KR20170057613A - 진동 스폿 용접 장치 - Google Patents

Abstract

진동 스폿 용접 장치가 개시된다. 개시된 진동 스폿 용접 장치는 ⅰ)하부 전극유닛과, ⅱ)하부 전극유닛과의 사이에서 피접합 소재의 용접부에 대하여 통전가열과 함께 다각 형상의 외형을 지닌 내부 및 외부 진동핀의 진동을 통하여 저항 및 교반용접이 이루어지도록 하는 상부 전극유닛을 포함하며, 상부 전극유닛은 액추에이터에 의해 회전 가능하게 구비될 수 있다.

Description

진동 스폿 용접 장치 {VIBRATION SPOT WELDING DEVICE}

본 발명의 실시예는 진동 스폿 용접 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피접합 소재의 용접부에 형성되는 버(burr)를 제거할 수 있는 진동 스폿 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 얇은 두 장의 중첩된 금속 소재의 피접합 소재를 용접하는 방법으로는 크게 용융 용접법(fusion welding)과 고상 용접법(solid phase welding)으로 구분할 수 있다.

용융 용접법은 스폿 용접법을 예로 들 수 있는데, 스폿 용접법은 서로 중첩된 피접합 소재의 용접부에 전기저항에 의한 열과 압력에 의해 용접부를 용융시키며 피접합 소재를 용접하는 방법이다.

고상 용접법은 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding; FSW)을 예로 들 수 있는데, 마찰 교반 용접법은 공구와 피접합 소재의 상호 마찰에 의한 마찰열로 피접합 소재를 용접하는 방법이다.

상기 스폿 용접과 마찰 교반 용접은 각각의 장점 및 단점을 가지고 있는 바, 예를 들어, 스폿 용접은 전기 저항에 의하여 발생된 열에 의해 피용접재의 용접부를 용융시켜 용접하기 때문에 피용접재의 접촉면에 고전류의 인가로 인한 아크가 발생하고, 용접면이 미려하지 못한 단점이 있다.

그리고 마찰 교반 용접은 고상 용접법으로써, 용접된 피용접재의 기계적 강도가 우수하고 아크가 발생하지는 않아. 경금속의 피용접재 용접에 적합한 장점은 있으나, 용접 후, 용접면에 용접 자국이나 구멍이 남는 단점이 있다.

스폿 용접과 마찰 교반 용접의 단점을 해결하기 위하여, 최근에는 피접합 소재의 용접부를 양방향에서 가압하며 전류를 통전시켜 전기 저항열을 발생시키는 동시에 편방향에서 용접부로 진동을 가하여 용접부를 접합하는 진동 스폿 용접 장치의 연구개발이 이루어지고 있다.

이러한 진동 스폿 용접 장치는 피접합 소재의 용접부를 가압하며 진동을 발생시키는 가동 전극의 전극체에 적어도 두 개의 진동 핀을 구성하고 있으며, 핀과 핀 사이 및 핀과 전극체 사이에 틈이 항상 존재한다. 이에 따라 종래의 진동 스폿 용접 장치를 이용하여 피접합 소재의 용접부를 접합할 경우에는 외관품질을 저해하는 버(burr)가 발생한다.

이 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 피접합 소재의 용접부에 진동을 인가하기 위한 진동 핀의 형상을 변경하고, 그 진동 핀이 구비되는 전극을 회전시키며 용접부에 형성된 버(burr)를 진동 핀으로 가압하여 제거할 수 있도록 한 진동 스폿 용접 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치는, ⅰ)용접건의 하부 측에 설치되는 하부 전극유닛과, ⅱ)상기 하부 전극유닛에 대응하여 상기 용접건의 상부 측에 슬라이더를 통해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 상부 전극유닛과, ⅲ)상기 상부 전극유닛의 전극 팁과 결합하는 핀 홀더에 설치되고, 다각 형상의 외형을 지니며 상기 하부 전극유닛과의 사이에서 피접합 소재의 용접부에 진동을 인가하는 내부 및 외부 진동핀과, ⅳ)상기 핀 홀더를 회전 가능하게 지지하며 상기 슬라이더에 설치되고, 상기 내부 및 외부 진동핀에 진동력을 제공하는 진동 발생원과, ⅴ)상기 슬라이더에 상기 핀 홀더와 연결되게 설치되며, 상기 핀 홀더에 회전력을 제공하는 액추에이터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 외부 진동핀은 상기 핀 홀더의 내부에 상기 전극 팁을 관통하며 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 내부 진동핀은 상기 외부 진동핀의 내부에 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 핀 홀더는 상기 내부 및 외부 진동핀에 대응하는 외형으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 내부 및 외부 진동핀은 팔각 형상의 외형으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 내부 및 외부 진동핀은 상기 액추에이터에 의해 상기 핀 홀더와 함께 회전되며, 상기 피접합 소재의 용접부에 형성된 버(burr)를 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 핀 홀더는 상기 액추에이터에 의해 상기 전극 팁과 함께 회전될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 액추에이터는 장착 브라켓을 통해 상기 슬라이더에 고정되게 설치되는 스탭 모터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 스탭 모터의 구동축에는 구동 기어가 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 구동 기어는 상기 핀 홀더에 고정된 종동 기어와 기어 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 구동 기어는 상기 스탭모터에 의해 10도 단위로 회전될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치는, ⅰ)하부 전극유닛과, ⅱ)상기 하부 전극유닛과의 사이에서 피접합 소재의 용접부에 대하여 통전가열과 함께 다각 형상의 외형을 지닌 내부 및 외부 진동핀의 진동을 통하여 저항 및 교반용접이 이루어지도록 하는 상부 전극유닛을 포함하며, 상기 상부 전극유닛은 액추에이터에 의해 회전 가능하게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 상부 전극유닛은 상기 액추에이터에 의해 상기 내부 및 외부 진동핀과 함께 회전되며, 상기 피접합 소재의 용접부에 형성된 버(burr)를 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치는, 상기 하부 전극유닛이 하부 측에 장착되고, 상기 상부 전극유닛이 상부 측에 장착되는 용접건과, 상기 상부 전극유닛을 지지하며 구동원에 의하여 상기 용접건에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 슬라이더와, 상기 슬라이더에 설치되며, 상기 내부 및 외부 진동핀에 진동력을 제공하는 진동 발생원을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 상부 전극유닛은 상기 진동 발생원에 회전 가능하게 연결되며, 내부에 상기 내부 및 외부 진동핀이 구비되는 핀 홀더와, 상기 핀 홀더의 자유 선단에 상기 내부 및 외부 진동핀이 관통되게 결합되며, 상기 피접합 소재의 용접부에 접촉되는 전극 팁을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 슬라이더에 설치되며, 상기 핀 홀더와 연결되는 스탭 모터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치에 있어서, 상기 핀 홀더에는 종동 기어가 고정되게 장착되고, 상기 스탭 모터는 구동 기어를 통해 상기 종동 기어와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예는 상부 전극유닛의 외부 진동핀과 내부 진동핀의 형상을 원형에서 다각 형상으로 변경하고, 액추에이터를 통해 외부 진동핀과 내부 진동핀을 실질적으로 회전시키며, 용접부에 형성된 버를 가압하여 제거할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 외부 진동핀과 내부 진동핀 사이 및 외부 진동핀과 상부 전극팁 사이의 틈에 의해 용접부에 형성된 버를 용이하게 제거할 수 있으므로, 용접부의 외관 품질 및 피접합 소재의 용접 품질을 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 진동 스폿 용접 장치의 전체적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치에 적용되는 상부 전극유닛 부위를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치의 상부 전극유닛에 적용되는 내부 및 외부 진동핀을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치의 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 "...부", ""...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치의 전체적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치(100)는 차체 패널과 같은 서로 중첩된 금속판의 피접합 소재(1)를 진동 스폿 용접법으로 접합하여 차체 부품을 제조하는 공정에 적용될 수 있다.

그러나, 본 발명의 보호범위가 차체 부품을 제조하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 접합 대상물을 용접하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

상기 진동 스폿 용접 장치(100)는 피접합 소재(1)의 용접부(3)에 대하여 양방향에서의 가압 및 통전가열과 함께 편방향에서의 진동을 통하여 저항 및 교반용접이 이루어지며, 피접합 소재(1)의 용접부(3)를 접합할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치(100)는 피접합 소재(1)의 용접부(3)에 진동을 인가하기 위한 진동 인가수단의 형상을 변경하고, 그 진동 인가수단이 구비되는 용접 전극을 회전시키며 용접부(3)에 형성된 버(burr)를 가압하여 제거할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 진동 스폿 용접 장치(100)는 기본적으로, 용접건(10), 하부 전극유닛(20), 상부 전극유닛(30), 진동 발생원(70) 그리고 액추에이터(80)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 용접건(10)은 이하에서 설명될 각종 구성 요소를 설치하기 위한 건 몸체(11)를 포함하는 바, 용접 로봇(도면에 도시되지 않음)의 아암 또는 다축 이동장치에 장착될 수 있다.

상기 용접건(10)에는 구성 요소들을 지지하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 하우징, 케이스, 블록, 레일, 칼라 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함하고 있다.

이러한 각종 부속 요소들은 이하에서 더욱 설명될 각각의 구성 요소들을 용접건(10)에 설치하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 예외적인 경우를 제외하고 각종 부속 요소들을 용접건(10)으로 통칭한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 하부 전극유닛(20)은 고정 전극으로서, 용접건(10)의 하부 측에 고정되게 설치된다. 상기 하부 전극유닛(20)의 중첩된 피접합 소재(1)를 지지하며 상부 전극유닛(30)을 통해서 공급되는 전류를 피접합 소재(1)를 통해서 인가 받는다. 이에 상기 하부 전극유닛(20)의 상부에는 피접합 소재(1)를 지지하며 전류를 인가받는 하부 전극팁(21)이 설치되어 있다.

이하에서는 피접합 소재(1)를 하부 전극유닛(20)의 하부 전극팁(21) 상에 상하 방향으로 중첩하고, 그 중첩된 피접합 소재(1)를 상하 방향으로 이동되는 상부 전극 유닛(30)을 통해 용접하는 예를 상세하게 설명하기로 한다.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 피접합 소재(1)의 기준 위치 및 용접 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기 기준 방향이 본 발명의 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상부 전극유닛(30)은 하부 전극유닛(20)에 지지된 피접합 소재(1)의 용접부(3)를 가압하며 그 용접부(3)를 통해 하부 전극유닛(20)으로 전류를 인가하여 전기저항에 의한 열과 압력으로서 용접부(3)를 급속 가열하기 위한 것이다.

상기 상부 전극유닛(30)은 하부 전극유닛(20)에 대응하여 용접건(10)의 상부 측에 그 하부 전극유닛(20)과 동축 상으로 배치되는 가동 전극으로서, 용접건(10)의 상부 측에서 슬라이더(31)를 통해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

상기 슬라이더(31)는 상부 전극유닛(30)을 지지하며 용접건(10)에 구비된 구동원(33)에 의하여 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 이러한 구동원(33)은 모터 또는 작동 실린더를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치에 적용되는 상부 전극유닛 부위를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 상기 상부 전극유닛(30)은 핀 홀더(41), 상부 전극팁(43) 그리고 진동 인가수단으로서의 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52)을 포함하고 있다.

상기 핀 홀더(41)는 뒤에서 더욱 설명될 진동 발생원(70)에 회전 가능하게 연결되는 것으로, 설정된 단면을 지닌 중공 파이프 형태로 구비되며, 그 내부에는 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)이 설치된다.

상기 상부 전극팁(43)은 핀 홀더(41)의 선단(자유단)에 장착되고, 구동원(33)에 의해 피접합 소재(1)의 용접부(3)에 접촉 및 가압되며, 그 용접부(3)에 전류를 인가하여 저항열을 발생시킨다. 상기 상부 전극팁(43)은 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)이 관통되도록 핀 홀더(41)의 선단에 결합된다.

상기 진동 인가수단으로서의 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)은 하부 전극유닛(20)과의 사이에서 피접합 소재(1)의 용접부(3)에 대해 반복적으로 번갈아가며 상부 전극팁(43)을 관통하여 그 용접부(3)에 진동을 인가하는 기능을 하게 된다.

상기 외부 진동핀(51)은 핀 홀더(41)와 상부 전극팁(43)의 내부에 삽입된 상태로, 그 상부 전극팁(43)을 관통하며 피접합 소재(1)의 용접부(3)에 진동을 인가할 수 있다. 상기 외부 진동핀(51)은 핀 홀더(41)와 상부 전극팁(43)의 내부에서 상하 방향으로 왕복 슬라이드 이동 가능하게 장착된다. 즉, 상기 외부 진동핀(51)은 핀 홀더(41)의 내부에 상부 전극팁(43)을 관통하며 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 외부 진동핀(51)은 도 3에서와 같이 다각형의 중공 단면을 가지며 다각형의 외형을 지닌 중공 핀으로 형성되는 바, 예를 들면 팔각형의 중공 단면을 가지며 팔각형의 외형을 지닌 중공 핀으로 구비될 수 있다.

이에 상기 외부 진동핀(51)에 삽입되는 핀 홀더(41)는 외부 진동핀(51)에 대응하는 형상으로서, 그 외부 진동핀(51)과 마찬가지로 팔각형의 중공 단면을 가지며 팔각형의 외형을 지닌 중공 파이프 형태로 구비될 수 있다.

그리고 상기 내부 진동핀(52)은 외부 진동핀(51)의 중공에 삽입된 상태로 상부 전극팁(43)을 관통하며 피접합 소재(1)의 용접부(3)에 진동을 인가할 수 있다. 상기 내부 진동핀(52)은 상부 전극팁(43)과 외부 진동핀(51)의 내부에서 상하 방향으로 왕복 슬라이드 이동 가능하게 장착된다.

여기서, 상기 내부 진동핀(52)은 도 3에서와 같이 외부 진동핀(51)의 다각형 중공 단면에 대응하는 다각형 단면의 핀으로 형성되는 바, 외부 진동핀(51)의 중공 단면에 대응하는 팔각형의 단면을 지닌 핀으로 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 상기 진동 발생원(70)은 도 1 및 도 2에서와 같이, 핀 홀더(41) 내부의 진동핀들(51, 52)에 진동력을 제공하기 위한 것으로서, 핀 홀더(41)를 회전 가능하게 지지하며 용접건(10)의 슬라이더(31)에 설치된다.

예를 들면, 상기 진동 발생원(70)은 모터 또는 작동 실린더에 의해 연속적인 직선 왕복 운동을 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)에 번갈아가며 인가할 수 있다.

다른 한편으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 액추에이터(80)는 상부 전극유닛(30)의 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)에 의한 용접부(3)의 진동 인가 시, 그 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52) 사이 및 외부 진동핀(51)과 상부 전극팁(43) 사이의 틈에 의해 용접부(3)에 형성되는 버(burr)를 제거하기 위한 수단이다.

본 발명의 실시예에서는 용접부(3)에 대한 진동 인가 완료 후의 홀딩 타임 시, 액추에이터(80)에 의해 핀 홀더(41)를 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 회전시키며, 피접합 소재(1)의 용접부(5)에 형성된 버를 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)을 통해 가압하여 제거할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 액추에이터(80)에 의해 상부 전극팁(43)과 함께 핀 홀더(41)를 회전시키며, 피접합 소재(1)의 용접부(5)에 형성된 버를 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)을 통해 가압하여 제거할 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 실시예에 의한 상부 전극유닛(30)은 액추에이터(80)에 의해 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 회전 가능하게 구비되며, 피접합 소재(1)의 용접부(3)에 형성된 버를 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)을 통해 가압하여 제거할 수 있다.

이러한 액추에이터(80)는 핀 홀더(41)에 회전력을 제공한다. 상기 액추에이터(80)는 슬라이더(31)에 핀 홀더(41)와 연결되게 설치된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 액추에이터(80)는 장착 브라켓(81)을 통하여 슬라이더(31)에 고정되게 설치되는 스탭 모터(83)를 포함한다. 상기 스탭 모터(83)는 핀 홀더(41)와 연결되게 구비되며, 그 핀 홀더(41)에 회전력을 제공할 수 있다.

이를 위해 상기 스탭 모터(83)의 구동축(85)에는 구동 기어(87)가 결합되며, 핀 홀더(41)에는 구동 기어(87)와 기어 결합하는 종동 기어(89)가 고정되게 장착된다.

여기서, 상기 구동 기어(87)는 스탭 모터(83)에 의해 10도 단위로 회전될 수 있는데, 이에 따라 핀 홀더(41)는 종동 기어(89)에 의해 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 10도 단위로 회전될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 하부 전극유닛(20)의 하부 전극팁(21)을 통해 접합하고자 하는 2장의 금속판이 중첩된 피접합 소재(1)의 용접부(3)를 지지한다.

이러한 상태에서 본 발명의 실시예에서는 구동원(33)의 구동으로 슬라이더(31)를 하측 방향으로 이동시키며 그 슬라이더(31)에 장착된 상부 전극유닛(30)을 하강시킨다. 그러면, 상기 상부 전극유닛(30)의 상부 전극팁(43)은 구동원(33)에 의해 피접합 소재(1)의 용접부(3)를 가압한다. 이 때, 상기 상부 전극유닛(30)의 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52)은 용접부(3)와 설정거리 이격된 상태를 유지하고 있다(S11).

그리고, 본 발명의 실시예에서는 피접합 소재(1)를 사이에 두고 하부 전극팁(21)과 상부 전극팁(43)이 용접부(3)에 접촉된 상태에서, 이들 전극팁(21, 43)으로 전류를 인가하면, 전기 저항열이 발생되고 그 전기 저항열로 용접부(3)를 급속 가열한다. 이에 용접부(3)는 전기 저항열에 의해 연화된다. 이 때 상기 전기 저항열에 의해 연화된 용접부(3)는 팽창하면서 상부 전극팁(43)의 내측으로 융기한다(S12).

다음으로, 본 발명의 실시예에서는 하부 전극팁(21)과 상부 전극팁(43)에 대한 통전을 중단하고, 진동 발생원(70)에서 발생되는 진동력을 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52)에 인가한다. 상기 진동 발생원(70)은 모터 또는 작동 실린더에 의해 연속적인 직선 왕복 운동의 진동력을 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)에 번갈아가며 제공한다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 진동 발생원(70)에 의해 내부 진동핀(52)이 외부 진동핀(51)에 의해 안내되며 상하 방향으로 전후진 하면서 용접부(3)에 진동을 인가하고(S13), 외부 진동핀(51)이 핀 홀더(41)에 의해 안내되며 진동 발생원(70)에 의해 상하 방향으로 전후진 하면서 용접부(3)에 진동을 가한다(S14). 아울러 상기한 S13 및 S14의 과정을 연속적으로 반복하며 용접부(3)에 진동을 인가한다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 진동 발생원(70)에 의해 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)이 교대로 용접부(3)에 진동을 인가하며 그 용접부(3)에 반복하중을 가함으로써 냉간 단조 효과를 기대할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같이 상부 전극유닛(30)의 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)에 의한 용접부의 진동 인가 시, 그 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52) 사이 및 외부 진동핀(51)과 상부 전극팁(43) 사이의 틈에 의해 용접부(3)에는 도 4b에서와 같이 버(burr)(5)를 형성하게 된다. 즉, 상기 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52)의 외관 형상이 팔각 형상을 취함에 따라 용접부(3)에는 팔각 형상의 버(5)를 형성하게 된다.

이와 같은 용접부(3)의 버(5)를 제거하기 위해, 우선 본 발명의 실시예에서는 도 4c에서와 같이, 용접부(3)에 대한 진동 인가 완료 후의 홀딩 타임 시, 액추에이터(80)의 스탭 모터(83)에 전기적인 신호를 인가한다.

그러면, 상기 스탭 모터(83)의 구동축(85)은 설정된 회전각도 만큼 회전하게 되고, 그 구동축(85)에 결합된 구동 기어(87) 또한 설정된 회전각도 만큼 회전하게 된다. 이에 상기 구동 기어(87)는 핀 홀더(41)의 종동 기어(89)와 기어 결합하고 있기 때문에, 그 핀 홀더(41)는 구동 기어(87) 및 종동 기어(89)를 통해 스탭 모터(83)로부터 회전력을 제공받아 설정된 회전각도 만큼 회전하게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 액추에이터(80)에 의해 핀 홀더(41) 및 상부 전극팁(43)을 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 회전시킬 수 있다. 다시 말해 본 발명의 실시예에서는 액추에이터(80)에 의해 상부 전극유닛(30)을 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 회전시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 액추에이터(80)의 스탭 모터(83)에 의해 핀 홀더(41)를 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 10도 단위의 회전각도로 회전시킨다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 4d에서와 같이 액추에이터(80)에 의해 핀 홀더(41)를 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 10도 단위의 회전각도로 회전시킴으로써, 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)의 회전궤적에 위치하는 용접부(3)의 버(5)를 그 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)을 통해 가압하여 제거할 수 있다.

부연 설명하면, 본 발명의 실시예에서는 액추에이터(80)를 통해 외부 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)과 함께 10도의 회전각도로 회전시키게 되면, 버(5)의 일부가 진동핀들(51, 52)의 회전궤도 내에서 그 진동핀들(51, 52)에 의해 가압되며 제거될 수 있다. 또한, 나머지의 버(5)는 진동핀(51) 및 내부 진동핀(52)이 10도 단위의 회전각도로 회전되면서 진동핀들(51, 52)의 회전궤도 내에서 그 진동핀들(51, 52)에 의해 가압되며 제거될 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 진동 스폿 용접 장치(100)에 의하면, 상부 전극유닛(30)의 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52)의 형상을 원형에서 다각 형상으로 변경하고, 액추에이터(80)를 통해 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52)을 회전시킴으로써 용접부(3)에 형성된 버(5)를 가압하여 제거할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 외부 진동핀(51)과 내부 진동핀(52) 사이 및 외부 진동핀(51)과 상부 전극팁(43) 사이의 틈에 의해 용접부(3)에 형성된 버(5)를 용이하게 제거할 수 있으므로, 용접부(3)의 외관 품질 및 피접합 소재(1)의 용접 품질을 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.

1... 피접합 소재 3... 용접부
5... 버(burr) 10... 용접건
11... 건 몸체 20... 하부 전극유닛
21... 하부 전극팁 30... 상부 전극유닛
31... 슬라이더 33... 구동원
41... 핀 홀더 43... 상부 전극팁
51... 외부 진동핀 52... 내부 진동핀
70... 진동 발생원 80... 액추에이터
81... 장착 브라켓 83... 스탭 모터
85... 구동축 87... 구동 기어
89... 종동 기어

Claims (14)

1. 용접건의 하부 측에 설치되는 하부 전극유닛;
   상기 하부 전극유닛에 대응하여 상기 용접건의 상부 측에 슬라이더를 통해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 상부 전극유닛;
   상기 상부 전극유닛의 전극 팁과 결합하는 핀 홀더에 설치되고, 다각 형상의 외형을 지니며 상기 하부 전극유닛과의 사이에서 피접합 소재의 용접부에 진동을 인가하는 내부 및 외부 진동핀;
   상기 핀 홀더를 회전 가능하게 지지하며 상기 슬라이더에 설치되고, 상기 내부 및 외부 진동핀에 진동력을 제공하는 진동 발생원; 및
   상기 슬라이더에 상기 핀 홀더와 연결되게 설치되며, 상기 핀 홀더에 회전력을 제공하는 액추에이터;
   를 포함하는 진동 스폿 용접 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 외부 진동핀은 상기 핀 홀더의 내부에 상기 전극 팁을 관통하며 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되고,
   상기 내부 진동핀은 상기 외부 진동핀의 내부에 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며,
   상기 핀 홀더는 상기 내부 및 외부 진동핀에 대응하는 외형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 내부 및 외부 진동핀은 팔각 형상의 외형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 내부 및 외부 진동핀은 상기 액추에이터에 의해 상기 핀 홀더와 함께 회전되며, 상기 피접합 소재의 용접부에 형성된 버(burr)를 제거하는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 핀 홀더는 상기 액추에이터에 의해 상기 전극 팁과 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 액추에이터는 장착 브라켓을 통해 상기 슬라이더에 고정되게 설치되는 스탭 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 스탭 모터의 구동축에는 구동 기어가 결합되며,
   상기 구동 기어는 상기 핀 홀더에 고정된 종동 기어와 기어 결합되는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 구동 기어는 상기 스탭모터에 의해 10도 단위로 회전되는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
9. 하부 전극유닛; 및
   상기 하부 전극유닛과의 사이에서 피접합 소재의 용접부에 대하여 통전가열과 함께 다각 형상의 외형을 지닌 내부 및 외부 진동핀의 진동을 통하여 저항 및 교반용접이 이루어지도록 하는 상부 전극유닛;
   을 포함하며,
   상기 상부 전극유닛은 액추에이터에 의해 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 상부 전극유닛은,
    상기 액추에이터에 의해 상기 내부 및 외부 진동핀과 함께 회전되며, 상기 피접합 소재의 용접부에 형성된 버(burr)를 제거하는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 하부 전극유닛이 하부 측에 장착되고, 상기 상부 전극유닛이 상부 측에 장착되는 용접건과,
    상기 상부 전극유닛을 지지하며 구동원에 의하여 상기 용접건에 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 슬라이더와,
    상기 슬라이더에 설치되며, 상기 내부 및 외부 진동핀에 진동력을 제공하는 진동 발생원
    을 포함하는 진동 스폿 용접 장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 상부 전극유닛은,
    상기 진동 발생원에 회전 가능하게 연결되며, 내부에 상기 내부 및 외부 진동핀이 구비되는 핀 홀더와,
    상기 핀 홀더의 자유 선단에 상기 내부 및 외부 진동핀이 관통되게 결합되며, 상기 피접합 소재의 용접부에 접촉되는 전극 팁
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 슬라이더에 설치되며, 상기 핀 홀더와 연결되는 스탭 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 핀 홀더에는 종동 기어가 고정되게 장착되고,
    상기 스탭 모터는 구동 기어를 통해 상기 종동 기어와 연결되는 것을 특징으로 하는 진동 스폿 용접 장치.

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