KR101160059B1 - 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치 - Google Patents

플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101160059B1
KR101160059B1 KR1020100087317A KR20100087317A KR101160059B1 KR 101160059 B1 KR101160059 B1 KR 101160059B1 KR 1020100087317 A KR1020100087317 A KR 1020100087317A KR 20100087317 A KR20100087317 A KR 20100087317A KR 101160059 B1 KR101160059 B1 KR 101160059B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cutting
plasma
plasma torch
cutting object
cutting machine
Prior art date
Application number
KR1020100087317A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120025127A (ko
Inventor
박기범
안정기
이동훈
주성호
김대경
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020100087317A priority Critical patent/KR101160059B1/ko
Publication of KR20120025127A publication Critical patent/KR20120025127A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101160059B1 publication Critical patent/KR101160059B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
    • B23K10/006—Control circuits therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0288—Carriages forming part of a cutting unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/20—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting with interrelated action between the cutting member and work feed
    • B26D5/30—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting with interrelated action between the cutting member and work feed having the cutting member controlled by scanning a record carrier
    • B26D5/34—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting with interrelated action between the cutting member and work feed having the cutting member controlled by scanning a record carrier scanning being effected by a photosensitive device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/36—Circuit arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 형강재 절단방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 절단 높이 제어방법은, (a) 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하고, 그 인식된 위치정보에 근거하여 플라즈마 토치가 절단 대상물 주변으로 이동하는 단계; (b) (a)과정에 의해 절단 대상물 주변에 대기하던 상기 플라즈마 토치가 절단 대상물의 해당 절단위치로 이동하고 이 절단위치로부터 일정 거리 이격된 직상방에 위치하는 단계; (c) 절단위치의 직상방에 위치한 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하며, 그 접속순간을 센서로서 감지하는 단계; (d) 센서에 의해 감지되는 접속순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 단계; 및 (e) (d)과정을 통해 인식된 절단 대상물의 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치를 절단 대상물 직상방으로 이동시켜 그 간격를 유지시키면서 절단을 수행하는 단계;를 포함한다.

Description

플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치{Method and Device for cutting gap maintain of Plasma cutter}
본 발명은 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
조선소에서 선박을 건조하는 것과 같이 강재로 구성된 대형 구조물을 가공?제작하는 공정에 있어서는 각종 강재를 절단하고 용접하는 작업이 여러 번에 걸쳐 수행된다. 대형 건조물에는 다양한 규격을 가지는 형강재가 다수 사용되며, 이러한 규격화된 형강재의 절단작업은 작업 생산성을 높이기 위해 주로 자동화 시스템으로 구현된다.
도 1은 일반적인 형강재 절단 시스템의 구성을 보여주는 개념도이다.도 1을 참조하면, 종래 형강재 절단 시스템은, 적치장치(1)에 구비된 크레인 등에 의해 형강재(2)와 같은 피 절단부재가 컨베이어(3) 상에 적치되며, 이송장치(4)에 의해 컨베이어(3) 상의 형강재(2)가 소정의 작업 공간으로 로딩되면, 기 입력된 절단 프로그램에 따라 절단장치(5)는 형강재(2)를 해당 크기로 자동 절단한다.
도 2는 종래 기술에 따른 절단장치의 대표적인 예를 보여주는 구성도로서, 산업용 로봇이 적용된 경우를 예시하고 있다.
도 2를 참조하면, 종래의 절단장치는, 직각 좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)에 연동되는 로봇팔(7)과, 이 로봇팔(7)의 일측에 장치되는 광 센서(8)를 포함한다. 광 센서(8)는 절단 대상물인 형강재(2)와의 소정 이격거리에 의해 개방/단락되며, 로봇 제어부(9)는 광 센서(8)의 출력신호 및 기 입력된 절단 프로그램에 따라 매니퓰레이터(6)를 통해 상기 로봇팔(7)을 제어한다.
또한 상기 로봇 제어부(9)에 토치 제어모듈(10a)이 인터페이스로 접속되며, 토치 제어모듈(10a)은 아세틸렌 등의 가연성기체와 순수산소의 혼합량을 조절한다. 이처럼 토치 제어모듈(10a)에 의해 적절한 비율로 혼합된 혼합가스에 의해 로봇팔(7) 선단의 토치(10b)를 통해 화염이 방사되며, 고온의 화염에 의해 형강재(2)에 대한 절단이 이루어진다.
도면 중 미설명 부호 8a는 광센서(8)의 아날로그 출력신호를 디지털화하여 로봇 제어부(9)로 출력하는 아날로그/디지털 변환기이다.
상기한 종래의 절단장치에서, 먼저 직각 좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)는 로봇 제어부(9)에 기 입력된 절단 프로그램에 의해 전?후, 좌?우로 움직이며, 이에 연동하여 로봇팔(7)은 형강재(2) 상측의 소정 위치에 정지된다.
이후, 토치 절단부(10)의 토치(10b)와 형강재(2)를 소정의 거리로 이격시키기 위해 매니퓰레이터(6) 및 로봇팔(7)은 상하로 운동한다. 이때 로봇 제어부(9)는 형강재(2)와의 소정 이격거리에 의해 개방/단락되는 광 센서(8)의 출력신호를 기초로 하여 매니퓰레이터(6)의 수직 이동좌표를 결정?제어한다.
토치(10b)가 절단작업을 위한 소정의 좌표에 정지되면 이러한 상태를 로봇 제어부(9)로부터 인터페이스를 통해 전달받은 토치 제어모듈(10a)이 아세틸렌 등의 가연성기체와 순수산소를 적당한 비율로 혼합 조절하여 토치(10b)에서 화염을 만들고, 매니퓰레이터(6) 및 로봇팔(7)은 상기 절단 프로그램에 의해 전?후, 좌?우로 움직이며, 따라서 토치 절단부(10)에 의해 형강재(2)는 해당 크기로 자동 절단된다.
전술한 종래 기술에 따른 자동 절단장치는, 광 센서(8)의 리미트 스위치로의 작용에 의해 토치(10b)가 형강재(2)에서 소정의 이격거리로 위치한 상태로, 화염을 내뿜는 토치(10b)가 설정된 경로를 따라 이동하면서 형강재(2)에 대한 절단이 이루어지는 것이다.
그러나 상기한 종래 자동 절단장치의 경우, 절단작업에서 절단매체로 이용되는 가스나 플라즈마에 기인하여 발생된 흄 및 스패터에 의하여, 광 센서와 같은 전자장비가 오동작되는 경우가 빈번히 발생되고 있으며, 특히 스패터가 광 센서의 발광면에 흡착된 경우에는 발광면의 굴절율이 저하되어 토치와 형강재의 이격거리가 변경됨에 따라 결과적으로 절단품질이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예들은 절단 대상물과 플라즈마 토치 접속에 따른 위치정보를 기반으로 플라즈마 토치의 절단 높이를 자동 제어함으로써, 절단 진행 시 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 간격을 절단에 적합한 최적의 상태로 유지할 수 있고, 따라서 절단품질을 향상시킬 수 있는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하고, 그 인식된 위치정보에 근거하여 플라즈마 토치가 절단 대상물 주변으로 이동하는 단계; (b) 상기 (a)과정에 의해 절단 대상물 주변에 대기하던 상기 플라즈마 토치가 절단 대상물의 해당 절단위치로 이동하고 이 절단위치로부터 일정 거리 이격된 직상방에 위치하는 단계; (c) 절단위치의 직상방에 위치한 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하며, 그 접속순간을 센서로서 감지하는 단계; (d) 상기 센서에 의해 감지되는 접속순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 단계; 및 (e) 상기 (d)과정을 통해 인식된 절단 대상물의 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치를 절단 대상물 직상방으로 이동시켜 그 간격를 유지시키면서 절단이 수행되도록 하는 단계;를 포함하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 (a)단계에서 절단 대상물의 로딩위치 인식은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 위치하여 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서를 통해 이루어질 수 있다.
또한, 절단경로에 대하여 일정한 간격으로 상기 (a)과정에서부터 (e)과정을 반복 수행하는 단계;을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇 형태로 구현할 수 있다.
다르게, 상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇 형태로 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 절단 대상물이 놓여지는 스테이지; 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 수단; 플라즈마 토치를 포함하며 다축 자유도를 갖는 플라즈마 절단기; 상기 플라즈마 절단기의 위치를 자동 제어하는 컨트롤러; 및 절단 대상물, 플라즈마 절단기, 그리고 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되어, 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력하는 터치센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치가 제공될 수 있다.
여기서 상기 로딩위치 인식수단은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 설치되어 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서일 수 있다.
또한 상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇일 수 있다.
또한 상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇일 수 있다.
그리고 상기 컨트롤러는, 접속순간의 상기 터치센서에 의해 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 변환기; 상기 ADC 변환기로부터 신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 인식하는 신호 입력처리부; 상기 신호 입력처리부에 의해 인식된 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 산출하고, 그 산출된 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치와 절단 대상물을 이격 시킴에 있어 요구되는 실제 이격거리를 산출하는 연산부; 및 상기 연산부에 의해 산출된 정보를 기반으로 상기 플라즈마 절단기의 동작을 제어하는 동작 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 절단 높이 제어방법에 의하면, 절단 대상물과 플라즈마 토치 접속에 따른 위치정보를 기반으로 하여 플라즈마 토치의 절단 높이를 자동 제어함으로써, 절단 진행 시 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 간격을 절단에 적합한 최적의 상태로 유지할 수 있고, 따라서 절단 가공된 절단면에 대한 절단품질을 크게 향상시킬 수 있다.
종래 광 센서를 적용한 기술의 경우에는, 토치로부터 방사되는 고온의 화염에 의해 광 센서와 같은 전자장비가 오동작되는 경우가 발생하였으나, 본 발명은 터치센서를 채택하여 플라즈마 토치가 절단 대상물에 직접 접속된 상태에서 그 위치정보를 기반으로 절단이 수행됨에 따라, 장치 오동작의 우려가 없다는 장점 또한 있다.
도 1은 종래 형강재 절단 시스템의 구성을 보여주는 개념도.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 절단장치의 개략 구성도로.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절단 높이 제어방법의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 절단장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 의해 수행되는 절단 높이 제어과정을 나타내는 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 절단 높이 제어방법의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일측면에 따른 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법은, 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 과정(S100) 및, 로딩위치 인식정보를 토대로 기 입력된 프로그램에 따라 플라즈마 토치가 해당 절단위치로 이동하여 절단 대상물로부터 소정거리 이격된 직상방에 위치하는 과정(S200)을 포함한다.
또한, 절단위치로 이동된 플라즈마 토치가 절단 대상물 측으로 하강하여 절단 대상물 표면에 접속하고 그 접속시점을 센서로서 감지하며(S300), 센서신호 출력 시점에서의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 과정(S400)으로 구성된다.
상기 두께정보를 인식하는 과정(S400)에서 출력된 두께정보를 기반으로 절단에 적합한 최적의 간격으로 절단 대상물로부터 플라즈마 토치가 소정거리 이격되며, 플라즈마 토치는 그 이격된 간격을 유지한 상태로 절단경로를 따라 실질적인 절단을 수행(S500)한다.
본 발명에 따른 절단 높이 제어방법을 단계별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
S100단계는 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 과정과, 그 인식된 위치정보에 근거하여 플라즈마 토치가 절단 대상물 주변으로 이동하는 과정을 포함한다.
이때 절단 대상물의 로딩은 크레인과 같은 이송장치를 통해 이루어질 수 있으며, 절단 대상물에 대한 로딩위치 인식은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방의 적소에 배치되는 복수의 광 센서를 통해 이루어질 수 있다.
S200단계에서는 절단 대상물 주변에 대기하던 상기 플라즈마 토치가 상기 S100단계에 의한 로딩위치 인식정보를 기반으로 서버를 통해 기 입력된 프로그램에 따라 절단 대상물의 해당 절단위치로 이동하고, 절단 대상물의 상기 절단위치로부터 일정 거리 이격된 직상방에 위치하는 과정을 포함한다.
플라즈마 토치가 해당 절단위치로 이동함에 있어서는, 플라즈마 토치의 이동좌표를 포함하는 위와 같은 서버에 기 입력된 프로그램에 의해 이동될 수 있으며, 이와 같은 움직임을 위해 본 실시예에 적용된 플라즈마 절단기는 상기 플라즈마 토치를 아암 선단부에 구비하는 다관절 로봇 또는 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇 형태로 구성된다.
S300단계는 상기 S200과정을 통해 절단위치의 직상방에 위치한 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하며, 그 접속순간을 센서로서 감지하는 과정에 해당한다. 이때 접속순간 감지를 위한 센서로는, 플라즈마 토치와 절단 대상물이 전기적으로 통전되었을 경우 변화하는 정전용량 값을 기반으로 신호를 출력하는 터치센서(Touch sensor)가 적용될 수 있다.
S400단계는 상기 S300과정에서 상기 터치센서에 의해 감지되는 접속순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 과정이다. 절단 대상물에 접속하는 순간의 플라즈마 토치에 대한 위치정보는, 그 접속이 이루어진 시점에서의 플라즈마 토치의 3축(X, Y, Z) 좌표 값을 의미한다.
플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 하여 절단 대상물의 두께정보를 인식함에 있어서는, 접속이 이루어진 시점에서의 상기 좌표 값 중 두께정보에 해당하는 Z(상, 하 방향) 값을 취함으로써 인식 가능하다. 예컨대, 상기 접속시점에서의 플라즈마 토치의 위치정보 중 높이 값(Z축)이 스테이지 상면을 0(Zero)로 설정했을 때 이로부터 150mm 이격된 경우라면, 절단 대상물의 두께를 150mm로 인식하는 것이다.
S500단계는 실질적으로 절단이 이루어지는 과정이다. 이 과정에서는 상기 S400단계를 통해 인식된 절단 대상물의 두께정보를 기준 값으로 하여 서버에 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치를 절단 대상물로부터 이격시키고, 그 간격를 유지시키면서 절단이 수행되도록 하는 과정이다.
여기서 상기 최적의 간격이란, 플라즈마 절단기를 이용하여 절단 대상물에 대한 절단을 수행함에 있어, 절단부 간격이 너무 크지도 작지도 않으면서 최적의 절단면 품질을 기대할 수 있는 플라즈마 토치와 절단 대상물 사이의 소정의 간격을 의미한다.
상기 S500단계에서 절단 대상물로부터 플라즈마 토치를 최적의 간격으로 이격시킴에 있어 요구되는 제어과정을 상기 S400의 절단 대상물 두께 인식과정에서 예로서 설명한 경우를 예로 들어 간단히 설명하면 다음과 같다.
즉, 상기 S400단계에서 인식된 절단 대상물의 두께가 위와 같이 150mm(A)이고, 최적의 절단품질을 획득함에 있어 요구되는 기 입력된 최적의 간격(절단 대상물과 플라즈마 토치 사이의 간격)이 10mm(B)라고 하면, 절단 대상물이 놓여지는 스테이지로부터 연직방향으로 160mm(A+B) 이격된 거리에 플라즈마 토치가 존재하도록 제어하는 것이다.
절단 대상물이 판상 형 금속모재인 경우에는 전술한 높이 제어 과정을 포함하는 절단작업에 의해 우수한 절단품질을 갖는 절단작업이 가능하다. 그러나 굴곡을 형성한 형강재와 같은 금속모재의 경우에는 절단 과정 중 굴곡면이 존재하는 지점에서 절단 대상물과 플라즈마 토치의 간격이 달라질 수 있다.
따라서 설정된 절단경로을 따라 절단을 수행하는 과정 중 일정한 간격으로 상기 S100과정에서 S500과정을 반복함으로써, 절단 과정에서 절단 대상물의 두께가 달라지는 지점이 존재하더라도 상기 플라즈마 토치는 절단 대상물과의 간격을 항상 최적으로 유지할 수 있도록 하고, 이에 따라 전반에 걸쳐 고른 절단품질이 유지될 수 있도록 하는 것이 좋다.
다음은 본 발명의 다른 측면에 따른 절단 높이 제어장치의 구성에 대해 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 절단 높이 제어장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 절단 높이 제어장치는, 플라즈마 절단기(10)와, 이 플라즈마 절단기(10)의 위치를 자동 제어하는 컨트롤러(30)를 포함한다. 플라즈마 절단기(10)와 상기 컨트롤러(30)는 터치센서(20)를 매개로 전기적으로 연결되며, 터치센서(20)는 절단 대상물인 금속모재(100)에 전기적으로 연결되어, 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)와 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력한다.
본 실시예에서 상기 플라즈마 절단기(10)는 바람직하게, 플라즈마 토치(12)를 선단에 장착한 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇 또는 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇일 수 있으며, 이 플라즈마 절단기(10)에 의해 절단되는 절단 대상물인 금속모재(100)는 스테이지(50) 상에 놓여진다.
스테이지(50) 상에 놓인 절단 대상물은 로딩위치를 인식하는 수단(40)에 의해 그 로딩위치가 인식되고, 이를 통해 인식된 로딩위치는 상기 컨트롤러(30)에 전달된다. 이때 상기 로딩위치 인식수단으로는, 상기 스테이지(50) 측방 또는 상방 또는 하방에 설치되어 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서일 수 있다.
컨트롤러(30)는 ADC 변환기(32) 및 신호 입력처리부(34)를 포함한다. 상기 ADC 변환기(32)는 플라즈마 토치(12)가 절단 대상물에 접속하는 순간 상기 터치센서(20)에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 상기 신호 입력처리부(34)는 상기 ADC 변환기(32)로부터 신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치(12)의 위치정보를 인식한다.
상기 신호 입력처리부(34)에 의해 인식된 플라즈마 토치(12)의 위치정보를 기반으로 연산부(36)에서는 절단 대상물의 두께정보를 산출하고 그 산출된 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치(12)와 절단 대상물(100)을 이격 시킴에 있어 요구되는 실제 이격거리를 산출한다.
또한 상기 신호 입력처리부(34)를 통해 산출된 정보를 기반으로 동작 제어부(38)는 상기 플라즈마 절단기(10)의 동작을 제어한다.
상기한 구성으로 이루어진 절단 높이 제어장치에 의해 수행되는 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 높이 제어 과정을 본 발명의 동작과 연계하여 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 측면에 따른 절단 높이 제어장치에 의해 수행되는 절단 높이 제어과정을 보여주기 위한 도면이다. 여기서 절단 대상물의 로딩위치 인식 및 절단경로 설정 등에 대한 설명은 생략하기로 하고 실질적인 절단 높이 제어과정에 대해서만 앞서 첨부된 도 4와 연계하여 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 스테이지(50) 상에 절단 대상물인 금속모재(100)가 로딩장치를 통해 로딩되면, 금속모재(100) 주변에서 대기하고 있던 플라즈마 토치(12)가 해당 절단위치로 이동하여 그 절단위치 직상방 소정 높이로 위치하게 된다(도 5).
다음, 도 6과 같이 금속모재(100)의 절단위치로부터 소정 높이로 이격되어 있던 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)에 대해 연직방향으로 하강하여 이 금속모재(100)와 접속하고, 절단 대상물인 금속모재(100)에 전기적으로 연결된 터치센서(20, 도 4참조)는 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)와 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력한다.
터치센서(20)로부터의 출력신호는 컨트롤러(30, 도 4참조)로 입력되고, 컨트롤러(30)는 출력신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치(12)의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하게 된다. 이처럼 인식된 두께정보를 기초로, 상기 플라즈마 토치(12)의 움직임을 제어하여 서버에 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)로부터 이격된다(도 7).
도 7과 같이 절단을 수행하기에 최적의 간격으로 금속모재(100)로부터 플라즈마 토치(12)가 이격된 상태에서 지정된 절단경로를 따라 실질적인 절단이 이루어지며, 이상에서 설명한 도 5 내지 도 7에서와 같은 순차적인 높이 제어 과정은 절단을 진행하는 과정 중 일정한 간격 또는 주기로 반복해서 실행된다.
상기와 같이 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 절단 대상물과 플라즈마 토치 접속에 따른 위치정보를 기반으로 하여 플라즈마 토치의 절단 높이를 자동 제어함으로써, 절단 진행 시 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 간격을 절단에 적합한 최적의 상태로 유지할 수 있고, 따라서 절단 가공된 절단면에 대한 절단품질을 크게 향상시킬 수 있다.
종래 광 센서를 적용한 기술의 경우에는, 토치로부터 방사되는 고온의 화염에 의해 광 센서와 같은 전자장비가 오동작되는 경우가 발생하였으나, 본 발명은 터치센서를 채택하여 플라즈마 토치가 절단 대상물에 직접 접속된 상태에서 그 위치정보를 기반으로 절단이 수행됨에 따라, 장치 오동작의 우려가 없다는 장점 또한 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 플라즈마 절단기 12 : 플라즈마 토치
20 : 터치센서 30 : 컨트롤러
40 : 로딩위치 인식수단 50 : 스테이지
100 : 절단 대상물(금속모재)

Claims (10)

  1. (a) 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하고, 그 인식된 위치정보에 근거하여 플라즈마 토치가 절단 대상물 주변으로 이동하는 단계;
    (b) 상기 (a)과정에 의해 절단 대상물 주변에 대기하던 상기 플라즈마 토치가 절단 대상물의 해당 절단위치로 이동하고 이 절단위치로부터 일정 거리 이격된 직상방에 위치하는 단계;
    (c) 절단위치의 직상방에 위치한 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하며, 그 접속순간을 센서로서 감지하는 단계;
    (d) 상기 센서에 의해 감지되는 접속순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 단계; 및
    (e) 상기 (d)과정을 통해 인식된 절단 대상물의 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치를 절단 대상물 직상방으로 이동시켜 그 간격를 유지시키면서 절단이 수행되도록 하는 단계;를 포함하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 절단 대상물의 로딩위치 인식은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 위치하여 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    절단경로에 대하여 일정한 간격으로 상기 (a)과정에서부터 (e)과정을 반복 수행하는 단계;을 더 포함하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇 형태로 구현하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇 형태로 구현하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
  6. 절단 대상물이 놓여지는 스테이지;
    스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 수단;
    플라즈마 토치를 포함하며 다축 자유도를 갖는 플라즈마 절단기;
    상기 플라즈마 절단기의 위치를 자동 제어하는 컨트롤러; 및
    절단 대상물, 플라즈마 절단기, 그리고 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되어, 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력하는 터치센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 로딩위치 인식수단은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 설치되어 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서인 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇인 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇인 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    접속순간의 상기 터치센서에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 변환기;
    상기 ADC 변환기로부터 신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 인식하는 신호 입력처리부;
    상기 신호 입력처리부에 의해 인식된 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 산출하고, 그 산출된 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치와 절단 대상물을 이격 시킴에 있어 요구되는 실제 이격거리를 산출하는 연산부; 및
    상기 연산부에 의해 산출된 정보를 기반으로 상기 플라즈마 절단기의 동작을 제어하는 동작 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
KR1020100087317A 2010-09-07 2010-09-07 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치 KR101160059B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100087317A KR101160059B1 (ko) 2010-09-07 2010-09-07 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100087317A KR101160059B1 (ko) 2010-09-07 2010-09-07 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120025127A KR20120025127A (ko) 2012-03-15
KR101160059B1 true KR101160059B1 (ko) 2012-06-26

Family

ID=46131610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100087317A KR101160059B1 (ko) 2010-09-07 2010-09-07 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101160059B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130175245A1 (en) * 2004-09-03 2013-07-11 Jack Hunt System and method for plasma generation
KR101683044B1 (ko) * 2015-11-24 2016-12-12 한국생산기술연구원 용융지 면적을 균일화하는 자동용접장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH068182A (ja) * 1992-03-06 1994-01-18 Komatsu Ltd 多関節ロボット
KR940002254B1 (ko) * 1991-09-25 1994-03-19 한국과학기술원 플래즈머 절단아크 신호를 이용한 토치-모재간 거리제어 장치
JPH11291048A (ja) 1998-04-08 1999-10-26 Koike Sanso Kogyo Co Ltd トーチの高さ設定方法及び設定装置
KR20090108153A (ko) * 2008-04-11 2009-10-15 세영 E.N.G. 주식회사 플라즈마를 이용한 파이프 절단장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940002254B1 (ko) * 1991-09-25 1994-03-19 한국과학기술원 플래즈머 절단아크 신호를 이용한 토치-모재간 거리제어 장치
JPH068182A (ja) * 1992-03-06 1994-01-18 Komatsu Ltd 多関節ロボット
JPH11291048A (ja) 1998-04-08 1999-10-26 Koike Sanso Kogyo Co Ltd トーチの高さ設定方法及び設定装置
KR20090108153A (ko) * 2008-04-11 2009-10-15 세영 E.N.G. 주식회사 플라즈마를 이용한 파이프 절단장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130175245A1 (en) * 2004-09-03 2013-07-11 Jack Hunt System and method for plasma generation
US9055660B2 (en) * 2004-09-03 2015-06-09 Jack Hunt System and method for plasma generation
KR101683044B1 (ko) * 2015-11-24 2016-12-12 한국생산기술연구원 용융지 면적을 균일화하는 자동용접장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120025127A (ko) 2012-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11504790B2 (en) Virtual reality controlled mobile robot
CN109318226B (zh) 机器人控制装置、机器人控制方法及存储介质
JP4849804B2 (ja) ロボットの作動方法
US9427873B2 (en) Robot controller, simple installation-type robot, and method of controlling simple installation-type robot
JP5980867B2 (ja) ロボットをオフラインで教示するロボット教示装置
EP3354418B1 (en) Robot control method and device
US20210001484A1 (en) Collaborative Robot System Incorporating Enhanced Human Interface
JP2014176944A (ja) ロボットシステム、校正方法及び被加工物の製造方法
US10315310B2 (en) Apparatus for helping setting of welding conditions in multi-pass welding
JP2005108144A (ja) ロボットの補正データ確認装置
EP3630404B1 (en) An apparatus and a method for automated seam welding of a work piece comprising a base plate with a pattern of upstanding profiles
JP2010023184A (ja) 作業座標系の設定方法及び作業座標系の異常検出方法
JP2019150857A (ja) ワーク姿勢調整方法、造形物の製造方法及び製造装置
JP2014217901A (ja) ロボットシステム
KR101160059B1 (ko) 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치
JP2019141937A (ja) ロボット制御装置及びロボットシステム
KR101714458B1 (ko) 레이저 거리 센서를 이용한 용접보류 위치 검출방법
EP3465362A1 (en) User interface for a teleoperated robot
CN116323083A (zh) 层叠造形方法、层叠造形装置及层叠造形系统
JP3261516B2 (ja) 自動溶接方法及び自動溶接装置
KR20030092940A (ko) 형강 자동절단장치 및 그 절단방법
US9205506B2 (en) Weld compensation device
KR102726408B1 (ko) 용접 자동화 방법 및 이를 위한 시스템
KR20240149570A (ko) 용접 자동화 방법 및 이를 위한 시스템
KR20240158871A (ko) 용접 자동화 방법 및 이를 위한 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150601

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180601

Year of fee payment: 7