KR100725071B1 - Apparatus and method of auto overlay welding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동 육성 용접기 및 용접 방법에 관한 것으로, 와이어피더 및 토치가 엔코더 또는 포텐셔미터로부터 검출된 위치에 따라 제어부의 제어에 의하여 LM가이드 상에서 정밀히 제어된 이동속도로 이동하되 가장자리부터 내측으로 혹은 내측에서 가장자리로 모재의 중심선을 따라서 이동하면서 일정 변위가 발생 될 때마다 이동속도가 변경되도록 하고, 모재가 위치되는 회전테이블의 회전속도도 상기한 토치의 위치에 따라 제어장치에 의하여 정밀히 제어되어 내측으로 들어갈수록 혹은 외측으로 갈수록 빨라지도록 하여, 결과적으로 균일한 육성층이 형성될 수 있도록 하는 자동 연속 육성 용접기 및 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic growth welding machine and a welding method, wherein the wire feeder and the torch are moved at a precisely controlled moving speed on the LM guide by the control of the control unit according to the position detected from the encoder or the potentiometer, but from the edge to the inside or the inside. The moving speed is changed whenever a certain displacement occurs while moving along the center line of the base material to the edge, and the rotational speed of the rotary table on which the base material is located is precisely controlled by the controller according to the position of the torch, and is moved inside. The present invention relates to an automatic continuous growth welding machine and a welding method, which is faster or gradually to the outside so that a uniform growth layer can be formed.
육성, 용접, 스파이럴, 회전판, 토치 Training, welding, spiral, turntable, torch
Description
도 1은 종래의 단속동심원 육성용접에 의한 원형체 육성 방법을 나타내는 도면1 is a view showing a method for growing a circular body by conventional intermittent concentric growth welding
도 2는 종래의 동심원 용접과 부분 스파이럴 육성용접에 의한 원형체 육성방법을 나타내는 도면2 is a view showing a method for growing a circular body by conventional concentric circular welding and partial spiral growth welding;
도 3은 본 발명에 따른 자동 연속 육성 용접기의 기계적 구성을 나타내는 사시도Figure 3 is a perspective view showing the mechanical configuration of the automatic continuous growth welding machine according to the present invention
도 4는 본 발명에 따른 자동 연속 육성 용접기의 제어부를 나타내는 블록도Figure 4 is a block diagram showing a control unit of the automatic continuous growth welding machine according to the present invention
도 5는 본 발명에 따른 자동 연속 육성 용접 품을 나타내는 도면5 is a view showing the automatic continuous growth welded article according to the present invention
본 발명은 자동 연속 육성 용접기 및 용접 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어피더 및 토치가 제어장치의 제어에 따라 LM가이드 상에서 정밀히 제어된 이동속도로 이동하고, 모재가 위치되는 회전테이블의 회전속도는 상기한 토치의 위치에 따라 제어부에 의하여 정밀히 제어되어, 균일한 육성층이 형성될 수 있도록 하는 자동 육성 용접기 및 용접 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic continuous growth welding machine and a welding method, and more particularly, the wire feeder and the torch move at a precisely controlled moving speed on the LM guide under the control of the control device, and the rotation speed of the rotary table on which the base material is located. Is precisely controlled by the control unit according to the position of the torch, and relates to an automatic growth welding machine and a welding method for forming a uniform growth layer.
플랜트산업의 각 분야에 소요되는 기계부품은 사용되는 용도와 공정에 따라 사용 환경이 내산성, 내식성, 고온, 고압화가 요구되고 있으며, 이 문제의 해결을 위하여 용도에 적합한 내성을 가지는 합금만으로 용기를 만들기에는 비용부담이 너무 크기 때문에 통상적으로 철로 용기를 형성한 후 내면에 각종 합금을 육성용접하여 원가절감을 하고 있다.Mechanical parts used in each field of the plant industry require acid resistance, corrosion resistance, high temperature, and high pressure depending on the application and process used.In order to solve this problem, the container is made only with alloys that have the appropriate resistance to the application. Since the cost burden is too high, a steel container is usually formed, and various alloys are raised and welded on the inner surface to reduce costs.
상기한 바와 같이 육성용접을 수행하는 과정에서 용접의 능률을 고려하여 작업시간당 용접 량이 큰 대상전극을 이용하여 서머지드 아크 용접을 실시하고 있다.As described above, in the process of performing the welding welding, in consideration of the welding efficiency, the surge electrode arc welding is performed using the target electrode having a large welding amount per working time.
대(band)상전극을 이용한 원판 및 원형 곡면체의 용접은 처음에는 도 1에 나타난 바와 같이 동심원을 용접한 후 아크를 절단하여 다음의 동심원에 중심을 맞춰 재용접하는 단속적인 방법이 행해졌다.The welding of the disk and the circular curved body using the band-phase electrode was performed an intermittent method of initially welding concentric circles and cutting the arc to reweld the center of the next concentric circles as shown in FIG. 1.
그러나 이 단속동심원 육성 용접방법은 단속부분에 용접결함이 자주 발생하는 문제점이 있다.However, this intermittent concentric welding method has a problem in that welding defects frequently occur in the intermittent portion.
따라서, 이러한 문제점은 해소하기 위한 육성 용접방법으로서 도 2에서와 같이 동심원 육성용접과 부분 스파이럴상 육성용접을 조합하여 용접하는 조합육성용접법이 개발되었다.Therefore, a combination welding method for welding a combination of concentric welding and partial spiral welding has been developed as a welding welding method for solving the above problem.
이러한 조합육성 용접방법의 대표적인 예로서 일본 공개특허공보(소) 53-23850호 및 (소) 53-25252호에 의한 「연속육성 용접방법」을 들 수 있다.As a representative example of such a combination growth welding method, "continuous growth welding method" by JP 53-23850 and 53-25252 is mentioned.
즉, 상기 조합육성용접법은, 도 2에 나타난 바와 같이, 먼저 원형체의 최외각부인 제1동심원부(C1)를 동심원 육성용접하고, 용접공정이 기준선 E1에 다다르 면, 길이가 L인 E1에서 제2동심원부(C2)의 시작점(Cs2)까지의 제1스파이럴부(P1)를 스파이럴 육성용접하고, 용접공정이 제2동심원부(C2)의 시작점(Cs2)에 이르면 다시 제2동심원부(C2)를 동심원 육성용접하고, 용접공정이 기준선 E2에 이르면 E2에서 제3동심원부(C3)의 시작점(Cs3)까지의 제2스파이럴부(P2)를 스파이럴 육성용접하는 방식을 동심원부의 길이가 스파이럴부의 길이와 동일하게 되는 부분까지 반복하여 원형체를 자동육성하는 방법이다.That is, in the combination welding method, as shown in FIG. 2, first, the first concentric circular portion C1, which is the outermost part of the circular body, is concentrically raised and welded, and when the welding process reaches the baseline E1, the length is at E1. The spiral growth welding of the first spiral portion P1 to the start point Cs2 of the second concentric portion C2 is performed, and when the welding process reaches the start point Cs2 of the second concentric portion C2, the second concentric portion ( C2) is concentrically raised and welded, and when the welding process reaches the baseline E2, the spiral growth of the second spiral portion P2 from E2 to the start point Cs3 of the third concentric portion C3 is spirally grown. It is a method of auto-growing a circular body by repeating the part which becomes equal to the length of a part.
그러나 이 방식은 동심원부의 길이가 스파이럴부의 길이(L)보다 적게 되는 부분에 대해서는 자동육성용접을 행할 수 없다.However, in this method, automatic fusing welding cannot be performed on the portion where the length of the concentric circle portion is smaller than the length L of the spiral portion.
그리고 비드의 높이를 균일하게 육성 용접하는 것은 후 가공작업에 소요되는 시간을 줄여주므로 매우 중요한 요소이지만 종래의 자동연속육성용접기에 사용된 제어장치는 계산과 제어 기능의 한계성 문제로 비드의 높이를 균일하게 육성시키는 정밀한 제어 기능이 없었다.And uniformly raising and welding the height of the bead is a very important factor because it reduces the time required for post-processing work, but the control device used in the conventional automatic continuous welding machine is uniform the height of the bead due to the limitation of calculation and control function. There was no precise control function.
또한, 종래의 자동연속육성용접기에는 피치의 조절에 의한 용접비드의 폭을 현장에서 임의로 변경하려면 별도의 번거로운 작업준비과정이 필요하며, 피치가 5mm이하로 촘촘히 작업해야 할 고객의 요구가 있을 때 이를 수용할 수 없어서 현장에서는 반자동 또는 수동 작업에 의존하고 있다.In addition, the conventional automatic continuous welding machine requires a separate cumbersome work preparation process to arbitrarily change the width of the welding bead by adjusting the pitch, when the customer needs to work closely with the pitch of 5 mm or less. Unacceptable, the site relies on semi-automatic or manual work.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 와이어피더 및 토치가 제어장치의 제어에 따라 LM가이드 상에서 정밀히 제어된 이동속도로 이동하고, 동시에 모재가 위치되는 회전테이블의 회전속도는 상기한 토치의 위치에 따라 제어부에 의하여 정밀히 제어되어, 균일한 육성층이 형성될 수 있도록 하는 자동 연속 육성 용접기 및 용접 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is that the wire feeder and the torch moves at a precisely controlled movement speed on the LM guide according to the control of the control device, and at the same time the rotation speed of the rotary table where the base material is located is It is to provide an automatic continuous growth welding machine and a welding method that is precisely controlled by the control unit according to the position, so that a uniform growth layer can be formed.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.An embodiment of the present invention for achieving the above object will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 자동 육성 용접기를 나타내는 사시도이고, 도 4는 자동 육성 용접기의 전기적인 구성을 나타내는 블록도이며, 도 5는 본 발명에 따른 자동 연속 육성 용접 품을 나타내는 도면이다.Figure 3 is a perspective view showing an automatic growth welder according to the present invention, Figure 4 is a block diagram showing the electrical configuration of the automatic growth welder, Figure 5 is a view showing an automatic continuous growth welded article according to the present invention.
본 발명에 따른 자동 육성 용접기는 크게 모재를 회전시키는 회전부(100)와, 프레임부(200)와, 상기한 프레임부(200)에 설치되어 상기한 모재에 일정 두께로 스파이럴 용접을 수행하는 용접부(300)와, 상기한 회전부(100) 및 용접부(300)의 동작을 제어하는 제어부로 구성된다.The automatic growth welding machine according to the present invention includes a
상기한 구성에서 회전부(100)는 모재가 올려지는 회전판(110)과, 상기 회전판(110)과 동력전달수단을 통해서 연결되어 회전판(110)을 회전시키는 회전모터(120), 상기한 회전모터(120)에 연결되어 회전모터(120)의 회전속도를 감속시켜 회전판(110)으로 전달하는 감속기(130)와 회전수를 연속적으로 가변하기 위해 회전모터(120)로 제어신호를 출력하는 인버터 (442)로 구성된다.In the above configuration, the
그리고 상기한 프레임부(200)는 회전부(100)의 측부에 설치되는 수직가이드(210)와, 상기한 수직가이드(210)에 실린더, 모터 등의 이송수단에 의하여 상/하 이동가능하도록 설치되는 상하이송블록(220)과, 상기한 상하이송블록(220)에 회전 가능하도록 설치되어 회전판(110) 상부에 위치되는 수평암(230)으로 구성되며, 상기한 수평암(230)은 회전판(110) 상에 모재를 올려놓는데 방해되지 않도록 수동 혹은 전동으로 회전시킬 수 있다.In addition, the
상기한 용접부(300)는 수평암(230) 상부에 설치되는 LM가이드(310)와, 수직가이드(210)에 설치되는 와이어릴(320), 상기한 LM가이드(310)의 이송블록(312)에 설치되는 와이어피더(330)와, 상기한 와이어피더(330)의 전방에 일체로 형성되고 와이어피더(330)를 통해서 공급되는 와이어(340)가 관통되는 토치(350)와, 이송모터(360), 상기한 이송모터(360)와 LM가이드(310)의 이송블록(312)을 연결시켜 이송블록(312)을 이송모터(360)의 회전에 따라 이송시키는 이송수단(미도시)과 감속기(미도시), 상기한 이송모터(360)의 회전수 및 이송블록(312)의 이동위치를 검출하는 위치검출센서(372,374)로 구성되는데, 상기한 이송수단은 통상 리드스크류, 벨트 등을 사용한다.The
상기한 구성에서 위치검출센서(372,374)는 이송모터(360)에 설치되어 이송모터(360)의 회전수를 검출하는 엔코더(372) 또는 이송블록(312)의 이동위치를 검출하는 포텐셔미터(374)로 구성된다.In the above configuration, the
그리고 상기한 제어부는 사용자가 각종 명령을 입력하고 확인하도록 하기 위한 맨머신인터페이스(MAN MACHINE INTERFACE, 이하 MMI라 함; 410)와, 각종 데이터를 저장하기 위한 메모리(420), 상기한 이송모터(360) 및 회전모터(120)로 동작제어신호를 출력하는 모터구동부(430)(440), 토치(350)를 구동하기 위한 토치구동부(450) 및, 상기한 위치검출센서(372)(374)로부터 출력되는 신호를 기준으로 모재에 균일한 스파이럴 형상이 육성되도록 모터구동부(430)(440)와 토치구동부(450)로 동작제어신호를 출력하는 중앙처리장치(CPU;460)로 구성된다.The control unit includes a MAN MACHINE INTERFACE (MMI) 410 for allowing a user to input and confirm various commands, a
상기한 구성에서 MMI(410)는 사용자가 각종 동작상태와 동작모드 등을 확인할 수 있도록 LED, LCD등으로 구성된 표시부, 사용자가 각종 동작모드와 파라미터 등을 입력할 수 있도록 하는 키스위치, 썸브휠(THUMB WHEEL)스위치 등으로 구성된 스위치부로 구성된다.In the above configuration, the
그리고 상기한 모터구동부(440)는 아날로그신호에 의해 출력주파수가 제어됨으로써 회전모터(120)의 회전속도를 가변하도록 전원을 제공하는 인버터(442)와, 상기한 인버터(442)로 CPU(460)의 제어명령을 전달하기 위하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 DA변환기(444) 혹은 CPU(460)와 인버터(442)가 직접 제어 메시지를 전달할 수 있도록 하는 통신인터페이스(446)로 구성하여 모재가 위치한 회전판을 회전시킨다.In addition, the
또한, 이송모터를 구동시키기 위한 모터구동회로(431)와 모터인터페이스(432), 상기한 엔코더(372)로부터 출력되는 신호를 계수하여 CPU(460)로 출력하는 카운터(433) 혹은 포텐셔미터(374)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD변환기(434)로 구성되며, 상기한 포텐셔미터(374)는 AD변환기에 의해, 엔코더(372)는 카운터(433)의 계수 값에 의해 각각 CPU로 하여금 위치정보를 얻도록 하고 있다.In addition, the
그리고 상기한 이송모터(360) 및 회전모터(120)는 회전방향을 정방향 또는 역방향으로도 제어가 가능하여 용접을 모재의 가장자리에서 시작하여 내측으로, 또 는 내측에서 시작하여 가장자리를 향해 작업을 하는 것이 가능하다.In addition, the
한편, 본 발명의 미설명부호 470(P0~PN)은 용접을 위한 각종 파라미터(모재의 치수, 가공속도, 가공제한점 등)를 설정하기 위한 포텐셔미터이고 472는 상기한 포텐셔미터(470)의 신호를 변환하여 CPU(460)로 제공하는 AD변환기를 나타낸다.On the other hand, reference numeral 470 (P0 ~ PN) of the present invention is a potentiometer for setting various parameters (such as the dimensions of the base material, processing speed, processing limit point) for welding and 472 converts the signal of the
상기한 바와 같은 구성을 갖는 자동 육성 용접기를 통한 용접과정을 살펴보면, 우선 토치(350)를 모재의 중심선 상의 중앙에다 위치시키고 상기한 MMI(410)의 스위치부를 조절하여 영점조정 명령을 입력하면, 상기한 CPU(460)는 현재의 토치(350) 위치를 "0"으로 인식되도록 메모리(420)의 소정의 영역에 기억시킴으로써 설정하게 된다.Looking at the welding process through the automatic raising welder having the configuration as described above, if the
이후, 스위치부를 조작하여 수동 이송 명령을 입력하고 와이어피더(330)와 토치(350)를 모재의 끝에 오도록 옮기면 토치(350)의 이동위치가 표시부에 표시되고 CPU(460)는 이 위치를 외측반경으로 판단하여 메모리(420)의 소정의 영역에 저장한다.Subsequently, when the manual feed command is input by operating the switch unit and the
한편, 용접파라미터인 상기한 외측반경은 포텐셔미터(470)에 의해서도 조절되며 사용자는 이송모터(360)를 구동시켜 표시기로 출력되는 토치(350)의 위치를 확인하면서 간단하게 외측 반경을 설정할 수 있다.On the other hand, the outer radius of the welding parameter is also adjusted by the
그리고 상기한 상하이송블록(220)을 구동하여 모재와 토치(350)의 거리를 적당하게 조절하되, 모재를 회전판(110)에 쉽게 올리도록 하기 위하여 수평암(230)을 회전판(110) 측면으로 이동시킨 후 모재를 놓고 수평암(230)을 모재의 중심선 상으 로 이동시킨다.In addition, the distance between the base material and the
토치(350)가 모재의 중심선 상의 끝에 위치되면 스위치부를 이용하여 용접명령을 내리면, CPU(460)는 회전모터(120)를 일정 시간 동안 공회전하도록 한 다음 회전판(110)이 계산된 초기회전속도에 도달하면 CPU(460)는 디지털출력 인터페이스를 통해 용접기 동작시작 접점출력을 내보내고 동시에 상기한 토치(350)가 모재의 끝부분부터 용접을 시작하여 균일한 간격의 스파이럴 형상이 되도록 용접한다.When the
한편, 상기한 본 발명에서 회전판(110) 및 토치(350)의 위치제어를 하기에서 살펴본다.On the other hand, the position control of the
상기한 회전판의 회전속도 VT(rpm), 비드의 피치간격 P(mm), 이송모터의 회전수VF(rpm), 용접속도S(mm/min), 모재의 회전반경(토치의 현재 위치와 동일함)r은 연속자동육성용접의 주요파라미터이며 이들의 관계식은 수학식 1 내지 3과 같다.Rotational speed VT (rpm) of the rotating plate, pitch interval P (mm) of the bead, rotational speed VF (rpm) of the feed motor, welding speed S (mm / min), rotation radius of the base material (same as the current position of the torch) R) are the main parameters of continuous automatic welding, and their relations are shown in Equations 1 to 3.
회전판의 회전속도 VT는 실용하는 용접속도가 분당 200mm지 500mm정도이므로 이에 적합하도록 회전모터에 연결된 감속기의 감속비를 결정하여 사용한다.The rotational speed VT of the rotating plate is used to determine the reduction ratio of the reducer connected to the rotating motor so that the practical welding speed is about 200mm to 500mm per minute.
수학식 1에서 토치의 위치가 회전판의 바깥쪽에 있을 때는 모재의 회전반경(r)이 상대적으로 크기 때문에 회전판의 회전속도(VT)가 낮아지며, 토치의 위치가 회전판의 중심으로 들어갈수록 모재의 회전반경(r)이 적어져서 회전판의 회전속도(VT)가 높아진다.In Equation 1, when the position of the torch is on the outer side of the rotating plate, since the rotation radius (r) of the base material is relatively large, the rotational speed (VT) of the rotating plate becomes low, and as the position of the torch enters the center of the rotating plate, the radius of rotation of the base material (r) becomes small, and the rotational speed VT of a rotating plate becomes high.
수학식 3에 의하면 VF와 VT는 상호 정비례 관계를 갖고 있음을 알 수 있다.According to Equation 3, it can be seen that VF and VT are directly proportional to each other.
이송모터 측도 회전판과 마찬가지로 감속기에 의해 회전수를 감속시켜서 사용한다.As with the rotating plate, the feed motor side is also used to reduce the rotation speed by the reducer.
이송모터의 회전동력은 감속기에 의해 감속되어 LM가이드를 구동하게 되는데, LM가이드를 구동하는 스크류 또는 벨트의 이송량은 회전당 이송거리로 표현하며 위치 및 이동량 계산이 쉽도록 회전당 50mm 또는 100mm등의 기계적 특성을 갖도록 통상적으로 설계된다.The rotational power of the feed motor is decelerated by the reducer to drive the LM guide. The feed amount of the screw or belt that drives the LM guide is expressed as the feed distance per revolution, and 50mm or 100mm per revolution to facilitate the calculation of the position and the amount of movement. It is usually designed to have mechanical properties.
바람직한 실시 예에서 요구되는 이송모터의 1회전에 대한 이송거리는 50mm 또는 100mm로서 비교적 크기 때문에 이송 위치를 정밀하게 하기 위해서는 회전수를 매우 큰 비율로 감속시켜야 한다.Since the transfer distance for one rotation of the transfer motor required in the preferred embodiment is 50 mm or 100 mm, it is relatively large, so that the rotation speed must be reduced at a very large rate in order to precisely position the transfer motor.
바람직한 용접속도에 맞는 이송모터의 감속비는 10,000:1 이상이기 때문에 이렇게 높은 비율의 감속기를 채용할 경우 용접작업을 하는 동안에는 적당한 속도를 내지만 용접작업을 시작할 때나 끝난 뒤에 토치의 위치를 신속히 원하는 위치로 이동하는데 소요되는 시간이 너무 길어지므로, 이 문제를 해결하기 위해서 가변감속기를 사용할 수 있으며 가변감속기의 조작이 번거롭게 여겨질 경우 감속기의 비율을 낮추는 대신 용접작업을 하는 동안에는 이송모터의 구동을 연속적으로 하지 않고 간헐적으로 구동시키는 방법을 사용한다.Since the reduction ratio of the feed motor for the desired welding speed is more than 10,000: 1, if the high speed reduction gear is adopted, the speed of the torch is increased to the desired position at the beginning or after the welding work. To reduce this problem, the variable speed reducer can be used to solve this problem, and if the operation of the variable speed reducer is considered cumbersome, the drive of the feed motor is not continuously operated during the welding work instead of lowering the ratio of the speed reducer. Without intermittent driving.
이송모터에서 회전수(VF)의 의미는 이송모터가 연속적으로 회전할 때에 적용되는 것이므로, 이송모터를 간헐적으로 구동하는 방법에 의해 자동연속육성용접을 할 경우에 이송모터의 회전수(VF)를 제어소프트웨어에 적용하기 위해서 아래에서 설명하는 것과 같은 제어과정을 사용한다.The meaning of the rotational speed (VF) in the feed motor is applied when the feed motor is continuously rotated. Therefore, the rotation speed (VF) of the feed motor in case of automatic continuous growth welding by intermittently driving the feed motor is Use the control process as described below to apply it to the control software.
먼저, 이송모터의 회전수(VF)의 단위인 분당속도(rpm)를 60으로 나누어 초당속도(rps) (필요에 따라 더 짧은 시간당 속도일 수도 있음)로 변환한 다음, 초당속도를 적용하여 1초 동안에 이송모터가 이동해야할 목표위치까지의 거리를 계산하여 두고 1초가 경과한 후에 이송모터가 이동해야할 목표위치에 도달할 수 있도록 간헐적인 제어출력에 의해 이송모터를 조금씩 이동시켜 이송모터가 목표하는 위치에 위치할 경우 정지시키는 방법을 반복적으로 수행함으로써 결과적으로는 구동주기를 제어하여 상기한 높은 비율의 감속기에 의해 연속적으로 구동되는 이송모터를 채용한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.First, the speed per minute (rpm), which is the unit of rotational speed (VF) of the feed motor, is divided by 60 and converted to the speed per second (rps), which may be shorter per hour if necessary, and then 1 per second is applied. Calculate the distance to the target position that the transfer motor should move for a second and move the feed motor a little by intermittent control output so that the feed motor can reach the target position after 1 second has elapsed. By repeatedly performing the method of stopping when positioned at the position, the result is the same as that of adopting a feed motor which is continuously driven by the above-described high rate reducer by controlling the driving period.
연속육성용접을 위한 제어는 중심선 상의 토치의 위치(r)에 따라 수학식 1과 2가 충족되도록 회전판의 회전속도(VT)와 이송모터의 회전수(VF)를 각각 조절함으로써 스파이럴 형상의 육성용접을 할 수 있다. 비드의 형상이 원형에 가깝도록 정밀하게 용접하기 위해서는 적어도 1초에 1번 이상 토치의 위치(r)에 따라 달라지는 회전판 회전속도(VT)와 이송모터의 회전수(VF)를 갱신하여야 한다. For continuous growth welding, spiral welding growth is controlled by adjusting the rotational speed (VT) and the rotational speed (VF) of the feed motor so that Equations 1 and 2 are satisfied according to the position (r) of the torch on the center line. can do. In order to weld the beads precisely to the shape of the circle, it is necessary to update the rotational speed (VT) and the rotational speed (VF) of the feed motor depending on the position (r) of the torch at least once a second.
1초에 1회 회전판 회전속도(VT)와 이송모터의 회전수(VF)를 갱신하여 제어를 하는 경우의 예를 본 발명의 제어알고리즘에 따라 설명한다.An example in which control is performed by updating the rotating plate rotation speed VT and the rotational speed VF of the feed motor once per second will be described according to the control algorithm of the present invention.
수학식 1, 2에서 보인 바와 같이 회전판 회전속도(VT)와 토치의 이송속도 즉 이송모터의 회전수(VF)는 계산단위가 rpm 즉, 분당회전수로 나타나며 이를 바람직한 실시예로서 속도의 갱신을 1초 단위로 계산할 경우, 회전판 회전속도(VT)와 이송모터의 회전수(VF)를 초당 속도로 변환하기 위해 각각에 대해 60으로 나누어 적용한다.As shown in Equations 1 and 2, the rotational speed (VT) of the rotating plate and the feed rate of the torch, that is, the rotational speed (VF) of the feed motor, are expressed in rpm, that is, revolutions per minute. When calculating in units of 1 second, apply 60 divided for each to convert the rotational speed (VT) and the rotational speed (VF) of the feed motor to the speed per second.
회전판 위의 모재가 영점조정을 마친 다음 용접작업의 순서를 모재의 맨 바깥쪽부터 용접을 시작하여 안쪽을 향해 실시하는 경우 제어장치를 운전하는 과정을 예를 들어 다음에서 상세히 설명한다.In the following, the process of operating the control device will be described in detail, for example, when the base material on the rotating plate is zeroed and then the welding operation is started from the outermost side of the base material to the inside.
용접이 시작되면 먼저 위치검출센서에 의해 현재의 토치위치(r)를 측정한다.When welding starts, first measure the current torch position (r) by position sensor.
수학식 1과 2에 의해 각 회전판 회전속도(VT)와 이송모터의 회전수(VF)를 구하여 회전판과 이송모터의 회전수를 CPU의 제어프로그램에 의해 제어함과 동시에 1초 후에 이동해야할 토치의 위치를 산출해두고 1초의 시간을 경과시킨다.
초기 즉 모재의 바깥쪽에서는 1초간의 변화하는 토치의 거리의 차이는 마이크로미터(micrometer)단위로 매우 미세한 것에 불과하여 매초마다 토치의 이송 속도 즉 이송모터의 회전수를 제어하기 위한 제어출력을 내보낼 필요 없으며, 대신 매초마다 이동해야할 거리를 누산하여 누적된 거리가 토치의 위치를 변경시키기 위하여 설정된 설정치(예들 들면 0.1mm) 또는 그 이상일 때 이송모터로 토치의 이송을 위한 제어출력을 내보내도록 제어를 실시하고, 이에 상응하여 위치검출센서에는 변위된 만큼의 거리가 검출되며 그 변위량이 이송모터의 회전수 갱신을 위한 목표 위치에 미달하면 상기한 제어동작을 반복하여 목표위치에 올 때까지 간헐적 제어를 실행한다.
그리고, 토치가 목표위치에 도달하면 이송모터의 회전수를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.Equations 1 and 2 calculate the rotational speed (VT) and the rotational speed (VF) of the transfer motor, and control the rotational speed of the rotational plate and the transfer motor by the CPU control program. The position is calculated and elapsed for 1 second.
Initially, the difference in the distance of the torch, which varies from one second to the outside of the base material, is very small in micrometers. Instead, it accumulates the distance to be moved every second and instead controls to send control output for torch transfer to the feed motor when the accumulated distance is at or above the set point (eg 0.1 mm) set to change the position of the torch. In response, the position detection sensor detects the distance as much as the displacement, and if the displacement amount does not reach the target position for the rotational speed update of the feed motor, the control operation is repeated until the target position is reached. Run
When the torch reaches the target position, a control signal for controlling the rotation speed of the feed motor is output.
회전판의 회전속도(VT)는 미세하지만 변화하는 토치의 위치(r)에 따라 매초마다 산출하여 DA변환기의 디지털자료로 사용되고 그 결과 DA변환기의 아날로그전압이 갱신됨으로써 인버터의 주파수가 매초마다 갱신되게 된다.The rotational speed (VT) of the rotating plate is minute but is calculated every second according to the changing position (r) of the torch and used as the digital data of the DA converter. As a result, the analog voltage of the DA converter is updated so that the frequency of the inverter is updated every second. .
이런 방법으로 연속육성용접을 실행하면 이음새가 전혀 없는 양호한 연속육성용접을 할 수 있다.By performing continuous growth welding in this way, a good continuous growth welding without any seam can be achieved.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면 연속적으로 육성용접이 가능하므로 이음새가 전혀 없는 매우 우수한 품질의 육성용접 품을 얻을 수 있으며, 비드의 높이가 일정하여 후 가공작업이 불필요하거나 많이 줄게 되어 생산성을 향상시키며, 자동연속육성용접을 함으로서 높은 기능을 보유한 용접사 대신 단순작업인원으로 대치할 수 있어서 상대적 인건비 절감의 효과가 엄청나게 크다.According to the present invention configured as described above, it is possible to continuously weld welding, so that a weld welding product of very good quality can be obtained without any seams, and the height of the beads is constant so that post-processing work is unnecessary or much reduced, thereby improving productivity. In addition, the automatic continuous fusing welding can be replaced by a simple worker instead of a high-function welder, and the effect of reducing relative labor costs is enormous.
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