KR20130070384A

KR20130070384A - 레이저 용접용 로봇 티칭장치

Info

Publication number: KR20130070384A
Application number: KR1020110137682A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 설현욱
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-27

Abstract

레이저 용접용 로봇 티칭장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접용 로봇 티칭장치는 내부에 중공부를 형성하며, 상기 중공부 내부의 하측에 하부 브라켓이 구성되고, 상기 중공부 내부의 중앙 일측에 상부 브라켓이 구성되며, 상단에는 레이저 옵틱헤드의 단부에 연결하기 위한 연결부가 형성되는 티칭 하우징;상기 하부 브라켓의 하부에 설치되고, 중앙에는 슬라이딩 홀이 형성되는 슬라이드 가이더; 상기 슬라이딩 홀에 삽입되며, 상단이 상기 상부 브라켓의 중심을 관통하여 그 외측에서 너트로 체결되며, 상기 하부 및 상부 브라켓 사이의 외주면 일측에는 스토퍼가 일체로 형성되는 슬라이더; 상기 슬라이더에 끼워져 상기 스토퍼 상에 안착되는 압전센서; 상기 슬라이더에 끼워져 상기 압전센서의 상면에 안착되는 스프링 리테이너; 상기 슬라이더에 끼워져 상기 상부 브라켓과 스프링 리테이너 사이에서 슬라이더에 복원력을 제공하는 복원부재; 상기 압전센서와 전기적으로 연결되는 제어기; 상기 제어기와 전기적으로 연결되는 표시수단을 포함한다.

Description

레이저 용접용 로봇 티칭장치{A TEACHING DEVICE OF ROBOT FOR LASER WELDING}

본 발명은 레이저 용접용 로봇 티칭장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 용접을 위한 로봇의 티칭 시, 옵틱헤드의 선단에 장착된 상태로 레이저 초점의 위치별로 기구적 동작을 전기적 신호로 변환하여 작업자가 쉽게 인식할 수 있도록 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이다.

이러한 레이저빔의 적용에 있어 요구되는 몇 가지 목표는 레이저빔 에너지 분포의 균일화, 일정한 열처리 온도를 유지할 수 있는 레이저 출력제어, 생산성과 품질을 충족시킬 수 있는 최적 레이저빔의 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다.

즉, 이러한 목표들이 충족되어 질 때, 제품 개발에 있어 원가절감 및 품질향상의 효과를 기대할 수 있게 되는 것이다.

특히, 양산 차체라인의 레이저 용접 시, 차체의 레이저 용접부가 사양에 준하는 레이저 용접품질을 얻기 위해서는 로봇에 장착되어 있는 레이저 용접 옵틱헤드가 용접부로부터 규격에 따른 간격을 유지하여 정확한 초점을 유지하도록 해야 한다.

이를 위해서는, 도 1에서 도시한 바와 같은 티칭 게이지(101)를 이용하여 용접부 거리를 용접로봇에 프로그래밍하게 된다.

즉, 상기 티칭 게이지(101)는 일측에 눈금부(105)가 형성되어 레이저 초점의 기준점을 설정할 수 있도록 되어 있다.

이러한 티칭 게이지(101)를 이용하여 상기 용접부까지의 거리를 용접로봇에 프로그래밍하기 위해서는 먼저, 옵틱헤드와 용접부를 근거리로 위치시켜 임의로 티칭한 후, 상기 티칭 게이지(101)를 이용하여 용접부와 옵틱헤드의 간격을 체크한 다음, 상기 티칭 게이지의 기준점(SP)까지 용접로봇을 미세 조정하여 프로그래밍하게 된다.

그러나 상기한 바와 같이, 종래 티칭 게이지를 사용하여 용접로봇을 티칭하는 경우, 상기 용접로봇의 조정을 위한 컨트롤 패널과 티칭 게이지(101)를 적용하기 위한 위치가 서로 떨어져 있어 적어도 2명의 작업자가 필요하다.

또한, 티칭 게이지(101)를 조작하는 작업자의 경우, 티칭 게이지(101)의 눈금을 확인하기 위해서는 용접로봇의 거동반경 내에서 들어가야 하는 등에 의해 안전사고의 위험이 있다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 실시 예는 레이저 용접을 위한 로봇의 티칭 시, 옵틱헤드의 선단에 장착된 상태로 레이저 초점의 위치별로 작업자가 쉽게 인식할 수 있도록 기구적 동작을 전기적 신호로 변환하여 인식신호를 출력할 수 있도록 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 내부에 중공부를 형성하며, 상기 중공부 내부의 하측에 하부 브라켓이 구성되고, 상기 중공부 내부의 중앙 일측에 상부 브라켓이 구성되며, 상단에는 레이저 옵틱헤드의 단부에 연결하기 위한 연결부가 형성되는 티칭 하우징;상기 하부 브라켓의 하부에 설치되고, 중앙에는 슬라이딩 홀이 형성되는 슬라이드 가이더; 상기 슬라이딩 홀에 삽입되며, 상단이 상기 상부 브라켓의 중심을 관통하여 그 외측에서 너트로 체결되며, 상기 하부 및 상부 브라켓 사이의 외주면 일측에는 스토퍼가 일체로 형성되는 슬라이더; 상기 슬라이더에 끼워져 상기 스토퍼 상에 안착되는 압전센서; 상기 슬라이더에 끼워져 상기 압전센서의 상면에 안착되는 스프링 리테이너; 상기 슬라이더에 끼워져 상기 상부 브라켓과 스프링 리테이너 사이에서 슬라이더에 복원력을 제공하는 복원부재; 상기 압전센서와 전기적으로 연결되는 제어기; 상기 제어기와 전기적으로 연결되는 표시수단을 포함하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 슬라이더의 하단에는 로봇 티칭의 용접 기준면에 대하여 구름 접촉되는 구름접촉수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 구름접촉수단은 상기 슬라이더의 하부 선단에 나사홀을 형성하여 이에 볼트 체결되는 볼 하우징; 상기 볼 하우징 내부에 설치되어 상기 로봇 티칭의 용접 기준면에 구름 접촉하는 구름볼로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 티칭 하우징은 원통형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 하부 브라켓은 원형 플레이트로 형성되며, 중앙에 관통홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 브라켓은 원형 플레이트로 형성되며, 중앙에 관통홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 연결부는 상기 레이저 옵틱헤드의 하단에 장착너트를 통하여 체결되도록 외주면에 나사산을 형성하는 볼트부로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 슬라이드 가이더는 그 재질이 절연소재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 슬라이더는 원형단면을 갖는 봉 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 복원부재는 상기 슬라이더에 끼워지며, 하단이 스프링 리테이너에 지지되고, 상단은 상부 브라켓의 하면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 레이저 용접을 위한 로봇의 티칭 시, 옵틱헤드의 선단에 장착된 상태로 레이저 초점의 위치별로 작업자가 쉽게 인식할 수 있도록 기구적 동작을 전기적 신호로 변환하여 표시등으로 발광신호를 출력할 수 있도록 함으로써, 티칭 게이지의 사용에 따른 다수의 작업자가 불필요하다.

또한, 원거리에서 표시등의 신호만으로 티칭작업이 가능하여 티칭 게이지의 눈금을 확인하기 위해 로봇의 거동반경 내부로 접근할 필요가 없어 안전사고의 위험을 배제할 수 있다.

도 1은 종래 레이저 용접용 로봇의 티칭 게이지의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치가 적용된 레이저 용접 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치의 사용 상태도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치가 적용된 레이저 용접 시스템의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치의 단면도이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치(1)가 적용되는 레이저 용접 시스템의 구성을 설명한다.

상기 레이저 용접 시스템의 구성은 로봇 컨트롤 패널(3)을 포함하는 로봇제어기(5)에 의해 제어되는 용접로봇(7)이 구비되고, 상기 용접로봇(7)의 아암(9) 선단에는 레이저 옵틱헤드(11)가 장착된다.

상기 레이저 옵틱헤드(11)는 레이저 발진기(15)에 광 하이버(13)를 통하여 연결되어 용접부(W)에 대하여 레이저빔을 조사하게 된다.

이러한 레이저 용접 시스템을 이용하여 양산 차체라인에서의 레이저 용접 시, 차체(10)의 용접부(W)가 사양에 준하는 레이저 용접품질을 얻도록 하기 위해서는 상기 용접로봇(7)에 장착되어 있는 레이저 옵틱헤드(11)가 용접부(W)로부터 규격에 따른 간격을 통하여 정확한 초점을 유지하도록 해야 한다.

이를 위해서는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치(1)를 이용하여 레이저 용접부(W)를 용접로봇(7)에 정확하게 프로그래밍하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따른 로봇 티칭장치(1)의 구성은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 내부에 중공부(21)를 형성하는 원통형상의 티칭 하우징(23)이 구비된다.

상기 티칭 하우징(23)의 중공부(21) 내에는 하부 일측에 하부 브라켓(25)이 구성되고, 그 중공부(21)의 중앙 일측에는 상부 브라켓(27)이 구성된다.

상기 하부 브라켓(25)과 상부 브라켓(27)은 각각 원형 플레이트로 형성되며, 그 중앙에 각각 관통홀(29,31)이 형성된다.

그리고 상기 티칭 하우징(23)의 상단에는 레이저 옵틱헤드(11)의 단부에 연결하기 위한 연결부(33)가 형성되는데, 상기 연결부(33)는 레이저 옵틱헤드(11)의 선단에 회전 가능하게 장착너트(35)가 설치되고, 상기 장착너트(35)에 체결되도록 외주면에 나사산을 형성하는 볼트부(37)로 구성된다.

상기 티칭 하우징(23)의 내측에서, 상기 하부 브라켓(25)의 하부에는 슬라이드 가이더(39)가 볼트(41)로 체결된다.

상기 슬라이드 가이더(39)는 그 내측에 슬라이딩 홀(43)이 형성되며, 그 재질은 절연소재로 이루어진다.

그리고 상기 슬라이드 가이더(39)의 슬라이딩 홀(43)에는 슬라이더(47)가 삽입되는데, 상기 슬라이더(47)는 그 상단이 상기 하부 브라켓(25) 및 상부 브라켓(27)의 각 관통홀(29,31)을 관통하여 배치된다.

상기 슬라이더(47)는 봉 형상으로 이루어지며, 그 일측에는 상기 하부 브라켓(25)과 상부 브라켓(27) 사이에 배치되도록 스토퍼(49)가 일체로 형성된다.

그리고 상기 스토퍼(49) 상에는 상기 슬라이더(47)에 끼워지는 압전센서(51)가 안착된다.

상기 압전센서(51)는 외부의 제어기(C)와 전기적으로 연결되어 전달되는 하중값에 비례하는 전압신호를 출력한다.

또한, 상기 압전센서(51)의 상면에는 상기 슬라이더(47)에 끼워지는 스프링 리테이너(63)가 안착된다.

상기 슬라이더(47)의 상단부에는 일정구간 나사산(N)이 형성되어 상부 브라켓(27)에 지지되도록 너트(53)가 체결된다.

그리고 상기 슬라이더(47)의 하단에는 로봇 티칭의 용접 기준면에 대하여 구름 접촉되는 구름접촉수단(55)이 구비되는데, 상기 구름접촉수단(55)은 상기 슬라이더(47)의 하단에 나사홀을 형성하고, 상기 나사홀에 볼트 체결되는 볼 하우징(57)과, 상기 볼 하우징(57) 내부에 설치되어 상기 로봇 티칭의 용접 기준면에 구름 접촉하는 구름볼(59)로 이루어진다.

그리고 상기 슬라이더(47)에는 복원부재인 코일 스프링(61)이 끼워져 상기 상부 브라켓(27)과 상기 스프링 리테이너(63) 사이에서 슬라이더(47)에 복원력을 제공한다.

즉, 상기 코일 스프링(61)은 하단이 스프링 리테이너(63)에 지지되고, 상단이 상부 브라켓(27)의 하단면에 지지된다.

그리고 상기 제어기(C)는 표시수단(D)과 전기적으로 연결되는데, 상기 표시수단은 알람등이나 부저 등이 적용될 수 있다.

즉, 상기 표시수단(D)은 제어기(C)로부터 출력되는 전기신호에 따라 상기 슬라이더(47)의 이동을 위치별로 작업자가 인식할 수 있도록 표시해 줄 수 있는 구성이면 적용될 수 있다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 용접용 로봇 티칭장치(1)에 의한 용접로봇(7)의 티칭작동은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 로봇 티칭장치(1)를 연결부(33)의 볼트부(37)를 통하여 레이저 옵틱헤드(11)의 선단부에 장착너트(35)를 통하여 체결한 상태로, 작업자가 로봇 컨트롤 패널(3)상에서 용접로봇(7)을 거동시킨다.

먼저, 상기 레이저 옵틱헤드(11)와 용접부(W)를 근거리로 위치시켜 임의로 티칭한 후, 상기 로봇 티칭장치(1)의 슬라이더(47) 선단에 장착된 구름볼(59)을 용접부(W)에 접촉시킨다.

이때, 상기 슬라이더(47)가 코일 스프링(61)을 압축시키게 되면, 그 탄성력에 의해 압전센서(51)가 압축되면서 전압신호를 제어기(C)로 출력하게 된다.

즉, 상기 슬라이더(47)가 설정범위 내로 코일 스프링(61)을 압축시키면, 상기 압전센서(51)에서는 설정범위 내의 전압신호를 제어기(C)로 출력하게 되고, 제어기(C)는 이를 판단하여 표시수단(D)을 통하여 작업자가 인식하도록 한다.

따라서 작업자는 상기 용접로봇(7)의 거동 조작 중, 표시수단(D)으로부터 인식신호가 있을 때까지 레이저 옵틱헤드(11)의 위치를 상하로 미세 조정하여 레이저 옵틱헤드(11)와 용접부(W)의 간격을 맞추게 되며, 이를 제어기(C)는 그 값을 프로그래밍하게 된다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

21: 중공부
23; 티칭 하우징
39: 슬라이드 가이더
43: 슬라이딩 홀
47: 슬라이더
49: 스토퍼
51: 압전센서
55: 구름접촉수단
61: 코일 스프링
63: 스프링 리테이너

Claims

레이저 용접용 로봇 티칭장치에 있어서,
내부에 중공부를 형성하며, 상기 중공부 내부의 하측에 하부 브라켓이 구성되고, 상기 중공부 내부의 중앙 일측에 상부 브라켓이 구성되며, 상단에는 레이저 옵틱헤드의 단부에 연결하기 위한 연결부가 형성되는 티칭 하우징;
상기 하부 브라켓의 하부에 설치되고, 중앙에는 슬라이딩 홀이 형성되는 슬라이드 가이더;
상기 슬라이딩 홀에 삽입되며, 상단이 상기 상부 브라켓의 중심을 관통하여 그 외측에서 너트로 체결되며, 상기 하부 및 상부 브라켓 사이의 외주면 일측에는 스토퍼가 일체로 형성되는 슬라이더;
상기 슬라이더에 끼워져 상기 스토퍼 상에 안착되는 압전센서;
상기 슬라이더에 끼워져 상기 압전센서의 상면에 안착되는 스프링 리테이너;
상기 슬라이더에 끼워져 상기 상부 브라켓과 스프링 리테이너 사이에서 슬라이더에 복원력을 제공하는 복원부재;
상기 압전센서와 전기적으로 연결되는 제어기;
상기 제어기와 전기적으로 연결되는 표시수단;
을 포함하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이더의 하단에는
로봇 티칭의 용접 기준면에 대하여 구름 접촉되는 구름접촉수단을 더 포함하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제2항에 있어서,
상기 구름접촉수단은
상기 슬라이더의 하부 선단에 나사홀을 형성하여 이에 볼트 체결되는 볼 하우징;
상기 볼 하우징 내부에 설치되어 상기 로봇 티칭의 용접 기준면에 구름 접촉하는 구름볼로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 티칭 하우징은
원통형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 하부 브라켓은
원형 플레이트로 형성되며, 중앙에 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 브라켓은
원형 플레이트로 형성되며, 중앙에 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 연결부는
상기 레이저 옵틱헤드의 하단에 장착너트를 통하여 체결되도록 외주면에 나사산을 형성하는 볼트부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이드 가이더는 그 재질이
절연소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 슬라이더는
원형단면을 갖는 봉 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.
제1항에 있어서,
상기 복원부재는
상기 슬라이더에 끼워지며, 하단이 스프링 리테이너에 지지되고, 상단은 상부 브라켓의 하면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 로봇 티칭장치.