WO2021141167A1

WO2021141167A1 - 푸시-풀 송급형 토치시스템

Info

Publication number: WO2021141167A1
Application number: PCT/KR2020/000466
Authority: WO
Inventors: 안연주
Original assignee: 주식회사 로봇밸리
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-07-15

Abstract

본 발명은 몸체뭉치와 송급안내부와 감지부 및 제어부를 포함하여 구성된 푸시-풀 송급형 토치시스템이 제공되며, 특히 상기 감지부는 상기 송급안내부에 의해 안내되는 용접 와이어의 끊김을 감지함과 더불어 상기 제어부는 상기 감지부에 의해 감지된 용접 와이어의 끊김 여부를 토대로 용접 작업의 계속 진행 혹은, 진행 중단을 결정하도록 이루어짐으로써 자동 용접이 진행되는 도중 와이어의 송급이 중단됨을 정확히 확인하고, 이러한 와이어의 송급 중단에 따른 용접 불량을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

푸시-풀 송급형 토치시스템

본 발명은 토치어셈블리에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 자동 용접이 진행되는 도중 와이어의 송급이 중단됨을 정확히 확인하고, 이러한 와이어의 송급 중단에 따른 용접 불량을 미연에 방지할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템에 관한 것이다.

일반적으로 용접용 토치어셈블리는 작업 대상물을 고열로 용융하거나, 절단, 표면처리, 용접 등과 같은 다양한 금속 작업에 사용되는 도구이다.

이러한 용접용 토치어셈블리에 의해 수용되는 각종 작업 중 두 모재간을 서로 접합하는 용접작업의 경우는 별도의 용접 와이어를 용융시키면서 상기 두 모재간의 접촉 부위에 제공함으로써 상기 두 모재 간이 서로 부착 고정되도록 하는 방식의 작업이다.

이때, 상기한 용접 와이어는 별도의 송급장치에 의해 일정한 속도로 용접용 토치어셈블리에 공급되도록 이루어진다.

특히, 산업용으로 사용되는 용접용 토치어셈블리와 같이 자동화된 공정으로 용접 작업을 수행하는 방식의 구조에서는 해당 용접용 토치어셈블리 내에도 용접 와이어를 정확히 안내하기 위한 롤러가 제공되고 있다.

이에 관련하여는 등록실용신안 제20-0470673호, 공개실용신안 실1998-0006927호, 공개특허 제10-2013-0117395호, 등록특허 제10-1171766호 등 다양하게 제시되고 있다.

하지만, 전술된 종래 기술에 따른 용접 와이어를 송급하는 구조는 단순히 용접 와이어만 일정한 속도로 제공될 수 있도록 한 것일 뿐 상기 용접 와이어의 송급 도중 송급 불량이 발생되거나 혹은, 용접 와이어의 절단으로 인한 송급 불량이 발생될 경우의 대처가 이루어지지 못하였던 문제점이 있다.

또한, 전술된 종래 기술의 용접 와이어를 송급하는 구조는 전체적인 크기가 크게 이루어짐과 더불어 이로 인한 무게 증가로 인해 미세 제어에 어려움이 있었다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 자동 용접이 진행되는 도중 와이어의 송급이 중단됨을 정확히 확인하고, 이러한 와이어의 송급 중단에 따른 용접 불량을 미연에 방지할 수 있도록 함과 더불어 제품의 소형화를 이룰 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템에 따르면 몸체 부위를 형성하며, 후방으로는 여타 장비에의 설치를 위한 장착부가 구비됨과 더불어 전방으로는 토치가 결합되도록 이루어진 몸체뭉치; 상기 몸체뭉치 내에 위치되면서 해당 몸체뭉치를 통과하는 용접 와이어의 송급을 안내하는 송급안내부; 상기 송급안내부에 의해 상기 토치로 송급되는 와이어의 절단 여부를 감지하는 감지부; 상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 송급안내부를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 용접 와이어가 통과되는 부위의 양측 중 적어도 어느 한 측에 각각 구름 회전 가능하게 설치되는 안내롤러와, 상기 몸체뭉치의 저면에 구비됨과 더불어 상기 안내롤러와는 축결합되도록 이루어지면서 상기 안내롤러가 강제 회전되도록 구동력을 제공하는 롤러 구동용모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 안내롤러는 상기 용접 와이어로부터 이격되거나 혹은, 근접될 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 감지부는 상기 송급안내부를 통과한 용접 와이어가 통과되는 부위의 양측에 서로 대향되게 위치되는 발광부 및 수광부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 감지부에 의해 용접 와이어가 끊어졌음이 감지될 경우 해당 끊김 위치로부터 현재 용접 진행 중인 용접 와이어의 잔여 길이를 확인한 후 이 확인된 잔여 길이로 수행할 수 있는 최대 용접 패턴의 형성 가능 수량을 계산하여 계산된 형성 가능 수량만큼의 용접 패턴까지만 용접하도록 프로그래밍되어 이루어짐을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템은 용접 와이어의 끊김 여부를 실시간으로 확인하고, 그에 따른 제어를 수행할 수 있도록 함으로써 용접 와이어의 송급이 이루어지지 않음에도 불구하고 계속하여 용접을 수행하는 문제점을 미연에 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

특히, 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템은 용접 와이어(10)의 끊김 확인시 잔여 길이의 용접 와이어로 수행할 수 있는 최대 용접 패턴의 형성 가능 수량(혹은, 횟수)을 계산하여 해당 수량 만큼의 용접 패턴만 추가로 수행될 수 있도록 함으로써 용접 와이어의 낭비를 방지하면서도 용접 부위의 불량을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템은 용접 와이어를 송급하도록 구동력을 제공하는 롤러 구동용모터가 몸체뭉치의 저면에 수평 방향으로 설치되도록 제공됨에 따라 송급 구조를 포함하는 전체적인 토치어셈블리의 크기를 소형화할 수 있게 되어 더욱 다양한 장소에의 용접이 가능하게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 분해 사시도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 결합 사시도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 정면도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 평면도

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템의 저부측 구조를 설명하기 위해 나타낸 사시도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템의 송급안내부를 이루는 두 안내롤러에 의한 용접 와이어의 안내 상태를 설명하기 위해 평면에서 본 상태를 나타낸 요부 확대도

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템의 감지부에 의한 용접 와이어의 끊김 감지를 위한 상태를 설명하기 위해 정면에서 본 상태를 나타낸 요부 확대도

이하, 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템을 설명하기 위해 나타낸 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템은 크게 몸체뭉치(100)와 송급안내부(200)와 감지부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성되며, 특히 상기 감지부(300)는 상기 송급안내부(200)에 의해 안내되는 용접 와이어(10)의 끊김을 감지함과 더불어 상기 제어부(400)는 상기 감지부(300)에 의해 감지된 용접 와이어(10)의 끊김 여부 및 잔여 용접 와이어(10)의 길이를 토대로 용접 작업의 계속 진행 혹은, 진행 중단을 결정하도록 이루어짐을 특징으로 한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 몸체뭉치(100)는 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템의 외관 몸체를 형성하는 부위이다.

이와 같은 몸체뭉치(100)는 축방향을 따라 용접 와이어(10)가 통과될 수 있도록 이루어지면서 후방으로는 여타 장비에의 설치를 위한 장착부(110)가 구비됨과 더불어 전방으로는 토치(120)가 결합되도록 이루어진다.

이때, 상기 장착부(110)가 설치되는 여타 장비라 함은 로봇암 등이 될 수 있다.

이와 함께, 상기 몸체뭉치(100)의 상면 중앙측 부위로는 설치단(130)이 단턱지게 형성된다. 이러한 설치단(130)에는 해당 부위를 지나는 용접 와이어(10)의 송급을 안내하는 송급안내부(200)가 설치되도록 이루어진다.

또한, 상기 몸체뭉치(100) 중 상기 설치단(130)이 형성된 부위는 상하로 개방되게 형성됨과 더불어 이 개방 부위로부터 하향 연장되면서 내부에 장착 공간을 제공하는 장착단(140)이 추가로 형성된다.

이때, 상기 장착단(140)에는 후술될 송급안내부(200)를 이루는 롤러 구동용모터(230)의 구동력을 감속하여 전달하는 감속기어(도시는 생략됨)가 장착되도록 이루어진다.

한편, 상기 몸체뭉치(100)의 설치단(130) 외부로는 도시되지는 않았으나 별도의 커버체(도시는 생략됨)를 추가로 제공하여 해당 부위의 외부 노출이 방지될 수 있도록 함이 바람직하다.

다음으로, 상기 송급안내부(200)는 상기 몸체뭉치(100)를 통과하는 용접 와이어(10)의 송급을 안내하도록 제공되는 부위이다.

이와 같은 송급안내부(200)는 상기 몸체뭉치(100)의 설치단(130)에 위치되면서 해당 부위를 지나는 용접 와이어(10)의 송급을 안내하도록 이루어지며, 설치블럭(210)과, 안내롤러(221,222) 및 롤러 구동용모터(230)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 설치블럭(210)은 상기 안내롤러(221,222)의 설치를 위해 제공되는 부위임과 더불어 상기 용접 와이어(10)가 상기 안내롤러(221,222)를 정확히 통과될 수 있도록 안내하는 부위이다.

이러한 설치블럭(210)은 상기 몸체뭉치(100)의 설치단(130)에 결합 고정되며, 전방 및 후방으로는 상기 몸체뭉치(100)에의 결합을 위한 결합단(211)이 각각 돌출 형성되어 이루어진다.

또한, 상기 안내롤러(221,222)는 상기 설치블럭(210)의 상면에 구름 회전 가능하게 설치됨과 더불어 상기 용접 와이어(10)가 통과되는 부위의 양측 중 적어도 어느 한 측에 설치된다. 이때 상기 안내롤러(221,222)는 회전축(240)에 결합되면서 상기 회전축(240)과 함께 회전되도록 이루어지며, 상기 회전축(240)은 상기 설치블럭(210)을 관통하여 상기 설치단(130)의 개방 부위를 통과한 후 장착단(140) 내의 감속기어에 연결되도록 이루어진다.

또한, 상기 롤러 구동용모터(230)는 상기 몸체뭉치(100)의 저면으로 연장된 장착단(140)의 전면에 수평하게 결합되면서 상기 장착단(140) 내에 구비되는 감속기어로 동력을 전달하도록 이루어진다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 상기 송급안내부(200)가 단순히 용접 와이어(10)의 송급을 안내하는 역할만 수행하는 것으로 한정되지 않고 상기 용접 와이어(10)가 토치(120)를 향해 강제 송급하는 역할을 수행할 수 있도록 한 것이다.

한편, 상기 안내롤러(221,222)는 두 개로 제공되면서 상기 용접 와이어(10)의 양측에 각각 위치되도록 하고, 상기 두 안내롤러(221,222) 중 어느 한 안내롤러(고정측 안내롤러)(221)는 상기 회전축(240)에 결합되도록 함과 더불어 다른 한 안내롤러(가변측 안내롤러)(222)는 상기 용접 와이어(10)로부터 이격되거나 혹은, 접촉될 수 있도록 구성됨을 추가로 제시한다.

즉, 상기 가변측 안내롤러(222)의 이동 구조를 통해 상기 송급안내부(200)의 두 안내롤러(221,222)에 용접 와이어(10)가 정확히 밀착될 수 있도록 함과 더불어 각 안내롤러(221,222)의 교체 등과 같은 유지보수 작업이 원활히 수행될 수 있도록 한 것이다. 이는 첨부된 도 6에 도시된 바와 같다. 이때 첨부된 도 6에서는 두 안내롤러(221,222)의 설치 상태를 나타내기 위해 주변의 여타 구성들에 대한 도시는 생략된 상태이다.

물론, 도시되지는 않았으나 상기 두 안내롤러(221,222)는 서로 일치되는 부위에 놓이도록 하는 것이 아니라 서로 전후 엇갈리는 위치에 놓이도록 설치될 수도 있다.

이러한 가변측 안내롤러(222)의 이동 구조는 해당 가변측 안내롤러(222)를 회동편(251)에 설치하고, 상기 회동편(251)은 상기 설치단(130)에 회전 가능하게 결합하며, 상기 설치블럭(210)에는 상기 회동편(251)의 구속을 위한 구속핀(252)을 구비함으로써 이루어진다. 이때 상기 구속핀(252)은 상하 회전 및 길이 방향으로의 탄력 변형이 가능하게 구성하여 상기 회동편(251)이 구속 위치에 놓일 경우 해당 회동편(251)의 구속홈(251a)에 상기 구속핀(252)이 안착되면서 구속할 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 감지부(300)는 상기 송급안내부(200)에 의해 상기 토치(120)로 안내되는 용접 와이어(10)의 절단 여부를 감지하도록 제공되는 구성이다.

이와 같은 감지부(300)는 상기 송급안내부(200)를 통과한 용접 와이어(10)가 통과되는 부위의 양측에 서로 대향되게 위치되는 발광부(310) 및 수광부(320)로 이루어진다.

즉, 발광부(310)에서 발광된 광원이 수광부(320)에 수광될 경우 이를 용접 와이어(10)의 끊김으로 인지할 수 있도록 한 것이다.

첨부된 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템의 감지부에 의한 용접 와이어의 끊김 감지를 위한 상태를 설명하기 위해 정면에서 본 상태를 나타낸 요부 확대도로써, 각 안내롤러(221,222) 등의 송급안내부(200)에 관련한 구조를 생략하여 나타낸 도면이다.

다음으로, 상기 제어부(400)(첨부된 도 3 참조)는 상기 감지부(300)의 감지 정보에 따라 상기 송급안내부(200)를 제어하도록 이루어진 컨트롤러이다.

이와 같은 제어부(400)는 해당 용접용 토치어셈블리를 가지는 용접 장치 전체의 동작 제어를 위한 메인 컨트롤러가 될 수도 있고, 이러한 메인 컨트롤러로부터 제어신호를 제공받아 롤러 구동용모터(230)의 동작을 제어하는 보조 컨트롤러가 될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 제어부(400)가 메인 컨트롤러임을 그 예로 하며, 특히 상기 감지부(300)에 의해 용접 와이어(10)가 끊어졌음이 감지될 경우 해당 끊김 위치로부터 현재 용접 진행 중인 용접 와이어(10)의 잔여 길이를 확인한 후 이 확인된 잔여 길이로 수행할 수 있는 용접 패턴의 가능 수량을 계산하여 계산된 수량만큼의 용접 패턴까지만 용접하도록 프로그래밍되어 이루어짐을 특징으로 제시한다.

즉, 용접 와이어(10)가 끊어짐과 동시에 용접 작업이 중단되도록 제어할 경우에는 해당 부위로부터 토치(120) 내에 존재하는 모든 용접 와이어(10)의 버림에 따른 낭비가 야기될 수 있을 뿐 아니라 추후 해당 용접 중단부위로부터 다시금 용접을 수행함으로써 발생되는 용접 중단부위의 과도 용접 혹은, 용접 부족과 같은 불량을 전술된 제어부(400)의 제어 방법으로써 방지할 수 있도록 한 것이다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템의 작용을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 용접 작업을 수행하기 전 본 발명의 실시예에 따른 푸시-풀 송급형 토치시스템에 용접 와이어(10)를 연결한다.

이러한 용접 와이어(10)는 몸체뭉치(100)의 송급안내부(200)를 경유하여 토치(120)를 통해 외부에 노출될 때까지 연결되도록 하며, 이때 가변측 안내롤러(222)는 용접 와이어(10)로부터 이격되도록 회동편(251)을 조작함으로써 상기 용접 와이어(10)의 연결이 정확히 이루어질 수 있도록 한다.

그리고, 상기한 용접 와이어(10)의 연결이 완료되면 상기 회동편(251)의 회전 조작을 통해 상기 가변측 안내롤러(222)가 고정측 안내롤러(221)에 인접하게 위치되도록 하며, 이로써 상기 고정측 안내롤러(221)와 상기 가변측 안내롤러(222) 사이에 상기 용접 와이어(10)가 맞물린 상태를 이루게 된다.

이러한 최초의 준비 상태에서 제어부(400)의 동작 제어에 의한 용접 작업이 시작되면 롤러 구동용모터(230)가 구동되면서 고정측 안내롤러(221)를 회전시키게 되며, 이로써 이 고정측 안내롤러(221)와 가변측 안내롤러(222) 사이에 구속된 용접 와이어(10)의 강제 송급이 이루어지게 된다.

또한, 이러한 용접 와이어(10)가 강제 송급되는 도중에는 감지부(300)에 의한 용접 와이어(10)의 끊김 여부가 지속적으로 감지된다.

만일, 용접 와이어(10)의 끊김이 발생되어 더 이상 용접 와이어(10)가 송급되지 않으면 감지부(300)에 의해 이러한 용접 와이어(10)의 끊김이 감지되고, 상기 감지 신호는 제어부(400)로 전달된다.

이와 함께, 상기 제어부(400)는 해당 끊김 위치로부터 현재 용접 진행 중인 용접 와이어(10)의 잔여 길이를 확인함과 동시에 이 확인된 잔여 길이로 수행할 수 있는 최대 용접 패턴의 형성 가능 수량을 계산한다.

그리고, 상기 제어부(400)는 계산된 형성 가능 수량만큼의 용접 패턴까지만 용접이 수행되도록 제어한 후 용접 작업을 중단시킨다. 즉, 추가적인 용접을 수행할 수 있더라도 이러한 추가적인 용접이 해당 용접 패턴을 완료시킬 정도가 아니라면 더 이상의 용접은 수행하지 않도록 하는 것이다.

이를 통해, 용접 패턴이 형성되는 도중 용접이 중단될 경우 차후에 해당 용접 패턴으로부터 다시금 용접을 수행할 경우 야기되는 용접 부위의 과도한 두꺼워짐 혹은, 용접 부족 현상을 방지할 수가 있게 된다.

결국, 전술된 바와 같은 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템은 용접 와이어(10)의 끊김 여부를 실시간으로 확인하고, 그에 따른 제어를 수행할 수 있도록 함으로써 용접 와이어(10)의 송급이 이루어지지 않음에도 불구하고 계속하여 용접을 수행하는 문제점을 미연에 방지할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템은 용접 와이어(10)의 끊김 확인시 잔여 길이의 용접 와이어(10)로 수행할 수 있는 최대 용접 패턴의 형성 가능 수량(혹은, 횟수)을 계산하여 해당 수량 만큼의 용접 패턴만 추가로 수행될 수 있도록 함으로써 용접 와이어(10)의 낭비를 방지하면서도 용접 부위의 불량을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 푸시-풀 송급형 토치시스템은 용접 와이어(10)를 송급하도록 구동력을 제공하는 롤러 구동용모터(230)가 몸체뭉치(10)의 저면에 수평 방향으로 설치되도록 제공됨에 따라 송급 구조를 포함하는 전체적인 토치어셈블리의 크기를 소형화할 수 있게 되어 더욱 다양한 장소에의 용접이 가능하게 된다.

Claims

몸체 부위를 형성하며, 후방으로는 여타 장비에의 설치를 위한 장착부가 구비됨과 더불어 전방으로는 토치가 결합되도록 이루어진 몸체뭉치;

상기 몸체뭉치 내에 위치되면서 해당 몸체뭉치를 통과하는 용접 와이어의 송급을 안내하는 송급안내부;

상기 송급안내부의 안내를 받아 상기 토치로 송급되는 와이어의 절단 여부를 감지하는 감지부;

상기 감지부의 감지 정보에 따라 상기 송급안내부를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 푸시-풀 송급형 토치시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 송급안내부는

상기 용접 와이어가 통과되는 부위의 양측 중 적어도 어느 한 측에 각각 구름 회전 가능하게 설치되는 안내롤러와,

상기 몸체뭉치의 저면에 구비됨과 더불어 상기 안내롤러와는 축결합되도록 이루어지면서 상기 안내롤러가 강제 회전되도록 구동력을 제공하는 롤러 구동용모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 푸시-풀 송급형 토치시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 안내롤러는 상기 용접 와이어로부터 이격되거나 혹은, 근접될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 푸시-풀 송급형 토치시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 감지부는 상기 송급안내부를 통과한 용접 와이어가 통과되는 부위의 양측에 서로 대향되게 위치되는 발광부 및 수광부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 푸시-풀 송급형 토치시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는

상기 감지부에 의해 용접 와이어가 끊어졌음이 감지될 경우 해당 끊김 위치로부터 현재 용접 진행 중인 용접 와이어의 잔여 길이를 확인한 후 이 확인된 잔여 길이로 수행할 수 있는 최대 용접 패턴의 형성 가능 수량을 계산하여 계산된 형성 가능 수량만큼의 용접 패턴까지만 용접하도록 프로그래밍되어 이루어짐을 특징으로 하는 푸시-풀 송급형 토치시스템.