KR100217868B1 - 세라믹 용접 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화물과 연료 입자들의 혼합물이 랜스의 단부에 있는 아우트렛으로 부터 가스 흐름으로, 그 연료입자들이 반응대역에서 연소되 열을 발생, 분출된 내화물 입자들을 부드럽게 만들거나 용융시킴으로써 응집성 내화물 응접덩어리를 형성하는 목표 표면에 분출되는 세라믹 용접 과정에 관한 것이다. 반응대역과, 적어도, 그 반응대역과 랜스 아우트렛간의 갭부분이 카메라에 의해 모니터되고 랜스 아우트렛과 반응대역간의 거리(작업 거리)를 나타내는 전기 신호가 발생되는, 랜스 아우트렛과 반응대역간 거리를 모니터하는 방법이 개시된다.

Description

세라믹 용접 방법 및 장치

제1도는 아우트렛 단부가 수선될 벽을 향하고 있는 본 발명에 따른 세라믹 용접용 랜스의 실시예를 도시하는 것으로, 보다 잘 이해될 수 있도록 랜스의 앞끝부분이 단면으로 도시되어 있는 일반도이고,

제2도는 제1도의 선(A-B)에서 취한 랜스봉의 단면도이고,

제3도는 제1도의 랜스와 관련된 모니터 기구의 교정단계를 도시하고,

제4도는 본 발명에 따라 실행된 세라믹 용접 과정 중 나타날 수 있는 비디오 모티어 스크린을 도시한다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 랜스 11 : 아우트렛 단부

12 : 아우트렛 13,14,15 : 랜스관

17 : 카메라 19 : 카메라의 시계

22 : 반응대역 25 : 눈금

26 : 모니터 스크린

본 발명은 내화물과 연료 입자들의 혼합물이 랜스의 단부에 있는 아우트렛에서 가스 증기 흐름으로, 연료 입자들이 반응대역에서 연소해 열을 발생, 분출된 내화물 입자를 부드럽게 만들거나 용융시킴으로서 응집성 내화물질 용접덩어리를 형성하는 목표 표면에 분출되는 세라믹 용정과정에 관한 것이다. 본 발명은 내화물과 연료 입자들의 혼합물이 랜스의 단부에 있는 아우트렛에서 가스증기 흐름으로, 연료 입자들이 반응대역에서 연소해 열을 발생, 분출된 내화물질 입자를 부드럽게 만들거나 용융시킴으로써 응집성 내화물질 용접덩어리를 형성하는 세라믹 용접장치로 확장되는 것으로, 특히 세라믹 용접용 파우더(powder) 혼합물을 방출하기 위한 아우트렛을 갖는 랜스를 포함하는 세라믹 용접 장치로 확장된다.

원리적으로 세라믹 용접 과정들은 여러 유형의 로(furnace)의 닳거나 손상된 내화물질 라이닝을 수선하는데 사용된다.

통상 실행되는 세라믹 용접 과정에서, 내화물과 연료 입자들을 포함하는 세라믹 용접용 파우더 혼합물은 대체로 산소로 이루어지는 캐리어 가스 흐름으로 수선될 내화물 표면에 분출된다. 내화물 표면은 그것의 상용(常用) 온도인 800°-1300℃나 그보다 높은 온도에서 가장 잘 수선된다. 이는 수선된 내화물이 냉각되거나 재가열되는 것을 기다릴 필요를 모두 피하므로써 노의 동작불가능시간을 최소화하고, 그러한 냉각과 재가열로 인해 내화물질에 생기는 열응력때문에 생기는 많은 문제들을 피하며, 세라믹 용접 반응의 효율을 증가시키는 장점을 갖는다. 이에 따라 연료 입자들은 반응대역에서 목표 표면에 부딪쳐 연소되, 그곳에 적어도 분출된 내화물 입자의 표면을 용융시키거나 부드럽게 만들 충분한 열이 방출되는 동안 하나 이상의 내화물로 이루어지는 산화물을 형성, 랜스가 수선될 곳을 왕래하는 동안 그 수선될 곳에 양질의 용접 수선 덩어리가 생길 수 있게 한다.

세라믹 용접 과정에 대한 기술을 영국 특허 GB 1330894와 GB2110200-A에서 발견할 수 있다.

목표 표면에 있는 반응대역과 세라믹 용접용 파우더가 분출되는 랜스의 아우트렛 사이의 거리인 작업거리는 여러 이유로 중요하다는 것이 발견되었다. 만일 그 거리가 너무 작다면, 랜스 끝이 반응 대역으로 들어가 랜스 단부에 쌓인 내화물질이 그것의 아우트렛을 막아버릴 위험성이 존재하게된다. 또한 거기에는 반응이 랜스속으로 거꾸로 전파될 수 있는 위험도 존재한다. 하지만 이러한 가능성은 랜스에서 나오는 캐리어 가스흐름의 속도를 반응 전파 속도보다 크게 함으로써 대부분 방지된다.

그리고 랜스가 반응대역에 너무 가깝게 있음으로 해서 가열되고, 목표 표면에 접촉해 다시 아우트렛을 막게될 가능성도 또한 존재한다. 반면에 작업거리가 너무멀면 세라믹 용접용 파우더 흐름이 퍼져 반응을 집중되지 못하게 함으로써, 효율의 손실, 목표 표면으로 부터의 내화물질 반동의 증가, 용접질의 저하, 및 심지어는 반응이 실패하게 되는 위험을 낳을 수 있다.

랜스 아우트렛과 목표 표면간의 최적 거리는 여러 요소에 따라 달라진다. 예를 들어, 세라믹 용접용 파우더가 12-13㎜의 보어 직경을 갖는 랜스 아우트렛에서 60-120㎏/hr로 방출되는 용접 작업에 있어서 그러한 최적의 거리는 5-10㎝ 사이인 것이 발견되었다. 그러한 최적 거리는 거의 15㎝보다 크지 않다.

전형적인 수선 위치가 갖는 고온으로 인해 로 라이닝의 목표 표면과 다른 부분들은 가시 스펙트럼을 강하게 방사하는 경향이 있고, 반응대역 그 자체가 크게 빛을 낸다. 이는 랜스 아우트렛을 직접 관찰하기 어렵게하고, 이 어려움은 랜스 길이가 증가함에 따라 증가한다. 사실 10m의 길이를 갖는 랜스는 알려져 있지 않고, 용접 조작자가 직접 관찰할 수 없는 위치에서 용접 작업을 실행하는 것 또한 알려져 있지 않다.

그러므로 본 발명의 목적은 용접 조작자가 세라믹 용접용 랜스의 아우트렛과 수선 위치간의 거리를 더욱 쉽게 제어할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 내화물과 연료 입자들의 혼합물이 랜스의 단부에 있는 아우트렛으로 부터 가스 흐름 상태로, 연료 입자들이 반응대역에서 연소되 열을 발생, 분출된 내화물 입자들을 부드럽게 만들거나 용융시킴으로써 응집성 내화물 용접덩어리를 형성하는 목표 표면에 분출되는 세라믹 용접 과정에는, 반응대역과 적어도 그 반응대역과 랜스간의 갭부분이 카메라에 의해 모니터되고, 랜스 아우트렛과 반응대역간의 거리(작업거리)를 나타내는 전기 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는 랜스 아우트렛과 반응대역간의 거리를 모니터하는 방법이 제공된다.

본 발명은 또한 내화물과 연료 입자들의 효합물을 랜스의 단부에 있는 아우트렛으로 부터 가스 흐름으로, 연료 입자들이 반응대역에서 연소해 열을 발생, 분출된 내연물 입자를 부드럽게 만들거나 용융시킴으로써 응집성 내화물 용접덩어리를 형성하는 목표 표면에 분출하는 세라믹 용접장치로서, 반응대역과 적어도 그 반응대역과 랜스 아우트렛 사이의 갭부분을 모니터할 카메라와 작업거리를 나타내는 전기 신호를 발생할 수단으로 이루어지는 랜스 아우트렛과 반응대역간의 거리(작업거리)를 모니터할 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 세라믹 용접 장치를 포함한다.

본 발명에 따른 방법과 장치덕분에, 용접 조작자는 발생된 전기 신호를 사용해 수선 위치에서의 반응대역과 세라믹 용접용 랜스의 아우트렛 간의 거리를 더욱 쉽게 제어하고 최적의 용접 상태를 계속해서 달성할 수 있게된다는 것이 분명해진다. 노의 작동온도인 매우 뜨겁고 밝은 환경에서 카메라를 사용해 작업 거리를 나타내는 제어 신호를 얻을 수 있다는 것은 매우 놀라운 일이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 반응대역과 적어도 그 반응대역과 랜스 아우트렛간의 갭부분은 전하 결합 디바이스(CCD) 카메라를 사용해 모니터된다. 그러한 카메라는 조작하기 쉽도록 매우 작게 만들어질 수 있으며, 그 작동 또한 편리하게 이루어져 작업거리를 나타내는 상기 전기 신호를 쉽게 발생한다. 현재 사용가능한 많은 CCD 카메라는 세라믹 용접 반응대역에서 방사되는 빛의 파장에 특히 민감한 또 다른 장점을 갖는다.

제어신호는 정확한 작업거리를 자동적으로 유지하기 위해 직접 사용될 수 있다.

예를들어 랜스는 카트리지에 장착되 컴퓨터의 제어를 받는 세개의 모터에 의해 세개의 수직축선에 대해 이동가능하다. 이때 그 컴퓨터에는 모터로 부터의 신호가 공급되고 있다.

선택적으로(또는 부가적으로), 그리고 바람직하게, 가청 및(또는) 가시 신호가 발생되 (a) 실제 작업 거리가 기설정된 작업거리의 공차 범위내에 있고 (b) 실제 작업거리가 그 공차범위 밖으로 있는 작동조건들을 구별한다. 그 결과 용접 조작자는 작업과 관련한 랜스 아우트렛의 위치를 수동으로 더욱 쉽게 제어할 수 있거나 자동 용접 작업을 더욱 쉽게 모니터할 수 있게 된다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 카메라는 상기 랜스에 대해 독립적으로 이동가능하며 상기 랜스 아우트렛과 상기 반응대역을 동시적으로 모니터하는데 사용된다. 본 발명의 그러한 실시예는 공지된 유형의 세라믹 용접용 랜스를 사용해 실행될 수 있다.

카메라의 위치를 적절히 조절해 랜스의 아우트렛 단부와 반응대역간의 작업 거리를 모니터할 수 있다. 랜스 아우트렛 또한 모니터되기 때문에, 카메라의 초면(焦面)에 생기는 랜스 아우트렛 단부의 영상 크기가 카메라와 랜스 단부간의 거리를 지시하는데 사용될 수 있게되고, 이로써 랜스 단부와 반응대역간의 거리가 계산될 수 있다. 그러한 계산은 자동적으로 실행되는게 바람직하며, 그 때문에 신호는 상기 카메라에 의해 모니터되는 랜스 아우트렛 단부의 영상 크기에 비례해 발생되고 그 신호는 반응대역과 랜스 아우트렛사이 작업갭의 영상을 위한 척도 요소로서 사용되는데 바람직하다.

장치의 교정은 상기 카메라가 고정 위치에 설치되고 상기 랜스에 방향이 맞춰질때 훨씬 간략해지며, 이 특징의 채용이 바람직하다.

사실, 본 발명은 단부에 세라믹 용접용 파우더 혼합물을 방출하기 위한 아우트렛을 갖는 랜스를 포함하며, 그 랜스가 상기 파우더 혼합물이 방출되게될 경로에 방향이 맞춰진 고정 전자 카메라와 합체되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 용접 장치로 확장된다.

그러한 랜스는 복잡한 구조로 만들어질 필요가 없으며, 본 발명의 방법을 실행하는 것 또한 카메라가 항상 정확한 방향을 향하도록 보장되기 때문에 간단해진다. 그런 실시예의 카메라가 갖는 시계(field of view)가 랜스의 아우트렛 단부를 포함할 수 있으므로 그 시계와 관련한 아우트렛 단부의 위치가 알려지게 된다. 교정 또한 크게 간단해지는데, 그것은 누진 눈금을 랜스의 아우트렛 단부에 파우더 혼합물의 방출 경로와 정렬되게 배치한 후 그 눈금을 카메라를 통해 봄으로써 임의의 노 외부의 주위 환경에 따라 쉽게 수행될 수 있다. 그러한 누진 눈금은 길이를 따라 간격(1㎝)을 두고 천공된 마스크로 둘러싸인 스트립광의 형태를 적당하게 취할 수 있으므로, 카메라는 이격된 조사 부분을 녹화할 수 있다.

사용시 카메라가 과열되는 것을 방지하기 위해, 그 카메라는 냉각액이 순환하도록 만들어진 자켓내에 유지되는게 바람직하다. 현재 시판되는 세라믹 용접용 랜스의 많은 실시예들은 이미 원칙적인 목적이 랜스, 특히 그것의 아우트렛 단부의 과열을 방지하는 것인 물 자켓과 합체되어 있으며, 그러한 물 자켓은 상기 카메라를 수용할 수 있도록 쉽게 수정될 수 있다.

장점으로, 상기 카메라를 자외선으로 부터 차단하는 필터가 제공된다. 현재 시판되는 카메라는 대부분 자외선을 전기 신호로 변환시키지 못하게 설계되 있으므로, 그러한 필터를 제공함으로써 카메라는 어떤 식으로든 그것의 작동이 방해받지 않는 상태로 과열로 부터 더 잘 보호받을 수 있게된다. 그러한 필터는 예를들어 적어도 부분적으로는 가시 광선에 대해서는 투과성을 갖으나 적외선 스펙트럼대에 있는 매우 큰 비율의 광선은 반사하는 얇은 금필터로 구성될 수 있다.

사실 그런 많은 카메라들은 900㎚ 이상의 파장을 갖는 광선을 차단한다. 그리고 전형적인 세라믹 용접 반응대역의 스펙트럼 방사성은 최대 파장이 850㎚이하이다. 그러므로 카메라를 자외선으로 부터 보호하는 것을 그것의 반응 효과를 최소화시키는 상태로 최대로 제공하기 위해 상기 필터는 90㎚보다 큰 파장을 갖는 광선으로 부터 상기 카메라를 차단시키도록 정렬되는게 바람직하다.

상기 카메라를 60㎚보다 짧은 파장을 갖는 광선으로 부터 차단하기 위한 다른 필터도 제공되는게 바람직하다. 그러한 짧은 파장의 광선은 붉은색 필터를 사용해 차단될 수 있고, 이는 카메라가 반응대역에서 이같이 방사되지 않는 빛을 녹화하는 것을 크게 감소시키는 장점을 갖는다.

그것은 또한 번쩍거림을 감소시켜 반응대역을 더욱 정확하게 모니터되게 한다.

이들 바람직한 선택 특징을 모두 채용하는 특정 실시예에서, 카메라에는 630 또는 650㎚ 이하의 파장과 850㎚ 보다 큰 파장을 갖는 광선을 실질적으로 차단하는 필터들이 제공되므로 카메라에 있을 수 있는 방사 에너지의 대부분은 그 대역내에 있는 파장을 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 670㎚ 보다 짧은 파장을 갖는 광선으로 부터 상기 카메라를 차단하는 필터가 제공된다. 랜스가 수선될 영역의 표면을 왕래하는 동안, 그 영역이 증가, 반응대역으로 부터 멀어지게 되는 곳이 분명히 있게된다. 반응대역의 센열때문에, 그 증가된 표면은 강하게 가열되게되며, 그것은 반응대역이 수선 영역의 이웃 부분을 지나간 다음 계속해서 밝게 빛을 낼 수도 있다. 그 잔류 발광은 670㎚의 부필터를 사용해 감소되거나 심지언 제거되어 카메라에 의해 기록된 반응대역이 어떠한 식으로든 눈에 띄게 왜곡되는 것을 감소 또는 피하게할 수 있다.

이롭게도, 가스 전류를 상기 카메라 양단에 퍼지도록 공급하는 수단이 제공된다.

수선되는 로 내부의 환경은 세라믹 용접 과정 자체에 의해 발생된 먼지와 연기를 포함하는 먼지와 연기가 실려있기 쉽고, 이 바람직한 특징의 적용으로 카메라의 앞을 가릴 수 있는 먼지와 연기의 응축으로 부터 카메라를 깨끗하게 유지할 수 있게 된다. 그러한 가스의 온도는 카메라에 대해 냉각 효과도 갖게되는 것이 바람직하다.

카메라의 시계가 필요한 파우더 방출 경로 길이를 포함한다고 가정할때, 그러한 카메라가 랜스상의 어디에 위치되냐는 중요치 않다. 상기 카메라는 랜스 위에 랜스 아우트렛에서 30-100㎝정도 떨어진 위치에 장착되는게 바람직하다. 1/2inch(12.7㎜) 크기의 CCD와 관련해, 15㎜ 대물렌즈들은 24°의 시계를 제공한다. 만일 그것이 랜스 단부에서 70㎝ 떨어져 위치된다면 30㎝의 파우더 방출 경로 길이가 관찰될 수 있을 것이다.

임의의 소정 순간에 실제 작업 거리를 나타내는 신호를 발생하기 위해, 카메라가 녹화한 영상에 대응하는 신호들이 반응대역의 위치가 판단되도록 분석기에 보내진다.

이 위치는 조명 농도가 기설정된 한계값을 초과하는 카메라 스크린 대역으로 인지된다. 두 위치의 실제 간격을 그들 위치의 영상의 간격과 영상에 대한 랜스 단부의 위치에 관련시키는 이전 교정에 따르면 작업 거리를 나타내는 신호를 유출하는 것은 간단한 일이다.

사용되는 카메라에 의해 발생된 신호들은 전기 영상으로서 저장되고 여러가지 방법으로 사용될 수 있다. 그 영상은 사실 디스플레이될 필요가 없다. 예를들어 용접 로봇을 제어하는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 또는 부가적으로, 실제 작업 거리를 나타내는 신호는 적당히 교정된 후 상상의 최적 작업 거리에 대응하는 신호와 전기적으로 쉽게 비교될 수 있고, 그 모든 차이는 오디오 신호를 발생하는데 사용될 수 있다.

예를들어, 그 장치는 랜스 아우트렛이 작업 위치에 너무 가까이 접근하면 강도가 증가하는 고음신호를 발생하고 랜스 아우트렛과 작업 위치간의 간격이 증가하면 강도가 증가하는 저음신호를 발생하도록 될 수 있다. 그러면 용접 조작자는 발생되는 음향 신호를 가능한 낮은 음량으로 유지하기만 하면 된다.

그러나, 상기 카메라에 의해 발생된 신호들은 비디오 모니터 스크린상에 영상을 발생하는데 사용되는게 바람직하다. 상기 카메라가 본 현장의 영상을 디스플레이하는 비디오 모니터 스크린을 제공함으로써 용접조작자는 그가 필요로하는 정보를 더욱 쉽게 얻을 수 있게된다. 이 영상이 작업 현장에 관한 완전한 2차원 영상일 필요는 없다. 조작자들이 알고자하는 것이 모두 선형 측정을 바꾸는 방법이기 때문에, 선형 CCD 카메라가 랜스에 장착되어 가격을 절약할 수 있다. 그러한 선형 카메라는 전술한 음향 신호를 발생하는데도 사용될 수 있다.

그러나 그러한 카메라는 완전한 2차원 영상을 제공할 수 있는게 바람직하다. 디스플레이된다면, 이는 용접 조작자에게 더욱 자연스런 화면을 제공하며, 이후 설명되듯이 작업 위치와 랜스 아우트렛간의 거리가 더욱 정확하게 모니터될 수 있게 한다.

유리하게, 상기 비디오 모니터 스크린은 교정 눈금에 중첩된 반응대역의 영상을 디스플레이하는데 사용된다. 교정 눈금을 저장하고 그 눈금의 영상을 상기 스크린에 디스플레이하는 수단을 제공함으로써 용접 조작자의 일을 크게 용이하게할 수 있는데, 그 이유는 즉시 랜스 아우트렛이 작업 위치에서 얼마나 떨어져 있는지 본다음 임의의 정확한 측정 필요치를 취할 수 있기 때문이다.

첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면들에서, 랜스(10)는 세라믹 용접용 파우더 혼합물을 운반하는 다량의 산소를 함유한 캐리어 가스 흐름을 분출하기 위한 아우트렛(12)을 갖춘 작업 단부(11)를 갖는다.

그 분출된 합성물 흐름은 수선될 표면의 성질에 따라 달라질 수 있다. 예를들어, 실리카 내화물을 수선한다면 캐리어 가스는 사업용으로 등급된 건성 산소로 구성되고 세라믹 용접용 파우더는 내화물질 성분같이 약 100㎛~2㎜의 크기를 갖는 중량 실리카 입자 87%와 연료 성분과 같이 각각 일반적으로 최대 크기가 약 50㎛인 실리콘 입자 12%와 알루미늄 입자 1%로 구성될 수 있다.

세라믹 용접용 파우더는 개별적으로 랜스의 아우트렛 단부(11)에서 통하는 중간 및 외측 랜스관들(14, 15)로 둘러싸인 랜스관(13)에 의해 랜스 아우트렛(12)에 공급된다. 중간 랜스관(14)은 물같은 냉각액을 공급하기 위한 인렛(16a)을 갖추고 있고, 외측 랜스관(15)은 그 냉각액을 위한 아우트렛(16b)을 갖는다. 그러므로, 랜스는 과열을 피하기 위한 물자켓을 갖추고 있다고 할 수 있다.

CCD 카메라가 랜스 아우트렛에서 부터 몇십센티미터(예, 30-100㎝) 떨어져 위치되는데, 거기서 그것은 물 자켓의 짧은 연장부(18)에 의해 둘러싸인다. 도시되어 있듯이, 카메라(17)의 시계(19)는 랜스(10)의 아우트렛 단부(11)와 수선될 내화물 벽(21)의 손상된 영역(20)을 포함한다. 반응대역(22)은 지시되듯이 수선할 곳(21) 가까이에 설립될 수 있다.

카메라(17)로 부터의 신호들은 물 자켓의 중간 랜스관(14) 내부에 위치된 공기 공급선(24) 내부에 위치된 케이블(23)을 따라 운반된다. 참조번호(24)는 제1도에선 공기 공급선을 나타내고 제2도에선 파이프를 나타낸다. 공기 공급선(24)은 물 자켓 연장부(18)로 들어가며, 그것의 단부는 카메라 양단에 찬 공기가 계속해서 방출되 그것(카메라)에 먼지와 증기 응축물이 붙지 않도록하여 영상의 질을 보존하고, 카메라를 찬상태로 유지하게 배치된다. 카메라에는 적외선을 차단하는 반사필터(예, 금)와 진한 붉은색 필터가 제공된다. 따라서 630(또는 650)~850㎚의 파장폭을 넘는, 바람직하게는 670-850㎚의 파장 폭을 넘는 방사선은 카메라에 도달하지 못하게 차단된다.

적당한 CCD 카메라로는 시판되고 있는 유효 화소 : 579(H)×583(V); 영상 감지 영역 : 6.5×4.85㎜ ; 외부 직경 17.5m와 같이 약 5㎝의 상표면 ELMO 컬러 카메라 시스템 1/2 CCD 이미지 센서이다. 선택적으로, 파나조닉사의 WV-CDLE나 도시바사의 1K-36PK같은 컬러 CCD카메라도 사용될 수 있다.

그러한 장치는 제3도에 도시되듯이 매우 쉽게 교정될 수 있다. 누진 눈금(25)이 랜스의 아우트렛 단부에 놓여져 고정되며, 카메라(17)에 의해 녹화된다. 이는 조작자에게 편리하게, 주위 작업장 상태에 따라 임의의 노밖에서 이루어질 수 있다. 카메라에 제공되어야 바람직한 좀 심한 여과로 인해 눈금(25)을 스트립광용 마스크로 형성하는게 편리한데, 그 마스크는 구멍(1-7)같은 일정하게 이격된(예, 1㎝일 수 있음) 구멍들로 형성된다. 그러면 카메라는, 세라믹 용접 수선이 수행되는 동안 비디오 모티터 스크린에 디스플레이될 수 있는 광스폿선을 녹화하게 된다. 이는 카메라의 CCD 장치상에 랜스의 아우트렛으로 부터 공지된 실제 거리로 응답하는 데이타점선을 설립하고, 이는 카메라 영상의 각 화소와 랜스 아우트렛으로 부터의 실제 거리 사이에 상관을 설립시킬 수 있다.

그러한 비디오 모니터 스크린은 제4도에 (26)으로 도시된다. 그 스크린에서, 랜스의 아우트렛 단부(11)는 어두운 실루엣으로 기록될 것이고, 그 아우트렛 단부에서 소정의 작업 거리로 이격된 세라믹 용접 반응대역(22)은 밝게 반짝이는 영역으로 보일 것이다. 0~8로 지시된 교정 스폿들은 스크린상에 흰색이나 검은색으로 나타내질 수 있다.

스크린 영역의 나머지는 흑백 모니터가 사용된다고 가정할때 중간 색조인 회색이 될 것이다.

반응대역(22)은 일측이 돌출되어 있는 원형 영역으로 나타내진다는 것을 볼 수 있다. 세라믹 용접 작업 중 발생하는 강한 열 때문에, 수선되는 벽 영역 또한 가열되며, 랜스가 수선장소를 왔다갔다함에 따라 랜스에는 반응대역의 영향을 직접적으로 받는 영역이 계속해서 증가하게 되고, 그 결과 랜스는 모티어 장치에의 기록을 위한 충분한 에너지를 방사하게 된다. 그러한 돌출부의 외형은 670㎚ 보다 짧은 파장을 갖는 방사선을 차단하는 필터를 사용해 될 수 있고 바람직하게 가늘어진다.

작업 영역상의 반응대역(22)과 랜스의 아우트렛 단부(11) 사이의 거리를 측정하는데 여러가지의 정교한 기술을 사용하는 것이 가능한데, 이는 필요한 정확성의 정도에 따라 다르다.

예를들어, 제4도를 참조할때, 그 도면에 도시되듯이 반응대역의 오른쪽에 밝은 한계부분이 쉽게 형성되 반응대역의 시작을 지시할 수 있다. 제4도를 보면, 이는 작업 거리가 7 유닛임을 지시하게 된다. 그러나 그 반응대역은 작업 조건에 따라 시간이 갈수록 크기가 변동할 수 있으므로, 필요한 것은 반응대역의 중심으로 부터의 거리일 수 있다. 이것도 마찬가지로 평균 결과가 주어지도록 제4도의 좌측에 있는 반응대역의 단부에 적용가능한 밝은 한계치를 취함으로써 근사화될 수 있다. 그 작업 거리는 약 8½유닛이 될 것이다. 이들 방법은 사용된 CCD 카메라가 제4도에 예시된 비디오 모니터 스크린에 도시되는 작업의 완전한 2차원 표시를 제공하는 카메라가 아닌 선형 카메라일때도 사용될 수 있다.

더욱 정밀하게, CCD 카메라로 부터의 신호들이 모니터되 제4도 반응대역의 영상이 최대 높이를 갖는 위치를 지시할 수 있다. 이는 제4도의 8 유닛의 작업 거리에 있는 반응대역의 중심을 더욱 정확하게 지시할 것이다. 이 정교함의 정도는 완전한 2차원 카메라의 사용을 요구한다.

이들 상이한 방법에 의해 사실상 같은 작업 갭에 대해 여러 상이한 결과가 나온다해도 그것은 그리 중요한 문제가 안된다. 제4도에 예시된 반응대역이 랜스의 아우트렛으로 부터 최적의 작업 거리에 있다고 가정하면, 이 경우는 그 최적 거리는 7, 8½또는 8 유닛으로 치칭할 수 있고, 작업 오차는 작업 거리로 적당한 최적값에 근거하게 될 것이다.

작업이 선형 카메라를 사용해 이루어지든 2차원 카메라를 사용해 이루어지든, 가시 영상을 디스플레이할 필요는 없는데, 이는 그렇게 하는것이 매우 바람직하다 할지라도 마찬가지다. 비디오 스크린을 제어하는데 사용되게될 그러한 같은 신호들은 프로세서에 전달되 반응대역과 랜스 아우트렛 단부 사이의 거리를 지시할 수 있다. 프로세서 출력은 임의의 소정 시간에서의 작업 거리를 지시하는 디지탈 또는 아날로그 디스플레이를 제어하는데 사용될 수 있다. 선택적으로(또는 이에 덧붙여), 그러한 프로세서는 가청 신호 발생기를 제어하는데도 사용될 수 있다. 예를 들어 이 장치는 작업 거리가 최적 작업거리의 작은 오차범위에 있는 경우(후자가 설정되 있더라도), 가청 신호를 발생하지 않는 그러한 것일 수 있다. 신호 발생기는 작업 거리가 오차 범위 이하로 감소됨에 따라 음조와 음량이 증가하는 가청 신호를, 작업거리가 오차 범위를 너머서 증가할때는 음량이 증가하는 저음조 신호를 공급하도록 설치될 것이다.

또다른 선택은 카메라 신호들이 용접 로봇을 제어하도록 배치된 컴퓨터에 전달되게 하기 위한 것이다.

앞서의 단락들에 기술된 장치는 어느 것이나 제4도와 참조해 설명되는 비디오 디스플레이와 관련해 사용될 수도 있으며, 특히 임의의 소정 시간에서의 작업 거리의 디지탈 표시는 그러한 비디오 스크린에 디스플레이될 수 있다.

또한 제4도를 참조하면, 사용된 랜스의 아우트렛 단부와 작업갭의 전체 범위를 디스플레이(또는 모니터)하는 것이 반드시 필요하지는 않다는 것을 알 수 있다. 카메라(17)가 고정 위치에 랜스 아우트렛에 대해 고정된 방향을 갖게 설치되면, 그 아우트렛의 추상위치가 아우트렛이 디스플레이되든 안되든에 관계없이 알려지게 된다. 정확한 작업 거리가 예를 들어 그 유닛보다 결코 작을 수 없다는 것이 알려지면, 랜스 단부나 작업 거리의 그들 두 유닛들을 디스플레이할 필요가 없어진다. 그러나 랜스 아우트렛 바로 근처의 상태에 관한 유용한 정보는 그 아우트렛과 작업 거리의 전체 범위가 모니터될 경우 유추될 수 있음을 알 수 있다.

또한 적어도 본 발명의 방법을 실행하기 위해 CCD 카메라가 랜스에 고착되어야만 할 필요가 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 그것은 완전히 독립된 부품으로, 계속해서 유용한 결과를 발생할 것이다. 이는 다음의 방법으로 이루어질 수 있다. CCD 카메라는 제4도에 예시되듯이 반응대역과 랜스의 아우트렛 단부를 포함하는 작업 거리를 보도록 조작될 것이다. 이전처럼, CCD 카메라는 랜스의 단부는 어두운 실루엣으로 반응대역은 밝은 영역으로 볼 것이다. 카메라의 총면에 녹화된 랜스의 아우트렛 단부와 반응대역의 분명한 거리는 카메라에서 공급된 프로세서에서 쉽게 유추될 수 있다. 또한 랜스의 아우트렛 단부가 갖는 분명한 크기가 유추될 수 있다. 랜스의 아우트렛 단부의 직경이 알려져 있기 때문에, 프로세서를 랜스의 아우트렛 단부와 반응대역의 분명한 거리를 최적의 선형 작업거리 측정치로 변환시키도록 만드는 것은 어려운일이 아니다. 용접 랜스와 카메라의 상대적인 위치변화를 고려해 용접 작업중 작업 거리에 계속해서 접근해야할 것이다. 이전과 같이, 조합된 눈금과(또한) 작업 거리의 디지탈 표시는 카메라가 본 영상과 함께 비디오 모니터 스크린에 공급될 수 있다. 그리고(또는) 다른 가시 또는 가청 신호들도 발생되 최적 작업 거리와 비교되는 실제 작업 거리를 표시할 수 있다.

Claims (21)

1. 내화물과 연료 입자들의 혼합물이 랜스(10)의 단부(11)에 있는 아우트렛(12)으로 부터 가스 흐름으로, 그 연료입자들이 반응대역(22)에서 연소되 열을 발생, 분출된 내화물 입자들을 부드럽게 만들거나 용융시킴으로써 응집성 내화물 용접 덩어리를 형성하는 목표 표면(20)에 분출하는 세라믹 용접 과정에 있어서, 반응대역(22)과, 적어도 그 반응대역과 랜스 아우트렛간의 갭부분이 카메라(17)에 의해 모니터되고 랜스 아우트렛(12)과 반응대역(22) 사이의 거리(작업 거리)를 나타내는 전기 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는, 랜스 아우트렛(12)과 반응대역(22)간의 거리를 모니터하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 반응대역(22)과, 적어도 그 반응대역(22)과 랜스 아우트렛(12)간의 갭부분이 전하 결합 디바이스(CCD) 카메라(17)를 사용해 모니터 되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
3. 제1항에 있어서, (a) 실제 작업 거리가 기설정된 작업 거리의 오차 범위내에 있고 (b) 실제 작업 거리가 그 오차 범위 밖에 있는 작업 조건들을 구별하기 위한 가청 및/또는 가시 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라는 상기 랜스에 대해 독립적으로 이동가능하며 상기 랜스 아우트렛과 상기 반응대역의 위치를 모니터하도록 동시적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 카메라에 의해 모니터되는 랜스의 아우트렛 단부의 영상 크기에 비례하는 신호가 발생되고, 그 신호는 반응대역과 랜스 아우트렛간 갭의 영상용 척도 요소로서 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카메라(17)는 고정된 위치와 방향으로 상기 랜스(10)상에 장착되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
7. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 카메라(17)에 의해 발생된 신호들이 비디오 모니터 스크린1(26)에 영상을 발생하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 비디오 모니터(26)가 교정 눈금(25)에 중첩된 반응대역(22)의 영상을 디스플레이하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
9. 내화물과 연료 입자의 혼합물을 랜스(10)의 단부(11)에 있는 아우트렛으로 부터 가스 흐름으로, 연료 입자들이 반응대역(22)에서 연소해 열을 발생, 분출된 내화물 입자들을 부드럽게 만들고 용융시킴으로써 응집성 내화물 용접덩어리를 형성하는 목표 표면(20)에 분출하는 세라믹 용접 장치로서, 반응대역과, 적어도 그 반응대역(22)과 랜스 아우트렛(12)간의 갭부분을 모니터하는 카메라(17)와 작업 거리를 나타내는 전기 신호를 발생하는 수단을 포함하는 랜스 아우트렛(12)과 반응대역(22)간의 거리(작업 거리)를 모니터하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 세라믹 용접 장치.
10. 단부(11)에 세라믹 용접용 파우더 혼합물을 방출하기 위한 아우트렛(12)을 갖는 랜스(10)를 포함하는 세라믹 용접 장치로서, 그 랜스(10)는 상기 파우더 혼합물이 방출될 수 있는 경로를 향한 방향으로 고정된 전자 카메라(17)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 세라믹 용접 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카메라(17)가 전하 결합 디바이스(CCD) 카메라인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서, (a) 실제 작업 거리가 기설정된 작업거리의 오차 범위내에 있고 (b) 실제 작업 거리가 그러한 오차 범위 바깥에 있는 작업 조건을 구별하기 위한 가청 및/또는 가시 신호를 발생하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카메라(17)가 냉각액이 순환하도록 정렬된 자켓(18)내에 유지되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카메라(17)를 자외선으로 부터 차단시키기 위한 필터가 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 필터가 상기 카메라(17)를 900㎚보다 긴 파장을 갖는 광선으로 부터 차단시키도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
16. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카메라(17)를 600㎚ 보다 짧은 파장을 갖는 광선으로 부터 차단시키는 필터가 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 카메라(17)를 670㎚ 보다 짧은 파장을 갖는 광선으로 부터 차단시키는 필터가 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
18. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카메라(17)양단에 퍼지도록 가스 전류를 공급하는 수단(24)이 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
19. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카메라(17)가 상기 랜스(10) 상에 랜스 아우트렛(12)으로 부터 30-100㎝ 거리를 두고 장착되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
20. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카메라(17)가 본 현장의 영상을 디스플레이하는 비디오 모니터 스크린(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
21. 제20항에 있어서, 교정 눈금(25)을 저장하고 상기 스크린(26)상에 그 눈금의 영상을 디스플레이하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.