[공개특허] 적층 가공을 위한 위치 피드백을 제공하는 시스템 및 방법

출원번호 10-2018-0032105
출원일자 2018년 03월 20일
공개번호 10-2018-0106995
공개일자 2018년 10월 01일
출원인 : 링컨 글로벌, 인크.
발명자 : 다니엘 죠셉 에이, 피터스 스티븐 알

[공개특허] 적층 가공을 위한  위치 피드백을 제공하는 시스템 및 방법

본 발명은, 로봇 용접 적층 가공 프로세스 동안에 높이 오차를 수정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 용접 출력 전류 및 와이어 공급 속도 중 어느 하나 또는 양자 모두가, 로봇 용접 적층 가공 프로세스 동안에, 현재의 용접 층을 형성할 때, 샘플링된다. 복수의 순간 접촉 팁-모재간 거리(CTWD’s)가 상기 용접 출력 전류 및 와이어 공급 속도 중 적어도 어느 하나 또는 양자 모두에 기초하여 결정된다. 평균 CTWD가 복수의 순간 CTWD’s에 기초하여 결정된다. 현재의 용접 층의 높이에 있어서의 임의의 오차를 보상하는 데 사용되는 수정 계수가, 적어도 상기 평균 CTWD에 기초하여 생성된다.

발명의 설명

기술 분야
본 미국 특허출원은, 2013년 10월 22일에 가출원된 미국 가특허출원번호 제61/894,035호에 대한 우선권 및 그 이익을 주장하는 2013년 12월 19일에 출원된 미국 특허 출원번호 제14/134,188호의 부분계속출원(CIP)이며, 이들 문헌 모두의 전문은 본원에 참고로 원용된다.

본 발명의 일부 실시형태는 아크 용접에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 일부 실시형태는, 로봇 용접 적층 제조 공정을 위한 위치 피드백을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다

배경 기술
로봇 용접 적층 제조 공정 중에는, 금속 재료의 연속 층들이 형성되어 모재부(workpiece part)를 생성하게 된다. 로봇 용접 유닛은, 로봇 용접 유닛의 로봇 제어기에 의해 지시됨에 따라 모재부를 시간 경과에 따라 층별로 구축하는 데 사용된다. 로봇 제어기는, 적층(층별) 제조 공정을 이용하여 생성될 모재부의 3D 모델을 판독하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 로봇 제어기는, 3D 모델을 프로그래밍 방식으로 복수의 층으로 분할하고 개별층들의 각각에 대한 용접 경로를 계획하여 이러한 모재부의 구축을 수행한다. 예상되는 용접 융착이 각 층에 대해 결정되고, 그 결과로서 각각의 융착된 층에 대한 예상 높이를 얻게 된다. 그러나, 실제 층별 용접이 진행됨에 따라, 임의의 주어진 층에 대하여 형성되는 실제 높이는, 예를 들어, 모재부 기판의 표면 상태(예를 들어, 기판 상의 온도 또는 위치) 및 일부 용접 파라미터가 제어될 수 있는 정확도 등의 인자들로 인해, 예상 높이 또는 원하는 높이로부터 벗어날 수 있다.

종래의 방안, 통상적인 방안, 및 제안된 방안의 추가 한정 사항과 단점은, [0004] 이러한 시스템과 방법을, 도면을 참조하여 본원의 나머지 부분에 개시된 바와 같은 본 발명의 실시형태와 비교함으로써 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.

발명의 내용
로봇 용접 적층 제조 공정 동안 높이 오차를 보정하는 시스템 및 방법을 제공한다. 용접 출력 전류와 와이어 공급 속도 중 하나 또는 모두는, 현재 용접층을 생성할 때 로봇 용접 적층 제조 공정 동안 샘플링된다. 복수의 접촉 팁과 모재간 순간 거리(contact tip-to-work distance: CTWD)는 용접 출력 전류와 와이어 공급 속도 중 적어도 하나 또는 모두에 기초하여 결정된다. 평균 CTWD는 복수의 순간 CTWD에 기초하여 결정된다. 보정 인자는, 적어도 평균 CTWD에 기초하여 생성되며, 현재 용접층 및/또는 다음 용접층의 높이의 임의의 오차를 보상하는 데 사용된다.

일 실시형태에서는, 용접 전원을 갖는 용접 시스템을 제공한다. 용접 전원은, 3D 모재부의 현재 용접층을 생성하는 동안 로봇 용접 적층 제조 공정 중에 순간 파라미터 쌍들을 실시간으로 샘플링하도록 구성된다. 순간 파라미터 쌍들의 각각의 순간 파라미터 쌍은 용접 출력 전류와 용접 와이어 속도를 포함한다. 또한, 용접 전원은, 현재 용접층의 생성 중에 각각의 파라미터 쌍이 샘플링됨에 따라 순간 파라미터 쌍들의 각각의 순간 파라미터쌍에 대하여 그리고 적어도 이러한 각각의 순간 파라미터 쌍에 기초하여 접촉 팁과 모재간 순간 거리를 실시간으로 결정하도록 구성된다. 용접 전원은 현재 용접층을 생성하는 동안 각각의 접촉 팁과 모재간 순간 거리가 결정됨에 따라 각각의 접촉 팁과 모재간 순간 거리에 기초하여 접촉 팁과 모재간 이동 평균(running average) 거리를 실시간으로 결정하도록 더 구성된다. 용접 전원은, 또한, 보정 인자를 생성하도록 구성된다. 보정 인자는 적어도 접촉 팁과 모재간 이동 평균 거리에 기초하며, 현재 용접층에 대한 원하는 융착 레벨로부터의 융착 레벨 편차를 보상하도록 3D 모재부의 현재 용접층을 생성하는 동안 실시간으로 사용될 것이다. 일 실시형태에서, 접촉 팁과 모재간 순간 거리는 용접 출력 전압, 용접 전극 유형, 용접 전극 직경, 또는 사용된 차폐 가스 중 하나 이상에 더 기초할 수 있다.

접촉 팁과 모재간 이동 평균 거리는, 수학적 단순 이동 평균 또는 접촉 팁과 모재간 순간 거리들의 가중 평균 중 하나일 수 있다. 일 실시형태에서, 용접 전원은 접촉 팁과 모재간 이동 평균 거리를 접촉 팁과 모재간 설정 거리와 적어도 부분적으로 비교함으로써 보정 인자를 생성하도록 구성된다. 용접 전원은, 또한, 보정 인자에 응답하여 현재 용접층의 생성 중에 용접 시스템의 이동 속도, 용접 지속시간, 또는 와이어 공급 속도 중 하나 이상을 실시간으로 조정하도록 구성될 수 있다. 보정 인자에 응답하여 이동 속도를 조정하는 것은 미리 설정된 이동 속도를 고려하는 것을 포함할 수 있다. 보정 인자에 응답하여 용접 지속시간을 조정하는 것은 미리 설정된 용접 지속시간을 고려하는 것을 포함할 수 있다. 보정 인자에 응답하여 와이어 공급 속도를 조정하는 것은 미리 설정된 와이어 공급 속도를 고려하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 보정 인자는, 또한, 현재 용접층을 위한 현재 용접 동작에 대하여 로봇 제어기에 의해 제공되는 로봇 파라미터 또는 3D 모재부에 대응하는 하나 이상의 3D 모델 파라미터에 더 기초한다. 3D 모델 파라미터와 로봇 파라미터는, 현재 용접층의 지정된 높이 또는 현재 용접층을 위한 용접 공구의 지정된 위치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 실시형태에서, 용접 시스템은 용접 전원과 동작가능하게 통신하도록 구성된 로봇 제어기를 갖는 로봇을 포함한다. 일 실시형태에서, 용접 시스템은 이러한 로봇에 동작가능하게 연결된 용접 공구를 포함한다. 일 실시형태에서, 용접 시스템은 용접 공구와 용접 전원에 동작가능하게 연결된 와이어 공급기를 포함한다.

일 실시형태에서는, 용접 전원을 갖는 용접 시스템을 제공한다. 용접 전원은, 3D 모재부의 현재 용접층을 생성하는 동안 로봇 용접 적층 제조 공정 중에 순간 파라미터 쌍들을 실시간으로 샘플링하도록 구성된다. 순간 파라미터 쌍들의 각각의 순간 파라미터 쌍은 용접 출력 전류와 와이어 공급 속도를 포함한다. 용접 전원은, 또한, 현재 용접층의 생성 중에 각 파라미터 쌍이 샘플링됨에 따라 순간 파라미터 쌍들의 각각의 순간 파라미터 쌍에 대하여 그리고 적어도 이러한 각각의 순간 파라미터 쌍에 기초하여 접촉 팁과 모재간 순간 거리를 실시간으로 결정하도록 구성된다. 용접 전원은 현재 용접층의 생성 중에 각각의 접촉 팁과 모재간 순간 거리가 결정됨에 따라 각각의 접촉 팁과 모재간 순간 거리에 기초하여 접촉 팁과 모재간 이동 평균 거리를 실시간으로 결정하도록 더 구성된다. 또한, 용접 전원은, 현재 용접층 전체에 걸쳐 결정되는 각각의 접촉 팁과 모재간 순간 거리에 기초하여 접촉 팁과 모재간 총 평균 거리를 결정하도록 구성된다.

용접 전원은 접촉 팁과 모재간 이동 평균 거리에 응답하여 현재 용접층의 생성 중에 용접 시스템의 용접 지속시간, 이동 속도, 또는 와이어 공급 속도 중 하나 이상을 실시간으로 조정하도록 더 구성된다. 용접 전원은, 또한, 적어도 접촉 팁과 모재간 총 평균 거리에 기초하여 3D 모재부의 다음 용접층을 생성할 때 사용될 보정 인자를 생성하도록 구성된다. ©

뉴스레터 구독하기

아이씨엔매거진은 AIoT, IIoT 및 피지컬 AI, 디지털트윈을 통한 제조업 디지털전환 애널리틱스를 제공합니다.
테크리포트: 자율제조, 전력전자, 모빌리티, 로보틱스, 스마트농업

AW2026 expo
ACHEMA 2027
전시회 세미나 선물 준비는 기프트랩스
오윤경 기자
오윤경 기자http://icnweb.co.kr
아이씨엔매거진 온라인 뉴스 에디터입니다. 오토메이션과 클라우드, 모빌리티, 공유경제, 엔지니어 인문학을 공부하고 있습니다. 보도자료는 아래 이메일로 주세요. => news@icnweb.co.kr
fastech EtherCAT
as-interface
GiftLabs

Related Articles

Stay Connected

440FansLike
407FollowersFollow
224FollowersFollow
120FollowersFollow
372FollowersFollow
152SubscribersSubscribe
기프트랩스
spot_img
InterPACK
spot_img
SPS 2026
automotion
Power Electronics Mag

Latest Articles

Related Articles

PENGUIN Solutions
WindEnergy
InterPACK

Related Articles

fastech EtherCAT
as-interface
[이슈] 초당 3,400개 토큰 쏟아낸다… 엔비디아, 에이전틱 AI 가속기 ‘그록 3 LPX’ 전격 양산

[이슈] 초당 3,400개 토큰 쏟아낸다… 엔비디아, 에이전틱 AI 가속기 ‘그록 3...

0
엔비디아가 에이전틱 AI의 응답 속도를 4배 높여주는 차세대 추론 가속기 '그록 3 LPX'의 양산에 들어가며 글로벌 AI 데이터센터 시장의 속도 혁신을 주도하고 있다
자이스 코리아, ‘KPCA 2026’서 차세대 통합 품질 솔루션 공개

자이스 코리아, ‘KPCA 2026’서 차세대 통합 품질 솔루션 공개

0
자이스 코리아가 'KPCA Show 2026'에 참가하여 AI 시대에 필수적인 차세대 PCB 및 반도체 패키징의 미세 결함과 휨 현상을 정밀하게 분석하는 통합 품질 검사 솔루션을 공개하고 있다
벡터, AI 에이전트 품은 ‘CANoe’ 출시.. 자연어 한 줄로 테스트 끝?

벡터, AI 에이전트 품은 ‘CANoe’ 출시.. 자연어 한 줄로 테스트 끝?

0
벡터가 차량 소프트웨어 테스트 도구인 CANoe에 AI 에이전트를 탑재하여, 엔지니어들이 말 한마디로 복잡한 차량 통신 검증 작업을 수분 만에 자동으로 끝낼 수 있게 지원한다
시제품 만들기 전 전자제품 결함 잡는다… 키사이트 ‘멀티피직스’ 출시

시제품 만들기 전 전자제품 결함 잡는다… 키사이트 ‘멀티피직스’ 출시

0
키사이트가 전자 제품을 실제로 만들기 전에 낙하, 충격, 진동으로 인한 고장 위험을 미리 컴퓨터로 검증하여 개발 기간과 비용을 줄여주는 키사이트 멀티피직스 솔루션을 출시했다.
전기차 주행거리 늘리는 센서 혁신! TI, 다축 전류 센서 공개

전기차 주행거리 늘리는 센서 혁신! TI, 다축 전류 센서 공개

0
텍사스 인스트루먼트가 전기차 모터 제어의 정확도를 20배 높이고 인버터 크기를 줄여주는 새로운 다축 전류 센서를 출시했다
ACM리서치, 반도체 습식 공정 한계 넓힌 하이브리드 세정 장비 공개

ACM리서치, 반도체 습식 공정 한계 넓힌 하이브리드 세정 장비 공개

0
ACM 리서치가 반도체 세정 장비의 기능을 확장하여 화학물질 사용량을 대폭 줄이면서도 여러 공정을 장비 하나로 처리하는 기술을 선보였다
- Our Youtube Channel -Engineers Youtube Channel

Latest Articles