KR100600121B1 - 차량의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치 - Google Patents

차량의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 센터플로어 패널면 결착용 볼트 용접장치에 관한 것으로, 센터 플로어 패널을 TBW 용접법으로 형성하면서 지렛대의 원리를 이용하여 원스텝 공정으로 볼트를 센터플로어 패널면상에 용접시킴으로써 종래 차체 서브라인에서 이루어지는 센터 플로어 보강패널 조립체 형성공정을 제거하여 차체 제조 공정수 및 소요 부품수를 줄여 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치이다.
본 발명에 따른 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치는 센터 플로어패널을 저부에 파지하는 행거와, 상기 행거의 하부에 위치하여 행거의 상하 방향의 이동에 의해 센터 플로어패널을 자동으로 클램핑하고, 센터 플로어패널 조립체의 센터부면상에 볼트를 자동 결착시키는 용접결착 수단을 구비함으로써, 종래의 서브라인에서 센터 플로어 보강패널 조립체를 형성하기 위해 소용되는 너트, 너트 결착용 소물브래킷, 보강패널 등과 같은 각종 소요 부품수를 줄일 수 있고, 이에 따른 차체의 경량화를 도모할 수 있는 효과를 얻는다.

Description

차량의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치{Bolt welding apparatus on the center-floor-panel of an automobile}
도 1a 는 종래의 자동차 센터 플로어패널면상에 다수의 자동차용 단품과 조립부품이 차체 메인라인에서 조립된 상태를 도시한 도면,
도 1b 는 상기 도 1a 에 도시된 센터 플로어 보강패널 조립체를 도시한 도면,
도 2a 는 종래의 센터 플로어패널 조립체의 성형공정을 도시한 도면,
도 2b 는 상기 도 2a 의 공정에 투입되는 센터 플로어 보강패널 조립체를 제조하기 위한 서브라인 공정을 도시한 도면,
도 3a 와 도 3b 는 본 발명에 따른 볼트 용접장치의 전체 구조를 도시한 개략도,
도 4 는 상기 도 3a 와 도 3b 에 도시된 본 발명의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치의 세부 구성을 도시한 단면도,
도 5 는 상기 도 4 의 지렛대 레버부의 연결 구조를 도시한 상세도,
도 6 은 상기 핀클램프부의 세부 구성 및 작동상태를 도시한 단면도,
도 7 은 상기 측면클램프부의 세부 구성 및 작동상태를 도시한 단면도,
도 8 은 본 발명의 용접 장치부에서 볼트가 센터 플로어 패널상에 결착되는 상태를 도시한 도면,
도 9 는 본 발명의 용접장치를 이용하여 센터 플로어패널 조립체를 성형하는 과정을 도시한 도면,
도 10 은 발명의 기술에 따라 제조된 센터 플로어패널 조립체를 도시한 도면임.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1,50 : 센터 플로어패널 조립체 2 : 센터 플로어 보강패널 조립체,
11,71 : 센터 플로어패널 13 : 사이드 실 이너 조립체
15 : 머플러 행거 마운팅용 브래킷 17 : 아웃 프런트시트 마운팅 브래킷
18 : 센터 사이드벰버 20 : 너트
60 : 부품 결합용 볼트 70 : 센터 플로어패널 조립체
100 : 행거 101 : 행거 플레이트
103 : 툴링핀 105 : 흡착 실린더
300 : 용접장치부 310 : 핀클램프부
330 : 측면 클램프부 320,340 : 클램핑 작동부재
350 : 행거 플러그 가이드부 360 : 지렛대 레버부
370 : 힌지부 지지대 390 : 볼트 용접기
본 발명은 차량의 센터플로어 패널면 결착용 볼트 용접장치에 관한 것으로, 특히 지렛대의 원리를 이용한 클램핑 및 언클램핑 기능의 클램프를 구비하고, 아크열을 이용하여 센터 플로어패널면상에 볼트를 용접함으로써, 차체 제조공수와 부품수를 줄여 차량 제조원가 절감을 도모할 수 있는 센터플로어 패널면 결착용 볼트 용접장치에 관한 것이다.
도 1a 는 종래의 자동차 센터플로어 패널면상에 다수의 자동차용 단품과 조립부품이 차체 메인라인(용접라인)에서 조립된 상태를 도시한 도면이고,
도 1b 는 상기 도 1a 에 도시된 센터 플로어 보강패널 조립체를 도시한 도면이다.
도 1a 를 참조하면, 일반적으로 차량의 센터 플로어패널 조립체(1)의 센터 플로어 보강패널(11)상에는 많은 수의 부품이 결착되어 있다. 즉, 중앙의 센터 플로어 보강패널 조립체(2), 상기 센터 플로어 보강패널 조립체(2)의 양측(좌측,우측)에 위치한 사이드 실 이너 조립체(13), 상기 센터 플로어 보강패널 조립체(2)를 가로지르는 프런트 시트 크로스멤버(14), 상기 센터 플로어 보강패널 조립체(2)와 상기 프런트 시트 크로스멤버(14)가 교차하는 지역의 머플러 행거 마운팅용 브래킷(15)을 비롯하여 센터 서포터 마운팅부재(16), 아웃 프런트 시트 마운팅 브래킷(17), 센터 사이드 멤버(18) 등이 설치되어 있다.
종래의 센터 플로어패널 조립체(1)를 형성하기 위해서는, 특히 상기 도 1b 에 도시된 바와 같이, 먼저 센터 플로어 보강패널 조립체(2)를 형성하기 위해 서브라인에서 센터 플로어 보강패널상에 기어봉(TGS lever)이나 콘솔 등의 차량부품을 장착하기 위한 각각의 소물 마운팅 브래킷들(21,23)에 너트(25)가 프로젝션 용접되고, 각각의 소물 마운팅 브래킷들(21,23)이 또한 센터 플로어 보강패널에 스폿용접된다. 상기 서브라인에서 완성된 센터 플로어 보강패널 조립체(2)를 다시 메인라인으로 투입하여 메인라인에서 다시 센터 플로어 패널(11)에 스폿용접하는 복잡한 과정을 거쳐야 했다.
이하에서는, 종래의 기술에 따른 센터 플로어패널 조립체를 성형하기 위한 제조과정에 대해 설명하기로 한다.
도 2a 는 종래의 센터 플로어패널 조립체의 성형공정을 도시한 도면이고,
도 2b 는 상기 도 2a 의 공정으로 투입되는 센터 플로어 보강패널 조립체의 성형공정인 서브라인 공정을 도시한 도면이다.
상기 도 1a 와 도 1b 와 도 2a 를 함께 참조하면, 로봇 1(R1)이 부품이 적재된 저장고에서 센터 플로어 패널(11)을 파지하여 제1 공정(P1)에 로딩한다.
제1 공정(P1)에서는, 로봇 1(R1)에 의해 센터 플로어패널(11)이 로딩되고, 작업자(M1)에 의해 일련의 부품들, 즉 상기 도 1a 에 도시된 부품인 머플러 행거 마운팅용 브래킷(15), 센터 플로어 보강패널 조립체(2), 사이드 실 이너 조립체(13), 프런트 시트 크로스멤버(14), 센터 서포터 마운팅부재(16), 아웃 프런트 시트 마운팅 브래킷(17) 등의 부품들이 로딩된다.
이후 스폿용접건이 상기 로딩된 각 부품들을 센터 플로어패널(11)상에 결착시켜 센터 플로어패널 조립체(1)를 형성한다. 이때, 센터 플로어 보강패널 조립체(2)는 상기 도 1b 에 도시된 별도의 서브라인 공정에서 성형된다.
다음 제2 공정(P2)에서, 작업자(M1)에 의해 센터 사이드멤버(18)가 투입되고, 제3 공정(P3)에서 상기 센터 플로어패널(11)상에 상기 센터 사이드멤버(8)를 스폿용접 결합시킨다.
제 4 공정(P4)에서는 로봇 3, 4, 5, 6(R3,R4,R5,R6)이 상기 제3 공정(P3)에서 완성된 센터 플로어 서브조립체의 강성 확보를 위하여 스폿용접을 실시하며, 최종 제5 공정(P5)에서는 완성된 센터 플로어패널 조립체(1)를 언로딩하게 된다.
도 2b 는 센터 플로어 보강패널 조립체(2)를 성형하는 별도의 서브라인의 공정을 도시한 도면으로서, 상기 도 1b를 함께 참조하여 그 공정 순서를 살펴보기로 한다.
로봇 7(R7)이 부품이 적제된 파레트에서 콘솔 마운팅 브래킷이나 기어봉(TGS 레버) 마운팅 브래킷(21,23), 센터 플로어 보강패널을 순차적으로 로딩하여, 프로젝션 용접기(PJ1)가 상기 로딩된 각 부품들에 순차적으로 너트를 용접하게 된다. 이후 로봇 8(R8)이 상기 부품을 스폿용접하여 센터 플로어 보강패널 조립체(2)를 완성한다.
이상, 상기한 바와 같이 종래에는 센터 플로어패널상에 많은 수의 부품과, 조립공정에서 복잡한 일련의 시스템(작업자 투입, 조립설비, 운반설비)을 통해 센터 플로어패널 조립체를 성형하였으므로 소요 부품수와 용접점수, 차체 공정수, 차체 중량 등의 증가로 인해 차량 제조원가가 증대하게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센터 플로어 패널을 TBW 용접법으로 형성하면서 지렛대의 원리를 이용하여 원스텝 공정으로 볼트를 센터 플로어 보강패널상에 용접함으로써, 종래 차체 서브라인에서 이루어지는 센터 플로어 보강패널 조립체 형성공정을 제거할 수 있고, 차체 제조 공정수 와 소요 부품수를 줄여 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치는 센터 플로어패널 조립체를 저부에 결착하여 소정의 위치로 이송하는 행거와; 상기 행거의 하부에 위치하여 행거의 상하 방향 이동에 의해 상기 행거에 결착된 센터 플로어패널 조립체를 클램핑하는 클램핑 수단 및 클램핑 상태에서 상기 센터 플로어패널상에 차량 부품을 결착시키기 위한 볼트를 결착시키는 볼트 용접장치기로 이루어지는 볼트 용접장치부를 포함하여, 종래 차체 서브라인에서 이루어지는 센터 플로어 보강패널 조립체 형성공정을 제거하여 차체 제조 공정수 및 소요 부품수를 줄여 생산성 향상과 원가절감을 도모할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 행거는 상기 센터 플로어패널 조립체를 결착시킬 수 있도록 일정 길이를 갖는 행거 플레이트와, 상기 행거 플레이트의 저부면에 결착되는 일련의 센터 플로어패널 조립체 고정수단, 및 상기 용접장치부의 클램핑 기능을 구현하는 행거 플러그를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 센터 플로어패널 조립체 고정수단은 상기 센터 플로어패널 조립체 상부면과 접촉하여 흡착력에 의해 센터 플로어패널을 행거에 결착시키는 흡착실린더와, 상기 센터 플로어패널 조립체상의 홀내로 삽착되는 툴링 핀을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 행거 플러그는 상기 행거 플레이트의 저부면에서 하부로 길게 연장되어 나온 막대형 부재로 형성하여 행거 플러그 수납부재 내부로 삽입이 용이하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 용접장치부의 클램핑 수단은 상부로 일정높이를 가지며, 상부면에 안착되는 상기 센터 플로어 패널 조립체를 클램핑 하는 핀클램프부와; 장치의 양측단에 위치하여 상기 센터 플로어패널 조립체 양측 단부를 클램핑하는 좌, 우측의 측면클램프부와; 상기 핀클램프부와 측면클램프부와의 사이에 위치하며 상기 행거의 플러그가 삽입되는 행거 플러그 가이드부와; 상기 행거 플러그 가이드부에서 그 양측에 위치한 핀클램프부 및 측면클램프부로 연결되어 상기 행거 플러그의 상하 이동에 따라 상기 각 클램프부를 작동시켜 클램핑 기능을 수행 및 해제토록 조절하는 지렛대 레버부를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 핀클램프부는 내부에 일정공간이 형성된 핀클램프 가이드부재와, 상기 핀클램프 가이드부재의 내측의 공간부에 수용되어 상하 방향으로 이동하는 핀클램프 작동부재로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 핀클램프 작동부재는 상, 하의 분리된 상측 핀클램프 작동부재와 하측 핀클프 작동부재로 이루어지며, 상측 핀클램프 작동부재는 가운데의 힌지축을 중심으로 회동하며, 그 저부면은 경사면으로 형성되고, 그 상측부위는 일측방향으로 돌출되어 나온 클램핑부가 형성되며; 상기 하측 핀클램핑 작동부재는 하부는 지렛대 레버부재의 일측단부와 접촉되고, 상기 상측 핀클램프 작동부재의 저부면과 접촉하는 상부면은 경사면으로 형성되며, 상기 상측 핀클램핑 작동부재의 하부 경사면과는 완전 접촉이 이루어지지 않도록 엇각이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
상기에서, 측면클램프부는 상부와 하부에 각각 위치한 상부 측면클램핑 작동부재와 하부 측면클램핑 작동부재로 구성되며, 상기 상부 측면클램핑 작동부재의 하측에 상기 하측 클램핑 작동부재와 결합되는 힌지부가 형성되며, 상측 측면클램핑 작동부재의 선단부는 클램핑 기능을 위해 일정각도 절곡된 형태로 성형되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 행거 플러그 가이드부는 그 내측에 길이 방향의 긴 홀이 형성되고, 이 홀의 내부에 스프링부재가 장착되며, 상기 스프링부재의 상측에 지렛대 레버부재의 단부가 위치하여 상기 행거 플러그의 이동에 의해 지렛대 레버부재의 반대편 단부를 반대 방향으로 이동하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 지렛대 레버부는 행거 플러그 가이드부와 핀클램프부에 연결되는 제1 레버부재와, 행거 플러그 가이드부에서 측면 클램프부에 연결되는 제2 레버부재로 구성되며, 상기 각 레버부재의 중앙에는 레버부재의 회동 중심축이 되는 힌지부가 형성된 되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 볼트 용접 장치부는 콘덴서에 전기적 에너지를 저장했다가 순간적인 방전에 의해 발생한 아크열을 용접열로 이용하여 볼트머리부를 센터 플로어패널상에 융착 접속하는 용접수단을 구비하도록 하는 것이 좋다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 센터 플로어패널면 결착용 볼 트 용접장치의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3a 와 도 3b 는 본 발명에 따른 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치의 전체 구조를 도시한 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치(500)는 로봇(R)의 아암에 결착되어 센터 플로어패널 조립체(50)를 저부면에 결착하여 이동시키는 행거(100)와, 상기 행거(100)의 상하 이동에 의해 센터 플로어패널 조립체(50)의 센터부상에 볼트를 용접하는 볼트 용접장치부(300)로 구성된다.
상기 도면에서, 도 3a 는 행거(100)가 볼트 용접장치부(300)로부터 상부로 이격된 상태를 도시하고 있으며, 도 3b 는 행거(100)가 하부 용접장치부(300)로 이송되어 볼트가 용접되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4 의 (a), (b) 는 상기 도 3a 와 도 3b 의 확대 도시한 단면도로서, 행거(100)와 볼트 용접장치부(300)의 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 4 를 참조하여 본 발명의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치(500)의 구성에 대해 설명한다.
센터 플로어패널 조립체(50)를 저부에 결착하여 소정의 위치로 이송하는 행거(100)는 일정 길이를 갖는 행거 플레이트(101)와, 상기 행거 플레이트(101)의 저부면에 결착되는 일련의 센터 플로어패널 조립체 고정수단으로 이루어지며, 상기 센터 플로어패널 조립체 고정수단으로는 툴링핀(Tool'g pin), 흡착실린더(105), 플러그(plugger)(107)로 이루어진다.
상기 툴링핀(103)은 저부의 센터 플로어패널 조립체(50)에 형성된 홀을 통해 삽입됨으로 센터 플로어패널 조립체(50)의 유동을 방지함으로 고정시키는 역할을 하며, 흡착실린더(105)는 센터 플로어패널 조립체(50) 상부면과 접촉하여 에어 또는 유압에 의한 흡착력으로 센터 플로어패널 조립체(50)을 행거(100)를 결착시킨다.
상기 행거 플러그(107)는 행거 플레이트(101)의 저부면에서 하부로 일정길이 길게 연장되어 나온 막대형 부재로서, 센터 플로어패널 조립체(50)상의 형성된 홀을 통해 삽입되어 이후 설명될 볼트 용접장치부(300)의 플러그 가이드부(350)에 삽착되어 행거의 상하 이동운동에 따라 볼트 용접장치부(300)의 클램핑 기능이 수행되도록 하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 상기 볼트 용접장치(500)는 상기 도면상의 센터라인을 중심으로 대칭형으로 구성되어 있다.
이하에서는, 행거(100)의 동작에 의해 센터 플로어패널 조립체(50)에 볼트(60)를 결착시키는 볼트 용접장치부(300)의 구성 및 작동원리에 대해 설명하기로 한다.
상기 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 볼트 용접장치부(300)는 센터 플로어패널 조립체(50)를 고정시키는 클램핑수단(310,330,350,360)과, 클램핑 상태 하에서 센터 플로어패널 조립체(50)의 센터부(51)에 볼트(60)를 체결시키는 볼트 용접기(390)를 포함하는 구성으로 되어있다
상기 클램핑수단(310,330,350,360)은 상부로 일정높이를 갖는 핀클램프부(310)와, 장치의 양측단에 위치하여 센터 플로어패널 조립체(50)의 양측 단부를 클램핑하는 좌,우측의 측면클램프부(330)와, 상기 각핀클램프부(310)와 측면클램프부(330)와의 사이에 위치하여 상기 행거 플러그(107)를 내측에 수용하는 행거 플러그 가이드부(350)와, 상기 행거 플러그 가이드부(350)에서 양측 두곳의 클램프부(310,330)로 연결되어 상기 행거 플러그(107)의 상하 이동에 따라 상기 각 클램프부(310,330)를 작동시켜 클램핑 기능의 수행 및 해제가 이루어지도록 조절하는 지레대 레버부(360)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
도 5 는 상기 도 4 의 지렛대 레버부(360)부의 상세 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 지렛대 레버부(360)는 상기 도 4 와 도 5 에 도시된 바와 같이, 행거 플러그 가이드부(350)에서 그 좌, 우측에 위치한 핀클램프부(310) 및 양측의 측면클램프부(330)에 연결되는 부재로서, 플러그 가이드부(350)와 핀클램프부(310)에 연결되는 제1 레버부재(361)와, 플러그 가이드부(350)에서 측면클램프부(330)에 연결되는 제2 레버부재(363)로 이루어지며, 상기 각 레버부재(361,363)의 중앙부에는 힌지부(361c,363c)가 형성되어 있으며, 이 힌지부(361c,363c)를 중심으로 상기 제1 및 제2 레버부재(361,363)는 회동한다. 이때 상기 힌지부(361c,363c)의 저부에는 힌지부 지지대(370)가 설치된다.
따라서 상기 제1 레버부재(361)의 일측단은 상기 행거 가이드부(350)에 연결되어 행거 플러그(107)의 상하 이동에 따라 동일 방향으로 움직이며, 타측단은 핀클램프부(310) 내측의 하부 핀클램핑 작동부재(도 6 의 321) 저부에 결착되어, 핀클램프부(310)의 클램핑 기능이 수행되도록 한다.
또한 상기 제2 레버부재(363)는 일측단이 상기 행거 플러그 가이드부(350)에 연결되고, 타측단은 측면클램프부(330)의 하부 측면 클램핑 작동부재(도 7의 331)에 연결되어, 측면 클램프부(330)의 클램핑 기능이 수행되도록 한다.
도 6 은 상기 도 4 의 핀클램프부(310)의 세부 구성 및 작동상태를 도시한 도면이며, 도 7 은 상기 도 4 의 측면클램프부(330)의 세부 구성 및 작동상태를 도시한 단면도이다.
도 6 과 도 7 을 참조하면, 본 발명의 핀클램프부(310)는 내부에 일정 크기의 공간이 형성된 핀클램프 가이드부재(311)와, 상기 핀클램프 가이드부재(311)의 내측의 공간부에 수용되어 상하 방향으로 이동하는 핀클램핑 작동부재(320)로 구성되며, 상기 핀클램핑 작동부재(320)는 상, 하로 분리된 두개의 핀클램핑 작동부재(321,323)로 이루어지며, 상측 핀클램핑 작동부재(323)는 가운데의 힌지축(323a)을 중심으로 회동하며, 그 저부면(323b)은 일정각도 경사진 경사면으로 형성되고, 그 상측부위는 일측(도면상의 좌측방향)으로 돌출되어 나온 핀클램핑부(323c)가 형성되어 있다.
상기 하부 핀클램핑 작동부재(321)는 그 상부면(321a) 역시 경사면으로 형성되며, 상기 상부 핀클램핑 작동부재(323)의 하부 경사면과는 완전 접촉이 이루어지지 않도록 일정 크기의 엇각(a)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 상부 핀클램핑 작동부재(323)는 그 저부에 위치한 하부 핀클램핑 작동부재(321)가 지렛대 레버부(360)와 연결단부(361b)의 작용에 의해 상승 또는 하강함에 따라 내측 힌지축(323a)을 중심으로 회동하게 된다.
상기 양측 두 개의 측면클램핑부(330)는 도 7 에 도시된 바와 같이, 하부 측면클램핑 작동부재(341)와 상부 측면클램핑 작동부재(343)로 이루어지며, 하부 측면클램핑 작동부재(341)의 상,하 방향으로의 이동에 따라 그 내측의 힌지축(343a)을 중심으로 회동하게 된다.
도면상에서 상부 측면클램핑 작동부재(343)가 반시계 방향(화살표 방향)으로 회동하면, 센터 플로어패널 조립체(50)의 양측단부를 상측에서 잡아주는 클램핑 상태가 된다. 이때 상기 상부 측면클램핑 작동부재(343)의 클램핑 기능을 강화하기 위해, 상기 상부 측면클램핑 작동부재(343)의 선단부는 일정각도로 굴곡시켜 그 내측면(343b)이 클램핑이 용이한 꺾여진 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부 측면클램핑 작동부재(343)는 그 저부의 하부 측면클램핑 작동부재(341)가 하부로 이동하여 상승시키는 힘이 제거되면 그 저부가 자체 하중에 의해 그 내측의 힌지축(343a)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 클램핑상태가 해제된다.
즉, 상기 상부 측면클램핑 작동부재(343)에 있어서, 힌지축(343a)을 중심으로 그 상부 측면클램핑 작동부재(343)의 무게(w1)은 하부 측면클램핑 작동부재(341)의 무게(w2)보가 작아 자연스럽게 클램핑이 해제되는 상태로 변하게 된다.
따라서 상기한 구조를 갖는 본 발명의 상기 두 클램프부(310,330)는 무동력 리프팅을 이용한 클램핑과 자중에 의한 처짐으로 클램핑 및 언클램핑 작용을 유도해내는 클램핑 장치이며, 지렛대 레버부재(361,363)는 행거 플러그(107)의 삽입에 의하여 상기 핀클램프부(310)와 측면클램프부(330)를 동시에 리프팅하는 수단으로 작용한다.
한편, 상기 행거 저부 플러그(107)가 삽입되는 본 발명의 플러그 가이드부(350)는 상기 도 4 와 도 5 에 도시된 바와 같이, 그 내측에 길이 방향의 긴 홀(353)이 형성되고, 이 홀(353)의 내부에 스프링부재(355)가 장착되어 있으며, 상기 스프링부재(355)의 상측에 지렛대 레버부재(361,363)의 연결단부가 위치해 있다.
따라서 상기 행거 플러그(107)가 상부에서 하부로 이동하여 플러그 가이드부의 홀(353) 내부로 삽입되어 스프링부재(355)가 아래로 이동하게 되면, 그 상부의 지렛대 레버부재(361,363)의 연결단부(361a,363a)가 하부로 이동하게 된다. 이때 상기 각 지렛대 레버부재(361,363)의 중앙부에는 힌지부(361c,363c)가 형성되어 행거 플러그 가이드부(350)에 연결된 지렛대 레버부재(361,363)의 연결단부(361a,363a)가 하부로 이동하게 되면 레버부재의 반대측 연결단부는 상측으로 이동하게 되어, 핀클램프부(310)와 클램프부(330)에서의 클램핑 기능이 수행된다.
이와 반대로, 지렛대 레버부재(361,363)의 연결단부(361a,363a)가 상부로 이동하게 되면 반대편의 지렛대 레버부재(361,363)의 연결단부(361b,363b)는 하부로 이동하게 되고, 이 경우 핀클램프부(310)와 클램프부(330)에서의 클램핑 기능이 해제되는 상태가 된다.
도 6 은 상기 핀클램프부의 세부 구성 및 작동상태를 도시한 단면도이고, 도 7 은 상기 측면클램프부의 세부 구성 및 작동상태를 도시한 단면도이다.
상기 도 6 을 참조하면, 도 6 의 (a)는 핀클램프부(310)의 동작 초기상태를 도시하고 있고, 도 6 의 (b)는 하부 핀클램핑 작동부재(321)가 상승하는 경우 핀클램프부(310)의 동작상태를 도시하고 있으며, 도 6 의 (c)는 상기 도 6 의 (b)에서 작용한는 상승힘이 제거될 경우 핀클램프부(310)의 동작상태를 도시한 도면이다.
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상기 도 6 의 (b) 에 도시된 바와 같이, 핀클램프부(310)의 하부 핀클램핑 작동부재(321)가 상승할 경우, 상부 핀클램핑 작동부재(323)은 그 저부면(323b)이 경사져 있으므로 힌지축(323a)을 중심으로 회동하며, 이에 따라 상부 핀클램핑 작동부재(323)는 반시계방향(화살표 방향)으로 회전하게 되고, 상부 핀클램핑 작동부재(323)의 선단부에 형성된 클램핑부(323c)가 센터 플로어 패널 상부면을 압착하게 된다.
상기 도 6 의 (c) 에 도시된 바와 같이, 하부 핀클램핑 작동부재(321)가 다시 하측으로 이동하게 되면 상부 핀클램핑 작동부재(323)의 상부부위의 무게(w1)보다 하부부위의 무게(w2)가 더 크므로 자중에 의해 자연적으로 시계방향(화살표 방향)으로 움직이게 된다.
따라서 본 발명의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치(300)는 행거(100)에 의해 센터 플로어패널 조립체(50)가 상부에서 하부로 하강하게 되면, 행거 저부의 플러그(107)가 플러그 가이드부(350)의 홀 내부로 삽입하여 지렛대 레버부재의 연결단부(361a,363a)를 하향 이동시키면 지렛대의 작용에 의해 그 반대편 레버부재와 핀클램프부(310) 및 측면클램프부(330)간의 연결단부(361b,363b)를 하부에서 상부로 올려주게 되어 각 클램프부(310,330)의 클램핑 기능이 수행되도록 하는 것이다.
도 8 은 본 발명의 볼트(60)를 센터 플로어패널상에 아크발생에 의한 융착결착 방법으로 결착시키는 상태를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 센터 플로어패널 조립체(50)의 센터부(51) 상면에 결착시키는 본 발명의 볼트 용접기(390)는 콘덴서에 전기적 에너지를 저장했다가 순간적인 방전에 의해 발생한 아크열을 용접열로 이용하는 것으로, 타이머에 셋팅된 시간에 도달하면 자동적인 누름장치가 작동하여 볼트(60)를 상기 센터 플로어패널 조립체 센터(51)에 융착접속시킨다. 상기 아크열은 순간적인 저항열에 의해 볼트머리의 돌기가 증발되면서 발생된다.
도 9 는 상기한 본 발명의 기술에 따라 제조된 센터 플로어패널 조립체(70)의 개략적인 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 상기 센터 플로어패널 조립체(70)는 센터 플로어패널(71)을 바로 메인라인에서 TBW(Tailored Blank Welding) 용접으로 결착시키고, 센터 플로어패널의 가운데 보강패널(73)상에 별도의 소물 결착용 브래킷을 결착시키지 않고 부품 결착용 볼트(60)를 프레스 라인에서 본 발명의 용접장치(300)에 구비된 볼트 용접기(390)에 의해 자동으로 직접 결착시키게 된다.
이때, 상기 TBW 용접은 서로 다른 두께, 재료의 강판을 원하는 형태의 블랭크로 만들어 레이저 용접하는 것을 말하며, 다음 공정인 프레스 성형공정을 거쳐 제품을 완성하게 되고, 상기 도면에서 선(75)이 TBW 라인이 된다.
도 10 은 상기한 본 발명의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치(500)를 이용하여 센터 플로어패널 조립체의 센터부(51)상에 볼트(60)를 체결하는 공정을 포함하여, 센터 플로어패널 조립체의 전체 제조공정단계를 도시한 도면이다.
상기 도면을 참조하면, 먼저 준비단계로서, 로봇 1(R1)이 부품이 적재된 저장고에서 부품 센터 플로어 패널(71)을 파지하여 제1 공정라인(P1)에 로딩한다.
다음, 제1 공정라인(P1)에서는 로봇 1(R1)에 의해 센터 플로어 패널(71)이 로딩되는 것과 함께, 작업자(M1)에 의해 부품 머플러 행거 결착용 브래킷과 센터 사이드멤버가 로딩된다. 이 후 본 발명의 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치(500)를 이용하여 볼트(60)를 원스텝으로 용접하며, 오토건으로 상기 부품 즉, 머플러 행거 결착용 브래킷, 센터 사이드멤버를 센터 플로어패널(71)상에 스폿용접하여 제1 센터 플로어패널 조립품을 완성한다. 이때 상기 볼트(60)는 볼트 피딩장치에 의해 공급된다.(P1 단계)
다음, 제2 공정라인(P2)에서는, 로봇 2(R2)에 의해 상기 제1 센터 플로어패널 조립품이 제2 공정라인에 로딩되고, 작업자(M1)에 의해 사이드 실 이너 조립체, 프런트시트 크로스멤버, 센터 서포팅브래킷, 아웃 프런트 시트 마운팅 브래킷 등의 부품도 함께 로딩되며, 오토건에 의해 상기 제1 센터 플로어패널 조립품과 상기 각 부품을 센터 플로어패널(71)상에 스폿용접하여 제2 센터 플로어패널 조립체를 최종 완성한다.(P2 단계)
이후, 제3 공정라인(P3)에서는 로봇2 (R2)에 의해 완성된 상기 제2 센터 플로어패널 조립체(70)를 제3 공정라인 내로 이송된다.
제 4 공정라인(P4)에서는, 상기 로봇 3 및 로봇 4(R3, R4)와 로봇 5 와 로봇6(R5.R6)이 상기 제2 센터 플로어패널 조립체의 강성확보를 위하여 추가로 일 정부위를 스폿용접하여 완성품인 최종 제3 센터 플로어패널 조립체(70)를 완성한다. (P4 단계)
제5 공정라인(P5)에서는 최종 완성된 제 3 센터 플로어패널 조립체(70)를 공정라인에서 언로딩한다.
따라서 본 발명에서는 상기 메인라인으로 투입되는 센터 플로어 보강패널 조립체(도 1a 의 2)가 서브라인(도 2b 의 공정)에서 제조되는 과정이 제거되고, 단품상태의 센터 플로어패널(71)이 바로 메인라인으로 공급되어 TBW 용접으로 형성하는 것과 함께, 센터 플로어 보강패널상에 볼트(60)를 결착시키는 볼트 용접결합 방식이 적용된다.
즉, 종래의 센터 플로어패널의 센터부에 센터 플로어 보강패널 조립체는 별도의 제조공정인 서브라인에서 그 작업이 이루어지고, 이후 메인라인에서 다시 상기 센터 플로어패널상에 결착되는 부품으로서, 그 상부면에는 TGS 레버나 콘솔 등의 각종 부품을 장착시키기 위한 결착수단인 너트가 결착되는데, 이 너트를 결착시키기 위해서 또 다른 부품인 너트 결착용 소물 브래킷이 부착되어야 하므로 부품수와 작업공수가 늘어나게 되어 차량 제조원가의 상승을 초래하는 등 많은 문제가 발생되었으나, 본 발명의 센터 플로어패날면 결착용 볼트 용접장치를 적용할 경우 부품수의 절감과 공정의 단순화를 통해 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 센터 플로어패널면상의 볼트 결 착용 용접장치는 센터 플로어패널을 저부에 파지하는 행거와, 상기 행거의 하부에 위치하여 행거의 상하 방향의 이동에 의해 센터 플로어패널을 자동으로 클램핑하고, 센터 플로어패널의 센터부 상부면상에 볼트를 자동 결착시키는 용접장치부를 구비함으로써, 종래의 서브라인에서 센터 플로어 보강패널 조립체를 형성하기 위해 소용되는 부품, 예컨데, 너트와 너트 결착용 소물브래킷, 보강패널 등과 같은 각종 부품수를 줄일 수 있고, 이에 따른 차체의 경량화를 도모할 수 있는 효과를 얻는다. 아울러, 용접점의 수와 차체 공정수를 줄이는 것과 함께, 작업자 및 보전인원의 감소를 통해 생산성 향상, 차체 정도품질 향상 및 용접 자유도 향상 등을 도모할 수 있는 효과를 발휘한다.

Claims (10)

  1. 센터 플로어패널면상에 차량 부품결착용 볼트를 결착시키기 위한 볼트 용접장치로서,
    센터 플로어패널 조립체를 저부에 결착하여 소정의 위치로 이송하는 행거와;
    상기 행거의 하부에 위치하여 행거의 상하 방향 이동에 의해 상기 행거에 결착된 센터 플로어패널 조립체를 클램핑하는 클램핑 수단 및 클램핑 상태 하에서 상기 센터 플로어패널상에 차량 부품을 결착시키기 위한 볼트를 결착시키는 볼트 용접기로 이루어지는 볼트 용접장치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 행거는 상기 센터 플로어패널 조립체를 결착시킬 수 있도록 일정 길이를 갖는 행거 플레이트와, 상기 행거 플레이트의 저부면에 결착되는 일련의 센터 플로어패널 조립체 고정수단, 및 상기 용접장치부의 클램핑 기능을 구현하는 행거 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센터 플로어패널 조립체 고정수단은 상기 센터 플로어패널 조립체 상부면과 접촉하여 흡착력에 의해 센터 플로어패널을 행거에 결착시키는 흡착실린더와, 상기 센터 플로어패널 조립체상의 홀내로 삽착되는 툴링 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼트 용접장치부의 클램핑 수단은 상부로 일정높이를 가지며, 상부면에 안착되는 상기 센터 플로어 패널 조립체를 클램핑 하는 핀클램프부와; 장치의 양측단에 위치하여 상기 센터 플로어패널 조립체 양측 단부를 클램핑하는 좌, 우측의 측면클램프부와; 상기 핀클램프부와 측면클램프부와의 사이에 위치하며 상기 행거의 플러그가 삽입되는 행거 플러그 가이드부와; 상기 행거 플러그 가이드부에서 그 양측에 위치한 핀클램프부 및 측면클램프부로 연결되어 상기 행거 플러그의 상하 이동에 따라 상기 각 클램프부를 작동시켜 클램핑 기능을 수행 및 해제토록 조절하는 지렛대 레버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 핀클램프부는 내부에 일정공간이 형성된 핀클램프 가이드부재와, 상기 핀클램프 가이드부재의 내측의 공간부에 수용되어 상하 방향으로 이동하는 핀클램프 작동부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 핀클램프 작동부재는 상, 하의 분리된 상측 핀클램프 작동부재와 하측 핀클프 작동부재로 이루어지며, 상측 핀클램프 작동부재는 가운데의 힌지축을 중심으로 회동하며, 그 저부면은 경사면으로 형성되고, 그 상측부위는 일측방향으로 돌출되어 나온 클램핑부가 형성되며; 상기 하측 핀클램핑 작동부재는 하부는 지렛대 레버부재의 일측단부와 접촉되고, 상기 상측 핀클램프 작동부재의 저부면과 접촉하는 상부면은 경사면으로 형성되며, 상기 상측 핀클램핑 작동부재의 하부 경사면과는 완전 접촉이 이루어지지 않도록 엇각이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 측면 클램프부는 상부와 하부에 각각 위치한 상부 측면클램핑 작동부재와 하부 측면클램핑 작동부재로 구성되며, 상기 상부 측면클램핑 작동부재의 하측에 상기 하측 클램핑 작동부재와 결합되는 힌지부가 형성되며, 상측 측면클램핑 작동부재의 선단부는 클램핑 기능을 위해 일정각도 절곡된 형태로 성형된 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 행거 플러그 가이드부는 그 내측에 길이 방향의 긴 홀이 형성되고, 이 홀의 내부에 스프링부재가 장착되며, 상기 스프링부재의 상측에 지렛대 레버부재의 단부가 위치하여 상기 행거 플러그의 이동에 의해 지렛대 레버부재의 반대편 단부를 반대 방향으로 이동하도록 한 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 지렛대 레버부는 행거 플러그 가이드부와 핀클램프부에 연결되는 제1 레버부재와, 행거 플러그 가이드부에서 측면 클램프부에 연결되는 제2 레버부재로 구성되며, 상기 각 레버부재의 중앙에는 레버부재의 회동 중심축이 되는 힌지부가 형성된 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼트 용접 장치부의 볼트 용접기는 콘덴서에 전기적 에너지를 저장했다가 순간적인 방전에 의해 발생한 아크열을 용접열로 이용하여 볼트머리부를 센터 플로어패널상에 융착 접속하는 용접수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 센터 플로어패널면 결착용 볼트 용접장치.
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