KR100652820B1

KR100652820B1 - 마크자동용접장치의 제어방법

Info

Publication number: KR100652820B1
Application number: KR1020040087109A
Authority: KR
Inventors: 이왕근; 류신욱; 김호구
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-11-30
Also published as: KR20060037993A

Abstract

본 발명은 마크자동용접장의 제어방법에 관한 것으로써, 상세하게는 수작업에 의존하던 마크용접과정이 자동화 장치에 의해 수행되도록 하여 우수한 작업결과 획득 및 생산성이 향상되도록 하고, 더불어 용접작업이 수행되기 위한 3차원의 곡면에 대한 용접라인의 추적 및 용접자세에 따른 용접조건을 산출하고, 기준선의 정렬에 따른 작업설정이 정확하고 용이하도록 하여 작업의 편의 증대 및 보다 우수한 작업결과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 내측에 각 구성부가 설치될 공간을 제공하며, 작업구간에 대응하여 구비된 레일에 슬라이드 이동가능하게 결합된 프레임과; 상기 프레임에 설치되고, 프레임을 레일 상에서 슬라이드 이동시켜 토치를 X축 선으로 이동시키는 X축 이동장치부와; 상기 프레임의 일측에 슬라이드 이동가능하게 결합되어 토치를 Z축 선으로 승강시키는 Z축 이동장치부와; 상기 Z축 이동장치부에 슬라이드 이동가능하게 결합되고, 일 끝단에 토치가 결합되어 토치를 Y축 선으로 이동시키는 Y축 이동장치부와; 상기 레일의 작업면과의 대향면에 1 이상 설치되어 레일을 작업면 상에 고정지지하는 고정지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마크자동용접장치를 제공하며, 상기 토치의 일측에 구비되어 토치가 진행될 구간의 용접선상에 대한 곡률과 토치와의 높이를 감지검출하기 위한 곡면감지기구와; 상기 토치의 일측에 구비되어 토치가 작업면에 대해 기울어진 각도를 감지검출하기 위한 자세감지기구와; 상기 토치의 일측에 구비되어 토치의 작업시작점과 작업완료점에 의한 기준선을 인식시키기 위한 기준선 정렬기구와; 상기 곡면감지기구, 자세감지기구, 기준선 정렬기구에 대응하는 곡률데이터, 각도데이터, 용접조건설정데이터가 저장된 데이터 베이스와, 각 구동부분을 제어하고 자세감지기구에서 산출된 각도를 이용하여 데이터 베이스의 데이터에서 용접조건을 불러내어 용접조건을 제어하는 제어부로 구성된 제어회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마크자동용접장치를 제공하여, 3차원의 굴곡이 형성된 용접 작업면 상에서 토치를 이동시켜 자동용접을 수행하는 장치를 제어하는 과정에 있어서, 작업구간을 선정하고 장치를 고정지지부에 의해 작업지점에 장착한 후, 토치를 작업초기의 위치로 이동시키는 단계와; 이동된 토치의 작업초기 위치에서 이미 대상물 상에 표시된 작업시작점과 작업완료점을 연결한 기준선에 의해 데이터를 정렬하여 장치의 문자위치데이터를 초기화하는 단계와; 토치를 작업시작점으로 이동시켜 용접자세를 보정하고 3차원의 굴곡을 따라 용접을 수행하는 작업단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마크자동용접장치의 제어방법을 제공한다.

마크용접, 선박

Description

마크자동용접장치의 제어방법{Control method of Mark welding apparatus}

도 1은 본 발명에 의한 마크자동용접장치의 정면도.

도 2는 본 발명에 의한 마크자동용접장치의 평면도.

도 3은 본 발명에 의한 마크자동용접장치의 일측면도.

도 4는 도 1의 마크자동용접장치의 개략구성을 나타낸 분해사시도.

도 5는 도 4의 마크자동용접장치 결합상태 사시도.

도 6은 도 1의 마크자동용접장치 중 흡착패드를 확대한 정면도.

도 7은 도 1의 마크자동용접장치 중 X축 이동장치부의 구성 평면도.

도 8은 도 1의 마크자동용접장치 중 Z축 이동장치부의 구성 일측면도.

도 9는 도 1의 마크자동용접장치 중 Y축 이동장치부의 구성 일측면도.

도 10은 도 1의 마크자동용접장치 중 토치의 일측면도.

도 11은 본 발명에 의한 마크자동용접장치를 제어하기 위한 제어회로도.

도 12는 본 발명에 의한 마크자동용접장치가 사용되는 상태의 사시도.

도 13은 본 발명에 의한 마크자동용접장치가 구동되는 과정의 순서도.

도 14는 도 13의 구동과정에서 작업선을 정렬하는 과정의 순서도.

도 15는 도 13의 구동과정에서 용접작업을 수행하는 과정의 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 프레임 11: 레일

20: X축 이동장치부 30: Z축 이동장치부

31: 승강블록 40: Y축 이동장치부

50: 고정지지부 60: 간격감지기구

70: 기울기센서 80: 레이저 포인터

90: 제어회로부 91: 데이터 베이스

92: PC 93: 초기설정 데이터 베이스

94: 용접데이터 테이블 A: 아크센서

본 발명은 마크자동용접장치의 제어방법에 관한 것으로써, 상세하게는 수작업에 의존하던 마크용접과정이 자동화 장치에 의해 수행되도록 하여 우수한 작업결과 획득 및 생산성이 향상되도록 하고, 더불어 용접작업이 수행되기 위한 3차원의 곡면에 대한 용접라인의 추적 및 용접자세에 따른 용접조건을 산출하고, 기준선의 정렬에 따른 작업설정이 정확하고 용이하도록 하여 작업의 편의 증대 및 보다 우수한 작업결과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

마크용접은 대형의 로고, 문자 등을 목적하는 대상물에 형성하도록 하기 위한 준비작업으로, 선박, 건축물 등의 대형 대상물 상에 로고, 문자가 쉽게 지워지거나 손상되는 경우를 방지하기 위해, 그 외곽선을 따라 표면에서 일정높이 돌출되는 비이드를 형성하기 위한 작업과정이다.

이와 같은 마크용접이 수행된 후 그 내측에 목적하는 색채의 도료를 도포하거나, 대형의 스티커 등이 부착되어 전체적인 로고, 문자의 형성작업이 완료되는 것은 주지된 것과 같으며, 상기된 마크용접은 주로 유조선, LPG운반선, 화물선 등의 대형 선박에서 필수적으로 요구되는 과정이다.

여기서, 상기 대형 선박의 마크용접 수행지점은 선체의 높이를 감안할 때 대략 10m 이상의 높이에 위치되기 때문에, 선체의 전, 후단부가 되는 선수, 선미(이들을 통합하여 "선수미"라 칭함)와 선수미 내측 구간인 몸체 부분을 각각 구분하여 용접작업을 수행하게 된다.

상기 몸체 상의 마크용접은 몸체와 선수미가 조립되기 이전에 다수의 작업자가 목적하는 지점에 기준선 및 로고, 문자의 외곽선을 먹줄로 표시하고, 그 외곽라인에 일정한 간격으로 펀칭을 수행한 후 수동용접하여 완료하게 된다.

이 때, 상기 판재, 블록을 결합하여 선박을 건조하는 과정에서는 각 판재의 용접이나, 블록단계의 용접, 탑재시의 용접 등 각 단계별 용접에 의해 판재, 블록의 수축이 발생된다.

따라서, 상기 작업자는 선박이 건조되기 전 판재, 블록에 작업자가 수축이 발생될 정도를 감안하여 마크용접을 수행하게 되며, 상기 수축이 발생될 정도는 설계시 여러 작업조건을 산출하여 고려되고, 실 작업에서는 숙련된 작업자의 감각에 의해 작업된다.

이와 같은 작업과정은 주로 선체의 몸체부분에 대한 마크용접과정을 나타낸 것이며, 선수미 마크용접의 경우, 선미와 후미는 몸체에 비해 보다 많은 굴곡으로 형성되기 때문에 몸체와의 조립 전에 용접을 수행하기 불가능하여 선박의 건조 후 작업수행된다.

즉, 상기 고도로 숙련된 작업자가 도크마스터(용접에 요구되는 용접장비가 탑재된 크래인)에 탑승하여 일정 높이를 유지한 상태에서 목적하는 지점에 기준선 및 로고, 문자의 외곽선을 먹줄로 표시하고, 그 외곽라인에 일정한 간격으로 펀칭을 수행한 후 수동용접하여 수행하여 작업이 완료된다.

상기된 종래의 마크용접은 몸체부분에 수행할 경우, 건조과정에서 판재, 블록의 수축률이 불귤일하기 때문에 작업자의 감각에 의존한 마크용접상태가 불량한 경우가 많이 발생되어 심할 경우 재작업을 수행해야 하며, 그나마 이와 같은 작업상태를 얻기 위해서는 고도로 숙련된 전문가의 인력이 요구되어 작업상의 인건비가 상승된다.

또한, 선수미의 마크용접을 수행할 때에는 작업자가 도크마스터 상에서 주로 정면 및 상측을 향하여 작업을 수행하기 때문에 자세불안에 따른 작업불량 및 불량한 자세에 의해 상당한 높이로 유지된 도크마스터에서 실족하는 등의 안전사고가 발생되며, 장비 자체가 무겁기 때문에 여러명의 작업자를 요구하여 위에서와 같은 인건비 지출이 더욱 심화된다.

더불어, 상기된 마크용접 자체가 수작업에 의해 수행되기 때문에 인력에 의한 작업시 항상 발생되는 작업불량률의 상승 및 이에 따른 작업성 및 생산성이 저하되는 문제점이 노출된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로써, 마크용접을 수행하기 하기 위한 자동화 장치를 구현하여서 된 마크자동용접장치를 제공하여,

마크용접할 대상물의 작업면이 3차원의 곡면일 경우 그 곡률을 미리 감지하고 추적할 수 있도록 하고, 용접장치가 작업면에 부착된 후의 자세를 목적하는 각도로 유지하여 토치의 용접조건이 가장 이상적일 수 있도록 하며, 새로운 작업시, 그 기준선에 대한 작업데이타 재설정이 보다 정확하고 신속하게 수행되도록 한 마크용접장치의 제어방법을 제공함에 있다.

상기된 각각의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 특징을 갖는다.

본 발명은 내측에 각 구성부가 설치될 공간을 제공하며, 작업구간에 대응하 여 구비된 레일에 슬라이드 이동가능하게 결합된 프레임과; 상기 프레임에 설치되고, 프레임을 레일 상에서 슬라이드 이동시켜 토치를 X축 선으로 이동시키는 X축 이동장치부와; 상기 프레임의 일측에 슬라이드 이동가능하게 결합되어 토치를 Z축 선으로 승강시키는 Z축 이동장치부와; 상기 Z축 이동장치부에 슬라이드 이동가능하게 결합되고, 일 끝단에 토치가 결합되어 토치를 Y축 선으로 이동시키는 Y축 이동장치부와; 상기 레일의 작업면과의 대향면에 1 이상 설치되어 레일을 작업면 상에 고정지지하는 고정지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 3차원의 굴곡이 형성된 용접 작업면 상에서 토치를 이동시켜 자동용접을 수행하는 장치에 있어서,

상기 토치의 일측에 구비되어 토치가 진행될 구간의 용접선상에 대한 곡률과 토치와의 높이를 감지검출하기 위한 곡면감지기구와; 상기 토치의 일측에 구비되어 토치가 작업면에 대해 기울어진 각도를 감지검출하기 위한 자세감지기구와; 상기 토치의 일측에 구비되어 토치의 작업시작점과 작업완료점에 의한 기준선을 인식시키기 위한 기준선 정렬기구와; 상기 곡면감지기구, 자세감지기구, 기준선 정렬기구에 대응하는 곡률데이터, 각도데이터, 용접조건설정데이터가 저장된 데이터 베이스와, 각 구동부분을 제어하고 자세감지기구에서 산출된 각도를 이용하여 데이터 베이스의 데이터에서 용접조건을 불러내어 용접조건을 제어하는 제어부로 구성된 제어회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 3차원의 굴곡이 형성된 용접 작업면 상에서 토치를 이동시 켜 자동용접을 수행하는 장치를 제어하는 과정에 있어서,

작업구간을 선정하고 장치를 고정지지부에 의해 작업지점에 장착한 후, 토치를 작업초기의 위치로 이동시키는 단계와; 이동된 토치의 작업초기 위치에서 이미 대상물 상에 표시된 작업시작점과 작업완료점을 연결한 기준선에 의해 데이터를 정렬하여 장치의 문자위치데이터를 초기화하는 단계와; 토치를 작업시작점으로 이동시켜 용접자세를 보정하고 3차원의 굴곡을 따라 용접을 수행하는 작업단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 특징이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 마크자동용접장치의 구성을 나타낸 정면도, 도 2는 도 1의 마크자동용접장치 평면도, 도 3은 도 1의 마크자동용접장치 우측면도, 도 4는 도 1의 마크자동용접장치를 단순화하여 개략적으로 나타낸 분해사시도, 도 5는 도 4의 마크자동용접장치의 결합상태 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 마크자동용접장치는 프레임(10), X축 이동장치부(20), Z축 이동장치부(30), Y축 이동장치부(40), 고정지지부(50)로 구성된다.

상기 프레임(10)은 내측에 각 구성부가 설치될 공간을 제공하며, 작업구간에 대응하여 구비된 레일(11)에 슬라이드 이동가능하게 결합되며, 상기 X축 이동장치부(20)는 프레임(10) 일측에 설치되고, 프레임(10)을 레일(11) 상에서 슬라이드 이 동시켜 토치(1)를 X축 선으로 이동시키도록 구성된다.

상기 Z축 이동장치부(30)는 프레임(10)의 일측에 슬라이드 이동가능하게 결합되어 토치(1)를 Z축 선으로 승강시키도록 구성되며, 상기 Y축 이동장치부(40)는 Z축 이동장치부(30)에 슬라이드 이동가능하게 결합되어 구성된다.

여기서, 상기 토치(1)는 토치(1)를 홀딩하기 위한 홀더(2)를 포함하며, 상기 홀더(2)가 Y축 이동장치부(40)에 결합되어 토치(1)가 장착되는 것이다.

상기 고정지지부(50)는 레일(11)의 작업면과의 대향면에 1 이상 설치되어 레일(11)을 작업면 상에 고정지지하도록 구성된다.

여기서, 상기 프레임(10), X축 이동장치부(20), Z축 이동장치부(30), Y축 이동장치부(40)는 레일(11) 상에 단일 구성으로 설치될 수 있지만, 바람직하게는 2이상 설치되어 다수 작업구간의 동시 용접이 가능하도록 구성된다.

도 6은 도 1의 마크자동용접장치 중 고정지지부로 적용된 흡착패드를 확대한 정면도이다.

도면을 참조하면, 상기 고정지지부(50)는 외부의 압축공기에 의해 접촉면에 진공을 발생시키는 흡착기구(51)가 적용된 것을 제시하는데, 이 흡착기구(51)는 레일(11)의 저면에 결합된 흡착패드이며, 이 흡착기구(51)는 흡착패드와 더불어 외부에서 공기를 흡입하여 접촉면에 부압을 형성하는 압축펌프(P)(도 12 참조)를 포함한다.

이 때, 상기 작업면이 철금속일 경우, 자력에 의해 레일(11)을 부착하기 위 한 영구자석 또는 전자석 등의 마그네트로 적용될 수 있다.

도 7은 도 1의 마크자동용접장치 중 X축 이동장치부의 구성 평면도이다.

도 1 내지 도 5와 더불어 도 7을 참조하면, 상기 X축 이동장치부(20)는 가이드기구(21), 동력발생기구인 모터(22), 동력전달기구(23)로 구성된다.

상기 가이드기구(21)는 레일(11)과 프레임(10)의 사이에서 레일에 가이드부재(24)가 형성되고, 이와 결합되는 가이드홈(25)이 프레임(10)에 형성되어 구성되며, 상기 모터(22)는 프레임(10)에 결합되어 프레임(10)이 레일(11) 상에서 이동되는 동력을 발생시키도록 구성된다.

상기 동력전달기구(23)는 모터(22)의 구동축과 레일(11)의 일측에 각각 설치되어 모터(22)의 구동력에 의해 프레임(10)을 레일(11) 상에서 이동시키도록 구성되는데, 이를 위해 상기 동력전달기구(23)로 피니언(26)과 래크(27) 및 지지롤러(28)로 구성된다.

상기 피니언(26)은 모터(22)의 구동축에 결합되고, 상기 래크(27)는 피니언(26)과 결합되며, 상기 지지롤러(28)는 프레임(10) 상에서 피니언(26)과 결합된 래크(27)의 양단을 레일(11) 측으로 지지하기 위한 지점에 회전가능하게 결합되어 구성된다.

도 8은 도 1의 마크자동용접장치 중 Z축 이동장치부의 구성 일측면도이다.

도 1 내지 도 7과 더불어 도 8을 참조하면, 상기 Z축 이동장치부(30)는 승강 블록(31), 동력발생기구인 모터(32), 동력전달기구(33)로 구성된다.

상기 승강블록(31)은 프레임(10)의 일측과 가이드기구(34)에 의해 슬라이드 이동 가능하게 결합되고, 상기 모터(32)는 프레임(10)에 장착되어 승강블록(31)이 이동되는 동력을 발생시키도록 구성되며, 상기 동력전달기구(33)는 모터(32)와, 승강블록(31)에 설치되어 모터(32)의 구동에 의해 승강블록(31)을 이동시키도록 구성된다.

여기서, 상기 가이드기구(34)는 프레임(10)에 장착된 가이드부재(35)와 승강블록(31)에 형성된 가이드홈(36)의 결합에 의해 구성된다.

또한, 상기 동력전달기구(33)는 모터(32)에 결합되어 회전되는 스프로킷(37)과, 상기 스프로킷(37)과 결합되고 일 끝단은 이동되는 승강블록(31)에 결합되고 타 끝단은 자유단인 구간체인(38)으로 구성된다.

도 9는 도 1의 마크자동용접장치 중 Y축 이동장치부의 구성 일측면도이다.

도 1 내지 도 8과 더불어 도 9를 참조하면, 상기 Y축 이동장치부(40)는 신축로드(41), 동력발생기구인 모터(42), 동력전달기구(43)로 구성된다.

상기 신축로드(41)는 끝단부에 토치(1)(이하, 홀더(2)를 포함하여 이해해야 함)가 결합되고, 승강블록(31)의 일측에서 가이드기구(44)에 의해 슬라이드 이동가능하게 결합되고, 상기 모터(32)는 승강블록(31)에 장착되어 신축로드(41)가 이동되는 동력을 발생시키도록 구성되며, 상기 동력전달기구(43)는 모터(42)와, 신축로드(41)에 설치되어 모터(42)의 구동에 의해 신축로드(41)를 이동시키도록 구성된 다.

즉, 상기 동력전달기구(43)는 모터(42)에 결합되어 회전되는 스프로킷(45)과, 상기 스프로킷(45)과 결합되고 일 끝단은 이동되는 신축로드(41)에 결합되며, 타 끝단은 자유단인 구간체인(46)으로 구성된다.

상기 가이드기구(44)는 승강블록(31)에 장착된 가이드부재(47)와 신축로드(41)에 형성된 가이드홈(48)의 결합에 의해 구성된다.

도 10은 도 1의 마크자동용접장치 중 토치의 일측면도이다.

도면을 참조하면, 상기 토치(1)는 전술된 것과 같이 홀더(2)에 의해 고정지지될 수 있도록 구성되고, 홀더(2)의 일측에는 토치(1)와 작업면과의 간격을 감지검출하는 간격감지기구(60)가 장착된다.

상기된 간격감지기구(60)는 토치(1)의 일측에 위치되어 토치(1)와 작업면의 간격을 감지검출하는 감지부재(61)와, 상기 토치(1)의 일측에 장착되고, 감지부재(61)와 신축이동 가능하게 결합되어 감지부재(61)가 작업면에 접촉/이격되도록 구성된 신축기구(62)로 구성된다.

이와 더불어, 상기 토치(1)가 진행될 작업면의 곡률을 감지하기 위해서는 곡률감지기구로 아크센서(A)가 추가구성되는데, 아크센서(A)는 도크마스터(D, 도 12참조) 상에 탑재된다.

여기서, 상기 간격감지기구(60)는 단지 토치(1)와 작업면과의 간격만을 설정하도록 하고, 토치(1)가 용접을 수행하지 않을 때 프레임(10) 상에 설치된 구성이 일정위치로 이동하도록 하는 포토센서 등이 별도 설치될 수 있게 된다.

더불어, 본 발명에 의한 마크자동용접장치를 구현하기 위해 토치(1)의 주변에는 토치(1)의 일측 또는 토치(1)를 이동시키는 프레임(10)의 저면에 장착된 자세감지기구인 기울기센서(70)와, 상기 토치(1)의 일측에 장착되어 토치(1)의 작업시작점과 작업완료점에 의한 기준선을 인식시키기 위한 기준선 정렬기구인 레이저 포인터(80)가 장착된다.

도 11은 상기된 것과 같은 마크용접장치는 위의 각 센서에 제어되어 토치를 이동시키기 위한 제어회로부의 구성을 나타낸 블록도이다.

상기 제어회로부(90)는 간격감지기구(60), 아크센서(A), 기울기센서(70), 레이저 포인터(80)에 대응하는 곡률데이터, 각도데이터, 초기설정데이터가 저장된 데이터 베이스(91)와, 이들 데이터 베이스(91)의 데이터와 작업시 입력된 데이터를 비교하여 각 구동부분을 제어하는 제어부인 PC(92)로 이루어진 것을 기본 구성으로 한다.

여기서, 상기 데이터 베이스(91)는 레이저 포인터(80)에 의해 인식된 데이터에 대응하는 초기설정 데이터 베이스(93)와, 간격감지기구(60), 아크센서(A) 및 기울기센서(70)에 의해 감지검출된 데이터에 의해 이상적인 용접조건을 산출하기 위한 용접데이터 테이블(94)로 구분되며, 상기 용접데이터 테이블(94)은 각도데이터와 곡률데이터를 기본으로 하는 용접간격, 각도, 용접심재의 인출길이 등이 저장된 것이다.

이와 더불어, 상기 제어회로부(90)는 토치(1)를 이동시키기 위해 기계적으로 구동되는 각각의 모터(22, 32, 42)와, 레일(11)을 고정지지하는 흡착기구(51)를 구동시키는 압력펌프(P) 등의 흡입기구(95)를 제어하기 위한 구성이 더 포함된다.

상기 PC(92)는 데이터 처리가 가장 용이하도록 선택되어진 것이며, 상기 더 포함된 구성으로 PC(92) 상에 마크용접에서 요구되는 명령을 입력하기 위한 키 입력부(96)와, 토치(1)를 이동시키기 위한 모터(22, 32, 42)와 흡입기구(51)를 구동시키기 위한 모터 구동드라이버(97), 압력기구 구동드라이버(98) 및 용접작업 상황등을 출력하기 위한 모니터 등의 디스플레이부(99)가 수반된다.

도 12는 상기 마크자동용접장치가 작업장에서 적용되기 위한 구성의 예시도이다.

도 12를 참조하면, 상기 마크자동용접장치는 작업자가 도크마스터(D)에 탑승하여 일정위치로 이동한 후, 장치의 흡착기구(51)를 작업구간에 부착한 후, 상기 제어회로부(90)와 연계된 컨트롤러(C)를 조작하여 마크용접작업을 수행하게 된다.

도면 중 부호 T는 토치(1)로 용접심재를 공급하기 위한 와이어피더이고, W는 대상물에 용접을 수행할 때의 전력 등을 공급하는 용접기이다.

도 13은 상기된 마크용접장치가 구동되는 과정의 순서도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 마크용접장치를 구동시키기 위해서는 전술된 것과 같이 작업자가 도크마스터(D)에 탑승하여 작업구간을 선정하고(S10) 이동 하여 장치를 작업지점에 장착한다.(S20)

이 후, 상기 작업자는 컨트롤러(C)를 조작하여 장치를 구동시키게 되는데, 장치의 구동신호가 입력되면 우선 X축 이동장치부(20)와, Y축 이동장치부(40), Z축 이동장치부(30)가 토치(1)를 작업지점으로 이동시키게 된다.(S30)

여기서, 상기 X축 이동장치부(20)의 구동은 모터(22)의 피니언(26)이 래크(27)와 결합된 상태에서 회전되어 모터(22)가 결합된 프레임(10)이 이동되어 수행되며, Y축과 Z축 이동장치부(40, 30)는 모터(42, 32)의 스프로킷(45, 37)이 구간체인(46, 38)과 결합된 상태에서 회전되어 승강블록(31)과 신축로드(41)가 각각 이동되어 토치(1)의 위치이동이 수행되는 것이다.

이와 같이 토치(1)가 이동하게 되면 이미 표시된 기준선에서 작업시작점과 작업완료점을 인식하는 작업선 정렬을 수행하고,(S40) 토치를 작업이 시작되는 초기위치로 이동하여(S50) 용접작업을 수행하게 된다.(S60)

상기 작업선 정렬과정은 도 14에 나타낸 순서도에서와 같다.

도면을 참조하면, 작업선 정렬을 수행하기 위해서는 작업자가 컨트롤러(C)를 조작하거나 이미 PC(92) 상에 입력된 데이터에 의해 레이저 포인터(80)를 먼저 작업시작점에 일치시키고,(S41) 그 다음 레이저 포인터(80)를 이동시켜(S42) 작업완료점에 일치시키면 제어회로부(90)의 PC(92)가 기준선을 인식하게 된다.(S43)

이와 같은 기준선 인식상태는 PC(92)가 기준선을 X축선 또는 Y축선으로 인식(이는 초기 설정이나 X, Y, Z 축선으로 토치가 이동한 정도에 따라 자동인식됨)하 여 나머지 축선을 이에 대응되도록 데이터를 보정하고,(S44) 이에 따라 토치(1)를 이동시키는 기계적인 장치를 초기화설정 상태로 유지하도록 한다.(S45)

이와 같은 데이터의 보정은 제어회로부(90)의 문자위치 데이터(93)를 변화시키는 것이며, 이로 인해 새로운 작업을 수행할 때 또는 장치를 기준선에 대해 정확하게 대응하지 못하는 각도로 장착했을 때 장치의 재장착 없이도 작업을 신속하게 수행할 수 있도록 하는 것이다.

상기 도 13에서의 작업과정은 도 15의 순서도에서 나타낸 과정으로 수행된다.

도면을 참조하면, 상기 작업과정은 상기된 기준선에 대한 정렬과 더불어 장치가 장착된 자세를 기울기센서(70)에 의해 검출하고,(S61) 이 검출된 데이터는 PC(92)로 입력되고, PC(92)는 용접데이터 테이블(94)에서 각도데이터, 곡률데이터에 따른 이상적인 용접조건을 호출하여,(S62) 검출된 곡률과 비교 후 가장 이상적인 용접전압, 용접전류, 용접속도 등을 판단하여 산출한다.(S63)

이 후, 상기 토치(1)는 산출된 데이터에 의해 제어되어 X축 이동장치부(20), Y축 이동장치부(40), Z축 이동장치부(30)에 의해 이동하게 되는데,(S64) 이 때, 상기 X축 이동장치부(20), Y축 이동장치부(40), Z축 이동장치부(30)의 구동은 전술된 것과 같고, 토치(1)가 진행됨과 동시에 토치(1)의 일측에 구비된 간격감지기구(60)와 도크마스터(D) 상의 아크센서(A)가 토치(1)와 용접면과의 거리 및 용접면 상의 곡률을 감지검출하게 된다.(S65)

또한, 상기 용접전류 값을 일정하게 유지하기 위한 Z축의 위치값을 실시간으로 산출하여(S66) 용접을 수행할 작업면에 대해 이동장치부(20, 30, 40)가 수평한 상태로 이동하게 된다.

이와 같이 산출된 데이터에 의해 PC(92)는 모터(22, 32, 42)와 흡입기구(95)를 구동시켜 최적의 작업상태로 용접을 실시하게 된다.(S67)

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 마크용접의 자동화가 구현되어 수작업에 비해 우수한 작업결과를 획득 및 제품의 품질을 향상시키고, 신속한 작업수행에 의해 제품의 생산성을 향상시키는 효과를 얻게 된다.

본 발명은, 마크용접 수행이 대단히 난해한 3차원의 곡면에 대한 곡면의 감지 추적 및 용접자세에 따른 이상적인 작업조건의 산출이 수행되고 이 데이터에 의해 용접작업이 자동수행되어 더욱 우수하고 신속한 작업결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은, 3차원의 굴곡면에 대한 재작업의 수행시 작업데이터의 재설정이 자동으로 수행되어 작업설정에 따른 편의성 및 그 설정이 보다 신속하게 수행되어 제품의 생산성 향상에 기여하는 효과를 얻게 된다.

Claims

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3차원의 굴곡이 형성된 용접 작업면 상에서 토치(1)를 이동시켜 자동용접을 수행하는 장치를 제어하는 과정에 있어서,

작업구간을 선정하고 장치를 고정지지부(50)에 의해 작업지점에 장착한 후, 토치(1)를 작업초기의 위치로 이동시키는 단계와;

이동된 토치(1)의 작업초기 위치에서 이미 대상물 상에 표시된 작업시작점과 작업완료점을 연결한 기준선에 의해 데이터를 정렬하여 장치의 문자위치 데이터(93)를 초기화하는 단계와;

토치(1)를 작업시작점으로 이동시켜 용접자세를 보정하고 3차원의 굴곡을 따 라 용접을 수행하는 작업단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마크자동용접장치의 제어방법.
제 10 항에 있어서, 상기 기준선에 의해 데이터를 정렬하는 단계는

토치(1) 일측의 레이저 포인트(80)를 이미 표시된 작업시작점에 일치시킨 후, 레이저 포인트(80)를 이동시켜 작업완료점에 일치시키는 단계와;

상기 작업시작점과 작업완료점을 연결한 기준선을 X, Y, Z축선으로 인식하여 이를 기준으로 좌표데이터를 보정하고, 보정된 데이터에 의해 장치의 각 구동부분을 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마크자동용접장치의 제어방법.
제 10 항에 있어서, 상기 용접을 수행하는 작업단계는

기울기센서(70)에 의해 장치가 장착된 기울기 등의 용접자세를 검출하고, 용접데이터 테이블(94)에 근거하여 가장 이상적인 용접전압, 용접전류, 용접속도 등을 판단하고 산출하여 토치(1)를 이동시키는 단계와;

상기 이동되는 토치(1)의 일측에 설치된 간격감지기구(60) 및 장치의 일측에 구비된 아크센서(A)에 의해 용접지점의 곡률을 실시간으로 감지하여 검출하고, 검출된 데이터로 토치(1)가 실시간 진행되기 위해 가장 이상적인 용접전압, 용접전류, 용접속도를 산출하여 용접을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마크자동용접장치의 제어방법.