KR100490241B1 - 전기 아크 용접기 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

전기 아크 용접기 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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링컨 글로벌, 인크.
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Abstract

전극과 작업편 사이에서 용접 과정을 수행하는 본 발명에 따른 전기 아크 용접기용 제어 시스템은, 고속 전환형 전원의 출력 전류를 조정하는 입력 전류 제어 신호로 적어도 약 10 kHz의 전환 주파수에서 동작되는 컨틀롤러가 마련되어 있는 고속 전환형 전원과, 실제 아크 전압을 감지하는 제1 센서와, 실제 아크 전류를 감지하는 제2 센서와, 용접 과정 중에 점진적인 시간에서 원하는 실시간 전력 수준을 나타내는 전력 신호를 생성하는 제1 회로와, 상기 감지된 실제 전압과 감지된 실제 전류의 함수를 생성하는 제2 회로와, 상기 전력 신호와, 상기 실제 전압 및 전류의 함수, 바람직하게는 아크 전력의 차이에 따라 상기 전류 제어 신호를 조정하는 제3 회로를 포함한다.

Description

전기 아크 용접기 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AN ELECTRIC ARC WELDER}
본 발명은 전기 아크 용접 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 용접 과정 중에 전원을 제어하는 개선된 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기 아크 용접에서, 인버터 또는 차퍼(chopper)와 같은 고속 전환형 전원(high speed switching type power supply)을 채용하는 것은 흔한 일이며, 그 전원의 출력 전류는 전류 피드백을 포함하는 고속 제어 루프에 의해 조정할 수 있다. 이러한 전기 아크 용접기에는, 평균 아크 전압과 기준 전압의 비교에 따라 전류 커맨드(current command)를 생성하는 외부 제어 루프가 있다. 경우에 따라서는, 전원에의 전류 커맨드 신호는 상기 외부 제어 루프에 의해 직접 제어된다. 그 결과로서, 내부의 고속 제어는 전류 피드백에 기초하여 이루어지고, 평균 전압을 유지하도록 조정된다. 이들 내부 고속 제어 루프는 인버터 또는 차퍼의 속도와 다소 근접한 속도에서 동작한다. 외부 전압 제어 루프는 고속 전환형 전원의 속도의 약 1/10의 속도에서 동작한다. 또한, 상기 외부 루프는 고속의 내부 제어 루프에 사용된 실제 전류에 대한 지식 없이 동작한다.
그 결과, 저전류 작업에서, 아크 전류가 너무 낮아져 아크를 소멸시킬 수도 있다. 알루미늄 GMAW 용접에서는 높은 용접 속도를 유지하기 위해 보다 정밀한 제어가 필요하다. 따라서, 고속 전환형 전원의 출력 전류를 제어하는 데에는 종종 전류 오버슛(current overshoot)이 포함되는데, 왜냐하면 외부 제어 루프의 응답 시간은 비교적 느리기 때문이다. 상기 피드백이 평균 전압인 단락(短絡) 및 펄스 용접에서, 외부 제어 루프에 비교적 느린 응답 시간을 야기하는 완전한 용접 사이클 또는 용접 사이클의 일부가 수행되어야 한다. 제어 루프는 단락 아크 용접 과정에서 제로의 전압 부근에서의 오랜 지속 기간을 적절히 보상하도록 평균 전압을 유지하기 위해 감속되어야만 한다. 이와 같이 하여, 상기 제어 루프는 매우 느려지고, 아크 길이는 용접 과정 중에 현저히 변할 수 있게 된다. 이러한 느린 제어 루프로 인해, 전류는 보다 더 많은 양이 강제 전이되어, 아크 길이를 외부 루프에 의해 설정된 원하는 제어 전압 쪽으로 구동시킨다. 이는 2개의 문제 영역을 제공한다. 저전류의 단락 아크 용접에서, 백그라운드 전류는 이미 너무 낮아, 일정한 전압 시스템에서 경험할 수 있는 것과 같은 전류의 스윙은 전류를 강제적으로 아주 낮게 하고, 아크를 소멸시킬 수 있다. 이것은 특히, 각 단락이 종료된 직후에 현저하다. 전류가 백그라운드 전류 수준으로 감소됨에 따라, 제어 전압 시스템은 오버슈트될 수 있고, 구동될 실제 전류를 너무 낮게 하여 아크 플라즈마를 소멸시킬 수 있다. 이러한 현상은 용접 과정 중의 각 용접 사이클 동안 나타날 수 있어, 고비용의 수정 작업이 적소에 이루어지지 않는다면 아크의 간헐적인 소멸이 일어날 수 있다. 따라서, 저전류에서의 용접은 보통, 단락 모드에서 작업하는 경우 상당히 어렵다. 알루미늄을 용접할 때, 느린 제어에 의해 야기되는 돌출 길이 또는 아크 길이의 빠른 변화는 용접 과정을 간헐적으로 중단시키고, 그 결과 용접 비드의 균일성이 떨어진다.
고속의 내부 전류 제어 루프와 함께 또는 그러한 루프를 사용하는 일이 없이 느린 외부 제어 루프를 사용할 때 나타나는 전술한 것과 같은 문제는 본질상, 용접 과정을 제어하기 위해 내부 고속 루프만을 사용하는 본 발명에 의해 해결되었다. 이것은, 감지된 아크 전류 및 감지된 아크 전압을 사용하여 전류 및 전압의 곱, 즉 전력을 나타내는 피드백 신호를 생성함으로써 가능하게 되었다. 본질적으로, 스프레이 방식이든지 펄스 방식이든지, 또는 AC 방식이든지, 전기 아크 용접 과정에서는 원하는 전력에 의해 실제 아크 전력이 제어된다. 이러한 결과를 달성하기 위해, 상기 감지된 전류 및 감지된 전압 모두를 사용한다. 과거에, 아크 전압은 느린 응답 시간으로 외부 루프를 제어하였다. 내부의 고속 루프는 단순히 전류 응답형 피드백 시스템이었는데, 이 시스템에서 디지털 에러 증폭기는 고속 전환 전원을 구동하는 펄스 폭 모듈레이터에의 입력값을 조정하였다. 실제 출력 전류 신호와 전압 피드백 신호의 곱을 이용함으로써, 실제 출력 와트, 즉 전력이 감지된다. 이 신호(P)는 파형 성형기에 의해 정해진 원하는 전력과 비교된다. 이것은 실제 전력을 원하는 전력과 같아지게 하는 방식으로 출력 전류를 변화시킨다. 이는 일반적으로 외부 루프 제어보다 보통 10배나 빠른 속도로 수행된다. 전류와 전압 사이의 관계에 기초한 피드백 신호를 사용함으로써, 아크 길이는 자동적으로 조정되고 신속한 응답 시간은 임의의 전류 오버슈트를 방지한다.
본 발명에 따르면, 전압과 전류의 곱에 인자(k)가 곱해진다. 다음에, 이 곱의 값(kP)은 고속 컨트롤러에 도입되어, 용접 사이클에서 시간 위치와 상관된 소정의 설정값으로 아크 전력을 유지한다. 상기 느린 외부 루프 제어는 더 이상 필요하지 않다. 용접 전류는 용접기의 고속 제어 루프에 도입된 전압 및 전류 양자 모두에 좌우된다. 바람직한 실행에는 단순히 아크 전압 및 아크 전류의 곱을 포함하는 피드백 신호가 포함된다. 이것은 아크 전력(P)이다. 이 곱은 승수(乘數)(k)에 의해 수정될 수도 있다. 이 인자는 이동 속도 또는 와이어 공급 속도를 보상하는 데에 사용될 수 있다. 이 피드백 신호는 kP이지만, k는 보통 1.0이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 아크의 전력(P)은 파형 성형기로부터의 전력 신호 또는 프로화일과의 비교를 위한 피드백 신호이다. 이 양태에서, 파형 성형기는 특히, 용접 사이클의 아크 형성 상태 중에 전력 프로화일을 만들어 낸다. 예를 들면, STT 용접 과정과 같이 단락 용접이 실행되는 경우, 파형 성형기는 단락이 끊어지고 아크가 재형성된 후에 형성될 원하는 아크 전력을 제공한다. 펄스 용접 과정에서 용접할 때, 파형 성형기는 고속 제어 루프에서 전력 피드백 신호(kP)와의 비교를 위해, 피크 아크 전력을 출력하고, 이어서 백그라운드 아크 전력을 출력한다. AC 아크 용접 과정에서, 양(+)의 극성(positive polarity) 중에 원하는 전력은 실제 양의 극성 동안 전력 피드백 신호(kP)와의 비교를 위해 파형 성형기에 의해 출력된다. 유사한 방식으로, 음(-)의 극성 중에 원하는 전력은 전력 피드백 신호(kP)와의 비교를 위해 파형 성형기에 의해 출력되어, 음의 극성의 아크 전력을 제어한다. 물론, 알루미늄 용접에서 사용되는 것처럼, 양의 극성 동안의 전력은 음의 극성 동안의 전력과 현저하게 다를 수 있다. 요약하면, 전력 신호가 제공되고 전력 피드백 신호(kP)가 감지된다. 이들 두 변수는 고속 전환 전원으로부터의 전류를 제어하기 위해 비교된다. 물론, 일정한 전력 신호(Pset)가 내부 제어 루프를 제어하고 그 신호가 아크로부터의 전력 피드백 신호(kP)와의 비교를 위해 사용되는 경우, 용사 용접(spray welding) 또는 입상 용접(globular welding) 중에 파형 성형기는 필요하지 않다. 본 발명은 주로 저전류 용접에서 현저한 이점을 제공한한다.
전력 피드백 함수 또는 신호(kP)라 부르는 피드백은 감지된 아크 전압과 감지된 아크 전류와의 관계로서, 그 곱에는 상수 또는 변수인 인자(k)가 곱해질 수 있다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 승수는 상수 1.0이어서, 피드백 신호는 단순히 아크 전력이다. 이 전력 피드백 함수 또는 신호는 전원의 출력 전류를 제어하기 위해 원하는 아크 전력과 비교된다. 승수(k)는 설명한 바와 같이 상수일 수 있고, 또는 선형 방정식, 비선형 방정식, 또는 다른 몇몇 방정식일 수도 있다. 인자(k)는 실제 전압 또는 전류에 좌우될 수도 있고, 와이어 공급 속도, 전극 이동 속도, 차폐 가스, 와이어 직경, 와이어 재료 등 여러 가지 용접 변수를 보상하는 방식으로 피드백 신호를 수정하도록 채용된다. 승수(k)는 스틱 용접 또는 알루미늄 MIG 용접에서 사용되는 드루퍼 장치(drooper machine)에서 소정 형태의 기울기를 만들어내는 (전류+전압)/(전류*전압)일 수 있다는 것이 발견되었다. 이 인자(k)는 전류와 전압 사이에 직선 관계를 만들어 내어 기울기 동작 곡선(slope operating curve)을 제공한다. 알 수 있는 바와 같이, 승수(k)는 전압과 전류 사이에 특정 관계를 만들어 내는 임의의 값을 가질 수 있다. 그러나, 실제, 피드백 신호는 아크 전류와 아크 전압을 곱해서 얻는 아크 전력이다. 이 아크 전력 신호는 용접 사이클의 임의의 주어진 시간에서 필요한 아크 전력과 비교된다. 전력을 소정의 설정치로 제어하는 이점은, 인버터 또는 차퍼의 극히 빠른 전환 속도에서 전력을 조절할 수 있다는 사실에 기초를 두고 있다. 이러한 고속에서, 아크 길이의 어떠한 변화도 아크 힘을 변화시키게 되고, 이는 평형을 유지하기 위해 아크 길이를 증가 또는 감소시킨다. 예를 들면, 아크 전력이 2,000 와트와 같은 주어진 수준에서 동작하도록 설정된 경우, 전압이 20 볼트이고 전류는 100 암페어일 때 평형이 이루어진다. 이는 원하는 아크 길이를 만들어 낸다. 아크 길이가 증가하면, 출력 전력은 2,000 와트로 남아 있다. 그러나, 전압은, 예컨대 22 볼트로 증가한다. 이것은 전류를 91 암페어와 같은 수준으로 떨어뜨린다. 감소된 전류는 아크 힘을 감소시키고, 따라서 아크 길이를 감소시킨다. 다음에, 이것은 전압을 다시 20 볼트로 감소시키고, 전류는 100 암페어로 증가한다. 유사한 방식으로, 아크 길이가 감소하여 너무 짧아지면, 출력 전력은 고정된 2,000 와트로 남아 있다. 그 결과, 전압은 감소한다. 이것은 전류를 즉각적으로 빨리 증가시킨다. 증가된 전류는 아크 힘을 증대시키고, 따라서 아크 길이를 더 크게 하는 경향이 있다. 그 결과, 짧은 아크 길이는 증대되고, 전류 및 전압은 평형을 찾아 2,000 와트의 제어된 전력 수준을 만들어 낸다. 본 발명을 이용하면 아크 길이의 변화 수준은 최소화된다. 빠른 안정화가 유지된다. 본 발명을 이용함으로써, 전원은 아크 길이의 변화에 빨리 응답하여, 전류는 원하는 아크 설정 길이를 유지하기 위해 미소한 정도로만 변동한다. 이러한 이점은 각 단락이 없어진 직후에 특히 현저하다. 본 발명을 이용함으로써, 컨트롤러는 단락이 갑작스럽게 끝난 후에라도, 아크 길이의 평형 상태를 찾아 그 아크 길이를 유지한다.
알루미늄 GMAW 용접에서 공지된 바와 같이, 아크 길이는 와이어의 낮은 저항 및 융점 때문에 제어하기가 더욱 어렵다. 본 발명에 의해 얻어지는 아크 길이의 빠른 제어는 알루미늄 용접시에도 전원이 아크 길이에 대한 지속적인 제어를 유지할 수 있게 해준다. 그 결과, 돌출 길이가 빠르게 변하더라도, 아크 길이는 일관되게 유지된다.
본 발명은 원하는 일정한 아크 전력으로 용접하는 과정뿐만 아니라, 펄스 용접 시스템에도 적용할 수 있다. 본 발명의 펄스 용접 실시에 있어서, 피크 출력 전력과 백그라운드 출력 전력에 대한 고속 제어가 이루어진다. 과거에는, 펄스 용접에는 적응형 제어(adaptive control)가 포함되었는데, 아크 길이는 진동수, 또는 피크 전류, 백그라운드 전류 및 진동수의 조합을 변경시키는 것에 기초한 적응형 루프(adaptive loop)에 의해 결정되었다. 그 결과, 피드백 제어 루프는 펄스마다 한 번만 동작하였고, 이에 의해 다음 펄스를 위한 계산이 이루어지고 수정이 이루어졌다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하고, 단지 피크 동안의 전력과, 백그라운드 동안의 전력을 제어한다. 이는 적응형이 아니다. 이는 실시간 전력 제어로서 펄스 용접 사이클의 피크 부분 및 백그라운드 부분 동안 일정한 아크 길이를 유지하는 이점을 얻는다. 본 발명에 의한 펄스 용접은 종래의 적응형 펄스 용접 컨트롤러에 의한 것보다 더 빨리 아크 길이를 자가 조절(self regulation)한다. 펄스파형의 백그라운드 부분 동안 저전류를 제어하는 전력을 사용함으로써, 전원의 견고함이 개선되어 전원을 팝 아웃(pop out)에 대해 보다 저항성이 있게 한다.
본 발명은 GMAW, FCAW, SAW, MCAW, SMAW 및 다른 시스템과 같이 혼합형 극성 용접에 적용할 수 있다는 것도 밝혀졌다. 이들 모든 용접 과정은 피드백 신호(kP)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 방형파 AC 용접 과정을 원하는 경우, 파형 성형기는 양의 극성에 대해 원하는 아크 전력과, 음의 극성에 대해 원하는 아크 전력을 제공한다. 이들 상이한 전력 수준 동안 고속 조절은 양의 펄스 및 음의 펄스 중에 아크 길이를 빠르게 제어한다. 양의 전력 크기는 표준의 용접 실시에 따른 음의 전력 크기와 상이할 수도 있다. 다른 조건에 기초하여, 파형의 형태 및 시간은 변할 수 있는 반면에, 파형에 대한 제어는 전력 프로화일에 기초하는데, 이 전력 프로화일은 아크로부터의 실제 전력 피드백 신호(kP)와 비교되어 원하는 프로화일에 따라 아크 전력을 유지한다. 이 전력 프로화일은 아날로그, 또는 바람직하게는 디지털 파형 성형기에 의해 출력된다. 파형 성형기는 원하는 전력 프로화일을 만들어 내어 AC 용접 사이클의 모든 부분에서 아크 전력을 제어한다.
본 발명의 기본적인 양태에 따르면, 고속 제어 루프에 대한 피드백 신호는 아크 전력이다. 이것은 감지된 아크 전압과 감지된 아크 전류의 곱이다. 피드백 신호를 변경하기 위하여, 본 발명은 또한 인자 또는 승수라고 부르는 승수(k)를 사용하는 것을 계획한다. 인자(k)는 0.5 내지 1.0 사이의 변수일 수 있다. 전술한 바와 같이, 1.0이 바람직하다. 전압이 변함에 따라, 전원으로의 전류 제어 신호는 일정한 아크 전력을 유지하도록 변화된다. 인자(k)를 사용함으로써 전류와 전압 사이의 관계를 융통성 있게 변화시킬 수 있다. 인자(k)의 사용으로 인해 피드백 신호의 전력 특징이 변화되지는 않는다. 따라서, 본 발명을 설명할 때, 피드백 "전력" 신호(kP)를 언급하는 경우, 그것은 보통 전류와 전압의 곱, 즉 P이다. 그러나, 그것은 사용된 인자 승수, 즉 kP를 가질 수 있다. 실제, 피드백 신호는 그 신호가 실제 아크 전력(P)인 경우 k=1.0인 kP라 부를 수 있다. 이와 같이, 전력은 본 발명에서 사용되고, kP로 표현되는 아크 전력(P)인 것이 바람직한 제어 변수로서 정의된다. 전술한 것과 같이, 피드백 신호에 대해 기울기 동작 특성을 만들어 내기 위하여, 인자(k)는 (전압+전류)/(전압*전류)일 수 있다. 또한, 그 관계는 avarc+bIarc+c(a,b,c는 상수)와 같은 다른 선형 kP일 수 있다. 이 k에 전압과 전류의 곱이 곱해지는 경우, 피드백 신호는 아크 전압+아크 전류이다. 이 피드백 신호는 전술한 것과 같이, 전원의 전환 동작 중에 전원의 빠른 응답을 얻기 위해 원하는 전력 신호와 비교된다. 인자(k)는 와이어 공급 속도에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들면, 인자(k)는 150/wfs일 수 있다. 와이어 공급 속도가 300 인치/분이라면, 인자(k)는 0.5이다. 이와 같이, 와이어 공급 속도는 인자(k)를 변화시켜 피드백 신호를 변경하는 데에 사용될 수 있다. 인자(k)는 가스 또는 이동 속도 또는 전압 그 자체에 기초하여 변할 수도 있다. 인자(k)가 시간에 기초하는 경우, 피드백 신호는 주울 단위이다. 전압이 인자(k)라면, 피드백 신호는 IV2이다. 아크 전류 및 아크 전압의 곱을 포함하는 피드백 신호를 변경하기 위해 다른 가능한 것이 사용될 수 있지만, 이들은 기본적인 제어 피드백 신호가 아크에서 전류와 전압의 곱이라는 사실을 변화시키지는 않는다. 인자(k)는 몇몇 용접 변수 또는 이러한 변수들의 조합에 의해 변경될 수 있다. 이제 사용되는 이들 변수는 이동 속도, 와이어 공급 속도, 전압, 전류, 시간, 가스 혼합, 실제 전극 돌출 길이, 와이어 치수 또는 와이어 형태, 인덕턴스 셋팅 또는 다른 셋팅이다.
본 발명에 따르면, 전극과 작업편 사이에 용접 과정을 수행하기 위한 전기 아크 용접기용 제어 시스템이 제공된다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 전극은 와이어 공급 구동자를 동작시키는 모터에 의해 제어되는 와이어 공급 속도로 아크 내로 공급되는 용접 와이어이다. 상기 제어 시스템은 인버터 또는 차퍼와 같은 고속 전환형 전원을 포함한다. 이 전원은 전원의 출력 전류를 조정하는 입력 전류 제어 신호가 있는 컨트롤러에 의한 적어도 10 kHz의 전환 주파수를 갖고 있다. 상기 컨트롤러는 전원의 전환 시퀀스보다 더 빨리 동작하지만 제어는 전환 속도에서이다. 제1 센서가 실제 아크 전압을 감지하고, 제2 센서가 실제 아크 전류를 감지한다. 다음에, 용접 과정 중에 점진적인 시간에서 원하는 실시간 전력 수준을 나타내는 전력 신호를 만들어 내기 위한 제1 회로가 제공된다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 전력 신호는 원하는 전력 프로화일을 출력하는 파형 성형기에 의해 만들어진다. 용사 또는 입상 용접이 실시되는 경우, 전원은 원하는 아크 전력의 고정값이다. 제어 시스템을 완성하기 위해, 감지된 실제 전압과 감지된 실제 전류의 함수를 만들어 내기 위한 제2 회로가 제공되어, 아크 전력을 제어하기 위한 이들 두 아크 변수의 함수가 주어진다. 그 결과로서, 임의의 주어진 시간에서의 원하는 전력 신호와, 실제 전압 및 실제 전류의 함수 사이의 차이에 따라 전원에의 전류 제어 신호를 조정하기 위한 제3 회로가 사용된다. 이 함수는 아크 상태 동안 임의의 주어진 시간에서 원하는 전력 신호와 비교되어, 그 아크 전력을 원하는 수준으로 유지하는 피드백 신호(kP)이다. 이로 인해 전술한 바와 같이 아크 길이의 평형이 이루어진다. 용접 과정에 단락이 있는 사이클이 포함되는 경우, 전원은 단락 상태 동안 전류 피드백 모드에서 동작된다. 그 후에, 상기 시스템은 용접 사이클에서 연속되는 아크 형성 상태 중에 피드백 함수 또는 신호(kP)에 의해 제어 상태로 전이된다. 상기 함수 또는 피드백 신호(kP)는 단순히 k=1.0인 전압과 전류의 곱인 것이 바람직하다. 그러나, 그 신호는 전술한 것과 같은 비균일 승수(non-unity multiplier)를 채용할 수 있는데, 이 승수는 제어 시스템에 사용되는 전력 피드백 함수의 원하는 변조에 따라 상수 또는 변수일 수 있다. 피드백 전력 신호는 Ia ×Va인 것이 바람직하다. 전력 신호(kP)에 있어서, k=1.0이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 모든 회로는 디지털 회로이고, 표준의 용접 제어 기술에 따라 디지털 신호 프로세서에 의해 실행된다. 그러나, 몇몇 양태의 제어 시스템은 본 발명이 의도한 사상 및 범위를 벗어나는 일이 없이 아날로그 회로 또는 아날로그 요소들일 수 있다. 고속 전환형 전원은 10 kHz보다 큰 주파수에서, 바람직하게는 18 kHz보다 훨씬 큰 주파수에서 동작하는 인버터인 것이 바람직하다. 물론, 차퍼는 고속 전환을 이용하고, 전력 피드백 신호(kP)에 의해 제어될 수 있는 고속의 내부 제어 루프를 구비한다. 바람직하게는, 제1 디지털 회로는 용접 사이클 동안의 모든 시점에서 원하는 전력 수준과 일치하는 전력 프로화일을 출력하는 파형 성형기이다.
본 발명은 여러 가지 용접 과정에서 사용된다. 용접 과정의 전력이 고정되어 있다면, 본 발명은 파형 성형기를 필요로 하지 않는다. 펄스 용접 및 AC 용접과 같은 여러 가지 전력 사이클은 피드백 신호(kP)에 의해 제어되고, 원하는 아크 전력을 출력하는 기구를 채용한다. 단락 용접 과정을 실행할 때, 단락 상태 동안 전류 제어가 이용되고, 아크 상태 동안 피드백 신호(kP)가 사용된다. 본 발명에서, 실제 아크 전력과 원하는 아크 전력과의 비교는 고속 전환형 전원의 출력 전류를 조정하기 위한 펄스 폭 모듈레이터를 제어하는 출력 에러 신호가 있는 디지털 에러 증폭기에 의해 수행된다. 다른 실행 양식은 당업계의 기술 범위 내에 있는 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 신호 또는 함수(kP)는 와이어 공급 속도를 조정하기 위한 피드백 신호로서 사용된다. 이러한 방식으로, 아크 길이는 변화되어 와이어 공급 속도(WFS)의 변화에 의해 아크의 원하는 전력을 조절한다. 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 실제 출력 전류를 감지하고, 실제 출력 전압을 감지하며, 전력 신호를 생성하고, 아크에서의 전력을 나타내는 실시간 피드백 신호(kP)를 생성하며, 상기 전원에의 입력 신호를 전력 신호와 실시간 아크 신호(kP)의 비교에 의해 조정함으로써 전기 아크 용접기를 제어하는 방법이 제공된다. 이러한 방식으로, 전압이 감소함에 따라 전류는 증가하고, 그 역도 마찬가지이다. 이 방법은 용접기의 고속 제어 루프에서 실행되는 각종의 아날로그 제어 회로 및 디지털 제어 회로에 의해 실시할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전력 피드백 신호(P 또는 kP)는 와이어 공급 속도 또는 전극 이동 속도와 같은 패러미터를 나타내는 값에 의해 변경된다.
본 발명의 주목적은 전력 피드백 함수 또는 신호(kP)를 사용하여 원하는 아크 전력을 유지하는 방식으로 전기 아크 용접기의 고속 전환 전원을 제어하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 더 넓은 목적으로는, 아크 용접 과정의 용접 패러미터를 제어하기 위한 피드백 신호(kP)를 생성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 바와 같이, 특히 저전류에서 작업할 때 및 알루미늄을 용접할 때, 아크 길이를 안정화시키고 전류 오버슈트를 감소시키는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 바와 같이, 전기 아크 용접기의 제어 시스템을 현저하게 변경하는 일이 없이 표준의 용접 기술을 이용하여 쉽게 실시되는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적과 다른 목적 및 이점은 첨부 도면을 참조로 한 이하의 상세한 설명을 통해 명확해질 것이다.
본 발명을 제한하는 것이 아니라, 단지 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타낼 목적의 도면을 참조하면, 도 1은 고속 전환형 전원(10)(인버터로서 나타내었지만, 고속 전환 차퍼일 수 있다)을 사용하여 미리 선택한 용접 과정을 실행하기 위한 용접기(A)를 나타낸다. 표준의 기술에 따르면, 전원의 전환 속도는 10 kHz, 바람직하게는 18 kHz를 상회한다. 인버터(10)에는 입력 도선(14, 16) 형태의 DC 링크를 가로질러 3개의 위상 정류기(12)로부터 전력이 제공된다. 출력 변압기(transformer)(20)에는 출력 정류기(24)를 구동시키는 중앙이 태핑된 2차 회로(22)를 포함하고 있어, 작업편(36)과 아크 간격을 형성하는 전극(34)과 인덕터(32)를 포함하는 출력 회로(30)에서 용접 과정을 수행한다. 실제, 전극(34)은 용접 작업의 실행 중에 작업편(36)을 향해 구동되는 공급 스풀로부터 전방으로 진행하는 용접 와이어이다. 와이어 공급기가 도 10에 개략적으로 도시되어 있다. 표준의 기술에 따르면, 컨트롤러(C)는 일반적으로 약 10 kHz를 상회하는 높은 전환 속도에서 오실레이터(42)에 의해 구동되는 펄스 폭 모듈레이터(40)를 사용하는 디지털 프로세서 기구이다. 디지털 에러 증폭기(44)에는 전압 수준 또는 전압값이 파형 성형기(50)의 출력으로부터 정해지는 제1 입력부(46)가 있다. 입력부(46)에서의 신호 또는 수준은 용접 사이클의 아크 상태 중에 파형 성형기(50)에 의해 형성되는 전력 프로화일이다. 본 발명에 따르면, 입력부(46) 내의 아크 전력 신호는 에러 증폭기(44)에 의해 입력부(52)에서의 피드백 신호와 비교되어, 라인(44a) 상의 에러 신호는 라인(48) 상의 전류 커맨드 신호를 조정한다. 따라서, 전류 커맨드 신호는 라인(52) 상의 피드백 함수 또는 신호(kP)와 라인(46) 상의 원하는 전력 수준 사이의 관계에 의해 제어된다. 동작시, 라인(48) 상의 전류 신호는 입력부(46, 52) 사이의 관계에 의해 조정되어 아크 전류를 즉각적으로 변화시킨다. 입력부(46) 상에서의 전력 수준은 디지털 파형 성형기(50)에 의해 생성된다. 용사 또는 용적형 용접에서, 입력부(46) 상의 수준은 일정하다. 그러나, 펄스 용접 또는 AC 용접과 같은 다른 용접 과정에서, 라인(46) 내의 전력 신호는 시프트되어 원하는 실시간 아크 전력을 규정한다. 이러한 작업은 용접 사이클의 아크 형성 상태 중에 이루어진다. 이와 같이, 라인(46) 상의 수준은 용접 과정의 용접 사이클 중에 실시간으로 변화한다. 본 발명에 따르면, 용접기(10)용 고속 제어 루프는 느린 외부 제어 루프를 배제한 채 사용될 수도 있다. 이는 전류 및 전압이 도 1에 도시한 것과 같이, 내부 제어 루프에서 사용되기 때문에 이루어질 수 있다. 피드백 라인(52) 상의 함수 또는 신호(kP)는 피드백 회로(FB)로부터 얻어진다. 본 발명에 따르면, 신호 아크 전력(P)은 아크 전력(kP)의 함수로서 표현된다. 이 함수는 아크 전압 및 아크 전류와 원하는 전력과의 즉각적인 비교를 포함한다. 아크 전류를 얻기 위하여, 션트(shunt)(60)는 라인(62)에 전압 신호를 생성한다. 이 신호(Ia)는 즉각적인 아크 전류를 나타낸다. 유사한 방식으로, 즉각적인 아크 전압(Va)이 출력 라인(72) 상의 센서(70)로부터 제공된다. 함수 발생기(100)가 라인(62, 72)의 신호값을 곱하여 아크 전력(P)인 곱을 생성한다. 후술하는 본 발명의 한 양태에 따르면, 이 아크 전력(P)에는 상수이거나 조정할 수 있거나 가변 함수일 수 있는 인자(k)가 곱해진다. 따라서, 전력 피드백 신호는 P 또는 kP이다. kP로 표현될 때, 아크 전력(P)은 k=1.0인 경우이다.
용접 과정에서, 종종 단락 또는 어떠한 아크도 없는 용접 사이클 부분이 있다. 그 때에, 함수 발생기(100)로부터의 아크 전력을 사용할 필요는 없다. 아크의 존재를 결정하기 위한 많은 회로가 공지되어 있다. 이러한 회로는 아크 검출기(102)로서 개략적으로 도시되어 있다. 라인(72) 상의 아크 전압은, 아크 전압이 증가되어 아크를 검출할 때 출력부(102a)에서 특정의 로직이 나타나도록 임계 전압과 비교된다. 라인(72) 상의 낮은 값이 단락을 확인한다. 함수 발생기(100)로부터의 아크 전력 피드백(kP)은 단락 중에 사용될 필요는 없다. 라인(102a) 상의 상기 로직은 어떠한 아크도 없을 때, 즉 단락될 때 라인(112) 상에 상기 수준을 출력하는 2방향 디지털 스위치(110)를 제어한다. 그러한 상태에서, 라인(62) 상의 감지된 아크 전류 수준은 스위치(110)를 통해 에러 증폭기(44)의 입력부(52)로 향하게 된다. 그 결과, 어떠한 아크도 없을 때, 제어부(C)는 아크 전류(Ia)의 피드백에 기초하여 동작한다. 파형 성형기(50)를 전류 제어 모드로 시프트하는 라인(102a)으로, 용접 작업의 단락부 동안 라인(46) 상에 전류 커맨드 신호가 사용된다. 상기 아크 상태 중에, 함수 발생기(100)는 라인(114)에 함수 또는 신호를 제공하는데, 이는 스위치(110)를 통과하여, 다음에 라인(52) 상에 함수 또는 신호(kP)를 형성한다. 신호(kP)는 아크 전력 피드백 신호이다. 아크 전력은 라인(46)에 제공되어, 라인(46, 52) 상의 신호 수준의 비교를 통해 라인(48)에서의 전류 커맨드 신호가 결정된다. 실제, 인자(k)는 1.0이다. 이와 같이, 아크 전력(kP)은 라인(52) 내의 함수 또는 신호이고, 아크 형성 상태 중에 원하는 아크 전력은 입력 라인(46)에서 파형 성형기(50)로부터 출력된다. 본 발명에 따르면, 내부의 고속 제어 루프는 아크 전력(kP)을 감지하고, 그것을 원하는 전력과 비교하여 용접 전류의 즉각적이고도 빠른 고속 정정을 만들어 낸다.
전류와 전압 사이의 관계는 승수, 즉 인자(k)의 값에 의해 결정된다. 도 1a에서, 인자(k)는 전류와 전압의 합을 전류와 전압의 곱으로 나눈 것과 같다. 그 결과, 입력부(52)로 향하는 라인(114) 내의 전력 신호는 도 1a에서 곡선(120)으로 나타낸 것과 같은 기울기를 제공하는 전압 및 전류의 합이다. 이 관계는 스틱 용접시 유용하다. 실제, 승수(k)는 1.0이어서, 라인(52) 내의 신호는 아크 전류와 아크 전압을 곱해서 얻은 아크 전력(P)이다. 도 1b는 인자(k)가 1.0인 아크 전류와 아크 전압 사이의 관계를 나타낸다. 원하는 전력은 곡선(130)으로 나타낸 것과 같이 2,000 와트이거나 곡선(132)으로 나타낸 것과 같이 4,000 와트이다. 도 1a와 도 1b는 승수 인자(k)가 도 1에 도시한 것과 같은 피드백 네트워크 또는 시스템(FB)에서 전류와 전압의 관계를 제어하는 여러 가지의 값을 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 도 2는 전력이 일정한 용접 작업에 의한 본 발명의 용접 작업을 나타낸다. 이것은 펄스 용접 과정에서 펄스의 일정한 피크 전력이거나 단락 용접 작업에서 일정한 백그라운드 전력일 수 있다. 이러한 경우에, 피드백(kP)은 원하는 수준과 비교되고, 인자(k)는 1.0이다. 이는 정말로 용사 또는 용적형 용접 작업에서 원하는 고정 전력일 수 있다. 라인(46) 상의 원하는 전력이 도 2에 도시한 수준으로 유지되는 시간 동안에, 아크 길이의 각각의 변화는 곡선(142)으로 나타낸 것과 같이 아크 전압을 변경시킨다. 즉시, 전원(10)의 전환 기간 내에, 라인(48) 상의 전류 커맨드 신호는 곡선(140)의 고정된 값으로 아크의 전력을 유지하도록 조정된다. 내부 고속 제어 루프는 전환 주파수에서 동작한다. 이것은 종래 기술의 느린 적응형 제어 루프가 아니다. 이와 같이, 아크 길이가 감소할 때, 전압은 감소하고 전류는 즉시 증가한다. 이것은 아크 길이의 증가로 아크 힘을 급속히 증대시킨다. 피드백 함수 또는 신호(kP)는 파형 성형기(50)로부터의 수준에서 전력을 라인(46) 상에 유지한다. 아크 길이가 증가하면, 전압은 증가하고 전류는 즉시 감소하여 아크 힘을 감소시키고, 따라서 아크 길이를 감소시킨다. 그 결과, 본 발명은 원하는 아크 전력과 비교된 아크 전력 피드백 신호(kP)를 사용하여 빠르게 평형에 도달하고, 원하는 아크 길이를 유지한다. 이것은 저전류 작업 또는 알루미늄 GMAW를 용접할 때 특히 중요하다.
단락 용접을 위한 본 발명의 작업이 도 3에 도시되어 있는데, 아크 상태 중에 전력 신호는 곡선(150)으로서 도시되어 있다. 이것은 곡선(152)에 도시한 것과 같이, 전압에 따라 곡선(154)에 나타낸 전류를 제어하는 데에 사용되는 파형 성형기의 출력이다. 아크가 아크 검출기(102)에 의해 검출된 대로 존재하는 동안, 스위치(110)는 라인(52) 상의 함수 또는 신호가 kP가 되도록 한다. 이 시간(t1)에서, 단락이 있다. 용융된 몰튼 볼(melted molten ball)은 작업편과 접촉하여, 아크 검출기(102)가 스위치(110)를 시프트하도록 하고, 이로 인해 전류만이 입력부(52)에 나타난다. 파형 성형기(50)는 라인(102a) 상의 로직에 의해 전류 제어 모드로 시프트된다. 곡선(150)의 일부(160)는 전류 제어 모드로의 시프트를 나타낸다. 전압은 곡선 부분(162)에 도시한 것과 같이 낮다. 곡선(164)으로 나타낸 전류는 파형 성형기와 라인(46) 상의 전류값에 의해 제어된다. 단락이 시간(t2)에서 깨지면, 라인(46) 상의 신호는 다시 원하는 전력이며, 이는 전력 곡선 부분(150a)에 도시한 것과 같이 하측으로 전이된다. 이와 같이, 전이부(152a)에서의 전압과 전이부(154a)에서의 전류의 곱은 원하는 전력 수준을 따라간다. 단락 후의 이러한 빠른 전이는 시간(t3)에서 종결된다. 아크 상태는 다시 재설정되고, 용접기(10)는 실제 아크 전력(kP)을 곡선(150)의 원하는 아크 전력과 비교함으로써 동작한다. 이러한 과정은 용접 과정의 각 단락 사이클 동안에 반복된다. 다른 단락 용접형 과정은 STT 단락 용접과 같이 용접기(10)에 의해 실행될 수 있다.
도 4, 도 5, 도 5a를 참조하면, 펄스파 용접 과정에 대해 본 발명을 이용하는 것이 도시되어 있다. 기능적으로 등가인 구성품은 도 1에서와 동일한 숫자를 사용하였다. 펄스 용접에 대해 본 발명을 이용하는 경우, 파형 성형기(200)는 펄스 용접 사이클의 원하는 전력에 대응하는 전력 프로화일(202)을 만들어 낸다. 전력 프로화일(202)은 도 5, 보다 상세하게는 도 5a에 도시되어 있다. 원하는 아크 전력 프로화일(202)을 얻기 위해, 전압 곡선(210)과 전류 곡선(212)은 함수 발생기(100)에 의해 함께 곱해져 에러 증폭기(44)의 입력부(46)에서 아크 프로화일을 따라간다. 도 5a에 나타낸 전력 프로화일(202)은 피크 전력부(202b)가 있는 램프부(202a)를 포함한다. 그 후에, 전력 프로화일은 지점(202d)에서 원하는 목적 전력에 도달할 때까지 곡선(202c)을 따라 지수 함수적으로 감소한다. 그 후에, 전력 프로화일은 즉시, 다음 펄스의 다음 램프부(202a)를 기다리는 백그라운드 전력 수준(202e)으로 시프트된다. 본 발명의 이러한 양태에 있어서, 전력 프로화일(202)은 펄스 용접 사이클의 각 부분 동안에 아크의 전력을 제어한다. 실제, 램프부(202a)와 지수 함수부(202c)는 종종 전압 또는 전류에 의해 제어되고, 피크(202b)의 고정 전력 수준과 백그라운드 전력 수준(202e)의 고정 전력 수준은 피드백 아크 전력 함수(kP)와 파형 성형기(200)로부터의 원하는 전력을 비교함으로써 제어된다. 상기 펄스 사이클의 모든 부분은 전력 프로화일에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 그러나, 변형 형태에 있어서, 선택된 아크 부분은 전력에 의해 제어되며 나머지 부분은 전류 또는 전압에 의해 제어된다. 본 발명의 한 가지 실시에 있어서, 상기 부분(202a, 202b, 202c)을 포함하는 펄스는 플라이(fly) 상에서 전류 제어부로 시프트된다. 상기 사이클의 백그라운드 부분(202e)만이 원하는 아크 전력을 실제 아크 전력(kP)과 비교함으로써 제어된다.
본 발명은 모든 종류의 전기 아크 용접에는 아닐지라도 대부분의 전기 아크 용접에 이용된다. AC 용접 모드에서 동작하는 용접기(B)의 한 가지 예가 도 6에 도시되어 있으며, 동작 곡선은 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 전기 아크 용접기(B)는 도 1에 도시한 것과 기본적으로 동일한 구조로 되어 있고, 기능적으로 등가의 구성 요소는 동일한 방식으로 숫자를 붙였다. 제2 출력 회로(22)는 양의 정류기(24a)와 음의 정류기(24b)를 구동하는 데에 사용된다. 전력은 에너지화 게이트(energizing gate)(220a, 222a)를 각각 구비하고 있는 아크 극성 스위치(220, 222)에 인가된다. 이것은 그 모드가 전력으로 표현된다는 것을 제외하고는 AC 용접에서의 표준 실시이다. 파형 성형기(240)로부터 나오는 라인(230) 상의 일련의 펄스는 펄스(230a)의 주파수에서 극성 스위치(220, 222)를 교호식으로 전환한다. 게이트(232)는 극성 스위치(220)가 극성 스위치(222)와는 상이한 시간에서 동작하도록 하는 비일치성 게이트(non-coincident gate)이다. 링컨 일렉트릭 컴파니에서 개발한 기술에 따르면, 스위치(220, 222)는, 용접 전류가 원하는 낮은 수준 예컨대 100 암페어로 감소할 때, 스위칭되는 것이 바람직하다. 이것은 본 발명의 일부를 형성하지 않지만, 높은 아크 전류에서 극성 반전(polarity reversals)을 방지하는 데에 사용되는 기술이다. 파형 성형기(240)는 디지털 에러 증폭기(44)의 입력부(46)에 출력되는 전력 프로화일(260)을 생성한다. 상기 에러 증폭기에는 표준 기술에 따라 펄스 폭 모듈레이터(40)를 구동하는 출력부(44a)가 있다. 함수 발생기(100)의 출력은 라인(250) 상의 함수, 값 또는 신호(kP)이다. AC 작업에 따르면, 라인(250) 상의 전력의 절대값이 사용된다. 이 절대값은 전환 회로(252)에 의해 얻어진다. 이와 같이, 도 7에 도시한 전력 프로화일 곡선(260)은 양의 값만을 갖도록 구성되어 있다. 양의 펄스 및 음의 펄스 동안에 상대 전력을 제어하기 위하여, 상기 전력 프로화일 곡선의 양의 부분(262a)은 음의 펄스에 대한 전력 프로화일 수준(262b)보다 크다. 또한, 양의 펄스는 음의 펄스보다 지속 시간이 더 긴 것으로 도시되어 있다. t4와 t5 사이의 시간은 t5와 t4 사이의 시간보다 크다. 전력 수준과 타이밍은 전력 프로화일(260)에 의해 규정된다. 이 전력 프로화일은 도 8에 보다 상세하게 도시되어 있는데, 더 큰 아크 부분(262a)은 시간(t5)에서 극성이 전환되기 전에 라인(262c)을 따라 램프부로 하향 전이된다. 그 수준은 감소되고, 전환 후에 라인(262d)을 따라 증가된다. 이와 같이, 각 극성 변화는 전력의 감소를 포함하고, 전환 후에, 전력은 다음의 최대 전력 수준까지 경사를 이룬다. 이러한 전력 프로화일의 양태는 극성 변화에서 보다 낮은 전력을 야기한다. 파형 성형기(240)로부터의 전력 프로화일(260)은 출력 전류의 극성을 전환시키는 일련의 펄스(270a)를 갖고 있는 곡선(270)으로서 도시되어 있는 라인(230) 상의 신호와 협력한다. 본 발명에 따르면, 실제 전력은 양의 부분(272a)과 음의 부분(272b)이 있는 곡선(272)으로 도시되어 있다. 실제 전류는 양의 부분(274a)과 음의 부분(274b)이 있는 곡선(274)이다. 유사한 방식으로, 실제 전류는 양의 부분(276a)과 음의 부분(276b)이 있는 곡선(276)이다. 극성은 t4와 t5 사이에서 변한다. 이와 같이, 전환은 저전력에서 일어난다. 도 6 내지 도 8은 본 발명을 다양하고도 범용식으로 사용하는 것을 나타낼 목적으로 본 발명을 AC 용접 과정에 사용하는 것을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 에러 증폭기(44)로의 입력부가, 도 1, 도 4 및 도 6에 도시한 것과 같이, 파형 성형기의 출력부일 필요는 없다. 도 9에서 에러 증폭기(44)의 입력부(300)는 설정한 원하는 전력 수준에 대응하는 값(Pset)을 갖는다. 이 전력 수준은 에러 증폭기(44)에 의해 라인(52) 상의 함수 또는 신호(kP)와 비교되어 아크 전압의 변화에 따라 라인(48) 상의 전류 커맨드 신호를 즉각 변화시킨다. 도 9는 본 발명의 가장 단순한 예를 나타내는데, 조정될 수도 있는 설정한 전력 수준은 함수 발생기(100)로부터의 피드백 함수 또는 신호(kP)와 비교되어 용접기의 내부 제어 루프를 제어한다. 상기 함수 또는 신호(kP)를 피드백용으로 채용하는 본 발명의 변형 형태가 도 10에 도시되어 있다. 파형 성형기(310)로부터의 원하는 전력은 에러 증폭기(314)로의 입력부(312)에 인가된다. 그 원하는 전력은 라인(52) 상의 함수 또는 신호(kP)와 비교된다. 이와 같이, 에러 증폭기(314)로부터의 출력부(316)는 와이어 공급기의 마이크로프로세서(320)를 제어한다. 라인(316) 상의 신호는 스풀(330)로부터의 용접 와이어를 작업편(36)을 향해 강제하도록 와이어 공급기(324)를 구동하는 와이어 공급 모터(322)의 속도를 제어한다. 상기 피드백 함수 또는 신호(kP)를 사용함으로써, 와이어 공급 속도는 전압이 증가하면 증가하여 아크 길이를 감소시킨다. 전압이 감소하면, 와이어 공급 속도는 감소하여 아크 길이를 수정한다. 이 예는 용접기 변수의 피드백 제어를 위해 상기 함수 또는 신호(kP)를 사용하는 것을 보여준다.
피드백 함수 또는 신호(kP)의 추가 사용이 도 11 및 도 12에 도시되어 있다. 이들 각 도면은 도 9와 관련하여 설명한 것과 같이, 설정된 원하는 아크 전력(300)을 나타낸다. 물론, 입력부(300) 상의 수준은 조정될 수 있고, 또는 파형 성형기의 출력일 수 있다. 함수 또는 신호(kP)의 추가 사용을 나타내기 위하여, 도 11은 함수(kP)가 와이어 공급 속도 손잡이(352)로부터의 라인(350) 상의 신호에 의해 변경되는 함수 발생기(100)를 나타내고 있다. 회로는 용접기(A 또는 B) 또는 그 변형예와 함께 사용된다. 이러한 신규의 피드백 함수 또는 신호(kP)의 사용시에, 그 함수는 와이어 공급 속도를 조정하는 데에 사용되는 손잡이(352)의 설정에 의해 변화 또는 변경된다. 도 12에서, 전극 이동 속도 손잡이(362)로부터의 라인(360) 상의 신호는 신호(kP)를 변경한다. 이와 같이 하여, 피드백 신호(kP)는 용접 작업의 이동 속도 설정을 나타내는 신호에 의해 변경된다. 물론, 함수 또는 신호(kP)의 변경에 의해 용접 작업을 제어하는 데에 다른 변형예의 피드백 신호 또는 함수(kP)가 사용된다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 현재의 실시가 도시되어있다. 용접기(A)에는 도 1에 개시한 구성 요소가 마련되어 있고, 동일한 숫자를 붙였다. 아크 검출기(102)는 라인(102a) 내의 로직을 제어하여, 커맨드 전력 수준 또는 전력 프로화일(402)은 전극(34)과 작업편(36) 사이에 아크가 있는 동안에만 파형 성형기(400)에 의해 출력된다. 아크 전류와 아크 전압은 컨트롤러(C)를 향하게 되고, 디지털 신호 프로세서(C)의 회로(410)에 의해 나타낸 것과 같이 곱해진다. 출력(410a)에 인자(k)가 곱해져 라인(52) 상에 피드백 함수 또는 신호(kP)가 주어진다. 이것은 피드백 전력 신호이며, 이 신호는 실행시 1.0의 인자(k)를 포함한다. 이와 같이, 실제 아크 전류를 나타내는 신호가 라인(52) 상에 나타난다. 이것은 라인(46) 상의 원하는 아크 전력과 비교되어 아크 전압의 변화 즉시 전류를 제어한다. 그 결과, 아크 전력은 일정하게 유지되거나 아크 길이가 평형 상태에 있는 원하는 수준으로 유지된다. 피드백 신호 또는 함수(kP)를 사용하는 본 발명의 다른 실시는 전기 아크 용접 분야의 당업자에게는 명백하다.
이상의 설명에서, 라인과 아날로그 구성 요소를 사용한 것은 본 발명을 설명하기 위함이다. 그러나, 실제 이들 라인 및 구성 요소는 디지털 값, 소프트웨어 프로그램 또는 아날로그 항목과 디지털 항목의 조합이다. 아크 값의 피드백은 아날로그에 의해 디지털 컨버터에 디지털화된다. 이들 모든 구조는 용접 분야에서 공지되어 있다. 파형 성형기는 디지털 방식이고 본 발명의 실제 실행시 마이크로 프로세서에 내장되어 있다.
본 발명에 따르면, 예컨대 알루미늄을 용접할 때, 느린 제어에 의해 야기되는 돌출 길이 또는 아크 길이의 빠른 변화로 인해 용접 과정이 간헐적으로 중단되어 용접 비드의 균일성이 떨어지는 문제 등이 해결된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내는 블록도와 배선도의 조합도이다.
도 1a는 전압과 전류 사이에 직선 관계를 만들어 내도록 인자(k)가 조정되는 경우 사용되는 피드백 신호의 관계에 대한 전압/전류 그래프이다.
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시 형태에서와 같이, 인자(k)가 1.0인 경우 도 1a와 유사한 그래프이다.
도 2는 인자(k)가 1.0이고 용접 과정 중 아크 전력이 일정한 경우 본 발명의 그래프이다.
도 3은 본 발명을 이용하는 단락 용접 과정에 대한 아크 상태를 그래프로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1과 유사한 도면으로서, 펄스 용접 과정에 대한 한 가지 실시 형태의 블록도 및 배선도를 조합한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시한 본 발명의 실시 형태를 이용할 때 전력 프로화일과 아크 전압 및 아크 전류를 나타내는 도 2와 유사한 그래프이다.
도 5a는 도 5에 도시한 전력 프로화일의 확대도이다.
도 6은 AC 용접에 사용되는 경우 본 발명의 블록도 및 배선도의 조합도이다.
도 7은 도 6에 도시한 본 발명의 실시 형태를 실행할 때 만들어지는 곡선(s)이 있는 그래프이다.
도 8은 도 7에 도시한 파형 성형기 전력 프로화일의 확대도이다.
도 9는 고정된 원하는 아크 전력으로 본 발명의 사용을 나타내는 부분 블록도 및 배선도이다.
도 10은 와이어 공급 속도를 제어하는 전력 피드백 함수 또는 신호(kP)의 사용을 나타내는 도 9와 유사한 도면이다.
도 11은 피드백 신호(kP)가 와이어 공급 속도에 의해 모니터링되는 본 발명의 변형 형태를 나타내는 부분 블록도 및 배선도이다.
도 12는 피드백 신호(kP)가 이동 속도에 의해 모니터링되는 본 발명의 변형 형태를 나타내는 부분 블록도 및 배선도이다.
도 13은 본 발명의 실시를 나타내는 블록도 및 배선도의 조합도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10 : 고속 전환형 전원
12 : 정류기
20 : 출력 변압기
30 : 출력 회로
32 : 인덕터
34 : 전극
36 : 작업편
40 : 펄스 폭 모듈레이터
50 : 파형 성형기
102 : 아크 검출기
110 : 디지털 스위치

Claims (88)

  1. 적어도 아크 상태인 시간을 포함하는, 전극과 작업편 사이의 용접 과정을 실행하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템으로서,
    고속 전환형 전원의 출력 전류가 조정되도록, 적어도 약 10 kHz의 전환 주파수에서 동작되고 입력 전류 제어 신호를 갖는 컨트롤러가 마련된 상기 고속 전환형 전원;
    실제 아크 전압을 감지하는 제1 센서;
    실제 아크 전류를 감지하는 제2 센서;
    상기 용접 과정의 아크 상태 동안의 점진적인 시간에서 원하는 실시간 전력 수준을 나타내는 전력 프로파일 신호를 생성하는 제1 회로;
    실시간 베이스로 상기 감지된 실제 전압과 감지된 실제 전류의 함수를 생성하는 제2 회로; 및
    실시간 베이스로 상기 전력 프로파일 신호와 상기 실제 전압 및 전류의 함수 사이의 차이에 따라 상기 전류 제어 신호를 조정하는 제3 회로; 를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 함수는 상기 실제 전압과 실제 전류의 곱인 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 함수는 승수(乘數)를 포함하는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 함수는 승수를 포함하며, 상수인 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 상수는 1.0인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 함수는 기울기를 규정하는 승수를 포함하는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 승수는 상기 전류와 전압의 합을 전류와 전압의 곱으로 나눈 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로는 디지털 회로인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서, 상기 회로는 디지털 회로인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서, 상기 회로는 디지털 회로인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제1 회로는 파형 성형기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 13 항에 있어서, 상기 파형 성형기는 디지털 처리 기구인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 10 항에 있어서, 상기 제1 회로는 파형 성형기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항에 있어서, 상기 파형 성형기는 디지털 처리 기구인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서, 상기 제1 회로는 파형 성형기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 17 항에 있어서, 상기 파형 성형기는 디지털 처리 기구인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서, 상기 제1 회로는 파형 성형기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 19 항에 있어서, 상기 파형 성형기는 디지털 처리 기구인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 회로는 파형 성형기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 파형 성형기는 디지털 처리 기구인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 용접 과정은 펄스 용접법인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 21 항에 있어서, 상기 용접 과정은 펄스 용접법인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 24 항에 있어서, 상기 회로는 디지털 회로인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 22 항에 있어서, 상기 회로는 디지털 회로인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서, 상기 용접 과정은 펄스 용접법인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 25 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  29. 청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 19 항에 있어서, 상기 용접 과정은 펄스 용접법인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  30. 청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 17 항에 있어서, 상기 용접 과정은 펄스 용접인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 제3 회로는 에러 증폭기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  32. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제3 회로는 에러 증폭기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  33. 청구항 33은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서, 상기 입력 전류 제어 신호에 따라 상기 전원의 출력을 조정하기 위한 펄스 폭 모듈레이터를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  34. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 전류 제어 신호에 따라 상기 전원의 출력을 조정하기 위한 펄스 폭 모듈레이터를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  35. 청구항 35은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 회로는 디지털 회로인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  36. 청구항 36은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 35 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  37. 청구항 37은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  38. 청구항 38은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서, 상기 전력 신호는 소정의 설정값인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  39. 청구항 39은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 38 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 값인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  40. 청구항 40은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서, 상기 전력 신호는 소정의 설정값인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  41. 청구항 41은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 40 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 값인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  42. 청구항 42은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 41 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  43. 청구항 43은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 40 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  44. 용접 과정의 단지 일부 과정 동안에 전극과 작업편 사이의 아크를 포함하는 상기 용접 과정을 실행하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템으로서,
    출력 전류가 입력 신호의 값에 의해 제어되는 고속 전환형 전원;
    상기 아크 과정 동안의 실제 출력 전류를 감지하는 센서;
    상기 아크 과정 동안의 실제 출력 전압을 감지하는 센서;
    상기 아크 과정 동안의 전력 신호를 생성하는 제1 회로;
    상기 아크 과정 동안의 상기 아크의 전력을 나타내는 실시간 아크 신호를 생성하는 제2 회로; 및
    상기 아크 과정 동안에 상기 전력 신호와 상기 실시간 아크 신호의 비교에 의해 상기 입력 신호를 조정하는 제3 회로; 를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  45. 청구항 45은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항에 있어서, 상기 실시간 신호는 상기 실제 아크 전압과 실제 아크 전류의 곱이 곱해지는 인자와 관련된 값을 갖고 있는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  46. 청구항 46은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 45 항에 있어서, 상기 인자는 상수인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  47. 청구항 47은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 46 항에 있어서, 상기 상수는 본질상 1.0인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  48. 청구항 48은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항 또는 제 45 항에 있어서, 상기 회로들은 디지털 회로인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  49. 청구항 49은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항 또는 제 45 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  50. 청구항 50은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항 또는 제 45 항에 있어서, 상기 제1 회로는 파형 성형기인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  51. 청구항 51은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 50 항에 있어서, 상기 파형 성형기는 디지털 기구인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  52. 청구항 52은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 45 항에 있어서, 상기 전력 신호는 소정의 설정값인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  53. 청구항 53은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 52 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  54. 청구항 54은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항에 있어서, 상기 전력 신호는 소정의 설정값인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  55. 청구항 55은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  56. 청구항 56은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서, 상기 아크 신호는 와이어 공급 속도를 나타내는 신호에 의해 변경되는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  57. 청구항 57은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 56 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  58. 청구항 58은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서, 상기 아크 신호는 와이어 공급 속도를 나타내는 신호에 의해 변경되는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  59. 청구항 59은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 58 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  60. 청구항 60은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 54 항에 있어서, 상기 아크 신호는 상기 작업편 위로의 전극 이동 속도를 나타내는 신호에 의해 변경되는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  61. 청구항 61은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 60 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  62. 청구항 62은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항에 있어서, 상기 아크 신호는 상기 작업편 위로의 전극 이동 속도를 나타내는 신호에 의해 변경되는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  63. 청구항 63은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 62 항에 있어서, 상기 전력 신호는 소정의 설정값인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  64. 전진 용접 와이어와 작업편 사이에 아크를 포함하는 용접 과정을 실행하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템으로서,
    입력 신호의 값에 의해 제어되는 와이어 공급 속도를 제어하는 모터;
    실제 출력 전류를 감지하는 센서;
    실제 출력 전압을 감지하는 센서;
    상기 용접 과정이 진행됨에 따라 상기 용접 과정에 대한 즉각적인 (instantaneous) 전력 신호를 생성하는 제1 회로;
    상기 과정 동안의 소정의 순간에 상기 아크의 전력을 나타내는 실시간 아크 신호를 생성하는 제2 회로; 및
    상기 즉각적인 전력 신호와 상기 실시간 아크 신호의 비교에 의해 상기 입력 신호를 조정하는 제3 회로; 를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  65. 고속 전환형 전원의 출력 전류를 조정하는 입력 전류 제어 신호가 있는 컨트롤러에 의해 적어도 약 10 kHz의 전환 주파수에서 동작되는 고속 전환형 전원을 이용하여, 전극과 작업편 사이에서 용접 과정을 실행하는 전기 아크 용접기 제어 방법으로서,
    상기 과정은 적어도 아크 상태에 있는 시간 및 비아크 상태에 있는 시간을 포함하고, 상기 방법은,
    (a) 실제의 즉각적인 (instantaneous) 아크 전압을 감지하는 단계;
    (b) 실제의 즉각적인 아크 전류를 감지하는 단계;
    (c) 상기 용접 과정의 상기 아크 상태 동안에 점진적인 시간에서 원하는 실시간 전력 수준을 나타내는 전력 신호를 생성하는 단계;
    (d) 실시간 베이스로 상기 감지된 실제의 즉각적인 전압과 감지된 실제의 즉각적인 전류의 함수를 생성하는 단계; 및
    (e) 실시간 베이스로 상기 전력 신호와 상기 실제 전압 및 전류의 함수의 차이에 따라 상기 전류 제어 신호를 조정하는 단계; 를 포함하는 전기 아크 용접기 제어 방법.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 함수는 상기 실제 전압 및 실제 전류의 곱인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  67. 청구항 67은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 66 항에 있어서, 상기 함수는 승수를 포함하는 것인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  68. 청구항 68은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 66 항에 있어서, 상기 함수는 승수를 포함하며, 상수인 것인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  69. 청구항 69은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 68 항에 있어서, 상기 상수는 1.0인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  70. 청구항 70은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 65 항에 있어서, 상기 일련의 작업은 디지털식으로 이루어지는 것인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  71. 청구항 71은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 70 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  72. 청구항 72은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 65 항에 있어서, 상기 고속 전환형 전원은 인버터인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  73. 청구항 73은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 65 항에 있어서, 상기 전력 신호는 파형 성형기에 의해 생성되는 것인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  74. 청구항 74은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 73 항에 있어서, 상기 파형 성형기는 디지털 기구인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  75. 청구항 75은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 73 항에 있어서, 상기 용접 과정은 펄스 용접법인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  76. 청구항 76은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 74 항에 있어서, 상기 용접 과정은 펄스 용접법인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  77. 청구항 77은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 65 항에 있어서, 상기 전력 신호는 소정의 설정값인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  78. 청구항 78은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 77 항에 있어서, 상기 설정값은 조정 가능한 것인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  79. 청구항 79은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    출력 전류가 입력 신호의 값에 의해 제어되는 고속 전환형 전원에 의해 전극과 작업편 사이에 아크를 포함하는 용접 과정을 실행하는 전기 아크 용접기 제어 방법으로서,
    (a) 상기 아크 과정 동안에 실제 출력 전류를 감지하는 단계;
    (b) 상기 아크 과정 동안에 실제 출력 전압을 감지하는 단계;
    (c) 상기 아크 과정 동안에 전력 신호를 생성하는 단계;
    (d) 상기 아크 과정 동안에 상기 아크의 전력을 나타내는 실시간 아크 신호를 생성하는 단계; 및
    (e) 상기 아크 과정 동안에 상기 전력 신호와 상기 실시간 아크 신호의 비교에 의해 상기 입력 신호를 조정하는 단계; 를 포함하는 전기 아크 용접기 제어 방법.
  80. 청구항 80은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 79 항에 있어서, 상기 실시간 신호는 상기 실제 아크 전압과 실제 아크 전류의 곱이 곱해지는 인자와 관련된 값을 갖고 있는 전기 아크 용접기 제어 방법.
  81. 청구항 81은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 80 항에 있어서, 상기 인자는 상수인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  82. 청구항 82은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 81 항에 있어서, 상기 상수는 본질상 1.0인 전기 아크 용접기 제어 방법.
  83. 청구항 83은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    전극과 작업편 사이에 아크를 포함하는 용접 과정을 실행하고, 입력 신호의 값에 의해 와이어 공급 속도를 제어하는 모터가 마련된 전기 아크 용접기의 제어 방법으로서,
    (a) 실제 출력 전류를 감지하는 단계;
    (b) 실제 출력 전압을 감지하는 단계;
    (c) 상기 용접 과정이 진행됨에 따라 상기 용접 과정에 대한 즉각적인 전력 신호를 생성하는 단계;
    (d) 상기 과정 동안의 소정의 순간에 상기 아크의 전력을 나타내는 실시간 신호를 생성하는 단계; 및
    (e) 상기 즉각적인 전력 신호와 상기 실시간 아크 신호의 비교에 의해 상기 입력 신호를 조정하는 단계; 를 포함하는 전기 아크 용접기 제어 방법.
  84. 청구항 84은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    전진 용접 와이어와 작업편 사이에서 용접 과정을 실행하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템으로서,
    실제 아크 전압을 감지하는 제1 센서;
    실제 아크 전류를 감지하는 제2 센서;
    실시간 베이스로 상기 실제 아크 전압과 실제 아크 전류의 곱의 함수로서 전력 신호를 생성하는 회로; 및
    실시간 베이스로 상기 전력 신호에 의해 용접 변수를 제어하는 피드백 루프; 를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  85. 청구항 85은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 84 항에 있어서, 상기 전력 신호에는 인자가 곱해지는 것인 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
  86. 청구항 86은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    전극과 작업편 사이에 아크를 포함하는 용접 과정을 실행하고, 입력 신호의 값에 의해 제어되는 이동 속도를 제어하는 모터가 마련된 전기 아크 용접기의 제어 방법으로서,
    (a) 실제 출력 전류를 감지하는 단계;
    (b) 실제 출력 전압을 감지하는 단계;
    (c) 상기 용접 과정이 진행됨에 따라 상기 용접 과정에 대한 즉각적인 전력 신호를 생성하는 단계;
    (d) 상기 용접 과정 동안의 소정의 순간에 상기 아크의 전력을 나타내는 실시간 아크 신호를 생성하는 단계; 및
    (e) 상기 즉각적인 전력 신호와 실시간 아크 신호의 비교에 의해 상기 입력 신호를 조정하는 단계; 를 포함하는 전기 아크 용접기의 제어 방법.
  87. 청구항 87은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서, 상기 입력 전류 제어 신호에 따라서 상기 전원의 상기 출력을 조정하는 펄스폭 변조기를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어시스템.
  88. 청구항 88은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 44 항에 있어서, 상기 용접 과정이 상기 아크 부분에 있지 않을 때마다 전류 신호를 생성하는 회로, 및 상기 전류 신호와 상기 실제 출력 전류의 비교에 의하여 상기 과정이 상기 아크 부분에 있지 않은 경우 상기 입력 신호를 조정하는 회로를 포함하는 전기 아크 용접기용 제어 시스템.
KR10-2002-0018903A 2001-04-09 2002-04-08 전기 아크 용접기 제어 시스템 및 방법 KR100490241B1 (ko)

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US09/828,090 2001-04-09

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