KR20120036904A

KR20120036904A - 플랜지헤드가 큰 스터드들을 위한 스터드 홀딩장치

Info

Publication number: KR20120036904A
Application number: KR1020117031623A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 슈그; 롤프-디에터 그라프
Original assignee: 뉴프리 엘엘씨
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2012-04-18
Also published as: KR101707697B1; JP2012528721A; US8434768B2; CN102481656A; JP5631983B2; CN102481656B; DE102009023454A1; WO2010139696A1; EP2437911B1; EP2437911A1; US20120139193A1

Abstract

본 발명은, 클램핑섹션(44)과 중공구조의 삽입섹션(42)을 가진 콜렛부품을 포함하며, 반경방향으로 돌출하는 플랜지섹션(30)을 가진 스터드(26)가 상기 삽입섹션(42)에 의해 상기 클램핑섹션(44)으로 삽입되고, 상기 스터드(26)를 제위치에 클램핑하고 반경방향으로 내측을 향하는 클램핑하중을 제공하도록 구성되며 복수 개의 클램핑아암(26)들의 자유단부들에 제공되는 클램핑표면(47)들에 의해 클램핑섹션(44)이 형성되며, 상기 삽입섹션(12)상에 배열된 고정장치를 지나 상기 스터드(26)의 플랜지섹션(30)이 향하고, 상기 고정장치를 지나 향하는 플랜지섹션(30)이 고정장치와 클램핑섹션(44)사이의 고정위치에 안정되게 장착되도록 상기 고정장치가 상기 클램핑섹션(44)에 대해 구성되는 스터드(26)용 홀딩장치(60)에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 클램핑아암(46)들은 동일한 길이를 가지고 상기 클램핑아암(46)들 중 적어도 두 개는 고정장치로서 반경방향으로 내측을 향하는 고정러그(62)를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

플랜지헤드가 큰 스터드들을 위한 스터드 홀딩장치{STUD-HOLDING DEVICE FOR STUDS HAVING LARGE FLANGE HEADS}

본 발명은, 클램핑섹션과 중공구조의 삽입섹션을 가진 콜렛부품을 포함하며, 반경방향으로 돌출하는 플랜지섹션을 가진 스터드가 상기 삽입섹션에 의해 상기 클램핑섹션으로 삽입되고, 상기 스터드를 제위치에 클램핑하고 반경방향으로 내측을 향하는 클램핑하중을 제공하도록 구성되며 복수 개의 클램핑아암들의 자유단부들에 제공되는 클램핑표면들에 의해 클램핑섹션이 형성되며, 상기 삽입섹션상에 배열된 고정장치를 지나 상기 스터드의 플랜지섹션이 향하고, 상기 고정장치를 지나 향하는 플랜지섹션이 고정장치와 클램핑섹션사이의 고정위치에 안정되게 장착되도록 상기 고정장치가 상기 클램핑섹션에 대해 구성되는 스터드용 홀딩장치에 관한 것이다.

상기 홀딩장치가 문헌 제 DE 296 17 208 U1호에 공개된다.

본 발명은 또한, 스터드(stud)들을 위한 홀딩장치(holding device)내부로 삽입될 수 있는 생크 고정(shank- clamping) 장치에 관한 것이며 생크위치설정섹션 (shank- locating section)에 의해 스터드의 생크섹션을 수용하고 스터드를 고정위치로 부터 준비위치(ready position)로 전환(shift)하도록 설계된다.

또한, 본 발명은, 본 발명을 따르는 홀딩장치 및 생크 클램핑(shank clamping) 장치를 포함하고 스터드들을 공작물에 연결하기 위한 연결헤드에 관한 것이고, 또한 스터드를 상기 연결헤드에 공급하기 위한 방법에 관한 것이다.

연결기술 분야에서, 스터드를 공작물의 표면에 연결하는 것이 공지되어 있다. 이것은 소위 "스터드 용접"을 포함하고, 스터드가 공작물의 표면에 용접된다. 선택적인 연결기술은 예를 들어, 스터드를 공작물 표면에 접착제로 결합하는 것을 포함한다.

상기 과정은 흔히, 예를 들어, 차량 제조사에서 자동화된 방법으로 수행되고, 다수의 상기 스터드들은 고정(fastening)수단, 패널링(panelling)들을 위한 앵커(anchor)들을 제공하기 위해 차량 시트(sheet)에 연결된다. 일반적으로, 스터드들을 공작물에 자동화하여 연결하는 작업은, 연결헤드를 로봇(robot)에 제공하는 것을 포함한다. 이 경우, 상기 연결헤드는, 예를 들어, 전기적 용접전류 및 다른 제어신호들을 제공하는 공급(supply)유닛에 연결된다. 또한, 스터드를 상기 연결헤드에 자동화하여 공급하는 것이 선호된다. 일반적으로 이것은 공급튜브들을 통해 압축공기에 의해 이루어진다. 높은 사이클 시간(cycle time)동안, 이 경우 이전과 같이, 스터드들을 후방으로부터 연결헤드의 홀딩장치로 공급하는 것이 적절하다. 상기 홀딩장치들은 스터드를 정해진 준비위치로 전환시키고, 상기 준비위치로부터 연결공정이 시작된다.

공급통로내부에서 스터드를 간단한 운동으로 운반할 수 있도록 공급통로의 직경은 일반적으로 플랜지섹션의 직경보다 크다. 홀딩장치내에서, 삽입섹션의 내경은 일반적으로 플랜지 섹션의 외경보다 크다. 그결과, 홀딩장치내부로 공급된 스터드는 고정방향으로 비스듬한 위치를 형성할 수 있고 상기 스터드가 준비위치로 전달될 수 있기 전에 용접축과 다시 정렬(센터링)되어야 한다. 일부 경우에서 상기 센터링(centring)이 성공하지 못하여, 공급된 스터드가 홀딩장치로부터 배출되어야 하는 경우가 있다. 상기 과정에서, 스터드는 제어되지 않은 상태에서 아래로 떨어져 바닥 또는 예를 들어, 차량구조물내에서 차체속으로 떨어진다. 다음에 상기 배출된 스터드들은 바닥에 산재하게되고 치워져 제거된다. 차체속에 놓인 스터드들은 주행중에 교란 소음을 야기할 수 있다.

문헌 제 DE 296 17 208 U1호의 목적은, 스터드가 정밀한 위치에 배열될 수 있는 스터드 홀더(stud holder)를 제공하는 것이다. 상기 목적을 위하여, 제 1 홀더를 형성하는 복수 개의 탄성 아암(arm)들을 가진 스터드 홀더가 제공된다. 또한, 다수의 아암들은 다른 아암들보다 짧고 따라서 제 2 홀더를 형성하도록 설계된다. 스터드의 플랜지 섹션이 상기 제 2 홀더를 통과하면, 플랜지섹션은 제 1 및 제 2 홀더사이에 고정될 수 있다. 특히 이것은 스터드의 더욱 양호한 센터링을 제공하기 위한 것이다.

그러나, 서로 다른 길이를 가진 아암들을 가진 상기 홀딩장치들에 있어서, 용접체(weld) 또는 용융된 풀 스패터(pool spatter) 또는 오염물들이 용접작업동안 아암들사이의 간격을 통해 스터드 홀더(stud holder)로 유입된다. 특히 냉각된 용접 스패터는 상기 스터드 홀더로부터 어렵게 제거될 수 있어서, 종종 일정시간이 지나면 상기 스터드 홀더를 교체해야 한다. 또한, 용접체 또는 용융된 풀 스패터에 의해 상기 스터드 홀더와 가압핀 인서트(loading pin insert)가 서로 용접될 수 있고 상기 가압핀은 더이상 움직이지 않아서 시스템을 고장나게 만들수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 특히 상당량의 용접 스패터와 오염물을 가지는 적용예들에서 이용될 수 있고 또한 스터드를 정밀한 위치에 배열시키는 스터드 홀더를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 서두에서 설명한 홀딩장치에 의하면 클램핑아암들은 동일한 길이를 가지고 적어도 두 개의 클램핑아암들은 고정장치처럼 반경방향으로 향하는 고정러그(lug)를 가진다.

동일한 길이를 가지도록 설계된 클램핑아암들에 의해, 상기 클램핑아암들의 클램핑 표면들은 필수적으로 원통형 클램핑 칼라(clamping collar)를 형성하고, 상기 클램핑 표면들은 준비위치에 고정되거나 공급되는 스터드에 대해 한 평면에서 지지된다. 상기 클램핑아암들의 반경방향 탄성을 제공하기 위해 구성된 슬롯(slot)들에 의하여 개별 클램핑아암들사이에 아직도 간격이 존재하는 것이 확실하다. 그러나, 상기 간격들은 사실상 종래기술에서 발견되는 서로 다른 길이의 클램핑아암들사이에 형성된 간격들과 비교하여 무시될 수 있다.

그러나, 모든 클램핑아암들이 동일한 길이를 가지기 때문에, 클램핑아암들의 자유단부들에서 종래기술에 공지된 또 다른 홀더가 클램핑 표면들에 의해 제공될 수 없다.

상기 이유에 의해, 본 발명을 따르는 홀딩장치의 적어도 두 개의 클램핑아암들 또는 선호적으로 모든 클램핑아암들은 반경방향으로 내측을 향하는 고정러그들을 가진다. 이 경우, 상기 고정러그들은 공급방향에 대해 횡방향으로 형성된 평면내에 배열되어, 상기 홀딩장치의 콜렛부품이 가지는 내측단면은 상기 평면에서 감소된다.

상기 고정러그들의 평면내에서 좁아진 단면은 클램핑 표면의 평면에 형성된 내측단면보다 크지만 삽입섹션의 내경보다 작아서, 단면이 큰 고정공간(securing space)이 클램핑 표면들과 고정러그들사이에서 축방향으로 제공되고, 상기 고정공간에서 스터드의 플랜지섹션이 위치설정될 수 있다.

스터드의 하중이 형성되는 동안, 상기 스터드는 우선 예를 들어, 압축공기에 의해 공급장치를 통해 콜렛부품으로 전달되고 고정러그상에 배열된다. 하중 핀(loading pin)의 생크클램핑장치에 의해 스터드가 충진되는 동안, 상기 러그들은 우선 지지표면(bearing surface)을 형성하여,상기 위치에서 대응 하중(counterforce)이 작용한다. 그 결과, 스터드의 생크섹션이 생크클램핑장치속으로 미끄럼운동하게 된다. 상기 스터드의 생크섹션이 다음에 고정러그들을 지나 상기 고정공간속으로 가압되고 상기 클램핑아암들이 반경방향으로 연장되면, 상기 스터드의 플랜지섹션은, 상기 고정러그들과 고정표면들사이에서 축방향 거리에 의해서만 고정공간내에 배열될 수 있다. 따라서, 고정러그들은, 플랜지로부터 떨어진 스터드의 생크섹션 단부가 클램핑아암들의 내벽에 지지될 수 없을 정도로만 상기 클램핑 표면들로부터 떨어져 축방향으로 배열된다.

따라서, 본 발명을 따르는 홀딩장치에 의해 스터드는 정밀한 위치에 배열되고 안정되게 미끄럼운동하며, 오염물에 대한 손상가능성(susceptibility)이 상당히 감소된다.

또한, 생크클램핑장치의 센터링 수단이 홀딩장치에 제공되고, 상기 센터링 수단은 상부로부터 삽입섹션으로 삽입되고 고정장치속으로 삽입되며, 스터드의 생크섹션을 고정하거나 센터링하거나 방향설정하도록 설계된다.

반경방향으로 내측을 향하는 고정러그 형태를 가지는 고정장치가 제공되면, 센터링수단은 항상 효과적으로 상기 스터드를 고정하거나 방향설정하거나 센터링할 수 있다. 그 결과, 스터드들이 불필요하게 배출될 필요없게 되고 차체내에서 소음문제가 발생되지 않는다. 생산셀(production cell)내부의 오염이 제거된다. 일반적으로 배출된 스터드들은 버리게 되므로, 비용절감이 이루어진다.

이 경우, 플랜지섹션의 "안전한 장착(secure mounting)"은, (특히 홀딩장치가 "오버헤드(overhead)상태로" 고정될 때) 스터드가 삽입섹션을 통해 떨어질 수 없거나 스터드가 상기 홀딩장치내에서 극도로 비스듬한 위치에 대해 고정되는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명을 따르는 홀딩장치를 이용하여 상대적으로 짧은 생크를 가진 소위 "대형 플랜지 스터드(large-flange stud)"들을 신뢰성있게 공급할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 본 발명을 따르는 스터드용 홀딩장치내부로 삽입될 수 있는 생크클램핑 장치가 제공되고, 상기 생크클램핑 장치는 생크 위치설정 섹션에 의해 고정위치에 스터드의 생크섹션을 수용하고 스터드를 고정위치로부터 준비위치로 전환하도록 설계되고, 그루브 또는 선호적으로 원주방향의 그루브가 생크위치설정 섹션상에서 외측에 반경방향으로 제공된다.

본 발명을 따르는 생크클램핑 장치는 본 발명의 홀딩장치와 상호작용하고 특히 생크위치설정 섹션의 외측표면에서 원주방향의 그루브를 가지며 상기 그루브는 홀딩장치의 고정러그와 일치하는 형상과 크기를 가진다. 상기 원주방향의 그루브는 특히, 클램핑아암들의 고정러그들이 그루브내에 자유롭게 배열될 수 있도록 설계된다. 상기 "자유롭게"는, 고정러그들이 그루브내에 배열되지만 그루브의 기저부(ground)와 접촉하지 않는 효과를 가지는 것으로 이해해야 한다.

상기 생크클램핑 장치가 고정러그들을 지나 방향설정되면, 고정러그는 우선 상기 생크 센터링장치가 아니라 생크클램핑 장치의 외측면에서 반경방향으로 외측을 향하는 하중을 작용한다. 따라서, 클램핑아암들의 클램핑표면들이 상기 기능을 가지기 전에 스터드의 생크는 상기 생크클램핑 장치내에서 제위치에 클램핑된다. 그 결과, 상기 스터드의 플랜지섹션이 상기 클램핑표면을 지나 가압될 때 스터드가 떨어지는 것이 방지되고, 따라서 클램핑표면들은 생크센터링섹션의 외측표면에 작용할 수 없다.

충진 상태에서 즉, 클램핑아암들의 클램핑표면들이 생크센터링섹션의 외측표면상에 지지되고 스터드를 고정할 때, 상기 고정러그들은 원주방향의 그루브내에서 자유롭게 배열되고 어떠한 하중도 발생시키지 않는다. 다음에 상기 생크 클램핑 장치는 단지 클램핑표면에 의해 고정되고, 용접전류는 스터드내부로 향하고 연결작업동안 클램핑표면을 통과한다. 션트(shunt)가 상기 고정러그를 통과하고 스터드의 생크가 신뢰성있게 회피된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위해, 스터드를 공작물에 연결하는 연결헤드에 스터드를 공급하고, 상기 스터드가 반경방향으로 돌출하는 플랜지섹션을 가지는 연결헤드에 스터드를 공급하기 위한 방법이, 상기 플랜지섹션이 동일한 길이를 가진 클램핑아암들로부터 형성되는 상기 홀딩장치의 클램핑섹션앞에 배열되고 고정위치(securing position)에 도달할 때까지 상기 연결헤드의 홀딩장치속으로 스터드를 공급하는 단계, 상기 상기 플랜지섹션 후방에 연결된 고정장치에 의해 상기 스터드를 상기 고정위치에 고정하고, 상기 고정장치가 반경방향으로 내측을 향하는 클램핑아암의 고정러그로부터 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로 상기 목적은, 본 발명을 따르고 스터드를 고정하기 위한 홀딩장치 및/또는 본 발명을 따르는 생크클램핑 장치를 포함하며 스터드를 공작물에 연결하기 위한 연결헤드에 의해 달성된다.

따라서, 상기 목적이 완전히 달성된다.

본 발명을 따르는 홀딩장치의 선호되는 실시예에 의하면, 각각의 고정러그와 해당 클램핑아암이 일체로 구성된다. 상기 생산작업은, 공지된 선반공구 및 밀링공구에 의해 수행될 수 있고 콜렛부품이 일체로 제공될 수 있게 한다. 그 결과, 상기 홀딩장치는 상대적으로 작은 갯수의 개별부품들을 가지고 원리적으로 상대적으로 쉽게 조립될 수 있다.

선택적으로, 각각의 고정러그가 별도의 부품이고 예를 들어, 적합한 고정수단(fastening means)에 의해 해당 클램핑아암에 고정되도록 준비된다.

물론, 상기 고정러그가 접착제 결합 또는 예를 들어, 일체화(integral) 과정들에 의해 해당 클램핑아암들에 연결되도록 준비된다. 상기 방법에 의해, 각각의 클램핑아암으로부터 서로 다른 재료에 의해 제조된 고정러그를 형성할 수 있다. 이것은 예를 들어, 원하는 재료의존 탄성 또는 일정한 마찰저항을 상기 고정러그에 제공하기 위해 필요할 수 있다.

각각의 고정러그로부터 삽입섹션까지 형성되는 전이부(transition)가 연속적으로 또는 균일하게 형성되는 것이 선호된다. 그 결과, 상기 스터드의 플랜지섹션을 고정러그를 지나 가능한 멀리 마찰없이 운반할수 있다. 고정러그들에 의해 축방향으로 가해질수 있는 최대 대응하중(counterforce)은, 연속적인 전이부가 형성되는 반경부(radius)에 의존하여 설정될 수 있다. 또한, 콜렛부품의 클램핑아암들을 연장시키기 위해 생크클램핑 장치에 의해 축방향으로 가해지는 하중이 설정될수 있다.

본 발명을 따르는 생크클램핑 장치의 선호되는 실시예에 의하면, 반경방향으로 배열된 복수 개의 탄성아암들을 포함하고, 상기 탄성아암들이 60°내지 80°의 경사를 가진 삽입콘을 형성하도록 상기 탄성아암들이 각각의 자유단부에서 좁아지며, 상기 삽입콘은 센터링섹션을 형성한다.

상기 삽입콘의 경사각에 의해 센터링섹션은 특별히 신뢰할 수 있는 미끄럼(slip-in)운동을 할 수 있다.

본 발명의 선호되는 실시예에 의하면, 상기 스터드를 준비위치로 전환시키기 위해 상기 생크 클램핑장치가 상기 클램핑섹션내부로 삽입되기 전에, 상기 스터드는 생크클램핑 장치에 의해 고정되고 고정위치에서 센터링된다.

상기 방법에 의해, 스터드는 센터링되어 향하지 않을 때 클램핑표면들을 통해 가압되는 것이 방지되고 따라서 생크클램핑 장치가 스터드의 생크섹션상에 클램핑하중을 가하기 전에 가압되는 것이 방지된다.

또 다른 선호되는 실시예에 있어서, 준비위치에 배열된 클램핑아암의 고정러그들이, 상기 생크위치설정 섹션상에서 외측에 반경방향으로 형성된 그루브내에 배열된다.

상기 설명과 같이, 클램핑아암의 클램핑표면만이 생크위치설정 섹션의 외측표면상에 반경방향으로 내측을 향하는 클램핑하중을 작용하고 스터드를 제위치에 고정시킨다. 다음에, 공급되는 용접전류가 용접작업동안 클램핑표면을 통해 가해진다. 따라서, 그루브내에서 자유롭게 배열되는 상기 고정러그들은 생크클램핑장치와 접촉하지 않고 션트(shunt)가 발생할 수 없다.

상기 특징들과 하기 특징들은, 본 발명의 범위내에서 규정된 조합으로 이용될 뿐만아니라 다른 조합으로 이용되거나 자체로서 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예들이 도면에 도시되고 상세하게 설명된다.

도 1은, 종래기술을 따르는 생크 클램핑장치와 홀딩장치를 가진 연결시스템(joining system)을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는, 본 발명을 따르는 홀딩장치의 선호되는 실시예를 도시한 단면도.
도 3은, 고정위치(securing position)에 배열된 스터드를 가진 도 2의 홀딩장치를 도시한 단면도.
도 4는, 도 2의 홀딩장치와 상호작용하고 본 발명을 따르는 생크클램핑장치의 선호되는 실시예를 도시한 단면도.

스터드 용접 시스템 형태를 가지는 연결시스템(joining system)이 도 1에서 전체적으로 10으로 표시된다. 상기 용접시스템(10)은 예를 들어, 다중 연결 아암들을 가진 로봇으로 설계될 수 있는 로봇(12)을 포함한다. 용접 헤드(14)는 상기 로봇(12)의 처리아암 단부에 고정된다. 상기 로봇(12)의 처리아암 단부에 용접 헤드(14)가 고정된다. 상기 용접 헤드(14)는 전기공급부(18) 및 스터드 공급부분(20)에 의해 공급유닛(16)과 연결된다. 전형적으로, 상기 공급유닛(16)은 상기 용접헤드(14)에 공급되는 용접전류를 제공하기 위한 전원 전자장치를 포함한다. 또한, 전형적으로 상기 공급유닛(16)은 제어장치를 포함하고 상기 제어장치에 의해 상기 로봇(12)은 로봇제어기(19)에 의해 정밀하게 작동될 수 있다. 또한 상기 공급유닛(16)은 스터드 공급부를 포함하고, 스터드공급부로부터 스터드들은 고유하게 상기 스터드공급부분(20)으로 공급된다.

상기 용접 헤드(14)는 스터드공급부분(20)에 연결된 공급통로(22)를 포함하고, 상기 스터드공급부분에 의해 각각의 스터드(26)는 상기 용접헤드(14)를 향할 수 있다. 상기 용접헤드(14)에 공급된 스터드(26)는, 상기 용접시스템(10)에 의해 예를 들어, 금속시트와 같은 공작물(24)에 용접되어야 한다. 이 경우, 용접시스템(10)은, 예를 들어, 도시된 아크(arc) 방법에 따라 작동할 수있는 스터드용접 시스템으로서 설계된다. 상기 방법에서, 상기 스터드(26)는 우선 용접헤드(14)에 의해 공작물(24)위에 배열된다. 다음에, 파일롯전류(pilot current)가 상기 스터드(26)와 공작물(24)을 통과한다. 다음에, 스터드(26)는 공작물(24)로부터 경미하게 상승되고, 이 과정에서 아크가 발생된다. 다음에 상기 전류는 용접전류로 증가되고 이 과정에서 서로 마주보는 스터드(26)와 공작물(24)의 표면들은 융합(fuse)된다. 마지막으로, 상기 스터드(26)는 다시 공작물(24)위로 하강하고 용접전류가 스위치오프(switch off)된다. 상기 스터드(26)와 공작물(24)의 결합된 용융 풀(molten pool)이 고형화되어, 상기 스터드(26)는 마지막에 상기 공작물(24)과 고정상태로 연결된다. 상기 스터드 용접 시스템은 차량제조업에서 널리 이용된다.

선택적으로, 상기 연결시스템(10)은 상기 스터드(26)를 상기 공작물(24)에 접착제로 결합시키거나 브레이징(brazing) 결합시키도록 설계될 수 있다.

상기 스터드(26)는 예를 들어, 외부나사(external thread)를 가질 수 있는 생크섹션(28)을 가진다. 또한, 상기 스터드(26)는 상기 생크섹션(28)에 대해 반경방향으로 돌출하고 예를 들어, 외측원주부에서 다각형구조를 가질 수 있는 플랜지섹션(30)을 가진다. 마지막으로, 상기 스터드(26)는 상기 공작물(24)에 연결되는 용접섹션(32)을 가진다.

용접헤드(14)는 스터드(26)를 위한 홀딩장치(33)를 포함하고, 상기 홀딩장치(33)는 공급통로(22)를 통해 제공된 상기 스터드를 준비위치로 전환시키며, 상기 연결과정이 개시되기 전에 스터드(26)의 준비위치에서 상기 스터드(26)는 상기 용접헤드(14)에 대해 정해진 위치를 가진다.

상기 홀딩장치(33)는 상기 용접헤드(14)에 강하게 결합된 하우징 섹션(34)을 포함한다. 또한, 상기 홀딩장치(33)는, 중공(hollow)섹션으로서 설계되고 상기 공급통로(22)의 한 쪽 단부에 연결되는 삽입섹션(42) 및 (내측을 향해 작용하는 반경방향의 하중에 의해) 준비위치에서 마찰을 가지며 상기 스터드(26)를 고정하도록 설계된 클램핑 섹션(44)으로 형성되는 콜렛부품(40)을 포함한다. 상기 콜렛부품(40)은 상기 삽입섹션(42)의 상부영역내에서 원형섹션(45)을 가진다. 상기 원형섹션(45)은 공급통로(22)에 연결된다. 원주방향으로 분포된 복수 개의 클램핑아암(46)들은 상기 원형섹션(45)의 마주보는 단부로부터 연장되고, 상기 단부에 각각의 클램핑 표면(47)들이 형성되며, 상기 클램핑 표면(47)들은 반경방향으로 내측을 향해 각을 이루며 연장된다.

또한, 복수 개의 정지아암(stop arm)(48)들이 상기 원형섹션(45)으로부터 연장된다. 상기 정지아암(48)은 일반적으로 상기 클램핑아암(46)보다 길고 단부들에서 반경방향으로 내측을 향하는 정지러그(stop lug)(49)들을 가진다. 상기 정지아암(stop arm)(48)들과 클램핑아암(46)들은 예를 들어, 상기 홀딩장치의 원주부에서 교대로 배열된다. 상기 정지아암(stop arm)(48)은 하기 제한정지부(limit stop)의 기능을 수행할 뿐 만아니라 클램핑 기능도 수행한다. 따라서, 상기 정지아암(48)은 제 2 클램핑아암을 형성한다.

상기 클램핑아암(46)과 정지아암(48)은 반경방향으로 탄성을 가지며 연장될수 있다. 상기 홀딩장치(33)내부로 공급된 스터드(26)가 도 1에 도시되고, 상기 스터드(26)는 상측으로부터 스터드공급(20)과 공급통로(22)를 통해 삽입섹션(42)을 통과한다. 이 경우, 상기 스터드(26)는 표시된 비스듬한 위치로 도시되고, 상기 비스듬한 위치는 일반적으로 상기 형태의 홀딩장치(33)에서 피할수 없다. 이것은, 상기 삽입섹션(42)내부의 플랜지부분(30)이 클램핑아암(46) 또는 정지아암(48)의 내측부와 접촉하기 때문이다. 상기 플랜지섹션(30)의 외측원주부는 종종 다각형 구조라는 사실 및/또는 종방향 그루브(groove)들이 상기 아암(46,48)들사이에 형성된다는 사실에 따라 비스듬한 위치가 형성될수 있다.

또한, 도면에서 52로서 도시된 것처럼 축방향으로 운동할 수 있도록 용접헤드(14)상에 형성된 생크 클램핑(shank clamping) 장치(50)가 상기 홀딩장치에 배열된다. 상기 생크 클램핑 장치(50)는, 축방향으로 연장되고 반경방향으로 연장될 수 있는 복수 개의 아암(55)들을 포함한 생크 위치설정 섹션(54)을 가진다. 또한, 상기 생크 클램핑 장치(50)는 센터링섹션(56)을 가진다. 상기 센터링섹션(56)은 상기 생크 위치설정 섹션(54)의 아암(55)의 단부들에 형성되고, 센터링섹션 영역에 위치한 상기 아암(55)들은 비스듬하게 외측을 향해 배열되어 아암들이 결합된 상태로 삽입콘(57)을 형성한다.

상기 스터드(26)를 준비위치로 전환시키기 위해, 상기 생크 클램핑 장치(50)는 아래로 이동하여 정확하게 상기 홀딩장치(33)속으로 이동한다(본 명세서에서 "아래"는 도 1에 관련되고 제한적으로 이해하지 않는다). 상기 과정에서, 상기 센터링 섹션(56)은 생크섹션(28)의 상측단부를 고정하고 상기 스터드(26)를 직립상태로 설정하며, 상기 생크섹션(28)은 생크섹션(28)의 상측단부가 생크 클램핑 장치(50)의 제한정지부와 접촉할 때까지 상기 생크위치설정 섹션(54)속으로 삽입된다.

다음에 상기 생크 클램핑 장치(50)는 더욱 아래로 이동하여, 플랜지섹션(30)은 우선 상기 클램핑 표면(47)을 지나 가압된다. 상기 과정에서, 상기 클램핑 아암(46)은 반경방향으로 외측을 향해 연장된다. 상기 정지러그(49)들이 상기 플랜지섹션(30)의 하부에 작용한다는 사실에 따라, 상기 정지아암(48)의 정지러그(49)들에 의해 상기 스터드(26)는 다음에 상기 홀딩장치(33)로부터 벗어나 떨어지는 것이 방지된다. 다음에 상기 생크 클램핑 장치(50)는 더욱 아래로 이동하고, 상기 클램핑 러그(clamping lug)(47)들은 상기 생크 클램핑 장치의 외측주변부에 작용하고 따라서 상기 생크 클램핑 장치(50)내에서 상기 스터드(26)를 고정상태로 클램핑한다.

다음에 상기 플랜지 섹션(30)이 또한 정지러그(stop lug)(49)를 지나 가압될 때까지 상기 생크 클램핑 장치(50)가 이동한다. 상기 플랜지섹션(30)이 상기 정지러그(49)의 하측단부 약간 아래에 위치할 때 준비위치가 도달된다. 이러한 상태에서 반경방향 하중은 계속해서 상기 클램핑아암(46)과 정지아암(48)에 의해 상기 생크 클램핑 장치(50)상에 작용하여, 상기 스터드(26)는 상기 홀딩장치(33)내부의 상기 위치에서 마찰에 의해 고정되거나 클램핑된다. 다음에, 상기 연결과정이 개시될 수 있다. 상기 스터드(26)가 상기 공작물(24)에 강하게 결합될 때 상기 용접헤드(14)는 수축된다 (이 경우, 상기 생크 클램핑 장치(50)는 우선 용접헤드(14)내부에서 후방으로 이동한다). 그 결과, 스터드(26)는 홀딩장치(33)로부터 방출된다. 또 다른 스터드(26)가 상기 공급통로(22)에 의해 제공되고 또 다른 연결과정이 개시될 수 있다.

상기 스터드 공급은, 상기 방법에 의해 설정된 이중 클램핑(double clamping) 시스템에 의해 대체로 안정되게 형성될 수 있다. 특히 오염된 환경의 적용예에서 또는 용접작업동안, 오염물 또는 튀기는 용접 풀(weld pool)이 상기 클램핑아암(46)과 정지아암(48)의 자유단부들사이에 형성된 간격들을 통해 상기 홀딩장치(33)속으로 이동하여 홀딩장치(33)를 오염시킨다. 이경우, 특히 냉각된 용융 풀은 상기 홀딩장치(33)의 작업성능을 손상시키고 교체하게 만든다.

상기 문제들이 감소되고 본 발명을 따르는 홀딩장치(60)가 도 2 및 도 3에 도시된다.

홀딩장치(60)의 기능과 관련하여, 도 2와 도 3에 도시된 홀딩장치(60)는 일반적으로 도 1의 홀딩장치(33)에 해당한다. 동일한 요소들이 동일한 도면부호로서 표시된다. 단지 차이점들이 하기 설명에서 주어진다. 또한, 도 1 및 도 2의 홀딩장치(60)가 이용되는 용접헤드(14)는 도 1의 용접헤드(14)에 해당된다. 또한 다른 언급이 없는 한, 스터드(26)의 공급과 준비과정동안 일반적인 방법 시퀀스 및 계속되는 연결 시퀀스가 동일하다.

유사하게 홀딩장치(60)는, 상기 용접헤드(14)의 하우징섹션(34)에 강하게 연결된 콜렛부품(40)을 가진다.

상기 콜렛부품(40)은 상기 클램핑섹션(44)과 삽입섹션(42)으로 분할된다. 상기 삽입섹션(42)은 상기 공급통로(22)를 향해 원추형상으로 약간 확대되어, 상기 스터드(26)는 용이하게 상기 삽입섹션(42)속으로 이동할 수 있다.

상기 삽입섹션(42)은, 동일한 길이를 가지고 반경방향으로 탄성을 가진 복수 개의 클램핑아암(46)들로부터 형성된다. 상기 크램핑아암(46)의 내부표면들은 내경(D)을 둘러싼다. 삽입섹션(42)내에서 특히 상기 클램핑섹션(44)내부로 합쳐지는 삽입섹션(42)의 상기 단부에서, 각각의 클램핑 아암(46)은 도시된 실시예에서 상기 클램핑아암(46)과 일체로 형성된 고정 러그(securing lug)(46)를 가진다. 상기 고정러그(62)는 반경방향으로 내측을 향해 연장되어, 고정러그들은 내경(d)을 둘러싼다. 상기 내경(d)은 내경(D)보다 작다.

상기 내경(D)으로부터 내경(d)으로 전이되는 구성이 반경부(radius)(64)를 가지며 연속적으로 형성된다.

상기 클램핑섹션(44)은 상기 고정러그(62)와 근접하게 위치한다. 상기 고정러그(62)로부터 축방향으로 떨어진 위치에서 반경방향으로 내측을 향해 돌출하는 클램핑표면(47)들이 상기 클램핑섹션(44)내에 위치한다.

상기 클램핑표면(47)들과 고정러그(62)사이에서 내경은 다시 직경(D)으로 확대되어, 고정 공간(66)이 제공된다. 상기 클램핑아암(46)의 클램핑표면(47)들은 내경(dd)을 둘러싼다. 상기 내경(dd)은 내경(d)보다 작고 내경(D)보다 작다.

도 3에 도시된 스터드(26)의 플랜지섹션(30)은 고정공간(66)내에 배열된다. 상기 콜렛부품(40)은 도 2의 콜렛부품(40)에 해당된다. 상기 클램핑표면(47)들과 고정러그(62)사이의 축방향 거리와 고정공간(66)의 축방향 폭은, 상기 스터드(26)의 생크섹션(28)이 상기 클램핑아암(46)에 대해 지지될 수 없도록 선택된다. 상기 방법에 의해, 늦어도 상기 플랜지섹션(30)이 고정러그(62)를 지나 고정공간(66)내부로 가압될 때, 생크 클램핑장치(50)의 삽입 콘(insertion cone)이 스터드(26)의 생크 섹션(28)내에서 안전하게 미끄럼운동할 수 있고 상기 삽입콘은 상기 스터드(26)를 연결축에 대해 동심구조로 향하게 만들수 있고, 상기 스터드(26)의 종방향축은 상기 연결축과 평행하게 된다. 상기 스터드(26)의 플랜지섹션(30)이 가지는 직경(DB)은 내경(D)보다 약간 작아서, 스터드(26)는 콜렛부품(40)속으로 이동할 수 있다. 그러나 상기 스터드(26)의 직경(DB)은 직경(d)보다 크고 직경(dd)보다 크다. 따라서, 상기 스터드(26)가 콜렛부품(40)으로부터 벗어나 아래로 떨어지거나 위를 향해 상기 삽입섹션(42)속으로 미끄럼운동할 필요없이 상기 스터드(26)의 플랜지섹션(30)은 상기 고정공간(66)내부에 안전하게 장착될 수 있다. 여기서, "아래로" 및 "위로"는 도 3에 도시된 방향을 가리킨다.

예를 들어, 공기압에 의해 상기 스터드(26)가 고정위치로 이동할수 있고, 다음에 플랜지섹션(30)이 상기 고정러그(62)를 지나 상기 고정공간(66)으로 유입될 정도로 상기 클램핑아암(46)을 확대시키기 위하여, 상기 공기압에 의해 가해진 하중이 충분하도록 고정러그(62)와 반경방향부(64)가 설계되어야 한다. 원리적으로 상기 스터드(26)의 플랜지섹션(30)은 스터드(26)가 충진되는 동안 생크클램핑 장치(50)에 의해 상기 고정러그(62)를 지나 가압될 수 있다. 이 경우, 상기 생크섹션(28)이 클램핑아암(46)에 지지되면, 플랜지섹션(30)이 상기 고정공간(66)속으로 통과할 때 스터드(26)는 다소 직선으로 배열되고, 고정러그(62)가 상기 플랜지섹션(30)뒤에 연결되어, 콜렛부품(40)이 상기 스터드(26)를 붙잡게된다.

본 발명을 따르고 도 4에 도시된 생크클램핑 장치(50)는, 본 발명에 따라 본 발명의 홀딩장치(60)와 상호작용한다. 도 4에 도시된 상기 생크클램핑 장치(50)는 생크위치설정장치(54)와 센터링섹션(56)을 가진다. 이 경우 센터링섹션(56)은 삽입콘(57) 형상을 가진다. 또한, 생크클램핑 장치(50)는 반경방향으로 탄성을 가진 복수 개의 아암(55)들을 가진다. 상기 방법에 의해, 상기 아암(55)위에서 외측으로부터 반경방향으로 작용하는 하중이 상기 생크클램핑 장치(50)내에 위치한 스터드(26)로 전달될 수있고, 상기 스터드(26)는 상기 생크클램핑 장치(50)내에 크램핑될 수 있다.

상기 아암(55)들은 각각 그루브(68)를 가진다. 상기 그루브(68)는 아암(55)주위의 외측표면상에 형성되고, 고정러그(62)는 아암(55)과 접촉하지 않고도 상기 그루브(68)내에서 자유롭게 배열될 수 있도록 고정러그(62)의 형상 및 크기와 일치한다. 따라서, 충진된 상태, 즉 준비위치에서 단지 콜렛부품(40)의 클램핑표면(47)들은 생크클램핑 장치(50)의 센터링섹션(56) 외측면에 지지되고 상기 아암(55)을 반경방향으로 내측을 향해 가압하여, 스터드(26)는 상기 생크클램핑 장치(50)내에 안전하게 고정된다.

또한 충진되는 동안, 상기 고정러그(62)들은 이미, 반경방향으로 내측을 향하는 하중을 상기 센터링섹션(56)의 외측표면상에 가한다. 그 결과, 상기 클램핑아암(46)들이 확대되고 상기 스터드(26)의 플랜지섹션(30)이 상기 클램핑 표면(47)을 지나 가압될 때 반경방향으로 내측을 향하는 클램핑하중이 없는 경우에 상기 스터드(26)가 상기 홀딩장치(60)로부터 벗어나 떨어지는 것이 방지된다.

따라서, 플랜지섹션(30)이 상기 클램핑표면(47)들을 지나 가압되고 상기 클램핑표면(47)들이 센터링섹션(56)의 외측표면에 작용할 때까지 상기 고정러그(62)들이 상기 그루브(68)내에 배열되지 않도록 상기 그루브(68)의 위치가 선택되어야 한다.

40....콜렛부품,
42....삽입섹션,
44....클램핑섹션,
45....원형섹션,
46....클램핑아암,
50....생크클램핑장치,
56....센터링섹션,
60....홀딩장치,
62....고정러그,
64....반경부,
68....그루브.

Claims

클램핑섹션(44)과 중공구조의 삽입섹션(42)을 가진 콜렛부품을 포함하며, 반경방향으로 돌출하는 플랜지섹션(30)을 가진 스터드(26)가 상기 삽입섹션(42)에 의해 상기 클램핑섹션(44)으로 삽입되고, 상기 스터드(26)를 제위치에 클램핑하고 반경방향으로 내측을 향하는 클램핑하중을 제공하도록 구성되며 복수 개의 클램핑아암(26)들의 자유단부들에 제공되는 클램핑표면(47)들에 의해 클램핑섹션(44)이 형성되며, 상기 삽입섹션(12)상에 배열된 고정장치를 지나 상기 스터드(26)의 플랜지섹션(30)이 향하고, 상기 고정장치를 지나 향하는 플랜지섹션(30)이 고정장치와 클램핑섹션(44)사이의 고정위치에 안정되게 장착되도록 상기 고정장치가 상기 클램핑섹션(44)에 대해 구성되는 스터드(26)용 홀딩장치(60)에 있어서,
클램핑아암(46)들은 동일한 길이를 가지고 상기 클램핑아암(46)들 중 적어도 두 개는 고정장치로서 반경방향으로 내측을 향하는 고정러그(62)를 가지는 것을 특징으로 하는 스터드용 홀딩장치.
제 1 항에 있어서, 각각의 고정러그(62)와 해당 클램핑아암(46)이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 스터드용 홀딩장치.
제 1 항에 있어서, 각각의 고정러그(62)는 별도의 부품이며 해당 클램핑아암(46)에 고정되는 것을 특징으로 하는 스터드용 홀딩장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 고정러그(62)로부터 삽입섹션(42)까지 반경부(64)가 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스터드용 홀딩장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항을 따르는 스터드(26)용 홀딩장치(60)속으로 삽입되고 생크위치설정 섹션(54)에 의해 스터드(26)의 생크섹션(28)을 수용하고 고정위치로부터 준비위치로 상기 스터드(26)를 전환시키기 위해 구성되는 생크클램핑 장치(50)에 있어서,
상기 생크위치설정 섹션(54)위에서 외측에 그루브(68)가 반경방향으로 제공되는 것을 특징으로 하는 생크클램핑 장치.
제 5 항에 있어서, 반경방향으로 배열된 복수 개의 탄성아암(55)들을 포함하고, 상기 탄성아암들이 60°내지 80°의 경사를 가진 삽입콘(57)을 형성하도록 상기 탄성아암들이 각각의 자유단부에서 좁아지며, 상기 삽입콘(57)은 센터링섹션(56)을 형성하는 것을 특징으로 하는 생크클램핑 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항을 따르고 스터드(26)를 고정하기 위한 홀딩장치(60) 및/또는 제 5항 또는 제 6 항을 따르는 생크클램핑 장치(50)를 포함하며 스터드(26)를 공작물(24)에 연결하기 위한 연결헤드(14).
스터드(26)를 공작물(24)에 연결하는 연결헤드(14)에 스터드(26)를 공급하고, 상기 스터드(26)가 반경방향으로 돌출하는 플랜지섹션(30)을 가지는 연결헤드(14)에 스터드(26)를 공급하기 위한 방법에 있어서,
상기 플랜지섹션(30)이 동일한 길이를 가진 클램핑아암(46)들로부터 형성되는 상기 홀딩장치(60)의 클램핑섹션(44)앞에 배열되고 고정위치(securing position)에 도달할 때까지 상기 연결헤드(14)의 홀딩장치(60)속으로 스터드(26)를 공급하는 단계,
상기 상기 플랜지섹션(30) 후방에 연결된 고정장치(62)에 의해 상기 스터드(26)를 상기 고정위치에 고정하고, 상기 고정장치(62)가 반경방향으로 내측을 향하는 클램핑아암(46)의 고정러그(62)로부터 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결헤드에 스터드를 공급하기 위한 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 스터드(26)를 준비위치로 전환시키기 위해 상기 생크 클램핑장치(50)가 상기 클램핑섹션(44)내부로 삽입되기 전에, 상기 스터드(26)는 생크클램핑 장치(50)에 의해 고정되고 고정위치에서 센터링되는 것을 특징으로 하는 연결헤드에 스터드를 공급하기 위한 방법.
제 9 항에 있어서, 준비위치에 배열된 클램핑아암(46)의 고정러그(62)들이, 상기 생크위치설정 섹션(54)상에서 외측에 반경방향으로 형성된 그루브(68)내에 배열되는 것을 특징으로 하는 연결헤드에 스터드를 공급하기 위한 방법.