WO2011068296A1 - 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어 장치 - Google Patents

전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어 장치 Download PDF

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WO2011068296A1
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electric drive
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허병하
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주식회사 우신시스템
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    • B23K2101/006—Vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a multi-axis position control device using an electric drive, and more specifically, by using a motor-driven cylinder in combination with a servo motor and a cylinder, various positions of 1X and 2X, Y and Z axes can be controlled.
  • the present invention relates to a multi-axis position control device using an electric drive capable of supporting a multi-vehicle model.
  • the welding process takes a large part of the assembly work of the vehicle body, and the welding process is automated through a transfer bogie or robot hanger that transfers the vehicle body panel, a jig unit that regulates and clamps the position of the vehicle body panel. By planning this, the work process is managed efficiently.
  • the jig unit When welding the body panels at the body shop, the jig unit can be used as a tool to clamp and clamp the position of the body panels.
  • Such a multi-vehicle corresponding method requires a space for disposing a jig unit for each vehicle type, and has a structurally complicated disadvantage.
  • Another method for dealing with multiple models is to use several air cylinders.
  • the method of applying the jig unit for each vehicle type in the welding process using a robot is related to the spatial constraints, the complexity of the structure, the time required, and the compatibility in terms of corresponding to the multi-vehicle production line for producing various models of vehicles. There are a lot of limitations.
  • the conventional apparatus requires a jig unit for each vehicle type in order to extinguish the multiple vehicle types, and as a result, the overall configuration of the apparatus is complicated and there is a limit to coping with various vehicle types.
  • the present invention has been made in view of the above, and the multi-axis position control of the 1X axis and 2X axis, Y axis and Z axis by the electric cylinder combining the servo motor and the cylinder when loading various body channels of various models in the body welding process
  • the multi-axis position control device using the electric drive provided in the present invention is installed on the base frame structure X-axis direction of the entire first frame structure to which the Y-axis electric drive unit, Z-axis electric drive unit and 1X axis electric drive unit belong 2X-axis electric drive unit including 2X-axis electric cylinder and 2X-axis LM guide which are operated by the motor, and 2nd frame structure which is installed on the first frame structure and includes Z-axis electric drive unit and 1X-axis electric drive unit.
  • Y-axis electric drive unit including Y-axis electric cylinder and Y-axis LM guide to move the shaft in the Y-axis direction and the third frame structure installed on the second frame structure to which the 1X-axis electric drive unit belongs to Z.
  • Multi-axis position control device using an electric drive provided by the present invention has the following advantages.
  • the four-axis position control of the 2X axis, Y axis and Z axis using the electric drive unit is possible, it is possible to effectively cope with a multi-vehicle model in one unit without configuring the unit for each vehicle type.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a front view showing a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a plan view showing a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a side view showing a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a side view showing the operating state of the Z-axis electric drive unit in a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a side view showing the operating state of the 2X-axis electric drive unit in a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a side view showing the operating state of the Z-axis electric drive unit in a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a side view showing the operating state of the 1-X axis electric drive unit in the 4-axis unit using the electric drive according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a plan view showing the operating state of the Y-axis electric drive unit in a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention
  • Figures 2 to 4 are a front view, a plan view showing a four-axis unit using an electric drive according to an embodiment of the present invention And side view.
  • the 4-axis unit uses the 4-axis multi-position control of the 1X axis and 2X axis, the Y axis, and the Z axis in the welding line for the body panel to position the body panel. Regulated and clamped, so when the car model is changed, it is possible to effectively cope with various models that are changed into one unit without having to replace or equip the vehicle type unit as before.
  • the 4-axis unit includes a 2X-axis electric drive unit 10, a Y-axis electric drive unit 11, a Z-axis electric drive unit 12, a 1X-axis electric drive unit 13, each electric drive
  • the positions of the location means and the clamp means can be controlled by the sequential forward and backward linear motion (X axis), left and right linear motion (Y axis), and up and down linear motion (Z axis) of the units.
  • the 2X-axis electric drive unit 10 is a means for moving the Y-axis electric drive unit 11, the Z-axis electric drive unit 12 and the entire 1X-axis electric drive unit 13 in the X-axis direction.
  • the 2X-axis electric drive unit 10 is installed on the base frame structure 14 fixed to the installation frame (not shown) of the assembly line, Y-axis electric drive unit 11, Z-axis electric
  • the first frame structure 15 on which the drive unit 12 and the 1X-axis electric drive unit 13 as a whole are supported is operated to move in the X-axis direction.
  • the 2X-axis electric drive unit 10 includes a 2X-axis electric cylinder 16 as drive means and a 2X-axis LM guide 17 as guide means.
  • the 2X-axis electric cylinder 16 is horizontally installed side by side along the X-axis direction on one side of the base frame structure 14 which is erected in a vertical position, and the vertical plate member of the first frame structure 15 is It is bound to the 2X axis LM guide 17 provided in the base frame structure 14 in a slidable structure, the rod of the 2X axis electric cylinder 16 and one side of the vertical plate member of the first frame structure 15 is the first It is connected to each other by the bracket (29).
  • the first frame structure 15 is moved in the X-axis direction while being guided by the 2X-axis LM guide 17, and eventually, the Y-axis electric drive unit 11,
  • the entire Z-axis electric drive unit 12 and the 1X-axis electric drive unit 13 also move in the X-axis direction.
  • the 2X-axis electric cylinder 16, the Y-axis electric cylinder 19, the Z-axis electric cylinder 22 and the 1X-axis electric cylinder 25 which will be described later are a servo motor 34 and a cylinder that can easily control a variety of positions It is preferable to apply the electric cylinder of the form which combined (35).
  • the Y-axis electric drive unit 11 is a means for moving the Z-axis electric drive unit 12 and the 1X-axis electric drive unit 13 as a whole in the Y-axis direction.
  • the Y-axis electric drive unit 11 is installed on the first frame structure 15 supported by the 2X-axis LM guide 17 to the base frame structure 14, and Z-axis electric drive unit ( 12) and the second frame structure 18 on which the entire 1X-axis electric drive unit 13 is supported serves to operate in the Y-axis direction.
  • the Y-axis electric drive unit 11 includes a Y-axis electric cylinder 19 as a drive means and a Y-axis LM guide 20 as a guide means.
  • the Y-axis electric cylinder 19 is horizontally installed side by side in the direction of the Y-axis direction, that is, 90 degrees horizontally with respect to the X-axis direction on the upper end of the first frame structure 15, the second frame
  • the structure 18 is arranged side by side along the Y-axis direction with the first frame structure 15 in an upright position and is coupled to the Y-axis LM guide 20 provided in the first frame structure 15 in a slidable structure.
  • the rod of the Y-axis electric cylinder 19 is connected by one side end portion of the second frame structure 18 and the second bracket 30 positioned in front of the Y-axis electric cylinder 19.
  • the second frame structure 18 is moved in the Y-axis direction while being guided by the Y-axis LM guide 20, and eventually the Z-axis electric drive unit 12 and The entire 1X-axis electric drive unit 13 also moves in the Y-axis direction.
  • the Z-axis electric drive unit 12 is a means for moving the 1X-axis electric drive unit 13 in the Z-axis direction, that is, up and down direction.
  • the Z-axis electric drive unit 12 is installed on the second frame structure 18 supported by the Y-axis LM guide 20 to the first frame structure 15, 1X axis electric drive unit
  • the third frame structure 21 in which the 13 is supported serves to move in the Z-axis direction.
  • the Z-axis electric drive unit 12 includes a Z-axis electric cylinder 22 as a drive means and a Z-axis LM guide 23 as a guide means.
  • the Z-axis electric cylinder 22 is vertically installed side by side along the direction of the Z-axis direction, that is, 90 degrees perpendicular to the X-axis or Y-axis direction on one side of the second frame structure 18,
  • the third frame structure 21 is arranged along the X-axis direction toward the rear of the second frame structure 18 and is coupled to the Z-axis LM guide 23 provided in the second frame structure 18 in a slidable structure.
  • the rod of the Z-axis electric cylinder 22 is connected to a third bracket 31 extending upwardly from the third frame structure 21.
  • the third frame structure 21 moves in the Z-axis direction while being guided by the Z-axis LM guide 23, and thus, the 1X-axis electric drive unit 13 also. It moves in the Z-axis direction.
  • the 1X-axis electric drive unit 13 is a means for moving the panel guide 24 clamping the vehicle body panel in the X-axis direction.
  • the 1X-axis electric drive unit 13 is installed on the third frame structure 21 supported by the Z-axis LM guide 23 to the second frame structure 18, the 1X-axis electric drive will be described later
  • the panel guide 24 connected to the rod of the cylinder 25 is moved forward and backward in the X-axis direction.
  • the 1X-axis electric drive unit 13 includes a 1X-axis electric cylinder 25 as drive means and a 1X-axis LM guide 26 as guide means.
  • the 1X-axis electric cylinder 25 is horizontally installed side by side in the X-axis direction at the rear end of the third frame structure 21, the panel guide 24 is parallel to the front of the single-axis electric cylinder 25 in parallel. At the same time, it is coupled to the 1X axis LM guide 26 in the third frame structure 21 in a slidable structure, and the rod of the 1X axis electric cylinder 25 is connected to the rear end of the panel guide 24 and the fourth bracket ( 32).
  • the panel guide 24 is moved in the X-axis direction while being guided by the 1X-axis LM guide 26, so that the vehicle body panel can be clamped.
  • the 1X-axis electric drive unit 13 is provided with a location means for position control of the vehicle body panel.
  • the location means has a shape including a location pin 27 and a location cylinder 28, it is installed in a structure that is supported on the third frame structure (21).
  • a location bracket 33 is installed at the front end of the third frame structure 21, and a vertical location cylinder 28 is installed at the location bracket 33, and the rod of the location cylinder 28 installed in this way is installed. To the location pin 27 is coupled.
  • the location pin 27 when the location pin 27 is located at the bottom of the pinhole of the vehicle body panel by the operation of the 2X axis electric drive unit 10, the location pin 27 is moved by the upward operation of the Z axis electric drive unit 12. The first position is temporarily fastened to the pinhole of the vehicle body panel, and the location pin 27 is secondly raised by the operation of the location cylinder 28, and finally the final pin is fixed to the pin hole of the vehicle body panel. Position control of the body panel by the pin is to be made.
  • 5 to 8 are side views showing the operating state of the four-axis unit using the electric drive according to an embodiment of the present invention.
  • the entire 1X-axis electric drive unit 13 is moved downward by the operation of the Z-axis electric drive unit 11, which is for entering the location pin 27 from the bottom of the body panel 100.
  • the entire body moves toward the vehicle body panel 100, and in this state, the location pins 27 are positioned directly below the pinholes (not shown) for position regulation at the bottom of the vehicle body panel 100 (FIG. 6). .
  • the entirety of the third frame structure 31 to which the 1X-axis electric drive unit 13 belongs is moved upward by the forward operation of the Z-axis electric cylinder 22, and the location pin 27 is the body panel 100. Is fastened in the pinhole of the vehicle body, and the location cylinder 28 is fully operated while the location pin 27 is fully raised and is finally fastened to the pinhole of the vehicle body panel 100 to thereby position the vehicle body panel 100. It can be regulated (Fig. 7).
  • the 1X-axis electric drive unit 13 is operated to clamp the body panel 100.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating an operating state of the Y-axis electric drive unit in the 4-axis unit using the electric drive according to an embodiment of the present invention.
  • the entire second frame structure 18 to which the 1X-axis electric drive unit 13 and the Z-axis electric drive unit 12 belong. Is moved horizontally in the Y-axis direction, and thus the position of the location pin 27 and the panel guide 24 can be controlled in the Y-axis direction according to the vehicle model.
  • the location pins and panel guides for positioning and clamping the body panel can be controlled to the regulation position and the clamp position through the appropriate position movement by the four-axis unit, so that the pinholes or clamp portions of each vehicle model are different.
  • the position can be changed in response to this, and accordingly, a single 4-axis unit can be used to regulate and clamp the body panels of various vehicle types. Can reduce the cost.
  • the multi-axis position control apparatus using the electric drive provided in the present invention can efficiently cope with the shape change of the vehicle body panel due to the change of the model of the vehicle, and the process simplification and work efficiency can be shortened, such as to reduce the corresponding time for each vehicle type Can be improved.

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Abstract

본 발명은 서보 모터와 실린더를 조합한 전동 실린더를 사용하여 1X축 및 2X축, Y축 및 Z축의 다양한 위치제어가 가능함으로써, 하나의 유니트로 다차종 대응인 가능한 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명은 차체 용접공정에서 다양한 모델의 각종 차체 채널 로딩시 서보 모터와 실린더를 조합한 전동 실린더에 의해 1X축 및 2X축, Y축 및 Z축의 4축 다(多)위치 제어가 가능한 클램프 수단 및 로케이션 수단을 이용하여 차체 패널을 규제 및 클램프할 수 있는 새로운 형태의 다차종 대응 시스템을 구현함으로써, 하나의 유니트로 다차종에 효과적으로 대응할 수 있는 등 다양한 차종에 따른 모델의 변경시에도 전체 유니트를 변경하지 않고 효율적인 대응이 가능하고, 보다 신속하고 효율적으로 작업공정을 수행할 수 있는 전동 드라이브를 이용한 다차종 대응 다축 위치 제어 장치를 제공한다.

Description

전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어 장치
본 발명은 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서보 모터와 실린더를 조합한 전동 실린더를 사용하여 1X축 및 2X축, Y축 및 Z축의 다양한 위치제어가 가능함으로써, 하나의 유니트로 다차종 대응인 가능한 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어장치에 관한 것이다.
보통 자동차 메이커에서 자동차를 생산하기까지는 모든 양산공정 내에서 2만 내지 3만 여개의 부품을 수많은 조립공정 및 용접공정을 통하여 조립함으로써 이루어진다.
이러한 차량의 양산공정에서, 특히 용접공정은 차체의 조립작업에 큰 비중을 차지하며, 차체 패널을 이송하는 이송 대차 또는 로봇 행거, 차체 패널의 위치를 규제하고 클램프하는 지그 유니트 등를 통하여 용접공정의 자동화를 도모함으로써, 작업공정을 효율적으로 관리하고 있다.
이와 같은 공장 자동화의 추세에 발맞추어 로봇 행거, 지그 유니트 등도 그 효과적인 운용 및 관리를 위해 계속적으로 연구 및 개발되고 있다.
차체 공장에서 차체 패널에 대한 용접작업을 수행하는 경우, 지그 유니트는 차체 패널의 위치를 규제하고 클램프하기 위한 도구로 사용되어질 수 있다.
보통 로봇을 이용한 용접공정에서는 각 차종별 전용 지그 유니트를 여러 개 마련하여 다차종에 대응하고 있다.
이러한 다차종 대응 방법은 차종별 지그 유니트를 배치하기 위한 공간이 필요하며, 구조적으로 복잡한 단점이 있다.
다차종 대응을 위한 다른 방법으로는 여러 개의 에어 실린더를 이용하는 방법이 있다.
그러나, 에어 실린더를 이용하는 방법의 경우에는 무게의 제약과 비슷한 부품 형상의 변경에만 대응이 가능하다는 한계가 있다.
이와 같이, 로봇을 이용한 용접공정에서 차종별 지그 유니트를 적용하는 방식은 다양한 모델의 차량을 생산하는 다차종 생산라인에 대응하는 측면에서 볼 때, 공간적인 제약, 구조의 복잡성, 시간의 소요, 호환성의 한계 등 미흡한 점이 많이 있다.
즉, 기존 방식의 경우에는 각 차종별 유니트를 별도 구성하여, 해당 차종의 모델에 맞는 유니트를 사용하여 패널의 위치를 규제하고 클램프하는 방식인데, 이 경우 좁은 공간에 여러 차종을 적용하기에는 차종 간 유니트 간섭으로 문제가 발생하게 되고, 결국 다차종 구성에 많은 어려움을 겪을 수 밖에 없다.
결국, 종래의 장치는 다차종을 소화하기 위해서 차종별로 지그 유니트를 필요로 하게 되고, 이로 인해 장치의 전체적인 구성이 복잡하고, 여러 차종에 대응하는데 한계가 있다.
본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차체 용접공정에서 다양한 모델의 각종 차체 채널 로딩시 서보 모터와 실린더를 조합한 전동 실린더에 의해 1X축 및 2X축, Y축 및 Z축의 다축 위치 제어가 가능한 클램프 수단 및 로케이션 수단을 이용하여 차체 패널을 규제 및 클램프할 수 있는 새로운 형태의 다차종 대응 시스템을 구현함으로써, 하나의 유니트로 다차종에 효과적으로 대응할 수 있는 등 다양한 차종에 따른 모델의 변경시에도 전체 유니트를 변경하지 않고 효율적인 대응이 가능하고, 보다 신속하고 효율적으로 작업공정을 수행할 수 있는 전동 드라이브를 이용한 다차종 대응 다축 위치 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에서 제공하는 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어장치는 베이스 프레임 구조물상에 설치되어 Y축 전동 드라이브 유니트, Z축 전동 드라이브 유니트 및 1X축 전동 드라이브 유니트가 속해 있는 제1프레임 구조물 전체를 X축 방향으로 가동시켜주는 2X축 전동 실린더 및 2X축 LM 가이드를 포함하는 2X축 전동 드라이브 유니트와, 제1프레임 구조물상에 설치되어 Z축 전동 드라이브 유니트 및 1X축 전동 드라이브 유니트가 속해 있는 제2프레임 구조물 전체를 Y축 방향으로 가동시켜주는 Y축 전동 실린더 및 Y축 LM 가이드를 포함하는 Y축 전동 드라이브 유니트와, 제2프레임 구조물상에 설치되어 1X축 전동 드라이브 유니트가 속해 있는 제3프레임 구조물 전체를 Z축 방향으로 가동시켜주는 Z축 전동 실린더 및 Z축 LM 가이드를 포함하는 Z축 전동 드라이브 유니트와, 제3프레임 구조물상에 설치되어 로드에 연결되어 있는 패널 클램프를 위한 패널 가이드를 X축 방향으로 움직여주는 1X축 전동 실린더 및 1X축 LM 가이드를 포함하는 1X축 전동 드라이브 유니트를 조합한 형태로 이루어지며, 1X축 및 2X축, Y축, Z축의 4축 위치 제어를 통해 하나의 유니트로 다차종에 효율적으로 대응할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 전동 드라이브 유니트를 이용한 2X축, Y축 및 Z축의 4축 다양한 위치제어가 가능함으로써, 차종별 유니트를 구성하지 않고 하나의 유니트로 다차종에 효과적으로 대응할 수 있다.
둘째, 차체 패널의 위치 규제 및 클램프를 위해 전동 드라이브 유니트와 로케이션 핀 실린더를 사용함으로써, 적은 수량의 유니트로 공간을 확보할 수 있고, 용접 건의 진입이 용이하다.
셋째, 기존의 차종별 유니트 구성방식에 비해 향후 제작비용을 절감할 수 있고, 차체 패널이 요구하는 품질에 자유롭게 대응할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트를 나타내는 정면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트를 나타내는 평면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트를 나타내는 측면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트에서 Z축 전동 드라이브 유니트의 작동상태를 나타내는 측면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트에서 2X축 전동 드라이브 유니트의 작동상태를 나타내는 측면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트에서 Z축 전동 드라이브 유니트의 작동상태를 나타내는 측면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트에서 1X축 전동 드라이브 유니트의 작동상태를 나타내는 측면도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트에서 Y축 전동 드라이브 유니트의 작동상태를 나타내는 평면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트를 나타내는 사시도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트를 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 4축 유니트는 차체 패널에 대한 용접라인에서 1X축 및 2X축, Y축 및 Z축의 4축 다(多) 위치 제어를 이용하여 차체 패널의 위치를 규제하고 클램프하는 방식으로 이루어져 있으며, 따라서 자동차 모델이 변경되는 경우에 기존과 같이 차종별 유니트를 구비하거나 교체하지 않고 하나의 유니트로 변경되는 여러 차종에 효과적으로 대응할 수 있도록 되어 있다.
이를 위하여, 상기 4축 유니트는 2X축 전동 드라이브 유니트(10), Y축 전동 드라이브 유니트(11), Z축 전동 드라이브 유니트(12), 1X축 전동 드라이브 유니트(13)를 포함하며, 각 전동 드라이브 유니트들의 순차적인 전후 직선운동(X축), 좌우 직선운동(Y축) 및 상하 직선운동(Z축)에 의해 로케이션 수단 및 클램프 수단의 위치가 제어될 수 있게 된다.
상기 2X축 전동 드라이브 유니트(10)는 Y축 전동 드라이브 유니트(11), Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체를 X축 방향으로 움직여주는 수단이다.
이를 위하여, 상기 2X축 전동 드라이브 유니트(10)는 조립라인의 설비 프레임(미도시)에 고정 설치되어 있는 베이스 프레임 구조물(14)상에 설치되고, Y축 전동 드라이브 유니트(11), Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체가 지지되어 있는 제1프레임 구조물(15)을 X축 방향으로 가동시켜주는 역할을 하게 된다.
이러한 상기 2X축 전동 드라이브 유니트(10)는 구동수단으로서 2X축 전동 실린더(16)와 안내수단으로서 2X축 LM 가이드(17)를 포함한다.
즉, 상기 2X축 전동 실린더(16)는 수직자세로 세워져 있는 베이스 프레임 구조물(14)의 한쪽 옆면에 X축 방향을 따라 나란하게 수평 설치되고, 상기 제1프레임 구조물(15)의 수직 플레이트 부재는 베이스 프레임 구조물(14)에 마련되어 있는 2X축 LM 가이드(17)에 슬라이드 가능한 구조로 결속되며, 상기 2X축 전동 실린더(16)의 로드와 제1프레임 구조물(15)의 수직 플레이트 부재 일측은 제1브라켓(29)에 의해 서로 연결된다.
따라서, 상기 2X축 전동 실린더(16)가 구동되면, 제1프레임 구조물(15)은 2X축 LM 가이드(17)의 안내를 받으면서 X축 방향으로 움직이게 되고, 결국 Y축 전동 드라이브 유니트(11), Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체 또한 X축 방향으로 움직이게 된다.
여기서, 상기 2X축 전동 실린더(16)와 후술하는 Y축 전동 실린더(19), Z축 전동 실린더(22) 및 1X축 전동 실린더(25)는 다양한 위치 제어가 용이한 서보 모터(34) 및 실린더(35)를 조합한 형태의 전동 실린더를 적용하는 것이 바람직하다.
상기 Y축 전동 드라이브 유니트(11)는 Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체를 Y축 방향으로 움직여주는 수단이다.
이를 위하여, 상기 Y축 전동 드라이브 유니트(11)는 베이스 프레임 구조물(14)에 2X축 LM 가이드(17)에 의해 지지되어 있는 제1프레임 구조물(15)상에 설치되고, Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체가 지지되어 있는 제2프레임 구조물(18)을 Y축 방향으로 가동시켜주는 역할을 하게 된다.
이러한 상기 Y축 전동 드라이브 유니트(11)는 구동수단으로서 Y축 전동 실린더(19)와 안내수단으로서 Y축 LM 가이드(20)를 포함한다.
즉, 상기 Y축 전동 실린더(19)는 제1프레임 구조물(15)의 상단부에 Y축 방향, 다시 말해 X축 방향에 대해 수평으로 90°되는 방향을 따라 나란하게 수평 설치되고, 상기 제2프레임 구조물(18)은 세워진 상태에서 제1프레임 구조물(15)과 Y축 방향을 따라 나란하게 배치되는 동시에 제1프레임 구조물(15)에 마련되어 있는 Y축 LM 가이드(20)에 슬라이드 가능한 구조로 결속되며, 상기 Y축 전동 실린더(19)의 로드는 그 앞쪽에 위치되는 제2프레임 구조물(18)의 한쪽 측단부와 제2브라켓(30)에 의해 연결된다.
따라서, 상기 Y축 전동 실린더(19)가 구동되면, 제2프레임 구조물(18)은 Y축 LM 가이드(20)의 안내를 받으면서 Y축 방향으로 움직이게 되고, 결국 Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체 또한 Y축 방향으로 움직이게 된다.
상기 Z축 전동 드라이브 유니트(12)는 1X축 전동 드라이브 유니트(13)를 Z축 방향, 즉 상하 방향으로 움직여주는 수단이다.
이를 위하여, 상기 Z축 전동 드라이브 유니트(12)는 제1프레임 구조물(15)에 Y축 LM 가이드(20)에 의해 지지되어 있는 제2프레임 구조물(18)상에 설치되고, 1X축 전동 드라이브 유니트(13)가 지지되어 있는 제3프레임 구조물(21)을 Z축 방향으로 가동시켜주는 역할을 하게 된다.
이러한 상기 Z축 전동 드라이브 유니트(12)는 구동수단으로서 Z축 전동 실린더(22)와 안내수단으로서 Z축 LM 가이드(23)를 포함한다.
즉, 상기 Z축 전동 실린더(22)는 제2프레임 구조물(18)의 한쪽 옆에서 Z축 방향, 다시 말해 X축이나 Y축 방향에 대해 수직으로 90°되는 방향을 따라 나란하게 수직 설치되고, 상기 제3프레임 구조물(21)은 제2프레임 구조물(18)의 뒷쪽으로 X축 방향을 따라 배치되는 동시에 제2프레임 구조물(18)에 마련되어 있는 Z축 LM 가이드(23)에 슬라이드 가능한 구조로 결속되며, 상기 Z축 전동 실린더(22)의 로드는 제3프레임 구조물(21)로부터 상부로 길게 연장되는 제3브라켓(31)과 연결된다.
따라서, 상기 Z축 전동 실린더(19)가 구동되면, 제3프레임 구조물(21)은 Z축 LM 가이드(23)의 안내를 받으면서 Z축 방향으로 움직이게 되고, 결국 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 또한 Z축 방향으로 움직이게 된다.
상기 1X축 전동 드라이브 유니트(13)는 차체 패널을 클램프하는 패널 가이드(24)를 X축 방향으로 움직여주는 수단이다.
이를 위하여, 상기 1X축 전동 드라이브 유니트(13)는 제2프레임 구조물(18)에 Z축 LM 가이드(23)에 의해 지지되어 있는 제3프레임 구조물(21)상에 설치되고, 후술하는 1X축 전동 실린더(25)의 로드에 연결 설치되어 있는 패널 가이드(24)를 X축 방향으로 전후진 시켜주는 역할을 하게 된다.
이러한 상기 1X축 전동 드라이브 유니트(13)는 구동수단으로서 1X축 전동 실린더(25)와 안내수단으로서 1X축 LM 가이드(26)를 포함한다.
즉, 상기 1X축 전동 실린더(25)는 제3프레임 구조물(21)의 후단부에서 X축 방향으로 나란하게 수평 설치되고, 패널 가이드(24)는 1축 전동 실린더(25)의 앞쪽으로 나란하게 배치되는 동시에 제3프레임 구조물(21)에 있는 1X축 LM 가이드(26)에 슬라이드 가능한 구조로 결속되며, 1X축 전동 실린더(25)의 로드는 패널 가이드(24)의 후단부와 제4브라켓(32)에 의해 연결된다.
따라서, 상기 1X축 전동 실린더(25)가 구동되면, 패널 가이드(24)는 1X축 LM 가이드(26)의 안내를 받으면서 X축 방향으로 이동되어, 차체 패널을 클램프할 수 있게 된다.
특히, 상기 1X축 전동 드라이브 유니트(13)에는 차체 패널의 위치 규제를 위한 로케이션 수단이 마련된다.
상기 로케이션 수단은 로케이션 핀(27)과 로케이션 실린더(28)를 포함하는 형태로 이루어지며, 제3프레임 구조물(21)상에 지지되는 구조로 설치된다.
즉, 상기 제3프레임 구조물(21)의 선단부에는 로케이션 브라켓(33)이 설치되고, 이 로케이션 브라켓(33)에는 수직의 로케이션 실린더(28)가 설치되며, 이렇게 설치되는 로케이션 실린더(28)의 로드에는 로케이션 핀(27)이 결합된다.
이에 따라, 2X축 전동 드라이브 유니트(10)의 작동에 의해 로케이션 핀(27)이 차체 패널의 핀 홀 저부에 위치되면, Z축 전동 드라이브 유니트(12)의 상승 작동에 의해 로케이션 핀(27)이 1차 상승하면서 차체 패널의 핀 홀에 가(假) 체결되고, 계속해서 로케이션 실린더(28)의 작동에 의해 로케이션 핀(27)이 2차 상승하면서 차체 패널의 핀 홀에 최종 체결되므로서, 로케이션 핀에 의한 차체 패널의 위치 규제가 이루어지게 되는 것이다.
따라서, 이와 같이 구성되는 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트의 작동상태를 나타내는 측면도이다.
도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 로봇 행거(미도시)에 의해 차체 패널(100)이 용접공정이 이루어지고 있는 영역에 세팅되면, 이때부터 4축 유니트에 의한 차체 패널(100)에 위치 규제 및 클램프 작업이 개시된다.
먼저, Z축 전동 드라이브 유니트(11)의 작동에 의해 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체가 아래로 이동하며, 이는 로케이션 핀(27)을 차체 패널(100)의 저부로부터 진입시키기 위함이다.
즉, Z축 전동 실린더(22)의 후진 작동에 의해 1X축 전동 드라이브 유니트(13)가 속해 있는 제3프레임 구조물(21) 전체가 아래로 이동한다(도 5).
다음, 2X축 전동 드라이브 유니트(10)의 작동에 의해 1X축 전동 드라이브 유니트(13)를 포함하는 Y축 전동 드라이브 유니트(11) 및 Z축 전동 드라이브 유니트(12) 전체가 차체 패널(100)이 위치되어 있는 쪽으로 이동한다.
즉, 2X축 전동 실린더(16)의 후진 작동에 의해 1X축 전동 드라이브 유니트(13), Y축 전동 드라이브 유니트(11) 및 Z축 전동 드라이브 유니트(12)가 속해 있는 제1프레임 구조물(15) 전체가 차체 패널(100)이 있는 쪽으로 이동하며, 이 상태에서 로케이션 핀(27)은 차체 패널(100)의 저부에서 위치 규제를 위한 핀홀(미도시)의 바로 아래쪽에 위치하게 된다(도 6).
다음, Z축 전동 드라이브 유니트(11)의 작동에 의해 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 전체가 재차 위로 이동한다.
즉, Z축 전동 실린더(22)의 전진 작동에 의해 1X축 전동 드라이브 유니트(13)가 속해 있는 제3프레임 구조물(31) 전체가 위로 이동하며, 이때 로케이션 핀(27)은 차체 패널(100)의 핀홀 내에 가(假) 체결되고, 계속해서 로케이션 실린더(28)가 작동하면서 로케이션 핀(27)은 완전히 상승함과 동시에 차체 패널(100)의 핀 홀에 최종 체결되어 차체 패널(100)의 위치를 규제할 수 있게 된다(도 7).
다음, 차체 패널(100)의 클램프를 위하여 1X축 전동 드라이브 유니트(13)가 작동하게 된다.
즉, 1X축 전동 실린더(22)의 작동에 의해 패널 가이드(24)가 전진하여 차체 패널(100)의 윗면을 누르게 되므로서, 차체 패널(100)에 대한 클램프 상태가 완료된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 드라이브를 이용한 4축 유니트에서 Y축 전동 드라이브 유니트의 작동상태를 나타내는 평면도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 여기서는 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 및 Z축 전동 드라이브 유니트(12)를 Y축 방향으로 위치 이동시킨 상태를 보여준다.
즉, Y축 전동 드라이브 유니트(11)의 Y축 전동 실린더(19)가 작동하면, 1X축 전동 드라이브 유니트(13) 및 Z축 전동 드라이브 유니트(12)가 속해 있는 제2프레임 구조물(18) 전체가 Y축 방향으로 수평 이동하게 되며, 따라서 차종에 따라 로케이션 핀(27)과 패널 가이드(24)의 위치를 Y축 방향으로도 제어할 수 있게 된다.
이렇게 4축 유니트에 의한 차체 패널의 위치 규제 및 클램프가 완료되면, 로봇(미도시)의 구동에 의해 차체 패널에 대한 용접공정이 이루어지게 된다.
이와 같이, 차체 패널의 위치 규제 및 클램프를 위한 로케이션 핀과 패널 가이드가 4축 유니트에 의한 적절한 위치 이동을 통해 그 규제 위치 및 클램프 위치로 제어가 가능함으로써, 각 차종의 핀 홀이나 클램프 부위가 상이한 경우에도 이에 적극 대응하여 그 위치를 가변시킬 수 있고, 이에 따라 하나의 4축 유니트만으로도 여러 차종의 차체 패널을 위치 규제 및 클램프할 수 있으며, 결국 차종별 지그 유니트의 제작이 불필요하고, 이와 관련한 제작비용을 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 제공하는 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어장치는 자동차의 모델 변경으로 인한 차체 패널의 형상 변경에 효율적으로 대응할 수 있고, 차종별 대응하는 시간을 단축할 수 있는 등 공정 단순화 및 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 2X축 전동 드라이브 유니트(10), Y축 전동 드라이브 유니트(11), Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13)의 조합형태로 이루어져 다축 위치 제어를 통해 하나의 유니트로 다차종에 대응이 가능하며,
    상기 2X축 전동 드라이브 유니트(10)는 베이스 프레임 구조물(14)상에 설치되어 Y축 전동 드라이브 유니트(11), Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13)가 속해 있는 제1프레임 구조물(15) 전체를 X축 방향으로 가동시켜주는 2X축 전동 실린더(16) 및 2X축 LM 가이드(17)를 포함하고,
    상기 Y축 전동 드라이브 유니트(11)는 제1프레임 구조물(15)상에 설치되어 Z축 전동 드라이브 유니트(12) 및 1X축 전동 드라이브 유니트(13)가 속해 있는 제2프레임 구조물(18) 전체를 Y축 방향으로 가동시켜주는 Y축 전동 실린더(19) 및 Y축 LM 가이드(20)를 포함하고,
    상기 Z축 전동 드라이브 유니트(12)는 제2프레임 구조물(18)상에 설치되어 1X축 전동 드라이브 유니트(13)가 속해 있는 제3프레임 구조물(21) 전체를 Z축 방향으로 가동시켜주는 Z축 전동 실린더(22) 및 Z축 LM 가이드(23)를 포함하고,
    상기 1X축 전동 드라이브 유니트(13)는 제3프레임 구조물(21)상에 설치되어 로드에 연결되어 있는 패널 클램프를 위한 패널 가이드(24)를 X축 방향으로 움직여주는 1X축 전동 실린더(25) 및 1X축 LM 가이드(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 1X축 전동 드라이브 유니트(13)는 패널의 위치를 규제하기 위한 로케이션 핀(27)과 이 로케이션 핀(27)을 동작시키기 위한 로케이션 실린더(28)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 2X축 전동 실린더(16), Y축 전동 실린더(19), Z축 전동 실린더(22) 및 1X축 전동 실린더(25)는 서보 모터와 실린더를 조합한 형태의 전동 실린더로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동 드라이브를 이용한 다축 위치 제어장치.
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