KR0140326B1 - 용접전류와 용접전력 제어장치 - Google Patents

Abstract

두께의 증가에 따라 휠가압력이 증가해야 하는 메쉬 심(mash seam)과 같은 용접라인에서 용접 조건표가 준비되지 않은 강재를 용접하기 위해서 휠가압력을 측정할 수 있는 압력계의 전압 출력을 가산하는 회로와 절환 스위치에 의해서 적정용접조건도출이 용이하도록 하는 특징과 목적에 따라 용접변수들 상호 관계를 연관시키거나 무관하게 하는 절환 기능을 가지므로서 임의의 강재들의 용접부를 녹일 수 있는 충분한 입열량을 유지하는 용접 조건도출이 용이해졌다.

Description

용접전류와 용접전력 제어장치

제1도는 종래 실시예의 계통도이다.

제2도는 종래 실시예의 특성곡선도이다.

제3도는 본 발명의 실시예의 계통도이다.

제4도는 본 발명의 실시예의 특성곡선도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:전원 2:변압기

3:다이리스터 4:출력전극

5:출력전류측정부 6:제어기

7:제어기 공급전원 8,8':고정전압원

9,9':가변저항 10:가산증폭기

11:회전속도 발전기 12:탭 스위치

13:절환용 스위치 14:압력계

본 발명은 저항용접인 메쉬 심(mash seam) 용접라인에서 두께의 변화에 따라서 능동적으로 용접전류와 전력이 변화하여 용접부를 녹일 수 있는 충분한 입열량을 유지하도록 하는 것으로 용접물의 두께의 변화에 따라서 용접전류를 바꿀 수 있도록 제어하는 장치에 관한 것이다.

대형제철소 설비에 사용되는 저항 용접 형식인 메쉬 심 웰더(Mash seam welder)에서 사용하는 작업 테이블(table)은 일반적으로 많은 조건(강종, 강종의 두께 등)의 구성으로 되어 있으며, 용접시험을 통해서 최적의 조건이라는 것을 작업자가 테이블(table)로 정한 뒤 중앙 컴퓨터를 통해서 소재 판의 재질과 두께의 정보가 입력되면 그 조건이 용접기의 제어회로부에 입력되고, 입력된 정보에 따라서 용접을 제어하는데, 만일 용접작업테이블(table)에 없는 두께를 갖는 강종을 용접할 때에는 정수기간을 통해서 미리 다수의 용접시험을 통해서 최적 용접 조건을 찾는다. 그러나 상기의 최적 용접조건을 갖는 과정에서 용접전류, 속도, 휠 가압력 등으 변수가 상호 연관성을 갖고 있지 못하므로 상기의 최적 조건을 찾는 시간이 많이 걸린다.

그러므로 개개의 독립변수(예:용접 전류, 용접 속도 휠 가압력)에 의해 제어되도록 된 것을 변수 상호 연관성을 갖도로 한다면 적정 용접조건을 도출하기가 용이해진다. 같은 강종의 용접시 두께가 두꺼워지면 메쉬 심(mash seam)으로 철판의 끝단을 매쉬(mash)로 눌러야 하는 량이 많아진다. 그러면 입열량(Q), 전극(I)과 용접속도(1/T)로 구성되는 저항용접의 일반식인 Q=I²RT에서같은 입열량(Q)을 얻기 위해서는 전류(I)를 증가시키거나, 용접속도(1/T)를 늦추어야 한다. 즉, 능동적으로 휠 가압력의 상승분만큼 전류의 상승률을 제어함으로써 최적 용접조건을 도출하는 것은 시간적으로 많은 절감을 할 수 있다.

종래에 용접변수 상호연관성을 이용한 독일 특허 19 00 856는 용접속도의 변화에 따라서 용접전류만을 변화시키는 것이다. 상기 독일 특허의 실시예를 제1도에 도시하였다. 제1도에 대해 설명하면 1은 급전전원, 2는 변압기, 3은 다이리스터(Thyristor), 4는 양(+)과 음(-)의 전극, 5는 출력전류값을 측정하는 부분이고 6은 제어기, 7은 제어기를 구동하는 전원공급부, 8은 고정전압원, 8의 고정전원을 가변하는 역할을 하는 가변저항은 9이고 10은 가산증폭기, 11은 회전속도 발전기, 12는 탭 스위치이다. 용접물의 표면에 설치된 회전속도 발전기(11)가 용접물의 용접속도에 따라서 전압을 발생시키고 탭(tap) 스위치(12)를 가변해서, 제2도의 특성 곡선에 도시된 것과 같이 실선 a의 기울기를 용접속도에 따라서 점선 b와 c로 바꾸어 용접속도가 빠를 경우에는 특성 곡선의 기울기를 크게하고(점선 b), 용접속도가 느릴 경우에는 특성곡선의 기울기를 줄인다(점선 c).

상기 탭 스위치(12)의 출력은 가산증폭기(10)의 입력으로 연결되고 고정전압원(8)의 출력은 가변저항(9)을 통해 가산증폭기(10) 나머지 한 입력으로 연결되어 탭 스위치(12)의 출력에 가산증폭된다.

상기 가산 증폭기(10)의 출력은 제어기(6)에 공급되고 제어기(6)는 출력전류측정부(5)에 의해 측정된 출력전류값에 따른 전압과 가산증폭기(10)의 출력을 비교해서 다이리스터(3)의 점호각을 조절하여 전력출력단인 전극(4)의 값을 가변시켜 용접전력을 제어한다.

상기 독일 특허는 상기 실시예의 의하여 용접속도의 변화에 따라서 용접전류 및 용접전력을 제어하는 방법을 제안하였으나 매쉬 심 웰더(mash seam selder)와 같은 경우 강판이 두꺼워질수록 매쉬(mash)량도 증가하고 매쉬(mash)량을 증가하려면 휠 가압력을 증가해야 하는데, 매쉬 심(mash seam)과 같이 두께의 변화에 따라서 휠 가압력이 증가해야만 하는 경우에 휠의 가압력과 전류가 밀접한 연관성을 가진다는 것까지는 인식하지 못함으로써 용접부를 녹일 수 있는 충분한 입열량을 유지하지 못하고 최적 용접 조건의 도출시간을 절감하지 못했다.

본 발명의 목적은 두께의 증가에 따라 반드시 휠 가압력이 증가해야 하는 매쉬 심(mash seam)과 같은 용접 라인에 적용할 제어장치로서, 용접 휠 가압력과 용접전류를 유기적인 연관성을 갖도록 함으로써 최적 용접조건 도출의 시간을 단축하고 용접부를 녹일 수 있는 충분한 입열량을 유지하도록 용접물의 두께 변화에 따라서 용접전류를 바꿀 수 있는 제어장치를 제시하는데 있다.

본 발명의 실시예를 제3도에 도시하였다.

제3도에 대해 설명하면, 급전전원(1)은 변압기(2)를 통해 다이리스터(3)에 전원을 공급하고, 전원을 변압하여 제어기(6)를 구동하는 전원을 공급하는 전원공급부(7)에 전원을 공급한다. 상기 독일 특허 실시예의 회전속도 발전기(11) 대신에 용접 휠의 유압 실린더부에 압력계(14)를 설치하고 상기 압력계(14)의 출력 전압을 탭 스위치(12)를 통해 가산 증폭기(10)의 한 입력으로 연결한다. 상기 가산 증폭기(10)의 나머지 한 입력은 가변저항(9')을 통해 고정전압원(8')의 출력과 연결된다. 상기 가산증폭기(10)의 출력은 절환용 스위치(13)의 한 입력으로 연결되고 가변저항(9)을 통해 고정전압원(8)의 출력이 절환용 스위치(13)의 나머지 한 입력으로 연결된다. 상기 절환용 스위치(13)의 출력은 제어기(6)의 입력으로 연결되고 출력전극(4)으로부터 출력전류측정부(5)를 통해 측정된 전류값은 제어기(6)에 나머지 한 입력으로 받아져서 그 측정전류값에 따른 전압 값으로 변환되어 이용된다. 상기 제어기(6)는 급전전원(1)으로부터 제어기를 구동시키도록 변압하는 역할을 하는 제어기 공급전원(7)을 통해 구동전류를 공급받는다. 상기 제어기(6)의 출력은 다이리스터(3)의 게이트에 연결되며, 상기 다이리스터(3)의 출력은 출력전극(4)에 연결되어 용접전류를 발생시킨다. 본 발명은, 용접전류, 용접속도, 휠 가압력이 서로 연관성을 가지고 있지 않을때를 인디스펜서블 모드(indispensible mode)로 표현하고 연관성을 갖도록 했을 때를 디스펜서블 모드(dispensible mode)로 표현하면, 상기 두 모드 사이를 절환용 스위치(13)를 통해 절환하여 한 모드를 선택한다.

인디스펜서블(indispensible)모드에서는 고정전압원(8), 가변저항(9)을 통해서 전압이 절환 스위치(13)를 통해서 직접 제어기(6)에 가해지도록 해서 가변저항(9)을 통한 설정전압과 출력전극(4)에서 출력전류측정부(5)를 통해 측정된 출력전류값에 따른 전압을 비교해서 전력을 제어하는 일반적인 제어루프를 형성하도록 한다.

디스펜서블(Dispensible) 모드에서는 고정전압원(8)과 가변저항(9)에 의한 설정전압과 휠 가압력에서 다른 전류기울기가 되게 탭(tap) 스위치(12)에서 조정된 값이 가산증폭기(10)에서 고정전압원(8')으로부터 가변저항(9')을 통한 전압과 가산되어 제어기(6)에 출력을 전달하는 루프를 형성하도록 하였다.

압력계(14)의 압력 변화에 따른 출력 전류의 변화를 나타내는 특성 곡선이 제4도에 도시되며, 제4도에서, 압력의 변화가 없을 때의 a 상태에서 휠 가압력이 증가하면 b상태로 기울기가 바뀌도록 탭 스위치(12)를 가변한다. 그와 반대로 휠 가압력이 줄어들면 c상태로 기울기가 줄어들도록 탭 스위치(12)를 가변해서 휠 가압력의 변화에 따라서 전류의 기울기를 바꾸어서 적정입열량을 유지하도록 할 수 있다. 작업시 디스펜서블(dispensible) 모드로 조건을 잡은 후에 다시 인디스펜서블(indispensible)모드로 전환하여 용접속도의 변화, 휠 가압력의 변화, 용접 전류의 변화를 임의대로 변수개개를 독립적으로 조정 가능하도록 하였다.

제어기 공급전원(7)에 의해 전원을 인가받아 구동된 제어기(6)는 출력전류측정부(5)로부터의 측정전류값에 따른 전압과 절환용 스위치(13)의 모드절환에 의한 출력전압을 비교해서 다이리스터의 게이트(gate)에 내보내는 출력을 제어하여 다이리스터의 점호각을 조절하여서 전극(4)에서 출력되는 전력을 값을 가변하여 용접전류와 용접 전력을 제어하게 된다.

용접 휠의 유압 실린더부에 설치된 압력계(14)에 의해 측정된 압력 변하에 따라서 출력 전압이 커지면 제4도에 도시된 특성 곡선의 기울기를 크게 하고, 출력전압이 작으면 특성곡선의 기울기를 줄여서 휠 가압력에 따라 용접전류 및 용접전력을 능동적으로 제어하도록 함으로써 동강종의 두께 변화시의 적정용접조건을 찾는 과정을 간략화할 수 있기 때문에 적정용접조건의 도출을 위한 작업을 효과적으로 수행할 수 있다. 본 발명은 메쉬 심(mash seam) 용접라인에서 용접조건표가 준비되어 있지 않은 강재를 용접하기 위해서 용접조건 도출을 위한 용접 시험과정에서 용접변수설정을 효율적으로 할 수 있기 때문에 임의의 강재들의 용접부를 녹일 수 있는 충분한 입열량을 유지하는 최적 용접조건도출이 훨씬 용이해진다. 그리고 변수상호간의 관련을 목적에 따라서 연관시킬 수 있고, 아니면 독립적으로 제어도 가능하게 하여 작업의 유연성을 두었다.

Claims (2)

1. 용접물의 두께 변화에 따라서 용접부를 녹일 수 있는 충분한 입열량을 유지하는 용접전류와 용접전력 제어장치에 있어서, 급전 전원(1)에 연결된 변압기(2)와, 상기 변압기(2)로부터 전원을 받아 게이트에 인가되는 제어신호에 따라 상기 전원을 통과 및 차단시키는 다이리스터(3)와, 상기 다이리스터(3)의 출력을 받아 용접전력을 출력하는 출력전극(4)과, 상기 다이리스터(3)의 출력단과 출력전극(4) 사이에서 출력전류를 측정하는 출력전류측정부(5)와, 용접휠의 유압 실린더부에 설치된 압력계(14)와, 상기 압력계(14)의 출력이 탭스위치(12)를 통해 하나의 입력으로 연결되고 가변저항(9')을 통해 고정전압원(8')의 출력이 나머지 입력에 연결되는 가산증폭기(10)와, 상기 가산증폭기(10)의 출력이 하나의 입력으로 연결되고 가변저항(9)을 통해 고정전압원(8)의 출력이 나머지 입력에 연결되는 절환용 스위치(13)와, 상기 절환용 스위치(13)의 출력과 상기 출력전류측정부(5)의 출력을 입력으로 받아 상기 다이리스터(3)의 점호각을 제어되는 상기 제어신호를 출력하는 제어기(6)를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접전류와 용접전력 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 절환용 스위치(13)는 용접전류와 용접속도 및 휠 가압력이 서로 연관성을 갖지 않는 경우 가변저항(9)을 통하여 입력된 고정전압원(8)의 전압을 제어기(6)로 출력하는 인디스펜서블(indispensible) 모드와, 용접전류와 용접속도 및 휠가압력이 서로 연관성을 갖는 경우 상기 가산증폭기(10)의 출력을 상기 제어기(6)에 인가하는 디스펜서블(dispensible) 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 용접전류와 용접전력 제어장치.