KR101399966B1 - 안전발판 자동용접장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

안전발판 자동용접장치의 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안전발판 자동용접장치의 제어방법은, 안전발판이 배치된 베드유닛의 양측에 설치되는 발판 정렬유닛에 의해 베드유닛의 길이방향에 교차하는 방향으로 안전발판을 가압하여 베드유닛의 일측에 설치되는 플레이트 고정유닛에 고정된 플레이트에 대해 안전발판의 용접위치를 정렬하는 단계; 안전발판을 파지하는 클램핑부와 안전발판을 가압하는 발판 가압부를 구비하는 파지 및 가압유닛의 발판 가압부에 의해 안전발판을 가압하여 플레이트에 접촉시키는 단계; 플레이트 고정유닛의 플레이트가 배치되는 위치로부터 이격되어 안전발판의 길이방향에 교차하는 방향을 따라 베드유닛 상에 배치되는 발판감지센서로부터 감지신호를 수집하여 플레이트에 접촉되는 안전발판의 단면상태를 판별하는 단계; 및 발판감지센서에 의해 판별된 안전발판의 단면상태를 기초로 용접로봇을 작동시켜 안전발판과 플레이트를 용접하는 단계를 포함한다.

Description

안전발판 자동용접장치 및 그 제어방법{AUTOMATIC WELDING DEVICE FOR SAFETY SCAFFOLD AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은, 안전발판 자동용접장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 선박의 건조작업에 사용되는 안전발판의 재활용을 위한 용접작업을 수행할 수 있는 안전발판 자동용접장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
선박 건조 시 블록 외부나 지면에서 닿을 수 없는 곳에 작업을 하기 위해서는 안전발판을 설치하고 그 위에서 작업을 한 후, 작업이 끝나면 안전발판을 철거하게 된다. 이러한 안전발판은 1회만 사용하는 것이 아니라, 철거 후 여러 번 사용하게 되는데, 사용 횟수가 많아지면 일부분에서 파손이 발생하게 된다.
또한 파손된 안전발판은 파손된 부분을 자른 후, 자른 단면에 다시 초기 구조를 제공할 수 있는 플레이트를 용접하여 재활용하게 되는데, 이러한 플레이트 용접은 전부 수동작업으로 이루어지고 있다.
따라서, 종래의 안전발판의 재활용을 위한 용접작업은 수동 작업으로 인하여 작업속도가 느리고, 용접 품질이 균일하지 못한 문제점이 있다.
안전발판의 용접에 관한 기술로는 한국출원번호　제10-2008-0043742호에 선박용 안전발판의 데크 플레이트를 용접하기 위한 인버터 직류 전원식 자동저항 심 용접장치와, 이를 이용한 데크 플레이트 제조방법 및 데크 플레이트가 용접된 안전발판이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 기술은 롤 포밍 가공에 의해 성형된 데크 플레이트의 접합부가 원래 형태로 돌아가려는 성질을 용접 중에 충실히 가압 및 롤링하며 용접 작업을 수행할 수 있는 것으로서, 파손된 부분를 절단한 상태에서 용접 작업이 필요한 안전발판 재활용 용접작업에는 적용이 어려운 측면이 있다.
한국출원번호　제10-2008-0043742호 한국출원번호　제20-1990-0005460호
본 발명의 일 실시 예는, 선박건조에 사용되는 안전발판의 재활용을 위해 파손된 부분을 자른 상태에서 그 부분의 단면에 새로운 플레이트를 결합하는 재활용 용접작업에 사용할 수 있는 안전발판 자동용접장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 안전발판이 배치된 베드유닛의 양측에 설치되는 발판 정렬유닛에 의해 상기 베드유닛의 길이방향에 교차하는 방향으로 안전발판을 가압하여 상기 베드유닛의 일측에 설치되는 플레이트 고정유닛에 고정된 플레이트에 대해 상기 안전발판의 용접위치를 정렬하는 단계; 상기 안전발판을 파지하는 클램핑부와 상기 안전발판을 가압하는 발판 가압부를 구비하는 파지 및 가압유닛의 상기 발판 가압부에 의해 상기 안전발판을 가압하여 상기 플레이트에 접촉시키는 단계; 상기 플레이트 고정유닛의 상기 플레이트가 배치되는 위치로부터 이격되어 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 방향을 따라 상기 베드유닛 상에 배치되는 발판감지센서로부터 감지신호를 수집하여 상기 플레이트에 접촉되는 상기 안전발판의 단면상태를 판별하는 단계; 및 상기 발판감지센서에 의해 판별된 상기 안전발판의 단면상태를 기초로 용접로봇을 작동시켜 상기 안전발판과 상기 플레이트를 용접하는 단계를 포함하는 안전발판 자동용접방법이 제공될 수 있다.
상기 안전발판이 상기 발판 가압부에 의해 가압되어 상기 플레이트에 접촉될 때, 상기 발판 가압부에 설치되어 상기 안전발판에 접촉되는 로드 셀로부터 압력 값을 수집하여 미리 입력된 압력 값과 비교하고, 상기 로드 셀의 압력 값이 미리 입력된 압력 값보다 클 경우, 상기 발판 가압부에 의한 상기 안전발판의 가압을 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 안전발판의 단면상태를 판별하는 단계는, 상기 안전발판의 길이방향을 따라 간격을 두고 타공들이 형성되되, 상기 타공들이 상기 안전발판의 길이방향에 따른 서로 다른 라인 상에 배치되는 크기가 서로 다른 제1 타공들 및 제2 타공들일 경우, 상기 발판감지센서는 복수개로 배치되되, 상기 복수개의 발판감지센서가 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 상기 제1 타공들, 제2 타공들, 또는 제1 타공들과 제2 타공들의 사이영역을 감지할 수 있다.
상기 제1 타공들, 제2 타공들, 또는 제1 타공들과 제2 타공들의 사이영역을 감지하여 얻은 상기 안전발판의 단면상태를 기초로, 상기 플레이트와 상기 안전발판의 용접궤적을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 용접로봇에 의해 상기 안전발판과 상기 플레이트를 용접하는 단계는, 상기 플레이트와 상기 안전발판의 용접궤적을 따라 상기 플레이트와 상기 안전발판을 용접하는 단계; 상기 안전발판을 상기 베드유닛에 상에 뒤집어 배치하는 단계; 및 상기 플레이트와 뒤집어진 상기 안전발판의 용접궤적을 추출하여 상기 플레이트와 상기 안전발판을 용접하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 안전발판을 상기 베드유닛에 상에 뒤집어 배치하는 단계는, 상기 안전발판에 대한 상기 발판 가압부의 가압을 해제하는 단계; 상기 발판 정렬유닛에 의한 상기 안전발판의 가압을 해제하는 단계; 및 상기 파지 및 가압유닛의 상기 클램핑부에 의해 상기 안전발판을 파지하고, 상기 파지 및 가압유닛을 상하로 이동시킬 수 있는 수직 상승부에 의해 상기 안전발판을 상승시키고, 상기 파지 및 가압유닛과 상기 수직 상승부 사이에 배치되어 상기 파지 및 가압유닛을 회전시킬 수 있는 회전부에 의해 상기 안전발판을 뒤집어 상기 베드유닛 상에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 안전발판을 상기 베드유닛에 상에 뒤집어 배치하는 경우, 상기 안전발판과 상기 플레이트가 접촉되는 상면부 및 하면부의 용접여부를 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 안전발판이 지지되는 베드유닛; 상기 베드유닛의 길이방향에 따른 라인 상의 상기 베드유닛의 일측에 설치되되, 상기 안전발판에 용접되는 플레이트를 고정시키는 플레이트 고정유닛; 상기 플레이트 고정유닛에 대향하도록 상기 베드유닛의 타측에 설치되되, 상기 안전발판이 파지되는 클램핑부와, 상기 안전발판이 상기 플레이트에 접촉되도록 가압하는 발판 가압부를 구비하는 파지 및 가압유닛; 상기 파지 및 가압유닛이 설치되며, 상기 파지 및 가압유닛에 결합되어 상기 파지 및 가압유닛을 회전시킬 수 있는 회전부와, 상기 회전부에 결합되어 상기 회전부를 상하로 이동시킬 수 있는 수직 상승부를 구비하는 회전 및 상승유닛; 상기 베드유닛의 길이방향에 교차하는 방향으로 상기 안전발판을 가압하여 상기 플레이트에 대한 상기 안전발판의 용접위치를 정렬시키도록 상기 베드유닛의 양측에 설치되는 발판 정렬유닛; 상기 베드유닛 상에 설치되어 상기 안전발판과 상기 플레이트의 용접을 수행하는 용접로봇; 및 상기 플레이트 고정유닛의 상기 플레이트가 배치되는 위치로부터 이격되어 상기 베드유닛 상에 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 방향을 따라 배치되되, 상기 플레이트에 접촉되는 상기 안전발판의 단면을 판별하기 위한 감지신호를 제공하는 발판감지센서를 포함하는 안전발판 자동용접장치가 제공될 수 있다.
상기 발판감지센서는, 상기 안전발판의 길이방향을 따라 간격을 두고 타공들이 형성되되, 상기 타공들이 상기 안전발판의 길이방향에 따른 서로 다른 라인 상에 배치되는 크기가 서로 다른 제1 타공들 및 제2 타공들일 경우, 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 상기 제1 타공들, 제2 타공들, 또는 제1 타공들과 제2 타공들의 사이영역을 감지하도록 상기 제1 타공들 및 상기 제2 타공들에 엇갈리게 복수개가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 선박건조에 사용되는 안전발판의 재활용을 위해 파손된 부분을 자른 상태에서 그 부분의 단면에 새로운 플레이트를 결합하는 재활용 용접작업에 대한 플레이트와 안전발판의 용접라인 정렬, 플레이트에 안전발판을 접촉시키기 위한 이동, 및 안전발판의 반대쪽 용접라인을 용접하기 위해 안전발판을 뒤집는 회전작업을 기계적인 동력에 의해 수행할 수 있으며, 플레이트에 접촉되는 안전발판의 단면을 다수의 발판감지센서의 감지신호를 기초로 판별하여 용접궤적을 자동으로 추출할 수 있으므로, 안전발판의 재활용을 위한 용접작업의 능률과 작업 안정성을 향상시킬 수 있는 안전발판 자동용접장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 개략적인 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1의 파지 및 가압유닛의 정면도이다.
도 4는 도 3의 파지 및 가압유닛의 클램핑부의 작동 상태도이다.
도 5는 도 2의 댐핑부의 평면도이다.
도 6은 도 5의 댐핑부의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 제1 내지 4 발판감지센서에 의한 안전발판의 감지양상을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 제1 내지 4 발판감지센서에 의한 안전발판의 감지위치를 판별하기 위한 테이블이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 본 실시 예에 따른 선박은 주로 드릴 쉽과 같이 캐니스터 추진장치가 설치되는 선박에 해당되나 이에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않으며, 캐니스터 추진장치가 설치되는 모든 선박에 적용될 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 개략적인 정면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 1의 파지 및 가압유닛의 정면도이며, 도 4는 도 3의 파지 및 가압유닛의 클램핑부의 작동 상태도이며, 도 5는 도 2의 댐핑부의 평면도이며, 도 6은 도 5의 댐핑부의 작동 상태도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 제1 내지 4 발판감지센서에 의한 안전발판의 감지양상을 도시한 평면도이며, 도 8은 도 7의 제1 내지 4 발판감지센서에 의한 안전발판의 감지위치를 판별하기 위한 테이블이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치는, 안전발판(100)이 지지되는 베드유닛(110)과, 베드유닛(110)의 길이방향에 따른 라인 상의 베드유닛(110)의 일측에 설치되되 안전발판(100)에 용접되는 플레이트(112)를 고정하는 플레이트 고정유닛(115)과, 플레이트 고정유닛(115)에 대향하도록 베드유닛(110)의 타측에 설치되되 안전발판(100)이 파지되는 클램핑부(120)와 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉되도록 가압하는 발판 가압부(130)를 구비하는 파지 및 가압유닛(140)과, 파지 및 가압유닛(140)이 설치되며 파지 및 가압유닛(140)에 결합되어 파지 및 가압유닛(140)을 회전시킬 수 있는 회전부(141)와 회전부(141)에 결합되어 회전부(141)를 상하로 이동시킬 수 있는 수직 상승부(142)를 구비하는 회전 및 상승유닛(145)을 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 베드유닛(110)의 양측에는 베드유닛(110)의 길이방향에 교차하는 방향으로 안전발판(100)을 가압하여 플레이트(112)에 대한 안전발판(100)의 용접위치를 정렬시키도록 발판 정렬유닛(150)이 설치된다.
또한 본 실시 예에 따르면, 베드유닛(110) 상에 설치되어 안전발판(100)과 플레이트(112)의 용접을 수행하는 용접로봇(160)과, 파지 및 가압유닛(140), 회전 및 상승유닛(145), 발판 정렬유닛(150), 그리고 용접로봇(160)은 자동용접 제어부(170)에 연결되어 수동적인 조작에 의해 작동될 수 있으며, 자동으로도 작동이 가능하다.
이러한 본 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치는, 주로 선박의 건조에 사용되는 안전발판(100)의 재생을 위한 용접작업에 사용할 수 있다. 즉 선박의 건조 작업에 사용되는 안전발판(100) 중 파손되어 사용 시 위험을 초래할 수 있는 안전발판(100)은, 파손된 부분을 절단하고, 그 단면에 새로운 플레이트(112)를 용접함으로써 재활용될 수 있다. 안전발판(100)은 길이방향으로 배치될 때, 좌우 단부가 파손될 수 있다.
안전발판(100)을 재활용하기 위한 용접작업은, 안전발판(100)의 파손 부분을 절단한 후, 플레이트(112)와의 용접작업을 위해 베드유닛(110) 상에 놓는 과정부터 시작된다. 안전발판(100)은 플레이트(112)가 플레이트 고정유닛(115)에 움직이지 않게 고정된 상태에서, 발판 정렬유닛(150)의 가압에 의해 플레이트(112)와 서로 용접라인이 정렬되도록 이동될 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따르면, 발판 가압부(130)에는, 안전발판(100)이 발판 가압부(130)에 의해 가압되어 플레이트(112)에 접촉될 때, 안전발판(100)에 접촉되도록 로드 셀(165)이 설치된다. 자동용접 제어부(170)는 발판 가압부(130)에 의해 플레이트(112)에 접촉되는 안전발판(100)의 가압력을 로드 셀(165)로부터 수집하여 발판 가압부(130)의 작동을 정지시킴으로써 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉된 후, 플레이트(112)에 대한 안전발판(100)의 불필요한 가압을 차단시킬 수 있다.
또한 본 실시 예에 따르면, 베드유닛(110) 상에는 플레이트 고정유닛(115)의 플레이트(112)가 배치되는 위치로부터 안전발판(100)의 길이방향에 따른 타공들(101, 102)의 간격만큼 이격되어 다수의 발판감지센서(S1~S4)가 배치된다. 다수의 발판감지센서(S1~S4)는 베드유닛(110) 상에서 안전발판(100)의 길이방향에 교차하는 방향을 따라 배치되는데, 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉될 때 플레이트(112)에 접촉되는 안전발판(100)의 단면을 판별하기 위한 타공들(101, 102)의 배치정보를 담은 감지신호를 자동용접 제어부(170)에 제공할 수 있다.
즉 본 실시 예에 따른 다수의 발판감지센서(S1~S4)는, 안전발판(100)의 타공들(101, 102)이, 안전발판(100)의 길이방향을 따라 간격을 두고 안전발판(100)의 길이방향에 교차하게 배치되며, 안전발판(100)의 길이방향에 따른 서로 다른 라인 상에 배치되는 크기가 서로 다른 제1 타공들(101) 및 제2 타공들(102)일 경우, 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉될 때 제1 타공들(101)과 제2 타공들(102)을 감지하도록 제1 타공들(101)과 제2 타공들(102)에 엇갈리게 배치된다.
이를 위해 본 실시 예에 따른 다수의 발판감지센서(S1~S4)는, 베드유닛(110)의 길이방향에 교차하는 라인 상을 따라 4개가 배치될 수 있다. 다수의 발판감지센서(S1~S4)는 고장이나 오작동에 대비하여 두 개씩 안전발판(100)의 동일한 단면상태를 감지할 수 있다. 다만 발판감지센서의 개수는 이에 한정되지 않으며, 하나의 발판감지센서 또는 다섯개 이상의 발판감지센서가 배치될 수도 있다.
즉 이들 중 제1, 3 발판감지센서(S1, S3)는, 일렬의 제1 타공들(101)이 위에 배치될 때 on 상태로 되며, 일렬의 제2 타공들(102)이 위에 배치될 때 off 상태로 될 수 있다.
반대로, 제2, 4 발판감지센서(S2, S4)는, 일렬의 제2 타공들(102)이 위에 배치될 때 on 상태로 되며, 일렬의 제1 타공들(101)이 위에 배치될 때 off 상태로 될 수 있다.
이들 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4)는 제1 타공들(101)과 제2 타공들(102) 사이의 영역이 위에 배치될 때 on 상태로 될 수 있다.
도 8의 테이블에서 이러한 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4)의 각각에 대한 on 상태는 감지로 표기되어 있고, off 상태는 미감지로 표기되어 있는데, 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4)의 감지 및 미감지 조합에 의해 플레이트(112)에 용접되는 안전발판(100)의 단면상태를 판별할 수 있다.
이러한 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4)는, 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉될 때, 플레이트(112)로부터 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4)까지 거리(L1)과 같은, 즉 안전발판(100)의 길이방향에 따른 제1 타공들(101) 또는 제2 타공들(102)의 간격(L2)만큼 플레이트(112)로부터 이격되어 배치되어 있으므로, 제1, 3 발판감지센서(S1, S3) 및 제2, 4 발판감지센서(S2, S4)에 의한 안전발판(100)의 감지위치로부터 플레이트(112)에 접촉되는 안전발판(100)의 단면상태가 파악될 수 있다.
일 예로, 제1 또는 3 발판감지센서(S1, S3)가 on되고, 제2 또는 4 발판감지센서(S2, S4)가 off로 되는 경우, 일렬의 제1 타공들(101)이 제1, 3 발판감지센서(S1, S3) 위에 배치되는 경우이므로, 플레이트(112)에 접촉되는 안전발판(100)의 단면은 일렬의 제1 타공들(101)에 따른 단면이 된다.
이러한 안전발판(100)의 단면상태가 자동용접 제어부(170)에 수집되어 용접로봇(160)의 용접궤적이 계산되어 추출되며, 용접로봇(160)은 플레이트(112)와 안전발판(100)이 접촉되지 않는 제1 타공들(101)의 영역을 건너면서 용접을 수행하도록 제어될 수 있다.
또한, 제1 또는 3 발판감지센서(S1, S3)가 off되고, 제2 또는 4 발판감지센서(S2, S4)가 on으로 되는 경우, 일렬의 제2 타공들(102)이 제2, 4 발판감지센서(S2, S4) 위에 배치되는 경우이므로, 용접로봇(160)은 플레이트(112)와 안전발판(100)이 접촉되지 않는 제2 타공들(102)의 영역을 건너면서 용접을 수행하도록 제어될 수 있다.
또한, 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4)가 모두 on상태인 경우는, 제1 타공들(101)과 제2 타공들(102) 사이영역이 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4) 위에 배치된 경우로서, 안전발판(100)의 단면전반이 플레이트(112)에 접촉된 상태이므로, 용접로봇(160)은 안전발판(100)의 너비방향에 따른 단면을 따라 용접을 수행하도록 제어될 수 있다.
이처럼 용접로봇(160)은, 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉된 상태에서 제1 내지 4 발판감지센서(S1~S4)에 의해 접촉 단면이 판별되어 자동용접 제어부(170)에 의해 용접궤적이 추출된 후, 정해진 용접궤적을 따라 용접을 수행할 수 있다.
이후 용접이 진행된 부분의 반대 면에 있는 용접라인을 따른 용접은, 안전발판(100)이 클램핑부(120)에 물린상태에서 파지 및 가압유닛(140)에 결합된 회전부(141)의 작동에 의해 회전되어 뒤집어지고, 베드유닛(110)에 다시 배치됨으로써 진행될 수 있다.
이러한 플레이트(112)와 안전발판(100)의 용접작업을 위해서 베드유닛(110)의 좌측에 설치되어 플레이트(112)의 위치를 고정하는 플레이트 고정유닛(115)은, 플레이트(112)가 안치되도록 자리 홈(116)이 마련되는 고정본체(117)와, 고정본체(117)에 설치되어 플레이트(112)를 자리 홈(116)에 고정시키는 자석(118)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 플레이트(112)는 철재이므로 고정본체(117)의 자리 홈(116)에 배치되어 자석(118)에 의해 자리 홈(116)으로부터 이탈이 방지된 상태에서, 안전발판(100)과 용접될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 플레이트(112)는 플레이트 고정유닛(115)에 비교적 간단하게 설치가 가능한 자석(118)에 의해 고정되었으나, 이에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니며, 플레이트(112)는 자력을 이용하지 않는 기계적인 방식으로도 자리 홈(116)에 고정될 수 있다.
또한 클램핑부(120)는, 발판 가압부(130)에 결합되는 클램핑 본체(122)와, 클램핑 본체(122)의 상부와 하부에 배치되어 안전발판(100)의 상면부와 저면부를 가압하는 한 쌍의 가압 클램프(123)와, 일단부가 클램핑 본체(122)에 회전가능하게 결합되며 타단부가 가압 클램프(123)의 슬라이드 구간(127)에 이동가능하게 결합되는 클램프 링크(124)와, 클램핑 본체(122)에 설치되되 가압 클램프(123)에 회전가능하게 결합되는 가압로드(125)를 구비하여 한 쌍의 가압 클램프(123)를 작동시키는 클램프 실린더(126)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 슬라이드 구간(127)은 가압 클램프(123)의 타단부에 설치되는 링크 핀(128)이 가압 클램프(123)를 통과한 상태에서 슬라이드 이동가능한 장공형상일 수 있다.
본 실시 예에 따른 클램핑부(120)는 한 쌍의 가압 클램프(123)가 한 쌍의 클램프 링크(124)와 한 쌍의 클램프 실린더(126)에 의해 클램핑 본체(122)에 연결되어 있는 집게 구조이다. 이러한 클램핑부(120)는 클램프 실린더(126)가 한 쌍의 가압 클램프(123)에 대응하여 클램링 본체(122)에 설치되어 있는데, 한 쌍의 가압 클램프(123)는 한 쌍의 클램프 실린더(126)에 의해 상호 반대로 회전되어 안전발판(100)에 대한 물림작용과, 이러한 회전과 반대로 회전되어 안전발판(100)에 대한 물림해제작용을 수행할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 한 쌍의 가압 클램프(123)는 한 쌍의 클램프 실린더(126)에 의해 회전되도록 구성되어 있으나, 이에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니며, 한 쌍의 가압 클램프(123)는 하나의 클램프 실린더(126)로 연결될 수 있다.
또한 클램핑부(120)에는 클램핑부(120)를 이동시킬 수 있는 발판 가압부(130)가 설치된다. 이러한 발판 가압부(130)는, 클램핑 본체(122)와 회전부(141) 사이에 설치되는 가압 실린더(131)와, 클램핑 본체(122)의 단부에 설치되어 안전발판(100)에 접촉되는 댐핑부(135)를 포함할 수 있다.
댐핑부(135)는, 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉될 때, 가압 실린더(131)로부터 지나친 가압력의 전달이 방지되도록 가압 실린더(131)로부터 플레이트(112)에 대한 일정 이상의 스트로크 전달을 제한할 수 있다.
즉 본 실시 예에 따른 댐핑부(135)는, 안전발판(100)에 접촉되는 가압블록(136)과, 가압블록(136)에 결합되어 클램핑 본체(122)에 정해진 거리만큼 이동가능하게 설치되는 댐핑로드(137)와, 댐핑로드(137)에 설치되어 가압블록(136)을 지지하는 댐핑 스프링(138)을 포함할 수 있다. 가압블록(136)은 안전발판(100)이 플레이트(112)에 접촉될 때, 댐핑 스프링(138)을 수축시키면서 댐핑로드(137)에 의해 클램핑 본체(122) 측으로 안내되어 이동될 수 있다. 또한 댐핑로드(137)는 클램핑 본체(122)에 일정구간 이동가능하게 설치된 이동블록(134)에 결합되어 이동될 수 있다.
이때 안전발판(100)은 가압 실린더(131)에 의해 제공되는 스트로크만큼 이동되지 않고, 플레이트(112)에 접촉된 상태에서 플레이트(112)에 지지될 수 있으며, 이로 인해 플레이트(112)를 고정하는 고정본체(117)에 대한 과도한 가압력의 전달이 차단되어 플레이트 고정유닛(115)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 클램핑부(120)는, 가압 클램프(123)의 단부에 결합되어 안전발판(100)에 접촉되는 고무댐퍼(139)를 더 포함할 수 있다. 고무댐퍼(139)는 한 쌍의 가압 클램프(123)에 의해 안전발판(100)에 대한 물림작용이 수행될 때, 먼저 안전발판(100)으로부터 충격을 흡수할 수 있으며, 한 쌍의 가압 클램프(123)에 의해 안전발판(100)이 파지되어 이동되거나 회전될 때 안전발판(100)에 대한 충분한 마찰력을 제공하여 안전발판(100)의 흔들림에 의한 자세변화나 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 안전발판(100)과 플레이트(112)의 용접라인을 정렬하기 위한, 발판 정렬유닛(150)은, 안전발판(100)의 측면을 가압하는 정렬블록(151)과, 정렬블록(151)에 결합되어 정렬블록(151)을 가압하는 정렬 실린더(152)를 포함할 수 있다. 발판 정렬유닛(150)은 베드유닛(110)의 전후 양측에 설치되어 안전발판(100)의 양측에서 안전발판(100)을 가압함으로써 안전발판(100)을 플레이트(112)에 대해 정렬시킬 수 있다. 이러한 발판 정렬유닛(150)의 정렬 실린더(152)의 스트로크는 자동용접 제어부(미도시)의 수동조작기능에 의해 안전발판(100)에 제공될 수 있으며, 안전발판(100)은 정렬 실린더(152)에 의해 가해지는 스트로크만큼 이동하여 플레이트(112)에 대해 정렬될 수 있다.
이러한 가압 실린더(131) 및 정렬 실린더(152)에 의한 안전발판(100)의 정렬은 안전발판(100)의 정렬된 위치를 감지할 수 있는 센서(미도시)를 설치하고, 자동용접 제어부(170)에 안전발판(100)의 위치가 확인되도록 함으로써 자동으로 수행될 수 있다.
또한 안전발판(100)이 이동가능하게 지지되는 베드유닛(110)은, 베이스 지지대(181)와, 베이스 지지대(181)의 상부에 설치되며 안전발판(100)에 대해 클램핑부(120)를 도입가능하도록 도입 홈(182)이 마련되는 발판베드(183)를 포함할 수 있다.
이러한 발판베드(183)는 클램핑 본체(122)가 들락거릴 수 있는 도입 홈(182)이 마련되어 있는데, 안전발판(100)을 가압하기 위한 댐핑부(135)가 설치되며 안전발판(100)을 파지할 수 있는 가압 클램프(123)가 설치된 클램핑 본체(122)의 안전발판(100)에 대한 접근을 허용할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 파지 및 가압유닛(140), 회전 및 상승유닛(145), 발판 정렬유닛(150), 그리고 용접로봇(160)을 제어하여 작동시키는 자동용접 제어부(170)에는, 안전발판(100)을 플레이트(112)에 정렬하여 접촉시키고, 용접된 상태에서 뒤집어 다시 용접을 진행하는 작업을 수행할 수 있는 프로그램이 입력될 수 있으며, 이에 따라 안전발판(100)에 대한 용접작업은 자동으로 실행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 제어방법은, 타공들(101, 102)이 길이방향 및 너비방향을 따라 정해진 간격으로 형성되어 있으며, 일단부가 절단되어 길이방향에 교차하는 단면을 갖는 안전발판(100)을 베드유닛(110) 상에 배치하고, 베드유닛(110)의 길이방향에 따른 라인 상의 베드유닛(110)의 일측에 설치된 플레이트 고정유닛(115)에 안전발판(100)에 용접되기 위한 플레이트(112)를 고정한 상태에서 진행된다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전발판 자동용접장치의 제어방법은, 베드유닛(110)의 양측에 설치되는 발판 정렬유닛(150)에 의해 베드유닛(110)의 길이방향에 교차하는 방향으로 안전발판(100)을 가압하여 플레이트(112)에 대한 안전발판(100)의 용접위치를 정렬하는 단계와, 플레이트 고정유닛(115)에 대향하도록 베드유닛(110)의 타측에 설치되며, 안전발판(100)을 파지하는 클램핑부(120)와 안전발판(100)을 가압하는 발판 가압부(130)를 구비하는 파지 및 가압유닛(140)의 발판 가압부(130)에 의해 안전발판(100)을 가압하여 플레이트(112)에 접촉시키는 단계와, 안전발판(100)이 발판 가압부(130)에 의해 가압되어 플레이트(112)에 접촉될 때, 발판 가압부(130)에 설치되어 안전발판(100)에 접촉되는 로드 셀(165)로부터 압력 값을 수집하여 미리 입력된 압력 값과 비교하고, 로드 셀(165)의 압력 값이 미리 입력된 압력 값보다 클 경우, 발판 가압부(130)에 의한 안전발판(100)의 가압을 중지하는 단계와, 플레이트 고정유닛(115)의 플레이트(112)가 배치되는 위치로부터 안전발판(100)의 길이방향에 따른 타공들(101, 102)의 간격(L1)만큼 이격되어 안전발판(100)의 길이방향에 교차하는 방향을 따라 베드유닛(110) 상에 배치되는 발판감지센서(S1~S4)에 의한 타공들(101, 102)의 감지여부에 따라 플레이트(112)에 접촉되는 안전발판(100)의 단면상태를 판별하는 단계와, 발판감지센서(S1~S4)에 의한 안전발판(100)의 단면상태를 기초로 용접로봇(160)에 의해 안전발판(100)과 플레이트(112)를 용접하는 단계를 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따른 발판 가압부(130)에 의한 안전발판(100)의 가압을 중지하기 전에, 로드 셀(165)의 압력 값이 미리 입력된 압력 값보다 작을 경우, 발판 가압부(130)에 의해 안전발판(100)의 가압을 계속 수행될 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 안전발판(100)의 단면상태를 판별하는 단계는, 안전발판(100)의 타공들(101, 102)이 안전발판(100)의 길이방향을 따라 간격을 두고 형성되되, 안전발판(100)의 길이방향에 따른 서로 다른 라인 상에 배치되는 크기가 서로 다른 제1 타공들(101) 및 제2 타공들(102)일 경우, 다수의 발판감지센서(S1~S4)에 의해 안전발판(100)의 길이방향에 교차하는 제1 타공들(101), 제2 타공들(102), 또는 제1 타공들(101)과 제2 타공들(102)의 사이영역을 감지하는 단계를 포함할 수 있으며, 이에 따라 플레이트(112)에 접촉되는 안전발판(100)의 단면상태가 판별되어 제1 타공들(101)과 제2 타공들(102)이 있는 경우에 따른 단면의 용접궤적을 추출할 수 있다.
즉 본 실시 예에 따르면, 안전발판(100)의 단면상태를 판별하는 단계 이후, 제1 타공들(101), 제2 타공들(102), 또는 제1 타공들(101)과 제2 타공들(102)의 사이영역을 감지하는 단계로부터 얻은 안전발판(100)의 단면상태를 기초로, 플레이트(112)와 안전발판(100)의 용접궤적을 추출하는 단계가 진행될 수 있다.
그리고, 본 실시 예에 따르면, 용접궤적이 추출된 후에는, 용접로봇(160)에 노출되어 있는 플레이트(112)와 안전발판(100)의 3면을 먼저 용접하는 단계가 진행될 수 있다. 안전발판(100)은 양측이 절곡되어 있어 세 개의 평면 상에 용접궤적이 위치할 수 있다.
이러한 본 실시 예에 따른 용접로봇(160)에 의해 안전발판(100)과 플레이트(112)를 용접하는 단계는, 플레이트(112)와 안전발판(100)의 용접궤적을 따라 플레이트(112)와 안전발판(100)이 접촉되는 상면부를 용접하는 단계에 해당한다.
이후, 본 실시 예에 따른 플레이트(112)와 안전발판(100)의 3면이 용접된 후에는, 안전발판(100)의 다른 3면을 용접하기 위해 안전발판(100)을 뒤집는 단계가 진행될 수 있다.
본 실시 예에 따른 안전발판(100)을 뒤집는 단계는, 안전발판(100)에 대한 발판 가압부(130)의 가압을 해제하는 단계와, 발판 정렬유닛(150)에 의한 안전발판(100)의 가압을 해제하는 단계와, 파지 및 가압유닛(140)의 클램핑부(120)에 의해 안전발판(100)을 파지하고, 파지 및 가압유닛(140)을 상하로 이동시킬 수 있는 수직 상승부(142)에 의해 안전발판(100)을 상승시키고, 파지 및 가압유닛(140)과 수직 상승부(142) 사이에 결합되어 파지 및 가압유닛(140)을 회전시킬 수 있는 회전부(141)에 의해 안전발판(100)을 뒤집어 베드유닛(110) 상에 배치하는 단계를 포함하며, 이들 단계가 차례대로 진행되어 안전발판(100)이 뒤집어질 수 있다.
이때, 본 실시 예에 따른 안전발판(100)을 뒤집는 경우에는, 안전발판(100)과 플레이트(112)의 상면부 및 하면부의 용접여부를 검사하는 단계를 진행할 수 있다. 이에 따라 안전발판(100)과 플레이트(112)의 상하 6면에 대한 용접이 이루어졌는지 확인할 수 있으며, 용접이 모두 끝났으면 용접로봇(160)의 용접작업을 중단하며, 뒤집어진 3면에 대한 용접이 이루어지지 않았으면, 전술한 바와 같이 안전발판(100)을 플레이트(112)에 정렬시켜 접촉시키고, 재차 추출된 용접궤적을 기초로 나머지 3면에 대한 용접작업을 진행할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 안전발판 110: 베드유닛
112: 플레이트 115: 플레이트 고정유닛
116: 자리 홈 117: 고정본체
118: 자석 120: 클램핑부
122: 클램핑 본체 123: 가압 클램프
124: 클램프 링크 125: 가압로드
126: 클램프 실린더 130: 발판 가압부
131: 가압 실린더 135: 댐핑부
136: 가압블록 137: 댐핑로드
138: 댐핑 스프링 139: 고무댐퍼
140: 파지 및 가압유닛 141: 회전부
142: 수직 상승부 145: 회전 및 상승유닛
150: 발판 정렬유닛 151: 정렬블록
152: 정렬 실린더 160: 용접로봇
165: 로드 셀 170: 자동용접 제어부
S1~S4: 발판감지센서 181: 베이스 지지대
182: 도입 홈 183: 발판베드

Claims (9)

  1. 안전발판이 배치된 베드유닛의 양측에 설치되는 발판 정렬유닛에 의해 상기 베드유닛의 길이방향에 교차하는 방향으로 안전발판을 가압하여 상기 베드유닛의 일측에 설치되는 플레이트 고정유닛에 고정된 플레이트에 대해 상기 안전발판의 용접위치를 정렬하는 단계;
    상기 안전발판을 파지하는 클램핑부와 상기 안전발판을 가압하는 발판 가압부를 구비하는 파지 및 가압유닛의 상기 발판 가압부에 의해 상기 안전발판을 가압하여 상기 플레이트에 접촉시키는 단계;
    상기 플레이트 고정유닛의 상기 플레이트가 배치되는 위치로부터 이격되어 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 방향을 따라 상기 베드유닛 상에 배치되는 발판감지센서로부터 감지신호를 수집하여 상기 플레이트에 접촉되는 상기 안전발판의 단면상태를 판별하는 단계; 및
    상기 발판감지센서에 의해 판별된 상기 안전발판의 단면상태를 기초로 용접로봇을 작동시켜 상기 안전발판과 상기 플레이트를 용접하는 단계를 포함하는 안전발판 자동용접방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안전발판이 상기 발판 가압부에 의해 가압되어 상기 플레이트에 접촉될 때, 상기 발판 가압부에 설치되어 상기 안전발판에 접촉되는 로드 셀로부터 압력 값을 수집하여 미리 입력된 압력 값과 비교하고, 상기 로드 셀의 압력 값이 미리 입력된 압력 값보다 클 경우, 상기 발판 가압부에 의한 상기 안전발판의 가압을 중지하는 단계를 더 포함하는 안전발판 자동용접방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안전발판의 단면상태를 판별하는 단계는, 상기 안전발판의 길이방향을 따라 간격을 두고 타공들이 형성되되, 상기 타공들이 상기 안전발판의 길이방향에 따른 서로 다른 라인 상에 배치되는 크기가 서로 다른 제1 타공들 및 제2 타공들일 경우, 상기 발판감지센서가 복수개로 배치되되, 상기 복수개의 발판감지센서가 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 상기 제1 타공들, 제2 타공들, 또는 제1 타공들과 제2 타공들의 사이영역을 감지하는 안전발판 자동용접방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 타공들, 제2 타공들, 또는 제1 타공들과 제2 타공들의 사이영역을 감지하여 얻은 상기 안전발판의 단면상태를 기초로, 상기 플레이트와 상기 안전발판의 용접궤적을 추출하는 단계를 더 포함하는 안전발판 자동용접방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용접로봇에 의해 상기 안전발판과 상기 플레이트를 용접하는 단계는,
    상기 플레이트와 상기 안전발판의 용접궤적을 따라 상기 플레이트와 상기 안전발판을 용접하는 단계;
    상기 안전발판을 상기 베드유닛에 상에 뒤집어 배치하는 단계; 및
    상기 플레이트와 뒤집어진 상기 안전발판의 용접궤적을 추출하여 상기 플레이트와 상기 안전발판을 용접하는 단계를 포함하는 안전발판 자동용접방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안전발판을 상기 베드유닛에 상에 뒤집어 배치하는 단계는,
    상기 안전발판에 대한 상기 발판 가압부의 가압을 해제하는 단계;
    상기 발판 정렬유닛에 의한 상기 안전발판의 가압을 해제하는 단계; 및
    상기 파지 및 가압유닛의 상기 클램핑부에 의해 상기 안전발판을 파지하고, 상기 파지 및 가압유닛을 상하로 이동시킬 수 있는 수직 상승부에 의해 상기 안전발판을 상승시키고, 상기 파지 및 가압유닛과 상기 수직 상승부 사이에 배치되어 상기 파지 및 가압유닛을 회전시킬 수 있는 회전부에 의해 상기 안전발판을 뒤집어 상기 베드유닛 상에 배치하는 단계를 포함하는 안전발판 자동용접방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 안전발판을 상기 베드유닛에 상에 뒤집어 배치하는 경우, 상기 안전발판과 상기 플레이트가 접촉되는 상면부 및 하면부의 용접여부를 검사하는 단계를 더 포함하는 안전발판 자동용접방법.
  8. 안전발판이 지지되는 베드유닛;
    상기 베드유닛의 길이방향에 따른 라인 상의 상기 베드유닛의 일측에 설치되되, 상기 안전발판에 용접되는 플레이트를 고정시키는 플레이트 고정유닛;
    상기 플레이트 고정유닛에 대향하도록 상기 베드유닛의 타측에 설치되되, 상기 안전발판이 파지되는 클램핑부와, 상기 안전발판이 상기 플레이트에 접촉되도록 가압하는 발판 가압부를 구비하는 파지 및 가압유닛;
    상기 파지 및 가압유닛이 설치되며, 상기 파지 및 가압유닛에 결합되어 상기 파지 및 가압유닛을 회전시킬 수 있는 회전부와, 상기 회전부에 결합되어 상기 회전부를 상하로 이동시킬 수 있는 수직 상승부를 구비하는 회전 및 상승유닛;
    상기 베드유닛의 길이방향에 교차하는 방향으로 상기 안전발판을 가압하여 상기 플레이트에 대한 상기 안전발판의 용접위치를 정렬시키도록 상기 베드유닛의 양측에 설치되는 발판 정렬유닛;
    상기 베드유닛 상에 설치되어 상기 안전발판과 상기 플레이트의 용접을 수행하는 용접로봇; 및
    상기 플레이트 고정유닛의 상기 플레이트가 배치되는 위치로부터 이격되어 상기 베드유닛 상에 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 방향을 따라 배치되되, 상기 플레이트에 접촉되는 상기 안전발판의 단면을 판별하기 위한 감지신호를 제공하는 다수의 발판감지센서를 포함하는 안전발판 자동용접장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발판감지센서는, 상기 안전발판의 길이방향을 따라 간격을 두고 타공들이 형성되되, 상기 타공들이 상기 안전발판의 길이방향에 따른 서로 다른 라인 상에 배치되는 크기가 서로 다른 제1 타공들 및 제2 타공들일 경우, 상기 안전발판의 길이방향에 교차하는 상기 제1 타공들, 제2 타공들, 또는 제1 타공들과 제2 타공들의 사이영역을 감지하도록 상기 제1 타공들 및 상기 제2 타공들에 엇갈리게 복수개가 배치되는 안전발판 자동용접장치.
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