KR100192907B1 - 용접시간 절감을 위한 전극접촉 감지센서 및 이를 이용한 용착시 자동에러 해제방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접시간을 단축함으로써 생산성의 향상을 도모할 수 있는 전극접촉 감지센서를 제공하기 위한 것이다.

전극접촉 감지센서는 저항용접기의 사이리스터 보호용 필터를 통하여 흐르는 무부하 전압을 이용하여 점 저항 용접 로봇에서 용접건의 양 전극이 접촉되었는지 또는 제품의 양 전극 중 1개가 접촉이 되었는지를 감지한다. 상기 센서를 이용하여 현재까지는 점 저항 용접시 절대값으로 설정된 타이머상의 초기가압 시간 0.3 - 0.5초를, 양 전극이 접촉된 것을 확인 후 용접토록 하여, 타이머 상에서 0.0초로 다운시킬 수 있도록 하였으며, 자동차 차체 라인에서 로봇 1대당 70타점인 경우 차체 1대를 용접하는데 소요되는 총 소요 시간 즉 사이클시간을 3초로 단축시킬 수 있었다. 이것을 전체 로봇에 적용할 경우 3,500타점인 자동차 차체 1대에서 총 2.5분을 단축시킬 수 있어, 필요한 로봇의 설치 수량을 단축시킬 수 있고, 또는 라인 텍트업(line tact up)시 별도의 인원 추가없이 가능하므로 생산성 향상에 기여할 수 있다. 또한, 초기 가압 시간을 단축함에 따라, 가압에 의해 양 전극이 완전하게 접촉되지 않은 상태에서 용접시 폭비(spark)가 발생할 수 있을 것으로 예상되던 문제점은, 본 발명에서 개발한 전극접촉 감지센서 적용시, 전극접촉 후 0.05초 이후에나 통전이 되기 때문에 폭비에 의한 용접 품질 이상이 없는 것으로 나타났다. 그리고, 용접 전극이 용접완료 후 제품과 미분리된 경우(접촉 error), 이 현상을 감지 로봇이 다음점으로 이동치 않토록 하여 용접건의 파손을 방지하였으며, 접촉에러가 발생된 경우 이를 감지하여, 용접건의 중심축(rod축)을 중심으로 일정 각도 회전토록 하는 역 기구학의 프로그램을 작성하였으며, 향후 산업용 로봇에 적용하여, 자동으로 양 전극을 분리 후 다음 점으로 이동할 수 있는 발판을 마련하였다. 이를 활용시 전극접촉 에러에 의한 라인중단이 발생치 않토록 하여 무인 자동화 시간을 늘려 갈 수 있다.

Description

용접시간 절감을 위한 전극접촉 감지센서 및 이를 이용한 용착시 자동에러 해제방법

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따른 점 저항 용접을 위한 구성도.

제2도는 본 발명의 실시예 1에 따른 점 저항 용접의 순서도.

제3도는 로봇에 연결된 점 저항 용접장비를 나타낸 도면.

제4도는 로봇의 점 저항 용접 흐름도.

제5도는 사이리스터 회로와 접촉 센서의 응용 원리를 나타낸 도면.

제6도는 사이리스터를 통한 입력 및 출력파형을 나타낸 도면.

제7도는 접촉 및 스타트 상태의 응용회로도.

제8도는 전극접촉 센서의 원리 블록도.

제9도는 K-1 로봇에 대한 좌표와 기구학적 파라미터를 나타낸 도면.

제10도는 말단효과 장치에 부착된 툴의 좌표시스템을 나타낸 도면.

제11도는 전극접촉 체크 센서회로를 나타낸 도면.

제12도는 필터를 통과한 입력전압 파형을 나타낸 도면.

제13도는 절대치로 변화한 후의 출력 전압파형을 나타낸 도면.

제14도는 콘덴서를 통해 직류로 변화한 후의 출력전압 파형을 나타낸 도면.

제15도는 두 전극이 대상물에 접촉했을 때의 결과와 출력전압을 나타낸 도면.

제16도는 전극이 모재에 접촉했을 때의 결과와 출력 전압파형을 나타낸 도면.

제17도는 K-1 로봇에 대한 제어 시스템을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2,8 : 차동증폭기 4,9 : 가변저항기

6,11 : 광다이오드 7 : 분압기

5,10 : 비교기 12,13 : 기준전압부

14 : 전극 15 : 모재

16 : 용접부 17 : 용접건

[산업상의 이용분야]

본 발명은 산업용로봇에 관한 것으로, 특히 제품과 양전극 또는 한전극이 접촉되었는지를 감지하는 전극접촉 감지센서 및 이를 이용한 용착시 자동에러 해제방법에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 그 문제점]

산업용 로봇은 ISO(국제 표준화 기구)에 의하면 자동적으로 제어할 수 있고, 재 프로그래밍이 가능한 다용도의 2개 이상의 자유도를 가진 운동 기구로 정의되어 있다. 산업용 로봇은 F.A 시스템의 중요 부분으로서, 용접, 제품의 조립, 공작물 운반, 공작 기계의 운반등에 다양하게 적용되고 있다. 로봇을 사용하는 잇점으로는 다품종 소량 생산에의 능동적 대처가 가능한 유연성을 지녔으며, 제품의 질적인 향상을 도모할 수 있고, 또한 인간에게 해로운 작업환경이나 어려운 작업에 대체시켜 인간의 복지향상을 꾀할 수 있다는 점이다.

로봇산업의 특성은 메카트로닉스의 복합산업으로써, 기계, 전기, 전자공학이 결합되어야 가능한 산업으로 공장 자동화 추진을 위한 기본요소이다. 그리고, 기술 집약적 산업으로 정밀 가공, 조립 기술과 소프트웨어 관련 기술등이 필요한 산업분야로써, 타 산업분야와 관련이 많으며, 미래 지향적이면서 기술개발형 산업이다.

생산 기술에 컴퓨터를 사용한 것은 1960년대에 기계 자동제어를 위해서 였다. 이후 CAD 방법과 유한 요소법(Finite-Element Method)에 의한 해석으로 부품 생산을 시작하였으며, 1970년대에는 컴퓨터 수치제어 공작 기계(CNC) 및 직접 수치제어(Direct Numerical Control)를 포함한 유연 생산 시스템(FMS)과 컴퓨터로 제어되는 산업용 로봇의 발전이 있었다.

산업용 로봇의 주요 인자로는 가반 중량, 작업 사이클 타임을 결정하는 속도, 작업 범위, 그리고 반복 정도 등이 있다.

근래 로봇 시장의 동향을 중심으로 로봇 개발에 요구되는 제반사항을 알아보면 표 1과 같다.

최근에는 공장 현장에서도 정보화라는 조류가 거세게 밀려들고 있으며, CIM(Computer Integrated Manufacturing)에 이어 POP(Point Of Production) 시스템에 의해 생산 현장에 실시간(real time)으로 생산 지시 및 필요 정보가 전달 및 수집되고 있다.

자동차 공장에서 사용되는 로봇의 사용목적에 따른 용도별 분류에 의하면,

- 점 용접(Spot welding)용 로봇

- 아크용접(Arc welding)용 로봇

- 누설방지용접(Sealing welding)용 로봇

- 조종(Handling)용 로봇

등으로 분류될 수 있는데 자동차 생산 라인에서 무인 자동화를 위한 점용접용(spot welding) 로봇의 적용은 산업 발전에 기여한 바가 매우 크다. 일본 자동차 업계의 차체 조립라인 자동화율은 90년대 초반에 91%에 달하고 있으며, 국내의 경우 '93년 현재 80-90%에 달하고 있다.

최근 급격히 발전되고 있는 자동화 기술의 배경에는 컴퓨터와 같은 정보처리 기기의 발전 및 센서 기술의 진보가 중요한 위치를 차지하고 있다.

센서 기술동향은 크게 새로운 원리 및 재료에 의한 새로운 센서 개발 및 센서의 집적화, 지능화 및 다기능화의 실현에 의한 smart센서로 볼 수 있다.

미국에서의 센서 개발은 센서용 신재료의 개발을 위한 발명을 들 수 있고, 일본의 경우 각 발명소별로 센서 기술 발명 개발을 분야별로 분담해 수행하고 있으며, 특히 새로운 특성의 실현화 및 신뢰성 향상을 위한 발명에 중점을 두고 있다.

한편 국내의 경우 1983년 센서의 시장 규모는 21억원 정도인데 대부분의 센서를 수입에 의존하고 있으며, 센서에 대한 발명 개발은 초보적 단계로, 가스 센서에 대한 발명이 70년대 말부터 수행되어 왔고, 최근 들어 센서 응용기술에 대한 발명이 진행중이다.

자동차 생산 라인에 적용되고 있는 로봇의 경우 시각(vision)센서에 의해 차체 용접 공정에서 부품의 유무 감지, 또는 차체의 정도 검사등에 이용되고 있으며, 점 용접용 로봇의 경우 전기적 신호를 이용하여 변압기의 과열 상태, 용접 실시 지령후 용접이 완료되었는지, 또는 냉각수, 공기등 점용접시 필요한 실용품(utility)의 이상유무를 확인하는 방법 등에 적용되고 있다.

용접도중 용접 품질을 정확히 평가하기 위한 방법으로는 용융부의 형성에 중요한 영향을 미치는 파라메터인 전극 분리 신호, 또는 동저항과 용융부의 크기와의 연관 관계 파악을 통한 용융부의 추정 및, 이를 조합한 인공신경회로망을 이용한 용융부 추정 기법등이 사용되고 있다.

그러나 센서 중 로봇의 사이클 시간(cycle time) 즉, 로봇이 차체 1대당 작업(용접 등)을 완료하는데 소요되는 시간을 단축하여 생산성을 향상시키기 위해 적용되고 있는 경우는 없는 상태이다.

또한, 고생산성을 위해, 로봇의 사이클 타임을 단축하기 위한 방안으로 현재까지는 주로 로봇 자체의 속도 향상에 주력하고 있고, 공장 자동화 시스템에서 타 자동화 설비와의 인터록 회로를 효율적으로 구성하여, 연동 동작 중에 대기하는 등의 손실 시간을 최소화 하는 방향으로 추진되고 있다.

그러나, 점용접의 경우는 차체를 용접하는데 있어서 재생기능(playback)에 의해 로봇은 필요한 경로만을 반복 이동하면서, 이동 도중 정확한 용접점에서 로봇의 축일치 후 용접에 필요한 일련의 동작이 완료되고, 용접 완료 신호가 감지되어야 다음 점으로 이동하게 되어 있다.

이 과정에서 필요한 각 용접 타점별로 소요되는 시간을 최소화하기 위한 발명 및 연구개발은 아직까지 추진되고 있지 않는 상태이고, 단지 용접용 타이머의 기능향상 및 네트워크의 개발 등에만 치중하고 있는 상태이다.

[발명의 목적]

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 점 저항용접에서 용접을 실시치 않을 때 시이리스터의 필터를 통하여 양 전극간에 작용되고 있는 무부하 전압을 이용하고, 제품의 전극 사이에 별도의 전원을 작용시켜 제품과 전극이 접촉되었는지를 감지하는 전극접촉 감지센서 및 용접기의 전압차를 측정하여 용접시간을 단축시킴과 더불어 생산성을 향상시킬 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성]

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전극접촉 감지센서를 개발하여 실험에 적용한 장치로서 표 2와 같이 기아기공과 일본 가와사키로봇회사에서 제작한 점 용접용 EX-100전동 로봇을 사용하고, 용접용 변압기는 일본 덴젠(DENGEN)사에서 제작한 DG-75KVA를 사용했다. 용접 조건을 위한 타이머는 조홍 전기에서 제작한 Welcom-2를 사용하고, 용접건은 변압기 내장형(용접건과 변압기가 일체로 구성되어 로봇의 말단효과장치에 취부됨)으로 전극간 거리는 40mm이고 실린더 내경이 90mm인 C-형 건을 선택한다.

용접기의 무부하 상태에서 용접시의 입력측과 출력측의 파형 및 응답 속도변동 현상을 분석하기 위하여 오실로스코프를 사용하고, 프린트를 위해 드래프터를 사용한다.

[작용]

상기와 같이 구성된 본 발명은 본 발명의 전극접촉 감지센서의 응용으로 로봇의 용접 실시 지령에 따라 양 전극이 접촉되었는지를 확인 후 용접을 실시토록 하여 현재 용접 타이머에서 절대값으로 선정되어 운영되고 있는 초기 가압시간을 최소화하도록 하고, 초기 가압 시간이 단축 됨으로써, 접촉 저항이 가대해짐에 따라 발생이 예상되는 폭비(spark) 등이 발생되는 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 용접 후 제품과 전극이 부착되었는지를 확인하여, 전극이 제품에 부착되어 있을 경우, 이 상태를 감지하여 로봇이 다음 점으로 이동치 않도록 함으로써, 접촉 발생시 로봇이 일방적으로 이동됨에 따라 용접건(welding gun)이 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 양 전극이 제품과 붙어 있는 경우 필수적으로 소요되는 에러 해제 시간을 없애기 위하여, 용접건의 중심축(robot tool의 Z축)을 중심으로 일정 각도 회전하여 자동으로 용접 전극을 제품에서 분리 후 다음 타점으로 이동토록 할 수 있다.

[실시예]

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예 1을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따른 점 저항 용접의 기본구성을 나타낸 도면이다.

점 저항용접은 저항용접의 일부분으로 용접하고자 하는 재료를 전극(tip)사이에 두고 가압하면서 전류를 통하면 Joule법칙에 의한 저항열이 발생하고, 이 열을 이용하여 접합부를 가열 융합하는 용접법이다.

자동차 차체 용접의 약 90%가 점 저항용접이고, 1대당 약 3,500점 정도 용접되고 있으므로 점 저항 용접 상태가 차체 품질에 미치는 영향은 매우 크다.

저항용접은 1887년 미국의 톰슨(Elinu Thomason)에 의하여 최초로 발명되었다. 점 저항 용접은 제1도에서 보는 바와 같이 전극에 의하여 접합하려고 하는 재료를 가압하고, 여기에 단시간에 대전류를 공급하여, 이때 발생되는 저항 발열에 의하여 용접 국부를 용융시켜 접합하는 것으로 용접부에는 너겟트(nugget)가 생긴다.

일반적으로, 0.8mm 강판을 소재로 하는 자동차 차체 용접의 경우 8,000A의 전류를 약 0.2초 동안 통전시켜 점 저항 용접을 수행하고 있다.

저항용접에서 발생하는 발열량(주울열)은 Q=0.24I Rt이다.

여기서,

제2도는 점 저항 용접 과정을 나타낸 도면으로 피용접물의 특성 즉, 재질, 두께, 용접 매수 등에 따라 타이머에 용접 조건을 설정하여 용접 실시지령에 따라 제2도에 나타낸 바와 같이 용접건이 가압되고, 통전되는 등 일련의 용접작업이 실시되며 각 구간별 설정 시간 및 특성은 다음과 같다.

제2도에 나타낸 바와 같이 구간별 점 저항용접의 과정은 4개의 구간으로 나눌 수 있다.

①--② 초기 가압 시간(squeeze time) : 피용접물을 가압하는 시간으로써 전류가 통전하기 전까지의 시간이며, 이 시간에 철판과 철판이 밀착된다. 초기 가압 시간은 건의 행정길이, 부품의 접합면의 상태 등에 따라 적당히 조정하며, 이 시간이 짧으면 철판과 철판이 충분히 밀착되기 전에 전류가 통함에 따라 녹아 폭비(spark), 비산 현상(spattering), 또는 전극이 용접 종료 후 제품과 붙는 현상이 발생하는 경우가 있다.

이 시간은 보통 0.3-0.5초로 운영되고 있으며, 본 발명에서 개발한 센서적용 전까지는 절대값으로 선정되어 용접건의 전극이 제품과 접촉이 되어 있는지를 감지치 않고 일방적으로 다음 단계인 통전이 되고 있다. 특히나 용접건이 2단 스트로크 형(stroke type)에서는 폭비 현상이 발생되는 경우가 있고, 또 이를 피하기 위해 초기 가압 시간을 과대하여 설정하여 로봇이 1회의 작업을 완료하는데 소요되는 시간, 즉 사이클시간이 불필요하게 길어지고 있는 실정이다.

②--③ 통전시간(weld time) : 판 두께에 따라 결정하며 판두께 0.8-1.2mm일 때 0.2초 정도이다.

③--④ 유지시간(hold time) : 통전 완료 후 전극을 계속 가압하는 상태로서 용융부가 응고하는데 필요한 시간으로 0.1-0.2초 정도이다.

④--⑤ 전극 개방 시간(off time) : 유지 시간 다음으로 용접건 실린더가 개방되는 시간이다. 로봇의 경우, 유지 시간이 지남과 동시에 타이머에서 용접 완료 신호를 발신하여, 로봇에서 용접건이 개방(unclamp)되도록 한다.

다음은 점 저항 용접품질에 영향을 주는 재요소 및 로봇에서의 용접 원리를 설명한다.

저항용접은 용접부의 고유 저항, 접촉 저항에 의한 저항 발열과 피용접물 자체 및 전극의 열방산과의 차에 의한 열량에 의해 행하여 지기 때문에 많은 복합적 요소들이 용접결과에 영향을 주고 있으며, 자동차 차체의 점저항 용접에서 영향을 주는 주된 요인은 크게 나누어 용접 전류, 통전시간, 가압력, 접촉부의 전극형상 등으로 다음과 같은 특성을 가지고 있다.

1) 용접 전류(6,000 - 12,000A)

용접 전류로는 직류와 교류가 있으며 주로 사용되는 것은 교류(AC)이다. 발열량(Q)는 I²에 비례하게 되므로 전류의 강약은 용접 결과에 큰 영향을 미친다.

2) 통전시간(0.18 - 0.33초)

열의 전도는 시간과 온도와의 관련에 있어 적당한 크기와 형상의 너겟트를 얻기 위하여 적당한 통전 시간을 선택하여야 한다.

3) 가압력(200 - 400kg)

전류값과 통전시간은 클수록 유효 발열량은 증가된다. 이에 대해 가압력은 클수록 유효 발열량은 떨어진다. 전극(3)과 모재(2), 모재와 모재와 모재사이의 접촉 저항은 전극(3)의 가압력이 클수록 작아진다.

Q=0.24I²Rt에서 저항(R)이 작아지면 발열량(Q)도 작아지게 된다. 그러나 가압력이 작을 때는 접촉 저항 분포가 불균일하므로 통전된 순간 과열된 부분에서 폭비가 일어난다. 그러므로, 어느 정도의 가압력이 필요하다.

4) 전극(tip)

용접 변압기의 2차측에서 나온 Cu 또는 Cu 합금의 도체는 상부 아암(arm)과 하부 아암(arm)으로 각각 되어 있다. 전극의 기능상 역할은 피용접재에 고전류 밀도의 용접전류를 공급하고, 용접부에 강한 가압력을 가해준다.

다음은 로봇을 이용한 용접 원리에 대해서 알아본다.

제3도에 나타낸 바와 같이 결선된 사이리스터와 타이머에서 제4도의 용접 실시 흐름 선도와 같이, 로봇의 축일치 후 로봇내에서 PLC(Programable Logic Controller) 접점이 ON되어 용접건이 가압되고, 로봇에서 타이머에 용접 실시 지령을 발신하면, 타이머에 설정된 용접 조건에 따라 사이리스터를 작동시켜 용접을 실시토록 하고, 용접 종료 후에는 용접 완료 신호가 타이머에서 로봇으로 전송되어 로봇이 이 신호를 감지하여 용접건을 개방한 후 다음 타점으로 이동하게 된다.

본 발명에서는 지금까지 일방적으로 용접 실시 지령을 하던 것을, 초기 가압 시간을 단축시키기 위해 전극접촉 감지센서를 개발 적용하여, 용접건이 가압되도록 PLC 접점이 ON된 후 전극이 접촉된 것을 감지하여 용접을 실시토록 하였다.

또한 용접 실시 후에도 양 전극이 제품과 부착되어 로봇이 이동시 용접건이 파손되는 현상을 방지하기 위하여 센서를 이용하여 용접 후, 용접 전극이 제품에서 분리되었는지 확인한 후 로봇이 이동토록 하였고, 접촉이 되었을 경우 작업자가 로봇 공정 내 진입하여 전극을 분리 후 로봇을 재기동토록 함에 따른 종전의 짧은 무인 자동화 시간을 길게 하기 위하여, 용접건의 중심축을 중심으로 특정 각도 회전하여 강제로 전극이 제품에서 분리되도록 한 후, 전극이 접촉되었는지를 재확인하여 전극이 분리되지 않았으면 에러신호를 발신 후 로봇이 정지토록 하고, 전극이 분리되었으면 로봇이 이동하는 즉, 점 용접(spot welding) 로봇에서도 강제 에러 해제 후 기동하는 방안에 대하여 고려했다.

제3도는 로봇에 연결된 점저항 용접장비의 구성도이며, 제4도는 점저항 용접장비의 흐름을 나타내고 있다.

단계 1은 로봇전축일치(Axes Coincided)로서 로봇의 각축이 원하는 용접 포인트에 이동이 완료되면(롭소의 메모리값과 엔코더값 일치) 축일치 신호가 발신된다.

단계 2는 용접용 솔레노에드 접점 온(로봇의 PLC 온)으로서 용접이 실시되기 위하여 용접건 가압용 솔레노에드(SOLENOED)값의 PLC 접점 온신호가 발신된다.

단계 3은 용접건 가압(WELDING GUN CLAMP)으로서 용접건의 양 전극이 가압되고 용접된다. 이때 용접시간은 초기 가압시간, 통전시간, 유지시간이 절대값으로 선정된다.

단계 4는 용접건 개방(UNCLAMP)으로서 용접 완료 신호에 의해 용접건이 개방된다.

단계5는 로봇이 다음 포인트로 이동하는 것(ROBOT GOTO NEXT POINT)으로서 건이 개방된 후 로봇이 다음 포인트로 이동된다.

단계 3-1은 양 전극접촉 확인(CHECK TIP CONTACT)으로서 피엘시(PLC)의 용접건 크램프 솔레노에드(CLAMP SOL)가 온 됨에 따라 건이 가압되고, 그후 양 전극이 접촉되었는지를 확인 후 비접촉상태는 대기하고 접촉이 되면 단계 3-2의 용접명령으로서 용접되도록 용접타이머에 용접 실시 지령을 발신한다.

단계 3-3은 용접실시(WELDING)로서 타이머에서 용접을 실시하며, 이 경우 양 전극이 접촉되었음이 확인되었으므로 초기 가압시간이 0으로 설정되어서 용접에는 지장이 없는 것으로 확인되었다.

단계 3-4는 용접완료(WELDING COMPLETED)로서 용접이 완료되면 용접완료 신호가 발신된다.

단계4-1은 용접 종료 후 전극 접촉 확인(CHECK TIP CONTACT)으로서 용접종료후 양 전극 중 1EA만이라도 제품에서 분리되지 않았는지 확인하며, 분리가 완료된 경우 로봇이 다음 포인트로 이동하고, 단계 4-2인 로봇툴 Z축 중심회전(ROBOT ROTATE WITH TOOL Z AXIS)으로서 이때 미분리된 경우에는 로봇을 건의 Z축(즉 툴의 Z축)을 중심으로 일정각도 회전한다.

단계 4-3은 전극접촉 재확인(CHECK TIP CONTACT)으로서 회전 후 전극이 분리되었는지 확인하고, 분리되었으면 로봇 다음 포인트로 이동한다.

단계6은 로봇 에러 발신으로서 회전 후에도 로봇의 용접 전극이 제품과 분리되지 않으면 로봇에서 에러신호를 발신하여 조작자로 하여금 분리 후 재가동토록 한다.

제5도는 사이리스터회로와 접촉 센서의 응용원리를 나타낸 것으로, 용접기는 440V의 입력 전원을 이용하여 원하는 주울열(Q=0.24I²Rt)을 얻기 위하여 동도에서와 같이 사이리스터 및 변압기(transformer), 용접건(welding gun)으로 구성되어 있으며, 출력으로는 용접시 고전류(8,000A - 12,000A), 저전압(5.6V)이 출력되고, 무부하시 고역필터(high pass filter)를 통하여 0.5V의 저전압이 출력된다.

제6도는 사이리스터를 통한 입력 및 출력파형을 나타낸 도면으로, 사이리스터에 입력되는 전원은 440V동력원으로 입력 동력원은 사이리스터 1, 2를 이용하여 트리거신호에 의해 변압기에 전원이 연결되며 제6도와 같이 통전각을 조절하여 전류의 강약을 조절한다.

사이리스터에는 저항과 콘덴서를 이용한 고역필터가 내장되어 있다. 전압 급변에 따른 오점호(誤点弧)를 방지하기 위한 전기 쿠션이라고도 불리우는 필터로써, 사이리스터에 병렬로 연결한 것으로, 서어지 흡수용의 콘덴서 C와 전류 제한용 저항 R이 직렬로 연결된다.

또한 전원에 섞여 들어오는 60Hz이상의 높은 주파수를 가진 잡음을 제거하여 사이리스터를 보호하는 기능을 한다. 무부하(thyrister off)시에는 이 필터를 통하여 AC 100V 정도의 전압이 용접 변압기 1차 측에 가해지고 변압기 2차 측에는 변압기의 사양에 따라 AC 0.5 - 3V의 전압이 발생하게 된다.

본 검출장치는 이 무부하 전압을 이용한 것이다.

다음에 전극접촉 감지센서의 원리를 설명한다.

1) 스타트 조건의 응용

제7도는 접촉(short) 및 스타트 상태의 응용회로를 나타낸 도면으로, 스타트조건의 응용은 용접지령에 따라 용접건이 가압될 때 양 전극의 접촉되었는지를 감지하여 초기 가압 시간을 최소화하기 위한 것으로, 양 전극에 작용하는 무부하 전압은 분리되었을 때 0.5V로 나타나고, 양 전극이 접촉되었을 때 0.1V로 다운된다.(A와 B 접촉)

이 전압은 변압기의 특성에 따라 약간의 차이는 있으나 접촉된 경우와 비접촉된 경우는 차이가 나타난다.

이때 발생되는 차압을 이용 OP AMP(Operational Amplifier) 비교기를 활용 양 전극이 접촉되었는지를 감지한다.

2) 접촉(short) 감지의 원리

접촉(short)의 조건은 용접 종료 후 양 전극 중 1개만이라도 제품과 부착되어 있을 경우, 이를 감지하여 로봇이 다음 점으로 이동하지 않도록 하기 위한 것이다.

변압기의 기능은 1차측에 입력된 AC 440V 전압을 AC 5 ~ 24V로 강압시켜 작업자의 감전 방지 및 입력측의 고전압 소전류를 저전압 대전류로 변환시켜 용접시 요구되는 저항열(Q=0.24I²Rt)을 얻도록 한다.

변압기는 입력측의 코일과 출력측의 코일의 감는 회수를 상이하게 하여 전압, 전류를 변환시키는 구조이므로, 입력측과 출력측, 즉 A,B단자는 근본적으로 연결되어 있어 제품에 해당되는 C와의 사이에 직류 12V를 외부에서 걸어준 후 저항을 이용 C와 A,B가 연결되지 않는 상태 즉, Open시 2V가 되도록 전압을 다운시킨다.

이때, C와 A,B 중 하나가 연결되면(short) 전압이 0V로 다운되고, OP AMP의 비교기를 이용하여 상기 상태를 감지함으로써 제품의 전극 중 1개가 접촉되었는지를 검출한다.

제8도는 전극접촉 감지센서 시스템 구성의 회로도를 나타내고 있다.

용접건의 양 전극간에서 용접시 5.6V, 개방(OPEN)시 0.5V, 접촉(SHORT)시 0.1V의 전압이 나타남이 확인되었다. 이때의 전압은 차동증폭기(2)에서 광다이오드(6)까지의 스타트회로에 이용되며, 양 전극이 접촉되었는지의 여부를 감지하게 한다. 차동증폭기(2)는 양 전극이 접촉되었는지를 확인하기 위해 양 전극간의 입력전압의 차를 증폭(여기서는 1:1)한다. 절대값변조(3;ABSOLUTE AMPLIFIER)에서는 비교기(5)에서 전압의 비교를 위해 절대값(직류값)으로 변조시킨다. 기준전압 발생부(12)는 가변저항기(4)를 이용 12V를 0.3V(0.1 ~ 0.5V 사이값)로 조정하여, 비교기(5)에서 양 전극이 접촉되었을 때(0.1V)와 비접촉(0.5V)일 때를 구분할 수 있도록 하며, 가변저항기(4)는 용접기별 개방전압이 상이하므로 이 값에 대응하기 위함이다.

비교기(5)는 입력을 측정하여 +단자부가 -단자부보다 전압이 높으면(개방) 광다이오드(6)가 통전이 되지 않고, +단자부가 -단자부보다 전압이 낮으면(양 전극접촉) 광다이오드(6)가 통전되게끔하는 비교기능을 수행한다. 광다이오드(6)는 +12V를 작용시켜 비교기(5)에서 출력이 -로 될 경우 통전되어 발광으로 스타트 조건의 접점을 온 시킨다.

다음에 분압기(7)에서 광다이오드(11)는 접촉회로에 이용되며, 양 전극 중 1개의 전극이라도 접촉되었는지를 감지한다.

분압기(7)는 +12V를 작동시키고, 저항값을 활용하여 직류 2V로 분압하여 변압기를 통해 연결된 양 전극과 모재간에 작동시킨다. 차동증폭기(8)는 입력단자간의 입력전압의 차를 증폭하고, 다음에 기준전압부(13)는 비교기(10)에서 입력 +전압 중 모재와 분리시의 0V를 비교할 수 있도록 가변저항기(9)를 이용하여 +12V 전원전압을 적정하게 변동시킨다. 비교기(10)는 차동증폭기(8)와 기준전압부(13)간의 전압을 비교하여 +단자측이 높으면(비접촉) 출력이 + 값이 되어 광다이오드(11)가 비통전되고, -단자측이 높으면(접촉) 출력이 -값이 되어 광다이오드(11)가 통전되도록 한다. 다음에, 광다이오드(11)는 +12V의 전원을 작용시켜 비교기(10)의 출력이 -값이 될 경우(접촉) 통전되어 발광으로 접촉조건의 접점을 온시킨다.

다음에 K-1 로봇에 대한 좌표 및 기구학을 나타낸다.

이하, 본 발명에서 역 기구학 문제에 대한 해를 구하기 위해 실험용으로 사용한 K-1 Robot(기아 자동차와 연세대가 산학 협동으로 제작, 92. 12)에 대한 기구학 및 역 기구학에 대하여 설명한다. 점 저항 용접 후, 상하부 전극이 제품과 붙는 현상이 발생할 경우 로봇 조작자의 에러 해제없이 용접건의 막대(rod)축을 중심으로 회전, 전극을 자동으로 분리하여, 자동으로 에러 해제 후 로봇이 기동되도록 하기 위한 방법을 얻기 위해 점저항 용접건이 취부된 것을 감안한 말단 효과장치(end-effector)에 툴(tool)를 설치하고, 이 툴의 Z축 방향으로 특정 각도를 회전(+5°)하기 위하여 정방향 기구학 및 역방향 기구학에 대하여 해석한다.

1) 정방향 기구학

정방향 기구학(forward kinematics)이란 매니퓰레이터의 말단효과장치의 위치와 자세를 계산하는 정방향 기하학 문제로, 한조의 관절각이 주어졌을 때, 기저계(base frame)에 대한 공구계(tool frame)의 위치와 자세를 계산하는 방법이다. 보통 매니퓰레이터의 위치를 관절 공간(joint space)에서 표시하는 것을 직각좌표 공간(cartesian space)에서의 표시로 바꾸는 것으로 생각한다.

제9도는 K-1 로봇에 대한 각 조인트별 구성 및 D-H(Denavit-Hartenberg) 변환을 나타낸 것이다.

6R 매니퓰레이터에서의 각 조인트별 좌표 변환 행열식을 식(1)에서 식(6)으로 나타냈다.

여기서, 기저계에서 말단 효과장치(end-effector)까지의 좌표 변환 행열식은 다음식으로 나타낼 수 있다.

여기서 행열의 각 요소는 다음과 같다.

여기서 Si=SINθi Ci=COSθi S₂₃=SIN(θ₂+θ₃)를 나타낸다.

2) 역방향 기구학(Inverse Kinematics)

매니퓰레이터의 말단 효과장치의 위치와 자세가 주어졌을 때, 이렇게 주어진 위치와 자세를 얻기 위하여 사용될 수 있는 모든 가능한 관절각을 구하는 것이 역기구학이다.

역 기구학의 해를 구하는 방법은 기하학적(geometrics)방법, 수치해석적(numeric)방법, 산술적 방법의 3가지가 있는데 본 발명에서는 신속한 계산을 위해 산술적으로 구한다.

정방향 기구학에서 기저계에서 말단효과장치의 좌표 변환 행열식이 식(7)과 같이 설정된 상태에서 각 축의 값을 구하는 역 방향 기구학의 문제는 다음과 같이 식(8)부터 식(14)까지의 방법으로 구할 수 있다.

0에서 6축까지의 전달 행열식에 0에서 1축짜기의 전달행열식의 역행열을 전적하면 1에서 6축까지 전달 행열식이 된다.

여기에서,

0에서 6축까지의 전달 행열식에 0에서 3축까지의 전달행열식의 역행열을 전적하면 3에서 6축까지 전달행열식이 된다.

에서

여기서,

이고,

이며,

여기서,

이다.

이와 같이를 구할 수 있다.

3) 툴가 취부된 상태의 기구학 및 역 기구학

① 툴형태

툴(tool)의 형태는 로봇 용접건의 일상적인 형태와 마찬가지로 제10도와 같이 선정하였다.

② 정방향 기구학

조인트 6에서 툴(tool)의 선단까지의 좌표 변환 행열식은

으로 표현할 수 있고, 이것에 따라 기저계에서 툴(tool)선단까지의 좌표 변환 행열식은

이 된다.

Z₇축 즉, 툴(tool)의 Z축을 중심으로만큼 회전시의 전달행열식은

이고, 회전후의 원점에서의 정방향 기구학 전달행열식은

이다.

③ 역방향 기구학

이 때의 말단 효과장치까지의 정방향 좌표변환 행열식는

이 된다.

상기 식(19)에서 툴(tool)이 없는 상태의 역 기구학을 구하는 방법 식(8) - 식(14)에 의해 각각의 r_ij에 r'_ij값을 대입하여 θ₁-θ₆값을 구할 수 있다.

다음에, 전극접촉 감지센서의 실험에 대한 실시예를 설명한다.

전극접촉 감지센서를 개발하여 실험에 적용한 장치는 표 2와 같이 기아기공과 일본 가와사키로봇 회사에서 제작한 점 용접용 EX-100전동 로봇을 사용하고, 용접용 변압기는 일본 덴젠사에서 제작한 DG-75KVA를 사용한다. 용접 조건을 위한 타이머는 조홍 전기에서 제작한 Welcom-2를 사용하고, 용접건은 변압기 내장형 type(용접건과 변압기가 일체로 구성되어 로봇의 말단 효과장치에 취부됨)으로 전극간 거리는 40mm이고 실린더 내경이 90mm인 C-형 건을 선택한다.

용접기의 무부하 상태에서 용접시의 입력측과 출력측의 파형 및 응답 속도변동 현상을 분석하기 위하여 오실로스코프를 사용하고, 프린트를 위하여 드래프터를 사용한다.

실시예에서 적용한 용접조건은 표 3과 같으며, 전극접촉 감지센서는 제11도와 같이 회로도를 작성하여 EX-100로봇에 실제 적용하여 실시한다.

접촉 센서의 제작 후 접촉을 감지하는 여부의 실험은 용접기의 전극 개방시 걸리는 무부하 전압을 회로도의 A,B단자에 걸고(0.5V), 이때의 신호파를 오실로스코프를 이용 검출하고, OP AMP의 전원 ±12V 및 접지를 연결 후 OP AMP의 비교기후의 단자에서 전극접촉시 응답시간을 측정한다.

접촉 센서 비적용시 전극이 접촉된 것을 무시하고 로봇이 축일치후 용접타이머에 용접토록 지령을 보내 용접을 실시토록 하여 대당 총 70타점인 로봇의 싸이클 타임을 측정하고, 접촉 센서 적용시 양 전극이 접촉된 것을 확인하면, 통전이 되어도 용접을 하는데 지장이 없으므로, 초기 가압시간을 최소화하여 용접토록 초기 가압시간을 최소화한 용접 조건으로 변경 후 로봇이 축일치 후 양 전극이 접촉된 것을 확인 후 용접토록 PLC프로그램을 수정하여, 대당 총 70타점의 용접을 실시하는데 소요되는 1싸이클 타임을 측정한다.

이때 초기 가압 시간의 단축은 접촉부의 저항과 관계가 있으므로 접촉 후 접촉 감지는 하였으나 완전 밀착이 되지 않아 폭비가 발생할 우려가 있으므로 적정 최소값을 선정토록 한다.

또한, 용접종료 후 양 전극 중 1개가 제품과 떨어지지 않고 로봇이 이동하는 경우 로봇의 용접건이 변형되어 티칭(teaching)시 과시간이 소요되는 것을 방지하기 위하여 분리되었는지를 확인하여 미분리되었을 때는 로봇이 다음 포인트로 이동치 않고 에러를 발신하여 건의 변형을 방지하여 사전에 라인 중단시간을 감소시키기 위한 방안으로, 양 전극 중 1개만이라도 제품과 떨어지지 않은 경우 이 상태를 감지하는 접촉 감지 장치의 입 출력 신호를 확인한다.

무부하 전압 0.5V가 걸린 A,B단자를 접촉하여 A,B단자의 무부하 전압 파형 제12도 및 OP AMP에 의한 절대값 출력 파형(제13도)과 콘덴서에 의해 평활된 출력 파형(제14도)이 확인되었으며, 양 전극이 분리되었을 때와 접촉되었을 때를 비교하는 무부하 전압입력 파형과 OP AMP의 비교기 후의 전압 변동 응답출력 파형으로 나타났다. 즉, 전극접촉과 이것의 감지 시간의 측정 결과는 제15도에 나타낸 바와 같이 0.05초 후에 응답하는 것으로 분석되었다.

이 기기를 이용 실제 용접 로봇에 부착, 전극의 접촉 확인 후 용접 지령을 실시토록 하는 방법으로 적용한 결과, 초기가압 시간을 단축하여 용접품질에 지장이 없는 범위까지의 타이머에서 설정 가능한 시간은 0초로 나타났으며, 센서 적용, 비적용시의 1 사이클 시간은 표 4와 같이 나타났다.

또한 용접 종료 후 양 전극 중 1개가 제품과 떨어지지 않는 경우 이때의 입출력 파형은 제16도와 같이 나타났으며, 이 신호를 이용 실제 로봇에 적용하여 용접 종료 후 전극이 제품과 분리되지 않는 에러 발생시 100% 감지하여 로봇이 에러신호를 발신하고 로봇이 다음 점으로 이동하지 않아 용접 후 전극접촉에 의해 용접건이 파손되는 현상을 방지하는 결과를 얻었다.

제12도 내지 제15도에서 세로축은 입출력 파형의 전압을 가로축은 시간을 표시한다. CH1 및 CH2는 입력측과 출력측의 단자를 구분하기 위한 것이고, CH1의 500mV, CH2의 1V는 세로축 눈금(scale)의 전압단위를 표시하고 가로축의 5ms 10ms등은 시간을 표시하며, ms는 시간의 단위 즉 1/1,000초를 의미한다.

다음에 로봇의 역 기구학 및 실험장치에 대해 설명한다.

1) 역 기구학 Programing

C언어를 이용 일반 PC에서, 이론 해석에서 검토한 역 기구학을 구하는 방법에 따라 프로그램을 실시하여 결과를 출력토록 한다.

2) 실험용 로봇에의 적용

기아자동차와 연세대가 산학 협동으로 제작한 실험용 로봇 K-1 로봇(제17도의 제어시스템 참조)을 활용하고, 툴(tool)은 로봇 점 저항 용접건에 일상적으로 구성되는 제10도와 같은 툴(TOOL) 좌표를 얻기 위하여 상기와 같이 제작하였고, 역 기구학 프로그램으로 PC에서 검토된 프로그램 방안으로 로봇에 적용 실제로 티칭 부속물(teching pendant)를 이용 툴(tool)의 Z축을 중심으로 회전여부를 확인한다.

다음에 역기구학의 좌표를 구하는 방법에 대해 설명한다.

1) 역 기구학 프로그래밍

역기구학의 좌표를 구하는 방법에 따라 C언어를 이용하여 프로그램을 실시하여 대화식으로 조인트(Joint)별 초기값 및 툴(tool)의 Z축을 중심으로 회전요구값을 입력하여, 초기값에 따른 정방향 기구학의 전달 행열식(Result of F_kinematics)과 회전 후의 역 기구학에 따른 각 조인트별 결과치(Result of I_kinematics), 그리고 이때의 정방향 전달 행열식을 출력토록 한다.

2) K-1 로봇에의 적용

PC에서 역기구학의 프로그래밍 결과 검토된 반전 기구학(inverse-kinematics)을 구하는 프로그램방식을 적용하여 툴의 좌표 변환에 따라 툴(tool)의 Z축을 중심으로 티칭모드(teaching mode)에서 툴(tool)의 중심점을 중심으로, X, Y, Z축의 +, -방향으로 회전토록 하고, 재생모드(play back mode)에서 특정 입력 신호로 +5° 회전 후 다음 포인트로 이동토록 한다.

PC에서 반전 기구학을 위한 프로그램을 실시하였고, 이에 따라 PC에서 C언어를 이용 툴(tool)축을 중심으로 회전하는 프로그램결과가 출력되었고, 실제 로봇에 적용하여 툴(tool)의 Z축을 중심을 회전함을 확인하였다.

각 조인트별 입력 신호에 따른 정방향 기구학의 기저계에서 툴까지의 좌표 변환행열식이 정방향 기구학의 전달행열식(Result of F_kinematics)으로 나타나 있고, 회전 요구값(Joint retate value : 5)에 따른 역 기구학의 각 조인트별 결과치가 역방향 기구학의 전달행열식(Result of I_kinenatics)에 나타나 있다. 이 값을 위한 정방향 기구학의 전달 행열식이 그 결과치(Result of F_kinematics)로 다시 출력되어 있으며, 회전 전후의 정방향 전달 행열식을 비교해 보면, 좌표 위치 및 tool의 Z축 회전 행열값은 변동이 없고 단지 툴의 X, Y축의 회전 행열 값만이 변동되는 것으로 나타나 있다.

로봇의 축일치 후 일방적으로 용접건의 가압 및 용접지령이 실시되는 제어방식을, 양 전극의 접촉을 확인한 후 용접을 실시하는 것으로 제어 방식으로 변경하면서 초기 가압시간을 0.35초에서 0.083 ~ 0초로 감소시켜도 양호한 용접을 얻을 수 있었고, 이에 따라 (gun stroke : 80mm, 전극간 거리 : 40-60mm, 가압력 : 370Kgf, 1차측 공기압 : 4.5Kgf/mm²), 대당 70타점을 용접하는 로봇의 경우 대당 3초 싸이클을 타임 단축 효과를 가져왔다.

특히나 용접건 중 2단 스트로크(stroke)건의 경우 2단 개방 후 1단 스트로크(stroke)로 가압하면서 용접시 접촉이 완벽하게 되지 않은 상태에서 통전이 되게 됨에 따라 폭비(曝飛)가 발생하는데, 이 현상을 방지하기 위하여 초기 가압 시간이 더 길게 설정되고 있던 바, 본 발명에서 개발한 전극 접촉 감지센서를 적용할 경우, 양 전극의 접촉을 확인 후 용접 실시토록 하여, 이러한 문제점을 용이하게 개선할 수 있었다.

초기 가압 시간을 단축함에 따라, 가압에 의해 양 전극이 완전하게 접촉되지 않은 상태에서 용접시 철판 접촉부의 높은 저항값 때문에 폭비(spark)가 발생할 수 있을 것으로 예상되는 문제점은, 전극접촉 감지센서 적용시, 전극접촉 후 접촉 감지 응답 시간이 0.05초에 달하고 있고, 통전을 위해 로봇이 타이머에 용접지령을 함에 따라 전기적 접점 ON 등에 소요되는 미소 시간이 추가될 것으로 예상되어, 전극접촉 후 0.05초 이후에나 통전이 되기 때문에 폭비 등에 의한 용접 품질에는 이상이 없는 것으로 나타났다.

또한 용접 종료 후 전극이 제품과 분리되지 않은 상태에서 일방적으로 로봇이 다음 점으로 이동함에 따라 용접건이 변형되는 문제점은, 본 센서의 접촉 감지 기능으로 전극과 제품이 붙어 있는 경우 로봇이 다음 점으로 이동치 않도록 하여 이러한 문제점을 개선할 수 있었다.

용접 종료 후 양 전극 중 1개만이라도 제품과 미분리되는 에러 발생시 로봇 툴의 Z축을 중심으로 5°회전하여 자동으로 전극을 분리하기 위한 실험에서, 먼저 역 기구학의 프로그램 결과, 용접건이 취부된 것을 감안한 툴좌표에서 툴의 Z축을 이용한 ±5°회전한 역 기구학의 해(θ₁,θ₂,θ₃,θ₄,θ₅,θ₆)를 구하였으며, 여기에 따른 회전 전후의 기저계에서 툴까지의 정 방향 전달 행열식의 각 요소를 분석한 결과 툴의 Z축을 중심으로 회전하는 것으로 분석되었다.

현장에서 실제 사용중인 로봇의 경우 제어 프로그램이 오픈되지 않은 상태여서 프로그램을 수정치 못하고, 별도의 K-1로봇을 이용하여, 접촉 에러 발생시 K-1로봇 툴의 Z축을 중심으로 회전하는지 확인한 결과 잘 일치되는 것으로 나타났다. 향후 산업용 로봇이나 기타 다른 로봇의 제어 프로그램 수정이 가능할 경우 접촉 발생시 이 현상을 감지하여 로봇이 자체적으로 에러 해제 후 기동되게 할 수 있어 자동차 생산의, 점 저항 용접 로봇 라인의 경우 무인 자동화시간을 현재의 10 - 20분에서 1 - 10시간으로 연장할 수 있는 발판을 마련하였다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상기 센서를 이용함으로써 종래의 초기 가압시간을 절감함으로써 자동차 차체라인에서의 전체적인 소비 시간을 절감하여 필요한 로봇의 수를 줄일 수 있으므로 생산성의 향상을 도모할 수 있도록 하였고, 용접 전극이 용접완료 후 제품과 미분리된 경우(접촉에러) 이 현상을 감지하여 로봇이 다음점으로 이동치 않도록 하여 용접건의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 용접시 변압기(1)와, 양 전극간의 전압차가 나타나는 용접건(17), 이 용접건(17)의 양 전극이 접촉되었는지를 확인하기 위해 양 전극간의 입력차를 증폭하는 차동증폭기(2), 이 차동증폭기(2)로부터의 전압을 절대값(직류값)으로 변조시키는 절대화 차동증폭기(3), 가변저항(4)을 이용하여 전원전압을 소정전압(0.3V; 0.1V~0.5V사이)으로 조정하여 상기 양 전극의 접촉(0.1V) 및 비접촉(0.5V) 상태를 구분할 수 있는 전압을 발생시키는 기준전압발생부(12), 상기 절대화 차동증폭기(3)로부터의 출력과 상기 기준전압발생부(12)로부터의 출력을 비교하는 비교기(5), 이 비교기(5)로부터의 출력이 음(-)으로 될 경우 통전되어 발광으로 스타트 조건의 접점을 온시키는 광다이오드(6), 저항(R1,R2,R3)에 의해 분압된 소정 전압을 상기 양 전극과 모재(15)에 인가하여 작동시키는 분압기(7), 이 분압기(7)로부터의 분압전압을 증폭하는 차동증폭기(8), 가변저항(9)을 이용하여 전원전압(12V)을 변동시켜 분리시(2V)와 접촉시(0V)의 상태를 비교할 수 있도록 하는 기준전압부(13), 차동증폭기(8)와 기준전압부(13)간의 전압을 비교하는 비교기(10) 및, 이 비교기(10)의 출력이 음(-)으로 될 경우 통전(접촉)되어 접촉조건(SHORT)의 접점을 온시키는 광다이오드(11)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 용접시간 절감을 위한 전극접촉 감지센서.
2. 로봇의 각 축이 원하는 용접포인트로 이동이 완료되면(로봇의 메모리값과 엔코더값 일치) 축일치 신호를 발생시키는 단계와, 용접을 실시하기 위해 용접건 가압용 솔레노이드값의 PLC 접점 온신호가 발신되는 단계, 용접건의 양 전극이 가압되고 용접되는 단계, 용접 완료 신호에 의해 용접건이 개방되는 단계, 용접건이 개방된 후 로봇이 다음 포인트로 이동하는 단계, 피엘시(PLC)의 용접건 크램프 솔레노이드(CLAMP SOL)가 온 됨에 따라 건이 가압되고, 그 후 양 전극이 접촉되었는지를 확인한 후 비접촉상태는 대기하고 접촉이 되면 용접되도록 용접타이머에 용접 실시 지령을 발신하는 단계, 용접타이머로부터의 용접 실시지령에 따라 용접을 실시하는 단계, 용접이 완료되면 용접완료 신호가 발신되는 단계, 용접 종료후 양 전극 중 어느 하나가 제품에서 분리되지 않았는가의 여부를 확인하여, 분리가 완료된 경우 로봇이 다음 포인트로 이동하는 용접 종료 후 전극접촉 확인(CHECK TIP CONTACT) 단계, 미분리된 경우에는 로봇을 건의 Z축(즉 툴의 Z축)을 중심으로 일정 각도 회전시키는 단계, 회전 후 전극이 분리되었는지 확인하고, 분리되었으면 로봇이 다음 포인트로 이동하는 단계 및, 로봇의 용접 전극이 제품과 분리되지 않으면 로봇에서 에러신호를 발신하여 조작자로 하여금 분리 후 재가동토록 하는 단계를 구비하여 이루어지고, 전극접촉 감지센서를 이용하여 전압차를 감지하여 초기가압시간을 절감함과 더불어 용착이 발생하는 경우 로봇이 정지함과 더불어 용접건의 툴의 Z축을 중심으로 회전하여 전극을 제품으로부터 자동 분리되도록 함으로써 용접시간의 단축 및 용착 시 강제 에러해제 후 용접건을 기동시키도록 된 것을 특징으로 하는 용접시간 절감을 위한 전극접촉 감지센서를 이용한 용착시 자동에러 해제 방법.