KR20220088513A - 금속 워크피스들의 표면을 스캐닝하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

금속 워크피스(W)의 표면(O)을 스캐닝하기 위한 방법으로서, 스캐닝 프로세스(AP) 동안, 용접 와이어(2)와 워크피스(W)의 접촉이 검출될 때까지, 소모성 용접 와이어(2)를 갖는 용접 토치(1)가 워크피스(W)의 표면(O) 위로 그리고 워크피스(W)의 표면(O)을 향해 이동되고, 그리고 후속하여 용접 와이어(2)는 다시 워크피스(W)로부터 멀어지도록 이동되고, 스캐닝 프로세스(AP) 전에, 용접 와이어(2)의 단부에서 슬래그를 제거하도록 슬래그 제거 프로세스(SE)가 수행되고, 용접 와이어(2)와 워크피스(W) 사이의 단락(KS)이 검출되고 그 결과 슬래그 제거 프로세스(SE)가 종료될 때까지, 용접 전류(I)가 최소로 낮춰지고, 용접 와이어(2)는 워크피스(W)의 방향으로 지정된 경로 길이에 걸쳐 빠르게 반복되는 전/후진 운동으로, 그리고 다시 워크피스(W)로부터 보다 작은 거리만큼 멀어지게 주기적으로 이동되고, 용접 와이어(2)와 워크피스(W) 사이의 단락(KS)이 검출되지 않으면, 슬래그 제거 프로세스(SE)가 반복되고, 용접 와이어(2)와 워크피스(W) 사이의 수 개의 단락(KS)들이 차례로 검출되면, 슬래그 제거 프로세스(SE)가 종료되는, 금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법이 개시된다.

Description

금속 워크피스들의 표면을 스캐닝하기 위한 방법
본 발명은 금속 워크피스(metallic workpiece)들의 표면을 스캐닝하기 위한 방법에 관한 것으로, 스캐닝 프로세스 동안, 소모성 용접 와이어를 갖는 용접 토치가 워크피스의 표면 위로 이동되고, 그리고 용접 전류원에 의해 용접 와이어와 워크피스의 접촉이 검출될 때까지, 전진 방향 속도로 지정된 시점에 워크피스의 표면을 향해 용접 와이어가 이동되고, 그리고 후속하여 용접 와이어가 후진 방향 속도로 다시 워크피스로부터 멀어지도록 이동된다.
용접 프로세스 전에, 용접 장치의 용접 와이어를 사용하여 가공 대상 워크피스의 표면을 스캔할 수 있으며, 용접 와이어가 센서로서 사용될 수 있으며, 용접 와이어가 워크피스에 접촉하여 단락을 형성할 때까지 지정된 시점에서 워크피스의 방향으로 용접 와이어가 이동된다. 후속하여 용접 와이어는 다시 워크피스로부터 멀어지도록 이동된다. 워크피스와 접촉하는 동안 용접 와이어의 위치, 따라서 워크피스의 표면의 위치는 피드(feed) 장치에서의 로터리 인코더에 의해 검출되는, 용접 와이어의 움직임을 통해 유추될 수 있다.
예를 들어, WO 2019/002141 A1은 용접 토치의 용접 와이어의 도움으로 금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법 및 장치를 기재하고 있다. 스캐닝 프로세스 동안 금속 워크피스와 용접 와이어의 각각의 단락에 대한 응답으로, 이에 따라 위치값이 각각 결정되고 저장되거나 출력되며, 이는 에지 또는 특정 위치를 검출하기 위해 매니퓰레이터에 의해 사용될 수 있다.
용접 프로세스 후, 슬래그 또는 규산염이 각각 용접 와이어(특히 강철 합금의 경우)에 침착될 수 있으며, 이는 절연 효과를 갖는다. 용접 와이어의 자유단에서의 이 절연층은, 용접 와이어가 워크피스와 접촉하는 경우 단락이 검출되지 않기 때문에, 용접 와이어의 도움으로 스캐닝 프로세스를 막을 수 있다.
전기 아크의 안전한 점화를 보장하기 위해 용접 프로세스 전에 용접 와이어의 단부에서 있을 수 있는 슬래그를 제거하는 것이 알려져 있다. 이를 위해 용접 방법 전에 슬래그 제거 프로세스가 이용될 수 있으며, 여기서 용접 전류는 최소로 낮춰지고, 그리고 용접 와이어는, 용접 와이어와 워크피스 사이의 단락이 단락 모니터링에 의해 검출되고 그 결과 슬래그 제거 프로세스가 종료될 때까지, 워크피스의 방향으로 지정된 경로 길이에 걸쳐 빠르게 반복되는 전/후 이동으로 그리고 다시 워크피스에서 더 작은 거리만큼 멀어지게 주기적으로 이동된다. 이러한 방법은 EP 2 007 542 B1에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 용접 와이어가 금속 워크피스와 접촉하는 경우에 단락의 신뢰할 수 있는 검출이 보장되는 효과를 위해 상술한 스캐닝 방법을 개선하는 것이다. 따라서 스캐닝 방법은 중단 없이 가능한 한 신속하게 수행될 수 있어야 한다. 알려진 방법의 단점이 회피되거나 최소한 감소되어야 한다.
상기 목적은 전술한 스캐닝 방법에 의해 해결되며, 여기서 스캐닝 프로세스 전에, 용접 와이어의 단부에서 슬래그를 제거하도록 슬래그 제거 프로세스가 수행되고, 슬래그 제거 프로세스의 시작 시 용접 전류가 최소로 낮춰지고, 용접 와이어는 워크피스의 방향으로 지정된 경로 길이에 걸쳐 빠르게 반복되는 전/후진 운동으로, 그리고 다시 워크피스로부터 보다 작은 거리만큼 멀어지게 주기적으로 이동되고, 따라서 용접 와이어와 워크피스 사이의 단락이 검출되고 그 결과 슬래그 제거 프로세스가 종료될 때까지, 워크피스로의 용접 와이어의 이송(conveyance)이 우세하고(prevail), 용접 와이어와 워크피스 사이의 단락이 검출되지 않으면, 슬래그 제거 프로세스가 반복되고, 용접 와이어와 워크피스 사이의 수 개의 단락이 차례로 검출되면, 슬래그 제거 프로세스가 종료된다. 따라서 본 발명에 따르면, 용접 와이어의 자유단에 존재할 수 있는 슬래그가 제거될 수 있으며 워크피스의 표면의 안전한 스캐닝이 용접 와이어에 의해 가능한 것이 보장되도록, 스캐닝 프로세스 전에, 슬래그 제거 프로세스가 수행되는 것이 제공된다. 슬래그 제거 프로세스 동안 용접 와이어가 워크피스 표면에 반복적으로 영향을 미치기 때문에, 용접 와이어의 자유단에 있는 슬래그가 일반적으로 제거되고 후속하는 스캐닝 프로세스 동안 단락 검출이 보장된다. 용접 와이어와 워크피스 사이의 단락이 검출되지 않으면 슬래그 제거 프로세스가 반복된다. 따라서 용접 와이어로부터 슬래그를 안전하게 제거한 다음 에러 없는 스캐닝 프로세스가 보장된다. 용접 와이어와 워크피스 사이에 차례로 여러 개의 단락을 검출하면 슬래그 제거 프로세스는 종료된다. 슬래그 제거 프로세스 동안 연속적인 단락을 카운트함으로써 용접 와이어로부터 슬래그가 완전히 제거되었는지 확인하기 위한 추가적인 확보가 구현된다. 이 규정된 단락 횟수를 초과해야만 슬래그가 안전하게 제거되고 슬래그 제거 프로세스가 종료될 수 있다고 상정할 수 있다.
유리하게는, 슬래그 제거 프로세스는 용접 와이어와 워크피스 사이에 5개의 단락을 차례로 검출하면 종료된다. 5개의 단락을 초과한 후에, 슬래그가 안전하게 제거되었다고 상정할 수 있으며, 슬래그 제거 프로세스가 종료될 수 있다.
슬래그 제거 프로세스는 스캐닝 프로세스 전에 규정된 시간 동안 용접 와이어와 워크피스 사이의 단락이 검출되지 않으면 시작될 수 있다. 이것은 완벽한 기능을 보장하기 위해 스캐닝 프로세스 전에 슬래그 제거 프로세스를 시작하기 위한 조건을 나타낸다.
슬래그 제거 프로세스는 스캐닝 프로세스 전에 워크피스의 방향으로 지정된 와이어 피드 속도로 용접 와이어를 이동시킬 때 와이어 피드 속도가 지정된 임계값 아래로 떨어지면 추가로 시작될 수 있다. 스캐닝 프로세스 전의 시작 단계에서 지정된 임계값 아래로 와이어 피드 속도가 떨어지는 것은 슬래그가 용접 와이어 상에 위치된다는 표시이다. 따라서 와이어 피드 속도의 지정된 임계값 아래로 떨어지면, 슬래그 제거 프로세스가 트리거된다.
와이어 피드 속도가 지정된 임계값 아래로 떨어지는지 여부를 측정하기 전에, 이에 의해 지정된 시간 기간을 대기하는 것이 바람직하다. 특정 시간 목표를 준수함으로써, 튜닝 프로세스가 줄어들고 슬래그 제거 프로세스가 의도하지 않게 트리거되지 않음이 보장된다.
슬래그 제거 프로세스의 시작을 위한 추가 조건으로서, 용접 와이어에 가해지는 힘의 초과가 지정된 최대값을 통해 규정될 수 있다. 스캐닝 프로세스를 시작할 때 용접 와이어가 워크피스의 방향으로 이동되면, 그리고 슬래그가 용접 와이어에 있다면, 용접 와이어가 워크피스에 더 오래 충격을 가할 때 슬래그의 절연 효과로 인해 힘에 있어서의 측정 가능한 증가가 일어난다. 이러한 힘의 증가는 와이어 피드 장치의 모터의 모터 전류를 통해 비교적 용이하게 검출할 수 있으며 슬래그 제거 프로세스를 트리거링하기 위한 요구조건으로서 사용될 수 있다. 위에서 언급한 조건들 중 하나, 특히 힘 측정과 함께 스캐닝 프로세스의 시작 시 와이어 피드 속도에 있어서의 강하의 조합 덕분에, 용접 와이어 상의 슬래그의 존재를 훨씬 더 확실하게 검출할 수 있으며, 슬래그 제거 프로세스의 잘못된 트리거를 회피할 수 있다.
마지막으로, 용접 와이어에 가해지는 힘의 지정된 최대값을 초과할 때 슬래그 제거 프로세스가 시작되는 것도 가능하다. 힘에 있어서의 지정된 특정 증가의 초과는 또한, 스캐닝 프로세스 전에 슬래그 제거 프로세스를 트리거하기 위한 편리한 조건을 나타낸다.
슬래그 제거 프로세스는 또한, 스캐닝 프로세스 동안 지정된 임계값 아래로 와이어 피드 속도를 낮출 때 시작될 수 있다. 이것은 또한, 슬래그 제거 프로세스를 트리거링하기 위한 추가 조건을 나타낸다. 스캐닝 프로세스 동안 와이어 피드 속도의 임계값은, 일반적으로, 스캐닝 프로세스의 시작 단계에서 와이어 피드 속도에 대한 위에서 언급한 임계값과 상이하다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 슬래그 제거 프로세스는 스캐닝 프로세스 동안 용접 와이어에 대한 힘의 지정된 최대값을 초과할 때 시작된다. 스캐닝 프로세스의 시작과 같이, 용접 와이어에 대한 최대 힘의 초과 또는 용접 와이어에 대한 시간 경과에 따른 힘에 있어서의 최대 증가의 초과는 또한, 스캐닝 프로세스 동안에도 슬래그 제거 프로세스의 트리거를, 각각, 정당화하거나 필요로 하는, 용접 와이어 상의 슬래그의 존재에 대한 스캐닝 프로세스 동안의 표시가 될 수 있다. 용접 와이어에 가해지는 힘은 와이어 피드 장치의 모터의 모터 전류를 통해 검출될 수 있다.
용접 토치의 워크피스의 표면에 대한 받음각(angle of attack)이 결정되면, 그리고 지정된 받음각의 임계값 아래로 떨어질 때 슬래그 제거 프로세스가 비활성화되면, 비효율적인 슬래그 제거 프로세스의 퍼포먼스가 방지될 수 있다. 용접 토치 및 따라서 용접 와이어가 실제 상 워크피스에 대해 너무 평탄하게 배향되면, 용접 와이어의 편향 또는 굽힘에 의해 용접 와이어로부터 슬래그가 제거될 수 없거나 충분히 제거될 수 없다.
슬래그 제거 프로세스를 여러 번, 특히 15회 반복한 후 용접 와이어와 워크피스 사이에 안정적인 단락이 검출되지 않으면 에러 메시지가 출력될 수 있다. 이는 슬래그 제거 프로세스의 도움으로 용접 와이어로부터 슬래그를 제거할 수 없으며 다른 조치가 필요하다는 에러 메시지에 의해 용접자에게 표시될 수 있다.
조치로서, 예를 들어 용접 와이어의 단부가 에러 메시지를 출력한 후 절단 장치에서 잘릴 수 있다. 이전의 슬래그 제거 프로세스가 성공적이지 못했더라도 이와 같은 방식으로 용접 와이어는 다시 스캐닝 프로세스을 위해 준비될 수 있다.
첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 도면들에서,
도 1은, 용접 프로세스 및 스캐닝 프로세스를 수행하기 위한 용접 장치의 개략도이다.
도 2는, 용접 전압, 용접 전류 및 용접 와이어의 피드 속도 및 슬래그 제거 프로세스 동안의 용접 와이어의 이동 다이어그램의 시간 경과들을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 슬래그 제거 프로세스의 예시적인 실시예의 경우에 개략적인 방식으로 와이어 피드 속도 및 전압의 시간 경과들을 보여준다.
도 4는, 개략적인 방식으로 슬래그 제거 프로세스를 위한 대안적인 트리거 조건의 경우에 와이어 피드 속도 및 전압의 시간 경과들을 보여준다.
도 5는, 개략적인 방식으로 슬래그 제거 프로세스에 대한 추가적인 트리거 조건의 경우에 있어서의 시간 경과에 따른 용접 와이어에 대한 힘의 변화와 함께, 와이어 피드 속도, 용접 와이어에 가해지는 힘의 시간 경과들을 보여준다.
도 6은, 슬래그 제거 프로세스에 필요한 워크피스에 대한 각도(angular) 위치에서의 용접 토치를 보여주고; 그리고
도 7은, 슬래그 제거 프로세스에 적합하지 않은, 워크피스에 대한 각도 위치에서의 용접 토치를 보여준다.
도 1은 용접 프로세스 및 스캐닝 프로세스(AP)를 수행하기 위한 용접 장치의 개략도를 도시한다. 용접 와이어(2)를 갖는 용접 토치(1)는 대응하는 매니퓰레이터(3), 예를 들어 용접 로봇에 연결된다. 용접 전류원(4)은, 용접 토치(1) 또는 용접 와이어(2)에 각각 용접 전류(I) 및 용접 전압(U)을 공급한다. 용접 와이어(2)는 피드 장치(5)를 통해 와이어 롤(6)로부터 용접 토치(1)로 피드 속도(vd)로 이송된다. 스캐닝 프로세스(AP) 동안, 용접 와이어(2)를 가지는 용접 토치(1)는 매니퓰레이터(3)의 도움으로 워크피스(W)의 표면(O) 위에서 지정된 경로를 따라 지정된 속도로 이동된다. 특정 시점에서, 용접 전류원(4)이 용접 와이어(2)와 워크피스(W)들 중 하나의 접촉을 검출할 때까지, 용접 와이어(2)는 워크피스(W)들의 표면(O)에 대해 전진 속도(vSV)로 이동된다. 후속하여 용접 와이어(2)는 후진 속도(vSR)로 다시 워크피스(W)들로부터 멀어지도록 이동된다. 워크피스(W)들의 표면(O)의 위치는 용접 전류원(4)의 각 시점에서 결정되어 저장된다. 용접 와이어(2)의 자유단으로부터 있을 수 있는 슬래그를 제거하기 위해, 슬래그 제거 프로세스(SE)가 수행될 수 있으며, 여기서 용접 전류(I)가 최소로 낮춰지고 용접 와이어(2)는 워크피스(W)의 방향으로 지정된 경로 길이에 걸쳐 빠르게 반복되는 전/후진 운동으로, 그리고 다시 워크피스(W)로부터 보다 작은 거리만큼 멀어지게 주기적으로 이동되고, 따라서 용접 와이어(2)와 워크피스(W) 사이의 단락이 검출될 때까지 워크피스(W)로의 용접 와이어(2)의 이송이 우세하다(prevail). 수회 반복하더라도 슬래그 제거 프로세스(SE) 동안 용접 와이어(2)로부터 슬래그를 제거할 수 없는 경우, 수동으로 또는 절단 장치(7)로 용접 와이어(2)의 단부를 절단하고 따라서 슬래그가 없게 할 필요가 있다. 절단 장치(7)에 대한 용접 토치(1)의 조작은 또한, 매니퓰레이터(3), 특히 용접 로봇에 의해 완전 자동으로 수행될 수 있다.
도 2는, 개략적인 방식으로, 용접 전압(U), 용접 전류(I), 용접 와이어(2)의 피드 속도(vd) 및 슬래그 제거 프로세스(SE) 동안의 워크피스(W)에 대한 용접 와이어(2)의 이동 다이어그램의 경과들을 보여준다. 용접 와이어(2)에 슬래그가 부착되었기 때문에 스캐닝 프로세스(AP)를 수행할 수 없거나 올바로 수행할 수 없는 것을 방지하기 위해, 필요에 따라 사전에 슬래그 제거 프로세스(SE)가 수행된다. 이에 의해 용접 와이어(2)는 슬래그 제거 프로세스(SE)에 의해 워크피스(W)로 연속적으로 이송되지 않고, 특정 주파수로 전방으로 이동하여 워크피스(W)로, 그리고 다시 후방으로 이동하여 워크피스(W)로부터 제거된다. 이에 의해, 용접 와이어(2)는 상대적으로 고속(vd)으로 특정 거리에 걸쳐 전진하고, 전진보다 작은 거리만큼 다시 이송되고, 따라서 워크피스(W)에 대한 용접 와이어(2)의 이송이 우세하다. 이에 의해, 용접 와이어(2)의 전후 이동이 수행되는 주파수는 바람직하게는 50Hz 내지 150Hz이다. 슬래그 제거 프로세스(SE)에 더 낮은 주파수 또는 더 높은 주파수를 사용하는 것도 물론 또한 가능하다. 따라서, 일반적으로, 주파수가 슬래그 제거 프로세스(SE)의 지속 시간(duration)도 규정한다는 것이 보장되어야 한다. 이것은, 지속 시간이 그에 따라 단축되기 때문에 특히 더 높은 주파수가 중요한 이유이다. 용접 와이어(2)는 워크피스(W)와 접촉할 때까지 예를 들어 75Hz의 설정 주파수로 급속하게 반복되는 전/후 이동으로 이송된다. 용접 와이어(2) 상에 슬래그가 존재할 경우, 용접 와이어(2)와 워크피스(W) 사이의 단락(KS)이 검출될 수 없거나 전류원(4) 또는 단락 모니터링의 제어 장치에 의해 각각 검출될 수 없다. 용접 와이어(2)는 추가로, 설정 주파수에 따라 다시 전후진을 반복적으로 행한다. 마지막으로, 용접 와이어(2)의 단부에서 슬래그가 떨어지고, 전류원(4)은 각각 전류(I)의 증가 또는 전압(U)의 강하로 인한 단락(KS)을 검출할 수 있다. 슬래그 제거 프로세스(SE)는 후속적으로 종료될 수 있다. 슬래그 제거 프로세스(SE) 동안의 전류(I)는 일반적으로 예를 들어 최대 3A로 제한되어, 용접 와이어(2)의 소손이 방지될 수 있다.
도 3은, 슬래그 제거 프로세스(SE)의 예시적인 실시예의 경우에 있어서의 와이어 피드 속도(vd) 및 전압(U)의 시간 경과들을 개략적으로 도시한다. 스캐닝 프로세스(AP)를 수행하기 전에 용접 토치(1)는 워크피스(W) 상방의 시작 위치에 서 있다. 용접 와이어(2)는 또한 워크피스(W)의 표면(O) 상방 수 mm 위에 있다. 스캐닝 프로세스(AP)가 이제 시작되기 전에, 용접 와이어(2)는 지정된 피드 속도(vdc)로 워크피스(W)의 방향으로 이동하기 시작한다. 지정된 피드 속도(vdc)의 값에 도달할 때까지, 와이어 피드 속도의 실제 값에 대한 과도 응답이 발생하고, 이것은 가장 최근의 와이어 피드 속도(vd)를 측정하기 전에, 특정 지정된 시간(ΔtT)을 기다리는 것이 바람직한 이유이다. 따라서, 이러한 세팅 프로세스 동안 슬래그 제거 프로세스(SE)의 의도하지 않은 트리거링이 방지될 수 있다. 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 시간(ΔtT)이 경과한 후 가장 최근의 와이어 피드 속도(vd)가 지정된 임계값(vds) 아래로 떨어질 때 트리거된다. 이 임계값(vds)은 시작 단계에서만 유효하다. 슬래그 제거 프로세스(SE)의 활성화 후, 용접 와이어(2)는 높은 가속도 및 힘(F)으로 워크피스(W)로 이동되고 그로부터 멀어진다. 용접 와이어(2)는 처음에는 여전히 공중에 있지만, 워크피스(W)의 표면(O)으로 점점 더 접근한다. 용접 와이어(2)가 후속하여 워크피스(W)의 표면(O)에 대해 "두드려지고(hammer)" 이에 의해 용접 와이어(2)의 단부에 부착된 슬래그가 제거되거나 적어도 이러한 바가 시도된다. 이러한 방식으로 슬래그가 용접 와이어(2)로부터 제거되었는지 여부를 가능한 한 확실하게 검출하기 위해, 슬래그 제거 프로세스(SE)는 규정된 수 n(예컨대, 5)의 주기적 단락(KS)들이 검출된 경우에만 중지된다. 슬래그 제거 프로세스(SE)의 이 첫 번째 단계 후에, 스캐닝 단계(AP)로의 전환이 일어난다. (용접 와이어(2)가 실제로 절연되기 때문에) 단락이 전혀 발생하지 않아야 하는 경우, 슬래그 제거 프로세스(SE)는 운용자 또는 로봇 제어에 의해 종료될 때까지 계속 작동한다. 그러나 시간 제한도 여기에서 생각할 수 있다.
슬래그 제거 프로세스(SE)가 종료된 후 와이어 피드 속도(vd)의 떨어짐이 특정한 지정된 임계값 아래인 것이 다시 발생하면 슬래그 제거 프로세스(SE)가 다시 트리거될 수 있다(도시하지 않음).
도 4는, 개략적인 방식으로, 슬래그 제거 프로세스(SE)에 대한 대안적인 트리거 조건의 경우에 있어서의 와이어 피드 속도(vd) 및 전압(U)의 시간 경과들을 도시한다. 이에 따라, 스캐닝 프로세스(AP)를 사용하기 전에 용접 와이어(2)가 워크피스(W)로 이동되고 다시 워크피스(W)로부터 멀어지며, 지정된 시간 범위(ΔtKS) 동안 용접 와이어(2)와 워크피스(W) 사이에 단락(KS)이 검출되지 않으면 슬래그 제거 프로세스(SE)가 시작된다. 도시된 예에서, 이 지정된 시간 범위(ΔtKS) 동안 단락(KS)(전압 강하)이 검출되지 않으며, 따라서 슬래그 제거 프로세스(SE)가 시작된다.
도 5는, 개략적인 방식으로, 슬래그 제거 프로세스(SE)에 대한 추가적인 트리거 조건의 경우에 있어서의 시간 경과에 따른 용접 와이어(2)에 대한 힘의 변화(dF/dt)와 함께, 와이어 피드 속도(vd), 용접 와이어(2)에 가해지는 힘(F)의 시간 경과들을 보여준다. 가장 하단의 다이어그램에서 힘의 시간 유도 경과는 매우 단순화된 방식으로 예시됨을 주목한다. 그러면 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 용접 와이어(2)에 대한 힘(F)이 지정된 최대값(Fmax) 이상으로 증가할 때 트리거될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 슬래그 제거 프로세스(SE)는 힘(dF/dt)의 특정 증가가 지정된 임계값(dF/dt)max을 초과할 때 시작될 수 있다. 용접 와이어(2)에 대한 최대 힘(Fmax)을 초과하거나 시간에 따른 용접 와이어에 대한 힘의 최대 변화(dF/dt)max의 이러한 조건은 스캐닝 프로세스(AP) 이전이 아니라 스캐닝 프로세스(AP) 동안에도 결정될 수 있다. 최대 힘(Fmax) 및 시간 경과에 따른 최대 힘 변화(dF/dt)max에 대한 각각의 임계값은 경험에 따라 설정되며, 스캐닝 프로세스(AP) 전과 스캐닝 프로세스 동안 조건에 따라 다를 수 있음은 물론이다.
도 6은 슬래그 제거 프로세스(SE)에 필요한 워크피스(W)의 표면(O)에 대해 대략 90°의 각도(β)로 용접 토치(1)를 도시한다. 이것은, 용접 와이어(2)가 여기서 워크피스(W)의 표면(O)에 정면으로 본질적으로 충돌하고, 그리고 따라서 용접 와이어(2)의 단부로부터 슬래그가 제거될 가능성이 매우 높기 때문에, 슬래그 제거 프로세스(SE)에 적합한 각도(β)이다.
슬래그 제거 프로세스(SE)에 적합하지 않은, 워크피스(W)에 대한 각도 위치에 있는 용접 토치(1)가 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 여기서는, 워크피스(W)의 표면(O)에 대한 용접 토치(1)의 각도(β)가, 예를 들면 45°의 지정된 임계값(βG) 아래로 떨어진다. 이 경우, 용접 와이어(2) 또는 용접 와이어의 단부는 각각 슬래그 제거 프로세스(SE) 동안 각각 구부러지거나 휘어지고, 슬래그의 제거가 보장될 수 없다. 용접 토치(1)와 용접 와이어(2) 사이의 임계각(βG) 아래로 떨어질 때, 슬래그 제거가 보장될 수 없기 때문에 슬래그 제거 프로세스(SE)도 자동으로 비활성화될 수 있다.
용접 토치(1)의 위치는 또한, 대응하는 센서, 예를 들어 자이로 센서에 의해 자동으로 검출될 수 있으며, 필요한 경우, 토치 기하학적 구조(geometry)를 고려하기 위해 용접 토치(1)에 위치된 토치 식별 BID의 검출에 의해 검출될 수 있으며, 용접 토치(1) 또는 용접 와이어(2) 각각의 워크피스(W)의 표면(O)에 대한 각도(β)가 이로부터 계산될 수 있다. 용접 토치(1)의 매우 평탄한 받음각의 경우에, 용접 와이어(2)의 오작동 및 변형을 배제하기 위해, 슬래그 제거 프로세스(SE)가 자동으로 검출될 수 있다. 이에 의해 사용자 또는 용접자에게 각각 에러 메시지가 출력될 수 있음은 물론이다.
용접 토치(1)의 특정 기하학적 구조 또는 마찰이 높은 특정 기하학적 구조의 경우, 슬래그 제거 프로세스(SE)의 안정적인 트리거링 및 기능을 위해 복수의 제어 매개변수를 구체적으로 조정해야 하는 경우가 빈번하다. 이것은 또한 용접 토치(1)에 위치된 토치 식별 BID에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 따라서 슬래그 제거 프로세스(SE)의 최적 제어 매개변수를 모든 유형의 용접 토치(1)에 대해 자동으로 입수하여 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 금속 워크피스(metallic workpiece)(W)의 표면(O)을 스캐닝하기 위한 방법으로서,
    스캐닝 프로세스(AP) 동안, 소모성 용접 와이어(2)를 갖는 용접 토치(1)가 상기 워크피스(W)의 표면(O) 위로 이동되고, 그리고 용접 전류원(4)에 의해 상기 용접 와이어(2)와 상기 워크피스(W)의 접촉이 검출될 때까지, 상기 용접 와이어(2)는 전진 방향(forward) 속도(VSV)로 지정된 시점(ti)에서 상기 워크피스(W)의 표면(O)을 향해 이동되고, 그리고 후속하여 상기 용접 와이어(2)는 후진 방향(backward) 속도(VSR)로 다시 상기 워크피스(W)로부터 멀어지도록 이동되고,
    상기 스캐닝 프로세스(AP) 전에, 상기 용접 와이어(2)의 단부에서 슬래그(slag)를 제거하도록 슬래그 제거 프로세스(SE)가 수행되고, 상기 슬래그 제거 프로세스(SE)의 시작 시, 용접 전류(I)는 최소로 낮춰지고, 상기 용접 와이어(2)는 상기 워크피스(W)의 방향으로 지정된 경로 길이에 걸쳐 빠르게 반복되는 전/후진 운동으로, 그리고 다시 상기 워크피스(W)로부터 보다 작은 거리만큼 멀어지게 주기적으로 이동되고, 따라서 상기 용접 와이어(2)와 상기 워크피스(W) 사이의 단락(KS)이 검출되고 그 결과 상기 슬래그 제거 프로세스(SE)가 종료될 때까지, 상기 워크피스(W)로의 상기 용접 와이어(2)의 이송(conveyance)이 우세하고(prevail), 상기 용접 와이어(3)와 상기 워크피스(W) 사이의 단락(KS)이 검출되지 않으면, 상기 슬래그 제거 프로세스(SE)가 반복되고, 상기 용접 와이어(2)와 상기 워크피스(W) 사이의 수 개의 단락(KS)들이 차례로 검출되면, 상기 슬래그 제거 프로세스(SE)가 종료되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 용접 와이어(2)와 상기 워크피스(W) 사이의 5개의 단락(KS)들을 차례로 검출할 때 종료되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 스캐닝 프로세스(AP) 전에 규정된 시간 범위(ΔtKS) 동안 상기 용접 와이어(3)와 상기 워크피스(W) 사이의 단락(KS)이 검출되지 않을 때 시작되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 용접 와이어(2)를 상기 스캐닝 프로세스(AP) 전에 상기 워크피스(W)의 방향으로 지정된 와이어 피드(feed) 속도(Vdc)로 이동시킬 때 와이어 피드 속도(Vd)가 지정된 임계값(vds) 아래로 떨어지면 시작되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 와이어 피드 속도(Vd)가 상기 지정된 임계값(Vds) 아래로 떨어지는지 여부를 측정하기 전에, 지정된 시간 기간(ΔtT)을 대기하는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 용접 와이어(2)에 대한 힘(F)의 지정된 최대값(Fmax)을 초과할 때 시작되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 용접 와이어(2)에 대한 시간에 걸친 힘의 변화(dF/dt)의 지정된 임계값((dF/dt)max)을 초과할 때 시작되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 와이어 피드 속도(Vd)가 상기 스캐닝 프로세스(AP) 동안 지정된 임계값 아래로 떨어질 때 시작되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 스캐닝 프로세스(AP) 동안 상기 용접 와이어(2)에 대한 힘(F)의 지정된 최대값(Fmax)을 초과할 때 시작되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는, 상기 스캐닝 프로세스(AP) 동안 상기 용접 와이어(2)에 대한 힘(dF/dt)의 지정된 임계값((dF/dt)max)을 초과할 때 시작되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 워크피스(W)의 상기 표면(O)에 대한 상기 용접 토치(1)의 받음각(angle of attack)(β)이 결정되며, 그리고 상기 슬래그 제거 프로세스(SE)는 상기 받음각의 지정된 임계값(βG) 아래로 떨어질 때 비활성화되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬래그 제거 프로세스(SE)를 수회 반복한 후, 특히 15회 반복한 후 상기 용접 와이어(3)와 상기 워크피스(W) 사이의 안정적인 단락(KS)이 검출되지 않을 때, 에러 메시지가 출력되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 에러 메시지를 출력한 후, 절단 장치(7)에서 상기 용접 와이어(2)의 단부가 절단되는 것을 특징으로 하는,
    금속 워크피스의 표면을 스캐닝하기 위한 방법.
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