KR20020026156A - 프로젝션볼트 용접시스템 - Google Patents

Abstract

프로젝션볼트 공급유니트(14)는 로봇시스템(1)에 의해 이동하도록 만들어진 용접프레임(5)상에 장착되고, 용접프레임(5)상에 설치된 양 전극(6,7)의 어느 한쪽에 샤프트(11)가 삽입되도록 수용홀(9)이 형성된다. 상기 유니트(14)내에 유지된 브로젝션볼트(10)는 그 샤프트(11)가 수용홀(9)과 동축으로 되는 위치에서 정지하고, 그 다음 샤프트(11)가 이 수용홀(9)로 삽입된다. 이 후, 용접프레입이 대기상태의 작업물에 접근하여 프로젝션볼트(10)를 작업물(33)에 용접한다.

Description

프로젝션볼트 용접시스템{PROJECTION BOLT WELDING SYSTEM}

일본특허 제 2509103호에는, 이동전극에 유지된 프로젝션볼트가 전극의 전진으로 강철시트와 같은 공작물에 용접되도록 이동전극내에 프로젝션볼트의 샤프트가 삽입되는 수용홀을 형성하는 기술이 개재되어 있다.

상술한 종래의 기술에서, 자동차등의 바닥패널과 같은 대규모의 작업에 있어서 작업물이 이동하여야만 하는데, 이는 용접시스템 자체가 고정식이고, 그 자체 기구가 대규모로서 불가능하기 때문이다. 한편으로, 이동식 용접시스템을 생각할 수 있지만, 그 경우에는 전극에 프로젝션볼트를 공급하는 유니트에 특별한 고려가 있어야만 한다. 즉, 용접시스템상에 프로젝션볼트 공급유니트의 설치에 있어서, 전극으로의 공급에 대한 시스템 장점이 적용되어야만 한다. 게다가, 샤프트, 플랜지, 용접용 프로젝션으로 이루어진 프로젝션볼트는, 양질의 용접을 얻기 위해서 정밀하게 유지되어야만 한다.

본 발명은 샤프트, 플랜지, 및 프로젝션으로 이루어진 프로젝션 볼트를 시트(sheet)형 공작물에 용접하는 용접시스템에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 제 1실시예를 나타내는 프로젝션볼트 용접시스템의 측면도;

도 2는, 좌측에서 바라본 도 1의 부분도;

도 3은, 홀딩헤드 및 수용홀 사이의 관계를 나타내는 종단면도; 및

도 4는, 프로젝션볼트의 측면도이다.

본 발명에 따른 프로젝션볼트 용접시스템은, 샤프트, 샤프트의 일단부에 형성된 플랜지, 및 샤프트의 반대쪽 플랜지면상에 형성된 용접용 프로젝션으로 이루어진 프로젝션볼트를 시트형 공작물에 용접하기 위한 시스템으로서, 로봇시스템에 의해 필요한 지점으로 이동하도록 만들어진 용접프레임과, 용접프레임상에 설치된 가동전극 및 고정전극과, 상기 양 전극중 어느 한쪽에 형성되어 프로젝션볼트의 샤프트를 수용하는 수용홀과, 용접프레임에 부착된 프로젝션볼트 공급유니트를 포함한다.

샤프트는 프로젝션볼트로부터 수용홀로 삽입되고, 그 상태에서, 용접프레임이 소정한 지점으로 이동하고, 여기에서 작업물과 용접용 프로젝션이 서로 가압되고 도통되어 용접을 수행한다. 용접프레임과 프로젝션볼트 공급유니트는 상술한 바와 같이 단일 유니트로서 일체화되고, 전극을 작업물상의 목표지점으로 이동시켜 볼트를 전극에 공급하면서 용접을 수행함에 따라, 큰 작업물을 이동시키기 위한 특별한 장비를 설치할 필요가 없다.

프로젝션볼트 공급유니트는, 용접프레임의 진행방향으로부터 보여지는 전극의 배면쪽에 개재될 수도 있다. 용접프레임이 작업물을 향해 전진할 때, 프로젝션볼트를 유지하고 있는 전극이 그 최전방위치에서 용접지점에 도달하는 것이 중요하다. 이는 프로젝션볼트 공급유니트가 용접프레임의 진행에 대해 어떤 방해물도 놓아서는 안되는 것을 의미한다. 프로젝션볼트 공급유니트가 용접프레임의 전방에 설치되었다면, 이 공급유니트는 주변영역내의 기타 부재와 충돌하게되어, 소망하는 지점에서 볼트의 용접을 수행하는 것을 불가능하게 한다. 상술한 바와 같은 공급유니트에 의해 충돌할 문제점이 없기 때문에, 우수한 용접상태가 실현된다.

프로젝션볼트 공급유니트는, 전후이동 공급로드, 이 공급로드에 부착된 홀딩헤드, 및 프로젝션볼트의 샤프트를 수용홀에 합입하는 구동유니트를 포함할 수도 있다. 전후이동 공급로드는 용접프레임으로부터 나오거나 용접프레임으로 들어가기 때문에, 홀딩헤드에 포획된 프로젝션볼트가 양 전극사이의 위치로 성공적으로 이송된다. 특히, 샤프트는 수용홀과 동축선상의 위치에서 공급로드의 진행을 멈춤에 따라, 수용홀로의 샤프트의 이동은 우수한 정확성을 갖고 수행될 수 있다. 구동유니트의 출력으로 수용홀로 삽입되는 샤프트는, 다음의 공급로드의 진행에 있어서 높은 신뢰성의 공급을 보장한다.

구동유니트는 용접프레임의 아암부재에 고정되고, 공급로드의 전후이동 구동유니트는 구동유니트의 출력부재에 고정되며, 공급로드는 아암부재에 대하여 양방향으로 기울어지도록 설치된다. 이런 구조로서, 홀딩헤드에 유지되어 있는 프로젝션볼트의 샤프트는 수용홀과 동축선상의 위치에서 정지하고, 그 위치로부터 수용홀로 삽입된다.

공급로드용 전후이동 구동유니트와 샤프트를 수용홀로 안내하기 위한 구동유니트가 제공되기 때문에, 양전극 사이의 위치로의 볼트의 이송과, 수용홀로의 샤프트의 삽입이 정확하게 수행될 수 있고, 이러한 작용은 특히 전후이동 구동유니트가 구동유니트의 출력부재에 고정되기때문에 실현된다. 게다가, 공급로드는 아암부재에 대해 양방향으로 기울어질 수 있기 때문에, 프로젝션볼트를 양전극 사이의 위치로 이동시킬 수 있고, 프로젝션볼트 공급유니트를 용접프레임에 부착하여 하나의 유니트로서 쉽게 이들을 결합할 수 있다.

본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 이하에 설명한다.

도 1에 있어서, 참조번호(1)는 일반적인 로봇시스템을 나타내고, 여기에서 이 시스템의 단부에 대응하여 아암(2) 및 관절이음매(3)만이 도시되었다. 이 로봇시트템은 6-샤프트형이 일반적으로 선택되어진다. 관절이음매(3)는 이큐라이저를 통해 용접프레임(5)에 결합된다.

다양한 형태의 용접프레임(5)이 있지만, 본 명세서에서는 C형이 예로서 사용되었다. C형 대신으로 X형이 사용될 수도 있다. 용접프레임(5)의 단부에는 가동전극(6)과 고정전극(7)이 설치된다. 이 가동전극은 용접프레임(5)에 연결된 에어실린더(8)에 의해 구동된다. 전기모터가 이 에어실린더 자리에 채용될 수도 있다. 두 전극(6,7)은 동축선상에 설치되고, 이들 중 하나가 프로젝션볼트의 샤프트가 삽입되는 수용홀을 구비한다. 이 실시예에 있어서, 수용홀(9)은 고정전극(7)에 형성된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 샤프트(11), 샤프트에 일체로된 원형 플랜지(12),샤프트(11)에 반대측의 플랜지면상에 형성된 용접용 프로젝션(13)으로 구성되어 있는 철제 프로젝션볼트가 참조번호(10)으로 도시되었다. 또한, 용접용 프로젝션은 평판 플랜지면상에 융기(wart)형상으로 3개 또는 4개의 프로젝션을 취할수도 있다.

참조번호(14)로 나타내어진 프로젝션볼트 공급시스템은 용접프레임(5)의 진행방향, 즉 절연된 지점에서 대기상태의 작업물의 방향으로 보여지는 전극(6,7)의 후면측상에 배치된다(도 1에서 우측). 즉, 용접프레임(5)이 전진할때에, 전극(6,7)이 최전방 위치로 이동하고, 공급시스템이 이들 뒤에 위치된다.

용접프레임의 측면 연장부는, 그 측면에 브래킷(15)이 고정되는 아암부재 (5a)이고, 이 브래킷에는 구동유니트인 에어실린더(16)가 부착된다. 구동유니트의 출력부재에 대응하는 피스톤로드(17)는 공급로드(18)의 전후이동 구동유니트(19)에 고정된다. 이 전후이동 구동유니트(19)는 에어실린더로 구성되고, 피스톤로드(17)와 에어 실린더(19)는 커플링 아암(20)과 에어 실린더(19)에 부착되는 커플링 실린더(21)를 통해 하나의 유니트로 합쳐진다. 전기모터가 에어실린더(16,19)의 자리에 채용될 수도 있다. 전기모터가 채용된 경우에, 각 모터의 회전을 선형 왕복운동으로 전환하는 메커니즘이 개재된다.

공급로드(18)는 아암부재(5a)에 대항하여 양방향, 또는 양평면으로 기울게된다. 이러한 기울림은 도 1의 방향으로 나타내는 바와 같은1의 각도에서의 경사 및 도 2의 방향으로 나타내는 바와 같은2의 각도에서의 경사로 설정된다. 즉, 공급로드(18)와 아암부재(5a)는 스크류라인이다. 공급로드(18)의 최상부는 홀딩헤드(22)와 결합되어, 홀딩헤드의 전진시에 있어서 홀딩헤드에 유지된 프로젝션볼트의 샤프트(11)가 수용홀(9)의 축선과 동축으로 될 수 있다.

홀딩헤드(22)의 축선은 공급로드(18)의 축선과 예각으로 교차한다. 도 3에 나타낸 바와같이, 헤드몸체(23)는 하향 개방의 원형 오목부(24)가 형성되어 플랜지(12)를 하우징한다. 용접용 프로젝션(13)이 플랜지(12)에 일체로 되어 있기 때문에, 오목부에는 플랜지(12)용 대직경부(24a)와 프로젝션을 하우징하는 용접용 프로젝션을 위한 소직경부(24b)가 형성된다. 오목부(24)의 가운데에는 오목부(24)에 자리된 플랜지(12)를 끌어당겨 프로젝션볼트(10)를 안정한 상태로 일시적으로 유지시켜주는 자석(25)(영구자석)이 끼어진다. 이 상태에서는 플랜지(12)의 외주가 대직경부(24a)의 바닥면과 밀착된다.

공기통로(26)는 헤드몸체(23)의 중앙부에 제공되고, 소직경부(24b)의 바닥에서 개방된다. 플랜지(12)는 공기통로(26)로부터 압축된 공기에 의해, 자석(25)의 인장력에 저항하여 오목부(24)로부터 강압적으로 떨어지도록 되어, 샤프트(11)를 수용홀(9)로 완전하게 이동시킨다. 압축공기의 공급 타이밍은 샤프트(11)가 수용홀(9)로 들어갈 때의 순간으로 설정된다. 참조번호(27)는 공기통로(26)에 연결된 공기호스를 나타내는 반면, 참조번호(28)는 수용홀(9)의 바닥에 설치된 자석(영구자석)을 나타내고, 이 자석(28)은 수용홀(9)로 이동된 볼트(10)를 끌어당겨 단단하게 고정한다. 도 3의 상부와 하부가 역전될 경우, 자석(28)에 의한 볼트의 유지는 필수적으로 된다.

공급로드(18)가 그 후퇴위치에 있을때, 플랜지(12)를 오목부(24)로 전진시킬필요가 있다. 이런 목적으로, 공급관(30)부가 공기실린더(19)에 고정된 브래킷(29)에 연결되고, 그 단부는 홀딩헤드(22)와 일치한다(도 1에서 2점쇄선으로 도시함). 공급관(30)부는 공급기(31)에 연결되고, 공기호스(32)로부터의 압축공기에 의해 볼트가 홀딩헤드(22)로 이송된다.

강판 작업물(33)은 클램프유니트(34)에 의해 단단하게 고정된다. 이 범용 크램프유니트(34)에서는, 작업물(33)이 고정식부재(35)에 고정된 베이스(36)와 회전식 클램프 아암(37a) 사이에서 강하게 죄어진다. 용접프레임(5)이 복귀하였을 때, 작업물(33)은 분리지점에 위치되지만, 도 1은 용접프레임(5)이 두 전극(6,7) 사이에 위치하도록 전진된 상태를 나타낸다.

가동전극(6)이 공기실린더(8)와 함께 그 전진의 반작용으로 작업물(33)을 단조하기 위해 전진함에 따라, 이큐라이저(4)는 전체 용접프레임(5)을 들어올리어, 고정전극(7)을 작업물의 바닥면에 알맞게 가압한다. 이런 목적으로, 채널형상 프레임부재(37)가 관절이음매(3)에 고정되고, 프레임부재(37)상에 설치된 작업샤프트(38)가 용접프레임(5)에 고정된 브래킷(39)을 통해 미끌어져 연장한다. 각각의 브래킷(39)과 프레임부재(37)의 끝벽사이에는 압축 코일스프링(40)이 개재된다. 용접 프레임(5)상에 작용하는 가동전극(6)의 전진에 의한 반발력으로서, 하나의 코일스프링(40)이 압축되고, 결과적으로 평형작용으로 된다.

상기 실시예의 작용을 이하에 기술한다. 홀딩헤드(22)가 도 1에서 2점쇄선으로 나타낸 위치에 있을때에, 프로젝션볼트(10)가 공급기부(31)로부터 이송된다. 이때에, 플랜지(12)와 볼트의 용접용 프로젝션(13)이 오목부(24)내에 수납되고, 샤프트(11)가 홀딩헤드(22)에서 아래쪽으로 돌출한다. 다음으로, 샤프트(11)와 수용홀(9)이 서로 동축으로 되는 위치까지 공급로드(18)가 전진한다. 그 후, 전체 공급로드(18)가 공기실린더(16)의 작용에 의해 전진함에 따라, 샤프트(11)가 수용홀(9)내로 전진하고, 샤프트, 즉 프로젝션볼트(10)가 공기통로(26)로부터의 압축공기의 작용에 의해 수용홀(9)로 완전하게 들어간다. 다음으로, 홀딩헤드(22)가 후미의 위치를 통해 그 초기위치로 복귀한다.

다음으로, 로봇시스템(1)의 작용에 의해 용접프레임(5)이 전진함에 따라, 양 전극(6,7)은 용접프레임(5)으로 부터 떨어진 위치에서 대기상태로 있는 작업물(33)에 도달한다. 그 후 가동전극(6)이 전진하고, 이큐라이저(4)가 용접용 프로젝션(13)을 작업물(33)의 바닥면에 대항하여 가압하고 전류를 흐르게 하여 용접을 완료한다. 프로젝션볼트(10)의 첫번째 피스를 용접한 후에 가동전극(6)이 후퇴되었을 때, 용접프레임(5)은 이큐라이저(7)의 작용에 의해 이동하여 고정전극(7)과 작업물(33)의 사이에 공간을 형성한다. 홀딩헤드(22)가 이 공간으로 전진하여 프로젝션볼트의 두번째 피스의 샤프트(11)를 수용홀(9) 속으로 다시 공급하고, 용접을 수행한다. 즉, 작업물(33)이 두전극(6,7)사이에 설치된 상태에서, 프로젝션볼트(10)의 용접이 하나씩 연달아 수행된다.

연속적인 용접은 용접프레임(5)의 이동궤적을 감소시켜주고, 이는 작업효율을 향상시켜준다. 도 1에 있어서의 전체시스템의 상부와 하부가 뒤바뀌어도 동일한 작용이 획득된다.

본 발명의 용접시스템은, 샤프트, 플랜지, 및 프로젝션으로 이루어진 프로젝션 볼트를 시트(sheet)형 공작물에 용접하는 데 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. 샤프트, 상기 샤프트의 일단부에 형성된 플랜지, 및 상기 플랜지의 상기 샤프트의 반대면상에 형성된 용접용 프로젝션으로 이루어진 프로젝션볼트를 시트형 공작물에 용접하기 위한 프로젝션볼트 용접시스템으로서,

   로봇시스템에 의해 필요한 위치로 이동하게 되어 있는 용접프레임;

   상기 용접프레임상에 설치되고, 어느 한쪽에 상기 샤프트를 수용하기 위한 수용홀이 형성되어 있는 가동전극 및 고정전극; 및

   상기 용접프레임에 부착된 프로젝션볼트 공급유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트 용접시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프로젝션볼트 공급유니트는 상기 용접프레임의 진행방향에서 보았을 때 전극의 뒤쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트 용접시스템.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 프로젝션볼트 공급유니트는 전후이동 공급로드, 상기 공급로드에 부착된 홀딩헤드, 및 상기 프로젝션볼트의 샤프트를 상기 수용홀에 삽입하는 구동유니트를 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트 용접시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 구동유니트는 상기 용접프레임의 아암부재에 고정도고, 상기 공급로드의 전후이동 구동유니트는 상기 구동유니트의 출력부재에 고정되며, 상기 공급로드는 상기 아암부재에 대해 양 방향으로 기울어지도록 설치되어, 상기 홀딩헤드내에 유지된 상기 프로젝션볼트의 샤프트를 상기 수용홀과 동축상의 위치에서 정지시키고, 상기 샤프트를 그 정지위치로부터 상기 수용홀에 삽입하는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트 용접시스템.
5. 샤프트, 상기 샤프트의 일단부에 형성된 플랜지, 및 상기 플랜지의 상기 샤프트의 반대면상에 형성된 용접용 프로젝션으로 이루어진 프로젝션볼트를 시트형 공작물에 용접하기 위한 프로젝션볼트 용접시스템으로서,

   로봇시스템에 의해 필요한 위치로 이동하게 되어 있는 용접프레임,

   상기 용접프레임상에 설치되고, 어느 한쪽에 상기 샤프트를 수용하기 위한 수용홀이 형성되어 있는 가동전극 및 고정전극, 및

   상기 용접프레임에 부착된 프로젝션볼트 공급유니트를 포함하고,

   상기 프로젝션볼트 공급유니트는,

   전후이동 공급로드,

   상기 공급로드에 부착된 홀딩헤드, 및

   상기 프로젝션볼트의 샤프트를 상기 수용홀내로 삽입하기 위한 구동유니트를 포함하고,

   상기 구동유니트는 상기 용접프레임의 아암부재에 고정되어 있고,

   상기 공급로드의 전후이동 구동유니트는 상기 구동유니트의 출력부재에 고정되어 있고, 상기 공급로드는 상기 아암부재에 대하여 양 방향으로 기울도록 설치되어, 상기 홀딩헤드내에 유지된 상기 프로젝션볼트의 샤프트를 상기 수용홀과 동축상의 위치에서 정지시키고, 상기 샤프트를 그 정지위치로부터 상기 수용홀에 삽입하는 것을 특징으로 하는 프로젝션볼트 용접시스템.