KR20110085087A - 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치 - Google Patents

벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접장치와 벤딩장치가 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 용접라인과 벤딩라인이 하나로 통일되면서 공정이 간편해짐에 따라 용접 작업속도가 향상되는 차량 프레임 용접용 지그장치에 관한 것으로, 차량프레임의 용접이 이루어지도록 차량프레임을 고정 및 해제하는 지그유닛 및 상기 지그유닛의 일단에 설치되어 지그유닛에 대하여 상대적으로 회전하면서 상기 차량프레임을 벤딩가공하는 벤딩유닛을 포함하는 구성이다.

Description

벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치{Vehicles frame welding jig apparatus having a function of bending}
본 발명은 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 차량 프레임을 용접로봇으로 용접결합하는 과정에서 차량 프레임을 구간별로 고정하되, 차량 프레임의 일측단부를 벤딩처리하여 차량 프레임들끼리 겹치기용접이 가능하도록 용접결합부를 마련하는 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치에 관한 것이다.
일반적으로, 복수의 차량 프레임을 연결하기 위한 방법으로 용접이 사용되고 있으며, 그 중에서도 특히 겹치기 용접의 일종인 스폿용접이 주를 이루고 있다.
상기와 같은 스폿용접의 방법을 설명하면, 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 온zz도가 상승하여 모재 자체의 저항이 커져서 온도는 더욱 상승하게 되면 강한 압력을 가하여 용접한다.
상기와 같이 복수의 차량 프레임을 스폿용접해야하는 경우, 구간별로 성형된 차량 프레임을 방향을 바꿔가면서 용접해야 하므로 고도의 정밀기술을 요한다. 따라서, 차량 프레임을 용접하는 과정에서 차량 프레임의 위치를 잡아주고 견고하게 지지해 주도록 용접용 지그가 필요하게 된다
상기한 용접지그 없이는 차량 프레임 간의 좌우 센터링 품질 확보가 불가하며, 스프링 백이 있는 성형품의 외관의 확보도 불가하다는 문제점을 내포하고 있기 때문에 스폿 용접의 경우 각 차량 프레임을 구간별로 잡고 지지해주는 용접지그의 구성이 필수적이다.
상기와 같은 용접지그의 구동과정을 설명하면, 먼저, 용접할 차량 프레임을 로딩시킨다. 그런 후, 용접지그의 클램프(clamp)로 차량 프레임이 움직이지 못하도록 클램핑한다. 이 클램프는 보통 수동이나, 에어실린더(air cylinder)에 의해 작동된다.
그리고 용접지그 주위에 고정된 차량 프레임과 차량 프레임을 용접건으로 용접하고, 용접지그의 클램프를 언클램핑(unclamping)한다.
또한, 일반적인 차량 프레임은 'ㄷ'자 형을 비롯하여 여러번 절곡된 형태의 단면을 구비한다. 따라서 차량 프레임을 용접으로 연결할 때, 특히 차량프레임이 일직선으로 연결되지 않고 사이의 각도가 180˚미만으로 연결될 때는 차량프레임의 방향이 달라 겹치기 용접을 시행할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같이 길이재의 차량 프레임을 다른 각도로 위치하고 겹치기 용접해야하는 경우 어느 하나의 차량 프레임에 다른 차량 프레임의 방향으로 절곡된 용접결합부를 별도로 마련한 뒤, 상기 용접결합부와 차량 프레임을 겹치도록 위치시키고 겹치기 용접을 시행해야 한다.
따라서, 차량 프레임에 용접결합부를 만들기 위한 벤딩라인이 별도로 필요했고, 벤딩작업이 완료되어 용접결합부가 마련된 차량 프레임을 용접결합하기 위한 용접라인이 마련되어야 했기 때문에, 용접과 과련된 지그장치와 벤딩장치가 차지하는 작업공간이 과다하게 넓어져 공간의 효율성이 낮아지게 되는 문제점과 벤딩장치와 용접장치를 별도로 구입, 설치해야 하는데 따른 유지비 및 초기 설치비가 높아져 당업자에게 경제적 부담감이 생기게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 본 발명은 용접장치와 벤딩장치가 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 용접라인과 벤딩라인이 하나로 통일되면서 공정이 간편해짐에 따라 용접 작업속도가 향상되는 차량 프레임 용접용 지그장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치는 차량프레임의 용접이 이루어지도록 차량프레임을 고정 및 해제하는 지그유닛 및 상기 지그유닛의 일단에 설치되어 지그유닛에 대하여 상대적으로 회전하면서 상기 차량프레임을 벤딩가공하는 벤딩유닛을 포함하는 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치를 제공한다.
본 발명에 따른 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치에 다르면, 용접장치와 벤딩장치가 일체화됨에 따라 각 장치가 차지하는 면적이 줄어들어 공간 활용도가 향상됨과 동시에 초기 설치비 및 관리 비용이 현저히 절감되고 결과적으로 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 용접라인과 벤딩라인이 하나로 통일되면서 공정이 간편해짐에 따라 용접 작업속도가 향상되고, 차체 생산성이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 벤딩유닛의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 벤딩유닛의 구동부가 하강한 모습을 도시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 벤딩유닛의 구동부가 상승한 모습을 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 플레이트의 가공 전후 모습을 보인 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 벤딩유닛의 사시도이다.
본 발명에 따른 차량프레임(1)의 용접이 이루어지도록 차량프레임(1)을 고정 및 해제하는 지그유닛(100)과, 상기 지그유닛(100)의 일단에 설치되어 지그유닛(100)에 대하여 상대적으로 회전하면서 상기 차량프레임(1)을 벤딩가공하는 벤딩유닛(200)을 포함한다.
먼저, 지그유닛(100)은 차량프레임(1)의 용접이 이루어지도록 차량프레임(1)을 고정 및 해제하는 작용을 하며, 구체적 구성은 스폿 용접로봇이 차량프레임(1)을 용접하는 동안 차량프레임(1)이 흔들리지 않도록 고정하고, 용접로봇이 차량프레임(1)의 스폿 용접을 완료하면 차량프레임(1)의 고정을 해제하는 작용을 하게 된다. 또한, 상기 지그유닛(100)은 실린더 방식으로 구동하는 지그유닛(100)을 비롯하여 수동 방식으로 조작되는 지그장치와 같은 공지의 다양한 방식의 지그장치가 적용될 수 있다.
상기 지그유닛(100)은 베이스(111), 클램핑부(112) 및 실린더(113)를 포함하는 지그(110)와 상기 복수의 지그(110)가 고정되는 테이블(120)로 이루어지되, 상기 지그(110)가 테이블(120)상에 배치된 형상은 차량프레임(1)이 배치된 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기 지그(110)는 차량프레임(1)의 하부가 안착되고, 테이블(120)의 상단에 고정되는 베이스(111)와, 상기 차량프레임(1)의 상부를 잡아주도록 회동하는 클램핑부(112)와, 상기 클램핑부(112)의 일측에 힌지로 연결되어 클램핑부(112)가 회동하도록 동력을 제공하는 실린더(113)로 이루어진다.
상기 베이스(111)는 차량프레임(1)의 하단을 지지하는 수단으로 상기 베이스(111)의 배치된 형상에 따라 지그(110)의 배치 모양이 결정되므로, 베이스(111)는 초기 설치시에 차량프레임(1)의 배치 형상에 맞춰 배치되어야 한다.
클램핑부(112)는 차량프레임(1)의 상단을 잡아주고, 차량프레임(1)의 고정 및 해제를 반복하는 수단으로, 실린더(113)의 상단에 힌지로 연결되어 회동가능하며, 회동하는 과정에서 차량프레임(1)을 고정 및 해제하게 된다.
실린더(113)는 상기 클램핑부(112)의 일측에 힌지로 연결되어 클램핑부(112)가 힌지를 중심으로 회동하도록 동력을 제공한다. 상기 실린더(113)가 하강하면서 클램핑부(112)의 일측을 잡아당기면 힌지를 중심으로 클램핑부(112)가 회동하면서 클램핑부(112)의 타측이 상승하여 차량프레임(1)의 고정이 해제(unclamping)되고, 실린더(113)가 상승하면서 클램핑부(112)의 일측을 상측으로 밀면 힌지를 중심으로 클램핑부(112)가 회동하면서 클램핑부(112)의 타측이 하강하여 차량프레임(1)을 고정(clamping)한다.
벤딩유닛(200)은 상기 지그유닛(100)의 일단에 설치되어 지그유닛(100)에 대하여 상대적으로 회전하면서 상기 차량프레임(1)을 벤딩가공하는 작용을 한다.
상기 벤딩유닛(200)의 경우 지그유닛(100)의 테이블(120)상에 브라켓 등을 통해서 고정됨이 바람직하고, 고정된 지그유닛(100)에 대하여 수평방향에서 수직방향으로 회전하면서, 수평방향으로 제공된 차량프레임(1)을 수직방향으로 절곡시키는 작용을 한다.
벤딩(bending) 가공은 굽힘 작업의 총칭으로 'V'자형, 'U'자형, 'L'자형의 굽힘등이 있다. 본 발명에 따르면, 상기 차량프레임(1)은 겹치기 용접을 시행하기 위한 용접결합부(2)를 절곡하되, 그 끼인각(α)이 0˚<α<180 ˚가 되도록 벤딩가공 한다. 이때, 스프링백(spring back) 현상으로 고려하여 원하는 사이각보다 더 작게 벤딩가공이 이루어져야 하며, 가공되는 프레임 및 파이프 등을 지지하는 고정롤러와 회전하면서 프레임 및 파이프 등을 벤딩가공하는 가압롤러로 이루어진 벤딩장치를 비롯하여 공지의 다양한 방식의 벤딩장치가 적용될 수 있다.
참고로, 차량프레임(1)은 그 단면의 형상이 매우 다양하며, 양측벽(3,4)과 바닥면(5)을 갖는 'ㄷ'자 형을 비롯하여 대부분 복수의 절곡이 이루어져 있다. 따라서, 상기와 같은 차량프레임(1)을 절곡하기란 측벽(3,4)의 간섭 등의 이유로 사실상 많은 어려움이 따르므로, 용접결합부(2)를 형성하기 위해서는 절곡하는데 간섭이 발생할 수 있는 양측벽(3,4)을 제거하고, 바닥면(5)부분만 남겨둔 후, 절곡을 시행한다.
상기 바닥면(5) 부분은 자유단부로 갈수록 너비가 좁아지도록 가공될 수 있으며, 이는 바닥면(2)이 또 다른 차량프레임(1)의 상부로 끼워질 경우보다 안정적으로 겹치도록 하기 위함이다.
도 3은 본 발명에 따른 벤딩유닛의 구동부가 하강한 모습을 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 벤딩유닛의 구동부가 상승한 모습을 도시한 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 플레이트의 가공 전후 모습을 보인 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 벤딩유닛(200)은 상기 지그유닛(100)에 고정되는 바디(210)와, 일측이 상기 바디(210)에 회동가능하도록 힌지부(230)로 연결되고, 상부에 단턱(221)을 형성하며, 상기 단턱(221)에 차량프레임(1)을 가압하는 가압편(240)이 안착된 플레이트(220)와, 상기 플레이트(220) 타측 하단에 회동가능하도록 힌지부(230')로 연결되어 상기 플레이트(220)를 힌지부(230)를 중심으로 회전시키는 구동부(250), 상기 구동부(250)의 일측에 마련된 지그(280) 및 상기 지그(280)의 클램핑부(282)하단에 고정되고, 상기 가압편(240)과 대응하는 지지편(260)이 고정된 지지부재(270)를 포함한다.
상기 바디(210)는 벤딩유닛(200)이 지그유닛(100)에 고정될 수 있도록 지그유닛(100), 바람직하게는 지그유닛(100)의 테이블(120)에 고정되고, 일측에는 플레이트(220)가 회동가능하도록 연결되며, 벤딩 가공되는 차량프레임(1)의 하단을 지지하는 작용을 한다.
플레이트(220)는 일측이 상기 바디(210)에 회동가능하도록 힌지부(230)로 연결되고, 상부에 단턱(221)을 형성하며, 상기 단턱(221)에 차량프레임(1)을 가압하는 가압편(240)이 안착 및 고정된다.
또한, 상기 플레이트(220)의 타측 하단에는 구동부(250)가 회동가능하도록 힌지부(230')로 연결되며, 상기 플레이트(220)는 구동부(250)의 작용으로 힌지부(230)를 중심으로 회전하게 된다. 상기 플레이트(220)는 힌지부(230)와 연결된 일측은 움직이지 못하도록 고정체인 바디(210)에 고정되어 회전축으로만 작용하게되며, 구동부(250)와 힌지부(230')로 연결된 타측은 구동부(250)의 구동에 따라 힌지부(230)를 중심으로 회동하게 된다.
상기 구동부(250)의 일측에는 베이스(281), 클램핑부(282) 및 실린더(283)로 구성된 지그(280)가 구비되고, 상기 지그(280)의 클램핑부(282) 하단에는 지지부재(270)가 고정된다.
상기 지지부재(270)는 상기 가압편(240)과 대응하는 지지편(260)이 고정되며, 가압편(240)이 안착되도록 'ㄱ'자 형으로 절곡된 형상을 갖는다. 상기 지지부재(270)는 지그(280)의 작용으로 회동하게 되는데, 지그(280)의 실린더(283)가 하강하면 클램핑부(282) 및 지지부재(270), 지지편(260)은 상승하고, 실린더(283)가 상승하면 클램핑부(282) 및 지지부재(270), 지지편(260)은 하강한다. 따라서 상기 지지편(260)이 하강하면, 지지편(260)이 차량프레임(1)의 바닥면(5)을 가압하면서 바디(210)의 상단과 지지편(260)의 하단 사이에 차량프레임(1)의 바닥면(5)을 고정한다.
여기서, 상기 바디(210)의 상단에 위치하여 가압편(240)이 힌지부(230)를 중심으로 회동하는 과정에서 절곡되어 벤딩가공이 이루어지는 차량프레임(1)은 양측벽(3,4)이 제거되고 바닥면(5)만 남도록 가공된다.
상기와 같이 양측벽(3,4)이 제거되고 남겨진 바닥면(5)은 지지편(260)과 가압편(240) 사이에 위치하는데 가압편(240)이 힌지부(230)를 중심으로 회동하고, 지지편(260) 또한 실린더(113)와 힌지 결합한 클램핑부(112)에 의해 회동하면서, 가압편(240)과 지지편(260)이 가까워져 바닥면(5)은 지지편(260)의 모서리 부분을 중심으로 절곡하여 용접결합부(2)를 형성하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 구동부(250)는 공압실린더이고, 상기 구동부(250)가 승강하는 과정에서 플레이트(220)가 힌지부(230)를 중심으로 회동하고, 차량프레임(1)이 가압편(240)을 따라 절곡된다.
상기한 바에 의하면 상기 구동부(250)는 공압실린더로 구비된다고 명시하였지만, 본 발명은 이에 한정치 아니하고 유압실린더, 모터를 비롯한 다양한 동력발생수단으로 구성될 수 있다.
상기 공압실린더가 승강 및 하강하는 과정에서 힌지부(230')로 연결된 플레이트(220)의 타측을 상승시켰다가 하강시키는데 이 과정에서 플레이트(220)는 힌지부(230)를 중심으로 회동하게 되고, 플레이트(220)의 단턱(221)에 고정된 가압편(240)이 수직방향으로 회전이동하게 된다. 상기 가압편(240)이 수직으로 회전했을 때 지지편(260) 또한 지그(280)의 작용으로 회동하면서 승강 및 하강을 반복하게 된다.
따라서, 차량프레임(1)을 끼울 때는 가압편(240)과 지지편(260) 사이 간격이 멀어지도록 구동부(250) 및 실린더(283)를 하강하여 가압편(240)을 하강시키고, 지지편(260)은 상승시킨다. 그리고, 차량프레임(1)을 절곡시킬 때는 가압편(240)과 지지편(260) 사이 간격이 가까워지도록 구동부(250) 및 실린더(283)를 승강하여 가압편(240)을 승강시키고, 지지편(260)은 하강시킨다. 상기와 같은 과정에서 가압편(240)과 지지편(260)은 상호 대응하여 접하게 되고, 차량프레임(1)은 용접결합부(2)로 절곡된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 가압편(240)과 지지편(260)은 각각 하향 및 상향으로 경사져 상호 대응하는 경사면(241, 261)을 포함한다.
상기 경사면(241, 261)은 스프링백(spring back) 현상을 고려하여 마련된 것으로, 가압편(240)과 지지편(260) 사이로 용접결합부(2), 바람직하게는 측벽(3,4)이 제거된 바닥면(5)이 수직방향으로 절곡되어 형성된 용접결합부(2)가 끼워졌을 때, 가압편(240)이 하강하면 용접결합부(2)가 원래 형태로 돌아가려는 복원력 때문에 용접결합부(2)와 차량프레임(1)이 수직되지 않고 그 끼인각이 둔각의 형태를 취하기 때문에 용접결합부(2)와 차량프레임(1)의 끼인각을 수직으로 하고자 할 경우에는 용접결합부(2)가 차량프레임(1)과 예각의 형태를 이루도록 절곡시키고 스프링백 현상이 발생하면 용접결합부(2)와 차량프레임(1)이 수직이 될 수 있다.
이때, 상기 가압편(240)과 지지편(260)은 모서리 부분이 날카롭지 않고 곡선으로 마감처리되어 용접결합부(2)와 차량프레임(1)이 손상되지 않도록 한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1 : 차량프레임 2 : 용접결합부
3, 4 : 측벽 5 : 바닥면
10 : 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치
100 : 지그유닛 110 : 지그
111 : 베이스 112 : 클램핑부
113 : 실린더 120 : 테이블
200 : 벤딩유닛 210 : 바디
220 : 플레이트 221 : 단턱
230, 230' : 힌지부 240 : 가압편
241, 261 : 경사면 250 : 구동부
260 : 지지편 270 : 지지부재

Claims (4)

  1. 차량프레임의 용접이 이루어지도록 차량프레임을 고정 및 해제하는 지그유닛;
    상기 지그유닛의 일단에 설치되어 지그유닛에 대하여 상대적으로 회전하면서 상기 차량프레임을 벤딩가공하는 벤딩유닛;을 포함하는 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 벤딩유닛은
    상기 지그유닛에 고정되는 바디;
    일측이 상기 바디에 회동가능하도록 힌지부로 연결되고, 상부에 단턱을 형성하며, 상기 단턱에 차량프레임을 가압하는 가압편이 안착된 플레이트;
    상기 플레이트 타측 하단에 회동가능하도록 힌지부로 연결되어 상기 플레이트를 회전시키는 구동부;
    상기 구동부의 일측에 마련된 지그; 및
    상기 지그의 클램핑부 하단에 고정되고, 상기 가압편과 대응하는 지지편이 고정된 지지부재;를 포함하는 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 구동부는 공압실린더이고, 상기 구동부가 승강하는 과정에서 플레이트가 힌지부를 중심으로 회동하고, 차량프레임이 가압편을 따라 절곡되는 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 가압편과 지지편은 각각 하향 및 상향으로 경사져 상호 대응하는 경사면을 포함하는 벤딩 기능을 갖는 차량 프레임 용접용 지그장치.




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