KR20110139652A

KR20110139652A - 용접기의 이퀄라이즈 장치

Info

Publication number: KR20110139652A
Application number: KR1020110059189A
Authority: KR
Inventors: 요시오 사토; 아리노부 모리; 신이치 구리하라; 겐지 하야후지; 츠네아키 스도
Original assignee: 오바라 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2011-12-29
Also published as: JP2012006031A; CN102294540B; US8803035B2; CN102294540A; EP2399702A1; US20120043308A1; KR101774587B1; JP5570318B2

Abstract

본 발명은 스폿 용접을 행하는 용접기의 이퀄라이즈 장치를 개선하여 컴팩트하고, 신속하게 동작하는 용접기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
로봇팔 또는 정치대에 접속되어 기둥체를 이루는 고정 부재(21)와, 고정 부재(21)를 내부에 수용하는 가동 부재(31)를 접속하는 이퀄라이즈 장치(90)로서, 고정 부재(21)의 하면과 가압축(51)은 근접하여 위치하고, 고정 부재(21)와 가동 부재(31)는 가압축(51)과 평행한 방향으로만 상호 이동 가능하도록 고정 부재(21)의 측면과 가동 부재(31)의 측면 사이에는 구속 수단이 설치되며, 가압축(51)은 고정 부재(21)에 대향하는 쪽의 일부를 절결하여 형성되는 절결부(52)를 구비하고, 고정 부재(21)의 앞부분에는, 고정 부재(21)에 피봇 지지되고, 일단이 가동 부재(31)의 앞면(35)에 접촉하며 타단이 가압축(51)에 접촉하는 종동 레버(40)를 구비하고, 고정 부재(21)의 뒷부분과 가동 부재(31)의 뒷면(36) 사이에는 상호 이격되도록 작용하는 스프링(48)을 구비한다.

Description

용접기의 이퀄라이즈 장치{EQUALIZING MECHANISM OF WELDING APPARATUS}

본 발명은 스폿 용접을 행하는 용접기에 관한 것으로서, 특히 워크 부재를 따라 움직이는 용접기의 이퀄라이즈 장치에 관한 것이다.

저항 용접은, 중첩시킨 워크 부재 사이에 전극을 두고 전극에 전류 및 가압력을 집중시켜 국부적으로 가열하며, 동시에 전극으로 가압하여 이루어지는 것이다.

이러한 용접기는 로봇팔에 접속되고, 또는 정(定)위치에 용접기를 정치시켜 로봇의 티칭에 의해 정확한 위치에서 용접할 수 있다.

워크 부재와 전극과의 위치 관계가 정확한 경우에는, 워크 부재의 양측에는 균등한 힘이 작용한다. 그러나, 전극은 소모되는 것이므로, 워크 부재와 전극과의 위치 관계를 항상 일정하게 하는 것은 곤란하다. 그리고, 로봇의 티칭 정밀도가 나쁜 경우, 워크 부재의 프레스 정밀도가 나쁜 경우 등에서는, 이 위치 관계가 부정확해지고, 용접기의 가압 동작에 의해 워크 부재가 변형되는 등의 문제가 발생하게 된다.

그래서, 워크 부재와 전극과의 위치 관계에 다소의 오차가 생기는 경우에도, 그 오차를 흡수하는 이퀄라이즈 장치를 포함하는 용접기가 필요하게 된다. 즉, 이퀄라이즈 장치는, 워크 부재와 전극과의 위치 관계에서 발생하는 오차를 흡수하는 장치이다.

특허문헌 1에서는, 종래의 용접기 및 이퀄라이즈 장치에 대해서 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 이 용접기(110)는 로봇팔에 접속되는 고정 브래킷(120)과, 이퀄라이즈되는 용접기 본체(130)를 갖는다. 용접기 본체(130)는, 아암(132)의 한쪽 측에 가압축(151)이 설치되고, 가압축(151)의 선단에는 한쪽 전극(181)이 설치된다. 아암(132)의 다른쪽 측에는 다른쪽 전극(182)이 설치된다.

가압축(151)은 모터(159)의 구동에 의해 전후로 이동하고, 그 축선 상에 전극(182)이 위치한다. 따라서, 양쪽 전극(181, 182)은 대략 일직선 상에서 상호 근접·이격하도록 되어 있다.

고정 브래킷(120)과 용접기 본체(130)와의 접속 부분에는 이퀄라이즈 장치(190)가 설치된다. 이 이퀄라이즈 장치(190)는 모터(199)의 구동에 의해 용접기 본체(130)가 고정 브래킷(120)에 대하여 이동하도록 구성되어 있다. 이동하는 방향은 가압축(151)과 평행한 방향이다. 2개의 모터(159, 199)는 인코더가 부설된 서보 모터이고, 인코더에 의한 위치 정보나 모터(159, 199)의 토크 및 전류 정보를 이용하여 전극(181, 182)의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

그러나, 이 용접기(110)는 2개의 모터(159, 199)를 사용하기 때문에, 전체가 커져서 컴팩트한 용접기를 구성하는 것이 곤란하다. 또한, 로봇팔의 제어와 함께 2개의 모터(159, 199)의 제어를 수행하기 때문에, 제어 시스템이 복잡해지고, 설정 등에 다대한 수고를 필요로 한다.

일본 특허 공개 제2004-090020호 공보

따라서, 본 발명의 목적은 스폿 용접을 행하는 용접기에 있어서, 이퀄라이즈 장치를 개선함으로써, 전체 구조가 컴팩트한 용접기를 제공하는 것이다. 또한, 작업을 시작하기 전의 설정이 간단한 용접기를 제공하는 것이다. 또, 신속한 동작에 의해, 작업 시간의 단축이 가능한 용접기를 제공하는 것이다.

본 발명의 청구항 1에 따른 이퀄라이즈 장치는, 로봇팔 또는 정치대(定置臺)에 접속되는 고정 브래킷과, 용접기 본체를 갖는 용접기에서, 상기 고정 브래킷과 상기 용접기 본체를 접속하는 이퀄라이즈 장치로서, 상기 용접기 본체는 한쪽 전극을 이동시키는 가압축을 구비하고, 상기 고정 브래킷에는 기둥체를 이루는 고정 부재가 설치되며, 상기 용접기 본체에는 상기 고정 부재를 내부에 수용하는 가동 부재가 설치되고, 상기 고정 부재의 하면과 상기 가압축은 근접하여 위치하며, 상기 고정 부재와 상기 가동 부재가 상기 가압축과 평행한 방향으로만 상호 이동 가능하도록, 상기 고정 부재의 측면과 상기 가동 부재의 측면 사이에는 구속 수단이 설치되고, 상기 가압축은 상기 고정 부재에 대향하는 쪽의 일부를 절결하여 형성되는 절결부를 구비하며, 상기 고정 부재의 앞부분에는, 이 고정 부재에 피봇 지지되고, 일단이 상기 가동 부재의 앞면에 접촉하며 타단이 상기 가압축에 접촉하는 종동(從動) 레버를 구비하고, 상기 고정 부재의 뒷부분과 상기 가동 부재의 뒷면 사이에는, 상호 이격되도록 작용하는 스프링을 포함하는 수단을 채용한다.

또한, 본 발명의 청구항 2에 따른 이퀄라이즈 장치는 청구항 1에 기재된 이퀄라이즈 장치에 있어서, 상기 구속 수단이 한쪽 면에 마련된 홈부와 다른쪽 면에 마련된 돌출부를 슬라이딩 가능하게 맞물리게 하여 형성되는 수단을 채용한다. 또한, 본 발명의 청구항 3에 따른 이퀄라이즈 장치는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재한 이퀄라이즈 장치에 있어서, 상기 종동 레버가 단부에 롤러를 구비하는 수단을 채용한다.

본 발명의 용접기는 이퀄라이즈 장치에 상기한 구조를 채용함으로써, 전체가 컴팩트하게 통합될 수 있다. 또한, 본 발명의 이퀄라이즈 장치는 기계식이기 때문에, 신속한 동작을 할 수 있다. 또한, 본 발명의 용접기는 제어 대상이 가압축의 단순한 움직임으로 한정된다. 이 결과, 작업을 시작하기 전의 설정이 단순해진다.

도 1은 본 발명의 이퀄라이즈 장치를 설명하는 개략도로서, (a)는 평면도, (c)는 (a)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도, (b)는 (c)의 B-B 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 2는 도 1의 이퀄라이즈 장치를 상세하게 나타내는 도면으로서, (a)는 도 1의 (c)의 C-C 화살표 방향에서 본 단면도, (b)는 (a)의 D-D 화살표 방향에서 본 단면도, (c)는 도 1의 (a)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 3은 도 1의 이퀄라이즈 장치의 움직임을 나타낸 설명도로서, (a)는 고정 브래킷측에 대하여 용접기 본체가 전진한 상태를 나타내고, (b)는 용접기 본체가 가장 많이 후퇴한 상태를 나타낸다.
도 4는 도 5 내지 도 8에 도시한 용접기의 이퀄라이즈 장치의 움직임을 설명한 개략도로서, (a)는 고정 브래킷에 대하여 용접기 본체가 전진한 상태를 나타내고, (b)는 고정 브래킷측에 대하여 용접기 본체가 가장 많이 후퇴한 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 용접기의 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 용접기의 용접기 본체의 평면도이다.
도 7은 도 6의 E-E 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 8은 도 7의 F-F 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 9는 종래의 용접기의 일례를 나타낸 개략도이다.

본 발명의 이퀄라이즈 장치를 설명하기 위해서, 도 1에 그 개략도를 나타낸다. 도 1의 (a)는 평면도, (c)는 (a)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도, (b)는 (c)의 B-B 화살표 방향에서 본 단면도이다.

본 발명의 이퀄라이즈 장치(90)는, 용접기의 구성 요소로서, 로봇팔 또는 정치대에 접속되는 고정 브래킷(20)과, 용접기 본체(30)를 접속하는 것이다. 이퀄라이즈 장치(90)의 고정 브래킷(20)측은 기둥체의 고정 부재(21)를 구비한다. 여기서는 대략 육면체(사각기둥)를 이용하여 설명한다. 한편, 이퀄라이즈 장치(90)의 용접기 본체(30)는 고정 부재(21)를 내부에 수용하는 가동 부재(31)를 구비한다. 또한, 용접기 본체(30)는 한쪽 전극을 이동시키는 가압축(51)을 구비한다.

본 발명의 이퀄라이즈 장치(90)는 그 구조에 다음과 같은 특징을 갖고 있다. 고정 부재(21)는 그 하면(22) 및 양 측면(23, 24)이 가압축(51)과 평행해지도록 배치되고, 하면(22)이 가압축(51)에 근접하여 위치한다. 고정 부재(21)와 가동 부재(31)는 가압축(51)과 평행한 방향으로만 상호 이동 가능하고, 이 때문에, 고정 부재(21)의 양 측면(23, 24)과 가동 부재(31)의 양 측면(33, 34) 사이에 구속 수단(70)이 설치된다.

도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 구속 수단(70)은 한쪽 면에 마련된 홈부(29)와 다른쪽 면에 마련된 돌출부(39)를 슬라이딩 가능하게 맞물리게 하여 형성된다. 구속 수단(70)으로서는, 이 밖에, 슬라이딩하는 양 측면에 홈부를 마련해서 양 홈 사이에 막대 형상의 부재를 삽입하여 구속 수단으로 할 수 있다. 혹은, 슬라이딩하는 양 측면에 홈부를 마련해서 양 홈 사이에 복수의 강철구를 삽입하여 구속 수단으로 할 수 있다.

본 발명의 이퀄라이즈 장치(90)는 상기한 구조에 의해, 가압축(51)이 고정 브래킷(20)에 근접하여 전체가 컴팩트하게 통합될 수 있다. 또한, 대략 육면체를 이루는 고정 부재(21)의 양 측면(23, 24)에 구속 수단(70)을 설치함으로써, 간단하고, 강도 면에서 우수한 장치를 구성할 수 있다. 또한, 슬라이딩부가 장치의 내측에 형성되기 때문에, 쉽게 더러워지지 않고, 쉽게 손상되지 않는 구조로서, 장기간 안정적으로 사용할 수 있다. 또한, 본 실시예는 고정 부재(21)를 대략 육면체(사각기둥)인 것으로 설명하고 있지만, 그 밖의 기둥체(오각기둥이나 육각기둥 등의 각기둥, 원기둥 등)로 하여도 좋다.

도 2는 도 1의 이퀄라이즈 장치(90)를 상세하게 나타낸 것으로서, (a)는 도 1의 (c)의 C-C 화살표 방향에서 본 단면도, (b)는 (a)의 D-D 화살표 방향에서 본 단면도, (c)는 도 1의 (a)의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도이다.

가압축(51)은 고정 부재(21)에 대향하는 쪽의 일부를 절결하여 형성되는 절결부(52)를 구비한다. 또한, 고정 부재(21)의 앞부분은 축(41)을 중심으로 회동하는 종동 레버(40)를 구비한다. 즉, 종동 레버(40)는 고정 부재(21)에 피봇 지지되고, 한쪽 단부(42)가 가동 부재(31)의 앞면(35)에 접촉하며, 다른쪽 단부(43)가 가압축(51)에 접촉한다. 또한, 고정 부재(21)의 뒷부분과 가동 부재(31)의 뒷면(36) 사이에는, 상호 이격되도록 작용하는 스프링(48)이 설치된다.

도 2에 있어서, 고정 부재(21)의 앞면(25)과 가동 부재(31)의 앞면(35) 사이의 간극을 x로 하고, 고정 부재(21)의 뒷면(26)과 가동 부재(31)의 뒷면(36) 사이의 간극을 y로 한다. 고정 부재(21)와 가동 부재(31)는 스프링(48)에 의한 힘을 받는다. 가동 부재(31)에 대하여 좌측 방향의 외력이 작용하면, 스프링(48)이 압축되어 가동 부재(31)는 좌측 방향으로 이동할 수 있다. 여기서, 이동 가능한 최대의 길이가 y가 된다.

반대로, 가동 부재(31)에 대하여 우측 방향을 향하는 외력이 작용했을 경우에는, 가동 부재(31)는 이동할 수 없다. 고정 부재(21)와 가동 부재(31) 사이에 종동 레버(40)가 존재하며, 종동 레버(40)는 가동 부재(31)의 앞면(35) 및 가압축(51)에 접촉하여 회동할 수 없는 상태에 있기 때문이다. 즉, 종동 레버(40)는 가동 부재(31)가 우측 방향으로 이동하는 것을 저지한다.

가압축(51)은 가동 부재(31)에 대하여 전후로 이동한다. 도 2의 (b)에 있어서, 절결부(52)는 종동 레버(40)로부터 떨어진 위치에 있다. 가압축(51)이 도면의 좌측 방향을 향해 전진하면, 절결부(52)가 종동 레버(40)에 접근한다. 가압축(51)이 더 전진하면, 종동 레버(40)가 조금 회동하여 단부(43)가 절결부(52)에 접촉하게 된다. 그리고, 이 작용을 이용하여 이퀄라이즈 장치(90) 내에서의 가동 부재(31)의 가동 영역(x)을 형성하게 할 수 있다.

도 3은 도 1의 이퀄라이즈 장치(90)의 움직임을 설명하는 도면이다. 도 3의 (a)는 도 2의 (b)와 동일한 상태를 나타내고, 고정 부재(21)의 앞면(25)과 가동 부재(31)의 앞면(35) 사이의 간극이 x인 상태이다. 도 3의 (b)는 (a)의 상태로부터 가압축(51)이 전진하여 종동 레버(40)의 단부(43)가 절결부(52)에 접촉한 상태를 나타내고 있다.

도 3의 (a)의 상태에서 도 3의 (b)의 상태로 변화할 때, 종동 레버(40)는 회동 가능해져서 시계 방향으로 조금 회동한다. 그렇게 하면, 종동 레버(40)에 의한 이동 저지가 해제되어 가동 부재(31)는 스프링(48)의 힘에 의해 우측 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 고정 부재(21)의 앞면(25)과 가동 부재(31)의 앞면(35) 사이의 간극(x)만큼 우측 방향으로 이동할 수 있다.

가압축(51)은 도면의 좌측 단부에 전극을 구비하고, 가압축(51)이 좌측 방향으로 전진하면 대향하는 전극과 접근하도록 구성되어 있다. 그리고, 대향하는 2개의 전극이 워크 부재를 협지하기 조금 전에 도 3의 (a)의 상태에서 도 3의 (b)의 상태로 변화하도록 구성한다. 이 경우, 2개의 전극이 워크 부재를 양측에서 협지할 때에, 워크 부재와 전극과의 위치 관계에서 발생하는 오차가 거리 x+y보다 작은 범위라면, 스프링(48)의 작용에 의해 그 위치 관계에서 발생하는 오차를 흡수할 수 있고, 용접 조건에 적합한 가압력으로 스폿 용접을 할 수 있다. 또한, x와 y의 비율은 로봇 티칭의 움직임 등과의 균형에 의해 조정 가능하고, y의 범위는 0 이상으로 조정 가능하다.

도 4에, 본 발명의 다른 예로서 이퀄라이즈 장치(91)를 나타낸다. 도 4의 (a)와 (b)는 도 3과 동일하다. 이퀄라이즈 장치(91)는 종동 레버(40)의 형상에 특징을 갖고 있다. 즉, 축(41)의 위치가 양 단부(42, 43)를 연결하는 직선으로부터 크게 떨어져 있다. 또한, 양 단부(42, 43)는 각각 롤러(44, 45)를 구비한다. 또한, 가동 부재(31)의 앞면(35)으로부터 돌출되어 스토퍼(37)가 설치되고, 여기에 롤러(44)가 접촉하도록 되어 있다. 이상의 구성에 의해 종동 레버(40)의 동작이 한층 더 확실해져서 신뢰성이 높은 이퀄라이즈 장치(91)를 구성할 수 있다. 또한, 롤러(44, 45) 대신에 내마모성 재료를 양 단부(42, 43)에 고정하여도 좋다.

도 5 내지 도 8을 통해, 본 발명의 이퀄라이즈 장치(91)를 이용한 용접기(10)를 설명한다. 도 5는 용접기(10)의 측면도, 도 6은 용접기 본체(30)의 평면도, 도 7은 도 6의 E-E 화살표 방향에서 본 단면도, 도 8은 도 7의 F-F 화살표 방향에서 본 단면도이다.

이 용접기(10)는 로봇팔에 접속되는 고정 브래킷(20)과, 용접기 본체(30)를 갖는다. 용접기 본체(30)는 아암(32)의 한쪽 측에, 가압축(51)이 설치되고, 가압축(51)의 선단에는 한쪽 전극(81)이 설치된다. 아암(32)의 다른쪽 측에는 다른쪽 전극(82)이 설치된다.

고정 브래킷(20)에는, 트랜스(85)가 설치되고, 여기에서부터 2개의 전극(81, 82)으로, 각각 통전 부재[본 실시예에서는 션트(87, 88)]를 통해 통전된다. 고정 브래킷(20)측과 용접기 본체(30)는 본 발명의 이퀄라이즈 장치(91)에 의해 접속된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이퀄라이즈 장치(91)는 용접기 본체(30)의 전방측에 설치된다.

도 7에 도시한 바와 같이, 용접기 본체(30)는, 가압축(51)이 모터(59)에 의해 구동되며, 모터(59)가 나사축(53)을 회전시킴으로써, 가압축(51)이 전후로 이동하도록 형성되어 있다. 또한, 가압축(51)의 구동에 있어서, 모터(59) 대신에 실린더를 이용하여도 좋다.

이상에 의해, 이 용접기(10)는 전체가 컴팩트하고, 기계식의 이퀄라이즈 장치(91)에 의해 신속하게 동작할 수 있다. 용접기(10)에 있어서, 워크 부재와 전극(82) 사이의 거리를 전술한 거리 x+y보다 작은 값으로 하면, 워크 부재와 전극과의 위치 관계에서 발생하는 오차를 흡수할 수 있고, 용접 조건에 적합한 가공압으로 스폿 용접을 할 수 있다.

또한, 로봇에 접속되는 타입의 용접기 이외에도, 용접기를 정치대 등에 고정하고, 워크 부재를 로봇에 의해 용접기의 전극 사이로 이동시키는 타입의 용접기에도 적용 가능한 것은 물론이다.

예시적인 실시형태에서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 이하의 특허청구범위에서 정해지는 발명의 기술 사상에서 벗어나는 일없이 그 실시형태에 변형 또는 변경이 이루어지는 것을 이해할 것이다.

Claims

로봇팔 또는 정치대에 접속되는 고정 브래킷과, 용접기 본체를 갖는 용접기에서, 상기 고정 브래킷과 상기 용접기 본체를 접속하는 이퀄라이즈 장치에 있어서,
상기 용접기 본체는 한쪽 전극을 이동시키는 가압축을 구비하고,
상기 고정 브래킷에는, 기둥체를 이루는 고정 부재가 설치되며,
상기 용접기 본체에는, 상기 고정 부재를 내부에 수용하는 가동 부재가 설치되고,
상기 고정 부재의 하면과 상기 가압축은 근접하여 위치하며,
상기 고정 부재와 상기 가동 부재가 상기 가압축과 평행한 방향으로만 상호 이동 가능하도록, 상기 고정 부재의 측면과 상기 가동 부재의 측면 사이에는 구속 수단이 설치되고,
상기 가압축은 상기 고정 부재에 대향하는 쪽의 일부를 절결하여 형성되는 절결부를 구비하며,
상기 고정 부재의 앞부분에는, 이 고정 부재에 피봇 지지되고, 일단이 상기 가동 부재의 앞면에 접촉하며 타단이 상기 가압축에 접촉하는 종동(從動) 레버를 구비하고,
상기 고정 부재의 뒷부분과 상기 가동 부재의 뒷면 사이에는, 양 부재가 상호 이격되도록 작용하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 이퀄라이즈 장치.
제1항에 있어서, 상기 구속 수단은 한쪽 면에 마련된 홈부와 다른쪽 면에 마련된 돌출부를 슬라이딩 가능하게 맞물리게 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이퀄라이즈 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 종동 레버는 단부에 롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 이퀄라이즈 장치.