KR0110477Y1

KR0110477Y1 - Apparatus of electric power for tig arc welding machine

Info

Publication number: KR0110477Y1
Application number: KR2019940033436U
Authority: KR
Inventors: 박광원
Original assignee: 이종수; 엘지산전 주식회사
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 1998-04-16
Also published as: KR960020470U

Abstract

본 고안은 티아이지(TIG) 아아크 용접기의 전원장치에 관한 것으로 특히, 메인 인쇄회로기판(4)의 출력신호에 의해 선택적으로 구동되어 교류전압의 공급을 제어하는 제1릴레이(RLY1)와; 상기 제1릴레이를 통해 공급되는 비교적 높은 교류전압을 낮은 전압으로 변화시켜 주는 전원트랜스(T2)와; 상기 전원트랜스를 통해 출력되는 교류전압을 반파 정류시켜 주는 반파정류부(61)와; 상기 반파정류부(61)와 파워부(3)의 출력단 사이에 2열 접점스위치(S21, S22)가 각각 연결되어 상기 메인 인쇄회로기판(4)의 출력신호에 의해 선택적으로 구동되는 제2릴레이(RLY2)로 이루어진 그린 인쇄회로기판(6)을 개재하여 역전된 전압을 공급시킨 상태에서 HVHF방전에 의해 전극과 모재의 절연을 파괴시키면 토치와 작업물 사이에 직류 역극성 전류가 흘러 텅스텐 전극 표면의 산화막 및 이물질이 제거되어 오염, 산화막 및 표면상태의 불량 등으로 인한 고압 고주파의 방전 불가능을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 아아크 발생 포인트의 부적합 등을 사전에 방지할 수 있는 등 매우 유용한 고안인 것이다.The present invention relates to a power supply device of a TIG arc welding machine, and in particular, a first relay (RLY1) to be selectively driven by the output signal of the main printed circuit board (4) to control the supply of AC voltage; A power transformer (T2) for changing a relatively high AC voltage supplied through the first relay to a low voltage; A half-wave rectifier 61 for half-wave rectifying the AC voltage output through the power transformer; The second relay contact switch (S21, S22) is connected between the half-wave rectifier 61 and the output terminal of the power unit 3, respectively, and is selectively driven by an output signal of the main printed circuit board 4 ( Breaking the insulation between the electrode and the substrate by HVHF discharge with the inverted voltage supplied through the green printed circuit board 6 made of RLY2), a DC reverse polarity current flows between the torch and the workpiece to The removal of the oxide film and foreign matters can solve the impossibility of discharging the high voltage and high frequency due to the contamination, the oxide film and the poor surface condition, as well as to prevent inadequate arc generation point, etc.

Description

Power Supply of Thiaji Ike Welder

제1도는 종래 직류 TIG 아아크 용접기의 전원공급 회로도.1 is a power supply circuit diagram of a conventional direct current TIG arc welder.

제2도는 종래 직류 TIG 아아크 용접기의 전류 파형도.2 is a current waveform diagram of a conventional direct current TIG arc welder.

제3도는 본 고안 직류 TIG 아아크 용접기의 전원 회로도.3 is a power supply circuit diagram of the DC TIG arc welding machine of the present invention.

제4도는 본 고안 직류 TIG 아아크 용접기의 전류 파형도.4 is a current waveform diagram of a DC TIG arc welder of the present invention.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊ Explanation of symbols for main parts of drawing

1 : 3상 전파정류부 2 : IGBT모듈1: 3 phase full wave rectifier 2: IGBT module

3 : 파워부 4 : 메인 인쇄회로기판3: power unit 4: main printed circuit board

5 : HVHF인쇄회로기판 6 : 그린 인쇄회로기판5: HVHF printed circuit board 6: green printed circuit board

7 : 작업물 8 : 토치7: work piece 8: torch

61 : 반파정류부 C/T1, C/T2 : 제1 및 제2변류기61: half-wave rectifier C / T1, C / T2: first and second current transformers

C.C : 쵸크코일 RLY1, RLY2 : 제1 및 제2릴레이C.C: Choke coils RLY1, RLY2: First and second relays

T2 : 전원트랜스T2: Power Trans

본 고안은 티아이지(TIG) 아아크(ARC) 용접기의 전원장치에 관한 것으로 특히, 토치부분의 텅스텐 전극과 작업물 사이에 아아크를 발생시켜 그 아아크 열에 의하여 작업물이 녹아 용접되도록 하는 TIG 용접기에서 고압 고주파방전에 의한 순시 아아크 스타트를 원활히 수행할 수 있도록 한 TIG 아아크 용접기의 전원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device of a TIG arc welding machine. In particular, a high pressure is generated in a TIG welding machine in which arc is generated between the tungsten electrode of the torch portion and the workpiece so that the workpiece is melted and welded by the arc heat. The present invention relates to a power supply device for a TIG arc welding machine capable of smoothly performing instant arc start by high frequency discharge.

일반적으로 TIG 아아크 용접기에서 사용되는 아아크 스타트 방식으로는 스크레치(Scratch) 스타트와 고압 고주파(High Voltage High Frequency)방전식 스타트가 있는데, 대부분은 제1도와 같이 메인 인쇄회로기판(31), 고압 고주파(HVHF) 인쇄회로기판(33), 쵸크코일(C.C), 고압 고주파 바이패스용 콘덴서(C) 등으로 구성된 고압 고주파 방전 스타트 방식을 채택하고 있다.In general, the arc start method used in the TIG arc welder includes a scratch start and a high voltage high frequency discharge start. In most cases, as shown in FIG. 1, the main printed circuit board 31 and the high pressure high frequency ( HVHF) A high voltage high frequency discharge start method composed of a printed circuit board 33, a choke coil (CC), a capacitor for high voltage high frequency bypass (C), and the like is adopted.

따라서 사용자에 의해 용접 시작 스위치가 조작되면, 이를 입력 받은 메인 인쇄회로기판(31)에서 마그네틱 콘넥터(32)를 온시켜 주므로 HVHF인쇄회로기판(33)에서 2,000-3,000V의 고전압이 1-2㎒의 주파수를 갖고 쵸크코일(C.C)의 1차측으로 방전된다.Therefore, when the welding start switch is operated by the user, the magnetic connector 32 is turned on in the main printed circuit board 31 which receives the input, so that the high voltage of 2,000-3,000 V is 1-2 MHz in the HVHF printed circuit board 33. It discharges to the primary side of the choke coil CC with the frequency of.

이와 같이 방전된 고주파의 고전압은, 쵸크코일(C.C)의 2차 코일을 통해 6,500-10,000V의 고전압으로 증폭된 다음, HVHF바이패스용 콘덴서(C2)⇒작업물(34)⇒토치(35)의 전극을 통해 다시 쵸크코일(C.C)로 되돌아오는 폐회로를 형성하므로 작업물(34)과 토치(35)의 가스절연이 파괴된다.The high frequency high voltage discharged as described above is amplified to a high voltage of 6,500-10,000 V through the secondary coil of the choke coil (CC), and then the capacitor (C2) for the HVHF bypass ⇒ the work 34 ⇒ the torch 35 The gas insulation of the work 34 and the torch 35 is destroyed because the closed circuit returns to the choke coil CC again through the electrode of.

이때, 교류전원(AC)은 트랜스(T1)와 반파정류부(36)을 통해 직류전압(30V,200A)으로 변환되어 코일(L)과 쵸크코일(C.C)의 2차측을 통해 토치(35)에 인가되므로 절연파괴 상태에 있는 상기 토치(35)와 작업물(34)사이에서 아아크 방전이 이루어져 용접이 수행될 수 있다.At this time, the AC power source AC is converted into the DC voltages 30V and 200A through the transformer T1 and the half-wave rectifying unit 36 to the torch 35 through the secondary side of the coil L and the choke coil CC. As it is applied, arc discharge is generated between the torch 35 and the work piece 34 in the dielectric breakdown state, so that welding can be performed.

제2도는 종래 직류 TIG 용접기의 전류 파형도를 나타낸 것으로 T0-T1은 초기 가스의 흐름시간을 나타내고, T1-T2는 토치와 작업물 사이의 절연을 파괴하기 위한 고압 고주파 방전시간을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the current waveform diagram of a conventional DC TIG welding machine, T0-T1 represents the initial gas flow time, T1-T2 represents the high-pressure high-frequency discharge time to break the insulation between the torch and the workpiece.

그러나, 이와 같은 구성은 텅스텐 재질로 이루어진 토치내부의 전극 표면에 이물질로 인한 오염, 산화막의 형성 및 표면상태의 불량등이 발생되었을 경우 고압 고주파의 방전이 불가능하게 되거나, 전극의 끝단이 아닌 중간의 소정위치에서 방전이 발생되는 아아크 발생포인트에 부적합한 문제점이 있었다.However, such a configuration makes it impossible to discharge high voltage or high frequency when the contamination of the electrode inside the torch made of tungsten material, the formation of oxide film, and the poor surface condition occur. There was a problem unsuitable for the arc generation point at which discharge occurs at a predetermined position.

본 고안의 목적은, TIG 아아크 용접기의 토치 전극상태와 무관하게 고압 고주파 방전에 의한 아아크 스타트 실패 및 아아크 스타트 포인트의 부적합함을 사전에 방지할 수 있는 티아이지(TIG) 아아크 용접기의 전원장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a power supply apparatus of a TIG arc welding machine which can prevent arc start failure and arc start point inadequate due to high voltage high frequency discharge regardless of torch electrode state of TIG arc welding machine. It is.

상기의 목적은, 직류 역극성 TIG 아아크 용접방식(DCRP TIG ARC 용접)시 전자 방출을 통해 아르곤(Ar)가스를 이온화시켜 텅스텐 표면의 산화막이나 이물질들이 제거되도록 하므로써 달성할 수 있다.The above object can be achieved by ionizing argon (Ar) gas through electron emission during DC reverse polarity TIG arc welding (DCRP TIG ARC welding) to remove oxide films or foreign substances on the tungsten surface.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 고안 장치는 제3도에 나타난 바와 같이, 3상(R,S,T)의 전원전압을 전파정류 및 평활시켜 주는 3상 전파정류부(1)와; 수개의 트랜지스터(Q1-Q4)를 구비하고 메인 인쇄회로기판(4)에서 출력되는 제어신호에 의해 전원전압의 공급방향을 변화시켜주는 IGBT모듈(2)과; 트랜스(T1), 다이오드(D1,D2), 코일(L1) 및 콘덴서(C2)로 구성되어 상기 IGBT 모듈(2)에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시켜 주는 파워부(3)와; 상기 3상 전파정류부(1) 및 파워부(3)의 출력전류를 각각 검출하여 메인 인쇄회로기판(4)에 인가시켜 주는 제1 및 제2변류기(C/T1, C/T2)와; 메인 인쇄회로기판으로 부터 제어를 받아 고압 고주파의 전압을 발생시키는 HVHF 메인 인쇄회로기판(5)과; 상기 HVHF 인쇄회로기판에서 출력되는 고주파의 고전압을 증폭시켜 주는 쵸크코일(C.C)과; 상기 쵸크코일의 출력전압에 의해 작업물에 아아크 방전을 발생시키는 토치(8)로 구성된 TIG 아아크 용접기에 있어서 상기 메인 인쇄회로기판(4)의 출력신호에 의해 선택적으로 구동되어 교류전압의 공급을 제어하는 제1릴레이(RLY1)와; 상기 제1릴레이를 통해 공급되는 비교적 높은 교류전압을 낮은 전압으로 변환시켜 주는 전원트랜스(T2)와; 다이오드(D11,D12), 코일(L11) 및 평활 콘덴서(C11)로 구성되어 상기 전원트랜스(T2)를 통해 출력되는 교류전압을 반파 정류시켜 주는 반파정류부(61)와; 상기 반파정류부(61)와 파워부(3)의 출력단 사이에 2열 접점스위치(S21,S22)가 각각 연결되어 상기 메인 인쇄회로기판(4)의 출력신호에 의해 선택적으로 구동되는 제2릴레이(RLY2)로 이루어진 그린 인쇄회로기판(6)을 개재하여서 된 것을 특징으로 한다.The apparatus of the present invention, as shown in Figure 3, three-phase full-wave rectification unit (1) for full-wave rectifying and smoothing the power supply voltage of the three-phase (R, S, T); An IGBT module (2) having several transistors (Q1-Q4) for changing the supply direction of the power supply voltage by a control signal output from the main printed circuit board (4); A power unit (3) composed of a transformer (T1), diodes (D1, D2), coils (L1), and a capacitor (C2) to convert an AC voltage output from the IGBT module 2 into a DC voltage; First and second current transformers C / T1 and C / T2 for detecting output currents of the three-phase full-wave rectifying unit 1 and the power unit 3 and applying them to the main printed circuit board 4; A HVHF main printed circuit board 5 which is controlled by the main printed circuit board and generates a high voltage high frequency voltage; A choke coil (C.C) for amplifying a high frequency high voltage output from the HVHF printed circuit board; In a TIG arc welding machine composed of a torch 8 which generates arc discharge to a workpiece by the output voltage of the choke coil, it is selectively driven by an output signal of the main printed circuit board 4 to control the supply of AC voltage. A first relay RLY1; A power transformer T2 for converting a relatively high AC voltage supplied through the first relay to a low voltage; A half-wave rectifier 61 composed of diodes D11 and D12, a coil L11, and a smoothing capacitor C11 for half-wave rectifying the AC voltage output through the power supply T2; The second relay contact switch (S21, S22) is connected between the half-wave rectifier 61 and the output terminal of the power unit 3, respectively, and is selectively driven by an output signal of the main printed circuit board 4 ( It is characterized by interposing a green printed circuit board 6 made of RLY2).

이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 4 the effect of the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 사용자에 의해 용접 시작 스위치가 조작되면, 메인 인쇄회로기판(4)에서 HVHF인쇄회로기판(5)으로 소정의 출력신호를 발생시키게 되므로 HVHF인쇄회로기판(5)에서 약2,000-3,000V의 고전압 고주파(1-2㎒)가 방전되고, 그린 인쇄회로기판(6)에서는 30V(5-10A)의 역전압이 발생되어 파워부(3)의 코일(L1)과 쵸크코일(C.C) 사이와, 다이오드(D1, D2)의 공통 접속점 사이에 인가되므로 토치(8)의 전극과 작업물(7) 사이에는 직류 역극성(DC RP)아아크가 발생하게 된다.First, when the welding start switch is operated by the user, a predetermined output signal is generated from the main printed circuit board 4 to the HVHF printed circuit board 5, so that about 2,000-3,000 V of the HVHF printed circuit board 5 is generated. The high voltage high frequency (1-2MHz) is discharged, and a reverse voltage of 30V (5-10A) is generated in the green printed circuit board 6, so that between the coil L1 of the power unit 3 and the choke coil CC, Since it is applied between the common connection points of the diodes D1 and D2, a DC reverse polarity (DC RP) arc is generated between the electrode of the torch 8 and the workpiece 7.

이와 같은 역극성의 아아크 방전은 토치(8)의 전극 표면에서 청정작용을 일으키게 되어 전극 표면의 불순물이나 산화막을 제거시켜 주게 된다.(제4도에 도시한 직류 TIG 용접기의 전류 파형도 중 T1-T2구간 참조)This arc discharge of reverse polarity causes a clean action on the electrode surface of the torch 8 to remove impurities and oxide film on the electrode surface. (T1- 1 in the current waveform diagram of the DC TIG welding machine shown in FIG. See section T2)

상기와 같은 청정작용이 끝난 후에는 토치의 텅스텐 전극에 정극성의 전압(제4도의 T2-T3구간)이 인가됨과 동시에 알곤가스가 지속적으로 분사되므로 산화를 방지할 수 있는데, 이때 상기 HVHF인쇄회로기판(5)에서의 고전압 고주파의 방전은 계속되므로 토치(8)의 전극부와 작업물 사이의 절연은 파괴된 상태를 지속적으로 유지한다.After the above clean operation, positive voltage (T2-T3 section in FIG. 4) is applied to the tungsten electrode of the torch and the argon gas is continuously sprayed to prevent oxidation. In this case, the HVHF printed circuit board Since the discharge of the high voltage high frequency in (5) is continued, the insulation between the electrode portion of the torch 8 and the workpiece keeps the broken state.

뿐만 아니라, 제1 및 제2릴레이(RLY1, RLY2), 전원트랜스(T2) 및 반파정류부(61)로 구성된 상기 그린 인쇄회로기판(6)에 의해 토치(8)의 청정작용이 완료된후(T2후)에는 상기 메인 인쇄회로기판(4)에서 상기 그린 인쇄회로기판(6)의 제1 및 제2릴레이(RLY1, RLY2)의 구동을 차단시키고, 인터라인 IGBT모듈(2)에 구동신호(A, A', B, B')를 출력시켜 주게 된다.(T3점)In addition, after the cleaning operation of the torch 8 is completed by the green printed circuit board 6 including the first and second relays RLY1 and RLY2, the power transformer T2, and the half-wave rectifying unit 61 (T2). After that, the driving of the first and second relays RLY1 and RLY2 of the green printed circuit board 6 is interrupted from the main printed circuit board 4, and the driving signal A is applied to the interline IGBT module 2. , A ', B, B') will be output (T3 point).

상기 IGBT모듈(2)의 구동이 시작되면 토치(8)의 전극과 작업물(7) 사이의 파괴된 절연통로를 통해 전류가 흐르게 되므로(T3-T4 구간) 아아크가 발생되어 용접작업이 진행된다.When the IGBT module 2 starts to be driven, current flows through the broken insulation path between the electrode of the torch 8 and the workpiece 7 (T3-T4 section), so that arcing occurs and welding is performed. .

이때, 상기 메인 인쇄회로기판(4)에서는 파워부(3)의 출력단에 연결된 제2번 변류기(C/T2)를 통해 토치(8)와 작업물(7)사이에 흐르는 전류를 검출하게 되는데 만약 소정정규 이상의 전류가 토치와 작업대 사이로 흐르고 있음이 검출되면 상기 메인 인쇄회로기판(4)에서는 HVHF 인쇄회로기판(5)에서 출력되는 고전압 고주파의 방전을 중지시키게 된다.At this time, the main printed circuit board 4 detects a current flowing between the torch 8 and the workpiece 7 through the second current transformer C / T2 connected to the output terminal of the power unit 3. When it is detected that a current equal to or greater than a predetermined voltage flows between the torch and the work table, the main printed circuit board 4 stops the discharge of the high voltage high frequency output from the HVHF printed circuit board 5.

상기와 같이 일정전류 이상의 전류가 흘러 고전압 고주파의 방전을 중지시키더라도 아아크 상태를 통해 전류가 흐르고 있으므로 용접은 지속된다.As described above, even if a current of a predetermined current or more flows to stop the discharge of the high voltage high frequency, current flows through the arc state, so welding is continued.

한편, 본 고안에 있어서 토치의 전극과 작업물 사이에 일시적인 직류 역극성을 유발시켜 토치의 전극 표면의 불순물 및 오염물의 제거와 부분적으로 마모된 전극의 형상 변경에 의하여 순시 아아크 스타트가 가능케하는 기능실현을 위해, 그린 인쇄회로기판(6)의 입력전원과 출력개폐의 방식을 변경시킬 수도 있고, 또 그린 인쇄회로기판의 위치를 HVHF 인쇄회로기판내로 합치는 등의 위치이동이 가능하다.Meanwhile, in the present invention, a temporary DC reverse polarity is induced between the electrode of the torch and the workpiece, thereby realizing instant arc start by removing impurities and contaminants on the electrode surface of the torch and changing the shape of the partially worn electrode. For this purpose, the input power of the green printed circuit board 6 and the manner of switching the output can be changed, and the positional shifting of the green printed circuit board and the position of the green printed circuit board can be combined into the HVHF printed circuit board.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 역전된 전압을 공급시킨 상태에서 HVHF방전에 의해 전극과 모재의 절연을 파괴시키면 토치와 작업물 사이에 직류 역극성 전류가 흘러 텅스텐 전극 표면의 산화막 및 이물질이 제거되어 오염, 산화막 및 표면상태의 불량등으로 인한 고압 고주파의 방전 불가능을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 아아크 발생 포인트의 부적합 등을 사전에 방지할 수 있는 등 매우 유용한 고안인 것이다.As described above, according to the present invention, if the insulation of the electrode and the base material is destroyed by the HVHF discharge while the inverted voltage is supplied, the DC reverse polarity current flows between the torch and the workpiece, so that the oxide film and the foreign matter on the surface of the tungsten electrode It is a very useful design such that it is possible to solve the impossibility of discharging high voltage and high frequency due to the contamination, the oxide film and the poor surface condition, and to prevent inadequate arcing point.

Claims

A three-phase full-wave rectifying unit 1 for full-wave rectifying and smoothing power voltages of three-phase R, S, and T; An IGBT module 2 for converting the supply direction of the power supply voltage by a control signal output from the main printed circuit board 4; A power unit 3 for changing an AC voltage output from the IGBT module into a DC voltage; First and second current transformers C / T1 and C / T2 for detecting output currents of the three-phase full-wave rectifying unit 1 and the power unit 3 and applying them to the main printed circuit board 4; An HVHF printed circuit board 5 which is controlled by the main printed circuit board and generates a high voltage high frequency voltage; A choke coil (C.C) for amplifying a high frequency high voltage output from the HVHF printed circuit board; In a TIG arc welding machine composed of a torch 8 which generates arc discharge to a workpiece by the output voltage of the choke coil, it is selectively driven by an output signal of the main printed circuit board 4 to supply AC voltage. A first relay RLY1 for controlling; A power transformer T2 for converting a relatively high AC voltage supplied through the first relay to a low voltage; A half-wave rectifier 61 for half-wave rectifying the AC voltage output through the power transformer; The second relay RLY2 is connected between the half-wave rectifying unit 61 and the output terminal of the power unit 3, respectively, and is selectively driven by an output signal of the printed circuit board 4, respectively. A power supply device for a TIG arc welding machine, characterized in that the foreign matter and the oxide film of the torch can be removed by a reverse polarity current through a green printed circuit board (6).