KR102518779B1 - 자동차용 도어프레임 용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비용접면이 없도록 하면서 맞대기부 전체를 레이저용접을 수행하여 실러도포작업 및 그라인딩작업과 같은 후공정을 배제하여 전체 공정을 줄이면서 생산원가와 시간을 대폭 줄이고 도어프레임의 품질과 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 것으로서;
도어프레임을 구성하는 어퍼프레임과 버티컬프레임을 서로 맞대어 용접하여 연결할 수 있도록 준비하는 제품준비단계와;
준비된 제품을 전용의 지그에 장착하여 용접할 수 있게 하는 지그장착단계와;
지그에 장착된 제품의 맞대기부에 레이저빔을 출사시켜 용접을 수행하는 레이저용접단계로 이루어지는 것이 특징이다.

Description

자동차용 도어프레임 용접방법{WELDING METHOD OF DOOR FRAME FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 도어프레임 용접방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 도어프레임을 구성하는 어퍼프레임과 버티컬프레임의 연접위치를 연결하는 용접관계를 개선하여 공정을 줄이면서 생산원가를 절감하고 완성된 도어프레임의 품질과 내구성을 높일 수 있도록 개선한 자동차용 도어프레임 용접방법의 제공에 관한 것이다.

자동차의 도어프레임은 차체에 결합되어 개폐되면서 승객실로의 출입을 가능하게 하는 것으로서 도어바디의 상부 일측에서 버티컬프레임이 연결되고, 상기 버티컬프레임의 상단은 어퍼프레임이 연접된 상태에서 용접으로 고정하는 형태를 취하게 된다.

상기와 같이 도어프레임을 구성하는 버티컬프레임과 어퍼프레임의 연결은 용접에 의하여 이루어지게 되고, 이는 종래로부터 익히 알려진 방법이며 이를 특허문헌을 통하여 선행기술의 내용을 파악하여 보면 다음과 같다.

특허문헌 1은, 고정전극봉(21)과 가동전극봉(22) 사이에 2장의 모재를 겹쳐 넣고 가압통전하여 용접하는 스폿용접기에 있어서,

가압실린더(10)의 가압연결봉(15)에 의하여 가압되어 용접물(24)을 고정할 수 있고, 플렉시블통전대(19)에 의하여 전류가 통전되는 고정전극봉(21)을 앞판(7)의 상측 및 하측의 2개소에 브래킷(14)에 의하여 설치하고, 상기 2개소의 고정전극봉(21) 사이의 공간에 가동실린더(10a)의 가동연결봉(16) 및 관절부(20)의 힌지핀(25)에 의하여 상, 하 방향으로 작동되는 1개의 가동전극봉(22)을 설치하여,

1개의 가동전극봉(22)만을 상, 하 방향으로 가동하게 하여 상, 하측 2개소의 용접점을 용접물(24)의 변경, 고정 작업없이 연속용접할 수 있도록 구성하고 있다.

특허문헌 2는, 프레임의 상부 전방에 경사를 가지는 형태로 고정하는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트의 하방 양측에 설치되어 공급된 어퍼프레임과 버티컬어셈블리를 움직이지 않도록 고정하는 클램퍼와; 상기 베이스플레이트의 상부 양측에 설치하여 클램퍼에 의하여 유지된 어퍼프레임과 버티컬어셈블리를 경사면을 가지도록 절단하는 커터와; 상기 커터 사이에 설치하여 커터에 의하여 어퍼프레임과 버티컬어셈블리의 절단된 면이 클램퍼에 의하여 맞대어진 상태에서 코너부를 용접으로 연결하는 용접기로 자동차용 도어프레임 코너용접장치를 구성하고;

상기 클램퍼는, 베이스플레이트의 폭 방향으로 고정하는 한 쌍의 가이드레일과; 상기 가이드레일과 레일블록으로 결합되고 어퍼프레임을 유지하도록 일측에 설치하는 어퍼클램핑플레이트와; 상기 어퍼클램핑플레이트의 대향위치에 설치하여 버티컬어셈블리 유지하는 버티컬클램핑플레이트와; 상기 어퍼클램핑플레이트와 버티컬클램핑플레이트의 저면에 고정하는 스크류블록과; 상기 스크류블록은 베이스플레이트의 양측에 설치되는 서보모터에 의하여 정,역회전하는 스크류와 결합하여 어퍼클램핑플레이트와 버티컬클램핑플레이트를 베이스플레이트의 중앙과 양측으로 이동시킬 수 있도록 하고; 상기 어퍼클램핑플레이트와 버티컬클램핑플레이트의 상부에 설치하여 공급되는 어퍼프레임과 버티컬어셈블리를 움직이지 않도록 하는 고정지그를 포함하는 구성이다.

실용신안등록 제 20 - 0417343 - 0000 호 특허 제 10 - 1550966 - 0000 호

없슴.

상기와 같은 특허문헌의 경우에는 도어프레임을 구성하는 소재를 절단하고 연접되도록 한 후 용접으로 연결하는 동작을 하나의 장치에서 이루어지도록 하는 내용이며 용접 방법에 대한 언급은 없는 실정이다.

종래로부터 전해지는 선행기술의 도어프레임 용접은, 어퍼프레임을 구성하는 프레임바디와 글래스런장착부 위치와 연접되는 버티컬프레임은 마그용접(MAG, Metal Active Gas)을 수행하고, 굴곡부가 많은 프레임 내측 부위에는 용접건의 진입이 불가하기 때문에 용접이 이루어지지 못하게 된다.

이와 같이 용접이 불가능한 위치를 그대로 둘 경우에는 수분이나 이물질 등이 유입되어 부식을 발생시키거나 이물질에 이하여 들뜸 현상이 발생하기 때문에 완성된 차체의 내구성을 취약하게 하는 원인이 된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 어퍼프레임과 버티컬프레임의 일부는 용접으로 고정하여 연결하고, 비 용접부위에는 실러를 도포하여 마감하는 형태를 취하고 있는 실정이다.

특히 용접부위의 경우에도 용접 전 커팅과정에서 발생한 버(Burr)를 제거하기 위항 금속재질의 브러쉬를 이용하여 제거하는 선행작업이 이루어져야 함에도 불구하고 브러쉬의 진입이 어렵기 때문에 버(Burr)와 함께 이물질을 깨끗하게 제거하지 못하는 현상이 발생하다.

그리고 용접이 이루어진 후에는 미처 제거하지 못한 버(burr) 또는 이물질에 의하여 비정상적인 비드가 발생하게 되는 데 이를 그라인더를 이용하여 깨끗하게 제거하여야 함에도 불구하고 진입 불가로 인하여 평탄화가 어렵게 되므로 돌출된 형태 그대로 전착 및 도장작업이 이루어지는 경우가 발생하고 이 경우에는 외관을 해치게 되는 원인이 된다.

또한, 비용접부위에 도포한 실러가 균일성을 가지지 못하여 미관을 해치는 것은 물론 실러에 의하여 강성을 담보하는 것이 어렵게 되므로 자동차용 도어의 내구성을 취약하게 하는 원인이 되므로 자동차의 품질과 내구성이 좋지 못하게 되는 등 여러 문제점들이 발생하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 도어프레임(100)을 구성하는 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)을 서로 맞대어 용접하여 연결할 수 있도록 준비하는 제품준비단계(S100)와;

준비된 제품을 전용의 지그에 장착하여 용접할 수 있게 하는 지그장착단계(S200)와;

지그에 장착된 제품의 맞대기부에 레이저빔을 출사시켜 용접을 수행하는 레이저용접단계(S300)로 이루어지는 것이 특징으로 하여;

비용접면이 없도록 하면서 맞대기부 전체를 레이저용접을 수행하여 실러도포작업 및 그라인딩작업과 같은 후공정을 배제하여 전체 공정을 줄이면서 생산원가와 시간을 대폭 줄이고 도어프레임의 품질과 내구성을 향상시킬 수 있는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 자동차용 도어를 구성하는 어퍼프레임과 버티컬프레임을 레이저용접으로 수행하여 비용접이 없으면서 수분과 이물질이 어퍼프레임과 버티컬프레임으로 유입되어 부식과 들뜸현상이 없도록 함으로서 도어프레임의 내구성을 높일 수 있으면서 안전을 담보할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명은 레이저 용접으로 어퍼프레임과 버티컬프레임을 견고하게 결합할 수 있게 함으로서 실러도포와 같은 부수적인 작업(공정)과 용접불량으로 야기될 수 있는 비드제거와 같은 후작업을 배제하여 작업공수를 줄이면서 원가절감에 기여할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 자동차용 도어프레임 용접과정을 도시한 공정 블록도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 자동차용 도어프레임 용접과정을 도시한 공정 도해도.
도 3은 본 발명의 기술에 의하여 자동차용 도어프레임이 용접되는 상태를 도시한 발췌도.
도 4는 본 발명의 기술에 의하여 자동차용 도어프레임이 용접되는 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 기술에 의하여 자동차용 도어프레임이 용접되는 패턴을 도시한 예시도.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 예를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 자동차용 도어프레임 용접과정을 도시한 공정 블록도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 자동차용 도어프레임 용접과정을 도시한 공정 도해도, 도 3은 본 발명의 기술에 의하여 자동차용 도어프레임이 용접되는 상태를 도시한 발췌도, 도 4는 본 발명의 기술에 의하여 자동차용 도어프레임이 용접되는 상태를 도시한 단면도, 도 5는 본 발명의 기술에 의하여 자동차용 도어프레임이 용접되는 패턴을 도시한 예시도로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 자동차용 도어프레임 용접과정을 살펴보면, 도어프레임(100)을 구성하는 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)을 서로 맞대어 용접하여 연결할 수 있도록 준비하는 제품준비단계(S100)와, 준비된 제품을 전용의 지그에 장착하여 용접할 수 있게 하는 지그장착단계(S200)와, 지그에 장착된 제품의 맞대기부에 레이저빔을 출사시켜 용접을 수행하는 레이저용접단계(S300)로 이루어지는 것이 특징이다.

상기 제품준비단계(S100)에서는, 도어프레임(100)을 구성하는 어퍼프레임(110)의 일단부(112)와 버티컬프레임(111)의 상단부(113)를 소정의 각도를 가지도록 경사지게 커팅하여 맞대기부(115)를 형성하는 커팅과정(S110)과, 상기 커팅과정(S110)으로 경사지게 형성된 맞대기부(115)에 생성된 버(Burr)와 기타 이물질을 와이어브러쉬 등을 이용하여 제거하는 버제거과정(S120)을 포함하도록 한다.

상기 커팅과정(S110)에서는 전용의 커팅기를 이용한 소우(Saw) 커팅 또는 레이저 커팅 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있을 것이며, 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)이 롤포밍으로 만들어져 나오는 과정에서 커팅하여도 되고, 롤포밍 후 별도의 커티과정을 거치는 등 자유롭게 실시할 수 있을 것이다.

상기 버제거과정(S120)에서는 커팅이 이루어진 후 바로 와이어브러쉬를 통과시키면서 제거되도록 하고, 와이어브러쉬를 통과한 후에는 에어건을 통과시켜 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)의 표면에 잔존하는 이물질과 오일 등이 깨끗하게 제거되도록 하는 것이 추후 용접과정에서 들뜸 또는 비용접과 같은 현상을 배제할 수 있을 것이다.

상기 지그장착단계(S200)에서는, 어퍼프레임(110)을 유지하는 어퍼지그와 버티컬프레임(111)을 유지하는 버티컬지그를 가동가능하게 구비하고, 상기 어퍼 및 버티컬지그는 실린더, 볼스크류, 서보모터 등과 같은 가동수단에 의하여 근접 및 이탈할 수 있도록 한다.

상기 어퍼 및 버티컬지그에는 근접센서를 구비하여 설정된 값 만큼 어퍼프레임(110) 및 버티컬프레임((111)의 맞대기부(115) 간격을 유지하여 매칭시킬 수 있도록 한다.

상기 맞대기부(115)의 간격(T)은 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)을 구성하는 소재 두께의 10％ 이내의 범위에 들도록 하는 것이 용접 후 견고한 결합력을 유지하면서 용접품질을 보장할 수 있을 것이므로 바람직하다 할 것이다.

상기 레이저용접단계(S300)에서는, 레이저빔 출사기를 로봇과 같은 용접설비에 장착하여 출사빔의 각도를 조절하는 빔조절과정(S310)과, 빔조절이 완료된 상태에서 맞대기부(115)에 레이저를 출사시켜 맞대기부(115)를 용접하는 과정으로 이루어진다.

상기 용접과정에서는 어퍼프레임(110)을 구성하는 스킨부(120)를 용접하는 1차용접과정(S320)과 어퍼프레임(110)을 구성하는 박스부(125)를 용접하는 2차용접과정(S330)으로 이루어진다.

상기 빔조절과정(S310)에서는 미리 용접라인과 용접라인의 굴곡에 맞게 전체 출사심의 각도를 미리 설정하여 실제 용접 과정에서 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)의 맞대기부(115)의 형상과 굴곡에 대응하여 멈춤없이 용접이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기 1, 2차용접과정(S320, S330)에서는 레이저의 출사를 점 형태로 하는 것 보다는 "W"형의 반복(지그재그 형태)나 "O"형태의 반복 또는 코일링 형태로 진행하여 미 용접부가 없게 하여 용접품질을 높이도록 하는 것이 좋다.

또한 레이저를 출사시켜 맞대기부(115)를 용접할 때에는 레이저만 출사시켜 맞대기부(115) 모재간의 용접이 이루어지도록 하거나, 레이저빔을 출사하면서 용접와이어를 맞대기부(115)에 공급하여 용접하는 등 다양한 형태로의 실시가 가능할 것이다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 자동차용 도어프레임 용접방법으로 용접을 수행할 경우에는 하기와 같은 장점을 가지게 된다.

레이저 용접을 통하여 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)에 형성되는 맞대기부(115) 전체를 연결하게 되므로 미 용접부위가 없어 도어프레임(100) 내부로 이물질이나 수분의 유입을 원천적으로 차단하여 부식의 우려를 배제할 수 있게 된다.

그리고, 레이저용접을 통하여 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)의 맞대기부(115) 전체를 용접으로 연결할 수 있기 때문에 미 용접부가 존재하지 않고 실러 도포를 위한 부수적인 작업이 필요없게 되므로 도어프레임을 완성하기 위한 공정을 단축하고 그에 따르는 비용 또한 대폭 절감할 수 있게 된다.

레이저 용접으로 맞대기부(115)를 연결하기 때문에 용접 완료후 비정상적인 용접비드가 발생하지 않아 추후 그라인딩과 같은 별도의 후공정이 필요 없어 도어플임 제조공정 및 비용을 절감하는 데 일조할 수 있게 된다.

이러한 본 발명은 비용접면이 없도록 하면서 맞대기부 전체를 레이저용접을 수행하여 실러도포작업 및 그라인딩작업과 같은 후공정을 배제하여 전체 공정을 줄이면서 생산원가와 시간을 대폭 줄이고 도어프레임의 품질과 내구성을 향상시킬 수 있는 등의 장점을 가진다.

100; 도어프레임
110; 어퍼프레임
111; 버티컬프레임
115; 맞대기부

Claims (4)

1. 도어프레임(100)을 구성하는 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)을 서로 맞대어 용접하여 연결할 수 있도록 준비하는 제품준비단계(S100)와;
   준비된 제품을 전용의 지그에 장착하여 용접할 수 있게 하는 지그장착단계(S200)와;
   지그에 장착된 제품의 맞대기부에 레이저빔을 출사시켜 용접을 수행하는 레이저용접단계(S300)로 이루어지고;
   상기 제품준비단계(S100)에서는, 도어프레임(100)을 구성하는 어퍼프레임(110)의 일단부(112)와 버티컬프레임(111)의 상단부(112)를 소정의 각도를 가지도록 경사지게 커팅하여 맞대기부(115)를 형성하는 커팅과정(S110)과;
   상기 커팅과정(S110)으로 경사지게 형성된 맞대기부(115)에 생성된 버(Burr)와 기타 이물질을 제거하는 버제거과정(S120)을 더 포함하고;
   상기 지그장착단계(S200)에서는, 가동수단으로 움직이는 어퍼프레임(110)을 유지하는 어퍼지그 및 버티컬프레임(111)에 근접센서를 구비하여 설정된 값 만큼 어퍼프레임(110) 및 버티컬프레임((111)의 맞대기부(115) 간격을 유지하여 매칭시키고;
   상기 맞대기부(115)의 간격(T)은 어퍼프레임(110)과 버티컬프레임(111)을 구성하는 소재 두께의 10％ 이내의 범위에 들게 하고;
   상기 레이저용접단계(S300)에서는, 레이저빔 출사기를 용접설비에 장착하여 출사빔의 각도를 조절하는 빔조절과정(S310)과;
   빔조절이 완료된 상태에서 어퍼프레임(110)을 구성하는 스킨부(120)를 용접하는 1차용접과정(S320)과;
   빔조절이 완료된 상태에서 어퍼프레임(110)을 구성하는 박스부(125)를 용접하는 2차용접과정(S330)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 도어프레임 용접방법.
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