KR102655412B1 - 용접로봇 - Google Patents

Abstract

토치부의 일측 끝단에 형성된 토치가 대상체와 맞닿는 경우, 토치부에 공급되는 신호에 따라 용접을 수행하는 용접로봇에 있어서,
일측 끝단에 대상체에 용접을 수행하는 토치가 형성되며, 설정된 길이를 가지고 형성되는 토치부;
기설정된 설정값에 따라서 제어된 움직임을 수행하며, 일측에 상기 토치부가 삽입되어 고정되는 설정된 형상으로 설정된 길이만큼 함몰된 홀이 형성되는 홀더부;
상기 홀더부의 홀의 둘레에 배치되어 압력에 따라 전압을 발생하는 압전소자부; 및
상기 홀더부가 기설정된 설정값에 따라 움직여 상기 토치부가 상기 대상체와 맞닿는 경우 상기 토치부가 상기 홀더부의 홀을 가압하여 상기 압전소자부에 발생되는 전압을 수신받아 토치부에 용접을 수행하는 신호를 출력하는 제어부
를 포함하는 용접로봇이 개시된다.

Description

용접로봇{Welding robot}

본 기술은 용접로봇에 것이다.

특히 압전소자부가 설치된 홀더부를 포함하도록 구성하여서 대상체에 토치부가 맞닿는 경우를 정확하게 감지하여 용접을 수행할 수 있는 용접로봇에 관한 것이다.

국내 등록특허 등록번호 "10-1487164"에는 "이산화탄소 용접로봇의 와이어 원점체크 장치"가 개시되어 있다.

또한, 국내 등록특허 등록번호 "10-1609160"에는 "용접로봇을 이용한 자동용접 장치"가 개시되어 있다.

용접로봇은 자동차 제조업을 비롯한 각종 산업분야에서 그 활용도가 점차 증대되고 있다.

다양한 산업에서 용접을 수행하는 용접로봇은 자동으로 용접을 수행하는 기계장치인 바, 용접로봇이 용접의 대상이 되는 대상체를 정확하게 인식하는 것이 중요한데, 즉, 용접대상과 토치부의 토치가 맞닿는 경우 용접을 수행하고, 대상체와 토치부의 토치가 이격되는 경우 용접을 수행하지 않도록 자동으로 대상체를 인식하는 것이 중요하다.

도 1은 종래의 용접로봇이 도시되어 있다.

종래의 용접로봇은 토치부의 타측에 고전압을 인가하고, 용접의 대상이 되는 대상체를 그라운드로 하여 토치부의 일측 끝단에 형성된 토치부가 대상체와 맞닿는 경우, 전류가 흐르게 되고, 이렇게 전류가 흐르는 도선의 일부를 코일형태로 형성하고 이러한 코일에 따라 발생되는 자력에 의해 이동되는 스위치를 통하여 용접로봇이 용접을 수행하도록 하였다.

위와 같은 용접로봇은 대상체의 표면에 프라이머가 도포된 경우, 또는 대상체와 용접부가 맞닿는 부분에 이물질이 있는 경우, 전류가 흐르지 않는 경우가 발생하게 되고, 그러한 경우, 용접로봇이 대상체를 인지하지 못하여 용접로봇이 대상체와 충돌하는 경우가 발생하였다.

또한, 토치부에 고전압이 인가되어야 하는 바, 사고의 우려도 있었으며, 토치부와 연결되는 고전압기도 부피가 매우 크게 형성되었다.

종래의 용접로봇은 위와 같은 문제점이 존재하였는바, 이를 해결하기 위하여는 토치부가 대상체와 맞닿는 경우, 토치부를 고정시키는 홀더부를 토치부가 일정 이상의 압력으로 가압하게 되는데 이를 활용한다면, 대상체의 표면에 통전을 불가능하게 하는 도료가 도포되어 있더라도 용접로봇이 대상체를 정확하게 인지할 수 있다.

또한, 이물질이 대상체의 표면에 존재하여도 용접로봇이 정확하게 대상체를 인지할 수 있다.

따라서 위와 같이 토치부가 대상체와 맞닿는 경우 토치부가 홀더부를 가압하는 동작을 활용한 용접로봇이 필요한 실정이다.

국내 등록특허 등록번호 "10-1487164" "이산화탄소 용접로봇의 와이어 원점체크 장치" 국내 등록특허 등록번호 "10-1609160" "용접로봇을 이용한 자동용접 장치"

본 발명은 대상체와 토치부가 맞닿는 경우를 정확하게 인지하고 용접을 수행하는 용접로봇을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 대상체에 통전을 불가능하게 도료가 도포되어 있거나 또는 대상체에 통전을 불가능하게 하는 이물질이 표면에 존재하여도 대상체의 존재를 정확하게 인지하고 용접을 수행하는 용접로봇을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 토치부가 기울어진 상태로 대상체와 맞닿더라도 이를 정확하게 인지하고 용접을 수행하는 용접로봇을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 토치부가 수직의 상태로 대상체와 맞닿더라도 이를 정확하게 인지하고 용접을 수행하는 용접로봇을 제공하는 데 목적이 있다.

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

본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 토치부의 일측 끝단에 형성된 토치가 대상체와 맞닿는 경우, 토치부에 공급되는 신호에 따라 용접을 수행한다.

본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 일측 끝단에 대상체에 용접을 수행하는 토치가 형성되며, 설정된 길이를 가지고 형성되는 토치부; 기설정된 설정값에 따라서 제어된 움직임을 수행하며, 일측에 상기 토치부가 삽입되어 고정되는 설정된 형상으로 설정된 길이만큼 함몰된 홀이 형성되는 홀더부; 상기 홀더부의 홀의 둘레에 배치되어 압력에 따라 전압을 발생하는 압전소자부; 및 상기 홀더부가 기설정된 설정값에 따라 움직여 상기 토치부가 상기 대상체와 맞닿는 경우 상기 토치부가 상기 홀더부의 홀을 가압하여 상기 압전소자부에 발생되는 전압을 수신받아 토치부에 용접을 수행하는 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

여기서, 홀더부의 홀은 설정된 길이만큼 함몰된 홀의 내측둘레면과 상기 내측둘레면과 수평으로 연결되는 내측수평면을 포함하도록 형성되며, 상기 압전소자부는 상기 내측둘레면에 배치되는 것을 특징으로 포함한다.

여기서, 홀더부의 홀의 내측둘레면은, 상기 압전소자부가 배치되는 설정된 가로길이와 설정된 세로길이를 가지는 복수개의 내측면이, 가상의 중심을 기준으로 동일한 거리만큼 이격되어 설정된 각도를 이루며 연결되어 배치되되, 상기 가상의 중심을 기준으로 상기 복수개의 면이 설정된 각도를 가지고 연결된 부분에 상기 가상의 중심에서 직선으로 연결하는 경우 측정되는 길이를 반지름으로 가지는 가상의 원을 그리면 상기 복수개의 내측면의 모서리는 적어도 상기 가상의 원과 맞닿게 형성되는 것을 특징으로 포함한다.

여기서, 홀더부의 홀의 내측둘레면의 복수개의 내측면은 8개이며, 상기 설정된 각도는 45도인 것을 특징으로 포함한다.

여기서, 홀더부의 홀에 삽입되는 토치부의 타측은, 상기 홀에 삽입되도록 상기 홀의 형상에 대응되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 포함한다.

여기서, 압전소자부는, 상기 내측수평면에 배치되는 것을 특징으로 포함한다.

여기서, 홀더부의 일측면에서 함몰되어 형성된 홀의 둘레에는 적어도 설정된 두께를 가지고 돌출되는 수직압전소자부가 형성되며, 상기 토치부에는 외측에 수평방향으로 연장된 플랜지부가 형성되되 상기 플랜지부는 적어도 상기 토치부가 상기 홀에 삽입되는 경우, 상기 수직압전소자부를 가압하지 않도록 타측에서 설정된 이격거리에 형성되는 것을 특징으로 포함한다.

여기서, 수직압전소자부는 상기 홀의 둘레에 사각형의 형상으로 둘러싸며 배치되는 것을 특징으로 포함한다.

여기서, 압전소자부와 제어부 사이에는 상기 압전소자부가 가압되는 경우 발생하는 전압을 감지하는 전압증폭부가 설치된 것을 특징으로 포함한다.

전술한 구성을 통하여 형성되는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 압전소자부가 설치되는 바 대상체와 토치부가 맞닿는 경우를 정확하게 인지하고 용접을 수행할 수 있다.

전술한 구성을 통하여 형성되는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 압전소자부가 설치되는 바 대상체에 통전을 불가능하게 도료가 도포되어 있거나 또는 대상체에 통전을 불가능하게 하는 이물질이 표면에 존재하여도 대상체의 존재를 정확하게 인지하고 용접을 수행할 수 있다.

전술한 구성을 통하여 형성되는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 토치부의 홀이 다각형으로 구성되고 각각의 내측둘레면에 압전소자부가 설치되는 바, 대상체와 토치부가 기울어진 상태로 맞닿더라도 이를 정확하게 인지하고 용접을 수행할 수 있다.

전술한 구성을 통하여 형성되는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 수직압전소자부가 설치되는 바, 토치부가 수직의 상태로 대상체와 맞닿더라도 이를 정확하게 인지하고 용접을 수행할 수 있다.

도 1은 종래의 용접로봇을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇을 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 홀더부, 전압증폭부, 제어부를 도시한 것이며, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 내측둘레면을 도시한 것이며, 도 3c는 본 발명의 일실시예에 의한 내측둘레면의 배치관계를 도시한 것이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 의한 수직압전소자부가 설치된 용접로봇을 도시한 것이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 의한 내측수평면에 압전소자부가 배치된 것을 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 일실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇을 도시한 것이다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇의 홀더부, 전압증폭부, 제어부를 도시한 것이며, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 내측둘레면을 도시한 것이며, 도 3c는 본 발명의 일실시예에 의한 내측둘레면의 배치관계를 도시한 것이다.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 의한 수직압전소자부가 설치된 용접로봇을 도시한 것이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 의한 내측수평면에 압전소자부가 배치된 것을 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 토치부(100)의 토치가 용접의 대상이 되는 대상체(5)와 맞닿는 경우, 토치부(100)에 공급되는 신호에 따라 용접을 수행한다.

본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 토치부(100), 홀더부(200), 압전소자부(300), 제어부(400)를 포함한다.

토치부(100)는 일측 끝단에 대상체(5)를 용접하는 토치가 형성된다.

토치부(100)는 설정된 길이를 가지고 형성되며 일실시예로 라운드한 몸통을 가지도록 형성된다.

토치부(100)의 타측은 다각형의 형태로 형성된다. 이러한 토치부(100)의 타측의 형태는 후술할 홀더부(200)의 홀(210)에 토치부(100)의 타측이 삽입되어야 하기 위함이다.

바람직하게는 토치부(100)의 타측은 8각형의 형태로 형성될 수 있다.

토치부(100)는 실시예에 따라서 수평방향으로 돌출된 플랜지부(110)가 형성될 수 있다.

여기서 토치부(100)의 플랜지부(110)는 토치부(100)가 대상체(5)와 수직으로 맞닿는 경우를 인지하기 위하여 후술할 수직압전소자부(310)를 수직방향으로 가압하기 위하여 형성된다.

따라서 토치부(100)의 플랜지부(110)가 토치부(100)의 끝단과 이격된 길이는 홀더부(200)의 홀(210)의 함몰된 길이와 수직압전소자부(310)의 두께의 길이를 더한 길이(h)보다 적어도 짧지 않도록 형성되어야 한다.

홀더부(200)는 토치부(100)를 고정하며, 복수개의 링크를 통하여 연결되어 기설정된 설정값에 따라서 제어된 움직임을 수행한다.

홀더부(200)는 일측면에서 타측면 방향으로 설정된 함몰길이를 가지는 홀(210)이 형성된다.

홀더부(200)의 홀(210)에는 토치부(100)의 타측이 삽입되어 고정된다.

홀더부(200)의 홀(210)은 내측둘레면(220)과 내측수평면(230)을 포함하도록 형성된다.

내측둘레면(220)은 설정된 가로길이와 설정된 세로길이를 가지는 복수개의 내측면이 설정된 각도(θ)를 가지고 연결되도록 형성된다.

예를 들면, 4개의 내측면이 있다면 제1내측면은 일측에서 제2내측면의 타측과 90의 각도를 가지며 연결되고 타측에서는 제4내측면과 역시 동일한 각도를 가지고 연결되며, 제2내측면의 일측은 제3내측면의 타측과 역시 동일한 각도를 가지고 연결되며, 제3내측면은 역시 동일한 각도를 가지고 제4내측면과 연결되며 형성된다.

바람직하게는 내측둘레면(220)을 구성하는 복수개의 내측면이 어느 특정한 가상의 중심을 기준으로 동일한 거리(l)만큼 이격되어 설정된 각도(θ)를 이루며 연결되도록 배치된다.

따라서 내측둘레면(220)이 동일한 거리(l)만큼 이격되도록 하는 중심이 되는 가상의 중심을 기준으로 복수개의 면이 설정된 각도를 가지도록 연결된 부분을 직선으로 연결하면 경우 측정되는 길이(a)를 반지름으로 가지는 가상의 원을 그리면 복수개의 내측면의 모서리는 적어도 가상의 원과 맞닿게 형성된다.

예를 들면, 도 3c에 따라서 내측둘레면(220)을 구성하는 내측면이 8개이고, 이 내측면이 45도를 가지고 상호 연결되며 배치되는 경우, 이 연결된 부분에 가상의 중심을 기준으로 직선(a)을 연결하고 원을 그리면 이 원과 8각형의 내측둘레면(220)의 모서리와 맞닿게 된다.

내측수평면(230)은 내측둘레면(220)의 타측에서 내측둘레면(220)을 수평으로 연결한다.

홀더부(200)의 홀(210)에는 압전소자부(300)가 배치된다.

압전소자부(300)는 기계적 응력을 걸면 전압이 발생하고 반대로 전압을 걸면 일그러짐이 발생하는 수정이나 압전 세라믹스 등을 사용한 소자로, 압력을 가하면 전압이 변화하고(압전 효과), 반대로 전압을 가하면 팽창되거나 수축되는 성질을 가진 소자를 말한다.

옛날부터 알려져 있는 수정이나 티탄산바륨을 소결한 압전 세라믹도 있지만, 가장 널리 쓰이고 있는 것은 티탄산 지르콘산납이며, 라이터나 가스 기구의 점화 장치에서 볼 수 있다. 자동차에서는 노크 센서나 각종 압력 센서로 이용되고 있다.

압전소자부(300)는 홀더부(200)의 홀(210)의 내측둘레면(220)을 따라서 배치된다.

즉, 전술하여 설명한 내측둘레면(220)을 구성하는 각각의 내측면에 설치된다.

여기서, 내측둘레면(220)은 8개로 구성되며, 설정된 각도를 가지고 연결됨이 바람직하다. 위와 같이 구성된 경우, 홀더부(200)의 홀(210)은 팔각형이 되며, 토치부(100)의 타측 또한, 팔각형으로 구성되며 삽입된다.

이 경우, 토치부(100)가 대상체(5)와 맞닿되, 토치부(100)가 기울어져서 만나도 각각의 내측둘레면(220)의 내측면에 배치된 압전소자부(300) 중 적어도 어느 하나의 압전소자부(300)에 압력을 가하게 되면서 안정적으로 토치부(100)가 홀더부(200)에 고정될 수 있다.

그러나 위와 같은 경우, 토치부(100)가 수직의 방향으로 대상체(5)와 맞닿는 경우, 토치부(100)가 내측둘레면(220)의 압전소자를 가압하지 않는 문제가 발생된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 토치부(100)의 홀(210)의 내측수평면(230)에 압전소자를 설치하거나

또 다른 해결책으로 홀더부(200)의 일측면에 토치부(100)가 삽입되어 고정되는 홀(210)의 둘레에 수직압전소자부(310)를 설치하였다.

수직압전소자부(310)는 설정된 두께를 가지고 형성되며, 이는 토치부(100)가 대상체(5)와 수직으로 맞닿는 경우, 전술한 토치부(100)의 플랜지부(110)와 맞닿으며 가압될 수 있다.

따라서 토치부(100)가 대상체(5)와 수직으로 맞닿더라도 대상체(5)를 정확하게 감지할 수 있다.

여기서, 수직압전소자부(310)는 홀더부(200)의 홀(210)의 둘레를 따라서 사각의 형상으로 배치될 수 있다. 이렇게 복수개의 수직압전소자부(310)가 홀더부(200)의 홀(210)의 둘레를 따라서 배치되는 바, 토치부(100)가 대상체(5)와 맞닿는 경우, 토치부(100)가 홀더부(200)에 설정된 고정 각도에서 벗어나는 것을 방지하도록 지지하는 역할을 하면서 토치부(100)가 대상체(5)와 맞닿는지를 감지할 수 있다.

제어부(400)는 압전소자부(300)와 연결되어 있다.

제어부(400)는 홀더부(200)가 기설정된 설정값에 따라 움직여 토치부(100)가 대상체(5)와 맞닿는 경우, 토치부(100)가 홀더부(200)의 홀(210)을 가압하여 압전소자부(300)에 발생되는 전압을 수신받아 토치부(100)에 용접을 수행할 수 있는 신호를 출력할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 전압증폭부(500)를 추가로 포함할 수 있다.

전압증폭부(500)는 압전소자부(300), 제어부(400)와 연결되어 있다.

전압증폭부(500)는 토치부(100)가 대상체(5)와 맞닿는 경우, 압전소자부(300)를 가압하게 되는데 압전소자부(300)가 가압시 미약한 전압을 감지하고 이를 증폭하여 제어부(400)로 전달할 수 있다.

이를 통하여 본 발명의 일실시예에 의한 용접로봇은 토치부(100)와 대상체(5)가 맞닿는 상태를 더욱 정확하게 감지할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

5 : 대상체 100 : 토치부
110 : 플랜지부 200 : 홀더부
210 : 홀 220 : 내측둘레면
230 : 내측수평면 300 : 압전소자부
310 : 수직압전소자부 400 : 제어부
500 : 전압증폭부

Claims (9)

1. 토치부의 일측 끝단에 형성된 토치가 대상체와 맞닿는 경우, 토치부에 공급되는 신호에 따라 용접을 수행하는 용접로봇에 있어서,
   일측 끝단에 대상체에 용접을 수행하는 토치가 형성되며, 설정된 길이를 가지고 형성되는 토치부;
   기설정된 설정값에 따라서 제어된 움직임을 수행하며, 일측에 상기 토치부가 삽입되어 고정되는 설정된 형상으로 설정된 길이만큼 함몰된 홀이 형성되는 홀더부;
   상기 홀더부의 홀의 둘레에 배치되어 압력에 따라 전압을 발생하는 압전소자부; 및
   상기 홀더부가 기설정된 설정값에 따라 움직여 상기 토치부가 상기 대상체와 맞닿는 경우 상기 토치부가 상기 홀더부의 홀을 가압하여 상기 압전소자부에 발생되는 전압을 수신받아 토치부에 용접을 수행하는 신호를 출력하는 제어부;를 포함하되,
   상기 홀더부의 홀은 설정된 길이만큼 함몰된 홀의 내측둘레면과 상기 내측둘레면과 수평으로 연결되는 내측수평면을 포함하도록 형성되며, 상기 압전소자부는 상기 내측둘레면에 배치되고,
   상기 홀더부의 홀의 내측둘레면은, 상기 압전소자부가 배치되는 설정된 가로길이와 설정된 세로길이를 가지는 복수개의 내측면이, 가상의 중심을 기준으로 동일한 거리만큼 이격되어 설정된 각도를 이루며 연결되어 배치되되, 상기 가상의 중심을 기준으로 상기 복수개의 면이 설정된 각도를 가지고 연결된 부분에 상기 가상의 중심에서 직선으로 연결하는 경우 측정되는 길이를 반지름으로 가지는 가상의 원을 그리면 상기 복수개의 내측면의 모서리는 적어도 상기 가상의 원과 맞닿게 형성되며,
   상기 홀더부의 일측면에서 함몰되어 형성된 홀의 둘레에는 적어도 설정된 두께를 가지고 돌출되는 수직압전소자부가 형성되며, 상기 토치부에는 외측에 수평방향으로 연장된 플랜지부가 형성되되 상기 플랜지부는 적어도 상기 토치부가 상기홀에 삽입되는 경우, 상기 수직압전소자부를 가압하지 않도록 타측에서 설정된 이격거리에 형성되고,
   상기 압전소자부와 제어부 사이에는 상기 압전소자부가 가압되는 경우 발생하는 전압을 감지하는 전압증폭부가 설치된 것
   을 특징으로 포함하는 용접로봇.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 홀더부의 홀의 내측둘레면의 복수개의 내측면은 8개이며,
   상기 설정된 각도는 45도인 것
   을 특징으로 포함하는 용접로봇.
5. 제1항에 있어서,
   상기 홀더부의 홀에 삽입되는 토치부의 타측은,
   상기 홀에 삽입되도록 상기 홀의 형상에 대응되는 형태로 형성되는 것
   을 특징으로 포함하는 용접로봇.
6. 제1항에 있어서,
   상기 압전소자부는,
   상기 내측수평면에 배치되는 것
   을 특징으로 포함하는 용접로봇.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 수직압전소자부는 상기 홀의 둘레에 사각형의 형상으로 둘러싸며 배치되는 것
   을 특징으로 포함하는 용접로봇.
9. 삭제

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