KR20220088127A - 플라즈마 다관절 용접 로봇장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수개의 구동축을 가지는 다관절 로봇, 다관절 로봇의 단부에 연결되게 설치하며, 피용접 대상물의 접합 부위에 플라즈마 용접을 이루어지게 하는 플라즈마 용접토치, 플라즈마 용접토치와 연결되게 설치하며, 플라즈마 용접토치에 전류 및 가스를 공급하면서 플라즈마 용접토치에서 아크 발생 후 플라즈마가 분출되게 하는 플라즈마 용접기, 다관절 로봇과 플라즈마 용접기와 연결되게 설치하며, 다관절 로봇의 동작 제어 및, 플라즈마 용접기에서 플라즈마 용접토치로의 전류 및 가스 공급 여부를 제어하는 용접 제어부를 포함하는 플라즈마 다관절 용접 로봇장치를 제공한다.

Description

플라즈마 다관절 용접 로봇장치{Plasma articulated welding robot device}

본 발명은, 용접위치로 다관절 로봇이 이동하면서 플라즈마 용접을 수행할 수 있게 하는 플라즈마 다관절 용접 로봇장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용접장치는 피용접물의 모양과 형상, 피용접물간의 접합방향 및 용접방향, 용접작업의 특성 등의 주변요인에 따라서 이미 다양한 형태의 것들이 개발되어 사용한다.

그러나, 종래 용접장치는 토치가 위치고정된 상태에서 이송장치를 매개로 피용접물들을 용접위치로 이동시켜서 용접하거나, 피용접물이 위치고정된 상태에서 이송장치를 매개로 토치를 용접위치로 이동시켜서 용접하는 방식을 취하고 있어서, 그 구조가 상당히 복잡하고 대형화될 수 밖에 없으므로, 피가공물의 제품비용이 상승되고, 용접적용 대상이 크게 한정되는 문제가 있다.

특히, 선박의 건조작업시 설치하는 가이드 피스(Guide Piece)와 같이, 비교적 용접공간이 협소하면서 용접길이가 길고 연속적인 피용접물들을 적절하게 용접할 수 있는 용접장치가 개발되어 있지 못하여, 작업자가 수작업으로 이들 피용접물을 상호용접하고 있는 실정이다.

이러한, 종래의 용접장치에 대한 관련 기술은, 대한민국 공개특허 제10-2013-0051641호(2013.05.21)에 제시된다.

본 발명은, 다양한 접합 부위에 대한 용접 작업을 빠른 시간에 가능하게 하면서 용접 편의성을 증대되게 하는 플라즈마 다관절 용접 로봇장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 복수개의 구동축을 가지는 다관절 로봇, 상기 다관절 로봇의 단부에 연결되게 설치하며, 피용접 대상물의 접합 부위에 플라즈마 용접을 이루어지게 하는 플라즈마 용접토치, 상기 플라즈마 용접토치와 연결되게 설치하며, 플라즈마 용접토치에 전류 및 가스를 공급하면서 플라즈마 용접토치에서 아크 발생 후 플라즈마가 분출되게 하는 플라즈마 용접기, 상기 다관절 로봇과 플라즈마 용접기와 연결되게 설치하며, 다관절 로봇의 동작 제어 및, 플라즈마 용접기에서 플라즈마 용접토치로의 전류 및 가스 공급 여부를 제어하는 용접 제어부를 포함하는 플라즈마 다관절 용접 로봇장치를 제공한다.

또한, 상기 용접 제어부는, 피용접 대상물의 용접시 다관절 로봇에 의한 용접위치 및 용접방향과 용접 이동속도를 설정하는 동작 프로그램을 구비하며, 상기 동작 프로그램에 의한 다관절 로봇의 구동시 플라즈마 용접기가 동작되게 하면서 플라즈마 용접토치에서 플라즈마가 발생되게 하도록 플라즈마 용접토치로 전류 및 가스를 공급되게 할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 용접기에는 플라즈마 용접토치와 연결되어, 플라즈마 용접토치로 냉각수를 공급하는 냉각기를 더 구비하며, 상기 용접 제어부는, 동작 프로그램에 의한 다관절 로봇의 구동에 의한 플라즈마 용접기의 동작시, 냉각기에서 플라즈마 용접토치로 냉각수가 공급되게 냉각기의 동작을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 플라즈마 다관절 용접 로봇장치는, 복수개의 구동축을 가지는 다관절 로봇의 단부에 플라즈마 용접기와 연결된 플라즈마 용접토치를 설치하고, 용접 제어부가 다관절 로봇의 동작 제어 및, 플라즈마 용접기에서 플라즈마 용접토치로의 전류 및 가스 공급을 제어하면서 용접 작업을 가능하게 하는 바, 다양한 접합 부위에 대한 용접 작업을 빠른 시간에 가능하게 하면서 용접 편의성을 증대되게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 다관절 용접 로봇장치의 구성단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 다관절 용접 로봇장치의 용접 작동 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시한 토치브라켓의 분해사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 다관절 용접 로봇장치의 구성단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 다관절 용접 로봇장치의 작동 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 플라즈마 다관절 용접 로봇장치는, 다관절 로봇(100), 플라즈마 용접토치(200), 플라즈마 용접기(300), 용접 제어부(400)를 구비하고 있다.

상기 다관절 로봇(100)은 복수개의 구동축을 가지는 다관절, 보다 상세하게는 6축 관절로 구성되어, 공간 내에 위치를 나타내는 X, Y, Z좌표의 3개 자유도와,경사 각도를 나타내는 롤링(Rolling, X축 회전), 피칭(Pitching, Y축 회전), 요잉(Yawing, Z축 회전)의 3개 자유도 움직임을 가능하게 한다.

이러한, 상기 다관절 로봇(100)의 아암 단부에는 이후 설명될 플라즈마 용접토치(200)를 연결상태로 지지하는 토치브라켓(110)을 결합 구비한다. 도 3을 참조하면, 토치브라켓(110)은 일단을 다관절 로봇(100)의 아암 단부에 고정되게 결합하고, 타단에는 반원형의 제1안착홈(111a)이 형성된 연결바(111), 연결바(111)의 타단에 마주보는 면부에는 제1안착홈(111a)에 대칭되는 반원형의 제2안착홈(112a)이 형성된 체결편(112), 연결바(111)의 타단 양측 및 체결편(112)의 양측에 체결 설치되면서, 연결바(111)와 체결편(112)을 연결상태로 결합시키도록 볼트와 같은 체결부재(113)를 포함한다. 이때, 연결바(111)의 일단 및 타단 양측, 체결편(112)의 양측에는 체결부재의 설치를 위한 체결공이 형성될 수 있다.

상기 플라즈마 용접토치(200)는 피용접 대상물(도면미도시)의 접합 부위에 대한 플라즈마 용접이 이루어지도록 플라즈마를 분출되게 한다. 이러한, 플라즈마 용접토치(200)는 다관절 로봇(100)의 아암 단부에 연결 설치되도록 토치브라켓(110)에 결합된다. 즉 플라즈마 용접토치(200)의 바디 부분이 제1안착홈(111a)과 제2안착홈(112a)에 삽입되도록 플라즈마 용접토치(200)의 외측에 연결바(111)의 타단과 체결편(112)을 배치시킨 후, 체결부재(113)가 연결바(111)와 체결편(112)에 형성된 체결공(114a)으로 체결되면서 연결바(111)와 체결편(112)를 연결상태로 결합되게 하면, 플라즈마 용접토치(200)가 다관절 로봇(100)의 아암 단부에 안정적인 지지상태로 연결이 이루어지게 된다. 여기서, 플라즈마 용접토치(200)는 플라즈마 용접기(300)와 연결되어, 용접 제어부(400)에 의한 플라즈마 용접기(300)의 구동시 플라즈마 용접기(300)로부터 전류 및 가스를 공급받아 아크 발생 후 플라즈마를 분출되게 한다. 이러한, 플라즈마 용접토치(200)에는 용접와이어를 공급하는 와이어피더(도면미도시)를 연결 구비할 수 있다. 그리고, 플라즈마 용접토치(200)에는 플라즈마 발생시, 열과 스패터가 다관절 로봇(100)의 아암 단부로 전달되는 것을 차단하도록 플라즈마 용접토치(200)와 다관절 로봇(100)의 아암 사이에 배치되도록 차단판(도면미도시)을 결합 구비할 수도 있다.

상기 플라즈마 용접기(300)는 플라즈마 용접토치(200)에서 아크 발생 후 플라즈마를 분출되게 하도록 플라즈마 용접토치(200)에 전류 및 가스를 공급되게 한다. 이러한, 플라즈마 용접기(300)는 플라즈마 용접토치(200)와 케이블과 호스로 구성된 와이어라인(301)을 통해 연결되어, 플라즈마 용접토치(200)에 전류 및 가스를 공급되게 한다. 여기서, 플라즈마 용접기(300)는 용접 제어부(400)와 케이블같은 유선수단 또는, 와이파이나 블루투스 또는 적외선통신과 같은 무선수단을 통해 연결되어, 용접 제어부(400)로부터 신호를 전달받아 구동이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 플라즈마 용접기(300)에는 플라즈마 용접토치(200)와 연결되어, 플라즈마 용접토치(200)를 냉각시키는 냉각기(310)를 구비할 수 있다. 이러한 냉각기(310)는 용접토치(200)와 냉각호스(도면미도시)를 통해 연결되어, 용접토치(200)로 냉각수를 공급/배출되게 하면서 용접토치(200)의 냉각이 이루어지게 한다. 여기서, 냉각기(310)는 용접 제어부(400)의 동작 프로그램을 통해 다관절 로봇(100)의 구동에 의한 플라즈마 용접기(300)의 동작시, 용접 제어부(400)에서 플라즈마 용접토치(200)로 냉각수를 공급되게 구동 제어가 이루어지게 된다.

상기 용접 제어부(400)는 다관절 로봇(100)의 동작 제어 및, 플라즈마 용접기(300)에서 플라즈마 용접토치(200)로의 전류 및 가스 공급 여부를 제어한다. 더불어, 용접 제어부(400)는 앞서 설명한 바와 같이 플라즈마 용접기(300)의 동작시, 용접 제어부(400)에서 플라즈마 용접토치(200)로 냉각수를 공급되게 냉각기(310)의 구동도 제어하게 된다. 이러한, 용접 제어부(400)는 다관절 로봇(100) 및 플라즈마 용접기(300)와 케이블같은 유선수단 또는, 와이파이나 블루투스 또는 적외선통신과 같은 무선수단을 통해 연결되어, 다관절 로봇(100) 및 플라즈마 용접기(300)의 제어 신호를 전달하게 된다.

여기서, 상기 용접 제어부(400)에는 피용접 대상물의 용접시 다관절 로봇(100)에 의한 용접위치 및 용접방향과 용접 이동속도를 설정하는 동작 프로그램을 구비한다. 이러한, 동작 프로그램은 용접부위의 위치나 형태에 따라 안정적인 용접을 이루어지게 하는 설정 수치를 포함한다. 이러한, 용접 제어부(400)의 동작 프로그램에 의한 다관절 로봇(100)의 구동시 플라즈마 용접기(300)도 동작되게 하면서 플라즈마 용접토치(200)에서 플라즈마가 발생되게 하도록 플라즈마 용접토치(200)로 전류 및 가스를 공급되게 한다.

그리고, 상기 용접 제어부(400)에는 사용자에 의한 용접위치 및 용접방향과 용접 이동속도가 설정된 동작프로그램의 선택을 통해 다관절 로봇(100)의 조작 및 플라즈마 용접기(300)의 구동시 플라즈마 용접토치(200)로 공급되는 전류값을 조절할 수 있게 하는 조작반(410)을 연결 구비할 수 있다. 이러한, 조작반(410)은 용접 제어부(400)와 케이블같은 유선수단 또는, 와이파이나 블루투스 또는 적외선통신과 같은 무선수단을 통해 연결될 수 있다.

이와 같이, 일 실시예에 따른 플라즈마 다관절 용접 로봇장치는, 복수개의 구동축을 가지는 다관절 로봇(100)의 단부에 플라즈마 용접기(300)와 연결된 플라즈마 용접토치(200)를 설치하고, 용접 제어부(400)가 다관절 로봇(100)의 동작 제어 및, 플라즈마 용접기(300)에서 플라즈마 용접토치(200)로의 전류 및 가스 공급을 제어하면서 용접 작업을 가능하게 하는 바, 다양한 접합 부위에 대한 용접 작업을 빠른 시간에 가능하게 하면서 용접 편의성을 증대되게 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 다관절 로봇 200: 플라즈마 용접토치
300: 플라즈마 용접기 310: 냉각기
400: 용접 제어부 410: 조작반

Claims (3)

1. 복수개의 구동축을 가지는 다관절 로봇;
   상기 다관절 로봇의 단부에 연결되게 설치하며, 피용접 대상물의 접합 부위에 플라즈마 용접을 이루어지게 하는 플라즈마 용접토치;
   상기 플라즈마 용접토치와 연결되게 설치하며, 플라즈마 용접토치에 전류 및 가스를 공급하면서 플라즈마 용접토치에서 아크 발생 후 플라즈마가 분출되게 하는 플라즈마 용접기;
   상기 다관절 로봇과 플라즈마 용접기와 연결되게 설치하며, 다관절 로봇의 동작 제어 및, 플라즈마 용접기에서 플라즈마 용접토치로의 전류 및 가스 공급 여부를 제어하는 용접 제어부;를 포함하는 플라즈마 다관절 용접 로봇장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 용접 제어부는, 피용접 대상물의 용접시 다관절 로봇에 의한 용접위치 및 용접방향과 용접 이동속도를 설정하는 동작 프로그램을 구비하며,
   상기 동작 프로그램에 의한 다관절 로봇의 구동시 플라즈마 용접기가 동작되게 하면서 플라즈마 용접토치에서 플라즈마가 발생되게 하도록 플라즈마 용접토치로 전류 및 가스를 공급되게 하는 다관절 용접 로봇장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 플라즈마 용접기에는 플라즈마 용접토치와 연결되어, 플라즈마 용접토치로 냉각수를 공급하는 냉각기를 더 구비하며,
   상기 용접 제어부는, 동작 프로그램에 의한 다관절 로봇의 구동에 의한 플라즈마 용접기의 동작시, 냉각기에서 플라즈마 용접토치로 냉각수가 공급되게 냉각기의 동작을 제어하는 다관절 용접 로봇장치.
   

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