KR20090038197A

KR20090038197A - 용접 시스템

Info

Publication number: KR20090038197A
Application number: KR1020070103566A
Authority: KR
Inventors: 김종철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-04-20
Also published as: CN101412172A; US20090095794A1

Abstract

본 발명은 용접 시스템에 관한 것이다. 본 용접 시스템은 복수개의 피용접물 중 하나를 고정시키는 고정지그와, 복수개의 피용접물 중 다른 하나를 이동시키는 이동지그와, 이동지그를 이동시키는 이동블록과, 이동블록을 구동하는 블록 구동기구와, 이동지그의 위치를 감지하는 위치감지센서와, 위치감지센서의 데이터를 수신받아 블록구동 기구를 제어하는 제어장치를 포함한다. 본 발명에 따르면 피용접물 용접시 발생되는 용융, 수축후 위치를 순차적으로 확인하여 피용접물의 간격을 수치제어하고 변경시키며 용접함으로써 완성제품이 도면과 동일한 최적의 정도를 실현할 수 있다.

용접시스템, 위치확인센서, 서보모터, 용접기

Description

용접 시스템{Welding system}

본 발명은 용접 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접시 발생되는 피용접물의 용융, 수축후의 위치를 확인하여 피용접물 간격을 수치제어하고 변경시켜 최적의 품질 관리를 할 수 있는 용접 시스템에 관한 것이다.

피용접물의 용접시 용접기의 전류, 전압, 속도 등의 용접조건 및 피용접물의 단품길이 변동에 무관하게 용접이 이루어지고, 용접후 수축, 변형에 대한 보정이 불가하여 피용접물의 비틀림 및 길이의 축소가 발생한다.

일반적으로 용접 시스템의 작업과정은 지그에 피용접물을 고정시킨후, 용접을 실시하게 되고, 용접을 진행하면서 피용접물의 수축이 누적된다. 이러한 피용접물의 수축누적으로 본래의 길이보다 줄어들게 되고, 용접후 피용접물의 간격조정이 불가하여 불량 용접구조물이 생산된다.

도 1과 도 2는 피용접물 용접시 피용접물 조직의 열변형 과정을 나타낸 도이다.

도 1은 길이 L의 피용접물(1a,1b)를 규제지그(3)로 고정시킨후 피용접물(1a,1b)사이의 이격거리가 0이 되도록 하고 용접기(5)로 가열 용접시의 피용접물 조직의 변화를 나타낸 도이다.

피용접물(1a,1b)의 용접부의 이격거리가 0이 되게 하고 용접기로 가열하면, 용접부의 조직이 활성화되어 부피가 팽창한다. 팽창시 좌우방향은 규제지그(3)에 의해 고정되어 X방향은 변화가 없으며, Y방향으로 열팽창하게 되어 용접후 피용접물의 길이는 2L-ΔL만큼의 길이로 줄어든다.

도 2는 길이 M(M<L)의 피용접물(7a,7b)사이의 이격거리가 a가 되도록 하고 용접기(5)로 가열 용접시의 피용접물의 조직의 변화도를 나타낸 도이다. 피용접물(7a,7b)의 용접부의 이격거리가 a가 되게하고 용접기로 가열하면, 용접부의 조직이 활성화 되어 부피가 팽창한다. 팽창시 피용접물(7a,7b)사이의 이격거리 a가 있으므로 피용접물은 X, Y 양방향으로 열팽창을 하게 되어 용접후 피용접물의 길이는 2M+ΔM으로 길이가 증대된다.

상술한 피용접물의 용접시 조직의 열변형 과정에서 볼 수 있듯이 용접후 피용접물의 수축 및 변형으로 인한 길이 변화가 생기고, 이로 인한 완성품의 단품길이 변동에 무관하게 용접이되고, 용접후 수축 및 변형에 대한 보정이 불가하여 완성품의 비틀림 및 길이의 축소가 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 피용접물 용접시 발생되는 용융 및 수축 후 위치를 순차적으로 확인하여 구조물 간격을 수치제어하여 변경시키며 용접함으로써 품질관리가 가능한 용접 시스템의 제공에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용접 시스템은, 복수개의 피용접물들 중 하나를 고정하는 고정지그와, 복수개의 피용접물들 중 다른 하나를 이동시키는 이동지그와, 이동지그를 수평 이동시키는 이동블록과, 이동블록을 구동하는 블록 구동기구와, 이동지그의 위치를 감지하는 위치감지센서와, 위치감지센서의 데이터를 수신받아 블록구동 기구를 제어하는 제어장치를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 용접 시스템의 제어 방법은, 피용접물의 용접시 발생되는 피용접물의 용융, 수축 후의 위치를 감지하는 위치정보 감지단계와, 감지된 위치정보 데이터와 기준 데이터를 비교하는 데이터 비교단계와, 비교된 데이터에 따라 최적의 피용접물의 위치를 연산하는 최적 위치 연산단계와, 연산 결과에 따라 이동지그의 위치를 조정하는 위치 조정 단계와, 위치 조정 후 용접을 실시하는 용접 단계와, 용접단계 후 다음 용접위치로 이동하는 이동단계를 포함한다.

본 발명에 따른 용접 시스템은 위치감지 센서에 의해 피용접물의 용융, 수축 후 위치를 순차적으로 확인하고 피용접물의 최적위치를 결정하여 용접함으로써 완성제품의 최적상태의 정도를 실현할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 용접 시스템의 위치감지센서를 도시한 도이다.

위치감지센서(40)는 발광부(80)와 수광부(85)를 포함하며, 위치감지센서는 고정되어 있으며, 발광부(80)에서 빛을 조사하여 반사된 빛을 수광부(85)에서 수신하여 위치의 변화를 감지한다.

도 4는 본 발명에 따른 용접 시스템의 구성을 도시한 도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 시스템은 고정지그(10), 이동지그(15), 피용접물(20), 제어장치(30), 이동블록(35), 위치감지센서(40), 블록 구동기구(50)를 포함한다.

고정지그(10)는 피용접물(20)들 중 어느 하나를 고정시켜 주는 역할을 하며, 이동지그(15)는 피용접물(20)들의 용접부위를 지탱하고, 이동블록(35)에 의하여 이동할 수 있게 되어있다.

용접후 피용접물(20)의 수축된 거리에 따라 이동한 위치는 위치감지센서(40)의 발광부(80)에서 이동지그(15)로 빛을 조사하고 수광부(85)에서 반사된 빛을 수신하여 수축 변형된 위치를 감지하여 제어장치(40)로 송신한다.

제어장치(30)는 위치확인센서(40)에서 송신한 위치 데이터를 기준 위치 데이터와 비교를하는 서버(55)와, 서버(55)에서 비교된 데이터를 디스플레이하고 최적의 위치를 연산하는 컴퓨터(60)와, 컴퓨터(60)에서 연산된 데이터를 수신받아 PLC(Programmable logic controller)(65)에서 블록 구동기구(50)를 구동하는 신호를 송신한다.

블록 구동기구(50)는 PLC(65)의 구동신호를 받아 이동블록(35)을 구동할 수 있는 서보모터(70)를 동작시키며, 동력 전달 장치(75)는 서보모터(70)의 구동력을 이동블록(35)으로 전달한다.

이동블록(35)은 블록 구동기구(50)로 부터 구동력을 전달받아 다음 피용접물로 이동하며, 구조물의 끝단까지 반복 실시된다.

도 5는 본 발명에 따른 용접 시스템의 제어 방법이 도시된 순서도 이다.

피용접물의 용접시 발생되는 피용접물의 용융, 수축 후 변화된 위치를 감지하고(S100), 감지한 위치정보 데이터는 제어장치(30)의 서버(55)에 저장되어 있는 기준 데이터와 비교된다(S102).

서버(55)에서 비교한 데이터는 제어장치(30)의 컴퓨터(60)에서 최적 용접 위치 연산을 하고(S104), 제어장치(30)에서 최적 위치 데이터를 블록 구동기구(50)로 송신하여 용접 위치 조정을 한다(S106).

용접 위치 조정 후 용접을 실시하고(S108), 다음 용접 위치로 이동한다(S110).

상술한 용접 시스템의 제어과정은 피용접물 끝단까지 반복 실시 후 종료된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 피용접물 용접시 이격거리가 없는 경우의 피용접물의 조직 열변형 과정을 나타낸 도,

도 2는 피용접물 용접시 이격거리가 있는 경우의 피용접물의 조직 열변형 과정을 나타낸 도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 용접 시스템의 센서의 발광부와 수광부를 도시한 도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 시스템의 구조를 도시한 구조도, 그리고

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 고정지그 15: 이동지그

20: 피용접물 30: 제어장치

35: 이동블록 40: 위치감지센서

50: 블록 구동기구 55: 서버

60: 컴퓨터 65: PLC(Programmable logic controller)

70: 서보모터 75: 블록 구동기구

Claims

복수개의 피용접물들 중 하나를 고정하는 고정지그;

상기 복수개의 피용접물들 중 다른 하나를 이동시키는 이동지그;

상기 이동지그를 수평 이동시키는 이동블록;

상기 이동블록을 구동하는 블록 구동기구;

상기 이동지그의 위치를 감지하는 위치감지센서; 및

상기 위치감지센서의 데이터를 수신받아 상기 블록 구동기구를 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 블록 구동기구는 상기 이동블록을 이동할 수 있는 서보모터와 상기 서보모터의 구동력을 이동블록으로 전달하는 동력 전달 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 위치감지센서는 이동지그에 빛을 조사하는 발광장치와, 반사빔을 수신하는 수광장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제어장치는 상기 위치감지센서에서 측정한 측정위치를 기준위치와 비교하는 서버와, 상기 서버에서 비교한 데이터를 연산하여 최적의 데이터를 산출하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터의 연산 데이터를 수신받아 상기 블록 구동기구의 구동 명령을 전송하는 PLC(Programmable logic controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 시스템.
피용접물의 용접시 발생되는 피용접물의 용융, 수축 후의 위치를 감지하는 위치정보 감지 단계;

상기 감지된 위치정보 데이터와 기준 데이터를 비교하는 데이터 비교 단계;

상기 비교된 데이터에 따라 최적의 피용접물의 위치를 연산하는 최적 위치 연산 단계;

상기 연산 결과에 따라 이동지그의 위치를 조정 및 고정하는 위치 조정 단계;

상기 위치조정 후 용접을 실시하는 용접단계; 및

상기 용접단계 후 다음 용접위치로 이동하는 이동단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 시스템 제어방법.