KR101258170B1 - 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체의 패널을 조립하기 위하여 스폿용접을 고속으로 수행하는 스폿용접로봇의 전극캡을 실시간으로 관찰하고, 관찰되는 전극캡이 손상된 경우에는 이를 즉각적으로 경고하여 전극캡의 손상으로 인한 불량용접이 발생하는 경우에는 즉각적으로 이를 보수하여 생산성을 크게 향상시키고 전극캡이 손상된 상태에서 스폿용접이 수행되어 불량용접된 차체 패널에 이를 명확하게 표시하여 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치에 관한 것이다.
본 발명의 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치는, 스폿용접로봇의 일측 선단부에 장착되어 스폿 용접을 수행하기 위한 전극캡과, 상기 전극캡과 결합되고 일측면에 상기 전극캡 내부의 영상을 촬영하기 위한 카메라(82)가 장착된 전극암과, 상기 전극암에 장착된 카메라(82)로부터 영상신호를 입력받아 상기 전극캡의 상태를 판단하는 영상분석제어부(80) 및 상기 영상분석제어부(80)로부터 전극캡의 손상신호를 전송받는 경우에는 용접되는 패널의 용접점에 위치를 표시하기 위한 분사노즐(40)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차체 패널을 조립하기 위한 스폿용접공정에서 용접품질에 관한 정보를 실시간으로 획득하여 스폿용접로봇에 장착된 전극캡의 손상으로 인한 용접불량을 효과적으로 검출하여 제품의 신뢰성과 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치{WELDED STATE IMAGE DETECTION APPARATUS OF SPOT WELDING ROBOT}

본 발명은 차체의 패널을 조립하기 위하여 스폿용접을 고속으로 수행하는 스폿용접로봇의 전극캡을 실시간으로 관찰하고, 관찰되는 전극캡이 손상된 경우에는 이를 즉각적으로 경고하여 전극캡의 손상으로 인한 불량용접이 발생하는 경우에는 즉각적으로 이를 보수하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전극캡이 손상된 상태에서 스폿용접이 수행되어 불량용접된 차체 패널에 이를 명확하게 표시하여 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치에 관한 것이다.

자동차의 차체는 일반적으로 프론트 바디(front body), 언더 바디(under body), 카울(cowl), 사이드 바디와 루프(side body, roof), 리어 바디(rear body)로 나누어 볼 수 있다.

이러한 차체의 조립은 2장의 패널을 용착시키는 방법으로는 스폿 저항용접이 많이 사용되는데, 스폿 저항용접은 스폿용접로봇을 이용하여 차체 패널 표면에 가압력을 가하면서 접촉하는 방식으로, 도 6에서 도시된 바와 같이, 편방향 스폿 용접건 장치는 로봇의 아암 선단에 장착된 고정 브라켓에 용접건 구동실린더(110)가 설치되고, 이 용접건 구동실린더(110)의 작동로드(112)에는 용접건이 장착되어 구성된다. 여기서 상기 용접건은 전극암(10)과 전극캡(11)으로 구성된다.

이러한 스폿용접로봇은 신차 개발이나 새로운 용접점에 대하여 용접건 장치가 장착된 로봇으로 자동반복 용접하기 위해서는, 최초 한번은 패널(114)의 위치에 로봇을 이동시켜 용접건의 용접위치와 용접각도를 결정하고, 로봇에 그 위치를 기억시켜 프로그램으로 자동 반복 작업하도록 구성된다. 그리고 상기와 같은 스폿용접로봇은 피용접물인 2장의 패널(114)에 대하여 용접건 구동실린더(110)의 전후진 작동에 연동하여 패널(114)과 용접건이 접촉된 상태로 통전을 이루어 용접을 이루게 된다.

상기와 같은 종래의 일실시 예에 의한 스폿용접로봇은 도 5에 도시된 바와 같이, 차체 생산라인의 패널소재를 용접하는 라인에서, 스폿용접로봇(100)을 이용한 스폿용접 시스템 등을 이용하여 전기 저항 용접을 수행하게 된다.

이러한 전기저항 용접은 초기 입력조건으로 전류, 저항, 통전시간 등이 주어지며, 여기서 저항은 스폿 용접건 유닛의 상,하부의 전극암(10, 50)에 장착되는 전극캡(도 6의 11)의 접촉 단면적에 크게 영향을 받게 된다. 즉, 상기한 스폿용접로봇(100)은 C-타입으로, 스폿용접로봇(100)의 로봇암(120) 선단에 장착된 건 바디(60) 상에 하부의 전극암(50) 및 상부의 전극암(10)을 포함하며, 일측에 상기 상부의 전극암(10)을 구동하여 가압력을 생성하는 용접건 구동실린더(110)가 구성된다. 여기서 도면부호 140은 용접로봇 운영반을 도시한 것이고, 도면부호 150은 표시등을 도시한 것이다.

한편, 상기 전극암(10, 50)에는 전극캡(11, 51)이 각각 장착되어 스폿용접을 하게 된다. 이러한 전극암(10, 50)은 적절한 위치에 놓여져 함께 용접되는 패널에 접근하게 된다. 함께 용접되는 패널에 대하여 건 바디(60)는 정확하게 배치하는 것과 패널들을 서로 배치하는 것은 자동으로 이루어지며 용접로봇 운영반(140)의 컴퓨터에 의해 수행된다. 이러한 자동화된 생산라인으로 인해 고속 고정사이클이 이루어질 수 있고 또한 용접작업도 방해를 받지 않게 된다.

이러한 공정에서 사용되는 전극암에 결합된 전극캡은 서로 용접되는 자동차 차체의 패널과 접촉하게 되므로 마모에 의한 손상이 매우 크게 일어난다. 용접 프로세스 중에, 전류는 전극 사이에서 흐르고, 그 결과 서로 용접되어 이미 긴밀하게 접촉되어 있는 자동차 차체의 패널을 통해 흐르게 된다.

전극캡의 접촉면은 용접 공정이 일어나는 영역에서 변화를 겪게 된다. 예를 들어, 전극은 접촉면의 에지 영역에서 종종 태워져서 없어져 버리고, 재료가 쌓여 접촉면이 늘어나게 되어 결국 용접 조건이 바뀌게 된다.

이러한 변화 때문에 전류의 세기를 추적하여 조절하는 것은 매우 비경제적이므로 이를 피하기 위해, 가해지는 부하와 마모에 의한 손상에 따라 전극캡을 정기적으로 밀링작업을 수행하고 있다.

대부분의 경우, 동일한 건 바디와 상호작용하는 전극은 마모가 동일하고, 따라서 정기적으로 그리고 동시에 밀링작업을 함으로써 재작업(rework)을 할 필요가 있다. 그러나, 밀링작업을 여러 번 한 후에는, 전극캡에서 소모되는 재료가 크게 감소되므로, 교체할 필요가 있다.

이러한 작업은 용접 전극의 전극암에서 마모된 전극캡을 빼버리는 것이다. 이러한 용접 전극의 전극암에 새롭고 소비되지 않은 전극캡을 공급하도록 간단한 구조로 된 매거진을 사용하고 있기도 한다.

이러한 매거진은, 로봇이 작동하는 작동영역 내에 사람이 있거나 사람이 작동영역 내로 걸어들어갈 수 없기 때문에, 안전상의 이유로 용접작업 중에 재장전을 하는 것이 불가능하고, 따라서 용접공정을 중단해야 하기 때문에 매거진을 교환하려는 시도가 있어왔다.

그러나, 고속 고정사이클로 운행되는 스폿용접로봇에 장착된 전극캡은 언제 어느 시점에서 손상될지 예측을 할 수 없기 때문에 전극캡의 불량에 의한 제품의 불량률을 효과적으로 감소시킬 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 공개특허 2012-0050411호(공개일: 2012. 05. 18.)는 스폿용접용 전극검사장치를 개시하고 있다. 상기 스폿용접용 전극검사장치는, 생산라인의 가동률을 저하시키지 않고 전극선단 지름의 측정을 정확히 수행할 수 있도록 한 것이다. 즉, 용접건에 유지된 전극선단을 촬영하는 CCD카메라가 검사장치 본체에 설치되어 구성된 것이다.

이러한 검사장치 본체는, 전극선단을 고정하는 고정용 구멍이 형성된 측정기준부와, 이 측정기준부에 있어서 전극과는 반대측에, 고정용 구멍으로부터 이격되도록 전극에 대하여 경사 배치된 미러를 구비하며, CCD카메라는 상기 미러에 반사하여 투영된 전극선단을 정면에서 촬영하도록 된 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스폿용접용 전극검사장치를 사용하더라도 고속 고정사이클로 운행되는 스폿용접로봇에 장착된 전극캡의 손상을 실시간으로 파악하여 용접품질에 관한 정보를 획득할 수 없는 문제점이 있다. 다시 말해, 고속으로 스폿용접되는 차체의 패널들이 어느 스폿용접공정에서 전극캡의 손상으로 인한 불량용접이 수행되었는지를 판단할 수 없어, 결국 불량이 발견된 경우에는 전수조사를 할 수밖에 없는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 스폿용접로봇의 용접건에 의한 용접품질에 관한 정보를 획득하기 위하여 고속으로 수행되는 스폿용접로봇에 장착된 전극캡을 실시간으로 관찰하고, 전극캡이 손상된 경우에는 이를 즉각적으로 경고하여 전극캡의 손상으로 인한 불량용접이 발생하는 경우에는 즉각적으로 이를 감지하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치를 제공하는 목적이 있다.

또한, 전극캡이 손상된 상태에서 스폿용접이 수행된 차체 패널에 이를 명확하게 표시하여 제품의 신뢰성을 크게 향상시키면서 불량률을 대폭 감소시킬 수 있는 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치를 제공하는 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치는, 스폿용접로봇의 일측 선단부에 장착되어 스폿 용접을 수행하기 위한 전극캡과, 상기 전극캡과 결합되고 일측면에 상기 전극캡 내부의 영상을 촬영하기 위한 카메라(82)가 장착된 전극암과, 상기 전극암에 장착된 카메라(82)로부터 영상신호를 입력받아 상기 전극캡의 상태를 판단하는 영상분석제어부(80) 및 상기 영상분석제어부(80)로부터 전극캡의 손상신호를 전송받는 경우에는 용접되는 패널의 용접점에 위치를 표시하기 위한 분사노즐(40)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 카메라(82)는 적외선카메라이고, 상기 전극암은, 스폿 용접을 수행하기 위한 상부의 전극암(10) 또는 하부의 전극암(50) 중에서 적어도 하나 이상이고, 상기 영상분석제어부(80)는, 상기 전극암에 장착된 카메라(82)로부터 영상신호를 입력받아 온도분포를 분석하는 연산부(85)와, 미리 저장된 전극캡의 온도값을 저장하여 상기 연산부(85)를 통해 분석된 온도값과 비교를 하여 상기 전극캡의 상태를 판단하는 판정부(86)와, 상기 연산부(85)의 산출된 값과 판정부(86)의 판정값을 일정 기간동안 저장하여 온도조건의 값을 보상하기 위한 데이터 저장부(87)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 영상분석제어부(80)로부터, 불량신호가 출력되는 경우에 이를 시각 또는 청각적으로 경보하기 위한 경보기(70)를 더 포함하고, 상기 전극암에는, 상기 전극캡의 온도를 검출하기 위한 온도센서가 더 장착되어 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차체 패널을 조립하기 위한 스폿용접공정에서 용접품질에 관한 정보를 실시간으로 획득하여 스폿용접로봇에 장착된 전극캡의 손상으로 인한 용접불량을 효과적으로 검출하여 제품의 신뢰성과 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

다시 말해, 고속으로 수행되는 스폿용접로봇에 장착된 전극캡을 실시간으로 관찰하여, 전극캡이 손상된 경우에는 이를 즉각적으로 경고하여 전극캡의 손상으로 인한 불량용접이 발생하는 경우에는 즉각적으로 이를 감지하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 전극캡의 손상된 경우에 스폿용접이 수행된 차체 패널에 이를 명확하게 표시하여 제품의 신뢰성을 크게 향상시키면서 불량률을 대폭 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 용접상태 화상감지장치가 장착된 스폿용접로봇의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 용접상태 화상감지장치가 장착된 스폿용접로봇의 개략적인 제어구성도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 용접상태 화상감지장치가 장착된 스폿용접로봇에서 용접건의 단면구성도,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치에서 전극캡을 관찰하여 분석하기 위한 영상분석제어부의 개략적인 제어블럭도,
도 5 및 도 6은 종래의 일실시 예에 의한 스폿용접로봇의 개략적인 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 용접상태 화상감지장치가 장착된 스폿용접로봇의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 용접상태 화상감지장치가 장착된 스폿용접로봇의 개략적인 제어구성도이다.

또한, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 용접상태 화상감지장치가 장착된 스폿용접로봇에서 용접건의 단면구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치에서 전극캡을 관찰하여 분석하기 위한 영상분석제어부의 개략적인 제어블럭도이다.

상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 일실시 예에 의한 바람직한 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치는 상기 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 스폿용접로봇의 일측 선단부에 장착되어 스폿 용접을 수행하기 위한 전극캡(11, 51)과, 상기 전극캡(11, 51)과 결합되고 일측면에 상기 전극캡(11, 51) 내부의 온도를 화상으로 촬영하기 위한 카메라(82)가 장착된 전극암(10, 50)과, 상기 전극암(10, 50)에 장착된 카메라(82)로부터 검출신호를 입력받아 상기 전극캡(11, 51)의 상태를 판단하는 영상분석제어부(80)와, 상기 영상분석제어부(80)로부터 전극캡의 손상신호를 전송받는 경우에는 용접되는 패널의 용접점에 위치를 표시하기 위한 분사노즐(40)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 분사노즐(40)이 작동하는 경우에 이를 시각 또는 청각적으로 경보하기 위한 경관등 또는 경적기 등의 경보기(70)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 경보기(70)는 상기 스폿용접로봇의 일측 선단부에 장착되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 즉, 상기 경보기(70)를 용이하게 관찰할 수 있는 위치이면 어느 곳이든지 가능할 것이다.

한편, 주지된 바와 같이 상기 전극캡(11, 51)이 결합된 전극암(10, 50)과, 이를 지지하는 건 바디(60)를 포함하여 용접건이라고 하기도 한다. 그러나, 본 발명은 간략히 전극암과 전극캡을 용접건이라 하고, 용접건의 형상에 따라 적용되는 형상이 변경될 수 있지만, 본 발명의 요지는 변함이 없기 때문에 어떠한 용접건에도 적용이 가능할 것이다.

상기 스폿용접로봇(100)은, 공지된 바와 같은 C-타입으로, 스폿용접로봇(100)의 로봇암(120) 선단에 장착된 C 형상의 건 바디(60) 상에 하부의 전극암(50) 및 상부의 전극암(10)을 포함하며, 상기 상부의 전극암(10)을 구동하여 가압력을 생성하는 용접건 구동실린더(110)가 구성된다. 또한, 상기 스폿용접로봇(100)의 동작을 제어하고 프로그래밍을 하기 위한 용접로봇 운영반(140)과, 상기 스폿용접로봇(100)의 작동 및 상태를 표시하기 위한 표시등(150)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 전극암(10, 50)에는 전극캡(11, 51)이 각각 장착되어 스폿용접을 하게 된다. 이러한 전극암(10, 50)은 적절한 위치에 놓여져 함께 용접되는 패널에 접근하게 된다. 함께 용접되는 패널에 대하여 건 바디(60)는 정확하게 배치하는 것과 패널들을 서로 배치하는 것은 자동으로 이루어지며 용접로봇 운영반(140)의 컴퓨터에 의해 수행된다. 이러한 자동화된 생산라인으로 인해 고속 고정사이클이 이루어질 수 있다.

상기 전극캡(11, 51)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부가 중공되고 일측이 상기 전극암(10, 50) 측으로 개방된 캡형상을 하고 있다.

상기 전극암(10, 50)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 용접건을 동작시키기 위한 용접건 구동실린더(110)와 연결되는 중공된 관형상으로 구성된다. 본 발명에서는 상기 전극암(10, 50)의 일측면에 상기 전극캡(11, 51) 내부의 화상을 촬영하기 위한 카메라(82)가 장착된다. 또한, 상기 전극캡(11, 51)의 상태정보를 추가적으로 얻기 위해 도시되지 않은 온도센서가 더 장착될 수 있다. 한편, 상기 카메라(82)는 전극암(10, 50)의 일측면에 고정수단(83)에 의해 견고하게 고정되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 고정수단(83)은 공지된 방법으로, 어떠한 방식을 사용하던지 본 발명에서는 적용이 가능하다. 즉, 나사식, 밴딩식, 끼움식, 접착식 등으로 부착이 가능하다. 또한, 본 발명의 카메라(82)는 적외선카메라를 사용하는 것이 더욱 바람직할 것이다. 여기서 도면부호 12는 카메라(82)가 최소한 인식하여야 되는 범위를 도시한 것이다.

상기 영상분석제어부(80)는, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전극암(10, 50)에 장착된 카메라(82)로부터 영상신호를 입력받는다. 상기 영상분석제어부(80)는, 연산부(85), 판정부(86), 데이터 저장부(87)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 영상분석제어부(80)는 전극캡(11, 51)의 손상 또는 정상 여부의 신호를 상기 분사노즐(40)로 출력한다. 한편, 이러한 영상분석제어부(80)의 분석결과는 표시부(90)를 통해 표시할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 영상분석제어부(80)의 연산부(85)는, 상기 전극캡(11, 51) 내부의 영상신호를 카메라(82)로부터 입력받아 분석한다. 다시 말해, 전극캡(11, 51) 내부의 영상을 통해 온도분포를 분석하게 된다. 통상 용접시 전극캡(11, 51) 부근에서는 약 1300℃까지 온도가 상승하게 된다. 따라서, 후술하는 바와 같이 전극암(10, 50)과 전극캡(11, 51)의 내부는 중공된 냉각수로(173)가 형성되어 있고, 이러한 냉각수로(173)를 따라 냉각수가 유동되어 전극캡 부근을 적절하게 냉각하게 된다.

그러나, 상기 전극캡(11, 51)은 용접시 접촉면의 에지 영역에서 종종 태워져서 없어져 버리고, 재료가 쌓여 접촉면이 늘어나게 되어 결국 용접 조건이 바뀌게 됨에 따라 그 온도도 변화하게 된다.

따라서, 이러한 온도의 변화를 상기 연산부(85)에서 측정하게 된다.

상기 영상분석제어부(80)의 판정부(86)는, 미리 저장된 전극캡(11, 51)의 온도값을 저장하게 된다. 다시 말해, 허용된 전극캡(11, 51)의 온도조건을 미리 입력하여, 상기 연산부(85)를 통해 분석된 온도값과 비교를 하여 상기 전극캡(11, 51)의 상태를 판단하게 된다. 다시 말해, 불량용접이 발생할 수 있는 온도조건이면, 전극캡의 손상을 출력하고, 그렇지 않는 경우에는 정상상태를 출력하게 된다.

그러나, 작업조건이나 환경조건에 따라 항상 불량용접이 발생할 수 있는 온도조건이 일정하지는 않기 때문에 산출된 값과 판정값을 일정 기간동안 저장하여 온도조건의 값을 보상하기 위해 영상을 분석한 데이터값을 상기 데이터 저장부(87)에 저장하게 된다.

상기 표시부(90)는, 상기 영상분석제어부(80)의 판정결과를 표시하는 것으로, 스폿용접로봇(100)을 관리하는 작업자에게 즉각적으로 알릴 수 있는 위치에 장착되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 영상분석제어부(80)의 판정결과가 손상신호인 경우에는 원격지에 있는 작업자에 알릴 수 있도록 근거리무선통신망을 통해 신속하게 경보할 수 있도록 하는 것도 바람직하다.

상기 분사노즐(40)은, 미리 저장된 페인트를 패널 상에 분사하여 용접된 위치를 명확히 식별할 수 있도록 한다. 다시 말해, 상기 전극캡(11, 51)이 손상되거나 오염된 상태에서 스폿용접이 이루어지면 상기 영상분석제어부(80)로부터 손상신호를 입력받아 이러한 동작을 수행하게 된다. 이러한 용접불량은 고속으로 운행되는 공정에서 생산되는 다수의 제품에서 용접불량이 발생한 패널 내지 불량용접의 위치를 쉽게 검출할 수 있도록 한다.

한편, 상술한 바와 같이 스폿 용접건에 의한 용접 작업시, 전극캡(11, 51) 부위에서 발생되는 용접열을 냉각하기 위해 스폿 용접건은 냉각장치를 포함하게 된다. 즉, 용접시, 전극캡 부근에서는 약 1300℃까지 온도가 상승하게 된다. 따라서, 전극캡 부근을 적절하게 냉각하지 않으면 융착(용접불량)이 발생되기 때문에, 스폿용접시 냉각은 필수적이다.

통상의 스폿 용접건을 냉각하기 위한 냉각수단은 수랭방식(water-colling)을 취하고 있다. 종래 스폿 용접건을 냉각하기 위한 장치는, 외부에 위치한 냉각수 탱크에 저장된 냉각수를 펌프에 의해, 스폿 용접건 내부에 구비된 관로로 공급하여 냉각을 하고 있다.

이러한 냉각시스템은 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 냉각수가 흐르게 되는 냉각배관(170)을 포함하고 있다. 그리고, 외부에 위치한 냉각수 펌프, 탱크와 연결된 펌프를 포함하고 있다.

이러한 냉각배관(170)은 전극암(10, 50) 및 전극캡(11, 51)의 근처에서 발생되는 용접열을 흡수하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 전극암(10, 50) 및 전극캡(11, 51)에 형성된 냉각수로(173)를 통해 흐르게 되고, 이러한 냉각수는 냉각신호선(172)과 연결된 냉각스위치(171)의 제어에 의해 동작하게 된다.

한편, 상기 냉각시스템과 더불어 상기 용접건 구동실린더(110)를 구동하기 위한 공압배관(160)이 구성되며, 상기 전극암(10, 50)에 전원을 공급하기 위한 전원케이블(130) 및 전원제어부(131)가 구성된다.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 상부의 전극암(10)과 하부의 전극암(50)에 모두 카메라(82)가 장착된 것을 전제로 하여 설명하였으나, 상부 또는 하부의 어느 한 부분에만 장착하여 동작할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치의 작용효과를 살펴본다.

먼저, 상기 용접건을 구성하는 본 발명의 전극암(10, 50)에는 카메라(82)가 장착되어 전극캡(11, 51) 내부를 촬영하여 온도를 측정하게 된다.

이러한 카메라(82)의 영상신호는 검출신호선(81)을 통해 분석제어부(80)로 송신된다.

한편, 용접건의 부근에는 분사노즐(40)이 장착되고, 이러한 분사노즐(40)은 도시되지 않은 페인트 공급수단을 통해 페인트를 공급할 수 있게 구성된다.

주지된 바와 같이, 상기 스폿용접로봇(100)은, 상기 스폿용접로봇(100)의 동작을 제어하고 프로그래밍을 하기 위한 용접로봇 운영반(140)을 통해 구동되고 동작된다. 이러한 동작은 용접건을 적절한 위치에 놓여질 수 있도록 하고, 함께 용접되는 패널에 접근될 수 있도록 하며, 이러한 패널들을 서로 배치하는 것과 용접건의 접근은 자동으로 이루어지도록 상기 용접로봇 운영반(140)의 컴퓨터에 의해 수행된다. 따라서 자동화된 생산라인으로 인해 고속 고정사이클이 이루어질 수 있다.

이러한 고정사이클로 고속으로 운행되는 스폿용접로봇(100)은, 스폿용접이 이루어지는 경우에 전극캡(11, 51) 부근에서는 약 1300℃까지 온도가 상승하게 된다. 또한, 상기 전극캡(11, 51)은 용접시 접촉면의 에지 영역에서 종종 태워져서 없어져 버리거나, 재료가 쌓여 접촉면이 늘어나게 되어 결국 용접 조건이 바뀌게 된다. 따라서, 융착(용접불량)이 발생하여 불량제품이 생산되게 된다.

이러한, 용접불량이 발생하는 조건은 상기 전극캡(11, 51)의 온도조건에 부합하지 않는 경우에 발생을 하는 확률이 높고, 본 발명은 상기 전극암(10, 50)에 장착된 카메라(82)에 의해 영상신호를 검출하고, 검출된 신호는 상기 분석제어부(80)를 통해 실시간으로 분석되어 불량조건의 온도신호를 검출하게 된다.

상기 영상분석제어부(80)를 통해 이러한 불량신호가 검출되면, 상기 영상분석제어부(80)는 표시부(90)를 통해 작업자가 이를 즉각적으로 인지할 수 있도록 함과 동시에 상기 분사노즐(40)이 동작되도록 제어신호를 출력한다. 따라서, 불량신호가 검출되는 경우에 수행되었던 패널의 용접 위치에 작업자가 이를 쉽게 식별할 수 있도록 상기 분사노즐(40)을 통해 표시를 자동으로 수행하게 된다.

한편, 이러한 불량용접이 이루어지는 경우에는 용접건의 부근에 장착된 경보기(70)를 통해서도 작업자에게 경보를 하고, 동시에 이러한 데이터는 분석제어부(80)에 저장하여 경보작동의 신뢰성을 더욱 정확하게 보정할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 차체를 조립하기 위한 스폿용접공정에서 용접품질에 관한 정보를 실시간으로 획득하여 스폿용접로봇에 장착된 전극캡의 손상으로 인한 용접불량을 효과적으로 검출하여 제품의 신뢰성과 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10, 50: 전극암 11, 51: 전극캡
40: 분사노즐 60: 건 바디
70: 경보기 80: 영상분석제어부
81: 검출신호선 82: 카메라
85: 연산부 86: 판정부
87: 데이터저장부 90: 표시부
100: 스폿용접로봇 110: 용접건 구동실린더
120: 로봇암 130: 전원케이블
131: 전원제어부 140: 용접로봇 운영반
150: 표시등 160: 공압배관
170: 냉각배관 171: 냉각스위치
172: 냉각신호선

Claims (3)

1. 스폿용접로봇의 일측 선단부에 장착되어 스폿 용접을 수행하기 위한 전극캡;
   상기 전극캡과 결합되고 일측면에 상기 전극캡 내부의 영상을 촬영하기 위한 카메라(82)가 장착된 전극암;
   상기 전극암에 장착된 카메라(82)로부터 영상신호를 입력받아 상기 전극캡의 상태를 판단하는 영상분석제어부(80); 및
   상기 영상분석제어부(80)로부터 전극캡의 손상신호를 전송받는 경우에는 용접되는 패널의 용접점에 위치를 표시하기 위한 분사노즐(40)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 카메라(82)는 적외선카메라이고,
   상기 전극암은, 스폿 용접을 수행하기 위한 상부의 전극암(10) 또는 하부의 전극암(50) 중에서 적어도 하나 이상이고,
   상기 영상분석제어부(80)는, 상기 전극암에 장착된 카메라(82)로부터 영상신호를 입력받아 온도분포를 분석하는 연산부(85)와, 미리 저장된 전극캡의 온도값을 저장하여 상기 연산부(85)를 통해 분석된 온도값과 비교를 하여 상기 전극캡의 상태를 판단하는 판정부(86)와, 상기 연산부(85)의 산출된 값과 판정부(86)의 판정값을 일정 기간동안 저장하여 온도조건의 값을 보상하기 위한 데이터 저장부(87)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 영상분석제어부(80)로부터, 불량신호가 출력되는 경우에 이를 시각 또는 청각적으로 경보하기 위한 경보기(70)를 더 포함하고,
   상기 전극암에는, 상기 전극캡의 온도를 검출하기 위한 온도센서가 더 장착되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스폿용접로봇의 용접상태 화상감지장치.

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