KR100727643B1 - 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치 - Google Patents

무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에 관한 것으로, 휴대 및 이송이 간편한 소형의 무선 제어기에 의해 아크용접 장치의 아크전류를 작업하는 바로 그 자리에서 조정할 수 있도록 함으로써 작업이나 이동의 번거로움을 제거할 수가 있고, 이에 따라 작업 능률을 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명의 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치는 전류 업/다운(Up/Down)키를 구비하고, 전류 업/다운키를 통해 입력된 전류 업/다운 키신호를 미리 정해진 주파수로 변조하여 얻어진 변조 제어신호를 무선으로 송출하는 제어 송신기 및 내부에 변조 무선 제어신호를 수신한 후에 검파하여 업/다운 키신호를 검출하는 무선 수신부, 아크전류를 공급하는 전류공급원 및 무선 수신부로부터 출력된 업/다운 키신호에 의해 전류공급원에서 출력되는 아크전류의 크기를 제어하는 전류 제어수단을 포함하는 본체로 이루어진다.
무선, 아크, 용접, 암호, 전류, 수신, 송신

Description

무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치{Arc welding apparatus with wireless control}
도 1 은 종래 원격제어 기능을 갖는 아크용접 장치의 외관을 개략적으로 보인 사시도.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치의 외관을 개략적으로 보인 사시도.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에서 제어 송신기의 내부 구성을 보인 블록도.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에서 본체의 내부 구성을 개략적으로 보인 블록도.
도 5 는 도 3 에서 무선 수신부와 전류 제어부의 상세 구성을 보인 블록도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100. 본체 102. 전원 스위치
103. 전류조정 스위치 104. 홀더
105. 용접봉 106. 바이어스부
107. 모재 111. 아크발생 스위치단자
200. 제어 송신기 210. 업/다운(Up/Down)키
220. 송신 안테나 230. 발진부
240. 암호화/변조부 250. 암호 설정부
260. 증폭부 300. 본체
302. 전원 플러그 304. 전원 스위치
306. 전류조정 노브 310. 정류부
320. 인버터 330. 메인 트랜스포머
340. 정류부 350. 전류 검출부
360. 감압 트랜스포머 370. 표시부
380. 무선 수신부 382. 수신안테나
384. 증폭부 386. 검파/복호부
388. 암호 설정부 390. 전류 제어부
392. 모터 제어회로 394. 전류조정 모터
396. 가변저항 398: 인버터 제어회로
본 발명은 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크용접 작업장에서 작업자가 이동함이 없이 그 자리에서 무선제어 신호에 의해 아크용접 장치의 아크전류를 제어할 수 있도록 한 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에 관한 것이다.
일반적으로 ‘아크용접’이라 함은 전기 아크의 열을 이용하여 금속재료를 국부적으로 융해시켜 용접하는 방법을 일컫는 것으로, 전기 아크는 온도가 5000~6000K로서 금속을 융해시키는데 매우 효과적인 열원이다.
전술한 바와 같은 아크용접은 금속을 대기 중에서 용접하면 대기 중의 산소나 질소가 융해 금속 속으로 녹아 들어가기 때문에 응고 후에 용접된 금속의 기계적 성질이 나빠지는 경우가 많이 있어서 일반적으로 피복제나 비활성기체를 이용해 융해 금속을 대기로부터 차단하여 용접하는 각종 방법이 이용된다.
전술한 각종 용접방법 중에서 피복 아크용접은 피복용접봉과 피용접물인 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접봉과 모재를 용융시켜 용접하는 방법으로 일반적으로 손으로 조작하기 때문에 손용접이라고도 한다. 비활성기체 아크용접으로는 티그용접(TIG arc welding; 비소모전극식)과 미그용접(MIG arc welding; 소모전극식)이 있다.
한편, 작업자가 아크 용접을 하는 경우에는 본체로부터 멀리 떨어져서 작업 하는 경우가 많은데, 이 경우에 모재의 두께나 재질에 따라 아크전류를 조정할 필요가 발생한 때에는 작업자가 작업을 중지하고 멀리 떨어져 있는 본체로 가서 아크전류를 조정한 후에 다시 작업을 해야하는 번거로움이 있었다.
전술한 문제점을 감안하여 2002년 특허공개 제25634호에는 원격지에서 아크전류의 조정을 행할 수 있도록 한 기술이 제안되어 있다. 도 1 은 종래의 원격제어 기능을 갖는 아크용접 장치의 외관을 개략적으로 보인 사시도이다.
도 1 에 도시한 바와 같이 아크용접기의 본체(100)에는 용접기의 전원을 온/오프(On/Off)시키기 위한 전원 스위치(102) 및 아크전류를 조정하기 위한 전류 스위치(103)가 구비되어 있다. 본체(100)에는 또한 (+)단자 및 (-)단자가 형성되어 있어서, (+)단자에는 케이블에 의하여 용접봉(105)이 끼워지는 홀더(104)가 접속되고, (-)단자에는 케이블에 의하여 용접 대상인 모재(107)에 접촉하기 위한 바이어스부(106)가 접속된다.
한편, 전술한 본체(100)의 일측에는 또한 작업자가 원하는 시기에 아크를 발생시키기 위한 아크발생 스위치(110)가 연결되는 아크발생 스위치단자(111)가 형성되어 있다. 이러한 아크발생 스위치단자(111)에 연결되는 아크발생 스위치(110)는 작업의 용이성을 위하여 케이블에 의하여 홀더(104)까지 연장이 될 수 있도록 되어 있다.
그러나. 전술한 바와 같은 종래의 원격제어 기능을 갖는 아크용접 장치에 따르면 비록 원격제어 기능을 갖추었다고는 하나 유선에 의한 것이기 때문에 케이블이 한 가닥 더 늘어나서 이동이나 작업에 번거로움을 주는 문제점이 있었고, 작업 자가 작업을 위해 이동을 할 때에는 반드시 이러한 아크발생 스위치를 함께 이동시켜야 하는 번거로움이 있으며, 이를 게을리 할 경우에는 작업을 중지하고 아크발생 스위치가 있는 곳으로 가서 아크전류를 조정해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 휴대 및 이송이 간편한 소형의 무선 제어기에 의해 아크용접 장치의 아크전류를 작업하는 바로 그 자리에서 조정할 수 있도록 함으로써 작업이나 이동의 번거로움을 제거할 수가 있고, 이에 따라 작업 능률을 향상시킬 수 있도록 한 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치는 전류 업/다운 키신호를 발생시키는 전류 업/다운키, 변조 주파수를 발생시키는 발진부, 자기 식별을 위한 암호를 설정하는 암호 설정부, 암호 설정부에서 설정된 암호와 전류 업/다운 키신호를 변조 주파수에 의해 변조시키는 암호화/변조부, 암호화/변조부에 의해 변조된 무선 변조 제어신호를 송출하는 송출 안테나 및 암호화/변조부에 의해 변조된 무선 변조 제어신호를 증폭하여 송출 안테나로 출력하는 증폭부로 이루어져 전류 업/다운키를 통해 입력된 전류 업/다운 키신호를 미리 정해진 주파수로 변조하여 얻어진 변조 제어신호를 무선으로 송출하는 제어 송신기; 및 변조 무선 제어신호를 수신한 후에 검파하여 업/다운 키신호를 검출하는 무선 수신부, 아크전류를 공급하는 전류공급원 및 무선 수신부로부터 출력된 업/다운 키신호에 의해 전류공급원에서 출력되는 아크전류의 크기를 제어하는 전류 제어수단을 내부에 포함하는 본체로 이루어지되; 무선 수신부는 변조 무선 제어신호를 포착하는 수신안테나, 자기 식별을 위한 암호를 설정하는 암호 설정부, 수신안테나에서 포착된 변조 무선 제어신호를 검파하여 암호 및 전류 업/다운 키신호를 추출하고 추출된 암호가 자체의 암호 설정부에 의해 설정된 암호와 일치하는 경우에 전류 업/다운 키신호를 전류 제어수단에 출력하는 검파/복호부로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 전류공급원은 상용교류전원을 정류하는 제1 정류부; 제1 정류부에서 정류된 맥류 전압을 직류/직류 변환을 위해 아크전류의 크기에 비례하는 소정의 주파수를 갖는 교류전원으로 변환하는 인버터; 인버터에서 출력되는 교류전원을 미리 정해진 승압 비율로 승압하는 메인 트랜스포머; 메인 트랜스포머에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 제2 정류부; 및 메인 트랜스포머에서 제2 정류부로 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 구성에서 전류 제어수단은 인버터의 동작 주파수를 증감시키는 인버터 제어회로; 인버터 제어회로에 전류 업/다운 키신호에 상응하는 전압신호를 출력하는 가변저항; 가변저항의 저항치를 가변시키는 전류조정 모터; 및 무선 수신부에서 제공된 전류 업/다운 키신호에 의해 전류조정 모터의 정/역 회전을 제어하는 모터 제어회로를 포함하여 이루어질 수 있다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치의 외관을 개략적으로 보인 사시도이다. 이때, 도 2에서 도 1 과 동일한 구성에는 동일한 참조번호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.
도 2 에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치는 본체(300)에 무선제어 신호를 수신하는 무선 수신부(도시하지 않음)가 내장되어 있고, 작업자에게는 본체(300)에 아크전류를 증감시키는 무선제어 신호를 송출하는 소형의 제어 송신기(200)가 주어지게 된다.
전술한 바와 같은 구성에 의해 본 발명에서는 도 1 의 장치에 비해 아크발생 스위치(110)와 본체를 연결하는 케이블이 필요 없어지고, 이에 따라 이러한 케이블이 이동 및 작업에 주는 번거로움이 제거되고, 이동시 홀더(104)와 바이어스부(106) 이외에 아크발생 스위치까지 손으로 잡고 이동해야 하는 번거로움이 제거될 수 있다.
도면에서 미설명 부호 304는 전원 스위치를, 306은 본체(300)에 마련되어 아크전류를 수동으로 조정하는데 사용되는 전류조정 노브를 나타내고, 210은 제어 송신기(200에 구비된 전류 업/다운(Up/Down)키를 나타내며, 220은 송신 안테나를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에서 제어 송신기의 내부 구성을 보인 블록도이다.
도 3 에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치의 제어 송신기(200)의 내부 구성은 크게, 아크전류 증감 명령을 입력하는데 사용되는 업/다운키 입력부(210), 무선제어 신호의 변조에 사용되는 주파수, 예를 들어 방송 주파수 대역이 아닌 311㎒의 주파수 신호를 발생시키는 발진부(230), 동일한 암호를 갖는 아크용접장치만이 동작하도록 암호를 설정하는데 사용되는 암호 설정부(250), 업/다운키 입력부(210)에서 입력되는 업/다운 키신호를 암호 설정부(250)에서 설정된 암호에 의해 암호화한 후에 발진부(230)에서 제공받은 주파수로 변조하는 암호화/변조부(240) 및 암호화/변조부(240)에서 출력되는 변조 무선제어 신호를 증폭하여 송신 안테나(220)를 통해 송출하는 증폭부(260)를 포함하여 이루어질 수 있다.
전술한 구성에서 암호 설정부(250)는 통상의 점퍼 연결 방식에 의해 구현될 수 있는데, 같은 작업 환경에서 작업하는 작업자가 많은 경우에 작업자와 아크용접 장치 본체를 일대일로 대응시킴으로써 다른 본체가 동작되지 않도록 하기 위해 주어진다. 다음으로 암호화/변조부(240)는 암호 설정부(250)에 의해 미리 설정된 암호, 예를 들어 7비트의 암호코드와 작업자로부터의 업/다운 키신호에 1비트(예를 들어 업 키신호의 경우에는 12에, 다운 키신호의 경우에는 02)를 할당하여 구성되는 총 8비트의 신호를 발진부(230)에서 제공하는 주파수에 실어서 변조하게 된다. 물론 암호화 방식은 전술한 실시예에 국한되는 것이 아니고, 보다 복잡한 암호화가 필요한 경우에는 업/다운 키신호를 암호 설정부(250)로부터 설정된 암호를 미리 정해진 암호화 알고리즘에 대입하여 암호화할 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에서 본체의 내부 구성을 개략적으로 보인 블록도이다.
도 4 에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치의 전체적인 내부 구성은 전원 플러그(302)를 통해 입력되는 상용교류전원을 정류하는 정류부(310), 정류부(310)에서 정류된 맥류 전압을 직류/직류 변환을 위해 아크전류의 크기에 비례하는 소정의 주파수를 갖는 교류전원으로 변환하는 인버터(320), 인버터(320)에서 출력되는 교류전원을 미리 정해진 승압 비율로 승압하는 메인 트랜스포머(330), 메인 트랜스포머(330)에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부(340), 메인 트랜스포머(330)에서 정류부(340)로 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(350), 아크전류를 조정하기 위해 인버터(320)의 동작 주파수를 제어하는 전류 제어부(390), 제어 송신기(200)로부터 송출된 변조 무선제어 신호를 수신 및 검파한 후에 암호를 추출하여 자체적으로 설정한 암호와 동일한지를 체크하고 동일한 경우에는 함께 수신되는 업/다운 키신호를 전류 제어부(390)로 출력하는 무선 수신부(380), 장치의 각종 동작 상태나 이상 유무를 표시하는 표시부(370) 및 무선 수신부(380), 표시부(370)와 전류 제어부(390) 같은 직류 저전압으로 동작하는 부품들이 요구하는 전원을 공급하기 위해 상용교류전원을 감압하는 감압 트랜스포머(정류 및 평활부 포함)(360)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이렇게 하여 정류부(340)를 거쳐 얻어진 전원의 (+)단자는 케이블을 통해 홀더(104)에 연결되고, (-)단자는 케이블을 통해 바이어스부(106)에 연결되어 아크용접에 사용되게 된다.
전술한 바와 같은 구성에서 전류 검출부(350)는 전류 트랜스포머(Current Transformer)로 구현될 수 있고, 표시부(370)는 통상의 LED나 형광 표시기와 같은 소형의 숫자 표시기를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 5 는 도 3 에서 무선 수신부와 전류 제어부의 상세 구성을 보인 블록도이다.
도 5 에 도시한 바와 같이 무선 수신부(380)는 크게 제어 송신기로부터 송출된 변조 무선제어 신호를 포착하는 수신안테나(382), 수신안테나(382)에 의해 포착된 변조 무선제어 신호를 적절한 크기로 증폭하는 증폭부(384), 본체(300)를 식별하기 위한 고유 암호를 설정하는 암호 설정부(388) 및 증폭부(384)에 의해 증폭된 변조 무선제어 신호를 검파하여 얻어진 신호를 자체의 암호 설정부(388)에 의해 설정된 암호와 비교하고 일치하는 경우에 함께 수신된 업/다운 키신호를 다음 단의 전류 제어부(390)에 송출하는 검파/복호부(386)를 포함하여 이루어질 수 있다. 전술한 구성에서, 암호 설정부(388)는 제어 송신기(200)의 암호 설정부(250)와 마찬가지로 점퍼 연결 방식에 의해 암호를 설정할 수 있을 것이다.
한편, 전류 제어부(390)는 전류조정 노브(306)를 전동력에 의해 업/다운시키는 전류조정 모터(394)와 무선 수신부(380)로부터 제공된 업/다운 키신호에 의해 전류조정 모터(394)의 정/역 회전을 제어하는 모터 제어회로(392), 인버터(320)의 동작 주파수를 증감시키는 인버터 제어회로(398) 및 전류조정 모터(394)에 의해 저항치가 가변되어 인버터 제어회로(398)에 업/다운 키신호에 상응하는 전압신호를 출력하는 가변저항(396)을 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 전류조정모터(394)는 통상의 직류모터나 스테핑 모터 등으로 구현될 수가 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에서는 작업자가 현재 작업하는 자리에서 움직이지 않고도 소지하고 있는 제어 송신기(200)의 업/다운키를 조작함으로써 아크전류를 임의로 조정할 수가 있는데, 이 경우에 아크전류의 조정은 업키(또는 다운키)를 누르는 동안에는 업키(또는 다운키) 신호가 계속적으로 송출되어 결과적으로 가변저항의 저항값이 연속적으로 변하도록 하는 방식과 업키(또는 다운키)를 일회 조작할 때마다 가변저항의 저항값이 미리 정해진 스텝만큼 단계적으로 변하도록 하는 방식이 있을 수 있다.
본 발명의 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치에 따르면 휴대 및 이송이 간편한 소형의 무선 제어기에 의해 아크용접 장치의 아크전류를 작업하는 바로 그 자리에서 조정할 수 있도록 함으로써 작업이나 이동의 번거로움을 제거할 수가 있고, 이에 따라 작업 능률을 향상시킬 수가 있다.

Claims (4)

  1. 전류 업/다운 키신호를 발생시키는 전류 업/다운키, 변조 주파수를 발생시키는 발진부, 자기 식별을 위한 암호를 설정하는 암호 설정부, 상기 암호 설정부에서 설정된 암호와 상기 전류 업/다운 키신호를 상기 변조 주파수에 의해 변조시키는 암호화/변조부, 상기 암호화/변조부에 의해 변조된 무선 변조 제어신호를 송출하는 송출 안테나 및 상기 암호화/변조부에 의해 변조된 무선 변조 제어신호를 증폭하여 상기 송출 안테나로 출력하는 증폭부로 이루어져 상기 전류 업/다운키를 통해 입력된 전류 업/다운 키신호를 미리 정해진 주파수로 변조하여 얻어진 변조 제어신호를 무선으로 송출하는 제어 송신기; 및
    상기 변조 무선 제어신호를 수신한 후에 검파하여 상기 업/다운 키신호를 검출하는 무선 수신부, 아크전류를 공급하는 전류공급원 및 상기 무선 수신부로부터 출력된 업/다운 키신호에 의해 상기 전류공급원에서 출력되는 아크전류의 크기를 제어하는 전류 제어수단을 내부에 포함하는 본체로 이루어지되,
    상기 무선 수신부는 상기 변조 무선 제어신호를 포착하는 수신안테나, 자기 식별을 위한 암호를 설정하는 암호 설정부, 상기 수신안테나에서 포착된 변조 무선 제어신호를 검파하여 암호 및 상기 전류 업/다운 키신호를 추출하고 상기 추출된 암호가 자체의 암호 설정부에 의해 설정된 암호와 일치하는 경우에 상기 전류 업/다운 키신호를 상기 전류 제어수단에 출력하는 검파/복호부로 이루어진 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전류공급원은 상용교류전원을 정류하는 제1 정류부;
    상기 제1 정류부에서 정류된 맥류 전압을 직류/직류 변환을 위해 아크전류의 크기에 비례하는 소정의 주파수를 갖는 교류전원으로 변환하는 인버터;
    상기 인버터에서 출력되는 교류전원을 미리 정해진 승압 비율로 승압하는 메인 트랜스포머;
    상기 메인 트랜스포머에서 승압된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 제2 정류부; 및
    상기 메인 트랜스포머에서 상기 제2 정류부로 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 전류 제어수단은 상기 인버터의 동작 주파수를 증감시키는 인버터 제어회로;
    상기 인버터 제어회로에 상기 전류 업/다운 키신호에 상응하는 전압신호를 출력하는 가변저항;
    상기 가변저항의 저항치를 가변시키는 전류조정 모터; 및
    상기 무선 수신부에서 제공된 상기 전류 업/다운 키신호에 의해 상기 전류조정 모터의 정/역 회전을 제어하는 모터 제어회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치.
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KR1020050010632A KR100727643B1 (ko) 2005-02-04 2005-02-04 무선제어 기능을 갖는 아크용접 장치

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US9035219B1 (en) 2012-10-18 2015-05-19 Doug Schmidt Arc welding machine adapted for remote controlled current adjustment

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