13 연구논문 저항점용접로봇에서서보건의가압력제어를통한용접강도향상에대한연구 박영환 * 이종구 ** 이세헌 *** * 한양대학교 BK21 혁신설계기계인력양성사업단 ** 한양대학교정밀기계공학과 *** 한양대학교기계공학부 A Study or the Improvement o Weld Quality Through Force Control o Servo Gun in Resistance Spot Welding using Robot Young Whan Park*, Jonggu Lee** and Sehun Rhee*** *The BK21 Program or Research and Education in Mechanical Engineering, Hanyang University **Precision Mechanical Engineering, Hanyang University **Department o Mechanical Engineering, Hanyang University Abstract Resistance spot welding is widely used or joining sheet metals in the automotive manuacturing process. Recently, servo-gun is used to increase the productivity and precise control the acting orce. However, orce control mechanisms have not been investigated with servo-guns until now. In this paper, it is proved that servo-motor current is proportional to torque and by experiment, experimental equation between servo-motor current and electrode orce was derived. Algorithm or eedback control o electrode orce was suggested using current measurement. In addition, applying sot touch method to this system the impact between electrode and specimen, which is the problem o air gun, could be reduced. Indentation made the orce decrease in holding time o resistance spot welding. In order to overcome this problem, orce compensation using the servo gun was used and it improved weld strength in good welding current range. *Corresponding author : srhee@hanyang.ac.kr (Received March 13, 26) Key Words : Resistance spot welding, Servo-gun, Servo-motor, Feedback current, Current transormer, LVDT sensor 1. 서론 자동차차체의조립공정에있어서저항점용접은가장널리쓰이는용접법이다. 그이유는저항점용접기의단순한원리와값싼설비비때문이다. 자동차생산라인에서는저항점용접의가압은공압을이용한방법이현재까지는주로이용되었다. 하지만자동화와생산성향상, 원가절감, 소음등의작업환경개선을만족시키기위해서는로봇과저항점용접기를동기화가필 요하며, 좀더빠르게용접할수있는저항점용접건의필요가요구되었다. 이와같은이유로많은자동차제작사는공압건을대체할새로운서보건을현장에투입하고자이에관련된연구를수행하여왔다. 서보모터를이용하여가압력을주는서보건은프로그램을통하여로봇과의동기성을높여주고, 짧은스트로크 (stroke) 제어로용접목표에대한접근시간을단축할수있다. 또한저항점용접에서용접전류, 통전시간과함께 3대중요요소인가압력을제어하여용접강도를더욱좋게할수있는장점을가지고있다. 따 大韓熔接學會誌第 24 卷第 6 號, 26 年 12 月 449
14 박영환 이종구 이세헌 라서로봇을이용한저항점용접시스템에서서보건을이용한가압력제어에대한연구가진행되어왔다. K. Suita 1) 등은공압건으로부터로봇과동기화할수있는서보건으로의기술전환을제안하였다. R. B. Hirsch 2) 는가압력이저항점용접의용접성과밀접함을보이고여러경우에대한적정가압력을제시하였다. 이후 J. H. Park 3) 은저항점용접공정에서용접강도향상을위한가압력제어에관하여연구를하였으며, 가압력이용접강도등에미치는영향을분석하였다. S. A. Slavick 4) 은저항점용접에서서보건의구조를설명하고서보건과공압건을비교하여서보건의장점을제시하였으나세부적인제어방법에대해서는제시하지못하였다. H. Tang 5) 은서보건과공압건을비교하여서보건의제어성능이공압건보다우수함을보여주었다. 주로생산성향상의측면에서접근하였는데, 가압력을줄때부드러운움직임으로충격을감소시키며, 가압시간 (squeeze time) 을줄일수있다고제시하고있다. J. Y. Baek 6) 은서보건시스템을이용한저항점용접에서공정변화에의한최적화에대해서연구하였다. C. Luthardt 7) 은저항점용접건에대한서보제어에대해연구하였다. 본연구에서는로봇을이용한저항점용접공정에서서보건을이용한가압력제어를통하여용접부의강도향상에대한연구를수행하였다. 이를위하여서보모터의피드백전류를이용하여전극단의가압력을측정할수있는방법을제안하였다. 전극단의가압력을서보모터의피드백전류를이용함으로서부가장치없이쉽게계측할수있었다. 그리고계측된가압력을이용하여소프트터치 (sot touch) 방법을제안하고제어하였다. 이를통하여공압건의단점인전극이시편에접촉할때발생하는충격현상을줄일수있었다. 또한용접후발생하는앞흔자국깊이에의하여발생하는가압력저하현상을보상할수있도록서보건을이용하여가압력을제어함으로써용접강도를향상시킬수있는방법을제안하였다. 2. 전류를이용한가압력계측의원리 θ + The center o U the magnetic pole V N W + + W S V U Fig. 1 The Cross-sectional view o AC servomotor 각상 (phase) 에순차적으로전류가흐르면서모터를회전시키게된다. 모터에전류가흐르면서자기장이발생하며영구자석과작용하여회전하는힘이발생하게된다. U상, V상, W상의각코일위치에서의자속밀도와전류를각각 B U, B V, B W 그리고 I U, I V, I W 라고하면, 서보건모터에서발생되는토크 T 는식 (1) 과같다. 각자속밀도와전류는회전각 θ 에대해서각각 12 의관계가있으며이를정리하면식 (1) 과같이간략화된다. 3 T = k( Bu Iu + BvI v + BwI w) = k B I = 2 K I (1) 여기서 B는자속밀도상수이고, K 는모든상수값을통합한상수이다. 식 (1) 에서보는바와같이토크는전류에비례하며회전각 θ 에상관없이전류와비례하는크기를갖는다. 서보건에서발생되는토크의자유물체도 (ree body diagram) 는 Fig. 2와같다. 그림에서보는바와같이모터에서발생되는총토크 T m 는모터가가감속을하는데필요한토크 T v, 볼스크류와너트와의마찰에의한토크 T, 외란에의한토크 T d, 가압력에의한토크 T p 의합으로이루어진다. 가압력에의한토크는상부전극이하부전극에닿기전에는발생하지않으나, 상하부전극단이닿은후부터발생하게된다. 이때, 가압력이증가함에따라볼스크류와전극너트사이의 일반적으로자동차차체에적용되는저항점용접에서는 2~4 kg 의매우큰가압력이필요하다. 따라서서보건시스템에서가압력을발생하기위해서는가압력과비례함수관계인커다란토크를발생시키는모터가필요한데, 가격이비교적저렴하면서도큰토크를발생시킬수있는 AC(alternative current) 서보모터를많이사용하고있다. Fig. 1은 AC 서보모터의내부단면구조이다. 서보모터는 3상모터로써 U상, V상, W상이있다. Fig. 2 Free body diagram o servo-gun 45 Journal o KWS, Vol. 24, No. 6, December, 26
저항점용접로봇에서서보건의가압력제어를통한용접강도향상에대한연구 15 표면항력이변화하여마찰에의한토크도변화하게된다. 그러므로전극이닿기전과닿은후를구분하여해석하여야한다. 전극이접촉이전의단계에서서보모터전체에걸리는토크 T m 는식 (2) 와같다. Current Approach Squeeze Hold I + D I p I + I + I v d T T + T + T m = (2) v 그리고전극이접촉한이후의모터의토크 d 력에의한토크 T p 와마찰변화에의한토크고려하여식 (3) 과같이표현된다. T = T + T + T + T m T = T v + T d p T m 은가압 T 를 이때, T 는식 (4) 과같이표현될수있으며 T 는가압력 (P) 의증가에따라볼스크류와전극너트사이의표면항력증가로인하여변화된마찰력에대한토크이다. 이때발생되는가압력을 P 라고하면, 가압력에의해발생되는토크 T p 에대하여 P = α T p p 와같은비례적인관계를갖는다. 여기서 α p 는비례상수이다. 그리고볼스크류와전극너트사이의표면항력은가압력에비례하여증가하므로 T 는 T = β Tp 와같은관계식을갖는다. β 는마찰토크와가압토크간의비례상수이다. 이와같은관계를이용하면 Tm 은식 (5) 와같다. T m = Tm Tm = Tp + T = ( 1+ β ) Tp (5) 그리고토크와가압력간의관계식을식 (5) 에대입하면식 (6) 과같은결론을얻을수있으며이에식 (1) 을대입하면식 (7) 과같은가압력과전류와의관계식을얻을수있다. 식 (7) 에서보는바와같이전류 I와가압력 P사이에는선형적인관계를가지고있음을알수있다. (3) (4) Time Fig. 3 Current change by the electrode movement 증가하기시작하고이에상응하여마찰력또한비례적으로커진다. 이에비례하여서보모터에걸리는토크도커지게된다. 증가한토크는전류값의증가로나타나며, 접촉후부터증가한전류값을계측함으로써가압력의증가량을알수있다. 3. 계측전류와가압력간의상관관계 3.1 서보건시스템구성 서보건시스템은서보모터에의하여발생하는토크를벨트와볼스크류를통하여전극에전달하여가압력을발생시킨다. Fig. 4에서일반적인서보건시스템의구성을보여주고있다. 서보건은서보건을구동하기위한서보모터부, 점용접을위한타이머와서보모터와타이머를제어하는상위제어기로크게세부분으로구성된다. 그리고서보모터부는 AC 서보모터를이용하여가압을주는서보건 (servo-gun), 서보모터를구동시키기위한모터컨트롤러 (motor controller) 와서보드라이브 (servo-drive) 로이루어져있다. 타이머 (timer) 는점용접에서용접전류와통전시간을조절하는기능을한다. 본논문에서는저항점용접의 3대인자중에하나인 α p P = Tm 1 + β (6) α p P = k 1+ β ( I p + I ) (7) Welding current CT Welding orce Servo motor controller 서보건전극의이동에대한전류값의변화는 Fig. 3 과같다. 전극이서로닿지않고일정속도로접근할때는가속도와마찰력, 외란에의한토크가발생하여이에상응하는전류값으로나온다. 전극이닿은후부터서보건의아래전극단의탄성력에의해서가압력이 Load cell Welding current LVDT controller Fig. 4 Servo-gun and welding robot system 大韓熔接學會誌第 24 卷第 6 號, 26 年 12 月 451
16 박영환 이종구 이세헌 가압력을측정하기위해서서보건 (gun) 끝단에로드셀 (load-cell) 을사용하였으며, 모터에발생되는피드백 (eed-back) 전류를측정하기위하여전류센서 (current transormer: CT) 중에하나인홀 (hall) 소자형태의전류센서를사용하였다. 전류센서를이용하여서보모터드라이버에서서보모터로입력되는전류를측정하였다. 그리고하부전극에접촉식변위센서 (linear variable dierential transducer: LVDT) 를부착하여하부전극의움직임을측정하였다. 3.2 전류와가압력간의상관관계전류와가압력간의상관관계를구하고자실험을수행하였다. 식 (7) 에서얻어진이론식을전기및기계적인모델링으로구하기는매우어렵다. 그러므로이론식의결과로부터실험식을구하여그결과를이용하여서보모터제어에사용하였다. 실험에서서보모터의전극에대한접근속도는 5.47 mm/s 로하였다. 그리고하부전극에장착된로드셀로부터가압력을계측하였고이에따른모터전류의값을전류센서로부터계측하였다. 실험결과는 Fig. 5와같다. Fig. 5의 (a) 는시간에따른가압력과전류신호를표시하였다. 그리고 (b) 에서는전류신호의증분과가압력간의관계를나타내었다. Fig. 5 (a) 에서 Approach 부분은상부전극이점용접을위해하부전극으로움직이는구간이다. 접근단계에서는일정한속도로전극이움직이면서일정한마찰과외란을가지므로서보모터의토크의변화가없게된다. 따라서그림에서보는바와같이전류의변화가이단계에서는거의일어나지않는다..18 sec 부근이후는상부와하부전극이시편을중심으로닿으면서가압력을발생시킨다. 이부분을 Squeeze 구간으로표현하였다. 이때부터가압이형성되며, 이에따라전류가상승한다. 제어기에설정된가압력에도달하면상부전극은이동을멈추게된다. 이후부터는 Hold 구간으로바뀌며일정한가압력을유지하게된다. 그러므로그림에서보는바와같이전류의변화가없다. Fig. 5 (b) 는전극의가압력이증가함에따라서보모터에걸리는총토크가증가하게되고이토크의증가에비례하여서보모터의전류가증가함을알수있다. 그림에서보는바와같이전류와가압력은선형적인형태를가지고있음을알수있다. 위의실험데이터를바탕으로서보모터의전류와가압력의관계모델을 1차선형회귀식의형태로구하였다. 가압력과전류변화량에대한실험식은식 (8) 과같다. Increased current (A) Approach Squeeze Hold 14 4 Force 12 Increased current 35 1 8 6 4 2..2.4.6.8 1. 1.2 Time (sec) (a) Change o current and orce during the electrode m ovement Force (kg) 4 35 3 25 2 15 1 5 3 25 2 15 1 2 4 6 8 1 12 14 Increase current (A) (b) Relationship between orce and servo motor current increment Fig. 5 Experiment result or orce and servo motor current increment P = 37.8 I 9.83 (8) 여기서 P는가압력이며, I 는 Squeeze 구간에서증가된전류의양이다. 4. 서보건시스템을이용한가압력제어 가압력제어를위한서보건시스템의제어과정은 Fig. 6과같다. 서보건의제어는크게 2부분으로나눌수있다. 상부전극이모재에닿기전과닿은후로나눌수있다. 전극단의이동은속도제어를통하여이루어졌다. 전극을모재부근까지는빠른속도로이동한다음, 전극이모재에가까이접근하였을때속도를낮추어접촉시충격을줄이도록속도제어를하였다. 이와같은방법에의해소프트터치 (sot touch) 가가능하였다. Fig. 6에서미리설정된하부전극과의간격까지는빠르게이동하지만그이후에는천천히이동하므로공압건에서발생되는초기의불안정한영역을제거할수있었다. Fig. 7은설정된상부및하부전극간의간격이 5 Force (kg) 452 Journal o KWS, Vol. 24, No. 6, December, 26
저항점용접로봇에서서보건의가압력제어를통한용접강도향상에대한연구 17 Home position o servo- gun 4 Sot touch Quick movement by velocity control Almost reach No the lower electrode? Yes Slow movement by velocity control Current measurement and orce calculation No Is it right orce? LVDT (V) 3 2 1 Air gun Servo gun..2.4.6.8 1. 1.2 1.4 Time (sec) Fig. 8 Comparison o pressing pattern between air gun and servo gun Yes Keeping the motor torque Fig. 6 The algorithm or the orce control and sot touch o servo-gun Position (mm) 82 8 78 76 74 72 7 68 66.1.2.3.4.5.6.7.8 Time (sec) Fig. 7 Sot touch proile on servo-gun system 2, 3, 4, 5 mm 인경우소프트터치한결과이다. 설정간극에상관없이적정한소프트터치가이루어짐을알수있다. 그리고 Fig. 8은공압건과서보건간의가압력방법의차이를나타내었다. Fig. 8 에서보는바와같이공압건을이용하는경우접촉초기및가압초기에전극의충격으로인하여불안정영역이존재한다. 그러나서보건의제어에의한소프트터치방법을이용하면공압건에서발생되는초기충격현상을최소화할수있었다. 소프트터치후, 설정된가압력까지서보건시스템의가압을생성시키는방법으로는비례미분제어기 (PD controller) 를이용하였다. PD 제어기의튜닝방법은기본적으로는 Ziegler-Nichols 방법을이용하여계수를구하였고, 실제시스템에는이값을중심으로시행착오법 (try and error method) 으로최종비례및미분제어계수를구하였다. 전류계측을이용한서보건시스템의가압력제어와제어알고리즘의유용성을판단하기위하여다양한접 근속도와전류증가량에따른가압실험을반복하여수행하였다. 실험의조건과수준은 Table 1과같다. Table 1에서보는바와같이상부전극의이동속도는 5가지의수준으로나누었고전류의증가량은 4가지조건으로나누었다. 상부전극의이동속도의값은전극과모재가접촉할때, 충격이크게발생하지않은구간의값으로설정하였다. 식 (8) 과같이가압력은전류의증가량과비례하며, 가압력을접촉전과후의전류량의변화를이용하여제어하였다. Fig. 9는여러가지접근속도에따라가압력제어결과를보여주고있다. Fig. 9 에서 x축은접촉후전류의증가량이며, y 축은로드셀에의하여계측된결과이다. 실험의결과와식 (8) 과의관계에서그값이잘일치하고있다. 그러므로서보모터전류를이용한가압력제어가잘됨을보여준다. 서보건의전극단의모재에대한접근속도에따라접촉이전의전류또한다른데, 이것은서보모터전류증가량에대한가압력 Table 1 Level and values o experimental conditions or the orce control Approach speed (mm/sec) Increased current (A) 23.3, 46.6, 69.9, 93.2, 116.6 3.3, 4.45, 6.5, 7.57 Force(kg) 3 25 2 15 1 5 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Increased current (A) Fig. 9 Force control at the various electrode speeds 大韓熔接學會誌第 24 卷第 6 號, 26 年 12 月 453
18 박영환 이종구 이세헌 변화에는크게영향을미치지못함을알수있다. 또한실험의반복정밀도에대하여도 3 kg 를기준으로하여약 -5 에서 5 kg의약 ±5% 의오차를확인할수있었다. 그러므로서보건의가압에대한반복정밀도도충분히좋은것으로사료된다. 5. 가압력제어를통한용접강도의향상 5.1 저항점용접중의용접현상분석 C-type 의서보건에서발생되는가압력은 Fig. 1과같은원리를통하여얻어진다. 전극상단이하부전극을누르기시작하면하부전극은그변위량에비례하는탄성력을발생시킨다. 이탄성력에의해서모재를눌러주는가압력이생성된다. 전극단이서로마주치고나서최대가압력에이르는거리가 2 mm 이내이다. 따라서하부전극단의변위를측정하면현재의가압력을측정할수있다. Fig. 11 는변위측정자기센서 (LVDT) 를하부전극에부착하여로드셀 (load cell) 로측정한가압력과비교한그래프이다. 그림에서보는바와같이서보건의가압력은하부전극단의변위와비례함을알수있다. 용접중에는대전류가전극을통하여흐르기때문에전극에로드셀을부착하여가압력을측정할수없다. Upper Electrode Lower Electrode 그러나 Fig. 11 에서보는바와같이하부전극의움직임은가압력과비례적인관계를가지므로하부전극의변위를측정함으로가압력을계측할수있다. 1.2 mm 아연도금강판의용접에있어서하부전극의변위를측정하여용접중의가압력변화를계측하였다. 용접전류는 5 ka 이며용접시간은 15 cycle 로고정하였고가압력은 3 kg 로하여실험을수행하였다. 실험의결과는 Fig. 12와같다. Fig. 12는가압력과하부전극의움직임그리고이에따른상부전극의움직임을차례대로표현하였다. 하부전극의변위는 LVDT 센서를이용하여계측하였고, 상부전극의변위는서보모터의엔코더 (encoder) 값을이용하여측정하였다. 서보건시스템저항점용접과정에서서보건의기구적특성과마찰력등의영향으로서보건의상부전극단이멈추고난후에생성되는미세추가가압력의변화는 Fig. 12의상부전극의움직임에영향을주지못한다. 그러나 Fig. 12에서하부전극은용접중에급변하게되고이것은가압력의변화를준다. 특히.3 초이후부터.55 초사이의구간에서극심한요동이발생하는데이것은너겟이형성됨에따라용융금속의부피팽창과수축이반복되기때문에발생한다. 그이후에팽창했던용융금속이응고됨에따라하부전극은위로서서히위로올라간다. 용융이마무리된후인.85 초이후에는초기의값보다더높이올라가게되는데이것은하부전극에영향을주어용접중에발생되는앞흔자국의깊이에의해발생된다. 이것은 Fig. 12의중간그림에서보는바와같이용접후하부전극이이동하였고, 이로인해가압력이초기가압력보다낮아지고있음을알수있다. P x : Lowetr Electrode Movement LVDT 5.2 서보건을이용한가압력보상제어 Fig. 1 The principle to make a orce on servogun system 일반적인저항점용접에서는용접후압흔자국이발생된다. 이것은서보건시스템의구조적특징에의해서 LVDT (mm) 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Force(kg) Fig. 11 The relationship between orce and lower electrode movement Force (kg) Lower electrode (mm) Upper electrode (mm) 33 3 27.24.22.2.18 13.6 13.4 2 4 6 8 1 12 Time (ms) Fig. 12 Force and electrode position during resistance spot welding without compensation 454 Journal o KWS, Vol. 24, No. 6, December, 26
저항점용접로봇에서서보건의가압력제어를통한용접강도향상에대한연구 19 후반부의가압력을저하시키는요인으로작용한다. Fig. 11과 12에서보는바와같이저항점용접공정에서생긴압흔자국깊이에비례하여가압력이감소하게된다. 이러한가압력저하범위가서보건시스템의탄성영역 ( 하위전극의탄성력에의하여가압력이작용하고있는영역 ) 내에서발생하기때문에상부전극의위치제어를통하여가압력을더줌으로써저항점용접의유지시간 (hold time) 에발생하는가압력저하현상을보상할수있다. 보상방법은 Fig. 13 과같다. Fig. 12에서보는바와같이너겟이응고되는중에초기의하부전극위치보다높게내려가는시점을기준으로그이후부터가압력이저하된다. 그러므로 Fig. 13에서보는바와같이너겟이형성되어응고후유지시간에들어가는시점을기준으로상부전극을아래로움직이면전극에가하여지는가압력에의하여유지시간에발생되는가압력의저하를보상할수있다. 다시말하면앞흔자국의깊이에따른유지시간의가압력저하현상을방지할수있다. Fig. 14는 Fig. 13에서제안된가압력보상방법을이용하여용접하였을때, 발생되는가압력, 상부및하부전극의움직임을나타낸그림이다. 그림의상부전극움직임에서보는바와같이용접이끝난후유지시간에들어가는시점에서상부전극을움직여주었다. 이때, 하부전극의변화를보상하게되고이에따라가압력이상승되어초기가압력과비슷하여졌음을알수있다. 이와같은제어프로파일을통한용접강도의향상유무를파악하기위하여보상제어실험을수행하였다. 보상방법은 Fig. 14와같이상부전극의위치프로파일의변화에의해서이루어진다. 모재는 1.2 mm 아연도금강판을사용하였고, 그외의실험조건은 Table 2 Force (kg) Lower electrode (mm) Upper electrode (mm) 36 33 3 27.24.22.2.18 13.6 13.4 2 4 6 8 1 12 Fig. 14 Force and electrod position during resistance spot welding with compensation 와같다. 앞흔자국깊이는실험의전류범위에있어서그깊이는.5 mm 에서.2 mm 로기초적인실험을통하여알수있었다. 그러므로본실험에서는앞흔자국깊이를.2 mm 로설정하여가압력을보상하였다. 실험의결과는용접부의강도를이용하여표현하였다. 용접강도를측정하는방법은 KS 규격 KS B851 에따라진행하였다. 각용접조건에대하여 3회반복실험을수행하였고이것을평균하였다. 각전류조건에서보상제어를하지않은경우와보상제어를한경우의용접강도비교를 Fig. 15에나타내었다. 6.5 ka Table 2 Test conditions or the compensated orce control Initial orce (kg) Welding current(ka) Welding time (cycle) 3 7, 8, 9, 1 15 LVDT(mm) Upper Electorde(mm) Force (kg)) Indentation (mm) Indentation (mm) Fig. 13 Compensation method or orce decrease by indentation depth Shear tensile strength (kn) 15 14.5 14 13.5 13 12.5 12 Good Welding Spatter Spatter Compensation No Compensation 7 8 9 1 Welding current (ka) Fig. 15 Result o tensile strength and comparison with and without orce compensation 大韓熔接學會誌第 24 卷第 6 號, 26 年 12 月 455
2 박영환 이종구 이세헌 의이하의전류인경우, 너겟이완전하게형성되지않고저항점용접이되지않는구간이다. 7에서 8 ka는적정용접조건으로가압력보상제어시더높은용접강도를가짐을알수있다. 9 ka 인경우는일부용접에서스패터가발생하였으므로스패터가발생하는영역으로구분하였다. 9 ka 는적정용접에서스패터가발생하는영역으로넘어가는구간으로스패터가가끔씩발생한다. 1 ka의경우는전실험에서스패터가발생하였다. 이경우는스패터에의하여적정용접현상과일반적인용접현상과는다른너겟형성메커니즘이발생되기때문에가압력의보상에따른강도상승의효과가발생하지않았다. 이와같이서보건시스템에서유지시간의가압력저하에의해발생되는문제점을가압력보상제어를통해해결할수있었다. 적정용접조건에있어서가압력보상을통하여인장강도의상승효과를얻을수있었다. 6. 결론 로봇을이용한저항점용접에서서보건의적용은생산성향상, 원가절감, 작업환경개선등을위해개발되었다. 그리고이서보건시스템을통하여용접강도에큰영향을미치는가압력을제어할수있다. 본논문에서는실제용접공정에서가압력제어를위한계측시스템의개발과가압력제어알고리즘을개발하였고, 이를기반으로용접유지시간에발생하는가압력저하에따른보상제어를통해용접강도향상을시킬수있었다. 따라서본연구에서다음과같은결론을얻었다. 1) 서보건저항점용접시스템에서서보모터의피드백전류를이용하여서보모터에의해얻어지는토크가전극의가압력과상관관계가있음을밝혔고이를기반으로하여전극이모재부에접촉한이후의서보모터전류변화와서보건의가압력과비례함을실험을통하여제시하였고이에따른실험식을구하였다. 2) 전극단의가압력을서보모터의입력전류를계측하여저항점용접의가압력을피드백제어 (eedback control) 하였고, 그제어알고리즘을구현하였다. 또한소프트터치 (sot touch) 방법을제안하였고이를통하여전극이시편에접촉할때발생되는충격현상을줄일수있었다. 3) 로봇을이용한서보건저항점용접에서전류가 통전된후, 발생되는앞흔자국깊이에의하여유지시간에서가압력저하현상이발생한다. 이러한문제점을극복하기위하여서보건의위치제어로가압력을보상하였다. 이를통해적정용접영역에서용접강도가향상되었으며가압력을보상하지않는경우보다전단인장강도의상승효과를얻을수있었다. 후 기 이논문은 26년도 2단계두뇌한국21 사업과한양대철강공정연구소지원연구비에의해수행되었습니다. 참고문헌 1. K. Suita et al. : Current Status o a Spot-Welding Gun or Automobile Body Assembly Lines Incorporating a State o the Art Integrated Servo-motor, Journal- Society o Automotive 2. R. B. Hirsch: Tip Force Control Equals Spot Weld Quality, Welding Journal, 72-3 (1993), 58s-63s 3. J. H. Park : Force Control or the Improvement o Weld Qualities in Resistance Spot Welding Process, Master Thesis, Korea Advanced Institute o Science and Technology, 1998 (in Korean) 4. S. A, Slavick : Using Servo Guns or Automated Resistance Welding, Welding Journal, 78-7 (1999), 29-33 5. H. Tang, et al. : Servo Guns or Resistance Spot Welding, Society o Automotive Engineers ; SAE 2 World Congress, (2) 6. J. Y. Baek : A Study on Optimization o Process Variables in Resistance Spot Welding using Servo- Gun System, Master Thesis, Hanyang University, 22 (in Korean) 7. C. Luthardt, et al. : The Servo Controlled Spot Welding Gun, Robot-Tokyo, (1997), 31-34 8. M. Jou : Real Time Monitoring Weld Quality o Resistance Spot Welding or the Fabrication o Sheet Metal Assemblies, Journal o Materials Processing Technology, 132-1 (23), 12-113 9. H. Tang : Inluence o Welding Machine Mechanical Characteristics on the Resistance Spot Welding Process and Weld Quality, Welding Journal, 82-5 (23), 116s-124s 1. D. W. Chun: On Line Feedback Control o Electrode Movement or Resistance Spot Welding, Master Thesis, Korea Advanced Institute o Science and Technology, 1984 (in Korean) 456 Journal o KWS, Vol. 24, No. 6, December, 26