KR102643010B1 - 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치 - Google Patents

노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 차체부품의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 차체부품의 표면 형상에 대응하여 노즐의 높이가 자동으로 조절 가능함에 따라 작업손실은 방지되는 반면에 생산성과 실러 도포품질이 동시에 향상될 수 있도록 한 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치에 관한 것이다.
개시된 내용은 실러 도포용 로봇본체와, 상기 실러 도포용 로봇본체의 단부 측에 구비되고 하단에는 차체부품에 대해 상대이동되면서 상기 차체부품 상에 실러를 도포하는 노즐이 구비되는 도포건과, 상기 도포건의 일측에 고정설치되고 상기 차체부품과 상기 노즐 사이의 간격을 측정하는 간격감지센서와, 상기 실러 도포용 로봇본체와 상기 도포건 사이에 개재되고 상기 차체부품의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 상기 간격감지센서의 측정값에 따라 상기 실러 도포용 로봇본체에 대해 상기 도포건을 상하로 이동시키는 자동높이조절모듈을 포함하는 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치를 일 실시예로 제시한다.

Description

노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치{SEALER APPLYING APPARATUS FOR CAR BODY WITH ADJUSTABLE NOZZLE HEIGHT}
개시된 내용은 예를 들어 센터필러 등과 같은 차체부품 상에 실러를 자동으로 도포하기 위한 차체용 실러 도포장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시하지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 자동차의 차체 조립 공정은 차체부품 간의 접합부에 대해 용접을 실시하는 공정과, 용접 전 또는 후에 접합, 누수방지 및 방청, 방진, 방열, 방음, 보강 등을 위해 실러(Sealer)를 도포하는 공정 등을 포함한다.
이러한 실러 도포작업은 실러 도포용 로봇에 의해 자동으로 구현되는데, 이러한 실러 도포용 로봇은 노즐이 구비된 도포건을 실러 도포가 요구되는 차체부품에 대해 상대적으로 이동시키면서 실러 도포작업을 수행한다.
이와 같은 차체용 실러 도포장치의 일 예로, 대한민국 특허공개 제10-2018-0118286호(2018.10.31. 공개)에는 차체의 표면에 실러를 도포하는 차체용 실러 도포장치에 있어서, 상기 실러를 펌핑하도록 구성된 순환 펌프와, 상기 실러의 온도를 설정 온도로 조정하는 실러 온도 조정기와, 상기 차체의 표면에 상기 설정 온도로 조정된 상기 실러를 도포하는 도포기와, 상기 도포기, 상기 순환 펌프 및 상기 실러 온도 조정기를 통과하는 폐회로로 형성되고 상기 실러 온도 조정기에 의해 상기 설정 온도로 조정된 상기 실러가 상기 순환 펌프에 의해 순환되는 실러 순환 유로와, 상기 실러 순환 유로에 연결된 실러 공급원을 포함하는 차체용 실러 도포 장치가 개시된다.
또한 대한민국 특허공개 제10-0633254호(2006.10.12. 공고)에는 보디본체에 실러공급노즐을 수직으로 형성하고, 상기 실러공급노즐의 출구 측 전후방에 각각 가이드편과 에어토출관을 설치한 실링건과, 상기 보디본체의 상부에 지지핀을 지지하고, 상기 지지핀에 하방을 지지한 지지부재와, 상기 지지부재와 로봇팔 사이에 연결하는 길이보정수단과, 상기 지지핀의 일측에 설치한 노즐편재 보정수단으로 구성한 차체 실링용 실러 도포기구가 개시된다.
또한 대한민국 특허공개 제10-2011-0135017호(2011.12.16. 공개)에는 실러가 저장된 실러공급유닛과, 실러공급유닛으로부터 공급되는 실러를 개폐하는 실러 공급용 셧오프 유닛과, 로봇아암에 장착되며 소정의 실러충진공간을 갖는 도킹 건 유닛과, 상기 실러 공급용 셧오프 유닛을 통과한 실러를 도킹 건 유닛에 충진시키는 도킹 로워 유닛과, 상기 도킹 건 유닛의 하단에 조립되어 실러 충진시 도킹 로워 유닛에 도킹되는 도킹 플러그 유닛과, 상기 셧오프 유닛과 도킹 로워 유닛 사이에 배열되어 실러 충진시 잔압을 제거하는 잔압 제거 부스터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 실러 공급 장치가 개시된다.
한편 종래의 차체용 실러 도포장치의 경우에는 실러의 도포 품질을 향상시기기 위하여 대한민국 특허공개 제10-2012-0080794호(2012.07.18. 공개)와 같이 비젼시스템을 통해 실러의 도포 품질을 검사하거나 대한민국 특허공개 제10-2017-0029798호(2017.03.16. 공개)와 같이 열화상카메라를 이용하여 실러의 도포 상태를 모니터링하는 것과 같이 기 도포된 실러 도포 품질을 검사하여 현재의 실러 도포작업을 조정하도록 구성된다.
그러나 실제 차체부품은 평면 형태가 아니라 다양한 곡면이나 돌출부가 포함됨에 따라 노즐이 구비된 도포건이 로봇에 의해 차체부품 상에서 X축과 Y축을 따라 이동될 때 차체부품에 대한 노즐의 충돌로 인해 차체부품과 노즐이 손상되고 특히 노즐이 파손될 경우에는 노즐 교체로 인한 작업 정체가 유발되는 문제점이 있다.
또한 실제 차체부품은 평면 형태가 아니라 다양한 곡면이나 돌출부가 포함됨에 따라 노즐이 구비된 도포건이 로봇에 의해 차체부품 상에서 X축과 Y축을 따라 이동될 때 차체부품의 표면에 대한 노즐의 간격이 차체부품의 곡면이나 돌출부로 인해 변화되면서 실러 도포품질까지 저하되고 실링 불량이 유발되는 문제점이 있었다.
1. 대한민국 특허공개 제10-2018-0118286호(2018.10.31. 공개) 2. 대한민국 특허공개 제10-0633254호(2006.10.12. 공고) 3. 대한민국 특허공개 제10-2011-0135017호(2011.12.16. 공개) 4. 대한민국 특허공개 제10-2012-0080794호(2012.07.18. 공개) 5. 대한민국 특허공개 제10-2017-0029798호(2017.03.16. 공개)
차체부품의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 차체부품의 표면 형상에 대응하여 노즐의 높이가 자동으로 조절 가능함에 따라 작업손실은 방지되는 반면에 생산성과 실러 도포품질이 동시에 향상될 수 있도록 한 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치를 제공하고자 한다.
또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
개시된 내용은 실러 도포용 로봇본체와, 상기 실러 도포용 로봇본체의 단부 측에 구비되고 하단에는 차체부품에 대해 상대이동되면서 상기 차체부품 상에 실러를 도포하는 노즐이 구비되는 도포건과, 상기 도포건의 일측에 고정설치되고 상기 차체부품과 상기 노즐 사이의 간격을 측정하는 간격감지센서와, 상기 실러 도포용 로봇본체와 상기 도포건 사이에 개재되고 상기 차체부품의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 상기 간격감지센서의 측정값에 따라 상기 실러 도포용 로봇본체에 대해 상기 도포건을 상하로 이동시키는 자동높이조절모듈을 포함하는 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치를 일 실시예로 제시한다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 도포건에는 실러공급라인이 연결된다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 간격감지센서는 레이저 거리측정센서로 형성된다.
개시된 내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 자동높이조절모듈은 리드스크류식 선형이송기구로 형성된다.
개시된 내용의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 자동높이조절모듈은 구동모터와, 상기 구동모터에 구동연결되고 상하방향으로 수직배열되는 리드스크류와, 일면은 상기 실러 도포용 로봇본체에 고정결합되고 상기 리드스크류를 둘러싸는 리드스크류케이싱과, 일측은 상기 리드스크류의 회전구동시에 상기 리드스크류케이싱에 의해 가이드되면서 상하이동되고 타측은 상기 도포건에 고정결합되는 리드스크류블럭을 포함한다.
개시된 내용의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 리드스크류케이싱의 양측에는 가이드슬릿이 관통형성되고, 상기 리드스크류블럭의 양측에는 상기 가이드슬릿을 통해 상기 리드스크류케이싱의 외부로 돌출되어 상기 도포건에 고정결합되고 상기 리드스크류블럭의 상하이동 시에 상기 리드스크류케이싱의 외주면을 타고 상하이동되는 파지아암이 구비된다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치에 의하면, 차체부품의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 차체부품의 표면 형상에 대응하여 노즐의 높이가 자동으로 조절 가능함에 따라, 차체부품에 곡면이나 돌출부가 포함되더라도 차체부품에 대한 노즐의 충돌과 그에 따른 차체부품과 노즐의 손상이 방지됨과 동시에 노즐 교체로 인한 작업 정체가 방지되어 생산성이 향상될 수 있는 장점이 있다.
또한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치에 의하면, 차체부품의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 차체부품의 표면 형상에 대응하여 노즐의 높이가 자동으로 조절 가능함에 따라, 차체부품에 곡면이나 돌출부가 포함되더라도 실러가 일정하게 도포 가능함에 따라 실러 도포품질이 향상될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치의 사시도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치의 요부사시도.
도 3은 개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치의 부분절개측면도.
도 4는 개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치의 작동도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치(1)는 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 실러 도포용 로봇본체(10)와, 실러 도포용 로봇본체(10)의 단부 측에 구비되고 하단에는 차체부품(3)에 대해 상대이동되면서 차체부품(3) 상에 실러(5)를 도포하는 노즐(21)이 구비되는 도포건(20)과, 도포건(20)의 일측에 고정설치되고 차체부품(3)과 노즐(21) 사이의 간격을 측정하는 간격감지센서(30)와, 실러 도포용 로봇본체(10)와 도포건(20) 사이에 개재되고 차체부품(3)의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 간격감지센서(30)의 측정값에 따라 실러 도포용 로봇본체(10)에 대해 도포건(20)을 상하로 이동시키는 자동높이조절모듈(40)을 포함한다.
여기서, 실러 도포용 로봇본체(10)는 자동차의 차체 조립 공장 내에 설치되어 도포건(20)을 실러도포라인을 따라 이동시키는 역할을 하는 것으로, 통상의 다자유도 로봇아암 형태로 형성된다.
이러한 실러 도포용 로봇본체(10)는 단부에 도포건(20)이 설치되는 점만 상이할 뿐, 해당 구성은 자동차의 차체 조립 공장의 용접로봇 등을 포함하여 다양한 자동로봇에 공지되어 있는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 더 이상의 상세설명은 생략하기로 한다.
전술한 실러 도포용 로봇본체(10)의 단부 측에는 도포건(20)이 구비된다. 도포건(20)은 차체부품 간의 접합부에 대한 용접 전 또는 후에 접합, 누수방지 및 방청, 방진, 방열, 방음, 보강 등을 위해 실러(5)를 도포하는 역할을 한다.
이러한 도포건(20)의 하단에는 차체부품(3)에 대해 상대이동되면서 차체부품(3) 상에 실러(5)를 도포하는 노즐(21)이 구비되고, 도포건(20)의 일측에는 실러(5)를 도포건(20)으로 강제압송하기 위한 실러공급라인(23)이 연결된다. 도시되지는 않았지만 실러공급라인(23) 상에는 실러(5)의 강제이송력을 발생시키는 펌프가 구비된다.
또한 도포건(20)의 상측에는 도포건(20) 측으로 공급된 실러(5)를 노즐(21) 측으로 가압하여 균일하게 토출되도록 하는 공압실린더기구(25)가 구비된다.
전술한 도포건(20)의 일측에는 간격감지센서(30)가 고정설치된다. 간격감지센서(30)는 차체부품(3)과의 거리 측정을 통해 차체부품(3)과 노즐(21) 사이의 간격을 실시간으로 측정하는 역할을 한다. 간격감지센서(30)는 차체부품(3) 상에서 현재 실러(5)의 도포지점에 인접하는 전방 지점과의 간격을 미리 측정함에 따라 실제 해당 위치에서 실러(5)가 도포될 때 노즐(21)의 높이가 대응되게 조절될 수 있도록 한다.
간격감지센서(30)는 정확도의 향상을 위해 레이저의 TOA(Time of Arrival) 측정을 기초로 거리를 측정하는 레이저 거리측정센서로 형성되는 것이 바람직하지만, 초음파의 TOA(Time of Arrival) 측정을 기초로 거리를 측정하는 초음파 거리측정센서, 적외선의 TOA(Time of Arrival) 측정을 기초로 거리를 측정하는 적외선 거리측정센서, 전파의 TOA(Time of Arrival) 측정을 기초로 거리를 측정하는 라이다(RADAR, RAdio Detecting And Ranging) 거리측정센서, 2개 이상의 카메라를 이용하여 거리를 측정하는 스테레오 카메라센서 등과 같은 다양한 거리측정센서로 형성 가능하다.
또한 간격감지센서(30)는 도포건(20)의 일측에 고정설치될 수도 있지만, 교체가 용이하도록 도포건(20)의 일측에 착탈 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 후자의 경우에 간격감지센서(30)는 브래킷(31)을 통해 도포건(20)의 일측에 힌지결합되어 각도조절 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
전술한 실러 도포용 로봇본체(10)와 도포건(20) 사이에는 자동높이조절모듈(40)이 개재된다. 자동높이조절모듈(40)은 차체부품(3)의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 간격감지센서(30)의 측정값에 따라 실러 도포용 로봇본체(10)에 대해 도포건(20)을 상하로 이동시킴에 따라 곡면 또는 돌출부 등과 같은 차체부품(3)의 형상에 관계없이 차체부품(3)에 대한 노즐(21)의 충돌과 그에 따른 차체부품(3)과 노즐(21)의 손상이 방지되도록 하는 역할을 한다.
자동높이조절모듈(40)은 다양한 선형이송기구로 형성 가능하지만, 정확도의 향상을 위해 리드스크류식 선형이송기구로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우에 자동높이조절모듈(40)은 도 3에 도시되는 바와 같이 구동모터(41)와, 구동모터(41)에 구동연결되고 상하방향으로 수직배열되는 리드스크류(43)와, 일면은 실러 도포용 로봇본체(10)에 고정결합되고 리드스크류(43)를 둘러싸는 리드스크류케이싱(45)과, 일측은 리드스크류(43)의 회전구동시에 리드스크류케이싱(45)에 의해 가이드되면서 상하이동되고 타측은 도포건(20)에 고정결합되는 리드스크류블럭(47)을 포함할 수 있다.
이 때 도포건(20)의 안정적인 높이조절을 위해, 리드스크류케이싱(45)의 양측에는 가이드슬릿(45a)이 관통형성되고, 상기 리드스크류블럭(47)의 양측에는 리드스크류케이싱(45)의 가이드슬릿(45a)을 통해 리드스크류케이싱(45)의 외부로 돌출되어 도포건(20)에 고정결합되고 리드스크류블럭(47)의 상하이동 시에 리드스크류케이싱(45)의 외주면을 타고 상하이동되는 파지아암(47a)이 구비되는 것이 바람직하다.
또한 자동높이조절모듈(40)은 비록 도시되지는 않았지만 간격감지센서(30)의 측정값에 따라 구동모터(41)의 작동을 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
전술한 개시된 내용의 일 실시예에 따른 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치의 경우에는, 도포건(20)의 일측에 차체부품(3)과 노즐(21) 사이의 간격을 실시간으로 측정하는 간격감지센서(30)가 고정설치됨과 동시에 실러 도포용 로봇본체(10)와 도포건(20) 사이에는 간격감지센서(30)의 측정값에 따라 실러 도포용 로봇본체(10)에 대해 도포건(20)을 상하로 이동시키는 자동높이조절모듈(40)이 개재됨에 따라 도 4에 도시되는 바와 같이 차체부품(3)의 표면과 도포건(20)의 노즐(21) 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 차체부품의 표면 형상에 대응하여 노즐의 높이가 자동으로 조절 가능하다.
따라서 차체부품(3)에 곡면이나 돌출부가 포함되더라도 차체부품(3)의 형상에 관계없이 차체부품(3)에 대한 노즐(21)의 충돌과 그에 따른 차체부품(3)과 노즐(21)의 손상이 방지됨과 동시에 노즐(21)의 교체로 인한 작업 정체가 방지되어 생산성이 향상될 수 있으며, 차체부품(3)에 곡면이나 돌출부가 포함되더라도 실러(5)가 일정하게 도포 가능함에 따라 실러(5)의 도포품질이 향상될 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치
3 : 차체부품
5 : 실러
10 : 실러 도포용 로봇본체
20 : 도포건
21 : 노즐
23 : 실러공급라인
25 : 공압실린더기구
30 : 간격감지센서
31 : 브래킷
40 : 자동높이조절모듈
41 : 구동모터
43 : 리드스크류
45 : 리드스크류케이싱
45a : 가이드슬릿
47 : 리드스크류블럭
47a : 파지아암

Claims (6)

  1. 자동차의 차체 조립 공장 내에 설치되고 다자유도 로봇아암 형태로 형성되는 실러 도포용 로봇본체;
    상기 실러 도포용 로봇본체의 단부 측에 구비되고 상기 실러 도포용 로봇본체에 의해 이동되며 하단에는 차체부품에 대해 상대이동되면서 상기 차체부품 상에 실러를 도포하는 노즐이 구비되는 도포건;
    상기 도포건의 일측에 고정설치되고 상기 차체부품과 상기 노즐 사이의 간격을 측정하는 간격감지센서; 및
    상기 실러 도포용 로봇본체와 상기 도포건 사이에 개재되고 상기 차체부품의 표면과 노즐 사이의 간격이 일정하게 유지되도록 상기 간격감지센서의 측정값에 따라 상기 실러 도포용 로봇본체에 대해 상기 도포건을 상하로 이동시키는 자동높이조절모듈을 포함하고,
    상기 도포건에는 실러공급라인이 연결되며, 상기 간격감지센서는 브래킷을 통해 상기 도포건의 일측에 힌지결합되어 각도조절 가능하게 설치되고, 상기 간격감지센서는 레이저 거리측정센서, 초음파 거리측정센서, 적외선 거리측정센서, 라이다(RADAR, RAdio Detecting And Ranging) 거리측정센서 및 2개 이상의 카메라를 이용하여 거리를 측정하는 스테레오 카메라센서 중 하나의 거리측정센서로 형성되며, 상기 자동높이조절모듈은 리드스크류식 선형이송기구로 형성되는 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동높이조절모듈은 구동모터와, 상기 구동모터에 구동연결되고 상하방향으로 수직배열되는 리드스크류와, 일면은 상기 실러 도포용 로봇본체에 고정결합되고 상기 리드스크류를 둘러싸는 리드스크류케이싱과, 일측은 상기 리드스크류의 회전구동시에 상기 리드스크류케이싱에 의해 가이드되면서 상하이동되고 타측은 상기 도포건에 고정결합되는 리드스크류블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 리드스크류케이싱의 양측에는 가이드슬릿이 관통형성되고, 상기 리드스크류블럭의 양측에는 상기 가이드슬릿을 통해 상기 리드스크류케이싱의 외부로 돌출되어 상기 도포건에 고정결합되고 상기 리드스크류블럭의 상하이동 시에 상기 리드스크류케이싱의 외주면을 타고 상하이동되는 파지아암이 구비되는 것을 특징으로 하는 노즐 높이 조절이 가능한 차체용 실러 도포장치.
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