KR20130007842A

KR20130007842A - 용접비드의 그라인딩장치 및 그라인딩방법

Info

Publication number: KR20130007842A
Application number: KR1020110068427A
Authority: KR
Inventors: 박병덕; 한승철
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-21

Abstract

대형 선박이나 철구조물의 용접작업시 용접면에 형성된 비드부분을 자동으로 제거할 수 있는 용접비드의 그라인딩장치 및 그라인딩방법이 소개된다. 이 중에서 용접비드의 그라인딩장치는 주행을 위한 구동력을 제공하는 구동모터와 구동모터의 구동력에 의해 자성플레이트를 이동하는 자석바퀴가 구비된 구동본체와, 구동본체의 전방부에 설치되어 철판 용접부위의 비드를 감지하는 측정카메라와, 비드를 그라인딩하기 위해 구동본체의 후방부에 설치되는 그라인더유닛과, 측정카메라를 통해 감지된 비드 데이터로부터 비드의 위치 및 높이를 계산하여 그라인더유닛을 작동시키기 위한 작동신호를 인가하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.

Description

용접비드의 그라인딩장치 및 그라인딩방법{APPARATUS FOR WELDING BEAD GRINDING AND METHOD THEREOF}

본 발명은 용접비드의 그라인딩장치 및 그라인딩방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 선박이나 철구조물의 용접작업시 용접면에 형성된 비드를 자동으로 제거하는 용접비드의 그라인딩장치 및 그라인딩방법에 관한 것이다.

일반적으로 그라인딩 작업은 디스크의 입자로 공작물의 표면을 연삭하고 그 면을 평활하게 정밀 다듬질하는 작업으로, 대부분 작업자의 경험과 기술에 의한 수작업으로 이루어진다.

그런데 종래 그라인딩 작업의 경우, 작업도중 발생하는 불꽃이나 분진이 작업자의 건강에 매우 좋지 않은 영향을 끼치고, 작업 자체가 매우 단순한 반복 작업으로 이루어지므로, 작업자가 쉽게 피곤하게 되어 작업 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

특히, 선박이나 대형 철구조물에 형성된 용접면의 비드를 그라인딩하는 경우, 작업자가 넓은 면적의 용접면에서 비드를 일일이 제거하는 작업하기 때문에, 많은 작업시간이 소요되고, 그라인딩 작업이 주로 높은 위치에서 이루어지므로, 안전사고의 위험이 발생되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 철판 용접면의 비드를 자동으로 그라인딩할 수 있는 용접비드의 그라인딩장치 및 그라인딩방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩장치는, 구동본체, 측정카메라, 그라인더유닛 및 컨트롤러를 포함하고, 구동본체는 주행을 위한 구동력을 제공하는 구동모터와 상기 구동모터의 구동력에 의해 자성플레이트를 이동하는 자석바퀴가 구비되고, 측정카메라는 상기 구동본체의 전방부에 설치되어 철판 용접부위의 비드를 감지하고, 그라인더유닛은 상기 비드를 그라인딩하기 위해 상기 구동본체의 후방부에 설치되고, 컨트롤러는 상기 측정카메라를 통해 감지된 비드 데이터로부터 비드의 위치 및 높이를 계산하여 상기 그라인더유닛을 작동시키기 위한 작동신호를 인가한다.

바람직하게, 상기 그라인더유닛은 상기 구동본체의 후방부에 링크 연결되어 상기 컨트롤러의 작동신호에 따라 상기 비드에 근접하게 이동하는 그라인더암과, 상기 그라인더암의 선단에 고정되는 그라인더모터와, 작동로드를 매개로 상기 그라인더모터에 구동연결되어 상기 비드를 그라인딩하는 그라인더날을 포함한다.

바람직하게, 상기 자석바퀴는 구동축을 매개로 상기 구동본체에 회동 가능하게 연결되는 구동휠과, 상기 자성플레이트에 대한 자석바퀴의 부착을 위해 상기 구동휠에 장착되는 영구자석과, 상기 자성플레이트에 대한 자석바퀴의 분리를 위해 상기 영구자석에 인접하게 배치되는 전자석을 포함한다.

바람직하게, 상기 그라인더유닛에는 상기 비드에 대한 정확한 위치를 측정하고 측정된 위치데이터를 상기 컨트롤러에 제공하는 비드 위치센서와, 상기 그라인더날을 통해 그라인딩된 비드의 상태를 검사하고 검사된 상태데이터를 상기 컨트롤러에 제공하는 비드높이 측정 레이저센서가 더 마련된다.

바람직하게, 상기 컨트롤러는 상기 비드높이 측정 레이저센서의 상태데이터를 통해 그라인딩된 비드 상태를 판단하여 비드의 높이가 일정 범위를 벗어나면, 상기 구동본체를 후진시켜 그라인더유닛을 재작동시키는 작동신호를 인가한다.

본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩방법은, 자성플레이트에 부착된 그라인딩장치를 전진시키면서 자성플레이트에 용접된 비드를 스캔하는 단계와, 스캔된 비드의 위치 및 높이를 계산하는 단계와, 상기 비드의 높이가 일정 범위 이상이면, 상기 스캔된 비드를 그라인딩하는 단계와, 상기 그라인딩된 비드 상태를 판단하여 그라인딩된 비드의 높이가 일정 범위 이상인 상태가 유지되면, 상기 그라인딩장치를 후진시키는 단계와, 후진된 그라인딩장치를 다시 전진시키면서 스캔된 비드를 반복하여 그라인딩하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 그라인딩장치의 자기방향과 반대방향으로 자속을 제공하여 그라인딩장치를 상기 자성플레이트로부터 분리하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.

첫째, 본 발명은 선박이나 대형 철구조물과 같이 작업 환경이 열악한 현장에서, 용접면의 비드에 대한 그라인딩 작업이 자동화되어 이루어짐으로써, 비드의 그라인딩 작업시 작업 생산성이 향상되는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 그라인딩장치를 통해 높은 위치에서도 그라인딩 작업이 가능하므로, 안전사고의 위험을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩장치를 도시한 설치 상태도.
도 2a는 전류 비인가시 본 발명에 따른 자석바퀴의 자속 흐름을 도시한 상태도.
도 2b는 전류 인가시 본 발명에 따른 자석바퀴의 자속 흐름을 도시한 상태도.
도 3은 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩장치를 도시한 배면도.
도 4는 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩장치를 도시한 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩방법의 블록도.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 그라인딩장치의 설치 상태를 나타낸 도면이고, 도 2a는 전류 비인가시 본 발명에 따른 자석바퀴의 자속 흐름을 나타낸 도면이고, 도 2b는 전류 인가시 본 발명에 따른 자석바퀴의 자속 흐름을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩장치의 배면을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 그라인딩장치는, 구동본체(100), 측정카메라(200), 그라인더유닛(300) 및 컨트롤러(400)를 포함하는 구성으로, 대형 선박이나 철구조물의 철판에 부착된 상태에서 용접작업시 발생된 용접면의 비드(510)가 효과적으로 그라인딩되도록 한다.

구체적으로, 그라인딩장치의 구동본체(100)는, 자력을 이용하여 선박이나 철구조물의 철판에 부착된 상태로, 용접면에 형성된 비드(510)를 따라 이동이 가능하도록 구성되는데, 바람직하게, 구동본체(100)에는 구동모터(110)와, 구동축(224)을 매개로 구동모터(110)에 구동연결되는 자석바퀴(120)가 구비된다.

따라서, 구동본체(100)가 대형 선박이나 철구조물의 철판에 같은 자성플레이트(500)에 부착된 상태에서, 구동모터(110)의 작동에 의해 구동력이 자석바퀴(120)에 전달되면, 자석바퀴(120)는 철판의 비드(510)를 따라 이동할 수 있다.

여기서, 자석바퀴(120)는 구동축(224)을 매개로 구동본체(100)에 구동 연결되는 구동휠(121)과, 구동휠(121)에 장착되는 영구자석(122)과, 영구자석(122)에 인접하게 배치되는 전자석(123)으로 구성되며, 전자석(123)에는 전류 인가시 영구자석(122)의 자기방향과 반대방향으로 자속이 형성된다.

이로써, 그라인딩 작업시에는 영구자석(122)의 자력에 의해 구동본체(100)를 철판에 용이하게 부착할 수 있으며, 그라인딩 작업의 완료시에는 전류 인가를 통해 영구자석(122)의 자력을 약화시켜 구동본체(100)를 철판으로부터 용이하게 분리할 수 있다. 이는 도 2a와 도 2b를 통해 확인할 수 있다.

예컨대, 본 실시예의 도 2a는 전자석(123)에 전류를 인가하지 않을 경우를 나타낸 것으로, 이때, 자석바퀴(120)의 부착력은 237N을 나타내었으며, 도 2b는 1000(A/T)의 전류를 인가한 경우를 나타낸 것으로, 이때, 자석바퀴(120)의 부착력은 200N 이하로 감소하여 철판으로부터 탈착이 이루어짐을 나타내었다.

도 4는 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩장치의 측면을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 구동본체(100)의 전방부에는 철판 용접부위의 비드(510)를 감지하기 위한 측정카메라(200)가 마련된다. 이 측정카메라(200)는 구동본체(100)의 이동 경로 상에 위치한 비드(510)를 감지하며, 감지된 비드(510)에 대한 비드(510) 데이터는 컨트롤러(400)로 인가된다.

구동본체(100)의 후방부에는 용접부위의 비드(510)를 제거하는 그라인더유닛(300)이 구비된다. 이 그라인더유닛(300)은 컨트롤러(400)로부터 작동신호를 인가받아 비드(510)를 그라인딩하는 부분으로, 그라인더암(310), 그라인더모터(320) 및 그라인더날(330)로 구성된다.

여기서, 그라인더유닛(300)의 그라인더암(310)은 작동실린더(미도시)에 구동 연결되어 구동본체(100)의 후방부에 링크 연결되는 구조로, 컨트롤러(400)의 작동신호에 따라 그라인더모터(320) 및 그라인더날(330)을 비드(510)에 최대한 근접하게 이동시킨다. 그리고 그라인더모터(320)는 그라인더암(310)의 선단에 고정되어 그라인더날(330)에 회전력을 전달하고, 그라인더날(330)은 작동로드를 매개로 그라인더모터(320)에 구동연결되어 비드(510)를 그라인딩한다.

이 그라인더유닛(300)에는 비드 위치센서(210)와 비드높이 측정 레이저센서(220)가 각각 설치될 수 있다. 비드 위치센서(210)는 비드(510)에 대한 정확한 위치를 측정하는 위치센서로, 측정된 위치데이터를 컨트롤러(400)에 제공하여, 비드(510)에 대한 그라인더날(330)의 정밀한 제어가 가능하도록 한다. 그리고 비드높이 측정 레이저센서(220)는 그라인더날(330)을 통해 그라인딩된 비드(510)의 상태를 검사하는 레이저센서로, 검사된 상태데이터를 컨트롤러(400)에 제공하여, 비드(510)에 대한 그라인더날(330)의 그라인딩 작업이 반복하여 이루어질 수 있도록 한다.

컨트롤러(400)는 상술한 측정카메라(200), 그라인더유닛(300), 비드 위치센서(210) 및 비드높이 측정 레이저센서(220)를 제어하기 위한 것으로, 먼저, 측정카메라(200)로부터 비드 데이터를 인가받아 용접면의 비드(510)에 대한 위치 및 높이를 계산하며, 비드(510)의 높이가 일정 범위 이상인 것으로 판단되면, 계산된 비드(510)의 위치 및 높이에 맞추어 그라인더암(310)을 이동시키기 위한 작동신호를 그라인더유닛(300)에 인가한다. 이때, 컨트롤러(400)는 비드 위치센서(210)로부터 비드(510)의 정확한 위치에 대한 데이터를 인가받아 그라인더암(310)을 정밀하게 제어하면서 그라인더날(330)을 작동시켜 비드(510)가 그라인딩되도록 한다.

그리고 컨트롤러(400)는 비드 높이를 측정하는 비드높이 측정 레이저센서(220)의 상태데이터를 통해 그라인딩된 비드(510)의 상태를 판단하게 되는데, 이때, 비드(510)의 높이가 일정 범위를 벗어나면, 비드(510)에 대한 재 그라인딩 작업이 필요한 것으로 판단하여, 구동본체(100)를 후진시킨 후 그라인더유닛(300)을 재작동시키는 작동신호를 인가한다.

도 5는 본 발명에 따른 그라인딩방법의 블록도를 나타낸 도면이다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용접비드의 그라인딩방법은, 먼저, 자성플레이트(500)에 부착된 그라인딩장치의 구동모터(110)에 작동신호를 인가하여 그라인딩장치가 전진되도록 한다. 이때, 측정카메라(200)에서는 용접면의 비드(510)에 대한 스캔이 이루어진다.

용접면의 비드(510)에 대한 스캔 작업이 이루어지면, 스캔된 비드(510)의 위치 및 높이를 계산하게 된다. 이때, 비드(510)의 높이가 일정 범위 이상인 것으로 판단되면, 계산된 비드(510)의 위치 및 높이에 맞추어 그라인더암(310)이 이동되며, 그라인더날(330)을 통한 비드(510)의 1차 그라인딩 작업이 이루어진다.

1차 그라인딩된 비드(510) 상태를 판단하여 그라인딩된 비드(510)의 높이가 일정 범위 이상인 상태가 유지되면, 그라인딩장치를 후진시켜 2차 그라인딩 작업을 준비한다. 이 2차 그라인딩은 상술한 과정을 반복하여 비드(510)에 대한 그라인딩 작업을 재 실시한다.

이후, 비드(510)에 대한 그라인딩 작업이 완료되면, 자석바퀴(120)내 영구자석(122)의 자기방향과 반대방향으로 자속을 제공하여 그라인딩장치를 자성플레이트(500)로부터 분리한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 선박이나 대형 철구조물에 형성된 비드에 대해, 자동화된 그라인딩 작업을 구현함으로써, 그라인딩 작업에 대한 작업 생산성을 향상시키고, 높은 위치에서 발생되는 안전사고의 위험을 미연에 방지할 수 있다는 장점을 갖는다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 :구동본체 110 :구동모터
120 :자석바퀴 200 :측정카메라
210 :비드 위치센서 220 :비드높이 측정 레이저센서
300 :그라인더유닛 310 :그라인더암
320 :그라인더모터 330 :그라인더날
400 :컨트롤러

Claims

주행을 위한 구동력을 제공하는 구동모터와 상기 구동모터의 구동력에 의해 자성플레이트를 이동하는 자석바퀴가 구비된 구동본체;
상기 구동본체의 전방부에 설치되어 철판 용접부위의 비드를 감지하는 측정카메라;
상기 비드를 그라인딩하기 위해 상기 구동본체의 후방부에 설치되는 그라인더유닛; 및
상기 측정카메라를 통해 감지된 비드 데이터로부터 비드의 위치 및 높이를 계산하여 상기 그라인더유닛을 작동시키기 위한 작동신호를 인가하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드의 그라인딩장치.
청구항 1에 있어서,
상기 그라인더유닛은 상기 구동본체의 후방부에 링크 연결되어 상기 컨트롤러의 작동신호에 따라 상기 비드에 근접하게 이동하는 그라인더암과, 상기 그라인더암의 선단에 고정되는 그라인더모터와, 작동로드를 매개로 상기 그라인더모터에 구동연결되어 상기 비드를 그라인딩하는 그라인더날을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드의 그라인딩장치.
청구항 1에 있어서,
상기 자석바퀴는 구동축을 매개로 상기 구동본체에 회동 가능하게 연결되는 구동휠과, 상기 자성플레이트에 대한 자석바퀴의 부착을 위해 상기 구동휠에 장착되는 영구자석과, 상기 자성플레이트에 대한 자석바퀴의 분리를 위해 상기 영구자석에 인접하게 배치되는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드의 그라인딩장치.
청구항 2에 있어서,
상기 그라인더유닛에는 상기 비드에 대한 정확한 위치를 측정하고 측정된 위치데이터를 상기 컨트롤러에 제공하는 비드 위치센서와, 상기 그라인더날을 통해 그라인딩된 비드의 상태를 검사하고 검사된 상태데이터를 상기 컨트롤러에 제공하는 비드높이 측정 레이저센서가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 용접비드의 그라인딩장치.
청구항 4에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 비드높이 측정 레이저센서의 상태데이터를 통해 그라인딩된 비드 상태를 판단하여 비드의 높이가 일정 범위를 벗어나면, 상기 구동본체를 후진시켜 그라인더유닛을 재작동시키는 작동신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 용접비드의 그라인딩장치.
자성플레이트에 부착된 그라인딩장치를 전진시키면서 자성플레이트에 용접된 비드를 스캔하는 단계;
스캔된 비드의 위치 및 높이를 계산하는 단계;
상기 비드의 높이가 일정 범위 이상이면, 상기 스캔된 비드를 그라인딩하는 단계;
상기 그라인딩된 비드 상태를 판단하여 그라인딩된 비드의 높이가 일정 범위 이상인 상태가 유지되면, 상기 그라인딩장치를 후진시키는 단계; 및
후진된 그라인딩장치를 다시 전진시키면서 스캔된 비드를 재 그라인딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드의 그라인딩방법.
청구항 6에 있어서,
상기 그라인딩장치의 자기방향과 반대방향으로 자속을 제공하여 그라인딩장치를 상기 자성플레이트로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접비드의 그라인딩방법.