KR100272979B1 - 점 용접기의 동저항 특성변화 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정 주기를 갖고 인가되는 교류 전압에 대응하여 다이리스터의 점화각을 제어함으로써 전극에 인가되는 실효치 전류량을 조절하는 점 용접기에서 모재들에 따른 동 저항 특성을 판별하는 방법에 관한 것으로서, 다이리스터를 소정의 점화각으로 구동시킴으로써 소정의 전류를 상기 전극에 인가하는 단계와; 다이리스터를 상기 교류 전압의 첫 번째 반주기 동안 소정의 점화각에 의하여 구동하여 전극에 제공하는 전류 및 전압을 측정하는 단계와; 측정된 전류 및 전압에 의한 동저항값을 측정하는 단계를 구비한다.

따라서, 본 발명은 점 용접기의 용접시에 용접하고자 하는 모재들의 특징(용접하고자 하는 모재의 수, 모재의 재질, 모재의 유무등)을 판별할 수 있으며 실시예로서 너트 용접시 너트의 유무를 자동으로 판단할 수 있다는 효과가 있다.

Description

점 용접기의 동저항 특성변화 감지 방법

본 발명은 점 용접기(Spot Welder)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 점 용접기로 용접되는 모재의 동 저항 특성을 검출하는 방법에 관한 것이다.

점 용접은 두 장 또는 그 이상의 얇은 박판을 전극 사이에 공기압으로 압착시킨 상태에서 큰 전류(8,000∼30,OOOA)를 공급하여 모재 사이에 발생하는 접촉 및 압축 저항을 이용한 주울 열로 모재의 접촉부를 용융 접합시키는 단순하면서도 깨끗한 접합부를 얻을 수 있는 용접 방법이다.

이러한 점 용접의 3대 기본 요소는 가압, 통전 시간, 그리고 통전량이다. 따라서, 점 용접용 제어 장치는 용접 개시 요구에 대하여 가압 실린더 작동, 초기 가압, 통전 유지 및 실린더 가압 해제 등의 동작을 순차적으로 수행해 주어야 한다.

제1도에 점 용접기의 개략도를 도시하였다.

도시된 바와 같이 모재(1)를 용접하기 위한 전극(2-1, 2-2)에는 트랜스포머(T)를 통하여 전류가 제공된다.

여기서, 점 용접에 사용되는 전원은 교류 220V, 380V, 440V가 일반적인데, 이를 큰 권수비의 변압기로 강하시켜 높은 전류를 얻게된다. 그 관계는 다음과 같다.

V1I2N1 = V2I1N2

따라서,

여기서, V1, I1, N1 : 1 차측 전압, 전류 및 트랜스포머의 권선수

V2, I2, N2 : 2 차측 전압, 전류 및 트랜스포머의 권선수

즉, 트랜스포머의 1, 2 차측 전력은 항상 일정하므로 1 차측의 전압을 변압기로 강하시켜 2 차측에 높은 전류를 발생시킨다. 따라서, 2 차측에서 두 전극 사이에 걸리는 전압은 수볼트(V) 정도로 낮아지게 된다. 2 차측에서 얻을 수 있는 전류의 크기는 변압기의 권수비(N2/N1)에 의하여 결정되므로 초기의 용접기는 제2도에 도시한 바와 같이 가변 탭(Tap)(3-1, 3-2, 3-3)을 설치하고, 스위치(4)를 이용하여 권수비를 변경함으로써 통전량을 조절하였다.

제2도에 도시된 바와 같이 탭을 이용하면, 전류량을 가변시켜 용접을 행할 수 있으나, 전류 가변의 단계가 한정되어 있고, 수동으로 탭을 회전시켜야 하는 등의 사용상 불편이 수반된다.

이러한 불편을 해소하기 위하여 제3도에 도시된 바와 같이 전력 소자(Thyrister, SCR1,2)로 교류 전원의 통전 시기를 결정함으로써 트랜스포머(T)를 통하여 전극(2-1, 2-2)에 제공되는 전류량을 제어하는 방법이 채용되고 있다.

여기서, 용접기는 제4도에 도시한 바와 같이 구조상 저항 성분(R)과 인덕턴스 성분(L)으로 구성되는 임피던스를 가지게 된다. 따라서, 제5도에 도시된 바와 같이 용접 전압(V)에 대하여 위상차(Phase difference)를 갖는 전류(i)가 흐르게 되는데 이러한 위상차(θ)를 역률각, COSθ를 역률(Power factor)이라 한다.

이러한 용접기에서 전류(i)를 제어하기 위하여 제3도에 도시한 바와 같이 다이리스터(SCR1,2)가 사용되며, 다이리스터(SCR1,2)의 게이트 단자에 신호(igate)를 인가하는 것을 점화(Firing)라 한다. 제6도에 도시한 바와 같이 점화각(Firing angle)(α)으로부터 전류(i)가 제공되기 시작하며, 전류(i)의 제공은 소멸각(Extinction)(β)에서 종료한다. 이러한 소멸각(β)은 용접기 회로의 특성에 의하여 좌우된다. 여기서, 통전각(λ)은 점화각(α)으로부터 소멸각(β)까지 즉, 다이이스터가 구동한 각을 의미한다. 따라서, 사용자는 역률각(θ)이 결정되었을 때에 점화각(α)을 설정함으로써 전류값(i)을 제어할 수 있는 것이다.

이와 같은 다이리스터를 사용하는 방식은 크게 점화 시기 즉, 점화각(α)만을 임으로 설정한 정전압 제어 방식과 마이크로 프로세서를 채용하여 실제 통전되는 전류를 설정 전류값과 비교하여 점화각(α)을 보상해주는 피드 백(Feedback) 정전류 제어 방식(이하 정전류 제어 방식이라 한다.)으로 구분된다.

정전압 제어 방식은 다이리스터의 점화 시기를 일정하게 고정시킴으로써 제7도에 도시한 바와 같이 일정 전류(i)가 출력되게 한 것으로서, 설정된 점화 시기에 오류가 있는 경우(용접 전원 전압의 변동시)에는 원하는 량의 전류(i)가 제공되지 않을 수 있다는 문제가 있었다.

정전류 제어 방식은 전류 검출기를 이용하여 구현하는 것으로서, 전류 검출기로 하여금 용접기의 2 차측 또는 1 차측 전류를 검출케 하고, 이 검출된 전류값을 기 설정된 전류값과 비교하여 점화각(α)을 자동으로 조절함으로써 용접 전류가 기 설정된 전류값에 도달케하는 피드백 제어 방식이다.

이러한 정전류 제어 방식은 두 단계로서 행해지는데, 첫 번째 반 사이클의 점화각을 결정하는 단계와 이후 연속하는 사이클에서 전류 에러를 줄이도록 점화각을 결정하는 단계로 이루어진다. 그러나 피드백 제어를 첫 번째 반 사이클에서는 행할 수 없으므로 종래의 정전류 제어 방식에서는 제8도에 도시된 바와 같이 첫 번째 반 사이클에서는 기 설정된 전류에 대해 일정한 률로 미리 결정된 점화각을 사용하거나, 이전의 용접에서 측정된 전류를 저장하였다가 현재의 용접에서는 이전 용접의 전류치와 현재의 설정 전류치와의 미리 결정된 관계를 이용하여 이전의 용접에서 측정한 전류와 역률각으로부터 첫 번째 반 사이클의 점화각을 결정하는 방법들이 사용되어 왔다. 그러나 종래의 정전류 제어 방식으로 용접을 행하였을 경우 제9(d)도에서 알 수 있는 바와 같이 동저항 값을 측정하여 용접 모재의 특성을 결정짓는 것은 불가능함을 알 수 있다.

이들 정전압/정전류 제어 방식간의 가장 큰 차이점은 전류 및 전압 측정 회로를 이용한 피드백과 마이크로 프로세서를 이용한 통제 기능의 유무이다. 즉, 정전압 제어 방식의 경우에 용접 조건은 용접기 변압기의 권수비 및 입력 전원의 최대 전력 등을 알아야만 원하는 열 입력에 대응하는 전류를 통전하도록 설정할 수 있다. 그리고, 용접 검사기(Weld Checker)와 같은 별도의 측정 장치가 있어야 그 통전 결과를 모니터링할 수 있다. 따라서, 용접 검사기와 같은 고가의 측정 장비가 없는 경우, 고도의 사전 지식이 있어야 요구되는 전류에 의한 점 용접이 가능하며, 실제는 권장 전류값보다 작업자의 경험에 크게 의존하는 실정이다.

피드백 제어 방식의 경우에는 내장된 전류 및 전압 측정 회로와 이의 측정 루틴을 통한 통전 결과의 모니터링이 가능하며, 용접기 하드웨어에 대한 별도의 사전 지식이 없더라도 보상 제어에 의한 전류 설정값의 도달이 가능하다. 그러나, 이러한 제어 방식에서는 전류 설정값, 즉, 정상 상태에 도달하는데 1-1.5 사이클 정도가 소요된다.

한편, 강판 등을 볼트와 너트로 체결하고자 하는 경우에 이 너트는 강판과 점용접에 의하여 강판상에 구성된다. 그러므로, 너트를 이용한 용접시에는 해당 부위에 너트가 존재하여야 하며 너트가 존재하지 않는 경우에는 당연히 원하는 용접이 수행되면 않된다. 그러나 실제로는 해당 부위에 너트가 존재하지 않는 경우가 발생하는데 이는 많은 너트 용접 공정이 자동화 라인에서 이루어지고 있다는 사실에서 기인하는 문제점이다. 자동화된 너트 용접 공정에서는 용접기가 고정된 상태에서 강판 위에 너트를 투입하는 장치가 존재하고 이 장치를 통하여 너트가 투입된다. 그러나 너트의 형상과 무게 등의 불균일성으로 인해서 투입에 실패하는 경우가 발생된다. 이러한 경우를 너트 누락이라 일컫는다. 이때 기존의 점 용접 제어장치는 자체적으로 너트의 유무를 판별하는 기능이 없기 때문에 정해진 순서에 따라 용접을 수행한다. 일단 강판에 너트 용접에 필요한 정도의 전류가 흐르게 되면 그 용접 성질이 변하게 되어 차후에 불량을 발견하더라도 동일한 위치에 용접을 하기가 어렵게 된다. 기존의 너트 용접 공정에서는 이러한 문제점을 해결하고자 고가의 너트 누락을 감지하는 센서 및 감지 장치를 별도로 설치하여 이 장치에서 발생하는 경고신호를 PLC 등과 연결하여 점 용접 제어 장치의 동작을 제어한다. 그러나 이러한 장치는 추가적인 비용이 들어간다는 단점과 함께 외관상의 복잡성, 유지/보수의 불편함 등으로 인해 사용하기가 매우 불편한 장치이다. 따라서 점용접을 제어함과 동시에 너트 누락을 감지할 수 있는 제어기가 있다면 상기 열거된 기능을 수행함과 동시에 별도의 감지 장치를 설치, 유지/보수해야하는 불편을 없앨 수 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 모재의 특성에 따라 저항이 변화한다는 특성을 이용하여 너트의 유무를 자동으로 판단할 수 있는 점 용접기의 동 저항 특성 변화 감지 방법을 제공하는데 있다.

제1도는 점 용접기의 개략 블록도.

제2도는 가변 탭이 있는 점 용접기의 개략 블록도.

제3도는 다이리스터를 이용한 점 용접기의 개략 블럭도.

제4도 및 제5도는 저항 및 인덕턴스를 갖는 교류 회로에서의 전압과 전류의 위상차를 도시하기 위한 도면.

제6도는 다이리스터를 이용한 점 용접기에서의 전류 위상 제어 방법을 도시하기 위한 도면.

제7도는 정전압 제어 방식에 의한 점 용접기에서의 전류 파형도.

제8도는 종래의 정전류 제어 방식에 의한 점 용접기에서의 전류 파형도.

제9도는 점 용접기에서 정전류 제어 방식에 의한 모재들의 동 저항 특성을 도시한 도면.

제10도는 본 발명에 따른 동 저항 특성 변화 감지 방법을 행하기 위한 점 용접기의 개략 블럭도.

제11도는 본 발명에 따른 점 용접기의 동 저항 특성 변화 감지 방법의 흐름도.

제12도는 본 발명에 따른 점 용접기의 동 저항 특성 변화 감지 방법의 수행시 발생하는 전류의 상태도.

제13도는 본 발명에 따른 점 용접기의 동 저항 특성 변화 감지 방법의 수행시에 필요한 동 저항값들의 상태를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

14, 15 : 다이리스터 18 : 트랜스포머

20, 22 : 전극 24, 26 : 모재

28 : 마이크로 프로세서 30 : 점화 회로

34 : 전류 측정 회로 35 : 전압 검출부

36 : 입력 장치 38 : 메모리

40 : 표시부 44 : 경보 장치

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일정 주기를 갖고 인가되는 교류전압에 대응하여 다이리스터의 점화각을 제어함으로써 전극에 인가되는 실효치 전류량을 조절하는 점 용접기에서 모재들에 따른 동저항 특성을 판별하는 방법으로서, 상기 다이리스터를 소정의 점화각으로 구동킴으로써 소정의 전류를 상기 전극에 인가하는 단계와; 상기 다이리스터를 상기 교류 전압의 첫 번째 반주기 동안 소정의 점화각에 의하여 구동하여 상기 전극에 제공하는 전류 및 전압을 측정하는 단계와; 상기 측정된 전류 및 전압에 의한 동 저항값을 측정하는 단계를 구비한다.

본 발명은 또한, 일정 주기를 갖고 인가되는 교류 전압에 대응하여 다이리스터의 점화각을 제어함으로써 전극에 소정 전류를 제공하여 1겹 이상의 제 1 모재와 1겹 이상의 제 2 모재를 용접하는 점 용접기에서 상기 제 2 모재의 유무를 감지하는 방법으로서, 다이리스터를 소정의 점화각으로 구동킴으로써 소정의 전류를 상기 전극에 인가하는 단계와; 다이리스터를 상기 교류 전압의 첫 번째 반주기 동안 소정의 점화각에 의하여 구동하여 전극에 제공하는 전류 및 전압을 측정하는 단계와; 상기 측정된 전류 및 전압에 의한 동 저항값을 측정하는 단계와; 측정된 동저항값이 제 1 모재와 상기 제 2 모재가 동시에 있을 때의 동 저항값으로부터 상기 제 2 모재의 동 저항값보다 작은 소정의 값을 감산한 값 이하인가를 판단하는 단계와; 상기 측정된 동 저항값이 상기 감산한 값 이하일 때에 제 2 모재가 없음을 알리는 단계를 구비하는 점 용접기의 동저항 특성 변화 감지 방법을 제공한다.

또한, 상기 제 2 모재의 동 저항값보다 작은 소정의 값은 상기 제 2 모재의 동저항값(Rnut)의 65∼85%인 것이 바람직하다.

측정 동저항값(Rm)이 제 1 모재 및 제 2 모재가 동시에 있을 때의 동 저항값(Rref)로부터 제 2 모재의 동 저항값보다 작은 소정의 값(ΔR)을 감산한 값(Rref-ΔR) 이상이고, 상기 제 1 모재 및 제 2 모재가 존재할 때의 동저항값이하(Rrefmin)이면, 측정된 동저항값(Rm)을 제 1 모재와 제 2 모재가 동시에 있을 때의 동저항값(Rref)으로 재 설정할 수도 있다.

특히, 제 2 모재는 너트일 경우 너트의 누락 여부를 측정할 수 있다.

본 발명은 이하에서 설명하는 바와 같이 점 용접기의 동저항 특성을 이용하고 있다. 즉, 모재들의 특징(용접하고자 하는 모재의 겹수, 모재의 재질, 모재의 유무 등)를 모재의 동 저항 정보로부터 구분지을 수 있다면 모재에 용접하고자 하는 제 2 모재의 유무를 용이하게 판단할 수 있을 것이라고 본 발명자는 착안하였다.

그러나, 모재들의 동 저항 특성을 관찰한 결과 제9(a),(b),(c),(d)도에 도시된 바와 같이 시간의 경과 즉, 전류(i)가 인가되는 사이클 별로 동 저항값이 급격히 변화하여 동 저항값을 무조건적으로 이용할 수 없음을 알 수 있다. 여기서, 제9(a)도는 1.2mm의 모재(Bared streel ; Bl.2로 표시하였으며, 이하의 표시 역시 동일하다) 2겹을 용접 전류만을 달리하며 점 용접하는 경우이고, 제9(b)도는 동일한 모재(B1.2)의 수를 달리하며 7.OKA를 인가하는 경우이며, 제9(c)도는 동일한 모재(B1.2)의 수를 달리하며 10.OKA를 인가하는 경우를 도시한 것이고, 제9(d)도는 두개의 모재(B1.2)에 전류를 달리한 경우에 대한 동 저항값의 변화를 도시한 것이며, 제9(a),(b),(c)도는 첫 번째 반 사이클을 소정의 점화각으로 일정하게 결정하여 정전류 제어를 행하였을 경우의 동저항을 매 반 사이클 단위로 측정하여 도시한 것이고, 제9(d)도는 종래의 정전류 제어 방식으로 용접을 행하였을 경우의 동저항 특성이다.

그러나, 본 발명자는 이러한 동 저항 특성을 자세히 관찰한 결과, 제9(d)도와 같이 종래의 정전류 제어 방식에 의해서는 측정된 동 저항으로부터 모재의 특성을 구분지을 수 있는 동 저항의 대표값을 추출하는 것은 불가능하고, 첫 번째 반사이를의 점화각을 소정의 일정한 값으로 통전하는 정전류 제어를 행하게 되면 제9(a),(b),(c)도와 같이 전류가 첫 번째 인가되는 반 사이클에서의 동 저항값은 모재의 특성에 따라 급격한 차이를 보이는 것을 발견하였으며, 이를 이용하여 역으로 모재의 특성을 동 저항값으로터 검출할 수 있다는 것을 알게 되었다.

본 발명자는 이러한 동 저항값의 특성을 이용하여 상술한 구성을 갖는 발명을 하였으며, 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 하나의 제 1 모재와 제 2 모재로 너트를 사용하여 설명한다.

제10도는 본 발명을 행하는 점 용접기의 개략 블록도로 일반 상용 교류 전압은 입력 단자(10) 및 (12)를 통하여 점 용접기에 인가된다. 이 인가 전압은 스위칭소자로서 사용되는 한 쌍의 다이리스터 (14) 및 (16)을 통하여 트랜스포머(18)의 일차측 코일에 인가된다. 트랜스포머(18)의 2 차측 코일에는 1 차측 코일로부터 자계가 유기되고, 유기된 자계에 의한 용접 전류(I)는 전극(20,22)을 통하여 모재(24,26)에 인가된다. 본 실시예에서 모재들중 하나는 너트가 되어야 하나, 도면에서는 모재들을 동일하게 도시하였다.

용접 전류의 값은 다이리스터가 턴온되는 점화각에 의하여 제어되며, 마이크로 프로세서(28)는 점화 회로(30)를 통하여 다이리스터(14,16)의 점화각을 제어함으로써 용접 전류의 값을 제어한다. 여기서, 트랜스포머(18)의 일차측 코일에 인가되는 전류(i)는 이차측 코일에 유기되는 용접 전류(I)와 코일 권수에 대응하여 비례하며 동 위상을 갖는다. 피드 백 제어를 위하여 전류 변환기(Current Transformer)(32)가 트랜스포머(18)의 일차측(트로이달코일인 경우 이차측)에 제공되며, 전류 변환기(32)는 전류(i) 값을 알리는 전압을 출력한다. 전류 변환기(32)로부터의 전압은 전류 측정 회로(34)에 제공되며, 전류 측정 회로(34)는 이 전압값에 의하여 용접 전류(I)값을 감지한다.

용접 전류값(I)은 마이크로 프로세서(28)에 제공되고, 마이크로 프로세서(28)는 측정 용접 전류값(Im)과 설정된 기준 용접 전류값(Iref)을 매 반사이클 또는 매 사이클 단위로 비교하여 에러값(차이값)을 검출하고 이 에러값에 따라서 다음 사이클에서의 점화각을 결정한다. 다음 사이클에서 마이크로 프로세서(28)는 다이리스터(14,16)를 결정된 점화각에 따라 턴온시킨다. 여기서, 사이클의 변화를 마이크로 프로세서(28)가 감지하기 위하여 단자(10,12)들에 동기 신호 검출 회로(44)를 연결하였으며, 동기 신호 검출 회로(44)는 교류 전압의 제로 크로싱을 검출하여 마이크로 프로세서(28)에 동기 신호를 인가함으로써 마이크로 프로세서(28)는 교류 전압의 사이클 변화를 인식할 수 있다. 또한, 마이크로 프로세서(28)에는 구동 감지부(42)가 연결되어 있으며, 구동 감지부(42)는 다이리스터(14,16)의 구동 상태를 감지하여 마이크로 프로세서(28)에 인가하게 구성되어 있다. 또한, 마이크로 프로세서(28)에는 입력 장치(36)를 통하여 기준 용접 전류값(Iref)이 인가된다.

트랜스포머(18)의 이차측 즉, 전극(20,22)의 양단에는 전압 검출부(35)가 연결되어 있으며, 전압 검출부(35)는 전극(20,22) 양단에 인가되는 전압(V)을 감지하여 마이크로 프로세서(28)에 인가한다.

메모리(38)내에는 마이크로 프로세서(28)의 동작을 위한 데이터 및 프로그램이 저장되어 있으며, 마이크로 프로세서(28)는 후술하는 바와 같이 메모리(38)내의 정보에 따라 전류 측정 회로(34)의 전류값에 의하여 다이리스터(14,16)의 점화각을 제어하는 한편 모재(24,26)의 동 저항값을 측정하도록 구성되어 있다.

또한, 마이크로 프로세서(28)내에는 표시부(40) 및 경보 장치(44)가 연결되어 있으며, 마이크로 프로세서(28)는 표시부(40)를 통하여 용접 상태를 표시하는 한편, 이상 용접 상태에서는 경보 장치(44)를 이용하여 사용자에게 소정의 경보음을 출력하게 구성되어 있다.

제11도에는 상술한 구성을 갖는 점 용접기에서 마이크로 프로세서(28)가 행하는 본 발명의 흐름도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 마이크로 프로세서(28)는 너트 누락 감지 모드가 설정되어 있는가를 판단한다(101). 이러한 너트 누락 감지 모드는 입력 장치(36)를 통하여 사용자가 임의로 설정할 수 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

단계(101)의 판단 결과, 너트 누락 감지 모드가 설정되었다면 마이크로 프로세서(28)는 단계(102)로 진행하나, 너트 누락 감지 모드가 설정되지 않았다면 단계(103)로 진행한다.

여기서, 단계(102,103)는 용접 초기의 첫 번째 반 사이클의 점화각을 설정하여 다이리스터를 해당 점화각으로 점화시키는 과정으로서, 도시된 바와 같이 초기 점화각은 너트 누락 감지 모드의 설정에 따라 상이하게 설정된다. 즉, 너트 누락 감지 모드가 설정되어 있지 않은 경우에는 일반적인 피드 백 제어 방식에 따라 제8도에 도시된 바와 같이 초기의 점화각(α1)을 결정하여 출력 전류(i)값을 적게 하나, 너트 누락 감지 모드가 설정되어 있는 경우에는 제12도에 도시된 바와 같이 초기의 점화각(α2)을 소정의 일정한 값으로 설정한다. 여기서 점화각(α2)은 첫 번째 인가하는 반 사이클에 의한 전류값에 의하여 모재(24,26)들의 동 저항값을 측정가능하며 모재의 용접성이 떨어지지 않는 소정의 값으로 설정하여야 한다.

단계(102,103)의 수행 후에, 마이크로 프로세서(28)는 단계(104)로 진행하여 변수(N)를 0로 설정한다. 그리고, 마이크로 프로세서(28)는 동기 신호 검출 회로(44)로부터의 동기 신호 인가에 따라 첫 번째 사이클의 교류 전압이 인가됨을 인식하고(단계 105), 상기 점화각(α1),(α2)에 따라 다이리스터(14,16)들을 점화시킨다(단계 106). 이 후 점화각(αl),(α2)은 메모리(38)내에 저장되므로서 마이크로 프로세서(28)는 후술하는 바와 같이 이 점화각(αl),(α2)에 의한 전류값(I)과 기준 전류값(Iref)에 따라 점화각을 변화시킬 수 있게 된다.

단계(106)의 수행 후에 마이크로 프로세서(28)는 전류(i)에 의하여 다이리스터(14,16)의 통전이 종료되는 시점을 검출하고(단계 108), 점화각(αl),(α2)에 의한 전류(I) 및 전압(V)의 실효치를 검출하는 한편, 이 전류(I) 및 전압(V)에 의한 동저항값(Rm)을 측정한다(단계 109).

이 후, 마이크로 프로세서(28)는 상기 너트 누락 감지 모드가 설정되어 있는 상태인가를 재 판단하고(단계 110), 너트 누락 감지 모드가 설정되어 있지 않은 상태라면 상기 점화각(α1)에 의한 전류값(I)과 기준 전류값(Iref)에 따라 점화각을 변화시키고(단계 111), 변수(N)를 1 증가시키는 과정을 용접이 종료될 때까지(즉, 변수 N이 소정값에 도달할 때까지) 계속하여 수행함으로써(단계 112,113) 일반적인 피드백 제어 방식을 행한다.

그러나, 단계(110)의 판단 결과, 너트 누락 감지 모드가 설정되어 있는 경우에 마이크로 프로세서(28)는 단계(114)로 진행하여 상기 변수(N)가 1 인가를 판단한다. 즉 마이크로 프로세서(28)는 단자(10,12)를 통하여 전압이 인가되기 시작한 첫 번째 반 사이클인가를 판단하여 첫 번째 반 사이클인 경우에는 단계(115)로 그렇지 않은 경우에는 단계(111)로 진행하는 것이다.

한편, 상술한 메모리(38)내에는 제13도에 도시한 바와 같이 첫 번째 사이클에서 용접할 때에 발생 가능한 동 저항값들이 저장된다. 즉, 모재와 너트를 첫 번째 사이클에서 용접할 때에 발생하는 동 저항값(Rref), 첫 번째 사이클에서 공타시 발생하는 동 저항값(Ro), 그리고, 너트가 존재하지 않은 상태에서의 첫 번째 사이클에서 동 저항값(Rnonut) 및 이러한 동 저항값에 의하여 추정되는 너트만의 저항값(Rnut)이 저장되는 것이다.

이러한 정보는 입력 장치를 통하여 사용자가 마이크로 프로세서(28)에 인가하거나, 별도의 실험 과정에 의하여 메모리(38)에 저장할 수 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

한편, 제13도에 도시된 바와 같이 너트가 존재하지 않는 모재만의 경우의 동 저항값(Rnount) 및 너트와 부재가 동시에 존재할 때의 동저항값(Rref)은 상당한 차이를 보이며, 이러한 특징을 이용하여 용접시 너트의 유무를 검출할 수 있다. 즉, 동저항값(Rref)으로부터 소정값(ΔR)[ΔR은 너트의 동저항(Rnut) 보다 작은 값(Rnut의 65-85%)이어야 하며, 동 저항값(Rref)으로부터 소정값(ΔR)을 뺀 값을 판정 기준값이라 칭하였다.] 이하로 측정 동저항값(Rm)이 존재하면 너트가 존재하지 않는 상태로 판단할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 측정 동 저항값(Rm)이 동 저항값(Rref)으로부터 △R을 감산한 값 이하라면 너트가 없는 즉, 모재만이 존재하는 상태로 판단할 수 있을 것이다.

여기서, 상기 동 저항값(Rref)는 모재 및 너트의 특성에 따라 가변적일 것이다. 즉, 동 저항값(Rref)은 도시된 바와 같이 가능한 범위(Rref_max ~ Rref_min)내에서 변동될 것이며, 동 저항값(Rref)은 가능한 최소값(Rref_min)으로 설정하여야 너트의 유무를 정확히 판단할 수 있을 것이다. 이를 위하여는 다음과 같은 과정을 행하면 될 것이다. 즉, 측정 동 저항값(Rm)이 동 저항값(Rref)으로부터 △R이상이나(이 경우는 너트가 존재하는 경우일 것이다.), 측정 동 저항값(Rm)이 동 저항값(Rref)이하인 경우에는 이 측정 동 저항값(Rm)을 동 저항값(Rref)로 설정함으로써 가능한 최소의 동 저항값(Rref_min)을 동 저항값(Rref)으로 설정할 수 있다.

제11도의 단계(114-117)는 이러한 과정을 행하게 된다.

즉, 마이크로 프로세서(28)는 단계(114)에서 상기 변수(N)가 1 인가를 판단함으로써 첫 번째 반 사이클을 행하였는가를 판단하고, 첫번째 반 사이클을 행한 경우에는 동 저항값(Rref)에서 △R을 감산한 값이 측정 동저항값(Rm)이상인가를 판단하여(단계 115) 측정 동 저항값(Rm)이상인 경우에는 표시부(40) 및 경보 장치(44)를 구동시켜 너트가 누락된 상태임을 사용자에게 알리는 것이다(단계 116).

그러나, 동 저항값(Rref)에서 △R을 감산한 값이 측정 동 저항값(Rm) 이하인 경우(너트가 존재하는 경우)에는 이 측정 동 저항값(Rm)이 동 저항값(Rref) 이하인가를 판단하고(단계 117), 동 저항값(Rref) 이하인 경우에는 이 측정 동 저항값(Rm)을 동 저항값(Rref)로 설정하므로써(단계 118) 이후의 과정에서 너트의 유무를 정확히 감지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에서는 첫 번째 사이클에서의 용접시에는 너트의 유무에 따라 동 저항값이 급격한 변화를 보이는 현상을 이용하는 것으로서, 첫 번째 반 사이클의 점화각을 소정의 값으로 일정하게 하는 정전류 방식에 의해 용접시에는 동 저항값을 측정함으로써 너트의 유무를 정확히 판단할 수 있는 것이다.

상술한 설명에서는 첫 번째 반 사이클에서의 용접시 발생하는 동 저항값의 변화에 의하여 너트의 유무를 판단하는 것을 실시예로 하였으나, 이 동 저항값을 이용하여 용접하고자 하는 부재들의 특성 역시 판단할 수 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

본 발명은 점 용접기의 용접시에 용접하고자 하는 모재들의 특징(용접하고자 하는 모재의 수, 모재의 재질, 모재의 유무등)을 판별할 수 있으며 실시예로서 너트 용접시 너트의 유무를 자동으로 판단할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 일정 주기를 갖고 인가되는 교류 전압에 대응하여 다이리스터의 점화각을 제어함으로써 전극에 인가되는 실효치 전류량을 조절하는 점 용접기에서 모재들에 따른 동 저항 특성을 판별하는 방법으로서, 상기 다이리스터를 소정의 점화각으로 구동시킴으로써 소정의 전류를 상기 전극에 인가하는 단계와; 상기 다이리스터를 상기 교류 전압의 첫 번째 반주기 동안 소정의 점화각에 의하여 구동하여 상기 전극에 제공하는 전류 및 전압을 측정하는 단계와; 상기 측정된 전류 및 전압에 의한 동 저항값을 측정하는 단계를 구비하는 점 용접기의 동 저항 특성 변화 감지 방법.
2. 일정 주기를 갖고 인가되는 교류 전압에 대응하여 다이리스터의 점화각을 제어함으로써 전극에 소정 전류를 제공하여 1겹 이상의 제 1 모재와 1겹 이상의 제 2 모재를 용접하는 점 용접기에서 상기 제 2 모재의 유무를 감지하는 방법으로서, 상기 다이리스터를 소정의 점화각으로 구동킴으로써 소정의 전류를 상기 전극에 인가하는 단계와; 상기 다이리스터를 상기 교류 전압의 첫번째 반주기 동안 소정의 점화각에 의하여 구동하여 상기 전극에 제공하는 전류 및 전압을 측정하는 단계와; 상기 측정된 전류 및 전압에 의한 동 저항값을 측정하는 단계와; 상기 측정된 동저항값(Rm)이 상기 제 1 모재와 상기 제 2 모재가 동시에 있을 때의 동 저항값(Rref)으로부터 상기 제 2 모재의 동 저항값(Rnut)보다 작은 소정의 값(ΔR)을 감산한 값(Rref-ΔR) 이하인가를 판단하는 단계와; 상기 측정된 동 저항값이 상기 감산한 값(Rref-ΔR) 이하일 때에 상기 제 2 모재가 없음을 알리는 단계를 구비하는 점 용접기의 동 저항 특성 변화 감지 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 측정 동 저항값(Rm)이 상기 제 1 모재 및 제 2 모재가 동시에 있을 때의 동 저항값(Rref)로부터 상기 제 2 모재의 동 저항값보다 작은 소정의 값(ΔR)을 감산한 값(Rref-ΔR) 이상이고, 상기 제1 모재 및 제2 모재가 존재할 때의 동 저항값이하(Rrefmin)이면, 상기 측정된 동 저항값(Rm)을 상기 제1 모재와 제2 모재가 동시에 있을 때의 동 저항값(Rrelf)으로 재설정하는 점 용접기의 동저항 특성 변화 감지 방법 .
4. 제3항에 있어서, 상기 제 2 모재는 너트임을 특징으로 하는 점 용접기의 동 저항 특성 변화 감지 방법.