KR20120097653A - 자동전자용접면 및 이를 위한 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 또는 절단 환경에서 발생되는 용접광의 조도 값에 따라서 보다 편리한 작업이 가능하도록 한 용접헬멧 및 그 제어방법을 제공하고자 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 작업자의 안면을 커버하는 헬멧몸체와, 상기 헬멧몸체 내부에 구비되어 작업자의 머리에 착탈되도록 하는 착탈부와, 상기 헬멧몸체의 전면에 구비되며 빛투과량이 조절가능하도록 구성된 카트리지와, 상기 헬멧몸체에 구비됨과 동시에 상기 카트리지와 전기적으로 연결되는 컨트롤부 및 상기 헬멧몸체에 구비됨과 동시에 상기 컨트롤부와 전기적으로 연결되는 복수 개의 광감지부를 포함하여 구성되는 용접헬멧을 제공한다.

Description

용접헬멧 및 이를 위한 제어방법{Welding helmat and Control method for the same}

본 발명은 용접헬멧에 관한 것으로서, 특히 용접 또는 절단 환경에서 발생되는 용접광을 차단하여 작업자의 눈을 안정적으로 보호하는 용접광 검출 눈부심 방지장치의 제어방법에 관한 것이다.

종래 기술에서는 용접 또는 절단 토치로부터 발생되는 광을 조절하기 위하여 작업자의 두부에 착용되는 용접광 검출 눈부심 방지장치를 사용한다.

도 1은 종래의 눈부심 방지장치를 구비한 보호 마스크의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 눈부심 방지장치(2)가 전면부에 구비된 보호 마스크(1)는, 눈부심 방지장치(2)에 포함되는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)인 눈부심 방지 플레이트(5)를 통하여 작업자의 눈으로 인가되는 광의 조도를 감소시키게 된다.

즉, 눈부심 방지장치(2)의 전면부에 구비되는 포토 다이오드 등의 광 감지센서(4)가 상기 용접 및 절단 토치에서 발생되는 광을 감지하고, 이에 따라서 눈부심 방지장치(2)에 내재되는 제어회로가 눈부심 방지 플레이트(5)를 통과되는 광의 조도가 감소되도록 액정표시장치를 어둡게 제어함으로써 보호 마스크(1)를 쓰고 있는 작업자의 눈을 보호하게 된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 용접광 검출 눈부심 방지장치는, 작업시작 시에 작업자는 필이 전원을 온(on)시킨 후 용접을 실행하며, 이때 전원을 온(on)시킨 후 용접광의 유무에 의해서 일정한 시간이 흐르면 전원이 자동오프(AUTO OFF)되어 이를 인식하지 못하고 작업을 수행할 경우 용접광의 강한 빛에 노출될 수 있는 상황이 발생한다.

따라서, 작업자는 상기와 같이 장치가 오프된 상황을 인지하지 않고 용접을 실행할 경우 용접광에 직접 노출되어 눈에 많은 피로감과 눈에 의한 질환이 발생되는 작업상의 산업재해가 늘어나는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점 및 제결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 작업의 종류에 따라서 카트리지의 빛 투과율을 조절함으로써 작업자기 최적 환경에서 작업이 가능하도록 한 것이다.

또한, 본 발명은 광감지부의 오작동 시 즉시로 이를 알 수 있도록 하여, 카트리지의 오작동으로 인한 작업자의 눈에 무리가 오는 것을 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 작업자의 안면을 커버하는 헬멧몸체와, 상기 헬멧몸체 내부에 구비되어 작업자의 머리에 착탈되도록 하는 착탈부와, 상기 헬멧몸체의 전면에 구비되며 빛투과량이 조절가능하도록 구성된 카트리지와, 상기 헬멧몸체에 구비됨과 동시에 상기 카트리지와 전기적으로 연결되는 컨트롤부 및 상기 헬멧몸체에 구비됨과 동시에 상기 컨트롤부와 전기적으로 연결되는 복수 개의 광감지부를 포함하여 구성되는 용접헬멧을 제공한다.

여기서, 상기 컨트롤부는 작업선택버튼과, 농도표시부 및 농도조절부를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 컨트롤부는 터치스크린 방식으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 착탈부는 작업자의 머리를 감싸도록 함과 동시에 상기 헬멧몸체가 회전 가능하게 결합되는 착탈용밴딩부 및 상기 착탈용밴딩부의 전방부 길이방향을 따라 구비되며 작업자의 머리에 탄성적으로 결합되도록 하는 탄성부를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 광감지부를 이용 주위 빛의 조도 값을 측정하는 단계 및 상기 측정된 조도 값에 따라 상기 바인더의 광투과율을 조정하는 단계를 포함하여 구성되는 용접헬멧 제어방법을 제공한다.

여기서, 상기 복수 개의 광감지부 중 제1광감지부를 이용 빛의 조도를 감지하는 단계와, 상기 복수 개의 광감지부 중 제2광감지부를 이용 빛의 조도를 감지하는 단계 및 상기 제1광감지부를 통한 조도 값과 상기 제2광감지부를 통한 조도 값을 비교하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1광감지부를 통한 조도 값과 상기 제2광감지부를 통한 조도 값을 비교한 값이 일정 오차 값 이상인 경우 오작동 신호를 알려주는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제어부에 상기 카트리지의 차광도 및 감도 값을 기 설정하는 단계 및 용접작업이 개시되는 경우 상기 기 설정된 차광도 및 감도 값으로 상기 카트리지가 작동하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 작업이 종료된 후 일정 시간이 지나면 상기 카트리지가 off되도록 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명 용접헬멧 및 이를 이용한 제어방법의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면 헬멧을 착용 시 착탈동작이 용이하게 됨은 물론 작업자의 머리에 착용 시 편안함을 줄 수 있도록 하는 효과를 가져온다.

둘째, 본 발명에 의하면 카트리지의 농도를 작업 상황 및 주위 밝기 정도에 따라서 작업에 최적의 농도를 즉 적절한 빛투과율이 형성되도록 함으로써 안전하고도 편리한 용접 작업이 가능하게 된다.

셋째, 본 발명에 의하면 이중의 조도 값 감지단계를 통하여 카트리지의 농도를 조절함은 물론 일정 상황에서는 농도 조절 자체가 작동하지 않고 오작동 신호를 알려주도록 함으로써 안정적인 작업환경을 유지할 수 있게 된다.

넷째, 본 발명에 따르면 초기 용접작업 개시 시에 카트리지가 일반적인 용접 작업에 적용 가능한 정도의 농도 값으로 설정되도록 하여, 작업자가 용접작업을 일단 개시한 후 최적의 농도 값을 이루도록 차후에 조절할 수 있도록 함으로써, 최초 용접작업 개시동작 및 조절동작이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

도 1은 종래 용접핼멧의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 용접헬멧의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 카트리지 및 컨트롤부의 외관을 개략적으로 나타낸 평면도;
도 4는 본 발명에 따른 착탈부의 구성을 나타낸 사시도;
도 5는 본 발명 용접헬멧을 구성하는 주요 구성요소간의 연결관계를 나타낸 블록도; 및
도 6은 본 발명 용접헬멧의 작동과정을 나타낸 흐름도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이하 설명되는 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 이하 설명에서는 구성 및 기능이 거의 동일하여 동일하게 취급될 수 있는 요소는 동일한 참조번호로 특정될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 용접헬멧의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 카트리지 및 컨트롤부의 외관을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용접헬멧(100)은 헬멧몸체(160), 착탈부(180), 카트리지(150) 및 광감지부(140)를 포함하여 구성되는 메인작동부(110)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 헬멧몸체(160)는 본 발명 용접헬멧(100)의 외관을 구성하는 것으로써 일측이 작업자의 안면을 커버하여 용접불꽃으로부터 보호할 수 있도록 구성되며, 타측은 개방된 상태를 이룬다. 또한, 상기 헬멧몸체(160)의 전면에는 사각형의 개구부(미도시)가 구비되며, 상기 개구부에 상기 카트리지(150)가 결합되어 개구부를 은폐하도록 구성된다.

상기 카트리지(150)는 소정의 액정유닛이 적용되는 것으로서, 이는 이미 종래 기술에서 설명한 바와 같이 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 헬멧몸체(160)에는 작업환경을 선택하거나 상기 카트리지(150)의 농도 조절을 위한 컨트롤부(175)가 구비됨과 동시에 상기 컨트롤부(175)와 전기적으로 연결되는 복수 개의 광감지부(140,141,142)가 설치된다.

이때, 상기 카트리지(150) 및 상기 컨트롤부(175)가 전기적으로 연결되도록 구성됨과 동시에 하나의 결합체를 이루어 개구부에의 결합이 용이하여 지도록 별도의 메인패널몸체(120)를 구비한 후, 상기 메인페널몸체(120)에 상기 카트리지(150)와 컨트롤부(175)가 결합된 상태를 이루도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 컨트롤부(175)는 다수 개의 작업선택버튼(172)과 작업상태나 카트리지 등의 농도를 작업자가 조작할 수 있도록 하는 농도조절부(171)와 농도 등의 표시를 시각적으로 쉽게 인식하도록 하는 농도표시부(173)를 포함하여 구성된다.

상기 컨트롤부(175)는 터치스크린 방식으로 구성되도록 함으로써 상기 헬멧몸체(160)의 내부 공간을 최대화할 수 있도록 함은 물론 상기 카트리지(150)의 농도 등이 그래프 형태와 같이 표시되도록 함으로써 작업자가 작업 중에도 시각적으로 쉽게 파악할 수 있도록 구성된다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 착탈부(180)는 본 발명 용접헬멧(100)이 작업자의 머리에 착탈 가능하게 하는 역할을 하는 것으로써, 상기 헬멧몸체(160) 내측에 설치된다.

한편, 상기 착탈부(180)는 작업자의 머리를 감싸도록 함과 동시에 작업자가 상기 착탈부를 이용 머리에 착용한 상태에서 상기 헬멧몸체(160)만이 회전 가능하게 결합되도록 하는 착탈용밴딩부(181) 및 상기 착탈용밴딩부(181)의 전방부 길이방향을 따라 구비되며 작업자의 머리에 탄성적으로 결합되도록 하는 탄성편(183)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 착탈용밴딩부(181)에는 또한 작업자의 머리 상측부에 지지되도록 하는 보조착탈용밴딩부(182)가 구비된다.

상기 탄성편(183)은 대략 "∏" 형태로 구성되되, 양측으로 절곡된 절곡편(184)이 구비된다. 그리고, 상기 탄성편(183)은 상기 착탈용밴딩부(181)에 중앙부를 가압 시 탄성적으로 휘어졌다가 원위치로 반복됨이 가능하도록 구성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 착탈용밴딩부(181)의 길이방향을 따라서는 소정의 체결홈(185)이 구비되며, 상기 탄성편(183)의 양단에는 상기 절곡편(184)이 다시 상기 착탈용밴딩부(181)의 길이방향에 대략 평행하도록 끝단부가 절곡되게 형성되어, 상기 절곡편(184)의 끝단부가 상기 체결홈(185)에 끼워져 탄성편(183)이 상기 착탈용밴딩부(181)로부터 이탈되지 않도록 한다.

이와 같이 구성되어 상기 착탈용밴딩부(181)를 머리에 착용 시 상기 탄성편(183)이 휘어져 착탈용밴딩부(181)에 탄성이 작용된 상태로 가압/눌러진 형태를 이루게 되며, 결국 작업자의 머리를 소정 탄성력을 지닌 상태로 압착하게 된다.

한편, 상기 헬멧몸체(160)의 외부에는 태양광발전패널(130)이 구비되되, 상기 태양광발전패널(130)은 상기 컨트롤부(175)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명 용접헬멧(100)은 제어부(190)가 구비되되, 상기 제어부(190)와 카트리지(150) 및 복수 개의 광센서(141,142)가 서로 전기적으로 연결된 구성을 이루게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 용접헬멧의 제어방법 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 용접헬멧(1)은 상기 제어부(190)에 미리 카트리지가 소정 농도를 유지하도록 기 설정된다.

즉, 미리 카트리지(150)의 농도가 일반적인 용접 작업 시에 필요한 최적의 위치에 오도록 하는 것이다.

여기서, 상기 카트리지(150)의 농도는 다시 차광도(빛의 차폐 정도) 및 감도(카트리지 외부 물체의 형상 파악 정도)로 나누어 지는데, 결국 상기 차광도 및 감도가 가장 많은 용접작업이 시행되는 그라인드 작업 시에 최적의 설정 값에 위치되도록 한 것이다.

예를 들어, 본 발명에 따른 용접헬멧에 있어서 카트리지(150)의 차광도 값이 1~18단계로 나뉘어 조절되고, 감도가 1~15단계로 나뉘어 조절 가능하다고 할 때, 일반적인 그라인드 작업 시 최적 차광도 값이 9단계, 감도 값이 7단계에서 형성되는 경우 미리 카트리지의 최초 농도 값 즉 차광도 값이 9단계, 감도 값이 7단계에 위치된 상태를 유지하도록 설정하는 것이다.

그리고, 헬멧을 착용 용접작업을 개시하는 경우에 자동적으로 상기 차광도 값 및 감도 값으로 작업이 개시되도록 한다.

한편, 작업자는 초기 카트리지의 차광도 값 및 감도 값이 작업에 용이하지 않은 경우에는 별도의 작업선택버튼을 이용하여 차광도 값 및 감도 값을 해당 작업에 적당한 단계를 형성하도록 조절할 수 있게 된다.

그리고, 작업이 종료된 후에는 별도의 조작 없이 일정 시간이 지난 후에는 카트리지가 자동적으로 off되도록 함으로써, 별도로 상기 카트리지(150) 등과 전기적으로 연결된 밧데리(미도시)가 방전 되는 것을 방지하도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 예를 그대로 이용하여 설명하면, 차후에 다시 작업을 개시하는 경우에는 자동적으로 상기 카트리지(150)가 그라인드 작업 시 최적 농도를 이루는 차광도 값이 9단계, 감도 값이 7단계에 위치된 상태로 다시 작업이 개시된다.

이와 같이 하는 경우 작업자는 미리 작업의 불꽃을 확인한 후, 상기카트리지를 적절한 위치로 농도 조절을 하여 용접이 가능하게 되어 작업이 훨씬 수월해 지게 된다.

특히, 일정한 농도 및 감도를 가진 카트리지를 제공하므로, 카트리지를 통한 용접 작업 등을 시행하는 물체의 식별작업이 용이하여 지게 된다.

한편, 본 발명에 따른 용접헬멧은, 작업자가 상기 컨트롤패널(175)의 작업선택버튼을 이용 작업환경을 선택하여 카트리지의 농도가 조절되도록 제어할 수도 있다.

즉, 일반 용접작업, 그라인드 용접작업, 또는 절단 시 용접작업은 모두 각각의 작업에 따라서 불꽃의 크기 및 밝기가 달라지는데, 미리 각각의 작업에 맞는 농도로 변하도록 작업선택버튼마다 농도값을 설정하여 놓은 후, 이에 따라 작업자가 버튼을 누를 시 상기 카트리지의 농도가 일정 수준으로 미리 유지되도록 하는 것이다.

다음으로는, 전원을 온(on)하는 경우 상기 광감지부(140)를 이용 주위 빛의 조도 값을 측정하는 단계를 거치게 된다.

이때, 본 발명에 의하면 상기 복수 개의 광감지부(140) 중 제1광감지부(141)를 이용 빛의 조도를 감지하도록 하고, 상기 복수 개의 광감지부 중 제2광감지부(142)를 이용 빛의 조도 값을 감지하도록 한다(S10, S20). 즉, 이중으로 빛의 조도 값을 감지하도록 하는 것이다.

그리고, 상기 제1광감지부(141)를 통한 조도 값과 상기 제2광감지부(142)를 통한 조도 값을 비교하는 단계를 거치도록 한다(S30).

다음으로, 상기 측정된 조도 값 및 상기 제1광감지부(141)를 통한 조도 값과 상기 제2광감지부(142)를 통한 조도 값이 일정 수준의 오차범위 내에 있는 경우에는 상기 바인더(150)의 농도 즉 광투과율이 조절되도록 한다(S40).

한편, 상기 제1광감지부(141)를 통한 조도 값과 상기 제2광감지부(142)를 통한 조도 값을 비교한 값이 일정 오차 값 이상인 경우에는 오작동 신호를 알려주는 단계를 더 포함하여 구성됨이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명 용접헬멧 및 이를 이용한 제어방법에 의하면 헬멧을 착용 시 착탈동작이 용이하게 되는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명에 의하면, 작업 개시 시에 외부 사물 형상 파악은 가능하면서도 갑작스러운 불빛에도 사용자의 눈을 보호할 수 있을 정도의 농도를 이루도록 카트리지가 설정되어 있으므로, 최초 작업 개시 동작을 안정적으로 할 수 있게 된다.

나아가, 본 발명에 의하면 이중의 조도 값 감지를 통하여 카트리지의 농도를 조절함은 물론 일정 상황에서는 농도 조절 자체가 작동하지 않고 오작동 신호를 알려주도록 함으로써 안정적인 작업환경을 유지할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 경우는 광감지부가 고장이 난 경우에 이를 즉시 파악할 수 있도록 함으로써 이중의 안전한 작업환경을 유지할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

예를 들어, 초기 용접작업이 개시 시나, 농도 값이 변경되는 경우에는 차광도 값과 감도 값을 나타내는 농도표시부 등이 일정 시간 동안 깜박여서 작업자가 어떤 농도 값으로 작업이 진행되는지를 인식하여 주도록 할 수도 있다. 이 경우 깜박이는 시간은 5초 정도로 이루어짐이 바람직하다.

100: 용접헬멧 110: 메인작동부
120: 메인패널몸체 130: 태양광발전패널
140: 광감지부 141: 제1광감지부
142: 제2광감지부 150: 카트리지
160: 헬멧몸체 171: 농도조절부
172: 작업선택버튼 173: 농도표시부
175: 컨트롤패널 180: 착탈부
181: 가이드밴드 182: 상측가이드밴드
183: 탄성편 184: 절곡부
190: 제어부

Claims (9)

1. 작업자의 안면을 커버하는 헬멧몸체;
   상기 헬멧몸체 내부에 구비되어 작업자의 머리에 착탈되도록 하는 착탈부;
   상기 헬멧몸체의 전면에 구비되며 빛투과량이 조절가능하도록 구성된 카트리지;
   상기 헬멧몸체에 구비됨과 동시에 상기 카트리지와 전기적으로 연결되는 컨트롤부; 및
   상기 헬멧몸체에 구비됨과 동시에 상기 컨트롤부와 전기적으로 연결되는 복수 개의 광감지부;
   를 포함하여 구성되는 용접헬멧.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤부는,
   작업선택버튼;
   농도표시부; 및
   농도조절부;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접헬멧.
3. 제2항에 있어서,
   상기 컨트롤부는,
   터치스크린 방식으로 구성된 것을 특징으로 하는 용접헬멧.
4. 제1항에 있어서,
   상기 착탈부는,
   작업자의 머리를 감싸도록 함과 동시에 상기 헬멧몸체가 회전 가능하게 결합되는 착탈용밴딩부; 및
   상기 착탈용밴딩부의 전방부 길이방향을 따라 구비되며 작업자의 머리에 탄성적으로 결합되도록 하는 탄성편;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접헬멧.
5. 제1항 내지 제4항에 구성된 용접헬멧을 제어하는 방법에 있어서,
   상기 광감지부를 이용 주위 빛의 조도 값을 측정하는 단계; 및
   상기 측정된 조도 값에 따라 상기 바인더의 광투과율을 조정하는 단계;
   를 포함하여 구성되는 용접헬멧 제어방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 복수 개의 광감지부 중 제1광감지부를 이용 빛의 조도를 감지하는 단계;
   상기 복수 개의 광감지부 중 제2광감지부를 이용 빛의 조도를 감지하는 단계; 및
   상기 제1광감지부를 통한 조도 값과 상기 제2광감지부를 통한 조도 값을 비교하는 단계;
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접헬멧 제어방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1광감지부를 통한 조도 값과 상기 제2광감지부를 통한 조도 값을 비교한 값이 일정 오차 값 이상인 경우 오작동 신호를 알려주는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접헬멧 제어방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제어부에 상기 카트리지의 차광도 및 감도 값을 기 설정하는 단계; 및
   용접작업이 개시되는 경우 상기 기 설정된 차광도 및 감도 값으로 상기 카트리지가 작동하는 단계;
   를 포함하여 구성되는 용접헬멧 제어방법.
9. 제8항에 있어서,
   작업이 종료된 후 일정 시간이 지나면 상기 카트리지가 off되도록 하는 것을 특징으로 하는 용접헬멧 제어방법.

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