KR101962297B1 - 용접 장치 - Google Patents

Abstract

용접 장치가 개시된다. 본 발명의 구체예들에 따른 용접 장치는 x축, y축, z축의 3축으로 이동 가능하고 용접 촬영부를 통해 피용접 대상물의 예비용접위치를 촬영하고 이를 좌표화함으로써 용접기가 예비용접위치에 자동으로 위치되도록 제어되는 바, 작업 효율성이 향상된다.

Description

용접 장치{WELDING APPARATUS}

본 발명은 용접 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용접 와이어를 끊김 없이 공급하거나 다른 종류의 용접 와이어를 공급 받을 수 있고 용접기의 위치를 조정할 수 용접 장치에 관한 것이다.

용접은 접합하고자 하는 2 이상의 물체 또는 재료의 접합부를 용융 또는 반용융 상태로 만들고, 용접봉을 넣어 접합하거나(fusion welding), 접합 부위를 적당한 온도로 가열 또는 냉간 상태에서 압력을 주어 접합하거나(pressure welding), 모재보다 용융점이 낮은 금속을 녹여 접합부의 사이에 표면장력에 의한 흡인력으로 접합하는(Brazing and soldering) 방법을 통칭한다.

이 중 가장 많이 사용되는 방법은 융접법의 일종인 아크 용접으로 이산화탄소를 보호가스로 이용하여 아크를 발생시키고, 아크 열로 모재를 용융시켜 접합하는 방식이다. 아크 용접에 사용되는 용가재는 용접봉 또는 용접 와이어다. 후자의 경우 다시 피용접물의 종류에 따라 솔리드 와이어 또는 플럭스 와이어가 이용된다. 용접 와이어는 롤에 권취된 상태로 존재하며 이로부터 용접 와이어를 풀어 용접장치(용접 토치 등)에 공급된다.

하지만 피용접물의 종류에 따라 다른 종류의 용접 와이어를 공급하여야 하는데 이에 탄력적으로 대응할 수 있는 용접 와이어 공급 장치가 없어 불편하였다. 또한 용접 와이어가 단선되거나 하나의 롤에 감겨진 용접 와이어를 다 소진하였을 때에는 용접 와이어의 공급이 바로 중단되므로 생산성 저하 문제가 있었다.

한편 기존 용접 장치의 용접 자동화를 위해 다관절 로봇이 많이 이용되고 있다. 하지만 다관절 로봇은 비용이 높아 메인 공정에 대해서만 적용되고 일반적인 용접 장치에서는 적용되지 못하고 있다. 또한 다관절 로봇은 기 프로그램 되어 있는 용접 경로로만 움직이게 되어 있으므로 대량 생산을 위한 용접 공정에 적합하고 다품종 소량 생산을 위한 용접 공정에는 부적합하다. 따라서 용접기를 X,Y,Z축으로 위치를 정밀하게 움직일 수 있는 수단이 요구된다.

본 발명은 용접 와이어를 끊김 없이 공급하거나 다른 종류의 용접 와이어를 공급 할 수 있는 용접 와이어 공급 장치와, X-Y-Z축으로 이동 가능한 용접기를 포함하는 용접 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 용접 와이어를 선택적으로 공급하는 용접와이어 공급 장치; 용접와이어 공급 장치로부터 용접 와이어를 공급받아 용접을 수행하는 용접기; 용접기가 거치되며, 용접기를 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 이동시키는 용접기 이동 장치; 및 용접기의 용접 동작과 용접기 이동 장치의 이동 동작을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 용접와이어 공급 장치는, 제1 용접 와이어가 권취되며 제어 신호에 따라 회전하여 제1 용접 와이어를 공급하는 제1 와이어 공급부와, 제1 용접 와이어와 동일 또는 다른 종류의 제2 용접 와이어가 권취되며 제어 신호에 따라 회전하여 제2 용접 와이어를 공급하는 제2 와이어 공급부를 포함하는 용접와이어 공급부; 용접와이어 공급부로부터 제1 용접 와이어 또는 제2 용접 와이어를 후방에서 공급받아 전방으로 배출하도록 형성되는 케이스와, 케이스 내부에 상하로 설치되어 제1 용접 와이어 또는 제2 용접 와이어를 전방으로 이동시키는 복수의 구동롤러와, 케이스 후방에 설치되어 제1 용접 와이어 및 제2 용접 와이어를 각각 구동롤러로 안내하는 복수의 가이드부를 포함하는 용접와이어 이동부; 케이스 내부에 수직 방향으로 설치되며 하부에 마련되는 동력원에 의해 회전되는 스크류축과, 스크류축에 설치되어 스크류축의 회전에 따라 승하강 하는 승강부재와, 승강부재의 하부에 수평 방향으로 설치되며 측단부에는 구동롤러가 결합하고 상부면에는 구동롤러를 구동시키는 구동모터가 설치되는 모터 브라켓을 포함하는 복수의 구동롤러 이동부; 및 제1 와이어 공급부, 제2 와이어 공급부 및 구동롤러의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 구동롤러 이동부를 통해 구동롤러를 상하 이동시켜 공급되는 제1 용접 와이어 또는 제2 용접 와이어의 굵기에 상응하도록 상부에 배치된 구동롤러와 하부에 배치된 구동롤러 사이의 간격이 조정되고, ⅰ) 구동롤러의 외주에는 구동롤러의 외주면에 가해지는 압력을 감지하고 감지 내용을 제어부에 실시간으로 전송하는 적어도 하나 이상의 압력감지센서가 설치되며, 구동롤러가 제1 용접 와이어를 이동시키는 도중 압력감지센서에서 제1 용접 와이어에 의한 압력이 감지되지 않는 경우 제어부는 제2 와이어 공급부를 구동시켜 제2 용접 와이어를 용접와이어 이동부로 공급하도록 제어하고, 구동롤러가 제2 용접 와이어를 이동시키는 도중 압력감지센서에서 제2 용접 와이어에 의한 압력이 감지되지 않는 경우 제어부는 제1 와이어 공급부를 구동시켜 제1 용접 와이어를 용접와이어 이동부로 공급하도록 제어함으로써 용접 와이어의 공급이 중단되지 않도록 하거나, 또는 ⅱ) 제어부는 상기 압력감지센서의 온/오프(on/off)를 제어하고 디폴트(default) 상태로 압력감지센서가 온(on)으로 설정된 입력부를 포함하며, 구동롤러가 제1 용접 와이어를 이동시키는 도중 상기 입력부를 통해 압력감지센서가 오프(off)되면 제어부는 제1 와이어 공급부의 구동을 중단하고 제2 와이어 공급부를 구동시켜 제2 용접 와이어를 용접와이어 이동부로 공급하도록 제어함으로써 용접 와이어를 교체 공급시키는 용접 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 용접기 이동 장치는, x축 방향으로 배치되는 제1 가이드레일을 구비하는 x축 부재; x축 부재와 직교하는 y축 방향으로 결합하여 제1 가이드레일을 따라 이동되며 상부에 y축 방향으로 배치되는 제2 가이드레일을 구비하는 y축 부재; y축 부재의 상부에 결합하여 제2 가이드레일을 따라 이동되는 연결부재; 연결부재의 측부에 z축 방향으로 결합하여 제2 가이드레일을 따라 이동되며 전면에 z축 방향으로 배치되는 제3 가이드레일을 구비하는 z축 부재; 및 z축 부재와 직교하는 방향으로 결합하여 제3 가이드레일을 따라 이동되며 내측에 용접기를 거치시키는 거치프레임을 포함하고, 상기 거치프레임의 하부면에는 피용접 대상물의 예비용접위치를 촬영하는 용접 촬영부가 설치될 수 있다.

또한 용접기에 연결 설치되는 것으로, 이산화탄소공급원으로부터 이산화탄소를 전달받아 용접기로 공급하는 이산화탄소 공급장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는 용접 촬영부에 의해 촬영된 피용접 대상물의 예비용접위치를 수신하여 상기 예비용접위치를 좌표화하여 타겟위치정보를 생성하고, 상기 타겟위치정보에 따라 용접기 이동 장치의 이동 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 구체예들에 따른 용접 장치는 x축, y축, z축의 3축으로 이동 가능하고 용접 촬영부를 통해 피용접 대상물의 예비용접위치를 촬영하고 이를 좌표화함으로써 용접기가 예비용접위치에 자동으로 위치되도록 제어되는 바, 작업 효율성이 향상된다.

또한 본 발명의 구체예들에 따른 용접 장치에 포함되는 용접 와이어 공급 장치는 용접 와이어를 공급받아 전방으로 이동시키는 구동롤러의 외주에 압력감지센서를 설치하고, 제1 용접 와이어를 이동시키는 도중 압력감지센서에서 제1 용접 와이어에 의한 압력이 감지되지 않는 경우에 제2 용접 와이어를 공급하도록 제어함으로써 용접 와이어를 끊김 없이 공급할 수 있으며, 제1 용접 와이어와 제2 용접 와이어의 종류가 다른 경우에는 압력감지센서를 on/off함으로써 서로 다른 용접 와이어를 탄력적이고 용이하게 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 용접 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 용접 장치에서 용접 와이어 공급 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 용접 와이어 공급 장치의 내부 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 용접 와이어 공급 장치를 위에서 본 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 용접 와이어 공급 장치에서 구동롤러 및 구동롤러 이동부를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다. 그리고 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 첨부된 도면에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 각 부재의 두께나 크기 등은 설명의 편의 등을 위해 과장, 생략, 개략적으로 도시될 수 있다.

본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 위치관계나 방향은 특별히 언급하지 않는 한, 본 명세서에 첨부된 도면을 기준으로 한다.

본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 공간에 대한 설명이나 위치관계에 대한 설명은 본 발명을 이루는 구성요소들 간의 상대적인 위치를 의미한다. 또한 특별히 언급하지 않는 한, 하나의 구성요소와 다른 구성요소 사이의 공간에는 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다. 예를 들어 본 명세서에서 하나의 구성요소의 "상부에" 또는 "위에" 다른 구성요소가 위치함을 언급하는 경우, 하나의 구성요소의 바로 위에 다른 구성요소가 위치하는 경우뿐만 아니라, 하나의 구성요소와 다른 구성요소들 사이에 또 다른 구성요소가 위치하는 경우까지를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 용접 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 구체예들에 따른 용접 장치는 용접와이어 공급 장치(100), 용접기(170), 용접기 이동 장치(160) 및 제어 장치(미도시)를 포함한다. 나아가 용접 장치는 이산화탄소 공급장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.

용접와이어 공급 장치(100)는 복수의 용접 와이어를 용접기(170)에 선택적으로 공급한다. 용접와이어 공급 장치(100)는 2 이상의 동일하거나 상이한 종류의 용접 와이어를 선택적으로 용접기(170)에 공급한다. 용접 와이어의 예로는 솔리드 와이어, 플럭스 와이어 등이 있다. 2 이상의 용접 와이어가 동일한 종류인 경우, 용접와이어 공급 장치(100)는 하나의 용접 와이어가 소진되면 곧바로 다른 하나의 용접 와이어를 자동으로 공급할 수 있다. 2 이상의 용접 와이어가 상이한 종류인 경우, 용접와이어 공급 장치(100)는 두 종류의 용접 와이어를 사용자 선택에 의해 선택적으로 공급할 수 있다. 용접와이어 공급 장치(100)에 대해서는 다른 도면들을 참조하여 구체적으로 후술한다.

용접기(170)는 통상적으로 사용되는 용접장치일 수 있다. 용접기(170)는 단부에 용접을 수행하기 위한 용접 헤드를 구비한다. 이러한 용접기(170)의 일반적인 구성 내지 기술적 사항 등은 당업계에 알려져 있으므로 구체적 설명을 생략하도록 한다. 용접기(170)는 용접와이어 공급 장치(100)로부터 용접 와이어를 공급받아 용접을 수행한다. 또한 용접기(170)는 이산화탄소 공급장치(미도시)로부터 이산화탄소를 전달받을 수 있다. 이를 위해 이산화탄소 공급장치는 용접기에 연결 설치된다. 이산화탄소는 아크 발생시 보호가스로 이용될 수 있다.

용접기 이동 장치(160)는 용접기(170)를 거치시키되, 용접기(170)를 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 이동시킬 수 있다. 본 명세서에서 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향은 도 1에 표기된 위치 정의에 따른다. 용접기 이동 장치(160)는 x축 부재(161), y축 부재(162), 연결부재(163b), z축 부재(163) 및 거치프레임(164)을 포함할 수 있다.

x축 부재(161)는 x축 방향으로 배치되는 제1 가이드레일(161a)을 구비한다.

y축 부재(162)는 x축 부재(161)에 y축 방향으로 결합한다. 구체적으로 y축 부재(162)는 x축 부재(161)의 제1 가이드레일(161a)에 연결되어 설치된다. 따라서 y축 부재(162)는 제1 가이드레일(161a)을 따라 이동될 수 있다. 결합 방법은 특정되지 않으며, 통상의 레일-부재 결합 방식이 사용될 수 있다. y축 부재(162)는 상부에 y축 방향으로 배치되는 제2 가이드레일(162a)을 구비한다. 제2 가이드레일(162a)은 제1 가이드레일(161a)과 동일 또는 유사하게 형성된다.

연결부재(163b)는 y축 부재(162)의 상부에 결합한다. 구체적으로 연결부재(163b)는 y축 부재(162)의 제2 가이드레일(162a)에 연결되어 설치된다. 따라서 연결부재(163b)는 제2 가이드레일(162a)을 따라 이동될 수 있다. 결합 방법은 특정되지 않으며, 통상의 레일-부재 결합 방식이 사용될 수 있다.

z축 부재(163)는 연결부재(163b)의 측부에 z축 방향으로 결합한다. 이에 따라 z축 부재(163)는 연결부재(163b)가 제2 가이드레일(162a)을 따라 이동될 때 함께 이동된다. z축 부재(163)는 전면에 z축 방향으로 배치되는 제3 가이드레일(163a)을 구비한다. 제3 가이드레일(163a)은 제1,2 가이드레일과 동일 또는 유사하게 형성된다.

거치프레임(164)은 z축 부재(163)와 직교하는 방향으로 결합한다. 구체적으로 거치프레임(164)은 z축 부재(163)의 제3 가이드레일(163a)에 연결되어 설치된다. 따라서 거치프레임(164)는 제3 가이드레일(163a)을 따라 이동될 수 있다. 결합 방법은 특정되지 않으며, 통상의 레일-부재 결합 방식이 사용될 수 있다. 거치프레임(164)은 속이 빈 사각 프레임 형태로 형성될 수 있다. 이 때, 용접기(170)는 거치프레임(164)의 내측에 거치될 수 있다. 예컨대 용접기(170)의 후단 부위가 거치프레임(164)의 내측부에 볼팅 결합 등의 수단을 통해 결합될 수 있다. 또는 별도의 브릿지 부재를 통해 용접기(170)가 거치프레임(164) 내측부에 결합될 수도 있다.

상술한 것처럼 y축 부재(162)는 x축 방향으로 이동될 수 있고, 연결부재(163b) 및 z축부재(163)는 y축 방향으로 이동될 수 있으며, 거치프레임(164)는 z축 방향으로 이동될 수 있다. 즉 거치프레임(164)에 거치되는 용접기(170)는 용접기 이동 장치(160)를 통해 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향 중 어느 하나의 방향으로 이동될 수 있다.

거치프레임(164)의 하부면에는 피용접 대상물의 예비용접위치를 촬영하는 용접 촬영부(미도시)가 설치될 수 있다. 용접 촬영부는 CCD(charge coupled device) 이미지 센서 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서일 수 있다.

제어 장치(미도시)는 용접기(170)의 용접 동작과 용접기 이동 장치(160)의 이동 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여 전송함으로써 용접기(170) 및 용접기 이동 장치(160)를 제어한다. 제어 신호의 전송은 유선 또는 무선 방식으로 이루어질 수 있다. 제어 장치는 정보를 표시하는 표시장치, 사용자가 제어 명령을 내리기 위한 입력장치, 통신장치, 메모리, 정보 저장장치 등을 포함할 수 있으며, 통상의 컴퓨터 장치 형태로 구현될 수 있다.

제어 장치는 거치프레임(164)의 하부에 마련되는 용접 촬영부로부터 피용접 대상물의 예비용접위치에 대한 위치 정보를 전송 받을 수 있다. 여기에서 예비용접위치란 피용접 대상물에서 용접이 수행될 예정인 용접 부위의 위치를 의미한다. 나아가 제어 장치는 상기 위치 정보에 따라 용접기 이동 장치(170)의 이동 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 사용자는 제어 장치에 마련된 입력장치를 통해 용접기 이동 장치(170)의 이동 동작을 제어하여 용접기(170)를 피용접 대상물의 예비용접위치로 근접시킬 수 있다. 이 때, 거치프레임(164) 하부면에 마련되는 용접 촬영부의 촬영 프레임에 피용접 대상물의 용접 대상 부위가 감지되면 용접 촬영부는 촬영을 시작하여 제어 장치로 전송한다. 제어 장치에서는 용접 촬영부로부터 전송된 피용접 대상물의 예비용접위치를 수신하고 상기 예비용접위치를 좌표화하여 타겟위치정보를 생성한다. 예비용접위치를 좌표화함은 예비용접위치를 x축, y축, z축으로 좌표화 한다는 의미다. 이어 제어 장치는 생성된 타겟위치정보에 따라 용접기 이동 장치(160)의 이동 동작을 제어함으로써 용접기(170)가 피용접 대상물의 예비용접위치에 정확히 위치될 수 있도록 할 수 있다. 즉 사용자가 용접기(170)를 피용접 대상물로 근접시키기만 하면, 그 이후에는 제어 장치에 의해 용접기(170)가 피용접 대상물의 예비용접위치로 자동으로 위치되도록 제어될 수 있다. 이에 따라 작업 효율성이 향상된다.

이하에서는 용접 와이어 공급 장치(100)에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2은 본 발명의 일 구체예에 따른 용접 와이어 공급 장치(100)를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 2을 참조하면, 용접 와이어 공급 장치(100)는 용접와이어 공급부(130), 용접와이어 이동부 및 제어부(120)를 포함한다.

용접와이어 공급부(130)는 제1 와이어 공급부(131), 제2 와이어 공급부(132), 거치프레임(133)을 포함한다. 제1 와이어 공급부(131)는 윈치 형태를 가지며 제1 용접 와이어(10)가 권취된다. 제1 와이어 공급부(131)는 제어부(120)로부터 유선 또는 무선 방식으로 전송되는 제어 신호에 따라 회전할 수 있다. 이에 따라 제1 와이어 공급부(131)는 제1 용접 와이어(10)를 풀거나 감을 수 있다. 나아가 제1 와이어 공급부(131)는 회전속도를 조정함으로써 제1 용접 와이어(10)의 공급 속도를 조절할 수 있다. 예를 들어 제1 와이어 공급부(131)의 회전속도가 빨라지면 제1 용접 와이어(10)의 공급 속도는 높아질 것이다. 제2 와이어 공급부(132)는 윈치 형태를 가지며 제2 용접 와이어(20)가 권취된다. 여기에서 제2 용접 와이어(20)는 제1 용접 와이어(10)와 동일하거나 다른 종류의 용접 와이어일 수 있다. 예를 들어 제1 용접 와이어(10)는 솔리드 와이어(중공이 아닌 단면 동질인 용접용 선재)이고, 제2 용접 와이어(20)는 솔리드 와이어이거나 또는 플럭스 와이어(중공이며 플럭스가 충전되는 용접용 선재) 일 수 있다. 제1 용접 와이어(10) 및 제2 용접 와이어(20)가 동일 종류인 경우 용접 와이어 공급 장치(100)는 제1 용접 와이어(10)가 소진되거나 단선되었을 경우 용접 와이어의 끊김 없이 제2 용접 와이어(20)를 이어서 공급할 수 있다. 제1 용접 와이어(10) 및 제2 용접 와이어(20)가 다른 종류인 경우 용접 와이어 공급 장치(100)는 사용자 선택에 따라 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)를 선택적으로 공급할 수 있다. 따라서 용접 와이어의 공급이 보다 효율적이고 효과적으로 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 용접 와이어 공급 장치(100)의 다른 구성요소들을 설명하면서 보다 명확해 질 것이다.

거치프레임(133)은 제1 와이어 공급부(131)와 제2 와이어 공급부(132)를 거치시킨다. 거치프레임(133)의 형태는 특정되지 않으며 도 2에 도시된 것처럼 직사각형의 박스 형태를 가질 수 있다. 일 구체예에 있어서 거치프레임(133)의 전방 면에 제1 와이어 공급부(131)와 제2 와이어 공급부(132)가 거치될 수 있다. 이 때 제1 와이어 공급부(131)와 제2 와이어 공급부(132)의 간섭이 발생하지 않도록 제1 와이어 공급부(131)와 제2 와이어 공급부(132)는 상하로 배치되어 거치프레임(133)에 거치될 수 있다. 거치프레임(133)의 내부에는 구동모터(미도시)가 설치될 수 있다. 그리고 구동모터와 연결되는 회전축이 거치프레임(133)의 전방을 향해 배치될 수 있다. 제1 와이어 공급부(131)와 제2 와이어 공급부(132)는 윈치 형태를 가지므로 상기 회전축에 관통되는 형태로 거치될 수 있다. 그리고 구동모터의 구동에 따라 회전축이 회전하면 제1,2 와이어 공급부(131,132)는 회전할 수 있다.

용접와이어 이동부는 케이스(110)를 포함한다. 케이스(110)는 용접와이어 이동부의 외관을 이룬다. 케이스(110)의 후방면에는 용접와이어 공급부(130)로부터 공급 받는 제1 용접 와이어(10) 및 제2 용접 와이어(20)가 각각 투입되기 위한 개구부(미도시)가 형성될 수 있다. 케이스(110)의 전방면에는 케이스(110)의 내부에서 케이스(110)의 전방으로 이동되는 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)가 배출되는 배출부(111)가 형성될 수 있다. 배출부(111)는 관 형태로 형성될 수 있고, 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)를 외부로 배출시킨다. 케이스(110) 내부에는 용접 와이어를 이동시키기 위한 세부 구성요소들이 마련되어 있으며, 이에 대해서는 다른 도면을 참조하여 후술한다.

제어부(120)는 용접와이어 공급부(130)와 용접와이어 이동부를 제어한다. 제어부(120)는 표시부(121), 입력부(122), 제어기(123)를 포함할 수 있다. 표시부(121)는 용접 와이어 공급 장치(100)의 동작 상태, 제어 내용 등을 외부에 표시하기 위해 마련된다. 표시부(121)는 통상의 디스플레이를 채용할 수 있다. 입력부(122)는 용접 와이어 공급 장치(100)의 제어 명령을 내리기 위해 제공되는 사용자 인터페이스이다. 입력부(122) 역시 버튼식, 터치식 등 통상의 입력장치의 형태를 갖출 수 있다. 제어기(123)는 입력부(122)에서 입력된 제어 내용, 또는 기 설정된 제어 내용에 따라 용접 와이어 공급장치(100)를 제어하는 제어 신호를 생성하고 용접 와이어 공급장치(100)의 각 부품들로 이를 전송함으로써 용접 와이어 공급장치(100)를 제어한다. 예컨대 제어기(123)는 용접와이어 공급부(130)에 거치된 제1 와이어 공급부(131) 또는 제2 와이어 공급부(132)의 회전 동작을 제어하여 용접 와이어들을 감거나 풀 수 있고, 제1,2 와이어 공급부(131,132)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 그 외에도 용접 와이어 공급 장치(100)의 동작들에 대해 제어를 수행할 수 있다.

도 3는 도 2의 용접 와이어 공급 장치(100)의 내부 모습을 도시한 도면이다. 도 3를 참조하면, 용접와이어 이동부(140)는 복수의 구동롤러(141)와 복수의 가이드부(143a,143b)를 더 포함한다.

복수의 구동롤러(141)는 케이스(110) 내부에 상하로 설치된다. 도 3에서는 2개의 구동롤러(141d,141b)가 케이스(110) 내부 상부에 설치되고, 3개의 구동롤러(141a, 141c, 141e)가 케이스(110) 내부 하부에 설치되어 있으나 이에 한정되지는 않는다. 상하로 배치된 구동롤러(141)들 에 의해 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)가 파지된다. 그리고 구동롤러(141)의 회전을 통해 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)가 전방으로 이동될 수 있다. 이를 위해 구동롤러(141)의 외주면을 따라 홈이 형성될 수 있다. 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)의 이탈을 막기 위함이다. 구동롤러(141)의 배면 방향에는 구동롤러(141) 각각과 연결되어 구동롤러(141)를 회전시키는 구동모터가 설치된다. 구동모터는 제어부(120)에 의해 제어되어 구동롤러(141)를 구동시키는 동력을 제공한다.

가이드부(143a,143b)는 용접와이어 공급부(130)로부터 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)가 케이스(110) 내부로 진입할 때, 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)가 구동롤러(140)로 진입할 수 있도록 가이드한다. 예를 들어 가이드부(143a,143b)는 제1 와이어 공급부(131)로부터 공급되는 제1 용접 와이어(10)를 구동롤러(140)로 가이드하는 제1 가이드(143a)와, 제2 와이어공급부(132)로부터 공급되는 제2 용접 와이어(20)를 구동롤러(140)로 가이드하는 제2 가이드(143b)를 포함할 수 있다. 제1 가이드(143a)는 케이스(110)의 후방에 설치되고 전단은 구동롤러(141)를 향하고 후단은 제1 와이어 공급부(131)를 향하도록 설치될 수 있다. 제2 가이드(143b)는 케이스(110)의 후방에 설치되고 전단은 구동롤러(141)를 향하고 후단은 제2 와이어 공급부(132)를 향하도록 설치될 수 있다. 앞서 예시한 것처럼 제1 와이어 공급부(131)와 제2 와이어 공급부(132)가 상하로 배치되는 경우 제1 가이드(143a) 및 제2 가이드(143b) 역시 상하로 배치될 수 있으며, 상호 간섭이 일어나지 않도록 가이드 간 소정 간격을 두어 배치될 수 있다.

한편 구동롤러(141)의 외주에는 적어도 하나 이상의 압력감지센서(142)가 설치된다. 압력감지센서(142)는 구동롤러(141)의 외주면에 가해지는 압력을 감지하는 기능을 한다. 예를 들어 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)가 구동롤러(141)를 통해 전방으로 이동할 때, 구동롤러(141)의 외주면에는 제1 용접 와이어(10) 또는 제2 용접 와이어(20)에 의해 압력이 가해진다. 압력감지센서(142)는 이를 감지하는 기능을 하며 감지 내용을 제어부(120)에 실시간으로 송신한다.

제어부(120)는 구동롤러(141)가 제1 용접 와이어(10)를 이동시키는 도중 압력감지센서(142)에서 제1 용접 와이어(10)에 의한 압력이 감지되지 않는 경우, 제1 와이어 공급부(131)의 구동을 중단하고 제2 와이어 공급부(132)를 구동시켜 제2 용접 와이어(20)를 용접와이어 이동부(140)로 공급하도록 제어한다. 제1 용접 와이어(10)가 공급 도중에 단선되는 경우 압력감지센서(142)에서는 제1 용접 와이어(10)에 의한 압력이 감지되지 않는다. 제1 용접 와이어(10)의 단선은 제1 용접 와이어(10)가 예상치 못한 이유로 중간에 단선이 되어 있거나, 또는 제1 용접 와이어(10)가 소진된 경우다. 본 발명의 구체예들에 따른 용접 와이어 공급 장치(100)는 압력감지센서(142)를 통해 제1 용접 와이어(10)가 소진되거나 단선된 경우에 곧바로 제2 용접 와이어(20)를 용접와이어 이동부(140)로 공급함으로써 용접 와이어의 공급이 끊어지지 않고 원활히 수행되도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

제어부(120)는 구동롤러(141)가 제2 용접 와이어(10)를 이동시키는 도중 압력감지센서(142)에서 제2 용접 와이어(20)에 의한 압력이 감지되지 않는 경우, 제1 와이어 공급부(131)를 구동시켜 제1 용접 와이어(10)를 용접와이어 이동부(140)로 공급하도록 제어한다. 제2 용접 와이어(20)가 공급 도중에 단선되는 경우 압력감지센서(142)에서는 제2 용접 와이어(20)에 의한 압력이 감지되지 않는다. 제2 용접 와이어(20)의 단선은 제2 용접 와이어(20)가 예상치 못한 이유로 중간에 단선이 되어 있거나, 또는 제2 용접 와이어(20)가 소진된 경우다. 본 발명의 구체예들에 따른 용접 와이어 공급 장치(100)는 압력감지센서(142)를 통해 제2 용접 와이어(20)가 소진되거나 단선된 경우에 곧바로 제1 용접 와이어(10)를 용접와이어 이동부(140)로 공급함으로써 용접 와이어의 공급이 끊어지지 않고 원활히 수행되도록 하는 것을 일 특징으로 한다.

상술한 것과 같은 기능으로 인해 제1 용접 와이어(10)가 소진되더라도 제2 용접 와이어(20)가 바로 공급될 수 있어 용접 와이어의 공급이 원활해 진다. 종래에는 용접 와이어의 단선 또는 소진시에는 유지 보수 이전까지는 용접 와이어의 공급이 중단되었으나, 본 발명을 통해 제1 용접 와이어(10)가 소진되거나 단선되었을 경우 제2 용접 와이어(20)를 바로 공급할 수 있어 작업이 중단되는 일이 없고, 제2 용접 와이어(20)가 공급되는 동안 제1 와이어공급부(131)를 신품으로 교체함으로써 제2 용접 와이어(20)가 소진되거나 단선되었을 경우 다시 제1 용접 와이어(10)를 바로 공급할 수 있다.

한편 제어부(120)에서는 압력감지센서(142)의 ON/OFF를 제어할 수 있다. 예를 들어 제어부(120)에서 제공하는 입력부(122)를 통해 사용자는 압력감지센서(142)를 ON/OFF시킬 수 있으며, 이 때 기본 설정은 압력감지센서(142)가 ON 상태에 있다. 사용자가 입력부(122)를 통해 압력감지센서(142)를 OFF시키는 경우, 상술한 것과 마찬가지로 압력감지센서(142)에서는 제1 용접 와이어(10)에 의한 압력이 감지되지 않으므로, 제어부(120)는 제1 와이어 공급부(131)의 구동을 중단하고 제2 와이어 공급부(132)를 구동시켜 제2 용접 와이어(20)를 용접와이어 이동부(140)로 공급하도록 제어한다. 이후 사용자는 입력부(122)를 통해 압력감지센서(142)를 ON 시켜 용접 와이어의 단선 또는 소진시에 다시 다른 용접 와이어가 자동적으로 공급되도록 할 수 있다. 이와 같은 압력감지센서(142)의 ON/OFF 기능은 제1 용접 와이어(10)와 제2 용접 와이어(20)가 다른 종류의 용접 와이어일 때 유용하다. 예를 들어 제1 용접 와이어(10)가 솔리드 와이어이고, 제2 용접 와이어(20)가 플럭스 와이어인 경우를 가정한다. 피용접물의 종류에 따라 사용되는 용접 와이어의 종류는 상이할 수 있다. 이 때 본 발명의 구체예들에 따른 용접 와이어 공급 장치(100)에서는 솔리드 와이어인 제1 용접 와이어(10)를 공급 받아 사용하다가, 압력감지센서(142)를 OFF 시키는 간단한 동작만으로 플럭스 와이어인 제2 용접 와이어(20)를 공급 받아 사용할 수 있다. 또한 압력감지센서(142)를 다시 ON 시킨 후에 재차 OFF 시키는 간단한 동작만으로 다시 솔리드 와이어인 제1 용접 와이어(10)를 공급 받아 사용할 수 있다. 따라서 용접 와이어의 공급이 매우 효율적으로 이루어진다. 생산성 향상에 기여함은 물론이다.

도 4은 도 2의 용접 와이어 공급 장치(100)를 위에서 본 모습을 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 용접 와이어 공급 장치(100)에서 구동롤러(141) 및 구동롤러 이동부(150)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 용접 와이어 공급 장치(100)는 구동롤러 이동부(150)를 더 포함한다. 구동롤러 이동부(150)는 구동롤러(141)를 상하 방향으로 이동시킨다. 예를 들어 도 3에서 케이스(110) 내부 상부에 설치되는 2개의 구동롤러(141d,141b)를 소정 정도 하방향으로 이동시키고, 케이스(110) 내부 하부에 설치되는 3개의 구동롤러(141a, 141c, 141e)를 소정 정도 상방향으로 이동시키면 상하로 배치된 구동롤러(141)들의 간격이 좁아진다. 반대로 케이스(110) 내부 상부에 설치되는 2개의 구동롤러(141d,141b)를 소정 정도 상방향으로 이동시키고, 케이스(110) 내부 하부에 설치되는 3개의 구동롤러(141a, 141c, 141e)를 소정 정도 하방향으로 이동시키면 상하로 배치된 구동롤러(141)들의 간격이 넓어진다. 이와 같이 케이스(110) 내부에 배치된 구동롤러(141)들을 상하 방향으로 움직임으로써 다양한 굵기를 갖는 용접 와이어를 공급할 수 있다. 용접 와이어의 굵기는 제조 회사, 사용 용도, 재질에 따라 매우 다양하며, 통상적으로는 0.8mm 내지 2.0mm의 굵기를 갖는 용접 와이어가 많이 이용된다. 이 때 구동롤러(141)가 고정된 상태라면 상하로 배치된 구동롤러(141)의 상하 간격과 상응하는 굵기를 갖는 용접 와이어만이 공급이 원활하게 이루어질 수 있고, 이와 상응하지 않는 굵기를 갖는 용접 와이어는 공급이 원활하지 못한 문제가 있다. 하지만 본 발명의 구체예들에 따른 용접 와이어 공급 장치(100)는 구동롤러(141)의 상하 이동을 통해 간격을 조정 가능하도록 함으로써 다양한 굵기를 갖는 용접 와이어들을 모두 공급이 원활하게 할 수 있다.

구동롤러 이동부(150)는 스크류축(151), 승강부재(152), 모터 브라켓(153)을 포함한다. 스크류축(151)은 케이스(110) 내측에 수직 방향으로 설치되며 케이스(110) 하부에 마련되는 동력원(154)에 의해 회전된다. 동력원(154)은 통상의 구동모터일 수 있으며 예컨대 스테핑 모터일 수 있다. 스크류축(151)은 동력원(154)의 회전축에 연결되어 배치되므로 동력원(154)에 의해 회전된다.

승강부재(152)는 스크류축(151)이 관통하는 형태로 스크류축(151)에 설치된다. 승강부재(152)는 스크류축(151)이 회전하면 스크류축(151)의 축방향을 따라 승강 또는 하강한다. 예를 들어 스크류축(151)이 일방향으로 회전하면 승강부재(152)는 스크류축(151)을 따라 승강하고, 스크류축(151)이 타방향으로 회전하면 승강부재(152)는 스크류축(151)을 따라 하강한다.

모터 브라켓(153)은 플레이트 형으로 형성되며 승강부재(152)의 하단에 수평 방향으로 설치된다. 모터브라켓(153)의 측단부에는 구동롤러(141) 1 유닛이 결합하고, 모터브라켓(153)의 상부면에는 구동롤러(141)를 구동시키는 구동모터(도 5에서 M으로 표기)가 설치된다. 구동모터(M)의 회전축(a)은 구동롤러(141)와 결합한다. 구동모터(M)의 안정적인 고정을 위해 지그부재(M1)가 마련될 수 있다. 지그부재(M1)는 구동모터(M)를 모터 브라켓(153)의 상부면에 볼팅 고정 등의 방법으로 고정시키는 기능을 한다. 모터 브라켓(153)은 승강부재(152)의 하단에 결합되어 있으므로 승강부재(152)의 승강 또는 하강에 따라 함께 승강 또는 하강한다. 그리고 모터 브라켓(153)이 승강 또는 하강하면 이에 결합되어 있는 구동롤러(141) 1 유닛도 함께 승강 또는 하강한다. 따라서 구동롤러(141)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 상술한 것과 같은 구동롤러 이동부(150)의 동작들은 제어부(120)에서 제어될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구체예들에 따른 용접 장치는 x축, y축, z축의 3축으로 이동 가능하고 용접 촬영부를 통해 피용접 대상물의 예비용접위치를 촬영하고 이를 좌표화함으로써 용접기가 예비용접위치에 자동으로 위치되도록 제어되는 바, 작업 효율성이 향상된다. 또한 본 발명의 구체예들에 따른 용접 장치에 포함되는 용접 와이어 공급 장치는 용접 와이어를 공급받아 전방으로 이동시키는 구동롤러의 외주에 압력감지센서를 설치하고, 제1 용접 와이어를 이동시키는 도중 압력감지센서에서 제1 용접 와이어에 의한 압력이 감지되지 않는 경우에 제2 용접 와이어를 공급하도록 제어함으로써 용접 와이어를 끊김 없이 공급할 수 있으며, 제1 용접 와이어와 제2 용접 와이어의 종류가 다른 경우에는 압력감지센서를 on/off함으로써 서로 다른 용접 와이어를 탄력적이고 용이하게 공급할 수 있다.

이상, 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.

100: 용접 와이어 공급 장치
110: 케이스
120: 제어부
130: 용접와이어 공급부
140: 용접와이어 이동부
150: 구동롤러 이동부
160: 용접기 이동 장치
170: 용접기

Claims (4)

1. 복수의 용접 와이어를 선택적으로 공급하는 용접와이어 공급 장치;
   용접와이어 공급 장치로부터 용접 와이어를 공급받아 용접을 수행하는 용접기;
   용접기가 거치되며, 용접기를 x축 방향, y축 방향 및 z축 방향으로 이동시키는 용접기 이동 장치; 및
   용접기의 용접 동작과 용접기 이동 장치의 이동 동작을 제어하는 제어 장치를 포함하고,
   상기 용접와이어 공급 장치는,
   제1 용접 와이어가 권취되며 제어 신호에 따라 회전하여 제1 용접 와이어를 공급하는 제1 와이어 공급부와, 제1 용접 와이어와 동일 또는 다른 종류의 제2 용접 와이어가 권취되며 제어 신호에 따라 회전하여 제2 용접 와이어를 공급하는 제2 와이어 공급부를 포함하는 용접와이어 공급부;
   용접와이어 공급부로부터 제1 용접 와이어 또는 제2 용접 와이어를 후방에서 공급받아 전방으로 배출하도록 형성되는 케이스와, 케이스 내부에 상하로 설치되어 제1 용접 와이어 또는 제2 용접 와이어를 전방으로 이동시키는 복수의 구동롤러와, 케이스 후방에 설치되어 제1 용접 와이어 및 제2 용접 와이어를 각각 구동롤러로 안내하는 복수의 가이드부를 포함하는 용접와이어 이동부;
   케이스 내부에 수직 방향으로 설치되며 하부에 마련되는 동력원에 의해 회전되는 스크류축과, 스크류축에 설치되어 스크류축의 회전에 따라 승하강 하는 승강부재와, 승강부재의 하부에 수평 방향으로 설치되며 측단부에는 구동롤러가 결합하고 상부면에는 구동롤러를 구동시키는 구동모터가 설치되는 모터 브라켓을 포함하는 복수의 구동롤러 이동부; 및
   제1 와이어 공급부, 제2 와이어 공급부 및 구동롤러의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 구동롤러 이동부를 통해 구동롤러를 상하 이동시켜 공급되는 제1 용접 와이어 또는 제2 용접 와이어의 굵기에 상응하도록 상부에 배치된 구동롤러와 하부에 배치된 구동롤러 사이의 간격이 조정되고,
   ⅰ) 구동롤러의 외주에는 구동롤러의 외주면에 가해지는 압력을 감지하고 감지 내용을 제어부에 실시간으로 전송하는 적어도 하나 이상의 압력감지센서가 설치되며, 구동롤러가 제1 용접 와이어를 이동시키는 도중 압력감지센서에서 제1 용접 와이어에 의한 압력이 감지되지 않는 경우 제어부는 제2 와이어 공급부를 구동시켜 제2 용접 와이어를 용접와이어 이동부로 공급하도록 제어하고, 구동롤러가 제2 용접 와이어를 이동시키는 도중 압력감지센서에서 제2 용접 와이어에 의한 압력이 감지되지 않는 경우 제어부는 제1 와이어 공급부를 구동시켜 제1 용접 와이어를 용접와이어 이동부로 공급하도록 제어함으로써 용접 와이어의 공급이 중단되지 않도록 하거나, 또는
   ⅱ) 제어부는 상기 압력감지센서의 온/오프(on/off)를 제어하고 디폴트(default) 상태로 압력감지센서가 온(on)으로 설정된 입력부를 포함하며, 구동롤러가 제1 용접 와이어를 이동시키는 도중 상기 입력부를 통해 압력감지센서가 오프(off)되면 제어부는 제1 와이어 공급부의 구동을 중단하고 제2 와이어 공급부를 구동시켜 제2 용접 와이어를 용접와이어 이동부로 공급하도록 제어함으로써 용접 와이어를 교체 공급시키는 용접 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 용접기 이동 장치는,
   x축 방향으로 배치되는 제1 가이드레일을 구비하는 x축 부재;
   x축 부재와 직교하는 y축 방향으로 결합하여 제1 가이드레일을 따라 이동되며 상부에 y축 방향으로 배치되는 제2 가이드레일을 구비하는 y축 부재;
   y축 부재의 상부에 결합하여 제2 가이드레일을 따라 이동되는 연결부재;
   연결부재의 측부에 z축 방향으로 결합하여 제2 가이드레일을 따라 이동되며 전면에 z축 방향으로 배치되는 제3 가이드레일을 구비하는 z축 부재; 및
   z축 부재와 직교하는 방향으로 결합하여 제3 가이드레일을 따라 이동되며 내측에 용접기를 거치시키는 거치프레임을 포함하고,
   상기 거치프레임의 하부면에는 피용접 대상물의 예비용접위치를 촬영하는 용접 촬영부가 설치되는 용접 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   용접기에 연결 설치되는 것으로, 이산화탄소공급원으로부터 이산화탄소를 전달받아 용접기로 공급하는 이산화탄소 공급장치를 더 포함하는 용접 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어 장치는 용접 촬영부에 의해 촬영된 피용접 대상물의 예비용접위치를 수신하여 상기 예비용접위치를 좌표화하여 타겟위치정보를 생성하고, 상기 타겟위치정보에 따라 용접기 이동 장치의 이동 동작을 제어하는 용접 장치.

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