KR101515500B1 - 저항용접 제어장치 및 이를 이용한 저항용접 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서 엔벨로프(Envelope)에 의한 용접 상태를 예측할 수 있는 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 방법은, 제 1 항에 따른 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법에 있어서, a) 기 등록된 모재 정보에 기초하여 초기 변위 측정으로부터 모재 표면의 이물질 부착 여부를 판단한 후, 설정된 전류량을 공급하는 단계; b) 상기 모재 정보로부터 현재 측정되는 모재의 두께가 정상인지를 판단한 후, 저항용접을 수행하되 모재의 두께가 정상범위를 벗어나는 경우 오류 메시지를 출력하는 단계; c) 상기 모재 정보에 대응하는 공급 전류량으로 저항용접을 수행하고, 엔벨로프 그래프를 검출하는 단계; 및 d) 상기 엔벨로프 그래프에 기초하여 용접의 정상상태를 판단하되, 정상범위를 벗어나는 경우 오류 메시지를 출력하고, 정상범위일 경우에는 상기 전류량 공급을 차단하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 저항 용접 과정에서 공급 전류량 제어 및 모재 간의 두께 변화를 실시간 측정하여 기 설정된 엔벨로프(Envelope)에 의한 용접 상태를 예측하고, 메인 용접과정에서 정확한 엔벨로프를 측정하여 용접상태를 인지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

저항용접 제어장치 및 이를 이용한 저항용접 방법{RESISTANCE WELDING CONTROLLER AND WELDING METHOD FOR THEREOF}
본 발명은 저항용접 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모재에 대한 저항용접 시 공급 전류에 의한 발열로부터 측정되는 전류전압 변화 및 모재의 두께 변화를 실시간 측정하고 이를 데이터베이스화하여 엔벨로프(Envelope)를 구축함으로써, 기 등록된 모재의 저항용접에 대한 오류상태를 실시간 검출할 수 있는 저항용접 제어장치 및 이를 이용한 저항용접 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 저항 용접은 두 전극(전극1, 전극2) 간에 2매의 판(용접판재1, 용접판재2)을 겹쳐서 넣고 가압하면서 통전하고,이 때 발생하는 저항열에 의한 용접이며, 이 용접부를 너겟(nugget)이라 한다. 전극은 통전 역할뿐 아니라 압력을 가하고, 냉각 효과를 주기 위한 수단이기 때문에, 전기전도성 및 열전도성이 양호하며, 경도가 큰 특수 동합금을 이용한다. 이러한 저항 용접을 수행하는 과정에서, 입열량이 적정하게 제어되지 않으면 용융물 즉, 너겟이 비산하여 흩어지는 날림(expulsion) 현상이 발생하여 용접 품질이 저하된다.
첨부되는 특허문헌은 저항 용접방법을 제시하고 있으며, 구체적으로 용접판재에 인가되는 가압력과 상기 용접판재로 출력되는 목표용접전류를 설정하여 입력하는 초기 입력단계, 상기 목표용접전류를 출력하기 위한 입력전류의 공급을 개시하여 용접을 실행하는 용접 실행단계, 상기 입력전류의 공급에 따라 상기 용접판재로 출력되는 실제용접전류를 계측하는 전류 계측단계, 상기 실제용접전류와 상기 목표용접전류를 비교하는 전류 비교단계 및 상기 실제용접전류가 상기 목표 용접전류와 다른 경우 상기 실제용접전류가 상기 목표용접전류와 같아지도록 피드백 제어하는 피드백 제어단계를 포함하여 구성된다.
여기서 초기 입력단계와 상기 용접 실행단계 사이에, 상기 입력전류의 파형을 설정하여 입력하는 전류파형 설정/입력단계를 포함하며, 전류파형 설정/입력단계에서, 상기 입력전류가 하이레벨을 유지하는 가열시간과 로우레벨을 유지하는 냉각 시간의 비(ratio)를 설정하여 입력할 수 있도록 한다.
또한, 입력전류는 펄스 파형을 갖고, 상기 입력전류를 구성하는 단위펄스의 가열시간과, 단위펄스의 냉각시간을 설정한다. 더욱이, 초기 입력단계에서, 추가적으로 용접종료조건을 설정하여 입력하며, 전류 비교단계 이후, 상기 실제용접전류가 상기 목표용접전류와 같은 경우 용접종료조건이 충족되었는지를 판단하는 용접종료조건 판단단계를 포함한다.
즉, 이와 같은 종래 저항용접 방법은 사용자에 의해 기 설정된 용접시간을 기반으로, 비례적분미분(Proportional Integral Differential, PID) 제어방식으로 실제 용접전류가 목표용접전류와 같아지도록 제어하는 것이다.
그러나, 전술된 저항용접 방법은 PID 제어방식에 따라 전류 및 시간을 토대로 제어를 수행하기 때문에, 용접과정에서의 발열로 인한 저항변화 즉, 공급전류량의 변화와 모재 간의 두께 변화에 따른 용접상태를 명확하게 인지할 수 없게 된다.
이는 용접기 헤드(Head)가 가압하는 가압력과, 용접기 헤드에서 공급하는 전류량을 기 설정된 값으로 유지할 경우, 모재의 코팅물질(이물질)에 의한 전류변화가 심하여 실질적인 저항용접과 관계없는 전류변화로 인해 제어가 어려워지며, 용접에 의한 모재 두께를 예측할 수 없어 용접이 정상적으로 이루어졌는지 인지할 수 없게 된다.
대한민국 등록특허 10-1221052, 등록일자 2013년 01월 04일, 발명의 명칭 '저항 점 용접 방법'
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 저항 용접 과정에서 공급 전류량 제어 및 모재 간의 두께 변화를 실시간 측정하여 기 설정된 엔벨로프(Envelope)에 의한 용접 상태를 예측할 수 있는 저항용접 제어장치 및 이를 이용한 저항용접 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 메인 용접 전(前)에 모재의 표면에 이물질의 부착여부를 판단하기 위해 설정된 가압력 및 전류량을 공급하는 프리웰딩(Prewelding) 절차를 부여하여, 메인 용접과정에서 정확한 엔벨로프를 측정할 수 있는 저항용접 제어장치 및 이를 이용한 저항용접 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전류 공급과정에서 모재의 용융에 의한 두께 변화를 실시간 인지하되, 목적하는 모재 두께의 변위량이 일정 변위 SPEC 도달 시점에서 전류를 차단제어함으로써, 용접의 안정성 및 제품의 훼손방지를 구현할 수 있는 저항용접 제어장치 및 이를 이용한 저항용접 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 저항용접 제어장치는, 저항용접을 수행하기 위한 제어장치에 있어서, 모재의 코팅두께, 재질을 기반으로 저항용접을 위한 공급전류, 전압 및 시간 정보를 포함하는 모재정보와, 저항용접 과정에서 모재의 두께 변화에 따른 변위 상태를 측정하는 엔벨로프(Enveolope) 측정 알고리즘이 탑재되는 메모리; 모재 용접을 위한 저항 용접기(158)의 운용과 더불어, 상기 메모리에 탑재된 엔벨로프 측정 알고리즘에 따라 모재의 변위 측정 및 압력 측정을 포함하여 공급 전류, 전압 및 시간을 측정한 후, 해당 모재에 대한 엔벨로프가 정상범위에 존재하는지를 판단하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러의 제어 명령에 따라 상기 저항 용접기의 동작을 제어하고 제어상태를 수신하기 위한 통신부; 상기 컨트롤러로부터 스위칭 신호를 인가받아 상기 저항 용접기로 정격 전류, 전압을 공급하는 인터페이스; 상기 저항 용접기의 전류, 전압 및 변위 상태를 인지하기 위한 센서모듈; 상기 센서모듈에서 측정된 정보를 디지털 신호로 변환하여 상기 컨트롤러로 공급하기 위한 AD 컨버터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저항 용접기는, 상기 컨트롤러의 지시에 따라 모션 동작을 수행하는 엑츄에이터와, 상기 모재를 가압한 후 저항용접을 수행하는 용접헤드로 이루어지고; 상기 센서모듈은 상기 용접헤드로 공급된 전류량을 측정하는 전류 센서부와, 상기 용접헤드로 공급된 전압 변화를 측정하는 전압 센서부와, 상기 용접헤드가 모재를 가압할 때 변위를 측정하는 변위 센서부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법 방법은, 제 1 항에 따른 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법에 있어서, a) 기 등록된 모재 정보에 기초하여 초기 변위 측정으로부터 모재 표면의 이물질 부착 여부를 판단한 후, 설정된 전류량을 공급하는 단계; b) 상기 모재 정보로부터 현재 측정되는 모재의 두께가 정상인지를 판단한 후, 저항용접을 수행하되 모재의 두께가 정상범위를 벗어나는 경우 오류 메시지를 출력하는 단계; c) 상기 모재 정보에 대응하는 공급 전류량으로 저항용접을 수행하고, 엔벨로프 그래프를 검출하는 단계; 및 d) 상기 엔벨로프 그래프에 기초하여 용접의 정상상태를 판단하되, 정상범위를 벗어나는 경우 오류 메시지를 출력하고, 정상범위일 경우에는 상기 전류량 공급을 차단하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 b) 단계에서 상기 모재의 두께 범위는 상기 모재의 두께 대비 70% 내지 80%인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, e) 상기 모재에 대한 두께를 지속적으로 검출하고, 상기 모재정보에 기초하여 현재 검출되는 모재의 두께가 정상범위인지를 판단하며, 정상범위를 벗어날 경우 오류 메시지를 출력하고, 정상범위에 포함될 경우 저항용접을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시하는 저항용접 제어장치 및 이를 이용한 저항용접 방법의 모니터링 방법은, 저항 용접 과정에서 공급 전류량 제어 및 모재 간의 두께 변화를 실시간 측정하여 기 설정된 엔벨로프(Envelope)에 의한 용접 상태를 예측할 수 있는 효과가 있다. 또한, 메인 용접 전(前)에 모재의 표면에 이물질의 부착여부를 판단하기 위해 설정된 가압력 및 전류량을 공급하는 프리웰딩(Prewelding) 절차를 부여하여, 메인 용접과정에서 정확한 엔벨로프를 측정할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 저항용접 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명에 따른 저항용접 시 전류량 및 변위량을 측정한 그래프이다.
도 4는 도 3의 물리적 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 엔벨로프를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서 제시하는 저항 용접기는 모재를 가압하여 전류를 공급하는 저항용접 헤드를 포함한다. 상기 저항용접 헤드는 그 중앙에서 모재와 용접용 좌우 전극이 접촉할 수 있도록 헤드 상부의 기구부가 동작하는 구조로서, 좌우 전극이 모재를 터치한 후 모재 두께를 측정한다. 따라서, 상기 저항 용접기는 모재의 두께를 측정하기 위한 변위센서, 설정된 압력으로 가압할 때 가압 변위를 수치적으로 도출하는 변위센서를 포함하며, 이외에 전류센서, 전압센서 등으로 구성된다.
전술된 센서들은 변위 모니터링 계측기를 통해 실시간 측정상태, 용접상태 및 제어상태를 디스플레이함으로써, 용접상태가 정상인지를 판단하고, 비정상상태일 경우에는 오류의 원인을 분석하는데 활용된다.
도 1은 본 발명에 따른 저항용접 제어를 수행하기 위한 하드웨어 구성을 도시하고 있다.
도시한 바와 같이, 모재의 코팅두께, 재질을 기반으로 저항용접을 위한 공급전류, 전압 및 시간 정보를 포함하는 모재정보와, 저항용접 과정에서 모재의 두께 변화에 따른 변위 상태를 측정하는 엔벨로프(Enveolope) 측정 알고리즘이 탑재되는 컨트롤러(101)와, 모재 용접을 위한 저항 용접기(158)의 운용과 더불어, 상기 컨트롤러(101)에 탑재된 엔벨로프 측정 알고리즘에 따라 모재의 변위 측정 및 압력 측정을 포함하여 공급 전류, 전압 및 시간을 측정한 후, 해당 모재에 대한 엔벨로프가 정상범위에 존재하는지를 판단하는 연산기(103)와, 상기 컨트롤러(101)의 제어 명령에 따라 상기 저항 용접기(150)의 동작을 제어하고 제어상태를 수신하기 위한 헤드(HEAD) 컨트롤러(107)와, 상기 컨트롤러(101)로부터 스위칭 신호를 인가받아 상기 저항 용접기(150)로 정격 전류, 전압을 공급하는 전력 변환기(109)와, 상기 저항 용접기(150)의 전류, 전압 및 변위 상태를 인지하기 위한 센서모듈(120)과, 상기 센서모듈(120)에서 측정된 정보를 디지털 신호로 변환하여 상기 컨트롤러(101)로 공급하기 위한 신호 변환기(105)로 구성된다.
여기서, 상기 저항 용접기(150)는 상기 컨트롤러(101)의 지시에 따라 모션 동작을 수행하는 엑츄에이터(151)와, 상기 모재를 가압한 후 저항용접을 수행하는 용접헤드(153)로 이루어진다.
또한, 상기 센서모듈(120)은 상기 용접헤드(153)로 공급된 전류량을 측정하는 전류 센서부(111)와, 상기 용접헤드(153)로 공급된 전압 변화를 측정하는 전압 센서부(113)와, 상기 용접헤드(153)가 모재를 가압할 때 변위를 측정하는 변위 센서부(115)로 이루어진다.
한편, 상기 헤드 컨트롤러(107)는 저항 용접기(150)와 컨트롤러(101) 간의 이격된 거리에 따라 존속될 수 있으며, 통신수단으로 RS232, RS485 통신이 사용되거나 블루투스, 지그비 등의 근거리 무선 통신이 적용될 수 있을 것이다.
또한, 상기 컨트롤러(101)는 신호 변환기(105)에서 검출되는 데이터를 모니터링 하기 위해 디스플레이부(117)와 접속되며, 상기 디스플레이부(117)는 변위 모니터링 계측 시에 활용된다. 또한, 상기 컨트롤러(101)는 상기 데이터에 대한 외부 전송을 수행하는 통신부(119)와 연동할 수 있을 것이다.
상기 엔벨로프 측정 알고리즘은 상기 용접헤드(153)가 모재를 설정된 압력으로 가압할 때, 용접과정에서 가변되는 두께의 변화 즉, 변위 상태를 측정하는 것으로, 상기 컨트롤러(101)에는 각 모재 별 엔벨로프 데이터를 저장하게 된다. 따라서, 상기 엔벨로프 측정 결과와 기 등록된 모재에 대한 엔벨로프를 상호 비교함으로써, 용접상태의 정상 여부를 판단하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도시된 바와 같이, S201 단계에서 상기 컨트롤러(101)는 저항 용접기(150)의 용접헤드(153)를 이용하여 모재의 두께를 측정토록 한다. 이때, 상기 컨트롤러(101)는 메모리(103)에 등록된 해당 모재에 대한 재질, 코팅두께, 모재 두께 등의 정보를 수신한다. 따라서, 상기 컨트롤러(101)는 저항 용접기(150)의 엑츄에이터(151)로 현재 모재의 두께를 1차적으로 측정토록 한 후, 코팅의 두께를 산출하는 것이다.
즉, 상기 컨트롤러(101)는 통신부(107)를 통해 저항 용접기(150)의 엑츄에이터(151)로 제어명령을 전송함으로써, 상기 용접헤드(153)는 상기 모재에 대하여 기 설정된 압력으로 가압한다. 또한, 상기 변위 센서부(115)는 용접헤드(153)의 가압력에 의한 변위를 측정하고, 측정결과는 상기 신호 변환기(105)로 제공한다. 신호 변환기(105)는 변위 센서부(115)의 측정 결과를 디지털 신호로 변환하여 상기 컨트롤러(101)로 제공한다.
따라서, 상기 컨트롤러(101)는 내부 메모리에 등록된 모재의 두께 정보를 기반으로, 현재 모재의 표면으로 부착된 이물질의 존재 여부, 이물질의 두께 또는 코팅 두께 등을 산출한다. 이와 같이, 컨트롤러(101)는 S203 단계와 같이 모재의 초기 두께를 인지하게 된다.
여기서, 상기 컨트롤러(101)는 측정한 모재의 두께 즉, 변위량이 기 설정된 범위를 벗어남으로 인지할 경우에는 에러 처리를 수행하며, 소정의 경고음을 발생시킨다. 예컨대, 측정된 변위량이 기 설정된 치수보다 클 경우, 제품 안착에 이상이 발생한 것으로 인지하며, 측정된 변위량이 기 설정된 치수보다 작을 경우, 모재에 이상에 발생한 것으로 판단하는 것이다.
한편, 상기 컨트롤러(101)는 기 설정된 치수 범위 내에 변위량이 존재하는 것으로 인지할 경우, 다음 공정으로 진행하며 이는 모재의 표면에 흡착 또는 부착 또는 코팅된 이물질에 대한 두께가 정상 범위에 존재하는 것으로 판단한다.
상기 1차 압력측정 결과로서, 변위량이 정상범위에 존재할 경우, 상기 컨트롤러(101)는 모재의 표면에 흡착되거나 코팅된 이물질을 제거하기 위한 1차 용접을 수행한다. 이를 위해, 상기 컨트롤러(101)는 저항 용접기(150)의 용접헤드(153)로 상기 코팅 두께에 대응하는 전류량을 공급한다. 상기 컨트롤러(101)는 기 등록된 전류량 즉, 이물질의 두께에 대응하는 전류량 정보를 수신한 후, 상기 전력 변환기(109)를 통해 공급 전류량 정보를 제공한다.
상기 전력 변환기(109)는 컨트롤러(101)에서 지시한 전류량을 용접헤드(153)로 공급하며, 용접헤드(153)는 모재로 해당 전류량을 제공함으로써, 저항 용접을 수행한다. 이때, 상기 컨트롤러(101)는 설정된 공급 전류량 이외에 전류 공급시간 정보를 기 등록된 모재 정보에 따라, 상기 용접헤드(153)는 설정된 시간만큼의 전류량 공급이 이루어진다.
도 3은 본 발명에 따른 저항 용접 시의 공급전류량 및 변위량을 측정한 그래프이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에서는 2 스텝(STEP) 구조의 전류 공급이 이루어지며, 이에 대한 변위량을 실시간 측정토록 하고 있다. 상기 2 스텝은 전술된 바와 같이 1차 압력측정 결과로서 초기변위 측정에 대한 모재의 표면 이물질 제거를 위한 것으로, 상기 컨트롤러(101)는 1 스텝 과정을 통해 설정된 전류량을 모재로 공급한다.
도 3에서 도시하고 있는 구형파 신호는 전류량 측정 신호로서 2 스텝 구조를 가지며, 상기 전류량 공급에 대응하는 변위량 측정 신호가 제공되고 있다. 상기 1 스텝 과정에서 정격 전류가 공급되면, 상기 모재의 표면에 흡착, 부착 또는 코팅된 이물질이 제거되며 이로부터 변위량이 완만하게 증가함을 보이고 있다.
상기한 과정을 통해 모재 상의 이물질이 제거되면, 상기 컨트롤러(101)는 S207 단계를 통해 2차 압력측정을 수행한다. 이를 위해, 상기 컨트롤러(101)는 저항 용접기(150)로 압력측정을 위한 제어정보를 제공하며, 저항 용접기(150)의 엑츄에이터(151)는 모재를 설정된 압력으로 가압한다.
모재로 가압되는 압력은 모재의 종류, 두께에 따라 상이하며, 상기 컨트롤러(101)에 등록된 모재정보에 기반하여 수행한다. 즉, 상기 컨트롤러(101)는 모재정보에 대응하는 가압력을 발생시키도록 저항 용접기(150)를 제어한다. 그리고, 상기 변위 센서부(115)는 용접헤드(153)의 동작에 따른 변위상태를 인지하며, 상기 신호 변환기(105)를 통해 컨트롤러(101)로 통지된다.
상기 컨트롤러(101)가 2차 압력측정을 통해 검출된 변위량이 정상범위에 존재하지 않음으로 인지할 경우, 컨트롤러(101)는 에러 메시지를 제공한다. 반면, 현재 검출된 변위량이 기 등록된 모재정보에 기반하여 정상범위에 존재함으로 인지할 경우, S209 단계로 진입하여 2차 저항용접을 수행한다.
상기 2차 저항용접은 실질적으로 모재를 용접하기 위한 절차로서, 현재 검출된 모재의 두께 즉, 변위량에 대응하는 기설정된 정보를 기반으로 한다. 여기서, 2차 저항용접은 실질적으로 모재를 용접하는 것으로, 상기 용접헤드(153)가 직접적으로 모재를 가압한 후 설정된 전류가 공급된다. 이는 도 4에서 인지되는 바와 같이, 일정량의 전류가 공급되어 모재의 발열과 용해로 인해 두께가 감소하게 된다.
여기서 두께 감소로 인한 변위는 모재의 종류, 공급전류량, 발열량 등에 의해 차이가 발생하며, 설정된 공급 전류량에 의한 정상적인 용접이 이루어질 경우에는 상기 변위량의 진폭이 일정하게 유지된다.
따라서, 상기 컨트롤러(101)는 공급 전류량이 설정치를 유지함을 전제로 모재의 두께 변위에 대한 측정결과를 토대로 용접이 정상적으로 이루어지는 지를 판단하게 된다. 이러한 변위 측정은 도 5에서 도시한 바와 같이, 2차 저항용접 개시와 더불어 변위량이 크게 발생한다. 이러한 변위량은 본 발명에서 엔벨로프(Envelope)로 지칭하며, 상기 엔벨로프의 변위 곡선을 기반으로 용접상태를 인지하게 된다. 도 4에서는 물리적 변화량을 도시하고 있으며, 전류 공급과 더불어 두께가 감소함을 도시하고 있다.
한편, 상기 컨트롤러(101)는 S211 단계와 같이 엔벨로프 곡선을 실시간으로 감시하며, 더불어 전류공급량을 제어한다. 상기 전류공급량 제어는 모재의 두께가 설정치에 도달할 경우 전류 공급을 차단하는 것으로, 이는 모재의 종류에 따라 상이할 수 있으나, 본 발명에서는 모재의 두께가 일정 SPEC 변위만큼 감소하는 시점에서 전류 공급을 차단한다.
전술한 바와 같이 전류공급 차단 시점은 모재에 따라 상이하지만, 실험적 경험에 의해 비철 금속인 경우 30% 이내가 적절하며, 철인 경우에는 20% 이상이 바람직하다. 따라서, 전류공급 차단 시점은 모재의 두께에 따라 설정함이 바람직하며, 대략 모재의 두께 대비 20% 내지 30%가 적절할 것이다. 실질적으로, 도 4에서 인지되는 바와 같이, 적정 시점에서 전류공급을 차단하더라도, 모재의 발열로 인한 두께 감소는 지속적으로 이루지며, 최적의 용접상태를 달성하게 된다.
상기 엔벨로프 그래프는 전류공급 차단이 이루어진 후, 모재의 변위를 지속적으로 측정하며, 설정된 변위 내로 용접이 이루어졌는지를 판단한다. 즉, S213 단계와 같이 상기 컨트롤러(101)는 저항용접과 동시에 엔벨로프 그래프의 기울기로서 변위량이 설정된 범위에 안착 되었는지를 판단하고, 정상범위를 벗어날 경우 소정의 경고 메시지를 출력한다. 그러나, 상기 엔벨로프 그래프가 정상범위에 존재하는 것으로 인지될 경우 S211 단계로 피드백하여 지속적인 엔벨로프를 측정한다. 그리고, 상기 컨트롤러(101)는 엔벨로프를 측정한 결과 정상적인 용접에 의해 모재의 두께가 설정치 범위에 도달한 경우 S215 단계에서 저항용접 프로그램을 종료한다.
또한, 상기 컨트롤러(101)는 S215 단계에서 현재까지 진행된 데이터 예컨대, 모재정보, 공급전류량, 전압, 통전시간, 엔벨로프 데이터 등을 취합하여 데이터베이스화한다. 그리고, S217 단계와 같이 상기 컨트롤러(101)는 엔벨로프 데이터를 기반으로 저항용접 상태를 최종 확인할 수 있도록 상기 디스플레이부로 그래프화된 정보로 제공한다. 또한, 상기 데이터베이스로 등록되는 정보는 추후 저항용접의 문제점 발생 시 검토 기준으로 활용하게 된다.
101 : 컨트롤러 103 : 연산기
105 : 신호 변환기 107 : 헤드 컨트롤러
109 : 전력 변환기 111 : 전류 센서부
113 : 전압 센서부 115 : 변위 센서부
117 : 디스플레이부 119 : 통신부
150 : 저항 용접기 151 : 엑츄에이터
153 : 용접헤드

Claims (7)

  1. 저항용접을 수행하기 위한 제어장치에 있어서,
    모재의 코팅두께, 재질을 기반으로 저항용접을 위한 공급전류, 전압 및 시간 정보를 포함하는 모재정보와, 저항용접 과정에서 모재의 두께 변화에 따른 변위 상태를 측정하는 엔벨로프(Enveolope) 측정 알고리즘이 탑재되는 컨트롤러;
    모재 용접을 위한 저항 용접기(158)의 운용과 더불어, 상기 컨트롤러에 탑재된 엔벨로프 측정 알고리즘에 따라 모재의 변위 측정 및 압력 측정을 포함하여 공급 전류, 전압 및 시간을 측정한 후, 해당 모재에 대한 엔벨로프가 정상범위에 존재하는지를 판단하는 연산부;
    상기 컨트롤러의 제어 명령에 따라 상기 저항 용접기의 동작을 제어하고 제어상태를 수신하기 위한 헤드 컨트롤러;
    상기 컨트롤러로부터 스위칭 신호를 인가받아 상기 저항 용접기로 정격 전류, 전압을 공급하는 전력 변환기;
    상기 저항 용접기의 전류, 전압 및 변위 상태를 인지하기 위한 센서모듈; 및
    상기 센서모듈에서 측정된 정보를 디지털 신호로 변환하여 상기 컨트롤러로 공급하기 위한 신호 변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항용접 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 용접기는 상기 컨트롤러의 지시에 따라 모션 동작을 수행하는 엑츄에이터와, 상기 모재를 가압한 후 저항용접을 수행하는 용접헤드로 이루어지고;
    상기 센서모듈은 상기 용접헤드로 공급된 전류량을 측정하는 전류 센서부와, 상기 용접헤드로 공급된 전압 변화를 측정하는 전압 센서부와, 상기 용접헤드가 모재를 가압할 때 변위를 측정하는 변위 센서부로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항용접 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 컨트롤러는 RS232, RS485, 블루투스, 지그비 중 어느 하나의 통신수단이 사용되는 것을 특징으로 하는 저항용접 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 모재에 대한 용접 변위를 모니터링하기 위해, 상기 신호 변환기에서 검출되는 데이터를 모니터로 출력하기 위한 디스플레이부와 접속되는 것을 특징으로 하는 저항용접 제어장치.
  5. 제 1 항에 따른 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법에 있어서,
    a) 기 등록된 모재 정보에 기초하여 초기 변위 측정으로부터 모재 표면의 이물질 부착 여부를 판단한 후, 설정된 전류량을 공급하는 단계;
    b) 상기 모재 정보로부터 현재 측정되는 모재의 두께가 정상인지를 판단한 후, 저항용접을 수행하되 모재의 두께가 정상범위를 벗어나는 경우 오류 메시지를 출력하는 단계;
    c) 상기 모재 정보에 대응하는 공급 전류량으로 저항용접을 수행하고, 엔벨로프 그래프를 검출하는 단계; 및
    d) 상기 엔벨로프 그래프에 기초하여 용접의 정상상태를 판단하되, 정상범위를 벗어나는 경우 오류 메시지를 출력하고, 정상범위일 경우에는 상기 전류량 공급을 차단하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 상기 모재의 두께 범위는 상기 모재의 두께 대비 70% 내지 80%인 것을 특징으로 하는 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    e) 상기 모재에 대한 두께를 지속적으로 검출하고, 상기 모재정보에 기초하여 현재 검출되는 모재의 두께가 정상범위인지를 판단하며, 정상범위를 벗어날 경우 오류 메시지를 출력하고, 정상범위에 포함될 경우 저항용접을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접 제어장치를 이용한 저항용접 방법.


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