• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
• /
• pp.672-678
• /
• 1993

The bead shape in high frequency electric resistance (HER) pipe welding gives important information ons judging current welding state. In most manufacturing process, the heat input is controlled by skilled operators observing color and bead shape. We proposed the bead shape monitoring system in HERW pipe process by using structured light beam. We reconstructs 3-D shape of bead from the measured data, and compare this shape with real 3-D shape obtained by coordinate-measuring machine. This experiment results show that the proposed system can monitor the bead shape with good accuracy.

• 한국공작기계학회논문집
• /
• 제16권6호
• /
• pp.71-78
• /
• 2007

There have been continuous efforts to automate welding processes. This automation process could be said to fall into two categories, weld seam tracking and weld quality evaluation. Recently, the attempts to achieve these two functions simultaneously are on the increase. For the study presented in this paper, a vision sensor is made, and using this, the 3 dimensional geometry of the bead is measured in real time. For the application in welding, which is the characteristic of nonlinear process, a fuzzy controller is designed. And with this, an adaptive control system is proposed which acquires the bead height and the coordinates of the point on the bead along the horizontal fillet joint, performs seam tracking with those data, and also at the same time, controls the bead geometry to a uniform shape. A communication system, which enables the communication with the industrial robot, is designed to control the bead geometry and to track the weld seam. Experiments are made with varied offset angles from the pre-taught weld path, and they showed the adaptive system works favorable results.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제29권3호
• /
• pp.51-57
• /
• 2011

Bead shape control with gas force process has been developed to overcome the concave back bead in pipe orbital welding. However, It is impossible to make a convex back bead using the existing gas nozzle, because it has high gas-consuming and low gas force. The purpose of this paper, to develop optimum shape of nozzle which to reduce the consumption of gas, maximizing the shield gas force with low cost and high productivity coincide the Green welding. In this paper venturi-type nozzle was designed by using the Venturi meter and compared velocity, pressure, arc shape in the flat position with existing CP-nozzle. As a result, Venturi-type nozzle's maximum velocity and pressure was improved at the same flow rate. Also heat input was increased by the arc contraction in the flat position.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
• /
• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
• /
• pp.3-3
• /
• 2009

선박의 건조과정에서 필수적으로 선체 외판에는 선박의 안전과 운항 및 정비 등에 필요한 정보를 나타내기 위해 다양한 종류의 마크 및 문자가 마킹되어진다. 하지만, 단순한 도장 작업만으로는 해상과 같은 부식 환경에서 마크 및 문자가 쉽게 지워지거나 손상되기 때문에 마크 및 문자를 용접 비드(welding bead)로 표시하거나 미리 절단된 강판(steel plate)을 수동으로 용접한 뒤 도장을 함으로써 마크 및 문자의 손상을 방지하고 있다. 이러한 문자마킹작업을 하기 위해서는 작업자가 수작업으로 기준선과 마크 및 문자의 위치를 먹줄 등을 이용하여 마킹을 하고, 해당 마크 및 문자의 템플렛(template)을 이용하여 펀칭을 실시한 후 수동으로 용접을 실시한다. 하지만, 수작업을 통한 선체외판 문자마킹 작업은 작업자의 기량에 따라 품질이 상이하여 품질 저하의 원인이 된다. 또한 대조립 및 탑재 단계에서 문자 마킹 작업시 수직자세의 용접을 요구함으로써 작업자가 안전사고에 노출되어 있으며, 선박의 각 단계별 주요 공정보다 작업시간이 길어져 전체 선박 건조공정을 지연시키는 문제점 등을 야기시킬 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 조선업계에서는 선체 외판의 마크 및 문자를 자동으로 용접할 수 있는 장치를 개발하기 위해 노력해왔으며, 몇몇 개발 사례가 보고되고 있다. 하지만, 그 실효성 부분에서는 아직까지 해결하지 못한 문제점들로 인해 현장 적용에는 어려움을 보이고 있다. 본 연구에서는 선박외판 문자 자동용접장치의 기능성뿐만 아니라 현업 적용성을 가장 우선적으로 고려하여 문자마킹장치(Marking Robot for Shipbuilding) 개발을 진행하였다. 우선, 적절한 용접 재료를 선정하기 위해서 솔리드 와이어(Solid Wire)와 플럭스 코어드 와이어(Flux Cored Wire)에 대한 비드온 용접(Bead-On Welding)을 아래보기자세와 수직자세에 대해서 실시하여 적절한 용접 조건을 설정하였다. 본 연구에서 개발된 문자마킹 자동용접장치는 3축으로 구성되어 있으며 각 축들을 분리할 수 있도록 개발하여 이동성을 향상시켰으며, 작업면과 용접토치간의 거리를 일정하게 유지시킬 수 있도록 용접전류 센서(Welding Current Sensor)를 이용하여 토치 높이(Wire Extension)를 제어함으로써 균일한 품질의 용접비드를 얻을 수 있었다. 또한 문자마킹 자동용접장치는 본체 구동부와 제어부(Touch Screen)가 쉽게 분리되고 장착이 가능한 구조로 개발되었으며, 용접시 각 용접자세별로 용접전압, 전류 그리고 용접속도 설정이 가능하여 아래보기 자세뿐만 아니라 어떠한 자세에서도 같은 모양의 비드형상을 가지는 문자마킹용접이 가능하도록 개발하였으며, 이는 실험과 현장적용을 통해 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제9권6호
• /
• pp.1379-1386
• /
• 2005

현재 산업현장에서 활용하는 용접용 로봇은 대부분 오프라인(off-line)으로 작업을 수행하고 있어 생산성과 용접 품질 향상에 그 기능을 충분하게 발휘하지 못하는 실정이다. 현재에는 용접 품질 향상을 위하여 용접 매카니즘이 많이 연구되어 많은 수학적인 해석과 물리적인 해석방법을 도입하여 비선형적인 용접 메카니즘을 연구하고 있다. 이러한 여러 가지 비선형적인 문제와 해석상의 어려움에도 불구하고 용접의 결함을 보완하기 위해 보다 정확한 용접데이터를 생성하기 위하여 고감도의 센서를 도입하여 신호처리 하고 있으며, 이를 이용하여 용접시스템에 포함시키는 피드백제어시스템(feed-back control system)을 구성하여 용접선 추적 및 용접 비드(bead) 형상제어에 응용하고 있다. 또한, 최근에는 인공지능제어기술이 발달되어 인간의 학습능력과 의사결정능력을 대신하는 신경회로망(neural network)과 퍼지이론(fuzzy logic)을 도입하여 용접기술을 개발하고 발전시키고 있다. 본 연구에서는 신경회로망이론을 이용하여 실시간으로 용접시스템을 모니터링하고 퍼지제어기에 의하여 용접결함을 보정하는 지능시스템을 개발방법을 제시하고자 한다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 2부
• /
• pp.382-384
• /
• 2011

최근 오일샌드, 극지유전, 심해저자원 등 극한지 자원개발이 활발해짐에 따라 수요가 증대되고 있는 극한지용 내마식 소재는 내마식성과 함께 저온 인성이 요구되고 있다. 철계 합금에서 관찰되는 변형유기 마르텐사이트 상변태는 입자의 충돌에 의한 충격을 흡수하고 소재의 표면을 가공경화시켜 내마식성 향상 및 저온 인성에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있지만 합금조성의 정교한 제어가 필요하기 때문에 오버레이 용접에 적용하기 위해서는 모재와의 희석률을 제어하는 방안이 필요하다. 용접플럭스 설계기술은 용접시 금속이행모드, 용융풀 거동 등과 같은 용접현상 제어를 통해 오버레이 용접재료의 용접성과 용접비드형상, 용접부 희석률을 최적화할 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 내마식 고인성 오버레이 용접재료의 개발을 위해 다양한 용접플럭스를 첨가한 메탈코어드 와이어를 제조하고 일정 송급속도에서 GMA 용접시 용접전압과 용접전류 간의 관계를 분석하여 용접플럭스가 아크현상 및 희석률에 미치는 영향을 조사하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 1996년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); 포항공과대학교, 포항; 24-26 Oct. 1996
• /
• pp.792-795
• /
• 1996

In TIG welding of pipe, back bead size monitoring is important for weld quality assurance. Many researches have been performed on estimation of the back bead size by heat conduction analysis. However numerical conduction model based on many uncertain thermal parameters causes remarkable errors and thermomechanical phenomena in molten pool can not be considered. In this paper, filler wire feeding force in addition to weld current, wire feedrate, torch travel speed and orbital position angle is monitored to estimate back bead size in orbital TIG welding. Monitored welding process variables are fed into an artificial neural network estimator which has been trained with the monitored process variables (input patterns) and actual back bead size (output patterns). Experimental verification of the proposed estimation method was performed. The predicted results are in a good agreement with the actual back bead shape. The results are quite promising in that estimation of invisible back bead shape can be achieved by analyzing the welding parameters without any conventional NDT of welds.

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제16권4호통권71호
• /
• pp.479-492
• /
• 2004

본 연구에서는 강상판의 U리브를 현장에서 상향의 용접자세로 용접이음을 실시할 경우, 용접이음부에는 시공오차에 의한 단차가 발생하고, 응력집중이 발생하기 쉽다. 따라서 본 연구에서는 이면재가 부착된 용접이음부에 대해 응력해석 및 실험을 실시하였다. 이면재가 부착된 U리브 용접이음부의 단차, 루트부 형상, 루트갭 및 이면재의 폭과 두께를 변화시켜 응력해석을 실시한 결과, 단차가 커질수록 응력집중계수는 현저히 증가하였으며, 루트갭도 커질수록 응력집중계수가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 단차 및 루트갭이 동일한 경우에는 루트부 형상이 직각인 경우보다 반원인 경우에 응력집중계수가 작게 나타났으며, 이면재의 폭 및 두께는 응력집중계수에 그다지 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이면재가 부착된 시험편의 피로실험에서는 단차가 커질수록 피로수명이 현저히 저하되었으며 피로균열은 이면재가 부착된 모재측 루트부에서 발생하여 용접비드 표면측으로 전파하였다. 응력해석에서 루트부의 형상이 반원인 경우, 응력집중계수가 작게 나타나므로, 용접조건을 변화시켜 루트부 곡률반경 및 플랭크각을 제어하는 루트부 형상제어법를 개발하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권10호
• /
• pp.6282-6288
• /
• 2014

본 논문은 용접 산업현장에서 많이 사용 되는 $CO_2$ 용접에서는 차량내부 및 탱크내부 용접에서 제어 패널을 볼 수 없는 곳, 작업장이 먼 곳 등에서 용접사가 용접을 하면서 용접조건에 맞는 전류와 전압을 조절할 수가 없고, 전류와 전압을 조절하기 위해 용접을 중단하고 잦은 이동으로 용접 구조물의 순간적인 냉각에 의해 용접결함이 발생된다. 본 연구에서는 기존의 $CO_2$ 용접기 3종류를 각각 사용하여 원격제어 토치의 용접에 대해 SS400 용접구조용 압연강재를 사용하여 원격제어 토치와 기존 $CO_2$ 용접 토치를 V형 맞대기 수직자세로 용접실험을 실시하고 용접 부의 표면비드 상태의 형상을 육안검사 관찰하고 또한 이를 침투탐상검사 및 굽힘 시험을 통해 용접부의 외관품질에 대하여 중점적으로 수행하여 용접결함 감소 및 기존 상용용접기에 교체사용에 대한 성능 및 호환성여부에 미치는 영향에 대해 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.1339-1347
• /
• 2015

본 연구는 현장의 GMAW 용접기에 더블 와이어 릴을 겸비한 원격제어토치의 시스템에 관한 것이다. 산업현장 용접에서는 용접기 본체로부터 와이어 송급장치까지의 거리가 약 30m 떨어져 있고 송급장치로부터 토치까지의 거리는 약 3~5m 정도이다. 이에 따라 차량 및 탱크 내부의 용접에서 제어 패널을 볼 수 없는 곳이나 작업장이 먼 곳 등에서 용접사가 용접을 하면서 용접조건에 맞는 전류와 전압을 조절할 수가 없고 또한 용접와이어가 완전히 소모되면 용접을 중단하고 와이어 릴을 갈아 끼워야하는 번거로운 문제점이 있다. 이 때문에 전류와 전압 조절 및 와이어를 교체하기 위해 용접을 중단하고 잦은 이동으로 용접구조물의 순간적인 냉각에 의해 용접결함이 발생된다. 본 연구에서는 이러한 제반 문제를 감소하기 위해 기존의 GMAW 용접기의 제반기능을 토대로 간소화 및 합리화하여 더블 와이어 릴을 겸비한 원격제어토치를 자체 제작하였다. 실험은 SM50A 용접구조용 압연강재 6mm를 사용하여 와이어 더블 릴을 겸비한 원격제어 토치와 기존 $CO_2$ /MAG 용접토치를 V형 맞대기 수직자세로 용접을 실행하였다. 용접 완료 후 용접부의 표면비드 상태의 형상을 육안검사 관찰하고 또한 이를 방사선투과검사를 통해 용접부의 내부 용접품질에 대하여 용접현상을 분석하였다. 이 연구를 통해 용접결함 감소, 원가절감 및 기존 상용용접기에 교체사용에 대한 성능 및 호환성여부에 미치는 영향에 대해 평가하였다.