KR100706488B1 - 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치에 관한 것이며, 그 목적은 용접 품질이 중요한 철 구조물 제작시 자동 용접 중 용접상태를 파악하기 위한 용접조건 저장과, 고강도 강을 용접할 때 규정된 각종 용접조건의 상태를 파악할 수 있는 동시에 모니터링 및 분석할 수 있도록 하는 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 전류의 양을 표시하고 조절하는 전류조절 및 표시계(1)와, 용접 전압의 양을 표시하고 조절하는 전압조절 및 표시계(2)와, 모터의 속도와 위치를 측정하는 타코제너레이터(6)와, 용접부재(11)의 예열온도를 측정하는 무접촉 온도센서(5)와, 상기 각각의 측정기(1, 2, 5, 6)에 각각 연결되어 측정된 용접조건을 아날로그 입력신호로 변환하는 신호변환기와(7), 상기 신호변환기(7)에 의해 변환된 용접조건 신호를 입력받아 용접조건을 기록하고 분석하는 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)를 포함하여 구성한 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

실시간모니터링, 용접조건, 데이터기록, 신호변환기, 분석시스템.

Description

실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치{Acquisition and Analysis system for real time monitoring welding condition}

도 1 은 본 발명 실시간 모니터링 용접조건 데이터 기록·분석 시스템의 전체 구성도,

도 2 는 본 발명 실시간 모니터링 용접 조건 데이터 기록·분석 시스템의 순서도,

도 3 은 본 발명의 실시예 용접장치의 정면도,

도 4 는 본 발명의 실시예 용접장치의 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 전류조절 및 표시계 (2) : 전압조절 및 표시계

(3) : 용접기 (4) : 모터

(5) : 무접촉 온도센서 (6) : 타코제너레이터

(7) : 신호변환기 (8) : 속도조절계

(9) : 용접 데이터 기록·분석 장치 (10) : 가열패드

(11) : 용접부재 (12) : 용접토치

본 발명은 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접 품질이 중요한 철 구조물 제작시 자동 용접 중 용접상태를 파악하기 위한 용접조건 저장과, 고강도 강을 용접할 때에 규정된 각종 용접조건인 용접전압, 용접전류, 용접속도, 부재의 예열온도의 상태를 파악할 수 있는 동시에 모니터링 및 분석할 수 있도록 하는 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치에 관한 것이다.

용접 품질이 중요한 철 구조물 용접 공정에 있어서 용접조건 데이터의 저장이 필요한 경우 특히 심해에서 운항하는 압력선체에 사용되는 고강도 용접재료를 용접할 때에는 반드시 규정된 각종 용접조건이 지켜져야 한다.

종래에는 용접 중에 작업자가 수시로 여러 가지 계측기를 이용하여 부재의 온도와 용접조건들을 수동으로 측정하고 값을 기록하는 방법으로 행해왔으며 용접전압, 용접전류만을 저장하여 나중에 이를 분석, 관찰할 수 있도록 되어있어 고강도 강 용접시 필요한 용접조건인 용접전압, 용접전류, 용접속도, 부재의 예열온도가 적합한지를 실시간으로 동시에 관찰할 수 없는 등 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로,

그 목적은 용접 품질이 중요한 철 구조물 제작시 자동 용접 중 용접상태를 파악하기 위한 용접조건 저장과, 고강도 강을 용접할 때에 규정된 각종 용접조건인 용접전압, 용접전류, 용접속도, 부재의 예열온도의 상태를 파악할 수 있는 동시에 모니터링 및 분석할 수 있도록 하는 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 용접기에 연결되어 용접기로 유입되는 전류의 양을 표시하고 조절하는 전류조절 및 표시계와, 용접기에 연결되어 용접기로 유입되는 전압의 양을 표시하고 조절하는 전압조절 및 표시계와, 모터에 연결되어 모터의 속도와 위치를 측정하는 타코제너레이터와, 용접부재의 예열온도를 측정하는 무접촉 온도센서와, 상기 각각의 측정기 전류조절 및 표시계, 전압조절 및 표시계, 타코제너레이터 및 무접촉 온도센서에 각각 연결되어 측정된 용접조건을 아날로그 입력신호로 변환하는 신호변환기와, 상기 신호변환기에 의해 변환된 용접조건 신호를 입력받아 용접조건을 기록하고 분석하는 용접조건 데이터 기록·분석 장치와, 상기 타코제너레이터에 연결된 신호변환기와 용접 데이터 기록·분석 장치의 사이에 구비되어 모터의 속도를 조절하는 속도조절계와, 상기 용접조건 데이터 기록·분석 장치에 용접조건을 디스플레이하고, 데이터의 수치표시 및 용접조건을 조절하는 용접장치 조작반을 포함하여 구성하고,

초기화 되어 있는 시스템에 조작반을 조작하여 데이터 기록 시작·정지명령 을 출력하는 단계와, 용접전압, 용접전류, 용접속도 및 부재의 예열 온도 등의 용접조건을 실시간으로 검출하는 단계와, 검출된 용접조건을 신호변환기로 변환하여 아날로그 입력이 발생하는 단계와, 조작반에서 발생된 디지털 입력신호에 따라 용접시작, 용접정지, 후열온도 측정시작, 후열온도 측정정지 등을 실시한 후 작업을 종료하고 시스템 초기화 단계로 복귀하여 대기하는 단계와, 상기 디지털 입력이 발생하는 단계에서 디지털 입력이 발생하지 않아 윈도우 이벤트가 발생하는 단계와, 상기 윈도우 이벤트가 발생하여 화면변경, 도움말 호출, 환경설정변경, 데이터분석프로그램 호출 등을 실시한 후 작업을 종료하고 시스템의 초기화 단계로 복귀하여 대기하는 단계와, 상기 윈도우 이벤트 발생단계에서 윈도우 이벤트가 발생하지 않아 시스템의 초기화 상태로 이동하여 대기하는 단계를 포함하여 구성한 실시간 용접조건 기록·분석 방법 및 장치를 제공함으로서 발명이 추구하는 목적을 달성 할 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명 실시간 모니터링 용접조건 데이터 기록·분석 시스템의 전체 구성도를 도시한 것으로, 압력선체 자동 잠호 용접 장치에는 적외선 가열장치가 설치되어 있으며 가열장치 내의 가열패드(10)에 의해서 용접부재(11)가 서서히 가 열되어 원하는 예열온도가 유지될 수 있도록 제어된다. 용접부재(11)는 무접촉 온도센서(5)에 의해 예열온도가 감지되고 출력된 신호는 신호 변환기(7)를 통해 입력신호 레벨에 맞게 변환되어 실시간 모니터링 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)의 아날로그 입력신호로 입력되어 진다. 또한, 자동잠호용접 장치의 전체동작 조작용 조작반에는 터치스크린을 내장하여 용접전압, 용접전류, 용접속도 데이터의 수치표시 및 용접조건을 조절하는 기능을 포함하고 있다. 장치 조작반에서 사용되는 용접 조건에 관한 데이터 신호들은 실시간 모니터링 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)의 디지털 입출력 신호로 사용되어 진다. 용접이 진행되고 있는 아크 포인터에서 측정된 용접전압과 용접전류는 신호변환기(7)에 의해 입력신호 레벨에 맞게 신호가 변환되어 입력되고 부재의 용접속도 측정은 모터(4)에 연결되어 있는 타코제너레이터(6)에서 출력신호를 받아 신호 변환기(7)에 의해 변환된 후 실시간 모니터링 용접조건 기록·분석 장치(9)로 입력되어진다.

도 2 는 본 발명 실시간 모니터링 용접 조건 데이터 기록·분석 시스템의 순서도를 도시한 것으로, 시스템은 용접시작 및 용접정지, 후열 온도 측정시작 및 측정정지 신호를 소형 용접장치 조작반으로부터 입력받아 해당 용접조건 데이터 기록이 시작되고 정지되어진다. 또한, 화면 변경 명령에 의해 실시간 모니터링 윈도우 화면은 각 용접조건이 디지털 수치 값으로 표시되는 모니터링에서 그래프 모니터링으로 상호 화면 변경이 가능하도록 되어 있고 그래프의 가로축은 순서, 시간, 거리중 하나가 설정되면 입력되는 용접조건 값들이 설정에 맞추어 변경되어진다. 환경설정 명령에서는 아날로그 입력신호들에 대해 실제 측정치와 모니터링 되는 값의 일치를 위해 옵셋값과 게인값을 설정 변경할 수 있으며 변경에 의한 값을 모니터링 화면을 통해 직접 확인이 가능하다. 아날로그 데이터 처리는 노이즈에 함께 입력될 수 있는 용접조건 아날로그 데이터 값들을 설정한 회수만큼 입력받아 평균을 내어 처리하는 평균처리나 전에 입력된 데이터와 현재 데이터 값에 각 비중치를 다르게 설정하여 계산 처리하는 샘플링처리 중에서 선택할 수 있고, 용접조건의 아날로그 값과 소형 용접장치 조작반 사이의 디지털 인터페이스 입출력 상태를 화면표시의 반전을 통해 확인할 수 있어 테스트시에도 용이하도록 되어있다. 용접조건 데이터 저장시 소형 용접장치 조작반과의 인터페이스 신호 명령어 들이 명령이 발생된 시간 정보와 함께 자동으로 저장되도록 되어있다. 실시간 모니터링 용저조건 데이터 기록·분석 장치(9)는 시작시 설정된 샘플링 타임에 의해 지정된 디렉터리에 데이터 저장이 가능하도록 설정할 수 있으며, 소형 용접장치 조작반에서 용접시작 신호가 입력되면 자체 타이머가 구동되어 정해진 샘플링 시간 간격으로 아날로그 데이터 값을 획득하여 실시간 모니터링이 되고 자동 저장되도록 구성되었으며 용접 정치신호와 더불어 아날로그 데이터 획득이 정지되도록 되어 있다.

저장된 용접조건 데이터를 분석할 수 있도록 호출하는 분석 프로그램은 언제라도 저장된 용접조건 데이터의 정보를 이용하여 용접이 실시된 시간과 종료시간, 데이터 획득 샘플링 시간 등의 정보를 포함하여 모니터링 되고, 프린터 출력 및 재 저장이 가능할 뿐만 아니라 각 용접 패스별, 시간별로 용접조건 데이터를 이용해 자동으로 용접 입열량이 계산되어 용접상태를 한눈에 파악하여 분석할 수 있도록 되어 있다.

도 3 은 본 발명의 실시예 용접장치의 정면도를, 도 4 는 본 발명의 실시예 용접장치의 측면도를 도시한 것으로, 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)는 용접 중 실시간으로 용접조건을 자동 측정하여 그 값을 작업자가 인지할 수 있도록 모니터링 되고 그래프로 보여줄 뿐만 아니라 언제라도 용접상태의 결과를 분석할 수 있도록 여러 용접조건을 획득하여 데이터로 저장하여 차후 차트를 나타내거나 분석함으로써 작업자가 용접조건을 직접 측정할 필요성이 없어 생산성 향상은 물론 용접 품질 신뢰도 확보에 큰 효과를 나타낼 수 있다.

상기와 같은 구성을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

초기화 되어 있는 시스템에 조작반을 조작하여 데이터 기록 시작·정지명령을 출력하는 단계와, 용접전압, 용접전류, 용접속도 및 부재의 예열 온도 등의 용접조건을 실시간으로 검출하는 단계와, 검출된 용접조건을 신호변환기로 변환하여 디지털 입력이 발생하는 단계와, 발생된 디지털 입력에 따라 용접시작, 용접정지, 후열온도 측정시작, 후열온도 측정정지 등을 실시한 후 작업을 종료하고 시스템 초기화 단계로 복귀하여 대기하는 단계와, 상기 디지털 입력이 발생하는 단계에서 디지털 입력이 발생하지 않아 윈도우 이벤트가 발생하는 단계와, 상기 윈도우 이벤트가 발생하여 화면변경, 도움말 호출, 환경설정변경, 데이터분석프로그램 호출 등을 실시한 후 작업을 종료하고 시스템의 초기화 단계로 복귀하여 대기하는 단계와, 상기 윈도우 이벤트 발생단계에서 윈도우 이벤트가 발생하지 않아 시스템의 초기화 상태로 이동하여 대기하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명은 용접 품질이 중요한 철 구조물 제작시 자동 용접 중 용접상태를 파악하기 위한 용접조건 저장과, 고강도 강을 용접할 때에 규정된 각종 용접조건인 용접전압, 용접전류, 용접속도, 부재의 예열온도의 상태를 용접 중 실시간으로 파악할 수 있는 동시에 작업자가 인지할 수 있도록 모니터링 그래프로 보여 주며, 언제라도 용접상태의 결과를 분석할 수 있도록 여러 용접조건을 획득하여 데이터로 저장함으로써 부재의 온도와 용접조건들을 수동으로 측정하는 번거로움을 해소할 수 있고 생산성이 향상되며, 용접조건들의 신속하고 정확하게 실시간으로 측정할 수 있어 용접의 품질이 향상되어 용접품질 신뢰도를 확보할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 용접조건 신호를 입력받아 용접조건을 기록하고 분석하는 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)와, 상기 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9) 및 용접기(3)에 연결되어 상기 용접기(3)로 유입되는 전류의 양을 표시하고 조절하는 전류조절 및 표시계(1)와, 상기 용접조건 데이터 기록·분석장치(9) 및 용접기(3)에 연결되어 용접기(3)로 유입되는 전압의 양을 표시하고 조절하는 전압조절 및 표시계(2)와, 상기 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9) 및 모터(4)와 연결되어 모터(4)의 속도와 위치를 측정하는 타코제네레이터(6)와, 상기 타코제네레이터(6)와 용접데이터 기록·분석 장치(9) 사이에 구비되어 상기 모터(4)의 속도를 조절하는 속도 조절계(8)와, 상기 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)와 연결되어 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)에 용접조건을 디스플레이하고, 데이터의 수치표시 및 용접조건을 조절하는 용접장치 조작반을 포함하여 구성된 실시간 용접조건 기록·분석장치에 있어서,

   상기 용접조건 데이터 기록·분석 장치(9)와 연결되어 용접부재(11)의 예열온도를 측정하는 무접촉 온도센서(5); 및

   상기 전류조절 및 표시계(1), 전압조절 및 표시계(2), 타코제네레이터(6) 및 무접촉 온도센서(5)에 각각 연결되어 측정된 용접조건을 아날로그 입력신호로 변환하는 다수개의 신호변환기(7)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 실시간 용접조건 기록·분석장치.
2. 초기화 되어 있는 시스템에 조작반을 조작하여 데이터 기록 시작·정지명령을 출력하는 단계와, 용접전압, 용접전류, 용접속도 및 부재의 예열 온도 등의 용접조건을 실시간으로 검출하는 단계와, 검출된 용접조건을 신호변환기로 변환하여 아날로그 입력이 발생하는 단계와, 조작반에서 발생된 디지털 입력신호에 따라 용접시작, 용접정지, 후열온도 측정시작, 후열온도 측정정지 등을 실시한 후 작업을 종료하고 시스템 초기화 단계로 복귀하여 대기하는 단계를 포함하여 구성된 실시간 용접조건 기록·분석방법에 있어서,

   상기 디지털 입력이 발생하는 단계에서 디지털 입력이 발생하지 않아 윈도우 이벤트가 발생하는 단계;

   상기 윈도우 이벤트가 발생하여 화면변경, 도움말 호출, 환경설정변경, 데이터분석프로그램 호출 등을 실시한 후 작업을 종료하고 시스템의 초기화 단계로 복귀하여 대기하는 단계; 및

   상기 윈도우 이벤트 발생단계에서 윈도우 이벤트가 발생하지 않아 시스템의 초기화 상태로 이동하여 대기하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 실시간 용접조건 기록·분석 방법.

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