KR20100088956A - 충돌에 의한 파손방지용 안전장치를 갖는 자동용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동용접장치에 관한 것이며, 그 목적은 다른 작업공간으로의 인양 이동을 필요로 하는 자동용접장치의 인양 작업 중, 작업장 부재 간에 발생되는 충돌에 의해 장치로 전해지는 충격하중을 최소화하는 한편 충돌 순간을 즉시 감지하여 계속적인 인양 이동을 중지함으로서, 장비의 파손을 미연에 예방할 수 있는 안전장치를 구비하는 자동용접장치를 제공함에 있다.

본 발명은 하부대차와, 이 하부대차의 상부에 결합되는 다축로봇을 포함하며, 인양장비에 결속되어 다른 작업공간으로 인양 이동을 필요로 하는 자동용접장치에 있어서, 상기 하부대차의 가장자리 둘레에 하단이 결합되어, 다축로봇의 하단 가장자리 둘레를 향해 상부로 경사지며 연장된 보호커버를 구성하되; 보호커버의 상단에 고정되는 브라켓과; 상기 브라켓에 힌지결합되어, 보호커버의 경사면과 나란하게 연장되어 자유단인 하단이 보호커버로부터 탄성 지지되는 접촉바; 및 상기 보호커버의 경사면에 설치되어, 대향하게 이동하는 접촉바의 위치를 감지하는 근접센서로 이루어진 충돌검출장치를 포함하여 구성한 충돌에 의한 파손방지용 안전장치를 갖는 자동용접장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

자동용접장치, 로봇, 주행대차, 인양, 충격, 센서

Description

충돌에 의한 파손방지용 안전장치를 갖는 자동용접장치{A carriage unit of movable welding robot with collision sensors}

본 발명은 자동용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 격리된 다른 작업공간으로의 인양 이동을 필요로 하는 자동용접장치에 관한 것으로, 인양 이동 중 주위 간섭부재와의 충돌여부를 확인하여 이러한 충돌에 의한 장비의 파손을 미연에 예방할 수 있는 충돌에 의한 파손방지용 안전장치를 갖는 자동용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박건조는 많은 보강부재를 구비하는 판넬과, 이러한 많은 수의 판넬을 반복하여 조립하여 다층구조의 블록을 이용하여 선체를 구성하게 된다.

도 1은 대표적인 선체 블록의 한 형태를 보이는 것으로, 도 1을 참조하면, 베이스판(1)과, 이 베이스판(1)의 상면에 상호 수직한 상태로 용접되어 일체를 이루는 보강부재로서 트랜스(trans : 횡강재)부재(3)와, 론지(longitudinal : 종강재)부재(2)가 배치된다.

상기와 같은 구조의 선체 건조용 블록을 형성하기 위해 베이스판(1)에 트랜스부재(3)와 론지부재(2)를 임시로 취부한 상태에서 트랜스부재(3)와 론지부재(2)로 인해 구획된 공간 내에 자동용접장치(10)를 올려놓은 상태로 베이스판(1)에 임시로 취부되어 있는 트랜스부재(3)와 론지부재(2)를 실제 용접하여 일체화시키는 작업을 수행하고 있다.

한편, 도 2는 상기 자동용접장치의 일예를 도시한 것으로, 자동용접장치(10)는, 베이스판(1)의 상면을 주행할 수 있게 하부에 구동휠이 구비되는 하부대차(11)와, 이 하부대차(11)의 상면에 탑재되는 용접토치(T)를 구비하는 다축로봇(12)과, 용접토치(T)를 향해 용접와이어를 송급하기 위한 와이어 피더(13), 등 자동용접을 필요로 하는 일련의 장비를 구비하게 된다. 이러한 자동용접장치(10)는 베이스판(1)의 상면에 놓여진 채, 용접부를 추적하며 자율주행과 동시 일련의 용접작업을 수행하게 된다.

예컨대, 도시된 바와 같이, (A)작업영역에 위치하는 자동용접장치(10)는 (A) 작업영역에 대한 일련의 용접작업이 종료된 다음에는 론지부재(2)에 의해 격리된 (B),(C),(D),(E) 작업영역으로 이동하여야 하는데, 이를 위해 도시되진 않았지만, 일반적으로 작업장의 천장부에는 호이스트, 크레인 등의 인양장비(9)가 구비된다. 즉, 자동용접장치(10)의 상단에 구비된 결속부(16a)에 체인, 로프 등의 인양수단(9a)을 결속시켜, 해당 작업영역에서의 작업이 완료된 자동용접장치(10)를 다른 작업영역으로 인양시켜 이동시키게 된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 등의 인양수단(9a)으로부터 (A) 작업영역에 위치하는 자동용접장치(10)를 인양하여 (B)작업영역으로 이동시키고자 할 경우, 인양식 이동의 특성 상 체인, 로프 등의 인양수단(9a)의 꼬임 등으로 자동용접장치(10)가 회전하게 되거나, 인양장비의 조작 시 이동 위치의 어긋남으로 인해 주변과 잦은 충돌에 의한 간섭이 발생하게 된다. 예컨대 자동용접장치(10)의 이러한 충돌발생은 아래쪽(특히 전후 좌우로 돌출부위를 가지는 하부대차(11)에서 집중적으로 부딪힘 현상이 발생)이 론지부재(2)의 "T"형 혹은 "ㄱ"형의 상단돌기에 많은 충돌현상이 발생하게 된다. 이렇게 걸림 상태에서 계속하여 자동용접장치(10)가 강제 인양되는 경우에는 자동용접장치가 전도되거나 혹은 취약부인 다축로봇(12)의 하단 주물(로봇하부 케이스:21) 혹은 피더 프레임용 레그(15)의 하단부가 파손되는 현상이 발생하게 된다.

또한, 상기와 같이 주위 간섭부재와 잦은 충돌이 발생되는 하부대차(11)에는 각종 센서장비가 설치 구성하게 되는데, 충돌 시 이런 고가의 센서장비가 파손되는 경우가 발생하게 되었다.

또한, 하부대차(11)의 편편한 상면부에는 작업 중 칩, 먼지 등 많은 이물질이 쌓이게 되어 그 미관을 저해시키는 것은 물론 이러한 장시간 부착된 이물질에 의해 부착된 센서의 오작동을 유발시킬 우려를 가진다.

더불어, 상기 다축로봇(12)의 하단 주물(로봇하부 케이스:21)의 내부에는 다축로봇의 선회를 위한 모터, 감속기, 센서 등의 장치뿐만 아니라, 아래쪽에 결합되는 하부대차(11)와 연결되는 모터용 동력선, 각종 통신선, 센서 신호선 등이 배치되며, 이러한 각종 동력선, 통신선, 신호선등은 상기 피더 프레임용 레그(15)의 내 부에도 복잡하게 자리 잡게 된다. 즉, 전술한 바와 같이, 다축로봇(12)의 하단 주물(로봇 하부케이스:21)이나 피더 프레임용 레그(15)의 하단부가 파손될 때에는 외부 장치의 파손만이 문제가 되는 것이 아니라 그 내부에 구비되는 각종 케이블까지 끊어지는 등의 파손범위가 확대되고, 이로 인해 자동용접장치(10)의 유지 보수를 위한 제작비는 물론 복구시간이 많이 지연되는 문제점이 발생하였다.

결국 종래에는 자동용접장치(10)의 인양 시 장비와 부재의 간섭을 방지하기 위한 방편으로 용접작업이 종료된 후 자동용접장치(10)를 인양 이동시키기 전 해당 작업영역에 작업자가 투입되어 인양 중인 자동용접장치(10)의 위치를 하나씩 보정하도록 하였으나, 이는 인력낭비와 함께 생산성을 저하시키고, 만약 파손된 하부대차 및 각종 파손 부품이 추락하는 경우에는 보다 큰 안전사고를 유발할 수 있는 환경을 조성하게 되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 다른 작업공간으로의 인양 이동을 필요로 하는 자동용접장치의 인양 시, 인양 중인 장치와 작업장 부재 간에 발생되는 충돌에 의해 장치로 전해지는 충격하중을 최소화하는 한편 충돌 순간을 즉시 감지하여 계속적인 인양 이동을 중지함으로서, 장치를 파손을 미연에 예방할 수 있는 충돌에 의한 파손방지 안전장치를 구비하는 자동용접장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 하부대차와, 이 하부대차의 상부에 결합되는 다축로봇을 포함하며, 인양장비에 결속되어 다른 작업공간으로 인양 이동을 필요로 하는 자동용접장치에 있어서,

상기 하부대차의 상부 둘레에는 인양 중 외부 간섭부재의 충돌여부를 감지하는 다수개의 충돌검출장치를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 충돌검출장치는, 상기 하부대차의 가장자리 둘레에 하단이 결합되어, 다축로봇의 하단 가장자리 둘레를 향해 상부로 경사지며 연장된 보호커버의 경사면 둘레에 다수개로 구비된다.

또한, 상기 충돌검출장치는, 보호커버의 상단에 고정되는 브라켓과; 상기 브라켓에 힌지결합되어, 보호커버의 경사면과 나란하게 연장되어 자유단인 하단이 보 호커버로부터 탄성 지지되는 접촉바; 및 상기 보호커버의 경사면에 설치되어, 대향하게 이동하는 접촉바의 위치를 감지하는 근접센서로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 자동용접장치의 인양 시, 강한 충격량을 최소화하도록 한 보호커버 둘레에 배치된 충돌검출장치를 통해, 외부 간섭부재와의 충돌 순간 인양장비의 구동을 정지할 수 있어, 강한 충격으로부터 장치의 취약한 결합부가 분리 이탈되는 등 장치의 심각한 파손을 미연에 예방할 수 있으며, 장치의 유지보수를 위한 제작비의 절감과, 장비의 불량으로 인해 지연될 수 있는 작업 생산효율 저하를 개선할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 보호커버를 구비하는 자동용접장치의 예시도를, 도 5는 본 발명에 따른 보호커버를 구비하는 자동용접장치의 인양 작업상태를 보이는 것으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 바닥면(1:베이스판)을 따라 이동하는 하부대차(11)와, 이 하부대차(11)의 상면에 결합되며, 인양수단(9a)에 결속되어 상부로 인양되는 다축로봇(12)을 포함하는 공지의 자동용접장치(10)에 있어서, 상기 하부대차(11)의 가장자리 둘레에 결합되어 상부에 배치되는 다축로봇(12)의 가장자리 둘레를 연결하는 보호커버(50)를 포함한다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 자동용접장치(10)의 하부대차(11)는 그 상면에 다축로봇(12)을 포함한 일련의 각종 용접장비를 포함한 용접장치를 탑재한 채 용접 작업 시, 베이스판(1)의 상면을 자율 주행하는 것으로, 주행하는 용접장치의 안정적인 주행을 구현하도록 상면에 결합되는 용접장치에 비해 전후, 좌우로 돌출된 플레이트 형상을 구비하는 것이 일반적이다. 즉, 도시된 바로는 대략 사각의 플레이트형상을 유지하는 하부대차(11)에 대응하여 설치 구성된 보호커버(50)를 보이고 있으나, 원형 등 하부대차(11) 형상에 관하여서는 크게 제한하지 않는다.

이때 보호커버(50)는 하부대차(11)에 결합되는 하단으로부터 상단으로 이어지며 경사면(51)을 구비하게 되는데, 바람직하게 이러한 경사면(51)은 그 기울기가 클수록 자동용접장치(10)의 인양 중 론지부재(2)와 발생되는 충격력을 효과적으로 슬립(slip)시킬 수 있는 것으로, 다축로봇(12)의 하단과 결합되는 상단을 최대한 높이 배치하는 것이 유리하다. 물론 도시된 바와 같이 로봇 하부케이싱(21)의 상면에 결합되는 다축로봇(12)과 피더 프레임용 레그(15)의 선회구동에 간섭이 발생되지 않을 정도의 최대 높이를 선정하도록 한다.

예컨대 본 발명에 따른 자동용접장치(10)에 설치되는 보호커버(50)는 전후 및 좌우커버들의 이루어질 수 있으며, 이때 좌우측에 배치되는 론지부재(20)와 대향함으로서 잦은 충돌이 발생되는 좌우커버는 보다 급격한 경사면(51)을 이루도록 하여, 충돌 시 슬립(slip)을 강제 유도하도록 하며, 이에 반해 보다 완만한 경사면(51)을 구비하는 전후커버의 경우 하부대차(11)의 전후방에 집중하여 배치되는 각종 센서장비를 보호하도록 함이 바람직하다.

또한, 이러한 보호커버(50)는 플레이트 형상된 하부대차(11)의 평탄한 상면을 커버함으로서, 작업 중, 하부대차(11)의 상면에 칩, 먼지 등의 이물질이 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 결국 이러한 이물질로부터 하부대차(11)에 설치 구성된 각종 센서의 오작동우려를 예방할 수 있고, 하부대차(11)에 설치된 고가의 각종 센서장비가 외부 간섭부재와의 충돌 시 파손되는 것을 예방할 수 있다.

아울러, 이한 보호커버(50)의 경사면(51)에는 자동용접장치(10)의 인양 중, 외부 간섭부재(2:론지부재)와의 충돌여부를 감지하는 충돌검출장치를 포함하여 설치 구성할 수 있다.

즉, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충돌검출장치를 구비하는 안전장 치를 갖는 자동용접장치의 부분 정면도를, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충돌검출장치의 구성을 보이는 부분 단면도를, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충돌검출장치의 작동상태도를 도시한 것으로, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 다른 보호커버(50)의 경사면(51)에는 그 둘레를 따라 다수개의 충돌검출장치(100)를 포함하여 구성하고 있다.

이러한 충돌검출장치(100)의 개수는 크게 제한하지 않으며, 충돌발생이 빈번하게 야기되는 지점 즉, 보호커버(50)의 경사면(51)이 비교적 완만하게 유지되는 위치에 보다 많은 개수를 설치 구성함이 바람직하다.

이때 다수개의 충돌검출장치(100)는 상호 독립적으로 구성되어, 1개소의 충돌검출장치(100)에서 충돌여부가 판단되면, 즉시 인양장비(9)를 통해 자동용접장치(10)의 인양을 중지하도록 한다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 충돌검출장치(100)는, 보호커버(50)의 상단에 고정되는 브라켓(101)과; 이 브라켓(101)에 힌지(102)결합되어, 보호커버(50)의 경사면(51)과 나란하게 연장되어 자유단인 하단이 보호커버(50)로부터 탄성 지지되는 접촉바(105)와; 상기 보호커버(50)의 경사면(51)에 설치되어, 대향하는 근접하는 접촉바(105)의 감지하는 근접센서(106)로 이루어진다.

즉, 자동용접장치(10)가 인양 중, 보호커버(50)의 둘레를 따라 배치된 접촉바(105)의 상면이 주위 간섭부재(2:론지부재)에 충돌되는 순간, 접촉바(105)는 힌지(102)를 중심으로 보호커버(50)의 경사면(51)을 향해 회동하며, 이때 회동하는 접촉바(105)의 하면에 근접하거나 접촉된 근접센서(106)는 충돌에 의한 ON신호를 인양장비(9)로 송출하여 인양장비(9)의 인양을 중지시키고 부저, 알람, 램프 등의 알림수단으로 주위 작업자에게 인지시키게 된다.

바람직하게 상기 접촉바(105)의 상면은, 주위 간섭부재(2:론지부재)와 직접적인 충돌이 발생되는 곳으로, 탄성재질의 쿠션부(105a)가 설치 구성되어도 무방하며, 상기 근접센서(106)를 향하는 그 하면에는 정밀한 센싱을 위해 별도의 센서데크(105b)가 설치 구성되어도 무방하다.

또한, 접촉바(105)의 하단을 탄성 지지하는 스프링(103)은 상기와 같이 충돌여부를 감지한 후, 자동용접장치(10)의 정확한 위치를 보정한 후에는 다시 접촉바(105)를 초기 위치로 회동시켜 이후 충돌여부를 판단하게 된다. 한편 이러한 스프링(103)은 외부 간섭부재(2:론지부재)와의 충돌 시 충격력을 약간이나마 감쇄시킬 수 있는 기능을 겸할 수 있는 것이다.

또한, 미설명 부호 '107'는 '가이드바'로서, 보호커버(50)에 형성된 가이드공을 관통하며 충돌에 의해 힌지(102)를 중심으로 회동하는 접촉바(105)의 정확한 회동운동을 가이드하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 선체 블록의 한 형태

도 2는 선체 블록 제작에 사용되는 자동용접장치의 일 예

도 3은 선체 블록 제작 중 자동용접장치의 작업형태를 보이는 예시도

도 4는 본 발명에 따른 보호커버가 구비된 자동용접장치의 측면 및 정면도

도 5는 본 발명에 따른 보호커버가 구비된 자동용접장치의 인양 작업을 보이는 작업상태도

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충돌검출장치를 구비하는 자동용접장치의 부분 정면도

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충돌검출장치의 구성을 보이는 부분 단면도

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충돌검출장치의 작동상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(9) : 인양장비 (10) : 자동용접장치

(11) : 하부대차 (12) : 다축로봇

(15) : 피더 프레임용 레그 (50) : 보호커버

(51) : 경사면 (100) : 충돌검출장치

(101) : 브라켓 (102) : 힌지

(103) : 스프링 (105) : 접촉바

(106) : 근접센서

Claims (3)

1. 하부대차와, 이 하부대차의 상부에 결합되는 다축로봇을 포함하며, 인양장비에 결속되어 다른 작업공간으로 인양 이동을 필요로 하는 자동용접장치에 있어서,

   상기 하부대차의 상부 둘레에는 인양 중 외부 간섭부재의 충돌여부를 감지하는 다수개의 충돌검출장치를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 충돌에 의한 파손방지용 안전장치를 갖는 자동용접장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 충돌검출장치는, 상기 하부대차의 가장자리 둘레에 하단이 결합되어, 다축로봇의 하단 가장자리 둘레를 향해 상부로 경사지며 연장된 보호커버의 경사면 둘레에 구비되는 것을 특징으로 하는 충돌에 의한 파손방지용 안전장치를 갖는 자동용접장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 충돌검출장치는, 보호커버의 상단에 고정되는 브라켓과;

   상기 브라켓에 힌지결합되어, 보호커버의 경사면과 나란하게 연장되어 자유단인 하단이 보호커버로부터 탄성 지지되는 접촉바; 및

   상기 보호커버의 경사면에 설치되어, 대향하게 이동하는 접촉바의 위치를 감지하는 근접센서; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 충돌에 의한 파손방지용 안전장 치를 갖는 자동용접장치.

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