KR20090012122A

KR20090012122A - 토치 위치 제어 장치

Info

Publication number: KR20090012122A
Application number: KR1020080072198A
Authority: KR
Inventors: 다케오 미야케; 마사오 무타구치
Original assignee: 다케오 미야케; 마사오 무타구치
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2009-02-02
Also published as: TW200906530A; JP2009028763A; CN101352778A

Abstract

본 발명은 용접 토치의 위치를 개선의 센서에 자동적으로 맞추는 것이다. 접합해야 할 2개의 강판(10 및 11)의 맞댄 용접을 행하는 개선(14)을 따라 주행하도록 용접 캐리어(12)를 강판(10)의 상면에 탑재한다. 용접 캐리어(12)의 상면에, 좌우방향 구동 장치 가대(15)를 설치하고, 그 위에, 구동 장치(16)와 상기 구동 장치(16)에 의해 좌우방향으로 이동되는 제1 지지대(19)를 설치한다. 제1 지지대(19)에는, 지지암(22)을 개재시켜 상하 방향 구동 장치 가대(23)를 지지시킨다. 상하 방향 구동 장치 가대(23)에, 구동 장치(24)에 의해 상하 방향으로 이동시킬 수 있도록 제2 지지대(27)를 설치하고, 상기 제2 지지대(27)에, 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)를 지지시키고, 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)가 구동 장치(16, 24)에 의해 위치 조정되도록 한다.

Description

토치 위치 제어 장치{WELDING TORCH AUTO-POSITION CONTROLLER}

본 발명은, 철, 스테인레스, 알루미늄 등에 의한 구조물의 판 등의 피용접재를 용접하는 용접 장치에서의 용접 토치나, 피용접재를 용단할 수 있도록 가스 절단하는 가스 절단 장치에서의 가스 절단 토치와 같은 토치의 위치 제어를 행하게 하는 토치 위치 제어 장치에 관한 것이다.

접합해야 할 복수의 피용접재인 금속을 용융 접착하기 위한 용접 방법으로서는, 종래부터 다종 다양한 방법이 실용화되어 있다.

도 10은, 그 일례로서, 모재단(母材端)과 물 냉동벽으로 용융 연못을 둘러싸고 탄산 가스 등으로 차폐하여, 아크를 발생시켜 행하는 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 중 1형식을 나타낸 것이며, 맞대어 용접해야 할 2개의 피용접재로서의 강판(1)과 강판(2) 중 한쪽의 강판(1) 상에, 양쪽 강판(1 및 2)을 맞댄 용접부의 개선(開先)(3)에 따르도록 주행용 레일(4)을, 상기 개선(3)에 대하여 평행하게 마그넷(5)을 통하여 설치하도록 하고, 상기 주행용 레일(4)의 좌우 양단부의 레일면을 따라 전동하도록 차륜(6)을 구비한 용접 캐리지(7)를, 상기 차륜(6)을 통하여 상기 주행용 레일(4) 상에 주행 가능하게 탑재시켜, 도시하지 않은 구동 장치에 의해 용 접 캐리지(7)가 스스로 주행 가능하도록 되어 있다. 상기 용접 캐리지(7)에는, 용접 토치(8)가 하향으로 장착되고, 개선(3) 상에 토치 선단을 위치시키도록 하고 있고, 주행용 레일(4)에 따라 용접 캐리지(7)를 주행시킴으로써 용접 토치(8)로 강판(1)과 강판(2)를 용접하도록 하고 있다. 도면 부호 9는 조작 상자이다(예를 들면, 비특허 문헌 1 참조).

[비특허 문헌 1] 하시모토 켄이치로우, 외 3명, 「고능률 간이 일렉트로 가스 아크 용접 장치 SEGARC-2」, 기술 리포트, 가부시키가이샤 코베 제강소 용접봉 사업부 기술부, 1981년 6월, 제21권, 제134 호, P.6~12.

그런데, 비특허 문헌 1에 기재된 용접 장치의 경우는, 선단이 개선(3)에 면하도록 되어 있는 용접 토치(8)를 개선(3)에 따르도록 이동시키는 것은, 주행용 레일(4) 위를 주행하는 용접 캐리지(7)이다. 그러므로, 용접되는 2개의 강판(1)과 강판(2)의 한쪽의 상면에 설치되는 주행용 레일(4)은, 강판(1)과 강판(2)의 용접선인 개선(3)과 평행하게 설치되는 것이 필요하며, 조금이라도 용접선과 주행용 레일(4)과의 어긋남이 있으면, 용접 캐리지(7)가 주행하는데 따라 용접 토치(8)의 선단과 용접선인 개선(3)의 위치가 어긋나게 된다. 용접 위치의 어긋남이 생기면, 그 용접부는 결함 용접으로 되므로, 용접 토치(8)의 선단과 개선(3) 위치와의 어긋남을 수정하는 것이 필요해진다. 또, 용접 길이가 길어지면, 인력에 의한 용접 토치의 위치 수정이 번잡하게 되고, 번잡하게 되면 용접 효율의 저하를 피할 수 없다는 문제도 있다.

용접 캐리지(7)를, 상기 주행용 레일(4) 상을 주행시키는 것에 대신하여, 강판(1) 또는 강판(2) 상에 랙을 설치하여, 용접 캐리지에 설치한 피니언을 상기 랙에 서로 맞물림시켜, 랙에 따라 용접 캐리지를 주행시키도록 한 것도 상기와 마찬가지의 문제가 있다.

그래서, 본 발명은, 용접 캐리지를 주행용 레일 등에 따라 주행시키지 않고, 또는, 주행용 레일 등에 따라 주행시키도록 한 경우라도 주행용 레일 등을 대충(rough) 설치해도 용접 토치의 선단 위치를 항상 개선의 센터에 위치할 수 있도 록 제어할 수 있도록 하도록 하는 것이다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 접합해야 할 복수의 피용접 부재 중 1개의 피용접 부재 상에 탑재시킨 용접 캐리지를, 개선을 따라 전후 방향으로 주행시키도록 하고, 상기 캐리지 상에, 상기 개선의 위쪽으로 위치시키도록 한 개선 센서와 토치를, 개선과 직교하는 좌우 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키고, 또한 상기 개선 센서를 포함하는 개선 형상 인식 장치를 구비하고, 또한 상기 개선 형상 인식 장치로부터의 지령으로 상기 구동 장치를 작동 또는 작동 정지 가능하도록 한 구성으로 한다.

또, 상기와 마찬가지의 구성에 있어서, 캐리지에, 개선 센서와 토치를, 개선과 직교하는 좌우 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키는 것에 대신하여, 캐리지에, 개선 센서와 토치를, 구동 장치에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 지지시키도록 하거나, 또는 개선을 따르는 진행 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키도록 한다.

또한, 상기한 구성에 있어서, 캐리지에, 개선 센서와 토치를, 개선과 직교하는 좌우 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키는 것 외에, 상기 구동 장치와는 별도의 구동 장치에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 지지시키고, 또한 상기 개선 센서와 토치를, 개선을 따르는 진행 방향으로 상기 각 구동 장치와는 다른 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키도록 한다.

또, 상기 구성에서의 개선 형상 인식 장치는, 개선 센서로부터의 개선 신호 를 처리하는 개선 신호 처리 장치와 상기 개선 신호 처리 장치로 검출된 개선의 위치를 연산하여 미리 설정되어 있는 개선의 원점 위치와의 편차량을 구하는 동시에, 캐리지 위의 구동 장치에 지령을 내는 것과 같은 기능을 가지는 위치 연산 처리 장치로 이루어지는 구성으로 한다.

본 발명에 의하면, 이하와 같은 우수한 효과를 발휘한다.

(1) 감지된 개선의 위치와 미리 설정한 개선의 원점 위치와의 편차량을 구하여, 그 편차량이 영으로 되도록 개선 센서와 토치를 이동시키므로, 토치 선단의 위치를 자동적으로 감지된 개선 위치에 맞출 수가 있다.

(2) 상기 (1)에 의해 캐리지의 주행을 규제하는 것과 같은 레일의 설치를 생략할 수 있고, 설비를 간소화할 수 있다.

(3) 또, 상기에 의해, 캐리지의 주행 레일이나 랙 등을 설치하는 경우라도 대충 설치할 수 있으므로, 이들의 설치가 용이하다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시의 한 형태로서 용접 토치의 위치 제어 장치의 일례를 나타낸 것이며, 접합해야 할 피용접재인 2개의 강판(10, 11)을 맞대어 용접하는 경우에 적용한 것에 대하여 나타낸다.

수평 상태로 놓여진 2개의 강판(10 및 11)의 맞댄 용접에 있어서, 예를 들면, 강판(10)의 상면에, 전후좌우의 각 부에 차륜(13)을 장착한 용접 캐리지(12) 를, 강판(10 및 11)의 용접선으로 되는 개선(14)과 평행한 방향으로 주행 가능하도록 탑재시켜, 상기 용접 캐리지(12)의 상면 중앙부에, 상기 용접 캐리지(12)가 주행하는 전후 방향과 직교하는 좌우 방향으로 연장되는 좌우 방향 구동 장치 가대(15)를 설치한다.

상기 좌우 방향 구동 장치 가대(15)의 상면에는, 좌우 방향의 일단 측에 모터 등의 구동 장치(16)를 설치하는 동시에, 좌우 방향의 타단 측에 나사축 베어링(17)을 설치하고, 또한 중앙 부분에 좌우 방향으로 평행으로 연장되는 2개의 가이드 레일(18)을 설치한다. 상기 2개의 가이드 레일(18)에는, 제1 지지대(19)를 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 걸어 맞추어 설치하고, 상기 제1 지지대(19)에 좌우 방향으로 관통시켜 나사결합시킨 나사축(20)을, 상기 구동 장치(16)의 출력축에 커플링(21)을 통하여 연결하는 동시에, 타단부를 상기 나사축 베어링(17)에 회전 가능하게 지지시켜, 구동 장치(16)를 구동시켜 나사축(20)을 정회전, 역회전시킴으로써, 제1 지지대(19)가 가이드 레일(18)에 걸어 맞추어져 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 한다.

상기 제1 지지대(19)의 상면에는, 용접 캐리지(12)의 좌우 방향의 일측으로 되는 개선(14) 측으로 연장되는 L자형의 지지암(22)의 말단 측을 고정한다. 상기 지지암(22)의 선단에는, 상하 방향으로 연장되는 상하 방향 구동 장치 가대(23)의 측면 중앙부에 고정하고, 상기 상하 방향 구동 장치 가대(23)가, 지지암(22)을 통하여 상기 제1 지지대(19) 상에 지지되고, 상기 제1 지지대(19)와 함께 가이드 레일(18)에 따라 좌우 방향으로 이동 가능하도록 한다.

상기 상하 방향 구동 장치 가대(23)에는, 예를 들면, 앞쪽 면의 상단부에 모터 등의 구동 장치(24)를 설치하는 동시에, 하단부에 나사축 베어링(25)을 설치하고, 또한 중앙 부분에 상하 방향으로 평행으로 연장되는 2개의 가이드 레일(26)을 설치한다. 상기 2개의 가이드 레일(26)에는, 제2 지지대(27)를 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 걸어 맞추어 설치하고, 상기 제2 지지대(27)에 상하 방향으로 관통시켜 나사결합시킨 나사축(28)을, 상기 구동 장치(24)의 출력축에 커플링(29)을 통하여 연결하는 동시에, 타단부를 상기 나사축 베어링(25)에 회전 가능하게 지지시켜, 구동 장치(24)를 구동시켜 나사축(28)을 정회전, 역회전시킴으로써, 제2 지지대(27)가 가이드 레일(26)에 걸어 맞추어져 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 한다.

상기 제2 지지대(27)의 측면에는, 좌우방향으로 연장되는 토치 장착 부재(30)의 일단부를 고정하고, 상기 토치 장착 부재(30)의 선단부에, 하향으로 배치되는 용접 토치(31)를 장착 및 분리 가능하게 장착하도록 한다. 또한, 상기 토치 장착 부재(30)에는, 전후방향으로 연장되는 개선 센서 장착 부재(32, 32a)를 고정하여, 상기 개선 센서 장착 부재(32)의 선단부에는, 개선(14)의 위쪽에 위치하도록 한 개선 센서(33)를 장착하고, 강판(10 및 11)의 용접 개소인 개선(14)의 형상 검출, 또는 용접 토치(31)의 선단 위치의 감지, 또는 용접 토치 위치 결정에 사용하도록 한다. 또, 후방으로 연장되는 개선 센서 장착 부재(32a)의 선단부에는, 개선(14)의 위쪽에 위치하도록 한 개선 센서(33a)를 장착하고, 상기 개선 센서(33a)에 의해 용접 후의 용접 상태를 감시시키도록 한다.

상기 용접 토치(31)의 전후에 설치하고 있는 개선 센서(33, 33a)는, 예를 들면, 광학적 카메라 또는 적외선 카메라 또는 CCD 카메라 및 레이저 수광ㆍ발광 센서에 의해 대상물을 촬상 또는 위치를 감지하도록 하고 있으므로, 개선(14)에 따르는 진행 방향의 앞쪽에 있는 개선 센서(33)는, 개선 형상, 용접 토치 위치 등을 감지하여, 이들 신호(개선 신호)를 출력하도록 되어 있는 개선 형상 검출, 토치 위치 결정용이다.

한편, 개선을 따르는 진행 방향의 뒤쪽에 있는 개선 센서(33a)는, 용접을 끝낸 후의 개선(14)의 용접부를 감지하여, 개선 상황의 신호(개선 신호)를 출력하도록 되어 있는 용접 상태 감시용이다.

도 3은, 개선 형상 인식 장치(34)의 블록도를 나타낸 것이며, 상기 개선 형상 인식 장치(34)는, 상기 개선 센서(33)와 상기 개선 센서(33)로부터의 개선 신호(33A)를 2진수화 처리 또는 위치 처리하는 개선 신호 처리 장치(35)와 상기 개선 신호 처리 장치(35)로부터의 신호에 따라 감지된 용접 개소의 개선의 위치의 좌표를 구하여 상기 구한 개선 위치 좌표와 미리 설정되어 있는 개선의 원점 좌표 위치와의 비교 연산을 행하고, 검출된 개선 위치 좌표와 원점 좌표와의 어긋남이 있으면, 그 편차량을 수정하도록 상기 구동 장치(16 또는 24)에 작동 지령을 내도록 되어 있는 위치 연산처리장치(36)로 이루어져 있다.

그리고, 상기 개선 형상 인식 장치(34)는, 상기 어긋남이 발생하면 위치 연산처리장치(36)로부터의 지령으로 구동 장치(16 또는 24)가 구동되어, 어긋남을 영으로 하기 위해 개선 센서(33) 및 용접 토치(31)를 변위시킴으로써, 개선 센서(33) 와 용접 토치(31)는 개선(14)의 원점 좌표 위치로 이동하고, 순서대로 개선 센서(33)에 의해 검출되어 개선 신호 처리 장치(35)로 처리되고, 또한 위치 연산처리장치(36)로 연산되어 구해진 개선의 위치와 개선의 원점 위치와의 어긋남이 없어질 때까지 변위하고, 위치 연산처리장치(36)로부터의 어긋남 신호가 영으로 되면, 구동 장치(16 및 24)의 구동이 정지하도록 되어 있다.

그리고, 또, 상기 용접 토치(31)를, 예를 들면, 가스 용접에 사용하는 경우는, 산소와 아세틸렌을 용접 토치 선단에서 연소시켜, 그 연소를 이용하여 용접봉이 용해되도록 하므로, 용접 토치(31)에는, 산소와 아세틸렌의 각 공급관이 접속되게 된다.

도면 부호 37은 용접봉이다. 또, 화살표 A는 용접의 진행 방향을 나타낸 것이다.

본 발명의 토치 위치 제어 장치는, 상기 구성으로 하고 있으므로, 강판(10 및 11)의 맞댄 용접부로 되는 개선(14)에 따라 주행 가능하도록 용접 캐리지(12)를, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 한쪽의 강판(10) 상에 탑재시킨다. 그 후, 개선 센서(33)와 개선 센서(33a)를 개선(14)의 위쪽으로 위치시켜 용접 개시 전의 위치 결정을 행한다. 위치 결정은, 용접을 개시하기 전에, 상기 개선 센서(33)로 개선 위치를 감지하고, 개선 신호(33A)로서 개선 신호 처리 장치(35)에 입력하고, 여기서 개선 신호(33A)를 2진수화 처리 또는 위치 처리하고, 용접 개소의 개선(14)의 원점 좌표 위치를 위치 연산처리장치(36)로 연산하고, 위치 연산처리장치(36) 중에, 2진수화 또는 위치 처리한 원점 좌표 위치를 토치의 원점 좌표로서 미리 인 식하게 하여, 이것을 초기 설정된 개선의 원점 좌표 위치로 하도록 한다.

이러한 상태로 설정되면, 다음에, 용접 캐리지(12)를 자주(自走) 또는 도시하지 않은 색인 장치에서 색인해서 강판(10) 위를 개선(14)에 따라 화살표 A로 나타내는 진행 방향으로 이동시키면서 용접 토치(31)에 의해 개선(14)을 용접한다. 용접 캐리지(12)가 주행하여 용접 토치(31)나 개선 센서(33, 33a)가 개선(14)에 따라 이동을 개시하면 동시에 개선 센서(33)에 의해 개선 형상이 감지된다. 개선 센서(33)로 감지된 개선 신호(33A)는 개선 신호 처리 장치(35)로 개선 신호의 2진수화 처리 또는 위치 처리된다. 2치화 처리 또는 위치 처리하는 신호는, 컬러 신호에서도 흑백 신호에서도, 또, 필터 처리된 컬러 또는 흑백 신호에서도 되고, 또는 적외선에 의한 신호에서도 된다.

상기 개선 신호 처리 장치(35)로 개선 신호의 2진수화 또는 위치 처리가 행해지면, 다음에, 위치 연산처리장치(36)로 용접 개소의 개선의 위치 좌표가 연산되어 구해지고, 용접 개시 전에 미리 설정된 개선의 원점 좌표 위치와의 비교 연산 처리가 행해진다. 이 비교 연산의 결과, 미리 설정된 원점 좌표 위치와 감지된 개선의 위치 좌표 사이에 어긋남이 있으면, 그 편차량을 수정하므로 구동 장치(16 또는 24)에 작동 지령이 전송되어 구동 장치(16 또는 24)가 작동된다.

구동 장치(16)가 작동되면, 용접 캐리지(12) 상면의 좌우 방향 구동 장치 가대(15) 상에서, 제1 지지대(19)가 좌우 방향으로 슬라이드 이동하게 하는 것으로 지지암(22), 상하 방향 구동 장치 가대(23), 제2 지지대(27)를 통하여 개선 센서(33, 33a) 및 용접 토치(31)가 좌우 방향으로 위치 조정된다. 한편, 구동 장 치(24)가 작동되면, 상하 방향 구동 장치 가대(23) 상의 가이드 레일(26)에 따라 제2 지지대(27)가 상하 방향으로 이동되어, 개선 센서(33) 및 용접 토치(31)가 상하 방향으로 위치 조정된다.

상기한 바와 같이 위치 조정이 행해지면, 이 상태가 개선 센서(33)로 감지되어 개선 신호 처리 장치(35)에서 상기와 같은 개선 신호의 2진수화 또는 위치 처리가 행해지고, 이어서, 위치 연산처리장치(36)에서 연산이 행해져서 개선의 위치 좌표가 구해지고, 개선의 원점 좌표 위치와 비교된다. 이로써, 상기 편차량이 수정되어 개선 센서(33)가 초기 설정 개선의 원점 좌표 위치에 도달했던 것이 인식되면 위치 연산처리장치(36)로부터 구동 장치(16 및 24)에 정지 지령이 보내져, 구동 장치(16 및 24)가 정지된다.

본 발명의 토치 위치 제어 장치는, 상기와 같이 하여 자동적으로 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)의 위치가 조정되도록 되어 있으므로, 용접 토치(31)를 용접 개소의 개선(14)의 센터에 위치시키는 동시에, 용접 토치(31)의 선단과 개선(14)과의 위치를 최적으로 유지시킬 수 있게 된다. 이로써, 강판(10 및 11)의 개선(14)의 중심으로 항상 정확하게 또한, 확실하게 용접이 행해지는 것으로 된다.

다음에, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시의 한 형태에 있어서의 다른 예를 나타낸 것이며, 도 1 및 도 2에 나타낸 경우와 마찬가지로, 한쪽의 강판(10)의 상면에 탑재하고 있는 용접 캐리지(12) 상에 제1 지지대(19)를 좌우 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치하여, 구동 장치(16)에 의해 가이드 레일(18)에 걸어 맞춘 상태로 좌우 방향으로 제1 지지대(19)를 슬라이드 이동시키도록 되어 있는 구성에 있어 서, 상기 제1 지지대(19) 상에, 직접, 상하 방향 구동 장치 가대(23)의 하단부를 장착하여 설치하고, 또한 용접 토치(31)를 헤드스윙 가능하도록 한 것이다.

즉, 제1 지지대(19) 상에 설치한 상하 방향 구동 장치 가대(23)를, 상하 방향으로 연장되는 박스 형상으로서 그 내부에 상기 도 1에 나타낸 것과 마찬가지의 구동 장치(24)와, 나사축 베어링(25)과, 가이드 레일(26)과, 구동 장치(24)의 출력축에 커플링(29)으로 연결되어 나사축 베어링(25)에 지지시킨 나사축(28)과, 상기 나사축(28)에 나사 결합되어 가이드 레일(26)에 걸어 맞추어진 상태로 상하 방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 한 제2 지지대(27)를 설치한다. 상기 제2 지지대(27)에는, 개선 센서(33, 33a) 및 용접 토치(31)를 지지하기 위한 지지 프레임(38)을, 개선(14)의 방향으로 내어 장착한다.

상기 지지 프레임(38)의 선단부에는, 큰 지름의 기어(39)와 용접 토치 지지 부재(40)를 회전 가능하도록 장착하는 동시에, 상기 지지 프레임(38)의 측면(도면에서는 앞쪽 면)에, 모터 등의 구동 장치(41)를 설치하여, 선단에 상기 큰 지름의 기어(39)와 서로 맞물리는 작은 지름의 기어(42)를 가지는 축(43)을, 상기 구동 장치(41)의 출력축에 커플링(44)을 통하여 연결하는 동시에, 베어링(49)에 지지시켜, 상기 구동 장치(41)에 의해 작은 지름의 기어(42)를 회전시킴으로써, 큰 지름의 기어(39)를 회전시켜 용접 토치 지지 부재(40)를 회동시키도록 한다.

상기 용접 토치 지지 부재(40)의 선단부에는, 상하 방향으로 배치되는 용접 토치(31)를 파지하여 장착하도록 되어 있다. 또한, 도시한 바와 같이, 상기 용접 토치 지지 부재(40)는, 선단부(40a)와 기단부(40b)로 분할하여, 선단부(40a)가 상 하 방향으로 회동할 수 있도록 핀(45)에 의해 연결하고, 또한 선단부(40a)의 후단면에, 도 6에서 확대하여 나타낸 바와 같이, 후면을 원호형상으로서 톱니를 새겨 설치하여 이루어지는 반달형 랙(46)을 고정하고, 상기 기단부(40b)의 상면에 설치한 구동 장치(47)로부터 회전되어지는 피니언(48)을, 상기 반달형 랙(46)에 서로 맞물림시켜, 상기 피니언(48)의 회전에 의해 반달형 랙(46)이 상하 방향으로 회동하여 용접 토치 지지 부재(40)의 선단부(40a)가 수평 방향에 대하여 좌우에 회동하도록 되어 있다.

또한, 상기 지지 프레임(38)의 전후 양쪽 면에는, 개선 센서 장착 부재(32, 32a)를 전후 방향에 수평으로 설치하여, 상기 각 개선 센서 장착 부재(32, 32a)의 각 선단부에, 개선 센서(33, 33a)를 장착하고, 개선 센서(33, 33a)와 상기 용접 토치(31)가 모두 개선(14)의 센터 위쪽으로 위치하고 있도록 한다.

그 외의 구성은, 도 1 내지 도 3에 나타낸 것과 마찬가지이다.

이 실시예에 따르면, 구동 장치(16)에 의해 제1 지지대(19)를 통하여 상하 방향 구동 장치 가대(23)가 좌우 방향으로 이동되므로, 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)의 개선(14)에 대한 위치 조정이 행해지고, 또, 구동 장치(24)에 의해 제2 지지대(27)를 상하 방향으로 이동시킴으로써, 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)의 높이 위치가 조정된다. 그러므로 앞쪽의 개선 센서(33)로 감지된 개선 신호를 개선 신호 처리 장치(35)에서 2진수화 또는 위치 처리하고, 위치 연산처리장치(36)에서 미리 설정된 개선의 원점 좌표 위치와의 비교 연산을 행하여, 어긋남이 있으면 구동 장치(16, 24)에 작동 지령을 부여하여, 어긋남을 없애도록 하는 것은, 상 기한 도 1 내지 도 3에 나타낸 예의 경우와 마찬가지이다.

또, 이 실시예에서는, 또한 위치 연산처리장치(36)로부터의 지령에 의해 지지 프레임(38)에 설치되어 있는 구동 장치(41)를 작동시켜, 상기 구동 장치(41)의 출력축에 연결된 작은 지름의 기어(42)를 정회전, 역회전시킴으로써, 상기 작은 지름의 기어(42)와 서로 맞물리는 큰 지름의 기어(39)가 회전되도록 용접 토치 지지 부재(40)를 회동시키는 것이 가능하다. 이로써, 용접 토치(31)의 선단을 전후방향으로 회동시키는 것이 가능하다.

또, 상기 용접 토치 지지 부재(40)에 설치한 구동 장치(47)를 작동시켜 피니언(48)을 정회전, 역회전시킴으로써, 상기 피니언(48)과 서로 맞물리는 반달형 랙(46)을 통하여 용접 토치 지지 부재(40)의 선단부(40a)를 핀(45)을 중심으로 수평에 대하여 좌우 방향으로 회동시키는 것이 가능하다. 이로써, 상기 선단부(40a)에 장착되어 있는 용접 토치(31)의 선단을 좌우 방향으로 회동시키는 것이 가능하다. 이와 같이함으로써, 판두께가 두꺼운 경우에, 이 실시예를 채용하여 용접 토치(31)의 제어를 행하게 함으로써, 두께판의 용접 결함을 방지할 수 있어 유리하다.

또, 도 7 내지 도 9는, 본 발명의 실시의 다른 형태를 나타낸 것이며, 용접 토치(31), 개선 센서(33, 33a)를 용접 진행 방향과 평행한 전후방향으로도 이동 가능하도록 한 것이다.

그리고, 도 7 및 도 8에서는 일례로서, 도 1 및 도 2에 나타낸 토치 위치 제어 장치의 실시예의 것에 적용한 경우를 나타내고 있다.

즉, 도 1 및 도 2에 나타내는 것과 마찬가지의 구성에 있어서, 용접 캐리지(12) 상에 설치하고 있는 좌우 방향 구동 장치 가대(15)를, 상기 용접 캐리지(12)의 상면으로부터 떼어내, 상기 용접 캐리지(12)에 대하여, 상기 좌우 방향 구동 장치 가대(15)와 함께 상하 방향 구동 장치 가대(23), 용접 토치(31), 개선 센서(33, 33a)가 전진, 후진 가능하도록 한다.

상세하게 설명하면, 용접 캐리지(12)의 상면의 좌우 양 측부에, 전후방향으로 연장되는 가이드 레일(50)을 평행으로 설치하고, 상기 가이드 레일(50)에, 좌우 방향 구동 장치 가대(15)의 하면에 장착한 슬라이더(51)를 걸어 맞추어, 상기 좌우 방향 구동 장치 가대(15)가 가이드 레일(50)을 따라 전후 방향으로 이동 가능하도록 한다. 상기 좌우의 가이드 레일(50) 사이로 되는 용접 캐리지(12)의 좌우 방향의 중앙부 위치에는, 전후방향으로 연장되는 1개의 나사축(52)을 배치하여, 상기 나사축(52)의 일단을 나사축 베어링(53)에 회전 가능하게 지지시키도록 한다.

또한, 상기 나사축(52)의 외측에 나사장착시켜 나사축(52)의 회전에 의해 상기 나사축(52)의 축심 방향으로 이동 가능하도록 한 제3 지지대(54)를, 상기 좌우 방향 구동 장치 가대(15)의 하면에 장착하는 동시에, 상기 나사축(52)의 타단을 커플링(56)을 통하여 구동 장치(55)의 출력축에 연결하여, 상기 구동 장치(55)에 의해 나사축(52)을 정회전, 역회전시킴으로써, 좌우 방향 구동 장치 가대(15)가, 가이드 레일(50) 상을 진행 방향 A를 따라 전진 또는 후진하여, 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)가 진행 방향으로도 전진, 후진 가능하도록 한 것이다.

그 외의 구성은 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같으며, 동일한 것에는 동일 부 호가 부여하고 있다.

또, 도 9에 나타내는 개선 형상 인식 장치(34)의 구성은, 도 3에 나타내는 것과 마찬가지로, 개선 센서(33)로부터의 개선 신호(33A)에 따라 개선 신호 처리 장치(35)에서 개선 신호의 2진수화 또는 위치 처리가 행해지면, 위치 연산처리장치(36)에서 용접 개소의 개선의 위치 좌표가 연산되어 구해지고, 용접 개시 전에 미리 설정된 개선의 원점 좌표 위치와의 비교 연산 처리가 행해진다. 이 비교 연산의 결과, 미리 설정된 원점 좌표 위치와 감지된 개선의 위치 좌표 사이에 어긋남이 있으면, 그 편차량을 수정하므로 구동 장치(16 또는 24)에 작동 지령이 전송되는 것과 마찬가지로 구동 장치(55)에도 작동 지령이 전송되어 구동 장치(16 또는 24 또는 55)가 작동하도록 되어 있다.

이 실시예의 경우는, 구동 장치(55)를 구동시키면, 나사축(52)이 회전되어 제3 지지대(54)가 나사축(52)을 따라 전후 방향으로 이동된다. 이로써, 제3 지지대(54)가 하면에 고정되어 있는 좌우 방향 구동 장치 가대(15)가, 용접 캐리지(12) 상을 전후 방향으로 이동되어짐에 따라 상기 좌우 방향 구동 장치 가대(15) 상의 제1 지지대(19)에 지지암(22)을 통하여 지지되어 있는 상하 방향 구동 장치 가대(23)와, 상기 상하 방향 구동 장치 가대(23) 상의 제2 지지대(27)에 지지되어 있는 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)가 일체적으로 진행 방향 A를 따라 전후 방향으로 이동하게 된다.

상기 개선 센서(33, 33a)와 용접 토치(31)를 개선(14)을 따라 진행 방향 A로 이동할 수 있도록 하면, 피용접 부재로서의 강판(10, 11)의 판두께가 두꺼운 경우 에 유효하다.

즉, 강판(10, 11)의 판두께가 두꺼운 경우에, 용접 캐리지(12)를 진행시키면서 상기 용접 캐리지(12) 상에서 좌우 방향 구동 장치 가대(15)를 통하여 용접 토치(31)를 전후방향으로 움직이는 것에 의해, 용접 용융부의 탕역(湯域)을 확대할 수 있으므로, 두꺼운 판의 용해 영역을 확보할 수 있게 된다. 이로써, 용접 결함을 회피할 수 있다.

또, 용접 토치(31)를 용접 캐리지(12) 상에서 전후 방향으로 움직이는 타이밍은, 피용접 부재로서의 강판(10, 11)의 판두께에 의해 상이하지만, 최적인 모션은, 판두께에 의해 결정하도록 하면 된다.

또, 상기 용접 토치(31)를 용접 캐리지(12) 상에서 전후 방향으로 움직이는 동작은, 용접 토치(31)가 센터링 동작을 하면서, 용접 토치(31)가 전후방향으로 움직이는 중첩 동작으로 되는 것이며, 상기한 바와 같이 판두께가 두꺼운 경우에, 이 실시예를 채용하여 용접 토치(31)의 제어를 행하게 함으로써, 두께판의 용접 결함을 방지할 수 있어 유리하다.

상기한 각 실시예에서는, 캐리지를 용접 캐리지(12)로 하고, 또한 토치를 용접 토치(31)로서 강판(10 및 11)의 개선(14)을 용접해서 진행하도록 한 것으로서 설명하였으나, 본 발명의 토치 위치 제어 장치는, 가스 절단 토치를 구비한 가스 절단 장치로서도 그대로 적용할 수 있다.

즉, 도 1 및 도 2에 나타내는 토치 위치 제어 장치나, 도 4 내지 도 6에 나타내는 토치 위치 제어 장치나, 도 7 및 도 8에 나타내는 토치 위치 제어 장치에 있어서, 용접 토치(31)에 대신하여, 가스 절단 토치를, 토치 장착 부재(30 또는 40)에 장착하고 지지시켜, 가스 절단 토치의 선단의 위치를, 구동 장치(16 또는 24 또는 55)의 작동으로 조정시켜 소정의 절단 위치에 위치 결정하도록 한다. 그 후, 가스 절단 작용으로 필요 개소의 가스 절단을 행하도록 한다.

본 발명의 토치 위치 제어 장치를 적용하여 가스 절단을 행하는 경우는, 용접 현장에 있어서, 이미 고정되어 있는 강판(10 또는 11)에 대하여, 용접해야 할 강판(11 또는 10)을 따르게 하여 위치시켰을 때, 강판(10 및 11)을 맞대어 용접하도록 하는 부분이 서로 겹친 상태로 되거나 용접선의 방향으로 양쪽 강판(10, 11)의 간격이 일정하지 않은 상태로 되어 있어 개선이 형성되지 않는 것과 같은 경우에 용접의 전단층으로서 양쪽 강판의 중합부나 대향부를 절단하여 개선을 형성하도록 한다. 이 경우, 소정의 위치를 기준선으로서, 상기 기준선으로부터 또는 치수 이격된 위치를 절단선으로 정해, 가스 절단 토치의 선단이, 절단선의 위쪽에 위치하도록 구동 장치(16 또는 24)를 작동시켜, 가스 절단 토치의 선단 위치의 위치 결정을 행하게 하도록 한다. 절단선의 절단은, 캐리지(12)를 절단선을 따르는 전후 방향으로 주행시키면서 행하도록 한다.

그리고, 본 발명은, 전술한 각 실시예의 것에 한정되는 것이 아니고, 용접 또는 가스 절단의 어느 경우에도, 토치의 선단 위치가 개선의 중심 또는 절단선에 따른 상태로 용접 또는 가스 절단이 행해지고 있을 때, 토치 선단 위치가 어긋나는 것이 있으면, 자동적으로 검출하여 위치 수정을 자동적으로 행할 수 있도록 하는 것은 가능하다. 또, 각 실시예에 있어서, 구동 장치(16)를 작동시켜 개선 센 서(33, 33a), 용접 토치(31)를 개선(14)이나 절단선에 직교하는 좌우 방향으로 이동시킬 때, 구동 장치(24)를 작동시켜 개선 센서(33, 33a)나 용접 토치(31)를 상하 방향으로 이동시키도록 해도 되고, 또는 도 7 내지 도 9의 실시예의 경우에는, 구동 장치(55)를, 구동 장치(16 또는 24)를 작동시킬 때 작동시키도록 해도 된다. 도 1~도 9에 나타낸 각 실시예에 있어서는, 제1 지지대(19)를 좌우 방향으로 슬라이드 이동시키는 기구로 하여, 모터 등의 구동 장치(16), 나사축(20), 상기 나사축(20)에 나사결합시킨 제1 지지대(19)로 이루어지는 것으로 하고, 또, 제2 지지대(27)를 상하 방향으로 슬라이드 이동시키는 기구로 하여, 모터 등의 구동 장치(24), 나사축(28), 상기 나사축(28)에 나사결합시킨 제2 지지대(27)로 이루어지는 것을 나타냈으나, 유압, 공압(空壓) 등의 유체압 실린더와 같은 액추에이터를 구동 장치로서 상기 제1 지지대(19)나 제2 지지대(27)를 이동 가능하도록 해도 되고, 또는, 구동 장치(16)와, 나사축 베어링(17)과, 가이드 레일(18)과, 제1 지지대(19)와, 나사축(20)과, 커플링(21), 마찬가지로, 구동 장치(24)와 나사축 베어링(25)과, 가이드 레일(26)과, 제2 지지대(27)와, 나사축(28)과, 컵 링(29)이 일체된 리니어 모터로 해도 된다. 개선 센서(33, 33a)는, 광학적인 카메라와 레이저 수광ㆍ발광 센서로 한 경우를 예시했지만, 레이저 펄스 발신ㆍ수신 장치나 초음파 어레이 센서(발신ㆍ수신이 가능한 것)나 레이저 어레이 센서(발신ㆍ수신)나 물리적인 접촉식 어레이 센서를 사용하도록 해도 되고, 또는, 도 1 및 도 2에 나타내는 실시예에서는, 상하 방향 구동 장치 가대(23)의 앞쪽 면에, 구동 장치(24), 가이드 레일(26), 나사축(28), 제2 지지대(27) 등을 설치한 경우를 나타냈으나, 상하 방향 구동 장치 가대(23)를, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 박스 형상으로서 그 내측에 구동 장치(24)나 제2 지지대(27) 등을 설치하도록 해도 되고, 그 외에 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경을 더하여 얻는 것 등은 물론이다.

도 1은 본 발명의 토치 위치 제어 장치의 실시의 한 형태를 나타낸 것이며, 도 2의 I-I 방향으로부터 본 개략 정면도이다.

도 2는 도 1의 개략 평면도이다.

도 3은 본 발명의 토치 위치 제어 장치에서의 제어 블록도이다.

도 4는 본 발명의 토치 위치 제어 장치의 실시의 다른 형태를 나타낸 것이며, 도 5의 IV-I V 방향으로부터 본 개략 정면도이다.

도 5는 도 4의 개략 정면도이다.

도 6은 도 5의 VI부의 확대 사시도이다.

도 7은 본 발명의 토치 위치 제어 장치의 실시의 다른 형태를 나타낸 것이며, 도 8의 VII-VII 방향으로부터 본 개략 정면도이다.

도 8은 도 7의 개략 평면도이다.

도 9는 도 7 및 도 8에 나타내는 실시예에서의 제어 블록도이다.

도 10은 종래의 용접 장치의 일례를 나타낸 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 11 강판(피용접 부재)

12 용접 캐리지

14 개선

15 좌우 방향 구동 장치 가대

16 구동 장치

19 제1 지지대

22 지지암

23 상하 방향 구동 장치 가대

24 구동 장치

27 제2 지지대

31 용접 토치

33, 33a 개선 센서

34 개선 형상 인식 장치

35 개선 신호 처리 장치

36 위치 연산처리장치

38 지지 프레임

40 용접 토치 지지 부재

41 구동 장치

45 핀

46 반달형 랙

47 구동 장치

48 피니언

54 제3 지지대

55 구동 장치

Claims

접합해야 할 복수의 피용접 부재 중 1개의 피용접 부재 상에 탑재시킨 캐리지를, 개선을 따라 전후 방향으로 주행시키도록 하고, 상기 캐리지 상에, 상기 개선의 위쪽으로 위치시키도록 한 개선 센서와 토치를, 개선과 직교하는 좌우 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키고, 또한 상기 개선 센서를 포함하는 개선 형상 인식 장치를 구비하고, 또한 상기 개선 형상 인식 장치로부터의 지령으로 상기 구동 장치를 작동 또는 작동 정지 가능하도록 한 구성을 가지는, 토치 위치 제어 장치.
접합해야 할 복수의 피용접 부재 중 1개의 피용접 부재 상에 탑재시킨 캐리지를, 개선을 따라 전후 방향으로 주행 가능하도록 하고, 상기 캐리지 상에, 상기 개선의 위쪽으로 위치시키도록 한 개선 센서와 토치를, 구동 장치에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 지지시키고, 또한 상기 개선 센서를 포함하는 개선 형상 인식 장치를 구비하고, 또한 상기 개선 형상 인식 장치로부터의 지령으로 상기 구동 장치를 작동 또는 작동 정지 가능하도록 한 구성을 가지는, 토치 위치 제어 장치.
접합해야 할 복수의 피용접 부재 중 1개의 피용접 부재 상에 탑재시킨 캐리지를, 개선을 따라 전후 방향으로 주행 가능하도록 하고, 상기 캐리지 상에, 상기 개선의 위쪽으로 위치시키도록 한 개선 센서와 토치를, 개선과 평행으로 되는 진행 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키고, 또한 상기 개선 센서를 포함하는 개선 형상 인식 장치를 구비하고, 또한 상기 개선 형상 인식 장치로부터의 지령으로 상기 구동 장치를 작동 또는 작동 정지 가능하도록 한 구성을 가지는, 토치 위치 제어 장치.
접합해야 할 복수의 피용접 부재 중 1개의 피용접 부재 상에 탑재시킨 캐리지를, 개선을 따라 전후 방향으로 주행 가능하도록 하고, 상기 캐리지 상에, 상기 개선의 위쪽으로 위치시키도록 한 개선 센서와 토치를, 개선과 직교하는 좌우 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키는 동시에, 상기 구동 장치와는 다른 구동 장치에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 지지시키고, 또한 상기 개선 센서를 포함하는 개선 형상 인식 장치를 구비하고, 또한 상기 개선 형상 인식 장치로부터의 지령으로 상기 각 구동 장치를 작동 또는 작동 정지 가능하도록 한 구성을 가지는, 토치 위치 제어 장치.
접합해야 할 복수의 피용접 부재 중 1개의 피용접 부재 상에 탑재시킨 캐리지를, 개선을 따라 전후 방향으로 주행 가능하도록 하고, 상기 캐리지 상에, 상기 개선의 위쪽으로 위치시키도록 한 개선 센서와 토치를, 개선과 직교하는 좌우 방향으로 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키는 동시에, 상기 구동 장치와는 별도의 구동 장치에 의해 상하 방향으로 이동 가능하도록 지지시키고, 또한 상기 개선 센서와 토치를, 개선을 따르는 진행 방향으로 상기 각 구동 장치와는 다른 구동 장치에 의해 이동 가능하도록 지지시키도록 하고, 또한 상기 개선 센서를 포함하는 개선 형상 인식 장치를 구비하고, 상기 개선 형상 인식 장치로부터의 지령으로 상기 각 구동 장치를 작동 또는 작동 정지 가능하도록 한 구성을 가지는, 토치 위치 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 개선 형상 인식 장치는, 개선 센서로부터의 개선 신호를 처리하는 개선 신호 처리 장치와 상기 개선 신호 처리 장치로 검출된 개선의 위치를 연산하여 미리 설정되어 있는 개선의 원점 위치와의 편차량을 구하는 동시에, 캐리지 위의 구동 장치에 지령을 내는 것과 같은 기능을 가지는 위치 연산처리장치로 이루어지는 것으로 한, 토치 위치 제어 장치.