KR20040082836A - 바디패널 보강용 실러 도포장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

바디패널 보강용 실러를 도포하기 위하여 실러호스로 이어지는 실러배관 상에 셧 오프 밸브를 구성하여 실러 건과의 온-오프 타임제어를 통하여 실러 도포시 초기 과다 도포현상을 방지하고, 유량제어밸브의 제어압을 조절하기 위한 별도의 전공밸브를 구성하여 압력센서로부터 검출된 배관내의 실러 공급압이 설정된 압력범위을 벗어나는 경우, PID제어를 통한 유량제어밸브에서의 실러 공급압의 보상을 통하여 균일한 실러 도포두께 및 원하는 도포패턴을 형성 가능하도록 하는 바디패널 보강용 실러 도포장치 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

바디패널 보강용 실러 도포장치 및 그 제어방법{SPRAYING DEVICE OF BODY PANEL REINFORCEMENT SEALER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 바디 패널 보강용 실러 도포 장치 및 실러 도포 방법에 관한 것으로, 특히 자동차의 도어(Door), 사이드 아웃터, 휀더(Fender), 트렁크 리드(TrunkLid)등 가벼운 충격만으로도 찌그러지기 쉬운 강판부위의 강성을 보강하기 위한 바디패널 보강용 실러 도포장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 도어, 사이드 아웃터, 휀더, 루프, 트렁크 리드 등은 가벼운 충격만으로도 쉽게 찌그러지는 패널부재들의 성형가공을 통하여 이루어진다.

일례로 자동차의 도어를 살펴보면, 윈도우가 하강했을 때, 그 윈도우가 들어갈 공간을 확보하기 위해 인너패널과 아웃터 패널 사이에 빈 공간을 두게 되는데, 이로 인해 도어의 아웃터 패널은 가벼운 충격만으로도 쉽게 찌그러지며, 사람의 손이 많이 가는 손잡이 부분의 찌그러짐 현상이 특히 심하게 발생하게 된다.

상기와 같이 패널부재가 가벼운 충격에도 쉽게 찌그러지는 현상을 방지하기 위해 차체보강용 실러(BPR 실러;Body Panel Reinforcement 실러)를 바르고 도장공장의 오븐에서 경화하는 과정을 거쳐 도어, 사이드 아웃터, 휀더, 루프, 트렁크리드 등의 강성을 보강하는 공정이 적용되어 왔다.

이러한 공정을 위하여 종전에는 차체 보강용 실러를 수작업으로 도포하다 보니 실러의 도포두께가 일정하지 않아 품질유지가 어렵고, 또한 수작업으로 인해 인건비가 많이 들어 원가상승의 원인이 되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 제거하기 위하여, 도 5에서 도시한 대한민국 공개특허공보 출원번호 특허1998-044135호와 같이, 약한 충격에도 쉽게 찌그러지기 쉬운 강판부위에 보강용 실러 도포작업을 할 때, 작업하고자 하는 강판 상에 실러를 정해진 두께와 넓이만큼 자동으로 도포하도록 드럼(101)에 담겨있는 실러를실러펌프(103)로 펌핑하여 필터유닛(105)를 통하여 이물질 등을 걸러낸 후, 실러배관(106)과 실러호스(107)를 통해 유입되는 실러의 압력을 정량토출유닛(109)의 유량제어밸브(111)를 통하여 조절하여 실러 건(113)으로 실러를 작업하고자하는 강판 위에 뿌려주는 바디판넬을 보강하기 위한 실러장치가 출원된 바 있다.

그런데 상기한 바와 같은 종래의 실러장치는 그 개발목적과는 달리, 도 6에서 도시한 바와 같이, 생산라인에서 실러(S)의 도포 두께가 사양대비(1.5t) 2~3배(3t~6t) 가량 과도포 되며, 실러의 형상은 직사각형(P)이 되어야 하나 주걱모양으로 도포되는 등, 품질을 저하시키는 현상이 빈번하게 발생하고 있다.

보다 구체적으로는 생산라인에서 실러펌프(103)로부터의 실러 공급압력은 수시로 변하게 되며, 이를 정량토출유닛(109)에서 조절한다고는 하나, 상기 정량토출유닛(109)의 토출압 제어가 실러 건(113)의 분사 작동 초기에는 실러펌프(103)에 의해 실러가 유입되는 과정에서, 정량토출유닛(109)에서 실러 건(113)까지의 압력차이에 의해 정밀한 제어를 이룰 수 없으며, 이에 실러(S)의 과도포로 인한 도포두께가 두꺼워지는 경우, 운송 중에 흘러내림이 발생하여 부품의 체결홀(HOLE) 등을 막는 경우가 빈번하게 발생하는 등의 문제점이 있어왔다.

즉, 도 6에서와 같이, 실러 도포 패턴(PATTERN)이 주걱모양으로 형성되어 양 끝단부(P1,P2) 및 양 사이드부(P3,P4)는 실러의 도포두께 차이가 생기는 것을 볼 수가 있으며, 분사초기에 실러호스(107) 내의 실러 공급압력이 일시적으로 떨어지면, 부품패널에 대한 실러의 도포품질(면과 폭)이 제각기 상이하여 부품 불량의 원인이 되기도 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하여 균일한 실러의 도포두께를 통한 부품의 품질을 확보하기 위해서는 1차적으로 생산에 사용하고 있는 실러의 유효압력을 일정하게 유지시키는 것이 가장 중요하며, 2차적으로 실러의 공급압력을 보상하도록 제어하는 시스템의 적용이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 실러호스로 이어지는 실러배관 상에 셧 오프 밸브를 구성하여 실러 건과의 온-오프 타임제어를 통하여 실러 도포시 초기 과다 도포현상을 방지하고, 유량제어밸브의 제어압을 조절하기 위한 별도의 전공밸브를 구성하여 압력센서로부터 검출된 배관내의 실러 공급압이 설정된 압력범위을 벗어나는 경우, PID제어를 통한 유량제어밸브에서의 실러 공급압의 보상을 통하여 균일한 실러 도포두께 및 원하는 도포패턴을 형성 가능하도록 하는 바디패널 보강용 실러 도포장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바디패널 보강용 실러 도포장치의 전체 구성도이다.

도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바디패널 보강용 실러 도포장치의 제어 블록도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바디패널 보강용 실러 도포장치의 제어방법에 의한 흐름도이다.

도 5는 종래 기술에 의한 바디패널 보강용 실러 도포장치의 전체 구성도이다.

도 6은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 바디패널 보강용 실러 도포장치는 펌프유닛에 의해 펌핑되어 필터유닛에서 이물질이 걸러진 실러가 실러배관을 따라 정량토출유닛에서 그 공급압력이 조절된 상태로 히팅케이블을 포함하는 실러호스를 통하여 스프레이유닛으로 공급되어 작업하고자하는 소재 위에 뿌려주도록 작동하며, 시스템 전체의 동작을 제어하는 제어유닛을 포함하여 이루어지는 바디패널 보강용 실러 도포장치에서,

상기 정량토출유닛은 상기 필터유닛과 실러배관을 통하여 흡입단이 연결되며, 제어공압에 의해 펌핑유닛으로부터 펌핑되는 실러의 공급압력을 설정압으로 조절하는 유량제어밸브와; 상기 유량제어밸브의 토출단에 실러배관을 통하여 흡입단이 연결되며, 그 토출단은 실러호스를 통하여 스프레이유닛의 실러 건과 연결되어 제어유닛에 의해 온-오프 제어되는 셧 오프 밸브와; 상기 제어유닛의 PID제어를 통하여 라인공압을 정밀 제어하여 상기 유량제어밸브에 제어공압을 공급하는 전공밸브와; 상기 유량제어밸브의 토출단과 셧 오프 밸브의 흡입단을 연결하는 실러배관 상의 일측에 장착되어 배관내의 실러 공급압력을 검출하여 상기 제어유닛으로 그 신호를 출력하는 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기한 바와 같은 바디패널 보강용 실러 도포장치의 제어방법은 셧 오프 밸브 및 실러 건을 오프(OFF) 제어한 상태로, 펌프유닛의 실러펌프를 구동하여 드럼내의 실러를 펌핑하는 초기화단계와; 상기 초기화단계에 이어, 소재의 로딩이 완료되어 작업개시 시점이 되면, 상기 유량제어밸브로부터 공급되는 실러배관 내, 실러의 압력을 검출한 압력센서의 검출신호를 수신하는 단계와; 상기 단계와 동시에, 실러 건의 온(ON) 제어에 이어, 셧 오프 밸브의 온(ON) 제어를 순차적으로 수행하는 단계와; 상기 단계에 이어, 상기 압력센서의 검출값이 설정범위 내에 있는가를 판단하는 판단단계와; 상기 판단단계에서, 상기 압력센서의 검출값이 설정범위 내에 있는 경우, 상기 유량제어밸브에 제어공압을 공급하는 전공밸브의 PID제어를 정지하고, 상기 압력센서의 검출값이 설정범위를 벗어나는 경우, 상기 전공밸브의 PID제어를 수행하는 제어단계와; 상기 제어단계의 진행중, 작업완료 조건인가를 판단하여 완료 조건인 경우, 상기 실러 건 및 셧 오프 밸브의 오프(OFF) 제어를 순차적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바디패널 보강용 실러 도포장치의 전체 구성도로써, 본 발명이 적용되는 바디패널 보강용 실러 도포장치의 전체적인 구성은 실러펌프(13)를 포함하는 펌프유닛(10)과, 필터유닛(20), 정량토출유닛(30), 스프레이유닛(40) 및 상기 스프레이유닛(40)과 정량토출유닛(30) 및 실러펌프(13)를 연결하는 실러호스(31) 및 실러배관(23)을 일정온도로 유지하기 위해 구성되는 히팅케이블(미도시)과 시스템의 제어를 위한 제어유닛(50)으로 구성된다.

상기 펌프유닛(10)은, 드럼통(1)에 들어있는 실러를 압송하기 위한 보조기구로 수평을 이루는 바닥에 장착되어지며 양측에 두개의 램 실린더(3,5)를 가지고 있고, 두개의 램 실린더(3,5) 사이에는 두개의 가이드(7,9)가 형성되어 있으며, 상기 램 실린더(3,5)와 가이드(7,9)의 상부에 상판부(11)가 연결된다.

상기 상판부(11)의 하측에 위치하여 상기 가이드(7,9)사이에는 실러펌프(13)가 설치되고, 상기 실러펌프(13)의 동작에 따라 상하운동을 하도록 실러펌프(13)의 하측에는 실러펌프 샤프트(15)가 연결된다.

상기 실러펌프 샤프트(15)의 하단에는 로우펌프유닛(17)이 설치되며, 높은 실러 공급압을 얻기 위하여 상기 로우펌프유닛(17)의 하단에는 인덕터 플레이트(19)가 설치되며, 상기 두개의 가이드 중, 좌측가이드(7)에는 압력강압 조절밸브(18)가 설치된다.

상기 필터유닛(20)은 원통형상의 대용량 필터(21)를 실러배관(23)을 통하여 상기 실러펌프(13)와 연결하여 유입되는 실러 내의 이물질을 걸러내게 된다.

상기 실러배관(23)은 그 내부에 실러가 이송되는 실러관을 전기 히팅케이블로 둘러싸고 있어 실러가 소정온도를 계속해서 유지할 수 있도록 한다.

그리고 상기 정량토출유닛(30)은, 도 2에서 구체적으로 도시한 바와 같이, 유량제어밸브(33)가 그 흡입단을 통하여 상기 필터(21)와 실러배관(35)으로 연결되는데, 이 유량제어밸브(33)는 제어공압에 의해 제어되어 펌핑유닛(10)으로부터 펌핑되는 실러의 공급압력을 설정압으로 조절하게 된다.

이러한 유량제어밸브(33)는 그 토출단이 실러배관(37)을 통하여 셧 오프 밸브(39)의 흡입단과 연결되는데, 이 셧 오프 밸브(39)는 그 토출단이 실러호스(31)를 통하여 스프레이유닛(40)의 실러 건(41)과 연결되어 제어유닛에 의해 온-오프 제어된다.

그리고 상기 유량제어밸브(33)는 공압관(43)을 통하여 전공밸브(45)와 연결되며, 이 전공밸브(45)는 제어유닛(50)의 PID제어를 통하여 라인공압을 정밀 제어하여 상기 유량제어밸브(33)에 제어공압을 공급하게 된다.

또한, 상기 유량제어밸브(33)의 토출단과 셧 오프 밸브(39)의 흡입단을 연결하는 실러배관(37) 상의 일측에는 압력센서(47)가 장착되어 배관내의 실러 공급압력을 검출하여 상기 제어유닛(50)으로 그 신호를 출력하게 된다.

또, 상기 전공밸브(45)로 라인공압을 공급하는 공압관로(49) 상에는 상기 전공밸브(45)로 공급되는 라인공압을 일정압으로 조절하여 공급하도록 정밀 공압 레귤레이터(51)를 구성하여 이루어진다.

한편, 실러의 이상적인 온도를 유지하기 위해 상기 실러호스(31)는 상기 실러배관(23)과 같이, 그 외측을 전기 히팅케이블로 둘러싸고 있어 실러가 소정온도를 계속해서 유지할 수 있도록 한다.

상기한 스프레이유닛(40)은 로봇(53)의 아암 선단에 실러를 뿌려주는 실러 건(41)이 설치되며, 상기 실러 건(41)은 제어유닛(50)의 온 오프제어에 의해 소재 상에 실러를 도포하여 주게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 바디패널 보강용 실러 도포장치의 작동을, 도 3에서 도시한 제어 블록도와, 도 4에서 도시한 제어 흐름도를 통하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제어유닛(50)은 셧 오프 밸브(39) 및 실러 건(41)을 오프(OFF) 제어한 상태로, 펌프유닛(10)의 실러펌프(13)를 구동하여 드럼(1)내의 실러를 펌핑하는 초기화단계를 수행하게 된다.(S10)

상기한 초기화단계(S10)에서는 상기 실러펌프 샤프트(15)의 상하운동으로 드럼통(1) 내부의 실러가 로우펌프유닛(17)으로 유입됨은 물론, 유입된 실러는 실러배관(23)을 통해 필터(21)를 향하여 배출된다.

상기 필터(21)로 유입된 실러는 이물질이 제거되어 다음단인 정량토출유닛(30)으로 공급된다.

이러한 초기화단계(S10)에 이어, 소재의 로딩이 완료되어 작업개시 시점이되면(S20), 제어유닛(50)은 상기 정량토출유닛(30)의 유량제어밸브(33)로부터 공급되는 실러배관(37) 내, 실러의 압력을 검출한 압력센서(47)의 검출신호를 수신하게 된다.(S30)

상기 단계(S30)와 동시에, 제어유닛(50)은 실러 건(41)의 온(ON) 제어에 이어, 순차적으로 셧 오프 밸브(39)의 온(ON) 제어를 수행하게 된다.(S40)

이 때, 실러는 셧 오프 밸브(39)로부터 실러호스(31)를 통하여 실러 건(41)으로 공급되어 로봇(53)의 거동에 따라 소재(미도시) 상에 실러를 도포하게 된다.

이러한 실러의 도포과정(S40) 중에, 제어유닛(50)은 상기 압력센서(47)의 검출값이 설정범위 내에 있는가를 판단하고,(S50) 상기 판단단계에서, 상기 압력센서의 검출값이 설정범위 내에 있는 경우에는 상기 유량제어밸브에 제어공압을 공급하는 전공밸브의 PID제어를 정지하고(S51), 상기 압력센서의 검출값이 설정범위를 벗어나는 경우에는 상기 전공밸브의 PID제어를 수행하는 제어단계를 이루게 된다.(S52)

여기서, 상기 PID제어(압력제어)는 제어유닛(50)이 자동적으로 압력센서(47)의 입력값 특성을 측정, 계산하여 가장 적합한 비례(P), 미분(I), 적분(D) 정수를 자동적으로 계산하게 되는데, 상기 PID제어를 가동(수행)하면 압력센서(47)의 입력값을 읽어들여 제어 출력을 일시적으로 온/오프(ON/OFF) 제어로 변환시켜 그 응답 데이터로부터 적당한 PID 정수를 계산하여 디지털 전압값으로 전공밸브(45)에 출력하여 압력센서(47), 전공밸브(45), 제어유닛(50) 상호간에 압력이 떨어지는 것을 방지하며 실러 공급압을 일정하게 유지시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 PID제어를 통하여 기존 방식의 실러배관 내 실러 공급압이 일시적으로 떨어지는 맥동현상을 보정해 줌으로써 일정한 두께 및 면과 폭으로 실러도포 품질을 확보할 수 있다. .

즉, 실러가 필터(21)를 통과하여 이물질이 제거된 후, 실러배관(23) 및 실러호스(31)을 통하여 실러 건(41)으로 토출되는 순간, 압력센서(47)가 토출되는 실러압력을 검출하여 제어유닛(50)으로 아날로그 신호를 전송한다.

그러면 상기 제어유닛(50)은 압력센서(47)로부터 입력받은 압력값이 설정된 압력보다 낮은 경우, 제어유닛(50)에서 그 값을 제어하여 디지털 신호를 전공밸브(45)에 입력하여 떨어진 압력을 보상해줌으로써 실러가 최종적으로 토출될 때는 항상 일정한 압력으로 분사되어 동일한 두께 및 외관 도포품질을 형성한다.

이러한 제어단계(S50,S51,S52)의 진행 중, 상기 제어유닛(50)는 작업완료 조건인가를 판단하여 완료 조건인 경우, 상기 실러 건(41) 및 셧 오프 밸브(39)의 오프(OFF) 제어를 순차적으로 수행하여 도포작업을 종료하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바디패널 보강용 실러 도포장치 및 그 제어방법에 의하면, 실러호스로 이어지는 실러배관 상에 셧 오프 밸브를 구성하여 실러 건과의 온-오프 타임제어를 통하여 실러 도포시 초기 과다 도포현상을 방지하는 효과가 있으며, 유량제어밸브의 제어압을 조절하기 위한 별도의 전공밸브를 구성하여 압력센서로부터 검출된 배관내의 실러 공급압이 설정된 압력범위을 벗어나는 경우, PID제어를 통한 유량제어밸브에서의 실러 공급압의 보상을 통하여 균일한 실러도포두께 및 원하는 도포패턴을 형성 가능하여 실러의 도포품질을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 펌프유닛에 의해 펌핑되어 필터유닛에서 이물질이 걸러진 실러가 실러배관을 따라 정량토출유닛에서 그 공급압력이 조절된 상태로 히팅 케이블을 포함하는 실러호스를 통하여 스프레이유닛으로 공급되어 작업하고자하는 소재 위에 뿌려주도록 작동하며, 시스템 전체의 동작을 제어하는 제어유닛을 포함하여 이루어지는 바디패널 보강용 실러 도포장치에 있어서,

   상기 정량토출유닛은

   상기 필터유닛과 실러배관을 통하여 흡입단이 연결되며, 제어공압에 의해 펌핑유닛으로부터 펌핑되는 실러의 공급압력을 설정압으로 조절하는 유량제어밸브와;

   상기 유량제어밸브의 토출단에 실러배관을 통하여 흡입단이 연결되며, 그 토출단은 실러호스를 통하여 스프레이유닛의 실러 건과 연결되어 제어유닛에 의해 온-오프 제어되는 셧 오프 밸브와;

   상기 제어유닛의 PID제어를 통하여 라인공압을 정밀 제어하여 상기 유량제어밸브에 제어공압을 공급하는 전공밸브와;

   상기 유량제어밸브의 토출단과 셧 오프 밸브의 흡입단을 연결하는 실러배관 상의 일측에 장착되어 배관내의 실러 공급압력을 검출하여 상기 제어유닛으로 그 신호를 출력하는 압력센서;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 바디패널 보강용 실러 도포장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 전공밸브로 라인공압을 공급하는 공압관로 상에는

   전공밸브로 공급되는 라인공압을 일정압으로 조절하여 공급하도록 정밀 공압 레귤레이터를 구성하는 것을 특징으로 하는 바디패널 보강용 실러 도포장치.
3. 셧 오프 밸브 및 실러 건을 오프(OFF) 제어한 상태로, 펌프유닛의 실러펌프를 구동하여 드럼내의 실러를 펌핑하는 초기화단계와;

   상기 초기화단계에 이어, 소재의 로딩이 완료되어 작업개시 시점이 되면, 상기 유량제어밸브로부터 공급되는 실러배관 내, 실러의 압력을 검출한 압력센서의 검출신호를 수신하는 단계와;

   상기 단계와 동시에, 실러 건의 온(ON) 제어에 이어, 셧 오프 밸브의 온(ON) 제어를 순차적으로 수행하는 단계와;

   상기 단계에 이어, 상기 압력센서의 검출값이 설정범위 내에 있는가를 판단하는 판단단계와;

   상기 판단단계에서, 상기 압력센서의 검출값이 설정범위 내에 있는 경우, 상기 유량제어밸브에 제어공압을 공급하는 전공밸브의 PID제어를 정지하고, 상기 압력센서의 검출값이 설정범위를 벗어나는 경우, 상기 전공밸브의 PID제어를 수행하는 제어단계와;

   상기 제어단계의 진행중, 작업완료 조건인가를 판단하여 완료 조건인 경우, 상기 실러 건 및 셧 오프 밸브의 오프(OFF) 제어를 순차적으로 수행하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 바디패널 보강용 실러 도포장치의 제어방법.