KR100624577B1

KR100624577B1 - 레이저 용접용 다기능 지그장치

Info

Publication number: KR100624577B1
Application number: KR1020050041670A
Authority: KR
Inventors: 김병환
Original assignee: 주식회사 파스웰드; 김병환
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-09-15

Abstract

본 발명은 가공 대상물의 가공위치(target)에 따라 자유롭게 위치를 조절할 수 있도록 하여 정확한 용접위치에서 레이저 용접을 가능하도록 하는 레이저 용접용 지그 장치에 관한 것으로서,

가공물이 재치되는 두 개의 받침대가 제1지지봉(24)과 제2지지봉(25)을 따라 이송되도록 이루어지며, 상기 제1지지봉은 양 끝단의 브라켓(11a)(11b)에 의해 회동가능하게 고정되는 반면, 상기 제2지지봉은 일정각도 범위 내에서 제1지지봉(24)을 중심으로 회동되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 용접용 지그장치는 수평 축을 기준으로 공작물을 자유롭게 회전시킴으로써, 기존의 용접장치의 테이블에서 제공되는 X-Y-Z축 위치결정좌표계를 보완할 수 있어, 다양한 용접자세에서도 매우 쉽게 편리하게 용접작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 공작물의 위치세팅에 소요되는 시간을 단축하고 나아가 정확한 위치결정을 통해 높은 품질의 용접가공품을 얻을 수 있는 장점이 있다.

레이저 용접, 지그(jig), 공작물의 위치결정, 회전, 다양한 클램핑유닛

Description

레이저 용접용 다기능 지그장치{UNIVERSAL JIG FOR LASER WELDING MACHINE}

도 1은 본 발명에 의한 지그장치의 분해사시도

도 2는 본 발명에 의한 지그장치의 부분 분해사시도

도 3은 본 발명에 의한 지그장치의 수평상태를 도시한 개략적 사시도

도 4는 본 발명에 의한 지그장치의 수직상태를 도시한 개략적 사시도

도 5는 본 발명에 의한 지그장치에 공작물 재치 테이블이 장착된 사용예를 도시한 설명도

<주요 도면 부호의 설명>

10: 베이스 11a,11b: 좌우 브라켓

20,22: 받침대 21: 이송블럭

23: 가이드블럭 24: 제1지지봉

25: 제2지지봉 29: 핸들

30a,30b: 안내홈 31: 연결편

33: 조임쇠 35: 가이드봉

45: 키이 46: 클램핑유닛 장착공

60: 클램핑유닛

본 발명은 레이저 용접기에 사용되는 다기능 지그장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품생산용 금형이나 정밀기계부품을 용접함에 있어서 용접 대상물의 위치를 자유롭게 조절할 수 있는 다기능 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 일반 산업분야 또는 자동차 제조분야에서 부품생산용 금형이나 정밀기계부품을 레이저 용접하기 위해서는, 레이저 용접기의 테이블 위에 공작물을 고정하기 위하여 공작물 고정용 지그장치를 사용한다. 이러한 용접용 지그장치는 서로 용접할 가공물의 규격이나 형태에 따라 다양하게 제작되어 전용 지그장치로써 사용되는 것이 일반적이며, 그 운용에 있어서도 작업자가 가공 대상물을 지그장치의 설정된 용접위치에 로딩하여 가공물의 용접부가 상기 용접위치에 정확하게 안착된 상태로 레이저 용접이 진행될 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 레이저 용접용 지그장치는 작업자가 일일이 각각의 가공대상물을 정확한 용접위치에 그 용접부가 일치되도록 셋팅하여야 하는 번거로움이 있으며, 각 가공대상물의 고정을 위하여 전용으로 제작되는 클램핑유닛(마그네틱 척, 죠오 척, 원판 척 등)의 공용성이 나쁘며, 수작업 의존률이 높아 안전사고의 위험뿐만 아니라 가공대상물의 셋팅에 많은 작업시간을 소모하는 등의 문 제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지그에 장착된 가공 대상물을 다시 셋팅하지 않고도 가공 대상물의 가공위치(target)에 따라 자유롭게 위치를 조절할 수 있도록 하여 정확한 용접위치에서 레이저 용접을 가능하도록 하는 레이저 용접용 지그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 척과 같은 다양한 종류의 클램핑유닛을 자유롭게 탑재할 수 있도록 범용성을 증대시킨 레이저 용접용 지그장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 용접용 지그장치는 가공물이 재치되는 두 개의 받침대가 제1지지봉(24)과 제2지지봉(25)을 따라 이송되도록 이루어지며, 상기 제1지지봉은 양 끝단의 브라켓(11a)(11b)에 의해 회동가능하게 고정되는 반면, 상기 제2지지봉은 일정각도 범위 내에서 제1지지봉(24)을 중심으로 회동되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 기준으로 하여, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 다기능 지그장치의 분해사시도로서, 본 발명에 의한 지그장치는, 베이스(10)와; 상기 베이스의 좌우에 입설(立設)되고, 제1지지봉(24)의 양 끝단을 회동 가능하게 지지하는 축공이 형성되고, 제2지지봉(25)이 상기 축공의 중심점으로 하여 공전할 수 있도록 가이드하는 원호 형상의 안내홈이 형성된 브라켓(11a)(11b)과; 상기 제1지지봉(24) 및 제2지지봉(25)에 끼워져서 이들 지지봉의 길이방향으로 자유롭게 이동되는 이송블럭(21)과 가이드블럭(23); 및 상기 두 블럭(21)(23)의 상면에 각각 고정결합되는 받침대(20)(22)로 구성되어 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명은 클램핑유닛이 고정되는 두 받침대(20)(22)를 제1지지봉 및 제2지지봉(25)에 의해 지지하게 되며, 제2지지봉(25)이 상기 제1지지봉(24)을 중심으로 하여 공전을 하게 되는 경우, 상기한 두 받침대(20)(22)가 수평~수직에 이르기까지 다양한 각도로 위치가 변하게 된다. 따라서, 상기 두 받침대에 고정된 클램핑유닛에 장착된 공작물의 위치를 자유롭게 변화시키면서 용접가공을 실시할 수 있게 되는 것이다. 물론, 상기 받침대(20)(22)가 일정한 각도로 경사지게 한 상태를 유지시키기 위한 경사각 고정수단이 구비되는 경우 더욱 편의성을 향상시킬 수 있다. 경사각 고정수단에 대해서는 후술하기로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 실시예로서, 상기 두 받침대(20)(22)의 간격을 용이하게 조절하기 위하여, 제2지지봉(25)의 외면에 스크류(25a)를 형성하여 받침대(20)의 이송블럭(21)에 형성된 관통공과 나사결합되게 구성함으로써, 상기 제2지지봉(25)이 회전함에 따라 상기 이송블럭(21) 및 그 상부에 고정된 좌측 받침대(20)가 지지봉을 따라 좌우로 자유롭게 이송될 수 있도록 구성된다. 상기 제2지지봉(25)의 일측 끝단에는 핸들(29)이 고정되어 제2지지봉을 용이하게 회전시킬 수 있도록 구성되며, 반대쪽 끝단은 우측 브라켓(11b)에 의해 회전(즉, 자전)이 자유롭게 되도록 지지된다.

그러나, 더욱 바람직한 본 발명의 세부적인 실시예로서, 상기 제2지지봉(25)의 우측 끝단을 효과적으로 지지함과 동시에 제2지지봉의 자전을 가이드하기 위하여, 제2지지봉의 끝단과 브라켓(11b)의 내측면 사이에 연결편(31)을 삽입하여 구성된다. 상기 연결편(31)에는 관통공이 형성되어, 제1지지봉(24)이 이 관통공에 키이 결합되며, 상기 연결편의 일측면에는 제2지지봉(25)의 끝단을 수용하는 수용홈이 형성되고, 그 반대면에는 브라켓(11b)의 안내홈(30b)에 삽입되는 나사부(31b)가 상기 제2지지봉(25)와 동일 축선이 되게 연장되어 형성된다.

상기 연결편(31)의 관통공과 제1지지봉(24)이 키이에 의해 결합하는 이유는, 상기 제2지지봉(25)이 제1지지봉(24)을 중심으로 공전하게 될 때, 자전하는 상기 제1지지봉(24)과 공전하는 제2지지봉(25)이 서로 어긋나거나 비틀림이 발생되지 않도록 두 지지봉을 견고히 지지하기 위한 것이다. 그리고, 상기 제1지지봉(24)과 이송블럭(21)의 결합공 사이에도 키이가 삽입되는데, 이 키이 또한 자전하는 상기 제1지지봉(24)과 공전하는 제2지지봉(25)이 서로 어긋나거나 비틀림이 발생되지 않도록 두 지지봉(24)(25)을 견고히 지지하는 역할을 한다.

이와 같이 구성됨으로써, 상기 핸들(29)이 회전됨에 따라 제2지지봉(25)이 회전하여 이송블럭(21) 및 좌측 받침대(20)를 좌우로 이송시킬 수 있다.
그리고, 제2지지봉(25)의 우측 끝단을 연결편(31)이 지지하도록 구성함과 아울러, 이 연결편(31)에 일체로 형성된 나사부(31b)가 상기 우측 브라켓(11b)의 안내홈(30b)을 따라 이동 가능하게 삽입되는 구성으로 이루어져 있으므로, 공작물을 지지하는 두 받침대(20)(22)를 일정 각도로 경사지게 위치시키거나 또는 수직으로 세우고자 하는 경우, 핸들을 움직이면 상기 제2지지봉(25)이 제1지지봉(24)을 중심으로 공전을 하게 되는데, 상기 제2지지봉(25)이 상기 제1지지봉(24)을 중심으로 공전을 하게 될 때, 그 공전각도에 해당하는 각도만큼 상기 제1지지봉(24)이 자전을 하게 되는 것이다.

다음으로, 본 발명에서 받침대(20)(22)를 소정의 각도로 경사진 상태로 유지시키기 위한 경사각 고정수단의 바람직한 실시예로서, 상기 연결편(31)에 형성된 나사부(31b)가 상기 안내홈(30b)을 관통한 상태에서, 상기 나사부(31b)가 조임쇠(32)에 의해 나사결합되어 이루어진다. 이 때, 상기 조임쇠(32)의 조작을 용이하게 하기 위하여 조작레버(33)를 그 측면에 돌출시켜 형성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 경사각 고정수단은 상기 조임쇠(32)를 죌 경우, 상기 연결편(31), 브라켓(11b) 및 조임쇠(32)가 상호 견고하게 체결되어 상기 제2지지봉(25)이 공전되지 못하도록 작동하게 된다.

물론, 상기 경사각 고정수단의 또 다른 실시예로서, 상기 연결편(31)을 생략하여 구성할 수도 있다. 즉, 제2지지봉(25)의 우측 끝단부에 상기 안내홈(30b)에 삽입되는 정도의 직경을 가진 나사부를 형성하고, 이 나사부에 대응되는 암나사부 가 형성된 조임쇠(32)를 체결함으로써 경사각을 유지한 상태로 고정할 수 있다. 이와 같은 구성만으로도, 조임쇠를 돌려 죄면, 제2지지봉(25)의 단면 턱과 브라켓의 안쪽면이 강하게 밀착되어 상기 제2지지봉이 안내홈(30b)를 따라 이송되지 않게 고정하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 용접용 지그장치의 작용효과에 관하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 지그장치, 즉 받침대(20)(22)가 수평상태를 유지하고 있는 것을 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 받침대(20)(22)가 수직인 상태를 도시한 것이다. 도 5는 클램핑유닛 중에서 특히 원판형 클램핑유닛(60)을 상기 받침대 상에 장착한 상태를 도시한 것이다. 이 원판형 클램핑유닛(60) 위에 용접 대상 공작물이 재치되어, 본 발명에 의한 지그장치의 경사조절에 의해 최적의 용접위치를 세팅한 후, 용접작업이 개시될 수 있다.

먼저, 본 발명 지그장치의 받침대(20)(22)에 형성된 다수 개의 클램핑유닛 장착공(46)에 클램핑유닛(60)을 나사로 체결하게 되는데, 이 때, 두 받침대 사이의 간격을 조절하고자 하는 경우, 상기 받침대(22)를 지지하는 가이드블럭(23)은 제1지지봉 및 제2지지봉에 고정되지 않은 상태이므로 작업자가 손으로 상기 받침대(22)를 좌우로 밀어서 소정의 위치에 위치시킨다. 그리고, 제2지지봉(25)의 좌측 끝단에 구비된 핸들(29)를 돌리면서 받침대(20)을 지지하는 이송블럭(21)을 좌우로 이송시켜 두 받침대(20)(22) 사이의 간격을 정밀하게 조정한 후, 클램핑유닛(60)을 상기 받침대(20)(22)와 일체로 나사고정한다.

두 받침대(20)(22)는 제1지지봉 및 제2지지봉에 의해 가이드되므로 두 받침대는 상호간에 항상 수평을 유지하면서 접근 또는 이격되지만, 보다 더 안정적인 상대적 이동을 위해 두 받침대를 관통하여 슬라이드 되는 가이드봉(35)을 추가로 구비하는 것도 바람직하다.

다음으로 상기 클램핑유닛(60) 상에 공작물을 재치시켜 고정한 후, 용접하고자 하는 위치를 세팅하기 위해 용접장치의 테이블을 X-Y-Z축에 따라 이송시킴과 동시에 Z축을 중심으로 테이블을 회전시켜 공작물의 용접위치를 기본적으로 설정하게 된다.(이러한 내용은 공지의 용접가공장치에 장착된 테이블의 위치결정기구에 의해 이루어지는 것임) 기본적인 공작물의 위치설정이 완료된 후, 본 발명에 의한 공작물의 경사 조절을 실시하게 되는데, 상기 도 3에 도시된 상태에서 조작레버(33)를 돌려 풀면, 연결편(31)의 우측면과 조임쇠(32)의 안쪽면 사이가 헐거워지면서 상기 연결편(31)의 나사부(31b)는 브라켓(11b)의 안내홈(30b)을 따라 자유롭게 이동 가능한 상태가 된다. 따라서, 상기 연결편(31)은 제1지지봉(24)의 중심축을 기준으로 자유롭게 회전될 수 있게 되고, 상기 연결편(31)에 일측 끝단이 수용되어 있는 제2지지봉(25)은 상기 제1지지봉(24)을 중심으로 공전하고, 이송블럭(21) 및 가이드블럭(23) 또한 회전하게 되면서 상기 두 받침대(20)(22)도 함께 회전하게 되는 것이다. 두 받침대가 기울어진 상태에서, 두 받침대(20)(22) 상에 재치된 공작물 또는 클램핑유닛 등이 받침대로부터 미끄러져 내리지 않도록 하기 위하여 도면에 도시된 바와 같이, 두 받침대(20)(22)의 하부 끝단에 스토퍼(20a)(22a)를 추가로 더 고정하는 것도 가능하다.

이러한 작동과정을 거쳐 받침대를 소정의 각도로 회동시킨 다음, 다시 상기 조잘레버(33)를 돌려 조임쇠(32)를 죄면, 상기 연결편(31)은 브라켓(11b) 쪽으로 밀착되면서 죄임쇠(32)의 안쪽면과 연결편(31)의 바깥쪽면 사이에 브라켓(11b)이 밀착되어, 더이상 제2지지봉(25)이 안내홈(30b)를 따라 이동되지 못하게 되어 소정의 경사각을 유지한 상태로 고정된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구조를 갖는 용접용 지그장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

예를 들어, 상기 브라켓(11a)(11b)에 형성되는 안내홈(30a)(30b)은 그 적용용도에 따라 다양한 각도로 가공될 수 있으나, 상기 두 받침대(20)(22)가 수평을 이루는 위치(즉, 제1지지봉의 축 중심선에서 수직 아래의 위치)에서부터 상기 두 받침대가 수직을 이루는 위치(제1지지봉의 축 중심선과 동일한 수평면이 되는 위치)까지 90°각도를 이루는 1/4원호 형상으로 구성하는 것이 바람직하지만, 공작물 의 가공면이 바닥면을 향하게 할 필요가 있는 경우에는 약 100° 또는 120°까지도 형성하여 사용할 수도 있다. 물론, 회전중심(제1지지봉의 중심축)을 기준으로 120°까지 안내홈(30a)(30b)을 연장시켜 구성하는 경우, 재치될 공작물의 중량에 의해 편심이 작용하여 본 발명에 의한 지그장치가 전복되지 않도록 베이스(10) 및 브라켓의 위치를 변경하여 설계될 수 있을 것이다.

Claims

레이저 용접기의 테이블 위에서 공작물을 최적의 위치로 고정하기 위하여, 베이스와, 상기 베이스에 고정되어 공작물을 클램핑하는 클램핑 유닛을 구비한 용접용 지그장치에 있어서,

상기 베이스의 좌우에 입설(立設)되고, 제1지지봉(24)의 양 끝단을 회동 가능하게 지지하는 축공이 형성된 브라켓(11a)(11b)과;

상기 제2지지봉(25)의 일측 끝단에 축 결합되는 핸들(29)과;

상기 제1지지봉(24)에 키이 결합되고, 상기 제2지지봉(25)의 반대측 끝단을 회전 자유롭게 지지하는 연결편(31)과;

상기 제1지지봉(24) 및 제2지지봉(25)에 각각 끼워져서 상기 지지봉(24)(25)의 길이방향으로 이동이 가능하도록 이송블럭(21) 및 가이드블럭(23)을 구성하되, 상기 제2지지봉(25)에는 스크류(25a)가 형성되어 상기 이송블럭(21)의 관통공에 나사결합되며;

상기 두 블럭(21)(23)의 상면에 각각 고정결합되고, 그 상부에 공작물 또는 공작물 클램핑유닛이 체결되는 두 개의 받침대(20)(22)로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접용 지그장치.
제1항에 있어서,

상기 두 브라켓(11a)(11b)에는 상기 제2지지봉(25)이 상기 축공의 중심점으로 하여 공전할 수 있도록 가이드하는 원호 형상의 안내홈(30a)(30b)이 각각 형성되며;

상기 연결편(31)의 바깥 쪽 측면에 상기 제2지지봉(25)과 동일한 축선 방향으로 일체로 연장 형성된 나사축(31b)이 우측 브라켓(11b)의 안내홈(30b)에 삽입되어 구성되며;

상기 제2지지봉(25)의 일측 끝단에 구비되어, 상기 제2지지봉(25)의 일측 끝단이 상기 안내홈(30b)의 소정 위치에 고정되도록 하는 경사각 고정수단을 더 포함하여 구성됨으로써,

상기 제2지지봉(25)이 상기 제1지지봉(24)를 중심으로 공전이 가능한 것을 특징으로 하는 용접용 지그장치.
제2항에 있어서, 상기 경사각 고정수단은,

제2지지봉의 나사부 또는 상기 연결편의 나사부에 대응되는 암나사부가 형성된 조임쇠(32)와;

상기 조임쇠의 일측면에 형성되며, 상기 제2지지봉의 축선에 직각방향으로 돌출된 조작레버(33)로 구성되어,

상기 조임쇠(32)를 회전시켜 죌 경우, 상기 제2지지봉(25)이 안내홈(30b)을 따라 이송되지 못하도록 상기 브라켓(11b)에 밀착되게 고정하는 것을 특징으로 하는 용접용 지그장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 두 받침대(20)(22)의 일측 끝단에는 공작물의 이탈을 방지하는 스토퍼(20a)(22a)가 각각 고정되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접용 지그장치.