KR20060001222A - Laser welding system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 레이저 용접 시스템은, 로봇 암(Robot Arm); 상기 로봇 암의 일측에 장착되며 레이저 빔(Laser Beam)을 용접대상에 조사하는 레이저 용접장치(Laser Welding Device); 용접시 상기 용접대상을 가압하기 위한 가압롤러; 및 상기 가압롤러가 상기 레이저 용접장치에 대해 회전가능하도록 상기 가압롤러를 상기 로봇 암에 연결하는 연결유닛;을 포함한다. 상기 연결유닛은, 상기 로봇 암에 고정되는 고정부; 상기 고정부에 회전가능하도록 장착되며 상기 가압롤러가 연결되는 가동부; 상기 가동부와 상기 고정부 사이에 배치되는 베어링; 및 상기 가압롤러를 회전시키는 가압롤러 구동부; 를 포함한다. 상기 가압롤러 구동부는 공기압을 이용하여 상기 가동부를 회전시킨다. 상기 가압롤러 구동부는, 공기압을 공급받을 수 있도록 구성되는 실린더 하우징; 상기 실린더 내에 배치되며, 상기 공기압에 의해 상기 실린더 내에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 구성되는 피스톤; 및 상기 피스톤에 연결되며 제1기어치가 형성되는 로드(rod);를 포함하고, 상기 로드의 직선 왕복운동에 대응하여 상기 가동부가 회전운동을 하도록 상기 가동부에는 상기 제1기어치와 치합되는 제2기어치가 형성된다.Laser welding system according to the present invention, the robot arm (Robot Arm); A laser welding device mounted on one side of the robot arm and irradiating a laser beam to a welding target; A pressure roller for pressing the welding object during welding; And a connecting unit connecting the pressure roller to the robot arm such that the pressure roller is rotatable with respect to the laser welding device. The connection unit, the fixed portion fixed to the robot arm; A movable part rotatably mounted to the fixed part and to which the pressure roller is connected; A bearing disposed between the movable portion and the fixed portion; And a pressure roller driver for rotating the pressure roller. It includes. The pressure roller drive unit rotates the movable unit using air pressure. The pressure roller drive unit, the cylinder housing is configured to receive the air pressure; A piston disposed in the cylinder and configured to perform a linear reciprocating motion in the cylinder by the air pressure; And a rod connected to the piston and having a first gear formed therein, wherein the movable part is engaged with the first gear so that the movable part rotates in response to a linear reciprocating motion of the rod. Gear teeth are formed.
레이저 용접 시스템, 가압롤러, 로봇 암(Robot Arm), 실린더, 로드, 기어Laser Welding System, Pressure Roller, Robot Arm, Cylinder, Rod, Gear
Description
도1은 종래 기술에 의한 레이저 용접 시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a laser welding system according to the prior art.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템을 보여주는 도면이다.2 is a view showing a laser welding system according to an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템의 연결유닛의 분해 사시도이다.Figure 3 is an exploded perspective view of the connection unit of the laser welding system according to an embodiment of the present invention.
도4 및 도5는 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템의 가압롤러 구동부에 의한 가압롤러의 회전을 보여주는 도면이다. 4 and 5 are views showing the rotation of the pressure roller by the pressure roller drive unit of the laser welding system according to an embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템의 가압롤러 구동부의 구동원리를 보여주는 도면이다.Figure 6 is a view showing the driving principle of the pressure roller drive unit of the laser welding system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 레이저 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 레이저 용접시 용접 대상을 가압하는 가압 롤러의 방향이 전환되는 레이저 용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser welding device, and more particularly, to a laser welding device in which the direction of the pressure roller for pressing the welding target during laser welding is switched.
주지하는 바와 같이 레이저 빔을 조사하는 레이저 용접장치는 용접시에 용접대상인 판넬을 가압하는 가압 롤러시스템과 함께 산업용 다관절 로봇암에 장착되어 있다.As is well known, a laser welding device for irradiating a laser beam is mounted on an industrial articulated robot arm together with a pressure roller system for pressing a panel to be welded at the time of welding.
차체 플로어(Floor)의 용접시에는, 주로 플로어 판넬(Panel)과 멤버(Member)간의 용접이 주로 이루어진다. 멤버에는 사이드 멤버(side member)와 크로스 멤버(cross member)가 있는데, 상기 멤버들은 서로 직각을 이루어 플로어에 용접되기 때문에 사이드 멤버의 용접후, 크로스 멤버를 용접하려면 용접시 용접 방향을 맞추어 주기 위해서 레이저 용접 시스템의 회전이 필수적으로 요구되었다.At the time of welding of the body floor, welding is mainly performed between the floor panel and the member. The member has a side member and a cross member. Since the members are welded to the floor at right angles to each other, after welding the side members, to weld the cross members, the laser is used to adjust the welding direction during the welding. Rotation of the welding system was essential.
도1을 참조하면, 종래의 레이저 용접 시스템은 로봇 암(1)에 레이저 용접장치(3)와 용접대상을 가압하는 가압롤러(5)가 고정되어 일체형을 이루고 있다.Referring to FIG. 1, in the conventional laser welding system, a laser welding device 3 and a pressure roller 5 for pressing a welding object are fixed to the robot arm 1 to form an integrated body.
또한, 레이저 빔을 전달하는 레이저 광 화이버(Fiber)(도시되지 아니함)는 상기 용접장치의 상부에 연결되어 있기 때문에, 상기와 같은 목적으로 용접 시스템이 회전되도록 할 때, 상기 광 화이버의 손상을 방지하기 위하여 상기 광 화이버의 움직임이 가능한 안전 범위 내에서 작업이 이루어져야만 했고, 상기와 같이 시스템이 일체형을 이루고 있기 때문에, 그 작업시간도 많이 소모되는 문제점이 있었다.In addition, since a laser light fiber (not shown) that transmits a laser beam is connected to the upper portion of the welding apparatus, when the welding system is rotated for the above purpose, the damage of the optical fiber is prevented. In order to operate the optical fiber in order to make the movement within the safe range, and the system is integrated as described above, there was a problem that the work time is consumed a lot.
따라서, 본 발명의 목적은 레이저 용접시 레이저 용접 시스템의 회전을 보다 원활하게 하여 작업시간을 단축시키고 광 화이버의 손상이 없이 안전하게 회전하는 레이저 용접 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a laser welding system that rotates the laser welding system more smoothly during laser welding to shorten working time and safely rotate without damaging the optical fiber.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 레이저 용접 시스템은,Laser welding system according to the present invention to achieve the above object,
로봇 암(Robot Arm);Robot arm;
상기 로봇 암의 일측에 장착되며 레이저 빔(Laser Beam)을 용접대상에 조사하는 레이저 용접장치(Laser Welding Device);A laser welding device mounted on one side of the robot arm and irradiating a laser beam to a welding target;
용접시 상기 용접대상을 가압하기 위한 가압롤러; 및A pressure roller for pressing the welding object during welding; And
상기 가압롤러가 상기 레이저 용접장치에 대해 회전가능하도록 상기 가압롤러를 상기 로봇 암에 연결하는 연결유닛;A connection unit connecting the pressure roller to the robot arm such that the pressure roller is rotatable with respect to the laser welding device;
을 포함한다.It includes.
상기 연결유닛은,The connection unit,
상기 로봇 암에 고정되는 고정부;A fixed part fixed to the robot arm;
상기 고정부에 회전가능하도록 장착되며 상기 가압롤러가 연결되는 가동부;A movable part rotatably mounted to the fixed part and to which the pressure roller is connected;
상기 가동부와 상기 고정부 사이에 배치되는 베어링; 및A bearing disposed between the movable portion and the fixed portion; And
상기 가압롤러를 회전시키는 가압롤러 구동부;A pressure roller driver for rotating the pressure roller;
를 포함한다.It includes.
상기 가압롤러 구동부는 공기압을 이용하여 상기 가동부를 회전시킨다.The pressure roller drive unit rotates the movable unit using air pressure.
상기 가압롤러 구동부는,The pressure roller drive unit,
공기압을 공급받을 수 있도록 구성되는 실린더 하우징;A cylinder housing configured to receive air pressure;
상기 실린더 내에 배치되며, 상기 공기압에 의해 상기 실린더 내에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 구성되는 피스톤; 및A piston disposed in the cylinder and configured to perform a linear reciprocating motion in the cylinder by the air pressure; And
상기 피스톤에 연결되며 제1기어치가 형성되는 로드(rod);를 포함하고,And a rod connected to the piston and having a first gear formed therein.
상기 로드의 직선 왕복운동에 대응하여 상기 가동부가 회전운동을 하도록 상기 가동부에는 상기 제1기어치와 치합되는 제2기어치가 형성된다.In response to the linear reciprocation of the rod, the movable part is provided with a second gear engaged with the first gear so that the movable part rotates.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템을 보여주는 도면이다.2 is a view showing a laser welding system according to an embodiment of the present invention.
도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템은, 로봇 암(Robot Arm)(101), 상기 로봇 암(101)의 일측에 장착되며 레이저 빔(125)(Laser Beam)을 용접대상(도시되지 아니함)에 조사하는 레이저 용접장치(103)(Laser Welding Device)와, 용접시 상기 용접대상을 가압하기 위한 가압롤러(115)와, 상기 가압롤러(115)가 상기 레이저 용접장치(103)에 대해 회전가능하도록 상기 가압롤러(115)를 상기 로봇 암(101)에 연결하는 연결유닛(102) 을 포함한다.As shown in FIG. 2, the laser welding system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 레이저 용접장치(103)는 상기 로봇 암(101)의 일측에 장착되어 상기 용접대상(도시되지 아니함)에 레이저 빔(125)을 조사함으로써, 용접 작업을 수행한다. 이때, 상기 로봇 암(101)이 이동함에 따라 상기 가압롤러(115)는 용접대상을 가압하면서 용접이 진행되는 방향으로 나아간다.The
이때, 용접이 수행되는 방향은 일직선에 한정되지 아니하고, 용접방향의 전환이 가능하다.At this time, the direction in which the welding is performed is not limited to a straight line, it is possible to switch the welding direction.
따라서, 상기 용접장치(103)가 용접을 수행할 때, 용접시스템이 회전하지 않는다면, 일직선방향으로만 용접이 가능할 것이다. 그러므로, 용접 작업시 용접이 진행되는 방향이 변경되면, 상기 용접 시스템은 회전하여 방향을 변경하게 된다. Therefore, when the
본 발명의 실시예에 의한 상기 레이저 용접 시스템은, 상기 로봇암(101) 에 의하여 용접방향이 변경되는 경우에도, 상기 연결유닛(102)에 포함된 가동부(113) 의 회전에 의하여 가압롤러(115)가 방향전환을 함으로써 변경된 용접방향에 대응하여 용접대상 판넬을 가압하면서 용접을 수행 할 수 있다.In the laser welding system according to the embodiment of the present invention, even when the welding direction is changed by the
도3은 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템의 연결유닛(102)의 일부의 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of a part of the connecting
도2 및 도3을 참조하면, 상기 연결유닛(102)은, 상기 로봇 암(101)에 고정되는 고정부(111)와, 상기 고정부(111)에 회전가능하도록 장착되며 상기 가압롤러(115)가 연결되는 가동부(113)와, 상기 가동부(113)와 상기 고정부(111) 사이에 배치되는 베어링(121)과 상기 가압롤러(115)를 회전시키는 가압롤러 구동부(105)를 포함한다.2 and 3, the
상기 고정부(111)는 상단 고정부(107)와 하단 고정부(109)를 포함한다. 상기 상단 고정부(107)는 상기 로봇 암(101)에 장착되며, 상기 상단 고정부(107)의 하부에는 하단 고정부(109)가 장착된다. The
도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 상단 고정부(107)와 하단 고정부(109) 사이에는 소정의 공간이 형성된다. 본 실시예에서는 고정부(111)가 로봇 암(101)에 고정되나, 고정부(111)가 레이저 용접장치(103)에 고정되어도 무방함은 물론이다.2 and 3, a predetermined space is formed between the
상단 고정부(107)와 하단 고정부(109)의 중심부에는 각각 관통홀(108, 110)이 형성되고, 이 관통홀(108, 110)에 레이저 용접장치(103)가 삽입된다.Through
도3에 도시된 바와 같이, 가동부(113)는, 상부 플랜지(upper flange)(112)와, 하부 플랜지(lower flange)(122)와, 상부 플랜지(112)와 하부 플랜지(122)를 연결하는 연결플레이트(114)를 포함한다. 상부 플랜지(112)는 그 중심부에 관통홀(124)이 형성되도록 원형의 고리 형상을 가지며, 하부 플랜지(122)는 원호의 형태로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the
상단 베어링(117)과 하단 베어링(119)은 그 중심부에 관통홀(118, 120)이 형성된다.The upper bearing 117 and the
상단 고정부(107)와 하단 고정부(109) 사이에 가동부(113)가 위치하며, 가동부(113)의 상부 플랜지(112)의 상면과 상단 고정부(107) 사이에 상단 베어링(117)이 배치되고, 가동부(113)의 상부 플랜지(112)의 하면과 하단 고정부(109) 사이에 하단 베어링(119)이 배치된다.The
그리고, 상단 고정부(107)의 관통홀(108), 상단 베어링(117)의 관통홀(118), 가동부(113)의 상부 플랜지(112)의 관통홀(124), 하단 베어링(119)의 관통홀(120), 및 하단 고정부(109)의 관통홀(110)에 레이저 용접장치(103)가 삽입된다.The through
가동부(113)와 상단 및 하단 고정부(107, 109) 사이에 상단 및 하단 베어링(117, 119)이 배치됨으로써, 가동부(113)가 상단 및 하단 고정부(107, 109)에 대해서 회전 가능하게 된다.The upper and
상기 가동부(113)의 하부에는 연결바(connecting bar)(116)가 고정 결합되고, 이 연결바(116)의 하부에 상기 가압롤러(115)가 연결된다. 따라서, 상기 가동부(113)가 회전하게 되면, 상기 가압롤러(115)도 이에 대응하여 회전하게 된다.A connecting
도4 및 도5는 본 발명의 실시예에 의한 가압롤러 구동부(105)에 의한 가압롤러(115)의 회전을 보여주는 도면이다. 4 and 5 are views showing the rotation of the
도6은 본 발명의 실시예에 의한 가압롤러 구동부(105)의 구동원리를 보여주 는 도면이다.6 is a view showing the driving principle of the pressure
본 실시예에서는 상기 가압롤러 구동부(105)는 공기압을 이용하여 상기 가동부(113)를 회전시킨다. 그러나, 가압롤러 구동부(105)가 공기압 이외에 유압 등의 힘을 이용하여도 무방함은 물론이다.In this embodiment, the
도6을 참조하면, 상기 가압롤러 구동부(105)는, 공기압을 공급받을 수 있도록 구성되는 실린더 하우징(317)과, 상기 실린더 하우징(317) 내에 배치되며 상기 공기압에 의해 상기 실린더(317) 내에서 직선 왕복운동을 할 수 있도록 구성되는 피스톤(315)과, 상기 피스톤(315)에 연결되는 로드(200)(rod)를 포함한다. 상기 가압롤러 구동부(105)는 고정부(111)의 일측에 위치한다.Referring to Figure 6, the pressure
도4 및 도5를 참조하면, 로드(200)의 소정 위치에는 제1기어치(201)가 형성되고, 가동부(113)의 상부 플랜지(112)의 외주면의 소정 위치에는 제2기어치(203)가 형성된다. 제1기어치(201)와 제2기어치(203)가 서로 치합됨으로써, 로드(200)의 직선 운동에 대응하여 가동부(113)가 회전 운동을 하게 된다. 이때, 상기 가압롤러(115)가 90도의 범위에서 회전하도록 상기 제1기어치(201)와 제2기어치(203)가 형성되는 것이 바람직하나, 상기 가압롤러(115)가 90도 이외의 각도의 범위에서 회전할 수도 있다.4 and 5, a
또한, 바람직하게는, 상기 가압롤러 구동부(105)는 실린더 하우징(317) 내의 피스톤(315)의 양측에 형성되는 공간으로의 공기압의 공급을 제어하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(311, 313)(Solenoid Valve)를 포함한다.Further, preferably, the pressure
이하에서, 도4 내지 도6을 참조하여 가압롤러 구동부(105) 및 그에 따른 가 동부(113)의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to Figures 4 to 6 will be described the operation of the pressure
상기 제1솔레노이드 밸브(311)가 열리게 되면, 피스톤(315)의 좌측(도6에서)의 공간으로 공기압이 공급되어 상기 피스톤(315)이 공기압에 의해 우측(도6에서)으로 밀리게 된다. 따라서, 도4에 도시된 바와 같이, 피스톤(315)에 장착된 로드(200)가 우측(도4에서)으로 이동하게 되고, 그 결과 구동부(113)가 시계방향(도4에서)으로 회전하게 된다. 결과적으로, 가압롤러(115)가 레이저 용접장치(103)의 주위를 회전하게 된다.When the
반대로, 제2솔레노이드 밸브(313)가 열리게 되면, 도5에 도시된 바와 같이, 로드(200)는 좌측(도5에서)으로 이동하고 구동부(113)는 반시계방향(도5에서)으로 회전하게 된다. 따라서, 가압롤러(115)가 레이저 용접장치(103)의 주위를 회전하게 된다.On the contrary, when the
도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 상기 가압롤러 구동부(105)의 구동원리는 다음과 같다. 레이저 용접 로봇 제어반(도시되지 아니함)의 제어신호를 기초로 공정제어반(309)이 로드 전진 신호부(301) 또는 로드 후진 신호부(303)를 통하여 로드 전진 신호 또는 로드 후진 신호를 생성하고, 생성된 신호는 전진릴레이(305) 또는 후진릴레이(307)로 전달되어 상기 전진릴레이(305) 또는 후진릴레이(307)가 작동하게 된다. 상기 전진릴레이(305)는 상기 제1솔레노이드 밸브(311)의 개폐를 제어하고 상기 후진릴레이(307)는 제2솔레노이드 밸브(313)의 개폐를 제어한다. 상기 제1, 및 제2솔레노이드 밸브(311, 313)에는 에어라인(319)(Air Line)이 연결되고, 에어라인(319)에는 에어공급원(400)과 연결 된다. 따라서, 상기 솔레노이드 밸브(311, 313)의 작동에 대응하여 실린더 하우징(317) 내로 공기압이 공급된다.As shown in Figure 6, the driving principle of the pressure
실린더 하우징(317)으로 공급된 공기압에 의해 상기 실린더 하우징(317) 내부의 상기 피스톤(315)이 작동하여, 상기 가압롤러 구동부(105)가 작동하게 되는 것이다.The
상기 레이저 용접 로봇 제어반과 상기 공정제어반(309)은 다른 제어시스템 또는 장치로 대체될 수 있다.The laser welding robot control panel and the
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.
본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 시스템의 가압롤러는 용접시에 용접 방향의 변화에 대응하여 회전이 가능하기 때문에, 작업시간을 단축시킬 수 있다. 나아가, 가압롤러의 회전은 레이저 용접장치의 상부에 설치되는 광 화이버를 손상시키지 아니하는 상태로 회전이 가능하므로, 광 화이버의 손상방지를 위한 공정이 생략될 수 있어 용접작업공정이 단순화 될 수 있다. Since the pressure roller of the laser welding system according to the embodiment of the present invention can be rotated in response to a change in the welding direction at the time of welding, the working time can be shortened. Furthermore, since the rotation of the pressure roller can be rotated without damaging the optical fiber installed on the upper portion of the laser welding device, the process for preventing the damage of the optical fiber can be omitted and the welding work process can be simplified. .
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2004
- 2004-06-30 KR KR1020040050289A patent/KR20060001222A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |