KR102600357B1

KR102600357B1 - 용접 장치

Info

Publication number: KR102600357B1
Application number: KR1020187024198A
Authority: KR
Inventors: 마르코 마그나스코; 마리오 밀라쪼; 카르멜라 카발롯티; 프란체스코 인글레세; 파비오 레오니; 프란체스코사베리오 치아리; 스테파노 로첼라; 케사르 스테파니니; 마르코 라마치옷티
Original assignee: 누보 피그노네 테크놀로지 에스알엘
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2023-11-08
Also published as: KR20180109951A; EP3411176B1; US20190047068A1; JP2019505391A; JP6912484B2; ITUB20160255A1; EP3411176A1; WO2017134015A1

Abstract

용접 장치(1)가, 제1 단부(2a)를 구비하는 복수 축 로봇 아암(2); 제1 단부(2a)에 부착되는 용접 도구(5); 제1 단부(2a)에 부착되며 그리고 광 필터링 시스템(7)을 구비하는 이미지 취득 디바이스(4)로서, 용접 표적(6)을 모니터링하도록 그리고 용접 표적(6)의 이미지를 작업자에게 제공하도록 구성되는 것인, 이미지 취득 디바이스(4); 로봇 아암(2) 및 용접 도구(5)를 제어하도록 구성되는 제어 유닛(8); 제어 유닛(8)과 연관되며 그리고 제어 유닛(8)에 입력 신호(SI)를 제공하도록 그리고 실질적으로 실시간으로 로봇 아암(2) 및 용접 도구(5)를 제어하도록 구성되는, 인간 작업자를 위한 입력 인터페이스(9)를 포함한다.

Description

용접 장치

본 개시의 대상은, 용접 장치에 관한 것으로, 구체적으로, 용접 작업을, 예를 들어, 비-배제적으로, 아크 용접 작업을 실행하기 위해 사용되는 도구들의 세트에 관한 것이다. 또한, 장치는, 브레이징 작업을 실행하도록 구성될 수 있을 것이다.

종래기술에서, 수동으로 용접 작업들을 실행하는 것이 공지된다. 따라서, 용접 기술자가, 용접 마스크 및 용접 도구를 구비하게 된다. 용접 도구는 용접 토치를 포함한다. 용접 작업들 도중에, 전기 아크가, 용접 토치와 용접 영역 사이에서 발생한다.

제1 유형의 아크 용접인, 피복 금속 아크 용접(Shielded Metal Arc Welding: SMAW)에서, 전극 자체가, 전기 아크에 의해 발생되는 열로 인해 용융되며, 그에 따라 용접의 충전 재료가 된다. 제2 유형의 아크 용접인, 가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding: GTAW)에서, 전극은 고체이며, 그리고 충전 재료가 별도로 공급된다. 제3 유형의 아크 용접인, 가스 금속 아크 용접(Gas Metal Arc Welding: GMAW)에서, 때때로 자체의 세부 유형으로 지칭되는, 금속 불활성 기체(metal inert gas: MIG) 용접 또는 금속 활성 기체(metal active gas: MAG) 용접은, 가공물 금속(들)을 가열하여 이들이 용융되고 결합하도록 야기하는, 전기 아크가 소모형 와이어 전극과 가공물 금속(들) 사이에 형성되는 용접 공정이다.

브레이징은, 2개 이상의 금속 물품이, 인접 금속보다 더 낮은 용융점을 갖는, 충전 금속을 용융시키고 조인트 내로 유동시킴에 의해 함께 결합되는, 금속 결합 공정이다.

브레이징은, 가공물을 용융시키는 것을 수반하지 않는 점에서 용접과 상이하며, 그리고 납땜보다 훨씬 많은 밀접하게 조립되는 부품들을 또한 요구하는 가운데 유사한 공정을 위해 더 높은 온도를 사용한다는 점에서 납땜과 상이하다. 충전 금속은, 모세관 작용에 의해, 밀접하게 조립되는 부품들 사이의 틈새 내로 유동한다.

나아가, 당업계에, 용접을 실행하는 동안, 용접 기술자를 돕기 위한 용접 키트를 제공하는 것이, 공지된다. 키트는, 열 입력을 계산하기 위한, 용접 공정의 메인 작동 파라미터들, 말하자면, 전압(V), 전류(A), 용접 속도(S) 및 이들의 조합을 검출할 수 있는, 센서들의 세트를 포함한다. 용접 마스크는, 이러한 파라미터들을 용접 기술자에게 보여줄 수 있는, 그로 인해 용접 기술자에게 실시간으로 용접을 보정할 가능성을 제공하는, 디스플레이 디바이스를 갖도록 제공될 수 있다. 이러한 용접 마스크의 예가, 문헌 US 6242711 B1에서 확인되는 것이다.

불리하게, 이상에 설명된 키트는, 여전히 수동 용접을 위한 보조 기구이며, 따라서 용접 기술자는, 용접이 일어나는 동안에, 가공물 근처에 있을 것이 요구된다. 이는, 용접 기술자의 안전을 보장하기 위해 여러 예방 조치를 취할 것을 요구한다. 그럼에도 불구하고, 사고들이 여전히, 용접 기술자가 수용 불가능한 위험에 노출되는 동안에 발생할 수 있다.

이상의 단점들을 극복하기 위해, 용접 작업들을 로봇식으로 실행하는 것이 또한 공지된다. 이 경우에, 로봇 아암이, 용접 토치를 갖도록 제공된다. 시스템은, 실행할 용접 작업을 위해 사전 프로그램되며, 그리고 이후 용접이 일어나는 동안 용접 기술자가 물리적으로 존재하지 않는 가운데 구동될 수 있다.

그러한 장치의 예가, 문헌 US 6 376 801 B1에 나타난다. 이러한 문헌은, 아크 용접 공정을 통한 가스 터빈 구성요소의 개장 및/또는 수리 작업을 설명한다. 이러한 공정은, 6-축 로봇, 카메라 및 로봇 컨트롤러/비전 프로세서를 사용하여 실행된다. 더욱 상세하게, 비전 시스템은, 부품을 식별하고, 부품의 개별적인 윤곽에 기초하여 용접 경로를 구성하며, 그리고 따라야 할 로봇 아암을 위한 궤적을 계산한다.

불리하게, 그러한 시스템은, 예를 들어 터빈 블레이드와 같은, 광범위한 구성요소들의 기하 형상들에 효과적으로 적용되도록 충분히 유연하지 않을 수 있을 것이다. 이에 더하여, 프로그램은, 일단 시작되면 프로그램된 경로를 따라야만 하며, 그리고, 단지 매우 엄격한 치수적 및 기하학적 허용 공차를 준수하는 가공물에 대해서만 유용하도록, 예상되지 않은 상황에 반응하는 것이 불가능하다.

또한, 문헌 CN 101 745 765 A는, 사람-기계 협력 공유 제어 원격 용접 방법(man-machine collaboration shared control remote welding method)을 설명한다. 그러한 방법은, 뒤따르는 단계들: 첫째로, 용접될 물체 전방의 삼각대 상에 배열되는 거시적 줌 카메라가, 2-차원 비디오 이미지를 취득하는 단계, 및 작업자의 시야가, 중앙 모니터링 사람-기계 인터페이스에서 조절되는 단계를 포함한다. 이후, 로봇이 용접선의 상측 부분에 도달하도록 용접 토치를 안내한다. 작업자는 용접선을 추적하며, 이때 가공물은, 원격 단부에 용접 환경을 형성하기 위해 가공 플랫폼 상에 고정된다. 로봇은, 용접선의 개시 지점을 향해 이동한다. 용접 도중에, 토치는, 가공물의 아크-길이 거리 파라미터들(arc-length distance parameters)이 중앙 모니터링 사람-기계 인터페이스에 의해 설정되는 것을, 보장한다. 작업자는, 중앙 모니터링 사람-기계 인터페이스를 통해, 공유 제어 알고리즘을 설정한다.

이러한 문헌의 방법은, 이상에서 언급된 결점들을 극복하고자 노력하지만, 자체의 기능의 일부를 위한 사전 프로그램된 루틴들에 여전히 의존하며, 그로 인해 이미 공지된 로봇 용접 기계들의 결점들을 완전히 해소하는데 실패한다.

본 발명의 제1 실시예가, 용접 장치에 관련된다. 그러한 용접 장치는, 제1 단부를 구비하는 복수 축 로봇 아암을 포함한다. 용접 도구가, 제1 단부에 부착된다.

이미지 취득 디바이스가 또한, 제1 단부에 부착된다. 이미지 취득 디바이스는, 용접 표적을 모니터링하도록 그리고 용접 표적의 이미지를 작업자에게 제공하도록 구성된다. 바람직하게, 본질적인 것은 아니지만, 이미지 취득 디바이스는, 광 필터링 시스템을 구비한다.

용접 장치는 또한, 로봇 아암 및 용접 도구를 제어하도록 구성되는, 제어 유닛을 포함한다.

용접 장치는 또한, 인간 작업자를 위한 입력 인터페이스를 포함한다. 입력 인터페이스는, 제어 유닛과 연관되며 그리고 제어 유닛에 입력 신호를 제공하도록 구성된다. 입력 인터페이스는 또한, 실질적으로 실시간으로 아암 및 용접 도구를 제어하도록 구성된다. 특히, 입력 인터페이스는, 예를 들어 용접 전류, 와이어 전극 길이, 용접 전압 및 아크 이동 속도와 같은, 용접 파라미터들을 제어하도록 구성된다.

유리하게, 이상에 설명된 실시예는, 용접 기술자에게 용접 작업 관한 충분한 피드백을 제공함에 의해 실질적으로 어떤 종류의 용접 작업이든 원격으로 실행 가능하도록 하며, 따라서 용접 기술자가, 마치 용접 기술자가 동일한 장소 상에 존재하는 것처럼, 용접을 실행할 수 있도록 한다. 실제로, 이러한 장치는, 용접 기술자의 안전을 상당히 개선하는 가운데, 용접 기술자의 이전 작업 경험에 대한 전체 이점을 취하는 것을 허용한다.

추가적인 상세 및 구체적인 실시예들이, 첨부되는 도면들을 참조할 것이다:
- 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치의 개략적 개요도이고;
- 도 2는, 도 1의 장치의 구성요소의 측면도이며;
- 도 3은, 도 2의 구성요소의 세부 사시도이고;
- 도 4는, 도 3의 세부에 대한 개략도이며; 그리고
- 도 5는, 도 1 내지 도 4의 용접 장치의 기능을 나타내는 개략도이다.

대표적인 실시예들에 대한 뒤따르는 설명은, 첨부 도면들을 참조한다. 상이한 도면들에서, 동일한 참조 부호들이 동일한 또는 유사한 요소들을 식별한다. 뒤따르는 상세한 설명은, 본 발명을 제한하지 않는다. 대신에, 본 발명의 범위는 첨부 특허청구범위에 의해 한정된다.

"일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 명세서 전체에 걸친 참조는, 실시예와 연관되어 설명되는 특정 특징, 구조, 또는 특성이, 개시된 대상의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 명세서 전체에 걸친 여러 개소들에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 문구들의 출현은, 반드시 동일한 실시예를 참조하는 것은 아니다. 나아가, 특정 특정적 구성들, 구조들 또는 특성들이, 하나 이상의 실시예에서 임의의 적당한 방식으로 조합될 수 있을 것이다.

첨부된 도면들을 참조하면, 참조 부호 "1"이, 본 발명의 실시예에 따른 용접 장치를 지시한다. 용접 장치(1)는 원격 작동되도록 설계되지만, 그래야만 하는 것으로 요구되지 않는다는 것을 알아야 한다. 이는, 본 개시의 뒤따르는 부분에서 더욱 양호하게 설명될 것이다.

용접 장치(1)는, 복수 축 시스템을, 예를 들어 로봇 아암(2)을 포함한다. 복수 축 로봇 아암(2)은, 제1 단부(2a) 및 제2 단부(2b)를 구비한다. 구체적으로, 제2 단부는, 예를 들어, 지면 또는 지지 구조물 상에 고정되는 가운데, 제1 단부(2a)는, 용접 공정을 실행하도록 하기 위해 제2 단부(2b)에 대해 이동하게 될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에서, 로봇 아암(2)은 6 자유도를 갖는다. 각각의 자유도는, 개별적인 회전축(X)에 따른 회전으로서 구현된다. 로봇 아암(2) 자체는 바람직하게, 용접 환경에서 존재하는 고온 및 전자기장에 견디도록 평가되어야 한다.

다른 요건에 따르면, 로봇 아암(2)은, 제1 단부(2a)에 설치되는 용접 장비의 중량 및 동력을 지지할 수 있어야 한다. 그러한 용접 장비는, 본 개시의 뒤따르는 부분에서 상세하게 논의될 것이다.

용접 도구(5)가 로봇 아암(2)의 제1 단부(2a)에 부착된다. 용접 도구(5)는, GTAW 용접 토치일 수 있다. 대안적으로, 용접 도구(5)는, GMAW 용접 토치일 수 있다. 대안적으로, 용접 도구(5)는, SMAW 용접 핸들일 수 있다. 대안적으로, 용접 도구(5)는, 브레이징 핸들일 수 있다. 용접 도구(5)에 대한 모든 이러한 구현예들은, 그 자체로 공지되며, 따라서 상세하게 설명되지 않을 것이다.

용접 장치는 또한, 용접 기술자가 장치와 상호 작용하는 것을 그리고 장치를 용접 파라미터들에 의해 사전 프로그램하는 것을 허용하는, 사람-기계 인터페이스(3)를 포함한다. 이러한 목적으로, 그리고 용접 기술자가 원격으로 공정을 모니터링하는 것을 허용하기 위해, 사람-기계 인터페이스(3)는, 도 1에 개략적으로 나타나는 바와 같이, 스크린(26) 및/또는 3차원 가면(27)을 포함할 수 있을 것이다.

용접 장치(1)는 또한, 적어도 로봇 아암(2) 및 용접 토치(5)를 제어하도록 구성되는, 제어 유닛(8)을 포함한다. 더불어, 제어 유닛(8)은, 사람-기계 인터페이스(3)를 통해 용접 기술자와 상오 작용하도록 구성된다. 실제로, 제어 유닛(8)의 논리의 일부가, 사람-기계 인터페이스(3) 내에서 물리적으로 구현될 수 있을 것이다. 더욱 상세하게, 제어 유닛(8)은 바람직하게, 본 개시의 뒤따르는 부분에서 추가로 명백해지는 방식으로, 용접 장치(1) 상에 설치되는 모든 디바이스들을 제어할 수 있다.

용접 장치(1)는 또한, 용접될 가공물(WP)을 유지하기 위한 플랫폼(15)을 포함할 수 있을 것이다. 이러한 플랫폼은, 가공물(WP)을 고정적으로 유지하거나 또는 가공물을 필요에 따라 이동시킬 수 있다. 이 경우에, 플랫폼(15)은, 용접 토치(5)에 대해 가공물(WP)을 이동시키도록 구성된다. 더불어, 이러한 실시예에서, 로봇 아암(2)은, 임의의 수의 자유도를 구비할 수 있다. 로봇 아암(2)의 자유도의 정확한 수는, 플랫폼(15)의 이동성에 상관될 것이며, 그리고 특정 구현예에 의존할 것이다.

예를 들어 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 취득 디바이스(4)가 또한, 로봇 아암(2)의 제1 단부(2a)에 부착된다. 이미지 취득 디바이스(4)는 예를 들어 카메라일 수 있다. 이미지 취득 디바이스(4)는, 용접 표적(6)을 모니터링하도록 구성된다. 나아가, 이미지 취득 디바이스(4)는, 용접 표적(6)의 이미지를 작업자에게 제공할 수 있다.

이미지 취득 디바이스(4)는, 공지된 유형의 것일 수 있으며 그리고 더욱 상세하게 설명되지 않을, 광 센서(13)를 더 포함한다.

더욱 상세하게, 이미지 취득 디바이스(4)는, 광 필터링 시스템(7)을 구비한다. 이러한 광 필터링 시스템(7)은, 활성 상태일 수 있다. 광 필터링 시스템(7)은, 용접 환경으로부터 광 센서(13)로 들어오는 광을 필터링하도록 하기 위해, 광 센서(13)의 전방에 배치된다.

도 4에 상세하게 도시되는 바와 같이, 광 필터링 시스템(7)은, 제1 편광 렌즈(11) 및 제2 편광 렌즈(12)를 포함한다. 활성 상태의 광 필터링 시스템(7)은, 렌즈들(11, 12)과 연관되는 모터(7)를 포함할 수 있으며, 따라서 광 센서(13)에 의해 감지되는 빛의 세기에 기초하는 함수에 따라, 편광 렌즈들(11, 12)의 배치 형태를 변경할 수 있도록 한다. 실제로, 모터(14)는, 감지되는 빛의 세기의 함수에 따라 그들의 공통 광학 축 상에서, 하나의 렌즈(11, 12)를 다른 하나의 렌즈에 대해 회전시킬 수 있다. 광 센서(13)는, 렌즈들(11, 12)과 광학적으로 정렬될 수 있으며 그리고, 양자 모두의 렌즈를 통과하는 광을 수신하도록, 광 필터링 시스템(7) 후방에 배치되거나, 또는 이미지 취득 디바이스(4)에 대해 외부적으로 배열된다.

구체적으로, 이미지 취득 디바이스(4)로 진입하는 광은, 바람직한 편광을 제공하는, 제1 편광 렌즈(11)를 통해 진입한다. 광은 이어서 제2 렌즈(12)를 횡단한다. 렌즈들(11, 12)의 편광 축이 정렬되는 경우, 광 투과가 허용된다. 렌즈들(11, 12)의 편광 축이 수직인 경우, 광 투과가 차단된다. 따라서, 광 필터링 시스템(7)은, 기계적 다이어프램보다 훨씬 더 단순한 방식으로 광 투과의 양을 조절하도록 설정될 수 있다. 유리하게, 이는, 용접 도구(5)가 작동 중이어서 상당한 양의 광이 방출될 때 및 그렇지 않을 때 모두, 이미지 취득 디바이스(4)를 사용하는 것을 허용한다.

대안적인 실시예에서, 이미지 취득 디바이스(4)는, 고-다이나믹-레인지 카메라(high-dynamic-range camera)일 수 있다. 고-다이나믹-레인지 카메라는, 범위에 쉽게 적응될 수 있으며 사용될 수 있는, 광의 다양한 파장의 세기를 능동적으로 조절할 수 있는, 잘 알진 유형의 카메라이다.

도면에 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 이미지 취득 디바이스(4)는, 용접 표적(6)에 대한 입체적 화면을 제공하도록 구성되는 2개의 카메라를 포함할 수 있을 것이다. 유리하게, 그러한 실시예는, 특히 깊이에 대한 인식에 관해 작업자에게 추가적으로 도움을 주도록, 용접 표적(6)의 3차원 이미지를 재구성할 수 있다. 나아가, 그러한 3차원 이미지에 기초한 덕택으로, 증강 현실 시스템(augmented reality system)을 또한 구현할 수 있다.

용접 장치(1)는 또한, 로봇 아암(2)의 제1 단부(2a) 상에 배치되는 열 센서(16)를 또한 포함할 수 있을 것이다. 열 센서(16)는, 용접 표적(6)을 바라보도록 배열되며, 그리고 용접 표적(6)에 대한 온도장 맵(temperature field map)을 제공하도록 구성된다. 작업자는, 예를 들어, 용접 용탕(welding pool)을 검출하기 위해, 뿐만 아니라 온도장을 통해 용접 속도를 실시간으로 제어하기 위해, 그러한 정보를 사용할 수 있을 것이다. 바람직하게, 열 센서(16)는, 이미 당업자에게 공지되어 있기 때문에 상세하게 설명되지 않는, 열 카메라이다.

용접 장치(1)는 또한, 가공물(WP)을 향해 지향될 수 있는, 지향성 마이크로폰(17)을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 지향성 마이크로폰(17)은 또한, 로봇 아암의 제1 단부(2a) 상에 배치될 수 있으며, 그리고 작업자에게 용접 작업에 대한 음성적 피드백을 제공하도록 할 수 있다. 예를 들어, 지향성 마이크로폰(17)은, 용접 기술자에게 용접으로부터 생성되는 노이즈들 및 있을 수 있는 기계적 충격을 전달하는 것을 허용한다.

바람직한 실시예에 따르면, 용접 장치(1)는, 로봇 아암(2)의 제1 단부(2a) 상에 배치되는 스캐너(18)를 포함한다. 스캐너(18)는, 용접 진행 방향에 대해, 용접 도구(5)의 상류에 놓이도록 배열된다. 스캐너(18)는, 이상에 언급된 가공물(WP)의 적어도 일부분에 대한 스캔을 실질적으로 실시간으로 제공하도록 구성된다. 스캐너(18)는, 레이저 스캐너, 광학 스캐너 또는, 당업자의 지식에 따라 이러한 용도를 위해 적당한, 임의의 다른 종류의 스캐너일 수 있다. 레이저 스캐너는 그 자체로 공지되어 있기 때문에, 본 개시에서 상세하게 설명되지 않을 것이다.

바람직하게, 스캐너(18)는, 가공물(WP)의 윤곽을 획득하는 것을 허용한다. 실제로, 스캐너(18)는 로봇 아암(2)과 함께 이동하기 때문에, 스캐너(18)는, 가공물(WP)의 윤곽을 연속적으로 취득하도록 구성된다. 제어 유닛(8)은, 사람-기계 인터페이스(3)의 스크린(20) 상에, 가공물(WP) 윤곽의 형상에 대한 실시간 이미지를 제공하도록 구성될 수 있다.

가공물(WP)에 대한 실시간 스캔의 함수로서, 바람직한 용접 경로가, 임의의 경우에 작업자에 의해 수동으로 조절될 수 있는 용접 방향을 순간적으로 제공하도록, 제어 유닛(8)을 통해 계산될 수 있다.

용접 장치(1)는 또한, 인간 작업자를 위한 입력 인터페이스(9)를 포함한다. 바람직하게, 입력 인터페이스(9)는, 로봇 아암(2)과 멀리 떨어져 배치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 입력 인터페이스(9)는, 촉각 인터페이스(haptic interface)(10)를 포함한다. 도면에 도시되지 않은, 본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 입력 인터페이스(9)는 조이스틱을 포함한다.

유리하게, 스캐너(18)가 존재한다면, 입력 인터페이스(9)는, 가공물(WP)에 대한 취득 윤곽의 함수로서 바람직한 용접 방향을 제안하도록 구성된다. 구체적으로, 촉각 인터페이스(10)는, 작업자가 바람직한 용접 방향을 따라 진행하는 것을 유도하도록, 작업자에게 힘 피드백을 제공할 수 있다. 실제로, 작업자에 대한 힘 피드백은, 용접 파라미터들의 사전 결정된 세트의 함수로서 제공된다.

작업자는 그러나, 그 자신의 경험에 따라 상이한 방향으로 진행하는 것에 대해, 여전히 자유롭다.

선택적으로, 입력 인터페이스(9)는, 특정 사전 설정 파라미터들의 함수에 따라, 용접 도구(5)를 제어하도록 구성된다. 이러한 파라미터들은, 예를 들어, 용접 장력 및/또는 용접 전압 및/또는 용접 토치 속도 및/또는 필러 막대 속도(filler rod speed)일 수 있다.

지금부터 도 5를 참조하면, 이상에 언급된 제어 유닛(8)에 대한 있을 수 있는 구현예가 상세하게 설명될 것이다. 제어 유닛(8)은, 여러 기능적 모듈을 포함하는 것으로 설명될 것이다. 이러한 모듈들은, 설명의 편의 및 완결성을 위해 언급되지만, 이들이 구조적으로 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 실제로, 이러한 모듈들의 모두 또는 일부가, 하드웨어 및/또는 소프트웨어 내에 구현될 수 있다. 이러한 모듈들은, 동일한 물리적 디바이스의 일부분일 수 있으며, 또는 유선 또는 무선 연결을 사용하여 그들 사이에서 소통하는 상이한 디바이스들 상에 위치하게 될 수 있을 것이다. 이러한 모듈들은, 서로 개별적으로 또는 네트워크의 부분으로서 상호 작용할 수 있을 것이다. 실제로, 이러한 모듈들의 일부가, 원격 설비의 일부분일 수 있으며 그리고 인터넷 또는 다른 WAN을 통해 다른 모듈들과 상호 작용할 수 있을 것이다.

제어 유닛(8)은, 로봇 아암(2)을 위한 제어 모듈(19)을 포함한다. 이러한 제어 모듈(19)은, 로봇 아암(2) 상에 설치되는 로컬 유닛(19a), 및 로컬 유닛(19a)에 대해 멀리 떨어져 위치하게 될 수 있는 원격 유닛(19b)을 포함한다.

제어 유닛(8)은, 스캐너(18)의 위치에 관련되는 정보를 제어 모듈(19)에 제공하는 직무를 수행하는, 스캐너 취급 모듈(20)을 포함한다.

입력 인터페이스(9)는, 제어 유닛(9)과 연관되며 그리고 제어 유닛(8)에 입력 신호(SI)를 제공하도록 구성된다. 입력 신호(SI)를 통해, 입력 인터페이스(9)는, 실질적으로 실시간으로 로봇 아암(2)을 제어할 수 있다. 실제로, 제어 유닛(8)은, 로봇 아암(2)을 위한 제어 모듈(19)과 상호 작용하는, 인터페이스 취급 모듈(21)을 포함한다.

용접 기술자 취급 모듈(22)이, 용접 도구(5)의 기능과 관련되는, 로봇 아암(2)의 위치에 또한 관련되는, 정보 및/또는 입력을 교환하기 위해, 로봇 아암의 제어 모듈(19)과 상호 작용하도록, 구성된다. 입력 신호(SI)를 통해, 작업자는, 그에 따라, 용접 도구(5)를 실질적으로 실시간으로 제어할 수 있다. 또한, 명령 취급 모듈(25)이 존재하며, 이를 통해, 용접 기술자는, 용접 기술자 취급 모듈(22) 내의 용접 파라미터들을 직접적으로 변경할 수 있고, 및/또는 특정 구현예에 의존하여, 용접 장치(1)의 특정 기능들을 제어할 수 있다.

용접 기술자 취급 모듈(22)은, 그 자체가 이미지 취득 디바이스(4)와 접경하는, 카메라 취급 모듈(23)과 상호 작용한다. 이러한 모듈은, 예를 들어 스크린(26) 상에 재전송될 수 있는, 이미지 취득 디바이스(4)로부터의 영상 신호(SV)를 취급한다. 카메라 취급 모듈(23)은 또한, 이상에 설명된 바와 같은, 광 필터링 시스템(7)의 설정을 취급한다.

선택적으로, 제어 유닛(8)은 또한, 열 취급 모듈(24)을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 열 취급 모듈(24)은, 열 센서(16)로부터 데이터를 취득하며 그리고 이러한 정보를 용접 기술자 취급 모듈(22)에 제공한다. 선택적으로, 열 취급 모듈(24)은 또는, 스크린(26) 상에 용접 기술자에게의 온도 정보의 표시를 보여줄 수 있을 것이다.

용접 장치(1)를 사용하여 용접을 실행하는 방법이, 용접 표적(6) 상에 용접될 가공물(WP)을 배치하는 제1 단계를 포함한다. 용접 도구(5) 및 로봇 아암(2)은 이때, 용접 공정을 실행하기 위한 입력 인터페이스(9)에 의해 제어된다. 가공물(WP) 및 용접 표적(6)은, 적어도 이미지 취득 디바이스(4)를 통해, 작업자에 의해 연속적으로 모니터링된다.

Claims

제1 단부(2a)를 구비하는 복수 축 로봇 아암(2); 제1 단부(2a)에 부착되는 용접 도구(5); 및 로봇 아암(2)과 용접 도구(5)를 제어하도록 구성되는 제어 유닛(8);을 포함하는 용접 장치(1)로서,
상기 용접 장치(1)는,
제1 단부(2a)에 부착되며 그리고 광 필터링 시스템(7)을 구비하는 이미지 취득 디바이스(4)로서, 가공물(WP) 상의 용접 표적(6)을 모니터링하도록 그리고 상기 용접 표적(6)의 이미지를 작업자에게 제공하도록 구성되는 이미지 취득 디바이스(4);
제어 유닛(8)과 연관되며 그리고 상기 제어 유닛(8)에 입력 신호(SI)를 제공하도록 그리고 실질적으로 실시간으로 로봇 아암(2) 및 용접 도구(5)를 제어하도록 구성되는, 인간 작업자를 위한 입력 인터페이스(9); 및
용접 진행 방향에 대해 용접 도구(5)의 상류에서 로봇 아암(2)의 제1 단부(2a) 상에 배치되고 가공물(WP)의 윤곽에 대한 스캔을 실질적으로 실시간으로 제공하도록 구성되는 스캐너(18)
를 더 포함하고,
상기 입력 인터페이스(9)는, 상기 스캔의 함수로서, 인간 작업자에 의해 수동으로 조절될 수 있는 용접 방향을 제안하도록 구성되는 것인, 용접 장치.
제 1항에 있어서,
입력 인터페이스(9)는, 촉각 인터페이스(10) 또는 조이스틱을 포함하는 것인, 용접 장치.
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제 1항 또는 제 2항에 있어서,
입력 인터페이스(9)는, 용접 파라미터들의 사전 결정된 세트의 함수로서, 작업자에게 힘 피드백을 제공하도록 구성되는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
광 필터링 시스템(7)은 편광 렌즈들(11, 12)의 세트를 포함하는 것인, 용접 장치.
제 6항에 있어서,
상기 이미지 취득 디바이스(4)는, 광 센서(13) 및, 상기 광 센서(13)에 의해 감지되는 빛의 세기에 기초한 함수에 따라 상기 편광 렌즈들(11, 12)의 배치 형태를 변경하기 위한 모터(14)를 더 포함하는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
로봇 아암(2)의 제1 단부(2a) 상에 배치되고, 상기 용접 표적(6)을 바라보도록 배열되며 그리고 용접 표적(6)에 대한 온도장 맵을 제공하도록 구성되는, 열 센서(16)를 더 포함하는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
이미지 취득 디바이스(4)는, 용접 표적(6)에 대한 입체적 화면을 제공하도록 구성되는 적어도 2개의 카메라를 포함하는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
가공물(WP)을 향해 지향 가능한 지향성 마이크로폰(17)을 더 포함하는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
용접 도구(5)는, GTAW 용접 토치 또는 GMAW 용접 토치 또는 SMAW 용접 핸들 또는 브레이징 도구인 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
가공물을 유지하기 위한 플랫폼(15)을 더 포함하며, 상기 플랫폼은, 용접 도구(5)에 대해 가공물을 이동시키도록 구성되는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
입력 인터페이스(9)는, 용접 장력 또는 용접 전압 또는 용접 토치의 이동 속도 또는 필러 막대의 이동 속도의 함수로서, 용접 도구(5)를 제어하도록 구성되는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
입력 인터페이스(9)는, 로봇 아암(2)과 멀리 떨어져 위치하게 되는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 로봇 아암(2)은, 6 자유도를 갖는 것인, 용접 장치.
제 1항 또는 제 2항에 따른 용접 장치(1)를 사용하여 용접 작업을 실행하는 방법으로서,
용접될 가공물(WP)을 용접 표적(6) 상에 배치하는 단계; 가공물(WP)을 용접하기 위해 입력 인터페이스(9)에 의해 용접 도구(5) 및 로봇 아암(2)을 제어하는 단계; 이미지 취득 디바이스(4)를 통해 가공물(WP) 및 용접 표적(6)을 모니터링하는 단계를 포함하는 것인, 용접 작업 실행 방법.
제 16항에 있어서,
상기 가공물(WP)은 터보 기계 구성요소인 것인, 용접 작업 실행 방법.