KR20180042999A - 시트적층장치 - Google Patents

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Abstract

시트적층장치가 개시된다. 시트적층장치는 베드에 놓인 시트의 상면을 촬상하여 비평탄부위를 파악하고, 상부 시트의 구간 별로 롤러에 의해 가해지는 압력을 산출하며, 산출된 압력에 기초하여 롤러의 하강높이를 조절하며 롤러가 적층된 복수의 시트 상을 롤링하며 이동되도록 한다. 이에 의해 적층된 시트와 시트 사이에 존재하는 기포들을 제거할 수 있다. 기포가 제거된 시트를 스틸부품에 안착한 후 경화공정을 통해 불량률을 감소시킬 수 있게 한다.

Description

시트적층장치{Sheet Laminating Apparatus}
본 발명은 시트적층장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 탄소복합소재 시트를 평탄하게 적층시키는 시트적층장치에 관한 것이다.
자동차는 경량화를 위하여 무거운 스틸부품의 일부를 가벼운 소재로 대체해주고 있다. 탄소복합소재는 경화되어 강도가 스틸만큼 강해지며 스틸보다 가벼운 장점을 가지고 있으므로 대체소재로 이용된다. 이러한 탄소복합소재는 시트의 형태로 생산되며 외표면에 접착성능을 가진 끈적한 접착소재가 도포되어 있는 시트를 복수 개 적층한 후 스틸부품에 안착하여 이전에 스틸만으로 만들어지던 무거운 부품을 스틸과 탄소복합소재로 이루어진 가벼운 부품으로 대체한다.
하지만, 복수의 시트를 적층하는 과정에서 시트와 시트가 겹쳐져서 접착되는데 시트와 시트 사이에 여러 크기의 기포가 존재하게 된다. 이 기포로 인하여 제품의 불량률이 발생하므로 중첩된 시트를 적당한 압력으로 누르면서 롤러를 롤링하여 기포를 빼낼 수 있다. 그러나 여전히 시트와 시트 사이에 존재하는 여러 크기의 기포 중 특히 미세기포를 정밀하게 제거하지 못한다. 이로 인하여 제품의 불량률은 감소되지 않는다.
따라서 본 발명의 목적은 복수의 시트를 효율적으로 평탄하게 적층시키는 방안을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시트적층장치는, 복수의 탄소복합소재 시트를 적층시키는 시트적층장치에 있어서, 평탄한 상면을 갖는 베드; 상기 베드를 지지하는 본체부; 상기 베드 상에 놓여 있는 상기 복수의 시트를 촬상하는 카메라와; 상기 복수의 시트를 압착하는 롤러; 상기 베드로부터 상측으로 이격되며 상기 베드의 상면과 평행한 방향을 따라 이동경로를 제공하는 제1가이드; 상기 제1가이드로부터 상기 베드의 상면을 향하는 방향으로 이동경로를 제공하는 제2가이드; 상기 롤러가 상기 제1가이드 및 상기 제2가이드를 따라 이동되도록 구동하는 제1롤러구동부와 제2롤러구동부; 및 상기 베드 상에 중첩하여 적어도 2이상 적층된 복수의 시트 중 상부 시트 표면을 촬상하도록 상기 카메라를 제어하고, 상기 촬상된 시트 표면의 영상에 기초하여 비평탄부위를 판별하며, 판별된 상기 비평탄부위에 기초하여 상기 상부 시트의 구간 별로 상기 롤러에 의해 가해지는 압력을 산출하며, 상기 산출된 압력에 기초하여 상기 롤러의 하강높이를 조절하며 상기 롤러가 상기 적층된 복수의 시트 상을 롤링하며 이동되도록 상기 제1롤러구동부와 제2롤러구동부를 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해 시트와 시트 사이에 존재하는 미세기포들을 효율적으로 제거할 수 있다.
여기서, 상기 제1가이드는 한 쌍의 레일이며, 상기 제2가이드는 상기 한 쌍의 레일에서 상기 베드를 향하는 방향으로 배치된 실린더 및 피스톤이며, 상기 제1롤러구동부는 상기 롤러를 상기 제1가이드를 따라 이동되도록 구동하는 제1실린더, 제1피스톤 및 제1유압모터를 포함하며, 상기 제2롤러구동부는 상기 롤러를 상기 제2가이드를 따라 이동되도록 구동하는 제2실린더, 제2피스톤 및 제2유압모터를 포함한다. 이에 의해 롤러가 시트에 정확한 압력을 가하면서 롤링될 수 있다.
그리고, 상기 한 쌍의 레일을 수용하며 슬라이딩되는 한 쌍의 레일수용부, 상기 한 쌍의 레일수용부 및 상기 제2실린더를 지지하는 지지부, 상기 제2실린더에 삽입되는 상기 제2피스톤과 연결되며 회전 가능하도록 상기 롤러를 파지하는 롤러파지부를 갖는 롤러지지본체를 더 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 비평탄부위의 넓이, 길이 및 상기 상부 시트로부터의 상기 비평탄부위의 높이 중 적어도 하나에 따라 상기 롤러의 이동속도 및 하강높이를 조절하도록 상기 제1롤러구동부와 제2롤러구동부를 제어한다. 이에 의해 기포로 인한 비평탄부위의 여러 형상, 크기 등에 따라 롤러를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 복수의 시트에 대한 두께에 따라 상기 롤러의 이동속도 및 하강높이를 조절하도록 상기 제1유압모터 및 상기 제2유압모터를 제어한다. 시트의 적층 매수에 따라 롤러를 제어할 수 있다.
그리고, 압착되어 롤링된 상기 적층된 복수의 시트에 대하여 소정의 영역을 고정하는 고정부; 상기 고정부를 상기 복수의 시트로 하강 이동되도록 구동하는 고정구동부; 및 상기 소정의 영역을 커팅하는 커팅부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 고정부가 상기 상기 복수의 시트로 하강하여 상기 복수의 시트를 압박하며 고정하도록 상기 고정구동부를 제어하며, 상기 고정부가 상기 복수의 시트를 고정한 상태에서 상기 커팅부를 제어할 수 있다. 이에 의해 기포가 제거되고 적층된 시트를 고정된 상태에서 커팅할 수 있다.
여기서, 상기 커팅부에 의해 상기 커팅된 복수의 시트를 스틸부품 상에 안착시키는 안착부; 상기 안착부를 상기 복수의 시트로 하강 이동되도록 구동하는 안착구동부를 더 포함하며, 상기 제어부는 외부이송기에 의해 상기 스틸부품이 상기 베드 상에 위치하면 상기 커팅된 복수의 시트를 상기 스틸부품 상에 안착시키도록 상기 안착구동부를 제어하는 한다. 이에 의해 고정된 스틸부품의 안착 위치에 기포가 제거되고 적층된 시트를 정확히 안착시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 시트의 표면을 촬상하여 평탄하지 않은 비평탄부위에 대하여는 롤러의 이동속도 및 하강높이를 조절하여 시트와 시트 사이의 미세기포를 효율적으로 제거하며, 평탄한 복수의 시트를 제공하여 제품의 불량률을 감소시키는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 시트적층장치의 사시도.
도 2는 제1가이드와 제1롤러구동부를 상세하게 나타내는 도면.
도 3은 시트적층장치의 제어블록도.
도 4는 제1가이드를 따라 롤러가 이동되는 동작을 나타내는 도면.
도 5는 제2가이드를 따라 롤러가 이동되는 동작을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시트적층장치(1)를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 시트적층장치(1)의 사시도이며, 도 2는 제1가이드(50)와 제1롤러구동부(71)를 상세하게 나타내는 도면이고, 도 3은 시트적층장치(1)의 제어블록도이다. 시트적층장치(1)는 베드(10), 본체부(20), 카메라(30), 롤러(40), 제1가이드(50), 제2가이드(60), 제1롤러구동부(71)와 제2롤러구동부(72), 롤러지지본체(80), 고정구동부(90), 고정부(100), 안착구동부(120), 안착부(130), 제어부(140) 및 사용자입력부(150)를 포함한다.
베드(10)는 평탄한 상면을 갖는다. 복수의 시트(2)가 놓여지는 평탄한 작업대이다.
본체부(20)는 시트적층장치(1)의 기본적인 프레임이며 베드(10)를 지지한다. 상하좌우의 프레임으로 이루어지며, 시트적층장치(1)의 구성들을 지지하는 역할을 한다.
카메라(30)는 베드(10) 상에 놓여 있는 복수의 시트(2)를 촬상한다. 카메라(30)는 시트(2)의 상면을 촬상하여 평탄한 시트(2)의 상면 어느 부위가 평탄하지 않는 지를 판단하기 위한 영상을 촬상한다. 카메라(30)는 시트(2)의 상면에 대하여 측면이 보이는 측면방향에서 상면을 촬상하는 것이 바람직하다. 카메라(30)는 시트(2) 상면의 상측에서 촬상하며 촬상된 영상을 분석하여 비평탄부위를 판별하도록 할 수도 있다.
롤러(40)는 시트(2)의 상면에 접촉하여 압력을 가하면서 롤링된다. 롤러(40)는 시트(2)의 폭에 대응하는 길이로 마련되는 것이 바람직하다.
제1가이드(50)는 롤러(40)가 베드(10)로부터 상측으로 이격되며 베드(10)의 상면과 평행한 방향을 따라 이동경로를 제공한다. 제1가이드(50)는 한 쌍의 레일(52), 슬라이딩 가능한 핀 등으로 마련될 수 있다. 제1가이드(50)는 본체부(20)에 지지되어 고정된다. 또는 제1가이드(50)는 베드(10)와 상측으로 이격되어 본체부(20)에 지지되며 베드(10)와 평행한 천정 베드에 지지되어 고정될 수 있다.
제2가이드(60)는 제1가이드(50)로부터 베드(10)의 상면을 향하는 방향으로 이동경로를 제공한다. 제2가이드(60)는 실린더에 삽입된 피스톤의 왕복운동에 의해 이동경로를 형성할 수 있다.
상기의 제1가이드(50)와 제2가이드(60)는 레일(52)과 실린더972-1)에 의해 이동경로를 제공하고 있지만 이에 한정되지는 않으며, 슬라이딩 핀을 이용하여 왕복이동 할 수 있도록 마련될 수도 있다.
제1롤러구동부(71)는 롤러(40)를 제1가이드(50)를 따라 이동되도록 구동하는 제1실린더(71-1), 제1피스톤(71-2) 및 제1유압모터(71-3)를 포함하며, 제2롤러구동부(72)는 롤러(40)를 제2가이드(60)를 따라 이동되도록 구동하는 제2실린더(72-1), 제2피스톤(72-2) 및 제2유압모터(72-3)를 포함한다. 유압모터를 이용하여 실린더에 오일을 공급하여 피스톤을 움직이게 할 수도 있지만, 컴프레서로 마련되어 공기를 실린더로 공급하여 피스톤을 움직이게 할 수도 있다.
제1롤러구동부(71)는 한 쌍의 레일(52) 사이에 배치되어 롤러(40)를 베드(10)에 놓인 시트(20)의 판면방향으로 이동시키는 구동력을 제공한다. 제2롤러구동부(72)는 제1가이드(50)에 대하여 수직한 방향으로 배치된 제2실린더(72-1)에 유압 혹은 공압을 제공하여 상하로 이동시키는 구동력을 제공한다.
롤러지지본체(80)는 한 쌍의 레일(52)을 수용하며 슬라이딩되는 한 쌍의 레일수용부(81), 한 쌍의 레일수용부(81) 및 제2실린더(72-1)를 지지하는 지지부(82), 제2실린더(72-1)에 삽입되는 제2피스톤(72-2)과 연결되며 회전 가능하도록 롤러(40)를 파지하는 롤러파지부(83)를 갖는다. 제2피스톤(72-2)은 롤러지지본체(80)의 하부에 형성된 관통공에 삽입되어 이동경로에 대한 가이드가 되며 수직한 방향으로 정확하게 이동되도록 된다.
고정구동부(90)는 베드(10) 상에 기포가 제거된 복수의 시트(2)가 놓이면 스틸부품 모양으로 시트(2)를 자르기 위하여 스틸부품 모양의 틀인 고정부(100)로 시트(2)를 누르게 구동력을 제공한다. 고정부(100)는 압착되어 롤링된 적층된 복수의 시트에 대하여 소정의 영역을 고정한다. 고정구동부(90)는 고정부(100)를 복수의 시트(2)로 하강 이동되도록 구동한다.
고정구동부(90)는 제2롤러구동부(72)와 같은 상하방향으로 고정부(100)를 이동되게 한다. 고정구동부(90)에 의해 고정부(100)가 시트(2)를 압박하여 고정시킨 후 커팅부(110)는 고정부(100)의 외측면을 따라 이동하면서 적층된 복수의 시트(2)를 자른다. 커팅부(110)는 시트적층장치(1)의 구성으로 존재하지 않을 수도 있다. 시트(2)가 복수 개 적층되어 있기도 하고 경화되기 전의 탄소복합소재의 시트(2)는 매우 연하므로 커팅을 하는 경우 커팅칼의 마찰에 의해 찢어지는 경우가 발생할 수 있다. 그러므로, 커팅부(110)는 커팅칼로 마련되어 생산 작업자가 수작업으로 시트(2)를 커팅할 수도 있다.
안착부(130)는 커팅부(110)에 의해 커팅된 복수의 시트(2)를 스틸부품 상에 안착시키기 위하여 커팅된 복수의 시트(2)를 파지하는 역할을 한다. 안착구동부(120)는 안착부(130)를 복수의 시트(2)로 하강 이동되도록 구동하는 구동력을 제공한다.
상기 고정구동부(90)와 안착구동부(120)는 각각 실린더, 피스톤 및 유압모터 혹은 컴프레서를 구비할 수 있다.
제어부(140)는 시트적층장치(1)에 포함된 내부 구성들을 전반적으로 제어한다. 제어부(140)는 베드(10) 상에 중첩하여 적어도 2이상 적층된 복수의 시트(2) 중 상부 시트 표면을 촬상하도록 카메라(30)를 제어하고, 촬상된 시트 표면의 영상에 기초하여 비평탄부위를 판별하며, 판별된 비평탄부위에 기초하여 상부 시트의 구간 별로 롤러(40)에 의해 가해지는 압력을 산출하며, 산출된 압력에 기초하여 롤러(40)의 하강높이를 조절하며 롤러(40)가 적층된 복수의 시트(2) 상을 롤링하며 이동되도록 제1롤러구동부(71)와 제2롤러구동부(72)를 제어한다.
제어부(140)는 비평탄부위에 대한 넓이, 길이 및 상부 시트로부터의 비평탄부위의 높이를 저장하고 있다. 제어부(140)는 저장된 비평탄부위에 대한 넓이, 길이 및 상부 시트로부터의 비평탄부위의 높이 각각에 대한 롤러(40)의 이동속도 및 하강높이를 저장하고 있다. 저장부(미도시)가 따로 마련되어 상기의 데이터들이 저장되어 있을 수도 있다. 제어부(140)는 카메라(30)를 제어하여 시트의 상면을 측면방향에서 촬상하게 하고, 촬상된 영상 중에서 비평탄부위를 판별할 수 있다. 비평탄부위로 판별된 구간에서 롤러(40)는 이동속도를 줄이고 압박 압력을 증가시켜서 기포가 제거되도록 할 수 있다.
제어부(140)는 복수의 시트(2)에 대한 두께에 따라 롤러(40)의 이동속도 및 하강높이를 조절하도록 제1유압모터(71-3) 및 제2유압모터(72-3)를 제어한다. 1장의 시트(2)와 1장의 시트(2)가 적층되었을 경우와 여러 장의 시트와 여러 장의 시트가 적층된 경우에 롤러(40)의 이동속도와 하강높이를 다르게 조절하여야 기포가 효율적으로 제거될 수 있다.
제어부(140)는 고정구동부(90)와 안착구동부(120)의 유압모터를 제어하여 고정부(100)와 안착부(130)의 상하이동 정도를 조절한다.
사용자입력부(150)는 사용자가 직접 조건을 입력할 수 있도록 마련될 수 있다. 터치패드, 키보드 등으로 마련되어 사용자의 명령을 입력할 수 있다.
도 4는 제1가이드(50)를 따라 롤러(40)가 이동되는 동작을 나타내는 도면이다. 제어부(140)의 제어에 의해 제1유압모터(71-3)가 제1실린더(71-1)로 유압을 제공하면 제1피스톤(71-2)이 이동되면서 롤러지지본체(80)에 결합되어 있는 롤러(40)가 베드(10) 상의 시트(2)의 판면을 따라 (a)의 위치에서 (b)의 위치로 이동되는 것을 나타내고 있다. 롤러(40)는 제어부(140)의 제어에 의해 이동속도가 조절될 수 있다.
도 5는 제2가이드(60)를 따라 롤러(40)가 이동되는 동작을 나타내는 도면이다. 제어부(140)의 제어에 의해 제2유압모터(72-3)가 제2실린더(72-1)로 유압을 제공하면 제2피스톤(72-2)이 이동되면서 제2피스톤(72-2)과 연결되어 있는 롤러파지부(83)의 롤러(40)가 상하로 이동되는 것을 나타내고 있다.
상기 시트적층장치(1)에 의해서, 베드(10) 상에 중첩하여 적어도 2이상 적층된 복수의 시트(2) 중 상부 시트 표면을 촬상하여 비평탄부위를 판별한다. 판별된 상기 비평탄부위에 따라 상부 시트의 구간 별로 롤러(40)에 의해 가해지는 압력을 산출한다. 산출된 압력에 따라 롤러(40)의 하강높이를 조절하며 롤러(40)가 적층된 복수의 시트(2) 상을 롤링하며 이동하여 시트와 시트 사이에 존재하는 기포들을 제거한다. 기포가 제거된 시트를 스틸부품에 안착한 후 경화공정을 통해 불량률을 감소시킬 수 있게 한다.
1 : 시트적층장치 10 : 베드
20 : 본체부 30 : 카메라
40 : 롤러 50 : 제1가이드
60 : 제2가이드 71 : 제1롤러구동부
72 : 제2롤러구동부 80 : 롤러지지본체
81 : 레일수용부 82 : 지지부
83 : 롤러파지부 90 : 고정구동부
100 : 고정부 110 : 커팅부
120 : 안착구동부 130 : 안착부
140 : 제어부 150 : 사용자입력부

Claims (8)

  1. 복수의 탄소복합소재 시트를 적층시키는 시트적층장치에 있어서,
    평탄한 상면을 갖는 베드;
    상기 베드를 지지하는 본체부;
    상기 베드 상에 놓여 있는 상기 복수의 시트를 촬상하는 카메라와;
    상기 복수의 시트를 압착하는 롤러;
    상기 베드로부터 상측으로 이격되며 상기 베드의 상면과 평행한 방향을 따라 이동경로를 제공하는 제1가이드;
    상기 제1가이드로부터 상기 베드의 상면을 향하는 방향으로 이동경로를 제공하는 제2가이드;
    상기 롤러가 상기 제1가이드 및 상기 제2가이드를 따라 이동되도록 구동하는 제1롤러구동부와 제2롤러구동부; 및
    상기 베드 상에 중첩하여 적어도 2이상 적층된 복수의 시트 중 상부 시트 표면을 촬상하도록 상기 카메라를 제어하고, 상기 촬상된 시트 표면의 영상에 기초하여 비평탄부위를 판별하며, 판별된 상기 비평탄부위에 기초하여 상기 상부 시트의 구간 별로 상기 롤러에 의해 가해지는 압력을 산출하며, 상기 산출된 압력에 기초하여 상기 롤러의 하강높이를 조절하며 상기 롤러가 상기 적층된 복수의 시트 상을 롤링하며 이동되도록 상기 제1롤러구동부와 제2롤러구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트적층장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1가이드는 한 쌍의 레일이며, 상기 제2가이드는 상기 한 쌍의 레일에서 상기 베드를 향하는 방향으로 배치된 실린더 및 피스톤인 것을 특징으로 하는 시트적층장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1롤러구동부는 상기 롤러를 상기 제1가이드를 따라 이동되도록 구동하는 제1실린더, 제1피스톤 및 제1유압모터를 포함하며,
    상기 제2롤러구동부는 상기 롤러를 상기 제2가이드를 따라 이동되도록 구동하는 제2실린더, 제2피스톤 및 제2유압모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트적층장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 레일을 수용하며 슬라이딩되는 한 쌍의 레일수용부, 상기 한 쌍의 레일수용부 및 상기 제2실린더를 지지하는 지지부, 상기 제2실린더에 삽입되는 상기 제2피스톤과 연결되며 회전 가능하도록 상기 롤러를 파지하는 롤러파지부를 갖는 롤러지지본체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시트적층장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비평탄부위의 넓이, 길이 및 상기 상부 시트로부터의 상기 비평탄부위의 높이 중 적어도 하나에 따라 상기 롤러의 이동속도 및 하강높이를 조절하도록 상기 제1롤러구동부와 제2롤러구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 시트적층장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 시트에 대한 두께에 따라 상기 롤러의 이동속도 및 하강높이를 조절하도록 상기 제1유압모터 및 상기 제2유압모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 시트적층장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    압착되어 롤링된 상기 적층된 복수의 시트에 대하여 소정의 영역을 고정하는 고정부;
    상기 고정부를 상기 복수의 시트로 하강 이동되도록 구동하는 고정구동부; 및
    상기 소정의 영역을 커팅하는 커팅부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 고정부가 상기 상기 복수의 시트로 하강하여 상기 복수의 시트를 압박하며 고정하도록 상기 고정구동부를 제어하며, 상기 고정부가 상기 복수의 시트를 고정한 상태에서 상기 커팅부를 제어하는 것을 특징으로 하는 시트 적층장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 커팅부에 의해 상기 커팅된 복수의 시트를 스틸부품 상에 안착시키는 안착부;
    상기 안착부를 상기 복수의 시트로 하강 이동되도록 구동하는 안착구동부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 외부이송기에 의해 상기 스틸부품이 상기 베드 상에 위치하면 상기 커팅된 복수의 시트를 상기 스틸부품 상에 안착시키도록 상기 안착구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 시트적층장치.
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