KR101090797B1

KR101090797B1 - 차체 조립 장치

Info

Publication number: KR101090797B1
Application number: KR1020090041812A
Authority: KR
Inventors: 우영섭; 황우동
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2011-12-08
Also published as: KR20100122754A; US8356403B2; US20100287767A1

Abstract

본 발명은 차체 조립 시, 한 공정 내에서 하부 부품인 좌,우측 사이드 멤버를 3축 서보제어 핀 클램프 방식의 로케이트 유닛으로 그 툴링홀을 통하여 규제하고, 상부 부품인 대시패널은 핀 클램프 방식의 로봇 행거유닛으로 그 툴링홀을 통하여 규제한 상태로, 공정 양측방의 다수의 용접로봇에 의해 용접을 실시할 수 있도록 하여 다차종 혼류 생산에 대응한 설비의 유연성을 확보하면서 공정수를 축소하고, 차체 산포를 흡수할 수 있도록 하는 차체 조립 장치를 제공한다.

차체 조립 장치, 용접공정, 핀 클램퍼, 로케이트 유닛

Description

차체 조립 장치{DEVICE FOR ASSEMBLING BODY}

본 발명은 차체 조립 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차체 조립 시, 한 공정에서 다차종의 좌,우측 사이드 멤버에 대하여 해당 대시패널을 정확하게 규제한 상태로 다수의 용접로봇에 의해 용접을 실시할 수 있도록 하여 다차종 혼류 생산에 대응한 설비의 유연성을 확보하면서 공정수를 축소하고, 차체 산포를 흡수할 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.

현재 자동차의 차체 생산 방식은 고객의 요구가 다양화됨에 따라 차종 및 사양수가 증가되고, 이러한 요구에 대응하기 위하여 다양한 차종을 동일 라인에서 생산하는 다차종 혼류 생산 방식을 채택하고 있다.

즉, 이러한 다차종 혼류 생산 방식을 채택하는 이유는 차종마다 차종별 전용 설비를 설치할 경우, 공간의 부족 및 설비의 범용성 저하로 설비 투자비가 과다하게 소요되기 때문이다.

그러나, 다차종 혼류 생산 방식은 한 차종만을 생산하는 라인과 비교하여 고객 수요에 유연하게 대응할 수 있는 장점은 있으나, 동일 라인에 여러 차종이 투입되면서 설비가 복잡하게 되고, 설비 자체가 차지하는 면적이 거대화되는 단점이 있다.

따라서 혼류 생산에 대응한 설비의 유연성을 확보하면서, 설비의 단순화 및 축소를 통하여 공장 면적을 최소화하고, 설비 투자비를 감소시키기 위한 연구가 대두된다.

도 1과 도 2는 종래의 다차종 혼류 생산 방식에 대응하기 위한 대차 순환형 차체 조립 시스템과 리니어셀 대차형 차체 조립 시스템을 도시한 것이다.

먼저, 대차 순환형 차체 조립 시스템은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 일측을 따라 대차 상에 차체 부품을 로딩하는 부품 로딩공정(P1)과, 로봇 구동에 의해 용접 작업(KEY & RESPOT 용접)을 실시하는 용접공정(P2), 및 용접이 완료된 어셈블리 부품을 운반장치에 이재하여 다음 라인으로 이송되도록 하는 부품 언로딩공정(P3)으로 구현되는 조립라인(P)이 구축되고, 상기 조립라인(P)의 측방으로는 상기 조립라인(P)에서 작업이 끝난 대차를 복귀시켜 차종 신호에 따라 해당 대차가 다시 부품 로딩공정(P1)으로 진입되도록 하는 차종별 대차리턴라인(R; R1,R2,R3)이 구축된다.

그리고 상기 리니어셀 대차형 차체 조립 시스템은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 일직선상에 부품 로딩공정(S1)과 부품 언로딩공정(S2)을 잇는 리니어 레일(LR)을 따라 차체 부품을 로딩한 대차가 왕복 이동 가능하게 구현되고, 상기 리니어 레 일(LR)의 양 측방에는 차종별 대차가 대기하는 대차 대기공정(S3)과 차종별 용접작업을 이루는 용접공정(S4)이 구성된다.

즉, 차체 부품을 로딩한 대차가 리니어 레일(LR)을 따라 왕복 이동하면서, 차종 신호에 따라 해당 차종의 대차가 대차 대기공정(S3)으로부터 부품 로딩공정(S1)으로 진입하고, 부품을 로딩한 후 상기 대차는 해당 용접공정(S4)로 진입하여 로봇 구동에 의해 용접작업(KEY & RESPOT용접)을 실시하게 되며, 용접이 완료된 어셈블리 부품은 부품 언로딩공정(S2)에서 운반장치에 이재되어 다음 라인으로 이송되도록 하며, 작업이 끝난 대차는 해당 대차 대기공정(S3)으로 복귀하도록 구축된다.

그러나 상기한 대차 순환형 차체 조립 시스템은 혼류 생산으로 인한 다차종 부품의 규제로 조립치구가 복잡하여 차종별 전용 대차가 필요하며, 차종 변경을 위한 차종별 전용 대차 리턴라인(1층 or 2층) 및 주변 설비필요가 필요한 단점이 있다.

또한, 차종별 대차로 차체 품질 산포가 발생하며, 공정수 증가로 공장 설치면적이 증대하고, 조립치구 및 설비가 복잡하여 설비 가동율이 저하되며, 대차수 및 주변설비(즉, 리턴라인과 트래버스 등)가 증가하여 설비 투자비가 증가하며, 설비설치 및 장비제작일정이 과다 소요되고, 차종간 비율 변동 시, 대차가 추가되는 등의 또 다른 문제점도 내포하고 있다.

이에 비해, 리니어셀 대차형 차체 조립 시스템은 혼류 생산으로 인한 다차종 부품의 규제로 조립치구가 복잡하여 차종별 전용 대차가 필요하고, 차종 변경을 위 한 대차 대기공정이 필요함에도 불구하고, 대차 순환형에 비하여 설치면적이 작은 이점은 있으나, 역시 차종별 대차로 차체 품질 산포가 발생하며, 리니어셀 운용 방식으로 설비 투자비가 과다하며, 조립치구 및 설비가 복잡하여 설비 가동율 저하되며, 대차 대기공정의 증가로 설치면적이 증대되며, 대차수 및 주변설비 증가로 인해 설비 투자비가 증가하며, 설비설치 및 장비 제작 일정이 과다하게 소요되고, 차종간 비율 변동 시에 대차가 추가되는 등의 공통적인 문제점을 여전히 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차체 조립 시, 한 공정 내에서 하부 부품인 좌,우측 사이드 멤버를 3축 서보제어 핀 클램프 방식의 로케이트 유닛으로 그 툴링홀을 통하여 규제하고, 상부 부품인 대시패널은 핀 클램프 방식의 로봇 행거유닛으로 그 툴링홀을 통하여 규제한 상태로, 공정 양측방의 다수의 용접로봇에 의해 용접을 실시할 수 있도록 하여 다차종 혼류 생산에 대응한 설비의 유연성을 확보하면서 공정수를 축소하고, 차체 산포를 흡수할 수 있도록 하는 차체 조립 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 차체 조립 장치는 좌,우측 사이드 멤버에 대시패널을 조립하기 위한 차체 조립 장치에 있어서,

공정의 베이스 플레이트 상에 양측으로 3세트씩 설치되며, 각 사이드 멤버의 하부 툴링홀에 클램핑 핀이 끼워져 이를 규제하며, 상기 각 클램핑 핀은 3개의 서보모터에 의해 상하, 좌우, 및 전후방향으로 그 위치가 제어되는 로케이트 유닛; 상기 베이스 플레이트에 대하여 그 전방 일측에 배치되는 핸들링 로봇의 아암 선단에 구성되어 해당 대시패널의 단면상에 형성된 툴링홀에 클램핑 핀을 끼워 규제한 상태로 상기 로케이트 유닛 상에 규제된 양측 사이드 멤버 사이에 상기 대시패널을 로딩함과 동시에, 조립된 양측 사이드 멤버와 대시패널 조립체를 부품 언로딩공정으로 이송하는 로봇 행거유닛; 상기 베이스 플레이트의 후방 양측에 각각 구성되어 파레트 상의 상기 좌,우측 사이드 멤버를 클램핑하여 상기 로케이트 유닛에 이송하여 로딩하는 부품 로딩로봇; 상기 베이스 플레이트의 양측방에 각각 구성되어 상기 좌,우측 사이드 멤버와 대시패널의 각 접합부에 대하여 용접작업을 수행하도록 아암 선단에 스폿 용접건을 일체로 장착하는 용접로봇을 포함한다.

여기서, 상기 로케이트 유닛은 상기 베이스 플레이트 상의 일측에 설치되는 메인 플레이트; 상기 메인 플레이트 상에 종방향으로 설치되는 종방향 레일; 상기 종방향 레일에 슬라이드 가능하게 설치되는 종방향 레일블록; 상기 종방향 레일의 일측방을 따라 상기 메인 플레이트 상에 배치된 상태로, 상기 종방향 레일블록과 연결되어 회전 구동에 의해 상기 종방향 레일을 따라 종방향 레일블록을 슬라이드 구동시키는 종방향 구동수단; 상기 종방향 레일블록의 상면에 설치되는 레일 플레이트; 상기 레일 플레이트 상에 횡방향으로 설치되는 횡방향 레일; 상기 횡방향 레일에 슬라이드 가능하게 설치되는 횡방향 레일블록; 상기 횡방향 레일의 일측방을 따라 상기 레일 플레이트 상에 배치된 상태로, 상기 횡방향 레일블록과 연결되어 회전 구동에 의해 상기 횡방향 레일을 따라 횡방향 레일블록을 슬라이드 구동시키는 횡방향 구동수단; 상기 횡방향 레일블록의 상면에 수직으로 세워져 설치되는 슬라이드 가이더; 상기 슬라이드 가이더에 끼워져 수직방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 수직 슬라이더; 상기 슬라이드 가이더의 일측방을 따라 상기 횡방향 레일블록 상에 수직으로 배치된 상태로, 상기 슬라이더와 연결되어 회전 구동에 의해 상기 슬라이드 가이더를 따라 슬라이더를 수직방향으로 슬라이드 구동시키는 수직 구동수단; 상기 슬라이더의 상단에 장착되어 소재의 툴링홀에 클램핑 핀이 끼워진 상태로 공압에 의해 작동하여 상기 소재를 규제하는 핀 클램핑수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 종방향 구동수단은 회전축을 스크루 바로 형성하여 상기 종방향 레일의 일측방을 따라 상기 메인 플레이트 상에 장착블록을 통하여 설치되는 종방향 서보모터; 상기 종방향 레일블록의 일측면에 장착되며, 상기 종방향 서보모터의 스크루 바와 체결되는 종방향 스크루 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 횡방향 구동수단은 회전축을 스크루 바로 형성하여 상기 횡방향 레일의 일측방을 따라 상기 레일 플레이트 상에 지지블록을 통하여 설치되는 횡방향 서보모터; 상기 횡방향 레일블록의 일측면에 장착되며, 상기 횡방향 서보모터의 스크루 바와 체결되는 횡방향 스크루 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 수직 구동수단은 회전축을 스크루 바로 형성하여 상기 슬라이드 가이더의 일측방을 따라 상기 횡방향 레일블록 상에 수직방향으로 설치되는 수직 서보모터; 상기 슬라이더의 일측면에 장착되며, 상기 수직 서보모터의 스크루 바와 체결되는 수직 스크루 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 핀 클램핑수단은 상기 슬라이더의 상단에 수직방향으로 장착되는 공압 실린더; 상기 공압 실린더의 상단에 장착된 상태로 내부에서 상기 공압 실린더의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시키는 클램핑 핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 로봇 행거유닛은 상기 핸들링 로봇의 아암 선단에 중앙부가 고정되며, 내부에는 알루미늄 발포 폼이 삽입되는 2중 관 형상의 행거 프레임; 상기 행거 프레임의 양단부에 구성되어 상기 대시패널의 양측을 지지하는 푸싱수단; 상기 행거 프레임의 중앙부 하측에 구성되어 상기 대시패널의 단면상에 형성된 일측 툴링홀에 클램핑 핀을 끼워 공압에 의해 작동하여 상기 대시패널을 규제하는 중앙 핀 클랭핑수단; 상기 행거 프레임의 중앙부를 기준으로 양측에 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 상기 대시패널의 단면상에 형성된 양측 툴링홀에 클램핑 핀을 끼워 공압에 의해 작동하여 상기 대시패널을 규제하는 좌,우측 핀 클랭핑수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 푸싱수단은 상기 행거 프레임의 양단에 각각 장착되는 로드 하우징; 상기 로드 하우징에 삽입되어 슬라이드 가능하게 설치되는 푸싱로드; 상기 푸싱로드의 선단에 장착되는 고무패드; 상기 푸싱로드에 끼워진 상태로, 일단이 상기 고무패드에 지지되고, 타단은 상기 로드 하우징에 지지되는 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 중앙 핀 클랭핑수단은 상기 행거 프레임의 중앙부 하측에 고정 설치되는 중앙 공압 실린더; 상기 중앙 공압 실린더의 선단에 장착된 상태로 내부에서 상기 중앙 공압 실린더의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시키는 중앙 클램핑 핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 좌,우측 핀 클램핑수단은 상기 행거 프레임의 중앙부를 기준으로 양측에 축방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 좌,우측 공압 실린더; 상기 좌,우측 공압 실린더의 선단에 장착된 상태로 내부에서 상기 좌,우측 공압 실린더의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시키는 좌.우측 클램핑 핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 차체 조립 장치에 의하면, 차체 조립 시, 한 공정 내에서 하부 부품인 좌,우측 사이드 멤버를 3축 서보제어 핀 클램프 방식의 로케이트 유닛으로 그 툴링홀을 통하여 규제하고, 상부 부품인 대시패널은 핀 클램프 방식의 로봇 행거유닛으로 그 툴링홀을 통하여 규제한 상태로, 공정 양측방의 다수의 용접로봇에 의해 용접을 실시할 수 있도록 하여 다차종 혼류 생산에 대응한 설비의 유연성을 확보하면서 공정수를 축소하고, 차체 산포를 흡수할 수 있도록 하는 효과가 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 구성 사시도이다.

본 실시예에 따른 차체 조립 장치는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 좌,우측 사이드 멤버(SM)에 대시패널(DP)을 조립하기 위한 장치로써, 로케이트 유닛(1), 로봇 행거유닛(3), 부품 로딩로봇(5), 및 용접로봇(7)으로 구성된다.

먼저, 상기 로케이트 유닛(1)은 공정의 베이스 플레이트(11) 상에 양측으로 3세트씩 설치되며, 각 사이드 멤버(SM)의 하부 툴링홀에 클램핑 핀(13)이 끼워져 이를 규제하며, 상기 각 클램핑 핀(13)은 3개의 서보모터(M1,M2,M3)에 의해 상하, 좌우, 및 전후방향으로 그 위치가 제어되도록 구성된다.

이러한 로케이트 유닛(1)의 구체적인 구성은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(11) 상의 좌,우 양측에 전후방향으로 3개소에 각각 메인 플레이트(15)가 설치된다.

상기 각 메인 플레이트(15) 상에는 종방향 레일(17)이 전후방향(종방향)으로 설치된다.

상기 종방향 레일(17) 상에는 종방향 레일블록(19)이 슬라이드 가능하게 설치된다.

그리고 상기 종방향 레일(17)의 일측방에는 종방향 구동수단이 구성되는데, 상기 종방향 구동수단은 상기 메인 플레이트(15) 상에 종방향으로 배치된 상태로, 상기 종방향 레일블록(19)과 연결되어 회전 구동에 의해 상기 종방향 레일(17)을 따라 종방향 레일블록(19)을 슬라이드 구동시키게 된다.

즉, 상기 종방향 구동수단은 회전축을 스크루 바(SS)로 형성하여 상기 종방향 레일(17)의 일측방을 따라 상기 메인 플레이트(15) 상에 장착블록(21)을 통하여 종방향 서보모터(M1)가 설치되고, 상기 종방향 레일블록(19)의 일측면에는 상기 종방향 서보모터(M1)의 스크루 바(SS)와 체결되는 종방향 스크루 블록(SB1)이 일체로 고정되어 구성된다.

또한, 상기 종방향 레일블록(19)의 상면에는 레일 플레이트(23)가 설치되고, 상기 레일 플레이트(23) 상에는 좌우방향(횡방향)으로 횡방향 레일(25)이 설치된 다.

상기 횡방향 레일(25) 상에는 횡방향 레일블록(27)이 슬라이드 가능하게 설치되고, 상기 횡방향 레일(25)의 일측방에는 횡방향 구동수단이 구성된다.

즉, 상기 횡방향 구동수단은 상기 레일 플레이트(23) 상에 횡방향으로 배치된 상태로, 상기 횡방향 레일블록(27)과 연결되어 회전 구동에 의해 상기 횡방향 레일(25)을 따라 횡방향 레일블록(27)을 슬라이드 구동시킨다.

이러한 횡방향 구동수단의 구성은 회전축을 스크루 바(SS)로 형성하여 상기 횡방향 레일(25)의 일측방을 따라 상기 레일 플레이트(23) 상에 지지블록(29)을 통하여 횡방향 서보모터(M2)가 설치되고, 상기 횡방향 레일블록(27)의 일측면에는 상기 횡방향 서보모터(M2)의 스크루 바(SS)와 체결되는 횡방향 스크루 블록(SB2)이 일체로 고정되어 구성된다.

그리고 상기 횡방향 레일블록(27)의 상면에는 환봉 형상의 슬라이드 가이더(31)가 수직으로 세워져 설치되고, 상기 슬라이드 가이더(31)에는 슬라이더(33)가 끼워져 수직방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다.

상기 슬라이드 가이더(31)의 일측방에는 수직 구동수단이 구성되는데, 상기 수직 구동수단은 상기 횡방향 레일블록(27) 상에 수직으로 배치된 상태로, 상기 슬라이더(33)와 연결되어 회전 구동에 의해 상기 슬라이드 가이더(31)를 따라 슬라이더(33)를 수직방향으로 슬라이드 구동시킨다.

이러한 수직 구동수단은 회전축을 스크루 바(SS)로 형성하여 상기 슬라이드 가이더(31)의 일측방을 따라 상기 횡방향 레일블록(27) 상에 수직방향으로 수직 서 보모터(M3)가 설치되고, 상기 슬라이더(33)의 일측면에는 상기 수직 서보모터(M3)의 스크루 바(SS)와 체결되는 수직 스크루 블록(SB3)이 일체로 고정되어 구성된다.

또한, 상기 슬라이더(33)의 상단에는 소재의 툴링홀에 클램핑 핀(13)이 끼워진 상태로 공압에 의해 작동하여 상기 소재를 규제하는 핀 클램핑수단이 구성된다.

즉, 상기 핀 클램핑수단은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 슬라이더(33)의 상단에 수직방향으로 장착되는 공압 실린더(35)와 상기 공압 실린더(35)의 상단에 장착된 상태로 내부에서 상기 공압 실린더(35)의 작동로드(37)와 연결되어 내부의 클램퍼(39)를 회전 작동시키는 클램핑 핀(13)으로 구성된다.

한편, 상기한 로봇 행거유닛(3)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(11)에 대하여 그 전방 일측에 배치되는 핸들링 로봇(41)의 아암 선단에 구성되어 해당 대시패널(DP)의 단면상에 형성된 툴링홀(H)에 클램핑 핀(P)을 끼워 규제한 상태로 상기 로케이트 유닛(1) 상에 규제된 양측 사이드 멤버(SM) 사이에 상기 대시패널(DP)을 로딩함과 동시에, 조립된 양측 사이드 멤버(SM)와 대시패널(DP) 조립체를 부품 언로딩공정으로 이송하도록 작동하게 된다.

상기 로봇 행거유닛(3)은, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 핸들링 로봇(41)의 아암 선단에 중앙부가 고정되며, 내부에는 알루미늄 발포 폼(F)이 삽입되는 2중 관 형상의 행거 프레임(43)을 구비한다.

상기 행거 프레임(43)의 양단부에는 상기 대시패널(DP)의 양측을 지지하는 푸싱수단(PS)이 구성되고, 상기 행거 프레임(43)의 중앙부 하측에는 상기 대시패널(DP)의 단면상에 형성된 일측 툴링홀(H)에 클램핑 핀(P)을 끼워 공압에 의해 작 동하여 상기 대시패널(DP)을 규제하는 중앙 핀 클랭핑수단(C1)이 구성되며, 상기 행거 프레임(43)의 중앙부를 기준으로 양측에 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 상기 대시패널(DP)의 단면상에 형성된 양측 툴링홀(H)에 클램핑 핀(P)을 끼워 공압에 의해 작동하여 상기 대시패널(DP)을 규제하는 좌,우측 핀 클랭핑수단(C2)이 구성된다.

여기서, 상기 푸싱수단(PS)은, 도 8에서 도시한 바와 같이, 상기 행거 프레임(43)의 양단에 각각 장착되는 로드 하우징(45)과 상기 로드 하우징(45)에 삽입되어 슬라이드 가능하게 설치되는 푸싱로드(47), 상기 푸싱로드(47)의 선단에 장착되는 고무패드(49), 및 상기 푸싱로드(47)에 끼워진 상태로, 일단이 상기 고무패드(49)에 지지되고, 타단은 상기 로드 하우징(45)에 지지되는 스프링(51)으로 구성된다.

그리고 상기 중앙 핀 클랭핑수단(C1)은, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 행거 프레임(43)의 중앙부 하측에 고정 설치되는 중앙 공압 실린더(CY1)와, 상기 중앙 공압 실린더(CY1)의 선단에 장착된 상태로 내부에서 상기 중앙 공압 실린더(CY1)의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시키는 중앙 클램핑 핀(P)으로 구성된다.

또한, 상기 좌,우측 핀 클램핑수단(C2)은 상기 행거 프레임(43)의 중앙부를 기준으로 양측에 축방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 좌,우측 공압 실린더(CY2)와, 상기 좌,우측 공압 실린더(CY2)의 선단에 장착된 상태로 내부에서 상기 좌,우측 공압 실린더(CY2)의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시 키는 좌.우측 클램핑 핀(P)으로 구성된다.

그리고 상기한 부품 로딩로봇(5)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 아암 선단에 클램퍼(53)를 장착하여 상기 베이스 플레이트(11)의 후방 양측에 각각 구성되어 파레트 상의 상기 좌,우측 사이드 멤버(SM)를 클램핑하여 상기 로케이트 유닛(1)에 이송하여 로딩하도록 구성된다.

또한, 상기 용접로봇(7)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 아암 선단에 스폿 용접건(55)을 장착하여 상기 베이스 플레이트(11)의 양측방에 각각 구성되어 상기 좌,우측 사이드 멤버(SM)와 대시패널(DP)의 각 접합부에 대하여 용접작업을 수행하도록 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차체 조립 장치의 작동은, 도 3과 도 9에서 도시한 바와 같이, 조립공정(S100)에서 전방 양측의 부품 로딩로봇(5)이 좌,우측 각 사이드 멤버(SM)를 클램핑하여 상기 베이스 플레이트(11) 상의 양측 각 3세트의 로케이트 유닛(1)에 로딩시킨다.

즉, 상기 좌,우측 사이드 멤버(SM)는 그 하부에 형성되는 각 툴링홀을 통하여 3축 서보제어 핀 클램프 방식의 로케이트 유닛(1)의 클램핑 핀(13)에 끼운 상태로, 도 5의 D1에서 D2와 같이, 공압 실린더(35)를 작동시켜 클램퍼(39)의 회전으로 고정된다.

이러한 상태로, 도 7에서 도시한 바와 같이, 핀 클램프 방식의 로봇 행거유닛(3)으로 대시패널(DP)을 클램핑하여 상기 좌,우측 사이드 멤버(SM) 사이의 용접위치에 위치시켜 고정상태를 유지한다.

이러한 상태로, 도 3에서 도시한 바와 같이, 양측 용접로봇(7)을 거동 제어하여 스폿 용접건(55)을 통하여 양측 사이드 멤버(SM)와 대시패널(DP)의 각 용접부를 용접하게 된다.

이와 같이, 용접작업이 한 공정 상에서 부품의 로딩 및 용접작업을 완료한 양측 사이드 멤버(SM)와 대시패널(DP) 조립체는 상기 핸들링 로봇(41)의 거동에 의해 로봇 행거유닛(3)에 클램핑된 상태로 부품 언로딩공정(S200)으로 이송된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 차체 조립 장치는 양측 사이드 멤버(SM)와 대시패널(DP)을 한 공정 내에서 하부 부품인 좌,우측 사이드 멤버(SM)를 3축 서보제어 핀 클램프 방식의 로케이트 유닛(1)으로 그 툴링홀을 통하여 규제하고, 상부 부품인 대시패널(DP)은 핀 클램프 방식의 로봇 행거유닛(3)으로 그 툴링홀(H)을 통하여 규제한 상태로, 공정 양측방의 용접로봇(7)에 의해 용접을 실시함으로써 다차종 혼류 생산에 대응한 설비의 유연성을 확보하며, 동시에 공정수도 축소하고, 차체 산포를 흡수할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 다차종 혼류 생산 방식에 대응하기 위한 대차 순환형 차체 조립 시스템도이다.

도 2는 종래의 다차종 혼류 생산 방식에 대응하기 위한 리니어셀 대차형 차체 조립 시스템도이다.

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

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차체 조립 장치에 적용되는 핀 클램핑수단의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차체 조립 장치에 적용되는 로봇 행거유닛의 사시도이다.

도 7은 도 6의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 8은 도 6의 B-B 선에 따른 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차체 조립 장치가 적용된 차체 조립공정도이다.

Claims

공정의 베이스 플레이트 상에 양측으로 3세트씩 설치되며, 각 사이드 멤버의 하부 툴링홀에 클램핑 핀이 끼워져 이를 규제하며, 상기 각 클램핑 핀은 3개의 서보모터에 의해 상하, 좌우, 및 전후방향으로 그 위치가 제어되는 로케이트 유닛; 상기 베이스 플레이트에 대하여 그 전방 일측에 배치되는 핸들링 로봇의 아암 선단에 구성되어 해당 대시패널의 단면상에 형성된 툴링홀에 클램핑 핀을 끼워 규제한 상태로 상기 로케이트 유닛 상에 규제된 양측 사이드 멤버 사이에 상기 대시패널을 로딩함과 동시에, 조립된 양측 사이드 멤버와 대시패널 조립체를 부품 언로딩공정으로 이송하는 로봇 행거유닛; 상기 베이스 플레이트의 후방 양측에 각각 구성되어 파레트 상의 상기 좌,우측 사이드 멤버를 클램핑하여 상기 로케이트 유닛에 이송하여 로딩하는 부품 로딩로봇; 상기 베이스 플레이트의 양측방에 각각 구성되어 상기 좌,우측 사이드 멤버와 대시패널의 각 접합부에 대하여 용접작업을 수행하도록 아암 선단에 스폿 용접건을 일체로 장착하는 용접로봇을 포함하여 좌,우측 사이드 멤버에 대시패널을 조립하기 위한 차체 조립 장치에 있어서,

상기 로케이트 유닛은 상기 베이스 플레이트 상의 일측에 설치되는 메인 플레이트; 상기 메인 플레이트 상에 종방향으로 설치되는 종방향 레일; 상기 종방향 레일에 슬라이드 가능하게 설치되는 종방향 레일블록; 상기 종방향 레일의 일측방을 따라 상기 메인 플레이트 상에 배치된 상태로, 상기 종방향 레일블록과 연결되어 회전 구동에 의해 상기 종방향 레일을 따라 종방향 레일블록을 슬라이드 구동시키는 종방향 구동수단; 상기 종방향 레일블록의 상면에 설치되는 레일 플레이트; 상기 레일 플레이트 상에 횡방향으로 설치되는 횡방향 레일; 상기 횡방향 레일에 슬라이드 가능하게 설치되는 횡방향 레일블록; 상기 횡방향 레일의 일측방을 따라 상기 레일 플레이트 상에 배치된 상태로, 상기 횡방향 레일블록과 연결되어 회전 구동에 의해 상기 횡방향 레일을 따라 횡방향 레일블록을 슬라이드 구동시키는 횡방향 구동수단; 상기 횡방향 레일블록의 상면에 수직으로 세워져 설치되는 슬라이드 가이더; 상기 슬라이드 가이더에 끼워져 수직방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 수직 슬라이더; 상기 슬라이드 가이더의 일측방을 따라 상기 횡방향 레일블록 상에 수직으로 배치된 상태로, 상기 슬라이더와 연결되어 회전 구동에 의해 상기 슬라이드 가이더를 따라 슬라이더를 수직방향으로 슬라이드 구동시키는 수직 구동수단; 상기 슬라이더의 상단에 장착되어 소재의 툴링홀에 클램핑 핀이 끼워진 상태로 공압에 의해 작동하여 상기 소재를 규제하는 핀 클램핑수단으로 구성되고,

상기 로봇 행거유닛은

상기 핸들링 로봇의 아암 선단에 중앙부가 고정되며, 내부에는 알루미늄 발포 폼이 삽입되는 2중 관 형상의 행거 프레임; 상기 행거 프레임의 양단부에 구성되어 상기 대시패널의 양측을 지지하는 푸싱수단; 상기 행거 프레임의 중앙부 하측에 구성되어 상기 대시패널의 단면상에 형성된 일측 툴링홀에 클램핑 핀을 끼워 공압에 의해 작동하여 상기 대시패널을 규제하는 중앙 핀 클랭핑수단; 상기 행거 프레임의 중앙부를 기준으로 양측에 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 상기 대시패널의 단면상에 형성된 양측 툴링홀에 클램핑 핀을 끼워 공압에 의해 작동하여 상기 대시패널을 규제하는 좌,우측 핀 클랭핑수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
삭제
제1항에서,

상기 종방향 구동수단은

회전축을 스크루 바로 형성하여 상기 종방향 레일의 일측방을 따라 상기 메인 플레이트 상에 장착블록을 통하여 설치되는 종방향 서보모터;

상기 종방향 레일블록의 일측면에 장착되며, 상기 종방향 서보모터의 스크루 바와 체결되는 종방향 스크루 블록;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제1항에서,

상기 횡방향 구동수단은

회전축을 스크루 바로 형성하여 상기 횡방향 레일의 일측방을 따라 상기 레일 플레이트 상에 지지블록을 통하여 설치되는 횡방향 서보모터;

상기 횡방향 레일블록의 일측면에 장착되며, 상기 횡방향 서보모터의 스크루 바와 체결되는 횡방향 스크루 블록;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제1항에서,

상기 수직 구동수단은

회전축을 스크루 바로 형성하여 상기 슬라이드 가이더의 일측방을 따라 상기 횡방향 레일블록 상에 수직방향으로 설치되는 수직 서보모터;

상기 슬라이더의 일측면에 장착되며, 상기 수직 서보모터의 스크루 바와 체결되는 수직 스크루 블록;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제1항에서,

상기 핀 클램핑수단은

상기 슬라이더의 상단에 수직방향으로 장착되는 공압 실린더;

상기 공압 실린더의 상단에 장착된 상태로 내부에서 상기 공압 실린더의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시키는 클램핑 핀;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
삭제
제1항에서,

상기 푸싱수단은

상기 행거 프레임의 양단에 각각 장착되는 로드 하우징;

상기 로드 하우징에 삽입되어 슬라이드 가능하게 설치되는 푸싱로드;

상기 푸싱로드의 선단에 장착되는 고무패드;

상기 푸싱로드에 끼워진 상태로, 일단이 상기 고무패드에 지지되고, 타단은 상기 로드 하우징에 지지되는 스프링;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제1항에서,

상기 중앙 핀 클랭핑수단은

상기 행거 프레임의 중앙부 하측에 고정 설치되는 중앙 공압 실린더;

상기 중앙 공압 실린더의 선단에 장착된 상태로 내부에서 상기 중앙 공압 실린더의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시키는 중앙 클램핑 핀;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.
제1항에서,

상기 좌,우측 핀 클램핑수단은

상기 행거 프레임의 중앙부를 기준으로 양측에 축방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 좌,우측 공압 실린더;

상기 좌,우측 공압 실린더의 선단에 장착된 상태로 내부에서 상기 좌,우측 공압 실린더의 작동로드와 연결되어 내부의 클램퍼를 회전 작동시키는 좌.우측 클램핑 핀;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차체 조립 장치.