KR0160058B1 - 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치는, 사용자용 자동/수동 모드전환 스위치 및 토오치 스위치의 개폐 상태에 따라 직류 고압을 절단될 모재와 절단할 토오치 사이에 인가시킨다. 자동 모드 동작시, 토오치 스위치가 1차 닫히면 직류 고압이 인가되고, 토오치 스위치가 재차 열리면 직류 고압이 여전히 인가되며, 토오치 스위치가 재차 닫히면 실리콘 제어 정류기의 게이트와 연결된 전해 콘덴서의 방전에 의하여 직류 고압이 차단된다.
Description
제1도는 본 발명에 따른 주제어장치가 포함된 에어 플라즈마 절단기의 개략적 블럭도이다.
제2도는 제1도의 주제어장치의 고압발생제어부를 나타낸 회로도이다.
제3도는 제1도의 주제어장치의 펄스폭변조 제어부를 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1a : 정류부 1b : 인버터
1c : 전류 검출부 1d : 출력 제어부
1e : 주제어장치 1f : 전류검출 제어부
1g : 고압발생 제어부 1h : 펄스폭변조 제어부
1i : 고압발생기 1j : 고압결합코일
1k : 필터회로
본 발명은 에어 플라즈마(Air plasma) 절단기의 주제어장치에 관한 것이다.
에어 플라즈마 절단기란, 수축된 플라즈마 아크(arc)의 열을 이용하여 모재의 절단 부분을 녹이고, 높은 속도의 가스 분사에 의하여 용융된 금속을 제거하는 방식의 절단기를 말한다. 기본적인 동작 과정을 살펴보면, 먼저 고주파 전압을 이용하여 노즐(nozzle)과 전극봉 사이에 파일롯 아크(pilot arc)를 발생시키게 되어 있다. 상기 파일롯 아크는, 노즐 내를 흐르는 오리피스 가스를 가열하여 이온(ion)화된 가스를 형성하게 한다. 이온화된 가스는, 노즐을 통과하면서 수축되어 전극봉과 모재 사이에 전도체(電導體)로서 존재하게 되며, 고밀도(高密度), 고온(高溫), 그리고 고열(高熱)의 플라즈마 아크를 형성하게 되어 있다.
일반적인 에어 플라즈마 절단기는, 크게 나누어 정류부, 인버터(Inverter), 출력 제어부, 그리고 주제어장치로 구성된다. 정류부는 전원 노이즈를 줄일 뿐만 아니라 펄스폭 변조 인버팅을 위하여 단상 또는 3상의 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 역할을 수행한다. 인버터는 상기 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 역할을 수행하며, 최근 펄스폭변조(PWM : Pulse Width Modulation) 방식의 인버터가 많이 사용되고 있다. 출력 제어부는 출력단의 정류 및 제어를 수행하여, 소정의 요구 전압을 출력하는 역할을 수행한다. 그리고 주제어장치는 시스템의 전체 동작을 제어하는 역할을 수행한다.
상기와 같은 구성 요소를 포함하는 에어 플라즈마 절단기에 있어서, 종래의 주제어장치는, 자동 또는 수동 모드에 따라 선택적인 제어 기능을 수행할 수 없다. 이에 따라 사용자는 절단 시간 동안 토오치 스위치를 계속 누르고 있어야 하는 불편함을 겪게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안해서 창안된 것으로, 에어플라즈마 절단기에 있어서, 자동 또는 수동 모드에 따라 선택적인 제어 기능을 수행할 수 있는 주제어장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치는, 단상 또는 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 정류부; 입력되는 펄스폭변조 제어신호에 따라, 상기 정류부로부터의 직류 전압을 고주파 교류 전압으로 변환시키는 인버터; 제3계전기가 도통되면 한 극성의 직류 전위가 절단될 모재에 인가되도록, 상기 인버터로부터의 교류 전압을 정류하는 출력 제어부; 상기 제3계전기가 도통되면 다른 한 극성의 고압 직류 전위가 절단할 토오치에 인가되게 하는 고압 발생 장치; 및 상기 인버터와 상기 제3계전기의 동작을 제어하는 주제어장치;를 포함한 에어 플라즈마 절단기에 적용된다.
이 주제어장치는 고압발생 제어부 및 펄스폭변조 제어부를 포함한다.
상기 고압발생 제어부는, 사용자용 자동/수동 모드전환 스위치의 개폐 상태에 따라 자동 또는 수동 모드로써 동작하고, 자동 모드 동작시, 사용자용 토오치 스위치가 1차 닫히면 상기 제3계전기가 도통되고, 상기 제3계전기가 도통된 상태에서 상기 토오치 스위치가 재차 열리면 상기 제3계전기의 도통된 상태가 유지되며, 상기 제3계전기가 도통된 상태에서 상기 토오치 스위치가 재차 닫히면 실리콘 제어 정류기의 게이트와 연결된 전해콘덴서의 방전에 의하여 상기 제3계전기가 차단되게 한다.
상기 펄스폭변조 제어부는, 상기 정류부(1a)의 입력 전압의 종류에 따라 상기 인버터(1b)의 출력량에 차이가 있도록 상기 펄스폭변조 제어신호를 발생시킨다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 주제어장치가 포함된 에어 플라즈마 절단기를 보여준다. 제1도를 참조하면, 본 발명의 주제어장치(1e)가 포함된 에어 플라즈마 절단기는 정류부(1a), 펄스폭변조(PWM : Pulse Width Modulation) 인버터(1b), 주변압기(MT), 전류 검출부(1c), 출력제어부(1d), 고압 발생 장치(1i, 1j) 및 주제어장치(1e)가 마련된다. 정류부(1a)는 단상 또는 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환시킨다. 펄스폭변조 인버터(1b)는, 입력되는 펄스폭변조 제어신호에 따라, 정류부(1a)로부터의 직류 전압을 고주파 교류 전압으로 변환시킨다. 주변압기 (MT)는 펄스폭변조 인버터 (1b)의 출력 전압 레벨을 변환시킨다. 전류 검출부(1c)는 모재와 토오치 사이에 흐르는 전류를 검출하기 위하여 마련된다. 출력 제어부(1d)는, 제3계전기 (CR3-1, CR3-2)가 도통되면 한 극성의 직류 전위가 절단될 모재에 인가되도록, 전류 검출부(1c)를 통한 교류 전압을 정류시킨다. 고압 발생 장치 (1i, 1j)는, 제3계전기 (CR3-1, CR3-2)가 도통되면 다른 한 극성의 고압 직류 전위가 절단할 토오치에 인가되게 한다. 본 발명에 따른 주제어장치 (1e)는, 인버터 (1b)와 제3계전기(CR3-1, CR3-2)의 동작을 제어한다.
주제어장치(1e)는 전류검출 제어부(1f), 고압발생 제어부(1g), 그리고 펄스폭변조 제어부(1h)를 포함하고 있다. 전류검출제어부(1f)는 전류검출부(1c)로부터의 검출 전류가 기준값 이상일 때에만 고압발생 제어부(1g)와 펄스폭변조 제어부(1h)가 동작되게 한다. 고압발생 제어부(1g)는, 사용자용 자동/수동 모드전환 스위치(MA) 및 토오치 스위치(T.S)의 개폐 상태에 따라, 제3계전기(CR3-1, CR3-2)의 동작을 제어한다. 펄스폭변조 제어부(1h)는, 정류부(1a)의 입력 전압의 종류에 따라 인버터(1b)의 출력량에 차이가 있도록 펄스폭변조 제어신호를 발생시킨다. 또한, 이 펄스폭변조 제어신호는 사용자용 절단전류 조정단자(CN)의 위치에 따라 조정된다.
제1도에서, 참조 부호 1i는 제3계전기(CR3-1, CR3-2)가 닫힐 때 고전압을 발생시키는 고압발생기이다. C는 출력 전압에 나타날 수 있는 고주파 노이즈를 제거할 뿐만 아니라 안정된 직류 전류를 흐르게 하기 위한 직류 리액터(DC Reacter)이다. 1j는 고압발생기(1i)의 2차 유기전압을 소정의 스파크(spark) 전압으로 유기시키는 고압결합코일(CC : Coupling Coil)이다. 고압결합코일(1j)의 2차측에 전압이 유기되면, 모재와 토오치 사이에 전류 스파크가 발생되면서 직류 절단전류가 흐르게 된다. 실제, 모재와 토오치가 접촉되어야만 폐회로가 구성되어 직류출력전류가 흐르게 된다. 그러나 에어 플라즈마 절단기의 전면 판넬(pannel)에서 사용자가 파일롯 아크(pilot arc) 스위치(PS)를 작동시키는 경우, 모재와 토오치가 접촉되지 않은 상태에서도 내부적으로 폐회로가 구성되어 직류출력전류가 흐르게 된다 따라서, 파일롯 아크가 발생되는 경우에는, 모재와 토오치가 닿지 않은 상태에서도 비접촉 작업개시가 가능하다. 제1도의 에어플라즈마 절단기에서, 사용자의 조작 명령이 수행되는 부분은, 상기 파일롯 아크 스위치(PS), 토오치 스위치(TS), 자동/수동 모드전환 스위치(MA), 그리고 절단전류 조정단자(CN)이다 T2는 입력 전원을 이용하여 주제어장치 (1e)에 소정의 전압을 공급하는 제2변압기이다. T4는 입력 전원을 이용하여 펄스폭변조 제어부(1h)에 소정의 전압을 공급하는 제4변압기이다. 본 실시예에서는 제2변압기(T2)의 2차 유기전압을 24 V로 하고, 제4변압기(T4)의 2차 유기전압을 8 V로 하였다 그리고 1k는 주제어장치(1e)의 오동작 방지를 위하여 토오치 스위치 입력회로로부터 유기될 수 있는 서어지(Surge)를 제거하는 여과회로(Filter Circuit)이다. 회로의 구성상 상기 제4변압기(T4)에는 3상 전원을 사용하는 경우에만 전압이 유기되고, 단상 전원을 사용하는 경우에는 전압이 유기되지 않는다.
제2도는 제1도의 주제어장치의 고압발생제어부를 보여준다. 제2도를 참조하면, 본 발명에 따른 주제어장치(제1도의 1e)의 고압발생 제어부(제1도의 1g)는, 사용자용 자동/수동 모드전환 스위치(제1도의 MA)의 개폐 상태에 따라 자동 또는 수동 모드로써 동작한다. 자동 모드 동작시, 사용자용 토오치 스위치 (제1도의 T.S)가 1차 닫히면 상기 제3계전기(CR3)가 도통된다. 제3계전기 (CR3)가 도통된 상태에서 토오치 스위치(T.S)가 재차 열리면 제3계전기(CR3)의 도통된 상태가 유지된다.
제3계전기(CR3)가 도통된 상태에서 토오치 스위치 (T.S)가 재차 닫히면 실리콘 제어 정류기(Q1)의 게이트와 연결된 전해콘덴서 (C48)의 방전에 의하여 제3계전기(CR3)가 차단된다.
고압발생 제어부(1g)는 정류기(BR1), 제1계전기(CR1), 트랜지스터(Q2), 실리콘 제어 정류기(Q1), 전해콘덴서(C48), 제2계전기(CR2), 및 고압발생시간 제어회로(I3, C52, R100, OP19, I2);를 포함한다.
정류기(BR1)는 토오치 스위치(T.S)가 닫혀졌을 때 유기되는 전압을 정류한다. 제1계전기(CR1)는 정류기(BR1)의 출력 전압에 의하여 스위칭 작용을 한다. 트랜지스터(Q2)는 자동 또는 수동 모드에 따라 스위칭 작용을 수행한다. 실리콘 제어 정류기(Q1)는 스위칭 트랜지스터(Q2)의 동작을 제어한다. 전해콘덴서(C48)는 자동 모드에서 상기 제1계전기(CR1)가 재차 도통된 경우에 방전을 실시한다. 제2계전기(CR2)는 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴온(turn On)됨에 따라 도통된다. 고압발생시간 제어회로(I3, C52, R100, OP19, I2)는, 제2계전기(CR2)가 도통되면, 일정한 시간동안 상기 제3계전기(CR3)가 도통되게 한다.
고압발생시간 제어회로(I3, C52, R100, OP19, I2)는 제1반전기(I3), 전해 콘덴서(C52), 저항기(R100), 비교기(OP19) 및 제2반전기(I2)를 포함한다. 제1반전기(I3)는 제2계전기(CR2)가 도통되는 경우에 디지털 논리 '하이'의 전압을 출력시킨다. 전해 콘덴서(C52)는 제1반전기(I3)가 디지털 논리 '하이'의 전압을 출력시키는 경우에 시정수의 시간동안 충방전을 실시한다. 저항기(R100)는 전해 콘덴서(C52)와 함께 상기 시정수를 결정하기 위하여 마련된다. 비교기(OP19)는 제1반전기(I3)가 디지털 논리 '하이'의 전압을 출력시키는 시점으로부터 상기 시정수의 시간이 지난 시점에 이르렀을 때 디지털 논리 '로우'의 전압을 출력시킨다. 제2반전기(I2)는 제2계전기(CR2)가 도통되는 경우에, 상기 제1반전기(I3)와 비교기 (OP19)의 출력 변화에 의하여 시정수의 시간동안에만 디지털 논리 '로우'의 전압을 출력시킴으로써, 제3계전기(CR3)가 도통되게 한다.
제2도의 고압발생 제어부(1g)의 7번 단자는, 자동/수동 모드전환 스위치(MA)에 의하여 신호가 입력되는 단자로서, 수동 모드시에는 개방(Open/Floating)된 상태이고, 자동 모드시에는 접지(Grounding)된다. 8, 9번 단자의 사이에는, 사용자가 작업 개시를 위하여 토오치 스위치(TS)를 눌러서 닫히게 하는 경우, 24 V의 교류 전압이 유기된다. 10번 단자는 전류검출제어부(1f)로부터 발생되는 신호가 입력되는 단자로서, 정상적인 출력 전류인 경우에는 하이(High) 상태의 전압이 입력된다. CR4는 에어 플라즈마 절단기의 출력 전류가 정격 범위에 들었을 때 도통되는 제4계전기이다. R84와 R85는 스위칭 트랜지스터(Q2)의 베이스 인가 전압을 결정짓는 분압용 저항기들이다. R82와 R83은 비교기(OP19)의 +단자 전압을 결정짓는 분압용 저항기들이다.
제2도의 고압발생 제어부(1g)는, 수동 모드인 경우, 토오치 스위치(TS)를 눌러서 닫히게 하는 동안에 필요한 시간만큼 고압이 출력단에 발생되게 하고, 토오치 스위치(TS)를 누르지 않고 열리게 하면 고압이 발생되지 않게 한다. 또한 자동 모드인 경우, 토오치 스위치(TS)를 눌러서 닫히게 함과 동시에 손을 떼어 다시 열리게 하여도 필요한 시간만큼 자기유지(磁氣維持)가 되어 절단전류가 출력단에 흐르게 하고, 토오치 스위치(TS)를 재차 눌러서 닫히게 하면 CR2가 턴오프(turn-off)된다.
제2도에서, 8번 단자와 9번 단자에는 사용자가 토오치 스위치(TS)를 눌러서 닫히게 하는 경우, 24 V(볼트)의 교류 전압이 입력된다. 10번 단자는 전류검출제어부(1f)로부터 발생되는 신호가 입력되는 단자로서, 정상적인 출력 전류인 경우에는 하이(High) 상태의 전압이 입력된다. 상기와 같은 입력 조건 하에서, 수동 모드에서 고압이 발생되지 않는 과정, 수동 모드에서 고압이 발생되는 과정, 자동 모드에서 고압이 발생되어 자기유지되는 과정, 그리고 자동 모드에서 절단 전류가 중지되는 과정으로 나누어 설명하기로 한다. 수동 모드인 경우, 출력단에 고압을 발생시키기 위하여 토오치 스위치(TS)를 누르고 있는 시간이 소정의 고압발생 시간보다 길어야 한다. 한편 자동 모드인 경우, 토오치 스위치(TS)를 일단 누름과 동시에 출력단에 고압이 발생되어 절단전류가 흐르게 되면, 토오치 스위치(TS)에서 손을 떼어도 절단전류는 계속 흐르게 된다. 또한 토오치 스위치(TS)를 재차 누르면 CR2가 턴오프되어 PWM 전력제어가 중지됨에 따라 절단전류가 흐르지 않게 된다.
먼저 수동 모드에서 고압이 발생되지 않는 과정을 살펴보기로 한다. 수동 모드인 경우에는 제1도에서 설명된 바와 같이, 7번 단자가 열려진(Floating, Open) 상태로서 7번 단자를 통하여 전류가 흐를 수 없다. 사용자가 토오치 스위치(TS)를 누르지 않는 경우, 브리지 정류기(BR)의 입력에는 전압이 인가되지 않고, 제1계전기(CR1)는 도통되지 않는다. 따라서 스위칭 트랜지스터 Q2는 턴온(turn-on)될 수 없고, 제2계전기(CR2)도 도통되지 못한다. 제2계전기(CR2)가 도통되지 못함에 따라, 인버터 I3의 출력은 로우(Low) 상태가 되고, 인버터 I2의 출력은 하이(High) 상태가 된다. 따라서 24 V의 전원 단자에서 인버터 I2의 출력단으로 전류가 흐를 수 없음에 따라 제3계전기(CR3)는 도통되지 못한다. 제3계전기(CR3)는 제1도에 도시된 바와 같이 고압발생스위치의 역할을 하게 되므로, 제3계전기(CR3)가 도통되지 못함에 따라 고압이 출력단에 인가되지 못한다.
다음은 수동 모드에서 고압이 발생되는 과정을 살펴보기로 한다. 수동 모드인 경우에는 제1도에서 설명된 바와 같이, 7번 단자가 열려진(Floating, Open) 상태로서 7번 단자를 통하여 전류가 흐를 수 없다. 사용자가 토오치 스위치(TS)를 누르면 소정의 교류 전압(본 실시예의 경우 24 V)이 입력된다. 브리지 정류기(BR)는 상기 교류 전압을 직류로 변환시켜서 제1계전기(CR1)가 도통되게 한다. 제1계전기(CR1)가 도통됨에 따라, 다이오드 D72의 양극(Anode)에 걸리는 전압 즉, D 점의 전압 Vd는 저항 R84와 R85에 의하여 결정된다. 제1계전기(CR1)가 도통되면 전류는 다이오드 D72와 제너 다이오드 ZD3를 통하여 스위칭 트랜지스터 Q2의 베이스(Base)를 구동시킴에 따라, 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴온(turn on)된다. 이에 따라 제2계전기(CR2)도 도통되고, 인버터 I3의 출력은 '하이' 상태가 된다 제2계전기 (CR2)가 도통되지 않은 상태에서는, 비교기(OP19)의 출력단 B 지점은 '하이'상태이지만 다이오드 D77의 양극(Anode)단 C지점은 '로우' 상태이다. 따라서 반전기 I2의 출력이 '하이' 상태가 되어 제3계전기(CR3)가 도통되지 못한다. 그러나 제2계전기(CR2)가 도통된 시점에서 반전기 I3의 출력은 '하이'상태로 반전됨에 따라, 반전기 I2의 출력이 '로우'상태가 되어 제3계전기(CR3)가 도통된다. 한편 반전기 I3의 출력이 '하이'상태로 반전됨과 동시에 전해콘덴서 C52는 소정의 시정수동안 충방전을 수행한다. 상기 시정수의 시간이 경과하면, 비교기 OP19의 출력은 '로우' 상태로 반전되어 반전기 I2의 출력은 다시 '하이' 상태로 반전된다. 따라서 상기 시정수 동안에만 제3계전기(CR3)가 도통되어 고압이 출력단에 인가된다.
다음은 자동 모드에서 고압이 발생되어 자기유지(磁氣維持)되는 과정을 살펴보기로 한다. 자동 모드인 경우에는 제1도에서 설명된 바와 같이, 7번 단자가 접지(Grounding)된 상태로서 7번 단자를 통하여 전류가 흐를 수 있다. 사용자가 토오치 스위치(TS)를 일단 누르면 수동 모드와 같은 과정을 거쳐서 소정의 시간 동안 고압이 출력단에 인가되어 절단전류가 흐르게 된다. 또한 사용자가 소정의 시간 이후에 토오치 스위치(TS)에서 손을 떼어도, 스위칭 트랜지스터(Q2)의 컬렉터 전류가 7번 단자를 통하여 흐를 수 있으므로 자기 유지가 되어 모재와 토오치 간에 절단전류가 흐를 수 있다.
다음은 자동 모드에서 절단전류가 흐르지 않게 되는 과정을 살펴보기로 한다. 사용자가 소정의 시간 이후에 토오치 스위치(TS)를 재차 누르면, 충전되었던 전해콘덴서 C48은 방전을 수행하여 실리콘제어정류기(Q1)을 턴온(turn on)시킨다. 이에 따라, 스위칭 트랜지스터(Q2)는 턴오프(turn off)되어 제2계전기(CR2) 및 제3계전기(CR3)가 차단되어 PWM 인버터 제어신호가 발생되지 못한다. 상세한 동작은 수동 모드의 설명에서 상술되었다. 상술한 바와 같이 고압발생제어부의 고압발생신호에 의하여 고압발생기(1i)에서 고전압을 유기시킴에 따라 고압결합코일(1j)에서 소정의 스파크(spark) 전압을 출력단에 발생시킨다. 상기 스파크 전압이 발생되어 토오치와 모재 사이에 플라즈마 아크(Plasma arc)부하가 형성되면, PWM 제어부(1h)의 출력 신호에 의하여 PWM 인버터(1b)가 제어되어 소정의 절단 전류가 출력단에 흐르게 된다.
제3도는 주제어장치(제1도의 1e)의 펄스폭변조 제어부(제1도의 1h)를 보여준다. 제3도를 참조하면, 본 발명에 따른 펄스폭변조 제어부(1h)는 전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18), 절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L10) 및 펄스폭변조 정전류 제어회로(I-16)를 포함한다. 전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18)는 정류부(1a)의 입력 전압의 종류에 따라 출력율 제어신호를 발생시킨다. 절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L10)는 사용자용 절단전류 조정단자(CN)의 위치에 따라 크기가 변화하는 절단전류 제어신호를 발생시킨다. 펄스폭변조 정전류 제어회로(I-16)는 전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18)로부터의 출력율 제어신호의 크기 및 절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L1O);로부터의 절단전류 제어신호의 크기에 따라 펄스폭변조 제어신호를 발생시킨다.
전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18)는 다이오드(D9), 제1비교기(OP5), 반전기(I3) 및 제2비교기(OP18);를 포함한다. 다이오드(D9)는 3상 교류 전압이 정류부(1a)에 입력될 때에만 유기되는 교류 전압을 반파정류시킨다. 제1비교기(OP5)는, 다이오드(D9)로부터의 출력 전압이 기준값 이상이면, 디지털 논리 '로우'의 전압을 출력시킨다. 반전기(13)는, 제1비교기(OP5)의 출력 전압이 반전된 제1출력율 제어신호를 펄스폭변조 정전류 제어회로(I-16)에 입력시킨다. 제2비교기(OP18)는 다이오드(D9)로부터의 출력 전압이 기준값 이상이면 디지털 논리 '하이'의 전압이 발생되는 제2출력율 제어신호를 펄스폭변조 정전류 제어회로(I-16)에 입력시킨다.
절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L10)는 제1가변저항기(VR6), 제2가변저항기(VR16) 및 필터회로(R53, C70, L10);를 포함한다. 제1가변저항기(VR6)는 절단전류 제어신호의 상한값을 조정하기 위하여 마련된다. 제2가변저항기(VR16)는 절단전류 제어신호의 하한값을 조정하기 위하여 마련된다. 필터회로(R53, C70, L10)는 절단전류 제어신호에 섞인 노이즈를 제거한다.
제3도의 펄스폭변조 제어부에서, 1번 단자는, 3상 전원을 사용하는 경우에만 소정의 전압이 유기되고 단상 전원을 사용하는 경우에는 전압이 유기되지 않는 단자이다. 제1도에서 도시된 바와 같이, 제4변압기(T4)의 2차 단자 중 한 단자는 접지되고 다른 한 단자는 PWM 제어부의 1번 단자와 접속된다. 3상 전원을 사용하는 경우, 1번 단자와 접지단 사이에 8 V의 교류전압이 유기된다. 2번, 3번, 그리고 4번 단자는 제1도의 절단전류 조정단자(CN)가 접속되는 단자들이다. 6번 단자는 제1도의 전류검출 제어부(1f)로부터의 신호가 입력되는 단자이다. 5번 단자는 PWM 제어부의 출력 단자로서, PWM 인버터(1b)를 제어하는 신호가 출력된다.
먼저 전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18)의 동작 과정을 살펴보면 다음과 같다. 3상 전원시 1번 단자와 접지단 사이에 유기된 교류 전압은 다이오드 D9에 의하여 반파 정류된다. 상기 정류된 전압은 제1비교기(OP5)의 '-' 단자와 제2비교기(OP18)의 '+' 단자에 각각 입력된다. 이에 따라 제1비교기(OP5)는 단상시 '하이', 3상시 '로우' 출력을 발생시키며, 제2비교기(OP18)는 단상시 '로우', 3상시 '하이'출력을 발생시킨다. 또한 반전기(I3)는 단상시 '로우', 3상시 '하이'출력을 발생시킨다. +15 V의 전압으로부터 흐르는 전류는 저항 R9, 제2가변저항기(VR22), 그리고 저항 R8을 통하여 PWM 정전류 제어회로(I16)에 입력된다. PWM 정전류 제어회로(I16)에서는 상기 입력 전압에 비례한 절단전류가 흐를 수 있도록 PWM 인버터(1b)를 제어한다. 단상 전원인 경우, 반전기(I3) 및 제2비교기(OP18)의 출력 상태가 '로우'이므로, +15 V로부터 PWM 정전류 제어회로(I16)로 흐르는 전류량은 미소해진다. 제1가변저항기(VR18)로써 단상 전원시 PWM 정전류 제어회로(I16)에 입력되는 미소한 전류값을 정밀하게 조정할 수 있다. 또한 제2가변저항기(VR22)로써 단상/3상 전원과 무관하게 PWM 정전류 제어회로(I16)에 입력되는 전체 전류값을 조정할 수 있다.
끝으로 절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L10)의 동작 과정을 살펴보면 다음과 같다. +15 V의 전압으로부터 흐르는 전류는 제1가변저항기(VR6), 절단전류 조정단자(CN), 그리고 제2가변저항기(VR16)에 의하여 변화된다. 여기서 제1가변저항기(VR6)는 절단전류의 상한값을, 제2가변저항기(VR16)는 절단전류의 하한값을 조정하는 역할을 한다. 결국 +15 V의 전압단자로부터 흐르는 전류는, 3번 단자, 필터회로(L10, C70, R53) 및 저항기들(R7, R15)을 거침에 따라 그 값이 조정되어 PWM 정전류 제어회로(I16)에 입력된다 PWM 정전류 제어회로(I16)는, 절단전류 제어신호, 단상/3상 제어신호 그리고 전류검출 제어신호 등에 의거하여 PWM 제어신호를 발생시킨다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치에 의하면, 자동 또는 수동 모드에 따라 선택적인 제어 기능을 수행하므로, 에어 플라즈마 절단기를 편리하게 사용할 수 있다. 또한, 다수의 계전기들이 트랜지스터 및 집적회로로 대체될 수 있는 구조이므로, 신뢰성을 향상시키고 제조비 절감에 기여할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.
Claims (6)
- 단상 또는 3상 교류 전압을 직류 전압으로 변환시키는 정류부(1a); 입력되는 펄스폭변조 제어신호에 따라, 상기 정류부(1a)로부터의 직류 전압을 고주파 교류 전압으로 변환시키는 인버터(1b); 제3계전기(CR3)가 도통되면 한 극성의 직류 전위가 절단될 모재에 인가되도록, 상기 인버터(1b)로부터의 교류 전압을 정류하는 출력 제어부(1d); 상기 제3계전기(CR3)가 도통되면 다른 한 극성의 고압 직류 전위가 절단할 토오치에 인가되게 하는 고압 발생 장치(1i, 1j); 및 상기 인버터(1b)와 상기 제3계전기(CR3)의 동작을 제어하는 주제어장치(1e);를 포함한 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치(1e)에 있어서, 사용자용 자동/수동 모드전환 스위치(MA)의 개폐 상태에 따라 자동 또는 수동 모드로써 동작하고, 자동 모드 동작시, 사용자용 토오치 스위치(T.S)가 1차 닫히면 상기 제3계전기(CR3)가 도통되고, 상기 제3계전기(CR3)가 도통된 상태에서 상기 토오치 스위치(T.S)가 재차 열리면 상기 제3계전기(CR3)의 도통된 상태가 유지되며, 상기 제3계전기(CR3)가 도통된 상태에서 상기 토오치 스위치(T.S)가 재차 닫히면 실리콘 제어 정류기(Q1)의 게이트와 연결된 전해콘덴서(C48)의 방전에 의하여 상기 제3계전기(CR3)가 차단되게 하는 고압발생 제어부(1g); 및 상기 정류부(1a)의 입력 전압의 종류에 따라 상기 인버터(1b)의 출력량에 차이가 있도록 상기 펄스폭변조 제어신호를 발생시키는 펄스폭변조 제어부(1H);를 포함한 것을 특징으로 하는 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 고압발생 제어부(1g)는, 상기 토오치 스위치(T.S)가 닫혀졌을 때 유기되는 전압을 정류하는 정류기(BR1); 상기 정류기(BR1)의 출력 전압에 의하여 스위칭 작용을 하는 제1계전기(CR1); 상기 자동 또는 수동 모드에 따라 스위칭 작용을 수행하는 트랜지스터(Q2); 상기 스위칭 트랜지스터(Q2)를 제어하기 위한 상기 실리콘 제어 정류기(Q1); 상기 자동 모드에서 상기 제1계전기(CR1)가 재차 도통된 경우에 방전을 실시하는 상기 전해 콘덴서(C48); 상기 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴온(turn on)됨에 따라 도통되는 제2계전기(CR2); 및 상기 제2계전기(CR2)가 도통되면, 일정한 시간동안 상기 제3계전기(CR3)가 도통되게 하는 고압발생시간 제어회로(I3, C52, R100, OP19, I2);를 포함한 것을 그 특징으로 하는 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치.
- 제2항에 있어서, 상기 고압발생시간 제어회로(I3, C52, R100, OP19, I2)는, 상기 제2계전기(CR2)가 도통되는 경우에 디지털 논리 '하이'의 전압을 출력시키는 제1반전기(I3); 상기 제1반전기(I3)가 디지털 논리 '하이'의 전압을 출력시키는 경우에 시정수의 시간동안 충방전을 실시하는 전해 콘덴서(C52); 상기 전해 콘덴서(C52)와 함께 상기 시정수를 결정하기 위한 저항기(R100); 상기 제1반전기(I3)가 디지털 논리 '하이'의 전압을 출력시키는 시점으로부터 상기 시정수의 시간이 지난 시점에 이르렀을 때 디지털 논리 '로우'의 전압을 출력시키는 비교기(OP19); 및 상기 제2계전기(CR2)가 도통되는 경우에, 상기 제1반전기(I3)와 상기 비교기(OP19)의 출력 변화에 의하여 상기 시정수의 시간동안에만 디지털 논리 '로우'의 전압을 출력시킴으로써, 상기 제3계전기(CR3)가 도통되게 하는 제2반전기(I2);를 포함한 것을 그 특징으로 하는 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 펄스폭변조 제어부(1h)는, 상기 정류부(1a)의 입력 전압의 종류에 따라 출력율 제어신호를 발생시키는 전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18); 사용자용 절단전류 조정단자(CN)의 위치에 따라 크기가 변화하는 절단전류 제어신호를 발생시키는 절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L10); 및 상기 전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18)로부터의 출력율 제어신호의 크기 및 상기 절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L10)로부터의 절단전류 제어신호의 크기에 따라 상기 펄스폭변조 제어신호를 발생시키는 펄스폭변조 정전류 제어회로(I-16);를 포함한 것을 특징으로 하는 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치.
- 제4항에 있어서, 상기 전력 제어부(D9, OP5, I3, OP18)는, 상기 3상 교류 전압이 상기 정류부(1a)에 입력될 때에만 유기되는 교류 전압을 반파 정류시키는 다이오드(D9); 상기 다이오드(D9)로부터의 출력 전압이 기준값 이상이면, 디지털 논리 '로우'의 전압을 출력시키는 제1비교기(OP5); 상기 제1비교기(OP5)의 출력 전압이 반전된 제1출력율 제어신호를 상기 펄스폭변조 정전류 제어회로(I-16)에 입력시키는 반전기(I3); 및 상기 다이오드(D9)로부터의 출력 전압이 상기 기준값 이상이면 디지털 논리 '하이'의 전압이 발생되는 제2출력율 제어신호를 상기 펄스폭변조 정전류 제어회로(I-16)에 입력시키는 제2비교기(OP18);를 포함한 것을 특징으로 하는 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치.
- 제4항에 있어서, 상기 절단전류 제어부(VR6, VR16, R53, C70, L10)는, 상기 절단전류 제어신호의 상한값을 조정하기 위한 제1가변저항기(VR6); 상기 절단전류 제어신호의 하한값을 조정하기 위한 제2가변저항기(VR16); 및 상기 절단전류 제어신호에 섞인 노이즈를 제거하는 필터회로(R53, C70, L10);를 포함한 것을 특징으로 하는 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치.
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|---|---|---|---|
| KR1019950008403A KR0160058B1 (ko) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치 |
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| KR1019950008403A KR0160058B1 (ko) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | 에어 플라즈마 절단기의 주제어장치 |
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| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102554404A (zh) * | 2012-01-15 | 2012-07-11 | 杭州凯尔达电焊机有限公司 | 一种等离子切割电源的引导弧电流电路 |
-
1995
- 1995-04-11 KR KR1019950008403A patent/KR0160058B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102554404A (zh) * | 2012-01-15 | 2012-07-11 | 杭州凯尔达电焊机有限公司 | 一种等离子切割电源的引导弧电流电路 |
| CN102554404B (zh) * | 2012-01-15 | 2015-12-16 | 杭州凯尔达电焊机有限公司 | 一种等离子切割电源的引导弧电流电路 |
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| KR960037194A (ko) | 1996-11-19 |
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