KR102346746B1 - 높이조절 지그를 구비한 자동화 운반대차 - Google Patents

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장현석
이윤걸
하영명
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주식회사 라오닉스
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Abstract

본 발명에 따른 형상규제 지그는, 서포트(331)와, 상기 서포트의 상측에 설치되는 높이조절부(332)와, 상기 높이조절부에 결합되는 카피블럭(333)으로 이루어지고, 상기 높이조절부(332)는 공간부를 갖는 몸체(332-1)와, 상기 공간부에 설치되는 볼스크류(332-2)와, 상기 공간부의 하부에 설치되는 무빙블럭(332-3)과, 상기 무빙블럭의 상부에 설치되는 가이드블럭(332-3)을 포함하여 이루어지며, 상기 볼스크류는 스크류와 너트를 포함하여 이루어지고, 상기 상기 볼스크류의 스크류의 양측 단부는 몸체(332-1)에 체결되고, 상기 볼스크류의 너트에는 무빙블럭(332-3)이 체결되며, 상기 무빙블럭(332-3)은 상측 경사부를 갖는 쇄기 형상으로 이루어지고, 상기 가이드블럭(332-4)는 하측 경사부를 갖는 쇄기 형상으로 이루어진다.
본 발명에 따른 자동화 운반대차는, 사각 형상의 프레임(100)과, 상기 프레임의 상부에 설치되는 연결체(200)와, 상기 연결체의 상부에 설치되고 차량 프레임을 안착시키는 지그 조립체(300)로 이루어지고, 상기 프레임은 프레임 본체(110)와, 상기 프레임 본체의 하부에 설치되는 바퀴부(120)와, 상기 바퀴부의 동작을 제어하는 구동부(130)와, 상기 구동부로 동력을 제공하는 배터리(140)를 포함하여 이루어지며, 상기 지그 조립체는 지그 베이스(310)와, 상기 차량 프레임의 전측 및 후측을 체결하는 클램프 지그(320)와, 상기 차량 프레임의 하부 중앙영역을 지지하는 형상규제 지그(330)와, 상기 클램프 지그에 체결력을 제공하는 공압부(340)을 포함하여 이루어진다.

Description

높이조절 지그를 구비한 자동화 운반대차{Automated guided vehicles having Height adjustable jig}
본 발명은 자동화 운반대차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 프레임을 미리 설정된 위치로 이송하고 프레임에 설치부품을 조립하기 위한 자동화 운반대차에 관한 것이다.
최근 친환경 자동차 시장의 급격한 성장으로 자동차 제조사들은 기존의 내연기관 생산 설비를 친환경 자동차 생산에 최적화된 공정을 개발중에 있다.
기존의 자동차 생산 라인은 대량 생산을 위해 컨베이어를 이용한 제조 방식이 주를 이루고 있다. 이 방식은 막대한 시설투자와 개발비가 소요되고, 한 개의 라인에서 생산 가능한 차종이 제한되어 신속한 시장에 부합하는 대응이 어렵다. 급변하는 시장 환경에 유연하게 대응하기 위하여 다차종 혼류 생산이 가능한 제조공정이 필요하다.
컨베이어 방식을 이용한 인라인(In-Line)형 생산방식을 대신하여, 셀(Cell)형 방식이 도입되고 있다. 셀형 생산방식은 지그를 구비하는 운반대차에 자동차 프레임을 탑재하고, 각각의 셀로 이동하여 필요한 부품의 조립, 용접을 수행한다.
운반대차는 모든 조립공정을 이동하기 위하여는 충분한 크기의 배터리를 필요로 한다. 배터리의 사용시간을 늘리기 위하여는 큰 용량의 배터리를 탑재하여야 하는데, 큰 용량의 배터리를 탑재하면 무인대차의 크기도 커져야 한다. 때문에 작업 공간이 제한된 제조 공간에는 적합하지 않다. 운반대차의 공차중량을 줄이는 방법은 배터리 사용시간을 줄이지 않고, 작은 용량의 배터리를 사용할 수 있는 대안이 될 수 있다.
등록특허공보 제10-1462527호, 무인운반차량 공개특허공보 제10-2019-0006486호, 수송 차량의 위치를 결정하기 위한 시스템과 방법 및 수송 차량 공개특허공보 제10-2018-0067640호, 적재물의 운반 및/또는 취급을 위한 무인 운반 트롤리 등록특허공보 제10-1714748호, 공연용 왜건 캐스터
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기존의 컨베이어를 이용한 조립라인을 대체할 수 있는 자동차 조립을 위한 자동화 운반대차를 제공하려는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 장시간 구동에도 배터리 사용시간을 증대시킬 수 있는 상대적으로 가벼운 공차중량을 갖는 자동화 운반대차를 제공하려는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 자동차 프레임의 하중을 지지하는 운반대차의 지그를 제공하려는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 높이 조절 가능한 운반대차의 지그를 제공하려는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 자동차 프레임의 하부 형상에 대응할 수 있도록, 상부를 쉽게 교체할 수 있는 지그를 제공하려는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 형상규제 지그는, 서포트(331)와, 상기 서포트의 상측에 설치되는 높이조절부(332)와, 상기 높이조절부에 결합되는 카피블럭(333)으로 이루어지고, 상기 높이조절부(332)는 공간부를 갖는 몸체(332-1)와, 상기 공간부에 설치되는 볼스크류(332-2)와, 상기 공간부의 하부에 설치되는 무빙블럭(332-3)과, 상기 무빙블럭의 상부에 설치되는 가이드블럭(332-3)을 포함하여 이루어지며, 상기 볼스크류는 스크류와 너트를 포함하여 이루어지고, 상기 볼스크류의 스크류 양측 단부는 몸체(332-1)에 체결되고, 상기 볼스크류의 너트에는 무빙블럭(332-3)이 체결되며, 상기 무빙블럭(332-3)은 상측 경사부를 갖는 쇄기 형상으로 이루어지고, 상기 가이드블럭(332-4)은 하측 경사부를 갖는 쇄기 형상으로 이루어지며,
상기 볼스크류의 스크류를 정회전시키면, 무빙블럭이 전진하고, 상기 전진하는 무빙블럭의 상부에 설치된 가이드블럭은 상승하며, 상기 볼스크류의 스크류를 역회전시키면, 무빙블럭이 후진하고, 상기 후진하는 무빙블럭의 상부에 설치된 가이드블럭은 하강하도록 구성된다.
본 발명에 따른 자동화 운반대차는 사각 형상의 프레임(100)과, 상기 프레임의 상부에 설치되는 연결체(200)와, 상기 연결체의 상부에 설치되고 차량 프레임을 안착시키는 지그 조립체(300)로 이루어지고, 상기 프레임(100)은 프레임 본체(110)와, 상기 프레임 본체의 하부에 설치되는 바퀴부(120)와, 상기 바퀴부의 동작을 제어하는 구동부(130)와, 상기 구동부로 동력을 제공하는 배터리(140)를 포함하여 이루어지며, 상기 지그 조립체(300)는 지그 베이스(310)와, 상기 차량 프레임의 전측 및 후측을 체결하는 클램프 지그(320)와, 상기 차량 프레임의 하부 중앙영역을 지지하는 형상규제 지그(330)와, 상기 클램프 지그에 체결력을 제공하는 공압부(340)을 포함하여 이루어지고, 상기 형상규제 지그(330)는 지그 베이스에 설치되는 서포트(331)와, 상기 서포트의 상측에 설치되는 높이조절부(332)와, 상기 높이조절부에 결합되는 카피블럭(333)으로 이루어진다.
본 발명에 따른 카피블럭(333)은 상기 차량 프레임의 하부 형상과 대응하는 상부 형상을 갖는다.
자동차 조립공정에서, 상대적으로 무거운 차체 프레임이 안착되는 자동화 운반대차는 큰 용량의 배터리가 필요하다. 배터리의 사용시간을 늘리기 위해서는 운반대차의 공차하중을 줄여야 한다. 본 발명에 따르면, 지그에 상대적으로 무거운 금속재의 사용을 최소화하여 자동화 운반대차의 중량을 줄일 수 있다.
또한 소량 다품종 제조공정에는 다양한 종류의 하부 형상을 갖는 자동차 프레임들이 조립된다. 본 발명은 지그의 상부를 교체할 수 있도록 함으로써, 서로 다른 하부 형상을 갖는 자동차 프레임에 충분한 지지력을 제공할 수 있다.
또한 소량 다품종 제조공정에는 다양한 종류의 하부 형상을 갖는 자동차 프레임들이 조립된다. 이들 자동차 프레임들은 종류마다 서로 다른 높이를 가질 수 있다. 본 발명은 자동화 운반대차에 높이 조절기능을 갖는 지그를 채택함으로써, 지그에 안착되는 자동차 프레임의 종류에 무관하게 필요한 지지력을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 운반대차의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 운반대차의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그 조립체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램프 지그와 형상규제 지그를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 형상규제 지그의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 표현될 수 있다.
본 발명에 따른 자동화 운반대차는 자동차 제조공정에서 사용되는 장치로서, 운반대차의 지그 조립체에 차량 프레임을 실은 상태에서 각 공정별로 작업을 수행하는 용도로 사용된다. 운반대차는 작업장의 어느 한 장소에서 정지하여 해당 작업을 수행하고, 다시 이어지는 후속 작업을 위한 위치로 이동할 수 있다. 여기서 공정별 작업이란 부품의 조립, 결합, 용접 등과 같은 단위 공정일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 운반대차의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 운반대차의 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동화 운반대차는 하중을 지지하는 프레임(100)과, 상기 프레임의 상부에 설치되고 상측 하중을 분산시키는 연결체(200)와, 상기 연결체의 상부에 설치되고 차량 프레임을 체결하는 지그 조립체(300)를 포함한다.
상기 프레임(100)은 상측에 설치되는 연결체(200), 지그 조립체(300), 및 차량 프레임(미도시)의 하중을 지지한다.
프레임(100)은 프레임 본체(110)와, 상기 프레임 본체의 하부에 설치되는 바퀴부(120)와, 상기 바퀴부의 동작을 제어하는 구동부(130)와, 상기 구동부로 동력을 제공하는 배터리(140)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 프레임 본체(110)는 사각 형상을 가지며, 프레임 본체의 하부에는 바퀴부, 구동부, 배터리가 설치된다.
상기 바퀴부(120)는 프레임 본체의 전후좌우에 각각 설치되는 지지바퀴(121)와, 상기 전측좌우 지지바퀴와 후측좌우 지지바퀴 사이에 설치되는 구동바퀴(122)로 이루어진다.
상기 구동부(130)는 구동바퀴(122)에 설치된 구동모터를 제어한다. 구동부는 서버의 제어신호에 따라 구동모터로 구동신호를 출력한다. 상기 서버는 운반대차의 이동정보를 저장하며, 상기 이동정보를 기초로 구동부에 제어신호를 전송한다. 상기 구동부와 서버는 무선통신 연결될 수 있다.
상기 배터리(140)는 구동부(130)의 동작 에너지를 제공한다. 작업공정에서 운반대차는 미리 프로그램된 이동경로를 따라 이동하면서 차량 프레임에 필요한 작업을 수행한다.
한편, 운반대차에서 프레임은 가장 큰 무게를 갖는다. 큰 무게는 구동 에너지의 소모가 심하여 배터리의 용량을 증대시켜야 한다. 때문에 프레임의 무게를 줄이는 것이 무엇보다 필요하다. 상대적으로 가벼운 무게는 배터리의 사용시간을 줄이고, 충전 횟수를 줄일 수 있다.
본 발명에서는 운반대차의 무게를 줄이기 위하여, 금속재 보다 상대적으로 가벼운 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다. 실시예로서, 삼차원 프린팅 기법으로 운반대차의 일부 부품을 제조할 수 있다. 프린팅에 사용되는 원재료로서 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있다. 물론 사용되는 재료는 요구되는 강성을 충족할 수 있어야 한다.
상기 프레임(100)의 상부에는 연결체(200)가 설치된다. 상기 연결체(200)는 프레임의 상부에 설치되며 사각 형상의 몸체로 이루어진다. 연결체는 지그 조립체의 높이를 조절하는 기능을 제공한다. 상기 연결체의 높이에 따라 지그의 높이가 정하여 진다. 상기 연결체의 모서리에는 예기치 않는 측면 충격을 흡수하는 범퍼(201)가 설치될 수 있다. 상기 연결체의 무게를 줄이기 위하여, 연결체와 연결체의 범프는 삼차원 프린터로 프린팅하여 제조할 수 있다.
상기 연결체(200)의 상부에는 지그 조립체(300)가 설치된다. 작업 대상인 차량 프레임은 지그 조립체(300)에 안착된다.
도 2를 참조하면, 지그 조립체(300)는 지그 베이스(310)와, 상기 지그 베이스의 상부 전측후측 영역에 설치되는 클램프 지그(320)와, 상기 지그 베이스의 상부 중앙 영역에 설치되는 형상규제 지그(330)와, 상기 클램프 지그에 체결력을 제공하는 공압부(340)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그 조립체의 사시도이다.
상기 지그 베이스(310)는 연결체의 상부에 설치되고, 사각 평판 형상을 갖는다. 상기 지그 베이스의 상부에는 클램프 지그, 형상규제 지그, 및 공압부가 설치된다.
상기 클램프 지그(320)는 지그 베이스의 전측 및 후측 영역에 설치되고, 상기 형상규제 지그(330)는 지그 베이스의 중앙 영역에 설치된다. 실시예로서, 지그 베이스에서 형상규제 지그의 위치는 선택적으로 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클램프 지그와 형상규제 지그를 나타낸 것이다.
클램프 지그(320)는, 도 4(a)를 참조하면, 지그 베이스에 결합되는 지지부(321)와, 상기 지지부의 상부에 결합되는 클램프(322)와, 상기 클램프에 체결력을 제공하는 공압 실린더(323)로 이루어진다.
상기 클램프 지그의 클램프는 차량 프레임의 엣지부를 견고히 체결하여 작업중에 차량 프레임이 유동하지 않도록 하는 기능을 제공한다. 상기 지지부와 클램프는 삼차원 프린터로 프린팅하여 제조할 수 있고, 상기 공압 실린더는 금속재로 제조할 수 있다.
대부분의 차량 프레임은 큰 크기를 갖는다. 차량 프레임의 엣지를 클램프 지그로 고정함으로써 고정력을 제공할 수 있지만, 차량 프레임의 하측 중앙부분은 하중으로 처질 수 있다. 이를 방지하기 위하여 차량 프레임의 하측 중앙부분을 지지할 수 있는 별도의 지그가 필요하다. 본 발명에 따른 형상규제 지그는 차량 프레임의 하측 중앙부분을 지지한다.
도 4(b)를 참조하면, 형상규제 지그(330)는 지그 베이스에 결합되는 서포트(331)와, 상기 서포트의 상측에 설치되는 높이조절부(332)와, 상기 높이조절부에 결합되는 카피블럭(333)으로 이루어진다.
상기 카피블럭(333)은 차량 프레임의 하측 형상에 따라 대응되는 형상으로 제조될 수 있다. 다양한 종류의 차량 프레임은 각각 서로 다른 하측 형상을 가질 수 있다. 이를 위해 카피블럭은 해당 차량 프레임의 하측 형상에 대응하는 상부 형상으로 교체할 수 있어야 한다. 해당 차량 프레임의 하측 형상에 대응하는 상부 형상을 갖는 카피블럭을 결합부에 결합함으로써 보다 다양한 차량 프레임에 필요한 작업을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 높이조절부의 구성도이다.
상기 높이조절부(332)는 공간부를 갖는 몸체(332-1)와, 상기 공간부에 설치되는 볼스크류(332-2)와, 상기 공간부의 하부에 설치되는 무빙블럭(332-3)과, 상기 무빙블럭의 상부에 설치되는 가이드블럭(332-4)을 포함한다.
상기 볼스크류(332-2)는 스크류(screw), 볼(ball), 너트(nut)로 이루어지고, 스크류(screw)와 너트(nut) 사이에 볼(ball)이 끼워진다. 상기 볼스크류는 회전운동을 직선운동으로 변환한다.
상기 볼스크류의 스크류의 양측 단부는 몸체(332-1)에 체결되고, 상기 볼스크류의 너트에는 무빙블럭(332-3)이 체결된다.
상기 무빙블럭(332-3)은 스크류의 회전에 따라 전후로 이동할 수 있다. 무빙블럭(332-3)은 상측 경사부를 갖는 쇄기 형상을 갖는다.
상기 무빙블럭(332-3)의 상측에는 가이드블럭(332-4)이 설치된다. 상기 가이드블럭(332-4)는 하측 경사부를 갖는 쇄기 형상을 갖는다. 상기 가이드블럭(332-4)는 무빙블럭의 전후동작에 따라 상하로 승강한다.
실시예로서, 작업자가 전동공구를 사용하여, 몸체의 단부에 돌출된 볼스크류의 스크류를 정회전시키면, 무빙블럭이 전진하고, 상기 전진하는 무빙블럭의 상부에 설치된 가이드블럭은 상승한다. 또한 볼스크류의 스크류를 역회전시키면 무빙블럭이 후진하고, 상기 후진하는 무빙블럭의 상부에 설치된 가이드블럭은 하강한다.
차량 프레임의 하부는 종류마다 여러 가지 형상을 갖을 수 있다. 상기 형상규제 지그는 차량 프레임의 하부 중앙 영역을 지지할 수 있도록, 높이조절 기능을 갖는다. 형상규제 지그의 높이를 조절함으로써, 다양한 높이를 갖는 차량 프레임에 지지력을 제공할 수 있다.
스틸 소재로 제작된 지그의 경우 그 무게가 약 1,500kg 이상으로 운반대차에 탑재할 경우 1회 충전 배터리 사용시간을 감소시키는 요인으로 작용한다. 더욱이 다차종 적용을 위한 지그는 형상규제 지그 및 클램프 지그의 수가 기존 대비 2배 이상 증가하여 스틸 소재로 제작할 경우 배터리 효율은 더욱 더 떨어지므로 각 지그의 경량화가 필수적이다. 본 발명에 따르면, 형상규제 지그의 서포트(331)와 카피블럭(333)을 삼차원 프린터로 제조할 수 있다. 상대적으로 무거운 금속재의 사용을 최소화함으로써 자동화 운반대차의 중량을 줄일 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100 : 프레임
110 : 프레임 본체
120 : 바퀴부
130 : 구동부
140 : 배터리
200 : 연결체
300 ; 지그 조립체
310 : 지그 베이스
320 : 클램프 지그
321 : 지지부
322 : 클램프
323 : 공압 실린더
330 : 형상규제 지그
331 : 서포트
332 : 결합부
333 : 카피블럭
340 : 공압부

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 사각 형상의 프레임(100)과, 상기 프레임의 상부에 설치되는 연결체(200)와, 상기 연결체의 상부에 설치되고 차량 프레임을 안착시키는 지그 조립체(300)로 이루어지고,
    상기 프레임(100)은 프레임 본체(110)와, 상기 프레임 본체의 하부에 설치되는 바퀴부(120)와, 상기 바퀴부의 동작을 제어하는 구동부(130)와, 상기 구동부로 동력을 제공하는 배터리(140)를 포함하여 이루어지며,
    상기 지그 조립체(300)는 지그 베이스(310)와, 상기 차량 프레임의 전측 및 후측을 체결하는 클램프 지그(320)와, 상기 차량 프레임의 하부 중앙영역을 지지하는 형상규제 지그(330)와, 상기 클램프 지그에 체결력을 제공하는 공압부(340)을 포함하여 이루어지고,
    상기 클램프 지그(320)는 지그 베이스에 결합되는 지지부(321)와, 상기 지지부의 상부에 결합되는 클램프(322)와, 상기 클램프에 체결력을 제공하는 공압 실린더(323)로 이루어지며,
    상기 형상규제 지그(330)는 지그 베이스에 설치되는 서포트(331)와, 상기 서포트의 상측에 설치되는 높이조절부(332)와, 상기 높이조절부에 결합되는 카피블럭(333)으로 이루어지고,
    상기 높이조절부(332)는 공간부를 갖는 몸체(332-1)와, 상기 공간부에 설치되는 볼스크류(332-2)와, 상기 공간부의 하부에 설치되는 무빙블럭(332-3)과, 상기 무빙블럭의 상부에 설치되는 가이드블럭(332-4)을 포함하여 이루어지며,
    상기 볼스크류는 스크류와 너트를 포함하여 이루어지고,
    상기 볼스크류의 스크류 양측 단부는 몸체(332-1)에 체결되고, 상기 볼스크류의 너트에는 무빙블럭(332-3)이 체결되며,
    상기 무빙블럭(332-3)은 상측 경사부를 갖는 쇄기 형상으로 이루어지고, 상기 가이드블럭(332-4)은 하측 경사부를 갖는 쇄기 형상으로 이루어지며,
    상기 볼스크류의 스크류를 정회전시키면, 무빙블럭이 전진하고, 상기 전진하는 무빙블럭의 상부에 설치된 가이드블럭은 상승하며, 상기 볼스크류의 스크류를 역회전시키면, 무빙블럭이 후진하고, 상기 후진하는 무빙블럭의 상부에 설치된 가이드블럭은 하강하도록 구성되고,
    상기 카피블럭(333)은 상기 차량 프레임의 하부 형상과 대응하는 상부 형상을 갖고, 상기 높이조절부(332)로부터 교체가능하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 자동화 운반대차.



  3. 삭제
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