KR20070041401A - 진동 용접기의 진동 공구용 급속 변환 장치 - Google Patents

진동 용접기의 진동 공구용 급속 변환 장치 Download PDF

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노베르트 융커
빌프리트 로츠
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브란손 울트라샬 니이더라쑹 데르 에머손 테크놀러지스 게엠베하 운트 코. 오에이취지
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Abstract

본 발명은, 진동 용접기의 진동 유닛에 부착될 수 있는 진동 공구용 급속 변경 장치를 제공한다. 급속 변경 장치는 여러 개의 클램프 몸체를 포함하며, 클램프 몸체를 통해, 진동 유닛의 진동판과 공구의 공구판이 끼워맞춤 방식으로 서로 연결된다. 클램프 몸체는, 끼워맞춤 연결을 폐쇄 또는 개방하기 위해 클램핑 위치와 개방 위치 사이에서 이동될 수 있도록, 기계 프레임 또는 진동 유닛 상에 이동 가능하게 장착된다. 바람직한 실시예에 따라, 작동 장치는, 클램프 몸체를 조이고 해제하며 끼워맞춤 연결을 보장하도록 작용하는 스크루로 구성된다.
진동 용접기, 진동 헤드, 진동 유닛, 급속 변경 장치, 진동축, 브리지, 스프링, 진동판, 공구판, 클램프 몸체, 작동 장치.

Description

진동 용접기의 진동 공구용 급속 변환 장치{A QUICK CHANGE DEVICE FOR THE OSCILLATING TOOL OF A VIBRATION WELDING MACHINE}
도 1은 진동 용접기의 진동 헤드의 일부의 사시도이다.
도 2는 도 1의 진동 헤드의 확대 평면도이다.
도 3은 도 2의 A, B, C의 확대 상세도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따르는 진동 헤드의 반부의 확대 단면도이다.
도 5는 도 2의 V-V 선을 따른 확대 단면도이다.
도 6은 수정예의 진동 헤드의 측면도이다.
도 7 및 도 8은 클램핑 및 개방 위치에서 클램핑 영역에 있어서 도 6의 VII-VII 선을 따른 확대 단면도이다.
도 9 및 도 10은 각각 클램프 몸체의 반대쪽으로부터 본 사시도이다.
* 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 *
2: 진동 헤드 4: 브리지
6: 댐퍼 8, 10: 프레임부
12: 진동 유닛 14: 진동판
18: 공구판 22, 24: 클램프 바
26: 클램프 몸체 34: 유압 실린더
62: 스크루 74: 스크루 드라이버
본 발명은 용접될 공작물의 반부(half)를 수납하기 위한 진동 용접기의 진동 유닛에 부착될 수 있는 공구용 급속 변환 장치에 관한 것이다.
진동 용접기는 용접될 공작물의 반부(플라스틱 부품)들을 견고하게 고정하 위해 진동 공구(상부 공구)와 정지 상대 피스(counter piece)(하부 공구)를 구비한다. 생산 시에 공작물을 변경하기 위해서는(예를 들면, 좌측 핸들에서 우측 핸들용 대쉬 보드로 변경하는 경우), 통상적으로 공구도 변경하여야 하는데, 시간을 절약하기 위해 그러한 변경은 신속히 이루어져야 한다.
고정 공구(하부 공구)용 신속하고 간단한 변경 장치가 있지만, 진동 공구를 변경하기 위해서 많은 스크루 연결부를 해제해야 한다. 진동 유닛에 큰 동적 힘(용접 공정 시에 통상적인 가속도 값은 50 내지 300g이다)이 미치기 때문에, 진동 공구는 다수의 스크루를 통해 진동 유닛에 끼워맞춤 방식으로 연결된다. 이러한 많은 스크루 연결부를 해제시키기 위해서는 많은 시간이 필요하다.
종래의 해결 방안으로는 예를 들면 스크루를 해제하는 것만 있었다. 스크루는 공구 내에 유지되어, 스크루를 해제 및 조이는 데에 필요한 시간이 단축되었다. 다른 해결 방안은 압축 공기 스크루드라이버 또는 전동 자동 렌치(electrically operated, autarkic wrench)를 이용하여 스크루를 신속히 해제시키는 것이었다. 그러나, 그에 따른 문제점이 여전히 존재하는데, 스크루 연결부의 기계적 해제 및 조임을 해야 한다.
자동화를 통하여 진동 공구의 변경을 가속화시키는 것에 대한 시도가 이미 있었지만, 이러한 시도들은 아직 실제적으로 유용하지 않다는 것이 입증되었다.
본 발명의 목적은, 공구를 가능한 신속히 클램핑, 해제 및 교환할 수 있게 하는, 용접될 공작물의 반부(half)를 수납하기 위해 진동 용접기의 진동 헤드의 진동 유닛에 부착될 수 있는 공구용 급속 변경 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 급속 변경 장치는, 진동 유닛의 일부인 진동판, 및 진동 공구의 일부인 공구판을 포함한다. 또한, 상기 급속 변경 장치는 적어도 2개의 클램프 몸체, 및 관련 작동 장치를 포함한다. 클램프 몸체는 진동 용접기의 정지부 또는 진동부 상에 이동 가능하게 장착되고, 작동 장치는 클램핑 위치와 개방 위치 사이에서 이동될 수 있다. 클램핑 위치에서, 상기 클램프 몸체가 상기 진동판과 상기 공구판 사이에서 끼워맞춤 연결을 이루며, 개방 위치에서는, 상기 클램프 몸체가 상기 끼워맞춤 연결을 해제시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 작동 장치는 스크루를 포함하며, 상기 스크루는 상기 진동 유닛의 보어 구멍으로 나사체결되고, 작동되었을 때에는 상기 클램프 몸체를 조이고 해제할 수 있도록 상기 클램프 몸체와 연결된다. 바람직하게는, 상기 스크루들은 클램프 몸체를 통해 진동판과 상기 공구판 사이의 끼워 맞춤 연결을 보장하도록 동시에 작용한다.
가장 간단한 경우에, 스크루는 수동으로(토크 렌치를 사용하여) 작동된다. 자동 실시예에서는, 하나 이상의 스크루 드라이버가 스크루를 작동시키기 위해 진동 용접기 내에 통합된다. 각각의 경우에, 클램프 몸체를 이용하기 때문에 제한된 수의 스크루만 필요하여, 진동 공구의 변경이 비교적 신속하고 용이하게 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도면들은 진동 용접기(더욱 상세히 설명하지 않음)의 진동 헤드(2)를 도시 하는데, 진동 헤드의 코일은 도면의 간결성을 위해 생략되었다. 정지 공작물 반부 등을 수납하기 위한 기계 프레임, 리프트 테이블, 정지 공구(하부 공구)를 가진 진동 용접기의 설명되지 않은 부분은 종래의 디자인을 가질 수 있기 때문에, 여기에서 상세히 설명하지 않는다.
진동 헤드(2)는 댐퍼(6)를 통하여 기계 프레임(도시되지 않음)에 장착되는 브리지(4) 모양의 정지부를 가진다. 브리지(4)는, 길이방향으로 연장되는 막대 모양의 프레임부(10)가 양쪽에 장착되는 실질적으로 사각형인 프레임부(8)로 구성된다.
진동 헤드(2)는 진동판(14)을 포함하는 진동 유닛(12)의 형태의 진동부를 포함한다. 진동 유닛(12) 및 진동판(14)은, 진동 유닛(12)이 용접 공정을 위해 진동축(X)(도 2 참조)을 따라 진동을 일으키도록, 판스프링(16)을 통해 브리지(4)로부터 현수된다.
용접될 진동 공작물의 반부를 수납하도록 기능하는 진동 유닛(12)에 부착될 수 있는 진동 공구(상부 공구)는, 공작물의 반부를 위한 공작물에 따라 정해지는 어댑터가 부착될 수 있는 공구판(18)을 포함한다.
이미 지적하였듯이, 진동판(14) 및 공구판(18)은 진동 유닛 상의 진동 공구를 급속히 조이고 해제시키기 위한 급속 변경 장치의 일부이다. 진동판(14) 및 공구판(18)은 실질적으로 사각형인 둘레부(도 1 및 도 2의 브리지(4)에 따름) 및 대향하는 접촉면을 가지는데, 진동판(14)은 도 4 및 도 5에 도시된 위치에서 상기 접촉면에 의해 서로 평평하게 접촉된다.
도 4 및 도 5에 도시되었듯이, 진동판(14)과 진동판(14)을 서로에 대해 소정의 방향으로 위치시키는 중심 설정 수단(20)이 설치된다.
도 4 및 도 5에 도시된 위치에서, 진동판(14)과 공구판(18)은 아래에 설명될 기구를 이용하여 함께 클램핑될 수 있다.
진동판(14)과 공구판(18) 양쪽 모두에는, 진동축(X)에 대해 평행하게 연장되는 측부 길이방향 에지에, 진동판(14) 또는 공구판(18) 내의 대응 리세스 내로 삽입되는 길이 방향으로 연장되는 클램프 바(22, 24)가 배치된다. 클램프 바(22, 24)는 진동판(14) 또는 공구판(18)보다 견고한 재료로 제조된다. 클램프 바(22, 24)는 바람직하게는 강철로 제조되고, 진동판(14)과 공구판(18)은 알루미늄 합금으로 제조된다.
길이방향으로 연장되는 막대 모양의 클램프 몸체(26)는 클램프 바(22, 24)에 부착되고, 그로 인해 진동판(14)과 공구판(18)의 길이방향 에지에 부착된다. 도 4 및 도 5에서 알 수 있듯이, 클램프 몸체(26)는 대략 U자 모양의 단면을 가지는데, U자의 양쪽 다리는 진동판(14)과 공구판(18)을 둘러싸고, 그로 인해 클램프 바(22, 24)(도 4 및 도 5의 좌측)의 길이방향 에지를 둘러쌀 수 있다.
클램프 바(22, 24)는 서로 먼 쪽으로 향하는 외면에 클램프 표면을 가지는데, 상기 클램프 표면들은 클램프 몸체(26)의 U자의 다리의 내면 상의 대응 클램프 표면과 협동한다. 클램프 몸체(26)들이 진동판(14)과 공구판(18)의 길이방향 에지를 통해 격납(retract)되면, 클램프 몸체(26)와 클램프 바(22, 24)의 클램프 표면 사이에 클램프 연결이 이루어져, 아래에서 더욱 상세히 설명되듯이, 진동판(14)과 공구판(18) 사이에 끼워맞춤 연결이 이루어진다. 클램프 바(22, 24)의 클램프 표면은 관련 재료의 자가-록킹각보다 작은 경사각을 가져, 클램프 연결은 자가-록킹된다. 경사각은 통상적으로는 5o 이하이고, 바람직하게는 2 내지 3o이다.
도시된 실시예 대신에, 클램프 바(22, 24)는 생략될 수 있고, 대응 클램핑 표면은 대응하는 견고한 재료로 제조되는 한, 진동판(14)과 공구판(18) 상에 직접 배치될 수 있다.
클램프 몸체(26)는 길이방향으로 연장되는 막대 모양의 홀더(28)에 장착된다. 홀더(28)는 대략 U자 모양의 단면을 가지는데, U자의 다리에는 그 내부에 길이방향으로 연장되는 홈(32)이 형성된다. 클램프 몸체(26)에는, 반대 방향으로 놓이며 길이방향으로 연장되는 돌출부(30)가 배치되고, 상기 돌출부는 규정된 여유(play)를 가지고 홀더(28)의 홈(32)에 배치된다.
홀더(28)는 각각 여러 가지 작동 장치와 견고하게 연결된다. 클램프 몸체(26)와 홀더(28) 사이의 규정된 여유에 기초하여, 각각의 작동 장치는 백래시 연결을 통해 클램프 몸체에 연결된다.
도시된 실시예에서, 브리지(4) 상에 배치되는 작동 장치는 유압 실린더(34)로 구성되고, 실린더(34)의 피스톤 로드(36)는 브리지(4)의 프레임부(10)를 통해 연장되어 홀더(28)에 부착된다. 그러나, 작동 장치는 모터와 같은 다른 요소로 구성될 수 있다.
유압 실린더(34)는 2개의 단부 위치 사이, 즉, 클램핑 위치와 개방 위치 사이에서 변경될 수 있다. 클램핑 위치에서, 유압 실린더(34)는 클램프 몸체(26)를 밀고, 클램프 몸체(26)들은 클램프 바(22, 24)에 대해 클램핑되는 방식으로 맞닿아, 진동판(14)과 공구판(18) 사이에 끼워맞춤 연결이 이루어진다(도 4 및 도 5의 좌측). 그 결과 발생하는 클램핑 힘은 용접 공정 동안의 진동의 예상 파괴력보다 크다. 개방 위치에서, 유압 실린더(34)는 클램프 몸체(26)를 제거하여, 진동판(14)과 공구판(18) 사이의 끼워맞춤 연결이 해제되어(도 5의 우측), 공구판(18)은 진동 헤드(2)로부터 아래로 제거될 수 있다.
더욱이, 유압 실린더(34)는 중간 위치로 이동될 수 있는데, 중간 위치에서, 실린더(34)들은 클램프 몸체(26)와 홀더(28) 사이의 백래시 연결(여유)로 인해 클램프 몸체(26)들로부터, 결과적으로 진동 시스템으로부터 기계적으로 분리된다. 그러나, 예를 들면 1mm 정도의 클램프 몸체(26)와 홀더(28) 사이의 여유는, 중간 위치에서 유압 실린더(34)가 클램프 몸체(26)와 클램프 바(22, 24) 사이의 클램프 연결을 해제시키지 않는 것을 보장한다. 공구판(18)은 따라서 진동 유닛(12)의 진동을 유압 실린더(34)로 전달하지 않으면서, 진동판에 클램핑된 상태로 유지된다.
도시된 실시예에서, 4개의 작동 장치(유압 실린더(34))가 진동 헤드(2)의 각각의 측면에 배치된다(도 1 및 도 2). 그러나, 작동 장치의 수는 특정 응용의 요구사항에 따라 변경될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
클램프 몸체(26)와 홀더(28)는 길이방향(진동축(X)에 대해 평행함)으로 연속적으로 일체로 디자인될 수 있다. 그러나, 도시된 실시예에서, 클램프 몸체(26)와 홀더(28)는 길이방향에 대해 횡방향으로 1회 분리된다. 그러나, 여러번 분리될 수 있는데, 그것이 구조적 요구사항에 대해 이로울 수 있다.
클램프 몸체(26)를 길이방향으로 고정시키기 위해, 엔드 스톱(38, 40, 42)이 배치되는데, 도 2에서 볼 수 있고, 도 3에 더욱 상세히 도시되었다.
도시된 실시예에서 홀더(28)에 부착되는 센서(44)는 작동 장치의 클램핑 위치와 개방 위치를 검출하도록 배치된다. 이러한 목적을 위해, 센서 디스크(50)는 연결 로드(52)를 통해 홀더(28)에 견고하게 부착된다. 또한, 센서(44)는 근접 센서 형태의 픽업 센서(46, 48)를 포함한다. 픽업 체인지(46)는 작동 장치의 개방 위치를 검출하기 위해 홀더(28)와 직접 협동한다(도 5의 우측). 픽업 체인지(48)는 작동 장치의 클램핑 위치를 검출하기 위해 센서 디스크(50)와 협동한다(도 5의 좌측).
상술한 급속 변경 장치의 동작을 아래에서 더욱 상세히 설명한다.
공구판(18)이 클램프 몸체(26)를 통해 진동판(14)에 클램핑되도록, 진동 공 구가 진동 헤드(2)에 고정되었다고 가정한다. 진동 공구(공구판(18))을 교체하기 위해 다음의 단계가 수행되어야 한다.
1. 진동 시스템을 스위칭 오프한 상태에서, 진동 용접기의 리프트 테이블상부 위치로 이동되는데, 상부 위치에서 진동 공구(공구판(18))는 정지 공구(도시되지 않음)에 의해 지지된다.
2. 유압 실린더(34)는 개방 위치로 이동되고, 홀더(28)를 통해 클램프 몸체(26)를 취하여, 클램프 몸체(26)와 클램프 바(22, 24) 사이의 클램프 연결이 해제된다(도 5의 우측). 공구판(18)은 더 이상 진동판(14)과 연결되지 않아, 진동 공구는 정지 공구에 느슨하게 놓인다.
3. 리프트 테이블은 아래로 이동되고, 두 가지 공구는 모두 퇴출 위치/홈 위치에 있다.
4. 정지 공구가 해제된 후에, 두 가지 공구는 모두 제거된다.
5. 새로운 정지 공구와 새로운 진동 공구는 진동 용접기 내에 삽입되고, 정지 공구는 종래의 방식으로 고정된다.
6. 리프트 테이블은 2개의 새로운 공구와 함께 상부 위치로 이동된다. 진동 공구의 공구판(18)은 진동판(14)과 결합되고, 중심 설정 수단(20)은 공구판(18)을 진동판(14)과 규정된 정렬 상태로 위치시키는 것을 보장한다.
7. 유압 실린더(34)는 클램핑 위치로 이동되는데, 클램핑 위치에서, 실린더(34)들은 클램프 몸체(26)를 밀어 홀더(28)를 통해 클램프 바(22, 24)와 접촉시킨다. 이것은 진동판(14)과 공구판(18) 사이의 끼워맞춤 연결을 발생시켜, 진동 공구는 진동 헤드(2)의 진동 유닛(12)에 부착된다.
8. 유압 실린더(34)는 중간 위치로 되돌아 이동되는데, 중간 위치에서, 홀더(28)는 클램프 몸체(26)로부터 기계적으로 분리된다. 상술한 바와 같이, 이러한 기계적 분리는 클램프 몸체(26)와 홀더(28) 사이의 백래시 연결을 통해 이루어지며, 더욱 정확하게는 여유를 통해 이루어지고, 그러한 여유를 가지고 클램프 몸체(26)의 돌출부(30)가 홀더(28)의 홈(32)에 배치된다. 따라서, 홀더(28)와 유압 실린더(34)는 클램프 몸체로부터, 따라서 진동 시스템으로부터 분리되며, 클램프 몸체(26)와 클램프 바(22, 24) 사이의 클램프 연결은 자기 록킹으로 인해 유지된다.
9. 리프트 테이블이 홈 위치로 복귀된 후에, 용접 공정이 수행될 수 있으며, 용접 공정 동안에, 진동판(14)과 공구판(18)은, 진동이 작동 장치에 전달되지 않으면서, 필요한 진동을 발생시킨다.
도시된 실시예에서, 유압 실린더(34)는 클램프 몸체(26)와 클램프 바(22, 24) 사이의 클램프 연결을 발생 및 해제시키는 작용을 한다. 이것은 비교적 적은 구조상의 노력을 필요로 하는 이점이 있다. 다른 선택사항은 클램프 연결을 발생 및 해제하기 위해 별도의 작동 장치(유압 실린더)를 이용하는 것이다. 구조적으로 더 간단한 작동 장치가 이러한 해결 방안을 위해 이용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 진동판(14)과 공구판(18)의 인접 접촉면은 균일하게 디자인된다. 그러나, 끼워맞춤 연결에 더하여, 진동판(14)과 공구판(18) 사이에 견고한 고정이 이루어지도록, 접촉면들을 형성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 접촉 면들에는, 진동축(X)에 대해 평행한 길이방향으로 연장되는 볼록부와 오목부가 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 10은 급속 변경 장치의 수정예를 도시한다. 앞의 실시예의 부품과 유사한 부품에는 동일한 도면부호를 부여하고, 문자 a를 첨가한다. 따라서, 도 6 내지 도 10의 실시예에서 진동 헤드(2) 역시, 댐퍼(6a)를 통하여 기계 프레임(5)에 장착되는 브리지(4a), 및 진동판(14a)과 공구판(18a)을 가진 진동 유닛(12a)을 포함하며, 진동 유닛(12a)에는, 용접될 진동 공작물의 반부를 위한 공작물 특정 홀더(도시되지 않음)가 부착될 수 있다.
진동판(14)과 공구판(18)의 길이방향 에지에는, 앞의 실시예에서와 동일한 방식으로 디자인되고 배치되는 클램프 바(22, 24)가 배치된다. 도시된 실시예에서, 클램프 바(22, 24)는 진동축(X)에 대해 평행하게 연장되는 길이방향 에지 사에 배치된다. 그 대신에, 클램프 바(22, 24)들은 진동축(X)에 대해 수직인 방향으로 연장될 수도 있다. 대략 U자 모양의 단면을 가진 클램프 몸체(26) 역시 클램프 바(22, 24)에 부착되며, U자의 양쪽 다리는 진동판(14)과 공구판(18), 따라서 클램프 바(22, 24)의 길이방향 에지를 둘러쌀 수 있다. 클램프 바(22, 24)와 클램프 몸체(26)의 클램프 표면, 및 클램프 표면에 의해 형성되는 클램프 연결부는 앞의 실시예에서와 동일한 방식으로 디자인된다.
도 6 내지 도 10의 실시예에서, 진동 유닛(12)의 각각의 측부에는 서로 측방향으로 이격되는 4개의 클램프 몸체(26a)가 배치된다(도 6). 앞의 실시예에서의 클램프 몸체는 진동 용접기의 정지부(기계 프레임 또는 브리지)에 부착되지만, 도 6 내지 도 10의 실시예에서의 클램프 몸체는 진동 유닛(12a)에 부착된다. 이러한 목적을 위해서, 클램프 몸체(26a)는 진동판(14a)의 보어 구멍(도시되지 않음)에 의해 수납되는 안내 핀(60)에 의해 이동 가능하게 부착될 수 있다(도 6, 도 9 및 도 10). 특히 도 9 및 도 10에서 알 수 있듯이, 각각의 클램프 몸체(26a)에는 클램프 몸체(26a)에 나사체결되는 2개의 안내 핀(60)이 배치된다. 그러나, 원리적으로, 안내 핀은 진동판(14a)에도 배치될 수 있다.
앞의 실시예의 유압 실린더 대신에, 도 6 내지 도 10의 실시예의 작동 장치는 클램프 몸체(26a)를 조이고 해제하는 작용을 하는 스크루(62)를 포함한다. 각각의 스크루(62)는 헤드(64)와 샤프트(66)를 포함한다. 샤프트(66)는 클램프 몸체(26a)의 중앙에 배치된 관통 구멍(67)을 통해 연장되고, 한쪽에서는 헤드(64)에 의해 클램프 몸체(26a)에 연결되고, 다른 쪽에서는 스톱(68)에 의해 클램프 몸체(26a)에 연결되어, 스크루(62)는 축방향 이동의 경우에 2개의 축방향에서 관련 클램프 몸체를 취할 수 있다.
스크루(62)의 샤프트(66)의 나사부는 진동판(14a)의 대응 구멍(70)에 배치된다. 더욱 정확하게는, 샤프트(66)의 나사는 보어 구멍(70) 내에 배치되는 나사산을 가진 부싱(72)의 나사와 결합된다. 따라서, 스크루(62)는 관련 클램프 몸체를 클램핑 위치와 개방 위치 사이에서 이동시킬 수 있도록 구멍(70)에 대한 스크루 이동을 통해 축방향으로 이동될 수 있다.
진동 용접기에 통합되는 스크루 드라이버(74)는 스크루(62)를 작동시키는 작용을 한다. 도시된 실시예에서, 스크루 드라이버(74)는 진동 헤드(2a)의 양쪽에서 4개의 클램프 몸체(26a)의 각각의 스크루(62)와 결합되고, 2개의 직선형 가이드(76, 78)에 의해 진동 헤드(2a)의 관련 측부 상의 각각의 스크루(62)를 조이고 해제하도록 이용될 수 있다(도 6).
직선형 가이드(76)는 진동축(X)에 대해 평행하게 연장되고, 4개의 클램프 몸체(26a)와 그들의 관련 스크루(62)의 위치에 접근할 수 있도록 제1 횡방향 축을 따라 길이방향으로 스크루 드라이버(74)를 이동시키는 작용을 한다. 직선형 가이드(76)는 홀더(80)와 기계 프레임(5)에 부착되는 레일(82)에 의해 형성되며, 가이드(76) 상에서 지지부(84)가 미끄럼 방식으로 안내된다.
직선형 가이드(78)는, 스크루(62)의 축에 대해 평행하게 연장되는 횡방향 축을 따라 길이방향으로 스크루 드라이버(74)를 이동시킬 수 있도록 직선형 가이드(76)에 대해 직각으로 연장된다. 직선형 가이드(78)는 직선형 가이드(76)의 지지부(84)와 지지부(86) 사이에 형성되며, 직선형 가이드(78)에는 스크루 드라이버(74)가 부착된다.
종래의 제어 가능한 스크루 드라이버는 필요한 정밀도 및 토크를 얻을 수 있는 한, 스크루 드라이버(74)로서 이용될 수 있다. 개략적으로 도시되었듯이, 스크루 드라이버(74)에는, 다른 적절한 방식으로 전기적, 공기적, 유압적으로 또는 다른 적절한 방식으로 디자인되는 드라이버(88)가 배치된다. 더욱이, 스크루 드라이버(74)에는, 엘보 핏팅(elbow fitting)(90)에 배치되는 소켓 렌치(92)(도 7 및 도 8)가 관련 스크루(62)의 헤드(64)를 파지할 수 있도록, 엘보 핏팅(90)이 배치된다. 따라서, 스크루 드라이버(74)는 주축이 스크루 축에 대해 수직인 방향으로 연장되 는 위치에 배치될 수 있다.
직선형 가이드(76, 78) 각각에는 대응하는 횡방향 축을 따라 길이방향으로 스크루 드라이버(74)를 이동시키기 위한 드라이버(도시되지 않음)가 배치된다. 드라이버는 종래의 방식, 전기적, 공기적, 유압적 또는 다른 방식으로 작동될 수 있다.
도 6 내지 도 10의 실시예의 급속 변경 장치의 동작을 설명한다.
진동판(14a)과 공구판(18a)을 클램핑 연결시키기 위해, 스크루(62)는 스크루 드라이버(74)의 도움을 받아 조여진다. 이러한 목적을 위해, 2개의 반대방향으로 놓인 스크루 드라이버(74)가, 관련 스크루 드라이버(74)가 작동될 스크루(62)의 축과 직선형 가이드(76)의 도움을 받아 정렬되는 위치로, 우선 이동된다. 직선형 가이드(78)의 도움을 받아, 스크루 드라이버(74)가, 소켓 렌치(92)가 관련 스크루(62)의 헤드(64)를 수납하도록, 직선형 가이드(76)의 횡방향 축에 대해 직각으로 이동된다. 스크루 드라이버(74)는 스크루를 진동판(14a)의 보어 구멍(70) 내로 더 깊이 나사체결시키기 위해 작동된다. 따라서, 스크루(62)는, 클램프 몸체(26a)의 클램프 표면이 클램프 바(22a, 24a)의 클램프 표면과 결합되도록, 관련 클램프 몸체(26a)를 취한다.
다른 스크루(62)도 이러한 방식으로 조여진다. 진동판(14a)과 공구판(18a)은 클램프 연결되는데, 그러한 연결은 앞의 실시예에서와 동일한 방식으로 자가-록킹이다. 스크루(62) 바람직하지 않거나 예상하지 않은 충격(예를 들면, 충격 부하)를 통해 클램프 연결이 사고로 해제되는 것을 방지하는 추가적 세이프가드로서 작용한다. 도 7은 폐쇄된 상태의 클램프 연결을 도시한다.
클램프 연결을 해제하기 위해서는 상기 단계를 반대 순서로 실행한다. 스크루 드라이버(74)가 직선형 가이드(76, 78)를 통해 해제될 스크루에 접근한 후에, 관련 스크루(62)는 스크루 드라이버(74)를 이용하여 보어 구멍(70)으로부터 해제된다. 따라서, 스크루(62)는 스톱(68)을 통해 관련 클램프 몸체(26a)를 취한다. 따라서, 클램프 몸체(26a)는, 앞의 실시예에 기초하여 설명한 바와 같이, 공구판(18a)이 진동판(14a)으로부터 제거될 수 있도록, 이동된다. 클램프 몸체(26a)는 가이드 핀(60)과 스크루(62)에 의해 진동판(14a)에 유지된다.
스크루 드라이버(74)가 이러한 방식으로 모든 클램프 몸체(26a)를 해제하면, 소켓 렌치(92)는, 스크루 드라이버(74)가 진동 유닛(12a)으로부터 해제되도록, 직선형 가이드(78)의 도움을 받아 스크루 헤드(64)로부터 제거된다. 이러한 상태는 도 8에 도시되었다. 진동 용접 공정 동안에, 즉, 진동 유닛(12a)의 진동 동안에, 소켓 렌치는 스크루(62)로부터 항상 제거되어 해제된다. 도 6에 도시되었듯이, 스크루 드라이버(74)는 직선형 가이드(76, 78)를 통해 기계 프레임(5)에 장착된다. 진동에 의한 충격이 덜한 브리지(4a) 상의 장착도 가능할 것이다.
상술한 바와 같이, 진동 헤드(2a)의 대향 측부들 상에서 클램프 몸체(26a)와 각각 결합되는 2개의 스크루 드라이버(74)가 도시된 실시예에서 배치된다.
그러나, 각각의 스크루(62)에 대해 별도의 스크루 드라이버가 배치되는 다른 실시예(도시되지 않음)도 가능하다. 그러면, 다른 스크루에 접근하기 위한 직선형 가이드(76)는 생략될 것이다. 도시된 실시예에서, 스크루 드라이버(74)를 스크루 축에 대해 평행하게 이동시키기 위해 1개의 직선형 가이드(78)와 각각 결합될 8개의 스크루 드라이버가 필요할 것이다. 모든 스크루, 따라서 모든 클램프 몸체가 동시에 조여지고 해제될 수 있기 때문에, 시간 절약의 이점이 높은 비용의 단점을 상쇄시킬 것이다.
도시된 다른 실시예에서, 스크루 드라이버와 직선형 가이드는 함께 생략될 수 있다. 이러한 경우에, 스크루(62)는 토크 렌치를 이용하여 수동으로 조여지고 해제된다. 이러한 실시예에서는 클램프 몸체의 이용으로 인해 비교적 적은 수의 스크루만 작동되면 되기 때문에, 진동판(14a)과 공구판(18a) 사이의 클램프 연결은 비교적 신속히 개방 및 폐쇄될 수 있어, 이러한 해결 방안은 생산 비용이 최소화 되면서도 상당한 시간을 절약한다. 따라서, 이러한 수동 급속 변경 장치도 앞에서 설명한 완전 자동화 가능한 급속 변경 장치에 비하여 이점을 가진다.
본 발명의 급속 변경 장치에 의하면, 공구를 신속히 클램핑, 해제 및 교환할 수 있다.

Claims (23)

  1. 용접될 공작물의 반부(half)를 수납하며, 진동 용접기의 진동 헤드의 진동 유닛에 부착될 수 있는 공구용 급속 변경 장치에 있어서,
    소정의 진동축(X)을 따라 진동을 발생시킬 수 있도록, 상기 진동 헤드(2, 2a)의 브리지(4, 4a) 상에서 스프링(16)을 통해 현수되며, 상기 진동 유닛(12, 12a)의 일부인 진동판(14, 14a),
    상기 공구의 일부인 공구판(18, 18a),
    상기 진동 용접기 상에 이동 가능하게 장착되어 있는 적어도 2개의 클램프 몸체(26, 26a), 및
    상기 클램프 몸체를 이동시키기 위한 작동 장치(34, 36, 62, 74)
    를 포함하며,
    상기 클램프 몸체(26, 26a)가 상기 진동판(14, 14a)과 상기 공구판(18, 18a) 사이에서 끼워맞춤 연결을 이루는 클램핑 위치와, 상기 클램프 몸체가 상기 끼워맞춤 연결을 해제시키는 개방 위치 사이에서, 상기 작동 장치가 이동 가능한
    것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동판(14, 14a)과 상기 공구판(18, 18a) 사이의 상기 끼워맞춤 연결은 자가-록킹되도록 디자인된 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 클램프 몸체(26, 26a)는, 상기 진동축(X)에 대해 평행하게 연장되는 진동판(14, 14a)과 공구판(18, 18a)의 대향하는 길이방향 에지와 결합되는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클램프 몸체(26, 26a)는 대략 U자 모양의 단면을 가지며, 상기 U자의 다리는 상기 클램핑 위치에서 상기 진동판(14, 14a)과 상기 공구판(18, 18a)의 상기 길이방향 에지를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    U자 모양의 클램프 표면을 가진 상기 다리의 내부에서의 상기 클램프 몸체(26, 26a), 및 길이방향 에지의 영역에서의 상기 진동판(14, 14a)과 상기 공구판(18, 18a)은, 소정의 경사각으로 경사지고 상기 진동판과 상기 공구판 사이에서 끼워맞춤 연결을 이루도록 협동하는 대응 클램프 표면을 가진 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클램프 표면의 상기 경사각은 관련 재료의 자가-록킹 각도보다 작은 것 을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 진동판(14, 14a)과 상기 공구판(18, 18a)의 상기 클램프 표면은 클램프 바(22, 24; 22a, 24a) 상에 배치되며, 상기 클램프 바(22, 24; 22a, 24a)는 상기 진동판과 상기 공구판에 삽입되며, 상기 클램프 바(22, 24; 22a, 24a)의 재료는 상기 진동판과 상기 공구판의 재료보다 견고한 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 몸체(26a)는 상기 진동 유닛(12a)에 이동 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    가이드 핀(60)은 상기 클램프 몸체(26a)를 상기 진동 유닛(12a)에 이동 가능하게 장착시키는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 작동 장치는 스크루(62)를 포함하며, 상기 스크루(62)는 상기 진동 유닛의 구멍(70)으로 나사체결되고, 작동되었을 때에는 상기 클램프 몸체(26a)를 조이고 해제하기 위해 상기 클램프 몸체(26a)와 연결되는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스크루(62)는 상기 클램프 몸체(26a)를 통해 상기 진동판(14a)과 상기 공구판(18a) 사이의 끼워맞춤 연결을 보장하도록 작용하는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스크루(62)는 수동으로 작동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 브리지(4a)에 장착되거나 상기 기계 프레임(5) 상에 직접 장착된 적어도 하나의 스크루 드라이버(74)가 상기 스크루(62)를 작동시키기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스크루 드라이버(74)는 상기 스크루(62)의 헤드(64)를 파지하기 위한 소켓 렌치(92)를 구비하는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 스크루 드라이버(74)는 상기 스크루(62)를 조이고 해제하는 동안에 상기 스크루(62)의 직선형 이동을 따를 수 있도록 직선형 가이드(78)에 의해 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 스크루(62) 각각에 대해 별도의 스크루 드라이버(74)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 클램프 몸체(26a)가 부착되는 상기 진동 유닛(12a)의 각각의 측부에, 각각의 측부에 배치된 상기 스크루(62)를 향해 직선형 가이드(76)에 의해 이동될 수 있는 상기 스크루 드라이버(74)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 몸체는 상기 진동축(X)에 대해 평행하게 상기 진동판(14)과 상기 공구판(18)의 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 클램프 몸체(26, 26a)는 횡방향으로 적어도 한번 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 진동판(14, 14a)과 상기 공구판(18, 18a)은 상기 클램핑 위치에서 서로에 대해 평평하게 놓여 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 진동판(14, 14a)과 상기 공구판(18, 18a)은 중심 설정 수단을 통해 서로에 대해 소정의 방향으로 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 진동판과 상기 공구판의 인접 표면들은 그들 사이에 상기 끼워맞춤 연결에 더하여 포지티브(positive) 연결이 이루어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 작동 장치의 상기 클램핑 위치와 상기 개방 위치를 검출하기 위한 센서(44)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 급속 변경 장치.
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