KR101360562B1 - 용접장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접장치는, 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하는 롤링수단과, 상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 상기 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단하는 절단수단과, 상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정하는 갭 센서와, 상기 측정된 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 제1 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 제2 클램프의 위치를 제어하는 클램프 위치 제어기와, 상기 제어된 제1 클램프와 제2 클램프의 위치에서, 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접하는 용접수단을 포함하며, 여기서, 상기 롤링수단은, 상기 용접을 통해 선행스트립에 연결된 후행스트립을 언코일링하여 다시 코일링한다.

Description

용접장치 및 그의 동작 방법{WELDING APPARATUS AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 용접장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철강공정은 연속작업을 위해, 기계적인 나이프(Mechanical Shearing) 또는 레이저 등을 이용하여 선행스트립(Strip)의 후단부와 후행스트립의 선단부를 절단한 후, 절단 부위를 서로 맞대기 하거나 겹치기 하여 용접을 하게 된다.
상기 기계적인 나이프를 이용하여 절단하는 경우, 기계적인 나이프의 마모로 인해 절단면의 직각도 확보가 어렵게 되는 문제점이 있다. 또한, 상기 레이저를 이용하여 절단하는 경우, 절단조건(예를 들어 절단속도, 절단가스(Cutting Gas)의 압력 및 유량, 레이저 빔의 초점 등)에 따라 절단량의 차이가 발생하게 된다. 이때 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부의 절단 부위를 서로 맞대기 하거나 겹치기 하여 용접을 하게 되면, 원하는 맞대기 갭(Gap) 또는 겹치기 양을 일정하게 획득할 수 없는 문제점이 있다.
당해 기술분야에서는, 원하는 맞대기 갭 또는 겹치기 양을 일정하게 획득할 수 있는 용접장치 및 그의 동작 방법이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 태양은, 용접장치를 제공한다. 상기 용접장치는, 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하는 롤링수단과, 상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 상기 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단하는 절단수단과, 상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정하는 갭 센서와, 상기 측정된 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 제1 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 제2 클램프의 위치를 제어하는 클램프 위치 제어기와, 상기 제어된 제1 클램프와 제2 클램프의 위치에서, 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접하는 용접수단을 포함하며, 여기서, 상기 롤링수단은, 상기 용접을 통해 선행스트립에 연결된 후행스트립을 언코일링하여 다시 코일링한다.
본 발명의 제2 태양은, 용접장치의 동작 방법을 제공한다. 상기 동작 방법은, 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하는 과정과, 상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 절단수단을 이용하여 상기 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단하는 과정과, 갭 센서를 이용하여 상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정하는 과정과, 상기 측정된 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 제1 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 제2 클램프의 위치를 제어하는 과정과, 상기 제어된 제1 클램프와 제2 클램프의 위치에서, 용접수단을 이용하여 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접하는 과정과, 상기 용접을 통해 선행스트립에 연결된 후행스트립을 언코일링하여 다시 코일링하는 과정을 포함한다.
덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
원하는 맞대기 갭 또는 겹치기 양을 일정하게 획득할 수 있는 용접장치 및 그의 동작 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접장치의 구성을 도시한 개략 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접장치의 동작 방법을 도시한 흐름도, 및
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접장치의 동작 방법을 도시한 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 용접장치 및 그의 동작 방법에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 철강공정에서 연속작업은, 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하고, 상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 연결하여, 이후부터는 후행스트립의 언코일링 및 코일링을 진행하는 방법으로 수행된다. 여기서, 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부에는 찌그러짐이 존재하며, 따라서 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부의 찌그러짐을 제거하기 위해 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 절단한 후, 절단 부위를 서로 맞대기 하거나 겹치기 하여 용접을 하게 된다. 이때, 본 발명은 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단할 때 상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정하여 용접에 이용한다. 이를 통해, 본 발명은 용접 시 원하는 맞대기 갭(Gap) 또는 겹치기 양을 일정하게 획득할 수 있으며, 이에 따라 용접품질을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접장치의 구성을 도시한 개략 사시도이다.
도시된 바와 같이, 용접장치는, 클램프(100), 절단수단(110), 갭 센서(120), 클램프 위치 제어기(130), 용접수단(도시하지 않음)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 상기 클램프(100)는, 스트립(140)을 클램핑한다. 특히, 상기 용접장치는 출측 클램프와 입측 클램프를 포함하여, 출측 클램프를 통해 선행스트립의 후단부를 클램핑하고, 입측 클램프를 통해 후행스트립의 선단부를 클램핑한다.
상기 절단수단(110)은, 기계적 방식의 절단수단 또는 레이저 절단 헤드에 의한 절단수단으로 구현될 수 있으며, 롤링수단(도시하지 않음)에 의해 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료됨에 따라 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부에 존재하는 찌그러짐을 제거하기 위해 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단한다. 이에 따라 절단부위(150)가 생성된다. 여기서, 상기 절단수단(110)은, 기계적 방식의 절단수단 또는 레이저 절단 헤드에 의한 절단수단에 한정되지 않으며, 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부 절단 시 절단량의 차이가 발생하는 절단수단을 모두 포함한다.
상기 갭 센서(120)는, 상기 절단수단(110)의 후단에 부착되어, 상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정한다. 여기서, 상기 절단량은, 절단된 부위가 해당 폭과 길이를 가진다고 가정하였을 때, 절단부위의 폭을 의미한다. 여기서, 본 발명은 상기 갭 센서(120)에 한정되지 않으며, 절단량의 연속적인 측정이 가능한 센서를 모두 포함한다.
상기 클램프 위치 제어기(130)는, 상기 측정된 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 출측 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 입측 클램프의 위치를 제어한다. 즉, 입측 클램프와 출측 클램프 간 거리를 조절한다. 이때, 상기 출측 클램프와 입측 클램프의 위치는, 상기 절단된 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 맞대기 또는 겹치기하였을 때, 원하는 맞대기 갭 또는 겹치기 양을 가지도록 제어한다. 여기서, 맞대기 갭은 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 맞대기 하였을 때, 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부 사이의 간격을 의미한다. 또한, 겹치기 양은 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 겹치기 하였을 때, 겹쳐진 부분의 양을 의미한다.
상기 용접수단(도시하지 않음)은, 산소용접, 전기용접, 아크용접 등의 용접수단으로서 구현될 수 있으며, 상기 제어된 출측 클램프와 입측 클램프의 위치에서, 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접한다. 예를 들어, 상기 용접수단(도시하지 않음)은, 용접이 원활히 수행되도록 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 예열처리하고, 상기 예열처리된 절단 부위에 대하여 레이저 빔을 조사하여 용접하며, 상기 용접된 부분이 딱딱하여 부러지기 쉬우므로 연성을 가지도록 후열처리 할 수 있다.
또한, 상기 롤링수단(도시하지 않음)은 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하고, 상기 용접수단(도시하지 않음)을 통해 선행스트립과 후행스트립이 연결되면, 이후부터는 상기 선행스트립에 연결된 후행스트립을 언코일링 및 코일링한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 용접장치는 201단계에서 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하고, 상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 상기 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부의 찌그러짐을 제거하기 위해 절단수단을 이용하여 상기 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단한다.
이후, 상기 용접장치는 203단계에서 상기 절단수단의 후단에 부착된 갭 센서를 이용하여 상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정한다. 여기서, 상기 절단량은, 절단된 부위가 해당 폭과 길이를 가진다고 가정하였을 때, 절단부위의 폭을 의미한다.
이후, 상기 용접장치는 205단계에서 상기 측정된 절단량을 기반으로, 클램프 위치 제어기를 이용하여 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 출측 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 입측 클램프의 위치를 제어한다. 즉, 입측 클램프와 출측 클램프 간 거리를 조절한다. 이때, 상기 출측 클램프와 입측 클램프의 위치는, 상기 절단된 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 맞대기 또는 겹치기하였을 때, 원하는 맞대기 갭 또는 겹치기 양을 가지도록 제어한다. 여기서, 맞대기 갭은 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 맞대기 하였을 때, 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부 사이의 간격을 의미한다. 또한, 겹치기 양은 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 겹치기 하였을 때, 겹쳐진 부분의 양을 의미한다.
이후, 상기 용접장치는 207단계에서 상기 제어된 출측 클램프와 입측 클램프의 위치에서, 용접수단을 이용하여 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접한다. 예를 들어, 상기 용접장치는 용접이 원활히 수행되도록 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 예열처리하고, 상기 예열처리된 절단 부위에 대하여 레이저 빔을 조사하여 용접하며, 상기 용접된 부분이 딱딱하여 부러지기 쉬우므로 연성을 가지도록 후열처리 할 수 있다.
이후부터는 상기 용접을 통해 선행스트립에 연결된 후행스트립이 언코일링 및 코일링된다.
이후, 상기 용접장치는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 용접장치의 동작 방법을 도시한 예시도이다.
상기 도 3을 참조하면, 도 3의 (a)와 같이, 선행스트립은 롤링수단에 의해 언코일링 및 코일링되며, 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 선행스트립과 후행스트립을 연결하기 위해, 선행스트립의 후단부가 입측 클램프에 의해 클램핑된다. 이때, 상기 입측 클램프에 의해 클램핑되어 있는 선행스트립의 후단부는 절단수단에 의해 절단되고, 갭 센서에 의해 해당 절단 부위의 절단량이 측정된다. 이와 같이 측정된 절단량은 클램프 위치 제어기로 제공된다.
이후, 도 3의 (b)와 같이, 상기 절단된 선행스트립의 후단부는 롤링수단에 의해 이동되어 출측 클램프에 의해 클램핑되고, 상기 선행스트립과 연결하기 위한 후행스트립의 선단부가 롤링수단에 의해 이동되어 입측 클램프에 의해 클램핑된다. 이때, 상기 입측 클램프에 의해 클램핑되어 있는 후행스트립의 선단부는 절단수단에 의해 절단되고, 갭 센서에 의해 해당 절단 부위의 절단량이 측정된다. 이와 같이 측정된 절단량 역시 클램프 위치 제어기로 제공된다.
이후, 도 3의 (c)와 같이, 클램프 위치 제어기는, 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부 각각의 절단 부위에 대해 측정된 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 출측 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 입측 클램프의 위치를 제어한다. 이에 따라, 입측 클램프와 출측 클램프 간 거리가 조절된다. 이때, 상기 출측 클램프와 입측 클램프의 위치는, 상기 절단된 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 맞대기 또는 겹치기하였을 때, 원하는 맞대기 갭 또는 겹치기 양을 가지도록 제어된다.
이후, 도 3의 (d)와 같이, 상기 제어된 출측 클램프와 입측 클램프의 위치에서, 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위는 용접수단에 의해 용접된다. 예를 들어, 용접이 원활히 수행되도록 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위가 예열처리되고, 상기 예열처리된 절단 부위에 대하여 레이저 빔이 조사되어 용접되며, 상기 용접된 부분이 연성을 가지도록 후열처리된다. 이에 따라, 상기 선행스트립에 연결된 후행스트립이 롤링수단에 의해 언코일링 및 코일링된다.
종래 기술의 경우, 입측 클램프와 출측 클램프가 일정 위치에 고정되며, 고정된 입측 클램프와 출측 클램프의 위치에서 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 맞대기 또는 겹치기하게 된다. 이에 따라 절단량이 많은 두 개의 스트립을 맞대기 하는 경우 맞대기 갭이 원하는 값보다 클 수 있으며, 절단량이 적은 두 개의 스트립을 맞대기 하는 경우 맞대기 갭이 원하는 값보다 작을 수 있다. 하지만, 본원 발명과 같이, 절단 부위의 절단량을 측정하여 원하는 맞대기 갭이 유지되도록 입측 클램프와 출측 클램프의 위치를 제어하고, 상기 제어된 입측 클램프와 출측 클램프의 위치에서 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 맞대기 또는 겹치기하게 되면, 절단량이 많은 두 개의 스트립을 맞대기 하거나 절단량이 적은 두 개의 스트립을 맞대기하는 경우에도 맞대기 갭을 원하는 값으로 일정하게 유지시킬 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 클램프
110: 절단수단
120: 갭 센서
130: 클램프 위치 제어기

Claims (9)

  1. 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하는 롤링수단과,
    상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 상기 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단하는 절단수단과,
    상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정하는 갭 센서와,
    상기 측정된 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 제1 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 제2 클램프의 위치를 제어하는 클램프 위치 제어기와,
    상기 제어된 제1 클램프와 제2 클램프의 위치에서, 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접하는 용접수단을 포함하며,
    여기서, 상기 롤링수단은, 상기 용접을 통해 선행스트립에 연결된 후행스트립을 언코일링하여 다시 코일링하는 용접장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 클램프 위치 제어기는,
    상기 절단된 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 맞대기 또는 겹치기하였을 때, 원하는 맞대기 갭 또는 겹치기 양을 가지도록, 상기 측정된 절단량을 기반으로 상기 제1 클램프와 제2 클램프의 위치를 제어하며,
    여기서, 상기 절단량은, 절단 부위의 폭을 의미하는 용접장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭 센서는, 상기 절단수단의 후단에 부착되는 용접장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 용접수단은,
    상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 예열처리하고, 상기 예열처리된 절단 부위에 대하여 레이저 빔을 조사하여 용접하며, 상기 용접된 부분을 후열처리하는 용접장치.
  5. 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하는 과정과,
    상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 절단수단을 이용하여 상기 선행스트립의 후단부와 후행스트립의 선단부를 각각 절단하는 과정과,
    갭 센서를 이용하여 상기 절단에 의해 절단된 부위의 절단량을 각각 측정하는 과정과,
    상기 측정된 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 제1 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 제2 클램프의 위치를 제어하는 과정과,
    상기 제어된 제1 클램프와 제2 클램프의 위치에서, 용접수단을 이용하여 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접하는 과정과,
    상기 용접을 통해 선행스트립에 연결된 후행스트립을 언코일링하여 다시 코일링하는 과정을 포함하는 용접장치의 동작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 클램프와 제2 클램프의 위치는, 상기 절단된 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부를 맞대기 또는 겹치기하였을 때 원하는 맞대기 갭 또는 겹치기 양을 가지도록, 상기 측정된 절단량을 기반으로 제어되며,
    여기서, 상기 절단량은, 절단 부위의 폭을 의미하는 용접장치의 동작 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 갭 센서는, 상기 절단수단의 후단에 부착되는 용접장치의 동작 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 용접 과정은,
    상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 예열처리하는 과정과,
    상기 예열처리된 절단 부위에 대하여 레이저 빔을 조사하여 용접하는 과정과,
    상기 용접된 부분을 후열처리하는 과정을 포함하는 용접장치의 동작 방법.
  9. 선행스트립을 언코일링(Uncoiling)하여 다시 코일링(Coiling)하는 과정과,
    상기 선행스트립의 언코일링 및 코일링이 완료되면, 절단수단을 이용하여 상기 선행스트립의 후단부를 절단하는 과정과,
    갭 센서를 이용하여 상기 절단에 의해 절단된 선행스트립 후단부 절단부위의 절단량을 측정하는 과정과,
    상기 절단수단을 이용하여 상기 선행스트립에 연결될 후행스트립의 선단부를 절단하는 과정과,
    상기 갭 센서를 이용하여 상기 절단에 의해 절단된 후행스트립의 선단부 절단부위의 절단량을 측정하는 과정과,
    상기 측정된 선행스트립 후단부 절단부위의 절단량과 후행스트립의 선단부 절단부위의 절단량을 기반으로, 상기 선행스트립 후단부를 클램핑하는 제1 클램프와 후행스트립 선단부를 클램핑하는 제2 클램프의 위치를 제어하는 과정과,
    상기 제어된 제1 클램프와 제2 클램프의 위치에서, 용접수단을 이용하여 상기 선행스트립 후단부와 후행스트립 선단부의 절단 부위를 용접하는 과정과,
    상기 용접을 통해 선행스트립에 연결된 후행스트립을 언코일링하여 다시 코일링하는 과정을 포함하는 용접장치의 동작 방법.
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