KR20170054813A - 플라즈마 스폿 용접장치 - Google Patents

Abstract

플라즈마 스폿 용접장치가 개시된다. 개시된 플라즈마 스폿 용접장치는 ⅰ)서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물에 대해 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 용접 대상물의 용접부로 플라즈마 아크를 분출하는 플라즈마 토치부와, ⅱ)플라즈마 토치부의 플라즈마 아크 분출단에 설치되며, 용접 대상물을 가압하고, 그 용접 대상물과 플라즈마 아크 분출단 사이의 간격을 일정하게 유지하는 가압 헤드를 포함할 수 있다.

Description

플라즈마 스폿 용접장치 {PLASMA SPOT WELDING DEVICE}

본 발명의 실시예는 플라즈마 스폿 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패널이 서로 겹쳐진 폐단 구간의 용접 대상물을 플라즈마 스폿 용접하는 플라즈마 스폿 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차체 공장의 조립 라인에서는 패널과 같은 여러 개의 파트 부품들을 스폿 용접을 통해 접합하게 된다. 스폿 용접은 서로 겹쳐진 용접 대상물에 통전과 가압을 동시에 제공하며 전기적인 저항으로서 용접 대상물을 접합하는 용접법이다.

그러나 용접 대상물의 겹치기 용접에 적용되는 종래의 스폿 용접은 폐단면을 이루는 용접 대상물을 용접하기에는 불리한 여러 가지 단점들이 있어 폐단면 구간의 용접 대상물에 대한 겹치기 용접을 안정적으로 이룰 수 있는 접합방법이 요구되고 있다.

이에 종래 기술에서는 CO2 또는 저입열(CMT) 아크용접을 통해 폐단면 구간의 용접 대상물을 용접하고 있으나, 겹쳐진 용접 대상물의 갭을 제어하기가 어렵고, 프레스 피어싱 공정 등을 통해 용접 대상물의 용접 부위에 용접홀을 가공하여 용접하는데 따른 생산성 저하와 용접부에서의 내구성이 취약해지는 단점이 있고, 용접에 따른 발생비용이 증대할 수 있다.

상기와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 서로 겹쳐진 패널의 폐단면 구간에 대하여 패널간에 갭을 제어한 상태로 플라즈마 스폿 용접을 통하여 패널을 접합함으로써 용접부의 접합 강성을 향상시킬 수 있고, 플라즈마 용접단과 패널간의 간격을 일정하게 확보하며 용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 용접홀의 가공을 삭제할 수 있도록 한 플라즈마 스폿 용접장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치는, ⅰ)서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물에 대해 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 용접 대상물의 용접부로 플라즈마 아크를 분출하는 플라즈마 토치부와, ⅱ)상기 플라즈마 토치부의 플라즈마 아크 분출단에 설치되며, 상기 용접 대상물을 가압하고, 그 용접 대상물과 플라즈마 아크 분출단 사이의 간격을 일정하게 유지하는 가압 헤드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치에 있어서, 상기 플라즈마 토치부는 플라즈마 아크를 발생시키는 전극봉 및 노즐 전극을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치에 있어서, 상기 노즐 전극은 전극봉을 내측에 두고 플라즈마 아크를 상기 용접부로 분출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치에 있어서, 상기 가압 헤드는 상기 노즐 전극을 감싸는 원통 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치에 있어서, 상기 플라즈마 토치부는 장착 브라켓에 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치에 있어서, 상기 장착 브라켓에는 상기 플라즈마 토치부를 직선 방향으로 왕복 이동시키기 위한 공압 실린더가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치에 있어서, 상기 가압 헤드는 상기 공압 실린더의 작동 압력에 의해 상기 용접 대상물을 가압할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치는, 서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물에 대해 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 용접 대상물을 가압하고, 그 용접 대상물과 플라즈마 아크 분출단 사이의 간격을 일정하게 유지하며, 상기 용접 대상물의 용접부로 플라즈마 아크를 분출하는 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치는, 서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물에 대해 공압 실린더의 작동 압력으로서 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 플라즈마 토치부와, 상기 플라즈마 토치부의 플라즈마 아크 분출단에 설치되며, 상기 플라즈마 토치부의 노즐 전극을 감싸는 원통 형상의 가압 헤드를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 가압 헤드를 통하여 용접 대상물의 패널간에 갭을 용이하게 제어한 상태로 플라즈마 스폿 용접을 수행할 수 있으므로, 용접 대상물의 용접부 강성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 종래 기술에서와 같이 프레스 피어싱 공정 등을 통해 용접 대상물의 용접부에 용접홀을 가공하지 않고서도 용접 대상물을 스폿 용접할 수 있으므로, 생산성 및 용접부의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 용접에 따른 발생비용을 절감할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 가압 헤드를 통해 플라즈마 토치부의 전극봉과 용접 대상물 사이의 간격을 항상 일정하게 유지하면서 용접 대상물을 플라즈마 스폿 용접할 수 있으므로, 용접 대상물의 용접 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

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.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치(100)는 차체 조립라인에서 서로 겹쳐진 차체 패널과 같은 여러 개의 부품들(이하에서는 편의 상 "용접 대상물" 이라고 한다)을 용접하는 차체 조립공정에 적용될 수 있다.

더 나아가, 상기 플라즈마 스폿 용접장치(100)는 예를 들어, 차체 조립공정에서 폐단면 구간을 가진 용접 대상물(1)을 플라즈마 아크로서 용접하는데 적용될 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 스폿 용접장치(100)는 스폿 용접이 불가능한 폐단면 구간을 가진 용접 대상물(1)을 플라즈마 아크로서 용접할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치(100)는 용접 대상물(1)의 폐단면 구간에 대하여 패널간에 갭을 제어한 상태로 플라즈마 스폿 용접을 통하여 용접 대상물(1)을 접합함으로써 용접부의 접합 강성을 향상시킬 수 있고, 플라즈마 용접단과 패널간의 간격을 일정하게 확보하며 용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 용접홀의 가공을 삭제할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 플라즈마 스폿 용접장치(100)는 기본적으로, 플라즈마 토치부(10) 및 가압 헤드(50)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 플라즈마 토치부(10)는 플라즈마 아크의 열을 이용하여 서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물(1)을 용접하는 것으로서, 차체 조립공정에서 용접 로봇의 아암 선단에 설치된다.

상기 플라즈마 토치부(10)는 플라즈마 아크를 발생시키며 그 플라즈마 아크를 용접 대상물(1)의 폐단면 구간(용접부)에 고속으로 분출함으로써 그 용접부에 용융부를 형성하며, 서로 겹쳐진 패널을 스폿 용접할 수 있다.

상기한 플라즈마 토치부(10)는 용접 대상물(1)에 대해 직선 방향(도면을 기준으로 할 때 상하 방향)으로 왕복 이동 가능하게 구비된다. 이를 위해 상기 플라즈마 토치부(10)는 장착 브라켓(11)에 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 바, 그 장착 브라켓(11)에는 플라즈마 토치부(10)를 직선 방향으로 왕복 슬라이드 이동시키기 위한 공압 실린더(13)가 설치된다.

더 나아가, 상기 플라즈마 토치부(10)는 플라즈마 아크를 발생시키기 위한 전극봉(14) 및 노즐 전극(15)을 포함하고 있다. 예를 들면, 상기 전극봉(14)은 (+) 전극의 텅스텐 전극봉으로 구비된다. 그리고 상기 노즐 전극(15)은 전극봉(14)을 내측에 두고 플라즈마 아크를 용접 대상물(1)의 용접부로 분출하는 (-) 전극의 오리피스 바디로 구비된다.

따라서, 상기 플라즈마 토치부(10)는 전극봉(14)과 노즐 전극(15) 사이에 아크를 발생시키면서 압축된 기체가스를 제공받게 되면, 초고온과 고밀도의 에너지를 동반하는 플라즈마 아크를 발생시키며 그 플라즈마 아크를 노즐 전극(15)의 오리피스 홀(17)을 통해 분출하면서 상기한 용접부에 용융부를 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 가압 헤드(50)는 용접 대상물(1)을 가압하며, 플라즈마 토치부(10)의 플라즈마 아크 분출단과 용접 대상물(1) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위한 것이다.

이러한 가압 헤드(50)는 플라즈마 토치부(10)의 플라즈마 아크 분출단에 설치되는 바, 예를 들면 노즐 전극(15)을 감싸는 원통 형상으로 구비되며, 위에서 언급한 바 있는 공압 실린더(13)의 작동 압력에 의해 용접 대상물(1)을 가압할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치(100)의 작용을 앞서 개시한 도 1 및 첨부한 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시예에서는 도 2의 (a)에서와 같이 로봇(도면에 도시되지 않음)을 통해 플라즈마 토치부(10)를 패널이 서로 겹쳐진 폐단면 구간의 용접 대상물(1) 측으로 이동시킨다.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 플라즈마 토치부(10)에 설치된 가압 헤드(50)를 용접 대상물(1)에 접촉시킨 상태에서, 공압 실린더(13: 이하 도 1 참조)를 작동시킨다. 그러면, 상기 플라즈마 토치부(10)는 도 2의 (b)에서와 같이 공압 실린더(13)에 의해 용접 대상물(1) 측으로 직선 이동되고, 가압 헤드(50)는 용접 대상물(1)을 공압 실린더(13)의 작동 압력으로 가압하게 된다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 상기 가압 헤드(50)를 통해 용접 대상물(1)을 가압함에 따라, 그 용접 대상물(1)의 패널 간 갭을 설정된 간격으로 보정(제어)할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 가압 헤드(50)가 용접 대상물(1)에 접촉됨에 따라, 플라즈마 토치부(10)의 전극봉(14)과 용접 대상물(1) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.

상기와 같은 상태에서 본 발명의 실시예에서는 도 2의 (c)에서와 같이, 플라즈마 토치부(10)의 전극봉(14)과 노즐 전극(15) 사이에 아크를 발생시키면서 압축된 기체가스를 제공받게 된다. 그러면, 상기 플라즈마 토치부(10)는 초고온과 고밀도의 에너지를 동반하는 플라즈마 아크(A)를 발생시키며, 그 플라즈마 아크(A)를 노즐 전극(15)의 오리피스 홀(17)을 통해 용접 대상물(1)의 용접부로 분출한다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 플라즈마 토치부(10)에서 고속으로 분출하는 플라즈마 아크의 열에 의해 도 2의 (d)에서와 같이, 용접 대상물(1)의 용접부에 용융부(W)를 형성하며, 그 용접 대상물(1)의 서로 겹쳐진 패널을 용접하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 스폿 용접장치(100)에 의하면, 패널이 서로 겹쳐진 용접 대상물(1)의 폐단면 구간에 대하여 패널간에 갭을 제어한 상태로 플라즈마 스폿 용접을 통해 용접 대상물(1)의 패널을 접합할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 가압 헤드(50)를 통하여 용접 대상물(1)의 패널 간에 갭을 용이하게 제어한 상태로 플라즈마 스폿 용접을 수행할 수 있으므로, 용접 대상물(1)의 용접부 강성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 종래 기술에서와 같이 프레스 피어싱 공정 등을 통해 용접 대상물의 용접부에 용접홀을 가공하지 않고서도 용접 대상물(1)을 스폿 용접할 수 있으므로, 생산성 및 용접부의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 용접에 따른 발생비용을 절감할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 가압 헤드(50)를 통해 플라즈마 토치부(10)의 전극봉(14)과 용접 대상물(1) 사이의 간격을 항상 일정하게 유지하면서 용접 대상물(1)의 용접부를 플라즈마 스폿 용접할 수 있으므로, 용접 대상물(1)의 용접 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 용접 대상물
10... 플라즈마 토치부
11... 장착 브라켓
13... 공압 실린더
14... 전극봉
15... 노즐 전극
17... 오리피스 홀
50... 가압 헤드
A... 플라즈마 아크
W... 용융부

Claims (7)

1. 서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물에 대해 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 용접 대상물의 용접부로 플라즈마 아크를 분출하는 플라즈마 토치부; 및
   상기 플라즈마 토치부의 플라즈마 아크 분출단에 설치되며, 상기 용접 대상물을 가압하고, 그 용접 대상물과 플라즈마 아크 분출단 사이의 간격을 일정하게 유지하는 가압 헤드;
   를 포함하는 플라즈마 스폿 용접장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 토치부는 플라즈마 아크를 발생시키는 전극봉 및 노즐 전극을 포함하며,
   상기 노즐 전극은 전극봉을 내측에 두고 플라즈마 아크를 상기 용접부로 분출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스폿 용접장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 가압 헤드는,
   상기 노즐 전극을 감싸는 원통 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스폿 용접장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 토치부는 장착 브라켓에 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며,
   상기 장착 브라켓에는 상기 플라즈마 토치부를 직선 방향으로 왕복 이동시키기 위한 공압 실린더가 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스폿 용접장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 가압 헤드는,
   상기 공압 실린더의 작동 압력에 의해 상기 용접 대상물을 가압하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스폿 용접장치.
6. 서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물에 대해 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 용접 대상물을 가압하고, 그 용접 대상물과 플라즈마 아크 분출단 사이의 간격을 일정하게 유지하며, 상기 용접 대상물의 용접부로 플라즈마 아크를 분출하는 구조로 이루어진 플라즈마 스폿 용접장치.
7. 제6 항에 있어서,
   서로 겹쳐진 패널의 용접 대상물에 대해 공압 실린더의 작동 압력으로서 직선 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 플라즈마 토치부와,
   상기 플라즈마 토치부의 플라즈마 아크 분출단에 설치되며, 상기 플라즈마 토치부의 노즐 전극을 감싸는 원통 형상의 가압 헤드
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스폿 용접장치.

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