KR101238676B1 - 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치 - Google Patents

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Abstract

롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치가 개시된다. 본 실시예에 따른 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치는 레이저 용접기를 통한 폐단면 성형빔의 용접단계를 포함하는 롤 포밍 시스템에서, 상기 레이저 용접기의 하부에 대응하여 베이스 상에 설치되는 밀실 케이스; 상기 밀실 케이스의 상단에 설치된 상태로, 상기 성형빔의 하면 및 양 측면에 접촉되는 밀실 패드; 상기 밀실 케이스의 내부에서, 상기 밀실 케이스의 내측면에 센서 브라켓을 통하여 설치되어 상기 성형빔의 용접광을 검출하여 검출신호를 제어기에 출력하는 감광센서; 및 상기 레이저 용접기에 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기와 전기적으로 연결되어 상기 레이저 발진기에 비상차단신호를 출력하는 비상 차단 스위치를 포함한다.

Description

롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치{INSPECTING DEVICE OF LASER WELDING QUALITY FOR ROLL FORMING SYSTEM}
본 발명은 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 포머 유닛을 통하여 폐단면으로 롤 성형이 완료된 성형빔의 접합부에 대한 레이저 용접과정에 실시간 레이저 용접품질을 검사하는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 롤 포밍 공법은 코일을 풀어 상부 성형롤과 하부 성형롤을 한 쌍으로 구성하는 롤 포머가 다단으로 일렬 배치되는 롤 포머 유닛을 거치도록 하여 다양한 형상으로 절곡 성형하는 것으로, 특히 차량용 범퍼 빔과 같이 다양한 형상으로 절곡 성형된 직선타입의 빔류를 제조하게 된다.
도 1은 상기한 롤 포밍 공법을 이루기 위한 일반적인 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(S1)를 이루고, 상기 언코일러(1)로부터 풀려 나온 띠상의 강판을 평판의 강판패널(20)로 펴주는 스트레이트너(2)가 그 후방에 구비되어 스트레이트닝 단계(S2)를 이룬다.
그리고 상기 스트레이트너(2)의 후방에는 상기 스트레이트너(2)로부터 공급된 강판패널(20)에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스(3)가 구비되어 피어싱 단계(S3)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 강판패널(20)을 순차적으로 절곡 성형하여 얻고자 하는 성형빔(30)의 형상으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S4)를 진행한다.
그리고 상기 롤 포머 유닛(4)의 후방에는 레이저 용접기(5)를 통하여 레이저 발진기(5a)로부터 출력되는 레이저빔을 상기 폐단면으로 롤 성형이 완료된 성형빔(30)의 레이저 용접부에 조사하여 용접단계(S5)를 진행한다.
이어서, 상기 성형빔(30)이 일정 곡률을 갖도록 상기 레이저 용접기(5)의 후방에 라운드 벤더(6)가 구비되어 성형하고자하는 곡률의 반경을 따라 상기 성형빔(30)을 통과시킴으로써 일정 곡률의 성형빔(40)을 제조하는 벤딩단계(S6)를 이룬다.
또한, 상기 라운드 벤더(6)의 후방에는 상기 성형빔(40)을 일정규격으로 절단하는 컷팅 프레스(7)가 구성되어 제품화하기 위한 완성품의 규격대로 성형빔(40)을 절단하는 컷팅단계(S7)를 이룬다.
여기서, 상기 용접단계(S5)에는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 레이저 용접기(5)의 전후방에 각각 가이드 롤 유닛(51)이 구비되어 성형빔(30)의 레이저 용접부(W)를 가압한 상태로, 레이저 용접이 이루어지도록 안내한다.
이러한 롤 포밍 시스템 및 그 공정을 통하여 생산되는 성형빔(40)의 사용 예로, 도 3에서는 길이방향을 따라 폐단면 형상으로 절곡 성형되어 레이저 용접부(W)가 레이저 용접되어 용접비드(B)를 형성하는 차량용 범퍼빔(50)을 도시하고 있다.
그러나 상기한 바와 같은 용접단계(S5)에서는 레이저 용접위치가 맞지 않거나, 레이저빔의 출력 및 용접속도가 잘 못 설정되는 경우, 레이저 용접불량을 초래함에도 이를 감지할 수 있는 방법이 없어 원자재가 소비를 가중시키며, 생산성을 저하시키는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 용접단계를 이루는 레이저 용접기의 하부에서 성형빔의 하면과 양 측면을 가려서 어두운 밀실을 형성하여 밀실 내부에서 감광센서를 이용하여 레이저 용접부의 발열에 의한 용접광을 감지하여 레이저 용접품질을 확인할 수 있도록 하는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치는 레이저 용접기를 통한 폐단면 성형빔의 용접단계를 포함하는 롤 포밍 시스템에서, 상기 레이저 용접기의 하부에 대응하여 베이스 상에 설치되는 밀실 케이스; 상기 밀실 케이스의 상단에 설치된 상태로, 상기 성형빔의 하면 및 양 측면에 접촉되는 밀실 패드; 상기 밀실 케이스의 내부에서, 상기 밀실 케이스의 내측면에 센서 브라켓을 통하여 설치되어 상기 성형빔의 용접광을 검출하여 검출신호를 제어기에 출력하는 감광센서; 및 상기 레이저 용접기에 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기와 전기적으로 연결되어 상기 레이저 발진기에 비상차단신호를 출력하는 비상 차단 스위치를 포함한다.
상기 밀실 케이스는 상부와 하부가 개방된 금속 소재의 박스 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 밀실 패드는 상기 밀실 케이스의 상단 외측면에 하단이 끼워진 상태로 리벳 플레이트를 개재하여 리벳이음 될 수 있다.
또한, 상기 밀실 패드는 공정방향 전후 상단이 상기 성형빔의 하단면 형상과 동일하게 형성되어 상기 성형빔의 하면에 접촉되고, 공정 폭방향 양측 상단은 상기 성형빔의 양 측면에 접촉될 수 있다.
이러한 밀실 패드는 고무소재의 패드로 형성될 수 있다.
또한, 상기 감광센서는 상기 밀실 케이스의 내부에서 상기 성형빔의 레이저 용접부 하면에 대응하여 설치될 수 있다.
상기 감광센서의 검출신호는 레이저 용접부의 용접광의 밝기에 따른 신호값으로 출력될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 감광센서로부터 출력되는 용접광의 밝기와 설정된 용접광의 밝기를 비교하여 오차범위를 벗어나는 경우, 레이저 용접품질이 불량한 것으로 판단하여 레이저 발진기에 발진정지신호를 출력하는 제어로직을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치에 의하면, 용접단계를 이루는 레이저 용접기의 하부에서 성형빔의 하면 및 하부 양 측면과 접촉된 상태로 내부가 어두운 밀실이 되도록 밀실 케이스를 구성하고, 상기 밀실 케이스의 내부에 구성되는 감광센서를 통하여 레이저 용접부의 발열에 의한 용접광을 실시간 감지하여 상기 용접광의 밝기에 따라 레이저 용접품질을 확인함으로써, 레이저 용접에 의한 용접품질의 불량을 실시간 감시할 수 있다.
이에 따라, 용접불량에 의한 원자재의 낭비를 줄이고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도이다.
도 2는 일반적인 롤 포밍 시스템에 적용되는 레이저 용접기 및 용접단계의 공정도이다.
도 3은 일반적인 롤 포밍 시스템을 이용하여 제조되는 차량용 범퍼빔의 일례에 의한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접품질 검사장치가 적용되는 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접품질 검사장치가 적용되는 용접단계의 확대 공정도이다.
도 6은 도 5의 A-A 선에 따른 레이저 용접품질 검사장치의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어, 종래 기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접품질 검사장치가 적용되는 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접품질 검사장치가 적용되는 용접단계의 확대 공정도이고, 도 6은 도 5의 A-A 선에 따른 레이저 용접품질 검사장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 레이저 용접품질 검사장치가 적용되는 롤 포밍 시스템 및 그 공정은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 공정라인 전방측에 언코일러(1)가 구성되어 공급되는 코일(10)을 풀어주어 언코일 단계(S1)를 진행한다.
상기 언코일러(1)의 후방에는 스트레이트너(2)가 구성되어 언코일러(1)로부터 풀려 나온 코일(10)을 평판(20)으로 펴주어 스트레이트닝 단계(S2)를 진행한다.
그리고 상기 스트레이트너(2)의 후방에는 브레이크 프레스(3)가 구비되어 상기 스트레이트너(2)으로부터 공급되는 평판(20)에, 성형될 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하여 피어싱 단계(S3)를 진행한다.
상기 브레이크 프레스(3)의 후방에는 롤 포머 유닛(4)이 구성되어 상기 스트레이트너(2)와 브레이크 프레스(3)를 거쳐 공급되는 평판(20)을 순차적으로 절곡 성형하여 폐단면 형상의 성형빔(30)으로 롤 성형하는 롤 포밍 단계(S4)를 진행한다.
상기한 롤 포머 유닛(4)은 적어도 10단계 이상의 롤 포머(R1,R2,R3..R6,R7; 일부 미도시)들이 일렬로 배치되어 구성된다.
그리고 상기 롤 포머 유닛(4)의 후방에는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 레이저 용접기(5)를 통하여 레이저 발진기(5a)로부터 출력되는 레이저빔을 상기 폐단면으로 롤 성형이 완료된 성형빔(30)의 레이저 용접부에 조사하여 용접단계(S5)를 진행한다.
상기 용접단계(S5)에는 레이저 용접기(5)의 전후방에 각각 가이드 롤 유닛(51)이 구비되어 성형빔(30)의 레이저 용접부(W)를 가압한 상태로, 레이저 용접이 이루어지도록 안내한다.
이러한 레이저 용접기(5)의 후방에는 5세트의 곡률 성형롤로 구성되는 라운드 벤더(6)가 구성되어 레이저 용접부(W)가 레이저 용접된 성형빔(30)에 일정 곡률을 성형하는 벤딩 단계(S6)를 진행하며, 상기 라운드 벤더(6)의 후방에서는 컷팅 프레스(7)를 이용하여 상기 벤딩 단계(S6)로부터 공급되는 성형빔(40)을 일정규격으로 절단하여 컷팅 단계(S7)를 진행함으로써, 성형품을 완성하게 된다.
이러한 롤 포밍 시스템 및 그 공정에서, 본 실시예에 따른 레이저 용접품질 검사장치(100)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 용접단계(S5)의 베이스(9) 상에 구성된다.
본 실시예에 따른 레이저 용접품질 검사장치(100)는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 용접단계(S5)를 이루는 레이저 용접기(5)의 하부에서, 상기 베이스(9) 상에 밀실 케이스(101)가 고정 설치된다.
상기 밀실 케이스(101)는 금속 소재의 박스 형상으로 상부와 하부가 개방된 상태로 구성될 수 있다.
그리고 상기 밀실 케이스(101)의 상단에는 밀실 패드(103)가 설치된다.
상기 밀실 패드(103)는 하단이 상기 밀실 케이스(101)의 상단 외측면에 끼워진 상태로 리벳 플레이트(109)를 개재한 상태로 리벳(111)으로 리벳이음 된다.
또한 상기 밀실 패드(103)는 상단이 상기 성형빔(30)의 하면과 하부 양 측면에 접촉된 상태로 밀실 케이스(101)의 내부가 어두운 밀실(200)이 되도록 한다.
여기서, 상기 밀실 패드(103)는 공정방향 전후 상단이 상기 성형빔(30)의 하단면 형상과 동일하게 형성되어 상기 성형빔(30)의 하면에 접촉되고, 공정 폭방향 양측 상단은 상기 성형빔(30)의 양 측면에 접촉상태를 유지한다.
이러한 밀실 패드(103)는 상기 성형빔(30)과 접촉되는 부분에 스크래치를 남기지 않도록 고무소재의 패드로 형성될 수 있다.
그리고 상기 밀실 케이스(101)의 밀실(200) 내부에는 그 내측면에 센서 브라켓(107)을 통하여 감광센서(105)가 설치된다.
상기 감광센서(105)는 밀실 케이스(101)의 내부에서 상기 성형빔(30)의 레이저 용접부(W) 하면에 대응하여 설치되며, 레이저 용접 시, 레이저 용접부(W)의 발열에 의한 용접광을 실시간 감지하여 그 신호를 제어기(C)로 출력한다.
여기서, 상기 감광센서(105)의 신호는 용접광의 밝기에 따른 신호값으로 출력된다.
즉, 상기 제어기(C)는 감광센서(105)로부터 출력되는 용접광의 밝기와 설정된 용접광의 밝기를 비교하여 오차범위를 벗어나는 경우, 레이저 용접품질이 불량한 것으로 판단하여 레이저 발진기(5a)에 발진정지신호를 출력하는 제어로직을 갖는다.
또한, 상기 레이저 발진기(5a)의 구동을 비상 차단시키기 위한 비상 차단 스위치(S)가 구비된다.
상기 비상 차단 스위치(S)는 작업자가 용접불량을 감지하였는데도 레이저 용접이 진행되는 상황에서, 레이저 발진기(5a)의 발진 구동을 비상 차단시키도록 회로 연결된다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 용접품질 검사장치(100)의 작동은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 레이저 용접기(5)를 통하여 레이저 발진기(5a)로부터 출력되는 레이저빔을 상기 폐단면으로 롤 성형이 완료된 성형빔(30)의 레이저 용접부(W)에 조사하여 용접단계(S5)를 진행하는 중에, 밀실 케이스(101) 내부의 감광센서(105)가 레이저 용접부(W)의 발열에 의한 용접광을 실시간 감지하여 제어기(C)로 용접광의 밝기 신호를 출력한다.
그러면, 제어기(C)는 검출된 용접광의 밝기를 설정값과 비교하여 레이저 용접품질을 실시간 판단하여 용접품질이 불량으로 판단된 경우, 레이저 발진기(5a)에 발진정지신호를 출력하여 레이저 용접작업을 중지시키게 된다.
이로 인해, 용접불량에 의한 원자재의 낭비를 줄이고, 생산성을 향상시키게 된다.
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.
100: 레이저 용접품질 검사장치
101: 밀실 케이스
103: 밀실 패드
105: 센서 브라켓
107: 감광센서
109: 리벳 플레이트
111: 리벳
200: 밀실
30: 성형빔
5: 레이저 용접기
5a: 레이저 발진기
S: 비상 차단 스위치
W: 레이저 용접부
C: 제어기

Claims (8)

  1. 레이저 용접기를 통한 폐단면 성형빔의 용접단계를 포함하는 롤 포밍 시스템에서,
    상기 레이저 용접기의 하부에 대응하여 베이스 상에 상부와 하부가 개방된 금속 소재의 박스 형상으로 형성되어 설치되는 밀실 케이스;
    상기 밀실 케이스의 상단에 설치된 상태로, 상기 성형빔의 하면 및 양 측면에 접촉되는 밀실 패드;
    상기 밀실 케이스의 내부에서, 상기 밀실 케이스의 내측면에 센서 브라켓을 통하여 설치되어 상기 성형빔의 용접광을 검출하여 검출신호를 제어기에 출력하는 감광센서; 및
    상기 레이저 용접기에 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기와 전기적으로 연결되어 상기 레이저 발진기에 비상차단신호를 출력하는 비상 차단 스위치를 포함하며,
    상기 밀실 패드는 상기 밀실 케이스의 상단 외측면에 하단이 끼워진 상태로 리벳 플레이트를 개재하여 리벳이음 되는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밀실 패드는
    공정방향 전후 상단이 상기 성형빔의 하단면 형상과 동일하게 형성되어 상기 성형빔의 하면에 접촉되고, 공정 폭방향 양측 상단은 상기 성형빔의 양 측면에 접촉되는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밀실 패드는
    고무소재의 패드로 형성되는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 감광센서는
    상기 밀실 케이스의 내부에서 상기 성형빔의 레이저 용접부 하면에 대응하여 설치되는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 감광센서의 검출신호는
    레이저 용접부의 용접광의 밝기에 따른 신호값으로 출력되는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 감광센서로부터 출력되는 용접광의 밝기와 설정된 용접광의 밝기를 비교하여 오차범위를 벗어나는 경우, 레이저 용접품질이 불량한 것으로 판단하여 레이저 발진기에 발진정지신호를 출력하는 제어로직을 포함하는 롤 포밍 시스템용 레이저 용접품질 검사장치.
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JPH106051A (ja) * 1996-06-18 1998-01-13 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接の品質検査方法およびその装置
KR20100075143A (ko) * 2008-12-24 2010-07-02 주식회사 성우하이텍 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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