KR101331423B1

KR101331423B1 - 레이저 용접용 지그 장치

Info

Publication number: KR101331423B1
Application number: KR1020110136848A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 이영주
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-11-20
Also published as: KR20130070673A

Abstract

레이저 용접용 지그 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 장치는 작업장의 바닥에 설치되며, 내부에 공간이 형성되고, 상단에는 길이방향을 따라 용접 엔빌이 형성되는 용접 다이; 상기 용접 다이를 사이에 두고, 양측에 각각 설치되는 베이스 플레이트; 상기 각 베이스 플레이트의 상부에서 일정간격 이격되게 배치되어 상기 용접 다이를 향하여 각각 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상면에 패널이 각각 안착되는 이동 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 이동 플레이트의 사이에 구성되어 상기 베이스 플레이트 상에서 이동 플레이트를 이동시키는 이동유닛; 상기 각 이동 플레이트의 상부에 설치되며, 상기 이동 플레이트의 상부에 안착된 패널을 클램핑하는 클램핑 유닛; 및 상기 용접 다이의 내부에 구성되며, 상기 이동 플레이트 상에 패널의 안착 시, 패널의 용접단 위치를 규제하는 위치규제유닛을 포함한다.

Description

레이저 용접용 지그 장치{JIG APPARATUS FOR LASER WELDING}

본 발명은 레이저 용접용 지그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두께가 각기 다른 패널의 레이저 용접 시, 각 패널의 용접단을 자동으로 이동시키는 동시에, 각 패널의 용접단 하부를 일치시킨 상태로 레이저 용접을 진행할 수 있도록 하는 레이저 용접용 로딩 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 제조분야나 일반 산업분야에서 서로 규격이 다른 패널소재를 레이저 용접에 의해 맞대어 접합하기 위해서는 지그 장치에 상기 각각의 패널소재를 로딩한 상태로 용접하게 된다.

이러한 지그 장치나 로딩 장치는 서로 용접할 패널소재의 규격이나 형태에 따라 다양하게 제작되어 전용 지그 장치로써 사용되는 것이 일반적이며, 그 운용에 있어서도 작업자가 각각의 패널소재를 지그 장치의 설정된 용접위치에 로딩하여 각 패널소재의 용접부가 상기 용접위치에 정확하게 안착된 상태로 레이저 용접이 진행될 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 지그 장치는 작업자가 단순히 각 패널을 안착시킨 후, 클램핑 유닛을 통해 클램핑하여 레이저 용접을 수행하는 바, 각 패널의 용접단을 정위치시키기가 어려운 문제점이 있다.

또한, 종래에는 각각의 패널을 지그 장치에 각각 로딩시켜야만 함에 따라, 각 패널의 로딩 시, 패널이 오버랩되는 현상이 발생하여 패널 로딩에 따른 소요시간이 증가하여 생산성이 저하되는 문제점도 있다.

또한, 두께가 서로 상이한 패널의 레이저 용접작업 시에는 변형구간인 각 패널의 용접단 하면이 서로 일치되지 않은 상태로 로딩된 상태에서, 용접작업이 완료될 경우에는 각 패널의 용접단 하면에 단차가 발생되어 용접품질이 저하되며, 제품불량으로 이어지는 원인이 되는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 두께가 각기 다른 패널의 레이저 용접 시, 각 패널을 자동으로 로딩시키는 동시에, 로딩된 각 패널의 용접단 하부를 일치시킨 상태로 레이저 용접을 진행함으로써, 용접단에서 완전 용입 용접을 가능케 하여 용접품질을 향상시키도록 하는 레이저 용접용 지그 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 장치는 작업장의 바닥에 설치되며, 내부에 공간이 형성되고, 상단에는 길이방향을 따라 용접 엔빌이 형성되는 용접 다이; 상기 용접 다이를 사이에 두고, 양측에 각각 설치되는 베이스 플레이트; 상기 각 베이스 플레이트의 상부에서 일정간격 이격되게 배치되어 상기 용접 다이를 향하여 각각 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상면에 패널이 각각 안착되는 이동 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 이동 플레이트의 사이에 구성되어 상기 베이스 플레이트 상에서 이동 플레이트를 이동시키는 이동유닛; 상기 각 이동 플레이트의 상부에 설치되며, 상기 이동 플레이트의 상부에 안착된 패널을 클램핑하는 클램핑 유닛; 및 상기 용접 다이의 내부에 구성되며, 상기 이동 플레이트 상에 패널의 안착 시, 패널의 용접단 위치를 규제하는 위치규제유닛을 포함하되, 상기 용접 다이는 상부 양측에 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 가이더가 일체로 돌출 형성될 수 있다.

삭제

상기 이동 플레이트는 상기 각 가이더에 대응하여 상부 양측에 상기 가이더가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 가이드홈이 형성될 수 있다.

상기 이동유닛은 상기 용접 다이의 내부 중앙에 장착되는 구동모터; 상기 구동모터의 회전축에 연결되어 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 기어수단; 상기 기어수단과 각각 연결되며, 상기 각 베이스 플레이트와 각 이동 플레이트의 사이에서 상기 각 베이스 플레이트에 폭방향으로 회전 가능하게 각각 설치되는 스크류 로드; 및 상기 각 스크류 로드에 대응하여 상기 각 이동 플레이트의 하부에 각각 형성되어 상기 스크류 로드와 치합되는 랙기어를 포함할 수 있다.

상기 기어수단은 상기 구동모터의 회전축과 연결되는 구동 기어; 및 상기 구동 기어의 상부에서 상기 용접 다이의 내부로 삽입되는 각 스크류 로드의 일단부에 연결되어 상기 구동 기어와 치합되는 2 개의 종동 기어로 이루어질 수 있다.

상기 구동 기어와 각 종동 기어는 베벨 기어로 이루어질 수 있다.

상기 각 스크류 로드는 양단부의 설정구간이 원형의 봉 형상으로 형성되며, 타단부는 상기 각 베이스 플레이트 상에서 장착블록을 통해 장착될 수 있다.

상기 각 스크류 로드는 상기 용접 다이와, 장착블록과의 사이에 베어링을 개재시켜 장착될 수 있다.

상기 구동모터는 상기 용접 다이의 내부에 형성되는 제1 연결부에 볼트 체결될 수 있다.

상기 제1 연결부는 상기 구동모터의 회전축이 삽입되는 관통홀이 일체로 형성될 수 있다.

상기 구동모터는 그 회전수 및 회전방향의 제어가 가능한 서보 모터로 이루어질 수 있다.

상기 베이스 플레이트와 이동 플레이트의 사이에는 상기 베이스 플레이트 상에서 슬라이드 이동되는 이동 플레이트를 가이드하는 가이드 수단이 장착될 수 있다.

상기 가이드 수단은 상기 각 베이스 플레이트의 상부 양측에 각각 형성되는 레일 가이드; 및 상기 레일 가이드에 대응하여 상기 이동 플레이트의 하부 양측에 각각 일체로 형성되며, 상기 레일 가이드에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 레일로 이루어질 수 있다.

상기 위치규제유닛은 상기 용접 다이의 상부 양측단에 각각 형성되는 적어도 하나 이상의 삽입홀; 작동로드를 포함하며, 상기 용접 다이의 내부에서 작동로드가 상부를 향하도록 설치되는 작동 실린더; 상기 작동 실린더의 작동로드 선단에 장착되어 상기 용접 다이의 내부에서 상, 하부로 이동 가능하게 구성되는 연결 프레임; 및 상기 연결 프레임의 상부 양측에 상기 각 삽입홀에 대응하여 일체로 돌출 형성되며, 상기 작동 실린더의 전, 후진 작동에 따라 상기 삽입홀을 통해 용접 다이의 상부로 돌출되는 스토퍼로 이루어질 수 있다.

상기 연결 프레임은 양단부가 상기 각 삽입홀을 향하여 절곡된 “ㄷ”자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 작동 실린더는 상기 용접 다이의 내부에 형성되는 제2 연결부의 상부에 하부가 볼트 체결될 수 있다.

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

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

상기 클램핑 유닛은 상기 각 이동 플레이트에서 상기 용접 다이에 인접한 일단부에 설치될 수 있다.

상기 클램핑 유닛은 상기 이동 플레이트의 일단부에서 길이방향으로 양측에 각각 장착되는 지지프레임; 상기 각 지지프레임의 상단을 상호 연결하여 장착되는 장착프레임; 작동로드를 포함하며, 상기 장착프레임의 하부에서 상기 작동로드가 상기 이동 플레이트의 상면을 향하여 하향 설치되는 적어도 하나 이상의 클램핑 실린더; 및 상기 클램핑 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 클램핑 패드로 이루어질 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 지그 장치에 의하면, 두께가 각기 다른 패널의 레이저 용접 시, 각 패널을 자동으로 로딩시키는 동시에, 로딩된 각 패널의 용접단 하부를 일치시킨 상태로 레이저 용접을 진행함으로써, 용접단에서 완전 용입 용접을 가능케 하여 용접품질을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 각 패널을 동시에 로딩시킬 수 있어 로딩시간을 단축시킴으로써, 전체적인 공정시간을 줄여 생산성을 향상시키는 효과도 있다.

또한, 각 패널을 안정적으로 클램핑한 상태로, 정확하게 맞대어진 상태로 레이저 용접을 진행할 수 있어 용접단에서 잔류응력과 변형, 및 굴곡 등의 발생을 방지하여 용접불량을 최소화시키고 용접이 완료된 패널의 상품성을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 선에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 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 지그 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 장치(1)는 두께가 각기 다른 패널(P1, P2)의 레이저 용접 시, 각 패널(P1, P2)을 자동으로 로딩시키는 동시에, 로딩된 각 패널(P1, P2)의 용접단 하부를 일치시킨 상태로 레이저 용접을 진행함으로써, 용접단에서 완전 용입 용접을 가능케 하여 용접품질을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 장치(1)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 용접 다이(10), 베이스 플레이트(20), 이동 플레이트(30), 이동유닛(40), 클램핑 유닛(50), 및 위치규제유닛(60)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 용접 다이(10)는 작업장의 바닥에 설치되며, 내부에 공간이 형성되고, 상단에는 길이방향을 따라 용접 엔빌(11)이 형성된다.

본 실시예에서, 상기 베이스 플레이트(20)는 상기 용접 다이(10)를 사이에 두고, 양측에 각각 설치된다.

상기 이동 플레이트(30)는 상기 각 베이스 플레이트(20)의 상부에서 일정간격 이격되게 배치되 상기 용접 다이(10)를 향하여 각각 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상면에는 두께가 다른 패널(P1, P2)이 각각 안착된다.

여기서, 상기 용접 다이(10)는 상부 양측에 길이방향을 따라 3 개의 가이더(13)가 일체로 돌출 형성되며, 상기 이동 플레이트(30)는 상기 각 가이더(13)에 대응하여 상부 양측에 상기 각 가이더(13)가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 가이드홈(31)이 형성된다.

이러한 가이더(13)와 가이드 홈(31)은 상기 이동 플레이트(30)가 베이스 플레이트(20) 상에서 이동 시, 상기 용접 다이(10)를 향하여 안정적으로 이동하도록 가이드 하는 동시에, 이동 플레이트(30)와 용접 다이(10)가 접촉되는 위치 이상으로 이동 플레이트(30)가 이동되는 것을 방지하게 된다.

본 실시예에서, 상기 이동유닛(40)은 베이스 플레이트(20)와 이동 플레이트(30)의 사이에 구성되어 상기 베이스 플레이트(20) 상에서 이동 플레이트(30)를 용접 다이(10) 측을 향하여 이동시키거나, 반대로 용접 다이(10)의 반대측으로 이동시키게 된다.

이러한 이동유닛(40)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 구동모터(41), 기어수단(43), 스크류 로드(45), 및 랙기어(47)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 구동모터(41)는 용접 다이(10)의 내부 중앙에 장착된다.

여기서, 상기 구동모터(41)는 용접 다이(10)의 내부에 형성되는 제1 연결부(15)에 볼트 체결될 수 있다.

상기 제1 연결부(15)는 구동모터(41)의 회전축이 삽입되는 관통홀(15a)이 일체로 형성된다. 이에 따라, 상기 구동모터(41)는 그 회전축이 상기 관통홀(15a)로 삽입되어 관통홀(15a)의 상부로 돌출되게 장착된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 구동모터(41)는 그 회전수 및 회전방향의 제어가 가능한 서버 모터로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 기어수단(43)은 구동모터(41)의 회전축에 연결되어 상기 구동모터(41)의 회전력을 전달하게 된다.

그리고 상기 스크류 로드(45)는 상기 기어수단(43)과 각각 연결되며, 상기 각 베이스 플레이트(20)와 각 이동 플레이트(30) 사이에서 상기 각 베이스 플레이트(10)에 폭 방향으로 회전 가능하게 각각 설치된다.

여기서, 상기 기어수단(43)은 구동모터(41)의 회전축과 연결되는 구동 기어(43a)와, 상기 구동 기어(43a)의 상부에서 상기 용접 다이(10)의 내부로 삽입되는 각 스크류 로드(45)의 일단부에 연결되어 상기 구동 기어(43a)와 치합되는 2 개의 종동 기어(43b)로 구성된다.

상기 구동 기어(43a)와 각 종동 기어(43b)는 베벨 기어로 이루어질 수 있으며, 상기 구동 기어(43a)를 기준으로 각 종동 기어(43b)가 구동 기어(43a)의 상부 양측에 각각 수직하게 배치되어 치합된다.

또한, 상기 각 스크류 로드(45)는 양단부의 설정구간이 원형의 봉 형상으로 형성되며, 타단부는 상기 각 베이스 플레이트(20) 상에서 장착블록(49)을 통해 회전 가능하게 장착된다.

즉, 상기 각 스크류 로드(45)는 일단부가 각각 상기 용접 다이(10)의 내부로 삽입되어 상기 구동 기어(43a)에 치합되는 각 종동 기어(43b)가 장착되며, 타단부는 상기 각 베이스 플레이트(20) 상에 장착되는 장착블록(49)에 회전 가능하게 지지된다.

이에 따라, 상기 각 스크류 로드(45)는 구동모터(41)의 회전력이 구동 기어(43a)를 통해 종동 기어(43b)로 전달됨으로써, 정방향 또는 역방향으로 회전되는 것이다.

여기서, 상기 각 스크류 로드(45)는 상기 용접 다이(10)와, 장착블록(49)과의 사이에 베어링(B)을 개재시켜 장착될 수 있으며, 상기 각 베어링(B)은 스크류 로드(45)의 회전 시, 회전을 안정적으로 지지하게 된다.

그리고 상기 랙기어(47)는 상기 각 스크류 로드(45)에 대응하여 상기 각 이동 플레이트(30)의 하부에 각각 형성되어 상기 스크류 로드(45)와 치합된다.

즉, 상기와 같이 구성되는 이동유닛(40)은 구동모터(41)의 정방향 또는 역방향 회전 시, 구동 기어(43a)를 통해 구동모터(41)의 회전력을 전달받은 각 종동 기어(43b)가 스크류 로드(45)를 회전시키게 되며, 랙기어(47)와 치합된 스크류 로드(45)가 회전되면서 상기 베이스 플레이트(20)에 대하여 이동 플레이트(20)를 용접 다이(10)를 향하여 이동시키거나 또는 반대 방향으로 이동시키게 된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 베이스 플레이트(20)와 이동 플레이트(30)의 사이에는 상기 베이스 플레이트(20) 상에서 슬라이드 이동되는 이동 플레이트(30)를 가이드하는 가이드 수단이 장착된다.

상기 가이드 수단은 이동유닛(30)의 작동을 통해 베이스 플레이트(20)의 상부에서 이동 플레이트(30)의 이동을 안정적으로 가이드하기 위한 것으로, 레일 가이드(21)와 레일(33)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 레일 가이드(21)는 상기 각 베이스 플레이트(20)의 상부 양측에 각각 형성된다.

그리고 상기 레일(33)은 상기 레일 가이드(21)에 대응하여 상기 이동 플레이트(30)의 하부 양측에 각각 일체로 형성되며, 레일 가이드(21)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입된다.

본 실시예에서, 상기 클램핑 유닛(50)은 각 이동 플레이트(30)의 상부에 설치되며, 상기 이동 플레이트(30)의 상부에 안착된 패널(P1, P2)을 각각 클램핑하게 된다.

이러한 클램핑 유닛(50)은 상기 각 이동 플레이트(30)에서 상기 용접 다이(10)에 인접한 일단부에 설치될 수 있다.

여기서, 상기 클램핑 유닛(50)은 지지프레임(51), 장착프레임(53), 클램핑 실린더(55), 및 클램핑 패드(57)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 지지프레임(51)은 상기 이동 플레이트(30)의 일단부에서 길이방향으로 양측에 각각 장착된다.

이러한 각 지지프레임(51)의 상단에는 상기 장착프레임(53)이 장착되며, 상기 장착프레임은(53)은 상기 각 지지프레임(51)의 상단을 상호 연결하여 장착된다.

그리고 상기 클램핑 실린더(55)는 작동로드를 포함하며, 상기 장착프레임(53)의 하부에서 작동로드가 상기 이동 플레이트(30)의 상면을 향하여 하향 설치되며, 상기 장착프레임(53)의 길이방향을 따라 4개가 장착된다.

이러한 클램핑 실린더(55)는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 공압을 대신할 수 있는 유압의 적용도 가능할 것이다.

또한, 상기 클램핑 실린더(55)의 작동압인 공압 혹은 유압의 공급은 일반적인 유공압 공급시스템을 통하여 구현할 수 있을 것이므로 그 자세한 구성의 설명은 생략한다.

그리고 상기 클램핑 패드(57)는 상기 클램핑 실린더(55)의 작동로드 선단에 장착되며, 클램핑 실린더(55)의 전, 후진 작동에 따라, 이동 플레이트(30)의 상부에 안착된 패널(P1, P2)의 상면과 접촉되면서 가압하여 클램핑하게 된다.

즉, 상기 클램핑 유닛(50)은 이동 플레이트(30)의 상부에 안착된 패널(P1, P2)의 길이방향을 따라 클램핑 패드(57)를 통해 가압하여 클램핑함으로써, 패널(P1, P2)의 유동을 방지하는 동시에, 이동 플레이트(30) 상에서 고정시키게 된다.

그리고 상기 위치규제유닛(60)은 상기 용접 다이(10)의 내부에 구성되며, 상기 이동 플레이트(30) 상에 패널(P1, P2)의 안착 시, 패널(P1, P2)의 용접단 위치를 규제하게 된다.

이러한 위치규제유닛(60)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 삽입홀(61), 작동 실린더(63), 연결 프레임(65), 및 스토퍼(67)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 삽입홀(61)은 상기 용접 다이(10)의 상부 양측에 지그재그 방향으로 상호 엇갈리게 각각 4개씩 형성된다.

그리고 작동 실린더(63)는 작동로드를 포함하며, 상기 용접 다이(10)의 내부에서 작동로드가 상부를 향하도록 설치된다.

여기서, 상기 작동 실린더(63)는 용접 다이(10)의 내부에 형성되는 제2 연결부(17)의 상부에 하부가 볼트 체결될 수 있다.

이러한 작동 실린더(63)는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 공압을 대신할 수 있는 유압의 적용도 가능할 것이다.

또한, 작동 실린더(63)의 작동압인 공압 혹은 유압의 공급은 일반적인 유공압 공급시스템을 통하여 구현할 수 있을 것이므로 그 자세한 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 상기 연결 프레임(65)은 작동 실린더(63)의 작동로드 선단에 장착되어 상기 용접 다이(10)의 내부에서 상, 하부로 이동 가능하게 구성된다.

여기서, 상기 연결 프레임(65)은 양단부가 상기 각 삽입홀(61)을 향하여 절곡된 “ㄷ”자 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 스토퍼(67)는 상기 연결 프레임(65)의 상부 양측에 상기 각 삽입홀(61)에 대응하여 일체로 돌출 형성되며, 작동 실린더(63)의 전, 후진 작동에 따라 상기 삽입홀(61)을 통해 용접 다이(10)의 상부로 돌출된다.

이와 같이 구성되는 위치규제유닛(60)은 작동 실린더(63)의 전, 후진 작동을 통해 용접 다이(10)의 상부로 돌출되는 스토퍼(67)를 통하여 각 이동 플레이트(30)에 패널(P1, P2)의 안착 시, 용접 다이(10)를 향하여 배치되는 각 패널(P1, P2)의 용접단이 이동 플레이트(30)로부터 설정거리까지 돌출되도록 그 위치를 규제하게 된다.

즉, 본 실시예에 따른 지그 장치(1)는 용접 다이(10)의 용접 엔빌(11) 중앙을 지나는 수직선을 기준으로, 상기 스토퍼(67)의 외측까지의 거리(L1)와, 용접 다이(10)로부터 이격된 이동 플레이트(30)의 일단과 상기 스토퍼(67)의 외측까지의 거리(L2)는 항상 동일한 거리(L1 = L2)로 유지되도록 이동 플레이트(30)의 위치를 규제하게 된다.

이에 따라, 상기 각 이동 플레이트(30)의 상부에 패널(P1, P2)의 안착 시, 패널(P1, P2)의 용접단이 상기 스토퍼(67)의 외측면에 접촉될 때까지 이동 플레이트(30) 상에서 이동시켜 안착시키게 된다.

그런 후, 이동유닛(40)의 작동을 통해 각 이동 플레이트(30)가 용접 다이(10)를 향하여 이동이 완료되면, 각 패널(P1, P2)의 용접단은 용접 엔빌(11)의 중앙에서 상호 일치되게 맞닿은 상태가 된다.

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

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 장치의 단계별 작동 상태도이다.

먼저, 도 4에서 도시된 바와 같이, 두께가 서로 다른 각 패널(P1, P2)이 상기 용접 다이(10)의 양측에서 각 이동 프레임(30)에 안착되면, 상기 위치규제유닛(60)의 작동 실린더(63)가 작동하여 스토퍼(67)가 각 삽입홀(61)의 상부로 돌출된 상태를 유지하게 된다.

이 때, 상기 이동 플레이트(30)는 상기 용접 다이(10)로부터 일단부가 소정간격으로 이격된 상태를 유지하게 되는데, 용접 다이(10)의 용접 엔빌(11) 중앙을 지나는 수직선을 기준으로, 상기 스토퍼(67)의 외측까지의 거리(L1)와, 이동 플레이트(30)의 일단과 상기 스토퍼(67)의 외측까지의 거리(L2)는 항상 동일한 거리(L1 = L2)로 유지된다.

이러한 상태에서, 작업자는 각 패널(P1, P2)의 용접단이 상기 스토퍼(67)에 접촉될 때까지 상기 각 패널(P1, P2)을 이동 플레이트(30) 상에서 각각 이동시키게 된다.

그런 후, 각 패널(P1, P2)의 용접단이 각 스토퍼(67)의 외측과 접촉된 상태로 정위치되면, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 클램핑 유닛(50)의 각 클램핑 실린더(55)가 전진 작동을 하여 각 클램핑 패드(57)를 통해 각 패널(P1, P2)의 상부를 가압하여 클램핑함으로써, 패널(P1, P2)이 이동 플레이트(30)의 상부에서 이동 또는 유동되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같이, 각 패널(P1, P2)의 클램핑이 완료되면, 상기 위치규제유닛(60)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 작동 실린더(63)가 후진 작동을 하여 상기 연결프레임(65)을 하강시킴으로써, 상기 삽입홀(61)을 통해 돌출되었던 스토퍼(67)가 용접 다이(10)의 내부로 삽입된다.

상기 위치규제유닛(60)의 스토퍼(67)가 용접 다이(10)의 내부로 완전히 삽입되면, 도 7에서 도시한 바와 같이, 이동유닛(40)의 구동모터(41)가 회전되면서, 구동 기어(43a)를 회전시키게 되고, 구동 기어(43a)와 치합된 각 종동 기어(43b)가 양측 스크류 로드(45)를 각각 회전시키게 된다.

여기서, 상기 각 스크류 로드(45)는 용접 다이(10)와 장착블록(49)의 사이에서 베어링(B)에 의해 안정적으로 지지된 상태로 원활히 회전하게 된다.

이에 따라, 상기 스크류 로드(45)에 랙기어(47)를 통해 치합된 각 이동 플레이트(30)는 용접 다이(10)를 향하여 이동하게 되며, 이 때, 가이더(13), 및 가이드 홈(31)과 가이드 수단의 레일 가이드(21)와 레일(33)을 통하여 이동 플레이트(30)의 이동을 안정적으로 가이드하게 된다.

한편, 상기 가이더(13)와 가이드 홈(31)은 상기 구동모터(41)의 오작동으로 인해 이동 플레이트(30)가 용접 다이(10)를 향하여 일정거리 이상으로 이동되는 것을 미연에 방지하게 된다.

이러한 상태로, 상기 각 이동 플레이트(30)가 용접 다이(10)의 양측면에 맞닿게 되면, 이동유닛(40)의 작동은 중지되며, 이 때, 두께가 서로 다른 각 패널(P1, P2)의 용접단은 용접 엔빌(11)의 중앙에서 서로 맞닿아 일치된 상태가 된다.

이 경우, 상기 각 패널(P1, P2)의 용접단 하부는 동일한 위치에 설치되는 이동 플레이트(30)에 의해 서로 일치된 상태를 유지하게 되며, 이러한 상태에서 각 용접단에 레이저빔을 조사하여 레이저 용접을 진행하여 TWB(Tailor Welded Blanks) 판재를 생산하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 지그 장치(1)를 적용하면, 두께가 각기 다른 패널(P1, P2)의 레이저 용접 시, 각 패널(P1, P2)을 자동으로 로딩시키는 동시에, 로딩된 각 패널(P1, P2)의 용접단 하부를 일치시킨 상태로 레이저 용접을 진행함으로써, 용접단에서 완전 용입 용접을 가능케 하여 용접품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 각 패널(P1, P2)을 동시에 용접 엔빌(11)의 정 중앙에 정확하게 로딩시킬 수 있어 로딩시간을 단축시킴으로써, 전체적인 공정시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수도 있다.

또한, 각 패널(P1, P2)을 안정적으로 클램핑한 상태로, 정확하게 맞대어진 상태로 레이저 용접을 진행할 수 있어 용접단에서 잔류응력과 변형, 및 굴곡 등의 발생을 방지하여 용접불량을 최소화시키고 용접이 완료된 TWB(Tailor Welded Blanks) 판재의 상품성을 향상시킬 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.

1 : 지그 장치 10 : 용접 다이
11 : 용접 엔빌 13 : 가이더
15 : 제1 연결부 15a : 관통홀
17 : 제2 연결부 20 : 베이스 플레이트
21 : 레일 가이드 30 : 이동 플레이트
31 : 가이드 홈 33 : 레일
40 : 이동유닛 41 : 구동모터
43 : 기어수단 43a : 구동 기어
43b : 종동 기어 45 : 스크류 로드
47 : 랙기어 49 : 장착블록
50 : 클램핑 유닛 51 : 지지프레임
53 : 장착프레임 55 : 클램핑 실린더
57 : 클램핑 패드 60 : 위치규제유닛
61 : 삽입홀 63 : 작동 실린더
65 : 연결 프레임 67 : 스토퍼
B : 베어링 P1, P2 : 패널

Claims

작업장의 바닥에 설치되며, 내부에 공간이 형성되고, 상단에는 길이방향을 따라 용접 엔빌이 형성되는 용접 다이;
상기 용접 다이를 사이에 두고, 양측에 각각 설치되는 베이스 플레이트;
상기 각 베이스 플레이트의 상부에서 일정간격 이격되게 배치되어 상기 용접 다이를 향하여 각각 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상면에 패널이 각각 안착되는 이동 플레이트;
상기 베이스 플레이트와 이동 플레이트의 사이에 구성되어 상기 베이스 플레이트 상에서 이동 플레이트를 이동시키는 이동유닛;
상기 각 이동 플레이트의 상부에 설치되며, 상기 이동 플레이트의 상부에 안착된 패널을 클램핑하는 클램핑 유닛; 및
상기 용접 다이의 내부에 구성되며, 상기 이동 플레이트 상에 패널의 안착 시, 패널의 용접단 위치를 규제하는 위치규제유닛;을 포함하되,
상기 용접 다이는 상부 양측에 길이방향을 따라 적어도 하나 이상의 가이더가 일체로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 이동 플레이트는
상기 각 가이더에 대응하여 상부 양측에 상기 가이더가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제1항에 있어서,
상기 이동유닛은
상기 용접 다이의 내부 중앙에 장착되는 구동모터;
상기 구동모터의 회전축에 연결되어 상기 구동모터의 회전력을 전달하는 기어수단;
상기 기어수단과 각각 연결되며, 상기 각 베이스 플레이트와 각 이동 플레이트의 사이에서 상기 각 베이스 플레이트에 폭방향으로 회전 가능하게 각각 설치되는 스크류 로드; 및
상기 각 스크류 로드에 대응하여 상기 각 이동 플레이트의 하부에 각각 형성되어 상기 스크류 로드와 치합되는 랙기어;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제4항에 있어서,
상기 기어수단은
상기 구동모터의 회전축과 연결되는 구동 기어; 및
상기 구동 기어의 상부에서 상기 용접 다이의 내부로 삽입되는 각 스크류 로드의 일단부에 연결되어 상기 구동 기어와 치합되는 2 개의 종동 기어;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제5항에 있어서,
상기 구동 기어와 각 종동 기어는
베벨 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제4항에 있어서,
상기 각 스크류 로드는
양단부의 설정구간이 원형의 봉 형상으로 형성되며, 타단부는 상기 각 베이스 플레이트 상에서 장착블록을 통해 장착되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제7항에 있어서,
상기 각 스크류 로드는
상기 용접 다이와, 장착블록과의 사이에 베어링을 개재시켜 장착되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제4항에 있어서,
상기 구동모터는
상기 용접 다이의 내부에 형성되는 제1 연결부에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 연결부는
상기 구동모터의 회전축이 삽입되는 관통홀이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제4항에 있어서,
상기 구동모터는
그 회전수 및 회전방향의 제어가 가능한 서보 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제1항에 있어서,
상기 베이스 플레이트와 이동 플레이트의 사이에는 상기 베이스 플레이트 상에서 슬라이드 이동되는 이동 플레이트를 가이드하는 가이드 수단이 장착되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제12항에 있어서,
상기 가이드 수단은
상기 각 베이스 플레이트의 상부 양측에 각각 형성되는 레일 가이드; 및
상기 레일 가이드에 대응하여 상기 이동 플레이트의 하부 양측에 각각 일체로 형성되며, 상기 레일 가이드에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 레일;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제1항에 있어서,
상기 위치규제유닛은
상기 용접 다이의 상부 양측단에 각각 형성되는 적어도 하나 이상의 삽입홀;
작동로드를 포함하며, 상기 용접 다이의 내부에서 작동로드가 상부를 향하도록 설치되는 작동 실린더;
상기 작동 실린더의 작동로드 선단에 장착되어 상기 용접 다이의 내부에서 상, 하부로 이동 가능하게 구성되는 연결 프레임; 및
상기 연결 프레임의 상부 양측에 상기 각 삽입홀에 대응하여 일체로 돌출 형성되며, 상기 작동 실린더의 전, 후진 작동에 따라 상기 삽입홀을 통해 용접 다이의 상부로 돌출되는 스토퍼;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제14항에 있어서,
상기 연결 프레임은
양단부가 상기 각 삽입홀을 향하여 절곡된 “ㄷ”자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제14항에 있어서,
상기 작동 실린더는
상기 용접 다이의 내부에 형성되는 제2 연결부의 상부에 하부가 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제14항에 있어서,
상기 작동 실린더는
그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 레이저 용접용 지그 장치.
제14항에 있어서,
상기 작동 실린더는
그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 레이저 용접용 지그 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 유닛은
상기 각 이동 플레이트에서 상기 용접 다이에 인접한 일단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제1항에 있어서,
상기 클램핑 유닛은
상기 이동 플레이트의 일단부에서 길이방향으로 양측에 각각 장착되는 지지프레임;
상기 각 지지프레임의 상단을 상호 연결하여 장착되는 장착프레임;
작동로드를 포함하며, 상기 장착프레임의 하부에서 상기 작동로드가 상기 이동 플레이트의 상면을 향하여 하향 설치되는 적어도 하나 이상의 클램핑 실린더; 및
상기 클램핑 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 클램핑 패드;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그 장치.
제20항에 있어서,
상기 클램핑 실린더는
그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 레이저 용접용 지그 장치.
제20항에 있어서,
상기 클램핑 실린더는
그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 레이저 용접용 지그 장치.