KR20220088583A

KR20220088583A - 다축 회전이 가능한 로봇용접지그

Info

Publication number: KR20220088583A
Application number: KR1020200178763A
Authority: KR
Inventors: 방양근; 김동훈; 송문섭
Original assignee: 서진산업 주식회사
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-28
Also published as: KR102421995B1

Abstract

본 발명은 다축 회전이 가능한 로봇용접지그.에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평면방향으로 서로 특정간격 이격되게 배치되는 한 쌍의 회전모터;상기 회전모터 각각의 회전축에 연결되는 회전프레임; 상기 회전프레임 각각에 결합되는 상하조절유닛; 양단 각각이 상기 상하조절유닛의 상부 끝단에 결합되는 본체프레임; 상기 본체프레임 일측에 구비되는 용접유닛; 및 상기 본체프레임과 상기 상하조절유닛 상부 끝단 사이 각각에 구비되는 볼베이링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 회전이 가능한 로봇용접지그에 대한 것이다.

Description

다축 회전이 가능한 로봇용접지그{WELDING ROBOT JIG CAPABLE OF ROTATING WITH MULTIAXIS}

본 발명은 다축 회전이 가능한 로봇용접지그에 대한 것이다.

현재 사용되고 있는 로봇 용접지그의 경우 고정식과, 앞, 뒤 회전식이 존재한다.

도 1은 종래 회전식 용접지그의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 2a는 전방측으로 회전된 상태의 회전식 용접지그의 본체프레임의 사시도, 도 2b는 도 1에서 회전된 상태의 회전식 용접지그의 본체프레임의 사시도를 도시한 것이다.

도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 종래 회전식 용접지그(1)는 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 회전모터(10)와, 회전모터(10) 각각에 설치되는 회전프레임(20) 그리고 한 쌍의 회전프레임(20) 사이에 연결되는 본체 프레임(50)과, 본체 프레임(50) 일측에 설치되며 끝단에 용접토치(61)가 구비되는 용접유닛(60)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

이러한 종래 회전식 용접지그(1)는 본체프레임(50)의 길이방향이 항상 평면방향과 평행한 상태로 고정되며, 좌우 회전/틸팅이 가능하지 않으며, 높이 조절역시 가능하지 않고 단지 본체브레임(50)의 길이방향 축을 기준으로 회전되는 구조를 갖는다. 즉, 회전모터(10)의 고정된 회전축 기준으로 본체프레임(50)을 회전하는 1축 회전 구동을 갖는다.

이러한 회전식의 경우 고정식 대비 자유도가 존재하기는 하나 복잡한 형상의 제품의 경우 많이 제한적이다.

즉, 전, 후방 회전만이 가능하므로 용접토치 자세 및 조건설정이 어려움 문제가 존재한다. 따라서 단순한 형상에 대해서만 용접이 가능하며 복잡한 구조에 용접적용이 불가한 단점이 있으며, 복잡한 구조의 용접라인 변경 및 별도 추가지그를 제작해야하는 문제점이 존재한다.

대한민국 특허등록번호 10-1609160(등록일자 20160330) 대한민국 특허등록번호 10-0687026(등록일자 20070220) 대한민국 특허등록번호 10-1298147(등록일자 20130813)

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 용접자세 및 조건설정을 통한 용접품질 안정화가 가능한, 다축 회전이 가능한 로봇용접지그를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상하조절유닛과, 볼베어링 추가를 통한 다축회전 구현이 가능하여, 제품 역보정기능을 갖고, 복잡한 형상토치 진입이 가능하며, 복잡한 구조의 용접라인 변경 및 별도 추가지그를 제작해야하는 등의 불필요한 투자비 발생이 없는, 다축 회전이 가능한 로봇용접지그를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은, 로봇용접지그에 있어서, 평면방향으로 서로 특정간격 이격되게 배치되는 한 쌍의 회전모터; 상기 회전모터 각각의 회전축에 연결되는 회전프레임; 상기 회전프레임 각각에 결합되는 상하조절유닛; 양단 각각이 상기 상하조절유닛의 상부 끝단에 결합되는 본체프레임; 상기 본체프레임 일측에 구비되는 용접유닛; 및 상기 본체프레임과 상기 상하조절유닛 상부 끝단 사이 각각에 구비되는 볼베이링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 회전이 가능한 로봇용접지그로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 회전프레임은 상기 회전축에 결합되는 수직판과, 상기 수직판에 절곡되어 연결되는 수평판을 포함하며, 상기 상하조절유닛은 상기 수평판에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 상하조절유닛 각각은 상기 수평판에 결합되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 이동되는 피스톤과, 유압 또는 공압을 인가하여 상기 피스톤을 구동시키는 상하조절구동부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 볼베어링을 360° 구동시키는 베어링구동부를 포함하고, 상기 상하조절구동부를 제어하여 상기 본체프레임의 높이와 좌우 틸팅각도를 조절하며, 상기 회전모터를 제어하여 상기 본체프레임의 전,후각도를 조절하며, 상기 베어링구동부를 제어하여 상기 본체프레임의 자세를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 용접유닛에 의한 용접될 위치를 결정하는 용접위치판단부와, 용접진행시 용접비드의 상태를 판단하는 용접상태판단부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 용접위치판단부에 의해 결정된 용접위치에 용접이 가능한 위치로 상기 용접토치가 접근할 수 있도록 상기 회전모터, 상기 상하조절구동부, 상기 베어링구동부를 제어하며, 상기 용접상태판단부에서 판단한 용접상태를 기반으로 역보정인 가능한 위치로 상기 용접토치가 접근할 수 있도록 상기 회전모터, 상기 상하조절구동부, 상기 베어링구동부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그에 따르면, 다양한 용접자세 및 조건설정을 통한 용접품질 안정화가 가능한 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그에 따르면, 상하조절유닛과, 볼베어링 추가를 통한 다축회전 구현이 가능하여, 제품 역보정기능을 갖고, 복잡한 형상토치 진입이 가능하며, 복잡한 구조의 용접라인 변경 및 별도 추가지그를 제작해야하는 등의 불필요한 투자비 발생이 없는 장점을 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 회전식 용접지그의 사시도,
도 2a는 전방측으로 회전된 상태의 회전식 용접지그의 본체프레임 사시도,
도 2b는 후방측에 회전된 상태의 회전식 용접지그의 본체프레임 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그의 부분 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그의 구성, 기능 및 작동방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그의 부분 사시도를 도시한 것이다. 또한 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(70)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그(100)는, 전체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 회전모터(10), 한 쌍의 회전프레임(20), 한 쌍의 상하조절유닛(30), 한 쌍의 볼베어링(40), 본체프레임(50), 용접토치(61)가 설치된 용접유닛(60) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

한 쌍의 회전모터(10)는 평면방향으로 서로 특정간격 이격되게 배치된다.

회전프레임(20)은 브라켓 형태로, 회전모터(10) 각각의 회전축에 연결되어진다. 다라서 회전모터(10)의 구동에 의해 상기 회전프레임(20)을 회전축을 기준으로 회전되도록 구성된다.

따라서 제어부(70)는 회전모터(10)를 제어하여, 본체프레임(50) 일측에 설치된 용접토치(61)의 전, 후 방향 각도를 조절할 수 있게 된다.

회전프레임(20)은 회전축에 결합되는 수직판(21)과, 이러한 수직판(21)에 절곡되어 연결되는 수평판(22)을 포함하여 구성된다.

그리고 회전프레임(20)의 수평판(22) 각각에 상하조절유닛(30)이 결합되게 된다.

상하조절유닛(30) 각각은 수평판(22)에 결합되는 실린더(31)와, 이러한 실린더(31) 내에서 이동되는 피스톤(32) 그리고, 유압 또는 공압을 인가하여 피스톤(32)을 구동시키는 상하조절구동부(33)를 포함하여 구성될 수 있다.

제어부(70)는 한 쌍의 상하조절구동부(33)를 제어하여 본체프레임(50)의 높이를 조절할 수 있다. 또한, 한 쌍의 상하조절구동부(33)에 의한 피스톤(32)의 위치를 서로 상이하게 하여 도 3에 도시된 바와 같이, 본체프레임(50)의 좌우 틸팅 각도를 조절할 수 있음을 알 수 있다.

그리고 본체프레임(50)의 양단 각각이 상하조절유닛(30)의 상부 끝단에 결합되게 된다. 그리오 용접유닛(60)은 본체프레임(50) 일측에 구비되며, 용접유닛(60)의 끝단부에는 용접토치(61)가 결합되게 된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 다축 회전이 가능한 로봇용접지그(100)는 본체프레임(50)과 상하조절유닛(30)의 피스톤(32) 상부 끝단 사이 각각에 볼베이링이 구비된다.

볼베어링(40)은 베어링구동부(41)에 의해 360° 회전 구동이 가능하도록 구성된다.

이러한 한 쌍의 볼베어링(40)은 베어링구동부(41)에 의해 구동되어 본체프레임(50)의 전, 후방향 틸팅각도를 조절할 수 있으며, 또한 볼베어링(40) 각자가 독립되어 구동될 수 있다. 따라서 서로 다른 각도로 구동되어 본체프레임(50)의 비틀림 각도를 조절하여 다양한 용접자세를 구현할 수 있게 된다.

즉, 제어부(70)는 상하조절구동부(33)를 제어하여 본체프레임(50)의 높이와 좌우 틸팅각도를 조절할 수 있다. 또한, 회전모터(10)를 제어하여 본체프레임(50)의 전,후각도를 조절할 수 있으며, 베어링구동부(41)를 제어하여 다양한 용접자세를 구현할 수 있게 된다.

그리고 다축 회전이 가능한 로봇용접지그(100)는 용접위치판단부(71)와, 용접상태판단부(72)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 본체프레임(50) 일측에 카메라등을 통해 용접위치 부근을 촬상하도록 하고, 이러한 촬상데이터를 기반으로 용접위치판단부(71)는 용접위치데이터를 결정, 판단하여 이를 제어부(70)와 공유하도록 구성될 수 있다. 또한 용접이 진행되는 상황에서 획득된 촬상데이터를 분석하여 용접상태판단부(72)는 용접비드의 불량여부, 역보정 여부등을 판단하도록 구성된다.

따라서 제어부(70)는 용접위치판단부(71)에 의해 결정된 용접위치데이터를 기반으로 용접이 가능한 위치로 용접토치(61)가 접근할 수 있도록 회전모터(10), 상하조절구동부(33), 베어링구동부(41)를 제어하도록 구성된다.

또한 제어부(70)는 용접상태판단부(72)에서 판단한 용접상태데이터를 기반으로 역보정이 필요한 경우, 역보정인 가능한 위치로 용접토치(61)가 접근할 수 있도록 회전모터(10), 상하조절구동부(33), 베어링구동부(41)를 제어하도록 구성된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:종래 회전식 용접지그
10:회전모터
20:회전프레임
21:수직판
22:수평판
30:상하조절유닛
31:실린더
32:피스톤
33:상하조절구동부
40:볼베어링
41:베어링구동부
50:본체프레임
60:용접유닛
61:용접토치
70:제어부
71:용접위치판단부
72:용접상태판단부
100:다축 회전이 가능한 로봇용접지그

Claims

로봇용접지그에 있어서,
평면방향으로 서로 특정간격 이격되게 배치되는 한 쌍의 회전모터;
상기 회전모터 각각의 회전축에 연결되는 회전프레임;
상기 회전프레임 각각에 결합되는 상하조절유닛;
양단 각각이 상기 상하조절유닛의 상부 끝단에 결합되는 본체프레임;
상기 본체프레임 일측에 구비되는 용접유닛; 및
상기 본체프레임과 상기 상하조절유닛 상부 끝단 사이 각각에 구비되는 볼베이링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 회전이 가능한 로봇용접지그.
제 1항에 있어서,
상기 회전프레임은 상기 회전축에 결합되는 수직판과, 상기 수직판에 절곡되어 연결되는 수평판을 포함하며,
상기 상하조절유닛은 상기 수평판에 결합되는 것을 특징으로 하는 다축 회전이 가능한 로봇용접지그.
제 1항에 있어서,
상기 상하조절유닛 각각은 상기 수평판에 결합되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 이동되는 피스톤과, 유압 또는 공압을 인가하여 상기 피스톤을 구동시키는 상하조절구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 회전이 가능한 로봇용접지그.
제 3항에 있어서,
상기 볼베어링을 360° 구동시키는 베어링구동부를 포함하고,
상기 상하조절구동부를 제어하여 상기 본체프레임의 높이와 좌우 틸팅각도를 조절하며, 상기 회전모터를 제어하여 상기 본체프레임의 전,후각도를 조절하며, 상기 베어링구동부를 제어하여 상기 본체프레임의 자세를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 회전이 가능한 로봇용접지그.
제 4항에 있어서,
상기 용접유닛에 의한 용접될 위치를 결정하는 용접위치판단부와, 용접진행시 용접비드의 상태를 판단하는 용접상태판단부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 용접위치판단부에 의해 결정된 용접위치에 용접이 가능한 위치로 상기 용접토치가 접근할 수 있도록 상기 회전모터, 상기 상하조절구동부, 상기 베어링구동부를 제어하며, 상기 용접상태판단부에서 판단한 용접상태를 기반으로 역보정인 가능한 위치로 상기 용접토치가 접근할 수 있도록 상기 회전모터, 상기 상하조절구동부, 상기 베어링구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 다축 회전이 가능한 로봇용접지그.