KR100230147B1 - A welding method for curved element - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 두 대의 로봇중 용접부위의 형상에 따라 한 대의 로봇이 용접할 부분과 두 대의 로봇을 동시에 운용하여 용접할 부위를 구분하고 원호보간모션을 적용하여 곡선의 피용접물을 자유롭게 용접할 수 있게 한 곡선부재용접방법에 관한 것으로, 콘트롤부와 피용접물을 용접하는 로봇시스템을 제어하는 제어기를 구비한 자동용접시스템에 있어서, 곡선의 피용접물상의 다수의 점들을 콘트롤부가 입력받아 상위소프트웨어에 의해 서로 다른 원호의 반지름을 생성해 곡률이 다른 다수의 구간으로 구간화하는 단계; 상기 곡률이 다른 다수의 구간중 미니로봇의 단독구동작업구간의 갠트리로봇과의 병행작업구간을 판단구분하는 단계; 및 상기 미니로봇의 단독구동작업구간에서는 미니로봇만을 작동하여 해당 곡률을 따라 용접하는 한편, 갠트리로봇과의 병행작업구간에서는 미니로봇궤적과 갠트리로봇궤적의 원호보간을 통해 해당 곡선을 추종하며 용접부를 용접하는 단계를 포함하며, 이에 의해 본 발명은 두 대의 로봇의 원호보간모션을 적용하여 곡선의 피용접물을 자유롭게 용접하므로 3차원곡면의 용접을 보다 정확하게 정밀하게 수행하여 고품질제품을 얻을 수 있는 특징을 가지고 있다.According to the shape of the welding part of the two robots, one robot can be welded and two robots can be operated at the same time to classify the welding part and arc interpolation motion can be applied to freely weld the curved object. A method for welding a curved member, the method comprising: a control unit and a controller for controlling a robot system for welding a welded object, the automatic welding system comprising: a plurality of points on a curved welded object being received by the controller by a higher level software; Generating a radius of another arc to segment the plurality of sections having different curvatures; Judging and separating a parallel work section with a gantry robot of a single drive work section of the mini-robot among the plurality of sections having different curvatures; In the single driving work section of the mini robot, only the mini robot is operated and welded along the curvature, while the parallel work section with the gantry robot tracks the curve through circular interpolation between the mini robot trajectory and the gantry robot trajectory. In this case, the present invention applies a circular interpolation motion of two robots, thereby freely welding the to-be-welded object, thereby performing welding of three-dimensional curved surfaces more accurately and precisely, thereby obtaining a high quality product. Have.

Description

곡선부재용접방법Curved member welding method

본 발명은 곡선부재용접을 자동화하기 위한 자동용접시스템에 관한 것으로, 특히 두 대의 로봇중 용접부위의 형상에 따라 한 대의 로봇이 용접할 부분과 두 대의 로봇을 동시에 운용하여 용접할 부위를 분류하고 원호보간모션을 적용하여 곡선의 피용접물을 자유롭게 용접할 수 있게 한 곡선부재용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic welding system for automating curved member welding. Particularly, according to the shape of the welding part of two robots, one robot is to be welded and two robots are simultaneously operated to classify and arc the parts to be welded. The present invention relates to a method for welding a curved member by applying interpolation motion to allow free welding of a curved welded object.

산업화가 고도화되어 감에 따라 로봇을 이용한 자동작업이 이루어지고 있다. 이중 대표적인 것이 용접작업을 자동으로 수행하는 용접로봇이며, 이러한 용접로봇은 갠트리형시스템으로 설계된다.As industrialization becomes more advanced, automatic work using robots is being performed. A representative one of these is a welding robot that automatically performs a welding operation. The welding robot is designed as a gantry type system.

일반적으로, 갠트리형 자동용접시스템은 평행한 한쌍의 레일상에 안착되어 주행하는 한쌍의 지지각들과 지지각들을 연결하여 대략 ∩자형을 갖게 하는 수평프레임을 구비한 몸체와, 이 몸체의 수평프레임에 설치되어 수평프레임상을 횡행하며 다수의 관절을 갖는 횡행부로 이뤄진 갠트리로봇 및, 갠트리로봇의 횡행부 저부에 고정되어 다수의 절곡된 관절을 갖고 피용접물을 용접하는 용접로봇으로 구성되어 있다.In general, a gantry type automatic welding system has a body having a horizontal frame connected to a pair of support angles and support angles mounted on a parallel pair of rails and having a substantially U-shaped shape, and a horizontal frame of the body It is composed of a gantry robot consisting of a transverse part having a plurality of joints and traversed on a horizontal frame and a welding robot fixed to the bottom of the transverse part of the gantry robot and having a plurality of bent joints to weld the welded object.

그러나, 이상과 같이 자동용접시스템으로는 직선용접은 가능하지만, 더욱 자유로운 운동을 위해 정밀한 제어가 되어야 하는 3차원 곡면작업에서는 용접자세를 제대로 취하지 못해 정확한 용접작업이 이루어지지 못하는 폐단이 있었다.However, in the above-described automatic welding system, straight welding is possible, but in the three-dimensional curved work that needs to be precisely controlled for more free movement, the welding position is not properly taken, and thus, the welding work cannot be performed accurately.

따라서, 본 발명의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 두 대의 로봇중 용접부위의 형상에 따라 한 대의 로봇이 용접할 부분과 두 대의 로봇을 동시에 운용하여 용접할 부위를 분류하고 원호보간모션을 적용하여 곡선의 피용접물을 자유롭게 용접할 수 있게 한 곡선부재용접방법을 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to devise to solve the above-mentioned conventional defects, the part to be welded and the part to be welded by operating two robots at the same time according to the shape of the welding part of the two robots. It is to provide a curved member welding method that allows to weld the curved welded object freely by classifying and applying circular interpolation motion.

제1도는 본 발명에 따른 갠트리형 용접시스템의 전체구성도.1 is an overall configuration diagram of a gantry welding system according to the present invention.

제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명의 용접방법을 설명하기 위한 설명도들.2 (a) and 2 (b) are explanatory views for explaining the welding method of the present invention.

제3(a)도 및 제3(b)도는 본 발명에 의한 기울어진 스티프너가 있는 곡선부재의 용접방법을 설명하기 위한 설명도들.3 (a) and 3 (b) are explanatory views for explaining a method for welding a curved member with an inclined stiffener according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 제어기 20 : 콘트롤부10: controller 20: controller

30 : 로봇시스템 31 : 갠트리로봇30: robot system 31: gantry robot

32 : 미니로봇 40 : 피용접물32: mini robot 40: welded object

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 곡선부재용접방법은 콘트롤부와 피용접물을 용접하는 로봇시스템을 제어하는 제어기를 구비한 자동용접시스템에 있어서, 곡선의 피용접물상의 다수의 점들을 콘트롤부가 입력받아 상위소프트웨어에 의해 서로 다른 원호의 반지름을 생성해 곡률이 다른 다수의 구간으로 구간화하는 단계; 상기 곡률이 다른 다수의 구간중 미니로봇의 단독구동작업구간과 갠트리로봇과의 병행작업구간을 판단구분하는 단계; 및 상기 미니로봇의 단독구동작업구간에서는 미니로봇만을 구동하여 해당 곡률을 따라 용접하는 한편, 갠트리로봇과의 병행작업구간에서는 미니로봇궤적과 갠트리로봇궤적의 원호보간을 통해 해당 곡선을 추종하며 용접부를 용접하는 단계를 포함한다.Curved member welding method according to the present invention for achieving the above object in the automatic welding system having a control unit for controlling the robot system for welding the welded object, the control unit is a plurality of points on the welded object of the curve Receiving the input and generating radiuses of different arcs by higher software to segment the plurality of sections having different curvatures; Judging and separating a parallel driving section between a gantry robot and a single driving work section of a plurality of sections having different curvatures; In the single driving work section of the mini robot, only the mini robot is driven and welded along the curvature, while the parallel work section with the gantry robot tracks the curve through the circular interpolation of the mini robot trajectory and the gantry robot trajectory. Welding.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 따른 갠트리형 용접시스템의 전체구성도로, 도시한 바와 같이 상위소프트웨어를 갖고 피용접물에 대한 CAD가공데이터를 용접로봇시스템의 기준좌표계의 위치로 전환하여 제어기(10)로 전송하는 콘트롤부(20)를 구비하고 있다. 이 콘트롤부(20)에서 전송된 데이터로 로봇시스템(30)을 제어하여 용접을 수행하도록 구동하는 제어기(10)도 구비하고 있다. 또한, 이 제어기(10)에 의해 제어되어 실제로 피용접물(40)의 용접을 수행하는 로봇시스템(30)을 구비하고 있다.1 is an overall configuration of the gantry welding system according to the present invention, which has a higher software as shown, converts the CAD processing data for the welded object to the position of the reference coordinate system of the welding robot system and transmits it to the controller 10. The control unit 20 is provided. The controller 10 is also provided to drive the robot system 30 to perform welding by using the data transmitted from the control unit 20. Moreover, the robot system 30 which is controlled by this controller 10 and actually performs welding of the to-be-welded object 40 is provided.

로봇시스템(30)은 갠트리로봇(31)과 갠트리로봇(31)의 단부에 고정되는 미니로봇(32)으로 구성되어 있다. 갠트리로봇(31)은 5축으로 구성되어 5자유도를 갖고 가동되며, 미니로봇(32)은 6축으로 6자유도를 갖는다. 이와 같이 11개나 되는 다수의 관절들을 가지므로 로봇시스템은 그 작업범위가 매우 넓고 자유로운 운용이 가능하다. 따라서, 3차원 곡면용접도 가능하며, 이와 같은 곡면용접을 수행하기 위해서는 5관절을 갖는 갠트리로봇(31)과 6관절을 갖는 미니로봇(32)의 동작을 개별적으로 혹은 적절히 조합함으로써 자유로운 곡면용접이 가능하다. 특히, 본 용접방법은 피용접물(40)의 곡률이 다를 경우 피용접물상의 점들을 각각 구분하여 데이터를 받은 후 각각 서로 다른 원호의 반지름을 생성하는 원호보간방법을 적용하게 된다. 이 용접방법에 대해서는 제2도에서 상세히 설명하기로 한다.The robot system 30 is composed of a gantry robot 31 and a mini robot 32 fixed to an end of the gantry robot 31. The gantry robot 31 is composed of five axes and operates with five degrees of freedom, and the mini robot 32 has six degrees of freedom in six axes. Since there are as many as 11 joints as described above, the robot system has a wide working range and can be freely operated. Accordingly, three-dimensional curved welding is possible, and in order to perform such curved welding, free surface welding can be performed by individually or suitably combining the operations of the gantry robot 31 having five joints and the mini robot 32 having six joints. It is possible. In particular, in the present welding method, when the curvature of the welded object 40 is different, the arc interpolation method of generating points of different arcs after receiving data by dividing the points on the welded object, respectively, is applied. This welding method will be described in detail with reference to FIG.

제2(a)도 및 제2(b)도는 본 발명의 용접방법을 설명하기 위한 설명도들로, (a)와 같이 갠트리로봇(31)과 갠트리로봇(31)의 단부에 고정된 미니로봇(32)으로 피용접물(40)을 용접하기 위해서는 먼저 (b)와 같이 반경이 다른 부분들을 구간화하여 구분하게 된다. 즉, A, B, C점을 연결하는 호AC는 반경이 R1이고, A', B', C' 점을 연결하는 호A'C'는 반경이 R2이며, A", B", C"점을 연결하는 호A"C"는 반경이 R3로 서로 다른 반지름을 갖는 원호로 구간화하게 된다. 이 반지름이 다른 구간들은 각각 갠트리로봇과 미니로봇을 개별적으로 운용하거나 병용운용하여 곡선용접이 수행되게 된다. 한편, 스티프너(Stiffner)와의 수직용접부분은 미니로봇만을 단독구동하여 용접을 행하게 된다.2 (a) and 2 (b) are explanatory views for explaining the welding method of the present invention, a mini-robot fixed to the end of the gantry robot 31 and the gantry robot 31 as shown in (a) In order to weld the to-be-welded object 40 by (32), it divides the parts from which a radius differs as shown in (b). That is, arc AC connecting points A, B, and C has a radius of R 1 , arc A'C 'connecting points A', B ', and C' has a radius of R 2 , and A ″, B ″, The arc "A" C "connecting the point C" is segmented into circular arcs with different radii with radius R 3 . Welding is performed, while the vertical welding portion with the stiffner is driven by driving only the mini robot alone.

제3(a)도 및 제3(b)도는 본 발명에 의한 기울어진 스티프너가 있는 곡선부재의 용접방법을 설명하기 위한 설명도들로, (a)에서와 같이 스티프너(41)를 갖는 곡선의 피용접물(40)을 용접하기 위해서는 곡률이 다른 구간을 호AB, 호A'B', 호A"B"로 구간화하여 구분한다.3 (a) and 3 (b) are explanatory views for explaining a welding method of a curved member having an inclined stiffener according to the present invention, and as shown in (a), a curve having a stiffener 41 is used. In order to weld the to-be-welded object 40, the section different from curvature is divided into arc AB, arc A'B ', arc A "B", and it divides.

이때, (b)에서 보는 바와 같이 구간 호AB는 갠트리로봇을 GA점에 위치시킨 상태에서 미니로봇만을 가동시켜 용접하게 된다. 이 호AB구간의 용접을 마치면 호A'B'구간을 용접하게 되는데, 이때에는 갠트리로봇을 GA에서 GB로 이동시키면서 미니로봇을 호A'B'을 따라 이동시키며 호A'B' 구간을 용접하게 된다. 그리고 나서, 갠트리로봇이 GB에 도달하여 호A'B' 구간의 용접을 마치면 갠트리로봇을 점 GB에 정지시킨 상태에서 미니로봇만을 곡선 A"B"을 따라 이동시키면서 호A"B"의 용접을 행하여 곡선용접을 마치게 된다.In this case, as shown in (b), the section arc AB is welded by operating only the mini robot while the gantry robot is positioned at the GA point. After welding the arc AB section, the arc A'B 'section is welded. At this time, while moving the gantry robot from GA to GB, the mini robot is moved along arc A'B' and the arc A'B 'section is welded. Done. Then, when the gantry robot reaches GB and finishes welding in the arc A'B 'section, the welding of arc A "B" is performed while moving only the mini robot along curve A "B" with the gantry robot stopped at point GB. The curve welding is completed.

상술한 바와 같이, 본 발명의 곡선부재용접방법은 두 대의 로봇중 용접부위의 형상에 따라 한 대의 로봇이 용접할 부분과 두 대의 로봇을 동시에 운용하여 용접할 부위를 분류하여 원호보간모션을 적용하여 곡선의 피용접물을 자유롭게 용접할 수 있다. 따라서, 3차원곡면의 용접을 보다 정확하게 정밀하게 수행하여 고품질의 제품을 얻을 수 있는 잇점을 가지고 있다.As described above, according to the curved member welding method of the present invention according to the shape of the welding part of the two robots by applying a circular interpolation motion by classifying the parts to be welded and the parts to be welded by operating two robots simultaneously. Curved welded objects can be welded freely. Therefore, the welding of the three-dimensional curved surface more accurately and accurately has the advantage of obtaining a high quality product.

Claims (2)

콘트롤부와 피용접물을 용접하는 로봇시스템을 제어하는 제어기를 구비한 자동용접시스템에 있어서, 곡선의 피용접물상의 다수의 점들을 콘트롤부가 입력받아 상위소프트웨어에 의해 서로 다른 원호의 반지름을 생성해 곡률이 다른 다수의 구간으로 구간화하는 단계; 상기 곡률이 다른 다수의 미니로봇의 단독구동작업구간과 갠트리로봇과의 병행작업구간을 판단구분하는 단계; 및 상기미니로봇의 단독구동작업구간에서는 미니로봇만을 구동하여 해당 곡률을 따라 용접하는 한편, 갠트리로봇과의 병행작업구간에서는 미니로봇궤적과 갠트리로봇궤적의 원호보간을 통해 해당 곡선을 추종하며 용접부를 용접하는 단계를 포함하는 곡선부재용접방법.An automatic welding system having a controller for controlling a robot system for welding a welded part and a welded object, wherein a plurality of points on a curved welded object are input to the controller and a radius of curvature is generated by a higher software by generating a different arc radius. Binning to another plurality of sections; Judging and discriminating between a single drive work section of a plurality of mini-robots having different curvatures and a parallel work section with a gantry robot; In the single driving work section of the mini robot, only the mini robot is driven and welded according to the curvature, while in the parallel work section with the gantry robot, the curve is followed by the circular interpolation between the mini robot trajectory and the gantry robot trajectory. Curved member welding method comprising the step of welding. 제1항에 있어서, 상기 곡률이 상이한 다수의 구간에서 먼저 갠트리로봇을 정지시킨 상태에서 미니로봇만이 용접곡선을 추종하며 용접하고 난 후, 갠트리로봇을 산출된 자기궤적을 따라 이동시키면서 미니로봇과 자신의 궤적을 따라 이웃곡선을 용접하고, 다시 갠트리로봇을 정지시킨 상태로 미니로봇만이 궤적을 추종하며 용접하여 피용접물의 곡선용접부를 용접하는 것을 특징으로 하는 곡선부재용접방법.The method of claim 1, wherein the gantry robot is first stopped in a plurality of sections having different curvatures, and then only the mini robot follows the welding curve and welds the gantry robot to move along the calculated magnetic trajectory. A method of welding a curved member comprising: welding a neighboring curve along its own trajectory, and welding only the mini-robot following the trajectory while welding the gantry robot again.
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