KR100996590B1

KR100996590B1 - 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100996590B1
Application number: KR1020080133767A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 박현준
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-11-25
Also published as: KR20100075143A

Abstract

두께가 서로 다른 판재를 용접한 테일러 웰디드 블랭크재로 구성되는 차체 패널을 초기 프레스 포밍 성형 후, 로봇 행거를 통하여 다음 공정으로 이송 전에 암실 지그 상에 로딩하여 그 용접부에 대하여 조사되는 발광유닛의 조사광이 상기 용접부의 크랙이나 핀홀 등을 관통하여 누설되는지를 암실 지그 내부의 수광유닛을 통하여 검출하여 용접부 불량 여부를 판별하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법을 제공한다.

테일러 롤러 블랭크재, TWB, 용접, 결함, 검출장치, 암실 지그

Description

테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR INSPECTING WELDING PORTION FOR TAILOR WELDED BLANK AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두께가 서로 다른 판재를 용접한 테일러 웰디드 블랭크재(TWB, Tailor Welded Blank)로 구성되는 차체 패널의 용접부에 대하여 크랙이나 핀홀(용접가스에 의해 용접부에 발생되는 비정상적인 기공)을 검출하여 용접부 불량 여부를 판별하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 메이커에서 자동차를 생산하기까지는 2 내지 3만 여개의 부품을 수차례의 조립공정을 통하여 이루어진다.

특히, 차체는 자동차 제조과정의 첫 단계로서, 여러 종류의 프레스 장치를 통하여 제품패널을 생산한 후, 차체공장으로 옮겨와서 제품패널의 각 부분이 조립되어 화이트 보디(B.I.W) 상태로 이루게 되는 것이다.

이와 같이, 차체의 각 부분을 이루는 제품패널의 성형을 위해서는 최초로 코 일소재를 제품패널의 사이즈에 맞게 적당한 크기로 절단하는 블랭킹(BLANKING) 공정을 거친 후, 도 1에서와 같이, 여러 종류의 프레스 장비를 통하여 일정한 형태로 가압 성형하는 포밍(101;FORMING) 성형공정 후, 트리밍(103;TRIMMING)과 피어싱(PIECING) 및 플랜징(105;FLANGING)과 재성형(107;RESTRIKE) 등의 프레스 공정에서 절단, 홀 가공, 절곡, 재성형 등의 성형작업을 거치게 되는 것이다.

이러한 프레스 라인의 공정을 통하여 차체 패널을 생산하는 과정에서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 차량용 도어(200)의 도어 인너패널(201)의 경우, 최근에는 도어 힌지와 연결되는 국부적인 부분의 두께는 두껍게 하고, 나머지 부분은 기존과 동일하도록 서로 다른 두께를 갖는 판재(203,205)를 레이저빔을 통하여 용접하여 가공되는 용접부(W)를 갖는 테일러 롤러 블랭크재를 이용하여 성형함으로써 도어 자체 중량을 최소화하면서도 그 강성은 충분히 확보할 수 있도록 하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 테일러 웰디드 블랭크재를 이용하여 도어 인너패널(201)과 같은 차체 패널을 성형하게 되면, 각 판재(203,205)의 용접공정 중에 자주 발생되는 선형 용접부(W)에서의 크랙이나 핀홀 등 결함으로 인해 초기 프레스 포밍 성형공정(101) 후, 대부분 불량이 나타나게 된다.

이와 같이, 용접부(W)가 불량한 차체 패널이 다음 공정으로 투입되는 경우, 금형이 손상되거나 공정이 중단되는 등의 문제점이 있어, 이를 방지하기 위하여 기존에는 상기 용접부(W)를 검사하도록 스캔장비를 적용하여 왔으나, 검사시간이 길고, 인라인에서 실시간으로 검사하기에는 부적합하여 별도의 검사공정을 구비해야 하는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 두께가 서로 다른 판재를 용접한 테일러 웰디드 블랭크재로 구성되는 차체 패널을 초기 프레스 포밍 성형 후, 로봇 행거를 통하여 다음 공정으로 이송 전에 암실 지그 상에 로딩하여 그 용접부에 대하여 조사되는 발광유닛의 조사광이 상기 용접부의 크랙이나 핀홀 등을 관통하여 누설되는지를 암실 지그 내부의 수광유닛을 통하여 검출하여 용접부 불량 여부를 판별하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치는 로봇 행거를 통하여 포밍 공정에서 다음 공정으로 이송되는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부를 검사하기 위한 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치에 있어서,

상기 이송되는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 대응하여 상기 로봇 행거에 장착되어 상기 용접부에 대하여 조사광을 조사하는 발광유닛; 상기 각 공정 사이에 구비되며, 포밍된 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 가장자리 형상을 따라 상단을 안착면으로 형성하고, 내부에는 상기 안착면에 상기 테일러 웰디드 블랭크재가 그 가장자리를 통하여 안착되면 암실이 되는 공간부를 갖는 암실 지그; 상기 암실 지그의 공간부 내부에 구성되어 실린더 구동에 의해 높이조절이 가능하며, 상기 용 접부에 대하여 조사되는 상기 발광유닛의 조사광이 상기 용접부의 결함으로 인해 누설되면, 그 누설광을 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 수광유닛을 포함한다.

상기 암실 지그의 안착면 양측에는 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태를 감지하여 그 신호를 상기 제어기로 출력하는 적어도 2개 이상의 안착감지센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 안착감지센서는 근접센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 발광 유닛은 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 대응하도록 상기 로봇 행거의 행거 프레임 하부에 평행하게 설치되는 발광 프레임; 상기 발광 프레임을 따라 일정간격으로 다수개 설치되는 발광 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 발광 다이오드는 적외선 영역의 광을 발광하는 것을 특징으로 한다.

상기 수광유닛은 상기 암실 지그의 공간부 하면에 설치되는 다수개의 승하강 실린더; 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 대응하도록 상기 각 승하강 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 다수개의 수광 프레임; 상기 각 수광 프레임 상에 설치되어 상기 누설광을 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 수광센서;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 다수개의 승하강 실린더 중, 하나의 승하강 실린더는 상기 암실 지그의 공간부 하면에 하단이 힌지 연결되고, 그 작동로드의 선단은 그 수광 프레임의 하면에 힌지 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 다수개의 수광 프레임 중, 2개의 수광 프레임은 상호 힌지 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어방법은 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 감지신호를 수신하는 제1단계; 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태가 정상인가를 판단하는 제2단계; 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태가 정상이면, 발광유닛의 발광 다이오드를 작동하여 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 조사광를 조사하는 제3단계; 상기 제3단계에 이어서, 암실 지그 내부의 수광유닛의 수광센서로부터 신호를 수신하는 제4단계; 상기 수광센서의 신호로부터 누설광이 감지되었는가를 판단하는 제5단계; 상기 수광센서의 신호로부터 누설광이 감지된 것으로 판단되는 경우, 부저 신호를 출력하는 제6단계; 상기 수광센서의 신호로부터 누설광이 감지되지 않은 것으로 판단되는 경우, 정상 신호를 출력하는 제7단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2단계는 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태가 비정상이면, 상기 테일러 웰디드 블랭크재를 재 셋팅하여 상기 제1단계로 리턴하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치 및 그 제어방법에 의하면, 두께가 서로 다른 판재를 용접한 테일러 웰디드 블랭크재로 구성되는 차체 패널을 초기 프레스 포밍 성형 후, 로봇 행거를 통하여 다음 공정으로 이송 전에 암실 지그 상에 로딩하여 그 용접부에 대하여 조사되는 발광유 닛의 조사광이 상기 용접부의 크랙이나 핀홀 등을 관통하여 누설되는지를 암실 지그 내부의 수광유닛을 통하여 검출하여 용접부 불량 여부를 판별함으로써 용접부(W)가 불량한 차체 패널이 다음 공정으로 투입되는 것을 방지하여 금형의 손상 및 공정이 중단되는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 스캔장비에 비해 상기 용접부(W)를 검사하는 시간이 단축되고, 인라인에서 실시간으로 검사하기에 적합한 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작동을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어 블럭도이다.

본 실시예에 따른 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치는 로봇 행거(1)를 통하여 프레스 포밍 공정에서 초기 프레스 포밍성형 후, 다음 공정으로 이송되는 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 용접부(W)를 검사하기 위한 것으로, 도 3에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 발광유닛(U1)과, 암실 지그(3) 및 수광유닛(U2)을 갖는다.

상기 발광유닛(U1)은 상기 로봇 행거(1)의 진공컵(5)에 흡착된 상태로 이송되는 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 용접부(W)에 대응하여 상기 로봇 행거(1)의 행거 프레임(7)에 장착되어 상기 용접부(W)에 대하여 조사광을 조사하도록 구성된다.

즉, 상기 발광유닛(U1)은 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 용접부(W)에 대응하도록 상기 행거 프레임(7)의 하부에 평행하게 발광 프레임(11)이 설치되고, 상기 발광 프레임(11)을 따라서는 상기 조사광을 발광하는 발광 다이오드(13)가 일정간격으로 다수개 설치된다.

여기서, 상기 발광 다이오드(13)는 적외선 영역의 광을 발광하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 암실 지그(3)는 초기 프레스 포밍 공정과 다음 공정인 트림 공정 사이에 설치되는데, 상기 암실 지그(3)는 포밍된 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 가장자리 형상을 따라 상단을 안착면(F)으로 형성하고, 내부에는 상기 안착면(F)에 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)가 그 가장자리를 통하여 안착되면 암실이 되는 공간부(S)를 갖는다.

여기서, 상기 암실 지그(3)의 안착면(F)에는 양측에 각각 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 안착 상태를 감지하여 그 신호를 상기 제어기(20)로 출력하는 제1,제2안착감지센서(S1,S2)가 설치된다.

즉, 상기 제1,제2안착감지센서(S1,S2)는 근접센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 수광유닛(U2)은 상기 암실 지그(3)의 공간부(S) 내부에 구성되어 실린더 구동에 의해 높이조절이 가능하며, 상기 용접부(W)에 대하여 조사되는 상기 발광유닛(U1)의 조사광이 상기 용접부(W)의 결함으로 인해 누설되면, 그 누설광을 검출하여 그 신호를 제어기(20)로 출력하게 된다.

이러한 수광유닛(U2)은 상기 암실 지그(3)의 공간부(S) 하면에 3개의 승하강 실린더(CY1,CY2,CY3)가 설치되고, 상기 각 승하강 실린더(CY1,CY2,CY3)의 작동로드 선단에는 각각 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 용접부(W)에 대응하도록 수광 프레임(21,22,23)이 설치된다.

또한, 상기 각 수광 프레임(21,22,23) 상에는 각각 수광센서(25)가 설치되어 상기 누설광을 검출하여 그 신호를 제어기(20)로 출력하게 된다.

여기서, 상기 3개의 승하강 실린더(21,22,23) 중, 하나의 승하강 실린더(23)는 상기 암실 지그(3)의 공간부(S) 하면에 하단이 힌지(H) 연결되고, 그 작동로드의 선단은 그 수광 프레임(23)의 하면에 힌지(H) 연결되어 설치된다.

또한, 상기 3개의 수광 프레임(21,22,23) 중, 2개의 수광 프레임(22,23)은 상호 힌지(H) 연결되어 설치된다.

이러한 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1,제2안착감지센서(S1,S2,S3)와 각 수광센서(25)가 각각의 감지신호를 제어기(20)로 입력하면, 제어기(20)는 발광 다이오드(13)와 부저(15)에 제어신호를 출력하는 메커니즘을 갖는다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어방법은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 먼저, 제어기(20)가 상기 제1,제2안착감지센서(S1,S2)로부터 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 안착 감지신호를 수신하게 된다.(S1)

이어서, 상기 제어기(20)는 테일러 웰디드 블랭크재(10)가 암실 지그(3) 상 의 안착면(F)에 정상적으로 안착되었는지를 판단하게 된다.(S2)

이때, 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 안착 상태가 비정상이면, 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)를 재 셋팅하여 상위 단계(S1)로 리턴하게 된다.(S2-1)

반면, 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 안착 상태가 정상이면, 제어기(20)는 상기 발광유닛(U1)의 발광 다이오드(13)를 작동하여 상기 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 용접부(W)에 조사광를 조사하도록 제어신호를 출력하게 된다.(S3)

상기 단계(S3)에 이어서, 제어기(20)는 암실 지그(3) 내부의 수광유닛(U2)의 각 수광센서(25)로부터 신호를 수신하게 된다.(S4)

이후, 제어기(20)는 상기 각 수광센서(25)의 신호로부터 누설광이 감지되었는가를 판단하게 된다.(S5)

이때, 상기 수광센서(25)의 신호로부터 누설광이 감지된 것으로 판단되는 경우, 제어기(20)는 테일러 웰디드 블랭크재(10)의 용접부(W)에 결함이 있는 것으로, 판단하여 부저 신호를 출력하여 부저(15)의 경고음을 통하여 작업자에게 이를 알리게 된다.(S6)

반면, 상기 각 수광센서(25)의 신호로부터 누설광이 감지되지 않은 것으로 판단되는 경우, 정상 신호를 출력하여 부저(15)를 울리지 않게 하여 연속적으로 프레스 공정이 진행되도록 한다.(S7)

도 1은 일반적인 프레스 라인의 공정도이다.

도 2는 테일러 웰디드 블랭크재를 이용한 차량용 도어의 내측 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어 블럭도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어 흐름도이다.

Claims

로봇 행거를 통하여 포밍 공정에서 다음 공정으로 이송되는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부를 검사하기 위한 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치에 있어서,

상기 이송되는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 대응하여 상기 로봇 행거에 장착되어 상기 용접부에 대하여 조사광을 조사하는 발광유닛;

상기 각 공정 사이에 구비되며, 포밍된 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 가장자리 형상을 따라 상단을 안착면으로 형성하고, 내부에는 상기 안착면에 상기 테일러 웰디드 블랭크재가 그 가장자리를 통하여 안착되면 암실이 되는 공간부를 갖는 암실 지그;

상기 암실 지그의 공간부 내부에 구성되어 실린더 구동에 의해 높이조절이 가능하며, 상기 용접부에 대하여 조사되는 상기 발광유닛의 조사광이 상기 용접부의 결함으로 인해 누설되면, 그 누설광을 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 수광유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
제1항에서,

상기 암실 지그의 안착면 양측에는

상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태를 감지하여 그 신호를 상기 제어 기로 출력하는 적어도 2개 이상의 안착감지센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
제2항에서,

상기 안착감지센서는

근접센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
제1항에서,

상기 발광 유닛은

상기 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 대응하도록 상기 로봇 행거의 행거 프레임 하부에 평행하게 설치되는 발광 프레임;

상기 발광 프레임을 따라 일정간격으로 다수개 설치되는 발광 다이오드;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
제4항에서,

상기 발광 다이오드는

적외선 영역의 광을 발광하는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
제1항에서,

상기 수광유닛은

상기 암실 지그의 공간부 하면에 설치되는 다수개의 승하강 실린더;

상기 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 대응하도록 상기 각 승하강 실린더의 작동로드 선단에 장착되는 다수개의 수광 프레임;

상기 각 수광 프레임 상에 설치되어 상기 누설광을 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 수광센서;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
제6항에서,

상기 다수개의 승하강 실린더 중, 하나의 승하강 실린더는

상기 암실 지그의 공간부 하면에 하단이 힌지 연결되고, 그 작동로드의 선단은 그 수광 프레임의 하면에 힌지 연결되는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
제6항에서,

상기 다수개의 수광 프레임 중, 2개의 수광 프레임은 상호 힌지 연결되는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치.
테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어방법에 있어서,

테일러 웰디드 블랭크재의 안착 감지신호를 수신하는 제1단계;

상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태가 정상인가를 판단하는 제2단계;

상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태가 정상이면, 발광유닛의 발광 다이오드를 작동하여 상기 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부에 조사광를 조사하는 제3단계;

상기 제3단계에 이어서, 암실 지그 내부의 수광유닛의 수광센서로부터 신호를 수신하는 제4단계;

상기 수광센서의 신호로부터 누설광이 감지되었는가를 판단하는 제5단계;

상기 수광센서의 신호로부터 누설광이 감지된 것으로 판단되는 경우, 부저 신호를 출력하는 제6단계;

상기 수광센서의 신호로부터 누설광이 감지되지 않은 것으로 판단되는 경우, 정상 신호를 출력하는 제7단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어방법.
제1항에서,

상기 제2단계에서,

상기 테일러 웰디드 블랭크재의 안착 상태가 비정상이면, 상기 테일러 웰디드 블랭크재를 재 셋팅하여 상기 제1단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 테일러 웰디드 블랭크재의 용접부 검사장치의 제어방법.