KR100764006B1 - 전기 용접기용 스위치 장치 및 이를 포함하는 전기 용접기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전기 용접기에 사용되는 스위치 장치는 소정의 전류를 공급하는 신호용 전원; 상기 신호용 전원으로부터 인가되는 전류에 응답하여 발광하는 발광 다이오드를 포함하는 신호 생성부; 상기 발광 다이오드로부터 발광된 빛을 수신하는 수광 다이오드를 포함하며, 상기 수광 다이오드가 상기 빛을 수신하는 경우 대응하는 제어 신호를 생성하여 전달하는 신호 수신부; 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 전기 용접기에 전원을 공급하는 제어 모듈을 포함한다.

전기 용접기, 스위치

Description

전기 용접기용 스위치 장치 및 이를 포함하는 전기 용접기{Switch device for electric welding machine and electric welding machine including the same}

도 1은 일반적인 전기 용접기를 개략적으로 보여주는 도면이다.

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

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기용 스위치 장치의 구성을 개념적으로 보여주는 회로도이다.

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

일반적인 전기 용접기는 아르곤(Ar) 가스나 이산화탄소(CO₂) 가스 또는 아르곤가스와 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 통 해 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 한다)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)를 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.

한편, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 전기 용접기에서는 전력, 및 가스를 공급하는 용접기(10)와 실제 용접을 수행하는 토치(50)를 연결하는 싱글 케이블(60)은 상당한 길이를 가지며, 그에 따라 토치(50)를 사용하는 작업자와 용접기(10)는 상당한 거리로 떨어져 있게 되어, 작업자가 용접기(10)의 전원을 조작하기가 어려울 수 있다.

따라서 종래의 전기 용접기를 사용하는 경우, 작업자는 전기 용접기의 전체 전원은 용접 작업 도중에 항상 켜져 있게 한 상태에서 용접 작업을 수행하고, 용접 작업이 완전히 종료 된 후 전원 스위치가 있는 곳으로 이동하여 전원을 오프시키곤 하였다. 따라서 종래의 전기 용접기를 사용하는 경우, 전기 용접의 작업을 위해 용접기(10)에 항상 전원이 인가되어 있어야 하며 그에 따라 막대한 전력이 소모되는 문제가 발생하게 되었다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 작업자가 전기 용접 작업 도중에 용접기의 전원을 용이하게 조작할 수 있는 전기 용접기용 스위치 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 작업자가 전기 용접 작업 도중에 용접기의 전원을 용이하게 조작할 수 있는 전기 용접기용 스위치 장치를 포함하는 전기 용접기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 전기 용접기에 사용되는 스위치 장치는 소정의 전류를 공급하는 신호용 전원; 상기 신호용 전원으로부터 인가되는 전류에 응답하여 발광하는 발광 다이오드를 포함하는 신호 생성부; 상기 발광 다이오드로부터 발광된 빛을 수신하는 수광 다이오드를 포함하며, 상기 수광 다이오드가 상기 빛을 수신하는 경우 대응하는 제어 신호를 생성하여 전달하는 신호 수신부; 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 전기 용접기에 전원을 공급하는 제어 모듈을 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 전기 용접기는 토치에 구비되거나, 토치와 연결되도록 구비되며, 작업자의 조작 결과를 소정의 신호로 변환하여 전달하는 스위치 조작부; 상기 스위치 조작부로부터 수신된 신호에 응답하여 전원의 온/오프를 제어하는 스위치 제어부; 상기 스위치 제어부에 의해 인가된 전원을 용접에 적합한 전압으로 변압하는 용접 전원 변압부; 상기 용접 전원 변압부로부터 인가된 전압을 정류하고, 위상을 제어하는 정류 및 위상 제어부; 및 정류 및 위상 제어부로부터 전압을 공급받아 적절한 레벨로 변압하여 토치에 인가하는 직류 리액터를 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.

본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기는 도 1에 도시된 일반적인 전기 용접기에 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기 용 스위치 장치를 부가하여 구성된다. 여기서, 전기 용접기 용 스위치 장치는 토치(50)에 연결되는 스위치 조작부, 및 전원에 연결되는 스위치 제어부를 포함한다. 전기 용접기는 작업자가 토치(50)의 스위치 조작부를 조작하면, 스위치 제어부는 스위치 조작부로부터 신호를 수신하여 전원의 인가 여부를 결정하게 된다.

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 스위치 조작부(100-1), 스위치 제어부(100-2), 용접전원 변압부(200), 정류 및 위상 제어부(300), 직류 리액터(400), 점호신호 발생부(500), 동작 제어부(600), 스탠바이 전원부(700), 및 토치를 포함한다.

스위치 조작부(100-1)는 토치에 구비되거나 토치와 연결되도록 구비되며, 작업자의 조작 결과를 소정의 신호로 변환하여 스위치 제어부(100-2)에 전달한다.

스위치 제어부(100-2)는 스위치 조작부(100-1)로부터 상기 신호를 수신하고, 수신된 신호에 응답하여 전원이 용접 전원 변압부(200)에 인가되도록 한다. 여기서, 스위치 제어부(100-2)는 상기 신호의 수신이 더 이상 이루어지지 않는 경우, 기 설정된 기간 동안 전원이 용접 전원 변압부(200)에 유지되도록 제어하며, 상기 설정 기간이 도과하면 용접 전원 변압부(200)에서 전원을 차단한다.

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 적절한 소정의 레벨로 변압하여 토치에 인가한다.

동작 제어부(600)는 스탠바이 전원부(700)로부터 공급되는 스탠바이 전원에 의해 스탠바이 혹은 동작 상태를 유지하는 동안, 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, 도 3을 참조하여 본 발명의 한 실시에 따른 전기 용접기용 스위치 장치(100-1, 100-2)를 더욱 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기용 스위치 장치의 구성을 개념적으로 보여준다.

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기 용 스위치 장치는 신호용 전원(110), 신호 생성부(120), 신호 수신부(130), 제어 모듈(140), 및 릴레이(150)를 포함한다.

신호용 전원(110)은 토치에 대한 작업자의 스위치의 온/오프 조작에 따라 신 호 생성부(120)로 인가되는 전류를 생성하여 공급한다. 신호용 전원(110)은 신호 생성부(120)에 해당하는 전류를 인가할 수 있는 것이면 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 작업자의 스위치 온 조작에 대하여 신호용 전원(110)으로부터 토치로 신호 생성부(120)를 통하여 전류가 흐를 수 있도록 회로가 구성된다. 이러한 회로 구성은 다이오드, 저항등 회로 소자등을 통하여 통상의 기술자에 의해 용이하게 구현될 수 있으므로 본 발명의 명세서에서는 생략한다.

신호 생성부(120)는 신호용 전원(110)으로부터 인가된 전원에 대하여 소정의 신호를 생성하여 신호 수신부(130)에 전달한다. 신호 생성부(120)는 신호 수신부(130)에서 수신될 수 있는 신호를 생성할 수 있는 것이면 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 입력되는 전원에 따라 빛을 발광할 수 있는 발광 다이오드를 이용한다.

신호 수신부(130)는 신호 생성부(120)로부터 생성된 신호를 수신하면, 대응하는 제어 신호를 생성하여 제어 모듈(140)에 전달한다. 이러한 제어 신호는 특별한 제한이 없으며, 전압의 레벨이 제어 신호로 바람직하게 이용될 수 있다.

신호 수신부(130)는 신호 생성부(120)로부터 생성된 신호를 수신할 수 있는 것이면 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 빛을 수신하여 전류를 흐르게 하는 수광 다이오드를 이용한다.

제어 모듈(140)은 신호 수신부(130)로부터 제어 신호가 수신되면 릴레이(150)를 제어하여 전원을 용접 전원 변압부(200)에 공급하도록 제어한다.

본 발명의 실시예에서, 제어 모듈(140)은 자동 오프 제어를 수행할 수 있다. 제어 모듈은 신호 수신부(130)로부터 신호의 수신이 중단되는 경우, 소정의 기 설정된 시간(예를 들어, 10 분, 20 분, 30 분 등) 동안 전원이 용접 전원 변압부(200)에 공급되도록 제어하고, 상기 기간이 도과되면 릴레이(150)를 이용하여 전원을 차단할 수 있다. 이러한 시간은 목적에 따라 자유로이 설정될 수 있다.

앞서 도 2의 본 발명의 한 실시에 따른 전기 용접기의 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기 용 스위치 장치는 작업자가 조작할 수 있는 스위치 조작부(100-1)와 전원을 제어하는 스위치 제어부(100-2)로 크게 구별될 수 있다. 여기서 신호용 전원(110), 신호 생성부(120), 신호 수신부(130), 제어 모듈(140), 및 릴레이(150)는 스위치 조작부(100-1) 및 스위치 제어부(100-2)에 목적에 따라 자유롭게 분산되어 배치될 수 있으며, 배치 위치는 제한되지 않는다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기용 스위치 장치의 동작을 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

작업자는 용접 작업 동안 스위치 조작부(100-1)를 통해 토치를 온(on) 조작하면, 신호 생성부(120)에 포함된 발광 다이오드는 신호용 전원(110)에 의해 발광 되게 된다.

이렇게 발광된 빛은 신호 수신부(130)에 포함된 수광 다이오드에 의해 수광되게 되고, 그 결과 수광 다이오드는 도통되어 연결된 전원(5V)은 접지에 연결되게 된다. 그 결과 제어모듈(140)에 인가되는 전류는 5V, 즉 하이(high) 신호에서 0 V, 즉 로(low) 신호로 떨어지게 된다.

제어 모듈(140)은 로(low) 신호가 인가되면 릴레이(150)를 통해 전원이 용접 전원 변압부(200)에 인가되도록 제어한다. 본 발명에서 이러한 하이 신호 또는 로 신호에 응답하여 전원의 용접 전원 변압부(200)로의 인가 여부가 결정되므로 이러한 하이 신호 또는 로 신호는 제어 신호로 이용된다.

그 후, 작업자가 스위치 조작부(100-1)를 통해 토치를 오프(off) 조작하면, 신호 생성부(120)에 포함된 발광 다이오드는 더 이상 발광 하지 않게 되고, 그에 따라 수광 다이오드가 더 이상 빛을 수광하지 않게된다. 그 결과 수광 다이오드는 전원(5V)과 접지 사이를 차단하게 되며, 그 결과 제어모듈(140)에 인가되는 전류는 로 신호에서 하이 신호로 변하게 된다. 제어 모듈(140)은 이렇게 입력되는 신호가 로 신호에서 하이 신호로 변하면 입력된 알고리즘에 따라 상기 기 설정된 기간 후에 전원을 차단한다.

따라서 본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기용 스위치 장치를 사용하는 경우, 작업자는 토치 주변의 스위치 조작부(100-1)를 조작함으로써 전기 용접을 용이하게 수행할 수 있으며, 작업자가 소정의 기간 이상 전기 용접 작업을 수행하지 않는 경우 용접 전원 변압부(200)에 인가되는 전원이 자동 차단되어 불필요한 전력의 소모를 예방할 수 있게 된다.

본 발명의 한 실시예에 따른 전기 용접기는 작업자가 전기 용접 작업을 소정의 시간 이상 수행하지 않는 경우, 전기 용접기로 인가되는 전원을 자동 차단함으로써 전력의 낭비를 방지할 수 있다.

또한, 작업자가 전기 용접 작업의 중단을 위해 작업장으로부터 멀리 떨어져 있는 전원 스위치에 가서 스위치를 오프시킬 필요가 없으므로, 작업자의 작업 능률을 높이며, 작업자가 스위치를 오프시키는 것을 잊을 경우 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 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 (6)

1. 전기 용접기에 사용되는 스위치 장치에 있어서,

   소정의 전류를 공급하는 신호용 전원;

   상기 신호용 전원으로부터 인가되는 전류에 응답하여 발광하는 발광 다이오드를 포함하는 신호 생성부;

   상기 발광 다이오드로부터 발광된 빛을 수신하는 수광 다이오드를 포함하며, 상기 수광 다이오드가 상기 빛을 수신하는 경우 대응하는 제어 신호를 생성하여 전달하는 신호 수신부; 및

   상기 제어 신호에 응답하여 상기 전기 용접기에 전원을 공급하는 제어 모듈;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 용접기용 스위치 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어 모듈은

   상기 제어 신호의 수신이 중단되는 경우, 기 설정된 시간 이후에 상기 전기 용접기에 공급되는 상기 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 상기 전기 용접기용 스위치 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 신호 수신부는

   소정의 전류를 공급하는 수광 다이오드용 전원;

   상기 발광 다이오드로부터 발광되는 빛을 수신하여 도통되며, 상기 수광 다이오드용 전원과 접지 사이에 연결되어 있는 수광 다이오드; 및

   상기 수광 다이오드와 병렬 연결되고, 상기 제어 모듈과 연결되어 있는 커패시터;

   를 포함하고,

   상기 수광 다이오드가 도통하는 경우, 상기 수광 다이오드용 전원은 상기 접지와 연결되고, 상기 커패시터에 저장된 소정의 전류가 상기 제어 신호로서 상기 제어 모듈에 인가되는 것을 특징으로 하는 상기 전기 용접기용 스위치 장치.
4. 토치에 구비되거나, 토치와 연결되도록 구비되며, 작업자의 조작 결과를 소정의 신호로 변환하여 전달하는 스위치 조작부;

   상기 스위치 조작부로부터 수신된 신호에 응답하여 전원의 온/오프를 제어하는 스위치 제어부;

   상기 스위치 제어부에 의해 인가된 전원의 전압을 용접에 적합한 전압으로 변압하는 용접 전원 변압부;

   상기 용접 전원 변압부로부터 인가된 전압을 정류하고, 위상을 제어하는 정류 및 위상 제어부; 및

   상기 정류 및 위상 제어부로부터 전압을 공급받아 적절한 레벨로 변압하여 토치에 인가하는 직류 리액터;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 용접기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 스위치 조작부 및 스위치 제어부는 함께,

   소정의 전류를 공급하는 신호용 전원;

   상기 신호용 전원으로부터 인가되는 전류에 응답하여 발광하는 발광 다이오드를 포함하는 신호 생성부;

   상기 신호 생성부로부터 발광된 빛을 수신하는 수광 다이오드를 포함하며, 상기 수광 다이오드가 상기 빛을 수신하는 경우 대응하는 제어 신호를 생성하여 전달하는 신호 수신부; 및

   상기 제어 신호에 응답하여 상기 용접 전원 변압부에 전원을 공급하는 제어 모듈;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 전기 용접기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제어 모듈은

   상기 제어 신호의 수신이 중단되는 경우, 기 설정된 시간 이후에 상기 용접 전원 변압부에 공급되는 상기 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 상기 전기 용접기.

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