KR102041607B1 - 용접중심선 티칭장치, 티칭시스템 및 티칭방법 - Google Patents

용접중심선 티칭장치, 티칭시스템 및 티칭방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 용접중심선 티칭장치, 티칭시스템 밑 티칭방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭장치는 용접대상물에 형성된 개선부의 경사면에 인접하게 배치되는 베이스부, 상기 베이스부에 회동 가능하도록 마련되고, 일단부가 상기 경사면에 밀착되어 상기 경사면과 동일한 경사각을 형성하는 회동플레이트 및 상기 회동플레이트의 경사각을 측정하는 각도측정부를 포함한다.

Description

용접중심선 티칭장치, 티칭시스템 및 티칭방법{APPARATUS, SYSTEM, AND METHOD FOR TEACHING WELDING CENTER LINE}
본 발명은 용접중심선 티칭장치, 티칭시스템 및 티칭방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접대상물의 개선부에서 용접중심선을 티칭하기 위한 티칭장치, 티칭시스템 및 티칭방법에 관한 것이다.
용접대상물에는 용접이 요구되는 개선부가 마련될 수 있고, 상기 개선부는 중앙의 용접중심선과 그 양측의 경사면으로 이루어질 수 있다. 상기 개선부에 대한 용접이 수행되는 경우, 용접중심선의 위치를 정확히 파악하여 작업을 수행하는 것이 필요하다.
용접로봇을 이용한 용접 작업의 경우, 작업자가 직접 용접로봇이 용접중심선에 작업을 수행하도록 조종하거나, 용접중심선의 위치정보를 입력하여 용접 작업을 수행할 수 있으며, LVS(Laser vision system)등의 센서 시스템을 적용하여 용접로봇이 자동으로 용접중심선을 추적 및 용접하는 등의 방식이 이용될 수 있다.
각종 센서를 이용하거나 위치정보를 입력하는 경우, 장비를 간단히 하면서 정확하고 효과적으로 용접중심선의 위치정보를 파악할 수 있도록 하는 것은 용접로봇 등을 이용한 용접 작업에 있어 중요한 과제가 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명의 실시예들은 용접대상물의 용접중심선에 대한 정확한 위치를 파악하기 위해 이용될 수 있는 정보들을 안정적이고 효과적으로 파악하고, 나아가 용접중심선의 위치정보를 효과적으로 도출할 수 있는 용접중심선 티칭장치, 티칭시스템 및 티칭방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 용접중심선 티칭장치는 용접대상물에 형성된 개선부의 경사면에 인접하게 배치되는 베이스부, 상기 베이스부에 회동 가능하도록 마련되고, 일단부가 상기 경사면에 밀착되어 상기 경사면과 동일한 경사각을 형성하는 회동플레이트 및 상기 회동플레이트의 경사각을 측정하는 각도측정부를 포함한다.
일단부에 마련된 회전축이 상기 베이스부에 결합되고, 타단부가 상기 회동플레이트를 지지하는 지지링크를 더 포함하며, 상기 베이스부에는 상기 회전축이 슬라이딩 가능하도록 결합되는 슬라이딩장공이 형성될 수 있다.
상기 회전축은 상기 슬라이딩장공의 일지점에 고정되기 위한 고정수단을 포함할 수 있다.
상기 베이스부에 마련되고, 상기 베이스부를 상기 용접대상물에 선택적으로 고정하도록 자성부재가 구비되는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 회동플레이트의 상기 일단부는 상면이 경사지게 마련되어 끝단에 다가갈수록 두께가 감소할 수 있다.
상기 각도측정부는 상기 회동플레이트에 배치되어 상기 회동플레이트와 동일한 경사각을 형성할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭시스템은 상기 용접중심선 티칭장치를 포함하고, 상기 용접중심선 티칭장치는 한 쌍으로 구비되어 용접대상물에 형성된 개선부의 양측 경사면에서 서로 다른 경사면의 경사각을 각각 측정하며, 상기 한 쌍의 티칭장치에서 각각 측정된 경사각 및 회동플레이트의 두께를 이용하여 상기 개선부의 용접중심선을 측정하는 제어부를 더 포함한다.
상기 제어부는 상기 한 쌍의 티칭장치에서 각 회동플레이트 상면의 길이방향으로 연장되는 가상선을 설정하고, 각 회동플레이트의 상기 가상선이 서로 교차하는 교차점의 위치정보를 도출하며, 상기 교차점의 하측에 위치된 용접중심선의 위치정보를 도출할 수 있다.
터치센서가 구비된 용접토치를 가지는 용접로봇을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 터치센서를 통해 각 회동플레이트의 상면에서 그 길이방향으로 이격된 적어도 2개 지점의 위치정보를 획득하고, 상기 적어도 2개 지점의 위치정보를 통해 상기 가상선을 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 회동플레이트의 두께 및 경사각을 이용하여 상기 교차점 위치정보로부터 상기 용접중심선 위치정보를 산출할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭방법은 한 쌍의 회동플레이트를 용접대상물에서 개선부의 양측 경사면에 일단부가 밀착되도록 회동시키는 단계, 각 회동플레이트의 경사각을 측정하는 단계 및 상기 회동플레이트의 두께 및 상기 경사각을 이용하여 용접중심선의 위치를 파악하는 단계를 포함한다.
상기 용접중심선의 위치를 파악하는 단계는 제어부가 용접토치에 구비된 터치센서를 이용하여 각 회동플레이트 상면에서 그 길이방향으로 연장된 가상선을 설정하는 과정, 각 회동플레이트의 상기 가상선이 상호 교차하는 교차점의 위치정보를 도출하는 과정, 및 상기 회동플레이트의 두께 및 상기 경사각을 통해 상기 교차점의 위치정보로부터 상기 용접중심선의 위치정보를 도출하는 과정을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 용접중심선의 위치를 파악하기 위해 이용될 수 있는 정보들을 안정적이고 효과적으로 티칭할 수 있으며, 나아가 상기 정보들을 통해 용접중심선의 위치를 효과적으로 티칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭장치가 용접대상물에 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭시스템이 용접중심선의 위치정보를 도출하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭시스템에 복수의 쌍으로 구성된 용접중심선 티칭장치가 구비된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선 티칭방법에서 용접중심선을 파악하는 과정을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1에는 용접대상물(10)에 한 쌍의 티칭장치(100)가 설치된 모습이 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭장치(100)가 도시되어 있다.
도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭장치(100)는 용접대상물(10)에 형성된 개선부(15)의 경사면(16)에 인접하게 배치되는 베이스부(120), 상기 베이스부(120)에 회동 가능하도록 마련되고, 일단부(152)가 상기 경사면(16)에 밀착되어 상기 경사면(16)과 동일한 경사각(θ)을 형성하는 회동플레이트(150) 및 상기 회동플레이트(150)의 경사각(θ)을 측정하는 각도측정부(170)를 포함한다.
베이스부(120)는 용접대상물(10)에서 개선부(15)에 인접하게 배치된다. 개선부(15)에 인접하게 배치된 것의 의미는 베이스부(120)가 개선부(15)와 다소 이격되더라도 회동플레이트(150)가 개선부(15)의 경사면(θ)에 밀착될 수 있는 정도의 상태를 말한다.
본 발명에서 용접대상물(10)이란 용접이 수행될 대상을 의미하고, 다양한 종류 및 형상일 수 있으나 이하에서는 도 1에서와 같이 평판 형상이고 선 형태의 개선부(15)를 가지는 것으로 설명한다.
상기 개선부(15)는 부트 조인트(Butt Joint) 용접 등에서 용접이 요구되는 용접부위를 의미한다. 개선부(15)의 형상은 다양할 수 있으나, 이하에서는 도 1에서와 같이 용접대상물(10)에 직선 형태로 형성되고, 용접중심선(17)이 형성되며 상기 용접중심선(17)의 양측으로 경사면(16)이 형성된 것으로 설명한다.
또한, 본 발명에서 경사각(θ)이란, 용접대상물(10)이 위치하는 지면을 기준으로 형성되는 각도를 의미한다. (도 4 참고)
한편, 베이스부(120)는 평판 등 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 도 1 내지 2에는 본 발명의 일실시예로서 길이를 가지는 2개의 플레이트를 복수의 관통바(bar)를 이용하여 결합시킨 형태가 도시되어 있다.
회동플레이트(150)는 회동하여 일단부(152)가 개선부(15)의 경사면(16)에 밀착된다. 회동플레이트(150)는 회전축이 관통되어 상기 베이스부(120)에 회동 가능하도록 결합되거나, 도 1 내지 2에 도시된 것처럼 회동플레이트(150)로부터 돌출된 결합돌기가 상기 베이스부(120)에 힌지결합되어 회동 가능하게 마련될 수 있다.
회동플레이트(150)는 두께(t)를 가지는 평판 형상으로 마련될 수 있고, 베이스부(120)에서 개선부(15)를 향하는 일단부(152)가 상기 개선부(15)의 경사면(16)에 밀착되도록 회동될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 개선부(15)에 일단부(152)가 밀착된 회동플레이트(150)는 해당 경사면(16)과 동일한 경사각(θ)을 가지게 된다.
한편, 각도측정부(170)는 회동플레이트(150)의 경사각(θ)을 측정한다. 각도측정부(170)는 회동플레이트를 회동시키는 모터가 마련된 경우 모터의 회전각 센서, 자이로 센서 등 다양한 종류로 마련될 수 있고, 도 1 내지 2에는 본 발명의 일실시예로서 회동플레이트(150)에 장착되어 상기 회동플레이트(150)와 동일한 경사각(θ)을 형성하고, 자체에 형성된 경사각(θ)을 측정하는 자이로 타입의 센서가 도시되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭장치(100)를 통해 측정된 경사면(16)의 경사각(θ)과 회동플레이트(150)의 두께(t)는 다양한 방식으로 용접중심선(17)의 위치를 파악하는데 이용될 수 있다.
예컨대, 회동플레이트(150)의 두께(t)와 경사각(θ)을 이용하면 회동플레이트(150)의 상면 일지점에서 개선부(15) 표면까지의 수직거리(D)가 산출될 수 있다. 나아가, 상기 회동플레이트(150)의 상면에서 용접중심선(17)의 수직 상방에 위치된 일지점의 위치정보가 파악되면 상기 수직거리(D)를 반영하여 실제 용접중심선(17)의 위치정보를 도출하는 방식이 가능하다.
회동플레이트(150)에서 용접중심선(17)의 수직 상방 위치 등을 파악하는 방식 또한 다양할 수 있는데, 예컨대 회동플레이트(150)의 모서리를 상기 용접중심선(17)상에 배치하고, 그 수직 상방 위치를 미리 표시하여 해당 지점의 위치정보를 파악할 수 있다.
또는, 상기 용접중심선(17) 양측의 경사면(16)에 회동플레이트(150)를 각각 배치하고, 도 4에 도시된 바와 같이 각 회동플레이트(150)의 상면이 교차하는 지점을 용접중심선(17)의 수직 상방 지점(159)으로 인식할 수 있으며, 해당 지점에서 상기한 용접대상물(10)까지의 거리를 적용하면 용접중심선(17)의 위치정보를 도출할 수 있다.
위와 같이, 회동플레이트(150)의 두께(t) 및 경사면(16)의 경사각(θ)을 이용하여 도출된 개선부(15) 표면까지의 거리는 용접중심선(17) 위치 파악에 다양한 방식으로 이용될 수 있고, 본 발명의 일실시예는 고가의 장비나 복잡한 장비를 이용하지 않더라도 용접중심선(17) 파악에 이용될 수 있는 정보를 효과적으로 용접로봇 등이 티칭할 수 있도록 한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭장치(100)는 일단부(132)에 마련된 회전축이 상기 베이스부(120)에 결합되고, 타단부(134)가 상기 회동플레이트(150)를 지지하는 지지링크를 더 포함할 수 있고, 상기 베이스부(120)에는 상기 회전축이 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있다.
지지링크는 도 2에 도시된 것처럼 일단부(132)가 베이스부(120)에 회전 가능하게 결합되며, 바람직하게는 지지링크의 일단부(132)에 회전축이 마련되고, 상기 회전축이 베이스부(120)에 결합될 수 있다.
지지링크의 타단부(134)는 회동플레이트(150)를 지지한다. 타단부(134)는 회동플레이트(150)의 하면에 접촉되도록 마련되거나 회동플레이트(150)에 회전 가능하도록 결합된 형태로 마련될 수 있다.
도 2에는 회동플레이트(150)의 일단부(152)가 개선부(15)의 경사면(16)에 밀착된 형태가 도시되어 있는데, 이 경우 회동플레이트(150)는 상기 베이스부(120)로부터 적어도 일부가 상방으로 이격된 상태가 되고, 위와 같이 회동된 회동플레이트(150)를 지지하여 회동상태를 유지하기 위해 지지링크가 마련될 수 있다.
한편, 지지링크의 일단부(132)에 마련된 회전축은 베이스부(120)의 슬라이딩 장공에 결합될 수 있다. 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따라 베이스부(120)에 그 길이방향으로 연장된 슬라이딩장공(125)이 마련되고, 상기 지지링크의 회전축은 상기 슬라이딩장공(125)에 삽입결합되어 슬라이딩 가능하도록 마련된 구조가 도시되어 있다.
회동플레이트(150)의 회동각에 따라 지지링크에 의해 지지되는 회동플레이트(150)의 일지점과 베이스부(120)간의 거리는 변화하게 되며, 이러한 거리 변화를 수용하면서 상기 회동플레이트(150)를 안정적으로 지지할 수 있도록 상기 지지링크의 일단부(132)는 베이스부(120)에 슬라이딩 가능하도록 결합된다.
한편, 상기 회전축은 상기 슬라이딩장공(125)의 일지점에 고정되기 위한 고정수단을 포함할 수 있다.
상기 회전축은 다양한 종류 및 형상으로 마련될 수 있고, 상기 회전축이 슬라이딩장공(125)의 일지점에 고정될 수 있도록 고정수단을 포함한다.
고정수단은 다양한 종류 및 형상으로 마련될 수 있다. 예컨대, 상기 슬라이딩장공(125)의 폭보다 더 큰 직경을 가지는 한 쌍의 너트 등으로 마련될 수 있고, 상기 회전축상에서 상호간의 거리가 조절되도록 마련되어 필요에 따라 상기 회전축의 슬라이딩을 방지할 수 있다.
회동플레이트(150)의 회동각이 변화하는 경우에는 지지링크의 회전축이 베이스부(120)에서 슬라이딩되어 거리 변화를 허용하는 것이 유리하지만, 회동플레이트(150)의 회동각이 일정하게 유지되는 상태에서는 지지링크의 회전축이 슬라이딩되지 않도록 고정되는 것이 유리하다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예는 상기 회전축에 고정수단이 부가되어 필요에 따라 상기 지지링크의 일단부(132)에 대한 슬라이딩을 단속하는 것이다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 용접중심선(17) 티칭장치(100)는 상기 베이스부(120)에 마련되고, 상기 베이스부(120)를 상기 용접대상물(10)에 선택적으로 고정하도록 자성 부재가 구비되는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
스토퍼는 상기 개선부(15)의 경사각(θ)을 측정할 위치에서 베이스부(120)가 용접대상물(10)에 고정되도록 한다. 바람직하게는, 스토퍼는 자성부재(185)를 구비하고, 상기 자성부재(185)는 선택적으로 용접대상물(10)에 자력을 제공하여 베이스부(120)에 고정력을 형성한다.
도 2에는 본 발명의 일실시예로서 베이스부(120)의 양측에 각각 마련된 스토퍼가 도시되어 있으며, 스토퍼에는 전자석이 구비되어 선택적으로 용접대상물(10)에 고정되는 구조가 도시되어 있다.
한편, 도 1 내지 2와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭장치(100)는 상기 회동플레이트(150)의 상기 일단부(152)가 상면(153)이 경사지게 마련되어 끝단에 다가갈수록 두께(t)가 감소할 수 있다.
용접대상물(10)의 개선부(15)는 용접중심선(17)을 기준으로 양측에 경사면(16)이 형성될 수 있는데, 개선부(15)에서 개방면의 폭은 다양할 수 있고, 회동플레이트(150)의 두께(t) 또한 다양할 수 있다.
따라서, 개선부(15)의 경사각(θ)에 밀착되는 회동플레이트(150)의 일단부(152)가 용접대상물(10) 또는 반대측 경사각(θ)을 측정하고자 하는 또 다른 티칭장치(100)의 회동플레이트(150)와 간섭을 일으켜 회동이 방해되지 않도록, 본 발명의 일실시예는 회동플레이트(150)의 일단부(152) 두께(t)가 끝을 향할수록 점차 감소되는 형상으로 마련된다.
다만, 상기 회동플레이트(150)의 일단부(152)는 개선부(15)의 경사면(16)에 정확히 밀착되어야 하므로, 경사면(16)과 밀착되는 하면은 평면을 이루되 그 상면(153)이 경사지면서 두께(t)가 감소된다. 두께(t)의 감소 형상 및 상면(153)에 형성되는 경사면의 시작 지점은 다양할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭장치(100)에서 상기 각도측정부(170)는 도 1 내지 2에 도시된 것처럼 상기 회동플레이트(150)에 배치되어 상기 회동플레이트(150)와 동일한 경사각(θ)을 형성한다.
앞서 설명한 바와 같이 상기 각도측정부(170)는 다양한 종류로 마련될 수 있는데, 본 발명의 일실시예에서는 상기 각도측정부(170)가 회동플레이트(150)와 동일한 경사각(θ)을 형성하고, 각도측정부(170) 자체에 형성된 경사각(θ)을 측정하도록 마련될 수 있다.
각도측정부(170)는 자이로센서 등으로 마련될 수 있으며, 회동플레이트(150)와 함께 개선부(15)의 경사면(16)과 동일한 경사각(θ)을 형성하므로 효과적으로 상기 개선부(15)의 경사면(16)에 대한 경사각(θ)을 측정할 수 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭시스템은 앞서 설명한 용접중심선(17) 티칭장치(100)를 포함한다.
또한, 상기 용접중심선(17) 티칭장치(100)는 한 쌍으로 구비되어 용접대상물(10)에 형성된 개선부(15)의 양측 경사면(16)에서 서로 다른 경사면(16)의 경사각(θ)을 각각 측정하며, 상기 한 쌍의 티칭장치(100)에서 각각 측정된 경사각(θ) 및 회동플레이트(150)의 두께(t)를 이용하여 상기 개선부(15)의 용접중심선(17)을 측정하는 제어부(300)를 더 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 용접중심선(17) 티칭시스템은 한 쌍의 용접중심선(17) 티칭장치(100)가 구비될 수 있고, 도 5에 도시된 것처럼 2개 이상의 용접중심선(17) 티칭장치(100)가 구비될 수도 있다.
도 3과 같이, 한 쌍의 티칭장치(100)는 개선부(15)의 양측 경사면(16)에서 서로 다른 경사면(16)의 경사각(θ)을 측정하도록 마련된다. 제어부(300)는 각각의 회동플레이트(150)로부터 상기 경사각(θ) 정보를 수집하게 된다.
제어부(300)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 경사각(θ) 및 회동플레이트(150)의 두께(t)를 이용하여 회동플레이트(150)의 표면의 일지점에서 개선부(15) 표면까지의 수직거리(D)를 도출할 수 있고, 상기 수직거리(D) 등을 용접중심선(17)의 위치정보를 도출하는 데에 활용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 한 쌍의 티칭장치(100)를 통해 개선부(15)의 양측 경사면(16) 정보(경사각(θ) 등)가 수집되는 바, 용접중심선(17)을 파악하는 데에 유리하다. 예컨대, 양측 경사면(16)에서 각각 산출되는 용접중심선(17) 정보를 상호 비교할 수도 있고, 양측 경사면(16)의 경사각(θ) 정보와 회동플레이트(150)의 위치정보를 종합하면 용접중심선(17)의 수직 상방 지점 정보를 도출할 수도 있다.
위와 같이, 제어부(300)는 개선부(15)의 양측 경사면(16)의 경사각(θ), 회동플레이트(150) 두께(t) 또는 상기한 수직거리(D)를 이용하여 다양한 방식으로 상기 용접중심선(17)의 위치정보를 파악할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭시스템은 도 3 내지 4와 같이 각 회동플레이트(150)에서 연장되는 가상선(158)을 이용하여 상기 용접중심선(17)의 위치정보를 파악할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 상기 제어부(300)는 각 회동플레이트(150) 상면에서 길이방향으로 연장되는 가상선(158)을 설정하고, 상기 가상선(158)이 서로 교차하는 교차점(159)의 위치정보를 산출할 수 있다. 필요에 따라서는 상기 가상선(158) 대신 가상평면을 이용할 수도 있다.
상기 제어부(300)는 상기 가상선(158) 및 가상평면을 다양한 방식으로 설정할 수 있다. 예컨대, 회동플레이트(150)의 일지점에 마련된 위치센서 및 상기 각도측정부(170)에서 측정된 경사각(θ)을 통해 형성할 수도 있고, 다양한 센서를 통해 회동플레이트(150) 상면의 위치정보를 획득한 뒤, 이로부터 가상선(158)을 설정할 수도 있다.
상기 한 쌍의 가상선(158)은 개선부(15)의 표면에서 상측으로 회동플레이트(150)의 두께(t)만큼 오프셋된 가상의 개선부(15) 단면과 동일하다. 따라서, 상기 가상선(158)이 서로 교차하는 교차점(159)은 결국 개선부(15)의 용접중심선(17)이 상측으로 오프셋된 지점에 해당한다.
제어부(300)는 회동플레이트(150)의 두께(t) 및 경사각(θ)을 이용하여 실제 개선부(15)까지의 수직거리(D)를 도출할 수 있고, 상기 수직거리(D)를 해당 교차점(159)의 위치정보에 적용하여 실제 용접중심선(17)의 위치정보를 도출할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭시스템은 터치센서가 구비된 용접토치(210)를 가지는 용접로봇(200)을 더 포함하고, 상기 제어부(300)는 상기 터치센서를 통해 각 회동플레이트(150)의 상면에서 그 길이방향으로 이격된 적어도 2개 지점(157)의 위치정보를 획득하고, 상기 적어도 2개 지점(157)의 위치정보를 통해 상기 가상선(158)을 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 회동플레이트(150)의 상면 위치정보를 획득하기 위한 센서는 다양할 수 있으나, 본 발명의 일실시예는 도 3에 도시된 것처럼 터치센서가 구비된 용접토치(210)를 이용하여 회동플레이트(150) 상면의 위치정보를 획득한다.
용접로봇(200)은 다양한 종류일 수 있으나 바람직하게는 다관절 형상의 로봇암일 수 있고, 제어부(300)는 용접로봇(200)을 제어하여 용접토치(210)의 터치센서가 각 회동플레이트(150)의 상면 중 적어도 2개 지점(157)의 위치정보를 파악한다.
각 회동플레이트(150)에서 적어도 2개 지점(157)은 도 3과 같이 티칭장치(100)를 측면에서 바라볼 때 회동플레이트(150)의 길이방향으로 상호 이격된 지점(157)에 해당하고, 각 지점(157)의 위치정보는 상호간의 상대위치여도 무방하고, 절대좌표상에서의 위치정보여도 무관하다.
제어부(300)는 어느 하나의 회동플레이트(150)에서 위치정보가 파악된 2개 지점(157)을 포함하는 가상선(158)을 공간좌표상에 설정한다.
이 때, 상기 공간좌표는 3차원 좌표일 수 있으나, 도 3과 같이 개선부(15)의 길이방향으로 바라본 단면상의 2축 좌표여도 무방하다.
한편, 제어부(300)는 2개의 가상선(158)이 서로 교차하는 교차점(159)의 공간좌표 등 그 위치정보를 획득한다. 이 때, 상기 교차점(159)은 용접중심선(17)의 수직 상방에 위치되며, 상기 교차점(159)에서 회동플레이트(150)의 두께(t)와 경사각(θ)을 이용하여 용접중심선(17)까지의 수직거리(D)를 산출하고, 상기 수직거리(D)를 반영하여 용접중심선(17)의 최종 위치정보를 도출할 수 있다.
한편, 도 4에는 제어부(300)가 회동플레이트(150)의 가상선(158) 상호간의 교차점(159) 및 상기 교차점(159)에서 용접중심선(17)까지의 수직거리(D)를 산출하는 방식이 개략적으로 표시되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭시스템에서 상기 제어부(300)는 도 4에 도시된 것처럼 상기 회동플레이트(150)의 두께(t) 및 경사각(θ)을 이용하여 상기 교차점(159) 위치정보로부터 상기 용접중심선(17) 위치정보를 산출한다.
구체적으로, 한 쌍의 회동플레이트(150)에서 가상선(158)을 설정하고, 2개의 가상선(158)이 서로 교차하는 교차점(159)이 도 4에 도시되어 있다. 제어부(300)는 회동플레이트(150)에 마련된 각도측정부(170)를 통해 어느 하나의 경사면(16)에 대한 경사각(θ)을 파악하고, 상기 교차점(159)에서 해당 경사각(θ)이 측정된 경사면(16)에 수직한 수선을 그으면, 상기 수선(즉 회동플레이트(150)의 두께(t)), 교차점(159)과 용접중심선(17) 사이의 수직거리(D)를 포함하는 직각삼각형이 설정될 수 있다.
상기한 직각삼각형에서 삼각함수를 이용한 경사각(θ), 회동플레이트(150)의 두께(t) 및 수직거리(D)간의 수식관계는 다음과 같다
D = t/cos(θ)
회동플레이트(150)의 두께(t)와 개선부(15)의 경사면(16)이 이루는 경사각(θ)을 이용하여 회동플레이트(150)의 일지점에서 개선부(15)까지의 수직거리(D)를 구하는 방법은 다양할 수 있으나, 본 발명의 일실시예는 제어부(300)가 위와 같은 수식을 이용하여 상기 교차점(159)에서 상기 용접중심선(17)까지의 수직거리(D)를 산출한다.
위와 같은 방식으로 제어부(300)는 바람직하게는 2차원상의 용접중심선(17) 위치정보를 도출할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 5와 같이 티칭장치(100)를 복수의 쌍으로 구비하게 되면, 용접중심선(17)의 3차원 위치정보를 획득할 수 있다.
한편, 도 6 및 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭방법에 대한 순서도가 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭방법은 한 쌍의 회동플레이트(150)를 용접대상물(10)에서 개선부(15)의 양측 경사면(16)에 일단부(152)가 밀착되도록 회동시키는 단계(S100), 각 회동플레이트(150)의 경사각(θ)을 측정하는 단계(S200) 및 상기 회동플레이트(150)의 두께(t) 및 상기 경사각(θ)을 이용하여 용접중심선(17)의 위치를 파악하는 단계(S300)를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이 한 쌍의 회동플레이트(150)는 개선부(15)의 양측 경사면(16)에 각각 밀착되도록 회동된다. 상기 회동플레이트(150)로부터 경사각(θ)을 측정하게 되면, 상기 회동플레이트(150)의 두께(t) 및 경사각(θ)을 이용하여 용접중심선(17)의 위치를 파악하는 데에 다양한 방식으로 활용할 수 있다.
도 7과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 용접중심선(17) 티칭방법에서 상기 용접중심선(17)의 위치를 파악하는 단계(S300)는, 제어부(300)가 용접토치(210)에 구비된 터치센서를 이용하여 각 회동플레이트(150) 상면에서 그 길이방향으로 연장된 가상선(158)을 설정하는 과정(S310), 각 회동플레이트(150)의 상기 가상선(158)이 상호 교차하는 교차점(159)의 위치정보를 도출하는 과정(S320), 및 상기 회동플레이트(150)의 두께(t) 및 상기 경사각(θ)을 통해 상기 교차점(159)의 위치정보로부터 상기 용접중심선(17)의 위치정보를 도출하는 과정(S330)을 포함한다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 용접대상물 15 : 개선부
16 : 용접중심선 100 : 용접중심선 티칭장치
120 : 베이스부 125 : 슬라이딩장공
130 : 지지링크 150 : 회동플레이트
158 : 가상선 159 : 교차점
170 : 각도측정부 180 : 스토퍼
185 : 자성부재 200 : 용접로봇
210 : 용접토치 300 : 제어부

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 용접대상물에 형성된 개선부의 경사면에 인접하게 배치되는 베이스부, 상기 베이스부에 회동 가능하도록 마련되고 일단부가 상기 경사면에 밀착되어 상기 경사면과 동일한 경사각을 형성하는 회동플레이트 및 상기 회동플레이트의 경사각을 측정하는 각도측정부를 포함하는 용접중심선 티칭장치;를 포함하고,
    상기 용접중심선 티칭장치는 한 쌍으로 구비되어 용접대상물에 형성된 개선부의 양측 경사면에서 서로 다른 경사면의 경사각을 각각 측정하며,
    상기 한 쌍의 티칭장치에서 각각 측정된 경사각 및 회동플레이트의 두께를 이용하여 상기 개선부의 용접중심선 위치정보를 파악하는 제어부;를 더 포함하는 용접중심선 티칭시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는 상기 한 쌍의 티칭장치에서 각 회동플레이트 상면의 길이방향으로 연장되는 가상선을 설정하고, 각 회동플레이트의 상기 가상선이 서로 교차하는 교차점의 위치정보를 도출하며, 상기 교차점의 하측에 위치된 용접중심선의 위치정보를 도출하는 용접중심선 티칭시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    터치센서가 구비된 용접토치를 가지는 용접로봇;을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 터치센서를 통해 각 회동플레이트의 상면에서 그 길이방향으로 이격된 적어도 2개 지점의 위치정보를 획득하고, 상기 적어도 2개 지점의 위치정보를 통해 상기 가상선을 설정하는 용접중심선 티칭시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는 상기 회동플레이트의 두께 및 경사각을 이용하여 상기 교차점 위치정보로부터 상기 용접중심선 위치정보를 산출하는 용접중심선 티칭시스템.
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