KR0182848B1 - 복합용접시스템의 모드제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CO2용접과 DC피복아크용접을 수행할 수 있도록 점호동작을 수행하고 부하에 전압을 인가하는 정류기에 전류편중 현상을 방지하여 용접성을 향상시키는 복합용접시스템의 모드제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 복합용접시스템의 모드제어장치 및 그 방법은, 프로세스제어수단; 점호제어수단; 정류수단; 및 점호수단으로 구성됨으로써, 삼상유도된 전력을 출력전압으로 변환출력시키도록 제어하는 DC피복아크용접을 위한 삼상반 파정류모드; 및 삼상유도된 전력을 이중성형삼상정류하여 변환출력시키는 CO2용접을 위한 이중성형삼상정류모드; 를 수행하도록 구성됨에 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 전력특성 향상에 의한 용접성이 향상되고, 필요에 따라 여러 종류의 전기적 특성을 용접을 위한 시스템이 하나로 구성되어서 용접 공정 수행이 용이해지는 효과가 있다.

Description

복합 용접시스템의 모드 제어장치 및 그 방법
본 발명은 복합 용접시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 정류기를 구비한 용접기로 CO2용접과 DC피복아크용접을 수행할 수 있도록 점호동작을 수행하고, 부하에 전압을 인가하는 정류기에 전류가 편중되는 현상을 방지하여 DC피복아크용접의 용접성을 향상시키는 복합 용접시스템의 모드 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
통상, 선반, 건축 등과 같은 다양한 분야에서 이루어지는 전기용접은 철판재, 배관, 구조물 등의 이음 및 접합 등의 용도로 이용되고 있으며, 이 전기용접은 DC피복아크용접과 CO2용접 등으로 나눌 수 있으나, 이들 각 용접은 서로 상이한 전기적 특성을 요구한다.
따라서 종래에는 서로 상이한 전기적 특성을 만족하는 단일용도의 용접기가 제작되어서 해당 용접공정에 국한되어서 사용되었다.
그러나 통상적으로 용접에 필요한 전력은 하나의 전력시스템으로부터 제공되므로, 이와 같은 하나의 전력시스템으로 각기 다른 용접특성을 만족시키기는 힘들었다. 따라서 제공되는 전력이 적절하지 못하였으므로 사용되는 용접 중 어느 하나 또는 전체적으로 사용되는 용접특성이 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고, 서로 다른 용접을 교번하여 수행할 경우 여러 가지 용접기가 필요하기 때문에 작업효율이 떨어지고 설치가 용이하지 않았으며, 유지보수가 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러 용접동작을 하나의 장치로 수행할 수 있도록 3상 정류기를 이용한 복합 용접장치가 개발된 바 있다. 그러나, 종래의 3상 정류기를 이용한 복합 용접장치는 CO2용접과 DC 피복아크용접 등으로 사용되도록 구성된 바 이중 하나의 용접특성이 편중되도록 구성되어 있으므로 부하로 전류를 인가할 수 있도록 정류기로 사용되는 DC리액터에 전류가 편중되어서 용접특성이 크게 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 전기적 특성을 다르게 요구하는 서로 다른 용접을 하나의 용접기로 수행할 수 있도록 하는 복합 용접시스템의 모드 제어장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 용접특성에 따라 전류흐름을 쉽게 조절하며 유도되는 3상 교류전류를 각 위상별로 점호함으로써, DC리액터에 전류가 편중되는 현상을 억제할 수 있도록 하는 복합 용접시스템의 모드 제어장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 전기적 특성이 상이하는 DC피복아크용접과 CO2용접을 수행할 수 있도록 3상 반파정류모드 및 이중성형 3상정류모드를 수행할 수 있도록 하는 복합 용접시스템의 모드 제어방법을 제공하고자 하는 데 또 다른 목적이 있다.
제1도는 본 발명에 따른 복합 용접시스템의 모드 제어장치의 실시예를 나타내는 회로도.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 점호제어부의 상세회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 조작부 20 : 프로세스 제어부
30 : 점호제어부 40 : 릴레이
50,60 : 스위치 70, 80 : 3상 교류전류 유도부
90,95 : 점호부 L1 : 선간리액터
L2 : DC리액터 SCR1 ~ SCR6 : 사이리스터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 단일 전원의 3상 교류전류가 제1 3상 교류전류 유도부와 제2 3상 교류전류 유도부에서 유도되어서 CO2용접 또는 DC피복아크용접을 선택적으로 수행하도록 구성된 복합 용접장치의 전류점호장치에 있어서; CO2용접 또는 DC피복아크용접모드 선택시 이에 대응하는 제어신호(A)(B)(K)를 선택적으로 출력하는 프로세스 제어수단; 상기 제어신호(A)(B)(K)가 입력되어 제1 3상 교류전류 유도부에서 유도된 전류의 3상에 따른 제1 내지 제3 점호제어신호(G4~G6)와 상기 제2 3상 교류전류 유도부에서 유도된 전류의 3상에 따른 제4 내지 제6 점호제어신호(G1~G3)를 출력하는 점호제어부; 상기 제1 및 제2 3상 교류전류 유도부에서 유도된 전류를 소정 리액턴스값으로 분할설정된 리액터(L1)(L2)로 정류하여 CO2용접 및 DC피복아크용접을 위한 전류로 출력하는 정류부; 상기 제1 내지 제3 점호제어신호(G4~G6)에 의하여 상기 제1 3상 교류전류 유도부에서 유도된 전류가 정류부로 공급되도록 도통되는 제1 점호부; 및 상기 제4 내지 제6 점호제어신호(G1~G3)에 의하여 위상차에 따라 상기 제2 3상 교류전류 유도부에서 유도된 전류가 상기 정류부로 공급되도록 도통되는 제2 점호부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 프로세스 제어수단은 상기 CO2용접 및 DC피복아크용접 중 어느 한 모드의 선택에 따른 조작신호를 출력하는 조작부와, 상기 조작신호가 입력됨에 따라 상기 점호신호로서 제1 및 제2 제어신호를 출력하고 피복아크 용접을 위한 릴레이신호를 출력하는 프로세스 제어부와, 상기 릴레이 제어신호의 도통을 단속하는 스위치와, 상기 스위치의 단속에 따라 상기 제2 제어신호의 도통을 단속하는 릴레이로 구성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 정류부는 상기 제1 3상 교류전류 유도부와 제2 3상 교류전류 유도부의 유도전류가 선간 리액터를 거쳐서 DC리액터로 출력되도록 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 정류부는 상기 점호제어신호(G1~G6)의 상태에 따라 DC피복아크용접을 수행하기 위하여 제 1 3상 교류전류 유도부에서만 전류가 유도되면 3상반파 정류동작을 수행하도록 구성되고, 상기 점호제어신호(G1~G6)의 상태에 따라 CO2용접을 수행하기 위하여 제1 및 제2 3상 교류전류 유도부로부터 전류가 유도되면 이중성형 3상 정류동작을 수행하도록 구성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 제1 및 제2 점호부는 각각의 해당 3상 교류전류 유도부에서 전류가 위상차를 갖도록 유도되는 인덕터와 연결되는 제1 내지 제3 사이 리스터로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 단일전원으로부터 제1 및 제2 3상 유도된 전력을 선택적으로 제어하여 전기적 용접특성이 상이한 CO2용접 및 DC피복아크용접을 수행하는 복합용접장치의 제어방법에 있어서, 상기 제1 3상 교류전류를 3상반파 정류하여 출력전압으로 변환출력시키도록 제어하는 DC피복아크용접을 수행시키기 위한 3상반파 정류모드와, 상기 제1 및 제2 3상 유도된 전력을 이중성형3상 정류하여 출력전압으로 변환출력시키도록 제어하는 CO2용접을 수행시키기 위한 이중성형3상 정류모드를 수행함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 복합 용접시스템의 모드 제어장치 및 그 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도를 참조하면, 복수의 용접에 필요한 전류제어 및 모터제어를 위한 조작스위치 및 가스공급을 제어하기 위한 스위치 등 동작에 필요한 여러 스위치를 구비한 조작부(10)가 해당스위칭신호를 프로세스 제어부(20)로 인가할 수 있도록 연결되어 있다.
본 명세서에 따른 실시예는 각 신호별로 120。의 위상차를 갖는 3상 교류전원에 의하여 동작되고 전기용접을 위한 전류를 유도하는 것에 한하여 설명한다.
따라서, 프로세스 제어부(20)는 3상 교류전원(도시되지 않음)으로부터 2차적으로 유도된 교류전류에 의하여 구동되도록 구성되어 있으며, 또한 점호동작 수행을 위해서 CO2용접을 위한 제어신호와 DC피보아크용접을 위한 제어신호가 프로세스 제어부(20)로부터 점호제어부(30)로 인가되도록 구성되어 있고, 이 때 CO2용접을 위해서 출력되는 제어신호는 릴레이(40)를 통하여 선택적으로 점호제어부(30)로 인가되도록 구성되어 있다.
그리고, 프로세스 제어부(20)에 대하여 각각 병렬로 스위치(50)와 스위치(60)가 연결되어 있으며, 이들 스위치(50)(60)는 각각 CO2용접을 위한 단자(M) 및 DC피복아크용접을 위한 단자(G)를 갖고, 스위치(50)(60)의 DC피복아크용접을 위한 단자(G)는 공통으로 전류제어부(도시되지 않음)와 모터제어부(도시되지 않음)에 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어신호(S1)를 출력하도록 구성되어 있으며, 스위치(50)의 CO2용접을 위한 단자(M)는 릴레이(40)에 연결되어 릴레이(40)의 스위칭 동작을 위한 유도전류를 제공할 수 있도록 연결되어 있고, 스위치(60)의 CO2용접을 위한 단자(M)는 전류제어부(도시되지 않음) 등을 제어하기 위한 제어신호(S2)를 출력하도록 구성되어 있다.
그리고, 3상 교류전원(도시되지 않음)으로부터 2차적으로 전류가 유도되는 Y형 결선구조를 갖는 3상 교류전원 유도부(70)(80)의 각 결선노드(Node)가 선간리액터(L1)를 통하여 연결되어 있으며, 이들 3상 교류전류 유도부(70)(80)에서 유도된 전류는 선간리액터(L1)를 통하여 DC리액터(L2)로 흐르도록 연결되어 있다.
DC리액터(L2)는 DC피복아크용접을 위한 도시되지 않은 부하가 연결되어 전압(V2)이 인가될 수 있도록 구성되고, DC리액터(L2)의 일정위치에 소정리액턴스를 갖는 위치로부터 끌어내어진 터미널에 인가되는 전압(V1)이 CO2용접을 위한 부하로 인가되도록 구성되어 있다.
그리고, 3상 교류전류 유도부(70)에서 각 인덕터(T1∼T3)의 각 단부는 점호부 (90)의 사이리스터(SCR1∼SCR3)의 캐소드와 연결되어 있으며, 이와 병렬로 점호제어부(30)의 단자(K1∼K3)가 연결되어 있고, 또한 3상 교류전류 유도부(80)에서 각 인덕터(T4∼T6)의 각부는 점호부(95)의 사이리스터(SCR4∼SCR6)의 캐소드가 연결되어 있고, 또 이와 병렬로 점호제어부(30)의 단자(K4∼K6)가 연결되어 있다. 그리고 점호제어부(30)로부터 점호신호(G1∼G6)가 각 사이리스터((SCR1∼SCR6)의 게이트에 인가되도록 연결되어 있다. 그리고, 각 사이리스터(SCR1∼SCR6)의 애노드는 부전압단자(V-)와 연결되어 있다.
한편, 점호제어부(30)에는 사이리스터(SCR1∼SCR6)와 동일하게 부전압단자(V-)와 연결되어 있으며, 이는 전기적인 특성을 기대하기 위한 것이 아닌 접지개념으로 형상화하기 위하여 구성된 것이다. 도1의 점호제어부(30) 단자(K)와 단자(K1∼K6)사이의 내부배선은 입력되는 제어신호(A)(B)의 점호신호로서 출력되는 전압의 레벨을 바이어스하기 위하여 내부저항 및 다이오드를 경유하여 각 사이리스터(SCR1∼SCR6)의 게이트로 인가되도록 구성되어 있다.
즉, 점호제어부(30) 내부에서 단자(K)와 단자(K1∼K6)사이에 직렬저항 및 콘덴서(R1~R6)(C1~C6)가 각각 병렬로 연결되어 있으며, 제어신호(B)가 입력되어 직렬 다이오드 및 저항(D1~D3)(R7~R9)을 통하여 단자(G1~G3)와 단자(K1~K3) 사이에 연결된 콘덴서(C7~C9)에 인가되고, 제어신호(A)가 입력되어 직렬 다이오드 및 저항(D4~D6)(R10~R12)을 통하여 단자(G4~G6)와 단자(K4~K6) 사이에 연결된 콘덴서(C10~C12)에 인가되도록 구성되어 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 실시예의 작용효과에 대하여 설명한다.
먼저, DC피복아크용접을 위해서는 스위치(50) 및 스위치(60)의 절환상태는 내부단자(C)와 단자(G)가 연결된 상태이고, 스위치(50)를 통하여 릴레이(40)로 프로세스 제어부(20)로부터의 전류유입이 없으면 릴레이(40)는 턴오프되므로, 점호제어부(30)의 단자(A)로는 하이레벨의 제어신호가 인가되고 단자 (B)로는 로우레벨의 제어신호가 인가된다.
그리고, CO2용접을 위해서는 스위치(50) 및 스위치(60)의 절환상태는 내부단자(C)와 단자(M)가 연결된 상태이고, 이에 릴레이(40)는 스위치(50)의 CO2용접을 위한 절환상태에 의하여 프로세스 제어부(20)로부터 전류가 공급되므로 턴온되어서 점호제어부(30)의 단자(B)로 하이레벨의 프로세스 제어부(20)로부터 출력되는 신호를 인가한다.
따라서 DC피복아크용접의 경우 점호제어부(30)로는 제어신호(A)만이 하이레벨로 인가되고, CO2용접의 경우 점호제어부(30)로는 제어신호(A) 및 제어신호(B)가 하이레벨로 인가된다.
제어신호(A)와 제어신호(B)는 점호제어부(30) 내에서 병렬연결된 각 다이오드(D1~D6)로 인가된 후 저항(R7∼R12)에 소정레벨로 인가되고, 저항(R7~R12)에 인가된 신호는 콘덴서(C7∼C12)에 인가되고 리플성분이 제거된 후 점호부(90)(95)의 각 사이리스터(SCR1~SCD6)의 게이트로 인가된다.
만약, 스위치(50)에서 DC피복아크용접을 위한 스위칭 동작이 수행되어서 프로세스 제어부(20)로부터 제어신호(A)가 하이레벨로서 점호제어부(30)로 인가되면, 점호제어부(30)의 각 단자(G4~G6)로부터 하이레벨의 점호신호가 출력되어 점호부(95)의 각 사이리스터(SCR4~SCR6)는 전류가 도통되도록 동작되고, 점호제어부(30)의 각 단자(G1~G6)로부터 로우레벨의 점호신호가 출력되어 점호부(90)의 각 사이리스터(SCR4~SCR3)는 동작되지 않는다.
그러면, 3상 교류전류 유도부(80)에서 유도된 전류는 선각리액터(L1)의 일부 리액턴스값을 갖고 DC리액터(L2)의 소정 리액턴스값을 갖는 길이에 점접된 위치로부터 용접을 위한 전압이 단자(V2)를 통하여 출력된다. 따라서 DC피복아크용접을 위한 충분한 리액턴스가 제공될 수 있어서 전류편중현상이 발생되지 않는다.
그리고, 스위치(50)에서 CO2용접을 위한 스위칭동작이 수행되어서 프로세스제어부(20)로부터 제어신호(A) 및 제어신호(B)가 하이레벨로서 점호제어부(30)로 인가되면, 점호제어부(30)의 각 단자(G1~G6)로부터 하이레벨의 점호신호가 출력되어 점호부(90)(95)의 각 사이리스터(SCR4~SCR6)는 전류가 도통되도록 한다.
그러면, 3상 교류전류 유도부(70)(80)에서 유도된 전류는 선간리액터(L1)와 DC리액터(L2)를 통하여 출력된다. 그리고 선간리액터(L1)와 DC리액터(L2)는 점호부(90)(95)의 점호상태에 따라 DC피복아크용접을 위해서 3상반파 정류기로 작용되고, 또 DC리액터(L2)는 CO2용접을 위해서 이중성형 3상 정류기로 적용된다. 따라서 동일한 하나의 회로 구성으로서 점호상태에 따라 서로 다른 전기적 특성을 필요로하는 용접을 수행할 수 있는 이점이 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 각각 상이한 용접을 위하여 필요한 전기적 특성이 사이리스터의 점호에 의하여 이루어지므로 정류기로서 구성되는 DC리액터에 무리한 전류편중현상이 발생되지 않으므로 전력특성 향상에 의한 용접성 향상을 가져오는 효과가 있다.
그리고, 점호가 3상교류전류의 각 위상별로 동기시켜서 이루어지므로 용접성을 개선시키는 효과가 있다.
또한, 필요에 따라 여러 종류의 전기적 특성을 갖는 용접기를 하나의 정류기를 이용하여 구현함으로써 용접을 위한 시스템이 간단해지고, 용접공정수행이 용이해지는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

  1. 단일전원의 3상 교류전류가 제1 3상 교류전류 유도부와 제2 3상 교류전류 유도부에서 유도되어서 CO2용접 또는 DC피복아크용접을 선택적으로 수행하도록 구성된 복합 용접장치의 전류점호장치에 있어서; CO2용접 또는 DC피복아크용접모드 선택시 이에 대응하는 제어신호 (A)(B)(K)를 선택적으로 출력하는 프로세스 제어수단; 상기 제어신호 (A)(B)(K)가 입력되어 제1 3상 교류전류 유도부(80)에서 유도된 전류의 3상에 따른 제1 내지 제3 점호제어신호(G4~G6)와 상기 제2 3상 교류전류 유도부(70)에서 유도된 전류의 3상에 따른 제4 내지 제6 점호제어신호(G1~G6)를 출력하는 점호제어부(30); 상기 제1 및 제2 3상 교류전류 유도부(80)(70)에서 유도된 전류를 소정리액턴스값으로 분할설정된 리액터(L1)(L2)로 정류하여 CO2용접 및 DC피복아크용접을 위한 전류로 출력하는 정류부; 상기 제1 내지 제3 점호제어신호(G4~G6)에 의하여 상기 제1 3상 교류전류 유도부(80)에서 유도된 전류가 정류부로 공급되도록 도통되는 제1 점호부(95); 및 상기 제4 내지 제6 점호제어신호(G4~G3)에 의하여 위상차에 따라 상기 제2 3상 교류전류 유도부(70)에서 유도된 전류가 상기 정류부로 공급되도록 도통되는 제2 점호부(90)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 용접시스템의 모드 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 제어수단은 상기 CO2용접 및 DC피복아크용접 중 어느 한 모드의 선택에 따른 조작신호를 출력하는 조작부(10); 상기 조작신호가 입력됨에 따라 상기 점호제어신호로서 제1 및 제2 제어신호를 출력하고 CO2용접을 위한 릴레이신호를 출력하는 프로세서 제어부(20); 상기 릴레이 제어신호의 도통을 단속하는 스위치(50)(60); 및 상기 스위치(50)(60)의 단속에 따라 상기 제2 제어신호의 도통을 단속하는 릴레이(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 복합 용접시스템의 모드 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 정류부는 상기 제1 3상 교류전류 유도부(80)와 제 2 3상 교류전류 유도부(70)의 유도전류가 선간리액터(L1)를 거쳐서 DC리액터(L2)로 출력되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 복합 용접시스템의 모드 제어장치.
  4. 제1항에 또는 제3항에 있어서, 상기 정류부는 상기 점호제어신호(G1~G6)의 상태에 따라 DC피복아크용접을 수행하기 위하여 제1 3상 교류전류 유도부(80)에서만 전류가 유도되면 3상반파 정류동작을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 복합 용접시스템의 모드 제어장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 정류부는 상기 점호제어신호(G1~G6)의 상태에 따라 CO2용접을 수행하기 위하여 제1 및 제2 3상 교류전류 유도부(80)(70)로부터 전류가 유도되면 이중성형3상 정류동작을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 복합 용접 시스템의 모드 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 점호부(95)(90)는 각각의 해당 3상 교류전류 유도부(80(70)에서 전류가 위상차를 갖도록 유도되는 인덕터와 연결되는 제1 내지 제3 사이리스터(SCR1~SCR6)로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 복합 용접시스템의 모드 제어장치.
  7. 단일전원으로부터 제1 및 제2 3상 유도된 전력을 선택적으로 제어하여 전기적 용접특성이 상이한 CO2용접 및 DC피복아크용접을 수행하는 복합 용접장치의 제어방법에 있어서, 상기 제1 3상 유도된 전력을 3상반파 정류하여 출력전압으로 변환출력시키도록 제어하는 DC피복아크용접을 수행시키기위한 3상반파 정류모드; 상기 제1 및 제2 3상 유도된 전력을 이중성형 3상 정류하여 출력전압으로 변환출력시키도록 제어하는 CO2용접을 수행시키기 위한 이중성형3상 정류모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 용접장치의 모드제어방법.
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