KR20200072949A - 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇 - Google Patents

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KR20200072949A
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yoke
slag
solenoid coil
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박창형
김윤구
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(주)오토로보틱스
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Abstract

일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈은, 일측에 개구부가 형성된 요크(Yoke), 상기 요크의 일부를 감싸는 솔레노이드 코일, 상기 개구부를 통해 상기 요크의 내측으로부터 외측으로 연장되는 슬래그 제거부 및 상기 요크의 내측에 위치되는 상기 슬래그 제거부의 일단에 연결되어 상기 슬래그 지지부를 지지하는 탄성부를 포함할 수 있다. 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 큰 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 요크의 외측으로 이동될 수 있다. 반면, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 작거나 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 차단된 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 탄성부의 탄성력에 의하여 상기 요크의 내측으로 이동될 수 있다.

Description

슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇 {A MODULE FOR REMOVING SLAG AND A WELDING ROBOT INCLUDING THE SAME}
아래의 실시예들은 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇에 관한 것이다.
일반적으로, 선박이나 중장비 등을 제작할 시에는 철판이나 바아와 같은 앵글을 상호 겹친 상태로 용접하여 대형의 구조물을 만들거나 T형바를 만들어 보강의 기능을 수행하게 된다. 이때, 철판이나 앵글은 이동이나 운반 등 취급이 용이하도록 단위 크기가 제한되어 이를 원하는 크기로 용접하여 상호 연결함으로써 대형의 구조물을 만들게 된다.
이와 같이, 상기 철판이나 앵글 등을 용접할 시 용접부에는 비드가 생기며, 상기 비드에는 슬래그가 피복된다. 이때, 용접부의 용접비드에 피복되는 슬래그는 용접결합을 방지하기 위해 용접직후 곧바로 제거하게 된다. 따라서, 용접비드에 피복되는 슬래그를 제거하기 위해 용접 후에는 작업자가 망치 등 별도의 타격공구를 사용하여 용접비드에 피복되는 슬래그를 부수면서 제거하게 된다.
그러나, 종래에는 상기 슬래그를 제거하기 위해 상기 작업자가 수작업을 통해 일일이 타격하면서 슬래그의 제거함으로 인해, 능률성이 크게 저조할 뿐만 아니라 슬래그가 잘 깨지지 않을 경우는 그대로 남게 되어 불량 용접이 되는 경우가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 최근 용접 관련 직종이 기피업종으로 떠올라 인력 수급의 어려움과 인건비 상승을 초래하고 있다. 따라서, 용접 현장에서는 인력 대신 로봇이 투입되는 경우가 많아지고, 이에 따라 인건비 절감 효과를 보고 있다. 하지만, 용접이 끝난 뒤 발생하는 용접 슬래그(Slag)를 제거하는 작업은 수작업의 인력이 투입되고 있는 실정이다.
아울러, 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 용접은 사용전극이 소모되는 소모식과 사용전극이 소모되지 않는 비소모식 용접법으로 나누어진다.
소모식 용접법의 하나인 서브머지드 아크 용접은 입상의 플럭스 밑에서 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 얻어지는 열로 두 개 이상의 피접합물을 용접하는 방법으로서, 모재 위에 입상의 플럭스를 미리 쌓아 놓고 그 속에 전류가 흐르는 와이어를 연속적으로 공급하여 용접을 한다. 이때, 플럭스는 대기를 차단하여 용접금속의 정련작용 시보호를 하게 되고, 용접비드나 슬래그를 형성하는 원인이 된다.
용접작업을 하는 과정에서 용접비드 위에 생성되는 슬래그는 연속적인 용접작업을 방해하는 요인이다. 따라서, 슬래그에 의한 용접결함을 방지하기 위해서는 발생된 슬래그를 다음 용접작업 전에 반드시 제거하여 용접부를 깨끗하게 한 후 용접해야 하므로, 다음 용접작업의 수행을 위해 용접작업을 일시 중단하고 단단한 슬래그 제거 해머를 사용하여 작업자가 용접비드 위에 생성된 슬래그를 직접 제거하게 된다.
최근에는 용접 관련 직종이 기피업종으로 떠올라 인력 수급의 어려움과 인건비 상승을 초래하고 있다. 따라서, 용접 현장에서는 인력 대신 로봇이 투입되는 경우가 많아지고, 이에 따라 인건비 절감 효과를 보고 있다. 하지만, 용접이 끝난 뒤 발생하는 용접 슬래그(Slag)를 제거하는 작업은 수작업의 인력이 투입되고 있는 실정이다.
한국공개특허 제2009-0038129호 (공개일 2009년 4월 20일)에는 다층 용접용 슬래그 제거장치에 관하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 수작업을 최소화하고 용접 품질 향상시킬 수 있는 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 기 수행된 용접 작업의 궤적을 따라 동일하게 이동하면서 효과적으로 슬래그를 제거할 수 있는 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈은, 일측에 개구부가 형성된 요크(Yoke), 상기 요크의 일부를 감싸는 솔레노이드 코일, 상기 개구부를 통해 상기 요크의 내측으로부터 외측으로 연장되는 슬래그 제거부 및 상기 요크의 내측에 위치되는 상기 슬래그 제거부의 일단에 연결되어 상기 슬래그 지지부를 지지하는 탄성부를 포함할 수 있다.
상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 큰 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 요크의 외측으로 이동될 수 있다.
반면, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 작거나 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 차단된 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 탄성부의 탄성력에 의하여 상기 요크의 내측으로 이동될 수 있다.
상기 슬래그 제거부는, 일부가 상기 요크의 외측으로 돌출되어 상기 슬래그를 타격할 수 있는 타격요소 및 상기 타격요소와 상기 탄성부를 연결하고, 상기 자기력 또는 상기 탄성력에 의하여 병진운동하는 연결요소를 포함할 수 있다.
상기 연결요소는, 플런저(Plunger) 또는 피스톤(Piston)으로 형성되고, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 자기력이 발생되는 경우 자기저항을 감소시키기 위해 상기 요크의 외측을 향해 이동하려는 경향을 나타낼 수 있다.
상기 슬래그를 제거하기 위한 모듈은, 상기 요크의 개구부 주위에 배치되어 상기 연결요소가 상기 개구부를 형성하는 상기 요크의 일단과 일정한 일정한 간격을 유지하면서 병진운동하도록 안내하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 연결요소를 이동시키는 상기 자기력Fcoil은 다음과 같이 나타낼 수 있고,
Figure pat00001
상기 자기력Fcoil을 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는 인덕턴스L(x) 및 일(Wm')은 다음과 같이 나타낼 수 있으며,
Figure pat00002
Figure pat00003
여기서,
Figure pat00004
는 공기의 투자율이며, N은 솔레노이드 코일이 감긴 회수며,
Figure pat00005
은 g*l이며, 상기 g는 상기 연결요소와 상기 요크의 일단 사이의 간격이고, 상기 l은 상기 요크의 두께이며, d는 상기 요크의 너비이고, i는 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전류이며, x는 상기 연결요소의 기 설정된 위치를 기준으로 상기 요크의 외측을 향해 이동되는 변위를 나타낸다.
일 실시예에 따른 용접 로봇은, 용접 작업을 수행하는 용접부, 상기 용접 작업에 의하여 형성되는 슬래그를 제거할 수 있는 슬래그 제거 모듈 및 상기 용접부 및 상기 슬래그 제거 모듈과 연결되어 상기 용접부 및 상기 슬래그 제거 모듈을 이동시키는 구동 아암을 포함하고, 상기 슬래그 제거 모듈은 기 수행된 상기 용접부의 궤적과 동일하게 이동하면서 상기 용접 작업에 의하여 형성된 슬래그를 제거할 수 있다.
이 때, 상기 슬래그 제거 모듈은, 일측에 개구부가 형성된 요크(Yoke), 상기 요크의 일부를 감싸는 솔레노이드 코일, 상기 개구부를 통해 상기 요크의 내측으로부터 외측으로 연장되는 슬래그 제거부 및 상기 요크의 내측에 위치되는 상기 슬래그 제거부의 일단에 연결되어 상기 슬래그 지지부를 지지하는 탄성부를 포함할 수 있다.
상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 큰 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 요크의 외측으로 이동될 수 있다.
반면, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 작거나 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 차단된 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 탄성부의 탄성력에 의하여 상기 요크의 내측으로 이동될 수 있다.
상기 슬래그 제거부는, 일부가 상기 요크의 외측으로 돌출되어 상기 슬래그를 타격할 수 있는 타격요소 및 상기 타격요소와 상기 탄성부를 연결하고, 상기 자기력 및 상기 탄성력에 의하여 병진운동하는 연결요소를 포함할 수 있다.
상기 연결요소는, 플런저(Plunger) 또는 피스톤(Piston)으로 형성되고, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 자기력이 발생되는 경우 자기저항을 감소시키기 위해 상기 요크의 외측으로 이동하려는 경향을 나타낸다.
이 때, 상기 연결요소를 이동시키는 상기 자기력Fcoil은 다음과 같이 나타낼 수 있고,
Figure pat00006
상기 자기력Fcoil을 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는 인덕턴스L(x) 및 일(Wm')은 다음과 같이 나타낼 수 있으며,
Figure pat00007
Figure pat00008
여기서,
Figure pat00009
는 공기의 투자율이며, N은 솔레노이드 코일이 감긴 회수며,
Figure pat00010
은 g*l이며, 상기 g는 상기 연결요소와 상기 요크의 일단 사이의 간격이고, 상기 l은 상기 요크의 두께이며, d는 상기 요크의 너비이고, i는 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전류이며, x는 상기 연결요소의 기 설정된 위치를 기준으로 상기 요크의 외측을 향해 이동되는 변위를 나타낸다.
일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇은 수작업을 최소화하고 용접 품질 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇은 기 수행된 용접 작업의 궤적을 따라 동일하게 이동하면서 효과적으로 슬래그를 제거할 수 있다.
도1은 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈의 정면도이다.
도2는 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈의 사시도이다.
도3 및 도4는 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈의 작동 상태를 나타낸다.
도5는 일 실시예에 따른 슬래그 제거 모듈을 포함하는 용접 로봇을 나타낸다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈 및 이를 포함하는 용접 로봇의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1은 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈의 정면도이며, 도2는 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈의 사시도이다. 도3 및 도4는 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈의 작동 상태를 나타내며, 도5는 일 실시예에 따른 슬래그 제거 모듈을 포함하는 용접 로봇을 나타낸다.
도1 및 도2를 참조하면, 일 실시예에 따른 슬래그를 제거하기 위한 모듈(10)은, 일측에 개구부(110)가 형성된 요크(Yoke, 100), 요크(100)의 일부를 감싸는 솔레노이드 코일(200), 개구부(110)를 통해 요크(100)의 내측으로부터 외측을 향해 연장되는 슬래그 제거부(300) 및 요크(100)의 내측에 위치되는 슬래그 제거부(300)의 일단에 연결되어 슬래그 지지부(300)를 지지하는 탄성부(400)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 통하여, 솔레노이드 코일에 전류를 인가하면 요크를 따라 자기장이 생성되고, 요크 상에 자기력이 발생된다. 이 때, 슬래그 제거부(300)는 자기저항을 줄이는 방향, 즉, 요크(100)의 내측으로부터 외측을 향하는 방향으로 이동하게 된다. 따라서, 슬래그 제거부(300)는 고속으로 고충격의 이동 동작을 가질 수 있으며, 이와 같은 동작을 통하여 슬래그를 타격하여 제거할 수 있다.
구체적으로, 솔레노이드 코일(200)에 흐르는 전류에 의하여 요크(100) 상에 발생되는 자기력이 탄성부(400)의 탄성력보다 큰 경우, 슬래그 제거부(300)는 요크(100)의 외측을 향해 이동될 수 있다.
반면, 솔레노이드 코일(200)에 흐르는 전류에 의하여 요크(100) 상에 발생되는 자기력이 탄성부(400)의 탄성력보다 작거나 솔레노이드 코일(200)에 흐르는 전류가 차단된 경우, 슬래그 제거부(300)는 탄성부(400)의 탄성력에 의하여 요크(100)의 내측을 향해 이동될 수 있다.
상기 슬래그 제거부(330)는, 일부가 요크(100)의 외측으로 돌출되어 슬래그를 타격할 수 있는 타격요소(310) 및 타격요소(310)와 탄성부(400)를 연결하고 자기력 또는 탄성력에 의하여 병진운동하는 연결요소(320)를 포함할 수 있다.
상기 연결요소(320)는, 플런저(Plunger) 또는 피스톤(Piston)으로 형성되고, 솔레노이드 코일(200)에 흐르는 전류에 의하여 요크(100) 상에 자기력이 발생되는 경우 자기저항을 감소시키기 위해 요크(100)의 외측을 향해 이동하려는 경향을 나타낼 수 있다.
이와 같이, 연결요소(320)를 구동시키는 힘이, 즉, 솔레노이드 코일에 의한 자기력, 탄성부에 의하여 발생되는 탄성력보다 클 경우 슬래그 제거부(300)는 요크(100)의 외측을 향해 이동될 수 있다. 그에 따라, 슬래그 제거부(300)의 타격요소(310)에 의하여 용접 시 발생되는 슬래그(Slag)가 제거될 수 있다.
이와 반대로, 솔레노이드 코일에 인가되는 전류가 차단되면 탄성부(400)의 탄성력이 자기력 보다 커짐에 따라 탄성력에 의하여 슬래그 제거부(300)는 원래의 위치로 복귀하게 된다.
따라서, 펄스 형태의 전류를 솔레노이드 코일에 인가하게 되면, 슬래그 제거부(300)는 빠르게 병진운동을 함으로써 슬래그를 연속적으로 타격할 수 있고, 그에 따라, 효과적으로 슬래그를 제거할 수 있다.
이와 같은 구성을 위하여, 슬래그를 제거하기 위한 모듈은 솔레노이드 코일(200)에 전류를 인가하기 위한 전원(210) 및 다이오드(220)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬래그를 제거하기 위한 모듈(10)은, 요크(100)의 개구부(110) 주위에 배치되어 연결요소(320)가 개구부(110)를 형성하는 요크(100)의 일단과 일정한 일정한 간격(g)을 유지하면서 병진운동하도록 안내하는 가이드부(500)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 연결요소(320)를 이동시키는 자기력Fcoil은 다음의 식(1)과 같을 수 있다.
식(1) :
Figure pat00011
아울러, 상기 자기력Fcoil을 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는 인덕턴스L(x) 및 일(Wm')은 다음과 같이 식(2) 및 식(3)으로 나타낼 수 있다.
식(2) :
Figure pat00012
식(3) :
Figure pat00013
여기서,
Figure pat00014
는 공기의 투자율이며, N은 솔레노이드 코일이 감긴 회수며,
Figure pat00015
은 g*l이며, g는 연결요소(320)와 요크(100)의 일단 사이의 간격이고, l은 요크(100)의 두께이며, d는 요크(100)의 너비를 나타낸다. 또한, i는 솔레노이드 코일(200)에 인가되는 전류이며, x는 연결요소(320)의 기 설정된 위치를 기준으로 요크(100)의 외측을 향해 이동되는 변위를 나타낸다.
이 때, 공기의 투자율은 4π*10-7일 수 있다 또한, x는, 솔레노이드 코일(200)에 전혀 전류가 인가되지 않고 탄성부(400)가 원 상태를 유지한 상태에서의 연결요소(320)의 위치를 기준으로, 전류 인가에 따라 요크(100)에 발생된 자기력에 의하여 연결요소(320)가 요크(100)의 외측을 향해 이동된 거리만큼의 변위 값을 의미한다.
따라서, 솔레노이드 코일(200)에 의해 발생되는 연결요소(320)를 구동시키는 자기력은 솔레노이드 코일(200)에 인가되는 전류 값의 제곱에 비례한다. 또한, 알짜힘은 Fcoil - Fsping = ma 이므로, 가속도와 비례하고, 속도와 양의 상관 관계를 갖게 된다.
이와 같은 구성을 포함하는 슬래그를 제거하기 위한 모듈의 동작 상태를 이하에서 설명한다.
도3을 참조하면, 솔레노이드 코일(200)에 전류가 인가되면, 요크(100) 상에 자기력이 발생되고, 타격요소(310)와 연결요소(320)를 포함하는 슬래그 제거부(300)는 자기저항을 최소화하기 위하여 개구부(110)를 통해 요크(100)의 외측을 향하는 방향으로 이동하게 된다. 그에 따라, 타격요소(310)는 용접 작업 부위에 형성된 슬래그를 타격함으로써 슬래그를 제거할 수 있다.
그 후, 도4와 같이, 솔레노이드 코일(200)에 인가되는 전류가 감소되어 탄성부(400)의 탄성력이 자기력보다 크게 되거나, 솔레노이드 코일(200)에 인가되는 전류가 차단되어 자기력이 제거된 경우, 슬래그 제거부(300)는 상기 탄성력에 의하여 원 위치로 복귀하게 된다. 즉, 요크(100)의 외측으로부터 내측을 향하는 방행으로 슬래그 제거부(300)가 이동하게 된다.
이와 같이, 슬래그를 제거하기 위한 모듈(10)의 슬래그 제거부(300)는 솔레노이드 코일(200)에 인가되는 전류를 적절히 제어함으로써 병진운동할 수 있다. 따라서, 펄스 형태의 전류를 솔레노이드 코일에 인가하게 되면, 슬래그 제거부(300)는 빠르게 병진운동을 함으로써 슬래그를 연속적으로 타격할 수 있고, 그에 따라, 효과적으로 슬래그를 제거할 수 있다.
도5를 참조하면, 일 실시예에 따른 용접 로봇(1)은, 용접 작업을 수행하는 용접부(20), 용접 작업에 의하여 형성되는 슬래그를 제거할 수 있는 슬래그 제거 모듈(10) 및 용접부 및 슬래그 제거 모듈과 연결되어 용접부 및 슬래그 제거 모듈을 이동시키는 구동 아암(30)을 포함하고, 슬래그 제거 모듈(10)은 기 수행된 용접부(20)의 궤적과 동일하게 이동하면서 용접 작업에 의하여 형성된 슬래그를 제거할 수 있다.
이 때, 슬래그 제거 모듈은, 일측에 개구부가 형성된 요크(Yoke), 요크의 일부를 감싸는 솔레노이드 코일, 개구부를 통해 요크의 내측으로부터 외측으로 연장되는 슬래그 제거부 및 요크의 내측에 위치되는 슬래그 제거부의 일단에 연결되어 슬래그 지지부를 지지하는 탄성부를 포함할 수 있다.
솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 요크 상에 발생되는 자기력이 탄성부의 탄성력보다 큰 경우, 슬래그 제거부는 요크의 외측으로 이동될 수 있다.
반면, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 요크 상에 발생되는 자기력이 탄성부의 탄성력보다 작거나 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 차단된 경우, 슬래그 제거부는 탄성부의 탄성력에 의하여 요크의 내측으로 이동될 수 있다.
슬래그 제거부는, 일부가 요크의 외측으로 돌출되어 슬래그를 타격할 수 있는 타격요소 및 타격요소와 탄성부를 연결하고, 자기력 및 탄성력에 의하여 병진운동하는 연결요소를 포함할 수 있다.
연결요소는, 플런저(Plunger) 또는 피스톤(Piston)으로 형성되고, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 요크 상에 자기력이 발생되는 경우 자기저항을 감소시키기 위해 요크의 외측으로 이동하려는 경향을 나타낸다.
이 때, 연결요소를 이동시키는 자기력Fcoil은 다음과 같이 나타낼 수 있고,
Figure pat00016
자기력Fcoil을 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는 인덕턴스L(x) 및 일(Wm')은 다음과 같이 나타낼 수 있으며,
Figure pat00017
Figure pat00018
여기서,
Figure pat00019
는 공기의 투자율이며, N은 솔레노이드 코일이 감긴 회수며,
Figure pat00020
은 g*l이며, g는 연결요소와 요크의 일단 사이의 간격이고, l은 요크의 두께이며, d는 요크의 너비이고, i는 솔레노이드 코일에 인가되는 전류이며, x는 연결요소의 기 설정된 위치를 기준으로 요크의 외측을 향해 이동되는 변위를 나타낸다.
이와 같은, 슬래그를 제거하기 위한 모듈은 수작업을 최소화하고 용접 품질 향상시킬 수 있으며, 슬래그를 제거 모듈을 포함하는 용접 로봇은 기 수행된 용접 작업의 궤적을 따라 동일하게 슬래그 제거 모듈을 이동시킴으로써 효과적으로 슬래그를 제거할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : 용접 로봇
10 : 슬래그를 제거하기 위한 모듈, 슬래그 제거 모듈
20 : 용접부
30 : 구동 아암
100 : 요크
110 : 개구부
200 : 솔레노이드 코일
300 : 슬래그 제거부
310 : 타격요소
320 : 연결요소
400 : 탄성부
500 : 가이드부

Claims (7)

  1. 일측에 개구부가 형성된 요크(Yoke);
    상기 요크의 일부를 감싸는 솔레노이드 코일;
    상기 개구부를 통해 상기 요크의 내측으로부터 외측으로 연장되는 슬래그 제거부; 및
    상기 요크의 내측에 위치되는 상기 슬래그 제거부의 일단에 연결되어 상기 슬래그 지지부를 지지하는 탄성부;
    를 포함하고,
    상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 큰 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 요크의 외측으로 이동되고,
    상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 작거나 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 차단된 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 탄성부의 탄성력에 의하여 상기 요크의 내측으로 이동되는,
    슬래그를 제거하기 위한 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 제거부는,
    일부가 상기 요크의 외측으로 돌출되어 상기 슬래그를 타격할 수 있는 타격요소; 및
    상기 타격요소와 상기 탄성부를 연결하고, 상기 자기력 또는 상기 탄성력에 의하여 병진운동하는 연결요소;
    를 포함하고,
    상기 연결요소는, 플런저(Plunger) 또는 피스톤(Piston)으로 형성되고, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 자기력이 발생되는 경우 자기저항을 감소시키기 위해 상기 요크의 외측을 향해 이동하려는 경향을 나타내는,
    슬래그를 제거하기 위한 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 요크의 개구부 주위에 배치되어 상기 연결요소가 상기 개구부를 형성하는 상기 요크의 일단과 일정한 일정한 간격을 유지하면서 병진운동하도록 안내하는 가이드부;
    를 더 포함하는, 슬래그를 제거하기 위한 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결요소를 이동시키는 자기력Fcoil은 다음과 같이 나타낼 수 있고,
    Figure pat00021

    상기 자기력Fcoil을 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는 인덕턴스L(x) 및 일(Wm')은 다음과 같이 나타낼 수 있으며,
    Figure pat00022

    Figure pat00023

    여기서,
    Figure pat00024
    는 공기의 투자율이며, N은 솔레노이드 코일이 감긴 회수며,
    Figure pat00025
    은 g*l이며, 상기 g는 상기 연결요소와 상기 요크의 일단 사이의 간격이고, 상기 l은 상기 요크의 두께이며, d는 상기 요크의 너비이고, i는 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전류이며, x는 상기 연결요소의 기 설정된 위치를 기준으로 상기 요크의 외측을 향해 이동되는 변위를 나타내는,
    슬래그를 제거하기 위한 모듈.
  5. 용접 작업을 수행하는 용접부;
    상기 용접 작업에 의하여 형성되는 슬래그를 제거할 수 있는 슬래그 제거 모듈; 및
    상기 용접부 및 상기 슬래그 제거 모듈과 연결되어 상기 용접부 및 상기 슬래그 제거 모듈을 이동시키는 구동 아암;
    을 포함하고,
    상기 슬래그 제거 모듈은 기 수행된 상기 용접부의 궤적과 동일하게 이동하면서 상기 용접 작업에 의하여 형성된 슬래그를 제거할 수 있는,
    용접 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 모듈은,
    일측에 개구부가 형성된 요크(Yoke);
    상기 요크의 일부를 감싸는 솔레노이드 코일;
    상기 개구부를 통해 상기 요크의 내측으로부터 외측으로 연장되는 슬래그 제거부; 및
    상기 요크의 내측에 위치되는 상기 슬래그 제거부의 일단에 연결되어 상기 슬래그 지지부를 지지하는 탄성부;
    를 포함하고,
    상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 큰 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 요크의 외측으로 이동되고,
    상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 발생되는 자기력이 상기 탄성부의 탄성력보다 작거나 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 차단된 경우, 상기 슬래그 제거부는 상기 탄성부의 탄성력에 의하여 상기 요크의 내측으로 이동되며,
    상기 슬래그 제거부는,
    일부가 상기 요크의 외측으로 돌출되어 상기 슬래그를 타격할 수 있는 타격요소; 및
    상기 타격요소와 상기 탄성부를 연결하고, 상기 자기력 및 상기 탄성력에 의하여 병진운동하는 연결요소;
    를 포함하고,
    상기 연결요소는, 플런저(Plunger) 또는 피스톤(Piston)으로 형성되고, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 의하여 상기 요크 상에 자기력이 발생되는 경우 자기저항을 감소시키기 위해 상기 요크의 외측으로 이동하려는 경향을 나타내는,
    용접 로봇.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결요소를 이동시키는 자기력Fcoil은 다음과 같이 나타낼 수 있고,
    Figure pat00026

    상기 자기력Fcoil을 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는 인덕턴스L(x) 및 일(Wm')은 다음과 같이 나타낼 수 있으며,
    Figure pat00027

    Figure pat00028

    여기서,
    Figure pat00029
    는 공기의 투자율이며, N은 솔레노이드 코일이 감긴 회수며,
    Figure pat00030
    은 g*l이며, 상기 g는 상기 연결요소와 상기 요크의 일단 사이의 간격이고, 상기 l은 상기 요크의 두께이며, d는 상기 요크의 너비이고, i는 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전류이며, x는 상기 연결요소의 기 설정된 위치를 기준으로 상기 요크의 외측을 향해 이동되는 변위를 나타내는,
    용접 로봇.
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