KR102625062B1 - 로봇 용접 장치 - Google Patents

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Abstract

로봇 암; 상기 로봇 암에 연결되며 그 내부로 용접 와이어가 관통하여 공급되는 용접 토치; 및 상기 용접 토치의 상류에 배치되어 상기 용접 와이어의 이송을 전자기식으로 단속하는 전자기식 와이어 클램핑 장치를 포함하는 로봇 용접 장치가 제공된다. 이러한 구성으로 작업 현장에서 구하기 힘든 공압을 사용하지 않고 전기 공급을 통하여 용접 와이어를 단속할 수 있다. 따라서, 다양한 현장에서 용이하게 사용 가능하며 용접 로봇의 원활한 이동이 가능토록 한다.

Description

로봇 용접 장치{Robotic welding apparatus}
본 발명은 로봇 용접 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접 토치에 공급되는 용접 와이어를 전자기식으로 단속하는 전자기식 와이어 클램핑 장치를 갖는 용접 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 선박의 건조 공정 중에는 다수의 회전축을 구비하여 자동으로 용접을 수행하는 용접 로봇을 이용하여 용접 작업을 수행한다.
용접 로봇은 다수개의 회전축에 의해 관절 운동하는 로봇 암을 포함하고 로봇 암의 단부에 용접 토치를 조립하여 자동 용접을 실시하도록 구성된다.
용접 토치는 그 내부로 용접 와이어를 관통시키도록 그 내부가 관통된 튜브형 몸체를 포함하고, 그 단부에는 아크를 발생시켜 구성 부품을 용접시키는 노즐이 결합된다.
일반적으로 용접 로봇은 용접점(Teaching Point) 인식을 위해 터치센서를 활용한다. 터치 센서를 용접 와이어 끝단이 주판(철판)과 닿는 순간 인식하는 센서이다. 용접 와이어에 의한 터치 센싱 성능이 우수하더라도 로봇의 다양한 다양한 용접 자세에 따라 토치 내에서 들쭉날쭉하게 움직인다. 이를 방지하기 위해 종래에는 용접 와이어의 움직임을 단속하는 와이어 클램프가 사용되었다.
종래기술을 따르면, 와이어 클램프가 고압의 공압을 이용하도록 구성됨에 따라 실제 용접 로봇이 활용되는 공간에서 공압을 공급하기 수월하지 않아 사용이 불편한 문제점이 있었다. 또한, 공압을 이용할 경우 별도의 공압 라인이 추가됨에 따라 용접 로봇의 이동이 용이하지 않은 문제점도 있다.
대한민국특허공개번호 10-2006-0021335호 대한민국특허공개번호 10-2011-0039984호
본 발명의 목적은 로봇 용접 장치의 로봇 암에 연결된 토치에 공급된 용접 와이어의 움직임을 구속하는 와이어 클램핑 장치를 전자기식으로 구성하는 로봇 용접 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예를 따르면, 로봇 암; 상기 로봇 암에 연결되며 그 내부로 용접 와이어가 관통하여 공급되는 용접 토치; 및 상기 용접 토치의 상류에 배치되어 상기 용접 와이어의 이송을 전자기식으로 단속하는 전자기식 와이어 클램핑 장치를 포함하는 로봇 용접 장치가 제공된다.
상기 전자기식 와이어 클램핑 장치는 상기 용접 와이어가 그 내부로 인입되고 인출되도록 와이어 인입 포트 및 와이어 인출 포트가 구비된 본체; 상기 본체의 내부에 설치되고, 상기 용접 와이어가 통과하는 이송로를 사이에 두고 배치되며, 상기 용접 와이어가 그 원주면에 접촉하는 제1 롤러와, 상기 제1 롤러의 원주면에 접촉된 상기 용접 와이어를 눌러 상기 제1 롤러와 함께 상기 용접 와이어를 이송하는 제2 롤러를 포함하는 적어도 하나의 롤러군: 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러와 접촉 및 분리 가능하도록 설치된 아마추어 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 로봇 용접 장치는 상기 아마추어 플레이트를 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러 쪽으로 탄성 가압하는 더 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러의 원주면에는 상기 용접 와이어가 삽입되는 와이어 홈이 형성될 수 있다.
상기 본체의 내면에는 절연막이 구성될 수 있다.
상기 롤러군은 상기 용접 와이어 이송로의 2개소에 배치될 수 있다.
상기 와이어 인입 포트 외면 및 상기 와이어 인출 포트의 외면에는 나사 결합부가 형성될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 전자석 어셈블리의 코어에 일단이 지지되고, 타단이 상기 아마추어 플레이트에 접촉된 압축 코일 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명을 따르면, 용접 토치로 공급되는 용접 와이어의 움직임을 단속하도록 용접 토치 상류에 구비된 와이어 클램핑 장치를 전자기식으로 구동하도록 형성하여 작업 현상에서 구하기 힘든 공압을 사용하지 않고 공급이 용이한 전기를 이용하도록 함에 따라 다양한 현장에서 용이하게 사용 가능한 이점이 있다.
본 발명을 따르면, 와이어 클램핑 장치를 전자기식으로 구동함에 따라 공압 라인이 삭제되어 용접 로봇의 이동을 원활하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 자동 용접 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 자동 용접 장치의 로봇 암의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 자동 용접 장치의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 자동 용접 장치의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 내부 구성을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 화살표 Ⅴ를 따라 바라본 정면도이다.
도 6은 본 발명의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 일부를 절단해서 도시한 종단면도이다.
도 7은 도 6의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 아마추어 플레이트가 전자석 어셈블리측으로 흡인된 상태를 도시한 종단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 자동 용접 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 자동 용접 장치의 로봇 암의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 로봇 용접 장치(1)는 베이스(3)와 베이스(3)의 상부에 복수의 회전축(A)을 중심으로 회전 가능하게 연결된 다관절 로봇 암(5)을 포함한다.
로봇 암(5)의 일단에는 토치 어댑터(10)를 매개로 용접 토치(7)가 연결된다.
용접 토치(7)는 그 내부로 용접 와이어(9)가 관통하여 공급되도록 중공의 튜브 형태를 갖는다.
용접 토치(7)의 용접 와이어(9)을 이송 방향으로 상류에는 용접 와이어(9)의 움직임을 단속하는 와이어 클램핑 장치(100)가 설치된다.
와이어 클램핑 장치(100)는 토치 어댑터(10)에 연결되어 용접 와이어(9)의 움직임을 전자기식으로 단속하도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 자동 용접 장치의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 자동 용접 장치의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 내부 구성을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 화살표 Ⅴ를 따라 바라본 정면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 전자기식 와이어 클램핑 장치(100)는 본체(110), 롤러군(150), 아마추어 플레이트(130), 및 전자석 어셈블리(120)를 포함한다.
본체(110)는 용접 와이어(9)가 그 내부로 인입되고 인출되도록 와이어 인입 포트(111) 및 와이어 인출 포트(113)가 구비된 상자형으로 구성된다.
롤러군(150)은 본체(110)의 내부에 설치되고, 용접 와이어(9)가 통과하는 이송로를 사이에 두고 배치되며, 용접 와이어(9)가 그 원주면에 접촉하는 제1 롤러(152)와, 제1 롤러(152)의 원주면에 접촉된 상기 용접 와이어(9)를 눌러 제1 롤러(152)와 함께 용접 와이어(9)를 이송하는 제2 롤러(153)를 포함한다.
본 발명을 따르면 적어도 하나의 롤러군(150)이 구비될 수 있으며, 도 4에서는 2개의 롤러군(150)이 구비된 것이 도시된다.
아마추어 플레이트(130)는 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153) 각각에 대하여 접촉 및 분리 가능하게 설치된다.
전자석 어셈블리(120)는 전원이 인가 시에 아마추어 플레이트(130)를 흡인하는 흡인자속 (이하 “전자기력”이라 칭함)을 발생시킨다. 전자석 어셈블리(120)의 전자기력 발생 여부에 따라 아마추어 플레이트(130)를 흡착하여 롤러군(150)의 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)의 회전 운동을 단속한다.
제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)의 원주면에는 용접 와이어(9)가 삽입되는 와이어 홈(151)이 형성된다. 와이어 홈(151)을 통하여 용접 와이어(9)와의 접촉 면적이 증가되어 용접 와이어(9) 단속 기능을 증대시킬 수 있다.
본체(110)의 내면에는 절연막(114)이 추가로 구성될 수 있다. 절연막(114)은 용접 시 용접 토치(7)에 용접 전류가 흐르는 경우 전자석 어셈블리(120)의 동작에 방해하지 않도록 한다.
본체(110)의 와이어 인입 포트(111) 외면 및 상기 와이어 인출 포트(113)의 외면에는 나사 결합부(111a, 113a)가 형성되어 본체(110)를 용접 토치(7)에 대하여 일정 위치로 결합되도록 할 수 있다. 일 예로 본체(110)의 와이어 인출 포트(113)의 나사 결합부(113a)가 토치 어댑터((10)에 결합될 수 있다(도 1,2 참조).
도 6은 본 발명의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 일부를 절단해서 도시한 종단면도이고, 도 7은 도 6의 전자기식 와이어 클램핑 장치의 아마추어 플레이트가 전자석 어셈블리측으로 흡인된 상태를 도시한 종단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 전자석 어셈블리(120)는 전자석 코일이 링 형으로 권선되어 형성된 전자석 코일체(121)와, 전자석 코일체(121)를 수용하여 보호하는 원통 형상의 코어(122)를 포함한다. 코어(122)의 내부에는 전자석 코일체(121)를 보호하기 위한 에폭시 수지가 충전될 수 있다.
와이어 클램핑 장치(100)는 아마추어 플레이트(130)를 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153) 쪽으로 탄성 가압하는 탄성부재(160)를 더 포함할 수 있다.
탄성부재(160)는 전자석 어셈블리(120)의 코어(122)에 일단이 지지되고, 타단이 아마추어 플레이트(130)에 접촉된 압축 코일 스프링을 포함할 수 있다. 이러한 구성으로 전자석 어셈블리(120)의 전자석 코일체(121)에 전원이 인가되지 않을 경우, 아마추어 플레이트(130)는 탄성 부재(160)에 의해 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)쪽으로 가압되어 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)의 회전 운동을 구속한다. 따라서, 용접 와이어(9)를 용접 토치(7)내에서 일정 위치로 잡아 주어 용접점 인식을 위한 터치 센싱 동작이 원활하게 이루어지도록 한다.
전자석 어셈블리(120)의 전자석 코일체(121)에 전원이 인가되어 전자기력이 발생되면, 아마추어 플레이트(130)는 탄성부재(160)의 탄성력에 반하여 전자석 어셈블리(120)측으로 흡인된다. 따라서, 아마추어 플레이트(130)는 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)로부터 분리되어 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)와 일정 간격(G) 이격된 상태를 이룬다. 그 결과, 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)는 자유롭게 회전 가능하여 용접 와이어(9)를 이송할 수 있다.
탄성부재(160)는 압축식 코일 스프링에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 변형 가능하다. 다른 실시 예로, 탄성부재(160)는 다이어프램 식 스프링(미도시)을 포함할 수 있다. 다이어 프램식 스프링은 그 중앙부가 관통된 링 형상을 가지는 본체와, 관통부 내주면에 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)을 향하여 돌출된 다수의 탄성핀이 형성되어 아마추어 플레이트(130)를 제1 롤러(152), 및 제2 롤러(153)를 향하여 탄성 가압한다.
전자석 어셈블리(120)의 전자석 코일체(121)에 전원이 인가되면 전자기력에 의해 아마추어 플레이트(130)는 다이어 프램식 스프링의 탄성핀의 탄성력을 이기면서 전자석 어셈블리(120)에 흡인된다.
이와 같이 탄성부재(160)은 압축식 코일 스프링 외에 다양한 형태로 변경 가능하다.
본 발명을 따르면, 아마추어 플레이트(130) 및 코어(122)의 중앙에는 제1 롤러(152) 및 제2 롤러(153)의 회전축(155)이 관통하도록 구성될 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 로봇 용접 장치 5: 로봇 암
7: 용접 토치 9: 용접 와이어
100: 전자기식 와이어 클램핑 장치 110: 본체
111,113: 와이어 인입, 출 포트 120: 전자석 어셈블리
121: 전자석 코일체 122: 코어
130: 아마추어 플레이트 150: 롤러군
152: 제1 롤러 153: 제2 롤러
151: 와이어 홈 160: 탄성부재

Claims (8)

  1. 로봇 암;
    상기 로봇 암에 연결되며 그 내부로 용접 와이어가 관통하여 공급되는 용접 토치; 및
    상기 용접 토치의 상류에 배치되어 상기 용접 와이어의 이송을 전자기식으로 단속하는 전자기식 와이어 클램핑 장치를 포함하고,
    상기 전자기식 와이어 클램핑 장치는 상기 용접 와이어가 그 내부로 인입되고 인출되도록 와이어 인입 포트 및 와이어 인출 포트가 구비된 본체; 상기 본체의 내부에 설치되고, 상기 용접 와이어가 통과하는 이송로를 사이에 두고 배치되며, 상기 용접 와이어가 그 원주면에 접촉하는 제1 롤러와, 상기 제1 롤러의 원주면에 접촉된 상기 용접 와이어를 눌러 상기 제1 롤러와 함께 상기 용접 와이어를 이송하는 제2 롤러를 포함하는 적어도 한 쌍의 롤러군: 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러와 접촉 및 분리 가능하도록 설치된 아마추어 플레이트를 포함하고,
    상기 아마추어 플레이트를 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러 쪽으로 탄성 가압하는 더 탄성부재를 포함하며,
    상기 롤러군은 상기 용접 와이어 이송로의 2개소에 배치되고,
    상기 와이어 인입 포트 외면 및 상기 와이어 인출 포트의 외면에는 나사 결합부가 형성되며,
    상기 탄성부재는 전자석 어셈블리의 코어에 일단이 지지되고, 타단이 상기 아마추어 플레이트에 접촉된 압축 코일 스프링을 포함하는 로봇 용접 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러의 원주면에는 상기 용접 와이어가 삽입되는 와이어 홈이 형성된 로봇 용접 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 본체의 내면에는 절연막이 구성된 로봇 용접 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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