KR19990019449A - 용접선 추적장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 갠트리로봇시스템을 이용하여 용접부재를 자동적으로 용접하기 위한 용접선 추적방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 용접선 추적방법은 용접토치를 장착한 다관절로봇이 이동할 수 있는 최대허용이격각(θ_r)을 최적으로 설정하여 두고, 교시된 용접선의 실제용접선으로부터의 이탈각(θ_n)을 최대허용이격각(θ_r)과 비교하여 그 값이 클 경우에 갠트리로봇도 이동되게 하여 실제용접선과의 편차를 보정할 수 있게 한다. 따라서, 교시된 용접선위치 및 실제용접선위치간의 편차가 클 경우에도 다관절로봇 및 갠트리로봇을 연계하여 사용함으로써, 교시된 용접선과의 편차가 큰 실제용접선도 간단히 용접할 수 있게 된다.

Description

용접선 추적장치

본 발명은 갠트리로봇시스템을 이용하여 용접부재를 자동으로 용접할 수 있도록 용접선을 추적하기 위한 방법에 관한 것으로서, 특히 용접토치가 장착된 다관절로봇과 이를 구비한 갠트리로봇을 상호 연동시켜 실제용접선과의 위치편차를 보정하도록 한 용접선 추적방법에 관한 것이다.

일반적인 갠트리로봇 시스템은, 도1에 도시된 바와같이 용접토치(12)가 장착되고 회동판(14)에 의해 회동가능하게 결합된 다관절로봇(10), 다관절로봇을 수직방향으로 이송하는 수직이송기기(16), 수직이송기기를 수평방향으로 이동시키기 위한 거더(18), 및 거더(18)를 레일(24)에 대해 지지하여 전후방향으로 이동시키기 위한 새들(20)을 구비하고 있다. 특히, 용접토치(12)가 장착된 다관절로봇 및 그를 이동시키기 위한 주변장치들의 결합체를 갠트리로봇이라 정의하고, 이러한 갠트리로봇은 용접시에 교시된 용접선과 실제용접선간의 거리편차가 다관절로봇의 이동한계를 넘어설 경우에 다관절로봇 자체를 이동시킬 수 있도록 한다. 이러한 구조의 갠트리로봇 시스템은 그 하측에 용접될 용접부재(26)가 배치되어, 용접토치(12)의 위빙작업시에 아크센서(미도시)를 작동시켜 그 전류변화에 따른 실제 용접선과의 위치 보정량을 제어기(22)에 의해 산출되게 함으로써, 용접토치(12)가 용접선(26a)을 따라 순조롭게 위빙용접될 수 있게 한다.

따라서, 오프라인프로그램(OLP)의 계산에 의해 교시된 용접선과 실제 용접선간에 위치편차가 생겨 용접토치가 실제 용접선으로부터 벗어나게 되면, 시스템은 감지센서를 통해 전류변화에 따른 위치보정량이 산출되게 한다. 이리하여, 갠트리로봇 시스템은 용접토치가 장착된 다관절 로봇만을 이러한 위치보정량 만큼 이동되게 조정함으로써, 실제 용접선을 추종하여 용접할 수 있는 것이다.

하지만, 이러한 종래의 용접선 추적방법은 용접을 수행하기 위해 용접토치가 장착된 다관절로봇의 작동범위가 한정되어 있으므로, 오프라인프로그램에 의해 계산된 용접선위치 좌표값이 실제 용접선위치와 심하게 벗어날 경우에 다관절로봇의 작동범위를 벗어나 더 이상 용접을 수행할 수 없게 되는 문제점이 있었다. 이에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 교시된 용접선위치와 실제 용접선위치와의 편차가 클 경우에도 자동으로 용접선을 추종하여 용접을 수행할 수 있도록 한 용접선 추적방법을 제공함에 있다.

도1은 일반적인 갠트리로봇시스템을 도시한 개략도,

도2는 본 발명에 따른 용접선 추적방법을 설명하기 위한 구성도,

도3은 본 발명에 따른 용접선 추적방법을 설명하기 위한 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 다관절로봇 12: 용접토치

14: 회동판 16: 수직이송기기

20: 새들 22: 제어기

24: 레일 26: 용접부재

26a: 용접선

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 갠트리로봇시스템을 이용하여 용접부재의 용접선을 추적하기 위한 방법에 있어서, (1)갠트리로봇과 다관절로봇을 용접선의 시작점위치로 이동하고, 위빙주기 및 갠트리로봇과 다관절로봇의 위치값을 초기화하는 단계; (2)다관절로봇의 용접토치에 의해 위빙용접이 시작될 때에 감지센서를 작동시켜 교시된 용접선의 실제용접선과의 위치보정치를 산출하게 함으로써, 다관절로봇의 위빙동작을 변경하는 단계; (3)교시된 용접선이 실제용접선으로부터 이탈되어 이루는 이탈각(θ_n)값을 구하는 단계; 및 (4)이탈각(θ_n)값을 다관절로봇의 최대이동각인 최대허용이격각(θ_r)과 비교하여, 이탈각(θ_n)값이 최대허용이격각(θ_r)보다 크지 않을 경우에는 (2)단계의 위치보정치 산출과정으로부터 다시 수행하도록 하고, 이탈각(θ_n)값이 최대허용이격각(θ_r)보다 클 경우에는 교시된 용접끝점위치를 변경하고 갠트리 및 다관절로봇의 위치를 보정하여 현재위치를 각각 기준위치로 저장한 후에 (2)단계의 위치보정치 산출과정으로부터 다시 수행하도록 하는 단계를 포함하고, 상기 (2)단계의 위빙동작의 변경 과정후에 용접이 용접끝점까지 진행되었는지를 확인하고, 용접끝점에 도달한 경우에는 모든 과정을 끝내게 하며, 용접끝점에 도달하지 않은 경우에는 위빙동작을 진행시켜 위빙주기가 임의 설정된 n의 배수이면 (3)단계를 수행하게 하고, n의 배수가 아니면 (2)단계의 위치보정치 산출과정으로부터 다시 수행하도록 하는 용접선 추적방법에 있다.

이하에서 본 발명의 구성 및 작용을 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 용접선 추적방법을 설명하기 위한 구성도이다. 본 도에 도시된 바와같이, 용접시작점(O)으로부터 일직선상에 용접끝점(y_n1)이 설정되어 있는데, 이러한 O점과 y_n1점간의 선분은 오프라인프로그램에 의해 교시된 용접선을 나타낸다. 또한, O점과 y_n1점간의 선분과 각도θ_n만큼 기울어진 쪽에는 실제용접끝점(y_n3)이 배치되어 있는데, 이러한 O점과 y_n3점간의 선분은 용접부재의 실제 용접선을 나타내는 것이다. 따라서, 용접토치가 장착된 다관절로봇이 용접부재를 용접할 때에는, 교시된 용접선(O-y_n1)과 일정 거리편차를 갖는 실제 용접선(O-y_n3)을 추종하면서 위빙작업을 수행하여야 한다. 하지만, 교시된 용접선과 실제용접선과의 거리편차가 다관절로봇의 이동범위를 넘어서게 될 경우에는 이러한 거리편차를 보상할 수 없게 된다. 이에 대해, 본 발명은 다관절로봇과 더불어 갠트리로봇을 연계하여 이동되게 함으로써, 교시된 용접선과 실제용접선과의 거리편차가 다소 클 경우(3∼5°정도)라도 이를 보상할 수 있도록 한 데에 그 특징이 있다. 따라서, 도2에 도시된 바와같이, 다관절로봇이 용접시작점(O)로부터 교시된 용접선(O-y_n1)을 따라 임의로 설정된 n번째 주기만큼 위빙용접을 진행한 뒤에 용접선(O-y_n1)에 대해 각도θ만큼 기울어져 용접이 진행되게 된다. 여기서, 다관절로봇의 위빙용접을 용접선(O-y_n1)상의 위치(dn)지점에서 실제용접끝점(y_n3)쪽으로 경사지게 용접이 진행될 수 있도록 위빙용접의 주기n은 임의로 설정되게 되며, 용접선의 배치형상 및 길이 등과 같은 상태에 따라 그 값이 적절히 정해지게 된다. 따라서, 위빙용접 주기n값은 용접선의 상태에 따라 n, 2n, 3n …등의 여러 값으로 설정될 수 있는 것이다. 하지만, 본 도에서는 위빙용접 주기값이 단지 n으로만 설정되어 있으므로, 다관절로봇은 위빙용접 주기n값에 대응하는 용접선(O-y_n1)상의 위치(dn)지점에서 실제용접선쪽으로 각도θ각도 만큼 경사져 진행됨으로써 그 만큼의 거리편차를 보상할 수 있게 된다. 이 때에, 위빙용접 주기값이 n값으로만 설정되어 있어 실제용접선과의 거리편차 보상작업이 한번만 이루어지게 되지만, 반면에 위빙용접 주기값이 n, 2n, 3n…등의 여러 값으로 설정되어 있으면 실제용접선과의 거리편차 보상작업이 그에 해당하는 횟수만큼 이루어지게 된다.

따라서, 도3에 도시된 바와같이, 먼저 위빙용접주기를 초기화하기 위해 0으로 설정하고(단계100), 갠트리로봇과 다관절로봇을 용접시작점으로 이동한 후에 갠트리로봇과 다관절로봇의 배치위치값 또한 초기화하도록 기준위치값으로 정하여 메모리에 저장한다(단계102). 이어, 아크센서를 작동시켜 용접선을 추종하면서 위빙용접을 시작하게 한다(단계104). 용접토치가 위빙용접을 진행하면서 매 위빙주기마다 실제 용접선에 대해 보정되어야 할 위치보정치를 산출하여 다관절로봇의 위빙동작을 변경시킨다(단계106). 이러한 작업의 결과, 용접끝점에 도달하였는가를 확인하고(단계108), 만약 용접끝점에 도달하였을 경우에는 바로 모든 작업을 끝내고, 용접끝점에 도달하지 않았을 경우에는 위빙을 한번 더 진행시킨다(단계110). 이리하여, 다관절로봇의 위빙주기가 미리 최적값으로 설정된 주기값n의 배수인가를 확인하게 되며(단계112), 만약 주기값n의 배수가 아닐 경우에는 단계106을 다시 수행하게 하고, 주기값n의 배수일 경우에는 갠트리로봇(dn)과 다관절로봇의 수평이동거리(x)값에 의해 이탈각(θ_n)값을 구한다(단계114). 그런 후에, 이탈각(θ_n)값이 다관절로봇의 최대 이동각인 최대허용이격각(θ_r)값보다 큰지를 확인하고(단계116), 만약 이탈각(θ_n)값이 최대허용이격각(θ_r)값보다 크지 않을 경우에는 단계106을 다시 수행하게 하며, 이탈각(θ_n)값이 최대허용이격각(θ_r)값보다 클 경우에는 교시된 용접끝점을 변경하여 갠트리로봇의 위치 및 다관절로봇의 위치를 실제용접선쪽으로 보정한다(118). 그런 다음에, 갠트리로봇 및 다관절로봇의 현재위치를 각각 기준위치로 변경하여 데이터로 저장한다(단계120). 그리고, 단계106으로부터 다시 수행하게 한다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 용접선 추적방법은 용접토치를 장착한 다관절로봇이 이동할 수 있는 최대허용이격각(θ_r)을 최적으로 설정하여 두고, 교시된 용접선의 실제용접선으로부터의 이탈각(θ_n)을 최대허용이격각(θ_r)과 비교하여 그 값이 클 경우에 갠트리로봇도 이동되게 하여 실제용접선과의 편차를 보정할 수 있게 함으로써, 교시된 용접선위치 및 실제용접선위치간의 편차가 클 경우에도 다관절로봇및 갠트리로봇을 연계하여 사용하므로 교시된 용접선과의 편차가 큰 실제용접선도 간단히 용접할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 갠트리로봇시스템을 이용하여 용접부재의 용접선을 추적하기 위한 방법에 있어서,

   (1)갠트리로봇과 다관절로봇을 용접선의 시작점위치로 이동하고, 위빙주기 및 상기 갠트리로봇과 다관절로봇의 위치값을 초기화하는 단계;

   (2)다관절로봇의 용접토치에 의해 위빙용접이 시작될 때에 감지센서를 작동시켜 교시된 용접선의 실제용접선과의 위치보정치를 산출하게 함으로써, 상기 다관절로봇의 위빙동작을 변경하는 단계;

   (3)교시된 용접선이 실제용접선으로부터 이탈되어 이루는 이탈각(θ_n)값을 구하는 단계; 및

   (4)이탈각(θ_n)값을 상기 다관절로봇의 최대이동각인 최대허용이격각(θ_r)과 비교하여, 이탈각(θ_n)값이 최대허용이격각(θ_r)보다 크지 않을 경우에는 상기 (2)단계의 위치보정치 산출과정으로부터 다시 수행하도록 하고, 이탈각(θ_n)값이 최대허용이격각(θ_r)보다 클 경우에는 교시된 용접끝점위치를 변경하고 갠트리 및 다관절로봇의 위치를 보정하여 현재위치를 각각 기준위치로 저장한 후에 상기 (2)단계의 위치보정치 산출과정으로부터 다시 수행하도록 하는 단계를 포함하고,

   상기 (2)단계의 위빙동작의 변경 과정후에 용접이 용접끝점까지 진행되었는지를 확인하고, 용접끝점에 도달한 경우에는 모든 과정을 끝내게 하며, 용접끝점에 도달하지 않은 경우에는 위빙동작을 진행시켜 위빙주기가 임의 설정된 n의 배수이면 상기 (3)단계를 수행하게 하고, n의 배수가 아니면 상기 (2)단계의 위치보정치 산출과정으로부터 다시 수행하도록 하는 용접선 추적방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 (2)단계에서 아크센서를 작동시킨 상태에서 용접을 시작하도록 하는 용접선 추적방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 (3)단계에서 이탈각(θ_n)값을 갠트리로봇의 이동거리(dn) 및 다관절로봇의 수평이동거리(x)에 의해 계산하도록 하는 용접선 추적방법.