KR19980054682A - 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치에 관한 것으로, 용접건 지지부(12)의 일단부에 상하로 이동 가능하게 설치되는 상측 건(9)에 상측 팁(7)이 고정되고, 용접건 지지부(12)의 일단부 하측에 고정되는 용접건(6)에 하측 팁(8)이 고정되며, 상기 상,하측 팁(7),(8)으로 철판(5)을 가압하면서 용접을 행하는 스포트 용접기에 있어서, 용접건 지지부(12)의 일단부에 고정되는 지지체(24)에 의지하여 회전 가능하게 결합되고 하단부에 상측 건(9)이 고정되는 볼 스크류(10)와, 상기 상측 건(9)을 용접건 지지부(12)에 대하여 직선 승강운동 가능하게 지지하는 직선 승강운동 안내수단(30), 용접건 지지부(12)의 중간부에 고정되는 서보 모터(13)와, 상기 서보 모터(13)의 구동력으로 상기 볼 스크류(10)를 회전시키기 위한 볼 스크류 구동수단(20), 상기 서보 모터(13)의 회전량을 감지하기 위한 엔코더(18) 및, 상기 상,하측 팁(7),(8)의 일측부에 결합되어 상,하측 팁(7),(8)의 간격을 측정하기 위한 갭 센서(11a),(11b)를 포함하여 구성되어, 서보 모터와 갭 센서에 의해 가동 핑거를 정확한 위치로 이동시켜 상측 팁과 하측 팁이 정확한 갭을 유지하도록 함으로써 정밀한 스포트 용접을 행할 수 있게 되고, 용접 품질도 향상시킬 수 있을 뿐아니라 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치

본 발명은 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치에 관한 것으로, 특히 용접 팁을 용접하고자 하는 대상물에 정밀하게 접촉 및 가압시켜 정밀한 용접을 행할 수 있도록 한 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치에 관한 것이다.

일반적으로 스포트 용접용 로봇의 용접 건은 공압식 기구인 공압 실린더를 이용하여 용접 건에 부착된 용접 팁으로 용접 대상물인 두 철판을 상하에서 가압하면서 용접을 행하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 스포트 용접용 로봇의 용접 건은, 고정 핑거(1)의 일측부에 공압 실린더(4)가 고정설치되고, 공압 실린더(4)의 플런저에 가동 핑거(1')가 고정되어 있으며, 상기 고정 핑거(1)와 가동 핑거(1')의 단부에 상,하측 팁(2),(3)이 각각 고정되어 있는 구조로 되어 있다.

따라서, 용접하고자 하는 대상물인 철판(5)을 용접시에는 상,하측 팁(2),(3) 사이에 철판(5)을 배치시키고, 공압 실린더(4)를 작동시켜 가동 핑거(1')를 하측으로 하강시킴으로써 철판(5)을 상,하측 팁(2),(3)으로 가압하면서 전원을 인가하여 스포트 용접을 행하게 되어있다.

그러나 종래의 공압 실린더를 이용한 용접 건은 공압 실린더(4)의 가압력을 정확히 감지할 수 없고, 오픈 루프(open loop) 상태에서 일방적으로 공압에 의한 압력만을 가하게 되므로 가압력이 낮을 때에는 스포트 용접이 불충분하게 되며, 가압력이 높을 때에는 철판에 구멍이 뚫리게 되는 등의 결함이 발생한다.

그리고, 공압을 공급하기 위한 공압장치와 공급 호스로 인한 간섭에 의해 스포트 용접용 로보트의 작동에 제한을 받게 되는 문제점이 되는 것이 었다.

이에 본 발명은 서보 모터와 갭 센서를 이용하여 가동 핑거를 정확한 위치로 이동하도록 제어하여 상측 팁과 하측 팁이 정확한 간격을 유지하도록 함으로써 정밀한 스포트 용접을 행할 수 있게 되는 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치는, 용접건 지지부의 일단부에 고정되는 지지체에 의지하여 회전 가능하게 결합되고 하단부에 상측 건이 고정되는 볼 스크류와, 상기 상측 건을 용접건 지지부에 대하여 직선 승하강운동을 가능하도록 지지해주는 직선 승강운동 안내수단, 용접건 지지부의 중간부에 고정설치되는 서보 모터, 상기 서보 모터의 구동력에 의해 상기 볼 스크류를 회전시켜 주기 위한 볼 스크류 구동수단, 상기 서보 모터의 회전량을 감지하기 위한 엔코더 및, 상기 상,하측 팁의 일측부에 결합되어 상,하측 팁의 간격을 측정하기 위한 갭 센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 고정 핑거의 구성을 보인 측면도,

도 2 는 본 발명에 따른 용접건 가압장치의 측면도,

도 3 은 본 발명에 따른 용접건 가압장치의 정면도,

도 4 는 도 3 의 A - A선에 따른 부분 단면도,

도 5 는 본 발명에 따른 용접건 가압장치의 제어 블럭도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 철판6 : 고정 핑거

7 : 상측 팁8 : 하측 팁

9 : 가동 핑거10 : 볼 스크류

11a,11b : 갭 센서12 : 용접건 지지부

13 : 서보 모터20 : 볼 스크류 구동수단

21 : 구동풀리22 : 종동풀리

23 : 타이밍 벨트24 : 지지체

30 : 직선 승강운동 안내수단31 : 미끄럼 안내부

32 : 안내봉

이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 와 도 3은 각각 본 발명 장치의 측면도 및 정면도를 도시한 것이고, 도 4 는 도 3 의 A - A선 부분 단면도를 도시한 것으로, 하부에 고정설치된 고정핑거(6)와, 이 고정핑거(6)에 대응설치되어 상대적으로 상하이동하게 된 가동핑거(9)로 구성되어지되, 상기 가동 핑거(9)의 하단부에 상측 팁(7)이 고정되고, 상기 고정 핑거(6)의 상단부에 하측 팁(8)이 고정되어 있다.

그리고 상기 가동 핑거(9)는 볼 스크류(10)의 하단부에 설치되어져 볼 스크류(10)가 회전됨에 따라 상하로 승하강하도록 되어 있으며, 상,하측 팁(7),(8)의 일측부에는 그들의 간격을 측정할 수 있도록 소정의 갭 센서(11a),(11b)가 각각 고정설치되어져 있다.

또한, 상기 고정 핑거(6)가 고정된 용접건 지지부(12)의 상부에는 서보 모터(13)가 설치되어 있어, 이 서보 모터(13)의 구동력으로 상기 볼 스크류(10)가 회전하면서 상기 가동핑거(9)를 상하로 승하강시켜 주게 된다.

따라서 본 발명의 가압장치는 용접 대상물인 철판(5)이 상,하측 팁(7),(8)의 사이에 배치되고, 상,하측 팁(7),(8)에 의해 용접되는 것은 종래와 같으나, 상측 팁(7)이 정밀하게 이동하여 철판(5)을 정밀하게 가압할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명 장치의 주요 구성요소는 용접건 지지부(12)의 일단부에 고정되는 지지체(24)에 의지하여 회전 가능하게 결합되고 하단부에 상측 건(9)가 고정되는 볼 스크류(10)와, 상기 상측 건(9)을 용접건 지지부(12)에 대하여 직선 승강운동 가능하게 지지하는 직선 승강운동 안내수단(30), 용접건 지지부(12)의 중간부에 고정되는 서보 모터(13), 상기 서보 모터(13)의 구동력으로 상기 볼 스크류(10)를 회전시키기 위한 볼 스크류 구동수단(20), 상기 서보 모터(13)의 회전량을 감지하기 위한 엔코더(18)및, 상기 상,하측 팁(7),(8)의 일측부에 결합되어 상,하측 팁(7),(8)의 간격을 측정하기 위한 갭 센서(11a),(11b)로 구성되어지게 된다.

여기서 상기 볼 스크류 구동수단(20)은 상기 서보 모터(13)의 축(13a)에 구동풀리(21)를 고정하고, 상기 지지체(24)에 상기 볼 스크류(10)가 내측에 나사결합되는 종동풀리(22)를 회전 가능하게 결합하며, 상기 구동풀리(21)와 종동풀리(22) 에 타이밍 벨트(23)를 장가한 구성으로 되어 있다.

또한, 상기 직선 승강운동 안내수단(30)은 상기 용접건 지지부(12)의 단부에 구비된 미끄럼 안내부(31)에 한쌍의 안내봉(32)을 삽입하고, 이 양쪽 안내봉(32)의 하단부를 상측 건(9)의 양단부에 각각 고정한 구성으로 되어 있다.

한편, 15,16,17은 6축 회전부, 5축 회전부, 4축 회전부를 각각 보인 것으로, 이와 같은 4축 회전부(17), 5축 회전부(16) 및 6축 회전부(15)는 통상 산업용 로봇 아암의 끝단부에 구비되어 있으며, 상기 본 발명 장치의 용접건 지지부(12)도 산업용 로봇 아암의 6축 회전부(15)에 연결되어 공간상의 스포트 용접 위치 및 방향을 유지하도록 구성된다.

도 5 는 본 발명 장치의 제어 블럭도로서, 이에 도시한 바와 같이 서보 모터(13)를 구동시키기 위한 모터 구동부(100)와, 모터구동을 상측팁(7)의 상하직선운동으로 변환시켜 갭을 형성하는 갭발생장치부(600), 사용자가 키 조작하여 장치를 제어하기 위한 조작부(200), 갭 센서(11a),(11b)의 감지 신호를 처리하는 갭 감지부(300), 엔코더(18)의 감지 신호를 처리하는 회전 감지부(500) 및, 상기 조작부(200), 갭 감지부(300) 및 회전 감지부(500)의 입력 신호에 따라 모터 구동부(100)를 제어하는 마이크로 프로세서(400)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명 장치는 스포트 용접시 용접건 지지부(12)에 부착된 서보 모터(13)에 지령된 회전 운동에 의해 축(13a)에 부착된 구동풀리(19)가 회전함에 따라 구동풀리(19)에 연결된 타이밍 벨트(20)에 의해 구동력이 전달되어 종동풀리(21)가 회전하고, 이에 의해 커버(14) 내에 설치된 볼 스크류(10)가 회전한다. 이에 따라 가동 핑거(9)가 상측 팁(7)과 함께 하강하여 상,하측 팁(7),(8) 사이에 배치된 철판(5)을 상측 팁(7)이 가압 압착하게 되며, 이때 상측 팁(7)과 하측 팁(8)의 각 끝단에 부착된 갭 센서(11a),(11b)가 상,하측 팁(7),(8)의 갭을 감지함에 따라 서보 모터(13)가 원하는 갭 지령치에 도달할 때 까지 구동된다. 이와 같이 하여 상측 팁(7)이 철판(5)에 닿게 되면 전원이 인가되고 열이 발생되어 스포트 용접이 행하여 진다.

즉, 상기한 바와 같은 본 발명 장치는 스포트 용접을 위한 가압시 마이크로 프로세서(400)가 조작부(200)에 의해 입력되는 하강 지령과 이동거리에 따라 서보 모터(13)를 구동시키고 엔코더(18)에 의해 감지된 회전량이 피드백되면 지령치와 비교하여 지령치에 도달할 때 까지 서보 모터(13)을 구동시켜 가동 핑거(9)를 하강 이동거리 만큼 하강시키고, 갭 센서(11a),(11b)로 부터 전달되는 갭 감지신호에 의해 상측 팁(7)과 하측 팁(8)의 가압 두께를 산출한 후 가동 핑거(9)를 미세하게 하강시켜 상,하측 팁(7),(8) 사이의 철판(5)이 정밀하게 가압되도록 함으로써 실제 작동 상황을 감지하고 보정하여 정밀한 스포트 용접이 가능하게 한다.

종래 공압 실린더(4)만을 사용하는 방법은 가압력이 일정하지 않은 경우가 발생하여 스포트 용접 품질이 균일하지 못하고, 필요한 스포트 용접 타점 보다 20% 정도 많이 타점되어 생산성이 저하되나, 본 발명과 같이 서보 모터(13)와 갭 센서(11a),(11b)을 사용하여 스포트 용접을 제어하게 되면 스포트 용접의 품질을 균일하게 유지할 수 있으며, 공압 실린더(4) 방식 보다 적은 타점으로 작업을 수행할 수 있어 생산성이 증대된다.

그리고, 공압 실린더(4) 방식에서는 가동 핑거(9)가 최 상단 위치로 이동한후 고정 핑거(6)를 다음 타점 위치로 이동시킬 수 있게 되므로 작업시간이 많이 소요되었으나, 본 발명은 상측 팁(7)이 철판(5)과 떨어지는 순간 부터 다음 타점 위치로 이동시킬 수 있어 작업시간이 단축된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치는 서보 모터와 갭 센서에 의해 가동 핑거를 정확한 위치로 이동시켜 상측 팁과 하측 팁이 정확한 갭을 유지하도록 함으로써 정밀한 스포트 용접을 행할 수 있게 되므로 용접 품질을 향상시킬 수 있고, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

Claims (3)

1. 용접건 지지부(12)의 일단부에 상하로 이동 가능하게 설치되는 가동 핑거(9)에 상측 팁(7)이 고정되고, 용접건 지지부(12)의 일단부 하측에 고정되는 고정 핑거(6)에 하측 팁(8)이 고정되어, 상기 상,하측 팁(7),(8)으로 철판(5)을 가압하면서 용접을 행하는 스포트 용접기에 있어서,

   상기 용접건 지지부(12)의 일단부에 고정되는 지지체(24)에 의지하여 회전 가능하게 결합되고 하단부에 가동 핑거(9)가 고정되는 볼 스크류(10)와; 상기 가동 핑거(9)을 용접건 지지부(12)에 대하여 직선 승하강운동 가능하도록 지지해주는 직선 승강운동 안내수단(30); 상기 용접건 지지부(12)의 중간부에 설치되는 서보 모터(13); 상기 서보 모터(13)의 구동력으로 상기 볼 스크류(10)를 회전시켜주게 된 볼 스크류 구동수단(20); 상기 서보 모터(13)의 회전량을 감지하기 위한 엔코더(18) 및; 상기 상,하측 팁(7),(8)의 일측부에 결합되어 상,하측 팁(7),(8)의 간격을 측정하기 위한 갭 센서(11a),(11b)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치.
2. 제 1 항에 있어서, 볼 스크류 구동수단(20)이 상기 서보 모터(13)의 축(13a)에 고정되는 구동풀리(21)와; 상기 지지체(24)에 회전 가능하게 결합되고, 상기 볼 스크류(10)가 내측에 나사결합되는 종동풀리(22) 및; 상기 구동풀리(21)와 종동풀리(22) 간에 장가되는 타이밍 벨트(23)로 구성된 것을 특징으로 하는 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 직선 승강운동 안내수단(30)이 상기 용접건 지지부(12)의 단부에 구비된 미끄럼 안내부(31)에 한쌍의 안내봉(32)을 삽입하고, 이 양쪽 안내봉(32)의 하단부를 가동 핑거(9)의 양단부에 각각 고정하여 구성된 것을 특징으로 하는 스포트 용접용 로봇의 용접건 가압장치.