KR19980026434A - 다층용접을 수행하는 용접로봇 제어방법 및 용접제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 소정의 용접라인을 따라 다층의 중첩용접을 행하는 용접로봇 제어방법 및 용접제어장치에 관한 것으로서, 원하는 용접부의 단면형상과 용접조건에 따라 용접층간의 용접량오프셋의 방향 및 크기를 산출하고, 상기 용접라인상의 기초용접을 위한 용접시작점과 용접종료점을 잇는 루트패스를 설정한 후 용접토치를 상기 루트패스를 따라 이동시켜 기초용접을 수행시키고, 루트패스로부터 상기 용접량오프셋에 해당하는 만큼 위치변경된 커버용접층의 커버패스를 산출하고 상기 용접토치를 상기 커버패스를 따라 이동시켜 커버용접을 수행하는 것이다. 이에 의해, 커버패스들을 일일이 계산하고 입력하지 않고도 다층의 용접작동이 수행되는 다층용접 제어방법 및 용접제어장치가 제공된다.

Description

다층용접을 수행하는 용접로봇 제어방법 및 용접제어장치

본 발명은, 다층용접을 수행하는 용접로봇 제어방법 및 용접제어장치에 관한 것이다.

산업 현장에서는 철판 등의 각종 재료를 용접하기 위해 용접용 로봇이 사용되고 있다. 이러한 로봇을 사용한 용접 중에는, 선박을 제조하는 데에 사용되는 철판 등과 같이 두께가 상당히 큰 모재를 용접하는 경우가 있으며, 이러한 두꺼운 모재를 용접하는 데에는 아아크용접에 의한 다층용접을 주로 사용한다. 아아크용접은 용접토치에 와이어를 공급하면서 강한 전류를 용접토치와 용접대상 모재 사이에 형성하여 와이어 및 모재를 순간적으로 녹이며 용착시키는 용접방법이다. 이러한 아아크용접을 행할 때에는, 모재의 종류나 용접하고자 하는 정도 등에 따라 공급전압, 용접토치와 모재간의 이격 거리, 와이어의 공급 속도, 용접토치에 의한 위빙 속도 등이 미리 설정된다.

다층용접시에는, 먼저 용접대상인 모재들간의 접촉선 등 용접하고자 하는 첫 루트패스를 따라 용접을 행하고, 그 위에 커버용접층을 형성하는 다수의 커버패스를 따라 용접을 행한다. 즉, 첫 용접작동을 수행한 후 용접된 부분 위에 위치를 조금씩 바꿔가면서 다수의 용접층이 형성되도록 용접을 행하는 것이다. 따라서 첫 용접선인 루트패스상에 중첩되어 용접되도록 용접토치가 움직여야 하는 커버패스가 미리 설정되어야 한다. 이러한 커버패스를 설정하는 방법은, 먼저 일회 용접시의 용접량오프셋을 설정하고, 이 용접량오프셋과 모재의 용접부위의 단면 형상에 따라 다수의 커버패스를 미리 계산하여 용접토치를 제어하는 주제어기에 입력시키고, 주제어기는 이 입력된 커버패스에 따라 순차적으로 용접을 행한다.

그런데, 이러한 종래의 다층용접 방식에 의하면, 미리 정확히 산출된 티치 혹은 위치입력에 의해 정해진 커버패스에 따라 작업되므로 용접의 정확도는 높으나, 각 모재의 용접부의 단면형상, 특히 각 모재간의 용접각도가 달라짐에 따라, 또는 용접량오프셋 및 용접층수 등이 달라짐에 따라, 다시 커버패스들을 산출하고 산출된 커버패스들을 일일이 주제어기에 입력하는 과정을 거쳐야 하므로 시간적 손실이 크고 사용이 불편하다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 용접방식에서는 필요 이상의 정확도에 치중하여 효과적인 용접작업을 수행하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 용접에 필요한 몇가지 파라미터를 입력하고, 이 파라미터들에 근거하여 커버패스들을 산출함으로써, 커버패스들을 일일이 입력할 필요가 없도록 하여, 모재들의 타입에 따라 효과적인 용접작동을 수행하도록 하는 다층용접 제어방법 및 용접제어장치를 제공하는 것이다.

도 1은 용접로봇의 개략적 구성도,

도 2는 용접대상 모재의 사시도,

도 3은 도 2의 모재의 루트패스상에 용접하는 상태를 도시한 사시도,

도 4는 도 3의 모재에 3층의 용접을 수행한 상태를 도시한 측단면도,

도 5는 V타입 모재의 측단면도,

도 6은 부트타입 모재의 측단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10:주제어기15:지그

20:용접토치31:T타입모재

33:V타입모재35:부트타입모재

d:폭방향오프셋h:높이방향오프셋

상기 목적은, 본 발명에 따라, 소정의 용접라인을 따라 다층의 중첩용접을 행하는 용접로봇 제어방법에 있어서, 원하는 용접부의 단면형상과 용접조건에 따라 용접층간의 용접량오프셋의 방향 및 크기를 산출하는 단계와; 상기 용접라인상의 기초용접을 위한 용접시작점과 용접종료점을 잇는 루트패스를 설정하는 단계와; 용접토치를 상기 루트패스를 따라 이동시켜 기초용접을 수행하는 단계와; 루트패스로부터 상기 용접량오프셋에 해당하는 만큼 위치변경된 커버용접층의 커버패스를 산출하는 단계와; 상기 용접토치를 상기 커버패스를 따라 이동시켜 커버용접을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접로봇 제어방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 용접조건은, 상기 용접토치에 의한 위빙속도, 상기 용접토치로의 와이어 공급속도, 상기 용접부와 상기 용접토치간의 용접시의 이격거리, 및 상기 용접토치의 용접전압으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 소정의 용접라인을 따라 다층의 중첩용접을 행하는 용접제어장치에 있어서, 원하는 용접부의 단면형상과 용접조건 및 용접층간의 용접량오프셋의 방향 및 크기를 입력하는 입력부와; 상기 입력부에 입력된 데이타에 기초하여, 상기 용접라인상의 기초용접을 위한 용접시작점과 용접종료점을 잇는 루트패스 및, 상기 루트패스로부터 상기 용접량오프셋에 해당하는 만큼 위치변경된 커버용접층의 커버패스를 산출하는 연산부와; 용접토치를 상기 루트패스를 따라 이동시켜 기초용접을 수행하고, 상기 커버패스를 따라 이동시켜 커버용접을 수행하는 용접토치구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접제어장치가 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.

도 1은 용접로봇의 개략적 구성도이다. 용접로봇은, 전체적인 용접작동을 제어하는 주제어기(10)와, 주제어기(10)에 의해 제어되어 용접대상 모재에 아아크용접을 행하는 용접토치(20)와, 용접토치(20)에 와이어를 공급하는 와이어공급장치(13)와, 용접토치(20)의 용접작동시 쉴딩가스를 공급하는 가스공급장치(11)와, 용접대상 모재를 고정시키는 지그(15) 등으로 구성되어 있다. 모재가 지그(15)에 놓여지면 주제어기(10)는 용접토치(20)와 가스공급장치(11) 및 와이어공급장치(13)등을 제어하여 모재에 용접작동을 수행하기 시작한다.

도 2는 용접대상 모재의 사시도로서, T타입모재(31)를 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 모재의 루트패스상에 용접하는 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 모재에 3층의 용접을 수행한 상태를 도시한 측단면도이다. 용접을 행하기 전에, 주제어기(10)에는 용접토치(20)에 의한 위빙속도, 용접토치(20)로의 와이어 공급속도, 모재의 용접부와 용접토치(20)간의 용접시의 이격거리, 및 상기 용접토치(20)의 용접전압 등이 입력된다. 이 데이타들은 용접의 양과 용접상태를 결정짓는 중요한 인자가 된다. 그리고 나서, 일회 용접을 행할때의 용접량오프셋을 계산하여 주제어기(10)에 입력한다. 용접량오프셋은 용접량의 폭방향오프셋(d)과 높이방향오프셋(h)으로 나뉘어 입력된다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 T타입모재(31)의 경우에는 폭방향오프셋(d)과 높이방향오프셋(h)이 1:1의 비율을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 용접량오프셋의 비율에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 다층의 용접을 행할 때 첫 층은 한 라인으로, 두번째 층은 두 라인으로 용접을 행하여, 각 층의 커버패스의 갯수의 산출이 용이하게 된다.

주제어기(10)는 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력된 루트패스의 용접시작점과 용접종료점간을 용접한다. 다음 두번째 층의 첫 커버패스는 기 입력된 모재의 용접부의 단면형상에 따라 결정된다. 즉, 용접량오프셋 만큼 용접토치(20)가 상향이동하거나 우향이동한 위치를 첫 커버패스로 설정한다. 주제어기(10)에는 용접부의 단면형상, 여기서는 T타입모재(31)로서 90°를 이루는 단면형상이 기 입력되어 있으므로 용접량의 폭방향오프셋(d) 또는 높이방향오프셋(h) 만큼 용접토치(20)를 이동시킴으로써 커버패스의 위치가 설정된다. 두번째 층의 두번째 커버패스는, 마찬가지로, 첫번째 커버패스로부터 용접부의 단면형상과 용접량오프셋을 고려하여 상대이동시킴으로써 결정된다. 이와 같은 방식에 의해 모재의 타입과 용접량오프셋 등에 의해 루트패스로부터의 상대적인 위치이동을 행함으로써 커버패스가 설정된다.

도 5는, 본 발명에 의한 다른 실시예로서, V타입 모재의 측단면도이다. 이때, 각 모재간의 용접각도는 예를 들어 60°로 한다. 이 경우에는, 용접량오프셋을 폭방향오프셋(d)과 높이방향오프셋(h)이, '폭방향오프셋(d) = 2 S높이방향오프셋(h) × tan 30°'이 되도록 설정한다. 즉, 용접각도가 변화함에 따라 폭방향오프셋(d)에 비해 높이방향오프셋(h)을 크게 하여 각 용접층에서의 커버패스의 갯수가, 전술한 T타입모재(31)의 경우와 같이, 용접층수와 같도록 유지한다. 주제어기(10)는 먼저 루트패스를 용접한 후, 전술한 바와 같이, 모재의 타입과 용접량오프셋에 따라 용접토치를 상대이동시켜 커버패스의 위치를 산출한다. 즉, 좌측상방 60°각도로 용접량오프셋 만큼 이동시키면 두번째 층의 첫 커버패스의 위치가 되는 것이다.

도 6은, 본 발명의 또다른 실시예로서, 부트타입모재의 측단면도이다. 부트(butt)타입모재(35)의 경우에는 루트패스로부터 폭방향오프셋(d) 만큼 폭방향을 따라 이동시킨 위치가 첫 커버패스가 되며, 이 커버패스들에 의해 첫 층이 용접되면, 주제어기(10)는 용접토치(20)를 높이방향오프셋(h) 만큼 상향이동시켜 두번째 층의 첫번째 커버패스에 용접토치(20)를 위치시킨다. 이러한 부트타입모재(35)의 용접시에는 폭방향오프셋(d)과 용접대상 부위의 폭에 따라 한 층 내에서 측방으로 쉬프트하는 횟수도 파라미터로 입력된다.

이와 같이 용접에 필요한 주제어기의 입력부의 파라미터들은 다음과 같이 구성할 수 있다.

Multi #Point_K, 2, 2, 2, 20

여기서, Multi는 다층용접을 가리키고, #Point_K는 루트패스의 종료점의 위치를 가리킨다. 즉, 용접시작점으로부터 K점까지를 다층용접한다는 것을 나타낸다. 첫번째 숫자 '2'와, 두번째 숫자 '2'는 용접량오프셋을 나타내는 숫자로서, 각각 폭방향오프셋(d)과 높이방향오프셋(h)을 나타낸다. 즉, 폭 2㎜, 높이 2㎜의 용접량오프셋을 나타낸다. 세번째 숫자 '2'는 용접할 모재의 용접부의 타입을 나타낸다. 예컨데, 제1타입은 V타입, 제2타입은 T타입, 제3타입은 부트타입, 제4타입은 사용자정의형 등으로 구성할 수 있다. 마지막 숫자 '20'은 용접할 층수를 나타낸다. 즉, 20층으로 용접하도록 명령하는 것을 나타낸다.

이와 같이, 용접위치, 용접량오프셋, 용접대상 모재의 타입, 용접층수의 파라미터를 지정하는 것 만으로도, 루트패스와 커버패스를 일일이 계산하여 입력시키지 않더라도 다층의 용접을 수행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용접에 필요한 몇가지 파라미터를 입력하고, 이 파라미터들에 근거하여 커버패스들을 산출함으로써, 커버패스들을 일일이 계산하고 입력하지 않고도 다층의 용접작동이 수행되는 다층용접 제어방법 및 용접제어장치가 제공된다.

Claims (4)

1. 소정의 용접라인을 따라 다층의 중첩용접을 행하는 용접로봇 제어방법에 있어서,

   원하는 용접부의 단면형상과 용접조건에 따라 용접층간의 용접량오프셋의 방향 및 크기를 산출하는 단계와;

   상기 용접라인상의 기초용접을 위한 용접시작점과 용접종료점을 잇는 루트패스를 설정하는 단계와;

   용접토치를 상기 루트패스를 따라 이동시켜 기초용접을 수행하는 단계와;

   루트패스로부터 상기 용접량오프셋에 해당하는 만큼 위치변경된 커버용접층의 커버패스를 산출하는 단계와;

   상기 용접토치를 상기 커버패스를 따라 이동시켜 커버용접을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접로봇 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용접조건은, 상기 용접토치에 의한 위빙속도, 상기 용접토치로의 와이어 공급속도, 상기 용접부와 상기 용접토치간의 용접시의 이격거리, 및 상기 용접토치의 용접전압인 것을 특징으로 하는 용접로봇 제어방법.
3. 소정의 용접라인을 따라 다층의 중첩용접을 행하는 용접제어장치에 있어서,

   원하는 용접부의 단면형상과 용접조건 및 용접층간의 용접량오프셋의 방향 및 크기를 입력하는 입력부와;

   상기 입력부에 입력된 데이타에 기초하여, 상기 용접라인상의 기초용접을 위한 용접시작점과 용접종료점을 잇는 루트패스 및, 상기 루트패스로부터 상기 용접량오프셋에 해당하는 만큼 위치변경된 커버용접층의 커버패스를 산출하는 연산부와;

   용접토치를 상기 루트패스를 따라 이동시켜 기초용접을 수행하고, 상기 커버패스를 따라 이동시켜 커버용접을 수행하는 용접토치구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접제어장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 용접조건은, 상기 용접토치에 의한 위빙속도, 상기 용접토치로의 와이어 공급속도, 상기 용접부와 상기 용접토치간의 용접시의 이격거리, 및 상기 용접토치의 용접전압인 것을 특징으로 하는 용접제어장치.