KR20110006790U - 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량용 사이드 아우터를 형성하도록 복수의 서브 부재들을 레이저 용접로봇으로 용접결합하는 과정에서 상기 각각의 서브 부재들을 구간별로 고정하는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치에 관한 것으로, 상기 레이저 용접로봇의 일측에 배치된 회전테이블과, 상기 회전테이블 상에 차량용 사이드 아우터 형태로 위치된 서브 부재들을 고정 및 해제하는 지그와, 상기 회전테이블 하단에 구비되고, 상기 회전테이블을 설정각도만큼 회전시키는 구동부를 포함하며, 용접로봇 및 용접지그의 수량 및 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 용접효율성을 향상시킬 수 있고, 용접라인이 하나로 통일되면서 공정이 간편해짐에 따라 용접 작업속도가 향상되고, 사이드 아우터의 생산성이 증대되며, 레이저 용접 특성상 용접 시 가해지는 소재의 뒤틀림과 같은 변형을 줄일 수 있고, 용접된 부위가 높은 용접강도를 갖으며, 플랜지 부의 축소로 제품의 경량화가 가능해져 원가 절감하게 되는 효과가 있다.

사이드 아우터, 레이저 용접

Description

차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치{laser welding jig apparatus of side outer for vehicles}

본 고안은 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접로봇 및 용접지그의 수량 및 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 용접효율성을 향상시킬 수 있는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사이더 아우터를 연결하기 위한 방법으로 용접이 사용되고 있으며, 그 중에서도 특히 스폿용접이 주를 이루고 있다.

상기와 같은 스폿용접은 겹쳐 놓은 모재의 앞쪽 끝을 적당하게 성형한 전극으로 누르고, 여기에 전류를 통하면 접촉면의 전기저항이 크므로 발열하게 되는데, 접촉면의 저항은 곧 소멸하게 되나, 이 발열에 의하여 재료의 온도가 상승하여 모재 자체의 저항이 커져서 온도는 더욱 상승하게 되면 강한 압력을 가하여 용접을 하는 것을 의미하며, 최근에는 스폿용접에 비해 작업속도가 빠르고, 모재의 뒤틀림과 같은 변형이 적으며, 높은 용접강도를 갖는 레이저용접이 차체 용접방법의 주를 이루고 있다.

상기 레이저 용접은 얇은 소재끼리 접합하는 데 주로 사용되고 있으며, 모재의 변형수축이 적고, 미세한 용접이 가능하며, 용접속도가 매우 빠르고, 자동화에 유리한 조건을 갖추고 있어 자동차의 제조공정에서 많이 쓰이고 있다.

특히, 사이드 아우터를 레이저 용접해야하는 경우, 구간별로 성형된 서브 부재를 3차원 곡선을 따라 용접해야 하므로 고도의 정밀기술을 요한다. 따라서, 서브 부재를 용접하는 과정에서 서브 부재의 위치를 잡아주고 견고하게 지지해 주도록 용접용 지그가 필요하게 된다. 상기한 용접지그 없이는 사이드 아우터를 구성하는 서브 부재 간의 좌우 센터링 품질 확보가 불가하며, 스프링 백이 있는 성형품의 외관의 확보도 불가하다는 문제점을 내포하고 있기 때문에 레이저 용접의 경우 각 서브 부재를 구간별로 잡고 지지해주는 용접지그의 구성이 필수적이다.

상기와 같은 용접지그의 구동과정을 설명하면, 먼저, 용접할 서브 부재들을 로딩시킨다. 그런 후, 용접지그의 클램프(clamp)로 서브 부재들이 움직이지 못하도록 클램핑한다. 이 클램프는 보통 수동이나, 에어실린더(air cylinder)에 의해 작동된다.

그리고 용접지그 주위에 고정된 서브 부재와 서브 부재를 용접건으로 용접하고, 용접지그의 클램프를 언클램핑(unclamping)한다.

또한, 종래에는 서브 부재들을 용접으로 연결하는 과정이 한번에 이루어지지 못하여 1차적으로 레이저용접을 시행하고, 상기 1차 용접물을 만들고, 상기 1차 용접물을 2차로 용접하여 사이드 아우터를 최종적으로 마련하였다,

따라서, 서브 부재들을 용접연결하여 1차 용접물을 만들기 위한 1차 용접라인이 필요했고, 또한 1차 용접물끼리 용접결합하여 사이드 아우터를 만들기 위한 2차 용접라인이 별도로 마련되어야 했기 때문에, 용접지그 및 관련장비가 차지하는 작업공간이 과다하게 넓어져 공간의 효율성이 낮아지게 되는 문제점과 아울러 용접라인 별로 다수의 용접로봇이 필요하기 때문에 그에 따른 유지비 및 초기 설치비가 높아져 당업자에게 경제적 부담감이 생기게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기의 경우 1차 용접라인에서 완성된 1차 용접물을 2차 용접라인으로 이송해야하는 별도의 로봇을 구비하거나, 작업자가 직접 1차 용접물 2차 용접라인으로 운반해야 하는 번거로움이 있었다.

상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 용접로봇 및 용접지그의 수량 및 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 용접효율성을 향상시킬 수 있는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 용접라인이 하나로 통일되면서 공정이 간편해짐에 따라 용접 작업속도가 향상되고, 사이드 아우터의 생산성이 증대되며, 레이저 용접 특성상 용접 시 가해지는 소재의 뒤틀림과 같은 변형을 줄일 수 있고, 용접된 부위가 높은 용접강도를 갖으며, 플랜지 부의 축소로 제품의 경량화가 가능해져 원가 절감을 기대할 수 있는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 차량용 사이드 아우터를 형성하도록 복수의 서브 부재들을 레이저 용접로봇으로 용접결합하는 과정에서 상기 각각의 서브 부재들을 구간별로 고정하는 것으로, 상기 레이저 용접로봇의 일측에 배치된 회전테이블과, 상기 회전테이블 상에 차량용 사이드 아우터 형태로 위치된 서브 부재들을 고정 및 해제하는 지그와, 상기 회전테이블 하단에 구비되고, 상기 회전테이블을 설정각도만큼 회전시키는 구동부를 포함하는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치를 제공한다.

상기와 같은 본 고안 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치에 따르면, 용접로봇 및 용접지그의 수량 및 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 용접효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 용접라인이 하나로 통일되면서 공정이 간편해짐에 따라 용접 작업속도가 향상되고, 사이드 아우터의 생산성이 증대되며, 레이저 용접 특성상 용접 시 가해지는 소재의 뒤틀림과 같은 변형을 줄일 수 있고, 용접된 부위가 높은 용접강도를 갖으며, 플랜지 부의 축소로 제품의 경량화가 가능해져 원가 절감하게 되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 고안에 따른 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치의 사시도이고, 도 2는 지그의 사시도이며, 도 5는 차량용 사이드 아우터의 사시도이다.

본 발명 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치(10)는 차량용 사이드 아우터(1)를 형성하도록 복수의 서브 부재(2)들을 레이저 용접로봇(미도시)으로 용접결합하는 과정에서 상기 각각의 서브 부재(2)들을 구간별로 고정하는 것으로, 상기 레이저 용접로봇의 일측에 배치된 회전테이블(100)과, 상기 회전테이블(100) 상에 차량용 사이드 아우터(1) 형태로 위치된 서브 부재(2)들을 고정 및 해제하는 지 그(200)와, 상기 회전테이블(100) 하단에 구비되고, 상기 회전테이블(100)을 설정각도만큼 회전시키는 구동부(미도시)를 포함한다.

먼저, 회전테이블(100)은 상기 레이저 용접로봇의 일측에 배치된 구성으로, 상면에는 서브 부재(2)들을 고정하는 지그(200)가 설치되고, 하면에는 상기 회전테이블(100)을 회전시키는 구동부가 설치된다.

이때, 상기 지그(200)는 레이저 용접로봇이 서브 부재(2)를 레이저 용접하는 동안 서브 부재(2)가 흔들리지 않도록 고정하고, 레이저 용접로봇이 서브 부재(2)의 레이저 용접을 완료하면 서브 부재(2)의 고정을 해제하는 작용을 하게 된다. 또한, 상기 지그(2)는 실린더 방식으로 구동하는 지그를 비롯하여 수동 방식으로 조작되는 지그와 같은 공지의 다양한 방식의 지그가 적용될 수 있다.

상기 지그(200)는 회전테이블(100)의 상단에 다양한 형태로 배치되어 고정될 수 있으며, 언제든지 그 배치된 형상은 수정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 지그(200)는 차량용 사이드 아우터(1)의 형태로 배치되는 것이 바람직하고, 상기 차량용 사이드 아우터(1)를 형성하도록 배치된 각각의 서브 부재(2)를 적어도 일개 이상의 지그(200)가 잡을 수 있도록 배치되어야 한다. 또한, 상기 지그(200)는 레이저 용접이 이루어지는 서브 부재(2)의 양측 단부, 바람직하게는 서로 다른 서브 부재(2)가 만나는 경계부분에는 배치되지 않아야 한다.

구동부는 상기 회전테이블(100)을 설정각도만큼 회전시키기 위한 구성으로, 스텝모터 등으로 이루어져, 설정된 각도만큼 회전과 정지를 반복하도록 구동된다.

상기 구동부의 작용으로 회전테이블(100)이 회전하게 되고, 회전테이블(100)이 회전하면서 회전테이블(100)의 상단에 고정된 지그(200) 및 서브 부재(2)가 동시에 회전하게 된다. 따라서, 서브 부재(2)가 레이저 용접로봇의 작업 반경에 포함되도록 회전하게 되고, 고정되어 있어 한정된 작업반경을 갖게 되는 레이저 용접로봇이 서브 부재(2)를 골고루 용접할 수 있게 된다. 따라서, 종래에는 여러 대의 레이저 용접로봇이 필요했지만, 본 발명에 따른 지그장치(10)에 따르면, 한 대의 레이저 용접로봇이 여러 대의 역할을 수행할 수 있다.

참고로, 상기 서브 부재(2)는 차량용 사이드 아우터(1)의 형상 및 제조사별, 또는 차량에 따라 각각 다르게 분류되어 형성될 수 있으며, 적어도 두 개 이상으로 분류되어야 한다. 특히, 상기 서브 부재(2)는 Roof Side Outer, Front Pillar Outer Upper, Front Pillar Outer Lowe, Side Sill Outer, Center Pillar Outer, Assembly Front Door Checker Mounting, Bracket Assembly Front Door Hinge Mounting Lower로 분류될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 장치(10)는 레이저 용접로봇이 작업반경내 서브 부재(2)들의 레이저 용접을 완료하면, 작업반경에 속하지 않은 서브 부재(2)들을 레이저 용접로봇의 작업반경으로 위치시켜 용접할 수 있도록 구동부의 전원 및 회전각도를 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.

상기 제어부는 구동부의 전원 및 회전각도를 제어하는 기능을 하고, 상기 제어부 및 구동부의 작용으로 레이저 용접로봇이 작업반경내 서브 부재(2)들의 레이저 용접을 완료하면, 작업반경에 속하지 않은 서브 부재(2)들을 레이저 용접로봇의 작업반경으로 위치시켜 하나의 레이저 용접로봇이 모든 서브 부재(2)를 용접할 수 있다.

따라서, 상기 구동부의 회전각도 및 회전방향을 결정하는 데 있어서, 레이저 용접로봇의 작업반경이 변수로 작용하게 한다. 레이저 용접로봇의 작업반경에 회전테이블(100) 면적의 100%가 해당된다면 구동부는 구동할 필요가 없다.

그러나 레이저 용접로봇의 작업반경에 회전테이블(100) 면적의 100% 미만 50%이상이 해당된다면 구동부는 적어도 180˚로 1회 이상 회전해야한다. 또한, 용접로봇의 작업반경에 회전테이블(100) 면적의 50% 미만이 해당된다면 구동부는 적어도 120˚로 2회 이상 회전해야한다.

또한, 상기와 같이 회전테이블(100)이 회전하면서 레이저 용접로봇의 작업반경에 서브 부재(2)를 위치시켜 모든 서브 부재(2)의 용접이 완료되면, 원래 위치로 복귀해야 한다.

그 방법을 설명하면, 먼저 용접과정에서 회전테이블(100)을 정방향으로 α˚만큼 회전시켰다면, 용접이 완료된 후에는 회전테이블(100)을 역방향으로 α˚만큼 회전시켜 원래 위치로 복귀시키는 것이다.

또 다른 방법으로는, 용접과정에서 회전테이블(100)을 정방향으로 β˚만큼 회전시켰다면, 용접이 완료된 후에는 회전테이블(100)을 정방향으로 (360-β)˚만큼 회전시켜 원래 위치로 복귀시키는 것이다.

상기와 같이 회전테이블(100)이 원래 위치로 복귀됨에 따라 용접이 완료된 차량용 사이드 아우터(1)를 지그(200)로 부터 분리하여 다음 공정으로 이송하고, 새로운 서브 부재(2)를 지그(200)로 고정할 수 있다.

도 3은 지그가 닫힌 상태를 보인 측면도이고, 도 4는 지그가 열린 상태를 보인 측면도이다.

본 발명에 바람직한 실시예에 따르면, 상기 지그(200)는 서브 부재(2)의 하부가 안착되는 안착홈(211)을 마련하고 상기 회전테이블(100)의 상단에 고정되는 베이스(210)와, 상기 서브 부재(2)의 상부를 잡아주도록 회동하는 클램핑부(220)와, 상기 클램핑부(220)의 일측에 힌지부(221)로 연결되어 클램핑부(220)가 회동하도록 동력을 제공하는 실린더(230)와, 상기 클램핑부(220)의 양측을 안내하도록 베이스(210)에 고정되는 가이드(240)로 이루어진다.

베이스(210)는 서브 부재(2)의 하단을 지지하는 수단으로 상기 베이스(210)의 배치된 형상에 따라 지그(200)의 배치 모양이 결정되므로, 베이스(210)는 초기 설치시에 차량용 사이드 아우터(1)의 형상과 대응하게 배치되어야 한다. 또한, 안착홈(211)을 마련하여 서브 부재(2)의 하단을 지지하면서 서브 부재(2)가 끼워져 고정될 수 있도록 하되, 상기 안착홈(211)의 형상은 고정되는 서브 부재(2)의 단면의 형상과 대응하도록 마련되어야 한다.

클램핑부(220)는 서브 부재(2)의 상단을 잡아주고, 서브 부재(2)의 고정 및 해제를 반복하는 수단으로, 서브 부재(2)의 양측을 감싸도록 돌출부(222)를 마련할 수 있으며, 실린더(230)의 상단에 힌지부(221)로 연결되어 회동가능하며, 회동하는 과정에서 서브 부재(2)를 고정 및 해제하게 된다.

실린더(230)는 상기 클램핑부(220)의 일측에 힌지부(221)로 연결되어 클램핑 부(220)가 힌지부(221)를 중심으로 회동하도록 동력을 제공한다. 상기 실린더(230)가 하강하면서 클램핑부(220)의 일측을 잡아당기면 힌지부(221)를 중심으로 클램핑부(220)가 회동하면서 클램핑부(220)의 타측이 상승하여 서브 부재(2)의 고정이 해제(unclamping)되고, 실린더(230)가 상승하면서 클램핑부(220)의 일측을 상측으로 밀면 힌지부(221)를 중심으로 클램핑부(220)가 회동하면서 클램핑부(220)의 타측이 하강하여 서브 부재(2)를 고정(clamping)한다.

가이드(240)는 베이스(210)의 양측에 고정되어 상승과 하강을 반복하면서 회동하는 클램핑부(220)가 일직선상으로 회동할 수 있도록 안내하는 작용을 한다. 상기 가이드(240)는 소정의 높이만큼 형성되어 클램핑부(220)가 상기 가이드(240)의 높이 범위에서 회동하도록 잡아주어 클램핑부(220)가 가이드(240) 밖으로 이탈되지 않도록 한다.

상기와 같은 본 고안 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치(20)에 따르면, 용접로봇 및 용접지그의 수량 및 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 용접효율성을 향상시킬 수 있으며, 용접라인이 하나로 통일되면서 공정이 간편해짐에 따라 용접 작업속도가 향상되고, 차량용 사이드 아우터(1)의 생산성이 증대되며, 레이저 용접 특성상 용접 시 가해지는 소재의 뒤틀림과 같은 변형을 줄일 수 있고, 용접된 부위가 높은 용접강도를 갖게 되는 장점이 있다.

본 고안은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다 양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치의 사시도,

도 2는 지그의 사시도,

도 3은 지그가 닫힌 상태를 보인 측면도,

도 4는 지그가 열린 상태를 보인 측면도,

도 5는 차량용 사이드 아우터의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 차량용 사이드 아우터 2 : 서브 부재

10 : 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치

100 : 회전테이블 200 : 지그

210 : 베이스 211 : 안착홈

220 : 클램핑부 221 : 힌지부

222 : 돌출부 230 : 실린더

240 : 가이드

Claims (3)

1. 차량용 사이드 아우터를 형성하도록 복수의 서브 부재들을 레이저 용접로봇으로 용접결합하는 과정에서 상기 각각의 서브 부재들을 구간별로 고정하는 것으로,

   상기 레이저 용접로봇의 일측에 배치된 회전테이블;

   상기 회전테이블 상에 차량용 사이드 아우터 형태로 위치된 서브 부재들을 고정 및 해제하는 지그;

   상기 회전테이블 하단에 구비되고, 상기 회전테이블을 설정각도만큼 회전시키는 구동부;를 포함하는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 장치는 레이저 용접로봇이 작업반경내 서브 부재들의 레이저 용접을 완료하면, 작업반경에 속하지 않은 서브 부재들을 레이저 용접로봇의 작업반경으로 위치시켜 용접할 수 있도록 구동부의 전원 및 회전각도를 제어하는 제어부를 포함하는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 지그는 서브 부재의 하부가 안착되는 안착홈을 마련하고 상기 회전테이블의 상단에 고정되는 베이스;

   상기 서브 부재의 상부를 잡아주도록 회동하는 클램핑부;

   상기 클램핑부의 일측에 힌지부로 연결되어 클램핑부가 회동하도록 동력을 제공하는 실린더;

   상기 클램핑부의 양측을 안내하도록 상기 베이스에 고정되는 가이드;를 포함하는 차량용 사이드 아우터 레이저 용접용 지그장치.

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