KR20160113792A

KR20160113792A - 스팟용접용 전극 팁 확인 장치

Info

Publication number: KR20160113792A
Application number: KR1020150039886A
Authority: KR
Inventors: 김명진; 김종식
Original assignee: 주식회사휴비스
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-10-04
Also published as: KR101698388B1

Abstract

본 발명은 스팟용접용 전극 팁에 대해 선단 영상 및 측면 영상을 획득한 후 영상 판독 결과에 따라 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 등을 파악할 뿐만 아니라, 전극 팁으로 감압지를 가압하여 실제 용접 상황을 재현함으로써 감압지에 나타나는 압흔에 근거하여 전급 팁의 상태를 복합적으로 확인하는 스팟용접용 전극 팁 확인 장치에 관한 것으로서, 카메라(10); 상하 전극 팁의 사이에 배치되는 한쌍의 미러(21a, 21b)가 카메라(10)와 마주하는 방향에 쌍여닫이 자유문의 형태로 회동 가능하게 장착된 미러 장착 블록(20); 상하 전극 팁이 간격을 두고 상하로 배치되게 한 상태에서 미러(21a, 21b)를 카메라(10)를 향해 회전시켜 전극 팁의 선단면 영상이 미러(21a, 21b)에 반사되어 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 선단면 촬영 동작과, 미러(21a, 21b)를 카메라(10)와 반대되는 방향으로 회전시킨 후 상하 전극 팁의 간격을 좁혀 전극 팁의 측면이 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 측면 촬영 동작을 제어함으로써, 선단면 영상에 따라 전극 팁의 양부를 판정하고 측면 영상에 따라 전극 팁의 교체 시기를 판정하는 컨트롤러(50); 를 포함하여 구성된다.

Description

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

본 발명은 스팟용접용 전극 팁에 대해 선단 영상 및 측면 영상을 획득한 후 영상 판독 결과에 따라 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 등을 파악할 뿐만 아니라, 전극 팁으로 감압지를 가압하여 실제 용접 상황을 재현함으로써 감압지에 나타나는 압흔에 근거하여 전급 팁의 상태를 복합적으로 확인하는 스팟용접용 전극 팁 확인 장치에 관한 것이다.

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 일반적으로 사용되는 스팟 용접용 용접건(100)의 도면으로서, 겹친 2장의 패널(1a, 1b) 양측에 전극을 맞댄 상태의 단면도(도 1a)와 전극 간에 전류를 흘려주며 가압하여 스팟 용접한 후의 단면도(도 1b)가 도시되어 있다.

이에 따르면, 용접건(100)은 중심축이 일치하도록 서로 마주하며 간격 조절이 가능한 생크(110a, 110b)와, 각각의 생크(110a, 110b)의 단부에 탈착 가능하게 장착하는 전극 팁(120a, 120b)을 구비하여서, 생크(110a, 110b)와 전극 팁(120a, 120b)으로 구성되는 한쌍을 전극으로 스팟 용접하게 되어 있다.

그리고, 전극 팁(120a, 120b)의 선단면(121)은 원형이고, 선단면(121)에서 시작하여 외주연을 향해 점차 직경이 커지는 호면(122)이 형성되며, 연마할 시에는 선단면(121)의 직경을 미리 설정된 값으로 연마하고 호면(122)도 미리 설정된 반경으로 곡면을 형성하도록 연마한다. 그리고, 일반적으로 전극 팁(120a, 120b)을 반복 연마하며 사용할 시에 전극 팁으로서의 기능을 갖기 위한 최소 길이를 표시하는 마모 기준홈(123)을 외주면에 둘레를 따라 형성한다.

이와 같이 생크(110a, 110b)에 탈착 가능하게 장착한 전극 팁(120a, 120b)은 스팟 용접의 회수에 따라 선단면(121)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(1a, 1b)을 사이에 두고 겹친 패널(1a, 1b)의 양측에 중심축이 일치하는 전극 팁(120a, 120b)의 선단면(121)을 닿게 한 후 전극 팁(120a, 120b)의 선단면(121)을 통해서 전류를 흘려주어, 패널(1a, 1b)의 접촉면 중에 전극 팁(120a, 120b)에 의해 국부적으로 전류가 흐르는 부위가 접촉 저항열에 의해 용융되게 하며, 이때, 전극 팁(120a, 120b)으로 가압하여 접합한다. 이에 따라, 도 1b를 살펴보면, 스팟 용접한 부위에는 패널(1a, 1b)의 접촉면에 점 모양으로 용접된 부위인 너겟(2, nugget) 및 전극 팁(120a, 120b)에 눌려 형성되는 패널(1a, 1b) 표면의 오목자국(3)이 나타난다.

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(1a, 1b) 간의 접촉면에서 용융금속이 튀어나오는 중간 날림, 전극 팁(120a, 120b)에 가압되는 패널 표면에서 용융금속이 외부로 튀어나가는 표면 날림, 오목자국(3)의 크기가 과도하게 작게 나타나는 오목자국 협소, 용입(4, pentration)이 균일하지 아니한 용입 불균일, 너겟(2)이 바둑알처럼 매끄럽지 아니하고 변형된 형태로 나타나는 너겟 변형, 너겟(2)이 형성될 위치에 기포가 발생하는 블로우 홀(blow hole), 너겟(2)에 균열이 발생하는 너겟 크랙, 너겟(2)이 지나치게 작게 형성되는 너겟 부족, 너겟(2)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, 상기한 종래기술 중에 등록 특허 제10-1360301호에는 전극 팁의 측면을 촬영하여 전극 팁의 교체시기를 판별할 수 있었으나, 전극 팁의 측면 촬영을 위한 구성요소를 전극 팁의 선단면을 촬영하는 구성요소의 외부에 추가로 설치하게 구성되어서, 카메라의 설치 대수가 필요 이상으로 많고, 그만큼 부피가 커지는 단점을 갖는다.

또한, 상기한 종래기술들은 피용접물인 판재를 가압하는 상황의 전극 팁을 검사할 수 있도록 구성할 수 없다. 즉, 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 있으며, 아울러, 상기한 종래기술들을 변형하더라도 실제 용접 상황을 제현할 수 있는 구조로 구성하기 어렵다.

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

따라서, 본 발명의 목적은 전극 팁의 선단면을 촬영하는 카메라를 이용하여 전극 팁의 측면도 촬영할 수 있게 구성함으로써, 카메라의 추가 없이 교체시기를 판별할 수 있고, 전극 팁으로 실제 용접하는 상황을 재현하여서 전극 팁에 대해 정확한 양부 판정을 위한 영상을 획득할 수 있는 스팟용접용 전극 팁 확인 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상하로 마주하는 스팟용접용 전극 팁을 확인하기 위한 스팟용접용 전극 팁 확인 장치에 있어서, 카메라(10); 상하 전극 팁의 사이에 배치되는 한쌍의 미러(21a, 21b)가 카메라(10)와 마주하는 방향에 쌍여닫이 자유문(Double action double door)의 형태로 회동 가능하게 장착된 미러 장착 블록(20); 상하 전극 팁이 간격을 두고 상하로 배치되게 한 상태에서 미러(21a, 21b)를 카메라(10)를 향해 회전시켜 전극 팁의 선단면 영상이 미러(21a, 21b)에 반사되어 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 선단면 촬영 동작과, 미러(21a, 21b)를 카메라(10)와 반대되는 방향으로 회전시킨 후 상하 전극 팁의 간격을 좁혀 전극 팁의 측면이 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 측면 촬영 동작을 제어함으로써, 선단면 영상에 따라 전극 팁의 양부를 판정하고 측면 영상에 따라 전극 팁의 교체 시기를 판정하는 컨트롤러(50); 를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 카메라(10)는 상하의 미리(21a, 21b)에 일대일로 대응되도록 2개로 마련되어 상하에 배치됨을 특징으로 한다.

상기 선단면 촬영 동작을 제어할 시에는 적어도 전극 팁의 선단면(121) 위치에 구멍을 구비한 전극 팁 안착부(32)에 전극 팁의 호면을 걸치게 한 후 구멍을 통해 선단면(121) 영상을 촬영하되, 상기 전극 팁 안착부(32)는 양분되어 벌어지게 함으로써, 상기 측면 촬영 동작을 제어할 시에 상기 전극 팁 안착부(32)를 벌려서 벌어진 전극 팁 안착부(32) 사이로 전극 팁이 통과되게 함을 특징으로 한다.

상기 미러 장착 블록(20)을 카메라(10)를 향해 전후진하게 장착하고, 상하 전극 팁 사이에 감압지(41)를 배치하며, 상기 컨트롤러(50)는 측면 촬영 동작을 제어할 시에 상하 전극 팁으로 감압지(41)의 양면을 가압하여 압흔을 남기게 하며, 미러(21a, 21b)를 카메라(10)와 반대되는 방향으로 회전시킨 상태를 유지하면서 상하의 미러(21a, 21b) 사이에 감압지(41)가 배치되도록 상기 미러 장착 블록(20)을 카메라(10)를 향해 전진시킨 후, 감압지(41)의 상하면에 남긴 압흔이 미러(21a, 21b)에 반사되어 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 압흔 촬영 동작을 제어함으로써, 압흔 영상에 따라 전극 팁의 선단면에 대한 양부를 판정함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 한쌍의 카메라를 이용하여 전극 팁의 선단면은 물론이고 측면 영상도 획득하므로, 카메라의 추가 없이 전극 팁의 교체시기를 판정할 수 있다.

또한, 본 발명은 전극 팁으로 감압지를 압착하게 하고, 동일한 한쌍의 카메라로 압흔 영상을 획득하며, 이에 따라, 한쌍의 카메라로 얻는 선단면 영상, 측면 영상 및 압흔 영상으로부터 전극 팁의 상태 전반에 대해 양부 판정을 할 수 있다.

도 1은 일반적인 스팟용접용 용전건(100)의 측면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접용 전극 팁 확인 장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접용 전극 팁 확인 장치의 내부를 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접용 전극 팁 확인 장치의 내부를 보여주는 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접용 전극 팁 확인 장치의 사시도이고,

도 3은 도 2에서 하우징(30)의 전면판을 제거하여 내부를 보여준 사시도이고,

도 4는 도 2에 도시한 스팟용접용 전극 팁 확인 장치를 측면도로 도시하되 하우징(30)의 전면판을 제거하여 내부를 볼 수 있게 한 도면이며, 선단면 촬영 동작 상태(a), 측면 촬영 동작 상태(b), 및 압흔 촬영 동작 상태(c)로 나누어 도시되어 있다.

상기 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스팟용접용 전극 팁 확인 장치는 카메라(10), 미러 장착 블록(20), 하우징(30), 레코더(40) 및 컨트롤러(50)를 포함하여 구성되어서, 상하로 마주하는 스팟용접용 전극 팁(120a,120b)의 사이에 하우징(30)을 위치시킨 후 전극 팁(120a,120b)의 간격을 일차적으로 좁혀 선단면을 촬영하고, 이후 간격을 더욱 좁혀 하우징(30) 내부를 관통하는 감압지(41)의 상하 양면을 가압하게 하며, 이때 전극 팁의 측면도 촬영한다. 이와 같이 전극 팁(120a,120b)이 동작하는 중에 영상을 획득하여 전극 팁(120a,120b)의 양부를 판정하며, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

하우징(30)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 우측의 카메라(10)와 좌측의 미러 장착 블록(20)을 수평방향으로 상호 마주하도록 내부에 수용하되, 미리 장착 블록(20)은 하우징의 내부에서 카메라(10)를 향해 전진하거나 또는 카메라(10)로부터 멀어지게 후진하도록 내장하며, 도면에는 도시하지 아니하였지만, 미리 장착 블록(20)을 하우징의 내부에서 전후진시키는 구동모터도 수용한다.

아울러, 하우징(30)의 상하면에는 카메라(10)와 미러 장착 블록(20)의 사이를 지나는 연직방향의 선상에 조성되는 관통구(31)가 형성되어 있고, 각 관통구(31)에는 스팟용접용 전극 팁(120a,120b)의 선단 부위를 안착하기 위한 전극 팁 안착부(32)가 관통구(31)를 덮도록 설치되며, 전면과 배면에는 각각 상하면의 관통구(31) 사이 중심을 지나는 전후 방향의 선상에 조성되는 감압지 관통구(33)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 전극 팁 안착부(32)는 상하로 마주하는 스팟용접용 전극 팁(120a,120b)이 하우징(30)을 사이에 두고 전극 팁(120a,120b) 간의 간격을 좁혔을 시에, 전극 팁(120a,120b)에서 선단면(121)의 테두리로부터 외주면에 이르는 곡면 형상의 호면(122)은 걸쳐지며 안착되고, 전극 팁(120a,120b)의 선단면(121)이 안착될 부위를 관통시켜 하우징(30)의 관통구(31)와 이어지게 함으로써, 하우징(30)의 내부에서 선단면(121)을 촬영할 수 있게 한다. 또한, 상기 전극 팁 안착부(32)는 2개 조각으로 양분되어 구동수단(32a)에 의해 벌어질 수 있으며, 이에, 벌어진 2개 조각 사이로 전극 팁(120a,120b)의 통과를 허용한다. 물론, 전극 팁 안착부(32)가 설치된 위치의 하우징(30) 관통구(31)는 전극 팁(120a,120b)의 외경보다는 큰 구멍으로 형성된다. 도면을 참조하면, 일측에 전극 팁 안착부(32)를 고정한 집게의 타단을 오므리거나 벌어지게 하여 일측에 고정한 전극 팁 안착부(32)의 2개 조각이 반대로 벌어지거나 오므리게 하였으므로, 상기 구동수단(32a)은 집게의 타단을 오므리거나 벌어지게 하는 구동장치이면 만족한다. 하지만, 도면에 도시한 것은 일예로서, 전극 팁 안착부(32)의 벌어짐 구조에 따라 다양한 종류의 공지 구동수단을 채용할 수 있다.

상기 미러 장착 블록(20)은 카메라(10)와 마주하는 방향의 미러 장착면(21)에 쌍여닫이 자유문(또는 복동 이중 도어, Double action double door)의 형태로 미러(21a, 21b)가 회동 가능하게 장착되어 있다. 구체적인 실시예에 따르면, 상측 미러(21a)는 상단을 카메라(10)와 마주하는 미러 장착면(21)의 상단에 힌지로 결합한 후 하부로 늘어뜨려지게 하고, 하측 미러(21b)는 하단을 카메라(10)와 마주하는 미러 장착면(21)의 하단에 힌지로 결합한 후 상부로 세우지게 함으로써, 카메라(10)와 마주하는 미러 장착면(21)을 상측 미러(21a)와 하측 미러(21b)로 가린 상태에서 쌍여닫이 자유문처럼 밀거나 당기게 되어 있다.

그리고, 카메라(10)와 마주하는 미러 장착면(21)은 카메라(10)와 반대되는 방향으로 'V'형 수직 단면을 갖는 홈으로 형성되어, 상측 미러(21a) 및 하측 미러(21b)를 카메라(10)와 반대되는 방향으로 당겼을 시에 'V'형의 홈에 밀착되어 안정된 자세로 있게 한다.

또한, 미러 장착면(21) 상의 상하에는 각각 미러 장착 블록(20)의 내부로 연통되는 로드 관통구(23)가 조성되어서 일단을 미러에 힌지 결합한 로드(24)의 타단을 로드 관통구(23)에 삽입하고, 미러 장착 블록(20)의 내부에 장착한 전후진 수단(22)에 의해 로드(24)를 당기거나 밀게 하였다. 이에, 전후진 수단(22)을 구동시켜 미러(21a, 21b)를 회동시킬 수 있다. 하지만, 미러의 회동을 위한 구성은 도면에 도시한 일례에 한정할 필요는 없고, 미러를 쌍여닫이 자유문처럼 회동시킬 수 있는 구성이면 만족한다.

본 발명의 실시예에서 상기 미러(21a, 21b)는 단부를 상호 마주한 상태에서 전후 소정 각도로 회전하는 2상태 안정을 취하도록 상기 전후진 수단(22)에 의해 회동된다. 여기서, 상기한 소정 각도는 45°로 되어 있다. 즉, 미러 장착면(21)의 'V'자 홈은 연직방향에 대해 45°로 기울어진 면이 상하 대칭으로 이루어진 면이고, 미러를 미러 장착면(21)에 접한 상태와 이 상태에서 카메라를 향해 90°로 회전시킨 상태만 허용된다. 이에, 미러(21a, 21b)는 양 상태에서 각각 연직방향으로 보이는 상을 90°로 반사시켜 카메라(10)에 맺히게 한다.

한편, 미러 장착 블록(20)은 미러(21a, 21b)의 회전에 의해 상태 변화가 있더라도 상하 관통구(31)를 잇는 연직선이 미러(21a, 21b)의 중심을 지나가도록 전후진할 수 있게 되어 있으므로, 상하의 각 관통구(31)에 대한 촬영 및 상하 관통구(31) 사이의 중심을 지나는 감압지(41)의 양면에 대한 촬영을 카메라의 광각 중심에 맞출 수 있다.

상기 카메라(10)는 상측 미러(21a)와 하측 미러(21b)에 의해 반사되어 입사되는 상을 맺어 영상을 획득한다. 본 발명의 실시예에서는 상측 미러(21a)와 하측 미러(21b)에 일대일로 대응되도록 2개로 마련하여 상하로 배치된다. 이는, 상술한 바와 같이 상하 관통구(31)를 잇는 연직선 상의 영상을 90°반사시켜 카메라(10) 측으로 입사되게 하므로, 카메라(10)의 광각 중심에 상을 맺히게 하기 위함이다. 여기서, 상기 카메라(10)의 광각 중심은 상기한 미러(21a, 21b)의 2가지 상태에서 각각 미러(21a, 21b)의 중심을 수평방향으로 마주하게 하는 것이 좋다.

한편, 상하의 각 카메라(10) 주변에는 광원(11)을 설치하여 미러를 향해 광을 조사하게 함으로써, 촬영할 대상을 밝게 한다.

상기 레코더(40)는 감압지(41)를 감아놓은 제1 롤(42)을 상기 하우징(30)의 전방에 배치하고, 제1 롤(42)에 감긴 감압지(41)을 풀어 되감는 제2 롤(43)을 상기 하우징(30)의 후방에 배치하되, 제1 로(42)에서 풀리는 감압지(41)가 상기 하우징(30)의 전면 및 배면에 각각 조성한 감압지 관통구(33)를 순차적으로 관통한 후 제2 롤(43)에 되감기게 한 구조를 갖는다. 이에, 감압지(41)는 하우징(30)의 내부에서 상면 및 저면에 설치한 전극 팁 안착부(32) 사이의 중간을 전후로 가로지르게 된다.

도면에는 상기 제2 롤(43)을 회전시키는 구동수단을 도시하지 아니하였지만, 상기 제2 롤(43)은 후술하는 바와 같이 전극 팁(120a, 120b)의 가압에 의해 형성되는 압흔의 직경보다는 큰 길이로 압흔 발생시마다 감기게 동작된다.

상기한 바와 같이 카메라(10) 및 미러 장착 블록(20)을 하우징(30)에 내에서 상호 마주하게 하고 레코더(40)에 의해 감압지(41)가 하우징(30)을 관통하게 한 본 발명은 컨트롤러(50)의 제어 동작에 의해서, 전극 팁(120a, 120b)의 선단면(121) 영상, 측면 영상 및 감압지(41) 압흔 형상을 획득하고, 획득한 영상을 판독하여 전극 팁(120a, 120b)의 상태에 대한 양부 판정을 하며, 구체적인 제어동작에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.

상기 컨트롤러(50)는 용접건(100)이 장착된 로봇 암(미도시)을 제어하는 용접 제어장치(미도시)와 연계되어 본 발명에 관련된 제어동작에 관련된 알림 신호를 받게 된다. 여기서, 알림 신호는 전극 팁(120a, 120b)를 전극 팁 안착부(32)에 안착한 상황, 전극 팁(120a, 120b)로 감압지(41)를 압착한 상황 및 전극 팁(120a, 120b)를 하우징(30)으로부터 빼낸 상황을 알려주는 신호이다.

먼저, 도 4(a)에 도시한 선단면 촬영 상태에 대해서 설명한다.

그리고, 용접제어장치가 로봇 암을 제어하여 용접건(100)을 본 발명의 설치 위치로 이동시킨 후 전극 팁(120a, 120b)의 사이에 하우징(30)이 배치되게 하여서, 하우징(30)의 상하에 장착한 각 전극 팁 압착부(32)에 전극 팁(120a, 120b)을 안착하면, 상기 컨트롤러(50)는 도 4(a)에 도시한 바와 같이 상측 미러(21a) 및 하측 미러(21b)를 동시에 카메라(10)을 향해 회전시켜서 연직방향에 대해 비스듬한 각도(본 발명의 실시예에서는 90°)를 갖게 하고, 아울러, 미러의 중심이 상하 전극 팁의 중심(선단면 중심)을 잇는 연장선 상에 있도록 미러 장착 블록(20)의 전후진 위치를 맞춘다.

이에 따라, 한쌍의 상측 및 하측 미러(21a, 21b)는 상하 전극 팁이 간격을 두고 상하로 배치된 상태에서 상하 전극 팁 사이의 중간에 있게 되고, 각 전극 팁의 선단면(121) 영상이 하우징(30)의 관통구(31)를 통과한 후 미러(21a, 21b)에 반사되어 카메라에 의해 촬상된다.

도 4(a)에 도시한 선단면 촬영 상태 이후에는 도 4(b)에 도시한 측면 촬영 동작 상태로 전환한다.

즉, 미러(21a, 21b)를 카메라(10)와 반대되는 방향으로 회전시켜서 미러 장착면(21)에 밀착시키고, 상하의 전극 팁 안착부(32)를 각각 벌려서 전극 팁의 관통을 가능하게 하고, 이후, 용접제어장치에게 다음 동작의 수행을 요청함으로써, 전극 팁의 간격을 좁혀 전극 팁으로 감압지(41)를 압착하게 한다. 이에, 하우징(30)을 전후로 관통하는 감압지(41)에는 전극 팁의 선단면(121)에 가압된 압흔이 생긴다. 이때, 카메라(10)는 미러 장착 블록(20)을 향하는 방향으로 전극 팁의 측면이 보이므로 전극 팁의 측면을 촬영한다.

여기서, 미러 장착 블록(20)를 카메라와 반대되는 방향으로 후진시킬 수도 있다. 즉, 전극 팁의 기, 미러의 크기 등에 의해서 전극 팁이 미러 장착 블록(20)에 걸리는 경우, 미러 장착 블록(20)을 후진시킨다.

다음으로, 도 4(c)에 도시한 압흔 촬영 동작 상태로 전환한다.

즉, 용접제어장치는 감압지(41)를 압착한 이후 전극 팁의 간격을 벌려 전극 팁을 하우징(30)의 외부로 빼내게 된다. 그리고, 컨트롤러(50)는 미러(21a, 21b)를 미러 장착면(21)에 밀착시킨 상태를 유지하면서 미리 장착 블록(20)를 카메라를 향해 전진시키며, 이에, 상측 및 하측 미러(21a, 21b) 사이에 감압지(41)가 배치된다. 이때, 미러(21a, 21b)의 중심은 감압지(41)에 형성한 압흔의 중심을 지나는 연직방향 선상에 있도록 미리 장착 블록(20)의 이동 위치를 맞추는 것이 좋다.

이에 따라, 감압지(41)의 상하면에 남긴 압흔이 미러(21a, 21b)에 반사되어 카메라(10)에 의해 촬상된다.

그리고, 컨트롤러(50)는 전극 팁의 선단면 영상 및 측면 영상을 판독하여서 선단면에 대한 양부 판정 및 전극 팁의 교체시기 판정을 할 수 있고, 아울러, 실제 용접하는 상황이 반영되는 압흔을 영상 판독함으로써, 실제 용접 상태를 더욱 정확하게 반영한 양부 판정 결과를 얻는다.

예를 들면, 압흔의 직경, 면적, 형상 및 농도를 획득한 후, 압흔의 형상이 원형이고 직경, 면적 및 농도가 미리 설정된 범위 내에 있으면 정상으로 판정한다.

또한, 압흔의 형상이 원형이지만 직경 및 면적이 미리 설정된 범위를 벗어나면 전극 팁의 연마가 필요한 것으로 판정하여서, 팁 드레서로 전극 팁을 연마하도록 용접제어장치에 알린다.

또한, 압흔의 형상이 원형이 아니면 전극 팁의 얼라인먼트 불량 또는 전극 팁의 각도 불량으로 판정한다. 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 형상과 전극 팁의 각도 불량일 때의 압흔 형상이 서로 상이하므로, 압흔 형상에 따라 이를 구분하여 판정할 수 있다.

또한, 압흔의 농도가 미리 설정된 범위를 벗어나면, 전극 팁의 간격 조절이 필요한 것으로 판정한다.

또한, 감압지(41) 상의 압흔 위치를 추출하여서, 전극 팁의 타점 위치에 대한 판정 결과도 얻는다.

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.

1a,1b : 패널 2 : 너겟(nugget) 3 : 오목자국
100 : 용접건 110a,110b : 생크(shank) 120a,120b : 전극 팁
121 : 선단면 122 : 호면(弧面) 123 : 마모 기준홈
10 : 카메라 11 : 광원
20 : 미러 장착 블록 21 : 미러 장착면 21a : 상측 미러
21b : 하측 미러 22 : 전후진 수단 23 : 로드 관통구
24 : 로드
30 : 하우징 31 : 관통구 32 : 전극 팁 안착부
32a : 구동수단 33 : 감압지 관통구
40 : 레코더 41 : 감압지 42 : 제1 롤
43 : 제2 롤
50 : 컨트롤러

Claims

상하로 마주하는 스팟용접용 전극 팁을 확인하기 위한 스팟용접용 전극 팁 확인 장치에 있어서,
카메라(10);
상하 전극 팁의 사이에 배치되는 한쌍의 미러(21a, 21b)가 카메라(10)와 마주하는 방향에 쌍여닫이 자유문(Double action double door)의 형태로 회동 가능하게 장착된 미러 장착 블록(20);
상하 전극 팁이 간격을 두고 상하로 배치되게 한 상태에서 미러(21a, 21b)를 카메라(10)를 향해 회전시켜 전극 팁의 선단면 영상이 미러(21a, 21b)에 반사되어 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 선단면 촬영 동작과, 미러(21a, 21b)를 카메라(10)와 반대되는 방향으로 회전시킨 후 상하 전극 팁의 간격을 좁혀 전극 팁의 측면이 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 측면 촬영 동작을 제어함으로써, 선단면 영상에 따라 전극 팁의 양부를 판정하고 측면 영상에 따라 전극 팁의 교체 시기를 판정하는 컨트롤러(50);
를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스팟용접용 전극 팁 확인 장치.
제 1항에 있어서,
상기 카메라(10)는 상하의 미리(21a, 21b)에 일대일로 대응되도록 2개로 마련되어 상하에 배치됨을 특징으로 하는 스팟용접용 전극 팁 확인 장치.
제 1항에 있어서,
상기 선단면 촬영 동작을 제어할 시에는 적어도 전극 팁의 선단면(121) 위치에 구멍을 구비한 전극 팁 안착부(32)에 전극 팁의 호면을 걸치게 한 후 구멍을 통해 선단면(121) 영상을 촬영하되,
상기 전극 팁 안착부(32)는 양분되어 벌어지게 함으로써, 상기 측면 촬영 동작을 제어할 시에 상기 전극 팁 안착부(32)를 벌려서 벌어진 전극 팁 안착부(32) 사이로 전극 팁이 통과되게 함을 특징으로 하는 스팟용접용 전극 팁 확인 장치.
제 1항 내지 제 3항 중에 어느 하나의 항에 있어서,
상기 미러 장착 블록(20)을 카메라(10)를 향해 전후진하게 장착하고, 상하 전극 팁 사이에 감압지(41)를 배치하며,
상기 컨트롤러(50)는 측면 촬영 동작을 제어할 시에 상하 전극 팁으로 감압지(41)의 양면을 가압하여 압흔을 남기게 하며,
미러(21a, 21b)를 카메라(10)와 반대되는 방향으로 회전시킨 상태를 유지하면서 상하의 미러(21a, 21b) 사이에 감압지(41)가 배치되도록 상기 미러 장착 블록(20)을 카메라(10)를 향해 전진시킨 후, 감압지(41)의 상하면에 남긴 압흔이 미러(21a, 21b)에 반사되어 카메라(10)에 의해 촬상되게 하는 압흔 촬영 동작을 제어함으로써, 압흔 영상에 따라 전극 팁의 선단면에 대한 양부를 판정함을 특징으로 하는 스팟용접용 전극 팁 확인 장치.