KR102174905B1 - 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치에 관한 것으로서, 본체와, 양측단부가 상기 본체의 양측단부 일측에 축결합되어 상기 본체의 전후방향으로 회전하는 제1 회전프레임과, 상기 본체의 일측에 설치되고, 일측이 상기 제1 회전프레임에 연결되어 상기 제1 회전프레임에 회전력을 제공하는 제1 동력부와, 선단부 및 후단부의 중앙영역이 각각 상기 제1 회전프레임의 선단부 및 후단부의 중앙영역에 축결합되어 상기 본체의 좌우방향으로 회전하는 제2 회전프레임과, 상기 제1 회전프레임의 일측에 설치되고, 일측이 상기 제2 회전프레임에 연결되어 상기 제2 회전프레임에 회전력을 제공하는 제2 동력부 및 상기 제2 회전프레임의 상부에 고정설치되고, 용접대상물을 파지하여 고정하는 지그유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치를 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 알루미늄으로 형성한 카울크로스바의 메인프레임 일측에 스틸재질의 브라켓을 쉽게 용접할 수 있을 뿐 아니라 브라켓 방향으로 충분한 용접 비드의 폭이 형성되도록 함으로써 용접품질을 크게 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 충분한 강도를 얻을 수 있고, 기존 스틸재 브라켓을 활용할 수 있는 저비용 경량화 효과가 있다.

Description

이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치{Tilting jig apparatus for improving welding strength of dissimilar metals}

본 발명은 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄으로 형성한 카울크로스바의 메인프레임 일측에 스틸재질의 브라켓을 쉽게 용접할 수 있을 뿐 아니라 브라켓 방향으로 충분한 폭의 비드가 형성되도록 함으로써 용접품질을 크게 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 충분한 강도를 얻을 수 있는 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 카울 패널은 전면글래스와 후드 상단 사이에 공간을 마련하기 위하여 설치되는 패널로서, 이 카울 패널로써 마련된 공간에는 측면 충돌 하중을 흡수하여 승객을 보호하게 되는 카울크로스바가 설치된다.

여기서, 상기 카울크로스바(cowl cross bar)는 스틸을 재질로 하여 중공의 파이프 형상으로 제조된 것으로서, 운전석 및 조수석 전방에서 차체 좌우 횡방향으로 배치되며, 그 양단에 결합된 스틸 재질의 카울크로스바 마운팅 브라켓(14)에 의해 차체, 좀 더 명확히는 프론트 필러 인너 패널에 고정장착됨과 아울러 조수석 앞쪽에 해당되는 위치에서 카울크로스바 서포트 어셈블리에 의해 전방의 차체 일측에 고정 지지될 수 있다.

이러한 카울크로스바는 측면 충돌 하중을 흡수하여 승객을 보호하는 궁극적인 역활 외에 스틸 재질의 스티어링 컬럼 마운팅 보강부재와 스티어링 컬럼 마운팅 플레이트등과 같은 다수의 브라켓이 용접장착되어 스티어링 컬럼 어셈블리(미도시)등 다수의 차량 부품을 차체에 견고하게 고정하는 역할을 한다.

한편, 최근 차량의 고효율, 경량화 트렌드에 따라 스틸재로 형성되는 카울크로스바의 경량화가 시도되고 있는 가운데 본 출원인은 안정성, 제조의 용이성, 경량성, 공정개선경비등을 고려하여 상대적으로 작은 크기의 브라켓은 기존과 같이 스틸재로 이용하면서도 카울크로스바의 메인프레임을 알루미늄으로 형성하는 방안을 고려하고 있다.

일반적으로 알루미늄과 스틸재를 용접하는 경우 알루미늄 와이어를 통해 용접하게 되는데, 알루미늄과 스틸재간 전위차가 달라 스틸이 부식되는 문제점이 발생되는 바 본 출원인은 스틸재인 브라켓의 용접영역에 10㎛~30㎛ 두께의 용융아연도금을 실시한 후 이를 매개체로 알루미늄 재질의 메인프레임에 용접을 시도하였다.

그러나, 메인프레임이 수평방향으로 배치된 상태에서 브라켓을 메인프레임 일측에 수직하게 용접결합하고자 하는 경우 스틸재인 브라켓에 부착되는 비드 영역이 너무 낮아 용접품질이 크게 저하되는 문제점이 있었다.

상술하면, 용유앙연도금된 스틸플레이트를 알루미늄 플레이트에 용접하고자 하는 경우 스틸플레이트에 형성되는 비드의 폭이 스틸플레이트의 두께의 대략 3.3배이상 형성되어야 요구하는 용접강도를 얻을 수 있으나, 수평방향으로 배치된 메인프레임에 수직방향으로 배치된 브라켓을 용접하고자 하는 경우 중력에 의해 브라켓에 부착되는 비드의 높이가 낮아지면서 브라켓의 용접영역에서 충분한 비드의 폭을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 알루미늄으로 형성한 카울크로스바의 메인프레임 일측에 스틸재질의 브라켓을 쉽게 용접할 수 있을 뿐 아니라 브라켓 방향으로 충분한 폭의 비드가 형성되도록 함으로써 용접품질을 크게 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 그로 인해 충분한 강도를 얻을 수 있는 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 알루미늄으로 제작되어 수평방향으로 배치된 카울크로스바의 메인프레임에 수직방향으로 배치되는 브라켓을 용접결합하기 위해 상기 메인프레임을 미리 설정된 각도로 틸팅하는 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치에 있어서, 본체와, 양측단부가 상기 본체의 양측단부 일측에 축결합되어 상기 본체의 전후방향으로 회전하는 제1 회전프레임과, 상기 본체의 일측에 설치되고, 일측이 상기 제1 회전프레임에 연결되어 상기 제1 회전프레임에 회전력을 제공하는 제1 동력부와, 선단부 및 후단부의 중앙영역이 각각 상기 제1 회전프레임의 선단부 및 후단부의 중앙영역에 축결합되어 상기 본체의 좌우방향으로 회전하는 제2 회전프레임과, 상기 제1 회전프레임의 일측에 설치되고, 일측이 상기 제2 회전프레임에 연결되어 상기 제2 회전프레임에 회전력을 제공하는 제2 동력부 및 상기 제2 회전프레임의 상부에 고정설치되고, 용접대상물을 파지하여 고정하는 지그유닛 및 상기 제1 동력부 또는 상기 제2 동력부 중 적어도 하나의 동력부를 제어하여 상기 제1 회전프레임 또는 상기 제2 회전프레임의 회전량을 조절하는 제어부를 포함하되, 상기 제1 회전프레임은 상하방향으로 길이를 갖고, 상단부가 상기 본체의 상부 일측에 상기 본체의 전후방향으로 회전가능하게 축결합되는 한 쌍의 제1 지지브라켓 및 양측단부가 한 쌍의 지지브라켓 하단부에 각각 결합되는 제1 회전부 및 상기 제1 회전부의 일측에 설치되고, 일측에 상기 제2 회전프레임이 회전가능하게 결합되는 고정플레이트를 포함하며, 상기 제2 회전프레임은 상하방향으로 길이를 갖고, 상단부가 상기 제1 회전프레임의 일측에 상기 본체의 좌우방향으로 회전가능하게 축결합되는 한 쌍의 제2 지지브라켓과, 선단부와 후단부가 각각 상기 한 쌍의 제2 지지브라켓 일측에 결합되는 제2 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 틸팅 지그 장치를 제공한다.

삭제

상기와 같은 본 발명에 따르면, 알루미늄으로 형성한 카울크로스바의 메인프레임 일측에 스틸재질의 브라켓을 쉽게 용접할 수 있을 뿐 아니라 브라켓 방향으로 충분한 용접 비드의 폭이 형성되도록 함으로써 용접품질을 크게 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 충분한 강도를 얻을 수 있고, 기존 스틸재 브라켓을 활용할 수 있는 저비용 경량화 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치의 사시도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치의 정면도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 회전프레임이 회전하는 상태를 도시한 도면,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 회전프레임이 회전하는 상태를 도시한 도면,
도5a는 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치에 의해 브라켓 방향으로 비드가 형성되는 상태를 도시한 도면,
도5b는 본 발명의 일실시예에 따른 메인프레임이 용접과정에서 다른 방향으로 틸팅되는 상태를 도시한 도면,
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치를 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치의 사시도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치의 정면도가다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치(1)는 본체(10)와, 제1 회전프레임(20)과, 제1 동력부(30)와, 제2 회전프레임(40)과, 제2 동력부(50)와, 지그유닛(60) 및 제어부(70)를 포함하여 구성된다.

본체(10)는 대략 직육면체의 프레임으로 구성되고, 설치대상영역에 고정설치되는 베이스 플레이트(11)와, 베이스 플레이트(11) 양측단부의 상면으로부터 상방으로 각각 연장형성된 지지플레이트(12)를 포함하여 구성되며, 후술하는 각 구성의 설치영역을 제공함과 아울러 이를 지지하여 각 구성의 동작이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.

제1 회전프레임(20)은 상하방향으로 길이를 갖고 상단부가 지지플레이트(12)의 상단부 일측에 회전가능하게 축결합되는 한 쌍의 제1 지지브라켓(21)과, 대략 직사각형 형상으로 형성되고 양측단부가 한 쌍의 지지브라켓 하단부에 각각 결합되는 제1 회전부(22)를 포함하여 구성된다.

이러한 제1 회전프레임(20)은 후술하는 제어부(70)에 따라 한 쌍의 제1 지지브라켓(21)이 회전하여 제1 회전부(22)가 전후방향으로 일정각도 틸팅되도록 함으로써 그 상부에 설치된 제2 회전프레임(40)을 통해 고정된 용접대상물이 전후방향으로 기울어지도록 하는 역할을 한다.

그리고, 제1 회전프레임(20)은 제1 회전부(22)의 선단부와 후단부 중앙에 각각 상방으로 연장되어 후술하는 제2 회전프레임(40)의 제2 지지브라켓(41)을 지지하는 고정플레이트(23)가 더 설치될 수 있다.

제1 동력부(30)는 지지플레이트(12) 일측에 고정설치되고, 일측이 한 쌍의 제1 지지브라켓(21) 중 어느 하나의 제1 지지브라켓(21)에 연결되어 제1 지지브라켓(21)에 회전력을 제공하는 역할을 한다.

그리고, 제1 동력부(30)는 제1 지지브라켓(21)이 미리 설정된 각도로 틸팅될 수 있도록 제1 지지브라켓(21)에 제공되는 회전력을 정밀하게 조절해야 하는 바 회전력 제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 스텝모터가 사용되는 것이 바람직하다.

제2 회전프레임(40)은 상하방향으로 길이를 갖고 상단부가 고정플레이트(23)의 일측에 회전가능하게 축결합되는 한 쌍의 제2 지지브라켓(41)과, 대략 직사각형 형상으로 형성되고 선단부와 후단부가 각각 한 쌍의 제2 지지브라켓(41) 일측에 결합되는 제2 회전부(42)를 포함하여 구성된다.

이러한 제2 회전프레임(40)은 후술하는 제어부(70)에 따라 한 쌍의 제2 지지브라켓(41)이 회전하여 제2 회전부(42)가 좌우방향으로 일정각도 틸팅되도록 함으로써 그 상부에 지그유닛(60)을 통해 고정된 용접대상물이 좌우방향으로 기울어지도록 하는 역할을 한다.

제2 동력부(50)는 고정플레이트(23) 일측에 고정설치되고, 일측이 한 쌍의 제2 지지브라켓(41) 중 어느 하나의 제2 지지브라켓(41)에 연결되어 제2 지지브라켓(41)에 회전력을 제공하는 역할을 하는데, 제2 동력부(50)는 제2 지지브라켓(41)의 회전력을 정밀하게 조절해야 하므로 또한 제1 동력부(30)와 같이 스텝모터가 사용되는 것이 바람직하다.

지지유닛은 제2 회전부(42)의 상면에 설치되는 받침플레이트(61)와, 받침플레이트(61)의 상부에 용접대상물인 카울크로스바를 고정하기 위한 클램프 부재(62)를 포함하여 구성된다.

이러한 지지유닛은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것임이 자명한 것으로서, 이에 대한 구체적인 구성 설명은 생략하도록 한다.

제어부(70)는 제1 동력부(30) 및 제2 동력부(50)와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 제공되는 세팅정보에 따라 지지유닛에 의해 용접대상물이 고정된 경우 제1 동력부(30) 및 제2 동력부(50)를 제어하여 용접대상물을 전후 또는 좌우방향으로 틸팅함으로써 용접대상물인 알루미늄 재질의 메인프레임을 미리 설정된 방향으로 일정각도 경사지게 배치함으로써 메인프레임에 스틸 재질의 브라켓을 결합하는 경우 브라켓 방향으로 비드가 형성되도록 하는 역할을 한다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 회전프레임이 회전하는 상태를 도시한 도면이고, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 회전프레임이 회전하는 상태를 도시한 도면이며, 도5a는 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치에 의해 브라켓 방향으로 비드가 형성되는 상태를 도시한 도면이고 도5b는 본 발명의 일실시예에 따른 메인프레임이 용접과정에서 다른 방향으로 틸팅되는 상태를 도시한 도면이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치(1)의 동작을 첨부된 도3 내지 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 카울크로스바의 메인프레임(M) 및 결합하고자 하는 브라켓(B)을 배치한 후 지그유닛(60)을 통해 이를 고정한다.

제어부(70)는 제1 동력부(30) 및 제2 동력부(50)를 제어하여 제1 동력부(30) 및 제2 동력부(50)를 구동하되, 미리 세팅된 세팅값에 기초하여 제1 동력부(30) 및 제2 동력부(50)의 회전량을 조절한다.

여기서, 제1 동력부(30)가 구동함에 따라 제1 지지플레이트(12)가 회전되고, 이에 제1 회전부(22)가 동반회전하여 본체(10)의 전후방향으로 일정각도 틸팅된다.

그리고, 제2 동력부(50)가 구동함에 따라 제2 지지플레이트(12)가 회전되고, 이에 제2 회전부(42)가 동반회전하여 본체(10)의 좌우방향으로 일정각도 틸팅된다.

이와 같이 제1 회전부(22) 및 제2 회전부(42)에 의해 지그유닛(60)에 고정된 메인프레임(M)이 설정된 방향으로 일정각도 1차 틸팅되어 기울게 배치된다.

이후 용접작업이 실시되면, 용접과정에서 발생되는 비드가 중력에 의해 브라켓(B) 방향으로 이동되어 브라켓(B)방향으로 충분한 양의 비드가 형성될 수 있다.

한편, 용접과정에서 메인프레임(M)이 제1 회전부(22) 및 제2 회전부(42)에 의해 2차 틸팅되어 비드의 형상을 조절함으로써 메인프레임(M)과 브라켓(B)간 결합력이 보다 향상될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 도5a 및 도5b에서는 설명의 편의를 위해 메인프레임이 일축방향으로만 기울어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 메인프레임은 작업환경에 따라 제1 회전부(22) 및 제2 회전부(42)에 의해 다축방향으로 기울어지게 배치될 수 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

`

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 본체 11 : 베이스 플레이트
12 : 지지플레이트 20 : 제1 회전프레임
21 : 제1 지지브라켓 22 : 제1 회전부
23 : 고정플레이트 30 : 제1 동력부
40 : 제2 회전프레임 41 : 제2 지지브라켓
42 : 제2 회전부 50 : 제2 동력부
60 : 지그유닛 61 : 받침플레이트
62 : 클램프 부재 70 : 제어부
80 : 진동저감핀

Claims (5)

1. 알루미늄으로 제작되어 수평방향으로 배치된 카울크로스바의 메인프레임에 수직방향으로 배치되는 브라켓을 용접결합하기 위해 상기 메인프레임을 미리 설정된 각도로 틸팅하는 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 다축 틸팅 지그 장치에 있어서,
   본체와;
   양측단부가 상기 본체의 양측단부 일측에 축결합되어 상기 본체의 전후방향으로 회전하는 제1 회전프레임과;
   상기 본체의 일측에 설치되고, 일측이 상기 제1 회전프레임에 연결되어 상기 제1 회전프레임에 회전력을 제공하는 제1 동력부와;
   선단부 및 후단부의 중앙영역이 각각 상기 제1 회전프레임의 선단부 및 후단부의 중앙영역에 축결합되어 상기 본체의 좌우방향으로 회전하는 제2 회전프레임과;
   상기 제1 회전프레임의 일측에 설치되고, 일측이 상기 제2 회전프레임에 연결되어 상기 제2 회전프레임에 회전력을 제공하는 제2 동력부; 및
   상기 제2 회전프레임의 상부에 고정설치되고, 용접대상물을 파지하여 고정하는 지그유닛; 및
   상기 제1 동력부 또는 상기 제2 동력부 중 적어도 하나의 동력부를 제어하여 상기 제1 회전프레임 또는 상기 제2 회전프레임의 회전량을 조절하는 제어부를 포함하되,
   상기 제1 회전프레임은
   상하방향으로 길이를 갖고, 상단부가 상기 본체의 상부 일측에 상기 본체의 전후방향으로 회전가능하게 축결합되는 한 쌍의 제1 지지브라켓; 및
   양측단부가 한 쌍의 지지브라켓 하단부에 각각 결합되는 제1 회전부; 및
   상기 제1 회전부의 일측에 설치되고, 일측에 상기 제2 회전프레임이 회전가능하게 결합되는 고정플레이트를 포함하며,
   상기 제2 회전프레임은
   상하방향으로 길이를 갖고, 상단부가 상기 제1 회전프레임의 일측에 상기 본체의 좌우방향으로 회전가능하게 축결합되는 한 쌍의 제2 지지브라켓과;
   선단부와 후단부가 각각 상기 한 쌍의 제2 지지브라켓 일측에 결합되는 제2 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종금속간 용접결합력 향상을 위한 틸팅 지그 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images