KR101698399B1

KR101698399B1 - Rfid와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템

Info

Publication number: KR101698399B1
Application number: KR1020160117919A
Authority: KR
Inventors: 이병일
Original assignee: 이병일
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2017-02-01

Abstract

본 발명은 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템에 있어서, 용접토치를 고정하는 토치고정장치와, 토치고정부가 설치되고, 소정의 형상으로 제작되는 하우징과, 하우징의 하부에 위치하여 주행모터와 연결되어 회전하는 주행바퀴를 포함하는 주행부와, 하우징의 하부에 위치하고, 각도를 조절하는 각도조절핀에 의해서 주행하는 방향을 조절할 수 있는 조절바퀴를 포함하는 각도조절부와, 하우징의 내부에 위치하여 자력을 가지는 자성부재 및 주행모터와 연결되어 주행 속도를 조절하는 컨트롤부로 구성된 용접 캐리지; 컨트롤부에 구비된 RFID 태그모듈로부터 용접 캐리지가 구동하는 것을 태깅(tagging)해 생성한 작동신호를 수신하고, 자성부재 일 측에 구비된 센싱부로부터 용접 시 발생한 열, 압력 값을 수신하며, 수신한 작동신호 및 열, 압력 값을 관리서버로 전송하는 관리자 단말기; 및 관리자 단말기로부터 수신한 작동신호 및 열, 압력 값을 실시간으로 모니터링함과 동시에 관리DB에 저장하되, 열, 압력 값이 기 설정된 기준에 부합하지 않는 경우, 용접 캐리지의 작동을 멈추게 하는 중지신호를 컨트롤부로 전송하여 주행부의 주행 및 자성부재의 용접을 중지시키는 관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템{SYSTEM FOR WELDING CARRIAGE USING RFID AND REMOTE CONTROL}

본 발명은 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 위보기 용접 수행 시 RFID 태그와 RFID 리더기를 이용하여 용접 캐리지 각각의 식별번호 별로 카운팅한 작동신호와, 용접 수행 시 센싱한 열 및 압력 값을 원격지에 위치한 서버로 전송하고, 이를 모니터링한 서버가 용접 캐리지의 작동 또는 중지를 제어하는 기술에 관한 것이다.

용접이란 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접결합이 되도록 접합시키는 방법이다.

용접의 방법으로는 융접법과 압접법이 있으며, 상기 융접법은 접합부에 금속재료를 가열, 용융시켜 서로 다른 두 재료의 원자 결합을 재배열하여 결합시키는 방법으로 아크용접, 가스용접, 테르밋용접 등이 있고, 상기 압접법은 접합부에 외부의 강한 물리적 압력을 가해 접합하는 방법으로 가스압접이나 단접처럼 압력을 가하는 동시에 가열하는 방법을 특히 가열압접 또는 고온압접이라고 한다.

일반적으로 압접을 사용하는 재료에는 알루미늄, 구리 등과 같이 연성이 높은 재료를 사용하며, 상온에서 가압하는 것만으로도 용접이 가능하여 냉간압접이라고 한다.

용접 작업자가 용접을 할 경우 용접부를 대하는 자세에 따라 아래보기, 수평보기, 수직보기, 위보기의 4가지 자세로 구분된다.

상기와 같은 용접은 작업자의 숙련정도에 따라 용접부위의 양부가 상이하여 제품의 품질에 많은 차이가 나타나게 되므로, 작업자의 숙련 정도에 상관없이 항상 일정한 용접풀질을 유지할 수 잇도록 하는 용접 캐리지들이 개발되었으며, 그 중 아래보기, 수평보기, 수직보기에 해당하는 용접은 앞서 언급한 용접 캐리지를 통해 작업의 생산성과 안정성을 함께 도모하고 있다.

하지만, 상기 위보기 자세에서의 용접의 경우에는 아직도 작업자가 수작업을 통해 용접작업을 시행하고 있으며, 작업자가 용접작업 시행 시 용접 조전 및 용접 자세가 난이하여 용접 품질의 저하로 인한 사상작업(용접 이후에 용접부위를 그라인더를 이용하여 후처리 하는 작업)의 증가 및 작업자의 근골격계 질환 및 용접 시 발생하는 불꽃에 의한 화상을 입는 문제점이 있었다.

따라서 아래보기, 수평보기 수직보기에 적용되는 용접 캐리지와 같이 위보기 자세의 용접에도 적용할 수 있는 새로운 구조의 용접 캐리지의 필요성이 요구되어져 왔다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위해서, 한국공개특허 10-2008-0036457에서는 위보기 용접로봇이 개시되어 있다. 그러나 상기 종래 특허는 용접로봇이 탑재되는 대차와 용접로봇의 제어기와 용접기가 탑재되는 대차를 포함하여 전체적인 크기가 방대하여 공간의 제약이 심하고, 곡선 면을 용접할 경우 용접이 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 용접공정 수행 시 선단부근의 온도는 3000도 내지 3500도에 달하는 고열과 그에 따른 압력이 동반되나, 용접 대상 금속의 종류에 따라 가변되는 고온 및 압력에 부합하도록 용접로봇의 작동 또는 중지를 제어하지 못하는 문제점 있었다.

따라서 용접로봇을 통한 용접공정 수행의 작업 전반을 전적으로 작업자의 판단 의존할 수밖에 없어 예기치 못한 사고에 즉각적인 대응이 어려운 문제점이 있다.

아울러 상기 종래기술에 의하면 용접을 통해 얻은 다양한 종류의 데이터를 활용하여 용접로봇을 제어하거나 다른 용도로 활용할 방법이 없었다.

대한민국공개특허 10-2008-0036457

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위보기 용접이 가능한 용접 캐리지를 제공함에 있다. 보다 상세하게는, 본 발명의 목적은 일반 수동토치를 사용하여 설치가 편리하고, 곡선 면을 원활하게 용접이 가능하며, 위보기 용접이 가능한 용접 캐리지를 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 목적은, 위보기 용접 수행 시 RFID 태그모듈을 이용하여 용접 캐리지 각각의 식별번호 별로 카운팅한 작동신호와, 용접 수행 시 센싱한 열 및 압력 값을 원격지에 위치한 서버로 전송하고, 이를 모니터링한 서버가 용접 캐리지의 작동 또는 중지를 제어함으로써, 용접 캐리지별 작업 수행내역 통계를 실시간으로 관리하여 예기치 못한 사고에 즉각적인 대응이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템은, 용접토치를 고정하는 토치고정장치와, 토치고정부가 설치되고, 소정의 형상으로 제작되는 하우징과, 하우징의 하부에 위치하여 주행모터와 연결되어 회전하는 주행바퀴를 포함하는 주행부와, 하우징의 하부에 위치하고, 각도를 조절하는 각도조절핀에 의해서 주행하는 방향을 조절할 수 있는 조절바퀴를 포함하는 각도조절부와, 하우징의 내부에 위치하여 자력을 가지는 자성부재 및 주행모터와 연결되어 주행 속도를 조절하는 컨트롤부로 구성된 용접 캐리지; 컨트롤부에 구비된 RFID 태그모듈로부터 용접 캐리지가 구동하는 것을 태깅(tagging)해 생성한 작동신호를 수신하고, 자성부재 일 측에 구비된 센싱부로부터 용접 시 발생한 열, 압력 값을 수신하며, 수신한 작동신호 및 열, 압력 값을 관리서버로 전송하는 관리자 단말기; 및 관리자 단말기로부터 수신한 작동신호 및 열, 압력 값을 실시간으로 모니터링함과 동시에 관리DB에 저장하되, 열, 압력 값이 기 설정된 기준에 부합하지 않는 경우, 용접 캐리지의 작동을 멈추게 하는 중지신호를 컨트롤부로 전송하여 주행부가 수행하는 주행을 중지시키며 용접을 중지시키는 관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 용접 캐리지는, 용접토치를 고정하는 토치고정장치; 상기 토치고정부가 설치되고, 소정의 형상으로 제작되는 하우징; 상기 하우징의 하부에 위치하여 주행모터와 연결되어 회전하는 주행바퀴를 포함하는 주행부; 상기 하우징의 하부에 위치하고, 각도를 조절하는 각도조절핀에 의해서 주행하는 방향을 조절할 수 있는 조절바퀴를 포함하는 각도조절부; 상기 하우징의 내부에 위치하여 자력을 가지는 자성부재; 및 상기 주행모터와 연결되어 주행 속도를 조절하는 컨트롤부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 토치고정장치는, 토치가 체결되는 토치고정부; 상기 토치고정부를 상하 방향으로 이동하는 토치높이조절부; 상기 토치고정부를 앞뒤 방향으로 이동하는 토치간격조절부; 및 상기 토치고정부의 각도를 조절할 수 있는 토치각도조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접 캐리지는 하우징 외면에 설치되고, 용접물의 외면과 하우징 간의 간격이 일정하게 유지되도록 하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부는 제1 가이드부와 제2 가이드부를 포함하되, 상기 제1 가이드부는 하우징의 일측면에 부착되는 제1 롤러조절부; 상기 제1 롤러조절부에 길이방향을 따라 형성되는 제1 장공; 및 상기 제1 롤러조절부의 단부에 회전가능하게 설치되는 제1 롤러;를 포함하고, 상기 제2 가이드부는 하우징의 일 측면에 부착되는 제2 롤러조절부; 상기 제2 롤러조절부에 길이방향을 따라 형성되는 제2 장공; 및 상기 제2 롤러조절부의 단부에 회전가능하게 설치되는 제2 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각도조절부는 각각의 상기 조절바퀴의 내측에 위치하고, L자 형상으로 제작되되 절곡부에 홀이 천공되어, 상기 조절바퀴에 일 측이 결합되고, 하우징에 고정되는 조향부; 상기 조향부의 타 측에 결합되어 중앙부에 랙기어가 형성되어 있는 조향축; 및 상기 각도조절핀의 하부에 위치하고, 상기 랙기어와 치합되는 피니언기어; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컨트롤부는 작동의 시작을 선택하는 작동스위치; 주행방향을 선택할 수 있는 주행방향스위치; 이동속도를 조절하는 속도조절스위치; 및 각각 고유식별번호를 부여받도록 구성되어 작동스위치가 ON상태인 경우 이를 태깅(tagging)해 생성한 작동신호를 관리자 단말기로 전송하는 RFID 태그모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 관리자 단말기는, 컨트롤부와 무선네트워크를 통해 접속되되, 용접 캐리지 각각의 고유식별번호를 부여받은 RFID 태그모듈로부터 작동스위치에 대한 ON상태를 태깅(tagging)한 작동신호를 수신하는 작동신호 수집부; 자성부재 일 측에 구비된 센싱부와 무선네트워크를 통해 접속되되, 용접 캐리지 각각의 식별번호 별로 검출한 열, 압력 값을 수신하는 센싱신호 수집부; 및 작동신호 수집부로부터 수신한 작동신호 및 센싱신호 수집부로부터 수신한 열, 압력 값을 상기 관리서버로 전송하는 신호 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 관리서버는, 무선네트워크를 통해 관리자 단말기의 신호 전송부와 접속되어 작동신호 및 열, 압력 값을 수신하되, 작동신호 및 열, 압력 값을 저장 및 관리하는 관리DB; 작동신호 및 열, 압력 값을 상기 용접 캐리지 각각의 식별번호 별에 대응하도록 시계열적인 그래프로 도식화하여 통계정보를 생성하는 모니터링부; 작동신호 및 열, 압력 값을 화면에 디스플레이하고, 모니터링부가 생성한 통계정보를 화면에 디스플레이하는 표시부; 및 열, 압력 값이 기 설정된 기준에 부합하지 않는 경우, 용접 캐리지의 주행부가 수행하는 주행을 중지시키는 중지신호와, 용접을 멈추게 하는 중지신호를 생성하여 컨트롤부로 전송하는 중지신호 전송부;를 포함한다.

본 발명의 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템은 토치고정장치를 이용하여 일반 수동토치를 사용하여 설치가 편리하고, 조향장치를 이용하여 파이프 코밍부분 또는 리브 부분과 같은 다양한 곡선 면을 원활하게 용접이 가능하며, 자성부재를 이용하여 위보기 용접이 가능하여 고기능공이 필요 없어 인건비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 위보기 용접 수행 시 RFID 태그와 RFID 리더기를 이용하여 용접 캐리지 각각의 식별번호 별로 카운팅한 작동신호와, 용접 수행 시 센싱한 열 및 압력 값을 원격지에 위치한 서버로 전송하고, 이를 모니터링한 서버가 용접 캐리지의 작동 또는 중지를 제어함으로써, 용접 캐리지별 작업 수행내역 통계를 실시간으로 관리하여 예기치 못한 사고에 즉각적인 대응이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 용접 캐리지를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 용접 캐리지를 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 용접 캐리지를 도시한 측면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 용접 캐리지를 도시한 후면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 용접 캐리지를 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 조향장치를 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 관리자 단말기를 도시한 구성도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템의 관리서버를 도시한 구성도.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템(S)은, 용접 캐리지(100), 관리자 단말기(200) 및 관리서버(300)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템(S)의 세부구성에 대해 살피면 아래와 같다.

먼저, 용접 캐리지(100)는 토치고정장치(110)에 용접토치가 체결되어 용접작업을 수행하고, 주행부(130)의 주행모터 구동력을 이용하여 이동하면서 용접이 가능하며, 컨트롤부(160)에서 주행부(130)를 제어하고 조정하고, 각도 조절부(140)를 통해 다양한 곡률을 가지는 용접물을 용접을 수행하며, 자성부재(150)가 구비되어 금속재질로 된 천정에 부착되어 위보기 용접을 수행하도록 구성된다.

또한, 관리자 단말기(200)는 상기 컨트롤부(160)에 구비된 RFID 태그모듈(164)로부터 용접 캐리지(100)가 구동하는 것을 태깅(tagging)해 생성한 작동신호를 수신하고, 자성부재(150) 일 측에 구비된 센싱부(151)로부터 용접 시 발생한 열, 압력 값을 수신하며, 수신한 작동신호 및 열, 압력 값을 관리서버(300)로 전송한다.

그리고 관리서버(300)는 관리자 단말기(200)로부터 수신한 작동신호 및 열, 압력 값을 실시간으로 모니터링함과 동시에 관리DB(310)에 저장하되, 상기 열, 압력 값이 기 설정된 기준에 부합하지 않는 경우, 용접 캐리지(100)의 작동을 멈추게 하는 중지신호를 컨트롤부(160)로 전송하여 상기 주행부(130)가 수행하는 주행을 중지시키며 용접을 중지시킨다.

아울러, 상기 용접 캐리지(100)는 두 용접물이 접촉되는 용접부를 자동으로 용접하기 위한 장치로서, 상기 자성부재(150)를 이용하여 상기 하우징(120)이 용접물에 부착되고, 제2 용접물에 후술되는 가이드부(170,180)의 롤러가 접촉되어 일정거리 유지하면서 위보기 용접을 할 수 있으며, 용접부가 일정곡률을 가지더라도 상기 각도조절부(140)를 조절하여 일정곡률로 이동하면서 원활히 용접할 수 있다.

따라서 본 발명의 용접 캐리지(100)는 일반적으로 판형의 용접물에 관통홀이 형성되어 원통 형상의 용접물이 삽입되어, 상기 두 용접물이 접합되는 부분을 용접하기 위해 제작된 것으로서, 원통 형상의 용접물의 크기에 따라서 상기 각도조절부(140)를 조정하여 다양한 곡률을 가지는 용접물을 용접할 수 있는 장점이 있다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템(S)의 용접 캐리지(100)에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 용접 캐리지(100)는 토치고정장치(110), 하우징(120), 주행부(130), 각도조절부(140), 자성부재(150), 및 컨트롤부(160)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 토치고정장치(110)는 용접토치가 체결되는 토치고정부(111), 상기 토치고정부(111)에 연결되어 용접위치에 따라서 상하 높이를 조절하는 토치높이조절부(112), 용접위치에 따라서 상기 토치고정부(111)를 앞뒤 방향으로 이동하는 토치간격조절부(113)를 포함한다.

또한, 토치고정부(111)는 중앙에 원통형의 용접토치가 고정되는 결합홀(111a)이 형성되고, 상기 토치고정부(111)의 각도를 조절할 수 있는 토치각도조절부(114)를 더 포함할 수 있다.

좀 더 상세하게는, 상기 토치고정부(111)는 상기 결합홀(111a)에 용접토치를 삽입하여, 고정부재를 이용하여 용접토치가 움직이지 않도록 고정한 후, 용접토치를 이용하여 용접하는 용접부에 용접토치의 단부가 접촉할 수 있도록 상기 토치높이조절부(112), 상기 토치간격조절부(113), 및 상기 토치각도조절부(114)를 조절한다.

또한, 하우징(120)은 소정의 형상으로 제작되어 토치고정부(110)가 설치되고, 내부에 위치하는 용접 캐리지(100)가 작동하기 위한 여러 가지 장치를 보호하는 역할을 한다.

또한, 주행부(130)는 하우징(120)의 하부에 위치하고, 주행모터(131)와 주행바퀴(132)를 포함한다.

좀 더 상세하게는, 상기 주행부(130)는 상기 컨트롤부(160)의 전원스위치(161)에 의해서 작동하는 주행모터(131)와 상기 주행모터(131)와 연결되어 바닥에 밀착되어 회전하는 주행바퀴(132)를 포함한다. 이때, 상기 주행부(130)는 상기 주행모터(131)와 상기 주행바퀴(132)가 서로 직접적으로 기어가 치합되어 회전력을 전달하거나 체인을 통해서 상기 주행모터(131)의 회전력을 상기 주행바퀴(132)로 전달하여 상기 용접 캐리지(100)가 주행할 수 있다.

또한, 각도조절부(140)는 각도조절핀(141)과 상기 각도조절핀(141)을 회전함으로써 주행방향을 조절할 수 있는 조절바퀴(143)를 포함한다.

즉, 상기 각도조절부(140)는 용접토치가 용접하고자 하는 용접부의 곡률에 따라서 주행하기 위해서, 용접부의 곡률에 따라서 상기 각도 조절핀(141)을 회전하고, 이에 따라 상기 조절바퀴(143)의 각도가 회전한다.

상기 각도조절부(140)의 상세한 설명은 후술하도록 한다.

그리고 자성부재(150)는 상기 하우징(120)의 내부에 위치하여, 상기 하우징(120)이 용접물에 밀착된다.

이때, 상기 자성부재(150)는 상기 용접 캐리지(100)의 총무게에 따라 용접 캐리지(100)가 용접물에 밀착될 수 있도록 충분한 자성력을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 자성부재(150)는 상기 주행부(130)에 의해서 이동하는 힘보다는 작은 것이 바람직하다.

아울러, 상기 자성부재(150)는 그 일 측에 구비된 센싱부(151)를 통해 용접에 의해 발생한 열, 압력 값을 센싱하고, 센싱한 열, 압력 값을 관리자 단말기(200)로 전송한다.

센싱부(151)는, 용접 시 발생되는 광신호를 획득하기 위한 광학헤드모듈을 내장할 수 있으며, 광학헤드모듈은, 자외선 대역의 광신호를 획득하는 제1포토다이오드, 적외선대역의 광신호를 획득하는 제2포토다이오드, 가시광선 대역의 광신호를 확득하는 제3포토다이오드, 제1포토다이오드 내지 제3포토다이오드에 의해 획득되는 광신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈필터, 노이즈필터를 거친 신호를 증폭하는 증폭모듈, 증폭된 신호를 처리하는 처리모듈, 처리된 광신호를 관리자 단말기(200)로 전송하는 송신모듈을 포함한다.

센싱부(151)가 열과 압력 값 외에, 다양한 대역의 광신호를 획득하여 이를 신호 처리한 후 용접 조건을 파악하는데 이용할 수 있음에 따라서, 본 발명에 의하면 더욱 정확한 용접 조건 모니터링이 가능하며 용접물의 특성을 반영한 용접 제어가 가능해진다.

이하에서는 그 언급을 생략하겠으나, 본 발명에 따른 센싱부(151)와 관리자 단말기(200)간의 정보 송수신은 CDMA(Code Division Multiple Access)망, 유비쿼터스(Ubiquitous)를 기반으로 하는 인터넷 접속, 및 저속 근거리 개인 무선통신(ZigBee)을 포함하는 정보통신망을 통해 수행되는 것으로 이해함이 바람직하다.

또한, 상기 자성부재(150)의 타 측에는 카메라모듈이 구비되며 용접이 실시되는 동안 카메라모듈은 용접물을 촬영하고 촬영에 의한 용접물 영상데이터를 관리서버(300)로 전송하여 용접물 영상데이터를 이용할 수 있도록 한다.

한편, 가이드부(170,180)는 상기 하우징(120)의 양 측면에 위치되는 각각 제1 가이드부(170)와 제2 가이드부(180)를 포함한다.

하지만, 상기 가이드부(170,180)는 개수는 2개의 가이드부(170,180), 즉 제1 가이드부(170)와 제2 가이드부(180)에 한정되는 것이 아니라 2개 이상이 상기 하우징(120)에 결합될 수 있다.

그리고 가이드부(170,180)는 용접 이송방향을 추적할 수 있도록 하는 장치로서, 기준이 되는 용접물에 밀착되어 용접하고자하는 용접부를 따라 회전하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 제1 가이드부(170)와 상기 제2 가이드부(180)에 대해서 상세히 설명한다.

또한, 제1 가이드부(170)는 제1 롤러조절부(172)와 제1 롤러(171)를 포함한다. 이때, 제1 롤러조절부(172)는 길이방향으로 길게 형성되고, 상기 제1 롤러조절부(172)에 길이방향을 따라 제1 장공(173)이 천공되어 있다.

좀 더 상세하게는, 상기 제1 롤러조절부(172)는 상기 제1 장공(173)에 삽입되어 상기 하우징(120)의 일 측에 결합되는 결합부재에 의해서 조정된 길이가 고정된다. 일반적으로 상기 결합부재는 볼트를 사용할 수 있다.

또한, 제1 롤러(171)는 상기 제1 롤러조절부(172)의 단부에 회전이 가능하도록 결합되어, 용접물에 접촉되어 회전함으로써 원활하여 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 가이드부(180)는 제2 롤러조절부(182)와 제2 롤러(181)를 포함한다. 이때, 제2 롤러조절부(182)는 길이방향으로 길게 형성되고, 상기 제2 롤러조절부(182)에 길이방향을 따라 제2 장공(183)이 천공되어 있다.

좀 더 상세하게는, 상기 제2 롤러조절부(182)는 상기 제2 장공(183)에 삽입되어 상기 하우징(120)의 일 측에 결합되는 결합부재에 의해서 조정된 길이가 고정된다. 일반적으로 상기 결합부재는 볼트를 사용할 수 있다.

그리고 제2 롤러(181)는 상기 제2 롤러조절부(182)의 단부에 회전이 가능하도록 결합되어, 용접물에 접촉되어 회전함으로써 원활하여 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 용접 캐리지(100)는 상기 자성부재(150)와 상기 가이드부(170,180)를 포함하여 별도의 레일 없이도 일정한 간격을 유지하면서 원활히 이동하면서 용접할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템(S)의 컨트롤부(160)에 대해서 상세히 살피면 아래와 같다.

상기 컨트롤부(160)는 작동의 시작을 선택하는 작동스위치(161), 주행방향을 선택하는 주행방향스위치(163), 용접이동속도 조절하는 속도조절스위치(162), 및 RFID 태그모듈(164)을 포함하여 구성되되, 관리서버(300)로부터 중지신호를 수신하는 경우, 작동스위치(161)를 OFF상태로 전환한다.

구체적으로, 작동스위치(161)는 상기 주행모터(131)와 연결되어, 상기 주행모터(131)의 ON/OFF상태를 제어하며, ON상태인 경우, 상기 주행바퀴(132)가 회전함으로써 상기 용접 캐리지(100)가 주행하고, OFF상태인 경우, 용접 캐리지(100)가 주행을 멈추게 된다.

또한, 주행방향스위치(163)는 상기 용접 캐리지(100)의 주행방향을 선택하는 것으로서, 상기 주행모터(131)와 연결되어 상기 주행모터(131)의 회전방향을 조절하여 상기 주행바퀴(132)가 회전하는 방향을 선택하는 스위치이다.

또한, 속도조절스위치(162)는 상기 용접 캐리지(100)의 주행속도를 조절하는 것으로서, 상기 주행모터(131)와 연결되어 상기 주행모터(131)의 회전속도를 조절할 수 있다. 이때, 상기 속도조절스위치(161)는 도면에 도시된 바와 같이, 회전하여 속도를 조절할 수도 있고, 디지털로 일정속도를 사용자가 입력하여 정할 수도 있다.

아울러, 본 발명의 용접 캐리지(100)는 상기 하우징(120)에 손잡이(190)가 설치되어, 사용자가 손쉽게 운반할 수 있다.

그리고 RFID 태그모듈(164)은 각각 고유식별번호를 부여받도록 구성되어 상기 작동스위치(161)가 ON상태인 경우 이를 태깅(tagging)해 생성한 작동신호를 관리자 단말기(200)로 전송한다.

이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템(S)의 각도조절부(140)에 대해서 상세히 설명한다.

상기 각도조절부(140)는 조절바퀴(143)와 상기 조절바퀴(143)의 주행 각도를 조절하는 각도조절핀(141)을 포함한다.

좀 더 상세하게는, 상기 각도조절부(140)는 조절바퀴(143), 각도조절핀(141), 조향부(144), 및 조향축(145)을 포함한다.

또한, 조향부(144)와 상기 조향축(145)은 상기 용접 캐리지(100)가 일정곡률을 가지고 주행할 수 있도록 상기 조절바퀴(143)를 일정각도로 틀어주는 기능을 수행한다.

또한, 각도조절핀(141)은 하부에 피니언기어(142)가 위치하며, 상기 각도조절핀(141)을 회전함으로서 상기 피니언기어(142)도 역시 회전하게 된다.

또한, 조향축(145)은 중앙부에 상기 피니언기어(142)가 치합되는 랙기어(145a)가 형성되어, 상기 피니언기어(142)가 회전함에 따라 상기 조향축(145)이 길이방향으로 움직이게 된다.

즉, 상기 피니언기어(142)와 상기 랙기어(145a)가 치합되어, 상기 각도조절핀(141)의 회전운동을 상기 조향축(145)의 직선운동으로 변환한다.

또한, 조향부(144)는 상기 조절바퀴(143)의 내측에 각각 위치하고, L자 형상으로 제작되되 절곡부에 홀이 천공되어, 홀에 회전이 가능하도록 결합되는 결합부재에 의해서 하우징에 고정된다.

그리고 상기 조향부(144)는 일측에 상기 조절바퀴(143)가 결합되고, 타측에는 상기 조향축(145)의 단부가 결합된다.

즉, 상기 조향축(145)이 직선운동하게 되면, 상기 조향부(144)의 절곡부를 기준으로 상기 조절바퀴(143)가 회전하여, 상기 용접 캐리지(100)의 진행 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 용접 캐리지(100)는 상기 각도조절핀(141)을 이용하여 사람이 직접 회전하여 용접방향을 조절할 수 있는 것에 한정되는 것이 아니라, 상기 컨트롤부(160)에 각도조절스위치를 더 포함하여 일정각도를 입력하면 상기 조향축(145)에 조향모터가 연결되어 모터에 의해서 상기 조절바퀴(143)가 회전할 수 도 있다.

한편, [표 1]을 참조하여 본 발명에 따른 조향부(144)의 세부구성 및 사양에 대해 살피면 아래와 같다.

상기 [표 1]에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조향부(144)는 7㎏의 무게인 소형 경량의 RUBBER WHEEL(고무지석)로 구성되어, 상기 조절바퀴(143)를 2륜 프리형식으로 구동시켜 안정적인 동력 전달이 가능하다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 용접 캐리지(100)는 상기 토치고정장치(110)를 이용하여 일반 수동토치를 사용하여 설치가 편리하고, 상기 각도조절부(140)를 이용하여 파이프 코밍부분 또는 리브 부분과 같은 다양한 곡선 면을 원활하게 용접이 가능하며, 상기 자성부재(150)를 이용하여 위보기 용접이 가능하여 고기능공이 필요 없어 인건비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템(S)의 관리자 단말기(200)에 대해서 상세히 설명한다.

상기 관리자 단말기(200)는 작동신호 수집부(210), 센싱신호 수집부(220), 및 신호 전송부(230)를 포함하여 구성된다.

좀 더 상세하게는, 상기 작동신호 수집부(210)는 컨트롤부(160)와 무선네트워크를 통해 접속되되, 각각 고유식별번호를 부여받은 RFID 태그모듈(164)로부터 작동스위치(161)에 대한 ON상태를 태깅(tagging)한 작동신호를 수신한다.

또한, 센싱신호 수집부(220)는 자성부재(150) 일 측에 구비된 센싱부(151)와 무선네트워크를 통해 접속되되, 용접 캐리지(100) 각각의 식별번호 별로 센싱부(151)가 검출한 열, 압력 값을 수신하며, 용접 캐리지(100) 각각의 식별번호 별로 센싱부(151)가 센싱한 광신호를 수신한다.

그리고 신호 전송부(230)는 작동신호 수집부(210)로부터 수신한 작동신호 및 센싱신호 수집부(220)로부터 수신한 열, 압력 값, 광신호를 관리서버(300)로 전송한다.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템(S)의 관리서버(300)에 대해서 상세히 설명한다.

상기 관리서버(300)는 관리DB(310), 모니터링부(320), 표시부(330) 및 중지신호 전송부(340)를 포함하여 구성된다.

좀 더 상세하게는, 관리서버(300)는 무선네트워크를 통해 관리자 단말기(200)의 신호 전송부(230)와 접속되어 상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호를 수신한다.

또한, 관리DB(310)는 상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 저장 및 관리한다.

또한, 모니터링부(320)는 상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 용접 캐리지(100) 각각의 식별번호 별에 대응하도록 시계열적인 그래프로 도식화하여 통계정보를 생성한다.

또한, 표시부(330)는 상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 화면에 디스플레이하고, 모니터링부(330)가 생성한 통계정보를 화면에 디스플레이 한다.

그리고 중지신호 전송부(340)는 상기 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터가 기 설정된 기준에 부합하지 않는 경우, 용접 캐리지(100)의 주행부(130)가 수행하는 주행을 중지시키는 중지신호와, 용접을 멈추게 하는 중지신호를 생성하여 무선네트워크를 통해 접속된 컨트롤부(160)로 전송한다.

한편, 관리서버(300)는 홈페이지관리수단을 포함하며, 홈페이지관리수단은 별도의 소비자단말기별 홈페이지를 생성하여 소비자단말기별로 소비자단말기 상에 디스플레이하며, 소비자단말기별 홈페이지를 통해서 용접 캐리지(100)별 작동 여부, 열 및 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 소비자단말기로 제공하고, 용접 캐리지(100)별로 작동이 개시된 경우와 작동이 종료된 경우 소비자단말기로 SMS 메시지에 의한 알람을 전송하며, 소비자단말기로부터 소비자단말기별 홈페이지를 통해서 특정한 용접 캐리지(100)에 대한 작동 여부 또는 작동 조건을 질의하는 검색 요청을 수신하여 해당 용접 캐리지(100)에 대한 시간대별 작동 이력과 함께 시간대별 열, 압력 및 광신호 변화 데이터를 검색 결과로서 제공한다.

관리서버(300)는, 용접 캐리지(100)의 자성부재(150) 일 측에 구비되는 카메라모듈로부터 용접물 영상데이터를 수신하며, 수신한 용접물 영상데이터와 기저장된 기준 용접물 영상데이터를 비교 판독함으로써 용접의 정상적인 진행 여부를 판단하여 판단 결과를 관리자단말기(200) 및 소비자단말기로 제공한다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 용접 캐리지
110 : 토치고정장치
111 : 토치고정부 111a : 결합홀
112 : 토치높이조절부 113 : 토치간격조절부
114 : 토치각도조절부
120 : 하우징
130 : 주행부
131 : 주행모터 132 : 주행바퀴
140 : 각도조절부
141 : 각도조절핀 142 : 피니언기어
143 : 조절바퀴 144 : 조향부
145 : 조향축 145a : 랙기어
150 : 자성부재
151: 센서부
160 : 컨트롤부 161 : 전원스위치
162 : 속도조절스위치 163 : 주행방향스위치
164: RFID 태그모듈
170 : 제1 가이드부 171 : 제1 롤러
172 : 제1 롤러조절부 173 : 제1 장홀
180 : 제2 가이드부 181 : 제2 롤러
182 : 제2 롤러조절부 183 : 제2 장홀
190 : 손잡이
200: 관리자 단말기
210: 작동신호 수집부 220: 센싱신호 수집부
230: 신호 전송부
300: 관리서버
310: 관리DB 320: 모니터링부
330: 표시부 340: 중지신호 전송부

Claims

RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템에 있어서,
용접토치를 고정하는 토치고정장치와, 상기 토치고정장치가 설치되고, 소정의 형상으로 제작되는 하우징과, 상기 하우징의 하부에 위치하여 주행모터와 연결되어 회전하는 주행바퀴를 포함하는 주행부와, 상기 하우징의 하부에 위치하고, 각도를 조절하는 각도조절핀에 의해서 주행하는 방향을 조절할 수 있는 조절바퀴를 포함하는 각도조절부와, 상기 하우징의 내부에 위치하여 자력을 가지는 자성부재 및 상기 주행모터와 연결되어 주행 속도를 조절하는 컨트롤부로 구성된 용접 캐리지;
상기 컨트롤부에 구비된 RFID 태그모듈로부터 용접 캐리지가 구동하는 것을 태깅(tagging)해 생성한 작동신호를 수신하고, 상기 자성부재 일 측에 구비된 센싱부로부터 용접 시 발생한 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 수신하며, 수신한 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 관리서버로 전송하는 관리자 단말기; 및
상기 관리자 단말기로부터 수신한 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 실시간으로 모니터링함과 동시에 관리DB에 저장하되, 상기 열, 압력 값, 그리고 광신호 데이터가 설정된 기준에 부합하지 않는 경우, 상기 용접 캐리지의 작동을 멈추게하는 중지신호를 상기 컨트롤부로 전송하여 상기 주행부가 수행하는 주행을 중지시키며 용접을 중지시키는 관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 토치고정장치는,
토치가 체결되는 토치고정부;
상기 토치고정부를 상하 방향으로 이동하는 토치높이조절부;
상기 토치고정부를 앞뒤 방향으로 이동하는 토치간격조절부; 및
상기 토치고정부의 각도를 조절할 수 있는 토치각도조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 용접 캐리지는,
하우징 외면에 설치되고, 용접물의 외면과 하우징 간의 간격이 일정하게 유지되도록 하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 가이드부는,
제1 가이드부와 제2 가이드부를 포함하되,
상기 제1 가이드부는 하우징의 일측면에 부착되는 제1 롤러조절부; 상기 제1 롤러조절부에 길이방향을 따라 형성되는 제1 장공; 및 상기 제1 롤러조절부의 단부에 회전가능하게 설치되는 제1 롤러;를 포함하고,
상기 제2 가이드부는 하우징의 일 측면에 부착되는 제2 롤러조절부; 상기 제2 롤러조절부에 길이방향을 따라 형성되는 제2 장공; 및 상기 제2 롤러조절부의 단부에 회전가능하게 설치되는 제2 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 각도조절부는,
각각의 상기 조절바퀴의 내측에 위치하고, L자 형상으로 제작되되 절곡부에 홀이 천공되어, 상기 조절바퀴에 일 측이 결합되고, 하우징에 고정되는 조향부;
상기 조향부의 타 측에 결합되어 중앙부에 랙기어가 형성되어 있는 조향축; 및
상기 각도조절핀의 하부에 위치하고, 상기 랙기어와 치합되는 피니언기어; 를포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 컨트롤부는,
작동의 시작을 선택하는 작동스위치;
주행방향을 선택할 수 있는 주행방향스위치;
이동속도를 조절하는 속도조절스위치; 및
각각 고유식별번호를 부여받도록 구성되어 상기 작동스위치가 ON상태인 경우 이를 태깅(tagging)해 생성한 작동신호를 상기 관리자 단말기로 전송하는 RFID 태그모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 용접 캐리지의 자성부재 일 측에 구비된 센싱부는, 용접 시 발생되는 광신호를 획득하기 위한 광학헤드모듈을 내장하며, 상기 광학헤드모듈은, 자외선 대역의 광신호를 획득하는 제1포토다이오드, 적외선대역의 광신호를 획득하는 제2포토다이오드, 가시광선 대역의 광신호를 확득하는 제3포토다이오드, 제1포토다이오드 내지 제3포토다이오드에 의해 획득되는 광신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈필터, 노이즈필터를 거친 광신호를 증폭하는 증폭모듈, 증폭된 광신호를 처리하는 처리모듈, 처리된 광신호를 상기 관리자 단말기로 전송하는 송신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 관리자 단말기는,
상기 컨트롤부와 무선네트워크를 통해 접속되되, 상기 용접 캐리지 각각의 고유식별번호를 부여받은 RFID 태그모듈로부터 작동스위치에 대한 ON상태를 태깅(tagging)한 작동신호를 수신하는 작동신호 수집부;
상기 자성부재 일 측에 구비된 센싱부와 무선네트워크를 통해 접속되되, 상기 용접 캐리지 각각의 식별번호 별로 검출한 열, 압력 값, 그리고 광신호를 수신하는 센싱신호 수집부; 및
상기 작동신호 수집부로부터 수신한 작동신호 및 상기 센싱신호 수집부로부터 수신한 열, 압력 값, 그리고 광신호를 상기 관리서버로 전송하는 신호 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 관리서버는,
무선네트워크를 통해 상기 관리자 단말기의 신호 전송부와 접속되어 상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호를 수신하되,
상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호를 저장 및 관리하는 관리DB;
상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호를 상기 용접 캐리지 각각의 식별번호 별에 대응하도록 시계열적인 그래프로 도식화하여 통계정보를 생성하는 모니터링부;
상기 작동신호 및 열, 압력 값, 그리고 광신호를 화면에 디스플레이하고, 상기 모니터링부가 생성한 통계정보를 화면에 디스플레이하는 표시부; 및
상기 열, 압력 값, 그리고 광신호가 기 설정된 기준에 부합하지 않는 경우, 상기 용접 캐리지의 주행부가 수행하는 주행을 중지시키는 중지신호와, 용접을 멈추게 하는 중지신호를 생성하여 상기 컨트롤부로 전송하는 중지신호 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 관리서버는 홈페이지관리수단을 포함하며, 상기 홈페이지관리수단은 별도의 소비자단말기별 홈페이지를 생성하여 상기 소비자단말기별로 상기 소비자단말기 상에 디스플레이하며, 상기 소비자단말기별 홈페이지를 통해서 상기 용접 캐리지별 작동 여부, 열 및 압력 값, 그리고 광신호 데이터를 상기 소비자단말기로 제공하고, 상기 용접 캐리지별로 작동이 개시된 경우와 작동이 종료된 경우 상기 소비자단말기로 알람을 전송하며, 상기 소비자단말기로부터 상기 소비자단말기별 홈페이지를 통해서 특정한 상기 용접 캐리지에 대한 작동 여부 또는 작동 조건을 질의하는 검색 요청을 수신하여 해당 상기 용접 캐리지에 대한 시간대별 작동 이력과 함께 시간대별 열, 압력 및 광신호 변화 데이터를 검색 결과로서 제공하는 것을 특징으로 하며,
상기 관리서버는, 상기 용접 캐리지의 자성부재 일 측에 구비되는 카메라모듈로부터 용접물 영상데이터를 수신하며, 수신한 용접물 영상데이터와 기저장된 기준 용접물 영상데이터를 비교 판독함으로써 용접의 정상적인 진행 여부를 판단하여 판단 결과를 상기 관리자단말기 및 상기 소비자단말기로 제공하는 것을 특징으로 하는 RFID와 원격제어를 이용한 용접 캐리지 시스템.