KR20150114061A - 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품 소재의 공급부터 완성품의 검사까지 원스톱으로 처리 가능한 차량용 램프 케이싱 제조장치에 관한 것이다.
특히, 램프 하우징과 렌즈의 사출 성형 및 상기 사출 성형된 소재들의 초음파 접합 공정을 통합함으로써, 사출 성형 후 완전 고화되기 이전의 소재를 이용하여 사전 열적 처리과정 없이 초음파 용착을 가능하게 하는 것이다.
또한, 본 발명은 제품의 생산을 전자동화함으로써 차량용 램프 케이싱의 생산 수율을 높이고, 제품의 불량율을 월등히 저감시킬 수 있는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치에 관한 것이다.

Description

사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치{Manufacturing apparatus for lamp casing of vehicle integrated with injection molding process and ultrasonic welding process}

본 발명은 제품 소재의 공급부터 완성품의 검사까지 원스톱으로 처리 가능한 차량용 램프 케이싱 제조장치에 관한 것으로, 특히 램프 하우징과 렌즈를 공급하는 사출 성형기 및 상기 사출 성형된 소재들의 초음파 접합부가 통합되어 있는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차나 오토바이의 번호판을 비추는 라이센스 램프(license lamp)와 같이 차량에 구비되는 램프들은 외부에 항시 노출되기 때문에 램프 내부로 누수가 일어나지 않도록 방수 처리되어야 한다.

이러한 방수 처리를 위해 차량용 램프의 몸체를 형성하는 케이싱은 대체로 램프 하우징 및 아우터 렌즈로 이루어진 2개의 반부로 구성되고, 이들은 초음파 용착에 의해 상호 접합된다.

초음파 용착이란 고주파 진동에너지를 접합하고자 하는 소재면에 정하중을 가하면서 10~75kHz 이상의 초음파 진동을 1~7초 동안 주어 진동마찰열에 의해 압접하는 공정으로, 고도의 기술과 집중력을 요구하는 접합 방식이다.

한편, 통상적인 초음파 용착 장치는 한국등록특허 제10-0508411호 등을 비롯한 다양한 문헌을 통해 이미 공지되어 있으며, 도 1의 (a)에는 특별히 차량용 램프의 케이싱을 용접하는데 적합한 초음파 용착 장치가 나타나 있다.

도 1의 (a)와 같이 초음파 용착 장치는 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 변환시키는 진동발생부(10)와, 접합할 소재를 가압하여 진동발생부(10)에서 형성된 기계적 진동을 소재에 전달하는 혼(20)과, 상기 혼(20)을 승하강시키는 실린더(30) 및 접합할 소재가 장착되는 지그판(40)을 포함하여 구성된다.

이러한 초음파 용착 장치는 민감한 접합 방식을 사용하는 만큼 작업장치 주변의 온도 상태에 따라 품질과 불량률이 변하는 특징이 있어서 용접 도중 일정한 온도를 유지하는 것이 매우 중요하다.

플라스틱 소재의 초음파 용착시 최적의 온도는 보통 25℃ 내지 30℃ 정도인데, 이러한 온도가 유지되지 못하면 접합 불량이 빈번히 발생하기 때문이다. 특히, 소재를 가압하여 진동을 전달하는 혼(20)은 대부분 듀랄루민과 같은 합금으로 구성되어 있어서 겨울철 낮은 온도에 영향을 받기 때문이다.

따라서, 장비의 예열 시간이 필요하여 제품 생산을 위한 시간이 상대적으로 늘어나고, 최적의 공정 온도를 맞추어주기 위하여 공정실 전체를 난방해야 하므로 에너지 소모량이 크다는 단점이 존재한다.

또한, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 초음파 용착 작업은 소재를 지그에 장착하고 초음파 용착 후 인출하는 등의 작업을 작업자가 직접 수행하므로 작업 시간이 오래 걸려 효율이 떨어질 뿐만 아니라 불량률도 높은 편이다.

또한, 종래에는 램프 하우징 및 아우터 렌즈와 같은 소재는 별도의 공장에서 사출 성형한 것을 납품받고, 이를 초음파 용착 장치가 설치된 장소에서 이들을 서로 접합하였기 때문에 전체 제조 시간이 오래 걸린다.

특히, 사출 성형기에서 제작된 램프 하우징 및 아우터 렌즈는 성형 후 납품까지 장시간이 소요되어, 이들 소재는 이미 원재료인 플라스틱의 분자운동이 멈춘 완전 고화상태이기 때문에 초음파 용착 전 열적 전처리 공정이 추가로 필요하게 된다.

또한, 종래에는 제품의 소재 성형(즉, 사출 성형)단계, 성형된 소재의 초음파 융착단계 및 융착된 차량용 램프 케이싱의 검사단계를 각각 별개의 장소(혹은 업체)에서 수행함에 따라 제품의 완성까지 시간이 오래 걸리고, 불량 발생율도 증가하였다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제품 소재의 공급부터 완성품의 검사까지 원스톱으로 처리 가능한 차량용 램프 케이싱 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 램프 하우징과 렌즈의 사출 성형 및 상기 사출 성형된 소재들의 초음파 접합 공정을 통합함으로써, 사출 성형 후 완전 고화되기 이전의 소재를 이용하여 사전 열적 처리과정 없이 초음파 용착을 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제품의 생산을 전자동화함으로써 차량용 램프 케이싱의 생산 수율을 높이고, 제품의 불량율을 월등히 저감시킬 수 있는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치는 플라스틱 재질의 램프 하우징을 사출 성형하는 제1 사출 성형기와; 플라스틱 재질의 렌즈를 사출 성형하는 제2 사출 성형기와; 상기 제1 사출 성형기로부터 사출 후 완전 고화되기 이전인 유리전이(glass transition) 상태의 램프 하우징을 제공받아 일측으로 공급하는 하우징 공급기와; 상기 제2 사출 성형기로부터 사출 후 완전 고화되기 이전인 유리전이 상태의 상기 렌즈를 제공받아 일측으로 공급하는 렌즈 공급기와; 상기 하우징 공급기에서 제공된 램프 하우징과 상기 렌즈 공급기에서 제공된 렌즈를 완제품 형태가 되도록 초음파 용착 지그 위에 적층시키는 소재 적층 로봇과; 상기 초음파 용착 지그 위에 놓인 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위를 초음파 용착하여 차량용 램프 케이싱을 제조하는 초음파 용착부; 및 상기 차량용 램프 케이싱을 공급받아, 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위 누설을 검사하는 수밀 검사장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 하우징 공급기는 상기 램프 하우징의 접합면이 상기 렌즈를 바라보도록 상기 램프 하우징을 뒤집는 하우징 반전기 및 상기 하우징 반전기에 의해 반전된 램프 하우징을 공급받아 일측으로 직선이동시키는 직선 이송기를 포함하되, 상기 하우징 반전기는 바닥면에 고정된 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에 설치된 제1 공압 모터와, 상기 제1 공압 모터의 정역 회전에 따라 일측 수평 방향에서 타측 수평 방향으로 180°회전하는 제1 로봇 암과, 상기 제1 로봇 암의 단부에 연결된 제1 고정판 및 상기 제1 고정판 위에 놓이며 상기 제1 사출 성형기에서 공급된 램프 하우징을 수용하는 안착홈이 형성되어 있는 하우징 반전용 지그를 포함하고, 상기 직선 이송기는 상기 제1 로봇 암에 의해 상기 하우징 반전용 지그가 180°회전시 상기 회전된 하우징 반전용 지그의 하부에 포개어지는 정자세 하우징용 지그 및 상기 정자세 하우징용 지그를 직선 이동시키는 하우징 직선 이송부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 렌즈 공급기는 상기 렌즈의 접합면이 상기 램프 하우징을 바라보도록 상기 렌즈를 뒤집는 렌즈 반전기 및 상기 렌즈 반전기에 의해 반전된 렌즈를 공급받아 일시 수용하는 렌즈 수용기를 포함하되, 상기 렌즈 반전기는 바닥면에 고정된 제2 몸체와, 상기 제2 몸체에 설치된 제2 공압 모터와, 상기 제2 공압 모터의 정역 회전에 따라 일측 수평 방향에서 타측 수평 방향으로 180°회전하는 제2 로봇 암과, 상기 제2 로봇 암의 단부에 연결된 제2 고정판 및 상기 제2 고정판 위에 놓이며 상기 제2 사출 성형기에서 공급된 렌즈를 수용하는 안착홈이 형성되어 있는 렌즈 반전용 지그를 포함하고, 상기 렌즈 수용기는 상기 제2 로봇 암에 의해 상기 렌즈 반전용 지그가 180°회전시 상기 회전된 렌즈 반전용 지그의 하부에 포개어지는 정자세 렌즈용 지그를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초음파 용착부는 초음파 용착기 및 내부에 상기 초음파 용착기가 설치되며 하부가 개방된 함체 형상의 용착 부스를 포함하되, 상기 초음파 용착기는 진동 발생기와, 상기 진동 발생기에서 발생된 진동을 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위에 전달하는 혼과, 상기 혼을 승하강 시키는 실린더 및 상기 혼에 내장된 열선을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초음파 용착 지그를 상기 용착 부스의 하부로 이송시키는 용착용 직선 이송기를 더 포함하되, 상기 용착용 직선 이송기는 상기 용착 부스의 하부까지 연장된 이송 레일과, 상기 이송 레일 위에 설치되며 상면에 상기 초음파 용착 지그가 고정되는 운반대 및 상기 운반대를 상기 이송 레일을 따라 이동시키는 실린더를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수밀 검사장치는 상기 램프 하우징에 관통 형성된 조립공이 외부로 노출되도록 고정하는 검사용 지그와, 상기 램프 하우징의 조립공에 끼워져 상기 램프 하우징과 렌즈에 의해 둘러싸인 내부공간에 압축 공기를 분사하는 가압기 및 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위에서의 누설을 검출하는 검출기를 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 램프 하우징 및 렌즈를 포함한 제품 소재의 공급부터 이들을 접합한 완성품의 검사까지 원스톱으로 처리할 수 있게 한다.

또한, 사출 성형된 소재를 바로 공급받아 원재료인 플라스틱이 완전 고화되기 이전에 초음파 접합을 진행함으로써, 사전 열적 처리과정 없이 초음파 용착을 가능하게 한다.

또한, 본 발명은 제품의 생산을 전자동화함으로써 차량용 램프 케이싱의 생산 수율을 높이고, 제품의 불량율을 월등히 저감시킨다.

도 1의 (a)는 종래 기술에 따른 초음파 융착 장치를 나타낸 도이다.
도 1의 (b)는 종래 기술에 따른 초음파 융착 방법을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치를 나타낸 평면도이다.
도 3a는 상기 도 2의 구성 중 소재의 공급 및 초음파 접합 부분을 확대한 도이다.
도 3b는 본 발명에 의해 서로 용착되는 램프 하우징 및 렌즈를 나타낸 도이다.
도 3c는 본 발명에서 램프 하우징과 렌즈가 수용되는 지그를 나타낸 도이다.
도 4a는 본 발명의 하우징 공급기를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 상기 도 4a의 구성 중 하우징 반전기를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 렌즈 공급기를 나타낸 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 소재 적층 로봇을 나타낸 평면도아다.
도 6b는 본 발명의 소재 적층 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 7a는 본 발명의 초음파 용착부를 나타낸 평면도이다.
도 7b는 본 발명의 초음파 용착부를 나타낸 정단면도이다.
도 8은 본 발명의 제품 이송로봇을 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 수밀 검사장치를 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 제1 사출 성형기(100), 제2 사출 성형기(200), 하우징 공급기(300), 렌즈 공급기(400), 소재 적층 로봇(500), 초음파 용착부(600), 수밀 검사장치(700), 제품 배출장치(800) 및 제품 이송로봇(900)를 포함한다.

이때, 제1 사출 성형기(100)는 램프 하우징(도 3b의 'H' 참조)을 사출 성형하여 제공하고, 제2 사출 성형기(200)는 렌즈(도 3b의 'L' 참조)를 사출 성형하여 제공한다. 제1 사출 성형기(100) 및 제2 사출 성형기(200)는 각각 사출 성형이 이룽어지는 성형부(110, 210)와 그 성형품을 공급하는 공급부(120, 220)를 포함한다.

하우징 공급기(300)와 렌즈 공급기(400)는 각각 상기한 공급부(120, 220)를 통해 공급된 사출 성형된 소재 즉, 램프 하우징(H)과 렌즈(L)를 일측으로 공급한다.

소재 적층 로봇(500)은 공급된 램프 하우징과 렌즈를 서로 포개어 적층시킨다. 적층은 완제품의 형태로 이루어지며, 일 예로 램프 하우징의 내측면과 렌즈의 내측면이 서로 마주보도록 램프 하우징 위에 렌즈를 적층한다.

초음파 용착부(600)는 적층 배치된 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위에 고주파 진동에너지 즉, 10~75kHz 이상의 초음파 진동을 1~7초 동안 가하여 진동마찰열을 발생시켜 이들이 서로 압접되게 한다.

수밀 검사장치(700)는 램프 하우징(H)과 렌즈(L)가 서로 용착되어 제조된 차량용 램프 케이싱(H+L)의 접합 상태를 검사한다. 검사시 접합 부위의 누설 검사를 실시한다. 차량용 램프는 항시 차량 외부에 노출되어 있기 때문에 비나 눈 혹은 먼지와 같은 이물질이 유입되는지 시험하는 것이다.

제품 배출장치(800)는 수밀 검사를 마친 차량용 램프 케이싱을 컨베이어 등을 이용하여 배출시킨다. 배출시 불량품과 정상품을 구분하여 배출할 수 있다.

제품 이송로봇(900)는 초음파 용착부(600), 수밀 검사장치(700) 및 제품 배출장치(800) 사이를 이동하도록 설치되어, 초음파 용착된 차량용 케이싱을 수밀 검사장치(700)로 이송하고, 검사를 마친 것은 제품 배출장치(800)로 이송한다.

도 3a는 본 발명에서 제조 공정시 이송 경로가 도시되어 있고, 도 3b에는 램프 하우징, 렌즈 및 이들의 접합부가 초음파 용착된 상태가 도시되어 있으며, 도 3c에는 램프 하우징 및 렌즈를 위한 지그가 각각 도시되어 있다.

도 3a와 같이 제1 사출 성형기(100)에서 사출 성형된 플라스틱 재질의 램프 하우징이 하우징 공급기(300)로 공급된다. 사출 성형된 램프 하우징은 그 원재료인 플라스틱이 완전 고화되기 이전에 곧 바로 하우징 반전용 지그(Zhf) 위에 올려진다.

그 후 하우징 반전용 지그(Zhf)가 180°회전하여 정자세 하우징용 지그(Zh) 위에 포개어 짐으로써 램프 하우징의 내측면이 상부를 바라보도록 반전된 후 정자세 하우징용 지그(Zh)에 낙하 및 투입된다.

다음, 정자세 하우징용 지그(Zh)가 일측(도면상 상측방향)으로 직선 이동하여 소재 공급위치에서 대기한다. 즉, 정자세 하우징용 지그(Zh) 위에 놓인 램프 하우징이 소재 적층 로봇(500)에 의해 픽업될 때까지 대기한다.

한편, 제2 사출 성형기(200)에서 사출 성형된 플라스틱 재질의 렌즈(즉, 아우터 렌즈)는 렌즈 공급기(400)로 공급된다. 사출 성형된 렌즈 역시 그 원재료인 플라스틱이 완전 고화되기 이전에 곧 바로 렌즈 반전용 지그(Zlf) 위에 올려진다.

그 후 렌즈 반전용 지그(Zlf)가 180°회전하여 정자세 렌즈용 지그(Zl) 위에 포개어 짐으로써 렌즈의 내측면이 하부를 바라보도록 반전된 후 정자세 렌즈용 지그(Zl)에 투입된다.

다음, 정자세 렌즈용 지그(Zl) 위에 놓인 램프 하우징이 소재 적층 로봇(500)에 의해 픽업될 때까지 그 자리에서 대기한다. 즉, 정자세 렌즈용 지그(Zl) 위에 놓인 렌즈가 소재 적층 로봇(500)에 의해 픽업될 때까지 대기한다.

위에서 설명한 바와 같이 하우징 반전용 지그(Zhf)를 이용하여 램프 하우징을 반전시키는 이유는 제1 사출 성형기(100)에서 성형 공급된 램프 하우징은 초음파 접합에 적합한 자세가 아니기 때문이다. 즉, 일반적으로는 뒤집힌 상태로 공급되기 때문이다.

이는 제1 사출 성형기(100) 자체가 기성품이 것에 따른 것으로, 이를 통해 본 발명은 일반적인 제1 사출 성형기(100)를 그대로 가져와 적용할 수 있는 장점이 있다. 제2 사출 성형기(200) 및 렌즈 반전용 지그(Zlf)도 같은 이유에서 반전을 수행한다.

한편, 램프 하우징과 렌즈가 초음파 접합에 적합한 정자세로 대기중인 상태에서 소재 적층 로봇(500)이 정자세 하우징용 지그(Zh) 위로 이동하여 램프 하우징을 들어올린 후 초음파 용착부(600)에 대기하고 있는 초음파 용착 지그(Zs)에 올려놓는다.

또한, 소재 적층 로봇(500)이 정자세 렌즈용 지그(Zl) 위로 되돌아가서 렌즈를 들어올린 후 초음파 용착 지그(Zs)에 놓인 램프 하우징 위에 렌즈를 포개어 올려놓는다. 이를 통해 램프 하우징과 렌즈의 내측면이 서로 마주보도록 적층되어 임시로 조립된다.

다음, 초음파 용착 지그(Zs)가 초음파 용착부(600)로 내부로 이동하여 대기하면, 그 대기장소(예: 용착 부스)의 상부에 있던 초음파 용착기(도 7b의 610)가 하강하여 램프 하우징과 렌즈의 접합부를 초음파 용착시킨다. 램프 하우징과 렌즈의 접합부는 보통 그 테두리 부분이다.

다음, 초음파 용착에 의해 램프 하우징과 렌즈가 서로 접합되면 차량용 램프 케이싱이 완성되고, 차량용 램프 케이싱의 검사를 위해 초음파 용착 지그(Zs)가 초음파 용착부(600)의 외부로 다시 인출되면 제품 이송로봇(900)이 차량용 램프 케이싱을 들어올려 검사용 지그(Zt)에 투입한다.

다음, 검사용 지그(Zt)에 차량용 램프 케이싱을 투입하면 수밀 검사장치(700)가 차량용 램프 케이싱에 형성된 조립공에 고압 공기를 가한 상태에서 램프 하우징과 렌즈의 접합부 사이에서 누설이 있는지 확인하여 초음파 용착 상태를 검사한다.

다음, 수밀 검사를 마친 후 제품 이송로봇(900)이 차량용 램프 케이싱을 들어올려 컨베이어 등으로 이루어진 제품 배출장치(800)로 배출한다. 제품 배출장치(800)로 배출시 검사 결과에 따라 정상품과 불량품을 분리하여 배출할 수 있다.

이하, 본 발명을 구성하는 각 구성장치에 대해 각각 상세히 설명한다.

먼저, 제1 사출 성형기(100) 플라스틱 재질의 램프 하우징(H)을 사출 성형하여 공급하고, 제2 사출 성형기(200)는 플라스틱 재질의 렌즈(L)를 사출 성형하여 공급한다.

램프 하우징은 램프 케이싱의 몸체 역할을 함과 동시에 보통은 차량용 램프 케이싱 내부에 설치되는 광원(예: LED 모듈)에서 방출된 빛을 반사하는 반사판 역할을 한다. 렌즈는 보통 아웃터 렌즈라고도 하는 것으로 빛을 방사하는 역할을 한다.

제1 사출 성형기(100)와 제2 사출 성형기(200) 그 자체는 이미 공지된 통상의 것이 사용될 수 있다. 다만, 본 발명은 제1 사출 성형기(100)와 제2 사출 성형기(200)를 초음파 용착부(600)가 설치된 공정 장소에 함께 구비하고 있다는 점에서 차이가 있다.

종래에는 램프 하우징 및 렌즈와 같은 소재는 별도의 공장에서 사출 성형한 것을 납품받고, 이를 초음파 용착 장치가 설치된 장소에서 이들을 서로 접합하였기 때문에 전체 제조 시간이 오래 걸린다.

특히, 사출 성형기에서 제작된 램프 하우징 및 렌즈는 성형 후 납품까지 장시간이 소요되어, 이들 소재는 이미 그 원재료인 플라스틱의 분자운동이 멈춘 완전 고화상태이기 때문에 초음파 용착 전 열적 전처리 공정이 추가로 필요하다.

반면, 본 발명은 제1 사출 성형기(100)를 통해 사출 성형된 램프 하우징과, 제2 사출 성형기(200)를 통해 사출 성형된 렌즈를 그 자리에 바로 공급받아 완전 고화가 일어나기 전에 바로 초음파 용착을 진행할 수 있도록 함으로써 위와 같은 문제점들을 개선한다.

다음, 도 4a에 도시된 바와 같이 하우징 공급기(300)는 제1 사출 성형기(100)로부터 사출 후 완전 고화되기 이전인 유리전이(glass transition) 상태의 램프 하우징을 제공받아 일측으로 공급한다.

이를 위해 하우징 공급기(300)는 램프 하우징의 접합면이 렌즈를 바라보도록 램프 하우징을 뒤집는 하우징 반전기(310) 및 상기 하우징 반전기(310)에 의해 반전된 램프 하우징을 공급받아 일측으로 직선이동시키는 직선 이송기(320)를 포함한다.

이때, 하우징 반전기(310)는 바닥면에 고정된 제1 몸체(311)와, 상기 제1 몸체(311)에 설치된 제1 공압 모터(312)와, 상기 제1 공압 모터(312)의 정역 회전에 따라 일측 수평 방향에서 타측 수평 방향으로 180°회전하는 제1 로봇 암(313)과 및 상기 제1 로봇 암(313)의 단부에 연결된 제1 고정판(314)을 포함한다.

또한, 하우징 반전용 지그(Zhf) 역시 포함하는데, 하우징 반전용 지그(Zhf)는 제1 고정판(314) 위에 놓여 고정되고, 제1 사출 성형기(100)에서 공급된 램프 하우징을 수용하는 안착홈이 1개 또는 복수개 형성되어 있다. 도 4a에서는 4개의 안착홈이 있어서 한번에 4개의 램프 하우징을 공급할 수 있는 것을 예로 들었다.

따라서, 도 4b와 같이 제1 고정판(314) 위에 고정된 하우징 반전용 지그(Zhf)가 제1 사출 성형기(100) 측을 바라보도록 수평하게 대기하고 있는 상태에서 제1 사출 성형기(100)에서 공급된 램프 하우징이 그 안착홈에 각각 끼워져 수용된다.

그 후 제1 공압 모터(312)가 작동하여 제1 로봇 암(313)이 일측으로 180°회전한다. 이때 정자세 하우징용 지그(Zh)는 180°회전한 하우징 반전용 지그(Zhf)와 포개지는 위치에 대기하고 있어서, 하우징 반전용 지그(Zhf)에 있던 램프 하우징이 반전되어(즉, 뒤집혀) 정자세 하우징용 지그(Zh)의 안착홈에 옮겨진다.

다만, 하우징 반전용 지그(Zhf)가 180°회전하는 동안 램프 하우징이 안착홈으로부터 이탈되는 것을 방지하도록 안착홈에는 그에 수용된 램프 하우징을 잡아주는 고정 수단을 추가해야한다. 고정 수단으로는 진공흡착기나 걸고리 등을 비롯하여 공지된 여러 방식이 사용될 수 있다.

직선 이송기(320)는 제1 로봇 암(313)에 의해 하우징 반전용 지그(Zhf)가 180°회전시 그 하우징 반전용 지그(Zhf)의 하부에 포개어지는 정자세 하우징용 지그(Zh) 및 상기 정자세 하우징용 지그(Zh)를 직선 이동시키는 하우징 직선 이송부(321, 322, 323)를 포함한다.

일 예로 하우징 직선 이송부(321, 322, 323)는 이송 경로를 따라 바닥면에 설치된 이송 레일(321)과, 상기 이송 레일에 맞물려 이송가능하게 설치된 이송판(322) 및 상기 이송판(322)을 직선 왕복운동시키는 공압 실린더(323) 등을 포함한다. 정자세 하우징용 지그(Zh)는 그 상면에 하나 또는 복수개의 안착홈이 형성되어 있으며 이송판(322) 위에 고정 설치된다.

따라서, 직선 이송기(320)에 의해 정자세 하우징용 지그(Zh)가 일측에 위치한 경우에는 상술한 바와 같이 하우징 반전용 지그(Zhf)로부터 램프 하우징을 공급받고, 그 후 반대측으로 직선 이동하여 소재 적층 로봇(500)에 의해 반전된 램프 하우징이 픽업될 때까지 대기하게 된다.

다음, 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈 공급기(400)는 제2 사출 성형기(200)로부터 사출 후 완전 고화되기 이전인 유리전이 상태의 렌즈를 제공받아 일측으로 공급한다.

이를 위해 렌즈 공급기(400)는 렌즈의 접합면이 램프 하우징을 바라보도록 렌즈를 뒤집는 렌즈 반전기(410) 및 상기 렌즈 반전기(410)에 의해 반전된 램프 하우징을 공급받아 일시 수용하는 렌즈 수용기(420)를 포함한다.

이때, 렌즈 반전기(410)는 바닥면에 고정된 제2 몸체(411)와, 상기 제2 몸체(411)에 설치된 제2 공압 모터(412)와, 상기 제2 공압 모터(412)의 정역 회전에 따라 일측 수평 방향에서 타측 수평 방향으로 180°회전하는 제2 로봇 암(413) 및 상기 제2 로봇 암(413)의 단부에 연결된 제2 고정판(414)을 포함한다.

또한, 렌즈 반전용 지그(Zlf) 역시 포함하는데, 렌즈 반전용 지그(Zlf)는 상기 제2 고정판(414) 위에 놓여 고정되고, 제2 사출 성형기(200)에서 공급된 렌즈를 수용하는 안착홈이 1개 또는 복수개 형성되어 있다. 도 5에서는 4개의 안착홈이 있어서 한번에 4개의 렌즈를 공급할 수 있는 것을 예로 들었다.

따라서, 도 4b에서 하우징 반전기(310)를 설명한 것과 마찬가지로, 제2 고정판(414) 위에 고정된 렌즈 반전용 지그(Zlf)의 안착홈에 제2 사출 성형기(200)에서 공급된 렌즈가 각각 끼워 넣어진다.

그 후 제2 공압 모터(412)가 작동하여 제2 로봇 암(413)이 일측으로 180°회전한다. 이때 정자세 렌즈용 지그(Zl)는 180°회전한 렌즈 반전용 지그(Zlf)와 포개어지는 위치에 대기하고 있어서, 렌즈 반전용 지그(Zlf)에 있던 렌즈가 반전되어 정자세 렌즈용 지그(Zl)의 안착홈에 옮겨지게 된다.

렌즈 수용기(420)는 제2 로봇 암(413)에 의해 렌즈 반전용 지그(Zlf)가 180°회전시 회전된 렌즈 반전용 지그(Zlf)의 하부에 포개어지는 정자세 렌즈용 지그(Zl)를 포함하며, 정자세 렌즈용 지그(Zl)는 바닥면에 고정된 대기판(421) 위에 고정 설치된다.

다음, 도 6a와 같이 소재 적층 로봇(500)은 하우징 공급기(300)에서 제공된 램프 하우징과 렌즈 공급기(400)에서 제공된 렌즈를 완제품 형태가 되도록 초음파 용착 지그(Zs) 위에 적층시킨다.

이러한 소재 적층 로봇(500)은 XYZ 3축 자유도를 갖는 이송 로봇이 사용되며, 3축 자유도를 갖는 로봇 그 자체는 이미 공지된 것으로, 도 6b와 같이 X축 이송로봇(510), Y축 이송로봇(520) 및 Z축 이송로봇(530)을 포함한다.

또한, 램프 하우징이나 렌즈 등의 소재와 접촉하는 Z축 이송로봇(530)의 하단부에는 일 예로 진공흡착기가 설치되어 있어서, 진공시에는 각 소재를 들어올리고 진공 해제시에는 각 소재를 놓도록 한다.

따라서, 정자세 하우징용 지그(Zh) 위로 이동한 후 램프 하우징을 들어올려 초음파 용착 지그(Zs)에 공급하고, 다시 정자세 렌즈용 지그(Zl)로 이동한 후 렌즈를 들어올려 초음파 용착 지그(Zs)에 놓인 램프 하우징 위에 렌즈를 포개어 놓는다.

이러한 소재 적층 로봇(500)의 동작은 계속해서 반복되므로 램프 하우징과 렌즈를 포함한 소재들의 투입부터 그 이후의 초음파 용착단계까지 원스톱 방식으로 자동 공정이 이루어질 수 있게 한다.

다음, 도 7a와 같이 초음파 용착부(600)는 초음파 용착 지그(Zs) 위에 놓인 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위를 초음파 용착하여 차량용 램프 케이싱을 제조한다.

초음파 용착이란 고주파 진동에너지를 접합하고자 하는 소재면에 정하중으로 가하면서 약 10~75kHz 이상의 초음파 진동을 1~7초 동안 주어 진동마찰열을 발생시켜 압접하는 공정이다.

이를 위해 초음파 용착부(600)는 초음파 용착기(610) 및 내부에 초음파 용착기(610)가 설치되며 하부가 개방된 함체 형상의 용착 부스(620)를 포함한다. 용착 부스(620)의 하단에는 필요시 방열커튼(623)을 포함하기도 한다.

이때, 초음파 용착기(610)는 진동 발생기(611)와, 상기 진동 발생기(611)에서 발생된 진동을 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위에 전달하는 혼(612)과, 상기 혼(612)을 승하강 시키는 실린더(613) 및 혼(612)에 내장된 열선(612a)을 포함한다.

또한, 초음파 용착 지그(Zs)를 용착 부스(620)의 하부로 이송시키는 용착용 직선 이송기(630)를 더 포함하는데, 용착용 직선 이송기(630)는 용착 부스(620)의 하부까지 연장된 이송 레일(631)과, 상기 이송 레일(631) 위에 설치되며 상면에 초음파 용착 지그(Zs)가 고정되는 운반대(632) 및 상기 운반대(632)를 이송 레일(631)을 따라 이동시키는 실린더(633)를 포함한다.

따라서, 도 7a와 같이 운반대 위에 고정된 초음파 용착 지그(Zs)가 이송 레일을 따라 초음파 용착부(600)의 용착 부스(620) 내부로 이동하고, 그에 따라 용착 부스(620) 내부에서 램프 하우징과 렌즈의 접합부가 초음파 용착될 준비가 된다.

그 후, 도 7b와 같이 용착 부스(620) 내부에 설치된 혼(612)이 실린더(613)에 의해 하강하여 초음파 용착 지그(Zs) 위에 놓이고, 이때 진동 발생기(611)가 작동하여 램프 하우징과 렌즈의 접합부가 용착된다. 따라서, 차량용 램프 케이싱이 완성된다.

또한, 용착 부스(620) 내부에 설치된 열풍기(621)에 의해 열풍을 가하며 용착에 적합한 온도를 조성하거나, 혹은 혼(612)에 내장된 열선(612a)을 이용하여 국부적으로 온도를 조절한다. 필요에 따라서는 초음파 용착 지그(Zs)에도 열선을 내장할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 용착 부스(620) 내부만을 국부적으로 온도 조절하여 초음파 용적이 최적의 상태에서 이루어지게 하므로, 종래와 같이 초음파 용착 장비가 설치되어 있는 공정 장소 전체를 일정 온도로 설정할 필요가 없게 한다. 따라서, 가온용 에너지를 절감할 수 있게 한다.

다음, 완성된 차량용 램프 케이싱의 초음파 용착 상태 즉, 램프 하우징과 렌즈)의 접합 부위의 상태를 검사하기 위해 차량용 램프 케이싱을 수밀 검사장치(700)로 이송한다.

이송을 위해 먼저 용착용 직선 이송기(630)에 의해 초음파 용착 지그(Zs)가 초음파 용착부(600)의 용착 부스(620)의 내부에서 외부의 원위치로 되돌아가고, 그 상태에서 제품 이송로봇(900)이 차량용 램프 케이싱을 들어올려 수밀 검사장치(700)로 이송한다.

일 예로, 초음파 용착 지그(Zs)와 수밀 검사장치(700)의 검사용 지그(Zt)는 동일 축선상에 배치되어 있고, 이때 제품 이송로봇(900)은 도 8과 같이 X/Z축을 포함한 2축 자유도를 갖는 이송 로봇이 사용된다.

2축 자유도를 갖는 로봇 그 자체는 이미 공지된 것으로, X축 이송로봇(즉, 수평 이송로봇) 및 Z축 이송로봇(즉, 수직 이송로봇)을 포함한다. 따라서, 초음파 용착 지그(Zs)에 있는 차량용 램프 케이싱을 들어올려 수밀 검사장치(700)로 공급한다.

다음, 도 9에 도시된 바와 같이 수밀 검사장치(700)는 차량용 램프 케이싱을 공급받아, 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위 누설을 검사하는 것으로, 검사용 지그(Zt)와, 가압기(710) 및 검출기(미도시)를 포함한다.

이때, 검사용 지그(Zt)에는 안착홈이 형성되어 있어서 초음파 용착 지그(Zs)에 있던 차량용 램프 케이싱이 제품 이송로봇(900)에 의해 들어 올려진 후 공급된다. 검사용 지그(Zt)에 공급시 램프 하우징(L)에 관통 형성된 조립공(AH)이 외부로 노출되도록 배치된다.

또한, 가압기(710)는 램프 하우징의 조립공(AH)에 끼워져 램프 하우징과 렌즈에 의해 둘러싸인 내부공간에 압축 공기를 분사한다. 가압기(710)는 진공펌프에 연결되어 있어서 압축 공기를 공급받고, 그 단부는 노즐 형상으로 이루어져 있어서 조립공에 끼워져 차량용 램프 케이싱 내부를 향해 압축 공기를 분사한다.

이때, 가압기(710)는 실린더 장치 등을 포함하는 검사위치조절장치(720)에 의해 전후방으로 이동할 수 있도록 되어 있으서, 시험 중에는 전방으로 이동하여 그 단부가 램프 하우징의 조립공(AH)에 끼워진다.

검출기(미도시)는 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위에서의 누설을 검출한다. 검출 결과 누설값이 설정된 기준값 이상이면 불량으로 처리하고, 그렇지 않으면 정상품으로 처리한다.

또한, 이상과 같이 수밀 검사장치(700)에서 검사를 마친 차량용 램프 케이싱은 제품 이송로봇(900)에 의해 들어올려져 제품 배출장치(800)로 공급된다. 제품 배출장치(800)는 컨베이어 벨트 등을 포함하여 제품을 일측으로 배출시킨다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

100: 제1 사출 성형기
200: 제2 사출 성형기
300: 하우징 공급기
400: 렌즈 공급기
500: 소재 적층 로봇
600: 초음파 용착부
700: 수밀 검사장치
800: 제품 배출장치
900: 제품 이송로봇
H: 램프 하우징
L: 렌즈
Zhf: 하우징 반전용 지그
Zh: 정자세 하우징용 지그
Zlf: 렌즈 반전용 지그
Zl: 정자세 렌즈용 지그
Zs: 초음파 용착 지그
Zt: 검사용 지그

Claims (6)

1. 플라스틱 재질의 램프 하우징(H)을 사출 성형하는 제1 사출 성형기(100)와;
   플라스틱 재질의 렌즈(L)를 사출 성형하는 제2 사출 성형기(200)와;
   상기 제1 사출 성형기(100)로부터 사출 후 완전 고화되기 이전인 유리전이(glass transition) 상태의 램프 하우징을 제공받아 일측으로 공급하는 하우징 공급기(300)와;
   상기 제2 사출 성형기(200)로부터 사출 후 완전 고화되기 이전인 유리전이 상태의 상기 렌즈를 제공받아 일측으로 공급하는 렌즈 공급기(400)와;
   상기 하우징 공급기(300)에서 제공된 램프 하우징과 상기 렌즈 공급기(400)에서 제공된 렌즈를 완제품 형태가 되도록 초음파 용착 지그(Zs) 위에 적층시키는 소재 적층 로봇(500)과;
   상기 초음파 용착 지그(Zs) 위에 놓인 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위를 초음파 용착하여 차량용 램프 케이싱을 제조하는 초음파 용착부(600); 및
   상기 차량용 램프 케이싱을 공급받아, 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위 누설을 검사하는 수밀 검사장치(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징 공급기(300)는,
   상기 램프 하우징의 접합면이 상기 렌즈를 바라보도록 상기 램프 하우징을 뒤집는 하우징 반전기(310) 및 상기 하우징 반전기(310)에 의해 반전된 램프 하우징을 공급받아 일측으로 직선이동시키는 직선 이송기(320)를 포함하되,
   상기 하우징 반전기(310)는 바닥면에 고정된 제1 몸체(311)와, 상기 제1 몸체(311)에 설치된 제1 공압 모터(312)와, 상기 제1 공압 모터(312)의 정역 회전에 따라 일측 수평 방향에서 타측 수평 방향으로 180°회전하는 제1 로봇 암(313)과, 상기 제1 로봇 암(313)의 단부에 연결된 제1 고정판(314) 및 상기 제1 고정판(314) 위에 놓이며 상기 제1 사출 성형기(100)에서 공급된 램프 하우징을 수용하는 안착홈이 형성되어 있는 하우징 반전용 지그(Zhf)를 포함하고,
   상기 직선 이송기(320)는 상기 제1 로봇 암(313)에 의해 상기 하우징 반전용 지그(Zhf)가 180°회전시 상기 회전된 하우징 반전용 지그(Zhf)의 하부에 포개어지는 정자세 하우징용 지그(Zh) 및 상기 정자세 하우징용 지그(Zh)를 직선 이동시키는 하우징 직선 이송부(321, 322, 323)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 공급기(400)는,
   상기 렌즈의 접합면이 상기 램프 하우징을 바라보도록 상기 렌즈를 뒤집는 렌즈 반전기(410) 및 상기 렌즈 반전기(410)에 의해 반전된 렌즈를 공급받아 일시 수용하는 렌즈 수용기(420)를 포함하되,
   상기 렌즈 반전기(410)는 바닥면에 고정된 제2 몸체(411)와, 상기 제2 몸체(411)에 설치된 제2 공압 모터(412)와, 상기 제2 공압 모터(412)의 정역 회전에 따라 일측 수평 방향에서 타측 수평 방향으로 180°회전하는 제2 로봇 암(413)과, 상기 제2 로봇 암(413)의 단부에 연결된 제2 고정판(414) 및 상기 제2 고정판(414) 위에 놓이며 상기 제2 사출 성형기(200)에서 공급된 렌즈를 수용하는 안착홈이 형성되어 있는 렌즈 반전용 지그(Zlf)를 포함하고,
   상기 렌즈 수용기(420)는 상기 제2 로봇 암(413)에 의해 상기 렌즈 반전용 지그(Zlf)가 180°회전시 상기 회전된 렌즈 반전용 지그(Zlf)의 하부에 포개어지는 정자세 렌즈용 지그(Zl)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 초음파 용착부(600)는,
   초음파 용착기(610) 및 내부에 상기 초음파 용착기(610)가 설치되며 하부가 개방된 함체 형상의 용착 부스(620)를 포함하되,
   상기 초음파 용착기(610)는 진동 발생기(611)와, 상기 진동 발생기(611)에서 발생된 진동을 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위에 전달하는 혼(612)과, 상기 혼(612)을 승하강시키는 실린더(613) 및 상기 혼(612)에 내장된 열선(612a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 초음파 용착 지그(Zs)를 상기 용착 부스(620)의 하부로 이송시키는 용착용 직선 이송기(630)를 더 포함하되,
   상기 용착용 직선 이송기(630)는 상기 용착 부스(620)의 하부까지 연장된 이송 레일(631)과, 상기 이송 레일(631) 위에 설치되며 상면에 상기 초음파 용착 지그(Zs)가 고정되는 운반대(632) 및 상기 운반대(632)를 상기 이송 레일(631)을 따라 이동시키는 실린더(633)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수밀 검사장치(700)는,
   상기 램프 하우징에 관통 형성된 조립공(AH)이 외부로 노출되도록 고정하는 검사용 지그(Zt)와, 상기 램프 하우징의 조립공(AH)에 끼워져 상기 램프 하우징과 렌즈에 의해 둘러싸인 내부공간에 압축 공기를 분사하는 가압기(710) 및 상기 램프 하우징과 렌즈의 접합 부위에서의 누설을 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출공정과 초음파 접합공정이 통합된 차량용 램프 케이싱 제조장치.
   

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