KR20130139073A - 로봇에 의한 롤러헤밍과 테이블 탑 헤밍이 복합 적용된 하이브리드 헤밍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로봇을 이용한 롤러헤밍과 탑 테이블 클램프 헤밍을 복합적으로 적용하여, 기존의 롤러 헤밍장치의 문제점을 해결할 수 있는 하이브리드(Hybrid) 헤밍장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 상부고정부재(3)가 하부방향으로 회동되어 하부다이(D)에 안착된 가공대상물을 고정한 상태에서 로봇 아암이 작동하여 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 롤러 헤밍작업이 진행되도록 하면서, 특히 상기 상부고정부재(3)를 오픈(상부방향으로 회동)시킬 필요가 없이 상기 상부고정부재(3)가 닫힌 상태에서 상기 링크기구(110)를 구동시켜 상기 블레이드(130)에 의해 연결부재(4)와의 간섭구간을 헤밍성형하는 것을 특징으로 한다.

Description

로봇에 의한 롤러헤밍과 테이블 탑 헤밍이 복합 적용된 하이브리드 헤밍장치{Hybrid Hemming Device with Robot Roller and Blade of table top}

본 발명은 로봇을 이용한 롤러헤밍(Roller Hemming)과 테이블 탑 헤밍(Table Top Hemming)을 복합적으로 적용하여, 기존의 롤러 헤밍장치의 Cycle Time 지연 문제를 해결할 수 있는 하이브리드(Hybrid) 헤밍장치에 관한 것이다.

차체 공장에서 차체(BIW)를 만드는 방법 중에 있어 아웃터 패널(Outer Pannel)과 인너 패널(Inner Pannel)의 접합에는 아웃터 패널의 굽힘(Bending)에 의해 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 헤밍기술이 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 테이블 탑 헤밍(Table Top Hemming) 등의 다양한 방법이 있지만, 최근 시스템의 단순화와, 다차종에 대응하기 위한 생산설비의 유연성 확보를 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.

도 3은 종래 일반적으로 공지된 기술에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치를 이용한 헤밍 작업의 공정 상태도로서, 롤러 헤밍장치는 다관절 아암으로 이루어진 로봇의 아암 선단에 장착된 헤밍 롤러(10)를 로봇의 작동에 의해 헤밍 다이(D) 상의 인너 패널(I.P)과 아웃터 패널(O.P)의 가장자리 부분을 따라 이동시키면서, 아웃터 패널(O.P)의 플렌지(F) 부분을 인너 패널(I.P)의 가장자리 부분으로 접어 헤밍 가공하게 된다.

상기 헤밍 롤러(10)는 인너 패널(I.P) 및 아웃터 패널(O.P)을 지지하는 헤밍 다이(D)의 스타일 라인(즉, 패널의 가장자리 라인)을 따라 움직이는 로봇 아암의 선단(헤밍 헤드)에 장착되어 구성된다.

상기한 롤러 헤밍장치를 이용하여 인너 패널(I.P) 및 아웃터 패널(O.P)을 헤밍 가공하기 위해서는, 먼저 헤밍 다이(D) 상에 인너 패널(I.P)과 아웃터 패널(O.P)을 안착한 상태로 이들을 클램핑 유닛(미도시)을 통해 클램핑한다.

이어서, 성형품 별로 로봇 제어부에 의해 로봇의 작동이 제어되면서 로봇 아암의 선단에 장착된 헤밍롤러(10)가 로봇의 설정된 각도에 따라 인너 패널 및 아웃터 패널의 가장자리를 따라 이동하게 되고, 이에 헤밍롤러(10)가 아웃터 패널(O.P)의 플랜지(F) 부분을 압착하여 헤밍 성형을 완료하게 된다.

도 4는 헤밍 롤러가 아웃터 패널(O.P)의 플랜지(F) 부분을 압착하게 되면서 두 패널 간의 헤밍 접합이 이루어지는 상태를 단계적으로 예시한 것으로, 통상 헤밍 롤러(10)가 2 ~ 3회 가압 및 이동하여 헤밍을 완료하게 된다.

도 5a 및 도 5b는 기존의 로봇 헤밍용 다이장치(이하 '헤밍장치'라고도 한다)를 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 형성되어 가공대상물이 재치되는 베드(bed) 역할을 하는 하부 다이(D)가 구비되며, 가공대상물(Outer Panel)을 하부다이에 안착시켜 세팅할 때 가공대상물의 외곽 가장자리를 가이드하여 아웃터 패널이 하부 다이의 정확한 위치에 놓이도록 하고, 헤밍 작업중에도 아웃터 패널이 움직이지 못하도록 고정하는 네스트(Nest)(5)가 상기 하부다이를 따라 다수 개 설치된다.

그리고, 하부다이(D)에 안착되어 세팅된 가공대상물(인너패널 및 아웃터패널)를 가압함으로써 인너패널의 위치를 규제하는 상부고정부재('상부패드'라고도 한다)(도면부호 3)가 구비된다. 이 상부고정부재(3)는 상하방향으로 회동이 가능하도록, 연결부재(4)로 연결되어 프레임에 힌지 결합되어 구성된다.

도 5a 및 도 5b에서 도면부호 43은 상기 상부고정부재(3)를 회동시키는 구동수단을 도시한 것이다.

이와 같이 구성되는 기존의 로봇 헤밍용 다이장치는 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부고정부재(3)가 하부다이(D)에 밀착된 상태(즉, 상부고정부재가 하부방향으로 회동되어 하부다이에 안착된 가공대상물을 고정하는 상태)일 경우, 상기 연결부재(4)에 의해 가공대상물의 외곽 윤곽선 일부분이 가려지게 되므로, 로봇 롤러가 진입할 수 없는 구간(도 5a 및 도 5b에서 도면부호 S)이 발생될 수밖에 없다.

즉, 롤러헤밍은 패널의 가장자리 부분이 이루는 궤적을 따라 로봇이 헤밍 롤러를 이동시키면서 아웃터 패널의 플랜지를 가압하여 헤밍 가공을 수행하는 롤러 로봇 헤밍장치에 있어서, 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 연결부재가 위치한 구간(잔여 구간)(도면부호 S)을 로봇에 의한 롤러 헤밍하기 위해서는, 종래 기술수준에서는 상기 상부고정부재(3)를 오픈(상부방향으로 회동)시킨 후에, 로봇 아암을 잔여구간에 진입시켜 잔여구간에 대한 헤밍작업을 수행하고 있다.

도 5b에서 도면부호 7은 상기 상부고정부재(3)를 오픈(상부방향으로 회동)한 후에 잔여구간에 대한 롤러 헤밍 작업을 수행할 때, 인너패널을 견고하게 고정하여 규제하는 보조 클램핑수단을 도시한 것이다.

이와 같이, 종래의 롤러 헤밍장치에 대해 다음과 같은 문제점들이 지적되고 있다.

첫째로, 상기 상부고정부재(3)의 연결부재(4)와 가공대상물의 외곽 윤곽선 일부가 간섭된 구간을 롤러 헤밍하기 위해, 좀 더 정확히 설명하면 상기 상부고정부재(3)를 오픈(상부방향으로 회동)한 후에 잔여구간에 대한 롤러 헤밍 작업을 수행하기 위해, 인너패널을 견고하게 고정하여 규제하는 보조 클램핑수단을 반드시 설치해야 하므로 장비의 제작비용이 증가하게 되는 약점이 있다.

둘째, 작업시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 롤러가 부착된 로봇 암을 가공대상물로부터 후퇴시켜야 하고, 그 후에 상기 상부고정부재(3)를 오픈(상부방향으로 회동)시켜야 하고, 그 다음에 보조 클램핑수단(7)을 작동시켜 인너패널을 클램핑해야 하는 등 모든 헤밍작업을 완료하기까지 많은 시간이 필요하게 된다.

셋째, 상기 상부고정부재(3)가 오픈(상부방향으로 회동)되고 보조 클램핑수단이 작동되어 가공대상물을 클램핑하는 과정에서 가공대상물의 위치가 미세하게 유동될 수 있으므로, 가공품질이 저하될 우려가 많다.

KR 10-1075806 B KR 10-2012-0000454 A

본 발명은 로봇을 이용한 롤러헤밍(Roller Hemming)과 테이블 탑 헤밍(Table Top Hemming)이 복합적으로 적용된 새로운 개념의 헤밍장치를 제안함으로써, 롤러 헤밍의 장점을 극대화하면서 그리고 기존 롤러헤밍장치가 갖고 있던 상기한 문제점들을 해결하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 헤밍장치는,

가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 형성되어 가공대상물이 재치되는 베드(bed) 역할을 하는 하부 다이(D)와,

가공대상물을 하부다이에 안착시켜 고정하기 위해 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 상기 하부다이에 고정 설치되는 다수 개의 네스트(Nest)(5)와,

상기 하부다이(D)에 세팅된 가공대상물을 가압하여 규제하는 상부고정부재(3)와,

상기 상부고정부재(3)가 상하방향으로 회동이 가능하도록, 일단은 상기 상부고정부재(3)에 연결되고 타단은 베이스 프레임에 힌지 결합되는 연결부재(4)와,

상기 하부다이(D)에 고정된 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 이송되면서 롤러로써 가공대상물을 헤밍하는 롤러 헤밍 로봇으로 구성되는 헤밍장치에 있어서,

상기 연결부재(4)가 구비된 위치에 근접한 베이스 프레임에는 링크기구가 고정 설치되고, 상기 연결부재(4) 주변에 위치한 가공대상물의 외곽 윤곽선을 상기 링크기구(110)의 작동에 의해 헤밍하는 블레이드(130)가 더 구비되며,

상기 링크기구(110)에 의해 블레이드(130)가 작동할 때 상기 블레이드(130)가 상기 연결부재(4)에 간섭되지 않는 공간을 가지도록, 상기 연결부재(4)가 상기 블레이드의 동작 궤적 바깥 방향으로 절곡되어 구성되도록 함으로써,

상기 상부고정부재(3)가 하부방향으로 회동되어 하부다이(D)에 안착된 가공대상물을 고정한 상태에서 로봇 아암이 작동하여 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 롤러 헤밍작업이 진행되도록 하면서, 특히 상기 상부고정부재(3)를 오픈(상부방향으로 회동)시킬 필요가 없이 상기 상부고정부재(3)가 닫힌 상태에서 상기 링크기구(110)를 구동시켜 상기 블레이드(130)에 의해 연결부재(4)와의 간섭구간을 헤밍성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 헤밍장치는 헤밍기술이 요구되는 산업분야에서 다음과 같은 우수한 효과를 얻을 수 있다.

첫째로, 네스트와 보조클램프의 수량을 줄일 수 있으므로, 헤밍장치의 제작비용 절감이 가능하다.

둘째로, 작업에 소요되는 시간 즉, Cycle Time을 단축할 수 있어 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

셋째, 상기 상부고정부재(3)가 닫힌 상태(하부방향으로 회동되어 가공대상물을 고정한 상태)에서 일련의 헤밍작업이 모두 완료되므로, 일정한 품질 유지가 가능하고 고품질의 헤밍결과를 얻을 수 있다.

도 1은 통상의 차체 제작 과정에서 헤밍 기술이 적용되는 부위를 예시한 도면이고,
도 2는 헤밍 접합 방법을 설명하는 단면도이다.
도 3은 종래 일반적으로 공지된 기술에 따른 로봇 롤러 헤밍 장치를 이용한 헤밍 작업의 공정 상태도이며,
도 4는 헤밍 롤러에 의한 헤밍 접합이 이루어지는 상태를 단계적으로 예시한 것이며,
도 5a 및 도 5b는 기존의 롤러 헤밍장치를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤밍장치의 외형 구조(상부고정대가 오픈된 상태)를 도시한 사시도이며,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤밍장치의 외형 구조(상부고정대가 오픈된 상태)를 도시한 측면도이며,
도 8은 상기 도 7의 실시예에 따른 헤밍장치에서 상부고정대가 닫힌 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에서 상부고정대와 연결부재를 구동하는 구동수단의 결합관계를 도시한 사시도이며,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에서 링크기구와 블레이드 및 상기 링크기구를 구동하는 구동수단의 결합관계를 도시한 사시도이다.
도 11은 링크기구와 블레이드 및 이들의 구동수단이 결합된 구조를 도시한 측면도이며,
도 12는 링크기구의 작동에 의해 아웃터판넬이 헤밍되는 과정을 순차적으로 도시한 설명도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 하이브리드 헤밍장치에 대해 첨부된 도 6 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명을 구체적으로 설명하기 위해, 편의상 도 7에 도시된 측면도를 기준으로,

도 7의 좌측 방향을 헤밍장치의 전방으로, 상부고정부재를 작동시키는 구동수단 및 링크기구의 구동수단이 구비된 우측방향을 후방으로, 도 7의 윗 방향을 상부방향으로 각각 지칭하기로 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤밍장치의 외형 구조(상부고정대가 오픈된 상태)를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤밍장치의 외형 구조(상부고정대가 오픈된 상태)를 도시한 측면도이다.

본 발명은, 상부고정부재(3)가 힌지축을 중심으로 상부에서 하부방향으로( 도 7을 기준으로 할 때 반시계방향을 의미함) 회동되어 가공대상물의 인너판넬을 고정하고 있는 상태에서,

상부고정부재(3)의 연결부재(4)와 가공대상물의 외곽 윤곽선이 간섭되지 않는 구간에 대해서는, 로봇 아암의 선단에 장착된 헤밍롤러(10)를 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 이동하면서 아웃터 패널(O.P)의 플랜지(F) 부분을 압착하여 롤러 헤밍작업을 수행하도록 하고,

상부고정부재(3)의 연결부재(4)와 가공대상물의 외곽 윤곽선 일부가 간섭된 구간에 대해서는, 테이블 탑 헤밍(Table Top Hemming) 타입의 링크기구(110)를 고정 설치하여, 이 링크기구(110)에 헤밍용 블레이드(130)를 결합하여 상기 간섭구간의 가공대상물을 헤밍작업할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

롤러 헤밍작업을 위한 헤밍 롤러(10)는 로봇 아암의 선단에 장착되며, 로봇 제어부에 의해 헤밍롤러(10)의 설정 각도에 따라 로봇 아암의 동작이 제어된다.

그리고, 테이블 탑 헤밍(Table Top Hemming) 타입의 링크기구(110)는 헤밍 블레이드(130)가 결합되어, 구동실린더(111)와 피스톤로드(112)로 이루어지는 구동수단에 의해, 예비헤밍과 메인헤밍작업이 순차적으로 진행된다.

링크기구(110) 및 블레이드(130)의 상관관계 및 그 작동순서는 도 11 및 도 12에 도시되어 있으며, 동작에 관한 설명은 후술하기로 한다.

상기 링크기구(110)에 의해 상기 블레이드(130)가 작동할 때, 상기 블레이드(130)가 상기 연결부재(4)에 간섭되지 않는 공간(R)을 확보해야 한다. 상기 블레이드가 작동하기 위한 충분한 공간을 확보하지 않으면, 상기 블레이드는 작동 중에 상기 연결부재(4)에 닿아 파손되거나 작동이 멈출는 문제가 발생될 수 있다.

상기 블레이드(130)의 동작이 가능한 공간을 형성하기 위해, 상기 연결부재(4)는 상기 블레이드의 동작 궤적 바깥 방향으로 절곡되어 구성되어야 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 헤밍장치는,

상기 상부고정부재(3)가 하부방향으로 회동되어 하부다이(D)에 안착된 가공대상물을 고정한 상태에서,

로봇 아암이 작동하여 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 롤러 헤밍작업이 진행되도록 하면서,

특히 상기 상부고정부재(3)를 오픈(상부방향으로 회동)시킬 필요가 없이도,

상기 상부고정부재(3)가 닫힌 상태에서 상기 링크기구(110)를 구동시켜 상기 블레이드(130)를 작동시키면, 상기 연결부재(4)의 아래에 확보된 공간(R) 내에서 블레이드가 움직일 수 있으므로, 도 12에 도시된 바와 같이 블레이드는 상기 간섭구간에 대해 가공물을 헤밍 성형할 수 있게 된다.

도 6 및 도 7에서, 도면부호 5는 가공대상물의 외부 윤곽선을 고정하는 클램핑수단을 도시한 것이며, 도면부호 11은 가공대상물의 바닥면 즉, 아웃터판넬을 지지하는 받침판이며,

도면부호 15는 상기 아웃터판넬 표면을 흡착함으로써, 헤밍 작업 중에 아웃터판넬이 움직이지 못하도록 잡아주는 진공 흡착패드를 도시한 것이다.

상기 진공 흡착패드 및 받침판은 본 발명에 따른 헤밍장치의 성능을 더욱 향상시키기 위한 구성요소로서, 본 발명을 구성하는 부수적인 특징이므로, 이들 구성요소의 기능을 구체적으로 설명한다.

롤러 헤밍작업을 위해, 다수의 클램핑 유닛에 의해 가공대상물(패널)을 고정했더라도, 헤밍 롤러가 가공경로를 따라 이송되면서 순차적으로 플랜지를 헤밍하는 방식이므로, 헤밍롤러의 이송경로를 따라 가압력과 가압방향이 변화하기 때문에 패널이 밀리는 사례가 종래의 롤러헤밍 공정에서 자주 발생된다. 롤러가 가공물에 가하는 힘에 의해 패널위 위치변경이 발생되면 결국 헤밍 품질이 떨어지는 문제가 나타난다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 헤밍장치는, 하부다이에 진공 흡착패드(15)를 더 구비하여 구성함으로써, 롤러 헤밍작업이 진행되는 동안에 상기 진공 흡착패드가 강한 흡착력으로써 상기 아웃터패널을 견고하게 고정할 수 있는 특징을 갖는다.

더 나아가, 진공 흡착패드가 강한 흡착력으로 상기 아웃터패널을 붙잡을 때에, 상기 흡착패드의 강한 흡인력에 의해 아웃터패널이 변형되는 경우가 종종 발생되기도 한다.

이러한 문제점을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 헤밍장치는, 가공대상물의 저면과 동일한 형상을 갖는 받침판(11)을 하부다이 상부면에 구비하는 것을 부수적 특징으로 한다.

상기 받침판(11)은, 아웃터패널과 넓은 면적으로 접촉되어 상기 아웃터패널의 저면을 지지하므로, 진공 흡착패드의 강한 흡인력에 의해 아웃터패널이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 상기 도 7의 실시예에 따른 헤밍장치에서 상부고정대가 닫힌 상태를 도시한 사시도이다. 도 8의 그림에는 가공대상물이 도시되지 않은 상태이다.

본 발명에 따른 블레이드(130)가 연결부재(4)의 하부에 위치되어 있고, 가공대상물의 운곽선에 나란하게 배치되어 있음을 알 수 있다. 이 상태에서 연결부재(4)와 가공대상물의 외곽 윤곽선이 간섭되지 않은 가공대상물 윤곽선을 따라 로봇 아암이 이동하면서 롤러 헤밍작업을 수행한다.

롤러 헤밍작업과 병행하여, 연결부재(4)와 가공대상물의 윤곽선이 간섭된 구간에 대해서는 상기 링크기구(110)를 구동시켜 블레이드(130)로써 헤밍 작업이 수행될 수 있다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 링크기구(110)와 블레이드(130)를 제거한 상태를 도시한 것으로서, 상부고정대(3)와 연결부재(4)를 구동하는 구동수단(430)의 결합관계를 상세하게 표현한 사시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예로서 상기 구동수단(130)은 유압 또는 공압실린더가 적용될 수 있다. 상기 연결부재(4)의 일단은 힌지축(420)에 의해 베이스 프레임(1)의 상부에 설치된 지지프레임(410)과 결합되어, 상기 구동수단의 작동에 의해 상기 연결부재(4)는 힌지축(420)을 중심으로 회동하게 된다. 상기 연결부재(4)는 브라켓(436)을 중간매개로 하여 힌지축(420)에 결합하는 것이 제작 및 조립하기에 편리하다.

도면부호 431은 실린더를 고정하는 힌지축이며, 도면부호 432는 피스톤로드를 나타낸 것이다. 상기 피스톤 로드(432)는 상기 연결부재에 고정된 브라켓(436)에 힌지(434)로 결합된다. 이와 같이 구성됨으로써, 구동수단(430)의 피스톤로드(432)가 늘어나거나 줄어들면, 상기 피스톤로드(432)에 힌지(434)로 연결된 상기 연결부재(4)의 브라켓(436)을 잡아당기거나 밀게 된다. 이 힘에 의해, 상기 연결부재(4)는 힌지축(420)을 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회동하게 된다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에서 상부고정대(3)와 연결부재(4) 및 이들의 구동수단(430)을 도면에서 생략한 상태에서, 본 발명의 링크기구(110)와 블레이드(130) 및 상기 링크기구를 구동하는 구동수단(111)의 결합관계를 도시한 사시도이며, 도 11은 본 발명에 따른 링크기구(110)와 블레이드(130) 및 이들을 구동하는 구동수단(111)의 결합구조를 도시한 측면도이다.

본 발명에 따른 링크기구(110)는 베이스 프레임(1) 상에 고정설치되며, 본 q발명에서의 블레이드(130)는 메인헤밍용 블레이드(117)와 예비헤밍용 블레이드(127)로 구성된다. 상기 예비헤밍용 블레이드(127)와 메인헤밍용 블레이드(117)는 각각 블레이드 홀더(125)(115)에 결합되며, 상기 두 블레이드 홀더(125)(115)는 다수 링크들(113)(114)(124)에 의해 기계적으로 결합된다.

이렇게 구성된 링크들의 조합에 의해, 상기 두 블레이드(117)(127)는 하나의 구동수단(111)에 의해 각각 독립적이면서도 순차적으로 동작하게 된다.

도 10에서 도면부호 113은 구동수단(111)에 연결된 메인링크이며, 도면부호 114는 상기 메인링크(113)의 회전동작에 따라 메인블레이드 홀더(115)의 운동궤적을 제어하는 제1서브링크이다. 그리고, 도면부호 121은 상기 메인링크(113)에 구비되어 보조블레이드 홀더(125)를 구동시키는 캠을 도시한 것이며, 도면부호 123은 상기 캠(121)에 접촉되는 캠 롤러를 도시한 것이며, 도면부호 124는 상기 캠(121)으로부터 인가받은 외력에 의해 작동하는 예비블레이드 홀더(125)의 운동궤적을 제어하는 제2서브링크이다.

본 발명에 따른 링크기구(110)와 블레이드(130)의 동작과정은 도 12에서 상세히 설명된다.

도 12는 링크기구의 작동에 의해 아웃터판넬이 헤밍되는 과정을 순차적으로 도시한 설명도이다.

도 12의 (a)는 본 발명에 따른 링크기구(110) 및 블레이드(117)(127)가 초기위치에 있는 상태를 도시한 것이다.

도 12의 (b)는 예비 헤밍을 위해 예비헤밍 블레이드(127)가 전진하는 동작을 도시한 것으로서, 구동수단(111)이 작동하여 피스톤로드(112)가 늘어나면서 메인링크(113)를 회전시키면, 캠(121)이 예비블레이드 홀더(125)를 전진시키게 된다. 이 동작이 진행되는 동안 상기 메인블레이드 홀더(115)도 약간은 하강하게 된다.

도 12의 (c)는 예비헤밍 동작이 완료된 상태를 도시한 것으로서, 상기 구동수단(111)에 의해 메인링크(113)가 회전되어, 상기 캠(121)의 상사점이 상기 캠 롤러(123)에 밀착된 상태이다. 이 상태에서 메인링크(113)가 더 회전되면, 상기 캠(121)이 상사점을 지나게 될 것이고, 이에 따라서 예비블레이드 홀더(125)는 스프링의 복귀력에 의해 후퇴하게 될 것이다.

도 12의 (d)는 메인헤밍용 블레이드(117)가 가공대상물을 가압하는 메인헤밍 동작 상태를 도시한 것으로서, 상기 캠(121)이 상사점을 지나도록 메인링크(113)가 더 회전되면, 예비블레이드 홀더(125)는 메인헤밍용 블레이드(117)가 가공대상물을 가압할 때까지 계속해서 하강하게 된다. 그 결과, 메인헤밍 작업이 이루어진다.

도 12의 (e)는 예비헤밍과 메인헤밍 작업이 완료된 후, 블레이드와 링크기구가 원위치로 복귀되는 과정을 도시한 것이다. 복귀과정은 이미 설명한 동작의 반대동작이므로, 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이, 로봇을 이용한 롤러헤밍(Roller Hemming)과, 링크기구와 블레이드를 이용한 테이블 탑 헤밍(Table Top Hemming)을 복합적으로 적용한 본 발명의 하이브리드(Hybrid) 헤밍장치를 설명하였다.

본 발명에서 제시된 개선안에 의한 시뮬레이션 적용 결과, 가공대상물의 loading에서 unloading까지의 Cycle time은, 기존의 100sec에 대하여 70sec로 개선되어 총 30초의 단축이 가능하며, 결과적으로 30%의 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 더 나아가 기존 로봇 롤러에 의한 헤밍만으로 모든 구간을 가공하던 종래 기술에 비해, 헤밍 결과에 대한 품질이 우수한 것으로 평가되고 있다.

지금까지 본 발명에 따른 하이브리드 헤밍장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나,

본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 베이스 프레임, D: 하부다이
3: 상부고정부재, 4: 연결부재
5: 네스트, 7: 보조 클램핑수단
10: 롤러,
11: 받침판, 15: 진공 흡착패드
110: 링크기구, 130: 블레이드
R: 공간

Claims (4)

1. 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 형성되어 가공대상물이 재치되는 베드(bed) 역할을 하는 하부 다이(D)와,
   가공대상물을 하부다이에 안착시켜 고정하기 위해 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 상기 하부다이에 고정 설치되는 다수 개의 네스트(Nest)(5)와,
   상기 하부다이(D)에 세팅된 가공대상물을 가압하여 규제하는 상부고정부재(3)와,
   상기 상부고정부재(3)가 상하방향으로 회동이 가능하도록, 일단은 상기 상부고정부재(3)에 연결되고 타단은 베이스 프레임에 힌지 결합되는 연결부재(4)와,
   상기 하부다이(D)에 고정된 가공대상물의 외곽 윤곽선을 따라 헤밍 롤러(10)가 이송되면서 가공대상물을 헤밍하는 롤러 헤밍 로봇으로 구성되는 헤밍장치에 있어서,
   상기 연결부재(4)가 구비된 위치에 근접한 베이스 프레임에는 링크기구가 고정 설치되고, 상기 연결부재(4) 주변에 위치한 가공대상물의 외곽 윤곽선을 상기 링크기구(110)의 작동에 의해 헤밍하는 블레이드가 더 구비되며,
   상기 링크기구(110)에 의해 블레이드(130)가 작동할 때 상기 블레이드(130)가 상기 연결부재(4)에 간섭되지 않는 공간을 가지도록, 상기 연결부재(4)가 상기 블레이드의 동작 궤적 바깥 방향으로 절곡되어 구성되는 것을 특징으로 하는 헤밍장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 링크기구(110)는 동일한 구조의 2개 링크기구로서 상기 연결부재(4)의 양 측에 각각 배치되어, 상기 블레이드(130)를 구동하는 것을 특징으로 하는 헤밍장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하부다이(D)에는 진공 흡착패드(15)가 더 구비됨으로써,
   상기 롤러(10)에 의한 헤밍작업이 진행되는 동안에 상기 진공 흡착패드가 강한 흡착력으로써 상기 아웃터패널을 견고하게 고정할 수 있는 특징으로 하는 헤밍장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 하부다이(D)의 상부면에는 가공대상물의 저면과 동일한 형상을 가지면서 가공대상물의 저면에 접촉되어 상기 가공대상물 저면을 지지하는 받침판(11)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 헤밍장치.
   

Images