KR20030078133A - 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법에 관한 것이며; 그 목적은 용접부재의 갭 상태를 미리 인식하여 갭 상태에 따라서 용접선 추적 경로를 적절히 조절하여 강건한 용접부를 얻을 수 있는 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 갭이 없는 표준 상태의 용접부재(6)의 데이터를 기준 데이터로 인지하는 단계와, 시각센서(4)에 의해 측정된 높이와 기준 데이터를 비교하여 갭의 높이를 산출하는 단계와, 상기에서 산출된 갭의 높이와 기준 데이터를 이용하여 갭에 의하여 새롭게 채워야 할 용착량과 녹여야 할 용접부재(6)의 양을 산출하는 단계와, 상기에서 산출된 새롭게 채워야 할 용착량과 녹여야 할 용접부재(6)의 양을 조합하여 플라즈마 아크의 이동거리를 산출하는 단계와, 상기에서 산출된 플라즈마 아크의 이동거리를 표준 상태에서의 용접선 추적값에 추가하는 단계로 이루어진 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법{Vision sensor system which can adapt to a gap variation in SUS corrugation panel plasma welding system}

본 발명은 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접부재의 갭 상태를 미리 인식하고, 표준 부재의 기준 데이터와 비교하여 토치 이동량을 산출한 후, 표준 상태에서의 용접선 추적값에 갭에 대한 플라즈마 아크 이동거리를 추가하여 갭이 있더라도 갭 상태에 따라서 추적 경로를 적절히 조절하여 강건한 용접부를 얻을 수 있는 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로 써스 코러게이션 판넬의 플라즈마 용접장치는 구동수단으로 자동용접용 캐리지가 사용되며, 상기 자동용접용 캐리지 일측에 토치 곡면 대응용 회전 기구부를 장착하고, 상기 토치 곡면 대응용 회전 기구부 일측에 플라즈마 용접용 토치를 장착하고, 상기 플라즈마 용접용 토치 양측에 포텐쇼메터를 장착하며, 상기 플라즈마 용접용 토치 전방부에 광센서를 장착하여 구성되었다. 상기와 같이 구성된 플라즈마 용접장치의 써스 코러게이션 판넬의 용접선 추적방법은 광센서에 의해 플라즈마 용접용 토치가 용접부재의 경사각이 갑자기 변하는 점에 도달하기 전에 경사각을 미리 인지하여 그 출력값을 제어기에 입력하는 단계와, 상기 제어기에 입력되는 광센서 출력값의 변화에 따라 플라즈마 용접용 토치를 포텐쇼메터의 출력값과는 무관하게 전방부 용접부재의 경사각에 대응할 수 있도록 플라즈마 용접용 토치의 회전 각도를 제어하는 단계와, 상기 플라즈마 용접용 토치가 용접부재의 경사각이 갑자기 변하는 시점에 도착시 변화하는 포텐쇼메터의 출력값을 제어기(3)에 입력하는 단계와, 상기 제어기에 입력되는 포텐쇼메터의 출력값의 변화에 따라 상기 플라즈마 용접용 토치를 용접면에 수직이 되도록 수직높이와 회전 각도를 제어하는 단계로 구성된다.

도 3 은 갭이 없는 표준 용접부재에 형성되는 적절한 용접 비드 형상을 도시한 것이고, 도 4 는 용접부 위치를 제어하지 않았을 경우와, 제어한 경우에 형성되는 용접 비드 형상을 도시한 것으로, 상기와 같은 용접선 추적 방법을 사용하여 용접을 하면 갭이 없는 용접부재의 경우에는 도 3에서 도시한 바와 같이 강건한 용접부를 얻을 수 있다. 그러나 용접부재 사이에 갭이 발생하는 경우에는 갭 상태와는 관계없이 용접선만을 추적하여 용접을 하게 됨으로써 도 4의 상부에서 도시한 바와 같이 용접비드 형상이 부적절하게 형성되어 이음부의 경우 가공오차가 발생하며, 취부시에는 조립오차가 발생 등으로 인하여 강건한 용접부를 얻을 수 없음은 물론 용접사가 용접중 지속적으로 감시 및 용접변수 조정으로 실시간대 용접량의 변화를 대응을 해주어야 하는 문제점 등이 있어 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 갭변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 용접부재의 갭 상태를 미리 인식하여 갭 상태에 따라서 용접선 추적 경로를 적절히 조절하여 강건한 용접부를 얻을 수 있는 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 방법을 제공하기 위하여 시각센서에서 갭이 없는 표준 상태에 대한 높이를 기준 데이터로 인식하고, 시각 센서에서 인식한 높이와 기준 데이터를 비교하여 갭의 높이를 산출하고, 산출된 높이로부터 용착량을 계산하여 표준 상태에서의 용접선 추적값에 갭에 대한 토치 이동량을 추가하여 갭이 있더라도 강건한 용접부를 얻을 수 있는 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법을 제공함으로써 달성된다.

도 1 은 플라즈마 용접장치의 전체 구성을 도시한 것이며,

도 2 는 써스 코로게이션 패널 형상 및 적용 용접부를 도시한 것이고,

도 3 은 갭이 없는 표준 용접부재에 형성되는 적절한 용접 비드 형상을 도시한 것이고,

도 4 는 용접부 위치를 제어하지 않았을 경우와, 제어한 경우에 형성되는 용접 비드 형상을 도시한 것이며,

도 5 는 본 발명의 플라즈마 아크 이동거리 제어를 위한 부재 형상을 정의한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 플라즈마 용접기 (2) : 자동용접용 캐리지

(3) : 플라즈마 용접용 토치 (4) : 시각센서

(5) : 캐리지 고정용 지그 (6) : 용접부재

(7)(8)(9) : 용접 비드 형상

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명의 플라즈마 아크의 이동거리 제어를 위한 부재 형상을 정의한 것으로서, 본 발명은 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 최적 용착량을 제어할 수 있는 플라즈마 용접방법으로, 그 공정을 살펴보면, 제 1 단계는 갭이 없는 표준 용접부재(6)의 두께와 하면 모재에 흘러 들어간 각장의 크기 및 플라즈마 아크에 의해 상면 모재가 녹은 부분의 길이를 시각센서(4)가 인지하여 컴퓨터상의 제어장치에 기준데이터로 입력한다.

시각센서(4)에 의해 인지되어 컴퓨터상의 제어장치에 입력된 기준 데이터 즉, 표준 용접부재(6)의 두께를 "hn"이라 하고, 모재에 흘러 들어간 각장의 크기를 "L1"이라 하며, 플라즈마 아크에 의해 상면 모재가 녹은 부분의 길이를 "L2"로 나타낸다.

제 2 단계는 시각센서(4)에 의해 측정된 갭이 있는 용접부재(6)의 높이를 컴퓨터상의 제어장치에 입력하고 상기 기준 데이터와 비교하여 갭의 높이를 산출하는 단계이다.

상기의 기준 데이터와 시각센서(4)에 의해 측정된 높이를 컴퓨터상의 제어장치가 비교하여 갭의 높이를 산출하는 과정에서 시각센서(4)에 의해 측정된 갭이 있는 용접부재(6)의 높이를 hm 이라하면, 갭의 높이는 시각센서(4)에 의해 측정된 용접부재(6)의 높이와 표준 용접부재(6) 두께의 차와 같다. 즉 갭의 높이는,

갭의 높이 = hm - hn ---------(식1)

으로 산출된다.

제 3 단계는 컴퓨터상의 제어장치에 의해 산출된 갭의 높이와 기준 데이터를이용하여 갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량과 갭 발생에 의해 녹여야 할 용접부재(6)의 양을 컴퓨터상의 제어장치를 이용하여 산출한다.

갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량을 "A2"라 하고, 플라즈마 아크의 이동 거리를 "L"이라 하면, 갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량은, 플라즈마 아크에 의해 상면 모재가 녹은 부분의 길이와 플라즈마 아크의 이동거리와의 합을 갭의 높이와 곱한 값으로 나타낼 수 있다. 즉 갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량은,

A2 = (L2+L)*(hm-hn)---------(식2)

으로 나타낼 수 있다.

또한, 갭 발생에 의해 새롭게 녹여야 할 용접부재(6)의 양을 "A1"이라 하면, 갭 발생에 의해 새롭게 녹여야 할 용접부재(6)의 양은 플라즈마 아크의 이동 거리를 표준 용접부재(6)의 두께와 곱한 값으로 나타낼 수 있다, 즉 갭 발생에 의해 새롭게 녹여야 할 용접부재(6)의 양은,

A1 = L * hn-----------------(식3)

으로 나타낼 수 있다.

상기에서와 같이 시각센서(4)에 의해 측정된 높이를 알면 기준 데이터와 비교하여 갭의 높이(식1)와, 갭 발생에 의해 녹여야 할 용접부재(6)의 양(식3)과, 갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량(식2)이 산출된다.

제 4 단계는 상기에서 산출된 갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량(식2)과 갭 발생에 의해 녹여야 할 용접부재(6)의 양(식3)을 컴퓨터상의 제어장치가 조합하여 플라즈마 아크의 이동 거리를 산출한다.

갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량은 용접부재(6)에서 녹여서 채워 넣어야 함으로, 갭 발생에 의해 새롭게 채워 넣어야 할 용착량(식2)과, 갭 발생에 의해 녹여야 할 용접부재(6)의 양(식3)은 서로 같은 값을 가져야 한다.

플라즈마 아크의 이동 거리 "L"은 상기에서 산출된 갭 발생에 의해 새롭게 채워야할 용착량(식2)과, 갭 발생에 의해 녹여야 할 용접부재(6)의 양(식3)을 컴퓨터상의 제어장치가 조합하여 산출하면,

----------(식4)

과 같이 산출된다.

상기에서 산출된 플라즈마 아크의 이동거리를 표준 상태에서의 용접선 추적값에 추가하여 플라즈마 아크를 이동하는 단계로 구성된다.

도 1은 시각센서를 이용한 플라즈마 용접장치의 전체 구성도를 도시한 것으로서, 플라즈마 용접기(1)와 연결된 플라즈마 용접용 토치(3)를 일측면에 장착한 자동용접용 캐리지(2)에 의해 구동되며, 상기 플라즈마 용접용 토치(3) 전방부에 시각센서(4)를 장착하여 구성된다. 종래의 써스 코러게이션 판넬의 플라즈마 용접장치는 두 개의 포텐쇼메터와 광센서만을 사용하여 용접선을 추적하여 갭이 없는 용접부재(6)에서는 도 3에서 나타난 것과 같이 용접부 위치를 제어하지 않아도 용접 비드 형상(7)이 적절하게 형성된다. 그러나, 도 4의 상부에 나타낸 바와 같이 갭이 있는 용접부재(6)의 경우 갭의 양만큼 용접부재를 채워 넣지 못함으로 용접비드 형상(8)이 부적절하게 형성되어 강건한 용접부를 얻을 수 없다.

갭이 있는 용접부재(6)의 용접시에는 상기 시각센서(4)에 의해 갭의 상태를 인지하여 상기에서 설명한 바와 같은 단계를 거쳐 플라즈마 아크의 이동거리를 제어하여 용접하면, 도 4의 하단부에 도시한 바와 같이 적절한 용접 비드 형상(9)을 형성하게 됨으로써, 이음부의 가공오차 및 취부시 조립오차를 최소화 할 수 있는 강건한 용접부를 얻을 수 있다.

상기와 같이 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬의 플라즈마 용접방법은 갭이 생기더라도 갭 크기로부터 적절한 용접선을 추적하여 강건한 용접부를 얻을 수 있으며, 코러게이션 멤브레인 용접뿐만 아니라 랩-조인트 형상을 갖는 부재를 용접하기 위한 로봇이나 레이저 용접 분야에도 적용 가능하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 발명은 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접에 있어서 갭이 있는 상태의 용접 부위를 미리 인식하여 표준 부재의 기준 데이터와 비교 분석함으로서 토치 이동량을 산출하고, 표준 상태에서의 용접선 추적값에 갭에 대한 토치 이동량을 추가하여 갭이 있더라도 강건한 용접부를 얻을 수 있으며, 용접 공수의 절감 및 용접 품질의 향상 및 가공오차의 발생을 최소화 할 수 있도록 하여 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 써스 코러게이션 판넬의 플라즈마 용접방법에 있어서,

   갭이 없는 표준 용접부재(6)의 두께와 하면 모재에 흘러 들어간 각장의 크기 및 플라즈마 아크에 의해 상면 모재가 녹은 부분의 길이를 시각센서(4)가 인지하여 컴퓨터상의 제어 장치에 기준 데이터로 입력하는 단계와,

   시각센서(4)에 의해 측정된 갭이 있는 용접부재(6)의 높이를 컴퓨터상의 제어 장치에 입력하여 갭의 높이를 산출하는 단계와,

   상기에서 산출된 갭의 높이와 기준 데이터를 이용하여 갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량과 갭 발생에 의해 녹여야 할 용접부재(6)의 양을 컴퓨터상의 제어장치에 의해 산출하는 단계와,

   상기에서 산출된 갭 발생에 의해 새롭게 채워야 할 용착량과 갭 발생에 의해 녹여야 할 용접부재(6)의 양을 컴퓨터상의 제어장치를 이용하여 플라즈마 아크의 이동 거리를 산출하는 단계와,

   상기에서 산출된 플라즈마 아크의 이동거리를 표준 상태에서의 용접선 추적값에 추가하여 플라즈마 아크를 이동하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 갭 변화량에 대응할 수 있는 시각센서를 이용한 써스 코러게이션 판넬 플라즈마 용접방법.