KR20100058796A - Torch triangle weaving method and apparatus for welding on horizontal position - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수평 용접 제어에 있어서, 용접 토치의 위빙 방식을 삼각 위빙 방식으로 제어하되, 각 위빙 포인트에서의 전류 변화량에 의거하여 다음 위빙 포인트로의 이동속도를 가변시킴으로써, 용융풀의 기울기나 쌓이는 변화량에 대응해서 용접 제어가 가능해지므로 용접 불량을 방지할 수 있도록 한 대입열 횡향 용접을 위한 삼각 위빙 제어방법 및 자동 용접장치에 관한 것이다.In the present invention, in the horizontal welding control, the weaving method of the welding torch is controlled by the triangular weaving method, but the tilting or stacking amount of the melt pool is varied by varying the moving speed to the next weaving point based on the amount of current change at each weaving point. The present invention relates to a triangular weaving control method and an automatic welding device for high heat input lateral welding, which enables welding control corresponding to the welding control.
일반적으로 선박 건조 공정은 여러 형상의 선체블록들을 독립적으로 제작한 다음 이들 블록들을 도크(Dock)에서 서로 합하는 방식으로 이루어진다. 대형 선박 1척을 건조하는데 250∼400개의 선체블록들이 만들어지며, 선체블록 내부에는 용접셀이 약 200개(셀마다 수직 용접부 2개 존재) 정도가 존재하므로 1척의 선박을 건조하기 위해서는 무수히 많은 수직교차부들을 용접해야 한다.In general, the shipbuilding process is made by independently manufacturing hull blocks of various shapes and then combining the blocks with each other in a dock. 250 ~ 400 hull blocks are made to build one large ship, and there are about 200 welding cells (two vertical welds per cell) inside the hull block. Intersections should be welded.
용접장치의 대체적인 적용분야는 선박의 제조공정에서 수직용접과 경사부의 용접이 실시되는 경우가 많다. 용접은 두개의 용접부재(철판)을 맞대어 용접하는 용접장치의 기본 구조는 용접부위로부터 용접토치를 통해 아크발생과 동시에 용접재료가 되는 와이어를 용융시켜 전면비드와 용접부재의 갭(GAP)차이로 인한 백비드를 형성하는 것이다.An alternative application of welding equipment is vertical welding and welding of inclined portions in ship manufacturing processes. Welding is a basic structure of a welding device that welds two welding members (steel plate) to each other but the gap between the front bead and the welding member by melting the wire which becomes the welding material at the same time as the arc is generated from the welding part through the welding torch To form a back bead.
상기와 같은 용접은 CO2용접을 실시하는 경우인데, 용접부재(철판)가 두꺼운 경우에는 용융금속이 채워져야 하는 깊이가 깊어지고, 이에 따라 용접사는 일차적으로 형성한 비드 상에 수회의 용접을 반복 실시하는 방식을 통해 용접을 완성하게된다.The above welding is a case of performing CO2 welding, but when the welding member (iron plate) is thick, the depth to be filled with molten metal is deepened, and thus the welder repeatedly performs several welding on the beads formed primarily. The way is to complete the welding.
그러나 수작업에 의한 반복 용접은 용접시간이 오래 걸리고, 용접사의 숙련도 정도에 따라 결함 발생률이 높고, 다층패스 용접으로 비드의 흘러내림 현상과 고전류의 사용에는 한계가 있다.However, repetitive welding by hand takes a long welding time, high defect incidence according to the degree of skill of the welder, and there is a limit to the phenomenon of flowing down beads and the use of high current by multi-pass welding.
종래의 수직 일렉트로 가스용접(EGW)의 경우 도 1a의 (a)에 도시된 바와 같이 용융풀이 거의 실정하게 쌓여서 올라오게 되므로 아크 센싱 방법 및 시점을 평균값 또는 실시간 등의 일반적인 방법을 적용하여도 용접 품질에 문제가 없으나, 도 1a의 (b)에 도시된 바와 같이 수평 일렉트로가스용접(EGW)의 경우 용융풀이 기울어져 쌓일 뿐만 아니라 쌓이는 기울기가 일정하지 않으므로 위빙 포인트별로 아크 길이(토치 높이)가 달라져 수직 일렉트로 가스 용접 방식으로 아크 센싱을 하게 되면 아크 길이의 편차가 심해져서 융합 결함, 언더컷 등의 용접 결함을 일으킬 가능성이 매우 높다.In the case of the conventional vertical electro-gas welding (EGW), as shown in (a) of FIG. 1A, the molten pool is almost accumulated, so that the welding quality is obtained even when the general method such as the average value or the real time is applied to the arc sensing method. In the case of horizontal electrogas welding (EGW), as shown in (b) of FIG. 1A, the molten pool not only accumulates inclined but also does not have a constant inclination, so the arc length (torch height) varies depending on the weaving point. When the arc sensing is performed by the electro-gas welding method, the arc length varies greatly, which is very likely to cause welding defects such as fusion defects and undercuts.
종래의 수평용접에서 위빙 방식은 2점을 위빙시키는 방식으로 제어되는 되는데, 상기에서 설명한 바와 같이 용융풀이 기울어져서 쌓이고, 쌓이는 기울기 및 높 이 등이 일정하지 않기 때문에 위치마다 토치 높이가 달라져서 아크 편차로 인하여 도 1b와 같은 용접 불량이 발생 되는 것이다.In the conventional horizontal welding, the weaving method is controlled by a method of weaving two points. As described above, the melt pool is stacked by tilting, and the stacking angle and height are not constant. Due to this, the welding failure as shown in Figure 1b is generated.
이와 같이 수직 용접부는 일렉트로 가스 용접(EGW) 방법 및 장치를 이용하여 자동 용접을 행하고 있으나, 수평 용접부는 EGW 기법의 적용이 어려워 FCAW 기법을 적용하고 있다.As described above, the vertical welds are automatically welded using the electrogas welding (EGW) method and apparatus, but the horizontal welds are difficult to apply the EGW technique, and thus the FCAW technique is applied.
도 1c는 일반적인 FCAW 기법을 이용한 수평 용접 예시도이다. 이에 도시된 바와 같이, FCAW 기법의 경우 EGW와 같이 대입열 용접이 불가능하므로 한번에 용접을 끝내기 어렵고 이로 인해 여러 차례 반복 용접을 행해야 하는 단점이 있다.Figure 1c is an illustration of a horizontal welding using a typical FCAW technique. As shown in the figure, in the case of the FCAW technique, it is difficult to finish welding at a time because the high heat input welding is impossible like EGW.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 의하여 수평 용접방식으로 용접하되, 용접토치를 삼각 위빙으로 제어하여 용융풀에 의한 용접 방해를 방지할 수 있도록 한 대입열 횡향 용접을 위한 위빙 제어방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a weaving control method for the high heat input welding lateral welding to weld by horizontal welding method to improve the conventional problems as described above, to prevent welding interference by the molten pool by controlling the welding torch by triangular weaving. It is to provide.
또한, 본 발명은, 각 위빙 포인트에서 출력전류의 변화량을 검출하고, 각 전류 변화량에 의거하여 각각의 포인트에서 아크 길이를 독립적으로 제어하도록 한 대입열 횡향 용접을 위한 삼각 위빙 제어방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a triangular weaving control method for high heat input lateral welding to detect the change amount of the output current at each weaving point, and to independently control the arc length at each point based on each change amount of the current. will be.
또한, 본 발명은 삼각 위빙 또는 V자형 위빙 제어를 위하여 자동용접장치에서 위빙 모듈을 구비하고 위빙 모듈을 제어하여 3점 포인트를 자동이동시키면서 위빙 제어를 할 수 있도록 하는 대입열 횡향 자동 용접장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention provides a high-column transverse automatic welding device having a weaving module in the automatic welding device for the control of the triangular weaving or V-shaped weaving and controlling the weaving module to allow the weaving control while automatically moving three point points. It is to.
이와 같은 본 발명의 목적은, The object of the present invention as such,
선체 외판 용접을 위한 위빙 제어 방법에 있어서,In the weaving control method for the hull shell welding,
상부 부재와 하부 부재의 용접 면에 대해서 삼각 위빙을 위한 3지점의 위빙 포인트를 설정하는 제1단계와;Setting a three-weaving point for triangular weaving for the welded surfaces of the upper member and the lower member;
수평방향으로 용접장치를 주행시킴과 아울러 상기 제1단계에서 설정된 3지점의 위빙 포인트로 용접토치를 슬라이드시키면서 용접하는 제2단계와;A second step of driving the welding device in a horizontal direction and welding while welding the welding torch to three weaving points set in the first step;
각 위빙 포인트 별로 용접토치 출력전류의 변화량을 검출하는 제3단계와;Detecting a change amount of the welding torch output current for each weaving point;
상기 제3단계에서 검출된 용접토치 출력전류의 변화량에 의거하여 다음 포인트로의 이동속도를 가변시켜 위빙을 제어하되, 각 위빙 포인트에서 미리 정해둔 일시 멈춤 시간 동안 멈춤 후 이동시키는 제4단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.And controlling the weaving by varying the moving speed to the next point based on the amount of change in the welding torch output current detected in the third step, and stopping and moving for a predetermined pause time at each weaving point. Characterized in that made.
상기 제3단계에서 3지점의 위빙 포인트별 전류 변화량은, 3지점을 위빙 할 때 이전 위빙 사이클에서의 각 포인트의 출력전류와 현재 위빙 사이클에서 각 포인트의 출력전류를 비교하여 각 포인트별로 출력 전류 변화량을 검출하는 것을 특징으로 한다. In the third step, the amount of change in current for each of the three weaving points is the amount of change in output current for each point by comparing the output current of each point in the previous weaving cycle with the output current of each point in the current weaving cycle when weaving the three points. It is characterized by detecting.
상기 제3단계의 다른 방식으로는, 각 위빙 포인트와 포인트 사이의 구간 평균 출력전류를 검출하고, 이전 위빙 사이클에서의 해당 포인트와 포인트 사이의 구간 평균 출력전류와 비교하여 변화량을 검출하고, 구간 평균 출력전류 변화량에 의해 다음 위빙 포인트로의 이동속도를 가변시키도록 하는 것을 특징으로 한다.In another method of the third step, the section average output current between each weaving point and the point is detected, the amount of change is detected by comparing the section average output current between the point and the point in the previous weaving cycle, and the section average is The movement speed to the next weaving point is varied by the output current change amount.
또한 본 발명은 삼각 위빙 포인트를 설정하여 각 위빙 포인트의 출력전류 변화량에 의거하여 V자형 위빙과 삼각 위빙을 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that by setting a triangular weaving point to selectively control the V-shaped weaving and triangular weaving based on the amount of change in the output current of each weaving point.
또한 본 발명은 각 위빙 포인트중 꼭대기 지점(상부 개선면)에서는 용접 아크를 단속 제어하여 입열량을 조절하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is characterized by adjusting the amount of heat input by controlling the welding arc at the top point (upper improvement surface) of each weaving point.
또한, 상기 위빙 포인트의 용접토치 전류 변화량에 의거하여 임의의 전류 변화량을 넘는 위빙 포인트에서 다음 위빙 포인트로 이동하는 구간에서는 용접 아크를 단속 제어하여 입열량을 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the section of moving from the weaving point to the next weaving point exceeding a certain amount of current change based on the welding torch current change amount of the weaving point, it is characterized in that the heating amount is adjusted by controlling the welding arc.
또한, 각 위빙 포인트에 대해 설정한 멈춤 시간은 용입량을 채우기 위한 것으로서, 용접 토치 전류 변화량에 의거하여 기준 멈춤 시간을 가변시켜 멈춤 제어를 하도록 함에 특징이 있다.In addition, the stop time set for each weaving point is to fill the amount of penetration, characterized in that the stop control by varying the reference stop time based on the welding torch current change amount.
본 발명의 자동용접 장치는,The automatic welding device of the present invention,
복수의 마그네트장치에 의해 용접위치의 철판에 부착되는 이송레일과; 이송레일(10)을 타고 주행가능하도록 설치되는 이송모듈과; 상기 이송모듈에 설치되어 Y방향으로 슬라이드시키는 토치 Y슬라이드부와; 상기 토치 Y슬라이드부에 연결 설치되어 토치를 틸팅시키기 위한 틸팅 각도를 세팅시키는 토치 틸트부와; 상기 토치 틸트부에 회동힌지가 결합되어 틸팅 각도가 세팅되고, 내부에 X,Z 슬라이드 수단이 설치되어 X,Z 슬라이드가 자동 제어되는 위빙브라켓이 외측면으로 돌출 설치되는 위빙 모듈과; 상기 위빙모듈의 위빙 브라켓에 고정 설치되어 토치를 Z 방향으로 슬라이드 시켜 초기 위치를 세팅하기 위한 토치 Z방향 슬라이드부와; 상기 토치 Z방향 슬라이드부에 결합되어 토치를 X방향으로 슬라이드시켜 초기 위치를 세팅하기 위한 토치 X방향 슬라이드부와; 상기 토치 X방향 슬라이드부에 결합 설치되어 토치의 각도를 세팅하기 위한 토치 각도 슬라이드부와; 상기 토치 각도 슬라이드부에 연결 설치되어 용접토치를 고정설치하는 토치 클램프부와; 상기 토치 Y슬라이드부와, 상기 위빙 모듈의 내부 X,Z슬라이드를 제어하여 용접 토치의 용접 포인트가 삼각형을 이루도록 3점의 위빙 포인트를 설정한 후, 용접 전류 검출부를 통해 용접 토치의 출력전류를 검출하여 출력 전류 변화량에 의거하여 위빙 포인트를 가변시키 면서 삼각 위빙으로 용접 제어를 하는 용접 콘트롤러를 포함하여 구성된다.A transfer rail attached to the iron plate at the welding position by a plurality of magnet devices; A transfer module installed to travel on the
이와 같이 구성된 본 발명은, Y슬라이드부와, 위빙 모듈의 내부에 X,Z슬라이드를 구비하여 용접 콘트롤러에 의해 삼각 위빙 제어를 수행할 수 있도록 구성함에 특징이 있다. 또한, 위빙 모듈에 회전 힌지를 구비하고, 상기 Y슬라이드부에 토치 틸트부를 구비하여 위빙 모듈을 틸트시켜 용융풀의 기울기에 대응하여 삼각 위빙 또는 V위빙 패턴의 기울기를 조절하는 것이다.The present invention configured as described above is characterized in that the Y slide unit and the X and Z slides are provided inside the weaving module so that the triangular weaving control can be performed by the welding controller. In addition, the rotary hinge is provided on the weaving module, and the torch tilt portion is provided on the Y slide unit to tilt the weaving module to adjust the inclination of the triangular weaving or V weaving pattern corresponding to the inclination of the molten pool.
본 발명은 수평용접 제어에 있어서, 용접 토치의 위빙 방식을 삼각 위빙 방식으로 제어하되, 각 위빙 포인트에서의 전류 변화량에 의거하여 다음 위빙 포인트로의 이동속도를 가변시킴으로써, 용융풀의 기울기나 쌓이는 변화량에 대응해서 용접 제어가 가능해지므로 용접 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, in the horizontal welding control, the weaving method of the welding torch is controlled by a triangular weaving method, and the tilting or stacking amount of the melt pool is varied by varying the moving speed to the next weaving point based on the amount of current change at each weaving point. Corresponding to this, the welding control becomes possible, thereby preventing the welding failure.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접장치의 위빙 모듈 사진 도면이며, 도 4는 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접장치 사진 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접장치의 위빙 제어를 위한 제어 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이,Figure 2 is a block diagram of a high heat input automatic welding apparatus according to the present invention, Figure 3 is a picture of the weaving module of the high heat input automatic welding apparatus according to the present invention, Figure 4 is a vertical input heat transverse automatic welding according to the present invention 5 is a photograph of a device, and FIG. 5 is a control block diagram for weaving control of a high heat input automatic welding apparatus according to the present invention. As shown here,
복수의 마그네트장치(20)에 의해 용접위치의 철판에 부착되는 이송레일(10)과; 이송레일(10)을 타고 주행가능하도록 설치되는 이송모듈(30)과; 상기 이송모듈(30)에 설치되어 Y방향으로 슬라이드시키는 토치 Y슬라이드부(31)와; 상기 토치 Y슬라이드부(31)에 연결 설치되어 토치를 틸팅시키기 위한 틸팅 각도를 세팅시키는 토치 틸트부(32)와; 상기 토치 틸트부(32)에 회동힌지(41)가 결합되어 틸팅 각도가 세팅되고, 내부에 X,Z 슬라이드 수단이 설치되어 X,Z 슬라이드가 자동 제어되는 위빙브라켓(42)이 외측면으로 돌출 설치되는 위빙 모듈(40)과; 상기 위빙모듈(40)의 위빙 브라켓(42)에 고정 설치되어 토치를 Z 방향으로 슬라이드 시켜 초기 위치를 세팅하기 위한 토치 Z방향 슬라이드부(50)와; 상기 토치 Z방향 슬라이드부(50)에 결합되어 토치를 X방향으로 슬라이드시켜 초기 위치를 세팅하기 위한 토치 X방향 슬라이드부(60)와; 상기 토치 X방향 슬라이드부(60)에 결합 설치되어 토치의 각도를 세팅하기 위한 토치 각도 슬라이드부(70)와; 상기 토치 각도 슬라이드부(70)에 연결 설치되어 용접토치(90)를 고정설치하는 토치 클램프부(80)와; 상기 토치 Y슬라이드부(31)와, 상기 위빙 모듈(40)의 내부 X,Z슬라이드(43)(44)를 제어하여 용접 토치(90)의 용접 포인트가 삼각형을 이루도록 3점의 위빙 포인트를 설정한 후, 용접 전류 검출부(110)를 통해 용접 토치(90)의 출력전류를 검출하여 출력 전류 변화량에 의거하여 위빙 포인트의 이동시간을 가변시키면서 삼각 위빙 또는 V자형 위빙으로 용접 제어를 하는 용접 콘트롤러(100)를 포함하여 구성된다.A
이와 같이 구성된 본 발명은, 이송레일(10)에는 복수의 마그네트 장치(20)가 설치되어 있으며, 마그네트 장치(20)는, 온/오프 스위치를 이용하여 자력에 의해 선체의 철판에 부착 또는 탈착이 가능하도록 이루어진다. 이에 따라 이송레일(10)을 용접 대상 위치에 정렬시키고, 마드네트 장치(20)를 온시켜서 철판에 부착설치한다.According to the present invention configured as described above, the
용접토치(90)를 클램프부(80)에 결합 설치하고, Y슬라이드부(31), Z슬라이드부(50), X슬라이드부(60)를 조절하여 용접토치(90)를 용접 위치에 정렬시키되, 틸트부(41)를 이용하여 용접 토치(90)의 틸트 각도를 조절함과 아울러 토치 각도 슬라이드부(70)를 조절하여 토치의 각도를 조정한다. 상기 Z, X슬라이드부(50)(60), 틸트부(41), 토치각도 슬라이드부(70)는 수동 조작에 의해 용접토치(90)를 초기 기준 위치로 맞추게 된다.Coupling and installing the
상기와 같이 용접장치를 용접 위치에 설치하고, 용접 토치(90)를 초기 위치에 세팅한 후, 용접 콘트롤러(100)에 의해 삼각 위빙 또는 V자형 제어 방식으로 횡향 용접 제어를 하게 된다. 특히 본 발명에서는 각 위빙 포인트에서 용입량을 채우기 위한 멈춤시간을 설정하여 위빙 제어시 각 위빙 포인트별로 멈춤 제어후 이동하게 하며, 용접토치의 출력 전류 변화량에 의거하여 위빙 포인트간의 이동을 제어하게 한다.As described above, the welding apparatus is installed at the welding position, the
또한, 삼각 위빙시 꼭대기 지점 즉, 3포인트 중 바닥면에 대해 가장 높은 위치에 있는 꼭대기 지점의 위빙 포인트에서 다음 위빙 포인트로 이동하는 구간에서는 용접토치의 아크를 단속제어하여 입열량을 조절한다. 아크 단속 방법은, 꼭대기 지점에서 다음 위빙 포인트로 이동하는 구간에서는 아크발생을 하지 않고 통과하는 방식과 이동 구간 동안 소정 타이밍으로 온/오프를 반복하는 방식으로 제어할 수도 있다.In addition, during triangular weaving, in the section of moving from the weaving point of the top point at the highest point with respect to the bottom surface of the three points to the next weaving point, the arc of the welding torch is controlled to control the amount of heat input. The arc interruption method may be controlled in a manner of passing without arcing in a section moving from the top point to the next weaving point and repeating on / off at a predetermined timing during the moving section.
본 발명의 실시예에서는 꼭대기 지점에서 다음 위빙 포인트로 이동하는 동안에는 아크를 발생하지 않고 통과하는 단속방법을 예로 한다. 또한 반드시 꼭대기 지점 뿐 아니라 특정한 각도나 상황에 의해 용융풀의 쌓이는 문제와 기울기등의 문제로 인해 용접 토치의 전류 변화량이 임의로 정해둔 한계치를 넘어가는 위빙 포인트에서는 다음 위빙 포인트로 넘어 갈때 아크를 단속하여 통과시키는 제어를 할 수 있다. 그리고 꼭대기 지점이 아닌 임의의 위빙 포인트에서 다음 위빙 포인트로 이동할때 아크를 단속한 경우 다음 위빙 싸이클에서는 출력 전류 변화량에 의거하여 단속제어를 계속 할 것인지 단속제어를 하지 않을 것인지를 결정하여 위빙 제어를 한다. In the embodiment of the present invention, an interruption method that passes without generating an arc while moving from the top point to the next weaving point is taken as an example. Also, not only the top point, but also the weaving point where the current variation of the welding torch exceeds the threshold set by the specified angle or situation due to problems such as stacking and tilting of the melt pool. Control can be passed. And if the arc is interrupted when moving from the weaving point to the next weaving point instead of the top point, in the next weaving cycle, weaving control is decided based on the output current change amount to decide whether to continue the control or not to control the control. .
본 발명의 장치적 특징은, 이송모듈(30)에 Y슬라이드부(31)를 구비하여 위빙 모듈(40)을 Y방향으로 자동제어할 수 있도록 하고, 상기 위빙 모듈(40)의 내부에 X,Z슬라이드(43)(44)를 구비하여 X,Z방향 슬라이드를 자동제어하게 하여 용접 콘트롤러(100)에 의해 삼각 위빙 제어를 수행할 수 있도록 구성함에 특징이 있다. 또한, 위빙 모듈(40)에 회전 힌지(41)를 구비하고, 상기 Y슬라이드부(31)에 토치 틸트부(32)를 구비하여 위빙 모듈(40)을 틸트시켜 토치 틸트부(32)을 이용하여 틸트 각도를 고정시켜 준다. 토치 틸트부(32)는, 용융풀의 기울기에 대응하여 삼각 위빙 또는 V위빙 패턴의 기울기를 조절하는 것이다.An apparatus feature of the present invention includes a
도 5는 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동용접 장치의 위빙 제어 블록도이고, 도 6은 본 발명에 의한 대입열 횡향 위빙 제어 흐름도이다.Figure 5 is a weaving control block diagram of a high heat input heat welding apparatus according to the present invention, Figure 6 is a high heat input heat direction weaving control flow chart according to the present invention.
이에 도시된 바와 같이,As shown therein,
상기 용접 콘트롤러(100)는, Y슬라이드부(31), 위빙 모듈(40)내의 X, Z슬라이드(43)(44)를 제어하여, 상부 부재와 하부 부재의 용접 면에 초기 위빙 포인트를 설정하되, 위빙 포인트는 삼각형을 이루는 3점 위빙 포인트(a, b, c)를 설정하는 제1단계(S10)와;The
이송모듈(30)을 제어하여 주행제어를 하고, 상기 제1단계(S10)에서 설정된 3지점의 위빙 포인트로 용접토치(90)를 위빙시키면서 횡향 용접을 제어하는 제2단계(S20)와;A second step (S20) of controlling the transverse welding while weaving the
각 위빙 포인트의 용접토치 출력전류 변화량을 검출하는 제3단계(S30)와;Detecting a change amount of the welding torch output current at each weaving point (S30);
상기 제3단계(S30)에서 검출된 용접토치 출력전류의 변화량에 의거하여 다음 위빙 포인트로의 이동속도를 가변시켜 위빙을 제어하되, 미리 정해둔 멈춤 시간동안 상기 각 위빙 포인트에서 일시 멈춤 후에 다음 위빙 포인트로 이동시키는 제4단계(S40)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The weaving is controlled by varying the moving speed to the next weaving point based on the amount of change in the welding torch output current detected in the third step (S30), but after stopping at the respective weaving points for a predetermined stop time, the next weaving is performed. It comprises a fourth step (S40) to move to the point.
또한, 본 발명은, 상기 제3단계(S30)는, 각 위빙 포인트별로 이전 출력 전류값과 현재 출력 전류값을 비교하여 그 변화량에 의거하여 다음 위빙 포인트로의 이송시 이동 속도를 가변시키도록 한다.In addition, the present invention, the third step (S30), by comparing the previous output current value and the current output current value for each weaving point to change the moving speed during the transfer to the next weaving point based on the change amount. .
또한, 상기 제3단계(S30)는 각 위빙 포인트와 포인트 사이의 평균 출력전류를 검출하고, 이전값과 현재값을 비교하여 그 변화량을 검출하고, 변화량에 의해 다음 위빙 포인트로의 이동 속도를 가변시키도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the third step (S30) detects the average output current between each weaving point and the point, compares the previous value and the present value to detect the change amount, and varies the moving speed to the next weaving point by the change amount. It characterized in that to make.
또한 본 발명은 위빙 포인트에서 일시 멈춤 시간동안 멈춤 제어를 한 후 다음 위빙 포인트로 이동을 시킴으로써 멈춤 시간이란 이동을 멈추고 아크를 발생시키는 용접 동작을 의미하며 용입량을 채울 수 있도록 하는 것이다. 이때 멈춤 시간은 미리 실험적으로 구해서 시간을 설정하여 두고 멈춤제어를 한다. 또한, 출력 전류 변화량에 의거하여 기준 멈춤 시간을 가변시켜 제어할 수도 있다.In addition, the present invention by stopping the movement during the pause time at the weaving point to move to the next weaving point is a stop time means a welding operation to stop the movement and generate an arc to fill the penetration amount. At this time, stop time is experimentally obtained in advance and time is set and stop control is performed. In addition, it is also possible to control by varying the reference stop time based on the change amount of the output current.
또한, 각 위빙 포인트중 꼭대기 지점(상부 개선면)에서는 용접 아크를 단속 제어하여 입열량을 저감시킬 수 있게 된다. 이는 꼭대기 지점에서 다음 위빙 포인트로 이동하는 구간동안 아크발생을 중지하고 이동시키는 것으로서 입열량을 조절하기 위한 것이다. 이에 따라 실질 적으로는 V자형 위빙 용접 제어가 이루어진다.In addition, it is possible to reduce the amount of heat input by controlling the welding arc at the top point (upper improvement surface) of each weaving point. This is to control the amount of heat input by stopping and moving the arc generation during the period from the top point to the next weaving point. As a result, the V-shaped weaving welding control is substantially performed.
따라서, 위빙 포인트의 출력전류 변화량에 의거하여 다음 위빙 포인트로의 이동속도를 가변하게 되면, 이송 모듈(30)에 의해 주행되는 과정중에 위빙 포인트의 이동 속도가 가변 되므로, 각 위빙 포인트의 절대 좌표치는 계속 가변되면서 주행방향으로 이동되면서 위빙 제어가 이루어진다.Therefore, if the moving speed to the next weaving point is changed based on the change amount of the output current of the weaving point, the moving speed of the weaving point is changed during the process driven by the
한편, 위빙 제어방법으로는 3점 위빙 포인트를 삼각 위빙 방식으로 위빙 제어를 할 수도 있고, V 위빙 방식으로도 위빙 제어를 할 수가 있다.On the other hand, as the weaving control method, the three-point weaving point can be weaved by the triangular weaving method, and the weaving control can be performed by the V weaving method.
도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 삼각 위빙 제어 방법을 설명하기 위한 설명도이다.7 and 8 are explanatory diagrams for explaining the triangular weaving control method according to the present invention.
상부부재(21)의 하면은 경사면으로 형성되고, 하부부재(22)의 상면은 수평면으로 형성되며, 용접장치를 수평 주행으로 횡향 용접을 수행한다. 기존에는 2점 위 빙 방식으로 용접을 하였으나, 본 발명에서는 3점의 위빙포인트(a, b, c)를 이동하는 삼각 위빙 방식으로 수평용접을 처리한다.The lower surface of the
여기서, 위빙 포인트 a, b, c는 본 발명에 의해 삼각 위빙 제어에 의해 이동되는 위빙 포인트를 나타낸 것이고, a', b'는 종래 2점 위빙 제어방식의 2점 위빙 포인트를 표시한 것이다. 즉, 종래에는 a' - b'의 위빙 포인트로 용접토치를 위빙시키면서 주행방향으로 용접을 진행하는 것으로서, 이 경우 용융풀(23)이 흘러내려 쌓일 때, 기울기나 높이가 달라져서 정상적인 용접이 어렵고, 융합불량, 용입불량, 언더컷, 언더필 등의 용접 불량이 발생될 우려가 많았다.Here, the weaving points a, b, c is a weaving point that is moved by the triangular weaving control according to the present invention, a ', b' is a two-point weaving point of the conventional two-point weaving control method. That is, conventionally, the welding proceeds in the driving direction while weaving the welding torch to a weaving point of a'-b '. In this case, when the
이에 따라 본 발명은 a-b-c 3점의 위빙 포인트로 이동되는 삼각위빙 방식으로 제어를 하되, 각 위빙 포인트에서의 토치 출력전류를 센싱하여 위빙포인트 간의 이동속도를 조절하여 융융풀에 의한 용접 불량을 방지하도록 한 것이다.Accordingly, the present invention is controlled by a triangular weaving method that is moved to the weaving point of the three points abc, by sensing the torch output current at each weaving point to adjust the moving speed between the weaving point to prevent welding failure by the fusion pool It is.
상부 부재와 하부 부재의 용접 면에 대해서 삼각 위빙을 위한 3지점의 위빙 포인트를 설정하는 제1단계(S10)를 수행하는데, 사용자가 3점의 위빙 포인트(a, b, c)에 대해서 시편의 두께, 그루브의 각도에 맞추어서 콘트롤 판넬에서 미리 입력하게 되고, 용접장치의 콘트롤러가 토치의 위빙 포인트로서 설정하게 된다.A first step S10 of setting three weaving points for triangular weaving on the welded surfaces of the upper member and the lower member is performed, and the user performs the test of the specimen for the three weaving points a, b, and c. It is inputted in advance from the control panel according to the thickness and groove angle, and the controller of the welding device is set as the weaving point of the torch.
이후, 수평방향으로 용접장치를 주행시킴과 아울러 상기 제1단계(S10)에서 설정된 3지점의 위빙 포인트로 용접토치를 슬라이드시키면서 삼각 위빙으로 용접하는 제2단계(S20)를 수행한다.Thereafter, the welding device is driven in the horizontal direction, and the second step (S20) of welding by triangular weaving is performed while sliding the welding torch to the three-weaving point set in the first step (S10).
용접진행에 의해 3점의 위빙 포인트는, 용접 진행방향(View C)과, 후행방향(View A)에서는 위빙 포인트 a-b-c는 높이가 다른 직선형으로 보이고, 상부방 향(View B)에서는 삼각형으로 위빙이 제어되게 하는 것이다.Weaving points of three points due to the welding progress, the welding progress direction (View C) and the weaving point abc in the backward direction (View A) appears to be a straight line of different heights, in the upper direction (View B) weaving is shown as a triangle To be controlled.
위와 같이 삼각 위빙방식으로 용접 진행을 할 때에 용융풀(23)의 쌓이는 각도와 양이 변할 수 있고, 각 위빙 포인트에서의 토치와 용융풀 사이의 간격이 달라져 토치 출력전류가 달라질 수 있다.When the welding proceeds in the triangular weaving method as described above, the stacking angle and amount of the
따라서, 각 위빙 포인트 별로 용접토치 출력전류의 변화량을 검출하는 제3단계(S30)를 수행한다. 이는 3지점을 위빙 할 때 이전 위빙 사이클에서의 각 포인트에서의 용접토치 출력전류와 현재 위빙 사이클에서 각 포인트에서의 용접토치 출력전류를 비교하여 각 포인트별로 출력 전류 변화량을 검출한다.Therefore, a third step S30 of detecting a change amount of the welding torch output current for each weaving point is performed. It compares the welding torch output current at each point in the previous weaving cycle and the welding torch output current at each point in the current weaving cycle when weaving 3 points, and detects the change in output current for each point.
용접장치에서 전류를 동일하게 설정하더라도 토치의 높이가 변하게 되면 출력전류가 변한다. 즉, 토치와 용융풀 사이의 간격에 의해 토치 출력 전류량이 변하게 되므로 본 발명은 토치의 출력전류 변화량을 센싱하여 캐리지를 용접방향으로 자동 이송하는 방식으로 삼각 위빙제어를 한다. Even if the current is set the same in the welding device, the output current changes when the height of the torch changes. That is, since the torch output current is changed by the interval between the torch and the melt pool, the present invention senses the change in the output current of the torch and performs triangular weaving control by automatically transferring the carriage in the welding direction.
상기와 같이 각 위빙 포인트에서 용접 토치 전류량을 측정하여 용접토치 출력전류의 변화량에 의거하여 다음 포인트로의 이동속도를 가변시켜 위빙을 제어하는 제4단계(S40)를 수행한다.As described above, a fourth step S40 of measuring the amount of welding torch current at each weaving point and controlling the weaving by varying the moving speed to the next point based on the amount of change in the welding torch output current is performed.
위빙 포인트를 가변시키는 방식은, 상기와 같이 각 위빙 포인트(a, b, c)에서의 용접 토치 출력 전류를 검출하고, 각 포인트에서의 변화량에 비례하여 용접 토치의 이송 속도를 가변시키도록 한다. 이송속도가 가변 되면 위빙 포인트의 위치가 가변되면서 용접 진행이 이루어진다. 출력전류를 센싱하여 출력전류의 변화량이 적으면 상대적으로 늦은 속도로 이동하게 하고, 변화량이 크면 상대적으로 빠른 속 도로 이동되게 위빙제어를 하는 것이다.In the method of varying the weaving point, the welding torch output current at each of the weaving points a, b, and c is detected as described above, and the feed speed of the welding torch is varied in proportion to the amount of change at each point. When the feed speed is variable, the welding progresses while the position of the weaving point is changed. By sensing the output current, if the amount of change in the output current is small, it moves at a relatively slow speed. If the amount of change is large, weaving control is made to move at a relatively high speed.
예를 들어, 용융풀(23)의 기울기가 낮아져 토치의 출력 전류 변화량이 발생되면, 도 7의 1번축과 2번축의 이송속도를 변화시킨다. 즉, 2번 축의 이동속도 대비 1번축의 이동속도를 증가시킴으로써, 위빙 포인트 B는 B'의 위치로 변하게 되는 것이다. 여기서 1번축과, 2번축은 용접토치의 위빙 제어에 의해 이송시키는 벡터방향을 축이라 표현한 것이고, 그 스칼라량은 초기 위빙 포인트 설정에 의해 절대치로서 고정되어 있으므로, 각 이동 축의 이동속도를 가변하여 융융풀의 기울기나 쌓이는 양에 대응함으로써, 용접불량을 방지하는 것이다.For example, when the inclination of the
한편, 본 발명은, 상기 제3단계(S30)에서 각 위빙 포인트와 포인트 사이의 평균 출력전류를 검출하여 그 변화량을 검출하고, 변화량에 의거하여 각 포인트 사이의 이동속도를 가변제어하도록 할 수 있다. 즉, 각 위빙 포인트와 포인트 사이의 구간에서 용접토치의 평균 출력전류를 검출하고, 이전 위빙 사이클에서의 해당 포인트와 포인트 사이의 구간에서의 용접토치 평균 출력전류와 비교하여 포인트와 포인트 사이의 구간별로 평균 출력전류의 변화량을 검출하고, 구간 평균 출력전류 변화량에 의거하여 다음 위빙 포인트로의 이동 속도를 가변시키도록 한다.On the other hand, the present invention, in the third step (S30) can detect the average output current between each weaving point and the point to detect the amount of change, based on the amount of change it is possible to variably control the moving speed between each point. . That is, the average output current of the welding torch is detected in each section between the weaving point and the point, and compared with the welding torch average output current in the section between the point and the point in the previous weaving cycle. The change amount of the average output current is detected, and the moving speed to the next weaving point is varied based on the change amount of the section average output current.
또한, 본 발명의 다른 예로서, 임의의 위빙 포인트의 용접토치 출력전류와 다음 위빙 포인트의 용접 토치 출력전류 차를 검출하고, 다음 위빙 사이클에서 상기 임의의 위빙 포인트에서 다음 위빙 포인트로 위빙 이동시 상기 출력전류 차에 의거하여 위빙 이동 속도를 가변시키도록 할 수도 있다.Further, as another example of the present invention, the difference between the welding torch output current of any weaving point and the welding torch output current of the next weaving point is detected, and the output when weaving moves from the any weaving point to the next weaving point in the next weaving cycle. It is also possible to vary the weaving movement speed based on the current difference.
또한, 상기 제2단계는, 각 위빙 포인트의 출력전류 변화량에 의거하여 V자형 위빙 또는 삼각 위빙을 선택적으로 제어할 수도 있다. 이는 삼각 위빙만으로 효과적인 용융풀에 대응하기 어려운 경우에 브이자형 형태로 위빙을 제어하도록 할 수 있으며, 이는 전류 변화량이 일정한 한계치 이상의 차이가 발생되는 경우에 브이자형 위빙으로 제어하고, 다시 전류 변화량이 한계치 이내가 되면 삼각 위빙 방식으로 제어하도록 함으로써 융융풀이 불규칙하게 흐르거나 뭉쳐서 쌓일때 대응할 수 있게 한다.In the second step, the V-shaped weaving or the triangular weaving may be selectively controlled based on the amount of change in the output current of each weaving point. It is possible to control the weaving in the form of a V-shape when triangular weaving alone is difficult to cope with the effective melt pool, and when the current variation is more than a certain threshold, the weaving control is performed. If it is within the triangular weaving method to control the melt flow irregularly or piled up to cope.
또한, 본 발명에서는 위빙 제어시 각 위빙 포인트에서 멈춤 시간을 설정하고, 멈춤 시간 동안 일시 멈춤 후 다음 위빙 포인트로 이동되게 제어함으로써, 용융풀의 쌓이는 속도나 기울기에 대응할 수 있으며, 각 위빙 포인트중 꼭대기 지점(상부 개선면)에서는 용접 아크를 단속 제어하여 입열량을 저감 시킬 수 있게 된다.In addition, in the present invention, by setting the stop time at each weaving point during the weaving control, and controlled to move to the next weaving point after the pause during the stop time, it can correspond to the stacking speed or the slope of the molten pool, the top of each weaving point At the point (upper surface improvement), the welding arc can be controlled intermittently to reduce the amount of heat input.
도 1a는 종래 기술에 의한 수직용접과 수평용접의 설명도.1A is an explanatory diagram of vertical welding and horizontal welding according to the prior art;
도 1b는 종래 기술에 의한 수평용접의 위빙과 정상용접 및 용접불량 설명도.Figure 1b is an explanatory view of the weaving and normal welding and welding failure of the horizontal welding according to the prior art.
도 1c는 일반적인 FCAW 기법을 이용한 수평 용접 예시도.Figure 1c is an illustration of a horizontal welding using a typical FCAW technique.
도 2는 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접 장치의 구성도.2 is a block diagram of a high heat input heat automatic welding device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접장치의 위빙 모듈 사진 도면.Figure 3 is a photographic view of the weaving module of the high heat input automatic horizontal welding apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접장치 사진 도면.Figure 4 is a photographic input heat transverse automatic welding device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접장치의 위빙 제어를 위한 제어 블록도.5 is a control block diagram for the weaving control of the high heat input automatic welding apparatus according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 대입열 횡향 자동 용접장치의 위빙 제어방법을 보인 흐름도.Figure 6 is a flow chart showing a weaving control method of the high heat input automatic heat welding apparatus according to the present invention.
도 7은 본 발명에 의한 삼각위빙 포인트 설명도.7 is an explanatory diagram of a triangular weaving point according to the present invention;
도 8은 본 발명에 의한 삼각 위빙 제어 설명도.8 is an explanatory diagram of the triangular weaving control according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 이송레일 20 : 마그네트 장치10: transfer rail 20: magnet device
30 : 이송모듈 31 : Y슬라이드부30: transfer module 31: Y slide unit
32 : 토치 틸트부 40 : 위빙 모듈32: torch tilt portion 40: weaving module
41 : 회전 힌지 42 : 위빙 브라켓41: rotating hinge 42: weaving bracket
43 : X 슬라이드 44 : Z 슬라이드43: X Slide 44: Z Slide
50 : Z 슬라이드부 60 : X 슬라이드부50: Z slide portion 60: X slide portion
70 : 토치 각도 슬라이드부 80 : 토치 클램프부70: torch angle slide portion 80: torch clamp portion
90 : 토치 100 : 용접 콘트롤러90: torch 100: welding controller
110 : 용접 전류 검출부 110: welding current detector
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