KR200478800Y1 - 용접건의 구동유닛 - Google Patents

Abstract

본 고안의 용접건의 구동유닛은, 모터의 회전운동을 피스톤 로드의 전후진운동으로 변환하는 운동방향 변환기구와, 일측 전극에 대하여 상대운동하는 타측 전극을 상기 피스톤 로드의 축심에 대하여 미리 정해진 편심량 및 편심방향으로 편심되도록 착탈가능하게 지지하면서 상기 피스톤 로드의 선단에 착탈가능하게 고정되는 전극 연결부를 구비하는 용접건의 구동유닛에 있어서, 축방향 전후진운동이 가능하도록 상기 피스톤 로드와 평행하게 뻗는 가이드 로드와, 상기 피스톤 로드와 상기 가이드 로드를 고정시켜서 일체화시키는 플레이트를 포함함을 특징으로 한다.

Description

용접건의 구동유닛{Drive unit of welding gun}

본 고안은 용접건의 구동유닛에 관한 것으로서, 보다 상세히는, C형 스팟용접건의 압착력을 제공하기 위하여 모터의 회전력을 직선운동으로 전환하여 용접건의 전극을 진퇴시키는 구동유닛과 전극의 편심 저감에 유용한 구동유닛에 관한 것이다.

스팟용접은 전기의 저항열을 이용한 금속 접합법의 일종으로서, 금속 피용접재료를 압착하면서 협지하고, 여기에 전류를 흘려서, 그 저항열로 금속을 녹여 접합하는 방식이다. 스팟용접은 비교적 얇은 판의 접합에 이용되며, 3매 이상의 판금을 한번에 접합하는 것도 가능하다. 스팟용접은, 특히 자동차의 바디 생산에 많이 이용된다.

이러한 스팟용접에 사용되는 용접건은, 전극과, 이 전극을 접근시켜서 압착하는 협지기구를 가지는 용접기구이고, 이 협지기구가 겹쳐진 피용접재료를 좌우 또는 상하의 양면으로 협지하는 부분의 구성방식에 따라, C형 용접건, X형 용접건 등으로 나뉜다.

예컨대 C형 용접건은, 도 4와 같이, 용접건(1)의 C자형의 아암(2)의 일단에 설치된 일측 전극(3)과, 이 일측 전극(3)에 대하여 접근 이격되도록 상대운동 가능하게 설치된 타측 전극(4)을 가진다. 이 타측 전극(4)은, 상기 아암(2)의 일단의 일측 전극(3)과 상반되는 쪽에 슬라이딩 가능하게 설치된 슬라이더(5)에 전극 연결부(12)를 개재하여 착탈가능하게 결합된다. 상기 슬라이더(5) 및 상기 타측 전극(4)은, 상기 전극 연결부(12)의 운동시에 함께 운동된다.

이 전극 연결부(12)는, 구동유닛(10)에 의하여 구동되어 진퇴된다. 상기 구동유닛(10)은, 하우징(11)의 양측면에 구비된 몸체 연결부(13)가, 상기 아암(2)의 타단의 연장부에 구비된 지지 장착대(6)에 예컨대 나사결합에 의해 착탈가능하게 결합된다.

이 구동유닛(10)은, 모터(30)의 회전력을 피스톤 로드(19)의 전후진 직선운동으로 전환하도록 되어 있다. 이를 위하여, 예컨대 상기 구동유닛(10)의 후방(도시된 좌측)에 형성된 사각형상의 플랜지(15)의 네 모서리에는 나사구멍이 형성되고, 이 나사구멍에 대응하는 위치에 나사구멍을 갖춘 모터(30)의 연결단부(31)가 볼트(32)에 의해 결합됨으로써, 구동유닛(10)과 모터(30)가 서로 결합된다.

상기 모터(30)의 시계방향 또는 반시계방향 회전에 추종해서 상기 구동유닛(10)의 볼나사축(20)이 회전하고, 이 볼나사축(20)의 외주에 형성된 나사홈에서 구름운동하는 볼의 작용에 의해 볼너트(21)가 원활하게 전후진한다.

상기 볼나사축(20)은, 상술한 바와 같이, 일종의 볼베어링인 베어링지지 중공축(18)의 원통 내부 중심축에 일체로 고정되어, 베어링지지 중공축(18)의 일부로서 구동유닛(10)의 하우징(11)내에서 회전하고, 볼너트(21)는, 베어링지지 중공축(18)이 회전축 둘레로 흔들리지 않는 한, 상기 볼의 구름운동에도 불구하고 회전축 둘레로 흔들리지 않고 전후진하게 된다.

아울러 상기 하우징(11)의 상기 일측 전극(3)쪽 단부에는, 회전방지용의 개구가 형성되어 있는데, 이 개구는, 타원형상을 이루고, 이 타원형상의 개구와 상보적인 형태를 이루도록, 볼나사축(20)(이하, '가동압축'이라고도 함)이 인출하는 범위 내에서 볼나사축(20)의 단면형상을 타원으로 함으로써, 상기 볼나사축(20)의 인출 및 수납시에, 그 선단에 결합된 타측 전극(4)의 볼나사축(20) 둘레로의 회전 및 흔들림이 최소한으로 억제되어, 일측 전극(3)과의 매칭포인트가 한 곳으로 한정되고, 이로써 압축력이 한점에 집중되어 용접불량의 발생도 최소화할 수 있다.

이런 용접건(1)은, 산업용 로봇의 아암 선단부에 장착되어 용접로봇으로서 활용되기도 한다. 미설명된 도면부호 5는 슬라이더, 11은 하우징, 12는 전극 연결부, 13은 몸체 연결부, 14는 덮개, 15는 플랜지, 16은 회전방지 개구, 31은 연결단부, 32는 볼트이다.

C형 용접건(1)은 아암(2)의 깊이범위(도시된 상하방향)로 피용접부재의 좌우 또는 상하의 둘레로부터 안쪽으로 접근한 다음, 일측 전극(3)을 피용접부재의 일측면에 맞닿게 하고, 이어서 타측 전극(4)을 타측면에 압착하면서 전류를 흘려 저항열에 의해 판재끼리를 용접하게 된다.

여기서, 스팟용접은, 전극(3, 4)을 피용접재료에 압착하는 힘, 전류, 통전시간에 의해 용접의 품질이 좌우되는데, 이 중에서 특히, 협지기구가 피용접재료를 정확하게 협지하고 피용접재료에 따라 설정된 최적의 압착력을 균일하게 유지하도록 하는 구동유닛(10)이 용접 품질을 좌우한다. 구동유닛은, 상기 볼나사축(20)과 모터 회전축(31) 간의 동력전달 방식이나 축간의 연결구조에 따라 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.

그리고, 전후진운동하는 피스톤 로드(19)의 선단에는, 전극 연결부(12)를 개재하여 타측 전극(4)이 연결된다. 그리고 이 피스톤 로드(19)의 전후진한계의 위치 등 기준위치를 감지하기 위하여, 원점 스토퍼(미도시)가 피스톤 로드(19)에 설치되어 있다.

특허등록 10-1298931

그런데, 피용접재료의 위치나 형상에 따라서, 피스톤 로드(19)의 축심과 타측 전극(4)의 축심은 일치되지 않도록 설치될 경우가 있다. 즉, 도 4와 같이 피스톤 로드(19)의 축심과 타측 전극(4)의 축심이 일치되도록 하여 용접가공을 하는 것이 일반적이지만, 도 5와 같이 피스톤 로드(19)의 축심과 타측 전극(4)의 축심이 일치되지 않도록 편심시켜 설치하여 용접가공을 하여야 할 경우도 있는 것이다.

그런데 이렇게 전극이 편심 설치된 경우에는, 도 5 (b)와 같이 가압력(F1)과 이에 대한 반력(F2)의 방향이 서로 어긋나서 타측 전극(4)이 상향으로 들리게 되는 방향, 즉 도면에 있어서 시계방향의 회동력이 전극 연결부(12)에 작용되어, 양 전극(3, 4)의 위치맞춤이 어긋나게 되고, 용접불량이 발생하는 원인이 된다는 문제가 있다.

그리고, 오동작으로 인하여 피스톤 로드(19)가 과도하게 후퇴하는 현상이 발생하는 경우가 있는데, 종래에는 원점 스토퍼(미도시)가 피스톤 로드(19) 선단에 설치되어 있었기 때문에, 피스톤 로드(19)의 과도한 후퇴로 인하여, 원점 스토퍼(미도시)나 전극 연결부(12)가 회전방지 개구와 맞닿아서 빠지는 현상이 발생하고, 이로 인하여 피스톤 로드(19)가 더욱 후퇴하여 결국 하우징(11) 내부공간에 대한 피스톤 로드(19)의 끼임 현상이 발생한다는 문제가 있다.

본 고안은, 종래기술의 상기 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극의 편심설치시에 전극 연결부의 회동 이탈현상을 저감할 수 있고, 피스톤 로드의 오동작시에도 원점 스토퍼나 전극 연결부의 빠짐현상을 방지할 수 있는 용접건의 구동유닛을 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 고안의 용접건의 구동유닛은, 모터의 회전운동을 피스톤 로드의 전후진운동으로 변환하는 운동방향 변환기구와, 일측 전극에 대하여 상대운동하는 타측 전극을 상기 피스톤 로드의 축심에 대하여 미리 정해진 편심량 및 편심방향으로 편심되도록 착탈가능하게 지지하면서 상기 피스톤 로드의 선단에 착탈가능하게 고정되는 전극 연결부를 구비하는 용접건의 구동유닛에 있어서, 축방향 전후진운동이 가능하도록 상기 피스톤 로드와 평행하게 뻗는 가이드 로드와, 상기 피스톤 로드와 상기 가이드 로드를 고정시켜서 일체화시키는 플레이트를 포함함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가이드 로드를 미끄럼 지지하는 직선동작 베어링을 더 포함함이 바람직하다.

그리고, 상기 피스톤 로드의 전후진한계위치를 검지하도록 상기 플레이트에 설치되는 원점 스토퍼를 더 포함함이 바람직하다.

그리고, 상기 피스톤 로드 및 상기 가이드 로드를 함께 수용하는 하우징을 더 포함함이 바람직하다.

본 고안에 의하면, 전극의 편심설치시에 전극 연결부의 회동 이탈현상을 저감할 수 있고, 피스톤 로드의 오동작시에도 원점 스토퍼나 전극 연결부의 빠짐현상을 방지할 수 있는 용접건의 구동유닛을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은, 본 고안에 의한 용접건의 구동유닛의 사시도이다.
도 2는, 본 고안에 의한 용접건의 구동유닛의 단면도로서, (a)는 후퇴시, (b)는 전진시를 나타내고, 모터가 장착된 구성예를 나타낸다.
도 3은, 본 고안에 의한 용접건의 구동유닛이 C형 용접건에 편심상태로 장착된 예시도로서, (a)는 후퇴시, (b)는 전진시를 나타낸다.
도 4는, 종래의 용접건의 구동유닛이 C형 용접건에 비편심상태로 장착된 예시도로서, (a)는 후퇴시, (b)는 전진시를 나타낸다.
도 5는, 종래의 용접건의 구동유닛이 C형 용접건에 편심상태로 장착된 예시도로서, (a)는 후퇴시, (b)는 전진시를 나타낸다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 2, 도 3과 같이, 본 고안의 용접건의 구동유닛(10)은, 운동방향 변환기구와, 전극 연결부(12)를 구비한다.

상기 운동방향 변환기구는, 모터(30)의 회전운동을 피스톤 로드(19)의 전후진운동으로 변환하는 기구이다. 이러한 기구로서 도 2에 나타내듯이 볼을 매개로 하는 모터(30)의 회전축(18)으로부터 동력전달되는 볼나사축(20)과 이로부터 동력전달되는 볼너트(21)의 조합을 예로 들어 설명하지만, 이에 한하지 않는다.

상기 전극 연결부(12)는, 상기 피스톤 로드(19)의 선단에 착탈가능하게 고정되는 기구이다. 용접건(1)의 아암(2)에는 일측 전극(3)이 구비되어 있고, 이 일측 전극(3)에 대하여 상대운동하는 타측 전극(4)은 상기 전극 연결부(12)에 착탈 가능하게 지지되도록 구비되어 있다. 따라서, 상기 전극 연결부(12)는, 일측에 상기 타측 전극(4)을 장착하고 있고, 타측에 상기 피스톤 로드(19)를 장착하고 있다.

상기 전극 연결부(12)는, 상기 타측 전극(4)을 상기 피스톤 로드(19)의 축심에 대하여 미리 정해진 편심량 및 편심방향으로 편심되도록 배치한다. 따라서 도 5 (b)에 나타낸 가압력(F1)과 이에 대한 반력(F2)의 방향이 서로 어긋나서 타측 전극(4)이 상향으로 들리게 되는 방향, 즉 도면에 있어서 시계방향의 회동력이 전극 연결부(12)에 작용하게 된다.

하지만, 도 1 ~ 도 3과 같이, 본 고안의 용접건의 구동유닛은, 가이드 로드( 41)와, 플레이트(50)를 포함함을 특징으로 한다.

상기 가이드 로드(41)는, 축방향 전후진운동이 가능하도록 상기 피스톤 로드(19)와 평행하게 뻗는 부재이다. 확장된 하우징(11) 내부에 가이드 로드(41)가 수용되어 있다.

그리고, 상기 가이드 로드(41)를 미끄럼 지지하는 직선동작 베어링(42)을 더 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 상기 직선운동 베어링(42)은, 축방향 운동에 대해서는 원활하게 슬라이딩되도록 미끄럼 지지하지만, 축방향에서 미리 정해진 각도 이상으로 벗어난 운동, 즉 비스듬한 방향의 운동에 대해서는 슬라이딩을 강하게 저항하여 미끄러지지 않도록 하는 특성을 가진다.

상기 가이드 로드(41)와 직선동작 베어링(42)에 의하여 버팀부(40)가 구성된다.

그리고, 상기 플레이트(50)는, 상기 피스톤 로드(19)와 상기 가이드 로드(41)를 고정시켜서 일체화시키는 부재이다. 상기 플레이트(50)에 의하여 상기 피스톤 로드(19)의 전후진운동이 그대로 상기 가이드 로드(41)에 전달된다. 따라서, 이들은 일체적으로 전후진운동하게 된다.

따라서, 도 2나 도 3과 같이 타측 전극(4)이 상향으로 들리게 되는 방향, 즉 도면에 있어서 시계방향의 회동력이 전극 연결부(12)에 작용하게 되더라도, 타측 전극(4), 전극 연결부(12), 피스톤 로드(19), 플레이트(50), 가이드 로드(41), 직선동작 베어링(42)의 순으로 힘이 전달되어, 축선에서 비스듬하게 작용되는 힘이 직선동작 베어링(42)에 의하여 미끄럼 저지되어 강하게 지지되므로, 편심에 의한 타측 전극(4)의 어긋남이 저감된다.

다만, 전극 연결부(12)의 형태를 변형시키는 구성예가 본 고안에 포함될 수 있다. 예컨대, 도시되지 않았지만, 전극 연결부(12)의 피스톤 로드(19) 쪽 일부가 플레이트(50)에 연결됨으로써, 휨의 발생을 저감시키도록 구성될 수도 있다. 또는, 전극 연결부(12)의 피스톤 로드(19) 쪽 일부가 가이드 로드(41)에 연결됨으로써, 플레이트(50) 없이 휨의 발생을 저감시키도록 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 플레이트(50)에 설치되는 원점 스토퍼(53)를 더 포함함이 바람직하다. 상기 원점 스토퍼(53)는, 상기 피스톤 로드(19)의 전후진 한계위치를 검지하기 위한 부재이다.

플레이트(50)는 볼트(51, 52) 등에 의하여 피스톤 로드(19)와 가이드 로드(41)에 강고하게 체결되어 있다. 따라서, 오동작으로 인하여 피스톤 로드(19)가 과다하게 후퇴되더라도, 원점 스토퍼(53)가 피스톤 로드(19) 선단에 설치되어 있지 않고, 플레이트(50)가 피스톤 로드(19)와 강하게 체결되어 있으므로, 원점 스토퍼(53)나 전극 연결부(12)가 개구에 설치된 윤활 및 동심유지용 부시(16)와 맞닿아서 빠지는 일이 발생되지 않는다.

그리고, 상기 피스톤 로드(19) 및 상기 가이드 로드(41)를 하우징(11)이 함께 수용하도록 구성하여도 좋다. 이 하우징에 의하여 피스톤 로드(19)와 가이드 로드(41)의 평행성이 강화되고, 편심에 의한 휨 발생으로 인한 가이드 로드(41)의 사행에 대하여 제동력을 제공하는 직선동작 베어링(42)의 위치고정 및 유지가 용이해진다.

이상 특정 실시예를 따라서 본 고안을 설명하였지만, 본 고안은 이에 한하는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 범위 내에서 이루어진 변형, 개량, 변경은 모두 본 고안의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 고안은 용접건의 구동유닛에 이용될 수 있다.

1: 용접건
2: 아암
3: 일측 전극
4: 타측 전극
5: 슬라이더
6: 지지 장착대
10: 구동유닛
11: 하우징
12: 전극 연결부
13: 몸체 연결부
14: 덮개
15: 플랜지
16: 부시
18: 베어링지지 중공축
19: 피스톤 로드
20: 볼나사축
21: 볼너트
22: 커플링
30: 모터
31: 연결단부
32: 볼트
33: 회전축
40: 버팀부
41: 가이드 로드
42: 직선동작 베어링
50: 플레이트
51: 볼트
52: 볼트
53: 원점 스토퍼

Claims (4)

1. 모터의 회전운동을 피스톤 로드의 제1 축 상의 전후진운동으로 변환하는 운동방향 변환기구와, 일측 전극에 대하여 상대운동하는 타측 전극을 상기 피스톤 로드의 제1 축의 축심에 대하여 미리 정해진 편심량 및 편심방향으로 편심되는 제2 축 상에 착탈가능하게 지지하면서 상기 피스톤 로드의 선단에 착탈가능하게 고정되는 전극 연결부를 구비하는 용접건의 구동유닛에 있어서,
   축방향 전후진운동이 가능하도록 상기 피스톤 로드와 평행한 제3 축 상에 뻗는 가이드 로드와,
   상기 피스톤 로드와 상기 가이드 로드를 고정시켜서 일체화시키는 플레이트
   를 포함하고,
   상기 가이드 로드를 상기 제3 축방향에 대해서는 원활하게 슬라이딩 가능하도록 미끄럼 지지하고, 상기 제3 축방향에서 미리 정해진 각도 이상으로 벗어난 비스듬한 방향의 운동에 대해서는 슬라이딩을 강하게 저항하여 미끄러지지 않도록 하는 직선동작 베어링
   을 더 포함함을 특징으로 하는 용접건의 구동유닛.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤 로드의 전후진한계위치를 검지하도록 상기 플레이트에 설치되는 원점 스토퍼
   를 더 포함함을 특징으로 하는 용접건의 구동유닛.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 피스톤 로드 및 상기 가이드 로드를 함께 수용하는 하우징
   을 더 포함함을 특징으로 하는 용접건의 구동유닛.
4. 삭제

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