KR20170084149A - 위빙용접하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로그래밍된 경로를 따라서 산업용 로봇 (1) 의 로봇암 (1a) 을 통해 자동적으로 작업물 (21) 에 대해 상대적으로 움직여지고 이때 상기 작업물 (21) 에서 용접심 (25) 을 만들어내는 용접공구 (18) 를 이용해 적어도 하나의 작업물 (21) 을 위빙용접하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 상기 프로그래밍된 경로를 따라서 상기 로봇암 (1a) 을 통해, 프로그래밍된 전진운동을 실행하는 단계, 상기 전진운동에 대해 동기적으로 상기 용접공구 (18) 의 위빙운동을 실행하는 단계, 상기 위빙운동이 그의 다음 방향전환점 (U) 에 도달하기 전에, 정지상태 (S) 에 이르기까지 위빙주기 (P1) 내에서 상기 전진운동을 제동시키는 단계, 상기 정지상태에서의 제 1 위치 (S) 에 의해 그리고 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 제 2 위치 (U) 에 의해 규정된 잔류 편향값 (R) 을 결정하는 단계, 그리고, 선행하는 위빙주기로부터의 상기 잔류 편향값 (R) 에 의존하여 지연된 제동운동으로, 다음 위빙주기 (P2) 에서 상기 전진운동을 제동시키는 단계를 갖는다.

Description

위빙용접하기 위한 방법 {METHOD FOR WEAVING WELDING}

본 발명은 프로그래밍된 경로를 따라서 산업용 로봇의 로봇암 (robot arm) 을 통해 자동적으로 작업물 (workpiece) 에 대해 상대적으로 움직여지고 이때 상기 작업물에서 용접심 (weld seam) 을 만들어내는 용접공구를 이용해 적어도 하나의 작업물을 위빙용접하기 위한 방법에 관한 것이다.

EP 0 767 027 A2 는 미리 정해져 있는 경로를 따라서 매니퓰레이터에 의해 안내되는 용접공구로 하나 또는 다수의 작업물을 용접하기 위한, 특히 아크 (arc)-보호가스 용접하기 위한 방법을 기술하고, 이때 상기 용접공구는 기계적 위빙운동들을 실행하고, 상기 기계적 위빙에 있어서 상기 용접공구는 상기 추종되는 경로를 따라서 때때로 가속화되고 그리고/또는 제동되고 그리고/또는 정지되고, 이에 병행하여 공정파라미터들은 크기에 있어서 변경되고, 이때 용접 부위에 도입된 열에너지는 상기 작업물들의 재료 및/또는 상기 작업물들의 지오메트리 (geometry) 에 적응하여, 상기 작업물들의 열적 부하 감당력을 넘지 않을 정도로 장소적으로 그리고/또는 시간적으로 변경된다.

본 발명의 목적은 로봇에 의해 안내되는 용접공구를 이용해 위빙용접하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이고, 특히 위빙용접하도록 셋업되는 산업용 로봇의 프로그래밍을 간단하게 하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은, 프로그래밍된 경로를 따라서 산업용 로봇의 로봇암을 통해 자동적으로 작업물에 대해 상대적으로 움직여지고 이때 상기 작업물에서 용접심을 만들어내는 용접공구를 이용해 적어도 하나의 작업물을 위빙용접하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:

- 상기 프로그래밍된 경로를 따라서 상기 로봇암을 통해, 프로그래밍된 전진운동을 실행하는 단계,

- 상기 전진운동에 대해 동기적으로 (synchronously) 상기 용접공구의 위빙운동을 실행하는 단계,

- 상기 위빙운동이 그의 다음 방향전환점에 도달하기 전에, 정지상태에 이르기까지 위빙주기 내에서 상기 전진운동을 제동시키는 단계,

- 상기 정지상태에서의 제 1 위치에 의해 그리고 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 제 2 위치에 의해 규정된 잔류 편향값 (residual deflection value) 을 결정하는 단계,

- 선행하는 위빙주기로부터의 상기 잔류 편향값에 의존하여 지연된 제동운동으로, 다음 위빙주기에서 상기 전진운동을 제동시키는 단계를 갖는,

적어도 하나의 작업물을 위빙용접하기 위한 방법을 통해 달성된다.

관련 로봇 제어기들을 갖는 로봇암들, 특히 산업용 로봇들은, 물체들의 자동적인 핸들링 및/또는 가공을 위해 공구들이 장착될 수 있는 그리고 다수의 운동축에서 예컨대 방위, 위치 및 작업진행과 관련하여 프로그래밍 가능한 작업기계들이다. 산업용 로봇들은 통례적으로, 관절들을 통하여 연결된 다수의 부재 및 프로그래밍 가능한 로봇 제어기들 (제어 장치들) 을 구비하고, 상기 로봇 제어기들은 작동 동안 로봇암의 운동진행들을 자동적으로 제어하고 또는 조절한다. 상기 부재들은 상기 로봇 제어기에 의해 액추에이팅되는 드라이브들, 특히 전기적 드라이브들을 통하여, 특히 상기 관절들의 운동자유도를 나타내는 상기 산업용 로봇의 운동축들과 관련하여 움직여진다.

관절들을 통하여 연결된 다수의 부재를 구비하는 로봇암은 직렬로 잇달아 배치된 다수의 부재와 관절들을 갖는 관절식 암 로봇으로서 형성될 수 있다.

용접 어플리케이션에 있어서 이른바 “지연된 (delayed) 위빙”이 이용될 수 있다. 상기 용접공구, 예컨대 용접 토치는 이때 동기적으로 또는 동시에, 즉 전진운동에 대해 시간적으로 서로 맞춰져 위빙운동을 하게 되고, 예컨대 더 많은 용접재료 또는 용접 에너지를 그 안에 도입시키기 위해 방향전환점들에서 느려지고 또는 정지된다. 로봇 운동을 정확히 상기 위빙운동의 상기 방향전환점들에서 정지시키기 위해, 프로그램 기술적으로 상기 운동을 위한 제동명령은 사전에 운동 동역학을 고려하여 도입되어야 한다. 종래에는, 운동속도로부터, 위빙주파수로부터 그리고 진폭으로부터 검출된 경험적인 시간 상수 또는 거리 상수가 알려져 있고, 그들의 도움으로 제동 도입을 위한 시점이 결정된다. 상기 시간 상수 또는 거리 상수는 운동속도, 위빙주파수 및 진폭과 같은 운동 파라미터들에 의존하기 때문에, 상기 시간 상수 또는 거리 상수는 항상 각각의 상황에 맞춰져야 하고, 이는 불리하다.

본 발명에 따른 방법으로, 운동속도, 위빙주파수 및 진폭과 같은 각각의 운동 파라미터들에의 시간 상수 또는 거리 상수의 필요한 적응 (adaptation) 이 생략될 수 있다. 그 대신에, 제동명령의 도입을 위한 시점은 자동적으로 결정될 수 있고, 특히 계산될 수 있다. 용접공구를 위빙 프로파일의 방향전환점에 도달하기도 전에 정지시키기 위해, 제 1 제동은 거리 상수를 통하여 도입될 수 있다. 이 제동과 각각의 다음 제동이 종료된 후, 예컨대 상기 위빙 프로파일의 방향전환점에 대한 거리 차이가 검출된다. 그 후, 상기 거리 차이는, 그에 뒤따르는 제동을 위한 스위칭점을 계산하기 위한 알고리즘을 위한 입력 파라미터로서 쓰일 수 있다.

예컨대 아크 용접 노즐일 수 있는 상기 용접공구를 움직이는 상기 산업용 로봇의 상기 프로그래밍된 경로는 용접심을 만들어내기 위해 예컨대 전진 방향에서의 용접 이음매를 따라서 이어진다. 즉, 상기 전진운동은, 상기 전진 방향에서 상기 용접 이음매를 따라서 평행하는, 상기 작업물에 대해 상대적인 상기 아크 용접 노즐의 조절이다. 이 전진운동 이외에 상기 용접공구는 게다가 위빙운동을 실행한다. 상기 위빙운동은, 상기 용접 이음매에 대해 수직인 방향에서 상기 작업물에 대해 상대적인 상기 용접공구의 조절에 의해 특징지어진다. 상기 위빙운동은 동기적으로 또는 동시에, 즉 상기 프로그래밍된 전진운동에 대해 시간적으로 서로 맞춰져 자동적으로 실행된다.

상기 위빙운동은 제 1 실시형태에서 본질적으로 상기 작업물의 표면에 대해 평행인 평면에서 위빙 방향에서 상기 전진운동에 대해 수직으로 실행될 수 있다. 위빙 방향으로의 위빙은, 상기 용접공구의 공구 기준점이 직교 (Cartesian) 좌표방향들에서 위빙 패턴에 따라 평면에서의 운동을 실행할 정도로 상기 산업용 로봇의 관절들 중 적어도 2개 또는 그 이상이 각각의 축들 둘레로 각각의 구동모터들을 이용해 조절됨으로써, 상기 산업용 로봇에 의해 실행될 수 있다. 상기 위빙 패턴은 예컨대 사인파 (sine wave) 또는 지그재그 선일 수 있다.

직교 좌표방향들에서의 평면에서의 운동에 대해 대안적으로, 위빙은, 전진 방향에 대해 평행으로 또는 가장자리 이음매에 대해 평행으로 정렬된 상기 산업용 로봇의 한 축만 이리 저리로 회전됨으로써 위빙 방향으로 상기 산업용 로봇에 의해 실행될 수 있고, 따라서 상기 용접공구의 섕크 (shank) 는 물리적 진자에 상응하는 위빙운동을 실제로 실행한다. 즉, 상기 위빙운동은 이 경우들에서 상기 전진 방향에 대해 가로로 실행된다.

상기 용접공구가 제동의 종료 후 정확히 방향전환점에서 정지하는 것이 아니라 약간 그 앞에서 정지하면, 정지상태에서의 제 1 위치에 의해 그리고 위빙운동의 다음 방향전환점에서의 제 2 위치에 의해 규정된 잔류 편향값이 발생한다. 즉, 잔류 편향 거리의 경우, 이는 예컨대 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 남아 있는 거리 차이이다. 그 후, 본 발명에 따르면, 다음 위빙주기에서, 선행하는 위빙주기로부터의 상기 잔류 편향값에 의존하여 지연된 제동운동으로, 전진운동의 제동이 실행된다. 상기 잔류 편향값은 잔류 편향 거리에 대해 대안적으로 잔류 편향 기간일 수도 있다.

일반적으로, 기본적인 전진운동은 일정한 속도에 의해 특징지어지고, 상기 일정한 속도로 상기 로봇암을 통해 상기 용접공구는 상기 작업물의 모서리에 대해 또는 틈에 대해 평행으로 움직여지고, 상기 모서리에서 또는 상기 틈에서 용접심이 상기 용접공구를 통해 만들어져야 한다. 이 기본적인 전진운동은 프로그래밍된 경로로서 로봇 프로그램 안에 적어도 하나의 프로그램 명령을 이용해 통례적으로 미리 정해져 있다.

로봇 제어 소프트웨어 안에서, 프로그래밍된 경로들을 만들어내기 위한 이러한 일반적인 프로그램 명령들 이외에 용접 적용도 상기 로봇 제어 소프트웨어의 부분일 수 있고, 상기 용접 적용을 통해, 추가적인, 용접 적용 특유의 프로그램 명령들이 제공된다. 이러한 종류의 용접 적용 특유의 프로그램 명령들의 특별한 유형은 용접심 패턴들과 관계가 있다. 이때, 다수의, 여러 가지의, 선택 가능한 용접심 패턴들이 미리 정해져 있을 수 있다. 이러한 용접심 패턴들은 일반적으로, 반복된 시퀀스로 구성되고, 즉 동일한 유형의 개별패턴들의 주기들로 구성된다. 이는 예컨대 사인파, 삼각 형태 (지그재그 선), 사다리꼴 형태 및/또는 그의 나선형 형태일 수 있다. 위빙용접에 있어서, 상기 용접공구의 상응하는 위빙운동은 위빙운동 형태의 이러한 용접심 패턴에 상응하여 상기 전진운동과 중첩된다.

상기 위빙용접의 특별한 유형에 있어서, 특별한 용접심들을 달성하기 위해 상기 용접공구의 운동은 상기 용접심 패턴의 방향전환점들에서 정지되고, 따라서 그곳에서 특히 많이 용접 에너지가 도입된다. 방향전환점이란 예컨대 사인 진동의 경우 진폭을 말할 수 있다. 삼각 형태 (지그재그 선) 의 경우 방향전환점들은 상기 삼각 형태들의 또는 상기 지그재그 선의 꼭대기들에 의해 형성된다.

이제 상기 용접공구를, 예컨대 약 0.1 내지 약 2.0 초의 기간 동안, 방향전환점들에서 적어도 분명히 느리게 하기 위해 또는 심지어 완전히 정지시키기 위해, 특히 약 1.0 초의 기간 동안 정지시키기 위해, 전진운동은 제동된다. 제동은 로봇 프로그램 안에 별도로 제공된 제동명령을 통해 촉발될 수 있고, 즉 시작될 수 있다. 그 후, 제동은 제동 프로파일 (braking profile) 에 따라 수행된다. 제동 프로파일은 일반적으로 제동 시작의 시점에 의해, 초기 속도에 의해 그리고 정지상태에 이르기까지의 제동 기간을 통해, 즉 음의 가속도의 높이에 의해 특징지어진다.

즉, 상기 제동 프로파일의 유형에 의존하여, 상기 용접공구는 전진운동에 있어서 보다 이르게 또는 보다 늦게 정지한다. 이상적으로는, 상기 용접공구는 정확히 상기 위빙운동의 방향전환점에서 정지해야 한다. 상기 용접공구가 상기 방향전환점에서 또는 적어도 상기 방향전환점 근처에서 정지한 후, 상기 용접공구는 그곳에서 예컨대 약 0.1 내지 약 2.0 초의 기간 동안, 특히 약 1.0 초의 기간 동안 머물러야 하고, 그 후 다시 자동적으로 로봇 프로그램에 따라, 다음 위빙주기에서 상기 선택된 용접심 패턴 형태의 다음 위빙운동을 실행하기 위해 출발한다.

상기 용접공구가 제 1 위빙주기에서 제 1 제동 프로파일에 따라 정확히 방향전환점에서 정지하는 것이 아니라, 잔류 편향 거리 또는 잔류 편향 시간이 남아 있으면서 상기 방향전환점에 도달하기 전에 정지하면, 뒤따르는 제 2 위빙주기에서 제 2 제동 프로파일에 따라 상기 용접공구는 보다 늦게 또는 보다 느리게 제동되고, 따라서 상기 제 2 위빙주기에서 상기 용접공구는 상기 제 1 위빙주기에서보다 늦게 정지한다. 이는 상기 제 2 위빙주기에서, 상기 제 1 위빙주기에 대해 지연된 제동운동이 실행된다는 것을 의미한다. 즉, 지연된 제동운동이란 정지상태에 이르기까지의 제동 기간이 길어진다는 것, 즉 음의 가속도의 높이가 감소된다는 것만을 의미하는 게 아니라, 제동 기간의 적응에 대해 대안적으로 또는 보충적으로 특히 제동 시작의 시점이 보다 늦은 시점으로 잡힌다는 것도 의미한다. 이 모두는 본 발명에 따른 방법들 중 하나에 따라 형성된 그리고/또는 셋업된, 특히 로봇 제어기 안의 제어 알고리즘을 통해 자동적으로 수행될 수 있다.

상기 지연된 제동운동은, 상기 전진운동이 선행하는 위빙주기의 먼저 실행된 전진운동보다 작은 잔류 편향값을 갖고 상기 위빙운동의 상기 방향전환점 앞에서 정지하는 방식으로 설계될 수 있다.

이로써, 본 발명에 따른 방법으로, 상기 용접공구의 상기 정지상태의 시간적 순간 및/또는 위치를 상기 위빙운동의 상기 방향전환점에 적어도 가능한 한 가까이 또는 심지어 정확히 놓기 위해, 자동적으로 제동운동이 최적화될 수 있다. 상기 위빙운동의 상기 방향전환점에의 상기 용접공구의 상기 정지상태의 위치의 이러한 자동적인 접근을 통해, 그렇지 않으면 수동으로 필요한 조절 조치들 또는 로봇 프로그램의 적응들이 생략될 수 있다.

상기 잔류 편향값은 상기 정지상태에서의 상기 제 1 위치로부터 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 상기 제 2 위치로 안내하는, 상기 프로그래밍된 경로 위의 잔류 편향 거리일 수 있다.

잔류 편향 거리에 대해 대안적으로, 상기 잔류 편향값은 상기 제 1 위치로부터 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 상기 제 2 위치로 안내하는, 상기 프로그래밍된 경로 연장의 잔류 편향 기간일 수 있다.

상기 잔류 편향값, 특히 상기 잔류 편향 거리 또는 상기 잔류 편향 기간은 상기 용접공구의 현재 위빙편향으로부터 그리고 상기 위빙운동의 방향전환점에서의 최대 위빙편향으로부터 결정될 수 있다.

이렇게, 예컨대 상기 로봇 제어기 및/또는 상기 로봇 제어 소프트웨어는 최대 위빙편향에 값 1 을 할당하도록 그리고 편향되지 않은 상태에 값 0 을 할당하도록 형성될 수 있고 그리고/또는 셋업될 수 있다. 이로써, 0% 와 100% 사이의 퍼센트값과 유사하게, 0 과 1 사이의 중간값이 상기 현재 위빙편향에 할당될 수 있고, 예컨대 50% 위빙편향에 있어서 값 0.5 가 할당될 수 있고, 75% 위빙편향에 있어서 값 0.75 가 할당될 수 있다. 이 인수에 근거하여, 존재하는 알고리즘 안에서, 제동 도입 시점을 계산하기 위해 그리고/또는 정지상태에 이르기까지의 제동 기간을 계산하기 위해, 주어져 있는 주행속도로부터, 새로운, 맞춰진 제동 도입 시점 및/또는 새로운, 맞춰진 제동기간이 계산될 수 있고, 또는 적어도 외삽 (extrapolate) 될 수 있다.

상기 용접공구의 상기 현재 위빙편향은 상기 정지상태의 상기 제 1 위치에서 결정될 수 있고, 특히 측정될 수 있고, 상기 위빙운동의 상기 방향전환점에서의 상기 최대 위빙편향에 비례하게 될 수 있고, 상기 지연된 제동운동은 이 비례값에 근거하여 그리고 상기 정지상태에서의 상기 제 1 위치에 도달하기 위해 이미 실행된 제동운동에 근거하여 결정된다.

즉, 제 1 제동 프로파일에 대해 변경된 제 2 제동 프로파일은 제동 시작의 그 시점에 있어서 그리고/또는 정지상태에 이르기까지의 그 제동운동의 기간에 있어서 변경될 수 있다.

상기 제 1 제동 프로파일에 대해 변경된 상기 제 2 제동 프로파일은 제동 시작의 적응을 통해 변경될 수 있고, 보다 정확히 말하면 원래의 제동운동의, 로봇 프로그램 안에 표시된 시점이 또는 표시된 편향 위치값이 상기 변경된 제 2 제동 프로파일을 갖는 다음 제동운동을 위해서도 상기 로봇암을 액추에이팅하기 위해 동원됨으로써 변경될 수 있고, 그러나 상기 잔류 편향값에 의존하여 결정된 추가된 오프셋값 (offset value) 을 고려하여 변경될 수 있다.

제 1 의, 일반적으로 적용 가능한 변형에 있어서, 상기 위빙운동은 상기 전진 방향에 대해 가로로 실행될 수 있다.

대안적인 또는 상기 제 1 변형을 보충하는 제 2 의, 일반적으로 적용 가능한 변형에 있어서, 상기 위빙운동은 상기 전진 방향을 따라서 실행될 수 있다. 즉, 하나의 동시적인 세로방향 위빙과 가로방향 위빙도 제공될 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예는 첨부된 도면들을 참조로 하기의 서술에서 상세히 설명된다. 이 예시적인 실시예의 구체적인 특징들은 어떤 구체적인 관련하에 그들이 언급되는지에 상관없이, 경우에 따라서는 개별적으로도 또는 조합하여 볼 때, 본 발명의 일반적인 특징들을 나타낼 수 있다.

도 1 은 로봇암과 이 로봇암을 액추에이팅하는 로봇 제어기를 구비하는, 용접공구를 가지고 있는 예시적인 산업용 로봇의 투시도를 나타내고,
도 2 는 작업물에서 도 1 에 따른 상기 용접공구의 용접 노즐의 투시적인 확대된 부분도면을 나타내고,
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 단계들의 흐름 도식의 도면을 나타내고,
도 4 는 전진운동과 위빙운동의 중첩된 운동을 갖는 하나의 개별적인 위빙주기의 도식적인 도면을 나타낸다.

도 1 은 로봇암 (1a) 과 상기 로봇암 (1a) 을 액추에이팅하는 로봇 제어기 (1b) 를 구비하는 산업용 로봇 (1) 을 나타내고, 상기 로봇암 (1a) 은 베이스 (2) 를 포함하며, 상기 베이스에는 캐로셀 (carrousel, 3) 이 제 1 수직 축 (A1) 둘레로 회전 가능하게 설치되고, 제 1 구동모터 (M1) 를 이용해 회전 구동된다. 캐로셀 (3) 에는, 로커암 (4) 이 제 2 수평 축 (A2) 둘레로 위아래로 선회 가능하게 설치되고, 제 2 구동모터 (M2) 를 이용해 회전 구동된다. 로커암 (4) 은 캔틸레버암 (5) 을 받치고 있고, 상기 캔틸레버암은 제 3 수평 축 (A3) 둘레로 선회 가능하게 설치되고, 제 3 구동모터 (M3) 를 이용해 회전 구동된다. 캔틸레버암 (5) 은 상기 캔틸레버암 (5) 을 로커암 (4) 에 커플링하는 플랜지 (6) 를 구비한다. 플랜지 (6) 의, 로커암 (4) 으로부터 멀리 향하는 측에는 제 4 축 (A4) 이 제공되고, 상기 제 4 축은 캔틸레버암 (5) 의 세로방향 연장부로 연장되고, 제 4 구동모터 (M4) 를 통하여 캔틸레버암 (5) 의 기본몸체 (7) 를 회전 구동시킨다. 기본몸체 (7) 로부터 캔틸레버암 (5) 의 제 1 레그 (leg, 8) 가 연장되고, 캔틸레버암 (5) 의 제 2 레그 (9) 는 포크 (fork) 모양으로 산업용 로봇 (1) 의 손 (hand, 10) 의 방향으로 앞으로 연장된다. 두 레그 (8, 9) 는 각각 고정된 단부 (11, 12) 와 자유 단부 (13, 14) 를 구비한다. 고정된 단부들 (11, 12) 을 통하여 두 레그 (8, 9) 는 기본몸체 (7) 에 고정된다. 자유 단부들 (13, 14) 은 손 (10) 의 자유 단부들 (15, 16) 을 위한 베어링을 받치고 있다. 상기 베어링은 산업용 로봇 (1) 의 제 5 축 (A5) 을 규정하고, 상기 제 5 축 둘레로 손 (10) 은 제 5 구동모터 (M5) 를 이용해 선회 가능하게 움직여질 수 있다. 보충적으로, 고정 플랜지 (17) 를 제 6 구동모터 (M6) 를 이용해 회전 가능하게 구동시킬 수 있기 위해, 손 (10) 은 제 6 축 (A6) 을 구비한다. 도시된 실시예에서 고정 플랜지 (17) 는 산업용 로봇 (1) 의 용접공구 (18) 를 나타내는 아크 용접 노즐 (18a) 을 받치고 있다. 아크 용접 노즐 (18a) 로부터, 캔틸레버암 (5) 의 중앙 영역 안의 라인 배열체 (19) 는 뒤로 공정 제어장치 (20) 쪽으로 연장된다. 공정 제어장치 (20) 를 통하여, 예컨대 보호가스와 용접 와이어가 아크 용접 노즐 (18a) 에 공급될 수 있다.

도 2 에는 대표적인 정지상태 위치에서 작업물 (21) 에서의 도 1 에 따른 용접공구 (18) 의 예시적인 아크 용접 노즐 (18a) 이 도시된다. 작업물 (21) 은 제 1 부품 (21a) 을 포함하고, 상기 제 1 부품은 용접을 통해 가장자리 이음매 (22) 를 따라서 제 2 부품 (21b) 과 연결되어야 한다.

용접심 (25) 을 만들어내기 위해, 아크 용접 노즐 (18a) 을 움직이는 산업용 로봇 (1) 의 프로그래밍된 경로는 전진 방향 (V) 에서 가장자리 이음매 (22) 를 따라서 이어진다. 즉, 전진운동은 전진 방향 (V) 에서 가장자리 이음매 (22) 를 따라서 평행하는, 작업물 (21) 에 대해 상대적인 아크 용접 노즐 (18a) 의 조절이다. 이 전진운동 이외에 아크 용접 노즐 (18a) 은 게다가 위빙운동을 실행한다. 상기 위빙운동은 가장자리 이음매 (22) 에 대해 수직인 방향에서 작업물 (21) 에 대해 상대적인 아크 용접 노즐 (18a) 의 조절에 의해 특징지어진다. 본 실시예의 경우 상기 위빙운동은 본질적으로 위빙 방향 (P) 에서 상기 전진운동에 대해 수직으로 작업물 (21) 의 표면에 대해 평행하는 평면에서 실행된다. 위빙 방향 (P) 으로의 위빙은, 아크 용접 노즐 (18a) 의 공구 기준점 (TCP) 이 직교 좌표방향들에서 위빙 패턴에 따라 평면에서 운동을 실행할 정도로 산업용 로봇 (1) 의 관절들 중 적어도 2개 또는 그 이상이 각각의 축들 (A1-A6) 둘레로 각각의 구동모터들 (M1-M6) 을 이용해 조절됨으로써, 산업용 로봇 (1) 에 의해 실행될 수 있다. 상기 위빙 패턴은 예컨대 사인파이거나 또는 도 2 에 도시된 바와 같이 지그재그 선 (23) 일 수 있다. 직교 좌표방향들에서의 평면에서의 운동에 대해 대안적으로, 위빙 방향 (P) 으로의 위빙은, 전진 방향 (V) 에 대해 평행으로 또는 가장자리 이음매 (22) 에 대해 평행으로 정렬된 산업용 로봇 (1) 의 한 축만 이리 저리로 회전됨으로써 산업용 로봇 (1) 에 의해 실행될 수 있고, 따라서 아크 용접 노즐 (18a) 의 섕크 (24) 는 물리적 진자에 상응하는 위빙운동을 실제로 실행한다. 즉, 상기 위빙운동은 이 경우들에서 상기 전진 방향에 대해 가로로 실행된다.

도 2 는 정지상태에서의 제 1 전진 위치 (S) 에서의 용접공구 (18), 즉 아크 용접 노즐 (18a) 을 나타내고, 상기 제 1 전진 위치에서 용접공구 (18), 즉 아크 용접 노즐 (18a) 은, 위빙운동이 그의 다음 방향전환점 (U) 에 도달하기 전에, 정지상태에 이르기까지 위빙주기 내의 제 1 제동 프로파일에 따른 전진운동의 제동 후, 정지했다.

용접공구 (18), 즉 아크 용접 노즐 (18a) 이 상기 제동의 종료 후 정확히 방향전환점 (U) 에서 정지하는 것이 아니라, 약간 그 앞에서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 정지하면, 정지상태에서의 제 1 위치 (S) 에 의해 그리고 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 제 2 위치 (U) 에 의해 규정된 잔류 편향값 (R) 이 발생한다. 즉, 잔류 편향 거리 (Rx) 의 경우, 이는 예컨대 제 1 위치 (S) 와 제 2 위치 (U) 사이의 남아 있는 거리 차이 (dx) 이다. 그 후, 본 발명에 따르면, 다음 위빙주기 (P2) 에서, 상기 잔류 편향값 (R) 에 의존하여 지연된 제동운동으로 전진운동의 제동이 실행된다. 하지만, 잔류 편향값 (R) 은 잔류 편향 거리 (Rx) 에 대해 대안적으로 잔류 편향 기간 (Rt) 일 수도 있다. 일반적으로, 용접심 (25) 의 치수, 지그재그 선 (23) 의 치수 및 부품들 (21a, 21b) 의 치수는 축척에 맞게 도시된 것이 아니고, 실제의 크기비율로 도시된 것도 아니며, 도해로 나타내기 위해 그리고 보다 잘 보이게 상응하여, 도시된 바와 같이, 맞춰져 있다.

이에 따라, 도 3 은, 프로그래밍된 경로를 따라서 산업용 로봇 (1) 의 로봇암 (1a) 을 통해 자동적으로 작업물 (21) 에 대해 상대적으로 움직여지고 이때 상기 작업물 (21) 에서 용접심 (25) 을 만들어내는 용접공구 (18) 를 이용해 적어도 하나의 작업물 (21) 을 위빙용접하기 위한 방법을 흐름 도식으로 나타내며, 상기 방법은:

상기 프로그래밍된 경로를 따라서 상기 로봇암 (1a) 을 통해 전진운동을 실행하는 단계 (S1),

상기 전진운동 동안 상기 용접공구 (18) 의 위빙운동을 실행하는 단계 (S2),

상기 위빙운동이 그의 다음 방향전환점 (U) 에 도달하기 전에, 정지상태 (S) 에 이르기까지 위빙주기 (P1) 내에서 제 1 제동 프로파일에 따라 상기 전진운동을 제동시키는 단계 (S3),

상기 정지상태에서의 제 1 위치 (S) 에 의해 그리고 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 제 2 위치 (U) 에 의해 규정된 잔류 편향값 (R) 을 결정하는 단계 (S4), 그리고

상기 선행하는 위빙주기로부터의 상기 잔류 편향값 (R) 에 의존하여 지연된 제동운동으로, 다음 위빙주기 (P2) 에서 상기 전진운동을 제동시키는 단계 (S5) 를 갖는다.

도 4 에는, 전진운동 (V) 과 위빙운동 (P) 의 중첩된 운동을 갖는 하나의 개별적인 위빙주기 (P1) 가 도식적으로 도시된다. 특히 잔류 편향 거리 (Rx) 또는 잔류 편향 기간 (Rt) 일 수 있는 잔류 편향값 (R) 은 정지상태에서의 제 1 위치 (S) 에서의 현재 위빙편향으로부터 그리고 상기 위빙운동의 방향전환점 (U) 에서의 최대 위빙편향으로부터 결정되고, 즉 본 실시예의 경우 100% 로 표시된, 방향전환점 (U) 에서의 최대 위빙편향으로부터 그리고 예시적인 90% 로 표시된, 용접공구 (18) 의 정지상태에서의 제 1 전진 위치 (S) 에서의 현재 위빙편향으로부터 결정된다. 즉, 정지상태에서 상기 원하는 방향전환점 (U) 에 도달하기 위해, 본 실시예의 경우 10% 의 잔류 편향값 (R) 이 남아 있다.

즉, 용접공구 (18) 의 상기 정지상태에서의 제 1 위치 (S) 에서의 상기 현재 위빙편향은 상기 위빙운동의 상기 방향전환점 (U) 에서의 상기 최대 위빙편향에 비례하게 된다. 지연된 제동운동은 이 비례값 (90 대 100) 에 근거하여 그리고 상기 정지상태에서의 상기 제 1 위치에 도달하기 위해 이미 실행된 제동운동에 근거하여 결정된다.

상기 제 1 제동 프로파일에 대해 변경된 제 2 제동 프로파일은 예컨대 제동 시작의 적응을 통해 변경될 수 있고, 보다 정확히 말하면 원래의 제동운동의, 로봇 프로그램 안에 표시된 시점이 또는 표시된 위빙 위치값이 상기 변경된 제 2 제동 프로파일을 갖는 다음 제동운동을 위해서도 상기 로봇암을 액추에이팅하기 위해 동원됨으로써 변경될 수 있고, 그러나 상기 잔류 편향값에 의존하여 결정된 추가된 오프셋값 (10%) 을 고려하여 변경될 수 있다.

Claims (10)

1. 프로그래밍된 경로를 따라서 산업용 로봇 (1) 의 로봇암 (1a) 을 통해 자동적으로 작업물 (21) 에 대해 상대적으로 움직여지고 이때 상기 작업물 (21) 에서 용접심 (25) 을 만들어내는 용접공구 (18) 를 이용해 적어도 하나의 작업물 (21) 을 위빙용접하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
   - 상기 프로그래밍된 경로를 따라서 상기 로봇암 (1a) 을 통해, 프로그래밍된 전진운동을 실행하는 단계,
   - 상기 전진운동에 대해 동기적으로 상기 용접공구 (18) 의 위빙운동을 실행하는 단계,
   - 상기 위빙운동이 그의 다음 방향전환점 (U) 에 도달하기 전에, 정지상태 (S) 에 이르기까지 위빙주기 (P1) 내에서 제 1 제동 프로파일에 따라 상기 전진운동을 제동시키는 단계,
   - 상기 정지상태에서의 제 1 위치 (S) 에 의해 그리고 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 제 2 위치 (U) 에 의해 규정된 잔류 편향값 (R) 을 결정하는 단계,
   - 선행하는 위빙주기로부터의 상기 잔류 편향값 (R) 에 의존하여 지연된 제동운동으로, 다음 위빙주기 (P2) 에서 상기 전진운동을 제동시키는 단계를 갖는, 위빙용접하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지연된 제동운동은, 상기 전진운동이 선행하는 위빙주기 (P1) 의 먼저 실행된 전진운동보다 작은 잔류 편향값 (R) 을 갖고 상기 위빙운동의 상기 방향전환점 앞에서 정지하는 방식으로 설계되는, 위빙용접하기 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 잔류 편향값 (R) 은 상기 정지상태에서의 상기 제 1 위치 (S) 로부터 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 상기 제 2 위치 (U) 로 안내하는, 프로그래밍된 경로 위의 잔류 편향 거리 (Rx) 인, 위빙용접하기 위한 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 잔류 편향값 (R) 은 상기 제 1 위치 (S) 로부터 상기 위빙운동의 상기 다음 방향전환점에서의 상기 제 2 위치 (U) 로 안내하는, 프로그래밍된 경로 연장의 잔류 편향 기간 (Rt) 인, 위빙용접하기 위한 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 잔류 편향값 (R), 특히 잔류 편향 거리 (Rx) 또는 잔류 편향 기간 (Rt) 은 상기 용접공구 (18) 의 현재 위빙편향으로부터 그리고 상기 위빙운동의 상기 방향전환점에서의 최대 위빙편향으로부터 결정되는, 위빙용접하기 위한 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 용접공구 (18) 의 현재 위빙편향은 상기 정지상태에서의 상기 제 1 위치 (S) 에서 결정되고, 특히 측정되고, 상기 위빙운동의 상기 방향전환점에서의 상기 최대 위빙편향에 비례하게 되고, 상기 지연된 제동운동은 이 비례값에 근거하여 그리고 상기 정지상태에서의 상기 제 1 위치 (S) 에 도달하기 위해 이미 실행된 제동운동에 근거하여 결정되는, 위빙용접하기 위한 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   제 1 제동 프로파일에 대해 변경된 제 2 제동 프로파일은 제동 시작의 그 시점에 있어서 그리고/또는 정지상태에 이르기까지의 그 제동운동의 기간에 있어서 변경되는, 위빙용접하기 위한 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 제동 프로파일에 대해 변경된 상기 제 2 제동 프로파일은 제동 시작의 적응을 통해 변경되고, 보다 정확히 말하면 원래의 제동운동의, 로봇 프로그램 안에 표시된 시점이 또는 표시된 편향 위치값이 변경된 상기 제 2 제동 프로파일을 갖는 다음 제동운동을 위해서도 상기 로봇암 (1a) 을 액추에이팅하기 위해 동원됨으로써 변경되고, 그러나 상기 잔류 편향값 (R) 에 의존하여 결정된 추가된 오프셋값을 고려하여 변경되는, 위빙용접하기 위한 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 위빙운동은 전진 방향에 대해 가로로 실행되는, 위빙용접하기 위한 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위빙운동은 상기 전진 방향을 따라서 실행되는, 위빙용접하기 위한 방법.

Images