KR100666627B1

KR100666627B1 - 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치

Info

Publication number: KR100666627B1
Application number: KR1020050059617A
Authority: KR
Inventors: 우영섭
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-10
Also published as: KR20070004206A

Abstract

본 발명은 로딩 로봇의 아암 선단에 장착되는 로봇 행거 프레임과; 상기 로봇 행거 프레임에 장착되며, 차체 패널들에 형성된 규제홀들에 삽입 고정되어 차제 패널들의 로딩위치를 설정함과 아울러 외부 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류가 흐르도록 구성된 복수개의 규제핀과; 상기 차체 패널들이 로딩 되는 대차 프레임에 장착되며, 상기 규제핀이 삽입되도록 일단에 상기 규제핀의 음각모양의 수용부가 형성되어 상기 규제핀이 삽입 결합될 때 상기 규제핀과 통전되게 구성된 복수개의 규제핀 홀더와; 상기 규제핀 홀더와 통전되게 상기 대차 프레임에 장착되어 대차에 로딩된 차체 패널들을 용접하는 복수개의 용접건과; 상기 로봇 행거 프레임에 장착되며, 차체 패널이 대차에 로딩 되었을 때 용접될 차체 패널들을 가압함과 아울러 상기 용접건들이 차체 패널들을 용접할 수 있도록 상기 외부전원장치, 상기 규제핀 및 상기 규제핀 홀더와 상기 용접건들을 통해 흐르는 전류의 순환 통로를 제공하는 복수개의 통전수단과; 상기 규제핀 끝단의 둘레면에 장착되어 상기 규제핀이 차체 패널의 규제홀에 삽입 되었을때 차체 패널을 상기 규제핀에 고정시키는 전자석을 포함하여 구성되는 통합 로봇 장치를 제공한다.

행거 로봇, 규제핀, 규제핀 홀더, 용접건, 통전수단

Description

로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치 {INTEGRATED ROBOT DEVICE HAVING WITH LOADING AND WELDING FUNCTIONS}

도 1은 본 발명에 따른 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치를 보여주는 정면도이다.

도 2(a)는 본 발명에 따른 규제핀 및 그와 결합하는 규제핀 홀더를 보여주는 확대 단면도이다.

도 2(b)는 본 발명에 따른 규제핀의 횡방향 단면을 보여주는 상면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치의 작동 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 로봇 행거 프레임 40: 규제핀

50: 대차 프레임 60: 규제핀 홀더

70: 용접건 80: 통전수단

85: 전극 90: 전자석

100: 로봇 행거 200: 대차

300: 외부전원공급장치

본 발명은 자동차 자동 생산 라인에 사용되는 로봇 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체 패널을 대차에 로딩함과 동시에 다타점 용접이 가능하도록 구성된 통합 로봇 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 수만개의 부속품을 조립 및 용접공정을 통하여 제작되는 조립체이다. 이러한 자동차는 생산기술 자동화의 발달로 인해 로봇을 사용하는 자동 조립 라인을 통해서 대량생산이 가능해 졌다. 이러한 자동차의 자동 조립 라인에서 언더바디와 같은 차체 패널부품들을 로딩하고 용접하는 공정은 자동차의 품질을 결정하는 매우 중요한 공정중의 하나이다.

이러한 차체 패널들을 로딩하고 용접하는 종래의 공정은 간략히 다음과 같은 순서를 거치게 된다.

우선, 차체 패널들은 로딩 로봇에 부착되는 행거 로봇에 의해 각 공정라인간의 부품 이송수단인 대차에 로딩 된다. 이때, 대차에 설치된 클램핑 장치에 의해 로딩된 차체 패널들을 규제한다. 이렇게 차체패널들이 규제되어 있는 대차는 용접로봇이 설치되어 있는 용접라인으로 이동하게 된다. 용접라인으로 이송된 대차에 규제된 차체 패널들은 용접 로봇에 의한 여러 번의 용접 작업을 통해 조립이 완성된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래에는 개별적인 로봇 행거 장치 및 로봇 용접 장치를 이용하여 자동차 차체 패널들을 조립하기 때문에 전체적인 공정간 이송라인은 물론 용접작업라인이 길어질 뿐만 아니라, 각 이송라인에서 용접작업라인으로 연결될 때에 해당 로딩장치 및 작업자가 반드시 필요하게 되고, 이에 따라 차량 패널을 로딩하여 용접하는데 요구되는 생산비용 및 작업시간이 필요 이상으로 늘어나게 되기 때문에 작업 효율이 저하되며 그 만큼 작업 공간도 늘어나게 되는 문제점이 있었다.

또한, 로봇 행거장치 및 로봇 용접 장치가 각 공정라인마다 개별적으로 설치가 되기 때문에 각각의 기계장치 및 제어장치가 별도로 필요하게 됨은 물론, 각 공정간에 차체 패널을 이송시키는 대차에는 차체 패널을 안착 및 규제시키는 클램핑 장치와 전원 및 공기를 공급하기 위한 급전급기 장치가 별도로 필요하기 때문에 차체 패널의 로딩 및 용접을 위한 부가적인 장치 및 시설이 늘어나는 문제점이 있었다.

이와 아울러, 차체 패널의 용접시 대차에 클램핑되어 있는 차체 패널간의 들뜸 현상이 쉽게 발생하기 때문에 용접 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 용접 조립되는 차체 패널들을 대차에 로딩함과 동시에 용접이 가능하도록 구성된 로딩 및 용접 기능을 구비한 통합 로봇 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 로딩 및 용접기능을 구비한 통합 로봇 장치는, 로딩 로봇의 아암 선단에 장착되는 로봇 행거 프레임과; 상기 로봇 행거 프레임에 장착되며, 차체 패널들에 형성된 규제홀들에 삽입 고정되어 차제 패널들의 로딩위치를 설정함과 아울러 외부 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류가 흐르도록 구성된 복수개의 규제핀과; 상기 차체 패널들이 로딩 되는 대차 프레임에 장착되며, 상기 규제핀이 삽입되도록 일단에 상기 규제핀의 음각모양의 수용부가 형성되어 상기 규제핀이 삽입 결합될 때 상기 규제핀과 통전되게 구성된 복수개의 규제핀 홀더와; 상기 규제핀 홀더와 통전되게 상기 대차 프레임에 장착되어 대차에 로딩된 차체 패널들을 용접하는 복수개의 용접건과; 상기 로봇 행거 프레임에 장착되며, 차체 패널이 대차에 로딩 되었을 때 용접될 차체 패널들을 가압함과 아울러 상기 용접건들이 차체 패널들을 용접할 수 있도록 상기 외부전원장치, 상기 규제핀 및 상기 규제핀 홀더와 상기 용접건들을 통해 흐르는 전류의 순환 통로를 제공하는 복수개의 통전수단과; 상기 규제핀 끝단의 둘레면에 장착되어 상기 규제핀이 차체 패널의 규제홀에 삽입 되었을때 차체 패널을 상기 규제핀에 고정시키는 전자석을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치을 보여주는 정면도이고, 도 2(a)는 본 발명에 따른 규제핀 및 그와 결합하는 규제핀 홀더를 보여주는 확대 단면도이며, 도 2(b)는 본 발명에 따른 규제핀의 횡방향 단면을 보여주는 상면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치의 작동 상태도를 보여주고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로딩 및 용접 기능을 갖는 통합 로봇 장치는 크게 행거 로봇(100)과 각 공정간에 차체 패널들을 이동시키는 대차 (200)로 이루어 진다. 보다 상세히, 본 발명에 따른 로딩 및 용접 기능을 갖는 통합 로봇 장치는 로딩 로봇의 아암(10) 선단에 장착되는 로봇 행거 프레임(20)과, 상기 로봇 행거 프레임(20)에 장착되며, 용접될 차체 패널들(30)에 형성된 규제홀들(미도시)에 삽입 고정되어 차제 패널(30)의 로딩위치를 설정함과 아울러 외부 전원 공급 장치(300)로부터 공급되는 전류가 흐르도록 구성된 복수개의 규제핀(40)과, 상기 차체 패널들(30)이 로딩 되는 대차 프레임(50)에 장착되며, 상기 규제핀(40)이 삽입되도록 일단에 상기 규제핀(40)의 음각모양의 수용부(61)가 형성되어 상기 규제핀(40)이 삽입 결합될 때 상기 규제핀(40)과 통전되게 구성된 복수개의 규제핀 홀더(60)와, 상기 규제핀 홀더(60)와 통전되게 상기 대차 프레임(50)에 장착되어 대차에 로딩된 차체 패널들(30)을 용접하는 복수개의 용접건(70)과, 상기 로봇 행거 프레임(20)에 장착되며, 차체 패널들(30)이 대차에 로딩 되었을 때 용접될 차체 패널들(30)을 가압함과 아울러 상기 용접건들(70)이 차체 패널들(30)을 용접할 수 있도록 상기 외부 전원 공급장치(300), 상기 규제핀(40) 및 상기 규제핀 홀더(60)와 상기 용접건들(70)을 통해 흐르는 전류의 순환 통로를 제공하는 복수개의 통전수단(80)을 포함하여 구성된다.

상기 규제핀(40)은 상기 로봇 행거 프레임(20)에 수직 방향으로 연장 형성되며 그 끝단은 상기 규제핀 홀더(60)의 수용부(61)에 쉽게 삽입되도록 그 길이방향 으로 점차적으로 단면적이 줄어들도록 형성된다.

또한, 상기 규제핀(40)은 그 길이방향으로 절연층(41)과 통전층(42)이 서로 교번되게 성층구조로 형성되어 상기 외부 전원 공급 장치(300)로부터 제공되는 전류가 흐르도록 구성됨으로써 상기 규제핀(40)이 상기 규제핀 홀더(60)에 삽입 결합 되었을때 대차와의 전류 교환 통로 역할을 한다.

한편, 상기 규제핀(40)의 둘레면에는 대차에 로딩될 차체 패널들(30)이 상기 규제핀(40)이 차체 패널들(30)의 규제홀에 삽입된 채로 상기 규제핀(40)에 고정 부착 될 수 있도록 전자석(90)이 설치된다. 여기서, 상기 규제핀(40)과 규제핀 홀더(60)가 결합할 시 상기 전자석(90)이 위치변화 없이 안정적으로 설치될 수 있도록 상기 규제핀(40)의 둘레방향으로 형성된 단턱부(43)에 안착되는 것이 바람직하다.

상기 규제핀 홀더(60)는 상기 규제핀(40)에 형성된 성층구조와 대응되게 그 길이방향으로 절연층(62)과 통전층(63)이 교번되게 형성된다. 즉, 상기 규제핀 홀더(60)는 상기 규제핀(40)과 함께 대차(200)에 로딩되는 차체패널들(30)의 위치를 설정함과 아울러 상기 규제핀(40)으로부터 제공되는 전류를 대차(200)로 전달시키는 역할을 하게 된다.

상기 복수개의 용접건들(70)은 상기 규제핀 홀더(60)의 길이방향과 같은 방향으로 한쌍을 이루도록 짝을 지어 설치된다. 본 발명의 일실시예에서는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 용접건(70)들이 상기 규제핀 홀더(60)의 양측으로 두개씩 짝을 지어 위치되는 모습을 보여주고 있다.

또한, 상기 용접건(70)들의 각 일단들은 상기 규제핀(40)과 규제핀 홀더(60) 가 결합하여 차체 프레임들(30)이 대차(200)에 로딩될 때 차체 프레임들(30)과 밀착되도록 상기 규제핀 홀더(60)의 높이와 동일하게 형성된다. 이때, 상기 용접건들은 차체 패널들을 용접하기 위해서 대차 프레임(50)내부를 통해 상기 규제핀 홀더(60)와 전기적으로 연결되게 설치된다.

상기 복수개의 통전수단(80)은 각각 두개씩 짝을 이루는 한쌍의 용접건들(70)과 대응되게 상기 행거 프레임(20)에 장착된다. 이러한 상기 통전수단(80)은 그 끝단면이 상기 한쌍의 용접건들(70)과 대응될 수 있을 만큼 넓은 면적을 갖는다.

또한, 상기 통전수단(80)의 끝단면에는 상기 한쌍의 용접건들(70)과 일대일 대응되는 한쌍의 전극들(85)이 형성된다. 상기 각 전극(85)은 상기 용접건(70)과의 사이에 흐르는 전류의 밀도를 높이기 위해서 볼 형상으로 형성되며, 상기 용접건(70)을 통해 상기 통전수단(80)으로의 통전율을 향상시키기 위해서 은합금 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

한편,상기 통전수단들(80)은 차체 패널들(30)이 대차(200)에 로딩 된 후 그들 간의 용접 부위가 들뜨지 않으면서 상기 용접건(70)의 의한 용접이 잘 이루어 질 수 있도록 차체 패널들(30)을 가압하는 역할을 수행한다.

이하에서는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치의 작동에 대해서 설명한다. 보다 구체적인 설명을 위해 차체 언더바디의 조립 과정을 예로 들어 설명하기로 한다.

먼저, 로딩 로봇의 아암(10)에 결합된 행거 로봇(100)을 이용하여 언더바디 를 이루는 프론트, 리어, 센터 언더바디 패널들로 구성된 차체 패널들(30)을 대차(200)로 이동시킨다. 보다 상세히 그 과정을 설명하면, 프론트 언더바디 패널과 리어 언더바디 패널들을 각 패널들(30)의 규제홀들이 대차 프레임(50)의 규제핀 홀더들(60)과 대응하도록 대차(200)에 위치시킨다. 이때, 상기 각 패널들(30)은 규제핀(40)에 설치된 전자석(90)에 부착되어 고정된 채로 대차(200)로 이동된다. 그런 후, 이미 대차(200)에 위치되어 있는 프론트 및 리어 언더바디 패널의 규제홀과 대응됨과 아울러 각 패널들(30)의 용접될 부분이 겹쳐지도록 센터 언더바디 패널을 대차로 이동시킨다.

여기서, 도 3에는 대차에 로딩된 차체 패널들(30), 예를 들어 리어 언더바디 패널과 센터 언더바디 패널이 용접되는 작동상태를 보여주고 있다.

즉, 도 3에서와 같이, 센터 언더바디 패널이 대차에 로딩 될 때 상기 규제핀(40)이 규제핀 홀더(60)의 수용부(61)에 삽입 고정됨과 동시에 통전수단(80)이 차체 패널들(30)의 용접될 부분을 가압하게 된다. 이때, 외부 전압 공급 장치(300)로부터 흐르는 전류가 상기 규제핀(40)과 규제핀 홀더(60)를 통해 용접건(70)에 전달되고 상기 용접건(70)을 통과한 전류는 통전수단(80)의 전극들(85)을 지나 다시 용접건(70)과 규제핀 홀더(60) 그리고 규제핀(40)을 지나 외부 전원 공급장치(300)로 폐회로를 이루면서 순환 되어 센터 언더바디 패널과 리어 언더바디 패널의 용접부위 모두를 동시에 용접하게 된다. 또한, 위와 같은 방식으로 센터 언더바디 패널과 프론트 언더바디 패널도 한번에 용접이 수행된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 범위는 상기한 바와 같은 특정 실시예 에만 한정 되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재되어 있는 범주내에서 변경 가능한 것이다.

상기와 같이 구성되고 작동되는 본 발명에 따른 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치는 차체 패널들이 대차에 로딩된 상태에서 직접 용접 공정이 수행되기 때문에 종래와 같이 차체 패널들이 로딩된 대차가 용접 공정 라인으로 이동되어 별도의 용접 로봇에 의해 용접이 이루어지던 일련의 공정들이 생략가능하게 된다. 이에 따라, 별도의 용접로봇의 추가가 필요없게 되며, 공정순서도 간단해 지므로 생산비용의 절감 효과와 생산시간의 단축 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 규제핀 및 그와 결합되는 규제핀 홀더에의해 차체 패널들의 로딩 위치가 결정됨으로써 대차에 추가적인 클램핑 장치가 필요없어지는 효과가 있다. 이와 아울러, 행거 로봇과 전기적으로 외부 전원 공급 장치가 연결되어 규제핀과 규제핀 홀더가 결합될 때 대차로 전원이 공급되기 때문에 대차에 별도의 급전 급기 장치가 필요없게 되는 효과가 있다.

또한, 용접이 이루어 질때 통전 수단에 의해 차체 패널의 용접 부분이 가압되기 때문에 차체 패널간의 들뜸문제 따른 용접 불량률을 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

로딩 로봇의 아암 선단에 장착되는 로봇 행거 프레임과;

상기 로봇 행거 프레임에 장착되며, 차체 패널들에 형성된 규제홀들에 삽입 고정되어 차제 패널들의 로딩위치를 설정함과 아울러 외부 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류가 흐르도록 구성된 복수개의 규제핀과;

상기 차체 패널들이 로딩 되는 대차 프레임에 장착되며, 상기 규제핀이 삽입되도록 일단에 상기 규제핀의 음각모양의 수용부가 형성되어 상기 규제핀이 삽입 결합될 때 상기 규제핀과 통전되게 구성된 복수개의 규제핀 홀더와;

상기 규제핀 홀더와 통전되게 상기 대차 프레임에 장착되어 대차에 로딩된 차체 패널들을 용접하는 복수개의 용접건과;

상기 로봇 행거 프레임에 장착되며, 차체 패널이 대차에 로딩 되었을 때 용접될 차체 패널들을 가압함과 아울러 상기 용접건들이 차체 패널들을 용접할 수 있도록 상기 외부전원장치, 상기 규제핀 및 상기 규제핀 홀더와 상기 용접건들을 통해 흐르는 전류의 순환 통로를 제공하는 복수개의 통전수단과;

상기 규제핀 끝단의 둘레면에 장착되어 상기 규제핀이 차체 패널의 규제홀에 삽입 되었을때 차체 패널을 상기 규제핀에 고정시키는 전자석을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 규제핀은 그 길이방향으로 절연층과 통전층이 교번되게 형성되며, 상기 규제핀과 결합하는 상기 규제핀 홀더도 그 길이방향으로 상기 규제핀의 절연층 및 통전층과 매칭되는 절연층과 통전층이 교번되게 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치.
제1항에 있어서,

차체 패널을 가압하는 상기 각 통전수단의 끝단면에는 한쌍의 상기 용접건들과 일대일 대응되게 한쌍의 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치.
제4항에 있어서,

상기 전극은 서로 대응되는 상기 용접건과의 사이를 흐르는 전류 밀도를 높이기 위해 볼형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치.
제4항에 있어서,

상기 전극은 은합금 재질로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 로딩 및 용접기능을 갖는 통합 로봇 장치.