KR101856319B1

KR101856319B1 - 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치와 이를 이용한 범퍼 스키드 플레이트 제조방법

Info

Publication number: KR101856319B1
Application number: KR1020160053299A
Authority: KR
Inventors: 김영인; 황영은; 최민진; 신재호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사 대원에스디
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2018-05-09
Also published as: KR20170123518A; US20170312805A1; CN107336444A; US10661329B2; CN107336444B

Abstract

본 발명의 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치에는 펀치(17)를 갖춘 펀칭 다이(10), 펀칭작업용 펀칭다이(31)를 갖춘 펀칭 툴(30), 융착 작업용 융착 혼(41)을 갖춘 융착 툴(40), 펀치(17)와 상기 펀칭 툴(30)의 작업라인(K-K)을 일치시키거나 펀치(17)와 융착 혼(41)의 작업라인(K-K)을 일치시키도록 펀칭 툴(30)을 밀어내거나 잡아당기는 툴 교환 실린더(33)가 포함됨으로써 메탈릭 톤의 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)에 대한 토잉훅 홀(110)의 펀칭작업과 토잉훅 캡 조립용 브래킷(120)의 융착 작업을 한 장소에서 이동 없이 수행할 수 있고, 그 결과 축소된 공간과 작업인원을 통해 범퍼 스키드 플레이트(100-1)가 제조됨으로써 제품품질향성에 더해 생산성을 크게 향상하며, 특히 메탈릭 톤의 소재 사용으로 후 공정에서 도장공정이 요구되지 않음으로써 도장 박리에 의한 필드 클레임도 해소되는 특징을 갖는다.

Description

두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치와 이를 이용한 범퍼 스키드 플레이트 제조방법{Two Different Process Continued Performing type Product Assembly Apparatus and Bumper Skid Plate Merhod thereof}

본 발명은 범퍼 스키드 플레이트에 관한 것으로, 특히 범퍼 스키드 플레이트에 조립되는 토잉훅 캡 조립을 위한 토잉훅 홀 가공과 토잉훅 캡 조립용 브래킷 융착 공정이 제품 이동 없이 연속해서 수행되는 제품조립장치를 이용한 범퍼 스키드 플레이트 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 범퍼에 덧대어지는 범퍼 스키드 플레이트의 제조 공정은 다음과 같다.

먼저, 사출성형공정으로 범퍼 스키드 플레이트 사출물이 제조된다. 이어, 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 펀칭 장치로 옮겨와 펀칭 공정으로 범퍼 스키드 플레이트 사출물에 토잉훅 홀을 가공한다. 이후 토잉훅 홀 가공된 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 융착 장치로 옮겨와 융착 공정으로 토잉훅 홀 부위에 토잉훅 캡 조립용 브래킷을 부착한다. 최종적으로 후 공정을 수행하여 범퍼 스키드 플레이트 사출물이 범퍼 스키드 플레이트로 완성된다. 상기 후 공정은 토잉훅 홀에 토잉훅 캡을 결합하는 캡 부착공정, 전체에 색상을 칠하는 도장 공정 등이 있다.

상기와 같이 제조된 범퍼 스키드 플레이트는 차량의 전후방에 적용된 범퍼의 하단부위에 덧대어짐으로써 차량은 범퍼와 차량 하부부위를 노면 충격으로부터 보호받고 강인한 외관 디자인을 강화하면서 외관 상품성을 확보할 수 있다.

국내등록특허공보 10-1564948(2015년10월27일)

하지만, 범퍼 스키드 플레이트 제조 공정은 다음과 같은 한계성을 가지고 있다.

하나는 제조 설비 측면으로서, 이는 펀칭 장치와 융착 장치의 이원화에 기인한다. 일례로, 공간사용측면에서 펀칭 장치와 융착 장치의 개별적인 설치공간이 필요하며, 작업자측면에서 펀칭 장치와 융착 장치를 개별적으로 조작하기 위한 2명이 요구되고, 제품이동측면에서 사출성형공정과 펀칭공정 및 융착공정 간 제품이 옮겨짐에 따른 스크래치 불량이 발생된다.

다른 하나는 제조 공정 측면으로서, 이는 사출성형공정에 기인한다. 일례로, 토잉훅 홀을 펀칭공정이 아닌 사출성형공정에서 함께 수행하는 경우 제조 설비 측면의 제반 문제를 해소할 수 있으나, 현재 사출성형기술로 범퍼 스키드 플레이트 사출물에 토잉훅 홀을 직접 형성할 경우 토잉훅 홀 끝단부 쪽으로 웰드 라인(Weld line)이 발생됨으로써 양산 적용이 불가한 외관 품질 문제로 발전될 수밖에 없다.

또 다른 하나는 품질 측면으로서, 이는 도장 공정이 적용됨에 기인한다. 일례로, 도장에 의한 원가 상승과 함께 도장 박리에 의한 필드 클레임이 발생된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 펀칭장치와 융착장치가 함께 구성된 하나의 장치를 적용함으로써 독립된 2개의 장치 적용에 의한 공간사용과 작업인원 및 제품이동의 단점 해소와 함께 웰드 라인 없는 사출성형품질확보가 이루어지고, 특히 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 도장이 필요 없는 메탈릭 톤의 소재(또는 메탈릭 톤 소재)로 사출 성형함으로써 원가 절감과 함께 도장 박리에 의한 필드 클레임이 해소되는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치와 이를 이용한 범퍼 스키드 플레이트 제조방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치는 펀치를 갖추고, 승하강되는 펀칭지그; 상기 펀칭지그의 하부로 위치되고, 펀칭 작업 시 상기 펀치의 아래쪽으로 위치되는 펀칭다이를 갖춘 펀칭 툴; 상기 펀칭지그의 하부로 위치되고, 융착 작업 시 상기 펀치의 아래쪽으로 위치되는 융착 혼을 갖춘 융착 툴; 상기 펀칭 작업 시 상기 융착 혼이 상기 펀치의 아래쪽 위치를 벗어나도록 상기 펀칭다이를 밀어내고, 반면 상기 융착 작업 시 상기 융착 혼이 상기 펀치의 아래쪽 위치에 들어오도록 상기 펀칭다이를 잡아당겨주는 툴 교환 실린더; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 펀칭지그와 상기 펀칭 툴 및 상기 융착 툴은 가이드 프레임에 결합되고, 상기 가이드 프레임은 상기 펀칭지그를 장착한 펀칭 지그 브래킷, 상기 펀칭 툴 및 상기 융착 툴을 장착한 실린더 브래킷, 상기 펀칭 지그 브래킷이 상부부위를 형성하고 상기 실린더 브래킷이 하부부위를 형성하는 마운트 플레이트, 상기 펀칭 지그 브래킷과 상기 마운트 플레이트를 결합하는 LM 가이드로 구성된다. 상기 LM 가이드는 상기 마운트 플레이트에 구비된 LM 레일, 상기 펀칭 지그 브래킷에 구비된 LM 블록으로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 펀칭지그에는 타이밍 벨트로 함께 묶여진 모터와 볼 스크류가 더 포함되고, 상기 볼 스크류는 상기 펀칭 지그 브래킷에 고정되어 상기 모터의 회전방향으로 상기 펀치가 장착된 상기 펀칭 지그 브래킷을 승하강시킨다. 상기 펀칭지그에는 상기 펀치에 결합된 스트리퍼(Stripper), 상기 펀칭 지그 브래킷에 결합되어 상기 펀칭 지그 브래킷의 승하강 위치를 검출하는 원점센서가 더 포함된다.

바람직한 실시예로서, 상기 펀칭 툴에는 상기 펀칭다이와 상기 툴 교환 실린더를 연결하는 링크 브래킷이 더 포함되고, 상기 링크 브래킷은 상기 실린더 브래킷에 힌지 결합된다.

바람직한 실시예로서, 상기 융착 툴에는 상기 융착 혼을 승하강시켜 주는 융착 실린더가 더 포함되고, 상기 융착 실린더는 상기 실린더 브래킷과 결합된다.

바람직한 실시예로서, 상기 펀칭 툴 및 상기 융착 툴의 위쪽으로 제품세팅지그가 위치되고, 상기 제품세팅지그는 상기 펀칭 작업과 상기 융착 작업을 위한 제품이 놓여진다. 상기 제품세팅지그는 제품고정지그와 함께 구성되고, 상기 제품고정지그는 상기 제품을 고정한다. 상기 펀칭 작업과 상기 융착 작업의 각각은 제어장치로 자동 제어된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 범퍼 스키드 플레이트 제조방법은 (A) 제품세팅지그에 놓인 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 제품고정지그로 세팅하는 단계; (B) 제어장치의 제어로 펀칭지그와 펀칭 툴이 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물로 이동하고, 펀치와 펀칭다이로 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물에 토잉훅 홀을 뚫어준 후 초기상태로 복귀되는 펀칭작업단계; (C) 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물이 상기 제품세팅지그에 놓인 상태에서, 상기 제어장치의 제어로 상기 펀칭지그와 융착 툴이 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물로 이동하고, 상기 펀치와 융착 혼으로 상기 토잉훅 홀에 토잉훅 캡 조립용 브래킷을 융착한 후 초기상태로 복귀되는 융착작업단계; (D) 상기 토잉훅 캡 조립용 브래킷의 융착 후 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 상기 제품세팅지그에서 꺼내고, 상기 토잉훅 홀에 토잉훅 캡을 조립하여 범퍼 스키드 플레이트의 제조를 완료하는 후 공정단계; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 펀칭작업단계는, (b-1) 툴 교환 실린더를 작동시켜 상기 펀치의 아래쪽으로 상기 펀칭다이를 위치 이동시켜주는 단계, (b-2) 상기 펀치와 상기 펀칭다이의 작업라인이 일치된 상태에서 상기 툴 교환 실린더를 중지하는 단계, (b-3) 모터와 타이밍벨트로 묶인 볼 스크류에 의해 상기 펀칭지그가 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 향해 하강되도록 모터를 작동시켜주는 단계, (b-4) 상기 토잉훅 홀이 뚫어지면, 상기 툴 교환 실린더를 재 작동시켜 상기 펀치의 아래쪽에서 벗어나도록 상기 펀칭다이를 위치 이동시키는 초기상태 복귀, 상기 모터를 재 작동시켜 상기 펀칭지그를 상승시키는 초기상태 복귀로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 융착작업단계는, (c-1) 툴 교환 실린더를 작동시켜 상기 펀치의 아래쪽을 벗어나도록 상기 펀칭다이를 위치 이동시켜주는 단계, (c-2) 상기 펀치와 상기 융착 혼의 작업라인이 일치된 상태에서 상기 툴 교환 실린더를 중지하는 단계, (c-3) 융착 실린더를 작동시켜 상기 융착 혼을 상승시켜준 후 상기 융착 실린더를 중지하는 단계, (c-4) 모터와 타이밍벨트로 묶인 볼 스크류에 의해 상기 펀칭지그가 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 향해 하강되도록 모터를 작동시켜주는 단계, (c-5) 상기 융착 혼을 작동시켜 상기 토잉훅 홀에 센서 홀더 브래킷을 융착시켜준 후 상기 융착 혼을 중지하는 단계; (c-6) 상기 센서 홀더 브래킷이 융착되면, 상기 모터를 재 작동시켜 상기 펀칭지그를 상승시키는 초기상태 복귀로 수행된다.

그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 범퍼 스키드 플레이트는 메탈릭 톤의 범퍼 스키드 플레이트 사출물이 펀칭공정으로 형성된 토잉훅 홀에 융착 공정으로 토잉훅 캡 조립용 브래킷을 융착하고, 상기 토잉훅 홀에 토잉훅 캡이 조립되는 후 공정으로 범퍼 부품으로 제조되며, 상기 범퍼 부품은 차량용 범퍼의 하부부위에 덧대어진다.

이러한 본 발명의 제품조립장치는 순차적인 동작하는 펀칭장치와 융착장치를 하나로 묶어 범퍼 스키드 플레이트를 제조함으로써 다음과 같은 장점 및 효과를 갖는다.

첫째, 펀칭장치와 융착장치의 일원화로 인한 공간사용이 축소되고, 1명의 작업 인원으로 운영이 가능하다. 둘째, 제품 이동 없이 펀칭과 융착 작업이 이루어짐으로써 제품이 옮김에 의한 스크래치 불량 발생이 방지된다. 셋째, 사출 성형 시 웰드 라인 없는 제품 확보가 이루어진다. 넷째, 메탈릭 톤의 소재(또는 메탈릭 톤 소재)의 적용에 의한 도장 공정 삭제로 원가 저감과 함께 도장 박리에 의한 필드 클레임 발생이 해소된다. 다섯째, 설비 투자비 및 생산성 향상이 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 2 공정 제품조립장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 2 공정 제품조립장치를 구성하는 2 공정 유닛의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 2 공정 유닛을 구성하는 펀칭 툴의 작동상태이고, 도 4는 본 발명에 따른 2 공정 유닛을 구성하는 융착 툴의 작동상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 두 가지 공정 제품조립장치를 이용한 범퍼 스키드 플레이트 제조방법의 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 2 공정 제품조립장치에서 가공되는 범퍼 스키드 플레이트 사출물의 예이며, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 토잉훅 홀 가공을 위한 펀칭 작업 상태이고, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 토잉훅 캡 조립용 브래킷 융착을 위한 융착 작업 상태이며, 도 11은 본 발명에 따른 2 공정 제품조립장치에서 완성된 범퍼 스키드 플레이트의 예이고, 도 12는 본 발명에 따른 범퍼 스키드 플레이트의 단면도이며, 도 13은 본 발명에 따른 범퍼 스키드 플레이트가 차량의 범퍼에 적용된 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 2 공정 제품조립장치(1)는 초음파 펀칭과 초음파 융착 작업을 각각 수행하는 2 공정 유닛(1-1), 제품세팅지그(50), 제품고정지그(60), 프레임 케이스(70), 초음파 펀칭과 초음파 융착의 공정을 각각 자동 제어하는 제어장치(80)를 포함한다. 특히, 상기 2 공정 유닛(1-1)은 한 번의 동작으로 복수개의 토잉훅 홀 펀칭 작업과 복수개의 토잉훅 캡 조립용 브래킷 융착 작업을 동시에 수행하도록 복수개로 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 2 공정 유닛(1-1)은 펀칭지그(10), 가이드 프레임(20), 펀칭 툴(30), 융착 툴(40)로 구성된다. 일례로, 상기 펀칭지그(10)는 2 공정 유닛(1-1)의 상부부위를 구성하고, 모터 동력을 이용해 펀칭 툴(30)쪽으로 하강 이동하여 펀칭 작업을 수행하거나 융착 툴(40)쪽으로 하강 이동하여 융착 작업을 수행한 다음 상승하여 초기 위치로 복귀된다. 상기 가이드 프레임(20)은 펀칭지그(10)와 펀칭 툴(30) 및 융착 툴(40)이 일체화되도록 2 공정 유닛(1-1)의 연결부위를 구성하고, 펀칭지그(10)의 승하강 이동을 안내한다. 상기 펀칭 툴(30)과 상기 융착 툴(40)은 2 공정 유닛(1-1)의 하부부위를 구성하고, 펀칭 툴(30)은 펀칭지그(10)와 연계되어 초음파 펀칭 작업을 수행하며, 융착 툴(40)은 펀칭지그(10)와 연계되어 초음파 융착 작업을 수행한다.

구체적으로, 상기 제품세팅지그(50)는 제품을 올려놓는 장소를 제공하고, 펀칭지그(10)와 펀칭 툴(30)이나 융착 툴(40)이 서로 만나는 위치로 제품이 놓일 수 있는 높이를 갖는다, 특히, 상기 제품세팅지그(50)의 형성은 범퍼 스키드 플레이트 사출물(도 6 참조)의 구조에 맞춰 지나 제품의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

구체적으로, 상기 제품고정지그(60)는 제품 쪽으로 꺾이도록 관절 구조를 적용하여 제품세팅지그(50)의 위에 놓인 제품을 고정시켜 준다.

구체적으로, 상기 프레임 케이스(70)는 내부 공간과 함께 프레임을 구비함으로써 2 공정 유닛(1-1), 제품세팅지그(50), 제품고정지그(60)를 수용하고 고정함과 더불어 움직임을 지지한다.

구체적으로, 상기 제어장치(80)는 초음파 펀칭과 초음파 융착 작업을 수행하고, 특히 초음파 펀칭 작업 시 펀칭지그(10)와 펀칭 툴(30)의 움직임과 초음파 융착 작업 시 펀칭지그(10)와 융착 툴(40)의 움직임을 자동 제어하는 프로그램을 내장한다. 상기 프로그램은 데이터 입력으로 초음파 펀칭과 초음파 융착 작업을 조정한다. 그러므로, 상기 제어장치(80)는 제어신호출력과 검출신호입력을 위한 전기회로로 펀칭지그(10)와 펀칭 툴(30) 및 융착 툴(40)의 움직임을 각각 제어한다.

한편, 도 2 내지 도 4는 2 공정 유닛(1-1)의 세부 구성을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 상기 펀칭지그(10)는 서보 모터 타입 모터(11), 타이밍 벨트(13), 볼 스크류(15), 펀치(17), 스트리퍼(Stripper)(18), 원점센서(19)로 구성된다. 이때, 상기 모터(11)와 상기 타이밍 벨트(13) 및 상기 볼 스크류(15)는 상기 펀치(17)를 위아래로 승하강시키는 승하강부재로 구성된다. 상기 가이드 프레임(20)은 프레임 케이스(70)에 장착되는 마운트 플레이트(21), LM 레일(23)과 LM 블록(25-1)으로 이루어진 LM 가이드, 마운트 플레이트(21)의 상부부위로 위치되는 펀칭 지그 브래킷(25), 마운트 플레이트(21)의 하부부위로 위치되는 실린더 브래킷(27)으로 구성된다. 상기 펀칭 툴(30)은 펀칭다이(31), 툴 교환 실린더(33), 링크 브래킷(35), 힌지 핀(35-1)으로 구성된다. 상기 융착 툴(40)은 융착 혼(Horn)(41), 융착 실린더(43)로 구성된다.

따라서 상기 펀칭지그(10)의 조립 상태는 다음과 같다. 상기 모터(11)는 마운트 플레이트(21)에 결합된다. 상기 볼 스크류(15)는 마운트 플레이트(21)에 결합된 볼 스크류 케이스를 관통하여 펀칭 지그 브래킷(25)과 고정됨으로써 모터(11)의 회전방향에 따라 펀칭 지그 브래킷(25)을 승하강시켜 준다. 이를 위해, 상기 펀칭 지그 브래킷(25)에는 LM 블록(25-1)이 구비되고, 상기 마운트 플레이트(21)에는 복수개의 LM 레일(23)이 수직하게 구비된다. 상기 타이밍 벨트(13)는 모터(11)와 볼 스크류(15)를 묶어 준다. 상기 펀치(17)는 펀칭 툴(30)과 융착 툴(40)을 향하도록 펀칭 지그 브래킷(25)에 구비된다. 상기 스트리퍼(18)는 펀치(17)와 함께 구성되어 펀칭 및 융착 작업 시 피 가공재의 고정 및 위치 결정과 펀치(17)로부터 스크랩제거 및 펀치(17)의 안내와 보호 역할을 한다. 상기 원점센서(19)는 마운트 플레이트(21)의 LM 레일(23)에 결합된 펀칭 지그 브래킷(25)에 구비되어 펀칭 지그 브래킷(25)의 승하강에 따른 위치 검출로 펀치(17)의 복귀 위치를 잡아준다.

그리고 상기 펀칭 툴(30)과 상기 융착 툴(40)의 조립 상태는 각각 다음과 같다. 상기 펀칭다이(31)는 실린더 브래킷(27)의 안쪽으로 결합된다. 상기 툴 교환 실린더(33)는 실린더 브래킷(27)에 경사지게 결합되고, 실린더 브래킷(27)의 밖으로 노출된다. 상기 링크 브래킷(35)은 툴 교환 실린더(33)로 펀칭다이(31)를 전후진 이동시키도록 힌지 핀(35-1)을 매개로 실린더 브래킷(27)과 결합된다. 특히, 상기 링크 브래킷(35)은 힌지 핀(35-1)을 회전중심으로 움직이도록 절곡된 구조로 이루어진다. 하지만, 상기 실린더 브래킷(27)에 힌지 핀(35-1)이 끼워져 이동되는 호형상 슬롯이나 직선 채널이 형성될 경우 링크 브래킷(35)은 절곡구조를 적용하지 않을 수 있다. 상기 융착 혼(41)은 펀칭다이(31)와 간격을 두고 실린더 브래킷(27)의 안쪽으로 결합되고, 펀칭다이(31)와 함께 전후진되도록 연결된다. 특히, 상기 융착 혼(41)은 수평진동과 수직 가압력으로 접촉면에 마찰을 발생시켜 융착시키는 초음파 혼 타입이다. 상기 융착 실린더(43)는 융착 혼(41)을 승하강 시키도록 실린더 브래킷(27)에 수직하게 결합되고, 실린더 브래킷(27)의 밖으로 노출된다.

그러므로 상기 펀치(17)는 상기 펀칭다이(31)와 상기 융착 혼(41)의 각각에 대해 작업라인(K-K)을 형성하고, 상기 작업라인(K-K)은 툴 교환 실린더(33)의 전후진으로 변경된다.

도 3은 상기 툴 교환 실린더(33)의 전진이동으로서, 이는 펀칭다이(31)를 전진이동 시킴으로써 융착 혼(41)을 작업라인(K-K)에서 밀어내고, 그 결과 작업라인(K-K)은 펀치(17)와 펀칭다이(31)에 맞춰진다.

반면 도 4는 상기 툴 교환 실린더(33)의 후퇴이동(초기 위치)으로서, 이는 펀칭다이(31)를 후퇴이동(초기 위치)시킴으로써 펀칭다이(31)를 작업라인(K-K)에서 밀어내고, 그 결과 작업라인(K-K)은 펀치(17)와 융착 혼(41)에 맞춰진다.

한편, 도 5는 2 공정 제품조립장치(1)의 가동으로 2 공정 유닛(1-1)에서 이루어지는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법의 순서도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 범퍼 스키드 플레이트 제조방법은 S30의 펀칭공정과 S70의 융착공정이 순차적으로 실행됨으로써 범퍼 스키드 플레이트 사출물이 이동 없이 한 장소와 공간에서 범퍼 스키드 플레이트로 제조됨에 그 특징이 있다. 이하 범퍼 스키드 플레이트 제조방법을 도 6 내지 도 10을 참조로 상세히 설명하고, 제어 주체는 펀칭공정과 융착공정을 기 설정된 프로그램 절차에 따라 수행하는 제어장치(80)이다. 또한, 펀칭고정과 융착공정은 초음파를 적용하여 수행됨을 전제로 한다.

S10은 시스템 가동단계로서, 시스템 가동은 펀칭지그(10), 펀칭 툴(30), 융착 툴(40), 제어장치(80)의 파워 공급과 프로그램 동작을 의미한다. 이 단계는 제어장치(80)에서 자동으로 수행된다.

S20은 제품세팅완료 단계로서, 제품세팅은 제품세팅지그(50)를 이용해 제품을 올려놓은 후 제품고정지그(60)로 제품을 고정한다.(필요시 진공 장치를 이용한 진공 흡착 후 제품 고정이 이루어질 수 있다.) 그 결과, S20-1과 같이 토잉훅 홀 미형성 범퍼 스키드 플레이트가 제품으로서 세팅된다. 도 6을 참조하면, 토잉훅 홀 미형성 범퍼 스키드 플레이트가 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)로 예시된다. 특히, 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)은 메탈릭 톤의 소재(또는 메탈릭 톤 소재)로 사출 성형됨으로써 강인한 느낌을 갖도록 하여 도장 공정을 삭제한다.

S30은 펀칭공정이 수행되는 단계로서, 이는 S40 내지 S60으로 구분된다. S40은 툴 변경 실린더 전진 동작 및 중지단계로서, 그 결과 S40-1과 같이 펀칭 다이 펀칭 위치 이동이 완료된다. S50은 펀칭 지그 하강 후 상승단계로서, 그 결과 S50-1과 같이 토잉훅 홀 가공이 완료된다. S60은 툴 변경 실린더 후퇴 동작 및 중지단계로서, 그 결과 S60-1과 같이 펀칭 다이 초기 위치 복귀가 완료된다.

도 7을 참조하면, 제어장치(80)는 작업라인(K-K)을 펀치(17)와 펀칭다이(31)에 맞추기 위해 툴 교환 실린더(33)에 제어신호를 준다. 이때, 상기 제어신호는 툴 교환 실린더(33)의 로드를 인출하는 전진이동 신호이므로 툴 교환 실린더(33)는 유압(또는 공압)의 작용으로 로드가 빠져나온다. 그러면, 링크 브래킷(35)은 로드에 의해 힌지 핀(35-1)을 이동 중심으로 하여 펀칭다이(31)를 밀어냄으로써 융착 혼(41)이 펀칭다이(31)와 함께 밀려난다. 그 결과 펀치(17)의 작업라인(K-K)은 융착 혼(41) 대신 펀칭다이(31)와 일치된다.

이어, 제어장치(80)는 툴 교환 실린더(33)의 제어를 중지하고 모터(11)를 제어한다. 이 경우, 모터(11) 의 정회전을 볼 스크류(15)의 하강으로 가정한다. 모터(11)의 정회전은 타이밍 벨트(13)를 통해 볼 스크류(15)를 회전시킴으로써 볼 스크류(15)는 펀칭 지그 브래킷(25)을 밑으로 내려준다. 이때, 상기 펀칭 지그 브래킷(25)의 움직임은 LM 레일(23)과 LM 블록(25-1)으로 안내된다. 그 결과 펀치(17)는 펀칭 지그 브래킷(25)과 함께 펀칭다이(31)쪽으로 내려간다.

도 8을 참조하면, 제어장치(80)는 펀치(17)와 펀칭다이(31)가 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)의 위아래에 위치된 상태에서 모터(11)의 제어를 지속하고, 그 결과 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)에는 펀치(17)와 펀칭다이(31)의 작용으로 토잉훅 홀(110)이 뚫려진다.

이후, 제어장치(80)는 펀칭 지그 브래킷(25)이 위로 올라가도록 모터(11)를 역회전시켜줌으로써 펀치(17)가 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)에서 분리되고, 그 결과 펀칭지그(10)는 초기 상태로 복귀된다. 동시에 툴 교환 실린더(33)가 후퇴 이동되도록(초기 위치) 유압(또는 공압)을 빼줌으로써 펀칭다이(31)가 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)에서 분리되고, 그 결과 펀칭 툴(30)은 초기 상태로 복귀된다. 즉, 작업라인(K-K)은 펀치(17)와 융착 혼(41)에 맞춰진다.

한편, S70은 펀칭공정 완료 후 융착 공정이 수행되는 단계로서, 이는 S70 내지 S100으로 구분된다. S80은 융착 실린더 상승 동작 및 중지단계로서, 그 결과 S80-1과 같이 융착 툴 위치 이동 완료 및 토잉훅 캡 조립용 브래킷 세팅이 완료된다. S90은 펀칭 지그 하강 후 상승단계로서, 그 결과 S90-1과 같이 토잉훅 캡 조립용 브래킷 융착이 완료된다. S100은 융착 실린더 하강 동작 및 중지단계로서, 그 결과 S100-1과 같이 융착 실린더 초기 위치 복귀가 완료된다.

도 9를 참조하면, 제어장치(80)는 융착 실린더(43)에 제어신호를 줌으로써 융착 실린더(43)의 로드가 유압(또는 공압)의 작용으로 빠져나오고, 그 결과 융착 혼(41)은 위로 상승됨으로써 센서 홀더 브래킷(120)이 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)의 토잉훅 홀(110)쪽으로 위치된다. 이어, 제어장치(80)는 융착 실린더(43)의 제어를 중지하고 모터(11)를 제어한다. 상기 모터(11)의 제어 과정 및 결과는 펀치(17)의 하강 이동으로 7의 과정과 동일하므로 생략한다.

도 10을 참조하면, 제어장치(80)는 펀치(17)와 융착 혼(41)이 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)의 토잉훅 홀(110)의 위아래에 위치된 상태에서 융착 혼(41)에 초음파 진동을 가하고, 그 결과 토잉훅 캡 조립용 브래킷(120)이 토잉훅 홀(110)의 부변으로 융착된다.

이후, 제어장치(80)는 펀칭 지그 브래킷(25)이 위로 올라가도록 모터(11)를 역회전시켜줌으로써 펀치(17)가 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)에서 분리되고, 그 결과 펀칭지그(10)는 초기 상태로 복귀된다. 동시에 융착 실린더(43)가 후퇴 이동되도록(초기 위치) 유압(또는 공압)을 빼줌으로써 융착 혼(41)이 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)에서 분리되고, 그 결과 융착 혼(41)은 초기 상태로 복귀된다. 즉, 작업라인(K-K)은 펀치(17)와 융착 혼(41)에 맞춰진 상태로 유지된다.

한편, S200은 가공 제품 추출단계로서, 그 결과 S200-1과 같이 후 공정이 수행된다. 이어 S300의 제품 가공 지속 시 S20으로 복귀하여 제품 가공을 반복하거나 또는 S300의 제품 가공 중지 시 S400과 같이 시스템이 중단됨으로써 제품 가공을 중단한다.

여기서, 상기 후 공정은 토잉훅 홀에 토잉훅 캡(130)을 결합하는 캡 부착공정(필요시 토잉훅 캡 조립용 브래킷(120)을 이용하여 센서를 결합하는 센서 부착공정이 추가될 수 있다)이다. 특히 상기 후 공정에는 전체에 색상을 칠하는 도장공정이 요구되지 않는데, 이는 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)이 메탈릭 톤의 소재(또는 메탈릭 톤 소재)로 사출 성형됨에 기인된다. 그러므로 본 실시예에 의한 범퍼 스키드 플레이트 제조방법은 도장 공정 삭제에 의한 원가 저감과 함께 도장 박리에 의한 필드 클레임 발생이 근본적으로 해소되는 장점이 있다.

한편, 도 11 및 도 12는 범퍼 스키드 플레이트(100-1)를 적용한 범퍼(200)의 예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 범퍼 스키드 플레이트(100-1)는 도 1내지 도 4의 2 공정 제품조립장치(1)를 이용하여 제조되거나 또는 도 5 내지 도 10의 범퍼 스키드 플레이트 제조방법으로 제조된 제품이다. 그러므로 상기 범퍼 스키드 플레이트(100-1)는 메탈릭 톤의 소재(또는 메탈릭 톤 소재)로 사출 성형된 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100), 토잉훅 홀(110)에 융착된 토잉훅 캡 조립용 브래킷(120) 및 후 공정으로 토잉훅 홀(110)에 끼워진 토잉훅 캡(130)을 포함한다.

한편, 도 13은 범퍼 스키드 플레이트(100-1)와 함께 구성된 범퍼(200)가 적용된 차량(300)의 예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 차량(300)의 전방부(및 후방부)에는 범퍼(200)가 장착되고, 상기 범퍼(200)의 하부에는 범퍼 스키드 플레이트(100-1)가 덧대어짐으로써 차량은 범퍼와 차량 하부부위를 노면 충격으로부터 보호받고 강인한 외관 디자인을 강화하면서 센서의 전후방 감지에 의한 안전성을 확보할 수 있다. 특히, 범퍼 스키드 플레이트(100-1)가 메탈릭 톤의 소재(또는 메탈릭 톤 소재)로 사출 성형된 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)로 제조됨으로써 필드 클레임을 발생하는 도장 박리 현상이 완전하게 해소된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치에는 펀치(17)를 갖춘 펀칭 다이(10), 펀칭작업용 펀칭다이(31)를 갖춘 펀칭 툴(30), 융착 작업용 융착 혼(41)을 갖춘 융착 툴(40), 펀치(17)와 상기 펀칭 툴(30)의 작업라인(K-K)을 일치시키거나 펀치(17)와 융착 혼(41)의 작업라인(K-K)을 일치시키도록 펀칭 툴(30)을 밀어내거나 잡아당기는 툴 교환 실린더(33)가 포함됨으로써 메탈릭 톤의 범퍼 스키드 플레이트 사출물(100)에 대한 토잉훅 홀(110)의 펀칭작업과 토잉훅 캡 조립용 브래킷(120)의 융착 작업을 한 장소에서 이동 없이 수행할 수 있고, 그 결과 축소된 공간과 작업인원을 통해 범퍼 스키드 플레이트(100-1)가 제조됨으로써 제품품질향성에 더해 생산성을 크게 향상하며, 특히 메탈릭 톤의 소재 사용으로 후 공정에서 도장공정이 요구되지 않음으로써 도장 박리에 의한 필드 클레임도 해소된다.

1 : 2 공정 제품조립장치 1-1 : 2 공정 유닛
10 : 펀칭지그 11 : 모터
13 : 타이밍 벨트 15 : 볼 스크류
17 : 펀치 18 : 스트리퍼(Stripper)
19 : 원점센서
20 : 가이드 프레임 21 : 마운트 플레이트
23 : LM 레일 25 : 펀칭 지그 브래킷
25-1 : LM 블록 27 : 실린더 브래킷
30 : 펀칭 툴 31 : 펀칭다이
33 : 툴 교환 실린더 35 : 링크 브래킷
35-1 : 힌지 핀 40 : 융착 툴
41 : 융착 혼(Horn) 43 : 융착 실린더
50 : 제품세팅지그 60 : 제품고정지그
70 : 프레임 케이스 80 : 제어장치
100 : 범퍼 스키드 플레이트 사출물
100-1 : 범퍼 스키드 플레이트
110 : 토잉훅 홀 120 : 토잉훅 캡 조립용 브래킷
130 : 토잉훅 캡 200 : 범퍼
300 : 차량

Claims

펀치를 갖추고, 승하강되는 펀칭지그;
상기 펀칭지그의 하부로 위치되고, 펀칭 작업 시 상기 펀치의 아래쪽으로 위치되는 펀칭다이를 갖춘 펀칭 툴;
상기 펀칭지그의 하부로 위치되고, 융착 작업 시 상기 펀치의 아래쪽으로 위치되는 융착 혼을 갖춘 융착 툴;
상기 펀칭 작업 시 상기 융착 혼이 상기 펀치의 아래쪽 위치를 벗어나도록 상기 펀칭다이를 밀어내고, 반면 상기 융착 작업 시 상기 융착 혼이 상기 펀치의 아래쪽 위치에 들어오도록 상기 펀칭다이를 잡아당겨주는 툴 교환 실린더;
상기 펀칭지그를 장착하여 승하강되는 펀칭 지그 브래킷, 상기 펀칭 툴 및 상기 융착 툴을 장착하여 상기 펀칭 지그 브래킷과 간격을 형성한 실린더 브래킷, 상기 간격을 형성하도록 상기 펀칭 지그 브래킷과 상기 실린더 브래킷을 결합하여 상기 펀칭 지그 브래킷의 승하강을 안내하는 마운트 플레이트로 구성된 가이드 프레임;이 포함되고,
상기 펀칭 지그 브래킷에는 원점센서가 결합되고, 상기 원점센서는 상기 펀칭 지그 브래킷과 함께 승하강되어 상기 펀칭 지그 브래킷의 승하강에 따른 위치 검출로 상기 펀치의 복귀 위치를 잡아주는
것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펀칭 작업과 상기 융착 작업은 각각 초음파 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펀칭 툴은 상기 융착 툴의 뒤쪽에서 간격을 두고 배열된 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펀칭 지그 브래킷과 상기 마운트 플레이트는 LM 가이드로 결합되어 상기 펀칭 지그 브래킷이 승하강되는 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 4에 있어서, 상기 LM 가이드는 상기 마운트 플레이트에 구비된 LM 레일, 상기 펀칭 지그 브래킷에 구비된 LM 블록으로 구성된 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펀칭지그에는 타이밍 벨트로 함께 묶여진 모터와 볼 스크류가 더 포함되고, 상기 볼 스크류는 상기 펀칭 지그 브래킷에 고정되어 상기 모터의 회전방향으로 상기 펀치가 장착된 상기 펀칭 지그 브래킷을 승하강시키는 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 6에 있어서, 상기 펀칭지그에는 상기 펀치에 결합된 스트리퍼(Stripper)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펀칭 툴에는 상기 펀칭다이와 상기 툴 교환 실린더를 연결하는 링크 브래킷이 더 포함되고, 상기 링크 브래킷은 상기 실린더 브래킷에 힌지 결합된 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 융착 툴에는 상기 융착 혼을 승하강시켜주는 융착 실린더가 더 포함되고, 상기 융착 실린더는 상기 실린더 브래킷과 결합된 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펀칭 툴 및 상기 융착 툴의 위쪽으로 제품세팅지그가 위치되고, 상기 제품세팅지그는 상기 펀칭 작업과 상기 융착 작업을 위한 제품이 놓여지는 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 10에 있어서, 상기 제품세팅지그는 제품고정지그와 함께 구성되고, 상기 제품고정지그는 상기 제품을 고정하는 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펀칭 작업과 상기 융착 작업의 각각은 제어장치로 자동 제어되는 것을 특징으로 하는 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치.
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청구항 1 내지 청구항 12중 어느 한 항에 의한 두 가지 공정 연속 수행 방식 제품조립장치가 적용된 범퍼 스키드 플레이트 제조방법에 있어서,
(A) 제품세팅지그에 놓인 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 제품고정지그로 세팅하는 단계;
(B) 제어장치의 제어로 펀칭지그와 펀칭 툴이 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물로 이동하고, 펀치와 펀칭다이로 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물에 토잉훅 홀을 뚫어준 후 초기상태로 복귀되는 펀칭작업단계;
(C) 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물이 상기 제품세팅지그에 놓인 상태에서, 상기 제어장치의 제어로 상기 펀칭지그와 융착 툴이 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물로 이동하고, 상기 펀치와 융착 혼으로 상기 토잉훅 홀에 토잉훅 캡 조립용 브래킷을 융착한 후 초기상태로 복귀되는 융착작업단계;
가 포함된 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 15에 있어서, 상기 펀칭작업단계와 상기 융착작업단계는 초음파 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 15에 있어서, 상기 펀칭작업단계는, (b-1) 툴 교환 실린더를 작동시켜 상기 펀치의 아래쪽으로 상기 펀칭다이를 위치 이동시켜주는 단계, (b-2) 상기 펀치와 상기 펀칭다이의 작업라인이 일치된 상태에서 상기 툴 교환 실린더를 중지하는 단계, (b-3) 모터와 타이밍벨트로 묶인 볼 스크류에 의해 상기 펀칭지그가 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 향해 하강되도록 상기 모터를 작동시켜주는 단계, (b-4) 상기 토잉훅 홀이 뚫어지면, 상기 툴 교환 실린더를 재 작동시켜 상기 펀치의 아래쪽에서 벗어나도록 상기 펀칭다이를 위치 이동시키는 초기상태 복귀, 상기 모터를 재 작동시켜 상기 펀칭지그를 상승시키는 초기상태 복귀로 수행되는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 17에 있어서, 상기 펀칭다이가 상기 펀치의 아래쪽으로 위치되면, 상기 융착 혼은 상기 펀칭다이와 함께 위치 이동되어 상기 펀치의 아래쪽에서 벗어나는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 17에 있어서, 상기 툴 교환 실린더는 유압 또는 공압으로 작동하는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 15에 있어서, 상기 융착작업단계는, (c-1) 툴 교환 실린더를 작동시켜 상기 펀치의 아래쪽을 벗어나도록 상기 펀칭다이를 위치 이동시켜주는 단계, (c-2) 상기 펀치와 상기 융착 혼의 작업라인이 일치된 상태에서 상기 툴 교환 실린더를 중지하는 단계, (c-3) 융착 실린더를 작동시켜 상기 융착 혼을 상승시켜준 후 상기 융착 실린더를 중지하는 단계, (c-4) 모터와 타이밍벨트로 묶인 볼 스크류에 의해 상기 펀칭지그가 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 향해 하강되도록 상기 모터를 작동시켜주는 단계, (c-5) 상기 융착 혼을 작동시켜 상기 토잉훅 홀에 토잉훅 캡 조립용 브래킷을 융착시켜준 후 상기 융착 혼을 중지하는 단계; (c-6) 상기 토잉훅 캡 조립용 브래킷이 융착되면, 상기 모터를 재 작동시켜 상기 펀칭지그를 상승시키는 초기상태 복귀로 수행되는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 20에 있어서, 상기 융착 혼이 상기 펀치의 아래쪽으로 위치되면, 상기 펀칭다이는 상기 융착 혼과 함께 위치 이동되어 상기 펀치의 아래쪽에서 벗어나는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 20에 있어서, 상기 융착 실린더는 유압 또는 공압으로 작동하는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
청구항 15에 있어서, (D) 상기 범퍼 스키드 플레이트 사출물을 상기 제품세팅지그에서 꺼내기 전에 센서 홀더 브래킷을 융착하고, 상기 토잉훅 홀에 토잉훅 캡을 조립하여 범퍼 스키드 플레이트의 제조를 완료하는 후 공정단계;
가 수행되는 것을 특징으로 하는 범퍼 스키드 플레이트 제조방법.
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