이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 헤밍장치에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤밍장치의 롤러 헤드와 플로팅 장치를 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 여기서는 패널에 대해 실질적으로 헤밍가공을 수행하는 롤러 헤드 수단과 최적의 베드 세팅을 위한 플로팅 수단을 보여준다.

상기 헤밍장치는 기본적으로 로봇, 특히 다관절 로봇을 이용하여 차체의 인너 패널과 아웃터 패널에 대한 헤밍가공을 수행하며, 로봇의 움직임을 따라 각 롤러들이 동작하면서 아웃터 패널의 테두리를 인너 패널의 안쪽으로 접어서 가압하는 헤밍을 수행한다.

특히, 헤밍을 수행하는 각 롤러들이 하나의 롤러 헤드(10)상에 소정의 배치 형태로 조합되는 롤러 어셈블리에 의해 3단계 헤밍가공을 일괄적으로 수행할 수 있고, 결국 별도의 후가공 없이 각 단계별 헤밍가공이 한 공정 내에서 효율적으로 이루어질 수 있다.

이를 위한 롤러 어셈블리의 조합을 살펴보면, 롤러 헤드(10)는 로봇측에 설치되며, 예를 들면 로봇측에 설치되는 플로팅 장치(20)가 갖는 프레임(21)상의 블럭 어셈블리(25)상에 설치되며, 헤드 블록에 조립되는 3개의 롤러를 포함한다.

상기 3개의 롤러는 헤밍가공 동안에 아웃터 패널의 테두리 위를 활주하면서 패널을 가압하는 부분으로서, 1단계 45°헤밍가공을 수행하는 45°헤밍 롤러(11)와, 2단계 90°헤밍가공을 수행하는 90°헤밍 롤러(12), 3단계 컬 헤밍가공을 수행하는 컬 헤밍 롤러(13)로 구성된다.

특히, 3개의 롤러는 소정의 각도로 배치되어 해당 헤밍가공을 수행하는데, 예를 들면 롤러 헤드를 정면에서 봤을 때 45°헤밍 롤러(11), 90°헤밍 롤러(12), 컬 컬 헤밍 롤러(13)의 순서로 90°간격을 유지하면서 배치되어 1단계 45°헤밍가공, 2단계 90°헤밍가공, 3단계 컬 헤밍가공을 차례로 수행할 수 있다.

여기서, 상기 45°헤밍 롤러(11)는 수직으로 세워진 다른 롤러들에 대해 45°경사진 자세로 조립되어 헤밍 전 90°상태로 제공되는 아웃터 패널의 테두리를 45°접어주는 헤밍을 수행한다.

특히, 상기 컬 헤밍 롤러(13)는 롤러의 축방향으로 상하부 직경이 서로 다른 단차를 갖는 롤러로서, 한 번의 가압 동작으로 패널에 대한 컬 헤밍을 자연스럽게 수행할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 컬 헤밍 롤러(13)는 롤러의 축방향을 기준으로 롤러 헤드(10)측과 인접한 롤러 하부의 직경이 그 상부의 직경보다 작도록 단차를 갖는 대경부(13a)와 소경부(13b)로 이루어져 있어, 2단계 90°헤밍가공이 완료된 후 마지막(3단계) 가공시에 컬 헤밍 롤러(13)의 대경부(13a)에 의해 아웃터 패널(100)의 절곡 처리된 부분의 일단측만이 가압되어 인너패널(120)에 접합되고, 인너패널(120)에 접합되지 않는 타단측은 컬 헤밍 롤러(13)의 소경부(13b)와 접촉되면서 균일한 'R'이 형성되어 전체적으로 패널 헤밍의 끝부분이 라운드진 컬 헤밍을 자연스럽게 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 롤러 헤드(10)의 헤밍작업 전, 후에 각 롤러를 패널측을 접하게 하거나 떨어지게 하는 수단으로 롤러 헤드 실린더(24)가 구비된다.

상기 롤러 헤드 실린더(24)는 롤러 헤드(10)의 뒷쪽에 배치되면서 그 로드를 이용하여 롤러 헤드측과 연결되어 있으며, 이에 따라 롤러 헤드 실린더(24)의 전후진 작동에 의해 롤러 헤드(10)상의 롤러들은 헤밍작업을 위해 패널측에 접하거나 헤밍작업을 마친 후에 패널측으로부터 떨어질 수 있다.

또한, 상기 롤러 헤드(10)는 롤러들의 활주시 정확한 안내를 위한 다수의 가이드 볼(도 6 내지 도 8의 도면부호 15 참조)을 포함한다.

상기 가이드 볼(15)은 헤드 블록상에 일부 삽입된 형태로 구름가능하게 설치되고, 각 롤러에 대향하여 그 맞은편에 배치되면서 헤밍을 위한 롤러 가압시 반대쪽을 받쳐주는 역할을 한다.

예를 들면, 롤러가 패널 테두리를 따라 활주하면서 헤밍을 수행하는 동안 가이드 볼(15)이 베드(14)의 안쪽면을 따라 구름 접촉하면서 함께 이동되므로, 헤밍시 패널을 사이에 두고 양쪽에 적절한 힘의 균형이 유지될 수 있고, 결국 전체 헤밍 구간에 걸쳐 고른 품질을 확보할 수 있다.

여기서, 롤러 활주시 안내를 위한 수단으로 본 발명의 경우처럼 헤드 블록상에 간단히 설치되는 가이드 볼 구조를 적용함으로써, 별도의 가이드 롤러 등과 같은 수단을 헤밍 롤러에 하나씩 배속시키는 등의 복잡한 구조를 배제할 수 있고, 결국 롤러 헤드의 소형화가 가능한 잇점을 제공할 수 있다.

상기 플로팅 장치(20)는 베드 장착시 패널상의 베드의 최적 장착위치를 세팅해주는 부분으로서, 패널의 위치에 따라 베드를 알맞게 장착시켜줄 수 있고, 이에 따라 헤밍가공시 우수한 품질을 확보할 수 있다.

이를 위하여, 상기 플로팅 장치(20)는 다관절 로봇, 예를 들면 롤러 헤드(10)가 장착되는 로봇에 설치되고, 로봇에 베드를 들고 이송 중 안전장치로서 베드의 클램핑을 위한 다수의 기계식 클램프(17c), 베드를 패널에 세팅할 때 위치를 잡아주기 위한 다수의 베드 세팅 핀(22), 베드를 움직여주기 위한 플로팅 실린더(23), 이것들(17c),(22),(23)을 지지하기 위한 프레임(21) 등을 포함하는 형태로 이루어진다.

이에 따라, 상기 플로팅 장치(20)는 행거 등의 직선이송기구로부터 공급받은 베드를 기계식 클램프(17c)로 클램핑한 다음, 로봇의 움직임에 의해 패널측으로 근접된 후, 위치결정용 핀(22)을 이용하여 베드상의 대략적인 세팅위치를 잡게 된다.

이러한 세팅시 패널의 위치가 달라진 경우, 패널의 기준홀에 맞게 플로팅 실린더가 자동으로 움직여(패널을 따라서) 패널에 맞게 베드 위치를 조절하여 세팅하게 된다.

이렇게 플로팅 장치(20)에 의해 패널상의 베드 세팅 위치가 결정되면, 후술하는 베드가 자체적으로 갖고 있는 흡착 패드, 기계식 클램프, 바디 위치결정 핀 등을 통해 베드가 정확한 위치에 세팅될 수 있다.

이와 같이 베드 세팅시 플로팅 장치를 이용함으로써 베드의 세팅이 좀더 용이하게, 또 정확하게 진행될 수 있고, 패널의 위치에 따라 베드가 적합하게 장착될 수 있다.

즉, 베드가 차체바디(패널)에 세팅될 때, 차체바디 1대 1대 마다 위치가 약간씩 변하기 때문에(상하 및 좌우 방향으로 약 2mm 정도) 이를 플로팅 실린더(23)의 작동을 이용하여 베드가 차체바디를 따라가면서 맞춰지도록 할 수 있다.

여기서, 미설명 부호 26은 플로팅 실린더의 상하방향 압력을 조절하는 장치를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤밍장치의 베드와 베드 세팅다이를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤밍장치의 베드 세팅다이를 안쪽에서 바라본 사시도이다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 베드(14)는 패널, 즉 아웃터 패널에 고정되는 부분으로서, 롤러(11,12,13)들에 의한 헤밍시 아웃터 패널의 바깥면을 받쳐주는 기준판 역할을 한다.

이러한 베드(14)는 패널의 외측 영역, 즉 아웃터 패널의 바깥면에 배치되고, 안정된 지지를 위하여 아웃터 패널의 외측면 형상과 테두리 외곽에 맞는 형상을 갖는다.

예를 들면, 아웃터 패널이 차체 패널의 휠 아치 부분인 경우 휠 아치의 테두리 경로를 따르고, 휠 아치 아웃터 패널의 외곽을 음화하여 본 뜬 외곽을 갖는다.

상기 베드(14)는 다수의 바디 위치결정 핀(18)을 포함하며, 이러한 바디 위치결정 핀(18)들은 아웃터 패널상의 홀(미도시)들에 결합된다.

이에 따라, 베드(14)는 패널상의 정확한 위치에 배치되고, 헤밍가공이 이루어지는 패널 테두리에 대해서도 꼭 맞게 배치될 수 있다.

또한, 상기 베드(14)에는 복수의 버큠 패드(16), 적어도 하나의 이상의 기계식 클램프(17a) 등으로 구성되는 고정장치가 구비되고, 이에 따라 버큠 패드(16)의 흡착 작용과 기계식 클램프(17a)의 클램핑 작용에 의해 베드(14)는 패널상에 고정될 수 있다.

예를 들면, 상기 버큠 패드(16)는 일정간격을 두고 양쪽에 각각 위치되면서 외부로부터 제공되는 진공압을 이용하여 아웃터 패널의 테두리 외곽을 따라 흡착 고정되고, 이와 동시에 기계식 클램프(17a)가 작동하여 베드 안쪽면을 패널면에 클램핑함으로써 베드(14)는 패널에 밀착 고정된다.

특히, 본 발명에서는 베드(14)를 좀더 안정적으로 지지할 수 있는 수단을 제공한다.

차체의 경우 패널 표면은 일반적으로 획일적인 매끄러운 면이 아니라, 독특한 심미적 효과나 외관을 위해 다양한 굴곡과 돌출을 갖는 표면을 갖고 있으며, 이에 따라 어떠한 경우에도 이러한 패널 표면이 손상되면 않된다.

이를 위하여, 본 발명에서는 베드(14)의 클램핑을 위한 다수의 기계식 클램프(17b) 등을 포함하면서 베드(14)를 아래쪽에서 안정감있게 받쳐줄 수 있는 적어도 양쪽 2개의 베드 세팅다이(19)를 제공한다.

상기 베드 세팅다이(19)는 지면에 세워진 상태로 설치되면서 베드(14)가 고정장치를 이용하여 패널상에 고정된 상태에서 베드(14)의 양편을 지지할 수 있다.

이에 따라, 베드(14)의 무게를 감소시킬 수 있고, 결국 베드 무게로 인한 패널의 변형을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤밍장치의 작업상태를 나타내는 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 차체 패널에 대한 헤밍작업은 먼저, 차체가 작업영역에 안착된 후, 로봇에 의해 베드(14)가 패널에 고정되는데, 이때 플로팅 장치에 의해 베드가 패널측에 정확한 위치에 세팅되는 동시에 베드 자체의 패드 등 고정수단에 의해 베드(14)가 고정되고, 계속해서 패널상에 고정된 베드(14)는 베드 세팅다이(19)에 의해 지지되며, 다음 로봇에 설치되어 있는 롤러 헤드(10)가 베드(14) 및 패널 테두리 내측으로 진입하여 헤밍가공하는 순서로 진행된다.

이때, 베드 세팅 고정 후 플로팅 장치(20)의 프레임(21)의 자세가 180°바뀌면서 롤러 헤드(10)가 윗쪽으로 위치된 상태에서 헤밍작업이 수행된다.

도 5의 경우 로봇이 베드를 세팅하고 뒤로 나와 있는 모습을 보여주고 있으며, 이러한 베드 세팅시 플로팅 장치를 이용하여 베드를 세팅함에 따라 차체 패널의 위치에 따라 베드를 정확한 위치에 세팅시킬 수 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤밍장치의 헤밍작업시 45°헤밍가공, 90°헤밍가공, 컬(Curl) 헤밍가공을 나타내는 개략도이다.

도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 여기서는 45°헤밍, 90°헤밍, 컬(Curl) 헤밍의 3단계 헤밍을 연속적으로 수행하는 과정을 보여준다.

헤밍가공 전의 차체 패널은 미리 90°절곡 처리되어 제공되며, 아웃터 패널(100)의 테두리, 즉 절곡 처리된 부분(110)은 롤러의 가압면과 나란하게 위치되고, 인너 패널(120)의 단부는 절곡 처리된 부분(110)의 내측 영역에 삽입되어 헤밍가공에 의해 아웃터 패널(100)측과 체결된다.

베드(14)의 단부 안쪽면은 아웃터 패널(100)의 절곡 처리된 부분(110)의 근방에서 바깥면에 밀착하도록 배치되고, 이때의 베드 단부의 바깥면은 롤러 헤드(10)에 있는 가이드 볼(15)과 접하게 된다.

1∼3단계의 헤밍가공 단계에서 패널의 테두리는 각 롤러가 채택하고 있는 각도 배치(특히 3단계는 가압면 형상을 포함하여)에 의해 정해진 각도로 헤밍된다.

예를 들면, 도 6의 1단계 45°헤밍가공 단계에서는 45°헤밍 롤러(11)에 의해 90°절곡 처리된 아웃터 패널(100)의 테두리가 인너 패널(120) 측으로 45°헤밍되고, 도 7의 2단계 90°헤밍가공 단계에서는 90°헤밍 롤러(12)에 의해 45°헤밍된 아웃터 패널(100)의 테두리가 인너 패널(120)과 이격되게 90°헤밍되며, 도 8의 3단계 컬 헤밍가공 단계에서는 컬 헤밍 롤러(13)의 대경부(13a)가 90°헤밍된 아웃터 패널(100)의 테두리 끝단만을 인너패널(120)에 접합시키기 위해 가압하고, 컬 헤밍 롤러(13)의 소경부(13b)는 인너패널(120)에 접합되지 않는 타단부에 접촉 롤링하면서 컬 헤밍을 수행한다.

이러한 각각의 단계들은 패널을 사이에 두고 롤러와 베드(14)를 공간상에 고정시켜 배치함으로써 정해지고, 롤러의 활주에 의해 패널의 테두리 전체 구간(길이)에 걸쳐 수행된다.

이와 같은 본 발명의 헤밍장치에 따르면 기본적으로 패널을 변형시키지 않으면서도 패널의 테두리를 헤밍하는 것이 가능하고, 또 다관절 로봇의 움직임과 3단계의 헤밍이 가능한 롤러를 포함하는 롤러 헤드를 이용하여 다양한 형상의 패널에 효과적으로 적용할 수 있는 동시에 45°헤밍, 90°헤밍, 컬 헤밍을 일괄적으로 수행할 수 있으므로, 헤밍작업에 소요되는 시간을 대폭 단축할 수 있음은 물론, 우수한 헤밍 품질의 확보가 가능하다.

본 발명에서 제공하는 헤밍장치는 다관절 로봇에 장착되는 한 세트의 롤러 헤드를 이용하여 1차 45℃ 헤밍가공, 2차 90°헤밍가공, 3차 컬 헤밍가공을 일괄공정으로 연속 처리함으로써, 헤밍작업에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 등 대량생산에 적합한 라인을 구축할 수 있어 생산성을 높일 수 있다.

또한, 각 단계별 헤밍작업이 연속공정으로 일괄 수행되므로 우수한 헤밍 품질을 얻을 수 있다.

또한, 하나의 어셈블리 형태의 롤러 헤드를 적용함에 따라 소형화가 가능하고, 이에 따라 설비 투자비를 최소화할 수 있고, 공장 내부에서의 레이아웃 설계에 유리한 점이 있다.