KR20130037990A - 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치 및 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법 - Google Patents

용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치 및 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오비탈 용접로봇, 다축 용접 로봇 등의 자동 용접기와 일반 용접기에서 용접 전압과 전류를 기설정된 값으로 유지하는 것에 의해 용접품질의 신뢰성을 보장할 수 있도록 하는 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치 및 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법에 관한 것으로서,
상기 용접장치는 용접작업을 위해 용접로봇(120)의 구동을 제어하며, 전원측정부의 측정값을 기 설정된 전원 값이 되도록 보정하여 용접기(130)로 출력하는 로봇제어기(110);와, 상기 로봇제어기(110)의 제어에 따라 용접을 수행하는 용접로봇(120);과, 상기 용접로봇으로 용접전원을 공급하는 용접기(130);와, 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원을 측정하는 전원측정센서부;를 포함하여 구성되어,
용접품질을 최상으로 유지하는 기 설정된 전압 및 전류를 가지는 용접전원이 용접로봇으로 인가되는 것을 보장하는 것에 의해 용접품질의 신뢰성을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치 및 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법{WELDING MACHINE WITH AUTO CALIBRATING WELDING ELECTRIC POWER AND CALIBRATION METHOD OF WELDING ELECTRIC POWER FOR WELDING MACHINE}
본 발명은 오비탈 용접로봇, 다축 용접 로봇 등의 자동 용접기와 일반 용접기에서 용접 전압과 전류를 기설정된 값으로 유지하는 것에 의해 용접품질의 신뢰성을 보장할 수 있도록 하는 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치 및 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 육상 및 해상의 파이프 용접의 경우 그 특성이 설치하고자 하는 현장에서 직접 용접을 통해 파이프를 연결해야 하므로, 대형 파이프의 경우 파이프에 대한 용접 작업을 용이하게 하기 위하여 고정된 파이프를 용접 캐리지(주행부)가 회전하면서 용접할 수 있는 오비탈 용접 장치가 제공되었다.
오비탈 용접장치(미도시)는 이송캐리지 상에 용접기를 장착한 후 컨트롤박스(용접제어부)의 제어에 따라 이송캐리지가 파이프 외주면을 주행하면 용접토치를 이용하여 두 개의 파이프의 접합부인 용접선을 따라 용접을 수행하도록 구성된다.
상술한 구성의 오비탈 용접장치는 파이프를 회전시키는 등의 번거로운 작업을 수행하지 않고도 용이하게 파이프 외관에 대한 용접을 자동으로 수행할 수 있도록 함으로써, 파이프 용접 작업 속도를 현저히 향상시키며, 작업자의 피로도를 감소시키는 효과를 제공하였다.
또한, 선박의 건조 중에는 선박 자체가 철제 강제로 구성되는 것에 의해 수많은 용접 작용을 수행하게 되며, 이러한 용접 작업을 자동으로 수행할 수 있도록 하는 다축 용접로봇이 제공되고 있고, 대표적인 자동로봇으로는 6축 용접로봇(미도시)을 들 수 있다.
그리고 이러한 자동 용접 로봇에 의한 용접 작업이 어려운 곳 또는 숙련된 작업자에 의한 용접이 필요한 곳에서는 일반적인 용접기를 이용한 용접 작업을 수행하게 된다.
이러한 용접 과정 중 용접 품질의 신뢰성을 확보하기 위해서는 용접 토치로 공급되는 용접 전력, 즉, 용접 전압과 용접 전류가 기 설정된 값으로 유지하는 것이 필요하다.
그러나 자동 또는 수동 용접장치, 용접로봇 또는 용접기에서 공급되는 용접 전력 특성, 즉 용접전압 및 전류 특성은 용접기 또는 용접로봇마다 조금씩 다르며, 피더나 케이블 길이 등의 주변 환경에 따라 다르기 때문에, 용접기 또는 용접로봇의 주변환경이 바뀌면 용접제어부의 용접 전류/전압에 대한 지령치와 용접 토지에 공급되는 용접 전압 및 용접 전류의 실제치가 일치되지 않게 된다.
따라서, 용접 품질의 신뢰성이 저하되며, 용접 품질의 원하는 수준이 되지 못하는 경우 재용접 작업을 수행해야 하는 번거로운 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 용접 중 용접토치로 공급되는 용접전압 및 용접전류를 용접제어부의 설정된 기준 전압 및 전류 값으로 유지시키는 것에 의해 용접 품질의 신뢰성을 향상시키고, 용접 작업의 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치 및 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치는, 용접작업을 위해 용접로봇(120)의 구동을 제어하며, 전원측정부의 측정값을 기 설정된 전원 값이 되도록 보정하여 용접기(130)로 출력하는 로봇제어기(110);와, 상기 로봇제어기(110)의 제어에 따라 용접을 수행하는 용접로봇(120);과, 상기 용접로봇으로 용접전원을 공급하는 용접기(130);와, 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원을 측정하는 전원측정센서부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원측정센서부는, 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압을 측정하는 전압센서(140);와, 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전류를 측정하는 전류센서(150); 중 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 로봇제어기(110)는, 상기 전압센서(140)에서 검출된 전압값과 기 설정된 용접 전압값을 비교하여 차이가 발생하는 경우 상기 차이 값을 전압 오차 값으로 하여 상기 용접기(130)로 전송하는 것에 의해 용접전압을 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 로봇제어기(110)는. 상기 전류센서(150)에서 검출된 전류값과 기 설정된 용접 전류 값을 비교하여 차이가 발생하는 경우 상기 차이 값을 전류 오차 값으로 하여 상기 용접기(130)로 전송하는 것에 의해 용접전류를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법은, 로봇제어기(110)와 용접로봇(120)과 용접기(130)를 포함하는 용접장치에 있어서, 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원을 측정하는 용접전원측정과정(S10);과, 상기 용접전원을 상기 로봇제어기(110)에 설정된 기설정된 용접전원과 비교하여 그 차이를 용접전원오차 값으로 산출하는 용접전원오차산출과정(S20);과, 상기 용접전원오차산출과정(S20)에서 산출된 용접전원오차 값으로 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원을 보정하는 용접전원보정과정(S30)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 용접전원측정과정(S10)은, 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압을 측정하는 전압측정과정;과, 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전류를 측정하는 전류측정과정; 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 용접전원보정과정(S30)은, 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 기설정된 전압 값을 상기 용접전원오차에 포함되는 전압오차 값을 보상하도록 보정하는 전압보정과정;과, 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 기설정된 전류 값을 상기 용접전원오차에 포함되는 전류오차 값을 보상하도록 보정하는 전류보정과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 구성을 가지는 본원 발명은 용접 작업을 수행하는 중에 용접로봇(120)의 용접토치로 인가되는 용접전압 및 용접전류를 검출한 후 이를 용접제어부에 기 설정된 값과 비교하여 그 차이값을 산출한 후 차이값을 보상하도록 상기 용접기(130)에서 용접로봇(120)의로 공급되는 용접전원의 전압 또는 전류를 보정하는 것에 의해 용접의 정확성, 신속성 및 용접 품질의 신뢰성을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 용접 품질의 신뢰성을 향상시키는 것에 의해 재용접작업의 발생 비율을 현저히 낮추어 용접작업의 생산성을 현저히 향상시키는 효과를 더 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치(100)의 개략적인 기능블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치(100)의 개략적인 기능블록 구성도이다.
도 1과 같이 상기 용접장치(100)는 로봇제어기(110)와 용접로봇(120)과 용접기(130)와 전압센서(140)와 전류센서(150)를 포함하여 구성된다. 상술한 구성에서 상기 전압센서(140)와 전류센서(150) 중 하나 이상을 포함하여 본 발명의 전원측정센서부가 된다.
상기 로봇제어기(110)는 용접작업을 위해 용접로봇(120)의 구동을 제어하며, 전원측정부의 측정값을 기 설정된 전원 값이 되도록 보정하여 용접기(130)로 출력하도록 구성된다. 이를 위해 상기 로봇제어기(110)는 내부에 용접로봇(120)의 구동을 제어하는 용접로봇구동프로그램과 용접전원의 오차를 보정하기 위한 용접전원오차보정프로그램이 설치된다.
상기 용접전원오차보정프로그램의 구동에 의한 상기 로봇제어기(110)의 용접전원오차보정 기능은 전압오차보정과 전류오차보정 중 하나 이상을 포함한다.
먼저, 로봇제어기(110)에 의한 용접전원의 전압오차보정은 로봇제어기(110)가 상기 전압센서(140)에서 검출된 전압값을 수신한 후 기 설정된 용접 전압값과 비교하여 그 차이값을 전압오차 값으로 산출한다. 이 후 용접기(130)에서 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압 값이 기 설정된 전압값에 대하여 전압오차만큼 작은 경우에는 전압오차만큼 높은 전압을 가지는 용접전원을 용접로봇(120)으로 공급하도록 용접기(130)의 출력전원을 제어하고, 용접기(130)에서 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압 값이 기 설정된 전압 값에 대하여 전압 오차만큼 큰 경우에는 전압 오차만큼 낮은 전류를 가지는 용접전원을 용접로봇(120)으로 공급하도록 용접기(130)를 제어한다.
다음으로, 로봇제어기(110)에 의한 용접전원의 전류오차보정은 로봇제어기(110)가 상기 전류센서(150)에서 검출된 전류값을 수신한 후 기 설정된 용접 전류값과 비교하여 그 차이값을 전류오차 값으로 산출한다. 이 후 용접기(130)에서 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전류 값이 기 설정된 전류 값에 대하여 전류오차만큼 작은 경우에는 전류 오차만큼 높은 전류를 가지는 용접전원을 용접로봇(120)으로 공급하도록 하고, 용접기(130)에서 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전류 값이 기 설정된 전류 값에 대하여 전류 오차만큼 큰 경우에는 전류 오차만큼 낮은 전류를 가지는 용접전원을 용접로봇(120)으로 공급하도록 용접기(130)를 제어한다.
이에 의해 용접로봇(120)에는 기 설정된 용접전류를 가지는 용접전원이 공급되어 용접품질의 신뢰성을 보장할 수 있게 된다.
상기 용접로봇(120)은 상기 로봇제어기(110)의 제어 명령에 따라 구동하면서 상기 용접기(130)에서 공급되는 용접전원을 이용하여 용접부에 대한 용접을 수행하도록 구성된다. 본 발명의 실시예의 설명을 위한 도 1의 경우 상기 용접로봇(120)을 다축 로봇으로 도시하였으나, 상기 용접로봇(120)은 수동용접기, 오비탈 용접로봇 등으로 그 적용이 제한되지 않는다. 상기 용접로봇(120)이 수동용접기로 대체되는 경우 상기 로봇제어기(110)는 용접로봇(120)의 구동을 제어하는 기능을 구비하지 않고 단지 용접기(130)의 출력 용접전원을 보정하는 기능만을 가지게 된다.
상기 전원측정센서부의 전압센서(140) 또는 전류센서(150) 중 하나 이상을 포함하여 구성된다. 상기 전원측정센서부의 전압센서(140)는 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 용접전원을 공급하는 전원선(160)과 로봇제어기(110)에 접속되어 전원선(160)을 통해 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압을 측정하여 로봇제어기(110)로 출력하도록 구성된다. 상기 전원측정센서부의 전류센서(150) 또한 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 용접전원을 공급하는 전원선(160)과 로봇제어기(110)에 접속되어 전원선(160)을 통해 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전류를 측정하여 로봇제어기(110)로 출력하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
상술한 도 1의 설명에서와 같이 로봇제어기(110)와 용접로봇(120)과 용접기(130)와 전압센서(140)와 전류센서(150)를 포함하는 용접장치에 의한 용접장치의 용접전압 전원 자동 보정 방법의 처리과정은, 도 2와 같이, 용접전원측정과정(S10)과 용접전원오차산출과정(S20)과 용접전원보정과정(S30)과 용접종료판단과정(S40)을 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 상기 용접전원측정과정(S10)은 용접작업이 수행되는 경우 로봇제어기(110)가 전압센서(140)와 전류센서(150) 중 하나 이상을 이용하여 용접기(130)로부터 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압 또는 전류 중 하나 이상의 값을 측정하여 로봇제어기(110)로 출력한다.
상기 용접전원오차산출과정(S20)에서는 상술한 용접전원측정과정(S10)에서 용접전원의 전류 또는 전압 측정 값을 수신한 로봇제어기(110)가 로봇제어기(110)에 기 설정된 용접전원의 전압과 측정된 전압값의 차이 또는 기 설정된 용접전원의 전류와 측정된 전류값의 차이를 검출하여 이를 각각 전압오차 값 또는 전류오차 값으로 하여 용접전원오차를 산출한다. 본 발명의 실시예의 경우에는 '전압오차 값 = 기설정된 전압값 -측정된 전압값'으로, '전류오차 값 = 기 설정된 전류값 - 측정된 전류값'으로 하여 설명한다.
이 후 상기 용접전원보정과정(S30)에서는 용접전원오차산출과정(S20)에 의해 전압오차 값 또는 전류오차 값이 산출된 후에는 상기 로봇제어기(110)가 산출된 전압오차 값 또는 전류오차 값이 '-' 값이면 로봇제어기(110)가 기설정된 전압 값 또는 전류 값에 전압오차 또는 전류오차를 각각 더한 전압 또는 전류 값을 가지는 용접전원을 용접로봇(120)으로 공급하도록 용접기(130)를 제어한다. 이와 달리 상기 로봇제어기(110)가 산출된 전압오차 값 또는 전류오차 값이 '+' 값이면 로봇제어기(110)가 기설정된 전압 값 또는 전류 값에 전압오차 또는 전류오차를 각각 빼준 전압 또는 전류 값을 가지는 용접전원을 용접로봇(120)으로 공급하도록 용접기(130)를 제어한다.
상술한 바와 같은 제어과정에 의해 용접로봇(120)에는 실험적으로 최적을 용접품질을 얻을 수 있도록 설정된 전압 및 전류 값을 가지는 용접전원이 공급되어 용접품질의 신뢰성을 보장하게 된다.
상기 용접종료판단과정(S40)은 용접작업을 수행하는 과정에서 용접작업이 종료되었는지를 판단하여 용접과정이 종료되지 않은 경우에는 상기 용접전원측정과정(S10)으로 복귀하여 전체 처리과정을 일정 시간 간격을 가지고 용접작업이 종료될 때까지 반복 수행하도록 한다.
본 발명의 실시예의 설명에서 상기 용접전원오차산출과정(S20)을 '전압오차 값 = 기설정된 전압값 -측정된 전압값'으로, '전류오차 값 = 기 설정된 전류값 - 측정된 전류값'으로 하여 설명하였으나, 상기 용접전원오차산출과정(S20)은 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 상술한 측정된 값에서 기 설정된 값을 빼주는 등으로 다양하게 실시될 수 있다.
100: 용접장치, 110: 로봇제어기, 120: 용접로봇, 121:용접토치
130: 용접기, 140: 전압센서. 150: 전류센서, 160; 전원선

Claims (7)

  1. 용접작업을 위해 용접로봇(120)의 구동을 제어하며, 전원측정부의 측정값을 기 설정된 전원 값이 되도록 보정하여 용접기(130)로 출력하는 로봇제어기(110);와,
    상기 로봇제어기(110)의 제어에 따라 용접을 수행하는 용접로봇(120);과,
    상기 용접로봇으로 용접전원을 공급하는 용접기(130);와,
    상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원을 측정하는 전원측정센서부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전원측정센서부는,
    상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압을 측정하는 전압센서(140);와,
    상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전류를 측정하는 전류센서(150); 중 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 로봇제어기(110)는,
    상기 전압센서(140)에서 검출된 전압값과 기 설정된 용접 전압값을 비교하여 차이가 발생하는 경우 상기 차이 값을 전압 오차 값으로 하여 상기 용접기(130)로 전송하는 것에 의해 용접전압을 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 로봇제어기(110)는.
    상기 전류센서(150)에서 검출된 전류값과 기 설정된 용접 전류 값을 비교하여 차이가 발생하는 경우 상기 차이 값을 전류 오차 값으로 하여 상기 용접기(130)로 전송하는 것에 의해 용접전류를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용접전원 보정 기능을 구비한 용접장치.
  5. 로봇제어기(110)와 용접로봇(120)과 용접기(130)를 포함하는 용접장치에 있어서,
    상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원을 측정하는 용접전원측정과정(S10);과,
    상기 용접전원을 상기 로봇제어기(110)에 설정된 기설정된 용접전원과 비교하여 그 차이를 용접전원오차 값으로 산출하는 용접전원오차산출과정(S20);과,
    상기 용접전원오차산출과정(S20)에서 산출된 용접전원오차 값으로 상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원을 보정하는 용접전원보정과정(S30)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 용접전원측정과정(S10)은,
    상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전압을 측정하는 전압측정과정;과,
    상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 전류를 측정하는 전류측정과정; 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 용접전원보정과정(S30)은,
    상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 기설정된 전압 값을 상기 용접전원오차에 포함되는 전압오차 값을 보상하도록 보정하는 전압보정과정;과,
    상기 용접기(130)에서 상기 용접로봇(120)으로 공급되는 용접전원의 기설정된 전류 값을 상기 용접전원오차에 포함되는 전류오차 값을 보상하도록 보정하는 전류보정과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접장치의 용접전원 자동 보정 방법.
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KR101694188B1 (ko) 2015-09-04 2017-01-09 현대삼호중공업(주) 용접 전류 편차 보정시스템 및 그 방법
KR101978069B1 (ko) * 2017-11-30 2019-05-13 한국공항공사 항공기 전원 자동보정 장치 및 방법

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