KR20170064268A - 맞대기 레이저 용접용 지그장치 - Google Patents

맞대기 레이저 용접용 지그장치 Download PDF

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Abstract

맞대기 레이저 용접용 지그장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치는 2장의 패널소재를 맞대기 용접하기 위한 맞대기 레이저 용접용 지그장치에 있어서, 바닥면에 지주 프레임을 통하여 설치되며, 중앙부 상면에는 슬립홈이 형성되는 베이스 테이블; 상기 베이스 테이블 상에 슬립 가능하게 배치되어 상기 패널소재가 로딩되며, 상기 패널소재의 용접부에 대응하는 중앙부에 관통홀이 형성되는 진동 테이블; 상기 베이스 테이블의 중앙 하부에 회전 가능하게 설치되며, 외주면을 따라서 오실레이션 홈이 형성되는 캠 가이더; 상기 슬립홈에 좌우로 슬립 가능하게 안착되어 양측 상단이 상기 진동 테이블의 하면 양측과 고정되고, 중앙 하측에는 상기 오실레니션 홈을 따라 좌우방향으로 캠 작동하는 진동 캠이 구성되는 진동 엔빌; 상기 캠 가이더에 벨트풀리수단을 통하여 회전동력을 전달하도록 상기 바닥면 일측에 구성되는 구동모터를 포함한다.

Description

맞대기 레이저 용접용 지그장치{A JIG DEVICE FOR LASER WELDING}
본 발명은 레이저 용접용 지그장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2장의 패널소재를 서로 맞대어 정확한 용접위치에서 지그재그 모양의 용접패턴으로 레이저 용접을 가능하도록 셋팅하기 위한 맞대기 레이저 용접용 지그장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 제조분야나 일반 산업분야에서 서로 규격이 다른 패널소재를 레이저 용접에 의해 맞대어 접합하기 위해서는 용접용 지그장치에 상기 각각의 패널소재를 로딩한 상태로 용접하게 된다.
이러한 용접용 지그장치는 서로 용접할 패널소재의 규격이나 형태에 따라 다양하게 제작되어 전용 지그장치로써 사용되는 것이 일반적이며, 그 운용에 있어서도 작업자가 각각의 패널소재를 지그장치의 설정된 용접위치에 로딩하여 각 패널소재의 용접부가 상기 용접위치에 정확하게 안착된 상태로 레이저 용접이 진행될 수 있도록 하고 있다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 맞대기 레이저 용접용 지그장치는 맞댄 패널소재 사이에 간격이 형성되어 용접선이 정확하지 않은 경우, 용접 후에도 용접불량이 발생하는 문제점이 있다.
도 1은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 종래 맞대기 레이저 용접의 개념도이다.
즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 종래의 맞대기 레이저 용접용 지그장치(100)는 2장의 패널소재(101)(103)를 서로 맞댄 상태로 로딩하여도 상호간에 간격(G)이 형성되는 경우에는 패널소재(101)(103) 사이의 용접선을 따라 직진도나 평탄도가 확보되지 못한 상태가 대부분이며, 이러한 상태로 레이저 용접이 이루어져도 용접불량을 초래하는 단점이 있다.
본 발명의 실시 예는 레이저빔을 이용한 맞대기 용접 시, 오실레이션 홈을 따라 좌우로 진동하는 진동 캠에 의해 진동 테이블이 좌우로 진동하여 용접선을 따라 이동하는 레이저빔이 지그재그 모양의 용접패턴으로 패널소재 사이의 간격을 메우면서 레이저 용접이 가능하도록 하여 용접품질을 확보할 수 있도록 하는 맞대기 레이저 용접용 지그장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 2장의 패널소재를 맞대기 용접하기 위한 맞대기 레이저 용접용 지그장치에 있어서, 바닥면에 지주 프레임을 통하여 설치되며, 중앙부 상면에는 슬립홈이 형성되는 베이스 테이블; 상기 베이스 테이블 상에 슬립 가능하게 배치되어 상기 패널소재가 로딩되며, 상기 패널소재의 용접부에 대응하는 중앙부에 관통홀이 형성되는 진동 테이블; 상기 베이스 테이블의 중앙 하부에 회전 가능하게 설치되며, 외주면을 따라서 오실레이션 홈이 형성되는 캠 가이더; 상기 슬립홈에 좌우로 슬립 가능하게 안착되어 양측 상단이 상기 진동 테이블의 하면 양측과 고정되고, 중앙 하측에는 상기 오실레니션 홈을 따라 좌우방향으로 캠 작동하는 진동 캠이 구성되는 진동 엔빌; 상기 캠 가이더에 벨트풀리수단을 통하여 회전동력을 전달하도록 상기 바닥면 일측에 구성되는 구동모터를 포함하는 맞대기 레이저 용접용 지그장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 진동 테이블 상의 양측에 각각 구성되어 실린더 작동에 의해 진동 테이블 상에 로딩된 각각의 패널소재를 고정하는 클램핑수단을 더 포함할 수 있다,
또한, 상기 클랭핑수단은 상기 진동 테이블 상의 양측 상면에 각각 설치되는 실린더 브라켓; 상기 실린더 브라켓 상에 하향 설치되는 클램핑 실린더; 및 상기 클램핑 실린더의 로드 선단에 장착되어 상기 진동 테이블 상에 로딩된 패널소재를 진동 테이블에 고정하는 클램핑 패드로 구성될 수 있다.
또한, 상기 캠 가이더는 양측에서 회전축이 상기 베이스 테이블에 베어링을 통하여 회전 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 상기 오실레이션 홈은 상기 캠 가이더의 외주면을 따라 좌우방향으로 편심되게 연속하여 연결되는 홈으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 진동 엔빌은 상기 베이스 테이블 상의 관통된 연결홀을 통하여 상기 진동 캠에 연결축으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 벨트풀리수단은 상기 캠 가이더의 일측 회전축에 설치되는 피동풀리; 상기 구동모터의 회전축에 설치되는 구동풀리; 및 상기 피동풀리와 구동풀리를 감아서 연결하는 벨트로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예는 2장의 패널소재를 맞대어 진동 테이블 상에 고정한 상태로, 모터 구동에 의해 회전하는 캠 가이더 상의 오실레이션 홈을 따라 진동하는 진동 캠이 진동 테이블을 좌우로 반복 진동시킴으로써, 용접선을 따라 이동하는 레이저빔이 지그재그 모양의 용접패턴을 그리며 패널소재 사이의 간격을 메우면서 레이저 용접이 가능하도록 하여 양호한 용접품질을 확보할 수 있다.
또한, 2장이 패널소재가 두께가 서로 달라도 지그재그 모양이 용접패턴에 의해 맞대기 용접이 가능한 이점이 있다.
또한, 패널소재의 고정을 위하여 클램핑유닛이 진동 테이블의 상부에서 가압하는 방식으로 구성되어 다양한 사양의 패널소재에 대해 공용성이 높다.
도 1은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 종래 맞대기 레이저 용접의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치의 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치의 작동에 의해 레이저빔이 형성하는 용접패턴도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접용 지그장치는 2장의 패널소재(P1,P2)를 맞대기 용접하기 위한 것으로, 베이스 테이블(1), 진동 테이블(5), 캠 가이더(7), 진동 엔빌(9), 구동모터(21)를 포함한다.
상기 베이스 테이블(1)은 바닥면에 지주 프레임(3)을 통하여 설치되며, 중앙부 상면에는 일정깊이를 가지며, 폭방향으로 일정길이의 슬립홈(1a)이 형성된다.
상기 진동 테이블(5)은 상기 베이스 테이블(1)의 상면에 슬립 가능하게 배치되어 상기 패널소재(P1,P2)가 로딩될 수 있도록 한다. 또한, 상기 패널소재(P1,P2)의 용접부(W)에 대응하는 중앙부에 관통홀(H)이 형성된다.
상기 캠 가이더(7)는 상기 베이스 테이블(1)의 중앙 하부에 회전 가능하게 설치되며, 외주면을 따라서 오실레이션 홈(7a)이 형성된다.
즉, 상기 캠 가이더(7)는 양측에서 회전축(12)이 상기 베이스 테이블(1)에 베어링(B)을 통하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 오실레이션 홈(7a)은 상기 캠 가이더(7)의 외주면을 따라 좌우방향으로 편심되게 연속하여 연결되는 홈으로 이루어진다.
상기 진동 엔빌(9)은 상기 슬립홈(1a)에 좌우로 슬립 가능하게 안착되어 양측 상단이 상기 진동 테이블(5)의 하면에 고정되는데, 상기 관통홀(H)을 기준으로 양측에 고정된다.
또한, 상기 진동 엔빌(9)은 중앙 하측에 연결축(9a)을 통하여 진동 캠(11)이 설치되는데, 상기 진동 캠(11)은 상기 캠 가이더(7)의 오실레니션 홈(7a)에 배치되어 오실레이션 홈(7a)을 따라 좌우방향으로 캠 작동하여 상기 진동 엔빌(9)을 좌우방향으로 진동시키게 된다.
즉, 상기 진동 엔빌(9)은 상기 베이스 테이블(1) 상의 관통된 연결홀(1b)을 통하여 상기 캠에 연결축(9a)으로 연결된다.
상기 구동모터(21)는 상기 캠 가이더(7)에 벨트풀리수단을(19) 통하여 회전동력을 전달하도록 상기 바닥면 일측에 구성되는데, 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 이루어질 수 있으며, 감속기(23)를 가질 수 있다.
여기서, 상기 벨트풀리수단(19)은 상기 캠 가이더(7)의 회전축(12)에 설치되는 피동풀리(13)와, 상기 구동모터(21)의 회전축에 설치되는 구동풀리(15), 및 상기 피동풀리(13)와 구동풀리(15)를 감아서 연결하는 벨트(17)로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 진동 테이블(5) 상의 양측에는 클램핑수단(25)이 각각 구성되어 실린더 작동에 의해 진동 테이블(5) 상에 로딩된 각각의 패널소재(P1,P2)를 고정하는 기능을 한다.
즉, 상기 클랭핑수단(25)은 상기 진동 테이블(5) 상의 양측 상면에 각각 실린더 브라켓(27)이 설치되고, 상기 실린더 브라켓(27)의 선단에는 클램핑 실린더(29)가 하향하여 설치된다.
또한, 상기 클램핑 실린더(29)의 로드 선단에는 클램핑 패드(31)가 장착되어 상기 클램핑 실린더(29)의 작동에 의해 진동 테이블(5) 상에 로딩된 패널소재(P1,P2)를 진동 테이블(5)에 밀착하여 고정한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치의 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치의 작동에 의해 레이저빔이 형성하는 용접패턴도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 맞대기 레이저 용접용 지그장치를 이용한 맞대기 레이저 용접 시의 작동을 설명한다.
도 3을 참조하면, 먼저, 상호 맞대기 용접할 각각의 패널소재(P1,P2)를 진동 테이블(5)의 상의 양측에 배치하고, 클램핑 실린더(29)를 전진 작동시켜 클램핑 패드(31)로 각각의 패널소재(P1,P2)를 진동 테이블(5)에 고정한다.
이때, 각 패널소재(P1,P2)의 맞대어진 용접부(W)는 진동 테이블(5) 상의 관통홀(H) 상에 배치된다.
이러한 상태로, 상기 용접부(W)의 중심을 따르는 용접선을 따라 레이저 옵틱헤드(30)로부터 레이저빔(LB)을 조사하면서, 상기 구동모터(21)를 회전 구동 제어한다.
이러한 구동모터(21)의 회전으로 캠 가이더(7)가 벨트(17)를 통하여 회전동력을 전달받아 회전하면서 오실레이션 홈(7a)에 위치된 진동 캠(11)을 좌우방향으로 반복 진동시키게 되고, 이에 따라 진동 엔빌(9)에 의해 상기 진동 테이블(5)이 좌우로 반복 진동하게 된다.
그러면, 상기 진동 테이블(5)은 맞대어진 상기 패널소재(P1,P2)를 좌우방향으로 함께 반복 진동시키게 되고, 동시에 용접선을 따라 이동하는 레이버 옵틱헤드(30)로부터 조사되는 레이저빔(LB)은 맞대어진 패널소재(P1,P2)의 용접부(W)에 대하여 도 4에서 도시한 바와 같은 지그재그 모양의 용접패턴(P)을 형성하면서 맞대기 레이저 용접이 진행된다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 맞대기 레이저 용접용 지그장치는 2장의 패널소재(P1,P2)를 맞대어 진동 테이블(5) 상에 고정한 상태로, 캠 가이더(7) 상의 오실레이션 홈(7a)을 따라 진동하는 진동 캠(11)이 진동 테이블(5)을 좌우로 반복 진동시킴으로써, 용접선을 따라 이동하는 레이저빔(LB)이 지그재그 모양의 용접패턴(P)을 그리며 패널소재(P1,P2) 사이의 간격을 메우면서 레이저 용접을 진행한다.
이에 따라, 맞대어진 패널소재(P1,P2)가 상호간에 간격이 형성되어 용접부(W)의 직진도나 평탄도가 확보되지 못한 상태에서도 양호한 용접품질을 확보할 수 있다.
또한, 2장이 패널소재(P1,P2)가 두께가 서로 달라도 지그재그 모양이 용접패턴(P)에 의해 맞대기 용접이 가능하다
또한, 패널소재(P1,P2)의 고정을 위하여 클램핑유닛(25)이 진동 테이블(5)의 상부에서 가압하는 방식으로 구성되어 다양한 사양의 패널소재(P1,P2)에 대해 공용성을 갖는다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 베이스 테이블
5: 진동 테이블
7: 캠 가이더
9: 진동 엔빌
11: 진동 캠
19: 벨트풀리수단
21: 구동모터
23: 감속기
25: 클램핑수단
30: 레이저 옵틱헤드
W: 용접부
LB: 레이저빔

Claims (13)

  1. 2장의 패널소재를 맞대기 용접하기 위한 맞대기 레이저 용접용 지그장치에 있어서,
    바닥면에 지주 프레임을 통하여 설치되며, 중앙부 상면에는 슬립홈이 형성되는 베이스 테이블;
    상기 베이스 테이블 상에 슬립 가능하게 배치되어 상기 패널소재가 로딩되며, 상기 패널소재의 용접부에 대응하는 중앙부에 관통홀이 형성되는 진동 테이블;
    상기 베이스 테이블의 중앙 하부에 회전 가능하게 설치되며, 외주면을 따라서 오실레이션 홈이 형성되는 캠 가이더;
    상기 슬립홈에 좌우로 슬립 가능하게 안착되어 양측 상단이 상기 진동 테이블의 하면 양측과 고정되고, 중앙 하측에는 상기 오실레니션 홈을 따라 좌우방향으로 캠 작동하는 진동 캠이 구성되는 진동 엔빌;
    상기 캠 가이더에 벨트풀리수단을 통하여 회전동력을 전달하도록 상기 바닥면 일측에 구성되는 구동모터;
    를 포함하는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 테이블 상의 양측에 각각 구성되어 실린더 작동에 의해 진동 테이블 상에 로딩된 각각의 패널소재를 고정하는 클램핑수단을 더 포함하는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클랭핑수단은
    상기 진동 테이블 상의 양측 상면에 각각 설치되는 실린더 브라켓;
    상기 실린더 브라켓 상에 하향 설치되는 클램핑 실린더; 및
    상기 클램핑 실린더의 로드 선단에 장착되어 상기 진동 테이블 상에 로딩된 패널소재를 진동 테이블에 고정하는 클램핑 패드로 구성되는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캠 가이더는 양측에서 회전축이 상기 베이스 테이블에 베어링을 통하여 회전 가능하게 설치되는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 오실레이션 홈은
    상기 캠 가이더의 외주면을 따라 좌우방향으로 편심되게 연속하여 연결되는 홈으로 이루어지는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진동 엔빌은
    상기 베이스 테이블 상의 관통된 연결홀을 통하여 상기 진동 캠에 연결축으로 연결되는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 벨트풀리수단은
    상기 캠 가이더의 일측 회전축에 설치되는 피동풀리;
    상기 구동모터의 회전축에 설치되는 구동풀리; 및
    상기 피동풀리와 구동풀리를 감아서 연결하는 벨트로 이루어지는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 구동모터는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 이루어지는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  9. 2장의 패널소재를 맞대기 용접하기 위한 맞대기 레이저 용접용 지그장치에 있어서,
    바닥면에 지주 프레임을 통하여 설치되며, 중앙부 상면에는 슬립홈이 형성되는 베이스 테이블;
    상기 베이스 테이블 상에 슬립 가능하게 배치되어 상기 패널소재가 로딩되며, 상기 패널소재의 용접부에 대응하는 중앙부에 관통홀이 형성되는 진동 테이블;
    상기 베이스 테이블의 중앙 하부 양측에 회전축이 베어링을 통하여 회전 가능하게 설치되며, 외주면을 따라서 좌우방향으로 편심되게 연속하여 연결되는 홈으로 이루어지는 오실레이션 홈이 형성되는 캠 가이더;
    상기 슬립홈에 좌우로 슬립 가능하게 안착되어 양측 상단이 상기 진동 테이블의 하면 양측과 고정되고, 중앙 하측에는 상기 오실레니션 홈을 따라 좌우방향으로 캠 작동하는 진동 캠이 연결축을 통하여 연결되는 진동 엔빌;
    상기 캠 가이더에 벨트풀리수단을 통하여 회전동력을 전달하도록 상기 바닥면 일측에 구성되는 구동모터;
    상기 진동 테이블 상의 양측에 각각 구성되어 실린더 작동에 의해 진동 테이블 상에 로딩된 각각의 패널소재를 고정하는 클램핑수단을 포함하는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 클랭핑수단은
    상기 진동 테이블 상의 양측 상면에 각각 설치되는 실린더 브라켓;
    상기 실린더 브라켓 상에 하향 설치되는 클램핑 실린더; 및
    상기 클램핑 실린더의 로드 선단에 장착되어 상기 진동 테이블 상에 로딩된 패널소재를 진동 테이블에 고정하는 클램핑 패드로 구성되는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 진동 엔빌은
    상기 베이스 테이블 상의 관통된 연결홀을 통하여 상기 캠에 연결축으로 연결되는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 벨트풀리수단은
    상기 캠 가이더의 일측 회전축에 설치되는 피동풀리;
    상기 구동모터의 회전축에 설치되는 구동풀리; 및
    상기 피동풀리와 구동풀리를 감아서 연결하는 벨트로 이루어지는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 구동모터는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 이루어지는 맞대기 레이저 용접용 지그장치.
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