KR101390318B1 - 스패터 유입 방지가 용이한 용접 대상물 지지장치 - Google Patents

Abstract

용접 대상물 지지장치가 개시된다. 개시된 용접 대상물 지지장치는 가동 용접전극과 고정 용접전극을 포함하는 너트 용접 시스템에서 고정 용접전극 상에 구성되며, 용접 대상물인 금속재 패널과 너트를 지지하는 것으로서, ⅰ)고정 용접전극의 상단에 고정되게 설치되며, 상부로 개구되는 내부 공간으로서 에어 공급 통로를 형성하고 있는 하부 홀더와, ⅱ)하부 홀더의 상부에 나사 체결되고, 핀 홀이 관통되게 형성되며 금속재 패널을 지지하는 상부 홀더와, ⅲ)상부 홀더의 핀 홀 하단으로부터 삽입되고, 상단부가 핀 홀의 상단으로 돌출되며 금속재 패널의 장착홀에 끼워지는 원통 형상의 패널 로케이팅 핀과, ⅳ)패널 로케이팅 핀의 하단으로부터 삽입되고, 상단부가 패널 로케이팅 핀의 상단으로 돌출되며 너트에 끼워지는 로드 형태의 너트 로케이팅 핀을 포함하되, 너트 로케이팅 핀은 이의 하단에서 상단 외측으로 연결되는 에어 유동 통로를 내부에 형성할 수 있다.

Description

스패터 유입 방지가 용이한 용접 대상물 지지장치 {WELDING OBJECT SUPPORTING DEVICE}

본 발명의 실시예는 금속 패널에 너트를 용접하기 위한 너트 용접 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접 대상물인 금속재 패널과 너트를 지지하며, 용접 스패터의 유입 방지가 용이한 너트 용접 시스템의 용접 대상물 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차, 비행기, 선박 등에는 상호 볼트 결합되는 여러 가지의 부품들이 설치된다. 이러한 부품들의 볼트 결합 방식 중에는 금속재 패널 상에 웰드 너트를 용접하고, 볼트를 통해 조립 대상물 웰드 너트에 체결하며 그 체결 대상물을 금속재 패널에 견고하게 조립하는 웰드 너트 방식을 예로 들 수 있다.

이러한 웰드 너트(이하에서는 편의상 “너트” 라고 한다)의 용접은 너트 용접시스템에 의해 이루어지는데, 너트 용접 시스템은 금속재 패널에 가공된 홀에 대응하여 너트를 위치시킨 후, 금속재 패널 및 너트에 압력 및 전류를 가하여 저항열이 발생되도록 함으로써 금속재 패널 상에 너트를 용접할 수 있는 구조로 이루어진다.

너트 용접 시스템은 프로젝션 용접 방식(당 업계에서는 통상 “스폿 웰딩 방식”이라고도 한다)을 주로 이용하는데, 프로젝션 용접은 두 개의 용접 대상물을 포개어 놓은 상태에서 그 양측에 전극을 대고 전류 및 압력을 가하여 국부적으로 용접을 실시하는 일종의 전기 저항용접이다.

예를 들면, 너트의 용접을 위한 프로젝션 용접 방식은 너트의 용접 좌면에 형성한 돌기부(projection)를 금속재 패널 상에 가압하고 이에 전류를 인가하여 전기적인 저항열로서 돌기부를 용융시켜 너트와 금속재 패널을 접합하는 방식이다.

이와 같은 너트 용접 시스템은 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 가동 용접전극과, 가동 용접전극의 하측에 고정되게 설치되는 고정 용접전극과, 고정 용접전극 측으로 너트를 공급하는 너트 피더를 구비하고 있다.

여기서, 고정 용접전극의 상단에는 용접 대상물로서 금속재 패널과 너트를 지지하는 용접 대상물 지지장치가 설치된다. 용접 대상물 지지장치는 금속재 패널 상에 용접되는 너트를 지지하기 위한 금속재 패널의 장착홀과 너트의 나사공의 편심 결합을 방지할 수 있는 편심 방지장치로서 구비된다.

따라서, 너트 용접 시스템은 고정 용접전극 상의 용접 대상물 지지장치에 금속재 패널을 장착홀을 통하여 끼운 상태로 로딩하고, 너트 피더를 통해 너트를 금속재 패널의 장착홀 상부에 공급하며, 가동 용접전극을 하강시키며 너트의 상부를 가압함과 동시에 그 가동 용접전극과 고정 용접전극을 통전시킴으로써 너트를 금속재 패널에 용접할 수 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 너트 용접 시스템을 통하여 너트와 금속재패널의 용접을 진행하는 경우, 금속재 패널과 너트를 지지하는 용접 대상물 지지장치 및 너트의 내측면으로 용접 스패터와 같은 용접 이물질이 유입됨으로써 그 용접 이물질로 인한 용접 대상물 지지장치와 너트의 끼임 현상으로 용접 후 용접 대상물 지지장치로부터 금속재 패널의 취출이 원활하게 이루어지지 않고, 용접 대상물 지지장치의 작동이 원활하게 이루어지지 않아 작업성이 떨어질 있다.

또한, 종래 기술에서는 상기와 같이 너트의 내측면(나사부)에 용접 이물질이 유입/부착됨에 따라 너트에 대한 볼트의 체결이 어려워 너트의 내측면에 대한 별도의 탭 가공 공정이 필요한 바, 이로 인한 전체적인 용접 생산성이 저하될 수 있다.

더 나아가 종래 기술에서는 금속재 패널과 너트의 용접 시 용접전극의 통전으로 열이 발생하게 되는데, 이러한 열로 인해 용접전극이나 용접 대상물 지지장치의 내구성이 저하되기 때문에 용접전극이나 용접 대상물 지지장치에 대한 냉각이 절실히 필요한 실정이다.

본 발명의 실시예들은 금속재 패널과 너트의 용접 시 용접 스패터와 같은 용접 이물질이 장치 내부 및 너트의 내측면으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 용접 대상물 지지장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 금속재 패널과 너트의 용접 시 이들의 지지부위 및 용접전극을 간단한 구조로서 냉각시킬 수 있도록 한 용접 대상물 지지장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치는, 가동 용접전극과 고정 용접전극을 포함하는 너트 용접 시스템에서 상기 고정 용접전극 상에 구성되며, 용접 대상물인 금속재 패널과 너트를 지지하는 것으로서, ⅰ)상기 고정 용접전극의 상단에 고정되게 설치되며, 상부로 개구되는 내부 공간으로서 에어 공급 통로를 형성하고 있는 하부 홀더와, ⅱ)상기 하부 홀더의 상부에 나사 체결되고, 핀 홀이 관통되게 형성되며 상기 금속재 패널을 지지하는 상부 홀더와, ⅲ)상기 상부 홀더의 핀 홀 하단으로부터 삽입되고, 상단부가 핀 홀의 상단으로 돌출되며 상기 금속재 패널의 장착홀에 끼워지는 원통 형상의 패널 로케이팅 핀과, ⅳ)상기 패널 로케이팅 핀의 하단으로부터 삽입되고, 상단부가 상기 패널 로케이팅 핀의 상단으로 돌출되며 상기 너트에 끼워지는 로드 형태의 너트 로케이팅 핀을 포함하되, 상기 너트 로케이팅 핀은 이의 하단에서 상단 외측으로 연결되는 에어 유동 통로를 내부에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치는, 상기 패널 로케이팅 핀의 하단과 너트 로케이팅 핀의 하단 사이에 개재되는 스프링을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 에어 유동 통로는 상기 너트 로케이팅 핀의 하단부 중앙에서 개방되고 상단부에서 폐쇄되며 그 하단부의 개방단이 마감볼트로서 마감된 내부 통로와, 상기 너트 로케이팅 핀의 하단부 외주면에 형성되며 상기 내부 통로와 연결되는 적어도 하나의 에어 유입구와, 상기 너트 로케이팅 핀의 상단부 외주면에 형성되며 상기 내부 통로와 연결되는 적어도 하나의 에어 분사구를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 에어 분사구는 상기 너트의 내측면으로 에어를 분사할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 하부 홀더에는 에어 공급구가 형성되고, 상기 에어 공급구는 상기 에어 공급 통로와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 상부 홀더의 내부에는 상기 패널 로케이팅 핀의 하단을 규제하는 제1 규제턱과, 상기 너트 로케이팅 핀의 하단을 규제하기 위한 제2 규제턱이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 패널 로케이팅 핀의 하단에는 제1 규제턱에 규제되며 상기 스프링의 상단을 지지하는 제1 플랜지부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 너트 로케이팅 핀의 하단에는 제2 규제턱에 규제되며 상기 스프링의 하단을 지지하기 위한 제2 플랜지부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 제1 플랜지부의 하부면에는 상기 스프링의 상단을 지지하는 지지홈이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 제2 플랜지부는 상기 제2 규제턱의 개방단 보다 작은 직경으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 스프링의 하단과 상기 제2 플랜지부 사이에는 상기 너트 로케이팅 핀에 끼워지며 상기 제2 규제턱의 개방단을 실링하는 실링부재가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 실링부재는 테프론 절연소재로서 링 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 제2 플랜지부는 상기 제2 규제턱의 개방단 보다 큰 직경으로 형성되며, 상기 제2 규제턱의 개방단을 실링할 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 패널 로케이팅 핀 및 너트 로케이팅 핀은 비 전도성의 세라믹 소재로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 패널 로케이팅 핀 및 너트 로케이팅 핀은 철 합금 소재로 이루어지며, 외표면에 절연막이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 마감볼트는 상기 너트 로케이팅 핀의 하단면과 평면을 이루며 체결되는 접시머리 볼트로서 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 패널 로케이팅 핀의 상단부에는 상기 금속재 패널의 장착홀을 가이드 하는 테이퍼면이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치에 있어서, 상기 너트 로케이팅 핀의 상단부에는 상기 너트의 나사공을 가이드 하는 테이퍼면이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 금속재 패널과 너트의 용접 시 에어 공급 통로를 통해 에어를 너트의 내측면으로 분사하기 때문에, 용접 스패터와 같은 용접 이물질이 패널 로케이팅 핀의 상단부와 너트 로케이팅 핀의 상단부 사이로 유입되거나 너트의 내측면으로 유입되는 것을 저지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 금속재 패널과 너트의 용접 시 에어 공급 통로를 통해 에어를 너트의 내측면으로 분사하기 때문에, 패널 로케이팅 핀의 상단부 및 너트 로케이팅 핀의 상단부, 그리고 가동 용접전극 및 고정 용접전극을 에어로서 냉각시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 용접 이물질이 패널 로케이팅 핀의 상단부와 너트 로케이팅 핀의 상단부 사이로 유입되거나 너트의 내측면으로 유입되는 것을 저지할 수 있으므로, 패널 로케이팅 핀 및 너트 로케이팅 핀으로부터 금속재 패널의 취출이 용이해지고, 패널 로케이팅 핀 및 너트 로케이팅 핀의 작동이 원활하게 이루어져 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 용접 이물질이 너트의 내측면으로 유입되는 것을 저지할 수 있으므로, 종래 기술에서와 같이 너트의 내측면을 탭 가공하는 별도의 공정이 필요 없게 되어 전체적인 용접 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조 원가를 절감할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 금속재 패널과 너트의 용접 시 에어를 너트의 내측면으로 분사하여 패널 로케이팅 핀, 너트 로케이팅 핀 및 용접전극들을 에어로서 냉각시킬 수 있으므로, 용접 시 발생하는 열에 의해 용접전극들과 전체적인 지지장치의 내구성이 저하되는 것을 방지할 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 용접 대상물 지지장치를 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치를 도시한 단면 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치를 도시한 단면 구성도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치를 도시한 단면 구성도이다.

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 용접 대상물 지지장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 단면 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치(100)는 자동차, 비행기 및 선박 등에 적용되는 소정의 금속 모재(1)(이하에서는 “금속재 패널” 이라고 한다)에 볼트로서 조립물을 체결하기 위한 너트(3)를 금속재 패널(1)에 용접하기 위한 너트 용접 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 너트 용접 시스템은 구동유닛(미도시)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되는 가동 용접전극(4)과, 가동 용접전극(4)의 하측에 고정되게 설치되는 고정 용접전극(5)과, 고정 용접전극(5) 측으로 너트(3)를 공급하는 너트 피더(미도시)를 구비하고 있다.

그리고, 상기 고정 용접전극(5)에는 용접 대상물로서 금속재 패널(1)과 너트(3)를 안정적으로 지지하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치(100)를 구성하고 있다.

따라서, 너트 용접 시스템은 고정 용접전극(5) 상의 용접 대상물 지지장치(100)에 금속재 패널(1)을 이의 장착홀(2)을 통하여 끼운 상태로, 너트 피더를 통해 너트(3)를 금속재 패널(1)의 장착홀(2) 상부에 공급하며, 가동 용접전극(4)을 하강시키면서 너트(3)의 상부를 가압함과 동시에 그 가동 용접전극(4)과 고정 용접전극(5)을 통전시킴으로써 너트(3)를 금속재 패널(1)의 표면에 용접할 수 있다.

여기서, 상기와 같은 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접은 너트 용접 시스템을 통해 프로젝션 저항 용접 방식으로 이루어지는데, 프로젝션 저항 용접이라 함은 너트(3)의 접합 좌면에 형성한 돌기부(projection)를 금속재 패널(1)에 가압하고 이에 전류를 인가하여 전기적인 저항열로 돌기부를 용융시켜 금속재 패널(1)에 너트(3)를 접합하는 방식이다.

이와 같이 너트 용접 시스템에 채용되는 너트 피더, 가동 용접전극(4) 및 고정 용접전극(5) 등의 주요 구성은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치(100)는 금속재 패널(1)과 너트(3)의 프로젝션 용접 시 용접 스패터와 같은 용접 이물질이 장치 내부 및 너트(3)의 내측면으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접 시 이들의 지지부위 및 용접 전극을 간단한 구조로서 냉각시킬 수 있는 용접 대상물 지지장치(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치(100)는 에어의 압력으로서 금속재 패널(1)과 너트(3)를 지지하는 것으로, 하부 홀더(10), 상부 홀더(30), 패널 로케이팅 핀(50), 너트 로케이팅 핀(70) 그리고 스프링(90)을 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 하부 홀더(10)는 위에서 언급한 바 있는 고정 용접전극(5)의 상단에 고정되는 것으로서, 그 고정 용접전극(5)의 상단에 끼움 결합될 수 있다. 즉, 상기 하부 홀더(10)는 이의 하측 부분이 고정 용접전극(5)의 상단에 끼워지며 고정되게 설치될 수 있다.

상기 하부 홀더(10)는 고정 용접전극(5)과 통전 가능한 전기 전도성 소재로 이루어지며, 상부로 개구되는 내부 공간으로서 에어 공급 통로(11)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 하부 홀더(10)는 에어 공급 통로(11)로서의 수용홈이 형성된 원형의 외관으로 이루어진다. 상기 하부 홀더(10)의 일측부에는 에어 공급 통로(11)와 연결되며 그 에어 공급 통로(11)로 에어를 공급하기 위한 에어 공급구(13)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 하부 홀더(10)의 하단에는 고정 용접전극(5)의 상단에 끼워지며 결합될 수 있는 결합단(15)이 형성된다.

이 경우, 상기 하부 홀더(10)의 수용홈인 에어 공급 통로(11)의 상부 내주면에는 나사산이 가공되며, 에어 공급구(13)에는 에어를 에어 공급 통로(11)로 주입하기 위한 에어 공급 니플(17)이 결합된다. 상기 에어 공급 니플(17)은 에어 공급라인을 통해 공지 기술의 에어 압축기와 같은 에어 공급부(미도시)와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상부 홀더(30)는 금속재 패널(1)의 하면을 지지하는 것으로, 하부 홀더(10)와 통전 가능한 전기 전도성 소재로 이루어지며, 하부 홀더(10)의 상부 내주면에 나사 체결된다. 즉, 상기 상부 홀더(30)는 하부 홀더(10)의 상부 내주면 나사산에 체결될 수 있다.

이러한 상부 홀더(30)는 하부 홀더(10)의 상부 내주면 나사산에 체결되는 체결단(31)을 하단부에 형성하는 바, 그 체결단(31)의 외주면에는 하부 홀더(10)의 상부 내주면 나사산에 체결되는 나사산이 형성되어 있다.

그리고, 상기 상부 홀더(30)의 중앙에는 핀 홀(33)이 관통되게 형성되어 있다. 상기 핀 홀(33)에는 뒤에서 더욱 설명될 패널 로케이팅 핀(50)이 내측으로부터 끼워져 설치된다.

여기서, 상기 상부 홀더(30)의 내부에는 패널 로케이팅 핀(50)의 하단을 규제하는 제1 규제턱(35)과, 뒤에서 더욱 설명될 너트 로케이팅 핀(70)의 하단을 규제하기 위한 제2 규제턱(37)이 형성된다.

상기 제1 규제턱(35)은 상부 홀더(30)의 내부에서 핀 홀(33)의 하부 개방단 가장자리 측에 걸림턱으로 형성되며, 제2 규제턱(37)은 위에서 언급한 바 있는 체결단(31)의 하단면으로 형성된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 패널 로케이팅 핀(50)은 금속재 패널(1)의 장착홀(2)에 이의 상단 부분이 일부 끼워지며 그 금속재 패널(1)을 실질적으로 지지하는 것이다.

상기 패널 로케이팅 핀(50)은 상부 홀더(30)의 핀 홀(33)에 끼워지는 바, 그 핀 홀(33)의 하단으로부터 삽입되고, 이의 상단부가 핀 홀(33)의 상단으로 일부 돌출되며, 그 상단부의 일부가 금속재 패널(1)의 장착홀(2)에 끼워질 수 있다.

이러한 패널 로케이팅 핀(50)은 비 전도성 소재로서, 예를 들면 세라믹 소재로 이루어지며, 상단과 하단이 개방된 중공을 지닌 원통 형상으로 이루어진다.

그리고, 상기 패널 로케이팅 핀(50)의 하단에는 상부 홀더(30)의 제1 규제턱(35)에 규제되며 뒤에서 더욱 설명될 스프링(90)의 상단을 지지하는 제1 플랜지부(51)가 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 플랜지부(51)의 하부면에는 스프링(90)의 상단을 지지하기 위한 지지홈(53)이 형성되어 있다.

더 나아가, 상기 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부에는 금속재 패널(1)의 장착홀(2)에 그 상단부가 끼워지는 때, 장착홀(2)을 지지 및 가이드하기 위한 테이퍼면(57)이 형성되어 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 너트 로케이팅 핀(70)은 너트 피더(미도시)로부터 공급된 너트(3)의 나사공에 끼워지며 그 너트(3)를 실질적으로 지지하기 위한 것이다.

상기 너트 로케이팅 핀(70)은 패널 로케이팅 핀(50)의 하단으로부터 그 로케이팅 핀(50)의 중공에 삽입되는 바, 이의 상단부가 패널 로케이팅 핀(50)의 상단으로 돌출되며 너트(3)의 나사공에 끼워질 수 있다.

이러한 너트 로케이팅 핀(70)은 비 전도성 소재로서, 예를 들면 세라믹 소재로 이루어진 로드 형태로 구비될 수 있다.

그리고, 상기 너트 로케이팅 핀(70)의 하단에는 상부 홀더(30)의 제2 규제턱(37)에 규제되며 스프링(90)의 하단을 지지하는 제2 플랜지부(71)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 제2 플랜지부(71)는 소정 두께를 지니며 제2 규제턱(37)의 개방단 즉, 상부 홀더(30)의 체결단(31)의 개방단 보다 상대적으로 작은 직경으로 형성될 수 있다.

상기에서 스프링(90)은 패널 로케이팅 핀(50)의 하단과 너트 로케이팅 핀(70)의 하단 사이에 개재되는 바, 코일 스프링으로 이루어지며 이들 패널 로케이팅 핀(50) 및 너트 로케이팅 핀(70)에 탄발력을 제공하는 기능을 하게 된다.

상기 스프링(90)은 너트 로케이팅 핀(70)의 축 방향으로 끼워지며 패널 로케이팅 핀(50)의 하단과 너트 로케이팅 핀(70)의 하단 사이에 위치하게 된다. 즉, 상기 스프링(90)의 상단은 패널 로케이팅 핀(50)의 제1 플랜지부(51)의 지지홈(53)에 지지되며, 그 스프링(90)의 하단은 너트 로케이팅 핀(70)의 제2 플랜지부(71)에 실질적으로 지지된다.

더 나아가, 상기 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부에는 너트(3)의 나사공에 그 상단부가 끼워지는 때, 그 너트(3)의 나사공을 지지 및 가이드하기 위한 테이퍼면(77)이 형성되어 있다.

한편, 상기 스프링(90)의 하단과 제2 플랜지부(71)의 상면 사이에는 너트 로케이팅 핀(70)의 축 방향으로 끼워지며 제2 규제턱(37)의 개방단을 실링하는 실링부재(80)가 설치된다.

상기 실링부재(80)는 스프링(90)의 하단과 제2 플랜지부(71)의 상면 사이에서 제2 규제턱(37)의 개방단을 막는 것으로, 예를 들면 테프론 절연소재로서 너트 로케이팅 핀(70)의 축 방향으로 끼워지는 부싱 또는 와셔와 같은 링 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 실링부재(80)는 제2 플랜지부(71)의 외경 보다 상대적으로 큰 외경을 지니며 제2 규제턱(37)의 개방단을 실링할 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에서 상기 너트 로케이팅 핀(70)에는 이의 하단에서 상단 외측으로 연결되는 에어 유동 통로(60)를 내부에 형성하고 있다.

상기 에어 유동 통로(60)는 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접 시, 에어를 너트(3)의 내측면으로 분사함으로써 용접 스패터와 같은 용접 이물질이 금속재 패널(1)과 너트(3)의 지지부위인 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부와 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부 사이로 유입되거나 너트(3)의 내측면으로 유입되는 것을 저지하는 기능을 하게 된다.

또한, 상기 에어 유동 통로(60)는 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접 시, 에어를 너트(3)의 내측면으로 분사함으로써 금속재 패널(1)과 너트(3)의 지지부위인 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부 및 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부, 그리고 가동 용접전극(4) 및 고정 용접전극(5) 등을 냉각시키는 기능도 하게 된다.

상기한 에어 유동 통로(60)는, 하부 홀더(10)의 에어 공급 통로(11)로 공급되며 패널 로케이팅 핀(50)과 너트 로케이팅 핀(70)을 들어올리는 압력으로서 작용하는, 에어를 유동시키며 너트(3)의 내측면으로 분사할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 상기 에어 유동 통로(60)는 내부 통로(61), 에어 유입구(63) 및 에어 분사구(65)를 포함하는 바, 내부 통로(61)는 너트 로케이팅 핀(70)의 하단부 중앙에서 개방되고 상단부에서 폐쇄되고, 그 하단부의 개방단이 마감볼트(62)로서 마감되며 형성될 수 있다.

여기서, 상기 마감볼트(62)는 내부 통로(61)의 하단에 체결되며 그 하단을 폐쇄할 수 있으며, 너트 로케이팅 핀(70)의 하단면과 평면을 이루며 체결되는 접시머리 볼트로서 구비될 수 있다.

상기 에어 유입구(63)는 하부 홀더(10)의 에어 공급 통로(11)에서 내부 통로(61)로 에어를 유입시키는 것으로, 그 내부 통로(61)와 에어 공급 통로(11)를 상호 연결하는데, 너트 로케이팅 핀(70)의 하단부 외주면에 하나 또는 그 이상의 개수로 형성될 수 있다.

그리고, 에어 분사구(65)는 에어 유입구(63)를 통해 내부 통로(61)로 유입된에어를 너트(3)의 내측면으로 분사하기 위한 것으로서, 그 내부 통로(61)와 상호 연결되는데, 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부 외주면에 하나 또는 그 이상의 개수로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 에어 분사구(65)는 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부 외주면 양측에 각각 형성될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 에어 압축기(도면에 도시되지 않음)로부터 에어 공급 라인(도면에 도시되지 않음)을 통하여 하부 홀더(10)의 에어 공급 니플(17) 및 에어 공급구(13)로 에어(정압의 공압)을 공급한다.

그러면, 상기 하부 홀더(10)의 에어 공급 통로(11)에는 에어의 압력이 작용하게 되고, 이로 인해 너트 로케이팅 핀(70)은 에어의 압력에 의해 상측 방향으로 이동하게 된다.

여기서, 상기 에어 공급 통로(11) 내부의 에어 압력은 너트 로케이팅 핀(70)의 제2 플랜지부(71) 및 실링부재(80)에 작용하는데, 이에 따라 너트 로케이팅 핀(70)이 실링부재(80)와 함께 스프링(90)의 탄성력을 극복하며 상측 방향으로 이동하게 된다.

그러면, 상기 실링부재(80)는 너트 로케이팅 핀(70)의 제2 플랜지부(71)에 의해 상부 홀더(30)의 제2 규제턱(37)에 밀착/규제되며 그 제2 규제턱(37)의 개방단을 폐쇄하게 된다.

이와 동시에, 패널 로케이팅 핀(50)은 스프링(90)의 탄성력에 의해 상측 방향으로 이동하게 되며, 그 패널 로케이팅 핀(50)의 제1 플랜지부(51)는 상부 홀더(30)의 제1 규제턱(35)에 밀착/규제된다.

따라서, 상기 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부는 상부 홀더(30)의 핀 홀(33)의 상단을 관통하여 상측으로 돌출되고, 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부는 패널 로케이팅 핀(50)의 중공 상단을 관통하여 상측으로 돌출된다.

이 때, 상기 실링부재(80)가 너트 로케이팅 핀(70)의 제2 플랜지부(71)에 의해 상부 홀더(30)의 제2 규제턱(37)에 밀착/규제되어 있으므로, 너트 로케이팅 핀(70)의 에어 유동 통로(60)의 에어 유입구(63)는 하부 홀더(10)의 에어 공급 통로(11)와 차단된 상태에 있다.

상기한 바와 같은 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 금속재 패널(1)을 이의 장착홀(2)을 통하여 너트 로케이팅 핀(70)에 끼운다. 그러면, 패널 로케이팅 핀(50)은 이의 상단부가 금속재 패널(1)의 장착홀(2) 가장자리 측을 지지한 상태로 스프링(90)의 탄성력을 극복하며 너트 로케이팅 핀(70)을 따라 하측 방향으로 이동하게 된다.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 너트 피더(미도시)로부터 공급되는 너트(3)를 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부에 끼운다.

여기서, 상기 금속재 패널(1)은 이의 장착홀(2)이 패널 로케이팅 핀(50)의 테이퍼면(55)에 지지 및 가이드되면서 그 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부를 가압하고, 너트(3)는 너트 로케이팅 핀(70)의 테이퍼면(77)에 지지 및 가이드되면서 그 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부에 용이하게 끼워질 수 있다.

그리고, 상기 금속재 패널(1)의 하부면은 상부 홀더(30)의 상면에 접촉된 상태에 있으며, 너트(3)는 너트 로케이팅 핀(70)의 테이퍼면(77)에 거치되며 금속재 패널(1)의 상부면과 일정 갭을 두고 그 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부에 끼워진 상태에 있다. 또한, 하부 홀더(10)의 에어 공급 통로(11)에서는 에어의 압력이 계속적으로 작용하고 있다.

이러한 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 도 5에서와 같이 구동유닛(도면에 도시되지 않음)을 통해 가동 용접전극(4)을 하측 방향으로 이동시키며 너트(3)의 상부를 가압한다.

그러면, 상기 너트 로케이팅 핀(70)은 가동 용접전극(4)의 가압력에 의해 너트(3)와 함께 패널 로케이팅 핀(50)의 중공을 통하여 하측 방향으로 이동하게 되고, 이에 따라 너트(3)는 패널 로케이팅 핀(50)에 지지된 금속재 패널(1)의 상부면에 밀착(접촉)된다.

여기서, 상기 너트 로케이팅 핀(70)이 가동 용접전극(4)의 가압력에 의해 하측 방향으로 이동함에 따라 에어 유동 통로(60)의 에어 유입구(63)는 하부 홀더(10)의 에어 공급 통로(11)와 상호 연결된다.

이러는 동시에, 본 발명의 실시예에서는 가동 용접전극(4)과 고정 용접전극(5)에 전류를 인가한다. 그러면, 너트(3)와 금속재 패널(1)이 통전되면서 전기적인 저항열이 발생하게 되고, 그 전기적인 저항열에 의해 너트(3)는 금속재 패널(1)의 상부면에 용접된다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 에어 유동 통로(60)의 에어 유입구(63)와 하부 홀더(10)의 에어 공급 통로(11)가 상호 연결되어 있기 때문에, 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접 시 에어 공급 통로(11) 내부의 에어를 에어 유입구(63)를 통하여 내부 통로(61)로 공급하며, 에어 분사구(65)를 통해 너트(3)의 내측면으로 에어를 분사한다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접 시 에어 공급 통로(11)를 통해 에어를 너트(3)의 내측면으로 분사하기 때문에, 용접 스패터와 같은 용접 이물질이 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부와 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부 사이로 유입되거나 너트(3)의 내측면으로 유입되는 것을 저지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접 시 에어 공급 통로(11)를 통해 에어를 너트(3)의 내측면으로 분사하기 때문에, 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부 및 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부, 그리고 가동 용접전극(4) 및 고정 용접전극(5)을 에어로서 냉각시킬 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치(100)에 의하면, 용접 이물질이 패널 로케이팅 핀(50)의 상단부와 너트 로케이팅 핀(70)의 상단부 사이로 유입되거나 너트(3)의 내측면으로 유입되는 것을 저지할 수 있으므로, 패널 로케이팅 핀(50) 및 너트 로케이팅 핀(70)으로부터 금속재 패널(1)의 취출이 용이하고, 패널 로케이팅 핀(50) 및 너트 로케이팅 핀(70)의 작동이 원활하게 이루어져 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 용접 이물질이 너트(3)의 내측면으로 유입되는 것을 저지할 수 있으므로, 종래 기술에서와 같이 너트(3)의 내측면을 탭 가공하는 별도의 공정이 필요 없어 전체적인 용접 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조 원가를 절감할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 금속재 패널(1)과 너트(3)의 용접 시 에어를 너트(3)의 내측면으로 분사하여 패널 로케이팅 핀(50), 너트 로케이팅 핀(70) 및 용접전극들을 에어로서 냉각시킬 수 있으므로, 용접 시 발생하는 열에 의해 용접전극들과 전체적인 지지장치(100)의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치를 도시한 단면 구성도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치(200)는 전기 실시예의 구조를 기본으로 하면서, 제2 플랜지부(171)가 상부 홀더(130)에 구비된 제2 규제턱(137)의 개방단 보다 큰 직경으로 형성되는 너트 로케이팅 핀(170)을 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 전기 실시예에서와 같은 실링부재(80: 도 3 참조)를 삭제하고, 너트 로케이팅 핀(170)의 제2 플랜지부(171) 직경과 두께를 제2 규제턱(137)의 개방단 보다 증대시켜 상기 제2 규제턱(137)의 개방단을 실링할 수 있는 구조로 이루어진다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 하부 홀더(110)의 에어 공급 통로(111)의 내부 에어 압력이 너트 로케이팅 핀(170)의 제2 플랜지부(171)에 작용함에 따라 그 제2 플랜지부(171)가 제2 규제턱(137)에 규제되며 그 제2 규제턱(137)의 개방단을 실링할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치(200)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예에서와 같으므로, 이하에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치를 도시한 단면 구성도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 대상물 지지장치(300)는 전기 실시예의 구조를 기본으로 하면서, 철 합금 소재로 이루어지며, 외표면에 절연막(241)이 형성되는 패널 로케이팅 핀(250) 및 너트 로케이팅 핀(270)을 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 패널 로케이팅 핀(250) 및 너트 로케이팅 핀(270)은 철, 크롬 및 알루미늄의 합금 소재로서, 높은 온도에서 열처리함으로써 외표면에 산화막으로서의 절연막(241)을 형성할 수 있다.

이러한 패널 로케이팅 핀(250) 및 너트 로케이팅 핀(270)의 소재는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 KCF 철합금(일본 도시바 社 제조)으로 이루어지는 바, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 용접 대상물 지지장치(300)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예에서와 같으므로, 이하에서 더욱 자세한 설명은 생략한다.

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… 금속재 패널 2… 장착홀
3… 너트 4… 가동 용접전극
5… 고정 용접전극 10… 하부 홀더
11… 에어 공급 통로 13… 에어 공급구
15… 결합단 17… 에어 공급 니플
30… 상부 홀더 31… 체결단
33… 핀 홀 35… 제1 규제턱
37… 제2 규제턱 50… 패널 로케이팅 핀
51… 제1 플랜지부 53… 지지홈
57, 77… 테이퍼면 60… 에어 유동 통로
61… 내부 통로 62… 마감 볼트
63… 에어 유입구 65… 에어 분사구
70… 너트 로케이팅 핀 71… 제2 플랜지부
80… 실링부재 90… 스프링

Claims (15)

1. 가동 용접전극과 고정 용접전극을 포함하는 너트 용접 시스템에서 상기 고정 용접전극 상에 구성되며, 용접 대상물인 금속재 패널과 너트를 지지하는 용접 대상물 지지장치로서,
   상기 고정 용접전극의 상단에 고정되게 설치되며, 상부로 개구되는 내부 공간으로서 에어 공급 통로를 형성하고 있는 하부 홀더;
   상기 하부 홀더의 상부에 나사 체결되고, 핀 홀이 관통되게 형성되며 상기 금속재 패널을 지지하는 상부 홀더;
   상기 상부 홀더의 핀 홀 하단으로부터 삽입되고, 상단부가 핀 홀의 상단으로 돌출되며 상기 금속재 패널의 장착홀에 끼워지는 원통 형상의 패널 로케이팅 핀; 및
   상기 패널 로케이팅 핀의 하단으로부터 삽입되고, 상단부가 상기 패널 로케이팅 핀의 상단으로 돌출되며 상기 너트에 끼워지는 로드 형태의 너트 로케이팅 핀;을 포함하되,
   상기 너트 로케이팅 핀은 이의 하단에서 상단 외측으로 연결되는 에어 유동 통로를 내부에 형성하는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 패널 로케이팅 핀의 하단과 너트 로케이팅 핀의 하단 사이에 개재되는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 에어 유동 통로는,
   상기 너트 로케이팅 핀의 하단부 중앙에서 개방되고 상단부에서 폐쇄되며, 그 하단부의 개방단이 마감볼트로서 마감된 내부 통로와,
   상기 너트 로케이팅 핀의 하단부 외주면에 형성되며, 상기 내부 통로와 연결되는 적어도 하나의 에어 유입구와,
   상기 너트 로케이팅 핀의 상단부 외주면에 형성되며, 상기 내부 통로와 연결되는 적어도 하나의 에어 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 에어 분사구는 상기 너트의 내측면으로 에어를 분사하는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 하부 홀더에는 에어 공급구가 형성되고, 상기 에어 공급구는 상기 에어 공급 통로와 연결되는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 상부 홀더의 내부에는 상기 패널 로케이팅 핀의 하단을 규제하는 제1 규제턱과, 상기 너트 로케이팅 핀의 하단을 규제하기 위한 제2 규제턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 패널 로케이팅 핀의 하단에는 제1 규제턱에 규제되며 상기 스프링의 상단을 지지하는 제1 플랜지부가 형성되고,
   상기 너트 로케이팅 핀의 하단에는 제2 규제턱에 규제되며 상기 스프링의 하단을 지지하기 위한 제2 플랜지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 플랜지부의 하부면에는 상기 스프링의 상단을 지지하는 지지홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
9. 제7 항에 있어서,
   상기 제2 플랜지부의 외주직경은 상기 제2 규제턱의 개방단 직경 보다 작게 형성되며,
   상기 스프링의 하단과 상기 제2 플랜지부 사이에는 상기 너트 로케이팅 핀에 끼워지며 상기 제2 규제턱의 개방단을 실링하는 실링부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 실링부재는 테프론 절연소재로서 링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
11. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 플랜지부의 외주직경은 상기 제2 규제턱의 개방단 직경 보다 크게 형성되며, 상기 제2 규제턱의 개방단을 실링하는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 패널 로케이팅 핀 및 너트 로케이팅 핀은 비 전도성의 세라믹 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 패널 로케이팅 핀 및 너트 로케이팅 핀은 철 합금 소재로 이루어지며, 외표면에 절연막이 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
14. 제3 항에 있어서,
    상기 마감볼트는 상기 너트 로케이팅 핀의 하단면과 평면을 이루며 체결되는 접시머리 볼트로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 패널 로케이팅 핀의 상단부에는 상기 금속재 패널의 장착홀을 가이드 하는 테이퍼면이 형성되고,
    상기 너트 로케이팅 핀의 상단부에는 상기 너트의 나사공을 가이드 하는 테이퍼면이 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 대상물 지지장치.

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