KR20140116165A

KR20140116165A - Welding skill education support device

Info

Publication number: KR20140116165A
Application number: KR1020147021014A
Authority: KR
Inventors: 마사키 스에오카; 겐타로 히요쿠
Original assignee: 재팬 마린 유나이티드 가부시키가이샤
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-10-01
Also published as: JP2013156428A; CN104169996A; WO2013114786A1; JP5921898B2; CN104169996B; KR101649807B1

Abstract

본 발명은 용접 환경을 용이하게 모의할 수 있고, 학생 한 사람의 자습이라도 용접 작업을 교육, 교정 또는 지도할 수 있는, 용접 기능 교육 지원 시스템을 제공하는 것이다. 용접 토치를 모의하는 조작 수단(2)과, 모재를 모의하는 디스플레이(3)와, 용접 작업을 모의한 용접음을 출력하는 스피커(4)와, 조작 수단(2)을 디스플레이(3) 상에서 이동시켰을 때의 조작 수단(2)의 거동에 따른 비드의 화상을 디스플레이(3)에 표시시킴과 함께 조작 수단(2)의 거동에 따른 용접음을 스피커(4)로부터 출력시키는 제어 장치(5)와, 조작 수단(2)을 유지함과 함께 조작 수단(2)의 선단부 T의 위치 정보 D를 입출력 가능한 3차원 입출력 장치(6)와, 위치 정보 D를 기억하는 기억 장치(7)를 갖고, 제어 장치(5)는 조작 수단(2)을 조작하여 3차원 입출력 장치(6)에 의해 출력되는 위치 정보 D에 기초하여 비드의 화상 및 용접음의 종류를 선택하여 출력한다.The present invention provides a welding function training support system capable of easily simulating a welding environment and capable of teaching, correcting, or instructing a welding operation even in the case of self-training of a student. (3) for simulating a welding material, a speaker (4) for outputting a welding sound simulating a welding operation, and an operating means (2) for moving the operating means (2) on the display (3) A controller 5 for displaying an image of a bead according to the behavior of the operating means 2 when the operation means 2 is operated and outputting a welding sound corresponding to the behavior of the operating means 2 from the speaker 4 , A three-dimensional input / output device (6) for holding the operating means (2) and capable of inputting and outputting the position information D of the front end portion T of the operating means (2), and a storage device (7) for storing the position information D, (5) operates the operating means (2) to select and output the type of the bead image and the welding sound on the basis of the position information D outputted by the three-dimensional input / output device (6).

Description

{WELDING SKILL EDUCATION SUPPORT DEVICE}

본 발명은 용접 기능 교육 지원 장치에 관한 것으로, 특히, 역각 디바이스를 사용하여 용접 환경을 모의하고, 시각, 청각, 역각 등을 활용하여 학생에게 용접 기능을 교육, 교정 또는 지도하기 위한 용접 기능 교육 지원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a welding function training support apparatus, and more particularly to a welding function training apparatus for simulating a welding environment using a torsion device and teaching, correcting, or instructing a welding function to a student by utilizing visual, auditory, &Lt; / RTI >

종래, 용접 기능은 한 사람의 선생님이 복수의 학생을 담당하여, 실물의 용접 토치를 사용하여 연습용 시험체를 용접시킴으로써, 용접 자세, 토치 각도, 용접 속도, 와이어 돌출량 등의 기본 기능을 육안으로 확인하면서, 구두, 실연, 작업 보조 등에 의해 교육, 교정 또는 지도하고 있었다. 이러한 기능 훈련에서는, 실제의 용접 작업을 체감할 수 있지만, 많은 학생을 동시에 교육하고 있기 때문에, 전원의 용접 작업을 매회 체크하여 지도하는 것은 곤란해, 비효율적이었다. 또한, 실제로 용접 작업을 행하기 때문에, 용접 토치, 와이어 송급 장치, 용접 작업장 등의 시설이나 설비가 필요해, 훈련할 수 있는 장소가 한정됨과 함께, 훈련 후에 폐기물(용접된 시험체)이 발생한다는 문제도 있었다. 따라서, 용접 환경이나 용접 프로세스를 모의하여 교육하는 방법이 이미 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).Conventionally, a welding function is carried out by a teacher of a plurality of students, and a training object is welded using a real welding torch to visually confirm basic functions such as welding attitude, torch angle, welding speed, While teaching, correction, or instruction by oral, demonstration, work aid. In such a functional training, it is possible to experience the actual welding work, but since it teaches many students at the same time, it is difficult to check and instruct the welding work of the power source every time and it was inefficient. In addition, since a welding operation is actually carried out, a facility such as a welding torch, a wire feeder, and a welding workshop is required, so that a place where training can be performed is limited and a problem that a waste (welded test body) there was. Therefore, a method of simulating a welding environment or a welding process has already been proposed (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).

예를 들어, 특허문헌 1에는 용접 프로세스를 시뮬레이션하기 위한 장치가 개시되어 있다. 이러한 장치는 입력 장치와 출력 장치를 갖는 컴퓨터, 용접 토치, 적어도 하나의 송신기와 복수의 센서를 갖는 자기 위치 감시 장치, 시뮬레이트되는 피가공물을 위한 유지 장치, 출력 장치 상에 2차원 또는 3차원의 화상을 생성하기 위한 시각화 장치로 구성되어 있다. 용접 토치 및 피가공물은 실물이 아니라, 형상 등을 모의한 가상적인 디바이스이고, 이들 디바이스로부터 위치 정보 등을 컴퓨터에 도입함으로써, 실제로 발생할 수 있는 용접 상태(예를 들어, 용접 비드, 광 아크 등)를 모의한 화상이나 영상을 작성하여, 유저에게 표시하도록 하고 있다.For example, Patent Document 1 discloses an apparatus for simulating a welding process. Such a device may be a computer having an input device and an output device, a welding torch, a magnetic location monitoring device having at least one transmitter and a plurality of sensors, a holding device for a simulated workpiece, a two- or three- As shown in Fig. The welding torch and the workpiece are virtual devices simulating shapes and the like, and by introducing positional information and the like from these devices into the computer, it is possible to realize a welding state (for example, a welding bead, a light arc, And displays the image or the video to the user.

또한, 특허문헌 2에는 수동 용접 시공에 종사하는 용접사를 훈련하는 방법이며, 수동 용접 시공의 모의 용접 훈련이 행해질 때에 용접사의 거동 및 용접 훈련 환경의 상태에 관한 데이터를 계측하고, 이 계측 데이터에 기초하여 용접사의 머리의 위치, 머리의 움직임, 손의 위치, 손의 움직임, 얼굴의 방향, 용접부에 부여하는 입열량이나 입열 방향 및 모의 용접부의 용융 상태나 용착 상태 등의 특징량을 추출하여, 과거에 행해진 용접 시공 시에 얻어진 정상 시 및 문제 발생 시의 데이터와 이 추출된 특징량을 참조하여 모의 용접 상태의 불량을 판정하는 한편, 특징량에 기초하여 용접부의 화상을 생성하고, 이 생성된 화상 및 판정 결과를 포함하는 모의 용접 상태의 추이에 관한 정보를 용접 훈련 중의 용접사에게 인지 가능하게 제시하는 수동 용접 훈련 방법이 기재되어 있다. 이러한 훈련 방법에 있어서도, 용접 토치 및 피가공물(시험체)은 실물이 아니라, 형상 등을 모의한 가상적인 디바이스를 사용하고 있다.Patent Document 2 discloses a method for training a welder engaged in manual welding construction. The method includes measuring data about a behavior of a welder and a state of a welding training environment when simulated welding training of a manual welding construction is performed, The feature quantity such as the position of the head of the welder, the movement of the head, the position of the hand, the motion of the hand, the direction of the face, the heat input amount and the heat input direction given to the weld, and the melting state and welded state of the simulated weld, Data of a normal state and a problem at the time of welding performed at the time of welding performed and the extracted characteristic quantities are referred to to determine the defect of the simulated welding state and an image of the welded portion is generated based on the characteristic quantities, And a manual welding gun which visually informs the welder during welding training about the transition of the simulation state including the determination result This method is described. In this training method, the welding torch and the workpiece (test body) use a virtual device simulating the shape and the like rather than the real one.

일본 특허 출원 공표 제2011-526208호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2011-526208 일본 특허 제4129342호 공보Japanese Patent No. 4129342

상술한 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 장치에서는, 용접 환경을 모의하기 위해, 용접 토치나 시험체(피가공물)를 모의한 가상 디바이스가 필요해, 실제로 행하는 용접의 종류에 따른 가상 디바이스(특히, 시험체)를 준비해야만 한다. 또한, 가상 용접 토치나 학생의 자세 등의 위치 정보 등을 취득하기 위해 복수의 센서나 카메라를 필요로 하므로, 장치가 복잡화ㆍ대형화되어 버린다는 문제도 있었다.In the apparatuses described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a virtual device simulating a welding torch or a test body (workpiece) is required in order to simulate a welding environment, and a virtual device ). Further, since a plurality of sensors and cameras are required to acquire positional information such as a virtual welding torch and a student's attitude, there has been a problem that the apparatus becomes complicated and large-sized.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 용접 환경을 용이하게 모의할 수 있고, 학생 한 사람의 자습이라도 용접 작업을 교육, 교정 또는 지도할 수 있는, 용접 기능 교육 지원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a welding function training support device capable of easily simulating a welding environment and capable of teaching, correcting or guiding a welding operation The purpose.

본 발명에 따르면, 모재의 표면에 용접 토치를 접근시켜 와이어를 송출하면서 용융하여 상기 모재를 용접하는 용접 작업의 교육을 지원하는 용접 기능 교육 지원 장치이며, 상기 용접 토치를 모의하는 조작 수단과, 상기 모재를 모의하는 디스플레이와, 상기 용접 작업을 모의한 용접음을 출력하는 스피커와, 상기 조작 수단을 상기 디스플레이 상에서 이동시켰을 때의 상기 조작 수단의 거동에 따른 비드의 화상을 상기 디스플레이에 표시시킴과 함께 상기 조작 수단의 거동에 따른 용접음을 상기 스피커로부터 출력시키는 제어 장치와, 상기 조작 수단을 유지함과 함께 상기 조작 수단의 선단부의 위치 정보를 입출력 가능한 3차원 입출력 장치와, 상기 위치 정보를 기억하는 기억 장치를 갖고, 상기 제어 장치는 상기 조작 수단을 조작하여 상기 3차원 입출력 장치에 의해 출력되는 상기 위치 정보에 기초하여 상기 비드의 화상 및 상기 용접음의 종류를 선택하여 출력하는 것을 특징으로 하는 용접 기능 교육 지원 장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a welding function training support apparatus for teaching a welding operation in which a welding torch approaches a surface of a base material to weld the base material by welding while welding the wire, A display for simulating the base material, a speaker for outputting a welding sound simulating the welding operation, and an image of a bead according to the behavior of the operating means when the operating means is moved on the display, on the display A three-dimensional input / output device capable of inputting and outputting positional information of a front end portion of the operating means while holding the operating means, and a memory for storing the positional information And the control device controls the operation means to operate the three-dimensional mouth And an image of the bead and a type of the welding sound are selected and output based on the position information output by the output device.

상기 기억 장치는 적정한 용접 작업을 모의한 상기 조작 수단의 선단부의 위치 정보인 기준 데이터를 기억하고 있고, 상기 제어 장치는 상기 조작 수단을 조작했을 때의 상기 위치 정보와 상기 기준 데이터를 비교하여 차분이 허용값을 초과한 경우에, 상기 디스플레이에 표시되는 상기 비드의 폭 또는 용융지의 색 및 상기 스피커로부터 출력되는 상기 용접음의 길이 또는 음정을 변화시키도록 해도 된다.Wherein the storage device stores reference data which is positional information of a front end portion of the operating means simulating a proper welding operation and the control device compares the positional information when the operating means is operated with the reference data, When the allowable value is exceeded, the width of the bead or the color of the melting paper displayed on the display and the length or pitch of the welding sound output from the speaker may be changed.

또한, 상기 제어 장치는 상기 조작 수단을 조작했을 때의 상기 위치 정보와 상기 기준 데이터를 비교하여 차분이 허용값을 초과한 경우에 상기 3차원 입출력 장치에 상기 조작 수단의 선단부를 상기 기준 데이터와 일치시키도록 신호를 출력하도록 해도 된다.Further, the control device compares the positional information with the reference data when the operating means is operated, and when the difference exceeds the permissible value, instructs the three-dimensional input / output device to match the leading end of the operating means with the reference data A signal may be output.

또한, 상기 제어 장치는 상기 조작 수단을 조작했을 때의 상기 위치 정보와 상기 기준 데이터를 비교하여 차분이 허용값을 초과한 횟수를 계측하여 채점하도록 해도 된다.The control device may compare the positional information with the reference data when the operating means is operated, and measure the number of times that the difference exceeds the allowable value to score.

또한, 상기 위치 정보는 상기 조작 수단의 선단 좌표를 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 선단 좌표로부터 상기 디스플레이와 상기 조작 수단의 이격 거리를 산출하여, 상기 이격 거리가 와이어 돌출량을 모의하고 있는 것으로 하여 상기 비드의 화상 및 상기 용접음의 종류를 선택하여 출력하도록 해도 된다. 또한, 상기 제어 장치는 상기 선단 좌표를 상기 디스플레이 상에 투영한 목표점을 상기 디스플레이 상에 표시하도록 해도 된다.Further, the position information includes the end coordinates of the operating means, and the control means calculates a distance between the display and the operating means from the end coordinates, and determines that the distance distance simulates the wire protrusion amount The image of the bead and the type of the welding sound may be selected and output. Further, the control device may display a target point on the display on which the target coordinates are projected on the display.

또한, 상기 제어 장치는 상기 조작 수단을 조작한 위치 정보를 상기 기억 장치에 기억시키는 기록 모드와, 상기 기억 장치에 기억된 적정한 용접 작업을 모의한 위치 정보와 비교하여 평가하는 채점 모드와, 상기 기억 장치에 기억된 적정한 용접 작업을 모의한 위치 정보와 비교하여 상기 3차원 입출력 장치에 적정한 위치 정보를 입력하여 반력을 부여하는 자습 모드와, 상기 기억 장치에 기억된 적정한 용접 작업을 모의한 위치 정보를 상기 3차원 입출력 장치에 입력하여 상기 조작 수단의 적정한 거동을 재현하는 모의 모드와, 상기 기억 장치에 기억된 상기 위치 정보에 기초하여 상기 비드의 화상 및 상기 용접음의 종류를 선택하여 출력하는 재생 모드를 선택 가능하게 가져도 된다.The control device may further comprise: a scoring mode for comparing the position information obtained by simulating the appropriate welding operation stored in the storage device with the position information for simulating the welding operation stored in the storage device; A self-training mode in which appropriate welding work stored in the apparatus is compared with simulated positional information and a correct reaction force is given to the three-dimensional input / output device by inputting appropriate positional information, and position information A simulation mode for inputting to the three-dimensional input / output device to reproduce an appropriate behavior of the operating means, a playback mode for selecting and outputting the image of the bead and the type of the welding sound based on the positional information stored in the storage device As shown in Fig.

또한, 상기 제어 장치는 시간의 경과에 따라서 상기 비드의 색을 변화시키도록 해도 된다.Further, the control device may change the color of the bead with the lapse of time.

또한, 적어도, 상기 조작 수단, 상기 디스플레이 및 상기 3차원 입출력 장치를 구비한 작업 테이블과, 상기 작업 테이블을 지지하는 지지대를 갖고, 상기 작업 테이블은 상기 디스플레이의 각도를 변경 가능하게 상기 지지대에 배치되어 있어도 된다.Further, at least a work table including the operation means, the display and the three-dimensional input / output device, and a support table for supporting the work table, the work table being arranged on the support so as to change the angle of the display .

상술한 본 발명에 관한 용접 기능 교육 지원 장치에 따르면, 3차원 입출력 장치에 의해 용접 토치를 모의하는 조작 수단의 위치 정보를 취득하여 기록함과 함께, 위치 정보에 따른 화상이나 음성을 출력하도록 한 것에 의해, 용이하게 용접 환경을 모의할 수 있다. 또한, 디스플레이에 표시되는 화상이나 스피커로부터 출력되는 음성에 의해, 학생 한 사람의 자습이라도 시각 및 청각을 활용하여 용접 작업의 교육을 행할 수 있다. 또한, 위치 정보를 기록함으로써, 사후적으로 임의의 시간에 학생이 행한 모의 용접 작업을 재현하여, 화상이나 음성을 용이하게 재생할 수 있고, 실제의 모의 작업 시에 선생님이 곁에 있지 않아도, 사후적으로 각 학생에 대해 개별로 지도할 수 있다.According to the welding function training support apparatus of the present invention described above, the position information of the operating means for simulating the welding torch is acquired and recorded by the three-dimensional input / output device, and an image or sound according to the position information is output , It is possible to easily simulate the welding environment. In addition, by the image displayed on the display or the voice output from the speaker, it is possible to train the welding work by utilizing the visual sense and the auditory sense even by the self-learning of one student. Further, by recording the positional information, it is possible to reproduce simulated welding work performed by the student at an arbitrary time in the aftermath, to easily reproduce an image or a sound, and even when the teacher is not at the side of the actual simulation work, Each student can be instructed individually.

또한, 기준 데이터와의 비교를 행함으로써, 화상이나 음성에 의해 주의를 촉구하거나, 채점함으로써 평가하거나, 3차원 입출력 장치에 반력을 부여함으로써, 시각 및 청각 외에 역각을 활용하여 용접 작업을 교정할 수 있다.In addition, by comparing with the reference data, it is possible to evaluate by evaluating by scoring or scoring by image or voice, or by applying reaction force to the three-dimensional input / output device, have.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 용접 기능 교육 지원 장치를 도시하는 전체 구성도로, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 변형 후의 정면도를 도시하고 있다.
도 2는 도 1에 도시한 3차원 입출력 장치를 도시하는 도면으로, (a)는 전체 구성도, (b)는 조작 수단의 선단부 확대도를 도시하고 있다.
도 3은 디스플레이에 표시되는 비드를 도시하는 도면으로, (a)는 적정값에 기초하는 비드, (b)는 과소값에 기초하는 비드, (c)는 과대값에 기초하는 비드, (d)는 일련의 용접 작업을 모의한 비드의 일례를 도시하고 있다.
도 4는 기록 모드의 흐름도이다.
도 5는 채점 모드의 흐름도이다.
도 6은 자습 모드의 흐름도이다.
도 7은 모의 모드의 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall structural view showing a welding function training support apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view, (b) is a front view, and FIG.
Fig. 2 is a view showing the three-dimensional input / output device shown in Fig. 1, wherein (a) is an overall configuration view, and Fig. 2 (b) is an enlarged view of a front end portion of the operating means.
(B) is a bead based on an under-value, (c) is a bead based on an over-value, (d) is a bead based on an excessive value, Shows an example of a bead simulating a series of welding operations.
4 is a flowchart of the recording mode.
5 is a flow chart of the scoring mode.
6 is a flow chart of the self-training mode.
7 is a flow chart of the simulation mode.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도 1 내지 도 7을 사용하여 설명한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 용접 기능 교육 지원 장치를 도시하는 전체 구성도로, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 변형 후의 정면도를 도시하고 있다. 도 2는 도 1에 도시한 3차원 입출력 장치를 도시하는 도면로, (a)는 전체 구성도, (b)는 조작 수단의 선단부 확대도를 도시하고 있다. 도 3은 디스플레이에 표시되는 비드를 도시하는 도면로, (a)는 적정값에 기초하는 비드, (b)는 과소값에 기초하는 비드, (c)는 과대값에 기초하는 비드, (d)는 일련의 용접 작업을 모의한 비드의 일례를 도시하고 있다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 is a whole structural view showing a welding function training support apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view, (b) is a front view, and (c) is a front view after a modification. Fig. 2 is a view showing the three-dimensional input / output device shown in Fig. 1, wherein (a) is an overall configuration view, and Fig. 2 (b) is an enlarged view of a front end portion of the operating means. (B) is a bead based on an under-value, (c) is a bead based on an over-value, (d) is a bead based on an excessive value, Shows an example of a bead simulating a series of welding operations.

본 발명의 실시 형태에 관한 용접 기능 교육 지원 장치(1)는, 도 1 내지 도 3을 도시한 바와 같이, 모재의 표면에 용접 토치를 접근시켜 와이어를 송출하면서 용융하여 상기 모재를 용접하는 용접 작업의 교육을 지원하는 용접 기능 교육 지원 장치이며, 용접 토치를 모의하는 조작 수단(2)과, 모재를 모의하는 디스플레이(3)와, 용접 작업을 모의한 용접음을 출력하는 스피커(4)와, 조작 수단(2)을 디스플레이(3) 상에서 이동시켰을 때의 조작 수단(2)의 거동에 따른 비드의 화상을 디스플레이(3)에 표시시킴과 함께 조작 수단(2)의 거동에 따른 용접음을 스피커(4)로부터 출력시키는 제어 장치(5)와, 조작 수단(2)을 유지함과 함께 조작 수단(2)의 선단부 T의 위치 정보 D를 입출력 가능한 3차원 입출력 장치(6)와, 위치 정보 D를 기억하는 기억 장치(7)를 갖고, 제어 장치(5)는 조작 수단(2)을 조작하여 3차원 입출력 장치(6)에 의해 출력되는 위치 정보 D에 기초하여 비드의 화상 및 용접음의 종류를 선택하여 출력하도록 구성되어 있다.1 to 3, a welding function training support apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a welding function training support apparatus 1 for welding a welding torch to a surface of a base material, (2) for simulating a welding torch, a display (3) for simulating a base material, a speaker (4) for outputting a welding sound simulating a welding operation, The image of the bead according to the behavior of the operating means 2 when the operating means 2 is moved on the display 3 is displayed on the display 3 and the welding sound corresponding to the behavior of the operating means 2 is displayed on the display 3, Dimensional input / output device (6) capable of inputting and outputting the position information D of the tip end portion (T) of the operating means (2) while holding the operating means (2) And has a memory device (7) for storing, (5) is configured to operate the operating means (2) to select and output the type of bead image and the welding sound on the basis of the position information D output by the three-dimensional input / output device (6).

용접 기능 교육 지원 장치(1)는, 도 1의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이 적어도, 조작 수단(2), 디스플레이(3) 및 3차원 입출력 장치(6)를 구비한 작업 테이블(11)과, 작업 테이블(11)을 지지하는 지지대(12)를 갖고, 작업 테이블(11)은 디스플레이(3)의 각도를 변경 가능하게 지지대(12)에 배치되어 있다. 디스플레이(3)에는, 예를 들어 액정 디스플레이, 브라운관, 유기 EL 디스플레이 등, 다양한 것을 사용할 수 있다. 또한, 스피커(4)에는 시판되어 있는 것을 적절히 사용할 수 있고, 도면의 배치 위치로 한정되는 것이 아니라, 디스플레이(3)와 일체화되어 있어도 되고, 지지대(12)의 내부에 배치되어 있어도 된다.1 (a) to 1 (c), the welding function training support apparatus 1 includes at least a work table 2 having an operating unit 2, a display 3, and a three- And a support table 12 for supporting the work table 11. The work table 11 is disposed on the support table 12 so that the angle of the display 3 can be changed. As the display 3, for example, a liquid crystal display, a cathode ray tube, an organic EL display, or the like can be used. A commercially available speaker can be suitably used. The speaker 4 is not limited to the arrangement position of the drawings, but may be integrated with the display 3 or may be disposed inside the support base 12.

작업 테이블(11)은, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 지지대(12)의 상부에 배치된 대략 평판 형상의 부품이며, 디스플레이(3)의 화면이 표면에 노출되도록 끼워 넣어져 있다. 디스플레이(3)의 근방에는 스피커(4)나 손잡이(13)가 배치되어 있다. 또한, 작업 테이블(11)에는 디스플레이(3)의 상부에 3차원 입출력 장치(6)가 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 조작 수단(2)을 디스플레이(3)의 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다.1 (a), the work table 11 is a substantially flat plate-like component disposed on the upper side of the support table 12, and is fitted so that the screen of the display 3 is exposed on the surface . In the vicinity of the display 3, a speaker 4 and a handle 13 are arranged. In addition, a three-dimensional input / output device 6 is disposed on the upper side of the display 3 in the work table 11. With this arrangement, the operating means 2 can be moved in the left-right direction of the display 3. [

작업 테이블(11)은, 예를 들어 도시하지 않은 힌지에 의해 지지대(12)에 접속되어 있고, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 수평 상태로 유지할 수도 있고, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 디스플레이(3)의 좌우 방향이 대략 연직 방향으로 되도록 기립시킬 수도 있다. 또한, 작업 테이블(11)은, 도시하지 않지만, 디스플레이(3)의 상하 방향이 대략 연직 방향으로 되도록 회전 가능하게 지지대(12)에 접속되어 있어도 된다. 도 1의 (b)에 도시한 수평 상태에서는, 하향의 용접 작업을 모의할 수 있고, 도 1의 (c)에 도시한 연직 상태에서는, 수직 방향 또는 횡방향의 용접 작업을 모의할 수 있다. The work table 11 is connected to the support base 12 by a hinge such as an unillustrated hinge for example, and may be held in a horizontal state as shown in Fig. 1 (b) As shown in the figure, the left and right directions of the display 3 may be raised so as to be in a substantially vertical direction. The work table 11 may be connected to the support base 12 so as to be rotatable so that the vertical direction of the display 3 is substantially vertical. In the horizontal state shown in Fig. 1 (b), the downward welding operation can be simulated. In the vertical state shown in Fig. 1 (c), the vertical or lateral welding operation can be simulated.

지지대(12)는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 대략 상자 형상의 부품이며, 내부에 제어 장치(5)나 기억 장치(7)가 배치 가능하게 구성되어 있다. 또한, 지지대(12)의 하면에는 차륜(14)이 배치되어 있고, 바닥면 상을 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 제어 장치(5)나 기억 장치(7)를 지지대(12)로부터 이격된 별도의 장소에 배치하여, 유선 또는 무선의 통신 기기를 이용하여, 디스플레이(3)나 3차원 입출력 장치(6)의 신호를 송수신 가능해지도록 구성해도 된다.As shown in Fig. 1 (b), the support table 12 is a substantially box-shaped component, and a control device 5 and a storage device 7 are arranged therein. A wheel 14 is disposed on the lower surface of the support base 12, and is configured to be movable on the floor surface. The control device 5 and the memory device 7 may be disposed at a separate location spaced apart from the support table 12 so that the display 3 and the three dimensional input and output device 6 are connected to each other using a wired or wireless communication device, It is also possible to transmit and receive a signal of

조작 수단(2)은, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 3차원 입출력 장치(6)의 선단에 접속되어 있고, 소위 스타일러스나 어태치먼트로서의 기능을 갖는다. 조작 수단(2)은, 예를 들어 용접 토치를 모의한 형상을 갖고 있고, 핸들부(21) 및 토치 헤드(22)를 갖고 있다. 토치 헤드(22)는 핸들부(21)에 대해 상대적으로 회전 가능하게 구성되어 있고, 토치 헤드(22)가 3차원 입출력 장치(6)에 접속된 상태에서, 핸들부(21)를 상대 이동할 수 있도록 구성되어 있다.The operating means 2 is connected to the front end of the three-dimensional input / output device 6 as shown in Fig. 2A and has a function as a so-called stylus or attachment. The operating means 2 has a shape simulating a welding torch, for example, and has a handle portion 21 and a torch head 22. [ The torch head 22 is configured to be relatively rotatable with respect to the handle portion 21 and can move relative to the handle portion 21 with the torch head 22 connected to the three- .

3차원 입출력 장치(6)는, 예를 들어 촉감 디바이스나 역각 디바이스이고, 인간이 물체에 접촉했을 때의 촉각이나 역각 등의 촉감 정보를 데이터로 치환하여 인공적으로 표현 가능한 툴이다. 3차원 입출력 장치(6)는, 예를 들어 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, X축, Y축, Z축, X축 주위의 회전각 θx, Y축 주위의 회전각 θy, Z축 주위의 회전각 θz의 파라미터에 의해 표현 가능한 6자유도를 갖는다.The three-dimensional input / output device 6 is, for example, a tactile device or a torsional device, and is a tool capable of artificially expressing tactile information such as a tactile angle and an inverse angle when a human touches an object with data. 2 (a), the three-dimensional input / output device 6 has a rotation angle? X around the X axis, a Y axis, a Z axis, and an X axis, a rotation angle? Y around the Y axis, Z And has six degrees of freedom that can be expressed by the parameter of the rotation angle [theta] z around the axis.

3차원 입출력 장치(6)는, 예를 들어 도시한 바와 같이, 받침대를 구성하는 베이스(61)와, 베이스(61) 상에서 회전 가능하게 접속된 구체(62)와, 구체(62)에 대해 상하 방향으로 회전 가능하게 접속된 제1 아암(63)과, 제1 아암(63)에 대해 상대적으로 회전 가능하게 접속된 제2 아암(64)과, 제2 아암(64)에 대해 주위 방향으로 회전 가능하게 접속된 선단 아암(65)을 갖는다. 선단 아암(65)에는 조작 수단(2)의 토치 헤드(22)가 회전 가능하게 접속된다. 이러한 3차원 입출력 장치(6)에서는 베이스(61)와 구체(62)의 관절 J1, 구체(62)와 제1 아암(63)의 관절 J2, 제1 아암(63)과 제2 아암(64)의 관절 J3, 제2 아암(64)과 선단 아암(65)의 관절 J4, 선단 아암(65)과 토치 헤드(22)의 관절 J5, 토치 헤드(22)와 핸들부(21)의 관절 J6에 의해, 6자유도를 확보하고 있다.The three-dimensional input / output device 6 includes, for example, a base 61 constituting a pedestal, a sphere 62 rotatably connected on the base 61, A second arm 64 rotatably connected to the first arm 63 so as to be rotatable relative to the first arm 63 and a second arm 64 rotatably connected to the second arm 64 in a circumferential direction Possibly with a leading end arm 65 connected thereto. A torch head 22 of the operating means 2 is rotatably connected to the tip arm 65. [ In this three-dimensional input / output device 6, the joint J1 of the base 61, the sphere 62 of the sphere 62, the joint J2 of the first arm 63, the first arm 63 and the second arm 64 of the sphere 62, The joint J4 of the second arm 64 and the distal arm 65 and the joint J5 of the distal end arm 65 and the torch head 22 and the joint J6 of the torch head 22 and the handle portion 21 Thereby securing 6 degrees of freedom.

토치 헤드(22)의 선단부 T는 조작 수단(2)의 선단부를 구성하고, 선단부 T의 좌표(X, Y, Z, θx, θy, θz)가 위치 정보 D를 구성하고 있다. 선단부 T의 좌표는 구체(62)의 중심점을 원점 O로 하여, 원점 O에 대한 관절 J3의 중심점 P1의 좌표 및 벡터 V1, 중심점 P1에 대한 관절 J4의 중심점 P2의 좌표 및 벡터 V2, 중심점 P2에 대한 관절 J5의 중심점 P3의 좌표 및 벡터 V3, 중심점 P3에 대한 선단부 T의 좌표 및 벡터 V4를, 순서대로 산출함으로써 구할 수 있다. 또한, 선단부 T의 벡터 V4를 산출함으로써, 토치 헤드(22)의 각도(토치 각도)를 산출할 수도 있다. 이 벡터 V4의 데이터도 위치 정보 D를 구성한다.The front end T of the torch head 22 constitutes the front end of the operating means 2 and the coordinates X, Y, Z,? X,? Y and? Z of the front end T constitute the position information D. The coordinates of the front end T are set to the coordinates of the center point P1 of the joint J3 and the coordinates of the center point P2 of the joint J4 with respect to the center point P1 and the coordinates of the center point P2 of the joint J3 with respect to the origin O, The coordinates of the center point P3 of the joint J5 and the coordinates of the vector V3 and the tip portion T with respect to the center point P3 and the vector V4 are calculated in order. Further, the angle (torch angle) of the torch head 22 can be calculated by calculating the vector V4 of the tip portion T. The data of this vector V4 also constitutes position information D.

3차원 입출력 장치(6)는 선단부 T의 좌표 및 벡터 V4(위치 정보 D)의 데이터를 제어 장치(5)에 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 반대로, 제어 장치(5)로부터 선단부 T의 좌표 또는 토치 각도의 데이터가 입력되면, 그 위치 정보 D에 적합한 위치에 선단부 T를 강제적으로 이동시킬 수 있다. 또한, 3차원 입출력 장치(6)의 종류에 따라서는, 토치 각도에 대해 데이터를 입력할 수 없는 것도 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 적어도, 선단부 T의 좌표를 외부로부터 입력할 수 있는 것이면 된다.The three-dimensional input / output device 6 can not only output the coordinate data of the front end T and the data of the vector V4 (position information D) to the control device 5 but also the coordinate of the front end T or the torch When the angle data is input, the tip portion T can be forcibly moved to a position suitable for the position information D. Depending on the type of the three-dimensional input / output device 6, data can not be input for the torch angle, but in this embodiment, at least the one that can input the coordinates of the tip end T from outside can be used.

용접 토치는 와이어를 송출하면서 용융하여 모재를 용접하는 것이므로, 와이어 돌출량은 용접 작업에 있어서 중요한 파라미터이다. 따라서, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 토치 헤드(22)의 선단부 T와 디스플레이(3)의 이격 거리 g가 와이어 돌출량을 모의하고 있는 것으로 하여 처리하고 있다. 즉, 위치 정보 D는 조작 수단(2)의 선단부 T의 좌표(선단 좌표)를 포함하고, 제어 장치(5)는 선단 좌표로부터 디스플레이(3)와 조작 수단(2)의 이격 거리 g를 산출하여, 이격 거리 g가 와이어 돌출량을 모의하고 있는 것으로 하여 소정의 처리(비드 화상 및 용접음의 출력)를 행한다.Since the welding torch melts while welding the wire to weld the base material, the amount of wire protrusion is an important parameter in the welding operation. Therefore, as shown in Fig. 2 (b), in this embodiment, the distance between the tip end T of the torch head 22 and the display 3 is treated as simulating the wire protrusion amount. That is, the position information D includes the coordinates (leading coordinates) of the leading end T of the operating means 2 and the control device 5 calculates the spacing distance g between the display 3 and the operating means 2 from the leading coordinates , And performs a predetermined process (output of a bead image and a welding sound) assuming that the separation distance g simulates the wire protrusion amount.

예를 들어, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 이격 거리 g가, 15㎜≤g＜20㎜의 조건을 만족시키는 경우를 적정 범위로 하면, 10㎜≤g＜15㎜의 범위를 과소 범위, 0㎜≤g＜10㎜의 범위를 접촉 범위, 20㎜≤g＜25㎜의 범위를 과대 범위, 25㎜≤g의 범위를 에러 범위로서 인식할 수 있다. 또한, 이격 거리 g의 수치는 용접 방법(필렛 용접, 맞댐 용접 등), 모재나 와이어의 소재의 종류 등의 조건에 따라서, 적절히 설정되는 것이다.For example, as shown in Fig. 2 (b), if the separation distance g satisfies the condition of 15 mm < g < 20 mm, A range of 0 mm? G <10 mm is regarded as a contact range, a range of 20 mm? G <25 mm is regarded as an excessive range, and a range of 25 mm? G is regarded as an error range. Further, the numerical value of the spacing distance g is appropriately set in accordance with the welding method (fillet welding, butt welding, etc.) and the kind of the base material and the wire material.

이격 거리 g가 적정 범위에 있는 경우, 제어 장치(5)는, 예를 들어 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은 비드 화상 B를 디스플레이(3)에 표시시킨다. 비드 폭 Br은 적정한 용접이 이루어진 경우를 모의한 수치(예를 들어, 7㎜ 정도)로 설정되고, 용융지 C는 적정한 색(색채 또는 색조), 예를 들어 백색으로 표시된다. 용융지 C의 대략 중앙부에는 선단부 T를 투영한 목표점 A가 표시된다. 즉, 제어 장치(5)는 선단 좌표를 디스플레이(3) 상에 투영한 목표점 A를 디스플레이(3) 상에 표시하도록 구성되어 있다. 이 목표점 A를 디스플레이(3) 상에 표시함으로써, 조작 수단(2)으로부터 실제로 와이어가 돌출되어 있지 않아도, 와이어의 선단이 어떤 변에 위치하고 있는지를 용이하게 파악할 수 있어, 실제의 용접에 가까운 상태를 모의할 수 있다.When the separation distance g is in an appropriate range, the control device 5 causes the display 3 to display, for example, a bead image B as shown in Fig. The bead width Br is set to a simulated numerical value (for example, about 7 mm) when proper welding is performed, and the fusing paper C is displayed with a proper color (color or hue), for example, white. At a substantially central portion of the melting paper C, a target point A projecting the tip portion T is displayed. That is, the control device 5 is configured to display the target point A projected on the display 3 on the display 3 with the tip coordinates. By displaying the target point A on the display 3, it is possible to easily grasp at which side the tip of the wire is positioned, even if the wire does not actually protrude from the operating means 2, You can simulate.

이격 거리 g가 과소 범위에 있는 경우, 제어 장치(5)는, 예를 들어 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 비드 화상 B를 디스플레이(3)에 표시시킨다. 비드 폭 Bn은 적정한 비드 폭 Br보다도 좁게 표시되고, 이격 거리 g의 수치가 작아짐에 따라서 비드 폭 Bn이 좁게 표시되도록 해도 된다. 또한, 용융지 C는 이격 거리 g가 적정 범위 내에 없는 것을 나타내기 위해, 적색 등의 눈에 띄는 색에 의해 표시된다.When the separation distance g is in an under-range, the control device 5 causes the display 3 to display, for example, a bead image B as shown in Fig. 3 (b). The bead width Bn may be displayed narrower than the appropriate bead width Br and the bead width Bn may be displayed narrower as the value of the separation distance g becomes smaller. Further, the melting paper C is displayed by a conspicuous color such as red to indicate that the separation distance g is not within the proper range.

이격 거리 g가 과대 범위에 있는 경우, 제어 장치(5)는, 예를 들어 도 3의 (c)에 도시한 바와 같은 비드 화상 B를 디스플레이(3)에 표시시킨다. 비드 폭 Bw는 적정한 비드 폭 Br보다도 넓게 표시되고, 이격 거리 g의 수치가 커지는 것에 따라서 비드 폭 Bw가 넓게 표시되도록 해도 된다. 또한, 용융지 C는 이격 거리 g가 적정 범위 내에 없는 것을 나타내기 위해, 적색 등의 눈에 띄는 색에 의해 표시된다.When the separation distance g is in the excessive range, the control device 5 causes the display 3 to display, for example, a bead image B as shown in Fig. The bead width Bw may be displayed wider than the appropriate bead width Br, and the bead width Bw may be displayed to be wider as the value of the separation distance g becomes larger. Further, the melting paper C is displayed by a conspicuous color such as red to indicate that the separation distance g is not within the proper range.

예를 들어, 조작 수단(2)의 조작 중에 이격 거리 g가, 적정 범위→과소 범위→과대 범위로 변화된 경우에는, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 비드 화상 B는 적정 범위에서는 적정한 비드 폭 Br을 갖고, 과소 범위에서는 적정한 비드 폭 Br보다도 좁은 비드 폭 Bn을 갖고, 과대 범위에서는 적정한 비드 폭 Br보다도 넓은 비드 폭 Bw를 갖도록, 디스플레이(3) 상에 연속적으로 표시된다. 또한, 제어 장치(5)는 시간의 경과에 따라서 비드 화상 B의 색을 변화시키도록 해도 된다. 예를 들어, 비드가 용융지 C로부터 멀어짐에 따라서, 담회색으로부터 농회색으로 변화되도록 설정된다. 이러한 처리에 의해, 실제의 용접에 가까운 상태를 모의할 수 있다.For example, when the separation distance g changes from an appropriate range to an excessive range to an excessive range during the operation of the operating means 2, as shown in Fig. 3 (d), the bead image B has an appropriate Is displayed continuously on the display 3 so as to have the bead width Br, the bead width Bn narrower than the appropriate bead width Br in the under range, and the bead width Bw larger than the appropriate bead width Br in the over range. Further, the control device 5 may change the color of the bead image B according to the passage of time. For example, as the bead moves away from the fusing point C, it is set to change from gray to gray. With this processing, it is possible to simulate a state close to actual welding.

제어 장치(5)는, 예를 들어 CPU(중앙 연산 처리 장치), RAM이나 ROM 등의 메모리, 하드 디스크 등을 구비한 컴퓨터(퍼스널 컴퓨터)이다. 기억 장치(7)는 제어 장치(5)에 내장된 HDD(하드디스크 드라이브)여도 되고, 외부 부착된 HDD여도 된다.The control device 5 is a computer (personal computer) having, for example, a CPU (central processing unit), a memory such as RAM or ROM, a hard disk, or the like. The storage device 7 may be an HDD (hard disk drive) built in the control device 5, or may be an externally attached HDD.

제어 장치(5)는 조작 수단(2)을 조작한 위치 정보 D를 기억 장치(7)에 기억시키는 기록 모드와, 기억 장치(7)에 기억된 적정한 용접 작업을 모의한 위치 정보 Db와 비교하여 평가하는 채점 모드와, 기억 장치(7)에 기억된 적정한 용접 작업을 모의한 위치 정보 Db와 비교하여 3차원 입출력 장치(6)에 적정한 위치 정보 Db를 입력하여 반력을 부여하는 자습 모드와, 기억 장치(7)에 기억된 적정한 용접 작업을 모의한 위치 정보 Db를 3차원 입출력 장치(6)에 입력하여 조작 수단(2)의 적정한 거동을 재현하는 모의 모드와, 기억 장치(7)에 기억된 위치 정보 D에 기초하여 비드 화상 B 및 용접음의 종류를 선택하여 출력하는 재생 모드를 선택 가능하게 하는 프로그램을 갖고 있다.The control device 5 compares the recording mode in which the position information D operated by the operating means 2 is stored in the storage device 7 and the position information Db simulating the appropriate welding operation stored in the storage device 7 A self-training mode in which the evaluation mode for evaluating and the appropriate welding operation stored in the storage device 7 are compared with the simulated position information Db to input the appropriate position information Db to the three-dimensional input / output device 6 to give reaction force, A simulation mode for inputting the position information Db simulating the proper welding operation stored in the device 7 to the three-dimensional input / output device 6 to reproduce the proper behavior of the operating means 2, And a program for selecting a reproduction mode for selecting and outputting the type of the bead image B and the welding sound on the basis of the position information D.

여기서, 도 4는 기록 모드의 흐름도이고, 도 5는 채점 모드의 흐름도이고, 도 6은 자습 모드의 흐름도이고, 도 7은 모의 모드의 흐름도이다. 이하, 각 흐름도에 대해 설명한다.4 is a flowchart of a recording mode, FIG. 5 is a flowchart of a scoring mode, FIG. 6 is a flowchart of a self-training mode, and FIG. 7 is a flowchart of a simulation mode. Hereinafter, each flowchart will be described.

도 4에 도시한 기록 모드는 기록 모드를 선택하는 모드 선택 공정(Step 1)과, 조작 수단(2)의 선단부 T의 위치 정보 D의 기억을 개시하는 기록 개시 공정(Step 2)과, 기록하는 위치 정보 D를 구성하는 기록 데이터(선단 좌표, 토치 각도, 와이어 돌출량)를 산출하는 데이터 산출 공정(Step 3)과, 와이어 돌출량이 어느 정도 있는지 여부를 판정하는 와이어 돌출량 판정 공정(Step 4)과, 와이어 돌출량에 기초하여 용접 상태를 모의 묘사하는 묘사 공정(Step 5)과, 시간 경과에 따라서 비드 화상 B의 색을 변화시키는 경시 묘사 공정(Step 6)과, 설정한 기록 시간을 경과하였는지 여부를 판정하는 시간 판정 공정(Step 7)과, 소정의 조건을 만족시킨 경우에 에러 표시하거나 또는 비드 화상 B의 묘사를 정지하는 에러 표시 공정(Step 8)과, 기록 데이터의 산출을 종료하는 계산 종료 공정(Step 9)과, 기록 데이터를 기억 장치(7)에 보존하는 기록 공정(Step 10)과, 기록 모드를 종료하는 모드 종료 공정(Step 11)을 갖는다.The recording mode shown in FIG. 4 includes a mode selection step (Step 1) for selecting a recording mode, a recording start step (Step 2) for starting storage of the position information D of the tip portion T of the operation means 2, A data calculation step (Step 3) of calculating recording data (leading coordinates, torch angle, and wire protrusion amount) constituting the position information D, a wire protrusion amount judging step (Step 4) A description step (Step 5) of simulating a welding state on the basis of the amount of wire projection, a step of delineating a time of an image (Step 6) of changing the color of the bead image B according to a lapse of time, An error display step (Step 8) for displaying an error or stopping the depiction of the bead image B when a predetermined condition is satisfied, a calculation for ending the calculation of the record data End Information (Step 9) and has a recording process (Step 10) and the mode terminated to end the recording mode process (Step 11) to preserve the recorded data in the storage device (7).

모드 선택 공정(Step 1)은 디스플레이(3)의 화면에 표시된 프로그램 조작 화면으로부터 기록 모드를 선택하는 공정이다. 모드의 선택은 손가락 등으로 화면에 직접 접촉되는 터치 센서식이어도 되고, 마우스나 포인팅 디바이스 등의 입력 수단을 이용한 입력 방식이어도 된다. 또한, 모드 선택 전에, 하향의 용접을 모의하는 경우에는, 작업 테이블(11)을 수평 상태 그대로 하고, 수직 방향 또는 횡방향의 용접을 모의하는 경우에는, 작업 테이블(11)을 연직 상태로 변경하도록 해도 된다.The mode selection step (Step 1) is a step of selecting a recording mode from the program operation screen displayed on the screen of the display 3. [ The selection of the mode may be in the form of a touch sen directly touching the screen with a finger or the like, or may be an input method using an input means such as a mouse or a pointing device. In the case of simulation of the downward welding before the mode selection, the work table 11 is kept horizontal, and when the vertical or lateral welding is simulated, the work table 11 is changed to the vertical state You can.

기록 개시 공정(Step 2)은 기록 데이터의 산출의 개시를 신호하는 공정이다. 기록 개시 시에, 스스로 스타트 버튼을 누르도록 해도 되고, 모드 선택으로부터 일정한 시간을 경과한 후, 자동으로 기록을 개시하도록 해도 된다. 기록 개시 공정(Step 2)에 있어서, 학생은 3차원 입출력 장치(6)의 조작 수단(2)을 손에 취하고, 용접의 모의 개시 위치에 토치 헤드(22)를 갖고 간다.The recording start step (Step 2) is a step of signaling the start of calculation of the record data. The start button may be pressed by itself at the start of recording, or the recording may be automatically started after a predetermined time elapses from the mode selection. In the recording start step (Step 2), the student takes the operating means 2 of the three-dimensional input / output device 6 by hand and takes the torch head 22 at the simulation start position of the welding.

데이터 산출 공정(Step 3)은 조작 수단(2)의 위치 정보 D로서, 선단부 T의 좌표(선단 좌표), 토치 헤드(22)의 각도(토치 각도), 이격 거리 g(와이어 돌출량)를 산출한다. 상술한 바와 같이, 선단 좌표 및 토치 각도는 3차원 입출력 장치(6)의 거동으로부터 구할 수 있고, 와이어 돌출량은 이격 거리 g에 의해 구할 수 있다.The data calculation step (Step 3) calculates the coordinates (tip coordinate) of the tip end T, the angle (torch angle) of the torch head 22, and the separation distance g (wire projection amount) as the position information D of the operating means 2 do. As described above, the tip coordinates and the torch angle can be obtained from the behavior of the three-dimensional input / output device 6, and the wire protrusion amount can be obtained from the separation distance g.

와이어 돌출량 판정 공정(Step 4)은 와이어 돌출량(이격 거리 g)이 적정 범위 내인지(Step 41), 과대 범위 내인지(Step 42), 과소 범위 내인지(Step 43), 접촉 범위 내인지(Step 44)를 판정하는 공정을 갖는다. 그리고, 와이어 돌출량이, 적정 범위 내인 경우에는 비드의 정상 묘사(Step 51)로 이행하고, 과대 범위 내인 경우에는 비드의 과대 묘사(Step 52)로 이행하고, 과소 범위 내인 경우에는 비드의 과소 묘사(Step 53)로 이행하고, 접촉 범위 내인 경우에는 비드의 접촉 묘사(Step 54)로 이행한다. 와이어 돌출량이, 어떤 범위에도 속하지 않는 경우에는, 에러 표시 공정(Step 8)으로 이행한다.The step of determining the amount of wire protrusion (Step 4) is a step of determining whether the wire protrusion amount (spacing distance g) is in an appropriate range (Step 41), whether it is within an over-range (Step 42) (Step 44). If the wire protruding amount is within the proper range, the process proceeds to the normal description of the bead (Step 51). If the wire protruding amount is within the excessive range, the process proceeds to the excessive description of the bead (Step 52) Step 53). If the contact area is within the contact range, the process moves to the contact description (step 54) of the bead. When the wire protrusion amount does not belong to any range, the process proceeds to the error display step (Step 8).

묘사 공정(Step 5)은 상술한 비드의 정상 묘사(Step 51), 비드의 과대 묘사(Step 52), 비드의 과소 묘사(Step 53) 및 비드의 접촉 묘사(Step 54)를 포함하는 공정이다. 정상 묘사(Step 51)에서는, 예를 들어 비드 폭은 적정값(비드 폭 Br)으로 표시되고, 용융지 C는 백색으로 표시되고, 용접음은 정상음이 출력된다. 과대 묘사(Step 52)에서는, 예를 들어 비드 폭은 과대값(비드 폭 Bw)으로 표시되고, 용융지 C는 적색으로 표시되고, 용접음은 이상음(정상음보다도 긴 소리나 정상음보다도 높은 소리 등)이 출력된다. 과소 묘사(Step 53)에서는, 예를 들어 비드 폭은 과소값(비드 폭 Bn)으로 표시되고, 용융지 C는 적색으로 표시되고, 용접음은 이상음(정상음보다도 짧은 소리나 정상음보다도 낮은 소리 등)이 출력된다. 접촉 묘사(Step 54)에서는, 예를 들어 비드 폭은 최솟값(비드 폭 Bn의 최솟값)으로 표시되고, 용융지는 황색으로 표시되고, 용접음은 이상음(접촉음)이 출력된다. 또한, 정상음, 이상음 및 접촉음에 대해서는, 실제의 용접음을 녹음한 것을 사용해도 되고, 실제의 용접음을 모의한 소리를 사용해도 된다.Step 5 is a process including the normal description (Step 51) of the bead, the excessive description (Step 52) of the bead, the under description (Step 53) of the bead and the contact description (Step 54) of the bead. In the normal description (Step 51), for example, the bead width is indicated by an appropriate value (bead width Br), the melting point C is indicated by white, and the welding sound is output by normal sound. In the excessive description (Step 52), for example, the bead width is represented by an excessive value (bead width Bw), the melting point C is represented by red, and the welding sound is an abnormal tone Sound, etc.) is output. In the under description (Step 53), for example, the bead width is represented by an under value (bead width Bn), the melting paper C is represented by red, and the weld sound is an abnormal tone Sound, etc.) is output. In the contact description (Step 54), for example, the bead width is expressed by the minimum value (the minimum value of the bead width Bn), the melt is indicated by yellow color, and the weld sound is an abnormal sound (contact sound). As for the normal sound, the abnormal sound, and the contact sound, a sound obtained by recording actual welding sound may be used, or a sound simulating an actual welding sound may be used.

경시 묘사 공정(Step 6)은 실제의 용접과 마찬가지로, 시간 경과에 따라서 비드의 색을 변화시키는 공정이다. 예를 들어, 비드 화상 B는 시간의 경과에 수반하여, 용융지 C의 색(백색, 적색 또는 황색)으로부터 담회색으로 변화되고, 서서히 농회색으로 변화되도록 표시된다. 담회색으로부터 농회색으로의 변화는 그라데이션 표시되도록 연속적인 변화로 되도록 해도 되고, 수단계의 변화에 그치도록 해도 된다.The step of depicting the aged step (Step 6) is a step of changing the color of the bead according to the elapse of time as in the actual welding. For example, the bead image B is changed from the color (white, red or yellow) of the fusing paper C to the light gray with the elapse of time, and gradually changed to a gray color. The change from gray gray to the gray color may be a continuous change so as to display a gradation, or may be a change of several steps.

시간 판정 공정(Step 7)은 미리 설정된 기록 시간에 도달하였는지 여부를 판정하는 공정이다. 기록 시간은 일률적인 동일한 시간(예를 들어, 2 내지 3분 정도)이어도 되고, 미리 설정한 기록 시간(예를 들어, 1분, 2분, 3분, 5분 등)으로부터 선택하도록 해도 되고, 임의의 시간을 스스로 입력할 수 있도록 해도 된다.The time determination step (Step 7) is a step of determining whether or not a predetermined recording time has been reached. The recording time may be a uniform time (for example, about 2 to 3 minutes) or may be selected from a preset recording time (for example, 1 minute, 2 minutes, 3 minutes, 5 minutes, etc.) It may be possible to input an arbitrary time by oneself.

에러 표시 공정(Step 8)은 와이어 돌출량 판정 공정(Step 4) 중 어떤 구분에도 속하지 않는 경우, 즉 용접 작업을 모의하는 준비가 정렬되어 있지 않은 경우나 기기가 고장나 있는 경우를 나타내는 공정이다. 에러 표시 공정(Step 8)에 해당한 경우에는, 기록 모드를 종료하기 위해, 예를 들어 계산 종료 공정(Step 9)으로 이행한다.The error display process (Step 8) is a process for indicating that the process does not belong to any of the wire protrusion determination processes (Step 4), that is, the preparation for simulating the welding operation is not aligned or the device is broken. In the case of the error indication process (Step 8), the process shifts to the calculation end process (Step 9), for example, to end the recording mode.

계산 종료 공정(Step 9)은 소정의 기록 시간이 경과한 후, 기록 데이터의 산출 처리를 종료하는 공정이다. 이러한 공정에 의해, 조작 수단(2)의 선단 좌표의 출력이 종료되므로, 그 후, 조작 수단(2)을 저장 위치로 복귀시키거나 해도, 그 조작에 수반하는 선단 좌표가 제어 장치(5)에 입력되는 일이 없다. 소정의 기록 시간이 경과하지 않은 경우에는, 데이터 산출 공정(Step 3)으로 돌아가, Step3 내지 6의 처리를 반복한다.The calculation ending step (Step 9) is a step of ending the calculation processing of the recording data after a predetermined recording time has elapsed. Even if the operating means 2 is returned to the storage position after this, the output of the end coordinates of the operating means 2 is terminated by this process, so that the end coordinates accompanying the operation are transmitted to the control device 5 There is no input. When the predetermined recording time has not elapsed, the process returns to the data calculation step (Step 3) and the processing in Steps 3 to 6 is repeated.

기록 공정(Step 10)은 데이터 산출 공정(Step 3)에서 산출된 기록 데이터(선단 좌표, 토치 각도, 와이어 돌출량)를 기억 장치(7)에 보존하는 공정이다. 데이터의 기록은, 예를 들어 0.05초마다 행한다. 따라서, 데이터 산출 공정(Step 3)에 있어서도, 적어도 0.05초마다 기록 데이터(선단 좌표, 토치 각도, 와이어 돌출량)를 산출한다.The recording step (Step 10) is a step of storing the recording data (front end coordinates, torch angle, wire protrusion amount) calculated in the data calculation step (Step 3) in the storage device 7. Data is recorded every 0.05 second, for example. Therefore, also in the data calculation step (Step 3), recording data (end coordinates, torch angle, wire projection amount) is calculated at least every 0.05 second.

모드 종료 공정(Step 11)은 기록 데이터의 보존이 종료된 후, 초기 상태로 복귀되는 공정이다. 상술한 기록 모드에서는, 기억 장치(7)는 적정한 용접 작업을 모의한 조작 수단(2)의 선단부 T의 위치 정보 Db인 기준 데이터[예를 들어, 와이어 돌출량(이격 거리 g)의 적정 범위 등]를 기억하고 있고, 제어 장치(5)는 조작 수단(2)을 조작했을 때의 위치 정보 D와 기준 데이터를 비교하여 차분이 허용값을 초과한 경우[예를 들어, 와이어 돌출량(이격 거리 g)의 과대 범위, 과소 범위, 접촉 범위 등]에, 디스플레이(3)에 표시되는 비드 화상 B의 폭 또는 용융지 C의 색 및 스피커(4)로부터 출력되는 용접음의 길이 또는 음정을 변화시키도록 구성되어 있다.The mode end step (Step 11) is a step of returning to the initial state after the storage of the record data is completed. In the above-described recording mode, the storage device 7 stores reference data (for example, a suitable range of the wire protrusion amount (spacing distance g)) such as the position information Db of the tip portion T of the operating means 2 simulating an appropriate welding operation , And the control device 5 compares the positional information D when the operating means 2 is operated with the reference data, and when the difference exceeds the allowable value (for example, the wire protruding amount the width of the bead image B displayed on the display 3 or the color of the fusing point C and the length or pitch of the welding sound outputted from the speaker 4 are changed in the oversampling range, .

기준 데이터의 등록은 제어 장치(5)의 데이터 베이스에 수치를 직접적으로 입력하도록 해도 되고, 기록 모드를 이용하여 베테랑의 작업자나 선생님의 모의 용접 작업으로부터 기준 데이터를 취득하도록 해도 된다. 또한, 상술한 설명에서는, 기준 데이터로서 와이어 돌출량(이격 거리 g)만을 사용하고 있지만, 토치 각도에 대해서도 기준 데이터를 입력하여, 모의한 조작 수단(2)의 위치 정보 D와 비교하여 차분이 허용값을 초과한 경우에, 경고음을 발하거나, 비드 화상 B의 색을 변경(예를 들어, 청색, 녹색 등)하도록 해도 된다.The reference data may be registered directly in the database of the control device 5 or may be acquired from the simulated welding operation of the veteran operator or the teacher using the recording mode. In the above description, the wire protrusion amount (spacing distance g) is used only as the reference data. However, the reference data is also input for the torch angle, and compared with the position information D of the simulated operating means 2, A warning sound may be issued or the color of the bead image B may be changed (for example, blue, green, etc.).

상술한 본 실시 형태에 관한 용접 기능 교육 지원 장치(1)에 따르면, 3차원 입출력 장치(6)에 의해 용접 토치를 모의하는 조작 수단(2)의 위치 정보 D를 취득하여 기록함과 함께, 위치 정보 D에 따른 화상이나 음성을 출력하도록 한 것에 의해, 용이하게 용접 환경을 모의할 수 있다. 또한, 디스플레이(3)에 표시되는 화상이나 스피커(4)로부터 출력되는 음성에 의해, 학생 한 사람의 자습이라도 시각 및 청각을 활용하여 용접 작업의 교육을 행할 수 있다.According to the welding function training support apparatus 1 according to the present embodiment described above, the position information D of the operating means 2 simulating the welding torch is acquired and recorded by the three-dimensional input / output device 6, D and outputting an image or sound in accordance with D, it is possible to easily simulate the welding environment. In addition, by the image displayed on the display 3 or the sound output from the speaker 4, it is possible to train the welding work by utilizing visual and auditory sense even if the student is self-taught.

또한, 위치 정보 D를 기록함으로써, 사후적으로 임의의 시간에 학생이 행한 모의 용접 작업을 재현하여, 화상이나 음성을 용이하게 재생할 수 있고, 실제의 모의 작업 시에 선생님이 곁에 있지 않아도, 사후적으로 각 학생에 대해 개별로 지도할 수 있다. 또한, 기준 데이터와의 비교를 행함으로써, 화상이나 음성에 의해 학생에게 주의를 촉구하거나, 자신의 용접 작업을 스스로 확인할 수 있다.Further, by recording the position information D, it is possible to reproduce simulated welding work performed by the student at an arbitrary time in the aftermath, to easily reproduce images and voices, and even when the teacher is not at the side of the actual simulation work, Each student can be taught individually. Further, by comparing with the reference data, it is possible to urge the student to pay attention to the image or voice, or to confirm the welding operation of the user himself / herself.

또한, 본 실시 형태에 관한 용접 기능 교육 지원 장치(1)에 따르면, 초심자뿐만 아니라, 중견이나 베테랑의 작업자라도 본 장치를 이용함으로써, 자신의 버릇을 용이하게 파악할 수 있고, 그 버릇을 교정할 수도 있다.Further, according to the welding function training support apparatus 1 according to the present embodiment, not only a novice but also a middleman or a veteran worker can easily grasp his own habit by using the present apparatus, and can correct the habit have.

도 5에 도시한 채점 모드는 채점 모드를 선택하는 모드 선택 공정(Step 1)과, 용접 조건의 설정을 행하는 조건 설정 공정(Step 12)과, 조작 수단(2)의 선단부 T의 위치 정보 D의 기억을 개시하는 기록 개시 공정(Step 2)과, 기록하는 위치 정보 D를 구성하는 기록 데이터(선단 좌표, 토치 각도, 와이어 돌출량, 용접 속도)를 산출하는 데이터 산출 공정(Step 3)과, 용접 궤도가 적정한지 여부를 판정하는 궤도 판정 공정(Step 13)과, 토치 각도가 적정한지 여부를 판정하는 각도 판정 공정(Step 14)과, 와이어 돌출량이 어느 정도 있는지 여부를 판정하는 와이어 돌출량 판정 공정(Step 4)과, 와이어 돌출량에 기초하여 용접 상태를 모의 묘사하는 묘사 공정(Step 5)과, 시간 경과에 따라서 비드 화상 B의 색을 변화시키는 경시 묘사 공정(Step 6)과, 용접 속도가 적정한지 여부를 판정하는 속도 판정 공정(Step 15)과, 설정한 기록 시간을 경과하였는지 여부를 판정하는 시간 판정 공정(Step 7)과, 소정의 조건을 만족시킨 경우에 에러 표시하거나 또는 비드 화상 B의 묘사를 정지하는 에러 표시 공정(Step 8)과, 기록 데이터의 산출을 종료하는 계산 종료 공정(Step 9)과, 기록 데이터를 기억 장치(7)에 보존하는 기록 공정(Step 10)과, 기록 모드를 종료하는 모드 종료 공정(Step 11)을 갖는다. 여기서, Step 1 내지 Step 11의 공정에 대해서는, 상술한 기록 모드와 실질적으로 동일한 공정이므로 상세한 설명을 생략한다.5 includes a mode selection step (Step 1) for selecting a scoring mode, a condition setting step (Step 12) for setting welding conditions, and a step of setting the position information D of the tip portion T of the operating means 2 A data calculation step (Step 3) for calculating recording data (tip coordinates, torch angle, wire projection amount, welding speed) constituting the position information D to be recorded (Step 3) (Step 13) for judging whether or not the trajectory is appropriate, an angle judging step (Step 14) for judging whether the torch angle is appropriate, a wire protruding amount judging step (Step 5) for simulating the welding state on the basis of the amount of wire projection, a step (step 6) for describing a time for changing the color of the bead image B according to the lapse of time, To determine whether it is appropriate A step of determining whether or not the set recording time has elapsed (Step 7), an error display when the predetermined condition is satisfied, or the description of the bead image B is stopped An error display step (Step 8), a calculation ending step (Step 9) for ending the calculation of the record data, a recording step (Step 10) for saving the record data in the storage device 7, (Step 11). Here, the steps from Step 1 to Step 11 are substantially the same as the above-described recording mode, and thus a detailed description thereof will be omitted.

조건 설정 공정(Step 12)은 용접 자세, 용접 방법, 진행 방향 등의 용접 조건을 설정하여 기억 장치(7)에 기억시키는 공정이다. 용접 자세는, 예를 들어 하향, 수직 방향, 횡방향 등의 어느 하나로 설정된다. 용접 방법은, 예를 들어 필렛 용접, 맞댐 용접 등의 어느 하나로 설정되고, 또한 스트레이트법인지 위빙법인지를 선택할 수 있도록 해도 된다. 진행 방향은 전진(용접 토치를 우측으로 경사지게 한 경우에 좌측 방향으로 용접을 행하는 경우), 후진(용접 토치를 우측으로 경사지게 한 경우에 우측 방향으로 용접을 행하는 경우), 상진(용접 토치를 하측으로 경사지게 한 경우에 상측 방향으로 용접을 행하는 경우), 하진(용접 토치를 하측으로 경사지게 한 경우에 하측 방향으로 용접을 행하는 경우) 등의 어느 하나로 설정된다.The condition setting step (Step 12) is a step of setting the welding conditions such as the welding posture, the welding method and the traveling direction, and storing them in the storage device 7. The welding posture is set to any one of, for example, a downward direction, a vertical direction, and a lateral direction. The welding method may be set to any one of, for example, fillet welding, butt welding and the like, and it may be possible to select a straight method or a weaving method. (When welding is performed in the left direction when the welding torch is inclined to the right), reverse (when welding is performed in the right direction when the welding torch is inclined to the right), and when the welding torch is moved to the lower side (When the welding is performed in the upward direction when the welding torch is inclined), and the bottom (when welding is performed in the downward direction when the welding torch is inclined downward).

궤도 판정 공정(Step 13)은 조작 수단(2)의 선단부 T의 좌표(선단 좌표)로부터 용접 궤도가 곧은지 여부를 판정하는 공정이다. 예를 들어, 어떤 선단 좌표가, 최초의 선단 좌표 또는 1개 전의 선단 좌표부터 진행 방향에 대해 수％ 어긋나 있는지 여부를 계산하여, 예를 들어 10％ 이상 어긋나 있는 경우에 적정하게 용접 작업이 행해져 있지 않은 것으로 하여, 감점 대상으로 카운트한다. 이때, 어긋남량(％)이나 어긋나 있는 시간의 길이 등에 따라서 감점의 배분을 변경하도록 해도 된다.The trajectory determination step (Step 13) is a step of determining whether or not the welding trajectory is straight from the coordinate (tip coordinate) of the front end T of the operating means 2. For example, it is calculated whether or not a certain tip coordinate is deviated by several percent with respect to the proceeding direction from the first tip coordinate or from the tip coordinate of the previous one. For example, if the welding operation is not appropriately performed And counts as a reduction object. At this time, the distribution of the gradation points may be changed in accordance with the amount of misalignment (%) or the length of time during which the misalignment occurs.

각도 판정 공정(Step 14)은 조작 수단(2)의 선단부 T에 있어서의 벡터 V4로부터 토치 각도가 적정한지 여부를 판정하는 공정이다. 토치 각도에는, 예를 들어 전진각, 후진각, 상진각, 하진각 등 외에, 전방측 또는 안측으로 기울어져 있는 경사각을 판정 재료로서 이용할 수 있다. 토치 각도가 적정한 토치 각도에 대해, 예를 들어 10％ 이상 어긋나 있는 경우에, 적정하게 용접 작업이 행해져 있지 않은 것으로 하여, 감점 대상으로 카운트한다. 이때, 어긋남량(％)이나 어긋나 있는 시간의 길이 등에 따라서 감점의 배분을 변경하도록 해도 된다.The step of determining the angle (step 14) is a step of determining whether the torch angle is appropriate from the vector V4 at the tip end T of the operating means 2 or not. As the torch angle, for example, a forward angle, a backward angle, an upward angle, a bottom angle, etc., as well as an inclination angle inclined forward or inward can be used as a judgment material. When the torch angle is deviated by more than 10%, for example, with respect to the appropriate torch angle, it is determined that the welding operation has not been appropriately performed and the count is made as a reduction point object. At this time, the distribution of the gradation points may be changed in accordance with the amount of misalignment (%) or the length of time during which the misalignment occurs.

속도 판정 공정(Step 15)은 조작 수단(2)의 선단부 T의 좌표(선단 좌표)로부터 용접 속도가 적정한지 여부를 판정하는 공정이다. 조작 수단(2)의 선단 좌표는, 예를 들어 0.05초 간격으로 취득되므로, 선단 좌표의 이동량을 계산하면, 용이하게 용접 속도를 산출할 수 있다. 용접 속도가, 예를 들어 적정값으로부터 10％ 이상 어긋나 있는 경우에, 적정하게 용접 작업이 행해져 있지 않은 것으로 하여, 감점 대상으로 카운트한다. 이때, 어긋남량(％)이나 어긋나 있는 시간의 길이 등에 따라서 감점의 배분을 변경하도록 해도 된다.The speed determining step (Step 15) is a step of judging whether or not the welding speed is proper from the coordinates (tip coordinates) of the tip portion T of the operating means 2. Since the tip coordinates of the operating means 2 are acquired at 0.05 second intervals, for example, the welding speed can be easily calculated by calculating the amount of movement of the tip coordinates. When the welding speed is deviated by more than 10% from the appropriate value, for example, it is determined that the welding operation is not appropriately performed, and the welding is counted as a reduction candidate. At this time, the distribution of the gradation points may be changed in accordance with the amount of misalignment (%) or the length of time during which the misalignment occurs.

상술한 채점 모드에서는, 제어 장치(5)는 조작 수단(2)을 조작했을 때의 위치 정보 D와 기준 데이터를 비교하여 차분이 허용값을 초과한 횟수를 계측하여 채점하도록 구성되어 있다. 기준 데이터의 등록에는 제어 장치(5)의 데이터 베이스에 수치 입력하도록 해도 되고, 기준 데이터가 등록되어 있지 않은 상태에서 베테랑의 작업자나 선생님이 소정의 기록 모드에서 모의함으로써, 기준 데이터를 취득하도록 해도 된다. 또한, 모드 종료 공정(Step 11)에 있어서, 상술한 감점을 가산하여 최종적인 평가 점수를 디스플레이(3) 상에 표시하도록 해도 된다.In the above-mentioned scoring mode, the control device 5 compares the position information D when the operating means 2 is operated with the reference data, and measures the number of times the difference exceeds the allowable value and scored. The reference data may be registered in the database of the control device 5 or the reference data may be acquired by simulating the veteran operator or the teacher in a predetermined recording mode without the reference data being registered . Further, in the mode end step (Step 11), the above-mentioned deduction points may be added and the final evaluation score may be displayed on the display 3. [

따라서, 상술한 채점 모드를 갖는 용접 기능 교육 지원 장치(1)에 따르면, 기준 데이터와의 비교를 행함으로써, 학생의 모의 용접 작업을 용이하게 채점할 수 있고, 채점함으로써 객관적으로 평가할 수 있어, 학생에 대해 목표 설정을 촉진하거나, 의욕을 일으키게 할 수도 있다.Therefore, according to the welding function training support apparatus 1 having the above-described scoring mode, the simulated welding work of the student can be easily scored by performing comparison with the reference data, and can be objectively evaluated by scoring, You may be tempted to set goals or be motivated.

도 6에 도시한 자습 모드는 상술한 궤도 판정 공정(Step 13), 각도 판정 공정(Step 14) 및 속도 판정 공정(Step 15)에 있어서의 처리가 다른 것이고, 자습 모드에 있어서의 이들의 공정을 궤도 판정 공정(Step 13'), 각도 판정 공정(Step 14') 및 속도 판정 공정(Step 15')으로 표시하는 것으로 한다.The self-training mode shown in Fig. 6 is different from the process in the above-described trajectory determination step (Step 13), the angle determination step (Step 14), and the velocity determination step (Step 15) (Step 13 '), an angle determining step (step 14'), and a speed determining step (step 15 ').

궤도 판정 공정(Step 13')은 조작 수단(2)의 선단부 T의 좌표(선단 좌표)로부터 용접 궤도가 곧은지 여부를 판정하는 공정이다. 예를 들어, 어떤 선단 좌표가, 최초의 선단 좌표 또는 1개 전의 선단 좌표로부터 진행 방향에 대해 수％ 어긋나 있는지 여부를 계산하여, 예를 들어 10％ 이상 어긋나 있는 경우에 적정하게 용접 작업이 행해져 있지 않은 것으로 하여, 궤도 수정을 행한다. 구체적으로는, 적정한 용접 궤도에 합치하는 선단 좌표를 제어 장치(5)가 계산하고, 그 수치를 3차원 입출력 장치(6)에 입력함으로써, 조작 수단(2)의 선단부 T의 위치를 강제적으로 이동시킨다. 따라서, 모의 용접 작업을 하고 있는 학생에 대해서는, 3차원 입출력 장치(6)를 통해 반력을 부여하게 되어, 용접 작업이 직접 교정된다.The trajectory determination step (Step 13 ') is a step of determining whether or not the welding trajectory is straight from the coordinates (tip coordinates) of the tip portion T of the operating means 2. For example, it is calculated whether or not a certain tip coordinate is deviated by several% with respect to the advancing direction from the first tip coordinate or the tip coordinate of the previous one, and if the welding operation is not appropriately carried out And the orbit is corrected. Specifically, the control device 5 calculates the tip coordinates conforming to the appropriate welding trajectory and inputs the values to the three-dimensional input / output device 6 to forcibly move the position of the tip portion T of the manipulation means 2 . Therefore, the reaction force is given to the student performing the simulated welding work through the three-dimensional input / output device 6, and the welding operation is directly corrected.

각도 판정 공정(Step 14')은 조작 수단(2)의 선단부 T에 있어서의 벡터 V4로부터 토치 각도가 적정한지 여부를 판정하는 공정이다. 토치 각도가 적정한 토치 각도에 대해, 예를 들어 10％ 이상 어긋나 있는 경우에, 적정하게 용접 작업이 행해져 있지 않은 것으로 하여, 각도 수정을 행한다. 구체적으로는, 적정한 토치 각도에 합치하는 토치 각도를 제어 장치(5)가 계산하고, 그 수치를 3차원 입출력 장치(6)에 입력함으로써, 조작 수단(2)의 선단부 T의 각도를 강제적으로 변경시킨다. 따라서, 모의 용접 작업을 하고 있는 학생에 대해서는, 3차원 입출력 장치(6)를 통해 반력을 부여하게 되어, 용접 작업이 직접적으로 교정된다.The angle determining step (Step 14 ') is a step of determining whether the torch angle is appropriate from the vector V4 at the tip end T of the operating means 2 or not. When the torch angle is deviated by more than 10%, for example, with respect to the appropriate torch angle, the angle is corrected as if the welding operation is not properly performed. Specifically, the control device 5 calculates the torch angle corresponding to the appropriate torch angle, inputs the value to the three-dimensional input / output device 6, and forcibly changes the angle of the tip end T of the operating means 2 . Therefore, the reaction force is given to the student performing the simulated welding work through the three-dimensional input / output device 6, so that the welding operation is directly corrected.

또한, 이 토치 각도에 대해, 제어 장치(5)로부터 수치를 입력할 수 없는 경우에는, 각도 수정으로부터 주의 권고로 변경하도록 해도 된다. 토치 각도의 주의 권고에 관해서는, 예를 들어 디스플레이(3) 상에 토치 각도가 적정값이 아닌 것을 색이나 문자로 표시하도록 해도 되고, 스피커(4)로부터 토치 각도가 적정값이 아닌 것을 방송하는 음성을 출력하도록 해도 되고, 다른 관절 등에 수치를 입력함으로써 3차원 입출력 장치(6)에 큰 반력이나 진동을 부여하도록 해도 된다.Further, when the numerical value can not be inputted from the control device 5 with respect to the torch angle, it may be changed from the angle correction to the cautionary recommendation. With regard to the torch angle cautionary recommendation, for example, the torch angle on the display 3 may be displayed in colors or letters, and the torch angle from the speaker 4 is not proper Voice may be output, or a large reaction force or vibration may be given to the three-dimensional input / output device 6 by inputting numerical values to other joints or the like.

속도 판정 공정(Step 15')은 조작 수단(2)의 선단부 T의 좌표(선단 좌표)로부터 용접 속도가 적정한지 여부를 판정하는 공정이다. 용접 속도가, 예를 들어 적정값으로부터 10％ 이상 어긋나 있는 경우에, 적정하게 용접 작업이 행해져 있지 않은 것으로 하여, 속도 수정을 행한다. 구체적으로는, 적정한 용접 속도에 합치하는 선단 좌표를 제어 장치(5)가 계산하고, 그 수치를 3차원 입출력 장치(6)에 입력함으로써, 조작 수단(2)의 선단부 T의 위치를 강제적으로 이동시킨다. 따라서, 모의 용접 작업을 하고 있는 학생에 대해서는, 3차원 입출력 장치(6)를 통해 반력을 부여하게 되어, 용접 작업이 직접적으로 교정된다.The speed determining step (Step 15 ') is a step of determining whether or not the welding speed is appropriate from the coordinates (tip coordinates) of the tip portion T of the operating means 2. When the welding speed is deviated by more than 10% from the appropriate value, for example, it is determined that the welding operation is not properly performed and the speed is corrected. Specifically, the control device 5 calculates the tip coordinates conforming to an appropriate welding speed and inputs the value to the three-dimensional input / output device 6, thereby forcibly moving the position of the tip end T of the operating means 2 . Therefore, the reaction force is given to the student performing the simulated welding work through the three-dimensional input / output device 6, so that the welding operation is directly corrected.

상술한 자습 모드에서는, 제어 장치(5)는 조작 수단(2)을 조작했을 때의 위치 정보 D와 기준 데이터를 비교하여 차분이 허용값을 초과한 경우에 3차원 입출력 장치(6)에 조작 수단(2)의 선단부 T를 기준 데이터와 일치시키도록 신호를 출력하도록 구성되어 있다.In the above-described self-training mode, the control device 5 compares the position information D when the operating means 2 is operated with the reference data, and when the difference exceeds the allowable value, the control device 5 instructs the three- So as to output the signal so that the leading end T of the recording head 2 coincides with the reference data.

따라서, 상술한 자습 모드를 갖는 용접 기능 교육 지원 장치(1)에 따르면, 기준 데이터와의 비교를 행함으로써, 용이하게 적정값으로부터의 어긋남을 파악할 수 있어, 3차원 입출력 장치(6)에 반력을 부여함으로써 역각을 활용하여 용접 작업을 교정할 수 있다. 즉, 적정한 기준 데이터를 준비해 두면, 선생님이 없어도 학생 혼자 자습하고, 용접 작업의 교육을 임의의 시간에 받을 수 있어, 편리성이나 효율성이 우수하다.Therefore, according to the welding function training support apparatus 1 having the self-training mode described above, the deviation from the proper value can be easily grasped by comparing with the reference data, so that the reaction force is applied to the three-dimensional input / The welding operation can be calibrated by utilizing the back angle. In other words, by preparing appropriate reference data, students can self-study alone without a teacher, and can receive welding work at any time, which is excellent in convenience and efficiency.

도 7에 도시한 모의 모드는 모의 모드를 선택하는 모드 선택 공정(Step 1)과, 용접 조건의 설정을 행하는 조건 설정 공정(Step 12)과, 용접 작업의 모의(데몬스트레이션)를 개시하는 모의 개시 공정(Step 16)과, 기록 데이터(선단 좌표, 토치 각도, 와이어 돌출량, 용접 속도)를 재생하는 데이터 재생 공정(Step 17)과, 토치 각도가 적정한지 여부를 판정하는 각도 판정 공정(Step 14')과, 시간 경과에 따라서 비드 화상 B의 색을 변화시키는 경시 묘사 공정(Step 6)과, 설정한 모의 시간을 경과하였는지 여부를 판정하는 시간 판정 공정(Step 7')과, 모의 모드를 종료하는 모드 종료 공정(Step 11)을 갖는다.The simulation mode shown in Fig. 7 includes a mode selection step (Step 1) for selecting a simulation mode, a condition setting step (Step 12) for setting welding conditions, a simulation start step for starting a simulation (demonstration) A data reproducing process (Step 17) for reproducing recorded data (end coordinates, torch angle, wire protrusion amount, welding speed), an angle judging process (Step 14) for judging whether the torch angle is proper, (Step 6) for changing the color of the bead image B according to the lapse of time, a time determining step (Step 7 ') for determining whether the set simulation time has passed or not, And a mode end step (Step 11).

모의 개시 공정(Step 16)은 기록 데이터의 재생 개시를 신호하는 공정이다. 모의 재생의 개시 시에, 스스로 스타트 버튼을 누르도록 해도 되고, 모드 선택으로부터 일정한 시간을 경과한 후, 자동적으로 모의 재생을 개시하도록 해도 된다. 모의 개시 공정(Step 16)에 있어서, 3차원 입출력 장치(6)의 조작 수단(2)은 제어 장치(5)로부터의 데이터 입력에 의해 소정의 위치로 자동적으로 이동한다. 또한, 모의 개시 위치로의 조작 수단의 이동은 학생이 행하도록 해도 된다.The simulation start step (Step 16) is a step of signaling the start of reproduction of the record data. The start button may be pressed by itself at the start of the simulation reproduction and the simulation reproduction may be automatically started after a predetermined time elapses from the mode selection. In the simulation starting step (Step 16), the operating means 2 of the three-dimensional input / output device 6 automatically moves to a predetermined position by data input from the control device 5. [ The movement of the operation means to the simulation start position may be performed by the student.

데이터 재생 공정(Step 17)은 미리 기억 장치(7)에 기록된 기준 데이터에 기초하여 조작 수단(2)을 자동 재생하는 공정이다. 기준 데이터의 등록은 제어 장치(5)의 데이터 베이스에 수치를 직접적으로 입력하도록 해도 되고, 기록 모드를 이용하여 베테랑의 작업자나 선생님의 모의 용접 작업으로부터 기준 데이터를 취득하도록 해도 된다.The data reproduction step (Step 17) is a step of automatically reproducing the operation means 2 based on the reference data recorded in the storage device 7 in advance. The reference data may be registered directly in the database of the control device 5 or may be acquired from the simulated welding operation of the veteran operator or the teacher using the recording mode.

여기서, 3차원 입출력 장치(6)가 토치 각도를 재생할 수 있는 경우에는, 각도 판정 공정(Step 14')을 생략하도록 해도 된다. 3차원 입출력 장치(6)가 토치 각도를 재생할 수 없는 경우에는, 토치 각도만을 계산하는 데이터 산출 공정을 삽입하여, 자습 모드와 마찬가지로, 그 계산 결과에 따라서 기준 데이터와 비교하여 각도 수정이나 주의 권고하도록 해도 된다.Here, when the three-dimensional input / output device 6 can reproduce the torch angle, the angle determining step (Step 14 ') may be omitted. When the three-dimensional input / output device 6 can not reproduce the torch angle, a data calculating step of calculating only the torch angle is inserted and compared with the reference data according to the calculation result, You can.

상술한 모의 모드에 따르면, 적정한 용접 작업을 모의한 기준 데이터를 미리 준비해 두면, 3차원 입출력 장치(6)에 의해, 용접 궤도, 토치 각도, 용접 속도 등을 용이하게 재현할 수 있고, 학생은 조작 수단(2)을 파지하고 있는 것만으로 적정한 용접 작업을 체험할 수 있다.According to the simulation mode, if the reference data simulating appropriate welding operation is prepared in advance, the welding orbit, the torch angle, the welding speed, and the like can be easily reproduced by the three-dimensional input / output device 6, It is possible to experience an appropriate welding work merely by holding the means 2.

또한, 3차원 입출력 장치(6)에 따라서 개체차가 있으므로, 상술한 각 모드를 실시하기 전 또는 용접 기능 교육 지원 장치(1)의 도입 시에 원점 조정을 해 둘 필요가 있다. 원점 조정은, 예를 들어 디스플레이(3) 상에 소정의 원점 조정용 포인트를 표시하고, 그 원점 조정용 포인트를 조작 수단(2)의 선단부 T를 맞추거나 또는 접촉시킴으로써 행한다. 또한, 복수의 원점 조정용 포인트를 이용하여 원점 조정을 행하도록 해도 된다.Since there are individual differences depending on the three-dimensional input / output device 6, it is necessary to adjust the origin before the above-described each mode is performed or when the welding function training support device 1 is introduced. The origin adjustment is performed, for example, by displaying a predetermined origin adjustment point on the display 3 and aligning the origin point for adjustment with the tip end T of the operation means 2 or by bringing it into contact. Further, the origin adjustment may be performed using a plurality of origin adjustment points.

본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되지 않고, 3차원 입출력 장치(6)는 도시한 구성의 것으로 한정되지 않고, 평면 용접으로 한정되지 않고 배관 용접도 모의가능한 것 등, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the three-dimensional input / output device 6 is not limited to the structure shown in the drawings, and the present invention is not limited to the planar welding, It is needless to say that various changes can be made within the scope of the present invention.

1 : 용접 기능 교육 지원 장치
2 : 조작 수단
3 : 디스플레이
4 : 스피커
5 : 제어 장치
6 : 3차원 입출력 장치
7 : 기억 장치1: Welding function training support device
2: Operating means
3: Display
4: Speaker
5: Control device
6: 3D input / output device
7: Memory

Claims

A welding function training support device for supporting the training of a welding operation in which the welding torch is approached to the surface of a base material to melt the base material while welding the wire,
Operating means for simulating the welding torch;
A display for simulating the parent material,
A speaker for outputting a welding sound simulating the welding operation,
A control device for displaying an image of a bead according to the behavior of the operating means when the operating means is moved on the display on the display and outputting a welding sound corresponding to the behavior of the operating means from the speaker;
A three-dimensional input / output device capable of holding the operating means and inputting / outputting positional information of a front end portion of the operating means;
And a storage device for storing the position information,
Characterized in that the control device operates the operating means to select and output the image of the bead and the type of the welding sound on the basis of the positional information outputted by the three-dimensional input / output device .

2. The apparatus according to claim 1, wherein the storage device stores reference data that is positional information of a front end portion of the operating means simulating a proper welding operation, and the control device controls the positional information and the reference And changes the length or the pitch of the welding sound output from the speaker and the color of the melting paper or the width of the bead displayed on the display when the difference exceeds the permissible value, Educational support device.

3. The three-dimensional input / output device according to claim 2, wherein the control device compares the position information with the reference data when the operating means is operated, and when the difference exceeds the allowable value, And outputs a signal so as to match with the reference data.

3. The welding function training support system according to claim 2, wherein the control device compares the position information with the reference data when the operating means is operated, and measures the number of times the difference exceeds the allowable value, Device.

2. The display device according to claim 1, wherein the position information includes the end coordinates of the operating means, and the control means calculates a distance between the display and the operating means from the end coordinates, And the weld beep type image forming apparatus according to the present invention selects and outputs the image of the bead and the type of the welding sound.

The welding function training support apparatus according to claim 5, wherein the control device displays a target point on which the tip coordinates are projected on the display on the display.

The welding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device further comprises: a recording mode for storing positional information on the operating means operated by the operating means; A self-humidifying mode in which appropriate welding work stored in the storage device is compared with simulated positional information, and a proper reaction force is given to the three-dimensional input / output device by inputting appropriate positional information, and a proper welding operation stored in the storage device is simulated A simulation mode in which one position information is input to the three-dimensional input / output device to reproduce an appropriate behavior of the operation means, and a type of the bead image and the welding sound are selected based on the position information stored in the storage device And the welding mode is selected by the user.

2. The welding function training support apparatus according to claim 1, wherein the control device changes the color of the bead according to passage of time.

The apparatus according to claim 1, further comprising at least a work table including the operation means, the display, and the three-dimensional input / output device, and a support table for supporting the work table, Wherein the support function is provided on a support base.