KR101181662B1 - 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벤딩 금형의 내부에 성형빔의 용접부에 대응하는 레이저 조사구를 형성하고, 고정 다이의 내부에는 성형할 곡률을 따라 레이저 옵틱헤드가 이동하면서 상기 레이저 조사구를 통하여 상기 성형빔의 용접부에 레이저빔을 조사하여 성형빔의 벤딩 성형과 동시에 그 용접부에 대하여 레이저 용접을 동시에 진행할 수 있도록 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치를 제공한다.

스트레치, 벤딩, 레이저, 용접

Description

용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치{STRETCH BENDING DEVICE HAVING FUNCTION WELDING}

본 발명은 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벤딩 금형의 내부에 성형빔의 용접부에 대응하는 레이저 조사구를 통하여 성형빔의 벤딩 성형과 동시에 그 용접부에 대하여 레이저 용접을 동시에 진행할 수 있도록 하여 고강도 성형빔의 스프링백의 제어와 용접 품질을 동시에 개선할 수 있도록 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치에 관한 것이다.

일반적으로 스트레치 벤딩장치는 고강도 소재의 빔류를 일정한 곡률로 벤딩성형하기 위하여 사용되는 벤딩 성형기로서, 특히, 차량용 범퍼빔과 같이, 고강도 강판을 롤 포밍 공정을 통하여 단면비가 큰 폐단면으로 이루어지는 경우에 주름발생을 최소화하기 위하여 주로 적용된다.

종래의 스트레치 벤딩장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 벤딩 다이(101)가 구비되고, 상기 벤딩 다이(101) 상에는 고정 다이(103)을 통하여 성형하고자 하는 일정 곡률의 성형면(F)을 일면에 형성하는 벤딩 금형(105)이 구성된다.

그리고 상기 벤딩 금형(105)의 성형면(F) 양측부에 대응하여 상기 벤딩 다 이(101) 상의 양측에는 후단이 힌지블록(107)을 통하여 고정되는 벤딩 실린더(109)가 각각 구성되고, 상기 각 벤딩 실린더(109)의 작동로드(111) 선단에는 상기 곡률 성형할 성형빔(100)의 양단을 규제하기 위한 클램핑 홀더(113)가 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성의 스트레치 벤딩장치는, 롤 포밍 공정 등을 통하여 성형된 고강도 성형빔(100)의 양단을 상기 양측 클램핑 홀더(113)에 각각 규제한 상태로, 양측 벤딩 실린더(109)를 전진 구동하여 상기 벤딩 금형(105)의 성형면(F)에 대하여 상기 성형빔(100)을 가압하면서 벤딩하여 일정 곡률의 벤딩 성형을 진행하게 된다.

그러나 상기한 바와 같이, 롤 포밍 공정을 통하여 단면비가 큰 폐단면으로 성형되는 고강도 성형빔(100)은 벤딩 성형 후, 스프링 백 현상으로 후 공정인 용접공정에서, 그 곡률을 일정하게 유지하기 어려우며, 그 용접부에 대해서도 일정한 용접 간극을 유지하기가 어려워 용접 시, 제품 형상 변화 및 용접 품질 저하 등의 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 벤딩 금형의 내부에 성형빔의 용접부에 대응하는 레이저 조사구를 형성하고, 고정 다이의 내부에는 성형할 곡률을 따라 레이저 옵틱헤드가 이동하면서 상기 레이저 조사구를 통하여 상기 성형빔의 용접부에 레이저빔을 조사하여 성형빔의 벤딩 성형과 동시에 그 용접부에 대하여 레이저 용접을 동시에 진행할 수 있도록 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치는 벤딩 다이 상에 고정 다이를 통하여 벤딩 금형이 구성되고, 상기 벤딩 금형의 성형면 양측부에 대응하여 상기 벤딩 다이 상의 양측에는 성형빔의 양단을 규제하는 클램핑 홀더를 장착한 벤딩 실린더가 각각 구성되는 스트레치 벤딩장치에 있어서,

상기 벤딩 금형의 내부에는 상기 성형빔의 용접부에 대응하여 레이저 조사구를 형성하고, 상기 레이저 조사구에 대응하여 상기 고정 다이의 내측에 구성되어 외부의 레이저 발진기와 연결된 상태로, 상기 성형빔의 성형 곡률을 따라 이동하는 옵틱 하우징 내부의 레이저 옵틱헤드로부터 상기 레이저 조사구를 통하여 상기 성형빔의 용접부에 레이저빔을 조사하는 레이저 조사수단; 상기 고정 다이의 내측을 가로질러 상기 벤딩 다이 상에 설치되어 상기 레이저 조사수단의 레이저 옵틱헤드를 일측에서 타측으로 이동시키는 이동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 레이저 조사구는 상기 벤딩 금형의 배면에서 성형면까지 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 레이저 조사수단은 상기 고정 다이의 내부에 공간부를 형성하고, 상기 고정 다이의 상부와 하부에 성형할 곡률을 따라 길이방향으로 형성되는 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯; 상기 고정 다이의 공간부에 배치된 상태로, 상기 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯에 각각 상부 및 하부 가이드 봉을 통하여 설치되는 옵틱 하우징; 상기 고정 다이의 상면과 하면에 각각 슬라이드 접촉된 상태로, 상기 상부 및 하부 가이드 봉의 각 선단에 장착되어 상기 옵틱 하우징을 상하방향으로 지지하는 슬라이드 블록; 상기 벤딩 금형의 레이저 조사구에 대응하여 상기 옵틱 하우징의 내부에 구성되며, 외부의 레이저 발진기와 광파이버로 연결되어 레이저빔을 조사하는 레이저 옵틱헤드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 이동수단은 상기 벤딩 다이의 일측에 고정 설치되는 구동모터; 상기 벤딩 금형의 레이저 조사구와 나란히 상기 고정 다이의 내측을 가로질러 배치되며, 일단은 상기 구동모터의 회전축에 일체로 연결되고, 타단은 베어링 유닛을 통하여 상기 벤딩 다이의 타측에 회전 지지되는 스크루 축; 상기 고정 다이의 내측에서 상기 스크루 축에 치합되어 설치되는 스크루 블록; 상기 스크루 블록과 상기 레이저 조사수단의 옵틱 하우징 사이를 연결하며, 길이가 가변되는 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 구동모터는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부재는 상기 스크루 블록에 고정되는 연결 하우징; 상기 옵틱 하우징에 고정되어 상기 연결 하우징에 선단이 삽입되는 연결봉으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치에 의하면, 벤딩 금형의 내부에 성형빔의 용접부에 대응하는 레이저 조사구를 형성하고, 고정 다이의 내부에는 성형할 곡률을 따라 레이저 옵틱헤드가 이동하면서 상기 레이저 조사구를 통하여 상기 성형빔의 용접부에 레이저빔을 조사하여 성형빔의 벤딩 성형과 동시에 그 용접부에 대하여 레이저 용접을 동시에 진행함으로써, 용접을 위한 후공정을 배제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고강도 성형빔을 곡률 성형과 동시에 벤딩 금형 내부에서 바로 용접부가 용접되도록 하여 스프링 백 현상을 방지하고, 상기한 벤딩 금형 상에서 일정한 용접 간극을 유지한 상태로, 레이저 용접이 진행되어 용접 품질을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치의 전 방 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치의 후방 사시도이다.

본 실시예에 따른 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치의 구성은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 벤딩 다이(1)가 구비되고, 상기 벤딩 다이(1) 상에는 고정 다이(3)를 통하여 성형하고자 하는 일정 곡률의 성형면(F)을 일면에 형성하는 벤딩 금형(5)이 구성된다.

그리고 상기 벤딩 금형(5)의 성형면(F) 양측부에 대응하여 상기 벤딩 다이(1) 상의 양측에는 후단이 힌지블록(7)을 통하여 고정되는 벤딩 실린더(9)가 각각 구성되고, 상기 각 벤딩 실린더(9)의 작동로드(11) 선단에는 상기 곡률 성형할 성형빔(10)의 양단을 규제하기 위한 클램핑 홀더(13)가 구성된다.

이러한 스트레치 벤딩장치에서, 상기 벤딩 금형(5)의 내부에는 상기 성형빔(10)의 용접부(W)에 대응하여 길이방향을 따라 레이저 조사구(15)를 형성한다.

즉, 상기 레이저 조사구(15)는 상기 벤딩 금형(5)의 배면에서 그 성형면(F)까지 경사지게 형성된다.

그리고 상기 레이저 조사구(15)에 대응하여 상기 고정 다이(3)의 내측에는 레이저 조사수단(20)이 구성되어 외부의 레이저 발진기(40)와 연결된 상태로, 상기 성형빔(10)의 성형 곡률을 따라 이동하는 옵틱 하우징(21) 내부의 레이저 옵틱헤드(22)로부터 상기 레이저 조사구(15)를 통하여 상기 성형빔(10)의 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하게 된다.

이러한 레이저 조사수단(20)은 상기 고정 다이(3)의 내측을 가로질러 상기 벤딩 다이(1) 상에 설치되는 이동수단(30)을 통하여 그 레이저 옵틱헤드(22)가 상기 레이저 조사구(15)의 일측에서 타측으로 이동된다.

먼저, 상기 레이저 조사수단(20)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 고정 다이(3)의 내부에 공간부(S)가 형성되고, 상기 고정 다이(3)의 상면과 하면에는, 도 2와 도 3에서와 같이, 성형할 곡률을 따라 길이방향으로 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯(23)이 형성된다.

또한, 상기 고정 다이(3)의 공간부(S)에는 옵틱 하우징(21)이 배치되는데, 상기 옵틱 하우징(21)은 상기 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯(23)에 각각 상부 및 하부 가이드 봉(24)을 통하여 설치된다.

상기 상부 및 하부 가이드 봉(24)은 그 선단이 상기 고정 다이(3)의 상면과 하면에 각각 슬라이드 접촉되는 각각의 슬라이드 블록(25)과 연결되며, 상기 각 슬라이드 블록(25)은 상기 상부 및 하부 가이드 봉(24)을 통하여 상기 옵틱 하우징(21)을 공간부(S) 내에서 상하방향으로 지지해주게 된다.

또한, 상기 벤딩 금형(5)의 레이저 조사구(15)에 대응하여 상기 옵틱 하우징(21)의 내부에는 레이저 옵틱헤드(22)가 구성되는데, 상기 레이저 옵틱헤드(22)는 외부의 레이저 발진기(40)와 광파이버로 연결되어 상기 벤딩 금형(5)의 레이저 조사구(15)를 통하여 상기 성형빔(10)의 용접부(W)를 따라 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 이루게 된다.

한편, 상기 이동수단(30)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 벤딩 다이(1)의 일측에 구동모터(31)가 브라켓(32)을 통하여 고정 설치된다.

여기서, 상기 구동모터(31)는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 벤딩 금형(5)의 레이저 조사구(15)와 나란히 상기 고정 다이(3)의 공간부(S) 내측을 가로질러 스크루 축(33)이 배치되는데, 상기 스크루 축(33)은 그 일단이 상기 구동모터(31)의 회전축에 일체로 연결되고, 그 타단은 베어링 유닛(34)을 통하여 상기 벤딩 다이(1)의 타측에 회전 지지된다.

또한, 상기 고정 다이(3)의 공간부(S) 내부에서는 상기 스크루 축(33)에 스크루 블록(35)이 치합되어 설치되며, 이러한 스크루 블록(35)은 상기 옵틱 하우징(21)과의 사이에 연결부재(36)를 통하여 연결된다.

상기 연결부재(36)는 그 길이가 가변되도록 상기 스크루 블록(35)에 고정되는 연결 하우징(36a)과, 상기 옵틱 하우징(21)에 고정되어 상기 연결 하우징(36a)에 선단이 삽입되는 연결봉(36b)으로 이루어진다.

따라서 상기한 바와 같은 구성의 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치의 운용은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 롤 포밍 공정 등을 통하여 성형된 고강도 성형빔(10)의 양단을 상기 양측 클램핑 홀더(13)에 각각 규제한 상태로, 양측 벤딩 실린더(9)를 전진 구동하여 상기 벤딩 금형(5)의 성형면(F)에 대하여 상기 성형빔(10)을 가압하면서 벤딩하여 일정 곡률의 벤딩 성형을 진행하게 된다.

이와 같이, 성형빔(10)의 벤딩 성형이 완료된 상태로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 계속해서 상기 구동모터(31)를 회전 구동하면서 레이저 발진기(40)를 가동하면, 상기 레이저 옵틱헤드(22)는 상기 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯(23)을 따라 이동하면서 상기 벤딩 금형(5)의 레이저 조사구(15)를 통하여 곡률 성형이 완료된 성형빔(10)의 용접부(W)를 따라 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 바로 진행하게 된다.

이에 따라, 상기 고강도 성형빔(10)은 곡률 성형과 동시에 벤딩 금형(5) 내부에서 바로 용접부(W)가 용접되어 스프링 백 현상을 방지하며, 별도의 용접을 위한 후 공정을 배제할 수 있으며, 상기한 벤딩 금형(5) 상에서 일정한 용접 간극을 유지한 상태로, 레이저 용접이 진행되어 용접 품질을 향상시킨다.

도 1은 일반적인 스트레치 벤딩장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치의 전방 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치의 후방 사시도이다.

도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 5는 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이다.

Claims (12)

1. 벤딩 다이 상에 고정 다이를 통하여 벤딩 금형이 구성되고, 상기 벤딩 금형의 성형면 양측부에 대응하여 상기 벤딩 다이 상의 양측에는 성형빔의 양단을 규제하는 클램핑 홀더를 장착한 벤딩 실린더가 각각 구성되는 스트레치 벤딩장치에 있어서,

   상기 벤딩 금형의 내부에는 상기 성형빔의 용접부에 대응하여 레이저 조사구를 형성하고,

   상기 레이저 조사구에 대응하여 상기 고정 다이의 내측에 구성되어 외부의 레이저 발진기와 연결된 상태로, 상기 성형빔의 성형 곡률을 따라 이동하는 옵틱 하우징 내부의 레이저 옵틱헤드로부터 상기 레이저 조사구를 통하여 상기 성형빔의 용접부에 레이저빔을 조사하는 레이저 조사수단;

   상기 고정 다이의 내측을 가로질러 상기 벤딩 다이 상에 설치되어 상기 레이저 조사수단의 레이저 옵틱헤드를 일측에서 타측으로 이동시키는 이동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
2. 제1항에서,

   상기 레이저 조사구는

   상기 벤딩 금형의 배면에서 성형면까지 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
3. 제1항에서,

   상기 레이저 조사수단은

   상기 고정 다이의 내부에 공간부를 형성하고, 상기 고정 다이의 상부와 하부에 성형할 곡률을 따라 길이방향으로 형성되는 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯;

   상기 고정 다이의 공간부에 배치된 상태로, 상기 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯에 각각 상부 및 하부 가이드 봉을 통하여 설치되는 옵틱 하우징;

   상기 고정 다이의 상면과 하면에 각각 슬라이드 접촉된 상태로, 상기 상부 및 하부 가이드 봉의 각 선단에 장착되어 상기 옵틱 하우징을 상하방향으로 지지하는 슬라이드 블록;

   상기 벤딩 금형의 레이저 조사구에 대응하여 상기 옵틱 하우징의 내부에 구성되며, 외부의 레이저 발진기와 광파이버로 연결되어 레이저빔을 조사하는 레이저 옵틱헤드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치
4. 제1항에서,

   상기 이동수단은

   상기 벤딩 다이의 일측에 고정 설치되는 구동모터;

   상기 벤딩 금형의 레이저 조사구와 나란히 상기 고정 다이의 내측을 가로질러 배치되며, 일단은 상기 구동모터의 회전축에 일체로 연결되고, 타단은 베어링 유닛을 통하여 상기 벤딩 다이의 타측에 회전 지지되는 스크루 축;

   상기 고정 다이의 내측에서 상기 스크루 축에 치합되어 설치되는 스크루 블록;

   상기 스크루 블록과 상기 레이저 조사수단의 옵틱 하우징 사이를 연결하며, 길이가 가변되는 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
5. 제4항에서,

   상기 구동모터는

   회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
6. 제4항에서,

   상기 연결부재는

   상기 스크루 블록에 고정되는 연결 하우징;

   상기 옵틱 하우징에 고정되어 상기 연결 하우징에 선단이 삽입되는 연결봉으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
7. 벤딩 다이 상에 고정 다이를 통하여 벤딩 금형이 구성되고, 상기 벤딩 금형의 성형면 양측부에 대응하여 상기 벤딩 다이 상의 양측에는 성형빔의 양단을 규제하는 클램핑 홀더를 장착한 벤딩 실린더가 각각 구성되는 스트레치 벤딩장치에 있 어서,

   상기 벤딩 금형의 내부에는 상기 성형빔의 용접부에 대응하여 레이저 조사구를 형성하고,

   상기 레이저 조사구에 대응하여 상기 고정 다이의 내부에 공간부를 형성하고, 상기 공간부 내부에는 외부의 레이저 발진기와 연결된 상태로, 상기 성형빔의 성형 곡률을 따라 이동수단에 의해 슬라이드 이동하는 옵틱 하우징 상의 레이저 옵틱헤드로부터 상기 레이저 조사구를 통하여 상기 성형빔의 용접부에 레이저빔을 조사하는 레이저 조사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
8. 제7항에서,

   상기 레이저 조사구는

   상기 벤딩 금형의 배면에서 성형면까지 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
9. 제7항에서,

   상기 레이저 조사수단은

   상기 고정 다이의 상면과 하면에 성형할 곡률을 따라 길이방향으로 형성되는 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯;

   상기 고정 다이의 공간부에 배치된 상태로, 상기 상부 및 하부 곡률 가이드 슬롯에 각각 상부 및 하부 가이드 봉을 통하여 설치되어 상기 이동수단에 의해 상기 레이저 조사구의 일측에서 타측으로 이동하는 옵틱 하우징;

   상기 고정 다이의 상면과 하면에 각각 슬라이드 접촉된 상태로, 상기 상부 및 하부 가이드 봉의 각 선단에 장착되어 상기 옵틱 하우징을 상하방향으로 지지하는 슬라이드 블록;

   상기 벤딩 금형의 레이저 조사구에 대응하여 상기 옵틱 하우징의 내부에 구성되며, 외부의 레이저 발진기와 광파이버로 연결되어 레이저빔을 조사하는 레이저 옵틱헤드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치
10. 제7항 또는 제9항에서,

    상기 이동수단은

    상기 벤딩 다이의 일측에 고정 설치되는 구동모터;

    상기 벤딩 금형의 레이저 조사구와 나란히 상기 고정 다이의 공간부를 가로질러 배치되며, 일단은 상기 구동모터의 회전축에 일체로 연결되고, 타단은 베어링 유닛을 통하여 상기 벤딩 다이의 타측에 회전 지지되는 스크루 축;

    상기 고정 다이의 내측에서 상기 스크루 축에 치합되어 설치되는 스크루 블록;

    상기 스크루 블록과 상기 옵틱 하우징 사이를 연결하며, 길이가 가변되는 연결부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
11. 제10항에서,

    상기 구동모터는

    회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.
12. 제10항에서,

    상기 연결부재는

    상기 스크루 블록에 고정되는 연결 하우징;

    상기 옵틱 하우징에 고정되어 상기 연결 하우징에 선단이 삽입되는 연결봉으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접 기능을 갖는 스트레치 벤딩장치.

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