KR20110001607A

KR20110001607A - 편방향 스폿 용접장치

Info

Publication number: KR20110001607A
Application number: KR1020090059195A
Authority: KR
Inventors: 유성필
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-06
Also published as: KR101090803B1

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치는, 파트 부품을 스폿 용접으로서 차체에 접합하기 위한 것으로서, ⅰ)로봇 아암의 선단에 고정되게 설치되는 프레임과, ⅱ)전극봉을 가지며 상기 프레임에 장착되고, 에어 실린더를 통해 상하 방향으로 승강 가능하게 설치되는 건 어셈블리와, ⅲ)상기 메인 프레임에 고정되게 장착되는 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 내부에서 외부로 와이어를 풀거나 감을 수 있는 와이어 권취유닛과, ⅳ)상기 와이어에 연결되며, 상기 하우징에 선택적으로 결합 가능하게 구성되어 상기 차체에 접지 전류를 인가하는 접지유닛과, ⅴ)상기 접지유닛에 구성되어 그 접지유닛을 상기 차체에 선택적으로 고정시키기 위한 고정부재와, ⅵ)상기 프레임에 구성되어 전원으로부터 공급되는 고전압의 전류를 저전압으로 변압하여 전원 케이블을 통해 상기 건 어셈블리, 권취유닛, 및 접지유닛으로 공급하는 변압기를 포함한다.

편방향, 스폿, 용접, 접지

Description

편방향 스폿 용접장치 {SIDE DIRECTION SPOT WELDING DEVICE}

본 발명의 예시적인 실시예는 차체 조립 라인에 적용되는 편방향 스폿 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐단면 구조의 스폿 용접이 가능한 편방향 스폿 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 로봇의 아암 선단에 장착되는 스폿 용접장치는 크게, 고정팁과 함께 용접 대상물을 가압하기 위한 가동팁을 각각 구비하는 양방향 스폿 용접 방식과, 단일의 용접팁을 구비하는 편방향 스폿 용접 방식으로서 구분할 수 있다.

전자의 양방향 스폿 용접 방식은 자동차 조립 라인에서 주로 사용하는 용접 방식으로 전원으로부터 공급되는 전압을 변압하는 변압기와, 고정팁과 가동팁을 지닌 용접건으로 구성되며, 그 변압기가 용접건과 함께 장착된다.

따라서 상기 양방향 스폿 용접 방식은 변압기와 용접건을 연결하는 전원 케이블이 짧고, 초기 투자비가 작으며, 유지 및 보수가 용이하다는 잇점이 있다.

그러나, 이러한 양방향 스폿 용접 방식은, 최근 전 세계적으로 충돌 안전 기준이 강화되고, 측면 충돌의 중요성이 증대되면서 충동 성능을 최대화 할 수 있는 차체 구조의 필요성이 대두됨에 따라 폐단면 구조 용접의 요구가 증대되고 있는데 반해, 그 폐단면 구조의 용접이 불가능하다는 단점이 있다.

한편, 후자의 편방향 스폿 용접 방식은 언급한 바 있는 변압기와, 단일의 용접팁을 지닌 용접건으로 구성되며, 그 변압기가 용접건으로부터 멀리 떨어져 배치된다.

이러한 편방향 스폿 용접 방식은 양방향 스폿 용접 방식과 달리 폐단면 구조의 용접이 가능한 반면, 단일의 용접팁을 사용하기 때문에 접지를 위한 접지 장치를 필요로 한다.

그런데, 상기와 같은 편방향 스폿 용접 방식을 적용한 종래 기술에 따른 용접장치는 변압기와 용접건이 서로 멀리 떨어져 배치됨으로 이들을 전기적으로 연결하기 위한 전원 케이블의 길이가 길어진다는 문제점이 있다.

이는 전기 저항값이 매우 높아 고용량/고사양의 용접 전원 및 변압기를 사용하는데 따른 설비 투자비의 증가 요인으로서 작용하게 되고, 전원 케이블의 변형 및 열 발생량이 증가하게 되므로 그 케이블의 유지/보수가 난해하고, 주기적인 저항 체크 및 관리를 필요로 한다.

또한, 종래 기술에 따른 편방향 스폿 용접장치는 차종에 따라서 적절하게 접지되는 접지 장치가 필요하므로, 단일의 접지 장치로서 다차종 및 다부위의 용접이 불가능하고, 이로 인해 초기 투자비가 과다하게 증가하며, 생산 라인의 유연성이 저하된다는 문제점도 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 변압기의 장착 구조 및 용접을 위한 접지 구조를 개선하여 설비 투자비를 줄일 수 있고, 생산 라인의 유연성을 향상시킬 수 있도록 하는 편방향 스폿 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치는, 파트 부품을 스폿 용접으로서 차체에 접합하기 위한 것으로서, ⅰ)로봇 아암의 선단에 고정되게 설치되는 프레임과, ⅱ)전극봉을 가지며 상기 프레임에 장착되고, 에어 실린더를 통해 상하 방향으로 승강 가능하게 설치되는 건 어셈블리와, ⅲ)상기 메인 프레임에 고정되게 장착되는 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 내부에서 외부로 와이어를 풀거나 감을 수 있는 와이어 권취유닛과, ⅳ)상기 와이어에 연결되며, 상기 하우징에 선택적으로 결합 가능하게 구성되어 상기 차체에 접지 전류를 인가하는 접지유닛과, ⅴ)상기 접지유닛에 구성되어 그 접지유닛을 상기 차체에 선택적으로 고정시키기 위한 고정부재와, ⅵ)상기 프레임에 구성되어 전원으로부터 공급되는 고전압의 전류를 저전압으로 변압하여 전원 케이블을 통해 상기 건 어셈블리, 권취유닛, 및 접지유닛으로 공급하는 변압기를 포함한다.

상기 편방향 스폿 용접장치는, 상기 권취유닛에 구성되어 그 권취유닛과 상기 접지유닛이 분리되는 때 상기 전원 케이블의 텐션을 조절하는 텐션 조절유닛을 더욱 포함할 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 권취유닛은 상기 하우징에 고정되게 장착되는 한 쌍의 서보 모터와, 상기 하우징의 내부에 각각의 회전축을 통해 회전 가능하게 설치되어 상기 와이어를 풀거나 감는 한 쌍의 권취 릴과, 상기 각 서보 모터의 구동력을 상기 각 회전축으로 전달하기 위해 상기 각 서보 모터의 구동축과 상기 각 회전축에 장착되며 상호 치합하는 동력전달기어를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치는, 상기 각 서보 모터의 구동축이 수직 방향으로 배치되고, 상기 각 회전축이 수평 방향으로 배치될 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 동력전달기어는 상기 각 구동축에 설치되는 베벨 기어와, 상기 각 회전축에 설치되는 베벨 피니언 기어로서 이루어질 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 권취유닛은 상기 각 권취 릴에 대응하며 한 쌍으로서 각각 구비되어 상기 와이어를 안내하는 가이드 롤러를 포함할 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 하우징에는 상기 와이어가 내외부로 인출 및 인입될 수 있는 인입출구가 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 접지유닛은 상기 와이어와 연결되며 상기 하우징에 암수식으로서 결합되는 바디부와, 상기 바디부에 장착되며 상기 차체로 접지되는 접지부를 포함할 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 접지부는 상기 전원 케이블을 통해 상기 변압기와 전기적으로 연결되며 상기 바디부에 고정되게 설치되는 접지 브라켓과, 상기 접지 브라켓에 전기적으로 연결되며 구리 섬유의 다발 형태로서 이루어지는 접지망을 포함할 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 바디부는 상기 인입출구에 삽입하며 끼워질 수 있는 한 쌍의 결합 돌기가 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 고정부재는 상기 바디부에 고정되게 설치되는 전자석으로서 이루어질 수 있다.

상기 편방향 스폿 용접장치에 있어서, 상기 텐션 조절유닛은 상기 하우징에 고정되게 설치되고, 상기 전원 케이블과 연결되는 텐션 와이어가 구비되며, 상기 텐션 와이어를 탄성력으로서 감거나 풀 수 있는 스파이럴 스프링이 구비된 스프링 밸런서로서 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치에 의하면, 종래 기술과 달리 전원으로부터 공급되는 고전압의 전류를 저전압으로 변압하는 변압기가 건 어셈블리 측의 프레임에 장착되므로, 그 변압기와 건 어셈블리 등을 전기적으로 연결하는 전원 케이블의 길이를 줄일 수 있다.

따라서 본 실시예에서는 전원 케이블의 길이를 짧게 하여 전기 저항값을 낮출 수 있으므로, 기존 양방향 스폿 용접 수준으로서 용접 품질을 균일하게 유지할 수 있으며, 고전압 고용량의 변압 장비를 필요로 하지 않기 때문에 설비 투자비를 절감할 수 있고, 전원 케이블의 변형 및 열 발생량을 줄임으로 케이블의 유지 보수가 용이하다.

또한, 본 실시예에서는 전자석으로 이루어진 고정부재를 통하여 접지유닛을 차체의 가장 적합한 부위에 자유롭게 접지시킨 후 용접이 이루어지므로, 별도의 추가 설비 없이 다차종의 차체 및 다부위의 용접에 대응 가능하기 때문에 설비 투자비를 절감할 수 있으며, 생산 라인의 유연성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 권취유닛을 통하여 접지유닛을 용이하게 회수할 수 있으므로, 종래 기술과 달리 용접 로봇의 이동 구간을 최소화하여 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 편방향 스폿 용접장치(100)는 패널과 같은 파트 부품을 스폿 용접으로서 차체에 접합할 수 있는 차체 조립 라인에 적용된다.

즉, 편방향 스폿 용접장치(100)는 차체를 접지한 상태에서 단일의 전극팁에 용접 전류를 인가하고, 파트 부품을 전극팁으로 가압하며 그 모재 사이의 전기 저항열을 이용하여 파트 부품을 용접 접합하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치(100)는 폐단면 구조의 용접이 가능한 것으로, 프레임(10)과, 건 어셈블리(20)와, 권취유닛(30)과, 접지유닛(50)과, 고정부재(70)와, 변압기(80)와, 텐션 조절유닛(90)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서, 프레임(10)은 전체 장치(100)의 주요 구성을 탑재하기 위한 것으로서, 용접 로봇(미도시)의 로봇 아암(1) 선단에 고정 브라켓(미도시)을 통하여 장착된다.

본 실시예에서, 상기 건 어셈블리(20)는 편방향 스폿 용접건으로서의 건 몸체로서 구비되며, 메인 프레임(10)에 구성된다.

이러한 건 어셈블리(20)는 전극팁으로서의 전극봉(21)을 지니며 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되는 건 홀더(23)와, 건 홀더(23)와 연결되며 그 건 홀더(23)를 상하 방향으로 왕복 이동시키기 위한 에어 실린더(25)를 포함하여 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 권취유닛(30)은 메인 프레임(10)에 고정되게 장착되는 하우징(31)을 구비하며, 그 하우징(31)의 내부에서 외부로 와이어(W1: 도 3 참조)를 풀거나 감을 수 있는 구조로서 이루어진다.

여기서, 상기 하우징(31)은 소정의 내부 공간을 형성하며, 그 하우징(31)의 하단부에는 내부 공간과 연통되며 와이어(W1)가 하우징(31)의 내외부로 인출 및 인 입될 수 있는 한 쌍의 인입출구(32)가 돌출되게 형성된다.

상기 권취유닛(30)은 도 3에서와 같이, 한 쌍의 서보 모터(33)와, 한 쌍의 권취 릴(35)과, 동력전달기어(37)와, 가이드 롤러(41)를 포함하여 구성된다.

상기 각 서보 모터(33)는 컨트롤유닛(미도시)으로부터 제공되는 제어 신호에 따라 정역 방향의 회전력을 발생시키고 그 회전력을 모터 구동축(34)을 통해 뒤에서 더욱 설명하는 동력전달기어(37)에 제공하기 위한 것으로서, 도면을 기준할 때 하우징(31)의 상부면에 고정되게 장착된다.

여기서, 상기 각 서보 모터(33)의 모터 구동축(34)은 수직 방향(도면에서의 상하 방향)을 따라 하우징(31)의 내부로 배치된다.

상기 서보 모터(33)는 컨트롤유닛(미도시)에 의해 그 회전 방향 및 회전 속도가 제어되는 바, 이러한 서보 모터(33)는 당 업계에서 널리 사용되는 통상적인 구조의 서보 모터로서 이루어지므로 본 명세서에서 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 한 쌍의 권취 릴(35)은 별개의 와이어(W1)가 감기거나 풀면서 그 와이어(W1)를 하우징(31)의 인입출구(32)를 통해 인입 및 인출시킬 수 있는 원형의 릴 형태로서 이루어지며, 하우징(31)의 내부에 각각의 회전축(36)을 통하여 회전 가능하게 설치된다.

이 경우, 상기 각 회전축(36)은 하우징(31)의 내부에서 서로 마주하는 내벽면에 회전 가능하게 장착되고, 이의 단부에는 권취 릴(35)이 고정되게 설치된다.

여기서, 상기 각 회전축(36)은 하우징(31)의 내부에서 서보 모터(33)의 모터 구동축(34)에 직교하는 수평 방향(가로 방향)으로 배치된다.

상기 동력전달기어(37)는 각 서보 모터(33)에서 모터 구동축(34)을 통해 제공되는 회전력을 회전축(36)으로 전달하기 위한 것으로서, 각 서보 모터(33)의 모터 구동축(34)과 각 회전축(36)의 선단부에 장착되며 상호 치합되는 기어로서 구비된다.

상기 동력전달기어(37)는 원뿔 모양으로서 서로 직각으로 만나 각각의 모터 구동축(34)과 회전축(36) 사이에 운동을 전달하는 것으로, 각 모터 구동축(34)의 선단부에 고정되게 설치되는 베벨 기어(38)와, 각 회전축(36)의 선단부에 고정되게 설치되며 그 베벨 기어(38)와 상호 치합되는 베벨 피니언 기어(39)를 포함하여 이루어진다.

상기 가이드 롤러(41)는 서보 모터(33)의 작동으로서 각각의 권취 릴(35)에 감기거나 그 권취 릴(35)로부터 풀리며 하우징(31)의 인입출구(32)를 통해 인입 및 인출되는 와이어(W1)를 가이드 하기 위한 것이다.

이러한 가이드 롤러(41)는 하우징(31)의 내부에서 각각의 권취 릴(35) 및 인입출구(32)에 대응하여 각각 한 쌍으로서 구비되고, 그 하우징(31)의 내벽면에 회전 가능하게 설치된다.

본 실시예에서, 상기 접지유닛(50)은 차체에 그라운드 되며 그 차체로 접지 전류를 인가하기 위한 것으로서, 언급한 바 있는 와이어(W1)에 연결되며, 권취유닛(30)의 하우징(31)에 선택적으로 결합 가능하게 구성된다.

이러한 접지유닛(50)은 와이어(W1)와 연결되며 하우징(31)에 암수식으로서 결합되는 바디부(51)와, 그 바디부(51)에 장착되며 차체로 접지되는 접지부(53)를 포함하여 이루어진다.

상기 바디부(51)는 도 4에서와 같이, 하우징(31)의 인입출구(32)에 삽입되며 끼워지거나 그 인입출구(32)로부터 이탈될 수 있는 한 쌍의 결합 돌기(52)가 돌출되게 형성되는 바, 이들 결합 돌기(52)는 권취유닛(30)의 와이어(W1)에 각각 연결된다.

본 실시예에서, 상기 접지부(53)는 도 5에서와 같이, 뒤에서 더욱 설명하는 변압기(80)와 연결되는 접지 브라켓(54)과, 접지 브라켓(54)에 전기적으로 연결되는 접지망(56)을 포함하고 있다.

상기 접지 브라켓(54)은 바디부(51)에 고정되게 설치되는 바, 전원 케이블(PC)을 통해 변압기(80)와 전기적으로 연결된다.

여기서, 상기 접지망(56)은 차체에 접촉하며 변압기(80)로부터 전원 케이블(PC)을 통해 공급되는 접지 전류를 차체에 인가하기 위한 것이다.

상기 접지망(56)은 구리 섬유의 다발 형태로서 구비되며, 차체의 패널의 형상에 따라 그 형태의 변형이 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 고정부재(70)는 위에서 설명한 바와 같은 접지유닛(50)의 접지부(53)를 차체에 선택적으로 고정시키기 위한 것으로서, 그 접지유닛(50)의 바디부(51)에 구성된다.

이러한 고정부재(70)는 원기둥의 형태로서 이루어지며, 접지유닛(50)의 바디부(51)에 고정되게 설치된다.

바람직하게, 상기 고정부재(70)는 변압기(80)로부터 인가되는 전류에 의해 전자기력을 발생시키고, 그 전자기력의 유무에 따라 차체의 패널에 부착되거나 그 패널로부터 분리될 수 있는 전자석(71)으로서 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 변압기(80)는 전원(미도시)으로부터 인가되는 고전압의 전류를 저전압으로 변압하여 전원 케이블(PC)을 통해 건 어셈블리(20), 권취유닛(30), 접지유닛(50), 및 고정부재(70)로 공급하기 위한 것이다.

여기서, 상기 변압기(80)는 프레임(10)에 고정되게 장착되며, 전원 케이블(PC)을 통해 건 어셈블리(20), 권취유닛(30), 접지유닛(50), 및 고정부재(70)와 전기적으로 연결된다.

본 실시예에서, 상기 텐션 조절유닛(90)은 앞서 설명한 바와 같은 권취유닛(30)과 접지유닛(50)이 서로 분리되는 때, 전원 케이블(PC)에 작용하는 텐션을 조절하기 위한 것이다.

이러한 텐션 조절유닛(90)은 권취유닛(30)의 하우징(31)에 설치되는 스프링 밸런서(91)로서 이루어지는 바, 상기 스프링 밸런서(91)는 도 6에서와 같이 케이스(93)의 내부에서 탄성력에 의해 텐션 와이어(W2)를 감거나 풀 수 있는 회전부재(95)가 구비되고, 그 회전부재(95)에 탄성력을 제공할 수 있는 스파이럴 스프링(97)이 구비된다.

상기 텐션 와이어(W2)는 회전부재(95)에 감기거나 풀리며 케이스(93)의 외부로 인출되고, 전원 케이블(PC)과 상호 연결된다. 이에 상기 텐션 와이어(W2)의 끝단에는 전원 케이블(PC)을 연결하기 위한 연결 고리(99)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 스파이럴 스프링(97)은 당 업계에서 통상적으로 "태엽 스프링"이라고 하는데, 텐션 와이어(W2)에 장력이 작용하여 회전부재(95)가 일측 방향으로 회전하며 텐션 와이어(W2)를 푸는 경우 탄성 복원력을 그 회전부재(95)에 제공하고, 텐션 와이어(W2)에 장력이 작용하지 않는 경우 상기한 탄성 복원력에 의해 회전부재(95)를 다른 일측 방향으로 회전시키는 기능을 하게 된다.

이를 위해, 상기 스파이럴 스프링(97)은 일측 단부가 회전부재(95)의 회전축(96)에 연결되고, 다른 일측 단부는 케이스(93)에 연결된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치(100)의 작동 과정을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 우선 본 실시예에 의하면 도 7a에서와 같이 차체 조립 라인에서 차체(B)에 패널과 같은 파트 부품(P)을 용접하는 경우, 용접 로봇(미도시)은 로봇 컨트롤러(미도시)로부터 제어 신호를 인가받아 본 장치(100)를 차체(B) 측으로 이동시킨다.

여기서, 접지유닛(50)의 바디부(51)는 권취유닛(30)의 하우징(31)에 암수식으로 결합된 상태에 있다.

이 과정에서, 용접 로봇(미도시)은 고정부재(70)를 차체(B)에 접촉시키고, 변압기(80)는 전원(미도시)으로부터 공급되는 고전압의 전류를 저전압으로 변압하 여 고정부재(70)로 공급한다.

그러면, 고정부재(70)는 전자기력을 발생시키고, 그 전자기력에 의해서 차체(B)이 패널에 부착된다. 이와 동시에, 접지부(53)는 고정부재(70)에 의해 차체(B)의 패널에 밀착되며 그 차체(B)에 접지된 상태를 유지하게 된다.

여기서, 상기 접지부(53)는 구리 섬유의 다발 형태의 접지망(56)을 구비하므로, 그 접지망(56)을 통해 차체(B)에 대한 접촉(접지) 면적을 극대화하여 접지 저항을 최소화시킬 수 있고, 결과적으로는 접지 효율을 극대화시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 접지부(53)의 접지망(56)이 차체(B)의 패널 형상에 따라 형태의 변형이 이루어지고, 전자석의 고정부재(70)를 통하여 접지부(53)를 차체(B)의 가장 적합한 부위에 자유롭게 접지시킬 수 있으므로, 폐단면 구조의 차체 용접이 가능하며, 다차종의 차체 및 다부위에 대응 가능하다.

상기에서와 같이 차체(B)에 대한 접지부(53)의 접지가 완료되면, 이 상태에서 도 7b에 도시된 바와 같이, 용접 로봇(미도시)은 본 장치(100)를 차체(B)에 대한 파트 부품(P)의 용접 부위로 이동시킨다.

이러는 동안, 상기 접지유닛(50)의 바디부(51)는 권취유닛(30)의 하우징(31)으로부터 분리되는데, 그 바디부(51)의 결합 돌기(52)가 하우징(31)의 인입출구(32)로부터 빠지면서 분리된다.

그리고, 상기 바디부(51)가 고정부재(70)에 의해 차체(B)의 패널에 부착되어 있으므로, 권취유닛(30)의 와이어(W1)는 본 장치(100)의 이동 거리에 상응하는 만큼 권취 릴(35)로부터 풀려지게 된다.

즉, 상기 권취 릴(35)은, 서보 모터(33)의 작동으로서 정방향으로 작용하는 회전 구동력을 발생시키게 되면, 동력전달기어(37)를 통해 그 회전 구동력을 제공받아 일측 방향으로 회전하며 와이어(W1)를 풀어 내게 된다.

여기서, 상기 권취 릴(35)이 회전은 서보 모터(33)의 모터 구동축(34)이 정방향으로 회전하게 되면, 동력전달기어(37)를 통해 그 권취 릴(35)의 회전축(36)을 일측 방향으로 회전시킴으로써 이루어진다.

또한, 이 과정에서는 상기 접지부(53)와 변압기(80)를 연결하는 전원 케이블(PC)에 텐션이 작용하는 바, 그 텐션에 의해 스프링 밸런서(91)의 텐션 와이어(W2)가 풀어지며 전원 케이블(PC)에 작용하는 텐션을 상쇄시킨다.

상기한 과정을 거친 후, 변압기(80)를 통해 건 어셈블리(20)의 전극봉(21)으로 용접 전류를 인가한 상태에서, 건 홀더(23)를 에어 실린더(25)의 전진 작동으로서 파트 부품(P)의 용접 부위로 하강시킨다.

그러면, 건 홀더(23)의 전극봉(21)이 파트 부품(P)의 용접 부위를 가압하고, 그 파트 부품(P)을 통해 접지부(53)로 접지 전류를 인가함으로써 차체(B)와 파트 부품(P) 사이에서 발생하는 전기 저항열로서 파트 부품(P)의 용접 부위를 스폿 용접하게 된다.

이와 같은 과정을 거치며, 상기 용접 부위의 용접이 완료되면, 도 7c에서와 같이 에어 실린더(25)의 후진 작동으로서 전극봉(21)를 원위치시킨다.

여기서, 접지유닛(50)의 바디부(51)는 고정부재(70)에 의해서 차체(B)의 패널에 부착된 상태에 있으며, 권취유닛(30)의 하우징(31)과 떨어지며 와이어(W1)를 통해 그 하우징(31)과 연결된 상태를 유지하고 있다.

이 상태에서, 도 7d에서와 같이 고정부재(70)로 인가되는 전류를 차단하고, 용접 로봇(미도시)을 통해 본 장치(100)를 초기 위치로 이동시키는데, 권취유닛(30)의 와이어(W1)는 서보 모터(33)의 작동으로 권취 릴(35)에 감기면서 고정부재(70)가 장착된 접지유닛(50)을 들어 올린다.

즉, 상기 권취 릴(35)은, 서보 모터(33)의 작동으로서 역방향으로 작용하는 회전 구동력을 발생시키게 되면, 동력전달기어(37)를 통해 그 회전 구동력을 제공받아 다른 일측 방향으로 회전하며 와이어(W1)를 감는다.

이 경우 상기 권취 릴(35)이 회전은 서보 모터(33)의 모터 구동축(34)이 역방향으로 회전하게 되면, 동력전달기어(37)를 통해 그 권취 릴(35)의 회전축(36)을 다른 일측 방향으로 회전시킴으로써 이루어진다.

상기와 같이 와이어(W1)를 계속하여 권취 릴(35)에 감게 되면, 도 7e에서와 같이 접지유닛(50)의 바디부(51)는 암수식으로서 권취유닛(30)의 하우징(31)에 결합되는 바, 바디부(51)의 결합 돌기(52)가 하우징(31)의 인입출구(32)에 삽입되면서 그 하우징(31)에 결합되는 것이다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치(100)는 종래 기술과 달리 전원으로부터 공급되는 고전압의 전류를 저전압으로 변압하는 변압기(80)가 건 어셈블리(20) 측의 프레임(10)에 장착되므로, 그 변압기(80)와 건 어셈블리(20) 등을 전기적으로 연결하는 전원 케이블(PC)의 길이를 줄일 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 상기 전원 케이블(PC)을 짧게 하여 전기 저항값을 낮출 수 있으므로, 기존 양방향 스폿 용접 수준으로서 용접 품질을 균일하게 유지할 수 있으며, 고전압 고용량의 변압 장비를 필요로 하지 않기 때문에 설비 투자비를 절감할 수 있고, 전원 케이블(PC)의 변형 및 열 발생량을 줄임으로 케이블의 유지 보수가 용이하다.

또한, 본 실시예에서는 전자석의 고정부재(70)를 통하여 접지유닛(50)을 차체(B)의 가장 적합한 부위에 자유롭게 접지시킨 후 용접이 이루어지므로, 별도의 추가 설비 없이 다차종의 차체 및 다부위의 용접에 대응 가능하기 때문에 설비 투자비를 절감할 수 있으며, 생산 라인의 유연성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

이에 더하여, 본 실시예에서는 권취유닛(30)을 통하여 접지유닛(50)을 용이하게 회수할 수 있으므로, 종래 기술과 달리 용접 로봇(미도시)의 이동 구간을 최소화하여 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 정면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치에 적용되는 권취유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치에 적용되는 권취유닛과 접지유닛의 결합 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치에 적용되는 접지유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 편방향 스폿 용접장치에 적용되는 텐션 조절유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims

파트 부품을 스폿 용접으로서 차체에 접합할 수 있는 편방향 스폿 용접장치에 있어서,

로봇 아암의 선단에 고정되게 설치되는 프레임;

전극봉을 가지며 상기 프레임에 장착되고, 에어 실린더를 통해 상하 방향으로 승강 가능하게 설치되는 건 어셈블리;

상기 메인 프레임에 고정되게 장착되는 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 내부에서 외부로 와이어를 풀거나 감을 수 있는 와이어 권취유닛;

상기 와이어에 연결되며, 상기 하우징에 선택적으로 결합 가능하게 구성되어 상기 차체에 접지 전류를 인가하는 접지유닛;

상기 접지유닛에 구성되어 그 접지유닛을 상기 차체에 선택적으로 고정시키기 위한 고정부재; 및

상기 프레임에 구성되어 전원으로부터 공급되는 고전압의 전류를 저전압으로 변압하여 전원 케이블을 통해 상기 건 어셈블리, 권취유닛, 및 접지유닛으로 공급하는 변압기

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제1 항에 있어서,

상기 권취유닛에 구성되어 그 권취유닛과 상기 접지유닛이 분리되는 때 상기 전원 케이블의 텐션을 조절하는 텐션 조절유닛을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제1 항에 있어서,

상기 권취유닛은,

상기 하우징에 고정되게 장착되는 한 쌍의 서보 모터와,

상기 하우징의 내부에 각각의 회전축을 통해 회전 가능하게 설치되어 상기 와이어를 풀거나 감는 한 쌍의 권취 릴과,

상기 각 서보 모터의 구동력을 상기 각 회전축으로 전달하기 위해 상기 각 서보 모터의 구동축과 상기 각 회전축에 장착되며 상호 치합하는 동력전달기어

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제3 항에 있어서,

상기 각 서보 모터의 구동축이 수직 방향으로 배치되고, 상기 각 회전축이 수평 방향으로 배치되며,

상기 동력전달기어는 상기 각 구동축에 설치되는 베벨 기어와, 상기 각 회전축에 설치되는 베벨 피니언 기어로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제3 항에 있어서,

상기 권취유닛은,

상기 각 권취 릴에 대응하며 한 쌍으로서 각각 구비되어 상기 와이어를 안내하는 가이드 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제1 항에 있어서,

상기 하우징에는 상기 와이어가 내외부로 인출 및 인입될 수 있는 인입출구가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제1 항에 있어서,

상기 접지유닛은,

상기 와이어와 연결되며 상기 하우징에 암수식으로서 결합되는 바디부와, 상기 바디부에 장착되며 상기 차체로 접지되는 접지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제7 항에 있어서,

상기 접지부는,

상기 전원 케이블을 통해 상기 변압기와 전기적으로 연결되며, 상기 바디부에 고정되게 설치되는 접지 브라켓과,

상기 접지 브라켓에 전기적으로 연결되며 구리 섬유의 다발 형태로서 이루어지는 접지망

을 포함하는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제7 항에 있어서,

상기 하우징은 상기 와이어가 내외부로 인출 및 인입될 수 있는 한 쌍의 인입출구가 돌출되게 형성되고,

상기 바디부는 상기 인입출구에 삽입하며 끼워질 수 있는 한 쌍의 결합 돌기가 돌출되게 형성되며,

상기 고정부재는 상기 바디부에 고정되게 설치되는 전자석으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.
제2 항에 있어서,

상기 텐션 조절유닛은,

상기 하우징에 고정되게 설치되고, 상기 전원 케이블과 연결되는 텐션 와이어가 구비되며, 상기 텐션 와이어를 탄성력으로서 감거나 풀 수 있는 스파이럴 스프링이 구비된 스프링 밸런서로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 편방향 스폿 용접장치.