용접지그와 고정구(Jig and Fixture)에 대한 이해

[에스엠웰텍]

아래의 P/T자료는 기술혁신동맹의 자료이니 참고 바랍니다

용접용 지그제작 기준에 대하여

 

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지그의 제작 기준 또는 표준이 당연히 한 가지일 수는 없다. 유럽과 아시아의 자동차 메이커가 적용하는 규격이 확연히 다르며, 아시아도 일본, 중국과 인도는 다르다. 본 글은 한국 내에서 일반적으로 통용되고, 타 아시아 자동차의 경우는 본 기준을 수용해서 적용하는 경우가  더러 있다.
내용이 길어 두 편으로 나눠서 적었읍니다.

- 목차-

  제작의 일반적 규격
  지그Base 및 프레임 제관기준
  UNIT 구성품 제작기준
  표면처리 및 도장기준
  조립기준
  검사 및 검수
  배관작업 기준

 
[제작의 일반적 규격]

- JIG 제작 방식은 ALL NC TYPE으로 하고, 기타 장비는 설계도면에 준하여 제작한

   다.
-  Locator,Clamp는 Wire Cutting을 기본으로 하고, 비철소재의 Locator,Clamp는

    Model Copy한다.
-  Locator Wire Cutting후 화염경화로 Hrc45±3.
-  Bolt는 M8이상 “육각머리 10.9”, M8이하 “렌치 12.9”를 사용한다.
-  모든 제관품은 소둔 및 샌딩한다.<소둔처리 성적서 제출>
- 용접처리된 지그 구조물은 풀림 처리를 하고 베이스면은 3.2μm 조도를 유지한

   다.
-  모든 Pin hole은 H7공차 /Rz=0.8μm 이다.
-  도장사양은 발주서에 명기한 사항에 따라 작업을 한다.<도장종류.도장색상>
    특히, 우기시 습도가 높아 부식이 심하므로 조립즉시 방청한다.
-  방청처리(포장작업) 이전에 발청이 되지 않도록 적절한 처리를 하여야한다.
-  용접Jig의 치수검사는 기본적으로 제작자에 의하여 CMM으로 측정하고, 성적서

    가 작성되어야 한다.
-  I-Marking은 조립검사 전에 실시하고,검사 시 조정사항 발생하면 볼트풀림 검사

   후 I-Marking한다.

[지그 베이스 및 프레임 제관 기준]

- 원자재의 변형 또는 굴곡 유무를 확인한다.
- 절단에 의한 Loss 방지를 위해 marking 시 절단이 여유를 둔다.
-  절단 시에 열변형을 최소화 할 수 있는 변형방지방법을 사용한다.절단부 이물질

   은 Welding불량의 원인이므로 깨끗하게 제거한다.
-  가용접(Preliminary weld)은 골조, Plate, 상판 순으로 가접한다.
- 용접 ; Welding순서는 아래 그림과 같이 중심선에서 바깥쪽으로 진행한다.
           Welding간격은 100mm용접후 70mm띄우고를 반복한다.
           모든 보강용 RIB는 전주 용접한다.
           두개의 Base면을 맞대기하여 Welding 및 소둔 처리 후 완전히 식은후에

           분리한다.
           철판 두께와 Base 크기에 따라 역변형을 주어 Welding변형을 방지할 수

           있다.
- 용접검사에서 Crack이나 용입불량이 있어서는 안됨.

- 지그의 기준 선으로 베이스에 NC 홀 타입을 적용한다.
- Car 라인 표시는 방청코팅 이후 식별이 가능하도록 선명하게 긋는다.
   a)LINE 굵기 : 폭 0.1mm~0.2mm, 깊이 0.1~0.2mm
   b)LINE 간격 : 각선은 200mm 간격으로 긋는다. 간격공차는 ±0.2㎜로 한다.
-  CAR LINE 타각 : PUNCH SIZE 8mm. 타각깊이 0.3mm로 마킹한다.
- 베이스 Tap 위치정도는 ±0.4오차를 기준으로 한다.
- 가공면에 조도는(∇∇)이상 조도를 확보해야 한다.
   Base평면 정도는 정반위 또는 Level 조정후, 6개소 측정치가 0.1mm 이내 이어

   야한다.
- Base 상부에 Eye-Bolt 4개소를 M12~M16적용하여 가공한다.

[ 지그 Unit 구성품 제작 기준]

로케이터 제작기준

- Locator 두께는 16mm로하고, 사용되는 소재는 S45C를 사용한다.
- 가공 정도는 직각도(±0.05), 두께(0~-0.1)를 만족해야 한다.
- Loactor가공은 W/C, NC가공 방식으로 제작한다. 모서리는

  < Champer 0.3~0.5 >로 사상한다.
- A  & B면의 단차가 크면 Model Copy하여 정도를 확보한다.
-  Locator하부는 Shim 조절 Type으로구성한다 (3t=1+1+0.5+0.3+0.2).

   (정도검사 및 시운전용   Spare Shim 0.5,0.3,0.2를 도면이 없어도 추가 제작한

   다)
- Loactor는 가공 후 화염경화 또는 고주파 열처리 한다. Hrc45±3이상.
- 로케이터 식별용 타각은 5mm Punch, 깊이 0.2mm이상 되어야 한다.
- 타각부 및 미도장부는 부식방지를 위하여 코팅처리 한다.

클램프 제작기준

- Clamp 재질은 SS41로 한다(별도 명기시 제외).Clamp Block에 사용되는 소재는

   S45C사용한다.(열처리는 하지 않는다)
- 두께 가공정도는 "0~-0.2"를  만족해야 한다.
- Loactor가공은 W/C, NC가공 방식으로 제작한다. A & B면의 단차가 커 가공이

  어려우면 사상한다.
- Clamp 식별용 각인은 펀치 사이즈 5mm. 타각깊이 0.2mm 이상으로 한다.
- 타각부 및 미도장부는 부식방지를 위하여 코팅처리한다.

로케이션 핀 제작기준

- Pin의 열처리는 Hrc45±3 화염경화 또는 고주파 열처리 한다.
- 모든 기준핀은 “경질 크롬도금”을 적용한다. 도금시 열처리 손상이 없도록 조심

   할 것.
- 끝각은 Panel 삽입이 원활하도록 30˚로 가공한다(그림 참조)끝단부는Pin경의

   35%로 "R"가공을 적용한다.
- Location Pin 고정용 Nut는 일반육각너트로 체결한다.
- Diamond Location Pin 사용시는 전량 회전방지 Plate를 적용한다.도면 누락시

   담당자에게 규제 방향을 확인 후 작업한다.

힌지 핀 제작기준

- 한쪽 분할핀 또는 Nut Type Hinge Pin등 모든 Hinge pin은 너링하지말것.
- Nut Type Hinge Pin은 회전방지 Plate를 적용한다.
-  Nut Type Hinge Pin 경우 너트는 스틸형"U-Nut"로 체결한다.
-  Hinge Pin 조립시 탈부착이 수월한 방향으로 조립하되,Pin의 머리가 일관된 방향

   으로 향하게 조립한다.
- 일부 표준품은 나사부가 너무 길어 외관상 또는 파손의 우려가 있으므로,너트 끝

   단부로부터 2~3mm만 남겨두고 커팅한다.

Angle Bracket 제작 기준

- 주물품 또는 용접물은 제관용접후 소둔 및 SENDING처리를 한다.
- 가공 정도는 Jig품질에 상관됨으로 도면상의 공차범위를 필히 준수하여야 한다.
  BRK'T직각도 : 0.05mm . Pin Hole간 공차는 0.02mm, Tap Hole간 공차 0.2mm
- Locator 취부면은 Masking후 도장한다.
- Dowel Pin 홀 부위 Masking을 철저히 한다.Masking용 Pin및 Bolt를 가조립한후

  도장한다.
- 외관 품질도 중요하므로 제관후 사상을 충분히하여 도장한다.

 

용접지그와 고정구(Jig and Fixture)에 대한 이해                                                   

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【서언】

지그를 적용하는 산업분야가 넓고, 그 역사도 짧지 않다고 한다. 나는 자동차 조립 생산현장에 있는 지그 옆에서 차체 품질문제를 개선하는 데 많은 시간을 보냈다. 그럼에도 불구하고, 지그란 무엇인가를 일반인 (기계에 문외한)입장에서 이해하기 쉽게 설명해 보라고 하면, 즉석에서 명료하게 요약하는데 익숙하지 않던 기억이 있다.그  안타까움을 해소하고 싶어서 지금이라도 본 자료를 만들어 누구에게라도 이해를 돕고자 한다.

지그의 정의

- Fixture :
  가공 대상물의 위치를 결정하고, 잡아서 고정하는 기능을 갖는 기구이다.

- Jig :
 가공 대상물의 위치를 결정하고  잡아서 고정하며,툴을 가이드하는 기능까지 가진 장치이다.

 - Jig & Fixture의 목적
제품 제작에 반복성과 정확도,그리고 호환성을 제공하는 것이다.

상기의 정의는 학술사전적인 구분일 뿐,현실은 차체 공장 부문에서 "Jig"나 "픽스쳐"나 구분하지 않고 사용된다.자동차 회사에 따라서 달리 부르지만, 주로 지그라고 통용되는 경우가 많다.
참고로 지그 명칭을 일본:治具,중국:夾具라고 부른다.

위키피디아에서 지그와 픽스쳐의 정의를 참고하면 아래와 같다.

Jig(tool)
 A jig's primary purpose is to provide repeatability, accuracy, and interchangeability in the manufacturing of products. A jig is often confused with a fixture; a fixture holds the work in a fixed location. A device that does both functions (holding the work and guiding a tool) is called a jig.

Fixture (tool)
 A fixture's primary purpose is to create a secure mounting point for a workpiece, allowing for support during operation and increased accuracy, precision, reliability, and interchangeability in the finished parts.

차체 용접용 지그의 기능

 - 부품의 정확한 위치 결정(Location 개념)
    :작업자 숙련에 관계없이 항상 일정한 위치

 - 외력에 부품의 위치 변동이 없도록 잡아 줌(holding 개념)
    :외력이란 용접에 의한 가압,가열을 말함

 - 부품의 자중에 의한 휨 방지(Support 개념)
    : 박판 스탬핑 부품은 비강성체임

용접조립 지그의 중간 제작품. 구성을 보면 지그 베이스(또는 Bed) 위에 로케이터(locatopr)가 세워져 있고, 그 위에 수동 클램프(clamp)가 부착되어 있다.

지그의 구성

지그의 일반적인 구성은

BASE, 서브블럭, 앵글브라켓, 로케이터, 클램프, 핀, 실린더

등으로 이루어져 있다.

지그 3D 도면 예.

지그 베이스 아래쪽에 지그 레그(leg)가 부착되어 있다

(updated 2016.08).

지그 UNIT 도면(3D) 예시(updated 2016.11)

용접조립 라인에 설치된 지그. 부품을 클램프가 누른 상태로서 용접작업을 할 수 있는 조건임.

차체 용접용 지그의 제어기술과 진보

 - 공압 Sequence 제어 회로로써 지그작동을 제어(Pneumatic Control)
수동 HAND VALVE 또는 푸쉬 버튼에 의해 AIR 실린더가 작동하여 설비가 동작하는 지그.
일반적으로 생산댓수가 적고 비교적 간단한 설비에 적용한다.

 - 전기 Sequence 제어 (Electrical Control)
PLC제어 신호에 의한 SOLENOID VALVE의 작동으로 AIR CYL가 구동되어 설비가 동작하는 지그.
자동화되고 복잡한 설비에 적용하며, 대량생산 체제에 적용이 가능하다.

 - 산업로봇과 지그를 인터페이스시켜 PLC로써 제어

    * 산업로봇 기술의 적용으로 Jigless화의 진전을 꾀함
    * 용접 및 실러도포,리벳팅,Material Handling 등 자동화작업에 로봇을 적용함.

차체 용접용 지그제작 시  유의점
 - 제작정도 공차는 로케이션 핀 및 로케이션 면에 대해서 ±0.15~±0.2로 관리한다.
 - 원가 절감 방안과 경량화를 고려한다.

지그 메이커 현황

- 글로벌 강자 
  COMAU(이탈리아), ABB BODY 사업부(스웨덴),

  KUKA Systems(독), Thyssen-Krupp(독),

  EDAG엔지니어링(독)

- 국내 지그 메이저 업체
   우신시스템, 경기산업, 삼미정공,

   (주)위아 FA실, 일신테크, 한국티앤엠, 오토텍

- 해외 지그 메이저 업체
   Dalian Auto(대련오토,중국), Hokuto,FAS(후지 앗셈블리),

   Hirotech, 우에노테크니카(이상 일본)

[지그 관련 자료]

용접용 지그 제작 기준(매뉴얼17- 04-1)

차체용접 지그 점검 기준 (매뉴얼17-06-1)



지그산업의 트랜드 고찰

 지그 사양서,지그설계 작성에는 경험기술이 녹아 들어가야 하며, 구상과 작성으로 시작하여 수정 작업이 반복되기 때문에 기피 업종으로 여겨진다. 국내 지그업체는 근래 30년 이전 부터 완성차업체와 협력사 부품업체에 지그설비를 공급하는 데 큰 기여를 하고 있다.

그럼에도 불구하고 유저로 부터 그 대가를 제대로 인정받지 못하는 열악한 현실이다.거기에는 현실적인 이유가 여럿 있을 터이지만. 
21세기 길목에서 일본의 지그업체들은 파산과 매각을 거치면서 글로벌 업체로 발돋움한 회사는 없다. 30년전 까지만 해도 한국 완성차 업체는 지그 설비 발주를 일본 지그메이커에 줬다. 그만큼 기술수준과 신뢰성이 높았고,반면에 국내 기술은 저급했기  때문이다.

이제 세상은 변화를 거치면서 중국 지그업체가 한국 지그업체를 위협하는 지경에 왔다.한국 내에 차체용 지그제작 업체는 약100개는 넘을 걸로 추정한다. 국내 지그업체는 어떻게 영세성을 탈피하고,수주산업의 한계를 극복해 나갈지 시험대에 올라 있다. 

[백범]

감사합니다

[카나다]

제 현대 초창기 차체생산기슬업무를 보는듯합니다.