KR20120015016A - 작업선 추적 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업선 추적 장치에 관한 것으로, 그 목적은 작업시 발생되는 불빛이나 이물질 그리고 작업선에서 형상의 변화가 없어 종래의 작업선 추적장치를 이용한 작업선의 추적이 어려운 상황에서 작업선을 정확하게 추적할 수 있도록 한 작업선 추적 장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 작업선으로부터 소정의 거리를 유지하도록 작업부재에 설치되며, 빛의 발산을 위한 발광부를 구비하는 제1 거리설정지그; 상기 작업선으로부터 제1 거리설정지그와 동일한 거리를 유지지하도록 작업부재에 설치되며, 상기 발광부로부터 발생되는 빛을 조사받는 고정형 표식을 구비하는 제2 거리설정지그; 작업도구와 함께 이동하도록 설치되며, 상기 발광부로부터 고정형 표식으로 조사되는 빛을 차단하도록 발광부와 고정형 표식의 사이에 배치되는 이동형 표식; 상기 작업도구와 함께 이동하면서 이동형 표식에 조사되는 빛의 위치를 검출하는 검출수단; 상기 검출수단으로부터 검출되는 빛이 이동형 표식의 중심부로부터 벗어난 거리를 산출하여 작업도구의 위치를 보정하는 제어수단으로 구성된 작업선 추적 장치에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

Description

작업선 추적 장치{Working seam track device}

본 발명은 작업부재에 형성된 직선형태의 용접선 또는 절단선을 추적하는 작업선 추적 장치에 관한 것으로, 특히 종래의 작업선 추적장치에서 추적이 어려운 요철이나 형상 변화가 없는 부분에서 작업선을 용이하게 추적할 수 있도록 한 작업선 추적 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동용접이나 자동절단 등의 작업을 수행함에 있어서 작업도구가 작업선을 따라 정확하게 이동하면서 작업이 수행될 수 있도록 하기 위하여 작업선 추적장치가 사용되고 있다.

상기 작업선 추적장치는 기계식 또는 광학식이 주류를 이루고 있으며, 다양한 구조나 원리의 작업선 추적장치가 상용화되어 있다.

종래 작업선 추적장치의 주된 원리는 작업선에서 발생되는 작업부재의 형상변화를 작업부재와의 접촉 또는 레이저 조사 또는 카메라를 이용한 촬영 등의 방식을 이용해 인식함으로써 작업선을 추적하게 된다.

도 1은 종래 작업선 추적장치의 작업선 추적 방향을 나타낸 개념도를 도시하고 있다.

도 1의 (a)는 두 작업부재의 맞대기 이음부에 대한 작업선을 추적하는 개념도이고, 도 1의 (b)는 필렛용접부에 대한 작업선을 추적하는 개념도로써, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래의 작업선 추적장치는 작업도구에 의해 작업이 이루어지는 방향에서 작업선의 추적이 이루어지도록 되어 있다.

따라서 작업중 발생하는 아크 불빛, 절단 불빛, 그라인딩 이물질 등에 의하여 작업선의 검출이나 관측이 곤란할 경우, 작업선의 추적에 오류가 발생되거나 작업선의 추적이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

또한 작업선의 주위에 요철이 있거나, 맞대기 용접에서 V-그루브 없이 두 작업부재가 맞대어져 작업선에서 형상의 변화가 없을 경우에는 작업선의 추적이 더욱 어려운 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 작업시 발생되는 불빛이나 이물질 그리고 작업선에서 형상의 변화가 없어 종래의 작업선 추적장치를 이용한 작업선의 추적이 어려운 상황에서 작업선을 정확하게 추적할 수 있도록 한 작업선 추적 장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 작업선 추적 장치는 작업선으로부터 소정의 거리를 유지하도록 작업부재에 설치되며, 빛의 발산을 위한 발광부를 구비하는 제1 거리설정지그; 상기 작업선으로부터 제1 거리설정지그와 동일한 거리를 유지지하도록 작업부재에 설치되며, 상기 발광부로부터 발생되는 빛을 조사받는 고정형 표식을 구비하는 제2 거리설정지그; 작업도구와 함께 이동하도록 설치되며, 상기 발광부로부터 고정형 표식으로 조사되는 빛을 차단하도록 발광부와 고정형 표식의 사이에 배치되는 이동형 표식; 상기 작업도구와 함께 이동하면서 이동형 표식에 조사되는 빛의 위치를 검출하는 검출수단; 상기 검출수단으로부터 검출되는 빛이 이동형 표식의 중심부로부터 벗어난 거리를 산출하여 작업도구의 위치를 보정하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

한편 상기 제1 거리설정지그와 제2 거리설정지그에는 일정한 길이를 가지며, 끝단에 작업선과 접촉하는 접촉편을 구비하는 거리설정바가 구비된다.

한편 상기 작업도구는 용접부의 이면에 배치되는 백킹재이며, 상기 발광부와 고정형 표식 및 이동형 표식 그리고 검출수단은 작업부재의 이면에 배치될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 작업시 발생되는 불빛이나 이물질 그리고 작업선의 형상에 관계없이 작업선을 안정적으로 추적할 수 있게 되었으며, 이로 인하여 자동용접이나 자동절단과 같은 자동화작업의 정밀도나 신뢰성을 높일 수 있게 되었다.

또한 작업선의 식별이 곤란한 용접부재의 이면에 배치되는 백킹재의 경우에도 작업선을 따라 정확하게 이동시킬 수 있게 되었다.

도 1 은 종래 작업선 추적장치의 작업선 추적 방향을 나타낸 개념도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업선 추적 장치의 구성을 나타낸 평면도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업선 추적 장치의 구성을 나타낸 정면도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업선 추적 장치의 구성을 나타낸 측면도,
도 5 는 본 발명의 작업선 추적 장치를 설치하는 과정과 설치된 작업선 추적 장치에 의하여 추적된 작업선에 따라 작업도구의 위치 보정이 이루어지는 과정을 나타낸 예시도,
도 6a 는 이동형 표식의 중앙부에 빛이 조사되는 상태를 나타낸 예시도,
도 6b 는 이동형 표식의 중앙부로부터 어긋난 위치에 빛이 조사되는 상태를 나타낸 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업선 추적 장치의 구성을 나타낸 평면도를, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업선 추적 장치의 구성을 나타낸 정면도를, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작업선 추적 장치의 구성을 나타낸 측면도를 도시하고 있다.

본 발명은 용접, 절단, 사상, 도장 등의 작업에 사용되는 작업도구 또는 용접작업시 작업부재의 이면에 배치되는 백킹재와 같은 작업도구를 작업선을 따라 정확하게 이동시키기 위하여 작업선을 추적하는 작업선 추적 장치로써, 제1 거리설정지그(110)와, 제2 거리설정지그(120)와, 이동형 표식(130)과, 검출수단(140)과, 제어수단(150)으로 구성되어 있다.

상기 제1 거리설정지그(110)는 작업선(W)의 작업선으로부터 소정의 거리를 유지하도록 작업부재에 설치되며, 빛의 발산을 위한 발광부(111)가 구비되어 있다. 이러한 발광부(111)를 통해 발생되는 빛은 스폿(원형) 또는 십자형 등으로 다양하게 구성될 수 있으며, 빛의 직진성을 확보하기 위하여 발광부(111)는 레이저 발생장치로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제2 거리설정지그(120)는 작업선(W)의 작업선으로부터 제1 거리설정지그(110)와 동일한 거리를 유지하도록 작업부재에 설치되며, 상기 발광부(111)로부터 발생되는 빛을 조사받는 고정형 표식(121)이 구비되어 있다.

한편 상기 제1 거리설정지그(110)와 제2 거리설정지그(120)를 작업선(W)으로부터 소정 거리 이격시키는데 있어서, 별도의 측정도구를 이용하여 제1 거리설정지그(110)와 제2 거리설정지그(120)가 작업선(W)으로부터 일정거리 이격된 채로 작업부재에 고정되도록 할 수도 있으나, 제1 거리설정지그(110)와 제2 거리설정지그(120) 각각에 일정한 길이를 갖는 거리설정바(112,122)를 설치하여 별도의 측정도구 없이도 제1,2 거리설정지그(110,120)의 설치가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

이때 상기 거리설정바(112,122)는 일정한 길이로 형성된 바로써, 일단이 거리설정지그에 설치되고, 타단에는 작업선(W)과의 접촉을 위한 접촉편(113,123)이 구비된 것으로 구성되어 있다. 이러한 거리설정바(112,122)를 제1 거리설정지그(110)와 제2 거리설정지그(120)에 설치함에 있어서 거리설정바(112,122)를 힌지(114,124)를 매개로 거리설정지그에 설치하여 회전이 가능한 구조를 갖도록 하게 되면, 상황에 따라 거리설정바(112,122)를 펴거나 접을 수 있게 되므로 제1,2 거리설정지그(110,120)의 취급의 편의성을 높일 수 있게 된다.

상기 이동형 표식(130)은 본 발명의 작업선 추적 장치에 의하여 추적되는 작업선을 따라 이동하는 작업도구와 함께 이동하도록 설치되며, 발광부(111)와 고정형 표식(121)의 사이에 배치되어 발광부(111)로부터 고정형 표식(121)으로 조사되는 빛을 차단하게 된다.

이러한 이동형 표식(130)에 조사되는 빛의 위치를 기준으로 작업선(W)의 위치를 추적하게 되므로, 이동형 표식(130)의 정중앙에 빛이 조사되었을 때, 작업도구(100)가 작업선(W)에 정확하게 정렬되어질 수 있도록 이동형 표식(130)과 작업도구(100)의 사이거리와 작업선(W)과 제1,2 거리설정지그(110,120)의 사이거리가 적절하게 설정되어야 한다.

상기 검출수단(140)은 작업도구(100)와 함께 이동하도록 설치되며, 이동형 표식(130)에 조사되는 빛이 위치를 검출하게 된다. 이러한 검출수단(140)은 이동형 표식(130)의 영상을 촬영하는 카메라로 구성될 수 있다.

상기 제어수단(150)은 검출수단(140)으로부터 검출되는 빛이 이동형 표식(130)의 중심부로부터 벗어난 거리를 산출하여 작업도구(100)의 위치를 보정하는 것이다. 이러한 제어수단(150)은 검출수단(140)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 빛이 이동형 표식(130)의 중심부로부터 벗어난 방향과 거리를 검출하는 영상처리수단(151)을 포함하며, 상기 영상처리수단(151)에 의해 분석된 데이터를 기반으로 작업도구의 위치를 보정하게 된다.

한편 도 2 내지 도 4에 도시된 작업선 추적 장치는 용접부재의 이면에 배치되는 백킹재를 작업도구로 하여 백킹재를 작업선을 따라 정확하게 이동시킬 수 있도록 한 것으로, 발광부(111)와 고정형 표식(121) 및 이동형 표식(130) 그리고 검출수단(140)은 미도시된 용접토치에 의한 작업이 이루어지는 면의 반대쪽면인 작업부재의 이면에 배치되어 용접작업시 발생되는 불빛 등에 상관없이 안정적으로 작업선을 추적할 수 있도록 구성되어 있다.

도 5는 본 발명의 작업선 추적 장치를 설치하는 과정과 설치된 작업선 추적 장치에 의하여 추적된 작업선에 따라 작업도구의 위치 보정이 이루어지는 과정을 나타낸 예시도를 도시하고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작업선 추적 장치를 이용하기 위해서는 (a) 준비된 작업부재 상에 제1 거리설정지그(110)를 배치하고, (b) 배치된 제1 거리설정지그(110)에 구비된 거리설정바(112)를 이용하여 제1 거리설정지그(110)가 작업선(W)으로부터 일정거리 이격되도록 한 상태에서 제1 거리설정지그(110)를 작업부재에 고정시킨다. 이때 제1 거리설정지그(110)의 고정을 위하여 볼트나 클램프와 같은 공지의 클램핑도구가 사용될 수 있다.

(c) 제1 거리설정지그(110)와 동일한 방법으로 제2 거리설정지그(120)를 작업부재에 설치한다.

물론 제1 거리설정지그(110)와 제2 거리설정지그(120)는 충분한 간격을 두고 상호 이격되며, 바람직하게는 제1 거리설정지그(110)는 작업이 시작되는 작업선(W)의 시작지점에 배치되고, 제2 거리설정지그(120)는 작업이 종료되는 작업선(W)의 종료지점에 배치된다.

(d) 제1 거리설정지그(110)에 구비된 발광부(111)를 작동시켜 고정형 표식(121)에 조사되는 빛의 위치를 확인하고, 이를 통해 제1,2 거리설정지그(110,120)가 작업선(W)에 대하여 정확하게 정렬되었는지를 확인하게 된다.

(e) 이동형 표식(130)과 검출수단(140)이 구비된 작업도구(100)를 배치한다. 이때 작업도구는 이동기구(101)에 의하여 작업선(W)을 따라 주행하도록 설치되며, 또 작업선에 대한 위치 보정이 가능하도록 수평슬라이더(102) 의하여 작업선의 양측방향으로 이동이 가능하도록 구성된다.

(f) 작업의 시작과 동시에 이동기구(101)가 작업도구(100)를 이동시키게 된다.

(g,h) 작업도구(100)의 이동시 작업도구와 함께 이동하도록 설치된 이동형 표식(130)에 조사되는 빛의 위치를 검출수단(140)이 검출하고, 검출된 빛의 위치를 바탕으로 제어수단(150)이 수평슬라이더(102)를 구동하여 작업도구(100)의 위치를 작업선(W)에 맞추어 보정하게 된다.

한편 도 6a는 이동형 표식(130)의 중앙부에 빛이 조사되는 상태를 나타낸 예시도를 도시한 것으로, 이와 같이 이동형 표식(130)의 중앙부에 빛이 조사되고 있는 경우, 작업도구가 작업선에 정확하게 정렬된 상태이므로 별도의 제어가 요구되지 않다.

도 6b는 이동형 표식(130)의 중앙부로부터 어긋난 위치에 빛이 조사되는 상태를 나타낸 예시도를 도시한 것으로, 이와 같은 경우, 검출수단(140)으로 촬영된 영상을 제공받은 제어수단(150)이 이를 분석하여 빛이 어긋난 방향이나 거리를 산출하게 되고, 이를 바탕으로 수평슬라이더(102)를 구동함으로써 작업도구를 작업선에 일치시키게 되며, 이때 이동형 표식(130)이 작업도구와 함께 이동함으로써 이동형 표식(130)의 중앙부에 빛이 조사되어진다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(110) : 제1 거리설정지그 (111) : 발광부
(112) : 거리설정바 (113) : 접촉편
(120) : 제2 거리설정지그 (121) : 고정형 표식
(122) : 거리설정바 (123) : 접촉편
(130) : 이동형 표식 (140) : 검출수단
(150) : 제어수단

Claims (3)

1. 작업선으로부터 소정의 거리를 유지하도록 작업부재에 설치되며, 빛의 발산을 위한 발광부(111)를 구비하는 제1 거리설정지그(110);
   상기 작업선으로부터 제1 거리설정지그(110)와 동일한 거리를 유지지하도록 작업부재에 설치되며, 상기 발광부(111)로부터 발생되는 빛을 조사받는 고정형 표식(121)을 구비하는 제2 거리설정지그(120);
   작업도구와 함께 이동하도록 설치되며, 상기 발광부(111)로부터 고정형 표식(121)으로 조사되는 빛을 차단하도록 발광부(111)와 고정형 표식(121)의 사이에 배치되는 이동형 표식(130);
   상기 작업도구와 함께 이동하면서 이동형 표식(130)에 조사되는 빛의 위치를 검출하는 검출수단(140);
   상기 검출수단(140)으로부터 검출되는 빛이 이동형 표식(130)의 중심부로부터 벗어난 거리를 산출하여 작업도구의 위치를 보정하는 제어수단(150)으로 구성된 것을 특징으로 하는 작업선 추적 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 거리설정지그(110)와 제2 거리설정지그(120)에는 일정한 길이를 가지며, 끝단에 작업선과 접촉하는 접촉편(113,123)을 구비하는 거리설정바(112,122)가 구비된 것을 특징으로 하는 작업선 추적 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 작업도구는 용접부의 이면에 배치되는 백킹재이며,
   상기 발광부(111)와 고정형 표식(121) 및 이동형 표식(130) 그리고 검출수단(140)은 작업부재의 이면에 배치됨을 특징으로 하는 작업선 추적 장치.

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