KR101371273B1 - 레이저 열처리용 지그장치 - Google Patents

Abstract

레이저 열처리용 지그장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상부에 장착되며, 성형된 패널이 상부에 안착되는 하부 다이; 및 상기 하부 다이를 사이에 두고 상기 베이스 플레이트의 양측에 각각 설치되며, 상기 하부 다이에 안착된 패널의 레이저 열처리 후, 열처리된 패널의 각 면을 가압하는 가압유닛을 포함한다.

Description

레이저 열처리용 지그장치{JIG DEVICE FOR LASER HEAT TREATMENT}

본 발명은 레이저 열처리용 지그장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저빔을 이용한 패널의 열처리 후, 발생된 열로 인해 패널이 뒤틀리는 것을 방지하도록 하는 레이저 열처리용 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 차체 부품의 제조과정은 여러 종류의 프레스 금형을 통하여 제품패널을 성형한 후, 차체공장에서 조립되어 화이트 바디(B.I.W) 상태의 차체를 제작하게 된다.

즉, 상기한 프레스 금형은 차체의 각 부분을 이루는 부품패널의 성형과정에서, 최초로 코일소재를 부품패널의 사이즈에 맞게 적당한 크기로 절단하는 블랭킹(BLANKING) 공정을 이루는 블랭킹 프레스 금형과, 부품패널의 형태로 다수회 가압 성형하는 드로우(DRAW) 공정을 이루는 드로우 프레스 금형, 부품패널에서 불필요한 부분을 절단하거나 홀 등을 가공하는 트림(TRIM) 또는 피어싱(PIECING) 프레스 금형 등으로 구분된다.

이러한 각 종 프레스 금형은 부품패널의 성형과정에서, 그 성형 표면에 많은 부하와 피로가 누적됨으로, 금형 본래의 재질이 갖는 강도 특성보다 높은 강도를 갖도록 열처리를 통하여 고강도화가 진행된다.

통상, 금형의 열처리는 고주파 열처리로 이루어지는데, 고주파 열처리는 고주파 유도가열의 열원으로 금형의 표면을 가열 및 냉각하여, 금형의 표면층을 오스테나이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 변화시킴으로서, 내마모성은 물론 내피로성을 더욱 유효하게 하여 그 기계적 성질을 높이게 된다.

즉, 이러한 고주파 열처리는 고주파 유도가열의 방법을 이용하여 금형의 표면을 소입온도(가열물의 재질에 따라 편차가 큼)까지 가열하여 공냉식 혹은 수냉식으로 순간 냉각함으로써 표면층에 소입 경화층을 만든 후, 템퍼링을 거쳐 내마모성을 향상시키게 되는데, 이때 경화 깊이는 주파수와 가열온도와 시간에 따라 달라진다.

한편, 최근에는 레이저빔을 이용해 성형된 패널의 표면을 국부 열처리하는 레이저 열처리가 이루어지고 있다.

이러한 레이저 열처리는 레이저 옵틱헤드로부터 조사되는 레이저빔의 조사각도를 조절하여 패널의 표면을 열처리함에 따라, 상기한 고주파 열처리에 비해 범용성이 향상되고 금형의 국부적인 부분까지 열처리가 가능하다는 장점이 있다.

그러나 상기한 패널의 레이저 열처리는, 단순히 지그 상에 안착된 성형된 패널에 열처리를 수행함에 따라, 열처리 시 발생되는 열로 인해 패널이 뒤틀리는 현상이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레이저빔을 이용한 패널의 열처리 후, 패널의 각 면을 동일한 고정력으로 고정함으로써, 열처리 시에 발생된 열로 인해 패널의 형상 변형량을 최소화하도록 하는 레이저 열처리용 지그장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상부에 장착되며, 성형된 패널이 상부에 안착되는 하부 다이; 및 상기 하부 다이를 사이에 두고 상기 베이스 플레이트의 양측에 각각 설치되며, 상기 하부 다이에 안착된 패널의 레이저 열처리 후, 열처리된 패널의 각 면을 가압하는 가압유닛을 포함하되, 상기 가압유닛은 상기 하부 다이를 사이에 두고, 상기 베이스 플레이트의 양측에 각각 장착되는 포스트; 작동로드를 포함하며, 상기 포스트의 상부에 장착되는 작동 실린더; 상기 작동 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 고정커버; 상기 고정커버의 내부에서 회전 가능하도록 힌지축을 통해 일단이 힌지 연결되는 한 쌍의 가이드 로드; 상기 각 가이드 로드의 타단에 장착되며, 상기 작동 실린더의 전, 후진 작동에 따라 상기 패널의 각면과 구름 접촉되면서 가압하는 지지롤러; 및 상기 각 가이드 로드의 내측을 상호 연결하며, 상기 각 가이드 로드에 탄발력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 하부 다이는 상기 패널의 절곡된 양단부가 삽입되는 안착홈이 양측에 각각 형성될 수 있다.

삭제

상기 탄성부재는 양단이 상기 각 가이드 로드의 상호 마주하는 내측면에 각각 지지되는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

상기 작동 실린더는 상기 포스트의 상부에서 상기 하부 다이에 대응하여 상기 작동로드가 일정각도 하향 경사지게 설치될 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 고정커버는 그 형상이 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.

상기 고정커버는 상기 힌지축을 중심으로 상기 각 가이드 로드의 회전 시, 회전 이동을 가이드하는 가이드 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 가이드 수단은 상기 고정커버의 내측에서 상기 각 가이드 로드의 회전반경을 따라 형성되는 가이드 레일; 및 상기 각 가이드 레일에 고정되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동되는 레일블록을 포함할 수 있다.

상기 레일블록은 상기 각 가이드 로드에 볼트 체결될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치에 의하면, 레이저빔을 이용한 패널의 열처리 후, 패널의 각 면을 동일한 고정력으로 고정함으로써, 열처리 시에 발생된 열로 인해 패널의 형상 변형량을 최소화시키는 효과가 있다.

또한, 패널의 열처리 후, 형상 변형량을 최소화하여 뒤틀림 발생을 방지함으로써, 열처리가 완료된 패널의 상품성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치의 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 열처리용 지그장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치의 단계별 작동 상태도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치(100)는 레이저빔을 이용한 패널(P)의 열처리 후, 패널(P)의 각 면을 동일한 고정력으로 고정함으로써, 열처리 시에 발생된 열로 인해 패널(P)의 형상 변형량을 최소화시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치(100)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 베이스 플레이트(110), 하부 다이(120), 및 가압유닛(130)을 포함하여 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 베이스 플레이트(110)는 레이저 열처리가 이루어지는 작업장의 바닥에 설치된다.

본 실시예에서, 상기 하부 다이(120)는 상기 베이스 플레이트(110)의 상부에 장착되며, 성형된 패널(P)이 상부에 안착된다.

여기서, 상기 하부 다이(120)는 상기 패널(P)의 절곡된 양단부가 삽입되는 안착홈(122)이 양측에 각각 형성된다.

즉, 본 실시예에서, 상기 안착홈(122)은 양단부가 절곡된 “ㄷ”자 형상의 패널(P)이 상기 하부 다이(120) 상에서 안정적으로 안착되도록 패널(P)의 양단부가 삽입된 상태로 안착된다.

그리고 상기 가압유닛(130)은 상기 하부 다이(120)를 사이에 두고 상기 베이스 플레이트(110)의 양측에 각각 설치되며, 상기 하부 다이(120)에 안착된 패널(P)의 레이저 열처리 후, 열처리된 패널(P)의 각 면을 가압하게 된다.

여기서, 상기 가압유닛(130)은 포스트(132), 작동 실린더(134), 고정커버(136), 가이드 로드(138), 지지롤러(R), 및 탄성부재(139)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 포스트(132)는 하부 다이(120)를 사이에 두고, 상기 베이스 플레이트(110)의 양측에 각각 장착된다.

상기 작동 실린더(134)는 작동로드를 포함하며, 상기 포스트(132)의 상부에 장착된다.

여기서, 상기 작동 실린더(134)는 상기 포스트(132)의 상부에서 상기 하부 다이(120)에 대응하여 작동로드가 하부 다이(120)를 향하여 전, 후진 작동되도록 일정각도 하향 경사지게 설치될 수 있다.

이러한 작동 실린더(134)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 작동 실린더(134)의 작동압인 공압 혹은 유압의 공급은 일반적인 유공압 공급시스템을 통하여 구현할 수 있을 것이므로 그 자세한 구성의 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 상기 고정커버(136)는 작동 실린더(134)의 작동로드 선단에 장착된다.

이러한 고정커버(136)는 그 형상이 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 가이드 로드(138)는 한 쌍으로 구성되며, 상기 고정커버(136)의 내부에서 회전 가능하도록 힌지축(137)을 통해 일단이 힌지 연결된다.

즉, 상기 가이드 로드(138)는 힌지축(137)을 중심으로 타단이 고정커버(136) 상에서 회전 가능하게 형성된다.

한편, 본 실시예에서, 상기 고정커버(136)는 상기 힌지축(137)을 중심으로 상기 각 가이드 로드(138)의 회전 시, 회전 이동을 가이드하는 가이드 수단(140)을 더 포함한다.

여기서, 상기 가이드 수단(140)은 상기 고정커버(136)의 내측에서 상기 각 가이드 로드(138)의 회전반경을 따라 형성되는 가이드 레일(142)과, 상기 각 가이드 레일(142)에 고정되며, 상기 가이드 레일(142)을 따라 이동되는 레일블록(144)을 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 상기 레일블록(144)은 상기 각 가이드 로드(138)에 볼트 체결을 통해 고정된다.

상기 지지롤러(R)는 상기 각 가이드 로드(138)의 타단에 회전 가능하게 장착되며, 작동 실린더(138)의 전, 후진 작동에 따라 상기 패널(P)의 각면과 구름 접촉되면서 가압하게 된다.

그리고 상기 탄성부재(139)는 각 가이드 로드(138)의 내측을 상호 연결하며, 상기 각 가이드 로드(138)에 탄발력을 제공하게 된다.

여기서, 상기 탄성부재(139)는 양단이 상기 각 가이드 로드(138)의 상호 마주하는 내측면에 각각 지지되는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

즉, 이와 같이 구성되는 가압유닛(130)은 작동 실린더(134)의 전진 작동 시, 상기 각 가이드 로드(138)의 타단에 장착된 지지롤러(R)가 패널(P)의 상부에 구름 접촉되면서 가압하게 된다.

이 때, 상기 각 가이드 로드(138)는 힌지축(137)을 중심으로 회전됨으로써, 각 지지롤러(R)가 패널(P)의 상면과 측면을 따라 구름 접촉되어 이동하면서 패널(P)의 각 면을 가압하게 된다.

여기서, 상기 가이드 수단(140)은 상기 각 가이드 로드(138)의 회전 이동을 가이드 레일(142)과 레일블록(144)을 통해 안정적으로 가이드 하게 되며, 상기 탄성부재(139)는 고정커버(136)의 내부에서 각기 반대 방향으로 회전된 각 가이드 로드(138)에 탄발력을 제공하여 작동 실린더(134)의 후진 작동 시, 각 가이드 로드(138)를 초기 위치로 복원시키게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치(100)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 성형된 패널(P)은 레이저 열처리를 위하여 상기 하부 다이(120)의 상부에서 양단부가 각 안착홈(122)에 삽입된 상태로 안착된다.

그런 후, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 패널(P)의 상부에서 레이저 옵틱헤드(150)를 통해 레이저빔을 조사하면서 이동하게 된다.

이 때, 레이저빔은 레이저 옵틱헤드(150)의 조사 각도를 조절하여 초점 위치를 패널(P)의 상면보다 상부에 위치시킴으로써, 상기 패널(P)의 국부 열처리가 진행된다.

상기와 같은 레이저 열처리가 완료되면, 상기 가압유닛(130)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 작동 실린더(134)가 전진 작동을 하여 상기 고정커버(136)를 전진시키게 된다.

그러면, 상기 고정커버(136)에 장착된 상기 각 가이드 로드(138)가 전진되고, 각 가이드 로드(138)에 장착된 지지롤러(R)는 패널(P)의 상면과 측면 사이의 모서리부에 접촉된 상태가 된다.

이러한 상태에서, 상기 작동 실린더(134)가 계속해서 전진되면, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 각 지지롤러(R)가 패널(P)의 상면과 측면을 따라 이동함에 따라, 각 가이드 로드(138)가 고정커버(136) 상에서 힌지축(137)을 중심으로 각각 반대방향으로 회전되면서 벌어지게 된다.

이 때, 상기 가이드 수단(140)은 각 가이드 로드(138)의 회전 이동 시, 가이드 레일(142)과 레일블록(144)을 통하여 안정적으로 가이드 하게되며, 상기 탄성부재(139)는 각 가이드 로드(138)가 벌어짐에 따라, 인장된 상태가 된다.

이러한 상태에서, 다시 상기 작동 실린더(134)가 후진 작동을 하면, 도 4와 같이, 상기 각 지지롤러(R)는 패널(P)의 양측 상부에서 각 모서리부를 향하여 이동되는데, 이 때, 각 가이드 로드(138)는 각 지지롤러(R)를 통해 패널(P)을 가압한 상태로 인장된 탄성부재(139)의 탄성력에 의해 신속하게 초기 위치로 복귀된다.

그런 후, 다시, 작동 실린더(134)는 전진 작동을 하여 전술한 바와 같은 작동을 반복 수행하면서 열처리가 완료된 패널(P)의 각 면을 가압하게 된다.

즉, 상기 가압유닛(130)은 레이저 열처리 후, 작동 실린더(134)의 전, 후진 작동을 통해 가이드 로드(138)에 장착된 지지롤러(R)를 통해 패널(P)의 각 면을 고르게 가압함으로써, 열처리 시 발생된 열에 의해 패널(P)이 뒤틀리면서 변형되는 것을 방지하게 되는 것이다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 열처리용 지그장치(100)를 적용하면, 레이저빔을 이용한 패널(P)의 열처리 후, 패널(P)의 각 면을 동일한 고정력으로 고정함으로써, 열처리 시에 발생된 열로 인해 패널(P)의 형상 변형량을 최소화시킬 수 있다.

또한, 패널(P)의 열처리 후, 형상 변형량을 최소화하여 뒤틀림 발생을 방지함으로써, 열처리가 완료된 패널(P)의 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.

100 : 지그장치 110 : 베이스 플레이트
120 : 하부 다이 122 : 안착홈
130 : 가압유닛 132 : 포스트
134 : 작동 실린더 136 : 고정커버
137 : 힌지축 138 : 가이드 로드
139 : 탄성부재 R : 지지롤러
140 : 가이드 수단 142 : 가이드 레일
144 : 레일블록 P : 패널

Claims (11)

1. 베이스 플레이트;
   상기 베이스 플레이트의 상부에 장착되며, 성형된 패널이 상부에 안착되는 하부 다이; 및
   상기 하부 다이를 사이에 두고 상기 베이스 플레이트의 양측에 각각 설치되며, 상기 하부 다이에 안착된 패널의 레이저 열처리 후, 열처리된 패널의 각 면을 가압하는 가압유닛;을 포함하되,
   상기 가압유닛은
   상기 하부 다이를 사이에 두고, 상기 베이스 플레이트의 양측에 각각 장착되는 포스트;
   작동로드를 포함하며, 상기 포스트의 상부에 장착되는 작동 실린더;
   상기 작동 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 고정커버;
   상기 고정커버의 내부에서 회전 가능하도록 힌지축을 통해 일단이 힌지 연결되는 한 쌍의 가이드 로드;
   상기 각 가이드 로드의 타단에 장착되며, 상기 작동 실린더의 전, 후진 작동에 따라 상기 패널의 각면과 구름 접촉되면서 가압하는 지지롤러; 및
   상기 각 가이드 로드의 내측을 상호 연결하며, 상기 각 가이드 로드에 탄발력을 제공하는 탄성부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부 다이는
   상기 패널의 절곡된 양단부가 삽입되는 안착홈이 양측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   양단이 상기 각 가이드 로드의 상호 마주하는 내측면에 각각 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 작동 실린더는
   상기 포스트의 상부에서 상기 하부 다이에 대응하여 상기 작동로드가 일정각도 하향 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 작동 실린더는
   그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 작동 실린더는
   그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 고정커버는
   그 형상이 부채꼴 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 고정커버는
   상기 힌지축을 중심으로 상기 각 가이드 로드의 회전 시, 회전 이동을 가이드하는 가이드 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가이드 수단은
    상기 고정커버의 내측에서 상기 각 가이드 로드의 회전반경을 따라 형성되는 가이드 레일; 및
    상기 각 가이드 레일에 고정되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동되는 레일블록;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 레일블록은
    상기 각 가이드 로드에 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 레이저 열처리용 지그장치.

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