대부분의 공장에서는 로봇과 포지셔너를 두 대의 기계로 구매합니다.. 그들은 그것들을 함께 연결한다, 로봇 프로그램을 실행하다, 패스 간 디지털 출력으로 포지셔너를 트리거합니다.. 결과는 "작동"합니다. 용접 부분을 보기 전까지는. 토치는 모든 인덱스에서 멈춥니다., 아크가 차갑게 다시 시작됩니다, 솔기가 각 관절에 잔물결을 보여줍니다, 1차 생산량은 브로셔에서 약속한 수준에 도달하지 못합니다.. 문제는 장비가 아니라. 두 기계가 하나로 프로그래밍된 적이 없다는 것입니다..

이 문서에서는 조정 모션 프로그래밍에 대해 설명합니다.: 포지셔너를 로봇 컨트롤러의 통합 축으로 취급하여 둘 다 단일 궤적에서 이동하는 방식. 외부축 보간법을 다룹니다., EtherCAT 동기화, 경로 평활화, 공구 중심점 유지에 따른 용접 품질 향상 (TCP) 일정한 속도로. 목표는 로봇과 포지셔너가 협력하는 두 장치가 아닌 하나의 운동학적 체인인 셀을 만드는 것입니다..

메모: 조정 방법론은 서보 구동 셀 전반에 걸쳐 ROBOPTIX 포지셔너 통합 사례를 반영합니다., 위치에 따른 용접 풀 동작에 대한 동료 검토 연구와 상호 참조 (Park et al., 2019, 응용과학; Liu et al., 2023, 재료) ISO 9283 로봇 성능 테스트 방법.

1. '통합'은 잘못된 목표이다

통합은 가장자리에 연결된 두 개의 독립적인 시스템을 의미합니다.. 트리거 기반 제어 - 로봇이 패스를 용접합니다., 신호를 보낸다, 포지셔너가 회전합니다., 로봇 이력서—통합입니다. 많은 세포가 성능이 저하되는 이유이기도 합니다.. 포지셔너가 움직일 때마다, 로봇이 주차되어 있어요; 로봇이 움직일 때마다, 포지셔너가 주차되어 있습니다. 용접은 개별적으로 제작됩니다., 중지-시작 청크, 결함은 그들 사이의 모든 경계에 축적됩니다..

더 나은 목표는 조정이다: 하나의 컨트롤러는 로봇의 6개 축과 포지셔너의 회전 축을 모두 포함하는 하나의 궤적을 계획합니다.. 포지셔너는 로봇 자체의 운동학적 모델의 일부가 됩니다.. 그런 일이 일어날 때, 포지셔너가 차례를 기다릴 필요가 없기 때문에 아크는 절대 멈추지 않습니다..

2. 하나의 운동학적 체인: 로봇의 확장으로서의 포지셔너

운동학적으로, 용접 셀은 링크 트리입니다.. 로봇베이스가 루트이다, 로봇 축은 가지입니다, 토치는 엔드 이펙터입니다, 공작물은 포지셔너에 의해 고정됩니다.. 조화로운 움직임에서, 포지셔너 축은 로봇 컨트롤러가 해결하는 동일한 운동학적 체인에 추가됩니다., 따라서 포지셔너를 움직이는 것은 수학적으로 로봇 관절을 움직이는 것과 동일한 작업입니다.. 컨트롤러는 더 이상 "로봇"을 볼 수 없습니다. + 포지셔너”; 부품을 통과하는 긴 팔 하나가 보입니다..

2.1 중심선 7, 8, 그리고 9 컨트롤러에서

대부분의 산업용 컨트롤러에서는 외부 축(일반적으로 포지셔너의 회전 및 틸트 축)을 선언하고 이를 로봇과 동일한 모션 그룹에 할당할 수 있습니다.. 일단 선언되면, 포지셔너는 축입니다 7, 8, 또는 9 컨트롤러의 내부 좌표 솔루션에서. 이제 단일 이동 명령으로 로봇과 포지셔너에 동시에 명령을 내릴 수 있습니다., 컨트롤러는 토치가 부품의 의도된 경로를 따르도록 결합된 역운동학을 계산합니다.. 외부 축은 주변 축이 아닙니다.; 이는 계획자가 로봇 자체와 함께 최적화하는 관절입니다..

2.2 하나의 궤적, 두 개가 아닌 프로그램

포지셔너가 외부화된 상태에서, 더 이상 로봇 프로그램과 별도의 포지셔너 프로그램을 유지하지 않습니다.. 당신은 하나의 궤적을 유지합니다. 경로는 공작물에 정의되어 있습니다. (또는 사용자) 액자, 컨트롤러는 로봇과 포지셔너 사이에 필요한 동작을 자동으로 분배합니다.. 솔기가 이동하는 동안 부품이 평평하게 유지되어야 하는 경우, 컨트롤러는 포지셔너를 기울이고 로봇을 함께 이동하여 용접을 1G/2G 밴드에 유지합니다. 정확히 설명된 위치 제어 P02입니다., 이제 개별 단계가 아닌 지속적으로 실행됩니다.. 하나의 프로그램은 용접 위치에 대한 하나의 정보 소스를 의미합니다..

3. 외부축 보간

보간은 컨트롤러가 부드러운 동작으로 티칭된 두 점 사이의 공간을 채우는 방법입니다.. 독립형 모드에서, 로봇은 자신의 6개 축을 보간합니다.. 조정 모드에서, 컨트롤러는 로봇 축과 외부 포지셔너 축을 함께 보간합니다., TCP를 용접에 유지하기 위해 프레임별로 모션 공유가 결정되는 동기화된 경로를 해결합니다.. 이것이 조화의 핵심이다: 두 개의 보간기가 병렬로 실행되지 않음, 하지만 모든 축을 소유하는 하나의 보간기.

3.1 포지셔너 프레임을 로봇 베이스에 맞게 보정

조정된 모션은 로봇과 포지셔너 간의 프레임 관계만큼만 정확합니다.. 첫 번째 조정 이동 전, 포지셔너의 영점은 로봇 베이스 프레임에 맞게 교정되어야 합니다. 일반적으로 로봇 TCP를 포지셔너 척 또는 페이스플레이트의 알려진 데이텀으로 조깅하여 조정해야 합니다., 또는 레이저나 볼바 교정을 통해. 이것이 잘못되면 컨트롤러의 결합된 운동학은 잘못된 전제에 기초하여 구축됩니다.: 로봇은 부품이 없는 곳에 있다고 "생각"합니다., 용접은 일정하거나 회전하는 오류로 인해 오프셋됩니다.. 이 프레임 보정은 현장 시동에서 가장 많이 건너뛰는 단계입니다., 그리고 "프로그램은 실행되지만 용접이 잘못되었습니다"의 가장 일반적인 원인입니다.

4. EtherCAT 동기화 및 동기화 프레임

로봇과 포지셔너가 하나로 움직이도록, 해당 드라이브는 공통 시간축을 공유해야 합니다.. 포지셔너가 로봇보다 몇 밀리초라도 지연되면 눈에 띄는 솔기 결함이 발생합니다., 용접 순간에 두 동작이 더 이상 기하학적으로 일관되지 않기 때문입니다. 토치는 경로의 한 지점에 있고 부품은 약간 뒤로 이동했습니다.. 동기화는 잠금을 유지하는 것입니다.

4.1 분산 클록 및 지터

분산 클록을 갖춘 EtherCAT은 모든 서보 드라이브에 동기화된 타임스탬프를 제공합니다., 따라서 로봇과 포지셔너 축은 동일한 제어 순간에 명령된 위치를 실행합니다.. "동기화 프레임"은 이를 잠그는 네트워크 메시지입니다.. 타이밍의 변화인 지터가 적입니다.. ROBOPTIX 서보 포지셔너는 EtherCAT 분산 클럭 동기화를 사용하므로 포지셔너 축이 밀리초 미만의 일관성으로 로봇의 모션 그룹을 추적합니다., 이는 냉간 재시동 없이 회전 부품에 연속 용접이 가능하도록 하는 것입니다.. 오래된 아날로그 또는 펄스열 링크로 인해 수십 밀리초의 드리프트가 발생한 경우, EtherCAT은 체인을 단단하게 유지합니다.. 실기시험은 간단하다: 조정된 나선형 이동을 명령하고 축 타이밍 범위를 지정합니다.; 포지셔너가 지연되는 경우, 오실로스코프가 알기 전에 솔기가 먼저 알려줍니다..

5. 용접을 통한 일정한 TCP 속도

조정의 대가는 일정한 도구 중심점 속도입니다.. 트리거 기반 셀에서 TCP는 모든 인덱스에서 최고 속도와 0 사이를 번갈아 가며 나타납니다.; 조정된 셀에서 TCP는 일정한 속도로 용접을 통해 이동하는 반면 포지셔너는 그 아래에 있는 부품을 회전시킵니다.. 로봇이 경로를 추적합니다.; 포지셔너가 회전을 제공합니다.; 멈추지도 않는다.

5.1 정지하고 시작하면 용접이 파손되는 이유

아크가 멈추고 다시 시작될 때, 용접 풀이 냉각되고 다시 녹습니다., 차가운 랩을 떠나, 불확실한 재시작, 또는 눈에 보이는 잔물결, 다시 시작할 때마다 열 입력이 급증합니다.. 일정한 TCP 속도 - 로봇이 토치 경로를 유지하는 동안 포지셔너가 회전을 수행하기 때문에 달성됨 - 열 입력을 균일하게 유지하고 비드 프로필을 일관되게 유지합니다.. 이것은 위치 의존적 풀 동작에 대한 동일한 물리학 Park 및 Liu 문서입니다.: 일관된 중력 및 위치 밴드에서 용접을 유지하면 풀이 안정화됩니다., 조화로운 움직임은 고정된 단계가 아닌 지속적으로 밴드를 유지하는 것입니다. (Park et al., 2019; Liu et al., 2023).

6. 경로 스무딩 및 혼합 모션

조화롭게도, 순진한 프로그램이 코너를 만든다: 궤적은 각 티칭된 지점을 통과하고 정확도를 충족하기 위해 감속됩니다.. 블렌딩 또는 모서리 라운딩이라고도 불리는 경로 스무딩을 통해 컨트롤러는 정의된 반경으로 모서리를자를 수 있습니다., 따라서 TCP는 완전히 멈추지 않습니다.. 포지셔너와 로봇은 혼합 경로를 공유합니다., 그리고 용접은 하드 스톱이 될 부분을 통해 흐릅니다.. 트레이드오프는 현실이다: 과도한 스무딩은 모서리의 정확성을 희생시킵니다., 따라서 반경은 애플리케이션별로 조정됩니다. 정밀한 루트 패스가 엄격하게 이루어집니다., 긴 필렛에서는 느슨함. 조정된 셀은 이를 로봇과 포지셔너 전체에 걸쳐 설정된 단일 매개변수로 노출합니다., 서로 싸우고 패스할 때마다 다르게 보이는 이음새를 생성하는 두 개의 독립적인 스무딩 설정이 아닌.

7. 중력 상수: 조정을 통해 용접 품질을 보호하는 방법

조화로운 움직임은 단순히 부드러울 뿐만 아니라; 품질관리다. 부품을 지속적으로 회전시켜 용접부를 플랫 또는 수평 밴드로 유지합니다., 부품이 단계적으로 재배치될 때 풀이 수직 및 머리 위 영역을 통과하도록 하는 대신 셀은 풀에서 거의 일정한 중력 벡터(웅덩이 안정성을 결정하는 가장 큰 단일 요소)를 유지합니다..

7.1 위치에 따른 풀 동작

동료 검토 작업에 따르면 용접 풀 동작과 비드 품질은 용접 위치에 따라 크게 달라집니다., 중력이 머리 위 및 수직 방향에서 수영장을 배수하고 불안정하게 만들기 때문입니다. (Park et al., 2019, GMAW 직위에 대해; Liu et al., 2023, 직위 전반에 걸쳐 VPPA에 대해). 조정된 동작은 그 결과를 셀 설계 규칙으로 바꿉니다.: 부품을 움직여 수영장을 평면/수평 밴드로 유지하세요., 위치를 바꾸기 위해 멈추는 것이 아니라. 포지셔너는 회전을 수행합니다.; 로봇이 추적을 한다; 컨트롤러는 그것들을 하나로 유지합니다. 그 결과 P02의 플랫 포지션 품질이 탄생했습니다., 모든 인덱스에서 재설정되지 않고 전체 솔기를 통해 유지됩니다.. 다시 말해서, 조정은 P01의 중력 물리학을 전체 부품에 걸쳐 조작하는 방법입니다..

8. 조정된 프로그램을 깨뜨리는 세 가지 실패

예측 가능한 방식으로 조정된 동작이 실패함. 이를 알면 스타트업을 몇 주에서 며칠로 단축할 수 있습니다., 각각은 모호한 "세포가 잘못된 것 같다"는 것이 아니라 특정한 수정 사항을 갖고 있기 때문입니다.

8.1 프레임 불일치, 동기화 드리프트, 포지셔너 특이점

• 프레임 불일치: 포지셔너 제로가 로봇 베이스에 대해 보정되지 않았습니다., 그래서 결합된 운동학은 오프셋됩니다. 고치다: 첫 번째 조정 이동 전에 프레임 보정을 실행합니다., 셀에 기계적 변경이 발생한 후 이를 다시 검증합니다..
• 동기화 드리프트: 네트워크 링크는 타이밍 지터를 허용합니다., 그래서 포지셔너가 로봇보다 뒤쳐집니다.. 고치다: 동기화된 필드버스를 사용하세요 (EtherCAT 분산 클록) 링크가 단단하다고 가정하기보다는 범위가 지정된 테스트 이동으로 동기화를 확인합니다..
• 포지셔너 특이점: 특정 기울기 각도에서 포지셔너는 기계적 권위를 잃거나 컨트롤러가 운동학적 한계에 도달합니다., 용접 도중 강제 정지. 고치다: 포지셔너의 단일 방향을 피하기 위한 경로를 계획합니다., 또는 로봇이 해당 영역을 통해 동작을 인계받을 수 있도록 중복 축을 추가합니다..

9. 현장 예시: 부드러운 움직임을 위해 조정된 3축 셀

ROBOPTIX 고객이 트리거 모드에서 6축 로봇 옆에 2축 포지셔너를 실행했습니다.: 로봇이 용접을 했어요 300 mm 패스, 포지셔너에 15° 인덱스 신호를 보냈습니다., 반복. 1차 통과 수율이 거의 정체됨 80% 모든 인덱스에 콜드랩 결함이 있음, 그리고 세포는 더 빠른 로봇으로 다시 인용될 예정이었습니다.. 로봇 컨트롤러에서 포지셔너를 외부 축 7~8로 재구성한 후, 포지셔너 프레임 보정, 경로 블렌딩으로 EtherCAT 동기화 활성화, 셀은 일정한 TCP 속도로 하나의 연속 궤적으로 이음매를 실행했습니다.. 인덱스 결함이 사라졌습니다, 1차 통과 수율이 이상으로 상승했습니다. 97%. 하드웨어는 변경되지 않았지만 프로그래밍 모델은 변경되었습니다.. 조정, 더 많은 장비가 아니라, 수정사항이었어, 제안된 로봇 업그레이드 비용의 일부에 불과합니다..

10. 조정이 노력할 가치가 없는 경우

조율은 공짜가 아니다, 어떤 작업에서는 과잉입니다.. 부품이 패스 간 회전 없이 단일 위치에서 용접되는 경우(이미 평평하게 나타나는 고정 장치의 짧은 이음새) 트리거 기반 제어가 완벽하게 적합합니다., 프레임 보정 및 동기화 확인 설정을 추가하면 비용이 거의 들지 않습니다.. 지속적으로 회전해야 하는 부품 주위를 용접이 이동할 때 조화가 이루어집니다., 재시작 결함으로 인해 1차 통과 수율이 제한되는 경우, 또는 트리거 모델이 사용할 수 없는 정밀도의 서보 포지셔너에 이미 투자하고 있는 경우. 결함률이 살아있는 곳에 엔지니어링을 투자하세요; 간단한 신호가 작동하는 곳에서는 건너뛰세요..

자주 묻는 질문

큐: 포지셔너 통합과 조정의 차이점은 무엇입니까?

에이: 통합은 교대로 두 개의 독립형 시스템을 연결합니다.: 로봇은 용접을 한다, 그런 다음 포지셔너에 신호를 보내 인덱스를 지정합니다.. 조정은 포지셔너를 로봇 컨트롤러의 외부 축으로 취급하므로 둘 다 하나의 궤적에서 움직입니다.. 조정을 통해 콜드-리스타트 결함과 불균일한 열 입력을 유발하는 정지-시동 주기를 제거합니다..

큐: 로봇과 포지셔너 동작을 조정하려면 EtherCAT이 필요합니까??

에이: 공통 시간축을 사용하는 동기화된 필드버스가 필요합니다.. 분산 클럭을 갖춘 EtherCAT은 밀리초 미만의 지터 내에서 축 타이밍을 유지하므로 일반적인 선택입니다.; 아날로그 또는 펄스열 링크는 일반적으로 연속 용접 중에 이음매 결함으로 나타날 만큼 충분히(수십 밀리초) 드리프트합니다..

큐: 포지셔너 프레임 보정이 왜 그렇게 중요한가요??

에이: 조정된 모션은 로봇 베이스에서 포지셔너를 거쳐 부품까지 결합된 운동학을 해결합니다.. 포지셔너의 영점이 로봇 프레임에 잘못 보정된 경우, 모든 조정된 움직임은 잘못된 기하학과 용접 랜드 오프셋을 기반으로 만들어졌습니다.. 가장 많이 건너뛰는 시작 단계이자 프로그램이 실행되지만 잘못 용접되는 가장 일반적인 원인입니다..

큐: 조정된 동작으로 용접 품질이 실제로 향상될 수 있습니까?, 아니면 그냥 속도?

에이: 둘 다, 하지만 품질이 더 강한 효과입니다. 일정한 TCP 속도와 지속적인 부품 회전으로 풀을 안정적인 중력대에서 유지합니다., 콜드 재시작 결함 제거. 위치 의존적 Pool 행동 연구 (공원, 2019; 리우, 2023) 비드 품질을 위해 일관된 용접 위치를 유지하도록 지원하며 조정은 전체 솔기를 통해 이를 유지하는 방법입니다..

포지셔너를 로봇이 "대화"하는 별도의 기계로 취급하여 셀을 정지-시작 품질로 제한합니다.. 조정된 모션 프로그래밍으로 그 한계를 제거합니다.: 포지셔너를 로봇 컨트롤러의 외부 축으로 선언, 로봇 베이스에 맞춰 프레임을 보정하세요, EtherCAT 분산 클럭을 사용하여 공통 시간 기반으로 드라이브를 동기화합니다., 하나의 궤적이 두 가지 모두를 구동하게 하세요.. 그런 다음 용접은 평면/수평 밴드를 유지하기 위해 부품이 지속적으로 회전하면서 일정한 TCP 속도로 실행됩니다. 정확히 중력 안정 조건 연구는 더 나은 풀과 연결됩니다..

로보픽스 서보 포지셔너 (그만큼 B008~B011、B012 다축 장치) EtherCAT 지원 배송 및 주요 로봇 컨트롤러의 외부 축으로 구성, 프레임 보정 및 동기화 확인을 위한 애플리케이션 지원. 1차 통과 수율이 원시 사이클 시간보다 더 중요한 셀의 경우, 조정은 하드웨어보다는 결함 감소 측면에서 그 자체로 가치가 있는 업그레이드입니다..

이 시리즈의 다음 기사에서는 정확성에 대한 질문을 더 자세히 다룹니다.: 확인하는 방법, 레이저 추적기와 ISO 사용 9283, 조정된 셀은 실제로 사양서에서 주장하는 반복성을 유지합니다..

셀 조정 준비 완료?

연락하다 로보픽스 외부 축 구성 및 프레임 교정 계획을 위한 로봇 브랜드 및 부품 형상.

저자 소개

경험 & 신임장

로봇용접 시스템 통합 전문기업 12+ 로봇 포지셔너 선택 및 통합에 초점을 맞춘 수년간의 직접 프로젝트 경험. 에 컨설팅을 제공했습니다. 300+ 북미 전역의 공장, 유럽, 그리고 아시아. 이 기사의 모든 사양 데이터는 실제 H에서 가져온 것입니다. / 비 / 엘 / U 시리즈 제품 데이터시트.

회사 배경: 26+ 수년간의 용접 자동화 엔지니어링, 40+ 활성 특허, 1,500+ 전 세계적으로 완료된 프로젝트, 약 70% 로봇 포지셔너 통합과 관련된.

인증

• ISO 9001: 2015 (GB/T 19001-2016) — 품질경영시스템
• GJB 9001C-2017 — 군용/무기 장비 품질 관리 시스템
• EU CE - 기계류 지침 2006/42/EC (인증서. 아니요. M.2026.206.C134866)
• 하이테크 기업 — 인증서. 아니요. GR202341000595 (11월 발행. 2023)

마지막 업데이트: 준 2026

참고자료

[1] 공원, J.-H., 김, 쉿., 달, H.-S., & 김, M.-H. (2019). 펄스 가스 금속 아크 용접에서 용융 풀 거동에 대한 중력의 영향 및 다양한 용접 위치의 미세 구조 분석. 응용과학, 9(21), 4626.

[2] 리우, J., 지앙, 에프., 첸, 에스., 쑤, 비., 장, G., 쳉, W., & 엄마, 엑스. (2023). 다양한 용접 위치에 걸친 가변 극성 플라즈마 아크 용접에서 용접 풀 거동 및 용접 비드 성능에 대한 중력 영향의 메커니즘. 재료, 16(19), 6457.