KR100299256B1

KR100299256B1 - 펄스아크용접장치

Info

Publication number: KR100299256B1
Application number: KR1019980011150A
Authority: KR
Inventors: 다카아키 오가사와라; 마사루 다바타; 마사히로 혼마; 에이지 사토
Original assignee: 구마모토 마사히로; 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 2001-11-22
Also published as: CA2233172C; CA2233172A1; KR19980080912A; EP0868959A1; US6051807A; JPH10277740A

Abstract

펄스 아크 용접 장치는 일정 비율로 소모성 용접봉을 공급하고, 정 전압 특성의 펄스 전류와 그리고 소모성 용접봉과 공작물 사이의 정 전류 특성의 베이스 전류로 이루어진 용접 전류를 인가시켜서 아크 용접한다. 펄스 전류 제어 회로는 펄스 전압 검출기와 펄스 전압 설정 장치 사이에서 차이 신호에 근거로 하여 펄스전류 명령 값을 산출한다. 펄스 주파수 제어 회로는 펄스 전류 검출기와 펄스 전류설정 장치 사이에서 차이 신호에 근거로 하여 펄스 주파수 명령 값을 산출한다. 펄스 전류 상한 값 또는 하한 값을 출력하는 설정 장치가 제공된다. 펄스 전류 비교 및 조절 회로는 펄스 전류 명령 값과 펄스 전류 상한 값 또는 펄스 전류 하한 값을 입력하고, 그리고 펄스 전류 명령 값이 펄스 전류의 상한 값 보다 크면 펄스 전류상한 값을 출력하고, 및/또는 펄스 전류 명령 값이 펄스 전류의 하한 값 보다 작으면 펄스 전류 하한 값을 출력하고, 그리고 상기 이외의 경우에 펄스 전류 명령 값을 출력한다. 펄스 주파수 보정 회로는 주파수 보정 값(f_e)을 펄스 주파수 제어 회로에 출력시켜서, 펄스 전류 상한 값 또는 하한 값이 펄스 전류 비교 및 조절 회로에서 연속적으로 소정횟수로 선택될 때, 펄스 주파수가 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ -f)만큼 감소되거나 증가된다.

Description

펄스 아크 용접 장치

본 발명은 일정 비율로 공작물(용접될 부분)에 소모성 용접봉을 공급하여 소모성 용접봉과 공작물 사이에 용접 전류를 인가시킴으로써 아크 용접하기위한 펄스아크 용접 장치에 관한 것이다.

일정 비율로 소모성 용접봉을 공급함으로써 용접하는 펄스 아크 용접 방법은 전이 전류로 불리우는 임계 전류값 보다 같거나 큰 펄스 전류를 아크를 유지하는 베이스 전류에 인가시킴으로써 용접을 수행한다.

펄스 아크 용접 방법에 있어서, 상이한 판 두께의 공작물들을 결합시키고 상이한 재료의 공작물들을 결합시키는 용접의 경우가 증가된다. 또한, 용접장치에 있어서, 로보트 또는 자동기계에 의한 자동용접은 크게 증가하고 있어, 영상센서 등의 조합에 의해 공작물의 이음의 변화에 따라 프리세트 또는 리얼타임으로 용접 조건(전류, 전압, 용접 속도 등)을 제어하는 기술이 필요된다.

최근에, 로보트 및 여러 센서를 구성하고 있는 용접 시스템의 용접 시공에 있어서, 연속적인 용접이음들중 하나에서 판두께, 재료 및 틈의 변화에 따라, 종래의 용접 시공과 같거나 크게 용접조건을 변화시켜서 용접하는 시공이 증가되고 있다. 따라서, 용접 조건의 설정값을 변화시킬 때에는 조건에 적절한 아크길이로 신속하게 안정화시키는 것이 필요되고, 또한 판 두께와 이음 형상에 따라 상대적으로 변화하는 와이어 돌출 길이에 대해 적절한 아크 길이로 유지하는 필요가 증가되고 있다. 즉, 아크 길이 제어의 반응성이 신속하게 되는 것이 필요된다.

본 출원의 출원인은 펄스 아크 용접에서 아크 길이 제어의 반응성을 매우 증가시키는 기술을 이미 제안하였다(일본 특허 공개 제 5-23850). 이 종래의 기술에 있어서 도1 및 도3에 도시된 바와같이 1 펄스 - 1 용적 이행의 안정된 용접이행을 보장하기위해, 정 전압 특성으로 펄스 전류의 상,하한 값을 설정하고, 아크의 길이가 갑자기 변화될 때, 그 상한값 또는 하한값에 도달되는 극히 짧은 또는 긴 아크 길이가 되는 경우에, 펄스 전류의 설정된 값과 검출된 값 사이의 차이 신호에 근거로 하여, 펄스 주파수(f)의 증감을 부가적으로 제어하여, 펄스 주파수(f)에 소정된 값(△ f)을 증감시키고, 평균 전류값의 변화범위를 증가시켜 아크길이 제어의 반응성을 상당히 증가시킨다.

하지만, 현 용접 시공에 있어서, 용접조건 설정값에 있어서의 또는 와이어 돌출 길이에 있어서의 큰 변동은 상기된 상기 선행 출원에서 설명되는 바와같이 펄스 주파수에 소정된 값(△ f)을 단지 증감시킴으로써 보상될 수 없고, 그리고 적정 아크 길이가 성취될 때 까지 너무 많은 시간이 소요된다. 이러한 이유로 해서, 아크 길이가 긴 경우에, 용접비드는 움푹 들어가고 아크의 집중이 없어져 비드가 부수어지고 편향비드가 발생하는 약한 부위가 존재하게 된다. 또한 아크의 길이가 짧은 경우에, 용접비드들이 너무 많이 생기고, 그리고 아크단락이 발생하거나 또는 얇은 공작물에 대해 용락(溶落,burn-through)이 발생할 것이다. 이 경우에 양호한 용접 결과를 얻는 것은 매우 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 아크 길이 제어의 반응성을 증가시키고 접촉 팁과 공작물 사이의 거리의 변동과 용접조건의 변화를 신속하게 따를 수 있는 펄스 아크 용접 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 펄스 아크 용접 장치는 일정비율로 소모성 용접봉을 공급하고 그리고 소모성 용접봉과 공작물 사이의 정 전류 특성의 베이스 전류와 정 전압 특성의 펄스 전류로 이루어진 용접전류를 인가시킴으로써 아크 용접하는 펄스 아크 용접 장치에 있어서, 펄스전압을 검출하는 펄스 전압 검출 수단, 펄스 전압을 설정하는 펄스 전압 설정 수단; 펄스 전압 검출 수단과 펄스 전압 설정 수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스 전류 명령값을 출력하는 펄스 전류 제어 수단; 펄스전류를 검출하는 펄스전류검출수단; 펄스전류를 설정하는 펄스 전류 설정수단; 펄스전류검출수단과 펄스전류설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스 주파수명령값을 출력시키는 펄스 주파수 제어 수단; 펄스전류상한값 및/또는 하한값을 출력하는 펄스전류 상하한값 설정수단; 펄스전류 명령값과 펄스전류상한값 및/또는 펄스전류하한값을 입력하고, 펄스전류명령값이 펄스전류의 상한값 보다 클 때 펄스전류상한값을, 및/또는 펄스전류명령값이 펄스전류의 하한값 보다 작을 때 펄스전류 하한값을 출력하며, 그리고 상기 이외의 경우에 펄스전류명령값을 출력하는 펄스전류비교 및 조절수단; 그리고 주파수 보정값(f_e)을 펄스 주파수 제어 수단에 출력하여, 펄스전류 상한값 또는 하한값이 펄스전류비교 및 조절 수단에서 소정된 횟수로 연속적으로 선택될 때 펄스주파수가 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ f)만큼 증감되도록하는 펄스 주파수 보정 수단을 포함한다.

펄스아크 용접장치에 있어서, 이 장치는 와이어 공급 속도에 상응하는 펄스 주파수 기준값을 출력하는 펄스 주파수 기준값 설정수단; 그리고 펄스 주파수 제어 수단의 출력인 펄스 주파수 명령값과 펄스 주파수 기준값을 부가하고, 그리고 펄수 주파수 부가값(f)을 출력하는 펄스 주파수 부가 수단을 포함하는 것으로서 구성될 수 있다.

또한, 이 장치는 소정된 값(△ f)이 펄스 주파수 기준값 또는 펄스 주파수 부가값의 양에 상응하는 값인 것으로 구성될 수 있다.

또한, 이 장치는 소정된 값(△ f)이 펄스전류 명령값과 펄스전류 상한값, 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 설정수단의 출력값 사이의 차이에 상응하는 값인 것으로 구성될 수 있다.

제2 펄스아크 용접장치는 일정비율로 소모성 용접봉을 공급하고 그리고 소모성 용접봉과 공작물 사이의 스트레이트 극성 전류와 정 전류 특성의 베이스 전류및 정 전압 특성의 펄스 전류로 이루어진 용접전류를 인가시킴으로써 아크 용접하는 AC펄스 아크 용접 장치에 있어서, 펄스전압을 검출하는 펄스 전압 검출 수단; 펄스 전압을 설정하는 펄스 전압 설정 수단; 펄스 전압 검출 수단와 펄스 전압 설정 수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스 전류 명령값을 출력하는 펄스 전류 제어 수단; 펄스전류를 검출하는 펄스전류검출수단과 펄스전류를 설정하는 펄스 전류 설정수단; 펄스전류검출수단과 펄스전류설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스 주파수명령값을 출력시키는 펄스 주파수 제어 수단; 펄스전류상한값 및/또는 하한값을 출력하는 펄스전류 상하한값 설정수단; 펄스전류 명령값과 펄스전류상한값 및/또는 펄스전류하한값을 입력하고, 펄스전류명령값이 펄스전류의 상한값 보다 클 때 펄스전류상한값을, 및/또는 펄스전류명령값이 펄스전류의 하한값 보다 작을 때 펄스전류하한값을 출력하며, 그리고 상기 이외의 경우에 펄스전류명령값을 출력하는 펄스전류비교 및 조절수단; 그리고 주파수 보정값(f_e)을 펄스 주파수 제어 수단에 출력하여, 펄스전류 상한값 또는 하한값이 펄스전류비교 및 조절 수단에서 소정된 횟수로 연속적으로 선택될 때 펄스주파수가 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ f)만큼 증감되도록하는 펄스 주파수 보정 수단을 포함한다.

펄스아크 용접장치에 있어서, 이 장치는 와이어 공급 속도와 스트레이트 극성률에 상응하는 펄스 주파수 기준값을 출력하는 펄스 주파수 기준값 설정수단; 그리고 펄스 주파수 제어수단의 출력인 펄스 주파수 명령값과 펄스 주파수 기준값을 부가하고, 그리고 펄스 주파수 부가값(f)을 출력하는 펄스 주파수 부가 수단을 포함하는 것으로서 구성될 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 펄스아크 용접장치의 제1 실시예를 도시한 블록도,

제2도는 제1도의 펄스아크 용접장치의 파형을 도시한 파형도,

제3도는 제1도의 펄스아크용접장치의 다른 파형을 도시한 파형도,

제4도는 제1도의 펄스아크 용접장치의 파형의 변화를 도시한 파형도,

제5도는 본 발명에 따른 펄스아크 용접장치의 제2 실시예를 도시한 블록도,

제6도는 제5도의 펄스아크 용접장치의 작동을 예시하는 그래프도,

제7도는 본 발명에 따른 펄스아크 용접장치의 제3 실시예를 도시한 블록도,

제8도는 제7도의 펄스아크 용접장치의 파형을 도시한 파형도, 그리고

제9도는 제7도의 펄스아크 용접장치의 작동을 예시하는 그래프도.

첨부된 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 펄스아크 용접장치의 바람직한 실시예가 상세하게 구체적으로 설명되어 있다. 도1은 본 발명의 제1 실시예에 사용되는 장치를 도시한 블록도이며, 전원(1), 정류기(2,6), 커패시터(3), 인버터(4), 체강 변압기(5), 및 DC 리액터(7)가 공지된 인버터 타입의 용접기들과 같은 구조를 가진다.

출력 제어 회로의 전류 검출기(10)는 DC 리액터(7)와 공작물(9) 사이에 직렬로 연결되어 있을 뿐만아니라, 전압 검출기(11)도 공작물(9)과 소모성 용접봉(8)사이에 평행하게 연결되어 있다.

전류검출기(10)에 의해 검출된 전류값(i_f)은 인버터 구동회로(21)에 입력될 뿐만아니라 펄스 전류 검출기(12)에 입력되고, 그리고 전압 검출기(11)에 의해 검출된 전압값(V_f)은 펄스전압검출기(15)에 입력된다. 펄스전류검출기(12)는 검출된 값(i_f)을 입력함으로써 펄스주기동안의 평균값을 얻고, 그리고 이것을 펄스 전류 검출값(i_pf)으로서 펄스 주파수 제어 회로(14)에 출력한다. 또한 펄스 주파수 제어 회로(14)에 펄스전류설정장치(13)로부터 펄스전류의 설정값(i_pref)이 입력된다. 이 펄스 주파수 제어 회로(14)는 검출된 값(i_pf)과 설정값(i_pref) 사이의 차이에 근거로 하여, 펄스 파형 선택 회로(20)에 펄스주파수 명령값(f)을 출력한다.

한편, 펄스전압검출기(15)는 전압검출기(11)의 검출값(V_f)을 입력하고 그리고 나중에 설명되는 펄스 파형 선택회로(20)의 신호에 따라 펄스 전류 제어 회로(17)에 펄스주기시의 펄스 전압 검출값(V_pf)을 출력한다. 펄스전압설정장치(16)는 펄스전압의 설정값(V_pref)을 출력한다. 이들 펄스전압검출값(V_pf)과 펄스전압설정값(V_pref)을 입력하는 펄스전류제어회로(17)는 이들 검출값(V_pf)과 이 펄스전압의 설정값(V_pref) 사이의 증폭된 차이 신호인 펄스전류 명령값(i_p)을 얻고 나중에 설명되는 펄스전류 클램프회로(25)의 펄스전류비교 및 조절회로(24)에 이 값을 출력한다.

또한, 이 펄스 파형 선택회로(20)에 펄스 폭 설정장치(18)로부터의 펄스 폭 출력의 설정값(t_p)과 베이스 전류 설정장치(19)로부터의 베이스 전류출력의 설정값(i_b)이 입력된다. 그다음, 펄스 파형 선택회로(20)는 펄스 폭의 설정값(t_p), 펄스 주파수의 명령값(f), 펄스 주기(T_p)시의 펄스전류의 명령값(i_p),그리고 베이스 주기(T_B)시의 베이스전류의 설정값(i_b)를 근거로 하여 선택하고 전류명령값(i_ref)로서 인버터 구동회로(21)에 선택값을 출력한다. 이 인버터 구동회로(21)는 전류검출값(i_f)과 전류명령값(i_ref)가 맞추어 지도록 인버터(4)를 제어한다.

그다음, 펄스전류클램프회로(25)와 펄스 주파수 보정 회로(26)는 펄스전류제어회로(17)와 펄스 파형 선택회로(20) 사이에 연결된다. 펄스전류클램프회로(25)는 제어펄스전류의 상한값(i_pmax)을 출력시키는 펄스전류 상한값 설정장치(22), 펄스전류의 하한값(i_pmin)을 출력시키는 펄스전류 하한값 설정장치(23), 그리고 펄스전류 비교 및 조절회로(24)로 이루어져 있다. 여기에서, 펄스전류 상한값 설정장치(22) 또는 펄스전류 하한값 설정장치(23)중 어느 하나를 제공하는 것은 효과적이다.

펄스전류 비교 및 조절회로(24)의 출력(i_pout)은 펄스 파형 선택회로(20)에 입력된다. 그다음 펄스 주파수 보정회로(26)의 출력(f_e)은 펄스 주파수 제어회로(14)에 입력된다.

아크길이가 길고 I_pmin이 I_pout로서 선택되는 경우에, 펄스전류 비교 및 조절회로(24)가 펄스전류주기와 동조되고 일 쇼트의 펄스신호(S₁)를 펄스 주파수 보정회로(26)에 출력한다. i_pmin이 i_pout로서 연속적으로 선택되는 것으로 가정하면, 펄스전류의 각각의 주기동안 계속되는 펄스신호(S₁)가 되도록 변한다.

펄스 주파수 보정회로(26)는 i_pmin이 펄스신호(S₁)를 계수함으로써 연속적으로 소정된 횟수, 예를들면 2번 선택되는 경우에, 신호(S₁)가 3회 이후 사라질때까지 펄스 주파수 제어회로(14)에 대해 주파수 보정값(f_e)을 출력한다. 주파수 보정값(f_e)의 값은 소정된 값(△ f)이 각각의 펄스 주기동안 공제되는 값이어야 한다.

상기 구조와 같은 제어장치에 있어서, 소모성 용접봉(8)으로 공급될 펄스파형은 도2(a)에 도시된 바와같이 되도록 변한다. 펄스주기(T_p)에서 펄스전류명령값(i_p)은 펄스 파형 선택회로(20)에 의해 i_ref로서 인버터 구동회로(21)에 출력된다. 따라서, 인버터(4)는 펄스전류명령값(i_p)에 의해 구동되어 소정된 펄스전압 설정값(V_pref)과 펄스전압검출값(V_pf)이 맞추어지도록 한다. 이 때문에, 펄스전압(V_p)은 정 전압 특성의 외부 특성이 되도록 변화된다. 한편, 베이스 주기(T_B)시, 베이스전류 설정값(i_b)은 펄스 파형 선택회로(20)에 의해 인버터 구동회로(21)에 제공된다. 이 때문에, 인버터(4)는 소정된 베이스 전류 설정값(i_b)에 의해 제어된다. 이를 위해서, 베이스전류(I_b)는 정 전류 특성의 외부 특성이 되도록 변화된다.

그다음, 아크길이가 펄스전압(V_p)을 유지하기위하여 단축되는 경우에, 펄스 전류(I_p)는 즉시 증가하고, 그리고 아크의 길이가 갑자기 길어진 경우에, 펄스전류(I_p)가 즉시 감소한다.

소모성 용접봉의 융해율과 공급률의 적합성을 위한 보상과 아크길이의 비교적 느린 변화성을 위한 보상으로서, 펄스전류검출값(i_pf)과 소정된 펄스전류설정값(i_pref) 사이의 차이 신호를 근거로 하여, 펄스주파수(f)가 제어된다. 예를들면, 아크길이가 너무 짧을 때 설정값(i_pref)보다 검출값(i_pf)이 클 경우에, 평균 전류를 증가시켜서 주파수 명령값(f)을 확대시킴으로써, 소모성 용접봉의 융해율을 증가시키고 이에의해 아크의 길이를 길게한다. 이 때문에, 검출값(i_pf)은 결과적으로 작게된다. 결과적으로, 아크길이가 너무 길 때 설정값(i_pref)보다 검출값(i_pf)이 작은 경우에, 평균전류를 감소시켜 주파수 명령값(f)을 작게 만듬으로써, 소모성 용접봉의 융해율을 감소시키고 이에의해, 아크의 길이를 단축시킨다. 이 때문에, 검출값(i_pref)은 결과적으로 크게 된다.

이와같이, 펄스주파수(f)를 조절하여 이것을 i_pf가 i_pref에 맞추어지는 방식으로 제어함으로써, 펄스전류(I_p)는 대략 일정값이 되도록 변화된다.

이 때문에, 1펄스-1용적의 에너지가 안정되고 이에의해 1펄스-1용적의 안정이행이 수행된다. 또한, 평균전류를 변화시킴으로써, 소모성 용접봉의 공급률과 맞추는 것은 융해율을 제어함에 의해 만들어 질 수 있다. 또한 펄스전압(V_p)에서의 펄스전류(I_p)를 대략 일정하게 하는 것은 아크저항이 소정된 값이 되도록 그리고 아크 길이가 일정하게 되도록 제어하는 것을 나타낸다.

그다음, 아크길이가 길어지고 i_pmin가 도2에 도시된 바와같이 명령값(i_pout)으로서 선택될 경우에, 펄스 전류 비교 및 조절 회로(24)는 펄스전류주기와 동조하여 주파수보정회로(26)에 대해 일 쇼트의 펄스신호(S₁)를 출력시킨다. 펄스주파수보정회로(26)는 i_pmin이 펄스신호(S₁)를 계수함으로써 소정된 횟수, 예를들면 2회 연속적으로 선택되는 경우에 신호(S₁)가 3회 이후 사라질 때까지 펄스주파수제어회로(14)에 대해 주파수보정값(f_e)을 출력한다. 이 f_e의 값은 조정된 값(△ f)이 각각의 펄스주기에 대해 공제되는 값으로 취하여 진다.

이에따라, 와이어 돌출 길이가 신속하게 길어지고 아크 길이가 극히 길어지는 경우에 펄스주파수를 소정된 값(△ f)으로 작게 만드는 방법과 비교하여, 평균전류를 신속하게 낮추는 것이 가능하여, 이것을 펄스주파수(n×△ f)의 양으로 작게 만들고, 여기에서 n은 아크길이가 그후 더더욱 길게될 때 i_pmin가 선택되는 횟수이고, 이에의해 이것은 아크길이가 적절한 길이로 길어지는 상태로부터 신속하게 복귀될 수있다.

상기된 것은 아크길이가 길게 되었을 때의 작동이지만, 역으로 아크길이가 짧게되고 i_pmax가 도3에 도시된 바와같이 i_pout로서 선택되는 경우에, 펄스 전류 비교 및 조절 회로(24)는 일 쇼트의 펄스신호(S₂)를 출력한다. 펄스주파수보정회로(26)는 펄스신호(S₂)를 계수함으로써 3회 이후 신호(S₂)가 사라져서 이 f_e의 값이 각각의 펄스주기에 대해 소정된 값(△ f)을 부가하는 값이 될 때까지 주파수보정값(f_e)을 출력한다. 이에 따라, 평균전류를 신속하게 상승시키는 것이 가능하여, 이것을 펄스주파수(n×△ f)의 양으로 크게 만들고, 여기에서 n은 와이어 돌출 길이가 신속하게 줄어들 때 i_pmin이 선택되는 횟수이고, 이에의해 이것은 아크길이가 적절한 길이로 짧어 지는 상태로부터 신속하게 복귀될 수 있다.

본 발명에 있어서, 아크길이의 반응성은 I_pmin이 선택될 때 주파수를 신속하게 낮추고 I_pmax가 선택될 때 주파수를 신속하게 상승시킴으로써 향상된다. I_pmin이 계속되고 아크길이의 긴 상태가 연속될 때, 아크 집중의 사라짐으로 인하여, 비드에서의 편향은 판두께가 상이한 이음부의 용접시에 열 커패서티가 작고 온도가 높은 박판으로 아크가 점프함에 따라 쉽게 발생될 수 있다.

또한, I_pmax가 계속되고 아크길이의 짧은 상태가 연속될 때 이 높은 펄스전류에 따라, 용락이 박판용접에서 쉽게 발생할 수 있다. 이를 위해, 열커패서터가 상이한 공작물의 비드의 편향을 방지하도록, I_pmin선택시 주파수의 감소제어의 실행이 현격하게 나타나게 되고 박판의 용접시 용락의 방지를 위해 I_pmax의 선택시 주파수의 상승제어의 수행이 명료하게 나타나게 된다.

이와같이, 이들중 어느하나에 대한 제어 이지만 공작물에 따른 충분한 효과를 갖는다.

공작물 측면상의 아크 발생 지점이 안정화 되지않은 경우에(음극선 점이 안정화 되지 않기 때문에 아크가 클로어(crawl)하는 현상), 아크의 전기 저항이 신속하게 변화하고 I_pmin또는 I_pmax가 선택된다. 이 때에, 주파수가 보정되면, 불안정한 상태로 차차 된다. 신호(S₁)의 발생으로부터 보정값(f_e)의 출력까지 S₁또는 S₂에 대한 횟수가 상기된 바와같이 3회로 설정되면, 이 문제는 발생할 수 있다.

이것을 방지하기위해, 주파수의 보정은 소정된 횟수로 연속적으로 아크길이가 길어지거나 또는 짧아지는 것을 확인 한후 수행된다. 소정된 횟수가 와이어와 공작물의 재료와 발생가스에 따라 주로 1내지10의 임의 횟수로 설정될 수 있는 것은 가능하다.

또한, 펄스 전류 비교 및 조절 장치(24)내에 에러 증폭기를 부가함으로써, 제1 실시예의 신호(S₁) 이외에 i_pmin또는 i_pmax와 i_p사이의 차이 신호인 △ i_p를 부가할 수 있다. 이 차이 신호(△ i_p)는 도1에서 점선으로 도시되어 있다. 펄스 주파수 보정 회로(26)는 이들 차이 신호(△ i_{p1… n})에 비례하는 △ f_{1… n}을 작동시킨다. 이를 위해, 펄스 주파수 보정회로(26)의 출력의 주파수보정값(fe)은 차이 신호(i_{p1… n})에 비례한 △ f_{1… n}이 도4에 도시된 바와같이 각각의 펄스 주기에 대해 공제되는 값이다.

실제 아크길이가 펄스명령값과 크게된 펄스하한값과의 사이의 차이(△ i_p)로서 짧아지기 때문에, 주파수 보정값(f_e)은 이 차이(△ i_p)에 따라 소정된 값(△ f)을 크게 만듬으로써 펄스 주파수를 큰정도로 낮추어 이에의해 반응성이 제1 실시예와 비교하여 향상될 것이다. 또한, 유사한 효과가 펄스전류하한값(i_pmin) 대신에 펄스전류설정값(i_pref)를 사용함으로써 얻어질 것이다.

다음으로, 본발명에 따른 펄스아크용접장치의 제2 실시예가 도5의 블록도를 참조로하여 설명될 것이다. 제1 실시예에서, 펄스 주파수(f)는 펄스전류검출값(i_pf)과 설정값(i_pref) 사이의 차이를 근거로 하여 결정된다. 펄스주파수(f)는 와이어 재료와 와이어 직경이 결정된다면, 단지 공급률로서 대략 표현된다. 제1 실시예에서, i_pf와 i_pref사이의 차이로부터 f를 출력시키기위해, 펄스주파수 제어회로(14)의 이득이 크게되는 것이 필요되고, 이에의해 정상시에 진동이 쉽게 발생할 수 있다.

도5에 도시된 제2 실시예에서, 주파수설정장치(33)는 와이어 공급률 설정장치(32)의 신호를 입력하고, 그다음 공급률에 비례한 펄스주파수 기준값(f_ref)를 설정한다. 가산기(34)는 펄스 주파수 제어 회로(14)의 f_ref와 출력(f_c)을 가산하고 그다음 실제로 출력될 용접 출력의 펄스주파수(f)를 출력한다. 이 펄스 주파수(f)는 펄스 파형 선택 회로(20)에 입력된다. 와이어 공급률 설정 장치(32)의 설정값은 와이어 공급모터 제어회로(31)에 또한 입력되고 설정된 값을 근거로하여 와이어 공급모터(30)를 제어한다. 이 와이어 공급 모터(30)는 소모성 용접봉(8)을 공급한다.

본 실시예에 따라서, f_c만이 이음형상, 판두께, 용접속도 등에 따라 약간 상이한 적절한 펄스주파수(f)와 펄스 주파수 기준값(f_ref) 사이의 편차가 필요된다. 따라서, 펄스주파수 제어회로(14)의 이득은 작게 되고 이에의해 정상시의 진동을 방지한다.

도6에 또한 도시된 바와같이, 공작물의 판두께가 중간 두께가 될 정도로 용접이음부와 상응하도록 와이어 공급률의 설정값이 W₁에서 W₂로 갑자기 변화되면, 작동지점은 각각의 공급률(W₁,W₂)에 대한 적절한 펄스 주파수가, 예를들면 f₁및 f₂각각 일 경우에 지점(A)로부터 지점(B)으로 이동한다.

도5에 도시된 본 실시예의 회로에 따라서, 지점(A)로부터 지점(B)으로의 이동에 있어서, 펄스 주파수 기준값(f_ref)은 와이어 공급률의 설정값이 W₁로부터 W₂로 변화함에 따라 f_ref1에서 f_ref2로 변화되고 또한 펄스주파수 제어회로의 출력(f_c)은 제 1 실시예에서 설명되는 바와같이 펄스 주파수 제어회로(14)와 펄스주파수 보정회로(26)의 작동에 의해 신속하게 f_c1에서 f_c2로 제어된다. 따라서, 펄스주파수(f₁)는 공급률(W₂)에 대해 적합한 펄스 주파수(f₂)로 신속하게 변화된다. 결과로서, 와이어 공급률이 크게 변화되어도, 각각의 와이어 공급률에 적합한 아크길이로 즉시 조절된다.

다음으로, 본 실시예의 변경예가 설명될 것이다. 도5에서 점선으로 도시된 바와같이, 주파수 설정장치(33)로부터 펄스 주파수 보정회로(26)에 주파수 기준값(f_ref)을 출력하면, 펄스 주파수 보정회로(26)내의 소정값(△ f)은 f_ref가 클 때 △ f가 큰값이 되도록 설정된다. 이경우에, 와이어 공급률이 크고 f_ref가 클 때, 펄스 주파수 보정값(f_e)은 또한 크게되어, 펄스주파수의 반응성이 △ f가 일정하게 되는 경우와 비교하여 향상된다.

다음으로, 본 발명이 교류의 펄스아크 용접장치에 적용되는 경우의 제3 실시예가 설명될 것이다. 도7은 본 발명의 제2 실시예의 도5에 대하여, 제2 인버터(26), 극성 전환 제어회로(27), 정 극성 전류 설정 장치(28), 극성 비율 설정 장치(40), 정 극성 주기 연산 장치(41)로 구비된다는 점에서 상이하다. 제2 인버터(26)는 소모성 용접봉(8)과 공작물(9) 사이에서 평행하게 연결된다. 또한 펄스 주파수의 명령값(f), 펄스 폭의 설정값(t_p), 그리고 정 극성 주기의 설정값(T_EN)은 극성 전환 제어 회로(27)에 입력된다. 이 극성 전환 회로(27)는 극성 전환 신호(P_e)를 출력하여, 정극성의 소정된 주기(T_EN)가 명령값(f)과 펄스폭 명령값(t_p)을 근거로 하여, 베이스 주기(T_B)에 들어가도록 한다. 동시에, 극성 전환 제어 회로(27)는 제2 인버터(26)를 구동하여, 교류가 소모성 용접봉(8)과 공작물(9) 사이에 인가되도록 한다.

또한, 펄스 파형 선택 회로(20)의 출력인 펄스 전류 명령값(i_ref)은 인버터구동회로(21)에 입력되고 인버터(4)에 공급된다. 정 극성 전류 설정 장치(28)로부터 출력된 정 극성 전류 명령값(i_en)이 펄스 파형 선택회로(20)에 입력되고 극성 전환 신호(P_e)가 정 극성측을 나타내는 동안, 명령값(i_en)은 전류지정값(i_ref)로서 선택된다.

이 구조에 따라, 출력될 전류파형은 도8에 도시된 바와같이 되고, 그리고 T_p주기시의 정 전압 특성의 외부특성과 T_B주기 시의 정 전류특성은 얻어 질 수 있다.

정 극성 주기(T_EN)는 정 극성 주기시의 명령값(t_en)이 정 극성 비율 설정 장치(40)에의해 설정된 비율(γ), 펄스폭의 명령값(t_p), 펄스 피크 전류의 설정값(i_pref), 및 정 극성 전류의 명령값(i_en)을 정 극성 주기 연산기(41)에 입력함으로써, γ=i_en×t_en/(i_pref×t_p+i_en×t_en)이 되도록 작동되는 방식으로 결정된다.

본 실시예에 있어서, 평균 전류를 증감하는 경우에,펄스 전류의 검출된 값과 설정값 사이의 차이 신호에 따라, 아크길이는 펄스 주파수(f)를 증감시킴으로써 제어된다(T_EN은 고정이고 T_B-T_EN은 가변이다).

주파수 명령값(f)이 펄스 주파수 기준값(f_ref)과 펄스 주파수 제어회로(14)의 출력(f_c)의 합인 제2 실시예와 동일 하여도, 비율(γ)의 신호는 정 극성 비율 설정장치(40)로부터 펄스 주파수 설정 장치(33)로 입력된다. 정 극성 비율을 크게 설정함으로써, 평균전류가 와이어 공급률이 동일 하여도 작을 수 있기 때문에, 펄스주파수는 작게 만들어 진다. 따라서, 펄스 주파수 설정 장치(33)는 미리 와이어 공급률(W)과 정 극성 비율(γ)에 따라 도9에 있는 실선에 의해 나타내어 지는 바와같이 펄스 주파수 기준값(f_ref)의 함수를 얻는다.

도9에서, 용접이음의 틈은 도중에 크게 된다. 따라서, 작동지점은 각각의 정극성 비율(γ₁,γ₂)에 대한 적정 펄스 주파수가 정 극성 비율(γ)을 도9의 γ₁에서 γ₂로 설정하는 경우에 , 예를들면, f₃,f₄이면, 지점(C)에서 지점(D)로 이동할 것이다.

본 실시예에 따라, 지점(C)에서 지점(D)로 이동하는 과정에서, 비율의 설정이 γ₁에서 γ₂로 변화되면, 펄스 주파수 기준값이 f_ref3에서 f_ref4로 변화되고 펄스 주파수 제어회로(14)의 출력(f_c)이 펄스주파수 제어회로(14)와 펄스주파수 보정회로(26)의 작동에 의해 f_c3에서 f_c4로 신속하게 제어된다. 이 결과, 아크길이는 극성 비율을 크게 변화시켜도, 각각의 극성 비율에 대하여 적절하게 되도록 즉시 조절될수 있다.

상기된 바와같이, 본 발명에 따라, 펄스 주파수 보정 수단은 펄스보정값(f_e)을 펄스 주파수 제어 수단에 출력하는 것으로 제공되어, 펄스 전류의 상한값 또는 하한값이 소정된 횟수로 연속적으로 선택될 때 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ f)만큼 펄스 주파수가 증감된다. 따라서, 아크 길이 제어의 반응성은 향상되고, 그리고 아크 길이 제어는 용접 조건의 변화와 그리고 접촉 팁과 공작물 사이의 거리의 변동에 신속하게 따를 수 있다.

Claims

일정비율로 소모성 용접봉을 공급하고 그리고 소모성 용접봉과 공작물 사이의 정 전류 특성의 베이스 전류와 정 전압 특성의 펄스 전류로 이루어진 용접전류를 인가시킴으로써 아크 용접하는 DC 펄스 아크 용접 장치에 있어서, 펄스전압을 검출하는 펄스전압 검출수단(15); 펄스전압을 설정하는 펄스전압 설정수단(16); 상기 펄스전압 검출수단과 상기 펄스전압 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류 제어수단(17); 펄스전류를 검출하는 펄스전류 검출수단(12); 펄스전류를 설정하는 펄스전류 설정수단(13); 상기 펄스전류 검출수단과 상기 펄스전류 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스 주파수 명령값을 출력시키는 펄스주파수 제어수단(14); 펄스전류 상한값, 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 상한값 및 하한값을 출력하는 펄스전류 상하한값 설정수단(22,23); 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값, 펄스전류 명령값 및 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값 및 펄스전류 하한값을 입력하고, 상기 펄스전류 명령값이 펄스전류 상한값 보다 클 때 상기 펄스전류 상한값을 출력하고, 또는 상기 펄스전류 명령값이 상기 펄스전류 하한값 보다 작을 때 상기 펄스전류 하한값을 출력하며, 그리고 상기 이외의 경우에 상기 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류비교 및 조절수단(24); 그리고, 주파수 보정값(f_e)을 상기 펄스주파수 제어수단(14)에 출력하여, 상기 펄스 전류 상한값 또는 하한값이 상기 펄스전류비교 및 조절수단(24)에서 소정된 횟수로 연속적으로 선택될 때 상기 펄스주파수가 상기 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ f)만큼 증감되도록 하는 펄스주파수 보정수단(26);으로 구성된 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
제1항에 있어서, 와이어 공급 속도에 상응하는 펄스주파수 기준값을 출력하는 펄스주파수 기준값 설정수단; 그리고 상기 펄스주파수 제어수단의 출력인 펄스주파수 명령값과 상기 펄스 주파수 기준값을 부가하고, 그리고 펄수주파수 부가값(f)을 출력하는 펄스 주파수 부가수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
제2항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스주파수 기준값 또는 상기 펄스주파수 부가값의 양에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
제1항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스전류 명령값과 상기 펄스 전류 상한값, 상기 펄스전류 하한값, 또는 상기 펄스전류 설정수단의 출력값 사이의 차이에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
일정비율로 소모성 용접봉을 공급하고 그리고 소모성 용접봉과 공작물 사이의 정 극성 전류와 정 전류 특성의 베이스 전류및 정 전압 특성의 펄스 전류로 이루어진 용접전류를 인가시킴으로써 아크 용접하는 AC 펄스 아크 용접 장치에 있어서, 펄스전압을 검출하는 펄스전압 검출수단(15); 펄스전압을 설정하는 펄스전압 설정수단(16); 상기 펄스전압 검출수단과 상기 펄스전압 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류 제어수단(17); 펄스전류를 검출하는 펄스전류 검출수단(12); 펄스전류를 설정하는 펄스전류 설정수단(13); 상기 펄스전류 검출수단과 상기 펄스전류 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스주파수 명령값을 출력시키는 펄스주파수 제어수단(14); 펄스전류 상한값, 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 상한값 및 하한값을 출력하는 펄스전류 상하한값 설정수단(22,23); 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값, 펄스전류 명령값 및 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값 및 펄스전류 하한값을 입력하고, 상기 펄스전류 명령값이 펄스전류 상한값 보다 클 때 상기 펄스전류 상한값을 출력하고, 또는 상기 펄스전류 명령값이 상기 펄스전류 하한값 보다 작을 때 상기 펄스전류 하한값을 출력하며, 그리고 상기 이외의 경우에 상기 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류비교 및 조절수단; 그리고 주파수 보정값(f_e)을 상기 펄스주파수 제어수단에 출력하여, 상기 펄스전류 상한값 또는 하한값이 상기 펄스전류비교 및 조절 수단에서 소정된 횟수로 연속적으로 선택될 때 상기 펄스주파수가 상기 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ f)만큼 증감되도록 하는 펄스주파수 보정수단(26)으로 구성된 것을 특징으로 하는 AC 펄스 아크 용접장치.
제5항에 있어서, 와이어 공급 속도와 정 극성률에 상응하는 펄스주파수 기준값을 출력하는 펄스주파수 기준값 설정수단; 그리고 상기 펄스주파수 제어수단의 출력인 펄스주파수 명령값과 상기 펄스주파수 기준값을 부가하고, 그리고 펄스주파수 부가값(f)을 출력하는 펄스주파수 부가수단으로 더 구성된 것을 특징으로 하는 AC 펄스아크 용접장치.
제6항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스주파수 기준값 또는 상기 펄스주파수 부가값의 양에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 AC 펄스아크 용접장치.
제5항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스전류 명령값과 상기 펄스 전류 상한값, 상기 펄스전류 하한값, 또는 상기 펄스전류 설정수단의 출력값 사이의 차이에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 AC 펄스아크 용접장치.
일정비율로 소모성 용접봉을 공급하고 그리고 소모성 용접봉과 공작물 사이의 정 전류 특성의 베이스 전류와 정 전압 특성의 펄스 전류로 이루어진 용접전류를 인가시킴으로써 아크 용접하는 DC 펄스 아크 용접 장치에 있어서, 펄스전압을 검출하는 펄스전압 검출수단(15); 펄스전압을 설정하는 펄스전압 설정수단(16); 상기 펄스전압 검출수단과 상기 펄스전압 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류 제어수단(17); 펄스전류를 검출하는 펄스전류 검출수단(12); 펄스전류를 설정하는 펄스전류 설정수단(13); 상기 펄스전류 검출수단과 상기 펄스전류 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스 주파수 명령값을 출력시키는 펄스주파수 제어수단(14); 펄스전류 상한값, 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 상한값 및 하한값을 출력하는 펄스전류 상하한값 설정수단(22,23); 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값, 펄스전류 명령값 및 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값 및 펄스전류 하한값을 입력하고, 상기 펄스전류 명령값이 펄스전류 상한값 보다 클 때 상기 펄스전류 상한값을 출력하고, 그리고 상기 펄스전류 명령값이 상기 펄스전류 하한값 보다 작을 때 상기 펄스 전류 하한값을 출력하며, 그리고 상기 이외의 경우에 상기 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류비교 및 조절수단(24); 그리고, 주파수 보정값(f_e)을 상기 펄스주파수 제어수단(14)에 출력하여, 상기 펄스 전류 상한값 또는 하한값이 상기 펄스전류비교 및 조절수단(24)에서 소정된 횟수로 연속적으로 선택될 때 상기 펄스주파수가 상기 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ f)만큼 증감되도록 하는 펄스주파수 보정수단(26);으로 구성된 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
제9항에 있어서, 와이어 공급 속도에 상응하는 펄스주파수 기준값을 출력하는 펄스주파수 기준값 설정수단; 그리고 상기 펄스주파수 제어수단의 출력인 펄스주파수 명령값과 상기 펄스 주파수 기준값을 부가하고, 그리고 펄수주파수 부가값(f)을 출력하는 펄스 주파수 부가수단으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
제10항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스주파수 기준값 또는 상기 펄스주파수 부가값의 양에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
제9항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스전류 명령값과 상기 펄스 전류 상한값, 상기 펄스전류 하한값, 또는 상기 펄스전류 설정수단의 출력값 사이의 차이에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 DC 펄스아크 용접장치.
일정비율로 소모성 용접봉을 공급하고 그리고 소모성 용접봉과 공작물 사이의 정 극성 전류와 정 전류 특성의 베이스 전류및 정 전압 특성의 펄스 전류로 이루어진 용접전류를 인가시킴으로써 아크 용접하는 AC 펄스 아크 용접 장치에 있어서, 펄스전압을 검출하는 펄스전압 검출수단(15); 펄스전압을 설정하는 펄스전압 설정수단(16); 상기 펄스전압 검출수단과 상기 펄스전압 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류 제어수단(17); 펄스전류를 검출하는 펄스전류 검출수단(12); 펄스전류를 설정하는 펄스전류 설정수단(13); 상기 펄스전류 검출수단과 상기 펄스전류 설정수단 사이의 차이 신호에 근거로 하여 펄스주파수 명령값을 출력시키는 펄스주파수 제어수단(14); 펄스전류 상한값, 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 상한값 및 하한값을 출력하는 펄스전류 상하한값 설정수단(22,23); 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값, 펄스전류 명령값 및 펄스전류 하한값, 또는 펄스전류 명령값 및 펄스전류 상한값 및 펄스전류 하한값을 입력하고, 상기 펄스전류 명령값이 펄스전류 상한값 보다 클 때 상기 펄스전류 상한값을 출력하고, 그리고 상기 펄스전류 명령값이 상기 펄스전류 하한값 보다 작을 때 상기 펄스전류 하한값을 출력하며, 그리고 상기 이외의 경우에 상기 펄스전류 명령값을 출력하는 펄스전류비교 및 조절수단; 그리고 주파수 보정값(f_e)을 상기 펄스주파수 제어수단에 출력하여, 상기 펄스전류 상한값 또는 하한값이 상기 펄스전류비교 및 조절 수단에서 소정된 횟수로 연속적으로 선택될 때 상기 펄스주파수가 상기 선택된 횟수에 따라 소정된 값(△ f)만큼 증감되도록 하는 펄스주파수 보정수단(26)으로 구성된 것을 특징으로 하는 AC 펄스 아크 용접장치.
제13항에 있어서, 와이어 공급 속도와 정 극성률에 상응하는 펄스주파수 기준값을 출력하는 펄스주파수 기준값 설정수단; 그리고 상기 펄스주파수 제어수단의 출력인 펄스주파수 명령값과 상기 펄스주파수 기준값을 부가하고, 그리고 펄스주파수 부가값(f)을 출력하는 펄스주파수 부가수단으로 더 구성된 것을 특징으로 하는 AC 펄스아크 용접장치.
제14항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스주파수 기준값 또는 상기 펄스주파수 부가값의 양에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 AC 펄스아크 용접장치.
제13항에 있어서, 상기 소정된 값(△ f)이 상기 펄스전류 명령값과 상기 펄스 전류 상한값, 상기 펄스전류 하한값, 또는 상기 펄스전류 설정수단의 출력값 사이의 차이에 상응하는 값인 것을 특징으로 하는 AC 펄스아크 용접장치.