KR100290081B1 - 자동용접장치 - Google Patents

Abstract

자동 용접 장치에 관하여 개시한다. 이 장치는, 용접로봇을 탑재하고 불균일한 용접 구조물상을 이동하여 용접로봇을 용접부위로 통하는 통로상에 선택적으로 위치시키는 용접본체와, 용접로봇을 용접본체로부터 통로에 내려놓거나, 통로상에 위치한 용접로봇을 상기 용접본체에 탑재시키는 착탈수단과, 용접로봇을 상기 통로를 따라 이동시킴으로써 상기 용접로봇을 상기 통로상의 용접부위로 정확히 위치시키는 캐리어와, 상기 용접본체, 착탈수단 및 캐리어의 구동을 제어하는 중앙제어기와, 상기 용접로봇의 용접동작을 제어하는 용접제어기를 구비한다. 이와 같은 자동 용접 장치는 개방형 구조물 및 작업자가 접근하기 어려운 밀폐형 구조물 내부의 용접을 자동적으로 행할 수 있으므로, 생산성이 향상될 뿐만이 아니라 용접 작업의 신뢰성을 현저하게 증진시킬 수 있다는 이점이 있다.

Description

자동 용접 장치{Automatic welding apparatus}

본 발명은 자동 용접 장치에 관한 것으로서, 특히 선박등과 같은 밀폐형 대조립 구조물의 내부 용접부위를 용이하게 용접할 수 있도록 된 자동 용접 장치에관한 것이다.

선체와 같은 대형 구조물을 건조하기 위해서는, 선체를 이루는 여러개의 단품을 용접에 의하여 결합하는 방법이 주로 사용된다. 종래에는 이러한 용접 작업을 주로 수작업에 의하여 행하였는바, 용접 기술자의 개인차에 따른 용접 성능의 신뢰성 저하의 문제 및 용접 위치에 작업자가 접근하기 어렵고, 자세가 불편해 장시간 용접시에 용접 불량이 발생한다는 문제점이 있다. 따라서 근래에는 용접 공정을 자동화하기 위한 시도가 많이 행해지고 있다. 그러나 세계적인 환경 규제의 영향으로 선박에 있어서도 이중 선체 구조를 가지는 선박의 수요가 급증하게 되었고, 이에 따라 밀폐형 조립 구조물을 용접하는 경우가 많이 있다. 이러한 밀폐형 조립 구조물에 있어서는 특히 작업자가 용접위치에 접근하기가 극히 곤란하므로, 상술한 문제점이 더욱 현저해짐에 따라, 용접의 자동화가 더욱 절실하게 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 밀폐형 조립 구조물의 내부에서도 용이하게 용접이 이루어질 수 있도록, 용접로봇 및 이의 제어 시스템을 가지는 자동 용접 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 밀폐형 조립 구조물의 일 예에 대한 내부 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 용접 장치가 도 1의 구조물에 적용되어 용접을 수행하는 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 자동 용접 장치의 측면도이다.

도 4는 도 2의 자동 용접 장치의 평면도이다.

도 5는 도 2의 자동 용접 장치의 회동수단의 작용을 설명하기 위한 요부 평면도이다.

도 6은 도 2의 자동 용접 장치의 수평이동수단의 단면도이다.

도 7은 도 2의 자동 용접 장치의 캐리어에 대한 평면도이다.

도 8a 및 도 8b는 도 7의 캐리어의 전방(A방향) 및 후방(B방향)에서 본 입면도이다.

도 9내지 도 11은 도 2의 자동 용접 장치의 작용을 설명하기 위한 요부 측면도로서,

도 9는 용접본체가 용접통로에 접근된 상태를 도시한 것이고,

도 10은 용접로봇이 통로의 상부에 위치된 상태를 도시한 것이고,

도 11은 용접로봇이 통로에 내려진 상태를 도시한 것이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

10...용접로봇20...용접본체

21...무한궤도23..스프라켓

30...수평 이동 수단의 구동모터 32...수평이동부재

34...리니어 모션 가이드36...랙-피니언 수단

40...회동수단의 구동모터42...회전부재

50...클리퍼60...리프터

70...캐리어72...지지 플레이트

74,75,...제2 군의 바퀴76...제1군의 바퀴

77a,77b...구동수단의 모터78...제1 조향 모터

79...제2 조향 모터

81,82,83,84...거리측정 센서

92...중앙 제어기94...용접 제어기

96...케이블 장치100...용접구조물

107,107a...통로

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동 용접 장치는, 밀폐형 또는 개방형 조립 구조물의 내부 용접부위에 용접로봇을 이동시켜서 그 용접부위를 자동 용접하기 위한 것으로서, 상기 용접로봇을 탑재하고 불균일한 용접 구조물상을 이동하여 상기 용접로봇을 상기 용접부위로 통하는 통로상에 선택적으로 위치시키는 용접본체와, 상기 용접로봇을 상기 용접본체로부터 상기 통로에 내려놓거나, 상기 통로상에 위치한 용접로봇을 상기 용접본체에 탑재시키는 착탈수단과, 상기 용접로봇을 상기 통로를 따라 이동시킴으로써 상기 용접로봇을 상기 통로상의 용접부위로 정확히 위치시키는 캐리어와, 상기 용접본체, 착탈수단 및 캐리어의 구동을 제어하는 중앙제어기와, 상기 용접로봇의 용접동작을 제어하는 용접제어기를 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 용접본체는, 구동모터에 의하여 회전하는 소정 길이의 무한 궤도를 가지는 크롤러 장치에 의하여 구동되는 것이 바람직하다.

착탈수단은, 상기 용접본체의 일측에 설치되고, 상기 용접로봇을 클림핑하는 클리퍼와, 상기 클리퍼를 상하로 이동시키는 리프터를 구비한 것이 바람직하다.

상기 클리퍼를 상기 용접본체의 일측을 중심으로 하여 소정 각도만큼 회동시키는 회동수단이 더 마련된 것이 바람직하다.

상기 클리퍼를 상기 용접본체에 대하여 수평방향으로 소정거리만큼 이동시키는 수평이동수단이 더 구비된 것이 바람직하다.

상기 수평이동수단은, 상기 용접본체에 대하여 수평이동 가능하도록 설치되고, 그 일측이 상기 클리퍼에 연결된 수평이동부재와, 구동모터의 회전운동을 상기 수평이동부재의 직선운동으로 변환시키는 수단을 구비한 것이 바람직하다.

상기 캐리어는, 상기 용접로봇을 지지하는 지지플레이트 및 상기 지지플레이트의 하부에 설치된 복수개의 바퀴를 구비하고, 상기 바퀴를 구동시키는 구동수단과, 상기 바퀴의 이동 방향을 조정하는 조향수단과, 상기 통로의 좌,우 방향 및전,후 방향에 위치하는 구조물을 감지하여, 이 신호를 상기 구동수단 및 조향수단에 전달하는 센싱수단을 구비한 것이 바람직하다.

상기 복수개의 바퀴는, 상기 캐리어의 전진 방향에 배열된 적어도 1개 이상의 제1군의 바퀴와, 상기 캐리어의 후진 방향에 배열된 적어도 1개 이상의 제2군의 바퀴를 구비하고, 상기 구동수단은, 상기 제1,2군의 바퀴 중에서 하나의 군의 바퀴를 구동시키는 구동모터를 구비하며, 상기 조향수단은, 상기 제1군의 바퀴를 동시에 동작시키는 제1 조향모터와, 상기 제2군의 바퀴를 동시에 동작시키는 제2 조향모터를 구비한 것이 바람직하다.

상기 센싱수단은, 상기 캐리어의 좌,우측에 설치되어 상기 통로의 좌,우측에 위치하는 구조물과의 거리를 각각 측정하는 복수개의 제1 거리측정센서와, 상기 캐리어의 전,후방에 설치되어 전후방에 위치한 구조물과의 거리를 각각 측정하는 복수개의 제2 거리측정센서를 구비한 것이 바람직하다.

상기 구동수단은, 상기 제1,2 거리측정센서의 신호를 받아서 이 신호에 따라 캐리어를 이동시킴으로써, 정확한 용접부위에 상기 용접로봇이 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 조향수단은, 상기 제1,2 거리측정센서의 신호를 받아서 이 신호에 대응하는 각도로 상기 바퀴를 전후진 방향에 대하여 일정각도만큼 회동시킴으로써, 상기 캐리어가 구조물에 간섭되지 않고 통로를 이동하도록 된 것이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 자동 용접 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 실시예에 따른 자동 용접 장치가 용접 구조물의 내부에서 작동되는 상태를 도시한 것이고, 도 3 및 도 4는 본 실시예에 따른 자동 용접 장치의 측면도 및 평면도이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 자동 용접 장치는, 용접로봇(10)을 탑재하고 용접 구조물(100)상을 이동하여 상기 용접로봇(10)을 용접을 원하는 보강용 부재(105) 사이에 형성된 통로(107)에 위치시키는 용접본체(20)와, 상기 용접로봇(10)을 용접본체(20)로부터 통로(107)에 내려놓거나 통로(107)상에 위치하는 용접로봇(10)을 용접본체(20)에 탑재시키는 착탈수단(후술함)과, 상기 통로(107)상에 위치한 용접로봇(10)을 용접부위(108)로 정확하게 이동시켜서 용접로봇이 용접을 행할 수 있도록 하는 캐리어(70)를 구비한다.

상기 용접 로봇(10)은 다양한 형상의 용접 구조물의 용접부위를 용접할 수 있도록, 용접과 관련된 장비를 장착하고 용접 가능한 동작을 수행할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 용접본체(20)는 크롤러(crawer) 장치에 의하여 구동되는 것이 바람직하다. 즉 도시된 바와 같이, 적어도 1개가 구동모터(미도시)에 의하여 회전되는 스프라켓(23)을 앞뒤로 설치하고, 이 스프라켓(23)을 상호 연결하는 2개의 무한 궤도(21)를 감은 다음에, 상기 2개의 무한 궤도(21)에 의하여 지지되는 플레이트(25)를 마련한다. 따라서 상기 스프라켓(23)의 회전에 의하여 용접본체(20)가 전진 또는 후진된다. 상기 용접본체(20)를 구동하기 위하여 이와 같이 굴곡이 심한 지면에서도 달릴 수 있는 크롤러 장치는 사용함으로써,용접본체(20)가 도2에 도시된 바와 같은 불규칙한 형상으로 설치된 조립 구조물의 상부를 따라 이동될 수 있게 된다.

상기 착탈수단은 용접본체(20)의 전진 방향의 단부에 설치되어서 상기 용접로봇(10)을 클림핑하는 클리퍼(50)와, 상기 클리퍼(50)를 상하로 이동시키는 리프터(60)를 구비한다.

상기 클리퍼(50)는 소정의 구동수단에 의하여 용접로봇(10)을 클램핑하거나 클램핑을 해제함으로써, 상기 용접로봇(10)이 용접본체(20)에 장착되거나 분리될 수 있게 한다. 이러한 클리퍼(50)를 구성하기 위하여 공지의 여러 가지 방법이 사용될 수 있는데, 그 일 예가 도 4의 우측에 도시되어 있다. 즉 클리퍼(50)는 구동모터(51)와 상기 구동모터(51)의 축에 연결된 피니언(52)과, 상기 피니언(52)에 연동되어 직선운동하는 랙부재(53)와, 상기 랙부재(53)에 연동되어 상대 운동함으로써 그 사이에 개재되는 용접로봇(10)을 압착하거나(클램핑) 비압착하는(클램핑 해제) 2개의 핸드부재(54)를 구비한다.

그리고 상기 리프터(60) 또한 여러 가지 방법으로 구동될 수 있는데, 도 2 내지 도 3에서는 상기 리프터(60)가 호이스트(hoist) 장치에 의하여 구동되는 것이 도시되어 있다. 즉 리프터(60)는, 용접본체(20)에 대하여 고정 설치되고 수직 방향으로 연장되는 가이드부재(62)와, 상기 가이드부재(62)에 의하여 가이드되어 수직이동되고 이 수직이동을 클리퍼(50)에 전달하는 수직이동부재(66)와, 소정의 모터(미도시)에 의하여 회전되는 스프라켓(63)과, 상기 스프라켓(63)의 운동을 수직이동부재(66)에 전달하는 체인 또는 벨트(64)를 구비한다.

상기 용접로봇(10)이 리프터(60)에 의하여 구조물의 통로(107)에 정확히 그리고 편리하게 놓여지도록 하기 위하여, 수평이동수단과 회동수단이 마련되는 것이 바람직하다.

상기 회동수단은 도 5에서 보는 바와 같이, 용접본체(20)에 대하여 클리퍼(50)를 소정각도 만큼 회동시킴으로써, 용접본체(20)의 전면부에 위치한 통로(107a) 뿐만 아니라 측면부에 위치한 통로(107b)(도 5)에도 용접로봇(10)이 놓일 수 있도록 하여 작업의 효율성이 제고될 수 있다. 상기 회동수단은 수평이동부재(32; 후술함)에 설치된 회동 수단의 구동모터(40)와, 일측이 상기 회동 수단의 구동 모터(40)의 축에 힌지 결합되고 타측이 상기 리프터(60)의 가이드부재(62)에 결합된 회전부재(42)를 구비한다. 따라서 회동 수단의 구동 모터(40)에 의하여 회전부재(42)가 회전하면, 이 회전운동이 가이드부재(62) 및 수직이동부재(66)를 통하여 리프터(60)에 전달된다.

그리고 상기 수평이동수단은 용접본체(20)에 대하여 클리퍼(50)를 수평방향으로 소정거리만큼 이동시킴으로써, 클리퍼(50)가 용접본체(20)의 단부에 걸리지 않고 상하운동할 수 있도록 함과 동시에, 통로(107)의 상부에 용접로봇(10)이 정확히 위치되도록 한다. 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이 상기 수평이동수단은, 용접본체(20)의 플레이트(25) 상면에 수평방향으로 설치된 평행하게 설치된 2개의 리니어 모션 가이드(34)와, 상기 가이드(34)상에서 슬라이딩되며 상기 회동수단의 회전부재(42)에 연결된 수평이동부재(32)와, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 수평이동부재(32)에 고정설치된 수평 이동 수단의 구동 모터(30)와, 상기 수평 이동 수단의구동 모터(30)의 축(31)에 의하여 회전되는 피니언(38)과, 일측이 상기 피니언(38)과 맞물리고 타측이 상기 가이드(34)에 맞물려서 수평이동되고 상기 수평이동부재(32)에 고정설치된 랙(37)을 구비한다. 따라서 상기 수평 이동 수단의 구동 모터(30)의 회전운동이 랙-피니언 수단(36)에 의하여 수평이동부재(32)의 수평운동으로 전환되고, 이 수평이동부재(32) 수평운동이 회전부재(42), 가이드부재(62) 및 수직이동부재(66)를 통하여 클리퍼(50)로 전달된다.

상기 용접로봇(10)의 하부에는 캐리어(70)가 설치되어서, 이 캐리어(70)에 의하여 용접로봇(10)이 구조물의 통로(107)을 이동하여 결국 용접부위(108)에 도달한다.

도 7은 편의상 용접로봇(10)의 도시가 생략된 캐리어(70)의 평면도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7의 캐리어를 "A" 및 "B" 방향에서 본 도면이다.

도시된 바와 같이, 상기 캐리어(70)는 용접로봇이 장착되는 지지플레이트(72)와, 상기 지지플레이트(72) 하부에 부착된 복수개의 바퀴(74,75,76)를 구비한다. 도시된 실시예에서는, 캐리어(70)의 전진 방향(A)에 1개의 바퀴(76; 제1군의 바퀴)가 설치되고, 캐리어(70)의 후진 방향(B)에 2개의 바퀴(74,75; 제2군의 바퀴)가 배열된다. 그러나 도시되지 않았지만, 상기 캐리어(70)의 전진 방향(A)에 2개의 바퀴가 설치된 것을 구비하는 것도 당연히 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

상기 복수개의 바퀴를 회전시켜서 캐리어(70)를 전진 또는 후진시키는 구동수단으로서, 도 8b에서 보는 바와 같이 상기 제2군의 2개의 바퀴(74,75)를 각각 회동시키는 2개의 구동모터(77a,77b)가 마련되는 것으로 충분하다.

상기 캐리어(70)의 이동방향을 조정하는 조향수단으로서, 제1군의 바퀴(76)를 동작시키는 제1 조향모터(78)와, 제2군의 바퀴(74,75)를 동작시키는 제2 조향모터(79)를 구비한다.

도 8a에서 보는 바와 같이, 상기 제1 조향모터(78)는 하우징수단(78c)등에 의하여 지지플레이트(72)의 전방 가장자리에 고정되고, 상기 제 1 조향 모터(78)에 의하여 회전되는 샤프트(78b) 및 이 샤프트(78b)의 선단에 마련된 풀리(78a)가 지지플레이트(72)의 상부로 돌출 설치되어서, 거기에 벨트(78d)의 일측이 감겨진다. 한편 상기 제 1 군의 바퀴(76)의 중심에는 횡방향의 로드(76b)가 고정 설치되고, 상기 제 1 군의 바퀴(76)의 상부에는 벨트(78d)의 타측이 감겨지는 풀리(76a)가 마련된다. 그리고 도 8a의 중간부에 도시된 바와 같은 연결수단(76c; 예를 들면 감속기등이 마련되어 있다)에 의하여 상기 로드(76b)와 풀리(76a)가 연동가능하도록 구성된다.

도 8b에는 제2군의 바퀴(74,75)를 구동시키는 제2 조향모터(79)가 도시되어 있다. 상기 제2 조향모터(79)는 소정의 하우징수단(79c) 등에 의하여 지지플레이트(72)의 후방 중앙에 고정 설치된다. 그리고 상기 제 2 조향 모터(79)에 의하여 회전되는 샤프트(79b) 및 이 샤프트(79b)의 선단에 설치되는 풀리(79a)가 마련된다. 그리고 이 풀리(79a)는 2개의 벨트(79d,79e)가 동시에 감길 수 있도록 구성된다. 한편 상기 제 1 조향 모터(79)의 양측에 설치된 제 2 군의 바퀴(74,75)의 중앙에는 로드(74b,75b)가 각각 마련되고, 제 2 군의 바퀴(74,75)의상측에는 상기 벨트(79d,79e)가 각각 감겨지는 풀리(74a,75a)가 각각 마련된다. 상기 풀리(74a,75a)와 로드(74b,75b)는 소정의 연결수단(74c,75c; 예를 들면 감속기가 마련되어 있다)에 의하여 회동될 수 있도록 구성된다.

이와 같이 상기 제2 조향모터(79)의 모터풀리(79a)와 상기 제2군의 2개의 바퀴(74,75)에 설치된 풀리(74a,75a)가 벨트(79d,79e)에 의하여 연결되어 있으므로, 상기 2개의 제 2 군의 바퀴(74,75)가 동일한 각도로 동시에 조향될 수 있게 된다.

캐리어(70)에는 상기 구동수단과 조향수단의 동작을 제어하는 신호를 발생하는 센싱수단이 설치되는 것이 바람직하다. 도 7에 도시된 바와 같이 이 센싱수단은, 캐리어(70)의 지지플레이트(72)의 좌측 및 우측에 설치되어서 캐리어(70)가 이동하는 통로(107)의 좌,우측에 위치하는 구조물과의 거리를 각각 측정하는 2개씩의 제1 거리측정센서(81,82)와, 도 8a 및, 도 8b 에 도시된 바와 같이 캐리어(70)의 지지플레이트(72)의 전,후방에 위치되어 상기 통로(107)의 전후방에 위치된 구조물과의 거리를 각각 측정하는 2개의 제2 거리측정센서(83,84)를 구비한다.

따라서 상기 제1,2 거리측정 센서(81,82,83,84)에서 감지하여 발생된 신호에 따라 제 2 군의 바퀴(74,75)를 구동하는 상기 구동모터(77a,77b)가 제어된다. 이에 따라 캐리어(70)가 전진 또는 후진됨으로써, 캐리어(70)에 탑재된 용접로봇(10)이 용접을 요하는 구조물의 정확한 용접부위(108)에 위치되도록 한다.

또한 상기 조향수단은 상기 제1,2 거리측정센서(81,82,83,84)에서 감지된 신호를 받아서, 이 신호에 대응하는 각도로 상기 바퀴(전진시에는 제1군의 바퀴(76), 후진시에는 제2군의 바퀴(74,75))를 전후진 방향에 대하여 소정의 각도만큼 각각회동시킨다. 따라서 이에 의하여 상기 캐리어(70)가 통로(107)의 좌우측에 위치한 구조물에 부딪히지 않고 이동될 수 있게 된다.

한편 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 용접 본체(20)에는 중앙 제어기(92), 용접 제어기(94) 및 케이블 장치(96)가 탑재되어서, 용접 본체(20)와 함께 구조물의 내부로 이동한다.

상기 중앙 제어기(92)는 용접본체(20)의 크롤러 장치, 장착수단의 클리퍼(50) 및 리프터(60), 상기 리프터의 회동수단과 수평이동수단 및 캐리어(70)의 구동수단과 조향수단 등의 동작 프로세서를 제어하는 기능을 수행한다.

그리고 상기 용접 제어기(94)는 용접위치에 도달한 용접로봇(10)이 실제로 구조물의 용접을 행하는 경우에 용접과 관련된 제어 즉 용접전압 및 전류 등의 제어를 행하게 된다.

상기 케이블 장치(96)는 외부전원 및 상기 각부의 장치, 센서(81,82,83,84)와 중앙제어기(92) 및 용접제어기(94) 사이에 연결되는 전선이나 신호선을 연결시키는 케이블을 처리하는 곳이다.

이하에서 상기와 같은 구성을 구비한 본 실시예에 따른 자동 용접 장치의 작용을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 용접 장치에 의하여 용접되는 선체 조립 구조물중 용접 구조물(100)의 일예에 대한 내부 사시도이다. 도시된 바와 같이 선체의 외판(106)에는 복수개의 보강용 부재(105)가 소정의 간격을 두고 직립 설치되어서 용접로봇이 이동할 수 있는 통로(107)를 형성하고, 외판(106)의 일단 또는 양단에는플로어(101)가 수직방향으로 결합된다. 또한 플로어(101)의 내측에는 여러 가지 부품(102,103)들이 결합될 수 있다. 이러한 선체 구조물을 이루는 복수개의 부품들은 용접에 의하여 고정되는데, 특히 외판(106)과 플로어가 만나는 부분(즉, 용접 부위(108))의 내측면에는 용접 작업자가 접근하기 어려우므로, 본 실시예에 따른 자동 용접 장치를 사용하게 된다. 그러나 도 1에 도시된 구조물은 본 발명의 자동 용접 장치가 적용될 수 있는 여러 가지 용접 구조물 중 하나의 예에 불과하다는 것을 주의하여야 한다.

본 실시예에 따른 자동 용접 장치가 도 1의 구조물에 적용되어 용접을 수행하는 상태를 도시한 도 2을 참조하면, 용접본체(20)가 복수개의 보강용 부재(105)의 상부를 횡단하여 용접 부위(108)의 최초 용접 위치(도2의 최우측에 위치한 통로(107)와 연결된 위치)로 접근한다. 따라서 본 실시예의 용접 장치는 도 9와 같은 상태에 위치하게 된다. 이 경우에 상기 용접본체(20)의 무한 궤도(21)는 보강용 부재(105)의 상면에서 전복되지 않고 안정적으로 이동될 수 있을 정도의 길이(예를 들면 보강용 부재(105) 사이의 간격의 2배 이상)를 가지게 된다.

이와 같이 용접본체가 소정의 위치에 도달하면, 상기 수평이동수단의 구동 모터(30)가 작동하여 수평이동부재(32)를 용접본체(20)의 전방으로 이동시킴으로써, 결국 도 4에서 상술한 바와 같은 작동을 통하여 클리퍼(50) 및 상기 클리퍼(50)에 클램핑된 용접로봇(10)이 용접본체(20)로부터 전방으로 소정 길이만큼 돌출되어서, 용접을 요하는 구조물에 연결된 최초의 통로(107)의 상부에 정확히 위치되어서, 도 10에 도시된 상태로 된다.

그 다음에 리프터(60)의 스프라켓(63)에 걸린 체인(64)이 풀어짐으로써, 클리퍼(50)가 가이드부재(62)를 따라 하강한다. 따라서 용접로봇(10)의 하부에 장착된 캐리어(70)가 상기 통로(107)에 놓여져서 도 11에 도시된 상태로 된다. 그 다음에 클리퍼(50)가 클리핑을 해제함으로써, 용접로봇(10)이 용접본체(20)로부터 분리되어 캐리어(70)가 통로를 따라 자유롭게 이동할 수 있게 된다.

그리고 캐리어(70)의 구동수단에 의하여 제2군의 바퀴(74,75)가 일측으로 구동되어서, 캐리어(70)가 상기 통로(107)를 따라 전진하게 된다. 이 동안에 제1,2 거리측정센서(81,82,83,84)에 의하여 통로(107)의 주위에 설치된 구조물이 감지되고, 이 감지신호가 중앙제어기(92)를 통하여 상기 조향수단에 전송된다. 따라서 제1 조향모터(78)은 제1군의 바퀴(76)를 전진 방향(A)에 대하여 소정 각도로 틀어서, 상기 캐리어(70)가 주위의 구조물에 부딪히지 않고 통로(107)를 따라 이동될 수 있도록 한다. 도면에서는 보강용 부재(105) 사이에 형성된 통로(107)가 직선으로 되어 있으나, 상기 통로가 직선이 아니고 복잡하게 형성된 경우에도 이와 같은 감지수단 및 조향수단에 의하여 정확하게 이동될 수 있다.

상기 캐리어(70) 및 용접로봇(10)이 통로(107)의 단부에 도달하여 용접부위(108)에 접근하면, 상기 캐리어의 전방에 설치된 거리측정센서(83)가 이를 감지하여 신호를 발생하고, 이 신호를 받은 구동수단의 구동 모터(77a,77b)가 작동을 중지함으로써, 정확한 용접부위(108)에 용접로봇(10)이 위치되도록 할 수 있다.

이와 같이 용접로봇(10)이 용접부위(108)에 정확히 위치되면, 용접 제어기(94)가 용접 로봇에 소정의 용접 신호를 전달함으로써 용접이 수행된다. 용접 공정이 완료되면, 구동수단의 구동 모터(77a,77b)가 작동하여 캐리어(70)가 후진하게 된다. 후진시에도 상술한 전진시와 마찬가지로 상기 거리측정센서 및 조향수단의 도움을 받아 캐리어(70)가 통로상을 정확하게 이동한다. 이 경우에 상기 제2 조향모터(79)는 2개의 제 2 군의 바퀴(74,75)를 동시에 조향한다.

상기 캐리어(70)가 후진을 계속하여 용접본체(20)에 접근하면, 캐리어(70)의 후방에 설치된 거리측정센서(84)가 상기 클리퍼(50)를 감지함으로써, 구동모터(77a,77b)가 작동을 중지하여 용접로봇(10)이 정확한 클램핑 위치에 도달하게 된다. 그러면 클리퍼(50)가 용접로봇(10)을 클램핑하고, 리프터(60)의 구동모터(미도시)가 작동하여 스프라켓(63)을 회전시킴으로써 클리퍼(50) 및 용접로봇(10)을 상승시켜 원래의 상태로 복귀된다.

그 다음에 인접된 다른 용접부위(108a)를 용접하기 위해서, 용접본체(20)가 후퇴하여 인접한 통로(107c)상에 용접로봇(10)이 위치되도록 한 다음에, 상술한 작용이 반복적으로 수행된다.

한편 도 5에 도시된 바와 같이 상기 회동수단에 의하여 클리퍼(50)를 90 도 정도로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킴으로써, 용접로봇(10)이 상기 인접된 통로(107a,107b)에 위치되도록 할 수도 있다. 즉 용접본체(10)를 이동시키지 않고도 2개의 인접된 통로(107a,107b)상에 각각 연결된 용접구조물의 용접을 행할 수 있다는 특징이 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 자동 용접 장치는 개방형 구조물 뿐만이 아니라 작업자가 접근하기 어려운 밀폐형 구조물 내부의 용접을 자동적으로 행할 수 있으므로, 생산성이 향상될 뿐만이 아니라 용접 작업의 신뢰성을 현저하게 증진시킬 수 있다는 이점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예을 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명의 기술적 범위내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변형가능함은 물론이다.

Claims (11)

1. (정정) 밀폐형 또는 개방형 조립 구조물의 내부의 용접부위(108)에 용접로봇(10)을 이동시켜서 그 용접부위(108)를 자동 용접하기 위한 것으로서,

   상기 용접로봇(10)을 탑재하고 불균일한 용접 구조물(100)상을 이동하여 상기 용접로봇(10)을 상기 용접부위(108)로 통하는 통로(107)상에 선택적으로 위치시키는 용접본체(20)와,

   상기 용접로봇(10)을 상기 용접본체(20)로부터 상기 통로(107)에 내려놓거나, 상기 통로(107)상에 위치한 용접로봇(10)을 상기 용접본체(20)에 탑재시키는 착탈수단과,

   상기 용접로봇(10)을 상기 통로(107)를 따라 이동시킴으로써 상기 용접로봇(10)을 상기 통로상의 용접부위(108)로 정확히 위치시키는 캐리어(70)와,

   상기 용접본체(20), 착탈수단 및, 캐리어(70)의 구동을 제어하는 중앙제어기(92)와,

   상기 용접로봇(10)의 용접동작을 제어하는 용접제어기(94)를 구비한 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용접본체(20)는,

   구동모터에 의하여 회전하는 소정 길이의 무한 궤도(21)를 가지는 크롤러 장치에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
3. 제1항에 있어서,

   착탈수단은,

   상기 용접본체(20)의 일측에 설치되고, 상기 용접로봇(10)을 클림핑하는 클리퍼(50)와,

   상기 클리퍼(50)를 상하로 이동시키는 리프터(60)를 구비한 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 클리퍼(50)를 상기 용접본체(20)의 일측을 중심으로 하여 소정 각도만큼 회동시키는 회동수단이 더 마련된 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 클리퍼(50)를 상기 용접본체(20)에 대하여 수평방향으로 소정거리만큼 이동시키는 수평이동수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 수평이동수단은,

   상기 용접본체(20)에 대하여 수평이동 가능하도록 설치되고, 그 일측이 상기 클리퍼(50)에 연결된 수평이동부재(32)와,

   수평 이동 수단의 구동모터(30)의 회전운동을 상기 수평이동부재(32)의 직선운동으로 변환시키는 랙-피니언 수단(36)을 구비한 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 캐리어(70)는,

   상기 용접로봇(10)을 지지하는 지지플레이트(72) 및 상기 지지플레이트(72)의 하부에 설치된 복수개의 바퀴를 구비하고,

   상기 복수개의 바퀴를 구동시키는 구동수단과,

   상기 복수개의 바퀴의 이동 방향을 조정하는 조향수단과,

   상기 통로(107)의 좌,우 방향 및 전,후 방향에 위치하는 구조물을 감지하여, 이 신호를 상기 구동수단 및 조향수단에 전달하는 센싱수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 복수개의 바퀴는, 상기 캐리어(70)의 전진 방향에 배열된 1 개의 제1군의 바퀴(76)와, 상기 캐리어(70)의 후진 방향에 배열된 2 개의 제2군의 바퀴(74,75)를 구비하고,

   상기 구동수단은, 상기 제1,2군의 바퀴(74,75,76) 중에서 하나의 군의 바퀴를 구동시키는 구동모터(77a,77b)를 구비하며,

   상기 조향수단은, 상기 제1군의 바퀴(76)를 동시에 동작시키는 제 1 조향모터(78)와, 상기 제 2 군의 바퀴(74,75)를 동시에 동작시키는 제 2 조향모터(79)를 구비한 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 센싱수단은,

   상기 캐리어(70)의 좌,우측에 설치되어 상기 통로의 좌,우측에 위치하는 구조물과의 거리를 각각 측정하는 복수개의 제1 거리측정센서(81,82)와,

   상기 캐리어(70)의 전,후방에 설치되어 전후방에 위치한 구조물과의 거리를 각각 측정하는 복수개의 제2 거리측정센서(83,84)를 구비한 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 구동수단은,

    상기 제1,2 거리측정센서(81,82,83,84)의 신호를 받아서 이 신호에 따라 캐리어(70)를 이동시킴으로써, 정확한 용접부위(108)에 상기 용접로봇(10)이 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 조향수단은,

    상기 제1,2 거리측정센서(81,82,83,84)의 신호를 받아서 이 신호에 대응하는 각도로 상기 바퀴(74,75,76)를 전후진 방향에 대하여 일정각도만큼 회동시킴으로써, 상기 캐리어(70)가 구조물에 간섭되지 않고 통로를 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 자동 용접 장치.