KR20140127613A - 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스폿 용접건의 생크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팁 이탈 시 생크 내부의 냉각수가 유출되는 것을 방지하고, 상기 생크가 스폿용접 대상인 모재에 직접 접촉됨으로써 발생하는 용접불량을 방지할 수 있으며, 생크의 열팽창으로 인해 팁이 이탈하는 것을 방지할 수 있는 스폿 용접건의 생크에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 용접로봇의 암에 장착되며, 내부에는 중공이 형성되는 생크와, 후단부는 상기 생크의 말단부에 일체로 연결되고, 전단부는 폐쇄되어 상기 중공을 밀폐하는 결합부와, 상기 생크의 중공에 구비되어 냉각수의 유로를 형성하는 냉각수관로 및 상기 결합부 외면에 결합되는 팁부를 포함한다.

Description

스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건{WELDING GUN FOR SPOT WELDING ROBOT}

본 발명은 스폿 용접건의 생크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팁 이탈 시 생크 내부의 냉각수가 유출되는 것을 방지하고, 상기 생크가 스폿용접 대상인 모재에 직접 접촉됨으로써 발생하는 용접불량을 방지할 수 있으며, 생크의 열팽창으로 인해 팁이 이탈하는 것을 방지할 수 있는 스폿 용접건의 생크에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 차체공정에 있어서의 용접작업은 스폿(spot)용접, CO2용접 및 미그(MIG)용접 등이 주로 이용되며, 차체의 내부 등 제한된 공간을 제외하고는 대부분 스폿용접이 사용되고 있다.

이러한 스폿용접은 용접작업을 수행하는 로봇과 이 로봇에 장착된 용접건에 의하여 자동으로 용접이 이루어진다.

스폿용접은 전기로 인한 저항발열을 이용하는 용접으로서 극히 짧은 통전시간 내에 용접이 이루어지므로 전기저항에 의한 열이 용접건의 전극에 발생하고 이때 전극에서 발생하는 열을 냉각하기 위해 로봇의 내부에 설치되어 용접건으로 이어지는 냉각수관로를 따라 냉각수를 공급하여 전극에서 발생하는 열을 냉각하게 된다.

이러한 전극은 용접건의 암에 장착되는 생크(shank)를 통하여 팁으로 유입되어 전극에서 발생되는 열을 냉각하는데, 실제로 대량의 자동차 생산과정에서 복합적인 원인에 의해 종종 용접불량이 발생하여 전극이 차체 바디에 융착되어 생크에서 팁이 분리되는 문제가 발생한다.

그리고, 생크에서 팁이 분리된 경우 냉각수 메인배관에 설치된 다이어프램의 작동으로 냉각수 공급은 차단이 되나, 냉각수 관로 내 잔여 냉각수가 외부로 유출됨에 따라 용접기나 로봇 및 그 주변의 설비 등에 치명적인 영향을 주게 되고, 이에 따라 설비 가동을 중단하여야 하는 문제가 있다.

특히, 냉각수 유출시에는 주변설비의 쇼트로 인해 작업자가 감전 등의 안전사고에 노출되는 위험이 있다.

이와 관련한 선행기술로는 국내공개특허공보 제2004-0106691호(스폿 용접 건, 2004.12.18. 공개)가 있다.

본 발명은 생크의 선단을 밀폐시켜 상기 생크의 선단에 결합되는 팁부 이탈 시 상기 생크의 내부에서 순환되는 냉각수가 누출되는 것을 방지할 수 있는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 생크의 선단에서 팁부가 이탈할 시 상기 생크의 선단에 절연부가 구비되어 상기 생크의 선단으로 인한 용접불량을 방지할 수 있는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건을 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은, 용접로봇의 암에 장착되며, 내부에는 중공이 형성되는 생크와, 후단부는 상기 생크의 말단부에 일체로 연결되고, 전단부는 폐쇄되어 상기 중공을 밀폐하는 결합부와, 상기 생크의 중공에 구비되어 냉각수의 유로를 형성하는 냉각수관로 및 상기 결합부 외면에 결합되는 팁부를 포함한다.

상기 결합부는, 상기 결합부의 후단부에서 전단부로 갈수록 그 직경이 감소하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 한다.

상기 결합부는, 그 외면에 상기 결합부의 전단부에서 후단부 방향으로 이어지는 요홈이 형성된다.

상기 결합부는, 상기 결합부의 후단부에서 상기 냉각수가 유입될 수 있는 함몰홈이 형성된다.

상기 결합부는, 상기 결합부의 전단부에 절연부가 더 구비된다.

상기 절연부는, 상기 결합부의 전단부에서 함몰 형성되는 안착홈 및 상기 안착홈에 안착되어 상기 결합부의 전단부보다 더 돌출되도록 구비되는 절연탭으로 이루어진다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여,

본 발명은 생크의 선단을 밀폐시켜 상기 생크의 선단에 결합되는 팁부 이탈 시 상기 생크의 내부에서 순환되는 냉각수가 누출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 상기 생크의 선단에서 팁부가 이탈할 시 상기 생크의 선단에 절연부가 구비되어 상기 생크의 선단으로 인한 용접불량을 방지할 수 있는 효과도 있다.

도 1은, 스폿용접용 로봇을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는, 본 발명에 따른 생크와 결합부의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은, 본 발명에 따른 결합부의 전단부를 도시한 도면.
도 4는, 스폿용접시 종래의 생크와 본 발명에 따른 생크의 온도를 비교한 도면.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은, 스폿용접용 로봇을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는, 본 발명에 따른 생크(20)와 결합부(31)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건을 설명하면 다음과 같다.

상기 용접로봇(1)의 암(10)에 장착되며, 내부에는 중공(21)이 형성되는 생크(20)와, 후단부는 상기 생크(20)의 말단부에 일체로 연결되고, 전단부는 폐쇄되어 상기 중공(21)을 밀폐하는 결합부(31)와, 상기 생크(20)의 중공(21)에 구비되어 냉각수의 유로를 형성하는 냉각수관로(40) 및 상기 결합부(31) 외면에 결합되는 팁부(50)를 포함한다.

상기 용접로봇(1)은 복수의 관절로 연결되는 암(10)이 구비되어 있으며, 제어부와 각종 센서에 의해 차체에 스폿용접을 수행하는 것으로, 이는 널리 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 생크(20)는 내부에 상기 중공(21)이 형성되어 냉각수가 유입될 수 있는 공간을 형성한다.

상기 생크(20)의 말단부에는 상기 팁부(50)가 결합되고, 상기 용접로봇(1)의 암(10)에는 말단부에 팁부(50)가 결합된 생크(20)가 서로 마주보도록 한 쌍으로 장착되어 스폿용접 대상물(모재)이 그 사이에 위치하게 되면 서로 마주하는 상기 생크(20)가 상기 대상물 방향으로 이동하고, 상기 팁부(50)가 대상물의 외면에 접촉되면 전기를 통전하여 스폿용접을 수행하게 된다.

이와 같은 과정에서 상기 생크(20)와 팁부(50)는 발열되는데, 상기 중공(21)에서 상기 냉각수관로(40)에 의해 냉각수가 공급되어 상기 생크(20)와 팁부(50)를 냉각하게 된다.

그러나, 상기 팁부(50)는 대상물을 용접하고 난 후 상기 생크(20)가 다시 원위치 됨에 따라 생크(20)의 말단부에 결합된 상태로 상기 생크(20)와 함께 원위치 되어야 하는데, 상기 팁부(50)가 대상물에 융착되는 경우가 발생한다.

이 때, 상기 생크(20)의 내부에 유입된 냉각수가 상기 팁부(50)가 생크(20)의 말단부에서 이탈함에 따라 누출될 수 있는데, 본 발명에 따른 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건은 상기 결합부(31)가 구비됨으로써 이러한 문제를 해결하였다.

상기 결합부(31)는 그 후단부는 상기 생크(20)의 말단부에 일체로 연결되고, 전단부는 폐쇄되어 상기 생크(20)의 중공(21)을 밀폐할 수 있도록 형성된다.

상기 결합부(31)의 외면에는 상기 팁부(50)가 결합된다.

여기에서, 상기 결합부(31)는 상기 생크(20)의 말단부에 일체로 연결되는 그 후단부에서 전단부로 갈수록 그 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 구비된다.

이에 따라, 상기 결합부(31)에 상기 팁부(50)를 결합하는 과정에서, 상기 결합부(31) 외면과 상기 팁부(50)와 접촉되는 면적을 최소화 하여 통전은 가능하고 열 전달율은 저하시킬 수 있다.

상기 결합부(31)의 그 외면에 상기 결합부(31)의 전단부에서 후단부 방향으로 이어지는 요홈(31)이 형성된다.

상기 결합부(31)의 말단부에 상기 팁부(50)를 결합하여 스폿용접을 수행하면 상기 생크(20), 결합부(31) 및 팁부(50)가 발열되는데 이들의 열팽창에 의해 상기 결합부(31)에서 팁부(50)가 이탈하거나, 또는 상기 팁부(50)와 결합부(31) 사이의 공간에서 공기, 또는 냉각수가 팽창하여 상기 결합부(31)에서 팁부(50)가 이탈할 수 있는데, 상기 결합부(31)의 외면에 상기 요홈(31)을 형성함으로써 열팽창으로 인한 상기 팁부(50)의 이탈을 방지할 수 있게 된다.

즉, 상기 결합부(31)와 팁부(50)가 발열되면 그 사이에 있는 공기나 냉각수로 인한 수증기의 열팽창으로 인해 압력이 상승하게 되는데, 상기 요홈(31)을 통하여 열팽창된 공기나 냉각수로 인한 수증기가 외부로 방출되면서 결합부(31)와 팁부(50) 사이의 공간에서 압력이 상승하는 것을 방지하게 되는 것이다.

상기 결합부(31)는 그 후단부에서 상기 냉각수가 유입될 수 있는 함몰홈(32)이 형성된다.

상기 결합부(31)는 상기 생크(20)의 말단부에서 상기 생크(20)와 일체로 연결되는데, 상기 냉각수가 생크(20)의 중공(21) 내에서만 순환되지 않고, 상기 결합부(31)의 후단부에 형성된함몰홈(32)까지 유입되어 상기 결합부(31)의 냉각효율을 향상할 수 있는 것이다.

도 3은, 본 발명에 따른 결합부(31)의 전단부를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건은, 상기 결합부(31)의 전단부에 절연부(60)가 더 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 2 및 도 3을 참조하여 상기 절연부(60)를 더욱 상세히 설명하면, 상기 절연부(60)는 상기 결합부(31)의 전단부에서 함몰 형성되는 안착홈(61) 및 상기 안착홈(61)에 안착되어 상기 결함홈의 전단부보다 더 돌출되도록 구비되는 절연탭(62)으로 구성된다.

상기 결합부(31)로부터 상기 팁부(50)가 이탈한 상태에서 상기 용접로봇(1)이 이를 감지하지 못하고 계속하여 스폿용접 작업을 수행하게 되면, 상기 결합부(31)의 전단부가 스폿용접을 하고자 하는 대상물의 외면에 접촉되어 결국 용접불량의 원인이 된다.

그러나, 본 발명에 따른 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건은 상기 절연부(60)가 구비되어 상기와 같은 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.

즉, 상기 결합부(31)로부터 상기 팁부(50)가 이탈한 상태에서 상기 용접로봇(1)이 계속하여 스폿용접 작업을 수행하게 되면, 상기 결합부(31)가 아닌 상기 절연탭(62)이 스폿용접을 하고자 하는 대상물의 외면에 접촉되는데, 전기의 통전을 이용하는 스폿용접의 특성 상 상기 절연탭(62)으로 인하여 전기의 통전이 불가능하게 됨으로써 용접불량을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 4는, 스폿용접시 종래의 생크(20)와 본 발명에 따른 생크(20)의 온도를 열화상 카메라로 측정하여 비교한 도면이다.

도 4의 (a)는 종래의 생크(20)를 이용하여 스폿용접을 수행하기 전과 스폿용접을 수행하고 난 후의 팁부(50) 온도와 스폿용접을 수행한 후의 대상물인 모재의 온도를 측정한 것이고, 도 4의 (b)는 본 발명에 따른 생크(20)를 이용하여 스폿용접을 수행하기 전과 스폿용접을 수행하고 난 후의 팁부(50) 온도와 스폿용접을 수행한 후의 대상물인 모재의 온도를 측정한 것이다.

도 4의 (a)와 (b)에서 알 수 있는 바와 같이, 스폿용접을 하기 전의 종래의 팁부(50)와 본 발명에 따른 팁부(50)의 온도는 16.1℃로 모두 동일하였다.

스폿용접 작업을 수행하고 난 후의 종래의 팁부(50) 온도는 21.3℃로 스폿용접을 수행하기 전보다 약 5.2℃가 상승하였고, 본 발명의 팁부(50) 온도는 21.6℃로 스폿용접을 수행하기 전보다 약 5.5℃가 상승하였다.

즉, 스폿용접을 수행하고 난 후의 종래의 팁부(50)와 본 발명에 따른 팁부(50)의 온도차이는 약 0.3℃로써, 본 발명에 따른 생크(20)는 상기 결합부(31)에 의해 중공(21)이 폐쇄되어 상기 팁부(50)의 함몰홈(32)까지 냉각수가 유입되지 않더라도 냉각효과에 있어서 큰 차이는 없는 것을 알 수 있다.

그리고, 종래의 팁부(50)를 이용하여 스폿용접을 수행하고 나서 측정한 모재의 온도는 103.8℃이고, 본 발명에 따른 팁부(50)를 이용하여 스폿용접을 수행하고 나서 측정한 모재의 온도는 111.5℃로써, 스폿용접의 대상물인 모재의 온도 또한 그 차이가 7.7℃로서 미미하였고, 이 정도의 차이는 스폿용접의 품질에 영향을 미치지 못하는 미미한 온도차임을 알 수 있다.

위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건을 이용함으로써, 종래의 생크(20) 및 팁부(50)를 이용한 스폿용접 방식에 대비하여 동일한 냉각효율 및 스폿용접 품질을 유지하면서도, 상기 생크(20)의 말단부에서 생크(20)와 일체로 연결되어 생크(20)에 형성된 중공(21)을 밀폐하는 결합부(31)가 구비됨으로써 상기 팁부(50) 이탈 시 상기 생크(20) 내부의 냉각수가 외부로 누출되어 용접기나 로봇 및 그 주변의 설비 등에 치명적인 영향을 미치거나, 또는 작업자의 감전 등의 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 결합부(31)의 외면에 요홈(31)을 형성하여 스폿용접시 발열에 의한 열팽창으로 인하여 상기 팁부(50)가 결합부(31)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과도 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

1 : 용접로봇
10 : 암
20 ; 생크
21 : 중공
30 : 결합부
31 : 요홈
32 : 함몰홈
40 : 냉각수관로
50 : 팁부
60 : 절연부
61 : 안착홈
62 : 절연탭

Claims (6)

1. 용접로봇의 암에 장착되며, 내부에는 중공이 형성되는 생크;
   후단부는 상기 생크의 말단부에 일체로 연결되고, 전단부는 폐쇄되어 상기 중공을 밀폐하는 결합부;
   상기 생크의 중공에 구비되어 냉각수의 유로를 형성하는 냉각수관로; 및
   상기 결합부 외면에 결합되는 팁부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합부는,
   상기 결합부의 후단부에서 전단부로 갈수록 그 직경이 감소하는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합부는,
   그 외면에 상기 결합부의 전단부에서 후단부 방향으로 이어지는 요홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합부는,
   상기 결합부의 후단부에서 상기 냉각수가 유입될 수 있는 함몰홈;이 형성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합부는,
   상기 결합부의 전단부에 절연부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 절연부는,
   상기 결합부의 전단부에서 함몰 형성되는 안착홈; 및
   상기 안착홈에 안착되어 상기 결합부의 전단부보다 더 돌출되도록 구비되는 절연탭;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스폿용접용 로봇에 장착되는 용접건.

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