KR0146870B1 - 저항용접 감시방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

다이리스터를 포함한 전력소자를 이용한 전력공급방식의 점(spot)저항 용접장치의 감시방법과 그 장치에 있어서 상부 휠축과 평행하게 설치된 근접스위치를 상부 휠의 앞면과 뒷면, 두곳에 설치하고 2축으로 이동가능한 테이블과 상기 두개의 근접스위치 각각의 출력을 논리합게이트에 입력하고 그 논리합게이트의 출력이 고레벨(high)일 때 통전구간측정을 위한 타이머, 카운터를 동작시켜 정확한 통전구간을 측정할 수 있게 된다.

Description

저항용접감시방법과 그 장치

제1도는 종래의 점(spot)저항 용접 계통도.

제2도는 종래의 점 저항용접감시장치의 블록도.

제3도는 종래의 점 저항용접 타임도.

제4도는 매쉬 심(mash seam) 용접기 공정도.

제5도는 본 발명의 실시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주몸체 2 : 변위계

3 : 상부전극 4 : 하부전극

5 : 트로이달코일 6 : 감시장치본체

7 : 표시부 8 : 변압기

9 : 주전원부 10 : 피용접물

11 : 논리합게이트 12 : 논리합게이트

13 : 타이머와 카운터 14 : 근접스위치

15 : 상부전극 16 : 상부전극부분확대도

17 : 근접스위치출력 18 : 2축테이블

19 : 매쉬 심 용접기 운반체 20 : 상, 하 전단기

21 : 클램프 22 : 상부전극

23 : 하부전극

본 발명은 용접감시방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 저항용접인 매쉬 심(mash seam) 용접기 중에서 다이리스터를 포함한 전력소자를 이용한 전력공급방식의 용접장치에 있어서 용접중에 변수값의 측정을 위한 감시(monitoring)시에 정확한 용접통전구간을 확인할 수 있는 용접감시방법 및 그 장치에 관한 것이다.

대형 제철소 설비에 사용되는 저항용접형식인 매쉬 심 용접기(mash seam welder)에서 작업자가 작업중의 용접진행상황을 확인하려고 용접중에 용접전압, 용접전류, 휠 압력, 속도 등의 변수를 설정치에 대비해서 측정치를 알 수 있다는 것은 작업자들에게 매우 효과적이다. 이와 같은 이유로 용접중의 여러가지 용접변수를 감시, 측정하려는 시도가 많이 행해지고 있다. 그러나 심(seam) 용접기에서는 용접상, 하휠의 접촉후에 휠구동부가 이동하여 스트립(strip)과 연결되므로 실제 정확한 통전시간을 측정하는 것이 어렵다. 그 이유는 전력소자로써 다이리스터를 사용하는 경우에 전압의 OV 구간을 통전구간으로 인정하기가 불가능하기 때문이다. 또한 전류파형은 최종출력단에 전류평활을 위해서 부착된 리액터때문에 통전순간부터 파형이 상승하고, 소호시 빠르게 하강하지 못하므로 전류파형으로부터 통전구간을 인식하는 것도 어려운 실정이다. 따라서 저항용접에서의 정확한 통전구간의 인식은 여러가지 어려움을 내포하고 있다. 그러나 반드시 필요한 부분이기도 하다. 일본 특개 평 4-91869의 발명은 상기한 저항용접의 통전구간 인식문제를 해결하기 위해서 점(spot) 용접의 경우에 휠의 가압에 따른 변위계를 이용하여 통전구간을 확인하는 방법을 이용하였다. 제1도는 일본 특개 평 4-91869 발명의 실시예에 의한 점(spot) 저항용접 계통도이다. 제1도에 있어서 점(spot) 용접기의 동작을 살펴보면 주 몸체(1)에 연결된 변위계(2)가 상부전극(3)의 이동에 따라서 변위량을 감시장치 본체(6)에 보낸다. 상부전극(3)이 하부 전극(4) 위에 올려진 피용접물(10)을 가압하고, 그 순간 주전원부(9)로부터 변압기(8)를 통해서 전력이 가해져 피용접물이 용접되는데, 용접통전구간의 측정을 트로이달 코일(5)을 사용하여 그 출력을 감시장치본체(6)로 보낸다.

그에 따라 용접의 적정여부에 따라서 표시부(7)를 작동시킨다. 제2도는 감시장치본체(6)의 동작을 블록도로 도시하였다. 제2도에 대해 설명하면, 기동신호(So)에 따라서 변위량 산출회로가 동작을 시작하고, 통전시작신호(S₁)와 통전 끝 신호(S₂)를 트로이달 코일을 통해서 변위량 산출회로로 보내고, 그때 각각의 변위량 X₁, X₂를 기억장치에 각각 저장하고 그 값을 감산기에 보낸다.

감산기는 변위량 X₂에서 변위량 X₁을 감산한 양을 비교기에 보내어 설정값과 비교하고 통전개시시의 변위량(X₁)도 설정값과 비교해서 비교된 두 출력이 모두 참이면 논리합게이트(11)의 출력이 고레벨(high)이 되어 표시부(7)의 OK 표시부를 점등하고 아닌 경우에는 NG 표시부를 점등하도록 하였다.

제3도는 타임도상으로 기동신호, 가압신호, 용접전류, 변위들을 도시하였다. 제3도에 대해 설명하면 기동신호로부터 통전개시(t₁)전까지의 변위계의 변위량을 X₁이라고 표시하고, 통전이 끝난 후의 변위량을 X₂라고 표시하였다.

제3도는 기동신호 So 발생후 변위계가 X₁만큼 변위되고 가압신호가 주어지면서 통전개시(t₁)부터 용접전류가 흘러 t₂까지 용접하고 통전이 끝난 후 가압신호가 끝나는 것을 도시하였다.

상기 실시예의 종래발명은 점 용접기(spot welder) 등의 저항용접의 정확한 통전 시간을 인식하는 방법으로써 변위계를 이용한 시스템을 사용하였는데, 전류의 통전 유·무를 판단하는 주요소자로 제1도의 트로이달 코일(5)을 사용한다고 하였다. 그러나 실제로 대부분의 대용량 저항 용접전원장치에서는 최종 출력단에 큰 리액터를 사용하여 출력전류의 리플을 줄이는데, 이 리액터의 물리적 특성때문에 전류의 상승, 하강구간이 존재하기 때문에 타임지연이 발생함으로 정확한 통전개시와 통전끝을 알기는 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 트로이달 코일을 이용한 전구간의 측정이 갖는 부정확성을 개선하여 심(seam) 용접기의 정확한 통전구간을 알 수 있음으로 해서, 용접중의 용접전류, 용접전압, 용접압력, 용접속도 등 여러가지 용접변수를 감시, 측정함으로써 매순간 측정된 값과 스트립(strip)상의 용접부와 선형적인 연관성을 갖게 함으로써 감시, 측정한 결과와 실제용접부를 눈으로 확인했을 때 측정데이터의 시간축과 용접부가 일차 비례함으로 데이터로부터 어느 부위의 용접이상을 예측할 수 있는 바탕을 마련할 수 있다.

따라서, 실제용접부를 확인하지 않더라도 측정데이터의 시간축상의 위치로부터 용접부 어느 지점에서 이상여부를 예측할 수 있으므로 라인(line) 작업자들의 판파단사고를 줄이고, 이로부터 판파단의 스트레스로부터 작업자를 해방시키므로써 작업효율을 향상시킬 수 있다는데 그 목적이 있다.

제4도는 본 발명에 사용된 매쉬 심(mash seam) 용접기의 공정도를 도시한 것으로 그 작업순서를 설명한다.

제4도의 (a)에서 선행코일과 후행코일이 클램프(clamp) 사이에서 멈춘다. 제4도의 (b)에서 클램프가 각각의 코일을 고정시킨 후 강판의 폭을 감지한다.

전단과정은 우선 아래에 있는 전단기가 위로 올라오면서 각 코일의 끝을 바친 후에 위에서부터 전단기가 내려오면서 코일의 양끝을 절단한다. 도시되지는 않았지만 후행강판의 중심이 선행강판의 중심에 오도록 한다. 그리고 전단기를 원위치시키고 출력 클램프를 기울이고 허용겹치기 폭만큼 입력클램프를 출력측으로 이동한다. 출력클램프가 원위치하여 선행코일의 선미를 후행코일의 선단에 얹는다. 제4도의 (c)에서 보는 것과 같이 우선 상부휠과 그 뒷부분에 있는 브러쉬에 압력을 가한다. 용접운반체(carriage)가 화살표 방향으로 이동하여 용접을 진행하고 상부전극과 상부브러쉬를 위로 올리고 클램프를 열고 운반체(carriage)를 원위치로 돌린다.

이런 심(seam) 용접기의 작업 특성을 이용하여 용접통전구간을 확인할 수 있는 방법 및 장치를 고안한다.

제5도에 본 발명의 실시도를 도시한다.

제5도는 제4도의 용접기에서 실제 용접통전구간을 인식하기 위해서는 용접기의 전극으로 사용되는 상부휠부분(15, 22)에 직선성이 우수한 근접스위치(14)를 휠축부와 평행하게 설치한다. 그래서 용접이 진행되어 휠부분에 설치된 근접스위치가 코일의 통전시작위치에서 정확히 동작되도록 2축 테이블(18)을 이용하여 위치조정을 한 다음 근접스위치가 동작되는 구간이 바로 통전구간이 되도록 한다. 실제 현장에서 용접을 진행하다 보면 선행코일과 후행코일의 폭이 일치하지 않은 경우가 대부분이므로 실제 통전구간은 두 코일 중에서 짧은 폭길이 동안이 실제 원하는 통전구간이 된다. 그래서 제5도의 상부전극부분확대도(16)와 같이 2축으로 미소거리조정 가능한 형식(2축 xy table)의 근접스위치부(14)를 휠의 앞면과 뒷면에 두개를 각각 설치한다. 두개의 근접스위치출력(17)을 논리합 게이트(12)로 통과시키고, 그 게이트 출력신호가 유지되는 동안을 통전시간이라고 정의한다. 만일 두개의 코일 중 짧은 것이 있어서 한개의 근접스위치의 출력이라도 출력되지 않으면 그 순간까지는 실제 통전이 이루어지지 않은 구간이라고 정의할 수 있다. 따라서 두개의 근접스위치의 출력이 모두 고레벨(high)이 되어서 논리합게이트의 출력이 고레벨(high)인 구간동안 감시시스템(13)을 트리거시키거나 타이머를 작동하여 저항용접 감시장치를 작동할 수 있다.

매쉬 심(mash seam) 용접기 운반체(19)와 상, 하전단기(20), 클램프(21), 상부전극 휠(22), 하부전극 휠(23)로서 용접기를 구성한다.

본 발명의 정확성을 높이기 위해서는 가능한 근접스위치의 측정가능거리(sensing distance)가 짧은 것을 사용하고, 정격 측정가능거리(sensing distance)에 일치하도록 코일과의 거리를 유지하는 것이 오차를 최소화하는데 효과적이다. 근접스위치를 휠 축에서 좌우상하 이동기능을 가지는 역할을 부여하여도 본 발명의 목적과 한계를 벗어나지 않는다.

본 발명에 의하면 실제 용접부를 확인하지 않더라도 실제 통전구간과 통전시간을 파악하여 저항용접감시장치를 작동하여 용접중의 용접전류, 용접전압, 용접압력, 용접속도 등 여러가지 용접변수를 감시, 측정함으로써 측정데이터의 시간축상의 위치로부터 용접부 어느 지점에서 이상여부를 예측할 수 있으므로, 라인작업자들의 판파단사고를 줄일 수 있고, 그로 인해 작업자들의 작업효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 선행 코일의 후단과 후행코일의 선단을 클램프(21)로 고정한 후, 매쉬 심 운반체(19)에 붙어 있는 전단기(20)로 각 끝단을 정리하고 디스크형으로 된 상부 전극 휠(22)과 하부 전극 휠(23)로써 선행 및 후행의 두 코일 끝단에 전류를 흘려 두 코일 접촉면 사이에서의 저항 발열을 이용하여 용접을 하는 저항 용접 장치에 있어서, 상기 디스크형 전극의 상부 휠(22)축과 평행하도록 상기 상부 휠(22)의 앞면과 뒷면의 두 곳에 각각 설치되고, 가능한 측정가능거리(sensing distance)가 짧도록 코일과의 거리를 유지하는 근접스위치(14)와, 상기 근접스위치(14)의 정격측정가능거리(sensing distance)를 최소화하여 코일의 통전시작위치에서 정확히 동작되도록 상기 근접스위치(14)의 위치를 2축(x, y)으로 미소 조정하는 테이블(18)과, 상기 두개의 근접스위치(14) 각각의 출력을 논리합해서 통전시간신호를 출력하는 논리합게이트와, 타이머와 카운터로 구성되며, 상기 논리합게이트로부터 통전시간신호를 받아 통전구간을 측정하는 통전구간 측정부(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 저항용접 감시장치.
2. 선행 및 후행의 두 코일 끝단에 전류를 흘릴 수 있는 디스크형 전극(22)(23)으로 전기를 가하여 두 코일 접촉면 사이에서의 저항 발열을 이용하여 용접하는 저항용접방법에 있어서, 상기 디스크형 전극의 상부 휠축의 앞면과 뒷면 2곳에 상부 휠축과 평행하도록 근접스위치(14)를 설치하고, 상기 근접스위치의 측정가능거리(sensing distance)가 짧도록 코일과의 거리를 유지하며, 상기 근접스위치(14)의 정격측정가능거리(sensing distance)를 최소화하여 코일의 통전시작위치에서 정확히 동작되도록 상기 근접스위치(14)의 위치를 2축(x, y)으로 미소 조정하고, 전면에 붙은 상기 근접스위치(14)의 동작시간으로 상기 선행 코일의 폭을, 후면에 붙은 상기 근접스위치(14)의 동작시간으로 후행코일의 폭을 나타냄으로써 폭의 길이에 따라서 시간이 길어짐을 이용하므로써, 두 근접스위치(14)가 동시에 동작하는 구간을 통전시간으로 판단하는 것을 특징으로 하는 저항용접 감시방법.