KR100625080B1

KR100625080B1 - 아크용접기

Info

Publication number: KR100625080B1
Application number: KR1020060001832A
Authority: KR
Inventors: 최환성
Original assignee: 최환성
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2006-09-15

Abstract

본 발명은 아크용접기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접봉이 모재에 융착되었을 때, 자동으로 전원을 차단하여 용접봉을 손쉽게 때어냄으로 용접을 계속 이어 나갈 수 있도록 된 새로운 구조의 아크용접기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 상용전원(10)이 입력되며 출력단(29)에는 각각 용접봉(42) 및 모재(40)가 연결되는 용접전류발생부(20)와, 이 용접전류발생부(20)에 연결되어 용접전류를 제어하는 컨트롤러(30)로 구성된 아크 용접기에 있어서, 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에 접속되어 전압 내지 전류파형(60)의 변화를 검출하고 이를 상기 컨트롤러(30)에 인가하는 파형검출부(50)가 구비되어, 상기 파형검출부(50)는 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에서 검출된 전압 내지 전류파형(60)을 펄스(62)로 변환하는 펄스변환부(52)와, 이 펄스변환부(52)의 후단에 연결되고 리셋단자가 구비된 카운터(54)를 포함하며, 상기 리셋단자에 상기 펄스(62)가 인가되어 상기 카운터(54)의 미리 설정된 기준치보다 주기가 더 긴 펄스(62)를 인가받으면 상기 컨트롤러(30)는 용접전류를 차단하도록 된 것을 특징으로 하는 아크용접기가 제공된다.

PWM제어부, 용접전류발생부, 컨트롤러, 모재, 전류검출부, 파형검출부

Description

아크용접기{arc welding apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 아크용접기의 내부회로를 도시한 블럭개념도.

도 2는 본 발명에 따른 아크용접기의 작업공정도.

도 3는 본 발명에 따른 아크용접기의 정상작업시 전류와 펄스파형도.

도 4는 본 발명에 따른 아크용접기의 비정상작업시 전류와 펄스파형도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20:용접전류발생부 22:1차정류부

24:인버터 26:2차정류부

28:PWM제어부 29:출력단

30:컨트롤러 40:모재

42:용접봉 44:용접봉홀더

46:전류검출부 50:파형검출부

52:펄스변환부 54:카운터

60:전류파형 62:펄스

일반적으로, 철금속을 용접할 때 사용되는 아크용접기는 상용전원을 고전류 상태로 변환한 상태에서, 용접봉을 통해 용접하고자 하는 모재로 통전시키면서 발생되는 아크를 이용하여 용접하는 것으로, 상기 용접봉은 아크에 의해 발생되는 고열에 의해 모재에 접촉되는 단부가 용융되면서 단락을 반복하여 방전을 일으키므로써, 아크를 지속적으로 발생시킨다.

한편, 이러한 아크용접기는 사용자의 부주의 또는 실수 등에 의해 용접봉의 단부가 모재에 융착되어 떨어지지 않게 되는 경우가 발생되었다. 이러한 경우, 용접봉을 통해 고전류가 통전되어 용접기에 과부하가 걸리게 되며, 이에 따라 용접기가 손상되는 문제점이 발생되었다. 특히, 이와 같이 용접봉이 모재에 융착된 경우, 용접봉이 뜨겁게 가열되므로, 용접봉을 못쓰게 되거나, 용접기의 각 부분이 열화되어 성능이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용접봉이 모재에 융착되었을 때, 자동으로 전원을 차단하여 용접봉을 손쉽게 때어낼 수 있도록 된 새로운 구조의 아크용접기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상용전원(10)이 입력되며 출력단(29)에는 각각 용접봉(42) 및 모재(40)가 연결되는 용접전류발생부(20)와, 이 용접전류발생부(20)에 연결되어 용접전류를 제어하는 컨트롤러(30)로 구성된 아크 용접기에 있어서, 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에 접속되어 전압 내지 전류파형(60)의 변화를 검출하고 이를 상기 컨트롤러(30)에 인가하는 파형검출부(50)가 구비되어, 상기 파형검출부(50)는 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에서 검출된 전압 내지 전류파형(60)을 펄스(62)로 변환하는 펄스변환부(52)와, 이 펄스변환부(52)의 후단에 연결되어 상기 펄스(62)를 인가받는 카운터(54)를 포함하며, 상기 카운터(54)는 소정 시간 범위내의 펄스수를 카운트하여 이를 상기 컨트롤러(30)로 송신하고 상기 컨트롤러(30)는 상기 카운터(54)에서 계수된 펄스수가 미리 설정된 기준치에 미달하면 용접전류를 차단하도록 된 것을 특징으로 하는 아크용접기가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

삭제

도 1은 본 발명에 따른 아크용접기 회로의 개념도를 도시한 것이다. 구성을 보면 먼저, 용접기내부회로에 상용전원(10)이 유입되며, 이 상용전원(10)을 인가받는 용접전류발생부(20)가 구비된다. 또한 이 용접전류발생부(20)와 연결되어 용접전류를 제어하는 컨트롤러(30)가 구비되며, 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에는 용접봉홀더(44)를 통해 파지되는 용접봉(42)과 용접작업이 이루어지는 모재(40)가 각각 연결된다.

상기 용접전류발생부(20)는 상용전원(10)을 직류전류로 바꾸는 1차정류부(22)와, 이 직류전류를 입력전류로 인가받아 약20khz의 고주파 교류전류로 변환시키는 인버터(24), 이 인버터(24)에서 발생된 교류전류를 정류하여 직류로 바꾼 후에 이를 상기 출력단(29)으로 인가시키는 2차정류부(26)로 구성된다. 그리고, 상기 컨트롤러(30)와 연결되며 상기 인버터(24)에서 고주파 스위칭동작을 하기 위해 필요한 구동신호를 발생시키는 PWM제어부(28)가 더 포함된다. 이 PWM제어부(28)는 자체회로의 출력을 중단시키는 디스에이블단자와 다시 출력을 활성화시키는 인에이블단자가 구비되어 상기 컨트롤러(30)로부터 제어신호를 인가받도록 구성된다.

또한, 상기 컨트롤러(30)의 내부에는 각종 제어신호를 인가받아 용접에 필요한 전류값을 연산하여 출력하는 CPU와 이 CPU에서 필요한 정보를 저장하는 메모리, 그리고 상기 CPU에서 연산되어 출력되는 값에 해당하는 디지털 신호를 아날로그신호로 변환하여 상기 PWM제어부(28)로 출력하는 D/A컨버터가 내장되어 있다.

따라서, 이러한 구성으로 이루어진 아크용접기의 용접작업은 도2에 도시된 바와 같이, 용접봉(42)과 모재(40)가 상호 일정간격 이격된 상태에서 발생하는 아크와 열에 의해 용접봉(42)과 모재(40)가 용융되어 상호 단락되었다가 연속적으로 용접을 하고자하는 방향으로 이동함에 따라 서로 이격되어 다시 아크와 열을 발생하는 일련의 과정을 계속 되풀이 하게 됨으로써 용접작업이 이루어지게 된다.

그런데, 이러한 과정을 반복하다 보면, 도3의 상부에 도시된 것처럼, 용접봉(42)과 모재(40)사이에 인가되는 용접전류의 크기 역시 용접봉(42)과 모재(40)의 단락 내지 이격에 따라 일정한 패턴을 반복하게 된다. 즉 단락시에는 전류가 높아지며, 이격시에는 전류가 낮아지게 된다. 그런데, 용접작업의 미숙으로 용접과정에서 상기 용접봉(42)이 모재에 달라 붙게 되면 도4의 상부에 도시된 것처럼, 규칙적인 전류파형(60)의 패턴이 변하여 높아진 시점의 전류가 꾸준히 흐르게 된다.

따라서, 상술한 구성에 더해서, 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에 흐르는 용접전류를 검출하는 전류검출부(46)가 구비되어 전류를 검출한뒤 이를 펄스 (62)로 신호화하는 파형검출부(50)에 인가하고, 이 파형검출부(50)에서 나온 결과를 상기 컨트롤러(30)에 인가하여 상기 컨트롤러(30)는 그 신호가 미리 설정된 기준치를 벗어날 경우 출력단(29)에 인가되는 전류를 차단하도록 구성한다.

상기 파형검출부(50)는 상기 전류검출부(46)에서 검출된 신호를 펄스(62)로 바꾸는 펄스변환부(52)와 리셋단자가 구비된 카운터(54)로 구성된다. 상기 펄스변환부(52)는 규칙적인 패턴의 주기를 갖는 전류파형(60)을 검출하여 도3의 하부에 도시된 것처럼, 완전한 펄스(62)를 발생시킨다. 그리고, 상기 카운터(54)는 예를 들어, 자체적으로 1초에 100회를 카운트한 후 100회를 넘으면 정해진 기준치가 벗어낫음을 알리는 오버플로우 신호를 발생시켜 이를 상기 컨트롤러(30)에 송신하도록 구성된다. 또한, 상기 펄스변환부(52)의 후단이 상기 카운터(54)의 리셋단자에 연결되어 상기 카운터(54)는 펄스(62)의 상승엣지 내지 하강엣지가 떨어지는 시점에 리셋되고 다시 카운트하도록 구성된다. 따라서, 정상적인 용접작업시에는 이와 같은 리셋과 카운트동작이 계속 반복적으로 이루어짐으로 오버플로우신호가 발생하지 않는다.

그런데, 용접과정에서 용접봉(42)과 모재(40)사이에 적절한 근접거리를 제대로 맞추지 못하여 용접봉(42)이 모재(40)에 완전히 붙게 되는 경우가 발생하면 도4의 하부에 도시된 바와 같이, 펄스(62)의 주기는 정상적인 패턴의 범위에서 벗어나게 된다. 이런 경우 상기 카운터(54)의 리셋단자에 인가되는 펄스(62)의 주기는 상기 카운터(54)가 계수되는 기준치인 1초에 100회를 카운트하는 주기보다 더 긴 경우가 발생하게 되는데, 이 때 상기 카운터(54)는 리셋되지 못하고 오버플로우신호 를 발생시킨다.

그러면, 상기 컨트롤러(30)는 이를 수신하여 상기 PWM제어부(28)의 디스에이블단자에 출력차단신호를 내보낸다. 이에 따라 상기 PWM제어부(28)는 상기 인버터(24)로 출력되는 구동신호를 차단함으로서 상기 출력단(29)에 공급되던 용접전류가 차단되게 된다. 이후 곧바로 상기 컨트롤러(30)는 상기 PWM제어부(28)가 활성화되도록 인에이블단자에 출력개시신호를 송출하도록 구성된다.

그러므로, 상기 출력차단신호가 상기 PWM제어부(28)에 인가되면 상기 출력단(29)에 공급되는 용접전류역시 차단됨으로써 과전류로 인해 모재(40)에 굳게 붙어 있던 용접봉(42)을 손쉽게 떼어 낼 수 있게 된다.

이처럼 상기 컨트롤러(30)에서 용접전류가 차단되는 것은 아주 짧은 순간동안만 지속되는 것이기 때문에 용접작업을 중단하지 않고도 작업자는 곧바로 다음 용접작업을 연속적으로 이어 나갈 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 아크용접기는 용접작업을 할 때 정상적인 패턴에서 벗어난 용접작업을 인식함으로써 작업자의 실수나 용접작업의 미숙으로 인해 용접봉(42)이 모재(40)에 완전히 융착되어 떨어지지 않는 현상을 방지 할 수 있고, 종래의 아크용접기에 비해 초보자라 하더라도 손쉽게 용접작업을 할 수 있는 장점이 있다.

그에 더해서, 용접봉(42)과 모재(40)사이에 과전류가 흐르는 현상을 방지함으로써, 용접기의 과부하를 막고, 용접봉(42)이 뜨겁게 가열되어 용접봉(42)을 못쓰게 되거나, 용접기의 각부분이 열화되어 성능이 떨어지게 되는 문제를 해결할 수 있는 큰 장점이 있다.

상술한 바람직한 실시예외에 제2실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 카운터(54)와 상기 컨트롤러(30)에서 수행하는 일부동작을 제외한 나머지 구성은 상술한 실시예와 동일하다. 그러나, 제2실시예에서는 상기 펄스(62)가 카운터(54)의 입력단에 인가되어 소정시간동안 계수되고 이를 상기 컨트롤러(30)로 인가시키도록 구성된다. 한편, 상기 컨트롤러(30)에 내재된 상기 메모리에는 이처럼 상기 카운터(54)에서 소정시간동안 카운트된 펄스수를 비교하도록 미리 설정된 기준치가 기억된다. 따라서, 상기 컨트롤러(30)는 카운트된 펄스수와 이 기준치를 계속 비교하여 펄스수가 기준치의 범위안에 포함되면 상기 PWM제어부(28)에 출력차단신호를 보내지 않지만, 상기 기준치의 범위에 미달되면 출력차단신호를 내보내도록 구성된다. 이에 따라 상기 PWM제어부(28)의 출력이 차단 및 개시되는데, 이 방법은 상술한 실시예와 동일함으로 생략한다.

상기 두 실시예의 경우, 상기 파형검출부(50)에서 검출되는 신호파형으로 전류파형(60)을 이용하였으나, 경우에 따라 전압파형을 검출신호로 사용하는 것도 가능할 것이다.

또한, 상기 두 실시예에서는 불규칙적인 전류파형(60)이 계수될 때 차단되는 부분은 PWM제어부(28)에서 출력되는 신호를 차단하는 것을 예시하였으나, 경우에 따라서, 용접전류가 제어되는 구성 중 어느 한 곳을 차단하는 것도 가능할 것이다. 예를 들어, 상기 D/A컨버터에서 출력되는 신호를 차단하도록 구성하는 것도 가능하며, 상용전원(10)이 유입되는 부분을 차단하는 것도 가능할 것이다. 또한, 1차정류부(22)에서 인버터(24)로 유입되는 입력전류를 차단하는 것도 가능할 것이다. 그에 더해서, 2차 정류부(26)에서 출력되는 용접전류를 차단하는 것도 가능할 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 용접작업을 진행하는 중에 검출되는 전류의 신호를 검출한 뒤 이 검출된 신호의 주기가 일정범위를 벗어나면 용접전류를 차단함으로써, 용접봉(42)이 모재(40)에 융착되어 떨어지지 않는 현상을 방지할 수 있으며, 용접작업이 끊기지 않고 연속적으로 진행되게 하여 용접작업의 효율성을 극대화 하고, 용접기기에 과부하가 걸려서 기기가 손상되는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

상용전원(10)이 입력되며 출력단(29)에는 각각 용접봉(42) 및 모재(40)가 연결되는 용접전류발생부(20)와, 이 용접전류발생부(20)에 연결되어 용접전류를 제어하는 컨트롤러(30)로 구성된 아크 용접기에 있어서, 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에 접속되어 전압 내지 전류파형(60)의 변화를 검출하고 이를 상기 컨트롤러(30)에 인가하는 파형검출부(50)가 구비되어, 상기 파형검출부(50)는 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에서 검출된 전압 내지 전류파형(60)을 펄스(62)로 변환하는 펄스변환부(52)와, 이 펄스변환부(52)의 후단에 연결되고 리셋단자가 구비된 카운터(54)를 포함하며, 상기 리셋단자에 상기 펄스(62)가 인가되어 상기 카운터(54)의 미리 설정된 기준치보다 주기가 더 긴 펄스(62)를 인가받으면 상기 컨트롤러(30)는 용접전류를 차단하도록 된 것을 특징으로 하는 아크용접기.
상용전원(10)이 입력되며 출력단(29)에는 각각 용접봉(42) 및 모재(40)가 연결되는 용접전류발생부(20)와, 이 용접전류발생부(20)에 연결되어 용접전류를 제어하는 컨트롤러(30)로 구성된 아크 용접기에 있어서, 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에 접속되어 전압 내지 전류파형(60)의 변화를 검출하고 이를 상기 컨트롤러(30)에 인가하는 파형검출부(50)가 구비되어, 상기 파형검출부(50)는 상기 용접전류발생부(20)의 출력단(29)에서 검출된 전압 내지 전류파형(60)을 펄스(62)로 변환하는 펄스변환부(52)와, 이 펄스변환부(52)의 후단에 연결되어 상기 펄스(62)를 인가받는 카운터(54)를 포함하며, 상기 카운터(54)는 소정 시간 범위내의 펄스수를 카운트하여 이를 상기 컨트롤러(30)로 송신하고 상기 컨트롤러(30)는 상기 카운터(54)에서 계수된 펄스수가 미리 설정된 기준치에 미달하면 용접전류를 차단하도록 된 것을 특징으로 하는 아크용접기.
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