KR101800393B1 - 제품 조립 자동화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 수지 이송 성형을 위한 몰드로서, 횡방향으로 슬라이드 이동이 가능하고 상면에 제1 성형 공간 형성부(121)가 형성된 하부 몰드(120); 일면에 상기 제1 성형 공간 형성부에 대응하는 제2 성형 공간 형성부(142)가 형성되고, 상기 하부 몰드보다 위에 위치하는 상부 몰드(140); 및 상기 상부 몰드를 구동시키는 상부 몰드 구동부(180)를 포함하며, 상기 상부 몰드 구동부는 상기 상부 몰드를 상하이동시키는 상기 상부 몰드를 상하이동시키는 상하 이동 구동수단(181)과, 상기 제2 성형 공간 형성부가 위를 향하거나 아래를 향하도록 상기 상부 몰드를 회전시키는 회전 구동수단(190)을 구비하는 것을 특징으로 하는 수지 이송 성형 몰드가 제공된다.

Description

제품 조립 자동화 장치 및 방법 {AUTOMATIC ASSEMBLY DEVICE AND METHOD}
본 발명은 복합소재 부품 제작을 위한 수지 이송 성형(RTM) 몰드 장치 및 개별적으로 제작된 다수의 복합소재 부품을 조립하기 위한 조립 자동화 장치에 관한 것이다.
기존의 RTM 몰드의 방식은 상부 몰드를 크레인으로 이동하여 하부 몰드에 올리거나 내리며, 상부 몰드를 이동하여 몰드를 닫을 때에는 프레임에 균일한 간격으로 배치된 걸쇠를 상부 몰드에 걸어 하부 몰드를 수압으로 띄워 몰드를 체결하는 방식이 사용되고 있다. 성형 완료 후 성형된 제품이 상부 몰드에 붙을 경우 상부 몰드를 반전하여 이형 작업을 수행한다. 이러한 종래의 방식은 모두 수동으로 이루어지기 때문에, 작업성이 매우 떨어진다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 공정이 자동화되어서 작업성이 향상된 수지 이송 성형 몰드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개별적으로 제작된 다수의 복합소재의 조립 과정을 자동화시킨 조립 자동화 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
수지 이송 성형을 위한 몰드로서, 횡방향으로 슬라이드 이동이 가능하고 상면에 제1 성형 공간 형성부(121)가 형성된 하부 몰드(120); 일면에 상기 제1 성형 공간 형성부에 대응하는 제2 성형 공간 형성부(142)가 형성되고, 상기 하부 몰드보다 위에 위치하는 상부 몰드(140); 및 상기 상부 몰드를 구동시키는 상부 몰드 구동부(180)를 포함하며, 상기 상부 몰드 구동부는 상기 상부 몰드를 상하이동시키는 상기 상부 몰드를 상하이동시키는 상하 이동 구동수단(181)과, 상기 제2 성형 공간 형성부가 위를 향하거나 아래를 향하도록 상기 상부 몰드를 회전시키는 회전 구동수단(190)을 구비하는 것을 특징으로 하는 수지 이송 성형 몰드가 제공된다.
상기 회전 구동수단은 상기 상부 몰드의 회전축상에 위치하는 피니언 기어(191)와, 상기 피니언 기어와 맞물리는 래크 기어(192)와, 상기 래크 기어(192)를 직선 왕복 이동시키는 구동기(193)를 구비할 수 있다.
상기 회전 구동수단은 상기 상하 이동 구동수단에 의해 상하 이동할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면,
개별적으로 제작된 다수의 복합소재 부품을 조립하기 위한 장치로서, 조립 대상 다수의 복합소재 부품 중 하나가 위에 안착되는 베이스 지그(220); 및 조립 대상 다수의 복합소재 부품 중 나머지가 고정되고 상기 베이스 지그에 대해 슬라이드 이동하면서 상기 베이스 지그와 멀어지거나 가까워지는 다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 제품 조립 자동화 장치가 제공된다.
상기 복합소재 제품 조립 자동화 장치는 상기 다수의 슬라이드 지그의 내측면에 대응하는 조립 대상 복합소재 부품을 고정시키는 다수의 고정 클램프(280)를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
상기 복합소재 제품 조립 자동화 장치를 이용한 조립 방법으로서, 상기 베이스 지그에 대해 상기 다수의 슬라이드 지그가 이격된 상태가 되도록 상기 다수의 슬라이드 지그를 위치시키는 단계; 상기 베이스 지그와 상기 다수의 슬라이드 지그에 대응하는 다수의 조립 대상 복합소재 부품을 고정시키는 단계; 상기 다수의 슬라이드 지그를 상기 베이스 지그 쪽으로 이동시켜서 다수의 조립 대상 복합소재 부품을 연결하는 단계; 상기 다수의 조립 대상 복합소재 부품을 접합시키는 1차 본딩 단계; 상기 다수의 조립 대상 복합 소재 부품 중 적어도 하나의 내면에 접착제를 도포하는 단계; 및 상기 접착체를 이용하여 추가 복합소재 부품을 접합하는 2차 본딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 조립 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 앞서서 기재된 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 슬라이드 이동하는 하부 몰드와, 구동장치에 의해 상하이동하면서 회전하는 상부 몰드를 구비하는 수지 이송 성형 몰드가 제공되므로, RTM 공정이 자동화되어서 작업성이 현저하게 향상된다.
또한, 고정된 베이스 지그에 대해 슬라이드 이동하면서 멀어지거나 가까워지는 다수의 슬라이드 지그를 구비하는 복합소재 제품 조립 자동화 장치가 제공되므로, 다수의 복합소재 부품의 조립이 용이해 진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 이송 성형 몰드를 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 수지 이송 성형 몰드를 이용한 RTM 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제품 조립 자동화 장치를 도시한 사시도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시에에 따른 복합소재 제품 조립 자동화 장치를 이용하는 제품 조립 과정을 차례대로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 이송 성형 몰드가 사시도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 이송 성형 몰드(100)는 지지 구조물(110)과, 지지 구조물(110)의 상부에 횡방향으로 슬라이드 이동이 가능하게 결합된 하부 몰드(120)와, 지지 구조물(110)에 대해 상하이동과 회전운동이 가능한 상부 몰드(140)와, 지지 구조물(110)에 설치되어서 상부 몰드(140)를 구동시키는 상부 몰드 구동부(180)를 포함한다.
지지 구조물(110)은 수지 이송 성형 몰드(100)를 지지하는 구조물로서, 지지 구조물(110)의 상부에 하부 몰드(120)를 슬라이드 이동시키는 슬라이드 이동부(115)와, 상부 몰드 구동부(180)가 설치된다. 슬라이드 이동부(115)는 지지 구조물(110)에 대해 횡방향으로 슬라이드 이동하는 이동 부재(116)를 구비한다. 이동 부재(116)의 위에 하부 몰드(120)가 고정된다. 슬라이드 이동부(115)는 이동 부재(116)를 이동시키는 슬라이드 구동 장치를 더 구비할 수 있는데, 이와는 달리 이동 부재(116)는 작업자에 의해 수동으로 슬라이드 이동할 수 있다.
하부 몰드(120)는 슬라이드 이동부(115)의 이동 부재(116)에 고정되어서 지지 구조물(110)에 대하여 횡방향으로 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에서 슬라이드 이동한다. 제1 위치(P1)는 상부 몰드(140)가 위치하는 지점이며, 제2 위치(P2)는 상부 몰드(140)의 영역으로부터 충분히 벗어난 지점이다. 도 1에는 하부 몰드(120)가 제2 위치(P2)에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 하부 몰드(120)의 상면에는 RTM 성형을 위한 성형 홈(121)이 마련된다.
상부 몰드(140)는 제1 위치(P1) 상에서 상하이동과 회전운동이 가능하도록 상부 몰드 구동부(180)에 결합된다. 상부 몰드(140)의 일면(141)에는 하부 몰드(120)의 성형 홈(121)에 대응하는 성형 돌출부(142)가 형성된다. 하부 몰드(120)와 상부 몰드(140)가 결합되었을 때, 성형 돌출부(142)는 성형 홈(121)에 수용되어서 내부에 RTM에 의한 복합소재 성형을 위한 성형 공간을 형성한다. 성형 홈(121)은 청구범위에 기재된 제1 성형 공간 형성부의 일 예이며, 성형 돌출부(142)는 청구범위에 기재된 제2 성형 공간 형성부의 일 예이다. 도 1에는 성형 돌출부(142)가 위를 향한 상태로 도시되어 있다. 상부 몰드(140)는 상부 몰드 구동부(180)에 의해 하부 몰드(120)의 슬라이드 이동방향과 직각인 상하 방향으로의 이동 및 180도 회전이 가능하다. 상부 몰드(140)는 180도 회전에 의해 성형 돌출부(142)가 아래를 향하거나 위를 향하게 된다.
상부 몰드 구동부(180)는 지지 구조물(110)에 설치되어서 상부 몰드(140)를 상하이동시키거나 회전시킨다. 상부 몰드 구동부(180)는 상부 몰드(140)를 상하이동시키는 상하 이동 구동수단(181)과, 상부 몰드(140)를 회전시키는 회전 구동수단(190)을 구비한다.
상하 이동 구동수단(181)은 상부 몰드(140)를 상하이동시키면서 두 몰드(120, 140)를 개폐시킨다. 본 실시예에서는 상하 이동 구동 수단(181)은 유압실린더를 사용하는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
회전 구동수단(190)은 상하 이동 구동수단(180)에 의해 함께 상하 이동하면서, 상부 몰드(140)를 회전시킨다. 회전 구동 수단(190)은 상부 몰드(140)가 아래를 향하거나 위를 향하도록 상부 몰드(140)를 180도 회전시킨다. 회전 구동 수단(190)은 상부 몰드(140)의 회전축상에 위치하는 피니언 기어(191)와, 피니언 기어(191)와 맞물리는 래크 기어(192)와, 래크 기어(192)를 직선 왕복 이동시키는 구동기(193)를 구비한다. 본 실시예에서는 구동기(193)가 공압실린더인 것으로 설명한다. 회전 구동 수단(190)으로서, 이와는 달리 에어 회전 실린더 등 다른 형태의 구동 수단이 사용될 수 있으며, 이 또한 본 발명에 속하는 것이다.
도 2 내지 도 5에는 도 1에 도시된 수지 이송 성형 몰드(100)를 이용한 RTM 과정이 차례대로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 횡방향 상에서 상부 몰드(140)와 하부 몰드(120)는 각각 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)에 위치해 있으며, 상부 몰드(140)는 제1 위치(P1) 상에서 하부 몰드(120)보다 높게 위치해 있다. 상부 몰드(140)의 성형 돌출부(142)는 아래를 향해 있다. 이 상태에서, 보강재(C)가 하부 몰드(140)의 성형 홈(121)에 안착된다. 다음, 하부 몰드(120)가 슬라이드 이동부(도 1의 115)에 의해 슬라이드 이동하여 제1 위치(P1)에 위치한 후, 도 3에 도시된 바와 같이 상부 몰드(140)가 상부 몰드 구동부(도 1의 180)에 의해 하강하여 두 몰드(120, 140)가 합쳐져서 형성된 성형 공간으로 수지(R)가 이송되고 제품이 성형된다. 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 몰드(140)가 상부 몰드 구동부(도 1의 180)에 의해 상승한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 몰드(140)에 성형 제품(A)이 부착된 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 몰드(140)가 상부 몰드 구동부(도 1의 180)에 의해 성형 제품(A)이 위를 향하도록 회전하게 되고, 이형 작업이 수행된다. 이때, 하부 몰드(120)는 제1 위치(P1)로 슬라이드 이동하여 복귀하게 된다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 제품 조립 자동화 장치가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 몰드에 의해 제조된 다수의 복합 소재 개별 제품은 도 6에 도시된 조립 자동화 장치에 의해 일체로 조립된다. 본 실시예에서는 조립 자동화 장치가 차량의 복합소재 후드를 조립하는 것으로 설명된다. 더욱 상세하게는 개별적으로 제조된 7개의 복합 소재 패널(후드 상부 패널, 좌측 외부 패널, 우측 외부 패널, 전면 외부 패널, 좌측 내부 패널, 우측 내부 패널, 전면 내부 패널)이 조립되어서 일체화된 차량의 복합소재 후드가 제조된다.
도 6을 참조하면, 복합소재 제품 조립 자동화 장치(200)는 지지 구조물(210)과, 지지 구조물(210)의 상부에 고정되는 베이스 지그(220)와, 베이스 지그(220)를 에워싸도록 지지 구조물(210)에 이동가능하게 결합되는 다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)와, 다수의 패널 고정 클램프(280)를 포함한다.
지지 구조물(210)은 복합소재 제품 조립 자동화 장치(200)를 지지하는 구조물로서, 지지 구조물(210)의 상부에 베이스 지그(220)와 다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)가 설치된다. 지지 구조물(210)에 베이스 지그(220)는 고정되고, 다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)는 슬라이드 이동이 가능하게 결합된다.
베이스 지그(220)는 지지 구조물(210)의 상부에 고정되도록 설치된다. 베이스 지그(220)는 상면은 후드 상부 패널(11)에 대응하는 형상을 갖는다.
다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)는 베이스 지그(220)를 에워싸도록 지지 구조물(210)에 이동가능하게 결합된다. 다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)는 대체로 베이스 지그(220)보다 위로 연장되는 벽형태로서, 베이스 지그(220)와 멀어지거나 가까워지도록 지지 구조물(210) 상에서 슬라이드 이동한다.
다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)는 베이스 지그(220)의 전면에 위치하는 전면 지그(230)와, 베이스 지그(220)의 좌측에 위치하는 좌측 지그(240)와, 베이스 지그(220)의 우측에 위치하는 우측 지그(250)를 구비한다.
전면 지그(230)는 베이스 지그(220)의 전면에 위치하며, 베이스 지그(220)와 멀어지거나 가까워지도록 지지 구조물(210) 상에서 슬라이드 이동이 가능하다. 전면 지그(230)는 베이스 지그(220)보다 위로 연장되는 벽형태로서, 베이스 지그(220)를 향하는 면은 전면 외부 패널에 대응하는 형상을 갖는다.
좌측 지그(240)는 베이스 지그(220)의 좌측에 위치하며, 베이스 지그(220)와 멀어지거나 가까워지도록 지지 구조물(210) 상에서 슬라이드 이동이 가능하다. 좌측 지그(240)는 베이스 지그(220)보다 위로 연장되는 벽형태로서, 베이스 지그(220)를 향하는 면은 좌측 외부 패널에 대응하는 형상을 갖는다.
우측 지그(250)는 베이스 지그(220)의 우측에 위치하며, 베이스 지그(220)와 멀어지거나 가까워지도록 지지 구조물(210) 상에서 슬라이드 이동이 가능하다. 우측 지그(250)는 베이스 지그(220)보다 위로 연장되는 벽형태로서, 베이스 지그(220)를 향하는 면은 후드의 우측 외부 패널에 대응하는 형상을 갖는다.
다수의 패널 고정 클램프(280)는 조립 과정에서 전면 지그(230), 좌측 지그(240) 및 우측 지그(250)에 대응하는 개별 패널이 밀착된 상태로 고정시킨다.
이제, 도 7 내지 도 10을 참조하여 상기 실시예에 의한 복합소재 후드 조립 과정을 설명한다.
도 7을 참조하면, 슬라이드 지그(230, 240, 250)는 베이스 지그(220)와 이격되도록 위치해 있으며, 이 상태에서 베이스 지그(220)에는 후드 상부 패널(11)이 안착되고, 전면 지그(230)에는 전면 외부 패널(12)이 다수의 패널 고정 클램프(280)에 의해 밀착한 상태로 고정되며, 좌측 지그(240)에는 좌측 외부 패널(13)이 다수의 패널 고정 클램프(280)에 의해 밀착한 상태로 고정되고, 우측 지그(250)에는 우측 외부 패널(14)이 다수의 고정 글램프(280)에 의해 밀착한 상태로 고정된다. 다음, 다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)가 베이스 지그(220) 쪽으로 이동하여 도 8에 도시된 바와 같이, 후드 상부 패널(11)에 전면 외부 패널(12), 좌측 외부 패널(13) 및 우측 외부 패널(14)이 각각 연결된다. 도 8과 같이 도시된 상태에서, 후드 상부 패널(11)에 전면 외부 패널(12), 좌측 외부 패널(13) 및 우측 외부 패널(14)이 접합되는 1차 본딩이 실시된다. 1차 본딩은 복합소재와 같은 소재를 적용하여 만대기 형태로 붙이고, 유리 섬유 매트를 접합면에 덧대어 접합된다. 1차 본딩이 완료된 후, 다수의 패널 고정 클램프(280)가 제거되고, 도 9에 도시된 바와 같이 전면 외부 패널(도 8의 12), 좌측 외부 패널(도 8의 13) 및 우측 외부 패널(도 8의 14)의 각 내면에 접착제(16)가 도포된다. 다음, 접착제(16)가 도포된 전면 외부 패널(도 8의 12), 좌측 외부 패널(도 8의 13) 및 우측 외부 패널(도 8의 14) 각각에 도 10에 도시된 바와 같이 전면 내부 패널(17), 좌측 내부 패널(18) 및 우측 내부 패널(19)이 부착되고, 다수의 패널 고정 클램프(280)에 의해 고정되어서 2차 본딩이 실시된다. 2차 본딩이 완료된 후, 다수의 패널 고정 클램프(280)를 제거하여 조립된 복합소재 후드를 탈형한다.
이상 실시예들을 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예들은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야와 관련된 통상의 기술자라면 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 수지 이송 성형 몰드 110 : 지지 구조물
120 : 하부 몰드 121 : 성형 홈
140 : 상부 몰드 142 : 성형 돌출부
180 : 상부 몰드 구동부 181 : 상하 이동 구동수단
190 : 회전 구동수단 191 : 피닌언 기어
192 : 래크 기어 193 : 구동기
200 : 복합소재 제품 조립 자동화 장치
210 : 지지 구조물 220 : 베이스 지그
230 : 전면 지그 240 : 좌측 지그
250 : 우측 지그 280 : 패널 고정 클램프

Claims (6)

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  6. 베이스 지그(220)와, 상기 베이스 지그에 대해 슬라이드 이동하면서 상기 베이스 지그와 멀어지거나 가까워지는 다수의 슬라이드 지그(230, 240, 250)와, 다수의 고정 클램프(280)를 구비하는 복합소재 제품 조립 자동화 장치를 이용하여 개별적으로 제작된 다수의 복합소재 부품을 조립하는 방법으로서,
    상기 베이스 지그에 대해 상기 다수의 슬라이드 지그가 이격된 상태가 되도록 상기 다수의 슬라이드 지그를 위치시키는 단계;
    상기 베이스 지그 위에 대응하는 복합소재 부품을 고정시키는 단계;
    상기 다수의 슬라이드 지그 각각에 대응하는 복합소재 부품을 상기 고정 클램프를 이용하여 고정시키는 단계;
    상기 다수의 슬라이드 지그를 상기 베이스 지그 쪽으로 이동시켜서 다수의 조립 대상 복합소재 부품을 연결하는 단계;
    상기 다수의 조립 대상 복합소재 부품을 접합시키는 1차 본딩 단계;
    상기 1차 본딩 단계 완료 후 상기 고정 클램프를 제거하는 단계;
    상기 고정 클램프가 제거된 후 상기 복합소재 부품의 내면에 접착제를 도포하는 단계; 및
    상기 접착제가 도포된 상기 복합소재 부품의 내면에 추가 복합소재 부품을 접합하고 상기 고정 클램프를 이용하여 고정하는 2차 본딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 조립 방법.
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