KR20240042160A - 위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램 - Google Patents

위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램 Download PDF

Info

Publication number
KR20240042160A
KR20240042160A KR1020247009041A KR20247009041A KR20240042160A KR 20240042160 A KR20240042160 A KR 20240042160A KR 1020247009041 A KR1020247009041 A KR 1020247009041A KR 20247009041 A KR20247009041 A KR 20247009041A KR 20240042160 A KR20240042160 A KR 20240042160A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
weaving
item
control
information
Prior art date
Application number
KR1020247009041A
Other languages
English (en)
Inventor
나오히데 후루카와
다케시 야노
히로후미 가와사키
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
코벨코 로보틱스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼, 코벨코 로보틱스 가부시키가이샤 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20240042160A publication Critical patent/KR20240042160A/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/0216Seam profiling, e.g. weaving, multilayer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0953Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

임의의 위빙 패턴으로 동작할 수 있는, 위빙 제어 방법을 제공한다. 용접 제어 장치가, 적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에, 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다, 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에, 제어 항목이, 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비한다. 그리고, 당해 용접 제어 장치를 이용하는 위빙 제어 방법은, 입력되는 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 데이터 베이스로부터 적어도 오프셋양을 추출하는 단계를 갖는다.

Description

위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램
본 발명은 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 제어하는 위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램에 관한 것이다.
조선, 철골, 교량 등에 있어서의 용접 구조물을 제조할 때, 시공 상황에 따라서, 용접 조건, 위빙 조건 등을 적절한 조건으로 변경할 필요가 있다. 또한, 위빙은 일반적으로 용접 이음의 개선 폭방향으로 용접 토치를 요동시키는 것을 나타내며, "오실레이트" 또는 "운봉"이라고도 칭해진다. 특히, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세의 용접을 정상적으로 실행하는 경우, 특수한 위빙 패턴을 활용하면서, 잘못 보는 등의 영향에 의한 개선의 갭 변동에 대해, 용접 속도 등의 각종 조건을 적절히 변경할 필요가 있다. 이와 같은 섬세한 용접은 수동 용접으로 실행되는 일이 많지만, 인력절약화, 시공 능률 향상의 관점에서 자동화가 요구되고 있다. 또한 위빙 패턴은, 일반적으로 "위빙 궤적"이나 "운봉 패턴"이라고도 칭해지는 일이 있으며, 위빙에 의해 형성되는 궤적을 나타낸다.
이 자동화에 대해, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 발명은, 실시간 상황 변화가 발생했을 때, 로봇의 동작을 적절히 제어할 수 있는 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 그리고, 특허문헌 1에서는, 작업 공간 상의 로봇의 동작을 제어하기 위해, 당해 작업 공간 상에서 로봇의 주 이동 경로를 결정하고, 결정된 주 이동 경로를 구성하는 단위 모션을 발생시키고, 단위 모션이 연결된 연속 모션 중 오프셋을 동적으로 변경하는 위빙을 발생시켜, 작업 환경에 의해 결정되는 보상 변위 또는 보상 회전량을 생성하고, 단위 모션, 위빙, 보상 변위 및 보상 회전량 중 적어도 1개에 의해, 작업 공간 상에서 로봇의 위치 및 회전량을 산출하는 것을 예로 들 수 있다.
일본 특허 공표 제 2014-534083 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 로봇은, 로봇 자체가 좌표축을 갖는 다축 로봇으로서, 빌딩 건축 등의 현장 용접에서는 적용하기 어렵다는 문제가 있다. 현장 용접의 자동화는 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하는 것이 주류이지만, 이들은 고정밀도의 좌표축을 갖지 않으며, 또한, 고정밀의 머니퓰레이터도 갖지 않기 때문에, 특수한 위빙 패턴을 적용하는 것 또는 상황에 따라서 위빙 패턴을 변경하는 것이 곤란하다.
또한, 위빙 중에 단부 정지를 실행하는 경우에는, 다축 로봇이어도 용접 속도의 영향을 받아, 예를 들면, 도 10a에 나타내는 바와 같은 직사각형의 위빙 패턴이 되어 버려, 비드 형상에 대해, 악영향을 줄 가능성이 생긴다. 한편, 예를 들면 도 10b에 나타내는 바와 같은 삼각의 위빙 패턴을 유지한 그대로 단부 정지를 실행하면, 용융지가 안정되기 쉬워져, 비드 형상의 개선에 기여하지만, 용접 속도의 영향에 대해 위빙의 조정이 용이한 수동 용접이 아니면 실현은 곤란하다. 이 때문에, 현상으로서 수동 용접을 주(主)로 하고 있는 현장 용접의 자동화에 있어서는, 용접 속도의 영향에 대해 위빙의 조정을 실행하고, 임의의 위빙 패턴을 유지하는 기술이 요구된다.
본 발명은 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하는 경우여도, 임의의 위빙 패턴으로 동작할 수 있는 위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 상기 목적은, 위빙 제어 방법에 따른 하기 [1]의 구성에 의해 달성된다.
[1] 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치를 이용하는 위빙 제어 방법으로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 위빙 제어 방법.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 용접 제어 장치에 따른 하기 [2]의 구성에 의해 달성된다.
[2] 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 용접 제어 장치.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 용접 시스템에 따른 하기 [3]의 구성에 의해 달성된다.
[3] 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치를 갖는 용접 시스템으로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 용접 시스템.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 위빙 제어 프로그램에 따른 하기 [4]의 구성에 의해 달성된다.
[4] 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치에 의해 위빙 제어를 실행하기 위한 위빙 제어 프로그램으로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 실행시키는 것을 특징으로 하는, 위빙 제어 프로그램.
본 발명의 위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램에 의하면, 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하는 경우여도, 임의의 위빙 패턴으로 용접할 수 있어서, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세에 있어서의 용접과 같은 여러 가지 시공 상황에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용접 시스템의 일 실시형태의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 가반형 용접 로봇의 개략 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시하는 가반형 용접 로봇의 사시도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 위빙 제어 프로그램의 흐름도의 일 예이다.
도 5는 위빙 기준 궤적을 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 상위의 분류 및 하위의 분류로 정리된, 표준 항목, 제어 기준 항목 및 제어 항목의 각종 항목에 따른 데이터 베이스의 일 예를 나타내는 표이다.
도 7은 위빙 기준 궤적에 대해, 한쪽의 위빙 단부를 X축방향 마이너스측에 오프셋한 경우의 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 8a는 비스듬한 특수 위빙을 설명할 때의 표준 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 8b는 하판측의 위빙 단부를 X축방향 플러스측에 오프셋한 경우의, 비스듬한 특수 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 8c는 하판측의 위빙 단부를 X축방향 마이너스측에 오프셋한 경우의, 비스듬한 특수 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 9a는 V자형 특수 위빙을 설명할 때의 표준 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 9b는 표준 위빙 패턴에 있어서의 위빙 중간 위치를 X축방향 마이너스측에 오프셋한 경우의, V자형 특수 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 9c는 표준의 위빙 패턴에 있어서의 위빙 중간 위치를 Z축방향 플러스측에 오프셋한 경우의, V자형 특수 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 10a는 위빙 중에 단부 정지를 실행하는 경우의, 용접 속도의 영향에 의해 형성되는 직사각형의 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
도 10b는 숙련 기능사에 의해 실행되는 삼각의 위빙 패턴을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 위빙 제어 방법에 관한 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태는 용접 장치로서 "가반형 용접 로봇"을 이용한 경우의 일 예이지만, 본 발명은 본 실시형태의 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 용접 장치로서 가반형 용접 로봇 대신에, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하여도 좋다.
<용접 시스템의 구성>
도 1은 본 실시형태에 따른 용접 시스템의 구성을 도시하는 개략도이다. 용접 시스템(50)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 용접 장치의 일 예인 가반형 용접 로봇(100)과, 송급 장치(300)와, 용접 전원(400)과, 실드 가스 공급원(500)과, 용접 제어 장치(600)를 구비하고 있다.
[용접 제어 장치]
용접 제어 장치(600)는 로봇용 제어 케이블(610)에 의해 가반형 용접 로봇(100)과 접속되며, 전원용 제어 케이블(620)에 의해 용접 전원(400)과 접속되어 있다. 용접 제어 장치(600)는 용접 정보로서, 가반형 용접 로봇(100)의 동작 패턴, 용접 개시 위치, 용접 종료 위치와 같은 시공 정보, 용접 조건 정보, 위빙 정보 및 후술하는 위빙 제어용 데이터 베이스(이후, "위빙 제어용 DB"라고도 칭함) 등의 데이터를 보지하는 데이터 보지부(601)를 갖는다. 그리고, 이 데이터에 기초하여 가반형 용접 로봇(100) 및 용접 전원(400)에 대해 지령을 보내, 가반형 용접 로봇(100)의 동작 및 용접 조건을 제어한다.
또한, 용접 제어 장치(600)는 후술하는 센싱에 의해 얻어지는 검지 데이터로부터 개선 형상 정보를 산출하는 개선 형상 정보 산출부(602)와, 당해 개선 형상 정보와 데이터 보지부(601)의 각종 데이터를 기초로, 위빙을 결정하는 위빙 조건 취득부(603)를 갖는다. 그리고, 상기 개선 형상 정보 산출부(602)와 위빙 조건 취득부(603)를 포함하는 제어부(604)가 구성되어 있다. 또한, 제어부(604)에는, 당해 개선 형상 정보를 기초로, 상기 데이터의 용접 조건을 보정하여 취득하는 용접 조건 취득부가 포함되어 있어도 좋으며, 위빙 조건 취득부(603)와 용접 조건 취득부가 일체로 되어 구성되어도 좋다.
또한, 용접 제어 장치(600)는 티칭을 실행하기 위한 컨트롤러와, 그 외의 제어 기능을 갖는 컨트롤러가 일체로 되어 구성되어 있다. 단, 용접 제어 장치(600)는 이것으로 한정되는 것은 아니며, 티칭을 실행하기 위한 컨트롤러 및 그 외의 제어 기능을 갖는 컨트롤러의 2개로 나누는 등, 역할에 의해 복수로 분할하여도 좋으며, 가반형 용접 로봇(100)에 용접 제어 장치(600)를 포함하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 로봇용 제어 케이블(610) 및 전원용 제어 케이블(620)을 이용하여 신호가 이송되고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 무선으로 송신하여도 좋다. 또한, 용접 현장에 있어서의 작업성의 관점에서, 티칭을 실행하기 위한 컨트롤러와 그 외의 제어 기능을 갖는 컨트롤러의 2개로 나누는 것이 바람직하다.
[용접 전원]
용접 전원(400)은 용접 제어 장치(600)로부터의 지령에 의해, 소모 전극(이후, "용접 와이어"라고도 칭함)(211) 및 워크(Wo)에 전력을 공급하는 것에 의해, 용접 와이어(211)와 워크(Wo) 사이에 아크를 발생시킨다. 용접 전원(400)으로부터의 전력은 파워 케이블(410)을 거쳐서 송급 장치(300)에 이송되고, 송급 장치(300)로부터 도관 튜브(420)를 거쳐서 용접 토치(200)에 이송된다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(200) 선단의 콘택트 팁을 거쳐서, 용접 와이어(211)에 공급된다. 또한, 용접 작업시의 전류는 직류 또는 교류 중 어느 쪽이어도 좋으며, 또한 그 파형은 특별히 문제삼지 않는다. 따라서, 전류는 직사각형파나 삼각파 등의 펄스여도 좋다.
또한, 용접 전원(400)은, 예를 들면 파워 케이블(410)이 플러스(+) 전극으로서 용접 토치(200)측에 접속되며, 파워 케이블(430)이 마이너스(-) 전극으로서 워크(Wo)에 접속된다. 또한, 이것은 역극성으로 용접을 실행하는 경우이며, 정극성으로 용접을 실행하는 경우는 플러스의 파워 케이블을 거쳐서 워크(Wo)측에 접속되며, 마이너스의 파워 케이블을 거쳐서, 용접 토치(200)측과 접속되어 있으면 좋다.
[실드 가스 공급원]
실드 가스 공급원(500)은 실드 가스가 봉입된 용기 및 밸브 등의 부대 부재로 구성된다. 실드 가스 공급원(500)으로부터, 실드 가스가 가스 튜브(510)를 거쳐서 송급 장치(300)로 이송된다. 송급 장치(300)에 이송된 실드 가스는 도관 튜브(420)를 거쳐서 용접 토치(200)에 이송된다. 용접 토치(200)에 이송된 실드 가스는 용접 토치(200) 내를 흘러 노즐(210)에 가이드되고, 용접 토치(200)의 선단측으로부터 분출된다. 본 실시형태에서 이용하는 실드 가스로서는, 예를 들면, 불활성 가스로서 아르곤(Ar), 활성 가스로서 탄산 가스(CO2) 등을 들 수 있다. 또한, 단일의 가스로 한정되지 않으며, 이들 혼합 가스를 이용하여도 좋다. 또한, Ar 이외의 불활성 가스로서는, 헬륨(He) 등을 들 수 있으며, CO2 이외의 활성 가스로서는 수소(H2), 질소(N2), 산소(O2) 등을 들 수 있다.
[송급 장치]
송급 장치(300)는 용접 와이어(211)를 조출하고 용접 토치(200)에 이송한다. 송급 장치(300)에 의해 이송되는 용접 와이어(211)는 특별히 한정되지 않으며, 워크(Wo)의 성질이나 용접 형태 등에 의해 선택되며, 예를 들면 솔리드 와이어나 플럭스 코어드 와이어 전극이 사용된다. 또한, 용접 와이어의 재질도 문제삼지 않으며, 예를 들면 연강이어도 좋으며, 스테인리스나 알루미늄, 티탄과 같은 재질이어도 좋다. 또한, 용접 와이어의 선직경도 특별히 문제삼지 않는다.
본 실시형태에 따른 도관 튜브(420)는 튜브의 외피측에 파워 케이블로서 기능하기 위한 도전로가 형성되며, 튜브의 내부에 용접 와이어(211)를 보호하는 보호관이 배치되며, 실드 가스의 유로가 형성되어 있다. 단, 도관 튜브(420)는 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 용접 토치(200)에 용접 와이어(211)를 송급하기 위한 보호관을 중심으로 하여, 전력 공급용 케이블이나 실드 가스 공급용의 호스를 한 다발로 묶은 것을 이용할 수도 있다. 또한 예를 들면, 용접 와이어(211) 및 실드 가스를 이송하는 튜브와, 파워 케이블을 개별적으로 설치할 수도 있다.
[가반형 용접 로봇]
가반형 용접 로봇(100)은, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 가이드 레일(120)과, 가이드 레일(120) 상에 설치되며, 당해 가이드 레일(120)을 따라서 이동하는 로봇 본체(110)와, 로봇 본체(110)에 탑재된 토치 접속부(130)를 구비한다. 로봇 본체(110)는 주로, 가이드 레일(120) 상에 설치되는 본체부(112)와, 이 본체부(112)에 장착된 고정 아암부(114)와, 이 고정 아암부(114)에 대해 화살표(R1) 방향으로 회전 가능한 상태로 장착된 가동 아암부(116)로 구성된다.
토치 접속부(130)는 크랭크(170)를 거쳐서 가동 아암부(116)에 장착되어 있다. 토치 접속부(130)는 용접 토치(200)를 고정하는 토치 클램프(132) 및 토치 클램프(134)를 구비하고 있다. 또한, 본체부(112)에는, 용접 토치(200)가 장착되는 측과는 반대측에, 송급 장치(300)와 용접 토치(200)를 연결하는 도관 튜브(420)를 지지하는 케이블 클램프(150)가 마련되어 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 워크(Wo)와 용접 와이어(211) 사이에 전압을 인가하고, 용접 와이어(211)가 워크(Wo)에 접촉했을 때에 생기는 전압 강하 현상을 이용하여, 개선(10)의 표면 등을 센싱하는 터치 센서를 검지 수단으로 한다. 검지 수단은 본 실시형태의 터치 센서로 한정되지 않으며, 시각 센서, 아크 센서 혹은 레이저 센서 등, 또는 이들 검지 수단의 조합을 이용하여도 좋지만, 장치 구성의 간편성을 위해 본 실시형태의 터치 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 용접 도중의 시공 정보를 얻기 위해, 터치 센서에 부가하여, 시각 센서를 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 터치 센서 이외에 도시하지 않은 시각 센서를 이용하여, 용접 도중의 시공 정보, 구체적으로는, 예를 들면 용융지의 선단 폭을 갭의 값으로 하여 제어부(604)에 입력하고 있다.
로봇 본체(110)의 본체부(112)는, 도 2의 화살표(X)로 나타내는 바와 같이, 로봇 본체(110)가 가이드 레일(120)을 따라서 이동하는 X축방향으로 구동 가능하다. 또한, 본체부(112)는 X축방향에 대해 수직이 되는 개선(10)의 깊이 방향으로 이동하는 Z방향으로도 구동 가능하다. 또한, 고정 아암부(114)는 본체부(112)에 대해 슬라이드 지지부(113)를 거쳐서, X축방향에 대해 수직이 되는 개선(10)의 폭방향인 Y축방향으로 구동 가능하다.
또한, 용접 토치(200)가 장착된 토치 접속부(130)는 크랭크(170)가 도 3의 화살표(R2)로 나타내는 바와 같이 회동하는 것에 의해, X축방향에 있어서 전후로 머리 흔들림 구동이 가능하다. 또한, 가동 아암부(116)는 화살표(R1)로 나타내는 바와 같이, 고정 아암부(114)에 대해 회전 가능하게 장착되어 있으며, 최적인 각도로 조정하여 고정할 수 있다.
상기와 같이, 로봇 본체(110)는 그 선단부인 용접 토치(200)를 3개의 자유도로 구동 가능하다. 단, 로봇 본체(110)는 이것으로 한정되는 것이 아니며, 용도에 따라서 임의의 수의 자유도로 구동 가능하여도 좋다.
이상과 같이 구성되는 것에 의해, 토치 접속부(130)에 장착된 용접 토치(200)의 선단부는 임의의 방향을 향하게 할 수 있다. 또한, 로봇 본체(110)는 가이드 레일(120) 상을, 도 2에 있어서 X축방향으로 구동 가능하다. 용접 토치(200)는 Y축방향으로 왕복 이동하면서, 로봇 본체(110)가 X축방향으로 이동하는 것에 의해, 위빙 용접을 실행할 수 있다. 또한, 크랭크(170)에 의한 구동에 의해, 예를 들면 전진각 또는 후퇴각을 마련하는 등의 시공 상황에 따라서, 용접 토치(200)를 경사지게 할 수 있다.
가이드 레일(120)의 하방에는, 예를 들면 자석 등의 장착 부재(140)가 마련되어 있으며, 가이드 레일(120)은 장착 부재(140)에 의해 워크(Wo)에 대해 착탈이 용이하게 구성되어 있다. 가반형 용접 로봇(100)을 워크(Wo)에 세트하는 경우, 오퍼레이터는 가반형 용접 로봇(100)의 양측 손잡이(160)를 잡는 것에 의해, 가반형 용접 로봇(100)을 워크(Wo) 상에 용이하게 세트할 수 있다.
<위빙 제어 방법>
계속해서, 본 실시형태에 따른 용접 시스템(50)에 구비된 용접 제어 장치(600)를 이용하는 위빙 제어 방법에 대해 상세하게 설명한다.
개선(10)을 용접할 때에는, 용접 개시 전에, 용접시의 용접 정보를 설정 또는 취득하여, 가스 실드 아크 용접을 실현한다.
여기에서 말하는 "용접 정보"는 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 용접에 따른 정보군의 총칭을 의미한다. 또한, 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보 이외에서는, 예를 들면, 기온이나 습기와 같은 항목의 정보가 포함되는 환경 정보나, 스패터나 흄량과 같은 항목의 정보가 포함되는 용접 현상 정보를 들 수 있다.
또한, 갭, 판 두께, 용접 재료, 실드 가스종, 모재, 용접길이 등이 "시공 정보"를 구성하는 항목의 예로서 들 수 있다. 또한, 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도, 실드 가스 유량 등이 "용접 조건 정보"를 구성하는 항목의 예로서 들 수 있다. 그리고, 후술하는 피치, 위빙 폭, 위빙 주기, 위빙 단부 정지 시간, 위빙 기준선의 위치, 위빙 패턴에 따른 요소, 후술하는 오프셋양 등이 "위빙 정보"를 구성하는 항목의 예로서 들 수 있다.
여기에서, 위빙 패턴에 따른 요소는 위빙 패턴의 타입에 의해 변하며, 예를 들면 위빙 패턴의 타입이 비스듬한 흔들림인 경우에는, 후술하는 경사각이 그 요소로서 해당한다.
또한, 용접 정보를 취득할 때까지의 프로세스로서, 예를 들면 시공 정보 중, 용접 와이어의 종류나 실드 가스의 종류 등의 항목에 대해 시공 상황에 맞추어 설정하는 것에 의해, 용접 모드를 결정할 수 있다. 그리고, 용접 제어 장치(600)의 동작 신호에 기초하여, 로봇 본체(110)를 구동하고, 터치 센서를 이용하여 개선 형상의 자동 센싱을 개시한다. 또한, 개선 형상 정보를 산출하고, 당해 개선 형상 정보와 미리 준비한 조건 취득·보정용 데이터 베이스(이후, "조건 취득·보정용 DB"라고도 칭함)에 기초하여, 용접 조건, 위빙 조건 등을 취득 또는 미리 설정하고 있는 용접 조건, 위빙 조건 등의 보정을 실행한다.
이하, 도 4를 참조하여 구체적인 공정에 대해 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 따른 위빙 제어 프로그램의 흐름도의 일 예이다. 우선, 플로우 전체의 흐름을 설명한다.
도 4에 있어서, 용접 작업의 개시 후의 단계 S1에서 나타내는 바와 같이, 용접 전의 준비로서 프로그램 설정·보정이 실행된다. 계속해서, 단계 S2에서 나타내는 바와 같이, 프로그램이 개시된 후, 단계 S3에서 나타내는 바와 같이, 용접 개시(아크 온)를 실행하고, 단계 S4에서 나타내는 바와 같이, 시각 센서나 아크 센서 등에 의해, 미리 정한 제어 기준 항목의 계측값을 수시 취득한다. 계속해서, 단계 S5에서 나타내는 바와 같이, 얻어진 제어 기준 항목의 계측값과, 후술하는 미리 정한 위빙 제어용 DB에 기초하여, 당해 DB 상에서 제어 기준 항목과 관련지어진 제어 항목의 각 정보를 추출한다. 추가로 계속해서, 단계 S6에서 나타내는 바와 같이, 제어 항목의 각 정보를 추출 후, 얻어진 각 정보를 반영하여 용접을 실행한다. 이어서, 단계 S7에서 나타내는 바와 같이, 용접 완료(아크 오프) 후, 단계 S8에서 나타내는 바와 같이, 프로그램의 완료의 판별, 즉, 프로그램으로 정해진 전체 공정의 용접이 완료되었는지를 판별하고, 완료되어 있지 않으면, 단계 S3으로 복귀하고, 다시 단계 S3 내지 S7의 조작을 반복한다.
또한, 단계 S8에 있어서의 "프로그램 완료"는 미리 프로그램 상에 정한 용접 개시 위치로부터 용접 종료 위치까지의 전체 위치에 있어서의 용접이 완료되어 있는 것이다. 또한, 다층성 용접의 경우는, 상기 각 위치에 있어서 전체 층의 용접이 완료되어 있는 것이며, 전체 층의 용접이 완료될 때까지, 상기 단계 S3 내지 S7의 조작을 반복한다. 그리고, 단계 S8에서 프로그램 완료라 판별한 경우, 용접 작업을 종료한다.
[프로그램 설정·보정]
시공 상황에 맞추어 용접 방법이나 용접 자세를 결정하고, "시공 정보"에 포함되는 정보의 항목으로서, 예를 들면 용접 와이어의 종류나 실드 가스의 종류 등의 설정값을, 또한 "용접 조건 정보"에 포함되는 정보의 항목으로서, 예를 들면 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도 등의 설정값을, 그리고 "위빙 정보"에 포함되는 정보의 항목으로서, 예를 들면 피치, 위빙 주파수, 위빙 패턴 등의 설정값을, 각각 티칭 프로그램에 포함하며, 용접 제어 장치(600)에 있어서의 데이터 보지부(601)에, 티칭 프로그램 데이터로서 입력한다.
또한, 이들 설정값은 작업자가 교시기 등을 거쳐서, 티칭 프로그램에 설정하여도 좋으며, CAD 데이터나 각종 센서를 거쳐서 설정되어도 좋다.
본 실시형태에서는, 가반형 용접 로봇(100)의 티칭 프로그램 내에 각종 설정값이 미리 포함되며, 후술하는 터치 센서에 의해 얻어지는 정보와 조건 취득·보정용 DB에 기초하여, 설정값을 취득 또는 보정하고, 용접 중은 시각 센서나 아크 센서 등에 의해, 미리 정한 제어 기준 항목을 관측하고, 당해 제어 기준 항목의 값에 기초하여, 미리 정한 제어 항목을 제어하면서 용접을 실행한다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, "제어 기준 항목"으로서 갭을 선택하고, "제어 항목"으로서 도 6에서 나타내는 갭 이후의 항목, 즉, 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도, 후술하는 오프셋양, 각종 위빙 조건을 선택하고 있다. 즉, 시각 센서로 실측한 갭의 값에 의해, 이들 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도, 후술하는 오프셋양, 각종 위빙 조건을 제어한다.
위빙 패턴의 설정은 상술한 바와 같이, 미리 티칭 프로그램 내에서 설정해 두면 좋으며, 예를 들면, 횡향 자세의 경우, 용접의 최초층에서는 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴을 설정하고, 용접의 최초층 이외는 위빙 기준 궤적, 즉, 표준 위빙 패턴으로서 가반형 용접 로봇(100)의 티칭 프로그램을 짜두면 좋다. 또한, 미리 티칭 프로그램 내에서 설정해두지 않아도, 터치 센서에 의해 얻어지는 정보와 조건 취득·보정용 DB에 기초하여, 조건을 취득시켜도 좋다.
위빙 패턴은 산업용 로봇을 이용한 경우, 위빙의 진폭, 주기 및 용접 속도에 의해 결정하는 것이 일반적이다. 이 때문에, 하나의 용접길이로 속도 제어가 실행되면, 제어에 의한 속도 변화에 의해, 위빙 패턴은 변하며, 예를 들면, 도 10a에 나타내는 바와 같은 직사각형의 위빙과, 도 10b에 나타내는 바와 같은 삼각의 위빙 패턴이 혼재되어 버리는 일도 발생한다. 본 실시형태에 있어서는, 후술하는 "위빙 기준 궤적"을 미리 결정하고, 위빙 기준 궤적에 기초한 위빙 패턴을 생성하여, 생성한 위빙 패턴이 되도록, 미리 선택한 "제어 항목"을 제어한다.
"위빙 기준 궤적"은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 가반형 용접 로봇(100)에 있어서의 X축방향으로의 일정 속도에 있어서의 이동과, 용접 토치(200)에 있어서의 Y축방향으로의 일정 속도에 있어서의 이동의 합성 궤적으로서 형성되며, 위빙 단부(A1, A2 및 A3)를 지나는 이등변 삼각형이 기본 단위가 되고, 당해 기본 단위가 연속한 궤적이다. 용접 중심선(CL)에 대해 한쪽측에서 이웃하는 위빙 단부(A1 및 A3) 사이의 거리가 피치(p)가 된다. 따라서, 피치(p)와 기본 단위의 반복 회수(n)의 곱, 즉 p×n이 용접 구간이 된다. 또한, 위빙 기준 궤적을 구성하는 요소인 피치 등의 항목은 상술한 바와 같이, 위빙 정보에 포함된다.
[용접 전 또는 용접 중의 센싱 공정]
용접 개시 전의 센싱 공정은 상술한 터치 센서에 의해, 개선 형상, 판 두께, 시종 단부 등을 터치 센싱하여 실행한다. 센싱 공정 후, 센싱 공정에서 얻은 각 개선 형상 검지 위치에 있어서의 개선 단면 형상의 검지 데이터로부터, 개선 형상 정보, 예를 들면, 개선 형상의 개선 각도, 판 두께, 갭, 워크 단부간의 거리 등을 산출하는, 개선 형상 정보 산출 공정을 취한다. 이 개선 형상 정보 산출 공정에 의해 얻어진 데이터와 조건 취득·보정용 DB에 기초하여, 티칭 프로그램 데이터 내의 설정 조건의 보정 또는 취득이 이루어진다. 본 실시형태에서는, 예를 들면 위빙 기준 궤적의 조건이나 용접 조건을 보정 또는 취득한다.
용접 도중의 센싱 공정은, 상술한 시각 센서에 의해, 주로 갭 등의 개선 형상 정보를 센싱한다. 구체적으로는, 용접 진행 방향에 있어서의 전방측에 시각 센서를 마련하고, 용접 와이어 및 용융지가 화상 내에 들어가도록 촬영하여, 용융지의 거동으로부터 갭을 산출한다. 보다 구체적으로는, 용융지 선단의 거리를 갭으로서 산출하면 좋다.
본 실시형태에서는, 시각 센서에서 얻어진 갭을 후술하는 "제어 기준 항목"으로서 취급하고, 후술하는 위빙 제어용 DB와 시각 센서에 의해 수시 입력되는 갭에 기초하여, 위빙 제어용 DB 상에 후술하는 제어 항목으로서, 미리 대응지어 기억시킨, 선택한 위빙 패턴의 궤적을 생성하기 위한 조건이나 용접 조건을 제어한다.
용접 전에 설정하는 초기 설정 조건 및 위빙 제어용 DB 상에 포함되는 제어 항목으로서는, 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한, 오프셋양이 포함된다. 그것은, 오프셋양이 위빙 패턴을 생성하는데 있어서 필수 항목이 되기 때문이다.
또한, 오프셋양에 방향 및 거리의 정보가 들어가는 경우는, "특수 위빙"이라 칭하고, 오프셋양이 제로인 경우는, 미리 정한 위빙 기준 궤적 그대로이며, "표준 위빙"이라 칭하는 것으로 한다.
[위빙 제어용 DB의 구성]
위빙 제어용 DB는 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군인 용접 정보 중에서 선택되는 적어도 1개의 항목을 "표준 항목"으로서 준비하고, 1개의 표준 항목 또는 복수의 표준 항목의 조합마다, 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되며, 제어를 실행하는 기준이 되는 "제어 기준 항목"과, 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되며, 제어를 실행하는 대응상(對應相)이 되는 "제어 항목"을 적어도 포함한다. 또한, "표준 항목", "제어 기준 항목, 및 제어 항목"은, 용접 정보 중에서 선택되는 적어도 1개의 항목이 서로 상이한 것으로 한다.
본 실시형태에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, "표준 항목"으로서, 위빙 정보에 포함되는 항목이며 위빙 패턴에 따른 요소인 "경사각"과 "피치"를 선택하고, "제어 기준 항목"으로서, "갭"을 선택하고, "제어 항목"으로서, "용접 전류", "아크 전압", "용접 속도", "오프셋양", "위빙 진폭", "단부 정지 시간"이 선택되어 있다.
또한, 본 실시형태의 태양으로 한정되지 않으며, 예를 들면, 도 6에 나타내는 위빙 제어용 DB에 대해, 피치 대신, 용접 조건 정보에 포함되는 항목인 "용접 속도"를 표준 항목으로서 선택하고, 제어 항목으로서 용접 속도 대신 "피치"를 선택하여도 좋다. 그렇지만, 제어의 용이성을 감안하면, 본 실시형태와 같이 표준 항목으로서 위빙 패턴에 따른 요소 및 위빙 기준 궤적에 따른 요소의 2개를 선택, 구체적으로는, 위빙 패턴에 따른 요소로서 "경사각"의 항목을, 위빙 기준 궤적에 따른 요소로서 "피치"의 항목의 2개를 선택하는 것이 바람직하며, 또한, 제어 기준 항목에는 본 실시형태와 같이 "갭"의 항목을 선택하는 것과 같은 위빙 제어용 DB를 구축하는 것이 바람직하다.
여기에서, 시공 정보의 항목으로서는, 예를 들면 제품 번호, 종목 등의 용접 재료의 종류나, 조성, 선직경, 도금의 유무 등의 성질, 또한, 모재의 종류나 성질, 개선 형상, 돌출 길이, 실드 가스종을 들 수 있다. 용접 조건 정보의 항목으로서는, 예를 들면 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도 등을 들 수 있다. 위빙 정보의 항목으로서는, 피치, 갭, 위빙 진폭, 단부 정지 시간, 위빙 기준 위치, 위빙 주파수, 위빙 패턴에 따른 요소, 후술하는 오프셋양을 들 수 있다.
또한 상술한 바와 같이 구성되는 위빙 제어용 DB는 조건의 관리나 조건 추출의 용이성으로 인해, 도 6에 있어서, 상위의 분류로서 "비스듬한 흔들림의 위빙 패턴"의 타입에 있어서의 <와이어 A>나 <와이어 B>로 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 최상위의 분류를 위빙 패턴의 타입으로 하고, 다음 계층으로서, 용접 재료의 종류마다 위빙 제어용 DB를 분류하여도 좋으며, 반대로, 용접 재료의 종류를 최상위의 분류로 하고, 다음 계층을 위빙 패턴의 타입마다, 위빙 제어용 DB를 분류하여도 좋다.
또한, 이들 외에, 상위의 분류로서, 실드 가스종마다 위빙 제어용 DB를 분류하여도 좋다. 또한, 위빙 패턴의 타입, 용접 재료의 종류 또는 실드 가스종 등, 중 1개, 또는 이들 조합에 의해 상위의 분류를 설정하면, 조건의 관리나 조건 추출의 용이성에서 보다 바람직하다고 말할 수 있다. 또한, 위빙 패턴의 타입은 삼각 흔들림, 정현파 흔들림이나 비스듬한 흔들림과 같은 대략적인 형태를 가리키는 개념이다.
도 4로 복귀하여 설명을 하면, 상술한 바와 같이, 용접 중에 있어서 적어도 시각 센싱에서 추출한 갭의 정보를 입력하고, 구축한 위빙 제어용 DB에 기초하여, 적어도 오프셋양을 제어한다. 제어 항목으로서는, 그 외, 용접 전류, 아크 전압, 용접 속도, 오프셋양, 위빙 진폭, 단부 정지 시간을 이용하는 것이 바람직하지만, 오프셋양에 부가하여, 용접 속도도 제어 항목으로서 이용하는 것이 바람직하다.
즉, 도 6에서는 갭 9㎜, 7㎜, 5㎜, 3㎜마다 제어 항목의 최적값이 정해져 있지만, 예를 들면, 갭 3㎜의 조건으로 용접 중, 시각 센서에 의해 갭 5㎜를 입력한 경우에, 갭 5㎜의 최적 조건에 맞추도록 제어 항목의 수치를 제어한다. 이 때, 갭 변동에 의해 제어하는 제어 항목이 "오프셋양"인 경우는, 오프셋양을 제어하는 것에 의해, 미리 정한 위빙 패턴을 유지할 수 있다. 또한, 제어하는 제어 항목이 "용접 속도"인 경우는, 용착물의 높이를 일정하게 하도록, 용착량을 제어할 수 있어서, 용접 품질을 높일 수 있다. 따라서, 제어 항목으로서는, "오프셋양"과 "용접 속도"는 적어도 선택하면 좋다.
여기에서, 본 실시형태에서는, 위빙 패턴의 타입으로서, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세에 있어서도 양호한 용접을 실행하는 것이 가능한 "비스듬한 흔들림"의 특수 위빙 패턴을 선택하고 있다. 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴은, 예를 들면, 도 7에 나타내는 궤적이며, 파선으로 나타내는 위빙 기준 궤적에 있어서의 한쪽의 위빙 단부(A2)에 대해, X축방향 마이너스측, 즉 도 7에 있어서 좌방향으로 오프셋하는 것에 의해, 위빙 기준 궤적의 위빙 단부(A2)가 위빙 단부(A4)로 변경되고, 위빙 단부(A1, A4 및 A3)를 지나는 삼각형의 궤적이 되는 것을 나타낸다. 또한 미리 경사각(α)을 결정하고, 그 경사각(α)에 대응하는 오프셋양을 마련하는 것에 의해, 경사가 얕은 비스듬한 흔들림이나, 경사가 깊은 비스듬한 흔들림을 실현할 수 있다. 이 경사각(α)은 시공 상황에 의해 구분하여 사용하면 좋으며, 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴을 결정하기 위한 요소 중 하나가 된다.
상기를 단적으로 말하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴에 따른 요소로서, 경사각(α)과, 위빙 기준 궤적에 따른 요소인 피치(p) 및 센서 등에 의해 입력된 갭에 기초하여 산출되는 위빙 진폭(a)을 부여하는 것에 의해, 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴을 결정 가능하다.
상기의 일 예로서는, 도 8a에 나타내는 표준 위빙 패턴, 즉 위빙 기준 궤적에 기초하여, 도 8a의 하판측의 위빙 단부(A2)를 X축방향 플러스측에 오프셋하고, 도 8b의 위빙 단부(A4)의 위치로 변경하는 것에 의해, 도 8b에 나타내는 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴이 얻어진다. 또한, 위빙 단부(A2)에 X축방향 마이너스측에 오프셋하고 위빙 단부(A2)를 위빙 단부(A5)로 변경하는 것에 의해, 도 8c에 나타내는 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴이 얻어진다.
또한, 다른 위빙 패턴의 일 예로서는, 도 9a에 나타내는 표준 위빙 패턴, 즉 위빙 기준 궤적에 기초하여, 도 9a에 "◆"로 나타내는 위빙 중간 위치(A6 및 A7)로 X축방향 마이너스측에 오프셋하고, 위빙 중간 위치(A6 및 A7)를 각각 위빙 중간 위치(A8 및 A9)로 변경하는 것에 의해, 도 9b에 나타내는 V자형의 위빙 패턴이 얻어진다.
또한, 상기한 각 예는, 용접선 방향, 즉 X-Y 평면에 있어서의 위빙 단부의 이동이지만, 상황에 따라서 Z축방향으로 오프셋하여도 좋다. 구체적으로는, 위빙 중간 위치(A6 및 A7)에, Z축방향 플러스측에 오프셋하고, 위빙 중간 위치(A6 및 A7)를 위빙 중간 위치(A10)로 변경하는 것에 의해, 도 9c에 나타내는 V자형의 위빙 패턴으로 할 수도 있다.
여기에서, 오프셋양에 있어서, 오프셋의 방향 및 거리를 변경하는 점은, 위빙 기준 궤적에 있어서의 위빙 단부, 즉 도 9a에 있어서의 UL 또는 DL 상의 위치, 및 위빙 중간 위치, 즉 도 9a에 있어서의 ML 상의 위치 중 어느 쪽에 있어서도 변경 가능하며, 또한, 상기의 위치로 한정되지 않으며, 임의의 위치로 설정할 수 있다.
또한, 비스듬한 흔들림 타입의 위빙에서는, 가반형 용접 로봇(100)의 X축방향에 있어서의 이동 속도, 용접 토치(200)의 Y축방향에 있어서의 이동 속도, 용접 토치(200)의 Z축방향에 있어서의 이동 속도가 동기 제어되고, 동일 시각에 목표로 하는 위치, 예를 들면 도 8b를 참조하여, 위빙 단부(A1)로부터 위빙 단부(A4), 위빙 단부(A4)로부터 위빙 단부(A3)로의 X축, Y축 및 Z축의 이동이 동시에 완료되도록, X축, Y축 및 Z축의 이동 속도가 제어된다.
이하, 본 실시형태에 있어서, 위빙 제어용 DB에서 주요하게 되는 용접 정보의 항목과, 설정하는 바람직한 조건 범위에 대해 설명한다.
[피치]
피치(p)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 1위빙에 전진하는 거리를 가리키며, 가반형 용접 로봇의 위빙을 검토할 때에 필요한 설정값이 된다. 이 때문에, 피치는 표준 항목으로서 채용하는 것이 바람직하다. 일반적으로는, 이 피치(p)의 설정값에 기초하여, 용접 속도, 진폭, 단부 정지 시간 등의 다른 위빙 조건이 결정된다. 또한, 피치(p)와 용접 속도에 기초하여 그 외의 값을 결정하여도 좋다. 피치(p)를 초기 설정 또는 위빙 제어용 DB 상에 설정하는 바람직한 범위로서는, 1㎜≤p≤5㎜, 보다 바람직하게 2.0㎜≤p≤3.5㎜여도 좋다. 피치(p)가 1㎜≤p≤5㎜의 범위이면, 위빙의 속도가 적절하고, 용융지가 형성되기 쉬워진다. 또한, 피치(p)가 2.0㎜≤p≤3.5㎜이면 갭 3㎜ 내지 10㎜에 있어서 위빙 속도가 적절하게 변화하기 때문에, 용융지의 교란이 적어, 보다 안정된 용접이 가능해진다.
[오프셋양]
오프셋양은 특수 위빙을 실현시키기 위한 중요한 항목이 된다. 이 때문에, 오프셋양은 제어 항목으로서 채용하는 것이 바람직하다. 위빙 기준 궤적은, 도 8a에서 보여지는 바와 같은 궤적을 나타내지만, 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하는 것에 의해, 여러 가지의 궤적의 위빙을 실행할 수 있다. 본 실시형태에서는, 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하는 것을 "오프셋양"이라 칭한다.
가반형 용접 로봇은 용접선과 평행하게 설치한 레일 상을 주행한다. 이 때, 용접선 방향을 편의상 X축방향(이후, "X축"이라고도 칭함)으로 하고, 용접선에 대해 개선 폭방향으로 연직이 되는 방향을 편의상 Y축방향(이후, "Y축"이라고도 칭함)으로 하고, 용접선에 대해 판 두께 방향으로 연직이 되는 방향을 편의상, Z축방향(이후, "Z축"이라고도 칭함)으로 하는 경우에, 레일은 X축방향을 따라서 배치하고, Y축방향 및 Z축방향 중 적어도 한쪽에 위빙하는 기구(이후, "위빙 기구"라고도 칭함)를 로봇 본체에 탑재한다. 환언하면, 가반형 용접 로봇은 적어도 2축의 구동 기구를 가지며, 바람직하게, 적어도 X축과 Y축, 보다 바람직하게 X, Y, Z축의 3축을 적어도 갖고 있으면 좋으며, 보다 더 바람직하게, X, Y, Z축의 직교 구동 기구에 부가하여, 도 2의 크랭크(170)를 이용한, X축방향으로 이동하는 X축방향으로 이동하는 콘코이달(conchoidal)의 근사 직선 운동 기구를 가지면 좋다.
본 실시형태에 있어서, 레일을 따라서 주행하는 주행 기구와 위빙 기구는 독립된 것이 아닌, 동일 좌표축을 따라서 연동하는 기구로 하고 있다. 이 기구에 의해, 동일 시각에 목표로 하는 위치로의 이동이 완료되도록 X, Y, Z축의 동작을 제어하여, 위빙을 실행한다. 요점은, 미리 정한 위빙의 궤적이 되도록, Y축방향의 위빙 기구와 X축방향의 주행 기구를 동시에 제어한다. 또한, 위빙 단부에서 Y방향의 위빙 기구와 X방향의 주행 기구를 동기하여 정지시키도록 제어하는 것에 의해, 단부 정지 중에 용접 속도의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
위빙 패턴으로 비스듬한 흔들림 타입을 선택한 경우, 위빙 제어용 DB에 적용하는 오프셋양은 X축방향의 오프셋양(x)으로서 취급하고, 0.5㎜≤x≤15㎜, 보다 바람직하게 1㎜≤x≤12㎜의 범위로 설정해 두는 것이 바람직하다. 또한, 오프셋양(x)은 다음 식 (1)로 나타난다.
x=p/2+a/tanα …(1)
여기에서, 식 (1)에 적용되는 각 항목은, 진폭 a=0㎜ 내지 10㎜, 피치 p=1㎜ 내지 5㎜, 경사각 α=40° 내지 90°의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위는 진폭 a=0㎜ 내지 10㎜, 피치 p=2㎜ 내지 3.5㎜, 경사각 α=45° 내지 65°가 된다.
[경사각]
위빙 패턴이 비스듬한 흔들림 타입의 궤적을 그리는 경우는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 위빙 패턴에 따른 요소로서 경사각(α)을 설정하고, 그 경사각(α) 및 그 외의 설정값에 대응한 오프셋양(x)을 추출한다. 경사각(α)은 위빙 패턴을 결정하는데 있어서 중요한 항목이 되기 때문에, 표준 항목으로서 채용하는 것이 바람직하다. 경사각(α)은, 초기 설정 또는 위빙 제어용 DB를 구축시키기 위한 범위로서 40°≤α≤90°가 바람직하며, 45°≤α≤65°의 범위인 것이 보다 바람직하다.
또한, 횡향 자세에 있어서의 용접에 있어서는, 용융지가 중력의 영향을 받기 때문에, 갭 방향으로 연직인 위빙 방법, 즉 위빙 기준 궤적으로는, 지속 가능한 안정된 아크를 얻기 어려워지므로, 비스듬한 흔들림 타입의 위빙 패턴을 선택하는 것이 바람직하다. 갭 0㎜ 내지 10㎜에 있어서는, 경사각(α)을 40°≤α≤90°로 하는 것이 바람직하며, 또한, 갭 3㎜ 내지 10㎜에 있어서는, 45°≤α≤65°로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 평활한 비드 형상이 얻어지기 때문에, 다음층 용접시에 용접 결함을 유발하는 리스크가 저감한다.
[진폭]
진폭(a)은 위빙 폭의 양단의 거리가 된다. 일반적으로는, 갭폭과 동등한 거리를 진폭으로 하면 되기 때문에, 위빙 제어용 DB를 구축하는데 있어서 갭(G)과 마찬가지로, 진폭(a)은 3㎜≤a≤10㎜의 범위로 하는 것이 바람직하며, 3㎜≤G≤10㎜에 있어서 0.6≤a/G≤0.9를 만족하는 것이 바람직하다. 갭(G)이 3㎜보다 작은 경우는 위빙을 이용하지 않는, 즉 진폭 a=0이나, 1㎜ 정도의 진폭으로서 위빙 제어용 DB 상에 설정하는 것이 안정된 비드 형성을 위해 바람직하다. 상술한 바와 같이, 갭폭에 따라서, 변동하면 되므로, 제어 항목으로서 선택하는 것이 바람직하다.
[용접 속도]
용접 속도(V)는 초기 설정 또는 위빙 제어용 DB를 구축하는데 30㎜/min≤V≤400㎜/min의 범위여도 좋으며, 50㎜/min≤V≤180㎜/min으로 하는 것이 보다 바람직하다. 용접 속도(V)는 제어 항목으로서 선택하고, 갭에 따라서 각각 최적인 범위를 위빙 제어용 DB 상에 설정해두는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서는 3㎜ 내지 10㎜의 갭 변동에 추종하기 위한 용접 속도(V)로서 설정을 실행하고 있다. 또한, 갭 3㎜에 있어서 용접 속도(V)가 180㎜/min 이하이면, 루트부를 용융하는 시간의 확보가 용이하게 된다. 또한, 용접 속도(V)가 50㎜/min 이상이 되면, 용융 금속 상에 아크가 머무는 시간이 저하하여, 중력의 영향으로 용융 금속이 늘어지기 어려워져, 용접 비드의 형상이 양호하게 되는 경향이 있다.
또한 갭 0㎜에 있어서는, 용접 속도(V)를 400㎜/min 이하로 설정해두는 것에 의해 안정된 아크와 이면 비드를 획득할 수 있다. 3㎜ 내지 10㎜의 임의의 크기의 갭에 대해서는, 30㎜/min≤V≤400㎜/min의 범위에서 초기 설정 또는 위빙 제어용 DB 상에 구축해두면 좋다.
[단부 정지 시간]
횡향의 자세의 경우는, 상방의 단부 정지 시간(이후, "상단 정지 시간"이라고도 칭함) 및 하방의 단부 정지 시간(이후, "하단 정지 시간"이라고도 칭함)에서, 초기 설정 또는 위빙 제어용 DB 상에서 구축하는 바람직한 범위가 상이하기 때문에, 각각에 대해 설정한다. 단부 정지 시간은, 갭의 변화 등의 용접 상황에 의해 변동시키는 것이 바람직한 항목이므로, 제어 항목으로서 취급하면 좋다.
상단 정지 시간 Tup은 초기 설정 또는 위빙 제어용 DB를 구축하는데 있어서, 바람직하게, 0㎳≤Tup≤1500㎳, 보다 바람직하게, 100㎳≤Tup≤1200㎳의 범위 내에서 이용하면 좋다. 상단 정지 시간 Tup은 갭에 따라서 개개에 최적 범위를 정하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 3㎜ 내지 10㎜의 갭 변동에 추종하는데 적합한 상단 정지 시간 Tup으로서 바람직한 범위를 나타낸다. 이면 비드 형성을 위해서는, 상단 정지 시간 Tup에 대해 특별히 하한값을 마련할 필요는 없지만, 상단 정지는 개선 내 용접 비드 형상을 평탄하게 하는데 필요한 용접 금속량을 공급하는 목적도 가진다.
또한, 갭 3㎜에 대해서는 100㎳ 이상의 상단 정지 시간 Tup을 넣는 것이 보다 바람직하다. 또한, 갭 10㎜에 있어서, 상단 정지 시간 Tup이 1500㎳ 이하의 범위로 설정되면, 용융 금속 상에 아크가 머무르는 시간이 적당한 정도이며, 용융 금속의 늘어짐을 억제할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 건전한 후방 비드 형성에 부가하여 개방 내 비드 형상이 보다 평탄화 가능해지기 때문에, 상단 정지 시간 Tup을 1200㎳ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
하단 정지 시간 Tdown은, 초기 설정 또는 위빙 제어용 DB를 구축하는데 있어서, 바람직하게는, 0㎳≤Tdown≤500㎳, 보다 바람직하게, 0㎳≤Tdown≤100㎳의 범위 내에서 이용하면 좋다. 최초층에 있어서, 이면 비드 형성의 관점에서 보면, 하단 정지 시간 Tdown을 마련하지 않아도 영향을 미치지 않으므로, 하단 정지 시간 Tdown에 대해 특별히 하한값을 마련할 필요는 없다. 한편, 하단 정지 시간이 500㎳ 이하가 되면 하단에서 보다 중첩 형상을 억제하기 쉬워진다. 또한, 갭이 3㎜ 내지 10㎜의 범위에서 변동한 경우에, 전체 갭 범위에서 안정된 개선 내 비드 형상을 얻을 수 있기 때문에, 하단 정지 시간 Tdown을 0㎳≤Tdown=100㎳로 하는 것이 보다 바람직하다고 말할 수 있다.
[위빙 기준선]
위빙 기준선은, 주로 아크 트래킹 등으로 위빙 폭의 증감 등을 실행하는 제어를 실행할 때의 기준 위치로서 설정된다. 기본적으로는, 초기 설정시로 설정해 두면 좋지만, 필요에 따라서, 제어 항목으로서 위빙 제어용 DB 상에 포함하여도 좋으며, 예를 들면, 갭을 제어 기준 항목으로서, 갭 변동에 기초하여, 위빙 기준선을 제어하여도 좋다.
예를 들면, 횡향 자세의 본 실시형태에서는, 도 2의 WBL로 나타내는 바와 같이, 장치 본체로부터 먼 쪽의 위빙 단부를 위빙 기준선으로 하여, 위빙 폭의 증감을 실행하는 등의 위빙 제어를 실행한다. 또한 위빙의 기준선은, 본 실시형태로 한정되지 않으며, 예를 들면, 위빙 중앙 위치를 위빙 기준선으로 하여 양측에 위빙 폭을 균등하게 증감하도록 하는 제어로 하여도 좋다.
이상, 본 발명에 따른 위빙 제어 방법에 관한 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 적절히, 변형, 개량 등이 가능하다.
이상과 같이, 본 명세서에는 다음 사항이 개시되어 있다.
(1) 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치를 이용하는 위빙 제어 방법으로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는, 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하는 경우여도, 임의의 위빙 패턴으로 용접할 수 있어서, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세에 있어서의 용접과 같은 여러 가지 시공 상황에 적용할 수 있다.
(2) 상기 데이터 베이스는,
상기 제어 항목으로서, 상기 오프셋양 이외의 상기 위빙 정보 및 상기 용접 조건 정보 중 적어도 1개의 항목을 포함하며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 상기 항목에 따른 조건을 추가로 추출하는 것을 특징으로 하는, (1)에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 보다 최적인 위빙 패턴을 추출할 수 있다.
(3) 상기 위빙 정보의 항목으로서, 적어도 상기 위빙 기준 궤적에 있어서 용접 중심선에 대해 한쪽측에서 이웃하는 위빙 단부간의 거리인 피치를 포함하며,
상기 피치를 상기 표준 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는, (1) 또는 (2)에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 피치에 기초하여 최적인 위빙 패턴을 추출할 수 있다.
(4) 상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하며,
상기 갭을 상기 제어 기준 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 갭에 기초하여 최적인 위빙 패턴을 추출할 수 있다.
(5) 상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하며,
상기 용접 전류, 상기 아크 전압, 상기 송급 속도 및 상기 용접 속도 중 적어도 1개를 상기 제어 기준 항목 또는 상기 제어 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 용접 조건 설정 정보로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 또는 용접 속도를 선택할 수 있어서, 이들에 기초하여 최적인 위빙 패턴을 추출할 수 있다.
(6) 상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하는 동시에,
상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하며,
상기 갭, 상기 용접 전류, 상기 아크 전압, 상기 송급 속도 및 상기 용접 속도 중 적어도 1개를 상기 제어 기준 항목으로서 선택하는 경우에,
상기 제어 기준 항목의 계측값은 용접 중에 수시 갱신되는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 갭, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개의 계측값을 용접 중에 수시 갱신하는 것에 의해, 용접 조건의 변화에 대응하여 양호한 용접을 실행할 수 있다.
(7) 상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하며,
상기 오프셋양은, 적어도 상기 피치 및 상기 갭에 기초하여 추출되는 것을 특징으로 하는, (3)에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 피치 및 갭에 기초하여 최적인 위빙 패턴을 추출할 수 있다.
(8) 상기 오프셋양에 있어서 상기 방향 및 상기 거리를 변경하는 점으로서, 상기 위빙 기준 궤적에 있어서의 위빙 단부의 위치 및 위빙 중간 위치 중 적어도 한쪽이 포함되는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 임의의 위빙 패턴이 얻어진다.
(9) 적어도, 비스듬한 흔들림의 위빙 패턴에 대응하는 상기 데이터 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 비스듬한 흔들림의 위빙 패턴을 적용하는 것에 의해, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세에 있어서도 양호한 용접을 실행할 수 있다.
(10) 상기 비스듬한 흔들림의 위빙 패턴을 선택한 경우,
상기 오프셋양으로서, 상기 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 위빙 단부 중 적어도 일점을, 임의의 거리만큼 상기 용접 중심선을 따라서 이동시키는 것을 특징으로 하는, (9)에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 최적인 위빙 패턴을 설정할 수 있다.
(11) 상기 오프셋양 이외의 상기 위빙 정보의 항목으로서, 위빙 진폭, 위빙 단부에 있어서의 정지 시간 및 위빙 기준 위치 중 적어도 1개를 포함하며,
상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 위빙 제어 방법.
이 구성에 의하면, 위빙 조건 및 용접 조건의 설정에 의해, 양호한 용접을 실행할 수 있다.
(12) 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 용접 제어 장치.
이 구성에 의하면, 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하는 경우여도, 임의의 위빙 패턴으로 용접할 수 있어서, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세에 있어서의 용접과 같은 여러 가지 시공 상황에 적용할 수 있다.
(13) 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치를 갖는 용접 시스템으로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 용접 시스템.
이 구성에 의하면, 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하는 경우여도, 임의의 위빙 패턴으로 용접할 수 있어서, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세에 있어서의 용접과 같은 여러 가지 시공 상황에 적용할 수 있다.
(14) 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치에 의해 위빙 제어를 실행하기 위한 위빙 제어 프로그램으로서,
상기 용접 제어 장치는,
적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과,
상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 실행시키는 것을 특징으로 하는, 위빙 제어 프로그램.
이 구성에 의하면, 가반형 용접 로봇, 대차 등의 구동부를 갖는 간이적인 용접 장치를 이용하는 경우여도, 임의의 위빙 패턴으로 용접할 수 있어서, 입향 자세나 횡향 자세와 같은 어려운 자세에 있어서의 용접과 같은 여러 가지 시공 상황에 적용할 수 있다.
이상, 도면을 참조하면서 각종 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예로 고안할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합하여도 좋다.
또한 본 출원은 2021년 9월 24일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제 2021-156168 호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
50: 용접 시스템 100: 가반형 용접 로봇
600: 용접 제어 장치 A1, A2, A3, A4, A5: 위빙 단부
A6, A7: 위빙 중간 위치 a: 위빙 진폭
CL: 용접 중심선 p: 피치
WBL: 위빙 기준 위치 x: 오프셋양

Claims (18)

  1. 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치를 이용하는 위빙 제어 방법으로서,
    상기 용접 제어 장치는,
    적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
    상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
    상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
    입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 베이스는,
    상기 제어 항목으로서, 상기 오프셋양 이외의 상기 위빙 정보 및 상기 용접 조건 정보 중 적어도 1개의 항목을 포함하며,
    입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 상기 항목에 따른 조건을 더 추출하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위빙 정보의 항목으로서, 적어도 상기 위빙 기준 궤적에 있어서 용접 중심선에 대해 한쪽측에서 이웃하는 위빙 단부간의 거리인 피치를 포함하며,
    상기 피치를 상기 표준 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하며,
    상기 갭을 상기 제어 기준 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하며,
    상기 갭을 상기 제어 기준 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하며,
    상기 용접 전류, 상기 아크 전압, 상기 송급 속도 및 상기 용접 속도 중 적어도 1개를 상기 제어 기준 항목 또는 상기 제어 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하며,
    상기 용접 전류, 상기 아크 전압, 상기 송급 속도 및 상기 용접 속도 중 적어도 1개를 상기 제어 기준 항목 또는 상기 제어 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하며,
    상기 용접 전류, 상기 아크 전압, 상기 송급 속도 및 상기 용접 속도 중 적어도 1개를 상기 제어 기준 항목 또는 상기 제어 항목으로서 선택하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하는 동시에,
    상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하며,
    상기 갭, 상기 용접 전류, 상기 아크 전압, 상기 송급 속도 및 상기 용접 속도 중 적어도 1개를 상기 제어 기준 항목으로서 선택하는 경우에,
    상기 제어 기준 항목의 계측값은 용접 중에 수시 갱신되는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하는 동시에,
    상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압, 송급 속도 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하며,
    상기 갭, 상기 용접 전류, 상기 아크 전압, 상기 송급 속도 및 상기 용접 속도 중 적어도 1개를 상기 제어 기준 항목으로서 선택하는 경우에,
    상기 제어 기준 항목의 계측값은 용접 중에 수시 갱신되는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 시공 정보의 항목으로서, 적어도 갭을 포함하며,
    상기 오프셋양은, 적어도 상기 피치 및 상기 갭에 기초하여 추출되는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 오프셋양에 있어서 상기 방향 및 상기 거리를 변경하는 점으로서, 상기 위빙 기준 궤적에 있어서의 위빙 단부의 위치 및 위빙 중간 위치 중 적어도 한쪽이 포함되는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도, 비스듬한 흔들림의 위빙 패턴에 대응하는 상기 데이터 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 비스듬한 흔들림의 위빙 패턴을 선택한 경우,
    상기 오프셋양으로서, 상기 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 위빙 단부 중 적어도 일점을, 임의의 거리만큼 상기 용접 중심선을 따라서 이동시키는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 오프셋양 이외의 상기 위빙 정보의 항목으로서, 위빙 진폭, 위빙 단부에 있어서의 정지 시간 및 위빙 기준 위치 중 적어도 1개를 포함하며,
    상기 용접 조건 정보의 항목으로서, 용접 전류, 아크 전압 및 용접 속도 중 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 방법.
  16. 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치로서,
    상기 용접 제어 장치는,
    적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
    상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
    상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
    입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는
    용접 제어 장치.
  17. 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치를 갖는 용접 시스템으로서,
    상기 용접 제어 장치는,
    적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
    상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
    상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
    입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는
    용접 시스템.
  18. 용접 장치를 제어하는 용접 제어 장치에 의해 위빙 제어를 실행하기 위한 위빙 제어 프로그램으로서,
    상기 용접 제어 장치는,
    적어도 시공 정보, 용접 조건 정보 및 위빙 정보를 포함하는 정보군을 용접 정보로 하는 경우에,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 표준 항목마다,
    상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 기준 항목과, 상기 용접 정보 중 적어도 1개의 항목으로부터 선택되는 제어 항목이 대응지어져 격납되는 동시에,
    상기 제어 항목은, 상기 위빙 정보 중 위빙 기준 궤적의 1주기 중에 있어서의 미리 정한 적어도 1점의 방향 및 거리를 변경하기 위한 오프셋양을 적어도 포함하도록 구축된 데이터 베이스를 구비하고,
    상기 표준 항목, 상기 제어 기준 항목 및 상기 제어 항목은, 서로 상기 용접 정보 중의 상기 항목이 상이한 것이며,
    입력되는 상기 제어 기준 항목의 계측값에 기초하여, 상기 데이터 베이스로부터 적어도 상기 오프셋양을 추출하는 기능을 실행시키는 것을 특징으로 하는
    위빙 제어 프로그램.
KR1020247009041A 2021-09-24 2022-03-28 위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램 KR20240042160A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021156168A JP2023047209A (ja) 2021-09-24 2021-09-24 ウィービング制御方法、溶接制御装置、溶接システム及びウィービング制御プログラム
JPJP-P-2021-156168 2021-09-24
PCT/JP2022/014987 WO2023047667A1 (ja) 2021-09-24 2022-03-28 ウィービング制御方法、溶接制御装置、溶接システム及びウィービング制御プログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240042160A true KR20240042160A (ko) 2024-04-01

Family

ID=85720403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247009041A KR20240042160A (ko) 2021-09-24 2022-03-28 위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4389336A1 (ko)
JP (1) JP2023047209A (ko)
KR (1) KR20240042160A (ko)
CN (1) CN117980103A (ko)
WO (1) WO2023047667A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014534083A (ja) 2011-11-02 2014-12-18 サムスン ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド リアルタイムウィービングモーション制御装置およびその方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51128663A (en) * 1975-05-02 1976-11-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of controlling weaving
JPS62173086A (ja) * 1986-01-24 1987-07-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 溶接ロボツトのウイ−ビング装置
JPH07106454B2 (ja) * 1989-06-14 1995-11-15 新明和工業株式会社 溶接線倣い制御方法
JP7028658B2 (ja) * 2018-01-30 2022-03-02 株式会社神戸製鋼所 ウィービング制御方法およびウィービング制御システム
JP7160509B2 (ja) 2020-03-25 2022-10-25 ダイハツ工業株式会社 内燃機関のコネクタ取り付け用遮熱ブラケット

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014534083A (ja) 2011-11-02 2014-12-18 サムスン ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド リアルタイムウィービングモーション制御装置およびその方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023047209A (ja) 2023-04-05
EP4389336A1 (en) 2024-06-26
CN117980103A (zh) 2024-05-03
WO2023047667A1 (ja) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7427581B2 (ja) ロボット溶接における位置追跡を伴う、スマートトーチを使用する方法及びシステム
US9962785B2 (en) System and method for true electrode speed
US20230234156A1 (en) Control method for portable welding robot, welding control device, portable welding robot, and welding system
US20120305532A1 (en) System and Method for High-Speed Robotic Cladding of Metals
KR102584173B1 (ko) 가반형 용접 로봇의 용접 제어 방법, 용접 제어 장치, 가반형 용접 로봇 및 용접 시스템
CN108698152B (zh) 焊接装置及焊接装置的控制方法
JP2021171810A (ja) 溶接情報の学習モデル生成方法、学習モデル、プログラム及び溶接システム
JP2019150857A (ja) ワーク姿勢調整方法、造形物の製造方法及び製造装置
KR20110121221A (ko) 티그 용접장치
KR20240042160A (ko) 위빙 제어 방법, 용접 제어 장치, 용접 시스템 및 위빙 제어 프로그램
JP4725486B2 (ja) 溶接ロボット
JP2001162371A (ja) トーチ姿勢制御方法及び装置及びアーク溶接用ロボット
WO2024157608A1 (ja) ウィービング制御方法、溶接制御装置、溶接システム、プログラムおよび溶接方法
JPS58221672A (ja) 溶接ロボツトの倣い制御方式
TWI837797B (zh) 交織擺動控制方法、焊接控制裝置、焊接系統、焊接方法、及交織擺動控制程式
JP2009233739A (ja) 溶接方法及び溶接装置
US20240238889A1 (en) Multi-pass welding method, multi-pass butt welded joint, and lamination pattern calculation method for a multi-pass weld
JPS5839030B2 (ja) 自動溶接装置のティ−チング装置
WO2023203788A1 (ja) 積層設計方法、溶接条件設定方法、溶接制御方法、溶接制御装置、および溶接システム
Moore Robots in arc welding
JPH01278971A (ja) 自動溶接装置の溶接スタート制御方法
JPS5987978A (ja) ア−ク溶接ロボツト
Dilthey et al. Expansion of application areas for arc sensors