KR102335329B1

KR102335329B1 - 레이저 용접장치

Info

Publication number: KR102335329B1
Application number: KR1020170028815A
Authority: KR
Inventors: 이한종; 임채원
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2021-12-03
Also published as: CN108568598A; KR20180102336A; US10730143B2; CN108568598B; US20180257175A1

Abstract

레이저 용접장치가 개시된다. 개시된 레이저 용접장치는 ⅰ)로봇의 아암 선단에 장착되는 건 바디와, ⅱ)건 바디에 설치되는 레이저 스캐너와, ⅲ)건 바디에 일 방향으로 고정되게 설치되며, 레이저 스캐너에서 조사되는 레이저빔을 차폐하는 차폐 건과, ⅳ)건 바디에 일 방향 및 그 일 방향에 수직한 다른 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 가압 건을 포함할 수 있다.

Description

레이저 용접장치 {LASER WELDING DEVICE}

본 발명의 실시 예는 레이저 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저빔을 조사하여 용접 대상물을 레이저 용접할 수 있는 레이저 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 등의 양산라인에서 용접라인은 차체의 조립작업에 큰 비중을 차지하며, 로봇 시스템과 다양한 지그 장치 및 대차 시스템 등을 통하여 용접 공정의 자동화를 도모하고 있다.

차체 패널과 같은 용접 대상물을 용접하는 방법으로는 스폿 저항용접이 주로 사용되고 있다. 이러한 스폿 저항용접은 용접 대상물의 표면을 가압함과 동시에 전류를 통전시킴으로서 전기저항에 의한 용접 열로서 용접 대상물을 용접하는 전기 저항 용접 법이다.

스폿 저항용접을 위한 스폿 용접장치는 고정 전극체와 함께 용접 대상물을 가압하기 위한 가동 전극체를 각각 구비하는 양방향 스폿 용접장치와, 단일의 전극체를 구비하는 편방향 스폿 용접장치로 구분할 수 있다.

한편, 최근에는 차체 패널을 용접하는 기법으로서 차체 패널에 레이저빔을 조사하여 용접하는 레이저 용접장치를 이용한 레이저 용접 기술도 제안된 바 있다. 이러한 레이저 용접장치는 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저빔을 집속하여 용접 대상물로 조사하는 레이저 헤드를 구비하고 있다.

그러나 종래 기술에서는 다양한 형상의 구간을 지닌 차체의 용접 대상물을 레이저 용접장치를 통해 레이저 용접하는 도중, 레이저 용접장치를 가압 모드 또는 편 방향 모드 등으로 변경하는 것이 불가능한 실정이다.

예를 들어, 갭 및 단차 등의 보정이 필요한 도어 오프닝부를 레이저 용접하는 경우, 레이저 용접장치는 가압 모드로서 고정 건으로 용접 부위를 지지하고, 가동 건으로 용접 부위를 가압하며, 그 가동 건에 구비된 레이저 헤드를 통해 레이저빔을 용접 부위에 조사한다.

그리고, 도어 오프닝부를 용접한 후, 폐구간의 단면을 지닌 카울 사이드 어퍼부를 레이저 용접장치로 레이저 용접하는 경우에는 편 방향 모드로서 고정 건을 분리하고, 레이저 용접장치는 가동 건으로 용접 부위의 한쪽을 가압하며 그 가동 건에 구비된 레이저 헤드를 통해 레이저빔을 용접 부위에 조사한다.

이와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 용접 대상물의 다양한 용접 구간에 따라 가압 모드 및 편 방향 모드를 자동으로 변경할 수 있도록 한 레이저 용접장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치는, ⅰ)로봇의 아암 선단에 장착되는 건 바디와, ⅱ)상기 건 바디에 설치되는 레이저 스캐너와, ⅲ)상기 건 바디에 일 방향으로 고정되게 설치되며, 상기 레이저 스캐너에서 조사되는 레이저빔을 차폐하는 차폐 건과, ⅳ)상기 건 바디에 일 방향 및 그 일 방향에 수직한 다른 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 가압 건을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 차폐 건은 용접 부위의 한쪽을 지지하는 지지단을 형성하며, 레이저빔을 안내하는 안내통로를 내부에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 차폐 건은 다른 방향으로 설정된 폭을 가지며 일 방향으로 길게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 차폐 건은 상기 레이저 스캐너에 연결되는 제1 부분과, 상기 제1 부분에 단차지게 연결되며 상기 지지단을 형성하는 제2 부분으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 차폐 건은 상기 제1 부분의 통로 단면적이 제2 부분의 통로 단면적 보다 작은 것으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압 건은 상기 차폐 건의 지지단에 대응하며 용접 부위의 다른 한쪽을 지지하는 가압부와, 상기 차폐 건과 평행하게 상기 가압부와 일체로 연결되며, 상기 건 바디에 연결되는 연결부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압부에는 일 방향으로 가압 케이스가 고정되게 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압 케이스에는 상기 용접 부위의 다른 한쪽을 가압하는 가압단이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압단은 상기 차폐 건의 지지단에 대응하는 폭으로 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압 케이스는 상기 가압단에 개구를 가지며 그 개구와 연결되는 내부 공간을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치는, 상기 건 바디에 다른 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상기 가압 건을 일 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합하는 이동체와, 상기 이동체와 연결되며, 상기 이동체에 다른 방향으로 전후진 작동력을 인가하는 제1 구동원과, 상기 이동체에 설치되며, 상기 가압 건에 일 방향으로 전후진 작동력을 인가하는 제2 구동원을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 이동체는 상기 건 바디에 다른 방향으로 배치된 적어도 하나의 제1 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압 건은 상기 이동체에 일 방향으로 배치된 적어도 하나의 제2 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 제1 구동원은 상기 건 바디에 고정되게 설치되며, 상기 이동체와 연결되는 작동 로드를 가진 제1 작동 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 제2 구동원은 기 이동체에 고정되게 설치되며, 결합 블록을 통해 상기 가압 건과 연결되는 작동 로드를 가진 제2 작동 실린더를 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치는, ⅰ)로봇의 아암 선단에 장착되는 건 바디와, ⅱ)상기 건 바디에 설치되는 레이저 스캐너와, ⅲ)상기 건 바디에 상하 방향으로 고정되게 설치되며, 상기 레이저 스캐너에서 조사되는 레이저빔을 차폐하는 차폐 건과, ⅳ)상기 건 바디에 상하 방향 및 좌우 양측 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 가압 건을 포함하며, 가압 모드 시, 상기 차폐 건은 용접 부위의 한쪽을 지지하고, 상기 가압 건은 상측 방향으로 이동하며, 용접 부위의 다른 한쪽을 가압하고, 편 방향 모드 시, 상기 차폐 건은 상기 용접 부위의 한쪽을 가압하며, 상기 가압 건은 일측 방향으로 이동하고 상측 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 차폐 건은 편 방향 모드 시, 상기 로봇의 이동에 의해 상기 용접 부위의 한쪽을 가압할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압 건은 상기 차폐 건의 지지단 보다 높게 상측 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치는, 상기 건 바디에 양측 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상기 가압 건을 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합하는 이동체와, 상기 이동체와 연결되며, 상기 이동체에 양측 방향으로 전후진 작동력을 인가하는 제1 구동원과, 상기 이동체에 설치되며, 상기 가압 건에 상하 방향으로 전후진 작동력을 인가하는 제2 구동원을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 이동체는 상기 건 바디에 양측 방향으로 구비된 적어도 하나의 제1 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 가압 건은 상기 이동체에 상하 방향으로 구비된 적어도 하나의 제2 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치에 있어서, 상기 제1 구동원은 제1 작동 실린더를 포함하고, 상기 제2 구동원은 제2 작동 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치는, 가압 모드 시, 갭 단차의 보정이 필요한 도어 오프닝부를 상기 차폐 건 및 가압 건을 통해 양쪽에서 가압하며 레이저 용접할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치는, 편 방향 모드 시, 폐구간의 단면을 지닌 카울 사이드 어퍼부를 상기 차폐 건을 통해 한쪽에서 가압하며 레이저 용접할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 용접 대상물의 다양한 용접 구간에 따라 차폐 건과 가압 건에 의한 가압 모드 및 차폐 건에 의한 편 방향 모드를 용접 중 자동으로 변경할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 종래 기술과 같이 가압 모드에서 편 방향 모드로의 변경 시, 수동으로 가압 건을 해체할 필요가 없으므로, 생산성을 향상시킬 수 있으며, 용접 사이클 타임을 단축할 수 있고, 레이저 용접장치의 공정 면적을 축소할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치를 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치를 도시한 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치에 적용되는 가압 건을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치를 도시한 도 1의 A-A 선에 따른 단면 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치(100)는 차체 패널 등과 같은 부품을 차체에 레이저 용접으로 접합하는 공정에 적용될 수 있다.

상기 레이저 용접장치(100)는 당 업계에서 레이저 스폿 용접장치라고도 하는데, 이는 기존의 저항 스폿 용접 건과 유사한 구조로서, 레이저를 이용하여 부품을 차체에 스폿 용접할 수 있기 때문이다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치(100)는 다양한 형상의 구간을 지닌 용접 대상물의 용접 부위 예를 들어, 갭 및 단차 등의 보정이 필요한 사이드 패널의 도어 오프닝부 그리고 폐구간의 단면을 지닌 카울 사이드 어퍼부 등을 레이저 용접하기 위한 것이다.

여기서, 사이드 패널의 도어 오프닝부와 같은 용접 부위는 갭 및 단차 등의 보정이 필요하기 때문에, 그 용접 부위에 대한 레이저 용접장치(100)의 양 방향 가압이 요구된다. 이하에서는 이와 같은 경우를 가압 모드라고 한다.

그리고 폐구간의 단면을 지닌 카울 사이드 어퍼부와 같은 용접 부위는 그 용접 부위에 대한 레이저 용접장치(100)의 양 방향 가압이 불가능하기 때문에, 그 용접 부위에 대한 레이저 용접장치(100)의 편 방향 가압이 요구된다. 이하에서는 이와 같은 경우를 편 방향 모드라고 한다.

한편, 본 발명의 보호범위가 상기한 바와 같은 차체용 용접 대상물을 레이저 용접하는 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 구조물에 채용되는 용접 대상물을 레이저 용접하는 것이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

이하에서는 도면에서와 같이 레이저 용접장치(100)를 상하 방향으로 세워놓고 보았을 때를 기준으로 하여 본 장치(100)의 각종 구성 요소 및 용접 과정을 설명하기로 한다.

그러나, 상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 용접 대상물의 기준 위치 및 레이저 용접장치(100)의 용접 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치(100)는 용접 대상물의 다양한 용접 구간에 따라 가압 모드 및 편 방향 모드를 자동으로 변경할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 용접장치(100)는 기본적으로, 건 바디(10), 레이저 스캐너(20), 차폐 건(30) 그리고 가압 건(40)을 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 건 바디(10)는 이하에서 설명될 각종 구성 요소들을 설치하기 위한 건 프레임으로 구비되며, 예를 들면 용접 로봇(1)의 다 관절 아암에 장착될 수 있다.

상기 건 바디(10)에는 이하에서 더욱 설명될 각각의 구성 요소를 지지하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 블록, 레일, 칼라 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함하고 있다.

상기한 각종 부속 요소들은 이하에서 더욱 설명될 각각의 구성 요소들을 건 바디(10)에 설치하기 위한 것으로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 각종 부속 요소들을 건 바디(10)로 통칭한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 레이저 스캐너(20)는 건 바디(10)에 고정되게 설치된다. 상기 레이저 스캐너(20)는 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저빔을 집속하여 조사하는 레이저 헤드를 구비하고 있다.

이러한 레이저 스캐너(20)의 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 레이저 발진기 및 레이저 헤드로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 차폐 건(30)은 레이저 스캐너(20)에서 용접 대상물의 용접 부위로 조사되는 레이저빔을 차폐하기 위한 것으로, 건 바디(10)에 일 방향(도면을 기준으로 할 때 상하 방향)으로 고정되게 설치된다.

상기 차폐 건(30)은 이의 상단이 건 바디(10)의 하부 면에 고정되게 설치된다. 즉, 상기 차폐 건(30)은 건 바디(10)의 하부 면에서 하측 방향으로 길게 배치된다. 이러한 차폐 건(30)은 도 3에서와 같이, 레이저 스캐너(20)에서 조사되는 레이저빔(LB)을 안내하기 위한 안내통로(31)를 내부에 형성하고 있다. 이하에서의 "단"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분으로 정의될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 상기 차폐 건(30)은 용접 대상물(3)의 용접 부위 한쪽을 지지하는 지지단(33)을 하단부에 형성하고 있다. 상기 지지단(33)은 레이저 용접장치(100)의 가압 모드 및 편 방향 모드 시, 용접 대상물(3)의 용접 부위 한쪽(도면에서의 상측)을 용접 로봇(1)의 이동에 의해 지지 및 가압하는 부분으로 정의할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 차폐 건(30)은 다른 방향(도면에서의 좌우 양측 방향)으로 설정된 폭을 가지며 내부에 안내통로(31)를 형성하고, 건 바디(10)의 하면 측에서 하측 방향으로 길게 배치된다.

이러한 차폐 건(30)은 레이저 스캐너(20)와 연결되는 제1 부분(35)과, 제1 부분(35)에 단차지게 연결되며 상기한 지지단(33)을 형성하는 제2 부분(37)으로 이루어진다.

여기서, 상기 제2 부분(37)은 제1 부분(35) 보다 작은 두께로 구비되며, 제1 부분(35)의 통로 단면적 보다 작은 통로 단면적을 지니고 있다. 이와 같이 상기 제2 부분(37)의 두께를 제1 부분(35) 보다 작게 구성하고, 제2 부분(37)의 통로 단면적을 제1 부분(35)의 통로 단면적 보다 작게 구성하는 이유는 비교적 협소한 용접 부위를 지지단(33)을 통해 지지 및 가압하기 위함이다.

더 나아가, 상기 제1 부분(35)에는 용접 대상물(3)의 레이저 용접 시 용접 부위에서 발생하는 탄화수소 알갱이 등을 배출하기 위한 이물질 배출구(36)를 형성하고 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 가압 건(40)은 가압 모드 시, 차폐 건(30)의 하측에서 용접 부위의 다른 한쪽(하측)을 가압하기 위한 것이다.

상기 가압 건(40)은 대략 "L" 형태로 구비된다. 이러한 가압 건(40)은 도 4에서와 같이, 차폐 건(30)의 지지단(33)에 대응하며 용접 부위의 다른 한쪽을 지지하는 가압부(41)와, 차폐 건(30)과 평행하게 가압부(41)에 일체로 연결되며 건 바디(10)와 실질적으로 연결되는 연결부(43)를 포함한다.

상기에서 가압부(41)의 단부에는 상하 방향으로 가압 케이스(45)가 고정되게 설치된다. 상기 가압 케이스(45)에는 용접 부위의 다른 한쪽을 실질적으로 가압하는 가압단(47)이 일체로 형성된다. 상기 가압단(47)은 차폐 건(30)의 지지단(33)에 대응하는 폭으로 돌출되게 형성된다. 즉, 상기 가압단(47)은 가압부(41)의 단부 높이 보다 더 높게 돌출된 가압 케이스(45)의 상단 가장자리 부분으로 정의할 수 있다.

더 나아가, 상기 가압 케이스(45)는 가압단(47)에 개구(48)를 가지며 그 개구(48)와 연결되는 내부 공간(49)을 형성하고 있다. 이와 같이 가압 케이스(45)에 개구(48) 및 내부 공간(49)을 형성하는 이유는 용접 부위의 레이저 용접 시 발생하는 탄화수소 알갱이 등을 포집하기 위함이다.

상기에서와 같은 본 발명의 실시 예에 의한 가압 건(40)은 건 바디(10)에 일 방향(이하에서는 도면을 기준으로 상하 방향이라고 한다) 및 그 일 방향에 수직한 다른 방향(이하에서는 도면을 기준으로 좌우 양측 방향이라고 한다)으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 가압 건(40)은 가압 모드 시, 차폐 건(30)의 지지단(33)이 용접 로봇(1)의 이동에 의해 용접 부위의 상측을 지지 및 가압한 상태에서, 상측 방향으로 이동하며 용접 부위의 하측을 가압할 수 있다.

그리고, 상기 가압 건(40)은 편 방향 모드 시, 차폐 건(30)의 지지단(33)이 용접 로봇(1)의 이동에 의해 용접 부위의 상측을 지지 및 가압할 수 있도록 일측 방향으로 이동하고 상측 방향으로 이동할 수 있다.

이에 본 발명의 실시 예에서는 가압 건(40)을 상하 방향 및 좌우 양측 방향으로 왕복 이동시키기 위한 이동체(50), 제1 구동원(60) 및 제2 구동원(70)을 포함하고 있다.

상기 이동체(50)는 플레이트 형상으로 구비되며, 건 바디(10)에 좌우 양측 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된다. 상기 이동체(50)에는 가압 건(40)이 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합된다.

이러한 이동체(50)는 건 바디(10)에 좌우 양측 방향으로 배치된 한 쌍의 제1 가이드 레일(51)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 그리고 상기 가압 건(40)은 이동체(50)에 상하 방향으로 배치된 단일의 제2 가이드 레일(53)에 슬라이드 이동 가능하게 결합된다.

상기 제1 구동원(60)은 이동체(50)에 좌우 양측 방향으로 전후진 작동력을 인가하기 위한 것으로, 그 이동체(50)와 연결되는 제1 작동 실린더(61)를 포함한다. 상기 제1 작동 실린더(61)의 작동 로드(63)는 이동체(50)와 연결된다.

상기 제1 구동원(60)은 제1 작동 실린더(61)의 작동 로드(63)를 전후진 작동함으로써 이동체(50)를 제1 가이드 레일(51)을 따라 좌우 양측 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.

그리고 상기 제2 구동원(70)은 가압 건(40)에 상하 방향으로 전후진 작동력을 인가하기 위한 것으로, 고정 브라켓(70a)을 통하여 이동체(50)에 고정되게 설치된다. 이러한 제2 구동원(70)은 이동체(50)의 상부에 고정되게 설치되며, 결합 블록(73)을 통하여 가압 건(40)과 연결되는 작동 로드(72)를 가진 제2 작동 실린더(71)를 포함한다.

상기 제2 구동원(70)은 제2 작동 실린더(71)의 작동 로드(72)를 전후진 작동함으로써 가압 건(40)을 제2 가이드 레일(53)을 따라 상하 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 용접 로봇(1)에 의해 레이저 용접장치(100)를 차체의 용접 대상물(3) 측으로 이동시킨다. 예를 들어 본 발명의 실시 예에서는 레이저 용접장치(100)를 용접 대상물(3)의 용접 부위로서 사이드 패널의 도어 오프닝부 측으로 이동시킨다.

이 경우는 도어 오프닝부의 양 방향 가압으로 갭 및 단차 등의 보정이 필요하기 때문에, 도면에 도시되지 않은 제어기에 의해 레이저 용접장치(100)를 가압 모드로 설정한다.

이와 같은 가압 모드 시, 도 5의 (a)에서와 같이 가압 건(40)은 일 예로 차폐 건(30)에 대응되게 위치하고 있으며, 제2 구동원(70)에 의해 하측 방향으로 이동된 상태에 있다. 여기서 상기 용접 대상물(3)의 용접 부위는 차폐 건(30)의 지지단(33)과 가압 건(40)의 가압단(47) 사이에 위치하고 있다. 즉, 상기 용접 부위는 상하 측으로 배치된 차폐 건(30)의 지지단(33)과 가압 건(40)의 가압단(47) 사이에 위치하고 있다.

이 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 도 5의 (b)에서와 같이 용접 로봇(1)의 이동에 의해 용접 대상물(3)의 용접 부위 상측을 차폐 건(30)의 지지단(33)으로 가압하고, 제2 구동원(70)에 의해 가압 건(40)을 상측 방향으로 이동시킨다. 이 때 상기 제2 구동원(70)은 제2 작동 실린더(71)의 작동 로드(72)를 후진시킴으로써 가압 건(40)을 제2 가이드 레일(53)을 따라 상측 방향으로 이동시킬 수 있다.

그러면, 상기 가압 건(40)의 가압단(47)은 용접 대상물(3)의 용접 부위 하측을 가압하게 된다. 즉, 상기 차폐 건(30)의 지지단(33)과 가압 건(40)의 가압단(47)은 용접 대상물(3)의 용접 부위를 양 방향에서 가압하게 된다.

이 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 레이저 스캐너(20)로부터 조사되는 레이저빔(LB)을 차폐 건(30)의 안내통로(31)를 통하여 용접 부위 쪽으로 안내하며 그 레이저빔(LB)을 통해 용접 대상물(3)의 상기 용접 부위를 레이저 용접한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 가압 모드에서는 차폐 건(30)의 지지단(33)과 가압 건(40)의 가압단(47)을 통해 용접 대상물(3)의 용접 부위를 양 방향에서 가압하며, 그 용접 부위의 갭 및 단차 등을 보정하고, 레이저빔(LB)으로서 용접 부위를 레이저 용접할 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 용접 부위의 용접이 완료된 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 제2 구동원(70)의 구동으로서 가압 건(40)을 원래의 위치로 하강시킨다.

이 때, 상기 제2 구동원(70)은 제2 작동 실린더(71)의 작동 로드(72)를 전진시킴으로써 가압 건(40)을 제2 가이드 레일(53)을 따라 하측 방향으로 이동시킬 수 있다.

그 후, 본 발명의 실시 예에서는 용접 로봇(1)에 의해 레이저 용접장치(100)를 용접 대상물(3)의 다른 용접 부위로 이동시킨다. 예를 들어 본 발명의 실시 예에서는 레이저 용접장치(100)를 폐구간의 단면을 갖는 카울 사이드 어퍼부 측으로 이동시킨다.

이 과정에 상기한 용접 부위는 전술한 바와 같은 양 방향의 가압이 불가능하기 때문에, 본 발명의 실시 예에서는 도면에 도시되지 않은 제어기에 의해 레이저 용접장치(100)를 편 방향 모드로 설정한다.

이와 같은 편 방향 모드 시, 본 발명의 실시 예에서는 도 6의 (a)에서와 같이, 가압건(40)의 가압부(41)가 차폐 건(30)의 하측에 위치하고 있는 상태에서, 도 6의 (b)에서와 같이 제1 구동원(60)에 의해 가압 건(40)을 일측 방향으로 이동시킨다. 이 때 상기 제1 구동원(60)은 작동 실린더(61)의 작동 로드(63)를 전진 또는 후진 작동시키며 가압 건(40)을 제1 가이드 레일(51)을 따라 일측 또는 다른 일측 방향으로 이동시킬 수 있다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 도 6의 (c)에서와 같이 제2 구동원(70)에 의해 가압 건(40)을 상측 방향으로 이동시킨다. 이 때 상기 제2 구동원(70)은 제2 작동 실린더(71)의 작동 로드(72)를 후진시킴으로써 가압 건(40)을 제2 가이드 레일(53)을 따라 상측 방향으로 이동시킬 수 있다.

이 경우, 본 발명의 실시 예에서는 가압 건(40)의 가압부(41)가 차폐 건(30)의 지지단(33) 보다 높게 위치하도록 그 가압 건(40)을 설정된 높이로서 상측 방향으로 이동시킨다.

이어서, 본 발명의 실시 예에서는 용접 로봇(1)의 이동에 의해 용접 대상물(3)의 용접 부위 상측을 차폐 건(30)의 지지단(33)으로 가압한다.

다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 레이저 스캐너(20)로부터 조사되는 레이저빔(LB)을 차폐 건(30)의 안내통로(31)를 통하여 용접 부위 쪽으로 안내하며 그 레이저빔(LB)을 통해 용접 대상물(3)의 상기 용접 부위를 레이저 용접한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 편 방향 모드에서는 차폐 건(30)의 지지단(33)을 통해서만 용접 대상물(3)의 용접 부위를 한 방향에서 가압하며, 레이저빔(LB)으로서 용접 부위를 레이저 용접할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치(100)에 의하면, 용접 대상물(3)의 다양한 용접 구간에 따라 차폐 건(30)과 가압 건(40)에 의한 가압 모드 및 차폐 건(30)에 의한 편 방향 모드를 용접 중 자동으로 변경할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 종래 기술과 같이 가압 모드에서 편 방향 모드로의 변경 시, 수동으로 가압 건(40)을 해체할 필요가 없으므로, 생산성을 향상시킬 수 있고, 용접 사이클 타임을 단축할 수 있으며, 레이저 용접장치(100)의 공정 면적을 축소할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 용접 로봇 3... 용접 대상물
10... 건 바디 20... 레이저 스캐너
30... 차폐 건 31... 안내통로
33... 지지단 35... 제1 부분
36... 이물질 배출구 37... 제2 부분
40... 가압 건 41... 가압부
43... 연결부 45... 가압 케이스
47... 가압단 48... 개구
49... 내부 공간 50... 이동체
51... 제1 가이드 레일 53... 제2 가이드 레일
60... 제1 구동원 61... 작동 실린더
63, 72... 작동 로드 70... 제2 구동원
71... 제2 작동 실린더 73... 결합블록
LB... 레이저빔

Claims

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로봇의 아암 선단에 장착되는 건 바디;
상기 건 바디에 설치되는 레이저 스캐너;
상기 건 바디에 상하 방향으로 고정되게 설치되며, 상기 레이저 스캐너에서 조사되는 레이저빔을 차폐하는 차폐 건; 및
상기 건 바디에 상하 방향 및 좌우 양측 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 가압 건;
을 포함하며,
가압 모드 시, 상기 차폐 건은 용접 부위의 한쪽을 지지하고, 상기 가압 건은 상측 방향으로 이동하며, 용접 부위의 다른 한쪽을 가압하고,
편 방향 모드 시, 상기 차폐 건은 상기 용접 부위의 한쪽을 가압하며, 상기 가압 건은 일측 방향으로 이동하고 상측 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.
제12 항에 있어서,
상기 차폐 건은,
편 방향 모드 시, 상기 로봇의 이동에 의해 상기 용접 부위의 한쪽을 가압하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.
제13 항에 있어서,
상기 가압 건은,
상기 차폐 건의 지지단 보다 높게 상측 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.
제12 항에 있어서,
상기 건 바디에 양측 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치되며, 상기 가압 건을 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합하는 이동체와,
상기 이동체와 연결되며, 상기 이동체에 양측 방향으로 전후진 작동력을 인가하는 제1 구동원과,
상기 이동체에 설치되며, 상기 가압 건에 상하 방향으로 전후진 작동력을 인가하는 제2 구동원
을 포함하는 레이저 용접장치.
제15 항에 있어서,
상기 이동체는 상기 건 바디에 양측 방향으로 구비된 적어도 하나의 제1 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되며,
상기 가압 건은 상기 이동체에 상하 방향으로 구비된 적어도 하나의 제2 가이드 레일에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.
제15 항에 있어서,
상기 제1 구동원은 제1 작동 실린더를 포함하고, 상기 제2 구동원은 제2 작동 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.
제12 항에 있어서,
상기 레이저 용접장치는,
가압 모드 시, 갭 단차의 보정이 필요한 도어 오프닝부를 상기 차폐 건 및 가압 건을 통해 양쪽에서 가압하며 레이저 용접하고,
편 방향 모드 시, 폐구간의 단면을 지닌 카울 사이드 어퍼부를 상기 차폐 건을 통해 한쪽에서 가압하며 레이저 용접하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.