(B2)에 의해 강한 힘으로 고정되며, 이들 볼트(B2)는 소정의 간격으로 형성된 다수의 볼트 구멍에 체결되어 유니트 장착구멍(0)과 동심을 이루게 된다. 전동기(M)의 출력샤프트(13)는 감속기어(10)의 입력샤프트(12)에 직접 결합된다.

단일체로 형성된 건 브라켓(5)에 의해 건 암(2) 및 구동유니트(D)가 그 양측에 임의의 각도로 장착되므로 건 브라켓(5)은 용접변압기와 함께 로봇암에 장착될 수 있으며, 또한 그 위치도 360°의 범위내에서 임의로 변화시킬 수 있으므로 장착위치를 상향, 하향, 측향(제1도에 나타낸 방향) 또는 지면에 대해 어떠한 각도를 가지고 있어도 그 장착위치(자세)에 관계없이 감속기어의 출력샤프트 중심(X)과 동심이 된다.

도면에는 생략하였지만 예를 들어 구동유니트(D)를 다음과 같은 방법으로 구성할 수도 있다. 감속기어(10)가 전극힘 인가유니트로서 공통의 베이스에 장착되고, 이 공통 베이스에 구동력 전달기구(벨트, 기어 및 체인과 같은 전달기구가 포함됨)가 수용되며, 공통베이스에 고정된 모터의 출력토크가 구동력 전달기구를 통해 감속기어(10)에 전달된다.

참조부호 15는 다수의 볼트(B3)를 통해 감속기어(10)의 출력샤프트(14)에 고정된 스윙 레버를 나타낸다. 이 스윙 레버(15)는 링크(16)를 개재하여 구동로드(3)의 후방부에 결합된다. 스윙레버(15)는 감속기어(10)에 의해 소정의 각도까지(제1도의 쇄선으로 나타낸 위치까지) 원호형 운동을 하며, 이와 같은 원호형 동작은 링크를 통해 구동로드(3)의 선형운동으로 변환되어 전극 팁 사이의 용접동작에 필요한 개방 스트로크를 행할 수 있다. 본 실시에에서는 스윙레버(15)가 감속기어(10)의 출력샤프트(14)에 부착된 예를 설명하고 있지만 그러나 출력샤프트(14)가 건 브라켓(5)에 부착되 경우 스윙레버(15)를 감속기어(10)의 본체케이스(11)에 부착할 수도 있으며 이 경우 스윙레버(15)를 작동시키기 위해 회전하는 것은 본체케이스(11)가 된다.

참조부호 17은 링크내의 각도베어링의 조합체를 나타내며, 이 각도베어링(17)은 링크(16)를 스윙레버(15) 및 선행부하를 갖는 구동로드(3)에 접속하여 구동 로드(3)의 선형운동을 이 부분에서 안내할 수 있다. 각도베어링(17)의 조합체는 금속밀봉재(도시하지 않음)를 수반한다. 금속밀봉재는 각도베어링 내의 그리스가 밖으로 누설되는 것을 방지할 뿐만 아니라 이 각도베어링 내로 용접파편이 유입되는 것을 방지하는 작용을 한다.

구동로드(3), 링크(16) 및 스윙레버(15)를 상호 결합하는 결합부가 다음과 같은 방법으로 구성되어 있다. 예를 들어 구동로드(3)의 후방부와 스윙레버의 단부에는 계단형 폭방향 평탄부가 배치되며, 핀(P)과 그 대응 너트에 의해 각 부재의 폭방향 평탄부에 링크(16)가 고정된다. 그리고 핀(P)은 링크(16)내측의 각도 베어링(17)의 조합체에 의해 지지된다. 이러한 구성에 따라 결합되는 구동로드용 안내수단으로서도 작용한다.

용접변압기(T)의 2개의 출력단자 a에는 버스바(18),(19)가 고정되며, 버스바(18)는 가요성동판(20)과 다른 버스바(21)를 개재하여 구동로드(3)의 후방부에 접속되고, 버스바(19)는 직접적으로 또는 가요성동판(도시하지 않음)을 개재하여 간접적으로 건 암(2)에 접속된다. 또, 소형인버터를 내장한 변압기, ac 변압기 등이 용접 변압기(T)로서 변압 사용 가능하다. 가요성동판으로서는 션트와 같은 전도부재, 전도성 케이블, 알루미늄 베이스의 전도판, 은박전도판 등을 예로 들 수 있다. 각 버스바 내에는 냉각수를 순환시키는 물통로가 형성되어 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예에 있어서 그 동작을 설명한다. 예를 들어 6개의 자유축으로 이동할 수 있는 산업용 로봇의 리스트(wrist)에는 저항성 스포트 용접용 건이 장착된다. 운동, 속도, 기타 용접에 필요한 정보에 관한 데이터가 미리 로봇 에 지시되어 있으므로 이 데이터를 포함한 프로그램에 기초하여 용접로봇은 순착적으로 소정의 용접 포인트에 용접용 건의 전극 팁을 위치시키며, 이에 따라 일련의 용접동작을 자동으로 행하게 된다.

이하, 위치조절동작에 관하여 더욱 상세히 설명한다. 로봇이 건을 용접 포인트로 가져갈 경우 로봇은 피가공물의 하측에서부터 이 피가공물의 하부표면에 고정전극팁을 위치시킨다. 고정전극팁이 피가공물을 약간 상향으로 가압하는 포인트에서 통상적으로 실질적인 용접포인트가 로봇제어기에 결정되고 기록된다.

로봇이 6개의 축으로 구성되는 경우 제7축으로 작용하는 전동기(M)는 로봇제어기로부터 보내온 전극힘 인가 지령에 반응하여 작동하며, 이때 모터의 출력은 감속기어(10)의 출력 샤프트(14)에 전달된다. 그 결과, 스윙레버(15)는 선회전을 하며, 그 결과 링크(16)가 이동하여 전극팁을 폐쇄함으로써 제1도의 일점쇄선으로 나타낸 개방위치로부터 제1의 실선으로 나타낸 피가공물을 가압하게 된다. 따라서, 구동로드(3)는 선형안내유니트(8)를 통해 선형운동을 하게 된다. 그러므로 용접에 필요한 전극힘이 전극팁(4).(6)사이의 피가공물에 가해지면서 용접전류가 공급되어 스포트 용접이 실행된다.

스포트 용접이 완료될때 로봇제어기로부터 건 개방명령에 의해 전동기(M)가 역으로 회전할 때 감속기어(10)의 스윙레버(15)가 개방방향을 따라 소정의 각도로 역방향 선회전을 한다. 그 결과 가동전극팁(6)이 개방위치 까지 이동한다. 제7축운동이 되는 건 개방동작 중에 로봇은 용접용 건을 다음 용접위치로로 안내하며, 이후 용접동작이 상기 프로그램된 제어공정과 유사하게 행해진다. 따라서, 로봇 운동을 용접용 건 운동과 실질적으로 동기화하면서 일련의 용접동작을 고속으로 실행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 다음에 설명한다.

제3도는 본 발명의 제2실시예로서, 산업용 로봇에 장착된 C형 전동가압식 저항 스포트 용접용 건의 구성을 나타내는 건의 전체 부분의 개략도이며, 제4도는 E-E선 단면도이다.

제3도 및 제4도의 제2실시예에 있어서 제1도 및 제2도의 제1실시예와 같은 부분은 동일부호로 표기한다.

예를 들어 구동유니트(D)에는 스윙부재로서 사용되는 스윙레버(15)가 포함된다. 스윙레버(15)는 볼트(B3)에 의해 감속기어(10)의 출력샤프트(14)에 부착되며, 이 경우 스윙레버(15)는 캠기구를 통해서 구동로드(3)의 후방부에 결합된다. 즉, 구동로드(3)를 스윙레버(15)에 결합되는 결합부에 있어서는 구동로드(3)의 후방에 계단형 폭방향 평탄부 e가 형성되어 있다. 폭방향 평탄부 e의 양측 사이에는 캠 폴로워(cam follower)(23)가 개재되고, 또, 이 폭방향평탄부 e는 캠 폴로워(23)과 함께 포크단부에 형성된 커다란 캠홈(22)에 삽입된다.

이 경우, 캠 폴로워(23)는 스윙 레버와 결합하므로 예를 들어 실선으로 나타낸 캠 폴로워 중심과 제3도의 2점쇄선으로 나타낸 캠 폴로워 중심 사이의 거리 즉 약 140mm의 최대 개방 스트로크에 대응하여 기다란 구멍의 허용 범위 내에서 이동위치를 나타내게 된다. 물론 전극팁의 개방위치로부터 폐쇄위치간의 개폐동작은 약 1/100mm마다 실행되는 연속서보제어를 받게 되므로 필요할 때마다 어떠한 중간 위치에서도 정밀하고 자유로운 제어 스트로크를 가능하게 한다.

폭방향평탄부, 캠 폴로워(23) 및 스윙레버(15)를 위한 캠 홈(22)으로 구성되는 캠 결합부가 구동로드(3)의 선형운동을 안내한다. 스윙레버와 캠 폴로워를 포함하는 캡기구가 교체가능한 부품으로 단일화되면 결합부를 필요에 따라 제1도의 링크 기구로 대체할 수도 있다.

용접부에 함께 결합되는 부분에 있어서 버스바(18) 및 버스바(19)는 용접 변압기(T)의 2개의 출력단자 A 에 부착된다. 수냉식 버스바(21)는 버스바(18)와 함께 구동로드(3)의 후방부에 직접 접속되며, 이 버스바(18)는 가요성 동판(20)을 통해 버스바(21)에 접속되므로 동력이 구동로드(3)에 공급된다. 한편, 건 암(2)은 직접적으로 또는 가요성동판(도시하지 않음)을 통해 간접적으로 다른 버스바(19)에 접속된다. 인버터 내장형 소형 변압기, AC변압기등은 용접용 변압기(T)로서 사용될 수도 있다.

이와 같이 구성된 제2실시예의 동작을 이하에서 설명한다.

예를 들어 6개의 자유축으로 이동할 수 있는 산업용 로봇의 리스트(wrist)에는 스포트 용접용 건이 장착되어 있다. 운동, 속도 및 기타 용접에 필요한 그 밖의 데이터가 미리 로봇에 입력되어 있으므로 용접용 로봇은 미리 프로그램된 절차에 따라서 소정의 용점포인트에 용접용 건의 전극팁을 위치시킨다.

이하, 위치조절동작을 더욱 상세히 설명한다. 로봇이 건을 용접 포인트로 가져갈 경우 로봇은 피가공물의 하측에서부터 개방위치로 이 피가공물의 하부표면에 고정전극팁을 위치시킨다. 고정전극팁이 피가공물을 약간 상향으로 가압하는 포인트에서 통상적으로 위치조절이 실행된다.

로봇이 6개의 축으로 구성되는 경우 제7축으로 작용하는 전동기(M)는 로봇제어기로부터의 보내온 전극힘 인가 지령에 반응하여 작동하며, 이때 전동기의 토크는 감속기어(10)의 출력 샤프트(14)에 전달된다. 그 결과, 스윙레버(15)는 선회전을 하며, 차례로 구동로드(3)의 이동위치를 따라서 기다란 캠홈(22)의 허용범위 내에서 캠 폴로워(23)가 이동하게 되므로 제3도에 2점쇄선으로 나타낸 개방위치로부터 제3도에 실선으로 나타낸 전극힘인가 위치로 구동로드(3)가 선회전하게 된다. 따라서, 용접에 필요한 전극힘이 전극 팁(4),(6)사이의 피가공물에 가해지고, 용접전류가 전극팁 사이에 가해지므로 스포트 용접이 실행된다.

스포트 용접이 종료되면 로봇 제어기로부터 보내진 건 개방 명령에 의해 전동기(M)가 역회전하므로 감속기어(10)의 스윙레버(15)는 소정의 각도까지 개방방향으로 역방향 선회전을 행한다. 그 결과 가동전극팁(6)이 개방위치까지 이동한다. 제7축운동이 되는 건 개방동작 중에 로봇은 용접용 건을 다음 용접 위치로 안내하며, 이후 용접동작이 상기 프로그램된 제어공정과 유사하게 행해진다. 따라서, 로봇운동을 전극팁 개폐를 위한 용접용 건 운동과 실질적으로 동기화하면서 일련의 용접동작을 고속으로 실행할 수 있다.

다음에, 제5도 및 제6도를 참조하여 제3실시예에 대하여 설명한다. 구동로드 자체에 용접전류가 공급되는 축이송방법의 예에 관하여는 제1도 내지 제4도의 실시예를 통해 설명하였지만 제5도의 제3실시예에서는 축이송타입 외에도 용접전류가 구동로드의 단부에 부착된 포인트 홀더로부터 직접 이송되는 예를 개시한다. 제6도는 제5도의 F-F선을 따라 취한 도면이다.

이 경우에, 선형안내유니트(8)의 지지부재(9)가 다수의 볼트(B5)에 의해 건 브라켓(5)에 확고히 고정되어 있다. 건 암(2)은 절연부재를 개재한 상태로 볼트(B1)에 의해 지지부재(9)에 확고히 고정되어 있다. 구동로드(3)의 단부에 위치하는 포인트홀더(7)는 가요성 동판(가요성 션트)(20) 및 수냉식 버스바(18)를 통해 용접용 변압(T)의 2차단자 a중 하나에 접속되는 반면 건 암(2)은 가요성 션트(19) 및 버스바(25)를 개재하여 다른 2차측 단자 a에 접속된다.

전극팁 주위에 많은 공간을 요하지 않는 용접방식의 경우 즉 전극 팁과 피가공물 또는 가공정착물 사이에 개재된 것이 없을 때 구동로드(3)는 더 이상 전류도체로서 사용될 필요가 없으므로 용접전류가 상기와 같은 통로를 이송될 수 있다.

C형 점용접용 건의 적용예를 본 발명의 각 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명의 사상은 고정형의 스포트 또는 주사 용접기에도 변형예로서 적용이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제1양태에 따르면 360°의 범위에서 건 브라켓의 장착위치를 임의로 변화시킴으로써 용접건을 로봇암에 장착하므로 건 장착각도와 무관하게 감속기어의 출력 샤프트 중심(X)과 동심을 이룰 수 있다.

즉, 모터구동 C형 스포트 용접용 건의 기능을 단위화하고, 규격화하였다. 이들 단위는 구동유니트, 용접유니트 및 브라켓이다. 구동 유니트는 전극팁의 개폐를 제어하여 전극힘을 발생시키며, 전동기, 감속기어, 스윙레버, 링크 및 선형안내수단을 주요 구성요소로 포함하고 있다. 용접유니트는 용접변압기, 버스바 및 가요성션트가 되는 2차측 도체, 건 암, 전극 팁, 용접전류를 용접 포인트에 전도하는 포인트 홀더를 포함한다. 고객의 요구에 따라서 선택 제조되는 부분은 용접 유니트만이 포함된다. 또, 주요 마모 및 소비재도 이 유니트에만 포함된다. 브라켓은 기초기능에 있어서 규격화되어 있으므로 로봇에 부착된 건의 자세에 관계없이 동일한 브라켓을 사용할 수 있다. 따라서, 고객은 건의 부착자세를 변화시키기 원할 때 종래의 건과 같이 새로운 브라켓이 필요하지 않다.

본 발명의 제2양태에 따르면 감속기어의 출력 샤프트 또는 감속기어의 본체케이스에 고정된 스윙레버와 구동로드 후방부 사이에 링크가 개재되고, 구동로드는 전동기에 의해 스윙레버를 선회전시켜 선형으로 구동된다. 따라서, 종래 스포트 용접기구 및 스포트 용접용 건에 사용되는 볼 베어링 리드스크류 및 너트의 열등한 용접파편 내구력에 기인하여 용접파편에 의해 야기되는 문제점과, 큰 관성모멘트(GD²)를 갖는 문제점, 및 제한적인 스트로크 문제점을 모두 극복할 수 있다.

또, 본 발명의 구동 유니트는 용접파편 내구력, 작은 GD², 선회각도의 무제한과 같은 감속기어의 장점을 가지고 있다. 여기서 선회각도의 무제한은 다음 의미를 갖는다. 즉, 구동유니트의 모터가 서보제어되므로 스윙레버의 선회전범위가 기본적으로 제한되지 않는다. 따라서 고객의 요구에 따라서 결정되는 건의 스트로크, 즉 구동로드의 스트로크 길이가 스윙레버, 링크 및 선형 안내수단과 같은 단일 부품의 변형에 의해 아주 용이하고도 저렴하게 조절될 수 있다. 또한, 본 발명의 구동 유니트는 스윙레버, 링크 및 선형안내수단과 같은 모터출력변환기구를 이용하므로 볼베어링 리드스크류 및 너트를 이용하는 종래의 비싼 기구를 이용하지 않아도 되며, 그 결과 내구력 및 생산성이 향상되고, C형 모터 구동 스포트 용접용 건의 제조 비용 및 기간을 현저하게 감소시킬 수 있다.

또, 본 발명의 제3 및 제4양태에 따르면 각도베어링이 링크, 스윙레버 및 구동로드를 선행 부하 각도 베어링에 결합시킬 수 있으므로 결합부를 구동로드용 안내기능으로서 이용할 수 있고, 그 결과 종래의 기술에서 필요로 하는 별도의 안내기구를 이용하지 않아도 되며, 결과적으로 구성이 단순화된다.

본 발명의 제5양태에 따르면, 건 브라켓에 의해 지지되는 용접변압기는 용접 변압기의 길이를 따르는 중심선(Q)이 구동로드의 축중심선(Z)에 대해 실질적으로 직각(90°)으로 교차한다. 이러한 구성의 결과 용접건을 콤팩트하게 배치할 수 있어 작동하는 로봇암의 리스트(wrist)에 대해 무게 균형을 유지할 수 있고 또 로봇암의 리스트에 가해지는 부하를 줄일 수 있다. 또, 용접변압기가 측면에 장착되므로 전동기가 감속기어의 입력샤프트에 직접 결합될 수 있고 그 결과 GD²를 최소화할 수 있다.

본 발명의 제6양태에 따르면, 가요성동판을 개재하여 용접변압기의 2차측단자에 구동로드의 후방부가 접속되는 경우 가요성동판의 만곡부는 건의 후방부를 따라 연장된다. 따라서 가요성동판이 건의 스로트(throat)로 들어가지 않는다. 그 결과 가요성 동판이 피가공물, 피가공물 정착도구 및 전극팁 주의의 부품 등에 방해가 되지 않는다.

본 발명의 제7양태에 따르면 전동기의 회전출력이 감속기어를 통해 C형 스포트 용접용 건의 전극힘으로 변환될 때 구동로드의 캠 폴로워가 스윙레버에 형성된 캠 홈에 수용되며, 그 결과 구동로드가 스윙레버에 결합하여 감속기어의 출력에 의해 원호형 운동이 스윙레버에 전달된다. 따라서 회전운동이 구동로드의 선형운동으로 변환된다. 따라서, 본 발명은 다음과 같은 문제점을 모두 극복할 수 있다. 즉, 종래 스포트 용접기 및 스포트 용접용 건에서 사용되었던 볼 베어링 리드 스크류 및 너트에서 그 열등한 용접파편에 대한 내구력으로 인해 용접파편에 의해 야기되는 문제, 볼 베어링 리드 스크류 및 너트가 큰 관성모멘트(GD²)가지고 있는 문제, 제한적인 스트로크의 문제, 윤활유문제 등을 모두 극복할 수 있다. 또, 스윙 레버를 캠기구를 통해 구동로드에 결합시킴으로써 결합부 자체를 구동로드용 안내부로서 이용한다. 따라서 안내기구의 구조를 단순화할 수 있다.

또, 본 발명의 제7양태에 따르면 구동유니트가 파편내구력, 작은 GD², 전극스트로크의 무제한, 고가의 볼 베어링 리드스크류를 사용하지 않는 이점 등과 같은 감속기어의 장점을 가지고 있다. 여러 가지 형태의 건이 장착된 구성은 제조비용문제, 사용자에게 유지보수 비용의 문제를 초래하고 있다. 이와 같은 문제점을 가지고 있는 종래 피니언 랙 구동방식의 건 및 볼 스크류 구동방식의 건에 대해 본 발명은 개선된 기술을 제공하고 있다. 즉 본 발명에 따른 모터 구동 C형 스포트 용접용 건에 대한 새로운 개념의 기술은 각 건 기능을 규격화하여 비용 및 수명에 있어서 커다란 개선을 도모하였다.

Claims

건 브라켓과,

전극 팁들 중 하나를 가지며, 건 브라켓에 의해 지지되는 건 암과,

건 브라켓 또는 건 암에 의해 지지되는 선형 안내 유니트와,

전극 팁들 중 다른 하나를 구동시키며 선형 안내수단에 의해 안내되고 지지되는 구동로드와,

구동로드를 선형으로 구동시키는 구동기구를 구비하여 이루어지고,

상기 구동기구는

전극팁들 사이에서 용접을 위해 필요로 하는 전극토크를 발생시키는 전동기와,

전동기의 출력을 구동로드의 전극팁에 전달하는 감속기어와,

감속기어의 출력 샤프트에 의해 지지되는 동시에 구동로드에 결합된 스윙부재를 포함하고,

상기 구동기구는 감속기어의 출력 샤프트의 중심과 동심이 되도록 건 브라켓에 착탈가능하게 장착되는 동시에 실질적으로 구동유니트를 구성하는 것을 특징으로 하는 전동가압식 저항 스포트 용접기.
전극팁들 중 하나가 단부에 위치하는 동시에 선형 운동을 하는 구동로드와,

구동로드의 선형 운동을 안내하는 동시에 베어링을 포함하는 선형안내수단과,

건 암 또는 건 브라켓에 의해 지지되는 동시에 전극 팁들 중 다른 하나 를 가지며, 전극힘 방향으로 상기 구동로드가 선형으로 구동되도록 전동기의 출력을 전달받는 감속기어와,

감속기어의 출력 샤프트 또는 감속기어의 본체에 부착되는 동시에 링크를 개재하여 구동로드의 후방부가 접속되는 스윙레버를

구비하여 이루어지고,

전동기의 출력에 의해 원호형 운동이 스윙레버에 전달되고, 이 원호형 운동이 링크에 의해 구동로드의 선형운동으로 변환되어 전극힘을 인가하도록 구동로드를 구동시키는 것을 특징으로 하는 전동가압식 저항 스포트 용접기.
제2항에 있어서,

구동로드를 링크에 결합시키는 동시에 구동로드의 회전을 방지하는 구동로드 안내기능을 갖는 결합부를 더 구비하는 것을 특징으로하는 전동가압식 저항 스포트 용접기.
제3항에 있어서, 결합부와 합동하는 각도베어링을 더 구비하며, 이 각도베어링에 인가되는 선행부하에 의해 링크, 스윙레버 및 구동로드가 상호 결합되어 결합부가 구동로드의 회전을 방지하는 구동로드안내수단으로서 작용하는 것을 특징으로 하는 전동가압식 저항 스포트 용접기.
제2항에 있어서,

건 브라켓에 의해 지지되는 용접변압기를 더 포함하고, 이 용접변압기는 그 길이를 따라 이루어지는 중심선이 구동로드의 축중심에 대해 실질적으로 직각으로 횡단하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전동가압식 저항 스포트 용접기.
제5항에 있어서,

가요성 동판을 더 포함하고, 구동로드의 후방부는 가요성 동판을 개재하여 용접변압기의 2차측 단자에 접속되는 것을 특징으로하는 전동가압식 저항 스포트 용접기.
전극팁들 중 하나가 단부에 위치하는 동시에 선형 운동을 하는 구동로드와, 선형으로 구동로드를 안내하는 베어링과,

건 암 또는 건 브라켓에 의해 지지되는 동시에 전극 팁들 중 다른 하나를 가지며, 전극힘 방향으로 상기 구동 로드가 선형으로 구동되도록 전동기의 출력을 전달받는 감속기어와,

구동로드의 후방부에 배치된 캠 폴로워와,

감속기어의 출력 샤프트 또는 감속기어의 본체에 부착되는 스윙레버를 구비하여 이루어지고,

구동로드의 캠 폴로워는 스윙레버에 형성된 캠 홈에 수용되고, 이것에 의해 구동로드가 스윙레버에 결합되며, 전동기의 출력에 의해 원호형 운동이 스윙레버에 전달되어 캠기구에 의해 구동로드의 선형운동으로 변환되며, 결과적으로 전극힘을 인가하도록 구동로드가 구동되는 것을 특징으로 하는 전동가압식 저항 스포트 용접기.