KR100736689B1 - 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접부의 정확한 위치를 티칭하여 용접 품질을 향상시킬 수 있는 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치 및 그 방법에 관한 것으로, 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치에 있어서, 가변 콜리미네이터(111), 빔확장기(112) 및 포커싱 렌즈(113)로 이루어진 광학 유닛(110)과, 이 광학 유닛(110)에 의해 안내된 레이저 빔을 용접부로 반사시키기 위한 X축 미러(121) 및 Y축 미러(131)와, 이 X,Y축 미러(121)(131)를 각각 회전 구동하기 위한 X축 및 Y축 갈바노미터 스캐너(122)(132)가 설치된 원격헤드부(110)와; 상기 원격헤드부(110)에 링크 연결되어 가동 가능하며, 상기 원격헤드부(110)와 용접부 사이의 거리를 측정하기 위한 거리센서(200)와; 상기 가변 콜리미네이터(111)와, X축 및 Y축 갈바노미터 스캐너(122)(132)와 거리센서(200)를 제어하며 데이터를 저장하기 위한 제어장치(300)와; 상기 제어장치(300)와 연결되며, 상기 원격헤드부(110)의 좌표 티칭을 위한 티칭펜던트(400)로 구성되어, 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭작업을 정확하면서도 효율적으로 수행하여 용접 품질을 향상시키며 티칭 작업 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

원격 레이저 용접 헤드, 티칭(teaching), 갈바노미터 스캐너, 미러, 제어장치, 티칭팬던트.

Description

원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치 및 그 방법{Teaching apparatus and method for remote laser welding head}

도 1은 본 발명의 원격 레이저 용접용 헤드 티칭장치를 보여주는 도면,

도 2는 본 발명의 티칭장치를 이용하여 용접부의 X,Y축 좌표의

측정 예를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 장치를 이용하여 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭방법을

보여주는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 원격헤드부 111 : 가변 콜리미네이터

112 : 빔확장기 113 : 포커싱 렌즈

121 : X축 미러 122 : X축 갈바노미터 스캐너

131 : Y축 미러 132 : Y축 갈바노미터 스캐너

200 : 거리센서 300 : 제어장치

400 : 티칭펜던트

본 발명은 용접부의 정확한 위치를 티칭하여 용접 품질을 향상시킬 수 있는 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 용접방법은 고가의 레이저 장비이며, 가동 효율이 낮은 것이 단점이다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 로봇 1회 이동으로 3~10점의 용접이 가능한 원격 레이저 용접 헤드가 나와 있다.

원격 레이저 용접 헤드는 레이저빔의 초점을 맞추기 위한 광학 유닛과 이 광학 유닛에 의해 유도된 빔을 용접부로 반사하기 위한 거울로 구성되어 로봇의 1회 이동만으로 여러 용접부의 용접이 가능하다.

이러한 원격 레이저 용접 헤드를 구동하기 위해선 용접하고자 하는 위치에 정확하게 교시하는 것이 용접 품질을 좌우하는 중요한 요소가 된다.

한편, 일반 레이저 용접 티칭은 2인이 1조가 되어 작업이 이루어져야 하므로 작업이 번거로우며, 장시간이 소요되어 작업성이 떨어진다. 또한, Z축(초점) 이동 시 작업자의 실수에 의해 피용접부에 변형이 발생할 수가 있으며, 티칭자를 작업자가 잡고 작업이 이루어지기 때문에 정확도가 떨어져 용접 품질 불량이 발생할 수가 있다.

원격 레이저 용접 헤드의 티칭은 일반 레이저 용접 헤드와는 달리 로봇이 정 지 상태에서 빔의 이동이 필요하므로, X,Y축의 미러와 Z축의 가변 콜리미네이터를 제어하여 좌표값을 입력하는 것이 매우 중요하다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭작업을 정확하면서도 효율적으로 수행하여 용접 품질을 향상시키며 티칭 작업 시간을 단축할 수 있는 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명의 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치는, 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치에 있어서, 가변 콜리미네이터, 빔확장기 및 포커싱 렌즈로 이루어진 광학 유닛과; 이 광학 유닛에 의해 안내된 레이저 빔을 용접부로 반사시키기 위한 X축 미러 및 Y축 미러와; 이 X,Y축 미러를 각각 회전 구동하기 위한 X축 및 Y축 갈바노미터 스캐너가 설치된 원격헤드부와; 상기 원격헤드부에 링크 연결되어 가동 가능하며, 상기 원격헤드부와 용접부 사이의 거리를 측정하기 위한 거리센서와; 상기 가변 콜리미네이터와, X축 및 Y축 갈바노미터 스캐너를 제어하며 데이터를 저장하기 위한 제어장치와; 상기 제어장치와 연결되며, 상기 원격헤드부의 좌표 티칭을 위한 티칭펜던트로써 달성된다.

또한, 본 발명의 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭방법은, 광학 유닛에 의해 안내된 레이저 빔을 용접부로 반사시키며 회전 구동이 가능한 X,Y축 미러가 설치된 원격헤드부와, 이 원격헤드부에 설치되어 용접부 사이의 거리를 측정하기 위한 거리센서와, X,Y축 미러를 구동하기 위한 제어장치 및 티칭펜던트로 이루어진 티칭장치를 이용한 원격 레이저 용접용 헤드부의 위치를 티칭하기 위한 방법에 있어서, 파이롯 레이저를 작동하는 제1단계와; 용접 대상물에 용접 위치를 마킹하는 제2단계와; 티칭펜던트를 이용하여 X,Y축 미러를 회전 구동하여 용접부의 X,Y좌표를 제어장치에 입력하는 제3단계와; 거리센서를 이용하여 용접부의 Z좌표를 제어장치에 입력하는 제4단계로써 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치는, 원격헤드부(100), 거리센서(200), 제어장치(300), 및 티칭펜던트(400)로 구성된다.

원격헤드부(100)는 가변 콜리미네이터(111), 빔확장기(112) 및 포커싱 렌즈(113)로 이루어진 광학 유닛(110)과; 이 광학 유닛(110)에 의해 안내된 레이저 빔을 용접부로 반사시키기 위한 X축 미러(121) 및 Y축 미러(131)와; 이 X,Y축 미러(121)(131)를 각각 회전 구동하기 위한 X축 및 Y축 갈바노미터 스캐너(122)(132)로 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 서로 직교하여 위치하는 X,Y축 갈바노미터 스캐너(122)(132)에는 각각 X축 미러(121)와 Y축 미러(131)가 구비되며, 갈바노미터 스 캐너의 구동에 의해 X축 또는 Y축 미러의 회전이 이루어진다.

X,Y축 갈바노미터 스캐너(122)(132)는 제어장치(300)로부터 입력된 X,Y축 좌표 데이터에 의해 X축 미러(121) 또는 Y축 미러(131)를 회전 구동하게 되며, X축 미러(121)와 Y축 미러(131)의 회전 구동에 의해 레이저 빔을 정확히 용접부 위치에 일치시킬 수 있다.

거리센서(200)는 원격헤드부(100)의 3점 링크식 기구부에 부착되어 용접부와의 거리(Z축 좌표)를 측정한다.

제어장치(300)는 X,Y축 갈바노미터 스캐너(122)(132)와 가변 콜리미네이터(111)의 이동을 제어하게 되며, 티칭펜던트(400)로부터 입력된 X,Y,Z축 좌표 데이터가 저장되어 용접 시에 저장된 좌표 데이터에 의해 X,Y축 갈바노미터 스캐너(122)(132)를 이동시켜 용접 작업을 수행한다.

티칭펜던트(400)는 X,Y,Z축 좌표 티칭 시에 사용되며, 제어장치(300)와 연결된다.

이러한 본 발명의 장치를 이용한 티칭방법은 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 장치를 이용하여 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭방법을 보여주는 흐름도이다.

도 3을 참고하면, 제1단계(S10)는 파이롯 레이저를 작동한다.

제2단계(S20)는 용접하고자 하는 용접 대상물에 용접 위치를 마킹한다.

제3단계(S30)는 티칭펜던트(400)를 조작에 의해 X축 및 Y축 갈바노미터 스캐 너(122)(132)의 X,Y축 미러(121)(131)를 회전 구동하여 용접 위치의 X,Y 축 좌표값을 제어장치(300)에 입력 저장한다.

제4단계(S40)는 티칭펜던트(400)를 조작에 의해 거리센서(200)를 이용하여 용접 위치와의 거리(Z축 좌표값)를 제어장치(300)에 입력 저장한다. 제어장치(300)는 거리값을 저장하고 가변 콜리미네이터(111)를 이동시켜 정확한 초점이 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같이 티칭작업이 완료된 후에 자동 구동 시에는 제어장치(300)에 저장된 X,Y,Z축 좌표값으로 이동하여 정확한 위치와 초점에 의해 용접이 이루어질 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치 및 그 방법은 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭작업을 정확하면서도 효율적으로 수행하여 용접 품질을 향상시키며 티칭 작업 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치에 있어서,

   가변 콜리미네이터, 빔확장기 및 포커싱 렌즈로 이루어진 광학 유닛과; 이 광학 유닛에 의해 안내된 레이저 빔을 용접부로 반사시키기 위한 X축 미러 및 Y축 미러와; 이 X,Y축 미러를 각각 회전 구동하기 위한 X축 및 Y축 갈바노미터 스캐너가 설치된 원격헤드부와;

   상기 원격헤드부에 링크 연결되어 가동 가능하며, 상기 원격헤드부와 용접부 사이의 거리를 측정하기 위한 거리센서와;

   상기 가변 콜리미네이터와, X축 및 Y축 갈바노미터 스캐너와, 거리센서를 제어하며 데이터를 저장하기 위한 제어장치와;

   상기 제어장치와 연결되며, 상기 원격헤드부의 좌표 티칭을 위한 티칭펜던트로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭장치.
2. 광학 유닛에 의해 안내된 레이저 빔을 용접부로 반사시키며 회전 구동이 가능한 X,Y축 미러가 설치된 원격헤드부와, 이 원격헤드부에 설치되어 용접부 사이의 거리를 측정하기 위한 거리센서와, X,Y축 미러를 구동하기 위한 제어장치 및 티칭펜던트로 이루어진 티칭장치를 이용한 원격 레이저 용접용 헤드부의 위치를 티칭하기 위한 방법에 있어서,

   파이롯 레이저를 작동하는 제1단계와;

   용접 대상물에 용접 위치를 마킹하는 제2단계와;

   티칭펜던트를 이용하여 X,Y축 미러를 회전 구동하여 용접부의 X,Y좌표를 제어장치에 입력하는 제3단계와;

   거리센서를 이용하여 용접부의 Z좌표를 제어장치에 입력하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 원격 레이저 용접용 헤드의 티칭방법.

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