KR101334622B1 - 롤 레이저 용접기용 가이드 장치 - Google Patents

롤 레이저 용접기용 가이드 장치 Download PDF

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Abstract

롤 레이저 용접기용 가이드 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 롤 레이저 용접기용 가이드 장치는 롤 레이저 용접기의 전, 후방에 대응하여 베이스 상의 폭 방향 양측에 각각 구성되는 롤러 프레임; 상기 양측 롤러 프레임 사이에 회전축을 통하여 회전 가능하게 설치되어 성형빔의 하면을 구름 지지하는 하부 가이드 롤러; 및 상기 양측 롤러 프레임의 각 상단에 구성되어 상기 성형빔의 양 측단부 상면과 외측면에 대하여 가압 롤러를 통하여 각각 구름 접촉 및 면 접촉된 상태로, 스프링의 탄성력으로 상기 성형빔의 스프링백을 지지하는 양측 가압 가이드 수단을 포함한다.

Description

롤 레이저 용접기용 가이드 장치{GUIDE DEVICE FOR ROLL LASER WELDING SYSTEM}
본 발명은 롤 레이저 용접기용 가이드 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤 레이저 용접에 따른 스패터나 용접열의 영향을 받지 않으며, 롤 포밍 성형빔의 스프링백으로 인한 용접부 크랙이나 파단을 방지해주는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치에 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 차량용 범퍼빔과 같이 다양한 형상으로 절곡 성형된 직선타입의 빔류를 제조하게 된다.
도 1은 롤 포밍 공법을 이루기 위한 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정 개념도로써, 일반적인 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 코일(10)을 평판의 패널(20)로 펴주는 스트레이트너(2)가 그 후방에 구비되어 스트레이트닝 단계(S2)를 이룬다.
그리고 상기 스트레이트너(2)의 후방에는 스트레이트너(2)로부터 공급된 패널(20)에, 성형된 빔류의 조립을 위한 여러 용도의 구멍을 성형하는 브레이크 프레스(3)가 구비되어 피어싱 단계(S3)를 진행한다.
또한, 적어도 10단 이상의 롤 포머(R1~R10; 일부 미도시)들로 구성되는 롤 포밍유닛(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(S4)를 진행하게 된다.
그리고 상기 롤 포밍유닛(4)의 후방에는, 성형빔(30)이 폐단면 형상을 갖는 경우, 그 양단을 용접하기 위한 롤 레이저 용접기(5)가 구비되어 용접 단계(S5)를 진행한다.
상기 롤 레이저 용접기(5)의 후방에는 성형빔(30)이 일정 곡률을 갖도록 곡률 성형을 위한 라운드 벤더(6)가 구비되어 성형하고자하는 곡률의 반경을 따라 상기 성형빔(30)을 통과시킴으로써 일정 곡률의 곡선빔(40)을 제조하는 벤딩 단계(S6)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 컷팅 단계(S7)를 이룬다.
이러한 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정에서, 상기 용접 단계(S5)에서는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 레이저 스캐너 등의 롤 레이저 용접기(5)가 구비되어 레이저 발진기(51)로부터 출력되는 레이저빔을 상기 성형빔(30) 상의 용접위치에 조사하여 용접작업을 진행한다.
한편, 상기한 성형빔(30)이, 도 3에서 도시한 바와 같이, 폐단면 형상으로 구성되는 경우, 그 양단을 용접하기 위한 롤 레이저 용접기(5)는, 상기 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 롤 포밍유닛(4)의 공정방향 후방측 베이스(9) 상에 일정 간격을 두고 전,후방 가이드 롤러유닛(53,55)을 설치하여 성형빔(30)의 이동을 안내한다.
여기서, 상기한 종래의 가이드 롤러유닛(53,55)은 프레임(F) 상에 회전 가능하게 설치되는 상부 및 하부 가이드 롤러(R1)(R2)이 성형빔(30)의 상면과 하면을 구름 지지하도록 구성된다.
그러나 종래의 가이드 롤러유닛(53,55)은 레이저 용접에 의해 발생되는 스패터가 가이드 롤러(R1,R2) 중, 특히 상부 가이드 롤러(R1)에 용착되어 제품 불량 및 상부 가이드 롤러(R1)의 수명을 저하시키거나, 레이저 용접열에 의한 상부 가이드 롤러(R1)의 온도 상승으로 열변형에 의한 제품 변형 등의 문제점이 있다.
또한, 종래의 가이드 롤러유닛(53,55)은, 도 3에서와 같이, 용접 공정 중에, 롤 포밍유닛(4)으로부터 절곡 성형된 성형빔(30)에 남아 있는 잔류응력에 의한 스프링백(SB)을 충분히 지지하지 못하여 성형빔(30)의 용접 직후, 그 용접위치(WP)의 용융부가 굳기 전에 스프링백(SB)의 영향으로 인해 용접부 선단에 크랙 또는 노치가 발생하거나, 파단되는 등의 접합불량을 유발하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예는 롤 레이저 용접에 따른 스패터나 용접열의 영향을 받지 않도록 하여 가이드 롤러의 수명을 연장함과 동시에 제품 변형을 방지하며, 롤 포밍 성형빔의 스프링백으로 인한 용접부 크랙을 방지하여 양호한 용접품질을 보장하는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 롤 레이저 용접기의 전, 후방에 대응하여 베이스 상의 폭 방향 양측에 각각 구성되는 롤러 프레임; 상기 양측 롤러 프레임 사이에 회전축을 통하여 회전 가능하게 설치되어 성형빔의 하면을 구름 지지하는 하부 가이드 롤러; 및 상기 양측 롤러 프레임의 각 상단에 구성되어 상기 성형빔의 양 측단부 상면과 외측면에 대하여 가압 롤러를 통하여 각각 구름 접촉 및 면 접촉된 상태로, 스프링의 탄성력으로 상기 성형빔의 스프링백을 지지하는 양측 가압 가이드 수단을 포함하는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 가압 가이드 수단은 상기 각 롤러 프레임의 상단에 설치되며, 상측에는 로드홀이 경사지게 형성되는 로드 설치단이 형성되는 설치 프레임; 상기 설치 프레임의 로드홀에 삽입되며, 후단에는 상기 로드 설치단의 외측에서 스토퍼 너트가 체결되는 설치되며, 선단에는 롤러 하우징이 구성되는 스프링 로드; 상기 스프링 로드에 끼워진 상태로, 상기 스프링 로드에 하향 탄성력을 제공하는 스프링; 및 상기 롤러 하우징에 회전 가능하게 설치되어 상기 성형빔의 측단부 상면과 외측면에 구름 접촉되는 가압 롤러로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스프링은 상기 스프링 로드에 끼워진 상태로, 일단이 상기 롤러 하우징에 지지되고, 타단은 상기 로드 설치단에 지지되는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가압 롤러는 구름 접촉면이 상기 성형빔의 양 측단부 상면과 외측면을 연결하는 모서리부의 형상을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 롤러 하우징은 하측면이 상기 설치 프레임의 상부 내측에 형성되는 경사면에 슬라이딩 접촉되어 안내될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 성형빔의 상면에 대해서는 양 측단부의 모서리부만 부분적으로 가압 접촉되도록 가압 롤러를 적용함에 따라 종전의 상부 가이드 롤러와는 달리, 레이저 용접 시에 발생되는 스패터와 레이저 용접열의 영향을 덜 받으며, 이로 인해 제품 품질을 보장하고, 열변형에 의한 제품 변형을 방지하여 양호한 제품 품질을 보장할 수 있다.
또한, 성형빔의 용접 후, 그 용융부가 굳을 때까지 각 가압 실린더의 일정 가압력을 이용하여 가압 롤러가 성형빔의 스프링백을 지지해주게 됨으로, 스프링백의 영향에 의한 용접부 크랙 발생 및 파단 등의 접합 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 롤 포밍 시스템 및 그 단계별 공정도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 가이드 롤러유닛이 적용된 롤 레이저 용접 공정의 구성도이다.
도 3은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 롤 포밍 폐단면 성형빔의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 장치가 적용된 롤 레이저 용접 공정의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 장치의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 장치의 사용 상태도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어, 종래 기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 장치가 적용된 롤 레이저 용접 공정의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드 장치의 정면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 롤 레이저 용접기용 가이드 장치는 언코일러(1), 스트레이트너(2), 브레이크 프레스(3), 롤 포밍유닛(4), 롤 레이저 용접기(5), 라운드 벤더(6), 및 컷팅 프레스(7)를 포함하는 롤 포밍 시스템에서, 폐단면 성형빔의 양단을 용접하는 롤 레이저 용접기(5)의 전, 후방에 구성된다.
도 4와 도 5를 참조하면, 상기한 가이드 장치(100)는 롤러 프레임(101), 하부 가이드 롤러(105), 양측 가압 가이드 수단(110)으로 구성된다.
상기 롤러 프레임(101)은 롤 레이저 용접기(5)의 전, 후방에 대응하여 베이스(9) 상의 폭 방향 양측에 각각 세워서 설치된다.
상기 하부 가이드 롤러(105)는 전, 후방 각각의 양측 롤러 프레임(101) 사이에 회전축(103)을 통하여 회전 가능하게 설치되어 성형빔(30)의 하면을 구름 지지한다.
그리고 상기 가압 가이드 수단(110)은 양측 롤러 프레임(101)의 각 상단에 각각 구성되어 상기 성형빔(30)의 양 측단부 상면(F1)과 외측면(F2)은 연결하는 모서리부에 대하여 가압 롤러(111)를 통하여 각각 구름 접촉된 상태로, 스프링(113)의 탄성력으로 성형빔(30)의 스프링백을 지지하도록 작동한다.
이러한 가압 가이드 수단(110)의 구체적인 구성에 대해서는 이하, 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 가압 가이드 수단(110)은 설치 프레임(115), 스프링 로드(117), 스프링(113), 가압 롤러(111)로 구성된다.
상기 설치 프레임(115)은 각 롤러 프레임(101)의 상단에 설치되며, 상측에는 로드홀(119)이 경사지게 형성되는 로드 설치단(121)이 일체로 형성된다.
상기 스프링 로드(117)는 상기 로드 설치단(121)의 로드홀(119)에 삽입되며, 그 후단에는 상기 로드 설치단(121)의 외측에서 스토퍼 너트(123)가 체결된다.
또한, 상기 스프링 로드(117)의 선단에는 롤러 하우징(125)이 일체로 연결된다.
이때, 상기 스프링 로드(117)는 상기 로드홀(119)에 삽입된 상태로 선단의 롤러 하우징(125)이 상기 성형빔(30)의 측단부 상면(F1)과 외측면(F2)이 연결되는 모서리부를 향하도록 로드홀(119)과 같이 경사지게 배치된다.
상기 스프링(113)은 스프링 로드(117)에 끼워진 상태로, 상기 스프링 로드(117)에 하향 탄성력을 제공한다.
즉, 상기 스프링(113)은 스프링 로드(117)에 끼워진 상태로, 일단이 상기 롤러 하우징(125)에 지지되고, 타단은 상기 로드 설치단(121)에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지며, 상기 스프링 로드(117)가 성형빔(30)을 향하는 방향으로 탄성력을 제공한다.
또한, 상기 가압 롤러(111)는 롤러 하우징(125)에 회전 가능하게 설치되어 상기 성형빔(30)의 측단부 상면(F1)과 외측면(F2)을 연결하는 모서리부에 구름 접촉된다.
이러한 가압 롤러(111)는 구름 접촉면(127)이 상기 성형빔(30)의 양 측단부 상면(F1)과 외측면(F2)을 연결하는 모서리부의 형상을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 롤러 하우징(125)은 그 하측면이 상기 설치 프레임(115)의 상부 내측에 형성되는 경사면(129)에 슬라이딩 접촉된 상태로 경사방향으로 안내되도록 배치된다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치(100)의 작동을 도 6을 참조하여 설명한다.
즉, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 가이드 장치(100)는 롤 포밍 시스템의 롤 포밍유닛(4)을 통하여 폐단면 형상의 성형빔(30)이 성형된 후, 성형빔(30)의 양단을 용접하기 위한 롤 레이저 용접기(5)의 전, 후방에서 각각 성형빔(30)의 이동을 안내한다.
이때, 상기 성형빔(30)은 롤 레이저 용접기(5)의 전, 후방에서 각 양측 롤러 프레임(101) 사이에 설치되는 하부 가이드 롤러(105)에 의해 그 하면이 구름 지지된다.
또한, 상기 성형빔(30)에는 상기 전, 후방의 각 양측 롤러 프레임(101) 상단에 구성되는 각각의 가압 가이드 수단(110)에 의해 그 양 측단부의 상면(F1)과 외측면(F2)을 연결하는 모서리부에 스프링(113)의 탄성력이 제공된다.
즉, 상기 가압 가이드 수단(110)은 스프링(113)의 탄성력으로 스프링 로드(117)를 경사방향으로 밀게 되면, 가압 롤러(111)가 성형빔(30)의 양 측단부 상면(F1)과 그 외측면(F2)을 연결하는 모서리부에 일정 가압력으로 가압 작동한다.
이에 따라, 각 가압 롤러(111)는 스프링(113)로부터 제공되는 탄성력으로 상기 성형빔(30)의 양 측단부을 레이저 용접공정의 전후방에서 눌러주게 됨에 따라 성형빔(30)의 잔류응력에 의한 스프링백(SB) 영향으로 용접부가 파단되거나, 크랙이 발생하는 것을 억제하게 된다.
즉, 롤 레이저 용접기(5)에 의한 성형빔(30)의 용접 후, 그 용융부가 굳을 때까지 각 가이드 장치(100)가 성형빔(30)의 스프링백(SB)을 지지해주게 된다.
한편, 상기한 가압 롤러(111)는 성형빔(30)의 양 측단부에 대하여 부분적으로만 가압 접촉되는 구성으로, 종전의 가이드 롤러유닛의 상부 가이드 롤러와는 달리 성형빔(30)의 레이저 용접 시에 발생되는 스패터와 레이저 용접열의 영향을 덜 받게 된다.
즉, 가압 롤러(111)는 스패터와 레이저 용접열에 직접적으로 노출되지 않아 그 표면에 스패터가 용착되거나, 레이저 용접열의 영향이 작다.
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 포밍유닛
5: 롤 레이저 용접기 6: 라운드 벤더
7: 컷팅 프레스 9: 베이스
30: 성형빔 100: 가이드 장치
101: 롤러 프레임 103: 회전축
105: 하부 가이드 롤러 110: 가압 가이드 수단
111: 가압 롤러 113: 스프링
115: 설치 프레임 117: 스프링 로드
119: 로드홀 121: 로드 설치단
123: 스토퍼 너트 125: 롤러 하우징
127: 구름 접촉면 129: 경사면

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 롤 레이저 용접기의 전, 후방에 대응하여 베이스 상의 폭 방향 양측에 각각 구성되는 롤러 프레임; 상기 양측 롤러 프레임 사이에 회전축을 통하여 회전 가능하게 설치되어 성형빔의 하면을 구름 지지하는 하부 가이드 롤러; 및 상기 양측 롤러 프레임의 각 상단에 구성되어 상기 성형빔의 양 측단부 상면과 외측면에 대하여 가압 롤러를 통하여 각각 구름 접촉 및 면 접촉된 상태로, 스프링의 탄성력으로 상기 성형빔의 스프링백을 지지하는 양측 가압 가이드 수단을 포함하는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치에 있어서,
    상기 가압 가이드 수단은 상기 각 롤러 프레임의 상단에 설치되며, 상측에는 로드홀이 경사지게 형성되는 로드 설치단이 형성되는 설치 프레임;
    상기 설치 프레임의 로드홀에 삽입되며, 후단에는 상기 로드 설치단의 외측에서 스토퍼 너트가 체결되는 설치되며, 선단에는 롤러 하우징이 구성되는 스프링 로드;
    상기 스프링 로드에 끼워진 상태로, 상기 스프링 로드에 하향 탄성력을 제공하는 스프링; 및
    상기 롤러 하우징에 회전 가능하게 설치되어 상기 성형빔의 측단부 상면과 외측면에 구름 접촉되는 가압 롤러;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스프링은
    상기 스프링 로드에 끼워진 상태로, 일단이 상기 롤러 하우징에 지지되고, 타단은 상기 로드 설치단에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가압 롤러는
    구름 접촉면이 상기 성형빔의 양 측단부 상면과 외측면을 연결하는 모서리부의 형상을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 롤러 하우징은
    하측면이 상기 설치 프레임의 상부 내측에 형성되는 경사면에 슬라이딩 접촉되어 안내되는 것을 특징으로 하는 롤 레이저 용접기용 가이드 장치.
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