비직선 구간에 자동 용접이 가능한 적응형 오토캐리지시스템에 관한 연구
A study on adaptive auto carriage systems available for an automatic welding against non-straight paths
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초록
오토캐리지 장치는 조선소나 건설 현장 등에서 필릿 용접 작업에 널리 사용되고 있는 자동 용접 장치로서 최근에는 ㈜현대중공업현장에서 선박의 강재 구조물의 향상된 용접 품질을 위해 중요하게 도입되고 있다. 하지만 철판에 굴곡이나 챔퍼와 같은 비직선 구간이 있는 경우 오토캐리지 용접 대신 전문가의 수작업을 통해 이루어지고 있는 단점이 있다. 본 논문은 이러한 비직선 구간이 있는철판에서도 오토캐리지를 이용한 자동 용접이 가능한 장치를 제안한다. 우선, 오토캐리지의 가이더를 스테핑 모터로 구동되는 리니어 엑츄에이터에 부착하여, 철판과의 일정한 이격 거리를 유지하도록 동작된다. 오토캐리지와 철판과의 이격 거리는 오토캐리지의전면부에 부착된 근접 센서를 통해 감지되며 이 신호는 마이크로프로세서로 인가되어 제어 알고리즘에 의해 스테핑 모터 구동에 이용된다. 또한 오토캐리지의 경로 이동을 시각적으로 감지하기 위하여 컴퓨터 기반 모니터링 시스템을 구축하였다. 본 논문에서 개발한 오토캐리지 장치의 타당성을 입증하기 위하여 실시간 실험을 실시하였으며, 실제 ㈜현대중공업 용접 현장에서 사용 중인 기존의오토캐리지 방식과의 비교 실험을 통해 성능의 우수성 또한 검증하였다.
Abstract
Auto carriage systems are widely applied in shipyards, constructions sites, manufacture fields, etc for an automaticfillet welding. Recently, Hyundai Heavy Industry(HHI) Co. Ltd. significantly employs these machines to accomplish anenhanced welding performance against steel constructions of ships. However, a welding using auto carriages is rarelyutilized to steels embedded with curvatures and chamfers that involve non-straight paths, and welding expertsparticularly carry out instead under such difficult environment. We devise a novel auto carriage machine available forwelding on fillet steels with non-straight shapes to overcome such technical problem. First, we study a novelmechanical guider in an auto carriage, which is established with a linear actuator derived from a stepping motorsystem to automatically level a predefined distance between an auto carriage and vertical steel. Such physicaldistance is measured from an electric transducer attached in front of an auto carriage and its signal is transferred toa micro-processor unit to operate a stepping motor according to a control algorithm. Moreover, we develop acomputer based monitoring system to graphically present a time-history of its moving path. At last, we carry out areal-time experiment to demonstrate reliability of our auto carriage system and a comparative study is conducted toimprove its superiority by comparing a traditional auto carriage system practically utilized in HHI Co. Ltd.