KR100868224B1

KR100868224B1 - 차체 조립 장치

Info

Publication number: KR100868224B1
Application number: KR1020070099782A
Authority: KR
Inventors: 김정용
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2008-11-11

Abstract

본 발명은 차체 빌드 업(BODY BUILD-UP) 공정에서, 차체 조립 시, 플로워 패널에 대하여 좌,우측 사이드 패널을 내부에서 정확하게 규제하여 다수의 용접로봇에 의해 다용접을 실시하여 완벽한 차체 골격정도를 확보하고, 충분한 용접 타점수를 확보하여 후 공정(증타공정)을 배제할 수 있도록 하는 차체 조립 장치를 제공한다.

차체 조립 장치, 규제유닛, 규제 프레임, 클램퍼

Description

차체 조립 장치{DEVICE FOR ASSEMBLING BODY PANEL}

본 발명은 차체 조립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차체 빌드 업(BODY BUILD-UP) 공정에서, 차체 조립 시, 플로워 패널에 대하여 좌,우측 사이드 패널을 내부에서 정확하게 규제하여 다수의 용접로봇에 의해 다용접을 실시하여 완벽한 차체 골격정도를 확보하고, 충분한 용접 타점수를 확보하여 후 공정(증타공정)을 배제할 수 있도록 하는 차체 조립 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 메이커에서 자동차를 생산하기까지는 모든 양산라인 내에서 2 내지 3만 여개의 부품을 수많은 조립 및 용접공정을 통하여 조립함으로써 차체를 이루게 된다.

상기한 차체(100)는 크게 세 부분으로 나뉘는데, 도 1에서 도시한 바와 같이, 골격하부에서 엔진과 차축 등의 구동부와 시트(SEAT) 등을 지지하는 플로워 패널(101)과 골격의 좌우 측면을 형성하는 좌,우측 사이드 패널(103,105), 골격의 상부면을 형성하는 루프 패널(107) 및 그 외 다수개의 루프 레일(109)과 카울 패널(111), 백 패널(113)등으로 구성된다.

즉, 상기 차체(100)의 조립은 차체 빌드 업(BODY BUILD-UP) 공정에서, 도 2 에서 도시한 바와 같은 차체 조립 장치(200)를 통하여 플로어 패널(101)에 백 패널(113)을 접합한 후, 좌,우측 사이드 패널(103,105)과 루프 패널(107)과 루프 레일(109) 및 카울 패널(111)등을 용접하여 조립하게 된다.

이러한 차체 조립 장치(200)는 사이드 행거(201) 및 사이드 게이트(203)에 의해 사이드 패널(103,105)을 규제하여 플로어 패널(101)에 세팅하고, 루프 대차(205))에 의해 루프 패널(107)을 세팅한 후, 용접로봇(207)에 의해 용접을 실시하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 차체 조립 장치는 사이드 패널을 외부에서 규제하고, 루프 패널 역시 외부에서 규제한 상태로, 플로워 패널에 세팅하여 외부에서 용접로봇을 이용하여 용접작업을 실시하게 되는데, 상기 사이드 패널을 외부에서 규제해주기 위한 사이드 행거 및 사이드 게이트에 의해 용접로봇이 설치될 공간이 부족할 뿐만 아니라 용접가능한 공간의 확보도 어려워 후 공정에서 반드시 증타용접을 실시하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 사이드 행거 및 사이드 게이트와 루프대차의 전후진, 승하강 등의 작동시간이 소요되어 사이클 타임이 증가하는 문제점도 내포하고 있다.

또한, 대형의 사이드 게이트를 회전 및 전후진 시키기 위한 인덱스 및 서보모터가 필요하게 되며, 정확한 규제 및 세팅을 위한 세부적인 기계적 장치들이 추가되어 주기적인 관리가 필요한 단점도 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 차체 빌드 업(BODY BUILD-UP) 공정에서, 차체 조립 시, 플로워 패널에 대하여 좌,우측 사이드 패널을 내부에서 정확하게 규제하여 다수의 용접로봇에 의해 다용접을 실시하여 완벽한 차체 골격정도를 확보하고, 충분한 용접 타점수를 확보하여 후 공정(증타공정)을 배제할 수 있도록 하는 차체 조립 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차체 조립 장치는 차체를 로딩 한 상태로, 차체 빌드 업 공정으로 대차를 통하여 차체를 이송하는 대차유닛; 상기 대차 상에 로딩된 차체의 플로워 패널에 대하여 규제 프레임에 구성되는 다수개의 클램퍼로 양측 사이드 패널과 각 루프 레일, 카울 패널 및 백 패널을 내부에서 클램핑하여 각각의 조립위치를 규제하는 규제유닛; 상기 차체 빌드 업 공정의 작업실 상부에서 상기 규제 프레임과 와이어를 통하여 연결되어 모터구동에 의해 이송 가이더를 따라 이동하면서 상기 규제 프레임의 세팅위치를 조정함과 동시에, 상기 규제 프레임을 차체에 대하여 승하강 구동시키는 상부이송유닛; 상기 대차유닛의 양측방을 따라 구성되어 차체의 각 접합부에 대하여 용접작업을 수행하는 다수개의 용접로봇을 포함한다.

상기 대차유닛은 차체 빌드 업 공정을 따라 작업실 바닥면에 설치되며 상부면 양측에는 가이드 레일이 그 길이방향을 따라 구성되는 레일 프레임; 상기 레일 프레임의 가이드 레일에 대차 롤러를 통하여 설치되며, 상부면에는 차체의 플로워 패널을 지지하는 다수개의 지그가 일체로 구성되는 대차로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 규제유닛은 상기 상부이송유닛의 와이어와 연결되며, 차체의 양측 사이드 패널 사이에서 차체의 전후방에 대응하여 삽입되도록 다수개의 빔소재를 용접하여 형성되는 규제 프레임; 상기 규제 프레임의 전후방 양측의 다수의 개소에 구성되어 실린더 구동에 따라 클램퍼를 힌지 작동시켜 상기 차체의 양측 사이드 패널과 각 루프 레일, 카울 패널 및 백 패널을 클램핑하는 클램핑수단; 상기 규제 프레임 의 후방 양측에 각각 형성되어 차체의 후방 루프 레일에 형성된 각 규제홀에 끼워지는 위치 규제핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 상부이송유닛은 상기 차체 빌드 업 공정의 작업실 상부에 구성되는 이송 가이더; 상기 이송 가이더에 장착되어 모터구동에 의해 이송 가이드를 따라 위치를 이동하는 이송롤러수단; 상기 이송롤러수단과 연결봉을 통하여 연결되어 모터구동에 의해 상기 규제프레임에 연결된 와이어를 감거나 풀도록 작동하는 렌치수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 용접로봇은 그 아암 선단에 스폿 용접건을 일체로 장착하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 차체 조립 장치에 의하면, 차체 빌드 업(BODY BUILD-UP) 공정에서, 차체 조립 시, 규제유닛이 플로워 패널에 대하여 좌,우측 사이드 패널을 내부에서 정확하게 규제한 상태로 다수의 용접로봇이 외부에서 충분한 작업반경을 확보하여 다용접을 실시함으로써 완벽한 차체 골격정도를 확보하고, 충분한 용접 타점수를 확보하여 후 공정(증타공정)을 배제할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 종래의 사이드 행거 및 사이드 게이트와 루프대차 등의 전후진, 승하강 등의 작동시간을 배제하여 공정의 사이클 타임을 줄이며, 간단한 구성으로 관리상의 이점도 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차체 조립 장치의 전체 구성도이다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 차체 조립 장치는 차체(1)를 로딩 한 상태로, 차체 빌드 업 공정으로 대차(11)를 통하여 차체(1)를 이송하는 대차유닛(10)이 구비되고, 상기 대차(11) 상에 로딩된 차체(1)의 플로워 패널(2)에 대하여 규제 프레임(21)에 구성되는 다수개의 클램퍼(51)로 양측 사이드 패널(3,4)과 각 루프 레일(5,6), 카울 패널(7) 및 백 패널(8)을 내부에서 클램핑하여 각각의 조립위치를 규제하는 규제유닛(20)이 차종별로 구비된다.

또한, 상기 차체 빌드 업 공정의 작업실 상부에서 상기 규제 프레임(21)과 와이어(31)를 통하여 연결되어 모터구동에 의해 이송 가이더(32)를 따라 이동하면서 상기 규제 프레임(21)의 세팅위치를 조정함과 동시에, 상기 규제 프레임(21)을 차체(1)에 대하여 승하강 구동시키는 상부이송유닛(30)이 구비되고, 상기 대차유닛(10)의 양측방을 따라 구성되어 차체(1)의 각 접합부에 대하여 용접작업을 수행하는 다수개의 용접로봇(40)이 구비된다.

먼저, 상기 대차유닛(10)의 구체적인 구성은 차체 빌드 업 공정을 따라 작업실 바닥면에 레일 프레임(12)이 설치되며, 상기 레일 프레임(12)의 상부면 양측에는 가이드 레일(13)이 그 길이방향을 따라 구성된다.

또한, 상기 레일 프레임(12)의 가이드 레일(13)에는 대차 롤러(14)를 통하여 대차(11)가 이동 가능하게 설치되며, 상기 대차(11)의 상부면에는 차체(1)의 플로 워 패널(2)을 지지하는 다수개의 지그(15)가 일체로 구성된다.

그리고 상기 규제유닛(20)의 구체적인 구성은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 상부이송유닛(30)의 와이어(31)와 연결되는 규제 프레임(21)이 구비되는데, 상기 규제 프레임(21)은 차체(1)의 양측 사이드 패널(3,4) 사이에서 차체(1)의 전후방에 대응하여 삽입되도록 다수개의 빔소재를 용접하여 형성된다.

여기서, 상기한 규제 프레임(21)은 상기 상부이송유닛(30)의 와이어(31)와 연결되는 상부 프레임(22)과, 상기 상부 프레임(22)의 전방 하부에 일체로 연결되어 차체(1)의 카울 패널(7)과 양측 사이드 패널(3,4)의 전방에 대응하는 전방 프레임(23), 및 상기 상부 프레임(22)의 후방 하부에 일체로 연결되어 차체(1)의 백 패널(8)과 양측 사이드 패널(3,4)의 후방 및 후방 루프 레일(6)에 대응하는 후방 프레임(24)으로 구성된다.

또한, 상기 규제 프레임(21)의 전후방 양측의 다수의 개소에는 클램핑수단(50)이 구성되어 실린더 구동에 따라 클램퍼(51)를 힌지 작동시켜 상기 차체(1)의 양측 사이드 패널(3,4)과 루프 레일(5), 카울 패널(7) 및 백 패널(8)을 클램핑하게 된다.

즉, 상기 클램핑수단(50)은 각각 규제 프레임(21)의 일측에 고정되는 로케이터(52)의 일측에 클램핑 실린더(53)가 힌지 연결되고, 상기 로케이터(52)의 타측에는 클램퍼(51)가 힌지 연결되며, 상기 클램퍼(51)는 그 후단은 상기 클램핑 실린더(53)의 작동로드(54)와 연결되어 이루어진다.(하나에만 도면부호 기재함)

그리고 상기 규제 프레임(21)의 후방 양측에는 위치 규제핀(55)이 각각 구성 되어 차체(1)의 후방 루프 레일(6)에 형성된 각 규제홀(미도시)에 끼워지도록 이루어진다.

이러한 구성의 규제유닛(20)은 차종별로 구비되어 상기 상부이송유닛(30)을 통하여 설치되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 도 3에서 도시한 바와 같이, 4차종에 대한 차종별 규제유닛(20)을 구비하는 실시예를 도시하고 있다.

한편, 상기 상부이송유닛(30)의 구체적인 구성은, 도 3과 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 차체 빌드 업 공정의 작업실 상부에 이송 가이더(32)가 구성된다.

상기 이송 가이더(32)는 이송롤러수단(33)이 장착되어 모터구동에 의해 상기 이송 가이더(32)를 따라 위치를 이동하도록 구성되며, 상기 이송롤러수단(33)과 연결봉(34)을 통하여 렌치수단(35)이 연결되어 모터구동에 의해 상기 규제 프레임(21)에 연결된 와이어(31)를 감거나 풀도록 구성된다.

여기서, 상기 이송롤러수단(33)은 하우징(61)의 내부에 장착된 상태로 정역방향으로 회전제어가 가능한 이송모터(62)와, 상기 이송모터(62)의 회전축(63) 선단에 장착된 상태로 상기 이송 가이더(32)의 상단을 따라 구름접촉하는 이송롤러(64)로 이루어진다.

이때, 상기 이송모터(62)는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 렌치수단(35)은 하우징(65)의 내부에 장착된 상태로 정역방향으로 회전제어가 가능한 렌치모터(66)와, 상기 렌치모터(66)의 회전축(67) 선단에 장착된 상태로 상기 와이어(31)를 감거나 풀도록 구성되는 와이어 풀리(68)로 이루어 진다.

여기서도, 상기 렌치모터(66)는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 스텝모터로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 용접로봇(40)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 아암 선단에 스폿 용접건(41)을 일체로 장착하는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차체 조립 장치의 작동은, 도 9에서 도시한 바와 같이, 대차(11) 상에 차체(1)가 로딩된 상태로, 차체 빌드 업(BODY BUILD-UP) 공정으로 이송되어 오면,(S1) 해당 차종에 대응하는 규제유닛(20)이 이송롤러수단(33)에 의해 차체(1)의 상부에 위치된다.(S2)

즉, 상기 이송롤러수단(33)은 제어기(미도시)의 제어신호에 따라 이송모터(62)를 회전제어하여 가이드 레일(32)을 따라 규제유닛(20)을 이동시키게 된다.

이러한 상태로, 렌치수단(35)은 제어기(미도시)의 제어신호에 따라 그 렌치모터(66)를 회전제어하여 와이어(31)를 풀게 되는데, 이에 따라 상기 규제유닛(20)은 차체(1)의 상부로 하강하게 된다.(S3)

이와 같이, 규제유닛(20)의 규제 프레임(21)이 하강하면, 도 5에서 도시한 바와 같이, 규제 프레임(21)의 전방 프레임(23)은 차체(1)의 전방에 대응하게 되고, 후방 프레임(24)은 차체(1)의 후방에 대응하게 되며, 이때, 상기 후방 프레임(24)에 구성되는 양측 위치 규제핀(55)은 상기 차체(1)의 후방 루프 레일(6)에 형성된 규제홀(미도시)에 삽입되어 차체(1)에 대한 규제 프레임(21)의 위치를 규제하게 된다.

이어서, 상기 각 위치의 클램핑 실린더(53)는, 도 6과 도7에서 도시한 바와 같이, 전진 구동하여 각 클램퍼(51)를 힌지 작동시키며, 이에 따라 차체(1)의 양측 사이드 패널(3,4)의 전후방과 전방 루프 레일(5), 카울 패널(7) 및 백 패널(8)이 각각 규제 프레임(21)의 양측에서 클램핑되어 규제된다.

이러한 상태로, 다수개의 용접로봇(40)은 충분한 작동반경을 확보한 상태로 그 스폿 용접건(41)을 통하여 차체(1)의 각 용접부에 대하여 용접작업을 수행하게 된다.

도 1은 일반적인 차체의 각 구성패널의 분해 사시도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 차체 조립 장치의 전체 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차체 조립 장치에 적용되는 규제유닛의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 적용되는 규제유닛의 적용 상태도이다.

도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 적용되는 규제유닛의 부분 확대 사시도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차체 조립 장치에 적용되는 상부이송유닛의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차체 조립 장치의 단계별 사용 상태도이다.

Claims

차체 조립 장치에 있어서,

차체를 로딩 한 상태로, 차체 빌드 업 공정으로 대차를 통하여 차체를 이송하는 대차유닛;

상기 대차 상에 로딩된 차체의 플로워 패널에 대하여 규제 프레임에 구성되는 다수개의 클램퍼로 양측 사이드 패널과 각 루프 레일, 카울 패널 및 백 패널을 내부에서 클램핑하여 각각의 조립위치를 규제하는 규제유닛;

상기 차체 빌드 업 공정의 작업실 상부에서 상기 규제 프레임과 와이어를 통하여 연결되어 모터구동에 의해 이송 가이더를 따라 이동하면서 상기 규제 프레임의 세팅위치를 조정함과 동시에, 상기 규제 프레임을 차체에 대하여 승하강 구동시키는 상부이송유닛;

상기 대차유닛의 양측방을 따라 구성되어 차체의 각 접합부에 대하여 용접작업을 수행하도록 그 아암 선단에 스폿 용접건을 일체로 장착하는 다수개의 용접로봇을 포함하는 차체 조립 장치.
제1항에 있어서,

상기 대차유닛은

차체 빌드 업 공정을 따라 작업실 바닥면에 설치되며 상부면 양측에는 가이드 레일이 그 길이방향을 따라 구성되는 레일 프레임;

상기 레일 프레임의 가이드 레일에 대차 롤러를 통하여 설치되며, 상부면에는 차체의 플로워 패널을 지지하는 다수개의 지그가 일체로 구성되는 대차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제1항에 있어서,

상기 규제유닛은

상기 상부이송유닛의 와이어와 연결되며, 차체의 양측 사이드 패널 사이에서 차체의 전후방에 대응하여 삽입되도록 다수개의 빔소재를 용접하여 형성되는 규제 프레임;

상기 규제 프레임의 전후방 양측의 다수의 개소에 구성되어 실린더 구동에 따라 클램퍼를 힌지 작동시켜 상기 차체의 양측 사이드 패널과 각 루프 레일, 카울 패널 및 백 패널을 클램핑하는 클램핑수단;

상기 규제 프레임의 후방 양측에 각각 형성되어 차체의 후방 루프 레일에 형성된 각 규제홀에 끼워지는 위치 규제핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제3항에 있어서,

상기 규제 프레임은

상기 상부이송유닛의 와이어와 연결되는 상부 프레임;

상기 상부 프레임의 전방 하부에 일체로 연결되어 차체의 카울 패널과 양측 사이드 패널의 전방에 대응하는 전방 프레임;

상기 상부 프레임의 후방 하부에 일체로 연결되어 차체의 백 패널과 양측 사이드 패널의 후방 및 후방 루프 레일에 대응하는 후방 프레임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제3항에 있어서,

상기 클램핑 수단은

각각 규제 프레임의 일측에 고정되는 로케이터의 일측에 클램핑 실린더가 힌지 연결되고, 상기 로케이터의 타측에는 클램퍼가 힌지 연결되며, 상기 클램퍼는 그 후단은 상기 클램핑 실린더의 작동로드와 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제1항에 있어서,

상기 상부이송유닛은

상기 차체 빌드 업 공정의 작업실 상부에 구성되는 이송 가이더;

상기 이송 가이더에 장착되어 모터구동에 의해 이송 가이드를 따라 위치를 이동하는 이송롤러수단;

상기 이송롤러수단과 연결봉을 통하여 연결되어 모터구동에 의해 상기 규제프레임에 연결된 와이어를 감거나 풀도록 작동하는 렌치수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제6항에 있어서,

상기 이송롤러수단은

하우징의 내부에 장착된 상태로 정역방향으로 회전제어가 가능한 스텝모터로 구성되는 이송모터;

상기 이송모터의 회전축 선단에 장착된 상태로 상기 이송 가이더의 상단을 따라 구름접촉하는 이송롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제6항에 있어서,

상기 렌치수단은

하우징의 내부에 장착된 상태로 정역방향으로 회전제어가 가능한 스텝모터로 구성되는 렌치모터;

상기 렌치모터의 회전축 선단에 장착된 상태로 상기 와이어를 감거나 풀도록 구성되는 와이어 풀리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.