KR100853617B1 - A work compression device and method for welding system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소재 가압장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 용접시 용접하고자 하는 소재(모재)끼리 간격(틈)이 생기지 않도록 자동으로 가압하는 장치로서 소재의 성질과 그 형태에 따라 가압력을 조절할 수 있는 자동압력 조정식 소재 가압장치 및 방법이다.The present invention relates to a material pressurizing device, and more specifically, as a device for automatically pressurizing such that there is no gap (gap) between materials to be welded during laser welding, the pressing force can be adjusted according to the nature and shape of the material. Automatic pressure regulating material pressurizing device and method.
종래의 소재 가압장치로서는 모터를 이용한 것으로서, 일본국 특개평9-47881호와 대한민국 등록특허 제631261호에 개시되어 있는 장치들이 있다. 이런 가압장치들은 모터의 회전을 가압축의 왕복운동으로 변환시키는 볼 나사기구로 직접 전달함으로써 가압력을 가감하고 있으나, 바닥면에서 높낮이가 미세하게라도 변화되는 소재의 경우 그 높낮이에 따라 가압력이 급격히 차이가 남으로 인해 균일한 용접면을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 소재의 높이가 바닥면에서 조금만 높게 되어도 소재에 가해지는 압력이 커져서 소재형상 변형이 일어나거나 반대로 조금만 낮게 되면 적절한 압력이 소재에 가해지지 않아 용접불량이 발생할 위험이 높다.As a conventional material pressurization device using a motor, there are devices disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-47881 and Korean Patent No. 612661. These pressurizing devices are applied to the ball screw mechanism that converts the rotation of the motor into a reciprocating motion of the pressurization shaft to directly reduce or decrease the pressing force. However, in case of a material whose height is minutely changed at the bottom, the pressing force varies rapidly according to the height. Not only does it prevent the uniform welding surface, but even if the height of the material rises slightly from the floor, the pressure applied to the material increases, resulting in deformation of the shape of the material. The risk of this is high.
또 다른 소재 가압장치로서는 대한민국 특허공개 제2004-0000995호와 같은 공압실린더를 사용한 장치가 있다. 이런 장치는 공압실린더를 사용함으로 인해 전술한 모터를 사용한 소재 가압장치보다 정밀한 가압력 조절이 이루어지기가 힘들며 공압실린더의 가동에 사용되는 공기를 압축하기 위해 컴프레서 등의 부가적인 장치가 필요하며 반응속도가 느려 가압력을 신속히 변화시키기가 어려운 단점이 있다.Another material pressurizing device is a device using a pneumatic cylinder, such as Korea Patent Publication No. 2004-0000995. Because of the use of pneumatic cylinders, these devices are more difficult to control the pressing force than the material pressurization device using the above-mentioned motors, and additional devices such as compressors are needed to compress the air used to operate the pneumatic cylinders. There is a disadvantage that it is difficult to change the pressing force quickly.
또 다른 소재 가압장치로서는 대한민국 공개특허 제2005-0118934호에 개시되어 있는 압축스프링을 사용한 가압장치가 있다.Another material pressurization apparatus is a pressurization apparatus using a compression spring disclosed in the Republic of Korea Patent Publication No. 2005-0118934.
이런 소재 가압장치는 단순히 압축스프링의 탄성력으로만 가압력을 조절할 수 있으므로 정확한 압력조절이 불가능하며 이 또한 소재의 높낮이 차가 있을 때에는 소재변형 및 용접불량이 발생하게 된다.Since the material pressurization device can simply adjust the pressing force only by the elastic force of the compression spring, accurate pressure control is impossible. Also, when the height difference of the material is different, the material deformation and welding defect occur.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 소재에 가해지는 가압력을 실시간으로 측정하여 소재에 가해지는 압력변화에 신속히 대응하여 항상 일정한 가압력이 소재에 작용하도록 하여 소재형상 변형 및 용접불량의 발생을 미연에 방지할 수 있는 자동압력 조정식 소재 가압장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention measures the pressing force applied to the material in real time to solve the above-mentioned problems and responds quickly to the pressure change applied to the material so that a constant pressing force always acts on the material, thus preventing material shape deformation and welding failure. It is an object of the present invention to provide an automatic pressure regulating material pressurizing device and method that can prevent.
또한, 가압블록 내에 압축스프링을 형성하여 소재의 높이가 급격히 높아지거나 낮아져 소재에 많거나 적은 힘이 가해지더라도 상기 압축스프링의 탄성력에 의해 가압력의 변화를 줄임으로써 소재의 변형을 방지함과 동시에 용접불량을 방지한 자동압력 조정식 소재 가압장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, by forming a compression spring in the pressure block to increase or decrease the height of the material rapidly, even if a large or small force is applied to the material by reducing the change in the pressing force by the elastic force of the compression spring to prevent deformation of the material and at the same time welding failure Another object of the present invention is to provide an automatic pressure regulating material pressurizing device and method.
본 발명에 의한 자동압력 조정식 소재 가압장치 및 방법은 로봇에 의해 자동용접시에 1차적으로 소재에 가해지는 가압력을 실시간으로 측정하여 소재에 가해지는 압력변화에 신속히 대응하여 항상 일정한 가압력이 소재에 작용하도록 하여 소재변형 및 용접불량의 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 2차적으로는 가압블록 내에 압축스프링을 형성하여 소재의 높이가 급격히 높아지거나 낮아져 소재에 소망하는 힘보다 많거나 적은 힘이 가해지더라도 상기 압축스프링의 탄성력에 의해 가압력의 변화를 줄임으로써 소재형상 변형을 방지하고 용접불량을 방지한다.The automatic pressure regulating material pressurizing device and method according to the present invention measures the pressing force applied to the material primarily during automatic welding by a robot in real time, and responds quickly to the pressure change applied to the material so that a constant pressing force always acts on the material. It is possible to prevent material deformation and welding defects in advance, and secondly, by forming a compression spring in the pressure block, the height of the material increases or decreases rapidly, even if more or less force is applied to the material. By reducing the change in the pressing force by the elastic force of the compression spring to prevent the deformation of the material shape and to prevent welding failure.
본 발명은 소재 가압장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 용접시 용접하고자 하는 소재(모재)끼리 간격(틈)이 생기지 않도록 자동으로 가압하는 장치로서 소재의 성질과 그 형태에 따라 가압력을 조절할 수 있는 자동압력 조정식 소재 가압장치 및 방법이다.The present invention relates to a material pressurizing device, and more specifically, as a device for automatically pressurizing such that there is no gap (gap) between materials to be welded during laser welding, the pressing force can be adjusted according to the nature and shape of the material. Automatic pressure regulating material pressurizing device and method.
더욱 상세하게는, 본 발명은 서보모터의 회전력을 볼스크류로 전달하여 가압력을 발생시키되, 상기 볼스크류에 의해 이동되는 가압블록을 형성하며, 상기 가압블록에 의해 가압되는 가압축과, 상기 가압축에 결합되며 소재를 가압하는 가압롤러를 형성하되, 상기 가압블록과 가압축 사이에는 압력센서를 형성하여 상기 압력센서에서 센싱되는 가압력을 실시간 측정하여 측정된 가압력의 센싱값을 제어부로 전송하고 상기 제어부에서는 초기입력값과 비교하여 가압력의 가감을 계산한 뒤 서보모터를 동작시켜 가압력을 가감하는 것이 자동압력 조정식 소재 가압장치 및 방법이다.More specifically, the present invention transmits the rotational force of the servomotor to the ball screw to generate a pressing force, to form a pressing block which is moved by the ball screw, the pressing shaft is pressed by the pressing block, and the pressing shaft The pressure roller is coupled to the pressurizing roller to pressurize a material, and a pressure sensor is formed between the pressure block and the pressure shaft to measure a pressing force sensed by the pressure sensor in real time to transmit a sensing value of the pressing force to the controller. In the automatic pressure control material pressurizing device and method, the pressure is applied to the servomotor by calculating the acceleration / deceleration compared with the initial input value and then operating the servomotor.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention by referring to the accompanying drawings in detail as follows.
도 1은 본 발명의 구성예시도이고, 도 2는 도 1의 평면도로서, 본 발명에 의한 자동압력 조정식 소재 가압장치는 소재를 가압하는 가압롤러(1)와, 상기 가압롤 러(1)가 결합되는 가압축(2)과, 상기 가압축(2)의 이동을 가이드해주며 몸체(10)에 고정결합되어 있는 LM가이드(8)와, 상기 가압축(2)에 가압력을 주는 가압블록(3)과, 상기 가압축(2)에 가해지는 압력을 센싱하는 압력센서(4)와, 상기 가압블록(3)을 이동시켜주는 볼스크류(5)와, 상기 볼스크류(5)를 회동시키는 서보모터(6)와, 상기 서보모터(6)의 이동량을 감지하는 엔코더(7)와, 상기 압력센서(4)에서 센싱된 값에 따라 서보모터(6)를 가동시켜 가압력을 조정하는 제어부(도시하지 않음)를 포함하여 구성되어 있다.Figure 1 is an exemplary view of the configuration of the present invention, Figure 2 is a plan view of Figure 1, the automatic pressure adjustable material pressing device according to the present invention is a pressure roller (1) for pressing the material and the pressure roller (1) is coupled The
미설명부호는 감속기(9), 리미트스위치(15), 커플링(16), 커버(17) 및 지지블록(18) 및 베어링(19)이다.Unexplained symbols are the
먼저, 가압롤러(1)는 가압축(2)에 회전이 가능하도록 결합되는 것이 바람직한데, 상기 가압롤러(1)와 가압축(2) 사이에는 원주방향의 힘을 잘 지지할 수 있도록 레이디얼 베어링(19)을 형성하는 것이 적합하며, 도시된 바와 같이 한 개 이상의 베어링을 조합하여 사용할 수도 있다.First, the
상기 가압축(2)은 몸체(10)에 형성된 LM가이드(8)를 따라 전후 이동이 가능한데, 상기 LM가이드(8)는 일반적인 레일이나 도브테일(dove tail) 형태의 레일로도 형성할 수도 있다. The
상기 가압축(2)의 일측에는 가압축(2)에 가압력을 가하는 가압블록(3)이 형성되어 있으며, 상기 가압블록(3)과 가압축(2) 사이에는 압력센서(4)가 형성되는 데, 상기 압력센서(4)는 가압축(2)에 가해지는 가압블록(3)의 압력을 실시간으로 센싱하여 그 값을 제어부(도시하지 않음)로 보내게 된다. 상기 제어부는 몸체(10)의 일측에 리모컨의 형태로 형성할 수도 있고 로봇 용접장치(30)의 일측에 형성할 수도 있다.One side of the pressure shaft (2) is formed with a pressure block (3) for applying a pressing force to the pressure shaft (2), the pressure sensor (4) is formed between the pressure block (3) and the pressure shaft (2) For example, the
상기 가압블록(3)은 볼스크류(5)에 의해 이동되는데 상기 볼스크류(5)는 본 발명에 의한 소재의 가압이 지면에 대해 가파르게 경사진 상태에서 주로 이루어지므로 마찰저항이 커서 잘 흘러내리지 않는 TM스크류를 사용할 수도 있다.The
상기 서보모터(6)는 볼스크류(5)와 커플링(16)으로 연결되는 것이 바람직하며, 서보모터(6)의 출력축에는 감속기(9)가 형성되어 서보모터(6)의 힘을 증대시킬 수 있어야 한다.The
상기 서보모터(6)의 이동량은 서보모터(6)의 일측에 형성된 엔코더(7)에 의해 측정하고 측정된 값은 제어부로 전송되어 정확한 제어가 이루어진다.The movement amount of the
도 3은 본 발명의 타실시예시도이고, 도 4는 도 3의 일부분확대도로서, 상기 가압블록(3) 내에 고정샤프트(11) 및 압축스프링(12)을 형성하고, 상기 고정샤프트(11)의 일측은 압력센서(4)에 형성된 체결부재(13)에 의해 고정되고 타측은 자유로운 외팔보의 상태에서 가압블록(3)의 움직임을 고정샤프트(11)에 결합되어 있는 너트(14)에 의해 제한해주는데, 상기 가압블록(3)은 고정샤프트(11)에 의해 관통되어 상기 고정샤프트(11)와는 내면이 접촉되어 전후진되는 것이다. Figure 3 is another embodiment of the present invention, Figure 4 is a partially enlarged view of Figure 3, forming a
즉, 본 실시예는 상술한 실시예와는 달리 가압블록(3)이 가압축(2)을 직접 가압하는 것이 아니라 가압블록(3)이 가압롤러(1) 쪽으로 전진하여 압력이 가해지면 압축스프링(12)이 압축되면서 그 반발탄성력으로 고정샤프트(11)를 가압롤러(1) 쪽으로 가압하게 되고 상기 고정샤프트(11)가 압력센서(4) 및 가압축(2)을 가압하게 된다. That is, unlike the above-described embodiment, the
따라서, 소재 안착면에 대해 소재의 높이가 높아져 가압블록(3)과 소재와의 거리가 가까워지면 가압력이 급격히 커질 수 있는데, 상기 압축스프링(12)이 압축되면서 가압력의 일부를 흡수하게 되므로 소재의 변형을 어느 정도 방지할 수 있다.Therefore, when the height of the material increases with respect to the material seating surface and the distance between the
반대로, 소재의 높이가 낮아져 가압블록(3)과 소재와의 거리가 멀어지더라도 가압력이 압축스프링(12)의 탄성력으로 인해 급격히 줄어들지 않으므로 용접불량이 발생할 위험을 줄일 수 있다.On the contrary, even if the height of the material is lowered and the distance between the
상기 몸체(10)의 일측에는 리미트스위치(15)를 형성하여 가압블록(3)의 이동량을 제어할 수 있는데, 이는 서보모터(6)와 압력센서(4) 등의 오작동으로 인해 가압블록(3)의 전후진이 설정치를 초과하게 되면 비상정지시킬 수 있는 스위치이다.One side of the
상기 서보모터(6)의 축과 볼스크류(5) 사이에는 커플링(16)을 형성하여 축과 볼스크류의 조립성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 사용상태예시도로서, 본 발명의 작용을 살펴보면, 레이저 용접시 소재를 가압할 가압력의 초기 설정값을 정해놓으면 서보모터(6)가 동작하여 볼스크류(5)를 회전시키게 되고 상기 볼스크류(5)에 의해 가압블록(3)이 이동되면서 압력센서(4)와 가압축(2)을 가압하게 되고 상기 가압축(2)에 결합된 가압롤러(1)가 소재를 가압하게 된다.5 is an exemplary view of the use state of the present invention. Looking at the operation of the present invention, if the initial setting value of the pressing force to pressurize the material during laser welding is set, the
또 다른 실시예에서는 볼스크류(5)에 의해 가압블록(3)이 이동되면서 압축스프링(12)을 압축하게 되고 상기 압축스프링(12)의 반발탄성력으로 고정샤프트(11)를 가압하여 상기 고정샤프트(11)가 압력센서(4)와 가압축(2)을 가압하게 된다.In another embodiment, the
이때, 압력센서(4)의 센싱값이 초기설정값과 일치하게 되면 제어부는 서보모터(6)의 작동을 멈추게 되고 용접장치(30)가 소재의 용접을 진행하게 된다.At this time, when the sensing value of the
용접장치(30)에 의해 용접이 진행되는 동안 압력센서(4)에 의해 센싱되는 압력값이 초기 설정값의 범위를 넘어서게 되면 제어부에서 서보모터(6)를 동작시켜 설정값의 범위 내에 들도록 가압블록(3)을 이동시키게 된다.If the pressure value sensed by the
예로서, 소재의 가압력 초기 설정값이 10kgf/cm2이고, 허용오차범위가 ±1kgf/cm2 라면, 압력센서(4)에서 센싱된 값이 10kgf/cm2가 되도록 서보모터(6)가 동작하여 가압블록(3)을 이동시킴으로써 가압력을 맞추고, 용접이 진행될 때 센싱되는 값이 9~11kgf/cm2의 범위를 벗어나게 되면 서보모터(6)가 다시 동작하여 가압블록(3)을 전후진 시킴으로써 소재가 상기 범위 내에서 가압될 수 있도록 한다.For example, the pressing force initial value of the material is 10 kgf / cm 2 , If the tolerance range is ± 1kgf / cm 2 , the
도 1은 본 발명의 구성예시도1 is a configuration example of the present invention
도 2는 도 1의 평면도2 is a plan view of FIG. 1
도 3은 본 발명의 타실시예시도Figure 3 is another embodiment of the present invention
도 4는 도 3의 일부분확대도4 is an enlarged view of a portion of FIG. 3;
도 5는 본 발명의 사용상태예시도5 is an exemplary state of use of the present invention
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1. 가압롤러 2. 가압축 3. 가압블록1. Pressing
4. 압력센서 5. 볼스크류 6. 서보모터4.
7. 엔코더 8. LM가이드 9. 감속기7.
10. 몸체 11. 고정샤프트 12. 압축스프링10.
13. 체결부재 14. 너트 15. 리미트스위치13. Fastening
16. 커플링 17. 커버 18. 지지블록16.
19. 베어링 20. 가압장치19.
30. 용접장치 40. 소재30.
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