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KR20120100701A - 전극 캡용 매거진 - Google Patents

전극 캡용 매거진 Download PDF

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KR20120100701A
KR20120100701A KR1020117021096A KR20117021096A KR20120100701A KR 20120100701 A KR20120100701 A KR 20120100701A KR 1020117021096 A KR1020117021096 A KR 1020117021096A KR 20117021096 A KR20117021096 A KR 20117021096A KR 20120100701 A KR20120100701 A KR 20120100701A
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Abstract

본 발명은 용접 전극의 전극 캡용 매거진으로서, 특히 용접 로봇의 용접 집게용 매거진으로서, 매거진 헤드(1)와 상기 매거진 헤드(1)에 연결되는 교환 매거진(2)으로 구성되어 있는 매거진에 관한 것이다. 교환 매거진(2)을 매거진 헤드(1)에 연결시키도록 고속 결합장치(4, 4a)가 제공되며, 하나 이상의 상호연결 가이드 장치(5, 5a)가 상기 매거진 헤드(1)와 상기 교환 매거진(2)에 설치되어 있다. 계속 공급되는 전극 캡(3)이 교환 매거진(2)의 두 개의 캡 가이드(11) 내에 저장되어 있고, 상기 캡 가이드의 측면형상은 전극 캡(3)의 모양에 대응하며, 상기 캡 가이드는 교환 매거진(2)의 길이방향 축에 평행하고 매거진 헤드(1)의 캡 가이드와 동일한 위치에 있도록 되어 있다. 상기 캡 가이드(11)는 상기 교환 매거진(2)과 상기 매거진 헤드(1)에서 대각선 방향으로 오프셋된 상태로 도입되어, 전극 캡(3)의 접촉면들이 서로 대각선 방향으로 대향하고, 매거진 밀폐 메커니즘(8)이 매거진 헤드(1)쪽의 교환 매거진(2)의 측면에 설치되어 있고, 교환 매거진(2)에서 멀리 떨어져 있는 쪽의 매거진 헤드(1)의 측면은 전극 캡(3) 구멍의 직경 전체를 노출시킬 수 있는 구멍(12)의 형태로 용접 집게의 접근방향으로 개방되어 있다. 매거진 헤드의 구멍이 있는 곳에서 전극 캡(3)을 고정하기 위해 하나 이상의 클램핑 턱(6)이 각각의 캡 가이드에 대해 설치되어 있고, 압력 플레이트(7)가, 매거진 헤드(1)의 각각의 이송 구멍(12)에 인접하면서 동시에 각각의 나머지 구멍(12)의 반대편에 있도록 매거진 헤드의 하우징에 설치되어 있다.

Description

전극 캡용 매거진{MAGAZINE FOR ELECTRODE CAPS}
본 발명은 용접전극의 전극 캡용 매거진에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 용접로봇의 용접 집게(tong)용 매거진에 관한 것이다.
자동차 산업에 있어서, 자동화된 생산라인에서 자동차 차체를 제조할 때 금속 시트와 스트립을 연결하는 방법으로 특히 점용접(spot-welding)이 자주 사용되고 있다.
점용접 공정 중에 자동차 차체의 부품들을 연결시킬 목적으로 용접로봇을 사용하는 것은 일반적인 공정이다. 이러한 용접로봇은 용접 집게를 갖고 있는데, 각각의 집게 턱에는 소위 전극 캡이라고 하는 점용접 전극이 장착되어 있다.
이러한 용접 집게는 적절한 위치에 놓여져 함께 용접되는 시트 플레이트에 접근하게 된다. 함께 용접되는 시트에 대하여 용접 집게를 정확하게 배치하는 것과 시트들을 서로 배치하는 것은 자동으로 이루어지며 컴퓨터에 의해 수행되는 공정이다.
이러한 자동화된 생산라인으로 인해 고속 고정사이클이 이루어질 수 있고 또한 용접작업도 방해를 받지 않게 된다.
이러한 공정에서 사용되는 전극 캡은 전극 캡이 서로 용접되는 자동차 차체의 시트 부품과 접촉하게 되므로 마모에 의한 손상이 매우 크게 일어난다.
이러한 용접 프로세스 중에, 전류는 전극 사이에서 흐르고, 그 결과 서로 용접되어 이미 긴밀하게 접촉되어 있는 자동차 차체의 시트를 통해 흐르게 된다.
전극 캡의 접촉면은 용접 공정이 일어나는 영역에서 변화를 겪게 된다. 예를 들어, 전극은 접촉면의 에지 영역에서 종종 태워져서 없어져 버리고, 재료가 쌓여 접촉면이 늘어나게 되어 결국 용접 조건이 바뀌게 된다.
이러한 변화 때문에 전류의 세기를 추적하여 조절하는 것은 매우 비경제적이므로 이를 피하기 위해, 가해지는 부하와 마모에 의한 손상에 따라 전극 캡을 정기적으로 밀링작업을 다시 하고 있다.
대부분의 경우, 동일한 용접 집게와 상호작용하는 전극은 마모가 동일하고, 따라서 정기적으로 그리고 동시에 밀링작업을 함으로써 재작업(rework)을 할 필요가 있다.
그러나, 밀링작업을 여러 번 한 후에는, 전극 캡에서 소모되는 재료가 크게 감소되므로, 교체할 필요가 있다. 이러한 작업은 용접 전극의 어댑터에서 마모된 전극 캡을 빼버리는 것이다.
보통, 용접 전극의 어댑터에 새롭고 소비되지 않은 전극 캡을 공급하도록 간단한 구조로 된 매거진을 사용하고 있다. 용접 집게가 정해진 위치에서 새로운 전극 캡을 수용하고 또한 용접 집게의 턱을 함께 밀어서 용접 전극 어댑터에 자리를 잡을 수 있도록 도와주는 방식으로 매거진이 구성되어 있다. 용접 집게에 대하여 접근할 수 있도록 매거진을 정해진 위치에 배열할 필요가 있기 때문에 매거진은 그 위치를 떠날 수 없고, 따라서 용접작업이 이루어지는 위치에서 매거진을 수동식으로 재장전하는 것이 필요하다.
일반적으로, 로봇이 작동하는 작동영역 내에 사람이 있거나 사람이 작동영역 내로 걸어들어갈 수 없기 때문에, 안전상의 이유로 용접작업 중에 재장전을 하는 것이 불가능하고, 따라서 용접공정을 중단해야 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 매거진을 교환하려는 시도가 있어왔다. 그러나, 새로운 매거진을 매번 설치할 때마다 용접 집게의 이동 좌표를 새롭게 프로그램해야하기 때문에, 용접공정을 중단해야 한다는 사실에 있어서는 별로 개선된 사항이 없다.
본 발명은 가능한 한 종래의 해결책이 갖고 있는 문제점을 피할 수 있고, 특히 공정의 신뢰성과 안정성을 그대로 유지할 수 있는, 전극 캡용 매거진을 제공할 필요가 있다는 사실에 기초하고 있다.
상술한 과제는 청구범위 제1항 내지 제7항에 따른 본 발명의 장치에 의해 해결될 수 있다; 본 발명의 시스템은 도 1 내지 도 6과 아래에서 설명하는 실시예(발명을 제한하고자 하는 것으로 해석되어서는 안됨)에 기술되어 있다.
도 1은 본 발명의 매거진이 결합되지 않은 상태를 나타내는 도면이다;
도 2는 본 발명의 매거진이 결합된 상태를 나타내는 도면이다;
도 3은 매거진 헤드(1)를 나타내는 도면이다;
도 4는 다양한 크기를 갖는 교환 매거진을 나타내는 도면이다;
도 5 및 도 6은 교환 매거진의 단면 및 길이방향 섹션을 나타내는 도면이다.
본 발명의 매거진은 매거진 헤드(1)와 교환 매거진(2)으로 구성되어 있다.
교환 매거진(2)을 매거진 헤드(1)에 연결시키도록 고속 결합장치(4, 4a)가 구비되어 있고, 이를 위해 클램핑 장치(4)가 매거진 헤드(1)에 배치되어 있고 클램핑 고리(4a)는 교환 매거진(2)에 배치되어 있다. 이러한 구조를 통해서 기술적으로 유용한 목적을 달성할 수 있는데, 그 이유는 클램핑 장치(4)를 작동시키는 힘의 방향이 매거진 헤드(1) 쪽으로 이동하게 될 교환 매거진(2)에 가해지는 힘의 방향과 동일하고 따라서 교환 매거진의 가동위치를 감지할 수 있기 때문이다.
매거진 헤드(1)와 교환 매거진(2)은 두 개의 하위조립체들이 결합될 때 정해진 소정의 위치에 고정되어 있도록, 하나 이상의 가이드 유닛이 설치되어 있다. 이러한 실시예의 경우, 가이드 유닛은 하나 이상의 가이드 맨드릴(5a)을 가이드 부쉬(5)에 결합시킬 수 있는 형상으로 되어 있다.
두 개의 가이드 요소, 즉 가이드 부쉬(5)와 가이드 맨드릴(5a)은, 서로 용이하게 결합되도록 또한 매거진 헤드(1)와 교환 매거진(2)이 서로에 대하여 정해진 위치에 있는 것이 유지되도록, 형상 및 치수상의 공차를 갖는다.
계속 공급이 이루어지도록 되어 있는 전극 캡이 교환 매거진(2)의 두 개의 캡 가이드(11) 내에 저장되어 있고, 이 캡 가이드는 교환 매거진(2)의 길이방향 축에 평행하게 되어 있고 또한 매거진 헤드(1)의 캡 가이드에 대하여 동일한 위치에 있도록 구성되어 있다. 캡 가이드(11)는 전극 캡의 접촉면들이 서로 대각선 상에 놓이도록 교환 매거진(2) 내에서 대각선 방향으로 오프셋된 상태로 들어간다.
전극 캡(3)의 구멍이 바깥쪽으로 향하도록 교환 매거진(2)과 매거진 헤드(1) 내에 전극 캡(3)을 배치함으로써, 전극 캡(3)을 집어 올릴 수 있도록 용접 집게는 전극 어댑터와 결합하여 전극 캡(3) 내로 들어가게 된다. 교환 매거진(2) 및 매거진 헤드(1)의 단면에서 캡 가이드(11)를 대각선 방향으로 오프셋된 상태로 배열하게 되면, 전체 유닛의 크기를 최소화시킬 수 있는데, 그 이유는 장치의 높이가 서로 마주하도록 배치된 두 개의 캡의 높이에 두 개의 캡 가이드의 분리벽의 벽두께를 더한 값 보다 더 작기 때문이다.
전극 캡(3)이 최소한의 힘으로 이송될 수 있도록 또한 전극 캡(3)이 캡 가이드(11)의 내부에서 특히 교환 매거진(1)과 매거진 헤드(1) 사이의 연결지점에서 막히는 현상이 일어나지 않도록, 캡 가이드(11)의 단면이 구성된다. 이러한 구성은 전극 캡(3)과 똑같은 모양으로 캡 가이드(11)를 설계할 때, 또한 충분한 공차를 두고 설계할 때 가능하다.
상술한 내용이 이루어지기 위해서는, 교환 매거진(2)과 매거진 헤드(1) 내의 캡 가이드(11)들은 전극 캡(3)의 모양에 따라 서로 일치해야만 한다. 바람직하게, 매거진 헤드(1)와 교환 매거진(2)은 통합된 캡 가이드(11)를 포함할 수 있는 프로파일로 구성되어 있다. 이 프로파일의 단면은 여러가지 다른 길이를 갖는 매거진을 생산하기 위해, 각 매거진에 대해 필요한 길이로 절단될 수 있다.
매거진 헤드(1)와 교환 매거진(2)의 캡 가이드(11)는 바람직하게는 시트 금속으로 제조되는 고정 메커니즘에 의해 밀폐된다. 매거진 로크(8, 8a)의 반대편에 있는 교환 매거진(2)의 측면은 동일한 메커니즘에 의해 밀폐될 것이다. 매거진 로크(8)는, 매거진 헤드(1) 쪽으로 향하는 교환 매거진(2)의 측면에 배치된다. 매거진 로크(8)에 의해서, 교환 매거진에서 매거진 헤드 쪽으로 밀어내는 힘을 받는 전극 캡(3)이 아직 플러그 결합이 이루어지지 않은 교환 매거진의 외부로 밀려나오는 것이 방지된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 매거진 로크(8)는 로킹 레버(8a)를 이용하여, 교환 매거진(2) 내에 저장되어 있고 바람직하게는 스프링-장착식 캡 공급기(9)에 의해 매거진 헤드(1) 쪽으로 밀려나오는 전극 캡(3)을 고정시키도록 구성되어 있다.
캡 가이드(11)의 구멍의 크기를 전극 캡(3)이 밖으로 나올 수 없을 정도로 줄일 수 있도록, 로킹 레버(8a)는 바람직하게 스프링 작용에 의해 위치가 정해진다.
교환 매거진(2)이 매거진 헤드(1) 위에 놓일 때, 로킹 레버(8a)에 의해 가해지는 스프링 힘에 대항하여 작용하는 매거진 헤드(1)의 가이드에 의해, 매거진 밀폐 메커니즘(8)의 로킹 레버(8a)는, 매거진 헤드(1) 쪽으로 향하는 캡 가이드(11)의 구멍이 열리고 전극 캡(3)이 매거진 헤드의 캡 가이드(11) 안으로 이송될 수 있는 위치로 이동한다.
전극 캡(3)은 교환 매거진(2)에서 멀리 떨어져 있는 매거진 헤드(1)의 측면에서 용접 집게의 전극 어댑터로 이송된다. 이를 위해, 캡 가이드(11)는 용접 집게의 접근방향으로 개방되어, 접근방향에 있는 구멍을 통해 용접 캡(3)의 직경 전체를 노출시킨다. 이 상태에서 전극 캡(3)을 고정하도록, 하나 이상의 클램핑 턱(6)이 각각의 캡 가이드에 대해 배치되어 있다.
본 발명의 실시예에서 스프링이 장착된 클램핑 턱(6)은, 전극 어댑터가 결합함으로써 집어올려질 때까지 전극 캡(3)을 고정한다.
일단 정확한 위치에서 용접 집게의 밀폐작용에 의해 전극 어댑터가 전극 캡(3) 내에 들어가게 되면, 전극 캡(3)은 매거진 헤드(1)에 의해 캡 가이드(11)의 진행방향으로 캡 가이드(11)의 밖으로 뽑혀져 나오게 된다. 클램핑 턱(6)에 가해지는 스프링 힘을 극복하게 되면, 전극 캡(3)이 빠져나오게 된다.
바람직하게, 압력 플레이트(7)가 매거진 헤드(1) 내에서 각각의 이송 구멍(12)의 반대편에 배치되어 있다. 압력 플레이트(7)는 용접 집게의 제2 다리에 대해 카운터 베어링(counter bearing)처럼 작용하게 되고, 그 결과 소정의 힘으로 픽업된 전극 캡(3)을 전극 어댑터 상에 가압하게 된다.
예: 제1 단계로서 도면에서 볼 수 있듯이, 용접 집게가 매거진 헤드(1)로부터 전극 캡(3)을 상부에서 집어 올리면, 바닥에 있는 압력 플레이트(7)는 용접 집게가 닫혀 있을 때, 전극이 없는 전극 어댑터에 대해 카운터 베어링의 역할을 한다; 또 다른 단계에 의해, 전극 캡은 전극이 없는 제2의 하부 전극 어댑터에 대해 집어 올려지고, 용접 집게를 밀폐하게 되면 상부의 압력 플레이트(7)가 카운터 베어링의 역할을 하는 효과를 얻을 수 있다.
매거진이 어느정도 채워졌는 지를 모니터링하기 위해서는, 이 장치에 대응하는 제어기기를 장착하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 연결부(10)에 있는 근접 센서를 사용하는 모니터링 장치를 이용하는 것을 고려해 볼 수 있다.
이러한 장치를 통해서, 센서가 제1 캡(3)이 없다고 감지하는 경우 매거진(2)을 바꾸라고 요청하는 신호를 작업자에게 전송할 수 있다. 약간의 전극 캡이 매거진 헤드(1) 내에 여전히 있음에도 작업자는 매거진(2)을 교체하는 것을 미리 준비할 수가 있게 된다.

Claims (7)

  1. 용접 전극의 전극 캡용 매거진으로서, 특히 용접 로봇의 용접 집게용 매거진으로서, 매거진 헤드(1)와 상기 매거진 헤드(1)에 연결되는 교환 매거진(2)으로 구성되어 있고, 교환 매거진(2)을 매거진 헤드(1)에 연결시키도록 고속 결합장치(4, 4a)가 제공되며, 하나 이상의 상호연결 가이드 장치(5, 5a)가 상기 매거진 헤드(1)와 상기 교환 매거진(2)에 설치되어 있고, 계속 공급되는 전극 캡(3)이 교환 매거진(2)의 두 개의 캡 가이드(11) 내에 저장되어 있고, 상기 캡 가이드의 측면형상은 전극 캡(3)의 모양에 대응하며, 상기 캡 가이드는 교환 매거진(2)의 길이방향 축에 평행하고 매거진 헤드(1)의 캡 가이드와 동일한 위치에 있도록 되어 있고, 상기 캡 가이드(11)는 상기 교환 매거진(2)과 상기 매거진 헤드(1)에서 대각선 방향으로 오프셋된 상태로 도입되어, 전극 캡(3)의 접촉면들이 서로 대각선 방향으로 대향하고, 매거진 밀폐 메커니즘(8)이 매거진 헤드(1)쪽의 교환 매거진(2)의 측면에 설치되어 있고, 교환 매거진(2)에서 멀리 떨어져 있는 쪽의 매거진 헤드(1)의 측면은 전극 캡(3) 구멍의 직경 전체를 노출시킬 수 있는 구멍(12)의 형태로 용접 집게의 접근방향으로 개방되어 있고, 매거진 헤드의 구멍이 있는 곳에서 전극 캡(3)을 고정하기 위해 하나 이상의 클램핑 턱(6)이 각각의 캡 가이드에 대해 설치되어 있고, 압력 플레이트(7)가, 매거진 헤드(1)의 각각의 이송 구멍(12)에 인접하면서 동시에 각각의 나머지 구멍(12)의 반대편에 있도록 매거진 헤드의 하우징에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 매거진.
  2. 제1항에 있어서,
    가이드 장치(5, 5a)는 가이드 부쉬(5)와 상기 가이드 부쉬(5) 안쪽으로 결합되는 가이드 맨드릴(5a)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매거진.
  3. 제4항에 있어서,
    상기 가이드 부쉬(5)와 가이드 맨드릴(5a)은 용이하게 결합될 수 있도록 구성되어 있고, 상기 매거진 헤드(1)와 교환 매거진(2)의 상대적으로 정해진 위치는 유지되는 것을 특징으로 하는 매거진.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 매거진 로크(8)는, 전극 캡(3)이 교환 매거진(2) 내에서 계속 공급되도록 되어 있고 바람직하게는 스프링-장착 캡 공급기(9)에 의해 매거진 헤드(1) 쪽으로 밀려나오는 전극 캡(3)이 로킹 레버(8a)에 의해 교환 매거진(2) 내에 유지되도록, 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 매거진.
  5. 제6항에 있어서,
    상기 로킹 레버(8a)는 스프링-장착식이고, 캡 가이드(11)의 출구 개구는 전극 캡(3)이 나올 수 없을 정도로 감소되어 있는 것을 특징으로 하는 매거진.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교환 매거진(2) 및 상기 매거진 헤드(1) 내에 있는 캡 가이드(11)는, 이송하는데 힘이 필요 없고 또한 캡 가이드(11)에서, 특히 교환 매거진(2) 및 매거진 헤드(1) 사이의 연결지점에서 막히는 일이 발생하지 않도록, 제조시 사용되는 전극 캡(3)의 형상에 맞추어진 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 매거진.
  7. 제1항에 있어서,
    교환 매거진(2)의 채워진 상태를 모니터링하기 위해 하나 이상의 센서가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 매거진.
KR1020117021096A 2009-12-17 2010-11-25 전극 캡용 매거진 Active KR101433814B1 (ko)

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