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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 윤성호
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 금오공과대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2015
2014
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본 연구에서는 차체 금형의 열처리 공정에 로봇시스템을 적용하여 금형의 균일한 경도(HRC) 품질은 확보하면서, 자동화의 장점인 생산속도를 확보할 수 있는 최적화된 공정 운영 방법을 제안하고자 한다. 특히 차체 금형의 표면 열처리 기법 중 생산현장에서 가장 많이 사용되고, 자동화를 위한 조건 제어가 가능한 고주파 열처리(high frequency heat treatment) 공법과 레이저 열처리(laser heat treatment) 공법을 대상으로 열처리 로봇시스템의 적용 방안을 연구하였다. 이와 같은 연구를 위하여 첫째, 가상환경 기반의 로봇 공정을 설계하고, 동역학 해석 및 시뮬레이션 분석을 통하여 열처리에 적합한 여유자유도 로봇시스템을 제안하였다. 둘째, 차체 금형 열처리 로봇 공정에 효율적인 OLP(off-line programming) 적용 프로세스를 제안하고, OLP를 효과적으로 적용할 수 있는 가상공정과 실공정의 로봇 오차 보정 방안을 제시하였다.
제안된 차체 금형 열처리 로봇 공정의 최적 운영 프로세스를 시제품으로 제작된 고주파 열처리 로봇과 레이저 열처리 로봇에 적용하여 금형 열처리 시간 단축 효과와 열처리 후 금형의 품질향상 효과를 검증한 결과 로봇의 교시 시간은 기존 방식 대비 약 50∼83%, 전체 열처리 사이클 타임(cycle time)은 약 38∼63%의 단축 효과를 보였다. 또한, 열처리 후 차체 금형의 경도는 고주파 열처리 로봇의 경우 평균 61.5 HRC(표준 편차 1.99), 레이저 열처리 로봇의 경우 평균 60.5 HRC(표준 편차 1.40)로 매우 균일한 경도 품질을 보였다. 향후 차체 금형 열처리 로봇 공정의 최적화된 공정 운영 방법은 금형 열처리 공정의 불량을 최소화하고, 생산성을 향상하는데 기여할 것으로 기대된다.
제안된 차체 금형 열처리 로봇 공정의 최적 운영 프로세스를 시제품으로 제작된 고주파 열처리 로봇과 레이저 열처리 로봇에 적용하여 금형 열처리 시간 단축 효과와 열처리 후 금형의 품질향상 효과를 검증한 결과 로봇의 교시 시간은 기존 방식 대비 약 50∼83%, 전체 열처리 사이클 타임(cycle time)은 약 38∼63%의 단축 효과를 보였다. 또한, 열처리 후 차체 금형의 경도는 고주파 열처리 로봇의 경우 평균 61.5 HRC(표준 편차 1.99), 레이저 열처리 로봇의 경우 평균 60.5 HRC(표준 편차 1.40)로 매우 균일한 경도 품질을 보였다. 향후 차체 금형 열처리 로봇 공정의 최적화된 공정 운영 방법은 금형 열처리 공정의 불량을 최소화하고, 생산성을 향상하는데 기여할 것으로 기대된다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 연구동향 분석 71.3 연구내용 및 범위 11제 2 장 차체 금형 열처리 공정의 로봇시스템 적용방안 분석 132.1 로봇 시스템 적용효과 분석 132.1.1 수동 공정과 로봇 공정의 특징 분석 132.1.2 열처리 품질 효과 비교 162.2 로봇 시스템 적용시 문제점 및 제한사항 분석 282.3 효과적인 로봇시스템 적용방안 분석 302.3.1 가상환경 기반의 로봇 OLP 방식 적용 302.3.2 로봇 OLP 방식의 문제점과 해결방안 32제 3 장 차체 금형 열처리 로봇 공정 최적 방안 연구 343.1 로봇 적용 공정 설계 방안 연구 343.1.1 여유자유도 로봇 설계 343.1.2 동역학 해석을 통한 여유자유도 설계 검증 403.1.3 여유자유도 로봇의 작업효율 분석 473.2 가상공정과 실공정의 오차 보정 방안 연구 613.2.1 로봇의 변수 보정 알고리즘을 적용한 OLP 적용 방법 653.2.2 로봇의 자체보정 기능을 적용한 OLP 적용 방법(I) 743.2.3 로봇의 자체보정 기능을 적용한 OLP 적용 방법(II) 773.3 가상공정과 실공정의 오차 보정 검증 방안 연구 813.3.1 오차 보정 검증 시험환경 구축 813.3.2 로봇 공정의 OLP 오차 보정 방법 시험 방안 83제 4 장 차체 금형 열처리 로봇의 최적 방안 적용 결과 854.1 열처리 로봇 공정의 OLP 오차 보정 방법 적용 결과 854.1.1 열처리 로봇 시제품 제작 854.1.2 열처리 로봇 최적 공정 운영 방안 적용 결과 864.2 로봇 공정의 OLP 오차 보정 방법에 대한 결과 분석 944.3 차체 금형 열처리 로봇 공정 최적 프로세스 도출 112제 5 장 결 론 113[참고 문헌] 115
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