KR20110095205A

KR20110095205A - 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법 및 아크 용접 시스템

Info

Publication number: KR20110095205A
Application number: KR1020110014043A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 시게요시
Original assignee: 가부시키 가이샤 고베세이코쇼
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2011-08-24
Also published as: CN102189313A; US20110198331A1; CN102189313B; US9623507B2; JP5450150B2; KR101260151B1; JP2011167717A

Abstract

본 발명의 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 소정의 본용접 조건하에 있어서, 전류치 측정 수단에 의해 실제 용접 전류치를 측정함과 아울러, 평균치 산출 수단에 의해 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 실제 용접 전류치 취득 공정과, 기준 전류치 취득 수단에 의해, 기준 전류치 저장 테이블로부터 본용접 조건과 일치하는 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 기준 전류치 취득 공정과, 전류치 비교 수단에 의해, 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 기준 전류치를 비교하는 전류치 비교 공정과, 전류치 비교 공정에서의 비교 결과에 따라, 용접 토치 위치 보정 수단에 의해 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 용접 토치 위치 보정 공정을 행한다. 이러한 방법에 의해, 용접 조건의 변경이나 기기의 오차가 있는 경우라도 팁-모재간 거리를 일정하게 제어할 수 있다.

Description

아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법 및 아크 용접 시스템{TIP-BASE METAL DISTANCE CONTROL METHOD FOR ARC WELDING SYSTEM, AND ARC WELDING SYSTEM}

본 발명은, 정전압 특성의 용접 전원을 구비한 아크 용접 시스템에 있어서, 팁-모재간 거리를 제어할 수 있는 기술에 관한 것이다.

아크 용접에 있어서는, 용접 토치 선단(先端)의 팁과 모재 사이의 거리를 일정하게 유지하는 것이 중요하다. 즉, 용접 중에 팁-모재간 거리가 변화되면, 용해 깊이나 용접 비드폭이 변화되거나, 혹은, 스퍼터나 기공(blowhole) 등이 발생하여, 용접이 불안정하게 되어 용접 품질이 저하된다. 또한 특히, 용접 로봇을 이용한 아크 용접 시스템에 의해 자동 용접을 행하는 경우는, 팁-모재간 거리의 변화에 따라 실드 가스의 실드성이 저하되는 경우나, 팁과 모재 또는, 실드 가스 노즐과 모재가 접촉하는 경우가 있기 때문에, 해당 거리를 일정하게 유지하도록 제어를 행할 필요가 있다.

일반적으로, 정전압 특성을 구비하는 용접 전원을 이용한 아크 용접 시스템에 있어서는, 팁-모재간 거리를 일정 거리로 제어하기 위해, 목표로 하는 전류치와 실제 용접 전류치를 일치시키는 것으로 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 자동적으로 위치 보정하는 모방(copying) 처리(모방)라는 수법이 이용되고 있다. 또, 정전압 특성이란, 실제 용접 전류치의 증감에 관계없이 용접 전압치가 일정하게 제어되는 특성을 말한다. 이하, 아크 용접 시스템에 종래 기술에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법을 적용한 경우의 처리 흐름에 대하여, 도 13을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

종래 기술에서는, 우선 단계 S101에서. 아크 용접 시스템의 모방이 유효한지 여부를 판단한다. 그리고, 모방이 유효한 경우는(단계 S101에서 예), 단계 S102로 진행하여, 센서 등으로 검출한 실제 용접 전류치를 AD 변환 및 샘플링한다. 한편, 모방이 유효하지 않은 경우는(단계 S101에서 아니오), 처리를 종료한다.

다음으로, 단계 S103에 있어서, 소정 기간의 샘플링이 완료되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 해당 샘플링이 완료된 경우는(단계 S103에서 예), 단계 S104로 진행하여, 샘플링한 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출한다. 한편, 해당 샘플링이 완료되지 않고 있는 경우는(단계 S103에서 아니오), 단계 S102로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S105에 있어서, 설정 용접 전류치가 평균 실제 용접 전류치보다 큰지 여부를 비교한다. 그리고, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 큰 경우는(단계 S105에서 예), 단계 S107로 진행하여, 용접 토치를 아래쪽으로 위치 보정하여 실제 용접 전류치를 증가시키고, 단계 S101로 되돌아간다. 한편, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 크지 않은 경우는(단계 S105에서 아니오), 단계 S106으로 진행한다.

다음으로, 단계 S106에 있어서, 설정 용접 전류치가 평균 실제 용접 전류치보다 작은지 여부를 비교한다. 그리고, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 작은 경우는(단계 S106에서 예), 단계 S108로 진행하여, 용접 토치를 위쪽으로 위치 보정하여 실제 용접 전류치를 감소시키고, 단계 S101로 되돌아간다. 한편, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 작지 않은 경우는(단계 S106에서 아니오), 단계 S101로 되돌아간다.

또한, 이러한 종래 기술에 따른 모방 처리 외에도, 예컨대 일본 특허 공개 평 11-58012 호에는, 와이어의 돌출 길이를 제어하는 것으로 팁-모재간 거리를 간접적으로 제어하는 기술이 개시되어 있다. 즉, 이 발명은, 미리 여러 가지의 돌출 길이를 갖는 와이어의 저항치를 구하여 데이터로서 기억해 두고, 본용접시에 있어서의 와이어에 흐르는 전류 및 전압의 값으로부터 해당 와이어의 저항치를 산출하여, 미리 기억해 둔 저항치와 비교하는 것으로, 와이어의 돌출 길이를 추정하는 구성으로 했다.

그러나, 상기한 종래 기술에 따른 모방 처리에 있어서는, 설정 용접 전압치(용접 전압의 설정치)의 변화가 팁-모재간 거리에 악영향을 준다고 하는 문제가 있었다. 즉, 정전압 특성을 갖는 용접 전원을 이용한 아크 용접에 있어서는, 설정 용접 전압치에 대략 비례하여 아크 길이가 변화된다. 또한, 해당 아크 길이가 변화되면, 팁 선단에서의 와이어의 돌출 길이가 변화되어 와이어의 저항치가 변화되기 때문에, 실제 용접 전류치도 변화되게 된다.

그 때문에, 예컨대, 와이어 송급 속도 및 팁-모재간 거리를 일정하게 하여 아크 용접을 행한 경우에 있어서, 설정 용접 전압치가 감소하면 아크 길이가 감소하고, 이에 따라 실제 용접 전류치도 감소한다. 그리고, 이와 같이 실제 용접 전류치가 감소하면, 상기한 모방 처리에 의해 실제 용접 전류치를 설정 용접 전류치에 가깝게 하고자 하는 제어가 이루어진다. 즉, 용접 토치를 아래쪽으로 위치 보정하여, 와이어의 돌출 길이를 감소시키는 것으로 해당 와이어의 저항치를 감소시키고, 실제 용접 전류치를 증가시킨다. 그리고, 이러한 용접 토치의 위치 보정은, 실제 용접 전류치와 설정 용접 전류치가 일치할 때까지 행해지게 된다. 따라서, 종래 기술에 따른 모방 처리에서는, 설정 용접 전압치가 변화되면, 팁-모재간 거리도 변동하여버린다고 하는 문제가 있었다.

여기서, 아크 용접에 있어서의 설정 용접 전압치는, 모재의 형상이나 용접 자세의 변경에 따라 적절히 변경되는 것이다. 따라서, 설정 용접 전압치의 영향을 가미하지 않는 종래 기술에 따른 모방 처리에서는, 실제의 아크 용접의 현장에서, 팁-모재간 거리를 정확하고 일정하게 제어할 수 없었다. 또한, 종래 기술에 따른 모방 처리에서 실제 용접 전류치를 검출하여 제어부에 보내기 위해서는, 전류 검출을 위한 센서나, 전류 변환을 위한 AD 변환기 등의 기기를 이용하는 경우가 있지만, 이러한 기기에는 통상, 수%~10% 정도의 오차가 있다. 따라서, 정확한 실제 용접 전류치를 구할 필요가 있는 종래 기술에 따른 모방 처리에서는, 팁-모재간 거리를 정확하고 일정하게 제어할 수 없었다.

또한, 상기한 일본 특허 공개 평 11-58012 호에 따른 발명도 설정 용접 전압치의 영향에 대해서는 가미하고 있지 않아, 종래 기술과 같이 팁-모재간 거리를 정확하고 일정하게 제어할 수 없었다. 또한, 이 발명에서는, 와이어의 저항치를 산출하기 위해, 용접 중에 와이어를 모재와 단락시킬 필요가 있지만, 예컨대 단락을 수반하지 않는 스프레이 이행(와이어 선단이 아크열에 의해 용융하여, 용적(droplet)이 와이어의 직경보다 작은 입자가 되어 아크 중을 비행하여 모재에 이행하는 용적 이행)의 경우는, 이 발명을 적용할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 정전압 특성을 구비하는 용접 전원을 이용한 아크 용접에 있어서, 용접 조건의 변경이나 기기의 오차 등이 있는 경우에도 팁-모재간 거리를 정확하고 일정하게 제어할 수 있는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 소정의 용접 조건과 해당 용접 조건에 의해 아크 용접을 행한 경우의 평균 실제 용접 전류치가 미리 대응되어 저장된 기준 전류치 저장 테이블에 근거하여, 용접 토치를 위치 보정하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법으로서, 소정의 본용접 조건하에 있어서, 전류치 측정 수단에 의해 실제 용접 전류치를 측정함과 아울러, 평균치 산출 수단에 의해 상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 실제 용접 전류치 취득 공정과, 기준 전류치 취득 수단에 의해, 상기 기준 전류치 저장 테이블로부터 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 기준 전류치 취득 공정과, 전류치 비교 수단에 의해, 상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 상기 기준 전류치를 비교하는 전류치 비교 공정과, 상기 전류치 비교 공정에서의 비교 결과에 따라, 용접 토치 위치 보정 수단에 의해 상기 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 용접 토치 위치 보정 공정을 행하는 순서로 한다.

이러한 순서에 의해, 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 미리 소정의 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 이에 대응하는 용접 조건을 데이터(기준 전류치 저장 테이블)로서 수집ㆍ유지한다. 그리고, 미리 구한 평균 실제 용접 전류치를 기준 전류치로 하여, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 해당 기준 전류치와 일치하도록 용접 토치를 자동적으로 위치 보정한다. 따라서, 용접 조건(예컨대, 설정 용접 전압치)이 변경되어 아크 길이가 변동되었다고 해도, 해당 아크 길이의 변동에 따라, 목표로 하는 실제 용접 전류치가 그때마다 조정되기 때문에, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리가 항상 일정 거리로 제어된다. 또한, 기준 전류치 및 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치에 센서나 AD 변환기 등의 기기의 오차가 포함되는 경우라도, 그 오차를 포함한 상태 그대로 비교를 행하여 용접 토치를 위치 보정하는 것이 가능하기 때문에, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리가 항상 일정하게 제어된다. 또, 본용접이란, 실제의 작업 현장 등에 있어서 작업자에 의해 행해지는 아크 용접을 말한다.

또한, 본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 상기 기준 전류치 취득 공정에서, 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 용접 조건이 상기 기준 전류치 저장 테이블에 존재하지 않는 경우, 기준 전류치 보간 수단에 의해 상기 기준 전류치 저장 테이블에 저장된 상기 용접 조건 및 이에 대응하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 보간하여, 상기 기준 전류치 취득 수단에 의해 상기 기준 전류치로서 설정하는 것으로 한다.

이러한 순서에 의해, 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 미리 본용접 조건과 일치하는 용접 조건으로 아크 용접을 행하고 있지 않은 경우라도, 기준 전류치 저장 테이블에 저장된 용접 조건 및 평균 실제 용접 전류치를 보간하는 것으로 기준 전류치를 산출할 수 있다. 따라서, 한정된 조건하에서 미리 용접을 행하고 있었던 경우라도, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리를 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 상기 실제 용접 전류치 취득 공정 전에, 소정의 시험 용접 조건하에 있어서, 상기 전류치 측정 수단에 의해 상기 실제 용접 전류치를 측정함과 아울러, 상기 평균치 산출 수단에 의해 상기 시험 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 실제 용접 전류치 사전 취득 공정과, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단에 의해, 상기 시험 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 이에 대응하는 상기 시험 용접 조건을 각각 테이블에 저장하여 상기 기준 전류치 저장 테이블을 생성하는 기준 전류치 저장 테이블 생성 공정을 행하는 것으로 한다.

이러한 순서에 의해, 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 미리 시험 용접을 행하여 여러 가지의 용접 조건마다의 안정한 평균 실제 용접 전류치를 데이터(기준 전류치 저장 테이블)로서 수집ㆍ유지하는 것으로, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 해당 기준 전류치와 일치하도록 용접 토치를 자동적으로 위치 보정할 수 있다. 또, 시험 용접이란, 본용접 전에 기준 전류치 저장 테이블을 생성하기 위해 시험적으로 행해지는 아크 용접을 말한다.

또한, 본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 상기 시험 용접이, 평판에 대한 비드 용접, 또는, 필릿 용접 중 어느 하나의 용접 방법으로 상기 아크 용접을 행하는 것으로 한다.

이러한 순서에 의해, 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 기준 전류치 저장 테이블에, 평판에 대한 비드 용접 또는 필릿 용접을 행했을 때의 용접 조건과 평균 실제 용접 전류치가 저장되어 있기 때문에, 본용접시에 평판에 대한 비드 용접 또는 필릿 용접을 행한 경우라도, 팁-모재간 거리를 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 상기 기준 전류치 취득 공정에서, 상기 시험 용접 및 상기 본용접의 용접 방법이 다른 경우, 파라미터 보정 수단에 의해, 미리 구한 파라미터를 이용하여 상기 기준 전류치를 보정하는 것으로 한다.

이러한 순서에 의해, 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 시험 용접 및 본용접의 용접 방법에 맞춰 기준 전류치를 예컨대 오프셋 등의 파라미터로 보정하는 것으로, 시험 용접과 본용접의 용접 방법이 다른 경우라도, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 안정한 기준 전류치에 일치시킬 수 있어, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리를 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 상기 실제 용접 전류치 사전 취득 공정에서, 상기 시험 용접 조건을 변경하면서 복수의 시험 용접 조건하에 상기 실제 용접 전류치를 측정한 경우에 있어서, 상기 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과한다고 상기 평균치 산출 수단에 의해 판단된 경우, 상기 시험 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 에러로 하는 것으로 한다.

이러한 순서에 의해, 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 미리 행한 시험 용접에서 측정한 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과하는 경우, 에러 출력을 행한다. 따라서, 용접이 불안정한 상태에서 산출한 시험 용접 전류치를 기준 전류치로서 이용하는 일이 없어, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리를 보다 안정적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 상기 실제 용접 전류치 취득 공정 및 상기 실제 용접 전류치 사전 취득 공정에서, 상기 시험 용접 및 상기 본용접의 개시시, 혹은, 상기 시험 용접 조건 및 상기 본용접 조건의 변경시로부터 소정 기간이 경과한 후에, 상기 전류치 측정 수단에 의해 상기 실제 용접 전류치를 측정하는 것으로 한다.

이러한 순서에 의해, 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 용접 개시 직후나 용접 조건 변경 직후의 불안정한 실제 용접 전류치를 평균 실제 용접 전류치 산출을 위한 샘플로부터 제외함으로써, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리를 보다 안정적으로 제어할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 싱글 아크 용접 시스템은, 모재에 대하여 와이어를 공급하는 용접 토치와, 상기 용접 토치의 모방 처리를 제어하는 아크 모방 제어 처리부를 구비하고, 소정의 용접 조건과 해당 용접 조건에 의해 아크 용접을 행한 경우의 평균 실제 용접 전류치가 미리 대응되어 저장된 기준 전류치 저장 테이블에 근거하여, 상기 용접 토치의 위치를 보정하는 싱글 아크 용접 시스템으로서, 상기 아크 모방 제어 처리부가, 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 평균치 산출 수단과, 상기 기준 전류치 저장 테이블로부터 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 기준 전류치 취득 수단과, 상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 상기 기준 전류치를 비교하는 전류 비교 수단과, 상기 전류치 비교 수단에 의한 비교 결과에 따라, 상기 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 용접 토치 위치 보정 수단을 구비하는 구성으로 한다.

이러한 구성으로 이루어지는 싱글 아크 용접 시스템은, 미리 소정의 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 이에 대응하는 용접 조건을 데이터(기준 전류치 저장 테이블)로서 수집ㆍ유지한다. 그리고, 미리 구한 평균 실제 용접 전류치를 기준 전류치로 하여, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 해당 기준 전류치와 일치하도록 용접 토치를 자동적으로 위치 보정한다. 따라서, 용접 조건(예컨대, 설정 용접 전압치)이 변경되어 아크 길이가 변동되었다고 해도, 해당 아크 길이의 변동에 따라, 목표로 하는 실제 용접 전류치가 그때마다 조정되기 때문에, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리가 항상 일정 거리로 제어된다. 또한, 기준 전류치 및 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치에 센서나 AD 변환기 등의 기기의 오차가 포함되는 경우라도, 그 오차를 포함한 상태 그대로 비교를 행하여 용접 토치를 위치 보정하는 것이 가능하기 때문에, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리가 항상 일정하게 제어된다.

또한, 본 발명에 따른 탠덤 아크 용접 시스템은, 모재에 대하여 선행 와이어와 후행 와이어로 이루어지는 2개의 와이어를 공급하는 용접 토치와, 상기 용접 토치의 모방 처리를 제어하는 아크 모방 제어 처리부를 구비하고, 소정의 용접 조건과 해당 용접 조건에 의해 아크 용접을 행한 경우의 평균 실제 용접 전류치가, 상기 와이어마다 미리 대응되어 저장된 기준 전류치 저장 테이블에 근거하여, 상기 용접 토치의 위치를 보정하는 탠덤 아크 용접 시스템으로서, 상기 아크 모방 제어 처리부가, 상기 선행 와이어의 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 평균치 산출 수단과, 상기 선행 와이어의 상기 기준 전류치 저장 테이블로부터 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 기준 전류치 취득 수단과, 상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 상기 기준 전류치를 비교하는 전류 비교 수단과, 상기 전류치 비교 수단에 의한 비교 결과에 따라, 상기 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 용접 토치 위치 보정 수단을 구비하는 구성으로 한다.

이러한 구성으로 이루어지는 탠덤 아크 용접 시스템은, 모재에 대하여 선행 와이어와 후행 와이어로 이루어지는 2개의 와이어를 공급하여 아크 용접을 행하는 경우라도, 팁-모재간 거리를 적절히 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법 및 탠덤 아크 용접 시스템에 의하면, 설정 용접 전압치가 변경된 경우나, 기기에 오차가 있는 경우라도, 미리 구한 안정한 기준 전류치에 실제 용접 전류치가 가까워지도록 용접 토치가 자동적으로 위치 보정되기 때문에, 용접 중에 있어서의 팁-모재간 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있어, 아크 용접을 안정하게 행할 수 있다.

도 1은 아크 용접에 있어서의 팁-모재간 거리를 나타내는 개략도이며, (a)는 평판에 대한 비드 용접에 있어서의 팁-모재간 거리를 나타내는 도면, (b)는 필릿 용접에 있어서의 팁-모재간 거리를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태에 따른 아크 용접 시스템의 일례를 나타내는 개략도이며, (a)는 싱글 아크 용접 시스템을 나타내는 도면, (b)는 탠덤 아크 용접 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시 형태에 따른 아크 용접 시스템을 제어하는 로봇 컨트롤러의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 아크 용접 시스템을 제어하는 로봇 컨트롤러의 모방 제어 처리부의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 제 1 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 있어서의 기준 전류치 저장 테이블의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 6은 제 3 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 있어서의 기준 전류치 저장 테이블의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 7은 제 1 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법의 처리 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제 1 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 있어서의 기준 전류치 저장 처리의 처리 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 제 3 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법의 처리 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 제 3 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 있어서의 기준 전류치 저장 처리의 처리 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 팁-모재간 거리의 제어 방법의 실시예를 나타내는 개략도이며, (a)는 종래 기술에 따른 제어 방법에 의해 팁-모재간 거리를 제어한 경우의 비교예를 나타내는 도면, (b)는 본 발명에 따른 제어 방법에 의해 팁-모재간 거리를 제어한 경우의 실시예 1을 나타내는 도면이다.
도 12는 팁-모재간 거리의 제어 방법의 실시예를 나타내는 개략도이며, (a)는 본 발명에 따른 제어 방법에 의해 팁-모재간 거리를 제어한 경우의 실시예 2로서, 용접선이 하강하는 예를 나타내는 도면, (b)는 본 발명에 따른 제어 방법에 의해 팁-모재간 거리를 제어한 경우의 실시예 3으로서, 용접선이 상승하는 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 종래 기술에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법의 처리 흐름을 나타내는 흐름도이다.

실시 형태에 따른 아크 용접 시스템 및 이것을 이용한 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 구체적으로 설명한다.

여기서, 각 실시 형태에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw란, 도 1(a)에 나타내는 평판에 대한 비드 용접에 있어서는, 와이어 송급 모터(20)에 의해 용접 토치(10) 선단의 팁(1)으로부터 와이어 송급 속도 Vf로 송급되는 와이어 W의 돌출 길이 Lx와, 아크 A의 아크 길이 La를 합계한 거리를 가리키고 있다. 또한 마찬가지로, 도 1(b)에 나타내는 필릿 용접에 있어서는, 용접선의 중심선상에 있어서의 돌출 길이 Lx와, 아크 길이 La와, 용접 비드 B의 깊이를 합계한 거리를 가리키고 있다.

이하, 도 2(a), 도 3을 참조하면서, 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법을 실행하는 싱글 아크 용접 시스템의 일례에 대하여 설명한다.

싱글 아크 용접 시스템(100)은, 용접 토치(10)를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정, 혹은, 좌우 방향으로 위빙하면서 모재 M의 용접선에 아크 용접을 행하는 시스템이다. 싱글 아크 용접 시스템(100)은, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 용접 토치(10)와, 와이어 송급 모터(20)와, 용접 로봇(30)과, 로봇 컨트롤러(40)와, 용접 전원(50)을 주된 구성으로서 구비하고 있다. 이하, 싱글 아크 용접 시스템(100)이 구비하는 각 구성에 대하여, 구체적으로 설명한다.

용접 토치(10)는, 모재 M에 대하여 와이어 W를 공급하기 위한 기구이다. 용접 토치(10)는, 소정의 팁-모재간 거리 Lw를 두고 모재 M과 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 용접 토치(10) 내부에는 와이어 W가 삽통하고 있고, 또한, 용접 토치(10)의 팁(1)(도 1 참조) 선단으로부터는, 모재에 대하여 소정의 돌출 길이로 와이어 W가 돌출하고 있다. 또, 용접 토치(10)는, 모재에 대하여 실드 가스를 공급하는 실드 가스 노즐을 구비한 것이더라도 좋다.

와이어 송급 모터(20)는, 용접 토치(10)에 대하여 와이어 W를 보내어 송급하기 위한 기구이다. 여기서, 상기한 바와 같이, 와이어 송급 속도는 설정 용접 전류치와 대략 비례 관계에 있다. 따라서. 작업자가 설정 용접 전류치를 변경하면, 우선 와이어 송급 모터(20)에 의한 와이어 송급 속도가 변경된다.

용접 로봇(30)은, 선단에 용접 토치(10)가 부착됨과 아울러, 암(arm)에 의해 해당 용접 토치(10)를 모재 M의 용접 진행 방향에 대하여, 위쪽 방향 또한 아래쪽 방향으로 위치 보정, 혹은, 좌우 방향으로 위빙시키는 기구이다. 용접 로봇(30)은, 후기하는 로봇 컨트롤러(40)에 접속되어 있고, 해당 로봇 컨트롤러(40)의 지령에 의해, 용접 토치(10)를 각 방향으로 이동시킨다.

로봇 컨트롤러(40)는, 용접 로봇(30)을 통해, 용접 토치(10)를 용접 진행 방향에 대하여 소정 방향으로 이동시키는 기구이다. 즉, 로봇 컨트롤러(40)는, 용접 토치(10)의 이동 위치 및 이동 방향을 제어하기 위한 기구이다. 로봇 컨트롤러(40)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 내부에 용접 전류 변환부(41)와, 아크 모방 제어 처리부(42)와, 티칭(teaching) 처리부(43)와, 로봇 궤적 계획 처리부(44)를 구비하고 있다. 로봇 컨트롤러(40)가 구비하는 이들 각 부의 상세에 대해서는 후기한다.

용접 전원(50)은, 와이어 W 및 모재 M에 대하여 전력을 공급하여, 양자간에 아크를 발생시키기 위한 것이다. 용접 전원(50)은, 상기한 바와 같은 정전압 특성을 갖고 있고, 내부에 전류치 측정 수단으로서 용접 전류 검출부(51)를 구비하고 있다. 이 용접 전류 검출부(전류치 측정 수단)(51)는, 시험 용접시 및 본용접시에 있어서의 실제 용접 전류치를 아날로그 데이터로서 소정의 샘플링 간격으로 검출하기 위한 것이다.

이하, 도 3을 참조하면서, 상기한 로봇 컨트롤러(40)의 내부 구성에 대하여, 구체적으로 설명한다.

용접 전류 변환부(41)는, 실제 용접 전류치의 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 처리를 행하는 것이다. 용접 전류 변환부(41)에는, 시험 용접시 및 본용접시의 각각에 있어서, 후기하는 용접 전원(50)의 용접 전류 검출부(51)로부터 실제 용접 전류치의 아날로그 데이터가 소정의 샘플링 간격으로 입력된다. 그리고, 용접 전류 변환부(41)는, 입력된 실제 용접 전류치를 전류 변환(AD 변환)하여, 해당 변환 후의 실제 용접 전류치를 아크 모방 제어 처리부(42)에 출력한다.

아크 모방 제어 처리부(42)는, 용접 상태에 따라, 용접 토치(10)의 모방 처리를 제어하기 위한 것이다. 아크 모방 제어 처리부(42)는, 구체적으로는 실제 용접 전류치와, 이에 대응하는 용접 조건으로부터 용접 토치(10)의 모방 보정량을 생성하여, 로봇 궤적 계획 처리부(44)에 출력한다. 아크 모방 제어 처리부(42)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 평균치 산출 수단(42a)과, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)과, 기준 전류치 취득 수단(42c)과, 전류치 비교 수단(42d)과, 용접 토치 위치 보정 수단(42e)과, 메모리 수단(42f)을 구비하고 있다. 아크 모방 제어 처리부(42)가 구비하는 이들 각 수단의 상세에 대해서는, 후기한다.

티칭 처리부(43)는, 아크 용접의 작업 궤적을 티칭하기 위한 것이다. 티칭 처리부(43)에는, 작업 궤적을 미리 티칭한 데이터가 저장되어 있다. 그리고, 티칭 처리부(43)는, 이들 데이터로부터 용접의 목표 위치를 추출하여, 로봇 궤적 계획 처리부(44)에 출력한다. 또한, 티칭 처리부(43)에는, 용접 전류 변환부(41)가 AD 변환한 실제 용접 전류치에 대응하는 용접 조건(시험 용접 조건, 본용접 조건)이 입력된다. 그리고, 티칭 처리부(43)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 해당 용접 조건을 아크 모방 제어 처리부(42)에 출력한다.

로봇 궤적 계획 처리부(44)는, 아크 모방 제어 처리부(42) 및 티칭 처리부(43)의 지시에 근거하여, 용접 토치(10)의 위치 및 작업 궤적을 제어하기 위한 것이다. 로봇 궤적 계획 처리부(44)는, 아크 모방 제어 처리부(42)로부터 입력된 모방 보정량과, 티칭 처리부(43)로부터 입력된 티칭 궤적 정보로부터 로봇 각 축 지령치를 생성하여, 용접 로봇(30)의 서보 드라이버에 출력한다. 그리고, 용접 토치(10)의 위치, 혹은, 작업 궤적이 보정된다. 또, 서보 드라이버는, 용접 로봇(30) 선단의 용접 토치(10)를 동작시키기 위한 드라이버를 가리키고 있다.

이하, 도 4를 참조하면서, 상기한 아크 모방 제어 처리부(42)의 내부 구성에 대하여, 구체적으로 설명한다.

평균치 산출 수단(42a)은, 용접 전류 검출부(51)가 소정의 샘플링 간격으로 검출한 실제 용접 전류치로부터. 시험 용접시(시험 용접 조건하)에 있어서의 평균 실제 용접 전류치와, 본용접시(본용접 조건하)에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 수단이다. 또한, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)은, 평균치 산출 수단(42a)에 의해 산출한 평균 실제 용접 전류치와, 이에 대응하는 시험 용접 조건을 각각 테이블에 저장하여 기준 전류치 저장 테이블을 생성하는 수단이다.

기준 전류치 취득 수단(42c)은, 본용접 조건과, 기준 전류치 저장 테이블에 저장된 상기 시험 용접 조건을 대조함으로써, 해당 본용접 조건에 대응하는(일치하는) 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 수단이다. 또한, 전류치 비교 수단(42d)은, 본용접시에 평균치 산출 수단(42a)에 의해 산출한 평균 실제 용접 전류치와, 상기 기준 전류치를 비교하는 수단이다.

용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 전류치 비교 수단(42d)에 의한 비교 결과에 따라, 상기 용접 토치(10)를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 수단이다. 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 구체적으로는, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 기준 전류치보다 크면 용접 토치(10)를 위쪽 방향으로 위치 보정하고, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 기준 전류치보다 작으면 용접 토치(10)를 아래쪽 방향으로 위치 보정한다.

다음으로, 도 4를 참조하면서, 싱글 아크 용접 시스템(100)의 상기한 아크 모방 제어 처리부(42)에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw의 제어의 흐름에 대하여, 구체적으로 설명한다.

우선, 기준 전류치 저장 테이블을 생성하기 위한 준비 공정에서는, 작업자 등이 소정의 시험 용접 조건으로 시험 용접을 행하면, 용접 전원(50)의 전류치 측정 수단(용접 전류 검출부)(51)이 시험 용접시에 있어서의 실제 용접 전류치의 아날로그 데이터를 소정의 샘플링 간격으로 검출하고, 해당 데이터를 로봇 컨트롤러(40)의 전류치 변환 수단(용접 전류 변환부)(41)에 출력한다.

다음으로, 전류치 변환 수단(41)은, 입력된 실제 용접 전류치를 AD 변환하여, 변환 후의 실제 용접 전류치를 평균치 산출 수단(42a)에 출력한다. 또한, 로봇 컨트롤러(40)의 티칭 처리 수단(티칭 처리부)(43)은, 해당 실제 용접 전류치에 대응하는 시험 용접 조건을 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)에 출력한다.

다음으로, 평균치 산출 수단(42a)은, 입력된 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출하고, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)에 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 출력한다. 그리고, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)은, 입력된 시험 용접 조건 및 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 각각 테이블에 저장하여 기준 전류치 저장 테이블을 생성하고, 해당 기준 전류치 저장 테이블을 메모리 수단(42f)에 저장한다.

다음으로, 용접 토치(10)를 위치 보정하는 위치 보정 공정에서는, 작업자 등이 소정의 본용접 조건으로 본용접을 행하면, 용접 전원(50)의 전류치 측정 수단(용접 전류 검출부)(51)은, 당해 본용접시에 있어서의 실제 용접 전류치의 아날로그 데이터를 소정의 샘플링 간격으로 검출하여, 전류치 변환 수단(용접 전류 변환부)(41)에 출력한다. 그리고, 전류치 변환 수단(41)은, 입력된 실제 용접 전류치를 AD 변환하고, 변환 후의 실제 용접 전류치를 평균치 산출 수단(42a)에 출력한다. 또한, 로봇 컨트롤러(40)의 티칭 처리 수단(티칭 처리부)(43)은, 해당 실제 용접 전류치에 대응하는 본용접 조건을 메모리 수단(42f)에 출력한다.

다음으로, 평균치 산출 수단(42a)은, 입력된 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출하고, 로봇 컨트롤러(40)의 전류치 비교 수단(42d)에 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 출력한다. 그리고, 기준 전류치 취득 수단(42c)은, 메모리 수단(42f)에 저장된 본용접 조건과, 기준 전류치 저장 테이블을 참조하여, 해당 기준 전류치 저장 테이블에 본용접 조건과 일치하는 시험 용접 조건이 존재하는지 여부를 판정한다. 그리고, 기준 전류치 저장 테이블에 본용접 조건과 일치하는 시험 용접 조건이 있는 경우, 기준 전류치 취득 수단(42c)은, 해당 시험 용접 조건에 대응하는 평균 실제 용접 전류치를 기준 전류치 저장 테이블로부터 추출하여 기준 전류치로서 설정한다. 그리고, 해당 기준 전류치를 전류치 비교 수단(42d)에 출력한다.

다음으로, 전류치 비교 수단(42d)은, 입력된 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치와, 기준 전류치의 대소를 비교하여, 그 비교 결과를 용접 토치 위치 보정 수단(42e)에 출력한다. 그리고, 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 해당 비교 결과에 따라, 용접 토치(10)를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하기 위한 모방 보정량을 생성하고, 해당 모방 보정량을 후기하는 로봇 궤적 계획 처리부(44)에 출력한다. 그리고, 후기하는 바와 같이, 로봇 궤적 계획 처리부(44)는, 입력된 모방 보정량에 근거하여, 용접 로봇(30)에 대하여 용접 토치(10)의 위치 보정을 지시한다.

또, 아크 모방 제어 처리부(42)는, 상기 수단 외에도, 도시하지 않는 기준 전류치 보간 수단, 파라미터 보정 수단, 에러 플래그 생성 수단, 에러 출력 수단을 구비할 수도 있다.

기준 전류치 보간 수단은, 본용접 조건과 같은 조건으로 시험 용접을 행하고 있지 않고, 기준 전류치 저장 테이블로부터 직접 기준 전류치를 취득할 수 없는 경우에 있어서, 기준 전류치 저장 테이블에 저장된 시험 용접 조건과, 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 보간하는 수단이다. 기준 전류치 보간 수단은, 예컨대, 기준 전류치 저장 테이블에 이미 저장된 시험 용접 조건과 이에 대응하는 평균 실제 용접 전류치로부터 관계식을 구하여, 당해 관계식에 본용접 조건을 대입하는 것으로, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 산출한다.

파라미터 보정 수단은, 시험 용접 및 본용접의 용접 방법이 다른 경우에 있어서, 기준 전류치를 오프셋 등의 파라미터에 의해 보정하기 위한 수단이다. 예컨대, 시험 용접시는 도 1(a)의 평판에 대한 비드 용접을 행하고, 본용접시는 도 1(b)의 필릿 용접을 행한 경우, 용접 비드 B의 높이만큼 팁-모재간 거리 Lw가 길어져, 기준 전류치를 보정할 필요가 생긴다. 따라서, 이러한 경우에, 용접 비드 B의 차분만큼 기준 전류치를 감소시키는 정(正)의 오프셋이나, 반대로 용접 비드 B의 차분만큼 기준 전류치를 증가시키는 부(負)의 오프셋 등의 미리 준비한 파라미터에 의해 기준 전류치를 보정하는 것으로, 용접 방법의 차이에 따른 영향을 해소할 수 있고, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 안정한 기준 전류치에 일치시킬 수 있다.

또한, 에러 플래그 생성 수단은, 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 산출하기 위해 시험 용접 조건마다 측정한 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과한다고 판단한 경우에, 해당 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 에러로 하여 에러 플래그를 설정하는 수단이다. 또한, 에러 출력 수단은, 기준 전류치로서 설정한 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 에러라고 기준 전류치 취득 수단(42c)이 판단한 경우에 있어서, 모방 처리가 불가능하다고 하여, 처리를 종료시키기 위해 에러 출력을 행하는 수단이다.

이하, 상기한 아크 용접 시스템(100)을 이용한 제 1 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 도 2~도 6을 적절히 참조하면서 구체적으로 설명한다.

본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 종래와는 다른 모방 처리에 의해 팁-모재간 거리 Lw를 제어하는 것을 특징으로 하고 있고, 준비 공정과, 위치 보정 공정으로 크게 나누어진다. 이하, 제 1 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법의 각 공정의 상세에 대하여 설명한다.

(1) 준비 공정

준비 공정은, 위치 보정 공정 전에 미리 기준 전류치 저장 테이블을 준비하는 공정이다. 준비 공정에서는, 구체적으로는, 실제 용접 전류치 사전 취득 공정과, 기준 전류치 저장 테이블 생성 공정을 행한다. 이하, 각 공정의 상세에 대하여 설명한다.

(실제 용접 전류치 사전 취득 공정)

본 공정은, 실제의 용접(본용접)을 행하기 전에, 미리 소정의 팁-모재간 거리 Lw로 시험적인 용접(시험 용접)을 행하여, 실제 용접 전류치의 평균치인 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 공정이다. 본 공정에서는, 우선 작업자가 소정의 시험 용접 조건하에서 시험 용접을 행하고, 아크 용접 시스템(100)의 전류치 측정 수단(용접 전류 검출부)(51)에 의해 시험 용접시에 있어서의 안정한 실제 용접 전류치를 소정의 샘플링 간격으로 샘플링한다. 그리고, 아크 용접 시스템(100)의 평균치 산출 수단(42a)에 의해, 전류치 측정 수단(51)에서 샘플링한 복수의 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출하여, 아크 용접 시스템(100)의 메모리 수단(42f)에 데이터로서 저장한다.

또, 본 공정에서는, 작업자가 시험 용접 조건을 소정 범위에서 변경하면서 시험 용접을 행하여, 아크 용접 시스템(100)의 평균치 산출 수단(42a)이 해당 변경한 시험 용접 조건마다 실제 용접 전류치 및 평균 실제 용접 전류치를 측정ㆍ산출하여, 상기한 메모리 수단(42f)에 저장한다. 이와 같이 본 공정에서 취득한 여러 가지의 시험 용접 조건하에 있어서의 평균 실제 용접 전류치는, 아크 용접이 안정되어 있을 때의 평균 실제 용접 전류치이다. 따라서, 해당 평균 실제 용접 전류치는, 후기하는 바와 같이, 본용접시에 있어서의 기준 전류치(모방 처리시의 목표 전류치)로서 설정되게 된다.

여기서, 상기한 소정의 팁-모재간 거리 Lw란, 미리 정해진 거리가 아닌, 용접 부위나 용접시에 있어서의 자세 등의 여러 가지의 조건에 따라, 작업자에 의해 적절히 변경, 조정되는 거리이다. 소정의 팁-모재간 거리 Lw는, 통상은 작업자가 소정의 용접 조건하에서 용접을 행하여, 최적이라고 판단한 거리이며, 경험칙적으로 구해지는 것이다.

또한, 상기한 시험 용접 조건이란, 구체적으로는, 아크 용접시에 작업자가 아크 용접 시스템(100)에 설정하는 설정 용접 전류치(용접 전류의 설정치)와 설정 용접 전압치(용접 전압의 설정치)를 나타내고 있다.

또한, 상기한 시험 용접은, 평판에 대한 비드 용접, 또는 필릿 용접 중 어느 하나에 의해 행하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 작업자가 본용접에 보다 적합한 용접 방법으로 미리 시험 용접을 행하여, 여러 가지의 용접 조건마다의 안정한 평균 실제 용접 전류치를 데이터로서 수집ㆍ유지할 수 있다. 따라서, 평판에 대한 비드 용접 또는 필릿 용접이더라도. 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw를 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 본 공정에서는, 상기한 평균치 산출 수단(42a)이, 전류치 측정 수단(51)에 의한 시험 용접의 개시시, 혹은, 시험 용접 조건의 변경시로부터 소정 기간이 경과한 이후에 측정한 실제 용접 전류치로부터, 평균 실제 용접 전류치를 산출하도록 하더라도 좋다. 이것은, 시험 용접 조건을 새롭게 설정, 혹은 변경한 직후의 시험 용접은, 용접 상태가 과도 상태인 경우가 많아, 실제 용접 전류치가 안정하지 않은 경우가 있기 때문이다.

또, 상기한 소정 기간이란, 시험 용접의 개시시, 혹은, 시험 용접 조건의 변경시로부터 용접 상태가 과도 상태를 벗어나기까지의 기간이며, 통상은 작업자가 소정의 용접 조건하에서 용접을 행함으로써, 경험칙적으로 구해지는 기간이다. 본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 이와 같이, 시험 용접이 안정하지 않은 기간 내에 있어서의 실제 용접 전류치를 평균 실제 용접 전류치 산출을 위한 샘플로부터 제외하는 것으로, 평균 실제 용접 전류치를 보다 정확히 산출할 수 있다.

(기준 전류치 저장 테이블 생성 공정)

본 공정은, 아크 용접 시스템(100)의 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)에 의해, 시험 용접시에 산출한 평균 실제 용접 전류치와, 이에 대응하는 시험 용접 조건을 각각 테이블에 저장하여, 도 5에 나타내는 기준 전류치 저장 테이블을 생성하는 공정이다. 여기서, 기준 전류치 저장 테이블이란, 아크 용접이 안정되어 있을 때의 평균 실제 용접 전류치와, 그 평균 실제 용접 전류치를 측정ㆍ산출했을 때의 용접 조건(설정 용접 전류치, 설정 용접 전압치 등)이 대응되어 저장된 테이블이다. 이하, 도 5를 참조하면서, 기준 전류치 저장 테이블에 대하여, 구체적으로 설명한다.

기준 전류치 저장 테이블에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가장 좌측의 열인 열 헤더에, 작업자가 시험 용접시에 설정한 설정 용접 전류치가 저장되어 있다. 이 열 헤더에는, 소정 간격으로 설정 용접 전류치가 저장되어 있지만(동 도에서는 50A 간격), 해당 설정 용접 전류치의 간격은 예시이며, 작업자가 시험 용접을 어느 정도 상세하게 행할지에 따라 적절히 변경된다. 따라서, 작업자가 설정 용접 전류치를 1A 간격으로 변경하면서 시험 용접을 행한 경우는 1A 간격이 되고, 10A 간격으로 변경하면서 시험 용접을 행한 경우는 10A 간격이 된다.

또한, 기준 전류치 저장 테이블에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가장 위쪽의 행인 행 헤더에는, 작업자가 시험 용접시에 설정한 설정 용접 전압치가 저장되어 있다. 이 행 헤더에는, 소정 간격으로 설정 용접 전압치가 저장되어 있지만(동 도에서는 10% 간격), 해당 설정 용접 전압치의 간격은 예시이며, 작업자가 시험 용접을 어느 정도 상세하게 행할지에 따라 적절히 변경된다. 따라서, 작업자가 설정 용접 전압치를 1V 간격으로 변경하면서 시험 용접을 행한 경우는 1V 간격이 되고, 10V 간격으로 변경하면서 시험 용접을 행한 경우는 10V 간격이 된다. 또, 도 5에 있어서의 설정 용접 전압치는, 일원화 설정(용접 전류에 따른 최적 전압을 100%로 하는 기능)을 이용한 예이기 때문에, 구체적인 수치가 아니라 비율(%)이 저장되어 있지만, 해당 설정 용접 전압치로서 구체적인 수치를 저장하더라도 상관없다.

기준 전류치 저장 테이블에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 설정 용접 전류치와 설정 용접 전압치가 교차하는 셀에, 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 저장되어 있다. 이 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치는, 후에 기준 전류치로서 선택되는 것이다. 또, 도 5에 있어서의 기준 전류치(시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치)는, 편의상 I_11로부터 I_95의 기호로 기재되어 있지만, 실제로는, 상기한 바와 같이 시험 용접시에 산출한 구체적인 평균 실제 용접 전류치가 저장되어 있다.

본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 이와 같이, 미리 기준 전류치 저장 테이블을 생성함으로써, 다양한 용접 조건과 실제 용접 전류치의 관계성을 사전에 데이터로서 유지할 수 있다.

(2) 위치 보정 공정

위치 보정 공정은, 준비 공정에서 준비한 기준 전류치 저장 테이블에 근거하여 용접 토치(10)를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 공정이다. 위치 보정 공정에서는, 구체적으로는, 실제 용접 전류치 취득 공정과, 기준 전류치 취득 공정과, 전류치 비교 공정과, 용접 토치 위치 보정 공정을 행한다. 이하, 각 공정의 상세에 대하여 설명한다.

(실제 용접 전류치 취득 공정)

본 공정은, 소정의 팁-모재간 거리 Lw 및 소정의 본용접 조건하에서 본용접을 행하여, 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 공정이다. 본 공정에 있어서의 평균 실제 용접 전류치의 산출 방법 및 산출 수단은, 실제 용접 전류치 사전 취득 공정과 같으므로 설명을 생략한다. 본 공정에서 산출한 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치는, 후기하는 바와 같이, 전류치 비교 수단(42d)에 의해 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치인 기준 전류치와 비교되고, 그 비교 결과에 따라, 용접 토치(10)가 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정되게 된다.

본 공정에 있어서의 소정의 팁-모재간 거리 Lw란, 상기한 시험 용접시에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw와 같은 거리를 나타내고 있다. 또한, 본 공정에서의 본용접 조건이란, 상기한 시험 용접 조건과 마찬가지로, 아크 용접시에 작업자가 아크 용접 시스템(100)에 설정하는 설정 용접 전류치와 설정 용접 전압치를 나타내고 있다.

또한, 본 공정에서는, 시험 용접시와 마찬가지로, 아크 용접 시스템(100)의 평균치 산출 수단(42a)이, 본용접의 개시시, 혹은, 본용접 조건의 변경시로부터 소정 기간이 경과한 이후에 측정한 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출하도록 하더라도 좋다. 본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 이와 같이, 본용접이 안정하지 않은 기간 내에서의 실제 용접 전류치를 평균 실제 용접 전류치 산출을 위한 샘플로부터 제외하는 것으로, 평균 실제 용접 전류치를 보다 정확히 산출할 수 있다.

(기준 전류치 취득 공정)

본 공정은, 아크 용접 시스템(100)의 기준 전류치 취득 수단(42c)이, 본용접시에 있어서의 본용접 조건과, 미리 생성한 기준 전류치 저장 테이블에 저장된 시험 용접 조건을 대조함으로써, 해당 본용접 조건에 대응하는 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 추출하고, 또한, 이것을 기준 전류치로서 설정하는 공정이다.

본 공정을 구체적으로 도 5에 나타내는 기준 전류치 저장 테이블을 이용하여 설명하면, 예컨대, 본용접시에 있어서의 설정 용접 전류치가 100A이고 설정 용접 전압치가 90%인 경우, 아크 용접 시스템(100)의 기준 전류치 취득 수단(42c)은, I_12의 셀에 저장된 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정한다. 또한, 예컨대, 본용접시에 있어서의 설정 용접 전류치가 300A이고 설정 용접 전압치가 120%인 경우, 아크 용접 시스템(100)의 기준 전류치 취득 수단(42c)은, I_55의 셀에 저장된 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하게 된다.

본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 이와 같이, 기준 전류치 저장 테이블을 참조하여 본용접 조건과 시험 용접 조건을 대조함으로써, 본용접 조건에 있어서 안정한 평균 실제 용접 전류치를 용이하게 추출할 수 있다. 그리고, 이 평균 실제 용접 전류치를, 본용접시에 있어서의 실제 용접 전류치를 모방하게 하는 기준, 즉 기준 전류치로서 설정할 수 있다.

또, 시험 용접 및 본용접의 용접 방법이 다른 경우는, 상기한 아크 용접 시스템(100)의 파라미터 보정 수단(도시하지 않음)에 의해, 기준 전류치를 보정하는 것이 바람직하다. 이것은, 상기한 바와 같이, 예컨대 시험 용접시는 도 1(a)의 평판에 대한 비드 용접을 행하고, 본용접시는 도 1(b)의 필릿 용접을 행한 경우, 용접 비드 B의 높이를 무시할 수 없는 것이 되어, 기준 전류치를 보정할 필요가 생기기 때문이다.

보정에 이용하는 파라미터는, 예컨대 용접 비드 B의 차분만큼 기준 전류치를 감소시키는 정의 오프셋이나, 반대로 용접 비드 B의 차분만큼 기준 전류치를 증가시키는 부의 오프셋 등이며, 미리 실험적으로 구하여 아크 용접 시스템(100)의 메모리 수단(42f)에 저장되어 있다. 이와 같이, 미리 준비한 파라미터에 의해 기준 전류치를 보정함으로써, 용접 방법의 차이에 따른 영향을 해소함과 아울러, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 안정한 기준 전류치에 일치시킬 수 있다.

본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 이와 같이, 시험 용접 및 본용접의 용접 방법에 맞춰 기준 전류치를 보정하는 것으로, 시험 용접과 본용접의 용접 방법이 다른 경우라도, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 안정한 기준 전류치에 일치시킬 수 있어, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw를 일정하게 제어할 수 있다.

(전류치 비교 공정)

본 공정은, 아크 용접 시스템(100)의 전류치 비교 수단(42d)에 의해, 소정의 본용접 조건하에 있어서의 평균 실제 용접 전류치와, 상기한 기준 전류치 취득 공정에서 취득한 기준 전류치의 대소를 비교하는 공정이다. 여기서, 기준 전류치는. 아크 용접이 안정되어 있을 때의 평균 실제 용접 전류치이다. 따라서, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치와 기준 전류치를 비교하는 것으로, 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 안정되어 있는지, 즉, 본용접이 안정적으로 행해지고 있는지를 판단할 수 있다.

(용접 토치 위치 보정 공정)

본 공정은, 전류치 비교 공정에서의 비교 결과에 따라, 아크 용접 시스템(100)의 용접 토치 위치 보정 수단(42e)에 의해, 본용접시에 있어서의 실제 용접 전류치가 안정되도록, 용접 로봇(30) 선단의 용접 토치(10)를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 공정이다. 본 공정은, 용접 토치(10)를 위치 보정하여 와이어 W의 돌출 길이 Lx를 변화시킴으로써, 와이어의 저항치가 변화되어 실제 용접 전류치가 변화된다고 하는 아크 용접의 성질을 이용하여, 용접 토치(10)의 위치 보정에 의해 실제 용접 전류치를 조정하여, 팁-모재간 거리 Lw를 제어하는 것이다. 본 공정에서의 처리는, 구체적으로는 이하와 같다.

예컨대, 전류치 비교 수단(42d)에 의해 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 기준 전류치와 일치한다고 판단된 경우, 실제 용접 전류치는 안정되어 있기 때문에, 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 용접 토치(10)의 위치 보정을 행하지 않는다.

한편, 전류치 비교 수단(42d)에 의해 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 기준 전류치보다도 크다고 판단된 경우, 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 용접 토치(10)를 위쪽 방향으로 위치 보정한다. 그러면, 와이어 W의 돌출 길이 Lx가 증가하여, 평균 실제 용접 전류치가 감소한다. 그리고, 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 평균 실제 용접 전류치가 기준 전류치와 일치할 때까지, 용접 토치(10)를 위쪽 방향으로 위치 보정한다.

또한, 전류치 비교 수단(42d)에 의해 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 기준 전류치보다 작다고 판단된 경우. 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 용접 토치(10)를 아래쪽 방향으로 위치 보정한다. 그러면, 와이어 W의 돌출 길이 Lx가 감소하여, 평균 실제 용접 전류치가 증가한다. 그리고, 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 평균 실제 용접 전류치가 기준 전류치와 일치할 때까지, 용접 토치(10)를 아래쪽 방향으로 위치 보정한다.

이와 같이, 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 미리 시험 용접을 행하여, 여러 가지의 용접 조건하에 있어서의 안정한 실제 용접 전류치의 데이터를 수집하여 기준 전류치로 하고, 본용접시에 있어서의 실제 용접 전류치가 이 기준 전류치에 가까워지도록 용접 토치(10)를 위치 보정한다. 따라서, 설정 용접 전압치가 변경되어 아크 길이가 변동되었다고 해도, 해당 아크 길이의 변동에 따라, 목표로 하는 실제 용접 전류치가 그때마다 조정되기 때문에, 팁-모재간 거리 Lw가 항상 일정 거리로 제어된다. 또한, 본용접시에 있어서의 실제 용접 전류치 및 기준 전류치에 오차가 포함되는 경우라도, 오차를 포함한 상태 그대로 비교를 행하여 용접 토치(10)를 위치 보정하는 것이 가능하기 때문에, 센서나 AD 변환기 등의 기기의 오차에 관계없이, 팁-모재간 거리 Lw가 항상 일정 거리로 제어된다. 따라서, 용접 조건의 변경이나 기기의 오차 등에 관계없이, 용접 중에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw를 정확하고 일정하게 제어할 수 있다.

다음으로, 상기한 아크 용접 시스템(100)을 이용한 제 2 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 구체적으로 설명한다.

본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 실제 용접 전류치 사전 취득 공정과, 기준 전류치 저장 테이블 생성 공정과, 실제 용접 전류치 취득 공정과, 기준 전류치 취득 공정과, 전류치 비교 공정과, 용접 토치 위치 보정 공정을 갖는 점에서는, 상기한 제 1 실시 형태와 같다.

단, 본 실시 형태에서는, 기준 전류치 취득 공정에서, 본용접 조건과 일치하는 시험 용접 조건이 기준 전류치 저장 테이블에 존재하지 않는다고 아크 용접 시스템(100)의 기준 전류치 취득 수단(42c)에 의해 판단된 경우, 동 시스템(100)의 기준 전류치 보간 수단(도시하지 않음)에 의해, 기준 전류치 저장 테이블에 저장된 시험 용접 조건과, 시험 용접 조건시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 보간하고, 기준 전류치 취득 수단(42c)에 의해 보간에 의해 얻어진 평균 실제 용접 전류치를 기준 전류치로서 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.

이것은, 상기한 바와 같이, 작업자가 시험 용접시에 있어서의 시험 용접 조건(예컨대 설정 용접 전류치, 설정 용접 전압치)을 어떠한 간격으로 변경할지는 임의이기 때문에, 본용접 조건과 같은 조건으로 시험 용접을 행하지 않아, 기준 전류치 저장 테이블로부터 직접 기준 전류치를 취득할 수 없는 경우가 있기 때문이다. 이하, 본 실시 형태의 구체예를 도 5에 나타내는 기준 전류치 저장 테이블을 이용하여 설명한다.

예컨대, 본용접 조건의 설정 용접 전류치를 270A, 설정 용접 전압치를 95%로 한 경우, 도 5에 나타내는 기준 전류치 저장 테이블의 열 헤더 및 행 헤더에는, 이들 값에 대응하는 설정 용접 전류치 및 설정 용접 전압치가 존재하지 않는다. 그래서, 상기한 기준 전류치 보간 수단은, 우선 설정 용접 전류치가 300A, 설정 용접 전압치가 95%인 경우의 제 1 보간 전류치(={(I_53-I_52)/(100-90)}×(95-90)+I_52)를 산출한다. 이 경우, 예컨대 I_52를 290A, I_53을 300A라고 하면, 제 1 보간 전류치는 295A가 된다.

다음으로, 기준 전류치 보간 수단은, 설정 용접 전류치가 250A, 설정 용접 전압치가 95%인 경우의 제 2 보간 전류치(={(I_43-I_42)/(100-90)}×(95-90)+I_42)를 산출한다. 이 경우, 예컨대 I_42를 240A, I_43을 250A라고 하면, 제 2 보간 전류치는 245A가 된다.

그리고, 기준 전류치 보간 수단은, 설정 용접 전류치가 270A이고 설정 용접 전압치가 90%인 경우의 기준 전류치(={(제 1 보간 전류치-제 2 보간 전류치)/(300-250)}×(270-250)+제 2 보간 전류치)를 산출한다. 이 경우, 상기한 바와 같이 제 1 보간 전류치를 295A, 제 2 보간 전류치를 245A라고 하면, 기준 전류치는 265A가 된다.

본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 이와 같이, 작업자가 본용접시와 같은 용접 조건으로 시험 용접을 행하고 있지 않은 경우라도, 미리 시험 용접시에 수집ㆍ유지된 데이터로부터 보간하는 것으로 기준 전류치를 산출할 수 있다. 따라서, 한정된 조건하에 시험 용접을 행한 경우라도, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw를 일정하게 제어할 수 있다.

다음으로, 상기한 아크 용접 시스템(100)을 이용한 제 3 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 구체적으로 설명한다.

단, 본 실시 형태에서는, 실제 용접 전류치 사전 취득 공정에서, 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 산출하기 위해, 시험 용접 조건을 변경하면서 복수의 시험 용접 조건하에 측정한 경우로서, 시험 용접 조건마다 측정한 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과한다고 아크 용접 시스템(100)의 평균치 산출 수단(42a)에 의해 판단된 경우, 동 시스템(100)의 에러 플래그 생성 수단(도시하지 않음)에 의해, 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 에러로서 에러 플래그를 설정하는 것을 특징으로 하고 있다. 실제 용접 전류치의 격차의 지표로서는, 예컨대, 실제 용접 전류치의 최대치와 최소치의 차이를 이용한다.

이것은, 시험 용접시에 측정한 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과하면, 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치가 안정하지 않은 경우가 있기 때문이다. 또, 소정의 역치란, 안정한 평균 실제 용접 전류치의 산출에 지장이 생길 우려가 있는 실제 용접 전류치의 격차의 값이며, 통상은 작업자가 소정의 용접 조건하에 용접을 행함으로써, 경험칙적으로 구해지는 값이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 에러 플래그 생성 수단이 에러 플래그를 설정한 경우, 기준 전류치 저장 테이블 생성 공정에서의 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)이, 도 6에 나타내는 바와 같이, 실제 용접 전류치 사전 취득 공정에서 설정한 에러 플래그(ERR)와, 이에 대응하는 시험 용접 조건을 각각 테이블에 저장하여 기준 전류치 저장 테이블을 생성한다. 또, 도 6에서는, 일례로서, 설정 용접 전압치 80% 및 설정 용접 전류치 100A~200A, 설정 용접 전압치 90% 및 설정 용접 전류치 100A, 150A, 설정 용접 전압치 110% 및 설정 용접 전류치 500A, 설정 용접 전압치 120% 및 설정 용접 전류치 450A, 500A의 셀에 에러 플래그를 저장하고 있다.

그리고, 본 실시 형태에서는, 기준 전류치 취득 공정에서, 기준 전류치로서 설정한 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치에 에러 플래그가 설정되어 있다고 아크 용접 시스템(100)의 기준 전류치 취득 수단(42c)에 의해 인식된 경우, 모방 처리가 불가능하여, 동 시스템(100, 200)의 에러 출력 수단이 에러 출력을 행한다. 이것은, 상기한 바와 같이 시험 용접시에 측정한 실제 용접 전류치의 격차가 크면, 용접 자체가 불안정하며, 안정한 모방 처리를 행하는 것이 곤란해질 가능성이 있기 때문이다.

본 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법은, 이와 같이, 작업자가 미리 행한 시험 용접에서 측정한 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과하는 경우, 에러 출력을 행한다. 따라서, 용접이 불안정한 상태에서 산출한 시험 용접 전류치를 기준 전류치로부터 제외하는 것으로, 본용접시에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw를 보다 안정적으로 제어할 수 있다.

또, 시험 용접에서 측정한 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과하는 경우, 그 에러를 통보하여 측정의 재시도를 재촉하여, 기준 전류치 저장 테이블 작성 공정의 사이에 에러를 해소하도록 구성하더라도 좋다.

이하, 도 7을 참조하면서, 상기한 제 1 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법의 처리 흐름에 대하여 구체적으로 설명한다. 또, 본 처리 흐름은, 상기한 제 1 실시 형태의 위치 보정 공정, 즉 실제 용접 전류치 취득 공정, 기준 전류치 취득 공정, 전류치 비교 공정 및 용접 토치 위치 보정 공정의 구체적인 흐름을 나타낸 것이다. 또, 이하에 나타내는 단계 S1~단계 S9의 처리는, 모두 아크 용접 시스템(100)의 아크 모방 제어 처리부(42)가 행하는 처리이다.

본 실시 형태에 따른 모방 처리에서는, 우선 단계 S1에 있어서, 아크 용접의 모방이 유효한지 여부를 판단한다. 그리고, 모방이 유효하다고 판단한 경우는(단계 S1에서 예), 단계 S2로 진행하여, 센서 등으로 검출한 실제 용접 전류치를 AD 변환하여 샘플링한다. 한편, 모방이 유효하지 않다고 판단한 경우는(단계 S1에서 아니오), 처리를 종료한다.

다음으로, 단계 S3에 있어서, 소정 기간의 샘플링이 완료되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 해당 샘플링이 완료되었다고 판단한 경우는(단계 S3에서 예), 단계 S4로 진행하여, 샘플링한 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출한다. 한편, 해당 샘플링이 완료되지 않고 있다고 판단한 경우는(단계 S3에서 아니오), 단계 S2로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S5에 있어서, 기준 전류치 저장 테이블을 참조하여 기준 전류치를 취득한다. 또, 기준 전류치 저장 테이블로부터 기준 전류치를 취득하는 순서에 대해서는, 상기한 바와 같다. 다음으로, 단계 S6에 있어서, 기준 전류치가 평균 실제 용접 전류치보다 큰지 여부를 비교한다. 그리고, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 큰 경우는(단계 S6에서 예), 단계 S8로 진행하여, 용접 토치(10)를 아래쪽으로 위치 보정하여 실제 용접 전류치를 증가시키고, 단계 S1로 되돌아간다. 한편, 해당 평균 실제 용접치보다 크지 않은 경우는(단계 S6에서 아니오), 단계 S7로 진행한다.

다음으로, 단계 S7에 있어서, 기준 전류치가 평균 실제 용접 전류치보다 작은지 여부를 비교한다. 그리고, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 작은 경우는(단계 S7에서 예), 단계 S9로 진행하여, 용접 토치(10)를 위쪽으로 위치 보정하여 실제 용접 전류치를 감소시키고, 단계 S1로 되돌아간다. 한편, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 작지 않은 경우는(단계 S7애서 아니오), 단계 S1로 되돌아간다.

이하, 도 8을 참조하면서, 상기한 제 1 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 있어서의 기준 전류치 저장 처리의 처리 흐름에 대하여 구체적으로 설명한다. 또, 본 처리 흐름은, 상기한 제 1 실시 형태의 준비 공정, 즉 실제 용접 전류치 사전 취득 공정, 기준 전류치 저장 테이블 생성 공정의 구체적인 흐름을 나타낸 것이다. 또, 이하에 나타내는 단계 중, 단계 S11, S12, S17~S20의 처리는, 아크 용접의 작업자가 행하는 처리이며, 단계 S13~단계 S16의 처리는, 아크 용접 시스템(100)의 아크 모방 제어 처리부(42)가 행하는 처리이다.

본 실시 형태에 따른 기준 전류치 저장 처리에서는, 우선 단계 S11에 있어서, 아크 용접 시스템(100)이 기준 전류치 저장 모드인지 여부를 판단한다. 그리고, 기준 전류치 저장 모드라고 판단한 경우는(단계 S11에서 예), 단계 S12로 진행하여, 설정 용접 전류치를 용접 전류 n으로 지령하고, 설정 용접 전압치를 용접 전압 m으로 지령하면서 아크 용접(시험 용접)을 행한다. 한편, 기준 전류치 저장 모드가 아닌 경우는(단계 S11에서 아니오), 처리를 종료한다.

다음으로, 단계 S13에 있어서, 센서 등으로 검출한 실제 용접 전류치를 AD 변환 및 샘플링한다. 그리고, 단계 S14에 있어서, 소정 기간의 샘플링이 완료되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 해당 샘플링이 완료되었다고 판단한 경우는(단계 S14에서 예), 단계 S15로 진행하여, 샘플링한 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출한다. 한편, 해당 샘플링이 완료되지 않고 있다고 판단한 경우는(단계 S14에서 아니오), 단계 S13으로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S16에 있어서, 기준 전류치 저장 테이블에 평균 실제 용접 전류치를 저장한다. 그리고, 단계 S17에 있어서, 설정 용접 전압치가 M개의 용접 전압으로 변경되었는지 여부를 판단한다. 여기서, M개의 용접 전압이란, 미리 정한 시험 용접시에 변경하는 설정 용접 전압치의 수를 말하고, 상기한 도 5에 나타내는 기준 전류치 저장 테이블의 행 헤더의 수를 가리키고 있다. 단계 S17에 있어서, 설정 용접 전압치가 M개의 용접 전압으로 변경되었다고 판단한 경우는(단계 S17에서 예), 단계 S19로 진행한다. 한편, 설정 용접 전압치가 M개의 용접 전압으로 변경되어 있지 않다고 판단한 경우는(단계 S17에서 아니오), 단계 S18로 진행하여, 용접 전압을 다음 조건으로 변경한 후, 단계 S12로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S19에 있어서, 설정 용접 전류치가 N개의 용접 전류로 변경되었는지 여부를 판단한다. 여기서, N개의 용접 전류란, 미리 정한 시험 용접시에 변경하는 설정 용접 전류치의 수를 말하고, 상기한 도 5에 나타내는 기준 전류치 저장 테이블의 열 헤더의 수를 가리키고 있다. 단계 S19에 있어서, 설정 용접 전류치가 N개의 용접 전류로 변경되었다고 판단한 경우는(단계 S19에서 예), 처리를 종료한다. 한편, 설정 용접 전류치가 N개의 용접 전류로 변경되어 있지 않다고 판단한 경우는(단계 S19에서 아니오), 단계 S20으로 진행하여, 용접 전류를 다음 조건으로 변경함과 아울러, 용접 전압을 초기 조건으로 변경하여 단계 S12로 되돌아간다.

이하, 도 9를 참조하면서, 상기한 제 3 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법의 처리 흐름에 대하여 구체적으로 설명한다. 또, 본 처리 흐름은, 상기한 제 3 실시 형태의 위치 보정 공정, 즉 실제 용접 전류치 취득 공정, 기준 전류치 취득 공정, 전류치 비교 공정 및 용접 토치 위치 보정 공정의 구체적인 흐름을 나타낸 것이다. 또, 이하에 나타내는 단계 S1~단계 S9의 처리는, 모두 아크 용접 시스템(100)의 아크 모방 제어 처리부(42)가 행하는 처리이다.

본 실시 형태에 따른 모방 처리에서는, 우선 단계 S21에 있어서, 아크 용접 시스템(100)의 모방이 유효한지 여부를 판단한다. 그리고, 모방이 유효하다고 판단한 경우는(단계 S21에서 예), 단계 S22로 진행하여, 센서 등으로 검출한 실제 용접 전류치를 AD 변환 및 샘플링한다. 한편, 모방이 유효하지 않다고 판단한 경우는(단계 S21에서 아니오), 처리를 종료한다.

다음으로, 단계 S23에 있어서, 소정 기간의 샘플링이 완료되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 해당 샘플링이 완료되었다고 판단한 경우는(단계 S23에서 예), 단계 S24로 진행하여, 샘플링한 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출한다. 한편, 해당 샘플링이 완료되지 않고 있다고 판단한 경우는(단계 S23에서 아니오), 단계 S22로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S25에 있어서, 기준 전류치 저장 테이블을 참조하여 기준 전류치를 취득한다. 또, 기준 전류치를 취득하는 순서에 대해서는, 상기한 바와 같다. 다음으로, 단계 S26에 있어서, 기준 전류치에 에러 플래그가 설정되어 있는지 여부를 판별한다. 그리고, 에러 플래그인 경우는(단계 S26에서 예), 에러 출력하여 처리를 종료한다. 한편, 에러 플래그가 아닌 경우는(단계 S26에서 아니오), 단계 S27로 진행한다.

다음으로, 단계 S27에 있어서, 기준 전류치가 평균 실제 용접 전류치보다 큰지 여부를 비교한다. 그리고, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 큰 경우는(단계 S27에서 예), 단계 S28로 진행하여, 용접 토치(10)를 아래쪽으로 위치 보정하여 실제 용접 전류치를 증가시키고, 단계 S21로 되돌아간다. 한편, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 크지 않은 경우는(단계 S27에서 아니오), 단계 S29로 진행한다.

다음으로, 단계 S29에 있어서, 기준 전류치가 평균 실제 용접 전류치보다 작은지 여부를 비교한다. 그리고, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 작은 경우는(단계 S29에서 예), 단계 S30으로 진행하여, 용접 토치(10)를 위쪽으로 위치 보정하여 실제 용접 전류치를 감소시키고, 단계 S21로 되돌아간다. 한편, 해당 평균 실제 용접 전류치보다 작지 않은 경우는(단계 S29에서 아니오), 단계 S21로 되돌아간다.

이하, 도 10을 참조하면서, 상기한 제 3 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 있어서의 기준 전류치 저장 처리의 처리 흐름에 대하여 구체적으로 설명한다. 또, 본 처리 흐름은, 상기한 제 3 실시 형태의 준비 공정, 즉 실제 용접 전류치 사전 취득 공정, 기준 전류치 저장 테이블 생성 공정의 구체적인 흐름을 나타낸 것이다. 또, 이하에 나타내는 단계 중, 단계 S31, S32, S40~S43의 처리는, 아크 용접의 작업자가 행하는 처리이며, 단계 S33~단계 S39의 처리는, 아크 용접 시스템(100)의 아크 모방 제어 처리부(42)가 행하는 처리이다.

본 실시 형태에 따른 기준 전류치 저장 처리에서는, 우선 단계 S31에 있어서, 아크 용접 시스템(100)이 기준 전류치 저장 모드인지 여부를 판단한다. 그리고, 기준 전류치 저장 모드라고 판단한 경우는(단계 S31에서 예), 단계 S32로 진행하여, 설정 용접 전류치에 용접 전류 n을 지령하고, 설정 용접 전압치에 용접 전압 m을 지령하여 아크 용접(시험 용접)을 행한다. 한편, 기준 전류치 저장 모드가 아니라고 판단한 경우는(단계 S31에서 아니오), 처리를 종료한다.

다음으로, 단계 S33에 있어서, 센서 등으로 검출한 실제 용접 전류치를 AD 변환 및 샘플링한다. 그리고, 단계 S34에 있어서, 소정 기간의 샘플링이 완료되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 해당 샘플링이 완료되었다고 판단한 경우는(단계 S34에서 예), 단계 S35로 진행하여, 샘플링한 실제 용접 전류치로부터 표준 편차를 산출한다. 한편, 해당 샘플링이 완료되지 않고 있다고 판단한 경우는(단계 S34에서 아니오), 단계 S33으로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S36에 있어서, 표준 편차가 이상 판정 역치보다 큰지 여부를 판정한다. 그리고, 이상 판정 역치보다 크다고 판정한 경우는(단계 S36에서 예), 단계 S37로 진행하여, 상기한 도 6에 나타내는 바와 같이, 기준 전류치 저장 테이블에 에러 플래그를 저장한다. 한편, 표준 편차가 이상 판정 역치 이하라고 판정한 경우는(단계 S36에서 아니오), 단계 S38로 진행하여, 샘플링한 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출하여, 단계 S39로 진행한다. 또, 이상 판정 역치란, 평균 실제 용접 전류치의 산출에 지장이 생길 우려가 있는 실제 용접 전류치의 격차의 값이며, 작업자에 의해 미리 경험칙적으로 구해진 값이다. 그리고, 단계 S39에 있어서, 기준 전류치 저장 테이블에 평균 실제 용접 전류치를 저장하여 S40으로 진행한다.

다음으로, 단계 S40에 있어서, 설정 용접 전압치가 M개의 용접 전압으로 변경되었는지 여부를 판단한다. 설정 용접 전압치가 M개의 용접 전압으로 변경되었다고 판단한 경우는(단계 S40에서 예), 단계 S42로 진행한다. 한편, 설정 용접 전압치가 M개의 용접 전압으로 변경되어 있지 않다고 판단한 경우는(단계 S40에서 아니오), 단계 S41로 진행하여, 용접 전압을 다음 조건으로 변경한 후, 단계 S32로 되돌아간다.

다음으로, 단계 S42에 있어서, 설정 용접 전류치가 N개의 용접 전류로 변경되었는지 여부를 판단한다. 설정 용접 전류치가 N개의 용접 전류로 변경되었다고 판단한 경우는(단계 S42에서 예), 처리를 종료한다. 한편, 설정 용접 전류치가 N개의 용접 전류로 변경되어 있지 않다고 판단한 경우는(단계 S42에서 아니오), 단계 S43으로 진행하여, 용접 전류를 다음 조건으로 변경함과 아울러, 용접 전압을 초기 조건으로 변경하여 단계 S32로 되돌아간다.

이하, 도 2(b), 도 4를 참조하면서, 실시 형태에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법을 실행하는 탠덤 아크 용접 시스템의 일례에 대하여 설명한다.

탠덤 아크 용접 시스템(200)은, 2개의 와이어 W를 구비하는 용접 토치(10)를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정, 혹은, 좌우 방향으로 위빙하면서 모재 M의 용접선에 아크 용접을 행하는 시스템이다. 탠덤 아크 용접 시스템(200)은, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 2개의 와이어 W에 대응하여 와이어 송급 모터(20), 로봇 컨트롤러(40)의 용접 전원 변환부(41), 용접 전원(50) 및 용접 전류 검출부(51)를 각각 2개씩 구비하는 점을 제외하면, 상기한 싱글 아크 용접 시스템(100)과 같은 구성을 갖고 있다. 따라서, 싱글 아크 용접 시스템(100)과 같은 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

탠덤 아크 용접 시스템(200)은, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 모재 M에 대하여 2개의 와이어 W에 의해 동시에 용접을 행한다. 탠덤 아크 용접 시스템(200)이 구비하는 용접 토치(10)는, 2개의 와이어 W가 모재 M의 용접선에 대하여 평행하게 되도록, 또한, 한쪽의 와이어 W가 다른 쪽의 와이어 W에 선행하도록, 2개의 와이어 W를 공급한다.

여기서, 용접 토치(10)가 모재 M에 공급하는 2개의 와이어 W 중, 용접 진행 방향에 대하여 선행하는 와이어 W를 선행 와이어라고 하고, 해당 선행 와이어에 후행하는 와이어 W를 후행 와이어라고 한다. 단, 이 선행 와이어와 후행 와이어는, 2개의 와이어 W의 역할을 나타내는 것이며, 물리적으로 고정되어 있는 것이 아니다. 따라서, 예컨대 도 2(b)의 오른쪽 방향으로 용접이 진행되는 경우는 우측의 와이어 W가 선행 와이어, 좌측의 와이어 W가 후행 와이어가 되고, 도 2(b)의 왼쪽 방향으로 용접이 진행되는 경우는 그 반대가 된다.

이하, 도 2(b), 도 4를 참조하면서, 상기한 탠덤 아크 용접 시스템(200)의 아크 모방 제어 처리부(42)에 있어서의 팁-모재간 거리 Lw의 제어의 흐름에 대하여, 구체적으로 설명한다.

우선, 기준 전류치 저장 테이블을 생성하기 위한 준비 공정에서는, 2개의 와이어 W의 각각에 대하여, 순차적으로 기준 전류치 저장 테이블을 생성한다. 예컨대, 도 2(b)의 좌측의 와이어 W를 선행 와이어로 한 경우, 소정의 시험 용접 조건으로 시험 용접을 행하면, 위쪽의 용접 전류 검출부(51)는, 선행 와이어의 실제 용접 전류치의 아날로그 데이터를 소정의 샘플링 간격으로 검출하여, 위쪽의 용접 전류 변환부(41)에 출력한다. 또 이 경우, 후행 와이어는 아크를 내지 않고서 선행 와이어만으로 아크 용접을 행한다.

다음으로, 용접 전류 변환부(41)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 선행 와이어의 실제 용접 전류치를 AD 변환하여, 아크 모방 제어 처리부(42)의 평균치 산출 수단(42a)에 출력한다. 또한, 로봇 컨트롤러(40)의 티칭 처리 수단(티칭 처리부)(43)은, 해당 실제 용접 전류치에 대응하는 선행 와이어의 시험 용접 조건을, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)에 출력한다. 또한, 티칭 처리 수단(43)은, 도 2(b)의 좌측의 와이어 W가 선행 와이어인 취지를 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)에 출력한다.

다음으로, 평균치 산출 수단(42a)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 선행 와이어의 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출하여, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)에 출력한다. 그리고, 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)은, 입력된 선행 와이어의 시험 용접 조건 및 시험 용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 테이블에 저장하여, 도 2(b)에 나타내는 좌측의 와이어 W의 기준 전류치 저장 테이블을 생성한다. 그리고, 해당 기준 전류치 저장 테이블을 메모리 수단(42f)에 저장한다.

다음으로, 도 2(b)의 선행 와이어를 우측의 와이어 W로 전환하여 상기와 같은 처리를 행하여, 우측의 와이어 W의 기준 전류치 저장 테이블을 생성하고, 해당 기준 전류치 저장 테이블을 메모리 수단(42f)에 저장한다. 또 그때, 티칭 처리 수단(43)은, 도 2(b)의 우측의 와이어 W가 선행 와이어인 취지를 기준 전류치 저장 테이블 생성 수단(42b)에 출력한다.

다음으로, 용접 토치(10)를 위치 보정하는 위치 보정 공정에서는, 작업자 등이 소정의 본용접 조건으로 본용접을 행하면, 선행 와이어에 전력을 공급하는 용접 전류 검출부(51)는, 선행 와이어의 실제 용접 전류치의 아날로그 데이터를 검출하여, 용접 전류 변환부(41)에 출력한다. 그리고, 용접 전류 변환부(41)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 입력된 선행 와이어의 실제 용접 전류치를 AD 변환하여, 아크 모방 제어 처리부(42)의 평균치 산출 수단(42a)에 출력한다. 또한, 로봇 컨트롤러(40)의 티칭 처리 수단(티칭 처리부)(43)은, 해당 실제 용접 전류치에 대응하는 선행 와이어의 시험 용접 조건을, 메모리 수단(42f)에 출력한다.

다음으로, 평균치 산출 수단(42a)은, 입력된 선행 와이어의 실제 용접 전류치로부터 평균 실제 용접 전류치를 산출하여, 로봇 컨트롤러(40)의 전류치 비교 수단(42d)에 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치를 출력한다. 그리고, 기준 전류치 취득 수단(42c)은, 메모리 수단(42f)에 저장된 선행 와이어의 본용접 조건과, 선행 와이어의 기준 전류치 저장 테이블을 조회하여, 해당 기준 전류치 저장 테이블에 본용접 조건과 일치하는 시험 용접 조건이 존재하는지 여부를 판정한다. 그리고, 기준 전류치 저장 테이블에 선행 와이어의 본용접 조건과 일치하는 시험 용접 조건이 있는 경우, 해당 시험 용접 조건에 대응하는 평균 실제 용접 전류치를 기준 전류치 저장 테이블로부터 추출하여 기준 전류치로서 설정한다. 그리고, 해당 기준 전류치를 전류치 비교 수단(42d)에 출력한다.

다음으로, 전류치 비교 수단(42d)은, 입력된 선행 와이어의 본용접시에 있어서의 평균 실제 용접 전류치와, 기준 전류치의 대소를 비교하고, 그 비교 결과를 용접 토치 위치 보정 수단(42e)에 출력한다. 그리고, 용접 토치 위치 보정 수단(42e)은, 해당 비교 결과에 따라, 용접 토치(10)를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하기 위한 모방 보정량을 생성하고, 해당 모방 보정량을 후기하는 로봇 궤적 계획 처리부(44)에 출력한다. 그리고, 후기하는 바와 같이, 로봇 궤적 계획 처리부(44)는, 입력된 모방 보정량에 근거하여, 용접 로봇(30)에 대하여 용접 토치(10)의 위치 보정을 지시한다.

이와 같이, 탠덤 아크 용접 시스템(200)에서는, 시험 용접시에 있어서는 미리 2개의 와이어 W마다 기준 전류치 저장 테이블을 생성하여 데이터로서 유지하고, 본용접시에 있어서는 선행 와이어의 본용접 조건과, 선행 와이어의 기준 전류치 저장 테이블을 대조함으로써, 팁-모재간 거리 Lw를 일정하게 제어할 수 있다. 따라서, 이러한 구성으로 이루어지는 탠덤 아크 용접 시스템(200)은, 모재 M에 대하여 선행 와이어와 후행 와이어로 이루어지는 2개의 와이어 W를 공급하여 아크 용접을 행하는 경우라도, 팁-모재간 거리 Lw를 적절히 제어할 수 있다.

또, 탠덤 아크 용접 시스템(200)에 있어서의 아크 모방 제어 처리부(42)는, 싱글 아크 용접 시스템(100)과 마찬가지로, 상기 수단 외에, 도시하지 않는 기준 전류치 보간 수단, 파라미터 보정 수단, 에러 플래그 생성 수단, 에러 출력 수단을 구비할 수도 있다.

(실시예)

다음으로, 본 발명에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법의 실시예에 대하여, 도 11, 도 12에 따라, 본 발명의 요건을 만족시키지 않는 비교예와 대비하면서 설명한다. 또, 본 실시예에서는, 싱글 아크 용접 시스템을 이용하고, 설정 용접 전류치를 300A, 설정 용접 전압치를 28V로 한 경우의 기준 전류치를 280A로 한다. 또한, 도 10, 도 11에서는, 편의상, 설정 용접 전류치를 SC, 실제 용접 전류치를 TC, 설정 용접 전압치를 SV로서 나타낸다.

우선, 본 발명의 요건을 만족시키지 않는 비교예에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 도 11(a)에 따라 설명한다. 동 도면의 (1)에서는, 설정 용접 전류치(SC)는 300A, 설정 용접 전압치(SV)는 30V, 실제 용접 전류치(TC)는 300A이다. 따라서, 설정 용접 전류치(SC)와 실제 용접 전류치(TC)가 일치하고 있어, 용접 상태는 안정되어 있다. 한편, (2)에 나타내는 바와 같이, 설정 용접 전압치(SV)가 28V로 감소하면, 아크 길이가 감소한다. 그리고, (3)에 나타내는 바와 같이, 아크 길이의 감소에 따라 와이어 돌출 부분의 저항치가 증가하여, 실제 용접 전류치(TC)가 300A에서 280A로 감소한다. 그러면, 사각형 내에 나타내는 바와 같이, 설정 용접 전류치(SC)보다 실제 용접 전류치(TC)가 작아지기 때문에, (4)에 나타내는 바와 같이, 용접 토치를 하강시켜 와이어 돌출 부분의 저항치를 감소시켜, 실제 용접 전류치(TC)를 다시 300A까지 되돌리는 제어가 행해진다. 따라서, 종래의 모방 처리를 이용한 팁-모재간 거리의 제어 방법에서는, 팁-모재간 거리가 Lw에서 Lw-α로 감소하고 있어, 해당 거리를 일정하게 제어할 수 없는 것을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명의 요건을 만족시키는 실시예 1에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 도 11(b)에 따라 설명한다. 여기서, 동 도면의 (1)~(3)까지는, 도 11(a)와 같다. 한편, 실시예 1에서는, 사각형 내에 나타내는 바와 같이, 설정 용접 전류치(SC)가 300A, 설정 용접 전압치(SV)가 28V인 경우의 기준 전류치와, 실제 용접 전류치(TC)를 비교한다. 여기서, 기준 전류치와 실제 용접 전류치(TC)는 모두 280A이기 때문에, (4)에 나타내는 바와 같이, 용접 토치는 위치 보정되지 않는다. 따라서, 실시예 1에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에서는, 팁-모재간 거리를 일정하게 제어할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명의 요건을 만족시키는 실시예 2에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 도 12(a)에 따라 설명한다. 실시예 2는, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 용접선이 하강하고 있는 경우의 예를 나타내고 있다. 여기서, 동 도면의 (1), (2)는, 도 11(a)와 같다. 한편, 실시예 2에서는, (3)에 나타내는 바와 같이, 아크 길이의 감소에 따라 실제 용접 전류치(TC)가 감소함과 아울러, 용접선의 하강에 의한 돌출 길이 Lx의 증가에 의해 와이어 돌출 부분의 저항치가 급격히 증가하기 때문에, 실제 용접 전류치(TC)가 300A에서 270A로 급격히 감소한다. 그러면, 사각형 내에 나타내는 바와 같이, 기준 전류치보다 실제 용접 전류치(TC)가 작아지기 때문에, (4)에 나타내는 바와 같이, 용접 토치를 하강시켜 와이어 돌출 부분의 저항치를 감소시켜, 실제 용접 전류치(TC)를 280A까지 증가시키는 제어가 행해진다. 따라서, 실시예 2에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에서는, 팁-모재간 거리를 일정하게 제어할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명의 요건을 만족시키는 실시예 2에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에 대하여, 도 12(b)에 따라 설명한다. 실시예 2는, 동 도면에 나타내는 바와 같이, 용접선이 상승하고 있는 경우의 예를 나타내고 있다. 여기서, 동 도면의 (1), (2)는, 도 11(a)와 같다. 한편, 실시예 3에서는, (3)에 나타내는 바와 같이, 아크 길이의 감소에 따라 실제 용접 전류치(TC)가 감소하지만, 용접선의 상승에 의한 돌출 길이 Lx의 감소에 의해 와이어 돌출 부분의 저항치가 감소하기 때문에, 실제 용접 전류치(TC)가 300A에서 290A로 약간 감소한다. 그러면, 사각형 내에 나타내는 바와 같이, 기준 전류치보다 실제 용접 전류치(TC)가 커지기 때문에, (4)에 나타내는 바와 같이, 용접 토치를 상승시켜 와이어 돌출 부분의 저항치를 증가시켜, 실제 용접 전류치(TC)를 280A까지 감소시키는 제어가 행해진다. 따라서, 실시예 3에 따른 팁-모재간 거리의 제어 방법에서는, 팁-모재간 거리를 일정하게 제어할 수 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 아크 용접에 있어서의 팁-모재간 거리의 제어 방법에 의하면, 설정 용접 전압치가 변경된 경우나, 기기에 오차가 있는 경우라도, 항상 안정한 기준 전류치에 실제 용접 전류치가 가까워지도록 용접 토치를 위치 보정하기 때문에, 용접 중에 있어서의 팁-모재간 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있어, 아크 용접을 안정하게 행할 수 있다.

Claims

소정의 용접 조건과 해당 용접 조건에 의해 아크 용접을 행한 경우의 평균 실제 용접 전류치가 미리 대응되어 저장된 기준 전류치 저장 테이블에 근거하여, 용접 토치를 위치 보정하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법으로서,
소정의 본용접 조건하에 있어서, 전류치 측정 수단에 의해 실제 용접 전류치를 측정함과 아울러, 평균치 산출 수단에 의해 상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 실제 용접 전류치 취득 공정과,
기준 전류치 취득 수단에 의해, 상기 기준 전류치 저장 테이블로부터 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 기준 전류치 취득 공정과,
전류치 비교 수단에 의해, 상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 상기 기준 전류치를 비교하는 전류치 비교 공정과,
상기 전류치 비교 공정에서의 비교 결과에 따라, 용접 토치 위치 보정 수단에 의해 상기 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 용접 토치 위치 보정 공정
을 행하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기준 전류치 취득 공정에서, 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 용접 조건이 상기 기준 전류치 저장 테이블에 존재하지 않는 경우, 기준 전류치 보간 수단에 의해 상기 기준 전류치 저장 테이블에 저장된 상기 용접 조건 및 이에 대응하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 보간하여, 상기 기준 전류치 취득 수단에 의해 상기 기준 전류치로서 설정하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 실제 용접 전류치 취득 공정 전에,
소정의 시험 용접 조건하에 있어서, 상기 전류치 측정 수단에 의해 상기 실제 용접 전류치를 측정함과 아울러, 상기 평균치 산출 수단에 의해 상기 시험 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 실제 용접 전류치 사전 취득 공정과,
기준 전류치 저장 테이블 생성 수단에 의해, 상기 시험 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 이에 대응하는 상기 시험 용접 조건을 각각 테이블에 저장하여 상기 기준 전류치 저장 테이블을 생성하는 기준 전류치 저장 테이블 생성 공정
을 행하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 실제 용접 전류치 사전 취득 공정에서는, 평판에 대한 비드 용접, 또는, 필릿 용접 중 어느 하나의 용접 방법으로 상기 아크 용접을 행하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 기준 전류치 취득 공정에서, 상기 실제 용접 전류치 사전 취득 공정 및 상기 본용접의 용접 방법이 다른 경우, 파라미터 보정 수단에 의해, 미리 구한 파라미터를 이용하여 상기 기준 전류치를 보정하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 실제 용접 전류치 사전 취득 공정에서, 상기 시험 용접 조건을 변경하면서 복수의 시험 용접 조건하에 상기 실제 용접 전류치를 측정한 경우, 상기 실제 용접 전류치의 격차가 소정의 역치를 초과한다고 상기 평균치 산출 수단에 의해 판단되면, 상기 시험 용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 에러로 하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 실제 용접 전류치 취득 공정 및 상기 실제 용접 전류치 사전 취득 공정에서, 상기 시험 용접 및 상기 본용접의 개시시, 혹은, 상기 시험 용접 조건 및 상기 본용접 조건의 변경시로부터 소정 기간이 경과한 후에, 상기 전류치 측정 수단에 의해 상기 실제 용접 전류치를 측정하는 아크 용접 시스템에 의한 팁-모재간 거리의 제어 방법.
모재에 대하여 와이어를 공급하는 용접 토치와, 상기 용접 토치의 모방 처리를 제어하는 아크 모방 제어 처리부를 구비하고, 소정의 용접 조건과 해당 용접 조건에 의해 아크 용접을 행한 경우의 평균 실제 용접 전류치가 미리 대응되어 저장된 기준 전류치 저장 테이블에 근거하여, 상기 용접 토치의 위치를 보정하는 싱글 아크 용접 시스템으로서,
상기 아크 모방 제어 처리부는,
본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 평균치 산출 수단과,
상기 기준 전류치 저장 테이블로부터 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 기준 전류치 취득 수단과,
상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 상기 기준 전류치를 비교하는 전류 비교 수단과,
상기 전류치 비교 수단에 의한 비교 결과에 따라, 상기 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 용접 토치 위치 보정 수단
을 구비하는 것
을 특징으로 하는 싱글 아크 용접 시스템.
모재에 대하여 선행 와이어와 후행 와이어로 이루어지는 2개의 와이어를 공급하는 용접 토치와, 상기 용접 토치의 모방 처리를 제어하는 아크 모방 제어 처리부를 구비하고, 소정의 용접 조건과 해당 용접 조건에 의해 아크 용접을 행한 경우의 평균 실제 용접 전류치가, 상기 와이어마다 미리 대응되어 저장된 기준 전류치 저장 테이블에 근거하여, 상기 용접 토치의 위치를 보정하는 탠덤 아크 용접 시스템으로서,
상기 아크 모방 제어 처리부는,
상기 선행 와이어의 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치를 산출하는 평균치 산출 수단과,
상기 기준 전류치 저장 테이블로부터 상기 본용접 조건과 일치하는 상기 평균 실제 용접 전류치를 추출하여, 기준 전류치로서 설정하는 기준 전류치 취득 수단과,
상기 본용접 조건하의 평균 실제 용접 전류치와 상기 기준 전류치를 비교하는 전류 비교 수단과,
상기 전류치 비교 수단에 의한 비교 결과에 따라, 상기 용접 토치를 위쪽 방향 또는 아래쪽 방향으로 위치 보정하는 용접 토치 위치 보정 수단
을 구비하는 것
을 특징으로 하는 탠덤 아크 용접 시스템.