KR20000035314A - 용접 전극의 형태 변형 장치 - Google Patents

Abstract

특히 자동 용접대에 구비된 용접 전극을 다듬는 장치는 원료를 절삭하지 않고도 삽입된 전극 팁의 형태를 변형시키는 단압 부재(15, 115)가 갖춰진 전극 처리 헤드(11, 111)로 구성된다. 유리하게는 처리 헤드(11, 111)가 한 쌍의 용접총 전극의 단부(12)를 각각 수용하도록 서로 반대편에 배열된 두 처리 시트(19, 119)를 포함한다.

Description

용접 전극의 형태 변형 장치{Welding electrode reshaping device}

본 발명은 특히 자동 용접대에 있는 용접 전극을 다듬는 장치에 관한 것이다.

용접될 금속 조각과 접촉하도록 만들어진 전극이 저항 용접 시스템에서 소모성 부품이라는 것은 알려진 사실이다. 전도성과 접촉 저항 때문에 전극은 전연성 물질로 잘 알려진 순수 구리에 가까운 물질로 만들어져야 한다. 사용 중에 전극은 주기적으로 고온 고압을 받으며 용접의 질에 손상을 주어 그 형태가 변하는 소성 변형(plastic deformation) 과정을 겪는다. 실제로 허용가능한 한도를 넘어서는 질의 저하를 막기 위해서, 전극 팁의 원형을 복구하도록 작은 밀링 커터(milling cutter)로 단압(鍛壓)(upset)된 물질을 주기적으로 절삭하는 "전극 드레서(electrode dresser)" 라 불리는 장치가 사용된다.

드레서는 원료를 절삭하여 작동되므로 아주 적은 횟수만 개입할 수 있다. 따라서 다듬는 작업(dressing operations)이 일정 시간 간격으로 이루어지고 한 작업과 다음 작업 사이에 용접 팁의 질이 허용가능한 한도까지 계속 저하된다. 그러나 원료를 절삭하는 드레서는 전극의 유효 수명을 상당히 줄여 작업 비용을 증가시킨다.

본 발명의 목적은 전극의 유효 수명을 제한함이 없이 종종 최적의 결과를 가지고 사용될 수 있는 다듬는 장치(dressing device)를 제공함으로써 상기의 단점을 극복하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 원료를 절삭하지 않고도 삽입된 전극 팁의 형태를 변형시키는 단압 부재(upsetting memeber)가 갖춰진 전극 처리 헤드를 포함하는, 특히 자동 용접대에 있는 용접 전극을 다듬는 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 도 2의 절단면 I-I를 따라 부분적으로 절단한 측면도이고,

도 2는 도 1의 장치의 평면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 장치의 가능한 변형을 도 4의 절단면 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단한 측면도이고,

도 4는 도 3의 절단면 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 평면도이며,

도 5는 도 3 장치의 또다른 변형의 부분 상세도이다.

본 발명의 혁신적인 원리와 종래 기술과 비교한 장점을 명확히 설명하기 위해 이하 첨부된 도면을 참조하면서 상기 원리를 적용하는 비한정적 예로서 그 가능한 실시예를 설명한다.

도면을 참조하면, 도 1은 로봇 용접총(robotized welding gun)의 전극(electrode)(12)을 다듬는 처리 헤드(treatment head)(11)를 포함하는 참조번호 10으로 표시된 형태 변형 장치(reshaping device)를 나타낸다.

용접총은 본질적으로 종래 기술이므로 여기서는 도시되거나 설명되지 않는다. 이 총은 다수의 로봇 암(robotized arms)이 예를 들어 자동차 차체와 같은 대상에 대한 공정을 수행하는 자동 용접대의 한 부분일 수 있다. 상기 장치(10)는 로봇 암이 전극을 운반하고 양 측의 처리 헤드를 잡을 수 있도록 작업대에 적절히 배치된 지지대(13)에 지지된다.

전기 모터(14)는 전극을 구성하는 원료의 전연성(展延性)을 이용해서 전극 팁(electrode tip)을 단압(upsetting)하도록 처리 헤드에 위치한 단압 부재(15)를 가동시킨다. 단압 부재는 전극 팁에 적합한 형태로 된, 각 용접총 전극에 대한 단압 시트(upsetting seat)(16, 17)를 한정하는 형태를 갖는다.

도 2에서도 볼 수 있듯이 설명된 실시예에서 단압 부재는 그 둘레가 시트(16)과 (17)의 형태를 갖는 세 개의 위성(15)의 형태로 이루어진다. 위성은 형태 변형 장치에 전극 팁을 삽입하기 위한 입구(19) 맞은편에 서로 마주보도록 등변 삼각형의 정점에 회전축(18)과 함께 배열된다. 위성(15)은 그 각각의 자체 미끄럼 베어링(plain bearing)(22)에 의하여 장치의 몸체를 지지하는 베어링(bearing)(21)을 구비하는 위성 홀더(satellite holder)(20)에 의하여 지지된다.

위성 홀더(20)는 모터(14)로 구동 벨트(drive belt)(23)에 의해 회전된다.

사용에 있어서 예정된 횟수의 용접 후 또는 단 한번의 용접 후에도 용접총이 헤드(11)에서 닫혀 도 1에 도시된 대로 팁이 있는 전극을 배치한다.

위성 홀더와 전극 팁 주위의 위성이 회전하여 전극 팁에 단압(upsetting)을 실시하고 원래 형태의 전극 팁을 변형시킨다. 단압 헤드(11)의 납작한 형태가 헤드를 용접총의 표준 입구(normal openings)와 완벽하게 적합하게 만든다.

도 3은 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예를 나타낸다. 편의상 상기 실시예와 유사한 사항은 100만큼 더 증가한 동일한 숫자로 표시한다.

참조 번호 110으로 표시된 도 3의 장치는 전극(12)을 다듬는 처리 헤드(111)를 포함하고 지지대(113)에 의해 지지된다.

상기 장치(10)와는 달리 장치(110)는 처리 헤드 반대편에 달려 있는 모터(114)와 그 단부 사이의 중간 위치에서 지지된다. 모터(114)는 벨트(123)를 통해 헤드(111)에 위치한 단압 부재(115)를 가동시킨다.

단압 헤드(111)는 전술한 헤드(11)와 본질적으로 유사한 것으로 입구(119)를 통해 반대로 삽입된 전극을 단압한다.

유리하게는, 도 3에서 볼 수 있듯이, 장치(110)의 지지대는 스프링 장치(spring unit)(130)에 의해 탄발력을 가지며, 장치(110)의 몸체(136)와 일체를 이루고 지지대(113)의 판(132)에 만들어진 시트(135)에서 이동하는 핀(131)을 포함한다. 판(132)의 두 측면에는 스프링(133, 134)이 있는데 그 각각은 장치에 대한 전극의 추력(thrust) 방향으로 양 방향 탄성 지지(elastic support)를 제공하도록 각 핀의 일 단부와 판 자체 사이에서 작용한다. 이 탄성 지지가 두 가공 헤드(processing head)와 접촉하게 되는 용접총의 추력 하에서 장치가 적절하게 이동할 수 있게 한다.

단압 헤드(111) 외에도 장치(110)는 참조 번호 125로 표시된 제2 가공 헤드 또는 클리닝 헤드(cleaning head)를 구비한다. 이 제2 헤드(125)는 무시해도 좋은 정도의 원료 절삭과 함께 표면 클리닝을 수행하도록 설계된 도구(126)를 포함한다. 이 도구는 모터(114)에 의해 제2 벨트(127)를 통해 동력을 공급받는다.

도구는 예를 들어 적절한 모서리 절삭과 같은 목적에 적합한 엷게 다이아몬드로 피막된 연마용구의 형태 또는 그 외의 다른 도구의 형태일 수 있다.

도 4에서 볼 수 있듯이 도구(126)는 용접총의 두 전극(12)이 도구(126)의 작업 표면에 놓일 수 있도록 입구(129)를 통해 보호 덮개(128)로부터 돌출돼 있다.

따라서 형태변형 롤러(reshaping roller)의 작용에도 불구하고 남아 있는 약간 평평한 부분('렌즈(lens)'라 불리는)인 전극 단부의 클리닝을 수행할 수 있다. 이 부분에는 전극 금속과 섞여 있는 산화물, 아연 슬래그(slag) 등이 고착되어 있어 전류의 이동을 줄이고 결과적으로 용접의 질을 떨어뜨린다.

유리하게는 도구는 렌즈가 약간 곡선 형태를 유지하도록 형성될 수 있다. 이는 브러쉬(brush) 또는 연질 '부동(浮動)(floating)' 디스크로부터 형성된 도구로 쉽게 얻을 수 있다.

디스크 공구의 베어링(bearing)은 디스크 상의 총이 부분적으로 닫힘으로써 처음에 한 개의 전극에 일어나고 다음에 나머지 전극 또는 두 전극에 동시에 일어날 수 있다. 후자의 경우 평활하게 다듬는데(smoothing) 필요한 적절한 압력을 갖도록 총이 닫히는 힘을 점검해 볼 필요가 있다.

도 5는 참조 번호 225로 표시된 다듬질 헤드(smoothing head)의 변형을 나타낸다. 이 변형에서 헤드(225)는 벨트(127)에 의해 회전되는 축(240)에 장착되고 그 위를 움직이도록 고정된(keyed) 두 클리닝 디스크(226a, 226b)를 포함한다. 두 디스크 사이에는 그 둘을 밀어 서로 떨어뜨리는 스프링(241)이 배치된다.

두 전극이 반대 방향에서 두 디스크 근처로 접근하고 각 전극은 두 디스크 중 어느 한 개의 작업 표면에 놓인다.

총이 부분적으로 닫힘으로써 처음에는 한 개의 전극이, 다음에는 나머지 전극 또는 동시에 두 개의 전극이 지지될 수 있다. 디스크에서 전극의 지지력은 스프링(240)에 의해 결정된다. 그러므로 용접 작업으로 인한 전극 소비에 따라 달라지는 전극 팁의 위치 변화도 허용할 수 있는, 미리 결정된 지지력을 제공하기가 쉽다.

이제 설정된 목적이 모두 달성되었음이 분명해졌다. 원료가 전혀 절삭되지 않으므로 하나의 전극에 대해 가능한 조작 횟수가 이론상으로 제한되지 않으며 매 용접 싸이클에서 전극은 실제적으로 전체 싸이클에 대해 보증된 질을 갖는 새로운 전극과 같이 나타난다. 전극의 유효 수명이 상당히 연장되며 상당액의 비용이 절감된다.

클리닝 헤드를 사용할 때에도, 이 헤드가 기본적으로 표면 산화물만 제거하고 전극의 형태를 변화시키지 않기 때문에 원료 절삭은 미미하다. 또 다른 장점으로는, 용접 팁의 질이 보장되므로 통상 용접되는 물체에 가해지는 과다한 팁의 양을 줄일 수 있어 제조 시간과 비용에 있어 잇점이 있다.

마지막으로, 가공 부분으로부터 제거되어야 하는 칩(chip)이 전혀 생기지 않는다.

물론 본 발명의 혁신적인 원리를 적용하는 상기 실시예의 설명은 여기 청구된 특허청구범위 내에서 상기 원리의 비한정적 예의 방법으로 주어진 것이다.

예를 들어 장치의 구성요소의 형태 및 비율은 특정한 요구에 따라 달라질 수 있다.

Claims (9)

1. 원료를 절삭하지 않고도 삽입된 전극 팁의 형태를 변형시키는 단압 부재(15, 115)가 설치된 전극 처리 헤드(11, 111)를 포함하는, 특히 자동 용접대의 용접 전극을 다듬는 장치.
2. 제1항에 있어서, 처리 헤드(11, 111)가 한 쌍의 용접 총 전극중 하나의 전극의 단부(12)를 각각 수용하도록 서로 반대측에 배치된 두 처리 시트(19, 119)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 단압 부재는 그 둘레(17)가 요구되는 단압을 위한 형태로 이루어지고 등변 삼각형의 정점에 회전축(18)과 함께 배열된 세개의 위성(15, 115)을 포함하고, 이 세 위성(15, 115)은 모터(14, 114)에 의해 회전하는 위성 홀더(20)에 지지되고 상기 세 위성(15, 115)의 서로 마주보는 부분들이 전극 팁에 대한 단압 시트를 한정함을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 헤드와 접촉하는 전극의 단부를 클리닝하는 도구(126, 226)를 갖는 또다른 처리 헤드(125, 225)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 클리닝 도구가 하나 이상의 회전 연마 디스크(126, 226)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항에 있어서, 클리닝 도구는 회전축(240)상에서 활주하도록 장착된 두 개의 평행 디스크(226a, 226b)를 포함하고 상기 두 디스크에 대해 탄성 이동 지지를 제공하기 위해 추력 스프링(241)이 두 디스크 사이에 있음을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 처리 모터 및 헤드(111) 사이의 중간 위치에 배치된 지상 지지대(ground support)(113)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 탄성 지지 수단(130)을 갖는 지상 지지대(113)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
9. 제7항에 있어서, 탄성 지지 수단(130)이 장치 몸체(136)에 고정되고 지지대(113)의 시트(135)에서 이동하는 핀(131)을 포함하고, 양 방향 탄성 지지를 제공하도록 각 핀의 단부와 지지대(113) 사이에 서로 마주하는 추력 스프링(133, 134)이 각 핀에 고정됨을 특징으로 하는 장치.