KR20100064561A - 자동차 내장재의 내구성 평가장치 - Google Patents

자동차 내장재의 내구성 평가장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 내장재에 반복적으로 하중을 가하여 그 내구성을 평가하는 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는, 다관절 로봇암에 시험용 지그가 교체 가능하게 장착되고, 다관절 로봇암의 일측에는 자동차 내장재가 고정된 고정용 지그가 구비되되, 다관절 로봇암에 의해 시험용 지그가 자동차 내장재의 시험 위치로 이동되고, 다관절 로봇암에 의해 자동차 내장재에 반복적으로 하중이 가해지며, 시험용 지그의 일측에 설치된 측정센서에서 하중값이 측정됨으로써, 종래의 내구성 평가방식에 비해 측정값의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 자동차 내장재의 내구성 평가장치를 제공한다.
자동차, 내장재, 내구성, 다관절, 로봇암, 지그, 하중, 측정센서

Description

자동차 내장재의 내구성 평가장치{MECHANICAL TEST APPARATUS FOR INTERIOR MATERIALS OF AUTOMOBILE}
본 발명은 자동차 내장재의 내구성 평가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다관절 로봇암에 의해 자동차 내장재에 반복적으로 하중을 가하여 그 내구성을 평가하는 장치에 관한 것이다.
자동차의 탑승자에 의해 자동차 내장재, 예를 들어, 도어트림에 장착된 스위치, 도어핸들, 맵포켓 또는 스피커그릴부에 반복적으로 하중이 가해짐으로써 주행중 소음발생의 원인이 되거나 심한 경우에는 파손되는 문제가 있다.
스위치는 탑승자에 의해 지속적으로 조작되고, 도어핸들의 경우 탑승자 승하차시 반복적으로 인장 또는 압축력을 받게 되며, 맵포켓과 스피커그릴부의 경우 주행중 탑승자의 몸에 부딪히는 경우가 많은데, 특히 스피커그릴부는 하차시 탑승자의 발에 부딪혀 충격을 받아 파손되는 경우도 있다.
따라서, 자동차의 품질 향상을 위해 자동차 내장재의 내구성을 평가하는 것 은 필수적이라 할 것이며, 종래 이러한 내구성 평가는 자동차 내장재에 하중을 가하되, 자동차 내장재가 파단될 때까지 점진적으로 하중을 상승시켜 그 파단시의 파단하중이 일정 하중 이상이면 합격으로 평가하는 방식이었다.
그러나 이 경우, 실제로 자동차 운행중 탑승자에 의해, 자동차 내장재에 하중이 가해지는 방식과는 상이한 점이 있기 때문에, 내구성 평가의 정확도 및 신뢰성을 보장할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일실시예는, 다관절 로봇암에 시험용 지그가 교체 가능하게 장착되고, 다관절 로봇암의 일측에는 자동차 내장재가 고정된 고정용 지그가 구비되되, 다관절 로봇암에 의해 시험용 지그가 자동차 내장재의 시험 위치로 이동되고, 다관절 로봇암에 의해 자동차 내장재에 반복적으로 하중이 가해지며, 시험용 지그의 일측에 설치된 측정센서에서 하중값이 측정됨으로써, 종래의 내구성 평가방식에 비해 측정값의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 자동차 내장재의 내구성 평가장치와 관련된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 다관절 로봇암에 시험용 지그가 교체 가능하게 장착되고, 다관절 로봇암의 일측에는 자동차 내장재가 고정된 고정용 지그가 구비되되, 다관절 로봇암에 의해 시험용 지그가 자동차 내장재의 시험 위치로 이동되고, 다관절 로봇암에 의해 자동차 내장재에 반복적으로 하중이 가해지며, 시험용 지그의 일측에 설치된 측정센서에서 하중값이 측정되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 내구성 평가장치가 제공된다.
여기서 시험용 지그는, 다관절 로봇암의 선단에 결합되는 브래킷과, 브래킷의 일측에 결합되는 구동실린더와, 구동실린더의 단부에 설치되어 구동실린더의 작동에 의해 자동차 내장재에 충격을 가하는 작동부와, 작동부의 일측에 설치되어 하 중을 측정하는 측정센서를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 시험용 지그는, 다관절 로봇암의 선단에 결합되는 결합부와, 결합부의 일측에서 결합부와 일체로 돌출 형성되는 지지부와, 지지부의 선단에 장착되는 누름바와, 지지부의 내부에서 누름바의 후단에 설치되어 하중을 측정하는 측정센서를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 시험용 지그는, 다관절 로봇암의 선단에 결합되는 결합부와, 결합부의 일측에서 결합부와 일체로 돌출 형성되는 지지부와, 지지부의 선단에 장착되는 가이드바와, 가이드바의 선단에 결합되는 '∩' 자 형태의 걸림부와, 지지부의 내부에서 가이드바의 후단에 설치되어 하중을 측정하는 측정센서를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 다관절 로봇암의 일측에는 컨트롤박스가 설치되되, 컨트롤박스에는, 다관절 로봇암의 동작을 미리 설정하는 입력부와, 입력부에서 입력된 값에 따라 다관절 로봇암의 동작을 제어하는 제어부와, 측정센서에 의해 측정된 값을 나타내는 출력부가 포함된다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재의 내구성 평가장치에 의하면, 자동차 내장재에 일정한 힘이나 일정한 변위를 반복적으로 가함으로써 실제 탑승자의 움직임을 동일하게 구현하여, 내구성 평가의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 미리 입력된 값에 의해 로봇암의 동작이 제어되고, 센서로부터 측정된 값이 출력부에 표시되게끔 자동화함으로써, 종래의 단순 반복시험과 시험자 육안 측정에서 탈피하여 시험시간과 비용을 절감하고 생산성이 향상되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재의 내구성 평가장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
실시예
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차 내장재의 내구성 평가장치 개략 도, 도 2는 도 1의 자동차 내장재의 일실시예로서 도어트림을 도시한 사시도, 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 충격 시험용 지그의 개략도, 도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누름 시험용 지그의 개략도, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인장·압축 시험용 지그의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재의 내구성 평가장치(100)는 크게, 로봇암(robot arm)(200)과, 로봇암(200)에 장착되는 시험용 지그(300)와, 시험 대상인 자동차 내장재를 고정하는 고정용 지그(400)와, 로봇암(200)의 일측에 설치되어 로봇암(200)의 동작을 제어하는 컨트롤박스(500)로 나뉘어진다.
시험대상인 자동차 내장재는 고정용 지그(400)에 고정되는데, 고정용 지그(400)는 시험 도중 자동차 내장재가 유동하지 못하도록 고정하기 위한 것으로, 그 구체적인 형상은 시험하고자 하는 자동차 내장재의 형상에 따라 적절히 선택 가능하며, 도 2에는 시험 대상인 자동차 내장재의 일 실시예로서 스위치(11), 도어핸들(12), 맵포켓(13) 및 스피커그릴부(14)가 설치된 도어트림(10)이 고정용 지그(400)에 수직으로 고정된 모습을 도시하였다.
여기서, 로봇암(200)은 종래 산업용으로 널리 사용되고 있는 다관절 로봇암으로서, 도 1과 도 2에는 6자유도를 가진 점용접(spot welding)용 로봇암을 적용한 실시예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 현장조건에 따라 다양한 종류의 산업용 로봇암을 적절히 선택할 수 있다.
시험용 지그(300)는 로봇암(200)과 함께 실제 탑승자의 움직임을 구현하기 위한 것으로, 도 3에 일실시예로서 도시된 충격 시험용 지그(310)와, 도 4에 일실시예로서 도시된 누름 시험용 지그(320), 그리고 도 5에 일실시예로서 도시된 인장·압축 시험용 지그(330)를 각각 시험 목적에 따라 로봇암(200)에 장착하여 사용할 수 있다.
여기서, 도 3에 도시된 충격 시험용 지그(310)는 로봇암(200)의 선단에 결합되는 브래킷(311)과, 브래킷(311)의 일측에 결합되는 구동실린더(312)와, 구동실린더(312)의 단부에 설치되는 작동부(313)를 포함하는데, 작동부(313)의 일측에는 하중을 측정하는 측정센서(S)가 설치되어, 구동실린더(312)의 작동에 의해 작동부(313)가 자동차 내장재에 충격력을 반복적으로 가하고 이때, 측정센서(S)에 의해 하중값이 측정되며, 측정된 값은 후술하는 컨트롤박스(500)의 출력부(530)에 표시된다.
이때, 브래킷(311)은 구동실린더(312)와 로봇암(200)을 상호 결합시키기 위한 것으로, 삼각형 단면 형상을 가지고, 브래킷(311)의 일측은 로봇암(200)의 선단에 볼트 등의 체결구에 의해 교체 가능하게 결합되며, 구동실린더(312)는 브래킷(311)의 저면에 볼트 등의 체결구에 의해 교체 가능하게 결합된다.
또한, 구동실린더(312)는 유압 또는 공기압에 의해 선단의 실린더로드(312a) 가 전후 이동 가능한 것으로, 실린더로드(312a)에는 자동차 내장재와 충돌하는 작동부(313)가 결합되는데, 이 작동부(313)의 구체적인 형상은 충격력이 가해지는 면적 등 시험조건에 따라 사용자가 적절히 선택할 수 있으며, 도 3에는 실린더로드(312a)에 결합된 플레이트(313a)의 일측에 원기둥 형상의 접촉구(313b)가 돌출 형성된 모습의 실시예가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 작동부(313)는 탑승자의 발 끝이 스피커그릴부(14)에 충돌되는 상황을 구현하기 위한 것으로, 상대적으로 좁은 면적에 큰 하중이 가해지는 상황을 구현할 수 있다.
한편, 작동부(313)의 후단에는 접촉구(313b)에 가해지는 반력을 측정할 수 있도록 측정센서(S)가 설치되며, 이 측정센서(S)에서 측정된 하중값은 후술하는 컨트롤박스(500)의 제어부(520)로 전달되고, 충격력을 계산하여 출력부(530)에 나타내게 되는 것이다.
도 4에 도시된 누름 시험용 지그(320)는 자동차 내장재 중 특히 스위치(11)의 내구성을 평가할 때 사용되는 것으로, 로봇암(200)의 선단에 결합되는 결합부(321)와, 결합부(321)의 일측에서 결합부(321)와 일체로 돌출 형성되는 지지부(322)와, 지지부(322)의 선단에 장착되는 누름바(323)를 포함하는데, 누름바(323)의 후단에는 하중을 측정하는 측정센서(S)가 설치되어, 로봇암(200)의 작동에 의해 누름바(323)가 스위치(11)에 하중을 반복적으로 가할때, 측정센서(S)에 의해 하중값이 측정되며, 측정된 값은 후술하는 컨트롤박스(500)의 출력부(530)에 표시된다.
이때, 결합부(321)는 원형 플레이트 형상으로서 로봇암(200)의 선단에 볼트 등의 체결구에 의해 교체 가능하게 결합되며, 지지부(322)는 내부에 공간부를 가진 원통 형상으로서 결합부(321)와 일체로 형성되는데, 지지부(322)의 선단은 폭이 점점 좁아지도록 테이퍼지게 형성되어 지지부(322)의 선단에 장착되는 누름바(323)의 유동을 방지하게 된다.
또한, 누름바(323)는 지지부(322)의 선단에 장착되어 스위치(11)와 반복적으로 접촉하게 되는데, 이 누름바(323)의 구체적인 형상은 스위치(11)와 접촉하는 면적 등 시험조건에 따라 사용자가 적절히 선택할 수 있으며, 스위치(11)의 크기를 감안하여 스위치(11)와 접촉하는 부분은 폭이 좁게 테이퍼지는게 바람직하고, 더욱 바람직하게는 접촉시 스위치(11)에 손상이 발생되지 않도록 끝부분을 라운드 처리함으로써, 탑승자가 손가락으로 스위치(11)를 가압하는 상황을 구현할 수 있다.
아울러, 누름바(323)의 후단 즉, 지지부(322) 내부의 공간부에는 누름바(323)에 가해지는 반력을 측정할 수 있도록 측정센서(S)가 설치되며, 이 측정센서(S)에서 측정된 값은 후술하는 컨트롤박스(500)의 출력부(530)에 나타나게 된다.
한편, 도 5에 도시된 인장·압축 시험용 지그(330)는 자동차 내장재 중 특히 도어핸들(12) 또는 맵포켓(13)의 내구성을 평가할 때 사용되는 것으로, 로봇암(200)의 선단에 결합되는 결합부(331)와, 결합부(331)의 일측에서 결합부(331)와 일체로 돌출 형성되는 지지부(332)와, 지지부(332)의 선단에 장착되는 가이드바(333)와, 가이드바(333)의 선단에 결합되는 걸림부(334)를 포함하는데, 가이드 바(333)의 후단에는 하중을 측정하는 측정센서(S)가 설치되어, 로봇암(200)의 작동에 의해 걸림부(334)가 도어핸들(12) 또는 맵포켓(13)에 인장·압축하중을 반복적으로 가할때, 측정센서(S)에 의해 하중값이 측정되며, 측정된 값은 후술하는 컨트롤박스(500)의 출력부(530)에 표시된다.
이때, 결합부(331)는 원형 플레이트 형상으로서 로봇암(200)의 선단에 볼트 등의 체결구에 의해 교체 가능하게 결합되며, 지지부(332)는 내부에 공간부를 가진 원통 형상으로서 결합부(331)와 일체로 형성되는데, 지지부(332)에는 가이드바(333)가 삽입 설치되고, 이 가이드바(333)의 선단에는 '∩' 자 형태의 걸림부(334)가 결합된다.
여기서, 걸림부(334)는 도어핸들(12) 또는 맵포켓(13)에 걸어서 반복적으로 인장·압축하중을 가하기 위한 것으로, 이 걸림부(334)의 구체적인 형상은 도어핸들(12) 또는 맵포켓(13)의 두께 등 규격을 고려하여 사용자가 적절히 선택할 수 있다.
도 5에 도시된 걸림부(334)는 탑승자가 손으로 도어핸들(12)을 잡아당기거나 미는 상황, 또는 맵포켓(13)에 인장·압축력이 반복적으로 가해지는 상황을 구현하기 위한 것으로, 걸림부(334)는 전면(334a)과 후면(334b) 및 상측면(334c)을 가지고 하측은 개방되어, 로봇암(200)의 작동에 의해 걸림부(334)가 전진하면 시험대상인 도어핸들(12) 또는 맵포켓(13)에 걸림부(334)의 후면(334b)이 걸리면서 압축하중이 가해지고, 걸림부(334)가 후퇴하면 걸림부(334)의 전면(334a)이 걸리면서 인장하중이 가해지게 된다.
따라서, 걸림부(334)가 전진과 후퇴를 반복하게끔 로봇암(200)의 동작을 제어함으로써, 시험대상인 도어핸들(12) 또는 맵포켓(13)에 반복적으로 인장·압축력이 가해지는 상황을 구현할 수 있게 된다.
아울러, 가이드바(333)의 후단 즉, 지지부(332) 내부의 공간부에는 걸림부(334)를 통해 가이드바(333)에 전해지는 반력을 측정할 수 있도록 측정센서(S)가 설치되며, 이 측정센서(S)에서 측정된 값은 후술하는 컨트롤박스(500)의 출력부(530)에 나타나게 되는 것이다.
한편, 로봇암(200)의 일측에는 컨트롤박스(500)가 설치된다. 이 컨트롤박스(500)는 전술한 시험과정이 자동으로 수행되도록 하기 위한 것으로, 로봇암(200)의 동작과정을 미리 설정하는 입력부(510)와, 입력부(510)에서 입력된 값에 따라 로봇암(200)의 동작을 제어하고 측정된 값을 계산하는 제어부(520)와, 측정센서(S)에서 측정된 값 또는 제어부(520)에서 계산된 값을 그래프 등으로 나타내고, 미리 입력된 하중 또는 변위조건에 따라 시험 대상의 합격 또는 불합격 등의 평가를 표시하는 출력부(530)를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차 내장재의 내구성 평가장치 개략도.
도 2는 도 1의 자동차 내장재의 일실시예로서 도어트림을 도시한 사시도.
도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 충격 시험용 지그의 개략도.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누름 시험용 지그의 개략도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인장·압축 시험용 지그의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
S : 측정센서 10 : 도어트림
11 : 스위치 12 : 도어핸들
13 : 맵포켓 14 : 스피커그릴부
100 : 자동차 내장재의 내구성 평가장치
200 : 로봇암 300 : 시험용 지그
310 : 충격 시험용 지그 311 : 브래킷
312 : 구동실린더 313 : 작동부
320 : 누름 시험용 지그 323 : 누름바
330 : 인장·압축 시험용 지그 333 : 가이드바
334 : 걸림부 400 : 고정용 지그
500 : 컨트롤박스 510 : 입력부
520 : 제어부 530 : 출력부

Claims (5)

  1. 다관절 로봇암에 시험용 지그가 교체 가능하게 장착되고, 상기 다관절 로봇암의 일측에는 자동차 내장재가 고정된 고정용 지그가 구비되되, 상기 다관절 로봇암에 의해 상기 시험용 지그가 상기 자동차 내장재의 시험 위치로 이동되고, 상기 다관절 로봇암에 의해 상기 자동차 내장재에 반복적으로 하중이 가해지며, 상기 시험용 지그의 일측에 설치된 측정센서에서 하중값이 측정되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 내구성 평가장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시험용 지그는, 상기 다관절 로봇암의 선단에 결합되는 브래킷과, 상기 브래킷의 일측에 결합되는 구동실린더와, 상기 구동실린더의 단부에 설치되어 상기 구동실린더의 작동에 의해 상기 자동차 내장재에 충격을 가하는 작동부와, 상기 작동부의 일측에 설치되어 하중을 측정하는 측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 내구성 평가장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시험용 지그는, 상기 다관절 로봇암의 선단에 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 일측에서 상기 결합부와 일체로 돌출 형성되는 지지부와, 상기 지지부의 선단에 장착되는 누름바와, 상기 지지부의 내부에서 상기 누름바의 후단에 설치되어 하중을 측정하는 측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 내구성 평가장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 시험용 지그는, 상기 다관절 로봇암의 선단에 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 일측에서 상기 결합부와 일체로 돌출 형성되는 지지부와, 상기 지지부의 선단에 장착되는 가이드바와, 상기 가이드바의 선단에 결합되는 '∩' 자 형태의 걸림부와, 상기 지지부의 내부에서 상기 가이드바의 후단에 설치되어 하중을 측정하는 측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 내구성 평가장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다관절 로봇암의 일측에는 컨트롤박스가 설치되되, 상기 컨트롤박스에는, 상기 다관절 로봇암의 동작을 미리 설정하는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 값에 따라 상기 다관절 로봇암의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 측정센서에 의해 측정된 값을 나타내는 출력부가 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 내구성 평가장치.
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