KR20140040965A

KR20140040965A - 이동식 소형 용접로봇 장치

Info

Publication number: KR20140040965A
Application number: KR1020120107696A
Authority: KR
Inventors: 박주이; 김정민; 김수호
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-04
Also published as: KR101465116B1

Abstract

본 발명은 용접기(15)와 연결되어 바닥에 산재되어 고정된 다수의 용접대상물(12)을 용접하는 장치에 있어서: 주행휠(21)과 와이어피더(26)를 구비하는 대차(20); 상기 대차(20) 상의 전방측에 설치되고, 용접토치(32)를 구비하는 용접로봇(30); 및 상기 대차(20) 상에 로봇제어기(41)와 로봇조작기(43)를 구비하고, 용접기(15)와 싱글케이블(36)로 연결되는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 부재가 바닥에 고정되거나 주변에 산재하여 로봇을 이용한 용접이 곤란한 현장에서 간편한 구조와 배선 상태로 이동하면서 다양한 자세의 용접을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

이동식 소형 용접로봇 장치{Small scale portable welding robot apparatus}

본 발명은 이동식 소형 용접로봇 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 부재가 바닥에 고정되거나 주변에 산재하여 로봇을 이용한 용접이 곤란한 현장에서 간편한 구조와 배선 상태로 이동하면서 다양한 자세의 용접을 구현할 수 있는 이동식 소형 용접로봇 장치에 관한 것이다.

종래의 용접로봇은 용접에 필요한 최소 요구사항을 갖추어도 60kg이상의 무게를 갖기 때문에 바닥에 고정한 상태로 사용하거나 별도의 구조물에 고정한 상태에서 크레인 등의 장비로 이동하게 되어 있다. 특히 선박의 건조 현장에서 이중 선체블록의 내부 등 크레인의 접근이 용이하지 않는 곳을 용접하고자 할 때에는 종래의 로봇을 투입하는 것이 거의 불가능하다. 이 경우 로봇을 투입하고자 하면 투입하기 위한 부대 장치가 너무 크고 무거워 실용성이 매우 떨어진다. 그리고 윗 부분이 많은 블록과 장애물이 많은 블록에는 로봇을 투입하기 어렵다.

이러한 단점의 해소를 고려한 선행특허의 일예로, 한국 공개특허공보 제2011-0057286호는 상측에 용접로봇이 탑재되는 몸체부와, 상기 몸체부의 상측면에 설치되는 이동레일과, 상기 몸체부 하측에 위치하도록 설치되고 론지 상부면을 따라 이동되는 바퀴부와, 상기 바퀴부와 연결되어 몸체부내에 위치하고 한쌍의 바퀴부를 수평방향으로 신축이동시키는 신축이동부를 포함한다. 이에 따라, 이중선체 블록의 좁은 홀내로 투입 및 통과가 가능하고, 작업자 없이 자동으로 작업이 가능한 효과를 기대한다.

선행특허의 다른 예로, 한국 공개특허공보 제2011-0069546호는 상부면에 자동용접 로봇을 탑재할 수 있는 몸체부; 상기 몸체부에 설치된 다수개의 구동모터; 상기 구동모터 회전축에 상부 끝단이 연결되며, 주행 롤러가 장착되는 전면과 후면 보조다리; 상기 몸체부의 하부면 중앙부에 설치되는 주행대차 상하 이동수단; 및 상기 주행대차 상하 이동수단에 설치되어 상기 주행대차 상하 이동수단에 의해 상하 이동되는 주행대차;로 구성된다. 이에 따라, 작업자가 접근하기 어렵거나 작업 위험성이 높은 경우에도 자동으로 작업이 가능한 효과를 기대한다.

그러나, 전자의 선행특허에 의하면 이중선체 내부의 이동성을 향상할 수 있지만 장애물이 많은 장소에서 용접자세의 다양성을 구현하기 곤란하고, 후자의 선행특허에 의하면 비교적 중량물의 용접로봇을 투입할 수 있기는 하지만 이동에 요하는 시간이 과다하게 소요되는 단점을 보인다.

1. 한국 공개특허공보 제2011-0057286호 "블록 내부 연속 용접을 위한 로봇 이동장치"(공개일자 : 2011. 6. 1.) 2. 한국 공개특허공보 제2011-0069546호 "더블 헐 구조 블록에 투입되는 자동용접 로봇용 이동장치"(공개일자 : 2011. 6. 23.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 부재가 바닥에 고정되거나 주변에 산재하여 로봇을 이용한 용접이 곤란한 현장에서 간편한 구조와 배선 상태로 이동하면서 다양한 자세의 용접을 구현할 수 있는 이동식 소형 용접로봇 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용접기와 연결되어 바닥에 산재되어 고정된 다수의 용접대상물을 용접하는 장치에 있어서: 주행휠과 와이어피더를 구비하는 대차; 상기 대차 상의 전방측에 설치되고, 용접토치를 구비하는 용접로봇; 및 상기 대차 상에 로봇제어기와 로봇조작기를 구비하고, 용접기와 싱글케이블로 연결되는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 대차의 주행휠은 제동 가능한 3륜지지 구조를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 용접로봇의 용접토치는 S형 굴곡부와 터치센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어수단의 싱글케이블은 전원선, 용접기 제어선, 홀더선, 보호가스관을 하나의 유연관에 수용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어수단은 용접대상물과 대차의 정렬을 위하여 십자레이저를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 부재가 바닥에 고정되거나 주변에 산재하여 로봇을 이용한 용접이 곤란한 현장에서 간편한 구조와 배선 상태로 이동하면서 다양한 자세의 용접을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용접로봇 장치를 전체적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 용접로봇 장치의 요부를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 용접로봇 장치의 작업상태를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 용접기(15)와 연결되어 바닥에 산재되어 고정된 다수의 용접대상물(12)을 용접하는 장치에 관련된다. 선박의 이중 선체블록과 같이 용접대상물(12)을 비롯한 다양한 부재가 바닥에 고정된 상태로 산재해 있는 작업장의 경우 용접대상물(12)을 용접로봇 근처로 이동시킬 수 없으므로 이동식 용접로봇을 활용하는 방안이 선호된다. 용접기(15)는 별도의 프레임으로 구성된 하우징에 수용되고, 용접장의 일측으로 이동하여 배치된다.

본 발명에 따르면 대차(20) 상에 주행휠(21)과 와이어피더(26)를 구비한다. 대차(20)는 다수의 포스트를 개재하여 커버(22)를 고정한 구조로서 작업장에 산재된 용접대상물(12)과 간섭되지 않도록 가로와 세로 치수를 최소로 한다. 대차(20)에서 후술하는 용접로봇(30)이 위치하는 방향을 전방으로, 이동용 손잡이가 위치하는 방향을 후방으로 명명한다. 주행휠(21)은 기본적으로 무동력 방식을 의미하지만 모터를 이용한 전동식을 배제하지 않는다. 작업장의 작은 장애물을 넘을 수 있도록 주행휠(21)의 직경은 200㎜ 이상으로 한다. 와이어피더(26)는 용접로봇(30)과 인접하도록 배치되어 용접용 와이어를 공급한다.

이때, 상기 대차(20)의 주행휠(21)은 제동 가능한 3륜지지 구조를 사용하는 것이 좋다. 이와 같은 주행휠(21)을 지닌 대차(20)는 전체 외형을 축소하면서 조향성을 향상하여 용접대상물(12)이 산재하는 작업장 상으로 이동하기 유리하다. 주행휠(21) 중의 일부는 용접중에 고정된 위치를 유지하도록 제동기(도시 생략)를 구비한다. 제동기 외에 또는 제동기 대신에 온오프 방식의 자석(도시 생략)을 사용하여 고정할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 용접토치(32)를 구비하는 용접로봇(30)이 상기 대차(20) 상의 전방측에 설치된다. 용접로봇(30)은 소형-경량화와 더불어 용접작업의 품질과 생산성을 고려한 측면에서 총 5축운동을 수행하도록 구성됨이 바람직하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 용접토치(32)와 교시조작기를 포함한 용접로봇(30)의 중량은 27㎏ 내외가 적절하다.

이때, 상기 용접로봇(30)의 용접토치(32)는 S형 굴곡부(34)와 터치센서(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다. S형 굴곡부(34)를 지닌 용접토치(32)를 사용하면 용접로봇(30)의 동작범위 내에서 용접대상물(12)의 전후좌우 전방향에서 용접을 할 수 있다. 특히 컨테이너의 콘과 같은 작은 크기의 용접대상물(12)의 용접시 360˚ 회전시 자세 변화가 크지 않으므로 신속한 작업이 가능하다. 다만, 와이어피더(26)의 와이어가 S자 형으로 두 번 휘어져 송급되어 송급성이 저하될 수 있으므로 곡률반경을 80㎜ 이상으로 유지하는 것이 좋다. 터치센서(46)는 용접토치(32)에 일체로 구비되어 교시조작에 의한 좌표 설정에 조력한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 대차(20) 상에 로봇제어기(41)와 로봇조작기(43)를 구비하는 제어수단(40)이 용접기(15)와 싱글케이블(36)로 연결되는 구조이다. 로봇제어기(41)는 용접로봇(30)을 제어하는 회로 외에 전술한 터치센서(46)의 제어회로를 내장한다. 로봇조작기(43)는 터치스크린 방식으로 교시조작을 수행하는 것으로 작업자의 조작이 편리하도록 커버(22) 상에 설치한다. 싱글케이블(36)에 의한 결선 방식을 사용하지 않는 경우 대차(20)를 이동하는 과정에서 다수의 케이블이 꼬여 불편과 위험을 초래한다.

이때, 상기 제어수단(40)의 싱글케이블(36)은 전원선, 용접기 제어선, 홀더선, 보호가스관을 하나의 유연관에 수용하는 것을 특징으로 한다. 용접로봇(30)에 필요한 전원과 용접 유틸리티는 한 개의 케이블을 통해서 공급되므로, 대차(20) 상으로 끌고 다녀야 하는 케이블은 싱글케이블(36)의 한 가닥으로 가능하다. 물론 전원선이 포함되지 않은 싱글케이블(36)을 사용하는 경우에는 별도의 전원선을 연결한다. 싱글케이블(36)의 유연관은 기계적 강도 외에 절연성, 내마모성, 난연성을 지닌 소재로 피복하는 것이 좋다.

한편, 상기 제어수단(40)은 용접대상물(12)과 대차(20)의 정렬을 위하여 십자레이저(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 십자레이저(45)는 작업자가 용접로봇(30)과 용접대상물(12) 사이의 정렬을 쉽게 할 수 있도록 대차(20) 상의 거치대(24)를 개재하여 장착한다. 십자레이저(45)의 온오프 스위치는 로봇제어기(41)에 구성한다. 도 2는 십자레이저(45)에서 조사되는 십자라인이 용접대상물(12)의 일측 코너에 일치되는 것을 나타낸다.

도시에는 생략되나, 대차(20) 상의 용접로봇(30)과 로봇제어기(41)는 방진 고무를 개재하여 고정하는 것이 좋다.

작동에 있어서, 용접로봇(30)과 제어수단(40)이 탑재된 대차(20)를 용접대상물(12)에 접근시켜 주행휠(21)을 제동하고, 십자레이저(45)를 가동하여 대차(20)의 작업 초기 위치를 결정하고, 용접토치(32)와 로봇조작기(43)를 이용하여 용접위치의 교시를 입력하고, 로봇제어기(41)를 가동하여 설정된 프로그램과 입력된 교시 정보에 의하여 용접을 수행한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

12: 용접대상물 15: 용접기
20: 대차 21: 주행휠
22: 커버 24: 거치대
26: 와이어피더 30: 용접로봇
32: 용접토치 34: S형 굴곡부
36: 싱글케이블 40: 제어수단
41: 로봇제어기 43: 로봇조작기
45: 십자레이저 46: 터치센서

Claims

용접기(15)와 연결되어 바닥에 산재되어 고정된 다수의 용접대상물(12)을 용접하는 장치에 있어서:
주행휠(21)과 와이어피더(26)를 구비하는 대차(20);
상기 대차(20) 상의 전방측에 설치되고, 용접토치(32)를 구비하는 용접로봇(30); 및
상기 대차(20) 상에 로봇제어기(41)와 로봇조작기(43)를 구비하고, 용접기(15)와 싱글케이블(36)로 연결되는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 대차(20)의 주행휠(21)은 제동 가능한 3륜지지 구조를 사용하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 용접로봇(30)의 용접토치(32)는 S형 굴곡부(34)와 터치센서(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어수단(40)의 싱글케이블(36)은 전원선, 용접기 제어선, 홀더선, 보호가스관을 하나의 유연관에 수용하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어수단(40)은 용접대상물(12)과 대차(20)의 정렬을 위하여 십자레이저(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.