KR20110098364A - 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법에 대한 발명이 개시된다. 개시된 튜브 용접선 정렬장치는: 튜브가 장착되는 가이드지그를 구비하는 본체부와, 본체부의 일측에 설치되며 튜브의 일측을 가압하는 클램프장치와, 클램프장치와 마주 설치되며 튜브의 타측을 회전시키는 회전장치 및 클램프장치와 회전장치의 사이에 설치되며 튜브의 용접선을 측정하는 센서부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법{ALIGNING DEVICE FOR WELDING LINE OF TUBE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브의 용접선을 일방향으로 정렬시킬 수 있는 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 부품으로 사용되는 토션빔은 원형의 튜브를 프레스 가공하여 절곡된 형상으로 성형된다.
토션빔은 비틀림 강성과 차량 선회시 타이어를 통하여 유입되는 횡력에 대한 벤딩 강성이 요구되며, 이를 위해 토션빔은 절곡된 형상으로 성형된다.
토션빔의 재료가 되는 튜브는 금속 판재를 말아서 용접으로 고정하며, 용접 작업이 이루어진 부분은 용접선이 형성된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
튜브에 형성되는 용접선은 다른 부분에 비하여 강도가 약하므로, 토션빔 성형시, 하중을 적게 받는 부분에 용접선을 위치시키는 작업이 요구된다.
튜브의 용접선을 일방향으로 위치시키는 작업은 수작업으로 이루어지므로, 작업성이 저하된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 튜브의 용접선을 일방향으로 정렬시킬 수 있는 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 튜브 용접선 정렬장치는: 튜브가 장착되는 가이드지그를 구비하는 본체부와, 튜브를 가압하는 클램프장치와, 클램프장치와 마주 설치되며 튜브를 회전시키는 회전장치 및 회전되는 튜브의 용접선을 측정하는 센서부를 포함한다.
또한 가이드지그는 'V'자 형상의 장착홈부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 클램프장치는, 튜브의 일측과 접하는 제1튜브클램프와, 제1튜브클램프를 회전 가능하게 지지하며 이동레일을 따라 이동되는 슬라이딩부 및 슬라이딩부가 이동되는 동력을 공급하는 직선구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1튜브클램프는, 튜브의 일측 단부가 측면에 걸리는 원뿔 형상의 클램프몸체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 회전장치는, 튜브의 타측에 접하는 제2튜브클램프 및 제2튜브클램프를 회전시키는 회전구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 센서부는, 튜브의 형상 변화에 따른 자장의 변화로 용접선을 측정하는 마그네틱센서부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 튜브와 접하는 방향으로 센서부의 이동을 안내하는 안내레일 및 안내레일을 따라 센서부를 이동시키는 센서구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 튜브 용접선 정렬장치의 제어방법은: 가이드지그에 튜브를 놓는 튜브공급단계와, 클램프장치가 튜브의 일측을 가압하여 회전장치와 클램프장치의 사이에 튜브가 회전가능하게 장착되는 튜브장착단계와, 센서부를 이동시켜 튜브의 측면에 접촉시키는 센서부로딩단계와, 튜브를 회전시켜 센서부에서 용접선의 위치를 검출하는 센싱단계와, 센서부의 측정값을 입력받아 용접선이 일방향으로 위치하도록 튜브를 정지시키는 튜브정지단계와, 튜브에서 센서부를 이격시키는 센서부언로딩단계와, 튜브와 이격되는 방향으로 클램프장치를 이동시키는 클램프장치해제단계 및 가이드지그에서 튜브를 인출하는 튜브인출단계를 포함한다.
또한 본 발명은, 튜브정지단계에서 회전장치의 회전 정지로 튜브의 회전을 정지시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법은, 센서부에서 튜브의 용접선을 측정하고, 회전장치에서 튜브의 회전을 제어하여 용접선을 일방향으로 정렬시킬 수 있으므로, 용접선의 정렬 작업이 자동화되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치의 개략적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치의 개략적인 구성을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드지그에 튜브가 장착된 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램프장치가 튜브를 회전장치로 가압하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부가 튜브에 접하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브의 용접선이 일방향으로 정렬된 상태를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 토션빔의 재료로 사용되는 튜브를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치의 개략적인 구성을 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치의 개략적인 구성을 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드지그에 튜브가 장착된 상태를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램프장치가 튜브를 회전장치로 가압하는 상태를 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부가 튜브에 접하는 상태를 도시한 평면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브의 용접선이 일방향으로 정렬된 상태를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치(1)는, 튜브(10)가 장착되는 가이드지그(22)를 구비하는 본체부(20)와, 본체부(20)의 일측에 설치되며 튜브(10)의 일측을 가압하는 클램프장치(30)와, 클램프장치(30)와 마주 설치되며 튜브(10)의 타측을 회전시키는 회전장치(50) 및 클램프장치(30)와 회전장치(50)의 사이에 설치되며 튜브(10)의 용접선(12)을 측정하는 센서부(60)를 포함한다.
일 실시예에 따른 튜브(10)는 판형 부재를 말아서 마주하는 부분을 용접하므로, 튜브(10)의 일측에 용접선(12)이 구비된다.
이러한 튜브(10)는 토션빔으로 프레스 가공될 수 있으며, 토션빔 외에도 다양한 부품의 모재로 사용될 수 있다.
본체부(20)는 튜브(10)가 놓이는 공간을 형성하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따른 본체부(20)는, 튜브(10)의 하측을 지지하는 가이드지그(22)가 본체부(20)의 내측에 구비된다.
가이드지그(22)는 튜브(10)의 하측을 지지하는 동시에 튜브(10)의 회전이 용이하게 이루어지도록 'V'자 형상의 장착홈부(24)를 구비한다.
가이드지그(22)는 클램프장치(30)와 회전장치(50)의 사이에 구비되며, 장착홈부(24)에는 튜브(10)의 하측이 삽입된다.
클램프장치(30)는 가이드지그(22)에 올려진 튜브(10)를 회전장치(50) 방향으로 가압하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 구동부가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 클램프장치(30)는, 튜브(10)의 일측과 접하는 제1튜브클램프(32)와, 제1튜브클램프(32)를 회전 가능하게 지지하며 이동레일(36)을 따라 이동되는 슬라이딩부(38) 및 슬라이딩부(38)가 이동되는 동력을 공급하는 직선구동부(40)를 포함한다.
직선구동부(40)는 유압 또는 공압 실린더가 사용되며, 이 외에도 직선 운동을 제공하는 다양한 구동장치가 선택적으로 사용될 수 있다.
제1튜브클램프(32)는, 튜브(10)의 일측 단부가 측면에 걸리는 원뿔 형상의 클램프몸체(34) 및 클램프몸체(34)의 측면에 단차를 형성하는 단차부(35)를 포함한다.
제1튜브클램프(32)는 슬라이딩부(38)와 일체로 이동되며, 슬라이딩부(38)의 하측에는 슬라이딩부(38)의 직선 이동을 안내하는 이동레일(36)이 구비된다.
슬라이딩부(38)의 하측으로 연장된 판재에는 직선구동부(40)의 로드가 연결되므로, 직선구동부(40)의 동작에 따라 슬라이딩부(38)와 제1튜브클램프(32)가 이동레일(36)을 따라 직선 이동한다.
본 실시예에서는 을1튜브클램프(32)의 외측을 감싸는 케이스부(46)가 설치되며, 이러한 케이스부(46)의 측면에 장공 형상의 가이드레일(44)이 구비된다.
슬라이딩부(38)에서 측면으로 돌출 형성되는 가이드돌기(42)는 가이드레일(44)을 따라 이동되므로, 클램프장치(30)의 동작이 보다 안정적으로 이루어진다.
클램프장치(30)와 마주하며 설치되는 회전장치(50)는, 튜브(10)의 타측에 접하는 제2튜브클램프(52) 및 제2튜브클램프(52)를 회전시키는 회전구동부(54)를 포함한다.
튜브(10)의 타측 단부가 제2튜브클램프(52)에 접하여 설치되며, 이러한 제2튜브클램프(52)의 형상은 제1튜브클램프(32)의 형상과 동일하거나 유사하다.
제2튜브클램프(52)를 회전 및 정지시키는 회전구동부(54)는, 제2튜브클램프(52)의 회전을 제어할 수 있는 기술사상 안에서 다양한 종류의 모터 등이 사용된다.
튜브(10)는 클램프장치(30)와 회전장치(50)에 양측이 접한 상태에서 회전이 이루어지며, 튜브(10)의 회전시 용접선(12)의 위치를 센싱하는 센서부(60)는, 튜브(10)의 형상 변화에 따른 자장의 변화로 용접선(12)을 측정하는 마그네틱센서부재(62)를 포함한다.
튜브(10)에서 용접선(12)이 형성된 부분은 다른 부분에 비하여 소재 및 형상이 상이하므로, 전자석을 이용한 마그네틱센서부재(62)가 용접선(12)에 위치하면 튜브(10)의 다른 부분과는 다른 자장의 변화가 발생한다.
이러한 자장의 변화는 제어부로 전달되어 용접선(12)의 위치를 파악하며, 이러한 용접선(12)이 일방향(이하 도 1기준 상측)으로 위치하도록 튜브(10)를 정지시킬 수 있다.
용접선(12)의 위치를 센싱하는 기술사상 안에서 센서부(60)의 구성은 형상 변화에 따른 와전류의 변화를 검출하는 센서 등 다양한 변형이 가능하다.
센서몸체부(68)의 일측에 마그네틱센서부재(62)가 설치되며, 센서몸체부(68)는 센서구동부(66)와 연결된다.
튜브(10)와 접하는 방향으로 센서부(60)의 이동을 안내하는 안내레일(64)이 설치되며, 안내레일(64)을 따라 센서부(60)를 이동시키는 센서구동부(66)는 센서몸체부(68)에 연결되어 구동력을 전달한다.
센서구동부(66)의 직선 운동으로, 센서몸체부(68)는 안내레일(64)을 따라 튜브(10)와 접하는 방향으로 이동하거나, 튜브(10)와 이격되는 방향으로 이동한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치(1)의 제어방법을 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치(1)의 제어방법은, 가이드지그(22)에 튜브(10)를 놓는 튜브공급단계를 갖는다.(S10)
작업자 또는 로봇암이 용접선(12)을 구비한 튜브(10)를 가이드지그(22)의 장착홈부(24)에 올려놓는다.
가이드지그(22)에 튜브(10)가 놓여지면, 클램프장치(30)가 튜브(10)의 일측(이하 도 4기준 우측)을 가압하여 회전장치(50)와 클램프장치(30)의 사이에 튜브(10)가 회전가능하게 장착되는 튜브장착단계를 갖는다.(S20)
클램프장치(30)의 직선구동부(40)가 동작되어 슬라이딩부(38)를 회전장치(50) 방향으로 이동시키면, 제1튜브클램프(32)가 튜브(10)의 일측을 가압한다.
튜브(10)의 일측은 제1튜브클램프(32)에 접하여 설치되며, 튜브(10)의 타측(이하 도 4기준 좌측)은 회전장치(50)의 제2튜브클램프(52)에 접하여 설치된다.
제1튜브클램프(32)와 제2튜브클램프(52)의 형상이 원추 형상으로 형성되며, 측면에는 단차가 형성된다. 따라서, 제1튜브클램프(32)의 일부가 튜브(10)의 일측으로 삽입되고 제2튜브클램프(52)의 일부가 튜브(10)의 타측으로 삽입되어, 튜브(10)의 흘러내림을 방지할 수 있으며, 다양한 직경의 튜브(10)를 클램핑 할 수 있다.
또한 원추 형상의 제1튜브클램프(32)와 제2튜브클램프(52)의 사이에서 튜브(10)가 회전되면서, 제1튜브클램프(32)와 제2튜브클램프(52)의 회전축과 튜브(10)의 회전 중심이 같아진다. 따라서, 튜브(10)의 회전시 흔들림 발생을 방지하여 센서부(60)의 측정 오차를 감소시킬 수 있다.
클램프장치(30)와 회전장치(50) 사이에 튜브(10)가 클램핑 된 상태에서, 센서부(60)를 이동시켜 튜브(10)의 측면에 접촉시키는 센서부로딩단계를 갖는다.(S30)
센서구동부(66)가 동작되어 센서몸체부(68)를 가압하면, 센서몸체부(68)는 안내레일(64)을 따라 튜브(10)가 설치된 방향으로 이동한다.
마그네틱센서부재(62)가 튜브(10)의 외측면에 접한 상태에서 센서부(60)의 이동은 정지된다.
튜브(10)에 센서부(60)가 접한 상태에서, 튜브(10)를 회전시켜 센서부(60)에서 용접선(12)의 위치를 검출하는 센싱단계를 갖는다.(S40)
일 실시예에 따른 마그네틱센서부재(62)는 용접선(12)의 형상 변화에 따른 자장의 변화를 센싱하여 제어부로 전송한다.
센서부(60)의 측정값을 입력받아 용접선(12)이 일방향으로 위치하도록 튜브(10)를 정지시키는 튜브정지단계를 갖는다.(S50)
센서부(60)에서 센싱된 값을 바탕으로 시간당 자장변화를 그래프로 작성하면, 용접선(12)이 위치한 곳의 자장변화는 튜브(10)의 다른 부분을 측정한 자장변화와는 상이한 값을 갖는다.
자장변화가 발생한 곳과 그 다음으로 자장변화가 발생한 곳의 간격을 측정하여 튜브(10)의 회전속도를 계산한다.
이러한 회전속도를 360으로 나눠서 튜브(10) 회전시 단위 각도당 시간을 계산하며, 단위 각도당 시간이 계산되면 원하는 각도를 곱하여, 용접선(12)이 원하는 각도에 도달하기 위한 시간을 계산한다.
이러한 계산은 제어부에서 자동으로 이루어지며, 용접선(12)이 원하는 각도에 도달하기 위한 시간에 도달하면, 제어부는 회전구동부(54)의 회전을 정지시킨다.
회전장치(50)의 회전 정지로 튜브(10)의 회전이 정지되며, 튜브(10)의 용접선(12)은 설정된 일방향을 향한 상태로 정지된다.
튜브(10)가 정지되면, 튜브(10)에서 센서부(60)를 이격시키는 센서부언로딩단계를 갖는다.(S60)
센서구동부(66)의 동작으로 센서부(60)는 안내레일(64)을 따라 상승하므로, 튜브(10)와 이격된다.
튜브(10)와 이격되는 방향으로 클램프장치(30)를 이동시키는 클램프장치해제단계를 갖는다.(S70)
직선구동부(40)의 동작으로 슬라이딩부(38)와 제1튜브클램프(32)가 튜브(10)와 이격되는 방향으로 이동된다.
가이드지그(22)에서 튜브(10)를 인출하는 튜브인출단계를 갖는다.(S80)
로봇암이나 작업자가 용접선(12)이 일방향으로 정렬된 튜브(10)를 들어서 다음 공정으로 이송한다.
튜브(10) 이동시 튜브(10)의 회전을 구속하여 용접선(12)의 정렬 방향이 흐트러지지 않도록 한다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 튜브 용접선 정렬장치(1)와 그 제어방법은, 센서부(60)에서 튜브(10)의 용접선(12)을 측정하고, 회전장치(50)에서 튜브(10)의 회전을 제어하여 용접선(12)을 일방향으로 정렬시킬 수 있으므로, 용접선(12)의 정렬 작업이 자동화되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 토션빔의 재료로 사용되는 튜브를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 용접선을 구비하는 다양한 종류의 튜브에도 본 발명의 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법이 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 튜브 용접선 정렬장치
10: 튜브 12: 용접선
20: 본체부 22: 가이드지그
24: 장착홈부 30: 클램프장치
32: 제1튜브클램프 34: 클램프몸체
35: 단차부 36: 이동레일
38: 슬라이딩부 40: 직선구동부
46: 케이스부 50: 회전장치
52: 제2튜브클램프 54: 회전구동부
60: 센서부 62: 마그네틱센서부재
64: 안내레일 66: 센서구동부

Claims (9)

  1. 튜브가 장착되는 가이드지그를 구비하는 본체부;
    상기 튜브를 가압하는 클램프장치;
    상기 클램프장치와 마주 설치되며, 상기 튜브를 회전시키는 회전장치; 및
    회전되는 상기 튜브의 용접선을 측정하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드지그는 'V'자 형상의 장착홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 클램프장치는,
    상기 튜브의 일측과 접하는 제1튜브클램프;
    상기 제1튜브클램프를 회전 가능하게 지지하며, 이동레일을 따라 이동되는 슬라이딩부; 및
    상기 슬라이딩부가 이동되는 동력을 공급하는 직선구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1튜브클램프는,
    상기 튜브의 일측 단부가 측면에 걸리는 원뿔 형상의 클램프몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전장치는,
    상기 튜브의 타측에 접하는 제2튜브클램프; 및
    상기 제2튜브클램프를 회전시키는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 센서부는,
    상기 튜브의 형상 변화에 따른 자장의 변화로 상기 용접선을 측정하는 마그네틱센서부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜브와 접하는 방향으로 상기 센서부의 이동을 안내하는 안내레일; 및
    상기 안내레일을 따라 상기 센서부를 이동시키는 센서구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치.
  8. 가이드지그에 튜브를 놓는 튜브공급단계;
    클램프장치가 상기 튜브의 일측을 가압하여 회전장치와 상기 클램프장치의 사이에 상기 튜브가 회전가능하게 장착되는 튜브장착단계;
    센서부를 이동시켜 상기 튜브의 측면에 접촉시키는 센서부로딩단계;
    상기 튜브를 회전시켜 상기 센서부에서 용접선의 위치를 검출하는 센싱단계;
    상기 센서부의 측정값을 입력받아 상기 용접선이 일방향으로 위치하도록 상기 튜브를 정지시키는 튜브정지단계;
    상기 튜브에서 상기 센서부를 이격시키는 센서부언로딩단계;
    상기 튜브와 이격되는 방향으로 상기 클램프장치를 이동시키는 클램프장치해제단계; 및
    상기 가이드지그에서 상기 튜브를 인출하는 튜브인출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치의 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 튜브정지단계에서, 상기 회전장치의 회전 정지로 상기 튜브의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 튜브 용접선 정렬장치의 제어방법.
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