KR101059369B1

KR101059369B1 - 레이저 용접용 지그장치

Info

Publication number: KR101059369B1
Application number: KR1020080095416A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 이영주
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2011-08-25
Also published as: KR20100035995A

Abstract

서로 다른 종류의 패널소재를 맞대기 레이저 용접하는 경우, 상기 패널소재를 순차적으로 서로 맞대어 정확한 용접위치에 고정한 상태로 레이저 용접을 가능하도록 셋팅하기 위한 레이저 용접용 지그장치를 제공한다.

레이저 용접, 지그장치, 맞대기 용접

Description

레이저 용접용 지그장치{A JIG DEVICE FOR LASER WELDING}

본 발명은 레이저 용접용 지그장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 종류의 패널소재를 서로 맞대어 정확한 용접위치에서 레이저 용접을 가능하도록 셋팅하기 위한 레이저 용접용 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 제조분야나 일반 산업분야에서 서로 규격이 다른 패널소재를 레이저 용접에 의해 맞대어 접합하기 위해서는 용접용 지그장치에 상기 각각의 패널소재를 로딩한 상태로 용접하게 된다.

이러한 지그장치는 서로 용접할 패널소재의 규격이나 형태에 따라 다양하게 제작되어 전용 지그장치로써 사용되는 것이 일반적이며, 그 운용에 있어서도 작업자가 각각의 패널소재를 지그장치의 설정된 용접위치에 로딩하여 각 패널소재의 용접부가 상기 용접위치에 정확하게 안착된 상태로 레이저 용접이 진행될 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 레이저 용접용 지그장치는 작업자가 일일이 각각의 패널소재를 정확한 용접위치에 그 용접부가 일치되도록 셋팅하여야 하는 번거로움이 있으며, 각 패널소재의 고정을 위하여 전용으로 제작되는 클램핑유닛의 공용성이 나쁘며, 수작업 의존률이 높아 안전사고의 위험뿐만 아니라 패널소재의 셋팅에 많은 작업시간을 소모하는 등의 문제점을 내포하고 있다.

또한, 도 1에서 도시한 바와 같이, 종래의 레이저 용접용 지그장치(100)는 하나의 패널소재(101)가 로딩된 상태로 다른 패널소재(103)를 로딩하는 경우, 서로 오버랩되는 현상이 종종 발생하여 용접불량을 초래하는 단점도 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점 및 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 서로 다른 종류의 패널소재를 순차적으로 서로 맞대어 정확한 용접위치에 고정한 상태로 레이저 용접을 가능하도록 셋팅하기 위한 레이저 용접용 지그장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 용접용 지그장치는 작업실 바닥의 일측과 타측에 각각 고정되는 양측 지주 프레임; 상기 양측 지주 프레임을 일측에서 연결하여 수평으로 설치되며, 상부면에는 상호 용접할 패널소재가 로딩되며, 상부면 중앙에는 패널소재의 맞대기 용접작업이 이루어지는 용접 작업홈이 형성되는 로딩 프레임; 상기 로딩 프레임 상의 상기 용접 작업홈 하부에 구성되어 위치결정 블록을 통하여 일측 패널소재의 선단을 용접위치에 설정해주는 위치결정수단; 상기 로딩 프레임 상의 상기 용접 작업홈 일측방에 공간부를 형성하여 그 내부에 구성되어 안내블록을 통하여 타측 패널소재의 진입을 안내하는 로딩안내수단; 상기 안내블록의 상부에 대응하여 상기 일측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되며, 실린더 구동에 의해 제1클램퍼 블록을 구동시켜 일측 패널소재를 로딩 프레임 상에 규제하는 제1클램핑수단; 상기 제1클램핑수단의 제1클램퍼 블록 내에 구성되는 스토퍼 블록의 전후진을 통하여 용접할 패널소재의 오버랩을 방지하는 오버랩 방지수단; 상기 타측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되며, 실 린더 구동에 의해 제2클램퍼 블록을 구동시켜 타측 패널소재를 로딩 프레임 상에 규제하는 제2클램핑수단을 포함한다.

상기 로딩 프레임은 그 상부면에 상기 용접 작업홈과 연결되는 공간부를 형성하여 상기 로딩안내수단을 설치하는 것을 특징으로 한다.

상기 위치결정수단은 상기 로딩 프레임 상의 용접 작업홈 하부에 장착되는 위치결정 실린더; 상기 위치결정 실린더의 작동로드 선단에 일체로 장착되어 상기 용접 작업홈 내에서 수직방향으로 전후진 작동하도록 배치되는 위치결정 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 로딩안내수단은 상기 로딩 프레임 상의 공간부 내에서, 상기 용접 작업홈을 향하여 설치되는 안내 실린더; 상기 안내 실린더의 작동로드 선단에 장착되어 상기 용접 작업홈 내에서 수평방향으로 전후진 작동하도록 배치되는 안내블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 안내블록은 그 상부 선단이 경사지게 절개되어 경사 안내면을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제1클램핑 수단은 상기 일측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되는 제1클램핑 실린더; 상기 제1클램핑 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 제1클램퍼 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 오버랩 방지수단은 상기 제2클램퍼 블록에 대응하는 상기 제1클램퍼 블록의 하측 내부에 수평방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스토퍼 블록; 상기 제1클램퍼 블록의 외측면에 장착되며, 상기 스토퍼 블록과 작동로드를 통하여 연결되 는 스토퍼 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2클램핑 수단은 상기 타측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되는 제2클램핑 실린더; 상기 제2클램핑 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 제2클램퍼 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 용접용 지그장치에 의하면, 서로 다른 종류의 패널소재를 순차적으로 서로 맞대어 정확한 용접위치에서 클램핑하여 레이저 용접을 가능하도록 셋팅함으로써, 작업자가 일일이 각각의 패널소재를 정확한 용접위치에 그 용접부가 일치되도록 셋팅하여야 하는 번거로움을 해소할 수 있으며, 각 패널소재의 고정을 위하여 클램핑유닛의 공용성을 향상시키며, 수작업 의존률을 낮추어 안전사고의 위험요소 및 패널소재의 셋팅 작업시간을 최소화하는 등의 효과가 있다.

또한, 상호 맞대기 용접할 패널소재를 서로 오버랩되는 것을 방지하여 레이저 용접불량을 최소화하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그장치의 측면 구성도이다.

본 실시예에 따른 레이저 용접용 지그장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 작업실(1) 바닥의 일측과 타측에 각각 지주 프레임(3,5)이 고정 설치된다.

상기 양측 지주 프레임(3,5)에는 그 각각의 일측에서 서로 연결하여 수평으로 로딩 프레임(7)이 설치된다.

상기 로딩 프레임(7)은 그 상부면에는 상호 용접할 패널소재(P1,P2)가 로딩되며, 상부면 중앙에는 패널소재(P1,P2)의 맞대기 용접작업이 이루어지는 용접 작업홈(9)이 형성된다.

또한, 상기 로딩 프레임(7)의 상부면에는 용접 작업홈(9)의 일측방으로 공간부(S)가 형성된다.

그리고 상기 로딩 프레임(7) 상의 상기 용접 작업홈(9) 하부에는 위치결정수단(10)이 구성되는데, 상기 위치결정수단(10)은 상기 로딩 프레임(7) 상의 용접 작업홈(9) 하부에 위치결정 실린더(11)가 설치되고, 상기 위치결정 실린더(11)의 작동로드 선단에는 위치결정 블록(13)이 일체로 장착되어 상기 용접 작업홈(9) 내에서 수직방향으로 전후진 작동하도록 배치된다.

이러한 위치결정수단(10)은 그 위치결정 블록(13)을 통하여 로딩되는 일측 패널소재(P1)의 선단을 규제하여 그 용접위치에 설정해 주게 된다.

또한, 상기 로딩 프레임(7) 상의 상기 용접 작업홈(9) 일측방에 형성되는 상기 공간부(S)에는 로딩안내수단(20)이 구성되는데, 상기 로딩안내수단(20)은 상기 로딩 프레임(7) 상의 공간부(S) 내에서, 상기 용접 작업홈(9)을 향하여 안내 실린더(21)가 설치되고, 상기 안내 실린더(21)의 작동로드(23) 선단에는 상기 용접 작업홈(9) 내에서 수평방향으로 전후진 작동하여 상기 용접 작업홈(9)을 채우도록 안 내블록(25)이 장착된다.

여기서, 상기 안내블록(25)은 그 상부 선단이 경사지게 절개되어 경사 안내면(27)을 형성하며, 상기 안내블록(25)을 통하여 타측 패널소재(P2)의 진입을 안내하게 된다.

그리고 상기 안내블록(25)의 상부에 대응하여 상기 일측 지주 프레임(3)의 상측에는 제1클램핑수단(30)이 하향 장착되는데, 상기 제1클램핑수단(30)은 상기 일측 지주 프레임(3)의 상측에 제1클램핑 실린더(31)가 하향하여 장착되고, 상기 제1클램핑 실린더(31)의 작동로드(33) 선단에는 제1클램퍼 블록(35)이 장착되어 이루어진다.

이러한 제1클램핑수단(30)은 상기 제1클램핑 실린더(31)의 구동에 의해 제1클램퍼 블록(35)을 구동시켜 일측 패널소재(P1)를 로딩 프레임(7) 상에 규제하게 된다.

그리고 상기 제1클램핑수단(30)의 제1클램퍼 블록(35) 내에는 오버랩 방지수단(40)이 구성되는데, 상기 오버랩 방지수단(40)은 상기 제2클램퍼 블록(55)에 대응하는 상기 제1클램퍼 블록(35)의 하측 내부에 수평방향으로 스토퍼 블록(41)이 슬라이드 가능하게 설치된다.

또한, 상기 제1클램퍼 블록(35)의 외측면에는 상기 스토퍼 블록(41)과 작동로드(43)를 통하여 연결되는 스토퍼 실린더(45)가 장착된다.

이러한 오버랩 방지수단(40)은 상기 스토퍼 블록(41)의 전후진을 통하여 용접할 패널소재(P1,P2)의 오버랩을 방지하게 된다.

그리고 상기 타측 지주 프레임(5)의 상측에는 제2클램핑수단(50)이 하향하여 장착되는데, 상기 제2클램핑수단(50)은 상기 타측 지주 프레임(5)의 상측에 제2클램핑 실린더(51)가 하향하여 장착되고, 상기 제2클램핑 실린더(51)의 작동로드(53) 선단에는 제2클램퍼 블록(55)이 장착된다.

이러한 제2클램핑수단(50)은 상기 제2클램핑 실린더(51) 구동에 의해 제2클램퍼 블록(55)을 구동시켜 타측 패널소재(P2)를 로딩 프레임(7) 상에 규제하게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 용접용 지그장치를 이용하여 맞대기 레이저 용접을 위한 각 패널소재(P1,P2)를 셋팅하기 위한 작동을 도 3 내지 도 8를 통하여 설명한다.

먼저, 도 3에서 도시한 바와 같이, 위치결정 실린더(11)가 전진 구동하여 위치결정 블록(13)이 상승한 상태로, 일측 패널소재(P1)가 투입되어 로딩된다.

이어서, 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1클램핑 실린더(31)가 전진 구동하여 제1클램퍼 블록(35)을 통하여 상기 일측 패널소재(P1)를 로딩 프레임(7) 상에 규제하게 된다.

이와 동시에, 상기 스토퍼 실린더(45)를 전진 구동하여 스토퍼 블록(41)을 전진시킴으로써 스토퍼 블록(41)의 선단이 상기 일측 패널소재(P1)의 선단에 일치되도록 하며, 상기 위치결정 실린더(11)는 후진 구동하여 위치결정 블록(13)을 다시 하강시키게 된다.

이어서, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 안내 실린더(21)를 전진 구동하여 안내블록(25)이 상기 용접 작업홈(9)을 채우도록 한 상태로 상기 일측 패널소재(P1)에 맞댈 타측 패널소재(P2)를 투입하여 로딩하게 된다.

이때, 상기 스토퍼 블록(41)은 상기 타측 패널소재(P2)가 투입되면서 일측 패널소재(P1)의 상부로 오버랩 되는 것을 방지해 주게 된다.

이와 같이, 상기 타측 패널소재(P2)까지 로딩된 상태가 되면, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 제2클램핑 실린더(51)가 전진 구동하여 제2클램퍼 블록(55)을 통하여 상기 타측 패널소재(P2)를 로딩 프레임(7) 상에 규제하게 된다.

이와 동시에, 상기 안내 실린더(21)와 스토퍼 실린더(45)는 동시에 후진 구동하여 안내블록(25)과 스토퍼 블록(41)을 상기 용접 작업홈(9)으로부터 제거하게 된다.

상기와 같이, 일측 패널소재(P1)와 타측 패널소재(P2)가 상호 맞대어진 상태로 로딩 프레임(7) 상에 규제되면, 도 7에서 도시한 바와 같이, 제어기(C)의 제어신호에 따라 레이저 옵틱헤드(60)가 서로 맞대어진 각 패널소재(P1,P2)의 용접부(W)를 따라 이동하면서 레이저 발진기(70)로부터 발진된 레이저빔(LB)을 조사하여 맞대기 레이저 용접작업을 진행하게 된다.

이와 같이, 상기한 일측 패널소재(P1)과 타측 패널소재(P2)의 상호 맞대기 레이저 용접이 완료되면, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 제1클램핑 실린더(31)와 제2클램핑 실린더(51)는 동시에 후진 구동하여 제1클램퍼 블록(35)과 제2클램퍼 블록(55)을 동시에 상승시켜 그 규제력을 해제하게 되며, 취출장치(미도시)가 투입되어 용접이 완료된 양측 패널소재(P1,P2)를 동시에 취출하게 된다.

도 1은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 종래 맞대기 레이저 용접의 개념도이다.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그장치의 단계별 작동 상태도이다.

Claims

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레이저 용접용 지그장치에 있어서,

작업실 바닥의 일측과 타측에 각각 고정되는 양측 지주 프레임;

상기 양측 지주 프레임을 일측에서 연결하여 수평으로 설치되며, 상부면에는 상호 용접할 패널소재가 로딩되며, 상부면 중앙에는 패널소재의 맞대기 용접작업이 이루어지는 용접 작업홈이 형성되는 로딩 프레임;

상기 로딩 프레임 상의 상기 용접 작업홈 하부에 구성되어 위치결정 블록을 통하여 일측 패널소재의 선단을 용접위치에 설정해주는 위치결정수단;

상기 로딩 프레임 상의 상기 용접 작업홈 일측방에 공간부를 형성하여 그 내부에 구성되어 안내블록을 통하여 타측 패널소재의 진입을 안내하는 로딩안내수단;

상기 안내블록의 상부에 대응하여 상기 일측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되며, 실린더 구동에 의해 제1클램퍼 블록을 구동시켜 일측 패널소재를 로딩 프레임 상에 규제하는 제1클램핑수단;

상기 제1클램핑수단의 제1클램퍼 블록 내에 구성되는 스토퍼 블록의 전후진을 통하여 용접할 패널소재의 오버랩을 방지하는 오버랩 방지수단;

상기 타측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되며, 실린더 구동에 의해 제2클램퍼 블록을 구동시켜 타측 패널소재를 로딩 프레임 상에 규제하는 제2클램핑수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.
제8항에서,

상기 로딩 프레임은

그 상부면에 상기 용접 작업홈과 연결되는 공간부를 형성하여 상기 로딩안내수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.
제8항에서,

상기 위치결정수단은

상기 로딩 프레임 상의 용접 작업홈 하부에 장착되는 위치결정 실린더;

상기 위치결정 실린더의 작동로드 선단에 일체로 장착되어 상기 용접 작업홈 내에서 수직방향으로 전후진 작동하도록 배치되는 위치결정 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.
제8항에서,

상기 로딩안내수단은

상기 로딩 프레임 상의 공간부 내에서, 상기 용접 작업홈을 향하여 설치되는 안내 실린더;

상기 안내 실린더의 작동로드 선단에 장착되어 상기 용접 작업홈 내에서 수평방향으로 전후진 작동하도록 배치되는 안내블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.
제8항 또는 제11항에서,

상기 안내블록은 그 상부 선단이 경사지게 절개되어 경사 안내면을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.
제8항에서,

상기 제1클램핑 수단은

상기 일측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되는 제1클램핑 실린더;

상기 제1클램핑 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 제1클램퍼 블록으로 이 루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.
제8항에서,

상기 오버랩 방지수단은

상기 제2클램퍼 블록에 대응하는 상기 제1클램퍼 블록의 하측 내부에 수평방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스토퍼 블록;

상기 제1클램퍼 블록의 외측면에 장착되며, 상기 스토퍼 블록과 작동로드를 통하여 연결되는 스토퍼 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.
제8항에서,

상기 제2클램핑 수단은

상기 타측 지주 프레임의 상측에 하향 장착되는 제2클램핑 실린더;

상기 제2클램핑 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 제2클램퍼 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그장치.