KR101314257B1

KR101314257B1 - 용접로봇용 토치의 클리닝 장치

Info

Publication number: KR101314257B1
Application number: KR1020130032653A
Authority: KR
Inventors: 김영수
Original assignee: 김영수
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-10-02

Abstract

본 발명은 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 관한 것으로서, 일정 높이에 위치되는 내부가 빈 함체(10)에 용접와이어(72)의 일단을 절단하는 와이어컷팅부(20)와 토치(70)의 노즐(71) 셋 포인트 체크가 이루어지도록 하는 노즐티칭부(30)와 함께 상기 노즐(71) 내측에 부착된 슬러그를 제거하는 로터리 클리닝부(40)와 슬러그가 제거된 상기 노즐(71)에 슬러그의 부착이 방지되게 슬러그 부착 방지액이 도포되게 하는 슬러그 부착 방지액 공급부(50)와 용접가스의 가스압력을 체크하는 가스압력 체크부(60)를 인접하는 위치에 구비되도록 하여 용접을 수행하면서 토치(70)의 노즐(71)을 점검하기 위한 과정에서 용접로봇에 의한 토치(70)의 이송거리를 최대한 짧게 형성되도록 하여 좀더 빠르고 정확한 점검과 용접 작업 효율성이 보다 향상되도록 하는데 특징이 있다.

Description

용접로봇용 토치의 클리닝 장치{Nozzle cleaning device of torch of a welding robot}

본 발명은 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇용접기의 용접토치를 일정 주기에 일정 위치에서 클리닝이 수행되면서 노즐 와이어의 원점 티칭이 정확하게 수행되도록 하여 안정되게 용접작업이 이루어질 수 있도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접로봇에 의한 용접은 토치에 용접용 와이어가 연속적으로 공급되게 하면서 가열, 용융에 의해 금속간 서로 결합되도록 하는 금속접합방법이다.

용접 시 토치를 통해서는 용접용 와이어가 인출되게 하는 동시에 불활성가스(아르곤, 헬륨 등) 또는 활성가스(CO2)를 보호가스로 하여 용접이 수행될 수 있도록 하고 있다.

용접이 지속적으로 수행되면서 토치의 노즐에는 보호가스가 지나는 통로에 스패터(spatter) 및 이물질들이 부착되어 가스의 공급에 지장을 주게 될 뿐만 아니라 용접 시 가스 공급량의 부족과 편중 공급됨에 의해 용접부에 기포를 발생시키기도 하고, 와이어의 단부에서는 녹은 와이어들이 엉기면서 뭉쳐져 용접불량을 발생시키기도 한다.

이에 종전에는 특허등록 제0876123호(2008.10.19.명칭:용접로봇용 토치 클리닝장치)와 실용신안등록 제0437616호(2007.12.06.명칭:용접로봇용 노즐클리닝장치) 외에 스패터를 제거하는 장치와 방법이 다양하게 제안되어 직접 현장에서 적용되고 있기도 하다.

하지만 종래기술에서는 용접와이어의 컷팅과 함께 물리적 또는 화학적 방법에 의해 스패터가 제거되도록 하고 있기는 하나 이들 각 기능 구성들의 작동성이 부정확하고, 클리닝 기능 외에 간헐적으로 실시되는 기능을 위한 구성들은 별도로 구비되도록 하고 있어 산재하는 다양한 기능 구성들에 의해 보다 넓은 작업 공간이 필요로 되는 비경제적인 단점이 있으며, 특히 화학적인 약품을 사용하는 경우에는 일정 위치에 배치한 약품용기에 토치가 잠겨지게 하는 방식을 주로 사용하고 있으므로 제거된 스패터나 이물질들의 처리와 함께 토치에 묻어있는 약품에 의해 작업 환경이 항상 오염되어 있게 되는 문제가 있다.

특허문헌 1 특허등록 제0876123호(2008.10.19.) 특허문헌 2 실용신안등록 제0437616호(2007.12.06.)

이에 본 발명은 종래의 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 산재해 있던 복수의 기능 구성들이 일정 거리를 이격시켜 구비되도록 하여 용접로봇의 자동 보수 및 관리를 위한 이동경로를 최대한 단축시킬 수 있도록 하고, 보수 및 관리에 소요되는 시간을 최소화하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 용접작업의 중단 시간을 최대한 단축시키면서 작업 효율을 보다 향상되도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

특히, 본 발명은 토치의 유지 보수 및 관리를 한 장소에서만 수행하도록 하여 작업 환경의 개선 및 공간 활용도를 극대화할 수 있도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위하여 본 발명은, 일정 높이에 위치되는 내부가 빈 함체의 일측에 고정되어 토치로부터 인출되는 용접와이어를 측면에서 압착 지지하면서 수평 이동하는 가동 나이프에 의해 상기 용접와이어 하단부의 일정 높이가 절단되도록 하는 와이어컷팅부; 상기 와이어컷팅부에서 용접와이어를 일부 절단한 상기 토치가 로딩되면서 수직으로 관통시킨 가이드홀(310)을 통해 용접와이어가 삽입되어 연결로드를 일정 압력으로 가압하도록 하고, 상기 연결로드에 의해 스위칭 단자가 작동 온 또는 오프되면서 셋 포인트 체크가 이루어지도록 하는 노즐티칭부를 포함하는 구성으로 이루어지도록 하는 것이 특징이다.

상기의 구성에서 상기 와이어컷팅부는 일단이 구동 실린더에 고정연결되는 고정블록, 상기 고정블록의 상향 개방되도록 한 슬라이드홈에 안치되어 상기 구동 실린더에 의해서 일정 길이를 슬라이드 왕복 이동하는 이동블록, 상기 고정블록의 선단측 상부면을 일정 사이즈와 깊이로서 하향 요입시킨 나이프 고정홈에 안착되면서 상기 고정블록의 클램핑홀측으로 일부가 돌출되도록 하는 고정 나이프, 선단측 단면은 상단부가 선단측으로 돌출되도록 하면서 하향의 후방으로 경사지는 형상이고, 후단측 단면은 선단측 단면과 동일한 단면을 이루게 하여 양측 단면이 상호 평행한 경사면으로 이루어지도록 하여 상기 이동블록의 선단측 상부면에 안착 고정되는 가동 나이프, 상기 가동 나이프의 상부면에 안치되면서 후방측 단면과 상기 이동블록의 후단면과의 사이에 탄설되는 완충 스프링에 의해서 탄력적으로 전후진하도록 구비되는 와이어 지지블록, 주연부가 상기 고정블록의 상단부측 외주면 단부를 따라 안치되면서 볼트 체결에 의해 고정되어 상기 고정블록의 내측에 수용되는 상기 이동블록과 상기 가동 나이프와 상기 와이어 지지블록과 상기 완충 스프링이 상향 이탈되지 않도록 하는 고정캡의 결합으로 이루어지는 구성이다.

그리고 상기 노즐티칭부는 중앙에 용접와이어의 두께보다는 크게 수직의 가이드홀을 형성하면서 플랜지면을 통해 상기 함체에 볼팅 체결되도록 하는 와이어 가이드, 가이드홀을 통해 삽입되는 용접와이어에 의해 가압되면서 승강 가능하게 연결로드가 삽입되는 연결홀더, 상기 연결로드의 가압력에 의해서 작동 온 또는 오프상태가 되게 하는 스위치의 작동 신호에 의해 토치 노즐의 셋 포인트를 체크하도록 하는 구성이다.

상기의 구성에서 상기 함체에는 모터에 의해 축회전하도록 구비되는 회전축, 상기 회전축의 상부측 외주면에 연결되어 일측으로부터 상기 회전축의 중심을 일정 직경으로 상향 관통되도록 한 에어홀을 통해 에어를 공급하여 상향 분사되도록 하는 축홀더, 상기 회전축의 상단에 고정 결합되어 상기 토치의 노즐 내주면에 부착된 슬러그를 제거하도록 상기 노즐에 삽입되는 복수의 돌기가 일정 각도에 일정 높로 상향 돌출되도록 형성하는 커터의 결합으로 구비되는 로터리 클리닝부가 결합되도록 하여 상기 회전축을 통해 에어가 분사되도록 하면서 상기 회전축 상단의 상기 커터의 회전에 의해서 상기 노즐 내부면에 부착된 슬러그가 제거되도록 한다.

상기의 구성에서 상기 함체에는 슬러그 부착 방지액을 분사하는 분사노즐, 상기 분사노즐이 하향 결합되면서 상기 함체의 상부면에 안착 결합되는 고정판, 외주면 하단이 상기 고정판의 내주면에 마춤결합되면서 내부의 일정 높이에는 중앙이 일정 직경으로 수직 관통되도록 한 가이드판이 일체로 고정되도록 하는 튐 방지관, 상기 가이드판의 상부에 안착되면서 내경이 상기 토치의 노즐 단부 외경보다 작게 형성되는 쿠션 재질의 노즐 안치구, 상기 노즐 안치구를 수용하면서 중앙에는 상기 토치의 노즐 단부 외경보다 크게 노즐 안치홈이 형성되도록 하여 상기 가이드판에 결합되는 노즐 가이드관의 결합으로 슬러그 부착 방지액 공급부가 구비되게 할 수가 있다.

특히 상기의 구성에서 상기 함체의 상부면에는 상기 토치의 노즐이 안치되는 안치구가 결합되고, 상기 안치구를 통해 상기 토치로부터 공급되는 용접가스는 가스배관을 통해서 유동되도록 하여 유동되는 가스의 압력을 가스압력계를 통해 체크하는 가스압력 체크부가 구비되게 하는 것도 바람직하다.

상기의 구성에 따른 본 발명의 용접로봇용 토치의 클리닝 장치는 일정 주기로 수행되는 용접와이어의 절단과 셋 포인트 티칭을 한 장소에서 토치의 이동 거리를 최대한 단축시키도록 하여 용접 중에 녹으면서 뭉쳐진 용접와이어의 단부를 정확하게 절단되도록 하면서 용접와이어의 셋 포인트를 정확히 체크할 수 있도록 하여 용접 불량이 방지되도록 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 토치 노즐에 부착된 슬러그의 제거와 함께 슬러그의 부착을 방지시키기 위한 슬러그 부착 방지액의 분사 및 토치 노즐에 공급되는 가스의 압력 체크를 한 장소에서 로봇에 의해 자동 수행될 수 있도록 하므로 용접 작업 효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있게 되는 동시에 작업 환경 개선과 공간 활용도를 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치를 예시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 와이어컷팅부를 예시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 와이어컷팅부의 분리 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 노즐티칭부를 예시한 반단면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 로터리 클리닝부를 예시한 반단면 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 슬러그 부착 방지액 공급부를 예시한 반단면 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 가스압력 체크부를 예시한 반단면 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 의해 토치로부터 인출된 와이어의 하단부를 절단시키는 구성을 예시한 작동상태도,
도 9는 본 발명의 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 따른 토치 노즐을 티칭하는 상태를 도시한 작동상태도,
도 10은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 로터리 클리닝부를 통한 슬러그 제거 작용을 도시한 사용상태도,
도 11은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 따른 용접가스의 압력을 체크하는 작용을 도시한 사용상태도.

이하, 상기한 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치를 예시한 사시도로서, 본 발명의 용접로봇용 토치의 클리닝 장치는 우선 일정한 높이로 구비되는 박스형상의 함체(10)에 와이어컷팅부(20)와 노즐티칭부(30)가 구비되도록 하면서 함체(10)의 상부에는 로터리 클리닝부(40)와 슬러그 부착 방지액 공급부(50) 및 가스압력 체크부(60)를 추가적으로 구비되게 할 수 있도록 하는데 특징이 있다.

본 발명의 구성에서 함체(10)는 내부가 비고, 지면으로부터 일정 높이에 구비되면서 일측의 외주면으로는 와이어컷팅부(20)가 결합되고, 내부는 외부로부터 보호되게 커버되도록 하면서 상부면에 노즐티칭부(30)가 구비되는 구성이다.

도 2는 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 와이어컷팅부를 예시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 와이어컷팅부의 분리 사시도로서, 본 발명의 와이어컷팅부(20)는 도시한 바와 같이 구동 실린더(21)와 고정블록(22)과 이동블록(23)과 고정 나이프(24)와 가동 나이프(25)와 와이어 지지블록(26)과 완충 스프링(27) 및 고정캡(28)으로 이루어지는 구성이다.

고정블록(22)은 구동 실린더(21)에 일단이 결합되도록 하면서 구동 실린더(21)와 연결되는 일단부로부터 일정 길이는 상향 개방되도록 하여 이동블록(23)이 일정 길이를 전후진할 수 있도록 슬라이드홈(220)이 형성되도록 하고, 고정블록(22)은 선단측으로 일정 폭이 수직으로 관통되도록 하여 토치로부터 인출되는 용접와이어가 인입되는 클램핑홀(221)을 형성하며, 클램핑홀(221)측 선단부의 상부면은 일정 깊이로 요입되게 하여 나이프 고정홈(222)이 형성되도록 한다.

이동블록(23)은 고정블록(22)의 상향 개방시킨 슬라이드홈(220)에 안치되도록 하면서 구동 실린더(21)의 피스톤 선단에 연결되는 연결구(230)와 분리 가능하게 연결되도록 하여 구동 실린더(21)에 의해서 슬라이드홈(220)을 따라 일정 길이를 슬라이드 왕복 이동할 수 있도록 구비되는 구성이다.

다만 이동블록(23)은 상부가 구동 실린더(21)의 연결구(230)와 연결되는 일단부로부터 타단측으로 하향의 2단 절곡되는 계단 형상을 이루며, 선단측의 상부면에는 가동 나이프(25)가 고정 결합되고, 가동 나이프(25)가 안착되는 상부면의 후방측 상부면에는 일정 길이와 깊이로서 장공의 핀홈(231)을 형성하는 구성이다.

고정 나이프(24)는 전술한 바와 같이 고정블록(22)의 선단측 상부면을 일정 사이즈와 깊이로서 하향 요입시킨 나이프 고정홈(222)에 안착되어 고정블록(22)에 견고하게 고정되게 구비되는 육면체의 형상으로 이루어지는 구성이다.

고정 나이프(24)는 일단이 고정블록(22)의 수직 관통되도록 한 클램핑홀(221)측으로 일부가 돌출되게 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

가동 나이프(25)는 이동블록(23)의 선단측 상부면에 안착 고정되도록 하는 구성으로서, 선단측 단면은 상단부가 선단측으로 돌출되도록 하면서 하향의 후방으로 경사지는 형상이고, 후단측 단면은 선단측 단면과 동일한 단면을 이루게 하여 양측 단면이 상호 평행한 경사면으로 이루어지도록 하며, 이때 가동 나이프(25)의 상부면은 고정 나이프(24)의 하부면과는 높이 공차가 미세하게 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

와이어컷팅부(20)에서 와이어 지지블록(26)은 가동 나이프(25)의 상부면에 안치되면서 가동 나이프(25)의 상부를 커버하는 동시에 후단부에 수직으로 축지지되는 가이드 핀(260)에 의해 이동블록(23)의 상부면에 형성한 핀홈(231)을 따라 전후진하도록 하면서 마주보는 고정 나이프(24)와의 사이에서 용접와이어가 압착 고정되도록 하는 구성이다.

그리고 완충 스프링(27)은 와이어 지지블록(26)의 후단면과 이동블록(23)의 직후방측 단면 사이에 탄설되도록 하여 와이어 지지블록(26)이 탄성적으로 이동 가능하도록 하는 구성이다.

와이어컷팅부(20)에서 고정캡(28)은 주연부가 고정블록(22)의 상단부측 주연부를 따라 안치되면서 볼트 체결에 의해 고정되어 고정블록(22)의 내측에 수용되는 이동블록(23)과 가동 나이프(25)와 와이어 지지블록(26)과 완충 스프링(27)이 상향 이탈되지 않도록 하는 구성이다.

한편, 본 발명의 와이어컷팅부(20)의 하부에는 커팅된 용접와이어가 자동으로 수집될 수 있도록 수거함(29)이 구비되도록 하며, 수거함(29)은 인출입이 가능하도록 하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 와이어컷팅부(20)의 일측에서 함체(10)의 상부면에는 노즐티칭부(30)가 구비되며, 노즐티칭부(30)는 토치의 셋 포인트(set point) 여부를 체크하도록 하는 구성이다.

도 4는 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 노즐티칭부를 예시한 반단면 사시도이다.

도시한 바와 같이 노즐티칭부(30)는 와이어 가이드(31)와 연결홀더(32)와 스위치(33)로서 이루어지는 구성으로서, 노즐티칭부(30)의 와이어 가이드(31)는 중앙에 용접와이어의 두께보다는 크게 수직의 가이드홀(310)을 형성하면서 플랜지면을 통해 함체(10)에 볼팅 체결되도록 하는 구성이고, 연결홀더(32)는 가이드홀(310)을 통해 삽입되는 용접와이어에 의해 가압되는 연결로드(320)가 승강 가능하게 삽입되도록 하는 구성이며, 스위치(33)는 연결로드(320)의 가압력에 의해서 작동 온/오프되도록 하는 구성이다.

노즐티칭부(30)는 용접토치의 용접와이어가 정확하게 셋 포인트, 즉 제로 포인트에 위치되는지를 체크하도록 하는 구성으로서, 용접와이어가 정확히 와이어 가이드(31)의 가이드홀(310)에 삽입되면 용접와이어의 선단이 연결홀더(32)의 내부에 삽입되어 있는 연결로드(320)를 밀게 되고, 연결로드(320)에 가해지는 가압력에 의해서 연결로드(320)의 하단부가 접촉되어 있던 스위치(33)의 스위칭 단자(330)를 하강시켜 스위치(33)가 작동 온 또는 오프상태가 되도록 하여 셋 포인트에 위치해 있음을 확인하도록 하는 것이다.

스위치(33)에 구비되는 스위칭 단자(330)는 탄성을 갖도록 하여 연결로드(320)가 일정 압력에 의해 하강하게 될 때는 일정 높이로 눌려졌다 가압력이 제거되면 자동으로 탄성 복귀하도록 구비되게 하는 것이 가장 바람직하다.

상기한 본 발명의 와이어컷팅부(20)와 노즐티칭부(30)는 로봇용접에 있어서 가장 빈번하게 수행하게 되는 와이어컷팅과 셋포인트 체크를 위한 구성이며, 이와 더불어 로봇용접에서는 토치 노즐의 유지 관리와 가스 공급 상태를 간헐적으로 수행하게 되므로 이들 작업을 위한 구성을 본 발명의 함체(10)에 동시에 구비되게 할 수가 있다.

이러한 본 발명의 함체(10)에는 토치의 노즐 내주면으로 부착되는 슬러그를 제거하는 로터리 클리닝부(40)와 토치의 노즐에 슬러그가 부착되지 않도록 하는 슬러그 부착 방지액 공급부(50) 및 가스압력 체크부(60)가 추가적으로 구비되게 할 수가 있다.

도 5는 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 로터리 클리닝부를 예시한 반단면 사시도로서, 본 발명의 로터리 클리닝부(40)는 함체(10)의 내부에 구비되는 모터(41)와 이 모터(41)에 하단부가 축고정되어 축회전하도록 구비되는 회전축(42)과 이 회전축(42)의 상부면 외주면을 감싸도록 연결되는 축홀더(43)와 회전축(42)의 상단부에 결합되는 커터(44)의 결합으로 이루어지는 구성이다.

이중 모터 구동축(410)에 하단부가 축고정되는 회전축(42)에는 축홀더(43)가 연결되는 부위에서 일측의 외주면과 함께 중심을 따라 일정 직경으로 상향 관통되게 하여 에어홀(420)이 형성되도록 하고, 축홀더(43)는 상단부와 하단부가 회전축(42)의 외주면과 오일 실(430)에 의해 실링되면서 연결되도록 하며, 축홀더(43)의 내경은 회전축(42)의 외경보다는 크게 형성되도록 하면서 축홀더(43)의 외주면 일측으로 통해 유입되는 압축공기가 축홀더(43)의 내부를 통해 회전축(42)의 에어홀(420)을 거쳐서 회전축(42) 상단으로 배출되도록 한다.

축홀더(43)는 상단면이 함체(10)의 상부면 저면에 고정 결합되도록 하고, 모터(41)에 의해 회전하는 함께(10)의 상부면을 관통하여 상부로 돌출되게 구비되는 회전축(42)의 상단부에는 로터리 척 형상의 복수의 돌기(440)가 일정 반경에서 일정 각도와 높이로서 상향 돌출되도록 하는 형상의 커터(44)가 고정 결합되도록 한다.

커터(44)에서 복수의 돌기(440)들 내경측 상부면은 수직 관통되도록 하여 회전축(42)의 에어홀(420)을 통해 유동하는 공기가 상향 배출되게 한다.

한편 함체(10)의 상부면으로 돌출되는 회전축(42)에는 회전축(42)과 함께 커터(44)를 수용하도록 하면서 바닥면이 와이어컷팅부(20)의 하부에 형성되는 수거함(29)의 상단부로 점차 하향 경사지도록 하는 슬러그 유도함(45)이 구비되도록 한다.

상기와 같이 함체(10)의 상부면에는 노즐티칭부(30)와 로터리 클리닝부(40)와 함께 슬러그 부착 방지액 공급부(50)가 구비되도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 로터리 클리닝부를 예시한 반단면 사시도로서, 슬러그 부착 방지액 공급부(50)는 슬러지 부착 방지액을 수용하는 용기(미도시)로부터 펌핑력에 의해 슬러지 부착 방지액이 압송되도록 하여 분사노즐(51)을 통해서 분사되도록 하고, 분사노즐(51)이 상향 결합되도록 하면서 함체(10)의 상부면에 안착되도록 고정판(52)이 구비된다.

고정판(52)은 분사노즐(51)이 마춤 끼워지는 하부(520)보다 함체(10)의 상부면에 안착되는 상부(521)의 외경이 더 크게 형성되도록 하면서 외경이 더 큰 상부(521)가 함체(10)의 상부면에 볼팅 결합되고, 분사노즐(51)이 끼워지는 하부(520)는 함체(10)의 상부면 하부로 구비되며, 상부(521)에는 하부의 분사노즐(51)이 끼워지는 구멍보다는 크게 수직 관통되도록 한다.

고정판(52)의 상부(521)에 형성한 홈에는 관형상인 튐 방지관(53)의 하단 외주면이 일체로 마춤결합되며, 튐 방지관(53)의 내부에는 일정 높이에 평판의 가이드판(530)이 일체로 고정되도록 하되 판면의 중앙은 일정 직경으로 수직 관통되도록 하되 수직 관통되는 홀의 직경은 토치의 노즐 외경보다는 작게 형성되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

튐 방지관(53)의 가이드판(530)에는 중앙의 홀과 함께 외주연으로는 볼트결합홀이 형성되며, 이런 가이드판(530)의 상부에는 내경이 토치의 노즐 단부측 외경보다는 작게 형성되도록 하는 노즐 안치구(54)가 중앙에 안치되도록 한다.

노즐 안치구(54)는 토치의 노즐 단부와 밀착되는 부위이므로 토치의 노즐과 접촉 시 접촉 충격으로 인한 손상이 방지되도록 해야 하므로 고무 등의 쿠션 재질로서 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

노즐 안치구(54)가 안치되는 가이드판(530)에는 노즐 안치구(54)가 수용되도록 하면서 중앙에는 토치의 노즐 단부 외경보다는 큰 내경을 갖는 노즐 안치홈(550)을 형성하는 노즐 가이드관(55)이 안치되면서 외주연부를 따라 볼트를 체결시켜 가이드판(530)과 견고하게 결합되도록 한다.

따라서 토치의 노즐은 노즐 안치구(54)에 밀착되면서 안치되면 하부로부터 슬러그 부착 방지액이 스프레이 방식으로 분사되어 토치의 노즐 내경부에 흡착되도록 하고, 흘러내리는 슬러그 부착 방지액은 하부로 자연 회수되도록 한다.

한편 본 발명의 함체(10)에는 일측의 상부면으로 가스압력 체크부(60)가 구비되게 할 수도 있다.

도 7는 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 가스압력 체크부를 예시한 반단면 사시도로서, 가스압력 체크부(60)는 용접 시 토치로부터 항상 일정하게 공급되는 가스의 압력 상태가 정상적으로 이루어지는지를 체크할 수 있도록 하는 구성으로서, 가스압력 체크부(60)는 단순히 토치의 노즐 단부가 안치되는 안치구(61)가 함체(10)의 상부면에 고정 설치되고, 안치구(61)는 가스배관(62)을 통해서 함체(10)의 일측에 구비되도록 한 가스압력계(63)과 연결되도록 하여 가스압력계(63)에서 가스 압력이 체크될 수 있도록 하는 구성이다.

특히 본 발명에는 용접로봇과는 별도로 콘트롤러가 구비되면서 본 발명의 각 구성들을 통해 검출되는 신호를 용접로봇을 제어하는 콘트롤러에 전달되도록 하여 상호 유기적으로 작동되도록 한다.

이에 상기한 구성에 따른 본 발명의 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 의한 작동관계를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

용접로봇용 토치는 용접을 수행하면서 일정 시점이 되면 용접로봇에 구비되는 콘트롤러에 의해 본 발명의 함체(10)가 구비되는 위치로 이동하게 된다.

용접로봇에 의해 일정 시간동안 용접을 수행하다 보면 토치의 노즐을 통해 인출되는 용접와이어가 녹으면서 단부에서 녹은 와이어가 뭉쳐지는 일명 용접 똥이라고 하는 슬러그를 발생시키게 되고, 이러한 슬러그는 용접 중에 튀어 노즐 선단측 내부로 부착되기도 하면서 가스의 유출을 저해시키기도 한다.

본 발명의 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 와이어컷팅부(20)는 용접와이어의 단부에 뭉쳐지게 되는 슬러그를 제거하도록 하는 구성이다.

도 8은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 의해 토치로부터 인출된 와이어의 하단부를 절단시키는 구성을 예시한 작동상태도로서, 도시한 바와 같이 본 발명은 함체(10)의 일측 외주면에 구비한 와이어컷팅부(20)에 의해서 용접로봇용 토치(70)의 노즐(71)을 통해 인출되는 용접와이어(72)의 일부가 절단되도록 한다.

즉 용접로봇에 의한 용접이 일정 시간동안 진행되면 용접이 일시 중단되면서 용접로봇용 토치(70)가 본 발명의 함체(10) 상부로 이동되어 오고, 토치(70)는 와이어컷팅부(20)의 클램핑홀(221) 상부로 위치되며, 토치(70)는 다시 일정 높이로 하강하도록 하여 노즐(71)로부터 인출되는 용접와이어(72)를 일정 길이 더 인출되도록 하면서 클램핑홀(221)의 내부에 위치되도록 한다.

용접와이어(72)가 클램핑홀(221)에 위치되면 와이어컷팅부(20)의 구동 실린더(21)의 구동에 의해 이동블록(23)을 일정 길이 전진시키게 된다.

이동블록(23)이 전진하면서 이동블록(23)의 상부에 구비되는 와이어 지지블록(26)이 우선 클램핑홀(221)에 삽입되어 있는 용접와이어(72)를 밀어 고정 나이프(24)에 밀착시키게 된다.

용접와이어(72)가 와이어 지지블록(26)과 고정 나이프(24) 사이에서 압착 고정되는 상태에서도 이동블록(23)은 좀더 전진하면서 와이어 지지블록(26)의 저부에 구비되도록 한 가동 나이프(25)가 고정 나이프(24)의 하단부와 교차되도록 하면서 용접와이어(72)를 절단시키게 된다.

이때, 와이어 지지블록(26)은 비록 이동블록(23)과 함께 가동 나이프(25)가 보다 이동하게 되더라도 후방측에서 받치고 있는 완충 스프링(27)에 의해 탄력 지지되면서 이동블록(23)의 단층진 상부면을 슬라이딩 이동하게 된다.

고정 나이프(24)와 가동 나이프(25)의 교차에 의해 컷팅된 용접와이어(72)의 절단된 부분은 클램핑홀(221) 저부에 구비한 수거함(29)으로 수거되도록 한다.

와이어컷팅부(20)는 구동 실린더(21)에 의해 전진시켰던 이동블록(23)을 후진시켜 본래의 위치로 복귀되도록 함에 의해 공정 수행이 완료되며, 와이어컷팅부(20)에서 용접와이어(72)의 하단에 뭉쳐있던 슬러그를 제거한 토치(70)는 다시 와이어컷팅부(20)로부터 상승하여 재차 용접작업을 수행할 수도 있고, 설정된 프로그램에 의해 노즐티칭을 할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에 따른 토치 노즐을 티칭하는 상태를 도시한 작동상태도로서, 도시한 바와 같이 용접로봇용 토치(70)가 이미 설정된 노즐티칭 위치로 이동하여 일정 높이를 하강하게 되었을 때 노즐(71)로부터 인출된 용접와이어(72)가 노즐티칭부(30)의 와이어 가이드(31)에 형성한 가이드홀(310)에 정확히 삽입되면 용접와이어(72)에 의해서 연결홀더(32)에 단순히 삽입되어 있는 연결로드(32)를 일정 압력으로 가압하게 되고, 이때의 가압력에 의해 연결로드(32)가 일정 높이를 하강하면서 연결로드(32)의 하단부에 접촉되어 있던 스위치(33)의 스위칭 단자(330)를 누르게 된다.

스위칭 단자(330)가 눌려지게 되면 스위치(33)에서는 전원 온 또는 오프의 신호를 출력하게 되고, 이 신호를 용접로봇이 체크하여 정상적으로 셋 포인트에 위치되어 있음을 확인하게 되며, 다만 스위치(33)로부터 셋 포인트 신호와 반대의 티칭불량 신호가 체크되면 즉각적으로 용접로봇의 구동이 중단되면서 오류신호를 출력하여 작업자로 하여금 점검이 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같은 노즐티칭은 용접와이어(72)의 컷팅시마다 할 수도 있고, 컷팅 주기에 간헐적으로 수행되게 할 수도 있다.

다만 와이어컷팅과 노즐티칭이 한 장소에서 이루어지도록 하게 되면 용접로봇의 토치(70)의 이동 거리가 단축되면서 좀더 빠르게 공정수행을 진행할 수가 있게 된다.

또한 본 발명의 함체(10)에서는 일정 주기로 노즐(72) 내부에 부착되는 슬러그 제거와 함께 슬러그가 제거된 노즐(72)의 내외부로 슬러그의 부착을 방지하기 위한 부착 방지제 흡착 및 가스 압력 체크가 이루어질 수 있게 할 수가 있다.

도 10은 본 발명에 따른 용접로봇용 토치의 클리닝 장치에서 로터리 클리닝부를 통한 슬러그 제거 작용을 도시한 사용상태도로서, 도시한 바와 같이 용접로봇의 토치 노즐(71)에 부착되는 슬러그는 본 발명의 함체(10)에서 중앙 또는 일측에 구비되는 로터리 클리닝부(40)를 통해 수행된다.

슬러그 제거는 와이어컷팅에 비해 그 횟수가 적으므로 노즐 티칭과 마찬가지로 와이어컷팅이 수행되는 주기에 맞추어 간헐적으로 수행되도록 하는 것이 바람직하다.

슬러그 제거는 우선 토치(70)의 노즐(71)이 로터리 클리닝부(40)의 함체(10) 상부로 돌출된 커터(44)에 안치되도록 함에 의해서 수행된다.

다만, 커터(44)에 완전히 안착되기보다는 노즐(71) 하단면이 커터(44)의 상부면과 미세하게 이격되도록 하는 것이 보다 바람직하며, 커터(44)의 상부면에서 일정 반경에 일정 높이로 돌출되게 형성한 돌기(440)들은 노즐(71)의 하단부 내측으로 삽입되면서 내주면에 근접하게 구비되도록 한다.

이와 같이 토치(70)가 로딩되면 모터(41)의 구동에 의해서 회전축(42)을 회전시키게 되므로 회전축(42) 상단부의 커터(44)가 동시에 회전하면서 커터(44) 상부의 돌기(440)들에 의해 노즐(71) 내주면에 부착되어 있게 되는 용접 슬러그들을 떨어지게 한다.

한편, 회전축(42)을 감싸고 있는 축홀더(43)의 일측으로부터는 압축공기가 유입되면서 축홀더(43)에 감싸진 회전축(42)의 외주면와 함께 축방향으로 상부로 관통되게 일정 직경으로 형성한 에어홀(420)을 통해 압축공기가 유동하도록 하여 커터(44)의 상부면 중앙을 통해 분사되도록 한다.

커터(44)로부터 분사되는 에어는 복수의 돌기(440)들에 의해 노즐(71) 내주면으로부터 떨이진 용접 슬러그들을 비산시켜 커버(44)들 사이의 공간을 통해 외부로 배출되도록 하며, 배출되는 용접 슬러그들은 슬러지 유도함(45)으로 떨어지게 된다.

슬러지 유도함(45)에 떨어지는 슬러지 유도함(45)의 경사진 바닥면에서 하향 유동하여 와이어컷팅부(20)의 저부에 구비되는 수거함(29)으로 수거되도록 한다.

로터리 클리닝부(40)에서 슬러그를 제거한 다음 용접로봇의 토치(70)는 도 11에서와 같이 노즐(71) 하단부에 용접 슬러그들의 부착이 방지되도록 하기 위한 슬러그 부착 방지액이 도포되도록 한다.

이를 위해 로터리 클리닝부(40)에서 공정을 수행한 용접로봇의 토치(70)는 슬러그 부착 방지액 공급부(50)으로 이동하게 되며, 슬러그 부착 방지액 공급부(50)에서 토치 노즐(72)은 노즐 가이드관(55)의 노즐 안치홈(550)을 통과하여 쿠션 재질의 노즐 안치구(54)에 안착되도록 한다.

노즐 안치구(54)에 토치 노즐(71)의 하단부가 안착되면 슬러그 부착 방지액이 일정량 저장된 탱크(미도시)로부터 펌핑에 의해 분사노즐(51)을 통해 상향 분사되도록 한다.

분사노즐(51)에 의해 노즐 안치구(54)에 안치되는 토치 노즐(71)의 단부와 내경면으로 슬러그 부착 방지액이 도포되도록 한다.

이때, 토치 노즐(71)은 노즐 안치구(54)에 안착되도록 하고 있으므로 슬러그 부착 방지액이 일정 압력에 의해 분사되더라도 외부로 분산되거나 튀지 않도록 하고 있어 작업장 주위를 항상 청결하게 유지시킬 수가 있으며, 분사시켜 토치 노즐(71)에 도포하고 남는 슬러그 부착 방지액은 하부로 떨어지게 하여 안전하게 회수되도록 한다.

한편, 용접로봇의 용접작업 중에 용접와이어(72)와 함께 가장 중요하게 작용하는 것이 용접가스다.

용접 시 용접가스 또한 항상 일정하게 분사되어야만 안정된 용접이 수행되나 용접 시 발생되는 슬러그에 의해 노즐(71) 하단부의 분사 공간이 좁아지거나 그 외의 원인에 의해서 가스 공급량이 적게 되면 용접 수율이 떨어지는 불량을 초래하게 된다.

이를 위한 구성으로 본 발명은 도 12에서와 같이 함체(10)의 일측에 가스압력 체크부(60)가 구비되도록 하고 있고, 이 가스압력 체크부(60)를 통해 가스의 분사압력이 체크될 수 있도록 한다.

가스압력 체크부(60)에서는 토치 노즐(71)이 안치구(61)에 안착되게 한 상태에서 용접로봇에 의해 용접가스가 공급되도록 하면 안치구(61)에 연결한 가스배관(62)을 통하여 가스압력계(63)에 전달되고, 가스압력계(63)에서는 유입되는 가스압력을 체크하게 되며, 이때 체크되는 압력이 설정범위를 벗어나게 되면 그 즉시 공정 수행이 중단되도록 하여 가스 공급 계열의 점검이 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명은 하나의 함체(10)에서 선택적으로 다양한 기능이 수행될 수 있도록 하면서 용접로봇에 의한 특정 공정 수행에 따른 토치(70)의 이동거리를 대폭적으로 단축시키도록 함으로써 보다 정확하고 확실한 점검과 함께 이런 점검 시간을 단축시켜 실제 용접 작업을 수행하는 시간을 더욱 연장시키게 되어 생산성을 향상시킬 수가 있도록 한다.

10 : 함체 20 : 와이어컷팅부
21 : 구동 실린더 22 : 고정블록
23 : 이동블록 24 : 고정 나이프
25 : 가동 나이프 26 : 와이어 지지블록
27 : 완충 스프링 28 :고정캡
30 : 노즐티칭부 31 : 와이어 가이드
32 : 연결홀더 33 : 스위치
40 : 로터리 클리닝부 41 : 모터
42 : 회전축 43 : 축홀더
44 : 커터 50 : 슬러그 부착 방지액 공급부
51 : 분사노즐 52 : 고정판
53 : 튐 방지관 54 : 노즐 안치구
55 : 노즐 가이드관 60 : 가스압력 체크부
61 : 안치구 62 : 가스배관
63 : 가스압력계 70 : 토치
71 : 노즐 72 : 용접와이어

Claims

일정 높이에 위치되는 내부가 빈 함체(10)의 일측에 고정되어 토치(70)로부터 인출되는 용접와이어(72)를 측면에서 압착 지지하면서 수평 이동하는 가동 나이프(25)에 의해 상기 용접와이어(72) 하단부의 일정 높이가 절단되도록 하는 와이어컷팅부(20);
상기 와이어컷팅부(20)에서 용접와이어(72)를 일부 절단한 상기 토치(70)가 로딩되면서 수직으로 관통시킨 가이드홀(310)을 통해 용접와이어(72)가 삽입되어 연결로드(320)를 일정 압력으로 가압하도록 하고, 상기 연결로드(320)에 의해 스위칭 단자(330)가 작동 온 또는 오프되면서 상기 토치(70)의 노즐(71) 셋 포인트 체크가 이루어지도록 하는 노즐티칭부(30);
를 포함하는 구성으로 이루어지는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 와이어컷팅부(20)는
일단이 구동 실린더(21)에 고정연결되는 고정블록(22),
상기 고정블록(22)의 상향 개방되도록 한 슬라이드홈(220)에 안치되어 상기 구동 실린더(21)에 의해서 일정 길이를 슬라이드 왕복 이동하는 이동블록(23),
상기 고정블록(22)의 선단측 상부면을 일정 사이즈와 깊이로서 하향 요입시킨 나이프 고정홈(222)에 안착되면서 상기 고정블록(22)의 클램핑홀(221)측으로 일부가 돌출되도록 하는 고정 나이프(24),
선단측 단면은 상단부가 선단측으로 돌출되도록 하면서 하향의 후방으로 경사지는 형상이고, 후단측 단면은 선단측 단면과 동일한 단면을 이루게 하여 양측 단면이 상호 평행한 경사면으로 이루어지도록 하여 상기 이동블록(23)의 선단측 상부면에 안착 고정되는 가동 나이프(25),
상기 가동 나이프(25)의 상부면에 안치되면서 후방측 단면과 상기 이동블록(23)의 후단면과의 사이에 탄설되는 완충 스프링(27)에 의해서 탄력적으로 전후진하도록 구비되는 와이어 지지블록(26),
주연부가 상기 고정블록(22)의 상단부측 외주면 단부를 따라 안치되면서 볼트 체결에 의해 고정되어 상기 고정블록(22)의 내측에 수용되는 상기 이동블록(23)과 상기 가동 나이프(25)와 상기 와이어 지지블록(26)과 상기 완충 스프링(27)이 상향 이탈되지 않도록 하는 고정캡(28)의 결합으로 이루어지는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 고정블록(22)의 하부에는 클램핑홀(221)을 통해 떨어지는 용접와이어(72)를 수거할 수 있도록 수거함(29)을 수납 가능하게 구비되도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐티칭부(30)는
중앙에 용접와이어(72)의 두께보다는 크게 수직의 가이드홀(310)을 형성하면서 플랜지면을 통해 상기 함체(10)에 볼팅 체결되도록 하는 와이어 가이드(31),
가이드홀(310)을 통해 삽입되는 용접와이어(72)에 의해 가압되면서 승강 가능하게 연결로드(320)가 삽입되는 연결홀더(32),
상기 연결로드(320)의 가압력에 의해서 작동 온 또는 오프상태가 되는 스위치(33)의 작동 신호에 의해 상기 토치(70)의 노즐티칭을 체크하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 함체(10)에는 모터(41)에 의해 축회전하도록 구비되는 회전축(42),
상기 회전축(42)의 상부측 외주면에 연결되어 일측으로부터 상기 회전축(42)의 중심을 일정 직경으로 상향 관통되도록 한 에어홀(420)을 통해 에어를 공급하여 상향 분사되도록 하는 축홀더(43),
상기 회전축(42)의 상단에 고정 결합되어 상기 토치(70)의 노즐(71) 내주면에 부착된 슬러그를 제거하도록 상기 노즐(71)에 삽입되는 복수의 돌기(440)가 일정 각도에 일정 높이로 상향 돌출되도록 형성하는 커터(44)의 결합으로 구비되는 로터리 클리닝부(40)가 결합되도록 하여 상기 회전축(42)을 통해 에어가 분사되도록 하면서 상기 회전축(42) 상단의 상기 커터(44)의 회전에 의해서 상기 노즐(71) 내부면에 부착된 슬러그가 제거되도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 1 에 있어서,
상기 함체(10)에는 슬러그 부착 방지액을 분사하는 분사노즐(51),
상기 분사노즐(51)이 하향 결합되면서 상기 함체(10)의 상부면에 안착 결합되는 고정판(52),
외주면 하단이 상기 고정판(52)의 내주면에 마춤결합되면서 내부의 일정 높이에는 중앙이 일정 직경으로 수직 관통되도록 한 가이드판(530)이 일체로 고정되는 튐 방지관(53),
상기 가이드판(530)의 상부에 안착되면서 내경이 상기 토치(70)의 노즐(71) 단부 외경보다 작게 형성되는 쿠션 재질의 노즐 안치구(54),
상기 노즐 안치구(54)를 수용하면서 중앙에는 상기 토치(70)의 노즐(71) 단부 외경보다 크게 노즐 안치홈(550)이 형성되도록 하여 상기 가이드판(530)에 결합되는 노즐 가이드관(55)의 결합으로 이루어지는 슬러그 부착 방지액 공급부(50)를 부가하여 구비되도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 함체(10)에는 슬러그 부착 방지액을 분사하는 분사노즐(51),
상기 분사노즐(51)이 하향 결합되면서 상기 함체(10)의 상부면에 안착 결합되는 고정판(52),
외주면 하단이 상기 고정판(52)의 내주면에 마춤결합되면서 내부의 일정 높이에는 중앙이 일정 직경으로 수직 관통되도록 한 가이드판(530)이 일체로 고정되는 튐 방지관(53),
상기 가이드판(530)의 상부에 안착되면서 내경이 상기 토치(70)의 노즐(71) 단부 외경보다 작게 형성되는 쿠션 재질의 노즐 안치구(54),
상기 노즐 안치구(54)를 수용하면서 중앙에는 상기 토치(70)의 노즐(71) 단부 외경보다 크게 노즐 안치홈(550)이 형성되도록 하여 상기 가이드판(530)에 결합되는 노즐 가이드관(55)의 결합으로 이루어지는 슬러그 부착 방지액 공급부(50)를 더 부가하여 구비되도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 함체(10)의 상부면에는 상기 토치(70)의 노즐(71)이 안치되는 안치구(61)가 결합되고, 상기 안치구(61)를 통해 상기 토치(70)로부터 공급되는 용접가스는 가스배관(62)을 통해서 유동되도록 하여 유동되는 가스의 압력을 가스압력계(63)를 통해 체크하는 가스압력 체크부(60)가 더 구비되도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 함체(10)의 상부면에는 상기 토치(70)의 노즐(71)이 안치되는 안치구(61)가 결합되고, 상기 안치구(61)를 통해 상기 토치(70)로부터 공급되는 용접가스는 가스배관(62)을 통해서 유동되도록 하여 유동되는 가스의 압력을 가스압력계(63)를 통해 체크하는 가스압력 체크부(60)가 더 구비되도록 하는 용접로봇용 토치의 클리닝 장치.