KR101635901B1

KR101635901B1 - 내로우 갭 자동용접로봇

Info

Publication number: KR101635901B1
Application number: KR1020140004494A
Authority: KR
Inventors: 유창재; 인찬진; 조형준
Original assignee: 유창재; 인찬진; 조형준
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2016-07-05
Also published as: KR20150084456A

Abstract

본 발명은 내로우 갭 자동용접로봇에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 내부에 구비되는 제1구동부에 의해 작업면을 따라 자가 구동하여 주행하는 무한궤도주행장치; 상기 무한궤도주행장치 내부에 구비되는 제2구동부에 의해 상기 무한궤도주행장치 상부에 회전되게 설치되는 회전부재; 상기 회전부재에 수직으로 설치되어 함께 회전하고, 외면에 래크기어가 길이방향으로 배열 형성된 승강안내부재; 상기 승강안내부재에 관통되게 설치되어 상기 회전부재에 의해 좌,우로 회전되고, 내부에 구비된 상기 래크기어와 맞물리는 구동피니언을 가진 제3구동부에 의해 상기 승강안내부재을 따라 상,하로 높이 조절는 용접헤드부; 상기 용접헤드부 내부에서 수평 방향으로 설치되는 제4구동부의 회전축에 조립되어 상기 용접헤드부에 대해 상,하로 선회 가능한 틸팅헤드부; 상기 틸팅헤드부 전방 일측에 설치되는 내로우 갭 용접장치; 상기 용접헤드부에는 상기 틸팅헤드부 전방 일측에는 원격 제어에 의해 용접 작업 현장에 접근하기 위한 주행 상황과 용접 대상물의 용접 위치를 촬영하기 위한 카메라; 및 제1구동부 내지 제4구동부 및 내로우 갭 용접장치 작동을 유선 또는 무선을 원격으로 제어하는 제어부를 포함하는 특징이 있다.
이에 따라 내로우 갭 자동용접로봇에 의한 원자력 플랜트 건설이 가능해지므로 보다 안정성이 높은 원자력 발전 설비를 건설할 수 있으며, 유지보수 및 교체 작업에도 현장에 작업자가 투입되지 않고 자동용접로봇을 투입하여 용접 불량이 없는 내로우 갭 용접 작업이 가능해지는 효과를 제공한다.

Description

내로우 갭 자동용접로봇{Narrow gap welding robot automatically}

본 발명은 내로우 갭 자동용접로봇에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 내로우 갭 용접장치를 장착한 자가구동식 주행로봇을 이용하여 특히 원자력 플랜트의 현장과 같이 작업자의 근접이 어려운 현장에 투입되어 내로우 갭 용접작업을 원격 제어에 의해 수행할 수 있도록 이루어진 내로우 갭 자동용접로봇에 관한 것이다.

기존의 원자력 플랜트 건설에는 서브머지용접이나 피복아크수동용접이 주로 사용되고 있으나, 최근들어 내로우 갭 용접으로 대체되고 있는 상황이다.

즉, 서브머지 용접이나 피복 아크 수동용접의 경우 내로우 갭 용접에 비해 용착량이 많아 생산성이 저하되고, 용접시 고입열에 의해 열 영향부의 폭이 증가하여 인성치가 떨어지는 단점이 있다. 또한 용착금속량의 증가로 인해 용접 후 용접변형이나 잔류응력이 많이 발생하게 되어 용접결합 발생 가능성이 매우 높은 문제가 있다.

또한, 서브머지용접의 경우 용접시 플럭스를 사용해야 하므로 용접부에 확산성 수소량이 증가하여 용접부의 잔류응력과 결합하면서 저온균열발생률을 가중시키는 단점이 있다.

이에 비해 내로우 갭 용접은 판 두께에 비해 협소한 개선형상(I형 또는 I형에 가까운 개선형상을 사용)을 사용하는 용접방법으로서, 판 두께가 30~200mm 정도까지는 개선 간격을 20mm 이내, 판 두께가 200mm를 초과하는 경우 개선간격을 30mm 정도로 용접하게 된다.

이처럼 내로우 갭 용접법은 개선 단면적이 매우 작으면서 가까운 MAG용접의 경우 1패스당 용접입열도 3~5KJ/Cm 정도로 작아 누적입열량이 매우 작게 되어 용접 변형을 극도로 억제하는 장점이 있으며, 모재의 열화를 방지하는 장점이 있어 원자력 플랜트에 널리 적용되고 있는 상황이다.

하지만 내로우 용접작업은 기존의 서브머지용접이나 피복아크수동용접과 같이 용접 작업가가 직접 투입되어 작업하는 방식보다는 무인자동용접작업의 기준으로 용접 작업이 균일하게 이루어져야 원자력 플랜트 유지 보수 및 안전 관리 규정에 부합될 수 있다.

이에 따라, 운영중에 있는 원자력 플랜트 설비의 교체 또는 수리에 따른 용접 작업에는 작업자의 피폭 저감을 위해 무인자동용접장치가 필수적으로 요구되고 있는 상황이다.

종래의 무인자동용접장치로는 대한민국 등록특허 제10-0949995호 "무인자동용접기"가 개시되어 있다.

하지만 종래의 무인자동용접기는 내로우갭용접장치의 부가장치들을 함께 장착하여 내로우 갭 용접작을 하는데 적합하지 못한 구성으로 이루어져 있었으며, 내로우 용접 작업과 관련한 상,하, 좌우 작동이 자유롭지 못한 구성을 가짐으로써 원활한 내로우 갭 용접 작업이 어려운 구성으로 이루어져 있었다.

따라서, 원자력 플랜트 작업 현장에 투입되어 최상의 내로우 갭 용접 작업을 수행할 수 있도록 이루어진 자동용접로봇이 절실히 요구되고 있는 상황이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원자력 플랜트를 건설 또는 교체 작업 및 유지 보수 관리함에 있어 피폭 저감을 위해 원자력 플랜트 현장에 작업자의 근접이 어려운 경우 투입하여 원격 제어 방식으로 내로우 갭 용접작업을 수행할 수 있도록 이루어진 내로우 갭 자동용접로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 내부에 구비되는 제1구동부에 의해 작업면을 따라 자가 구동하여 주행하는 무한궤도주행장치; 상기 무한궤도주행장치 내부에 구비되는 제2구동부에 의해 상기 무한궤도주행장치 상부에 회전되게 설치되는 회전부재; 상기 회전부재에 수직으로 설치되어 함께 회전하고, 외면에 래크기어가 길이방향으로 배열 형성된 승강안내부재; 상기 승강안내부재에 관통되게 설치되어 상기 회전부재에 의해 좌,우로 회전되고, 내부에 구비된 상기 래크기어와 맞물리는 구동피니언을 가진 제3구동부에 의해 상기 승강안내부재을 따라 상,하로 높이 조절는 용접헤드부; 상기 용접헤드부 내부에서 수평 방향으로 설치되는 제4구동부의 회전축에 조립되어 상기 용접헤드부에 대해 상,하로 선회 가능한 틸팅헤드부; 상기 틸팅헤드부 전방 일측에 설치되는 내로우 갭 용접장치; 상기 용접헤드부에는 상기 틸팅헤드부 전방 일측에는 원격 제어에 의해 용접 작업 현장에 접근하기 위한 주행 상황과 용접 대상물의 용접 위치를 촬영하기 위한 카메라; 및 제1구동부 내지 제4구동부 및 내로우 갭 용접장치 작동을 유선 또는 무선을 원격으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 상기 무한궤도주행장치는 상부가 개방된 함체형 본체 및 커버로 이루어지고, 상기 본체 내부에는 충전배터리와, 상기 충전배터리의 전원으로 구동하도록 무한궤도의 구동축에 각각 설치되는 적어도 2개 이상의 전동모터를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 내로우 갭 용접장치와 제2구동부 및 회전부재는 상기 본체 전방에 치우져 배치되고, 상기 본체 내부에는 상기 충전배터리가 상기 회전부재 타측에 배치되면서 상기 충전배터리 상측에 변압기가 적층되어 웨이트 기능을 수행하고, 상기 회전부재와 충전배터리 사이에는 와이어권취릴과 가스탱크가 병렬로 장착되되, 상기 와이어권취릴의 용접와이어 및 가스탱크의 연결호스는 상기 커버를 관통하여 상기 틸팅헤드부를 통해 상기 내로우 갭 용접장치와 연결되어 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 승강안내부재에는 상기 래크기어와 나란하게 가이드홈이 형성되며, 상기 용접헤드부에는 상기 가이드홈을 따라 구름접촉하는 가이드롤러를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 카메라는 줌 기능을 가지는 양안렌즈가 구비되고, 상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 카메라의 촬영 위치를 상,하 방향으로 가변하기 위한 제5구동부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 카메라는 줌 기능을 가지는 양안렌즈가 구비되고, 상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 틸팅헤드부와 함께 상기 제어부에 의해 제어되는 제4구동부에 의해 상,하 회전 각도가 함께 조절되면서 촬영하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 회전부재는 원판형 회전판으로 이루어져 상기 커버에 형성된 회전안내부에 회전가능하게 조립되고, 상기 회전판 내주면 또는 외주면에 형성된 내접기어 또는 외접기어에 상기 본체 내부에 수직으로 설치되는 제2구동부의 축에 구비된 구동기어와 맞물리게 조립되게 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면 상기 용접헤드부 일측에는 상기 내로우 갭 용접장치의 용접봉과 나란하게 설치되어 용접대상물에 접촉되는 접지부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 접지부재는 상기 용접대상물의 금속면에 부착되기 위한 자석과, 상기 자석을 단부에서 지지하고 금속면에 대한 접촉 위치와 길이를 자유 자재로 조절가능하도록 이루어진 플렉시블지지대와, 상기 플렉시블지지대 외면과 상기 자석 외면에 감싸지는 금속도체를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 내로우 갭 자동용접로봇에 의한 원자력 플랜트 건설이 가능해지므로 보다 안정성이 높은 원자력 발전 설비를 건설할 수 있으며, 유지보수 및 교체 작업에도 현장에 작업자가 투입되지 않고 자동용접로봇을 투입하여 용접 불량이 없는 내로우 갭 용접 작업이 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내로우 갭 자동용접로봇의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 내로우 갭 자동용접로봇의 내부 구성을 설명하기 위한 측단면도.
도 3은 본 발명의 내로우 갭 자동용접로봇의 내부 구성을 설명하기 위한 평단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카메라 장착 구성을 설명하기 위한 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내로우 갭 자동용접로봇의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 내로우 갭 자동용접로봇의 내부 구성을 설명하기 위한 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 내로우 갭 자동용접로봇의 내부 구성을 설명하기 위한 평단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내로우 갭 자동용접로봇은 무한궤도주행장치(100), 회전부재(200), 용접헤드부(400), 틸팅헤드부(500) 내로우 갭 용접장치(600) 및 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.

즉, 내부에 구비되는 제1구동부(10)에 의해 작업면을 따라 자가 구동하여 주행하는 무한궤도주행장치(100); 상기 무한궤도주행장치(100) 내부에 구비되는 제2구동부(20)에 의해 상기 무한궤도주행장치(100) 상부에 회전되게 설치되는 회전부재(200); 상기 회전부재(200)에 수직으로 설치되어 함께 회전하고, 외면에 래크기어(30)가 길이방향으로 배열 형성된 승강안내축; 상기 승강안내축에 관통되게 설치되어 상기 회전부재(200)에 의해 좌,우로 회전되고, 내부에 구비된 상기 래크기어(30)와 맞물리는 구동피니언을 가진 제3구동부(40)에 의해 상기 승강안내축을 따라 상,하로 높이 조절는 용접헤드부(400); 상기 용접헤드부(400) 내부에서 수평 방향으로 설치되는 제4구동부(50)의 회전축에 조립되어 상기 용접헤드부(400)에 대해 상,하로 선회 가능한 틸팅헤드부(500); 상기 틸팅헤드부(500) 전방 일측에 설치되는 내로우 갭 용접장치(600); 및 제1구동부(10) 내지 제4구동부(50) 및 내로우 갭 용접장치(600)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.

상기 무한궤도주행장치(100)는 용접 작업 현장에 대응하여 다양한 형태의 작업 통로를 원활하게 주행할 수 있도록 무한궤도(15)를 갖는 구성으로서, 내부에 구비되는 제1구동부(10)에 의해 작업면을 따라 자가 구동식으로 주행하도록 구성된다.

바람직하기로 상기 무한궤도주행장치(100)는 본 발명에 의하면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 함체형 본체(11) 및 커버(12)로 이루어진다.

상기 제1구동부(10)는 상기 본체(11)의 전,후방에 프레임(미도시)에 의해 지지되는 한 쌍의 구동축(14)이 평행하게 설치되고, 본체(11)의 외측에서 무한궤도(15)(캐터필러)가 설치되는 구성이다.

그리고, 상기 본체(11) 내부에는 충전배터리(13)가 장착되어 전동 구동 방식으로 주행하도록 상기 충전배터리(13)의 전원으로 구동하는 전동모터(M)가 적어도 2개 이상 설치된다.

상기 전동모터(M)는 적어도 2개이상 구성되는 것이 바람직하며, 상기 무한궤도(15)의 구동축(14)에 직결 구동식으로 설치될 수 있고, 부가적으로 벨트나 체인, 기어와 같이 감속기와 부가적으로 연결하여 설치할 수 있다.

그리고, 각 전동모터(M)는 직선 주행 또는 곡선 주행 방향 전환 및 경사로에서 큰 구동력을 발휘하기 위해 상기 제어부(미도시)에 의해 제어되도록 전기회로적으로 연결되는 것은 당연하며, 여기서 상기 제어부는 무한궤도주행장치 내부에 장착되는 메인제어부와 상기 메인제어부와 유선 또는 무선 통신 방식으로 주행 및 용접 작업을 제어하기 위한 원격제어부로 구성될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 발명의 실시예에서 상기 제1구동부(10)는 2개의 전동모터(M)가 구동축(14)에 각각 설치되는 것으로 예시하였다.

즉, 어느 한쪽의 전동모터(M)를 선택하여 구동시키면 방향 전환이 가능한 것이며, 동시에 구동을 시키는 경우 구동 방향에 따라 전,후이 가능해지며, 구동력이 증가되어 경사로나 장애물을 용이하게 넘을 수 있다.

그리고, 상기 제1구동부(10)는 도면에는 도시하지 않았으나 전동모터(M)를 4개로 구성하는 경우 2개의 전동모터(M)를 각각 제어하도록 구성하면 보다 정교하고 높은 토크로서 구동력을 발휘함으로써 다양한 주행 모드의 구성이 가능해질 수 있게 된다.

상기 회전부재(200)는 상기 무한궤도주행장치(100) 내부에 구비되는 제2구동부(20)에 의해 상기 무한궤도주행장치(100) 상부에 회전되게 설치된다.

본 발명의 실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 원판형 회전판(21)으로 이루어지며, 이러한 회전판(21)은 상기 커버(12)에 인입되게 형성된 회전안내부(12a)에 회전가능하게 조립된다.

상기 회전판(21)의 하단부에 지지축(21a) 구비되어 본체(11) 내부 바닥면에 베어링(B)으로 지지됨으로써 용접헤드부(400)와 내로우 갭 용접장치(600) 및 승강안내부재(300)의 무게를 안정적으로 지지하면서 회전가능하도록 구성된다.

상기 회전판(21) 내주면에는 내접기어(22)가 형성되어 이 내접기어(22)에 상기 본체(11) 내부에 수직으로 고정 설치되는 제2구동부(20)의 축에 구비된 구동기어(G)와 맞물리게 조립된다.

여기서 회전판(21)의 외주면에는 외접기어(미도시)를 형성하고 제2구동부(20)를 외접기어에 맞물리게 조립하여 구성할 수도 있으며, 회전판(21)을 회전시키기 위해 벨트 등의 연결 구성으로 회전판(21)을 회전시킬 수 있도록 다양하게 구성할 있음은 물론이다.

이에 따라 상기 제어부에 의해 회전판(21)을 좌,우 방향으로 회전시킴으로써 상기 용접헤드부(400) 및 내로우 갭 용접장치(600)를 원하는 방향으로 회전시킬 수 있도록 구성된 것이다.

여기서, 회전판(21)는 후술된 용접와이어(62) 및 연결호스(63)가 꼬이지 않도록 대략 360도 회전되지 않으며, 용접 범위 내에서 좌측 또는 우측으로 각각 180도 이내에서 한정되게 회전되도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전판(21) 내주면에는 도면에는 도시하지 않았으나 외접기어가 형성되어 이 외접기어에 상기 본체(11) 내부에 수직으로 고정 설치되는 제2구동부(20)의 축에 구비된 구동기어(G)와 맞물리게 조립된다.

상기 제어부에 의해 회전판(21)을 좌,우 방향으로 회전시킴으로써 상기 용접헤드부(400) 및 내로우 갭 용접장치(600)를 원하는 방향으로 회전시킬 수 있는 것이다.

상기 승강안내부재(300)는 봉 형상으로 이루어지고, 하단부는 상기 회전판(21)에 용접 또는 볼트로 체결되어 회전판(21)과 일체로 조립된다.

이러한 승강안내부재(300)는 상기 회전부재(200)와 함께 좌,우로 회전하고, 봉 형상으로 이루어진 승강안내부재(300)의 외면에 래크기어(30)가 길이방향으로 배열 형성된 구성이다.

그리고, 래크기어(30) 반대쪽에는 상기 래크기어(30)와 나란하게 가이드홈(31)이 형성되며, 상기 용접헤드부(400)에는 상기 가이드홈(31)을 따라 구름 접촉하는 가이드롤러(41)가 더 구비되어 보다 안정적인 승강 작동이 이루어지도록 구성될 수 있다.

상기 가이드롤러(41)는 도면에는 한개 도시되어 있지만 복수 개로 배열하여 보다 안정적인 승강 작동이 이루어지도록 구성할 수 있음은 물론이다.

상기 용접헤드부(400)는 상기 승강안내부재(300)에 관통되게 설치되어 상기 회전부재(200)에 의해 함께 좌,우로 회전되도록 설치된다.

그리고, 승강안내부재(300)를 따라 상,하로 용접 대상 부위에 대응하여 높이 조절하기 위한 구성으로서, 용접헤드부(400) 내부에는 상기 래크기어(30)와 맞물리는 구동피니언을 가진 제3구동부(40)가 구비되어 상기 승강안내부재(300)을 따라 상,하로 높이 조절되도록 구성된다.

그리고 구동피니언이 반대쪽에는 상기 가이드롤러(41)가 회전가능하게 설치되어 상기 용접헤드부(400)가 구동피니언에 의해 상,하로 승강할 때 상기 가이드롤러(41)가 가이드홈(31)을 따라 안내되도록 함으로써 안정적인 높이 조절이 가능하게 한다.

여기서 전술한 제1구동부(10) 내지 제3구동부(40)는 전동모터(M)로 구성되되, 특히 제3구동모터는 용접헤드부(400)가 승강안내부재(300)를 따라 안정적으로 천천히 승강하도록 감속모터로 구성하는 것이 바람직하며, 이러한 감속모터는 제어부에 의해 승강 속도가 제어되도록 회로적으로 연결 구성된다.

상기 틸팅헤드부(500)는 상기 용접헤드부(400) 내부에서 수평 방향으로 설치되는 제4구동부(50)의 회전축에 조립되어 상기 용접헤드부(400)에 대해 상,하로 선회 가능하도록 구성된다.

그리고, 상기 틸팅헤드부(500) 전방 일측에 설치되는 내로우 갭 용접장치(600)가 구비된다.

예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제4구동부(50)는 전술한 제1구동부(10) 내지 제3구동부(40)와 같이 전동모터(M)로 이루어지고, 용접헤드부(400)의 측면에 수평으로 설치되며, 상기 제4구동부(50)의 축은 외부로 돌출되어 틸팅헤드부(500)와 연결되는 구성이다.

이에 따라 상기 내로우 갭 용접장치(600)는 틸팅헤드부(500)와 함께 상,하로 선회되면서 용접 대상물에 대해 내로우 용접을 수행할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 제2구동부(20) 내지 제4구동부(50)를 전동모터(M)로 구성되는 것으로 설명하였는데, 회전부재(200)의 좌,우 회전각도와 용접헤드부(400)의 승강 높이의 위치 설정 및 틸팅헤드부(500)의 상,하로 선회되는 각도의 조절은 다양하게 구성할 수 있을 것이다.

즉, 전동모터(M)는 종류와 사양에 따라 단방향 또는 양방향 회전에 대해 축의 회전 각도룰 체크함으로써 제어가 가능하다.

예컨대, 도면에는 도시하지 않았으나 축에 슬롯이 형성된 원형 감지부재를 그 일측으로 슬롯을 감지하는 적외선 방식의 감지센서를 설치함으로써 축의 회전 각도를 제어부에서 제어함으로써 회전부재(200) 및 틸팅헤드부(500)의 회전 각도를 정밀하게 제어하고, 용접헤드부(400)의 승강 높이를 제어할 수 있음은 물론이다.

그리고, 전동모터(M)가 서보모터로 구성되는 경우에는 서보모터 자체에 구비된 제어회로부에 의해 보다 정밀한 자세 제어가 가능하지만 서보모터는 단가가 높은 것이므로 내로우 갭 용접 작업 특성을 고려하여 선택 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 제1구동부(10) 내지 제4구동부(50) 및 내로우 갭 용접장치(600)와 카메라(700)의 작동과 찰영된 영상 또는 이미지 데이터는 유선 또는 무선을 원격으로 통신하면서 제어하기 위한 구성으로서, 공지의 제어장치에 의해 다양한 형태로 실시될 수 있는 것이므로 본 실시예에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 의하면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 용접헤드부(400)에는 피용접물의 용접 위치를 입체적으로 촬영하여 용접 작업 현장의 진입을 용이하게 하면서 용접부위를 현장감 있게 촬영하기 위한 양안렌즈(71)를 갖는 카메라(700)가 더 구비된다.

상기 카메라(700)는 양안렌즈(71)만 외부로 노출되게 상기 용접헤드부(400) 장착되며, 촬영된 영상 또는 이미지는 유선 또는 무선으로 제어부로 송출되어 저장되며, 용접작업관리자에게 실시간으로 모니터하도록 구성할 수 있다.

이처럼 상기 카메라(700)는 양안렌즈(71)를 채택함으로써 주행시 현장의 상황을 보다 현실감 있게 확인하여 안정적인 주행이 가능하게 함은 물론 용접 대상물의 용접부위에 정밀한 위치에 근접하여 원활한 내로우 갭 용접 작업이 가능하게 하는 역할을 하게 된다.

본 발명의 일실시예에 의하면 상기 카메라(700)는 상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 카메라(700)의 촬영 위치를 상,하 방향으로 가변하기 위한 제5구동부(70)를 더 포함되여 구성될 수 있다.

이에 따라 카메라(700)는 용접헤드부(400)가 회전부재(200)에 의해 좌,우로 회전되는 작동과 함께 상기 제5구동부(70)에 의해 상,하로 작동함으로써 카메라(700)는 전방 작업 현장과 용접부위에 대해 정밀 촬영이 가능하며 줌 기능으로 용접 부위를 보다 면밀하게 확인하면서 용접 작업을 수행할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 도 4에 도시된 바와 같이 상기 카메라(700)는 상기 틸팅헤드부(500) 전방 상측에 설치되고, 상기 카메라(700)는 상기 틸팅헤드부(500)와 함께 상기 제어부에 의해 제어되는 제4구동부(50)에 의한 상,하 회전 각도가 함께 조절되도록 구성될 수 있다.

이러한 구성에 의하면 용접헤드부(400)가 회전부재(200)에 의해 좌,우로 회전되는 작동에 의해 카메라(700)는 좌,우로 회전할 수 있고, 상기 틸팅헤드부(500)가 상,하로 회전할 때 함께 회전함으로써 전방 작업 현장과 용접부위에 대해 정밀 촬영이 가능하게 구성된 것이다.

한편, 본 발명에 의하면 상기 용접헤드부(400) 일측에는 상기 내로우 갭 용접장치(600)의 용접봉과 나란하게 설치되어 용접대상물에 접촉되는 접지부재(42)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 내로우 갭 용접 작업 과정에서 접지 작업은 필수적인 것으로서 본 발명에서는 자동용접로봇이 용접대상물의 금속면에 근접한 후 접지부재(42)가 금속면에 접촉하도록 함으로써 내로우 갭 용접작업이 별도의 접지 과정 없이 접지되도록 구성된다.

이를 위한 구성으로서 상기 접지부재(42)는 상기 용접대상물의 금속면에 부착되기 위한 자석(43)과 상기 자석(43)을 지지하는 플렉시블지지대(44)와 금속도체(45)로 구성될 수 있다.

상기 자석(43)은 용접대상물의 금속면에 근접하기만 하면 자석(43)의 자력에 의해 접지부재(42)가 자동적으로 부착되도록 하기 위한 구성이다.

그리고, 상기 자석(43)은 플렉시블지지대(44)의 단부에 고정 장착되는데, 상기 플렉시블지지대(44)의 선단부는 상기 내로우 갭 자동용접장치(600)의 용접봉보다 더 돌출되게 구성하여 용접대상물 표면에 자석(43)이 먼저 근접하여 부착되도록 하는 것이 바람직하다.

또한. 상기 플렉시블지지대(44)는 내측단부가 용접헤드부(400)의 일측면 고정되고, 그 중간이 전방으로 절곡되어 용접대상물의 금속면을 향하도록 형성되며, 대략 "ㄱ" 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 선단부로부터 중간까지는 금속면의 접촉 위치와 길이를 자유 자재로 조절가능하도록 자바라 형태로 신축가능하게 길이조절되게 구성되며, 플렉시블 지지대 내부에는 스프링이 금속면에 탄발되게 접촉되도록 구성할 수 있다.

또한, 플렉시블지지대(44) 외면과 자석(43) 외면에는 접지를 위한 금속도체(45)가 감싸져서 금속면에 접촉시 금속도체(45)를 통하여 접지가 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 의하면 상기 용접헤드부(400), 틸팅헤드부(500), 내로우 갭 용접장치(600) 및 카메라(700)는 상기 본체(11) 전방에 치우쳐서 배치된다.

이처럼 상기 용접헤드부(400), 틸팅헤드부(500), 내로우 갭 용접장치(600) 및 카메라(700)는 용접 작업을 위해 본체(11)의 중앙에 설치되지 않고 전방에 치우치게 장착되어 있기 때문에 무한궤도주행장치(100)가 주행하는 과정에서 특히 경사로를 내려가는 경우 전방으로 무게중심이 치우쳐서 전복될 수 있다.

이와 같이 무한궤도 주행장치(100)의 쏠림 현상을 방지하기 위해 본 발명에서는 시 상기 본체(11) 내부에 전원 공급을 위한 충전배터리(13)가 상기 회전부재(200) 타측에 배치되면서 상기 충전배터리(13) 상측에 충전시 외부 AC전원을 DC로 전환하기 위한 변압기(16)가 적층됨으로써 무한궤도주행장치(100)의 주행 시 웨이트 기능을 함께 수행하도록 구성된다.

또한, 상기 회전부재(200)와 충전배터리(13) 사이에는 와이어권취릴(60)과 가스탱크(61)가 병렬로 장착되되, 상기 와이어권취릴(60)의 용접와이어(62) 및 가스탱크(61)의 연결호스(63)는 상기 커버(12)를 관통하여 상기 틸팅헤드부(500)를 통해 상기 내로우 갭 용접장치(600)와 연결되어 구성될 수 있다.

여기서, 상기 용접와이어(62)와 연결호스(63)는 용접헤드가 좌,우로 회전되거나 또는 상,하로 승강되는 과정에서 용접와이어(62) 및 연결호스(63)가 당겨지지 않도록 여유 있는 길이를 갖도록 한다.

바람직하기로, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 상기와 같이 용접헤드부(400)의 회전 또는 승강 과정에서 용접와이어(62)와 연결호스(63)가 심하게 유동되는 경우에는 안내걸이대를 설치하여 용접와이어(62)와 연결호스(63)를 지지할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 무한궤도주행장치 10 : 제1구동부
11 : 본체 12 : 커버
12a : 회전안내부 13 : 충전배터리
14 : 구동축 15 : 무한궤도
16 : 변압기 M : 전동모터
200 : 회전부재 20 : 제2구동부
21 : 회전판 21a : 지지축
22 : 내접기어 B : 베어링
300 : 승강안내부재 30 : 래크기어
31 : 가이드홈
400 : 용접헤드부 40 : 제3구동부
41 : 가이드롤러 42 : 접지부재
43 : 자석 44 : 플렉시블지지대
45 : 금속도체
500 : 틸팅헤드부 50 : 제4구동부
600 : 내로우 갭 용접장치 60 : 와이어귄취릴
61 : 가스탱크 62 : 용접와이어
63 : 연결호스 700 : 카메라
70 : 제5구동부 71 : 양안렌즈

Claims

내부에 구비되는 제1구동부에 의해 작업면을 따라 자가 구동하여 주행하는 무한궤도주행장치;
상기 무한궤도주행장치 내부에 구비되는 제2구동부에 의해 상기 무한궤도주행장치 상부에 회전되게 설치되는 회전부재;
상기 회전부재에 수직으로 설치되어 함께 회전하고, 외면에 래크기어가 길이방향으로 배열 형성된 승강안내부재;
상기 승강안내부재에 관통되게 설치되어 상기 회전부재에 의해 좌,우로 회전되고, 내부에 구비된 상기 래크기어와 맞물리는 구동피니언을 가진 제3구동부에 의해 상기 승강안내부재를 따라 상,하로 높이 조절되는 용접헤드부;
상기 용접헤드부 내부에서 수평 방향으로 설치되는 제4구동부의 회전축에 조립되어 상기 용접헤드부에 대해 상,하로 선회 가능한 틸팅헤드부;
상기 틸팅헤드부 전방 일측에 설치되는 내로우 갭 용접장치;
상기 용접헤드부에는 상기 틸팅헤드부 전방 일측에는 원격 제어에 의해 용접 작업 현장에 접근하기 위한 주행 상황과 용접 대상물의 용접 위치를 촬영하기 위한카메라; 및
제1구동부 내지 제4구동부 및 내로우 갭 용접장치 작동을 유선 또는 무선을 원격으로 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 무한궤도주행장치는 상부가 개방된 함체형상의 본체 및 커버로 이루어지고, 상기 본체 내부에는 충전배터리와, 상기 충전배터리의 전원으로 구동하도록 무한궤도의 구동축에 각각 설치되는 적어도 2개 이상의 전동모터를 포함하며,
상기 내로우 갭 용접장치와 제2구동부 및 회전부재는 상기 본체 전방에 치우쳐 배치되고, 상기 본체 내부에는 상기 충전배터리가 상기 회전부재 타측에 배치되면서 상기 충전배터리 상측에 변압기가 적층되어 웨이트 기능을 수행하고, 상기 회전부재와 충전배터리 사이에는 와이어권취릴과 가스탱크가 병렬로 장착되되,
상기 와이어권취릴의 용접와이어 및 가스탱크의 연결호스는 상기 커버를 관통하여 상기 틸팅헤드부를 통해 상기 내로우 갭 용접장치와 연결되는 것이며,
상기 승강안내부재에는 상기 래크기어와 나란하게 가이드홈이 형성되며, 상기 용접헤드부에는 상기 가이드홈을 따라 구름접촉하는 가이드롤러를 더 포함하고,
상기 회전부재는 원판형 회전판으로 이루어져 상기 커버에 형성된 회전안내부에 회전가능하게 조립되고, 상기 회전판 내주면 또는 외주면에 형성된 내접기어 또는 외접기어에 상기 본체 내부에 수직으로 설치되는 제2구동부의 축에 구비된 구동기어와 맞물리게 조립되며,
상기 용접헤드부 일측에는 상기 내로우 갭 용접장치의 용접봉과 나란하게 설치되어 용접대상물에 접촉되는 접지부재를 더 포함하되, 상기 접지부재는 용접대상물의 금속면에 부착되기 위한 자석과, 내측단부가 상기 용접헤드부의 일측면에 고정되고 그 중간이 전방으로 절곡되어 상기 용접대상물의 금속면을 향하도록 형성되고 상기 자석을 단부에서 지지하고 금속면에 대한 접촉 위치와 길이를 자유 자재로 조절가능하도록 이루어진 플렉시블지지대와, 상기 플렉시블지지대 외면과 상기 자석 외면에 감싸지는 금속도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 내로우 갭 자동용접로봇.
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제 1 항에 있어서,
상기 카메라는 줌 기능을 가지는 양안렌즈가 구비되고, 상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 카메라의 촬영 위치를 상,하 방향으로 가변하기 위한 제5구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내로우 갭 자동용접로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라는 줌 기능을 가지는 양안렌즈가 구비되고, 상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 틸팅헤드부와 함께 상기 제어부에 의해 제어되는 제4구동부에 의해 상,하 회전 각도가 함께 조절되면서 촬영하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내로우 갭 자동용접로봇.
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