KR100961505B1

KR100961505B1 - 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치

Info

Publication number: KR100961505B1
Application number: KR1020070112886A
Authority: KR
Inventors: 이종선; 이정권; 이영춘; 고봉수; 김미선
Original assignee: 창원금속공업(주)
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2010-06-08
Also published as: KR20090046632A

Abstract

본 발명은 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접부에 써포트힌지 및 너트를 투입 및 용접하고, 너트가 용접된 제품의 불량검사 및 배출하는 공정까지 자동화함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있고, 패턴정합법을 이용한 비전검사프로그램을 통해 너트의 누락 및 편심도를 검사함으로써, 불량여부를 검출하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 피용접물인 써포트힌지(이하,"힌지"라고함)를 투입 및 배출시키기 위한 공급및 배출컨베이어장치; 상기 컨베이어부에 투입된 힌지를 용접부로 이송하기 위한 용접이송수단; 용접부에 이송된 힌지에 너트를 자동으로 공급하는 너트피더기; 상기 너트를 힌지의 볼트구멍에 자동으로 용접하는 용접부; 상기 너트가 용접된 힌지를 용접부에서 비전부로 이송 및 비전부에서 배출컨베어어장치로 이송하기 위한 비전이송수단; 및 상기 너트가 용접위치에 제대로 용접되었는지를 검사하기 위한 비전부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치를 제공한다.

써포트힌지, 용접, 이송, 컨베이어, 비전장치

Description

자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치{Welding and vision apparatus for nut to join with support hinge of vehicle}

일반적으로 자동차의 후방에는 각종물품을 수용할 수 있는 수납공간부를 갖는 트렁크를 구비하고 있는데, 상기 트렁크의 상부에는 수납공간부를 개폐할 수 있는 트렁크리드가 설치된다.

그리고, 상기 트렁크리드의 저면양측에는 트렁크리드힌지가 설치되어 상기 트렁크리드의 후방에 구비된 키를 열었을 경우에 트렁크리드를 개폐할수 있도록 제 공하고 있다.

이와 같이 자동차의 후방에 설치되는 트렁크리드를 개폐해주는 트렁크리드힌지의 일례를 살펴보면 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 차량(1)의 후방에는 각종물품을 수용할 수 있는 수납공간부(4)를 갖는 트렁크(2)가 구비된다.

그리고, 상기 트렁크(2)의 상부에는 수납공간부(4)를 개폐할 수있는 트렁크리드(10)가 설치되는데, 상기 트렁크리드(10)의 저면양측에는 트렁크리드힌지(20)가 설치되어 상기 트렁크리드(10)를 개폐하게 된다.

즉, 상기 트렁크리드힌지(20)의 일측은 볼트(22)에 의해 트렁크리드(10)의 저면으로 나사결합되고, 타측은 써포트힌지(24)에 힌지결합되어 있다. 물론 상기 써포트힌지(24)는 차량(1)의 차체프레임(6)에 나사결합되는 것이다.

또한, 상기 트렁크리드힌지(20)의 타측에 구비된 써포트힌지(24)로부터 연장된 소정의 위치에는 트렁크리드힌지브라켓(30)의 일측이 고정되고, 타측은 일정간격을 갖는 다수의 구멍(32)이 형성된다.

아울러, 상기 구멍(32)으로는 스프링(40)의 일측에 후크모양으로 형성된 걸림고리(42)가 끼워지고, 상기 스프링(40)의 타측은 차량(1)의 차체프레임(6)에 결합하게 되는 구성을 갖는다.

한편, 상기 차체프레임에 써포트힌지가 용이하게 나사결합되도록 하기 위해서는 써포트힌지 저면에 형성된 다수의 볼트구멍이 형성되고, 이 볼트구멍 중 적어도 2개소에 너트를 미리 용접할 필요가 있다.

그러나, 상기 너트를 써포트힌지에 용접하는 공정이 현재 수작업으로 이루어 지고 있는바, 이로인해 용접너트가 편심(도 ) 및 누락(도 )되어 제품전체의 불량을 주는 문제점이 있다.

또한, 용접 후에 양부판별을 위한 검사 공정이 수동의 전수검사로 이루어지고 있다. 따라서, 숙련된 작업자의 육안과 감에 의한 검사가 수행되고 있다.

그러나, 이는 작업자의 육안 및 심신 피로에 따른 검사의 불명확성을 유발할 수 있고, 검사의 정확성 및 합리적 검사를 위해 작업자들의 교체가 빈번히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 써포트힌지 및 너트의 투입에서 배출까지 자동화하고, 용접받침대에 형성된 용접돌기가 써포트힌지의 볼트구멍에 삽입된 채로 써포트힌지에 너트가 용접자리면에 정확한 위치에 용접되도록 하며, 너트의 용접상태를 촬영하여 패턴정합법을 이용한 불량검사를 수행함으로써, 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치에 있어서,

피용접물인 써포트힌지(이하,"힌지"라고함)를 투입 및 배출시키기 위한 공급및 배출컨베이어장치; 상기 컨베이어부에 투입된 힌지를 용접부로 이송하기 위한 용접이송수단; 용접부에 이송된 힌지에 너트를 자동으로 공급하는 너트피더기; 상기 너트를 힌지의 볼트구멍에 자동으로 용접하는 용접부; 상기 너트가 용접된 힌지를 용접부에서 비전부로 이송 및 비전부에서 배출컨베어어장치로 이송하기 위한 비전이송수단; 및 상기 너트가 용접위치에 제대로 용접되었는지를 검사하기 위한 비전부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 공급 및 배출컨베이어장치는 좌우에 일정한 간격 으로 평행하게 배치되어 힌지의 공급 및 배출이 별개로 이루어지며, 공급컨베이어장치는 힌지가 뒤쪽에서 앞쪽으로 진행하도록 작동하고, 배출컨베이어장치는 앞쪽에서 뒤쪽으로 진행하도록 작동하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 공급컨베이어장치는 컨베이어벨트가 모터에 의해 회전하는 구조로 설치되고, 상기 컨베이어벨트의 앞쪽 양측에 힌지를 그립핑할 수 있는 거리를 확보하기 위해 앞뒤로 일정한 간격을 두고 설치된 스토퍼용 실린더를 포함하고, 상기 스토퍼용 실린더의 앞쪽에서 피스톤이 전진하여 앞으로 이동하던 힌지를 막아 세우는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출컨베이어장치는 컨베이어벨트가 모터에 의해 회전하는 구조로 설치되고, 상기 컨베이어벨트의 뒤쪽 하부에 양호한 힌지와 불량인 힌지를 구분하기 위한 양부판별패널이 회전축을 통해 회전가능하게 설치되고, 양부판별패널의 중심부가 회전축에 접선방향으로 결합되어 양부판별패널이 비전부의 양부판별에 따라 정방향 또는 역방향으로 일정한 경사각을 유지하도록 회전되며, 상기 컨베이어벨트에 의해 후방향으로 이송된 힌지가 일정한 경사각이 유지된 양부판별패널에 의해 양호 또는 불량제품으로 구분되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접이송수단은 공급컨베이어장치의 전단에 위치한 힌지를 그립핑하여 제1회전이송부에 전후방향으로 이송시켜주는 로봇암; 상기 로봇암에 의해 힌지가 안착되도록 상단부에 힌지안착부가 설치되며, 힌지를 수평회전 및 전후방향으로 이송하여 용접이송기에 공급하는 제1회전이송부; 및 상기 제1회전이송부에서 공급된 힌지를 좌우 및 전후방향으로 이송하여 용접부에 로딩시켜주는 용접이송기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 로봇암은 가이드레일을 따라 전후방향으로 이송되는 전후이송프레임과, 상기 전후이송프레임에 상하방향으로 설치된 실린더와, 상기 실린더 하부에 연결된 그립부에 의해 힌지를 그립핑하여 전후 및 상하방향으로 이송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회전이송부는 실린더에 의해 가이드레일을 따라 전후방향으로 이송되고, 회전실린더에 의해 좌우방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접이송기는 상단에 설치된 클램핑부에 의해 힌지안착부에 안착된 힌지의 일단부를 그립핑하고, 하단에 설치된 가이드레일을 따라 좌우로 이송되며, 실린더에 의해 전후방향으로 이송되는 구조로 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접부는 용접이송기에 의해 로딩된 힌지를 지지하는 용접받침대와, 상기 힌지에 너트가 부착되는 힌지 구멍을 관통하는 용접돌기와, 상기 용접돌기의 상부에서 상하방향으로 이동하여 너트를 힌지에 용접하는 용접봉을 포함하고, 상기 용접봉은 프로젝션 용접에 의해 너트를 용접하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접받침대에는 너트 용접시 힌지가 용접받침대에 융착되지 않도록 용접돌기를 사이에 두고 탈착가이드블럭이 설치되고, 상기 탈착가이드블럭은 실린더에 의해 상하방향으로 이동하여 힌지를 용접받침대에서 탈착시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 너트피더기는 용접부의 뒤쪽에 경사지게 설치되고, 내부에 너트로딩부가 설치되며, 상기 너트로딩부는 전기신호를 받아 자기장에 의해 너트피더기 내부에서 외부로 출입하면서 너트 로딩시 너트가 힌지구멍의 설치자리면 위로 이동하고, 상기 자기장이 없어지면 안착되는 구조로 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비전이송수단은 용접이송기에 의해 힌지가 안착되도록 상부에 힌지안착부가 설치되고, 하단부가 실린더에 의해 수평방향으로 회전되는 제2회전이송부; 및 상기 제2회전이송부에 안착된 힌지를 좌우방향으로 직선이송 및 좌우방향으로 회전이송하는 비전이송기를 포함하고, 상기 비전이송기는 하단부에 설치된 가이드레일을 따라 좌우방향으로 직선이송되고, 실린더에 의해 좌우방향으로 회전이송되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1회전이송부 및 제2회전이송부의 힌지안착부에는 두개의 힌지 구분용 센서가 설치되고, 상기 센서의 상단에 구분돌기가 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 힌지안착부에 힌지가 안착될 경우에 트렁크리드의 좌측 또는 우측에 사용되는 위치에 따라 용접위치가 다른 힌지구멍으로 상기 센서 중 어느 하나의 구분돌기가 삽입되어 힌지의 종류를 구분하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비전부는 상부에 설치되어 용접너트의 누락 및 편심도를 촬영하는 카메라; 상기 카메라를 통해 획득된 영상과 양품으로 선정된 힌지의 영상을 패턴매칭(pattern matching)법으로 비교하여 양부를 판별하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 검사결과를 표시하는 표시수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치에 의하면, 용접장치를 통해 너트 및 힌지의 투입에서 배출까지의 공정이 자동화되고, 이를 통해 멀티 작업이 가능해짐에 따라 투입인원이 1/3로 절감되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 소요 인원이 1/3 이내로 감소함으로 인한 원가절감 및 대체인력 확보에 따른 경쟁력을 증가시킬 수 있고, 비전 검사 장치에 의해 제품의 불량유형 검출 및 통계화를 통한 체계적 품질관리 그리고 불량품 사전검출을 통한 품질 손실 비용 절감 및 고객 만족을 극대화 시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 3 내지 도 는 본 발명의 일실시예에 따른 써포트힌지의 용접 및 비전장치를 나타내는 도면이다.

본 발명에서 자동화 용접 및 비전시스템을 도입하여 제조하고자 하는 제품은 자동차의 트렁크를 개폐할 때 사용되는 힌지류로서, 이 제품은 크게 써포트힌지(50), 커넥팅힌지 및 트렁크리드힌지로 구성되고, 이 3개의 부품중 써포트힌지(50)를 개발대상으로 선정한다.

현재 써포트 힌지의 제조공정은 작업자가 일일이 수작업을 통해 너트를 써포트힌지에 용접하고 있으며, 이에 따라 용접너트의 편심 발생과 누락이 발생하고 있다.

따라서, 본 발명은 피용접물인 써포트힌지(50)가 자동으로 이송되어, 용접기 에 안착되도록 제조공정을 개선한 점에 주안점이 있다.

본 발명의 일실시예는 피용접물인 써포트힌지(50)(이하,"힌지"라고함)를 투입 및 배출시키기 위한 컨베이어부, 컨베이어부에 투입된 힌지를 용접부(53)로 이송하기 위한 로봇암(54) 및 제1회전이송부(55), 너트(59)를 자동으로 공급하는 너트피더기(56), 너트를 힌지(50)의 볼트구멍에 자동으로 용접하는 용접부(53), 너트가 용접된 힌지(50)를 용접부(53)에서 비전부(57)로 이송하기 위한 제2회전이송부(58), 너트가 용접위치에 제대로 용접되었는지를 검사하기 위한 비전부(57)로 구성되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 써포트힌지의 이송 및 용접공정을 설명하면 다음과 같다.

도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 컨베이어부는 힌지(50)를 공급하는 공급컨베이어장치(51)와 힌지를 배출하는 배출컨베이어장치(53)가 일정한 간격으로 평행하게 배치되어 있고, 공급컨베이어장치(51)는 통상의 컨베이어장치와 같이 컨베이어용 모터(60)에 의해 구동휠(61)과 종동휠(62)을 연결하는 컨베이어벨트(63)가 동력전달을 받아 투입된 힌지(50)를 전후방향으로 이송하는 구조로 설치되어 있다.

상기 컨베이어벨트(50)의 전단 양측에는 폭방향으로 실린더에 의해 작동하는 스토퍼용 실린더(64)가 일정한 간격으로 설치되고, 상기 스토퍼용 실린더(64)의 피스톤은 실린더의 앞쪽에서 서로 마주보며 전후진 하며, 전진 시 컨베이어벨트(63)에 의해 이동하던 힌지(50)의 일측면을 막아 정지시키고, 후진 시 힌지(50)에서 벗 어나서 힌지(50)가 앞으로 계속 이동하게 되는 구조로 설치된다.

또한, 상기 컨베이어벨트(63)의 앞쪽에 위치한 힌지(50)가 서로 일정한 간격으로 두고 정지가능하도록 스토퍼형 실린더(64)가 여러개 설치되며, 이는 전단에 위치한 힌지(50)와 다음 힌지 사이에 그립핑을 위해 자리를 확보하기 위함이다.

도 10 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 컨베이어벨트(63) 전단에 위치한 힌지(50)는 수직방향으로 설치된 로봇암(54)에 의해 그립핑되어 제1회전이송부(55) 위로 안착되게 된다. 상기 전후이송프레임(70)은 모터 또는 실린더 등과 같은 구동수단으로부터 구동력을 전달받아 수평방향으로 설치된 가이드레일(71)을 따라 전후방향으로 이송되는 구조로 설치되고, 상기 로봇암(54)은 전후이송프레임에 설치된 실린더 및 실린더 하부에 설치된 그립부(72)를 이용하여 상하방향으로 이동하면서 힌지(50)를 그립핑하게 되는 구조로 설치되게 된다.

도 14a 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 상기 제1회전이송부(55)는 하단부가 가이드레일(73)을 따라 전후방향으로 이송되고, 상단부에 힌지(50)를 안착시키는 힌지안착부(74)가 회전실린더에 의해 회전하는 구조로 설치된다. 이와같이 상기 힌지(50)는 컨베이어벨트(63)에 의해 이송되고, 로봇암(54)에 의해 그립핑 되어 제1회전이송부(55)의 힌지안착부(74)에 안착되게 된다.

이때, 상기 로봇암(54)에 의해 힌지안착부(74)에 안착된 힌지(50)의 방향과 용접이송기(75)의 그립핑 방향이 90도로 차이가 나게 되므로, 힌지안착부(74)를 90도로 회전시켜주어야 한다. 따라서, 상기 제1회전이송부(55)는 힌지안착부(74)의 방향을 90도 회전시켜 엘엠가이드 및 엘엠베어링의 조합을 이용한 가이드레일(73) 을 따라 전방향으로 이송되게 된다.

도 17 내지 도 19에 도시한 바와 같이, 상기 힌지안착부(74)의 하부에는 두개의 RH(트렁크리드의 오른쪽;Right Hand) 및 LH(트렁크리드의 왼쪽;Left Hand) 힌지 구분용 센서(76)가 설치되고, 상기 센서(76)의 상단에 이동가능하게 설치된 구분돌기가 (너트가 부착되는) 볼트구멍을 관통하여, 즉 오른쪽 힌지(50)가 힌지안착부(74)에 안착되면 오른쪽 센서(76a)의 구분돌기가 상승하고, 왼쪽 힌지(50)가 안착되면 왼쪽 센서(76b)가 상승하여 관통함으로써, 기구적으로 구현될 수 있고, 이 센서는 PLC프로그램과 연동하여 구성될 수 있다.

도 20 내지 도 24에 도시한 바와 같이, 상기 제1회전이송부(55)가 전방향으로 이송되게 되면, 용접이송기(75)는 제2회전이송부(58)에서 좌측으로 이동하여 제1회전이송부(55)에서 정지한 다음, 용접이송기(75)의 클램핑부(77)가 제1회전이송부(55)에 안착된 힌지(50)를 클램핑하게 된다.

상기 클램핑부(77)는 제1회전이송부(55)에 의해 회전된 힌지의 끝단부를 폭방향으로 이동하여 클램핑하게 되고, 상기 용접이송기(75)는 실린더에 의해 좌우방향으로 이동시에는 상승하고, 힌지안착부(74)에 안착된 힌지(50)를 클램핑하거나 용접시에는 하강하는 구조로 설치된다.

상기 용접이송기(75)는 용접이송모터(78)에 의해 가동되는 볼스크류로부터 구동력을 전달받아 좌우이송프레임(79)에 설치된 엘엠가이드 및 엘엠베어링에 의해 좌우방향으로 이송될 수 있다.

또한 상기 용접이송기(75)의 하부에 설치된 실린더에 의해 전후방향으로 이 송되며, 용접이송기(75)의 뒤쪽에 위치한 용접부(53)에 힌지(50)를 로딩시켜준다.

도 25 내지 도 28f에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 용접부(53)는 프로젝션 용접 방식을 채택하였으며, 상하방향으로 움직이는 용접봉(80)과, 용접봉(80)에 의해 용접시 힌지를 지지하는 용접받침대(81)를 포함한다.

상기 용접이송기(75)는 후방향으로 이송하여 용접받침대(81)에 힌지(50)를 로딩시키면, 용접이송기(75)의 뒤쪽에 위치한 너트피더기(56)에서 너트가 공급되게 된다.

상기 너트피더기(56)는 너트공급부(82)에서 일렬로 정렬되어 공급되고, 내부에는 설치된 너트로딩부가 일렬로 공급된 너트(59)를 힌지구멍의 설치자리면에 안착시켜주는 구조로 설치되어 있다. 이때, 너트로딩부는 전기신호를 받아 자기장에 의해 너트피더기(56) 내부에서 외부로 출입하면서 너트 로딩시 너트가 힌지구멍(83)의 설치자리면 위로 이동하여 자기장이 없어지게 되면 안착되는 구조로 설치된다.

상기 용접받침대(81)에는 너트(59)의 안착을 돕고 용접시 너트(59)가 힌지구멍(83)의 설치자리면에서 편심되는 것을 방지하기 위해 힌지구멍(83)을 관통하도록 형성된 용접돌기(84)가 형성되어 있다.

또한, 상기 용접돌기(84)를 사이에 두고 용접받침대(81)의 좌우측에는 너트(59)가 용접된 후 힌지의 용접부위가 용접받침대(81)의 융착되는 것을 방지하기 위한 탈착가이드블럭(85)이 상하방향으로 움직이도록 설치되어 있다.

상기 용접이송기(75)에 의해 힌지구멍(83)이 돌기부(59a)에 삽입되고, 너트 피더기(56)에서 너트로딩부에 의해 돌출되어 힌지구멍(83)의 중심위치에 정확하게 안착되면 용접봉(80)이 하방향으로 이동하여 용접을 실시하게 된다.

상기 용접봉(80)에 의해 용접되는 용접너트(59)는 2타점으로 힌지구멍(83)의 중심에 용접되고, 너트(59)의 가장자리에는 적어도 4개소에서 돌기부가 돌출형성되어 힌지구멍(83)의 주변에 용접되게 된다.

상기 용접너트(59)는 용접이송기(75)가 전후방향으로 이송되면서 힌지(50)의 2곳에 용접된 후, 용접된 힌지(50)가 용접이송기(75)에 의해 우측에 위치한 제2회전이송부(58)로 이송되게 된다.

도 29a 내지 도 33에 도시한 바와 같이, 상기 제2회전이송부(58)는 제1회전이송부(55)의 우측에 설치되고, 상단에는 힌지(50)가 안착되는 힌지안착부(86)가 설치되고, 하부에는 힌지안착부(86)를 회전시켜주는 회전실린더가 설치되어 있다.

상기 용접이송기(75)의 힌지 클램핑방향은 좌우방향이고, 비전이송기(87)의 힌지 클램핑방향은 전후방향이므로, 상기 제2회전이송부(58)는 힌지안착부(86)가 전후방향(힌지길이가 긴쪽이 향하는 방향)에서 좌우방향으로 90도 회전하는 구조로 설치된다.

상기 용접이 완료된 힌지(50)에 너트(59)가 누락되거나 편심되었는지를 검사하기 위해 비전이송기(87)를 통해 비전장치로 이송된다.

도 34a 내지 도 36에 도시한 바와 같이, 상기 비전이송기(87)는 가이드레일을 따라 전후방향으로 이송되고, 회전실린더에 의해 좌우방향으로 회전하는 구조로 설치되며, 상단에는 클램핑부(88)가 실린더에 의해 전후방향으로 움직여서 클램핑 하는 구조로 설치되어 있다.

상기 제2회전이송부(86)에 의해 힌지안착부(86)가 우측으로 회전되면 비전장치 앞쪽에 대기하고 있던 비전이송기(87)가 전방향으로 이송되어 힌지(50)를 클램핑하여 다시 후방향으로 이송되고, 회전실린더에 의해 뒤쪽으로 회전하여 비전장치로 이송되게 된다.

도 37에 도시한 바와 같이, 상기 비전장치는 검사결과를 표시 및 입력해주는 모니터(95), 키보드와 같은 입출력장치, 프로그램을 제어하는 컴퓨터 본체(94), 힌지에 용접된 너트의 영상을 촬영하기 위한 카메라(90) 및 LCD 백 라이트 패널(91)(BACK LIGHT PANEL;이하, "라이트패널"이라함)로 구성되어 있다.

상기 라이트 패널(91)은 비전장치에서 하부에 설치되고, 카메라(90)는 라이트 패널(91)의 상부에 설치되며, 비전이송기(87)에 의해 이송된 힌지(50)가 라이트패널(91)의 상부로 이동되고, 이 힌지(50)를 카메라(90)가 촬영한다.

상기 비전장치에 의한 용접너트(59)의 양부 판별을 위한 검사항목은 전체 공정중의 용접상태 검사와 양부의 판정, 너트 용접의 누락 검사를 통한 너트 유무 판정 및 용접된 너트(59)의 편심 검사 등이다.

상기 컴퓨터 본체(94)에는 하드웨어와 소프트웨어가 탑재되어 있고, 하드웨어로는 프로세서, 메모리 및 운영체제와, 영상 획득을 위한 프레임 그래버(GRABBER),와 데크 보드(DAQ BOARD)를 포함하고, 하드웨어와 소프트웨어 간에 원활한 인터페이스를 위하여 디지털 입출력 데이터 획득 보드를 포함한다.

상기 카메라(90)는 공장자동화(FA)용으로 아날로그 CCD 카메라를 채택할 수 있고, PLC로부터 데이터 획득 보드로 입력된 신호에 의해 카메라가 동작하여 1장의 영상이 획득되도록 비전검사프로그램을 구성한다.

검사 알고리즘으로는 패턴매칭(Pattern Matching)법가 사용되고, 양품으로 선정된 힌지의 너트부를 정형(template)으로 하고 영상에서 연산하고자 하는 관심영역 내의 대상과 정형을 연산한다.

패턴매칭 알고리즘(또는 템플리트 매칭 알고리즘)은 패턴 T와 검사할 영상의 겹쳐진 영상부분 I를 서로 겹쳐놓고 대응되는 픽셀의 밝기 값을 서로 빼서 차이값을 더하는 것이다. 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

상기 식에서 MAD(Mean Absolute Difference)는 차이의 절대값을 더한 것이고, MSE(Mean Square Error)는 차이의 제곱값을 더하는 것이고, T(x_i,y_i)와 I(x_i,y_i)는 각각 패턴영상 픽셀의 밝기 및 겹쳐진 영상 픽셀의 밝기를 나타낸다. 여기서, 패턴과 겹쳐진 부분의 영상 밝기값에 따라 각각의 비교치를 계산할 수 있다.

상기 비전검사프로그램은 동영상 시에 발생할 수 있는 불필요한 메모리의 사용을 감소시키기 위해 외부에서 들어오는 입력신호에 의해 카메라(90)에서 영상이 트리거되어 정지영상에서 패턴정합 연산이 이루어지고, 또한 메모리 절약을 위해 관심영역 내에서 연산이 이루어지도록 한다.

상기 프로그램 상에 설정할 수 있는 기능을 추가하여 작업시 패턴 매칭에 영향을 미치는 미세한 빛의 변화에 대응하기 위해 최소 정합도를 조절할 수 있도록 한다.

또한, 작업 중의 화면에서는 피검사체가 영상내로 들어왔을 때 1장의 이미지를 찍는 것에 반하여 설정 중에서는 동영상으로 영상이 나와 설정시 작업이 용이하게 할 수 있다. 도 43은 본 발명의 일실시예에 따른 비전 검사프로그램의 설정 중의 모습을 나타내고 있다.

작업공정의 데이터베이스화는 작업 공정 중 발생한 총 생산량 및 양품, 불량품의 개수를 검사프로그램 상에 비주얼하게 표시하도록 하여, 이에 따른 결과가 파일로 저장되도록 할 수 있다.

또한, 하루 생산 달성량을 적용 및 달성 시 경과시간을 볼 수 있게 하여 다음날 공정 시에 참고할 수 있도록 프로그램 할 수 있다. 도 44는 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램에서 데이터베이스의 부분을 나타내고 있다.

도 45는 비전장치의 검사흐름을 나타내는 블럭도로서, 먼저 PLC(Programmable Logic Controller)로부터 신호가 데크 보드에 입력되고, 데크보드는 영상획득보드 및 카메라에 신호를 출력한 다음, 패턴 매칭법에 의해 검사가 진행되게 된다.

상기 비전검사프로그램에 따른 제어부는 너트의 용접상태, 누락 및 편심 등의 양부판별을 위한 검사부와, 출력신호를 담당하는 신호처리부, 데이터베이스부, 힌지종류 및 제품의 양부를 판단하는 판단부로 구성된다. LabVIEW로 구성한 각각의 프로그램은 도 46 내지 도 49와 같다.

도 46은 비전검사프로그램의 핵심부분인 패턴매칭을 통한 검사부분을 나타내고, 도 47은 검사체의 양부판별을 통한 신호처리부를 나타내고, 도 48은 양부판별 후 데이터베이스부를 나타내고, 도 49는 RH, LH 제품의 판별부분를 나타낸다.

도 50a 내지 도 50c는 비전검사프로그램의 각 모드별 모습을 나타내는 도면으로서, 도 50a는 오른쪽(RH) 써포트힌지의 합격판정을 나타내고, 도 50b는 왼쪽(LH) 써포트힌지의 합격판정을 나타내고, 도 50c는 검사중 불합격판정을 나타내는 이미지이다.

상기 비전검사프로그램은 컴퓨터의 부팅이후 즉시 실행되도록 프로그래밍 되었으며, 힌지의 검사부분이 비전 프로그램의 관심영역 내에 들어왔을 때 검사연산이 이루어지도록 프로그래밍 되었고, 들어온 영상을 분석하여 자동으로 LH와 RH를 판단하도록 프로그래밍 되었다.

또한, 총생산량과 양품 판정 수 및 불량 판정 수를 보이도록 하였고, 이것을 열람 후 생산량 및 양부 개수를 그래프로 그려 작업자가 비주얼하게 생산 상황을 모니터링 할 수 있도록 하였고, 이 데이터들이 텍스트 파일로 작업자가 원하는 작업폴더에 저장되도록 하였다. 도 51은 프로그램에 의해 텍스트 파일로 저장된 파일의 내용을 나타낸다.

상기와 같은 비전장치를 적용하여 본 결과 양호한 진행됨을 볼 수 있었으며, 또한 사용된 패턴정합 알고리즘이 검사에 적합함을 확인하였다. 비전을 이용한 검 사시스템으로 제품의 불량유형 검출 및 통계화가 가능하게 되며, 소요인원의 감소로 여유인력의 확보가 기대되고 있다.

또한, 너트의 편심도 검사로써 숙련된 작업자의 감에 의한 검사 시와 비교할 때에 작업자들의 판정과 동일한 수준에서 비전검사가 수행되었으며, 100㎛ 이내의 편심도를 검출할 수 있다.

그리고, 너트(59)의 유무도 판단할 수 있어서 너트(59)가 없을 경우에 검사 패턴을 찾을 수 없도록 하여 불량으로 판정할 수 있고, 조명변환에 따른 검사에 있어서내구성 있는 LCD 백 라이트 패널(91)을 채용하여 역광을 이용함으로써, 자연광이나 공장 내 불빛에 덜 민감하도록 하여으며, 실험결과 낮 동안이나 밤의 빛 환경에서 변화 없이 동일하게 측정된을 볼 수 있었다.

상기 비전장치에서 불량여부에 대한 검사가 완료된 후에는 힌지(50)가 비전이송기(87)에 의해 배출컨베이어장치(52)로 회전되고, 회전된 힌지(50)는 비전이송기(87)의 클램핑부(88)가 전후방향으로 벌어지면서 배출컨베이어장치(52)에 낙하하여 뒤로 이송되게 된다.

상기 배출컨베이어장치(52)는 공급컨베이어장치(51)와 평행하게 전후방향으로 배치되고, 모터(60)등과 같은 구동수단에 의해 구동휠(61) 및 종동휠(62)이 회전하여 컨베이어벨트(63)가 전후방향으로 이송되는 구조로 설치된다.

상기 컨베어어벨트(63)를 통해 이송된 힌지(50)는 배출컨베이어장치(52)의 후단에 설치된 양부판별패널(92)을 이용하여 양호한 제품(힌지)과 불량한 제품으로 구분되어 배출되게 된다.

상기 양부판별패널(92)은 배출컨베이어장치(52)의 후단에 모터 등과 같은 구동수단으로부터 구동력을 전달받아, 프로그램화된 제어부에 의해 모터가 제어되어 양부판별패널(92)이 일방향으로 회전하면 양호제품수납용기(96)로 낙하하여 수납되고, 타방향으로 회전하면 불량제품수납용기(97)로 낙하하여 수납되는 구조로 설치된다.

또한, 상기 양부판별패널(92)의 중간부가 회전축(93)에 경사지게 설치되어, 제품의 양부판정에 따라 회전축이 대략 90도로 좌우로 회전하여 컨베이어벨트(63)에 의해 이송된 힌지(50)가 양부판별패널(92) 위로 떨어지면 양호제품수납용기 또는 불량제품수납용기로 떨어지게 된다.

이와 같은 구성에 의한 용접장치를 통해 너트(59) 및 힌지(50)의 투입에서 배출까지의 공정이 자동화되고, 이를 통해 멀티 작업이 가능해짐에 따라 투입인원이 1/3로 절감되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상 을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래의 트렁크리드가 차량에 장착된 상태를 나타내는 사시도이고,

도 2는 도 1에서 트렁크리드힌지를 나타내는 구성도이고,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치를 나타내는 평면도이고,

도 4는 도 3의 정면도이고,

도 5는 도 3의 측면도이고,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 컨베이어장치를 나타내는 평면도이고,

도 7은 도 6의 측면도이고,

도 8은 도 6의 정면도이고,

도 9는 도 7의 작동상태를 나타내는 개념도이고,

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇암의 구성을 나타내는 평면도이고,

도 11은 도 10의 정면도이고,

도 12는 도 10의 측면도이고,

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇암을 통한 공급컨베이어장치에서 제1회전이송부로의 이송을 나타내는 도면이고,

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일실시예에 따른 제1회전이송부의 작동상태를 나타내는 평면도이고,

도 15a 및 도 15b는 도 14a 및 도 14b의 측면도이고,

도 16은 도 14a의 정면도이고,

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 제1회전이송부에서 힌지구분용 센서의 작동상태를 나타내는 도면이고,

도 18은 도 17의 정면도로서, 오른쪽 힌지를 나타내는 도면이고,

도 19는 도 17의 정면도로서, 왼쪽 힌지를 나타내는 도면이고,

도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 용접이송기를 나타내는 평면도이고,

도 21은 도 20의 정면도로서, 용접이송기의 작동순서를 나타내고,

도 22는 도 20의 측면도이고,

도 23a 및 도 23b는 도 20의 용접이송기에서 클램핑부의 작동상태를 나타내는 평면도이고,

도 24는 도 15b에서 제1회전이송부 이송후 용접이송기의 작동상태를 나타내는 측면도이고,

도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 용접부를 나타내는 평면도이고,

도 26은 도 25의 정면도이고,

도 27은 도 25의 측면도이고,

도 28a 내지 도 28f는 본 발명의 일실시예에 따른 힌지의 용접순서를 나타내는 도면이고,

도 29a 및 도 29b는 본 발명의 일실시예에 따른 용접이송기에서 제2회전이송부로의 이송상태를 나타내는 도면이고,

도 30a 및 도 30b는 도 29a 및 도 29b의 측면도이고,

도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 제2회전이송부의 평면도이고,

도 32는 도 31의 정면도이고,

도 33은 도 31의 측면도이고,

도 34a 및 도 34b는 본 발명의 일실시예에 따른 힌지가 비전이송기를 통한 제2회전이송부에서 비전부로의 이송상태를 설명하기 위한 평면도이고,

도 35 및 도 36은 도 34a의 정면도 및 측면도이고,

도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 비전부를 나타내는 구성도이고,

도 38은 본 발명의 일실시예에 따른 배출컨베이어장치를 나타내는 평면도이고,

도 39는 도 38의 정면도이고,

도 40은 도 38의 측면도이고,

도 41은 도 38의 배면도이고,

도 42는 본 발명의 일실시예에 따른 용접공정에 의해 제작된 써포트힌지를 나타내는 사시도이고,

도 43은 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램의 설정부분을 나타내는 이미지이고,

도 44는 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램의 데이터베이스 부분을 나타내는 이미지이고,

도 45는 본 발명의 비전시스템의 검사흐름도이고,

도 46은 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램의 패턴매칭을 통한 검사부를 나타내는 도면이고,

도 47은 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램의 검사체의 양부판별을 통한 신호처리부를 나타내는 도면이고,

도 48은 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램의 양부판별 후 데이터베이스부를 나타내는 도면이고,

도 49는 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램의 오른쪽 왼쪽 제품의 판별부를 나타내는 도면이고,

도 50a 내지 도 50c는 본 발명의 일실시예에 따른 비전프로그램의 각 모드별 모습을 나타내는 이미지이고,

도 51은 본 발명의 일실시예에 따른 저장된 파일 내용을 나타내는 이미지이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50 : 써포트힌지 51 : 공급컨베이어장치

52 : 배출컨베이어장치 53 : 용접부

54 : 로봇암 55 : 제1회전이송부

56 : 너트피더기 57 : 비전부

58 : 제2회전이송부 59 : 너트

60 : 컨베이어용 모터 61 : 구동휠

62 : 종동휠 63 : 컨베이어벨트

64 : 스토퍼용 실린더 70 : 전후이송프레임

71,73 : 가이드레일 72 : 그립부

74,86 : 힌지안착부 75 : 용접이송기

76 : 힌지구분용 센서 77,88 : 클램핑부

78 : 용접이송모터 79 : 좌우이송프레임

80 : 용접봉 81 : 용접받침대

82 : 너트공급부 83 : 힌지구멍

84 : 용접돌기 85 : 탈착가이드블럭

87 : 비전이송기 90 : 카메라

91 : LCD 백라이트 패널 92 : 양부판별패널

93 : 회전축 94 : 컴퓨터본체

95 : 모니터 96 : 양호제품수납용기

97 : 불량제품 수납용기

Claims

삭제
피용접물인 써포트힌지(이하,"힌지"라고함)를 투입 및 배출시키기 위한 공급및 배출컨베이어장치;

상기 공급컨베이어장치에 투입된 힌지를 용접부로 이송하기 위한 용접이송수단;

용접부에 이송된 힌지에 너트를 자동으로 공급하는 너트피더기;

상기 너트를 힌지의 볼트구멍에 자동으로 용접하는 용접부;

상기 너트가 용접된 힌지를 용접부에서 비전부로 이송 및 비전부에서 배출컨베어어장치로 이송하기 위한 비전이송수단; 및

상기 너트가 용접위치에 제대로 용접되었는지를 검사하기 위한 비전부;

를 포함하여 구성된 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치에 있어서,

상기 공급 및 배출컨베이어장치는 좌우에 일정한 간격으로 평행하게 배치되어 힌지의 공급 및 배출이 별개로 이루어지며, 공급컨베이어장치는 힌지가 뒤쪽에서 앞쪽으로 진행하도록 작동하고, 배출컨베이어장치는 앞쪽에서 뒤쪽으로 진행하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 2에 있어서,

상기 공급컨베이어장치는 컨베이어벨트가 모터에 의해 회전하는 구조로 설치되고, 상기 컨베이어벨트의 앞쪽 양측에 힌지를 그립핑할 수 있는 거리를 확보하기 위해 앞뒤로 일정한 간격을 두고 설치된 스토퍼용 실린더를 포함하고, 상기 스토퍼용 실린더의 앞쪽에서 피스톤이 전진하여 앞으로 이동하던 힌지를 막아 세우는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 2에 있어서,

상기 배출컨베이어장치는 컨베이어벨트가 모터에 의해 회전하는 구조로 설치되고, 상기 컨베이어벨트의 뒤쪽 하부에 양호한 힌지와 불량인 힌지를 구분하기 위한 양부판별패널이 회전축을 통해 회전가능하게 설치되고, 양부판별패널의 중심부가 회전축에 접선방향으로 결합되어 양부판별패널이 비전부의 양부판별에 따라 정방향 또는 역방향으로 일정한 경사각을 유지하도록 회전되며, 상기 컨베이어벨트에 의해 후방향으로 이송된 힌지가 일정한 경사각이 유지된 양부판별패널에 의해 양호 또는 불량제품으로 구분되는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 2에 있어서,

상기 용접이송수단은 공급컨베이어장치의 전단에 위치한 힌지를 그립핑하여 제1회전이송부에 전후방향으로 이송시켜주는 로봇암;

상기 로봇암에 의해 힌지가 안착되도록 상단부에 힌지안착부가 설치되며, 힌지를 수평회전 및 전후방향으로 이송하여 용접이송기에 공급하는 제1회전이송부; 및

상기 제1회전이송부에서 공급된 힌지를 좌우 및 전후방향으로 이송하여 용접부에 로딩시켜주는 용접이송기;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 5에 있어서,

상기 로봇암은 가이드레일을 따라 전후방향으로 이송되는 전후이송프레임과, 상기 전후이송프레임에 상하방향으로 설치된 실린더와, 상기 실린더 하부에 연결된 그립부에 의해 힌지를 그립핑하여 전후 및 상하방향으로 이송하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 5에 있어서,

상기 제1회전이송부는 실린더에 의해 가이드레일을 따라 전후방향으로 이송되고, 회전실린더에 의해 좌우방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 5에 있어서,

상기 용접이송기는 상단에 설치된 클램핑부에 의해 힌지안착부에 안착된 힌지의 일단부를 그립핑하고, 하단에 설치된 가이드레일을 따라 좌우로 이송되며, 실린더에 의해 전후방향으로 이송되는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 2에 있어서,

상기 용접부는 용접이송기에 의해 로딩된 힌지를 지지하는 용접받침대와, 상기 힌지에 너트가 부착되는 힌지 구멍을 관통하는 용접돌기와, 상기 용접돌기의 상부에서 상하방향으로 이동하여 너트를 힌지에 용접하는 용접봉을 포함하고, 상기 용접봉은 프로젝션 용접에 의해 너트를 용접하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 9에 있어서,

상기 용접받침대에는 너트 용접시 힌지가 용접받침대에 융착되지 않도록 용접돌기를 사이에 두고 탈착가이드블럭이 설치되고, 상기 탈착가이드블럭은 실린더에 의해 상하방향으로 이동하여 힌지를 용접받침대에서 탈착시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 9에 있어서,

상기 너트피더기는 용접부의 뒤쪽에 경사지게 설치되고, 내부에 너트로딩부가 설치되며, 상기 너트로딩부는 전기신호를 받아 자기장에 의해 너트피더기 내부에서 외부로 출입하면서 너트 로딩시 너트가 힌지구멍의 설치자리면 위로 이동하고, 상기 자기장이 없어지면 안착되는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 5에 있어서,

상기 비전이송수단은 용접이송기에 의해 힌지가 안착되도록 상부에 힌지안착부가 설치되고, 하단부가 실린더에 의해 수평방향으로 회전되는 제2회전이송부; 및

상기 제2회전이송부에 안착된 힌지를 좌우방향으로 직선이송 및 좌우방향으로 회전이송하는 비전이송기를 포함하고, 상기 비전이송기는 하단부에 설치된 가이드레일을 따라 좌우방향으로 직선이송되고, 실린더에 의해 좌우방향으로 회전이송되는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 12에 있어서,

상기 제1회전이송부 및 제2회전이송부의 힌지안착부에는 두개의 힌지 구분용 센서가 설치되고, 상기 센서의 상단에 구분돌기가 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 힌지안착부에 힌지가 안착될 경우에 트렁크리드의 좌측 또는 우측에 사용되는 위치에 따라 용접위치가 다른 힌지구멍으로 상기 센서 중 어느 하나의 구분돌기가 삽입되어 힌지의 종류를 구분하는 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.
청구항 2에 있어서,

상기 비전부는 상부에 설치되어 용접너트의 누락 및 편심도를 촬영하는 카메라;

상기 카메라를 통해 획득된 영상과 양품으로 선정된 힌지의 영상을 패턴매칭(pattern matching)법으로 비교하여 양부를 판별하는 제어부; 및

상기 제어부로부터 검사결과를 표시하는 표시수단;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 써포트힌지용 너트의 용접 및 비전장치.