KR102336577B1 - 용접 및 용접모니터링 장치 - Google Patents

용접 및 용접모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 용접 및 용접모니터링 장치는, 모재를 용접하는 용접토치를 포함하는 용접부; 상기 용접부의 용접정보를 센싱하는 센서부; 상기 센싱된 용접정보를 수집하고 수집된 용접정보를 가공 및 분석하는 분석부;및 상기 분석된 용접정보를 이용하여 용접품질을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 아크길이를 센싱하는 아크길이센서를 용접면에 포함하고, 용접시 발생하는 전류뿐아니라 센싱된 아크길이를 분석하여 아크안정성을 판단하고, 안정구간을 설정하여 용접시 발생하는 전류가 안정구간을 벗어나면 경고알람을 발생할 수 있다.

Description

용접 및 용접모니터링 장치{welding apparatus and monitoring apparatus for welding}
본 발명은 용접 및 용접모니터링 장치에 관한 것으로, 특히 아크길이를 센싱하는 아크길이센서를 용접면에 포함하고, 용접시 발생하는 전류뿐아니라 센싱된 아크길이를 분석하여 아크안정성을 판단하고, 안정구간을 설정하여 용접시 발생하는 전류가 안정구간을 벗어나면 경고알람을 발생하는 용접 및 용접모니터링 장치에 관한 것이다.
용접 산업은 조선, 자동차, 건설, 전자 등과 같은 용접 공정이 제품의 품질, 생산성, 제조원가에 큰 영향을 미치게 되며 용접분야에서도 이제는 용접이 가능한가의 여부보다는 품질과 생산성이 기업의 부가가치 창출에 있어서 중요한 요소로 대두화 되고 있다.
통상적으로 용접 모니터링 시스템은 용접 공정에서 좋은 용접품질을 확보하고 실시간으로 확인 및 적절한 조리를 위하여, 각 용접 프로세스에 적합한 다양한 센서를 사용하여 실시간으로 계측 및 결과분석을 통해 용접부의 품질을 예측 평가 관리하는 시스템을 의미한다.
산업용 용접 로봇을 이용하여 제품을 생산할 경우에는 작업자가 직접 현장에서 용접 품질을 감시하고 있지 못하기 때문에 품질의 자동검사, 즉 품질 모니터링의 중요성이 강조되고 있는 실정이다.
그러나, 종래에는 용접장치와 용접모니터링 장치가 분리되어 설치됨으로 인해 불편함이 존재하였다.
또한, 수동 용접이나 반자동 용접 고정에서는 작업자의 기능과 용접기의 성능에 따라 용접 품질이 결정된다고 볼 수 있으므로 작업자의 기능 수준 평가와 용접기의 정확한 성능 평가 없이는 요구되는 품질을 연속적으로 얻기가 힘든 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-0561087호
본 발명은, 아크길이를 센싱하는 아크길이센서를 용접면에 포함하고, 용접시 발생하는 전류뿐아니라 센싱된 아크길이를 분석하여 아크안정성을 판단하고, 안정구간을 설정하여 용접시 발생하는 전류가 안정구간을 벗어나면 경고알람을 발생하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 용접 및 용접모니터링 장치는, 모재를 용접하는 용접토치를 포함하는 용접부; 상기 용접부의 용접정보를 센싱하는 센서부; 상기 센싱된 용접정보를 수집하고 수집된 용접정보를 가공 및 분석하는 분석부;및 상기 분석된 용접정보를 이용하여 용접품질을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 센서부는,상기 용접토치의 전류를 센싱하는 전류센서;상기 용접토치의 전압을 센싱하는 전압센서;상기 용접토치의 위치를 센싱하는 위치센서;용접시 발생하는 아크길이를 센싱하는 아크길이센서;및 상기 용접부의 동작신호를 센싱하는 용접동작센서;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 분석부는, 상기 센서부에서 센싱된 용접정보는 수집하는 데이터수집부; 상기 수집된 데이터를 가공 및 분석하는 데이터분석부;를 포함하고, 상기 데이터분석부는, 상기 용접부가 용접시 발생하는 최대전류, 최소전류 및 평균전류를 분석하는 전류분석부; 상기 용접부가 용접시 발생하는 최대전압, 최소전압 및 평균전압을 분석하는 전압분석부; 상기 용접부의 용접속도를 분석하는 용접속도 분석부;및 순간아크길이 및 평균아크길이를 분석하는 아크길이 분석부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 아크길이센서는 용접면 안쪽면에 배치되는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 용접동작센서는, 상기 용접토치의 스위치 동작으로 동작신호를 센싱하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 분석부는 상기 용접부의 용접시 발생하는 전류의 안정구간을 설정하는 안정구간설정부;를 더 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 데이터분석부는, 아크안정성 분석부를 더 포함하고, 상기 아크안정성 분석부는, 상기 용접부의 용접시 발생하는 실시간 전류가 상기 안정구간에 포함되는지 여부를 분석하여 아크안정성을 판단하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 아크안정성 분석부는, 상기 아크길이 분석부에서 분석된 평균아크길이를 통해 아크안정성을 판단하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 모니터링부는, 경고알람부를 더 포함하고, 상기 경고알람부는 상기 용접부의 용접시 발생하는 실시간 전류가 상기 안정구간 외로 발생시 경고알람을 발생하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 분석부는 상기 센서부에서 센싱된 데이터 및 상기 데이터분석부에서 분석된 데이터를 데이터 서버에 전송하고, 상기 데이터 서버는 상기 센싱된 데이터 및 분석된 데이터를 저장하고, 상기 데이터 서버는 별도의 관리자단말과 상호연동되고, 상기 관리자단말은 상기 데이터 서버에서 저장된 데이터를 확인하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 아크길이를 센싱하는 아크길이센서를 용접면에 포함하고, 용접시 발생하는 전류뿐아니라 센싱된 아크길이를 분석하여 아크안정성을 판단하고, 안정구간을 설정하여 용접시 발생하는 전류가 안정구간을 벗어나면 경고알람을 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 및 용접모니터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 센서부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 분석부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 데이터분석부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안정구간 및 경고알람 발생에 대한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 및 용접모니터링 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 센서부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 분석부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 데이터분석부를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 용접 및 용접모니터링 장치(1000)는 용접부(100), 센서부(200), 분석부(300) 및 모니터링부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 용접부(100)는 용접토치(110)를 포함하고, 금속 전극과 모재와의 사이에서 아크를 내어 용접을 할 수 있다.
상기 센서부(200)는 용접부(100)의 용접시 용접정보를 센싱한다. 상기 용접정보는 용접 전압, 용접 전류, 용접 시간, 용접 거리, 아크길이 등을 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
상기 센서부(200)는 용접토치(110)에서 발생하는 전류를 센싱하는 전류센서(210), 용접토치(110)에서 발생하는 전압을 센싱하는 전압센서(220), 용접토치의 위치를 감지하는 위치센서(230) 및 아크길이를 센싱하는 아크길이센서(240)를 포함한다.
상기 전류센서(210) 및 전압센서(220)는 용접토치(110) 내부에 설치되어 상기 용접토치에서 발생하는 실시간 전류 및 전압을 센싱할 수 있다.
상기 위치센서(230)는 용접토치(110)의 위치 및 속도를 용이하게 측정하기 위하여 자이로 센서를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 아크길이센서(240)는 용접면에 위치될 수 있다. 보다 구체적으로, 아크빛의 영향으로 촬영 및 센싱이 잘 될 수 있도록 용접면 안쪽에 위치될 수 있으며, 카메라로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
상기 분석부(300)는 센싱된 용접정보를 수집하고 수집된 용접정보를 가공 및 분석한다.
상기 분석부(300)는 데이터수집부(310) 및 데이터분석부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 데이터수집부(310)는 상기 센서부(200)에서 센싱된 용접정보를 수집하고, 상기 데이터분석부(320)는 상기 수집된 데이터를 가공 및 분석할 수 있다.
상기 데이터분석부(320)는 전류분석부(321)를 포함할 수 있다. 상기 전류분석부(321)는 용접부(100)가 용접시 발생하는 최대전류, 최소전류 및 평균전류를 분석할 수 있다.
상기 데이터분석부(320)는 전압분석부(322)를 포함할 수 있다. 상기 전압분석부(322)는 용접부(100)가 용접시 발생하는 최대전압, 최소전압 및 평균전압을 분석할 수 있다.
상기 데이터분석부(320)는 용접속도 분석부(323)을 포함할 수 있다. 상기 용접속도 분석부(323)는 상기 용접부(100)의 용접속도를 분석할 수 있다. 용접속도는 용접시간과 용접거리에 대한 데이터를 이용하여 분석할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 센서부(200)는 용접동작센서(250)를 더 포함할 수 있고, 상기 용접동작센서(250)는 용접시작시간 및 종료시간을 센싱할 수 있고, 상기 위치센서(230)로부터 용접토치(110)가 작업한 용접거리를 센싱하여 상기 용접시작시간 및 종료시간, 용접거리를 데이터수집부(310)에서 수집하고, 상기 수집된 데이터를 이용하여 용접속도 분석부(323)에서 용접속도를 분석할 수 있다.
상기 용접동작센서(250)는 상기 용접부(100)의 동작신호을 센싱할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용접동작센서(250)는 용접토치(110)의 스위치 동작으로 동작신호를 센싱할 수 있다. 일 실시 예로, 상기 용접토치(110)의 스위치가 on하면 상기 용접동작센서(250)는 용접동작시간을 센싱하고, 용접토치(110) 스위치의 off하면 용접종료시간을 센싱할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예와 같이 작업자의 용접토치(110) 스위치의 동작으로 용접의 시작시점과 종료시점을 센싱함으로써, 용접의 시작시점과 종료시점을 전류의 흐름으로 판단하지 않아 보다 빠르고 정확하게 시간이 측정되고 보다 정확한 데이터를 센싱할 수 있게된다.
상기 데이터분석부(320)는 아크길이 분석부(324)를 포함할 수 있다. 상기 아크길이 분석부(324)는 순간아크길이 및 평균아크길이를 분석할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 아크길이센서(240)로부터 센싱된 아크길이정보가 데이터수집부(310)에서 수집되고 상기 수집된 아크길이정보를 이용하여 상기 아크길이 분석부(324)에서 순간아크길이 및 평균아크길이를 분석할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안정구간 및 경고알람 발생에 대한 도면이다.
상기 분석부(300)는 안정구간설정부(330)를 더 포함할 수 있다. 상기 안정구간설정부(330)는 아크안정성을 위해 전류의 안정구간을 설정할 수 있다. 상기 전류의 안정구간은 발생전류의 최소 및 최대값을 정하여 설정할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5와 같이 a 와 b 사이를 안정구간으로 설정할 수 있다.
상기 데이터분석부(320)는 아크안정성 분석부(325)를 더 포함할 수 있다. 상기 아크안정성 분석부(325)는 실시간으로 용접부(100)의 전류를 센싱하여 상기 안전구간에 실시간 발생전류가 포함되는지 여부를 분석하여 아크안정성을 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 안정구간이 a-b사이라고 하면, 용접부(100)에서 용접시 전류센서(210)로부터 센싱되는 실시간 전류가 a-b사이에 들어오면 아크안정성이 높은 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 아크안정성 분석부(325)는 아크길이 분석을 통해 아크안정성을 판단할 수 있다. 상기 아크안정성 분석부(325)는 상기 아크길이 분석부(324)에서 분석된 평균아크길이를 통해 아크안정성을 판단할 수 있다. 실시간으로 센싱되는 아크길이가 일정할 수록 아크안정성이 높은 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부(400)는 상기 분석된 용접정보를 이용하여 용접품질을 모니터링할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 모니터링부(400)는 아크안정성을 모니터링한다. 일 실시 예로, 상기 용접부(100)가 용접시 발생하는 실시간 전류가 안정구간 내에 들어오는지 모니터링한다. 상기 모니터링부(400)는 경고알람부(410)를 더 포함할 수 있고, 상기 경고알람부(410)는 상기 실시간 전류가 안정구간 외로 발생시, 경고알람을 발생할 수 있다. 작업자는 상기 경고알람을 통해 아크안정성이 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 경고알람을 통해, 아크안정성을 관리할 수 있음으로서 용접품질을 높이는 결과를 가져오게 된다. 보다 구체적으로, 도 5와 같이 실시간 전류가 안정구간을 벗어나는 t1, t2에서 경고알람이 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 용접 및 용접모니터링 장치(1000)는 별도의 데이터 서버(10)와 연동된다. 상기 용접 및 용접모니터링 장치(1000)는 데이터 서버(10)와 네트워크로 상호 연결되어 있으며, 통신을 위해 상기 용접 및 용접모니터링 장치(1000)는 별도의 통신부를 구비할 수 있다. 상기 네트워크는 공지된 IoT(internet of things) 네트워크를 위한 인터넷 망 또는 이동통신망 등을 포함할 수 있으며, 예를 들면, RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, Infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(Zigbee), DLNA(Digital Living Network Alliance), WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Micro Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등을 포함할 수 있다.
상기 분석부(300)는 상기 센서부(200)에서 센싱된 데이터, 상기 데이터분석부(320)에서 분석된 데이터를 상기 데이터 서버(10)에 전송할 수 있다. 상기 센싱된 데이터 및 분석된 데이터는 상기 데이터 서버(10)에 저장될 수 있다.
상기 데이터 서버(10)는 별도의 관리자단말(50)과 네트워크로 상호 연동된다. 상기 관리자단말(50)은 데이터 서버(10)에 저장된 데이터를 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 용접 및 용접모니터링 장치(1000)는 표시부(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 표시부(500)는 센서부(200)에서 센싱된 데이터 및 데이터분석부(320)에서 분석된 데이터를 표시할 수 있다. 사용자는 표시부(500)를 통해 용접부(100)에서 용접시 발생하는 용접정보를 실시간으로 확인할 수 있다.
상기에서 설명한 용접 및 용접모니터링 장치의 구성의 하나의 장치에 모두 포함되는 것을 특징으로 한다. 용접 및 용접모니터링 장치는 하나의 장치로 이루어지며 장치 내에 별도의 제어부를 포함하여 상기 제어부가 용접 및 용접모니터링 장치의 모둔 구성을 일괄적으로 제어할 수 있다.
이에 본 발명의 의하면, 용접 및 모니터링을 별도의 장치가 아닌 하나의 장치로 해결할 수 있다. 또한, 센서부의 용접정보 센싱을 이용하여 아크안정성을 분석함으로써 용접품질을 높일 수 있고, 관리자단말에서 별도로 센싱된 데이터 및 분석된 데이터를 확인할 수 있음으로 인해 실시간으로 용접품질관리가 가능하고 용접품질평가를 용이하게 할 수 있다.
또한, 경고알람기능을 통해 작업자 및 관리자가 실시간으로 용접상태가 WPS(Welding Procedure Specification)를 만족하는지 판단할 수 있게된다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 데이터 서버 50 관리자단말
100 용접부 110 용접토치
200 센서부 210 전류센서
220 전압센서 230 위치센서
240 아크길이센서 250 용접동작센서
300 분석부 310 데이터수집부
320 데이터분석부 330 안정구간설정부
321 전류분석부 322 전압분석부
323 용접속도 분석부 324 아크길이 분석부
325 아크안정성 분석부 400 모니터링부
410 경고알람부 500 표시부

Claims (10)

  1. 모재를 용접하는 용접토치를 포함하는 용접부;
    상기 용접부의 용접정보를 센싱하는 센서부;
    상기 센싱된 용접정보를 수집하고 수집된 용접정보를 가공 및 분석하는 분석부;및
    상기 분석된 용접정보를 이용하여 용접품질을 모니터링하는 모니터링부;를 포함하고,
    상기 센서부는,
    상기 용접토치의 전류를 센싱하는 전류센서;
    상기 용접토치의 전압을 센싱하는 전압센서;
    상기 용접토치의 위치를 센싱하는 위치센서;
    용접시 발생하는 아크길이를 센싱하는 아크길이센서;및
    상기 용접부의 동작신호를 센싱하는 용접동작센서;를 포함하고,
    상기 분석부는,
    상기 센서부에서 센싱된 용접정보는 수집하는 데이터수집부;
    상기 수집된 데이터를 가공 및 분석하는 데이터분석부;및
    상기 용접부의 용접시 발생하는 전류의 안정구간을 설정하는 안정구간설정부;를 포함하고,
    상기 데이터분석부는,
    상기 용접부가 용접시 발생하는 최대전류, 최소전류 및 평균전류를 분석하는 전류분석부;
    상기 용접부가 용접시 발생하는 최대전압, 최소전압 및 평균전압을 분석하는 전압분석부;
    상기 용접부의 용접속도를 분석하는 용접속도 분석부;및
    순간아크길이 및 평균아크길이를 분석하는 아크길이 분석부;를 포함하고,
    상기 아크길이센서는 용접면 안쪽면에 배치되는,
    용접 및 용접모니터링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접동작센서는,
    상기 용접토치의 스위치 동작으로 동작신호를 센싱하는,
    용접 및 용접모니터링 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터분석부는,
    아크안정성 분석부를 더 포함하고,
    상기 아크안정성 분석부는,
    상기 용접부의 용접시 발생하는 실시간 전류가 상기 안정구간에 포함되는지 여부를 분석하여 아크안정성을 판단하는,
    용접 및 용접모니터링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 아크안정성 분석부는,
    상기 아크길이 분석부에서 분석된 평균아크길이를 통해 아크안정성을 판단하는,
    용접 및 용접모니터링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    경고알람부를 더 포함하고,
    상기 경고알람부는 상기 용접부의 용접시 발생하는 실시간 전류가 상기 안정구간 외로 발생시 경고알람을 발생하는,
    용접 및 용접모니터링 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분석부는 상기 센서부에서 센싱된 데이터 및 상기 데이터분석부에서 분석된 데이터를 데이터 서버에 전송하고,
    상기 데이터 서버는 상기 센싱된 데이터 및 분석된 데이터를 저장하고,
    상기 데이터 서버는 별도의 관리자단말과 상호연동되고,
    상기 관리자단말은 상기 데이터 서버에서 저장된 데이터를 확인하는,
    용접 및 용접모니터링 장치.
KR1020210074421A 2021-06-08 2021-06-08 용접 및 용접모니터링 장치 KR102336577B1 (ko)

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