KR20200136637A - 용접 품질 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 품질 검사 장치에 관한 것으로, 구체적으로 용접건의 위치를 기반으로 소재에 형성된 용접부의 용접 품질을 검사할 수 있는 용접 품질 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 검사 장치는 용접건의 상부 전극과 하부 전극을 통해 소재에 형성된 복수의 용접부의 용접 품질을 검사하는 장치에 있어서, 상기 상부 전극의 위치를 검출하는 위치 검출 유닛; 상기 소재의 복수의 용접부에 용접하는 총 용접 시간 동안에 상기 위치 검출 유닛에서 검출한 신호를 기반으로 위치 테이블을 생성하고, 상기 위치 테이블을 기반으로 상기 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 대한 제1 위치 데이터 및 제2 용접 시간에 대한 제2 위치 데이터를 생성하고, 상기 제1 위치 데이터, 상기 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 이용하여 상기 용접부에 대한 불량 여부를 확인하고, 상기 불량 여부를 기반으로 결과 데이터를 생성하는 제어 유닛; 및 상기 결과 데이터를 출력하는 출력 유닛을 포함할 수 있다.

Description

용접 품질 검사 장치 및 방법{WELDING QUALITY INSPECTION APPARATUS AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 용접 품질 검사 장치에 관한 것으로, 구체적으로 용접건의 위치를 기반으로 소재에 형성된 용접부의 용접 품질을 검사할 수 있는 용접 품질 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

2장의 금속 소재를 영구적으로 결합하는 방식으로 용접을 들 수 있다. 이러한 용접은 2장의 금속 소재를 일부 용융시켜 상호 접합하는 것으로, 산업체 전반에 걸쳐 매우 많이 사용되고 있는 기계 가공 방법 중 하나이다.

특히 자동차는 소재들을 서로 결합하는 경우가 많이 발생하여 영구적 접합 방법인 용접 방식이 적용되고 있다.

자동차 분야의 경우 용접에 결함이 있는 경우에는 설계 강성치 보다 낮은 강도를 나타내어 운전자의 안전에 위협이 될 수 있어, 용접 완료 후 용접 상태의 품질 검사 역시 매우 중요한 품질 관리 항목에 하나이다.

차체의 용접 품질을 검사하기 위하여 현재 주로 사용하는 방식으로는 전파괴 방식 및 반파괴 방식을 포함하는 파괴 검사를 실시하고 있다.

파괴 검사는 선택된 샘플을 파괴하여 해당 라인에서 생산되는 제품의 용접 상태를 점검하는 검사로, 접합된 2장의 금속 소재에 물리적 힘을 가하여 분리시키면서 그 분리에 소요된 힘으로 용접 상태를 짐작하는 분리 실험을 실시한다.

이러한 파괴 검사는 실험 과정에 위험성이 높으며, 검사 시간 또한 많이 소요되는 문제가 있다. 또한, 파괴 검사의 경우 선택된 샘플이 검사 과정에서 파괴되므로, 검사 대상으로 선택된 제품이 검사 후 폐기되어 검사를 실시할수록 경제적 손실이 발생되는 문제가 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로 최근에는 2장의 금속 소재가 용접된 검사 대상물의 용접 품질을 레이저를 이용하여 판정할 수 있는 비파괴 방식의 용접 품질 검사 장치가 개시된 바 있다.

이와 같은 비파괴 방식은 크게 비젼 장치 방식, 접촉식 변위 센서 방식, 초음파 센서 방식을 예로 들 수 있다.

비젼 장치 방식은 용접 검사 대상물의 용접부로 레이저를 조사하고, CCD 카메라로 그 빛을 검출하여 용접부 표면에 양부를 판단하는 방식이며, 접촉식 변위 센서 방식은 접촉식 변위 센서로 용접 검사 대상물의 용접부 표면의 양부를 판단하는 방식이고, 초음파 센서 방식은 초음파 센서를 이용하여 용접 검사 대상물의 용접부로 초음파를 발진하고, 그 용접부에서 반사되는 음파로 용접부 내부의 용접 여부 및 기공을 판단하는 방식이다.

그러나, 종래의 비파괴 방식은 별도의 레이저, 초음파 센서 등과 같은 장치를 추가해야 하므로 투자비가 많이 소비되는 문제가 발생하였고, 스패터(spatter)와 용접 불량도 검출하기 용이하지 않았다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 용접건의 위치를 기반으로 스폿 용접에 의해 소재에 형성된 용접부의 용접 품질을 검사할 수 있는 용접 품질 검사 장치 및 방법을 제공한다.

그리고 본 발명의 실시 예는 소재에 형성된 복수의 용접부에 대해 전수 품질 검사가 가능한 용접 품질 검사 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 용접건의 상부 전극과 하부 전극을 통해 소재에 형성된 복수의 용접부의 용접 품질을 검사하는 장치에 있어서, 상기 상부 전극의 위치를 검출하는 위치 검출 유닛; 상기 소재의 복수의 용접부에 용접하는 총 용접 시간 동안에 상기 위치 검출 유닛에서 검출한 신호를 기반으로 위치 테이블을 생성하고, 상기 위치 테이블을 기반으로 상기 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 대한 제1 위치 데이터 및 제2 용접 시간에 대한 제2 위치 데이터를 생성하고, 상기 제1 위치 데이터, 상기 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 이용하여 상기 용접부에 대한 불량 여부를 확인하고, 상기 불량 여부를 기반으로 결과 데이터를 생성하는 제어 유닛; 및 상기 결과 데이터를 출력하는 출력 유닛을 포함하는 용접 품질 검사 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 위치 테이블에서 상기 타점 용접 시간 중 제1 통전 시각부터 제2 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출하고, 복수의 전극 위치값을 이용하여 제1 위치 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 제1 위치 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 위치 테이블에서 상기 타점 용접 시간 중 제3 통전 시각부터 제4 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출하고, 복수의 전극 위치값을 이용하여 제2 위치 테이블을 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 제2 위치 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 제1 위치 데이터와 상기 제2 위치 데이터를 비교하여 위치 변화 데이터를 생성하고, 상기 위치 변화 데이터가 상기 기준 데이터 범위 이내에 존재하면 정상으로 판단하여 결과 데이터를 생성할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 복수의 용접부 각각에 대한 소재의 장수, 종류 및 두께 중 적어도 하나를 기반으로 상기 기준 데이터를 설정할 수 있다.

또한, 상기 출력 유닛은 상기 결과 데이터를 소리를 통해 출력하는 스피커; 상기 결과 데이터를 표시하는 표시부; 및 상기 결과 데이터를 빛을 통해 출력하는 램프부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 용접건의 상부 전극과 하부 전극을 통해 소재에 형성된 복수의 용접부의 용접 품질을 검사하는 방법에 있어서, 상기 소재의 복수의 용접부에 용접하는 총 용접 시간 동안에 상기 상부 전극의 위치를 검출하는 단계; 상기 상부 전극의 위치를 기반으로 위치 테이블을 생성하는 단계; 상기 위치 테이블을 기반으로 상기 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 대한 제1 위치 데이터를 생성하는 단계; 상기 위치 테이블을 기반으로 상기 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제2 용접 시간에 대한 제2 위치 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 제1 위치 데이터, 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 기반으로 상기 용접부에 대한 불량 여부를 확인하여 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 용접 품질 검사 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 별도의 장치를 추가하지 않아도 용접건의 상부 전극의 위치를 기반으로 스폿 용접에 의해 소재에 형성된 용접부의 용접 품질을 검사할 수 있으므로 검사 비용을 절약할 수 있다.

또한, 소재에 형성된 복수의 용접부에 대해 전수 품질 검사가 가능하므로 용접 불량을 방지할 수 있어, 용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 용접 검사에 필요한 인원을 감축할 수 있어 인건비도 절약할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치 및 용접 품질 검사 장치를 포함하는 용접 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 검사 장치를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법 중 용접을 설명하기 위한 용접건을 나타낸 예시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 소재를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법 중 용접건의 위치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 테이블을 나타낸 예시도이다.
도 9 및 도 10은 도 8에 나타낸 위치 테이블의 확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법 중 용접 미실시를 설명하기 위한 예시도이다.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 용접 품질 검사 장치 및 방법에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.

또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치 및 용접 품질 검사 장치를 포함하는 용접 시스템을 간략하게 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 용접 시스템은 용접 장치 및 용접 품질 검사 장치를 포함한다.

도 1을 참조하면, 용접 시스템은 용접 장치(100) 및 검사 시스템(300)을 포함한다.

용접 장치(100)는 차체 패널과 같은 차체 조립용 부품들을 조립하는 차체 부품 조립 공정에 적용될 수 있다. 즉, 용접 장치(100)는 차체 조립용 소재에 가압력을 가하면서 전기 저항에 의해 용착시키는 방식으로 조립을 수행한다. 이를 위해, 용접 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 용접건(200) 및 가압 유닛(250)을 포함한다.

용접건(200)은 차체 패널의 경량화를 도모하기 위하여 차체 부품 조립 공정에서 중첩된 소재를 일체로 중첩하기 위한 것이다.

이를 위해, 용접건(200)은 상부 전극(220) 및 하부 전극(230)이 형성된 건 프레임(210)을 포함한다.

건 프레임(210)은 용접용 로봇(미도시)의 암 선단에 설치되며, C 형상으로 이루어진다. 이러한 건 프레임(210)에는 구성 요소들을 지지하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 하우징, 케이스, 블록, 레일 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수 있다.

이러한 각종 부속 요소들은 이하에서 더욱 설명될 구성 요소들을 건 프레임(210)에 설치하기 위한 것으로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 각종 부속 요소들을 건 프레임(210)으로 통칭하기로 한다.

상부 전극(220)은 건 프레임(210)의 일단에 설치된다. 상부 전극(220)은 건 프레임(210)의 상부 일측에 설치되어 가압력을 제공하는 가압 유닛(250)에 연결된다.

상부 전극(220)은 건 프레임(210)의 상부 일측에 상하 이동 가능하게 설치된다. 즉, 상부 전극(220)은 가압 유닛(250)을 통해 하부 전극(230)을 향해 건 프레임(210)에서 상하 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이에 상부 전극(220)은 가동 전극이라고 명할 수 있다.

상부 전극(220)의 선단에는 상부 용접팁(225)이 설치된다. 상부 용접팁(225)은 하부 전극(230)과 함께 소재의 용접부에 저항열을 발생시킨다.

하부 전극(230)은 건 프레임(210)의 타단에 설치된다. 즉, 하부 전극(230)은 상부 전극(220)에 대응하여 건 프레임(210)의 하부 측에 고정되게 설치된다.

하부 전극(230)은 차체 조립용 소재를 지지한다.

하부 전극(230)의 선단에는 하부 용접팁(235)이 설치된다. 하부 용접팁(235)은 상부 전극(220)의 상부 용접팁(225)과 대응하여 하부 전극(230)의 선단에 고정되게 설치된다. 이에, 하부 전극(230)은 고정 전극이라고 명할 수도 있다.

하부 용접팁(235)은 상부 전극(220)의 상부 용접팁(225)과 함께 소재의 용접부에 전류를 인가하여 저항열을 발생시킬 수 있다.

가압 유닛(250)은 상부 전극(220)을 구동하기 위한 구동모터(255)를 포함한다. 이러한 가압 유닛(250)은 상부 전극(220)에 가압력을 제공하기 위하여 용접건(200) 의 상부에 설치된다.

가압 유닛(250)은 구동모터(255)의 회전 운동을 직선으로 변환하여 상부 전극(220)을 상하 방향으로 전후진 작동하도록 안내하는 작동 로드(257)를 포함한다.

이러한 구동모터(255)는 회전수 및 회전방향 조절이 가능한 서보모터로 이루어질 수 있다.

한편, 여기서는 구동모터(255)를 통해 상부 전극(220)을 구동하는 것을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 상부 전극(220)을 상하 방향으로 이동할 수 있는 구동원이면 무관하다. 예를 들어, 구동원은 공압에 의해 직선 운동하는 실린더로 이루어질 수도 있다.

상기와 같은 용접 장치(100)의 주요 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 용접 장치(100)로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

용접 품질 검사 장치(300)는 차체 패널과 같은 차체 조립용 부품들을 조립하도록 용접 장치(100)를 제어한다. 한편, 여기서는 용접 품질 검사 장치(300)에서 용접 장치(100)를 제어한다고 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 용접부의 품질를 검사하는 장치와 별도로 형성될 수 있다.

용접 품질 검사 장치(300)는 중첩된 소재에 형성된 복수의 용접부의 품질을 검사한다. 즉, 용접 품질 검사 장치(300)는 소재의 복수의 용접부에 용접하는 총 용접 시간 동안에 상부 전극의 위치를 검출한다. 용접 품질 검사 장치(300)는 검출한 신호를 기반으로 위치 테이블을 생성한다. 이때, 용접 품질 검사 장치(300)는 용접 시각 마다 상부 전극의 위치를 매칭하여 위치 테이블을 생성할 수 있다.

용접 품질 검사 장치(300)는 위치 테이블을 기반으로 제1 위치 데이터 및 제2 위치 데이터를 생성한다. 용접 품질 검사 장치(300)는 제1 위치 데이터, 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 이용하여 용접부에 대한 불량 여부를 확인하고, 상기 불량 여부를 기반으로 결과 데이터를 생성한다.

이러한 용접 품질 검사 장치(300)는 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

용접 품질 검사 장치(300)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시 예에 따른 검사 방법에 포함된 각 단계를 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 검사 장치를 나타낸 구성도이다.

도 3을 참조하면, 용접 품질 검사 장치(300)는 위치 검출 유닛(310), 제어 유닛(320), 출력 유닛(330) 및 저장부(340)를 포함한다.

위치 검출 유닛(310)은 용접건(200)의 위치를 검출한다. 즉, 위치 검출 유닛(310)은 소재의 용접부에 용접건(200)이 용접하는 총 용접 시간 동안에 상부 전극(220)의 위치를 검출한다. 이때, 총 용접 시간은 용접 장치(100)를 통해 복수의 용접부에 용접하는 시간을 나타낼 수 있다. 총 용접 시간은 용접 시작 시각에서 용접 완료 시각까지를 나타내며, 용접 시작 시각은 제어 유닛(320)에서 용접용 로봇을 제어하기 시작한 시각을 나타내고, 용접 완료 시각은 제어 유닛(320)에서 용접용 로봇의 제어를 완료한 시각을 나타낼 수 있다.

위치 검출 유닛(310)은 검출한 신호를 제어 유닛(320)에 제공한다.

이러한 위치 검출 유닛(310)은 상부 전극(220)의 위치를 검출할 수 있으면 그 종류는 무관하다. 예를 들어, 위치 검출 유닛(310)은 로봇에 설치된 엔코더일 수 있다. 즉, 위치 검출 유닛(310)이 엔코더일 경우에 구동모터(255)에 회전 방향 및 회전량을 검출하여 제어 유닛(320)에 제공할 수 있다.

제어 유닛(320)은 차량용 소재를 용접하도록 용접 장치(100)를 제어한다. 즉, 제어 유닛(320)은 차종별, 부품별 소재에 대하여 설정된 용접 프로세서에 따라 로봇의 거동을 제어하여 용접건(200)을 설계도상의 용접 라인으로 이동시키고, 용접건(200)을 통해 소재의 접합면 양측을 가압한 상태에서 설정된 일정시간 동안 설정된 전류를 통전시켜 전기저항을 발생시킴으로써 용접하도록 제어한다.

제어 유닛(320)은 용접 품질 검사 장치(300)의 위치 검출 유닛(310), 출력 유닛(330) 및 저장부(340)를 제어한다.

다시 말하면, 제어 유닛(320)은 위치 검출 유닛(310)에서 검출한 신호를 제공받고, 검출한 신호를 기반으로 위치 테이블을 생성한다. 제어 유닛(320)은 위치 테이블을 기반으로 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 대한 제1 위치 데이터를 생성한다. 타점 용접 시간은 복수의 용접부 각각을 용접하는 시간을 나타낼 수 있다.

제어 유닛(320)은 위치 테이블을 기반으로 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제2 용접 시간에 대한 제2 위치 데이터를 생성한다.

제어 유닛(320)은 제1 위치 데이터, 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 기반으로 용접부 각각에 대한 불량 여부를 확인하여 결과 데이터를 생성한다.

제어 유닛(320)은 작업자에게 용접 품질에 대한 결과를 알려주기 위해 결과 데이터를 출력하도록 출력 유닛(330)을 제어할 수 있다.

출력 유닛(330)은 제어 유닛(320)에서 생성한 결과 데이터를 출력한다. 이를 위해, 출력 유닛(330)은 표시부(333), 스피커(335) 및 램프부(337)를 포함한다.

표시부(333)는 용접 품질 검사 장치(300)의 위치 검출 유닛(310) 및 제어 유닛(320)의 동작 중에 발생되는 데이터를 표시한다.

즉, 표시부(333)는 위치 검출 유닛(310)에서 검출한 신호를 표시할 수 있다. 표시부(333)는 제어 유닛(320)에서 생성한 위치 테이블, 제1 위치 데이터, 제2 위치 테이터 및 기준 데이터를 표시할 수 있다.

표시부(333)는 제어 유닛(320)에서 생성한 결과 데이터를 문자, 숫자, 그림 등을 통해 표시할 수 있다.

스피커(335)는 제어 유닛(320)의 제어에 따라 결과 데이터를 소리를 통해 출력한다.

램프부(337)는 제어 유닛(320)의 제어에 따라 결과 데이터를 빛을 통해 출력한다. 이러한 램프부(337)는 빛의 색을 통해 결과 데이터를 출력할 수 있다.

예를 들어, 램프부(337)는 제어 유닛(320)의 제어에 따라 결과 데이터에 포함된 결과가 정상이면 초록색 빛으로 출력할 수 있으며, 결과 데이터에 포함된 결과가 불량이면 빨강색으로 출력할 수 있다. 이러한 결과 데이터에 따른 빛은 미리 설정된 규칙에 의해 설정될 수 있으며, 작업자에 의해 설정되거나, 제어 유닛(320)에 의해 설정될 수 있다.

저장부(340)는 용접 품질 검사 장치(300)의 구성 요소에서 필요한 데이터 및 용접 품질 검사 장치(300)의 구성 요소에서 생성한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 저장부(340)는 제어 유닛(320)에서 생성한 위치 테이블, 제1 위치 데이터, 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(340)는 제어 유닛(320)에서 생성한 결과 데이터를 저장할 수 있다.

저장부(340)는 용접 품질 검사 장치(300)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 다양한 프로그램을 저장할 수 있다. 저장부(340)는 용접 품질 검사 장치(300)의 구성 요소의 요청에 따라 필요한 데이터를 제공할 수 있다.

저장부(340)는 통합 메모리로 이루어지거나, 복수의 메모리들로 세분되어 이루어질 수도 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 11을 참조하여 용점의 품질을 방법을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법 중 용접을 설명하기 위한 용접건(200)을 나타낸 예시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 소재를 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법 중 용접건(200)의 위치를 설명하기 위한 예시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치 테이블을 나타낸 예시도이고, 도 9 및 도 10은 도 8에 나타낸 위치 테이블의 확대도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 품질 방법 중 용접 미실시를 설명하기 위한 예시도이다.

도 4를 참조하면, 위치 검출 유닛(310)은 용접건(200)을 통해 용접부를 용접하는 총 용접 시간 동안에 용접건(200)에 포함된 상부 전극(220)의 위치를 검출한다(S410).

우선, 도 5에 도시된 바와 같이 용접 장치(100)를 통해 소재(510)의 용접부를 용접한다. 구체적으로, 접합하고자 하는 적어도 두 장의 소재(510)를 중첩시켜 용접건(200)의 상부 전극(220)과 하부 전극(230) 사이에 위치시킨다. 하부 전극(230)을 통해 중첩된 소재(510)를 지지하고, 구동모터(255)를 통해 상부 전극(220)을 하강시키며, 상부 전극(220)을 소재(510) 상에 접속시킨다. 이후, 상부 전극(220)을 소재(510)를 가압한 상태로 소재(510)에 상부 전극(220) 및 하부 전극(230)을 통해 전류를 인가하여 전기적인 저항으로서 도 6에 도시된 바와 같이 용접부(550)를 가열한다. 이에 중첩된 소재(510)는 도 6에 도시된 바와 같이 저항에 의해 용접 너겟(nugget, 555)이 형성되어 용접이 이루어진다. 이때, 중첩된 소재(510)는 용융에 의해 함몰(560)이 발생된다. 이에 따라, 본 발명은 용접 시 함몰되는 깊이 변화를 통해 용접의 품질을 검사하도록 한다.

위치 검출 유닛(310)은 총 용접 시간 동안에 상부 전극(220)의 위치를 검출한다. 위치 검출 유닛(310)은 검출한 신호를 제어 유닛(320)에 제공한다.

제어 유닛(320)은 위치 검출 유닛(310)에서 검출한 신호를 기반으로 위치 테이블을 생성한다(S415). 구체적으로, 제어 유닛(320)은 위치 검출 유닛(310)으로부터 신호를 제공받고, 제공받은 신호를 기반으로 위치 테이블을 생성한다. 이때, 제어 유닛(320)은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 용접을 시작하기 이전에 상부 전극(220)의 상부 용접팁(225)과 하부 전극(230)의 하부 용접팁(235)이 만나는 초기 지점(700)을 0으로 설정할 수 있다. 제어 유닛(320)은 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 초기 지점부터 상부 용접팁(225)의 일단까지의 거리(710)를 상부 전극(220)의 위치로 나타낼 수 있다. 한편, 상부 용접팁(225)과 하부 용접팁(235)이 마모될 경우에 상부 전극(220)의 위치는 음수로 나타낼 수 있다.

제어 유닛(320)은 총 용접 시간에 포함된 용접 시각 별로 상부 전극(220)의 위치를 매칭하여 위치 테이블을 생성한다. 예를 들어, 제어 유닛(320)은 도 8에 도시된 바와 같이 위치 테이블(800)을 생성할 수 있다. 도 8에 도시된 위치 테이블(800)을 참조하면, 상부 전극(220)의 전극 위치값이 20mm 이상 차이날 경우는 다음 용접부를 용접하기 위해 상부 전극(220)이 이동하는 구간을 나타내며, 총 14번의 용접을 수행한 것을 확인할 수 있다.

제어 유닛(320)은 위치 테이블을 기반으로 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 대한 제1 위치 데이터를 생성한다(S420).

다시 말하면, 제어 유닛(320)은 위치 테이블을 기반으로 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 포함된 제1 통전 시각부터 제2 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출한다. 이때, 제1 용접 시간은 용접을 시작하는 시간을 나타낼 수 있으며, 제1 통전 시각은 제1 용접 시간에서 시작되는 시각을 나타내고, 제2 통전 시각은 제1 용접 시간에서 끝나는 시각을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 용접 시간은 타점 용접 시간의 20%부터 30%까지의 시간을 나타낼 수 있다. 즉, 제어 유닛(320)은 위치 테이블에서 타점 용접 시간의 20%부터 30%까지에 해당되는 복수의 전극 위치값을 추출할 수 있다.

제어 유닛(320)은 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 제1 위치 데이터를 생성한다.

제어 유닛(320)은 위치 테이블을 기반으로 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제2 용접 시간에 대한 제2 위치 데이터를 생성한다(S425). 다시 말하면, 제어 유닛(320)은 위치 테이블을 기반으로 타점 용접 시간 중 제2 용접 시간에 포함된 제3 통전 시각부터 제4 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출한다. 이때, 제2 용접 시간은 용접을 완료하는 시간을 나타낼 수 있으며, 제3 통전 시각은 제2 용접 시간에서 시작되는 시각을 나타내며, 제4 통전 시각은 제2 용접 시간에서 끝나는 시각을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제2 용접 시간은 타점 용접 시간의 90%부터 100%까지의 시간을 나타낼 수 있다. 즉, 제어 유닛(320)은 위치 테이블에서 타점 용접 시간의 90%부터 100%까지에 해당되는 복수의 전극 위치값을 추출할 수 있다.

제어 유닛(320)은 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 제2 위치 데이터를 생성한다.

제어 유닛(320)은 제1 위치 데이터 및 제2 위치 데이터를 이용하여 위치 변화 데이터를 생성한다(S430). 즉, 제어 유닛(320)은 제1 위치 데이터와 제2 위치 데이터를 비교하여 위치 변화 데이터를 생성한다.

제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 설정값 이하인지를 판단한다(S435). 이때, 설정값은 용접이 실시되지 않은 것을 확인하기 위해 설정된 값으로, 미리 설정된 값일 수 있다.

제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 설정값을 초과하면 기준 데이터의 범위 이내에 존재하는지를 판단한다(S440). 이때, 기준 데이터는 용접이 정상인지 불량인지를 판단하기 위해 설정된 데이터로, 미리 설정된 값일 수 있다. 기준 데이터는 복수의 용접부 각각 마다 상이할 수 있다. 이러한 기준 데이터는 용접부 각각에 대한 소재(510)의 장수, 종류 및 두께 중 적어도 하나를 기반으로 설정될 수 있다.

제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 기준 데이터 범위 이내에 존재하면 정상으로 판단한다(S445). 예를 들어, 도 9는 도 8에 도시된 위치 테이블의 ①을 확대하여 나타낸 것이다. 제어 유닛(320)은 도 9에 도시된 바와 같이 위치 테이블을 기반으로 제1 위치 데이터(910)가 0.385mm이고, 제2 위치 데이터(920)가 0.268mm이며, 위치 변화 데이터(930)가 0.117mm임을 확인할 수 있다. 제어 유닛(320)은 용접부 ①에 대한 기준 데이터를 소재(510)의 장수, 두께, 종류를 기반으로 0.1 초과 0.2 미만으로 설정할 수 있다. 제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터(0.117mm)가 기준 데이터(0.1 초과 0.2 미만) 범위 이내에 존재하므로 정상으로 판단할 수 있다.

제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 기준 데이터 범위 이내에 존재하지 않으면 불량으로 판단한다(S450). 예를 들어, 도 10은 도 8에 도시된 위치 테이블의 ⑤를 확대하여 나타낸 것이다. 제어 유닛(320)은 도 10에 도시된 바와 같이 위치 테이블을 기반으로 제1 위치 데이터(940)가 0.342mm이고, 제2 위치 데이터(950)가 0.026mm이며, 위치 변화 데이터(960)가 0.316mm임을 확인할 수 있다. 제어 유닛(320)은 용접부 ⑤에 대한 기준 데이터를 장수, 두께, 종류를 기반으로 0.1 초과 0.3 미만으로 설정할 수 있다. 제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 0.316가 기준 데이터(0.1 초과 0.3 미만) 범위 이내에 존재하지 않으므로 불량으로 판단할 수 있다.

제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 설정값 이하이면 용접 미실시로 판단한다(S455). 예를 들어, 제어 유닛(320)은 도 11에 도시된 바와 같이 제1 위치 데이터(970)와 제2 위치 데이터(980)의 차이인 위치 변화 데이터(990)가 0.027mm임을 확인할 수 있다. 제어 유닛(320)은 설정값을 0.05mm으로 설정할 수 있다. 제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터(0.027)가 설정값(0.05) 이하이면 용접 미실시로 판단할 수 있다.

제어 유닛(320)은 판단한 결과를 기반으로 결과 데이터를 생성한다(S460). 즉, 제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 기준 데이터의 범위 이내에 존재하면 정상으로 판단하여 결과 데이터를 생성하고, 위치 변화 데이터가 기준 데이터의 범위 이내에 존재하지 않으면 불량으로 판단하여 결과 데이터를 생성한다. 또한, 제어 유닛(320)은 위치 변화 데이터가 설정값 이하이면 용접 미실시로 판단하여 결과 데이터를 생성한다.

제어 유닛(320)은 결과 데이터를 출력한다(S465). 즉, 제어 유닛(320)은 결과 데이터를 소리, 빛의 색깔 또는 화면을 통해 출력할 수 있다.

이에 따라, 상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 용접 품질 검사 장치(300)는 별도의 장치를 추가하지 않고 위치 검출 유닛(310)을 통해 용접이 실시하는 동안의 상부 전극(220)의 위치를 검출하고, 검출한 신호를 기반으로 상부 전극(220)의 위치 변화를 확인하여 불량 여부를 판단할 수 있으므로, 전수 검사가 가능하며 실시간으로 용접 품질을 검사할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 용접 장치
200: 용접건
210: 건프레임
220: 가동 전극
230: 고정 전극
250: 가압 유닛
255: 구동모터
300: 용접 품질 검사 장치
310: 위치 검출 유닛
320: 제어 유닛
330: 출력 유닛
333: 표시부
335: 스피커
337: 램프부
340: 저장부

Claims (14)

1. 용접건의 상부 전극과 하부 전극을 통해 소재에 형성된 복수의 용접부의 용접 품질을 검사하는 장치에 있어서,
   상기 상부 전극의 위치를 검출하는 위치 검출 유닛;
   상기 소재의 복수의 용접부에 용접하는 총 용접 시간 동안에 상기 위치 검출 유닛에서 검출한 신호를 기반으로 위치 테이블을 생성하고, 상기 위치 테이블을 기반으로 상기 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 대한 제1 위치 데이터 및 제2 용접 시간에 대한 제2 위치 데이터를 생성하고, 상기 제1 위치 데이터, 상기 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 이용하여 상기 용접부에 대한 불량 여부를 확인하고, 상기 불량 여부를 기반으로 결과 데이터를 생성하는 제어 유닛; 및
   상기 결과 데이터를 출력하는 출력 유닛;
   을 포함하는 용접 품질 검사 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 위치 테이블에서 상기 타점 용접 시간 중 제1 통전 시각부터 제2 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출하고, 복수의 전극 위치값을 이용하여 제1 위치 데이터를 생성하는 용접 품질 검사 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 제1 위치 데이터를 생성하는 용접 품질 검사 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 위치 테이블에서 상기 타점 용접 시간 중 제3 통전 시각부터 제4 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출하고, 복수의 전극 위치값을 이용하여 제2 위치 테이블을 생성하는 용접 품질 검사 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 제2 위치 데이터를 생성하는 용접 품질 검사 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 제1 위치 데이터와 상기 제2 위치 데이터를 비교하여 위치 변화 데이터를 생성하고, 상기 위치 변화 데이터가 상기 기준 데이터 범위 이내에 존재하면 정상으로 판단하여 결과 데이터를 생성하는 용접 품질 검사 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 복수의 용접부 각각에 대한 소재의 장수, 종류 및 두께 중 적어도 하나를 기반으로 상기 기준 데이터를 설정하는 용접 품질 검사 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 출력 유닛은
   상기 결과 데이터를 소리를 통해 출력하는 스피커;
   상기 결과 데이터를 표시하는 표시부; 및
   상기 결과 데이터를 빛을 통해 출력하는 램프부;
   중 적어도 하나를 포함하는 용접 품질 검사 장치.
9. 용접건의 상부 전극과 하부 전극을 통해 소재에 형성된 복수의 용접부의 용접 품질을 검사하는 방법에 있어서,
   상기 소재의 복수의 용접부에 용접하는 총 용접 시간 동안에 상기 상부 전극의 위치를 검출하는 단계;
   상기 상부 전극의 위치를 기반으로 위치 테이블을 생성하는 단계;
   상기 위치 테이블을 기반으로 상기 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제1 용접 시간에 대한 제1 위치 데이터를 생성하는 단계;
   상기 위치 테이블을 기반으로 상기 용접부 각각의 타점 용접 시간 중 제2 용접 시간에 대한 제2 위치 데이터를 생성하는 단계; 및
   상기 제1 위치 데이터, 제2 위치 데이터 및 기준 데이터를 기반으로 상기 용접부에 대한 불량 여부를 확인하여 결과 데이터를 생성하는 단계;
   를 포함하는 용접 품질 검사 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 결과 데이터를 생성하는 단계는
    상기 제1 위치 데이터 및 제2 위치 데이터를 비교하여 위치 변화 데이터를 생성하는 단계;
    상기 위치 변화 데이터가 기준 데이터 범위 이내에 존재하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 위치 변화 데이터가 상기 기준 데이터 범위 이내에 존재하면 정상으로 판단하여 결과 데이터를 생성하는 단계;
    를 포함하는 용접 품질 검사 방법.
11. 제9항에 있어서,
    상기 결과 데이터를 생성하는 단계 이전에
    상기 용접부 각각에 대한 소재의 장수, 종류 및 두께 중 적어도 하나를 기반으로 상기 기준 데이터를 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 용접 품질 검사 방법.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 위치 데이터를 생성하는 단계는
    상기 위치 테이블에서 상기 타점 용접 시간 중 상기 제1 용접 시간에 포함된 제1 통전 시각부터 제2 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출하는 단계; 및
    상기 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 상기 제1 위치 데이터를 생성하는 단계;
    를 포함하는 용접 품질 검사 방법.
13. 제9항에 있어서,
    상기 제2 위치 데이터를 생성하는 단계는
    상기 위치 테이블에서 상기 타점 용접 시간 중 상기 제2 용접 시간에 포함된 제3 통전 시각부터 제4 통전 시각까지의 복수의 전극 위치값을 추출하는 단계; 및
    상기 복수의 전극 위치값에 대한 평균값을 연산하여 상기 제2 위치 데이터를 생성하는 단계;
    를 포함하는 용접 품질 검사 방법.
14. 제10항에 있어서,
    상기 결과 데이터를 생성하는 단계는
    상기 위치 변화 데이터가 설정값 이하인지를 판단하는 단계; 및
    상기 위치 변화 데이터가 설정값 이하이면 용접 미실시로 판단하여 결과 데이터를 생성하는 단계;
    를 포함하는 용접 품질 검사 방법.

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