KR20210009664A - 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치 - Google Patents
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Abstract
배관 초층 용접시, 용접사가 초층 용접부를 모니터링하면서 리모컨과 같은 입력수단을 이용하여 배관 초층 용접을 수행할 수 있도록 한 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치에 관한 것으로, 용접 대상인 배관이 상부에 안착되고, 안착된 배관을 일방향으로 회전시키는 롤러가 구비된 로테이터, 배관의 용접영역을 촬영하면서 용접하는 용접장치, 용접장치를 거치함과 아울러 용접장치를 배관의 용접영역에 위치시키는 거치대, 용접장치를 원격 조종하기 위한 입력수단, 입력수단에서 입력되는 신호를 전달받아 구동신호를 출력하고, 구동신호를 통해 용접장치를 제어하며, 용접장치에서 촬영되어 생성된 영상정보를 기초로 모니터링을 위한 모니터링 신호를 생성하는 제어부 및 제어부에서 생성된 모니터링 신호를 수신하여 출력하는 모니터링부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배관 초층 용접시, 용접사가 초층 용접부를 모니터링 하면서 리모컨과 같은 입력수단을 이용하여 배관 초층 용접을 수행할 수 있도록 한 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치에 관한 것이다.
TIG 용접(Tungsten Inert Gas Welding)은 아르곤과 같은 불활성 가스 속에서 비소모성 텅스텐 전극봉과 모재간의 아크열에 의해 모재를 용접하는 방법으로서, 용접부 주위에 불활성 가스를 공급하면서 용접하는 방법이다.
이러한 TIG 용접은 고난이도의 용접기술로써, TIG 용접을 수행하는 용접사는 한손으로 토치의 운봉(위빙)을 담당하고, 나머지 한 손으로는 와이어의 송급을 담당하게 된다.
기존의 배관 초층 용접은 수동 TIG 용접으로 수행되는데, 여기서 배관 초층 용접은 모재 사이의 갭을 용융풀로 접합하는 과정으로, 용접 진행방향에 따라 갭과 단차가 변화한다. 이로 인해, 약간의 실수만으로도 용락이나 용접불량이 발생하게 된다.
또한, 종래의 배관 초층 용접은 그 특성으로 인해 고기량의 초층 용접사에 의해 수행되므로 생산성이 낮아지게 된다.
또, 높은 수준의 광원과 열, 흄 환경에서 부자연스러운 손목 운동을 수행하게 됨에 따라 피로도가 높아지므로 연속적인 작업이 불가능하게 됨과 아울러, 용접사의 건강에 심각한 손상을 초래하게 된다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 고기량의 용접사뿐만 아니라, TIG 용접에 익숙하지 않은 저기량의 용접사도 배관 초층 용접을 쉽게 수행할 수 있도록 한 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 안전한 환경에서 장시간 연속으로 용접을 수행할 수 있도록 한 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치는 용접 대상인 배관이 상부에 안착되고, 안착된 상기 배관을 일방향으로 회전시키는 롤러가 구비된 로테이터; 상기 배관의 용접영역을 촬영하면서 용접하는 용접장치; 상기 용접장치를 거치함과 아울러 상기 용접장치를 상기 배관의 용접영역에 위치시키는 거치대; 상기 용접장치를 원격 조종하기 위한 입력수단; 상기 입력수단에서 입력되는 신호를 전달받아 구동신호를 출력하고, 상기 구동신호를 통해 상기 용접장치를 제어하며, 상기 용접장치에서 촬영되어 생성된 영상정보를 기초로 모니터링을 위한 모니터링 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부에서 생성된 모니터링 신호를 수신하여 출력하는 모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치에 의하면, 고기량의 용접사뿐만 아니라, TIG 용접에 익숙하지 않은 저기량의 용접사도 배관 초층 용접을 수행할 수 있도록 함으로써, 작업 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치에 의하면, 안전한 환경에서 장시간 연속으로 용접을 수행할 수 있도록 함으로써, 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치의 블록 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 용접장치의 확대 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치의 블록 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 용접장치의 확대 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다.
그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치의 블록 구성도이다.
본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치는 용접사가 모니터링부를 통해 배관 용접영역을 모니터링하면서 리모컨과 같은 입력수단을 이용하여 배관 초층 용접을 간단히 수행할 수 있도록 한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치(10)는 로테이터(100), 용접장치(200), 거치대(300), 입력수단(400), 제어부(500) 및 모니터링부(600)를 포함한다.
로테이터(100)는 용접 대상인 배관(P)이 상부에 안착되고, 안착된 배관(P)을 일방향으로 회전시키는 롤러(110)가 구비된다. 이러한 로테이터(100)는 통상적인 로테이터(100)와 동일한 구성을 갖는 것이고, 본 발명에서 설명하고자 하는 대상은 아니므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
용접장치(200)는 롤러(110)에 안착된 배관(P)의 용접영역(W, 도 3 참조)을 촬영하면서 용접하는 역할을 한다. 여기서, 용접영역(W)이란 도 3에 도시된 바와 같이, 배관(P)과 배관을 연결하기 위해 초층 용접해야 하는 영역으로 정의될 수 있다.
한편, 용접장치(200)는 다른 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
거치대(300)는 용접장치(200)를 거치함과 아울러 용접장치(200)를 배관(P)의 용접영역(W)에 위치시키는 역할을 한다. 이러한 거치대(300)는 일측이 상기 로테이터(100)에 볼팅 또는 용접과 같은 방식에 의해 고정설치되고, 타측은 용접장치(200)가 구비된다. 거치대(300)의 일측과 타측 사이에는 고정 축에 의해 회동 가능한 복수개의 로봇 암 및 실린더가 링크에 의해 연결된다. 이에 따라, 거치대(300)는 수직 또는 수평방향으로 동작하여 용접장치(200)를 배관(P)의 용접영역(W)에 위치시킬 수 있는 것이다.
입력수단(400)은 용접장치(200)를 원격으로 조정하기 위한 것이다.
구체적으로, 입력수단(400)은 용접사가 용접장치(200)를 제어하기 위한 것으로, 예컨대, 리모컨과 같은 원격 컨트롤러로 구성될 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 용접사가 모니터링부(600)를 보면서 용접장치(200)를 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 입력수단(400)은 키보드, 키패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드 및 마우스 중 어느 하나로 이루어지고, 모니터링부(600)와 근접한 위치에 설치됨에 따라, 용접사가 용접장치(200)를 제어할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 입력수단(400)은 용접사의 입력동작에 따라 용접장치(200)를 제어하기 위한 신호를 생성하고, 이렇게 생성된 신호는 제어부(500)에 전달된다.
제어부(500)는 입력수단(400)에서 입력되는 신호를 전달받아 구동신호를 출력하고, 구동신호를 통해 용접장치(200)를 제어한다. 즉, 용접사가 입력수단(400)을 통해 데이터를 입력하면, 그 입력된 데이터가 제어부(500)로 전달되고, 제어부(500)는 입력받은 신호를 용접장치(200)를 제어하기 위한 구동신호로 출력하여 용접장치(200)를 제어한다.
또한, 제어부(500)는 용접장치(200)에서 촬영되어 생성된 영상정보를 기초로 모니터링을 위한 모니터링 신호를 생성한다. 즉, 제어부(500)는 용접장치(200)에서 촬영되어 생성된 영상정보를 수신하여 모니터링 신호로 변환 후, 변환된 모니터링 신호를 모니터링부(600)에 전송한다.
이를 위해, 제어부(500)는 용접장치(200)에 구비된 카메라부(223, 도 3참조)에서 촬영되어 생성된 영상정보를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 변환부(510)와, 변환부(510)에서 변환된 디지털 신호를 외부로 전송하는 통신부(520)를 포함할 수 있다. 여기서, 통신부(520)는 입력수단(400)으로부터 입력되는 신호를 전달받을 수도 있다. 한편, 제어부(500)는 통신부(520)를 통해 입력받은 신호를 저장하기 위한 저장부를 구비하는 것이 바람직하다.
따라서, 제어부(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 입력수단(400), 카메라부(223), 모니터링부(600) 및 이동부(210)와의 연동을 통해 실시간으로 용접영역의 모니터링과 용접장치(200)의 제어가 가능하게 된다.
이와 같은, 제어부(500)는 도면에는 자세하게 도시되어 있지 않으나, 로테이터(100)의 일측에 내장되거나 외부에 부착 또는 수납되는 것이 바람직하다.
모니터링부(600)는 제어부(500)에서 생성된 모니터링 신호를 수신하여 출력하는 역할을 한다. 이러한 모니터링부(600)는 아크 용접 상태를 모니터링 할 수 있는 디스플레이로 이루어지고, 로테이터(100) 또는 도면에 도시된 바와 같이 거치대(300)에 마련될 수 있다. 여기서, 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
한편, 제어부(500)에서 생성되어 모니터링부(600)로 전달되는 모니터링 신호는 용접영역(W)에 대한 결함 유무 및 건전성을 판단할 수 있는 신호로 정의될 수 있다. 또한, 모니터링 신호는 후술할 용접 토치(221)의 위빙속도 및 위빙폭과, 와이어 피더부(222)의 높이 및 좌우위치를 포함할 수 있다.
따라서, 배관 용접시, 용접사는 모니터링부(600)를 통해 용접장치(200)와 용접영역(W)을 모니터링 하면서, 입력수단(400)으로 용접장치(200)를 제어하여 배관 초층 용접을 수행할 수 있다. 이로 인해, 고기량자가 아니더라도 쉽게 초층 용접을 수행할 수 있게 된다. 이로 인해, 작업 효율을 극대화할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 용접장치의 확대 사시도이다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 용접장치(200)를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 용접장치(200)는 용접 토치(221), 와이어 피더부(222) 및 카메라부(223)를 포함하는 용접부(220)와, 용접부(220)를 제어하기 위한 이동부(210)로 구성된다.
용접 토치(221)는 배관(P)의 용접영역(W)을 용접하는 역할을 한다. 이러한 용접 토치(221)는 와이어 피더부(222)로부터 송급되는 와이어를 통해 배관(P)의 용접영역(W)을 용접하게 된다. 용접 토치(221)는 이동부(210)에 의해 위빙 속도 및 위빙폭이 조정될 수 있도록 이동부(210)의 하측에 연결 설치된다.
와이어 피더부(222)는 용접 토치(221)의 일측 즉, 도면을 기준으로 좌측에 브라켓과 같은 연결부재를 통해 연결 설치되고, 용접 토치(221)에 와이어를 송급하는 역할을 한다. 이러한 와이어 피더부(222)는 제어부(500)의 제어에 따라 송급 속도가 조절될 수 있도록 구성될 수도 있다.
카메라부(223)는 용접 토치(221)에 의해 용접되는 용접영역을 촬영하는 역할을 한다. 또, 카메라부(223)는 용접영역을 촬영하여 영상정보를 생성하고, 생성한 영상정보를 제어부(500)에 전달한다.
이러한 카메라부(223)는 용접에 대한 결함 유무 및 건전성을 판단하기 위한 것으로, 브라켓과 같은 연결부재의 일측 즉, 용접 토치(221)와 와이어 피더부(222) 사이에 설치되는 상부 카메라(223a)와 브라켓과 같은 연결부재의 타측에 설치되는 측면 카메라(223b)로 나뉘어 설치될 수 있다.
그러나 이는 일례일 뿐, 카메라부(223)는 용접영역의 결함 유무 및 건전성을 효율적으로 판단하기 위해서는 몇개가 설치되던 문제가 되지 않는다. 즉, 카메라부(223)는 용접영역을 촬영하는 위치에 적어도 하나 이상 구비되어 용접영역(W)을 촬영하도록 구비될 수 있다.
이동부(210)는 제어부(500)의 제어에 따라 용접 토치(221)의 높이, 용접 토치(221)의 위빙폭, 용접 토치(221)의 위빙속도, 와이어 피더부(222)의 높이 및 와이어 피더부(222)의 좌우 위치 중 적어도 하나를 조정하는 역할을 한다.
이와 같은 이동부(210)는 박스형태로 이루어지고, 도면에는 자세하게 도시되어 있지 않으나, 내부에 복수개의 서보모터와 상기 서보모터의 회전수정보를 인가받는 서보드라이버가 내장된다. 즉, 이동부(210)는 제어부(500)에서 출력된 구동신호에 따라 용접 토치(221)의 위빙폭, 위빙속도와 와이어 피더부(222)의 높이 및 좌우 위치를 조정하게 된다.
여기서, 구동신호는 용접장치(200)를 제어하기 위한 구동신호로써, 용접 토치의 높이, 용접 토치의 위빙 속도, 용접 토치의 위빙폭, 와이어 피더부의 높이 및 와이어 피더부의 좌우 위치 중 적어도 하나를 조정하기 위한 신호로 정의될 수 있다. 즉, 상기 구동 신호에 의해 이동부(210)가 용접부(220)를 제어하게 되는 것이다.
따라서, 용접사는 상기 카메라부(223)에 의해 촬영되는 용접영역의 영상을 모니터링부(600)를 통해 계속해서 확인하면서, 입력수단(400)을 이용하여 이동부(210)를 제어함으로써 초층 용접을 수행할 수 있다. 이로 인해, 고기량의 용접사뿐만 아니라, TIG 용접에 익숙하지 않은 저기량의 용접사도 배관 초층 용접을 쉽게 수행할 수 있으므로, 작업 효율이 극대화 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10: 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치
100: 로테이터 200: 용접장치
210: 이동부 220: 용접부
300: 거치대 400: 입력수단
500: 제어부 600: 모니터링부
100: 로테이터 200: 용접장치
210: 이동부 220: 용접부
300: 거치대 400: 입력수단
500: 제어부 600: 모니터링부
Claims (3)
- 용접 대상인 배관이 상부에 안착되고, 안착된 상기 배관을 일방향으로 회전시키는 롤러가 구비된 로테이터;
상기 배관의 용접영역을 촬영하면서 용접하는 용접장치;
상기 용접장치를 거치함과 아울러 상기 용접장치를 상기 배관의 용접영역에 위치시키는 거치대;
상기 용접장치를 원격 조종하기 위한 입력수단;
상기 입력수단에서 입력되는 신호를 전달받아 구동신호를 출력하고, 상기 구동신호를 통해 상기 용접장치를 제어하며, 상기 용접장치에서 촬영되어 생성된 영상정보를 기초로 모니터링을 위한 모니터링 신호를 생성하는 제어부; 및
상기 제어부에서 생성된 모니터링 신호를 수신하여 출력하는 모니터링부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치.
- 청구항 1에서, 상기 용접장치는
상기 용접영역을 용접하는 용접 토치, 상기 용접 토치에 와이어를 송급하는 와이어 피더부, 상기 용접 토치에 의해 용접되는 상기 용접영역을 촬영하는 적어도 하나 이상의 카메라부를 포함하는 용접부; 및
상기 제어부의 제어에 따라 상기 용접 토치의 높이, 상기 용접 토치의 위빙폭, 상기 용접 토치의 위빙속도, 상기 와이어 피더부의 높이 및 상기 와이어 피더부의 좌우 위치 중 적어도 하나를 조정하는 이동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치.
- 청구항 2에서, 상기 제어부는
상기 카메라부에서 촬영되어 생성된 영상정보를 수신하여 상기 모니터링 신호로 변환하는 변환부와, 상기 변환부에서 변환된 상기 모니터링 신호를 외부로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기능을 이용한 아크 용접장치.
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- 2019-07-17 KR KR1020190086478A patent/KR20210009664A/ko not_active Application Discontinuation
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