상기와 같은 목적을 성취하기 위해 본 발명에 따른 자동용접 주행장치는, 컴퓨터와 용접기 및 와이어공급장치에 연결되고서, 본체와, 이 본체에 설치된 모터 및 전동박스에 내장되는 주행모터, 상기 본체의 밑면에 설치되고서 주행모터에 연결되어 이 본체를 이동시키는 주행바퀴, 상기 본체의 한쪽 측면에 설치되어 이 본체가 수직한 모재를 따라 주행되도록 하는 한쌍의 안내롤러, 상기 본체의 상부에 구비되어 모재들에 불꽃을 방사하여 용접을 수행하는 토오치, 이 토오치를 유지하고 토오치의 작업각을 조절하는 토오치각조절장치, 상기 본체의 상부에 장착되고서 토오치각조절장치에 연결되며 상기 토오치를 이동시키도록 된 수평 및 수직이동부재, 상기 본체상에 장착되고서 제어반과 디스플레이를 갖춘 제어박스를 구비하는데, 상기 본체는 전류측정센서와, 속도감지센서, 전압측정센서, 구멍인식센서 및, 정지센서를 추가로 구비함과 더불어, 상기 제어박스는 각각의 센서로부터 신호를 받아들여 컴퓨터로 전달하고 역으로 이 컴퓨터로부터 명령을 전달받는 양방향 통신이 가능한 마이크로 프로세서를 추가로 구비하고 있다.
또한, 본 발명은 용접조건을 데이터베이스로 하여 축적하고서 이에 기초하여 용접을 행하는 용접방법에 있어서, 상기 데이터베이스에서 작업자가 용접조건을 선택하고, 컴퓨터가 이를 양방향 통신이 가능한 마이크로프로세서를 통해 자동용접 주행장치의 제어박스로 전송하는 단계와; 전송되어 설정된 용접조건에 따라 상기 제어박스가 주행장치를 제어하고 이 주행장치가 용접작업을 실시하는 단계; 상기 제어박스가 용접작업 중에 각 센서로부터 획득되는 용접속도와 계측전류 및 전압 등의 데이터를 양방향 통신이 가능한 마이크로프로세서를 통해 컴퓨터로 전송하고, 이 컴퓨터는 전송된 데이터를 임시로 저장하는 단계; 상기 컴퓨터는 연속적으로 획득되는 데이터들을 기초로 하여 실시간으로 표와 그래프를 작성하는 단계; 상기 주행장치의 정지센서에 의해 용접끝점이 인식될 때, 자동으로 주행장치가 용접을 정지하는 단계; 용접이 종료된 후에 상기 컴퓨터가 최종으로 작성된 표와 그래프를 저장하고서 각 데이터의 평균값들을 산출 및 저장하고, 작업자가 임시로 저장된 데이터들은 삭제하는 단계; 상기 컴퓨터가 저장된 데이터들을 이용하여 자동적으로 생산보고서를 작성 및 축적하는 단계;로 이루어진다.
이하, 본 발명은 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 자동용접 주행장치를 이용한 용접시스템의 개략적인 개념도로서, 이 자동용접 주행장치(100)는 컴퓨터(200)와 용접기(300) 및 와이어공급장치(400)에 연결되는데, 본 발명에서는 주로 상기 주행장치(100)의 자동화와, 이 자동화된 주행장치(100) 및 컴퓨터(200) 사이의 양방향 통신을 통한 용접작업을 주요 특징으로 하기 때문에, 상기 용접기(300) 및 와이어공급장치(400)에 대한 상세한 설명은 생략하지만, 전류와 전압을 공급하는 용접기(300)와 모재의 접합에 필요한 와이어를 공급하는 와이어공급장치(400)는 종래의 공지된 것을 사용할 수 있고, 이들은 주행장치(100)의 제어박스(19:도 2 및 도 3 참조)를 통해 제어될 수 있음을 밝혀둔다.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 자동용접 주행장치를 도시한 측면도와 배면도로서, 상기 주행장치(100)는 본체(10)와, 이 본체(10)의 앞쪽에 설치된 모터 및 전동박스(18)에 내장되는 주행모터(도시되지 않음), 상기 본체(10)의 밑면에 설치되고서 주행모터에 연결되어 이 본체(10)를 이동시키는 주행바퀴(11), 상기 본체(10)의 한쪽 측면에 설치되어 이 본체(10)가 수직한 제 2모재(102)를 따라 주행되도록 하는 한쌍의 안내롤러(13,13'), 본체(10)의 상부에 구비되어 모재들(101,102)의 접합부에 불꽃을 방사하여 용접을 수행하는 토오치(12), 이 토오치(12)를 유지하고 토오치(12)의 작업각을 조정하는 토오치각조절장치(14), 상기 본체(10)의 상부에 장착되고서 토오치각조절장치(14)에 연결되며 토오치(12)를 실제로 이동시키도록 된 수평 및 수직이동부재(15,16)를 구비한다. 여기서, 상기 주행장치(100)는 도 2에서 오른쪽으로 전진주행하게 된다.
한편, 당해분야에서는 본 발명에 따른 상기 주행장치(100)와 유사한 주행장치들이, 예컨대 국내 공개실용신안공보 제99-40528호 및 동 제99-40529호와 같은 문헌으로 이미 공지되어 있는 바, 이들 문헌에서 설명된 동일한 부품들에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 주행장치(100)의 본체(10)에는 전류측정센서(20)와, 속도감지센서(30), 전압측정센서(40), 구멍인식센서(50), 정지센서(60) 등 다양한 데이터를 얻기 위한 다수의 센서를 추가로 구비하고 있는 바, 상기 전류측정센서(20:도 3에서 이점쇄선으로 개략적으로 도시되어 있음)는 홀센서(Hall-sensor)로서 상기 본체(10)의 한쪽 측면에 연결되어 있는 별도의 브라켓(17)상에 설치되어 용접 중의 전류를 감지하고, 상기 속도감지센서(30)는 모터 및 전동박스(18)내에 내장되는 엔코더(도시되지 않음)를 이용하여 주행장치(100)의 주행속도를 감지함으로써 궁극적으로 용접속도를 계산할 수 있게 되고, 상기 구멍인식센서(50)와 정지센서(60)는 근접센서로서, 구멍인식센서(50)는 본체(10)의 한쪽 측면의 하부에 설치되는 반면, 정지센서(60)는 본체(10)의 앞쪽에 설치된 별도의 브라켓(17')상에 장착되되, 이들 센서(50,60)는 상기 제 2모재(102)쪽을 향하도록 설치되어서 구멍(500:도 1 참조)이나, 재용접시작점(600), 용접끝점(700) 등의 위치를 감지할 수 있게 된다. 이들 센서(20,30,50,60)는 이미 널리 공지되어 있는 부품으로 시중에서 구입할 수 있다.
상기 전압측정센서(40)는 롤센서로서, 상기 본체(10)의 하부에 장착되되, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 전압검출을 위한 실제 롤센서(41)와, 이를 지지하는 롤지지부(42), 이 롤지지부(42)가 관통되도록 수용하는 홀더(43), 롤지지부(42)와 홀더(43) 사이에 삽입되어 구동시 완충작용을 하도록 된 스프링(44) 및, 상기 홀더(43)를 덮어씌우면서 본체(10)에 연결시키는 커버(45)를 구비한다. 이 전압측정센서(40)는 용접작업시 데이터베이스에 전압에 대한 정보를 축적하기 위해 전압을 측정하는 것으로, 양극(陽極)의 검출전원은 토오치(12)와 연결되고 음극의 검출전원은 상기 롤센서(41)에 연결되어서, 보다 실제적인 아크전압을 측정할 수 있는 장점이 있다.
상기 주행장치(100)는 전술된 센서들(20,30,40,50,60)로부터 신호를 받아들여 상기 컴퓨터(200)로 데이터를 전달하고, 역으로 컴퓨터(200)로부터 명령을 전달받는 양방향 통신이 가능한 마이크로 프로세서(도시되지 않음)를 추가로 갖춘 제어박스(19)를 본체(10)의 앞쪽에 구비하고 있다. 또한, 이 제어박스(19)의 상부표면에는 작업자가 직접 용접에 관한 설정조건을 수정할 수 있도록 된 제어반과 액정디스플레이(LCD)가 설치되어 있다(도시되지 않음).
한편, 컴퓨터(200)로부터의 디지털 신호가 RS422 통신이 가능한 마이크로프로세서를 통해 주행장치(100)의 제어박스(19)에 전달되거나, 작업자가 직접 제어박스(19)에 있는 제어반에 토오치(12)의 작업각을 입력하면, 토오치각조절장치(14)의 모터(141)와 포텐셔미터(potentiometer:142)에 의하여 토오치(12)의 작업각이 전달된 명령에 따라 조절된다. 즉, 이 토오치각조절장치(14)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 모터(141)와, 이를 제어할 수 있는 포텐셔미터(142), 이들을 서로 연결시키는 적어도 한쌍의 스퍼어기어(143)와 워엄기어(144), 이 워엄기어(144)에 고정되면서 토오치(12)와 결합되는 회전축(145) 등을 구비한다. 따라서, 상기 컴퓨터(200)로부터의 통신에 의해, 또는 직접 작업자에 의해 제어박스(19)로 입력된 설정값이 포텐셔미터(142)로 전달되고, 이로부터의 전기신호에 의해 상기 모터(141)가 회전하게 되면서 스퍼어기어(143)들이 회전하게 된다. 이어서, 한쪽 스퍼어기어와 동축상에 있는 워엄기어(144)가 회전하면 이에 고정된 상기 회전축(145)이 선회하여서 이 회전축(145)에 결합된 토오치(12)의 각도가 조정되는 것이다.
또한, 본 발명은 전술된 자동용접 주행장치를 이용한 용접방법에 관한 것으로, 이를 도 6 및 도 7에 도시된 순서도를 참조로 하여 더욱 상세히 설명하자면, 먼저 작업자는 설정전류와, 요구각장, 사용와이어, 사용모재 등에 대한 데이터를 컴퓨터(200)에 입력하고 이에 대응되는 용접전압과, 용접속도, 작업각, 조준위치와 같은 용접조건의 값을 데이터베이스에서 검색하여, 이 표준용접조건을 출력한다(1단계). 이때, 용접조건을 수정할 데이터가 있으면 작업자가 이를 입력한 후에 이 수정된 용접조건과 표준용접조건 중에서 선택하면, 컴퓨터(200)는 이를 RS422 통신이 가능한 마이크로프로세서를 통해 주행장치(100)의 제어박스(19)로 전송한다(2단계). 또는, 작업자가 직접 용접조건을 제어박스(19)상의 액정디스플레이(LCD)와 제어반을 이용하여 입력할 수도 있다.
컴퓨터(200)로부터의 디지털 신호가 RS422 통신에 의해 주행장치(100)로 전달되면, 이 주행장치(100)가 작동을 시작하는데, 주행장치(100)의 제어박스(19)로 전송된 또는 직접 입력된 용접조건에 따라 용접을 시작하는 한편, 용접기(300)와 와이어공급장치(400)에도 신호가 전달되어 각각 전류와 와이어를 공급하게 된다.
여기서, 작업자는 미리 주행장치(100)의 본체(10)상에 있는 수평 및 수직이동부재(15,16)를 조정하여 토오치(12)의 방사구가 모재들(101,102)의 접합부 쪽으로 향하도록 위치시킨다. 이어서, 주행모터(도시되지 않음)의 작동에 따라 주행바퀴(11)가 회전하여서 상기 주행장치(100)는 이동하는데, 이 주행장치(100)는 한쌍의 안내롤러(13,13')에 의해 수직한 제 2모재(102)를 따라 주행하게 됨과 동시에, 그 바닥면에 부착되어 있는 영구자석(도시되지 않음)에 의해 수평한 제 1모재(101)로부터 이탈되지 않고서 주행하게 된다. 또한, 전술한 바와 같이 제어박스(19)에 설정된 토오치(12)의 작업각에 따라 토오치각조절장치(14)가 토오치(12)의 각도를 조정한 후에, 상기 토오치(12)가 모재들(101,102)에 불꽃을 방사하여 용접을 수행하게 된다(3단계).
용접 도중에, 주행장치(100)의 구멍인식센서(50)에 의해 구멍(500;도 1 참조)을 발견하게 되면, 설정조건에 따라 크레이터(crater)작업을 처리한 뒤에 용접을 자동으로 멈추면서 주행장치(100)의 최대속도로 이 구간을 지나가게 되는 바, 이는 도 8에 도시된 순서도에서와 같이 구멍인식센서(50)의 구멍시작과 구멍끝 입력에 의해 구멍(500)의 크기를 계산하고, 계산된 구멍(500)의 크기만큼 용접을 실행하지 않도록 되어 있다. 그 후에, 재용접시작점(600)에서 다시 자동으로 용접을 재실행하게 되는데, 이는 비용접구간의 갯수와는 상관이 없다. 또한, 작업자는 필요에 따라 작업조건을 수정하여 컴퓨터(200)와 제어박스(19) 사이의 실시간 통신으로 또는 직접 제어반에 입력할 수 있고, 주행장치(100)는 수정된 조건에 따라 용접작업을 변경하여 수행한다.
이와 같이 용접작업을 진행하는 중에, 도 9에 도시된 순서도에서와 같이 주행장치(100)의 제어박스(19)에서는 용접기(300)의 전류 및 전압과 함께 주행속도 및 작업각에 대한 펄스폭변조(pulse width modulation)값을 출력하는 한편, 각 센서(20,30,40,50)로부터 입력되는 정보에 의해 용접작업시 주행장치(100)의 속도와 계측전류 및 전압의 평균값을 계산하여 이를 RS422 통신이 가능한 마이크로프로세서를 통해 컴퓨터(200)로 전송하게 되고, 이 컴퓨터(200)는 전송된 데이터를 임시로 저장하게 된다(4단계). 그리고, 컴퓨터(200)는 연속적으로 획득되는 데이터들을 기초로 하여 실시간으로 표와 그래프를 작성하게 됨으로써, 진행중인 용접작업의 상태를 작업자가 용이하게 알 수 있게 한다(5단계). 이때에도 작업자는 작업조건을 수정할 수 있다.
상기 주행장치(100)는 정지센서(60)에 의해 용접끝점(700)이 인식되면, 자동으로 동작을 정지하게 된다(6단계). 용접이 종료된 후에는 상기 컴퓨터(200)가 최종으로 작성된 표와 그래프를 저장하고서 각종 데이터의 평균값들을 산출 및 저장하게 되고, 작업자는 임시로 저장된 데이터들은 삭제한다(7단계).
이러한 용접작업이 완료된 후, 용접생산의 실적 및 차후의 공정관리를 위해 상기 컴퓨터(200)가 최종적으로 저장된 데이터들을 이용하여 자동적으로 생산보고서를 작성하는데(8단계), 이는 도 10에 도시된 개념도에서와 같이 용접작업시 요구되거나 작성된 표들을 작업데이터 테이블로 작성하여 이를 일별이나, 주별, 월별, 또는 연별 생산보고서로 생성 및 축적할 수 있으며, 이러한 생산보고서에서는 기본적으로 일별 또는 월별에 따른 용접작업의 시간과 용접길이 및 와이어 소모량을 자동으로 계산하여 보여줄 수 있다.