KR102000441B1 - 복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치는, 중공의 케이싱(10); 상기 케이싱의 일측 중앙부 상에 배치되는 한편, 상기 케이싱의 외부에 결합되는 전원공급부(1)에서 전력을 공급받는 카메라 모듈(20); 상기 케이싱의 타측 가장자리부 상에 배치되는 복수의 조명 모듈(30); 상기 케이싱 내에서 상기 카메라 모듈과 상기 조명 모듈 사이에 특정 경로를 갖도록 배치된 복수의 전반사 미러들(40); 및 상기 복수의 조명 모듈 각각의 전방에 배치되는 조명 확산판(50);을 포함하고, 상기 복수의 전반사 미러들은, 상기 특정 경로를 따라서 점점 그 반사면이 넓어지는 구조이다.

Description

복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치{Welding tip inspection apparatus having multiple windows mirror}

본 발명은 복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치로서, 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁 단부의 상태를 용이하게 파악할 수 있는 검사 기술에 관한 것이다.

스폿 용접기는 패널이 겹친 좁은 부분에 전류를 집중시켜 압력을 가하여 용접하는 장치이다. 스폿 용접은 작업이 간단하고 녹이나 열에 의한 패널 변형도 잘 일어나지 않기 때문에, 패널 용접에는 최적의 방법으로 알려져 있다. 따라서, 패널이 많이 사용되는 차량의 패널 용접에도 대부분 스폿 용접기가 사용된다.

일반적으로, 금속판을 용접하는데 사용되는 스폿용접기는 한 쌍의 용접팁이 구비되어 겹쳐진 모재의 양측면에 용접팁을 밀착시킨 상태에서, 상기 용접팁에 고압의 전기를 인가하여 전기가 모재를 통과하면서 발생되는 열로 모재를 상호 용접한다.

그리고, 최근에는 일반적으로 서보 건(servo gun)이라 불리는, 로봇암을 이용하여 용접 위치로 스폿용접기 자체가 자동으로 위치 이동되는 자동용접기가 널리 사용되고 있다.

한편, 이러한 스폿용접기는 장시간 사용할 경우, 용접팁이 마모 또는 변형되며, 이에 따라, 용접 불량이 발생될 가능성이 높아지게 된다.

따라서, 일정 주기로 또는 필요할 때마다 드레싱 장치를 이용하여 용접팁의 단부를 연마하여 용접팁의 형태를 교정하는 드레싱 작업을 하여야 한다.

그런데, 이와 같이 드레싱 작업 후, 용접팁이 정확한 형태로 드레싱되었는지에 대한 확인이 필요하다.

팁 드레싱 기계의 회전 구동에 따른 간접 확인을 통해 전극팁의 연마에 대한 양부, 즉 팁 드레싱 상태의 양부를 판정하여 왔으나 오류 발생 빈도가 높아서 칼라 센서를 사용하여 팁 드레싱 상태의 양부를 판정한다.

전극팁의 선단부의 크기나 색상을 통해 연마가 제대로 되어 있는지를 판독하게 되는데, 종래에는 칼라 센서를 이용한 방법을 사용하여 왔다.

용접 전극용 팁을 검사하는 기술을 제시하는 종래의 문헌으로는 한국등록특허 제10-1326033호(2013.11.05), 제10-1594603호(2016.02.26) 및 제10-1350328호(2014.01.17)를 참조할 수 있다. 상기 문헌들은 스팟 저항용접기의 용접 전극팁 을 드레싱한 후 성형 및 불량 상태를 검사하기 위한 저항용접기의 용접 전극팁 검사장치 기술을 개시한다.

한편, 종래에는 실제적으로 카메라 2대를 사용하여 용접팁 검사를 수행하였는데, 이러한 경우에는 물리적인 제품의 크기가 커진다는 점, 카메라를 구성하는 렌즈와 CMOS 등을 포함한 구성요소 비용이 증가한다는 점, 복수의 카메라를 통한 영상 처리 시간이 상대적으로 길다는 제약으로 인한 생산라인의 C/T 증가, 및 임베디드 CPU의 복수의 영상 입력포트로 인한 CPU 비용의 증가의 문제점이 있게 된다.

또한, 기존에 용접팁의 정렬 상태인 직진도를 검사하기 위해서는 수직 방향으로 정렬된 용접팁을 임의의 방향 및 90도로 회전한 방향을 포함한 두가지 이미지로 정렬 상태를 검사하게 된다. 상기와 같이, 90도의 각도로 설정되어 있는 두 방향에서 이미지를 획득하여야 하므로 기존의 제품에서는 카메라 두대를 사용하여 촬영을 해야 한다는 문제점이 있었다. 그리고, 용접팁 전체를 촬영하여야 하므로 검사 대상과 카메라의 거리가 멀어져야 한다는 제약 조건이 있었다. 상기와 같은 이유로 제품 사이즈가 매우 커지게 되었고 기구 단가도 상승하게 되었다.

(특허문헌 1) KR10-1326033 B

(특허문헌 2) KR10-1594603 B

(특허문헌 3) KR10-1350328 B

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁을 드레싱하여 재사용하는 과정에 있어서, 상기 드레싱된 한쌍의 용접팁 단부의 전체적인 외관 형상을 복수의 전반사 미러를 사용하여 한번에 용이하게 용접팀의 직진도를 파악할 수 있게 하는 검사 장치를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 드레싱된 한쌍의 용접팁이 상하로 배치된 상태에서 상기 한쌍의 용접팁 단부에 대한 측정을 하나의 카메라를 이용하여 실시하되, 별도의 보정 작업 없이 거울을 사용하여 90도의 각도로 벌어진 방향의 이미지를 획득할 수 있는 것과 동시에 한장의 획득 사진을 통해 검사가 가능한 검사 장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치는, 중공의 케이싱(10); 상기 케이싱의 일측 중앙부 상에 배치되는 한편, 상기 케이싱의 외부에 결합되는 전원공급부(1)에서 전력을 공급받는 카메라 모듈(20); 상기 케이싱의 타측 가장자리부 상에 배치되는 복수의 조명 모듈(30); 상기 케이싱 내에서 상기 카메라 모듈과 상기 조명 모듈 사이에 특정 경로를 갖도록 배치된 복수의 전반사 미러들(40); 및 상기 복수의 조명 모듈 각각의 전방에 배치되는 조명 확산판(50);을 포함하고, 상기 복수의 전반사 미러들은, 상기 특정 경로를 따라서 점점 그 반사면이 넓어지는 구조이다.

상기 용접팁 검사 장치는, 상기 복수의 전반사 미러들과 상기 조명 확산판 사이에 커버 글라스(60);를 더 포함하고, 상기 커버 글라스는 용접팁 측정 영역(3)에서 카메라 촬영 영역(5) 상으로의 불순물 유입을 차단하는 기능을 한다.

상기 용접팁 검사 장치는, 상기 케이싱에 형성된 상기 용접팁 측정 영역 상에 배치된 가압 플레이트(70); 및 상기 가압 플레이트에 인접 배치된 상태에서, 상기 가압 플레이트의 상하면 상에 분리 가능하게 결합되는 한쌍의 용접팁 상에 세정 물질을 공급하게 하는 세정 물질 커튼부(80);를 더 포함한다.

상기 세정 물질 커튼부는, 그 전면을 통해 유입된 세정 물질을 상하단을 통해 상하방으로 배출한다.

상기 가압 플레이트는, 용접팁의 직상하단에 배치된 원형판(720) 및 상기 원형판을 기준으로 하여 반경 방향을 따라 외측 방향으로 방사상으로 형성된 복수의 불순불 수집 유로(730)를 포함하고, 상기 복수의 불순불 수집 유로는 상기 원형판을 둘러싸도록 형성된 원형 유로(740)에 연통하고, 상기 복수의 불순불 수집 유로 중 일부는 상기 세정 물질 커튼부 상에 연결된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치는 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁을 드레싱하여 재사용하는 과정에 있어서, 상기 용접팁 단부의 전체적인 외관 형상을 복수의 전반사 미러를 사용하여 용이하게 파악할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 드레싱된 한쌍의 용접팁이 상하로 배치된 상태에서 상기 한쌍의 용접팁 단부에 대한 측정을 하나의 카메라를 이용하여 별도의 보정 작업 없이 실시할 수 있는 구조를 갖게 하는바,

기존에 C-Mount 렌즈 카메라 2대를 이용하여 측정 대상인 용접팁에 대한 빛의 공급을 2방향을 따라 함으로써 발생하는 측정 오차에 대한 보정 및 장비의 복잡성을 해소한다. 즉, 하나의 카메라를 기준하여 하여 양측으로 배치되는 복수의 전반사 미러를 이용하여 측정 대상인 용접팁의 단부를 오차 없이 한번에 식별할 수 있는 구조를 갖게 된다.

또한, 기존의 검사 시에 카메라와 용접팁 간에 직선 거리를 이용하던 방식에서 탈피하여 복수개의 거울을 이용하여 조사되는 빛을 지그재그 형태로 몇 단계로 접어쓰는 구조를 통해 결과적으로는 기구 사이즈가 매우 작아지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치의 전체적인 구조도이다.
도 2는 도 1의 용접팁 검사 장치에서 상하부 케이싱이 제거된 상태를 보인다.
도 3은 도 2의 용접팁 검사 장치에서 외부 케이싱과 내부 케이싱이 제거된 상태에서 전반사 거울 및 조명 모듈 등의 배치 구조를 보이는 도면이다.
도 4는 도 2의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 용접팁 검사 장치를 설명한다.

용접팁 검사 장치는 중공의 케이싱(10), 케이싱(10)의 일측 중앙부 상에 배치되는 한편 케이싱(10)의 외부에 결합되는 전원공급부(1)에서 전력을 공급받는 카메라 모듈(20), 케이싱(10)의 타측 가장자리부 상에 배치되는 복수의 조명 모듈(30), 케이싱(10) 내에서 카메라 모듈(20)과 조명 모듈(30) 사이에 특정 경로를 갖도록 배치된 복수의 전반사 미러들(40), 복수의 조명 모듈(30) 각각의 전방에 배치되는 조명 확산판(50), 복수의 전반사 미러들(40)과 조명 확산판(50) 사이에 커버 글라스(60), 케이싱(10)에 형성된 용접팁 측정 영역(3) 상에 배치된 가압 플레이트(70), 가압 플레이트(70)에 인접 배치된 상태에서 상기 가압 플레이트의 상하면 상에 분리 가능하게 결합되는 한쌍의 용접팁 상에 세정 물질을 공급하게 하는 세정 물질 커튼부(80), 및 세정 물질 커튼부(80)로 세정 물질을 공급하는 세정 물질 공급원(90)을 포함한다.

전원공급부(1)는 전원, I/O 및 네트워크를 통합한 방수 케이블의 형태일 수 있다.

전원공급부(1)와 카메라 모듈(20) 사이에는 컨트롤러(미도시)가 배치되고, 상기 컨트롤러는 복수의 조명 모듈(30)과 조명용 와이어를 통해 전기적으로 연결된 상태에서, 카메라 모듈(20)과 복수의 조명 모듈(30) 간의 유기적인 작동을 조절한다.

케이싱(10)에는 랜(LAN) 상태 LED(미도시) 및 검사 결과 LED(미도시)가 배치될 수 있는데, 상기 LED 들은 용접팁을 검사하는 과정에서 전원공급부(1)를 통한 통신 상태를 체크하는 한편, 카메라 모듈(20)을 통해 용접팁을 검사한 결과를 확인하게 한다.

케이싱(10)은 외부 케이싱(110), 외부 케이싱(110)의 내부 상에 독립적으로 배치되는 중간 케이싱(120), 외부 케이싱(110)의 상하부 상에 배치되는 상부 커버(130) 및 하부 커버(140)를 포함한다.

상기 외부 케이싱(110)의 내측면 및 중간 케이싱(120)을 이용하여 복수의 조명 모듈(30), 복수의 전반사 미러들(40), 조명 확산판(50) 및 커버 글라스(60) 등을 배치한다. 상기 복수의 조명 모듈(30) 등은 외부 케이싱(110)의 내측면 상에 형성된 고정홈 상에 억지 끼움 방식으로 고정하거나 별도의 클램트 등을 이용하여 착탈 가능하게 결합 가능할 수 있다.

특히, 커버 글라스(60)는 중간 케이싱(120)의 양측부 가장자리와 외부 케이싱(110)의 내면을 연결하는 공간 상에 배치되는데, 상기 공간 배치를 통해서 중간 케이싱(120)의 일측 영역은 용접팁 측정 영역(3)으로 구획하고, 중간 케이싱(120)의 타측 영역은 카메라 촬영 영역(5)으로 구획한다. 용접팁 측정 영역(3)은 가압 플레이트(70)이고, 카메라 촬영 영역(5)은 카메라 모듈(20)이 배치되는 영역이다.

용접팁 측정 영역(3) 상에는 복수의 조명 모듈(30) 및 조명 확산판(50)이 배치된다. 한편, 카메라 촬영 영역(5) 상에는 복수의 전반사 미러들(40)이 배치된다. 커버 글라스(60)는 용접팁 측정 영역(3)과 카메라 촬영 영역(5)을 분리하는 기능을 하는 것과 동시에 용접팁 측정 영역(3) 상에 배치된 용접팁에서의 불순물이 카메라 촬영 영역(5) 상으로 진입하는 것을 방지한다.

상부 커버(130)와 하부 커버(140)는 카메라 촬영 영역(5)의 상하부를 폐쇄한다. 즉, 카메라 촬영 영역(5)은 완전히 어두운 상태를 유지한다.

한편, 상부 커버(130)와 하부 커버(140)는 용접팁 측정 영역(3) 상에서 복수의 조명 모듈(30) 및 조명 확산판(50) 만을 가리는 형태를 유지한다. 즉, 상부 커버(130)와 하부 커버(140)의 일측 상에는 측정 대상인 용접팁이 진입 가능한 정도로 용접팁 진입구가 형성된다.

상기 복수의 전반사 미러들(40)은 특정 경로를 따라서 점점 그 반사면이 넓어지는 구조이다. 복수의 전반사 미러들(40)은 구체적으로 중간 케이싱(120) 상에 부착되는 제1 전반사 거울(410), 카메라 모듈(20)의 양측 상에 배치되는 제2 전반사 거울(420) 및 제1 전반사 거울(410)의 측방으로 배치되는 제3 전반사 거울(430)을 포함한다. 복수의 전반사 미러들(40)은 조명 모듈(30)에서 조명 확산판(50)을 거쳐 용접팁으로 공급된 빛을 하나의 카메라 모듈(20)로 안정적으로 도달하게 한다. 즉, 본 발명은 하나의 카메라 모듈(20)을 이용하여 케이싱(10) 상에 상하로 배치된 한쌍의 용접팁에 대하여 한번에 모두 검사를 진행할 수 있게 한다는 기술적인 특징이 있다.

세정 물질 커튼부는(80)는 그 전면에 형성된 세정 유입구(82)를 통해 유입된 세정 물질을 상하단에 형성된 세정 토출구(84)을 통해 상하방으로 배출하게 한다. 세정 물질 공급원(90)은 세정 유입구(82) 상에 결합된 상태에서 프로그램된 상태에 따라 자동으로 공급한다.

가압 플레이트(70)는 소정의 두께를 갖는 판상의 플레이트 바디(710), 플레이트 바디(710) 상에 양각 타입으로 형성되어져 용접팁의 직상하단에 배치된 원형판(720) 및 상기 원형판(720)을 기준으로 하여 반경 방향을 따라 외측 방향으로 방사상으로 형성된 복수의 불순불 수집 유로(730)를 포함한다. 즉, 플레이트 바디(710) 상에서 원형판(720)을 기준으로 하여 원형 유로(740) 및 불순불 수집 유로(730)가 그루브 형태로 홈 형성된다. 한편, 원형 유로(740)는 원형판(720)을 중심으로 하여 상이한 지름을 갖는 복수개의 동심원이 배치되는 것일 수 있다. 상기 상태에서 복수의 불순불 수집 유로(730)는 복수의 원형 유로(740) 상에 연통하는 형태일 수 있다.

복수의 불순불 수집 유로(730)는 원형판(720)을 둘러싸도록 형성된 원형 유로(740)에 연통하고, 상기 복수의 불순불 수집 유로(730) 중 일부는 세정 물질 커튼부(80) 상에 연결된다.

예를 들어, 복수의 불순불 수집 유로(730) 중 세정 물질 커튼부(80) 방향으로 연장되는 불순불 수집 유로는 세정 토출구(84) 상에 연결될 수 있는데, 상기 구조를 통해서 불순불 수집 유로를 통해 유동하는 불순물 입자는 세정 물질 커튼부(80)를 통해 공급되는 세정 물질과 함께 외부로 배출이 가능할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복수의 전반사 미러를 갖는 용접팁 검사 장치는 스팟 용접 과정에 사용되는 용접팁을 드레싱하여 재사용하는 과정에 있어서, 상기 용접팁 단부의 전체적인 외관 형상을 복수의 전반사 미러를 사용하여 용이하게 파악할 수 있게 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 중공의 케이싱(10);
   상기 케이싱의 일측 중앙부 상에 배치되는 한편, 상기 케이싱의 외부에 결합되는 전원공급부(1)에서 전력을 공급받는 카메라 모듈(20);
   상기 케이싱의 타측 가장자리부 상에 배치되는 복수의 조명 모듈(30);
   상기 케이싱 내에서 상기 카메라 모듈과 상기 조명 모듈 사이에 특정 경로를 갖도록 배치된 복수의 전반사 미러들(40);
   상기 복수의 조명 모듈 각각의 전방에 배치되는 조명 확산판(50);
   상기 케이싱(10)에 형성된 용접팁 측정 영역 상에 배치된 가압 플레이트(70); 및
   상기 가압 플레이트(70)에 인접 배치된 상태에서, 상기 가압 플레이트(70)의 상하면 상에 분리 가능하게 결합되는 한쌍의 용접팁 상에 세정 물질을 공급하게 하는 세정 물질 커튼부(80);를 포함하고,
   상기 복수의 전반사 미러들은,
   상기 특정 경로를 따라서 점점 그 반사면이 넓어지는 구조이고,
   상기 가압 플레이트(70)는,
   상기 한쌍의 용접팁의 직상하단에 배치된 원형판(720) 및 상기 원형판을 기준으로 하여 반경 방향을 따라 외측 방향으로 방사상으로 형성된 복수의 불순불 수집 유로(730)를 포함하고,
   상기 복수의 불순불 수집 유로는 상기 원형판을 둘러싸도록 형성된 원형 유로(740)에 연통하고, 상기 복수의 불순불 수집 유로 중 일부는 상기 세정 물질 커튼부 상에 연결되는,
   용접팁 검사 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용접팁 검사 장치는,
   상기 복수의 전반사 미러들과 상기 조명 확산판 사이에 커버 글라스(60);를 더 포함하고, 상기 커버 글라스는 용접팁 측정 영역(3)에서 카메라 촬영 영역(5) 상으로의 불순물 유입을 차단하는 기능을 하는,
   용접팁 검사 장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 세정 물질 커튼부는, 그 전면을 통해 유입된 세정 물질을 상하단을 통해 상하방으로 배출하게 하는,
   용접팁 검사 장치.
5. 삭제

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