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KR101632823B1 - 회전작업 장치 - Google Patents

회전작업 장치 Download PDF

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KR101632823B1
KR101632823B1 KR1020147031043A KR20147031043A KR101632823B1 KR 101632823 B1 KR101632823 B1 KR 101632823B1 KR 1020147031043 A KR1020147031043 A KR 1020147031043A KR 20147031043 A KR20147031043 A KR 20147031043A KR 101632823 B1 KR101632823 B1 KR 101632823B1
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rotation
center
rotating
cutting
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코타로 나카지마
Original Assignee
가부시키가이샤 교쿠토
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Abstract

범용성이 높고, 소형이며 저비용인 회전작업 장치를 제공한다. 구체적으로는, 내방에 협지구(37)를 장착하는 제 1 출력 기어(32)와 내방에 절삭 커터(44)를 장착하는 제 2 출력 기어(42)를 구비한다. 양 출력 기어(32, 42)에 맞물리는 제 2 중간 기어(8) 및 제 2 중간 기어(8)를 회전시키는 서보모터(5)를 구비한다. 제어반(制御盤)(11)은, 제 1 회전수 및 제 1 회전수보다 고 회전수인 제 2 회전수를 기억하는 기억부(11a)를 가지고, 전극 분리 작업을 행할 시, 제 1 회전수로 양 출력 기어(32, 42)를 회전시키는 한편, 전극 절삭작업을 행할 시, 제 2 회전수로 양 출력 기어(32, 42)를 회전시킨다.

Description

회전작업 장치{ROTARY WORK DEVICE}
본 발명은, 예를 들어, 자동차 생산 라인에서 사용하는 스폿 용접용 전극에 대해, 전극 선단면의 절삭(切削) 작업과 생크(shank) 선단(先端)으로부터 전극을 떼어내는 분리(detach) 작업을 회전 동작에 의해 행하는 회전작업 장치에 관한 것이다.
종래, 자동차 생산 라인에서는, 스폿 용접용 건(gun)의 생크 선단에 장착한 구리제의 전극을 강판(鋼板)에 눌러 가압하고, 통전(通電)함으로써 강판을 저항 발열시켜 용접하는 스폿 용접이 이용되고 있다.
그런데, 상기 전극은, 용접작업을 반복하면 그 선단면에 산화(酸化)피막이 부착되고, 그 상태에서 용접을 행하면 용접부의 품질이 저하하므로, 정기적으로 전극 선단면을 절삭하여 산화피막을 제거할 필요가 있다. 또, 전극 선단면의 절삭을 반복함으로써 전극의 전체 길이가 짧아지므로, 이 전극을 생크로부터 떼어내고 새로운 전극으로 교환할 필요도 있다.
이들에 대응하기 위해, 자동차 생산 라인에서는, 일반적으로, 전극 선단면의 절삭작업 및 전극의 생크로부터의 분리작업을 소폿 용접용의 회전작업 장치로 행하고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 개시되어 있는 회전작업 장치는, 전극을 협지(挾持) 가능한 협지구가 내방(內方)에 장착되고, 바깥둘레에 복수의 이(teeth)부가 등간격으로 형성된 고리형의 제 1 회전체와, 전극의 선단면을 절삭 가능한 절삭 커터가 내방에 장착되고, 바깥둘레에 복수의 이부가 등간격으로 형성된 고리형의 제 2 회전체와, 회전축이 상하 방향으로 연장되는 하나의 구동모터를 구비하고 있다. 상기 제 1 회전체 및 상기 구동모터는, 복수의 기어가 맞물림으로써 연결되고, 상기 제 2 회전체 및 상기 구동모터도, 복수의 기어가 맞물림으로써 연결되어 있다. 그리고, 생크 선단에 장착된 전극을 협지구로 협지하면서 상기 구동모터를 회전 구동시키면, 상기 제 1 회전체에 의해 상기 전극이 상기 협지구와 함께 전극 중심축 둘레로 회전하여 생크 선단으로부터 분리되는 한편, 상기 구동모터를 회전 구동시키면서 생크 선단에 장착된 전극의 선단면을 상기 절삭커터에 접촉시키면, 상기 제 2 회전체에 의해 상기 절삭커터가 전극 중심축 둘레로 회전하여 전극 선단면이 절삭되도록 구성되어 있다.
그런데, 전극 절삭작업에서의 절삭커터의 최적한 회전속도와 전극 분리작업에서의 협지구의 최적한 회전속도와는 크게 다르므로, 특허문헌 1에서는, 제 1 및 제 2 회전체 각각의 바깥지름을 크게 다르게 함과 동시에 구동모터를 정속(定速) 회전시킴으로써, 제 1 회전체의 회전속도와 제 2 회전체의 회전속도가, 다른 회전속도로 되도록 하고 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌 1 : 일본 특허 제3650928호 명세서
그러나, 특허문헌 1의 회전작업 장치에서는, 양 회전체의 크기가 다르고, 게다가 제 1 회전체가 전극 분리작업의 최적 회전속도로 회전함과 동시에, 제 2 회전체가 전극 절삭작업의 최적 회전속도로 회전하므로, 제 1 회전체에 절삭 커터를 장착하거나, 그 반대로 제 2 회전체에 협지구를 장착하여도 전극 떼어냄 작업 및 전극 절삭작업을 적절히 행할 수 없다. 따라서, 예를 들어, 좌우대칭의 생산라인에 있어서 상술과 같이 회전작업 장치를 생산라인의 좌우에 배치할 시에, 이 회전작업 장치의 협지구 및 절삭커터의 배치를, 생산라인의 우측과 좌측을 반대로 하고자 하는 요구를 충족하고자 하면, 장치내부의 구조를 크게 개조할 필요가 있어 비용이 불어나 버린다. 또, 생산라인의 구성에 따라서는, 제 1 및 제 2 회전체의 양쪽 모두에 협지구나 또는 절삭커터를 장착하고자 하는 경우도 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 제 1 및 제 2 회전체의 바깥지름이 다름과 동시에, 구동모터와 각 회전체와의 사이에 다수의 기어(gear)가 복잡하게 맞물려 있으므로, 부품비용이 불어남과 동시에 장치전체가 대형화되어 버리는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적으로 하는 바는, 범용성이 높고, 또한, 소형이며, 게다가 저비용인 회전작업 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 2개의 회전체를 동일 바깥지름(피치 원 직경)으로 함과 동시에, 이 2개의 회전체를 1개의 중간 기어로 동시에 회전시키고, 게다가, 서보모터로 양 회전체의 회전속도를 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 스폿 용접용 건(gun)의 생크(shank) 선단에 장착된 전극을, 협지구로 협지하면서 이 협지구를 전극 중심축 둘레로 회전시킴으로써 상기 생크 선단으로부터 떼어내는 전극 분리작업을 행하거나, 또는 상기 생크 선단에 장착된 상기 전극의 선단면에 절삭커터를 접촉시킴과 동시에, 이 절삭커터를 전극 중심축 주위로 회전시킴으로써 상기 전극 선단면을 절삭하는 전극 절삭작업을 행하는 회전작업 장치를 대상으로 하여, 다음과 같은 해결수단을 강구하였다.
즉, 제 1 발명에서는, 내방에 상기 협지구나 또는 상기 절삭커터가 장착되고, 또한 바깥둘레에 복수의 이부를 고리형으로 가지며, 서로의 회전중심이 동일 방향을 향하도록 지름방향으로 나열 배치된 한 쌍의 회전체와, 이 양 회전체의 각 이부에 맞물리는 중간 기어 및 이 중간 기어를 회전시키는 서보모터를 갖는 구동수단과, 상기 서보모터에 접속되며, 또한, 서로 다른 제 1 회전수 및 이 제 1 회전수보다 고(高) 회전수인 제 2 회전수를 기억하는 기억부를 가지며, 상기 양 회전체의 적어도 한쪽에서 전극 분리작업을 행할 시, 상기 서보모터에 분리 개시신호를 출력하고 상기 제 1 회전수로 상기 양 회전체를 회전시키는 한편, 상기 양 회전체의 적어도 다른 쪽에서 전극 절삭작업을 행할 시, 상기 서보모터에 절삭 개시신호를 출력하고 상기 제 2 회전수로 상기 양 회전체를 회전시키는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에서는, 제 1 발명에 있어서, 상기 회전체의 지름방향 바깥 측에는, 사용 전의 상기 전극을 이 전극 중심축이 상기 회전체의 회전중심과 동일 방향을 향하는 자세로 복수 격나 가능한 전극 격납수단이 마련되고, 이 전극 격납수단에 격납된 상기 전극의 분리 위치는, 상기 양 회전체의 회전중심을 연결하는 직선상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
제 3 발명에서는, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 서보모터의 회전축은, 상기 양 회전체의 회전중심과 교차하는 방향으로 연장되는 자세로 설치되는 것을 특징으로 한다.
제 4 발명에서는, 제 1에서 제 3 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 서보모터의 회전축은, 상기 회전체보다 상방에 위치하는 것을 특징으로 한다.
제 5 발명에서는, 제 1에서 제 4 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 협지구는, 회전중심이 상기 회전체의 회전중심과 합치한 상태에서 회전 가능한 고리형체와, 이 고리형체의 회전중심 둘레에 등간격으로 설치되고, 회전중심과 동일 방향으로 연장되는 지축(支軸)에 의해 회전중심 측으로 회동(pivot) 가능하게 축이 지지된 복수의 누름 부재를 구비하며, 이 각 누름 부재에는, 돌기가 회전중심 반대측으로 돌출 형성되는 한편, 상기 회전체 내주면(內周面)에는, 상기 각 돌기가 헐거운 끼워 맞춤(movable fit)하는 오목부가 복수 형성되고, 상기 전극을 상기 각 누름부재 사이에서 전극 중심축이 회전중심과 합치하도록 세팅한 상태에서 상기 회전체를 회전중심 둘레의 한쪽으로 회전시키고, 이 회전체의 상기 협지구에 대한 상대적인 회전동작으로 상기 각 오목부 내면이 상기 각 돌기를 회전방향 일방측으로 누름으로써, 상기 각 누름부재가 회전중심 측에서 회동(pivot)함과 동시에 상기 전극 외주면(外周面)을 눌러 상기 전극을 사이에 끼우고, 더욱 더 상기 회전체의 회전중심 둘레 일방 측으로의 회전동작에 의해 상기 전극을 상기 협지구와 함께 회전시키고 상기 생크 선단으로부터 떼어내는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명에서는, 각 회전체의 회전속도를 임의로 변경할 수 있으므로, 협지구 및 절삭 커터의 각각을 어느 쪽의 회전체에 장착하여도 각 작업을 적절히 행할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 좌우대칭의 생산라인에 있어서 회전작업 장치를 생산라인의 좌우에 배치하는 경우라도, 협지구 및 절삭 커터가 장착되는 회전체를 반대로 배치하기만 하면, 회전작업 장치도 좌우대칭이 되고, 비용이 불어나지 않는다. 또, 양 회전체 모두 협지구를 장착하거나, 또는, 절삭 커터를 장착할 수 있으므로 범용성이 높다. 또한, 양 회전체를 이 사이에 위치하는 1개의 중간 기어로 동시에 회전시키므로, 특허문헌 1에 비해 기어 수를 적게 할 수 있고, 저비용이고 소형인 장치로 할 수 있다.
제 2 발명에서는, 장치 내 전극의 절삭위치, 분리 위치, 및 분리 위치가 직선상에 위치하도록 구성되므로, 예를 들어, 생산라인에서 전극을 이동시키는 로봇이나 자동기의 동작을 간소화하여 택트타임(tack time)을 짧게 할 수 있다.
제 3 발명에서는, 서보모터가 회전체의 회전중심에 대해 교차하는 방향으로 연장하는 자세가 되므로, 전극의 절삭작업과 떼어냄 작업을 행할 시에, 회전체에 대해 전극을 회전중심 방향을 따라 접근시키는 로봇이나 자동기의 일부가 장치에 접촉하기 어렵게 된다.
제 4 발명에서는, 전극을 생크 선단으로부터 떼어낼 시, 생크로부터 떨어진 냉각용 물이 가령 장치내부에 침입한다 하더라도, 서보모터의 내부에 도달하기 어렵게 된다. 따라서, 전극의 분리작업을 반복하여 행하여도 서보모터의 고장을 확실하게 방지할 수 있다.
제 5 발명에서는, 전극 분리작업에서의 회전체 회전동작을 이용하여 떼어내는 전극을 협지할 수 있으므로, 회전체를 회전시키기 위한 서보모터 이외의 구동원을 별도 준비하여 전극을 협지하는 등의 필요가 없어, 설비가 간단함과 동시에, 저비용이며 또한 소형인 장치로 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 회전작업 장치의 사시도이다.
도 2는, 장치내부의 각 기어의 맞물림을 나타내는 평면도이다.
도 3은, 도 2의 A-A선 단면(斷面)에 상당하는 도이다.
도 4는, 도 2의 B-B선 단면에 상당하는 도이다.
도 5는, 도 2의 C-C선 단면에 상당하는 도이다.
도 6은, 도 2의 상태에서 양 회전체를 회전시켜 전극을 생크 선단으로부터 떼어내기 직전의 상태를 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 그리고, 이하의 바람직한 실시형태의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않는다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 회전작업 장치(1)를 나타낸다. 이 회전작업 장치(1)는, 자동차 생산라인의 반송(搬送)통로(R) 측방에 배치되고, 용접로봇(도시 않음)이 파지(把持)하는 스폿 용접용 용접건(G)의 생크(S1) 선단으로부터 전극(10)을 떼어내는 전극 분리작업과, 용접을 반복함에 따라 산화피막이 부착된 상기 전극(10) 선단을 절삭하는 전극 절삭작업을 행하도록 구성되어 있다(도 4, 도 5 참조).
상기 회전작업 장치(1)의 중앙에는, 평면에서 보아 거의 직사각 모양을 이루는 케이싱(2)이 설치된다.
이 케이싱(2)의 반송통로(R) 반대측의 라인 반송방향 양측에는, 각각 케이스 지지기구(12)가 설치되고, 이 케이스 지지기구(12)는, 내부에 도시하지 않는 코일 스프링을 내장하고, 상기 케이싱(2)에 대해 상하방향으로부터 힘이 작용하면, 그 충격을 흡수하도록 구성된다.
상기 케이싱(2)의 라인 반송방향 중간의 상면은, 상기 반송통로(R)로부터 멀어짐에 따라 상방으로 팽출(膨出)하는 형상을 이루고, 상기 케이싱(2)의 반송통로(R) 반대측 이면에는, 도 3에 나타내듯이, 복수의 보강 리브(2d)가 라인 반송방향으로 나열 배치된다.
상기 케이싱(2)의 반송통로(R)측 상면에는, 도 4 및 도 5에 나타내듯이, 동일 원형상을 이루는 한 쌍의 상측 관통공(2a)이 라인 반송방향으로 나열 형성되는 한편, 상기 케이싱(2) 하면의 상기 각 상측 관통공(2a)에 대응하는 부분에는, 각각 하측 관통공(2b)이 관통 형성된다.
한편, 상기 케이싱(2)의 반송통로(R) 반대측의 단부(端部)에는, 도 3에 나타내듯이, 서보모터(5)가 장착되고, 이 서보모터(5)는, 이 회전축(5a)이 라인 반송방향과 교차하는 수평방향으로 연장되는 자세로 구성된다.
상기 서보모터(5)의 회전축(5a)은, 상기 케이싱(2)의 반송통로(R) 반대측 단부에 형성된 상기 케이싱(2) 내부에 연이어 통하는 연통공(2c)을 개재하고 상기 케이싱(2) 내부에 임하고 있으며, 이 선단에는, 거의 원추대(圓錐臺) 형상을 이루는 입력 기어(5b)가 장착된다.
상기 케이싱(2) 내부의 반송통로(R) 반대측에는, 상하로 연장되는 제 1 회전축(Sh1)이, 이 제 1 회전축(Sh1) 상단 및 하단에 각각 장착된 베어링(B1)을 개재하여 상기 케이싱(2)에 회전 가능하게 축이 지지된다.
상기 제 1 회전축(Sh1)에는, 상기 입력 기어(5b)에 하방으로부터 맞물리는 베벨 기어(bevel gear)(6)가 회전 일체로 장착된다.
또, 상기 제 1 회전축(Sh1)의 상기 베벨 기어(6) 하방에는, 제 1 중간 기어(7)가 상기 베벨 기어(6)에 복수의 핀(P1)으로 회전중심이 일치하도록 고정되고, 상기 베벨 기어(6)와 함께 회전하도록 구성된다.
상기 케이싱(2) 내부의 거의 중앙에는, 상하로 연장되는 제 2 회전축(Sh2)이, 이 제 2 회전축(Sh2)의 상단 및 하단에 각각 장착된 베어링(B2)을 개재하여 상기 케이싱(2)에 회전 가능하게 축이 지지된다.
상기 제 2 회전축(Sh2)에는, 상기 제 1 중간 기어(7)에 맞물리는 제 2 중간 기어(8)가 회전 일체로 장착되어, 상기 서보모터(5)와 본 발명의 구동수단(13)을 구성하고 있다.
라인 반송방향 상류측에 위치하는 상기 상측 관통공(2a)의 둘레 가장자리 부분 및 이 상측 관통공(2a)에 대응하는 하측 관통공(2b)의 둘레 가장자리 부분에는, 도 4에 나타내듯이, 각각 고리형을 이루는 제 1 부시(bush)(31)가 장착되고, 이 제 1 부시(31)의 내주측 표면에는, 고리형의 단차부(段差部)(31a)가 형성되는 한편, 내주측 이면에는, 고리형 돌기(31b)가 돌출 형성된다.
상기 양 제 1 부시(31) 사이에는, 상하를 향하는 회전중심(C1) 둘레로 회전 가능한 고리형의 제 1 출력 기어(32)(회전체)가 설치되고, 이 제 1 출력 기어(32)는, 상기 서보모터(5)의 회전축(5a)보다 하방에 위치하고 있다.
즉, 상기 서보모터(5)의 회전축(5a)은, 상기 제 1 출력 기어(32)보다 상방에 위치하고, 상기 서보모터(5)는, 이 회전축(5a)이 상기 제 1 출력 기어(32)의 회전중심(C1)과 교차하는 방향으로 연장되는 자세로 설치된다.
상기 제 1 출력 기어(32)의 바깥둘레 가장자리에는, 외측방(外側方)으로 돌출하는 단면(斷面)이 거의 T자 형상인 고리형 돌조(rib)부(33)가 형성되어 있다.
이 고리형 돌조부(33)는, 외측방으로 돌출함과 동시에 회전중심 둘레로 연장되는 고리형의 두께가 얇은 기부(基部)(33a)와, 이 기부(33a)의 바깥둘레 가장자리로부터 상하로 튀어나오는 돌출부(33b)를 구비하고, 상기 기부(33a)는, 상기 양 제 1 부시(31)의 고리형 돌기(31b) 사이에 위치한다.
그리고, 상기 돌출부(33b)의 바깥둘레 가장자리에는, 복수의 제 1 이부(33c)가 회전중심(C1) 둘레에 등간격이며, 또한 고리형으로 나열 형성된다.
또한, 상기 제 1 출력 기어(32)의 내방에는, 도 2에 나타내듯이, 지름방향 외측으로 패임과 동시에 상하 방향으로 연장되는 오목조 홈(33d)(오목부)이 회전중심(C1) 둘레에 등간격으로 5개 오목 형성된다.
상기 각 제 1 부시(31)의 단차부(31a)에는, 회전중심이 상기 제 1 출력 기어(32)의 회전중심(C1)과 합치한 상태에서 회전중심(C1) 둘레에 회전 가능한 거의 원반(圓盤)형 커버부재(34)(고리형체)가 끼워 넣어지고, 이 각 커버부재(34)의 중앙에는, 상기 전극(10)을 상기 제 1 출력 기어(32) 내방에 삽입하기 위한 전극 삽입공(34a)이 관통 형성된다.
상기 양 커버부재(34) 사이의 내주측에는, 도 2 및 도 6에 나타내듯이, 평면에서 보아 거의 부채형상의 누름부재(35)가 회전중심(C1) 둘레에 등간격으로 5개 배치되고, 각 누름부재(35)는, 상기 각 오목조 홈(33d)에 각각 대응하는 위치에 배치된다.
상기 각 누름부재(35)는 상기 커버부재(34)와, 본 발명의 협지구(37)를 구성하고, 상하로 연장되는 나사(35a)(지축)에 의해 상기 양 커버부재(34)에 축이 지지되며, 상기 제 1 출력 기어(32)의 회전중심(C1)측으로 회동 가능하게 구성된다.
상기 각 누름부재(35)의 회전중심(C1)측에는, 이 제 1 출력 기어(32)의 지름방향 외측으로 패이도록 만곡(彎曲)하는 만곡면(35b)이 형성되는 한편, 상기 각 누름부재(35)의 회전중심(C1) 반대측에는, 상기 각 오목조 홈(33d)에 각각 헐거운 끼워 맞춤 하는 돌기(35c)가 돌출 형성된다.
라인 반송방향 하류측에 위치하는 상기 상측 관통공(2a)의 둘레 가장자리 부분 및 이 상측 관통공(2a)에 대응하는 하측 관통공(2b)의 둘레 가장자리 부분에는, 도 5에 나타내듯이, 각각 고리형을 이루는 제 2 부시(41)가 장착되고, 이 제 2 부시(41)의 내주측 이면에는, 고리형의 단차부(41a)가 형성된다.
상기 양 제 2 부시(41) 사이에는, 상하를 향하는 회전중심(C2) 둘레로 회전하는 고리형의 제 2 출력 기어(42)(회전체)가 설치되고, 이 제 2 출력 기어(42)는, 상기 제 1 출력 기어(32)와 동일 피치 원 직경으로 된다.
즉, 상기 제 1 출력 기어(32)와 상기 제 2 출력 기어(42)는, 동일 바깥 지름이고, 서로 회전중심(C1, C2)이 동일 방향을 향하도록 지름방향으로 나열 설치된다.
상기 제 2 출력 기어(42)의 바깥둘레 부분은, 상하로 돌출하며 두께가 있고, 그 바깥둘레 가장자리에는, 상기 제 1 출력 기어(32)의 각 제 1 이부(33c)와 동일 수의 제 2 이부(42a)가 회전중심(C2) 둘레에 등간격이며 또한 고리형으로 나열 형성된다.
상기 제 2 출력 기어(42)의 내주측에는, 고리형의 커터 고정부재(43)가 상기 제 2 출력 기어(42)에 회전 일체로 설치되고, 상기 커터 고정부재(43) 내방에는, 절삭 커터(44)가 장착된다.
이 절삭 커터(44)는, 도 2 및 도 6에 나타내듯이, 외형이 거의 동일한 판부재(44a, 44b)를 평면에서 보아 십자형으로 조립함으로써 형성되고, 한쪽 판부재(44a)의 일측면과 다른 쪽 판부재(44b)의 일측면과의 교선(交線)이 상기 제 2 출력 기어(42)의 회전중심(C2)과 합치하도록, 평면에서 보아 2개의 판부재(44a, 44b) 교차부분이 편심(偏心)되어 있다.
상기 판부재(44a)의 상하에는, 도 5에 나타내듯이, 한 쌍의 만곡부(45a)가 오목형으로 만곡 형성되는 한편, 상기 판부재(44b) 상하에는, 한 쌍의 만곡부(46a)가 오목형으로 만곡 형성되고, 상기 각 만곡부(45a)의 길이방향 한쪽에는, 상기 전극(10)의 선단면에 대응하도록 전극(10)의 지름방향을 따라 연장되는 절삭날부(45b)가 설치된다.
상기 서보모터(5)에는, 제어반(制御盤)(11)(제어수단)이 접속되고, 이 제어반(11)은, 상기 서보모터(5)에 장착 개시신호, 협지 해제신호 및 절삭 개시신호를 출력하도록 구성된다.
상기 제어반(11)은, 저(低) 회전수인 제 1 회전수 및 이 제 1 회전수보다 고(高) 회전수인 제 2 회전수를 기억하는 기억부(11a)를 가지고, 상기 제 1 출력 기어(32)로 전극 분리작업을 행할 시, 상기 서보모터(5)에 분리 개시신호를 출력하여 상기 제 1 회전수로 상기 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)를 회전시키는 한편, 상기 제 2 출력 기어(42)로 전극 절삭작업을 행할 시, 상기 서보모터(5)에 절삭 개시신호를 출력하여 상기 제 2 회전수로 상기 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)를 회전시키도록 구성된다.
즉, 전극 분리작업을 행할 시, 도 2 및 도 6에 나타내듯이, 상기 전극(10)을 그 중심축이 회전중심(C1)과 합치하도록 상기 각 누름부재(35) 사이에 세팅한 상태에서, 상기 제어반(11)이 상기 서보모터(5)에 분리 개시신호를 출력하고 서로 맞물리는 입력 기어(5b), 베벨 기어(6), 제 1 중간 기어(7) 및 제 2 중간 기어(8)를 개재하여 상기 제 1 출력 기어(32)를 회전중심(C1) 둘레의 한쪽(도 2의 X4 방향)으로 제 1 회전수로 회전시키고, 상기 제 1 출력 기어(32)의 상기 협지구(37)에 대한 상대적인 회전 동작으로 상기 각 오목조 홈(33d) 내면이 상기 각 돌기(35c)를 회전방향 한쪽으로 누름으로써, 상기 각 누름부재(35)가 회전중심(C1) 측으로 회동함과 동시에, 상기 전극(10) 외주면을 누르고 상기 전극(10)을 사이에 끼우도록 구성된다. 그리고, 상기 각 누름부재(35)가 상기 전극(10)을 사이에 끼운 상태에서, 더 상기 제 1 출력 기어(32)가 회전중심(C1) 둘레의 한쪽으로 회전하면, 상기 제 1 출력 기어(32)가 상기 협지구(37)와 함께 상기 전극(10)을 전극 중심축 둘레로 회전시키고 상기 생크(S1) 선단으로부터 떼어내도록 구성된다.
한편, 상기 전극(10)을 상기 생크(S1) 선단으로부터 떼어낸 상태에서, 상기 제어반(11)이 상기 서보모터(5)에 협지 해제 신호를 출력하고, 서로 맞물리는 입력 기어(5b), 베벨 기어(6), 제 1 중간 기어(7) 및 제 2 중간 기어(8)를 개재하여 상기 제 1 출력 기어(32)를 회전중심(C1) 둘레의 다른 쪽(도 2의 X4 방향 반대쪽)으로 회전시키면, 상기 제 1 출력 기어(32)의 상기 협지구(37)에 대한 상대적인 회전 동작으로 상기 각 오목조 홈(33d) 내면이 상기 각 돌기(35c)를 회전방향 다른 쪽으로 누름으로써, 상기 각 누름부재(35)가 회전중심(C1) 반대측으로 회동하고, 상기 각 누름부재(35)에 의한 상기 전극(10)에 대한 협지가 해제되도록 구성된다.
한편, 전극 절삭작업을 행할 시, 상기 제어반(11)이 상기 서보모터(5)에 절삭 개시신호를 출력하고, 서로 맞물리는 입력 기어(5b), 베벨 기어(6), 제 1 중간 기어(7) 및 제 2 중간 기어(8)를 개재하고 상기 제 2 출력 기어(42)를 절삭커터(44)와 함께 회전중심(C2) 둘레의 한쪽(도 2의 X 5방향)으로 상기 제 2 회전수로 회전시키며, 또한, 그 상태에서 상기 전극(10)의 선단면을 상기 절삭 커터(44)의 만곡부(45b, 46a)에 대면, 상기 절삭날부(45b)가 상기 전극(10)의 선단면을 절삭하도록 구성된다.
상기 케이싱(2)의 반송통로(R)측의 라인 반송방향 양측(제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42의 지름방향 외측)에는, 사용 전의 전극(10)을 복수 격납 가능한 전극 격납상자(9)(전극 격납수단)가 한 쌍 설치된다.
이 전극 격납상자(9)는, 두께가 있는 편평한 판형이며, 또한, 상기 케이싱(2)을 경계로 대칭 형상을 이루고 있고, 레버(lever)(9a)에 의해 상기 케이싱(2)에 장착과 분리 가능하게 구성된다.
상기 전극 격납상자(9)는, 회전중심이 상하를 향하는(제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)와 동일 방향을 향하는) 원반부(91)와, 이 원반부(91)를 피복하는 커버부(92)를 구비한다.
이 커버부(92)의 반송통로(R) 측에는, 평면에서 보아 거의 직사각 모양을 이루는 절결(切缺)부(92a)(전극 분리위치)가 형성되고, 이 절결부(92a)는, 상기 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)의 회전중심을 연결하는 직선상에 위치한다.
상기 원반(圓盤)부(91)의 바깥둘레 쪽에는, 상방으로 개구하는 전극 격납공(91a)이 등간격으로 회전중심 둘레에 복수 형성되고, 이 각 전극 격납공(91a)은, 사용 전의 전극(10)을 이 전극(10)의 중심축이 상하 방향을 향하는 자세이며, 또한, 상방으로 개구하는 자세로 격납하고 있다.
그리고, 상기 원반부(91)가 그 회전중심 둘레로 회전하면, 각 전극 격납공(91a)이 상기 절결부(92a)에 차례로 대응하도록 구성되고, 이 절결부(92a)에 대응하는 전극 격납공(91a)에 격납되는 전극(10)의 개구에 상기 생크(S1) 선단을 상방으로부터 끼워 넣음으로써, 상기 전극(10)은 상기 생크(S1) 선단에 장착되고, 그 후, 상기 전극 격납공(91a)으로부터 꺼내지도록 구성된다.
또한, 본 발명의 실시형태에서는, 제 1 출력 기어(32) 내방에 협지구(37)가, 제 2 출력 기어(42)의 내방에 절삭커터(44)가 장착되어 있으나, 상기 서보모터(5)에 의해 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)의 회전수를 자유롭게 설정 가능하므로, 제 1 출력 기어(32)에 절삭커터(44)를 장착하여 제 2 회전수로 회전시키거나, 제 2 출력 기어(42)에 협지구(37)를 장착하고 제 1 회전수로 회전시킬 수 있다. 또, 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42) 모두 협지구(37)를 장착하거나, 그 반대로, 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42) 모두 절삭커터(44)를 장착할 수도 있다.
또, 본 발명 실시형태의 베벨 기어(6)는, 헬리컬 베벨 기어(helical bevel gear)이고, 제 1 중간 기어(7), 제 2 중간 기어(8), 제 1 출력 기어(32) 및 제 2 출력 기어(42)는, 헬리컬 기어이다. 그러나, 이들 기어를 통상의 베벨 기어나 평 기어로 치환할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에서는, 절삭커터(44)가 평면에서 보아 십자형을 이루고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 형상의 절삭 커터를 상기 커터 고정부재(43) 내방에 장착하여도 된다.
다음에, 생크(S1) 선단으로부터 전극(10)을 떼어내는 작업에 대해 설명한다.
먼저, 생크(S1) 선단에 장착된 전극(10)을 상기 커버부재(34)의 전극 삽입공(34a)에 삽입하여, 도 2에 나타내듯이, 전극(10)의 중심축을 제 1 출력 기어(32)의 회전중심(C1)에 합치시킨다.
이어서, 도시하지 않는 용접로봇으로부터 상기 제어반(11)에 분리 개시신호가 출력되면, 상기 제어반(11)은, 상기 서보모터(5)에 분리 개시신호를 출력하고, 도 2에 나타내듯이, 입력 기어(5b)를 X1 방향으로 회전시킴과 동시에 베벨 기어(6) 및 제 1 중간 기어(7)를 X2 방향으로 회전시키고 또한, 이에 수반하여 제 2 중간 기어(8)를 X3 방향으로 회전시킴으로써 상기 제 1 출력 기어(32)를 X4 방향으로 회전시킨다.
그러면, 제 1 출력 기어(32)는, 상기 협지구(37)에 대해 상대적으로 회전중심(C1) 둘레를 제 1 회전수로 X4 방향으로 회전하고 상기 각 오목조 홈(33d) 내면이 상기 누름부재(35)의 각 돌기(35c)를 X4 방향으로 누른다.
그리고, 각 돌기(35c)가 X4 방향으로 눌린 누름부재(35)는, 회전중심(C1) 측으로 회동하여 상기 전극(10) 외주면을 누르고, 이 전극(10)을 각 누름부재(35)에 의해 끼워 넣는다.
그리고 나서, 각 누름부재(35)가 상기 전극(10)을 사이에 끼운 상태에서, 더 제 1 출력 기어(32)가 X4 방향으로 회전하면, 상기 제 1 출력 기어(32)가 상기 협지구(37)와 함께 상기 전극(10)을 전극 중심축 둘레로 회전시키고 상기 생크(S1)로부터 떼어낸다.
그 후, 도시하지 않는 용접로봇으로부터 상기 제어반(11)에 협지 해제신호가 출력되면, 상기 제어반(11)은, 서보모터(5)에 협지 해제신호를 출력하고, 제 1 출력 기어(32)는, 상기 협지구(37)에 대해 상대적으로 회전중심(C1) 둘레를 X4 방향 반대쪽으로 회전하여 상기 각 오목조 홈(33d) 내면이 상기 누름부재(35)의 각 돌기(35c)를 X4 방향 반대쪽으로 누른다.
그리고 나서, 각 돌기(35c)가 X4 방향 반대쪽으로 눌린 누름부재(35)는, 회전중심(C1) 반대측로 회동하고, 각 누름부재(35)에 의한 상기 전극(10)의 협지가 해제된다.
다음에, 생크(S1) 선단에 전극(10)을 장착하는 작업에 대해 설명한다.
상기 제어반(11)으로부터 도시하지 않는 용접로봇에 전극 장착 개시신호가 입력되면, 상기 협지구(37)에 의해 전극(10)이 분리된 생크(S1)는, 상방으로 이동한 후, 상기 전극 격납상자(9)의 절결부(92a) 상방까지 직선상으로 수평 이동한다.
이어서, 상기 생크(S1)는 하방으로 이동하고, 절결부(92a)에 대응하는 전극 격납공(91a)에 격납되는 사용전의 전극(10) 개구에 생크(S1) 선단이 상방으로부터 끼워 넣어지고, 전극(10)이 생크(S1) 선단에 장착된다.
그 후, 생크(S1)를 상방으로 이동시키고, 전극(10)이 전극 격납공(91a)으로부터 꺼내지고 전극 장착작업이 종료한다.
다음에, 생크(S1) 선단면을 절삭하는 작업에 대해 설명한다.
먼저, 도시하지 않는 용접로봇으로부터 상기 제어반(11)에 절삭 개시 신호가 출력되면, 상기 제어반(11)은, 상기 서보모터(54)에 절삭 개시신호를 출력하고, 도 2에 나타내듯이, 입력 기어(5b)를 X1 방향으로 회전시킴과 동시에 베벨 기어(6) 및 제 1 중간 기어(7)를 X2 방향으로 회전시키고, 또한 이에 수반하여 제 2 중간 기어(8)를 X3 방향으로 회전시킴으로써 상기 제 2 출력 기어(42)를 회전중심(C2) 둘레의 X5 방향으로 회전시킨다.
계속해서, 상기 절삭커터(44) 상방에 생크(S1) 선단에 장착된 전극(10)을 이동시킴과 동시에, 전극(10)의 중심축을 제 2 출력 기어(42)의 회전중심(C2)에 합치시킨다.
그리고, 전극(10)을 제 2 출력 기어(42)의 회전중심(C2)을 따라 절삭 커터(44)에 접근시킨다. 그러면, 회전하는 절삭커터(44)의 절삭날부(45b)가 전극(10)의 선단면에 접촉하고, 상기 절삭커터(44)가 전극 중심축 둘레로 회전함으로써 상기 전극(10)의 선단면이 절삭된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 의하면, 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)의 회전속도를 임의로 변경할 수 있으므로, 협지구(37) 및 절삭커터(44)의 각각을 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)의 어느 쪽에 장착하여도 분리 또는 절삭작업을 적절히 행할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 좌우대칭의 생산라인에서 회전작업 장치(1)를 생산라인의 좌우에 배치하는 경우라도, 협지구(37) 및 절삭커터(44)를 장착하는 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)를 반대로 배치하기만 하면, 회전작업 장치(1)도 좌우 대칭이 되고, 비용이 불어나지 않는다. 또, 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42) 모두 협지구(37)를 장착하거나, 또는 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42) 모두 절삭커터(44)를 장착할 수 있으므로, 범용성이 높다. 또한, 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)를 그 사이에 위치하는 하나의 제 2 중간 기어(8)로 동시에 회전시키므로, 특허문헌 1에 비해 기어 수를 적게 할 수 있고, 저비용으로 소형인 회전작업 장치(1)로 할 수 있다.
또, 회전작업 장치(1) 내 전극(10)의 절삭위치, 분리 위치, 및 장착위치가 직선상에 위치하도록 되므로, 예를 들어, 생산라인에 있어서 전극(10)을 이동시키는 로봇이나 자동기의 동작을 간소화하여 택트타임을 짧게 할 수 있다.
또한, 서보모터(5)가 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)의 회전중심(C1, C2)에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 자세로 구성되므로, 전극(10)의 절삭작업과 분리작업을 행할 시에, 제 1 및 제 2 출력 기어(32, 42)에 대해 전극(10)을 회전중심(C1, C2) 방향을 따라 접근시키는 로봇과 자동기의 일부가 회전작업 장치(1)에 접촉하기 어려워진다.
이에 추가로, 전극(10)을 생크(S1) 선단으로부터 떼어낼 시, 가령 생크(S1)로부터 떨어진 냉각용 물이 회전작업 장치(1) 내부에 침입하였다 하더라도, 서보모터(5) 내부에 도달하기 어려워진다. 따라서, 전극(10)의 분리작업을 반복하여 행하여도 서보모터(5)의 고장을 확실하게 방지할 수 있다.
그리고, 전극 분리작업의 제 1 출력 기어(32)의 회전동작을 이용하여 떼어내는 전극(10)을 협지할 수 있으므로, 제 1 출력 기어(32)를 회전시키기 위한 서보모터(5) 이외의 구동원을 별도로 준비하여 전극(10)을 협지하는 등 필요가 없고, 설비가 간단함과 동시에, 저비용이고, 또한 소형인 회전작업 장치(1)로 할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어, 자동차 생산라인에서 사용하는 스폿 용접용의 전극에 대해, 전극 선단면의 절삭작업과 생크 선단으로부터 전극을 떼어내는 분리작업을 회전동작에 의해 행하는 회전작업 장치에 적합하다.
1 : 회전작업 장치 5 : 서보모터
5a : 회전축 8 : 제 2 중간 기어
9 : 전극 격납상자(전극 격납 수단) 10 : 전극
11 : 제어반(제어수단) 11a : 기억부
13 : 구동수단 32 : 제 1 출력 기어(회전체)
33c : 제 1 이부 33d : 오목조 홈(오목부)
35a : 나사(지축) 35c : 돌기
34 : 커버부재(고리형체) 37 : 협지구
42 : 제 2 출력 기어(회전체) 44 : 절삭커터
53 : 누름부재 92a : 절결부(전극 떼어냄 위치)
C1, C2 : 회전중심 S1 : 생크
G : 스폿 용접용 건

Claims (5)

  1. 스폿 용접용 건(gun)의 생크(shank) 선단에 장착된 전극을, 협지구로 협지(挾持)하면서 이 협지구를 전극 중심축 둘레로 회전시킴으로써 상기 생크 선단(先端)으로부터 떼어내는 전극 떼어냄 작업을 행하거나, 또는 상기 생크 선단에 장착된 상기 전극의 선단면에 절삭(切削)커터를 접촉시킴과 동시에 이 절삭커터를 전극 중심축 둘레로 회전시킴으로써 상기 전극 선단면을 절삭하는 전극 절삭작업을 행하는 회전작업 장치에 있어서,
    내방(內方)에 상기 협지구나 또는 상기 절삭커터가 장착되며, 또한 바깥둘레에 복수의 이(teeth)부를 고리형으로 가지며, 서로의 회전중심이 동일 방향을 향하도록 지름방향으로 나열 배치된 한 쌍의 회전체와,
    이 양 회전체의 각 이부에 맞물리는 중간 기어 및 이 중간 기어를 회전시키는 서보모터를 갖는 구동수단과,
    상기 양 회전체 및 상기 중간 기어를 수용하는 케이싱과,
    상기 회전체의 지름방향 외측에는, 상기 케이싱에 장착과 분리가 가능하게 설치되며, 사용 전의 상기 전극을 이 전극 중심축이 상기 회전체의 회전중심과 동일 방향을 향하는 자세로 복수 격납 가능한 전극 격납수단과,
    상기 서보모터에 접속되고, 또한, 서로 다른 제 1 회전수 및 이 제 1 회전수보다 고 회전수인 제 2 회전수를 기억하는 기억부를 가지며, 상기 양 회전체의 적어도 한쪽에서 전극 분리작업을 행할 시, 상기 서보모터에 분리 개시신호를 출력하여 상기 제 1 회전수로 상기 양 회전체를 회전시키는 한편, 상기 양 회전체의 적어도 다른 쪽에서 전극 절삭작업을 행할 시, 상기 서보모터에 절삭 개시신호를 출력하여 상기 제 2 회전수로 상기 양 회전체를 회전시키는 제어수단을 구비하되,
    상기 전극 격납수단에 격납된 상기 전극의 분리 위치는, 상기 전극 격납수단을 상기 케이싱에 장착했을 때, 상기 양 회전체의 회전중심을 연결하는 직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전작업 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 서보모터는, 상기 서보모터의 회전축이 상기 양 회전체의 회전중심과 교차하는 방향으로 연장되는 자세로 설치되는 것을 특징으로 하는 회전작업 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 서보모터의 회전축은, 상기 회전체보다 상방에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전작업 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 협지구는, 회전중심이 상기 회전체의 회전중심과 합치한 상태에서 회전 가능한 고리형체와,
    이 고리형체의 회전중심 둘레에 등간격으로 설치되고, 회전중심과 동일 방향으로 연장되는 지축(支軸)에 의해 회전중심 측으로 회동(pivot) 가능하게 축이 지지된 복수의 누름 부재를 구비하고,
    이 각 누름 부재에는, 돌기(rib)가 회전중심 반대측으로 돌출 형성되는 한편, 상기 회전체 내주면(內周面)에는, 상기 각 돌기가 헐거운 끼워 맞춤(movable fit)하는 오목부가 복수 형성되고,
    상기 전극을 상기 각 누름부재 사이에서 전극 중심축이 회전중심과 합치하도록 세팅한 상태에서 상기 회전체를 회전중심 둘레의 한쪽으로 회전시키고, 이 회전체의 상기 협지구에 대한 상대적인 회전동작으로 상기 각 오목부 내면이 상기 각 돌기를 회전방향 일방측으로 누름으로써, 상기 각 누름부재가 회전중심 측으로 회동함과 동시에 상기 전극 외주면(外周面)을 눌러 상기 전극을 사이에 끼우고, 더욱 더 상기 회전체의 회전중심 둘레 한쪽으로의 회전동작에 의해 상기 전극을 상기 협지구와 함께 회전시키고 상기 생크 선단으로부터 떼어내는 것을 특징으로 하는 회전작업 장치.
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