KR100707868B1 - 전기 용접기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전기 용접기는 작업자에 의해 조작되어 용접에 적절한 전압 레벨에 대응하는 전압 레벨 신호를 생성하는 볼륨 조절부; 상기 볼륨 조절부로부터 전달되는 상기 전압 레벨 신호를 수신하고, 수신된 전압 레벨 신호에 대응하는 전압 레벨을 생성하기 위한 제어 신호를 생성하는 동작 제어부; 상기 동작 제어부로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 대응하는 점호 신호를 생성하여 정류 및 위상 제어부에 전달하는 점호 신호 발생부; 상기 점호 신호에 따라 인가되는 전압의 위상 제어를 수행하는 정류 및 위상 제어부; 공급되는 전압을 상기 전압 레벨로 변압하여 토치에 인가하는 직류 리액터; 및 상기 동작 제어부와 볼륨 조절부 사이에 연결되며, 상기 전압 레벨 신호와 상기 볼륨 조절부의 동작을 위한 전류의 양에 따라 저항 값을 변경시켜 쇼트를 방지하는 쇼트 방지부;를 포함한다.

전기 용접기, 가변 저항

Description

전기 용접기{Electric welding machine}

도 1은 일반적인 전기 용접기를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기의 구성을 개념적으로 보여주는 도면이다.

본 발명은 전기 용접기용 스위치 시스템 및 이를 포함하는 전기 용접기에 관한 것이다.

일반적인 전기 용접기는 아르곤(Ar) 가스나 이산화탄소(CO₂) 가스 또는 아르곤 가스와 이산화탄소 가스를 혼합한 혼합가스에 일정한 크기의 전압을 가하여 용접을 수행하는 장치로서 그 대략적인 구성은 도 1과 같다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 전기 용접기는 아르곤 가스 등이 호스를 통해 유입되는 용접기(10)를 가지며, 이 용접기(10)에는 3상 전원이 접속되어 있다. 물론, 위의 용접기(10)는 안전(접지)을 위한 접지 케이블(20)을 가진다.

또한, 용접기(10)는 모재(30)(용접할 대상물을 말하며, 이하 “모재”라 한 다)와의 전기(-)적인 연결을 위한 용접 케이블(40)과, 토치(50)와의 전기(+)적인 연결을 위한 싱글 케이블(용접 케이블, 제어 케이블, 가스관 등을 말한다)(60) 등을 가진다. 상기한 싱글 케이블(60) 상에는 와이어 송급을 위한 와이어 송급장치(70)가 구비되어 있다.

이에 따라 용접기(10)를 제어하여 싱글 케이블(60) 및 와이어 송급장치(70)에 구비되어 있는 볼륨 조절부를 통해 토치(50)에 가해지는 전류나 가스 등을 조절하면서 용접을 하게 된다. 특히, 용접기(10) 내에는 용접전원 변압기, 직류 리액터 및 각종 제어회로 등이 구성되어 있어, 토치(50)에 가해지는 직류 전압(전류)을 적절하게 조절하게 된다.

그런데, 전기 용접기를 통해 작업자가 장시간 전기 용접을 수행하는 경우 토치부로부터 발생한 열 등의 조건의 변화에 따라 토치부에 인가되는 전류가 과대하게 인가되는 경우 쇼트가 발생하는 등 작업자의 안전이 문제될 수 있다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 전기 용접 도중에 토치에 인가되는 전류가 지나치게 과대해 지는 것을 방지하는 전기 용접기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 전기 용접기는 작업자에 의해 조작되어 용접에 적절한 전압 레벨에 대응하는 전압 레벨 신호를 생성하는 볼륨 조절부; 상기 볼륨 조절부로부터 전달되는 상기 전압 레벨 신 호를 수신하고, 수신된 전압 레벨 신호에 대응하는 전압 레벨을 생성하기 위한 제어 신호를 생성하는 동작 제어부; 상기 동작 제어부로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 대응하는 점호 신호를 생성하여 정류 및 위상 제어부에 전달하는 점호 신호 발생부; 상기 점호 신호에 따라 인가되는 전압의 위상 제어를 수행하는 정류 및 위상 제어부; 공급되는 전압을 상기 전압 레벨로 변압하여 토치에 인가하는 직류 리액터; 및 상기 동작 제어부와 볼륨 조절부 사이에 연결되며, 상기 전압 레벨 신호와 상기 볼륨 조절부의 동작을 위한 전류의 양에 따라 저항 값을 변경시켜 쇼트를 방지하는 쇼트 방지부;를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기를 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기의 구성을 개념적으로 보여준다.

본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기는 볼륨 조절부(100), 용접전원 변압부(200), 정류 및 위상 제어부(300), 직류 리액터(400), 점호신호 발생부(500), 동작 제어부(600), 스탠바이 전원부(700), 쇼트 방지부(800), 및 토치를 포함한다.

볼륨 조절부(100)는 직류 리액터(400)와 토치 사이에 연결되며, 작업자에 의해 조작되어 수득되는 용접에 적절한 전압 레벨에 대응하는 전압 레벨 신호를 생성하여 동작 제어부(600)에 전달한다. 볼륨 조절부(100)는 전류 모터(도시 하지 않음)를 이용하여 작업자에 의해 전압 및 전류 값이 용이하게 조작되도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 볼륨 조절부(100)에 의해 생성된 전압 레벨 신호는 쇼트 방지부(800)를 통해 동작 제어부(600)에 전달된다.

쇼트 방지부(800)는 동작 제어부(600)와 볼륨 조절부(100) 사이에 연결되며 볼륨 조절부(100)로부터 동작 제어부(600)로 전달되는 전압 레벨 신호와 상기 전류 모터의 구동을 위해 전달되는 전류 사이에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다. 더 나아가 본 발명의 실시예에 따른 쇼트 방지부(800)는 동작 제어부(600)로 전달되는 전압 레벨 신호, 상기 전류 모터의 구동을 위해 전달되는 전류 및 상기 직류 리액터(400)로부터 전달되는 출력 전압 사이에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 쇼트 방지부(800)는 인가되는 전류의 량이 소정의 값을 초과하는 경우, 인가되는 전류의 량에 따라 저항 값을 증가 시킬 수 있는 것이면 크게 제한되지 않으나, 바람직하게는 정특성 서미스터(positive temperature thermistor)를 포함한다. 본 실시예에 따른 쇼트 방지부(800)는 정특성 서미스터를 포함하는 것으로 한다.

일반적으로 서미스터는 코발트, 구리, 망간, 철, 니켈, 티탄 등의 산화물에 적당한 저항률과 온도계수를 가지도록 2 내지 3 종류를 혼합하여 소결한 반도체를 의미한다. 이러한 서미스터는 열용량이 적어서 미소한 온도 변화에도 급격한 저 항 변화를 유발한다.

정특성 서미스터는 티탄 바륨계 반도체에 주석, 세륨 등을 0.1 % 정도 혼합하여 제조되며, 주변 온도가 상승할 때 저항 값이 상승한다. 본 발명에서 사용되는 정특성 서미스터는 통상적으로 시판되어 사용되는 것이면 크게 제한되지 않는다.

본 실시예에서, 쇼트 방지부(800)에 사용되는 정특성 서미스터는 주변 온도가 기 설정된 온도를 초과하는 경우 저항값을 증가시켜 쇼트가 발생되지 않게 한다. 여기서 설정 온도는 전기 용접기의 목적에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

용접전원 변압부(200)는 입력 전원으로부터 인가되는 전압을 용접에 사용하기에 적합한 전압으로 변압하여 정류 및 위상 제어부(300)에 인가한다.

정류 및 위상 제어부(300)는 용접전원 변압부(200)로부터 인가된 전압을 정류하여 직류 리액터(400)에 공급한다. 여기서, 정류 및 위상 제어부(300)는 점호신호 발생부(500)로부터 인가되는 점호 신호에 의해 용접전원 변압부(200)로부터 직류 리액터(400)로 흐르는 전력의 위상을 제어한다.

직류 리액터(400)는 공급된 전압을 상기 전압 레벨로 변압하여 토치에 인가한다.

동작 제어부(600)는 볼륨 조절부(100)로부터 전달되는 상기 전압 레벨 신호를 수신하고, 수신된 전압 레벨 신호에 대응하는 전압 레벨을 생성하기 위한 제어 신호를 생성하여 점호 신호 발생부(500)에 인가한다.

구체적으로 동작 제어부(600)는 스탠바이 전원부(700)로부터 공급되는 스탠 바이 전원에 의해 스탠바이 혹은 동작 상태를 유지하며, 볼륨 조절부(100)로부터 전달되는 전압 레벨 신호뿐만 아니라, 크레이터의 유무, 가스 점검 및 용접, 와이어의 직경, 전류 및 전압의 가변, 인칭 및 토치 등의 외부 조건과 직류 리액터(400)의 출력단으로부터 출력되어 피드백되는 전류 및 전압을 분석하고, 그 결과에 따라 위상 제어를 위한 제어 신호와 그 외 전기 용접기의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 점호 신호 발생부(500)에 인가한다.

점호신호 발생부(500)는 동작 제어부(600)로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 용접전원 변압부(200)에서 출력되는 각기 다른 위상을 가지는 전력에 동기되는 점호 신호를 생성하여 정류 및 위상 제어부(300)에 제공한다. 이로 인하여 정류 및 위상 제어부(300)를 통해 용접전원 변압부(200)로부터 직류 리액터(400)로 흐르는 전력의 위상 제어가 이루어지게 된다.

본 실시예에서, 용접전원 변압부(200), 정류 및 위상 제어부(300), 직류 리액터(400), 점호신호 발생부(500), 동작 제어부(600), 스탠바이 전원부(700), 및 토치는 설명의 편의를 위해 일례로서 든 것으로서 각각 이에 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 변경되어 실시 될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 쇼트 방지부(800)의 동작을 좀더 구체적으로 살펴본다.

먼저, 볼륨 조절부(100)와 동작 제어부(600)를 연결하는 도선은 동작 제어부(600)로부터 볼륨 조절부(100)로 전달되는 전류를 전달하는 배선, 그리고 볼륨 조절부(100)로부터 전달되는 전압 레벨 신호 등을 전달하는 배선 등을 포함한다. 그런데, 장기간의 작업 또는 열등과 같은 원인으로 인해 이러한 볼륨 조절부(100)와 동작 제어부(600) 사이에 흐르는 전류 또는 전압 레벨 신호들이 과도하게 증가하는 경우가 발생할 수 있다.

아와 같이 인가되는 전류 또는 전압 레벨 신호의 양이 과도하게 증가하는 경우, 볼륨 조절부(100)와 동작 제어부(600)를 연결하는 도선의 온도는 증가하게 된다.

이때, 쇼트 방지부(800)는 이렇게 증가하는 도선의 온도를 감지하여 볼륨 조절부(100)와 동작 제어부(600) 사이의 저항을 증가시켜 흐르는 전류의 양을 감소시키게 된다.

이와 같이 볼륨 조절부(100)와 동작 제어부(600) 사이에 흐르는 전류의 양이 감소하는 경우 다시 도선의 온도는 낮아지게 된다.

이러한 방법으로 쇼트 방지부(800)는 도선의 온도에 따라 스스로의 저항 값을 조절하여 볼륨 조절부(100)와 동작 제어부(600) 사이에 흐르는 전류의 양을 일정한 수준으로 유지시킬 수 있게 된다. 본 실시예에서는 온도의 상승에 따라 저항값을 상승시키는 정특성 서미스터를 이용하여 주변 온도 상승에 따른 쇼트 방지부(800)의 저항값을 조절할 수 있다.

본 발명의 전기 용접기는 볼륨 조절부와 동작 제어부 사이에 인가되는 전류의 양을 소정의 범위 내로 적절히 조절하여 쇼트를 방지한다. 따라서 본 발명의 전기 용접기를 사용하는 경우 작업자의 안전을 크게 도모할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (3)

1. 작업자에 의해 조작되어 용접에 적절한 전압 레벨에 대응하는 전압 레벨 신호를 생성하는 볼륨 조절부;

   상기 볼륨 조절부로부터 전달되는 상기 전압 레벨 신호를 수신하고, 수신된 전압 레벨 신호에 대응하는 전압 레벨을 생성하기 위한 제어 신호를 생성하는 동작 제어부;

   상기 동작 제어부로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 대응하는 점호 신호를 생성하여 정류 및 위상 제어부에 전달하는 점호 신호 발생부;

   상기 점호 신호에 따라 인가되는 전압의 위상 제어를 수행하는 정류 및 위상 제어부;

   공급되는 전압을 상기 전압 레벨로 변압하여 토치에 인가하는 직류 리액터; 및

   상기 동작 제어부와 볼륨 조절부 사이에 연결되며, 상기 전압 레벨 신호와 상기 볼륨 조절부의 동작을 위한 전류의 양에 따라 저항 값을 변경시켜 쇼트를 방지하는 쇼트 방지부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 용접기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 쇼트 방지부는 인가되는 전류의 량이 소정의 값을 초과하는 경우, 저항 값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 상기 전기 용접기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 쇼트 방지부는 정특성 서미스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 전기 용접기.

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