KR20030077757A - Position precision control apparatus for laser welding by use of robot and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for controlling positions of a laser welding head are provided to control the position of the laser welding head based on the reference distance between a welding head and a welding object. CONSTITUTION: A laser welding device is operated by means of a positioned controller(25). A welding head conveyer(21) is connected to a tip of a robot joint section(12). A welding head(13) is attached to an upper end of the welding head conveyer(21) so as to allow laser beam generated from a laser generator(15) to be radiated into a welding object through the welding head(13). A distance detecting device(23) is installed at an end of the welding head(13). A position detecting device(22) and a vibration detecting device(27) are installed at an end of the welding head conveyer(21) so as to detect the distance between the welding head(13) and the welding object. A driving section(24) is operated according to an algorithm stored in the position control section.

Description

로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치 및 제어방법{POSITION PRECISION CONTROL APPARATUS FOR LASER WELDING BY USE OF ROBOT AND METHOD THEREOF}Positioning device and control method for laser welding head using robot {POSITION PRECISION CONTROL APPARATUS FOR LASER WELDING BY USE OF ROBOT AND METHOD THEREOF}

본 발명은 로봇을 이용한 레이저 용접장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 로봇이 거동하면서 레이저 용접을 진행하는 과정에서 발생되는 로봇과 용접대상물의 위치오차를 반복적으로 보완하여, 고온과 고열에서도 레이저의 출력을 최적의 상태로 유지시켜 용접성능을 향상시키는 레이저 용접헤드 위치제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser welding apparatus and method using a robot, and in particular, by repeatedly compensating the positional error of the robot and the welding object generated during the laser welding while the robot is moving, the laser output even at high temperature and high temperature The present invention relates to a laser welding head position control apparatus and method for maintaining welding conditions to improve welding performance.

종래 로봇을 사용하여 레이저 용접을 진행하는 경우 아래와 같은 문제점이 발생한다. 첫째는 로봇의 진행해야하는 궤적을 프로그래밍으로 입력할 때 궤적의 좌표 수량을 많이 만들면 용접품질은 우수한 반면에 프로그래밍 입력 시간이 많이 소요되는 문제점이 발생하며, 둘째는 로봇을 이용하여 반복되는 용접작업을 수행하는 과정에서 용접이 완료된 후, 새로운 용접대상물이 장착될 때 용접대상물의 형상에 따라 장착오차가 발생하고, 로봇이 작업을 끝마치고 원래의 위치로 복귀하는 과정에서 위치오차를 포함하게되므로 로봇의 위치오차가 반복적으로 존재하게 되는 문제점이 있었다.When laser welding is performed using a conventional robot, the following problems occur. First, when programming the robot's moving trajectory by programming, if the number of coordinates of the trajectory is made large, the welding quality is excellent, but the programming input time takes a lot of trouble. Second, the robot performs repetitive welding work. After welding is completed, the mounting error occurs according to the shape of the welding object when a new welding object is mounted, and the position of the robot is included in the process of returning to the original position after completing the work. There was a problem that the error repeatedly exists.

도 1은 종래에 로봇을 이용한 레이저용접 장치의 블록 구성을 도시한 것으로, 상기 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 레이저 용접로봇은 로봇제어기(14)에 의해 작동하며 로봇 관절부위(12) 끝단에 부착된 용접헤드(13)를 통하여 레이저발생기(15)에서 발생된 레이저 빔이 조사되는 방식을 사용한다.1 is a block diagram of a conventional laser welding apparatus using a robot. As shown in FIG. 1, a conventional laser welding robot is operated by a robot controller 14 and ends of a robot joint 12. The laser beam generated by the laser generator 15 is irradiated through the welding head 13 attached thereto.

이때 기존의 레이저 용접로봇은 로봇이 설치된 작업공간내에 용접대상물을 고정시켜야만 용접작업을 수행할 수 있으며, 로봇과 용접대상물의 반복되는 위치오차와 형상오차를 보상할 방안이 없어 레이저용접 진행시 제품마다의 용접품질이 일정하지 못하게 되는 문제점이 있었다. 또한 상기 로봇은 공간상 이동이 자유로운 6축 다관절 로봇을 사용하므로, 로봇과 용접대상물과의 반복되는 위치오차로 인하여 레이저 빔의 초점위치에 변화되기 쉽기 때문에, 용접품질을 저하시키는 문제점이 있다. 로봇의 길이가 고정되어 있어, 로봇에 따라 작업공간이 결정되기 때문에 작업공간을 다소 벗어나면 용접작업이 실시되지 않는 문제점이 있다.At this time, the existing laser welding robot can perform welding work only when the welding object is fixed in the work space where the robot is installed.Therefore, there is no plan to compensate for the repeated position error and shape error of the robot and the welding object. There was a problem that the welding quality is not constant. In addition, since the robot uses a six-axis articulated robot that is free to move in space, it is easy to change the focal position of the laser beam due to the repeated positional error between the robot and the welding object, thereby deteriorating welding quality. Since the length of the robot is fixed, the work space is determined according to the robot, so if the work space is slightly out of the work space, the welding work is not performed.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로봇과 용접대상물의 반복되는 오차를 자동 제어하기 위하여 로봇이 용접궤적을 따라 움직일 때 용접헤드 끝단에 거리검출소자를 장착하여 용접헤드와 용접대상물과의 거리를 검출하여 위치제어장치 제어기에 검출된 거리값을 저장하고, 로봇이 용접초기위치에서 용접을 시작할 때 위치제어부에 정보를 줌으로써 미리 설정된 거리값에 따라 자동으로 거리를 유지하여 용접을 시행하도록 하는 위치제어장치와, 용접헤드의 정확한 위치를 검출하기 위하여 용접헤드 이송기에 위치검출소자를 장착하고, 떨림검출소자를 장착하여 로봇이 작업중인지, 아니면 이동 중인지를 파악한 후, 용접이 진행중일 때에는 용접헤드와 용접대상물과의 거리를 검출하지 않고, 위치제어부에 저장된 용접헤드와 용접대상물간 기준 거리를 근거로 용접헤드의 위치를 제어할 수 있는 반복위치조정장치를 포함한 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치 및 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve such a conventional problem, in order to automatically control the repetitive error of the robot and the welding object, when the robot moves along the welding trajectory by mounting the distance detection element at the end of the welding head and the welding head and Detects the distance to the welding object and saves the detected distance value in the position control device controller. When the robot starts welding at the initial welding position, the robot automatically maintains the distance according to the preset distance value by giving information to the position control unit. A position control device and a position detection device are mounted on the welding head feeder to detect the exact position of the welding head, and a vibration detection device is mounted to determine whether the robot is working or moving, and then welding is in progress. If not, the distance between the welding head and the object to be welded is not detected. The present invention provides a laser welding head position control apparatus and method using a robot including a repeating position adjusting device capable of controlling a position of a welding head based on a reference distance between a welding head and a welding object.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치 및 방법에 있어서, 상기 레이저 용접장치의 로봇암에 설치되어 레이저 용접을 수행하는 용접헤드와; 상기 용접헤드를 이송시키는 용접헤드 이송기와; 소정 제어에 따라 상기 용접헤드 이송기를 구동시키는 구동부와; 상기 용접헤드의 떨림을 검출하여 상기 용접헤드가 작업 위치에 위치되었는지 여부를 검출하는 절대위치 검출소자 및 떨림 검출 소자와; 상기 용접헤드와 용접 대상물간의 거리를 검출하는 거리 검출 소자와; 상기 거리 검출 소자와 위치검출소자 및 떨림 검출 소자로부터 인가되는 상기 용접헤드의 떨림 상태 정보와 용접헤드와 용접 대상물간 거리 정보를 검출하는 신호 검출부와; 상기 용접헤드가 대상물에 대한 용접 위치에 도달하는 경우 상기 용접헤드 이송기를 제어하여 상기 용접헤드와 용접 대상물간 거리를 작업 시간에 따라 미리 설정된 기준거리로 유지되도록 제어하는 위치 제어부;를 포함하는 레이저 용접장치를 구현하며,In order to achieve the above object, the present invention provides a laser welding head position control apparatus and method using a robot, comprising: a welding head installed on a robot arm of the laser welding apparatus to perform laser welding; A welding head feeder for transferring the welding head; A driving unit for driving the welding head feeder according to a predetermined control; An absolute position detecting element and a shaking detecting element detecting the shaking of the welding head to detect whether the welding head is located at a working position; A distance detecting element for detecting a distance between the welding head and a welding object; A signal detector for detecting shaking state information of the welding head and distance information between the welding head and a welding object applied from the distance detecting element, the position detecting element, and the shaking detecting element; And a position controller for controlling the welding head feeder to maintain the distance between the welding head and the welding object at a preset reference distance according to a working time when the welding head reaches a welding position with respect to an object. Implement the device,

(a)상기 레이저 용접장치의 로봇암에 설치되어 레이저 용접을 수행하는 용접 헤드가 용접 대상물에 대한 용접 위치에 도달하는지 여부를 검사하는 단계와; (b)상기 용접헤드가 용접 위치에 도달하는 경우 용접 헤드와 용접 대상물간 거리를 측정하는 단계와; (c)로봇과 용접헤드가 용접을 위하여 용접대상물에 대한 초기 용접 위치에 도달하는지 여부를 검사하는 단계와; (d)상기 용접헤드와 용접 대상물간 측정된 거리를 작업 진행 시간 구간에 따라 미리 설정된 기준거리와 비교하는 단계와; (e)상기 측정 거리가 상기 기준거리보다 작은 경우에는 상기 용접 헤드와 용접 대상물간 거리가 상기 기준거리와 일치하도록 용접 헤드를 용접 대상물로부터 이격 제어하는 단계;를 포함하는 레이저 용접 방법을 구현하는 것을 특징으로 한다.(a) inspecting whether a welding head installed on the robot arm of the laser welding device to perform laser welding reaches a welding position with respect to a welding object; (b) measuring the distance between the welding head and the welding object when the welding head reaches the welding position; (c) checking whether the robot and the welding head reach an initial welding position with respect to the welding object for welding; (d) comparing the measured distance between the welding head and the welding object with a preset reference distance according to a work progress time interval; (e) if the measurement distance is less than the reference distance, controlling the separation of the welding head from the welding object such that the distance between the welding head and the welding object coincides with the reference distance; It features.

도 1은 종래 로봇을 이용한 레이저 용접장치의 블록 구성도,1 is a block diagram of a laser welding device using a conventional robot;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접장치의 블록 구성도,2 is a block diagram of a laser welding device according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 로봇의 용접궤적에 따른 용접헤드와 용접대상물간 거리 편차를 도시한 그래프 예시도,3 is a graph illustrating a distance deviation between a welding head and a welding object according to a welding trajectory of a robot according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용접헤드와 용접대상물간 거리 오차 보상을 위한 제어 데이터값 그래프 예시도,4 is an exemplary view illustrating a graph of control data values for distance error compensation between a welding head and a welding object according to an exemplary embodiment of the present disclosure;

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접 동작 제어 흐름도.5 is a flowchart illustrating a laser welding operation control according to an exemplary embodiment of the present invention.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

11 : 지지부 12 : 관절부위11 support part 12 joint area

13 : 용접헤드 21 : 용접헤드 이송기13: welding head 21: welding head feeder

22 : 위치검출소자 23 : 거리검출소자22: position detecting device 23: distance detecting device

25 : 위치제어부 27 : 떨림검출소자25: position control unit 27: vibration detection device

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇을 이용한 레이저 용접장치의 블록 구성을 도시한 것이다. 이하 상기 도 2를 참조하여 동작을 설명하면, 본 발명의 레이저 용접 장치는 위치 제어부(25)에 의해 작동하며 로봇 관절부위(12) 끝단에 용접헤드 이송기(21)를 연결하고 용접헤드 이송기(21) 상단에 용접헤드(13)를 부착시켜 레이저 발생기(15)에서 발생된 레이저 빔이 용접헤드(13)를 통하여 조사되는 방식을 사용하며, 용접헤드(13) 끝단에 거리검출소자(23)와 용접헤드 이송기(21)에 위치검출소자(22) 및 떨림검출소자(27)을 두어 신호검출부(26)을 통하여 용접헤드(13)와 용접대상물과의 거리를 검출하며, 위치제어부(25)에 저장된 거리 신호와 설정된 거리신호가 차이가 발생하면 위치제어부(25) 내부에서 설정된 알고리즘에 의해 구동부(24)를 동작시켜 거리오차를 줄이게된다.2 is a block diagram of a laser welding apparatus using a robot according to an exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, referring to FIG. 2, the laser welding apparatus of the present invention operates by the position control unit 25 and connects the welding head feeder 21 to the end of the robot joint 12, and the welding head feeder. (21) The welding head 13 is attached to the upper end so that the laser beam generated by the laser generator 15 is irradiated through the welding head 13, and the distance detecting element 23 at the end of the welding head 13 is used. And the position detecting element 22 and the vibration detecting element 27 in the welding head feeder 21 to detect the distance between the welding head 13 and the welding object through the signal detecting portion 26, If there is a difference between the distance signal stored at 25 and the set distance signal, the distance error is reduced by operating the driver 24 by an algorithm set inside the position controller 25.

즉, 로봇이 거리검출을 끝마치고, 초기 위치로 복귀하면 용접헤드는 순간적으로 정지동작이 발생하게 되는데 위치 제어부(25)는 위치검출소자(22) 및 떨림검출소자(27)를 통해 이를 검출하게 되며, 이때 위치 제어부(25)는 거리검출소자(23)를 통해 용접헤드(13)로부터 용접대상물까지의 거리를 측정하여 용접헤드의 위치를 정확하게 설정하게 된다. 따라서 로봇이 용접을 시작하는 순간에 용접헤드(13)의 위치를 최적화시키며, 용접이 진행되는 동안에는 거리검출소자(23)를 작동시키지 않고, 위치 제어부(25)에 저장된 궤적을 이용하여 현재상태의 측정거리를 판단한후, 이를 이용하여 용접헤드(13)와 용접대상물간 거리를 레이저 빔의 효율이 최적으로 유지되도록 하는 거리로 보상함으로써, 레이저 용접 성능이 최적으로 유지되도록 한다.That is, when the robot finishes the distance detection and returns to the initial position, the welding head momentarily stops. The position control unit 25 detects the position through the position detecting device 22 and the shaking detecting device 27. At this time, the position control unit 25 measures the distance from the welding head 13 to the welding object through the distance detecting element 23 to accurately set the position of the welding head. Therefore, the robot optimizes the position of the welding head 13 at the start of welding, and does not operate the distance detecting element 23 while the welding is in progress, and uses the trajectory stored in the position control unit 25 to maintain the current state. After determining the measurement distance, by using this to compensate the distance between the welding head 13 and the welding object to the distance to maintain the efficiency of the laser beam optimally, the laser welding performance is maintained optimally.

도 3은 상기 도 2에 도시된 용접헤드(13) 끝단에 부착된 거리검출소자(23)를 사용하여 로봇의 용접 작업시 용접궤적에서 나타나는 용접헤드(13)와 용접대상물간 거리 편차를 도시한 그래프로써, (+)영역은 검출된 거리값이 작업 진행 시간 구간에 따라 미리 설정된 기준거리 값보다 큰 경우이고, (-)영역은 검출된 거리값이 미리 설정 기준거리 값보다 작은 경우이다.FIG. 3 illustrates a distance deviation between the welding head 13 and the welding object that appear in the welding trace during the welding operation of the robot by using the distance detecting element 23 attached to the end of the welding head 13 shown in FIG. 2. As a graph, the (+) area is the case where the detected distance value is larger than the preset reference distance value according to the work progress time interval, and the (-) area is the case where the detected distance value is smaller than the preset reference distance value.

도 4는 상기 도 3에 보인 용접헤드(13)와 용접대상물간 거리에 대하여 용접헤드(13)의 위치를 용접대상물로부터 일정한 거리에 유지시키기 위한 위치 제어부(25)로부터의 출력 제어 데이터값을 도시한 그래프로써, 상기 도 3의 (+)영역에 대하여 위치 제어부(25)는 용접헤드 이송기(21)에 (-)출력을 보내 용접헤드(13)가 용접대상물쪽으로 근접 이동하게하여 용접헤드(13)와 용접대상물 사이의 거리가 일정값을 유지하도록 하며, 상기 도 3의 (-)영역에 대하여 위치 제어부(25)는 (+)출력을 보내 용접헤드(13)가 용접대상물로부터 이격되도록 하여 용접헤드(13)와 용접대상물 사이의 거리가 일정값을 유지하도록 한다.4 shows the output control data values from the position control unit 25 for maintaining the position of the welding head 13 at a constant distance from the welding object with respect to the distance between the welding head 13 and the welding object shown in FIG. As a graph, the position control unit 25 transmits a negative output to the welding head feeder 21 to move the welding head 13 toward the welding object with respect to the positive region of FIG. 13) and the distance between the welding object to maintain a constant value, the position control unit 25 to the (-) region of Figure 3 sends a (+) output so that the welding head 13 is separated from the welding object The distance between the welding head 13 and the welding object is to maintain a constant value.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로봇을 이용한 레이저 용접 장치에서 용접 헤드와 용접 대상물간 거리를 레이저 용접시 레이저 빔 초점이 최적화되는 거리로 유지시켜 용접을 수행하기 위한 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하 상기 도 2 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.FIG. 5 illustrates an operation control flow for performing welding by maintaining a distance between a welding head and a welding object in a laser welding apparatus using a robot according to an embodiment of the present invention at a distance at which laser beam focus is optimized during laser welding. . Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 5.

본 발명은 다음의 2가지 단계를 포함하는 것으로, 제 1단계는 (S500)단계로 거리검출소자(23)을 이용하여 용접헤드(13)와 용접대상물과의 거리를 측정하여 위치 제어부(25)에 저장하는 단계이고, 제 2단계는 위치제어부(25)에 저장된 거리값을 이용하여 용접헤드(13)와 용접 대상물과의 거리를 제어하는 단계이다.The present invention includes the following two steps, the first step (S500) using the distance detecting element 23 to measure the distance between the welding head 13 and the object to be welded position control unit 25 The second step is to control the distance between the welding head 13 and the welding object by using the distance value stored in the position controller 25.

먼저 위치 제어부(25)는 (S500)단계에서 용접헤드에 부착된 거리검출소자(23)를 통해 용접헤드(13)와 용접 대상물과의 거리를 측정하여 위치 제어부(25)내에 저장한다. 이때 저장된 값은 용접이 진행될 때 고온 및 고열로 인하여 거리검출소자(23)가 거리를 검출하기 어려운 상황이 되면 상기 제어기에 저장된 거리값을 기준으로 거리검출값으로 대신한다.First, the position control unit 25 measures the distance between the welding head 13 and the welding object through the distance detection element 23 attached to the welding head in step S500 and stores the distance in the position control unit 25. At this time, the stored value is replaced by the distance detection value based on the distance value stored in the controller when the distance detection device 23 is difficult to detect the distance due to the high temperature and high temperature during welding.

위치 제어부(25)는 (S501)단계에서 용접헤드에 부착된 위치검출소자(22) 및 떨림검출소자(27)를 통해 용접헤드(13)가 용접 대상물에 대한 용접 위치에 도달하였는지 여부를 검사한다. 상기 위치검출소자(22) 및 떨림검출소자(27)는 용접헤드(13)가 로봇암에 의해 용접 대상물로 이송되어 용접 위치에 정지할 때 용접헤드(13)로부터 발생하는 떨림을 검출하여 위치 제어부(25)로 알리게 되는데, 이에 따라 위치 제어부(25)는 용접헤드(13)가 용접 대상물에 대한 용접 위치에 도달했음을 판단하게 되는 것이다. 이때 상기 떨림검출소자(27)는 본 발명의 실시 예서와 같이 예를 들어 용접 헤드의 떨림이 발생하는 경우 논리 값 "0"를 발생하도록 설정될 수 있다.The position controller 25 checks whether the welding head 13 has reached the welding position with respect to the object to be welded through the position detecting element 22 and the vibration detecting element 27 attached to the welding head in step S501. . The position detecting element 22 and the shaking detecting element 27 detect a vibration generated from the welding head 13 when the welding head 13 is transferred to the welding object by the robot arm and stops at the welding position. In this case, the position control unit 25 determines that the welding head 13 has reached the welding position with respect to the welding object. At this time, the vibration detection device 27 may be set to generate a logic value "0", for example, when vibration of the welding head occurs, as in the embodiment of the present invention.

그러면 위치 제어부(25)는 상기 (S501)단계에서 떨림검출소자(27)로부터 논리 값 "0"이 검출되는 경우 상기 용접 헤드(13)의 용접 위치 도달을 판단하여(S502)단계로 진행해서 타이머를 작동시킨다. 상기 타이머는 용접 대상물에 대한 용접 진행 중 용접 헤드(13)와 용접 대상물간 측정 거리를 작업 진행 시간 구간에 따라 미리 설정된 기준거리와 비교하기 위한 기준시간을 맞추기 위해 사용된다.Then, if the logic value "0" is detected from the vibration detecting element 27 in the step S501, the position controller 25 determines the welding position of the welding head 13 to proceed to the step S502, and the timer Activate The timer is used to adjust a reference time for comparing the measurement distance between the welding head 13 and the welding object during the welding progress on the welding object with a preset reference distance according to the work progress time interval.

이어 위치 제어부(25)는 (S504)단계로 진행해서 용접 헤드(13)와 용접 대상물간 거리를 측정하고, 상기 타이머의 시간을 기준으로 해당 작업 진행 시간 구간의 기준거리와 상기 측정된 거리를 비교한다. 이때 상기 기준거리가 용접 헤드(13)와 용접 대상물간 측정거리보다 작은 것으로 검사되는 경우 이는 상기 도 3에서 보여지는 바와 같이 상기 거리 오차값이 (+)영역에 위치하여 로봇의 용접 헤드(13)가 용접 대상물로부터 거리가 멀어지고 있는 것이므로 위치 제어부(25)는 (S506)단계에서 (S508)단계로 진행해서 상기 용접헤드 이송기(21)를 제어하여 용접헤드(13)를 용접 대상물로 근접시킨다.The position controller 25 proceeds to step S504 to measure the distance between the welding head 13 and the object to be welded, and compares the measured distance with the reference distance of the corresponding work progress time interval based on the time of the timer. do. In this case, when the reference distance is inspected to be smaller than the measurement distance between the welding head 13 and the welding object, as shown in FIG. 3, the distance error value is located in the positive region so that the welding head 13 of the robot is located. Since the distance from the welding object is far away from the welding object, the position control unit 25 proceeds from step S506 to step S508 to control the welding head feeder 21 to bring the welding head 13 closer to the welding object. .

이와 달리 상기 기준거리가 용접헤드(13)와 용접 대상물간 측정거리보다 큰 것으로 검사되는 경우 이는 상기 도 3에서 보여지는 바와 같이 상기 거리 오차값이 (-)영역에 위치하여 로봇의 용접 헤드가 용접 대상물에 가까워지고 있는 것이므로 위치 제어부(25)는 (S506)단계에서 (S510)단계로 진행해서 상기 용접헤드 이송기(21)를 제어하여 용접헤드(13)를 용접 대상물로부터 이격시켜 멀어지도록 한다.On the contrary, when the reference distance is inspected to be larger than the measurement distance between the welding head 13 and the welding object, as shown in FIG. 3, the distance error value is located in the negative region and the welding head of the robot is welded. Since it is closer to the object, the position control unit 25 proceeds from step S506 to step S510 to control the welding head feeder 21 to move the welding head 13 away from the welding object.

이어 위치 제어부(25)는 (S512)단계로 진행해서 로봇의 용접작업이 진행중인지 여부를 검사하여 용접 작업이 계속 진행중인 경우에는 상기 (S502)단계로 돌아가서 다시 상기 (S502)∼(S510)단계를 반복 수행하게 되며, 용접 작업이 완료되는경우에는 용접헤드와 용접 대상물간 거리 조절 제어 동작을 종료하게 된다.Subsequently, the position control unit 25 proceeds to step S512 to check whether the robot's welding operation is in progress. If the welding operation is still in progress, the position controller 25 returns to step S502 and again performs steps S502 to S510. When the welding operation is completed, the distance adjustment control operation between the welding head and the welding object is completed.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 로봇이 용접궤적을 따라 움직일 때 용접헤드와 용접대상물과의 거리를 측정하여 위치 제어부에 저장하며, 용접헤드에는 위치검출소자 및 떨림검출소자와 거리검출소자를 장착하여 위치검출소자 및 떨림검출소자는 로봇이 작업중인지, 아니면 이동 중인지를 파악하도록 하고, 거리검출소자는 로봇이 거리검출 단계와 용접단계의 초기인 용접작업을 시작하려는 순간에만 용접헤드와 용접대상물 절대거리를 파악하도록 하여, 로봇이 용접작업을 수행할 때에는 거리검출소자를 작동시키지 않고, 위치 제어부에 저장된 로봇의 용접헤드와 용접대상물과의 거리를 이용하여 용접헤드의 위치를 제어함으로써, 레이저 용접헤드와 용접대상물간 거리가 일정하게 유지되어 레이저 용접 품질 및 용접의 신뢰성이 크게 향상되는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, when the robot moves along the welding trajectory, the distance between the welding head and the object to be measured is measured and stored in the position control unit. The welding head includes a position detecting device, a vibration detecting device, and a distance detecting device. The position detection device and the vibration detection device determine whether the robot is working or moving, and the distance detection device detects the welding head and the object only at the moment when the robot wants to start the welding work which is early in the distance detection step and the welding step. When the robot performs the welding operation, the absolute distance is detected, and the laser welding is performed by controlling the position of the welding head by using the distance between the welding head and the welding object of the robot stored in the position control unit without operating the distance detecting element. The distance between the head and the welding object is kept constant, greatly improving the laser welding quality and the reliability of welding. There are advantages.

Claims (10)

로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치에 있어서,In the laser welding head position control device using a robot, 상기 레이저 용접장치의 로봇암에 설치되어 레이저 용접을 수행하는 용접헤드와;A welding head installed on the robot arm of the laser welding device to perform laser welding; 상기 용접헤드를 이송시키는 용접헤드 이송기와;A welding head feeder for transferring the welding head; 소정 제어에 따라 상기 용접헤드 이송기를 구동시키는 구동부와;A driving unit for driving the welding head feeder according to a predetermined control; 상기 용접헤드의 절대위치와 떨림을 검출하여 상기 용접헤드가 작업 위치에 위치되었는지 여부를 검출하는 위치 검출소자 및 떨림 검출 소자와;A position detecting element and a shaking detecting element detecting the absolute position and the shaking of the welding head to detect whether the welding head is located at a working position; 상기 용접헤드와 용접 대상물간의 거리를 검출하는 거리 검출 소자와;A distance detecting element for detecting a distance between the welding head and a welding object; 상기 위치 검출소자 및 떨림 검출 소자와 거리 검출 소자로부터 인가되는 상기 용접헤드의 떨림 상태 정보와 용접헤드와 용접 대상물간 거리 정보를 검출하는 신호 검출부와;A signal detector for detecting shaking state information of the welding head and distance information between the welding head and a welding object applied from the position detecting element, the shaking detecting element, and the distance detecting element; 상기 용접헤드가 대상물에 대한 용접 위치에 도달하는 경우 상기 용접헤드 이송기를 제어하여 상기 용접헤드와 용접 대상물간 거리를 작업 시간에 따라 미리 설정된 기준거리로 유지되도록 제어하는 위치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치.And a position controller for controlling the welding head feeder to maintain the distance between the welding head and the welding object at a preset reference distance according to a working time when the welding head reaches the welding position with respect to the object. Laser welding head position control device using a robot. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 위치 제어부는, 상기 떨림 검출 소자를 통해 상기 용접 헤드가 로봇암에 의해 용접 대상물로 이송되어 용접 위치에 정지할 때 발생하는 떨림을 검출하여 용접 헤드의 용접 대상물에 대한 용접 위치 도달을 판단하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치.The position control unit detects a vibration generated when the welding head is transferred to the welding target object by the robot arm and stops at the welding position through the vibration detecting element to determine the arrival of the welding position with respect to the welding target object of the welding head. Laser welding head position control device using a robot. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 위치 제어부는, 상기 용접 헤드가 해당 용접 대상물에 대한 용접 위치에 도달하는 경우 상기 거리 검출 소자를 통해 용접 헤드와 용접 대상물간 거리를 측정하여 작업 진행 시간 구간마다 미리 설정된 기준거리와 비교한 후, 상기 기준거리보다 작으면 용접헤드 이송기를 제어하여 상기 용접 헤드와 용접 대상물간 거리가 기준거리와 일치하도록 용접헤드를 용접 대상물로부터 이격시키는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치.When the welding head reaches the welding position for the corresponding welding object, the position control unit measures the distance between the welding head and the welding object through the distance detecting element and compares it with a preset reference distance for each work progress time interval. The laser welding head position control apparatus using a robot, characterized in that the welding head is separated from the welding object so that the distance between the welding head and the welding object coincides with the reference distance by controlling the welding head feeder. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 위치 제어부는, 상기 용접 헤드와 용접 대상물간 거리가 상기 기준거리보다 크면 용접 헤드 이송기를 제어하여 상기 용접 헤드와 용접 대상물간 거리가 기준거리와 일치하도록 용접헤드를 용접 대상물로 근접시키는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어장치.If the distance between the welding head and the welding target is greater than the reference distance, the position control unit controls the welding head feeder to bring the welding head closer to the welding target so that the distance between the welding head and the welding target coincides with the reference distance. Laser welding head position control device using a robot. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 위치 제어부는, 상기 용접 헤드가 해당 용접 대상물에 대한 용접 위치에 도달하는 경우 용접시작 시점에 타이머를 작동시켜 일정 작업 진행 시간 구간마다 용접헤드와 용접 대상물간 측정 거리와 해당 시간 구간에 설정된 기준거리를 비교하여 용접헤드의 이송을 제어하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 제어장치.When the welding head reaches the welding position for the corresponding welding object, the position control unit operates a timer at the time of starting welding to measure the measured distance between the welding head and the welding object for each predetermined work progress period and the reference distance set in the corresponding time interval. Laser welding head control apparatus using a robot, characterized in that for controlling the transfer of the welding head by comparing. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용접 헤드는, 상기 용접 헤드 이송기에 의해 상기 로봇암 상에서 전/후로 이송 제어되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접헤드 위치제어장치.The welding head is a laser welding head position control device, characterized in that the transfer control before / after on the robot arm by the welding head feeder. 로봇을 이용한 레이저 용접장치에서 레이저 용접헤드 위치제어방법에 있어서,In the laser welding head position control method in a laser welding apparatus using a robot, (a)상기 레이저 용접장치의 로봇암에 설치되어 레이저 용접을 수행하는 용접 헤드가 용접 대상물에 대한 용접 위치에 도달하는지 여부를 검사하는 단계와;(a) inspecting whether a welding head installed on the robot arm of the laser welding device to perform laser welding reaches a welding position with respect to a welding object; (b)상기 용접헤드가 용접 위치에 도달하는 경우 용접 헤드와 용접 대상물간 거리를 측정하는 단계와;(b) measuring the distance between the welding head and the welding object when the welding head reaches the welding position; (c) 로봇과 용접 헤드가 용접을 위하여 용접 대상물에 대한 초기 용접 위치에 도달하는지 여부를 검사하는 단계와;(c) checking whether the robot and the welding head reach an initial welding position for the welding object for welding; (d)상기 용접헤드와 용접 대상물간 측정된 거리를 작업 진행 시간 구간에 따라 미리 설정된 기준거리와 비교하는 단계와;(d) comparing the measured distance between the welding head and the welding object with a preset reference distance according to a work progress time interval; (e)상기 측정 거리가 상기 기준거리보다 작은 경우에는 상기 용접 헤드와 용접 대상물간 거리가 상기 기준거리와 일치하도록 용접 헤드를 용접 대상물로부터 이격 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어방법.(e) if the measurement distance is smaller than the reference distance, controlling the welding head from the welding object so that the distance between the welding head and the welding object coincides with the reference distance. Laser welding head position control method. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (d)단계에서의 비교결과 상기 측정 거리가 상기 기준거리보다 큰 경우에는, (f)상기 용접 헤드와 용접 대상물간 거리가 상기 기준거리와 일치하도록 용접 헤드를 용접 대상물로 근접 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어방법.When the measurement distance is greater than the reference distance as a result of the comparison in the step (d), (f) controlling the welding head to the welding object so that the distance between the welding head and the welding object coincides with the reference distance; Laser welding head position control method using a robot, characterized in that it further comprises. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 (d)단계는, (d1)상기 용접 헤드가 해당 용접 대상물에 대한 용접 위치에 도달하는 경우 용접시작 시점에 작업 진행 시간 체크를 위한 타이머를 작동시키는 단계와;The step (d) may include: (d1) operating a timer for checking a work progress time at a welding start time when the welding head reaches a welding position for a corresponding welding object; (d2)상기 타이머에 따른 작업 진행 시간 구간을 인식하여 해당 작업 시간 구간마다 상기 용접 헤드와 용접 대상물간 거리를 측정하는 단계와;(d2) recognizing a work progress time section according to the timer and measuring a distance between the welding head and a welding object for each work time section; (d3)상기 측정거리를 작업 진행 시간 구간에 따른 해당 기준거리와 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어방법.(d3) comparing the measurement distance with a corresponding reference distance according to the work progress time interval; laser welding head position control method using a robot comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 용접 헤드의 용접 위치 도달 여부는, 상기 용접 헤드가 로봇암에 의해 용접 대상물로 이송되어 용접 위치에 정지하는 경우 발생하는 용접 헤드의 떨림 검출을 통해 판단되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 레이저 용접헤드 위치제어방법.Whether the welding head reaches the welding position is determined by detecting the shaking of the welding head generated when the welding head is transferred to the welding object by the robot arm and stops at the welding position. Position control method.
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