KR20120000454A

KR20120000454A - 로봇 롤러 헤밍 장치

Info

Publication number: KR20120000454A
Application number: KR1020100060823A
Authority: KR
Inventors: 이윤희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-01-02

Abstract

본 발명은 로봇 롤러 헤밍 장치에 관한 것으로서, 패널에 형성된 홀의 협소한 공간에 헤밍 롤러가 삽입되어 보다 안정적으로 홀의 내주 플랜지 부분을 헤밍 가공해줌으로써 패널의 홀에 대해서도 특정 부품을 헤밍 접합시킬 수 있는 로봇 롤러 헤밍 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 패널에 형성된 홀의 내주 플랜지 부분을 링형 부품의 내측면에 압착시켜 상기 링형 부품을 패널의 홀 부위에 헤밍 접합하기 위한 헤밍 장치로서, 상기 패널을 고정 지지하면서 홀 부위의 작업 정위치에 링형 부품을 임시 고정하는 지그장치와; 상기 지그장치에 의해 패널과 함께 압착 고정된 상태에서 상기 홀 부위를 따라 배치되는 가이드 레일이 일체 형성된 레일 다이와; 상기 지그장치가 장착되고 지그장치 전체를 회전시키도록 구비되는 턴테이블 장치와; 하기 헤밍 헤드의 위치 이동 및 자세를 제어하는 헤밍용 로봇 기구와; 상기 로봇 기구의 아암 선단에 장착되고, 지그장치 및 이에 고정된 패널의 회전시에 가이드 레일을 따라 안내되는 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러와 함께 헤밍 경로를 따라 일체 이동되면서 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 링형 부품의 내측면으로 가압하여 헤밍 접합하는 헤밍 롤러를 구비한 헤밍 헤드와; 상기 지그장치 및 턴테이블 장치, 로봇 기구의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 로봇 롤러 헤밍 장치가 개시된다.

Description

로봇 롤러 헤밍 장치{Robot roller hemming apparatus}

본 발명은 헤밍 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패널에 형성된 홀의 협소한 공간에 헤밍 롤러가 삽입되어 보다 안정적으로 홀의 내주 플랜지 부분을 헤밍 가공해줌으로써 패널의 홀에 대해서도 특정 부품을 헤밍 접합시킬 수 있는 로봇 롤러 헤밍 장치에 관한 것이다.

차체 공장에서 차체(BIW)를 만드는 방법 중에 있어 두 패널의 접합에는 패널을 꺾어서 결합시키는 헤밍(hemming) 기술이 널리 이용되고 있으며, 이는 차체 외관이나 형상의 특성 때문에 용접이 곤란한 부위에 주로 이용되고 있다.

최근 들어 차체의 기능성 향상이나 품질 향상을 위하여 헤밍(hemming) 기술의 적용 부위가 점차 확대되고 있는 추세이다.

도 1은 통상의 차체 제작 과정에서 헤밍 기술이 적용되는 부위를 예시한 도면이고, 도 2는 헤밍 접합 방법을 설명하는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 차체 제작 과정에서 다수의 차체 패널에 헤밍 기술이 적용되고 있으며, 헤밍 접합 방법에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 아웃터 패널과 인너 패널을 가공 정위치에 세팅한 후 헤밍 장치를 이용하여 일정한 압력으로 아웃터 패널의 플랜지 부분을 인너 패널 위로 꺾어 접어줌으로써 접합하게 된다.

이러한 헤밍 기술을 차체 양산라인에 적용하는 방법으로는 유압 헤밍 프레스를 사용하거나 탑 테이블 클램프 헤밍(top table clamp hemming) 등의 다양한 방법이 있지만, 최근 시스템의 단순화, 다차종 대응의 유연성 확보의 용이함을 이유로 하여 로봇 롤러 헤밍시스템(robot roller hemming system)의 적용이 늘어나고 있다.

통상의 로봇 롤러 헤밍 장치는 로봇, 헤밍 롤러, 헤밍 다이, 턴테이블 등으로 구성되므로 그 구성이 매우 간단하여 시스템의 단순화가 가능하고 차종 변경시에는 해당 헤밍 다이만 변경 또는 추가한 후에 로봇의 작업 경로(path)를 재티칭하면 되므로 다 차종 대응이 매우 간편하고 투자비용 또한 저렴한 장점이 있다.

이러한 로봇 롤러 헤밍 장치에 있어서 헤밍 품질은 로봇이 헤밍 롤러를 헤밍 작업 경로를 따라 얼마나 정확히 이동시키면서 롤러의 압력방향과 가압력을 균일하게 유지하느냐에 달려 있다.

로봇 및 헤밍 롤러가 헤밍 작업 경로를 따라 정확히 작동하지 않는 경우에는 패널의 꺾임이나 주름 또는 외부 굴곡이 발생할 수가 있다.

도 3은 종래기술에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치를 이용한 헤밍 작업의 공정 상태도로서, 롤러 헤밍 장치(100)는 다관절 아암으로 이루어진 로봇(101)의 아암(103) 선단에 장착된 헤밍 롤러(113)를 로봇(101)의 작동에 의해 헤밍 다이(105) 상의 인너 패널(107)과 아웃터 패널(109)의 가장자리 부분을 따라 이동시키면서, 아웃터 패널(109)의 플렌지(F) 부분을 인너 패널(107)의 가장자리 부분으로 접어 헤밍 가공하게 된다.

상기 헤밍 롤러(113)는 인너 패널(107) 및 아웃터 패널(109)을 지지하는 헤밍 다이(105)의 스타일 라인(즉, 패널의 가장자리 라인)을 따라 움직이는 로봇(101)의 아암(103) 선단(헤밍 헤드)에 장착되어 구성된다.

상기한 롤러 헤밍 장치(100)를 이용하여 인너 패널(107) 및 아웃터 패널(109)을 헤밍 가공하기 위해서는, 먼저 헤밍 다이(105) 상에 인너 패널(107)과 아웃터 패널(109)을 안착한 상태로 이들을 클램핑 유닛(미도시)을 통해 클램핑한다.

이어서, 성형품 별로 로봇 제어반(300)에 의해 로봇(101)의 작동이 제어되면서 로봇(101)의 아암(103) 선단에 장착된 헤밍 롤러(113)가 로봇(101)의 설정된 각도에 따라 인너 패널(107) 및 아웃터 패널(109)의 가장자리를 따라 이동하게 되고, 이에 헤밍 롤러(113)가 아웃터 패널(109)의 플랜지(F) 부분을 압착하여 헤밍 성형을 완료하게 된다.

도 4는 헤밍 롤러가 아웃터 패널(109)의 플랜지(F) 부분을 압착하게 되면서 두 패널(107,109) 간의 헤밍 접합이 이루어지는 상태를 단계적으로 예시한 것으로, 통상 헤밍 롤러(113)가 2 ~ 3회 가압 및 이동하여 헤밍을 완료하게 된다.

그러나, 상기와 같은 헤밍 장치에서는, 패널의 가장자리 부분이 이루는 직선 또는 곡선의 궤적을 따라 로봇이 헤밍 롤러를 이동시키면서 일측 패널의 플랜지 부분을 타측 패널의 가장자리 부분으로 접어주어 헤밍 가공을 하도록 되어 있으나, 도 5에 나타낸 바와 같은 패널(1)의 홀(2) 부위 헤밍 가공에 대해서는 작업에 한계가 있는 것이 사실이다.

즉, 패널과 패널의 가장자리 부분을 따라 이동하도록 구성된 헤밍 롤러를 포함하는 종래의 롤러 헤밍 장치에서, 로봇에 의해 패널(1)의 작은 홀(2) 부위 안쪽으로 헤밍 롤러를 넣어서 홀 가장자리 부분을 따라 정확히 이동시켜 헤밍 가공하는 데에는 작업상 어려움이 있는 것이다.

예컨대, 홀 부위에 특정 부품을 장착하는 경우가 그러한데, 패널(1)의 홀(2) 부위 안쪽으로 특정 부품을 고정하기 위해서 홀 부위의 내주 가장자리 부분을 이루는 플랜지 부분을 헤밍 롤러가 정확히 이동하여 특정 부품의 밀착면으로 꺾어서 접합시키는 작업이 필요하나, 종래의 헤밍 롤러는 이러한 작업에 사용하기에 적합하지 않다.

특정 부품을 패널의 홀 부위 내주에 헤밍 가공을 통해 고정하기 위해서는 좁은 홀 부위 내측의 가장자리 부분을 따라 헤밍 롤러가 이동되어야 하고, 이때 헤밍 롤러에 의해 패널의 홀 내주 가장자리 부분(플랜지 부분)에 정확히 특정 부품으로 꺾어서 압착함과 동시에 일정 압력을 가해야 하나, 종래의 헤밍 롤러는 패널의 작은 홀 부위 내측에서 이동시키는데 공간상 제약이 있어 적합하지 않다.

특히, 종래의 헤밍 롤러와 이를 이동시키는 로봇은 아웃터 패널의 플랜지 부분을 헤밍하는 데는 공간상 제약을 받지 않기 때문에, 큰 직경 및 너비의 헤밍 롤러가 사용되고 있으나, 이러한 헤밍 롤러로는 홀 부위에 헤밍을 함에 있어서 공간상 제약을 받기 때문에 적용이 불가하다.

더욱이 정확한 헤밍 경로를 가이드 함에 있어서도 아웃터 패널의 플랜지 부분에서는 로봇 티칭만으로 가이드가 가능하지만, 홀 부위의 협소한 공간에서는 로봇 티칭만으로 헤밍 롤러의 가이드가 어렵기 때문에 종래의 헤밍 장치를 적용하는 것이 불가하다.

이에 패널의 홀 부위 가장자리 부분에 대해 특정 부품과의 접합을 위해서 최적의 헤밍 가공 품질을 제공할 수 있는 진보된 로봇 롤러 헤밍 장치의 개발이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 패널에 형성된 홀의 협소한 공간에 헤밍 롤러가 삽입되어 보다 안정적으로 홀의 내주 플랜지 부분을 헤밍 가공해줌으로써 패널의 홀에 대해서도 특정 부품을 헤밍 접합시킬 수 있는 로봇 롤러 헤밍 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 패널에 형성된 홀의 내주 플랜지 부분을 링형 부품의 내측면에 압착시켜 상기 링형 부품을 패널의 홀 부위에 헤밍 접합하기 위한 헤밍 장치로서, 상기 패널을 고정 지지하면서 홀 부위의 작업 정위치에 링형 부품을 임시 고정하는 지그장치와; 상기 지그장치에 의해 패널과 함께 압착 고정된 상태에서 상기 홀 부위를 따라 배치되는 가이드 레일이 일체 형성된 레일 다이와; 상기 지그장치가 장착되고 지그장치 전체를 회전시키도록 구비되는 턴테이블 장치와; 하기 헤밍 헤드의 위치 이동 및 자세를 제어하는 헤밍용 로봇 기구와; 상기 로봇 기구의 아암 선단에 장착되고, 지그장치 및 이에 고정된 패널의 회전시에 가이드 레일을 따라 안내되는 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러와 함께 헤밍 경로를 따라 일체 이동되면서 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 링형 부품의 내측면으로 가압하여 헤밍 접합하는 헤밍 롤러를 구비한 헤밍 헤드와; 상기 지그장치 및 턴테이블 장치, 로봇 기구의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 지그장치는, 상기 턴테이블 장치에 결합되어 턴테이블 장치에 의해 회전되도록 구비되는 베이스와; 상기 베이스 상에 고정 설치되는 지지대와; 상기 지지대에 지지되어 설치되고, 링형 부품을 작업 정위치에 고정하면서 상측으로는 패널이 지지되도록 로딩되는 헤밍 다이와; 가공 중 상기 헤밍 다이와 패널, 패널에 로딩된 레일 다이를 베이스 상에서 일체화되도록 압착하여 고정하는 클램프기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 헤밍 다이는, 상기 지지대에 고정 설치되고, 링형 부품의 하부가 삽입되어 안착되는 안착홈부가 형성되어 상기 안착홈부에 삽입된 링형 부품의 하부를 고정하도록 된 하부 고정 헤밍 다이와; 상기 하부 고정 헤밍 다이의 상측으로 조립되고, 링형 부품의 상부가 삽입되는 고정홀이 형성되어 상기 고정홀에 삽입된 링형 부품의 상부를 고정시키면서, 상측으로는 패널이 안착되는 상부 고정 헤밍 다이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 안착홈부의 저면에는 링형 부폼의 홀에 삽입되어 링형 부품을 고정하는 툴링핀이 상방 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 클램프기구는, 상기 베이스 상에 설치된 브라켓과; 상기 브라켓에 회동 가능하게 설치되고, 회동시 선단부가 레일 다이의 상면을 가압해주어 고정시키는 회동형 클램핑 아암과; 상기 베이스 상에 설치되고, 클램핑 아암의 후단부에 결합되어 클램핑 아암을 회동시키는 실린더 기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 브라켓에는 길게 연장 형성되어 상기 패널에 별도 형성된 홀에 삽입됨으로써 패널을 추가로 고정하는 툴링핀이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 레일 다이는 안쪽으로 헤밍 롤러가 삽입되는 관통홀이 형성되고 상기 관통홀의 주연부를 따라 가이드 레일이 상방 돌출되게 형성된 구조를 가지며, 상기 관통홀은 레일 다이가 패널과 압착된 상태에서 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 노출시키는 위치와 크기를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가이드 레일은 외주면을 따라 가이드 롤러가 삽입 안내되는 가이드 홈이 길게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 헤밍 헤드는, 상기 로봇 기구의 아암 선단부와 결합되는 부분인 로봇 장착용 어댑터와; 상기 어댑터에 장착되고, 제어부에 의해 구동이 제어되는 제1실린더 기구와; 상기 제1실린더 기구의 피스톤 로드 선단부에 장착되는 이동블럭과; 상기 이동블럭에 일체 형성되는 제1롤러브라켓과; 상기 이동블럭에 고정 장착되고, 제어부에 의해 구동이 제어되는 제2실린더 기구와; 상기 제2실린더 기구의 피스톤 로드 선단부에 장착되는 제2롤러브라켓; 을 더 구비하고, 상기 제1롤러브라켓에는 가이드 롤러가, 상기 제2롤러브라켓에는 헤밍 롤러가 장착되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1실린더 기구는 가이드 롤러가 가이드 레일과의 결합상태를 유지하면서 안내되도록 하는 동시에 헤밍 롤러가 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 가압하는 상태로 이동되도록 헤밍 헤드에서 가이드 롤러와 헤밍 롤러를 일체로 상하 이동시키고, 상기 제2실린더 기구는 헤밍 헤드에서 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 가압하는 방향 및 그 반대 방향으로 위치 제어되도록 헤밍 롤러를 수평 이동시키는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에 의하면, 가이드 롤러가 레일 다이의 가이드 레일을 따라 이동하면서 패널에 형성된 홀의 플랜지 부분에 대하여 헤밍 롤러가 안정적으로 헤밍 가공해줄 수 있게 됨으로써 패널의 홀에 링형 부품을 헤밍 접합시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 통상의 차체 제작 과정에서 헤밍 기술이 적용되는 부위를 예시한 도면이다.
도 2는 헤밍 접합 방법을 설명하는 단면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치를 이용한 헤밍 작업의 공정 상태도이다.
도 4는 통상의 헤밍 롤러가 플랜지 부분을 압착하게 되면서 아웃터 패널과 인너 패널 간의 헤밍 접합이 이루어지는 상태를 단계적으로 예시한 도면이다.
도 5는 종래기술에 따른 헤밍 장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 외부 고정식 후방 카메라의 장착상태를 예시한 참고도이다.
도 7은 전동식 무빙 타입 후방 카메라의 장착상태를 예시한 참고도이다.
도 8과 도 9는 트렁크 리드 어셈블리의 아웃터 패널에 홀이 형성되고 이 홀에 카메라 장착용 마운트가 헤밍 접합으로 결합됨을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 로봇 롤러 헤밍 장치에 의해 아웃터 패널의 홀 내주 플랜지 부분이 마운트와 헤밍 접합되는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 13 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 헤밍 헤드의 구성을 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 헤밍 헤드의 동작상태를 설명하기 위한 측면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 마운트 하부 고정 헤밍 다이를 도시한 사시도이다.
도 16은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 트렁크 리드 아웃터 패널을 고정하기 위한 툴링핀을 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 정확한 헤밍 경로를 가이드하기 위한 홈형 가이드 레일을 도시한 사시도이다.
도 18은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 가이드 롤러와 헤밍 롤러가 홈형 가이드 레일에 의해 정확히 가이드되는 상태 및 헤밍 가공 상태를 나타내는 단면도이다.
도 19와 도 20은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치를 이용한 헤밍 작업의 공정 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치는 패널의 작은 홀 부위에 특정 부품을 헤밍 가공을 통해 결합하고 고정하는데 유용하게 사용될 수 있도록 구성되는 것으로서, 예컨대 무빙 타입 후방 카메라 장착용 플랜지 헤밍 장치로서 유용하게 사용될 수 있는 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치의 구성에 대해 상술하기 이전에 차량용 무빙 타입 후방 카메라 및 그 장착 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 최근 들어 차량 후방의 영상을 촬영하기 위한 후방 카메라가 차량에 널리 장착되고 있는데, 차량용 후방 카메라는 통상 차체 후면, 특히 트렁크 리드에 설치되는 것이 일반적이다.

이때, 외부 고정식 후방 카메라는 도 6에 나타낸 바와 같이 트렁크 리드(1a)에 돌출되도록 설치되고 있는데, 이러한 장착 방식은 구조는 간단하나 후방 카메라(4)가 항상 고정식으로 돌출된 구조이므로 외관상 좋지 못하고, 외부 환경에 후방 카메라(4)가 항상 노출된 구조(카메라 손상 가능)라는 단점을 가진다.

반면, 도 7에 나타낸 바와 같이 차량 후면, 예컨대 트렁크 리드(1a)나 테일 게이트에 부착된 차량 제조사의 고유 엠블럼(5)으로 후방 카메라(4)를 은폐시키는 전동식 무빙 타입 구조가 일부 차량 제조사에서 적용되고 있으며, 이러한 구성에서는 차량 후진시 작동하는 모터(미도시)에 의해 후방 카메라(4)가 후방으로 이동되어 돌출되고, 이때 후방 카메라(4)가 후방 이동됨과 동시에 엠블럼(5)을 밀어서 엠블럼을 회전시키는 바, 엠블럼이 회전되면서 후방 카메라가 차량 후방을 촬영할 수 있도록 노출되는 구조가 된다.

이러한 전동식 무빙 타입 후방 카메라 방식에서는 주행시나 정차시에 후방 카메라가 엠블럼 안쪽으로 은폐되므로 외관상의 문제를 발생시키지 않으면서 외부 환경으로부터 후방 카메라를 보호할 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 전동식 무빙 타입 후방 카메라의 장착 구조에서는 무빙 타입의 후방 카메라와는 별개로 카메라 어셈블리를 차체에 고정하기 위한 특정 부품이 사용되는데, 상기 특정 부품으로 카메라 어셈블리가 결합되면서 차체측 패널, 즉 트렁크 리드의 아웃터 패널에 형성된 홀에 헤밍 접합으로 결합되는 카메라 장착용 마운트가 사용된다.

상기 카메라 장착용 마운트는 아웃터 패널의 홀에 고정되어 카메라 어셈블리를 지지하는 링 형상의 부품이며, 이때 아웃터 패널의 홀은 커버가 위치되는 부분이면서 카메라 어셈블리에 무빙 타입으로 조립된 후방 카메라가 움직이면서 후방으로 노출되는 부분이 된다.

도 8과 도 9는 트렁크 리드 어셈블리의 아웃터 패널(1b)에 홀(2)이 형성되고 이 홀(2)에 카메라 장착용 마운트(11)가 헤밍 접합으로 결합됨을 나타내는 도면으로서, 트렁크 리드의 아웃터 패널(1b)에 형성된 홀(2), 이 홀(2)에 헤밍 접합되는 마운트(11), 상기 마운트(11)에 결합되어 장착되는 카메라 어셈블리(10), 상기 홀을 개폐하는 구조로 설치되어 그 안쪽의 후방 카메라(4)를 은폐시키는 커버(엠블럼)(5) 등이 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 카메라 어셈블리(10)의 고정부위에 결합되는 링 형상의 카메라 장착용 마운트(11)가 도시되어 있는데, 이 카메라 장착용 마운트(11)는 카메라 어셈블리(10)와 체결된 상태로 그 자체가 차체 패널, 즉 트렁크 리드의 아웃터 패널(1b)의 홀(2)에 고정 결합된다.

상기 마운트(11)를 결합함에 있어서는 도 9에 나타낸 바와 같이 트렁크 리드의 아웃터 패널(1b)에 형성된 홀(2)과, 아웃터 패널 안쪽으로 고정되는 카메라 장착용 마운트(11) 간의 헤밍 접합이 필요하다.

특히, 아웃터 패널(1b)의 홀(2) 내주 가장자리 플랜지(F) 부분을 마운트(11)의 내측면에 밀착되도록 접어서 결합시키는 데에 본 발명의 로봇 롤러 헤밍 장치가 사용될 수 있는데, 도 10은 본 발명의 로봇 롤러 헤밍 장치에 의해 아웃터 패널(1b)의 홀(2) 내주 플랜지(F) 부분이 마운트(11)와 헤밍 접합되는 상태를 보여주는 단면도이다.

도 10에서 헤밍 전과 후를 나타내었으며, 헤밍 가공에 의해 아웃터 패널(1b)에 형성된 홀(2)의 내주 플랜지 부분이 마운트(11)의 내측면으로 꺾여져 접합됨을 보여주고 있다.

이하, 상기와 같은 홀 부위의 헤밍 가공에서 이용될 수 있는 본 발명의 로봇 롤러 헤밍 장치에 대하여 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 12는 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치의 주요 구성을 도시한 사시도이다.

또한 도 13 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 헤밍 헤드의 구성을 도시한 사시도이고, 도 14는 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 헤밍 헤드의 동작상태를 설명하기 위한 측면도이다.

또한 도 15는 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 마운트 하부 고정 헤밍 다이를 도시한 사시도이고, 도 16은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 트렁크 리드 아웃터 패널을 고정하기 위한 툴링핀을 도시한 사시도이며, 도 17은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 정확한 헤밍 경로를 가이드하기 위한 레일 다이의 홈형 가이드 레일을 도시한 사시도이다.

또한 도 18은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치에서 가이드 롤러와 헤밍 롤러가 홈형 가이드 레일에 의해 정확히 가이드되는 상태 및 헤밍 가공 상태를 나타내는 단면도이다.

또한 도 19와 도 20은 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치를 이용한 헤밍 작업의 공정 상태도로서, 도 19는 헤밍 장치의 각 부품 및 마운트, 패널(트렁크 리드 아웃터 패널)의 로딩 순서를 나타낸 도면이고, 도 20은 헤밍 작업 순서를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치(200)는 패널에 형성된 홀에 카메라 장착용 마운트와 같이 링 형상을 가지는 부품을 헤밍 접합하는데 사용할 수 있는 장치로서, 이하 본 명세서에서는 패널의 홀 부위에 헤밍 접합되는 카메라 장착용 마운트가 링 형상을 가지므로 이를 통칭하여 링형 부품이라 칭하기로 한다.

또한 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 헤밍 가공하기 위한 본 발명의 헤밍 장치가 트렁크 리드의 아웃터 패널의 홀에 카메라 장착용 마운트를 헤밍 접합하는데 사용하는 용도로 한정되는 것은 아니며, 홀의 내주 플랜지 부분을 헤밍 다이에 지지되는 특정 부품으로 꺾어서 압착시키는 헤밍 가공의 용도로 두루 이용될 수 있다.

우선, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치(200)는 패널(1)에 형성된 홀(2)의 내주 플랜지(F) 부분을 링형 부품(5)의 내측면에 압착시켜 상기 링형 부품을 패널의 홀 부위에 헤밍 접합하기 위한 헤밍 장치로서, 상기 패널(1)을 고정 지지하면서 헤밍 가공 부위인 홀(2) 부위의 작업 정위치에 링형 부품(5)을 임시 고정하는 지그장치(210)와; 상기 패널(1)의 상측으로 조립되고 지그장치(210)에 의해 패널(1)과 함께 압착 고정된 상태에서 상기 홀(2) 부위를 따라 배치되는 가이드 레일(232)이 일체 형성된 레일 다이(230)와; 상기 지그장치(210)가 장착되고 지그장치(210) 전체를 회전시키도록 구비되는 턴테이블 장치(240)와; 헤밍용 다관절 로봇 기구(250)와; 상기 로봇 기구(250)의 아암(251) 선단에 장착되고 지그장치(210)의 회전시 가이드 레일(232)을 따라 안내되는 가이드 롤러(265)와, 상기 가이드 롤러(265)와 함께 헤밍 경로를 따라 일체 이동되면서 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분을 링형 부품(5)으로 가압하여 접어줌으로써 헤밍 접합하는 헤밍 롤러(268)를 구비한 헤밍 헤드(260)와; 상기 지그장치(210) 및 턴테이블 장치(240), 로봇 기구(250)의 구동을 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 주된 구성으로 한다.

상기한 구성에서, 지그장치(210)에 대해 먼저 설명하면, 이는 헤밍 가공 대상이 되는 패널(1) 및 이에 헤밍 접합되는 링형 부품(5)을 가공 중에 고정 지지하는 구성부로서, 상기 턴테이블 장치(240)에 결합되어 턴테이블 장치(240)에 의해 회전되도록 구비되는 베이스(211)와; 상기 베이스(211) 상에 소정 높이로 고정 설치되는 지지대(212)와; 상기 지지대(212)에 지지되도록 설치되고 링형 부품(5)을 작업 정위치에 고정하면서 상측으로는 패널(1)이 지지되도록 로딩되는 헤밍 다이(213)와; 가공 중 상기 헤밍 다이(213)와 패널(1), 패널(1)에 로딩된 레일 다이(230)를 베이스(211) 상에서 일체화되도록 압착하여 고정하는 클램프기구(216);를 포함하여 구성된다.

여기서, 헤밍 다이(213)는 지지대(212)에 고정 설치되고 링형 부품(5)의 하부가 안착된 상태에서 링형 부품의 하부를 고정하는 하부 고정 헤밍 다이(214)와; 상기 하부 고정 헤밍 다이(214)의 상측으로 조립되어 링형 부품(5)의 상부를 고정시키면서 상측으로는 패널(1)이 안착되는 상부 고정 헤밍 다이(215)로 구성된다.

상기한 지그장치(210)의 구성에서, 베이스(211)는 지지대(212), 상부 및 하부 고정 헤밍 다이(214,215), 레일 다이(230), 링형 부품(5), 패널(1), 클램프기구(216)를 지지하는 하측의 구성부로서, 특히 턴테이블 장치(240)의 상측으로 결합되어 가공 중에 턴테이블 장치의 구동으로 회전되도록 되어 있다.

이와 같이 턴테이블 장치(240)에 의해 베이스(211)가 회전되면서 베이스 상에 지지되는 모든 구성요소가 일체로 회전되며, 특히 클램프기구(216)에 의해 레일 다이(230)를 매개로 하여 압착 클램핑된 패널(1)이 베이스(211) 상의 지지대(212), 헤밍 다이(213), 헤밍 다이에 고정된 링형 부품(5), 레일 다이(230)와 일체로 회전될 수 있게 되어 있다.

결국, 헤밍 가공 중에 턴테이블 장치(240)의 구동에 의한 베이스(211)의 회전으로 링형 부품(5)과 패널(1)이 일체로 회전되면서 헤밍 롤러(268)에 의해 가공이 이루어지게 된다.

또한 지지대(212)는 하부 고정 헤밍 다이(214)를 소정 높이에 위치될 수 있도록 고정하는 구성부이며, 상기 하부 고정 헤밍 다이(214)는 지지대(212)에 의해 지지된 상태로 설치되어 지지대(212)를 매개로 베이스(211)와 일체로 결합되는 구조로 되어 있고, 하부 고정 헤밍 다이(214)의 중앙부에는 작업홀(214a)이 형성된 상태에서 이 작업홀(214a)의 주변으로 링형 부품(5)이 삽입 안착되는 안착홈부(214b)가 형성된 구조로 되어 있다(도 15 및 도 19 참조).

상기 작업홀(214a)은 헤밍 롤러(268)의 작업공간을 형성하는 부분으로, 하부 고정 헤밍 다이(214)의 중앙부에서 후술하는 바의 레일 다이(230) 상측으로 로딩되어지는 패널(1)의 홀(2)과 일치될 수 있는 위치에 형성되며, 가공 중인 헤밍 롤러(268)가 삽입될 수 있는 크기로 형성되는 바, 패널(1)의 홀(2) 직경 보다는 크게, 그리고 링형 부품(5)의 내경과는 대략 일치되는 직경 크기로 형성될 수 있다.

또한 상기 작업홀(214a) 주변으로 형성되는 안착홈부(214b)는 링형 부품(5)의 하부가 삽입되어 안착될 수 있도록 링형 부품의 외형과 매칭되는 형상으로 형성되며, 안착홈부(214b)의 저면이 링형 부품(5)을 지지하게 되는 지지면이 된다.

상기 하부 고정 헤밍 다이(214)의 상면에서 작업홀(214a) 및 그 주변 영역을 포함하는 중앙부는 그 양 측방의 측부에 대해 소정 높이로 상방 돌출된 단차를 가지는 구조로 형성될 수 있고, 상기 중앙부와 구분되어 하측으로의 단차를 가지는 양 측부 상면은 후술하는 바와 같이 상부 고정 헤밍 다이(215)의 하면과 접합되는 지지면이 된다.

바람직한 실시예에서, 링형 부품(5)이 지지되는 안착홈부(214b)의 저면에는 링형 부품(5)의 홀(도 8에서 도면부호 5a임)에 삽입되는 툴링핀(214c)을 돌출 형성시키며, 가공 중 툴링핀(214c)이 링형 부품(5)의 홀(5a)에 삽입된 상태로 링형 부품을 움직이지 않도록 잡아주는 역할을 하게 된다.

상기 상부 고정 헤밍 다이(215)는 하부 고정 헤밍 다이(214)의 안착홈부(214b)에 링형 부품(5)이 삽입된 상태에서 안착홈부 상측으로 돌출되는 링형 부품 상부를 고정시키는 구성부로서, 중앙에 링형 부품 상부가 끼워져 고정되는 고정홀(215a)이 형성된 구조를 가진다(도 19 참조).

상부 고정 헤밍 다이(215)는 하부 고정 헤밍 다이(214)의 상측으로 적층되어 로딩되는데, 바람직한 실시예에서 고정홀(215a)을 중심으로 좌우 양측이 분리된 분할 구조를 가질 수 있다.

이에 양측으로 분할된 상부 고정 헤밍 다이(215)는, 링형 부품(5)을 하부 고정 헤밍 다이(214)의 안착홈부(214b)에 안착시킨 상태에서, 링형 부품 상부가 고정홀(215a)에 끼워지도록 양방향에서 링형 부품 상부에 결합되게 된다.

이때, 상부 고정 헤밍 다이(215)의 하면은 하부 고정 헤밍 다이(214)의 중앙부가 상방 돌출된 단차를 가지므로 이에 대응되는 형상으로 단차를 가지는데, 하부 고정 헤밍 다이(214)의 중앙부에 매칭되는 상부 고정 헤밍 다이(215)의 중앙부는 얇은 두께로 형성되되, 중앙부를 제외한 양 측방의 측부는 상대적으로 두께를 두껍게 형성되어, 상부 고정 헤밍 다이(215)의 중앙부가 하부 고정 헤밍 다이(214)의 중앙부에 끼워질 수 있는 홈 구조로 되어 있다.

즉, 상부 고정 헤밍 다이(215)의 하면은 중앙부가 움푹 들어간 홈 구조로 되어 있는 것이다.

이에 양측으로 분할된 상부 고정 헤밍 다이(215)를 하부 고정 헤밍 다이(214)의 측부 위에서 중앙쪽으로 슬라이딩시켜 링형 부품 상부에 양쪽에서 결합되도록 하며, 이렇게 하부 고정 헤밍 다이(214)에 상부 고정 헤밍 다이(215)가 결합되고 나면 링형 부품(5)이 작업 정위치에서 고정될 수 있게 된다.

특히, 상부 고정 헤밍 다이(215)의 상측으로 패널(1)이 로딩되고, 이 패널 상측으로 레일 다이(230)가 로딩되며, 상기 레일 다이(230)의 상면을 클램프기구(216)가 하측으로 가압하여 레일 다이(230) 및 패널(1), 상부 및 하부 고정 헤밍 다이(214,215)를 일체로 고정시키므로, 헤밍 다이(213)에 의해 고정된 링형 부품(5)이 안정적으로 고정될 수 있게 된다.

상기 클램프기구(216)는 베이스(211) 상에 설치되어 패널(1) 상측으로 적층 조립된 레일 다이(230)를 하방으로 가압하여 고정시킴으로써 레일 다이(230)와 헤밍 다이(213)(상부 및 하부 고정 헤밍 다이), 패널(1), 링형 부품(5) 전체를 일체로 고정하는 구성부로서, 가공 중 레일 다이(230)와 헤밍 다이(213), 패널(1), 링형 부품(5) 전체를 베이스(211) 상에서 움직이지 않도록 고정하면서 이들이 베이스(211)와 일체로 회전될 수 있게 고정하는 역할을 하게 된다.

상기 클램프기구(216)는 베이스(211) 상에 복수개가 설치될 수 있는데, 베이스(211) 상에 설치된 브라켓(217)과, 상기 브라켓(217)에 회동 가능하게 설치되고 회동시 선단부가 레일 다이(230)의 상면을 가압해주어 고정시키는 회동형 클램핑 아암(218)과, 상기 클램핑 아암(218)을 회동시키기 위한 액츄에이터(219)를 포함한다.

상기 브라켓(217)은 베이스(211) 상에 소정 높이의 직립된 구조로 설치되고, 상기 브라켓(217)의 상단부에 회동형 클램핑 아암(218)이 회전 가능하게 결합되며, 상기 클램핑 아암(218)의 후단부에 액츄에이터(219)가 결합된다.

상기 액츄에이터(219)는 베이스(211) 상에 설치되는 공압 또는 유압 작동식의 실린더 기구가 될 수 있으며, 이때 실린더 기구(219)의 상하로 전후진 동작되는 피스톤 로드의 상단부에 클램핑 아암(218)의 후단부가 연결된다.

이때, 상기 클램핑 아암(218)의 선단부가 레일 다이(230)의 상면을 가압시켜 눌러주는 부분이 되며, 실린더 기구(219)의 피스톤 로드가 전진하여 클램핑 아암(218)이 회동되면 클램핑 아암(218)의 선단부가 레일 다이(230)의 상면을 직접 가압하여 고정시키게 되고, 이로써 레일 다이(230)에 의해 패널(1)이 압착 고정된 상태에서 가공이 이루어질 수 있게 된다.

바람직한 실시예에서, 상기 클램프기구(216)의 클램핑 아암(218)과는 별도로 패널(1)에 직접 고정되는 별도의 툴링핀(221)을 적용하는 것이 가능하며(도 16 참조), 이때 툴링핀(221)은 패널(1)이 상부 고정 헤밍 다이(215)의 위로 로딩될 때 패널(1)에 형성된 홀(6)에 삽입될 수 있도록 설치된다.

상기 툴링핀(221)은 회동형 클램핑 아암(218)이 설치된 브라켓(217)에 상방으로 길게 연장되도록 수직 설치되며, 패널(1)이 상부 고정 헤밍 다이(215) 상측으로 로딩되면 상기 툴링핀(221)의 선단부가 패널(1)에 형성된 홀(6)에 삽입되면서 패널(1)과 결합되게 된다.

한편, 상기 레일 다이(230)는 상부 고정 헤밍 다이(215) 위로 올려진 패널(1)의 상측으로 올려지는 구성부로서, 중앙부에는 가공을 위해 헤밍 롤러(268)가 삽입되는 관통홀(231)이 형성된 구조로 되어 있으며, 이 관통홀(231)은 상부 고정 헤밍 다이(215)의 고정홀(215a)과 일치 가능한 위치에 형성되고, 또한 상부 고정 헤밍 다이의 고정홀 직경과 대략 일치된 직경으로 형성되는데, 특히 레일 다이(230)가 패널(1)과 압착된 상태에서 패널의 홀 내주 플랜지(F) 부분을 노출시키는 위치와 크기를 가진다.

상기 레일 다이(230)의 관통홀(231) 주연부를 따라서는 가이드 레일(232)이 상방 돌출되도록 형성되는데, 상기 가이드 레일(232)의 외주면을 따라서는 대략 V자 단면 형상의 가이드 홈(233)이 길게 형성된다(도 17 참조).

상기 가이드 홈(233)은 헤밍 헤드(260)에 설치된 가이드 롤러(265)가 삽입되어 안내되는 홈으로서, 정확한 헤밍 경로를 가이드 하는 역할을 하며, 가이드 롤러(265)의 주연부 형상은 가이드 홈(233) 내부에 삽입되어 안내될 수 있도록 대략 V자 단면으로 돌출된 형상을 가지는 바, 가이드 롤러(265)가 안정적으로 가이드 홈(233)을 따라 안내될 수 있도록 되어 있다.

상기 턴테이블 장치(240)는 상측으로 지그장치(210)의 베이스(211)가 결합되어 지그장치(210) 전체를 회전시켜주는 구성부로, 제어부의 제어하에 회전 구동이 제어되며, 상측으로 결합된 베이스(211)를 회전시킴으로써 지그장치(210)와 이에 장착된 패널(1) 및 링형 부품(5)을 전체를 일체로 회전시켜주게 된다.

도면상 턴테이블 장치(240)의 회전을 위한 액츄에이터는 도시가 되지 않았으나, 턴테이블 장치(240)의 회전 구동을 위한 액츄에이터로는 제어부에 의해 구동이 제어되는 모터가 사용될 수 있으며, 이러한 턴테이블 장치의 구성에 대해서는 산업적으로 널리 이용되고 있는 장치이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

다음으로, 다관절 로봇 기구(250)에 대해서는 종래의 로봇 롤러 헤밍 장치에서 채용되고 있는 구성부이므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 다만 아암(251)의 선단부에는 가이드 롤러(265)와 헤밍 롤러(268)가 설치된 헤밍 헤드(260)가 장착되고, 제어부의 제어하에 로봇 기구(250)의 구동이 제어되면서 아암(251)의 선단에 장착된 헤밍 헤드(260)의 위치가 조정되게 된다.

본 발명에서 헤밍 헤드(260)에는 레일 다이(230)의 가이드 레일(232)과 결합된 상태로 안내되는 가이드 롤러(265)와, 상기 레일 다이(230)의 관통홀(231)을 통해 상부 고정 헤밍 다이(215)의 고정홀(215a) 및 링형 부품(5)의 내측으로 삽입되어 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분을 가압하여 헤밍 가공시키는 헤밍 롤러(268)가 장착된다.

바람직한 실시예에서, 헤밍 헤드(260)는, 로봇 기구(250)의 아암(251) 선단부와 결합되는 부분인 로봇 장착용 어댑터(261), 상기 어댑터(261)에 장착된 공압 또는 유압 작동식의 제1실린더 기구(262), 상기 제1실린더 기구(262)의 피스톤 로드 선단부에 장착된 이동블럭(263), 상기 이동블럭(263)에 일체 형성된 제1롤러브라켓(264), 상기 이동블럭(263)에 고정 장착된 공압 또는 유압 작동식의 제2실린더 기구(266), 상기 제1롤러브라켓(264)에 회전 가능하도록 장착된 가이드 롤러(265), 상기 제2실린더 기구(266)의 피스톤 로드 선단부에 장착된 제2롤러브라켓(267), 및 상기 제2롤러브라켓(267)에 회전 가능하도록 장착된 헤밍 롤러(268)를 주된 구성으로 한다.

여기서, 상기 제1실린더 기구(262)는 가이드 롤러(265)가 가이드 레일(232)과의 결합상태를 유지하면서 안내되도록 하는 동시에 헤밍 롤러(268)가 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분을 가압하는 상태로 이동되도록 헤밍 헤드(260)에서 가이드 롤러(265)와 헤밍 롤러(268)를 일체로 상하 이동시키고, 상기 제2실린더 기구(266)는 헤밍 헤드(260)에서 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분을 가압하는 방향 및 그 반대 방향으로 위치 제어되도록 헤밍 롤러(268)를 수평 이동시키게 된다.

이러한 헤밍 헤드(260)의 구성에 대해 좀더 상세히 설명하면, 먼저 제1실린더 기구(262)는 헤밍 헤드(260)에서 가이드 롤러(265)와 헤밍 롤러(268)를 상하로 이동시켜 상하 위치를 조정하기 위한 액츄에이터로서, 상하로 전후진 동작되는 피스톤 로드를 가지며, 이 피스톤 로드의 선단부에 이동블럭(263)이 고정 장착된다.

또한 상기 제2실린더 기구(266)는 헤밍 헤드(260)에서 헤밍 롤러(268)를 대략 수평 방향으로 이동시켜 수평 위치를 조정하기 위한 액츄에이터로서, 수평으로 전후진 동작되는 피스톤 로드를 가지며, 이 피스톤 로드의 선단부에 제2롤러브라켓(267)이 장착된다.

상기 이동블럭(263)은 헤밍 헤드(260)에서 상하로 길게 설치되며, 예시한 바와 같이 상부에는 제2실린더 기구(266)가, 그 하부에는 수평으로 연장 설치되는 제1롤러브라켓(264)이 일체로 고정된다.

이때, 제2실린더 기구(266)의 피스톤 로드 선단부에 수평 연장된 뒤 하방으로 절곡 형성된 제2롤러브라켓(267)이 일체로 설치되고, 이 제2롤러브라켓(267)의 선단부에는 하측으로 헤밍 롤러(268)가 장착된다.

또한 제1롤러브라켓(264)의 선단부에는 하측으로 가이드 롤러(265)가 장착된다.

상기 헤밍 헤드(260)에서 제1실린더 기구(262)와 제2실린더 기구(266)는 제어부에 의해 구동이 제어되는데, 제어부에 의해 제1실린더 기구(262)의 피스톤 로드가 상하로 전후진 동작 제어되면 가이드 롤러(265)와 헤밍 롤러(268) 전체가 상하로 위치 조정되며, 제2실린더 기구(266)의 피스톤 로드가 수평으로 전후진 동작 제어되면 헤밍 롤러(268)만이 수평으로 위치 조정되게 된다.

기본적으로 헤밍 롤러(268)는 레일 다이(230)의 가이드 레일(232)에 의해 설정되는 헤밍 경로를 따라서는 가이드 롤러(265)와 함께 이동하게 되는데, 이때 가이드 롤러(265)와 가이드 레일(232)은, 패널(1)에 큰 헤밍 가압력을 작용시키는 헤밍 롤러(268)를, 헤밍 가공이 이루어지는 경로를 따라 안정적으로 이동시키는 역할을 하게 된다.

특히, 본 발명에서 턴테이블 장치(240)에 의헤 패널(1)이 회전되면서 헤밍 가공이 이루어지므로 패널(1)의 회전 동안 가이드 롤러(265)가 가이드 레일(232)에 결합된 상태로 헤밍 롤러(268)의 이동을 보다 안정적으로 지지하게 되며, 이로써 큰 가공력을 요하는 헤밍 작업이 안정적으로 수행될 수 있게 된다.

이와 같이 헤밍 가공 중에는 제어부가 로봇 기구(250)의 구동을 제어하여 헤밍 헤드(260)의 위치와 자세를 제어하게 되고, 또한 제어부가 제1실린더 기구(262)의 구동을 제어하여 가이드 롤러(265)의 위치를 정확히 제어해줌으로써 가이드 롤러(265)가 레일 다이(230)의 가이드 레일(232)에 정확히 결합(가이드 홈에 정확히 결합)된 상태로 정확한 헤밍 경로를 따라 안내될 수 있도록 한다.

이와 더불어 제어부는 제2실린더 기구(266)의 구동을 제어하여 헤밍 롤러(268)의 위치를 정확히 제어해줌으로써 헤밍 롤러(268)가 패널(1)에 가하게 되는 헤밍 가압력을 제어할 수 있으며, 특히 가공 중에는 이동하는 헤밍 롤러(268)의 수평위치를 정확한 헤밍 위치로 제어하여 설정된 헤밍 가압력으로 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분이 가압될 수 있도록 한다.

이와 같이 제어부는 본 발명에 따른 헤밍 장치(200)의 전반적인 작동상태를 제어해주는 구성부로서, 지그장치(210)의 클램프기구(216), 보다 명확히는 클램프기구(216)의 실린더 기구(219)를 구동 제어하고, 가공 대상물인 패널(1)의 회전상태를 제어하기 위해 턴테이블 장치(240)의 회전 구동을 제어하며, 헤밍 헤드(260)의 이동 및 위치 제어, 자세 제어를 위해 로봇 기구(250)의 구동을 제어하게 된다.

또한 헤밍 헤드(260)의 가이드 롤러(265)와 헤밍 롤러(268)의 위치를 제어하기 위한 제1 및 제2실린더 기구(262,266)의 구동을 제어하게 된다.

이상으로 본 발명에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치의 구성에 대해 상술하였는 바, 상술한 로봇 롤러 헤밍 장치에 의해 헤밍 가공이 이루어지는 과정에 대해서 설명하면 다음과 같다.

도 18에 나타낸 바와 같이, 기본적으로 가이드 롤러(265)가 헤밍 가이드의 경로를 설정하는 레일 다이(230)의 가이드 레일(232), 보다 명확히는 가이드 레일(232)의 가이드 홈(233)에 삽입, 결합된 상태로 이동되면서 헤밍 경로를 따라 일체로 이동되는 헤밍 롤러(268)가 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분을 가압하여 링형 부품(5)의 내주면에 압착시키는 헤밍 가공이 이루어지게 된다.

도 19 및 도 20을 참조하여 전체적인 공정 과정을 상세히 설명하면, 우선 하부 고정 헤밍 다이(214)의 안착홈부(214b)에 링형 부품(5)(카메라 장착용 마운트)을 로딩하여 장착한다.

이때, 안착홈부(214b)에 형성된 툴링핀(214c)에 링형 부품(5)의 홀(5a)이 끼워지도록 하여 링형 부품이 안착홈부에서 움직이지 않도록 한다.

이어 상부 고정 헤밍 다이(215)를 하부 고정 헤밍 다이(214)의 상면에서 슬라이딩시켜, 상부 고정 헤밍 다이(215)의 고정홀(215a)에 링형 부품 상부가 고정되도록 한다.

이후 상부 고정 헤밍 다이(215)의 상측으로 패널(1)(트렁크 리드의 아웃터 패널)을 로딩하며, 툴링핀(221)의 선단부에 패널(1)의 홀(6)이 끼워지도록 하여 패널이 움직이지 않도록 고정한다.

이어 패널(1)의 상면에 레일 다이(230)를 로딩하며, 상기와 같이 레일 다이를 로딩한 후에는 클램프기구(216)(각 클램프기구의 실린더 기구)를 구동시켜 클램프기구의 클램핑 아암(218)이 레일 다이(230)의 상면을 가압하도록 하는 바, 이에 상부 고정 헤밍 다이(215), 패널(1), 레일 다이(230)가 일체로 압착된 상태가 되도록 한다.

이후 로봇 기구(250)를 구동시켜 헤밍 헤드(260)를 작업위치로 진입시키는데, 로봇 기구(250)의 아암(251)이 헤밍 헤드(260)를 이동시켜 레일 다이(230)의 가이드 레일(232)(가이드 홈)에 가이드 롤러(265)가 삽입, 결합되도록 하며, 이와 동시에 이동하는 헤밍 롤러(268)가 레일 다이(230)의 관통홀(231)로 삽입되어 패널(1)의 홀 내측으로 위치되도록 한다.

이때, 헤밍 롤러(268)는 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분 내측으로 있게 되는데, 이 상태에서 제2실린더 기구(266)를 구동시켜 헤밍 롤러(268)를 이동시킴으로써 홀 내주 플랜지(F) 부분이 가압되도록 하는 바, 헤밍 롤러(268)에 의해 플랜지 부분이 아래로, 즉 링형 부품(5)의 내측면쪽으로 꺾어지면서 초기 헤밍 가공이 이루어진다.

이후 턴테이블 장치(240)를 회전 구동시켜 베이스(211)를 포함한 지그장치(210) 전체를 회전시킴으로써 패널(1)이 회전되도록 하는데, 이때 가이드 롤러(265)가 가이드 홈(233)을 따라 이동되면서 헤밍 롤러(268)는 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분을 따라 이동되면서 연속적으로 플랜지 부분을 꺾어주는 바, 전체 플랜지 부분에서 연속적인 헤밍 가공이 이루어지게 된다.

이렇게 지그장치(210) 및 이에 고정된 패널(1)을 회전시키는 동안 가이드 롤러(265)와 헤밍 롤러(268)가 정확한 헤밍 경로를 따라 이동될 수 있도록, 즉 가이드 롤러(265)가 가이드 레일(232)의 가이드 홈(233)을 따라 결합상태를 유지하면서 이동될 수 있도록 제1실린더 기구(262)의 구동을 제어하여 가이드 롤러(265)와 헤밍 롤러(268)의 상하 높이를 조정하게 된다.

결국, 패널(1)의 홀 내주 플랜지(F) 부분 전체가 헤밍 가공되어 패널에 링형 부품(5)이 접합된 상태가 되고, 이후 패널을 탈거한 뒤 링형 부품이 고정된 상태로 후속 공정으로 투입시키게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 패널 200 : 헤밍 장치
210 : 지그장치 230 : 레일 다이
232 : 가이드 레일 233 : 가이드 홈
240 : 턴테이블 장치 250 : 로봇 기구
260 : 헤밍 헤드 265 : 가이드 롤러
268 : 헤밍 롤러

Claims

패널에 형성된 홀의 내주 플랜지 부분을 링형 부품의 내측면에 압착시켜 상기 링형 부품을 패널의 홀 부위에 헤밍 접합하기 위한 헤밍 장치로서,
상기 패널을 고정 지지하면서 홀 부위의 작업 정위치에 링형 부품을 임시 고정하는 지그장치와;
상기 지그장치에 의해 패널과 함께 압착 고정된 상태에서 상기 홀 부위를 따라 배치되는 가이드 레일이 일체 형성된 레일 다이와;
상기 지그장치가 장착되고 지그장치 전체를 회전시키도록 구비되는 턴테이블 장치와;
하기 헤밍 헤드의 위치 이동 및 자세를 제어하는 헤밍용 로봇 기구와;
상기 로봇 기구의 아암 선단에 장착되고, 지그장치 및 이에 고정된 패널의 회전시에 가이드 레일을 따라 안내되는 가이드 롤러와, 상기 가이드 롤러와 함께 헤밍 경로를 따라 일체 이동되면서 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 링형 부품의 내측면으로 가압하여 헤밍 접합하는 헤밍 롤러를 구비한 헤밍 헤드와;
상기 지그장치 및 턴테이블 장치, 로봇 기구의 구동을 제어하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지그장치는,
상기 턴테이블 장치에 결합되어 턴테이블 장치에 의해 회전되도록 구비되는 베이스와;
상기 베이스 상에 고정 설치되는 지지대와;
상기 지지대에 지지되어 설치되고, 링형 부품을 작업 정위치에 고정하면서 상측으로는 패널이 지지되도록 로딩되는 헤밍 다이와;
가공 중 상기 헤밍 다이와 패널, 패널에 로딩된 레일 다이를 베이스 상에서 일체화되도록 압착하여 고정하는 클램프기구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 헤밍 다이는,
상기 지지대에 고정 설치되고, 링형 부품의 하부가 삽입되어 안착되는 안착홈부가 형성되어 상기 안착홈부에 삽입된 링형 부품의 하부를 고정하도록 된 하부 고정 헤밍 다이와;
상기 하부 고정 헤밍 다이의 상측으로 조립되고, 링형 부품의 상부가 삽입되는 고정홀이 형성되어 상기 고정홀에 삽입된 링형 부품의 상부를 고정시키면서, 상측으로는 패널이 안착되는 상부 고정 헤밍 다이;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 안착홈부의 저면에는 링형 부폼의 홀에 삽입되어 링형 부품을 고정하는 툴링핀이 상방 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 클램프기구는,
상기 베이스 상에 설치된 브라켓과;
상기 브라켓에 회동 가능하게 설치되고, 회동시 선단부가 레일 다이의 상면을 가압해주어 고정시키는 회동형 클램핑 아암과;
상기 베이스 상에 설치되고, 클램핑 아암의 후단부에 결합되어 클램핑 아암을 회동시키는 실린더 기구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 브라켓에는 길게 연장 형성되어 상기 패널에 별도 형성된 홀에 삽입됨으로써 패널을 추가로 고정하는 툴링핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레일 다이는 안쪽으로 헤밍 롤러가 삽입되는 관통홀이 형성되고 상기 관통홀의 주연부를 따라 가이드 레일이 상방 돌출되게 형성된 구조를 가지며, 상기 관통홀은 레일 다이가 패널과 압착된 상태에서 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 노출시키는 위치와 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
상기 가이드 레일은 외주면을 따라 가이드 롤러가 삽입 안내되는 가이드 홈이 길게 형성된 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 헤밍 헤드는,
상기 로봇 기구의 아암 선단부와 결합되는 부분인 로봇 장착용 어댑터와;
상기 어댑터에 장착되고, 제어부에 의해 구동이 제어되는 제1실린더 기구와;
상기 제1실린더 기구의 피스톤 로드 선단부에 장착되는 이동블럭과;
상기 이동블럭에 일체 형성되는 제1롤러브라켓과;
상기 이동블럭에 고정 장착되고, 제어부에 의해 구동이 제어되는 제2실린더 기구와;
상기 제2실린더 기구의 피스톤 로드 선단부에 장착되는 제2롤러브라켓;
을 더 구비하고, 상기 제1롤러브라켓에는 가이드 롤러가, 상기 제2롤러브라켓에는 헤밍 롤러가 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제1실린더 기구는 가이드 롤러가 가이드 레일과의 결합상태를 유지하면서 안내되도록 하는 동시에 헤밍 롤러가 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 가압하는 상태로 이동되도록 헤밍 헤드에서 가이드 롤러와 헤밍 롤러를 일체로 상하 이동시키고,
상기 제2실린더 기구는 헤밍 헤드에서 패널의 홀 내주 플랜지 부분을 가압하는 방향 및 그 반대 방향으로 위치 제어되도록 헤밍 롤러를 수평 이동시키는 것을 특징으로 하는 로봇 롤러 헤밍 장치.