KR20140026799A - 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치 및 그 헤밍방법 - Google Patents

레이저 어시스트 롤러 헤밍장치 및 그 헤밍방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치 및 그 헤밍방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 지그 상에 적어도 두 개 이상의 패널이 고정 지지 되어 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤밍장치에 있어서, 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 상기 로봇의 아암 선단에 장착된 헤밍수단과, 상기 패널들의 헤밍 성형시 상기 패널들의 절곡부에 발생하는 파단을 방지하기 위하여 상기 패널들을 국부적으로 가열하도록 상기 헤밍수단의 일측에 장착된 가열수단 및 상기 패널들의 헤밍 성형시 상기 로봇과 상기 헤밍수단의 위치 이동 및 자세를 제어하기 위하여 상기 로봇의 일측에 설치된 제어수단을 포함하는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치가 제공된다.

Description

레이저 어시스트 롤러 헤밍장치 및 그 헤밍방법{Laser assist roller hemming apparatus and hemming method}
본 발명은 롤러 헤밍장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네슘이 함유된 합금으로 형성된 패널을 헤밍하기 위한 레이저 어시스트 롤러 헤밍 장치 및 그 헤밍방법에 관한 것이다.
일반적으로, 헤밍(hemming) 기술은 차체의 패널 부품에 있어 아우터 패널의 가장자리 플랜지를 인너 패널의 끝단에 접는 가공을 말하며, 이는 차체의 외관이나 특성 때문에 용접이 곤란한 부위에 주로 이용되고 있다.
최근 들어 차량의 기능성 향상이나 품질 향상을 위하여 헤밍 기술의 적용부위가 점차 확대되고 있는 추세이다.
도 1은 통상의 차체 제작 과정에서 헤밍 기술이 적용되는 부위를 예시한 도면이고, 도 2는 헤밍 접합 방법을 설명하는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 차체 제작 과정에서 다수의 차체 패널에 헤밍 기술이 적용되고 있으며, 헤밍 접합 방법에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 아웃터 패널과 인너 패널을 가공 정위치에 세팅한 후 헤밍 장치를 이용하여 일정한 압력으로 아웃터 패널의 플랜지 부분을 인너 패널 위로 꺾어 접어줌으로써 접합하게 된다.
이러한 헤밍 기술을 차체 양산라인에 적용하는 방법으로는 유압 헤밍 프레스를 사용하거나 탑 테이블 클램프 헤밍(top table clamp hemming) 등의 다양한 방법이 있지만, 최근 시스템의 단순화, 다차종 대응의 유연성 확보의 용이함을 이유로 하여 로봇 롤러 헤밍시스템(robot roller hemming system)의 적용이 늘어나고 있다.
통상의 로봇 롤러 헤밍 장치는 로봇, 헤밍 롤러, 헤밍 다이, 턴테이블 등으로 구성되므로 그 구성이 매우 간단하여 시스템의 단순화가 가능하고 차종 변경시에는 해당 헤밍 다이만 변경 또는 추가한 후에 로봇의 작업 경로(path)를 재티칭하면 되므로 다 차종 대응이 매우 간편하고 투자비용 또한 저렴한 장점이 있다.
이러한 로봇 롤러 헤밍 장치에 있어서 헤밍 품질은 로봇이 헤밍 롤러를 헤밍 성형 경로를 따라 얼마나 정확히 이동시키면서 롤러의 압력방향과 가압력을 균일하게 유지하느냐에 달려 있다.
로봇 및 헤밍 롤러가 헤밍 성형 경로를 따라 정확히 작동하지 않는 경우에는 패널의 꺾임이나 주름 또는 외부 굴곡이 발생할 수가 있다.
최근 들어 차량을 경량화 하기 위해 마그네슘 합금을 차체에 적용하기 위한 기술이 꾸준히 증가되고 있는데, 상기와 같은 헤밍 장치에서는 마그네슘 합금의 낮은 성형성으로 인한 소재 파단이 발생한다.
이는, 마그네슘 합금의 헤밍 성형을 위해 성형성이 개선된 마그네슘 합금을 개발한다 하더라도 기존 헤밍 장치로는 절곡부에 발생하는 파단으로 인해 접합이 거의 불가능한 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 차체용 마그네슘 합금의 패널을 절곡부의 파단 발생 없이 헤밍하기 위하여, 패널의 절곡부를 국부적으로 가열하면서 헤밍 성형을 실시하는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치 및 그 헤밍방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 지그 상에 적어도 두 개 이상의 패널이 고정 지지 되어 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤밍장치에 있어서, 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 상기 로봇의 아암 선단에 장착된 헤밍수단과, 상기 패널들의 헤밍 성형시 상기 패널들의 절곡부에 발생하는 파단을 방지하기 위하여 상기 패널들을 국부적으로 가열하도록 상기 헤밍수단의 일측에 장착된 가열수단 및 상기 패널들의 헤밍 성형시 상기 로봇과 상기 헤밍수단의 위치 이동 및 자세를 제어하기 위하여 상기 로봇의 일측에 설치된 제어수단을 포함하는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치가 제공된다.
상기 헤밍수단은, 상기 로봇의 아암 선단에 회동 가능하게 결합된 연결부와, 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 상기 연결부의 일단에 장착된 제1 헤밍롤러와, 상기 연결부의 타단에 상기 제1 헤밍롤러와 사이즈가 다른 제2 헤밍롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 가열수단을 통해 가열된 상기 패널의 절곡부 온도를 측정하고, 측정된 온도 데이터를 상기 제어수단에 전송하기 위하여 상기 가열수단의 일측에 장착된 온도측정수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제어수단은, 상기 온도측정수단으로부터 측정된 상기 온도 데이터를 수신받아 헤밍 성형을 하기 위한 적정 온도인지를 판단하여, 적정 온도로 판단되는 경우 헤밍 성형을 위하여 상기 로봇과 상기 헤밍수단의 위치 이동 및 자세를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 패널을 헤밍 성형하기 위한 가장 적정한 가열온도는 250℃인 것을 특징으로 한다.
지그 상에 적어도 두 개 이상의 패널이 고정 지지 되어 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤밍장치의 헤밍방법에 있어서, 상기 지그 상에 상기 패널들을 고정 지지하는 단계와, 상기 고정된 패널의 절곡부를 가열수단으로 가열하고, 상기 가열된 패널의 절곡부에 온도를 측정하여 상기 측정된 온도 데이터를 제어수단에 전송하는 단계 및 상기 제어수단에서 상기 측정된 온도가 헤밍 성형을 하기 위한 적정 온도인지를 판단하여, 적정 온도라고 판단되면 헤밍 성형을 실시하는 단계를 포함하는 레이저 어시스트 롤러 헤밍방법이 제공된다.
상기 측정된 온도가 적정 온도가 아니라고 판단되면 헤밍 성형을 실시하지 않고, 상기 패널의 절곡부가 적정 온도로 가열되는 시점까지 상기 가열수단을 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치 및 그 헤밍방법은 차체용 마그네슘 합금의 패널 절곡부를 국부적으로 가열하면서 헤밍 성형을 진행함에 따라 절곡부의 파단 발생을 막을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 통상의 차체 제작 과정에서 헤밍 기술이 적용되는 부위를 예시한 도면.
도 2는 헤밍 접합 방법을 설명하는 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치가 로봇에 장착된 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치를 이용한 헤밍방법의 순서도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치 및 그 헤밍방법의 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.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치가 로봇에 장착된 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치의 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치는 헤밍수단(110), 가열수단(120), 및 제어수단(130)을 포함하여 이루어진다.
헤밍수단(110)은 지그(160) 상에 고정 지지된 다수개의 패널(162)들을 헤밍하기 위하여 로봇(150)의 아암 선단에 장착된다.
이러한, 헤밍수단(110)은 연결부(112), 제1 헤밍롤러(114) 및 제2 헤밍롤러(116)을 포함하여 이루어진다.
연결부(112)는 로봇(150)의 아암 선단에 회동 가능하게 결합되어 후술하는 제어수단(130)의 제어에 의해 회동된다.
제1 헤밍롤러(114)는 지그(160)에 고정 지지된 다수개의 패널(162)들을 헤밍하기 위하여 연결부(112)의 일단에 장착된다.
제2 헤밍롤러(116)는 연결부(112)의 타단에 장착된다.
이때, 제2 헤밍롤러(116)는 제1 헤밍롤러(114)의 크기보다 크게 제작되어 제1 헤밍롤러(114)에서 헤밍 성형되는 패널의 절곡부보다 큰 패널 절곡부 표면에 적용된다.
가열수단(120)은 패널(162)들의 헤밍 성형시 패널(162)의 절곡부에 발생하는 파단을 방지하기 위하여 패널(162)의 절곡부를 국부적으로 가열하도록 헤밍수단(110)의 일측에 장착된다.
이러한, 가열수단(120)은 패널(162)의 절곡부를 짧은 시간 안에 급속하게 국부 가열할 수 있도록 Fiber Laser을 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 가열수단(120)의 일측에는 가열수단(120)을 통해 가열된 패널(162)들의 절곡부 온도를 측정하기 위하여 온도측정수단(140)이 가열수단(120)의 일측에 장착된다.
온도측정수단(140)에서 측정된 온도 데이터는 후술하는 제어수단(130)에 전송되어, 온도에 따른 헤밍 성형을 하기 위한 데이터로 활용된다.
제어수단(130)은 로봇(150)의 일측에 설치된다.
이러한, 제어수단(130)은 온도측정수단(140)으로 부터 수신받은 온도 데이터가 헤밍 성형을 하기 적정한 온도인지 판단하고, 적정한 온도라고 판단되면 헤밍 성형을 실시할 수 있도록, 로봇(150)과 헤밍수단(110)의 위치 이동 및 자세를 제어한다.
이때, 수신받은 온도가 적정 온도가 아니라고 판단되는 경우에는 제어수단(130)에서 가열수단(120)이 패널(162)들의 절곡부가 적정 온도가 될 때까지 가열하도록 제어한다.
여기서, 가열수단(120)에 의해 가열된 패널(162)들이 제어수단(130)에서 헤밍 성형이 가능하다고 판단되는 절곡부 적정 온도는 250℃가 가장 적정하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치를 이용한 헤밍방법의 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치를 이용한 헤밍방법은 패널 고정/지지단계(S100), 패널 가열 및 온도측정/적정온도 판단단계(S200) 및 헤밍 성형단계(S300)을 포함하여 이루어진다.
패널 고정/지지단계(S100)는 지그(160) 상에 패널(162)들을 고정 지지하는 단계이다.
패널 가열 및 온도측정/적정온도 판단단계(S200)는 고정된 패널(162)들의 절곡부를 가열수단(120)으로 가열하는 단계(S210)와, 가열된 패널(162)들의 절곡부에 온도를 측정하는 단계(S220) 및 측정된 온도 데이터를 제어수단(130)으로 전송한 후 제어수단(130)에서 헤밍을 성형하기 위한 적정온도인지를 판단하는 단계(S230)가 포함된다.
이때, 제어수단(130)에서 헤밍을 성형하기 위한 적정온도가 아니라고 판단되는 경우에는 다시 패널 가열 및 온도측정/적정온도 판단단계(S200)의 단계로 되돌아가 패널(162)들의 절곡부가 헤밍 성형하기 위한 적정온도가 될 때까지 가열하는 단계를 반복한다.
헤밍 성형단계(S300)는 제어수단(130)에서 온도측정수단(140)으로부터 수신받은 온도 데이터가 적정 온도라고 판단되는 경우 헤밍 성형을 실시하는 단계이다.
따라서, 본 발명에 사용 용도에 따라 차체용 마그네슘 합금의 패널 절곡부를 국부적으로 가열하면서 헤밍 성형을 진행함으로써 절곡부의 파단 발생을 막을 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100:헤밍장치 110:헤밍수단
112:연결부 114:제1 헤밍롤러
116:제2 헤밍롤러 120:가열수단
130:제어수단 140:온도측정수단
150:로봇 160:지그
162:패널

Claims (7)

  1. 지그 상에 적어도 두 개 이상의 패널이 고정 지지 되어 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤밍장치에 있어서,
    상기 패널들을 헤밍하기 위하여 상기 로봇의 아암 선단에 장착된 헤밍수단;
    상기 패널들의 헤밍 성형시 상기 패널들의 절곡부에 발생하는 파단을 방지하기 위하여 상기 패널들을 국부적으로 가열하도록 상기 헤밍수단의 일측에 장착된 가열수단; 및
    상기 패널들의 헤밍 성형시 상기 로봇과 상기 헤밍수단의 위치 이동 및 자세를 제어하기 위하여 상기 로봇의 일측에 설치된 제어수단;을 포함하여 이루어지는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 헤밍수단은,
    상기 로봇의 아암 선단에 회동 가능하게 결합된 연결부와, 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 상기 연결부의 일단에 장착된 제1 헤밍롤러와, 상기 연결부의 타단에 상기 제1 헤밍롤러와 사이즈가 다른 제2 헤밍롤러를 포함하여 이루어지는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열수단을 통해 가열된 상기 패널의 절곡부 온도를 측정하고, 측정된 온도 데이터를 상기 제어수단에 전송하기 위하여 상기 가열수단의 일측에 장착된 온도측정수단을 더 포함하여 이루어지는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제어수단은,
    상기 온도측정수단으로부터 측정된 상기 온도 데이터를 수신받아 헤밍 성형을 하기 위한 적정 온도인지를 판단하여, 적정 온도로 판단되는 경우 헤밍 성형을 위하여 상기 로봇과 상기 헤밍수단의 위치 이동 및 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 패널을 헤밍 성형하기 위한 가장 적정한 가열온도는 250℃인 것을 특징으로 하는 레이저 어시스트 롤러 헤밍장치.
  6. 지그 상에 적어도 두 개 이상의 패널이 고정 지지 되어 상기 패널들을 헤밍하기 위하여 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤밍장치의 헤밍방법에 있어서,
    상기 지그 상에 상기 패널들을 고정 지지하는 단계;
    상기 고정된 패널의 절곡부를 가열수단으로 가열하고, 상기 가열된 패널의 절곡부에 온도를 측정하여 상기 측정된 온도 데이터를 제어수단에 전송하는 단계; 및
    상기 제어수단에서 상기 측정된 온도가 헤밍 성형을 하기 위한 적정 온도인지를 판단하여, 적정 온도라고 판단되면 헤밍 성형을 실시하는 단계;를 포함하여 이루어지는 레이저 어시스트 롤러 헤밍방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 측정된 온도가 적정 온도가 아니라고 판단되면 헤밍 성형을 실시하지 않고, 상기 패널의 절곡부가 적정 온도로 가열되는 시점까지 상기 가열수단을 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 레이저 어시스트 롤러 헤밍방법.







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