KR100251319B1 - 차륜 로딩(Loading)용 행거위치 결정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 휠의 도장라인에서 휠을 로딩 및 언로딩하는 공정을 자동화시킨 것으로 에어실린더로 구성되는 클램핑부, 에어실린더와 플레이트로 구성되는 푸셔(Pusher), 고정프레임에 부착된 지지벽(Support Wall)으로 구성되어 저속으로 이송하는 트롤리 컨베이어에 부착된 행거에 로봇등의 장비를 이용하여 휠을 걸 수 있도록 행거위치를 결정하여 주는 차륜 로딩(Loading)용 행거위치 결정장치에 관한 것으로 트롤리 컨베이어(T)에 의해 이송되는 차륜 도장용 행거(H)에 휠을 로딩 및 언로딩시킴에 있어서, 메인프레임(1) 상에 좌,우로 벌어진 가이드바(2)(2')를 장착하고 가이드바(2')의 선단에 푸셔실린더(11)에 의해 작동하는 푸셔플레이트(12)를 설치하고 가이드바(2)의 후단에 미들프레임(3)을 착설시켜 행거(H)의 지지벽(4)을 지지프레임(5)으로 설치하고 이 지지프레임(5)의 일측으로 센서레일(6)(6')로 휠의 상, 하부감지센서(7)(7')를 설치하며 미들프레임(5)의 하부 메인프레임(1)위에 자중형 조인트로 결합된 고정핑거(8)와 클램핑핑거(8')의 작동을 위해 전후작동실린더(9)를 설치하고 클램핑실린더(10)로 클램핑핑거(8')를 작동시킬 수 있게 하고 트롤리 컨베이어(T) 상에 행거 진입 검출센서(13)와 작업센서(14)를 부착하여서 된 것을 특징으로 하는 차륜 로딩(Loading)용 행거위치 결정장치.

Description

차륜 로딩(Loading)용 행거위치 결정장치

본 발명은 차륜 로딩용 행거위치 결정장치에 관한 것으로, 차륜의 도장라인에서 휠을 트롤리 컨베이어의 행거에 로딩 및 언로딩하는 로봇 작업을 위하여 이송중인 행거의 위치 및 자세를 항상 동일지점에서 일정하게 유지시키는 기능을 자동화시킨 것이다. 즉, 본 발명은 에어실린더로 구성되는 클램핑부 및 에어실린더와, 플레이트로 구성되는 푸셔(Pusher), 고정프레임에 부착된 지지벽(Support Wall)으로 구성되어 있으며, 비교적 저속으로 이송하는 트롤리 컨베이어에 부착된 행거에 로봇등의 장비를 이용하여 휠을 걸 수 있도록 행거위치를 결정하여 주는 차륜 로딩(Loading)용 행거위치 결정장치에 관한 것이다.

일반적으로 차륜의 도장라인에서 차륜을 로딩 및 언로딩공정의 자동화 작업이 꾸준히 추구되고 있으며, 언로딩공정은 전용기 또는 로봇을 이용하여 자동화가 비교적 용이하나, 로딩공정은 불규칙한 이송속도변화를 일정량씩 일으키며 연속적으로 이송되는 행거의 차륜 탑재용 폴(18)에 φ60-120mm정도의 허브 홀을 갖는 차륜을 로봇이 로딩시켜 조립하는 작업이므로 실제 여러 가지 설계제약 조건으로 인해 효율적인 자동화가 어려운 실정이다.

종래에 사용되고 있는 차륜의 로딩장치는 행거 하부에 서보로 구동되는 행거견인 가이드를 구성하고 상부 위치의 트롤리 컨베이어에 엔코더를 부착하여 행거하부가 행거상부의 진행을 동시에 추종하도록 서보로 동기제어하는 서보가이딩방법과 이 행거의 진행을 추종하여 작업하는 로봇동기방법을 이용한 것은 하부 행거의 변동위치를 정밀하게 예측하는 것이 불가능하여 작업오차가 발생하고 또한 장비가 고가인 문제점이 있으며, 그밖에 엔코더를 이용한 로봇동기방법과 로봇 내부의 동기 기능을 사용하는 방법 및 트롤리 컨베이어의 동력을 이용한 추가축방법등이 있으나 모두 행거의 끌림, 흔들림 및 트롤리 컨베이어 자체의 이송속도 변화등의 외란에 따른 위치변화로 행거의 상하 차륜탑재폴의 자세 편차가 심해 로딩작업시 작업불량이 많고 행거를 변형 또는 파손시키는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 목적으로 창출된 것으로 차륜의 도장라인에서 트롤리 컨베이어에 의해 이송되는 행거에 차륜을 1본(EA)이상씩 산업용 로봇을 이용하여 신속히 로딩 및 언로딩시킬 수 있도록 각종 외부요인에 의한 행거의 자세 및 위치변화에도 불구하고, 계획된 작업위치에서 행거의 휠로딩 작업순간의 자세를 항상 동일지점에서 동일자세를 유지시켜 주고, 트롤리 행거의 변형을 방지할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 장치를 제공하기 위하여 휠이 탑재된 행거와 비탑재 행거간의 Y축 방향편차를 기계적 가이드를 이용하여 일정폭 이내의 1차 기준위치내로 안내하고(Δy Guide) 행거진입신호 발생시 전, 후작동실린더를 전진시켜 핑거가 행거를 진행방향(X축)의 앞, 뒤로 가로막게 한 후 클램핑 실린더를 전진시켜 기준핑거를 기준으로 클램핑핑거로 행거 하단을 행거상부보다 행거진행방향(X축) 앞쪽으로 일정거리만큼 강제적으로 이송하여 셋팅시키며(Δx Setting), 행거의 진행방향(X축) 위치가 핑거에 의해 구속된 후 푸셔실린더를 이용하여 -Y축 방향으로 행거를 밀어주므로 행거 하부의 행거도그가 가이드바와 푸셔플레이트의 기준면에 밀착되도록 하여 Rot Z=0화시키고 지지벽을 설치하여 휠 로딩시 로봇에 의하여 휠을 거는 과정에서 발생되는 미는 힘에 의한 행거의 휨을 방지하고 나아가 전후 작동실린더의 후진 에러시 트롤리 컨베이어의 진행에 따른 행거 하부의 행거도그가 클램프 핑거에 걸려 행거가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 2 자유도를 갖는 자중복귀방식 힌지로 구성되는 핑거를 부착하여 행거 보호안정성을 증대시키고 차륜을 정확히 로딩시킬 수 있도록 이송중인 트롤리 행거의 위치, 자세를 휠 로딩 작업지점에서 동일하게 구현하므로써 휠 로딩시 로봇과 행거간의 순간동기 작업이 가능하도록 자동화 한 것이다.

제1도는 본 발명의 전체 구조사시도.

제2도는 본 발명의 작동구조 설명을 위한 평면도.

제3도는 본 발명의 지지부 설명을 위한 평면도.

제4도는 본 발명의 작동순서 개요도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 메인프레임 2, 2' : 가이드바

3 : 미들프레임 4 : 지지벽

5 : 지지프레임 6, 6' : 센서레일

7, 7' : 상, 하부감지센서 8 : 기준핑거

8' : 클램핑 핑거 9 : 전후작동실린더

10 : 클램핑실린더 11 : 푸셔실린더

12 : 푸셔플레이트 13 : 행거 진입 감지센서

14 : 작업센서 15, 15' : 핑거 전후작동실린더의 슬라이더

16 : 리미트 스위치 17 : 푸셔플레이트의 슬라이더

18, 18' : 탑재용 행거폴 20 : 로봇 작업 준비센서

21 : 차륜 로딩 기준위치 22 : 근접센서

23, 23' : 압축 스프링 24, 24' : 플로팅용 슬라이더

T : 트롤리 컨베이어 H : 행거

H1 : 행거부착 브라켓 H2 : 행거도그

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 전체 구조사시도를, 제2도는 본 발명의 작동구조 설명을 위한 평면도를, 제4도는 본 발명의 작동순서 개요도를 도시한 것으로, 트롤리 컨베이어(T)에 의해 이송되는 자동차용 휠 행거(H)에 휠을 홀딩 및 언로딩시키기 위하여 메인프레임(1) 상부에 양단부가 좌, 우로 벌어진 가이드바(2)(2')를 장착하고 그 후위에 미들프레임(3)을 설치하여 행거(H)의 지지벽(4)을 지지프레임(5)으로 설치시키고 지지프레임(5)의 일측면에 센서레일(6)(6')을 형성하고, 이 레일위에 휠의 상, 하부감지센서(7)(7')를 설치하며 미들프레임(3)의 하부 메인프레임(1)위에 기준핑거(8) 및 클램핑핑거(8')의 전후작동실린더(9)와, 클램핑핑거(8') 작동용 클램핑 실린더(10)를 설치하고, 상기 가이드바(2')의 일측 선단에 푸셔실린더(11)에 의해 작동하는 푸셔플레이트(12)가 장착되며 트롤리 컨베이어(T)상에 로봇작업 준비센서(20), 행거진입 감지센서(13)와 작업센서(14)를 부착한 구조이다. 이때 상기 기준핑거(8)와 클램핑핑거(8')는 자중형 조인트로 결합된 구조이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 제4a도, 제4b도와 같이 트롤리 컨베이어(T)에 의해 이송되는 자동차용 휠 행거(H)의 하단 도그(H2)가 좌/우로 벌어진 가이드바(2)(2')의 양단부에 의해 가이드바(2)(2') 사이로 쉽게 안내되면서 진입되고, 상기 진입되는 행거(H)가 로봇작업 준비센서(20)에 감지되면, 차륜 로딩 로봇은 차륜을 집어 차륜 로딩 기준위치(21)와 동일 평면(Y-Z 평면)상에서 차륜을 들고 대기하고, 진입되는 행거(H)가 제4c도와 같이 트롤리 컨베이어상의 행거진입 감지센서(13)에 의해 감지되면, 탑재용 행거폴(18)(18')상의 자동차용 휠의 적재 여부를 제4d도와 같이 센서레일(6)(6')에 장착된 센서(7)(7')가 감지하여 본 발명의 장치와 휠로딩 로봇(도시없음)의 작업여부를 결정한다. 이때 행거(H)는 반드시 핑거(8)와 핑거(8') 사이에 위치하도록 행거진입 감지센서(13)의 위치를 설정한다.

상기 센서(7)(7')가 탑재용 행거폴(18)(18')상에 휠이 없음을 감지하면, 제4d도, 제4e도와 같이 본 발명의 전, 후작동실린더(9)가 전진하고, 클램핑 실린더(10)에 의해 클램핑 핑거(8')가 행거(H) 하부를 행거(H) 상부보다 앞서 있는 기준위치로 밀어준 다음, 제4f도와 같이 푸셔 실린더(11)가 전진하여 행거(H) 하부의 일측 한점이 가이드바(2)에 접촉하고, 타측의 행거도그(H)는 푸셔 플레이트(12)에 접촉하여 Rot≒0dl 되도록 구속하며, 행거(H)의 구속력은 약간의 여유를 갖도록 구성되어 Z축 방향(상, 하방향)으로 행거(H)가 슬라이딩될 수 있도록 한다.

이때 리미트 스위치(16)는 트롤리 컨베이어의 행거부착 브라켓(H1)에 행거(H)가 누락되어 있는 경우를 대비하여 기준위치에 행거하부를 구속함과 동시에 실제의 행거(H) 유무를 판단하여 행거(H)가 검출되지 않으면 로봇의 차륜 로딩작업을 보류시키고 전, 후작동실린더(9)와 클램핑실린더(10) 및 푸셔실린더(11)를 신속히 후진, 원위치시킨 다음 행거(H)의 진입에 대비하도록 하기 위한 신호를 발생한다.

일정 시간 경과후 제4g도 와 같이 기준위치와 동일 수직 평면상에 형성된 작업센서(14)에 행거상부의 도착이 감지되면, 차륜을 들고 삽입대기중이던 로봇이 작동하여 신속하게 차륜을 행거(H)에 로딩(순간동기작업)한 후 회피하고, 미들프레임(3)의 하부 메인프레임(1)에 설치된 전/후작동실린더(9)가 작동하여 제4h도와 같이 기준핑거(8)와 클램핑핑거(8')의 행거구속을 해지한다. 상기 로봇의 차륜로딩시, 지지벽(4)은 로봇의 차륜 삽입에 따른 압력에 의하여 제3도에 도시된 바와 같이 지지벽(4) 뒷면에 설치된 근접센서(22)의 검출범위까지 약10mm정도 플로팅되고[압축스프링(23)(23')반력에 의해] 근접센서(22)가 로딩완료를 검출하며 그 이상의 밀림에 대해서는 플로팅되지 않아 행거(H)를 지지시켜 휨을 방지한다.

차륜이 탑재용 행거폴(18)(18')에 삽입되면 근접센서(22)나 로봇으로부터 삽입완료 신호를 받아 전/후작동실린더(9), 클램핑실린더(10) 및 푸셔실린더(11)가 모두 원위치로 복귀하여 다음작업을 대기한다.

그리고 차륜의 언로딩공정시는 센서(7)(7')가 차륜의 적재를 감지하여 동일한 방법으로 로봇이 차륜을 언로딩시킬 수 있는 것이다.

또한 상기한 핑거(8)(8')의 작동실린더(9)가 기계적, 전기적인 문제로 행거(H)를 구속한 상태에서 클램핑이 해제되지 않을 경우 행거(H)의 하단 도그(H2)가 핑거(8)(8')에 걸려서 핑거(8)(8')나 행거등이 파손되는 등의 작업중단사항이 발생하지 않도록 자중형 조인트로 결합되어 있어 에러 조치후 계속 작업이 가능하게 하였다.

그러므로 본 발명은 트롤리 컨베이어와 로봇의 작업위치 및 자세를 순간 동기화 할 수 있고 3차원적 위치, 자세변환을 갖는 행거의 자세를 표준화하여 설치공간을 최소화할 수 있고 자동차용 차륜의 로딩 및 언로딩을 단일장치로 작업수행이 가능하고 공정의 싸이클 타임을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며 작업오차를 제거하여 작업의 신뢰성을 가질 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 자동차용 휠의 도장라인에서 트롤리 컨베이어(T)에 의해 이송되는 차륜 탑재용 행거(H)에 휠을 로딩 및 언로딩시킴에 있어서; 상기 트롤리 컨베이어(T) 하부 일측에 위치한 차륜로딩용 로봇에 근접하도록 트롤리 컨베이어(T) 하부의 행거(H) 진행경로상에 평행하게 메인프레임(1)을 별도 설치하고, 상기 메인프레임(1)의 상부 일측에 일정간격을 유지하고 끝단부가 좌·우로 벌어진 가이드바(2, 2')를 각각 설치하고, 상기 가이드바(2')의 끝단에 푸셔실린더(11) 및 이에 연결되어 직선운동하는 푸셔플레이트(12)를 설치하며, 상기 가이드바(2)의 일측에 위치하도록 메인프레임(1) 상부에 미들프레임(3)을 설치하고, 상기 가이드바(2, 2')를 사이에 두고 푸셔실린더(11) 및 푸셔플레이트(12)의 설치위치와 대응되도록 미들프레임(3) 상부에 지지프레임(5)을 설치하며, 상기 가이드바(2, 2')가 설치된 방향을 향하도록 지지프레임(5) 앞면부에 행거(H) 밀림 및 변형방지용 지지벽(4)을 설치하고, 상기 지지프레임(5)의 일측에 위치하도록 미들프레임(3)의 또 다른 일측 상부에 센서레일(6, 6')을 설치하며, 상기 센서레일(6, 6') 상부에 상·하부감지센서(7, 7')를 각각 설치하고, 상기 지지프레임(5) 하부에 위치하도록 메인프레임(1) 상부에 자중형 조인트로 결합된 기준핑거(8)와 클램핑핑거(8') 및 핑거(8, 8')를 돌출 작동시키는 전·후 작동실린더(9)를 설치하며, 상기 전·후 작동실린더(9)에 의해 기준핑거(8) 및 클램핑핑거(8')와 일체로 전/후 작동되도록 클램핑핑거(8')를 작동시키는 클램핑실린더(10)를 설치하고, 상기 트롤리 컨베이어(T)의 프레임상에 로봇 작업준비센서(20)와 행거의 진입을 감지하는 행거진입 감지센서(13) 및 작업센서(14)를 순차적으로 부착하여, 트롤리 컨베이어에 의해 행거가 연속·이동되고, 기준핑거와 클램핑 핑거 및 푸셔플레이트에 의해 하부가 일시고정된 행거에 순간동기 작업에 의해 차륜을 탑재시키는 것을 특징으로 하는 차륜 로딩(Loading)용 행거위치 결정장치.