WO2011136494A2 - 티그 용접장치 - Google Patents

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WO2011136494A2
WO2011136494A2 PCT/KR2011/002775 KR2011002775W WO2011136494A2 WO 2011136494 A2 WO2011136494 A2 WO 2011136494A2 KR 2011002775 W KR2011002775 W KR 2011002775W WO 2011136494 A2 WO2011136494 A2 WO 2011136494A2
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welding
unit
torch
actuator
line
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PCT/KR2011/002775
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WO2011136494A3 (ko
Inventor
오성규
라성호
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Oh Sung Gu
Ra Sung Ho
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Publication date
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Priority to CN2011800219615A priority patent/CN102939181A/zh
Priority to BR112012027709A priority patent/BR112012027709A2/pt
Priority to RU2012151631/02A priority patent/RU2012151631A/ru
Priority to CA2797891A priority patent/CA2797891A1/en
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories

Definitions

  • the present invention relates to a TIG welding apparatus, and more particularly, to a TIG welding apparatus capable of tracking a welding line in real time and performing a TIG welding by moving a torch based on the tracked weld line information.
  • TIG welding is generally abbreviated to "Tungsten Inert Gas arc welding.”
  • an arc is generated using a tungsten rod as an electrode and welded while melting the solvent into an arc.
  • the tungsten rod of the electrode is used, and the solvent is a copper (Cu) wire.
  • the tungsten rods described above are hardly consumed, and only the copper wires described above are consumed.
  • the TIG welding is performed by argon gas or helium gas is supplied to the arc generating portion through the welding holder, and the above-described solvent and base metal are welded in such an inert gas atmosphere.
  • the thermal deformation occurs in the base material due to the high temperature generated during welding, and this thermal deformation may change the welding line.
  • the distance between the electrode and the mother material is not constant due to the change of the welding line, due to the overcurrent and undercurrent Bonding to the weld occurs or weld failure occurs.
  • the strength of the welding current changes due to the difference between the base material and the electrode between 1 mm and 2 mm, the best welding quality can be expected when the distance or angle of the torch to be welded is ideal, as described above. If the arc is abnormally generated due to the defect, the TIG welding does not proceed normally, therefore, a high level of skill is required.
  • spatter is generated, and the spatter scatters and contaminates an optical lens such as a laser scanner, and the spatter interferes with the laser trace line in the air, so that the state of the welding base material cannot be accurately measured.
  • the welding line information to be the basis of the welding path is wrong, and thus the welding does not proceed normally.
  • the direction and posture of the base material is different depending on the welding working environment, which affects the welding quality according to the posture or direction of the electrode, thereby actively changing the welding posture to suit the welding working environment. Is required.
  • an object of the present invention is to provide a TIG welding apparatus for tracking a welding line to advance the torch to an optimal welding path even when the state of the base material to be welded is somewhat twisted or uneven.
  • Another object of the present invention is to provide a TIG welding device that can actively convert the welding position according to the direction in which the welding base material is placed, thereby improving the efficiency of the automated welding device.
  • the torch unit is disposed electrode and wire and weaving unit;
  • a welding posture control unit configured to control the welding posture by pivoting the torch unit in up, down, left and right directions;
  • a welding line tracking unit installed in the welding posture control unit so as to precede the torch unit based on the traveling direction of the torch unit, and detecting a welding line by detecting a state in which a welding base material is placed;
  • a torch transfer unit that moves the torch unit based on the information of the weld line tracked by the weld line tracking unit.
  • the welding posture control unit may further include: a first swing actuator installed on the frame to pivot the first swing bracket; A second swing actuator installed on the first pivot bracket to pivot the second pivot bracket; And a third pivoting actuator installed on the second pivoting bracket to pivot the third pivoting bracket in which the torch unit is installed.
  • the welding line tracking unit may further include: a vision sensor unit configured to scan a welding line of the welding base material; And a transfer control unit which calculates the information scanned from the visual sensor unit to track the weld line.
  • the torch conveying unit may include: a first conveying actuator installed at one side of the weld posture control unit and moving the torch unit in a first direction based on a weld line traced by the weld seam tracking unit; and the first conveying actuator And a second transfer actuator installed at one side of the moving unit and moving the torch unit in a second direction perpendicular to the first direction based on the welding line tracked by the welding line tracking unit.
  • the TIG welding device according to the present invention made as described above does not generate spatter in carbon arc welding, so that the welding line can be more accurately tracked and the welding position is precisely moved by moving the torch based on the tracked weld line information. It can maintain and improve the welding quality.
  • the TIG welding apparatus can effectively cope with the welding work site by actively converting the direction of the torch according to the shape or posture of the welding base material is arranged, it is possible to implement an automated welding device with high maturity.
  • FIG. 1 is a view for explaining a TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are a front view and a plan view for explaining the welding posture control unit 100 in the TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 and 5 are views for explaining the torch transfer unit 300 in the TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • weld position control unit 102 frame
  • weaving unit 412 torch
  • main control unit 610 wire feeding unit
  • FIG. 1 is a view for explaining a TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the TIG welding apparatus has a state in which a welding posture control unit 100 and a welding base material are placed to control the welding posture by turning the torch unit 400 up, down, left, and right directions. And a torch transfer unit 300 that moves the torch unit 400 described above based on the weld line tracking unit 200 that detects and tracks the weld line.
  • the torch unit 400 described above is provided with an electrode 632, a wire 634, and a weaving unit 410.
  • the above-described electrode 632 may be a tungsten electrode rod, and the above-described wire 634 may be a welding agent of a wire made of copper (Cu) material.
  • the above-mentioned weaving unit 410 is a device for reciprocating the torch 412 of the torch unit 400 described above from side to side within a predetermined width to form a welding bead when the welding proceeds.
  • An electrode 632 is disposed at a lower end of the torch 412, a wire holder 416 is disposed at one side of the torch 412, and a wire 634 is supported in the idle state of the wire holder 416, so that the above-described wire is supported.
  • the wire 634 is provided toward the part to be welded by the supply unit 610.
  • the torch unit 400 described above is connected to the main control unit 600 and the holder cable 620, the supply unit for supplying the above-described wire 634 to one side of the main control unit 600 ( 610 may be disposed.
  • the above-mentioned holder cable 620 may be a hose for supplying an inert gas to the above-described torch unit 400 and a power line for generating an arc may be disposed.
  • the supply unit 610 described above feeds the wire 634 by maintaining the proper speed so as to feed the wire 634 and in particular suitable for the progress of the welding.
  • the above-described welding line tracking unit 200 is disposed at a position preceding the above-described torch unit 400 on the basis of the direction in which the welding proceeds.
  • the above-described welding line tracking unit 200 calculates the information scanned from the visual sensor unit 210 and the above-described visual sensor unit 210 for scanning the weld seam of the welding base material transfer control unit 220 to track the weld line It is configured to include.
  • the weld line tracking unit 200 may scan the surfaces of the first and second base materials 512 and 514 in advance of the torch unit 400, and thus, the first and second base materials 512. It is possible to trace the welding line 516 between 514.
  • the height of the welding line 516 can be detected in a form in which the height of the welding line 516 is changed or skewed from side to side.
  • the weld line information calculated and tracked in) may be output as height displacement and left and right displacement values.
  • FIGS. 2 and 3 are a front view and a plan view for explaining the welding posture control unit 100 in the TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the welding posture control unit 100 includes first, second, and third swing actuators 110, 120, 130.
  • first swing actuator 110 is installed in the frame 12, and the first swing actuator 110 described above is provided with a first swing bracket 112, thereby providing a first swing actuator 110.
  • the first pivot bracket 112 pivots by driving.
  • first swing actuator 120 is installed in the above-mentioned first swing bracket 112, and the above-mentioned second swing actuator 120 is provided with the second swing bracket 122, thereby providing a second swing actuator ( The second turning bracket 122 is turned by the driving of 120.
  • the operating axis of the above-described first swing actuator 110 and the above-described operating axis of the second swing actuator 120 may be disposed in a direction perpendicular to each other.
  • the above-mentioned third pivoting actuator 130 is installed in the second pivoting bracket 122, and the third pivoting actuator 130 is installed in the third pivoting actuator 130 and the third pivoting actuator ( The third turning bracket 132 turns by the driving of 120.
  • the operating axis of the above-described second swing actuator 120 and the above-described operating axis of the third swing actuator 130 may be disposed in a direction perpendicular to each other.
  • the above-described third turning bracket 132 is provided with a fixing bracket 202, and the welding line tracking unit 200 described above is disposed in front of the fixing bracket 202.
  • the torch transfer unit 300 is disposed behind the fixing bracket 202.
  • the torch unit 400 may be in any direction by driving the above-described first, second, and third turning actuators 110, 120, 130, and thus, various postures, for example, It is possible to take an active posture corresponding to the direction in which the base material is placed, such as bogie welding, top welding, horizontal welding and vertical welding.
  • the various postures implemented in the welding posture control unit 100 may vary the welding posture by changing the direction of the torch unit 400.
  • the above-described frame 102 may be mounted to an automated welding machine capable of traveling, and as an example of the automated welding machine, there are various types of turning rollers, turntables, articulated robots, traveling robots, and the like. It can be installed and used in various types of automated welding machines as described above.
  • the torch unit 400 may be inverted by the above-described third turning actuator 130, and in the inverted state, the torch unit 400 may be retracted so that the secondary to the first weld bead is welded. Welding beads may be formed repeatedly.
  • the torch transfer unit 300 described above will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG 4 and 5 are views for explaining the torch transfer unit 300 in the TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the torch transfer unit 300 is installed on one side of the welding position control unit 100, and more specifically, is installed on the third turning bracket 132.
  • a first block 302 is installed in the above-described third turning bracket 132, a first screw 312 is installed in the first block 302, and the first block 302 is installed.
  • a first transfer actuator 310 for rotating the above-described first screw 312.
  • first nut block 314 is screwed to the first screw 312 described above, and the first nut block 314 is linearly moved in the above-described first block 302.
  • the first nut block 314 is provided with a second block 316, a second screw 322 is installed in the second block 316, and one of the second blocks 316 is provided with the above-mentioned agent.
  • the second transfer actuator 320 for rotating the two screws 322 is installed.
  • the axis of the above-mentioned first screw 312 and the axis of the above-mentioned second screw 322 may be provided in a direction orthogonal to each other.
  • a second nut block 324 is installed in the above-described second screw 322, and the second nut block 324 is linearly moved in the above-described second block 316.
  • One side of the second block 316 described above is equipped with the torch unit 400 described above, and more specifically, as shown in FIG. 5, the holder arm 402 is installed in the second nut block 324.
  • the torch unit 400 described above is disposed on the holder arm 402.
  • the weld line information tracked by the weld line tracking unit 200 described above may give a command to the above-described first and second linear actuators 310 and 320, and thus, the first and second linear actuators 310.
  • Reference numeral 320 is an example of moving left and right up and down.
  • the above-described first linear actuator 310 is driven based on the height displacement information output from the welding line tracking unit 200 described above to adjust the height a of the torch unit 400, thereby adjusting the height of the torch unit 400.
  • the distance between the electrodes 632 can be kept constant.
  • the second linear actuator 320 is moved left and right based on the left and right displacement information output from the welding line tracking unit 200 described above so that the torch unit 400 is moved and adjusted in the left and right directions, thereby twisting or deforming the welding line. Even if it is possible to perform welding by tracking the changed weld line.
  • the TIG welding apparatus can actively change the welding posture of the torch unit 400 by the welding posture control unit 100 according to the direction in which the base material is placed. Automation can be spherical to more diverse types of welding operations.
  • the TIG welding apparatus can trace the weld line precisely because the contamination of the optical device by the spatter is not generated by tracking the weld line in an environment where spatter does not occur.
  • the first and second base materials 512 and 514 are always moved by moving the torch unit 400 by the torch transfer unit 300 based on the tracked weld line information.
  • the interval s of 632 can be kept constant, whereby the welding quality can be prevented from being lowered and the welding quality can be improved.
  • the TIG welding apparatus can be used to precisely weld the TIG by moving the TIG welding holder based on the weld line information tracked by tracking the weld line in real time.

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Abstract

본 발명은 티그 용접장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 티그 용접장치는, 전극(632)과 와이어(634)와 위빙 유닛(410)이 배치된 토치 유닛(400), 토치 유닛(400)의 진행방향을 기준으로 토치 유닛(400)보다 선행되게 토치 유닛(400)을 상하좌우 방향으로 선회시켜 용접자세를 제어하는 용접자세 제어 유닛(100), 용접자세 제어 유닛(100)에 설치되고 용접 모재가 놓인 상태를 검출하여 용접선을 추적하는 용접선 추적 유닛(200) 및 용접선 추적 유닛(200)에서 추적된 용접선의 정보에 근거하여 토치 유닛(400)을 이동시키는 토치 이송 유닛(300)을 포함한다. 대표도 도 1

Description

티그 용접장치
본 발명은 티그 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접선을 실시간으로 추적하고 추적된 용접선의 정보를 근거로 토치를 이동시켜 티그용접을 수행할 수 있도록 하는 티그 용접장치에 관한 것이다.
일반적으로 티그(TIG) 용접은 "불활성 가스 텅스텐 아크 용접(Tungsten Inert Gas arc welding)"을 줄여서 부르는 명칭이다.
상술한 티그 용접은 텅스텐 봉을 전극으로 사용하여 아크를 발생시키고 용가제를 아크로 용융하면서 용접하며, 전극의 텅스텐 봉이 이용되고, 용가제는 구리(Cu)재질의 와이어가 이용된다.
상술한 텅스텐 봉은 거의 소모되지 않고, 상술한 구리 재질의 와이어만 소모된다.
또한, 티그 용접은 아크가 발생하는 부분에는 용접 홀더를 통하여 아르콘(Ar)가스 또는 헬륨(He)가스가 공급되고 이러한 불활성가스 분위기 속에서 상술한 용가제와 모재가 용융되면서 용접된다.
이때, 용접 중에 발생하는 고온에 의하여 모재에 열변형이 발생하고 이러한 열변형은 용접선을 변화시킬 수 있으며, 용접선의 변화로 인하여 전극과 모제간의 간격이 일정하지 못할 경우에는 과대전류 및 과소전류로 인하여 용접부에 결합이 발생하거나 용접 불량이 발생한다.
또한, 전극과 모재의 사이거리와 토치와 모재가 이루는 각도 등 용접자세에 무척 민감하고, 용접자세가 어긋나거나 틀어져 용접선이 변화되었을 때에는 변화되는 용접선에 능동적으로 대응할 필요가 있다.
특히, 모재와 전극봉의 간격이 1mm ~ 2mm의 차이로 인하여 용접 전류의 세기가 변화하기 때문에 용접하는 토치의 간격이나 각도가 이상적일 때에 최상의 용접 품질을 기대할 수 있지만, 상술한 바와 같이, 용접자세의 불량으로 인하여 아크가 비정상적으로 발생하면 티그 용접이 정상적으로 진행되지 않으므로 고도의 숙련이 요구된다.
다른 한편으로, 탄소 아크 용접장치에 용접선을 자동으로 추적하도록 하는 기술로서 레이저 스캐너를 이용하여 용접선을 추적하도록 하는 기술이 제안되었다.
그러나 탄소 아크 용접장치에서는 스패터(spatter)가 발생하고, 이러한 스패터는 비산하여 레이저 스캐너 등의 광학 렌즈를 오염시키고 스패터가 대기 중에서 레이저 추적선과 간섭하여 용접 모재의 상태를 정확하게 측정하지 못하는 문제점이 있고, 부정확한 측정으로 인하여 용접 경로의 기초가 될 용접선 정보가 잘못되어 용접이 정상적으로 진행되지 못하는 문제점이 있다.
또 다른 한편으로, 용접 작업 환경에 따라 모재가 놓인 방향 및 자세는 제각각이고, 이때 용접봉의 자세 또는 방향에 따라 용접 품질에 영향을 끼치므로 용접 작업 환경에 적합하도록 용접자세를 능동적으로 신속하게 변경시키는 것이 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 용접 대상의 모재의 상태가 다소 뒤틀리거나 높낮이가 고르지 않더라도 용접선을 추적하여 토치를 최적의 용접 경로로 진행시킬 수 있도록 하는 티그 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 용접 모재가 배치되는 방향에 따라 용접자세를 능동적으로 변환할 수 있도록 하여 자동화된 용접장치의 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 티그 용접장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 티그 용접장치는, 전극과 와이어와 위빙 유닛이 배치된 토치 유닛; 상기 토치 유닛을 상하좌우 방향으로 선회시켜 용접자세를 제어하는 용접자세 제어 유닛; 상기 토치 유닛의 진행방향을 기준으로 상기 토치 유닛보다 선행되게 상기 용접자세 제어 유닛에 설치되고 용접 모재가 놓인 상태를 검출하여 용접선을 추적하는 용접선 추적 유닛; 및 상기 용접선 추적 유닛에서 추적된 용접선의 정보에 근거하여 토치 유닛을 이동시키는 토치 이송 유닛;을 포함한다.
또한, 상기 용접자세 제어 유닛은, 프레임에 설치되어 제1 선회 브래킷을 선회시키는 제1 선회 액추에이터; 상기 제1 선회 브래킷에 설치되어 제2 선회 브래킷을 선회시키는 제2 선회 액추에이터; 및 상기 제2 선회 브래킷에 설치되어 상기 토치 유닛이 설치되는 제3 선회 브래킷을 선회시키는 제3 선회 액추에이터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용접선 추적 유닛은, 상기 용접 모재의 용접선을 스캐닝하는 시각센서 유닛; 및 상기 시각센서 유닛으로부터 스캐닝된 정보를 연산하여 용접선을 추적하는 이송제어 유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 토치 이송 유닛은, 상기 용접자세 제어 유닛의 한쪽에 설치되고 상기 용접선 추적 유닛에서 추적된 용접선에 근거하여 상기 토치 유닛을 제1 방향으로 이동시키는 제1 이송 액추에이터;와 상기 제1 이송 액추에이터의 한쪽에 설치되고 상기 용접선 추적 유닛에서 추적된 용접선에 근거하여 상기 토치 유닛을 상기 제1 방향과 직교되는 제2 방향으로 이동시키는 제2 이송 액추에이터;를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 티그 용접장치는 탄소아크용접에서의 스패터가 발생하지 않으므로 좀 더 정확하게 용접선을 추적할 수 있고 추적된 용접선의 정보를 근거로 토치를 이동시킴으로써 용접자세를 정교하게 유지할 수 있으며 이로써 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 티그 용접장치는 용접 모재가 배치되는 모양 또는 자세에 따라 토치의 방향을 능동적으로 변환시킴으로써 용접 작업 현장에 효율적으로 대처할 수 있고, 완성도가 높은 자동화된 용접장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치에서 용접자세 제어 유닛(100)을 설명하기 위한 정면도면 및 평면도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치에서 토치 이송 유닛(300)을 설명하기 위한 도면이다.
* 부호의 설명 *
100: 용접자세 제어 유닛 102: 프레임
110, 120, 130: 선회 액추에이터
112, 122, 132: 제1, 제2 제3 선회 브래킷
200: 용접선 추적 유닛 202: 고정 브래킷
210: 시각센서 유닛 220: 이송제어 유닛
300: 토치 이송 유닛 302: 제1 블록
310, 320: 제1, 제2 이송 액추에이터 312, 322: 제1, 제2 스크루
314, 324: 제1, 제2 너트 블록 316: 제2 블록
400: 토치 유닛 402: 홀더 암
410: 위빙 유닛 412: 토치
416: 와이어 홀더
512, 514: 제1, 제2 모재 516: 용접선
600: 메인 컨트롤 유닛 610: 와이어 송급 유닛
620: 홀더 케이블 632: 전극
634: 와이어
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접장치는 토치 유닛(400)을 상하좌우 방향으로 선회시켜 용접자세를 제어하는 용접자세 제어 유닛(100)과 용접 모재가 놓인 상태를 검출하여 용접선을 추적하는 용접선 추적 유닛(200) 및 용접선의 정보에 근거하여 상술한 토치 유닛(400)을 이동시키는 토치 이송 유닛(300)을 포함하여 구성된다.
상술한 토치 유닛(400)은 전극(632)과 와이어(634)와 위빙 유닛(410)이 배치된다.
상술한 전극(632)은 텅스텐 전극 봉이고, 상술한 와이어(634)는 구리(Cu)재질의 와이어의 용접제일 수 있다.
상술한 위빙 유닛(410)은 상술한 토치 유닛(400)의 토치(412)를 일정한 폭의 범위 내에서 좌우로 왕복시키는 장치로서 용접이 진행될 때에 용접 비드를 형성시키는 것이다.
토치(412)의 하단에는 전극(632)이 배치되고, 토치(412)의 한쪽에는 와이어 홀더(416)가 배치되며, 와이어 홀더(416)에는 와이어(634)가 아이들 상태로 지지되어 상술한 와이어 송급 유닛(610)에 의해 와이어(634)가 용접되는 부분 쪽으로 제공된다.
또한, 상술한 토치 유닛(400)은 메인 컨트롤 유닛(600)과 홀더 케이블(620)로 연결되고, 상술한 메인 컨트롤 유닛(600)의 한쪽에는 상술한 와이어(634)를 송급하도록 하는 송급 유닛(610)이 배치될 수 있다.
또한, 상술한 홀더 케이블(620)은 상술한 토치 유닛(400)에 불활성 가스를 공급하도록 하는 호스와 아크를 발생시키기 위한 전원선이 배치될 수 있다.
또한, 상술한 송급 유닛(610)은 와이어(634)를 송급하고 특히 용접의 진행속도에 적합하도록 적정한 속도를 유지하여 와이어(634)를 송급하게 된다.
상술한 용접선 추적 유닛(200)은 용접이 진행되는 방향을 기준으로 상술한 토치 유닛(400)보다 선행되는 위치에 배치된다.
또한, 상술한 용접선 추적 유닛(200)은 용접 모재의 용접선을 스캐닝하는 시각센서 유닛(210)과 상술한 시각센서 유닛(210)으로부터 스캐닝된 정보를 연산하여 용접선을 추적하는 이송제어 유닛(220)을 포함하여 구성된다.
따라서 용접이 진행될 때에 용접선 추적 유닛(200)은 토치 유닛(400)보다 선행하여 제1, 제2 모재(512)(514)의 표면을 스캐닝할 수 있고, 이로써 제1, 제2 모재(512)(514)의 사이의 용접선(516)을 추적할 수있게 된다.
또한 상술한 시각센서 유닛(210)은 측정대상물과의 거리를 측정할 수 있으므로 용접선(516)의 높낮이가 변하거나 좌우로 비뚤어지는 형태로 검출할 수 있으며, 이러한 정보는 상술한 이송제어 유닛(220)에서 연산되고 추적된 용접선 정보는 높낮이 변위와 좌우변위의 값으로 출력될 수 있다.
상술한 용접자세 제어 유닛(100)은 첨부도면 도 2 및 도 3을 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치에서 용접자세 제어 유닛(100)을 설명하기 위한 정면도면 및 평면도면이다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 용접자세 제어 유닛(100)은 제1, 제2, 제3 선회 액추에이터(110)(120)(130)을 포함하여 구성된다.
좀 더 상세하게는 프레임(12)에 상술한 제1 선회 액추에이터(110)가 설치되고, 상술한 제1 선회 액추에이터(110)에는 제1 선회 브래킷(112)이 설치되어 제1 선회 액추에이터(110)의 구동에 의해 제1 선회 브래킷(112)이 선회한다.
또한, 상술한 제1 선회 브래킷(112)에는 상술한 제2 선회액추에이터(120)가 설치되고, 상술한 제2 선회 액추에이터(120)에는 제2 선회 브래킷(122)이 설치되어 제2 선회 액추에이터(120)의 구동에 의해 제2 선회 브래킷(122)이 선회한다.
또한, 상술한 제1 선회 액추에이터(110)의 작동 축과 상술한 제2 선회 액추에이터(120)의 작동 축은 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상술한 제2 선회 브래킷(122)에는 상술한 제3 선회액추에이터(130)가 설치되고, 상술한 제3 선회 액추에이터(130)에는 제3 선회 브래킷(132)이 설치되어 제3 선회 액추에이터(120)의 구동에 의해 제3 선회 브래킷(132)이 선회한다.
또한, 상술한 제2 선회 액추에이터(120)의 작동 축과 상술한 제3 선회 액추에이터(130)의 작동 축은 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 상술한 제3 선회 브래킷(132)에는 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 고정 브래킷(202)이 설치되고, 그 고정 브래킷(202)의 전방에 상술한 용접선 추적 유닛(200)이 배치되며, 그 고정 브래킷(202)의 후방에 상술한 토치 이송 유닛(300)이 배치되는 것이다.
따라서 상술한 제1, 제2, 제3 선회 액추에이터(110)(120)(130)의 구동에 의해 토치 유닛(400)은 임의의 방향으로 자세를 취할 수 있고, 이로써 다양한 자세 예를 들어, 아래보기 용접, 위보기 용접, 수평용접, 수직용접 등 모재가 놓이는 방향에 대응하여 능동적으로 자세를 취할 수 있는 것이다.
또한, 상술한 바와 같이 용접자세 제어 유닛(100)에서 구현되는 다양한 자세는 토치 유닛(400)의 방향을 변환시키는 것으로써 용접자세를 다양하게 취할 수 있는 것이다.
상술한 프레임(102)은 주행이 가능한 자동화 용접기에 장착될 수 있고, 자동화 용접기의 일례로서, 터닝 롤러, 턴테이블, 관절 로봇, 주행로봇 등의 다양한 형태가 있고 본 발명에 따른 티그 용접장치는 상술한 바와 같은 여러 가지의 형태의 자동화 용접기에 설치되어 이용될 수 있다.
다른 한편으로 상술한 제3 선회 액추에이터(130)에 의해 토치 유닛(400)은 반전될 수 있고, 이와 같이 반전된 상태에서 토치 유닛(400)이 후퇴하여 1차 용접된 용접 비드의 위쪽에 2차 용접 비드를 반복하여 형성시킬 수도 있다.
상술한 토치 이송 유닛(300)은 첨부도면 도 4 및 도 5를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치에서 토치 이송 유닛(300)을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 토치 이송 유닛(300)은 용접자세 제어 유닛(100)의 한쪽에 설치되는 것이고, 좀 더 상세하게는 제3 선회 브래킷(132)에 설치되는 것이다.
토치 이송 유닛(300)은 상술한 제3 선회 브래킷(132)에 제1 블록(302)이 설치되고, 제1 블록(302)의 내에 제1 스크루(312)가 설치되며, 제1 블록(302)의 한쪽에는 상술한 제1 스크루(312)를 회전시키는 제1 이송 액추에이터(310)가 설치된다.
또한, 상술한 제1 스크루(312)에는 제1 너트 블록(314)이 나사 결합되어 있고, 제1 너트 블록(314)은 상술한 제1 블록(302)에서 선형 이동된다.
상술한 제1 너트 블록(314)에는 제2 블록(316)이 설치되고, 제2 블록(316)의 내에 제2 스크루(322)가 설치되며, 제2 블록(316)의 한쪽에는 상술한 제2 스크루(322)를 회전시키는 제2 이송 액추에이터(320)가 설치된다.
또한, 상술한 제1 스크루(312)의 축선과 상술한 제2 스크루(322)의 축선은 직교되는 방향으로 설치되는 것일 수 있다.
또한, 상술한 제2 스크루(322)에는 제2 너트 블록(324)이 설치되고, 제2 너트 블록(324)은 상술한 제2 블록(316)에서 선형 이동된다.
상술한 제2 블록(316)의 한쪽에는 상술한 토치 유닛(400)이 장착되고, 좀 더 상세하게는 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 너트 블록(324)에 홀더 암(402)이 설치되고, 그 홀더 암(402)에 상술한 토치 유닛(400)이 배치되는 것이다.
즉, 상술한 용접선 추적 유닛(200)에서 추적된 용접선의 정보는 상술한 제1, 제2 선형 액추에이터(310)(320)에 지령을 내릴 수 있고, 이로써 제1, 제2 선형 액추에이터(310)(320)는 일례로서 좌우상하 이동되는 것이다.
좀 더 상세하게는 상술한 용접선 추적 유닛(200)에서 출력되는 높낮이변위 정보에 근거하여 상술한 제1 선형 액추에이터(310)가 구동되어 토치 유닛(400)의 높낮이(a)가 조절되며 이로써 모재와 전극(632)간의 거리를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 상술한 용접선 추적 유닛(200)에서 출력되는 좌우변위 정보에 근거하여 상술한 제2 선형 액추에이터(320)가 좌우이동 되어 토치 유닛(400)이 좌우 방향으로 이동 조절되고 이로써 용접선이 비틀어지거나 변형되더라도 변경된 용접선 추적하여 용접을 실시할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 티그 용접장치는 용접자세 제어 유닛(100)에 의해 토치 유닛(400)의 자세를 모재가 놓이는 방향에 따라 능동적으로 용접자세를 바꿀 수 있고 이로써 좀 더 다양한 형태의 용접 작업에 자동화를 구형할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 티그 용접장치는 스패터가 발생하지 않는 환경에서 용접선을 추적함으로써 스패터에 의한 광학기기의 오염이 발생되지 않아 용접선을 정교하게 추적할 수 있다.
특히, 용접 모재가 경사지거나 비틀어진 경우에는 추적된 용접선의 정보에 근거하여 토치 유닛(400)을 토치 이송 유닛(300)에 의해 이동시킴으로써 항상 제1, 제2 모재(512)(514)와 전극(632)의 간격(s)을 일정하게 유지시킬 수 있고, 이로써 용접 품질이 저하되는 것을 방지하여 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 용접 모재의 표면이 과도하게 경사진 경우에는 제1, 제2, 제3 선회 액추에이터(110)(120)(130)의 작동에 의해 능동적으로 대처하여 토치(412)와 용접 모재가 이루는 각도(b)(c)를 항상 일정하게 유지할 수 있으며 이로써 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 티그 용접장치는 용접선을 실시간으로 추적하여 추적된 용접선 정보를 근거로 티그용접 홀더를 이동시켜 정밀한 티그 용접을 하는 데에 이용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 전극(632)과 와이어(634)와 위빙 유닛(410)이 배치된 토치 유닛(400);
    상기 토치 유닛(400)을 상하좌우 방향으로 선회시켜 용접자세를 제어하는 용접자세 제어 유닛(100);
    상기 토치 유닛(400)의 진행방향을 기준으로 상기 토치 유닛(400)보다 선행되게 상기 용접자세 제어 유닛(100)에 설치되고 용접 모재가 놓인 상태를 검출하여 용접선을 추적하는 용접선 추적 유닛(200); 및
    상기 용접선 추적 유닛(200)에서 추적된 용접선의 정보에 근거하여 토치 유닛(400)을 이동시키는 토치 이송 유닛(300);
    을 포함하는 티그 용접장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용접자세 제어 유닛(100)은,
    프레임(102)에 설치되어 제1 선회 브래킷(112)을 선회시키는 제1 선회 액추에이터(110);
    상기 제1 선회 브래킷(112)에 설치되어 제2 선회 브래킷(122)을 선회시키는 제2 선회 액추에이터(120); 및
    상기 제2 선회 브래킷(122)에 설치되어 상기 토치 유닛(400)이 설치되는 제3 선회 브래킷(132)을 선회시키는 제3 선회 액추에이터(130);
    를 포함하는 티그 용접장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 용접선 추적 유닛(200)은,
    상기 용접 모재의 용접선을 스캐닝하는 시각센서 유닛(210); 및
    상기 시각센서 유닛(210)으로부터 스캐닝된 정보를 연산하여 용접선을 추적하는 이송제어 유닛(220);
    을 포함하는 티그 용접장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 토치 이송 유닛(300)은,
    상기 용접자세 제어 유닛(100)의 한쪽에 설치되고 상기 용접선 추적 유닛(200)에서 추적된 용접선에 근거하여 상기 토치 유닛(400)을 제1 방향으로 이동시키는 제1 이송 액추에이터(310);와
    상기 제1 이송 액추에이터(310)의 한쪽에 설치되고 상기 용접선 추적 유닛(200)에서 추적된 용접선에 근거하여 상기 토치 유닛(400)을 상기 제1 방향과 직교되는 제2 방향으로 이동시키는 제2 이송 액추에이터(320);
    를 포함하는 티그 용접장치.
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