KR101220820B1 - 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛 - Google Patents

롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛 Download PDF

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Abstract

롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛이 개시된다. 본 실시예에 따른 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛은 롤 레이저 용접장치의 전방에 구성되는 프레임 상에 상부 가이드 롤 및 하부 가이드 롤이 회전 가능하게 설치되어 성형빔의 상면과 하면을 구름 지지하는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛에 있어서,
상기 프레임의 상부 전방에 구성되어 상기 상부 가이드 롤에 냉각에어를 분사하는 냉각수단; 및 상기 프레임의 상부 후방에 구성되어 상기 상부 가이드 롤에 용착된 스패터를 제거하는 클리닝수단을 포함한다.

Description

롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛{GUIDE ROLL UNIT FOR ROLL LASER WELDING SYSTEM}
본 발명은 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 레이저 용접에 따른 스패터나 용접열에 의한 가이드 롤의 수명 및 제품 품질을 보장하는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛에 관한 것이다.
일반적으로 롤 포밍 공법은 코일을 풀어 상부 롤과 하부 롤을 한 쌍으로 구성하는 롤 포머가 다단으로 일렬 배치되는 롤 포머유닛을 거치도록 하여 다양한 형상으로 절곡하여 성형빔을 생산하는 것으로, 특히, 도 1에서 도시한 바와 같은 차량용 범퍼 빔(50)과 같이 다양한 형상으로 절곡 성형된 직선타입의 빔류를 제조하게 된다.
도 2는 롤 포밍 공법을 이루기 위한 종래 기술에 따른 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도로써, 종래 기술에 따른 롤 포밍 시스템 및 그 공정은 먼저, 공급되는 코일(10)을 풀어주는 언코일러(1)가 공정라인 전방에 구성되어 언코일 단계(S11)를 이루고, 상기 언코일러(1)로부터 풀려 나온 코일(10)을 평판의 패널(20)로 펴주는 스트레이트너(2)가 그 후방에 구비되어 스트레이트닝 단계(S12)를 이룬다.
그리고 상기 스트레이트너(2)의 후방에는 상기 스트레이트너(2)로부터 공급된 패널(20)에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스(3)가 구비되어 피어싱 단계(S13)를 진행한다.
또한, 적어도 10단 이상의 롤 포머(R1~R7; 일부 미도시)들로 구성되는 롤 포머 유닛(4)은 상기 브레이크 프레스(3)의 후방에 배치되어 상기 언코일러(1), 스트레이트너(2), 및 브레이크 프레스(3)를 거쳐 공급되는 패널(20)을 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔(30)의 형상으로 롤 포밍 성형하는 롤 포밍 단계(S14)를 진행하게 된다.
그리고 상기 롤 포머 유닛(4)의 후방에는, 성형빔(30)이 도 1에서 도시한 바와 같은 폐단면 형상을 갖는 경우, 그 양단을 용접하기 위한 롤 레이저 용접장치(5)를 구비하여 용접 단계(S15)를 진행한다.
상기 롤 레이저 용접장치(5)의 후방에는 성형빔(30)이 일정 곡률을 갖도록 곡률을 성형하기 위한 라운드 벤더(6)가 구비되어 성형하고자하는 곡률의 반경을 따라 상기 성형빔(30)을 통과시킴으로써 일정 곡률의 곡선빔(40)을 제조하는 벤딩단계(S16)를 이루게 된다.
또한, 상기 라운드 벤더(6)의 후방에는 상기 곡선빔(40)을 일정규격으로 절단하는 컷팅 프레스(7)가 구성되어 제품화하기 위한 성형품의 규격대로 곡선빔(40)을 절단하는 컷팅단계(S17)를 이룬다.
이러한 롤 포밍 시스템 및 그 공정을 통하여 생산되는 성형빔의 사용 예로, 상기 도 1에서는 길이방향을 따라 일정 형상으로 절곡되어 롤 포밍 성형된 범퍼 빔(50)을 도시하고 있다.
이러한 범퍼 빔(50)의 예와 같이, 성형품이 폐단면 형상으로 구성되는 경우, 그 양단을 용접하기 위한 롤 레이저 용접장치(5)는 일반적으로, 도 3에서 도시한 바와 같이, 가이드 롤 유닛(8)을 포함한다.
상기 가이드 롤 유닛(8)은 프레임(81) 상에 회전 가능하게 설치되는 상부 및 하부 가이드 롤(8a)(8b)이 성형빔(30)의 상면과 하면을 구름 지지하도록 구성된다.
그러나 종래의 롤 레이저 용접장치(5)에서는 레이저 용접에 의해 발생되는 스패터(S)가 가이드 롤 유닛(8)의 가이드 롤(8a)(8b) 중, 특히 상부 가이드 롤(8a)에 용착되어 제품 불량 및 상부 가이드 롤(8a)의 수명을 저하시키거나, 레이저 용접열에 의한 상부 가이드 롤(8a)의 온도 상승으로 열변형에 의한 제품 변형 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 가이드 롤 상에 용착된 스패터를 실시간 제거함으로써, 가이드 롤 표면을 항상 깨끗한 상태로 유지하여 제품 품질을 보장하고, 가이드 롤의 수명을 연장할 수 있도록 하는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 레이저 용접열에 의해 온도가 상승된 가이드 롤의 표면에 냉각공기를 분사하여 가이드 롤을 실시간 냉각함으로써, 제품 변형을 방지하여 양호한 제품 품질을 보장하는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛은 롤 레이저 용접장치의 전방에 구성되는 프레임 상에 상부 가이드 롤 및 하부 가이드 롤이 회전 가능하게 설치되어 성형빔의 상면과 하면을 구름 지지하는 롤 레이 용접장치용 가이드 롤 유닛에서, 상기 프레임의 상부 전방에 구성되어 상기 상부 가이드 롤에 냉각에어를 분사하는 냉각수단; 및 상기 프레임의 상부 후방에 구성되어 상기 상부 가이드 롤에 용착된 스패터를 제거하는 클리닝수단을 포함한다.
또한, 상기 냉각수단은 상기 상부 가이드 롤의 상부 일측에 축방향을 따라 배치되어 상기 프레임에 고정되며, 내부에는 냉각에어를 공급하는 에어관로와 연결되는 다수개의 에어홀이 형성되는 에어블록; 및 상기 상부 가이드 롤에 대하여 냉각에어를 분사하도록 상기 에어블록에 에어홀과 연결되어 설치되는 다수개의 에어노즐로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 에어관로는 에어호스로 구성될 수 있다.
또한, 상기 에어블록은 그 하단이 상기 상부 가이드 롤과 일정간격을 유지하도록 상기 상부 가이드 롤의 횡단면 형상을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 클리닝수단은 상기 프레임의 상부 후방 상측에 하향 설치되는 가압 실린더; 상기 가압 실린더의 작동로드와 연결되며, 상기 상부 가이드 롤의 상부 타측에 축방향을 따라 배치되는 홀더; 및 상기 홀더에 설치된 상태로, 상기 상부 가이드 롤의 상부 타측에 슬립 가능하게 접촉되는 스크레이퍼로 구성될 수 있다.
또한, 상기 가압 실린더는 상기 스크레이퍼가 상기 상부 가이드 롤에 일정압으로 가압 접촉되도록 일정 공압에 의해 작동하는 공압 실린더로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 홀더는 스틸소재로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스크레이퍼는 경화 고무소재로 구성될 수 있다.
또한, 상기 프레임의 양 측면과 상기 클리닝수단 사이에는 상기 프레임에 대하여 클리닝수단의 홀더를 상하방향으로 안내하는 안내수단을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 안내수단은 상기 프레임의 양 측면에 상하방향으로 설치되는 안내레일: 및 상기 클리닝수단의 홀더의 양 측단에 설치되어 상기 안내레일을 따라 이동하면서 상기 홀더를 상하방향으로 안내하는 레일블록으로 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛에 의하면, 일정 가압력으로 상부 가이드 롤의 표면에 가압되어 슬립되는 스크레이퍼에 의해 상기 상부 가이드 롤 상에 용착된 스패터를 실시간 제거함으로써, 상부 가이드 롤의 표면을 항상 깨끗한 상태로 유지하며, 이로 인해 제품 품질을 보장하고, 가이드 롤의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 레이저 용접열에 의해 온도가 상승된 상부 가이드 롤의 표면에 냉각공기를 분사하여 상부 가이드 롤의 표면을 실시간 냉각함으로써, 열변형에 의한 제품 변형을 방지하여 양호한 제품 품질을 보장할 수 있다.
도 1은 일반적인 폐단면 형상의 차량용 범퍼빔의 사시도이다.
도 2는 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 롤 레이저 용접장치와 가이드 롤 유닛의 측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤 레이저 용접장치와 가이드 롤 유닛의 측단면도이다.
도 5는 도 4의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛의 사용 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤 레이저 용접장치와 가이드 롤 유닛의 측단면도이다.
본 실시예에 따른 가이드 롤 유닛(8)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 언코일러(1), 스트레이트너(2), 브레이크 프레스(3), 롤 포머 유닛(4), 롤 레이저 용접장치(5), 라운드 벤더(6), 및 컷팅 프레스(7)를 포함하는 롤 포밍 시스템에서, 성형빔의 양단을 용접하는 롤 레이저 용접장치(5)의 전방에 구성된다.
즉, 상기 가이드 롤 유닛(8)은 상기 롤 레이저 용접장치(5)의 전방에 프레임(81)이 구성된다.
상기 프레임(81)에는 상부 가이드 롤(8a) 및 하부 가이드 롤(8b)이 회전 가능하게 설치된다.
상기 상부 가이드 롤(8a)과 하부 가이드 롤(8b)은 상기 성형빔(30)의 상면과 하면을 구름 지지하여 안내한다.
그리고 상기 프레임(81)의 상부 전방에는 냉각수단(100)이 구성되어 상기 상부 가이드 롤(8a)에 냉각에어를 분사하여 상부 가이드 롤(8a)을 냉각한다.
또한, 상기 프레임(81)의 상부 후방에는 클리닝수단(200)이 구성되어 상기 상부 가이드 롤(8a)에 용착된 스패터(S)를 제거한다.
먼저, 상기 냉각수단(100)의 구체적인 구성은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 에어 블록(101)과 다수개의 에어노즐(103)로 구성된다.
즉, 상기 에어블록(101)은 상부 가이드 롤(8a)의 상부 일측에 축방향을 따라 배치되어 상기 프레임(81)의 상측에 연결로드(105)를 통하여 고정된다.
상기 에어블록(101)은 내부에 냉각에어를 공급하는 다수개의 에어홀(107)이 형성되어 외부의 에어관로(109)와 연결된다.
여기서, 상기 에어블록(101)은 그 하단이 상부 가이드 롤(8a)과 일정간격을 유지하도록 상기 상부 가이드 롤(8a)의 횡단면 형상을 따라 형성된다.
또한, 상기 에어노즐(103)은 에어블록(101)의 각 에어홀(107)에 설치되는데, 상기 상부 가이드 롤(8a)에 대하여 냉각에어를 분사하도록 상기 에어블록(101)의 하단을 따라 각 에어홀(107)과 연결되어 설치된다.
여기서, 상기 에어관로(109)는 에어호스로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 에어노즐(103)에 냉각에어를 공급하기 위한 관로의 형태이면 적용이 가능하다.
그리고 상기 클리닝수단(200)의 구체적인 구성은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 프레임(81)의 상부 후방 상측에 가압 실린더(201)가 하향 설치된다.
상기 가압 실린더(201)의 작동로드(203)는 프레임(81)의 상측을 관통하며, 상기 작동로드(203)의 선단에는 홀더(205)가 설치된다.
즉, 상기 홀더(205)는 상기 상부 가이드 롤(8a)의 상부 타측에 축방향을 따라 배치된다.
이러한 홀더(205)는 그 소재가 스틸재로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 홀더(205)에는 스크레이퍼(207)가 설치되는데, 상기 스크레이퍼(207)는 상부 가이드 롤(8a)의 상부 타측에 슬립 가능하게 접촉된 상태로, 상부 가이드 롤(8a) 표면의 스패터(S)를 제거한다.
여기서, 상기 스크레이퍼(207)는 경화 고무소재로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 가이드 롤(8a)의 표면에 슬립 가능하게 접촉된 상태로, 스패터(S)를 긁어서 제거할 수 있는 정도의 경도를 갖는 소재이면 적용이 가능하며, 그 예로 플라스틱 소재를 들 수 있다.
또한, 상기 가압 실린더(201)는 상기 스크레이퍼(207)가 상부 가이드 롤(8a)에 일정압으로 가압 접촉되도록 일정 공압에 의해 작동하는 공압 실린더로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 프레임(81)의 양 측면과 상기 클리닝수단(200) 사이에는 안내수단(300)이 구성되어 상기 프레임(81)에 대하여 클리닝수단(200)의 홀더(205)를 상하방향으로 안내한다.
즉, 상기 안내수단(300)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 프레임(81)의 양 측면에 상하방향으로 안내레일(301)이 설치된다.
또한, 상기 홀더(205)의 양 측단에는 상기 안내레일(301)을 따라 이동하면서 상기 홀더(205)를 상하방향으로 안내하는 레일블록(303)이 설치된다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛(8)의 작동을 도 7을 참조하여 설명한다.
즉, 롤 포밍 시스템의 롤 포머 유닛(4)을 통하여 폐단면 형상의 성형빔(30)이 성형된 후, 성형빔(30)은 그 양단을 용접하기 위한 롤 레이저 용접장치(5)로 투입되기 전에 본 실시예에 따른 가이드 롤 유닛(8)에 의해 안내된다.
이때, 상기 가이드 롤 유닛(8)은 롤 레이저 용접장치(5)에 의한 성형빔(30)의 레이저 용접 시에 발생되는 스패터(S)와 레이저 용접열의 영향을 받게 된다.
특히, 가이드 롤 유닛(8)의 상부 가이드 롤(8a)은 상기 스패터(S)와 레이저 용접열에 직접적으로 노출되어 그 표면에 스패터(S)가 용착되거나, 레이저 용접열이 그대로 전달되어 온도가 상승하게 된다.
이때, 상기 클리닝수단(200)은 가압 실린더(201)에 의해 스크레이퍼(207)가 상기 회전하는 상부 가이드 롤(8a)의 표면에 일정 가압력으로 슬립되면서, 상부 가이드 롤(8a)의 표면에 튀어서 용착된 스패터(S)를 긁어서 제거하게 된다. 이에 따라, 상부 가이드 롤(8a)은 항상 표면이 깨끗한 상태로 성형빔(30)의 상면을 구름 지지하게 된다.
이때, 상기 클리닝수단(200)은 양측 안내수단(300)의 안내레일(301)을 따라 홀더(205)의 양 측단에 설치된 레일블록(303)이 상하방향으로 이동하면서 안내하게 된다.
또한, 상기 냉각수단(100)은 레이저 용접열에 의해 온도가 상승된 상부 가이드 롤(8a)의 표면에 다수개의 에어노즐(103)을 통하여 냉각공기를 분사하여 상부 가이드 롤(8a)의 표면을 실시간 냉각한다. 이에 따라, 상부 가이드 롤(8a)의 온도 상승에 따라는 제품의 열변형을 방지하여 양호한 제품 품질을 보장한다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
1: 언코일러 2: 스트레이트너
3: 브레이크 프레스 4: 롤 포머 유닛
5: 롤 레이저 용접장치 6: 라운드 벤더
7: 컷팅 프레스 8: 가이드 롤 유닛
30: 성형빔 81: 프레임
8a: 상부 가이드 롤 8b: 하부 가이드 롤
100: 냉각수단 101: 에어 블록(101)
103: 에어노즐 105: 연결로드
107: 에어홀 109: 에어관로
200: 클리닝수단 201: 가압 실린더
203: 작동로드 205: 홀더
207: 스크레이퍼 S: 스패터

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 롤 레이저 용접장치의 전방에 구성되는 프레임 상에 상부 가이드 롤 및 하부 가이드 롤이 회전 가능하게 설치되어 성형빔의 상면과 하면을 구름 지지하는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛에 있어서,
    상기 프레임의 상부 전방에 구성되어 상기 상부 가이드 롤에 냉각에어를 분사하도록, 상기 상부 가이드 롤의 상부 일측에 축방향을 따라 배치되어 상기 프레임에 고정되며 내부에는 냉각에어를 공급하는 에어관로와 연결되는 다수개의 에어홀이 형성되는 에어블록과, 상기 상부 가이드 롤에 대하여 냉각에어를 분사하도록 상기 에어블록에 에어홀과 연결되어 설치되는 다수개의 에어노즐로 구성되는 냉각수단;
    상기 프레임의 상부 후방에 홀더를 통하여 설치된 스크레이퍼가 상기 상부 가이드 롤에 용착된 스패터를 제거하도록, 상기 프레임의 상부 후방 상측에 하향 설치되는 가압 실린더와, 상기 가압 실린더의 작동로드와 연결되며, 상기 상부 가이드 롤의 상부 타측에 축방향을 따라 배치되는 홀더, 및 상기 홀더에 설치된 상태로, 상기 상부 가이드 롤의 상부 타측에 슬립 가능하게 접촉되는 스크레이퍼로 구성되는 클리닝수단; 및
    상기 프레임의 양 측면과 상기 클리닝수단 사이에 구성되어 상기 프레임에 대하여 클리닝수단의 홀더를 상하방향으로 안내하도록, 상기 프레임의 양 측면에 상하방향으로 설치되는 안내레일과, 상기 클리닝수단의 홀더의 양 측단에 설치되어 상기 안내레일을 따라 이동하면서 상기 홀더를 상하방향으로 안내하는 레일블록으로 구성되는 안내수단을 포함하는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛.
  10. 삭제
  11. 제9항에서,
    상기 에어블록은
    그 하단이 상기 상부 가이드 롤과 일정간격을 유지하도록 상기 상부 가이드 롤의 횡단면 형상을 따라 형성되는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛.
  12. 삭제
  13. 제9항에서,
    상기 가압 실린더는
    상기 스크레이퍼가 상기 상부 가이드 롤에 일정압으로 가압 접촉되도록 일정 공압에 의해 작동하는 공압 실린더로 구성되는 롤 레이저 용접장치용 가이드 롤 유닛.
  14. 삭제
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