KR20150145597A

KR20150145597A - 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치

Info

Publication number: KR20150145597A
Application number: KR1020140075835A
Authority: KR
Inventors: 김종식; 김명진; 홍기복; 신철희
Original assignee: 주식회사휴비스
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2015-12-30
Also published as: WO2015194748A1

Abstract

본 발명은 스팟 용접건에 탈착 가능하게 설치한 전극 팁의 연마 상태를 검사하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 겹쳐진 2장의 금속판을 스팟 용접할 때와 유사하게 한쌍의 전극 팁으로 감압지의 양면을 가압할 수 있게 하고, 전극 팁에 가압된 부위의 발색으로 나타나는 압흔을 영상 판독하여 전극 팁의 상태를 검사하며, 스팟 용접건이 설치된 제품 생산 공정 라인에 설치되어 실시간으로 전극 팁을 검사할 수 있게 구성됨으로써, 검사 결과에 따라 전극 팁의 연마, 교체 또는 정렬을 위해 알람하고, 감압지 및 영상을 기록물로서 보관하여 용접 상태의 품질 보증을 위한 근거 자료로 활용할 수 있고, 전극 팀의 적정한 연마 주기 및 적정한 교체 시점을 제공하여 공정 라인의 관리에 만전을 기할 수 있는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치에 관한 것이다.

Description

스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치{VERIFICATION APPARATUS FOR ELECTRODE TIP OF SPOT WELDING DEVICE}

스팟 용접(spot welding)은 2장의 패널을 겹쳐 놓고 점 용접하려는 타점을 정하여 타점의 양측 면을 각각 한쌍의 전극으로 맞댄 후 전극간에 국부적인 고전류를 흘려주며 양측 전극으로 압력을 가함으로써, 패널의 겹쳐진 부위를 용융시켜 접합하는 용접이다. 이러한 스팟 용접은 용접 작업이 간단하고 녹이나 열에 의한 패널 변형도 잘 일어나지 않아 자동차 차체 라인 및 다양한 제품의 생산 현장에서 널리 사용되고 있다.

도 1은 2장의 패널 양측에 전극을 맞댄 상태의 단면도(도 1a)와 전극 간에 전류를 흘려주며 가압하여 스팟 용접한 후의 단면도(도 1b)이다.

먼저, 도 1a를 살펴보면 용접건(10)에는 중심축이 일치하고 서로 마주하며 간격 조절이 가능한 생크(11a, 11b)가 구비되고, 각각의 생크(11a, 11b)의 단부에 전극 팁(20a, 20b)을 탈착 가능하게 장착하여 한 쌍의 전극을 구성한다.

그리고, 전극 팁(20a, 20b)의 선단면(21)은 원형이고, 선단면(21)에서 시작하여 외주연을 향해 점차 직경이 커지는 호면(22)이 형성되며, 연마할 시에는 선단면(21)의 직경을 미리 설정된 값으로 연마하고 호면(22)도 미리 설정된 반경으로 곡면을 형성하도록 연마한다. 그리고, 일반적으로 전극 팁(20a, 20b)을 반복 연마하며 사용할 시에 전극 팁으로서의 기능을 갖기 위한 최소 길이를 표시하는 마모 기준홈(23)을 외주면에 둘레를 따라 형성한다.

이와 같이 생크(11a, 11b)에 탈착 가능하게 장착한 전극 팁(20a, 20b)은 스팟 용접의 회수에 따라 선단면(21)이 마모되거나 또는 산화막 등으로 오염될 시에 팁 드레서로 연마하여 재사용하고, 반복적으로 연마하게 되어 더 이상 전극 팁의 기능을 수행할 수 없게 되면 교체한다.

스팟 용접할 시에는 도 1a에 도시한 바와 같이 겹친 패널(3a, 3b)을 사이에 두고 겹친 패널(3a, 3b)의 양측에 중심축이 일치하는 전극 팁(20a, 20b)의 선단면(21)을 닿게 한 후 전극 팁(20a, 20b)의 선단면(21)을 통해서 전류가 흐르게 하여, 패널(3a, 3b)의 접촉면 중에 전극 팁(20a, 20b)에 의해 국부적으로 전류가 흐르는 부위가 접촉 저항열에 의해 용융되게 하며, 이때, 전극 팁(20a, 20b)으로 가압하여 접합한다. 이에 따라, 도 1b를 살펴보면, 스팟 용접한 부위에는 패널(3a, 3b)의 접촉면에 점 모양으로 용접된 부위인 너겟(4a, nugget) 및 전극 팁(20a, 20b)에 눌려 형성되는 패널(3a, 3b) 표면의 오목자국(4b)이 나타남을 보여준다.

이와 같이 이루어지는 스팟 용접은 용접의 3대 조건인 용접 전류, 통전 시간 및 가압력을 적절하게 맞추고, 전극 팁의 상태를 양호하게 유지할 때에 용접 품질을 보장할 수 있지만, 그렇지 아니할 경우 용접 상태가 불량할 수 있다.

용접 불량의 종류로는 패널(3a, 3b) 간의 접촉면에서 용융금속이 튀어나오는 중간 날림, 전극 팁(20a, 20b)에 가압되는 패널 표면에서 용융금속이 외부로 튀어나가는 표면 날림, 오목자국(4b)의 크기가 과도하게 작게 나타나는 오목자국 협소, 용입(pentration, 4c)이 균일하지 아니한 용입 불균일, 너겟(4a)이 바둑알처럼 매끄럽지 아니하고 변형된 형태로 나타나는 너겟 변형, 너겟(4a)이 형성될 위치에 기포가 발생하는 블로우 홀(blow hole), 너겟(4a)에 균열이 발생하는 너겟 크랙, 너겟(4a)이 지나치게 작게 형성되는 너겟 부족, 너겟(4a)이 과도하게 크게 형성되는 과대 용입 등이 있다.

이러한 용접 불량의 종류 중에 중간 날림, 표면 날림, 오목자국 협소, 용입 불균일, 너겟 변형 및 블로우 홀은 용접의 3대 조건을 적절하게 맞추더라도 전극 팁의 상태에 따라 발생할 수 있다.

전극 팁의 상태는 전극 팁의 선단경 크기, 전극 팁의 얼라인먼트(alignment), 전극 팁의 각도, 전극 팁의 반복적 연마에 따른 현재 길이, 전극 팁의 선단면 변형 또는 오염 정도 등이 있다.

이러한 전극 팁의 상태를 검사 및 판별하기 위한 종래기술로서 등록 특허 제10-1360301호 및 등록 특허 제10-1326033호는 카메라 또는 광센서로 전극 팁을 촬영하여 영상 판독하였다.

하지만, 상기 종래기술은 피용접물인 판재를 가압하는 상황의 전극 팁을 검사하는 것이 아니라 서로 이격된 한쌍의 전극 팁의 이미지로 검사하는 것이어서, 실제 스팟 용접할 시의 전극 팁 상태와는 차이 나는 검사 결과를 얻을 수 있다. 다시 말해서, 한쌍의 전극 팁으로 판재의 양면을 동시에 가압할 시의 상태를 검사하여야만 실제의 용접 품질을 보장할 수 있으나, 상기 종래기술은 영상 판독의 오류 등에 의해서 오차가 있을 수 있다.

한편, 감압지는 접촉상태 및 가압력을 측정하기 위한 수단으로서 유용하지만, 스팟용접용 용접건을 장착한 용접 로봇이 설치된 제품 생산 현장에서 실시간으로 전극 팁의 상태를 검사 및 판별하는 데 사용되지는 아니하였다.

이에, 제품 생산 현장의 용접 로봇 근방에 설치하여 실시간으로 용접건의 용접 팁 상태를 감압지를 이용하여 실시간으로 검사할 수 있는 장치가 요구된다.

KR 10-1360301 B1 2014.02.03. KR 10-1326033 B1 2013.10.15.

따라서, 본 발명의 목적은 전극 팁으로 스팟 용접하는 상황에 근접한 상태로 용접 팁을 검사하는 한편, 제품 생산 현장에서 실시간으로 용접 팁을 검사할 수 있는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용접 로봇에 장착된 스팟용접용 용접건에 고정되어 피용접재를 사이에 두고 용접할 타점의 양면을 선단 면으로 가압하며 점 저항 용접하는 한쌍의 전극 팁을 검사하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치에 있어서, 제1 릴에 감긴 감압지를 풀어 제2 릴에 감는 중에 한쌍의 전극 팁이 감압지의 양면을 가압하여 압흔을 형성하게 한 레코더(200); 감압지가 제2 릴에 감기기 전에 압흔이 형성된 부위를 촬영하는 비젼센서(300); 상기 비젼센서로 촬영한 영상으로부터 압흔 이미지를 추출하여, 압흔 이미지로부터 전극 팁의 상태를 판별하는 컨트롤러(100); 를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 레코더(200)는 제1 릴에서 풀리는 감압지가 감압지의 양면을 노출시키는 가압 현상 공간을 통과한 후 제2 릴에 감기도록 감압지를 안내하는 감압지 로딩부(240)를 구비하여, 상기 가압 현상 공간에서 한쌍의 전극 팁으로 감압지의 양면을 가압하여 압흔을 형성하게 함을 특징으로 한다.

상기 레코더(200)는 제1 릴 및 제2 릴의 축방향이 평행하게 구성되고, 상기 감압지 로딩부(240)는 상기 레코더(200)의 외측으로 돌출되게 구비되고, 제1 릴에서 풀리는 감압지의 폭방향을 사전에 정한 각도로 기울여 감압지를 기울여진 상태로 상기 가압 현상 공간을 통과시키고, 이후, 감압지의 폭방향을 제2 릴의 축방향과 평행하게 역으로 기울여 감압지를 제2 릴에 감기도록 감압지를 유도하는 것임을 특징으로 한다.

상기 사전에 정한 각도는 90°임을 특징으로 한다.

상기 가압 현상 공간에는 감압지의 양면을 덮는 2장의 가요성 단열지를 구비하여, 감압지를 2장의 가요성 단열지로 감싼 상태로 한쌍의 전극 팁으로 가압하게 하고, 2장의 단열지 사이를 통과한 감압지를 상기 비젼센서(300)로 촬영하도록 상기 가압 현상 공간에 이어지는 촬영 공간이 마련됨을 특징으로 한다.

상기 제1 릴, 제2 릴 및 제1 릴에 감긴 감압지를 포함하는 카트리지를 구성하고, 상기 레코더(200)는 상기 카트리지를 삽입하는 장착홈과, 장착홈에 설치되어 제1 릴 및 제2 릴에 삽입되는 릴디스크와, 릴디스크를 회전시키는 모터를 구비하여, 상기 카트리지를 교체 가능하게 함을 특징으로 한다.

상기 감압지 로딩부(240)는 상기 카트리지와 일체형을 구성됨을 특징으로 한다.

상기 컨트롤러(100)는 용접 로봇의 용접 공정 중 휴지 시점에 상기 레코더(200)의 감압지에 압흔을 형성하도록 용접 로봇에 연동되어, 압흔을 형성할 시마다 소정 길이로 감압지를 제2 릴에 감기도록 상기 레코더를 제어하며, 압흔의 직경을 이용한 전극 팁의 마모 상태 검사 및 압흔의 형상을 이용한 전급 팁의 얼라이인먼트 검사와 전극 팁의 기울어짐 검사를 함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 감압지를 연속으로 공급하면서 스팟용접용 용접건의 전극 팁으로 감압지를 가압할 수 있는 구조를 갖추므로, 실제 용접 공정이 이루어지는 제품 생산 현장에 설치하여 전극 팁의 상태를 실시간으로 검사 및 판별할 수 있으며, 판재를 용접하기 위해 한쌍의 전극 팁으로 판재를 가압하는 상황과 동일하게 감압지를 가압하여 압흔으로 전극 팁의 상태를 검사 및 판별하므로 판재의 용접 상태를 더욱 정확하게 반영한 검사 판별 결과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 압흔이 형성된 감압지 및 촬영하여 얻은 영상을 기록물로 보관하여서, 어느 공정의 어느 용접건에서 어느 시점에 이루어진 용접 점이 어떤 상태의 전극 팁으로 용접되었는지 확인할 수 있어서, 기록물을 품질 관리 및 품질 보증 자료로 제공할 수 있다.

도 1은 스팟 용접하기 전과 스팟 용접한 후의 용접 부위 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치의 구성도.
도 3은 감압지 로딩부(240)의 부분 단면도.
도 4는 교체 가능한 카트리지(230)를 분리한 상태의 레코더(200) 사시도.
도 5는 카트리지(230)와 감압지 로딩부(240)의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치의 설치 예시도.
도 7은 본 발명의 실시예에서 감압지 로딩부의 인출부(241) 및 회수부(242)를 롤러(246a, 246b, 247a, 247b)로 구성할 수 있음을 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 첨부된 도면들에서 구성 또는 작용에 표기된 참조번호는, 다른 도면에서도 동일한 구성 또는 작용을 표기할 때에 가능한 한 동일한 참조번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치의 구성도이고, 도 3은 감압지 로딩부(240)의 부분 단면도이고, 도 4는 교체 가능한 카트리지(230)를 분리한 상태의 레코더(200) 사시도이고, 도 5는 일체화된 카트리지(230)와 감압지 로딩부(240)의 사시도이다. 도 4에서는 카트리지(230) 및 감압지 로딩부(240)를 투시도로 도시하였고, 레코더(200)의 내부에 장착한 모터(220)를 투시도로 보여주었다. 도 5에서도 카트리지(230) 및 감압지 로딩부(240)를 투시도 도시하였다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치의 설치 예시도이다.

먼저, 도 6을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치는 스팟용접용 용접건(2)을 장착한 용접 로봇(1)이 사용되는 공정 라인에 설치되어서, 용접건(2)에 고정된 전극 팁(20a, 20b)의 상태를 실시간으로 검사 판별한다. 그리고, 검사 결과 전극 팁의 연마가 필요하다고 판단되면 용접 로봇(1)이 근방에 설치된 팁 드레서(30)로 전극 팁(20a, 20b)의 선단면을 연마하게 하고, 전극 팁(20a, 20b)의 교체가 필요하다고 판단되면 알람한다.

이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치에 대해서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

상기 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치는 전극 팁(20a, 20b)의 가압에 의한 압흔(壓痕, pressure mark, 231a)을 감압지(231)에 기록할 수 있게 구성된 레코더(200), 압흔(231a)을 촬영하는 비젼센서(300) 및 압흔 이미지로부터 전극 팁의 상태를 검사 판별하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성되며, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 레코더(200)는 감압지(231)를 감아놓은 제1 릴(232)과 제1 릴(232)에 감긴 감압지(231)를 풀어 되감을 수 있게 구비되는 제2 릴(233)를 내장하며 레코더(200)로부터 분리하여 교체 가능한 카트리지(230); 상기 제2 릴(233)를 회전시켜 제1 릴(232)에 감긴 감압지(231)를 풀어 제2 릴(233)에 감기게 하는 모터(220); 카트리지(230)의 제1 릴(232)에서 풀린 감압지(231)가 제2 릴(233)에 감기도록 감압지(231)를 안내하되 안내하는 도중에 한쌍의 전극 팁(20a, 20b)이 감압지(231)를 사이에 두고 양면을 가압하여 압흔(231a)을 형성할 수 있게 마련한 가압 현상 공간(244) 및 가압 현상 공간(244)에서 형성한 압흔(231a)을 촬영할 수 있게 마련한 촬영 공간(245)을 구비하는 감압지 로딩부(240); 를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 감압지(231)는 압력을 받을 시에 압력을 받은 부위에서 발색하는 종이로서, 예를 들면, 물감을 담은 아주 작은 캡슐을 종이에 발라 압력을 받은 캡슐이 터져 물감이 새어 나오게 함으로써 발색하게 제작된다. 시판되는 제품을 예로 들면 일본 후지필름사에서 상품명 "PRESCALE"로 판매하는 제품이 있으며, 압력의 크기에 따라 발색하는 색상의 농도가 달라지므로 압력 측정용으로도 사용된다. 본 발명의 실시예에서는 압력을 받아 발색하되 압력의 크기에 따라 발색하는 색상의 농도가 상이하게 되는 감압지를 사용한다.

본 발명의 실시예에서 상기 감압지 로딩부(240)는 상기 카트리지(230)와 일체형으로 형성되어, 상기 카트리지(230)와 함께 교체된다.

구체적으로 살펴보면, 상기 카트리지(230)는 일반적인 오디오 테이프 또는 비디오 테이프를 감아놓은 카세트처럼 간격을 둔 상판과 하판의 테두리를 따라 측벽으로 둘러 내부공간이 마련되고, 회전축 방향이 상호 평행하게 되도록 상판과 하판을 관통하는 제1 릴(232)과 제2 릴(233)이 상판과 하판에 지지되어 회전 가능하게 되며, 제1 릴(232) 및 제2 릴(233)은 중공의 링 형상으로 형성되어 있어 외부에서 제1 릴(232) 및 제2 릴(233)를 각각 회전시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 카트리지(230)의 일 측벽에는 감압지를 통과시키기 위한 일단의 인출구(234)와 타단의 회수구(235)를 구비한다. 또한, 감압지(231)는 제1 릴(232)에 감겨 카트리지(230)의 내부에 수용되되 감압지(231)의 단부가 상기 인출구(234)를 통과하여 상기 감압지 로딩부(240)에 안내된 후 상기 회수구(235)를 통해서 제2 릴(233)의 외연에 고정된다.

이에 따라, 제2 릴(233)을 회전시키면 제1 릴(232)에 감긴 감압지(231)가 풀려 상기 감압지 로딩부(240)에 안내된 후 제2 릴(233)에 감긴다.

이때, 상기 감압지 로딩부(240)는 상기 인출구(234) 및 회수구(235)가 형성된 측벽의 외측으로 돌출되게 구비되어, 상기 인출구(234)에서 시작하여 회수구(235)로 이어지는 '┏┓'자형의 유도로를 형성하며, 유도로의 도중에는 감압지의 양면을 노출시켜 한쌍의 전극 팁으로 감압지의 양면을 가압하여 압흔(231a)을 형성할 수 있게 한 가압 현상 공간(244)과, 감압지의 양면 중에 적어도 압흔(231a)이 형성되는 면을 노출시켜 압흔(231a)을 상기 비젼센서(300)로 촬영할 수 있게 한 촬영 공간(245)이 마련되어 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 감압지 로딩부(240)는 '┏'자형으로 유도로를 형성하고 상기 인출구(234)에 연결되는 인출부(241)와 '┓'자형으로 유도로를 형성하고 상기 회수구(235)에 연결되는 회수부(242)로 구성되되, 인출부(241)와 회수부(242)가 서로 분리되게 구성되어, 인출부(241)의 단부와 회수부(242)의 단부 사이에 공간이 형성되게 한다. 이때, 형성된 공간은 인출부(241)의 단부에 이어지는 가압 현상 공간(244)과 가압 현상 공간(244)에 이어져 회수부(242)의 단부에 이르는 촬영 공간(245)을 제공한다. 그리고, 인출부(241)의 단부와 회수부(242)의 단부 사이를 잇는 가상의 선이 상기 인출구(234) 및 회수구(235)가 형성된 카트리지의 측벽과 평행하게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 인출부(241)의 '┏'자형으로 꺾인 유도로는 감압지(231)를 통과시키기 위해 감압지(231)의 폭보다 약간 큰 폭을 갖추고 감압지의 두께보다는 약간 큰 높이를 갖는 통로로 형성되되, 폭방향이 '┏'자로 꺾인 부분에서 사전에 정한 각도로 완만하게 기울어지도록 형성된다. 이에 따라, 제1 릴(232)에서 풀리는 감압지(231)의 폭방향이 상기 인출부(241)를 통과하면서 상기 사전에 정한 각도로 기울어지도록 완만하게 회전하며 진행하게 된다.

그리고, 상기 회수부(242)의 '┓'자형으로 꺾인 유도로도 감압지(231)를 통과시키기 위해 감압지(231)의 폭보다 약간 큰 폭을 갖추고 감압지의 두께보다는 약간 큰 높이를 갖는 통로로 형성되되, 단부의 입구가 상기 인출부(241)의 단부 입구와 동일한 폭방향을 갖고 서로 마주하게 형성되며, 폭방향이 '┏'자로 꺾인 부분에서 제2 릴의 축방향과 평행하게 되도록 상기 인출부(241)의 기울어짐 방향과 반대 방향으로 완만하게 기울진 형상을 갖는다. 이에 따라, 제1 릴에서 풀리는 감압지는 상기 인출부(241)의 단부 입구에서 폭방향이 상기 사전에 정한 각도로 기울진 상태로 인출되어 상기 가압 현상 공간(244) 및 촬영 공간(245)을 순차적으로 통과한 후, 폭방향이 상기 회수부(242)에 의해 회전하여 제2 릴의 축방향과 평행하게 되므로, 꼬이지 아니한 상태로 제2 릴(233)에 감긴다.

이때, 상기 사전에 정한 각도는 감압지 폭방향을 어느 방향으로 회전시키든지 간에 정한 회전 방향으로 0°보다는 크고 90°를 넘지 아니하게 하는 것이 좋다. 그렇지만, 전극 팁으로 감압지를 가압할 시에 용접건이 레코더(200)에 걸리지 않게 하려면 상기 사전에 정한 각도를 90°를 넘지 않는 범위 내에서 가능하면 크게 하는 좋다.

본 발명의 구체적인 실시예에서는 첨부한 도면에 도시한 바와 같이 상기 사전에 정한 각도를 90°로 하였다.

이와 같이 인출부(241)와 회수부(242)를 구성함으로써, 인출부(241)와 회수부(242) 사이에 형성된 가압 현상 공간(244) 및 촬영 공간(245)을 통과하는 감압지의 폭방향은 카트리지(230)를 향하는 방향이 되며, 이에 따라, 가압 현상 공간(244)에서 한쌍의 전극 팁(20a, 20b)으로 감압지(231)를 가압할 시에 카트리지(230) 또는 레코더(200)에 걸리지 않게 한다.

그런데, 전극 팁(20a, 20b)은 스팟 용접을 할 시에 열을 받게 되므로, 전극 팁(20a, 20b)을 감압지(231)에 직접 닿게 하면 전극 팁(20a, 20b)의 열에 의해서 감압지(231)가 손상될 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 전극 팁(20a, 20b)의 열이 감압지(231)에 전달되는 것을 방지하기 위해서, 상기 가압 현상 공간(244)을 통과하는 감압지(231)의 상하면을 2장의 가요성 단열지(243)로 덮는다. 이에 따라, 감압지(231)는 상기 가압 현상 공간(244)에서 2장의 가요성 단열지(243) 사이를 통과하게 되고, 상기 가압 현상 공간(244)에서 한쌍의 전극 팁으로 감압지(231)를 가압할 시에 단열지(243)에 감싼 상태의 감압지(231)를 가압하게 한다. 이후, 감압지(231)는 촬영 공간(245)을 통과한 후 회수부(242)로 들어가 카트리지(230)의 제2 릴에 감긴다.

여기서, 상기 단열지(243)는 실리콘고무, 불소고무 또는 실리카고무 등을 예로 들수 있는 단열 성능을 갖는 가요성 판으로 형성되어 전극 팁의 선단면에 눌리는 부분만 휘어지며 감압지(231)를 가압하게 한다. 본 발명의 실시예에서는 단열지(243)가 늘어지는 것을 방지하기 위해서, 2장의 단열지(243)의 폭방향 양단을 서로 이어지게 하여, 실질적으로 인출부(241)의 단부에 이어지는 통로를 형성하게 하였다.

이와 같이, 감압지 로딩부(240)와 일체형으로 형성된 카트리지(230)는 상기 레코더(200)에 교체 가능하게 장착되며, 이를 위해서 상기 레코더(200)의 상면 일부에 상기 카트리지(230)를 삽입 장착하는 카트리지 장착홈(210)가 형성되되, 레코더(200)의 일측면이 카트리지 장착홈(210)를 향해 절개되어 있어서, 커트리지(230)를 카트리지 장착홈(210)에 삽입하면 일체화된 감압지 로딩부(240)가 측면의 절개된 부위를 통해서 레코더(200)의 외측으로 노출된다.

그리고, 상기 장착홈(210)에는 카트리지(230)의 제1 릴(232) 및 제2 릴(233)의 내부 중공에 삽입되는 릴디스크(211, 212)가 마련되되, 제1 릴(232)에 삽입되는 릴디스크(211)는 자유 회전하게 하고, 제2 릴(233)에 삽입되는 릴디스크(212)는 모터(220)에 의해 회전시킨다.

여기서, 상기 레코더(200)에 구비되는 모터(220)의 구동은 컨트롤러(100)에 의해 제어된다.

상기 비젼센서(300)는 상기 촬영 공간(245)을 촬영하는 한편, 상기 가압 현상 공간(244)에서 감압지(231)를 가압하기 위해 감압지(231)를 향해 다가가는 한쌍의 전극팁(20a, 20b)의 선단면(21) 및 외주면도 촬영하게 구비되는 카메라(310)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 실시예에서는, 하나의 카메라(310)를 이용하므로, 상기 촬영 공간(245), 전극팁(20a, 20b)의 선단면(21) 및 외주면이 카메라(310)의 촬영 범위 내에 들도록 하여야 하며, 한쌍의 전극 팁(20a, 20b) 중에 어느 하나의 전극 팁(20b)은 상기 카메라(310)의 촬영 범위에서 벗어나게 되므로 어느 하나의 전극 팁(20b)이 반사경(320)을 통해 상기 카메라(310)에 촬영되게 한다.

여기서, 상기 촬영 공간(245)은 상기 가압 현상 공간(244)에서 전극 팁(20a, 20b)에 의해 압흔(231a)이 형성된 감압지(231)가 회수부(242)를 통해 제2 릴에 감기 전 노출되는 공간이므로, 감압지(231)에 형성된 압흔(231a)이 촬영될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 하나의 카메라를 이용하였으나, 상기 촬영 공간(245)을 촬영하는 카메라와는 별도로 전극팁(20a, 20b)의 선단면(21) 및 외주면을 촬영하는 카메라를 구비할 수도 있다.

상기 컨트롤러(100)는 전극 팁(20a, 20b)이 장착된 용접 로봇(1)의 동작에 연동되어 상기 레코더(200)의 모터(220) 구동 및 상기 비젼센서(300)의 촬영 동작을 제어하고, 상기 비젼센서(300)에서 촬영된 영상을 이용하여 전극 팁(20a, 20b)의 상태를 검사 판별하며, 검사 결과에 따라 알람하고, 영상을 데이터베이스화하여 근거 자료로 활용하게 하고, 전극 팁의 연마주기 및 교체주기의 통계자료를 제공한다.

이를 위해서, 상기 컨트롤러(100)는 용접 로봇(1)과의 신호 전달을 위한 통신모듈(110)과, 모터(220)와 비젼센서(300)에 동작 지령을 전달하는 구동부(120)와, 각종 정보를 화면으로 출력하기 위한 표시부(130)와, 램프 또는 스피커로 구성되어 알람하는 알람부(131)와, 데이터 저장공간을 제공하는 데이터보존부(140)와, 상기 비젼센서(300)로 촬영한 영상으로부터 압흔(231a)의 이미지, 전극 팁(20a, 20b)의 선단면 이미지 및 전극 팁(20a, 20b)의 측면 이미지를 추출하는 영상처리부(150)와, 추출한 이미지로부터 전극 팁의 상태에 대한 검사 결과를 도출하는 판별부(160)와, 검사 결과 및 영상 이미지를 데이터보존부(140)에 저장시키며, 저장한 데이터로부터 통계자료를 산출하는 통계산출부(170)를 포함하여 구성된다.

통신모듈(110)은 컨트롤러(100)의 동작이 용접 로봇(1)에 연동되게 하기 위한 것으로, 용접 로봇(1)이 용접 공정 중에 휴지 시점, 즉, 용접 하지 아니하고 대기하는 시점에 용접 로봇(1)으로부터 예를 들면 펄스 신호를 전달받는다. 여기서 펄스 신호는 용접 로봇(1)이 용접건을 상기 가압 현상 공간(244)으로 이동시킨 시점의 제1 펄스 신호와 용접건에 장착된 전극 팁으로 감압지를 가압한 후의 제2 펄스 신호로 이루어질 수 있다.

여기서, 용접 로봇(1)은 휴지 시점에 상기 가압 현상 공간(244)으로 용접건(10)을 이동시켜 한쌍의 전극 팁(20a, 20b)으로 감압지의 양면을 동시에 가압하도록 티팅되어 있다. 즉, 용접 로봇(1)은 피용접물을 용접할 시와 유사하게 휴지 시점에 상기 가압 현상 공간(244)을 타점으로 하여 감압지를 가압하도록 프로그램적으로 설정되어 있다.

이에, 용접 로봇(1)으로부터 펄스 신호를 전달받을 시의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 펄스 신호를 전달받으면 구동부(120)는 비젼센서(300)를 가동하여 촬영동작을 수행하게 한다. 이에, 용접 로봇(1)의 동작에 의해 전극 팁이 상기 가압 현상 공간(244)으로 이동한 시점의 영상을 얻는다. 이때, 전극 팁의 선단면 영상 및 측면 영상이 얻어진다.

다음으로, 제2 펄스 신호를 전달받으면, 가압 현상 공간(244)에서 전극 팁의 가압에 의해 감압지(231)에 압흔(231a)이 형성된 상태이므로, 구동부(120)를 통해 레코더(200)의 모터(220)를 가동시켜 소정의 길이만큼 감압지(231)를 제2 릴(233)에 감기게 한다. 여기서, 소정의 길이라 함은 가압 현상 공간(244)에서 압흔(231a)이 형성된 부위를 촬영 공간(245)으로 이동시킬 정도의 길이이다. 이때, 상기 소정의 길이는 이전에 제2 릴(233)에 감긴 감압지(231)의 길이에 따라 제2 릴(233)의 회전각을 조절하거나 또는 감압지(231)의 제2 릴(233)에 감기는 길이를 감지하는 센서를 이용하여 조절할 수 있으며, 이러한 조절 방식은 비디오 테이프에 관련된 기술로 공지되어 있으므로, 본 발명의 실시예 설명에서는 그 설명을 생략한다.

이와 같이 감압지(231)를 소정 길이만큼 제2 릴(233)에 감은 후에는 구동부(120)를 통해서 비젼센서(300)를 가동시켜 영상을 얻는다. 이때, 압흔(231a)의 영상이 얻어진다.

다음으로, 영상처리부(150)는 촬영한 영상에서 압흔(231a)의 이미지, 한쌍의 전극 팁의 각 선단면 이미지 및 측면 이미지를 추출한다.

다음으로, 판별부(160)는 추출한 이미지로부터 전극 팁의 상태를 판별한다.

압흔(231a)에 대해서는 압흔(231a)의 직경, 면적, 형상 및 농도를 획득한 후, 압흔(231a)의 형상이 원형이고 직경, 면적 및 농도가 미리 설정된 범위 내에 있으면 정상으로 판별한다.

또한, 압흔(231a)의 형상이 원형이지만 직경 및 면적이 미리 설정된 범위를 벗어나면 전극 팁을 연마하라는 지령 또는 연마가 필요함을 나타내는 알람 신호를 통신모듈(110)을 통해 용접 로봇(1)에 전달하여 팁 드레서(30)로 전극 팁을 연마하게 한다. 이때, 상기 알람부(131)를 통해서 연마 상황임을 알리는 것이 좋다.

또한, 압흔(231a)의 형상이 원형이 아니면 알람부(131)로 알람하여 전극 팁의 얼라인먼트 불량 또는 전극 팁의 각도 불량 상황임을 알린다. 여기서, 전극 팁의 얼라인먼트 불량은 한쌍의 전극 팁의 중심축이 일치하지 아니하고 어긋났을 때에 나타나고, 전극 팁의 각도 불량은 한쌍의 전극 팁 중에 적어도 어느 하나의 전극 팁의 중심축이 기울어졌을 때에 나타난다. 이에, 전극 팁의 얼라인먼트 불량일 때의 압흔(231a) 형상과 전극 팁의 각도 불량일 때의 압흔(231a) 형상이 서로 상이하므로, 압흔(231a) 형상에 따라 이를 구분하여 알람한다.

또한, 압흔(231a)의 농도가 미리 설정된 범위를 벗어나면, 한쌍의 전극 팁의 간격을 조절하도록 알람한다.

한편, 용접 로봇(1)에 의해 감압지(231)를 가압할 시에 감압지(231)의 폭방향 중간점을 타점으로 하여 가압하도록 용접 로봇(1)의 동작을 설정함으로써, 압흔(231a)이 감압지(231)의 폭방향 중간점에서 벗어나 정도에 따라 정상 여부를 판별할 수 있다.

전극 팁의 각 선단면 이미지에 대해서는, 선단면 이미지의 형상 및 색상을 미리 설정된 형상 및 색상과 비교하여 전극 팁의 형상 변형 및 오염 상태를 판별하며, 구체적인 예를 들면, 미리 설정된 형상에서 벗어나거나 또는 미리 설정된 색상이 아닌 색상이 미리 설정된 면적 이상으로 검출되면 전극 팁을 연마하라는 신호를 용접 로봇(1)에 전달한다.

전극 팁의 측면 이미지에 대해서는, 측면 이미지로부터 전극 팁의 길이를 검출하여 미리 설정된 값보다 작으면 전극 팁을 교체하라는 알람을 한다. 만약, 용접 로봇에 의해 전극 팁을 자동으로 교체하게 되어 있다면, 전극 팁을 교체하라는 신호를 용접 로봇에 전달한다. 여기서, 전극 팁은 전극 팁으로서의 기능을 할 수 있는 최소 길이를 나타내는 마모 기준홈(23)이 외주면의 둘레를 따라 형성된 것을 사용하는 것이 좋다.

이와 같이 용접 로봇(1)과 연동하여 획득하는 이미지 및 이미지에 따른 전극 팁의 상태 판별 결과는 데이터보존부(140)에 저장되며, 통계산출부(170)는 판별 결과의 이력으로부터 전극 팁의 연마 주기 및 교체 주기의 통계자료를 생성하여 데이터보존부(140)에 저장시킨다.

이와 같이 데이터보존부(140)에 저장되는 이미지, 전극 팁의 상태 판별 결과 이력 및 통계 자료는 표시부(130)를 통해서 생산 공정의 관리자가 조회할 수 있도록, 데이터 조회 화면을 제공한다.

도 7은 본 발명의 실시예에서 감압지 로딩부(240)의 인출부(241) 및 회수부(242)를 롤러(246a, 246b, 247a, 247b)로 구성할 수 있음을 보여주는 레코더(200)의 투시 사시도이다.

상기 도 7을 참조하면, 카트리지(230)에서 인출구(234) 및 회수구(235)를 형성한 면의 외측 전방에 복수의 롤러(246a, 246b, 247a, 247b)를 배치한다.

이때, 인출구(234)와 회수구(235)는 도 5에 도시한 바와 같이 감압지를 통과시키기 위한 구멍보다는 도 7에 도시한 바와 같이 카트리지(230)에서 복수의 롤러(246a, 246b, 247a, 247b)를 향하는 면 전체를 절개하여 개구된 형태를 갖게 한다.

또한, 롤러(246a, 246b, 247a, 247b)는 인출구(234)와 회수구(235)를 잇는 선과 평행한 선 상에 간격으로 두고 배치한 제1 롤러(246a), 제2 롤러(246b), 제3 롤러(247a) 및 제4 롤러(247b)로 구성되어서, 인출구(234)의 전방에 제1 롤러(246a) 및 제2 롤러(246b)가 서로 이격되게 배치되고, 회수구(235)의 전방에 제3 롤러(247a) 및 제4 롤러(247b)가 서로 이격되게 배치된다.

이에, 카트리지(230)의 제1 릴(232)에 감긴 감압지(231)는 제1 롤러(246a), 제2 롤러(246b), 제3 롤러(247a) 및 제4 롤러(247b)에 순차적으로 걸쳐지며 주행한 후 회수구(235)를 통해 제2 릴(233)에 감긴다.

여기서, 제1 롤러(246a) 및 제4 롤러(247b)는 회전축이 카트리지(230)의 제1 릴(232) 및 제2 릴(233)의 회전축과 평행하지만, 제2 롤러(246b) 및 제3 롤러(247a)의 회전축은 상호 평행하지만 제1 롤러(246a) 및 제4 롤러(247b)의 회전축과 상기 사전에 정한 각도(본 발명의 구체적인 실시예에서는 90°)를 이루어 카트리지(230)를 향한다. 이에 따라, 감압지(231)가 제1 롤러(246a), 제2 롤러(246b), 제3 롤러(247a) 및 제4 롤러(247b)를 순차적으로 경유할 시에, 감압지(231)의 폭방향이 제1 롤러(246a)와 제2 롤러(246b) 사이에서 상기 사전에 정한 각도로 완만하게 회전하여 제2 롤러(246b) 및 제3 롤러(247a) 사이에서 카트리지를 향하게 되고, 이후 제3 롤러(247a)와 제4 롤러(247b) 사이에서 상기 사전에 정한 각도로 완만하게 회전하여 카트리지(230)의 제2 릴(233)에 꼬임 없이 감긴다.

물론, 도면에 도시한 바와 같이 제2 롤러(246b)와 제3 롤러(247a) 사이에는 감압지(231)가 2장의 단열지(243) 사이를 통과하게 하는 가압 현상 공간(244)과, 감압지(231)의 양면 중 적어도 압흔이 형성된 면이 노출되는 촬영 공간(245)이 마련된다.

이와 같이 롤러로 감압지 로딩부(240)를 구성함으로써, 감압지 로딩부(240)를 카트리지(230)와 분리하여 레코더(200)에 일체형으로 장착하고, 카트리지(230)만 분리형으로 제작하는 데 용이해 진다. 즉, 일반적인 비디오 또는 오디오 테이프 카세트처럼 제1 릴에 감긴 감압지를 제2 릴에 감기도록 카트리지(230)를 구성한다. 그리고, 레코더(230)에는 카트리지(230)를 레코더(230)에 장착할 시에, 제1 릴에서 풀려 제1 릴과 제2 릴 사이를 지나는 감압지를 제1 롤러(246a), 제2 롤러(246b), 제3 롤러(247a) 및 제4 롤러(247b)에 걸친 후 카트리지(230)의 외측으로 당기는 구동수단(미도시)를 설치한다. 이러한 구동수단(미도시)은 비디오 테이프 레코더에 관련된 기술에서 공지되었으므로, 공지된 구동수단과 차이 나는 본 발명에서의 특징적인 기술 내용에 대해서만 간략하게 설명한다.

본 발명에 따르면, 제2 롤러(246b)와 제3 롤러(247a)의 회전축은 카트리지(230)를 레코더(200)에 장착할 시에 제1,2 릴의 회전축과 평행하게 하고, 구동수단(미도시)에 의해서, 외측으로 당길 시에 도 7에 도시한 바와 같이 카트리지를 향해 기울어지도록 상기 사전에 정한 각도로 회전시킨다.

2장의 평행한 단열지(243)는 카트리지(230)를 레코더(230)에 장착할 시에 2장의 단열지(243) 사이를 통과하도록 배치하고, 제2 롤러(246b)와 제3 롤러(247a)를 카트리지(230)의 외측으로 이동시켜 회전축을 회전할 시에 함께 회전하게 한다. 이에 따라 상기 도 7에 도시한 바와 같이 복수의 롤러로 구성되는 감압지 로딩부(240)를 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예 설명에서 제1 릴(232)에 삽입되는 릴디스크(211)를 자유 회전할 수 있게 한다고 하였으나, 감압지에 텐션을 주기 위한 텐션 조정장치(미도시)를 제1 릴(232)에 설치하는 것이 좋다. 이러한 텐션 조정장치(미도시)는 비디오 또는 오디오 레코더에 관련된 기술로 공지되어 있으므로 상세 설명을 생략한다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1 : 용접 로봇 2 : 로봇 암
10 : 용접건 11a,11b : 생크(shank)
20a,20b : 전극 팁 21 : 선단 면 22 : 호면(弧面)
23 : 마모 기준홈
30 : 팁 드레서
100 : 컨트롤러
110 : 통신모듈 120 : 구동부 130 : 표시부
131 : 알람부 140 : 데이터보존부 150 : 영상처리부
160 : 판별부 170 : 통계산출부
200 : 레코더
210 : 카트리지 투입구 211,212 : 릴디스크 220 : 모터
230 : 카트리지 231 : 감압지 231a : 압흔
232 : 제1 릴 233 : 제2 릴 234 : 인출구
235 : 회수구 240 : 감압지 로딩부 241 : 인출부
242 : 회수부 243 : 단열지 244 : 가압 현상 공간
245 : 촬영 공간 246a : 제1 롤러 246b : 제2 롤러
247a : 제3 롤러 247b : 제4 롤러
300 : 비젼센서
310 : 카메라 320 : 반사경

Claims

용접 로봇에 장착된 스팟용접용 용접건에 고정되어 피용접재를 사이에 두고 용접할 타점의 양면을 선단 면으로 가압하며 점 저항 용접하는 한쌍의 전극 팁을 검사하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치에 있어서,
제1 릴에 감긴 감압지를 풀어 제2 릴에 감는 중에 한쌍의 전극 팁이 감압지의 양면을 가압하여 압흔을 형성하게 한 레코더(200);
감압지가 제2 릴에 감기기 전에 압흔이 형성된 부위를 촬영하는 비젼센서(300);
상기 비젼센서로 촬영한 영상으로부터 압흔 이미지를 추출하여, 압흔 이미지로부터 전극 팁의 상태를 판별하는 컨트롤러(100);
를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.
제 1항에 있어서,
상기 레코더(200)는 제1 릴에서 풀리는 감압지가 감압지의 양면을 노출시키는 가압 현상 공간을 통과한 후 제2 릴에 감기도록 감압지를 안내하는 감압지 로딩부(240)를 구비하여, 상기 가압 현상 공간에서 한쌍의 전극 팁으로 감압지의 양면을 가압하여 압흔을 형성하게 함을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.
제 2항에 있어서,
상기 레코더(200)는 제1 릴 및 제2 릴의 축방향이 평행하게 구성되고,
상기 감압지 로딩부(240)는 상기 레코더(200)의 외측으로 돌출되게 구비되고, 제1 릴에서 풀리는 감압지의 폭방향을 사전에 정한 각도로 기울여 감압지를 기울여진 상태로 상기 가압 현상 공간을 통과시키고, 이후, 감압지의 폭방향을 제2 릴의 축방향과 평행하게 역으로 기울여 감압지를 제2 릴에 감기도록 감압지를 유도하는 것임을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.
제 3항에 있어서,
상기 사전에 정한 각도는 90°임을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.
제 4항에 있어서,
상기 가압 현상 공간에는 감압지의 양면을 덮는 2장의 가요성 단열지를 구비하여, 감압지를 2장의 가요성 단열지로 감싼 상태로 한쌍의 전극 팁으로 가압하게 하고, 2장의 단열지 사이를 통과한 감압지를 상기 비젼센서(300)로 촬영하도록 상기 가압 현상 공간에 이어지는 촬영 공간이 마련됨을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.
제 2항 내지 제 5항 중에 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제1 릴, 제2 릴 및 제1 릴에 감긴 감압지를 포함하는 카트리지를 구성하고,
상기 레코더(200)는 상기 카트리지를 삽입하는 장착홈과, 장착홈에 설치되어 제1 릴 및 제2 릴에 삽입되는 릴디스크와, 릴디스크를 회전시키는 모터를 구비하여, 상기 카트리지를 교체 가능하게 함을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.
제 6항에 있어서,
상기 감압지 로딩부(240)는 상기 카트리지와 일체형을 구성됨을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.
제 6항에 있어서,
상기 컨트롤러(100)는 용접 로봇의 용접 공정 중 휴지 시점에 상기 레코더(200)의 감압지에 압흔을 형성하도록 용접 로봇에 연동되어, 압흔을 형성할 시마다 소정 길이로 감압지를 제2 릴에 감기도록 상기 레코더를 제어하며, 압흔의 직경을 이용한 전극 팁의 마모 상태 검사 및 압흔의 형상을 이용한 전급 팁의 얼라이인먼트 검사와 전극 팁의 기울어짐 검사를 함을 특징으로 하는 스팟용접 전극 팁 연마 확인 장치.