KR100993023B1

KR100993023B1 - 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템

Info

Publication number: KR100993023B1
Application number: KR1020080004350A
Authority: KR
Inventors: 박재대
Original assignee: 우영산업 주식회사
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2010-11-09
Also published as: KR20090078491A

Abstract

본 발명은 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 작업대상를 구속하는 작업툴과, 이 작업툴을 곡선 이송시키기 위한 링크와 관절축을 구비한 로봇과, 로봇의 작업툴이 구속하는 위치에 작업대상을 위치시키는 위치한정장치와, 로봇에 의하여 이송된 작업대상을 용접하는 용접장치와, 용접된 작업대상을 로봇의 가동범위 밖으로 이동시키는 취출장치 및 로봇, 위치한정장치, 용접장치 및 취출장치의 작동을 제어하는 제어기가 구비되는 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템이 제공된다.

용접, 로봇, 에어실린더

Description

곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템{welding system for object having a curve}

본 발명은 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로봇을 이용하여 곡선을 가지는 작업대상에 대한 용접 시스템과 관계된다.

현재 자동차용 소형 부재 간의 고정을 위한 용접은 작업자가 용접건을 이용하여 직접 용접하는 방식으로 이루어지고 있다. 이러한 수동 용접 방식은 작업 속도가 더뎌 생산성이 떨어지고, 작업자의 용접 교육에 대한 시간, 비용의 투자 및 작업자에 대한 인건비 상승으로 제품의 가격 경쟁력이 떨어지게 되는 문제가 있다.

특히, 용접될 작업 대상 부재에 곡면이 형성되어 있으며, 아크 스터드 용접을 하는 경우, 작업자가 용접건과 수직되게 작업 대상 부재를 이동시키며 용접해야 하므로 용접 작업이 고되 작업자가 용접 작업을 기피하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위하여, 작업대상을 컨베이어 벨트로 이송되는 지그에 결합시키고, 끝단에 용접건을 부착한 로봇을 이용하는 방식이 고려될 수 있으나, 작업대 상이 소형이므로, 특정 형상을 가지는 3차원 지그의 제작에 따른 비용 상승 및 이 지그에 작업 대상 부재의 고정 및 해제에 소요되는 시간이 많아 경제적이지 못한 단점이 있어 이러한 용접방식이 사용되지 않고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 소형 작업대상을 자동으로 용접하는 용접 시스템과 관련된다.

더하여, 다양한 형상을 가지는 작업대상에 사용될 수 있는 범용적인 용접 시스템과 관련된다.

더하여, 곡선을 가지는 작업대상에 대하여도 자동 용접이 가능한 용접 시스템과 관련된다.

위와 같은 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 바람직한 실시예로 작업대상를 구속하는 작업툴과, 상기 작업툴을 곡선 이송시키기 위한 링크와 관절축을 구비한 로봇; 상기 로봇의 작업툴이 구속하는 위치에 상기 작업대상을 위치시키는 위치한정장치; 상기 로봇에 의하여 이송된 작업대상을 용접하는 용접장치; 용접된 상기 작업대상을 로봇의 가동범위 밖으로 이동시키는 취출장치; 및 상기 로봇, 위치한정장치, 용접장치 및 취출장치의 작동을 제어하는 제어기;가 구비되는 것을 특징으로 하는 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템을 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 따르면, 로봇의 프로그램 변경, 위치고정장치의 지그의 형상 변경, 취출장치의 지지대의 형상 변경 및 각 에어실린더의 위치 변경으로 다양한 형상을 가지는 작업대상에 대한 용접 시스템을 구성할 수 있으므로 범용성을 가지게 되는 효과가 있다.

더하여, 2 이상의 용접기가 설치된 용접장치를 활용하여 일부 곡선을 가지는 작업대상에 대하여 2 이상의 용접부위를 한번에 용접할 수 있어 생산성이 향상된다.

더하여, 취출장치의 가이드대를 이용하면 로봇의 작동범위 밖에서 작업대상의 수거가 이루어지므로 작업자의 안전성이 증대되는 효과가 있다.

더하여, 취출장치에 검사용 에어실린더가 구비되는 경우, 별도로 용접의 불량을 검사하지 아니하여도 되므로, 생산성이 향상된다.

이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명에 따른 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템의 간략히 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 로봇의 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 로봇에 채용된 작업툴을 분해한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 작업 대상을 나타낸 사시 도이며, 도 5는 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 위치한정장치를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 용접장치를 도시한 사시도이며, 도 7은 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 취출장치를 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 취출장치의 작동관계를 간략히 나타낸 측면도이다.

본 명세서에서 사용되는 각 에어실린더에는 내부가 기밀된 원통형 실린더(11)와, 이 실린더 내에 압축공기에 의하여 슬라이딩되는 실린더로드(12) 및 실린더의 전, 후에 압축공기를 유입, 배출하기 위한 밸브(13,14)가 구비된다. 또한, 에어실린더를 작동시키기 위한 압축공기의 주입수단(도시 생략), 에어실린더의 작동을 측정하는 센서(15)는 일반적으로 널리 쓰이는 구성을 가지는 것으로 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 특정 좌표란 로봇의 지지판에서 형성되는 3차원 좌표에 따른 X,Y,Z 좌표값으로, 이 특정 좌표는 사용자가 전용 소프트웨어로 설정하는 로봇이 작업 범위를 나타내는 기준이 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템(1)에는 로봇(100), 위치한정장치(200), 용접장치(300), 취출장치(400) 및 이들의 작동 순서를 제어하는 제어기(도시 생략)가 구비된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 로봇(100)을 중심으로 위치한정장치(200), 용접장 치(300) 및 취출장치(400)가 배치되어 있으며, 미도시된 제어기는 별도의 장소에 위치될 수 있다. 이러한 배치는 로봇(100)의 작동범위(A, 대략 원형) 범위 내에 위치한정장치(200), 용접장치(300) 및 취출장치(400)가 원형으로 배치되되, 로봇(100)의 작동범위(A) 내에서 임의의 순서로 배치될 수 있다.

본 명세서상에서 작업대상(P)이라 함은 2 이상의 부재를 결합함에 있어 용접으로 고정되는 피용접 대상을 의미한다. 특히, 용접되는 면이 곡선을 가지는 피용접 대상을 포함하는 의미이다. 일예로, 도 4에는 작업대상(P)으로 자동차용 도어 부재가 도시되어 있다.

본 발명의 구성요소의 개략적인 작용은 다음과 같다.

위치한정장치(200)는 작업자에 의하여 안치된 작업대상(P)을 로봇(100)의 작업툴이 구속하는 위치, 즉, 로봇(100) 중심의 좌표상에서 어느 특정 지점에 위치시킨다. 이 작업대상(P)을 로봇(100)의 작업툴이 구속하여 용접장치(300)로 이송시키며, 용접장치(300)에서는 미리 설정된 작업대상(P)의 용접부위(W)가 용접된다. 이후, 로봇(100)에 의하여 취출장치(400)로 이송되고, 이 취출장치(400)에서는 로봇(100)의 작동범위(A) 밖으로 작업대상(P)을 이송시켜, 작업자가 작업대상(P)을 수거할 수 있게 된다. 제어기는 이러한 용접 과정의 순서에 따라 위치한정장치(200), 로봇(100), 용접장치(300) 및 취출장치(400)의 작동을 제어하게 된다.

이하, 로봇(100)에 대한 구성 및 작용을 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 로봇(100)에는 지지판(110), 몸체(120), 제1링크(130), 제2링크(140), 제3링크(150) 및 작업툴(160)이 구비된다. 다만, 여기서 로봇(100)의 제1 내지 3의 링크(130,140,150)는 3개 이상의 다수 관절을 가져 3차원 운동이 가능한 다른 구조로 대체될 수 있다.

지지판(110)는 바닥에 놓여 로봇(100)을 지탱한다. 한편, 몸체(120)는 지지판(110) 위에서 바닥면과 평행한 면(도 2의 X,Y축이 형성하는 면과 평행한 면) 상에서 회전가능하다.

한편, 제1링크(130)는 일단이 상하 방향(도 2의 X축을 회동축으로 가지는 방향)으로 회동 가능하도록 제1관절(131)에 의하여 상기 몸체(120)의 상부와 힌지결합된다. 또한, 제2링크(140)는 일단이 상기 제1링크(130)의 타단에 상하 방향(도 2의 X축을 회동축으로 가지는 방향)으로 회동가능하도록 제2관절(141)에 의하여 힌지결합되며, 제2링크(140) 타단은 자체는 비틀림 회전(도 2의 Y축을 회동축으로 가지는 방향,141a)이 가능하다.

한편, 제3링크(150)는 일단이 상기 제2링크(140)의 타단에 상하 방향(도 2의 X축을 회동축으로 가지는 방향)으로 회동 가능하도록 제3관절(151)에 의하여 힌지결합되며, 타단은 자체는 비틀림 회전(도 2의 Z축을 회동축으로 가지는 방향,151a)이 가능하다.

한편, 제3링크(150)의 타단에는 작업대상(P)을 구속할 수 있는 작업툴(160)이 구비된다.

이러한 제1,2,3관절(131,141,151)과, 제2,3링크(140,150)의 비틀림 회전으로 인하여 로봇(100)의 끝단에 구비되는 작업툴(160)은, 적어도 용접장치(300)가 놓인 위치에서는, 자유스런 3차원의 곡선 운동이 가능하게 된다. 즉, 작업툴(160)로 구 속되는 작업대상(P)의 움직임은 사용자가 소프트웨어로 설정하는 임의의 3차원 궤적을 따라 이송될 수도 있다.

한편, 도 3에 도시된 작업대상(P)을 구속하기 위한 작업툴(160)에는 지지브래킷(161), 가이드브래킷(162), 이동브래킷(163) 및 파지브래킷(164)이 구비된다.

지지브래킷(161)은 로봇(100)의 제3링크의 끝단에 결합되기 위한 결합면(161a)과, 이 결합면(161a)에서 일측으로 절곡되어 형성되는 절곡면(161b)이 구비된다. 이렇듯 대략 “ㄱ”자 형상의 판형부재로 작업툴(160)의 기본형상을 구성한다.

한편, 가이드브래킷(162)은 결합면(161a)의 내측에 결합되는데, 이 가이드브래킷(162)의 내에는 이동브래킷(163)을 이동시키기 위한 전기적 수단(도시 생략)이 구비되어 있다. 이러한 전기적 수단은 이동브래킷(163)이 슬라이딩 가능하게 결합되는 레일과, 이 이동브래킷(163)을 이동시키기 위한 모터와, 동력의 전달 수단인 기어의 조합 등으로 구성될 수 있다. 물론, 여기서의 전기적 수단은 전술된 구성 외에 당업자라면 일반적으로 사용할 수 있는 별도의 수단으로 대체될 수 있음은 당연한 것이다.

한편, 이동브래킷(163)은 가이드브래킷(162)에 전기적 수단에 의하여 슬라이딩 가능하게 결합되며, 후술되는 파지면과 대향되는 전면에는 밀착면(163a)이 형성된다. 이때, 밀착면에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 원판형의 가압판(163b)이 더 형성될 수 있다.

한편, 파지브래킷(164)은 지지브래킷(161)의 상부에 결합되는 판 형상을 가진다. 파지브래킷(164)의 하부에서 가이드브래킷(162)을 향한 내측면에는 작업대상(P)의 일측을 가압판(또는, 밀착면 자체)과 함께 구속할 수 있도록 파지면(164a)이 형성된다.

이때, 파지면(164a)의 상부에는 구속되는 작업대상(P)의 상부가 닿는 걸림면(164b)이 더 형성될 수 있다. 이 경우, 작업대상(P)은 파지면(164a)과 걸림면(164b)에 대어지고, 이송브래킷의 이동에 따라 가압판(또는, 밀착면 자체)에 의하여 가압되어 작업툴(160)에 구속된다.

한편, 상기 가압판(163b, 또는 밀착면(163a))과 상기 파지면(164a)에는 작업대상(P)이 구속되는 압력을 측정하는 압력센서(166)가 더 구비될 수 있다. 밀착면(163a)과 파지면(164a)에는 작업대상(P)을 적절한 압력으로 구속하여 이송, 용접 중에 작업툴(160)에서 작업대상(P)의 이탈을 방지하기 위한 수단으로 탄성력을 가진 패드(165)가 대어 질 수 있으며, 이 패드(165)와 함께 압력을 측정하는 센서가 더 부가되어, 미리 설정된 압력으로 작업대상(P)을 구속하는 구성을 가질 수 있다.

이로써, 작업대상(P)을 과도하게 구속함에 따른 작업대상(P)의 변형을 방지하면서, 헐겁게 구속하여 용접 등에 따른 충격으로 작업대상(P)이 작업툴(160)에서 이탈되는 것을 방지한다.

이러한 집게 방식의 구속수단을 가지는 작업툴(160)은 전술된 바에 따른 구성 외에도 대향하는 면의 공간 내에 위치하는 작업대상(P)을 구속하는 다양한 방식의 작업툴로 전용될 수도 있다.

이하, 도 5에 도시된 위치한정장치에 대한 구성 및 작용을 설명한다.

위치한정장치(200)에는 작업자에 의하여 작업대상(P)이 안치되는 지그(210)와, 이 지그(210)의 일측에 구비되어 작업대상(P)을 로봇(100)이 구속하기로 예정된 위치에 정밀하게 위치시키는 구속용 에어실린더(220)가 구비된다. 이때, 이 지그(210)와 구속용 에어실린더(220)가 설치되기 위한 테이블(230)이 더 구비될 수 있다. 한편, 지그(210)의 형상과 구속용 에어실린더(220)의 배치는 작업대상(P)의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.

이때, 지그(210)에는 작업대상(P)의 일단과 접하여 작업대상(P)의 위치를 한정하기 위한 걸림턱(211)이 형성된다.

도 5를 살펴보면, 테이블(240)에는 곡선이 형성된 작업대상(P)을 안치하기 위하여, 일측에 걸림턱(211)이 형성된 2개의 지그(210)가 이격되어 배치된다. 이 걸림턱(211)과 마주보는 위치에 구속용 에어실린더(220)가 배치되어, 작업자가 작업대상(P)을 지그(210) 위에 올려놓고, 스위치(240)를 조작하면 구속용 에어실린더(220)에서 실린더로드(221)가 인출되어 작업대상(P)이 걸림턱(211)에 걸리도록 작업대상(P)을 밀게 된다. 따라서 걸림턱에 작업대상이 접촉되어 작업대상(P)의 위치를 특정좌표로 한정할 수 있게 된다.

이렇게 걸림턱(211)에 걸린 작업대상(P)의 상단부를 미리 설정된 프로그램에 따라 특정 좌표로 인식하고 있는 로봇(100)이 작업툴(160)로 구속하게 된다.

이하, 용접장치(300)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.

용접장치(300)에는 하부에 형성된 팁(311)으로 작업대상(P)을 아크(ARC) 스터드(STUD) 용접하는 용접기(310)와, 이 용접기(310)의 측면에 결합되어 용접기(310)를 승강시키는 이송부(320)가 구비된다. 더하여, 용접기(310)와 이송부(320)가 설치되는 테이블(340)이 더 구비될 수 있다.

도 6에 도시된 용접기(310)에는 아크를 이용하여 용접하는 아크 스터드 용접기가 채택되었다. 아크 스터드 용접을 위하여 용접기(310)의 아래에는 작업대상(P)이 놓이는 안치대(330)가 더 구비된다.

한편, 용접기(310)의 후측면에는 용접기(310)를 승강시키기 위하여 이송부(320)가 더 구비된다. 이송부(320)는 테이블(340)에 고정되는 거치부재(321)와, 일측이 용접기(310)에 고정되고 타측은 거치부재(321)에 승강가능하게 결합되는 이동부재(322)가 구비된다. 이때, 이동부재(322)는 거치부재(321)에 형성된 렉기어를 타고 내리기 위하여, 기어와 이 기어를 작동하는 동력원으로 모터 등의 전기적 수단 또는 액츄에이터 등의 유압수단 또는 에어실린더 등의 공압수단이 사용될 수 있다.

또한, 이동부재(322)가 하단으로 이동되어 용접기(310)가 작업대상(P)의 용접부위(W)에 닿았을 때, 용접이 이루어지도록 용접기(310)에 전류가 가해진다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 용접기(310)와 이송부(320)는 2대가 구비되어, 각 이송부(320)의 작동은 독립적으로 이루어질 수 있다. 즉, 작업대상(P)이 평면인 경우에는 2대의 용접기(310)가 동시에 하강하여 용접이 이루어지되, 작업대 상(P)의 곡선이 심한 경우에는 어느 한 용접기만 선택적으로 하강하여 용접이 한 곳에서 이루어지도록 설정될 수 있다. 이러한 2대의 용접기의 배치간격은 작업대상(P)의 용접부위(W)의 간격에 따라 이격되어 배치될 수 있는 것이다.

나아가, 용접기와 이송부는 2대에 한정되지 아니하고 3대 이상이 설치될 수도 있다.

한편, 아크 스터드 용접을 위해서는 작업대상(P)의 용접부위(W)가 안치대(330)에 접하며, 용접기(310)와 수직을 이루는 상태에서 용접이 이루어져야 하므로, 작업대상(P)의 용접부위(W)에 곡선이 형성된 경우에는 전술된 로봇에 의하여 작업대상(P)의 용접부위(W)가 안치대(330)에 접하게 작업대상이 이송된 후, 하나의 용접기(310)에 의하여 용접된다.

이하, 취출장치(400)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.

취출장치(400)에는 작업툴(160)에서 이탈된 작업대상(P)이 안치되는 지지대(410)와, 이 지지대(410)의 일측 배치되어 작업대상(P)이 슬라이딩되어 이동되는 슬립면(421)이 형성되는 가이드대(420)와, 가이드대(420)가 배치된 방향으로 파인 이 지지대(410)의 내측홈(412)에 내에 위치한 리프트실린더로드(431)로 작업대상을 슬립면(421) 위로 이동시키는 이송용 에어실리더가 구비된다. 더하여, 취출장치(400)에는 지지대(410)와,가이드대(420)가 설치되는 테이블(450)이 더 구비될 수 있다.

또한, 지지대(410)의 상부에는 작업대상(P)에 하부에 따라 형성되는 곡선에 따른 곡선면(411)이 형성되어, 용접이 끝난 작업대상은 로봇에 의하여 이 곡선면(411) 위에 안치된다. 이때, 지지대(410)에 형성된 내측홈(412)에는 리프트실린더로드(431)가 위치된 상태이다.

한편, 리프트실린더로드(431)에 연결된 이송용 에어실린더(430)는 가이드대(420)가 형성된 방향의 반대편에 위치되고, 이송용 에어실린더(430)의 리프트실린더로드가 돌출된 면과 반대되는 면에는 이송용 에어실린더(430)를 들어올리기 위한 회동수단이 더 구비된다. 이때, 회동수단은 이송용 에어실린더(430)의 후면과 결합되는 경첩(440)이 사용될 수 있다. 더하여, 이 경첩(440)을 회동시키기 위한 모터 또는 액츄에이터 등이 더 부가될 수 있다.

이 경우, 작업대상(P)을 지지대(410)에 안치시킨 로봇의 작업툴(160)이 다시 위치한정장치(200)로 이동된 후, 경첩(440)에 의하여 이송용 에어실린더(430)가 들림에 따라 내측홈(412)에 위치된 리프트실린더로드(431)가 작업대상의 하부를 받쳐 들어올리게 된다. 그 후, 이송용 에어실린더(430)가 작동하여 리프트실린더로드(431)가 인출되면, 작업대상(P)은 지지대(410) 상부에서 이웃하는 가이드대(420)의 상부로 이동된다. 이후, 경첩(440)이 반대로 회동되어 이송용 에어실린더(430)가 내려감에 따라 작업대상은 가이드대(420) 위에 놓이며, 이송용 에어실린더(430)가 반대로 작동하여 리프트실린더로드(431)는 내측홈(412)에 다시 인입된다.이로써, 작업대상(P)을 지지대(410)에서 가이드대(420)로 옮기게 된다.

한편, 가이드대(420)의 상부는 작업대상이 슬라이딩되는 슬립면(421)이 형성되고, 이 슬립면(421)의 끝부분(지지대와 먼 부분)은 급격히 들어올려진 형상으로, 미끄러진 작업대상이 멈추는 저지면(422)이 형성된다. 즉, 리프트실린더로드(431)에 의하여 작업대상이 가이드대(420) 위에 놓이면 슬림면에 따라 지지대(410)에서 먼 방향으로 미끄러져 이동되다가, 저지면(422)에 의하여 멈춰지게 된다.

이때, 가이드대(420)의 슬립면(421)을 충분히 길게 형성하면, 로봇의 작동범위(A)를 벗어난 위치에까지 용접된 작업대상을 이동시킬 수 있게 되므로, 작업대상을 수거하는 작업자의 안전성이 향상되는 효과가 있다.

한편, 취출장치(400)에는 작업대상(P)의 위치를 정밀하게 조정하는 위치조정용 에어실린더(470)와, 용접의 불량 여부를 검사하는 검사용 에어실린더(460)가 더 구비될 수 있다.

즉, 로봇(100)에 의하여 지지대(410)에 안치되는 작업대상의 위치를 특정 위치에 한정시키기 위하여, 지지대(410)에 안치된 작업대상의 위치를 재조정하도록 위치조정용 에어실린더(470)를 지지대(410) 주변에 배치시키고, 각 실린더로드(471)를 인출시켜 작업대상(P)을 밀어, 작업대상(P)의 미세 위치가 조정된다.

이때, 전술된 바와 같이 지지대(410)에 걸림턱을 형성하거나 가이드대(420)의 일측면을 걸림턱으로 이용하여 작업대상을 구속하는 방식이 사용될 수 있다.

한편, 검사용 에어실린더(460)의 실린더로드(461)에는 용접 부위(W)을 검사하는 용접검사센서(462)가 구비된다. 이 용접검사센서(462)는 일예로 초음파탐상법(ultrasonic test)에 따른 측정센서로 이루어질 수 있다.

이때, 검사용 에어실린더(460)는 실린더로드(461)가 인출되었을 때, 각 용접 부위(W)에 용접검사센서(462)가 위치되도록 지지대(410) 주변에 배치되어, 위치조정용 에어실린더(470)에 의하여 검사 위치로 조정된 작업대상의 각 용접부위(W)를 검사하게 된다.

한편, 제어기는 본 발명의 실시예에 따른 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템(1)의 설정 초기값에 따라, 로봇(100)의 작동, 사용자의 스위치(240) 조작에 따른 위치한정장치(200)의 구속용 에어실린더(220)의 작동 시기, 용접기(310)와 이송부(320)의 작동 시기 및 취출장치(400)의 이송용 에어실린더(430)와, 위치조정용 에어실린더(470)와 검사용 에어실린더(460)의 작동 시기를 제어한다. 또한, 검사용 에어실린더(460)에서 수신되는 용접불량신호를 수신하여 작업자에게 알리기 위한 비프음 또는 화면표시를 위한 데이터의 생성을 담당한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템(1)의 작동 관계를 용접 작업의 진행 순서에 따라 설명한다.

작업자가 위치한정장치(200)의 지그(210) 위에 작업대상(P)을 올려놓고, 스위치(240)를 조작하여 용접 시스템(1)을 작동시킨다. 이 스위치의 입력을 받아 제어기는 구속용 에어실린더(220)를 작동하여, 작업대상(P)을 지그(210)에 형성된 걸림턱(211)에 밀어 작업대상(P)을 특정 좌표에 위치되게 한다.

이후, 로봇(100)은 위 특정 좌표로 작업툴(160)을 이동시켜, 작업대상(P)의 일부분을 가압판(163b, 또는 밀착면(163a))과 파지면(164a)을 이용하여 구속하여 작업대상(P)을 위치한정장치(200)에서 용접장치(300)로 이송한다.

다음, 로봇(100)은 용접기(310)의 하부에 작업대상(P)의 용접이 요구되는 부위(W)를 위치시키고, 이송부(320)가 용접기(310)를 하강시켜 해당 부위를 용접하게 된다. 이후, 작업대상(P)의 다음 용접될 부위가 곡면이 경우에는, 로봇(100)의 각 관절을 사용하여 작업대상(P)의 용접이 요구되는 부위와 용접기(310)를 수직되게 작업대상(P)이 3차원 곡선이동된다.

용접장치(300)에서 용접이 끝난 후에는 로봇(100)이 작업대상(P)을 취출장치(400)로 이동하고, 지지대(410) 위에서 이동브래킷(163)을 후퇴시켜 작업대상(P)을 지지대(410) 위에 내려놓는다. 위치조정용 에어실린더(470)에 의하여 작업대상(P)의 위치가 조정되면, 검사용 에어실린더(460)가 작동되어 각 용접부위(W)에 대한 불량 여부를 검사한다.

이후, 검사가 종료된 후에는 경첩(440)을 작동하여 리프트실린더로드(431)로 작업장치를 들어올린 상태에서, 리프트실린더로드(431)가 인출되어 가이드대(420)로 작업대상(P)을 옮긴다.

작업대상(P)이 가이드대(420)에 형성된 슬림면을 따라 로봇(100)의 작동범위(A) 밖으로 이송되면, 작업자가 작업대상(P)을 수거한다.

한편, 용접 부위(W)에서 용접불량이 발견되면, 제어기에 의하여 비프음 또는 별도의 모니터 등에서 용접부위의 불량이 작업자에게 통지된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템의 간략히 도시한 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 로봇의 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 로봇에 채용된 작업툴을 분해한 사시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 작업 대상을 나타낸 사시도.

도 5는 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 위치한정장치를 도시한 사시도.

도 6은 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 용접장치를 도시한 사시도.

도 7은 도 1에 도시된 곡선을 가지는 작업대상의 용접 시스템에 채용된 취출장치를 도시한 사시도.

도 8은 도 7에 도시된 취출장치의 작동관계를 간략히 나타낸 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 용접 시스템

100 : 로봇 110 : 지지판

120 : 몸체 130 : 제1링크

140 : 제2링크 150 : 제3링크

160 : 작업툴 161 : 지지브래킷

161a : 결합면 161b : 절곡면

162 : 가이드브래킷 163 : 이동브래킷

163a : 밀착면 163b : 가압판

164 : 파지브래킷 164a : 파지면

164b : 결합면 165 : 패드

166 : 압력센서 A : 작동범위

200 : 위치한정장치

210 : 지그 211 : 걸림턱

220 : 구속용 에어실린더 230 : 테이블

240 : 스위치

300 : 용접장치

310 : 용접기 320 : 이송부

321 : 거치부재 322 : 이송부재

330 : 안치대 340 : 테이블

400 : 취출장치

410 : 지지대 411 : 곡선면

412 : 내측홈 420 : 가이드대

421 : 슬립면 422 : 저지면

430 : 이송용 에어실린더 431 : 리프트실린더로드

440 : 경첩 450 : 테이블

460 : 검사용 에어실린더 462 : 용접검사센서

470 : 위치조정용 에어실린더

P : 작업대상 W : 용접 부위

Claims

작업대상를 구속하는 작업툴과, 상기 작업툴을 곡선 이송시키기 위한 링크와 관절축을 구비한 로봇;

상기 로봇의 작업툴이 구속하는 범위 내의 특정의 좌표상에 구비되어 상기 작업대상을 위치시키는 위치한정장치;

상기 로봇의 작업툴이 구속하는 범위 내에서 상기 위치한정장치와 다른 특정의 좌표상에 구비되어 상기 로봇에 의하여 이송된 상기 작업대상을 용접하는 용접장치;

상기 로봇의 작업툴이 구속하는 범위 내에서 상기 위치한정장치 및 상기 용접장치와 다른 특정의 좌표상에 구비되어 상기 용접된 작업대상을 로봇의 가동범위 밖으로 이동시키는 취출장치; 및

상기 로봇, 위치한정장치, 용접장치 및 취출장치의 작동을 제어하는 제어기;로 구성되되,

상기 로봇에는

바닥에 놓이는 지지판;

상기 지지판 위에서 바닥면과 평행한 면을 회동하는 몸체;

일단이 상기 몸체의 상부에서 회동되도록 제1관절에 의하여 힌지결합된 제1링크;

일단이 상기 제1링크의 타단에서 회동되도록 제2관절에 의하여 힌지결합되고 타단은 자체 비틀림 회전 가능한 제2링크;

일단이 상기 제2링크의 타단에 회동되도록 제3관절에 의하여 힌지결합되고, 타단은 자체 비틀림 회전 가능한 제3링크; 및

상기 제3링크의 타단에 결합되는 상기 작업툴;이 구비되고,

상기 작업툴은,

상기 제3링크의 타단에 결합되는 결합면과, 상기 결합면의 일측에서 절곡 형성되는 절곡면을 가지는 지지브래킷;과

상기 절곡면에서 내측 방향으로 결합되는 가이드브래킷;과

상기 가이드브래킷에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 끝단에 밀착면이 형성된 이동브래킷; 및

상기 지지브래킷의 상부에 결합되어, 상기 밀착면과 함께 상기 작업대상을 구속하는 파지면을 가지는 파지브래킷;으로 구성되며,

상기 밀착면과 상기 파지면에는

작업대상이 구속되는 압력을 측정하는 압력센서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 곡선을 가지는 작업대상의 용접 장치.
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삭제
삭제
제1항에서, 상기 위치한정장치에는

상기 작업대상이 안치되고, 상기 작업대상의 일단과 접하여 상기 작업대상의 위치를 한정하는 걸림턱이 구비된 지그; 및

상기 지그의 주변에 배치되어, 상기 작업대상을 상기 걸림턱에 접하도록 밀어 상기 작업대상을 구속하는 구속용 에어실린더;가 구비되는 것을 특징으로 하는 곡선을 가지는 작업대상의 용접 장치.
제1항에서, 상기 용접장치에는

하부에 형성된 팁으로 상기 작업대상을 아크 스터드 용접하는 용접기; 및

상기 용접기의 측면에 결합되어 상기 용접기를 승강시키는 이송부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 곡선을 가지는 작업대상의 용접 장치.
제1항에서, 상기 취출장치에는

상기 작업툴에서 이탈된 작업대상이 안치되는 지지대;

상기 지지대의 주변에 배치되어, 상기 작업대상이 슬라이딩되어 이동되는 슬립면이 형성되는 가이드대; 및

상기 지지대의 상기 가이드대가 배치된 방향으로 파인 내측홈에 위치한 리프트실린더로드로 상기 작업대상을 상기 슬립면 위로 이동시키는 이송용 에어실리더;가 구비되는 것을 특징으로 하는 곡선을 가지는 작업대상의 용접 장치.
제7항에서, 상기 취출장치에는

상기 지지대의 주변에 배치되어, 상기 작업대상의 위치를 조정하는 위치조정용 에어실린더; 및

상지 지지대의 주변에 배치되며, 실린더로드에는 상기 작업대상의 용접된 부위를 검사하는 용접검사센서가 구비되어 용접 불량 여부를 측정하는 검사용 에어실린더;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 곡선을 가지는 작업대상의 용접 장치.