KR102442940B1 - 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법 - Google Patents

공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102442940B1
KR102442940B1 KR1020210181371A KR20210181371A KR102442940B1 KR 102442940 B1 KR102442940 B1 KR 102442940B1 KR 1020210181371 A KR1020210181371 A KR 1020210181371A KR 20210181371 A KR20210181371 A KR 20210181371A KR 102442940 B1 KR102442940 B1 KR 102442940B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
base material
robot
line
guide
Prior art date
Application number
KR1020210181371A
Other languages
English (en)
Inventor
김정현
김애희
박성필
Original Assignee
주식회사 지아이피앤이
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 주식회사 지아이피앤이 filed Critical 주식회사 지아이피앤이
Priority to KR1020210181371A priority Critical patent/KR102442940B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102442940B1 publication Critical patent/KR102442940B1/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
    • 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
    • B23K37/0211—Carriages for supporting the welding or cutting element travelling on a guide member, e.g. rail, track
    • 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
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0426—Fixtures for other work
    • B23K37/0435—Clamps
    • B23K37/0443—Jigs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • 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
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1684—Tracking a line or surface by means of sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법을 제공한다.
상기 용접방법은 공급 컨베이어와 투입 컨베이어가 모재를 용접지그에 투입하는 투입 단계; 상기 용접지그가 모재를 모재의 축 방향으로 이동시키며 용접 로봇의 마킹 센서가 모재의 용접선을 센싱하는 용접선 센싱 단계; 상기 용접 로봇의 로봇암이 모재의 용접선을 기준으로 이동하고 상기 용접 로봇의 용접팁을 구동시켜, 상기 용접 로봇의 용접팁이 모재의 용접선과 정렬되는 정렬 단계; 상기 용접지그가 모재를 회전시키며 상기 용접 로봇이 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법{WELDING METHOD IN WHICH WELDING ROBOT SENSES AND ALIGNS WELDING LINE OF BASE MATERIAL AND BASE MATERIAL ROTATES TO PERFORM PRECISE WELDING TO REALIZE SMART FACTORY IN WHICH ENTIRE PROCESS IS AUTOMATED}
본 발명은 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법에 관한 것이다.
용접은 금속의 야금적 접합법을 총칭하는 용어로서, 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 방법을 의미한다.
스마트팩토리는 제품을 제작과 포장하고 기계를 점검하는 전 과정이 자동으로 이뤄지는 공장으로서, 전통적인 인적리소스 기반으로 공정이 진행되는 공장에 로봇기술과 정보통신기술(ICT)을 융합하여 이뤄지는 차세대 4차산업혁명의 핵심으로 꼽힌다.
그러나 용접분야에서 스마트팩토리의 구현을 위해서는 용접 로봇의 암이 숙련된 용접공의 손동작을 정확하게 묘사해야 가능하기 때문에, 이를 위해 많은 연구개발이 이뤄지고 있는 실정이다. 즉, 용접분야에서 스마트팩토리가 구현되기 위해서는 공정의 전과정이 자동화되는 동시에 실제 숙련된 용접공이 용접한 것과 같은 용접품질을 달성해야 할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 용접방법은 공급 컨베이어와 투입 컨베이어가 모재를 용접지그에 투입하는 투입 단계; 상기 용접지그가 모재를 모재의 축 방향으로 이동시키며 용접 로봇의 마킹 센서가 모재의 용접선을 센싱하는 용접선 센싱 단계; 상기 용접 로봇의 로봇암이 모재의 용접선을 기준으로 이동하고 상기 용접 로봇의 용접팁을 구동시켜, 상기 용접 로봇의 용접팁이 모재의 용접선과 정렬되는 정렬 단계; 상기 용접지그가 모재를 회전시키며 상기 용접 로봇이 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 용접선 센싱 단계에서 상기 용접지그의 모재 드라이빙 유닛은 모재가 모재의 축 방향으로 이동하도록 구동력을 제공하고, 상기 용접지그의 복수의 가이드 유닛의 회전축은 모재의 축과 수직하게 배열되고, 상기 용접 단계에서 상기 용접지그의 모재 드라이빙 유닛은 모재가 모재의 축을 기준으로 회전하도록 구동력을 제공하고, 상기 용접지그의 복수의 가이드 유닛의 회전축은 모재의 축과 나란하게 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 용접선 센싱 단계에서 상기 용접지그의 상기 복수의 가이드 유닛은 상기 용접지그의 가이드 드라이빙 유닛에 의해 일부는 모재와 접촉하고 나머지는 모재와 접촉 해제되며, 상기 정렬 단계 또는 상기 용접 단계에서 상기 용접지그의 상기 복수의 가이드 유닛은 상기 용접지그의 가이드 드라이빙 유닛에 의해 전부 모재와 접촉하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 정렬 단계에서 상기 용접 로봇의 로봇암은 상기 용접 로봇의 레일을 따라 모재의 축 방향과 나란한 방향으로 이동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬되고, 상기 용접 로봇의 용접팁은 상기 용접 로봇의 로봇암에 의해 구동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬되며, 상기 용접 단계에서 상기 용접 로봇의 용접 센서가 모재의 용접부가 모재의 용접선을 따라 형성되는지 검사하고, 모재의 용접부가 모재의 용접선과 정렬되지 않는 경우 상기 정렬 단계로 돌아가는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 투입 단계 전, 가스 센서에서 모재의 퍼지가스의 양을 측정하여 기준 범위 이내인지 확인하는 퍼지가스 센싱 단계와, 상기 용접 단계 후, 배출 컨베이어와 이송 컨베이어가 용접이 완료된 모재를 창고로 이송시키는 배출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 용접방법에서는 공급 컨베이어와 투입 컨베이어와 용접지그와 용접 로봇과 배출 컨베이어와 이송 컨베이어에 의해 공정의 전과정이 자동화되어 용접분야에서 스마트팩토리 구현이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 용접방법에서는 용접지그에서 모재가 축 방향으로 이동하며 모재의 마킹선이 용접 로봇에 의해 센싱된 다음, 모재의 마킹선을 기준으로 용접 로봇이 정렬되고, 그 다음, 모재가 축을 기준으로 회전하며 용접이 진행되므로, 마치 숙련된 용접공이 용접을 수행한 것과 같은 용접품질을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 용접방법에서는 모재의 축 방향 이동과 회전 시, 가이드부의 회전축의 자세가 변경되어 모재의 이동과 회전을 정밀하게 가이드할 수 있는 장점이 있다(이에 따라, 공정의 불량률 감소).
또한, 본 발명의 용접방법에서는 모재에 복수의 용접선이 있는 경우 용접 로봇이 처음 용접선을 센싱하여 용접을 수행한 후에 기설정된 프로그램에 따라 다음 용접선으로 이동하여 용접을 수행하므로, 복수의 용접선을 자동화 공정으로 용접할 수 있는 장점이 있다.
나아가 본 발명의 용접방법에서는 가스 용접의 경우, 가스 센서에 의해 모재의 내부에 충진된 용접가스의 양을 측정하여 공정을 진행하므로 용접가스의 부족 등에 의해 용접 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 용접시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 용접시스템에서 모재가 모재의 축을 기준으로 이동하며 용접 로봇이 용접선을 센싱하는 것을 나타낸 개념도이다(센싱 단계).
도 3은 본 발명의 용접시스템에서 모재가 모재의 축을 기준으로 회전하며 용접 로봇이 용접을 수행하는 것을 나타낸 개념도이다(용접 단계).
도 4는 본 발명의 용접시스템에서 용접 로봇이 기설정된 프로그래밍에 따라 복수의 용접선을 따라 이동하며 순차적으로 용접을 수행하는 것을 나타낸 개념도이다(용접 단계).
도 5와 도 6은 본 발명의 용접시스템에서 용접이 완료된 모재가 모재의 축을 기준으로 이동하며 초기 위치로 복귀하여 배출되는 것을 나타낸 개념도이다(배출 단계).
도 7은 본 발명의 용접방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법에서 모재가 정회전과 역회전하며 용접이 수행되는 것을 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법에서 용접 로봇의 용접팁이 모재의 용접선과 적정 거리와 각도로 정렬되어 용접이 수행되는 것을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하며, 본 발명의 용접시스템(100), 용접방법(200) 및 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 용접시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 용접시스템에서 모재가 모재의 축을 기준으로 이동하며 용접 로봇이 용접선을 센싱하는 것을 나타낸 개념도이고(센싱 단계), 도 3은 본 발명의 용접시스템에서 모재가 모재의 축을 기준으로 회전하며 용접 로봇이 용접을 수행하는 것을 나타낸 개념도이고(용접 단계), 도 4는 본 발명의 용접시스템에서 용접 로봇이 기설정된 프로그래밍에 따라 복수의 용접선을 따라 이동하며 순차적으로 용접을 수행하는 것을 나타낸 개념도이고(용접 단계), 도 5와 도 6은 본 발명의 용접시스템에서 용접이 완료된 모재가 모재의 축을 기준으로 이동하며 초기 위치로 복귀하여 배출되는 것을 나타낸 개념도이고(배출 단계), 도 7은 본 발명의 용접방법을 나타낸 순서도이고, 도 8은 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법을 나타낸 순서도이고, 도 9는 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법에서 모재가 정회전과 역회전하며 용접이 수행되는 것을 나타낸 개념도이고, 도 10은 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법에서 용접 로봇의 용접팁이 모재의 용접선과 적정 거리와 각도로 정렬되어 용접이 수행되는 것을 나타낸 개념도이다.
먼저, 본 발명의 용접시스템(100)을 설명한다. 본 발명의 용접시스템(100)은 공급 컨베이어(10), 투입 컨베이어(20), 용접지그(30), 용접 로봇(40), 배출 컨베이어(50), 이송 컨베이어(60), 가스 센서(70) 및 전자 제어 유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
공급 컨베이어(10)는 모재가 이동하는 컨베이어로서 야적장의 모재는 공급 컨베이어(10)를 따라 이동하여 투입 컨베이어(20)로 공급될 수 있다. 투입 컨베이어(20)는 공급 컨베이어(10)로부터 모재를 공급받아 용접지그(30)로 모재를 투입하는 컨베이어일 수 있다. 이 경우, 공급 컨베이어(10)와 투입 컨베이어(20)에서 모재의 이동 방향은 동일할 수 있으며, 공급 컨베이어(10)에는 복수의 모재가 배열되어 투입 컨베이어(20)를 향해 이동할 수 있으며, 투입 컨베이어(20)에는 하나의 모재만이 대기하고 있다가 용접지그(30)에서 용접공정이 마무리되면 용접지그(30)에 새로운 모재를 투입할 수 있다.
한편, 전자 제어 유닛은 용접지그(30) 또는 용접 로봇(40) 또는 배출 컨베이어(50)에 별도로 마련된 센서로부터 용접이 완료되었다는 신호를 수신하면, 투입 컨베이어(20)를 작동시켜 새로운 모재가 용접지그(30)에 투입되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 투입 컨베이어(20)는 모재를 일방향으로 이동시키는 동시에 모재를 리프팅하여 용접지그(30)에 안정적으로 안착시킬 수 있다.
용접지그(30)에서는 투입 컨베이어(20)로부터 모재가 하나씩 투입되며, 용접 로봇(40)에 의해 용접이 수행될 수 있다. 상세하게, 용접지그(30)에서 모재는 모재의 축 방향으로 이동하여 용접 로봇(40)에 의해 용접선이 센싱되며, 용접 로봇(40)이 모재의 용접선을 기준으로 정렬된 다음, 모재는 모재의 축을 기준으로 회전하며 용접 로봇(40)에 의해 용접될 수 있다. 즉, 모재는 모재의 축 방향으로 이동하며 용접선이 용접 로봇(40)의 센싱 범위(스캐닝 범위) 내에 들어오도록 한 다음, 용접 로봇(40)이 용접선을 감지하여 정렬되면 회전하여 용접 로봇(40)에 의해 용접될 수 있다.
이를 위해, 용접지그(30)는 모재를 이동 및 회전시키는 구동력을 제공하는 모재 드라이빙 유닛(31), 모재를 지지하며 이동과 회전을 가이드하는 복수의 가이드 유닛(32), 복수의 가이드 유닛(32)이 모재와 접촉하거나 접촉 해제되도록 이동시키는 구동력을 제공하는 가이드 드라이빙 유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
즉, 용접지그(30)에서 모재는 복수의 가이드 유닛(32)에 의해 지지 및 가이드된 상태에서 이동과 회전을 할 수 있으며, 이동과 회전에 필요한 구동력은 모재 드라이빙 유닛(31)에 의해 제공받을 수 있다. 또한, 필요한 경우에 따라, 복수의 가이드 유닛(32)은 독립적으로 가이드 드라이빙 유닛에 의해 제어되어 모재와 접촉하거나 접촉 해제될 수 있다. 이 경우, 모재 드라이빙 유닛(31)에는 모터, 유/공압 실린더 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 가이드 유닛(32)은 모재의 폭 방향과 축 방향으로 이격되어 배열될 수 있다. 복수의 가이드 유닛(32) 각각은 회전축을 기준으로 회전하여 모재의 이동을 가이드하는 가이드부(32-1)와, 가이드부(32-1)의 회전축의 자세가 변경되도록 가이드부(32-1)를 제어하는 자세제어부(32-2)를 포함할 수 있다.
즉, 자세제어부(32-2)는 용접지그(30)에서 모재가 모재의 축 방향으로 이동할 때 가이드부(32-1)의 회전축이 모재의 축과 수직하도록 가이드부(32-1)를 제어할 수 있고, 용접지그(30)에서 모재가 모재의 축을 기준으로 회전할 때 가이드부(32-1)의 회전축이 모재의 축과 나란하도록 가이드부(32-1)를 제어할 수 있다.
본 발명의 용접시스템(100)에서 가이드부(32-1)에는 다양한 부품이 이용될 수 있으며, 일 예로, 하나의 회전축을 기준으로 회전자유도를 가지는 볼베어링이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 용접시스템(100)에서 자세제어부(32-2)에는 다양한 부품이 이용될 수 있으며, 일 예로, 턴테이블이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라, 본 발명의 용접시스템(100)에서는 모재가 모재의 축 방향으로 이동할 때, 가이드부(32-1)가 가이드부(32-1)의 회전축이 모재의 축과 수직하도록 자세제어부(32-2)에 의해 가이드부(32-1)의 자세가 세팅되어 모재가 축 방향으로 이동 시 가이드부(32-1)의 회전에 의해 안정적인 동시에 저항을 최소화하며 이동할 수 있다.
또한, 본 발명의 용접시스템(100)에서는 모재가 모재의 축을 기준으로 회전할 때, 가이드부(32-1)가 가이드부(32-1)의 회전축이 모재의 축과 나란하도록 자세제어부(32-2)에 의해 가이드부(32-1)의 자세가 세팅되어 모재가 회전 시 가이드부(32-1)의 회전에 의해 안정적인 동시에 저항을 최소화하며 회전할 수 있다.
한편, 모재가 복수의 가이드 유닛(32)에 의해 지지되는 상태에서 모재의 축 방향으로 이동 시, 모재가 T형관(가지배관) 같이 외주면에 분기된 배관이나 소켓 등과 같이 돌출부가 존재하는 경우 돌출부가 복수의 가이드 유닛(32)에 걸려 이동이 제한될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 본 발명의 용접시스템(100)에서는 가이드 드라이빙 유닛(미도시)에 의해, 상황에 따라 복수의 가이드 유닛(32) 각각이 독립적으로 모재와 접촉하거나 접촉 해제(돌출부와 가이드 유닛이 이격되어 모재의 축 방향 이동이 가능)되도록 제어(모재와 가까워지거나 멀어지도록 슬라이딩 이동; 복수의 가이드 유닛에 의해 구동력을 제공)될 수 있다.
용접 로봇(40)은 용접지그(30)에 위치한 모재를 용접할 수 있다. 이를 위해, 용접 로봇(40)은 용접을 수행하는 용접팁(41)과, 용접팁(41)을 구동시키는 로봇암(42)과, 로봇암(42)을 이동시키는 레일(43)과, 모재의 용접선을 센싱하는 마킹 센서(44)와, 모재의 용접부를 센싱하는 용접 센서(45)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 용접 로봇(40)은 마킹 센서(44)에 의해 모재의 용접선을 센싱한 다음, 모재의 용접선과 로봇암(42)이 정렬되도록 레일(43)을 따라 로봇암(42)이 이동하고 모재의 용접선과 용접팁(41)이 정렬되도록 로봇암(42)에 의해 용접팁(41)이 구동한 다음, 모재의 용접선을 따라 용접을 수행할 수 있다.
자세하게, 용접 로봇(40)은 모재가 용접지그(30)에서 모재의 축 방향으로 이동하는 동안 마킹 센서(44)가 모재를 스캐닝하고, 마킹 센서(44)가 모재에 위치한 용접선을 센싱하는 경우 모재의 축 방향 이동이 정지될 수 있다. 그 다음, 용접 로봇(40)은 로봇암(42)이 레일(43)을 따라 모재의 축 방향과 나란한 방향으로 이동하여 모재의 용접선과 정렬될 수 있다. 그 다음, 용접 로봇(40)은 로봇암(42)을 작동하여 용접팁(41)이 모재의 용접선과 정렬되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 로봇암(42)은 다축 직선이동과 회동이 가능하며, 이에 따라, 용접팁(41)은 모재의 용접선에 적정 거리와 자세로 정렬될 수 있다. 마지막으로, 모재가 용접지그(30)에서 모재의 축을 기준으로 회전하면 용접 로봇(40)은 용접팁(41)이 모재의 용접선을 따라 용접을 수행하여 모재의 둘레를 따라 용접부가 형성될 수 있다. 이와 동시에, 용접 로봇(40)의 용접 센서(45)는 모재의 용접부를 센싱하여 이의 위치 좌표를 분석하고 용접선의 위치 좌표와 대비하여 용접이 기설정된 조건에 따라 정밀하게 수행되는지 판단할 수 있다.
배출 컨베이어(50)는 용접지그(30)에서 용접이 완료된 모재가 배출되어 이동하는 컨베이어일 수 있으며, 이송 컨베이어(60)는 배출 컨베이어(50)로부터 배출된 모재가 창고로 이송되는 컨베이어일 수 있다.
가스 센서(70)는 가스용접 시 공급 컨베이어(10) 또는 투입 컨베이어(20) 중 적어도 하나에 배치되어 내부에 퍼지가스가 충진되어 캡핑된 모재의 퍼지가스(일 예로, 질소 등)의 양을 측정할 수 있다. 가스 센서(70)는 센싱결과 모재의 내부에 충진된 퍼지가스의 양이 기설정된 범위에 속하지 않는 경우, 관리자 단말기로 경고 신호를 발생시키고 공급 컨베이어(10) 또는 투입 컨베이어(20)의 작동이 중단될 수 있다.
전자 제어 유닛(미도시)은 신호를 수신하고 이에 따라 본 발명의 용접시스템(100)의 다양한 구성 요소를 전자적으로 제어하는 유닛일 수 있으며, 상세한 설명은 후술하도록 한다.
이하, 본 발명의 용접방법(200)을 설명한다. 본 발명의 용접방법(200)은 관 형태의 모재(한 쌍의 관 형태의 모재의 연결부분 등)의 외주연을 따라 용접을 수행하는 것에 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 용접방법(200)은 가스 센서(70)에서 모재의 내부의 퍼지가스의 양을 측정하여 기준 범위 이내인지 확인하는 퍼지가스 센싱 단계(210); 공급 컨베이어(10)와 투입 컨베이어(20)가 모재를 용접지그(30)에 투입하는 투입 단계(220); 용접지그(30)가 모재를 모재의 축 방향으로 이동시키며 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)가 모재의 용접선을 센싱하는 용접선 센싱 단계(230); 용접 로봇(40)의 로봇암(42)이 모재의 용접선을 기준으로 이동하고 용접 로봇(40)의 용접팁(41)을 구동시켜, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)이 모재의 용접선과 정렬되는 정렬 단계(240); 용접지그(30)가 모재를 회전시키며 용접 로봇(40)이 용접을 수행하는 용접 단계(250); 배출 컨베이어(50)와 이송 컨베이어(60)가 용접이 완료된 모재를 창고로 이송시키는 배출 단계(260);를 포함할 수 있다.
가스 센서(70)에서 모재의 내부의 퍼지가스의 양을 측정하여 기준 범위 이내인지 확인하는 퍼지가스 센싱 단계(210) 는 가스용접의 경우 모재 내부의 퍼지가스의 양이 설계조건에 맞는지 판단하는 단계일 수 있다. 가스 센서(70)는 모재의 내부의 퍼지가스의 양이 기준 범위를 벗어나면 전자 제어 유닛(미도시)에 이상 신호를 송신할 수 있으며, 전자 제어 유닛은 이에 따라 공급 컨베이어(10)와 투입 컨베이어(20)가 중단되도록 제어할 수 있다.
공급 컨베이어(10)와 투입 컨베이어(20)가 모재를 용접지그(30)에 투입하는 투입 단계(220) 는 모재가 공급 컨베이어(10)와 투입 컨베이어(20)를 따라 이동하여 용접지그(30)에 투입되는 단계일 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 용접지그(30) 또는 용접 로봇(40) 중 적어도 하나로부터 용접 완료 신호를 수신하고 현재 용접지그(30)에 선행 모재가 없다는 것을 확인한 다음 공급 컨베이어(10)와 투입 컨베이어(20)를 작동시켜 비어있는 용접지그(30)에 새로운 모재를 투입할 수 있다. 이 경우, 투입 컨베이어(20)는 평상 시 하강 상태에 있다가 선행 모재의 용접이 완료되면 리프트된 다음 새로운 모재를 이동시켜 용접지그(30)로 투입할 수 있다.
용접지그(30)가 모재를 모재의 축 방향으로 이동시키며 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)가 모재의 용접선을 센싱하는 용접선 센싱 단계(230) 는 모재의 용접선이 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)의 센싱 범위 내에 위치하도록 용접지그(30)가 모재를 모재의 축 방향으로 이동시키는 단계일 수 있다.
용접선 센싱 단계(230)에서는 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)은 용접지그(30)의 가이드 드라이빙 유닛(미도시)에 의해 일부는 모재와 접촉하고 나머지는 모재와 접촉 해제될 수 있다. 이는 모재가 T형관과 같은 가지배관인 경우 분기관이나 소켓 등이 모재의 축 방향 이동 시 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)에 걸려 이동이 차단되는 것을 방지하기 위함이다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 기설정된 조건에 의해 가이드 드라이빙 유닛을 제어하여 복수의 가이드 유닛(32) 중 일부를 모재와 접촉 해제시킬 수도 있으며, 별도의 센서(분기관이나 소켓을 센싱)에 의해 센싱 정보를 수신하고 이를 처리하여 가이드 드라이빙 유닛을 제어함으로써 복수의 가이드 유닛(32) 중 모재의 이동 시 분기관이나 소켓이 걸릴 우려가 있는 일부를 모재와 접촉 해제시킬 수 있다. 이 경우, 모재는 복수의 가이드 유닛(32) 중 모재와 접촉하는 나머지에 의해 지지 및 가이드되어 이동할 수 있다.
또한, 용접선 센싱 단계(230)에서는 용접지그(30)의 모재 드라이빙 유닛(31)은 모재가 모재의 축 방향으로 이동하도록 구동력을 제공하고, 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축은 모재의 축과 수직하게 배열될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 먼저 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 자세제어부(32-2)에 제어신호를 송신하여 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축이 모재의 축과 수직하게 배열되도록 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 가이드부(32-1)의 자세를 제어할 수 있으며, 그 다음, 모재 드라이빙 유닛(31)에 제어신호를 송신하여 모재가 모재의 축 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 모재는 이동방향으로 회전하는 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)에 의해 안정적으로 지지되며 슬라이딩 이동할 수 있다.
한편, 용접 로봇(40)은 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)로 모재를 스캐닝할 수 있으며, 모재가 이동하다가 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)의 센싱 범위(스캐닝 범위)에 모재의 용접선이 감지되면 다음 단계인 정렬 단계(240)가 진행될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)의 모재의 용접선 감지 신호를 수신하고 이를 처리하여 용접지그(30)의 모재 드라이빙 유닛(31)의 작동을 중지시킬 수 있다.
용접 로봇(40)의 로봇암(42)이 모재의 용접선을 기준으로 이동하고 용접 로봇(40)의 용접팁(41)을 구동시켜, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)이 모재의 용접선과 정렬되는 정렬 단계(240) 는 용접개시 전 용접 로봇(40)이 모재의 용접선을 기준으로 정렬하는 단계일 수 있다.
정렬 단계(240)에서는 먼저, 용접 로봇(40)의 로봇암(42)은 용접 로봇(40)의 레일(43)을 따라 모재의 축 방향과 나란한 방향으로 이동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬될 수 있고, 그 다음, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)은 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 의해 구동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬될 수 있다. 즉, 용접 로봇(40)이 모재의 용접선을 센싱하면 거시적으로 용접 로봇(40)의 로봇암(42)이 모재의 용접선을 향하여 이동한 다음 미시적으로 용접 로봇(40)의 용접팁(31)의 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 의해 정밀하게 구동하여 용접이 개시되는 것을 준비할 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 모재의 용접선의 위치 좌표를 처리하여 용접 로봇(40)의 레일(43)에 제어신호를 송신함으로써, 용접 로봇(40)의 로봇암(42)이 용접 로봇(40)의 레일(43)을 따라 용접선과 근접한 위치로 이동하도록 제어할 수 있다. 그 다음, 전자 제어 유닛은 모재의 용접선의 위치 좌표를 기반으로 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 제어신호를 송신함으로써, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)의 자세와 모재와의 거리가 기설정된 자세와 거리를 가지도록 용접 로봇(40)의 용접팁(41)을 제어할 수 있다.
용접지그(30)가 모재를 회전시키며 용접 로봇(40)이 용접을 수행하는 용접 단계(250) 는 용접 로봇(40)의 용접팁(41)이 모재의 용접선에 정렬된 상태를 유지하며 모재가 회전하여 용접이 진행되는 단계일 수 있다.
용접 단계(250)에서는 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)은 용접지그(30)의 가이드 드라이빙 유닛(미도시)에 의해 전부 모재와 접촉할 수 있다. 즉, 모재의 축 방향 이동이 완료된 다음 모재를 안정적으로 회전시키기 위해 복수의 가이드 유닛(32)이 모두 모재와 접촉할 수 있다. 다만, 본 발명의 용접방법(200)이 이에 한정되는 것은 아니고 경우에 따라 모재의 분기관이나 소켓이 회전 시 복수의 가이드 유닛(32) 중 일부에 걸리는 경우 이를 제외한 나머지만 모재와 접촉할 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 기설정된 조건에 의해 가이드 드라이빙 유닛을 제어하여 복수의 가이드 유닛(32) 전부를 모재와 접촉시키거나 복수의 가이드 유닛(32) 중 일부를 모재와 접촉시킬 수 있으며, 별도의 센서(분기관이나 소켓을 센싱)에 의해 센싱 정보를 수신하고 이를 처리하여 가이드 드라이빙 유닛을 제어함으로써 복수의 가이드 유닛(32) 중 모재의 회전 시 분기관이나 소켓이 걸릴 우려가 있는 일부를 제외하고 나머지를 모재와 접촉시킬 수 있다. 이 경우, 모재는 복수의 가이드 유닛(32) 전부 또는 일부에 의해 지지 및 가이드되어 회전할 수 있다. 한편, 상술한 과정은 정렬 단계(240)에서 수행될 수도 있다.
또한, 용접 단계(250)에서는 용접지그(30)의 모재 드라이빙 유닛(31)은 모재가 모재의 축을 기준으로 회전하도록 구동력을 제공하고, 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축은 모재의 축과 나란하게 배열될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 먼저 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 자세제어부(32-2)에 제어신호를 송신하여 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축이 모재의 축과 나란하게 배열되도록 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 가이드부(32-1)의 자세를 제어할 수 있으며, 그 다음, 모재 드라이빙 유닛(31)에 제어신호를 송신하여 모재가 모재의 축을 기준으로 회전하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 모재는 회전 방향으로 회전하는 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)에 의해 안정적으로 지지되며 회전할 수 있다.
또한, 용접 단계(250)에서는 용접 로봇(40)의 용접팁(41)은 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 의해 구동하여 모재가 회전하는 동안 모재의 용접선과 일정 각도와 일정 거리로 유지될 수 있도록 자세와 위치가 제어될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 모재의 용접선의 위치 좌표를 처리하여 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 제어신호를 송신함으로써, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)의 위치와 자세가 모재의 용접선에 대해서 적정 각도와 적정 거리가 되도록 제어할 수 있다(용접 품질 향상).
또한, 용접 단계(250)에서는 용접 로봇(40)의 용접 센서(45)가 모재의 용접부(실제 용접이 수행된 부분)이 모재의 용접선을 따라 형성되는지 검사하고, 모재의 용접부가 모재의 용접선과 정렬되지 않는 경우 정렬 단계(240)로 돌아가 다시 정렬이 수행될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)와 용접 센서(45)로부터 모재의 용접선의 위치 좌표와 모재의 용접부의 위치 좌표에 대한 신호를 수신하여 일치되지 않는 경우, 용접지그(30)의 모재 드라이빙 유닛(31)에 제어신호를 송신하여 정지시키고 다시 용접 로봇(40)과 모재의 용접선을 정렬시킬 수 있다.
나아가 모재의 용접선이 복수 개의 경우 용접 로봇(40)은 전자 제어 유닛(미도시)에 기설정된 프로그램에 따라 하나의 모재의 용접선에 대한 용접이 끝난 후 다음 용접선으로 용접 로봇(40)의 레일(43)을 따라 모재의 축 방향과 나란한 방향으로 이동하여 다시 모재의 다음 용접선을 기준으로 정렬될 수 있고 상술한 과정을 반복하며 용접을 수행한 다음 그 다음 용접선으로 이동하여 계속적으로 용접을 수행할 수 있다.
배출 컨베이어(50)와 이송 컨베이어(60)가 용접이 완료된 모재를 창고로 이송시키는 배출 단계(260) 는 용접이 완료된 모재가 배출 컨베이어(50)와 이송 컨베이어(60)를 따라 이동하여 창고로 이송되는 단계일 수 있다.
이를 위해, 용접이 완료된 모재가 배출 컨베이어(50)로 배출되기 위해서는 선행적으로 모재가 다시 초기 위치로 복귀해야 하는데, 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)은 용접지그(30)의 가이드 드라이빙 유닛(미도시)에 의해 일부는 모재와 접촉하고 나머지는 모재와 접촉 해제될 수 있다. 이는 모재가 T형관과 같은 가지배관인 경우 분기관이나 소켓 등이 모재의 축 방향 이동 시 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)에 걸려 이동이 차단되는 것을 방지하기 위함이다. 이 경우, 전자 제어 유닛은 기설정된 조건에 의해 가이드 드라이빙 유닛을 제어하여 복수의 가이드 유닛(32) 중 일부를 모재와 접촉 해제시킬 수도 있으며, 별도의 센서(분기관이나 소켓을 센싱)에 의해 센싱 정보를 수신하고 이를 처리하여 가이드 드라이빙 유닛을 제어함으로써 복수의 가이드 유닛(32) 중 모재의 이동 시 분기관이나 소켓이 걸릴 우려가 있는 일부를 모재와 접촉 해제시킬 수 있다. 한편, 모재는 복수의 가이드 유닛(32) 중 모재와 접촉하는 나머지에 의해 지지 및 가이드되어 이동할 수 있다.
또한, 용접지그(30)의 모재 드라이빙 유닛(31)은 모재가 모재의 축 방향으로 이동하도록 구동력을 제공하고, 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축은 모재의 축과 수직하게 배열될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 먼저 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 자세제어부(32-2)에 제어신호를 송신하여 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축이 모재의 축과 수직하게 배열되도록 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 가이드부(32-1)의 자세를 제어할 수 있으며, 그 다음, 모재 드라이빙 유닛(31)에 제어신호를 송신하여 모재가 모재의 축 방향으로 이동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 모재는 이동방향으로 회전하는 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)에 의해 안정적으로 지지되며 슬라이딩 이동하여 초기 위치로 복귀할 수 있다.
그 다음, 전자 제어 유닛은 용접지그(30) 또는 용접 로봇(40) 중 적어도 하나로부터 용접 완료 신호를 수신하고 배출 컨베이어(50)와 이송 컨베이어(60)를 작동시켜 용접이 완료된 모재를 이송시킬 수 있다. 이 경우, 배출 컨베이어(50)는 평상 시 하강 상태에 있다가 모재의 용접이 완료되면 리프트된 다음 용접이 완료된 모재를 이동시켜 창고로 이송시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)을 설명한다. 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)은 메인관과 수직하게 분기관이 형성되어 있는 T형관 형태의 모재에서 메인관과 분기관의 연결부분의 자동화 용접방법에 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)은 용접 로봇(40)의 용접팁(41)이 모재와 정렬되는 정렬 단계(310); 용접지그(30)가 모재를 정회전시키고 역회전시키며 용접 로봇(40)이 용접을 수행하는 용접 단계(320);를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)에서는 정렬 단계(310)와 용접 단계(320)를 제외하고 전술한 본 발명의 용접시스템(100)과 본 발명의 용접방법(200)의 기술적 특징이 준용될 수 있다.
용접 로봇(40)의 용접팁(41)이 모재와 정렬되는 정렬 단계(310) 는 용접개시 전 용접 로봇(40)이 모재의 용접선을 기준으로 정렬하는 단계일 수 있다. 이 경우, 모재의 용접선은 메인관과 분기관의 연결부분에 형성될 수 있다.
정렬 단계(310)에서는 먼저, 용접 로봇(40)의 로봇암(42)은 용접 로봇(40)의 레일(43)을 따라 모재의 축 방향과 나란한 방향으로 이동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬될 수 있고, 그 다음, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)은 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 의해 구동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬될 수 있다. 즉, 용접 로봇(40)이 모재의 용접선을 센싱하면 거시적으로 용접 로봇(40)의 로봇암(42)이 모재의 용접선을 향하여 이동한 다음 미시적으로 용접 로봇(40)의 용접팁(31)의 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 의해 정밀하게 구동하여 용접이 개시되는 것을 준비할 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 모재의 용접선의 위치 좌표를 처리하여 용접 로봇(40)의 레일(43)에 제어신호를 송신함으로써, 용접 로봇(40)의 로봇암(42)이 용접 로봇(40)의 레일(43)을 따라 용접선과 근접한 위치로 이동하도록 제어할 수 있다. 그 다음, 전자 제어 유닛은 모재의 용접선의 위치 좌표를 기반으로 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 제어신호를 송신함으로써, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)의 자세와 모재와의 거리가 기설정된 자세와 거리를 가지도록 용접 로봇(40)의 용접팁(41)을 제어할 수 있다.
용접지그(30)가 모재를 정회전시키고 역회전시키며 용접 로봇(40)이 용접을 수행하는 용접 단계(320) 는 용접 로봇(40)의 용접팁(41)이 모재의 용접선에 정렬된 상태를 유지하며 모재가 회전하여 용접이 진행되는 단계일 수 있다.
용접 단계(320)에서는 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)은 용접지그(30)의 가이드 드라이빙 유닛에 의해 전부 모재와 접촉할 수 있다. 즉, 모재의 축 방향 이동이 완료된 다음 모재를 안정적으로 회전시키기 위해 복수의 가이드 유닛(32)이 모두 모재와 접촉할 수 있다. 다만, 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)이 이에 한정되는 것은 아니고 모재의 분기관이나 소켓이 회전 시 복수의 가이드 유닛(32) 중 일부에 걸리는 경우 이를 제외한 나머지만 모재와 접촉할 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 기설정된 조건에 의해 가이드 드라이빙 유닛을 제어하여 복수의 가이드 유닛(32) 전부를 모재와 접촉시키거나 복수의 가이드 유닛(32) 중 일부를 모재와 접촉시킬 수 있으며, 별도의 센서(분기관이나 소켓을 센싱)에 의해 센싱 정보를 수신하고 이를 처리하여 가이드 드라이빙 유닛을 제어함으로써 복수의 가이드 유닛(32) 중 모재의 회전 시 분기관이나 소켓이 걸릴 우려가 있는 일부를 제외하고 나머지를 모재와 접촉시킬 수 있다. 이 경우, 모재는 복수의 가이드 유닛(32) 전부 또는 일부에 의해 지지 및 가이드되어 회전할 수 있다. 한편, 상술한 과정은 정렬 단계(310)에서 수행될 수도 있다.
또한, 용접 단계(320)에서는 용접지그(30)의 모재 드라이빙 유닛(31)은 모재가 모재의 축을 기준으로 회전하도록 구동력을 제공하고, 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축은 모재의 축과 나란하게 배열될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 먼저 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 자세제어부(32-2)에 제어신호를 송신하여 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 회전축이 모재의 축과 나란하게 배열되도록 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)의 가이드부(32-1)의 자세를 제어할 수 있으며, 그 다음, 모재 드라이빙 유닛(31)에 제어신호를 송신하여 모재가 모재의 축을 기준으로 회전하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 모재는 회전 방향으로 회전하는 용접지그(30)의 복수의 가이드 유닛(32)에 의해 안정적으로 지지되며 회전할 수 있다.
또한, 용접 단계(320)에서는 용접 로봇(40)의 용접팁(41)은 모재가 180도의 회전각으로 정회전하는 동안 모재의 메인관과 분기관의 연결 부분의 반을 용접하고 모재가 180도의 회전각으로 역회전하는 동안 모재의 메인관과 분기관의 연결 부분의 나머지 반을 용접할 수 있다. 즉, 본 발명의 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)에서는 본 발명의 용접방법(200)과 달리 모재가 일방향으로 360도 완전 회전하여 용접이 수행되는 것이 아니라, 180도의 회전각으로 정회전하는 동안 모재의 메인관과 분기관의 연결 부분의 반(대략적으로 중심각이 180도인 호의 형태)을 용접한 다음 다시 180도의 회전각으로 역회전하는 동안 모재의 메인관과 분기관의 연결 부분의 나머지 반(대략적으로 중심각이 180도인 호의 형태)이 용접될 수 있다.
또한, 용접 단계(320)에서는 용접 로봇(40)의 용접팁(41)은 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 의해 구동하여 모재가 회전하는 동안 모재의 용접선(모재의 메인관과 분기관의 연결부분)과 일정 각도와 일정 거리로 유지될 수 있도록 자세와 위치가 제어될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 모재의 용접선의 위치 좌표를 처리하여 용접 로봇(40)의 로봇암(42)에 제어신호를 송신함으로써, 용접 로봇(40)의 용접팁(41)의 위치와 자세가 모재의 용접선에 대해서 적정 각도와 적정 거리가 되도록 제어할 수 있다(용접 품질 향상).
자세하게, 용접 단계(320)에서는 용접 로봇(40)의 용접팁(41)은 모재의 용접선(모재의 메인관과 분기관의 연결부분)을 일정비율로 확대하여 닮음변환한 용접궤도를 따라 이동할 수 있다. 이에 따라, 용접이 진행되는 동안, 용접 로봇(40)의 용접팁(31)과 모재의 용접선(모재의 메인관과 분기관의 연결부분) 사이의 거리는 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 용접 단계(320)에서는 용접 로봇(40)의 용접팁(41)은 중심축이 모재의 용접선(모재의 메인관과 분기관의 연결부분)과 용접 로봇(40)의 용접팁(41)의 용접궤도에서 상호 대응되는 점을 잇는 가상의 선을 따라 배열되도록 정렬될 수 있다. 이에 따라, 용접이 진행되는 동안, 용접 로봇(40)의 용접팁(31)과 모재의 용접선(모재의 메인관과 분기관의 연결부분)과의 각도는 적정 용접각도로 일정하게 유지될 수 있다.
나아가 용접 단계(320)에서는 용접 로봇(40)의 용접 센서(45)가 모재의 용접부(실제 용접이 수행된 부분)이 모재의 용접선(모재의 메인관과 분기관의 연결부분)을 따라 형성되는지 검사하고, 모재의 용접부가 모재의 용접선(모재의 메인관과 분기관의 연결부분)과 정렬되지 않는 경우 정렬 단계(240)로 돌아가 다시 정렬이 수행될 수 있다. 이를 위해, 전자 제어 유닛은 용접 로봇(40)의 마킹 센서(44)와 용접 센서(45)로부터 모재의 용접선의 위치 좌표와 모재의 용접부의 위치 좌표에 대한 신호를 수신하여 일치되지 않는 경우, 용접지그(30)의 모재 드라이빙 유닛(31)에 제어신호를 송신하여 정지시키고 다시 용접 로봇(40)과 모재의 용접선을 정렬시킬 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 용접방법(200)과 T형관 연결부분의 자동화 용접방법(300)은 하드웨어인 서버와 결합되어 실행되기 위한 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.
상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 가스 센서에서 모재의 퍼지가스의 양을 측정하여 기준 범위 이내인지 확인하는 퍼지가스 센싱 단계;
    공급 컨베이어와 투입 컨베이어가 모재를 용접지그에 투입하는 투입 단계;
    상기 용접지그가 모재를 모재의 축 방향으로 이동시키며 용접 로봇의 마킹 센서가 모재의 용접선을 센싱하는 용접선 센싱 단계;
    상기 용접 로봇의 로봇암이 모재의 용접선을 기준으로 이동하고 상기 용접 로봇의 용접팁을 구동시켜, 상기 용접 로봇의 용접팁이 모재의 용접선과 정렬되는 정렬 단계;
    상기 용접지그가 모재를 회전시키며 상기 용접 로봇이 용접을 수행하는 용접 단계; 및
    배출 컨베이어와 이송 컨베이어가 용접이 완료된 모재를 창고로 이송시키는 배출 단계를 포함하고,
    상기 용접지그는 모재를 지지하며 이동과 회전을 가이드하는 복수의 가이드 유닛과, 모재를 이동 및 회전시키는 구동력을 제공하는 모재 드라이빙 유닛과 상기 복수의 가이드 유닛이 모재와 접촉하거나 접촉 해제되도록 이동시키는 구동력을 제공하는 가이드 드라이빙 유닛을 포함하고,
    상기 복수의 가이드 유닛은 모재의 폭 방향과 축 방향으로 이격되어 배열되고,
    상기 복수의 가이드 유닛 각각은 볼베어링 형태로서 회전축을 기준으로 회전하여 모재의 이동을 가이드하는 가이드부와, 턴테이블 형태로서 상기 가이드부의 회전축의 자세가 변경되도록 상기 가이드부를 제어하는 자세제어부를 포함하며,
    상기 용접선 센싱 단계에서 상기 모재 드라이빙 유닛은 모재가 모재의 축 방향으로 이동하도록 구동력을 제공하고, 상기 복수의 가이드 유닛의 회전축이 모재의 축과 수직한 방향으로 배열되도록 상기 자세제어부에 의해 상기 가이드부의 자세가 제어되며, 상기 가이드 드라이빙 유닛에 의해 상기 복수의 가이드 유닛 중 모재의 축 방향 이동 시 분기관에 걸리는 일부가 모재와 접촉 해제되고,
    상기 정렬 단계에서 상기 용접 로봇의 로봇암은 상기 용접 로봇의 레일을 따라 모재의 축 방향과 나란한 방향으로 이동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬되고, 상기 용접 로봇의 용접팁은 상기 용접 로봇의 로봇암에 의해 구동하여 모재의 용접선을 기준으로 정렬되며,
    상기 용접 단계에서 상기 모재 드라이빙 유닛은 모재가 모재의 축 방향으로 회전하도록 구동력을 제공하고, 상기 복수의 가이드 유닛의 회전축이 모재의 축과 나란한 방향으로 배열되도록 상기 자세제어부에 의해 상기 가이드부의 자세가 제어되며, 상기 가이드 드라이빙 유닛에 의해 상기 복수의 가이드 유닛이 모두 모재와 접촉하고,
    상기 용접 단계에서 상기 용접 로봇의 용접 센서가 모재의 용접부가 모재의 용접선을 따라 형성되는지 검사하고, 모재의 용접부가 모재의 용접선과 정렬되지 않는 경우 상기 정렬 단계로 돌아가는 것을 특징으로 하는 용접방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020210181371A 2021-12-17 2021-12-17 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법 KR102442940B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210181371A KR102442940B1 (ko) 2021-12-17 2021-12-17 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210181371A KR102442940B1 (ko) 2021-12-17 2021-12-17 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102442940B1 true KR102442940B1 (ko) 2022-09-14

Family

ID=83279355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210181371A KR102442940B1 (ko) 2021-12-17 2021-12-17 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102442940B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090006343A (ko) * 2007-07-11 2009-01-15 삼성중공업 주식회사 용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법
KR20110098369A (ko) * 2010-02-26 2011-09-01 주식회사화신 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법
KR101718503B1 (ko) * 2016-11-02 2017-03-21 (주)한결테크닉스 관정용 소켓과 파이프의 용접 시스템
KR102194057B1 (ko) * 2020-03-11 2020-12-22 현대건설기계 주식회사 자동 용접 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090006343A (ko) * 2007-07-11 2009-01-15 삼성중공업 주식회사 용접 로봇의 자세 제어장치 및 방법
KR20110098369A (ko) * 2010-02-26 2011-09-01 주식회사화신 튜브 용접선 정렬장치와 그 제어방법
KR101718503B1 (ko) * 2016-11-02 2017-03-21 (주)한결테크닉스 관정용 소켓과 파이프의 용접 시스템
KR102194057B1 (ko) * 2020-03-11 2020-12-22 현대건설기계 주식회사 자동 용접 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102442939B1 (ko) 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접부를 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접시스템
JP2610276B2 (ja) 産業用ロボット装置
CN105856216B (zh) 工件取出机器人系统以及工件取出方法
CN102802883B (zh) 工业机器人的基座坐标系的校准
EP0833096A2 (en) In-pipe work apparatus
CN101474733A (zh) 集装箱顶部加强板焊接方法及焊接机器人
CN105408723A (zh) 控制坐标定位机器的方法
KR102442940B1 (ko) 공정의 전과정이 자동화된 스마트팩토리 구현을 위해 용접 로봇이 모재의 용접선을 센싱하여 정렬되고 모재가 회전함으로써 정밀한 용접이 진행되는 용접방법
CN110293277A (zh) 一种非回转轴环缝焊接设备及焊接方法
KR102442941B1 (ko) 모재가 정회전하고 역회전하며 용접팁이 적정 거리와 각도를 유지하며 정밀한 용접이 진행되는 t형관 연결부분의 자동화 용접방법
JPH01192485A (ja) 自動溶接機における溶接ガンの電極チップ管理方法
TWI525741B (zh) The angle positioning method of the wafer-mounted ring assembly and the mechanism for carrying out the aforementioned method
JP4607994B2 (ja) 円盤状物の位置決め方法並びに、その方法を使用する円盤状物の位置決め装置、搬送装置および半導体製造設備
JPS59164995A (ja) 核燃料棒の被覆管内部への真空付与装置
US7019817B2 (en) Edge-holding aligner
JPH1044074A (ja) マルチ作業方法及び装置
KR102345710B1 (ko) 모재에 형성된 용접선을 따라 정교한 위빙 동작으로 용접을 진행하여 균일한 위빙비드를 형성하는 용접 로봇
CN113646246B (zh) 用于处理容器或诸如此类的容器处理设备
CN112518226A (zh) 一种法兰-管子智能组焊系统
KR102345711B1 (ko) 모재에 형성된 용접선을 따라 정교한 위빙 동작으로 용접을 진행하여 균일한 위빙비드를 형성하는 용접 로봇의 제어방법
JPH08224665A (ja) 全周自動加工装置
CN214236953U (zh) 一种法兰-管子智能组焊系统
CN217122218U (zh) 七轴焊接机器人系统
KR102601007B1 (ko) 원통형 용접 대상물 자동 용접장치
US11123832B2 (en) Workpiece holding device and loading apparatus that uses the workpiece holding device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant