KR100299177B1 - 아크용접로봇의위빙평면설정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크용접로봇의 위빙제어방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 용접시작점과 용접종료점의 두 점만을 교시하여 위빙작업을 수행할 수 있도록 함으로써 작업효율을 높이고 작업량을 감소시키는 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법에 관한 것이다.
본 발명의 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법은 위빙시작점과 위빙종료전만을 교시하는 2점교시방법을 사용하므로, 위빙평면을 정의할 때 종래의 방법에 의하는 경우보다 위빙작업을 하기 위한 교시점의 숫자를 감소시키므로 로봇의 작업효율을 높일 뿐만 아니라 로봇조작원의 작업량을 감소시킬 수 있으며, 실제 위빙평면의 선정작업은 컨트롤러의 연산기능을 이용해서 이루어지므로 작업에 걸리는 시간이 현저히 감소되는 효과가 있다.

Description

아크용접로봇의 위빙평면 설정방법
본 발명은 아크용접로봇의 위빙제어방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 용접시작점과 용접종료점의 두 점만을 교시하여 위빙작업을 수행할 수 있도록 함으로써 작업효율을 높이고 작업량을 감소시키는 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법에 관한 것이다.
산업용 로봇은 용접자동화시스템에서 중요한 역할을 한다. 로봇이 가지는 범용성, 유연성 및 반복성 때문에 사람이 작업하기 어려운 곳이나 전용 용접시스템을 구축하기 어려운 곳에서 용접작업을 자동화할 때 많이 사용된다.
로봇을 사용한 아크용접의 자동화에서 중요한 작업의 하나로 위빙(weaving) 작업이 있다. 위빙작업은 요구되는 용접강도를 갖도록 용접 심(seam)의 두께를 확보함으로써 용접품질을 보장하는 작업이다. 산업용 로봇을 사용하여 위빙작업을 수행하기 위해서는 로봇의 컨트롤러에서 이러한 기능을 지원해야 하는데, 이러한 위빙작업을 구현하는 방법으로는 추가되는 하드웨어를 사용하는 고속위빙방법과 로봇의 동작소프트웨어를 이용하여 구현하는 방법이 있으나, 다양한 작업을 수행하는 범용성을 유지할 수 있고 조작성이 뛰어나며 비용이 적게 들기 때문에 로봇의 동작 소프트웨어에 의한 구현방법이 많이 사용된다.
로봇동작의 제어로 위빙작업을 수행하기 위해서는 용접기 끝이 용접용 부재의 일정평면상에서 움직이며 일정한 폭을 가지는 용접심(seam)을 생성시키도록 해야 한다.
이러한 위빙작업을 수행하려면 위빙의 시작점, 종료점과 위빙평면을 정의해야 하는데, 종래의 위빙방법들은 위빙시작점, 위빙종료점의 두 점을 교시한 후에 위빙평면을 정의하는 점들을 교시하여 위빙평면을 정의하였다. 즉, 컨트롤러의 종류에 따라 다르나 시작점과 종료점 외에 일반적으로 1 내지 3점을 추가로 교시해야 한다. 이에 대한 선행특허자료로서는 일본공개특허 제08294775호, 제09216061호, 제58154459호 및 제58221673호가 있으며, 상기 선행특허출원들 역시 시작점과 종료점을 포함하여 총 3 내지 5점을 교시함으로써 위빙작업을 정의하는 방법을 사용하고 있다. 즉, 도1(a) 내지 도1(c)에서 볼 수 있는 바와 같이 시작점(1)과 종료점(2)외에 위빙평면을 정의하기 위한 점들(3,4,5)을 더 교시하고 있는 것을 알 수 있다.
이러한 방법에 따라 위빙평면을 정의하는 작업순서는 도2에서 알 수 있는 바와 같이 다음과 같은 순서로 진행된다.
먼저, 위빙속도, 위빙폭, 위빙길이 및 위빙주파수 등의 위빙파라메터를 입력하는 제1단계(S1)와, 시뮬레이션에 의해 로봇이 용접부재와 충돌하지 않는 위빙교시점을 결정하는 제2단계(S2)와, 위빙방향을 계산하도록 위빙시작점과 위빙종료점을 교시하는 제3단계(S3)와, 위빙평면을 정의하도록 1 내지 3점을 교시하는 제4단계(S4)와, 상기의 데이터에 의해 위빙평면을 정의하는 제5단계(S5)로 이루어진다.
상기에서 설명한 바와 같이 종래의 위빙평면교시방법을 사용하기 위해서는 안정적인 직선위빙작업이 이루어지기 위해 적어도 3개 이상의 점을 교시하여야 한다. 즉, 대부분의 범용 컨트롤러의 경우 3 또는 4점을 교시하며, 특정 컨트롤러에 있어서는 위빙평면의 정밀도를 향상시키기 위해 5점을 교시하는 경우도 있다.
로봇을 사용한 작업에 있어서 교시작업은 로봇의 작업효율을 감소시키는 주요한 원인이 되며, 특히 작업대상물의 형상이 복잡하여 교시에 시간이 많이 소요되는 경우에는 교시시간의 단축이 주요한 문제로 대두된다.
또한, 교시점에서의 로봇자세에 따라 로봇이 작업대상물과 충돌하거나 로봇의 작업영역을 벗어나는 현상이 발생하여 하나의 교시점을 찾기 위해 많은 시행착오를 거치는 경우가 발생하는데, 현재는 대부분 시뮬레이션을 통해서 로봇의 교시점을 찾고 있으나 이러한 방법 역시 많은 테스트를 거쳐 교시점을 선정해야 하는 문제점이 있다.
결과적으로, 위빙평면을 설정하기 위한 교시점의 숫자가 많아질수록 로봇의 작업효율은 감소하고 로봇조작원의 작업량이 증가한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 위빙작업을 하기 위한 교시점의 숫자를 감소시켜 로봇의 작업효율을 높일 뿐만 아니라 로봇조작원의 작업량을 감소시킬 수 있는 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법을 제공하는데 있다.
제1(a)도 내지 제1(c)도는 종래의 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법을 나타낸 도면으로서, 제1(a)도는 3점교시방법을 나타낸 도면이고, 제1(b)도는 4점교시방법을 나타낸 도면이고, 제1(c)도는 5점교시방법을 나타낸 도면.
제2도는 종래의 방법에 의하여 위빙평면을 정의하는 것을 도시한 플로우챠트.
제3(a)도 내지 제3(d)도는 아크용접로봇의 위빙작업형태를 나타낸 도면으로서, 제3(a)도는 로봇 전면의 +X방향과 -X방향을 나타낸 도면이고, 제3(b)도는 로봇 좌측 및 우측의 +Y방향을 나타낸 도면이고, 제3(c)도는 로봇 좌측 및 우측의 +Z방향을 나타낸 도면이고, 제3(d)도는 로봇좌측 및 우측의 -Z방향을 나타낸 도면.
제4도는 본 발명의 일 실시예에 의한 방법에 의하여 위빙평면을 정의하는 것을 도시한 플로우챠트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 시작점 2 : 종료점
3, 4, 5 : 위빙평면 교시점
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법은 아크용접로봇의 위빙평면을 설정하기 위한 방법에 있어서, 위빙속도, 위빙폭, 위빙길이 및 위빙주파수 등의 위빙파라메터를 입력하는 제1단계와, 시뮬레이션에 의해 로봇이 용접부재와 충돌하지 않는 위빙교시점을 결정하는 제2단계와, 위빙방향을 계산하도록 위빙시작점과 위빙종료점의 두 점만을 입력하는 제3단계와, 로봇에 대한 용접부재의 상대위치와 위빙방향에 의거하여 로봇의 위빙작업형태를 분류하여 저장하고 있는 데이터베이스로부터 최적의 위빙형태를 판별하여 선정하는 제4단계와, 상기 위빙방향과 선정된 위빙형태에 의하여 위빙평면을 정의하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 의한 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3(a) 내지 도 3(d)는 아크용접로봇의 위빙작업형태를 나타낸 도면으로서, 도 3(a)는 로봇 전면의 +X방향과 -X방향을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 로봇 좌측 및 우측의 +Y방향을 나타낸 도면이고, 도 3(c)는 로봇 좌측 및 우측의 +Z방향을 나타낸 도면이고, 도 3(d)는 로봇좌측 및 우측의 -Z방향을 나타낸 도면이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 방법에 의하여 위빙평면을 정의하는 것을 도시한 플로우챠트이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법은 다음과 같다.
먼저, 제1단계(T1)에서는 아크용접로봇의 컨트롤러에 1회당 위빙속도, 위빙폭, 위빙길이 및 위빙주파수 등의 위빙파라메터를 입력한다.
제2단계(T2)에서는 외부의 컴퓨터에서 시뮬레이션에 의해 로봇이 작업중에 용접부재와 충돌하지 않는 위빙교시점을 결정하여 상기 아크용접로봇의 컨트롤러에 전달한다.
제3단계(T3)에서는 상기 컨트롤러에 위빙시작점과 위빙종료점을 입력하여 심(seam)에 대한 아크용접로봇의 상대위치와 위빙방향이 계산된다.
제4단계(T4)에서는 상기에서 계산된 로봇에 대한 심(seam)의 상대위치와 위빙방향에 의거하여 로봇의 위빙작업형태를 분류 및 저장하고 있는 데이터베이스로 부터 최적의 위빙형태를 판별하여 선정한다.
마지막으로, 제5단계(T5)에서는 계산된 위빙방향과 데이터베이스로부터 선정된 위빙형태에 의하여 최적의 위빙평면을 정의함으로써 위빙평면을 설정하는 작업은 완료된다.
한편, 상기 제4단계(T4)에서 사용되는 데이터베이스는 다음과 같은 방법에 의하여 로봇의 위빙형태별로 위빙작업을 미리 분류 및 저장시켜둔 것이다.
도 3(a) 내지 도 3(d)에서 알 수 있는 바와 같이 로봇의 자세와 위빙방향을 고려하면 8가지의 형태로 위빙작업을 분류할 수 있는데, 즉 용접 심(seam)의 형태에 따라서 수직용접과 수평용접으로 나뉘어지고 로봇에 대한 용접 심(seam)의 상대적 위치에 따라서 4가지 형태로 나뉘어진다.
다시 말하면, 위빙작업은 도3에서 알 수 있는 바와 같이 로봇 전면의 +X방향, 로봇 전면의 -X방향, 로봇 좌측의 +Y방향, 로봇 우측의 +Y방향, 로봇좌측의 +Z방향, 로봇우측의 +Z방향, 로봇좌측의 -Z방향, 로봇우측의 -Z방향 등 모두 8가지로 분류된다.
상기와 같이 분류된 각각의 위빙작업은 입력되는 두 점인 위빙시작점과 위빙종료점에 의하여 판별되고 선정되어 위빙평면을 정의하게 된다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법은 위빙시작점과 위빙종료전만을 교시하는 2점교시방법을 사용하므로, 위빙평면을 정의할 때 종래의 방법에 의하는 경우보다 위빙작업을 하기 위한 교시점의 숫자를 감소시키므로 로봇의 작업효율을 높일 뿐만 아니라 로봇조작원의 작업량을 감소시킬수 있으며, 실제 위빙평면의 선정작업은 컨트롤러의 연산기능을 이용해서 이루어지므로 작업에 걸리는 시간이 현저히 감소되는 효과가 있으므로 용접산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

  1. 아크용접로봇의 위빙평면을 설정하기 위한 방법에 있어서, 위빙속도, 위빙폭, 위빙길이 및 위빙주파수 등의 위빙파라메터를 입력하는 제1단계와; 시뮬레이션에 의해 로봇이 용접부재와 충돌하지 않는 위빙교시점을 결정하는 제2단계와; 위빙방향을 계산하도록 위빙시작점과 위빙종료점의 두 점만을 입력하는 제3단계와; 로봇에 대한 용접부재의 상대위치와 위빙방향에 의거하여 로봇의 위빙작업형태를 분류하여 저장함에 있어서, 용접 심(seam)의 형태에 따라서 수직용접과 수평용접으로 나누고 로봇에 대한 용접 심(seam)의 상대적 위치에 따라서 4가지 형태로 재분류함으로써, 위빙작업형태를 총 8가지로 분류 및 저장시킨 데이터베이스로부터 최적의 위빙형태를 판별하여 설정하는 제 4단계와; 상기 제3단계에서 입력된 위빙시작점과 위빙종료점을 이용하여 게산된 위빙방향과 제4단계에서 선정된 위빙형태에 의하여 위빙평면을 정의하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 8가지의 위빙작업형태는 로봇 전면의 +X방향, 로봇 전면의 -X방향, 로봇 좌측의 +Y방향, 로봇 우측의 +Y방향, 로봇좌측의 +Z방향, 로봇우측의 +Z방향, 로봇좌측의 -Z방향 및 로봇우측의 -Z방향으로 분류되는 것을 특징으로 하는 아크용접로봇의 위빙평면 설정방법.
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