KR100281315B1

KR100281315B1 - 용접용 전원장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100281315B1
Application number: KR1019980031019A
Authority: KR
Inventors: 구니오 시카타; 마사유키 오노; 마사오 가토오카; 하루오 모리구치; 데쓰로 이케다; 겐조 단조; 아쓰시 기노시타; 후미 노다; 히데오 이시이
Original assignee: 구니오 시카타; 가부시키가이샤 산샤덴키세이사쿠쇼
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2001-02-01
Also published as: CN1138606C; JPH11216562A; GB2333616B; TW402538B; JP3231694B2; CN1236688A; GB2333616A; US6051806A; KR19990066732A; GB9901044D0

Abstract

각종의 용접에 용이하게 대응할 수가 있다.

교류전압을 직류전압으로 입력측 직류변환부로 변환시키고 직류전압을 인버어터로 고주파전압으로 변환시킨다. 고주파전압을 소정치로 변압기로 변환시키고 이것을 출력측 직류변환부로 직류전압으로 변환시키고 출력단자에 공급한다. 단자의 전류를 전류검출부가 검출한다. 단자의 전압을 전압검출부로 검출한다. CPU는 3개의 제어모드를 갖고 그중 하나의 모드로 인버어터를 제어한다. 제1제어모드는 전류검출부의 전류검출신호가 기준전류신호에 동등하게 되도록 인버어터를 제어한다.

제2제어모드는 단자간에 고주파신호를 출력시키는 고주파발생장치를 동작 및 정지시키고 그후에 제1의 제어모드를 실행시킨다. 제3의 제어모드는 전압검출부로부터의 전압검출신호가 기준전압신호에 동등하게 되도록 인버어터를 제어하고 또한 단자의 한쪽에 접속되는 와이어를 공급하는 와이어공급장치를 제어한다.

Description

용접용 전원장치 및 그 제조방법

본 발명은 각종 용접이 가능한 용접용 전원장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

용접에는 손용접, TIG(tungsten inert gas)용접, MIG(metal inert gas)용접등의 여러가지 종류가 있다. 그리고 이들 종류에 따른 전원장치가 사용되고 있다.

그 기본이 되는 구성의 1예는 대략 다음과 같은 것이다. 상용교류전압이 입력측정류기 및 평활콘덴서에 의해 정류 및 평활되어 직류전압으로 변환된다. 이 직류전압이 인버어터(inverter)에 의해 고주파전압으로 변환된다. 이 고주파전압이 변압기에 의해 변압된다. 변압된 고주파전압이 출력측정류기에 의해 정류되고 필요에 따라 저주파의 교류전압으로 변환되어 부하에 공급된다. 이 전원장치에서는 인버어터에 의한 직류전압의 고주파전압에의 변환이 행해지므로 소형의 변압기를 사용할 수가 있고 전원장치 전체를 소형화할 수 있다.

손용접을 행하는 경우 용접용 전원장치는 도3(b)에 부호 (가)로 나타내는 바와 같이 출력전압이 변동해도 출력전류가 일정치인 정전류출력특성을 구비하고 있다. 이 출력전류치를 설정하는 출력전류 설정기(2)가 도3(a)에 나타내는 바와 같이 손용접용 전원장치의 패널에 설치되어 있다. 또 손용접의 경우, 용접의 개시시나, 예를들면 토오치(torch)와 모재로 된 부하가 단락하고 있을 때에 도3(b)에 부호(나)로 나타내는 바와 같이 출력전류보다도 큰 전류를 흘려서 아아크를 양호하게 발생시키는 핫스타트(hot start)를 행한다. 이 핫스타트시에 흘리는 전류를 설정하기 위한 핫스타트용 설정기(4)가 도3(a)에 나타내는 바와 같이 패널에 설치되어 있다. 또 패널에는 출력전압이나 출력전류를 표시하는 표시기(6)도 설치되어 있다.

직류TIG용접은, 예를들면 스테인레스강의 용접에 적합하고 도4(c)에 부호(가)로 나타내는 것과 같은 정전류출력특성을 구비하고 있다. 또 동도면에 부호(나)로 표시하는 바와 같이 손용접과 같은 모양으로 핫스타트를 필요로 하는 일도 있다.

TIG용접에서는 평탄한 모재를 용접하는 경우에는 도4(c)에 부호(가)로 나타내는 바와 같이 출력전류를 일정치로 한다. 그러나 파이프와 같은 모재를 용접하는 경우, 특히 파이프의 저면을 용접하는 경우, 일정한 출력전류를 공급하면 파이프로부터의 용융물이 낙하하여 재용접을 행하는 것이 필요하게 되거나 TIG용접전극에 용융물이 부착하여 이 용융전극이 손상될 가능성이 있다.

여기서, 도4(b)에 나타내는 바와 같이 출력전류를 펄스전류로 하고 베이스전류(IB)가 흐르고 있을 때 예를들면 파이프의 저면부에 형성된 용융지를 냉각시키고 이 용융지로부터 용융물이 낙하하거나 용접전극에 용융물이 부착하는 것을 방지하고 있다.

다시 또, TIG용접에서는 아아크의 발생법으로서 용접전극과 모재를 단락시켜 이들에 저전류를 흘린 후, 용접전극을 모재로부터 떨어지게 해서 양자의 사이에 아아크를 발생시키는 터치스타트(touch start)방법과 용접전극을 모재로부터 떨어지게 해두고 양자의 사이에, 예를들면 1∼3MHz로 5∼20kV의 고주파 고전압을 인가해서 아아크를 발생시키는 고주파스타트방법이 있다.

따라서, 직류TIG용접용 전원장치의 패널에는 도4(a)에 나타내는 바와 같이 출력전류를 설정하기 위한 출력전류 설정기(8), 핫스타트 설정기(10)가 설치되어 있다. 또 펄스전류를 출력전류로서 흘릴 때의 기동전류(Id)로부터 최대펄스전류(설정된 출력전류)(IP)까지 올라가는 업스로프(up slope)시간(TU)과 최대펄스전류로부터 용접종료시에 흐르는 크레이터(crater)전류(IC)까지의 다운스로프(down slope)시간 (TD)을 각각 설정하는 업스로프, 다운스로프시간 설정기(12)도 패널에 설치되어 있다. 다시 또, 최대펄스전류(IP)와 베이스전류(IB)의 주기를 정하는 이 펄스전류의 주파수(F)를 설정하는 펄스주파수설정기(14)와 펄스전류를 공급할 것인가 직류전류를 흘릴까를 전환시키는 펄스전환기(16)와 터치스타트와 고주파스타트의 전환을 행하는 아아크스타트 전환기(18)이 패널에 설치되어 있다.

직류TIG용접 외에 교류TIG 용접도 있다. 교류직류TIG용접용 전원장치는 직류TIG용접 및 교류TIG용접에 사용된다. 교류직류TIG용접용 전원장치를 사용해서의 직류TIG용접은 상술한 직류TIG용접용 전원장치에 있어서의 TIG용접과 같은 모양이다.

교류TIG용접은, 예를들면 알루미늄을 용접하는 경우에 사용된다. 알루미늄은 융점이 높은 산화피막을 갖고 있으므로 직류전원장치를 사용해서 모재를 정극에 전극을 부극으로 해서 전류를 흘린 경우(정극성의 경우)에는 모재가 고온으로 되지 않고 용접을 행할 수가 없다. 그 때문에 모재를 부극으로 전극을 정극으로 해서(부극성)전류를 흘리면 모재로부터 열전자가 방출되어 산화피막이 제거되어 (크리닝효과)용접이 가능해진다. 단 정극성으로 한 경우, 전극을 냉각시키는 냉각효과가 있다. 여기서 교류TIG용접의 경우, 크리닝효과와 냉각효과의 양쪽의 효과가 얻어진다.

단, 도5(b)에 나타내는 바와 같이 정극성의 시간과 부극성의 시간을 조정하므로서 양효과를 소망의 상태로 할 수 있다.

여기서, 교류직류TIG 용접기의 패널에는 직류TIG용접용에 출력전류의 설정기(22), 핫스타트 설정기(24) 업스로프시간 및 다운스로프시간 설정기(26), 펄스주파수설정기(28), 펄스전류의 유무를 전환하는 펄스전환기(30), 터치스타트와 고주파스타트의 전환을 행하는 아아크스타트 전환기(32)가 설치되어 있다. 또 출력전압과 출력전류의 표시기(34)가 설치되어 있다. 교류TIG용접용에 교류용접시의 전압의 주파수를 설정하는 주파수설정기(36)와 정극성과 부극성의 비율을 설정하는 파형균형 설정기(38)가 패널에 설치되어 있다.

MIG용접은 강판의 용접에 사용된다. 용접와이어를 와이어공급장치로 모재측으로 공급하고 모재와 와이어의 사이에 전압을 인가하고 이들사이에서 아아크발생과 단락을 반복하여 와이어를 용융해서 용접을 행한다. 이 MIG용접용의 전원장치는 정전압특성을 갖고 있다. 또 MIG용접에서는 와이어가 모재에 단락했을 때에 흐르는 큰 전류를 억제하기 위해 리액턴스가 큰 리액터가 필요하고 아아크발생시에는 리액턴스가 적은 리액터가 필요하다. 이때문에 적은 리액턴스의 리액터를 사용하면서 단락시에 전류를 억제하는 제어가 행해지고 있다.

따라서 MIG용접용 전원장치의 패널에는 도6에 나타내는 바와 같이 출력전류를 설정하는 출력전류 설정기(40), 단락전류의 설정기(42), 와이어공급속도 설정기(44)및 출력전압, 전류의 표시기(46)가 설치되어 있다.

이들 각종의 용접용 전원장치를 각각 개별적으로 제조할 경우, 그 제조가 귀찮게 된다. 상기한 각종의 용접에서는 각종의 설정이 필요하기 때문에 각종의 용접에 사용할 수 있는 1대의 전원장치를 제조하려고 하는 경우 패널에는 다수의 설정기를 설치하지 않으면 안되고 그 구성이 복잡하게 될 뿐만 아니라 각 설정기의 설정조작이 귀찮게 된다.

본 발명은 각종의 용접에 용이하게 대응할 수가 있는 용접용 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 다시 또, 각종 용접에 대응하는 설정을 비교적 용이하게 행할 수 있는 용접용 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본발명의 1실시형태에 의한 용접용 전원장치의 블록도

도2는 도1의 용접용 전원장치의 패널부분을 나타내는 도면

도3은 종래의 손용접용 전원장치의 패널부분과 그 출력특성을 나타내는 도면

도4는 종래의 직류TIG용접용 전원장치의 패널부분과그 출력특성을 나타내는

도면

도5는 종래의 교류직류TIG용접용 전원장치의 패널부분과 그 출력특성을 나타

내는 도면

도6은 종래의 MIG용접용 전원장치의 패널부분을 나타내는 도면

(도면의 주요부분에 대한 부호의설명)

102. 입력측 직류변환부

110,140. CPU(제어부)

122. 직류-고주파신호 변환부

126. 변압기

128. 출력측 직류변환부

136. 전압검출부

142. 전류검출부

146. 고주파발생장치

148. 와이어공급용 전동기

150. 와이어공급 제어장치

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상용교류신호를 직류신호로 변환하는 입력측 직류변환부와 상기한 직류신호를 고주파신호로 변환하는 직류-고주파신호 변환부와 상기한 고주파신호의 전압을 소정치로 변환해서 출력시키는 변압기와 이 변압기로부터 출력된 고주파신호를 직류신호로 변환하고 그 직류신호를 용접부하에 접속해야할 2개의 출력단자에 공급하는 출력측 직류변환부와 상기한 2개의 출력단자 각각을 흐르는 전류를 검출하여 이 전류를 나타내는 전류검출신호를 생성하는 전류검출부와 상기한 출력단자간의 전압을 검출하여 이 전압을 표시하는 전압검출신호를 생성하는 전압검출부와 상기한 직류-고주파신호 변환부를 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 제어부는 3개의 제어모드(mode)를 갖고 그중 선택된 하나의 모드에 의해 상기한 직류-고주파신호 변환부를 제어한다. 이 제1의 제어모드는 상기한 전류검출신호가 미리 정해진 기준전류신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부를 제어한다. 이 제2의 제어모드는 상기한 2개의 출력단자간에 고주파신호를 출력시키도록 설치되어야 할 고주파발생장치를 작동 및 정지시키고 그후에 상기한 제1의 제어모드를 실행한다. 제3의 제어모드는 상기한 전압검출신호가 미리 정해진 기준전압신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부를 제어함과 동시에 상기한 2개의 출력단자의 한쪽에 접속되는 와이어를 공급하도록 설치되어야 할 와이어공급장치를 제어한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면 제1의 제어모드를 선택하므로서 출력전류를 정전류제어할 수가 있다. 따라서 2개의 출력단자에 접속되어야 할 용접용 전극과 모재를 접촉시켜서 양자간에 아아크를 발생시키는 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 다시또 고주파발생장치를 설치하여 제1의 제어모드를 선택하면 고주파스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 물론 고주파발생장치를 사용하지 않으면 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 또 와이어공급장치를 설치하여 제3의 제어모드를 선택하면 MIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 물론 와이어공급장치를 설치한 경우에도 제1의 제어모드를 선택하면 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 전원을 사용할 수가 있다.

청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 용접용 전원장치에 있어서 상기한 고주파발생장치가 설치되어 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면 고주파발생장치가 처음부터 설치되어 있으므로 고주파스타트TIG용접기용의 전원으로서, 혹은 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다.

청구항 3에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 용접용 전원장치에 있어서 상기한 와이어공급장치가 설치되어 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면 처음부터 와이어공급장치가 설치되어 있으므로 MIG용접기용의 전원으로서 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 전원을 사용할 수가 있다.

청구항 4에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 용접기용 전원장치에 있어서 상기한 출력측 직류변환부의 직류신호를 교류신호로 변환해서 상기한 2개의 출력단자에 공급하는 제1의 상태와 상기한 출력측 직류변환부의 직류신호를 상기한 2개의 출력단자에 공급하는 제2의 상태중 선택된 상태에서 동작하는 교류-직류전환부를 설치하고 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면 교류-직류전환부를 설치하고 있으므로 2개의 출력단자간에 청구항 1에 기재된 발명과 마찬가지로 직류신호를 공급할 수 있는 것 외에 교류신호도 공급할 수가 있다. 따라서 청구항 1에 기재된 발명과 같이 사용할 수가 있는 것외에 교류TIG용접기용의 전원으로서 사용할 수도 있다.

청구항 5에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 용접용 전원장치에 있어서 제1 내지 제3의 제어모드 중, 어느것인가를 선택하는 지령을 상기한 제어부에 공급하는 모드지령기를 구비하고 있다. 이 모드지령기로서는 하나의 조작부를 갖고 이 조작부를 조작하므로서 하나의 제어모드가 선택된다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면 모드지령기를 조작하므로서 제1 내지 제3의 제어모드중 희망하는 모드로 제어부를 동작시킬 수가 있다.

청구항 6에 기재된 발명은 청구항 5에 기재된 용접용 전원장치에 있어서 상기한 모드지령기에 의해 선택된 모드에 적합한 매개변수(parameter)를 선택하는 지령을 상기한 제어부에 공급하는 매개변수 지령기를 구비하고 있다. 이 매개변수 지령기로서는 하나의 조작부를 갖고 이 조작부를 조작하는 것에 의해 자동적으로 매개변수가 설정되는 것이 바람직하다.

각 제어모드에 있어서 각각 용접용 전원장치에 대해서 매개변수를 설정할 필요가 있다. 청구항 6에 기재된 발명에 의하면 선택된 모드에 적합한 매개변수를 매개변수 지령기에 의해 용이하게 설정할 수가 있다.

청구항 7에 기재된 발명은 청구항 6에 기재된 용접용 전원장치에 있어서 상기한 기준전류신호 및 기준전압신호를 설정하는 하나의 설정기가 설치되어 있다.

청구항 7의 발명에 의하면 제1의 제어모드로 사용되는 기준전류신호와 제3의 제어모드로 사용되는 기준전압신호를 하나의 설정기에 의해 설정할 수가 있으므로 설정기의 수를 감소시킬수가 있다.

청구항 8에 기재된 발명은 청구항 6에 기재된 용접용 전원장치에 있어서 상기한 모드지령기에 의해 선택된 모드를 표시하는 모드표시기와 상기한 매개변수 지령기에 의해 선택된 매개변수를 표시하는 매개변수 표시기를 구비하고 있다.

청구항 8의 발명에 의하면 선택된모드가 모드표시기에 표시되고 선택된 매개변수가 매개변수 표시기에 표시된다. 따라서 어떠한 모드가 선택되고 어떠한 매개변수가 선택되어 있는가를 이 용접용 전원의 사용자가 용이하게 알수가 있다.

청구항 9의 발명은 청구항 1에 기재된 용접용 전원장치에 있어서 상기한 입력측 직류변환부의 출력측과 상기한 직류-고주파신호 변환부의 입력측과의 사이에 상기한 직류-고주파신호 변환부에의 입력전압을 일정하게하는 정전압장치를 설치하고 있다.

청구항 9에 기재된 발명에 의하면 정전압장치가 설치되어 있으므로 입력측 직류변환부에 입력되는 상용교류신호의 전압이, 예를들면 200V 혹은 400V와 같이 다른 전압의 것이라도 직류-고주파신호 변환부에의 입력전압을 일정하게 할 수가 있다.

청구항 10에 기재된 발명에서는 기본유닛이 우선 준비된다. 기본유닛은 상용교류신호를 직류신호로 변환하는 입력측 직류변환부와 상기한 직류신호를 고주파신호로 변환하는 직류-고주파신호 변환부와 상기한 고주파신호의 전압을 소정치로 변환해서 출력시키는 변압기와 이 변압기로부터 출력된 고주파신호를 직류신호로 변환하고 그 직류신호를 용접부하에 접속되어야 할 2개의 출력단자에 공급하는 출력측 직류변환부와 상기한 2개의 출력단자의 각각에 흐르는 전류를 검출하여 이 전류를 표시하는 전류검출신호를 생성하는 전류검출부와 상기한 출력단자간의 전압을 검출하여 이 전압을 표시하는 전압검출신호를 생성하는 전압검출부와 상기한 전류검출신호가 미리 정해진 기준전류신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부를 제어하는 제1의 제어모드와 상기한 2개의 출력단자간에 고주파신호를 출력시키도록 설치되어야 할 고주파발생장치를 동작 및 정지시키고 그후에 상기한 제1의 제어모드를 실행하는 제2의 제어모드와 상기한 전압검출신호가 미리 정해진 기준전압신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부를 제어함과 동시에 상기한 2개의 출력단자의 한쪽에 접속되는 와이어를 공급하도록 설치되어야 할 와이어공급장치를 제어하는 제3의 제어모드중 어느 것인가 선택된 모드로 동작하는 제어부를 구비하고 있다. 상기한 기본유닛에 고주파발생장치를 부가해서 손용접 및 고주파스타트의 TIG용접용 전원장치가 얻어진다. 상기한 기본유닛에 상기한 와이어공급장치를 부가해서 손용접 및 MIG용접용 전원장치가 얻어진다. 상기한 기본유닛에 상기한 고주파발생장치와 상기한 와이어공급장치를 부가해서 손용접 및 고주파스타트가능한 TIG용접 및 MIG용접용 전원장치가 얻어진다.

청구항 10의 발명에 의하면 기본유닛이 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로 기본유닛에 약간의 부품을 부가하므로서 각종 형태의 용접용 전원을 용이하게 얻을 수가 있다.

(실시예)

본 발명의 1실시의 형태의 용접용 전원은 손용접, 직류TIG용접, 교류직류TIG용접, MIG용접의 어느것에도 사용할 수 있은 것으로서 도1에 나타내는 바와 같이 상용교류신호 예를들면 상용교류전압이 입력되는 전원입력단자(100)를 갖고 있다.

이 전원입력단자(100)의 상용교류전압은 입력측 직류화부(102)로 공급되어 여기서 직류신호, 예를들면 직류전압으로 변환된다. 입력측 직류화부(102)로서는 예를들면 정류기와 평활콘덴서를 사용할 수가 있다.

입력측 직류화부(102)로부터의 직류전압은 정전압장치(104)에 공급된다. 정전압장치(104)는, 예를들면 IGBT, 전력FET(field effect transistor) 또는 전력 쌍극성트랜지스터와 같은 반도체스위칭소자를 포함하는 초퍼회로(chopper circuit)(106)를 구비하고 있다. 이 초퍼회로(106)는 초퍼구동회로(108)로부터의 PWM(pulse width modulation)구동신호에 기초해서 ON/OFF제어된다. 구동회로(108)는 CPU(110)로부터의 지령에 따라 구동신호를 발생시킨다. CPU(110)는 전원입력단자(100)에 있어서의 전압을 입력전압검출기(112)에 의해 검출하고 이것을 A/D변환기(114)에 의해 디지탈신호로 변환시킨것과 초퍼회로(106)의 출력전압을 초퍼출력전압검출회로(116)에 의해 검출해서 이것을 A/D변환기(118)에 의해 디지탈신호로 변환시킨것과 메모리(120)에 기억되어 있는 데이터에 기초해서 연산처리를 행하여 초퍼출력전압이 미리 정해진 일정한 직류전압이 되는 지령을 초퍼구동회로(108)에 공급하고 있다. 따라서 전원입력단자(100)에 입력되는 전압이 200V, 400V등과 같이 다른 전압이라도 정전압장치(104)의 출력전압은 미리 정한 일정전압이다.

이 정전압장치(104)의 일정치의 직류전압은 직류-고주파신호 변환부, 예를들면 고주파인버어터(inverter)(122)에 공급된다. 이 인버어터(122)에는 예를들면 IGBT,전력FET 또는 전력 쌍극성트랜지스터와 같은 반도체스위칭소자를 복수개 포함하고 이들 반도체스위칭소자가 인버어터구동회로(124)로부터의 PWM구동신호에 기초해서 ON/OFF제어되고 10수kHz 내지 100kHz의 고주파전압으로 변환된다. 인버어터구동회로(124)에는 후술하는 바와 같이 CPU(110)로부터 지령이 부여되고 있다.

이 고주파전압은 변압기(126)에 공급되고 여기서 소정의 값의 고주파전압으로 변압되고 출력측 직류화부(128)로 공급되어 직류전압으로 변환된다.

이 출력측 직류화부(128)로부터의 직류전압은 교류-직류전환부(130)에 공급된다. 이 교류-직류전환부(130)는 예를들면 반도체스위칭소자를 훌브리지 접속시킨 인버어터를 포함한다. 이들 반도체스위칭소자가 교류-직류전환부용구동회로(132)로부터의 PWM구동신호에 의해 ON/OFF제어된다. 구동회로(132)는 CPU(110)로부터의 교류전환지령이 부여되어 있으면 인버어터(122)보다 낮은 주파수 예를들면 10수Hz로부터 200Hz의 교류전압을 발생시키도록 각 반도체스위칭소자를 PWM제어한다. 또 CPU(110)로부터 직류전환지령이 공급되어 있으면 구동회로(132)는 반도체스위칭소자중 후술하는 부하를 사이에 끼워서 직렬로 접속되어 있는 2개의 반도체스위칭소자를 계속적으로 ON으로 해서 직류전압을 계속적으로 공급한다. 또한 공급하는 직류전압의 극성을 정극성으로 할 것인가 부극성으로 할 것인가에 따라서 ON시키는 2개의 반도체스위칭소자가 변경된다.

또한 교류-직류전환부(130)로서는 이외에 출력측 직류화부를 정극측의 출력단자와 부극측출력단자와 귀환단자를 갖는 것으로 하고 정극측출력단자를 하나의 초퍼회로를 거쳐서 부하의 일단에 접속하고 부극측출력단자를 다른 초퍼회로를 거쳐서 부하의 일단에 접속하고 부하의 타단을 귀환단자에 접속하고 교류전압을 부하에 공급하는때에는 양 초퍼회로를 교대로 ON/OFF시키고, 직류전압을 공급하는때에는 초퍼회로의 어느것인가 한쪽을 연속적으로 ON시키는 것으로 할 수도 있다.

교류-직류전환부(130)의 출력전압은 출력단자(134)에 공급된다. 이 출력단자(134)는 실제로는 정 부 2개의 단자로 이루어지고 그 한쪽이 모재에 접속되고 다른쪽은 용접용 전극, 예를들면 TIG용접기의 경우에는 콜레트(collet)에 MIG용접기의 경우에는 접촉팁에 접속된다.

교류-직류전환부(130)의 출력전압은 출력전압검출기(136)에 의해 검출되고 A/D변환기(138)에 의해 디지탈신호로 변환되어 CPU(140)에 공급된다. 같은 모양으로 교류-직류전환부의 출력전류는 출력전류검출기(142)에 의해 검출되고 A/D변환기(144)에 의해 디지탈신호로 변환되어 CPU(140)에 공급된다.

출력단자(134)에는 고주파발생장치(146)가 설치되어 있다. 이 고주파발생장치(146)는 예를들면 1∼3MHz로서 5 내지 20kV의 고주파전압을 발생시켜 2개의 출력단자(134)간에 공급하는 것으로서 CPU(110)로부터의 지령에 의해 기동, 정지한다.

MIG용접시에 사용되는 와이어를 공급하는 와이어공급장치, 예를들면 와이어공급전동기(148)와 이것을 제어하는 와이어공급전동기 제어장치(15)도 설치되어 있다. 와이어공급 제어장치(15)의 제어도 CPU(110)가행한다.

CPU(110)는 손용접, TIG용접(고주파스타트), TIG용접(터치스타트), 교류직류TIG용접, MIG용접 및 가우징(gouging)(출력전류를 높게 해서 강판에 홈을 형성하거나 구멍을 뚫기 위한 것)의 어느것이나 대응할 수 있도록 프로그램되어 있다. 또 고주파발생장치(146)나 와이어공급전동기(148), 와이어공급 제어장치(150)는 용이하게 전원장치에 착탈이 가능하다. 또한 손용접이나 TIG용접시 정전류제어가 행해지고, MIG용접시 정전압제어가 행해지지만 그 기준전류신호 및 기준전압신호는 하나의 출력설정기(172)에 의해 설정되고 A/D변환기(174)에 의해 디지탈신호로 변환되어서 CPU(110)에 공급되고 있다.

상기한 바와 같은 제어를 CPU(110)가 행하기 위해 필요한 데이터는 CPU(140)로부터 CPU(110)에 공급된다. CPU(140)에는 모드지령기 예를들면 프로세스설정용 버튼(152)와 모드표시기,예를들면 포로세스표시기(154)등이 설치되어 있다. 프로세스설정용 버튼(152)를 1회 누르면 손용접모드가 되고, 프로세스표시기(154)에는 손용접이라고 표시된다. 프로세스설정용 버튼(152)를 계속해서 누르면 TIG용접(고주파스타트)의 모드가 되고 그 취지가 포로세스표시기(154)에 표시된다. 다시또 프로세스설정용 버튼(152)를 누르면 TIG(터치스타트)의 모드가 되고 그 취지가 프로세스표시기(154)에 표시된다. 다시또 프로세스설정용 버튼(152)를 누르면 교류직류TIG용접의 모드가 되고 이 취지가 프로세스표시기(154)에 표시된다. 다시또 프로세스설정용 버튼(152)를 누르면 MIG용접의 모드가 되고 이 취지가 프로세스표시기(154)에 표시된다. 다시또 프로세스설정용 버튼(152)를 누르면 가우징의 모드가 되고 이 취지가 프로세스표시기(154)에 표시된다. 다시또 프로세스설정용 버튼(152)를 누르면 최초의 손용접 모드가 되고 이 취지가 프로세스표시기(154)에 표시된다. 이하 같은 모양으로 순차로 각 모드로 된다.

각 모드로 되었을 때에 용접용 전원의 구동에 관해서 매개변수를 설정할 필요가 있다. 예를들면 직류TIG용접의 경우에 펄스제어를 행할 것인가, 행하려고 하는 경우 어떻게 행할 것인가, 교류직류TIG용접의 경우에 교류주파수나 교류파형의 파형균형을 어떻게 설정할 것인가 등이다. 이들에게 필요한 데이터는 미리 메모리(156)에 기억되어 있고 매개변수 표시부(158)에 표시되어 있다.

이들 데이터는 프로세스설정용 버튼(152)를 눌러서 모드를 설정했을 때 그 모드에 관련된 데이터가 매개변수 표시부(158)에 표시되어 있다. 이 데이터를 변경하고싶은 경우에는 매개변수변경용 조작부, 예를들면 상하버튼(160)를 조작하므로서 소망의 값으로 설정할 수가 있다. 같은 모드라도 복수의 매개변수를 설정할 필요가 있는 일이 있다. 예를들면 펄스제어의 경우 펄스의주파수나 베이스전류치의 설정이 필요하다. 같은 모드로 다른 매개변수를 설정하는 경우 매개변수설정용 버튼(162)를 누를 때마다 다음의 매개변수가 판독되고 매개변수 표시부(154)에 표시된다.

따라서, 이 표시상태에 있어서 상하버튼(160)를 조작하므로서 같은 모드에 있어서의 복수의 매개변수를 순차로 변경할 수가 있다.

또한 출력단자(134)에 있어서의 출력전압과 출력전류는 CPU(140)에 접속되어 있는 출력전압 표시기(164)와 출력전류 표시기(166)에 표시되어 있다.

도2는 이 용접전원의 패널에 설치되어 있는 각 표시기(154),(158),(164),(166), 프로세스설정용 버튼(152), 상하버튼(160), 매개변수설정용 버튼(162)및 출력설정기(172)를 표시한 것이다. 각종 용접모드에 대응하고 있는데도 불구하고 각 버튼나 출력설정기(172)로 된 조작부의 수는 대단히 적다.

다음에 각 모드에 있어서의 동작에 대해 설명한다.

(1) 손용접

프로세스설정용 버튼(152)에 의해 손용접이 선택되면 표시기(154)에는 손용접이 표시된다. 이때 교류-직류전환기(130)는 직류전압을 부하에 공급하도록 전환된다. 그리고 출력단자(134)에 토오치와 모재가 접속되고 양자가 접촉되어서 용접이 행해지면 출력전류가 출력전류검출기(142)에 의해 검출되고 A/D변환기(144)로 디지탈화된 출력전류신호가 CPU(140)에 공급되고 필요한 연산처리가 행해진 후 CPU(110)로 공급된다. CPU(110)에서는 출력설정기(152)에 의해 설정된 기준전류신호와 메모리(156)의 데이터와 CPU(140)로부터의 데이터에 의해 출력전류가 기준전류신호와 동등한 전류가 되도록 구동회로(124)에 지령을 부여한다.

매개변수설정용 버튼(162)에 의해 「핫스타트기능」이 선택되었을 때에 상하버튼(160)에 의해 핫스타트시에 출력전류를 몇% 증가시키는가가 설정되어 있으면 스타트시에는 증가시킨 출력전류가 흐르도록 CPU(110)가 구동회로(124)에 지령을 부여한다.

(2) 직류 TIG용접(고주파스타트)

프로세스설정용 버튼(152)에 의해 직류TIG(고주파스타트)가 선택되면 표시기(154)에는 직류TIG로 표시된다. 또 매개변수설정용 버튼(162) 및 상하버튼(160)의 조작에 의해 스로프시간 Tu, 다운시간 TD, 펄스의 유무 및 펄스주파수가 설정되고 표시기(158)에 표시된다. 이때 교류-직류전환기(130)는 직류전압을 부하에 공급하도록 전환된다. 전류검출기(142)에 의해 검출된 출력전류가 A/D변환기(144)에 의해 디지탈신호로 변환되어 CPU(140)에 공급되고 연산처리된 후 CPU(110)에 입력된다.

CPU(110)에서는 출력설정기(172)에 의해 설정된 기준전류신호가 A/D변환기에 의해 디지탈화되어 입력되어 있고 이 기준전류신호가 표시하는 전류에 출력전류가 동등하게 되도록 구동회로(124)에 지령을 CPU(110)가 부여한다. 이때 매개변수의 설정이 매개변수설정용 버튼(162)등에 의해 행해지고 있으면 그 매개변수에 따라 제어가 행해진다.

아아크스타트시에는 프로세스설정용 버튼(152)의 조작에 의해 고주파스타트를 의미하는 디지탈신호가 CPU(140)로부터 CPU(110)에 공급되고 있으므로 CPU(110)는 고주파발생장치(146)에 기동신호를 공급한다. 고주파발생장치(146)는 고주파전압의 전압을 단자(134)에 접속되어 있는 토오치와 모재에 공급하여 이들사이에 아아크가 발생한다. 아아크의 발생후에는 상기한 바와 같이 정전류제어가 행해진다. 또 전압검출기(136)및 전류검출기(142)의 출력에 기초하여 아아크가 발생한 것을 CPU(110)가 확인하여 고주파발생장치(146)를 정지시킨다.

(3) 직류TIG용접(터치스타트)

프로세스설정용 버튼(152)에 의해 직류TIG용접(터치스타트)이 선택되면 표시기(154)에는 직류TIG가 표시된다. 그리고 용접은 (2)직류TIG용접(고주파스타트)과 같은 모양이다. 아아크스타트의 동작이 (2)직류TIG용접(고주파스타트)과 다르다.

터치스타트의 경우 터치스타트를 의미하는 데이터가 CPU(140)로부터 CPU(110)로 공급되므로 부하인 전극과 모재가 접촉되어 있는 당초에는 기준전류신호가 표시하는 전류보다도 낮은 전류가 되도록 구동회로(124)에 지령이 부여된다. 그후 전극을 모재로부터 끌어올려서 아아크를 발생시킨다.

또한 매개변수설정용 버튼(162)의 조작에 의해 핫스타트기능이 선택되었을 때에는 손용접의 경우와 같은 제어가 행해진다.

(4) 교류직류TIG용접

프로세스설정용 버튼(152)에 의해 교류직류TIG용접이 선택되면 표시기(154)에는 교류직류TIG용접이 표시된다. 매개변수설정용 버튼(162)등의 조작에 의해 교류용접시의 주파수, 파형균형과 직류용접시의 업스로프시간 TU, 다운스로프시간 TD, 펄스유무, 펄스주파수가 설정된다.

교류직류TIG용접에 있어서의 직류TIG용접은 (2)또는 (3)의 직류TIG용접과 동일하며 그 설명은 생략한다. 교류TIG용접에서는 교류-직류전환기(130)가 설정된 주파수 및 파형균형의 교류전압을 부하에 공급한다. 이때 출력전류가 정전류가 되도록 CPU(110)는 인버어터(122)를 제어하고 있다.

(5) MIG용접

프로세스설정용 버튼(152)에 의해 MIG용접이 선택되면 표시기(154)에는 MIG용접이 표시된다. 매개변수설정용 버튼(162)등에 의해 가스의 종류, 와이어의 종류, 와이어직경, 와이어가 모재와 단락되고 있을 때의 전류치(도2에서는 인덕턴스 35%라고 표시되어 있다)가 설정되고 그 데이터가 표시기(158)에 표시된다.

전원장치가 동작을 개시하면 우선 CPU(110)가 교류-직류전환기(130)가 직류전압을 부하에 공급하도록 전환된다.

또 전압검출기(136)에 의해 검출된 출력전압이 출력설정기(172)에 의해 설정된 기준전압신호가 표시하는 전압과 동등하게 되도록 즉 출력전압을 정전압제어하도록 구동회로(124)에 CPU(110)가 지령을 부여한다.

한편, 설정된 와이어의 종류, 와이어직경에 의해 메모리(156)로부터 데이터가 판독되고 이 데이터에 따라 와이어공급전동기 제어장치(150)에 지령을 부여하고 이 제어장치(150)가 와이어공급 전동기(148)를 제어하고 소모식전극이 되는 와이어의 공급속도가 제어되고 와이어가 모재에 단락되어 단락에 의한 주울(joule)열로 와이어아아크 이행이 연속해서 행해진다.

(6) 가우징(gouging)

프로세스설정용 버튼(152)에 의해 가우징이 선택되면 MIG용접과 마찬가지의 제어가 행해지지만 이때 와이어공급속도를 완만하게 해서 부하에 흐르는 전류를 크게 해서 모재인 강판에 홈을 형성하는등의 가우징이 행해진다.

이와 같이 각종의 용접이 1대의 전원에 의해 가능하다. 특히 손용접과 터치스타트TIG 와는 기동시에 전극과 모재를 단락시켜서 아아크를 발생시킨다. 또 출력전류는 어느것이나 정전류제어된다. 따라서 동일한 정격출력전류의 경우 동일부품을 사용할 수가 있다. 따라서 이 손용접과 터치스타트TIG용의 장치를 기본유닛으로서 미리 제조한다.

이 기본유닛에 고주파발생장치(146)를 추가하므로서 고주파스타트TIG용접용의 전원을 얻을 수가 있다.

또 기본유닛에 와이어공급전동기(148)및 와이어공급 제어장치(150)를 부가하므로서 MIG용접, 손용접, 터치스타트TIG용접용의 전원을 얻을 수가 있다.

다시또 기본유닛에 고주파발생장치(146)와 와이어공급 전동기(148) 및 와이어공급 제어장치(150)를 추가하므로서 MIG용접, 고주파스타트TIG용접, 손용접, 터치스타트TIG용접용의 전원을 얻을 수가 있다.

또 역으로 생각하면 용접용 전원을 설계하는 단계에 있어서 MIG용접, 손용접의 모든 용접이 가능한 전원을 설계한다. 그리고 제조공정에 있어서 고주파발생장치(146)를 제거하면 MIG용접, 터치스타트TIG용접, 손용접에 적합한 전원을 제조할 수가 있다.

또 제조공정에 있어서 와이어공급전동기(148) 및 와이어공급 제어장치(150)를 제거하면 고주파스타트TIG용접, 터치스타트TIG용접, 손용접에 적합한 전원을 제조할 수가 있다.

다시 또, 제조공정에 있어서 고주파발생장치(146)와 와이어공급 전동기(148) 및 와이어공급 제어장치(150)를 제거하면 기본유닛만이 되고 터치스타트TIG용접, 손용접에 적합한 전원을 제조할 수가 있다. 또한 교류직류TIG용접은 모든 용접에 부가시킬 수가 있다.

상기한 실시의 형태에서는 손용접, TIG(고주파스타트), TIG(터치스타트), 교류직류TIG용접, MIG용접, 가우징의 6가지의 모드로 전환되고 있으나 MIG용접시에 펄스전류를 흘리는등의 다른 기능을 추가하는 것도 가능하다. 또 상기한 실시의 형태에서는 교류-직류전환기(130)를 설치했으나 직류만을 사용하는 경우에는 이것을 제거할 수도 있다. 또 상기한 실시형태에서는 2개의 CPU(110),(140)를 사용했으나 하나의 CPU만을 사용할 수도 있다. 같은 모양으로 2개의 메모리(120),(156)를 사용하고 있으나 이것도 하나의 메모리만을 사용할 수도 있다.

본 발명은 제1의 제어모드를 선택하므로서 출력전류를 정전류제어할 수가 있다. 따라서 2개의 출력단자에 접속되어야 할 용접용 전극과 모재를 접촉시켜서 양자간에 아아크를 발생시키는 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 다시또 고주파발생장치를 설치하여 제1의 제어모드를 선택하면 고주파스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 물론 고주파발생장치를 사용하지 않으면 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 또 와이어공급장치를 설치하여 제3의 제어모드를 선택하면 MIG용접기용의 전원으로서 이 용접용 전원을 사용할 수가 있다. 물론, 와이어공급장치를 설치한 경우에도 제1의 제어모드를 선택하면 손용접과 터치스타트TIG용접기용의 전원으로서 이 전원을 사용할 수가 있다.

Claims

상용교류신호를 직류신호로 변환하는 입력측 직류변환부(102)와,

상기 직류신호를 고주파신호로 변환하는 직류-고주파신호 변환부(122)와,

상기 고주파신호의 전압을 소정치로 변환해서 출력하는 변압기(126)와,

상기 변압기(126)로부터 출력된 고주파신호를 직류신호로 변환하고 그 직류신호를 용접부하에 접속되어야 할 2개의 출력단자(134)에 공급하는 출력측 직류변환부(128)와,

상기 2개의 출력단자(134) 각각을 흐르는 전류를 검출하여 이 전류를 나타내는 전류검출신호를 생성하는 전류검출부(142)와,

상기 출력단자간의 전압을 검출하고 이 전압을 표시하는 전압검출신호를 생성하는 전압검출부(136)와,

상기 전류검출신호가 미리 정해진 기준전류신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부(122)를 제어하는 제1의 제어모드와, 상기한 2개의 출력단자간에 고주파신호를 출력하도록 설치되어야 할 고주파발생장치(146)를 작동 및 정지시키고 그후에 상기한 제1의 제어모드를 실행하는 제2의 제어모드와, 상기한 전압검출신호가 미리 정해진 기준전압신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부(122)를 제어함과 동시에 상기한 2개의 출력단자의 한쪽에 접속되는 와이어를 공급하도록 설치되어야 할 와이어공급장치(148)를 제어하는 제3의 제어모드 중, 어느 것인가 선택된 모드로 동작하는 제어부를 구비한 용접용 전원장치.
제1항에 있어서,

상기한 고주파발생장치(146)가 설치되어 있는 용접용 전원장치.
제1항에 있어서,

상기한 와이어공급장치(148)가 설치되어 있는 용접용 전원장치.
제1항에 있어서,

상기한 출력측 직류변환부(128)의 직류신호를 교류신호로 변환해서 상기한 2개의 출력단자에 공급하는 제1의 상태와 상기한 출력측 직류변환부(128)의 직류신호를 상기한 2개의 출력단자에 공급하는 제2의 상태 중, 선택된 상태에서 동작하는 교류-직류전환부(130)를 설치한 용접용 전원장치.
제1항에 있어서,

제1 내지 제3의 제어모드 중, 어느 것인가를 선택하는 지령을 상기한 제어부에 공급하는 프로세스 설정용 버튼(152) 구비하는 용접용 전원장치.
제5항에 있어서,

상기 프로세스 설정용 버튼(152) 의해 선택된 모드에 적합한 매개변수를 선택하는 지령을 상기한 제어부에 공급하는 매개변수 설정용 버튼(162) 구비한 용접용 전원장치.
제6항에 있어서,

상기한 기준전류신호 및 기준전압신호를 설정하는 하나의 설정기(172)가 설치되어 있는 용접용 전원장치.
제6항에 있어서,

상기한 프로세스 설정용 버튼(152) 의해 선택된 모드를 표시하는 모드표시기와(154), 상기한 매개변수 설정용 버튼(162) 의해 선택된 매개변수를 표시하는 매개변수 표시기(158)를 구비하고 있는 용접용 전원장치.
제1항에 있어서,

상기한 입력측 직류변환부(102)의 출력측과 상기한 직류-고주파신호 변환부(122)의 입력측과의 사이에 상기한 직류-고주파신호 변환부에의 입력전압을 일정하게 하는 정전압장치(104)를 설치한 용접용 전원장치.
상용교류신호를 직류신호로 변환하는 입력측 직류변환부(102)와, 상기한 직류신호를 고주파신호로 변환하는 직류-고주파신호 변환부(122)와, 상기한 고주파신호의 전압을 소정치로 변환해서 출력시키는 변압기(126)와, 이 변압기(126)로부터 출력된 고주파신호를 직류신호로 변환하고 그 직류신호를 용접부하에 접속되어야 할 2개의 출력단자(134)에 공급하는 출력측 직류변환부(128)와, 상기한 2개의 출력단자(134)의 각각에 흐르는 전류를 검출하고 이 전류를 표시하는 전류검출신호를 생성하는 전류검출부(142)와, 상기한 출력단자간의 전압을 검출하고 이 전압을 표시하는 전압검출신호를 생성하는 전압검출부(136)와, 상기한 전류검출신호가 미리 정해진 기준전류신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부(122)를 제어하는 제1의 제어모드와, 상기한 2개의 출력단자간에 고주파신호를 출력시키도록 설치되어야 할 고주파발생장치(146)를 동작 및 정지시키고 그후에 상기한 제1의 제어모드를 실행하는 제2의 제어모드와, 상기한 전압검출신호가 미리 정해진 기준전압신호에 동등하게 되도록 상기한 직류-고주파신호 변환부(122)를 제어함과 동시에 상기한 2개의 출력단자의 한쪽에 접속되는 와이어를 공급하도록 설치되어야 할 와이어공급장치(148)를 제어하는 제3의 제어모드 중, 어느 것인가 선택된 모드로 동작하는 제어부를 구비한 기본유닛을 준비하는 단계와,

상기 기본유닛에 상기 고주파발생장치(146)를 부가하는 단계와,

상기 기본유닛에 상기 와이어공급장치(148)를 부가하는 단계와,

상기 기본유닛에 상기 고주파발생장치(146)와, 상기한 와이어공급장치(148)를 부가하는 단계를 구비한 용접용 전원장치의 제조방법.