KR20210117441A - 차체용 플러그 자동 장착 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

차체용 플러그 자동 장착 장치가 개시된다. 개시된 차체용 플러그 자동 장착 장치는, 이송라인을 따라 이송되는 차체 하부의 배출 홀들에 플러그를 자동으로 장착하기 위한 것으로서, ⅰ)배출 홀들에 대응하여 설정된 티칭 경로를 따라 동작하는 핸들링 로봇과, ⅱ)핸들링 로봇의 아암 선단에 마운트 프레임을 통해 설치되며, 플러그를 진공 압력으로 흡착하고, 실린더 구동에 의해 플러그를 설정된 위치로 이동시키는 복수 개의 플러그 장착 툴들과, ⅲ)플러그 장착 툴과 연결되며, 플러그의 흡착 부분으로 설정된 진공 압력을 인가하는 진공 이젝터와, ⅳ)핸들링 로봇의 아암에 작용하는 토크 변화와, 진공 이젝터에서의 진공 압력 변화를 신호로서 취득하여 플러그의 장착 불량 여부를 판정하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

차체용 플러그 자동 장착 장치 및 방법 {AUTOMATIC MOUNTING SYSTEM AND NETHOD FOR VEHICLE PLUG}

본 발명의 실시 예는 차체 조립 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체 하부의 홀들을 막는 플러그들을 자동 장착할 수 있는 차체용 플러그 자동 장착 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 조립 공정에서는 차체의 부식 방지 등을 위하여 그 차체에 도장처리를 한다. 이에 차체의 패널에는 도장에 사용된 도료 등을 차체의 외부로 배출시키기 위한 배출 홀들이 형성되어 있다.

상기와 같은 차체 패널의 배출 홀들을 그대로 방치할 경우, 차량의 주행 중 각종 소음이나 배기가스 등이 차내로 유입될 수 있고, 차체 패널의 부식이 유발될 수 있기 때문에, 의장 공정에서는 플러그를 배출 홀들에 끼우고 있다.

이러한 의장 공정에서는 이송라인을 따라 이송되는 차체 하측에서 작업자의 손으로 플러그를 차체 패널의 배출 홀에 끼우는데, 차체의 사양에 따라 위치 별로 서로 상이한 형태 및 크기 등의 플러그를 차체 패널의 배출 홀들에 끼운다.

그런데, 종래 기술에서는 차체의 하측에서 작업자의 손가락, 손바닥 등으로 플러그를 누르거나 두드리는 방식으로 차체 패널의 배출 홀들에 장착하기 때문에, 작업자의 지속적인 반복 작업으로 인해 신체의 근 골격 계통 질환을 유발시킬 수 있다.

더 나아가, 종래 기술에서는 작업자의 부주의로 인해 차체 패널에 배출 홀들에 플러그를 오 장착하거나 미 장착하는 경우가 발생하게 되는 바, 이로 인해 완성 차량의 수밀 문제, 그리고 외부 소음 및 배기가스 등이 차내로 유입되는 문제를 야기할 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 플러그들을 로봇 협동 방식으로 차체에 자동 장착하며, 플러그의 장착 불량을 저감시킬 수 있도록 한 차체용 플러그 자동 장착 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치는, 이송라인을 따라 이송되는 차체 하부의 배출 홀들에 플러그를 자동으로 장착하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 배출 홀들에 대응하여 설정된 티칭 경로를 따라 동작하는 핸들링 로봇과, ⅱ)상기 핸들링 로봇의 아암 선단에 마운트 프레임을 통해 설치되며, 상기 플러그를 진공 압력으로 흡착하고, 실린더 구동에 의해 상기 플러그를 설정된 위치로 이동시키는 복수 개의 플러그 장착 툴들과, ⅲ)상기 플러그 장착 툴과 연결되며, 상기 플러그의 흡착 부분으로 설정된 진공 압력을 인가하는 진공 이젝터와, ⅳ)상기 핸들링 로봇의 아암에 작용하는 토크 변화와, 상기 진공 이젝터에서의 진공 압력 변화를 신호로서 취득하여 상기 플러그의 장착 불량 여부를 판정하는 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 장치에 있어서, 상기 핸들링 로봇은 설정된 토크로 동작하며, 상기 플러그 장착 툴에 흡착된 플러그를 상기 배출 홀들에 장착할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 장치에 있어서, 상기 핸들링 로봇은 상기 제어기에 의해 설정된 방향으로 설정된 힘을 인가하며, 장착 작업점(Tool Center Point)의 위치 감지가 가능한 다 관절 로봇으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 장치에 있어서, 상기 플러그 장착 툴은 전후진 작동하는 작동 로드를 가지며 상기 마운트 프레임에 고정되게 설치되는 작동 실린더와, 상기 작동 로드의 선단에 상기 진공 이젝터와 연결되게 설치되며, 상기 플러그를 진공 압력으로서 흡착하는 흡착 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 장치에 있어서, 상기 진공 이젝터는 상기 흡착 모듈과 연결되어 진공 압력을 발생시키며, 진공 압력 변화를 감지하고 그 감지 신호를 상기 제어기로 출력할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 방법은, 핸들링 로봇의 아암 선단에 구비된 플러그 장착 툴들을 포함하는 상술한 바와 같은 차체용 플러그 자동 장착 장치를 이용하여 차체 하부의 배출 홀들에 플러그를 자동으로 장착하는 과정으로서, (a) 상기 플러그 장착 툴들의 흡착 모듈에 플러그를 끼운 상태로, 진공 이젝터를 통해 상기 흡착 모듈에 진공 압력을 인가하는 과정과, (b) 상기 플러그 장착 툴들 중 어느 하나의 흡착 모듈을 실린더 구동에 의해 전진 이동시키고, 상기 핸들링 로봇의 아암을 설정된 장착 진행방향으로 이동시키며, 상기 플러그를 상기 배출 홀에 장착하는 과정과, (c) 상기 핸들링 로봇의 토크 변화를 감지하고, 그 토크 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 흡착 모듈을 실린더 구동에 의해 후진 이동시키는 과정과, (d) 상기 진공 이젝터를 통해 진공 압력 변화를 감지하고, 그 진공 압력 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 것으로 판정하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 방법은, 상기 핸들링 로봇을 통해 상기 플러그를 상기 배출 홀에 장착하는 과정에, 상기 핸들링 로봇의 토크 변화를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 방법은, 상기 (c) 과정에서, 상기 토크 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 것으로 1차 판정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 방법에 있어서, 상기 진공 이젝터는 상기 플러그의 흡착 과정 및 장착 과정, 그리고 상기 흡착 모듈의 후진 이동 과정에 진공 압력을 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 방법에 있어서, 상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 상태에서, 상기 흡착 모듈은 후진 이동에 의해 상기 플러그로부터 분리될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 방법에 있어서, 상기 (d) 과정에서는 상기 흡착 모듈이 상기 플러그로부터 분리될 때의 진공 압력 변화를 감지하고, 그 진공 압력 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 것으로 2차 판정할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 플러그들을 핸들링 로봇과 플러그 장착 툴의 협동 방식으로 차체에 자동 장착할 수 있으므로, 작업자의 지속적인 반복 작업으로 인한 근 골격 계통의 신체 질환 유발을 방지할 수 있고, 차체에 대한 플러그의 오 장착 및 미 장착을 방지할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 플러그의 장착 상태를 자동으로 검사할 수 있으므로, 차체에 대한 플러그의 오 장착을 방지할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치에 적용되는 플러그 장착 툴들 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 ...유닛, ...수단, ...부, ...부재 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치(100)은 자동차 조립라인에서 각종 내/외장 부품 등의 의장부품을 차체(1)에 조립하는 의장 조립라인에 적용될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시 예는 차체 조립 공정에서 차체 부품으로서의 도어, 트렁크 리드, 테일 게이트 등과 같은 무빙 부품을 차체(1)에 조립한 상태로, 그 차체(1)에 엔진, 트랜스미션, 내, 외장재 등을 조립하는 의장 조립 공정에 적용될 수 있다.

더 나아가, 상기 의장 조립 공정에서는 본 발명의 실시 예와 관련된 플러그(3)(당 업계에서는 "그로멧" 이라고도 한다), 그 외 케이블 앗세이 등과 같은 의장 소물 부품들을 차체(1)에 장착하고 있다.

본 발명의 실시 예에 적용되는 상기 플러그(3)는 차체(1)의 하부 구조에 장착된다. 이하에서는 작업장의 상측에서 이송라인(5)를 따라 이송되는 차체(1)를 기준으로, 그 차체(1)의 하부 패널(2)에 플러그(3)를 장착하는 예를 설명하기로 한다.

여기서, 상기 플러그(3)는 하부 패널(2)에 형성된 다수 개의 배출 홀(2a)들에 장착된다. 상기 플러그(3)는 배출 홀(2a)의 가장자리에 결합되며 그 홀을 막는 것으로, 고무소재 또는 플라스틱 소재로 이루어진다.

상기 배출 홀(2a)들은 차체(1)의 세척 작업에 의한 세척수 및 이물질, 그리고 차체(1)의 도장처리에 사용된 도료 등을 차체(1)의 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 상기 배출 홀(2a)들은 스폿 용접 건이 지나갈 수 있는 용접 건 통과 홀 및 각종 지그 장치의 툴링 핀이 끼워질 수 있는 툴링 홀로서의 역할도 하게 된다.

상기 플러그(3)는 배출 홀(2a)의 가장자리에 결합되며 그 홀을 완전 폐쇄할 수 있고, 전선 케이블이 통과하는 구멍을 형성할 수도 있다. 이러한 플러그(3)는 배출 홀(2a)에 삽입되는 삽입부(4)와, 그 삽입부(4)와 일체로 연결되며 하부 패널(2)의 배출 홀(2a) 가장자리 부분을 지지하는 플랜지부(6)를 포함하고 있다.

그리고, 상기 삽입부(4)와 플랜지부(6) 사이에는 하부 패널(2)의 배출 홀(2a) 가장자리 부분에 끼워지는 홈(8)을 형성하고 있다. 예를 들면, 상기 플러그(3)는 홈(8)에 하부 패널(2)의 배출 홀(2a) 가장자리 부분이 끼워질 수 있을 정도로 탄성 변형이 가능한 고무 사출 제품으로 구비될 수 있다.

그러나, 본 발명의 보호범위가 상기한 바와 같이 차체(1)의 하부 패널(2)에 구비된 배출 홀(2a)들에 플러그(3)를 장착하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 패널 부품 구멍에 다양한 형상의 플러그를 장착하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수도 있다.

통상적으로 당 업계에서는 차체의 이송방향을 T 방향, 차폭 방향을 L 방향, 차체의 높이방향을 H 방향이라고 한다. 그러나 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 LTH 방향을 기준으로 하지 않고, 차체 길이방향, 차체 높이방향 및 차폭 방향을 기준으로 한다.

또한, 이하에서는 뒤에서 더욱 설명될 플러그 장착 툴을 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명하는데, 상측을 향하는 부분을 상단부, 상부, 상단 및 상면으로 정의하고, 하측을 향하는 부분을 하단부, 하부, 하단 및 하면으로 정의할 수 있다.

하지만, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 하부 패널(2)의 배출 홀(2a) 위치, 그 배출 홀(2a)에 대한 플러그(3)의 장착 위치, 플러그 장착 툴의 기준 위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

더 나아가, 하기에서의 단(일측 단 또는 다른 일측 단)은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(일측 단부 또는 다른 일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치(100)은 플러그(3)를 로봇 협동 방식으로 차체 하부 패널(2)의 배출 홀(2a)들에 자동 장착할 수 있으며, 배출 홀(2a)에 대한 플러그(3)의 장착 불량을 최소화 시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 차체용 플러그 자동 장착 장치(100)은 기본적으로, 핸들링 로봇(10), 플러그 장착 툴(30)들, 진공 이젝터(50), 그리고 제어기(70)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 핸들링 로봇(10)은 이송라인(5)의 하측에서 작업장의 바닥에 설치된다. 상기 핸들링 로봇(10)은 차체(1)의 배출 홀(2a)에 대응하여 설정된 티칭 경로를 따라 로봇 동작한다. 이와 같은 핸들링 로봇(10)의 로봇 동작은 뒤에서 더욱 설명될 제어기(70)에 의해 제어된다. 그리고, 상기 핸들링 로봇(10)은 제어기(70)에 의해 설정된 토크로 로봇 동작한다.

이러한 핸들링 로봇(10)은 아암을 설정된 티칭 경로로 이동시키며, 그 아암을 통해 티칭 경로를 따라 설정된 힘을 인가할 수 있다. 예를 들면, 상기 핸들링 로봇(10)은 제어기(70)에 의해 설정된 방향으로 설정된 힘을 가할 수 있는 힘 제어(컴플라이언스 제어) 및 자세제어 기능과, 장착 작업점(Tool Center Point)의 위치 감지 기능 등을 가진 6축 이상의 다 관절 로봇으로 구비될 수 있다.

상기한 바와 같은 핸들링 로봇(10)은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 다 관절 로봇으로 이루어지므로, 본 명세서에서 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

더 나아가, 상기 핸들링 로봇(10)은 작업장의 바닥에서 설정된 이동 경로를 따라 이동될 수 있다. 예를 들면, 상기 핸들링 로봇(10)은 구동부(11)에 의해 가이드 레일(13)에 슬라이드 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 핸들링 로봇(10)은 가이드 레일(13)을 따라 차체(1)의 길이 방향으로 왕복 이동 가능하게 구비된다. 그리고 상기 구동부(11)는 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 공지 기술의 이동장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 플러그 장착 툴(30)들은 플러그(3)를 규제한 상태로 실린더 구동에 그 플러그(3)를 차체(1)의 배출 홀(2a)들 측에 정 위치시키는 기능을 하게 된다.

상기에서 규제라 함은 자중 또는 외력 등에 의해 플러그(3)가 플러그 장착 툴(30)로부터 이탈되지 않게 그 플러그(3)를 잡고 있는 홀딩(holding) 상태를 의미한다.

그리고, 상기 플러그 장착 툴(30)은 플러그(3)를 차체(1)의 배출 홀(2a)들 측에 정 위치시킨 상태에서, 핸들링 로봇(10)의 로봇 동작에 의해 플러그(3)를 배출 홀(2a)들에 장착하는 기능도 하게 된다.

즉, 상기 핸들링 로봇(10)은 플러그 장착 툴(30)들을 통해 플러그(3)를 차체(1)의 배출 홀(2a)들 측에 정 위치시킨 상태에서, 설정된 토크로 동작하며, 그 플러그 장착 툴(30)에 규제(흡착)된 플러그(3)를 배출 홀(2a)들에 장착할 수 있다.

이와 같은 플러그 장착 툴(30)은 핸들링 로봇(10)의 아암 선단에 설치된다. 이하에서는 하기의 도면들을 참조하여 플러그 장착 툴(30)의 구성을 더욱 자세하게 설명한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치에 적용되는 플러그 장착 툴들 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 플러그 장착 툴(30)은 마운트 프레임(31)을 통하여 핸들링 로봇(10)의 아암 선단에 설치된다. 상기 플러그 장착 툴(30)은 플러그(3)를 진공 압력으로 흡착하고, 실린더 구동에 의해 그 플러그(3)를 설정된 위치 즉, 차체(1)의 배출 홀(2a)들 측으로 이동시킬 수 있다.

상기에서 마운트 프레임(31)은 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 장착하기 위한 것으로, 핸들링 로봇(10)의 아암 선단에 고정되게 설치된다. 상기 마운트 프레임(31)은 핸들링 로봇(10)의 아암 선단 측에 구비된 툴 체인저(도면에 도시되지 않음)를 통해 그 핸들링 로봇(10)의 아암 선단 측에 고정되거나 그 아암 선단 측으로부터 분리될 수 있다.

이러한 마운트 프레임(31)은 각종 브라켓, 지지블록, 플레이트, 하우징, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들을 구비할 수도 있다. 상기한 부속 요소들은 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 마운트 프레임(31)에 설치하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 마운트 프레임(31)으로 통칭한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기와 같은 플러그 장착 툴(30)은 작동 실린더(33)와 흡착 모듈(35)을 포함하고 있다.

상기 작동 실린더(33)는 마운트 프레임(31)에 고정되게 설치된다. 상기 작동 실린더(33)는 예를 들어, 공압에 의해 전후진 작동하는 작동 로드(34)를 포함하고 있다. 상기 작동 로드(34)는 공압에 의해 설정된 스트로크 만큼 상하 방향(도면 기준)을 따라 이동 가능하게 구비된다.

상기 흡착 모듈(35)은 플러그(3)를 지지하며 그 플러그(3)를 진공 압력으로서 흡착(규제)하는 것으로서, 작동 실린더(33)의 작동 로드(34) 선단에 고정되게 설치된다. 상기 흡착 모듈(35)은 작동 실린더(33)의 구동에 의해 스트로크 작동하는 작동 로드(34)를 통하여 전진 및 후진 이동 가능하게 구비된다.

이러한 흡착 모듈(35)은 흡착부재(37)를 포함하고 있다. 상기 흡착부재(37)는 플러그(3)를 지지하는 것으로, 도면을 기준할 때, 상단이 개방된 형태로 구비된다. 이러한 흡착부재(37)는 플러그(3)를 지지하는데, 이 때 플러그(3)의 삽입부(4)는 흡착부재(37)의 상단(개방단)으로부터 일부 돌출된 상태를 유지한다. 더 나아가, 상기 흡착부재(37)는 진공 압력으로서 플러그(3)를 흡착하기 위해, 상단에 대응되는 바닥 측에 적어도 하나의 흡착 홀(39)이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 진공 이젝터(50)는 흡착 모듈(35)의 흡착부재(37)에 끼워진 플러그(3)를 진공 압력으로서 흡착하기 위해 그 흡착부재(37)에 설정된 진공 압력을 인가하기 위한 것이다.

이러한 진공 이젝터(50)는 플러그 장착 툴(30)의 흡착 모듈(35)에서 흡착부재(37)와 진공 조성 라인(51)을 통해 연결되는 바, 진공 압력을 발생시키며, 그 진공 압력 변화를 감지하고 그 감지 신호를 뒤에서 더욱 설명될 제어기(70)로 출력할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제어기(70)는 플러그 자동 장착 장치(100)의 전반적인 시스템 운용을 제어하는 컨트롤러로서, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 제어 프로세서로 구현될 수 있으며, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 내용을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.

이러한 제어기(70)는 핸들링 로봇(10)의 장착 작업점(TCP) 위치 감지를 통한 핸들링 로봇(10)의 힘 제어를 컨트롤 하며, 플러그 장착 툴(30)의 흡착 모듈(35)에 규제된 플러그(3)를 핸들링 로봇(10)을 통해 차체(1)의 배출 홀(2a)에 장착하는 과정에, 그 핸들링 로봇(10)의 아암에 작용하는 토크 변화와, 진공 이젝터(50)에서의 진공 압력 변화를 신호로서 취득하여 플러그(3)의 장착 불량 여부를 판정할 수 있다.

여기서, 상기 힘 제어는 핸들링 로봇(10)에 적용된 힘 센서 또는 토크 센서를 이용한 것으로, 차체(1)의 배출 홀(2a)에 해당하는 장착 작업점(TCP)을 기준으로, 핸들링 로봇(10)이 플러그(3)가 장착되는 방향으로 일정한 속도의 크기의 힘을 지그시 가압하는 로봇 제어 방식을 의미한다. 이때, 상기 핸들링 로봇(10)은 힘 제어를 통한 플러그(3)의 장착 시, 플러그(3)가 배출 홀(2a)에 잘못 장착되거나 아암에 작용하는 토크 부하를 감지할 수 있다. 그리고, 상기 핸들링 로봇(10)은 아암을 통해 나선 운동을 하며 배출 홀(2a)의 위치를 감지하면서 힘 제어를 통해 플러그(3)를 배출 홀(2a)에 장착할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 핸들링 로봇(10)의 아암 선단에 장착된 플러그 장착 툴(30)에 있어서, 흡착 모듈(35)의 흡착부재(37)에는 플러그(3)가 규제된 상태에 있다(S11 단계).

여기서, 상기 흡착 모듈(35)들은 작동 실린더(33)의 후진 작동에 의해 후진 이동된 상태에 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는 진공 이젝터(50)에서 진공 압력을 발생시키고 그 진공 압력을 흡착 모듈(35)에 인가하며, 플러그(3)를 흡착 모듈(35)들의 흡착부재(37)에 진공 압력으로서 흡착하고 있다. 이때, 상기 플러그(3)의 삽입부(4)는 흡착부재(37)의 상단(개방단)으로부터 일부 돌출된 상태를 유지하고 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 차체(1)의 배출 홀(2a)에 장착될 플러그(2)를 규제하고 있는 플러그 장착 툴(30)의 흡착 모듈(35)을 작동 실린더(33)의 전진 작동으로 전진 이동시킨 상태에 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 차체(1)의 배출 홀(2a)에 해당하는 장착 작업점(TCP)을 기준으로, 제어기(70)의 힘 제어 및 자세 제어에 의한 핸들링 로봇(10)의 로봇 동작으로 아암을 통해 플러그 장착 툴(30)들을 설정된 방향(플러그 장착 진행방향)을 따라 설정된 토크와 속도로 이동시킨다(S12 단계).

즉, 본 발명의 실시 예에서는 플러그 장착 툴(30)의 목표 이동량을 기준으로, 흡착 모듈(35)의 흡착부재(37)에 규제된 플러그(3)의 삽입부(4)를 핸들링 로봇(10)에 의한 설정된 토크로서 차체(1)의 배출 홀(2a)에 삽입한다(S13 단계).

이 과정에서는 도면을 기준할 때, 상기 흡착부재(37)의 상단(개방단)으로부터 돌출된 삽입부(4)의 일부를 배출 홀(2a)에 삽입한다. 그러면, 상기와 같이 삽입부(4)의 일부가 배출 홀(2a)에 삽입됨에 따라, 흡착부재(37)는 하부 패널(2)의 배출 홀(2a) 가장자리 부분에 접촉하게 되고, 플러그(3)는 삽입부(4)와 플랜지부(6) 사이의 홈(8)을 통해 하부 패널(2)의 배출 홀(2a) 가장자리 부분에 끼워지며 차체(1)에 장착된다.

이때, 상기 핸들링 로봇(10)의 장착 작업점(TCP)은 흡착모듈(35)의 말단 위치로 설정되어 있고, 상기 진공 이젝터(50)는 진공 압력을 흡착 모듈(35)에 계속 인가하고 있다.

상기와 같이 플러그(3)를 배출 홀(2a)에 장착하는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 핸들링 로봇(10)의 토크 변화를 감지하고 그 감지 신호를 제어기(70)로 출력한다(S14 단계).

여기서, 상기 토크 변화라 함은 플러그(3)가 배출 홀(2a)에 완전히 장착되었을 때, 흡착부재(37)와 배출 홀(2a) 주변부와의 접촉에 의해 핸들링 로봇(10)의 아암에 인가되는 장착 반력을 의미한다.

이에, 상기 제어기(70)는 핸들링 로봇(10)의 토크 변화 량이 설정된 기준 값을 만족하는지를 판단하는데(S15 단계), 그 토크 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 플러그(3)가 배출 홀(2a)에 정상 장착된 것으로 1차 판정한다(S16 단계).

만약, 상기 제어기(70)를 통하여 토크 변화 량이 기준 값을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 본 발명의 실시 예에서는 플러그(3)가 배출 홀(2a)에 불량 장착된 것으로 판정한다(S17 단계).

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 제어기(70)를 통해 핸들링 로봇(10)의 토크 변화 량이 설정된 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 작동 실린더(33)를 후진 작동시키며, 흡착 모듈(35)을 후진 이동시킨다(S18 단계). 이때, 상기 진공 이젝터(50)는 진공 압력을 흡착 모듈(35)에 계속 인가하고 있다.

이에, 상기 흡착 모듈(35)은 후진 이동에 의해 플러그(3)로부터 분리되는데, 진공 이젝터(50)에 의해 흡착 모듈(35)에 인가되는 진공 압력이 변화하게 된다. 그러면, 상기 진공 이젝터(50)는 흡착 모듈(35)이 플러그(3)로부터 분리될 때의 진공 압력 변화 량을 감지하고 그 감지 신호를 제어기(70)로 출력한다(S19 단계).

상기한 제어기(70)는 진공 압력 변화 량이 설정된 기준 값을 만족하는지를 판단하는데(S20 단계), 그 진공 압력 변화 량이 설정된 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 플러그(1)가 배출 홀(2a)에 정상 장착된 것으로 2차 판정한다(S21 단계).

만약, 상기 제어기(70)를 통하여 진공 압력 변화 량이 기준 값을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 본 발명의 실시 예에서는 플러그(3)가 배출 홀(2a)에 불량 장착된 것으로 판정한다(S22 단계).

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 차체(1)의 배출 홀(2a)들에 플러그(3)들을 로봇 협동 방식으로 자동 장착할 수 있게 되며, 그 배출 홀(2a)들에 대한 플러그(3)의 장착 불량 여부를 판정할 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 차체용 플러그 자동 장착 장치(100)에 의하면, 플러그(3)들을 로봇 협동 방식으로 차체 하부 패널(2)의 배출 홀(2a)들에 자동 장착할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 작업자의 수작업에 의한 플러그 장착 작업 공수 및 작업 인원을 절감할 수 있고, 작업자의 지속적인 반복 작업으로 인한 근 골격 계통의 신체 질환 유발을 방지할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 핸들링 로봇(10)의 아암에 작용하는 토크 변화와 진공 이젝터(50)에서의 진공 압력 변화를 이용하여 플러그(3)의 장착 상태를 검사할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 차체(1)에 대한 플러그(3)의 오 장착을 방지할 수 있으며, 플러그(3)의 오 장착 및 미 장착에 따른 차량의 품질 문제 발생을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 차체 2: 하부 패널
2a: 배출 홀 3: 플러그
4: 삽입부 5: 이송라인
6: 플랜지부 8: 홈
10: 핸들링 로봇 11: 구동부
13: 가이드 레일 30: 플러그 장착 툴
31: 마운트 프레임 33: 작동 실린더
34: 작동 로드 35: 흡착 모듈
37: 흡착부재 39: 흡착 홀
50: 진공 이젝터 51: 진공 조성 라인
70: 제어기 100: 플러그 자동 장착 장치

Claims (11)

1. 이송라인을 따라 이송되는 차체 하부의 배출 홀들에 플러그를 자동으로 장착하기 위한 차체용 플러그 자동 장착 장치로서,
   상기 배출 홀들에 대응하여 설정된 티칭 경로를 따라 동작하는 핸들링 로봇;
   상기 핸들링 로봇의 아암 선단에 마운트 프레임을 통해 설치되며, 상기 플러그를 진공 압력으로 흡착하고, 실린더 구동에 의해 상기 플러그를 설정된 위치로 이동시키는 복수 개의 플러그 장착 툴들;
   상기 플러그 장착 툴과 연결되며, 상기 플러그의 흡착 부분으로 설정된 진공 압력을 인가하는 진공 이젝터; 및
   상기 핸들링 로봇의 아암에 작용하는 토크 변화와, 상기 진공 이젝터에서의 진공 압력 변화를 신호로서 취득하여 상기 플러그의 장착 불량 여부를 판정하는 제어기;
   를 포함하는 차체용 플러그 자동 장착 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 핸들링 로봇은,
   설정된 토크로 동작하며, 상기 플러그 장착 툴에 흡착된 플러그를 상기 배출 홀들에 장착하는 차체용 플러그 자동 장착 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 핸들링 로봇은,
   상기 제어기에 의해 설정된 방향으로 설정된 힘을 인가하며, 장착 작업점(Tool Center Point)의 위치 감지가 가능한 다 관절 로봇으로 구비되는 차체용 플러그 자동 장착 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 플러그 장착 툴은,
   전후진 작동하는 작동 로드를 가지며 상기 마운트 프레임에 고정되게 설치되는 작동 실린더와,
   상기 작동 로드의 선단에 상기 진공 이젝터와 연결되게 설치되며, 상기 플러그를 진공 압력으로서 흡착하는 흡착 모듈
   을 포함하는 차체용 플러그 자동 장착 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 진공 이젝터는,
   상기 흡착 모듈과 연결되어 진공 압력을 발생시키며, 진공 압력 변화를 감지하고 그 감지 신호를 상기 제어기로 출력하는 차체용 플러그 자동 장착 장치.
6. 핸들링 로봇의 아암 선단에 구비된 플러그 장착 툴들을 포함하는 청구항 1의 차체용 플러그 자동 장착 장치를 이용하여 차체 하부의 배출 홀들에 플러그를 자동으로 장착하는 차체용 플러그 자동 장착 방법으로서,
   (a) 상기 플러그 장착 툴들의 흡착 모듈에 플러그를 끼운 상태로, 진공 이젝터를 통해 상기 흡착 모듈에 진공 압력을 인가하는 과정;
   (b) 상기 플러그 장착 툴들 중 어느 하나의 흡착 모듈을 실린더 구동에 의해 전진 이동시키고, 상기 핸들링 로봇의 아암을 설정된 장착 진행방향으로 이동시키며, 상기 플러그를 상기 배출 홀에 장착하는 과정;
   (c) 상기 핸들링 로봇의 토크 변화를 감지하고, 그 토크 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 흡착 모듈을 실린더 구동에 의해 후진 이동시키는 과정; 및
   (d) 상기 진공 이젝터를 통해 진공 압력 변화를 감지하고, 그 진공 압력 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 것으로 판정하는 과정;
   을 포함하는 차체용 플러그 자동 장착 방법.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 핸들링 로봇을 통해 상기 플러그를 상기 배출 홀에 장착하는 과정에, 상기 핸들링 로봇의 토크 변화를 감지하는 차체용 플러그 자동 장착 방법.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 (c) 과정에서,
   상기 토크 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 것으로 1차 판정하는 차체용 플러그 자동 장착 방법.
9. 제6 항에 있어서,
   상기 진공 이젝터는,
   상기 플러그의 흡착 과정 및 장착 과정, 그리고 상기 흡착 모듈의 후진 이동 과정에 진공 압력을 발생시키는 차체용 플러그 자동 장착 방법.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 상태에서, 상기 흡착 모듈은 후진 이동에 의해 상기 플러그로부터 분리되는 차체용 플러그 자동 장착 방법.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 (d) 과정에서는,
    상기 흡착 모듈이 상기 플러그로부터 분리될 때의 진공 압력 변화를 감지하고, 그 진공 압력 변화 량이 기준 값을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 플러그가 상기 배출 홀에 정상 장착된 것으로 2차 판정하는 차체용 플러그 자동 장착 방법.
    

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