KR20060131388A - The robot device for overhead welding - Google Patents

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KR20060131388A
KR20060131388A KR1020050051799A KR20050051799A KR20060131388A KR 20060131388 A KR20060131388 A KR 20060131388A KR 1020050051799 A KR1020050051799 A KR 1020050051799A KR 20050051799 A KR20050051799 A KR 20050051799A KR 20060131388 A KR20060131388 A KR 20060131388A
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welding
robot
overhead
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driving
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KR1020050051799A
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Inventor
정창욱
김형식
윤석필
김재권
박종련
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현대중공업 주식회사
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Abstract

A robot equipment for exclusive overhead welding is provided to improve working environment and productivity by simultaneously applying an exclusive welding robot for welding a lug or other attachments adhered onto a lower surface of a block of an iron structure in an overhead posture and improving mobility of driving of a robot according to the welding operation. A robot equipment for exclusive overhead welding comprises: an exclusive welding robot(10) comprising a multi-joint drive part(12) which has a welding torch(15) at a front end thereof and is installed on a base plate(11); an up and down drive part(30) which has a rotation part(20) that is installed on an upper surface thereof to enable the base plate to be rotatable, and moves the exclusive welding robot up and down; and a moving cart(40) which has a sliding means(35) for laterally moving the exclusive welding robot and the up and down drive part, on which the exclusive welding robot, the rotation part, the up and down drive part, the sliding means and a welding equipment are mounted, and which comprises a controller(50) for controlling drive of the respective units.

Description

오버헤드 전용 용접 로봇장치{The robot device for overhead welding}Robot head for overhead welding {The robot device for overhead welding}

도 1 은 본 발명이 적용되는 조선용 블록과 부착물에 대한 개략도1 is a schematic diagram of the shipbuilding block and the attachment to which the present invention is applied

도 2 는 본 발명에 따른 오버헤드 전용 용접 로봇장치의 구성을 보인 예시도2 is an exemplary view showing the configuration of an overhead-only welding robot apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : (철 구조물) 블록(1): (steel structure) block

(2) : 블록 지지대(2): block support

(3) : 부착물(3): Attachment

(10) : 용접전용 로봇(10): Welding dedicated robot

(20) : 회전부20: rotating part

(30) : 상하구동부(30): Up and down driving part

(33) : X형 링크구조체(33): X-type link structure

(35) : 슬라이딩수단(35): sliding means

(40) : 이동용카터40: moving cart

(50) : 제어기50: controller

(100) : 오버헤드 전용 용접 로봇장치(100): Overhead dedicated welding robot device

본 발명은 중량의 철 구조물의 하부에서 오버헤드(Overhead) 자세로 용접작업을 용이하게 수행할 수 있는 용접 전용 로봇 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a welding-only robot device that can easily perform a welding operation in an overhead position in the lower portion of the heavy steel structure.

일반적으로, 조선의 선박건조 과정에서 철 구조물 블럭은 블록 지지대로 받쳐져 있으며, 블록의 하부에 러그나 기타 다양한 부착물을 붙이기 위해서는 오버헤드 자세의 용접이 빈번하게 수행된다.In general, in the shipbuilding process of shipbuilding, the steel structure block is supported by the block support, and the overhead posture welding is frequently performed to attach lugs or other various attachments to the bottom of the block.

이러한 오버헤드 용접을 사람에 의해 수행할 경우, 용접 토치를 들고 계속적으로 팔을 위쪽으로 뻗어 장시간 작업함에 따른 피로감을 가중시켰으며, 작업 시간에 있어서도 장시간의 작업을 필요로 하게 되었다. 이러한 힘든 작업여건에 따른 작업기피 현상이 가중되어 넓은 공간에서의 자동 용접 방식의 구축을 필요로 하게 되었다.When the overhead welding is performed by a person, the welding torch is held up and the arm is continuously extended upward to increase the fatigue of working for a long time, and the work time is required for a long time. The evasion of work due to such a difficult working condition has been aggravated and it is necessary to build an automatic welding method in a large space.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 철 구조물의 블록 하면에 부착되는 러그나 기타 부착물을 오버헤드형태로 용접하는 용접 전용 로봇을 적용함과 동시 작업에 따른 로봇 구동의 이동성을 향상시켜 작업환 경의 향상 및 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above conventional problems, the application of a welding-only robot for welding the lugs or other attachments attached to the bottom surface of the steel structure in the form of overhead, and the mobility of the robot drive according to the simultaneous operation The aim is to improve the work environment and improve productivity.

한편 상기와 같은 본 발명을 구현함에 있어 바닥체로부터 일정높이 떠받쳐진 블록의 바닥면에 러그나 기타 부착물을 용접에 앞서 들어올려 밀착시키기 위한 취부수단은 고려되지 않으며, 취부된 이후 본 용접을 수행하는 위한 용접 전용 로봇 장치만을 고려한다.Meanwhile, in implementing the present invention as described above, the mounting means for lifting the lug or other attachment to the bottom surface of the block held by a certain height from the bottom body prior to the welding is not considered, and the main welding is performed after the mounting. Consider only robotic devices for welding purposes.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 선단에 용접토치를 구비하는 다관절구동부가 베이스판상에 설치 구성되는 용접전용 로봇과; 상기 베이스판을 회전가능토록 하는 회전부가 상면에 설치되며, 상기 용접전용 로봇을 상하 이동시키는 상하구동부와; 상기 용접전용 로봇 및 상하구동부를 횡방향 이동시키는 슬라이딩수단을 구비하며, 상기 용접전용로봇,회전부,상하구동부,슬라이딩수단 및 용접장비를 탑재하고, 각각의 구동을 제어하는 제어기를 포함하여 구비하는 이동용카트; 로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the object as described above and to remove the conventional drawbacks is a welding-only robot that is configured on the base plate of the articulated drive unit having a welding torch at the tip; A rotating part for rotating the base plate on an upper surface thereof, and a vertical driving part configured to vertically move the welding robot; And a sliding means for horizontally moving the welding robot and an up-and-down driving part, and equipped with the welding-only robot, a rotating part, an up-and-down driving part, a sliding means, and welding equipment, and a controller for controlling each driving. cart; Characterized in that consisting of.

또한, 상기 상하구동부는 상면에 회전부가 설치되는 상판과; 이 상판과 나란히 하측에 위치되어 상기 이동용카트의 슬라이딩수단으로부터 지지되는 하판과; 양측단이 상기 상,하판에 각각 결합되는 X형의 링크구조체로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the upper and lower driving unit and the upper plate is provided with a rotating portion on the upper surface; A lower plate positioned below the upper plate and supported from the sliding means of the moving cart; Both ends are composed of an X-type link structure coupled to the upper and lower plates, respectively.

또한, 상기 슬라이딩수단은 이동용카트의 상면에 설치되는 슬라이더 레일과; 이 슬라이더 레일에 안착되어 횡방향 구름동작하는 롤러부재가 상기 상하구동부 하 판하면에 설치 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the sliding means and the slider rail is installed on the upper surface of the moving cart; A roller member seated on the slider rail and rolling in the lateral direction is installed on the bottom plate of the upper and lower driving parts.

또한, 상기 제어기에는 용접전용 로봇이 초기 기 세팅된 구동프로그램과 용접전 부착물측으로 이동되어 실제 위치를 기 세팅된 구동프로그램과 보상시키기 위한 터치센서를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the controller is characterized in that the welding-only robot is configured to include a touch sensor for moving the initial preset drive program and the attachment prior to welding to compensate the actual position with the preset drive program.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 블록상에 용접대상물을 용접하기 위한 본 발명의 작업 개략도를, 도 2 는 본 발명에 따른 오버헤드방식의 용접 전용 로봇 장치의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로,1 is a schematic view showing the operation of the present invention for welding a welding object on a block, and FIG. 2 is an exemplary view showing the configuration of an overhead welding robot apparatus according to the present invention.

본 발명의 작업 개략도를 보인 도 1 은 선박의 건조시 중량물인 철 구조물 블록(1)이 블록 지지대(2)로부터 지지되어 바닥체로부터 일정높이 떠받쳐진 상태를 취하게 되며, 이러한 상태에서 본 발명과 같은 하면 용접작업 및 블록의 하면에 필요로 되는 여러 작업을 수행하게 되는 것이다.1 shows a schematic view of the present invention, the steel structure block 1, which is a heavy object when the ship is built, is supported by the block support 2 and takes a state held up from a bottom by a predetermined height. The same work is to perform a number of tasks required for welding and the bottom of the block.

본 발명의 오버헤드 전용 용접 로봇장치(100)는 크게 장치가 탑재되는 이동용 카트(40)와, 이 카트에 탑재되는 용접전용 로봇(10)을 구성하되, 상기 카트 상에서 로봇이 횡방향 이동, 상하 이동, 회전 이동을 용이토록 하여, 상기 블록(1)의 하면에 러그 등의 다양한 용접 부착물(3)의 용접 작업에 따른 구동을 구현하게 된다.Overhead-only welding robot apparatus 100 of the present invention comprises a mobile cart 40 and a welding-only robot 10 mounted on the cart largely mounted on the cart, the robot moves horizontally, vertically on the cart In order to facilitate the movement and rotation, the drive according to the welding operation of various welding attachments 3 such as lugs on the lower surface of the block 1 is realized.

상기 이동용카트(40)는 그 상부면에 슬라이딩수단(35)으로의 횡방향이동토록 하는 슬라이더 레일(36)이 설치된다. 또한, 상기 이동용카트(40)의 하부에는 이동바퀴(41)가 구비되며, 일측에는 초기 작업장으로의 투입을 위해 타 이송수단을 통한 이동을 위해 후크걸이(42)를 구비하고 있다. 또한 일측에는 이동손잡이(43)를 구비하고 있다.The moving cart 40 is provided with a slider rail 36 for causing the transverse movement to the sliding means 35 on the upper surface. In addition, the lower portion of the moving cart 40 is provided with a moving wheel 41, one side is provided with a hook hanger 42 for moving through the other transfer means for input to the initial workshop. In addition, one side is provided with a movement knob 43.

상기 슬라이딩수단(35)의 슬라이더 레일(36)상에 안착되어 횡방향으로 이동 가능한 상하구동부(30)를 구성한다.It is mounted on the slider rail 36 of the sliding means 35 constitutes a vertical drive part 30 which is movable in the lateral direction.

상기 상하구동부(30)는 슬라이딩수단(35)으로의 상기 레일(36)상에 안착되는 롤러부재(37)를 하측에 구비하는 하판(32)과, 이 하판(32)과 나란히 위치되어 하판으로부터 수직방향의 상하구동하는 상판(31)을 구성하되, 상기 상,하판(31,32)의 사이에는 X형의 링크구조체(33)가 설치되어, X형 링크구조체(33)의 양측단이 각각 상,하판(31,32)에 결합 구성하고 있다.The upper and lower driving portions 30 are provided with a lower plate 32 having a lower roller member 37 seated on the rail 36 to the sliding means 35 and the lower plate 32 in parallel with each other. An upper plate 31 which vertically drives up and down is formed, and an X-type link structure 33 is installed between the upper and lower plates 31 and 32, and both ends of the X-type link structure 33 are respectively formed. The upper and lower plates 31 and 32 are coupled to each other.

상기 상하구동부(30)의 상부 즉, 상판(31) 상면에는 회전 가능한 플레이트 형태의 회전부(20)가 설치 구성된다.The upper part of the upper and lower driving part 30, that is, the upper surface of the upper plate 31 is provided with a rotatable portion 20 in the form of a rotatable plate.

상기 회전부(20)의 상면에 설치되어 연동 회전하는 용접전용 로봇(10)이 설치 구성된다.The welding-only robot 10 installed on the upper surface of the rotating part 20 and interlocked rotation is installed.

상기 용접전용 로봇(10)은 상기 회전부(20)의 상면에 설치되어 연동 회전하는 베이스판(11)과, 이 베이스판(11)에 설치된 다관절구동부(12)와, 이 다관절구동 부(12)의 선단에는 용접토치(15)가 구비된다.The welding-only robot 10 includes a base plate 11 installed on the upper surface of the rotating part 20 and interlocked rotation, a multi-joint driver 12 installed on the base plate 11, and the multi-joint driving part ( 12, a welding torch 15 is provided at the tip.

또한, 상기 용접전용 로봇(10)에는 로봇의 관절구동의 간섭을 피해 용접와이어(16)가 설치 구성되고 있다.In addition, the welding robot 16 is provided with a welding wire 16 to avoid interference of the joint driving of the robot.

또한, 상기 슬라이딩수단(35)을 통한 상하구동부(30)의 횡방향구동, X형 링크구조체(33)를 통한 상하구동, 회전부(20)를 통한 회전구동을 가하는 구동수단(미도시) 및 용접전용 로봇(10)의 구동을 제어하는 제어기(50) 및 용접장비(18)를 포함한 용접장치들은 모두 이동용카트(40)에 탑재되어 작업에 따른 이동성을 향상하도록 한다.In addition, the lateral drive of the vertical drive unit 30 through the sliding means 35, the vertical drive through the X-type link structure 33, the drive means (not shown) for applying a rotary drive through the rotating unit 20 and welding Welding apparatus including the controller 50 and the welding equipment 18 for controlling the driving of the dedicated robot 10 are all mounted on the moving cart 40 to improve the mobility according to the work.

본 발명을 이용한 철 구조물 블록(1) 하면에 부착물(3)의 용접 수행과정의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the welding process of the attachment (3) to the lower surface of the steel structure block 1 using the present invention.

먼저 일반적으로 용접 부착물(3)을 로봇에 의해 오버헤드 용접을 수행할 경우 로봇의 작업영역의 한계로 한 자리에서 전체 용접을 수행하기 어려우므로, 절반 정도를 용접대상의 앞쪽에서 용접 한 후, 용접 로봇을 이동시켜 반대쪽 절반의 용접을 용이하게 수행하기 위해 본 발명에 따른 횡방향 구동 및 회전 구동을 필요로 한다.In general, when the welding attachment (3) to the overhead welding by the robot is difficult to perform the entire welding in one place due to the limitation of the working area of the robot, after welding about half of the welding object in front of the welding target, The transverse drive and rotational drive according to the invention is required to move the robot to facilitate the welding of the opposite half.

또한, 철 구조물 블록(1)은 블록 지지대(2)에 올려져 있으며, 용접할 부착물(3)의 형상 및 크기, 작업장 바닥의 상태 등에 따라 용접 로봇과 블록 하면과의 높이를 맞추어 주기 위해 상하구동부(30)를 필요로 하게 된다.In addition, the steel structure block (1) is mounted on the block support (2), the upper and lower driving parts to match the height of the welding robot and the lower surface of the block according to the shape and size of the attachment (3) to be welded, the state of the floor of the workplace You will need 30.

초기 지게차 등의 타 운송장비로 본 발명의 오버헤드 전용 용접 로봇장치(1) 이동형카트(40)에 설치된 후크걸이(42)에 고리 등을 연결하여 끌고 철 구조물 블록(1)의 작업할 위치로 이동시킨다.By connecting other hooks to hook hooks 42 installed on the overhead welding robot device 1 of the present invention, the movable cart 40 of the present invention, such as an initial forklift, and the like, to a position to work on the steel structure block 1. Move it.

작업자는 초기위치(원점)된 용접전용 로봇을 구동시켜 로봇선단의 아크 용접토치(15)가 부착물(3)의 용접부위에 위치되는 지점에 위치토록 한다.The operator drives the welding-only robot in the initial position (origin) so that the arc welding torch 15 at the tip of the robot is positioned at the point where the welding part of the attachment 3 is located.

상기와 같이 로봇의 원점 및 용접시작부에 따른 2개의 기준점을 설정하여 제어기(50)측에 저장하게 된다. 이러한 기준점의 저장은 용접와이어의 선단이 작업대상물인 부착물(3)에 접촉하는 순간 통전되는 시점을 포착하여 그 위치를 저장하는 터치센서(미도시)를 이용하는 것이 바람직하겠다.As described above, two reference points according to the origin of the robot and the welding start part are set and stored in the controller 50. In the storage of the reference point, it is preferable to use a touch sensor (not shown) for capturing the time when the tip of the welding wire is energized the moment it comes into contact with the attachment 3, which is the workpiece.

또한, 이때 일반적으로 상기 용접전용 로봇은 부착물(3)을 용접하기 위한 기본 구동프로그램을 각 모델별로 기 세팅된 상태를 취하게 되는데, 상기 설정된 기준점 2개를 이용하여 기 세팅된 구동프로그램과 실제 부착물(3)의 위치 및 상태에 따른 차이 값을 보상하는 단계를 거치게 된다.In addition, in this case, the welding-only robot generally takes a preset driving state for each model for welding the attachment 3, and the preset driving program and the actual attachment using the two reference points. Compensating for the difference value according to the position and state of (3).

상기과 같은 기준점 교시에 의한 오차 보상이 완료 되면, 용접전용 로봇은 바로 용접 작업을 수행하게 된다.When the error compensation by the reference point teaching as described above is completed, the welding-only robot immediately performs the welding operation.

용접 수행 시 상기 용접전용 로봇은 한 자리에서 용접 가능한 모든 용접 부위를 용접 완료한 후 안전위치로 복귀하고, 상기 상하구동부(30)를 통해 하강하게 된다. 이후 상기 상하구동부(30)의 하측에 구비된 슬라이딩수단(35)을 통해 이동용 카트(40)상에서 횡방향 이동되어 부착물(3) 반대측 용접부위로 이동하게 된다. 물론 이때 용접부위의 변화로 인해 새로운 용접부 기준점을 세팅하게 되며, 이후 상 기 상하구동부(30) 및 회전부(20)를 통해 상승 및 회전 구동을 통해 새로이 세팅된 용접부위로부터 반대측 용접작업을 수행하게 되는 것이다.When performing the welding, the welding-only robot returns to a safe position after completing welding all weldable parts in one place, and descends through the vertical driving part 30. Thereafter, through the sliding means 35 provided on the lower side of the upper and lower driving part 30 is moved in the transverse direction on the cart 40 for movement to the welding site opposite the attachment (3). Of course, at this time, a new welding part reference point is set due to the change of the welding part, and then the welding operation is performed on the opposite side from the newly set welding part through the upward and downward driving part 30 and the rotating part 20 through the upward and rotational driving. will be.

이러한 하나의 부착물(3) 용접작업을 완료한 후, 용접전용 로봇은 관절구동 및 상기 횡방향, 상하방향, 회전 구동을 통해 초기 기준 위치인 원점으로 복귀하게 되며, 다른 부착물의 용접작업을 위해 이동용카트(40)를 통해 이동하게 되어 상기와 같은 반복된 용접작업을 수행하게 되는 것이다.After completing the welding work of one attachment (3), the welding-only robot is returned to the original reference point of origin through the joint driving and the transverse, vertical, and rotational movements, and for the welding work of the other attachments. The cart 40 is moved to perform the repeated welding operation as described above.

본 발명에서의 상기 이동용 카트(40)는 지게차 등의 타 운송수단 혹은 일측의 이동손잡이를 통해 작업자가 직접 이송하도록 하고 있으나, 이는 그 자체가 전동모터 등의 운송수단을 구비토록 하여 상기 제어기(50)로부터 각각의 구동수단과 함께 연계동작 하도록 하며, 또한 상기 제어기(50) 및 각각의 구동조건을 작업장 외부에서 유무선의 원격조정을 가능케 함으로써, 더 나아가 근거리 자동화된 작업환경을 구현할 수 있는 등 산업상 크게 기여되는 발명이라 하겠다.The mobile cart 40 in the present invention is to be directly transported by the worker through another transport means such as a forklift or the movement handle of one side, which itself is provided with a transport means such as an electric motor the controller 50 ), And the controller 50 and the respective driving conditions to enable the remote control of wired and wireless in the outside of the workplace, to realize a near-automated working environment. It is an invention that greatly contributes.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

본 발명은 중량물의 하면에 다양한 형태의 부착물을 오버헤드방식으로 용접 하도록 한 용접전용 로봇을 적용하여, 작업 능률 및 생산성을 향상시키고, 작업 환경을 개선하는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving the work efficiency and productivity by applying a welding-only robot to weld various types of attachment to the lower surface of the heavy object in an overhead manner.

Claims (4)

선단에 용접토치(15)를 구비하는 다관절구동부(12)가 베이스판(11)상에 설치 구성되는 용접전용 로봇(10)과;A welding-only robot 10 having a multi-joint driving part 12 having a welding torch 15 at its tip, which is installed on the base plate 11; 상기 베이스판(11)을 회전가능토록 하는 회전부(20)가 상면에 설치되며, 상기 용접전용 로봇(10)을 상하 이동시키는 상하구동부(30)와;Rotating portion 20 for rotating the base plate 11 is installed on the upper surface, the vertical drive unit 30 for moving the robot 10 for welding up and down; 상기 용접전용 로봇(10) 및 상하구동부(30)를 횡방향 이동시키는 슬라이딩수단(35)을 구비하며, 상기 용접전용로봇,회전부,상하구동부,슬라이딩수단 및 용접장비(18)를 탑재하고, 각각의 구동을 제어하는 제어기(50)를 포함하여 구비하는 이동용카트(40); 로 구성된 것을 특징으로 하는 오버헤드 전용 용접 로봇장치.And a sliding means 35 for horizontally moving the welding robot 10 and the vertical driving part 30, and equipped with the welding robot, the rotating part, the vertical driving part, the sliding means, and the welding equipment 18, respectively. A moving cart 40 including a controller 50 for controlling the driving of the; Overhead-only welding robot device, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상하구동부(30)는 상면에 회전부가 설치되는 상판(31)과; 이 상판과 나란히 하측에 위치되어 상기 이동용카트 상에서 지지되는 하판(32)과; 양측단이 상기 상,하판에 각각 결합되는 X형의 링크구조체(33)로 구성된 것을 특징으로 하는 오버헤드 전용 용접 로봇장치.The upper and lower driving unit 30 and the upper plate 31 is provided with a rotating portion on the upper surface; A lower plate 32 positioned below the upper plate and supported on the moving cart; Overhead welding robot device, characterized in that the both ends are composed of an X-shaped link structure (33) coupled to the upper and lower plates, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬라이딩수단(35)은 이동용카트의 상면에 설치되는 슬라이더 레일(36)과; 이 슬라이더 레일에 안착되어 횡방향 구름동작하는 롤러부재(37)가 상기 상하구동부 하면에 설치 구성된 것을 특징으로 하는 오버헤드 전용 용접 로봇장치.The sliding means 35 is a slider rail 36 is installed on the upper surface of the moving cart; An overhead welding robot device, characterized in that the roller member (37) mounted on the slider rail and mounted in the horizontal direction is installed on the lower surface of the upper and lower driving parts. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어기(50)에는 용접전용 로봇이 초기 기 세팅된 구동프로그램과 용접전 부착물측으로 이동되어 실제 위치를 기 세팅된 구동프로그램과 보상시키기 위한 터치센서를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 오버헤드 전용 용접 로봇장치.The controller 50 includes an exclusive welding robot comprising a touch sensor for moving the robot for initial welding and a pre-weld attachment to compensate for the actual position and the preset driving program. Device.
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