KR20240044060A

KR20240044060A - 자동 용접장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR20240044060A
Application number: KR1020220123333A
Authority: KR
Inventors: 홍웅표
Original assignee: 에이치디한국조선해양 주식회사; 주식회사 현대미포조선
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-04-04

Abstract

본 발명은 다양한 형태의 용접이 가능한 자동 용접장치 및 제어방법에 관한 것으로, 자동 용접장치는 부재의 X방향으로 부재에 대해 상대이동 가능한 갠트리; 상기 갠트리에서 외팔보 형태로 상기 부재의 X방향을 따라 연장되게 형성되고, 서로 독립적으로 상기 부재의 Y방향으로 이동 가능한 복수의 붐; 각각의 상기 붐에서 상기 부재의 X방향으로 이동 가능한 캐리지; 및 각각의 상기 캐리지에 장착된 용접로봇을 포함할 수 있다.

Description

자동 용접장치 및 제어방법 {Apparatus for automatic welding and method for controlling the same}

본 발명은 다양한 형태의 용접이 가능한 자동 용접장치 및 제어방법에 관한 것이다.

예를 들어, 부재를 자동으로 용접하기 위한 갠트리 로봇 시스템 및 그 제어방법에 관한 기술이 대한민국 특허 제227029호로 알려져 있다. 이 특허의 갠트리 로봇 시스템은, 사용자의 작업명령을 인가받는 통제부가 부재의 상방에 설치되는 갠트리 로봇들에 대해 해당 용접작업을 제어함과 아울러 각 갠트리 로봇에 설치된 CCD 카메라의 촬영신호로부터 획득된 현재 부재의 위치정보를 인가받아 작업명령에 대응하는 용접선을 추종할 수 있도록 갠트리 로봇의 동작을 제어한다.

하지만, 이러한 갠트리 로봇 시스템은, 2개의 용접로봇이 하나의 지지판에 설치되어 함께 움직일 수밖에 없기 때문에 서로 다른 부위를 용접할 수 없고, 하나의 용접선에 대해서만 용접이 가능하여, 단일 갠트리 로봇의 생산성에 한계가 있다. 더욱이, 부재 인식이 초기에만 이루어질 수 있어, 용접 중에 경로에 대한 추적이 불가능하고 실시간으로 위치를 보정할 수 있는 방법이 없다.

본 발명은, 단일 갠트리에서 용접로봇들의 가동범위를 확장시켜 다양한 형태의 용접이 가능한 자동 용접장치 및 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 복수의 용접로봇을 독립적으로 이동 및 제어하여 복수의 용접선을 동시에 용접할 수 있는 자동 용접장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 지속적으로 용접선을 추적하면서 부재의 시점과 종점에 대한 위치를 조정하고 이들 시점과 종점을 간단하게 용접로봇에 교시할 수 있는 자동 용접장치 및 제어방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명에 따른 자동 용접장치는, 부재의 X방향으로 부재에 대해 상대이동 가능한 갠트리; 상기 갠트리에서 외팔보 형태로 상기 부재의 X방향을 따라 연장되게 형성되고, 서로 독립적으로 상기 부재의 Y방향으로 이동 가능한 복수의 붐; 각각의 상기 붐에서 상기 부재의 X방향으로 이동 가능한 캐리지; 및 각각의 상기 캐리지에 장착된 용접로봇을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 자동 용접장치의 제어방법은, 용접로봇을 부재로 이동시켜 상기 용접로봇의 제1 센서가 용접선을 인식하는 단계; 상기 제1 센서의 용접선 인식에 의해, 상기 용접로봇이 용접선을 따라 제1 방향을 향해 1차로 이동하는 단계; 상기 용접로봇이 용접 시점에 도달하면, 상기 제1 센서의 용접선 인식에 의해, 상기 용접로봇이 용접선을 따라 제2 방향을 향해 2차로 이동하면서 용접하는 단계; 및 상기 용접로봇의 제2 센서가 용접 종점을 인식하고, 상기 용접로봇이 이동 및 용접을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 단일 갠트리에서 용접로봇들의 가동범위가 확장되어 다양한 형태의 용접이 가능하게 됨으로써, 후판의 조립 자유도가 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 용접로봇을 독립적으로 이동 및 제어하여 복수의 용접선을 동시에 용접할 수 있게 됨으로써, 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 지속적으로 용접선을 추적하면서 부재의 시점과 종점에 대한 위치를 조정하고 이들 시점과 종점을 간단하게 용접로봇에 교시할 수 있어 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치를 일측에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치를 타측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 용접모듈을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치의 용접로봇들의 작동상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치의 제어방법에 의해 이행되는 용접로봇의 이동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치를 도시한 사시도들이고, 도 3은 용접모듈을 확대하여 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치는, 갠트리(10), 복수의 붐(20), 복수의 캐리지(30), 및 복수의 용접로봇(40)을 포함할 수 있다.

갠트리(10)는 대략 문(門) 형상으로 형성된 일종의 대차이다. 갠트리는 한 쌍의 새들(11), 각 새들에 직립한 한 쌍의 기둥(12), 및 이들 기둥을 연결하는 거더(13)를 포함할 수 있다.

가이드 레일(9)이 설치되고, 갠트리(10)는 가이드 레일을 따라 가이드 레일 위를 수평으로 이동할 수 있도록 배치될 수 있다. 새들(11)에는 구동유닛(14)이 설치되어, 선택적으로 갠트리의 이동을 위한 구동력을 제공할 수 있다.

예를 들어, 구동유닛(14)은, 내장된 모터로부터의 구동력을 새들(11)에 설치된 피니언에 전달하고, 피니언은 가이드 레일(9)에 형성 또는 장착된 랙에 맞물려 회전함으로써, 갠트리가 가이드 레일 위를 미끄럼이동할 수 있다.

혹은, 구동유닛(14)은, 내장된 모터로부터의 구동력을 새들(11) 내에 설치된 체인 또는 벨트 등과 같은 전동기구(傳動機構; 미도시)를 매개로 하여, 갠트리(10)의 하부에 장착된 복수의 바퀴(15)에 전달할 수 있다. 바퀴는 가이드 레일(9) 위를 구름운동하여 갠트리가 가이드 레일을 따라 이동할 수 있다.

이로써, 갠트리(10)에 장착된 복수의 용접로봇(40)이 부재(1; 도 4 참조)의 길이방향, 즉 X방향(도 4 참조)을 따라 이동할 수 있게 된다.

추가로, 새들(11)에는 용접기(2)와 함께 분전반(3)과 제어부(50)가 배치될 수 있다.

거더(13)에는, 용접와이어를 공급하는 와이어 릴(4), 용접시 플럭스를 공급하고 살포된 플럭스를 회수하는 플럭스 공급 및 회수장치(5), 살포용 플럭스를 저장하는 플럭스 탱크(6) 등이 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치는, 갠트리(10)의 거더(13) 양측에 각각 서로 독립적으로 부재(1)의 Y방향(도 4 참조)으로 이동 가능한 복수의 붐(20)이 설치된 것을 특징으로 한다.

각 붐(20)은, 예컨대 내장된 모터의 구동력을 제공받는 선형 운동 가이드(21)에 의해 부재(1)의 폭방향, 즉 Y방향을 따라 이동할 수 있다. 이러한 붐은 갠트리(10)의 거더(13)에서 외팔보 형태로 X방향을 따라 연장되게 형성될 수 있다.

더구나, 각 붐(20)에는 붐의 길이방향, 즉 X방향으로 이동 가능한 캐리지(30)가 설치될 수 있다. 갠트리(10)의 거더(13)에 한 쌍의 붐이 구비된 경우에, 단일 갠트리에 한 쌍의 캐리지가 장착될 수 있다.

각 캐리지(30)는, 예컨대 내장된 모터의 구동력을 제공받는 선형 운동 가이드(31)에 의해 X방향을 따라 이동할 수 있다.

또한, 각 캐리지(30)에는 용접을 수행하는 용접로봇(40)이 설치될 수 있다. 용접로봇은 다관절 아암(41)을 갖춘 로봇의 일종으로서, 예를 들면 6축 로봇이 채택될 수 있다. 갠트리(10)의 거더(13)에 한 쌍의 붐(20)이 구비된 경우에, 예컨대 단일 갠트리에 한 쌍의 용접로봇이 장착될 수 있다.

다관절 아암(41)의 일측 단부는 캐리지(30)의 저부에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 다관절 아암의 타측 단부에 용접모듈(42)의 지지브라켓(43)이 회전 가능하게 연결될 수 있다.

용접모듈(42)은, 전압 및 전류를 인가받아 용접와이어를 융해시키는 용접토치(44), 용접와이어를 공급하는 와이어 송급기(45), 용접시 플럭스를 공급하는 플럭스 공급기(46), 살포된 플럭스를 회수하는 플럭스 회수기(47) 등을 포함할 수 있다. 이들 구성요소는 지지브라켓(43)에 장착되어 용접모듈을 구성할 수 있다.

용접토치(44)는 용접기(2)로부터 전원을 공급받아 용접로봇(40)의 아래에 놓이는 부재(1)를 용접할 수 있다. 용접토치로는 서브머지드 아크 용접(SAW) 토치, 탠덤(Tandem) 용접 토치, 레이저 용접 토치 등과 같이 용접방식에 따라 다양한 형태의 용접토치가 선택적으로 채용될 수 있다. 또한, 용접토치는 단일 또는 복수로 마련되어 장착될 수 있다.

용접로봇(40)은 이동 가능한 갠트리(10)와 이동 가능한 붐(20) 및 이동 가능한 캐리지(30)에 의해 위치가 가변될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치의 용접로봇들의 작동상태를 도시한 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 우선 갠트리(10)가 X방향으로 이동되어, 부재(1) 상에 갠트리의 거더(13)가 부재를 가로질러 위치하도록 갠트리를 이동시키고 정지시킨다.

이어서, 각 붐(20)을 Y방향으로 이동시킴으로써, 부재(1)의 해당 용접선(WL)에 인접하게 용접로봇(40)이 이동되고 위치될 수 있다.

다음으로, 캐리지(30)의 X방향 이동에 의해 부재(1)의 해당 용접선(WL) 위로 용접로봇(40)이 이동되고 위치될 수 있다.

끝으로, 용접로봇(40)의 자세를 미세 조정하여, 용접선(WL)에 용접토치(44)의 팁이 진입되게 하거나, 용접에 적절한 간극으로 위치되게 할 수 있다.

이와 같은 용접로봇(40), 구체적으로 용접토치(44)의 위치 선정은 예를 들어 작업자가 제어부(50)에 의한 조작을 통해 이행되게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치에서, X방향으로 이동 가능한 갠트리(10)에 덧붙여 X방향으로 이동 가능한 캐리지(30)가 부가됨으로써, 단일 갠트리에서 용접로봇(40)의 가동범위가 기존보다 대폭 확장될 수 있다.

또한, Y방향으로 이동 가능한 복수의 붐(20)이 서로 독립적으로 작동 가능하게 구성됨으로써, 복수의 부재(1) 또는 복수의 용접선(WL)을 동시에 용접할 수 있을 뿐만 아니라, 다양하고 복잡한 형태의 용접도 용이하게 이루어질 수 있는 장점이 있게 된다.

더불어, Y방향으로 이동 가능한 복수의 붐(20)과 X방향으로 이동 가능한 캐리지(30)를 구비함으로써, 불필요한 프레임 등을 없앨 수 있기 때문에 동일한 공정에 요구되는 소요공간 및 비용이 기존보다 훨씬 절감될 수 있으며, 구성요소들이 밀집 가능하게 배치될 수 있어 운용상의 효율이 향상되는 효과도 볼 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치는, 용접모듈(42)에 장착되어 용접선(WL)을 감지하는 제1 센서(51); 및 용접모듈에 장착되어 부재(1)의 존재 유무를 감지하는 적어도 하나의 제2 센서(52)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1 센서(51)로는 레이저 비전센서(LVS, Laser Vision Sensor) 또는 비전센서 등이 채용될 수 있다. 제1 센서는 용접로봇(40)의 용접모듈(42)에 장착되어 용접선(WL)을 추적하거나 부재(1)의 위치를 검출할 수 있다. 특히, 용접로봇의 비정규화된 작업라인을 추적하기 위해 사용될 수 있다.

예를 들어, 레이저 비전센서는 레이저 띠를 발사하는 광조사부와, 레이저 띠의 형상을 촬영하는 카메라를 포함할 수 있다. 광조사부는 예컨대 적어도 하나 이상의 레이저 다이오드로 구성될 수 있다. 카메라는 CIS(CMOS Image Sensor) 또는 CCD(Charge Coupled Device) 등을 포함할 수 있다.

제1 센서(51)는 용접모듈(42)의 지지브라켓(43)에 장착되고, 용접시 용접토치(44)보다 선행(先行)하여 용접선(WL)을 추적할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서가 레이저 비전센서인 경우에, 제1 센서는 레이저 띠의 형상을 촬영하고 데이터를 제어부(50)에 전송할 수 있다. 제어부는 수신된 레이저 띠의 형상에 따라 용접토치의 좌표를 산출하여 용접로봇(40)에 출력함으로써 용접로봇의 이동 및/또는 용접을 제어할 수 있다.

이에 따라, 용접로봇(40)은 제1 센서(51)를 사용하여 실시간으로 용접선(WL)을 추적하면서 이동 및/또는 용접을 진행할 수 있다. 더욱이, 초기 측정 이후에 생길 수 있는 부재(1)의 미세한 오차가 제1 센서에 의해 감지되고 보정될 수 있어, 용접로봇의 용접 품질이 향상되거나 적어도 유지될 수 있다.

제2 센서(52)로는 예컨대 비전 센서, 광 센서, 초음파 센서, 자기 센서 등과 같은 위치 센서나 근접 센서를 포함할 수 있다. 제2 센서는 용접로봇(40)의 용접모듈(42)에 장착되어 부재(1)의 존재 유무를 감지함으로써 용접의 시점 또는 종점을 검출할 수 있다. 적어도 하나의 제2 센서는, 적어도 용접로봇이 용접의 종점을 인식하고 용접을 끝내도록 하기 위해 사용될 수 있다.

예를 들어, 용접로봇(40)으로 용접하기 위해 레이저 비전센서와 같은 제1 센서(51)를 사용하여 실시간으로 용접선(WL)을 추적할 수는 있지만, 용접로봇은 용접을 시작하는 시점과 용접이 끝나는 종점이 어디인지를 인식할 수는 없다.

이 때문에, 부재(1)의 도면을 이용하여 부재의 이상적인 형상을 불러온 뒤에 특징점을 잡아 부재를 인식하고 시점 또는 종점의 위치를 얻는 방법이 제안되었다. 하지만, 이러한 방법은 작업자가 부재와 도면의 매칭을 위한 작업을 수행해야 한다. 이 경우에, 작업자는 시점과 종점의 교시와 모니터를 다룰 수 있는 숙련된 기술이 요구되는 문제가 있다.

더구나, 용접의 시점과 종점을 교시할 때, 현장에서는 다양한 상황(실링비드 또는 가용접 등)이 발생하게 되고, 이러한 상황을 수식과 데이터, 프로그래밍 등에 의해 한정짓고 용접로봇이 구현하게 하는 데에는 어려움이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치에서는, 용접시 시점 또는 종점에서는 항상 부재가 없게 되는 것을 바탕으로, 적어도 하나의 제2 센서(52)를 배치하여 제2 센서를 통해 부재(1)의 시점 또는 종점을 간단히 용접로봇(40)에게 교시할 수 있게 한다.

제2 센서(52)는 용접모듈(42)의 지지브라켓(43)에 장착되어 용접모듈의 이동시 용접토치(44)보다 선행할 수 있다. 예를 들어, 용접토치를 기준으로 제2 센서는 제1 센서(51)보다 더 멀리 용접토치로부터 떨어져 용접모듈에 배치될 수 있다.

복수의 제2 센서(52)가 배치된 경우에, 용접토치(44)와 제1 센서(51)의 중심을 연결하는 연장선 상에서 복수의 제2 센서가 서로 대향되게 배치될 수 있다. 이때, 각 제2 센서는 용접토치와 제1 센서 간 거리보다 먼 거리만큼 용접토치로부터 이격될 수 있다.

복수의 제2 센서(52) 중 용접모듈(42)의 일측에 배치된 하나의 제2 센서가 부재를 감지하지 않으면 해당 신호를 제어부(50)에 전송할 수 있다. 제어부는 수신된 신호에 따라 용접로봇(40)에 명령신호를 출력함으로써 용접로봇의 이동 또는 용접을 중지시킬 수 있다.

이에 따라, 용접로봇(40)은 제2 센서(52)를 사용하여 실시간으로 부재(1)의 존재 유무를 감지함으로써 용접의 시점 또는 종점을 인식하고 이동 또는 용접을 멈출 수 있다.

한편, 용접모듈(42)에서 제1 센서(51)와 인접하여 하나의 제2 센서(52)만 배치된 경우에, 예를 들어 용접의 시점은, 타이머를 통해 용접모듈이 부재(1) 상에 놓인 위치에서 일정 시간 용접로봇(40)이 부재의 일측 선단 쪽으로 이동한 후로 결정될 수 있다.

혹은, 작업자가 제어부(50)를 통해 용접로봇(40)의 이동을 제어함으로써, 용접모듈(42)의 용접토치(44)가 부재(1)의 선단에, 즉 용접의 시점에 위치하도록 하여 용접을 시작할 수도 있다.

이에 따라, 용접로봇(40)은 제2 센서(52)를 사용하여 실시간으로 부재(1)의 존재 유무를 파악하면서 용접을 진행한 후 부재가 감지되지 않으면 용접의 종점으로 인식하여 이동 및 용접을 중지할 수 있다.

또한, 초기 세팅 이후 용접로봇(40)에 대해 작업자가 개입하는 범위를 최소화할 수 있어, 작업자의 편의성을 증대시키고 생산성을 높일 수 있다. 더불어, 용접의 시점 또는 종점이 신뢰성 있게 결정될 수 있어 용접로봇의 용접 품질이 향상될 수 있다.

제어부(50)는 본 발명의 자동 용접장치를 위해 단독으로 구성되거나, 상위의 메인 제어시스템(미도시)에 그 기능이 병합되거나 겸용으로 사용될 수 있다. 이러한 제어부는 각종 연산이나 명령이 수행 가능한 반도체 칩 등이 내장된 마이크로프로세서(Microprocessor)와 같은 다양한 처리장치로 구현될 수 있으며, 자동 용접장치의 각 구성요소의 작동을 제어할 수 있다.

제어부(50)는 통신 링크를 통해 해당 구성요소와 구동 및 제어에 필요한 각종 정보나 신호 등을 서로 주고받을 수 있다. 통신 링크로는, 유선 통신이 채용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 근거리 통신망 등과 같은 무선 통신 또는 광 통신이 적용될 수도 있다.

또한, 제어부(50)는, 작업자에 의해 명령 또는 정보가 입력될 수 있게 하는 입력장치 또는 사용자 인터페이스를 포함하거나 이에 전기적으로 연결될 수 있다. 선택적으로, 제어부는 시간 정보를 얻을 수 있는 타이머를 포함하거나 전기적으로 연결될 수 있다.

제어부(50)는 작업자 또는 메인 제어시스템으로부터의 제어명령에 응답하여 자동 용접장치를 제어할 수도 있다.

예를 들면, 용접로봇(40)을 원하는 위치로 이동시키기 위해, 작업자 또는 메인 제어시스템에 의해 입력된 명령에 따라 제어부(50)는 갠트리(10)의 구동유닛에 있는 모터, 붐(20)의 모터, 캐리지(30)의 모터 등을 구동시킬 수 있다. 또, 제어부는 용접모듈(42)이 용접작업을 수행할 수 있는 위치에 도달할 수 있도록 용접로봇의 다관절 아암(41)에 내장된 모터나 액츄에이터를 구동시킬 수 있다.

제어부(50)는 제1 센서(51) 및 제2 센서(52)를 사용하여, 용접로봇(40)이 용접 시점에 위치하도록 용접로봇의 이동을 제어할 수 있다. 용접로봇의 이동시, 필요하면 선택적으로 제어부는 붐(20)의 모터 및 선형 운동 가이드(21) 또는 캐리지(30)의 모터 및 선형 운동 가이드(31)의 작동도 동기화하여 제어할 수 있다.

용접로봇(40)이 용접할 위치로 이동이 완료되면, 제어부(50)는 주어진 프로그램에 따라 용접기(2)를 제어하여 용접토치(44)가 부재(1)의 용접선(WL)을 용접할 수 있게 한다.

용접로봇(40)의 용접 동안, 제어부(50)는 제1 센서(51)를 사용하여, 용접로봇이 실시간으로 용접선(WL)을 추적하면서 이동하도록 제어할 수 있다.

용접로봇(40)의 용접 동안, 제어부(50)는 제2 센서(52)를 사용하여 실시간으로 부재(1)의 존재 유무를 파악하면서 용접을 진행하고, 부재가 감지되지 않으면 용접의 종점으로 인식하여 용접로봇의 이동 및 용접을 중지하도록 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 자동 용접장치의 제어방법에 대해 간략히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치의 제어방법을 나타낸 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접장치의 제어방법에 의해 이행되는 용접로봇의 이동을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 자동 용접장치의 제어방법은, 예를 들어 작업자가 제어부(50)에 의한 조작을 통해 또는 메인 제어시스템의 제어명령에 따라, 부재(1)의 용접선(WL)에 용접로봇(40)의 용접토치(44)가 용접에 적절한 간극을 두고 위치하도록 용접로봇을 부재로 이동시키는 것부터 시작할 수 있다.

용접로봇(40)을 원하는 위치로 이동시키기 위해, 제어부(50)는 갠트리(10)의 구동유닛에 있는 모터, 붐(20)의 모터, 캐리지(30)의 모터 등을 구동시키고 제어할 수 있다.

또한, 제어부(50)는. 용접로봇(40)의 다관절 아암(41)에 내장된 모터나 액츄에이터를 구동시키고 제어하여, 용접모듈(42)의 자세를 조정할 수 있다.

이와 같이, 부재(1)의 용접선(WL) 위에 용접로봇(40)의 용접토치(44)가 간극을 두고 위치하도록, 용접로봇(40)이 이동됨과 동시에 용접모듈(42)이 자세를 조정함으로써, 용접로봇의 제1 센서(51)가 용접선을 인식할 수 있게 된다(S10).

용접로봇(40)의 제1 센서(51)가 부재(1)의 용접선(WL)을 인식함으로써, 제어부(50)가 실질적인 자동 제어를 이행할 수 있다.

제어부(50)는 용접로봇(40)이 용접선(WL)을 따라 제1 방향을 향해 이동하도록 제어하여 용접로봇이 1차로 이동할 수 있다(S20).

필요에 따라 선택적으로 붐(20)의 모터 및 선형 운동 가이드(21) 또는 캐리지(30)의 모터 및 선형 운동 가이드(31)의 작동이 용접로봇(40)의 작동과 동기화하여 연계될 수 있다. 용접로봇은 제1 센서(51)를 사용하여 실시간으로 용접선(WL)을 추적하면서 이동할 수 있다.

용접모듈(42)의 제1 센서(51)와 인접하여 하나의 제2 센서(52)만 배치된 경우에, 용접의 시점은, 해당 붐(20)이 Y방향으로 부재(1)의 폭방향 일측으로 이동하며, 제1 센서(51)가 용접선(WL)을 추출하던 중 추출하지 못한 위치부터 시간을 측정하여 설정 시간을 넘어가는 경우에 이를 제어부(50)에 전송할 수 있다.

혹은, 제1 센서(51)에 인접한 제2 센서(52)의 반대쪽으로 추가된 제2 센서(52)가 배치된 경우에는, 용접모듈(42)의 일측에 배치된 제2 센서(52)에서 부재(1)가 감지되지 않을 때의 신호를 시점으로 설정하여 이를 제어부(50)에 전송할 수 있다.

제어부는 수신된 신호에 따라 용접로봇(40)에 명령신호를 출력함으로써 용접로봇의 이동을 중지시킬 수 있다.

이에 따라, 용접로봇(40)은 타이머 또는 추가된 제2 센서(52)를 사용하고, 용접로봇과 함께 갠트리(10) 및/또는 붐(20)이 이동되면서, 실시간으로 부재(1)의 존재 유무를 감지함으로써 용접의 시점을 인식하고, 용접토치(44)를 인식된 시점으로 이동시킬 수 있다.

이러한 과정에서 제어부(50)는 제1 센서(51)와 제2 센서(52)를 사용하여 용접로봇(40)의 이동이 중지된 용접 시점의 좌표를 검출할 수 있다.

혹은, 작업자가 제어부(50)를 통해 용접로봇(40)의 이동을 제어함으로써, 용접모듈(42)의 용접토치(44)가 부재(1)의 선단에 위치될 때, 용접로봇의 이동을 중지시키고 용접의 시점으로 결정할 수 있다.

용접로봇(40)이 용접 시점에 도달하면, 용접로봇은 제1 센서(51)가 추종하는 용접선(WL)을 따라 제2 방향을 향해 2차로 이동을 시작함과 동시에 용접을 시작할 수 있다(S30).

도 6에 도시된 바와 같이 용접로봇(40)은 용접선(WL)을 따라 제2 방향, 예컨대 제1 방향의 역방향으로 이동하면서 용접을 시작할 수 있다. 하지만, 제2 방향은 반드시 제1 방향의 역방향에만 한정되지 않는다.

이때, 제어부(50)는, 용접토치(44)의 팁이 용접 시점에 위치할 때부터 용접 조건에 대응하는 용접을 시행하도록 용접기(2)를 제어할 수 있다. 또, 제어부는 용접로봇(40)이 용접선(WL)을 따라 제2 방향을 향해 이동하도록 제어하여 용접로봇이 2차로 이동할 수 있다.

그 후에, 용접모듈(42)의 타측, 즉 제1 센서(51)와 인접하여 배치된 제2 센서(52)에서 부재(1)가 감지되지 않으면 해당 신호를 제어부(50)에 전송할 수 있다. 제어부는 수신된 신호에 따라 용접로봇(40)에 명령신호를 출력함으로써 용접로봇의 이동을 중지시킬 수 있다.

이에 따라, 용접로봇(40)은 제2 센서(52)를 사용하여 실시간으로 부재(1)의 존재 유무를 감지함으로써 용접의 종점을 인식하고, 플럭스 회수기(47)를 이동시켜 플럭스를 회수한 뒤에 이동을 멈추고 용접을 종료할 수 있다(S40).

이러한 과정에서 제어부(50)는 제1 센서(51)와 제2 센서(52)를 사용하여 용접로봇(40)의 이동이 중지된 용접 종점의 좌표를 검출할 수 있다.

이어서, 제어부(50)는 용접 종점에 대한 신호를 제2 센서(52)를 통하여 수신한 후, 용접기(2)를 제어하여 용접에 필요한 용접와이어, 플럭스 등의 공급을 중단하고, 용접로봇(40)을 제어하여 용접토치(44)를 부재(1)로부터 이격시킴으로써, 용접을 종료할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 단일 갠트리에서 용접로봇들의 가동범위가 확장되어 다양한 형태의 용접이 가능하게 됨으로써, 후판의 조립 자유도가 높아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 복수의 용접로봇을 독립적으로 이동 및 제어하여 복수의 용접선을 동시에 용접할 수 있게 됨으로써, 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 지속적으로 용접선을 추적하면서 부재의 시점과 종점에 대한 위치를 조정하고 이들 시점과 종점을 간단하게 용접로봇에 교시할 수 있어 용접의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 부재 2: 용접기
3: 분전반 4: 와이어 릴
5: 플럭스 공급 및 회수장치 6: 플럭스 탱크
9: 가이드 레일 10: 갠트리
11: 새들 12: 기둥
13: 거더 14: 구동유닛
15: 바퀴 20: 붐
21, 31: 선형 운동 가이드 30: 캐리지
40: 용접로봇 41: 다관절 아암
42: 용접모듈 43: 지지브라켓
44: 용접토치 45: 와이어 송급기
46: 플럭스 공급기 47: 플럭스 회수기
50: 제어부 51: 제1 센서
52: 제2 센서

Claims

부재의 X방향으로 부재에 대해 상대이동 가능한 갠트리;
상기 갠트리에서 외팔보 형태로 상기 부재의 X방향을 따라 연장되게 형성되고, 서로 독립적으로 상기 부재의 Y방향으로 이동 가능한 복수의 붐;
각각의 상기 붐에서 상기 부재의 X방향으로 이동 가능한 캐리지; 및
각각의 상기 캐리지에 장착된 용접로봇
을 포함하는 자동 용접장치.
제1항에 있어서,
상기 용접로봇은, 다관절 아암, 및 상기 다관절 아암의 단부에 연결된 용접모듈을 포함하고,
상기 용접모듈은 용접토치를 포함하는 자동 용접장치.
제2항에 있어서,
상기 용접모듈에 장착되어 상기 부재의 용접선을 감지하는 제1 센서; 및
상기 용접모듈에 장착되어 상기 부재의 존재 유무를 감지하는 적어도 하나의 제2 센서
를 더 포함하는 자동 용접장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 용접시 상기 용접토치보다 선행하는 자동 용접장치.
제3항에 있어서,
상기 용접모듈에서, 상기 제2 센서는 상기 제1 센서보다 더 멀리 상기 용접토치로부터 떨어져 배치된 자동 용접장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서를 이용하여 상기 용접로봇의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제1 센서에 의해 상기 용접로봇이 실시간으로 용접선을 추적하면서 이동하도록 제어하며,
상기 제어부는, 상기 제2 센서에 의해 실시간으로 상기 부재의 존재 유무를 파악하고, 상기 부재가 감지되지 않으면 용접의 시점 또는 종점으로 인식하여 상기 용접로봇의 이동을 중지하도록 제어하는 자동 용접장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는, 용접로봇의 이동시 상기 붐 또는 상기 캐리지의 작동을 동기화하여 제어 가능한 자동 용접장치.
용접로봇을 부재로 이동시켜 상기 용접로봇의 제1 센서가 용접선을 인식하는 단계;
상기 제1 센서의 용접선 인식에 의해, 상기 용접로봇이 용접선을 따라 제1 방향을 향해 1차로 이동하는 단계;
상기 용접로봇이 용접 시점에 도달하면, 상기 제1 센서의 용접선 인식에 의해, 상기 용접로봇이 용접선을 따라 제2 방향을 향해 2차로 이동하면서 용접하는 단계; 및
상기 용접로봇의 제2 센서가 용접 종점을 인식하고, 상기 용접로봇이 이동 및 용접을 종료하는 단계
를 포함하는 자동 용접장치의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 1차로 이동하는 단계에서는, 상기 용접로봇이 추가된 제2 센서에 의해 상기 부재의 존재 유무를 감지함으로써 용접의 시점을 인식하고, 상기 용접로봇의 이동을 중지시키는 단계를 포함하는 자동 용접장치의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 제2 방향은 상기 제1 방향의 역방향인 자동 용접장치의 제어방법.
제8항에 있어서,
상기 이동 및 용접을 종료하는 단계에서는, 상기 용접로봇이 상기 제2 센서에 의해 상기 부재의 존재 유무를 감지함으로써 용접의 종점을 인식하고, 상기 용접로봇의 이동을 중지시키는 자동 용접장치의 제어방법.