KR102368494B1 - 용접장치 및 용접장치 구동방법 - Google Patents

Abstract

용접장치 및 용접장치 구동방법이 개시된다. 본 발명의 용접장치는 제1 용접판과 제2 용접판을 용접하는 용접장치에 있어서, 상기 제1 용접판과 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 용접판 일측면에서 전자기력을 발생시키는 전자기력 생성부; 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부의 감지 신호에 따라 용접기에 구동 신호를 전달하는 제어부;를 포함한다.

Description

용접장치 및 용접장치 구동방법{WELDING APPARATUS AND METHOD OF OPERATING THE SAME}

본 발명은 용접장치 및 용접장치 구동방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전자기력 생성부, 센서부 및 제어부를 포함함으로써, 전자기력에 의해 이동되는 용접판 위치 및 그 용접갭(Gap) 변화를 감지 후 제어하여 용접을 수행하는 용접장치 및 용접장치 구동방법에 관한 것이다.

최근 석유자원의 효율적 사용 및 환경보전에 대한 관심이 높아짐에 따라 산업계 전반에서 에너지 효율성 향상에 대한 연구가 증대되고 있다. 자동차 산업에서의 차량 연비 향상에 대한 사회적 요구가 대표적 일예이다.

이에 따라, 차량의 연비 향상을 위한 엔진성능 향상 및 차량 경량화에 막대한 투자와 연구개발을 활발히 진행되고 있다. 특히, 자동차용 소재의 트렌드인 경량화와 고기능화에 입각하여 고강도 부품에 관한 연구개발이 활발하다.

한편, 이러한 고강도 강판을 이용하여 부품을 제조할 경우, 강판의 탄성이 높기 때문에 용접시 제1 용접판과 제2 용접판 사이의 갭(Gap) 확보에 주의가 필요하다. 갭이 지나치게 많이 확보되면 접착력 저하를 가져오고, 반면에 갭이 전혀 없을 경우, 강판의 성격에 따라 용접가스의 배출 차단 등 문제가 발생할 수도 있다.

따라서, 강판의 용접 작업시 필요로 하는 강판 모재의 성격에 따라 용접 갭(Gap)의 완전한 제거 또는 감축 등 적절한 조절이 매우 중요하다. 종래에는 철강공정 중 연속작업 수행시 기계적 용접 방식을 채택하여 왔다.

그러나, 이러한 기계적 용접 방식에 의할 경우, 제1 용접판과 제2 용접판 모재간 형성된 갭의 적절한 조절이 어려운 문제가 있다. 특히, 용접시 나타나는 변형력에 의해 에지 웨이브(Edge Wave)나 형상 불량 등이 발생하는 문제가 있다.

이러한 형상불량은 용접장치의 초점 거리에 의해 발생된 차이에서 기인하는 바, 이러한 차이에 의해 용접량의 차이가 발생하고 용접작업을 어렵게 하여 결과적으로 생산성이 저하되는 문제가 있다.

즉, 종래의 일반 강판 용접법의 경우, 매우 정밀한 치수정확도가 요구되고 변형 등 이유로 강판 모재 사이에 갭(Gap)이 형성시 강판 모재의 성격에 따라 용접의 기계적 신뢰도가 하락되는 등 한계가 있다.

따라서, 이러한 문제점을 보완하는 용접장치의 개발이 절실한 실정이나, 아직까지 이를 해결하는 개시를 찾아볼 수 없다. 관련 선행문헌으로 대한민국 등록특허공보 제10-0826469호(2008.04.24, 레이저 용접용 클램핑 장치) 등이 있다.

본 발명의 목적은 전자기력 생성부, 센서부 및 제어부를 포함함으로써, 전자기력에 의해 이동되는 용접판 위치 및 그 용접갭(Gap) 변화를 감지 후 설정치까지 제어하여 효과적으로 용접을 수행하는 용접장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존 용접장치에 비해 우수한 접착력 향상, 기계적 신뢰도 증대, 비용절감 및 생산성 향상 효과를 구현한 용접장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 에지 웨이브, 형상불량 및 용접가스 배출차단 등 용접시 발생되는 등 문제를 효과적으로 해소하는 용접장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 피대상물인 강판 모재에 장착하기 용이하고 전자기력 생성부의 탈부착이 가능하여 사용 편의성을 제공할 수 있는 용접장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 구현하는 강판의 성격에 따라 제1 및 제2 용접판을 수평 또는 수직 배치하거나, 용접기와 전자기력 생성부를 일측면에 함께 또는 양측면에 대향되게 배치하거나, 용접기를 수직 배치된 용접판의 30~60° 대각선 방향에 배치 가능한 용접장치 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점은 제1 용접판과 제2 용접판을 용접하는 용접장치에 있어서, 상기 제1 용접판과 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 용접판 일측면에서 전자기력을 발생시키는 전자기력 생성부; 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부의 감지 신호에 따라 용접기에 구동 신호를 전달하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용접장치에 관한 것이다.

구체예에서, 상기 전자기력 생성부는, 상기 용접기를 둘러싸며 원통 형상으로 구비될 수 있다.

구체예에서, 상기 전자기력 생성부는, 전자기력의 세기가 100 내지 5000 Gauss 일 수 있다.

구체예에서, 상기 센서부는, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 일측면 모서리에 구비될 수 있다.

상기 센서부는, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 각 모서리 일측면 전부에 구비될 수 있다.

구체예에서, 상기 센서부는, 초음파 센서, 적외선 센서 및 무게 센서 등에서 선택되는 어느 하나의 센서를 이용하여 감지할 수 있다.

구체예에서, 상기 제어부는, 상기 제1 용접판과 제2 용접판간 용접갭(Gap)이 0.5mm 이하일 때, 용접기에 구동 신호를 전달할 수 있다.

구체예에서, 상기 제1 용접판과 제2 용접판은 수평으로 구비되고, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 어느 하나의 용접판 일측면에 전자기력 생성부가 장착되고, 그리고 상기 용접판에 대향되게 수평으로 구비된 다른 용접판의 일측면에 용접기가 장착될 수 있다.

구체예에서, 상기 제1 용접판과 제2 용접판은 수직으로 구비되고, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 어느 하나의 용접판 일측면에 전자기력 생성부가 장착되고, 그리고 상기 용접판과 상기 용접판에 대향되게 수직으로 구비된 다른 용접판간 30 내지 60° 대각선 방향에 전자기력 생성부가 장착될 수 있다.

본 발명의 다른 하나의 관점은 제1 용접판과 제2 용접판을 용접하는 용접장치 구동방법에 있어서, (a) 전자기력 생성부를 이용하여 전자기력을 발생시켜 제1 용접판과 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 용접판을 이동시키는 단계; (b) 센서부를 이용하여 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 단계; 및 (c) 제어부를 이용하여 상기 감지 신호에 따라 용접기의 구동을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접장치 구동방법에 관한 것이다.

구체예에서, 상기 제어부는, 상기 제1 용접판과 제2 용접판간 용접갭(Gap)이 0.5mm 이하일 때, 용접기의 구동을 결정할 수 있다.

본 발명에 의한 용접장치 및 용접장치 구동방법은 전자기력 생성부, 센서부 및 제어부를 포함함으로써 전자기력에 의해 이동되는 용접판 위치 및 그 용접갭(Gap) 변화를 감지 후 설정치까지 제어하여 효과적으로 용접을 수행하고, 기존 용접장치에 비해 우수한 접착력 향상, 기계적 신뢰도 증대, 비용절감 및 생산성 향상 효과를 구현하고, 에지 웨이브, 형상불량 및 용접가스 배출차단 등 용접시 발생되는 등 문제를 효과적으로 해소하고, 피대상물인 강판 모재에 장착하기 용이하고 전자기력 생성부의 탈부착이 가능하여 사용 편의성을 제공할 수 있고, 구현하는 강판의 성격에 따라 제1 및 제2 용접판을 수평 또는 수직 배치하거나, 용접기와 전자기력 생성부를 일측면에 함께 또는 양측면에 대향되게 배치하거나, 용접기를 수직 배치된 용접판의 30~60° 대각선 방향에 배치 가능한 우수한 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른, 용접장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 구현예에 따른, 용접장치(100)를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 구현예에 따른, 용접장치(100) 센서부의 다양한 배치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제1 구현예에 따른, 용접장치(100) 센서부의 다른 배치 형태를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제2 구현예에 따른, 용접장치(200)를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제3 구현예에 따른, 용접장치(300)를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 제4 구현예에 따른, 용접장치(400)를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 제5 구현예에 따른, 용접장치(500)를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 구체예에 따른 용접장치 구동방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 구체예에 따른 용접(A) 수행시, 용접 진행방향(A') 및 용접갭(Gap)을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일 구체예에 따른 용접(A) 수행시, 전자기력(B) 발생에 따른 용접갭(Gap)의 변화를 개략적으로 나타낸 모식도이다.

첨부한 도면들을 참조하여 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

단지 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.

전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위 또는 아래에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

용접장치

본 발명의 하나의 관점인 용접장치는 제1 용접판과 제2 용접판을 용접하는 용접장치에 있어서, 상기 제1 용접판과 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 용접판 일측면에서 전자기력을 발생시키는 전자기력 생성부; 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부의 감지 신호에 따라 용접기에 구동 신호를 전달하는 제어부;를 포함한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 구체예에 의한 용접장치에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 용접장치의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 구현예에 따른 용접장치(100)를 이용한 용접장치 구동시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 1 내지 2를 참조하면, 상기 본 발명의 용접장치(100)는 전자기력 생성부(30); 센서부(52) 및 제어부(54)를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 용접장치(100)는 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 용접판 일측면에 장착되어 전자기력을 발생시키는 전자기력 생성부(30); 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 센서부(52); 및 상기 센서부(52)의 감지 신호에 따라 용접기(10)에 구동 신호를 전달하는 제어부(54);를 포함한다.

이하에서, 본 발명의 일 구체예에 의한 용접장치(100)의 각 구성부인 용접기, 전자기력 생성부, 센서부 및 제어부를 상술한다.

용접기

상기 용접기는 본 발명의 일 구체예에 의한 용접장치 형성시 용접판간 용접갭(Gap)을 최대한 줄여, 강판 모재인 제1 용접판과 제2 용접판을 효과적으로 용접하기 위한 목적에서 포함된다.

상기 용접기(10)는 강판 모재의 용접판간 용접시 효과적인 용접 수행을 위해, 예를들어, 통상적인 용접봉, 용접 와이어 등을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 그 종류나 형식이 이에 제한되지 않는다.

상기 용접기(10)는 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)이 형성된 강판 모재의 표면에 수직 또는 대각선 방향에서 용접을 수행할 수 있다. 이때, 상기 용접기(10)는 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 표면에 장착되거나 또는, 일정한 거리를 두고 이격 배치되어 효율적으로 용접을 수행할 수도 있다.

상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)은, 서로 수평 상태로 나란히 순차 적층되거나 또는 서로 수직으로 배치될 수 있다. 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)이 수평으로 순착 적층될 경우, 상기 용접기(10)는 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 중 어느 하나의 일측면에 장착되어 수직 하방으로(Downward) 용접을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)이 서로 수직으로 배치될 경우, 상기 용접기(10)는 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 사이의 30 내지 60°대각선 방향에 장착되어 비스듬히(Obliquely) 용접을 수행할 수도 있다. 상기 본 발명의 용접기(10)는 필요로 하는 강판의 용접 성격에 따라 다양한 방향에서 용접을 수행할 수 있고, 이러한 장치 배열을 통해 용접판간 용접갭(Gap)을 최대한 줄여 강판 모재의 접착력 향상을 도모할 수 있다.

전자기력 생성부

상기 전자기력 생성부(30)는 전자기력의 생성을 통해 상기 용접판간 용접갭(Gap)을 설정치까지 최대한 줄임으로써, 보다 효율적인 용접을 구현하기 위한 목적에서 포함된다.

상기 전자기력 생성부(30)는 상기 용접기(10)를 둘러싸며 원통 형상으로 구비될 수 있다. 이를 통해, 용접 수행시 적정 크기의 전자기력이 용접 피대상물인 모재 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)에 작용될 수 있다.

상기 전자기력 생성부(30)는 예를들어, 솔레노이드 코일 등일 수 있고, 전자기력을 생성시킬 수 있는 발생원이라면 그 종류나 전자기력 발생 형태가 이에 제한되지 않는다.

상기 전자기력 생성부(30)는 전자기력을 생성시키는 바, 이러한 전자기력은 자극과 자극 사이에 작용되는 힘이고, 이에 의해 자극 주위 혹은 전류가 지나는 도선 주위에 상기 전자기력이 작용하는 임의의 공간인 외부 자기장이 형성될 수 있다.

상기 전자기력 생성부(30)는 이러한 외부 자기장을 형성시키기 위해 상기 전자기력 생성부(30)는 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 용접판 일측면에 이격되게 구비되어 전자기력을 생성시킬 수 있다. 또한, 용접의 강도에 따라 효율적인 전자기력 생성을 위해, 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 일측면 표면에 장착되어 전자기력을 생성시킬 수도 있다.

또한, 상기 전자기력 생성부(30)는 본 발명의 용접장치에 있어서, 우수한 전자기력 생성 및 효율적인 용접 수행을 위해 상기 용접기(10)에 장착되어 사용될 수도 있다.

보다 구체적으로, 예를들어, 상기 전자기력 생성부(30)는 원통 형상으로 길게 용접기(10)를 둘러싸며 구비될 수 있다. 이때, 예를들어, 상기 용접기(10)의 중단부에 장착되어 적절한 자기장 생성을 구현할 수 있다.

또한, 예를들어, 상기 전자기력 생성부(30)는 상기 용접기(10)에 수직 형태로 장착되고, 상기 용접기(10)의 하단부 또는 상단부를 중심으로 그 순차 배열된 형태에 맞추어 복수 개, 예를들어, 5 내지 20개, 예를들어, 10 내지 15개, 예를들어 12 내지 13개 구비될 수 있다. 상기 전자기력 생성부가 5개 미만으로 형성될 경우, 전자기력 생성 효과가 미비하여 용접 갭 조절의 목적구현이 어렵고, 반면에, 상기 전자기력 생성부가 20개 초과로 형성될 경우, 비용이 상승하고 용접기의 가동이 어려워 용접 효율이 감소하는 등 문제가 있다.

상기 전자기력 생성부(30)는, 용접기(10)에 탈부착이 가능할 수 있다. 이를 통해 일정 기간 사용 후 신규의 전자기력 생성부(30)로 쉽게 교체할 수 있고, 용접기(10)의 신뢰성을 지속적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.

상기 전자기력 생성부(30)는, 발생되는 전자기력의 세기가 100 내지 5000 Gauss 일 수 있다. 상기 전자기력 생성부에서 발생되는 전자기력의 세기가 100 Gauss 미만일 경우, 전자기력 생성 효과가 미비하여 제1 용접판과 제2 용접판을 상호 밀착시켜 용접기를 구동시키는 설정치까지 이르게 하기 어렵고, 반면에 상기 전자기력의 세기가 5000 Gauss 초과일 경우, 과다한 전자기력의 발생에 의해 자기장이 커져 용접 수행시 강판 모재가 지나치게 접촉하여 강판 모재의 파손 등 손상을 야기시키는 문제가 있다.

센서부

상기 센서부는 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하여 용접을 수행함으로써, 우수한 접착력 향상 및 기계적 신뢰도 향상 등을 구현하기 위한 목적에서 포함된다.

상기 센서부(52)는 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 일측면 모서리에 구비될 수 있다. 상기 센서부(52)는 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23)의 모서리 일측면에 구비됨으로써, 상기 전자기력 생성부(30)의 전자기력에 의해 용접판이 이동되어 상기 용접판 사이에 용접갭(Gap) 발생시, 이들 용접판의 위치 및 상기 용접갭(Gap) 변화를 감지 후 신호화하여 감지 신호를 제어부에 전달하는 역할을 수행한다. 이를 통해 용접판을 최대한 가까이 상호 밀착시켜 용접판간 간격을 설정치까지 줄임으로써 보다 효율적으로 용접을 수행할 수 있다.

또한, 상기 센서부(52)는, 본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 각 모서리 일측면 전부에 구비될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 제1 구현예에 따른, 용접장치(100) 센서부의 다양한 배치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 3을 참조하면, 상기 센서부(52)는 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 각 모서리 일측면 전부에 구비됨으로써, 상기 용접판의 좌우면 또는 상하면의 간격을 일정하게 하여 수평 상태를 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 제1 구현예에 따른, 용접장치(100) 센서부의 다른 배치 형태를 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 4를 참조하면, 상기 센서부(52)는 제1 용접판(21) 및 제2 용접판(23)과 인접한 벽면 또는 구조물 등 외부 벽체에 구비됨으로써, 상기 전자기력에 의한 용접판의 이동 및 그 용접갭(Gap) 변화를 적절히 감지하여 제어부로 전달할 수 있다.

즉, 본 발명의 상기 센서부(52)는 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23)의 일측면에 장착되거나, 또는, 제1 용접판(21) 및 제2 용접판(23)과 인접한 벽면 또는 구조물에 장착될 수 있으며, 나아가 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 전술한 도면에 배치된 위치에 한정되지 않고, 다양한 위치에 배치될 수 있다.

상기 센서부(52)는, 초음파 센서, 적외선 센서 및 무게 센서 등에서 선택되는 어느 하나의 센서를 이용하여 감지할 수 있다. 상기 초음파 센서는 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)의 위치 또는 배열 상태 등을 초음파 신호로 감지하고, 상기 적외선 센서는 상기 용접판들의 위치 또는 배열 상태 등을 적외선 신호로 감지하고, 상기 무게 센서는 상기 용접판들의 하부 바닥 지점 등에 설치되어 이들의 위치 또는 배열 상태를 무게로 감지하여 수행할 수 있다. 본 발명의 용접장치는 필요로 하는 강판의 용접 성격에 따라 다양한 종류의 센서부를 적절히 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 것이라면, 상기 센서부의 종류가 이에 제한되지 않는다.

제어부

상기 제어부는 센서부의 감지 신호에 따라 용접판의 위치 및 용접갭(Gap)의 변화를 감안하여 목표로 한 설정치값일 때 용접기에 구동신호를 전달함으로써 보다 효율적인 용접을 수행하기 위한 목적에서 포함된다.

상기 제어부(54)는 전자기력에 의해 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23)이 이동되어 상기 용접판의 위치가 바뀌고 이에 따라 용접판간 용접갭(Gap)이 변화될 때, 상기 용접갭(Gap)이 목표로 하는 설정치값에 도달할 경우, 용접기(10)의 구동을 결정하는 구동신호를 용접기에 전달하는 역할을 수행한다.

상기 제어부(54)는, 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)간 용접갭(Gap)이 0.5mm 이하일 때, 용접기(10)의 구동이 결정될 수 있다. 상기 용접갭(Gap)은 0.5mm 이하일 때, 예를들어, 0.4mm이하일 때, 예를들어 0.3mm 이하일때 용접기의 구동을 결정할 수 있다. 상기 용접갭 범위가 0.5mm 초과일 경우, 전자기력 생성에도 불구하고 제1 용접판과 제2 용접판간 용접갭(Gap)이 지나치게 커서 용접 수행시 우수한 접촉력 구현이 어려운 문제가 있다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 구체예에서, 상기 센서부(52) 및 제어부(54)는 용접장치의 구동방법에 따라 하나의 조절기(50)에 포함되어 센서 및 제어 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 조절기(50)는 상기 센서부(52) 및 제어부(54)를 모두 포함하여, 전술한 바와 같이, 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 일측면 모서리에 구비될 수 있다. 또한, 상기 센서부(52) 및 제어부(54)를 모두 포함하는 조절기(50)는, 상기 제1 용접판(21) 또는 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 각 모서리 일측면 전부에 구비될 수도 있다.

또한, 다른 구현예에서, 상기 본 발명의 센서부(52) 및 제어부(54)는 필요로 하는 강판 용접의 성격에 따라 상호 별개로 각각 구비될 수도 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 그 구비 형태 및 방식이 이에 제한되지 않는다. 이러한 다양한 배치 방식에 따라, 용접기(10) 및 전자기력 생성부(30)와 적절한 간격이 유지되어 자기장 형성시 조절 오류 등 문제를 방지할 수 있고, 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 이들 용접판간 용접갭(Gap) 변화 감지시 용접장치(100)의 탄력적 운용이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 구현에서, 상기 제1 용접판과 제2 용접판은 수평으로 구비되고, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 어느 하나의 용접판 일측면에 전자기력 생성부가 장착되고, 그리고 상기 용접판에 대향되게 수평으로 구비된 다른 용접판의 일측면에 용접기가 장착될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 구현에서, 상기 제1 용접판과 제2 용접판은 수직으로 구비되고, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 어느 하나의 용접판 일측면에 전자기력 생성부가 장착되고, 그리고 상기 용접판과 상기 용접판에 대향되게 수직으로 구비된 다른 용접판간 30 내지 60° 대각선 방향에 전자기력 생성부가 장착될 수도 있다. 이하에서, 보다 구체적으로 상술한다.

도 5는 본 발명의 제2 구현예에 따른, 용접장치(200)를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 6은 본 발명의 제3 구현예(300)에 따른, 용접장치를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 5 내지 6을 참조하면, 상기 본 발명의 용접장치(200, 300)는 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)으로 형성된 강판 모재의 종류, 형태 및 용접의 성격에 따라 다양하게 배치될 수 있다. 예를들어, 상기 강판 모재의 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)은, 서로 수직으로 배치될 수 있고, 예를들어, 제1 용접판(21)을 기준으로 제2 용접판(23)이 30 내지 60°각도를 이루며 배치될 수도 있다. 이때, 용접기(10)는, 상기 제2 용접판(23)이 경사(30 내지 60°) 혹은 수직으로 배치된 것을 지지하기 위해, 상기 제1 용접판(21)의 하부에 장착되어 상부 방향으로(Upward) 용접이 수행될 수 있다. 이러한 용접장치(200, 300)의 배열을 통해 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)을 상호 밀착시켜 용접기(10)가 구동되는 설정치값까지 최대한 조절하고 및 이들 용접판의 강한 접착력 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 제1 용접판과 제2 용접판의 적층 형태 또는 용접장치의 배열이 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명의 용접장치는 강판 모재의 종류, 형태 및 용접의 성격에 따라 상기 용접장치의 용접기와 전자기력 생성부가 분리 배치되어 용접을 수행할 수도 있다. 보다 구체적으로 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 제4 구현예에 따른, 용접장치(400)를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 8은 본 발명의 제5 구현예(500)에 따른, 용접장치를 이용한 용접 수행시 전체 개관을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 7 내지 8을 참조하면, 상기 본 발명의 용접장치(400, 500)는 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)으로 형성된 강판 모재의 종류, 형태 및 용접의 성격에 따라 상기 용접장치(400)의 용접기(10)과 전자기력 생성부(30)가 다양하게 분리 배치되어 용접을 수행할 수 있다. 예를들어, 상기 용접장치(400)는 강판 모재의 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)이 수평 상태로 나란히 순차 적층시, 상기 용접기(10)은 상기 제2 용접판(23)의 표면에, 상기 전자기력 생성부(30)는 상기 제1 용접판(21)의 표면에 각각 분리 배치되어 용접을 수행할 수 있다. 또한, 예를들어, 상기 용접장치(500)는 상기 강판 모재의 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)이 서로 수직 배치시, 상기 용접기(10)은 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)의 대각선 방향에, 바람직하게는 30 내지 60°, 보다 바람직하게는 40 내지 50°의 대각선 방향에, 상기 전자기력 생성부(30)는 상기 제1 용접판(30)의 표면에 각각 분리 배치되어 용접을 수행할 수도 있다. 이러한 용접장치의 용접기(10) 및 전자기력 생성부(30)의 분리 배열을 통해 용접갭(Gap) 저감 및 강판 모재의 우수한 접착력 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 이러한 용접기 및 전자기력 생성부의 분리 배열 형태가 이에 제한되지 않는다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 의한 용접장치는 전자기력 생성부, 센서부 및 제어부를 포함함으로써 전자기력에 의해 이동되는 용접판 위치 및 그 용접갭(Gap) 변화를 감지 후 설정치까지 제어하여 효과적으로 용접을 수행하고, 기존 용접장치에 비해 우수한 접착력 향상, 기계적 신뢰도 증대, 비용절감 및 생산성 향상 효과를 구현하고, 에지 웨이브, 형상불량 및 용접가스 배출차단 등 용접시 발생되는 등 문제를 효과적으로 해소하고, 피대상물인 강판 모재에 장착하기 용이하고 전자기력 생성부의 탈부착이 가능하여 사용 편의성을 제공할 수 있고, 구현하는 강판의 성격에 따라 제1 및 제2 용접판을 수평 또는 수직 배치하거나, 용접기와 전자기력 생성부를 일측면에 함께 또는 양측면에 대향되게 배치하거나, 용접기를 수직 배치된 용접판의 30~60° 대각선 방향에 배치 가능한 우수한 특징이 있다.

용접장치 구동방법

본 발명의 다른 하나의 관점인 용접장치 구동방법은 제1 용접판과 제2 용접판을 용접하는 용접장치 구동방법에 있어서, (a) 전자기력 생성부를 이용하여 전자기력을 발생시켜 제1 용접판과 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 용접판을 이동시키는 단계; (b) 센서부를 이용하여 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 단계; 및 (c) 제어부를 이용하여 상기 감지 신호에 따라 용접기의 구동을 결정하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 일 구체예에 의한 용접장치 구동방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. 여기서, 용접기, 전자기력 생성부, 센서부 및 제어부는 전술한 바와 같고 동일한 내용은 생략한다.

도 9는 본 발명의 일 구체예에 따른 용접장치 구동방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 구체예에 따른 용접(A) 수행시, 용접 진행방향(A') 및 용접갭(Gap)을 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 11은 전자기력(B) 발생에 따른 용접갭(Gap)의 변화를 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 9 내지 11을 참조하면, 상기 본 발명의 용접장치 구동방법은 전자기력 발생(S100); 용접판위치/용접갭변화 감지(S200) 및 용접기 구동결정(S200) 단계를 포함한다. 이하에서 각 단계에 대하여 상술한다.

전자기력 발생

상기 전자기력 발생단계(S100)는 본 발명의 목적 구현을 위한 용접 수행시 용접기가 구동되는 설정치까지 강판 모재인 제1 용접판과 제2 용접판 사이를 강한 밀착시키기 위한 목적에서 수행된다.

상기 전자기력 발생단계(S100)에서는, 이를 위하여 전술한 전자기력 생성부(30)를 이용하여 전자기력을 발생시키고, 이러한 전자기력에 의해 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23) 중 적어도 어느 하나의 용접판은 서로 밀착되는 형태로 이동될 수 있다. 이때, 상기 강판 모재인 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23) 사이의 용접갭(Gap)은 용접의 진행(A') 방향으로 용접(A)이 수행되면서 전자기력(B)의 영향에 의해 감소하는 등 변화된다. 즉, 상기 전자기력의 발생에 의해 용접판이 이동하게 되고 이들 용접판간 용접갭(Gap)에도 변화가 발생한다.

용접판 위치 및 용접갭 변화 감지

상기 용접판 위치 및 용접갭 변화 감지단계(S200)는 센서부를 이용하여 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하기 위한 목적에서 수행된다.

상기 용접판 위치 및 용접갭 변화 감지단계(S200)에서는, 이를 위하여 전술한 센서부(52)를 이용하여 상기 이동되는 용접판의 위치와 이들 용접판간 발생되는 용접갭(Gap)의 변화를 감지 후 이를 신호화하여 용접기의 구동을 결정하는 제어부에 감지 신호를 전달할 수 있다. 즉, 상기 용접판 위치 및 용접갭 변화의 감지에 의해 필요로 하는 강판의 용접 수행여부가 결정될 수 있다.

용접기 구동결정

상기 용접기 구동결정단계(S300)는 제어부를 이용하여 상기 센서부에 의해 전달된 감지 신호에 따라 용접수행을 위해 용접기의 구동을 결정하기 위한 목적에서 수행된다.

상기 용접기 구동결정단계(S300)에서는, 이를 위하여 전술한 제어부(54)를 이용하여 상기 전달된 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화 감지 신호에 따라 상기 용접갭(Gap)이 목표로 하는 설정치값에 도달할 경우, 용접 수행을 위해 용접기(10)의 구동을 결정할 수 있다. 이때, 상기 제어부(54)는, 상기 제1 용접판(21)과 제2 용접판(23)간 용접갭(Gap)이 0.5mm 이하일 때, 용접기(10)의 구동이 결정될 수 있다. 상기 용접갭(Gap)은 0.5mm 이하일 때, 예를들어, 0.4mm이하일 때, 예를들어 0.3mm 이하일때 용접기의 구동을 결정할 수 있다. 상기 용접갭 범위가 0.5mm 초과일 경우, 전자기력 생성에도 불구하고 제1 용접판과 제2 용접판간 용접갭(Gap)이 지나치게 커서 용접 수행시 우수한 접촉력 구현이 어려운 문제가 있다.

상기 본 발명의 일 구체예에 의한 용접장치 구동방법은 전자기력 생성부, 센서부 및 제어부를 포함함으로써 전자기력에 의해 이동되는 용접판 위치 및 그 용접갭(Gap) 변화를 감지 후 설정치까지 제어하여 효과적으로 용접을 수행하고, 기존 용접장치에 비해 우수한 접착력 향상, 기계적 신뢰도 증대, 비용절감 및 생산성 향상 효과를 구현하고, 에지 웨이브, 형상불량 및 용접가스 배출차단 등 용접시 발생되는 등 문제를 효과적으로 해소하고, 피대상물인 강판 모재에 장착하기 용이하고 전자기력 생성부의 탈부착이 가능하여 사용 편의성을 제공할 수 있고, 구현하는 강판의 성격에 따라 제1 및 제2 용접판을 수평 또는 수직 배치하거나, 용접기와 전자기력 생성부를 일측면에 함께 또는 양측면에 대향되게 배치하거나, 용접기를 수직 배치된 용접판의 30~60° 대각선 방향에 배치 가능한 우수한 특징이 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 용접기 21: 제1 용접판
23: 제2 용접판 30: 전자기력 생성부
50: 조절기 52: 센서부
54: 제어부
100, 200, 300, 400, 500 : 용접장치

Claims (11)

1. 제1 용접판과 제2 용접판을 용접하는 용접장치에 있어서,
   상기 제1 용접판과 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 용접판 일측면에서 전자기력을 발생시키는 전자기력 생성부;
   상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 센서부; 및
   상기 센서부의 감지 신호에 따라 용접기에 구동 신호를 전달하는 제어부;를 포함하고,
   상기 전자기력 생성부는, 상기 용접기를 둘러싸며 원통 형상으로 구비되고, 복수개로 구비되어 전자기력의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자기력 생성부는, 상기 용접기를 둘러싸며 원통 형상으로 구비된 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전자기력 생성부는, 전자기력의 세기가 100 내지 5000 Gauss 인 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 일측면 모서리에 구비된 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는, 상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 각 모서리 일측면 전부에 구비된 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는, 초음파 센서, 적외선 센서 및 무게 센서로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 센서를 이용하여 감지하는 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 용접판과 제2 용접판간 용접갭(Gap)이 0.5mm 이하일 때, 용접기에 구동 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 용접판과 제2 용접판은 수평으로 구비되고,
   상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 어느 하나의 용접판 일측면에 전자기력 생성부가 장착되고, 그리고
   상기 용접판에 대향되게 수평으로 구비된 다른 용접판의 일측면에 용접기가 장착되는 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 용접판과 제2 용접판은 수직으로 구비되고,
   상기 제1 용접판 또는 제2 용접판 중 어느 하나의 용접판 일측면에 전자기력 생성부가 장착되고, 그리고
   상기 용접판과 상기 용접판에 대향되게 수직으로 구비된 다른 용접판간 30 내지 60° 대각선 방향에 전자기력 생성부가 장착되는 것을 특징으로 하는, 용접장치.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 용접장치의 구동방법에 있어서,
    (a) 전자기력 생성부를 이용하여 전자기력을 발생시켜 제1 용접판과 제2 용접판 중 적어도 어느 하나의 용접판을 이동시키는 단계;
    (b) 센서부를 이용하여 상기 전자기력에 의해 이동되는 용접판의 위치 및 용접갭(Gap) 변화를 감지하는 단계; 및
    (c) 제어부를 이용하여 감지 신호에 따라 용접기의 구동을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용접장치 구동방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 용접판과 제2 용접판간 용접갭(Gap)이 0.5mm 이하일 때, 용접기의 구동을 결정하는 것을 특징으로 하는, 용접장치 구동방법.

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