KR101275513B1 - 레이저 용접용 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

레이저 용접용 클램핑 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치는 범퍼빔의 요부가 중앙에 배치되도록 상기 요부를 사이에 두고 상기 범퍼빔의 양측 하면을 각각 지지하는 로케이터; 작동로드를 포함하며, 상기 로케이터의 양측에 일측이 각각 힌지 연결되는 클램핑 실린더; 일단이 상기 클램핑 실린더의 작동로드 선단과 힌지 연결되고, 일측이 상기 로케이터의 상부 일측에 힌지 연결되어 상기 클램핑 실린더의 전, 후진 작동에 따라, 상기 범퍼빔의 상부 양측을 각각 클램핑하는 클램퍼를 포함하되, 상기 로케이터는 상기 범퍼빔의 요부에 대응하여 내부 중앙에 설치되며, 상기 요부로 삽입되어 모터 구동을 통해 상기 범퍼빔의 양측 플랜지부를 정위치시키는 요부 보정유닛을 더 포함한다.

Description

레이저 용접용 클램핑 장치{CLAMPING APPARATUS FOR LASER WELDING}

본 발명은 레이저 용접용 클램핑 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스트레치 벤딩 성형된 폐단면을 갖는 범퍼빔의 플랜지부 용접 시, 플랜지부가 겹쳐지는 것을 방지하도록 하는 레이저 용접용 클램핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 클램핑 장치는 소재의 절삭, 판금, 용접 등의 가공 작업 시에 용접 대상물이 움직이지 않도록 고정시켜주기 위한 장치로서, 각 가공 작업마다 클램핑력이나 클램핑 부위 등이 상이하며 클램핑 장치의 구조 또한 상이하다.

이러한 클램핑 장치 중, 종래의 레이저 용접을 위하여 강판 등을 규제하기 위한 클램핑 장치의 일 예를 들면, 2장의 강판의 클램핑부가 안착되는 로케이터와, 공압 또는 유압에 의하여 작동하는 실린더와, 이 실린더 내에서 작동압에 따라 왕복 운동하는 피스톤 로드와, 상기 로케이터의 일측에 힌지 고정되며, 피스톤 로드의 일단에 장착되어 피스톤 로드의 왕복 운동에 따라 힌지 운동하여 2장의 강판을 클램핑 또는 언 클램핑하는 클램퍼로 이루어진다.

즉, 실린더로 작동압이 공급되면, 피스톤 로드가 상승하면서 클램퍼가 힌지 작동에 의해 그 선단이 하강하고, 이 클램퍼는 로케이터에 안착된 2장의 강판의 클램핑부를 클램핑함으로써, 2장의 강판을 고정하게 되며, 이에 따라 용접 등의 후공정을 수행하게 된다.

한편, 전술한 2 장의 강판이 아닌 폐단면으로 구성된 범퍼빔에서 범퍼빔의 강성을 보강하기 위해 형성된 요부에 위치되는 양측 플랜지부를 용접할 경우에도, 상기와 같이 실린더의 작동압에 의해 회전하는 클램퍼를 이용해 범퍼빔의 양측 외부를 클램핑하여 고정시킨 상태로 레이저 용접을 수행하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 클램핑 장치는 단순히 범퍼빔의 외측을 클램핑 한 상태로 용접 작업을 수행함에 따라, 스트레치 벤딩과 같은 성형을 통하여 범퍼빔이 일정곡률 반경을 가질 경우, 요부의 내측면에 위치되는 양측 플랜지부가 겹쳐지는 현상이 발생되며, 이러한 상태로 레이저 용접을 수행하면, 용접불량이 발생되거나 용접 품질이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 범퍼빔의 플랜지부 겹침 현상으로 인한 용접불량 발생 시, 범퍼빔을 폐기해야만 하여 비용이 상승되고, 용접 품질이 저하될 경우에는 범퍼빔의 상품성이 떨어지는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스트레치 벤딩 성형된 폐단면을 갖는 범퍼빔의 요부의 반대 면에서 각 플랜지부 용접 시, 각 플랜지부가 겹쳐지는 것을 방지함으로써, 레이저 용접품질을 향상시키는 동시에, 용접 불량률을 감소시키도록 하는 레이저 용접용 클램핑 장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치는 범퍼빔의 요부가 중앙에 배치되도록 상기 요부를 사이에 두고 상기 범퍼빔의 양측 하면을 각각 지지하는 로케이터; 범퍼빔의 요부를 기준으로 양측에 각각 구비되어 상기 요부를 사이에 두고 상기 범퍼빔의 양측 하면을 각각 지지하는 로케이터; 작동로드를 포함하며, 상기 로케이터의 양측에 일측이 각각 힌지 연결되는 클램핑 실린더; 일단이 상기 클램핑 실린더의 작동로드 선단과 힌지 연결되고, 일측이 상기 로케이터의 상부 일측에 힌지 연결되어 상기 클램핑 실린더의 전, 후진 작동에 따라, 상기 범퍼빔의 상부 양측을 각각 클램핑하는 클램퍼를 포함하되, 상기 로케이터는 상기 범퍼빔의 요부에 대응하여 내부 중앙에 설치되며, 상기 요부로 삽입되어 모터 구동을 통해 상기 범퍼빔의 양측 플랜지부를 정위치시키는 요부 보정유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 요부 보정유닛은 상기 로케이터의 내부 중앙에서 회전축이 상기 요부를 향하여 상향 설치되는 작동모터; 및 상기 작동모터의 회전축에 장착되며, 상기 요부에 삽입된 상태로, 상기 작동모터의 회전에 따라 상기 요부의 내측면을 각각 지지하여 상기 각 플랜지부를 정위치시키는 코어를 포함할 수 있다.

상기 코어는 상호 대응되는 양측면이 라운드지게 형성되는 라운드면; 및 상기 각 라운드면의 사이에서 상호 대응되는 양측면이 수평하게 형성되고, 회전 시, 상기 요부의 각 내측면과 면접촉 되는 수평면으로 이루어질 수 있다.

상기 각 라운드면은 상기 작동모터의 회전축 중심을 지나는 양측의 길이(L1)가 상기 작동모터의 회전축 중심을 지나는 각 수평면 사이의 길이(L2)보다 짧은 길이(L1＜L2)로 이루어질 수 있다.

상기 각 수평면은 상기 작동모터의 회전축 중심을 지나는 사이의 거리(L2)가 상기 요부의 내측면 사이의 길이(L3)와 동일한 길이(L2 = L3)로 형성될 수 있다.

상기 작동모터는 상기 로케이터의 내부 중앙에 형성되는 연결부에 볼트 체결될 수 있다.

상기 연결부는 상기 작동모터의 회전축이 삽입되는 관통홀이 일체로 형성될 수 있다.

상기 작동모터는 회전방향 및 회전수 제어가 가능한 서보 모터로 이루어질 수 있다.

상기 로케이터는 상부 중앙에 상기 범퍼빔의 하부 양측면이 각각 안착되도록 안착홈이 형성될 수 있다.

상기 클램핑 실린더는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어질 수 있다.

상기 클램핑 실린더는 그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치에 의하면, 스트레치 벤딩 성형된 폐단면을 갖는 범퍼빔의 요부 내측에 위치되는 각 플랜지부의 용접 시, 각 플랜지부가 겹쳐지는 것을 방지함으로써, 레이저 용접품질을 향상시키는 동시에, 용접 불량률을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 범퍼빔의 레이저 용접 시, 용접 불량률을 감소시킴으로써, 비용을 절감할 수 있고, 용접품질 향상을 통해 범퍼빔의 상품성을 향상시키는 효과도 있다.

또한, 범퍼빔의 각 플랜지부를 정위치시킨 상태로, 범퍼빔을 클램핑함으로써, 보다 안정적이고 정확한 레이저 용접 작업의 수행이 가능해지는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치에 적용되는 요부 보정유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 단계별 작동 상태도이다.

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

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치에 적용되는 요부 보정유닛의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 단계별 작동 상태도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치(1)는 스트레치 벤딩 성형된 폐단면을 갖는 범퍼빔(B)의 요부(G)의 반대 면에서 각 플랜지부(F) 용접 시, 각 플랜지부(F)가 겹쳐지는 것을 방지함으로써, 레이저 용접품질을 향상시키는 동시에, 용접 불량률을 감소시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치(1)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로, 로케이터(10), 클램핑 실린더(20), 및 클램퍼(30)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 로케이터(10)는 범퍼빔(B)의 요부(G)가 로케이터의 하부를 향하는 방향에서 중앙에 배치되도록 상기 요부(G)를 사이에 두고 범퍼빔(B)의 양측 하면을 각각 지지하게 된다.

여기서, 상기 로케이터(10)는 범퍼빔(B)에 대응하는 상부 중앙에 범퍼빔(B)의 하부 양측면이 각각 안착되도록 안착홈(12)이 형성된다.

본 실시예에서, 상기 클램핑 실린더(20)는 작동로드(22)를 포함하며, 상기 로케이터(10)의 양측에 일측이 각각 힌지 연결된다.

여기서, 상기 클램핑 실린더(20)는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 공압을 대신할 수 있는 유압의 적용도 가능할 것이다.

이러한 클램핑 실린더(20)의 작동압인 공압 혹은 유압의 공급은 일반적인 유공압 공급시스템을 통하여 구현할 수 있을 것이므로 그 자세한 구성의 설명은 생략한다.

상기 클램퍼(30)는 일단이 상기 클램핑 실린더(20)의 작동로드(22) 선단과 힌지 연결되고, 일측이 상기 로케이터(10)의 상부 일측에 힌지 연결되어 상기 클램핑 실린더(20)의 전, 후진 작동에 따라, 상기 범퍼빔(B)의 상부 양측을 각각 클램핑하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치(1)에서 상기 로케이터(10)는 범퍼빔(B)의 요부(G)에 대응하여 내부 중앙에 설치되며, 요부(G)로 삽입되어 모터 구동을 통해 상기 범퍼빔(B)의 양측 플랜지부(F)를 정위치시키는 요부 보정유닛(40)을 더 포함한다.

본 실시예에서, 상기 요부 보정유닛(40)은, 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 작동모터(42)와 코어(46)를 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 작동모터(42)는 로케이터(10)의 내부 중앙에서 회전축(44)이 상기 요부(G)를 향하여 상향 설치된다.

여기서, 상기 작동모터(42)는 상기 로케이터(10)의 내부 중앙에 형성되는 연결부(14)에 볼트 체결될 수 있다.

상기 연결부(14)는 상기 작동모터(42)의 회전축(44)이 삽입되는 관통홀(16)이 일체로 형성된다. 이에 따라, 상기 작동모터(42)는 그 회전축(44)이 상기 관통홀(16)에 삽입되어 관통홀(16)의 상부로 돌출되게 장착된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 작동모터(42)는 회전방향 및 회전수 제어가 가능한 서보 모터로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 코어(46)는 상기 관통홀(16)의 상부로 돌출되는 작동모터(42)의 회전축(44)에 장착되며, 상기 로케이터(10)에 안착된 범퍼빔(B)의 요부(G)에 삽입된 상태로, 작동모터(42)의 회전에 따라 요부(G)의 내측면을 각각 지지하여 각 플랜지부(F)를 정위치시키게 된다.

이러한 코어(46)는 상호 대응되는 양측면이 라운드지게 형성되는 라운드면(47)과, 상기 각 라운드면(47)의 사이에서 상호 대응되는 양측면이 수평하게 형성되고, 회전 시, 상기 요부(G)의 각 내측면과 면접촉 되는 수평면(48)으로 형성된다.

상기 각 라운드면(47)은 작동모터(42)의 회전축(44) 중심을 지나는 양측의 길이(L1)가 작동모터(42)의 회전축(44) 중심을 지나는 각 수평면(48) 사이의 길이(L2)보다 짧은 길이(L1＜L2)로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 코어(46)는 상기 요부(G)에 삽입 시, 각 라운드면(47)이 요부(G)의 각 내측면을 향하도록 작동모터(42)에 의해 회전된 상태로 상기 요부(G)에 삽입된다.

그리고 상기 각 수평면(48)은 작동모터(42)의 회전축(44) 중심을 지나는 사이의 거리(L2)가 요부(G)의 내측면 사이의 길이(L3)와 동일한 길이(L2 = L3)로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 코어(46)는 상기 요부(G)에 삽입 시에는 요부(G)의 내측면 사이의 길이(L3)보다 작은 길이(L3 ＞ L2)를 갖는 각 라운드면(47)이 요부(G)의 각 내측면을 향하도록 하여 삽입된 후, 상기 작동모터(42)의 작동에 의해 회전되면서, 요부(G)의 내측면 사이의 길이(L3)와 동일한 길이(L2 = L3)를 갖는 각 수평면(48)이 요부(G)의 각 내측면과 면접촉 됨으로써, 겹쳐진 상태의 각 플랜지부(F)를 정위치시키게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치(1)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 단계별 작동 상태도이다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 스트레치 벤딩 성형을 통해 일정 곡률 반경을 갖는 범퍼빔(B)이 상기 로케이터(10)의 상부에 요부(G)가 요부 보정유닛(40)을 향하도록 배치된 상태로 안착되면, 상기 클램핑 실린더(20)의 작동로드(22)가 전진 작동을 하여 클램퍼(30)를 하향 회전시키게 된다.

이에 따라, 상기 범퍼빔(B)은 양측 하부가 로케이터(10)의 안착홈(12)에 안착된 상태로, 각 클램퍼(30)에 의해 상부 양측이 클램핑된 상태가 된다.

여기서, 상기 요부 보정유닛(40)의 코어(46)는 각 라운드면(47)이 요부(G)의 각 내측면을 향하도록 회전된 상태로 요부(G)에 삽입된 상태를 유지하게 된다.

이 경우, 상기 범퍼빔(B)의 각 플랜지부(F)는 양단이 서로 겹쳐진 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서, 상기 작동모터(42)가 회전 작동되면, 상기 코어(46)는 각 수평면(48)이 요부(G)의 각 내측면과 면접촉 되도록 회전된다.

그런 후, 코어(46)의 회전이 완료되어 각 수평면(48)이 요부(G)의 각 내측면과 면접촉 되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상호 겹쳐진 상태였던 각 플랜지부(F)가 요부(G)의 내측에서 정위치된다.

이와 같이, 각 플랜지부(F)가 상기 코어(46)의 각 수평면(48)에 의해 정위치되면, 상기 범퍼빔(B)의 상부에서 레이저 용접작업을 수행하여 각 플랜지부(F)를 정위치된 상태로 범퍼빔(B)의 내측에 용접하여 고정시킴으로써, 레이저 용접을 완료하게 된다.

레이저 용접이 완료되면, 상기 코어(46)는 작동모터(42)에 의해 다시 회전되어 각 라운드부(47)가 요부(G)의 각 내측면을 향한 상태가 된다.

이러한 상태에서, 상기 각 클램핑 실린더(20)는 범퍼빔(B)이 로케이터(10)로부터 취출되도록 후진 작동을 하여 클램퍼(30)를 상향 회전시킴으로써, 클램핑을 해제하게 된다.

따라서, 요부 보정유닛(40)은 범퍼빔(B)의 각 플랜지부(F)가 겹쳐진 상태로 레이저 용접되는 것을 미연에 방지하는 동시에, 각 플랜지부(F)를 정위치시켜 레이저 용접이 이루어질 수 있도록 하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치(1)를 적용하면, 스트레치 벤딩 성형된 폐단면을 갖는 범퍼빔(B)의 요부(G) 내측에 위치되는 각 플랜지부(F)의 용접 시, 각 플랜지부(F)가 겹쳐지는 것을 방지함으로써, 레이저 용접품질을 향상시키는 동시에, 용접 불량률을 감소시킬 수 있다.

또한, 범퍼빔(B)의 레이저 용접 시, 용접 불량률을 감소시킴으로써, 비용을 절감할 수 있고, 용접품질 향상을 통해 범퍼빔(B)의 상품성을 향상시킬 수 있다.

또한, 범퍼빔(B)의 각 플랜지부(F)를 정위치시킨 상태로, 범퍼빔(B)을 클램핑함으로써, 보다 안정적이고 정확한 레이저 용접 작업의 수행이 가능해질 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

B : 범퍼빔 G : 요부
F : 플랜지부 1 : 클램핑 장치
10 : 로케이터 12 : 안착홈
14 : 연결부 16 : 관통홀
20 : 클램핑 실린더 22 : 작동로드
30 : 클램퍼 40 : 요부 보정유닛
42 : 작동모터 44 : 회전축
46 : 코어 47 : 라운드면
48 : 수평면

Claims (11)

1. 범퍼빔의 요부가 중앙에 배치되도록 상기 요부를 사이에 두고 상기 범퍼빔의 양측 하면을 각각 지지하는 로케이터;
   작동로드를 포함하며, 상기 로케이터의 양측에 일측이 각각 힌지 연결되는 클램핑 실린더;
   일단이 상기 클램핑 실린더의 작동로드 선단과 힌지 연결되고, 일측이 상기 로케이터의 상부 일측에 힌지 연결되어 상기 클램핑 실린더의 전, 후진 작동에 따라, 상기 범퍼빔의 상부 양측을 각각 클램핑하는 클램퍼를 포함하되,
   상기 로케이터는
   상기 범퍼빔의 요부에 대응하여 내부 중앙에 설치되며, 상기 요부로 삽입되어 모터 구동을 통해 상기 범퍼빔의 양측 플랜지부를 정위치시키는 요부 보정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 요부 보정유닛은
   상기 로케이터의 내부 중앙에서 회전축이 상기 요부를 향하여 상향 설치되는 작동모터; 및
   상기 작동모터의 회전축에 장착되며, 상기 요부에 삽입된 상태로, 상기 작동모터의 회전에 따라 상기 요부의 내측면을 각각 지지하여 상기 각 플랜지부를 정위치시키는 코어;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 코어는
   상호 대응되는 양측면이 라운드지게 형성되는 라운드면; 및
   상기 각 라운드면의 사이에서 상호 대응되는 양측면이 수평하게 형성되고, 회전 시, 상기 요부의 각 내측면과 면접촉 되는 수평면;
   으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 각 라운드면은
   상기 작동모터의 회전축 중심을 지나는 양측의 길이(L1)가 상기 작동모터의 회전축 중심을 지나는 각 수평면 사이의 길이(L2)보다 짧은 길이(L1＜L2)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 각 수평면은
   상기 작동모터의 회전축 중심을 지나는 사이의 거리(L2)가 상기 요부의 내측면 사이의 길이(L3)와 동일한 길이(L2 = L3)로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 작동모터는
   상기 로케이터의 내부 중앙에 형성되는 연결부에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 연결부는
   상기 작동모터의 회전축이 삽입되는 관통홀이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 작동모터는
   회전방향 및 회전수 제어가 가능한 서보 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 로케이터는
   상부 중앙에 상기 범퍼빔의 하부 양측면이 각각 안착되도록 안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 클램핑 실린더는
    그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더인 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 클램핑 실린더는
    그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더인 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.

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