KR101173062B1 - 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 차체 조립라인에 적용되는 용접 시스템으로서, 다차종 공용이 가능한 플로어 컴플리트 용접 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 차종에 따라 용접점 위치를 결정하는 3축 슬라이딩 유닛 및 부품 고정용 핀 클램프와 부품을 용접하는 편방향 스폿 용접 자동건으로 구성되는 여러 세트의 부품 용접용 외부 유니트를 조합한 새로운 형태의 플로어 컴플리트 키 용접 시스템을 구현함으로써, 다차종에 능동적으로 대처할 수 있고 전체적인 용접 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템을 제공한다.

Description

다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템{Floor complete weldimg system for multifarious vehicle}
본 발명은 자동차의 차체 조립라인에 적용되는 용접 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다차종 공용이 가능한 플로어 컴플리트 용접 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 메이커에서 자동차를 생산하기까지는 모든 양산 공정 내에서 수많은 파트 부품을 각종 조립 및 용접 공정을 통하여 조립함으로써 이루어진다.
이러한 자동차 제조 과정에서 특히, 차체 조립 과정은 프레스 공정을 통해 생산된 차체 패널을 조립하여 화이트 보디 상태의 차체로서 제작하고, 이렇게 제작된 차체에 플로워, 도어, 트렁크 리드, 후드, 휀더를 장착하는 과정 등을 거치게 된다.
최근 들어 차체의 조립 공정에서는 차종의 변화에 유연하게 대처하기 위한 다차종 이송대차 시스템이 적용되는데, 이러한 이송대차 시스템은 차체 패널 및 파트 부품들을 이송대차를 통하여 차종에 대응하는 작업 공정으로 이송시켜 공정의 자동화를 도모하고 있다.
이러한 공장 자동화의 추세에 발맞추어 다차종 이송대차 시스템과 연계되는 용접 시스템도 그 효과적인 운용 및 관리를 위하여 계속적으로 연구 및 개발되고 있으나, 현재까지는 로봇을 이용한 자동용접에 의존하고 있는 실정이다.
그리고, 보통 차체 공장에서 차체를 조립 지그가 부품을 클램핑한 상태로 부품의 이동없이 지그와 부품이 동시에 공정간 이동하는 시스템을 대차라 하며, 플로어 컴플리트라 함은 차체의 하부를 구성하는 프론트/센터/리어 플로어 등이 조립된 상태를 의미한다.
도 1은 종래의 플로어 컴플리트 용접 라인을 나타내는 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 플로어 컴플리트 용접 라인은 리스폿 용접 공정(10)과 키 용접 공정(11)으로 구성되어 있으며, 차종별 전용 플로어 컴플리트 대차(12)는 플로어 컴플리트 용접 라인 전체를 이동하게 된다.
그리고, 상기 리스폿 용접 공정(10)과 키 용접 공정(11)에서는 로봇을 이용한 자동 용접 건(13)에 의해 용접 작업이 수행된다.
그러나, 종래의 플로어 컴플리트 용접 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 신차종 투입시 차종별 판넬의 크기 및 형상이 기존 차종과 다르기 때문에 신차종에 맞는 각 용접점 등을 재차 설정해야 하는데, 이때 로봇의 거동과 연계하여 프로그램을 재설계해야 하는 등 프로그램 설계가 쉽지 않고, 차종에 따라서는 용접이 불가능한 부위가 생길 수 있는 등 다차종에 대응하는 효율성 측면에서는 한계를 갖고 있다.
둘째, 키 용접 공정의 경우, 총 4대의 로봇 자동 용접 건이 투입되는 관계로 투자비를 상승시킬 뿐만 아니라, 유지 및 보수 등과 같은 운용성 측면에서 불리한 점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차종에 따라 용접점 위치를 결정하는 3축 슬라이딩 유닛 및 부품 고정용 핀 클램프와 부품을 용접하는 편방향 스폿 용접 자동건으로 구성되는 여러 대의 부품 용접용 외부 유니트를 조합한 새로운 형태의 플로어 컴플리트 키 용접 시스템을 구현함으로써, 다차종에 능동적으로 대처할 수 있고 전체적인 용접 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템은 플로어 컴플리트 용접 라인의 키 용접 공정에 배치되는 것으로서, 편방향 스폿 용접 자동건을 가지고 있으며 차종에 따라 위치를 결정하면서 플로어 컴플리트의 3면에서 진입하여 용접을 실시하는 다수의 부품 용접용 외부 유니트와, 상기 부품 용접용 외부 유니트의 설치를 위한 포스트 구조물과, 상기 각각의 부품 용접용 외부 유니트를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 시스템으로 이루어져 있으며, 차종에 따라 달라지는 용접점 위치를 결정하는 동시에 규제한 후에 용접을 실시함으로써, 차종 변경시 유연하게 대처할 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 부품 용접용 외부 유니트는 X축 리니어 모션, Y축 리니어 모션 및 Z축 리니어 모션으로 구성되고 차종에 따라 위치를 결정하는 3축 슬라이딩 유닛과, 상기 3축 슬라이딩 유닛의 Y축 리니어 모션의 끝에 설치되어 부품의 위치를 규제하는 부품 고정용 핀 클램프와, 상기 3축 슬라이딩 유닛의 Y축 리니어 모션상에 이와 교차하는 구조로 설치되는 자동건 리니어 모션 및 상기 자동건 리니어 모션의 일측에 구비되는 서보 모터와, 상기 자동건 리니어 모션상에 설치되어 함께 이동가능하며 X축 방향으로 위치를 옮기면서 용접을 실시하는 편방향 스폿 용접 자동건 등을 포함하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템은 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 플로어 컴플리트 용접 라인의 플로어 컴플리트 키 용접 공정에 실 사이드 용접 및 백 판넬 용접용 외부 유니트를 설치하여, 차종에 따른 용접점 위치 등을 편방향으로 찾아 진입하는 방식으로 용접을 수행함으로써, 차종이 변경되는 경우에도 유연하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 총 6대의 부품 용접용 외부 유니트가 용접점 순서에 따라서 용접을 수행하기 때문에 용접 공정을 효과적으로 진행할 수 있으며, 특히 기존의 로봇에 의한 자동 용접에 비해 설비 투자비를 낮출 수 있고 유지보수와 관련한 운용의 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.
셋째, 플로어 컴플리트 주변의 3면에 6대의 부품 용접용 외부 유니트를 배치하는 방식이므로, 레이아웃상 공간 점유율을 낮출 수 있는 등 공장 레이아웃 설계와 관련한 자유도를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 플로어 컴플리트 용접 라인을 나타내는 평면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템의 부품 용접용 외부 유니트를 나타내는 사시도
도 3a,3b,3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템에서 부품 용접용 외부 유니트의 X축, Y축 및 Z축 방향 작동상태를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템에서 부품 용접용 외부 유니트의 용접 배선을 나타내는 평면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템에서 부품 용접용 외부 유니트가 용접 라인에 설치된 상태를 나타내는 평면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템에서 차종별 부품 용접용 외부 유니트의 작동 및 용접 상태를 나타내는 개략도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템의 부품 용접용 외부 유니트를 나타내는 사시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템은 용접 수행을 위한 부품 용접용 외부 유니트(15), 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)의 지지를 위한 수단으로서의 포스트 구조물(16), 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)의 제어를 위한 컨트롤러(17) 등을 포함하며, 차종에 따라 달라지는 용접점 위치를 결정하고, 부품의 위치를 규제한 후에 용접을 실시할 수 있는 시스템으로 이루어진다.
특히, 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)는 플로어 컴플리트 용접 라인의 키 용접 공정(11)에 배치되어 실질적으로 용접을 실시하는 수단으로서, 기존 로봇에 의한 용접과는 달리 키 용접 공정(11) 내에 위치되는 부품, 즉 플로어 컴플리트의 3면에 배치되어 편방향으로 진입하면서 각 용접점별로 용접을 실시하는 방식으로 되어 있다.
이러한 부품 용접용 외부 유니트(15), 즉 실 사이드 및 백 판넬 용접용 외부 유니트는 다차종 대응이 가능한 유니트로서, 각각의 유니트는 차종에 따라 위치를 결정하는 3축 슬라이딩 유닛(18)과, 부품 고정용 핀 클램프(19)와, 실사이드 부품과 플로어 부품, 백 판넬 부품과 플로어 부품을 용접하는 편방향 스폿 용접 자동건(14)으로 구성되어 있다.
이러한 부품 용접용 외부 유니트(15)의 구성을 좀더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 3축 슬라이딩 유닛(18)은 용접을 개시하기 앞서 부품, 즉 플로어 컴플리트의 위치를 규제하는 수단으로서, 용접 라인을 따라 플로어 컴플리트 대차(12)에 탑재되어 있는 플로어 컴플리트가 키 용접 공정(11) 내에 위치되면, 이때의 3축 슬라이딩 유닛(18)이 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 동작하여 플로어 컴플리트의 위치를 고정시켜줄 수 있게 된다.
이를 위하여, 상기 3축 슬라이딩 유닛(18)은 차종에 따라 위치를 결정하기 위해 해당 방향으로의 이동이 가능한 X축 리니어 모션(18a) 및 모터(23a), Y축 리니어 모션(18b) 및 모터(23b), Z축 리니어 모션(18c) 및 모터(23c)로 구성된다.
즉, 3축 슬라이딩 유닛(18)의 지지를 위한 포스트 구조물(16)의 전면에는 X축 방향을 따라 나란한 수평상태로 X축 리니어 모션(18a)의 모션 가이드가 설치되어 이 모션 가이드를 따라 X축 리니어 모션(18a) 및 모터(23a)가 X축 방향으로 이동가능하게 되고, 상기 X축 리니어 모션(18a)상에는 Z축 리니어 모션(18c) 및 모터(23c)가 설치되어 Z축 리니어 모션(18c) 및 모터(23c)의 Z축 방향 이동이 가능하게 되며, 상기 Z축 리니어 모션(18c)상에는 Y축 리니어 모션(18b) 및 모터(23b)가 설치된다.
따라서, 상기 3축 슬라이딩 유닛(18)은 각 리니어 모션의 움직임을 통해 도 3a 내지 3c에 도시한 바와 같이 작동하면서 부품 고정용 핀 클램프(19)를 이용하여 플로어 컴플리트의 위치를 규제할 수 있게 되는 것이다.
상기 부품 고정용 핀 클램프(19)는 플로어 컴플리트의 위치 규제홀(미도시)에 직접 끼워지면서 플로어 컴플리트를 고정시켜주는 부재로서, 3축 슬라이딩 유닛(18)에 있는 Y축 리니어 모션(18b)의 끝에 설치되며, 결국 3축 슬라이딩 유닛(18)의 동작에 의해 부품 고정용 핀 클램프(19)가 고정위치를 찾아가면서 플로어 컴플리트를 고정시켜줄 수 있게 된다.
상기 편방향 스폿 용접 자동건(22)은 플로어 컴플리트에 대해 실질적으로 용접작업을 수행하는 부분으로서, X축 방향으로 움직이면서 플로어 컴플리트의 각 용접점에 대한 용접 작업을 실시하게 된다.
이를 위하여, 상기 3축 슬라이딩 유닛(18)의 Y축 리니어 모션(18b)상에 이와 교차하는 구조로 X축 방향을 따라 길게 연장 설치되는 자동건 리니어 모션(21)이 마련되고, 상기 자동건 리니어 모션(21)의 일측에는 서보 모터(20)가 설치되어 자동건 리니어 모션(21)을 작동시켜주게 되며, 이러한 자동건 리니어 모션(21)상에 상기 편방향 스폿 용접 자동건(22)이 설치되어 함께 이동함과 더불어 X축 방향으로 위치를 옮기면서 각 용접점에 대한 용접을 실시하게 된다.
따라서, 차종별로 3축 슬라이딩 유닛(18)의 구동 모터(23)에 의해 부품 고정용 핀 클램프(19)가 위치를 잡고 플로어 컴플리트를 고정시키면, 서보 모터(20)가 리니어 모션 가이드(21)에 있는 편방향 스폿 용접 자동건(14)을 이동시켜서 용접점별로 용접을 실시하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템에서 부품 용접용 외부 유니트의 용접 배선을 나타내는 평면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 플로어 컴플리트(100)에 대한 용접을 수행하는 6대의 부품 용접용 외부 유니트(15)의 배치 조합 형태 및 용접 배선도를 보여준다.
키 용접 공정(11)상에 위치되는 플로어 컴플리트(100)의 주변, 즉 3면으로 2대씩 짝을 이루는 부품 용접용 외부 유니트(15)가 각각 배치되고, 각 부품 용접용 외부 유니트(15)의 용접 제어를 위한 2대의 편방향 용접기(22a,22b)가 마련된다.
여기서, 하나의 짝으로 조합되는 2개의 부품 용접용 외부 유니트(15)는 하나의 프레임 구조물(16)상에 함께 설치될 수 있게 된다.
그리고, 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)는 컨트롤러(17)에 의해 제어되는 2개의 편방향 용접기(23a,23b)에 각각 3대씩 연결되며, 3대씩 서로 시간차를 두고 용접을 실시할 수 있게 된다.
즉, 1대의 편방향 용접기에 편방향 스폿 용접 자동건(14) 3대가 연결되어, 3대씩의 편방향 스폿 용접 자동건(14)이 서로 시간차를 두고 용접을 실시할 수 있게 된다.
또한, 접지(24)는 편방향 용접기(22a,22b)에서 컴플리트 플로어 대차(12)의 베이스에 클램핑 형태로 연결될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템에서 부품 용접용 외부 유니트가 용접 라인에 설치된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 라인은 리스폿 용접 공정(10)과 키 용접 공정(11)으로 구성되며, 플로어 컴플리트 대차(12)는 플로어 컴플리트 용접 라인 전체를 따라 이동하게 된다.
그리고, 상기 리스폿 용접 공정(10)에서는 로봇을 이용한 자동 용접건(13)에 의해 용접 작업이 수행되고, 상기 키 용접 공정(11)에서는 3대의 부품 용접용 외부 유니트(15)에 의해 용접 작업이 수행된다.
이에 따라, 변경된 차종에 대한 키 용접 공정(11)이 수행되는 경우, 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)는 X축, Y 축 및 Z축의 3축 작동을 통해 변경된 차종의 플로어 컴플리트에 맞게 그 위치를 적절히 규제할 수 있게 되고, 또 X축의 위치 이동이 가능한 편방향 스폿 용접 자동건(14)을 통해 변경된 차종의 용접점 별로 용접을 수행할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템에서 차종별 부품 용접용 외부 유니트의 작동 및 용접 상태를 나타내는 개략도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 서로 다른 차종인 A 차종과 B 차종에 대해 실 사이드 및 백 판넬 용접을 실시하는 상태를 보여준다.
차종이 변경됨에 따라서 각 부품 용접용 외부 유니트(15a,15b)의 X축, Y축 및 Z축 방향의 3축 작동에 의해 부품 고정용 핀 클램프(19a,19b)의 위치는 A 차종의 경우 X1, Y1, Z1으로 고정되고, B 차종의 경우 X2, Y2, Z2로 고정된다.
이렇게 부품 고정용 핀 클램프(19a,19b)가 플로어 컴플리트에 고정된 상태에서 용접점 순서에 따라 편방향 스폿 용접 자동건(14a,14b)이 X축 방향으로 움직이면서 A차종의 경우 x1,y1,z1으로 변경되면서 용접을 실시하게 되고, B 차종의 경우 x2, y2, z2로 변경되면서 용접을 실시하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서 제공하는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템은 차종에 따라 용접점 위치를 결정하는 3축 슬라이딩 유닛, 부품 고정용 핀 클램프, 부품을 용접하는 편방향 스폿 용접 자동건 등으로 구성되는 부품 용접용 외부 유니트를 여러 세트 구비하고, 또 이것들을 조합하여 플로어 컴플리트 용접 라인에서 키 용접 공정을 수행할 수 있도록 함으로써, 다차종에 유연하게 대처할 수 있고 전체적인 용접 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.
10 : 리스폿 용접 공정 11 : 키 용접 공정
12 : 플로어 컴플리트 대차 13 : 자동 용접건
14 : 편방향 스폿 용접 자동건 15 : 부품 용접용 외부 유니트
16 : 포스트 구조물 17 : 컨트롤러
18 : 3축 슬라이딩 유닛 19 : 부품 고정용 핀 클램프
20 : 서보 모터 21 : 자동건 리니어 모션
22a,22b : 편방향 용접기 23a,23b,23c : 모터
24 : 접지

Claims (4)

  1. 플로어 컴플리트 용접 라인의 키 용접 공정에 배치되는 것으로서, 편방향 스폿 용접 자동건(14)을 가지고 있으며 차종에 따라 위치를 결정하면서 플로어 컴플리트의 3면에서 진입하여 용접을 실시하는 다수의 부품 용접용 외부 유니트(15)와, 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)의 설치를 위한 포스트 구조물(16)과, 상기 각각의 부품 용접용 외부 유니트(15)를 제어하는 컨트롤러(17)를 포함하며, 차종에 따라 달라지는 용접점 위치를 결정하는 동시에 규제한 후에 용접을 실시할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)는 X축 리니어 모션(18a), Y축 리니어 모션(18b) 및 Z축 리니어 모션(18c)으로 구성되고 차종에 따라 위치를 결정하는 3축 슬라이딩 유닛(18)과, 상기 3축 슬라이딩 유닛(18)의 Y축 리니어 모션(18b)의 끝에 설치되어 부품의 위치를 규제하는 부품 고정용 핀 클램프(19)와, 상기 3축 슬라이딩 유닛(18)의 Y축 리니어 모션(18b)상에 이와 교차하는 구조로 설치되는 자동건 리니어 모션(20) 및 이 자동건 리니어 모션(21)의 일측에 구비되는 서보 모터(20)와, 상기 자동건 리니어 모션(21)에 설치되어 함께 이동가능하며 X축 방향으로 위치를 옮기면서 용접을 실시하는 편방향 스폿 용접 자동건(14)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)는 컨트롤러(17)에 의해 제어되는 2개의 편방향 용접기(22a,22b)에 각각 3대씩 연결되어, 3대씩 서로 시간차를 두고 용접을 실시하도록 된 것을 특징으로 하는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 부품 용접용 외부 유니트(15)는 6대가 마련되고, 2대씩 짝을 이루면서 포스트 구조물(16)에 설치되며, 2대씩 짝을 이룬 부품 용접용 외부 유니트(15)는 플로어 컴플리트의 3면에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템.
KR1020100116621A 2010-11-23 2010-11-23 다차종 공용 플로어 컴플리트 용접 시스템 KR101173062B1 (ko)

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