KR20240071232A - 저항용접 및 자동 드레싱 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부공간이 형성되고 지면으로부터 기립되어 있는 하우징부, 하우징부의 일측 상부에 형성되는 상부 지지부 및 하우징부의 일측 중앙부에 형성되는 하부 지지부를 포함하는 지지부, 상부 지지부의 하부에 장착되는 상부 장착부 및 하부 지지부의 상부에 장착되는 하부 장착부를 포함하는 장착부, 서로 상하 방향으로 이격되는 상부 용접전극과 하부 용접전극을 포함하는 용접전극부 및 상부 용접전극의 하부에 장착되는 상부팁 및 하부 용접전극의 상부에 장착되는 하부팁을 포함하는 용접부를 포함하고, 이송로봇에 의해 상부 용접전극과 하부 용접전극 사이에 위치하는 모재를 저항용접하는 저항용접기, 저항용접기의 일측 상부에 장착되는 진공레귤레이터, 저항용접기와 소정기리 이격되도록 배치되고 상부팁 및 하부팁을 동시에 팁드레싱하는 팁드레서, 상부 지지부에 설치되어 상부팁과 하부팁 사이의 z축 간격을 측정하고, 팁드레싱된 상부팁과 팁드레싱된 하부팁 사이의 z축 보정 간격과 z축 간격의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성하는 스케일유닛 및 진공레귤레이터로부터 공급되는 용접 가압력과 드레싱 가압력을 무단계 변환하고, z축 간격 변화값에 따라 상기 용접 가압력에 대한 가압시간을 제어하며, 하부팁의 z축 간격 변화값을 기반으로 이송로봇의 z축 위치를 보상하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템 및 이의 제어 방법을 제공한다.

Description

저항용접 및 자동 드레싱 시스템 및 이의 제어 방법{A resistance welding and automatic dressing system and control method thereof}

본 발명은 저항용접 및 자동 드레싱 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자식 진공레귤레이터로부터 공급되는 용접 가압력과 드레싱 가압력을 무단계 변환하고 자동 팁드레싱하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기 저항용접은 용접할 물체에 전류를 인가하여 접촉부에서 발생되는 전기 저항열로 모재를 용융 상태로 만들고 외력을 가하여 접합하는 용접방식으로서, 스폿 용접, 스터드 용접, 프로젝션 용접, 맞대기 용접 등이 있다.

이 중에서 스폿 용접과 스터드 용접은 전극 팁을 이용하는 용접방식으로, 스폿 용접은 겹쳐 놓은 금속판 양면을 전극 팁으로 가압하면서 전류를 인가하여 리벳 접합하듯이 점상으로 용접하는 방식이고, 스터드 용접은 전극 판 위에 겹쳐 놓은 금속판을 올려놓고 한쪽면을 전극 팁으로 가압하면서 전류를 인가하여 점상으로 용접하는 방식이다.

이러한 용접방식은 스폿 또는 스터드 용접기를 산업용 로봇에 장착하여 주로 자동차, 기차 등의 조립라인에서 패널 등을 용접할 때 많이 사용되고 있으며, 전극 팁에 높은 열과 압력이 가해지므로, 여러 번 반복하여 용접하면 전극 팁의 가압부분이 변형되거나, 산화막이 형성되어 용접불량을 일으키는 등 용접작업이 원활하게 이루어지지 않는다. 따라서 팁 드레서를 이용하여 정기적으로 전극 팁의 가압부분을 절삭함으로써 형상을 복원하고 산화막을 제거하고 있다.

이러한 용접팁 드레싱이 제대로 이루어지지 않는 경우에는 용접 제품의 품질 이상을 초래하게 되는데, 특히 해당 용접의 불량이 파악되지 않고 후속 공정이 이루어지는 경우 해당 용접 제품의 용접 불량인 상태로 완제품의 제작이 이루어져 막대한 피해를 초래하는 문제점이 있었다.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1832112호(2018.02.19.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 진공레귤레이터로부터 공급되는 용접 가압력과 드레싱 가압력을 무단계 변환하고, 상부팁과 하부팁 사이의 z축 간격과 팁드레싱된 상부팁과 하부팁 사이의 z축 보정 간격의 변화값에 따라 용접 가압력에 대한 가압시간을 제어하며, 하부팁의 z축 간격 변화값을 기반으로 이송로봇의 z축 위치를 보상함으로써 종래기술에서 팁드레싱을 수작업으로 수행함에 따라 발생하던 비가동시간을 절감하고, 자동 드레싱으로 인한 생산성 향상 및 원가를 절감할 수 있는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 내부공간이 형성되고 지면으로부터 기립되어 있는 하우징부, 상기 하우징부의 일측 상부에 형성되는 상부 지지부 및 상기 하우징부의 일측 중앙부에 형성되는 하부 지지부를 포함하는 지지부, 상기 상부 지지부의 하부에 장착되는 상부 장착부 및 상기 하부 지지부의 상부에 장착되는 하부 장착부를 포함하는 장착부, 서로 상하 방향으로 이격되는 상부 용접전극과 하부 용접전극을 포함하는 용접전극부 및 상기 상부 용접전극의 하부에 장착되는 상부팁 및 상기 하부 용접전극의 상부에 장착되는 하부팁을 포함하는 용접부를 포함하고, 이송로봇에 의해 상기 상부 용접전극과 상기 하부 용접전극 사이에 위치하는 모재를 저항용접하는 저항용접기; 상기 저항용접기의 일측 상부에 장착되는 진공레귤레이터; 상기 저항용접기와 소정기리 이격되도록 배치되고 상기 상부팁 및 상기 하부팁을 동시에 팁드레싱하는 팁드레서; 상기 상부 지지부에 설치되어 상기 상부팁과 상기 하부팁 사이의 z축 간격을 측정하고, 상기 팁드레싱된 상부팁과 상기 팁드레싱된 하부팁 사이의 z축 보정 간격과 상기 z축 간격의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성하는 스케일유닛; 및 상기 진공레귤레이터로부터 공급되는 용접 가압력과 드레싱 가압력을 무단계 변환하고, 상기 z축 간격 변화값에 따라 상기 용접 가압력에 대한 가압시간을 제어하며, 상기 하부팁의 z축 간격 변화값을 기반으로 상기 이송로봇의 z축 위치를 보상하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 저항용접기는, 상기 하우징부의 내부에 위치하고 상기 상부 용접전극 및 상기 하부 용접전극으로 전원을 공급하는 전원공급부; 및 상기 상부 장착부와 상기 전원공급부를 전기적으로 연결하는 상부 전원연결부 및 상기 하부 장착부와 상기 전원공급부를 전기적으로 연결하는 하부 전원연결부를 포함하는 전원연결부를 포함하고, 상기 상부 용접전극은 상기 전원공급부로부터 공급되어 상기 상부 전원연결부 및 상기 상부 장착부를 통과한 전원이 인가되고, 상기 하부 용접전극은 상기 전원공급부로부터 공급되어 상기 하부 전원연결부 및 상기 하부 장착부를 통과한 전원이 인가되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 저항용접기는, 상부 지지부의 상부에 형성되어 상기 진공레귤레이터와 연결되고, 상기 상부 장착부를 z축 방향으로 직선왕복운동시키는 가압실린더부를 포함하고, 상기 가압실린더부에 의해 상기 상부 용접전극이 하강함에 따라 상기 상부팁이 상기 모재의 상면에 접하면, 상기 상부 용접전극 및 상기 하부 용접전극으로부터 공급되는 상기 전원에 의해 상기 상부팁 및 상기 하부팁이 상기 모재로 저항열을 공급한 후 상기 진공레귤레이터로부터 공급되는 상기 용접 가압력에 의해 상기 모재가 저항용접되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 진공레귤레이터는 상기 상부 지지부의 상부에 결합되어 상기 상부 용접전극으로 상기 용접 가압력을 공급함에 따라 상기 상부팁이 상기 모재의 상면을 가압하면서 상기 모재를 저항용접하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 팁드레서는, 상기 하우징부로부터 소정거리 이격되도록 배치되고 상기 지면에 안착되는 베이스 및 상기 베이스로부터 상방으로 연장되는 기립부재를 포함하는 베이스부; 상기 베이스부와 힌지결합됨에 따라 회전 가능한 이송부; 및 상기 베이스와 상기 이송부를 연결하는 실린더부를 포함하고, 상기 이송부는 상기 기립부재와 수직한 상태에서 상기 기립부재와 평행하도록 회전 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 실린더부는, 상기 베이스의 상면 일측에 힌지 결합되는 실린더; 및 상기 이송부의 중앙부에 힌지 결합되고 적어도 일부가 상기 실린더의 내부에 위치하여 직선왕복운동하는 실린더 로드를 포함하고, 상기 팁드레서는 상기 이송부의 상단에 장착되는 드레싱부를 더 포함하며, 상기 제어장치는 기설정된 팁드레싱 주기가 도래할 경우, 상기 실린더 로드가 상기 이송부를 밀어내어 상기 이송부가 상기 기립부재와 평행하도록 상기 실린더부의 동작을 제어하고, 상기 드레싱부는 상기 드레싱 가압력이 작용하는 상기 상부팁과 상기 하부팁 사이에 위치하여 상기 상부팁 및 상기 하부팁을 동시에 드레싱하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가압력 무단계 변환은 상기 용접 가압력과 상기 드레싱 가압력 간의 원-스탑(one-stop) 변환하는 것일 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 (a) 진공레귤레이터가 저항용접기에 구비된 용접부로 용접 가압력을 공급하는 단계; (b) 상기 용접부가 모재를 저항용접하는 단계; (c) 기설정된 팁드레싱 주기가 도래한 경우, 상기 진공레귤레이터가 상기 용접부로 드레싱 가압력을 공급하는 단계; (d) 팁드레서가 상기 용접부에 구비된 상부팁 및 하부팁을 동시에 팁드레싱하는 단계; (e) 상기 저항용접기에 구비된 상부 지지부의 일측에 위치하는 스케일유닛이 상기 팁드레싱된 상부팁과 상기 팁드레싱된 하부팁 사이의 z축 보정 간격과 상기 상부팁과 상기 하부팁 사이의 z축 간격의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성하는 단계; (f) 제어장치가 상기 하부팁의 z축 간격 변화값을 기반으로 z축 보상신호를 생성하여 이송로봇의 동작을 제어하여 이송로봇의 끝단에 대한 위치를 보상하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계에서, 상기 기설정된 팁드레싱 주기가 도래하지 않은 경우, 상기 (a) 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 상부팁과 상기 하부팁이 상기 모재에 밀착되는 단계; (b2) 상기 저항용접기에 구비된 전원공급부가 상기 상부팁과 상기 하부팁으로 전원을 공급하는 단계; 및 (b3) 상기 상부팁과 상기 하부팁이 상기 전원에 의해 발생되는 저항열로 상기 모재를 저항용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 팁드레서에 구비된 이송부가 지면과 수직하도록 회전하는 단계; (d2) 상기 이송부의 상부에 장착되는 드레싱부가 상기 상부팁과 상기 하부팁을 동시에 팁드레싱하는 단계; 및 (d3) 상기 이송부가 상기 지면과 평행하도록 회전하여 원래 위치로 복귀하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 진공레귤레이터로부터 공급되는 용접 가압력과 드레싱 가압력을 무단계 변환하고, 상부팁과 하부팁 사이의 z축 간격과 팁드레싱된 상부팁과 하부팁 사이의 z축 보정 간격의 변화값에 따라 용접 가압력에 대한 가압시간을 제어하며, z축 간격 변화값을 기반으로 이송로봇의 z축 위치를 보상함으로써 종래기술에서 팁드레싱을 수작업으로 수행함에 따라 발생하던 비가동시간을 절감하고, 자동 드레싱으로 인한 생산성 향상 및 원가를 절감할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 동작흐름도이다.
도 3의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 일 방향에서의 측단면도 및 평면도이다.
도 4의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 실제 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템에서 상부팁과 하부팁 사이의 간격(a), 가압실린더부의 작동거리(b) 및 이송부의 동작을 나타낸 일 방향에서의 측단면도이다.
도 6의 (a), (b)는 용접 가압력이 과소 및 과대할 시 발생되는 문제점을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템이 이송로봇과 함께 작업하는 로봇시스템을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템이 이송로봇과 함께 작업하는 것을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 주요 동작을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 세부 동작을 나타낸 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

1 . 저항용접 및 자동 드레싱 시스템

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 동작흐름도이다. 도 3의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 일 방향에서의 측단면도 및 평면도이다. 도 4의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템을 나타낸 실제 사진이다.

도 1 내지 도 4의 (a), (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템(600)은 저항용접기(100), 진공레귤레이터(200), 팁드레서(300), 스케일유닛(400) 및 제어장치(500)를 포함한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템에서 상부팁과 하부팁 사이의 간격(a), 가압실린더부의 작동거리(b) 및 이송부의 동작을 나타낸 일 방향에서의 측단면도이다.

도 5를 참조하면, 저항용접기(100)는 이송로봇(800)에 의해 상부 용접전극(141)과 하부 용접전극(142) 사이에 위치하는 모재를 저항용접한다.

상기한 저항용접기(100)는 하우징부(110), 지지부(120), 장착부(130), 용접전극부(140), 용접부(150), 전원연결부(160), 전원공급부(170), 가압실린더부(180) 및 상하직선 왕복부(190)를 포함한다.

하우징부(110)는 내부공간이 형성되고 지면으로부터 기립되어 있다.

또한, 하우징부(110)의 내측면에는 전원공급부(170)가 결합되어 내부공간에 위치할 수 있다.

지지부(120)는 상부 지지부(121) 및 하부 지지부(122)를 포함한다.

상부 지지부(121)는 하우징부(110)의 일측 상부(도 5에서 우측)에 형성된다.

또한, 상부 지지부(121)의 상부에는 가압실린더부(180)가 설치되고, 상부 지지부(121)의 일측부에는 진공레귤레이터(200)가 설치된다.

상기한 상부 지지부(121)는 가압실린더부(180) 및 진공레귤레이터(200)를 고정시키는 역할을 수행한다.

하부 지지부(122)는 하우징부(110)의 일측 중앙부에 형성된다.

구체적으로 하부 지지부(122)는 상부 지지부(121)의 하부에 위치하되, 상부 지지부(121)보다 일측으로 더 길게 형성될 수 있다.

또한, 하부 지지부(122)의 상부에는 하부 장착부(132)가 형성된다.

상기한 하부 지지부(122)는 하부 장착부(132)를 고정시키는 역할을 수행한다.

장착부(130)는 상부 장착부(131) 및 하부 장착부(132)를 포함한다.

상부 장착부(131)는 진공레귤레이터(200)의 하부에 장착된다.

또한, 상부 장착부(131)의 일측에는 상부 용접전극(141)이 삽입되어 고정된다.

상기한 상부 장착부(131)는 도체로 이루어짐에 따라 전원공급부(170)로부터 공급되는 전원(=전류)가 상부 용접전극(141)으로 인가될 수 있도록 한다.

하부 장착부(132)는 하부 지지부(122)의 상부에 장착된다.

또한, 하부 장착부(132)의 일측에는 하부 용접전극(142)이 삽입되어 고정된다.

상기한 하부 장착부(132)는 도체로 이루어짐에 따라 전원공급부(170)로부터 공급되는 전원(=전류)가 하부 용접전극(142)으로 인가될 수 있도록 한다.

용접전극부(140)는 서로 상하 방향으로 이격되는 상부 용접전극(141) 및 하부 용접전극(142)을 포함한다.

상부 용접전극(141)은 전원공급부(170)로부터 공급되어 상부 전원연결부(161) 및 상부 장착부(131)를 통과한 전원이 인가된다.

이를 위한 상부 용접전극(141)은 도체로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상부 용접전극(141)은 z축 방향으로 평행하도록 기립된 상태로 상부 장착부(131)의 일측에 삽입되어 고정된다.

하부 용접전극(142)은 전원공급부(170)로부터 공급되어 하부 전원연결부(162) 및 하부 장착부(132)를 통과한 전원이 인가된다.

이를 위한 하부 용접전극(142)은 도체로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 하부 용접전극(142)은 z축 방향으로 평행하도록 기립된 상태로 하부 장착부(132)의 일측에 삽입되어 고정된다.

또한, 하부 용접전극(142)은 상부 용접전극(141)과 동일직선상에 위치하고, 하부 용접전극(142)의 상단은 상기 상부 용접전극(141)의 하단과 대향하도록 배치된다.

용접부(150)는 상부팁(151) 및 하부팁(152)을 포함한다.

상부팁(151)은 상부 용접전극(141)의 하부에 장착된다.

구체적으로 상부팁(151)은 상부 용접전극(141)의 하부를 둘러싸도록 형성되고, 상부팁(151)의 하부는 평평하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상부팁(151)은 저항이 높은 재질로 이루어짐에 따라 상부 용접전극(141)로부터 전달되는 전원(=전류)를 인가받아 저항열을 발생시켜 모재(10)로 전달함으로써 모재(10) 중 상부팁(151)과 접하는 부분을 무르게 한다.

하부팁(152)은 하부 용접전극(142)의 상부에 장착된다.

구체적으로 하부팁(152)은 하부 용접전극(142)의 상부를 둘러싸도록 형성되고, 하부팁(152)의 상부는 평평하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 하부팁(152)은 저항이 높은 재질로 이루어짐에 따라 하부 용접전극(142)로부터 전달되는 전원(=전류)를 인가받아 저항열을 발생시켜 모재(10)로 전달함으로써 모재(10) 중 하부팁(152)과 접하는 부분을 무르게 한다.

(도 5를 참조하면, 상부팁(151)과 하부팁(152) 사이의 초기 간격(a)은 100mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.)

전원연결부(160)는 상부 전원연결부(161) 및 하부 전원연결부(162)를 포함한다.

상부 전원연결부(161)는 상부 장착부(131)와 전원공급부(170)를 전기적으로 연결하는 전원선일 수 있다.

하부 전원연결부(162)는 하부 장착부(131)와 전원공급부(170)를 전기적으로 연결하는 전원선일 수 있다.

전원공급부(170)는 하우징부(110)의 내부에 위치하고 상부 용접전극(141) 및 하부 용접전극(142)으로 전원을 공급한다.

가압실린더부(180)는 상부 지지부(121)의 상부에 형성되어 진공레귤레이터(200)와 연결되고, 상부 장착부(131)를 z축 방향(=상하 방향)으로 직선왕복운동시킨다.

가압실린더부(180)에 의해 상부 용접전극(141)이 하강함에 따라 상부팁이 모재(10)의 상면에 접하면, 상부 용접전극(141) 및 하부 용접전극(142)으로부터 공급되는 전원(=전류)에 의해 상부팁(151) 및 하부팁(152)이 모재(10)로 저항열을 공급한 후 진공레귤레이터(200)로부터 공급되는 용접 가압력에 의해 모재(10)가 저항용접된다.

상하직선 왕복부(190)는 가압실린더부(180)의 하부에 형성되고, 상하방향으로 직선왕복운동한다.

상기한 상하직선 왕복부(190)는 하강하면서 진공레귤레이터(200)로부터 공급되는 가압력을 상부팁(151)으로 전달한다.

또한, 도 5를 참조하면, 가압실린더부(180)의 작동거리(b)는 120mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 6의 (a), (b)는 용접 가압력이 과소 및 과대할 시 발생되는 문제점을 나타낸 개념도이다.

진공레귤레이터(200)는 저항용접기(100)의 일측 상부에 장착된다.

상기한 진공레귤레이터(200)는 상부 지지부(121)의 측부에 결합되어 상부 용접전극(141)으로 용접 가압력을 공급함에 따라 상부팁(151)이 모재(10)의 상면을 가압하면서 모재(10)를 저항용접한다.

만약, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 용접 가압력이 과소할 경우, 모재(10)의 용접부위에 날림이 발생하게 되어 불량이 발생하게 된다.

또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 용접 가압력이 과대할 경우, 모재(10)의 용접부위에 대한 강도가 저하됨에 따라 불량이 발생하게 된다.

따라서, 상기한 진공레귤레이터(200)는 모재(10)의 소재, 가압 시간 등을 고려하여 적절한 용접 가압력을 제공하게 된다.

팁드레서(300)는 저항용접기(100)와 소정기리 이격되도록 배치되고 상부팁(151) 및 하부팁(152)을 동시에 팁드레싱(Tip dressing)한다.

여기서, 팁드레싱은 반복적인 저항용접에 따라 마모 또는 파손된 상부팁(151) 및 하부팁(152)을 가공하여 초기 상태와 유사하게 하는 것이다.

이러한 팁드레서(300)는 베이스부(310), 이송부(320), 실린더부(330) 및 드레싱부(340)를 포함한다.

베이스부(310)는 베이스(311) 및 기립부재(312)를 포함한다.

베이스(311)는 하우징부(110)로부터 소정거리 이격되도록 배치되고 지면에 안착된다.

구체적으로 베이스(311)는 소정의 두께를 가지는 평판 형상을 가질 수 있다.

기립부재(312)는 베이스(311)로부터 상방으로 연장된다.

이송부(320)는 베이스부(310)와 힌지결합됨에 따라 회전 가능하다.

구체적으로 이송부(320)는 기립부재(312)와 수직한 상태에서 기립부재(312)와 평행하도록 회전 가능하다.

이송부(320)가 기립부재(312)와 평행하도록 위치할 경우, 이송부(320)의 상단은 상부 용접전극(141)과 하부 용접전극(142) 사이에 위치하게 된다.

실린더부(330)는 베이스(311)와 이송부(320)를 연결한다.

이러한 실린더부(330)는 실린더(331) 및 실린더 로드(332)를 포함한다.

실린더(331)는 베이스(311)의 상면 일측에 힌지 결합됨에 따라 회전 가능하다.

실린더 로드(332)는 이송부(320)의 중앙부에 힌지 결합되고 적어도 일부가 실린더의 내부에 위치하여 직선왕복운동(=피스톤운동)한다.

전원이 실린더부(330)로 인가되고, 팽창신호가 전달되면, 실린더 로드(332)는 외부를 향하여 슬라이딩되면서 이송부(320)를 밀어냄에 따라 이송부(320)가 기립부재(312)와 평행하도록 위치시킨다.

한편, 전원이 실린더부(330)로 인가되고, 수축신호가 전달되면, 실린더 로드(332)는 실린더(331)의 내부로 슬라이딩되면서 이송부(320)를 당김에 따라 이송부(320)가 기립부재(312)와 수직하도록 위치시킨다.

드레싱부(340)는 이송부(320)의 상단에 장착되는 툴(tool)일 수 있다.

상기한 드레싱부(340)는 이송부(320)가 기립부재(312)와 평행하도록 위치한 후 상부팁(151) 및 하부팁(152)를 가공한다.

도 5를 참조하면, 스케일유닛(400)은 상부 지지부(121)에 설치되고 상부팁(151)과 하부팁(152) 사이의 z축 간격(a)을 측정하고, 팁드레싱된 상부팁과 팁드레싱된 하부팁 사이의 z축 보정 간격과 z축 간격(a)의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성한다.

상기한 스케일유닛(400)은 z축 간격 변화값을 제어장치(500)로 전송한다.

제어장치(500)는 진공레귤레이터(200)로부터 공급되는 용접 가압력과 드레싱 가압력을 무단계 변환한다.

이때, 가압력 무단계 변환을 한다는 것은 용접 가압력과 드레싱 가압력 간의 원-스탑(one-stop) 변환하는 것을 의미한다.

또한, 제어장치(500)는 z축 간격 변화값에 따라 용접 가압력에 대한 가압시간을 제어한다.

아울러, 제어장치(500)는 하부팁(152)의 z축 간격 변화값을 기반으로 이송로봇(800)의 z축 위치를 보상한다.

구체적으로 제어장치(500)는 기설정된 팁드레싱 주기가 도래할 경우, 실린더 로드(332)가 이송부(320)를 밀어내어 이송부(320)가 기립부재(312)와 평행하도록 실린더부(330)의 동작을 제어한다.

여기서, 기설정된 팁드레싱 주기는 1000타점이 완료된 시점일 수 있다.

이에 따라 드레싱부(340)는 드레싱 가압력이 작용하는 상부팁과 하부팁 사이에 위치하여 상부팁(151) 및 하부팁(152)을 동시에 팁드레싱한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템이 이송로봇과 함께 작업하는 로봇시스템을 나타낸 개념도이다.

나아가, 도 7에 도시된 바와 같이 전술한 저항용접 및 자동 드레싱 시스템(600)이 포함된 로봇시스템을 제공할 수 있다.

도 7에서 Nut 용접기 혹은 bolt 용접기는 전술한 저항용접 및 자동 드레싱 시스템(600)일 수 있고, 산업용 로봇은 이송로봇(800)일 수 있다.

도 7을 참조하면, 로봇시스템은 Nut 용접기, bolt 용접기, 피더기, 2개의 산업용 로봇, 비전검사 협동로봇, 아이들 지그(IDLE JIG), 컨베이어 벨트 및 OP 모니터를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템이 이송로봇과 함께 작업하는 것을 나타낸 평면도이다.

또한, 상기한 로봇시스템과 관련하여 설계된 도면이 도 8 에 도시된다.

도 8 에 도시된 바와 같이 이송로봇(800)이 작업자(1)의 앞에 위치한 작업대(700) 위에 있는 모재(10)를 파지한 후 본 발명의 일 실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템(600)이 모재(10)를 저항용접할 수 있고, 이때 작업자(1)는 상기한 로봇시스템에 대한 운영 및 관리를 할 수 있다.

2 . 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 제어 방법

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 제어 방법을 설명하도록 한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 주요 동작을 나타낸 순서도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 제어 방법은 (a) 진공레귤레이터(200)가 저항용접기(100)에 구비된 용접부(150)로 용접 가압력을 공급하는 단계, (b) 용접부(150)가 모재(10)를 저항용접하는 단계, (c) 기설정된 팁드레싱 주기가 도래한 경우, 진공레귤레이터(200)가 용접부(150)로 드레싱 가압력을 공급하는 단계, (d) 팁드레서(300)가 용접부(150)에 구비된 상부팁(151) 및 하부팁(152)을 동시에 팁드레싱하는 단계, (e) 상부 지지부(121)에 위치하는 스케일유닛(400)이 팁드레싱된 상부팁(151)과 팁드레싱된 하부팁(152) 사이의 z축 보정 간격과 상부팁(150)과 하부팁(150) 사이의 z축 간격의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성하는 단계, (f) 제어장치(500)가 하부팁(152)의 z축 간격 변화값을 기반으로 z축 보상신호를 생성하여 이송로봇(800)의 동작을 제어하여 이송로봇(800)의 끝단에 대한 위치를 보상하는 단계를 포함한다.

상기 (c) 단계에서, 기설정된 팁드레싱 주기가 도래하지 않은 경우, 상기 (a) 단계가 수행된다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 세부 동작을 나타낸 순서도이다.

도 10에서 SW1은 에어 실린더 오토스위치(AUTO DRESSER SWING AIR CYLINDER)의 전진(ADVANCE) 단의 위치를 감지하고, SW2는 오토스위치(AUTO DRESSER SWING AIR CYLINDER)의 복귀(RETURN) 단의 위치를 감지한다.

또한, P1은 전자식 진공레귤레이터(200)의 드레싱 설정 가압력이고, P2는 전자식 진공레귤레이터(200)의 저항용접 설정 가압력이다.

상기 (a) 단계 이전에는 이송로봇(800)이 파지한 모재(10)를 상부팁(151)과 하부팁(152) 사이에 위치시키는 단계가 수행된다.

상기 (a) 단계에서는 진공레귤레이터(200)가 용접 가압력을 발생시킨다.

구체적으로 가압실린더부(180)는 상부 용접전극(141)을 하강시킴에 따라 상부 용접전극(141)의 하부에 형성되는 상부팁(151)이 모재(10)에 밀착되고, 그에 따라 진공레귤레이터(200)로부터 공급되는 용접 가압력이 상부팁(151)으로 공급된다.

다음, 상기 (b) 단계는, (b1) 상부팁(151)과 하부팁(152)이 모재(10)에 밀착되는 단계, (b2) 저항용접기(100)에 구비된 전원공급부(170)가 상부팁(151)과 하부팁(152)으로 전원을 공급하는 단계 및 (b3) 상부팁(151)과 하부팁(152)이 전원에 의해 발생되는 저항열로 모재(10)를 저항용접하는 단계를 포함한다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 (c) 단계에서는, 기설정된 팁드레서 주기가 도래하였을 경우, 진공레귤레이터(200)는 용접 가압력의 공급을 중단한 후 가압력 무단계 변환하여 용접부(150)로 드레싱 가압력을 공급한다.

한편, 상기 (c) 단계에서, 기설정된 팁드레싱 주기가 도래하지 않은 경우, 상기 (a) 단계가 수행된다.

이에 따른 본 발명은 기설정된 팁드레싱 주기가 도래할 때까지 저항용접을 수행하게 된다.

다음, 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 (d) 단계는, (d1) 팁드레서(300)에 구비된 이송부(320)가 지면과 수직하도록 회전하는 단계, (d2) 이송부(320)의 상부에 장착되는 드레싱부(340)가 상부팁(151)과 하부팁(152)을 동시에 팁드레싱하는 단계 및 (d3) 이송부(320)가 지면과 평행하도록 회전하여 원래 위치로 복귀하는 단계를 포함한다.

다음, 상기 (e) 단계에서는 상부 지지부(121)에 위치하는 스케일유닛(400)이 팁드레싱된 상부팁(151)과 팁드레싱된 하부팁(152) 사이의 z축 보정 간격과 상부팁(150)과 하부팁(150) 사이의 z축 간격의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성한다.

다음, 상기 (f) 단계에서는 제어장치(500)가 하부팁(152)의 z축 간격 변화값을 기반으로 z축 보상신호를 생성하여 이송로봇(800)의 동작을 제어하여 이송로봇(800)의 끝단에 대한 위치를 보상한다.

이때, 이송로봇(800)의 끝단에 대한 위치를 보상한다는 것은 이송로봇(800)에 파지된 모재(10)가 기설정된 모재(10)의 위치를 x축, y축 및 z축에 대한 좌표(x, y, z)로 표현한 것에서 z축에 대한 좌표를 보상한다는 것이다.

예를 들어, 상부팁(151)과 하부팁(152)의 팁드레싱 전에 기설정된 모재(10)의 위치에 대한 좌표가 (10, 10, 10)이었다고 가정하고, 기설정된 팁드레싱 주기가 도래하여 상부팁(151)과 하부팁(152)을 팁드레싱하게 되면, 팁드레싱을 하기 전의 상부팁(151)과 하부팁(152) 사이의 z축 간격은 팁드레싱 후의 상부팁(151)과 하부팁(152) 사이의 z축 보정 간격이 달라지게 된다.

이때, z축 간격과 z축 보정 간격의 변화값이 2라고 한다면, 제어장치(500)는 z축 간격과 z축 보정 간격의 변화값을 2로 나눈 보상값(=1)을 기설정된 모재(10)의 위치(10, 10, 10)에 반영하여 z축 위치를 보상(10, 10, 9)하게 된다.

이에 제어장치(500)는 z축 간격과 z축 보정 간격의 변화값을 기반으로 생성된 z축 보상 신호를 이송로봇(800)으로 전송하여 이송로봇(800)의 동작을 제어함으로써 z축 간격을 보상하는 것이다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 모재
100: 저항용접기
110: 하우징부
120: 지지부
121: 상부 지지부
122: 하부 지지부
130: 장착부
131: 상부 장착부
132: 하부 장착부
140: 용접전극부
141: 상부 용접전극
142: 하부 용접전극
150: 용접부
151: 상부팁
152: 하부팁
160: 전원연결부
161: 상부 전원연결부
162: 하부 전원연결부
170: 전원공급부
180: 가압실린더부
190: 상하직선 왕복부
200: 진공레귤레이터
300: 팁드레서
310: 베이스부
311: 베이스
312: 기립부재
320: 이송부
330: 실린더부
331: 실린더
332: 실린더 로드
340: 드레싱부
400: 스케일유닛
500: 제어장치
600: 저항용접 및 자동 드레싱 시스템
700: 작업대
800: 이송로봇

Claims (10)

1. 내부공간이 형성되고 지면으로부터 기립되어 있는 하우징부, 상기 하우징부의 일측 상부에 형성되는 상부 지지부 및 상기 하우징부의 일측 중앙부에 형성되는 하부 지지부를 포함하는 지지부, 상기 상부 지지부의 하부에 장착되는 상부 장착부 및 상기 하부 지지부의 상부에 장착되는 하부 장착부를 포함하는 장착부, 서로 상하 방향으로 이격되는 상부 용접전극과 하부 용접전극을 포함하는 용접전극부 및 상기 상부 용접전극의 하부에 장착되는 상부팁 및 상기 하부 용접전극의 상부에 장착되는 하부팁을 포함하는 용접부를 포함하고, 이송로봇에 의해 상기 상부 용접전극과 상기 하부 용접전극 사이에 위치하는 모재를 저항용접하는 저항용접기;
   상기 저항용접기의 일측 상부에 장착되는 진공레귤레이터;
   상기 저항용접기와 소정기리 이격되도록 배치되고 상기 상부팁 및 상기 하부팁을 동시에 팁드레싱하는 팁드레서;
   상기 상부 지지부에 설치되어 상기 상부팁과 상기 하부팁 사이의 z축 간격을 측정하고, 상기 팁드레싱된 상부팁과 상기 팁드레싱된 하부팁 사이의 z축 보정 간격과 상기 z축 간격의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성하는 스케일유닛; 및
   상기 진공레귤레이터로부터 공급되는 용접 가압력과 드레싱 가압력을 무단계 변환하고, 상기 z축 간격 변화값에 따라 상기 용접 가압력에 대한 가압시간을 제어하며, 상기 하부팁의 z축 간격 변화값을 기반으로 상기 이송로봇의 z축 위치를 보상하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 저항용접기는,
   상기 하우징부의 내부에 위치하고 상기 상부 용접전극 및 상기 하부 용접전극으로 전원을 공급하는 전원공급부; 및
   상기 상부 장착부와 상기 전원공급부를 전기적으로 연결하는 상부 전원연결부 및 상기 하부 장착부와 상기 전원공급부를 전기적으로 연결하는 하부 전원연결부를 포함하는 전원연결부를 포함하고,
   상기 상부 용접전극은 상기 전원공급부로부터 공급되어 상기 상부 전원연결부 및 상기 상부 장착부를 통과한 전원이 인가되고,
   상기 하부 용접전극은 상기 전원공급부로부터 공급되어 상기 하부 전원연결부 및 상기 하부 장착부를 통과한 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 저항용접기는, 상부 지지부의 상부에 형성되어 상기 진공레귤레이터와 연결되고, 상기 상부 장착부를 z축 방향으로 직선왕복운동시키는 가압실린더부를 포함하고,
   상기 가압실린더부에 의해 상기 상부 용접전극이 하강함에 따라 상기 상부팁이 상기 모재의 상면에 접하면, 상기 상부 용접전극 및 상기 하부 용접전극으로부터 공급되는 상기 전원에 의해 상기 상부팁 및 상기 하부팁이 상기 모재로 저항열을 공급한 후 상기 진공레귤레이터로부터 공급되는 상기 용접 가압력에 의해 상기 모재가 저항용접되는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템.
   
4. 제2 항에 있어서,
   상기 진공레귤레이터는 상기 상부 지지부의 상부에 결합되어 상기 상부 용접전극으로 상기 용접 가압력을 공급함에 따라 상기 상부팁이 상기 모재의 상면을 가압하면서 상기 모재를 저항용접하는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템.
   
5. 제2 항에 있어서,
   상기 팁드레서는,
   상기 하우징부로부터 소정거리 이격되도록 배치되고 상기 지면에 안착되는 베이스 및 상기 베이스로부터 상방으로 연장되는 기립부재를 포함하는 베이스부;
   상기 베이스부와 힌지결합됨에 따라 회전 가능한 이송부; 및
   상기 베이스와 상기 이송부를 연결하는 실린더부를 포함하고,
   상기 이송부는 상기 기립부재와 수직한 상태에서 상기 기립부재와 평행하도록 회전 가능한 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 실린더부는,
   상기 베이스의 상면 일측에 힌지 결합되는 실린더; 및
   상기 이송부의 중앙부에 힌지 결합되고 적어도 일부가 상기 실린더의 내부에 위치하여 직선왕복운동하는 실린더 로드를 포함하고,
   상기 팁드레서는 상기 이송부의 상단에 장착되는 드레싱부를 더 포함하며,
   상기 제어장치는 기설정된 팁드레싱 주기가 도래할 경우, 상기 실린더 로드가 상기 이송부를 밀어내어 상기 이송부가 상기 기립부재와 평행하도록 상기 실린더부의 동작을 제어하고,
   상기 드레싱부는 상기 드레싱 가압력이 작용하는 상기 상부팁과 상기 하부팁 사이에 위치하여 상기 상부팁 및 상기 하부팁을 동시에 드레싱하는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 가압력 무단계 변환은 상기 용접 가압력과 상기 드레싱 가압력 간의 원-스탑(one-stop) 변환하는 것인 저항용접 및 자동 드레싱 시스템.
   
8. (a) 진공레귤레이터가 저항용접기에 구비된 용접부로 용접 가압력을 공급하는 단계;
   (b) 상기 용접부가 모재를 저항용접하는 단계;
   (c) 기설정된 팁드레싱 주기가 도래한 경우, 상기 진공레귤레이터가 상기 용접부로 드레싱 가압력을 공급하는 단계;
   (d) 팁드레서가 상기 용접부에 구비된 상부팁 및 하부팁을 동시에 팁드레싱하는 단계;
   (e) 상기 저항용접기에 구비된 상부 지지부의 일측에 위치하는 스케일유닛이 상기 팁드레싱된 상부팁과 상기 팁드레싱된 하부팁 사이의 z축 보정 간격과 상기 상부팁과 상기 하부팁 사이의 z축 간격의 변화를 측정한 z축 간격 변화값을 생성하는 단계;
   (f) 제어장치가 상기 하부팁의 z축 간격 변화값을 기반으로 z축 보상신호를 생성하여 이송로봇의 동작을 제어하여 이송로봇의 끝단에 대한 위치를 보상하는 단계를 포함하고,
   상기 (c) 단계에서,
   상기 기설정된 팁드레싱 주기가 도래하지 않은 경우, 상기 (a) 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 제어 방법.
   
9. 제8 항에 있어서,
   상기 (b) 단계는,
   (b1) 상기 상부팁과 상기 하부팁이 상기 모재에 밀착되는 단계;
   (b2) 상기 저항용접기에 구비된 전원공급부가 상기 상부팁과 상기 하부팁으로 전원을 공급하는 단계; 및
   (b3) 상기 상부팁과 상기 하부팁이 상기 전원에 의해 발생되는 저항열로 상기 모재를 저항용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 제어 방법.
   
10. 제8 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 팁드레서에 구비된 이송부가 지면과 수직하도록 회전하는 단계;
    (d2) 상기 이송부의 상부에 장착되는 드레싱부가 상기 상부팁과 상기 하부팁을 동시에 팁드레싱하는 단계; 및
    (d3) 상기 이송부가 상기 지면과 평행하도록 회전하여 원래 위치로 복귀하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접 및 자동 드레싱 시스템의 제어 방법.

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