KR100695939B1 - Method for operating the rotating arc welding with welding current data by rotating of welding torch - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 회전 아크 용접의 작업 상태를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing a working state of the high-speed rotary arc welding according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고속 회전 아크 용접선 추적 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도.Figure 2 is a block diagram schematically showing a high speed arc welding seam tracking system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 토치 높이 및 용접선 추적을 보정하여 고속 회전 아크 용접을 수행하는 절차를 나타낸 순서도.3 is a flow chart illustrating a procedure for performing high speed rotating arc welding by correcting weld torch height and weld line tracking in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 4a 및 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 토치의 높이 및 용접선 추적을 보정하여 고속 회전 아크 용접을 수행하는 모습을 나타낸 예시도.Figures 4a and 4b is an exemplary view showing a high-speed rotating arc welding by correcting the height and weld line tracking of the welding torch according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
201, 203…용접 부재 205…비드201, 203... Weld
207…서보 모터 209…용접 토치207...
211, 213…기어 장치211, 213... Gear device
본 발명은 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용한 회전 아크 용접 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotating arc welding drive method using welding current data for each rotation position.
일반적인 용접 방법은 같은 종류 또는 다른 종류의 2가지 고체 재료 사이에 원자간 결합이 되도록 가열 및 가압 등의 조작에 의하여 야금적으로 접합시키는 것을 말하고, 그 예로는 아크 용접 및 저항 용접, 레이저 용접 등 다양한 방법이 있다.The general welding method refers to metallurgical joining by operation such as heating and pressurization such that an atomic bond between two kinds of solid materials of the same or different types is used, and examples thereof include arc welding, resistance welding, laser welding, and the like. There is a way.
상기 아크 용접(arc welding)은 아크 방전에 의한 아크의 발열을 이용한 용접 방법이다. 여기서 상기 아크 용접은 용접하려는 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시켜 수득되는 열을 이용하여 모재와 용접부의 표면을 녹인 후 그 용접부에 용접봉의 금속을 녹여 넣어 상호 접합시키는 것을 말한다. 그리고 상기 아크 용접에서 상기 용접봉 대신 탄소 전극이나 텅스텐 전극을 사용하는 경우도 있다.Arc welding is a welding method using heat generation of an arc by arc discharge. Here, the arc welding refers to melting the surface of the base material and the welding part by using heat obtained by generating an arc between the base material to be welded and the welding rod, and then melting the metal of the welding rod to the welding part and joining each other. In the arc welding, a carbon electrode or a tungsten electrode may be used instead of the electrode.
한편, 적당한 용접 회로에 접속한 용접 전원과 모재를 서로 접촉시킨 후 약간 떼어놓으면 이 두 전극 사이에는 강렬한 아크(electric arc)가 발생되는데, 그 거리를 어느 정도 멀리하여도 아크는 지속됨을 알 수 있다. 이것은 양 전극 사이에 존재하는 가스와 전극 물질의 증기 중에서의 방전 현상이며, 통상적으로 방전 현상이 지속되기 위해서는 음극(-극)으로부터 충분한 전자가 방출 공급되어야 한다. On the other hand, when the welding power source connected to the appropriate welding circuit and the base material are slightly separated from each other, an intense arc is generated between the two electrodes, and the arc persists even if the distance is farther away. . This is a discharge phenomenon in the vapor of the gas and electrode material present between the two electrodes, and typically, sufficient electrons must be supplied and discharged from the cathode (-pole) for the discharge phenomenon to continue.
아크에서 전극간의 전위차를 아크 전압(arc voltage), 아크를 통하여 흐르는 전류를 아크 전류(arc current)라 하며, 아크 용접의 경우 이것을 용접 전류(welding current)라고도 한다. 상기 용접 전류는 용접에 필요한 열을 주기 위해 흘리는 전류, 모재의 판 두께, 용접의 형식, 층수, 루트 간격, 용접봉의 지름 등에 의하여 상기 용접 전류의 크기가 정해질 수 있다.The potential difference between the electrodes in the arc is called an arc voltage, and the current flowing through the arc is called an arc current. In the case of arc welding, this is also called a welding current. The welding current may be sized by the current flowing to give heat required for welding, the plate thickness of the base metal, the type of welding, the number of layers, the root spacing, the diameter of the electrode, and the like.
선박 건조, 교량 제조 등과 같은 대형의 철골 구조물을 제작하는 시스템에서는 두 개 이상의 부재를 연결하기 위하여 고속 회전을 이용한 아크 용접이 사용된다. 상기 고속 회전 아크 용접은 용접 토치의 전극 노즐을 기계적으로 회전시킴에 따라 아크를 고속으로 회전시키면서 용접하는 방법이다. 이때 아크의 고속 회전은 아크력 및 아크열을 용융지에서 균일하게 분산시키기 때문에 평평하고 폭넓은 용입 형상을 줄 수 있다.In systems for manufacturing large steel structures, such as ship building, bridge construction, etc., arc welding using high speed rotation is used to connect two or more members. The high speed rotation arc welding is a method of welding while rotating the arc at high speed as the electrode nozzle of the welding torch is mechanically rotated. At this time, the high-speed rotation of the arc uniformly distributes the arc force and the heat of the arc in the melt can give a flat and wide penetration shape.
최근에는 용접의 자동화에 있어서 용접선 자동 추적 방법은 필수 불가결의 조건이다. 여기서 상기 용접선 추적 방법이란, 임의의 용접 경로에 따라 용접 토치의 위치와 자세가 적절히 상기 용접 경로에 맞추어 나가는 것을 의미한다. 그리고 용접될 용접 경로가 사전에 인지되었더라도 용접 공정 중 모재의 열 변형이 일어나 경로 변화가 발생되므로 이러한 변화를 실시간으로 보정해 주어야 한다. In recent years, the method of automatically tracking weld seams is an indispensable condition in welding automation. Here, the said weld seam tracking method means that the position and attitude | position of a welding torch go along with the said welding path suitably according to the arbitrary welding path. And even if the welding path to be welded is recognized in advance, thermal deformation of the base material occurs during the welding process, so that the path change occurs. Therefore, the change must be corrected in real time.
기존 용접 방법의 경우는 밑판과 아래판의 용접 덧살 붙임인 필렛 부위 용접에서 윗면과 아랫면의 위치 차이를 인식할 수 있도록 위빙 모션 방식을 이용하였다. 정해진 위빙 모션상에서 윗면과 아랫면의 위치가 일정하게 되도록 제어하므로써 용접선을 추적할 수 있게 하였다. In the conventional welding method, the weaving motion method is used to recognize the position difference between the top and bottom surfaces in the fillet part welding, which is the welding extension of the bottom plate and the bottom plate. The welding line can be traced by controlling the position of the upper and lower surfaces to be constant in the specified weaving motion.
그러나 용접 로봇이 용접선 경로 및 회전 용접 토치를 이용한 용접 작업 중에 용접선의 중심을 찾기 위해 종래 기술에 따른 아날로그 방식의 제어 회로가 사용될 경우, 기구학과 역기구학의 계산 과정에 문제가 발생할 수 있다. However, when the welding robot uses an analog control circuit according to the prior art to find the center of the welding line during the welding operation using the welding line path and the rotary welding torch, problems may occur in the calculation process of kinematics and inverse kinematics.
이와 같이 종래 기술에 따른 제어 회로를 이용한 고속 회전 아크 용접 시스템의 용접선 추적 과정에서 제어하여야 할 용접 로봇의 모터가 다수 개인 경우 보정값에 대한 역기구학 등의 문제로 인하여 용접선의 추적이 불가능하고, 용접의 품질을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있었다.As described above, when there are a large number of motors of the welding robot to be controlled in the welding line tracking process of the high-speed rotating arc welding system using the control circuit according to the prior art, the welding line cannot be traced due to the inverse kinematics of the correction value. Had the problem of degrading the quality.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 목적은 기존의 용접방법과 달리 인위적인 위빙모션을 수행할 필요 없이 회전구동에 의해 윗면과 아랫면의 위치차이를 인식할 수 있는 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용한 회전 아크 용접 구동 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention, unlike the conventional welding method is a rotational position that can recognize the position difference between the upper surface and the lower surface by the rotation drive without performing the artificial weaving motion It is to provide a rotation arc welding driving method using the star welding current data.
본 발명의 다른 목적은 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 검출하여 용접 토치 위치 및 용접 선 추적이 보정된 회전 아크 용접을 수행할 수 있는 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용한 회전 아크 용접 구동 방법을 제공함으로 용접선을 추적하는 것이다.Another object of the present invention is to detect a welding current data for each rotation position of the welding torch rotation arc welding driving method using the welding current data for each rotation position to perform the rotation arc welding of the welding torch position and the welding line tracking is corrected By providing a trace of the weld line.
상술한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 용접 토치 의 회전 위치에 따른 용접 전류 데이터 및 서보 모터의 회전 위치를 나타내는 회전 위치 데이터를 수집하는 단계, 상기 용접 전류 데이터와 상기 회전 위치 데이터를 매칭시키는 단계, 상기 매칭된 용접 전류 데이터와 상기 회전 위치 데이터를 이용하여 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 검출하는 단계, 상기 검출된 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용하여 수평 보정치 및 수직 보정치를 계산하는 단계; 상기 계산된 수평 보정치 및 수직 보정치를 로봇 구동 제어기로 제공하여 상기 용접 토치의 높이 및 용접선 추적을 보정하는 단계 및 상기 보정된 용접 토치의 높이 및 용접선 추적으로부터 회전 아크 용접을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 수직 보정치는 상기 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용하여 {(상 영역 용접 전류값 + 하 영역 용접 전류값)/2 - 용접 토치 기준 전류값} * 수직 보정 이득값(Gain)을 통해 계산되고, 상기 수평 보정치는 상기 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용하여 (상 영역 용접 전류값 평균 - 하 영역 용접 전류값 평균) * 수평 보정 이득값(Gain)의 수식을 통해 계산되는 것이며, 상기 상 영역 용접 전류값 및 상기 하 영역 용접 전류값은 상기 용접 토치의 회전 위치에서 대칭되는 위치에 대응되는 용접 전류값이고, 상기 용접 토치 기준 전류값은 상기 용접 토치의 높이 제어를 위한 기준값이며, 상기 수직 보정 이득값 및 상기 수평 보정 이득값은 안정적인 아크 용접을 위해 조정되는 조율값인 것을 특징으로 하는 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용한 회전 아크 용접 구동 방법을 제공할 수 있다.In order to achieve the above objects, according to an aspect of the present invention, collecting the welding current data according to the rotational position of the welding torch and the rotational position data indicating the rotational position of the servo motor, the welding current data and the rotational position Matching data, detecting welding current data for each rotation position of the welding torch using the matched welding current data and the rotation position data, and horizontally using the welding current data for each rotation position of the detected welding torch Calculating a correction value and a vertical correction value; Providing the calculated horizontal correction value and the vertical correction value to a robot drive controller to correct the height and weld line tracking of the weld torch and performing rotation arc welding from the height and weld line tracking of the corrected weld torch, The vertical correction value is based on the welding current data for each rotation position of the welding torch through {(upper region welding current value + lower region welding current value) / 2-welding torch reference current value} * through a vertical correction gain value (Gain) The horizontal correction value is calculated by the formula of (upper region welding current value-lower region welding current value average) * horizontal correction gain value (Gain) using the welding current data for each rotation position of the welding torch. And the upper region welding current value and the lower region welding current value correspond to a position symmetrical with respect to the rotational position of the welding torch. Value, and the welding torch reference current value is a reference value for height control of the welding torch, and the vertical correction gain value and the horizontal correction gain value are tuning values adjusted for stable arc welding. It is possible to provide a rotating arc welding drive method using the welding current data.
바람직한 실시예에서, 상기 용접 전류 데이터와 상기 회전 위치 데이터를 매 칭시키는 단계에서 상기 용접 전류 데이터는 칼만 필터링을 통해 노이즈(noise)로 인한 영향을 최소화하는 것을 특징으로 할 수 있다. In a preferred embodiment, in the matching of the welding current data and the rotation position data, the welding current data may be characterized by minimizing the influence due to noise through Kalman filtering.
또한, 상기 회전 위치 데이터는 상기 서보 모터의 엔코더로부터 상기 서보 모터의 한 회전마다 출력되는 기준 위치 출력 신호(Z상)가 출력되는 시점을 피크점으로 인식하는 신호 변환부를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 용접 전류 데이터는 홀 센서를 통해 용접 토치의 회전 위치에 따라 측정된 전류 데이터인 것을 특징으로 할 수 있다.The rotation position data may be calculated using a signal converter that recognizes a point in time at which a reference position output signal (phase Z) output from the encoder of the servo motor for each rotation of the servo motor is output. can do. The welding current data may be current data measured according to the rotational position of the welding torch through the hall sensor.
이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms set in consideration of functions in the present invention, and these terms may vary according to the intention or custom of the producer producing the product, and the definition of the terms should be made based on the contents throughout the present specification.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속 회전 아크 용접의 작업 상태를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a working state of the high-speed rotary arc welding according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 두 개의 용접 부재(201, 203)를 고속 회전 아크 용접하는 경우, 용접 토치(209)는 서보 모터(207) 및 소정의 기어 장치(211, 213)와 연동되어 상기 두개의 용접 부재(201, 203)가 결합되는 필렛 용접 부위(fillet joint)의 용접선을 따라 비드(bead)(205)를 형성하게 된다.Referring to FIG. 1, in the case of high speed arc welding of two
용접 토치(209)는 고속 회전 아크 용접의 동작을 제어하는 용접 로봇 제어부(미도시)의 명령에 따라 서보 모터(207)의 회전과 맞물려 회전 용접을 수행한다. 또한, 상기 용접 토치는 최소 1Hz에서 최대 50Hz로 회전된다. 회전수에 따라 비드가 형성되는 모양이 달라지게 되며 대체로 고속 회전일수록 평평한 비드를 얻을 수 있으나 용접 안정성 및 아크 제어 측면에서 적절한 회전수를 이용하여 용접할 수 있다. The
서보 모터(207)는 라인 드라이브(line drive) 방식의 엔코더(미도시)를 포함한다. 상기 엔코더는 회전하는 서보 모터(207)의 기준 위치 정보를 제공하는 기준 위치 출력 신호를 출력하여 본 발명에 따른 회전 아크 센서 장치의 사용을 위한 회전 위치 정보를 제공할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고속 회전 아크 용접선 추적 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.Figure 2 is a block diagram schematically showing a high-speed rotating arc welding seam tracking system according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고속 회전 아크 용접선 추적 시스템(300)은 엔코더(310), 신호 변환부(311), 서보 모터(320), 홀 센서(330), 회전 아크 센서 장치 장치(340) 및 로봇 구동 제어기(350)를 포함한다.1 and 2, the high-speed rotating arc welding
엔코더(310)는 상기 서보 모터(320)의 1회전 마다 출력되는 기준 위치 출력 신호를 본 발명에 따른 회전 아크 센서 장치 장치(340)로 제공하는 기능을 포함한다.The
엔코더에서 나오는 기준 위치 출력 신호의 경우 고속 회전시에는 출력 신호의 간격이 더욱 짧아서 상기 출력 신호를 놓쳐버려 처리하지 못하는 문제가 생기기도 하는데, 이를 해결하기 위해서 상기 신호 변환부(311)는 엔코더(310)로부터 기준 위치 출력 신호가 출력되면 상기 기준 위치 출력 신호가 출력된 시점을 피크점(peak point)으로 인식하고, 상기 피크점을 지연시켜 용접 토치의 끝단(209)이 회전하는 회전 위치(214)를 검출시킬 수 있는 변환 피크 신호로 변환하는 기능을 수행한다. In the case of the reference position output signal coming out of the encoder, a problem arises in that the output signal is shorter during high-speed rotation, so that the output signal is missed and cannot be processed. In order to solve this problem, the
여기서 상기 엔코더(310)로부터 출력되는 기준 위치 출력 신호는 속도에 따라 펄스의 간격이 달라지며, 고속 회전 아크 용접의 경우 매우 짧은 간격으로 출력된다.Here, the reference position output signal output from the
홀 센서(330)는 고속 회전 아크 용접 시, 로봇 구동 제어기(350)로부터 제어되어 동작되는 상기 용접 토치의 회전 위치에 따라 출력되는 용접 전류를 측정하는 기능을 수행한다. 상기 측정된 용접 전류는 디지털 신호로 처리되어 본 발명에 따른 회전 아크 센서 장치 장치(340)로 전송될 수 있다. 이때 상기 디지털 신호 처리된 용접 전류 데이터는 용접 토치가 회전하면서 용접 부재의 윗판(201)과의 접촉면인 윗면(215)과 아랫판(203)과의 접촉면인 아랫면(216)의 두 부분에서 가장 짧은 와이어 돌출 길이가 되기 때문에 두 번의 골과 마루가 나타날 수 있다.The
회전 아크 센서 장치 장치(340)는 통신부(341), A/D 데이터 보드(343), 중앙 처리 장치(CPU)(345) 및 용접 토치의 모션 제어를 위한 모션 보드(347)를 포함한다.The rotating arc
상기 통신부(341)는 중앙 처리 장치(345)와 로봇 구동 제어기(350)를 상호 연결하여 데이터 송수신하는 기능을 포함한다.The
상기 A/D 데이터 보드(343)는 실시간으로 동시에 상기 신호 변환부(311)로부터 변환된 변환 피크 신호와 상기 홀 센서(330)로부터 측정된 용접 전류 데이터를 수집하여 본 발명에 따른 매칭을 위해 중앙 처리 장치(345)로 전송하는 기능을 포함한다.The A /
상기 중앙 처리 장치(345)는 입력된 변환 피크 신호와 상기 용접 전류 데이터를 이용하여 상기 변환 피크 신호의 상기 피크점에 해당하는 용접 토치의 회전 위치를 인식하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 중앙 처리 장치(345)는 상기 인식된 피크점에 해당하는 용접 토치의 회전 위치에 옵셋(offset)값을 반영하여 실제 용접 토치의 회전 위치 데이터를 산출하는 기능을 수행한다.The
여기서 상기 옵셋값은 상기 용접 토치의 회전 궤적상에 초기 위치와 용접 토치의 회전 궤적상에서 절대적인 기준으로 설정한 기준점과의 차이를 나타낸다.Here, the offset value represents a difference between an initial position on the rotational trajectory of the welding torch and a reference point set as an absolute reference on the rotational trajectory of the welding torch.
뿐만 아니라, 상기 중앙 처리 장치(345)는 상기 산출된 실제 용접 토치의 회전 위치 데이터와 상기 용접 전류 데이터를 매칭시키고, 상기 매칭을 통해 상기 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 검출하는 기능을 수행한다. 이때 상기 용접 전류 데이터는 칼만(Kalman) 기법의 필터를 통해 필터링(filtering)되어 회전 위치 데이터에 매칭된다.In addition, the
또한, 상기 중앙 처리 장치(345)는 통신부(341)를 통해 입력된 용접선 경로를 따라 고속 아크 용접을 수행하도록 상기 로봇 구동 제어기(350)로 명령을 지시하는 기능을 수행한다. In addition, the
상기 모션 보드(347)는 고속 아크 용접 시 구동되는 상기 서보 모터(320)의 모션을 제어하는 기능을 포함한다.The
상기 로봇 구동 제어기(350)는 중앙 처리 장치(345)의 명령에 따라 고속 회전 아크 용접을 수행하는 용접 로봇의 구동을 제어하는 기능을 수행한다.The
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 토치 높이 및 용접선 추적을 보정하여 고속 회전 아크 용접을 수행하는 절차를 나타낸 순서도이다.Figure 3 is a flow chart illustrating a procedure for performing a high speed rotating arc welding by correcting the welding torch height and weld line tracking according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 회전 아크 센서 장치는 서보 모터의 회전 위치를 나타내는 회전 위치 데이터와 홀 센서로부터 용접 토치의 회전 위치에 따른 용접 전류 데이터를 수집한다(S401). 이때 상기 수집된 용접 전류 데이터는 데이터의 추세에 대한 경향을 반영하는 칼만 기법의 필터를 통해 필터링된다(S403).Referring to FIG. 3, the rotation arc sensor device according to the present invention first collects rotation position data indicating the rotation position of the servo motor and welding current data according to the rotation position of the welding torch from the hall sensor (S401). At this time, the collected welding current data is filtered through a filter of the Kalman technique reflecting the trend of the data trend (S403).
이후 상기 회전 아크 센서 장치는 상기 필터링된 용접 전류 데이터와 회전 위치 데이터를 매칭시킨다(S405). 이때 상기 매칭 과정에서 회전 위치 데이터는 옵셋(offset)값만큼 쉬프트(Shift)되어 용접 토치의 회전 위치에 따른 용접 전류가 재설정됨으로써 매칭될 수 있다. Thereafter, the rotating arc sensor device matches the filtered welding current data with the rotation position data (S405). In this case, the rotation position data may be shifted by an offset value to be matched by resetting the welding current according to the rotation position of the welding torch.
상술한 바와 같이, 상기 옵셋값은 상기 용접 토치의 회전 궤적상에 초기 위 치와 용접 토치의 회전 궤적상에서 절대적인 기준으로 설정한 기준점과의 차이를 나타낸다.As described above, the offset value represents a difference between an initial position on the rotational trajectory of the welding torch and a reference point set as an absolute reference on the rotational trajectory of the welding torch.
이후 상기 회전 아크 센서 장치는 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 검출한다(S407). 상기 과정을 통해, 상기 회전 아크 센서 장치는 회전 위치 데이터와 용접 전류 데이터를 매칭함으로써 용접 토치의 회전 궤적상 상(Up) 영역에서의 용접 전류값, 하(Down) 영역에서의 용접 전류값, 전(Fore) 영역에서의 용접 전류값 및 후(Rear) 영역에서의 용접 전류값을 얻을 수 있다.Thereafter, the rotating arc sensor device detects welding current data for each rotation position of the welding torch (S407). Through the above process, the rotating arc sensor device matches the rotation position data and the welding current data, so that the welding current value in the up region, the welding current value in the down region, and the previous position are matched. The welding current value in the (Fore) region and the welding current value in the Rear region can be obtained.
이후 상기 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 검출한 회전 아크 센서 장치는 용접 토치 높이 보정을 위한 수직 보정치와 용접선 추적 보정을 위한 수평 보정치를 계산한다(S409). 이때 상기 수평 보정을 위한 수평 보정치는 회전 아크 용접을 위한 용접선을 정확하게 추적하는 센터링(Centering)의 문제를 위한 것이다. 여기서 상기 수직 보정치 및 상기 수평 보정치에 대한 자세한 수식은 후술하도록 한다.Thereafter, the rotary arc sensor device that detects welding current data for each rotation position of the welding torch calculates a vertical correction value for height correction of the welding torch and a horizontal correction value for correction of the welding line tracking (S409). At this time, the horizontal correction value for the horizontal correction is for the problem of the centering (Centering) to accurately track the welding line for the rotation arc welding. Here, a detailed formula for the vertical correction value and the horizontal correction value will be described later.
이후 상기 회전 아크 센서 장치는 계산된 수직 보정치 및 수평 보정치를 로봇 구동 제어기로 제공하여 고속 회전 아크 용접을 위한 용접선 추적 보정 및 용접 토치 위치 보정을 수행시킨다(S411). Thereafter, the rotating arc sensor device provides the calculated vertical correction value and the horizontal correction value to the robot drive controller to perform welding line tracking correction and welding torch position correction for high speed rotation arc welding (S411).
상기 수직 보정치 및 수평 보정치를 수신한 로봇 구동 제어기는 용접 토치의 높이 및 용접선 추적을 보정하여 회전 아크 용접을 수행한다(S413). 이후 상기 회전 아크 용접 구동 후 단계 401로 되돌아가 용접 토치 위치 및 용접선 추적에 대한 반복적인 보정을 통해 용접 품질이 우수한 회전 아크 용접이 수행될 수 있다.The robot driving controller which has received the vertical correction value and the horizontal correction value corrects the height of the welding torch and the welding line tracking to perform rotating arc welding (S413). Thereafter, the method returns to step 401 after the rotating arc welding operation, and the rotating arc welding having excellent welding quality may be performed by repeatedly correcting the welding torch position and the welding line tracking.
도 4a 및 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 토치의 높이 및 용접선 추적을 보정하여 고속 회전 아크 용접을 수행하는 모습을 나타낸 예시도이다.Figures 4a and 4b is an exemplary view showing a high-speed rotating arc welding by correcting the height and weld line tracking of the welding torch according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4a 및 4b를 참조하면, 용접 토치의 회전 궤도상(500)에서 본 발명에 따른 회전 아크 센서 장치는 상(Up)(501), 하(Down)(503), 전(Fore)(505), 후(Rear)(507)의 위치 영역에서의 용접 전류 데이터를 검출한다.4A and 4B, the rotary arc sensor device according to the present invention in the
이는 상기 용접 토치의 회전 궤도상(500)에서 위치 분할 데이터가 100개라고 할 때 각각 25의 위치 차이를 갖는다. 즉, 회전 궤도상(500) 하(Down)(503)의 위치값을 0으로 지정할 경우, 용접 토치의 회전 방향을 따라서 전(Fore)(505)은 25, 상(Up)(501)은 50, 후(Rear)(507)는 75의 위치값으로 지정된다. This has a position difference of 25 each when the positional division data is 100 on the
이를 바탕으로 상기 회전 아크 센서 장치는 회전 위치 데이터와 용접 전류 데이터를 매칭하여 상(Up)(501) 영역에서의 용접 전류값, 하(Down)(503) 영역에서의 용접 전류값, 전(Fore)(505) 영역에서의 용접 전류값 및 후(Rear)(507) 영역에서의 용접 전류값을 얻을 수 있다.Based on this, the rotating arc sensor device matches the rotation position data with the welding current data so that the welding current value in the up 501 region, the welding current value in the down 503 region, and fore The welding current value in the
도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 회전 아크 센서 장치는 용접 토치 높이 및 용접선 추적을 위해 수직 보정치(509)와 수평 보정치(511)를 계산한다. 상기 수직 보정치(509)는 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터(501, 503, 505, 507)를 이용하여 수학식 1을 통해 계산될 수 있다.As shown in FIG. 4B, the rotation arc sensor device according to the present invention calculates a
여기서 상기 용접 토치 기준 전류값은 용접 토치의 높이 제어를 위한 기준값으로, 용접 토치의 이상적인 위치로부터 상기 두개의 용접 부재(201, 203)가 결합되는 필렛 용접 부위에 회전 아크 용접을 수행하기 위해 설정된 전류값이다. Here, the welding torch reference current value is a reference value for height control of the welding torch, and is a current set to perform rotational arc welding from the ideal position of the welding torch to the fillet welding site where the two
바람직하게는, 상기 용접 토치 기준 전류값은 전(fore) 영역에서의 용접 전류값(505)의 평균값을 사용한다. 여기서 수직 보정 이득값은 사용자에 의해 조정될 수 있는 튜닝(tuning)값이다.Preferably, the welding torch reference current value uses an average value of the welding
회전 아크 용접 시 용접 토치에 따른 용접 전류값이 용접 토치의 높이에 의해 결정되므로 사용자는 상기 토치 기준 전류값과 용접 전류 데이터와의 차이에 적절한 수직 보정 이득값을 설정하여 아크가 안정적으로 발생할 수 있도록 유도할 수 있다.In the case of rotating arc welding, the welding current value according to the welding torch is determined by the height of the welding torch so that the user can set the vertical correction gain value appropriate to the difference between the torch reference current value and the welding current data so that the arc can be stably generated. Can be induced.
또한, 상기 수평 보정치(511)도 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터(501, 503, 505, 507)를 이용하여 수학식 2를 통해 계산된다. 여기서 상기 용접선 추적을 위한 수평 보정치(511)는 회전 아크 용접을 위한 용접선을 정확하게 추적하는 센터링(Centering)의 문제를 위한 것이다.In addition, the
여기서 상기 수평 보정 이득값은 용접 로봇의 움직이는 속도, 반응 시간 및 용접 전류 데이터의 노이즈 정도와 연관되어 사용자에 의해 다르게 설정될 수 있 다. 한편, 상기 수평 보정 이득값도 사용자에 의해 조정될 수 있는 튜닝(tuning)값이다.The horizontal correction gain value may be set differently by the user in relation to the moving speed of the welding robot, the reaction time, and the noise level of the welding current data. Meanwhile, the horizontal correction gain value is also a tuning value that can be adjusted by the user.
본 발명에 따른 회전 아크 센서 장치에서 더욱 바람직하게는 상기 수평 보정과 같은 선형적 제어를 수행하되 수평 보정치(511)의 일정값 이상 혹은 및 일정값 이하에 대해 제어를 제한할 수 있다. In the rotating arc sensor device according to the present invention, more preferably, the linear control such as the horizontal correction may be performed, but the control may be limited to a predetermined value or more than a predetermined value of the
여기서 상기 수평 보정치(511)의 일정값 이상에 대한 제한은 용접 전류 데이터의 이상치에 대한 반응을 둔감하게 한다. 또한, 상기 수평 보정치(511)의 일정값 이상에 대한 제한은 노이즈 및 시스템의 안정과 관계되며, 일정값 이상으로 인한 용접 로봇의 갑작스런 큰 반응은 바로 용접 불량과 연결되기 때문이다.In this case, the restriction on the predetermined value or more of the
이와 같이 상기 용접 토치 위치 및 용접선 추적을 보정하여 회전 아크 용접 방법은 용접 부재(201, 203)가 비틀어져 놓인 경우 잘못된 방향을 따라 비드(bead)(205)가 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 비드의 상, 하부분의 생성을 일정하게 제어하므로 양호한 비드의 형성을 통하여 비드 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 회전 아크 용접 방법은 이미 정해진 용접선을 통해 용접을 수행시키는 티칭(Teaching) 작업을 없앰으로써 아크 용접의 시간 및 작업의 효율을 높여줄 수 있다.As such, by rotating the welding torch position and the welding line tracking, the rotating arc welding method may prevent the
이상으로 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 기술하였다. 그러나 본 발명은 전술된 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라, 당업자에 의해, 첨부된 청구범위의 정신과 사상 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함에 유의해야 한 다.The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, it is to be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and, as necessary, various modifications and changes can be made by those skilled in the art within the spirit and spirit of the appended claims.
본 발명에 의하면 용접 토치의 회전 위치별 용접 전류 데이터를 검출하여 용접 토치 위치 및 용접 선 추적이 보정된 회전 아크 용접을 수행할 수 있는 회전 위치별 용접 전류 데이터를 이용한 회전 아크 용접 구동 방법을 제공하며 용접선을 추적할 수 있다.According to the present invention, there is provided a rotating arc welding driving method using the welding current data for each rotation position to detect the welding current data for each rotation position of the welding torch and perform the rotation arc welding in which the welding torch position and the welding line tracking are corrected. You can trace the weld line.
Claims (4)
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