KR20180123835A

KR20180123835A - 코일 용접 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20180123835A
Application number: KR1020170058059A
Authority: KR
Inventors: 조국래; 박상언
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-20
Also published as: KR102280857B1

Abstract

코일 용접 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 코일의 공급라인에 설치되어 선행 코일과 후행 코일을 용접하는 코일 용접 장치는, 상기 코일의 공급라인 상의 일측을 가로질러 배치된 베이스 프레임; 모터 제어되는 수평 구동부에 의해 좌우 방향으로 이동하도록 상기 베이스 프레임에 설치되는 수평 이동체; 용접기를 장착한 상태로 공압 제어되는 수직 구동부에 의해 상하 방향으로 이동하도록 상기 수평 이동체에 설치되는 수직 이동체; 및 상기 베이스 프레임의 양측 하단부를 회전체를 통해 각각 회전 지지하면서 지지블록이 상기 공급라인을 따라 전후 방향으로 이동하면서 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부를 따라 상기 베이스 프레임이 평행하게 배치되도록 하여 상기 용접기의 용접경로를 정렬하도록 상기 베이스 프레임의 양측 하단부와 상기 공급라인 상의 양측에 구성되는 전후 이동부를 포함한다.

Description

코일 용접 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COIL WELDING}

본 발명은 코일 용접 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선행 코일과 후행 코일을 연결하기 위하여 용접하는 코일 용접 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 스트립(Strip)이 감겨진 코일(Coil)을 가공하여 제품을 생산하는 롤포밍(Roll Forming) 생산 라인에는 연속적으로 이송되는 선행 코일과 후행 코일의 코일 이음부를 용접하는 용접장치가 설치된다. 여기서, 상기 코일 이음부는 선행 코일과 후행 코일의 맞대기 용접을 위한 용접선(Weld line)을 의미하며, 코일 연결부라고도 칭할 수 있다.

도 1은 종래의 롤포밍 생산라인에 적용된 코일 용접 장치를 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 롤포밍 생산 라인에 설치된 코일 이음부의 용접장치는 고정 타입으로 가이드 샤프트(1) 및 볼 스크루(2)에 의해 좌우의 수평방향(Y축)으로 왕복 운동 하는 기구부(3)가 형성된다.

또한, 기구부(3)에는 용접용 토치(4)가 장착된 홀더(Holder, 5)가 부착되어 있으며, 토치(4)는 에어 실린더(6)를 통해 상하의 수직 -향(Z축)으로 왕복 운동이 가능하다. 즉, 토치(4)는 용접장치가 고정된 위치에서 Y축의 좌우 방향과 Z축의 상하 방향으로만 이동할 수 있으며, Z축으로 하강하여 코일 이음부에 근접한 상태에서 Y축의 용접경로로 이동하면서 코일 이음부를 용접할 수 있다.

그러므로, 용접장치에서 선행 코일과 후행 코일을 연결하기 위해서는 반드시 코일 이음부를 상기 용접경로와 일치하도록 정렬해야만 한다.

그러나, 라인 상에서 코일이 진행하는 방향(X축)으로 움직이는 코일 이음부를 상기 Y축의 용접경로에 정렬하는 것이 쉽지 않으며, 자칫 코일 이음부와 용접경로가 틀어지는 위치 편차가 발생되는 경우 용접 불량 및 용접 품질이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상기 코일 이음부를 용접경로에 맞게 정렬하기 위해서는 매칭성 향상을 위한 샤링(Shearing) 작업을 해야 하며 그로 인한 시간 지연, 코일 소재 손실(loss), 라인 정지 및 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 용접기를 지지하는 양 축을 코일이 진행하는 전후 방향으로 이동하여 코일 이음부의 경로에 맞게 용접경로를 조절하는 코일 용접 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이미지 센서를 통해 코일 이음부의 경로을 파악하고 용접기의 용접경로를 코일 이음부의 경로에 맞게 자동으로 정렬하는 코일 용접 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 코일의 공급라인에 설치되어 선행 코일과 후행 코일을 용접하는 코일 용접 장치는, 상기 코일의 공급라인 상의 일측을 가로질러 배치된 베이스 프레임; 모터 제어되는 수평 구동부에 의해 좌우 방향으로 이동하도록 상기 베이스 프레임에 설치되는 수평 이동체; 용접기를 장착한 상태로 공압 제어되는 수직 구동부에 의해 상하 방향으로 이동하도록 상기 수평 이동체에 설치되는 수직 이동체; 및 상기 베이스 프레임의 양측 하단부를 회전체를 통해 각각 회전 지지하면서 지지블록이 상기 공급라인을 따라 전후 방향으로 이동하면서 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부를 따라 상기 베이스 프레임이 평행하게 배치되도록 하여 상기 용접기의 용접경로를 정렬하도록 상기 베이스 프레임의 양측 하단부와 상기 공급라인 상의 양측에 구성되는 전후 이동부를 포함한다.

또한, 상기 수평 구동부는 상기 베이스 프레임의 후면 일측에 구성되는 모터; 상기 베이스 프레임의 전면 중앙에 좌우 방향으로 배치되어 양단이 베이스 프레임에 회전 가능하게 설치되고, 상기 수평 이동체의 배면 일측에 형성된 스크루 하우징에 체결되는 제1 스크루; 상기 모터의 회전력을 상기 제1 스크루로 전달하는 풀리구동수단; 및 상기 베이스 프레임의 전면 상, 하부에 각각 양단이 고정되며, 상기 수평 이동체가 후면에 구성된 가이드 블록을 통하여 좌우 방향으로 안내되도록 설치되는 복수의 가이드 봉을 포함할 수 있다.

또한, 상기 풀리수동수단은 상기 모터의 회전축에 설치된 구동풀리; 상기 제1 스크루의 일단부에 설치되는 피동풀리; 및 상기 구동풀리와 피동풀리를 연결하는 벨트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수직 구동부는 상기 수평 이동체의 전면 양측에 상하 방향으로 설치되는 수직 가이드 레일; 상기 수직 이동체의 후면 양측에 구성되어 상기 수직 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이더; 및 상기 수평 이동체의 일측에 설치되며, 작동로드를 통하여 상기 수직 이동체에 연결되는 구동 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전후 이동부는 코일 공급라인 방향을 따라 배치되어 양단이 베어링 유닛을 통하여 회전 지지되는 제2 스크루; 상기 제2 스크루의 일단부에 연결되는 조정 다이얼; 상기 제2 스크루 상에 치합되는 지지블록; 및 상기 지지블록 상에 회전 가능하게 설치되며, 상단부가 상기 베이스 프레임의 하단부에 연결되는 회전체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지블록은 상기 코일 공급라인 방향을 따라 설치되는 전후 가이드 레일을 통하여 전후 방향으로 안내될 수 있다.

또한, 상기 전후 이동부는 코일 공급라인 방향을 따라 배치되어 양단이 베어링 유닛을 통하여 회전 지지되는 제2 스크루; 상기 제2 스크루의 일단부에 연결되는 조정 모터; 상기 제2 스크루 상에 치합되는 지지블록; 및 상기 지지블록 상에 회전 가능하게 설치되며, 상단부가 상기 베이스 프레임의 하단부에 연결되는 회전체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 코일 용접 장치는 상기 용접기의 용접 포인트를 시점으로 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부를 촬영하여 이미지정보를 추출하는 이미지 센서를 더 포함할 수 있다.

여기에, 상기 코일 용접 장치는 상기 용접기의 용접경로를 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부에 맞게 정렬하도록 상기 수평 구동부, 수직 구동부, 및 상기 전후 이동부를 구동 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 상기 수평 구동부, 수직 구동부 및 전후 이동부의 제어를 통해 용접기를 이동하여 코일 이음부의 용접을 수행하는 코일 용접 장치의 코일 용접 방법은, a) 코일 공급라인을 통해 선행 코일과 후행 코일이 공급되면 이미지 센서를 통해 촬영된 이미지 정보를 수집하는 단계; b) 상기 이미지 정보를 분석하여 인식된 코일 이음부와 상기 이미지 정보 설정된 가상 용접경로의 일치 여부를 판단하는 단계; c) 상기 판단결과 소정 각도 이상 틀어진 편차가 발생되면 상기 틀어진 만큼의 편차 보정량을 계산하는 단계; 및 d) 상기 편차 보정량을 토대로 적어도 하나의 상기 전후 이동부를 제어하여 상기 가상 용접경로가 선행 코일과 후행 코일의 이음부와 일치되도록 회전시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 a) 단계 이전에, 상기 용접기의 일측부에 상기 이미지 센서가 장착되며, 상기 가상 용접경로가 상기 용접기의 용접경로에 맞게 캘리브레이션 되는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 각 전후 이동부에 전진 또는 후진 이동 범위를 분배하여 상기 편차 보정량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 코일 공급라인의 양측에 설치된 전후 이동부를 어느 하나만 이동하도록 제어하거나 거나 서로 다른 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 이미지 정보를 모니터링하여 상기 가상 용접경로가 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부와 일치되면 상기 전후 이동부의 제어를 종료하고, 용접을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 용접기를 지지하는 양 축에 형성된 전후 이동부를 통해 코일 이음부에 맞게 용접경로를 자유롭게 조절하여 코일 이음부의 편차를 보정함으로써 코일 용접의 불량 없이 용접품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존 코일 이음부와 용접경로의 매칭성 향상을 위한 샤링 작업을 생략할 수 있어 시간 지연 및 코일 소재가 손실되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 전체 라인의 생산성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 용접기에 설치된 이미지 센서를 통해 코일 이음부와 용접경로가 불일치 하는 것을 파악하고 그 편차 보정을 위한 전후 이동부의 제어를 통해 용접경로를 자동으로 정렬함으로써 작업자의 개입 없이도 일정하게 향상된 품질의 코일용접을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 롤포밍 생산라인에 적용된 코일 용접 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용접기의 하강 및 코일 이음부에 매칭 제어된 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용접기의 용접경로 조절 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 변경된 제1 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 이미지 센서 영상을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 용접 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 코일 용접 장치 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용접기의 하강 및 코일 이음부에 매칭 제어된 상태를 나타낸다.

첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 코일 용접 장치(100)는 코일의 공급라인에 배치된 선행 코일과 후행 코일의 이음부(이하, 코일 이음부라 명명함)의 위치에 맞게 용접기(10)를 좌우(Y축), 상하(Z축), 전후(X축) 중 적어도 하나의 방향으로 이송하여 선행코일과 후행코일을 연결하는 맞대기 용접을 수행한다.

여기서, 용접기(10)는 와이어를 공급하면서 용접 토치와 코일 이음부 사이에 강한 전류를 형성하여 와이어 및 코일을 순간적으로 녹이며 융착시키는 아크용접을 수행할 수 있다. 따라서, 이하 설명에 있어서 용접기(10)가 코일 이음부에 맞게 위치하거나 이동시킨다는 것은 실질적으로 상기 용접 토치를 코일 이음부에 위치하거나 이동시키는 것과 동일한 의미를 갖는다.

코일 용접 장치(100)는 용접기(10)를 좌우 방향으로 이동하는 수평 이동체(130), 수직방향으로 이동하는 수직 이동체(140) 및 상기 코일이 진행하는 전후 방향으로 이동하는 전후 이동부(150)를 포함한다.

수평 이동체(130)와 수직 이동체(140)는 상기 코일 공급라인 상의 일측을 가로질러 배치된 베이스 프레임(110)에 설치되고, 베이스 프레임(110)의 양측 하단부는 상기 코일 공급라인을 기준으로 좌 우측에 각각 설치되는 전후 이동부(150)에 의해 지지된다.

수평 이동체(130)는 모터 제어되는 수평 구동부(120)에 의해 좌우 방향으로 이동하도록 베이스 프레임(110)에 설치되어 수평하게 이동될 수 있다.

예컨대, 수평 구동부(120)는 모터(121)의 회전력을 직선운동으로 변경하는 제1 스크루(122), 상기 회전력을 제1 스크루(112)로 전달하는 풀리구동수단(123), 수평 이동체(130)에 형성된 스크루 하우징(미도시)를 관통하여 좌우로의 수평운동을 안내하는 복수의 가이드 봉(124)을 포함한다.

모터(121)는 베이스 프레임(110)의 후면 일측에 구성된다.

제1 스크루(112)는 베이스 프레임(110)의 전면 중앙에 좌우 방향으로 배치되어 양단이 베이스 프레임(110)에 회전 가능하게 설치되고, 수평 이동체(130)의 배면 일측에 형성된 스크루 하우징(미도시)에 체결된다.

풀리구동수단(123)은 모터(121)의 회전축에 설치되는 구동풀리, 제1 스크루(112)의 일단부에 설치되는 피동풀리 및 상기 구동풀리와 피동풀리를 연결하는 벨트로 이루어 진다.

가이드 봉(124)는 베이스 프레임(110)의 전면 상, 하부에 각각 양단이 고정되며, 수평 이동체(130)가 후면에 구성된 가이드 블록(125)을 통하여 좌우 방향으로 안내되도록 설치된다.

가이드 봉(124)은 제1 스크루(112)의 상부와 하부에 각각 평행하게 형성되며, 양단은 베이스 프레임(110)의 양측에 구비된 고정 유닛에 의해 결합된다.

수평 이동체(130)는 전면에 수직 이동체(140)와 이를 수직으로 이동시키는 수직 구동부(145)가 장착된다.

수직 구동부(145)는 수평 이동체(130)의 전면 양측에 상하 방향으로 설치되는 수직 가이드 레일(1451), 수직 이동체(140)의 후면 양측에 구성되어 수직 가이드 레일(1451)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이더(1452) 및 수평 이동체(130)의 일측에 설치되며, 작동로드를 통하여 수직 이동체(140)에 연결되는 구동 실린더(1453)을 포함한다.

수직 구동부(145)는 수직 이동체(140)가 상하 방향으로 이동할 수 있도록 수직 가이드 레일(1451)에 수직 이동체(140)의 슬라이더(1452)가 결합되어, 구동 실린더(1453)를 통해 수직 이동체(140)를 내리거나 올릴 수 있다.

이러한 수직 이동체(140)의 전면에는 홀더(Holder)를 통해 용접기(10)가 장착된다.

즉, 용접기(10)는 수직 이동체(140)에 의해 상하로 이동될 수 있으며, 또한, 수직 이동체(140)가 장착되는 수평 이동체(130)에 의해 좌우로 이동될 수 있다.

한편, 전후 이동부(150)는 베이스 프레임(110)의 양측 하단부를 각각 지지하고 코일이 진행하는 전후 방향(즉, X축 방향)으로 이동하여 코일 이음부의 용접라인에 맞게 용접기(10)의 용접경로를 조절할 수 있다.

전후 이동부(150)는 코일 공급라인 방향을 따라 배치되어 양단이 베어링 유닛(151)을 통하여 회전 지지되는 제2 스크루(152), 상기 제2 스크루(152)의 일단부에 연결되는 조정 다이얼(153), 상기 제2 스크루(152) 상에 치합되는 지지블록(154) 및 상기 지지블록(154) 상에 회전 가능하게 설치되며, 상단부가 베이스 프레임(110)의 하단부에 연결되는 회전체(155)를 포함한다.

이 때, 지지블록(154)은 상기 코일 공급라인을 따라 설치되는 전후 가이드 레일(156)을 통하여 전후 방향으로 안내될 수 있다.

즉, 전후 이동부(150)는 코일을 가로지르는 베이스 프레임(110)의 양측 하단부에 각각 구성되며, 선행 코일과 후행 코일간의 코일 이음부가 형성된 방향과 용접기(10)의 용접경로가 일치하도록 조절하기 위하여 나란히 이동하거나 각각 독립적으로 이동할 수 있다.

예컨대, 전후 이동부(150)는 코일 이음부의 방향(각도)은 맞으나 용접기(10)의 위치만 불일치하는 경우 나란히 이동하여 코일 이음부 상에 용접기(10)를 위치시킬 수 있다.

또한, 전후 이동부(150)는 코일 이음부의 방향이 틀어진 경우 어느 하나만 이동하거나 각각 서로 다른 방향으로 독립적으로 이동하여 용접경로를 코일 이음부에 맞게 정렬할 수 있다.

전후 이동부(150)는 베이스 프레임(110)의 하단부를 지지하는 지지블록(154)을 회전체(155)을 통해 회전 가능하게 지지하고 조정 다이얼(153)의 조작에 의해 전진 또는 후진한다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용접기의 용접경로 조절 방법을 설명하기 위한 평면도이다.

첨부된 도 4를 참조하면, 코일 공급라인으로 이송된 선행 코일과 후행 코일의 코일 이음부가 Y축 방향으로 수직한 용접기(10)의 용접경로와 일치하지 않고 틀어진 상태를 보여준다.

코일 용접 장치(100)는 베이스 프레임(110)의 양단을 지지하는 전후 이동부(150-1, 150-2)를 각각 전후 방향으로 이동하여 용접기(10)의 용접경로를 코일 이음부와 일치시킬 수 있다.

예컨대, 코일을 가로지르는 베이스 프레임(110)의 일측부에 위치한 제1 전후 이동부(150-1)는 해당 조정 다이얼(153)을 제1 방향으로 회전하여 지지블록(154)를 전진 시킬 수 있다.

또한, 베이스 프레임(110)의 타측부에 위치한 제2 전후 구동부(150-2)는 해당 조정 다이얼(153)을 제2 방향으로 회전하여 지지블록(154)을 후진시킬 수 있다.

이때, 각 전후 이동부(150-1, 150-2)의 이동으로 지지블록(154)의 상부에 축으로 연결된 회전체(155)가 회전하면, 그 위에 장착된 베이스 프레임(110)이 회전하면서 용접기(10)의 용접경로가 코일 이음부와 일치되도록 정렬될 수 있다.

또한, 위와 반대의 경우로, 코일 용접 장치(100)는 동일한 방식으로 제1 전후 이동부(150-1)를 후진시키고 제2 전후 이동부(150-2)를 전진시킬 수 있으며, 양측의 전후 이동부(150)를 모두 전진하거나 후진하여 다양한 코일 이음부의 형상에 대응하여 용접기(10)의 용접경로를 정렬 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 용접기를 지지하는 양 축에 형성된 전후 이동부(150)를 통해 코일 이음부에 맞게 용접경로를 자유롭게 조절하여 코일 이음부의 편차를 보정함으로써 코일 용접의 불량 없이 용접품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존 코일 이음부와 용접경로의 매칭성 향상을 위한 샤링 작업을 생략할 수 있어 시간 지연 및 코일 소재가 손실되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 전체 라인의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

이에 전술한 본 발명의 실시 예에서 변경 가능한 다양한 실시 예를 도면을 통해 설명하되, 유사하여 중복된 부분의 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명하도록 한다.

[제1 실시예]

도 5는 본 발명의 변경된 제1 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 구성을 나타낸다.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 변경된 제1 실시 예에 따른 코일 용접 장치(100)는 용접기(10)를 좌우 방향으로 이동하는 수평 이동체(130), 수직방향으로 이동하는 수직 이동체(140) 및 상기 코일이 진행하는 전후 방향으로 이동하는 전후 이동부(150)를 포함한다. 여기에 상기 각 이동체를 구동하여 용접기(10)를 상기 코일 이음부의 위치에 위치시키고, 그 용접 동작을 제어하는 제어기(160)를 더 포함할 수 있다.

또한, 전후 이동부(150)를 전진 또는 후진 시키는 구동력을 조정 다이얼(153)이 아닌 제어기(160)로부터 인가되는 제어 신호에 따라 동작하는 조정 모터(157)로 구성되는 점이 다르다.

제어기(160)는 코일 용접의 전반적인 동작을 제어하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하며, 각 이동체의 이동 조작을 위한 조작기를 포함할 수 있다.

제어기(160)는 상기 조작기를 통해 입력되는 신호에 따라 수평 이동체(130)를 좌/우로 이동 시킬 수 있고, 수직 이동체(140)를 상/하로 이동시킬 수 있다.

또한, 제어기(160)는 베이스 프레임(110)의 양단을 지지하는 전후 이동부(150)의 조정 모터(157)에 제어신호를 인가하여 각각 전/후 방향으로 이동시킬 수 있다.

이 때, 조정 모터(157)는 인가되는 제어신호에 따라 제1 방향으로 회전하여 적어도 하나의 전후 이동부(150)를 전진시키거나 제2 방향으로 회전하여 후진시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 변경된 제1 실시 예에 따르면 인력으로 조정 다이얼(153)을 조정할 필요 없이 작업자가 제어기(160)를 통해 조정 모터(157)를 제어하여 전후 이동부(150)를 이동시킴으로써 보다 편리하고 신속하게 코일 이음부에 맞게 용접경로를 자유롭게 조절할 수 있는 이점이 있다.

[제2 실시예]

한편, 도 6은 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 구성을 나타낸다.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 코일 용접 장치(100)는 앞서 설명된 제1 실시예와 유사하며, 용접기(10)에 이미지 센서(170)가 장착된 점이 다르다.

이미지 센서(170)는 카메라 기반 위치추적 센서로써 용접기(10)의 용접 포인트를 시점으로 선행 코일과 후행 코일의 코일 이음부를 촬영하고, 촬영된 영상을 무선통신을 통해 제어기(160)로 전달할 수 있다.

예컨대, 도 7은 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 이미지 센서에서 촬영된 이미지 정보를 나타낸다.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이미지 센서(170)에서 촬영된 이미지 이미지 정보(화면)에는 용접기(10)의 용접 포인트를 기준으로 설정된 가상 용접경로를 나타내는 기준선이 표시된다. 그리고 선행 코일과 후행 코일의 배치에 따른 코일 이음부의 형상이 표시된다.

이미지 센서(170)는 용접기(10)의 일측부에 고정 장착될 수 있으며, 상기 고정 장착 시 수평 이동체(130)의 수평 이동에 따른 용접기(10)의 용접경로에 맞게 상기 가상 용접경로가 캘리브레이션 될 수 있다.

제어기(160)는 이미지 센서(170)에서 실시간으로 수집되는 이미지 정보를 분석하여 가상 용접경로를 기준으로 배치된 코일 이음부의 편차를 파악하고, 상기 편차 보정을 위한 제어 신호를 전후 이동부(150)의 조정 모터(157)에 인가한다.

이 때, 전후 이동부(150)의 이동 제어에 따라 실시간으로 촬영되는 이미지 정보의 가상 용접경로가 회전되며, 상기 편차가 '0'이되어 가상 기준선과 코일 이음부가 일치되면 상기 이동 제어가 종료된다.

한편, 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 코일 용접 장치(100)의 자동 용접 방법을 제어기(160)의 관점에서 설명하면 아래와 같다.

도 8은 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따른 코일 용접 장치의 용접 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 8을 참조하면, 코일 용접 장치(100)의 제어기(160)는 롤포밍 생산라인 상에서의 선행 코일과 후행 코일이 이송되면(S101), 이미지 센서(170)를 통해 촬영된 이미지 정보를 수집한다(S102).

제어기(160)는 수집된 이미지 정보를 분석하여 코일 이음부를 인식하고, 상기 코일 이음부와 가상 용접경로를 비교하여 일치 여부를 판단한다(S103).

이 때, 제어기(160)는 상기 판단결과 상기 코일 이음부와 가상 용접경로가 일치하는 것으로 판단되면(S104; 아니오), 정상적으로 용접기(10)의 맞대기 용접을 개시한다(S108).

반면, 제어기(160)는 상기 판단결과 상기 코일 이음부와 가상 용접경로가 소정 각도 이상 틀어져 용접경로에 편차가 발생된 것으로 판단되면(S104; 예), 상기 틀어진 만큼의 편차 보정량을 계산한다(S105).

이 때, 제어기(160)는 코일 공급라인의 양측에 설치된 전후 이동부(150) 각각의 전후 이동 가능한 범위가 한정되어 있으므로 현재 위치에서 각 전후 이동부(150)의 전진 및 후진 이동 범위를 분배하여 상기 편차 보정량을 계산할 수 있다.

제어기(160)는 상기 편차 보정량을 토대로 적어도 하나의 전후 이동부(150)를 제어하여 용접기(10)의 용접경로를 코일 이음부에 맞게 회전시킨다(S106). 제어기(160)는 코일 공급라인의 양측에 설치된 전후 이동부(150)를 어느 하나만 이동하도록 제어하거나 거나 두 전후 이동부(150)가 서로 다른 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다.

제어기(160)는 전후 이동부(150)의 이동 제어에 따른 이미지 정보를 실시간으로 수신하여 가상 용접경로가 회전하는 것을 모니터링할 수 있으며, 상기 가상 용접경로가 상기 코일 이음부와 일치되면(S107; 예), 전후 이동부(150)의 제어를 종료하고, 용접기(10)를 구동하여 맞대기 용접을 개시한다(S108).

이처럼, 본 발명의 변경된 제2 실시 예에 따르면 이미지 센서 영상을 통해 코일 이음부와 용접경로가 불일치 하는 것을 파악하고 그 편차 보정을 위해 전후 이동부의 제어를 통해 자동으로 정렬함으로써 작업자의 개입 없이도 코일 용접의 불량 없이 용접품질을 향상시킬 수 있다.

이상에서의 본 발명의 실시 예에 따른 코일 용접 장치(100)는 편의상 롤포밍 생산 라인을 가정하여 설명하였으나 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 제철소, 차량 제조 공장 등 코일을 인라인 상에서 용접하는 다양한 산업 시설에 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 용접기 100: 코일 용접 장치
110: 베이스 프레임 120: 수평 구동부
121: 모터 122: 제1 스크루
123: 풀리구동수단 124: 가이드 봉
125: 가이드 블록 130: 수평 이동체
140: 수직 이동체 145: 수직 구동부
1451: 수직 가이드 레일 1452: 슬라이더
1453: 구동 실린더 150: 전후 이동부
151: 베어링 유닛 152: 제2 스크루
153: 조정 다이얼 154: 지지블록
155: 회전체 156: 전후 가이드 레일
157: 조정 모터 160: 제어기
170: 이미지 센서

Claims

코일의 공급라인에 설치되어 선행 코일과 후행 코일을 용접하는 코일 용접 장치에 있어서,
상기 코일의 공급라인 상의 일측을 가로질러 배치된 베이스 프레임;
모터 제어되는 수평 구동부에 의해 좌우 방향으로 이동하도록 상기 베이스 프레임에 설치되는 수평 이동체;
용접기를 장착한 상태로 공압 제어되는 수직 구동부에 의해 상하 방향으로 이동하도록 상기 수평 이동체에 설치되는 수직 이동체; 및
상기 베이스 프레임의 양측 하단부를 회전체를 통해 각각 회전 지지하면서 지지블록이 상기 공급라인을 따라 전후 방향으로 이동하면서 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부를 따라 상기 베이스 프레임이 평행하게 배치되도록 하여 상기 용접기의 용접경로를 정렬하도록 상기 베이스 프레임의 양측 하단부와 상기 공급라인 상의 양측에 구성되는 전후 이동부;
를 포함하는 코일 용접 장치.
제1항에 있어서,
상기 수평 구동부는
상기 베이스 프레임의 후면 일측에 구성되는 모터;
상기 베이스 프레임의 전면 중앙에 좌우 방향으로 배치되어 양단이 베이스 프레임에 회전 가능하게 설치되고, 상기 수평 이동체의 배면 일측에 형성된 스크루 하우징에 체결되는 제1 스크루;
상기 모터의 회전력을 상기 제1 스크루로 전달하는 풀리구동수단; 및
상기 베이스 프레임의 전면 상, 하부에 각각 양단이 고정되며, 상기 수평 이동체가 후면에 구성된 가이드 블록을 통하여 좌우 방향으로 안내되도록 설치되는 복수의 가이드 봉;
을 포함하는 코일 용접 장치.
제2항에 있어서,
상기 풀리구동수단은
상기 모터의 회전축에 설치된 구동풀리;
상기 제1 스크루의 일단부에 설치되는 피동풀리; 및
상기 구동풀리와 피동풀리를 연결하는 벨트;
를 포함하는 코일 용접 장치.
제1항에 있어서,
상기 수직 구동부는
상기 수평 이동체의 전면 양측에 상하 방향으로 설치되는 수직 가이드 레일;
상기 수직 이동체의 후면 양측에 구성되어 상기 수직 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이더; 및
상기 수평 이동체의 일측에 설치되며, 작동로드를 통하여 상기 수직 이동체에 연결되는 구동 실린더;
를 포함하는 코일 용접 장치.
제1항에 있어서,
상기 전후 이동부는
코일 공급라인 방향을 따라 배치되어 양단이 베어링 유닛을 통하여 회전 지지되는 제2 스크루;
상기 제2 스크루의 일단부에 연결되는 조정 다이얼;
상기 제2 스크루 상에 치합되는 지지블록; 및
상기 지지블록 상에 회전 가능하게 설치되며, 상단부가 상기 베이스 프레임의 하단부에 연결되는 회전체;
를 포함하는 코일 용접 장치.
제5항에 있어서,
상기 지지블록은
상기 코일 공급라인 방향을 따라 설치되는 전후 가이드 레일을 통하여 전후 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 코일 용접 장치.
제1항에 있어서,
상기 전후 이동부는
코일 공급라인 방향을 따라 배치되어 양단이 베어링 유닛을 통하여 회전 지지되는 제2 스크루;
상기 제2 스크루의 일단부에 연결되는 조정 모터;
상기 제2 스크루 상에 치합되는 지지블록; 및
상기 지지블록 상에 회전 가능하게 설치되며, 상단부가 상기 베이스 프레임의 하단부에 연결되는 회전체;
를 포함하는 코일 용접 장치.
제7항에 있어서,
상기 용접기의 용접 포인트를 시점으로 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부를 촬영하여 이미지정보를 추출하는 이미지 센서를 더 포함하는 코일 용접 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 용접기의 용접경로를 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부에 맞게 정렬하도록 상기 수평 구동부, 수직 구동부, 및 상기 전후 이동부를 구동 제어하는 제어기를 더 포함하는 코일 용접 장치.
제1항에 기재된 수평 구동부, 수직 구동부 및 상기 전후 이동부의 제어를 통해 용접기를 이동하여 코일 이음부의 용접을 수행하는 코일 용접 장치의 코일 용접 방법에 있어서,
a) 코일 공급라인을 통해 선행 코일과 후행 코일이 공급되면 이미지 센서를 통해 촬영된 이미지 정보를 수집하는 단계;
b) 상기 이미지 정보를 분석하여 인식된 코일 이음부와 상기 이미지 정보 설정된 가상 용접경로의 일치 여부를 판단하는 단계;
c) 판단결과 소정 각도 이상 틀어진 편차가 발생 되면 상기 틀어진 만큼의 편차 보정량을 계산하는 단계; 및
d) 상기 편차 보정량을 토대로 적어도 하나의 상기 전후 이동부를 제어하여 상기 가상 용접경로가 선행 코일과 후행 코일의 이음부와 일치되도록 회전시키는 단계;
를 포함하는 코일 용접 방법.
제10항에 있어서,
상기 a) 단계 이전에,
상기 용접기의 일측부에 상기 이미지 센서가 장착되며, 상기 가상 용접경로가 상기 용접기의 용접경로에 맞게 캘리브레이션 되는 단계를 더 포함하는 코일 용접 방법.
제10항에 있어서,
상기 c) 단계는,
각 전후 이동부에 전진 또는 후진 이동 범위를 분배하여 상기 편차 보정량을 계산하는 단계를 포함하는 코일 용접 방법.
제10항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 코일 공급라인의 양측에 설치된 전후 이동부를 어느 하나만 이동하도록 제어하거나 거나 서로 다른 방향으로 이동하도록 제어하는 코일 용접 방법.
제10항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 이미지 정보를 모니터링하여 상기 가상 용접경로가 상기 선행 코일과 후행 코일의 이음부와 일치되면 상기 전후 이동부의 제어를 종료하고, 용접을 개시하는 단계를 포함하는 코일 용접 방법.