KR20230170449A - 자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법 - Google Patents

자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20230170449A
KR20230170449A KR1020220070935A KR20220070935A KR20230170449A KR 20230170449 A KR20230170449 A KR 20230170449A KR 1020220070935 A KR1020220070935 A KR 1020220070935A KR 20220070935 A KR20220070935 A KR 20220070935A KR 20230170449 A KR20230170449 A KR 20230170449A
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Abstract

본 발명은 자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상부프레임과 하부프레임을 용접 가공하여 형성된 자동차 도어프레임의 휘 변형을 교정하기 위한 자동차 도어프레임 교정 시스템에 있어서, 상기 상부프레임의 휨 변형 위치를 측정하는 제1센서 및 제2센서와; 상기 제1센서 및 제2센서를 구동시키는 센서드라이버와; 상기 제1센서 및 제2센서를 따른 상부프레임의 휨 방향 및 거리 정보를 연산하여 변형데이터를 검출하는 측정부와; 도어프레임의 특성에 따라 기준데이터가 미리 저장된 저장부와; 상기 상부프레임을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 물리적으로 수행하는 제1교정로봇 및 제2교정로봇과; 상기 측정부의 변형데이터와 저장부의 기준데이터를 비교 및 판단하여 교정데이터를 산출하는 산출부와; 상기 산출부의 교정데이터를 받아 상기 제1교정로봇 및 제2교정로봇의 교정 동작을 제어하는 교정부와; 교정 완료된 상기 도어프레임의 상부프레임을 제1센서 및 제2센서로 측정한 측정데이터와 기준데이터의 일치 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 시스템을 제공함과 더불어, 상부프레임과 하부프레임을 용접 가공하여 형성된 자동차 도어프레임의 휘 변형을 교정하기 위한 자동차 도어프레임 교정 방법에 있어서, 도어프레임의 상부프레임이 제1센서 및 제2센서의 사이에 위치되도록 고정 배치하는 준비단계와; 제1센서 및 제2센서를 이용하여 상기 상부프레임의 휨 변형 위치를 측정하는 측정단계와; 측정된 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 위해 상부프레임의 휨 방향 및 거리 정보를 교정부에서 연산하여 교정 제어를 위한 데이터 전송 패킷을 생성하는 산출단계와; 제1교정로봇 및 제2교정로봇이 상기 데이터 전송 패킷을 수신하여 상기 상부프레임을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정하는 교정단계와; 교정단계 후 교정 완성 여부를 판단하는 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 벙법을 제공함으로 상부프레임과 하부프레임을 용접으로 일체화 할 때 열변형이 발생되어 휘어지는 경우 이를 자동으로 정밀하게 교정하는 자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법{Car door frame straightening system and method}
본 발명은 자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상부프레임과 하부프레임을 용접으로 일체화 할 때 열변형이 발생되어 휘어지는 경우 이를 자동으로 정밀하게 교정하는 자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 도어프레임(10)은 상부프레임(20)과 하부프레임(30)으로 구성된다. 도어프레임(10)의 제조과정에서 상부프레임(20)과 하부프레임(30)을 용접공정하여 도어프레임(10)가 완성된다.
도 1은 일반적인 도어프레임(10)의 예를 보여주는 도면이고, 도 2는 용접공정 후 상부프레임(20)의 변형된 예를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도어프레임(10)은 상부프레임(20)과 하부프레임(30)을 용접영역에서 상호 용접 가공하여 일체로 구성된다.
그런데, 용접공정시 용접열에 의해 상부프레임(20)이 바깥 방향 또는 안쪽 방향으로 휘어지는 변형이 발생하였다.
이러한, 변형이 발생되면 하부프레임(30)에서 상부프레임(20)으로 도어글라스가 원활하게 이동되기 어려우며 심하게는 상부프레임(20)으로 도어글라스가 이동될 수 없으므로 상부프레임(20)이 공차 범위 이상의 변형이 발생되면 휘어짐을 교정하기 위한 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있다.
따라서, 상부프레임(20)의 휘어짐을 교정하기 위한 작업으로 휘어짐 측정과 교정 작업을 대부분 수작업에 의존하고 있어서 많은 작업 시간을 소요하게 되어 생산성 저하에 주요 원인으로 작용하고 있으며, 휘어짐 측정과 교정 작업이 수작업으로 진행하기 때문에 생산 품질 관리에도 많은 어려움이 있다.
KR 10-1124988 B1 KR 10-1840787 B1
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 도어프레임 생산 과정에서 상부프레임의 휘어짐 변형을 감지하고 설정된 기준 위치로 교정을 위한 교정 작업을 자동화하여 생산성 향상과 더불어 품질 향상을 이룰 수 있는 자동차 도어프레임 교정 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부프레임과 하부프레임을 용접 가공하여 형성된 자동차 도어프레임의 휘 변형을 교정하기 위한 자동차 도어프레임 교정 시스템에 있어서, 상기 상부프레임의 휨 변형 위치를 측정하는 제1센서 및 제2센서와; 상기 제1센서 및 제2센서를 구동시키는 센서드라이버와; 상기 제1센서 및 제2센서를 따른 상부프레임의 휨 방향 및 거리 정보를 연산하여 변형데이터를 검출하는 측정부와; 도어프레임의 특성에 따라 기준데이터가 미리 저장된 저장부와; 상기 상부프레임을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 물리적으로 수행하는 제1교정로봇 및 제2교정로봇과; 상기 측정부의 변형데이터와 저장부의 기준데이터를 비교 및 판단하여 교정데이터를 산출하는 산출부와; 상기 산출부의 교정데이터를 받아 상기 제1교정로봇 및 제2교정로봇의 교정 동작을 제어하는 교정부와; 교정 완료된 상기 도어프레임의 상부프레임을 제1센서 및 제2센서로 측정한 측정데이터와 기준데이터의 일치 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 시스템을 제공한다.
상부프레임과 하부프레임을 용접 가공하여 형성된 자동차 도어프레임의 휘 변형을 교정하기 위한 자동차 도어프레임 교정 방법에 있어서, 도어프레임의 상부프레임이 제1센서 및 제2센서의 사이에 위치되도록 고정 배치하는 준비단계와; 제1센서 및 제2센서를 이용하여 상기 상부프레임의 휨 변형 위치를 측정하는 측정단계와; 측정된 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 위해 상부프레임의 휨 방향 및 거리 정보를 교정부에서 연산하여 교정 제어를 위한 데이터 전송 패킷을 생성하는 산출단계와; 제1교정로봇 및 제2교정로봇이 상기 데이터 전송 패킷을 수신하여 상기 상부프레임을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정하는 교정단계와; 교정단계 후 교정 완성 여부를 판단하는 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 벙법을 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 도어프레임의 생산 과정에서 상부프레임과 하부프레임의 용접 후 변형을 실시간으로 자동 측정하고 공차 이상으로 변형이 발생되는 경우 도어프레임의 재질에 따라 교정 작업을 자동으로 수행함으로 생산성 향상과 품질 향상을 크게 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 기존에 도어프레임의 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 용접공정 후 상부프레임의 변형된 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 도어프레임 교정 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3의 자동차 도어프레임 교정 시스템의 운영 프로세서를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 휘어짐 측정 및 교정 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 교정부에서 센서드라이버와 교정 로봇과 통신하는 과정을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 교정부에서 교정 로봇으로 제공하는 데이터 전송 패킷 포맷의 일 예를 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에겔 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 도어프레임(10) 교정 시스템의 구성이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 자동차 도어프레임(10) 교정 시스템은 제1센서(70) 및 제2센서(72)와 센서드라이버(74), 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82), 이더넷스위치(64), 교정부(60)와 저장부(62)를 포함하여 구성된다.
이러한, 자동차 도어프레임(10) 교정 시스템은 자동차 도어프레임(10) 생산 라인에 설치되어 도어프레임(10)의 용접공정 후 상부프레임(20)의 휨 변형을 실시간으로 감지하고 이를 설정된 기준 위치로 교정하기 위한 교정 작업을 자동으로 수행한다.
제1센서(70) 및 제2센서(72)는 상기 상부프레임(20)의 휨 변형 위치를 측정할 수 있으며, 현존하는 센서는 모두 적용할 수 있다.
센서드라이버(74)는 상기 제1센서(70) 및 제2센서(72)를 구동시킬 수 있다.
측정부(63) 제1센서(70) 및 제2센서(72)를 따른 상부프레임(20)의 휨 방향 및 거리 정보를 연산하여 변형데이터를 검출할 수 있다.
저장부(62)는 도어프레임(10)의 특성에 따라 기준데이터가 미리 저장된다.
한편, 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82) 상부프레임(20)을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 물리적으로 수행할 수 있다.
그리고, 측정부(63)의 변형데이터와 저장부(62)의 기준데이터를 비교 및 판단하여 교정데이터를 산출할 수 있도록 산출부(90)가 구비된다.
이때, 교정부(60)는 산출부(90)의 교정데이터를 받아 상기 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)의 교정 동작을 제어할 수 있다.
한편, 교정 완료된 상기 도어프레임(10)의 상부프레임(20)을 제1센서(70) 및 제2센서(72)로 측정한 측정데이터와 기준데이터의 일치 여부를 판단하는 판단부(92)를 구비할 수 있다.
교정부(60)와 저장부(62)는, 일반적 PC(Personal Computer)에 교정 제어를 위한 프로그램과 데이터 저장 및 관리를 위한 데이터베이스가 구성될 수 있으며 데이터 통신을 위한 서버 프로그램이 탑재될 수 있다.
교정부(60)와 센서드라이버(74), 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)은 이더넷스위치(64)를 통해서 연결된다.
이러한, 데이터 통신 방식에 의한 통신 연결 구성은 다양한 형태로 구형이 가능하다.
저장부(62)는 휨 변형에 대비하여 설정된 기준 위치로 교정을 위해 상부프레임(20)의 휨 방향 및 거리 정보를 연산하기 위한 도어프레임(10)의 특성에 따른 기준데이터가 저장된다.
교정부(60)는 센서드라이버(74)에 의해 제1센서(70) 및 제2센서(72)에서 측정된 상부프레임(20)의 휨 변형 위치를 측정하고, 저장부(62)에 저장된 기준데이터에 기초해서 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)의 교정 동작을 제어하여 휘어진 상기 상부프레임(20)을 설정된 기준 위치로 교정시키도록 제어한다.
제1센서(70) 및 제2센서(72)는 상부프레임(20)과 하부프레임(30)의 두 개의 용접영역에 각각 설치되어 상부프레임(20)과 하부프레임(30)의 용접공정 후 휘어짐 변형을 측정하여 교정부(60)로 제공한다.
이러한, 제1센서(70) 및 제2센서(72)는 설치 위치나 개수 및 종류는 다양한 변형이 가능하다.
제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)은 휘어진 상부프레임(20)을 설정된 기준 위치로 교정시키는데 소요되는 최소의 공정시간 혹은 횟수를 고려하여 최적의 장소에 위치하도록 하며, 교정부(60)로부터 교정 작업을 위한 데이터 전송 패킷을 수신하여 상부프레임(20)의 물리적인 교정 작업을 수행한다.
제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)은 자유도를 교정 작업에 적합하게 선택할 수 있으며 로봇 팔의 끝단에는 클램프가 구성되는 것이 바람직할 수 있다.
도 4는 도 3의 자동차 도어프레임(10) 교정 시스템의 운영 프로세서를 설명하기 위한 순서도이다.
상부프레임(20)과 하부프레임(30)을 용접 가공하여 형성된 자동차 도어프레임(10)의 휘 변형을 교정하기 위한 자동차 도어프레임(10) 교정 방법으로,
준비단계(S10), 측정단계(S20), 산출단계(S30), 교정단계(S40), 판단단계(S50)를 순차적으로 수행하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하여, 준비단계(S10)에서 교정부(60)는 도어프레임(10) 재질을 고려한 변형에 대한 휘 방향 및 크기 해석 방법을 준비할 수 있다.
즉, 준비단계(S10)는 준비단계(S10)는 도어프레임(10)의 상부프레임(20)이 제1센서(70) 및 제2센서(72)의 사이에 위치되도록 고정 배치를 수행할 수 있다.
측정단계(S20)는 제1센서(70) 및 제2센서(72)를 이용하여 상기 상부프레임(20)의 휨 변형 위치를 측정할 수 있다.
산출단계(S30)는 측정된 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 위해 상부프레임(20)의 휨 방향 및 거리 정보를 교정부(60)에서 연산하여 교정 제어를 위한 데이터 전송 패킷을 생성하여 제공할 수 있다.
교정단계(S40)는 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)이 상기 데이터 전송 패킷을 수신하여 상기 상부프레임(20)을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정할 수 있다.
마지막으로, 교정단계(S40) 후 교정 완성 여부를 판단하는 판단단계(S50)를 포함할 수 있다.
측정단계(S20)에서는 제1센서(70) 및 제2센서(72)를 이용하여 실시간으로 도어프레임(10)의 변형 좌표를 측정한다.
이어서, 교정단계(S40)에서는 제1센서(70) 및 제2센서(72) 측정 좌표에 의한 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)의 교정을 위한 교정데이터 적용 및 휨 동작을 수행한다.
이후, 산출단계(S30)에서는 제1센서(70) 및 제2센서(72)에 의해 다시 휨 상태를 측정하여 허용된 공차 범위 인가를 판단한다.
허용한 공차 범위에 있는 경우에는 보고단계으로 진행하여 교정부(60)에 상태를 보고한다.
그러나, 허용된 공차 범위에 위치하지 않는 경우 제어는 판단단계(S50)으로 진행하여 공정시간 경과 여부를 판단한다.
공정 시간 이내인 경우에는 제어는 다시 측정단계(S20)으로 진행한다.
도 5는 휘어짐 측정 및 교정 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도면 5에 의하면, 상부프레임(20)의 휘어짐 변형은 외측으로 휘어지거나 혹은 내측으로 휘어질 수 있는데 이러한, 변형 위치는 제1센서(70) 및 제2센서(72)에 의해서 측정된다.
외측으로 변형된 경우 제1교정로봇(80)은 상부프레임(20)을 내측으로 밀어서 교정을 시도하고, 내측으로 변형된 경우 제2교정로봇(82)이 상부프레임(20)을 외측으로 밀어서 교정을 시도한다.
교정부(60)는 도어프레임(10)의 재질에 따른 탄성 및 소성 특성에 따른 휨 변형 위치 대비 설정된 기준 위치까지의 이동 거리와 방향 그리고 힘의 크기를 연산하여 데이터 전송 패킷을 생성하고, 생성된 데이터 전송 패킷을 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)으로 전송함으로서 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)의 교정 동작을 제어한다.
도 6에 의하면, 교정부(60)에서 센서드라이버(74)와 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)과 통신하는 과정을 예시적으로 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 7에는 교정부(60)에서 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)으로 제공하는 데이터 전송 패킷 포맷의 일 예를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
여기서, Bending_R 값은 도어프레임(10)의 재료별 특성에 따른 교정을 위한 교정데이터가 적용될 것이다.
이러한, 교정데이터의 도출은 도어프레임(10)의 재질에 대한 변형데이터를 고려한 교정 힘과 관계를 시뮬레이션을 통해서 구할 수 있으며, 시뮬레이션은 재료별 특성에 따라 수행하여 교정 기준을 위한 데이터로서 저장부(62)에 저장하고 휨 변형 대비 설계 기준 위치와의 편차를 연산하여 교정 동작을 위한 데이터 전송 패킷을 생성한다.
이상에서 설명된 본 발명의 자동 도어 변형 교정 제어 시스템 및 방법의 실시예는 일시적인 것에 불과하여, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
그리고 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범우 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그러므로 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러가지로 변형 실시될 수도 있으나 본 발명의 청구범위를 크게 벗어나지 않는 한 폭넓게 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.
10: 도어프레임 20: 상부프레임
30: 하부프레임 40: 용접영역
50: 도어글라스 60: 교정부
62: 저장부 64: 이더넷스위치
70: 제1센서 72: 제2센서
74: 센서드라이버 80: 제1교정로봇
82: 제2교정로봇

Claims (4)

  1. 상부프레임(20)과 하부프레임(30)을 용접 가공하여 형성된 자동차 도어프레임(10)의 휘 변형을 교정하기 위한 자동차 도어프레임(10) 교정 시스템에 있어서,
    상기 상부프레임(20)의 휨 변형 위치를 측정하는 제1센서(70) 및 제2센서(72)와;
    상기 제1센서(70) 및 제2센서(72)를 구동시키는 센서드라이버(74)와;
    상기 제1센서(70) 및 제2센서(72)를 따른 상부프레임(20)의 휨 방향 및 거리 정보를 연산하여 변형데이터를 검출하는 측정부(63)와;
    도어프레임(10)의 특성에 따라 기준데이터가 미리 저장된 저장부(62)와;
    상기 상부프레임(20)을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 물리적으로 수행하는 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)과;
    상기 측정부(63)의 변형데이터와 저장부(62)의 기준데이터를 비교 및 판단하여 교정데이터를 산출하는 산출부(90)와;
    상기 산출부(90)의 교정데이터를 받아 상기 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)의 교정 동작을 제어하는 교정부(60)와;
    교정 완료된 상기 도어프레임(10)의 상부프레임(20)을 제1센서(70) 및 제2센서(72)로 측정한 측정데이터와 기준데이터의 일치 여부를 판단하는 판단부(92)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서드라이버(74)와 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)을 상기 교정부(60)와 통신하기 위한 이더넷스위치(64)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 교정부(60)는,
    상기 상부프레임(20)의 재질에 따른 탄성 및 소성 특성에 따라 휨 변형 위치 대비 설정된 기준 위치까지의 이동 거리와 방향 그리고 힘의 크기를 연산하여 데이터 전송 패킷을 생성하고, 생성된 상기 테이터 전송 패킷을 상기 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)으로 전송함으로서 상기 제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)의 교정 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 시스템.
  4. 상부프레임(20)과 하부프레임(30)을 용접 가공하여 형성된 자동차 도어프레임(10)의 휘 변형을 교정하기 위한 자동차 도어프레임(10) 교정 방법에 있어서,
    도어프레임(10)의 상부프레임(20)이 제1센서(70) 및 제2센서(72)의 사이에 위치되도록 고정 배치하는 준비단계(S10)와;
    제1센서(70) 및 제2센서(72)를 이용하여 상기 상부프레임(20)의 휨 변형 위치를 측정하는 측정단계(S20)와;
    측정된 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정을 위해 상부프레임(20)의 휨 방향 및 거리 정보를 교정부(60)에서 연산하여 교정 제어를 위한 데이터 전송 패킷을 생성하는 산출단계(S30)와;
    제1교정로봇(80) 및 제2교정로봇(82)이 상기 데이터 전송 패킷을 수신하여 상기 상부프레임(20)을 휨 변형 위치에서 설정된 기준 위치로 교정하는 교정단계(S40)와;
    교정단계(S40) 후 교정 완성 여부를 판단하는 판단단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 도어프레임 교정 벙법.
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KR101124988B1 (ko) 2009-11-18 2012-03-27 현대자동차주식회사 자동차용 도어 패널
KR101840787B1 (ko) 2010-07-06 2018-03-21 브로제 파초이크타일레 게엠베하 운트 코. 콤만디트게젤샤프트, 밤베르크 자동차 창 리프터

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