KR20030006283A - 쌍두형 서보 용접기 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 각각의 용접건을 설정된 토오크 값으로 제어하여 동시 또는 개별 작동시킬 수 있도록 한 쌍두형 서보 용접기의 제어방법을 제공함에 있다.

이에 본 발명은 정위치에 대기중인 로봇에 컨트롤러의 신호가 인가되어 로봇을 용접위치로 이동시키는 단계와, 용접위치에 정확히 이동하였는가를 판단하여 용접위치를 보정하는 단계, 정확한 용접위치에 도달한 경우 각 용접건이 동시에 용접하는 상황인가를 판단하여 개별용접단계 또는 동시용접단계로 진입하는 단계, 컨트롤러의 신호에 따라 동시용접이 이루어지는 동시용접단계와 개별용접단계를 포함는 쌍두형 서보 용접기 제어방법을 제공한다.

Description

쌍두형 서보 용접기 및 그 제어방법{Two head type servo welding machine and Method for controlling thereof}

본 발명은 서보건이 장착된 로봇 용접기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 서보건을 갖는 쌍두형 서보 용접기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 생산라인과 같은 일정제품의 다량 생산에는 다른 용접에 비하여 가열시간이 매우 짧아 작업속도가 크고, 또 가열범위가 좁아 잔류응력이나 변형이 적음으로 해서 용접부의 안정성이 높은 스폿 용접이 주로 사용되어 지고 있다.

스폿용접기는 로봇과 용접건으로 나누어지며, 용접건은 로봇 암에 결합되는 프레임을 매개로 설치되고 용접을 위한 팁과 팁을 구동하는 구동장치를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 구동장치는 통상 에어를 이용하는 에어실린더가 사용되는 데, 에어실린더가 사용되는 에어건의 경우 건 가압 개방시의 스트로크가 실린더에 의해 결정되어 스트로크를 가변적으로 사용하는 것이 불가능하고, 이에 따라 부품의 종류와 두께 조합에 의한 가압력 변화를 줄 수 없게 되는 단점이 있다.

따라서 에어실린더 대신 서보모터를 이용한 서보 용접건이 개발되었으며, 서보모터를 이용하는 경우 필요한 스트로크에 따라 가압 개방을 자유롭게 변화시킴으로써 전극의 가압 개방시간을 최소화할 수 있고, 다양한 가압력 제어에 의해 스패터 발생을 최소화하고 팁의 수명을 연장하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 서보시스템에 의해 용접 전극이 패널 표면에 부드럽게 접촉하게 됨으로서 충격소음이 감소하고 부품의 변형을 최소화하여 품질을 높일 수 있게 되며, 종래 에어건의 공기압 구동 시스템이 필요없게 되어 용접기를 소형으로 제작할 수 있게 된다.

그런데, 상기한 서보모터를 이용한 용접건의 경우 단두형(한대의 로봇에 한 대의 용접건 장착)은 현재 개발되어 실용화되어 있기는 하나, 쌍두형(한대의 로봇에 두 대의 용접건 장착)은 개발되지 못하고 있다.

향후 서보 용접건을 사용하는 용접기의 사용이 점진적으로 상승할 것으로 예상되며, 로봇 한 대당 용접건 하나씩만을 설치하게 되면 초기 투자비 및 설치 면적이 늘어나는 문제가 발생되어 생산효율이 저하되게 된다. 따라서 쌍두형 용접기의 개발이 요원한 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 요구사항에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 두 대의 서모 용접건이 설치된 쌍두형 서보 용접기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 각각의 용접건을 설정된 토오크 값으로 제어하여 동시 또는 개별 작동시킬 수 있도록 한 쌍두형 서보 용접기의 제어방법을 제공함에 또다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 쌍두형 서보 용접기를 도시한 구성도,

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 쌍두형 서보 용접기의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 용접기는, 로봇과, 로봇의 아암 선단에 설치되는 두 대의 용접건, 로봇의 각 모터와 용접건의 트랜스포머 및 서보모터와 타이머를 제어작동시키기 위한 컨트롤러를 포함하여 이루어진다.

상기 용접건은 두 개가 나란히 배열설치되며, 각각 팁을 구동시키기 위한 서모모터와 팁으로 전원을 인가하기 위한 트랜스포머를 포함한다.

상기한 구조의 용접기의 제어방법을 살펴보면, 두 개의 서보건 중 일측 서보건의 서보모터를 기준 서보모터로 지정하고 나머지 서보모터를 보조 서보모터로 지정하여, 컨트롤러에서 주어지는 명령과 서보모터가 명령 수행 후 컨트롤러로 송신하는 명령은 모두 기준 서보모터의 제어값에 의해 결정되고, 보조 서보모터는 기준 서보모터에서 결정된 명령대로 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 쌍두형 서보 용접기를 도시한 구성도이고, 도 2와 도 3은 본 발명에 따른 쌍두형 서보 용접기의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

상기한 도면에 의하면, 본 발명에 따른 서보 용접기는 로봇(10)과, 로봇(10)의 아암 선단에 설치되는 두 대의 용접건(이하, 제1용접건(20)과 제2용접건(30)이라 칭한다)과, 용접건의 팁 구동을 위한 각 서보모터(이하, 제1서보모터(21)와 제2서보모터(31)라 칭한다)와, 용접건의 팁에 전원을 인가하기 위한 각 트랜스포머(이하 제1,2트랜스포머(22,32)라 칭한다), 로봇(10)의 가동시간을 제어하기 위한 각 타이머(이하, 제1,2타이머(23,33)라 칭한다), 로봇(10)과 각 타이머 및 용접건용 각 서보모터를 제어작동하기 위한 컨트롤러(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 용접건(20,30)은 서보모터와 타이밍밸트, 트랜스포머, 팁 구동장치와 더불어 하나의 셋트(set)를 이루며, 별도의 프레임을 매개로 두 대의 용접건이 나란히 설치되어, 컨트롤러(40)와 타이머(23,33)의 명령을 받아 차체 부품 조건에 따른 용접작업을 최종적으로 수행하게 된다.

상기한 구조의 쌍두형 용접기는 각각의 용접건이 컨트롤러(40)의 신호에 따라 하나씩 작동되거나 동시에 작동되어 각 부품의 용접작업을 수행하게 된다.

이를 위한 용접기의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제어방법은, 정위치에 대기중인 로봇(10)에 컨트롤러(40)의 신호가 인가되어 로봇(10)을 용접위치로 이동시키는 단계(S100)와, 용접위치에 정확히 이동하였는가를 판단하여 용접위치를 보정하는 단계(S110), 정확한 용접위치에 도달한 경우 제1용접건(20)과 제2용접건(30)이 동시에 용접하는 상황인가를 판단하여 개별용접단계와 동시용접단계로 진입하는 단계(S120) 및, 컨트롤러(40)의 신호에 따라 동시용접이 이루어지는 동시용접단계와 개별용접단계를 포함하여 이루어진다.

상기 동시용접단계는 컨트롤러(40)의 신호에 따라 두 개의 서보모터 중 기준서보모터와 보조서보모터를 지정하는 단계(S200)와, 상기 지정상태대로 각 서보모터가 지정되었는가를 확인하는 단계(S210), 지정상태가 맞는 경우 컨트롤러(40)는 기준서보모터에 신호를 인가하여 상기 신호에 따라 제1,2용접건(20,30)을 동시가압하는 단계(S220), 기준 용접건의 토오크가 설정값에 도달하였는가를 확인하는 단계(S230), 토오크가 설정값에 도달한 경우 제1,2타이머(23,33)에서 제1,2트랜스포머(22,32)로 통전신호를 인가하여 각 용접건의 용접을 실시하는 단계(S240), 용접이 완료되었는가를 확인하는 단계(S250), 컨트롤러(40)의 신호에 따라 제1,2서보모터의 작동으로 용접건을 개방하는 단계(S260), 작업할 용접점이 남아있는 가를 파악하여 남아있지 않는 경우 로봇(10)을 대기위치로 복귀시키는 단계(S270,S280) 및, 작업점이 남아 있는 경우 컨트롤러(40)의 신호에 따라 로봇(10)을 다음 용접점 위치로 이동시켜 용접위치 확인 이하의 과정을 계속 수행하는 단계(S290)로 이루어진다.

한편, 상기 개별용접단계는 제1용접건(20)의 용접위치인가 아니면 제2용접건 (30)의 용접위치인가를 파악하는 단계(S300)와, 해당 용접위치인 경우 컨트롤러 (40)의 신호에 따라 해당 용접건의 서보모터의 작동으로 용접건을 가압하는 단계 (S310), 해당 용접건의 토오크 설정값을 확인하는 단계(S320), 토오크가 설정된 값에 이른 경우 타이머 작동에 의해 해당 트랜스포머에 통전신호를 주어 용접을 실시하는 단계(S330), 해당 용접건의 용접 완료를 확인하는 단계(S340), 컨트롤러(40)의 신호에 따라 서보모터의 작동으로 해당 용접건을 개방하는 단계(S350), 작업할 용접점이 남아있는가를 파악하여 남아있지 않는 경우 로봇(10)을 대기위치로 복귀시키는 단계(S360,S370), 작업점이 남아 있는 경우 컨트롤러(40)의 신호에 따라 로봇(10)을 다음 용접점 위치로 이동시켜 용접위치 확인 이하의 과정을 계속 수행하는 단계(S380) 및, 상기 제1,2용접건의 용접위치를 파악하는 단계에서 해당 용접건이 용접위치에 있지 않은 경우 해당 용접건을 대기하고 이후 용접점 확인하는 과정으로 진행하는 단계(S390)를 포함한다.

이하 본 발명의 작용에 대해 상기 흐름도를 참조하여 설명한다.

로봇(10)과 차체 부품의 작업조건에 따라 컨트롤러(40)는 각 용접건을 제어작동하여 한점씩 용접하거나 동시에 두점씩 용접작업을 수행하게 된다.

즉, 라인이 가동되어 부품이 용접라인으로 이송되어 오면, 컨트롤러(40)는 로봇(10)에 신호를 인가하여 용접건을 용접위치로 이동시키게 된다.

이후 컨트롤러(40)는 용접위치에 로봇(10)이 정확하게 위치하였는가를 확인하여 위치가 어긋나는 경우 이를 반복하여 로봇(10)의 위치를 보정하게 된다.

로봇(10)이 용접위치에 정확하게 다다른 경우 컨트롤러(40)는 제1용접건(20)과 제2용접건(30)이 동시에 용접할 수 있는 상황인가를 파악하여 동시 용접인 경우에는 두 개의 용접건을 제어작동하고, 개별적인 용접인 경우에는 해당 위치에 있는 용접건만을 제어작동하게 된다.

먼저, 동시용접작업을 살펴보면 컨트롤러(40)는 제1용접건(20)의 서보모터인 제1서보모터(21)를 기준서보모터로 지정하고 제2용접건(30)의 제2서보모터(31)를보조서보모터로 지정하여 보조서보모터는 기준서보모터와 동일하게 작동하도록 하다.

그리고 상기 지정상태대로 지정되었는가를 확인한 후 지정상태가 맞는 경우 컨트롤러(40)는 제1서보모터(21)에 신호를 인가하여 상기 신호에 따라 제1,2용접건을 동시가압하고, 제1용접건(20)의 기준서보모터가 설정된 토오크 값에 도달되었을 때, 용접을 실시하게 된다.

용접작업은 컨트롤러(40)의 신호에 따라 제1,2타이머(23,33)에서 제1,2트랜스포머(22,32)로 통전신호를 인가함으로서 이루어진다.

용접이 완료되면 작업할 용접점이 남아있는 가를 파악하여 남아있지 않는 경우 로봇(10)은 대기위치로 복귀하게 되고, 작업점이 남아 있는 경우에는 컨트롤러 (40)의 신호에 따라 로봇(10)은 다음 용접점 위치로 이동되어 상기 작업을 계속 수행하게 된다.

한편, 개별용접작업은 해당 용접위치에 있는 제1용접건(20) 또는 제2용접건 (30)이 개별적으로 작동되며 각 용접건이 작동중에는 다른 용접건은 대기하게 된다.

각 용접건의 작동과정은 동일하므로 여기서는 제1용접건(20)의 작업과정에 대해서만 설명한다.

제1용접건(20)이 용접위치에 있는 경우, 컨트롤러(40)는 제2용접건(30)은 대기시키고 제1용접건(20)의 서보모터에만 신호를 인가하여 용접건을 가압작동시키게 된다.

다음으로 제1용접건(20)의 서보모터가 설정된 토오크 값에 도달되었을 때, 제1타이머(23)에서 제1트랜스포머(22)로 통전신호를 인가함으로서 용접작업이 이루어지게 된다.

용접이 완료되면 작업할 용접점이 남아있는 가를 파악하여 남아있지 않는 경우 로봇(10)은 대기위치로 복귀하게 되고, 작업점이 남아 있는 경우에는 컨트롤러(40)의 신호에 따라 로봇(10)은 다음 용접점 위치로 이동되어 상기 작업을 계속 수행하게 된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 쌍두형 서보 용접기 및 그 제어방법에 의하면, 하나의 로봇에 두 대의 용접건을 설치하여 작업함에 따라 작업에 소요되는 시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

두 개의 서보 용접건을 개별 또는 동시 작동시킬 수 있게 되어 작업의 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 로봇과, 로봇의 아암 선단에 설치되는 적어도 두 대 이상의 용접건과, 용접건의 팁 구동을 위한 각 서보모터, 용접건의 팁에 전원을 인가하기 위한 각 트랜스포머, 로봇 가동시간을 제어하기 위한 각 타이머, 로봇과 각 타이머 및 용접건용 각 서보모터를 제어작동하기 위한 컨트롤러를 포함하는 쌍두형 서보 용접기.
2. 정위치에 대기중인 로봇에 컨트롤러의 신호가 인가되어 로봇을 용접위치로 이동시키는 단계와,

   용접위치에 정확히 이동하였는가를 판단하여 용접위치를 보정하는 단계,

   정확한 용접위치에 도달한 경우 각 용접건이 동시에 용접하는 상황인가를 판단하여 개별용접단계 또는 동시용접단계로 진입하는 단계,

   컨트롤러의 신호에 따라 동시용접이 이루어지는 동시용접단계와 개별용접단계

   를 포함는 쌍두형 서보 용접기 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 동시용접단계는 컨트롤러의 신호에 따라 각 서보모터 중 기준서보모터와 보조서보모터를 지정하는 단계와,

   상기 지정상태대로 각 서보모터가 지정되었는가를 확인하는 단계,

   지정상태가 맞는 경우 컨트롤러는 기준서보모터에 제어값을 인가하여 상기제어값을 기준으로 각 용접건을 동시가압하는 단계,

   기준 용접건의 토오크가 설정값에 도달하였는가를 확인하는 단계,

   토오크가 설정값에 도달한 경우 제1,2타이머에서 제1,2트랜스포머로 통전신호를 인가하여 각 용접건의 용접을 실시하는 단계, 용접이 완료되었는가를 확인하는 단계,

   컨트롤러의 신호에 따라 제1,2서보모터의 작동으로 용접건을 개방하는 단계,

   작업할 용접점이 남아있는 가를 파악하여 남아있지 않는 경우 로봇을 대기위치로 복귀시키는 단계,

   작업점이 남아 있는 경우 컨트롤러의 신호에 따라 로봇을 다음 용접점 위치로 이동시켜 용접위치 확인 이하의 과정을 계속 수행하는 단계

   를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍두형 서보 용접기 제어방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 개별용접단계는 각 용접건이 용접위치에 있는 가를 파악하는 단계와,

   해당 용접위치인 경우 컨트롤러의 신호에 따라 해당 용접건의 서보모터의 작동으로 용접건을 가압하는 단계,

   해당 용접건의 토오크 설정값을 확인하는 단계,

   토오크가 설정된 값에 이른 경우 타이머 작동에 의해 해당 트랜스포머에 통전신호를 주어 용접을 실시하는 단계,

   해당 용접건의 용접 완료를 확인하는 단계,

   컨트롤러의 신호에 따라 서보모터의 작동으로 해당 용접건을 개방하는 단계,

   작업할 용접점이 남아있는가를 파악하여 남아있지 않는 경우 로봇을 대기위치로 복귀시키는 단계,

   작업점이 남아 있는 경우 컨트롤러의 신호에 따라 로봇을 다음 용접점 위치로 이동시켜 용접위치 확인 이하의 과정을 계속 수행하는 단계,

   상기 각 용접건의 용접위치를 파악하는 단계에서 해당 용접건이 용접위치에 있지 않은 경우 해당 용접건을 대기하고 이후 용접점 확인하는 과정으로 진행하는 단계를

   더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍두형 서보 용접기 제어방법.