KR101149729B1 - 차체 부품의 정확도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정 상의 일측에 구비되는 지그유닛 상에 로봇에 의해 투입되는 차체 부품의 각 체결용 너트나 볼트에 대하여 각각 2개씩의 측정 실린더의 측정로드를 직접 접촉시켜 상기 측정로드의 이동량을 이용하여 제어기가 상기 체결용 너트 또는 볼트의 카 라인 좌표값("T" 좌표와 "L" 좌표)을 실시간 측정하여 허용오차 범위와 비교하여 표시, 저장 및 모니터링하도록 하는 차체 부품의 정확도 측정장치를 제공한다.

지그유닛, 측정장치, 측정방법, 정확도, 측정 실린더, 카 라인 좌표

Description

차체 부품의 정확도 측정장치{APPARATUS OF MEASURING ACCURACY FOR BODY PARTS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차체 부품의 정확도 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 상에서, 차체 부품의 각 체결용 너트나 볼트에 대하여 측정 실린더의 측정로드 접촉까지의 이동량을 카 라인 좌표값으로 실시간 측정하여 허용오차 범위와 비교할 수 있도록 하는 차체 부품의 정확도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 메이커에서 자동차를 생산하기까지는 모든 양산라인 내에서 2만 내지 3만 여개의 많은 부품들을 조립 및 용접공정을 통하여 장착함으로써 이루어진다.

이러한 차량의 양산라인에서 특히, 용접라인은 차체의 조립작업에 큰 비중을 차지하며, 로봇 시스템과 다양한 지그장치 및 대차 시스템 등을 통하여 용접공정의 자동화를 도모함으로서, 작업공정을 효율적으로 관리하고 있다.

상기 차량의 양산라인에서 차체 부품 특히, 프론트 사이드 멤버를 예로 하면, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 프론트 사이드 멤버(1)는 전방으로 범퍼빔 유닛(미도시)이 장착되고, 후방은 센터 플로워 사이드 멤버(미도시)와 연결되며, 양측 상부에는 프론트 에이프런 패널(3)이 장착되고, 좌,우측을 연결하여 후방에는 대시 패널(5)과 센터 플로워 패널(7) 등이 설치되는 차체 전방의 주요골격을 이루는 부품이다.

이러한 프론트 사이드 멤버(1)는 그 하부에 샤시 부품인 서브 프레임(9)이 조립되는데, 상기 서브 프레임(9)과의 조립을 위해서는 그 하부의 전방과 중앙에는 서브 프레임 체결용 너트(N)와 볼트(B)가 각각 용접되어 설치된다.

상기한 프론트 사이드 멤버(1)와 같은 차체 부품은 상기 서브 프레임(9)과 같은 샤시 부품과 조립을 위하여 적용되는 너트(N)와 볼트(B)의 위치가 차체 부품과 샤시 부품의 마운팅 포인트가 되는 바, 그 장착위치의 정확도가 중요하며, 이는 차체 부품의 품질을 결정짓는 중요한 인자가 된다.

즉, 상기한 너트(N)와 볼트(B)의 정확한 장착위치는 의장라인 조립 시, 차체 부품과 샤시 부품간의 장착불량을 방지하고, 완성 차량 주행 시, 쏠림 현상 방지 등, 주행 안정성 측면에서 정밀하게 다루어지며, 특히, 카 라인(CAR LINE) 상의 "T" 좌표(차체 길이방향 좌표)와 "L" 좌표(차폭 방향 좌표)로 관리된다.

이러한 마운팅 포인트들의 정확도를 확인하기 위하여 종래에는 오프라인 상의 검사지그에 차체 부품을 세팅한 후, 기준 블록과 부품 사이의 간격을 측정하여 위치 오차를 확인한 다음 허용 범위내에 있는지를 확인하는 수작업에 의한 시스템이나, 공정라인 상에서 상기 마운팅 포인트를 스캔하여 정확도를 판별하는 비젼 시스템을 적용하였다.

그러나 상기한 검사지그를 이용하는 경우, 차체(BIW) 단위로 검사지그 상에서만 측정할 수 있어 양산 중인 차체에 대해서는 정확도 불량 여부를 판단할 수 없어, 샘플 테스트(SAMPLE TEST)만 가능한 단점이 있으며, 상기한 비젼 시스템의 경우, 장비가 고가이면서도 잦은 유지 보수로 운용비용의 측면에서 비효율적인 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정 상의 일측에 구비되는 지그유닛 상에 로봇에 의해 투입되는 차체 부품의 각 체결용 너트나 볼트에 대하여 각각 2개씩의 측정 실린더의 측정로드를 직접 접촉시켜 상기 측정로드의 이동량을 이용하여 제어기가 상기 체결용 너트 또는 볼트의 카 라인 좌표값("T" 좌표와 "L" 좌표)을 실시간 측정하여 허용오차 범위와 비교하여 표시, 저장 및 모니터링하도록 하는 차체 부품의 정확도 측정장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차체 부품의 정확도 측정장치는 지그 프레임 상의 다수의 개소에 구성되는 클램핑 수단을 통하여 차체 부품을 고정하는 지그유닛; 상기 지그유닛의 일측과 타측에 구성되어 차체 부품상의 체결용 너트와 볼트에 대하여 각각 2방향으로 작동하는 각 측정 실린더의 측정로드 이동량을 상기 너트와 볼트의 각 2방향 카 라인(CAR LINE) 좌표값으로 변환하여 저장, 표시, 모니터링하는 측정유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 지그유닛은 다수개의 지주에 의해 설치되는 지그 프레임; 상기 지그 프레임 상에 설치 플레이트를 통하여 구성되어 상기 차체 부품을 적어도 2개소에서 클램핑하는 클램핑 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 클램핑 수단은 상기 지그 프레임 상의 4개소에 설치되는 설치 플레이 트; 상기 각 설치 플레이트 상에 보조 브라켓을 통하여 각각 상향 설치되는 로케이터; 상기 각 로케이터의 일측 또는 일측과 타측에 힌지 체결되는 클램핑 실린더; 상기 각 로케이터와 상기 각 클램핑 실린더의 작동로드 선단에 일측과 타측이 힌지 연결되어 상기 각 클램핑 실린더의 구동에 따라 힌지 작동하여 상기 로케이터와 함께 차체 부품을 클램핑하는 클램퍼로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 클램핑 실린더는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 측정유닛은 상기 지그 프레임의 일측과 타측에서, 상기 차체 부품상의 체결용 너트와 볼트에 대응하여 상기 지그유닛에 장착 브라켓을 통하여 차체 길이방향으로 설치되어 측정로드를 상기 너트와 볼트의 외측에 접촉시켜 그 측정로드의 이동량을 출력하는 제1측정 실린더; 상기 지그 프레임의 일측과 타측에서, 상기 차체 부품상의 체결용 너트와 볼트에 대응하여 상기 지그유닛에 장착 브라켓을 통하여 차폭방향으로 설치되어 측정로드를 상기 너트와 볼트의 외측에 접촉시켜 그 측정로드의 이동량을 제2측정 실린더; 상기 제1측정 실린더와 제2측정 실린더로부터 각 측정로드의 이동량 정보를 수신하여 기준 좌표값에 대하여 보정하여 상기 너트와 볼트의 각 차체 길이방향 좌표("T" 좌표)와 차폭방향 좌표("L" 좌표)로 된 카 라인(CAR LINE) 좌표값으로 변환하고, 허용오차 범위와 비교하여 표시, 저장 및 모니터링하는 제어로직을 갖는 제어기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1측정 실린더 및 제2측정 실린더는 그 일측면에 부착되어 각 측정로드의 이동량을 자기저항소자로 검출하는 측정센서를 포함하는 스케일 실린더로 이 루어지는 것을 특징으로 한다.

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상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 차체 부품의 정확도 측정장치에 의하면, 차체 부품 용접공정 상의 일측에 구비되는 지그유닛 상에 로봇에 의해 투입되는 차체 부품의 각 체결용 너트나 볼트에 대하여 각각 2개씩의 측정 실린더의 측정로드를 직접 접촉시켜 상기 측정로드의 이동량을 이용하여 제어기에서 상기 체결용 너트 또는 볼트의 카 라인 좌표("T" 좌표와 "L" 좌표)를 실시간 측정하여 허용오차 범위와 비교하여 표시, 저장 및 모니터링함으로써, 실제 양산 중인 차체에 대해서도 차체 부품의 품질불량 여부를 실시간 판단할 수 있으며, 전량에 대한 검사를 가능하게 하는 효과가 있다.

이로써, 차체 부품의 제작과 동시에 그 품질을 확인하여 조립공정으로의 투입여부를 결정할 수 있으며, 저가의 스케일 실린더를 적용함에 따른 설비비 절감의 효과도 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제를 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 차체 부품의 정확도 측정장치에 적용되는 프론트 사이드 멤버의 저면 사시도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차체 부품의 정확도 측정장치의 사시도이다.

먼저, 본 실시예에 따른 차체 부품의 정확도 측정장치에 적용할 차체 부품으로, 도 2에서 도시한 바와 같은 프론트 사이드 멤버(1)를 예로 하여 설명한다.

즉, 상기한 프론트 사이드 멤버(1)는 그 하부 전방과 중앙에 서브 프레임(9)과의 체결을 위한 체결용 너트(N)와 볼트(B)가 각각 구성되는데, 상기한 체결용 너트(N)와 볼트(B)의 위치 정밀도는 차체 부품의 품질을 결정짓는 중요한 인자로써, 카 라인(CAR LINE) 상의 "T" 좌표(차체 길이방향 좌표)와 "L" 좌표(차폭 방향 좌표)로 관리된다.

이러한 프론트 사이드 멤버(1) 상의 체결용 너트(N)와 볼트(B)의 정확한 위치는 의장라인에서 서브 프레임(9)과의 조립 시, 차체 부품과 샤시 부품간의 장착불량을 방지하고, 완성 차량 주행 시에도 차체의 주행 안정성 측면에서 정밀하게 오차관리가 이루어지고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차체 부품의 정확도 측정장치(10)는, 도 3과 도 4 에서 도시한 바와 같이, 상기 프론트 사이드 멤버(1)를 고정하는 지그유닛(20)과, 상기 프론트 사이드 멤버(1) 상의 체결용 너트(N)와 볼트(B)를 좌표를 측정하기 위한 측정유닛(30)으로 구성된다.

먼저, 상기 지그유닛(20)의 구체적인 구성은, 지그 프레임(21) 상의 다수의 개소에 구성되는 클램핑 수단(40)을 통하여 상기 프론트 사이드 멤버(1)를 고정하는데, 6개의 지주(23)를 통하여 지그 프레임(21)이 공정상의 일측에 구성된다.

상기 지그 프레임(21) 상에는 4개소에 설치 플레이트(25)를 통하여 상기 프론트 사이드 멤버(1)를 클램핑하는 4세트의 상기한 클램핑 수단(40)이 구성된다.

즉, 상기 각 클램핑 수단(40)은 상기 지그 프레임(21) 상의 4개소에 설치되는 설치 플레이트(25) 상에 각각 보조 브라켓(27)을 통하여 로케이터(L)가 상향하여 설치된다.

상기 각 로케이터(L)의 일측 또는 그 일측과 타측에 클램핑 실린더(CY)가 하나 혹은 2개가 힌지 체결된다.

또한, 상기 각 로케이터(L)의 일측 또는 그 일측과 타측에 각 클램퍼(C)가 하나 혹은 2개가 힌지 연결되는데, 각 클램퍼(C)의 타측은 상기 각 클램핑 실린더(CY)의 작동로드(R) 선단과 힌지 연결되어 상기 각 클램핑 실린더(CY)의 구동에 따라 힌지 작동하여 상기 로케이터(L)와 함께 상기 프론트 사이드 멤버(1)를 클램핑하게 된다.

여기서, 상기 클램핑 실린더(CY)는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 측정유닛(30)은 상기 지그유닛(20)의 지그 프레임(21) 상의 일측과 타측에 구성되어 프론트 사이드 멤버(1)상의 체결용 너트(N)와 볼트(B)에 대하여 각각 2방향으로 작동하는 각 측정 실린더(CY1,CY2)의 측정로드(R1,R2) 이동량을 상기 너트(N)와 볼트(B)의 각 2방향 카 라인(CAR LINE) 좌표값으로 변환하여 저장, 표시, 모니터링하도록 한다.

즉, 상기 측정유닛(30)의 구체적인 구성은 상기 프론트 사이드 멤버(1) 상의 체결용 너트(N)와 볼트(B)에 대하여 차체 길이방향 좌표("T" 좌표)와 차폭방향 좌표("L" 좌표)를 각각 측정하는 제1측정 실린더(CY1)와 제2측정 실린더(CY2)로 구성된다.

먼저, 상기 제1측정 실린더(CY1)는 상기 지그 프레임(21) 상의 전방 클램핑 수단(40)의 로케이터(L) 측면과, 상기 지그 프레임(21) 상의 후방측 중앙 클램핑 수단(40)에 이웃하여 상기 지그 프레임(20) 상에 구성되는 설치 플레이트(25)에 각각 장착 브라켓(29)을 통하여 상기 프론트 사이드 멤버(1) 상의 체결용 너트(N)와 볼트(B)에 대응하여 차체 길이방향(T 방향)으로 설치되어 그 측정로드(R1)를 상기 너트(N)와 볼트(B)의 외측에 접촉시켜 그 측정로드(R1)의 이동량을 제어기(50)로 출력하도록 구성된다.

또한, 상기 제2측정 실린더(CY2)는 상기 제1측정 실린더(CY1)와 함께, 상기 전방 클램핑 수단(40)의 로케이터(L) 측면과, 상기 지그 프레임(21) 상의 후방측 중앙 클램핑 수단(40)에 이웃하여 상기 지그 프레임(31) 상에 구성되는 설치 플레이트(27)에 상기 장착 브라켓(29)을 통하여 상기 프론트 사이드 멤버(1) 상의 체결 용 너트(N)와 볼트(B)에 대응하여 차폭방향(L 방향)으로 설치되어 그 측정로드(R2)를 상기 너트(N)와 볼트(B)의 외측에 접촉시켜 그 측정로드(R2)의 이동량을 제어기(50)로 출력하도록 구성된다.

또한, 상기 제어기(50)는 상기 제1측정 실린더(CY1)와 제2측정 실린더(CY2)로부터 각 측정로드(R1,R2)의 이동량 정보를 수신하여 기준 좌표값에 대하여 보정하여 상기 너트(N)와 볼트(B)의 각 차체 길이방향 좌표("T" 좌표)와 차폭방향 좌표("L" 좌표)로 된 카 라인(CAR LINE) 좌표값으로 변환하고, 허용오차 범위와 비교하여 표시, 저장 및 모니터링하는 제어로직을 갖는다.

여기서, 상기 제1측정 실린더(CY1) 및 제2측정 실린더(CY2)는 그 일측면에 부착되어 각 측정로드(R1,R2)의 이동량을 자기저항소자로 검출하는 측정센서(S)를 포함하는 스케일 실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 지그 프레임(21) 상의 일측에는 상기 프론트 사이드 멤버(1)의 하부 일측에 형성되는 위치 결정홀(43)에 삽입되어 프론트 사이드 멤버(1)의 로딩위치를 설정하는 위치 결정핀(41)이 핀 브라켓(45)을 통하여 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차체 부품의 정확도 측정장치(10)를 이용한 측정방법은 상기한 프론트 사이드 멤버(1)의 용접공정 상의 일측에 상기 지그유닛(20)이 구비되어, 로봇에 의해 상기 프론트 사이드 멤버(1)를 공급받는다.

그러면, 상기 지그유닛(20)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 로봇에 의해 공급되는 프론트 사이드 멤버(1)를 위치 결정핀(41)을 통하여 정확한 로딩위치에 로딩된 상태로, 4세트의 클램핑 수단(40)을 통하여 클램핑한다.

이때, 상기 프론트 사이드 멤버(1)의 체결용 너트(N)나 볼트(B)에 대응하는 각 측정유닛(30)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 그 각각의 제1측정 실린더(CY1) 및 제2측정 실린더(CY2)의 각 측정로드(R1,R2)가 후진한 상태를 유지한다.

이러한 상태로, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 프론트 사이드 멤버(1)의 체결용 너트(N)나 볼트(B)에 대하여 각각 차체 길이방향(T 방향)과 차폭방향(L 방향)으로, 각 측정유닛(30)의 제1측정 실린더(CY1) 및 제2측정 실린더(CY2)를 구동하여 각 측정로드(R1,R2)가 전진하여 상기 너트(N)와 볼트(B)의 외측에 직접 접촉되도록 한다.

이때, 상기 너트(N)와 볼트(B) 각각의 제1측정 실린더(CY1)와 제2측정 실린더(CY2)는 각 측정센서(S)에서 측정로드(R1,R2)의 이동량을 검출하고, 도 8에서 도시한 바와 같이, 그 이동량 정보를 제어기(50)에 전송한다.

그러면, 상기 제어기(50)는 상기 각 측정로드(R1,R2)의 이동량 값을 기준 좌표값에 대하여 보정하여 상기 너트(N)와 볼트(B)의 각 차체 길이방향 좌표("T" 좌표)와 차폭방향 좌표("L" 좌표)로 된 카 라인(CAR LINE) 좌표값으로 변환한다.

이와 같이 변환된 카 라인 좌표값은 상기 제어기(50)에서 허용오차 범위와 비교하여 별도의 디스플레이(60)를 통하여 표시하고, 별도의 스토리지(70)에 저장하여 모니터링하게 된다.

한편, 이러한 차체 부품의 정확도 측정장치 및 그 방법은 차체 부품 용접공정의 라인 상에 구성된 상태로, 공장 자동화에 순응하여 실시간으로 각 차체 부품의 치수 정밀도를 확인 및 그 불량 여부를 바로 판단할 수 있어, 실제 양산 중인 차체에 대해서도 차체 부품 전량에 대한 검사를 가능하게 한다.

이로써, 차체 부품의 제작과 동시에 그 품질을 확인하여 조립공정으로의 투입여부를 결정할 수 있으며, 저가의 스케일 실린더를 적용함에 따른 설비비도 절감한다.

도 1은 일반적인 차체 전방 하부 사시도이다.

도 2는 본 발명의 차체 부품의 정확도 측정장치에 적용되는 프론트 사이드 멤버의 저면 사시도이다.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차체 부품의 정확도 측정장치의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차체 부품의 정확도 측정장치의 사용 상태도이다.

도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차체 부품의 정확도 측정장치의 측정 전,후 상태의 프론트 사이드 멤버의 저면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차체 부품의 정확도 측정장치에 적용되는 제어부 블록도이다.

Claims (12)

1. 차체 부품의 정확도 측정장치에 있어서,

   다수개의 지주에 의해 설치되는 지그 프레임과, 상기 지그 프레임 상의 4개소에 설치되는 각 설치 플레이트 상에 보조 브라켓을 통하여 로케이터를 각각 상향 설치하고, 상기 각 로케이터의 일측 또는 일측과 타측에는 클램핑 실린더를 설치하고, 상기 각 로케이터와 상기 각 클램핑 실린더의 작동로드 선단에 클램퍼의 일측과 타측이 힌지 연결되어 상기 각 클램핑 실린더의 구동에 따라 힌지 작동하여 상기 로케이터와 함께 차체 부품을 클램핑하는 클램핑 수단을 통하여 상기 차체 부품을 적어도 2개소에서 클램핑하는 지그유닛;

   상기 지그 프레임의 일측과 타측에서, 상기 차체 부품상의 체결용 너트와 볼트에 대응하여 상기 지그유닛에 장착 브라켓을 통하여 차체 길이방향으로 설치되어 측정로드를 상기 너트와 볼트의 외측에 접촉시켜 그 측정로드의 이동량을 자기저항소자를 이용하는 측정센서를 통하여 검출하여 출력하는 제1측정 실린더와, 상기 지그 프레임의 일측과 타측에서, 상기 차체 부품상의 체결용 너트와 볼트에 대응하여 상기 지그유닛에 장착 브라켓을 통하여 차폭방향으로 설치되어 측정로드를 상기 너트와 볼트의 외측에 접촉시켜 그 측정로드의 이동량을 자기저항소자를 이용하는 측정센서를 통하여 검출하여 출력하는 제2측정 실린더와, 상기 제1측정 실린더와 제2측정 실린더로부터 각 측정로드의 이동량 정보를 수신하여 기준 좌표값에 대하여 보정하여 상기 너트와 볼트의 각 차체 길이방향 좌표("T" 좌표)와 차폭방향 좌표("L" 좌표)로 된 카 라인(CAR LINE) 좌표값으로 변환하고, 허용오차 범위와 비교하여 표시, 저장 및 모니터링하는 제어로직을 갖는 제어기로 구성되는 제어유닛을 포함하는 차체 부품의 정확도 측정장치.
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