KR20120025127A - Method and device for cutting gap maintain of plasma cutter - Google Patents

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KR20120025127A KR1020100087317A KR20100087317A KR20120025127A KR 20120025127 A KR20120025127 A KR 20120025127A KR 1020100087317 A KR1020100087317 A KR 1020100087317A KR 20100087317 A KR20100087317 A KR 20100087317A KR 20120025127 A KR20120025127 A KR 20120025127A
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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for controlling the cutting height of a plasma cutting machine are provided to improve the quality of cutting by maintaining a distance of a plasma torch from an object. CONSTITUTION: An apparatus for controlling the cutting height of a plasma cutting machine comprises a stage(50) on which an object(100) is placed, a positioning unit(40) which recognizes the position of the object loaded on the stage, a plasma cutting machine(10) which includes a plasma torch(12), a controller(30) which automatically controls the position of the plasma cutting machine, and a touch sensor(20) which is electrically connected to the object, the plasma cutting machine, and the controller to detect that the plasma torch vertically descends and contacts the object and outputs a sensing signal.

Description

플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치{Method and Device for cutting gap maintain of Plasma cutter}Cutting height control method of plasma cutter and its device {Method and Device for cutting gap maintain of Plasma cutter}

본 발명은 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for controlling cutting height of a plasma cutting machine and an apparatus thereof.

조선소에서 선박을 건조하는 것과 같이 강재로 구성된 대형 구조물을 가공?제작하는 공정에 있어서는 각종 강재를 절단하고 용접하는 작업이 여러 번에 걸쳐 수행된다. 대형 건조물에는 다양한 규격을 가지는 형강재가 다수 사용되며, 이러한 규격화된 형강재의 절단작업은 작업 생산성을 높이기 위해 주로 자동화 시스템으로 구현된다. In the process of manufacturing and manufacturing a large structure made of steel, such as building a ship at a shipyard, cutting and welding various steel materials is performed several times. In large-scale buildings, a number of sections having various specifications are used, and cutting of these sections is mainly implemented as an automated system to increase work productivity.

도 1은 일반적인 형강재 절단 시스템의 구성을 보여주는 개념도이다.도 1을 참조하면, 종래 형강재 절단 시스템은, 적치장치(1)에 구비된 크레인 등에 의해 형강재(2)와 같은 피 절단부재가 컨베이어(3) 상에 적치되며, 이송장치(4)에 의해 컨베이어(3) 상의 형강재(2)가 소정의 작업 공간으로 로딩되면, 기 입력된 절단 프로그램에 따라 절단장치(5)는 형강재(2)를 해당 크기로 자동 절단한다.1 is a conceptual view showing the configuration of a general shaped steel cutting system. Referring to FIG. 1, the conventional shaped steel cutting system includes a member to be cut such as the shaped steel 2 by a crane or the like provided in the accumulator 1. When the shape steel material 2 on the conveyor 3 is loaded on the conveyor 3 and loaded into the predetermined working space by the transfer device 4, the cutting device 5 is shaped according to the input cutting program. Automatically cut (2) to the size.

도 2는 종래 기술에 따른 절단장치의 대표적인 예를 보여주는 구성도로서, 산업용 로봇이 적용된 경우를 예시하고 있다.2 is a configuration diagram showing a representative example of a cutting device according to the prior art, illustrating a case where an industrial robot is applied.

도 2를 참조하면, 종래의 절단장치는, 직각 좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)에 연동되는 로봇팔(7)과, 이 로봇팔(7)의 일측에 장치되는 광 센서(8)를 포함한다. 광 센서(8)는 절단 대상물인 형강재(2)와의 소정 이격거리에 의해 개방/단락되며, 로봇 제어부(9)는 광 센서(8)의 출력신호 및 기 입력된 절단 프로그램에 따라 매니퓰레이터(6)를 통해 상기 로봇팔(7)을 제어한다. Referring to FIG. 2, a conventional cutting device includes a robot arm 7 linked to a manipulator 6 moving in a rectangular coordinate system, and an optical sensor 8 mounted on one side of the robot arm 7. . The optical sensor 8 is opened / shorted by a predetermined distance from the shaped steel 2 which is a cutting object, and the robot controller 9 controls the manipulator 6 in accordance with an output signal of the optical sensor 8 and a previously input cutting program. Control the robot arm (7) through.

또한 상기 로봇 제어부(9)에 토치 제어모듈(10a)이 인터페이스로 접속되며, 토치 제어모듈(10a)은 아세틸렌 등의 가연성기체와 순수산소의 혼합량을 조절한다. 이처럼 토치 제어모듈(10a)에 의해 적절한 비율로 혼합된 혼합가스에 의해 로봇팔(7) 선단의 토치(10b)를 통해 화염이 방사되며, 고온의 화염에 의해 형강재(2)에 대한 절단이 이루어진다.In addition, the torch control module 10a is connected to the robot control unit 9 as an interface, and the torch control module 10a controls the amount of mixing of flammable gas such as acetylene and pure oxygen. In this way, the flame is radiated through the torch 10b at the tip of the robot arm 7 by the mixed gas mixed at an appropriate ratio by the torch control module 10a, and the cutting of the shape steel 2 is performed by the high temperature flame. Is done.

도면 중 미설명 부호 8a는 광센서(8)의 아날로그 출력신호를 디지털화하여 로봇 제어부(9)로 출력하는 아날로그/디지털 변환기이다.In the figure, reference numeral 8a denotes an analog / digital converter that digitizes the analog output signal of the optical sensor 8 and outputs it to the robot controller 9.

상기한 종래의 절단장치에서, 먼저 직각 좌표계로 운동하는 매니퓰레이터(6)는 로봇 제어부(9)에 기 입력된 절단 프로그램에 의해 전?후, 좌?우로 움직이며, 이에 연동하여 로봇팔(7)은 형강재(2) 상측의 소정 위치에 정지된다.In the above-described conventional cutting device, the manipulator 6, which first moves in a rectangular coordinate system, moves forward and backward, left and right by a cutting program previously input to the robot control unit 9, and in conjunction thereto, the robot arm 7 Is stopped at a predetermined position on the upper side of the shaped steel (2).

이후, 토치 절단부(10)의 토치(10b)와 형강재(2)를 소정의 거리로 이격시키기 위해 매니퓰레이터(6) 및 로봇팔(7)은 상하로 운동한다. 이때 로봇 제어부(9)는 형강재(2)와의 소정 이격거리에 의해 개방/단락되는 광 센서(8)의 출력신호를 기초로 하여 매니퓰레이터(6)의 수직 이동좌표를 결정?제어한다.Thereafter, the manipulator 6 and the robot arm 7 move up and down to space the torch 10b of the torch cut portion 10 and the shaped steel 2 at a predetermined distance. At this time, the robot controller 9 determines and controls the vertical movement coordinates of the manipulator 6 on the basis of the output signal of the optical sensor 8 opened / shorted by the predetermined distance from the shaped steel 2.

토치(10b)가 절단작업을 위한 소정의 좌표에 정지되면 이러한 상태를 로봇 제어부(9)로부터 인터페이스를 통해 전달받은 토치 제어모듈(10a)이 아세틸렌 등의 가연성기체와 순수산소를 적당한 비율로 혼합 조절하여 토치(10b)에서 화염을 만들고, 매니퓰레이터(6) 및 로봇팔(7)은 상기 절단 프로그램에 의해 전?후, 좌?우로 움직이며, 따라서 토치 절단부(10)에 의해 형강재(2)는 해당 크기로 자동 절단된다.When the torch 10b is stopped at a predetermined coordinate for cutting operation, the torch control module 10a, which receives this state from the robot controller 9 through the interface, mixes and adjusts flammable gas such as acetylene and pure oxygen at an appropriate ratio. To make a flame in the torch 10b, and the manipulator 6 and the robot arm 7 move back and forth, left and right by the cutting program, so that the steel member 2 is cut by the torch cutting section 10. Automatically cut to size.

전술한 종래 기술에 따른 자동 절단장치는, 광 센서(8)의 리미트 스위치로의 작용에 의해 토치(10b)가 형강재(2)에서 소정의 이격거리로 위치한 상태로, 화염을 내뿜는 토치(10b)가 설정된 경로를 따라 이동하면서 형강재(2)에 대한 절단이 이루어지는 것이다.In the above-described automatic cutting device according to the related art, the torch 10b which emits flames while the torch 10b is positioned at a predetermined distance from the shaped steel 2 by the action of the limit switch of the optical sensor 8. ) Is cut along the shaped steel (2) while moving along the set path.

그러나 상기한 종래 자동 절단장치의 경우, 절단작업에서 절단매체로 이용되는 가스나 플라즈마에 기인하여 발생된 흄 및 스패터에 의하여, 광 센서와 같은 전자장비가 오동작되는 경우가 빈번히 발생되고 있으며, 특히 스패터가 광 센서의 발광면에 흡착된 경우에는 발광면의 굴절율이 저하되어 토치와 형강재의 이격거리가 변경됨에 따라 결과적으로 절단품질이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있었다.However, in the case of the conventional automatic cutting device, the electronic equipment such as the optical sensor is frequently malfunctioned due to the fumes and spatter generated due to the gas or plasma used as the cutting medium in the cutting operation. When the spatter is adsorbed on the light emitting surface of the optical sensor, the refractive index of the light emitting surface is lowered and the separation distance of the torch and the shaped steel is changed, resulting in a significant drop in cutting quality.

본 발명의 실시예들은 절단 대상물과 플라즈마 토치 접속에 따른 위치정보를 기반으로 플라즈마 토치의 절단 높이를 자동 제어함으로써, 절단 진행 시 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 간격을 절단에 적합한 최적의 상태로 유지할 수 있고, 따라서 절단품질을 향상시킬 수 있는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
Embodiments of the present invention by automatically controlling the cutting height of the plasma torch based on the position information according to the cutting object and the plasma torch connection, it is possible to maintain the interval of the plasma torch for the cutting object in the optimum state suitable for cutting during cutting Therefore, to provide a cutting height control method and apparatus of the plasma cutting machine that can improve the cutting quality.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하고, 그 인식된 위치정보에 근거하여 플라즈마 토치가 절단 대상물 주변으로 이동하는 단계; (b) 상기 (a)과정에 의해 절단 대상물 주변에 대기하던 상기 플라즈마 토치가 절단 대상물의 해당 절단위치로 이동하고 이 절단위치로부터 일정 거리 이격된 직상방에 위치하는 단계; (c) 절단위치의 직상방에 위치한 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하며, 그 접속순간을 센서로서 감지하는 단계; (d) 상기 센서에 의해 감지되는 접속순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 단계; 및 (e) 상기 (d)과정을 통해 인식된 절단 대상물의 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치를 절단 대상물 직상방으로 이동시켜 그 간격를 유지시키면서 절단이 수행되도록 하는 단계;를 포함하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the invention, (a) recognizing the loading position of the cutting object loaded on the stage, the plasma torch is moved around the cutting object based on the recognized position information; (b) moving the plasma torch, which has been waiting around the cutting object by the step (a), to a cutting position of the cutting object and located directly above the cutting position; (c) the plasma torch positioned directly above the cutting position is vertically lowered to be connected to the cutting object, and sensing the connection moment as a sensor; (d) recognizing the thickness information of the cutting object based on the positional information of the plasma torch of the connection moment sensed by the sensor; And (e) moving the plasma torch directly above the cutting object at a predetermined optimum interval based on the thickness information of the cutting object recognized through the step (d) to maintain the gap. Cutting height control method of the plasma cutting machine including; may be provided.

또한, 상기 (a)단계에서 절단 대상물의 로딩위치 인식은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 위치하여 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서를 통해 이루어질 수 있다.In addition, in step (a), the loading position recognition of the cutting object may be performed through an optical sensor positioned at the side or above or below the stage to detect a loading state of the cutting object.

또한, 절단경로에 대하여 일정한 간격으로 상기 (a)과정에서부터 (e)과정을 반복 수행하는 단계;을 더 포함할 수 있다.The method may further include repeating steps (a) to (e) at regular intervals with respect to the cutting path.

그리고, 상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇 형태로 구현할 수 있다.The plasma cutting machine including the plasma torch may be implemented in the form of a multi-joint robot having multiple axes of freedom.

다르게, 상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇 형태로 구현할 수 있다.Alternatively, the plasma cutting machine including the plasma torch may be implemented in the form of a gantry robot having six axes of freedom.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 절단 대상물이 놓여지는 스테이지; 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 수단; 플라즈마 토치를 포함하며 다축 자유도를 갖는 플라즈마 절단기; 상기 플라즈마 절단기의 위치를 자동 제어하는 컨트롤러; 및 절단 대상물, 플라즈마 절단기, 그리고 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되어, 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력하는 터치센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the invention, the stage on which the cutting object is placed; Means for recognizing the loading position of the cutting object loaded on the stage; A plasma cutting machine including a plasma torch and having a multi-axis degree of freedom; A controller for automatically controlling the position of the plasma cutting machine; And a touch sensor electrically connected to a cutting object, a plasma cutting machine, and the controller, the touch sensor sensing a moment when the plasma torch is vertically lowered and connected to the cutting object and outputting the signal as a signal. Cutting height control device of the can be provided.

여기서 상기 로딩위치 인식수단은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 설치되어 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서일 수 있다.Here, the loading position recognition means may be an optical sensor installed on the side or above or below the stage to detect the loading state of the cutting object.

또한 상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇일 수 있다.In addition, the plasma cutting machine may be a multi-joint robot having a multi-axis degrees of freedom mounted on the tip of the plasma torch.

또한 상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇일 수 있다.In addition, the plasma cutting machine may be a gantry robot having six axes of freedom having the plasma torch mounted at the tip.

그리고 상기 컨트롤러는, 접속순간의 상기 터치센서에 의해 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 변환기; 상기 ADC 변환기로부터 신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 인식하는 신호 입력처리부; 상기 신호 입력처리부에 의해 인식된 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 산출하고, 그 산출된 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치와 절단 대상물을 이격 시킴에 있어 요구되는 실제 이격거리를 산출하는 연산부; 및 상기 연산부에 의해 산출된 정보를 기반으로 상기 플라즈마 절단기의 동작을 제어하는 동작 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.
The controller may include an ADC converter for converting an analog signal sensed by the touch sensor at a connection moment into a digital signal; A signal input processing unit for recognizing position information of the plasma torch at the moment the signal is input from the ADC converter; The thickness information of the cutting object is calculated based on the positional information of the plasma torch recognized by the signal input processing unit, and the plasma torch and the cutting object are spaced apart at a predetermined optimum interval based on the calculated thickness information. An operation unit for calculating an actual separation distance required for the; And an operation controller for controlling the operation of the plasma cutting machine based on the information calculated by the operation unit.

본 발명의 실시예에 따른 절단 높이 제어방법에 의하면, 절단 대상물과 플라즈마 토치 접속에 따른 위치정보를 기반으로 하여 플라즈마 토치의 절단 높이를 자동 제어함으로써, 절단 진행 시 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 간격을 절단에 적합한 최적의 상태로 유지할 수 있고, 따라서 절단 가공된 절단면에 대한 절단품질을 크게 향상시킬 수 있다. According to the cutting height control method according to an embodiment of the present invention, the cutting height of the plasma torch is automatically controlled based on the location information according to the cutting object and the plasma torch connection, so that the interval of the plasma torch with respect to the cutting object when cutting is performed. The optimum state suitable for cutting can be maintained, and thus the cutting quality on the cut surface can be greatly improved.

종래 광 센서를 적용한 기술의 경우에는, 토치로부터 방사되는 고온의 화염에 의해 광 센서와 같은 전자장비가 오동작되는 경우가 발생하였으나, 본 발명은 터치센서를 채택하여 플라즈마 토치가 절단 대상물에 직접 접속된 상태에서 그 위치정보를 기반으로 절단이 수행됨에 따라, 장치 오동작의 우려가 없다는 장점 또한 있다.In the case of a technique using a conventional optical sensor, an electronic device such as an optical sensor malfunctions due to a high temperature flame radiated from the torch. However, the present invention employs a touch sensor to which a plasma torch is directly connected to a cutting object. As cutting is performed based on the positional information in the state, there is also an advantage that there is no fear of device malfunction.

도 1은 종래 형강재 절단 시스템의 구성을 보여주는 개념도.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 절단장치의 개략 구성도로.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절단 높이 제어방법의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 절단장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 의해 수행되는 절단 높이 제어과정을 나타내는 도면.1 is a conceptual view showing the configuration of a conventional shaped steel cutting system.
Figure 2 is a schematic configuration diagram of another cutting device according to the prior art.
Figure 3 is a block diagram of a cutting height control method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of a cutting device according to another aspect of the present invention.
5 to 7 is a view showing a cutting height control process performed by an embodiment of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 절단 높이 제어방법의 블록 구성도이다.Figure 3 is a block diagram of a cutting height control method according to an aspect of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일측면에 따른 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법은, 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 과정(S100) 및, 로딩위치 인식정보를 토대로 기 입력된 프로그램에 따라 플라즈마 토치가 해당 절단위치로 이동하여 절단 대상물로부터 소정거리 이격된 직상방에 위치하는 과정(S200)을 포함한다.Referring to Figure 3, the cutting height control method of the plasma cutting machine according to an aspect of the present invention, the process of recognizing the loading position of the cutting object (S100), and the plasma torch in accordance with a program input based on the loading position recognition information Is moved to the cutting position and includes a step (S200) located directly above a predetermined distance from the cutting object.

또한, 절단위치로 이동된 플라즈마 토치가 절단 대상물 측으로 하강하여 절단 대상물 표면에 접속하고 그 접속시점을 센서로서 감지하며(S300), 센서신호 출력 시점에서의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 과정(S400)으로 구성된다. In addition, the plasma torch moved to the cutting position is lowered to the cutting object side to connect to the surface of the cutting object and detect the connection time as a sensor (S300), based on the position information of the plasma torch at the time of sensor signal output of the cutting object Recognition of the thickness information (S400).

상기 두께정보를 인식하는 과정(S400)에서 출력된 두께정보를 기반으로 절단에 적합한 최적의 간격으로 절단 대상물로부터 플라즈마 토치가 소정거리 이격되며, 플라즈마 토치는 그 이격된 간격을 유지한 상태로 절단경로를 따라 실질적인 절단을 수행(S500)한다. The plasma torch is spaced a predetermined distance from the cutting object at an optimum interval suitable for cutting based on the thickness information output in the process of recognizing the thickness information (S400), and the cutting path maintains the spaced interval at the plasma torch. Subsequently, a substantial cutting is performed (S500).

본 발명에 따른 절단 높이 제어방법을 단계별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.When explaining the cutting height control method according to the invention in more detail step by step as follows.

S100단계는 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 과정과, 그 인식된 위치정보에 근거하여 플라즈마 토치가 절단 대상물 주변으로 이동하는 과정을 포함한다. Step S100 includes a process of recognizing the loading position of the cutting object loaded on the stage, and the process of moving the plasma torch around the cutting object based on the recognized position information.

이때 절단 대상물의 로딩은 크레인과 같은 이송장치를 통해 이루어질 수 있으며, 절단 대상물에 대한 로딩위치 인식은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방의 적소에 배치되는 복수의 광 센서를 통해 이루어질 수 있다.At this time, the loading of the cutting object may be made through a transfer device such as a crane, and the loading position recognition for the cutting object may be made through a plurality of optical sensors disposed at a location on the side or above or below the stage.

S200단계에서는 절단 대상물 주변에 대기하던 상기 플라즈마 토치가 상기 S100단계에 의한 로딩위치 인식정보를 기반으로 서버를 통해 기 입력된 프로그램에 따라 절단 대상물의 해당 절단위치로 이동하고, 절단 대상물의 상기 절단위치로부터 일정 거리 이격된 직상방에 위치하는 과정을 포함한다.In step S200, the plasma torch, which has been waiting around the cutting object, moves to a corresponding cutting position of the cutting object according to a program previously input through a server based on the loading position recognition information of the step S100, and the cutting position of the cutting object. It includes a process located directly above a certain distance away from.

플라즈마 토치가 해당 절단위치로 이동함에 있어서는, 플라즈마 토치의 이동좌표를 포함하는 위와 같은 서버에 기 입력된 프로그램에 의해 이동될 수 있으며, 이와 같은 움직임을 위해 본 실시예에 적용된 플라즈마 절단기는 상기 플라즈마 토치를 아암 선단부에 구비하는 다관절 로봇 또는 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇 형태로 구성된다.When the plasma torch moves to the cutting position, the plasma torch may be moved by a program previously inputted to the server as described above including the movement coordinates of the plasma torch. It is configured in the form of a multi-joint robot having a arm tip or a gantry robot having six axes of freedom.

S300단계는 상기 S200과정을 통해 절단위치의 직상방에 위치한 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하며, 그 접속순간을 센서로서 감지하는 과정에 해당한다. 이때 접속순간 감지를 위한 센서로는, 플라즈마 토치와 절단 대상물이 전기적으로 통전되었을 경우 변화하는 정전용량 값을 기반으로 신호를 출력하는 터치센서(Touch sensor)가 적용될 수 있다. In step S300, the plasma torch positioned directly above the cutting position is vertically lowered to connect to the cutting object through S200, and the connection moment is detected as a sensor. In this case, as a sensor for detecting the connection moment, a touch sensor for outputting a signal based on a change in capacitance value when the plasma torch and the cutting target are electrically energized may be applied.

S400단계는 상기 S300과정에서 상기 터치센서에 의해 감지되는 접속순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 과정이다. 절단 대상물에 접속하는 순간의 플라즈마 토치에 대한 위치정보는, 그 접속이 이루어진 시점에서의 플라즈마 토치의 3축(X, Y, Z) 좌표 값을 의미한다.Step S400 is a process of recognizing the thickness information of the cutting object based on the position information of the plasma torch of the connection moment detected by the touch sensor in step S300. The positional information on the plasma torch at the moment of being connected to the cutting object means three-axis (X, Y, Z) coordinate values of the plasma torch at the time when the connection is made.

플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 하여 절단 대상물의 두께정보를 인식함에 있어서는, 접속이 이루어진 시점에서의 상기 좌표 값 중 두께정보에 해당하는 Z(상, 하 방향) 값을 취함으로써 인식 가능하다. 예컨대, 상기 접속시점에서의 플라즈마 토치의 위치정보 중 높이 값(Z축)이 스테이지 상면을 0(Zero)로 설정했을 때 이로부터 150mm 이격된 경우라면, 절단 대상물의 두께를 150mm로 인식하는 것이다.In recognizing the thickness information of the cutting object based on the positional information of the plasma torch, it is possible to recognize by taking a Z (up, down) value corresponding to the thickness information among the coordinate values at the time of the connection. For example, when the height value (Z-axis) of the position information of the plasma torch at the time of connection is 150 mm away from this when the stage upper surface is set to 0 (Zero), the thickness of the cutting object is recognized as 150 mm.

S500단계는 실질적으로 절단이 이루어지는 과정이다. 이 과정에서는 상기 S400단계를 통해 인식된 절단 대상물의 두께정보를 기준 값으로 하여 서버에 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치를 절단 대상물로부터 이격시키고, 그 간격를 유지시키면서 절단이 수행되도록 하는 과정이다.S500 step is a process that is substantially cut. In this process, the plasma torch is spaced apart from the cutting object at an optimal interval previously input to the server based on the thickness information of the cutting object recognized through the step S400, and the cutting is performed while maintaining the interval.

여기서 상기 최적의 간격이란, 플라즈마 절단기를 이용하여 절단 대상물에 대한 절단을 수행함에 있어, 절단부 간격이 너무 크지도 작지도 않으면서 최적의 절단면 품질을 기대할 수 있는 플라즈마 토치와 절단 대상물 사이의 소정의 간격을 의미한다.Herein, the optimal spacing refers to a predetermined spacing between the plasma torch and the cutting target, which may be expected to have an optimum cutting surface quality while the cutting section is not too large or small when cutting the cutting target using the plasma cutting machine. Means.

상기 S500단계에서 절단 대상물로부터 플라즈마 토치를 최적의 간격으로 이격시킴에 있어 요구되는 제어과정을 상기 S400의 절단 대상물 두께 인식과정에서 예로서 설명한 경우를 예로 들어 간단히 설명하면 다음과 같다.The control process required for separating the plasma torch from the cutting object at an optimal interval in step S500 will be briefly described as an example of the case described in the cutting object thickness recognition process of S400 as an example.

즉, 상기 S400단계에서 인식된 절단 대상물의 두께가 위와 같이 150mm(A)이고, 최적의 절단품질을 획득함에 있어 요구되는 기 입력된 최적의 간격(절단 대상물과 플라즈마 토치 사이의 간격)이 10mm(B)라고 하면, 절단 대상물이 놓여지는 스테이지로부터 연직방향으로 160mm(A+B) 이격된 거리에 플라즈마 토치가 존재하도록 제어하는 것이다.That is, the thickness of the cutting object recognized in step S400 is 150 mm (A) as described above, and the inputted optimal interval (interval between the cutting object and the plasma torch) required for obtaining the optimal cutting quality is 10 mm ( In the case of B), the plasma torch is controlled to exist at a distance of 160 mm (A + B) perpendicular to the stage from which the cutting object is placed.

절단 대상물이 판상 형 금속모재인 경우에는 전술한 높이 제어 과정을 포함하는 절단작업에 의해 우수한 절단품질을 갖는 절단작업이 가능하다. 그러나 굴곡을 형성한 형강재와 같은 금속모재의 경우에는 절단 과정 중 굴곡면이 존재하는 지점에서 절단 대상물과 플라즈마 토치의 간격이 달라질 수 있다. When the object to be cut is a plate-shaped metal base material, a cutting operation having excellent cutting quality is possible by a cutting operation including the above-described height control process. However, in the case of a metal base material such as a shaped steel material having a curved shape, the distance between the cutting object and the plasma torch may vary at the point where the curved surface exists during the cutting process.

따라서 설정된 절단경로을 따라 절단을 수행하는 과정 중 일정한 간격으로 상기 S100과정에서 S500과정을 반복함으로써, 절단 과정에서 절단 대상물의 두께가 달라지는 지점이 존재하더라도 상기 플라즈마 토치는 절단 대상물과의 간격을 항상 최적으로 유지할 수 있도록 하고, 이에 따라 전반에 걸쳐 고른 절단품질이 유지될 수 있도록 하는 것이 좋다.
Therefore, by repeating the steps S100 to S500 at regular intervals during the process of cutting along the set cutting path, even if there is a point where the thickness of the cutting object is changed in the cutting process, the plasma torch always optimizes the interval with the cutting object. It is good to be able to maintain and thus maintain an even cutting quality throughout.

다음은 본 발명의 다른 측면에 따른 절단 높이 제어장치의 구성에 대해 살펴보기로 한다.Next will be described the configuration of the cutting height control apparatus according to another aspect of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 절단 높이 제어장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도이다.Figure 4 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of the cutting height control apparatus according to another aspect of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 절단 높이 제어장치는, 플라즈마 절단기(10)와, 이 플라즈마 절단기(10)의 위치를 자동 제어하는 컨트롤러(30)를 포함한다. 플라즈마 절단기(10)와 상기 컨트롤러(30)는 터치센서(20)를 매개로 전기적으로 연결되며, 터치센서(20)는 절단 대상물인 금속모재(100)에 전기적으로 연결되어, 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)와 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력한다.Referring to FIG. 4, the cutting height control apparatus according to the embodiment of the present invention includes a plasma cutting machine 10 and a controller 30 for automatically controlling the position of the plasma cutting machine 10. The plasma cutting machine 10 and the controller 30 are electrically connected to each other through the touch sensor 20, and the touch sensor 20 is electrically connected to the metal base material 100, which is a cutting object, and the plasma torch 12. Detects the moment of connection with the metal base material 100 and outputs it as a signal.

본 실시예에서 상기 플라즈마 절단기(10)는 바람직하게, 플라즈마 토치(12)를 선단에 장착한 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇 또는 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇일 수 있으며, 이 플라즈마 절단기(10)에 의해 절단되는 절단 대상물인 금속모재(100)는 스테이지(50) 상에 놓여진다.In the present embodiment, the plasma cutting machine 10 may be a multi-joint robot having a multi-axis freedom or a gantry robot having a six-axis degree of freedom in which the plasma torch 12 is mounted at the tip. The metal base material 100, which is a cutting object to be cut by, is placed on the stage 50.

스테이지(50) 상에 놓인 절단 대상물은 로딩위치를 인식하는 수단(40)에 의해 그 로딩위치가 인식되고, 이를 통해 인식된 로딩위치는 상기 컨트롤러(30)에 전달된다. 이때 상기 로딩위치 인식수단으로는, 상기 스테이지(50) 측방 또는 상방 또는 하방에 설치되어 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서일 수 있다. The cutting object placed on the stage 50 is recognized by the means 40 for recognizing the loading position, and thus the recognized loading position is transmitted to the controller 30. In this case, the loading position recognizing means may be an optical sensor installed at the side or above or below the stage 50 to detect a loading state of the cutting object.

컨트롤러(30)는 ADC 변환기(32) 및 신호 입력처리부(34)를 포함한다. 상기 ADC 변환기(32)는 플라즈마 토치(12)가 절단 대상물에 접속하는 순간 상기 터치센서(20)에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 상기 신호 입력처리부(34)는 상기 ADC 변환기(32)로부터 신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치(12)의 위치정보를 인식한다.The controller 30 includes an ADC converter 32 and a signal input processor 34. The ADC converter 32 converts the analog signal output by the touch sensor 20 into a digital signal at the moment the plasma torch 12 is connected to the cutting object, and the signal input processor 34 converts the ADC converter ( The positional information of the plasma torch 12 at the instant of the signal input from 32 is recognized.

상기 신호 입력처리부(34)에 의해 인식된 플라즈마 토치(12)의 위치정보를 기반으로 연산부(36)에서는 절단 대상물의 두께정보를 산출하고 그 산출된 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치(12)와 절단 대상물(100)을 이격 시킴에 있어 요구되는 실제 이격거리를 산출한다.On the basis of the positional information of the plasma torch 12 recognized by the signal input processing unit 34, the calculating unit 36 calculates thickness information of the cutting target, and based on the calculated thickness information as a reference value, The actual separation distance required for separating the plasma torch 12 and the cutting object 100 at intervals is calculated.

또한 상기 신호 입력처리부(34)를 통해 산출된 정보를 기반으로 동작 제어부(38)는 상기 플라즈마 절단기(10)의 동작을 제어한다.
In addition, based on the information calculated by the signal input processor 34, the operation controller 38 controls the operation of the plasma cutting machine 10.

상기한 구성으로 이루어진 절단 높이 제어장치에 의해 수행되는 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 높이 제어 과정을 본 발명의 동작과 연계하여 설명하면 다음과 같다.The height control process of the plasma torch for the cutting object performed by the cutting height control device having the above-described configuration will be described below in connection with the operation of the present invention.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 측면에 따른 절단 높이 제어장치에 의해 수행되는 절단 높이 제어과정을 보여주기 위한 도면이다. 여기서 절단 대상물의 로딩위치 인식 및 절단경로 설정 등에 대한 설명은 생략하기로 하고 실질적인 절단 높이 제어과정에 대해서만 앞서 첨부된 도 4와 연계하여 설명하기로 한다.5 to 7 is a view showing a cutting height control process performed by the cutting height control apparatus according to another aspect of the present invention. Here, the description of the loading position recognition of the cutting object and the setting of the cutting path will be omitted, and only the actual cutting height control process will be described in connection with FIG. 4.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 스테이지(50) 상에 절단 대상물인 금속모재(100)가 로딩장치를 통해 로딩되면, 금속모재(100) 주변에서 대기하고 있던 플라즈마 토치(12)가 해당 절단위치로 이동하여 그 절단위치 직상방 소정 높이로 위치하게 된다(도 5).5 to 7, when the metal base material 100 to be cut on the stage 50 is loaded through the loading device, the plasma torch 12 waiting around the metal base material 100 is cut at the corresponding cutting position. It moves to and is located in the predetermined height directly above the cutting position (FIG. 5).

다음, 도 6과 같이 금속모재(100)의 절단위치로부터 소정 높이로 이격되어 있던 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)에 대해 연직방향으로 하강하여 이 금속모재(100)와 접속하고, 절단 대상물인 금속모재(100)에 전기적으로 연결된 터치센서(20, 도 4참조)는 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)와 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력한다.Next, as shown in FIG. 6, the plasma torch 12 spaced apart from the cutting position of the metal base material 100 by a predetermined height is lowered in the vertical direction with respect to the metal base material 100 to be connected to the metal base material 100 and cut. The touch sensor 20 (refer to FIG. 4) electrically connected to the metal base material 100 as an object detects the moment when the plasma torch 12 is connected to the metal base material 100 and outputs the signal.

터치센서(20)로부터의 출력신호는 컨트롤러(30, 도 4참조)로 입력되고, 컨트롤러(30)는 출력신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치(12)의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하게 된다. 이처럼 인식된 두께정보를 기초로, 상기 플라즈마 토치(12)의 움직임을 제어하여 서버에 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치(12)가 금속모재(100)로부터 이격된다(도 7). The output signal from the touch sensor 20 is input to the controller 30 (refer to FIG. 4), and the controller 30 determines the thickness information of the cutting object based on the positional information of the plasma torch 12 at the moment when the output signal is input. Will be recognized. Based on the recognized thickness information, the plasma torch 12 is spaced apart from the metal base material 100 at an optimal interval previously input to the server by controlling the movement of the plasma torch 12 (FIG. 7).

도 7과 같이 절단을 수행하기에 최적의 간격으로 금속모재(100)로부터 플라즈마 토치(12)가 이격된 상태에서 지정된 절단경로를 따라 실질적인 절단이 이루어지며, 이상에서 설명한 도 5 내지 도 7에서와 같은 순차적인 높이 제어 과정은 절단을 진행하는 과정 중 일정한 간격 또는 주기로 반복해서 실행된다.
As shown in FIG. 7, substantial cutting is performed along a designated cutting path in a state where the plasma torch 12 is spaced apart from the metal base material 100 at an optimum interval to perform cutting, as described above with reference to FIGS. 5 to 7. The same sequential height control process is repeatedly performed at regular intervals or periods during the cutting process.

상기와 같이 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 절단 대상물과 플라즈마 토치 접속에 따른 위치정보를 기반으로 하여 플라즈마 토치의 절단 높이를 자동 제어함으로써, 절단 진행 시 절단 대상물에 대한 플라즈마 토치의 간격을 절단에 적합한 최적의 상태로 유지할 수 있고, 따라서 절단 가공된 절단면에 대한 절단품질을 크게 향상시킬 수 있다. According to the embodiment of the present invention as described above, by automatically controlling the cutting height of the plasma torch on the basis of the position information according to the cutting object and the plasma torch connection, cutting the interval of the plasma torch to the cutting object during the cutting progress It is possible to maintain a suitable optimum state, thus greatly improving the cutting quality for the cut surface is cut.

종래 광 센서를 적용한 기술의 경우에는, 토치로부터 방사되는 고온의 화염에 의해 광 센서와 같은 전자장비가 오동작되는 경우가 발생하였으나, 본 발명은 터치센서를 채택하여 플라즈마 토치가 절단 대상물에 직접 접속된 상태에서 그 위치정보를 기반으로 절단이 수행됨에 따라, 장치 오동작의 우려가 없다는 장점 또한 있다.
In the case of a technique using a conventional optical sensor, an electronic device such as an optical sensor malfunctions due to a high temperature flame radiated from the torch. However, the present invention employs a touch sensor to which a plasma torch is directly connected to a cutting object. As cutting is performed based on the positional information in the state, there is also an advantage that there is no fear of device malfunction.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the description, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Should be.

10 : 플라즈마 절단기 12 : 플라즈마 토치
20 : 터치센서 30 : 컨트롤러
40 : 로딩위치 인식수단 50 : 스테이지
100 : 절단 대상물(금속모재)10: plasma cutting machine 12: plasma torch
20: touch sensor 30: controller
40: loading position recognition means 50: stage
100: object to be cut (metal base material)

Claims (10)

(a) 스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하고, 그 인식된 위치정보에 근거하여 플라즈마 토치가 절단 대상물 주변으로 이동하는 단계;
(b) 상기 (a)과정에 의해 절단 대상물 주변에 대기하던 상기 플라즈마 토치가 절단 대상물의 해당 절단위치로 이동하고 이 절단위치로부터 일정 거리 이격된 직상방에 위치하는 단계;
(c) 절단위치의 직상방에 위치한 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하며, 그 접속순간을 센서로서 감지하는 단계;
(d) 상기 센서에 의해 감지되는 접속순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 인식하는 단계; 및
(e) 상기 (d)과정을 통해 인식된 절단 대상물의 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치를 절단 대상물 직상방으로 이동시켜 그 간격를 유지시키면서 절단이 수행되도록 하는 단계;를 포함하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
(a) recognizing the loading position of the cutting object loaded on the stage, and moving the plasma torch around the cutting object based on the recognized position information;
(b) moving the plasma torch, which has been waiting around the cutting object by the step (a), to a cutting position of the cutting object and located directly above the cutting position;
(c) the plasma torch positioned directly above the cutting position is vertically lowered to be connected to the cutting object, and sensing the connection moment as a sensor;
(d) recognizing the thickness information of the cutting object based on the positional information of the plasma torch of the connection moment sensed by the sensor; And
(e) moving the plasma torch directly above the cutting object at a predetermined optimum interval based on the thickness information of the cutting object recognized through the step (d) to maintain the gap; Cutting height control method of the plasma cutting machine comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 (a)단계에서 절단 대상물의 로딩위치 인식은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 위치하여 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
The method of claim 1,
Recognizing the loading position of the cutting object in the step (a), the cutting height control method of the plasma cutting machine, characterized in that it is located on the side or above or below the stage through an optical sensor for detecting the loading state of the cutting object.
제 1 항에 있어서,
절단경로에 대하여 일정한 간격으로 상기 (a)과정에서부터 (e)과정을 반복 수행하는 단계;을 더 포함하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
The method of claim 1,
Repeating the steps (a) to (e) at regular intervals with respect to the cutting path; Cutting height control method of a plasma cutting machine further comprising.
제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇 형태로 구현하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
The method of claim 1,
Cutting height control method of the plasma cutting machine, characterized in that for implementing a plasma cutting machine including the plasma torch in the form of a multi-joint robot having a multi-axis freedom.
제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 절단기를 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇 형태로 구현하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어방법.
The method of claim 1,
Cutting height control method of the plasma cutting machine, characterized in that to implement a plasma cutting machine including the plasma torch in the form of a gantry robot having six axes of freedom.
절단 대상물이 놓여지는 스테이지;
스테이지 위에 로딩된 절단 대상물의 로딩위치를 인식하는 수단;
플라즈마 토치를 포함하며 다축 자유도를 갖는 플라즈마 절단기;
상기 플라즈마 절단기의 위치를 자동 제어하는 컨트롤러; 및
절단 대상물, 플라즈마 절단기, 그리고 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결되어, 상기 플라즈마 토치가 수직 하강하여 절단 대상물과 접속하는 순간을 감지하여 신호로서 출력하는 터치센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
A stage on which the cutting object is placed;
Means for recognizing the loading position of the cutting object loaded on the stage;
A plasma cutting machine including a plasma torch and having a multi-axis degree of freedom;
A controller for automatically controlling the position of the plasma cutting machine; And
A touch sensor electrically connected to a cutting object, a plasma cutting machine, and the controller, the touch sensor sensing a moment when the plasma torch is vertically lowered and connected to the cutting object and outputting the signal as a signal; Cutting height control.
제 6 항에 있어서,
상기 로딩위치 인식수단은, 스테이지 측방 또는 상방 또는 하방에 설치되어 절단 대상물의 로딩상태를 감지하는 광 센서인 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
The method according to claim 6,
The loading position recognition means is a cutting height control device of the plasma cutting machine, characterized in that the optical sensor for detecting the loading state of the cutting object is installed on the side or above or below the stage.
제 6 항에 있어서,
상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 다축 자유도를 갖는 다관절 로봇인 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
The method according to claim 6,
The plasma cutting machine is a cutting height control apparatus of the plasma cutting machine, characterized in that the articulated robot having a multi-axis degrees of freedom mounted on the tip of the plasma torch.
제 6 항에 있어서,
상기 플라즈마 절단기는, 상기 플라즈마 토치를 선단에 장착한 6축 자유도를 갖는 겐트리 로봇인 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.
The method according to claim 6,
The plasma cutting machine is a cutting height control device of the plasma cutting machine, characterized in that the gantry robot having a six-axis degrees of freedom mounted on the tip of the plasma torch.
제 6 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
접속순간의 상기 터치센서에 의해 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 변환기;
상기 ADC 변환기로부터 신호가 입력되는 순간의 플라즈마 토치의 위치정보를 인식하는 신호 입력처리부;
상기 신호 입력처리부에 의해 인식된 플라즈마 토치의 위치정보를 기반으로 절단 대상물의 두께정보를 산출하고, 그 산출된 두께정보를 기준 값으로 하여 기 입력된 최적의 간격으로 플라즈마 토치와 절단 대상물을 이격 시킴에 있어 요구되는 실제 이격거리를 산출하는 연산부; 및
상기 연산부에 의해 산출된 정보를 기반으로 상기 플라즈마 절단기의 동작을 제어하는 동작 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 절단기의 절단 높이 제어장치.The method according to claim 6,
The controller,
An ADC converter for converting an analog signal output by the touch sensor into a digital signal at a connection moment;
A signal input processing unit for recognizing position information of the plasma torch at the moment the signal is input from the ADC converter;
The thickness information of the cutting object is calculated based on the positional information of the plasma torch recognized by the signal input processing unit, and the plasma torch and the cutting object are spaced apart at a predetermined optimum interval based on the calculated thickness information. An operation unit for calculating an actual separation distance required for the; And
And an operation control unit for controlling the operation of the plasma cutting machine based on the information calculated by the calculating unit.
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