KR101137255B1 - 지그장치용 툴링핀 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 겹치기 레이저 용접을 위한 지그장치에 적용되어 편심되어 투입되는 강판의 툴링홀에 대하여 압축공기에 의해 팽창하는 고무링을 이용하여 그 편심위치를 정위치로 정렬하여 강판의 정확한 안착위치에서 용접작업을 진행하여 용접품질을 향상시킬 수 있도록 하는 지그장치용 툴링핀 유닛을 제공한다.

레이저 용접, 지그장치, 툴링핀 유닛, 고무링

Description

지그장치용 툴링핀 유닛{TOOLING PIN UNIT FOR JIG APPARATUS}

본 발명은 지그장치용 툴링핀 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강판의 겹치기 레이저 용접을 위한 지그장치에 적용되어 편심되어 투입되는 강판의 툴링홀에 대하여 압축공기에 의해 팽창하는 고무링을 이용하여 그 편심위치를 정위치로 정렬하여 정확한 위치에서 용접작업을 진행할 수 있도록 하는 지그장치용 툴링핀 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 용접은 레이저빔의 초점구간에서 에너지 다중반사 및 흡수를 이용한 키홀용접(KEYHOLE WELDING)으로 진행된다.

즉, 상기 키홀용접의 경우에는 레이저빔의 전자기파 에너지가 집적된 초점위치에서 소재의 표면에 충돌하고, 그 충돌에너지는 열에너지를 발산하면서 전자기파의 연속적인 현상인 키홀현상을 유지한다. 이러한 키홀현상을 과학적으로 서술하면, 고출력 레이저 용접에서 용융 풀에 증기압 등의 작용으로 작은 구멍을 만들면서 용접이 이루어지는 상태를 말한다.

이와 같이, 레이저빔(LB)의 특성을 이용하여 강판 또는 알루미늄 합금판재 등의 소재에 대하여 레이저 용접작업을 진행하게 된다.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의한 레이저 용접 공정도로써, 레이저빔(LB)을 이용하여 강판(9) 또는 알루미늄 합금판재 등의 소재를 용접하기 위해서는 로봇(1)의 아암(3) 선단에 레이저 헤드(5)를 설치하고, 이 레이저 헤드(5)는 레이저 발진기(7)와 연결되는 레이저 용접 시스템과 연결되며, 로봇 제어기(C)를 통하여 거동하는 로봇(1)에 의해 상기 레이저 헤드(5)가 강판(9)의 용접선을 따라 이동하면서 레이저빔(LB)을 조사하여 용접작업을 진행하게 된다.

상기 레이저빔(LB)의 특성을 이용하여 2장의 강판(9)을 정확한 용접위치에서 용접하기 위해서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 다수개의 클램핑 유닛(30)이 적용된 지그장치(20)의 지그 테이블(21) 상에 툴링핀 유닛(40)을 구성한다.

여기서, 상기 툴링핀 유닛(40)은 선단이 원뿔형상으로 형성된 툴링핀(41)을 홀더(43)를 이용하여 상기 지그 테이블(21) 상에 장착하여 투입되는 강판(9)의 툴링홀(H)에 삽입되어 상기 지그 테이블(21) 상에 강판(9)의 정확한 안착위치를 조정해 주게 된다.

그러나 상기한 종래의 툴링핀 유닛(40)은 그 툴링핀(41)의 직경이 상기 강판(9) 상의 툴링홀(H)의 내경과 거의 동일한 사이즈로 제작되어 오차범위를 줄이게 되는데, 이에 따라 종전에는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 강판(9)이 투입되는 과정에 툴링홀(H)이 편심되어 투입되는 경우, 강판(9)의 툴링홀(H) 내경부가 툴링핀(41)에 의해 변형되어 편심위치를 그대로 유지한 상태로 안착되어 클램핑되며, 이로 인해 용접불량 등의 문제점을 유발하였다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강판의 겹치기 레이저 용접을 위한 지그장치에 적용되어 편심되어 투입되는 강판의 툴링홀에 대하여 압축공기에 의해 팽창하는 고무링을 이용하여 그 편심위치를 정위치로 정렬하여 강판의 정확한 안착위치에서 용접작업을 진행하여 용접품질을 향상시킬 수 있도록 하는 지그장치용 툴링핀 유닛을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 지그장치용 툴링핀 유닛은 지그장치의 지그 테이블 상의 일측에 설치되어 투입되는 강판의 툴링홀에 작용하여 강판의 안착위치를 정렬해 주는 지그장치용 툴링핀 유닛에 있어서,

일측 외주면을 따라 일정 깊이로 링 홈이 형성되고, 내부에는 상기 링 홈으로 연결되는 다수개의 분기홀과 내부 중앙에서 하단까지 연결되는 에어홀이 상호 연결되도록 형성되어 상기 지그 테이블 상의 일측에 배치되는 툴링핀; 상기 툴링핀을 끼운 상태로, 상기 지그 테이블 상의 일측에 툴링핀을 고정 설치하는 홀더; 상기 툴링핀의 링 홈에 끼워져 설치되는 고무링; 상기 툴링핀의 하부에 연결되어 압축에어를 공급하는 에어관; 상기 에어관 상의 일측에 설치되어 에어관을 개폐 제어하는 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 분기홀은 상기 툴링핀의 원형단면 상에 일정각도로 상기 에어홀과 상기 링 홈을 연결하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 고무링은 그 단면이 사각으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 고무링은 상기 툴링핀의 링 홈에 설치된 상태로, 그 외주면이 링 홈의 내측에 위치되도록 그 두께가 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 에어관은 상기 지그 테이블을 관통하여 상기 툴링핀의 하부에서 그 에어홀에 니플을 통하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 지그장치용 툴링핀 유닛에 의하면, 강판의 겹치기 레이저 용접을 위한 지그장치에 적용되어 편심되어 투입되는 강판의 툴링홀에 대하여 압축공기에 의해 팽창하는 고무링을 이용하여 그 편심위치를 정위치로 정렬하여 강판의 정확한 안착위치에서 용접작업을 진행할 수 있게 됨으로써, 그 용접품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀 유닛이 적용된 지그장치의 측단면 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀 유닛의 확대 단면도이며, 도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀의 사시도 및 절개 사시도이다.

단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어, 종래 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

본 실시예에 따른 툴링핀 유닛이 적용되는 지그장치(20)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 2장의 강판(9)을 상호 겹치기 레이저 용접하기 위한 것으로, 그 구성은 먼저, 용접 공정의 작업실 바닥면(F)에 베이스 플레이트(23)가 설치된다.

상기 베이스 플레이트(23) 상에는 지그 테이블(21)이 설치된다.

상기 지그 테이블(23)의 좌우 양측에는 각각 로케이터(31)와 클램퍼(33) 및 클램핑 실린더(35)로 이루어지는 클램핑 유닛(30)이 구성된다.

그리고 상기한 지그 테이블(21) 상에는 본 실시예에 따른 툴링핀 유닛(40)이 구성되는데, 상기 툴링핀 유닛(40)은 상호 용접할 각 강판(9)의 툴링홀(H)에 대응하여 상기 지그 테이블(21) 상의 일측에 툴링핀(41)이 설치되어 각 강판(9)의 각 툴링홀(H)에 삽입되어 그 안착위치를 정렬해주게 된다.

이러한 툴링핀 유닛(40)의 구체적인 구성은, 도 5 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 툴링핀(41)이 그 일측 외주면을 따라 일정 깊이로 링 홈(G)을 형성하여 구성된다.

상기 툴링핀(41)의 내부에는 상기 링 홈(G)으로 연결되는 다수개의 분기홀(H1)과 내부 중앙에서 하단까지 연결되는 에어홀(H2)이 상호 연결되도록 형성되어 상기 지그 테이블(21) 상의 일측에 배치된다.

여기서, 상기 분기홀(H1)은 8개로 형성되는데, 각각의 분기홀(H1)은 상기 툴링핀(41)의 원형단면 상에 45°각도로 상기 에어홀(H2)과 상기 링 홈(G)을 연결하 여 형성된다.

이러한 툴링핀(41)은 홀더(43)에 끼워진 상태로, 상기 지그 테이블(21) 상의 일측에 상기 홀더(43)을 통하여 고정 설치된다.

그리고 상기 툴링핀(41)의 링 홈(G)에는 고무링(45)이 끼워져 설치되는데, 상기 고무링(45)은 그 단면이 사각으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 분기홀(H1)을 통하여 분사되는 압축에어에 의해 해당부분이 외측으로 늘어날 수 있는 형상의 고무링(45)이면 적용이 가능하다.
이때, 상기 각각의 분기홀(H1)을 상기 툴링핀(41)의 원형단면 상에 45°각도로 형성하는 것은 8개의 분기홀(H1)을 일정간격으로 배치하기 위해서이며, 이와 같이, 각 분기홀(H1)을 일정간격으로 배치함으로써 분기홀(H1)을 통하여 분사되는 압축에어가 상기 고무링(45)에 고른 압력으로 작용하도록 하여 늘어나도록 하는 이점이 있다.

이러한 고무링(45)은 상기 툴링핀(41)의 링 홈(G)에 설치된 상태로, 그 외주면이 링 홈(G)의 내측에 위치되도록 그 두께가 설정되어야 한다.

한편, 상기 툴링핀(41)의 하부에는 압축에어를 공급하는 에어관(47)이 연결되는데, 상기 에어관(47)은 그 선단이 상기 지그 테이블(21)을 관통하여 상기 툴링핀(41)의 하부에서 그 에어홀(H2)에 니플(49)을 통하여 연결된다.

이러한 에어관(47) 상의 일측에는 에어관(47)을 개폐 제어하는 밸브(51)가 설치되어 압축에어의 차단 및 공급을 제어하게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 지그장치용 툴링핀 유닛(40)를 이용하여 툴링홀(H)을 갖는 강판(9)의 안착위치를 정렬하기 위한 작동은, 도 8에서 도시한 바와 같이, 먼저, 각 강판(9)을 그 툴링홀(H)을 통하여 툴링핀(41)에 끼운 상태로, 양측 로케이터(31) 상에 안착시킨다.

이러한 상태에서, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 밸브(51)는 온(ON) 제어되어 에어관(47)을 통하여 압축에어를 상기 툴링핀(41) 내부의 에어홀(H2)로 공급 하게 된다.

이에 따라, 상기 툴링핀(41) 내부의 에어홀(H2)로 공급된 압축에어는 각 분기홀(H1)을 통하여 링 홈(G) 상의 고무링(45)을 각각 밀어 고무링(45)의 해당부분이 팽창되도록 하여 상기 강판(9)의 인접한 툴링홀(H) 내주면을 밀어 그 안착위치를 정렬하게 된다.

이어서, 상기 각 클램핑 실린더(35)를 전진 구동시키면, 상기 각 클램퍼(33)가 힌지 작동하여 툴링핀(41)과 함께 상기 강판(9)을 정확한 안착위치에 규제하게 된다.

즉, 이러한 상태로 각 강판(9)을 레이저 용접하게 되면, 정확한 용접선을 따라 용접되어 용접품질을 향상시키게 된다.

도 1은 일반적인 레이저 용접 시스템에 의해 레이저 용접 공정도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 툴링핀 유닛이 적용된 지그장치의 측단면 구성도이다.

도 3은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀 유닛이 적용된 지그장치의 측단면 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀 유닛의 확대 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀의 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀의 절개 사시도이다.

도 8과 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 툴링핀 유닛의 단계별 작동 상태도이다.

Claims (6)

1. 지그장치의 지그 테이블 상의 일측에 설치되어 투입되는 강판의 툴링홀에 작용하여 강판의 안착위치를 정렬해 주는 지그장치용 툴링핀 유닛에 있어서,

   일측 외주면을 따라 일정 깊이로 링 홈이 형성되고, 내부에는 상기 링 홈으로 연결되는 다수개의 분기홀과 내부 중앙에서 하단까지 연결되는 에어홀이 상호 연결되도록 형성되어 상기 지그 테이블 상의 일측에 배치되는 툴링핀;

   상기 툴링핀을 끼운 상태로, 상기 지그 테이블 상의 일측에 툴링핀을 고정 설치하는 홀더;

   상기 툴링핀의 링 홈에 끼워져 설치되는 고무링;

   상기 툴링핀의 하부에 연결되어 압축에어를 공급하는 에어관;

   상기 에어관 상의 일측에 설치되어 에어관을 개폐 제어하는 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지그장치용 툴링핀 유닛.
2. 제1항에서,

   상기 분기홀은

   상기 툴링핀의 원형단면 상에 일정각도로 상기 에어홀과 상기 링 홈을 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 지그장치용 툴링핀 유닛.
3. 제2항에서,

   상기 일정각도는

   45°인 것을 특징으로 하는 지그장치용 툴링핀 유닛.
4. 제1항에서,

   상기 고무링은

   그 단면이 사각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 지그장치용 툴링핀 유닛.
5. 제1항 또는 제4항에서,

   상기 고무링은

   상기 툴링핀의 링 홈에 설치된 상태로, 그 외주면이 링 홈의 내측에 위치되도록 그 두께가 설정되는 것을 특징으로 하는 지그장치용 툴링핀 유닛
6. 제1항에서,

   상기 에어관은

   상기 지그 테이블을 관통하여 상기 툴링핀의 하부에서 그 에어홀에 니플을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 지그장치용 툴링핀 유닛.

Images