KR20090034547A

KR20090034547A - 너트 용접기용 너트 편심 검출장치

Info

Publication number: KR20090034547A
Application number: KR1020070099828A
Authority: KR
Inventors: 김성철
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2009-04-08
Also published as: KR100902515B1

Abstract

본 발명은 패널소재 상에 웰드너트를 용접하는 경우, 로케이팅 핀에 웰드너트가 편심되어 안착되면, 핀 홀더 내부에 유지되던 공압이 누출되도록 하여 압력 측정기를 통하여 압력변화를 감지하여 웰드너트의 편심을 검출할 수 있도록 함으로써, 구성이 간단하고, 소형화하여 적용할 수 있도록 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치를 제공한다.

너트 용접기, 편심 검출장치, 웰드너트, 로케이팅 핀, 공압

Description

너트 용접기용 너트 편심 검출장치{DEVICE FOR SENSING NUT UNBALANCE OF NUT WELDING DEVICE}

본 발명은 너트 용접기용 너트 편심 검출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패널소재 상에 웰드너트를 용접하는 경우, 로케이팅 핀에 웰드너트가 편심되어 안착되면, 핀 홀더 내부에 유지되던 공압이 누출되도록 하여 이를 감지하여 웰드너트의 편심을 검출할 수 있도록 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 각종 차체 패널 상에는 웰드너트(weld nut; 이하 너트라고 칭함)를 용접하여 다른 부품과 연결을 정확하고 견고하게 하여 고정할 수 있도록 한다.

도 1에서는 상기한 월드너트를 패널 상에 용접하기 위한 일반적인 너트 용접기를 도시하고 있다.

즉, 상기한 너트 용접기는 기본적으로 규격화된 너트를 용접하는 장비로써,용접기 몸체(101)의 전방 하부에 핀 홀더(103)가 구성되고, 상기 핀 홀더(103)의 내부에는 로케이팅 핀(105)이 설치된다.

그리고 상기 용접기 몸체(101)의 상부에는 상기 핀 홀더(103)에 대응하여 가동 용접전극(107)이 구성된다.

이러한 너트 용접기를 이용한 너트의 용접은, 상기 로케이팅 핀(105)에 상기 패널소재(미도시)를 그 장착홀을 통하여 끼운 상태로 로딩(loading)한 다음, 너트 피더(미도시)로부터 공급된 너트가 상기 패널소재의 장착홀 상부에서 로케이팅 핀(105)에 끼워진 상태로, 그 상부에서 가동 용접전극(107)이 하강하여 너트의 상부를 가압하면서 통전시켜 상기 너트가 패널소재에 용접이 이루어지도록 한다.

그런데, 상기한 바와 같은 너트의 용접 과정에서, 상기 패널소재 상에 너트가 편심되어 로케이팅 핀(105)에 안착되면, 용접불량이 초래되어 이를 방지하기 위해서 종래에는, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같은, 너트 편심 검출장치를 적용하였다.

즉, 종래의 너트 편심 검출장치는 용접기 몸체(101)의 하부에 구성되는 하부 아암(109)에 핀 홀더(103)를 통하여 로케이팅 핀(107)이 설치되며, 상기 핀 홀더(103)의 하부에는 핀 실린더(111)가 장착되며, 상기 핀 실린더(111)의 일측방에는 센서 플레이트(113)를 통하여 3개의 근접센서(S1,S2,S3)가 설치된다.

그리고 상기 핀 실린더(111)의 하부에는 상기 로케이팅 핀(105)의 하단과 핀 실린더(111)의 하부면에 각각 일측과 타측이 힌지 연결된 링크바(115)가 구성되고, 상기 링크바(115)의 선단에는 감지도그(117)가 장착된다.

이러한 구성을 갖는 종래의 너트 편심 검출장치는 상기 패널소재 상에 너트가 편심되어 로케이팅 핀(105)에 안착되는 경우, 가동 용접전극(107)이 작동하면, 상기 로케이팅 핀(105)을 일정치 이상 누르게 되고, 이에 따라 상기 링크바(115)는 힌지 작동하여 그 선단의 감지도그(117)를 회전시키게 된다.

따라서 상기 감지도그(117)는 3개의 근접센서(S1,S2,S3) 중, 최상부에 위치된 근접센서(S1)에 의해 감지되어 너트의 편심을 검출하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 너트 용접기용 너트 편심 검출장치는 핀 실린더와 3개의 근접센서를 적용함에 따라 설비가 크고 복잡하며, 로봇과 같이, 동적인 작동을 이루는 장비에는 적용이 불가하여 사용상의 한계가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사용상의 한계를 극복하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 패널소재 상에 웰드너트를 용접하는 경우, 로케이팅 핀에 웰드너트가 편심되어 안착되면, 핀 홀더 내부에 유지되던 공압이 누출되도록 하여 압력 측정기를 통하여 압력변화를 감지하여 웰드너트의 편심을 검출할 수 있도록 함으로써, 구성이 간단하고, 소형화하여 적용할 수 있도록 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 너트 용접기용 너트 편심 검출장치는 원형으로 형성되며, 내부에는 상부로 개구되는 피스톤 실이 형성되며, 일측부에는 상기 피스톤 실과 연결되는 공압 공급구가 형성되고, 하부에는 장착단이 형성되며, 상기 피스톤 실의 상부 내부면에는 암나사산이 형성되는 핀 홀더; 상기 핀 홀더의 피스톤 실 내부에 설치되며, 하부면 중앙에는 스프링 가이더가 일체로 형성되고, 상부면에는 링 가이더가 일체로 형성되는 분할 피스톤; 상기 분할 피스톤의 스프링 가이더에 끼워져 분할 피스톤에 상향 탄성력을 제공하는 하부 스프링; 하단 중앙에는 외주면을 따라 숫나사산을 형성하는 체결단을 구성하고, 중앙에는 관통된 핀 홀을 형성하여 상기 핀 홀더의 상부에서 그 암나사산에 상기 체결단의 숫나사산을 통하여 체결되는 어답터; 상기 분할 피스톤의 링 가이더 외측에 끼워져 상기 어답터의 체결단 둘레와 상기 분할 피스톤의 상면 사이에 개재되는 시일링; 상기 어답터의 핀 홀에 내측으로부터 끼워지며, 그 하부는 상기 피스톤 실의 내부에서 상기 링 가이더에 대응하는 테이퍼부가 형성되는 로케이팅 핀; 상기 분할 피스톤의 링 가이더 내부에 삽입되어 상단이 상기 로케이팅 핀을 탄성 지지하도록 설치되는 상부 스프링; 상기 핀 홀더의 공압 공급구에 공압배관을 통하여 연결되어 상기 피스톤 실 내부에 정압의 공압을 공급하는 정압 공급기; 상기 공압배관의 일측으로부터 분기된 분기관을 통하여 연결되어 상기 피스톤 실 내부의 공압을 측정하여 그 신호를 제어기로 출력하는 압력 측정기를 포함한다.

여기서, 상기 공압 공급구는 그 내주면에 나사산을 형성하여 니플을 통하여 상기 공압배관과 체결되는 것을 특징으로 하고, 상기 분할 피스톤은 상기 피스톤 실 내에서 공압에 의해 작동되지 않도록 그 직경이 상기 피스톤 실의 내경보다 일정치 이상 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 하부 스프링은 상기 분할 피스톤의 스프링 가이더에 끼워진 상태로, 그 상단이 상기 분할 피스톤에 지지되고, 그 하단이 상기 피스톤 실의 하부면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 어답터는 상기 로케이팅 핀의 테이퍼부에 대응하여 그 핀 홀의 하부가 테이퍼면으로 형성된다.

상기 로케이팅 핀은 그 소재가 세라믹 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 시일링은 그 소재가 실리콘 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치에 의하면, 패널소재 상에 웰드너트를 용접하는 경우, 로케이팅 핀에 웰드너트가 편심되어 안착되면, 핀 홀더 내부에 공급되어 유지되던 공압이 누출되도록 하여 압력측정기를 통하여 상기 핀 홀더 내의 압력변화를 감지하여 웰드너트의 편심을 검출할 수 있도록 함으로써 구성이 간단하고, 소형화하가 가능하여 로봇과 같이, 동적인 작동을 이루는 장비에도 적용이 가능하며, 그 사용상의 제약을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치의 조립 단면도 및 분해 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치는 로봇의 아암 선단이나 너트 용접기의 하부 아암(1) 등에 장착되는 핀 홀더(3)를 구비한다.

상기 핀 홀더(3)는 원형으로 형성되며, 그 내부에는 상부로 개구되는 피스톤 실(5)이 형성된다. 또한, 핀 홀더(3)의 일측부에는 상기 피스톤 실(5)과 연결되는 공압 공급구(7)가 형성되고, 그 하부에는 상기 로봇의 아암 선단이나 너트 용접기의 하부 아암(1) 등에 장착하기 위한 장착단(9)이 형성된다.

상기 핀 홀더(3)의 피스톤 실(5)의 상부 내부면에는 암나사산(N1)이 가공된다.

그리고 상기 핀 홀더(3)의 피스톤 실(5) 내부에는 분할 피스톤(11)에 설치되는데, 상기 분할 피스톤(11)은 그 하부면 중앙에 원형봉 형상의 스프링 가이더(13)가 일체로 형성되고, 그 상부면에는 중공관 형상의 링 가이더(15)가 일체로 형성된다.

여기서, 상기 분할 피스톤(11)은 상기 피스톤 실(5) 내에서 공압에 의해 작동되지 않도록 그 직경이 상기 피스톤 실(5)의 내경보다 일정치 이상 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 피스톤 실(5) 내에서, 상기 분할 피스톤(11)의 스프링 가이더(13)에는 하부 스프링(17)이 끼워져 장착된 상태로, 상기 분할 피스톤(11)에 상향 탄성력을 제공한다.

여기서, 상기 하부 스프링(17)은 상기 분할 피스톤(11)의 스프링 가이더(13)에 끼워진 상태로, 그 상단이 상기 분할 피스톤(11)에 지지되고, 그 하단이 상기 피스톤 실(5)의 하부면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어진다.

그리고 상기 핀 홀더(3)의 상부 내주면에 형성된 암나사산(N1)에는 어답터(21)가 체결되는데, 상기 어답터(21)는 그 하단 중앙에 외주면을 따라 숫나사산(N2)을 형성하는 체결단(23)을 구성하여 상기 핀 홀더(3)의 암나사산(N1)에 체결된다.

또한, 상기 어답터(21)는 그 중앙에 관통된 핀 홀(25)을 형성하되, 상기 핀 홀(25)의 하부에는 일정높이 경사진 내주면으로 이루어지는 테이퍼면(27)을 형성한다.

이러한 어답터(21)와 상기 분할 피스톤(11) 사이에는 시일링(29)이 개재되는데, 상기 시일링(29)은 상기 분할 피스톤(11)의 링 가이더(15) 외측에 끼워져 상기 어답터(21)의 체결단(23) 둘레와 상기 분할 피스톤(11)의 상면 사이에 개재된다.

여기서, 상기 시일링(29)은 그 소재가 실리콘 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 어답터(21)의 핀 홀(25)에는 로케이팅 핀(31)이 내측으로부터 끼워지며, 상기 로케이팅 핀(31)의 하부는 상기 피스톤 실(5)의 내부에서 상기 링 가이더(15)에 대향하여 테이퍼부(33)가 형성되며, 상기 테이퍼부(33)는 상기 핀 홀(25)의 하부에 형성되는 테이퍼면(27)에 대응하게 된다.

여기서, 상기 로케이팅 핀(31)은 그 소재가 세라믹 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분할 피스톤(11)의 링 가이더(15) 내부에는 상부 스프링(19)이 삽입되는데, 상기 상부 스프링(19)은 그 상단이 상기 로케이팅 핀(31)의 하부에 지지되고, 그 하단은 상기 분할 피스톤(11)의 상면에 지지되어 상기 로케이팅 핀(31)을 상향하여 탄성 지지하도록 코일 스프링으로 구성된다.

한편, 상기 핀 홀더(3)의 공압 공급구(7)에는 공압배관(35)을 통하여 정압 공급기(40)가 연결되어 상기 피스톤 실(5) 내부에 정압의 공압을 공급하도록 구성된다.

여기서, 상기 공압 공급구(7)는 그 내주면에 나사산을 형성하여 니플(37)을 통하여 상기 공압배관(35)과 체결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공압배관(35)에는 그 일측으로부터 분기된 분기관(39)을 통하여 압력 측정기(50)가 연결되어 상기 피스톤 실(5) 내부의 공압을 측정하여 그 신호를 제어기(60)로 출력하도록 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치의 작동을 도 6을 통하여 설명한다.

먼저, 초기 상태에서는 도 6의 S1에서와 같이, 상기 정압 공급기(40)로부터 공압배관(35)을 통하여 핀 홀더(3)의 피스톤 실(5) 내부로 정압의 공압이 공급된다. 이때, 상기 분할 피스톤(11)은 하부 스프링(17)의 탄성력에 의해 상승하여 상기 어답터(21)의 체결단(23)과의 사이에 개재되는 시일링(29)에 의해 상기 피스톤 실(5)을 밀폐시키게 되며, 상기 피스톤 실(5) 내부에는 일정한 정상압이 유지된다.

이러한 상태에서, 도 6의 S2에서와 같이, 장착홀을 통하여 패널소재(70)를 상기 로케이팅 핀(31)에 끼운 상태로, 너트 피더(미도시)로부터 공급된 너트(80)가 상기 패널소재(70)의 장착홀 상부에 정상적으로 위치된 후, 가동 용접전극(90)이 작동하면, 상기 로케이팅 핀(31)을 일정치(약 3mm) 누르게 되고, 동시에 상기 가동 용접전극(90)은 패널소재(70)와 함께 지지된 너트(80)의 상부를 가압하면서 통전시켜 상기 너트(80)가 패널소재(70)에 용접되도록 한다.

이때, 상기 로케이팅 핀(31)은 그 하강량이 3mm로, 상기 링 가이더(15)의 상단과 접촉만 되어 분할 피스톤(11)을 하강시키지는 못하게 되며, 이에 따라 분할 피스톤(11)은 상기 어답터(21)의 체결단(31)과의 사이에 개재되는 시일링(29)에 의해 상기 피스톤 실(5)의 밀폐 상태를 유지하게 된다.

따라서, 상기 피스톤 실(5) 내부에는 초기 상태와 같이, 일정한 정상압이 유지되며, 상기 압력 측정기(50)가 이를 감지하여 제어기(60)로 그 신호를 출력하게 되면, 제어기(60)는 정상적인 너트의 용접작업을 진행하게 된다.

반면, 도 6의 S3에서와 같이, 장착홀을 통하여 패널소재(70)를 상기 로케이팅 핀(31)에 끼운 상태로, 너트 피더(미도시)로부터 공급된 너트(80)가 상기 패널소재(70)의 장착홀 상부에 편심되어 위치된 상태로, 상기 가동 용접전극(90)이 작동하면, 상기 로케이팅 핀(31)은 일정치 이상(약 5mm) 눌려서 하강하게 된다.

이때, 상기 로케이팅 핀(31)은 그 하강량이 약 5mm 이상으로, 상기 링 가이더(15)의 상단과 접촉된 후, 분할 피스톤(11)을 하강시켜 상기 시일링(29)으로 상호 접촉된 분할 피스톤(11)과 상기 어답터(21)의 체결단(23)이 서로 떨어지도록 한다.

그러면, 상기 피스톤 실(5)에 공급되던 일정 공압은 핀 홀(25)을 통하여 일부가 누출되며, 이에 따라 상기 피스톤 실(5) 내부에는 초기 상태의 정상압보다 압력이 낮아지는 압력하강 현상이 발생된다.

이와 같이, 피스톤 실(5) 내부의 압력하강을 상기 압력 측정기(50)가 감지하여 제어기(60)로 그 신호를 출력하게 되면, 제어기(60)는 너트(80)가 편심 공급된 비정상적인 너트의 용접작업으로 판단하여 용접작업을 중지하게 된다.

따라서, 본 실시예에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치는 패널소 재(70) 상에 웰드너트(80)를 용접하는 경우, 로케이팅 핀(31)에 웰드너트(80)가 편심되어 안착되면, 핀 홀더(3) 내부에 유지되던 공압이 누출되며, 이를 압력 측정기(50)를 통하여 감지하여 제어기(60)로 그 신호를 출력함으로써, 웰드너트(80)가 편심된 상태로 패널소재(70)에 용접되는 것을 방지하게 되며, 구성이 간단하고, 소형화가 가능하여 사용상의 이점이 있다.

도 1은 일반적인 너트 용접기의 구성도이다.

도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치의 측면 및 정면 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치의 분해 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 너트 용접기용 너트 편심 검출장치의 각 조건별 작동 상태도이다.

Claims

너트 용접기용 너트 편심 검출장치에 있어서,

원형으로 형성되며, 내부에는 상부로 개구되는 피스톤 실이 형성되며, 일측부에는 상기 피스톤 실과 연결되는 공압 공급구가 형성되고, 하부에는 장착단이 형성되며, 상기 피스톤 실의 상부 내부면에는 암나사산이 형성되는 핀 홀더;

상기 핀 홀더의 피스톤 실 내부에 설치되며, 하부면 중앙에는 스프링 가이더가 일체로 형성되고, 상부면에는 링 가이더가 일체로 형성되는 분할 피스톤;

상기 분할 피스톤의 스프링 가이더에 끼워져 분할 피스톤에 상향 탄성력을 제공하는 하부 스프링;

하단 중앙에는 외주면을 따라 숫나사산을 형성하는 체결단을 구성하고, 중앙에는 관통된 핀 홀을 형성하여 상기 핀 홀더의 상부에서 그 암나사산에 상기 체결단의 숫나사산을 통하여 체결되는 어답터;

상기 분할 피스톤의 링 가이더 외측에 끼워져 상기 어답터의 체결단 둘레와 상기 분할 피스톤의 상면 사이에 개재되는 시일링;

상기 어답터의 핀 홀에 내측으로부터 끼워지며, 그 하부는 상기 피스톤 실의 내부에서 상기 링 가이더에 대응하는 테이퍼부가 형성되는 로케이팅 핀;

상기 분할 피스톤의 링 가이더 내부에 삽입되어 상단이 상기 로케이팅 핀을 탄성 지지하도록 설치되는 상부 스프링;

상기 핀 홀더의 공압 공급구에 공압배관을 통하여 연결되어 상기 피스톤 실 내부에 정압의 공압을 공급하는 정압 공급기;

상기 공압배관의 일측으로부터 분기된 분기관을 통하여 연결되어 상기 피스톤 실 내부의 공압을 측정하여 그 신호를 제어기로 출력하는 압력 측정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 공압 공급구는

그 내주면에 나사산을 형성하여 니플을 통하여 상기 공압배관과 체결되는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 분할 피스톤은

상기 피스톤 실 내에서 공압에 의해 작동되지 않도록 그 직경이 상기 피스톤 실의 내경보다 일정치 이상 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 하부 스프링은

상기 분할 피스톤의 스프링 가이더에 끼워진 상태로, 그 상단이 상기 분할 피스톤에 지지되고, 그 하단이 상기 피스톤 실의 하부면에 지지되는 코일 스프링으 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 어답터는

상기 로케이팅 핀의 테이퍼부에 대응하여 그 핀 홀의 하부가 테이퍼면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 로케이팅 핀은

그 소재가 세라믹 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 시일링은

그 소재가 실리콘 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.
제1항에 있어서,

상기 상부 스프링은

상기 분할 피스톤의 링 가이더 내부에 삽입되며, 상단이 상기 로케이팅 핀의 하면에 지지되고, 하단은 상기 분할 피스톤의 상면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 너트 용접기용 너트 편심 검출장치.