KR101309518B1

KR101309518B1 - 롤러 헤밍 장치

Info

Publication number: KR101309518B1
Application number: KR1020130055291A
Authority: KR
Inventors: 조준영
Original assignee: 에너지움 주식회사
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-09-23

Abstract

본 발명은 롤러 헤밍 장치에 관한 것이며, 그 목적은 로봇의 주행방향을 따라 서로 다른 기능의 가압면을 갖는 제1,2 헤밍 롤러를 나란히 배치하여, 내부패널에 대한 외부패널의 플랜지부의 헤밍 예비 성형과 헤밍 성형 완료 공정을 로봇의 일회 주행 시 완료시킴으로서 헤밍 작업 시간을 대폭 줄일 수 있고, 다양한 종류의 패널의 적용뿐만 아니라 다양한 헤밍 성형이 가능한 호환성이 우수한 롤러 헤밍 장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 다관절 암으로 이루어진 로봇의 암 선단에 헤밍 롤러 툴(10)이 장착되며, 상기 로봇의 거동에 따라 상기 헤밍 롤러 툴(10)을 이용하여 내부패널(2)의 선단에 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 헤밍 성형하는 롤러 헤밍 장치에 있어서; 상기 헤밍 롤러 툴(10)은, 일단이 상기 로봇의 암 선단에 결합되는 고정 블록(20); 상기 고정 블록(20)의 끝단에 결합되며 제1 가압면(250)을 갖는 제1 헤밍 롤러(25,25"); 상기 고정 블록(20)에 가이드 수단(40)에 의해 결합되어 상기 고정 블록(20)의 축선방향으로 이동이 안내되는 이동 블록(30); 상기 이동 블록(30)의 끝단에 결합되며 제2 가압면(350)을 갖는 제2 헤밍 롤러(35,35"); 및 상기 고정 블록(20)과 이동 블록(30)을 연결하며 상기 이동 블록(30)을 이동시키는 구동부(50);를 포함하여 구성한 그 기술적 요지로 한다.

Description

롤러 헤밍 장치{Roller hemming device}

본 발명은 헤밍(Hemming) 장치에 관한 것으로, 특히 예비 헤밍을 수행하는 롤러와 최종 헤밍을 수행하는 롤러를 헤밍 로봇의 주행방향에 나란히 배치함으로서 헤밍 로봇의 일회 주행 동작으로부터 패널에 대한 헤밍 작업을 신속하게 수행할 수 있도록 한 롤러 헤밍 장치에 관한 것이다.

헤밍이란 일반적으로 두개의 패널 즉, 외부패널과 내부패널을 접어서 결합하는 것을 의미하며, 이러한 헤밍은 주로 자동차 차체 제조 공정에서 다양하게 사용되고 있다.

이처럼 자동차 차제 공정에서 이루어지는 헤밍 공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

차체를 구성하는 각종 패널을 제조하기 위해서는 먼저 여러 종류의 프레스 장비를 통하여 패널을 일정한 형태로 가압 성형하는 공정 후, 트리밍(Trimming), 피어싱(Piercing), 플랜징(Flanging), 헤밍(Hemming) 등의 프레스 공정에서 절단, 홀 가공, 절곡, 휨 등의 가공작업을 거치게 된다.

여기서 차량의 도어, 후드, 트렁크 리드, 휠 아치, 휀더 등의 단부는 헤밍 공정에 의해 처리되며, 헤밍에 의한 접합강도 부족을 보완하기 위하여 국부적인 부분에 용접면을 확보하고 페이스 용접작업으로 접합강도를 확보하는 경우가 보편적이다. 또한 헤밍 작업시 내부패널의 가장자리를 내측으로 플랜징 및 클린칭 성형한 후, 클린칭 성형된 틈으로 헤밍 실러를 도포하여 내부패널을 끼운 상태로 헤밍 작업을 수행하며, 이때 헤밍 실러는 도장 공정을 거치면서 가열 경화되어 접착 성능을 발휘하게 된다.

종래 헤밍 방식은 프레스 타입의 전용기에 해당 패널의 금형을 장착하고, 금형 내부로 외부패널과 내부패널을 투입한 다음, 프레스 금형을 하강시켜 패널 단부를 접어서 결합하는 방식이 대부분이었다.

이러한 헤밍 방식의 경우는 패널을 성형하는 것과 유사한 고가의 금형을 제작해야 하므로 초기 설비투자가 큰 단점이 있고, 프레스 금형 설비의 크기가 상당하기 때문에 공장 내부에서의 레이아웃 구성에 불리한 점이 있으며, 다 차종 양산라인의 경우에는 금형을 변경하면서 대응해야 하는데, 금형의 교체에 따른 많은 시간과 노력이 필요하므로 생산성이 떨어진다.

이와 같은 문제들을 해소하면서 정밀 제어가 가능한 다관절 암으로 이루어진 로봇 설비가 제조 산업에서도 다양하게 활용되고 있는 최근 상황에서 이러한 로봇 설비를 이용한 헤밍 방식의 적용이 활발해지고 있는 추세이다.

이는 헤밍 롤러 툴을 로봇에 장착하여 로봇의 거동에 따라 헤밍 롤러를 패널에 접촉시킨 상태에서 주행해가면서 헤밍 작업을 수행하는 방식이다.

이러한 로봇에 장착되는 헤밍 롤러 툴은 대한민국공개특허 제2010-0093969호, 제2010-0093970호, 제2010-0086887호 등에 게시되어 있다.

상기 종래 헤밍 롤러 툴은 헤밍 로봇에 탈 부착 구조를 이루면서 다차종 양산 라인에 따라 다양한 종류의 패널에 대해 서로 다른 기능(가압면의 위치 혹은 형상이 다름)의 헤밍 작업을 수행할 수 있도록 하나 이상의 헤밍 롤러가 구비되어 있다.

이러한 종래 로봇을 이용한 헤밍 롤러 장치를 이용한 헤밍 공정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

헤밍 다이에 외부패널을 위치시킨다. 이때 외부패널의 둘레에는 내부패널을 안쪽에 위치시킬 수 있도록 둔각(대개 100도 이상의 경사를 유지)을 유지하는 플랜지부가 구비된다. 이러한 플랜지부는 차후 헤밍 성형되는 부분에 해당한다.

이후 상기 외부패널의 안쪽에 내부패널을 위치시킨 다음, 인너 클램프 패드를 이용하여 외부패널과 내부패널의 위치를 고정시킨다.

이후 헤밍 로봇을 동작시켜 헤밍 롤러 툴을 외부패널의 플랜지부에 접촉시켜 헤밍 초기 위치를 유지시킨다.

이후 헤밍 로봇을 주행 동작시키면서 외부패널의 플랜지부를 가압하여 접는 헤밍 작업을 수행하게 된다.

이때 외부패널의 플랜지부가 헤밍 완성되는 위치가 0도라고 가정하면, 플랜지부가 0도를 유지하도록 헤밍 롤러를 위치시킨 상태에서 가압 주행하게 되면, 플랜지부의 접히는 부분에서 응력이 급격히 집중되기 때문에 헤밍 품질이 떨어지는 문제가 있다.

결국 이러한 문제를 해소하기 위해서는 예를 들어, 헤밍 로봇은 최초 100도의 경사를 유지하고 있는 플랜지부를 따라 주행하면서 대략 45도 경사를 유지하게 1차 헤밍 성형하고, 이후 다시 헤밍 로봇을 동작시켜 헤밍 롤러 툴을 재차 세팅한 다음 45도 경사를 유지하고 있는 플랜지부를 따라 재차 주행하면서 대략 0도의 헤밍 작업을 완성하는 이른 바, 순차적인 헤밍 공정을 수행하게 된다.

이처럼 종래 로봇을 이용한 헤밍 롤러 장치는 최종 헤밍을 완성하기 위해서는 외부패널의 플랜지부를 따라 다수번의 단계를 반복 수행한 이후에야 비로소 최종 헤밍 성형이 완료되기 때문에 작업 시간이 오래 걸리는 문제가 있고, 대량생산에 부적합한 단점이 있다.

또한 비록 종래 헤밍 롤러 툴에는 다차종 양산 라인에 유용하게 서로 기능이 다른 다수개의 헤밍 롤러를 구비하도록 구성하고 있으나, 예를 들어 알루미늄이나 고장력강과 같이 플랜지부를 가압하는 가압력을 오로지 헤밍 로봇 제어에만 의존하기 때문에 헤밍 로봇 구동 프로그램이 복잡해지는 문제점뿐만 아니라, 패널의 재질변화에 따른 헤밍 가압력의 정밀제어가 이루어지지 못해 헤밍 품질이 떨어지는 문제점도 발생된다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 로봇의 거동(주행)방향을 따라 서로 다른 기능의 가압면을 갖는 제1,2 헤밍 롤러를 나란히 배치하여, 내부패널에 대한 외부패널의 플랜지부의 헤밍 예비 성형과 헤밍 성형 완료 공정을 로봇의 일회 주행 시 완료시킴으로서, 헤밍 작업 시간을 대폭 줄일 수 있는 롤러 헤밍 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 선행하는 제1 헤밍 롤러와 후행하는 제2 헤밍 롤러에 대해 개별적인 가압 하중을 감지하고, 이를 기반으로 제1,2 헤밍 롤러에 대한 가압하중을 서로 독립적으로 단속함으로서, 다양한 종류의 패널뿐만 아니라 다양한 형상의 헤밍 작업을 효과적으로 수행할 수 있는 호환성이 우수한 롤러 헤밍 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다관절 암으로 이루어진 로봇의 암 선단에 헤밍 롤러 툴(10)이 장착되며, 상기 로봇의 거동에 따라 상기 헤밍 롤러 툴(10)을 이용하여 내부패널(2)의 선단에 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 헤밍 성형하는 롤러 헤밍 장치에 있어서,

상기 헤밍 롤러 툴(10)은,

일단이 상기 로봇의 암 선단에 결합되는 고정 블록(20);

상기 고정 블록(20)의 끝단에 결합되며 제1 가압면(250)을 갖는 제1 헤밍 롤러(25,25");

상기 고정 블록(20)에 가이드 수단(40)에 의해 결합되어 상기 고정 블록(20)의 축선방향으로 이동이 안내되는 이동 블록(30);

상기 이동 블록(30)의 끝단에 결합되며 제2 가압면(350)을 갖는 제2 헤밍 롤러(35,35"); 및

상기 고정 블록(20)과 이동 블록(30)을 연결하며 상기 이동 블록(30)을 이동시키는 구동부(50);를 포함하며,

상기 제1 헤밍 롤러(25,25")를 통해 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 1차로 헤밍 예비 성형시키고, 이어서 상기 제2 헤밍 롤러(35,35")를 통해 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 2차로 헤밍 성형 완료시키도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")로부터 축선방향으로 전해지는 가압하중을 감지하는 제1 압력감지센서(24); 및 상기 제2 헤밍 롤러(35,35")로부터 축선방향으로 전해지는 가압하중을 감지하는 제2 압력감지센서(34)를 포함하여 구성한 것일 수 있다.

이때, 상기 고정 블록(20)은, 축선방향의 길이를 갖는 블록 몸체(21); 상기 블록 몸체(21)의 일단에 결합되며 로봇의 암 선단과 결합되는 마운트(22); 및 상기 블록 몸체(21)의 타단에 결합되며 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")가 회전 가능하게 결합되는 롤러 지지구(23)를 포함하며, 이 경우 상기 블록 몸체(21)와 롤러 지지구(23)의 사이에 상기 제1 압력감지센서(24)를 설치 구성한 것일 수 있다.

또한, 상기 고정 블록(20)의 일측에 고정 설치되어 상기 구동부(50)와 연결되는 연결브래킷(32)을 포함하며, 이 경우 상기 연결브래킷(32)과 구동부(50) 사이에 상기 제2 압력감지센서(34)를 설치 구성한 것일 수 있다.

또한, 상기 가이드 수단(40)은, 상기 고정 블록(20)의 일측에 축선방향으로 고정 설치된 가이드 레일(201); 및 상기 이동 블록(30)의 일측에 고정 설치되어 상기 가이드 레일(201)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 슬라이더(301)로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명은 로봇의 주행방향을 따라 서로 다른 기능의 가압면을 갖는 제1,2 헤밍 롤러를 이용하여, 헤밍 예비 성형과 헤밍 성형 완료 공정을 로봇의 일회 주행 시 완료시킴으로서, 헤밍 작업 시간을 대폭 줄일 수 있고, 위치 가변 및 미세 압력조절이 가능한 제2 헤밍 롤러를 이용하여 다양한 패널의 적용이 가능함은 물론 다양한 헤밍 형상을 구현할 수 있는 등의 호환성이 우수한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 헤밍 롤러 툴의 구성을 보이는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 헤밍 롤러 툴의 구성을 보이는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 제1 헤밍 롤러(a) 및 제2 헤밍 롤러(b)의 구성을 보이는 정면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 제1,2 헤밍 롤러를 이용한 헤밍 작업도이다.
도 5는 본 발명에 의한 헤밍 롤러 장치를 이용한 작업 예시도이다.
도 6은 도 5의 부분 확대도이다.

위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시 예들을 통하여 더욱 명백히 한다.

도 1 내 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 롤러 헤밍 장치는, 다관절 암으로 이루어지는 로봇(미 도시)의 암 선단에 장착되어, 상기 로봇의 거동에 따라 함께 이동하면서 내부패널(1: 도 4참조)의 선단에 대해 외부패널(2: 도 4참조)의 플랜지부(11:도 4참조)를 헤밍 성형하는 헤밍 롤러 툴(10)을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 헤밍 롤러 툴(10)은 고정 블록(20), 이동 블록(30), 제1 헤밍 롤러(25,25"), 제2 헤밍 롤러(35,35")를 포함하여서 구성된다.

상기 고정 블록(20)은 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")뿐만 아니라 상기 이동 블록(30)과 제2 헤밍 롤러(35,35")가 장착되는 부재로서, 블록 몸체(21)를 포함한다.

상기 블록 몸체(21)는 길이(헤밍 시 로봇으로부터 패널(1,2)을 향해 헤밍 하중이 전해지는 축선방향)를 가지며, 그 길이(축선)방향의 일단에는 상기 로봇의 암 선단과 결합되는 마운트(22)가 구비되며, 타단에는 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")가 결합되는 롤러 지지구(23)가 구비된다.

이때 상기 블록 몸체(21)와 롤러 지지구(23) 사이에는 제1 압력감지센서(24)가 구비된다. 결국 제1 압력감지센서(24)는 롤러 지지구(23)에 연결된 제1 헤밍 롤러(25,25")로부터 고정 블록(20)의 축선방향으로 전해지는 압력하중을 감지하게 된다. 이러한 제1 압력감지센서(24)는 로드셀(Road cell) 등이 적용될 수 있다.

상기 제1 헤밍 롤러(25,25")는 내부패널(2)의 선단에 대해 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 1차로 접어서 예비 헤밍시키는 롤러부재로서, 상기 롤러 지지구(23)에 회전 가능하게 설치 구성되며, 헤밍 과정에서 외부패널(1)의 플랜지부(11)와 접촉하는 외면 즉, 제1 가압면(250)이 구비된다.

도 3 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 헤밍 롤러(25,25")는 상기 롤러 지지구(23)를 사이에 두고 그 양쪽에 동일한 형상으로 한 쌍이 배치되어 있다.

이렇게 한 쌍의 제1 헤밍 롤러(25,25")를 구성하는 경우 도시된 바와 달리 한 쌍의 제1 헤밍 롤러(25,25")는 서로 다른 제1 가압면(250)을 가지도록 구성될 수도 있는데, 예를 들어 제1 가압면(250)의 경사각을 서로 다르게 함으로서 외부패널(1)의 플랜지부(11)에 대한 접는 각도나 모양을 달리할 수 있는 등 헤밍 대상물(패널)에 따라서 상이한 헤밍 기능을 수행할 수 있다. 또한 이처럼 한 쌍의 제1 헤밍 롤러(25,25")를 구성하기 위해서는 예컨대 제1 가압면(250)을 이루는 곡면의 경사각이 서로 다른 한 쌍의 제1 헤밍 롤러(25,25")를 구성하거나 혹은 롤러 지지구(23)에 대해 서로 다른 빗각의 회전축을 갖도록 한 쌍의 제1 헤밍 롤러(25,25")을 구성함으로서 구현될 수 있다.

한편 상기 롤러 지지구(23)의 축선방향 끝단(패널을 향하는 하단)에는 기준핀(231)이 구비된다. 이러한 기준핀(231)은 헤밍 로봇에 장착된 롤러 헤밍 툴(10)의 기준좌표를 교시하기 위해 이용된다.

그리고 상기 롤러 지지구(23)의 선단(로봇 거동에 따른 헤밍 진행 방향의 선단)에는 팔로워 캠(233)이 구비된다. 이러한 팔로워 캠(233)은 헤밍 로봇의 거동 즉, 헤밍 주행 시 그 주행방향에 선단에 위치되어 헤밍이 성형되는 패널(1,2)을 따르는 주행라인을 교시하기 위해 이용된다.

상기 이동 블록(30)은 상기 제2 헤밍 롤러(35,35")가 장착되는 부재로서, 상기 고정 블록(20)의 일측(로봇 거동에 따른 헤밍 진행 방향의 후방 일측)에 결합된다.

이때 이동 블록(30)은 상기 고정 블록(20)과 가이드 수단(40)을 매개로 결합되어 상기 고정 블록(20)의 축선방향으로 직선 이동이 안내되도록 구성된다.

상기 가이드 수단(40)은 상기 고정 블록(20)의 일측에 축선방향으로 고정 설치된 가이드 레일(201)과, 상기 가이드 레일(201)과 대향하는 이동 블록(30)의 일측에 고정 설치되어 상기 가이드 레일(201)의 축선방향으로 왕복 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 슬라이더(301)로 이루어진다.

또한 상기 고정 블록(20)과 이동 블록(30)을 연결하여 고정 블록(20)에 대한 이동 블록(30)의 구동력을 제공하는 구동부(50)가 구비된다. 이러한 구동부(50)는 공압 혹은 유압 실린더 또는 모터(서보모터) 등이 구비될 수 있으며, 바람직하게 패널에 대한 손상 없이 헤밍 성형을 위한 적정 가압력을 확보하고 특히 패널의 종류에 따른 헤밍 가압력의 조절이 용이한 공압 실린더를 권장한다.

도시된 바와 같이, 실린더 타입의 구동부(50)는 일단이 상기 고정 블록(20)에 고정 설치된 연결브래킷(32)에 연결되고, 타단의 로드가 상기 이동 블록(30)과 연결되어, 신축 구동에 따라 상기 가이드 수단(40)의 축선방향과 나란하게 상기 이동 블록(30)을 왕복 이동시키게 된다.

이때 상기 연결브래킷(32)과 구동부(50)의 사이에는 제2 압력감지센서(34)가 구비된다. 결국 제2 압력감지센서(34)는 이동 블록(30)에 연결된 제2 헤밍 롤러(35,35")로부터 이동 블록(30)의 축선방향으로 전해지는 압력하중을 감지하게 된다. 이러한 제2 압력감지센서(34) 역시 상기 제1 압력감지센서(24)와 마찬가지 로드셀 등이 적용될 수 있다.

표시번호 '51'은 로봇 제어부(미 표시)로부터 인가되는 출력신호로부터 실린더 타입 구동부(50)의 작동압을 조절하는 비례제어밸브이다.

상기 제2 헤밍 롤러(35,35")는 내부패널(2)의 선단에 대해 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 2차로 접어서 헤밍을 완료시키는 롤러부재로서, 상기 이동 블록(30)의 축선방향 끝단에 회전 가능하게 설치 구성되며, 헤밍 과정에서 외부패널(1)의 플랜지부(11)와 접촉하는 외면 즉, 제2 가압면(350)이 구비된다.

이러한 제2 헤밍 롤러(35,35")는 로봇 거동에 따른 헤밍 진행 방향에 대해 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")의 후방에 나란히 배치되며, 앞서 제1 헤밍 롤러(25,25")에 의해 1차로 접어진 외부패널의 플랜지부(11)를 2차로 접어 최종 헤밍을 완료시키게 된다. 결국 제2 헤밍 롤러(35,35")의 제2 가압면(350)은 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")의 제1 가압면(250)과 다르게 최종 헤밍 완료에 상응하는 형상의 가압면을 구비하게 된다.

도 3 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 헤밍 롤러(35,35") 역시 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")와 마찬가지로 이동 블록(30)을 사이에 두고 그 양쪽에 한 쌍으로 배치되어 있다.

이렇게 한 쌍의 제2 헤밍 롤러(35,35")를 구성하는 경우 도시된 바와 달리 한 쌍의 제2 헤밍 롤러(35,35") 역시 서로 다른 제2 가압면(350)을 가지도록 구성될 수 있는데, 제1 헤밍 롤러(25,25")와 마찬가지로 제2 가압면(350)을 이루는 곡면의 경사각이 서로 다른 한 쌍의 제2 헤밍 롤러(35,35")를 구성하거나 혹은 이동 블록(30)에 대해 서로 다른 빗각의 회전축을 갖도록 한 쌍의 제2 헤밍 롤러(35,35")을 구성함으로서 구현될 수 있다.

상기와 같은 구성의 롤러 헤밍 툴(10)을 포함한 롤러 헤밍 장치를 이용한 패널의 헤밍 작업을 설명하면 다음과 같다.

먼저 이러한 롤러 헤밍 툴(10)을 포함한 헤밍 로봇을 이용한 헤밍 작업은 헤밍 롤러 툴(10)의 작동뿐만 아니라 헤밍 로봇의 거동을 단속하는 헤밍 로봇 제어부(미 도시)에 입력되거나 혹은 미리 설정된 헤밍 동작 프로그램에 의해 일련의 헤밍 작업이 자동으로 수행된다. 예컨대, 상기 헤밍 동작 프로그램은 헤밍이 이루어지는 패널의 형상 정보, 패널의 종류(재질), 형상 등의 정보가 미리 입력 설정된다.

이러한 헤밍 로봇을 이용한 헤밍 작업 전, 앞서 헤밍 로봇의 구동영역에 배치되어 있는 헤밍 다이(D1)에 외부패널(1)을 올려놓은 후 헤밍이 이루어지는 외부패널(1)의 플랜지부(11)가 노출되게 상기 외부패널(1)의 상면에 내부패널(2)을 올려놓은 다음, 인너 클램프 패드(D2)를 이용하여 외부패널(1)과 내부패널(2)의 위치를 고정시킨다.

이후 작업자는 헤밍 로봇 제어부를 직접 조작하거나 혹은 헤밍 로봇 제어부와 유, 무선으로 연결되어 있는 티칭 팬던트(Teaching Pendant)를 조작하여, 헤밍 로봇의 암 선단에 장착된 롤러 헤밍 툴(10)을 외부패널(1)의 플랜지부(11)로 근접시켜, 헤밍 작업의 시점을 설정하게 된다.

이러한 헤밍 작업의 시점을 설정하는 단계에서는, 먼저 헤밍 로봇을 직접 이동시켜 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 예비 헤밍하는 제1 헤밍 롤러(25)를 먼저 세팅하고, 이후 구동부(50)를 동작으로부터 플랜지부(11)의 헤밍을 완성시키는 제2 헤밍 롤러(35)의 세팅을 완료하게 된다.

이렇게 롤러 헤밍 툴(10)의 헤밍 시점이 설정되면, 로봇 제어부에 설정되어 있는 헤밍 동작 프로그램에 따라 헤밍 로봇을 주행시키면서 외부패널(1)의 플랜지부(11)에 대한 연속적인 헤밍 성형을 수행하게 된다.

이때 헤밍 로봇의 진행방향에 대해 제1 헤밍 롤러(25)가 선행하고, 제2 헤밍 롤러(35)가 후행하는 구조를 이루게 되는데, 도 4를 참조하면 예를 들어 헤밍 작업 전 외부패널(1)의 플랜지부(11)가 100도의 경사를 유지하고 있다고 가정하면, 선행하는 제1 헤밍 롤러(25)의 의해 플랜지부(11)는 'a'로 표시된 바와 같이 70도 내지 40도의 경사로 예비 헤밍 성형되고, 이어서 후행하는 제2 헤밍 롤러(35)에 의해 플랜지부(11)는 0도를 유지하는 헤밍 성형을 완성하게 된다.

이처럼 본 발명에 의한 제1,2 헤밍 롤러(25,35)가 구비된 롤러 헤밍 툴(10)을 이용함으로서, 외부패널(1)의 플랜지부(11)에 대한 순차적인 헤밍 성형으로부터 패널의 헤밍 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무엇보다 헤밍 로봇의 일회 주행만으로 패널(1,2)의 헤밍 성형을 신속히 완료시킬 수 있게 된다.

한편 이러한 헤밍 주행 중, 고정 블록(20)의 블록 몸체(21)와 롤러 지지구(23) 사이에 설치되어 있는 제1 압력감지센서(24)를 이용하여, 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 예비 헤밍하는 제1 헤밍 롤러(25)로부터 전해지는 가압력을 실시간으로 수신하고, 이렇게 수신된 가압력을 기반으로 로봇 제어부는 플랜지부(11)와 접촉하면서 예비 헤밍 중인 제1 헤밍 롤러(25)에 대해 항상 균일한 가압력을 구현할 수 있게 된다.

또한 상기 제1 압력감지센서(24)를 통해 수신되는 제1 헤밍 롤러(25)의 가압력을 기반으로 작업자는 티칭 팬던트 혹은 로봇 제어부를 직접 조작하며 헤밍 로봇의 티칭(Teaching)을 실시간 수정하면서 헤밍 작업 중 보다 정확한 헤밍 성형이 이루어질 수 있도록 헤밍 로봇의 동작 프로그램을 수정할 수도 있다.

또한 로봇의 거동에 대해 고정된 위치를 유지하는 제1 헤밍 롤러(25)에 구동부(50)의 신축 구동에 따라 독립적인 위치 조절이 가능한 제2 헤밍 롤러(35)를 구성하고 있기 때문에, 선행하는 제1 헤밍 롤러(25)와 후행하는 제2 헤밍 롤러(35)의 상대 위치를 최적으로 조절할 수 있고, 이로 인해 패널의 재질(알루미늄, 고장력강 등), 헤밍 각도 등의 다양한 헤밍 작업에 대해 우수한 품질의 헤밍 성형을 신속하게 수행할 수 있는 호환성에 이점이 있다.

예를 들어 로봇의 거동에 대해 고정된 위치를 유지하는 제1 헤밍 롤러(25)와 달리 구동부(50)의 신축 구동에 따라 독립적인 위치 조절이 가능한 제2 헤밍 롤러(35)를 구성하고 있기 때문에, 만약 외부패널(1)의 플랜지부(11)의 형상이 변화되거나 재질이 변화되는 경우에는 로봇 거동 중에도 구동부(50)를 미세하게 구동하면서 제1 헤밍 롤러(25)에 대해 제2 헤밍 롤러(35)의 상대위치를 미세하게 조절하며 헤밍 작업을 수행할 수도 있다.

여기서 상기 제2 헤밍 롤러(35)는 연결브래킷(32)과 구동부(50) 사이에 설치되어 있는 제2 압력감지센서(34)를 이용하여, 외부패널(1)의 플랜지(11)를 헤밍하는 제2 헤밍 롤러(35)로부터 전해지는 가압하중을 실시간으로 수신하고, 이렇게 수신된 가압력을 기반으로 로봇 제어부는 비례제어밸브(51)를 통해 구동부(50)의 작동압을 조절하면서 제2 헤밍 롤러(35)에 대해 적정 가압력을 구현하게 된다.

예컨대 헤밍 성형되는 플랜지부(11)가 직선구간과 곡률이 큰 곡선구간이 연결되어 있는 패널의 경우에는 제1,2 헤밍 롤러(25,35)가 주행방향에 대해 소정의 거리를 두고 배치되어 있기 때문에, 심한 곡선구간에서 제1,2 헤밍 롤러(25,35)의 제1,2 가압면(250,350)에서 균일한 적정의 가압력이 확보되지 못해 부분적으로 헤밍 품질이 떨어지게 되나, 본 발명에 의한 제1,2 헤밍 롤러(25,35)는 상대적인 위치조절이 가능하게 되기 때문에 심한 곡선구간에서도 제1,2 헤밍 롤러(25,35)에 의한 단계별 헤밍 성형이 가능한 것이다.

결국 본 발명은 헤밍 주행 중, 선행하는 제1 헤밍 롤러(25,25")는 제1 압력감지센서(24)를 기반으로 로봇의 직접적인 보정으로부터 플랜지부(11)에 대한 항상 균일한 예비 헤밍 가압력을 구현하게 되고, 후행하는 제2 헤밍 롤러(35,35")는 제2 압력감지센서(34)를 기반으로 구동부(50)의 보정 구동으로부터 제1 헤밍 롤러(25,25")와 독립하여 플랜지부(11)에 대한 적정 헤밍 가압력을 구현하게 됨으로서, 다양한 형상의 헤밍 성형뿐만 아니라 헤밍 성형 품질을 더욱 높일 수 있게 된다.

한편 상기와 같이 본 발명에 의한 헤밍 롤러 툴(10)은 제1,2 헤밍 롤러(25,35)의 단계별 헤밍 동작을 헤밍 로봇의 일회 주행으로 완료할 수 있도록 하고 있으나, 이와 달리 예비 헤밍 단계 없이 제1 헤밍 롤러(25) 또는 제2 헤밍 롤러(35)를 이용하여 직접 헤밍 성형을 완료시킬 수도 있다.

예컨대, 알루미늄과 같이 과도한 압력이 요구되지 않으면서도 양호한 헤밍 성형을 구현할 수 있는 재질의 패널 경우에는, 제1,2 헤밍 롤러(25,35)들 중 하나의 헤밍 롤러만을 이용하여 헤밍 성형을 완성시킬 수도 있다.

즉, 상기 구동부(50)를 수축 구동시켜 제2 헤밍 롤러(35)를 패널(1,2)로부터 이격시켜 제1 헤밍 롤러(25)만을 이용하여 헤밍 성형을 수행하거나, 또는 상기 구동부(50)를 확장 구동시켜 상대적으로 제1 헤밍 롤러(25)를 패널(1,2)로부터 이격시킴으로서 제2 헤밍 롤러(35)만을 이용하여 헤밍 성형을 수행할 수 있다.

반대로, 고장력강과 같이 헤밍 성형을 위해 상대적으로 큰 가압력을 필요로 하는 재질의 패널 경우에는, 전술한 바와 같이 제1,2 헤밍 롤러(25,35)를 나란히 세팅한 다음 제1 헤밍 롤러(25)를 이용한 예비 헤밍 단계와 제2 헤밍 롤러(35)를 이용한 헤밍 완성 단계를 순차적으로 이어가면서 신속하고 우수한 헤밍 성형을 수행할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10 : 헤밍 롤러 툴 20 : 고정 블록
21 : 블록 몸체 22 : 마운트
23 : 롤러 지짖구 231 : 기준핀
233 : 팔로워 캠 24 : 제1 압력감지센서
25,25" : 제1 헤밍 롤러 250 : 제1 가압면
30 : 이동 블록 32 : 연결브래킷
34 : 제2 압력감지센서 35,35" : 제2 헤밍 롤러
40 : 가이드 수단 201 : 가이드 레일
301 : 슬라이더 50 : 구동부
51 : 비례제어밸브

Claims

다관절 암으로 이루어진 로봇의 암 선단에 헤밍 롤러 툴(10)이 장착되며, 상기 로봇의 거동에 따라 상기 헤밍 롤러 툴(10)을 이용하여 내부패널(2)의 선단에 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 헤밍 성형하는 롤러 헤밍 장치에 있어서,
상기 헤밍 롤러 툴(10)은,
일단이 상기 로봇의 암 선단에 결합되는 고정 블록(20);
상기 고정 블록(20)의 축선방향 끝단에 결합되며 제1 가압면(250)을 갖는 제1 헤밍 롤러(25,25");
상기 고정 블록(20)에 가이드 수단(40)에 의해 결합되어 상기 고정 블록(20)의 축선방향으로 이동이 안내되는 이동 블록(30);
상기 이동 블록(30)의 축선방향 끝단에 결합되며 제2 가압면(350)을 갖는 제2 헤밍 롤러(35,35"); 및
상기 고정 블록(20)과 이동 블록(30)을 연결하며 상기 이동 블록(30)을 이동시키는 구동부(50);를 포함하며,
상기 제1 헤밍 롤러(25,25")를 통해 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 1차로 헤밍 예비 성형시키고, 이어서 상기 제2 헤밍 롤러(35,35")를 통해 외부패널(1)의 플랜지부(11)를 2차로 헤밍 성형 완료시키는 롤러 헤밍 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 헤밍 롤러(25,25")로부터 축선방향으로 전해지는 가압하중을 감지하는 제1 압력감지센서(24); 및
상기 제2 헤밍 롤러(35,35")로부터 축선방향으로 전해지는 가압하중을 감지하는 제2 압력감지센서(34)를 포함하여 구성한 롤러 헤밍 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1,2 압력감지센서(24,34)는 로드 셀(Road cell)인 롤러 헤밍 장치.
제2 항에 있어서,
상기 고정 블록(20)은,
축선방향의 길이를 갖는 블록 몸체(21);
상기 블록 몸체(21)의 일단에 결합되며 로봇의 암 선단과 결합되는 마운트(22); 및
상기 블록 몸체(21)의 타단에 결합되며 상기 제1 헤밍 롤러(25,25")가 회전 가능하게 결합되는 롤러 지지구(23)를 포함하며,
상기 블록 몸체(21)와 롤러 지지구(23)의 사이에 상기 제1 압력감지센서(24)를 설치 구성한 롤러 헤밍 장치.
제2 항에 있어서,
상기 고정 블록(20)의 일측에 고정 설치되어 상기 구동부(50)와 연결되는 연결브래킷(32)을 포함하며,
상기 연결브래킷(32)과 구동부(50) 사이에 상기 제2 압력감지센서(34)를 설치 구성한 롤러 헤밍 장치.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 수단(40)은,
상기 고정 블록(20)의 일측에 축선방향으로 고정 설치된 가이드 레일(201); 및
상기 이동 블록(30)의 일측에 고정 설치되어 상기 가이드 레일(201)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 슬라이더(301)로 이루어진 롤러 헤밍 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 헤밍 롤러(25,25")와 제2 헤밍 롤러(35,35")는 각각 다수개로 이루어지되,
상기 다수개의 제1 헤밍 롤러(25,25")는 서로 동일한 형상의 가압면(250)을 구비하고,
상기 다수개의 제2 헤밍 롤러(35,35") 역시 서로 동일한 형상의 가압면(350)을 구비하여서 구성된 롤러 헤밍 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 헤밍 롤러(25,25")와 제2 헤밍 롤러(35,35")는 각각 다수개로 이루어지되,
상기 다수개의 제1 헤밍 롤러(25,25")와 다수개의 제2 헤밍 롤러(35,35")가 모두(25,25",35,35") 서로 다른 형상의 가압면을 구비하여서 구성된 롤러 헤밍 장치.