KR100513204B1 - 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기 - Google Patents

가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 교대 공급 장치와 용접 전원 공급 장치가 함께 내장된 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기에 의하면, 본체의 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스에 설치되어 서로 다른 쉴드 가스들을 주기적으로 교대 공급하는 가스 교대 혼합기; 및 상기 케이스에 설치되며, 모재 및 토치간에 소정의 용접전원을 인가하고 상기 가스 교대 혼합기의 동작을 제어하는 제어구동전압을 인가함과 아울러 심선 공급 장치에 구동전원을 인가하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하여 이루어져 있으므로, 용접상태에 따른 가스 및 전원제어능력이 우수하고, 용접인원을 대폭줄일 수 있으며, 넓은 작업공간이 확보된다는 뛰어난 효과가 있다.

Description

가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기{ARC WELDER WITH A BUILT―IN GAS ALTERNATION PROVISION APPARATUS}
본 발명은 불활성 가스를 토치에 교대로 공급함과 아울러 토치와 모재간에 방전을 위한 전원을 공급하는 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기에 관한 것으로, 특히 가스 교대 공급 장치와 용접 전원 공급 장치가 함께 내장된 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기에 관한 것이다.
일반적으로, 아크 용접은 아르곤, 헬륨등의 불활성 가스 분위기에서 토치의 전극봉과 용접 모재 사이에 용접 전원을 인가하여 아크를 발생시켜 용해된 전극봉이 용접부분을 채우게 되는 방법이다.
종래의 외장형 가스 교대 공급 장치가 적용된 아크 용접시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이, 아르곤, 헬륨등의 서로 다른 불활성 가스를 가스 공급관(43)을 통해 토치(7)에 주기적으로 교대 공급하는 불활성 가스 교대 공급 장치(10)와, 상기 토치(7)에 와이어 공급관(6)을 통해 와이어를 공급하는 심선 송급 장치(5)와, 상기 토치(7)의 와이어와 모재(80) 간에 아크 방전을 일으키는 용접 전원을 공급하는 용접 전원 공급 장치(1)로 이루어져 있었다.
상기 불활성 가스 교대 공급 장치(10)는 서로 다른 종류의 불활성 가스를 공급하도록 상이한 종류의 불활성 가스가 각각 저장된 가스통(20, 30)과 가스 공급관(41, 42)을 통해 연결되어 있으며, 상기 가스통(20, 30)에는 공급 가스의 압력을 조정하는 가스 압력 조정기(23, 33)가 각각 설치되어 있다. 한편, 상기 불활성 가스 교대 공급 장치(10)는 두 종류의 불활성 가스를 교대로 배출하는 가스 교대 혼합기와, 상기 가스 교대 혼합기의 가스 공급량이나 가스의 공급비를 제어하는 제어장치(도시 생략)로 이루어져 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 가스 교대 혼합기(160)는 관부재(167)의 좌, 우 양측 둘레에 솔레노이드(161, 161')가 설치되고, 상기 관부재(167)의 양단부에는 가스 흡입관(162, 162')이 설치되며, 상기 솔레노이드(161)에 발생한 자력에 의해 상기 관부재(167)내부에서 그 축방향으로 이동하는 가스 개폐용 소자(164)가 설치되어 있다. 또한 상기 관부재(167)의 중앙부 일측에는 수직으로 가스 배출관(163)이 형성되어 토치(7)에 가스를 공급하도록 되어 있다. 상기 제어장치는 가스의 량이나 가스 교대 공급비를 설정하는 키 입력부와, 상기 키 입력부에 의해 설정된 가스량이나 가스 교대 공급비에 상응하는 제어신호를 출력하는 제어회로와, 상기 제어회로에서 출력되는 제어신호에 상응하여 상기 솔레노이드(161, 161')에 구동전원을 공급하는 전원공급부와, 불활성 가스 교대 공급 장치의 상태를 표시하는 디스플레이부로 이루어져 있다.
상기 용접 전원 공급 장치(1)는 토치(7)와 모재(80) 간에 인가될 직류 구동전원을 발생시키는 장치로서, 케이스 외측에는 인가될 구동전원을 설정하는 키입력부와 전원의 상태를 표시하는 디스플레이부가 설치되어 있다.
그러나, 상기 종래의 외장형 가스 교대 공급 장치가 적용된 아크 용접시스템은 가스 교대 공급 장치가 상기 용접 전원 장치와 별도의 공간에 설치되어야 하므로 작업공간이 복잡해지며, 가스 교대 공급 장치와 용접 전원 공급 장치가 멀리 떨어져 있으므로 유저는 용접시 용접 상태를 변화시키기 위해서 양장치에 설치된 디스플레이부를 번갈아 감시하면서 조절해야 되므로 용접시 많은 인원을 필요로 하게 되어 인건비가 많이 들고, 용접상태에 따른 가스 및 전원 제어능력이 저하된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 작업 공간을 줄일 수 있고, 용접인원을 대폭 줄일 수 있으며, 용접 상태에 따른 가스 및 전원제어능력이 우수한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기를 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기는 본체의 외관을 형성하는 케이스; 상기 케이스에 설치되어 서로 다른 쉴드 가스들을 주기적으로 교대 공급하는 가스 교대 혼합기; 및 상기 케이스에 설치되며, 모재 및 토치간에 소정의 용접전원을 인가하고 상기 가스 교대 혼합기의 동작을 제어하는 제어구동전압을 인가함과 아울러 심선 공급 장치에 구동전원을 인가하는 제어장치를 포함하는 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기로서: 상기 제어장치는, 3상 교류전원을 인가받아 저전압 고전류의 교류 전원으로 변환하는 3상 변압기; 상기 3상 변압기로부터 출력되는 전원을 인가받아 소정의 직류 전원으로 변환하여 모재 및 토치간에 인가하는 정류부; 상기 3상 변압기와 정류부 사이의 전원을 단속하는 전원 단속부; 상기 케이스의 외측에 설치되어 쉴드 가스량, 가스 교대 공급비, 및 토크와 모재간에 인가될 용접 전원을 설정하는 키입력부; 3상 교류전원을 인가받아 3상 동기용 위상 제어전압으로 변환하여 출력하는 3상 제어용 변압기; 상기 키입력부에 의해 설정된 용접 전원에 따라 상기 3상 제어용 변압기로부터 3상 동기용 위상 제어전압을 인가받아 3상 동기용 위상제어를 하여 제어용 펄스를 상기 전원 단속부에 인가하여 스위칭 동작시킴으로써 모재와 토오치간에 인가되는 전원의 전류 및 전압 세기를 조절하는 용접 전류 제어부; 상기 키입력부에 의해 설정된 쉴드 가스량 및 교대 공급비에 따라 상기 가스 교대 혼합기의 양코일에 인가되는 전원의 전류를 제어하는 쉴드 가스 제어 회로; 3상 교류전원을 인가받아 정류하여 심선 공급 장치, 상기 용접 전류제어부 및 쉴드가스 제어회로에 출력하는 정전원 제어부; 및 상기 용접 전류 제어부 및 쉴드 가스 제어회로로부터 디스플레이 신호를 인가받아 모재와 토치간 인가 전원의 상태와 상기 가스 교대 혼합기에서 배출되는 가스량 및 교대 공급비를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기가 적용된 용접 시스템도로서, 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기(100)는 유저에 의해 설정된 용접 전원, 쉴드 가스량 및 가스 교대 공급비에 따라 소정의 용접 전원을 라인(L5, L3)을 통해 토치(7) 및 모재(80)에 각각 공급함과 아울러 소정의 쉴드 가스를 라인(L2)을 통해 공급한다. 더욱이 상기 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기(100)는 와이어를 공급하는 심선 공급 장치(5)에 구동전원을 공급한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기의 블록 구성도로서, 본 발명에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기는 본체의 외관을 형성하며, 외측에는 입력장치로서의 키입력부 및 출력장치로서의 디스플레이부가 설치되도록 형성되며, 내측에는 가스 교대 혼합기 및 전자회로들이 장착되도록 형성된 용접기 케이스(100)와, 이 케이스(100)에 설치되는 제어장치(110) 및 가스 교대 혼합기(160)로 구성되어 있다.
상기 교대 혼합기(160)는 서로 다른 쉴드 가스들을 주기적으로 교대 공급하는 역할을 하며, 도 5에 도시된 종래의 교대 혼합기와 동일 구성 및 작용을 가지므로 자세한 설명은 생략한다. 한편, 교대 혼합기(160)에는 다른 두 종류의 쉴드 가스가 공급되어 교대로 공급되는 것을 예로 들었으나 한 종류의 쉴드 가스만을 두 가스통에 채워 공급할 수 있다.
상기 제어 장치(110)는 모재(80) 및 토치(7)간에 소정의 용접전원을 인가하고 상기 가스 교대 혼합기(160)의 동작을 제어하는 제어구동전압을 인가함과 아울러 심선 공급 장치(5)의 송급 모터 제어부(5-1)에 구동전원을 인가하는 역할을 하며, 3상 변압기(111), 정류부(115), 전원 단속부(113), 키입력부(180), 3상 제어용 변압기(120), 용접 전류 제어부(123), 쉴드 가스 제어회로(150) 및 디스플레이부(170)로 구성되어 있다.
상기 3상 변압기(111)는 3상 교류전원을 인가받아 저전압 고전류의 교류 전원으로 변환한다.
상기 정류부(115)는 상기 3상 변압기(111)로부터 출력되는 교류 전원을 인가받아 소정의 직류 전원으로 변환하여 모재 및 토치간에 인가하는 장치로서, 전원 단속부(113)를 통해 전압 및 전류가 제어된 용접 전원의 맥동분을 평활시키기 위한 직류 리액터이다.
상기 전원 단속부(113)는 상기 3상 변압기(111)와 정류부(115) 사이의 전원을 단속하는 스위칭 소자로서 SCR을 주로 사용하며, 상기 용접 전류 제어부(123)에 의해 스위칭동작되어 전압, 전류 제어된 용접 전류를 출력한다.
상기 키 입력부(180)는 상기 케이스(100)의 외측에 설치되어 유저에 의해 쉴드 가스량, 가스 교대 공급비, 및 용접 전원을 설정하는, 키보드 및 다이얼식 조절기 등의 입력장치이다.
상기 3상 제어용 변압기(120)는 3상 교류 전원을 인가받아 3상 동기용 위상 제어전압으로 변환하는 장치이다.
상기 용접 전류 제어부(123)는 상기 키입력부(180)에 의해 설정된 용접 전원에 따라 상기 3상 제어용 변압기로(120)부터 3상 동기용 위상 제어전압을 인가받아 3상 동기용 위상제어를 하여 제어용 펄스를 상기 전원 단속부(113)에 인가하여 스위칭 동작시킴으로써 모재와 토오치간에 인가되는 전원의 전류 및 전압 세기를 조절하는 역할을 하며, IC 연산 증폭기, 펄스 발생회로, 펄스 증폭기 및 정전압 피드백회로 등을 포함하고 있다.
상기 쉴드 가스 제어회로(150)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 키입력부(180)에 의해 설정된 쉴드 가스량 및 교대 공급비에 따라 상기 가스 교대 혼합기(160)의 양코일(솔레노이드)에 인가되는 전류를 제어하는 제어신호를 출력하는 쉴드 가스 제어부(153)와, 상기 쉴드 가스 제어부(153)에서 제어신호를 인가받아 스위칭 동작되어 상기 가스 교대 혼합기(160)의 양 코일에 인가되는 구동전원을 단속함으로써 상기 가스 교대 혼합기(160)에서 출력되는 가스량 및 가스 교대 공급비를 제어한다.
상기 정전원 제어부(130)는 3상 교류전원을 인가받아 정류하여 상기 심선 공급 장치(5)의 송급 모터 제어부(5-1), 상기 용접 전류제어부(123) 및 쉴드가스 제어회로(150)에 출력하는 정류소자이다.
상기 디스플레이부(170)는 상기 용접 전류 제어부(123) 및 쉴드 가스 제어회로(150)로부터 디스플레이 구동신호를 인가받아 모재와 토치간 인가 전원의 상태와 상기 가스 교대 혼합기에서 배출되는 가스량 및 교대 공급비를 디스플레이하는 장치이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 가스 교대 공급장치 내장형 아크 용접기의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 유저가 키입력부(180)를 조작하여 용접전원, 가스량, 가스 교대 공급비를 설정하면 용접 전류 제어부(123)가 전원단속부(113)를 제어하여 3상 변압기(111)로부터 출력되는 교류전원의 전류 및 전압의 세기를 조정함으로써 정류부(115)를 통해 소정의 직류전원이 모재(80) 및 토치(7)에 인가된다.
또한, 상기 전원인가동작과 함께 쉴드가스 공급이 동시에 이루어지며, 이에 대해 상세히 설명하면 상기 키입력부(180)를 통해 설정된 쉴드 가스량 및 가스 교대 공급비에 따라 쉴드 가스 제어 회로(150)는 상기 가스 교대 혼합기(160)의 솔레노이드에 인가되는 구동전원을 제어하고, 이에 따라 상기 가스 교대 혼합기(160)는 상기 설정된 가스량 및 가스 교대 공급비에 상응하는 쉴드 가스를 토치(7)에 공급한다.
이에 따라, 토치(7)와 모재(80)간에 아크 방전이 발생함으로써 용해된 전극봉이 용접부분을 채우게 되어 용접이 수행된다.
한편, 상기 디스플레이부(170)를 통해 유저는 공급되는 가스량 및 가스 교대 공급비와 용접전원을 동시에 확인하면서 키 입력부(180)를 이용하여 가스 공급량 및 교대 공급량 그리고 용접전압을 조절할 수 있으므로 종래와 같이 가스 교대 공급측과 용접 전원 인가측을 이동하면서 작업할 필요가 없게 되어 용접상태에 따른 가스 및 전원 제어능력이 우수하며, 이에 따라 용접성능을 극대화할 수 있다.
또한, 가스 교대 공급장치와 용접 전원 공급 장치가 일체화되어 있으므로 소수의 인원으로 용접작업을 수행할 수 있으며, 넓은 작업공간이 확보되어 작업환경을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기에 의하면, 용접상태에 따른 가스 및 전원제어능력이 우수하고, 용접인원을 대폭줄일 수 있으며, 넓은 작업공간이 확보된다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 외장형 가스 교대 공급 장치가 적용된 용접 시스템도,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기가 적용된 용접 시스템도,
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기의 블록 구성도,
도 4는 도 3의 쉴드 가스 제어 장치의 블록 구성도,
도 5는 도 1의 불활성 가스 교대 공급 장치에 포함된 가스 교대 혼합기의 상세 구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
100 : 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기 케이스
110 ; 3상 변압기 113 : 전원 단속부
115 : 정류부 120 : 3상 제어용 변압기
123 : 용접 전류 제어부 130 : 정전원 제어부
150 : 쉴드 가스 제어 회로 160 : 가스 교대 혼합기
170 : 디스플레이부 180 : 키입력부

Claims (2)

  1. 본체의 외관을 형성하는 케이스;
    상기 케이스에 설치되어 서로 다른 쉴드 가스들을 주기적으로 교대 공급하는 가스 교대 혼합기; 및
    상기 케이스에 설치되며, 모재 및 토치간에 소정의 용접전원을 인가하고 상기 가스 교대 혼합기의 동작을 제어하는 제어구동전압을 인가함과 아울러 심선 공급 장치에 구동전원을 인가하는 제어장치를 포함하는 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기로서:
    상기 제어장치는,
    3상 교류전원을 인가받아 저전압 고전류의 교류 전원으로 변환하는 3상 변압기;
    상기 3상 변압기로부터 출력되는 전원을 인가받아 소정의 직류 전원으로 변환하여 모재 및 토치간에 인가하는 정류부;
    상기 3상 변압기와 정류부 사이의 전원을 단속하는 전원 단속부;
    상기 케이스의 외측에 설치되어 쉴드 가스량, 가스 교대 공급비, 및 토크와 모재간에 인가될 용접 전원을 설정하는 키입력부;
    3상 교류전원을 인가받아 3상 동기용 위상 제어전압으로 변환하여 출력하는 3상 제어용 변압기;
    상기 키입력부에 의해 설정된 용접 전원에 따라 상기 3상 제어용 변압기로부터 3상 동기용 위상 제어전압을 인가받아 3상 동기용 위상제어를 하여 제어용 펄스를 상기 전원 단속부에 인가하여 스위칭 동작시킴으로써 모재와 토오치간에 인가되는 전원의 전류 및 전압 세기를 조절하는 용접 전류 제어부;
    상기 키입력부에 의해 설정된 쉴드 가스량 및 교대 공급비에 따라 상기 가스 교대 혼합기의 양코일에 인가되는 전원의 전류를 제어하는 쉴드 가스 제어 회로;
    3상 교류전원을 인가받아 정류하여 심선 공급 장치, 상기 용접 전류제어부 및 쉴드가스 제어회로에 출력하는 정전원 제어부; 및
    상기 용접 전류 제어부 및 쉴드 가스 제어회로로부터 디스플레이 신호를 인가받아 모재와 토치간 인가 전원의 상태와 상기 가스 교대 혼합기에서 배출되는 가스량 및 교대 공급비를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교대 공급 장치 내장형 아크 용접기.
  2. 삭제
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