KR100900872B1

KR100900872B1 - 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치

Info

Publication number: KR100900872B1
Application number: KR1020040096657A
Authority: KR
Inventors: 박정용; 조대하
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2009-06-04
Also published as: KR20060057676A

Abstract

본 발명은 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치에 관한 것이며; 그 목적은 갠트리로봇에 용접부재를 용접하는 용접수단과 용접부재의 폭 방향 전체를 가압할 수 있는 압축수단을 구비하여 용접부재의 전체 가압에 의한 용접 생산성 및 제품의 품질이 향상되고, 자동 위치보정 기능에 의해 용접품질을 안정화 할 수 있는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 용접부재 양측으로 설치되어 레일(13)을 따라 이동되는 수직부재(11)와, 상기 수직부재(11)를 연결해주고 용접수단(20)이 설치되는 거더(12)로 구성된 갠트리로봇에 있어서, 상기 갠트리로봇(10)의 전방으로 돌출되도록 거더(12)의 상부에 연결블록(26)이 설치되고, 이 연결블록(26)에 수직방향으로 설치되고 단부에 용접토치(23)를 구비하여 용접부재를 스폿 아크 용접해주는 다수의 다관절로봇(21)을 구비한 용접수단(20)과, 상기 갠트리로봇(10)의 거더(12)에 수직방향으로 높이조절이 가능한 다수의 압축장치(31)가 설치되고, 상기 압축장치(31)가 수평방향으로 연결되도록 설치되어 용접부재를 폭 방향으로 압축해주는 압축부(35)를 구비한 압축수단(30)과, 상기 갠트리로봇(10)에 설치되어 다관절로봇(21) 및 용접토치(23)가 좌표에 의한 용접위치를 이동되어 용접하도록 제어하는 로봇제어부(22)로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치.

갠트리로봇, 다관절로봇, 키스톤플레이트, 스폿 아크용접, 압축수단

Description

철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치{A device about gantry robot system of keystone plate arc welding}

도 1 은 본 발명의 상세한 구조를 나타낸 정면도,

도 2 은 도 1 의 A 부분의 상세도,

도 3 는 본 발명의 상세한 구조를 나타낸 평면도,

도 4 는 본 발명의 상세한 구조를 나타낸 측면도,

도 5 은 본 발명의 전체적인 작업상태를 나타낸 평면도

도 6 는 본 발명의 전체적인 작업상태를 나타낸 측면도

도 7 은 본 발명의 용접토치가 소재변형에 따라 자동으로 대응되는 것을 나타낸 예시도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 갠트리로봇 (11) : 수직부재

(12) : 거더 (13) : 레일

(20) : 용접수단 (21) : 다관절로봇

(22) : 로봇제어부 (23) : 용접토치

(24) : 와이어커터 (25) : 와이어공급장치

(26) : 연결블록 (27) : 로봇제어기

(30) : 압축수단 (31) : 압축장치

(32) : 실린더 (33) : 가이드바

(34) : 압축판 (35) : 압축부

(36) : 누름판 (37) : 결합블록

(100) : 키스톤플레이트

본 발명은 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 갠트리로봇에 용접토치를 구비한 다관절로봇과, 용접부재를 압축해주는 압축수단을 탑재하여 철도차량의 키스톤플레이트를 스폿 아크용접 하되, 상기 압축수단이 키스톤플레이트의 폭 방향 전체를 가압해줌으로써 용접시 평활도 불량이 발생하지 않고 토치센싱 기능을 통해 키스톤플레이트의 길이방향과, 폭방향의 변형을 자동으로 감지하여 보상할 수 있는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치에 관한 것이다.

통상 갠트리로봇은 용접부재의 상방에 설치된 용접로봇을 이동하여 자동으로 용접작업을 능률적으로 수행하는 산업용 로봇을 말한다. 이러한 갠트리로봇에는 용 접로봇이 2개 설치되며, 이 용접로봇은 하측에 놓여진 용접부재에 대한 용접선을 따라 용접하기 위해 상하 이동하거나 갠트리 로봇과 함께 종횡 이동하여 작업명령에 대응하는 용접작업을 수행하게 된다.

이러한 갠트리로봇을 이용하여 철도차량에 설치되는 키스톤플레이트를 스폿 아크 용접할 경우, 종래에는 상기 갠트리로봇에 롤러가 설치되어 상기 키스톤플레이트를 눌러준 상태에서 갠트리로봇의 이동에 따라 롤러가 이동된다. 이때 용접로봇은 롤러를 따라 용접부재를 용접하게 된다.

그러나 상기의 갠트리로봇은 수직이나 수평의 직교축으로 이동하도록 구성되어 있어 용접시에 생산성이 저하되고, 롤러를 통해 개별 포인트만을 가압한 후 용접하게 되므로 용접생산성이 매우 낮고, 키스톤플레이트의 평활도의 불량이 많이 발생하게 된다.

또한 스틱아웃(stick-out) 유지가 되지 않아 용접아크가 불안정하게 됨에 따라 용접 스패터(spatter)가 증가되어 용접품질이 저하되는 문제점이 있다.

또한 제품의 티칭시간이 길어 작업시간이 길어지며, 제품의 위치보정이 불가능하여 용접품질저하가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로, 갠트리로봇에 용접부재를 용접하는 용접수단과 용접부재의 폭 방향 전체를 가압할 수 있는 압축수단을 구비하여 용접부재의 전체 가압에 의한 용접 생산성 및 제품의 품질이 향상되고, 자동 위치보정 기능에 의해 용접품질을 안정화 할 수 있는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용접부재 양측으로 설치되어 레일을 따라 이동되는 수직부재와, 상기 수직부재를 연결해주고 용접수단이 설치되는 거더로 구성된 갠트리로봇 장치에 있어서, 상기 갠트리로봇의 전방으로 돌출되도록 거더의 상부에 연결블록이 설치되고, 이 연결블록에 수직방향으로 설치되고 단부에 용접토치를 구비하여 용접부재의 스폿 아크 용접위치로 이동 되도록 하는 다관절로봇을 구비한 용접수단과, 상기 갠트리로봇의 거더에 수직방향으로 높이조절이 가능하도록 다수의 압축장치가 설치되고, 상기 압축장치를 수평방향으로 연결해주며 용접부재를 폭 방향으로 압축해주는 압축부를 구비한 압축수단과, 상기 갠트리로봇에 설치되어 다관절로봇 및 용접토치의 좌표에 의한 용접위치를 제어하는 로봇제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치.

이하, 본 발명에 대하여 구성 및 작용을 첨부도면과 연계하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 상세한 구조를 나타낸 정면도, 도 2 은 도 1 의 A 부분의 상세도, 도 3 는 본 발명의 상세한 구조를 나타낸 평면도, 도 4 는 본 발명의 상세한 구조를 나타낸 측면도로서, 키스톤플레이트(100)의 상방향에 설치되어 용접작업을 능률적으로 수행하도록 이동되는 갠트리로봇(10)과, 상기 갠트리로봇(10)에 설치되고 용접토치(23)를 구비하여 하측에 놓여진 키스톤플레이트(100)를 스폿아크 용접해주는 용접수단(20)과, 상기 갠트리로봇(10)에 설치되어 수직방향으로 이동하면서 용접수단(20)에 의한 스폿아크용접이 용이하도록 키스톤플레이트(100)를 가압해주는 압축수단(30)과, 상기 용접수단(20)을 구동 제어하도록 갠트리로봇(10)상에 설치된 로봇제어부(22)로 구성된다.

상기 갠트리로봇(10)은 키스톤플레이트(100)의 양측으로 설치되어 레일(13)을 따라 이동되는 수직부재(11)와, 상기 수직부재(11)를 연결해주고 용접수단(20) 및 압축수단(30)이 설치되는 거더(12)로 구성된다.

상기 용접수단(20)은 갠트리로봇(10)의 거더(12) 상부에 설치되어 갠트리로봇(10)의 전방으로 돌출된 2개의 연결블록(26)과, 상기 연결블록(26)에 설치되어 작동되고 단부에 키스톤플레이트(100)를 스폿 아크 용접할 수 있도록 용접토치(23)가 설치된 2대의 다관절로봇(21)으로 구성된다. 한편 상기 용접토치(23)는 다관절로봇의 로봇기능인 원호보간에 따라 용접와이어의 끝단과 작업부재의 표면이 항상 수평을 이루는 스틱아웃(stick-out)유지 기능을 구현하도록 하여 스폿 용접작업을 함으로써 아크가 안정되어 용접시 스패터가 감소된다.

한편 상기 압축수단(30)은 갠트리로봇(10)의 거더(12)에 수직방향으로 설치되는 다수의 압축장치(31)와, 상기 압축장치(31)를 수평방향으로 연결하여 키스톤플레이트(100)를 전체적으로 수직방향으로 압축해주며 하측으로 다수의 누름판(36)을 구비한 압축부(35)로 구성된다.

상기 압축장치(31)는 거더(12)에 설치되어 수직방향으로 높이조절이 가능하도록 하고 외부면에 결합블록(37)을 구비한 실린더(32)와, 상기 실린더(32)에 힌지작동 되도록 설치되어 상하로 높이가 조절되고 하부면에 상기 압축부(35)가 설치되는 압축판(34)과, 상기 실린더(32)의 양측으로 결합블록(37)에 끼워지도록 설치되되, 끝단이 압축판(34)에 연결되어 실린더(32)의 상하 이동에 따라 압축판(34)의 힌지작동을 제어하는 가이드바(33)로 구성된다.

한편 상기 로봇제어부(22)는 키스톤플레이트(100)의 스폿 용접시 다관절로봇(21)을 제어하는 2개의 로봇제어기(27)와, 스폿 용접위치에 와이어를 공급하는 와이어공급장치(25)와, 스폿 아크용접이 종료되면 와이어를 커팅해주는 와이어커터(24)를 구비하여 OLP(좌표값 입력방식)를 통해 다관절로봇(21)과 용접토치(23)를 제어한다.

상기 로봇제어부는 오프라인쉬프트(off-line shift) 기능을 구비하고 있어 티칭시간이 단축되는데, 이를 보다 상세히 설명하면, 오프라인 상태에서 로봇이 기억할 때 각각의 포인트를 쉬프트 명령으로 프로그래밍 하는 방법으로 각각의 포인트마다 로봇의 위치를 기억하는 종래의 방법에 비해 티칭시간이 단축된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 5,6에서와 같이 지면에 설치되어 있는 레일(13)을 따라 갠트리로봇(10)이 이동되어 하부에 위치한 키스톤플레이트(100)의 용접위치에 고정되고, 상기 실린더(10)의 작용에 의해 갠트리로봇(10)에 설치되어 있는 압축수단(30)이 하부로 이동되어 상기 키스톤플레이트(100)를 압축해준다. 이때 압축수단(30)에 설치되어 있는 다수의 누름판(36)이 키스톤플레이트(100) 폭 방향으로 균일하게 압축되도록 눌러준다. 이렇게 압축수단(30)에 의해 압축된 키스톤플레이트(100)는 갠트리로봇(10)의 거더(12)에 설치된 2대의 다관절로봇(21)에 의해 키스톤플레이트(100)의 폭 방향으로 스폿 아크용접을 주게 되는데, 이는 상기 로봇제어부(22)를 통해 OLP(좌표값 입력방식)를 다관절로봇(10)에 입력함에 따라 상기 다관절로봇(10)의 단부에 설치된 용접토치(23)를 제어하여 용접하게 된다.

상기 용접토치(23)는 도7에서와 같이 토치센싱기능에 의해 키스톤플레이트(100)의 길이방향과 높이방향의 변형을 자동으로 감지하여 미리 읽혀진 좌표값에 비해 소재 위치가 틀려졌을 경우 로봇이 센싱하여 작업 위치를 자동을 바꿔주는 위치보정이 가능하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는, 스틱아웃 유지기능 구현에 의해 아크가 안정되어 용접스패터가 감소되고, 용접토치센싱 작용에 의해 용접부재의 길이방향과, 높이방향에 대한 변형을 자동으로 감지하여 보상해주어 용접품질이 안정되며, 용접부재의 가압시 폭 방향의 전체를 가압한 후 용접함에 따라 키스톤플레이트의 평활도가 향상되고, 로봇제어기를 2대 구비하여 OLP좌표가 입력에 따른 용접토치의 프로그래밍이 간단해지며, 티칭시간이 단축되어 생산성이 증가되는 매우 유용한 발명이다.

Claims

용접부재 양측으로 설치되어 레일을 따라 이동되는 수직부재와, 상기 수직부재를 연결해주고 용접수단이 설치되는 거더로 구성된 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리로봇 장치에 있어서,

상기 갠트리로봇의 거더 상부에 설치되어 갠트리로봇의 전방으로 돌출된 연결블록과, 상기 연결블록에 설치되어 작동되고 단부에 키스톤플레이트를 스폿 아크 용접할 수 있도록 용접토치가 설치되어 용접부재를 스폿 아크 용접해주는 다관절로봇을 구비한 용접수단;

상기 갠트리로봇의 거더에 수직방향으로 높이조절이 가능한 다수의 압축장치가 설치되고, 상기 압축장치가 수평방향으로 연결되도록 설치되어 용접부재를 폭 방향으로 압축해주는 압축부를 구비한 압축수단과,

상기 갠트리로봇에 설치되어 다관절로봇을 제어하는 로봇제어기와, 스폿용접위치에 와이어를 공급하는 와이어공급장치와, 스폿 아크용접이 종료되면 와이어를 커팅해주는 와이어커터를 구비하여 좌표값 입력방식을 통해 다관절 로봇과 용접토치를 제어하는 로봇제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치.
제1항에 있어서,

상기 압축장치는 거더에 설치되어 수직방향으로 높이조절이 가능하도록 하고 외부면에 결합블록을 구비한 실린더와,

상기 실린더에 힌지작동 되도록 설치되어 상하로 높이가 조절되고 하부면에 상기 압축부가 설치되는 압축판과,

상기 실린더의 양측으로 결합블록에 끼워지도록 설치되되, 끝단이 압축판에 연결되어 실린더의 상하 이동에 따라 압축판의 힌지작동을 제어하는 가이드바로 구성된 것을 특징으로 하는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치
제1항에 있어서,

상기 압축부의 하부에는 용접부재가 일정한 평활도를 유지하도록 하여 가압되도록 하는 다수의 누름판이 설치된 것을 특징으로 하는 철도차량의 키스톤플레이트 아크용접용 갠트리 로봇장치