KR102505808B1 - 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상부케이스(150)와 하부케이스(110)로 구성되는 자동차 배터리 케이스(100) 중 하판(113)과 상기 하판(113) 단부에서 상부로 절곡되어 형성된 측판(115)을 포함하는 상기 하부케이스(110)의 하자를 측정하기 위한 것으로,
베이스플레이트(210) 상부에 설치되는 것으로 상기 하부케이스(110)가 상부에 거치되는 측정베이스플레이트(220);
상기 측정베이스플레이트(220) 하부에 설치되는 접촉식 변위측정 센서부(S1);
상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 설치되는 비접촉식 변위측정 센서부(S2);
를 포함하여 구성되어,
상기 하판(113)과 상기 측판(115)의 평탄도 및 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000)을 제공한다.
더불어 6축으로 가동되는 6축 로봇팔(400)이 설치되고,
상기 6축 로봇팔(400)에 센서고정프레임(310)이 설치되며,
상기 센서고정프레임(310) 하부에 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000)을 제공한다.
베이스플레이트(210) 상부에 설치되는 것으로 상기 하부케이스(110)가 상부에 거치되는 측정베이스플레이트(220);
상기 측정베이스플레이트(220) 하부에 설치되는 접촉식 변위측정 센서부(S1);
상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 설치되는 비접촉식 변위측정 센서부(S2);
를 포함하여 구성되어,
상기 하판(113)과 상기 측판(115)의 평탄도 및 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000)을 제공한다.
더불어 6축으로 가동되는 6축 로봇팔(400)이 설치되고,
상기 6축 로봇팔(400)에 센서고정프레임(310)이 설치되며,
상기 센서고정프레임(310) 하부에 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000)을 제공한다.
Description
본 발명은 전기차 배터리 케이스의 하자를 측정하는 데 있어서, 로봇 특히 6축 로봇, 접촉식 및 접촉식 변위측정 센서 등을 최적의 방식으로 배치 설계하여 전기차 배터리 케이스의 평탄도, 두께 및 각도 등의 정보를 인력이 아닌 자동화된 시스템으로 정확히 실시간으로 분석 축적하여 하자를 수정하기 위한 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템에 관한 것이다.
1) 부처명 : 대구광역시
2) 연구관리 전문기관 : (재)대구기계부품연구원
3) 연구사업명 : 2022년 로봇산업 가치사슬 확장 및 상생시스템 구축사업
4) 연구과제명 : 전기차 배터리 케이스 접촉식 측정, 비접촉식 측정 통합 6축 로봇 측정기
5) 주관기관 : 에스포텍
6) 연구기간 : 2022년 6월 1일 ~ 2022년 9월 30일
1) 부처명 : 대구광역시
2) 연구관리 전문기관 : (재)대구기계부품연구원
3) 연구사업명 : 2022년 로봇산업 가치사슬 확장 및 상생시스템 구축사업
4) 연구과제명 : 전기차 배터리 케이스 접촉식 측정, 비접촉식 측정 통합 6축 로봇 측정기
5) 주관기관 : 에스포텍
6) 연구기간 : 2022년 6월 1일 ~ 2022년 9월 30일
도 1은 전기차의 배터리팩 설치 개념도 및 배터리 모듈을 도시한 것이고,
도 2는 전기차의 배터리 케이스를 도시한 것이다.
일반적으로 최근에는 환경문제, 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전기 에너지를 이용하여 차량이 주행되도록 하는 전기차가 다양하게 개발되고 있다.
이러한 전기차로는 순수 전기차(battery powered EV), 연료 전지를 전동기로 사용하는 연료 전지 전기차(fuel cell EV), 전동기와 엔진(engine)을 함께 이용하는 하이브리드 전기차(hybrid EV) 등이 개발되고 있다.
이런 각종 전기차는 모두 전기모터를 이용해서 차량을 구동시키는 구성으로, 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리팩이 필수적으로 장착되어 있다.
상기 고전압 배터리팩은 내부에 공간을 구비하는 배터리 케이스와, 상기 배터리 케이스 내에 고정 설치된 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈을 구성하는 각 단위전지의 전압과 전류 및 온도 등을 감지하고 작동을 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함한 구성으로 되어 있다.
이렇게 고전압 배터리팩이 적용되는 각종 제품의 박형화 추세에 따라 다수개의 배터리 모듈을 고정 장착시키기 위한 알루미늄 재질의 사각용기 형상 배터리 케이스의 외형은 두께가 보다 더 얇아지고 깊이가 보다 더 깊어진 형태를 이루고 있다.
이러한 배터리용 알루미늄 케이스의 성형은 크게 알루미늄 판재로부터 소정 형상의 조각을 따내는 블랭킹 공정과, 블랭킹 공정으로부터 얻은 알루미늄 판재 조각을 다수의 스텝을 통해 점차적으로 깊이가 깊어지도록 다단으로 딥드로잉하는 딥드로잉 공정을 통해 이루어지며, 성형 이후에는 트리밍 공정 등이 추가적으로 구성된다.
이런 배터리 케이스 내부에는 다수개의 배터리 모듈이 일정 간격으로 삽입되어 고정 설치되는 바,
배터리 케이스의 결합부가 들뜨거나 평탄도 및 각도가 소정의 규격과 상이한 경우 그리고 배터리 케이스의 두께가 상이하거나, 작업자가 확인하기 어려운 외측면의 변형이 발생된 경우에는 부품 간의 틈이 발생됨에 따라 기밀 성능 및 내구성이 저하되고 냉각성능 또한 저하되는 문제점이 발생되며,
최악의 경우, 전기차 주행 중 화재 및 폭발이 발생하는 등 심각한 문제점을 유발한다.
이를 예방하기 위해서는 사출 성형된 배터리 케이스를 정확하게 검사하여 불량품을 추출해 내는 것이 무엇보다도 중요 하지만, 문제는 이를 정확하게 검사할 방법이 없었다.
따라서 숙련된 작업자의 감각과 시력에 의존하여 검사할 수밖에 없었기에 사실상 불량 검출이 거의 불가능하여 사후 확인이 되는 경우가 다반사이어서 이 점이 큰 문제점으로 대두되었고, 더불어 검사과정에서 인력과 시간이 과다 소요되는 등의 문제점이 있었다.
또한 여러 방식의 센서를 이용한다 하더라도, 측정기의 비접촉 방식 센서의 에러가 발생하거나 가공부위의 안착되는 기준면의 비접촉 측정의 오류가 발생하며,
안착 불량에 따른 평탄도 불량이 발생하고, 접촉식 측정 방식은 제품 치수의 변경이 발생된다.
그리고 비접촉식 측정 방식은 주위 환경에 따른 에러가 발생할 수 있으며, 접촉식 측정 방식은 작업자의 숙련도에 따른 치수 측정치가 달라 불량이 발생할 수 있다.
이에 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 전기차 배터리 케이스의 하자를 측정하는 데 있어서, 로봇 특히 6축 로봇, 접촉식 및 접촉식 변위측정 센서 등을 최적의 방식으로 배치 설계하여 전기차 배터리 케이스의 평탄도, 두께 및 각도 등의 정보를 인력이 아닌 자동화된 시스템으로 정확히 실시간으로 분석 축적하여 하자를 수정하기 위한 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템을 개발하기에 이르렀다.
도 17은 해머를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래의 방식을 도시한 것이고, 도 18은 롤러를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래의 방식을 도시한 것이다.
그리고 도 19는 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래 방식의 문제점을 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 전기차 배터리 케이스(100)는 하부케이스(110)와 상부케이스(150)의 결합이 매우 중요하다.
통상적으로 하부케이스(110)의 마주보는 2개의 측판(115) 상부에 상부케이스(150)를 슬라이딩 방식으로 결합하게 되는 데 도 19와 같이 하부케이스(110)의 진동 또는 흔들림 등으로 인해,
① 상기 2개의 측판(115) 사이의 공차가 벌어지면 상부케이스(150)가 아래로 낙하하여 조립이 불가능하며,
② 상기 2개의 측판(115) 사이의 공차가 오므려지면 상부케이스(150)가 측판(115) 상단을 결합 없이 슬라이딩하여 조립이 불가능하다.
이와 같이 공차가 발생할 경우 종래에는 도 17과 같이 인력으로 해머를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하거나, 도 18과 같이 롤러를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하였다.
그러나 이 같은 종래의 방식은,
인력에 의한 수작업으로 생산성이 저하되며, 작업자의 숙련도에 따라 생산 품질이 좌우되는 단점이 있다.
그리고 작업자가 위한 환경에 노출되고 근골격계 질환이 유발되는 산업보건 및 안전에 대한 문제점이 있으며, 생산 원가의 증가로 제품 경쟁력이 감소하는 단점이 지적되어 왔다.
이에 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 전기차 배터리 케이스에서 측정된 하자 데이터에 의해 전기차 배터리 케이스의 하자를 인력의 개입 없이 실시간으로 제어 및 교정하여, 자동차 배터리 케이스의 하부케이스에 상부케이스를 결합할 때 하부케이스의 흔들림 공차를 저하시키므로 불량률을 낮추고 생산성을 향상하는 전기차 배터리 케이스 교정 시스템을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 전기차 배터리 케이스의 하자를 측정하는 데 있어서, 로봇 특히 6축 로봇, 접촉식 및 접촉식 변위측정 센서 등을 최적의 방식으로 배치 설계하여 전기차 배터리 케이스의 평탄도, 두께 및 각도 등의 정보를 인력이 아닌 자동화된 시스템으로 정확히 실시간으로 분석 축적하여 하자를 수정하기 위한 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상부케이스(150)와 하부케이스(110)로 구성되는 자동차 배터리 케이스(100) 중 하판(113)과 상기 하판(113) 단부에서 상부로 절곡되어 형성된 측판(115)을 포함하는 상기 하부케이스(110)의 하자를 측정하기 위한 것으로,
베이스플레이트(210) 상부에 설치되는 것으로 상기 하부케이스(110)가 상부에 거치되는 측정베이스플레이트(220);
상기 측정베이스플레이트(220) 하부에 설치되는 접촉식 변위측정 센서부(S1);
상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 설치되는 비접촉식 변위측정 센서부(S2);
를 포함하여 구성되어,
상기 하판(113)과 상기 측판(115)의 평탄도 및 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000)을 제공한다.
더불어 6축으로 가동되는 6축 로봇팔(400)이 설치되고,
상기 6축 로봇팔(400)에 센서고정프레임(310)이 설치되며,
상기 센서고정프레임(310) 하부에 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000)을 제공한다.
본 발명에 따르면 전기차 배터리 케이스의 하자를 측정하는 데 있어서, 로봇 특히 6축 로봇, 접촉식 및 접촉식 변위측정 센서 등을 최적의 방식으로 배치 설계하여 전기차 배터리 케이스의 평탄도, 두께 및 각도 등의 정보를 인력이 아닌 자동화된 시스템으로 정확히 실시간으로 분석 축적하여 하자를 수정하기 위한 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템을 제공한다.
도 1은 전기차의 배터리팩 설치 개념도 및 배터리 모듈을 도시한 것이다.
도 2는 전기차의 배터리 케이스를 도시한 것이다.
도 3 내지 7은 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 1축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이다.
도 8 내지 15는 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 6축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이다.
도 16은 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 사용되는 제어프로그램의 제어 화면을 도시한 것이다.
도 17은 해머를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래의 방식을 도시한 것이다.
도 18은 롤러를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래의 방식을 도시한 것이다.
도 19는 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래 방식의 문제점을 도시한 것이다.
도 20 내지 22는 본 발명의 전기차 배터리 케이스 교정 시스템을 작동을 순차적으로 도시한 것이다.
도 23은 본 발명의 전기차 배터리 케이스 교정 시스템의 주요부 확대도이다.
도 24는 도 23에서 푸쉬제어장치의 확대도이다.
도 25는 도 23에서 풀링제어장치의 확대도이다.
도 26은 본 발명에 사용되는 서보모터 등의 개요도이다.
도 2는 전기차의 배터리 케이스를 도시한 것이다.
도 3 내지 7은 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 1축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이다.
도 8 내지 15는 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 6축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이다.
도 16은 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 사용되는 제어프로그램의 제어 화면을 도시한 것이다.
도 17은 해머를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래의 방식을 도시한 것이다.
도 18은 롤러를 이용해 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래의 방식을 도시한 것이다.
도 19는 전기차 배터리 케이스를 교정하는 종래 방식의 문제점을 도시한 것이다.
도 20 내지 22는 본 발명의 전기차 배터리 케이스 교정 시스템을 작동을 순차적으로 도시한 것이다.
도 23은 본 발명의 전기차 배터리 케이스 교정 시스템의 주요부 확대도이다.
도 24는 도 23에서 푸쉬제어장치의 확대도이다.
도 25는 도 23에서 풀링제어장치의 확대도이다.
도 26은 본 발명에 사용되는 서보모터 등의 개요도이다.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
후술하는 본 발명의 '로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템'과 '전기차 배터리 케이스 교정 시스템'은 상호 병행하여 순차적으로 또는 동시에 사용될 수 있음을 미리 명확히 밝혀둔다.
Ⅰ. 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템
도 3 내지 7은 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 1축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이고,
도 8 내지 15는 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 6축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이다.
본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000)은,
상부케이스(150)와 하부케이스(110)로 구성되는 자동차 배터리 케이스(100) 중 하판(113)과 상기 하판(113) 단부에서 상부로 절곡되어 형성된 측판(115)을 포함하는 상기 하부케이스(110)의 하자를 측정하기 위한 것으로,
베이스플레이트(210) 상부에 설치되는 것으로 상기 하부케이스(110)가 상부에 거치되는 측정베이스플레이트(220);
상기 측정베이스플레이트(220) 하부에 설치되는 접촉식 변위측정 센서부(S1);
상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 설치되는 비접촉식 변위측정 센서부(S2);
를 포함하여 구성되어,
상기 하판(113)과 상기 측판(115)의 평탄도 및 각도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
접촉식 변위측정 센서부(S1)에 사용되는 접촉식 변위측정 센서는 제품의 평탄도를 측정하기 위해 치수 측정의 안정적인 LVDT(Linear Variable Displacement Transducer) 접촉식 변위 센서를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 접촉식 변위측정 센서부(S1)와 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)는 전부 또는 선택적으로 가동될 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 3 내지 7은 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 1축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이다.
도시된 바와 같이,
본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 실시예인 1축 로봇 하자 측정시스템은,
상기 베이스플레이트(210) 상부에는 레일(300)이 설치되고,
상기 레일(300) 위를 활주하는 센서고정프레임(310)이 설치되며,
상기 센서고정프레임(310) 하부에 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 측정베이스플레이트(220) 측면 및 전면에는 케이스고정부(221)와 대응하는 형상으로 홈인 케이스고정부삽입홈(223)이 형성되며,
상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 상기 하부케이스(110)가 거치되면, 상기 케이스고정부삽입홈(223)로 케이스고정부(221)가 삽입되어 상기 하부케이스(110)의 상기 측판(115) 하단을 압박하여 고정하게 된다.
상기 측정베이스플레이트(220)는 상하로 관통된 다수개의 센서구멍이 형성되며,
상기 센서구멍에 상기 LVDT 접촉식 변위 센서가 노출되도록 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치된다.
상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)는 상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 고정 거치된 상기 하부케이스(110)의 상기 하판(113) 하부의 평탄도 및 각도 등을 측정하게 된다.
상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)는,
마주 보는 2개의 측판(115)을 사이에 두고 설치되는 2개의 센서지지프레임(320);
상기 센서고정프레임(310) 하부 및 상기 센서지지프레임(320)에 설치되는 레이저 변위센서(330);
를 포함하여 구성된다.
따라서 상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 상기 하부케이스(110)가 거치된 상태에서, 상기 센서고정프레임(310)이 상기 레일(300) 위를 활주하면,
상기 센서지지프레임(320)에 설치된 레이저 변위센서(330)가 상기 측판(115)의 외부를 길이 방향으로 스캔하며 평탄도 및 각도 등을 측정하게 된다.
이와 동시에 상기 센서고정프레임(310) 하부에 설치된 레이저 변위센서(330)는 상기 하판(113) 상부를 길이 방향으로 스캔하며 상기 하판(113) 상부의 평탄도 및 각도 등을 측정하게 된다.
이때 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)와 함께 운용하면 상기 하판(113)의 상부 및 하부 각각의 평탄도 및 각도 등을 측정할 수 있으며, 두께 또한 측정이 가능하다.
상기 센서고정프레임(310)에는 다수개의 슬롯이 다양한 길이로 형성되어 상기 센서지지프레임(320)을 다양한 위치에 고정 설치할 수 있으며, 상기 센서지지프레임(320)에도 다수개의 슬롯이 다양한 길이로 형성되어 상기 레이저 변위센서(330)를 다양한 위치에 고정 설치할 수 있다.
따라서 다양한 규격의 하부케이스(110)를 측정할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 접촉식 측정기의 장점과 비접촉식 측정기의 장점을 접목한 시스템의 측정 방식 프로그램 개발하여 측정 편차를 최소화하기 위한 것으로, 전기차 배터리 케이스의 정밀한 측정이 가능하므로 제품의 품질 향상되고, 작업자의 손쉬운 관리를 통한 안정적인 측정 시스템 구축이 가능하다.
이를 실현하기 위하여 본 발명은 접촉식으로 측정한 데이터를 수집하여 기준면인 하판(113)을 측정한 후 이 데이터 값을 이용하여 측판(115)의 비접촉식 측정 데이터를 계산하여 제품의 정확한 직각도를 측정하는 시스템이다.
도 8 내지 15는 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 개념도로써, 소위 6축 로봇 하자 측정시스템의 개념도이다.
도시된 바와 같이,
본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 실시예인 6축 로봇 하자 측정시스템은,
6축으로 가동되는 6축 로봇팔(400)이 설치되고,
상기 6축 로봇팔(400)에 센서고정프레임(310)이 설치되며,
상기 센서고정프레임(310) 하부에 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 실시예인 6축 로봇 하자 측정시스템은 간단히 말해서 상술한 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 실시예인 1축 로봇 하자 측정시스템에서,
상기 레일(300)이 생략되고,
상기 센서고정프레임(310)과 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)의 결합체가
6축으로 가동되는 6축 로봇팔(400)에 설치된 것이다.
따라서 상기 레일(300)을 대신하여 상기 6축 로봇팔(400)이 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)를 이동시키게 된다.
다만 상기 1축 로봇 하자 측정시스템과 달리 상기 6축 로봇팔(400)은 자유로운 구동이 가능하므로,
상기 레이저 변위센서(330)의 높이 또는 위치를 자유로이 변동할 수 있어 인력의 개입 없이 제어프로그램을 통해 신속하고 정확하게 측정이 가능하다.
또한 도시된 그림은 마주 보는 2개의 측판(115)의 외부를 레이저 변위센서(330)가 길이 방향으로 스캔하며 평탄도 및 각도 등을 측정하는 것으로 도시되어 있으나,
상기 6축 로봇팔(400)의 가동성을 이용하여 필요시 1개의 측판(115)의 내부와 외부를 동시에 양쪽의 레이저 변위센서(330)가 길이 방향으로 스캔하며 평탄도, 각도, 두께 등을 측정할 수 있다.
도 16은 본 발명의 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템의 사용되는 제어프로그램의 제어 화면을 도시한 것이다.
Ⅱ. 전기차 배터리 케이스 교정 시스템
도 20 내지 22는 본 발명의 전기차 배터리 케이스 교정 시스템을 작동을 순차적으로 도시한 것이고,
도 23은 본 발명의 전기차 배터리 케이스 교정 시스템의 주요부 확대도이다.
그리고 도 24는 도 23에서 푸쉬제어장치의 확대도이고, 도 25는 도 23에서 풀링제어장치의 확대도이다.
본 발명의 전기차 배터리 케이스 교정 시스템은
상부케이스(150)와 하부케이스(110)로 구성되는 자동차 배터리 케이스(100) 중 하판(113)과 상기 하판(113) 단부에서 상부로 절곡되어 형성된 측판(115)을 포함하는 상기 하부케이스(110)의 하자를 교정하기 위한 것으로,
상기 측판(115)을 안쪽으로 밀어 소정의 수직도를 유지하게 하는 푸쉬제어장치(600); 및,
상기 측판(115)을 바깥쪽으로 당겨 소정의 수직도를 유지하게 하는 풀링제어장치(700);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 푸쉬제어장치(600)와 상기 풀링제어장치(700)가 연속적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 푸쉬제어장치(600)와 상기 풀링제어장치(700)의 구동으로 인해 상기 하판(113)에 발생하는 변형을 방지하기 위하여,
상기 푸쉬제어장치(600)와 상기 풀링제어장치(700) 각각에는 제1내부폼(610)과 제2내부폼(710)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 푸쉬제어장치(600)와 상기 풀링제어장치(700)는 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템과 실시간으로 연동되어 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 푸쉬제어장치(600)는,
제1베이스플레이트(810);
상기 제1베이스플레이트(810) 상부에 상호간에 이격되어 설치되는 푸쉬장치(620);
상기 제1베이스플레이트(810) 상부에서 상하운동하는 사다리꼴 단면의 제1내부폼(610);
을 포함하여 구성된다.
상기 제1베이스플레이트(810) 상부는 상기 하부케이스(110) 일부가 삽입되어 안착할 수 있도록 레벨다운된 안착부(812)가 형성되며,
상기 안착부(812)에 상기 하부케이스(110)가 안착하면 상기 제1내부폼(610)이 하강하여 상기 제1내부폼(610)의 하부면이 상기 하판(113) 상부면을 밀착한다.
이후, 상기 푸쉬장치(620)가 상기 측판(115)을 바깥쪽에서 안쪽으로 밀어 소정의 수직도를 유지하게 한다.
이때 하자가 발생되어 측정된 수직도와 상기 푸쉬장치(620)가 밀어서 발생하는 수직도 그리고 상기 측판(115)의 탄성으로 환원되는 수직도 등을 상기 측판(115)의 탄성을 고려하여 미리 분석하여 데이터로 구축하여,
상기 푸쉬장치(620)의 미는 시간(push time), 미는 양(push length), 미는 압력(push pressure) 등을 제어장치로 제어하게 된다.
이와 동시에 상기 제어장치는 상기 제1내부폼(610)의 상기 하판(113) 밀착 압력을 조절하여 상기 측판(115)의 최적의 수직도를 오차범위에서 보정한다.
상기 제어장치에는 배터리 케이스 재료 물성 기반의 타격 위치에 따른 제품 변형 관련 DB를 미리 확보하여 분석 저장하고,
가자 많이 사용하는 AL6063-O 소재를 적용한 케이스의 측정 포인트를 기준한 위치와 타격 조건에 따른 케이스 상부 변형을 구조 동역학 해석(FFLEX 해석기법)을 통해 DB를 미리 확보하여 분석 저장하고 있다.
도시되지는 않았으나 높이조절 및 수평위치조절 기능을 수행하는 별도의 위치변동수단(미도시)을 사용하여,
밀고자 하는 높이와 위치에 상기 푸쉬장치(620)를 위치시킬 수 있다.
상기 풀링제어장치(700)는,
제2베이스플레이트(820);
상기 제2베이스플레이트(820) 상부에 상호간에 이격되어 설치되는 풀링장치(720);
상기 제1베이스플레이트(810) 상부에서 상하운동하는 제2내부폼(710);
을 포함하여 구성된다.
상기 제2베이스플레이트(820) 상부는 상기 하부케이스(110) 전부가 삽입되어 안착할 수 있도록 레벨다운된 역사다리꼴 단면의 안착부(822)가 형성되며,
상기 안착부(822)에 상기 하부케이스(110)가 안착하면 상기 제2내부폼(710)이 하강하여 상기 제2내부폼(710)의 하부면이 상기 하판(113) 상부면을 밀착한다.
이후, 상기 풀링장치(720)가 상기 측판(115)을 안쪽에서 바깥쪽으로 당겨 소정의 수직도를 유지하게 한다.
이때 하자가 발생되어 측정된 수직도와 상기 풀링장치(720)가 당겨서 발생하는 수직도 그리고 상기 측판(115)의 탄성으로 환원되는 수직도 등을 상기 측판(115)의 탄성을 고려하여 미리 분석하여 데이터로 구축하여,
상기 풀링장치(720)의 당기는 시간(pull time), 당기는 양(pull length), 당기는 압력(pull pressure) 등을 제어장치로 제어하게 된다.
이와 동시에 상기 제어장치는 상기 제2내부폼(610)의 상기 하판(113) 밀착 압력을 조절하여 상기 측판(115)의 최적의 수직도를 오차범위에서 보정한다.
도시된 바와 같이 상기 제2내부폼(710)은,
양 측면에 상부에서 하부로 관통된 다수개의 슬롯(712)이 형성되며,
상기 슬롯(712)에 상기 풀링장치(720) 중 ㄱ자 형상의 걸림부(722)가 삽입된다.
도시되지는 않았으나 높이조절 및 수평위치조절 기능을 수행하는 별도의 위치변동수단(미도시)을 사용하여,
상기 걸림부(722)는 하단이 하부로 향하도록 고정된 상태에서 상부에서 하부로 이동하며,
상기 걸림부(722)가 상기 슬롯(712)에 삽입되게 하고,
당기고자 하는 높이와 위치에 상기 걸림부(722)를 위치시킬 수 있다.
또한 상기 걸림부(722)는 하단이 수평으로 위치하게 하여 다른 구성요소와의 간섭을 방지하다가 작업시 하단이 회전하여 하향하도록 하게 할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1베이스플레이트(810)와 상기 제2베이스플레이트(820)는 1개의 베이스플레이트(800) 상부에 연달아 설치될 수 있다.
도 26은 본 발명에 사용되는 서보모터 등의 개요도이다.
본 발명에 사용되는 상기 푸쉬장치(620), 상기 풀링장치(720)는 도 26의 개념도와 같이, 서보모터, 젝스크류 및 로드셀 등을 사용하여 제어장치로 정밀하게 작용하는 압력 등을 체크하고 작동범위를 자동으로 제어하게 된다.
이로써 본 발명은 서보 제어 방식의 타격 펀치를 적용하여 정밀한 타격 포인트 거리, 속도, 토크 제어가 가능하여 흔들림 보정의 효율성과 생산 품질의 향상을 도모할 수 있으며,
기존의 수작업 방식으로 보정 시 불량률이 30% 이상 발생하던 것을 3% 이하로 불량률을 개선하였다.
그리고 기존의 수작업 방식은 교정 시간이 3분 이상 소요되던 것을 30초 정도로 개선하였다.
또한 기존의 교정 오차범위 2mm를 ±0.2mm로 개선하였다.
더불어 본 발명은 제작 핵심부품을 NFC태그 및 QR코드를 각인하여 입고부터 출고까지 그리고 사후 AS과정에서 부품의 관리가 가능하도록 시스템을 개발하여 적용하였다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
S1: 접촉식 변위측정 센서부
S2: 비접촉식 변위측정 센서부
100: 자동차 배터리 케이스
110: 하부케이스
113: 하판
115: 측판
150: 상부케이스
210: 베이스플레이트
220: 측정베이스플레이트
221: 케이스고정부
223: 케이스고정부삽입홈
300: 레일
310: 센서고정프레임
320: 센서지지프레임
330: 레이저 변위센서
400: 6축 로봇팔
600: 푸쉬제어장치
610: 제1내부폼
620: 푸쉬장치
700: 풀링제어장치
710: 제2내부폼
712: 슬롯
720: 풀링장치
722: 걸림부
800: 베이스플레이트
810: 제1베이스플레이트
812: 안착부
820: 제2베이스플레이트
822: 안착부
1000: 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템
2000: 전기차 배터리 케이스 교정 시스템
S2: 비접촉식 변위측정 센서부
100: 자동차 배터리 케이스
110: 하부케이스
113: 하판
115: 측판
150: 상부케이스
210: 베이스플레이트
220: 측정베이스플레이트
221: 케이스고정부
223: 케이스고정부삽입홈
300: 레일
310: 센서고정프레임
320: 센서지지프레임
330: 레이저 변위센서
400: 6축 로봇팔
600: 푸쉬제어장치
610: 제1내부폼
620: 푸쉬장치
700: 풀링제어장치
710: 제2내부폼
712: 슬롯
720: 풀링장치
722: 걸림부
800: 베이스플레이트
810: 제1베이스플레이트
812: 안착부
820: 제2베이스플레이트
822: 안착부
1000: 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템
2000: 전기차 배터리 케이스 교정 시스템
Claims (4)
- 상부케이스(150)와 하부케이스(110)로 구성되는 자동차 배터리 케이스(100) 중 하판(113)과 상기 하판(113) 단부에서 상부로 절곡되어 형성된 측판(115)을 포함하는 상기 하부케이스(110)의 하자를 측정하기 위한 것으로,
베이스플레이트(210) 상부에 설치되는 것으로 상기 하부케이스(110)가 상부에 거치되는 측정베이스플레이트(220); 상기 측정베이스플레이트(220) 하부에 설치되는 접촉식 변위측정 센서부(S1); 상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 설치되는 비접촉식 변위측정 센서부(S2);를 포함하여 구성되어,
상기 하판(113)과 상기 측판(115)의 평탄도 및 각도를 측정하는 것을 특징으로 하며,
상기 접촉식 변위측정 센서부(S1)와 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)는 전부 또는 선택적으로 가동될 수 있는 것을 특징으로 하고,
상기 베이스플레이트(210) 상부에는 레일(300)이 설치되고, 상기 레일(300) 위를 활주하는 센서고정프레임(310)이 설치되며, 상기 센서고정프레임(310) 하부에 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되는 것을 특징으로 하며,
상기 측정베이스플레이트(220) 측면 및 전면에는 케이스고정부(221)와 대응하는 형상으로 홈인 케이스고정부삽입홈(223)이 형성되며,
상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 상기 하부케이스(110)가 거치되면, 상기 케이스고정부삽입홈(223)로 케이스고정부(221)가 삽입되어 상기 하부케이스(110)의 상기 측판(115) 하단을 압박하여 고정하게 되고, 상기 측정베이스플레이트(220)는 상하로 관통된 다수개의 센서구멍이 형성되며, 상기 센서구멍에 LVDT(Linear Variable Displacement Transducer) 접촉식 변위 센서가 노출되도록 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되고,
상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)는 상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 고정 거치된 상기 하부케이스(110)의 상기 하판(113) 하부의 평탄도 및 각도를 측정하며,
상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)는, 마주 보는 2개의 측판(115)을 사이에 두고 설치되는 2개의 센서지지프레임(320); 상기 센서고정프레임(310) 하부 및 상기 센서지지프레임(320)에 설치되는 레이저 변위센서(330);를 포함하여 구성되므로,
상기 측정베이스플레이트(220) 상부에 상기 하부케이스(110)가 거치된 상태에서, 상기 센서고정프레임(310)이 상기 레일(300) 위를 활주하면, 상기 센서지지프레임(320)에 설치된 레이저 변위센서(330)가 상기 측판(115)의 외부를 길이 방향으로 스캔하며 평탄도 및 각도를 측정하게 되고, 동시에 상기 센서고정프레임(310) 하부에 설치된 레이저 변위센서(330)는 상기 하판(113) 상부를 길이 방향으로 스캔하며 상기 하판(113) 상부의 평탄도 및 각도를 측정하게 되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000).
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 레일(300)이 생략되고,
상기 센서고정프레임(310)과 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)의 결합체가6축으로 가동되는 6축 로봇팔(400)에 설치된 것으로,
상기 레일(300)을 대신하여 상기 6축 로봇팔(400)이 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)를 이동시키되,
상기 6축 로봇팔(400)에 상기 센서고정프레임(310)이 설치되며,
상기 센서고정프레임(310) 하부에 상기 비접촉식 변위측정 센서부(S2)가 설치되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템(1000).
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| KR1020220084724A KR102505808B1 (ko) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 로봇을 이용한 전기차 배터리 케이스 하자 측정시스템 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102597439B1 (ko) * | 2023-03-31 | 2023-11-02 | (주)협화산업 | 배터리셀 커버의 비전 검사 장치 |
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| KR0158637B1 (ko) | 1995-07-25 | 1998-12-15 | 김광호 | 컴팩트 디스크를 구비한 캠코더 |
| KR101735446B1 (ko) * | 2015-11-26 | 2017-05-15 | 컨트롤코리아 주식회사 | 선택적 센싱이 가능한 비접촉식 평탄도 측정 시스템 |
| KR102193564B1 (ko) | 2020-09-14 | 2020-12-21 | 장석현 | 배터리모듈 케이스 외관 자동 검사장비의 제어방법 |
| KR20210097572A (ko) * | 2020-01-30 | 2021-08-09 | 주토스주식회사 | 차량용 배터리 케이스 외측면 불량여부 검사장치 |
-
2022
- 2022-07-11 KR KR1020220084724A patent/KR102505808B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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| KR102597439B1 (ko) * | 2023-03-31 | 2023-11-02 | (주)협화산업 | 배터리셀 커버의 비전 검사 장치 |
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