KR101101740B1 - 자동차 로봇용접기의 위치변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 로봇용접의 위치변환장치에 관한 것으로, 그 구성은 플레이트(111)와, 상기 플레이트(111) 일측면에 돌출 형성된 지지블록(112)으로 구성된 제1브라켓(110)과; 플레이트(121)와 상기 플레이트(121) 일측면에 돌출 형성되되 상기 지지블록(112)에 축설되도록 서로 공간을 갖고 위치되는 한쌍의 지지블록(122a,122b)으로 구성되는 제2브라켓(120)과; 상기 지지블록(112,122a,122b)을 서로 회전 가능하게 결합하는 회전축(160)과; 상기 회전축의 축 방향 일측에 고정바(150)에 의해 상기 지지블록(122a)과 연결되어 안내편(130)을 지지블록 측으로 슬라이딩시키는 실린더(140) 및; 상기 안내편(130) 일측에 구비되어 핀삽입공 측으로 슬라이딩 삽탈되는 고정핀(132);으로 구성된다.

Description

자동차 로봇용접기의 위치변환장치{SWITCHING APPARATUS OF WELDING ROBOT FOR CAR}

본 발명은 자동차 로봇용접기의 위치변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 조건에 따라 용접건의 위치를 변경할 수 있게 하여 용접건 교체에 소요되는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 용접건 설치비용을 절감을 수 있게 하는 자동차 로봇용접기의 위치변환장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 차체의 조립라인에서는 다수의 패널들이 서로 조립됨에 따라, 각각에 맞는 다수의 용접로봇이 설치되어 있어 각종 패널 부품의 용접(BIW(Body In White)조립 라인 시 주로 발생됨)을 수행하게 된다.

이러한, 용접 로봇은 로봇 컨트롤러를 통해 용접로봇의 용접전류나 용접시간 및 용접건의 가압력을 제어 받으면서, 패널의 다수 용접점에 대한 용접을 수행하게 된다.

이와 같은 용접 로봇은 다수의 곡면과 좁고 복잡한 공간에 형성되는 다수의 용접 점의 용접 시, 용접을 수행하는 용접건의 구조적인 요인으로 인해 차체와의 간섭이 발생하게 된다.

따라서 차체 구조의 제약조건이 발생으로 해당 공정 내에서 사용하는 용접 건으로 대응 불가한 경우에는 다른 공정에서 별도의 건으로 용접을 할 수 밖에 없다.

그러나 이러한 경우 용접시간이 오래 걸리고 용접 공정이 증가함에 따라 용접로봇을 더 배치해야함으로 용접로봇 설치 비용 및 유지비용이 증가하는 단점이 있다.

또한 공정 수율을 증대시키고, 설비 투자비용을 줄이기 위해 용접로봇 한대에 교체 가능한 별도의 용접 건들을 다수개 배치하고 용접 조건에 따라 교체 변경하여 용접하도록 하고 있으나, 이 경우에도 용접건을 교체하기 위한 시간이 소요되고, 용접로봇을 설치하는 비용에 비해 상대적으로 싼 용접건을 배치하고 있으나 이 또한 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접 조건에 따라 용접건의 위치를 변경할 수 있게 하여 용접건 교체에 소요되는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 용접건 설치비용을 절감을 수 있게 하는 자동차 로봇용접의 용접마운트 위치변환장치를 제공하기 위함이다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 자동차 로봇용접의 위치변환장치는, 플레이트(111)와, 상기 플레이트(111) 일측면에 돌출 형성된 지지블록(112)으로 구성된 제1브라켓(110)과; 플레이트(121)와 상기 플레이트(121) 일측면에 돌출 형성되되 상기 지지블록(112)에 축설되도록 서로 공간을 갖고 위치되는 한쌍의 지지블록(122a,122b)으로 구성되는 제2브라켓(120)과; 상기 지지블록(112,122a,122b)을 서로 회전 가능하게 결합하는 회전축(160)과; 상기 회전축의 축 방향 일측에 고정바(150)에 의해 상기 지지블록(122a)과 연결되어 안내편(130)을 지지블록 측으로 슬라이딩시키는 실린더(140) 및; 상기 안내편(130) 일측에 구비되어 핀삽입공 측으로 슬라이딩 삽탈되는 고정핀(132);으로 구성된다.

그리고 상기 제1브라켓(110)은 로봇팔(20) 측에 결합되고, 상기 제2브라켓(120)은 용접마운트(30)에 결합되어 상기 용접마운트(30)가 상기 로봇팔(20)의 회전에 따라 자중에 의해 회전되며 위치를 변경하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1브라켓(110) 및 제2브라켓(120)에는 상호 회전 각도를 제한하게 하는 스토퍼(115,125)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 안내편(130)은 다수개의 고정바(150) 사이에 위치된 상태로 상기 고정핀(132)을 슬라이딩 동작되는 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 고정핀(132) 일측 단부는 원뿔 형태인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른, 용접 조건에 따라 용접건의 위치를 변경할 수 있게 하여 용접건 교체에 소요되는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 용접건 설치비용을 절감을 수 있게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 용접마운트의 각도를 다양하게 조절할 수 있어 다양한 용접 위치에 대한 대응이 가능하므로 용접마운트의 용접 위치 적용을 다양하게 할 수 있게 되어 용접마운트의 별도 구비를 축소시킬 수 있게 하는 기대 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 자동차 로봇용접기의 위치변환장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 자동차 로봇용접기의 위치변환장치를 나타내는 분해 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 자동차 로봇용접기의 위치변환장치의 작동상태를 나타내는 작동도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 자동차 로봇용접기의 위치변환장치(10)는 제1브라켓(110), 제2브라켓(120), 안내편(140), 실린더(140), 고정바(150) 및 회전축(160)을 포함한다.

상기 제1브라켓(110)은 각형 또는 원 형태의 플레이트(111)와 상기 플레이트(111) 하면에 대해 직교하게 돌출 형성된 판체 형태의 지지블록(112)으로 이루어지며, 상기 지지블록(112) 하단에는 수평 방향으로 관통되는 결합공(113)과 상기 결합공(113) 둘레에 등간격 개구된 4개의 핀삽입공(114)이 형성되어 있다.

상기 제2브라켓(120)은 각형 또는 원 형태의 플레이트(121)와 상기 플레이트(121) 상면에 대해 직교하게 돌출 형성된 판체 형태의 지지블록(122)으로 이루어진다.

또한 상기 지지블록(122a,122b)은 한쌍이며, 상기 지지블록(112)이 사이에 삽입될 수 있을 정도로 상호 일정한 간격을 갖고 형성된다. 그리고 상기 한쌍의 지지블록 상단에는 수평 방향으로 관통되는 결합공(123)이 형성되며, 한쌍의 지지블록 중 어느 하나의 상기 결합공(123) 둘레에는 핀삽입공(124)과 고정바 결합공(126)이 등간격 형성되고, 다른 하나의 지지블록에는 핀삽입공(124) 만이 등간격 형성된다.

즉, 상기 한쌍의 지지블록(122a,122b) 중 어느 하나에는 4개의 핀삽입공과 4개의 고정바 삽입공이 형성되며, 다른 하나의 지지블록에는 4개의 핀삽입공 만이 형성되는데, 상기 핀삽입공은 서로 수평선상태 위치에 되어 후술하는 고정핀이 슬라이딩 삽탈될 수 있게 하고 있다.

한편 상기 제1브라켓(110)의 제2브라켓(120)의 지지블록(112,122a,122b)에는 상호 회전 각도를 제한하도록 하는 스토퍼(115,125)가 더 구비되는 것이 바람직하며, 상기 스토퍼(115,125)는 제1브라켓과 제2브라켓의 회전 반경 내에서 단부가 서로 밀착지지될 수 있게 위치된다.

상기 안내편(130)은 판체 형태를 하고 있으며, 중앙 부분에는 로드 결합공(131)이 형성되어 있다. 또한 도면상에서는 안내편(130)이 십자 형태이나 사각 형태를 하는 것도 가능하다. 그리고 십자 형태의 안내편에는 4개의 핀결합공(131a)이 형성되어 있다.

한편 도면상에는 도시하고 있지는 않지만 상기 안내편(130)이 사각 형태일 경우에는 고정바가 삽입될 수 있도록 고정바 삽입공(미도시)이 형성되게 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 핀삽입공에 결합되는 고정핀(132)은 4개가 구성되며, 고정핀(132) 일측 단부는 원뿔 형태를 하는 것이 바람직하다.

상기 실린더(140)는 외부로부터 공급되는 공기에 의해 동작되는 것으로 로드(141)가 구비된다.

상기 고정바(150)는 일정한 길이를 갖는 완봉 형태를 가지며 실린더(140)와 제2브라켓(120) 사이 간격을 일정하게 유지시키기 위한 수단이다.

본 발명의 결합관계를 살펴보면, 먼저 제1브라켓(110)에 구비된 지지블록(112)에 형성된 결합공(113)과 제2브라켓(120)에 구비된 한쌍의 지지블록(122a,122b)에 형성된 결합공(123)이 서로 축 방향 정렬되도록 지지블록(113)의 지지블록(122a,122b) 사이에 삽입되게 한다.

이 후 제1브라켓(110)과 제2브라켓(120)이 회전되도록 결합공(113,123)을 관통시켜 회전축(160)을 삽입 결합한다.

이때 상기 회전축 외주면과 결합공 내주면 사이에는 베이링이 삽입되는 것이 바람직하다. 이는 제1브라켓과 제2브라켓의 회전을 수월하게 하기 위함이다.

다음으로 십자 형태의 안내편(130)에 형성된 핀결합공(131a)에 고정핀(132)을 결합한다. 이때 상기 고정핀(132) 일측단부는 원뿔 형태이므로 타단에 단차를 주어 핀결합공에 삽입되게 하는데, 결합시 고정핀이 억지끼움 방식에 의해 결합되거나 또는 고정핀 단부에 나사를 형성시키고 핀결합공 내주면에 나사를 형성시켜 상호 나사 결합되게 하는 것도 가능하다.

다음으로 고정핀(132)의 원뿔 측이 제2브라켓(120)의 고정바 결합공(126)이 형성된 측면의 핀삽입공(124) 측에 위치시켜 삽입한다.

다음으로 고정바(150)를 안내편(130)의 십자 형태 둘레면에 위치시킨 상태로 안내편과 간섭되지 않게 제2브라켓(120)의 고정바 결합공(126)에 결합시킨다.

이때 상기 고정바(150)는 후술하는 실린더를 제2브라켓에 지지되도록 하기 위한 수단임으로 고정바 결합공에 대해 억지 끼움 방식이나 나사 결합 방식을 선택적으로 이용하여 결합할 수 있다. 즉 고정바가 제2브라켓과 실린더를 지지하며 고정될 수 있는 방식이라면 어떠한 것도 가능하다.

다음으로 제2브라켓(120)에 고정된 고정바(150) 단부에 실린더(140)를 위치시킨 후 결합시킨다. 이 후 상기 실린더(140)의 로드(141)를 안내편(130)의 로드 결합공(131)에 결합시킨다.

여기서 상기 안내편(130)에 고정핀(132)을 결합한 후 제2브라켓(120)에 삽입한 상태로 실린더(140)와 결합하는 것을 설명하고 있으나, 상기 실린더(140)의 로드(141)에 안내편(130)을 결합하고 고정핀(132)이 안내편(130)에 결합된 후 고정핀(132)이 제2브라켓(120) 측으로 삽입되도록 결합하는 것도 가능하다.

이 후 상기 제1브라켓(110)과 제2브라켓(120) 중 어느 하나를 준비된 로봇팔(20)에 결합하면, 다른 하나는 준비된 용접마운트(30)에 결합시켜 위치변환장치를 통해 로봇팔(20)에 대해 용접마운트(30)의 위치를 변경할 수 있게 한다.

통상 로봇팔(20)은 다관절로 이루어져 다관절 단부에 용접마운트가 탈착 가능하게 구비되며, 구비된 용접마운트(30)는 로봇의 관절들이 사전에 프로그램된 동작에 따라 동작하며 위치 이동하여 자동차의 원하는 곳에 용접마운트로 하여금 용접하게 한다.

이때 용접마운트는 마지막에 위치된 로봇팔에 대해 항시 직각 또는 수평 상태 중 하나의 위치에서만 고정되어 있기 때문에 위치된 상태에서 자동차의 프레임 용접 위치가 제한적일 수밖에 없게 된다. 이러한 경우 종래에는 자동차의 원하는 위치에 대해 용접하기 위해 용접마운트를 교체하거나 용접 가능한 공정을 추가하여 진행하였다. 이럴 경우 공정 시간이 오래 걸리는 단점이 있으므로 본 발명에서는 로봇팔과 용접마운트 사이에 위치변환장치를 추가하여 용접마운트의 위치를 변경함으로써 하나의 용접마운트를 통한 용접 가능 위치를 증가시켜 전체 공정을 단축함을 물론이고 용접마운트의 추가에 따른 비용을 절감하게 하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위치변환장치의 작동상태를 설명한다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바에 의하면, 먼저 로봇팔(20)과 용접마운트(30) 사이에 위치변환장치(10)에 의해 로봇팔과 용접마운트가 수평 상태가 위치되게 한 후 이를 통해 특수 위치(굴곡진 부분 등)의 용접을 실시한다. 이때 용접마운트는 사전에 특수 위치에 대한 용접뿐만 아니라 평이한 위치(수평 또는 수직한 곳 등)에 대한 용접도 프로그램된 상태이다.

특수 위치에 대한 용접이 끝난 후에는 로봇팔이 처음 동작 위치로 복귀하여 다음 동작을 준비하게 되는데, 이 과정에 위치변환장치가 동작하여 용접마운트의 위치를 변경하게 된다.

상기 위치변환장치의 동작은 우선 실린더(140)의 동작에 의해 로드(141)가 실린더 측으로 삽입되며 로드(141)에 결합된 안내편(130)이 이동하게 된다.

상기 안내편(130)의 이동에 따라 안내편에 결합된 고정핀(132)이 제2브라켓(120)과 제1브라켓(110)을 관통 결합된 상태에서 슬라이딩 이탈하며 결합상태를 해제하게 된다. 이때 상기 로봇팔(20)의 마지막 관절은 직각 상태이다.

이 상태에서 로봇팔의 마지막 관절을 상호 수평 상태가 되도록 회전시키면 고정핀에 의해 고정된 상태가 해지된 제1브라켓(110)과 제2브라켓(120)이 로봇팔의 회전 각도만큼 용접마운트(30)의 자중에 의해 회전하게 된다. 즉, 상기 로봇팔의 회전에 따라 용접마운트는 자중에 의해 지면에 대해 수직한 상태로 위치하게 된다.

이 후 상기 실린더(140)를 동작시켜 실린더(140) 측으로 밀착 위치된 안내편(130)을 로드(141)로 하여금 가압하여 밀어내면 안내편(130)에 결합된 고정핀(132)이 제2브라켓(120) 측으로 이동하며 핀삽입공(114,124)에 관통 삽입되어 제1브라켓(110)과 제2브라켓(120)을 상호 결합시켜 회전을 제한하게 한다.

이때 상기 제1브라켓(110) 및 제2브라켓(120)에 형성된 스토퍼(115,125)는 직각 상태 이상으로 제1브라켓과 제2브라켓이 회전하는 것을 방지하도록 하고 있다. 여기서 상기 스토퍼(115,125) 이웃하는 위치에는 감지센서(미도시)를 구비하는 것이 바람직하다. 이는 용접마운트가 로봇팔에 대해 직각이 되었는지를 제어부 측에서 확인하기 위함이다. 즉, 스토퍼 간에 서로 밀착될 경우 감지센서가 이를 감지하여 실린더 작동을 지시하기 위함으로 후술하는 다른 각도 변화에서도 동일하게 적용할 수 있다. 이때의 감지센서는 필요로 하는 각도마다 구비되어 동작을 감지하게 한다. 예를 들어 3개의 감지센서가 위치될 경우 첫번째 감지센서가 감지할 경우의 각도는 10도이고 두번째 감지센서가 감지할 경우는 20도이고 세번째 감지센서가 감지할 경우는 30도라고 하는 식으로 인식하게 하면 감지센서에서 몇번 감지하게 하는야에 따라 용접마운트의 각도를 조정할 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 고정핀(132) 단부에 형성된 원뿔 형태는 고정핀이 핀삽입공에 삽입될 때 수월하게 삽입될 수 있게 하기 위한 것이다.

예컨대 처음 특수 위치 용접시에는 로봇팔의 마지막 관절 측과 용접마운트가 수평 상태에서 용접을 실시하다 평이한 용접시에는 로봇팔의 마지막 관절과 용접마운트가 직각이 되도록 하여 용접을 실시하게 함으로써 하나의 용접마운트를 이용해 특수 위치와 평이한 위치에 대한 용접을 모두 가능하게 하는 것이다.

상기와 같이 본 실시예에서는 로봇팔이 수평 상태가 되고, 상기 로봇팔에 대해 용접마운트가 직교하도록 회전되는 것으로 특수 위치와 평이한 위치에 대한 용접을 실시하도록 하고 있으나, 도면상에 도시하고 있지만 고정핀의 삽입 위치에 따라 각도를 달리 조정하는 것도 가능하다.

즉, 상술한 바와 같이 상기 고정핀이 회전축을 기준으로 4개가 등간격 배치된 상태이므로 로봇팔의 회전을 직각이 아닌 45도만 회전시키면 용접마운트는 자중에 의해 로봇팔에 대해 45도가 되게 위치되므로 용접마운트의 위치를 다른 각도로 조정하는 것도 가능하게 되는 것이다.

한편 본 발명에서는 고정핀이 4개인 것으로 설명하고 있으나 용접마운트의 위치를 로봇팔에 대해 다양한 각도로 조정할 수 있게 하기 위하여 4개 이상 또는 4개 보다 작은 갯수로 구비할 수도 있다.

이와 같이 위치변환장치를 이용해 용접마운트의 위치를 로봇팔에 대해 조정된 각도로 위치되게 함으로써 자동차 용접 위치에 대하여 다양한 대응이 가능함으로 자동차 용접 위치에 따른 용접마운트 교체나 별도의 공정을 증가시키지 않고도 공정을 진행하는 것이 가능하며 이에 따라 전체 공정을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 용접에 소요되는 시간도 단축할 수 있게 되어 자동차 용접 효율성을 증대시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

10 : 위치변환장치 20 : 로봇팔
30 : 용접마운트 110 : 제1브라켓
111,121 : 플레이트 112,122a,122b : 지지블록
113,123 : 결합공 114,124 : 핀삽입공
115,125 : 스토퍼 126 : 고정바 결합공
120 : 제2브라켓 130 : 안내편
132 : 고정핀 140 : 실린더
150 : 고정바 160 : 회전축

Claims (5)

1. 로봇팔(20)에 결합되는 플레이트(111)와, 상기 플레이트(111) 일측면에 돌출 형성된 지지블록(112)으로 구성된 제1브라켓(110)과;
   용접마운트(30)에 결합되는 플레이트(121)와, 상기 플레이트(121) 일측면에 돌출 형성되되 상기 지지블록(112)에 축설되도록 서로 공간을 갖고 위치되는 한쌍의 지지블록(122a,122b)으로 구성된 제2브라켓(120)과;
   상기 지지블록(112,122a,122b)을 서로 회전 가능하게 결합하는 회전축(160)과;
   상기 회전축(160)의 축 방향 일측에 고정바(150)에 의해 상기 지지블록(122a)과 연결되어 안내편(130)을 지지블록(122a) 측으로 슬라이딩시키는 실린더(140); 및
   상기 안내편(130) 일측에 구비되어 상기 지지블록(112,122a,122b) 각각에 형성된 핀삽입공(114,124) 측으로 슬라이딩 삽탈되며 상기 지지블록(112,122a,122b)을 고정시키는 고정핀(132); 을 포함하여 구성되되,
   상기 실린더(140) 동작에 의해 상기 지지블록(112,122a,122b)에 형성된 상기 핀삽입공(114,124)으로부터 상기 고정핀(132)이 슬라이딩 이탈하여 상기 용접마운트(30)에 결합된 지지블록(122a,122b)이 회전축(160)을 기준으로 상기 로봇팔(20)에 결합된 지지블록(112)에 대해 자중에 의해 회전되어 상기 용접마운트(30)의 위치를 변경하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 로봇용접기의 위치변환장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1브라켓(110) 및 제2브라켓(120)에는 상호 회전 각도를 제한하게 하는 스토퍼(115,125)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 로봇용접기의 위치변환장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 안내편(130)은 다수개의 고정바(150) 사이에 위치된 상태로 상기 고정핀(132)을 슬라이딩 동작되게 하는 것을 특징으로 하는 자동차 로봇용접기의 위치변환장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정핀(132) 일측 단부는 원뿔 형태인 것을 특징으로 하는 자동차 로봇용접기의 위치변환장치.

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