KR20080034882A - 공작물의 용접 방법 - Google Patents

Abstract

공작물의 용접 결합 방법. 용접 결합될 공작물(A, B)을 로봇(1, 2)에 의해 파지하여, 공작물(A, B)을 용접 결합하도록 서로에 대해 배치하고, 용접(9)이 실행되는 동안에 공작물을 제 위치에 유지한다. 용접(9)이 일어나기 전에 공작물의 위치를 조절할 수 있게 하기 위해서 공작물의 위치를 측정 시스템(3, 4)에 의해 측정한다.

Description

공작물의 용접 방법{METHOD FOR WELDING WORK PIECES}

본 발명은, 서로 결합될 공작물의 용접 결합 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 예컨대 자동차 산업 및 대량으로 물품을 생산하는 다른 산업에서 넓은 범위로 행해지고 있다.

보통, 자동차 제조 산업에서 수많은 용접 스테이션이 통상적인 용접 라인에 배치된다. 작업장에서 용접에 의해 결합될 부품들이 이러한 용접 스테이션을 향해 전진 공급되거나 전진 이송된다. 상기 부품들은, 하나의 스탬핑 가공된 시트 메탈 물품 또는 이전의 용접 스테이션에서 형성된 것과 같은 합성 부품으로 구성될 수 있다. 용접 스테이션을 향해 전방 공급된 상기 부품들은, 통상 조작 로봇에 의해 취급되어 용접 치구(welding fitting)로 이송되어 그 내에 배치되며, 여기서 부품들을 결합하고 이어서 통상적으로 용접 로봇으로서 공지된 것에 의해 용접된다.

상기 방법의 하나의 단점은, 새로이 만들어지는 각각의 신규의 부품을 위해 새로운 용접 치구가 제조되어야 한다는 점이다. 이는, 실제 용접 치구를 제조하기 위한 비용이 들게 할 뿐만 아니라 용접 치구를 교환하는 동안 생산의 중지를 야기하고 자동차 새 모델을 도입하는데 더 오랜 시간을 소비하게 한다. 후자의 결과에 대한 주요 원인은, 새로운 모델이 도입되자마자 많은 수의 용접 설비가 제조되고 설치되어야 하기 때문이다.

지금까지 이용되었던 방법의 두 번째 단점은, 부품이 용접 치구 내에 고정될 때, 부품의 취급 중의 위치 오차는 부품에 응력이 걸리게 한다는 점이다. 이것은, 치구 내로 부품을 안내하는 자동 안내부가 배치될지라도, 무엇보다도 특히, 물품 뿐 아니라 실제 용접 치구에 존재하는 공차로 발생한다. 그 후, 이것은 용접 결합될 때의 구조체가 고유 응력을 수반하게 하고, 나아가서 용접된 구조의 변형을 야기할 수 있다. 따라서, 이 공정에 걸쳐 제어를 지속하기 위해, 적어도 특정 용접 작업 후에 용접 구조체를 측정하는 것이 필요하다. 이는 당연히, 장치의 형태는 물론 장치의 프로그래밍 및 리프로그래밍을 위한 시간에 있어서 비용이 든다.

따라서, 상기의 문제를 피하기 위해서, 본 발명은, 용접 결합될 공작물을 로봇에 의해 파지하여, 공작물을 용접 결합하도록 서로에 대해 비치하고, 용접이 실행되는 동안에 상기 로봇에 의해 공작물을 제 위치에 유지하며, 용접이 일어나기 전에 공작물의 위치를 조절할 수 있게 하기 위해서 공작물의 위치를 측정 시스템에 의해 측정하는 것인 새로운 방법을 제안한다.

본 발명에 따른 이러한 방법의 이용을 통하여, 용접 치구 및 용접 치구와 관련된 측정 장치의 필요성을 제거하는 것이 가능하다. 또한, 동일한 조작 장치 및 동일한 용접 장치에 의해서 용접 결합할 상이한 제품 간의 신속한 재배치를 실행하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 방법에 따라 작동하는 용접 스테이션의 기능 계통도이다.

본 발명은, 본 발명의 방법에 따라 작동하는 용접 스테이션의 기능 계통도를 도시하는 첨부 도면(도 1)에 예시된 비한정적 실시예의 형태로, 이하에서 더 상세하게 기술될 것이다.

따라서, 두 개의 부품(A, B)의 결합(용접 결합)하는 방법이 첨부 도면을 참조로 기술된다. 이러한 두 개의 부품이 용접 스테이션을 향해 공지의 방식으로 이송될 수 있고, 그 후 이들 부품은 로봇(1, 2)에 의해 각각 그립된다. 두 개의 로봇은 각각 측정 시스템(3, 4)에 연결되고, 측정 시스템(3, 4)은 해당 로봇(1, 2)에 의한 공작물(A, B)의 취급을 관리하고, 또한 이 방식으로 두 개의 공작물(A, B)의 위치를 관리한다. 측정 시스템(3, 4)으로부터 수신한 측정 데이터에 의해 정해지는 바에 따라 로봇(1, 2)의 셋팅을 조절하여, 로봇의 의도된 상대 위치를 달성하기 위해서, 측정 시스템(3, 4)은 제어 유닛(5)에 연결되고, 이 제어 유닛(5)은 또한 2개의 로봇(1, 2)에 연결된다.

측정 시스템(3, 4)은 로봇(1, 2)의 움직임 및 그에 따른 공작물(A, B)의 위치도 연속해서 관찰한다. 두 개의 공작물(A, B)이 정확한 위치(6, 7)에 있는 것으로 결정될 때, 로봇(1, 2) 또는 공작물(A, B)이 더 이상 움직이지 않도록 로봇(1, 2)의 셋팅이 고정된다. 그 후, 로봇(1, 2)에 의해 공작물(A, B)가 정확한 위치에서 함께 유지되어 있는 동안에, 용접 로봇(9)이 공작물(A, B)를 용접 결합할 수 있도록 용접 로봇(9)의 제어 장치(8)가 작동된다.

제어 장치(8)는, 공작물(A, B)에 대한 정확한 용접 위치(6, 7)가 달성되었을 때 측정 시스템(3, 4)으로부터 측정 데이터를 수신하여, 용접 로봇(9)을 위한 용접 경로를 계산할 수 있다.

용접이 완료되고 용접 로봇(9)이 그 직무를 다했을 때, 용접된 공작물(A, B)은 로봇(1, 2)에 의해 다른 용접 스테이션 또는 조립 스테이션이 될 수 있는 후속의 작업장(10)으로 전달된다.

또한, 용접 작업 중에 공작물(A, B)을 유지하는 로봇(1, 2)은 용접 로봇(9)의 작업을 용이하게 하기 위해서 공작물(A, B)을 이동시키고, 이로써, 측정 시스템(3, 4)은 공작물(A, B)의 현재 위치에 대한 용접 위치의 센서(6, 7)를 통해 제어 장치(8)에 정보를 연속해서 전송함으로써, 용접 로봇(9)은 공작물(A, B)이 현재 위치한 위치에서 용접을 실행할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 용접이 고정된 용접 스테이션에서 일어나고, 용접될 모든 점 또는 용접될 라인을 고정된 용접 스테이션을 향해 로봇(1, 2)에 의해 앞으로 운반하는 방식으로 로봇(1, 2)이 전술한 바와 같은 공작물(A, B)을 고정된 용접 스테이션에 대해 변위시키도록 구성될 수 있다.

각 로봇(1, 2)이 전용 측정 시스템(3, 4)에 연결되는 방법이 위에서 기술되었다. 그러나, 공용 측정 시스템이 두 개의 로봇을 위해서 배치되도록 구성될 수 있다. 중요한 것은 측정 시스템이 용접에 의해 함께 결합할 두 개의 공작물(A, B)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다는 것이다.

두 개의 공작물(A, B)의 위치 및 배향은 로봇(1, 2)에 연결되는 측정 시스 템(3, 4)을 통해 항상 결정될 수 있고, 의도된 값으로부터 임의의 편차가 일어난다면, 제어 장치(5)를 통해 피드백이 발생하여, 로봇(1, 2)이 그 값을 조절함으로써, 용접 결합될 공작물(A, B)이 정확한 상대 위치에 배치되고, 또한 그 위치를 용접 로봇(9)이 용접 작업을 실행할 수 있도록 보정할 수 있다.

더 복잡한 시스템에서 용접 결합될 부품들은 부품들이 사전에 완전하게 측정되었다면 CAD 시스템에서 동적으로 최적화될 수 있는데, 위치 및 용접 라인 또는 용접 점의 조절이 CAD 시스템에서 초기에 실행될 수 있고, 조작 로봇뿐만 아니라 용접 로봇을 제어하기 위해서는 새로운 공칭(nominal) 위치 및 배향이 계산되어 용접 스테이션으로 전송될 수 있다.

용접 공정을 훨씬 더 양호하게 제어하기 위해, 용접 로봇(9)의 용접 기구의 위치를 동적으로 측정하는 것도 이용할 수 있다. 이것은 두 가지 경우 모두에서 실행될 수 있다. 필요하다면, 용접 로봇(9)에는 또한 용접 공정 중에 공작물을 부착하거나 유지하기 위해서 부착 장치가 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 방법을 이용함으로써, 공작물(A, B) 및 이들을 결합함으로써 형성되는 부품은 의도된 공칭 형상을 가질 것이고, 용접 공정 중에 동적으로 측정이 실행되기 때문에 후속의 제어 측정에 대한 요구가 줄어드는 것이 보장될 수 있다.

공작물(A, B)의 실제 측정을 실행하기 위해서 여러 가지 기술이 이용될 수 있다. 하나의 방법은 레이저 삼각측량 방법을 이행하는 것인데, 이는 사전에 결정된 공작물 상의 특정 점의 측정을 실행하는 것이다. 이러한 이유로 상기 공작물은 의도된 측정 위치에 부착된 반사식 테입을 구비할 수 있다. 각 테입의 위치는 광원 및 이차원 검출기를 이용함으로써 결정될 수 있고, 공작물의 위치 및 배향은 적어도 세 개의 특정 점들을 이용함으로써 결정될 수 있다.

다른 방법들, 즉 공작물과 접촉하지 않는 방법들과 공작물과의 접촉을 수반하는 방법들 모두 공작물의 현재 위치를 결정하기 위해서 이용될 수 있다.

Claims (6)

1. 공작물의 용접 결합 방법으로서,

   용접 결합될 공작물(A, B)을 로봇(1, 2)에 의해 파지하여, 공작물(A, B)을 용접 결합하도록 서로에 대해 배치하고, 용접(9)이 실행되는 동안에 상기 로봇에 의해 공작물을 제 위치에 유지하며, 용접(9)이 일어나기 전에 공작물의 위치를 조절할 수 있게 하기 위해서 상기 공작물의 위치를 측정 시스템(3, 4)에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 공작물의 용접 결합 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 측정 시스템(3, 4)은 용접(9)이 실행되는 동안 상기 공작물의 위치를 연속해서 측정하는 것을 특징으로 하는 공작물의 용접 결합 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 용접은 고정된 용접 스테이션(9)에서 일어나고, 상기 로봇(1, 2)은 용접이 실행되는 동안 상기 공작물을 변위시키는 것을 특징으로 하는 공작물의 용접 결합 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용접은 용접 로봇(9)에 의해 실행되고, 또한 용접이 실행되는 동안 용접 공정의 용접 점의 위치가 측정되는 것을 특징으로 하는 공작물의 용접 결합 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 로봇(1, 2)은 전용 측정 시스템(3, 4)에 연결되는 것을 특징으로 하는 용접 결합 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇(1, 2)은 공용 측정 시스템에 연결되는 것을 특징으로 하는 용접 결합 방법.

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