KR20140040965A - Small scale portable welding robot apparatus - Google Patents

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KR20140040965A
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박주이
김정민
김수호
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an apparatus connected to a welding machine (15) and welding multiple welded targets (12) fixed and scattered on a floor, wherein the apparatus comprises: a cart (20) having driving wheels (21) and a wire feeder (26); a welding robot (30) installed on the front side on the cart (20) and having a welding torch (32); and a control unit (40) installed on the cart (20), having a robot controller (41) and a robot manipulator (43), and connected to the welding machine (15) by a single cable (36). Therefore, the apparatus with simple structure and wiring state allows welding to be performed in various postures while moving in a site in which welding using a robot is difficult because members to be welded are fixed on the floor or are scattered around.

Description

이동식 소형 용접로봇 장치{Small scale portable welding robot apparatus}[0001] The present invention relates to a small scale portable welding robot apparatus,

본 발명은 이동식 소형 용접로봇 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 부재가 바닥에 고정되거나 주변에 산재하여 로봇을 이용한 용접이 곤란한 현장에서 간편한 구조와 배선 상태로 이동하면서 다양한 자세의 용접을 구현할 수 있는 이동식 소형 용접로봇 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile small welding robot apparatus, and more particularly, to a movable small welding robot apparatus capable of realizing welding in various postures while moving in a simple structure and wiring state at a site where members are fixed on the floor or scattered around, To a mobile small welding robot apparatus.

종래의 용접로봇은 용접에 필요한 최소 요구사항을 갖추어도 60kg이상의 무게를 갖기 때문에 바닥에 고정한 상태로 사용하거나 별도의 구조물에 고정한 상태에서 크레인 등의 장비로 이동하게 되어 있다. 특히 선박의 건조 현장에서 이중 선체블록의 내부 등 크레인의 접근이 용이하지 않는 곳을 용접하고자 할 때에는 종래의 로봇을 투입하는 것이 거의 불가능하다. 이 경우 로봇을 투입하고자 하면 투입하기 위한 부대 장치가 너무 크고 무거워 실용성이 매우 떨어진다. 그리고 윗 부분이 많은 블록과 장애물이 많은 블록에는 로봇을 투입하기 어렵다.Conventional welding robots have a minimum weight requirement of 60kg, so they are fixed to the floor or fixed to a separate structure and moved to equipment such as a crane. Particularly, when a ship is to be welded at a site where the crane can not easily approach the inside of the double hull block at the drying site, it is almost impossible to input the conventional robot. In this case, when the robot is put into operation, the auxiliary device for inputting is too large and heavy, which is very impractical. It is difficult to put the robot on the block with many upper part and the block with many obstacle.

이러한 단점의 해소를 고려한 선행특허의 일예로, 한국 공개특허공보 제2011-0057286호는 상측에 용접로봇이 탑재되는 몸체부와, 상기 몸체부의 상측면에 설치되는 이동레일과, 상기 몸체부 하측에 위치하도록 설치되고 론지 상부면을 따라 이동되는 바퀴부와, 상기 바퀴부와 연결되어 몸체부내에 위치하고 한쌍의 바퀴부를 수평방향으로 신축이동시키는 신축이동부를 포함한다. 이에 따라, 이중선체 블록의 좁은 홀내로 투입 및 통과가 가능하고, 작업자 없이 자동으로 작업이 가능한 효과를 기대한다.As an example of a prior patent which takes account of the disadvantages, KOKAI Publication No. 2011-0057286 discloses a welding robot having a body portion on which a welding robot is mounted on an upper side, a movable rail installed on an upper side of the body portion, And a telescopic moving part which is connected to the wheel part and is located in the body part and which extends and retracts a pair of wheel parts in the horizontal direction. As a result, it is possible to insert and pass into a narrow hole of a double hull block, and an effect that an operation can be performed automatically without an operator is expected.

선행특허의 다른 예로, 한국 공개특허공보 제2011-0069546호는 상부면에 자동용접 로봇을 탑재할 수 있는 몸체부; 상기 몸체부에 설치된 다수개의 구동모터; 상기 구동모터 회전축에 상부 끝단이 연결되며, 주행 롤러가 장착되는 전면과 후면 보조다리; 상기 몸체부의 하부면 중앙부에 설치되는 주행대차 상하 이동수단; 및 상기 주행대차 상하 이동수단에 설치되어 상기 주행대차 상하 이동수단에 의해 상하 이동되는 주행대차;로 구성된다. 이에 따라, 작업자가 접근하기 어렵거나 작업 위험성이 높은 경우에도 자동으로 작업이 가능한 효과를 기대한다.As another example of the prior patent, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0069546 discloses a welding machine including a body portion on which an automatic welding robot can be mounted; A plurality of driving motors provided on the body portion; A front and rear auxiliary legs to which an upper end is connected to the driving motor rotary shaft and to which a traveling roller is mounted; A traveling bogie up-and-down moving means installed at a central portion of a lower surface of the body portion; And a traveling truck installed on the traveling bogie up and down moving means and moved up and down by the traveling bogie up and down moving means. Accordingly, even when the operator is difficult to access or the risk of the work is high, an effect that can be automatically performed is expected.

그러나, 전자의 선행특허에 의하면 이중선체 내부의 이동성을 향상할 수 있지만 장애물이 많은 장소에서 용접자세의 다양성을 구현하기 곤란하고, 후자의 선행특허에 의하면 비교적 중량물의 용접로봇을 투입할 수 있기는 하지만 이동에 요하는 시간이 과다하게 소요되는 단점을 보인다.However, according to the former patent, it is difficult to realize a variety of welding postures in a place where many obstacles are present, although the mobility inside the double hull can be improved. According to the latter patent, welding robots of a relatively heavy weight can be input However, it takes a long time to travel.

1. 한국 공개특허공보 제2011-0057286호 "블록 내부 연속 용접을 위한 로봇 이동장치"(공개일자 : 2011. 6. 1.)1. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0057286 entitled "Robot Mobile Device for Continuous Welding in a Block" (Published Date: June 1, 2011) 2. 한국 공개특허공보 제2011-0069546호 "더블 헐 구조 블록에 투입되는 자동용접 로봇용 이동장치"(공개일자 : 2011. 6. 23.)2. KOKAI Publication No. 2011-0069546 "Moving Device for Automatic Welding Robot in Double Hull Structure Block" (Published on June 23, 2011)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 부재가 바닥에 고정되거나 주변에 산재하여 로봇을 이용한 용접이 곤란한 현장에서 간편한 구조와 배선 상태로 이동하면서 다양한 자세의 용접을 구현할 수 있는 이동식 소형 용접로봇 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a welding method and a welding method for welding a welding robot using a robot, There is provided a mobile small welding robot apparatus.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 용접기와 연결되어 바닥에 산재되어 고정된 다수의 용접대상물을 용접하는 장치에 있어서: 주행휠과 와이어피더를 구비하는 대차; 상기 대차 상의 전방측에 설치되고, 용접토치를 구비하는 용접로봇; 및 상기 대차 상에 로봇제어기와 로봇조작기를 구비하고, 용접기와 싱글케이블로 연결되는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an apparatus for welding a plurality of welding objects fixedly welded on a floor in connection with a welding machine, comprising: a carriage having a traveling wheel and a wire feeder; A welding robot provided on a front side of the truck and having a welding torch; And a control unit having a robot controller and a robot manipulator on the bogie and connected to the welding machine by a single cable.

또, 본 발명에 따르면 상기 대차의 주행휠은 제동 가능한 3륜지지 구조를 사용하는 것을 특징으로 한다.Further, according to the present invention, the traveling wheel of the truck is characterized by using a braking three-wheel supporting structure.

또, 본 발명에 따르면 상기 용접로봇의 용접토치는 S형 굴곡부와 터치센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the welding torch of the welding robot includes an S-shaped bent portion and a touch sensor.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어수단의 싱글케이블은 전원선, 용접기 제어선, 홀더선, 보호가스관을 하나의 유연관에 수용하는 것을 특징으로 한다.Further, according to the present invention, the single cable of the control means is characterized in that the power line, the welder control line, the holder line, and the protective gas pipe are accommodated in one oil connection.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어수단은 용접대상물과 대차의 정렬을 위하여 십자레이저를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the control means is provided with a cross laser for aligning the object and the bogie.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 부재가 바닥에 고정되거나 주변에 산재하여 로봇을 이용한 용접이 곤란한 현장에서 간편한 구조와 배선 상태로 이동하면서 다양한 자세의 용접을 구현할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to realize welding in various postures while the members are fixed to the floor or scattered around and move to a simple structure and wiring state in a field where welding using a robot is difficult.

도 1은 본 발명에 따른 용접로봇 장치를 전체적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 용접로봇 장치의 요부를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 용접로봇 장치의 작업상태를 나타내는 구성도Fig. 1 is a schematic view showing a welding robotic device according to the present invention as a whole
Fig. 2 is a schematic view showing a main part of a welding robot apparatus according to the present invention
Fig. 3 is a configuration diagram showing a working state of the welding robot apparatus according to the present invention

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 용접기(15)와 연결되어 바닥에 산재되어 고정된 다수의 용접대상물(12)을 용접하는 장치에 관련된다. 선박의 이중 선체블록과 같이 용접대상물(12)을 비롯한 다양한 부재가 바닥에 고정된 상태로 산재해 있는 작업장의 경우 용접대상물(12)을 용접로봇 근처로 이동시킬 수 없으므로 이동식 용접로봇을 활용하는 방안이 선호된다. 용접기(15)는 별도의 프레임으로 구성된 하우징에 수용되고, 용접장의 일측으로 이동하여 배치된다.The present invention relates to an apparatus for welding a plurality of welding objects (12) which are connected to a welding machine (15) and scattered and fixed on the floor. In the case of a worksite in which a variety of members such as the welding object 12 are fixed on the floor as in a double hull block of a ship, the welding object 12 can not be moved near the welding robot. Therefore, Is preferred. The welder 15 is accommodated in a housing made of a separate frame and is disposed to move to one side of the welding field.

본 발명에 따르면 대차(20) 상에 주행휠(21)과 와이어피더(26)를 구비한다. 대차(20)는 다수의 포스트를 개재하여 커버(22)를 고정한 구조로서 작업장에 산재된 용접대상물(12)과 간섭되지 않도록 가로와 세로 치수를 최소로 한다. 대차(20)에서 후술하는 용접로봇(30)이 위치하는 방향을 전방으로, 이동용 손잡이가 위치하는 방향을 후방으로 명명한다. 주행휠(21)은 기본적으로 무동력 방식을 의미하지만 모터를 이용한 전동식을 배제하지 않는다. 작업장의 작은 장애물을 넘을 수 있도록 주행휠(21)의 직경은 200㎜ 이상으로 한다. 와이어피더(26)는 용접로봇(30)과 인접하도록 배치되어 용접용 와이어를 공급한다.According to the present invention, a traveling wheel (21) and a wire feeder (26) are provided on a carriage (20). The bogie 20 has a structure in which the cover 22 is fixed via a plurality of posts. The bogie 20 minimizes lateral and longitudinal dimensions so as not to interfere with the object 12 scattered in the workplace. A direction in which the welding robot 30 will be described later is referred to as forward and a direction in which the moving handle is positioned is referred to as rear in the bogie 20. The traveling wheel 21 basically means a non-powered type, but does not exclude an electric type using a motor. The diameter of the traveling wheel 21 should be 200 mm or more so as to overcome a small obstacle in the workplace. The wire feeder 26 is disposed adjacent to the welding robot 30 to supply a welding wire.

이때, 상기 대차(20)의 주행휠(21)은 제동 가능한 3륜지지 구조를 사용하는 것이 좋다. 이와 같은 주행휠(21)을 지닌 대차(20)는 전체 외형을 축소하면서 조향성을 향상하여 용접대상물(12)이 산재하는 작업장 상으로 이동하기 유리하다. 주행휠(21) 중의 일부는 용접중에 고정된 위치를 유지하도록 제동기(도시 생략)를 구비한다. 제동기 외에 또는 제동기 대신에 온오프 방식의 자석(도시 생략)을 사용하여 고정할 수도 있다.At this time, it is preferable that the traveling wheel 21 of the bogie 20 uses a braking three-wheel supporting structure. The bogie 20 having such a traveling wheel 21 is advantageous in that the overall shape is reduced and the steering performance is improved and the welding object 12 is moved to a workshop in which the welding object 12 is scattered. Some of the traveling wheels 21 are equipped with a brake (not shown) to maintain a fixed position during welding. Off type magnet (not shown) in place of the brake or the brake.

또, 본 발명에 따르면 용접토치(32)를 구비하는 용접로봇(30)이 상기 대차(20) 상의 전방측에 설치된다. 용접로봇(30)은 소형-경량화와 더불어 용접작업의 품질과 생산성을 고려한 측면에서 총 5축운동을 수행하도록 구성됨이 바람직하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 용접토치(32)와 교시조작기를 포함한 용접로봇(30)의 중량은 27㎏ 내외가 적절하다.According to the present invention, a welding robot (30) having a welding torch (32) is installed on the front side of the carriage (20). The welding robot 30 is preferably configured to perform a total five-axis motion in consideration of the quality and productivity of the welding operation as well as the size-weight reduction, but is not limited thereto. The weight of the welding robot 30 including the welding torch 32 and the teaching manipulator is preferably about 27 kg.

이때, 상기 용접로봇(30)의 용접토치(32)는 S형 굴곡부(34)와 터치센서(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다. S형 굴곡부(34)를 지닌 용접토치(32)를 사용하면 용접로봇(30)의 동작범위 내에서 용접대상물(12)의 전후좌우 전방향에서 용접을 할 수 있다. 특히 컨테이너의 콘과 같은 작은 크기의 용접대상물(12)의 용접시 360˚ 회전시 자세 변화가 크지 않으므로 신속한 작업이 가능하다. 다만, 와이어피더(26)의 와이어가 S자 형으로 두 번 휘어져 송급되어 송급성이 저하될 수 있으므로 곡률반경을 80㎜ 이상으로 유지하는 것이 좋다. 터치센서(46)는 용접토치(32)에 일체로 구비되어 교시조작에 의한 좌표 설정에 조력한다.At this time, the welding torch 32 of the welding robot 30 includes an S-shaped bent portion 34 and a touch sensor 46. When the welding torch 32 having the S-shaped bent portion 34 is used, welding can be performed in all directions of the front, back, right, and left sides of the object to be welded 12 within the operating range of the welding robot 30. Particularly, when the welding object 12 having a small size such as a cone of a container is welded, the change of attitude is not large when the welding object rotates 360 degrees. However, since the wire of the wire feeder 26 is warped twice in the shape of an S-shape, the feeding performance may be lowered, so it is preferable to maintain the radius of curvature at 80 mm or more. The touch sensor 46 is provided integrally with the welding torch 32 to assist coordinate setting by the teaching operation.

또, 본 발명에 따르면 상기 대차(20) 상에 로봇제어기(41)와 로봇조작기(43)를 구비하는 제어수단(40)이 용접기(15)와 싱글케이블(36)로 연결되는 구조이다. 로봇제어기(41)는 용접로봇(30)을 제어하는 회로 외에 전술한 터치센서(46)의 제어회로를 내장한다. 로봇조작기(43)는 터치스크린 방식으로 교시조작을 수행하는 것으로 작업자의 조작이 편리하도록 커버(22) 상에 설치한다. 싱글케이블(36)에 의한 결선 방식을 사용하지 않는 경우 대차(20)를 이동하는 과정에서 다수의 케이블이 꼬여 불편과 위험을 초래한다.The control unit 40 including the robot controller 41 and the robot manipulator 43 is connected to the welder 15 and the single cable 36 on the carriage 20 according to the present invention. The robot controller 41 incorporates a control circuit of the aforementioned touch sensor 46 in addition to a circuit for controlling the welding robot 30. [ The robot manipulator 43 is provided on the cover 22 so as to facilitate the operation of the operator by performing the teaching operation in a touch screen manner. When the single cable 36 is not used, many cables are twisted in the process of moving the carriage 20, resulting in inconvenience and danger.

이때, 상기 제어수단(40)의 싱글케이블(36)은 전원선, 용접기 제어선, 홀더선, 보호가스관을 하나의 유연관에 수용하는 것을 특징으로 한다. 용접로봇(30)에 필요한 전원과 용접 유틸리티는 한 개의 케이블을 통해서 공급되므로, 대차(20) 상으로 끌고 다녀야 하는 케이블은 싱글케이블(36)의 한 가닥으로 가능하다. 물론 전원선이 포함되지 않은 싱글케이블(36)을 사용하는 경우에는 별도의 전원선을 연결한다. 싱글케이블(36)의 유연관은 기계적 강도 외에 절연성, 내마모성, 난연성을 지닌 소재로 피복하는 것이 좋다.In this case, the single cable 36 of the control means 40 receives the power supply line, the welder control line, the holder line, and the protective gas pipe in one oil connection. Since the power supply and welding utility required for the welding robot 30 are supplied through one cable, the cable to be dragged onto the vehicle 20 can be provided as one strand of the single cable 36. Of course, if you are using a single cable (36) that does not include a power line, connect a separate power line. It is preferable to coat the single cable 36 with a material having insulation, abrasion resistance, and flame resistance in addition to mechanical strength.

한편, 상기 제어수단(40)은 용접대상물(12)과 대차(20)의 정렬을 위하여 십자레이저(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 십자레이저(45)는 작업자가 용접로봇(30)과 용접대상물(12) 사이의 정렬을 쉽게 할 수 있도록 대차(20) 상의 거치대(24)를 개재하여 장착한다. 십자레이저(45)의 온오프 스위치는 로봇제어기(41)에 구성한다. 도 2는 십자레이저(45)에서 조사되는 십자라인이 용접대상물(12)의 일측 코너에 일치되는 것을 나타낸다.The control means 40 includes a cross laser 45 for aligning the welding object 12 and the carriage 20. The cruciform laser 45 mounts the holder 24 on the carriage 20 via the mount table 24 so that the operator can easily align the welding robot 30 with the object 12 to be welded. The on / off switch of the cross laser 45 is configured in the robot controller 41. Fig. 2 shows that the cross lines irradiated by the cross laser 45 coincide with one corner of the object 12 to be welded.

도시에는 생략되나, 대차(20) 상의 용접로봇(30)과 로봇제어기(41)는 방진 고무를 개재하여 고정하는 것이 좋다.Although not shown in the drawings, it is preferable that the welding robot 30 and the robot controller 41 on the carriage 20 are fixed via the vibration proof rubber.

작동에 있어서, 용접로봇(30)과 제어수단(40)이 탑재된 대차(20)를 용접대상물(12)에 접근시켜 주행휠(21)을 제동하고, 십자레이저(45)를 가동하여 대차(20)의 작업 초기 위치를 결정하고, 용접토치(32)와 로봇조작기(43)를 이용하여 용접위치의 교시를 입력하고, 로봇제어기(41)를 가동하여 설정된 프로그램과 입력된 교시 정보에 의하여 용접을 수행한다.The welding robot 20 approaches the welding object 12 to brak down the traveling wheel 21 and operates the cruciform laser 45 to move the bogie 20 with the welding robot 30 and the control means 40, 20 and inputs the teaching position of the welding position by using the welding torch 32 and the robot operating device 43. The robot controller 41 is operated to perform welding .

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

12: 용접대상물 15: 용접기
20: 대차 21: 주행휠
22: 커버 24: 거치대
26: 와이어피더 30: 용접로봇
32: 용접토치 34: S형 굴곡부
36: 싱글케이블 40: 제어수단
41: 로봇제어기 43: 로봇조작기
45: 십자레이저 46: 터치센서12: object to be welded 15: welder
20: truck 21: traveling wheel
22: Cover 24: Cradle
26: wire feeder 30: welding robot
32: welding torch 34: S-shaped bend
36: single cable 40: control means
41: Robot controller 43: Robot manipulator
45: Cross laser 46: Touch sensor

Claims (5)

용접기(15)와 연결되어 바닥에 산재되어 고정된 다수의 용접대상물(12)을 용접하는 장치에 있어서:
주행휠(21)과 와이어피더(26)를 구비하는 대차(20);
상기 대차(20) 상의 전방측에 설치되고, 용접토치(32)를 구비하는 용접로봇(30); 및
상기 대차(20) 상에 로봇제어기(41)와 로봇조작기(43)를 구비하고, 용접기(15)와 싱글케이블(36)로 연결되는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.An apparatus for welding a plurality of welding objects (12) connected to a welding machine (15) and fixed on a floor by welding, the apparatus comprising:
A carriage 20 having a traveling wheel 21 and a wire feeder 26;
A welding robot (30) provided on the front side of the bogie (20) and having a welding torch (32); And
And a control means (40) having a robot controller (41) and a robot operator (43) on the cart (20) and connected to the welding machine (15) by a single cable (36). Small welding robot device. 청구항 1에 있어서,
상기 대차(20)의 주행휠(21)은 제동 가능한 3륜지지 구조를 사용하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.The method according to claim 1,
The traveling wheel 21 of the trolley 20 is a mobile small welding robot device, characterized in that using a three-wheel braking support structure. 청구항 1에 있어서,
상기 용접로봇(30)의 용접토치(32)는 S형 굴곡부(34)와 터치센서(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.The method according to claim 1,
Wherein the welding torch (32) of the welding robot (30) comprises an S-shaped bent portion (34) and a touch sensor (46). 청구항 1에 있어서,
상기 제어수단(40)의 싱글케이블(36)은 전원선, 용접기 제어선, 홀더선, 보호가스관을 하나의 유연관에 수용하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.The method according to claim 1,
Single cable (36) of the control means 40 is a portable small welding robot device, characterized in that for accommodating a power line, welding machine control line, holder line, the protective gas pipe in one flexible pipe. 청구항 1에 있어서,
상기 제어수단(40)은 용접대상물(12)과 대차(20)의 정렬을 위하여 십자레이저(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동식 소형 용접로봇 장치.The method according to claim 1,
The control means 40 is a mobile compact welding robot device, characterized in that provided with a cross laser (45) for the alignment of the welding object (12) and the bogie (20).
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