KR100568615B1 - 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부재를 자동으로 용접하기 위한 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치에 관한 것으로서, 소정의 용접부재의 양측에 설치된 지지대와 지지대에 고착된 안내레일과 그 안내레일을 따라 움직이는 거더와 용접로봇을 상하이동시키는 수직이송수단을 포함하는 갠트리로봇의 용접로봇의 교시 장치에 있어서, 용접선을 따라 위치하는 용접부재에 미리 표시된 지점에 레이저 빔을 조사하여 용접선을 감지하는 레이저 포인터와, 상기 레이저 포인터가 감지한 용접선을 x, y 좌표로 변환하여 그 정보를 통제부로 전송하기 위한 부재정보입력부와, 상기 용접로봇의 아암의 단부에 설치되어 상기 용접로봇의 아암과 함께 용접부재의 상하로의 이동이 가능하고, 용접선의 z 좌표를 감지하는 터칭 센서와, 상기 용접로봇과 상기 갠트리로봇의 구동을 제어하는 로봇제어기와, 상기 부재정보입력부로부터 전송된 용접선의 x, y 좌표정보와 상기 터칭 센서로부터 전송된 용접선의 z 좌표정보에 따라 상기 로봇제어기를 통제하는 통제부를 포함하되, 상기 용접선의 x, y, z 좌표정보는 용접작업 시작 전에 감지되는 것을 특징으로 하는 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치를 제공한다.

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Description

부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치{APPARATUS FOR TEACHING POSITION TO WELDING ROBOT}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 갠트리 용접로봇의 개략적인 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 도 1에 따른 갠트리로봇의 개략적인 구성의 일실시예를 나타낸 블록 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 지지대 2 : 안내레일

6 : 지지판 10 : 로봇제어기

12 : 용접로봇 13 : 갠트리로봇

20 : 부재정보입력부 30 : 레이저포인터

40 : 통제부 45 : 터칭센서

본 발명은 부재를 자동으로 용접하기 위한 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치에 관한 것으로서, 특히 용접로봇에 설치된 레이저 포인터를 이용하여 용접될 부재의 위치정보와 갠트리 로봇의 위치를 일치시킴으로써, 상대적인 좌표관계를 검출하여 이를 통해 x축과 y축 방향의 좌표의 시작점과 용접을 끝내는 지점을 알아내어 용접선을 정확히 찾아 내고 갠트리 로봇이 z축 방향 즉 수직방향으로는 터칭 센서를 통해 검출하므로써 용접점을 정확하게 찾아낼 수 있는 갠트리형 용접로봇의 위치 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용접용 갠트리로봇은 용접부재의 상방에 거치된 용접로봇들을 이용하여 자동으로 용접작업을 능률적으로 수행하는 산업용 로봇을 말한다. 이러한 갠트리로봇은 여러대가 한 세트를 구성하게 되며, 하나의 갠트리로봇에 다관절 로봇인 용접로봇이 2개가 1조로 설치되어 있다. 용접로봇은 하방에 놓여진 용접부재에 대해 용접선(鎔接線)을 따라 용접하기 위해 상하이동하거나 갠트리로봇과 함께 종횡이동하여 작업명령에 대응하는 용접작업을 수행하게 된다.

갠트리형 용접로봇은 그 양측의 새들이 평행한 한쌍의 레일상에 안착되어 레일을 따라 주행하게 된다. 이와 같은 이동은 레일에 설치된 랙과 구동모터의 구동축에 축설된 피니언기어의 상호작용에 의해 구동하게 되는 방식과, 레일과 볼스크류를 이용한 방식이 있다. 이중 전자의 랙/피니언구동방식은 레일 측면에 랙을 취부하고, 그와 치합되도록 피니언을 구동모터의 축단에 축설한다. 그리고, 드라이버를 통해 제어기로 이 구동모터를 제어구동하여 작업하고자 하는 위치로 레일을 따라 갠트리로봇을 이동시키게 된다.

이때, 작업하고자 하는 정확한 위치로 갠트리형 용접로봇을 이동시키기 위해서는 그 위치를 검출하는 장치가 필요하게 되는 데, 이 용접로봇의 위치검출은 구동모터의 구동축에 검출기를 직렬 연결하여 구동모터의 회전량을 이동량으로 변환하여 위치검출을 행하게 된다. 하지만, 이러한 로봇의 이동거리가 수백M에 이를 경우 랙과 피니언의 백래쉬(Backlash)나 피치에러(Pitch Error)에 의한 누적오차로 인하여 정밀한 절대위치를 파악할 수 없어 정확한 작업위치로 용접로봇을 이동제어할 수 없는 폐단이 있었다. 이를 해소하기 위해서는 레일과 랙/피니언기어의 설치정밀도를 높여야 하는 데, 이로 인해 가공비 및 설치비가 높아져 경제적인 부담이 되는 문제점이 있었다.

또한, 이와 같은 결점을 해결하기 위하여 천장과 갠트리의 아래에 카메라를 설치하여 이 카메라를 통해 얻은 영상을 이미지 프로세싱하고 캐드 도면을 활용하여 시스템이 용접선의 위치를 자동으로 인식하는 방안이 제안되었다.

그러나, 이와 같은 방법에 의하여 구성하는 경우 주변 환경의 영향을 많이 받아 부재의 위치를 정확하게 알아내는 데에 어려움이 있기 때문에 현재는 적극적으로 활용되지 못하고 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 갠트리 용접로봇에 설치된 레이저 포인터를 이용하여 용접될 부재의 시작점과 끝점을 입력하여 이를 통해 x, y 좌표의 용접선을 알아내고, 갠트리 로봇이 z축 방향, 즉 수직방향으로는 터칭 센서를 통해 검출하므로써 정확하게 용접선을 찾아내어 용접할 수 있는 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 갠트리형 용접로봇의 위치 검출 장치는 소정의 용접부재의 양측에 설치된 지지대와 지지대에 고착된 안내레일과 그 안내레일을 따라 움직이는 거더와 용접로봇을 상하이동시키는 수직이송수단을 포함하는 갠트리로봇의 용접로봇의 교시 장치에 있어서, 용접선을 따라 위치하는 용접부재에 미리 표시된 지점에 레이저 빔을 조사하여 용접선을 감지하는 레이저 포인터와, 상기 레이저 포인터가 감지한 용접선을 x, y 좌표로 변환하여 그 정보를 통제부로 전송하기 위한 부재정보입력부와, 상기 용접로봇의 아암의 단부에 설치되어 상기 용접로봇의 아암과 함께 용접부재의 상하로의 이동이 가능하고, 용접선의 z 좌표를 감지하는 터칭 센서와, 상기 용접로봇과 상기 갠트리로봇의 구동을 제어하는 로봇제어기와, 상기 부재정보입력부로부터 전송된 용접선의 x, y 좌표정보와 상기 터칭 센서로부터 전송된 용접선의 z 좌표정보에 따라 상기 로봇제어부를 통제하는 통제부를 포함하되, 상기 용접선의 x, y, z 좌표정보는 용접작업 시작 전에 감지되는 것을 특징으로 하는 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 갠트리형 용접로봇의 개략적인 구성을 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하여 보면, 갠트리로봇(13)은 용접부재의 양측에 설치된 지지대(1)와 지지대(1)에 고착된 안내레일(2)과 그 안내레일(2)을 따라 움직이는 거더(3)와 용접로봇을 상하이동시키는 수직이송수단(4)을 주요 구성요소로 한다. 상기 수직이송수단(4)은 캐리지(8)에 부착되어 내장된 구동모터로부터의 구동력을 공급받아 상하이동하며, 캐리지(8)는 내장된 구동모터의 구동력을 공급받아 LM가이드(5)를 따라 좌우이동한다. 또, 수평이동수단(9)은 내장된 모터로부터의 구동력을 공급받아 래크와 피니언에 의해 갠트리로봇을 용접부재의 길이방향을 따라 이동시키게 된다.

로봇제어기(10)는 통신케이블을 통해 인가되는 통제부(40)의 제어명령에 응답하여 용접로봇(12)과 갠트리로봇(13)을 구동시킨다.

상기 용접로봇(12)은 다관절 로봇의 일종으로 상기 갠트리로봇(13)의 지지판(6)의 하부면에 설치되고, 상기 수직이송수단(4)과 수평이동수단(9) 및 캐리지(8)의 구동에 따라 z, y, x 방향으로 위치이동하며, 용접기(11)로부터의 전원을 공급받아 용접부재를 용접한다. 상기 용접로봇(12)은 고온의 화염을 발하는 한쌍의 용접토치(12a)와 작업위치를 변경하기 6축의 아암(12b)을 구비하고 있다.
상기 지지판(6)의 하부면 중앙에는 용접부재에 미리 표시되어 있는 지점에 레이저를 조사하기 위한 레이저 포인터(30)가 장착되어 있다.

도 2는 본 발명의 도 1에 따른 갠트리로봇의 일실시예를 나타낸 블록 구성도이다. 도시한 바와 같이, 본 실시예는 용접선을 따라 위치하는 용접부재에 미리 표시된 지점에 레이저 빔을 조사하여 용접선을 감지하는 레이저 포인터(30)와, 상기 레이저 포인터(30)가 감지한 용접선을 x, y 좌표로 변환하여 그 정보를 통제부로 전송하기 위한 부재정보입력부(20)와, 상기 용접로봇의 아암의 단부에 설치되어 상기 용접로봇(12)의 아암과 함께 용접부재의 상하로의 이동이 가능하고, 용접선의 z 좌표를 감지하는 터칭 센서(45)와, 상기 용접로봇(12)과 상기 갠트리로봇(13)의 구동을 제어하는 로봇제어기(10)와, 상기 부재정보입력부(20)로부터 전송된 용접선의 x, y 좌표정보와 상기 터칭 센서(45)로부터 전송된 용접선의 z 좌표정보에 따라 상기 로봇제어기(10)를 통제하는 통제부(40)를 포함하고 있다.

본 실시예의 하부에 위치하는 용접부재에는 상기 레이저 포인터(30)에 의해 발생되는 레이저 빔이 조사될 지점이 미리 표시되어 있다. 레이저 빔이 조사될 지점은 용접 시작점과 용접 종료점의 2곳에 위치한다. 본 실시예의 수평이동장치(9) 및 캐리지(8)를 구동하여 상기 레이저 포인터(30)로부터 생성되는 레이저 빔을 상기 용접부재에 미리 표시된 지점과 일치시키고, 그 지점에 대한 정보는 부재정보입력부(20)로 전송된다. 본 실시예에서는 레이저 빔이 조사될 지점을 2곳으로 하였으나, 다른 실시예에서는 그 수를 달리할 수 있다.
상기 레이저 빔이 조사된 지점에 대한 정보가 상기 부재정보입력부(20)로 입력되면, 부재정보입력부(20)는 용접점의 시작점과 끝점을 연결하는 용접선의 x, y 좌표를 인식한다. 상기 용접선의 x, y 좌표 정보가 상기 통제부(40)로 입력되면 상기 통제부(40)는 상기 로봇제어기(10)를 제어하고, 상기 로봇제어기(10)는 용접로봇(12)이 용접선의 시작점에 위치하도록 상기 수평이동수단(9)과 캐리지(8)를 제어한다.

이 때 갠트리로봇(13)에 매달린 용접로봇(12)은 부재의 시작용접점과 끝 용접점을 일치시키기 위하여 부재에 까깝게 용접로봇(12)의 아암(12b)을 늘어트린 상태로 이동하지 않아도 레이저 포인터(30)가 용접점을 지시하고 있지않아도 된다. 즉, 용접로봇은 아암(12b)을 위로 올려 접은 상태로 이동할 수 있다. 이와 같이 아암(12b)를 접은 상태로 이동하면, 작업장의 안전성이 증가할 뿐만 아니라, 용접로봇(12)와 용접부재의 충돌도 피할 수 있다.

상기 용접로봇(12)이 용접시작점에 위치하고 나면, 상기 통제부(40)는 상기 로봇제어기(10)를 통제하고, 상기 로봇제어기(10)는 상기 수직이동수단(4)을 제어하여 용접로봇(12)을 용접부재방향(z 방향)으로 이동시킨다. 용접로봇(12)은 그 아암의 단부에 장착된 터칭 센서(45)가 용접부재를 센싱할 때까지 용접부재방향으로 이동하다가 상기 터칭 센서(45)가 용접모재에 접촉하여 용접모재를 센싱하면, 적당한 위치로 후진하고, 이러한 작업이 종료되면 용접로봇(12)은 용접선을 따라 이동하면서 용접작업을 수행한다.

삭제

삭제

삭제

용접작업을 수행중 외부요인등에 의해 에러가 발생하면, 통제부(40)가 인식하여 대응조치를 취한 후 본래의 작업프로그램에 따라 용접작업을 재개한다. 이를 위해, 통제부(40)는 작업프로그램을 입력시 내부의 저장수단에 입력된 작업프로그램을 저장해 두고 있으므로 에러요인을 해소하기 위한 소정의 복구동작을 수행한 다음 저장된 작업프로그램을 독출하여 용접작업을 재개한다.

또한, 통제부(40)는 작업프로그램에 따라 용접작업을 수행한 후 용접작업종료정보를 판별되면 용접작업을 중단하기 위한 제어명령을 로봇제어기(10)로 인가한다. 로봇제어기(10)는 제어명령이 인가되면 용접작업을 수행중인 용접로봇으로 구동제어신호를 출력하여 용접작업을 중단시킨다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명은 용접로봇에 설치된 레이저 포인터를 이용하여 용접될 부재의 x, y 좌표를 인지하여 용접선을 설정하고, 갠트리 로봇이 z축 방향 즉 수직방향으로는 터칭 센서를 통해 z축의 위치를 검출하므로써 부재의 정확한 위치에 용접할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이와 같이 구성하면, 용접로봇의 아암을 접은 채로 이동할 수 있기 때문에 부재와 용접로봇과의 충돌을 피할 수 있으며, 용접 작업장의 안전성을 한층 향상시킨 효과가 있다.

Claims (2)

1. 소정의 용접부재의 양측에 설치된 지지대와 지지대에 고착된 안내레일과 그 안내레일을 따라 움직이는 거더와 용접로봇을 상하이동시키는 수직이송수단을 포함하는 갠트리로봇의 용접로봇의 교시 장치에 있어서,

   용접선을 따라 위치하는 용접부재에 미리 표시된 지점에 레이저 빔을 조사하여 용접선을 감지하는 레이저 포인터와,

   상기 레이저 포인터가 감지한 용접선을 x, y 좌표로 변환하여 그 정보를 통제부로 전송하기 위한 부재정보입력부와,

   상기 용접로봇의 아암의 단부에 설치되어 상기 용접로봇의 아암과 함께 용접부재의 상하로의 이동이 가능하고, 용접선의 z 좌표를 감지하는 터칭 센서와,

   상기 용접로봇과 상기 갠트리로봇의 구동을 제어하는 로봇제어기와,

   상기 부재정보입력부로부터 전송된 용접선의 x, y 좌표정보와 상기 터칭 센서로부터 전송된 용접선의 z 좌표정보에 따라 상기 로봇제어기를 통제하는 통제부를 포함하되,

   상기 용접선의 x, y, z 좌표정보는 용접작업 시작 전에 감지되는 것을 특징으로 하는 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용접부재는 상기 용접로봇의 단부에 설치된 상기 터칭센서가 z축 방향으로 이동하여 용접부재를 인식하는 지점에 이르면, 상기 로봇제어기는 상기 용접로봇으로 구동제어신호를 인가하여 용접작업을 개시하고,

   용접작업을 수행중 에러가 발생하면 상기 통제부가 인식하여 대응조치를 취한후 본래의 작업프로그램에 따라 용접작업을 재개하며,

   상기 통제부는 작업프로그램에 따라 용접작업을 수행한후 용접작업종료정보를 인식하면, 용접작업을 중단하기 위한 제어명령을 로봇제어기로 인가하여 상기 로봇제어기로하여금 용접작업을 중단하도록 하는 것을 특징으로 하는 부재위치 교시를 통한 용접 로봇 교시장치.

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