KR920006680B1 - Welding wire pursuit device - Google Patents

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김봉태
김지은
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현대중공업 주식회사
박재면
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Abstract

The apparatus automatically tracks even an unfanlanced weld line using a tracking algorithm to enhance the weld precision and efficiency. The weld line tracking apparatus comprises Y table (2) mounted on a carriage (1), X table (2') also mounted on the Y table (2), an actuator (3) connected to a controller (4) and a torch (5), an arc sensor controller (6) connected to almost all the members, and a power source (7). The control algorithm samples the error distance between the torch position and the weld line, and compensates the error value computed in CPU.

Description

마이크로 프로세서를 이용한 용접선 추적장치Weld Seam Tracking Device Using Microprocessor

제1도는 용접전류와 와이어 돌출길이와의 관계.1 shows the relationship between welding current and wire protrusion length.

제 2 도는 용접 토치를 요동할때 발생하는 전류의 변화 모양.2 is the shape of the change in current that occurs when rocking the welding torch.

제3도는 맞대기 이음과 펠렛 이음에서의 좌우 위치 교정 알고리즘.3 shows left and right position correction algorithms in butt joints and pellet joints.

제4도는 복수 전극을 이용했을 경우의 좌우 위치 교정 알고리즘.4 is a left and right position correction algorithm when using a plurality of electrodes.

제5도는 기계장치의 구성도.5 is a schematic diagram of a mechanism.

제6도는 제어기의 구성도.6 is a block diagram of a controller.

본 발명은 자동용접장치에 관련된 것으로 대차에 용접 토치를 연결하여 용접하는 자동용접장치의 용접 품질 및 정밀도를 높일 수 있는 용접선 추적장치에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic welding device, and relates to a welding line tracking device capable of increasing welding quality and precision of an automatic welding device for welding by connecting a welding torch to a trolley.

종래의 용접 대차를 이용한 용접은 용접선이 직선이 아닌 경우에는 적용될 수 없고 용접선이 직선일 경우에도 용접물의 가공 편차, 용접입열에 따른 용접선의 열변형등에 의한 용접선의 변화가 일어나므로 작업자가 용접과정을 계속 감시하지 않을 수 없다.Conventional welding using the welding bogie cannot be applied when the welding line is not a straight line, and even if the welding line is a straight line, the welding line changes due to the processing deviation of the weldment and the thermal deformation of the welding line due to the welding heat input. You must keep an eye on it.

종래의 기술로서 용접장치에 외부 감지기를 부착하지 않고 용접전류 또는 용접전압의 변화를 감지하여 용접선을 추적하는 용접선 추적방식이 있다.As a conventional technique, there is a welding line tracking method for detecting a welding line by detecting a change in welding current or welding voltage without attaching an external sensor to the welding apparatus.

일반적으로 GMA 용접에는 정전압형 전원공급장치를 사용한다.Generally, GMA welding uses a constant voltage power supply.

이 경우 제1도와 같이 와이어 돌출길이가 변화하면 전류가 따라 변화하며 이들 간에는 어느 정도 반비례관계가 있다. 용접 토치의 높이를 고정하고 용접 개선내에서 토치를 일정폭만큼 요동하면 개선 중앙에서 가장 낮은 전류가 얻어지며, 좌,우에는 높은 전류값이 얻어진다. 만일 요동의 중심이 용접선 좌측에 놓여지면 좌측에서의 전류값이 우측보다 클것이며 요동의 중심이 우측에 놓여지면 이와 반대의 결과가 얻어지는 것이다.In this case, as the length of the wire protrusion changes as shown in FIG. 1, the current changes with each other, and there is some inverse relationship between them. When the height of the welding torch is fixed and the torch is swung by a certain width in the welding improvement, the lowest current is obtained at the center of the improvement, and high current values are obtained at the left and right. If the center of oscillation is on the left side of the weld line, the current value on the left side will be greater than the right side, and the opposite result is obtained when the center of oscillation is on the right side.

이러한 사실로 부터 제2도와 같이 요동의 중심과 용접선간의 위치 편차가 발생하였을때 보정방향을 결정하여 좌우 위치 조정을 하면 용접선의 추척이 가능하게 되는 것이다. 그러나 보정량, 즉 요동중심과 용접선간의 거리는 피용접물 및 용접봉의 종류, 용접개선내의 표면처리 상태, 보호가스의 종류등 많은 변수들과 복잡한 상호관계를 가지므로 전류값의 변화량만으로는 용접선의 절대 위치편차를 계산할 수 없다. 따라서, 대개 각종 실험을 통하여 보정량을 미리 구하여 데이타화 한 이값을 이용하여 보정을 행하는 것이 보통이다.From this fact, as shown in FIG. 2, when the positional deviation between the center of the swing and the welding line occurs, the welding line can be tracked by determining the correction direction and adjusting the left and right positions. However, the correction amount, i.e., the distance between the center of rotation and the welding line, has a complex interrelationship with many variables such as the type of the welded object and the welding rod, the surface treatment state in the weld improvement, and the type of the protective gas. Can't calculate Therefore, it is common to make corrections using these values obtained by preliminarily obtaining the correction amount through various experiments.

또한 이러한 방법은 실시간 제어를 이룩하기 위해 고가의 처리장치를 요구하며 용접용 로보트 제어기의 선택 사양으로 포함되어 있어 범용성이 없는 경우가 대부분이다.In addition, these methods require expensive processing devices to achieve real-time control, and are often included as an option of welding robot controllers, so they are not universal.

본 발명의 첫째 목적은 일반 생산 현장에서 사용하고 있는 대차를 이용한 용접, 또는 기타 간이 자동용접장치에 자유로이 부착할 수 있는 유연한 범용 용접선 추적장치를 제공하는데 있다.It is a first object of the present invention to provide a flexible universal weld line tracking device that can be freely attached to welding using a trolley or other simple automatic welding device used in a general production site.

본 발명의 두번째 목적은 마이크로 컴퓨터를 이용해 추적 알고리즘을 소프트 웨어로 구현하고 또한 이 알고리즘을 간략히 함으로서 저렴하고 간단한 구성의 용접선 추적장치를 제공하는 것이다.The second object of the present invention is to provide a welding line tracking device of low cost and simple configuration by implementing the tracking algorithm in software using a microcomputer and simplifying the algorithm.

이러한 본 발명의 특징은 기존 사용하고 있는 용접전원 공급기, 대차 위빙기등을 그대로 변형없이 사용함으로해서 본 제어기와 X-Y 테이블만을 부가함으로써 용접선 추적 기능을 수행할 수 있고, 또한 맞대기이음의 용접과 필렛 용접의 양쪽에 장치의 아무런 변형없이 그대로 적용할 수 있도록 한데 있다.Such a feature of the present invention is that by using the existing welding power supply, the balance weaving machine, etc. as it is without deformation, it is possible to perform the welding line tracking function by adding only this controller and the XY table, and also butt weld and fillet welding Both sides of the unit can be applied as it is without any modification of the device.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

캐리지(1) 위에 Y 테이블(2)를 설치하고 Y 테이블(2)에 X 테이블(2')를 설치하며, X 테이블(2')에 작동기(3)을 설치하여 작동기(3)은 콘트롤러(4)와 토오치(5)에 연결하여 놓고 아크센서 콘트롤러(6)을 파워소스(7), 토오치 션트(8') 작동기 콘트롤러(4) 및 X 테이불(2') Y 테이블(2), 캐리지(1)에 연결한 것이고 제어장치는 CPU(280A)에서 X,Y 조절기(10)(11) 메모리(12), 및 ADC와 FILT AND PRE AMP를 경유 작동기 콘트롤러(4)과 파워소스(7)에 연결시킨 구성이다.The Y table (2) is installed on the carriage (1), the X table (2 ') is installed on the Y table (2), and the actuator (3) is installed on the X table (2'). 4) and torch (5) and connect the arc sensor controller (6) to the power source (7), torch shunt (8 ') actuator controller (4) and X table (2') Y table (2), Connected to the carriage (1) and the control unit is the CPU (280A), the X, Y regulators (10) and (11) memory (12), and the actuator controller (4) and the power source (7) via the ADC and FILT AND PRE AMP. ) Is connected to).

이와 같이된 본 발명은 제2에서 나타낸 것과 같이 고정된 높이에서 토치를 좌우로 요동하면 전류값의 변화가 나타난다. 이때 용접선과의 편차가 나타나면 중심에서 좌측을 거쳐 다시 중심으로 되돌아올때의 전류적분값과 중심에서 우측 거쳐 다시 중심으로 되돌아올때의 전류 적분값에 차이가 나타난다.In the present invention as described above, when the torch swings from side to side at a fixed height, a change in current value appears. At this time, when the deviation from the welding line appears, there is a difference between the current integration value when returning from the center to the center again and the current integration value when returning from the center to the right again.

그 크기의 상관 관계에 따라 편차의 방향을 결정할 수 있다. 그러나 전류 적분값의 차이가 크기로 부터 편차의 양은 직접적으로 알 수 없으므로 편차가 상쇄되는 방향으로 일정한 거리만큼 요동의 중심을 이동시킨다. 이 이동거리는 외부에서 조절 가능하다.The direction of the deviation can be determined according to the correlation of the magnitudes. However, since the amount of deviation from the magnitude of the current integration value is not directly known, the center of the swing is moved by a certain distance in the direction in which the deviation is cancelled. This travel distance is externally adjustable.

제3도에 나타낸 추적 알고리즘과 같이 요동을 계속하면서 수정을 반복하면 결과적으로 좌우로 변형된 용접선을 추적하는 효과를 나타내는 것이다.Repeating the correction while continuing the swing as shown in the tracking algorithm shown in FIG. 3 results in tracking the weld line deformed from side to side.

이 상하의 위치교정은 용접초기에 획득된 한 요동 구간의 전류 적분값을 기준으로 하여 이 값과 위의 좌우추적 과정에서 획득한 좌우의 전류 적분값의 합을 비교하여 이 값이 기준값보다 크면 상향 조정하고 작으면 하향 조정함으로써 이루어진다.This upper and lower position correction is based on the current integration value of one swing section obtained at the beginning of welding, and this value is compared with the sum of the left and right current integration values obtained in the above left and right tracking process. If it is small, it is made by adjusting downward.

본 장치는 별도로 작성된 소프트 웨어를 장착하면 용접 토치의 요동을 행하지 않고 복수 전극을 이용한 용접장치에 적용할 수 있도록 되어 있다.This apparatus is adapted to be applied to a welding apparatus using a plurality of electrodes without the oscillation of the welding torch if the software produced separately is mounted.

제4도에 이러한 경우 좌우 수정 알고리즘을 나타내었다. 이 경우에는 좌,우의 용접전극에서 각각 전류를 연속적으로 일정한 수만큼 샘플링하여 더한 후 서로의 값을 비교하여 그 차이가 상쇄되는 방향으로 용접 토치를 이동하여 용접선 추적이 이루어지는 것이다. 그러므로 본 고안은 용접선의 불균형에도 불구하고 자동으로 용접선을 추적할 수 있으므로 용접 정밀도가 향상되고 능률이 향상되는 용접기를 구성시킬 수 있는 것이다.Figure 4 shows the left and right correction algorithm in this case. In this case, the left and right welding electrodes are continuously sampled by a certain number of currents, and then the values are compared with each other, and the welding torch is traced by moving the welding torch in a direction in which the difference is offset. Therefore, the present invention can automatically weld the weld line despite the imbalance of the weld seam, it is possible to construct a welding machine that improves the welding precision and efficiency.

Claims (1)

캐리지(1) 위에 Y 테이블(2)를 설치하고 Y 테이블(2)에 X 테이블(2')를 설치하며 X 테이블(2')에는 작동기(3)을 설치하여 작동기(3)은 콘트롤러(4)와 토오치(5)에 연결하여 놓고 아크센서 콘트롤러(6)을 파워소스(7) 토오치 션트(8') 작동기 콘트롤러(4) 및 X 테이블(2') Y 테이블(2), 캐리지(1)에 연결한 공지의 용접선 자동추적장치에 있어서, 제어장치는 CPU(280A)에서 X,Y 조절기(10) (11), 메모리(12) 및 ADC와 휠터겸 프리앰프를 경유, 작동기 콘트롤러(4)과 파워소스(7)에 연결시킴으로서 토오치와 용접선간의 오차거리를 전류값으로 샘플링하여 보정거리를 CPU에서 연산, 자동적으로 용접선을 추적할 수 있게 함을 특징으로하는 "마이크로 프로세서를 이용한 용접선 추적장치".The Y table (2) is installed on the carriage (1), the X table (2 ') is installed on the Y table (2), and the actuator (3) is installed on the X table (2') so that the actuator (3) is the controller (4). ) And torch (5) and the arc sensor controller (6) to the power source (7) torch shunt (8 ') actuator controller (4) and X table (2') Y table (2), carriage ( In the known welding line automatic tracking device connected to 1), the control device is an actuator controller (CPU 280A) via an X, Y regulator 10 (11), a memory (12), and an ADC and a filter and a preamplifier. 4) and the welding source using a microprocessor, characterized in that the error distance between the torch and the welding line is sampled as a current value, so that the correction distance can be calculated by the CPU and the welding line can be automatically tracked. Tracking device ".
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