KR0181599B1 - 자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치에 관한 것으로, 종래에는 용접 상태를 살펴보기 위해 펀치와 같은 도구를 이용하여 용접된 박판을 미는 작업을 할 때 크랙이 발생되는 문제가 발생하기도 했다.

따라서 본 발명서에는, 각 요소 부위별로 최적의 강도, 두께, 재질을 미리 세팅하여 된 제어용 컴퓨터와; 라인 작업시 상기 박판을 컨베이어 벨트에 상치시킨 후 서로 맞대기 용접으로 일체 성형시키는 고출력 탄소레이져와; 상기 제어용 컴퓨터의 신호에 따라 용접 부위에 붉은색의 광선을 조사시키면서 파라볼릭 렌즈에 의해 조절되게 한 저출력 헬륨 - 네온의 모니터링용 레이져와; 상기 광선을 포착한 다음 상기 제어용 컴퓨터에 그 신호를 전송시켜 용접상태와 크랙여부를 판단하는 카메라로 구성된 것으로, 제품에 크랙이 발생하는 등의 문제를 예방할 수 있게 된 발명이다.

Description

자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치

제1도는 본 발명의 실시예를 보인 대략 사시도.

제2a, b, c도는 본 발명에서 용접단면 상측 형상에 따른 품질 판정 기준도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제어용 컴퓨터 20,22 : 박판

30 : 탄소레이져 40 : 모니터링용 레이져

50 : 파라볼릭 렌즈 60 : 카메라

본 발명은 자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치에 관한 것으로, 특히 레이져를 이용하여 박판의 용접상태를 모니터링함으로써 제품에 크랙이 생기는 것을 방지하여 품질 향상을 꾀할 수 있는 자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 박판(가령 도어패널에 보강재를 용접할 경우)은 레이져를 이용하여 맞대기 용접(butt welding), 즉 두 박판의 단면을 일직선으로 임의의 각도로 맞댄 상태에서 접합하는 용접을 하게 된다.

이렇게 레이져를 이용하여 맞대기 용접을 하는 종래 기술은 테일러드 블랭크(Tailored Blanks)에서 많이 사용되고 있다. 그 테일러드 블랭크는 대략 0,8mm 두께의 박판에 보강재를 덧붙이는 방식으로 박판과 보강재를 프레스 샵(Press Shop)에서 각각 성형한 다음 차체샵이나 외부업체에서 스폿용접을 하게 된다. 이때 사용되는 박판은 2개이고 금형수는 9 세트(Set)이다. 이때의 용접기술은 지름이 대략 0.2∼0.5mm에 이르는 레이져빔을 사용하기 때문에 양산을 하는 데 어려움이 따랐다.

또한, 상기 박판에 보강재를 용접한 다음 비파괴 검사(Non-destructive inspection), 즉 재료를 파괴하지 않고 내부의 홈(Crack)을 찾아내는 초음파 탐상검사 등으로 레이져 용접부위의 강도값을 역계산하여 사용하였다. 그렇지만 이는 레이져 용접속도가 분당 6∼10 m에 이르는 것을 감안할 때 온라인상에서 제어하기에 매우 느린 폐단이 있었고, 또한 에릭슨 시험에 의해 용접부위의 성형 한계를 시험하기도 했는데, 이는 오프라인에서만 모니터링이 가능한 폐단이 있었다.

이와 더불어, 용접 상태를 살펴보기 위해 펀치와 가튼 도구를 이용하여 용접된 박판을 밀어 용접 상태를 검사할 때 크랙(Crack)이 발생되어 제품의 품질 저하를 가져오는 경우도 발생했었다. 여기서 강도가 약한 박판은 보강재를 대 주는 대신에 공지의 특수 합금으로 대체하여 사용하기도 했다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 박판의 용접상태를 레이져를 이용하여 모니터링함으로써 제품에 크랙이 생기는 것을 방지하게 되므로 제품의 품질 향상을 꾀할 수 있는 자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명은 강도, 두께, 재질이 미리 세팅된 제어용 컴퓨터의 신호에 따라 용접부위에 저출력 헬륨-네온으로 된 모니터링용 레이져의 광선을 조사시켜 강도가 서로 다른 자동차용 박판의 레이져용접 모니터링 장치에 있어서, 라인 작업시 상기 박판을 컨베이어 벨트에 상치시킨 후 서로 맞대기 용접으로 일체 성형시키는 고출력 탄소레이져와; 상기 제어용 컴퓨터의 신호에 따라 용접부위에 조사된 모니터링용 레이져의 붉은색 광선의 각도를 조절하는 파라볼릭 렌즈와, 상기 광선을 포착한 다음 상기 제어용 컴퓨터에 그 신호를 전송시켜 용접상태와 크랙여부를 판단하는 카메라로 구성함으로써 달성되는 것이다.

이하, 본 발명 자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 자세하게 기술하고자 한다.

첨부도면 제1도에 도시한 바와 같이 본 발명은 라인작업시 레이져를 이용하여 강도가 다른 박판(20)(22)을 서로 맞대기 용접을 하는 동시에 모니터링 작업을 하기 위해 제어용 컴퓨터(10), 탄소레이져(30), 모니터링용 레이져(40) 그리고 카메라(60)를 구비하게 된다.

상기 제어용 컴퓨터(10)에는 각 요소 부위별로 최적의 강도, 두께, 재질을 미리 세팅한 이후, 그 세팅된 신호를 모니터링용 레이져(40)에 전송한다.

상기 탄소레이져(30)는 강도가 서로 다른 박판(20)(22)을 라인 작업시 컨베이어 벨트(도면에 미도시됨)에 상치시켜 서로 맞대기 용접으로 일체 성형시키도록 한다.

상기 모니터링용 레이져(40)는 상기 제어용 컴퓨터(10)의 신호에 따라 용접부위에 붉은색의 광선을 조사시키면서 파라볼릭 렌즈(50)에 의해 조절되게 저출력 헬륨-네온으로 이루어진다.

상기 카메라(60)는 상기 광선을 포착한 다음 상기 제어용 컴퓨터(10)에 그 신호를 전송시켜 용접상태와 크랙여부를 판단하는 카메라(60)로 구성된 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 상세히 설명한다.

여기서, 라인작업시 강도가 서로 다른 박판(20)(22)을 컨베이어 벨트에 상치한 다음 탄소레이져(30)로 용접 작업을 하는 동시에 제어용 컴퓨터(10)의 신호에 따라 모니터링 레이져(40)의 광선을 카메라(60)로 포착하여 용접상태를 검사하게 된다.

이때, 이미 기술한 상기 박판(20)(22)의 강도는 서로 다른 데, 하나는 그 강도가 보강된 박판(20)이며 또 하나는 표준 강도인 박판(22)으로 이를 성형하는데 있어, 종래에는 보강재를 대는 작업과 박판(20)(22)을 서로 용접 시키는 작업을 따로 해주어야 하기 때문에 작업이 복잡한 등의 문제가 발생했으므로, 본 발명에서는 상기 작업을 동시에 해주면서 모니터링 작업까지 하는 것이다.

즉, 라인작업시 강도가 다른 박판(20)(22)을 각각 2개의 파트로 분리하는 대신 1개의 파트로 하여 레이져 용접을 하게 되고, 이에 따른 금형의 수도 9개에서 5개로 줄일 수 있어 작업성이 향상된다. 이 작업을 함에 있어 강성이 요구되는 각 요소 부위별로 최적의 강도, 두께 및 재질 등이 상기 제어용 컴퓨터(10)에 미리 세팅된 상태이므로, 그 제어용 컴퓨터(10)의 신호에 의해 레이져 용접이 진행되면서 모니터링용 레이져(40)를 작동시켜 붉은색의 광선을 상기 박판(20)(22)상에 조사시키게 되는 것이다. 이때 그 광선은 파라볼릭 렌즈(50)에 의해 각도가 조절된다.

이처럼 상기 박판(20)(22)의 용접된 부위에 레이져 광선을 조사하게 되면, 그 광선은 용접부위의 선을 읽어 내려가게 되고 카메라(60)가 촬영하면서 그 단면 상태를 인지하게 된다. 그러면 그 상태를 제어용 컴퓨터(10)가 포착하여 용접 상태가 정상인지 불량인지와 크랙여부를 효과적으로 파악할 수 있게 되는 것이다.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 도면 제2도 (a)에서 T₁은 용접되는 패널의 두께, T₂는 T₁-ℓ인데, 이 상태에서 T₂가 0.8T₁보다 크거나 같으면 정상적으로 용접되었으며 그렇지 않으면 불량한 상태이다. 또 (a)(b)에서 T₁은 용접되는 패널의 두께, T₂는 1.2·T₁인데, T₂가 1.2·T₁보다 작거나 같으면 정상적으로 용접된 것이며 그렇지 않으면 불량으로 판단하게 된다.

이렇게 조사되는 광선을 상기 카메라(60)에 의해 포착 용접 상태를 감시하기 때문에 용접 작업도중 그 용접상태를 살펴보기 위해 펀치와 같은 도구로 미는 작업을 할 때 크랙이 발생되는 등의 폐단을 예방할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 자동차용 박판의 맞대기 레이져용접 모니터링 장치에 따르면, 레이져에 의해 서로 용접된 박판의 용접상태의 정상여부를 판단할 때 용접 부위를 직접 밀어보는 작업을 하는 대신에 별도의 모니터링용 레이져와 카메라에 의해 감지할 수 있도록 하여 제품에 크랙이 발생하는 등의 문제를 예방할 수 있으므로 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된 발명이다.

Claims (1)

1. 강도, 두께, 재질이 미리 세팅된 제어용 컴퓨터(10)의 신호에 따라 용접부위에 저출력 헬륨-네온으로 된 모니터링용 레이져(40)의 광선을 조사시켜 강도가 서로 다른 자동차용 박판의 레이져용접 모니터링 장치에 있어서, 라인 작업시 상기 박판(20)(22)을 컨베이어 벨트에 상치시킨 후 서로 맞대기 용접으로 일체 성형시키는 고출력 탄소레이져(30)와 ; 상기 제어용 컴퓨터(10)의 신호에 따라 용접부위에 조사된 모니터링용 레이져(40)의 붉은색 광선의 각도를 조절하는 파라볼릭 렌즈(50)와 상기 광선을 포착한 다음 상기 제어용 컴퓨터(10)에 그 신호를 전송시켜 용접상태와 크랙여부를 판단하는 카메라(60)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 박판의 맞대기 레이져 용접 모니터링 장치.