KR100782413B1 - Formation method of external characteristic of arc welding power source - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주로 아크의 형성시, 부하 전압 및 전류의 곡선 형태 및 그 값을 조절하여, 전원의 외부 특성의 형태에 따른 용융 금속 드롭의 형성 및 전이의 프로세스를 사이클적으로 반복하는 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법으로서, 본 발명의 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법은 반복된 프로세스의 각 사이클에서 상기 전압, 전류, 전력, 및 부하 저항의 순시 값을 관측하고, 부하 저항의 감소가 관측되면, 상기 외부 특성의 하강 암을 형성하여 각 사이클에서 상기 드롭의 형성을 확실하게 하며, 부하 저항의 증가가 관측되면, 상기 외부 특성의 상승 암을 형성하여 각 사이클에서 상기 드롭의 전이를 확실하게 하여 달성된다. The present invention mainly adjusts the shape of the load voltage and current and the value of the arc during the formation of the arc of the arc welding power source to repeat the process of the formation and transition of the molten metal drop according to the form of the external characteristics of the power source As the external characteristic formation method, the external characteristic formation method of the arc welding power supply of the present invention observes the instantaneous values of the voltage, current, power, and load resistance in each cycle of the repeated process, and if a decrease in the load resistance is observed, Forming the falling arm of the external characteristic to ensure the formation of the drop in each cycle, and if an increase in the load resistance is observed, forming the rising arm of the external characteristic to ensure the transition of the drop in each cycle do.

아크 용접 Arc welding

Description

아크용접 전원의 외부 특성 형성방법{Formation method of external characteristic of arc welding power source}Formation method of external characteristic of arc welding power source

도 1은 부하에 대한 전압 u, 전류 i, 저항 r의 순시 값의 시간에 따른 변화량을 보여주는 그래프이다. 1 is a graph showing an amount of change over time of instantaneous values of voltage u, current i, and resistance r with respect to a load.

도 2는 이들 시간 그래프에 상응하는 외부적 특성을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the external characteristics corresponding to these time graphs.

본 발명은 용접에 관한 것으로서, 특히 고주파 조절이 가능한 인버터를 기초로 하여 제작된 전원에서 생성된 전류 및 전압 펄스를 사용하는 아크용접 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to welding, and more particularly, to an arc welding method using current and voltage pulses generated from a power source manufactured on the basis of an inverter capable of high frequency control.

융용 전극을 주로 사용한 펄스 아크용접 방법이 알려져 있다[RF 특허 제2 133660호, 6MPK B23K9/09, V23K9/173. 출원일: 1997.7.31. 공개일: 1999.7.27. Bul. 제32호]. 상기 문헌에는 이를 실행하는 동안 아크 전압에 따라 용접 전류 펄스 파라미터를 변경시키는 것으로 아크 거리의 길이가 자동으로 조절됨과, 전류 파라미터가 드롭을 용융시키는 데 필요한 에너지를 투입하여 변경 되며, 드롭의 용융은 아크 공간 내 전압 버스트(burst)에 의한 브레이크오프(break-off) 순간부터 시작됨이 개시되어 있다. A pulse arc welding method mainly using molten electrodes is known [RF Patent No. 2 133660, 6MPK B23K9 / 09, V23K9 / 173. Filing date: 1997.7.31. Release date: July 27, 1999 Bul. No. 32]. In this document, the length of the arc distance is automatically adjusted by changing the welding current pulse parameter according to the arc voltage during the execution, and the current parameter is changed by inputting the energy required to melt the drop, and the melting of the drop is the arc It starts from the moment of break-off due to a voltage burst in space.

본 방법의 주요 결점은 용접의 질이 낮다는 점인데, 그 이유는 드롭이 브레이크 오프되는 순간 쇼트회로(short circuit)가 가능해지며, 이는 아크 전류의 비약적인 증가를 야기하고, 그후 브레이크 오프된 드롭의 스패터링(spattering)을 야기하기 때문이다. 또한, 드롭의 브레이크 오프 이전 단계에서는 입력 전력에 대한 제어가 없고(불충분하게 가열될 수 있음), 드롭이 브레이크 오프되고 용접된 디테일(details)에 도달한 후, 전극과 디테일 구간의 불충분한 전압과 그 구간의 전압의 비약적인 증가로 아크가 소멸될 수도 있다.The main drawback of the method is that the quality of the weld is low, because a short circuit becomes possible the moment the drop breaks off, which leads to a dramatic increase in arc current, and then to the break off of the drop. This is because it causes spattering. In addition, there is no control over the input power at the pre-breakoff phase of the drop (it may be insufficiently heated), and after the drop has broken off and has reached the welded details, insufficient voltage between the electrode and the detail section The arc may be extinguished by a dramatic increase in the voltage of the interval.

쇼트회로에 의한 용접 방법이 알려져 있다[RF 특허 제2217275, 7MPK V23K9/095. 출원일: 24.09.99. 공개일: 27.11.03. 우선권 국가: 미국, 특허권자: Lincoln Global, Inc., US]. 상기 문헌에는 전원에 의해 생성된 전류 펄스를 사용해 공급된 용접 와이어를 용융시키고, 쇼트회로의 트랜스퍼 섹터와 아크용접을 사용하는 용융 섹터로 이루어진 용접주기를 형성하는 것이 개시되어 있다. 그리고 상기 주기에서 상기 각각의 전류 펄스는 특정한 극성을 지닌다. 본 방법의 주요 결점은 앞서 아날로그 방법과 유사하다.A welding method by a short circuit is known [RF Patent No. 2217275, 7MPK V23K9 / 095]. Filing date: 24.09.99. Release date: 27.11.03. Preferred Country: United States, Patent Holder: Lincoln Global, Inc., US]. This document discloses melting a supplied welding wire using a current pulse generated by a power source, and forming a welding cycle consisting of a transfer sector of a short circuit and a melting sector using arc welding. And each current pulse in the period has a specific polarity. The main drawback of this method is similar to the analog method above.

또한, 본 발명의 방법에 대한 종래 방법으로서, 아크용접 프로세스 수행을 위한 전류 형성방법이 선택되었다[특허 RF 제2210474, 7MPK V23K9/06. 출원일: 18.01.2000. 공개일: 20.08.2003. 우선권 국가: 미국, 특허권자: Lincoln Global, Inc. US]. 상기 문헌에는 반복되는 주기로 구성되며, 각각의 주기는 쇼트회로 단계 이후 아크 용접 단계가 포함된다. 상기 주기는 상기 쇼트회로 단계 동안 전류 에 의한 첫 번째 제어 모드를 포함하며, 상기 용접 단계 동안 전압, 전력, 또는 전기에너지 양에 의한 두 번째 제어 모드가 포함한다. 또한 이러한 프로세스의 실행을 위해 앞에서 언급한 쇼트회로 프로세스 동안 조정 가능한 신호곡선(signal curve)을 형성하는 펄스 시퀀스가 발생한다.In addition, as a conventional method for the method of the present invention, a current forming method for performing an arc welding process was selected [Patent RF 2210474, 7MPK V23K9 / 06. Filing date: 18.01.2000. Release date: 20.08.2003. Preferred Country: United States, Patent Holder: Lincoln Global, Inc. US]. The document consists of repeated cycles, each cycle comprising an arc welding step after a short circuit step. The period includes a first control mode by current during the short circuit step, and a second control mode by amount of voltage, power, or electrical energy during the welding step. Also for the execution of this process a pulse sequence is generated which forms an adjustable signal curve during the above mentioned short circuit process.

본 종래 방법의 주요 결점은 부하저항 값(전극과 디테일 간의 구간)의 변화에 대한 정보의 부재로 인한 용접 프로세스 제어의 낮은 효율이다. 이러한 정보 부재는 언급한 프로세스의 진행을 특징 짓게 된다. 또한, 본 종래 방법의 용접 프로세스 제어의 낮은 효율은 또한 다음의 두 종류의 전력의 입력값 조정 부재 때문이기도 하다.The main drawback of this conventional method is the low efficiency of the welding process control due to the absence of information on the change in the load resistance value (interval between the electrode and the detail). This lack of information will characterize the progress of the process mentioned. Further, the low efficiency of the welding process control of the present conventional method is also due to the input value adjusting member of the following two kinds of electric powers.

-쇼트회로 단계의 순시 전력: 첫째, 상기 언급한 구간 값의 불안정성으로 인해 반드시 나타나지는 않는다. 둘째, 브레이크 오프 순간까지 드롭의 저항이 증가하며, 전류가 안정화될 경우 이로 인해 브레이크 오프 순간까지 과열을 야기하거나 브레이크 오프 후 스패터링을 야기한다. Instantaneous power of the short circuit stage: First, it does not necessarily appear due to the instability of the above mentioned interval values. Secondly, the resistance of the drop increases up to the moment of break-off, which, when the current stabilizes, causes overheating up to the moment of break-off or spattering after break-off.

-용접프로세스의 평균전력: 평균전력 값은 요구수준에서 결정되거나 유지되지 않으며, 따라서 평균전력이 변하면 용접된 디테일의 가열 모드를 불안정하게 한다.Average power value of the welding process: The average power value is not determined or maintained at the required level, thus changing the average power makes the heating mode of the welded detail unstable.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 용접 프로세스 제어효율이 개선된 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법을 제공하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is to provide a method for forming the external characteristics of the arc welding power supply with improved welding process control efficiency.

본 발명의 한 특징에 따른 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법은 주로 아크의 형성시, 부하 전압 및 전류의 곡선 형태 및 그 값을 조절하여, 전원의 외부 특성의 형태에 따른 용융 금속 드롭의 형성 및 전이의 프로세스를 사이클적으로 반복하며, 반복된 프로세스의 각 사이클에서 상기 전압, 전류, 전력, 및 부하 저항의 순시 값을 관측하고, 부하 저항의 감소가 관측되면, 상기 외부 특성의 하강 암을 형성하여 각 사이클에서 상기 드롭의 형성을 확실하게 하며, 부하 저항의 증가가 관측되면, 상기 외부 특성의 상승 암을 형성하여 각 사이클에서 상기 드롭의 전이를 확실하게 하여 달성된다. The method for forming an external characteristic of an arc welding power source according to an aspect of the present invention mainly controls the shape of the load voltage and current and the value thereof when the arc is formed, thereby forming a molten metal drop according to the shape of the external characteristic of the power source. Iteratively repeats the process of transition, observes the instantaneous values of voltage, current, power, and load resistance in each cycle of the repeated process, and if a decrease in load resistance is observed, forms a falling arm of the external characteristic. This ensures formation of the drop in each cycle, and when an increase in load resistance is observed, it is achieved by forming a rising arm of the external characteristic to ensure transition of the drop in each cycle.

상기 외부 특성의 하강 암은 상기 전압 및 상기 전류를 변화시켜, 상기 부하에 대한 순시 전력을 조절하여 형성된다. The falling arm of the external characteristic is formed by changing the voltage and the current to adjust the instantaneous power to the load.

상기 외부 특성의 상승 암은 상기 전압 및 상기 전류를 변화시켜, 상기 부하에 대한 순시 전력을 조절하여 형성된다. The rising arm of the external characteristic is formed by changing the voltage and the current, and adjusting the instantaneous power to the load.

상기 순시 전력의 계산된 값은 특정 시간 구간 내에서 평균되어 평균 부하 전력을 결정되며, 상기 평균 부하 전력은 용접을 위해 요구되는 가열 조건을 위해 필요 충분한 구체적 수준에서 유지된다. The calculated value of the instantaneous power is averaged within a specific time interval to determine the average load power, which is maintained at a specific level sufficient sufficient for the heating conditions required for welding.

상기 평균 부하 전력은 상기 형성된 외부 특성의 하강 암 및 상승 암의 동시 배열에 의해 유지된다. The average load power is maintained by the simultaneous arrangement of the falling and rising arms of the formed external characteristic.

상기 외부 특성의 하강 암 및 상승 암의 동시 배열은 상기 부하 전압과 전류의 순시 값을 기 설정된 제한 내에서 조절하여 달성된다. Simultaneous arrangement of the falling arm and the rising arm of the external characteristics is achieved by adjusting the instantaneous values of the load voltage and current within a predetermined limit.

본 발명의 상기 기술적 효과의 달성방법은 다음과 같다. 종래의 방법은 부하 전압 및 전류의 곡선형태, 및 값, 주로 아크 형태에 대한 제어로 이루어지며, 융용된 금속 드롭(molten metal drops)의 형성 및 전이 프로세스가 주기적으로 반복되며, 전원이 외부적 특성의 형태에 맞추어 흐르도록 구성된다. The method of achieving the technical effect of the present invention is as follows. Conventional methods consist of control of the curve shape and value of the load voltage and current, mainly the arc shape, the formation and transition process of molten metal drops is repeated periodically, and the power supply is characterized by external characteristics. It is configured to flow in accordance with the shape of.

반면 본 발명 방법에서는 반복되는 프로세스의 각 사이클에서 전압, 전류, 전력 및 부하저항의 순시 값이 측정되고 계산된다. 부하저항의 감소가 발견될 경우 외부적 특성의 하강 암(falling arm)이 형성되는데, 하강 암은 부하에 대한 순시 전력을 제어하기 위해 전압 및 전류를 변경하여 모든 사이클에서 드롭을 형성시키는 방식으로 이루어진다. 한편, 부하저항의 증가가 발견될 경우, 외부적 특성의 상승 암(ascending arm)이 형성되는데, 이는 부하에 대한 순시 전력을 제어하기 위해 전압 및 전류를 변경하여 모든 사이클에서 드롭을 전이시키는 방식으로 이루어진다. 계산된 순시 전력 값에 대해 구체화된 시간 구간 동안 평균을 냄으로써 부하의 평균전력을 결정한다. 이러한 평균전력은 요구되는 용접 가열조건에 필요/충분한 구체화된 수준에서 유지된다. 이는 형성된 외부적 특성의 두 암(arms)을 동시에 쉬프트하는 방법으로 이루어지는데, 이는 부하전압 및 전류의 순시 값에 설정된 제한 내에서 이들 값을 제어하기 때문이다.In contrast, in the method of the present invention, instantaneous values of voltage, current, power and load resistance are measured and calculated in each cycle of the repeated process. If a decrease in the load resistance is found, a falling arm of external characteristics is formed, which is formed by changing the voltage and current to form a drop in every cycle to control the instantaneous power to the load. . On the other hand, if an increase in the load resistance is found, an ascending arm of external characteristics is formed, in which the drop transitions in every cycle by changing the voltage and current to control the instantaneous power to the load. Is done. The average power of the load is determined by averaging over the specified time interval against the calculated instantaneous power value. This average power is maintained at a level specified / sufficient for the required welding heating conditions. This is accomplished by simultaneously shifting two arms of the formed external characteristic, since they control these values within the limits set on the instantaneous values of the load voltage and current.

본 발명에서 중요한 특징들의 전체는 하기 작업의 연속이다.All of the important features of the present invention are a continuation of the following operation.

-전압, 전류, 전력 및 부하저항의 순시 값을 측정/계산하고 평균 부하전력을 결정한다.Measure / calculate instantaneous values of voltage, current, power and load resistance and determine average load power.

-부하저항의 감소가 발견되면, 외부적 특성의 하강 암(falling arm)이 형성 되며, 이는 부하의 순시 전력을 제어하기 위해 전압 및 전류를 변경함으로써 모든 사이클에서 드롭이 형성되도록 하는 방식으로 이루어진다.If a decrease in load resistance is found, a falling arm of external characteristics is formed, in such a way that a drop is formed in every cycle by changing the voltage and current to control the instantaneous power of the load.

-부하저항의 증가가 발견되면, 외부적 특성의 상승 암(ascending arm)이 형성되며, 이는 부하의 순시 전력을 제어하기 위해 전압 및 전류를 변경함으로써 모든 사이클에서 드롭이 전이되도록 하는 방식으로 이루어진다.If an increase in the load resistance is found, an ascending arm of external characteristics is formed, in such a way that the drop transitions in every cycle by changing the voltage and current to control the instantaneous power of the load.

-평균 부하 전력은 요구되는 용접의 가열조건을 충족시키기 위한 필요/충분한 구체적 수준에서 유지된다. 부하 전압 및 전류의 순시 값을 기 설정된 제한 내에서 제어하기 때문에, 이러한 평균 부하 전력의 유지는 형성된 외부적 특성의 두 암(arms)을 동시에 쉬프트하는 방법으로 이루어진다.The average load power is maintained at the specific level necessary / sufficient to meet the heating conditions of the welding required. Since the instantaneous values of the load voltage and current are controlled within preset limits, this maintenance of average load power is achieved by a method of simultaneously shifting two arms of the external characteristic formed.

또한 이러한 특징들은 전체로서 신규한 것이고 전혀 공지 공용되지 않았던 것이어서, 소위 신규성(novelty)의 보호 요건을 충족하는 것으로 생각된다. It is also believed that these features are novel as a whole and have not been known at all, thus meeting the so-called novelty protection requirements.

상기 본 발명의 전체적인 특징으로 인해 앞에서 언급한 효과가 달성된다. 즉, 각 사이클 내 부하 저항 변화에 대한 추가적 정보를 입수/사용함으로써 용접 프로세스 제어효율이 증가한다. 이러한 용접 프로세스 제어 효율의 증가는 앞서 저항의 변화에 따라 부하 내 순시 전력 입력이 조정되고, 특히 쇼트 회로 단계에서 용융된 금속 드롭의 형성 및 전이가 확실해지기 때문이다. 또한 용접 프로세스의 구체적인 가열조건의 안정성을 위해 평균 전력이 조정이 이루어지기 때문이기도 하며, 이 같은 점에서 본원 발명이 소위 진보성(inventive) 수준의 보호 요건을 충족하는 것으로 생각된다. The above-mentioned effect is achieved due to the above-described overall characteristics of the present invention. That is, the welding process control efficiency is increased by obtaining / using additional information on load resistance change in each cycle. This increase in welding process control efficiency is due to the fact that the instantaneous power input in the load is adjusted in response to the change in resistance, and in particular the formation and transition of molten metal drop in the short circuit stage is assured. It is also because the average power is adjusted for the stability of the specific heating conditions of the welding process, and in this respect it is believed that the present invention meets the so-called inventive level of protection requirements.

본 발명의 외부적 특성 형성방법은 정류기가 장착되고 고주파 인버터를 사용 하는 아크 용접 전원에 적용될 수 있다. 용접은 수동 또는 자동으로 이루어질 수 있고, 용융 전극과 함께 아크는 플럭스(flux), 불활성기체(inert), 또는 활성가스(active gas)로 보호된다. 이때 융용 금속 드롭을 가지는 쇼트 회로 모드는 있을 수도 없을 수도 있다. 인버터 출구부의 전압 및 전류는 AC회로 전압의 펄스길이변조(pulse-length modulation; 이하 PLM라고도 한다)를 통해 조절된다. 인버터 스위치 조절과 PLM 실행은 프로그래밍 가능한 마이크로프로세서가 장착된 컨트롤러로 수행된다.The method for forming external characteristics of the present invention can be applied to an arc welding power source equipped with a rectifier and using a high frequency inverter. Welding can be done manually or automatically, and the arc together with the molten electrode is protected with flux, inert, or active gas. There may or may not be a short circuit mode with a molten metal drop. The voltage and current at the outlet of the inverter are regulated through pulse-length modulation (hereinafter also referred to as PLM) of the AC circuit voltage. Inverter switch control and PLM execution are performed with a controller with a programmable microprocessor.

전원의 외부적 특성은 부하 전류에 대한 그 출력 전압의 의존성으로 이해되며, 이는 시간에 따라 변화하는 전극과 디테일의 구간의 비선형적 저항의 형태로 표시된다. 외부적 특성의 형태는 다음과 같다.The external characteristics of the power supply are understood as the dependence of its output voltage on the load current, which is expressed in the form of non-linear resistance in the intervals of electrodes and details that change over time. The external characteristics are as follows.

-정적(static) 상태: 드롭 용접에서 프로세스 반복 사이클의 지속시간을 현저히 초과(2~3 단계 정도)하는, 부하의 정지 상태 또는 느리게 변화하는 상태(느린 프로세스) Static state: A stationary or slow changing state (slow process) of the load that significantly exceeds the duration of the process repeat cycle in drop welding (a few steps).

-동적(dynamic) 상태: 부하 저항 변화 시간이 상기 사이클의 지속 시간보다는 짧으나 전원의 고주파 인버터의 스위치 통신(switch commutation) 기간 보다는 2~3 단계 정도 긴 경우.Dynamic state: The load resistance change time is shorter than the duration of the cycle but is 2-3 times longer than the switch commutation period of the high frequency inverter of the power supply.

더욱이 상기 구간 동안에 발생하는 프로세스들(특히 PLM)도 있으며, 이들의 값은 상기 고주파 인버터의 전기 에너지 발생기간에 근접한다.Furthermore, there are processes (especially PLM) that occur during the interval, the values of which approach the electrical energy generation period of the high frequency inverter.

도 1은 부하에 대한 전압u, 전류i, 저항 r의 순시 값의 시간에 따른 변화량을 보여주는 그래프이다. 도 2는 이들 시간 그래프에 상응하는 외부적 특성을 나타 내며, A 선 세그먼트(아크의 최초 발광 시 유휴 섹터), B 선 세그먼트(메인 섹터), C 선 세그먼트(부하에 대한 구체적 평균 전력 곡선), D 선 세그먼트(전원의 극 부하 DC의 섹터)를 나타낸다. F 선은 아크의 핫 스타트를 위한 전류 증폭에 상응하고, G선은 전극 안티스틱(antistick) 보호 전류에 상응한다. E선은 상기 전극으로 가는 공급 버스 상의 전압 강하(voltage drop)를 결정한다. 숫자 1~7의 밀폐 꺾인 곡선(closed broken curve)은 내부에 포인트 0를 가지는 동적인 외부적 특성으로, 곡선 C에 위치하며, 구체적 용접 모드의 평균 전력에 상응한다.1 is a graph showing an amount of change over time of instantaneous values of voltage u, current i, and resistance r with respect to a load. FIG. 2 shows the external characteristics corresponding to these time graphs: A line segment (idle sector at initial light emission of arc), B line segment (main sector), C line segment (specific average power curve for load), D line segment (sector of the pole load DC of the power supply). The F line corresponds to the current amplification for the hot start of the arc and the G line corresponds to the electrode antistick protection current. Line E determines the voltage drop on the supply bus to the electrode. The closed broken curve of numbers 1-7 is a dynamic external characteristic with a point 0 inside, located at curve C, which corresponds to the average power of a specific welding mode.

상기 전원의 상기 외부적 특성 형성을 위해 분할 기간(discretization interval) T의 용접 프로세스 동안 전압 u와 전류 i의 순시 값이 읽혀져야 하며, 분할 기간 T는 고주파 인버터의 스위치 정류(commutation) 구간으로 나눌 수 있거나 이 기간과 동일해야 한다. i번째 구간에 대한 측정 결과에 따라 순시 전력 pi = ii*ui와 부하 저항 ri = ui/ii의 값이 계산된다. 이렇게 수득된 순시 전력 값을 기반으로 각 사이클 기간 Tc = n*T의 평균 전력이 계산되며(n은 사이클 기간 중 분할 구간의 수), 그 공식은

Figure 112007033099207-pat00001
이다. The instantaneous values of voltage u and current i must be read during the welding process of the division period T to form the external characteristic of the power supply, and the division period T can be divided into the switch commutation period of the high frequency inverter. Or it should be the same as this period. The instantaneous power p i = i i * u i and the load resistance r i = u i / i i are calculated according to the measurement result for the i th section. Based on the instantaneous power values thus obtained, the average power of each cycle period T c = n * T is calculated (n is the number of divisions in the cycle period), and the formula is
Figure 112007033099207-pat00001
to be.

그 후 숫자 j의 시간 구간 내에서, 그리고 tc= N*Tc의 지속기간 내에서(예: 10 사이클의 경우 N = 10), 평균 전력 값은 유사한 공식

Figure 112007033099207-pat00002
에 의해 결정된다.Then within the time interval of the number j, and within the duration of t c = N * T c (eg N = 10 for 10 cycles), the average power value is a similar formula
Figure 112007033099207-pat00002
Determined by

이는 작업 과정에서 보다 정확하게 정의된다.This is more precisely defined in the process.

모든 분할 구간에서 부하 저항의 구간 변화가 계산된다. dr/dt < 0(저항감소)인 경우, 외부적 특성의 하강 암이 형성되며, dr/dt > 0(저항증가)인 경우, 외부적 특성의 상승 암이 형성된다. The interval change of the load resistance is calculated for all divisions. If dr / dt <0 (decrease in resistance), a descending arm of external characteristics is formed, and if dr / dt> 0 (increase in resistance), a rising arm of external characteristics is formed.

도 1은 전류 i, 전압 u, 저항 r의 시간 그래프를 보여준다. 도 1에서 변화의 특징은 상응하는 외부적 특성을 가지는 쇼트 회로에 의한 용접의 경우 발생하게 된다(도 2 참조). 1 shows a time graph of current i, voltage u and resistance r. The characteristic change in FIG. 1 occurs in the case of welding by a short circuit having a corresponding external characteristic (see FIG. 2).

포인트 1까지의 구간에서 아크가 버닝(burning)되어 상기 전극이 가열된다(외부적 특성에서 포인트 1 은 상수 i, u, 및 r에 상응함). 포인트 1 내지 포인트2 구간에서는 상기 전극의 끝에 드롭이 형성되기 시작하며, 저항 r이 감소하고 전류가 증가한다. 여기서 외부적 특성의 하강 암이 형성되기 시작한다. 포인트 2 내지 포인트 3 구간에서는 상기 드롭이 커져서 상기 디테일에 접촉하고, 쇼트 회로가 발생하여, 전류가 증가하고, 부하 저항이 서플라이 버스의 저항까지 갑작스럽게 떨어진다. 외부적 특성에 하강 암이 계속 형성된다. 포인트 3 내지 포인트 4 섹터에서는 쇼트 회로를 유발하는 드롭이 커지고(스며 나옴), 저항이 감소하며, 전류가 계속 커져 드롭을 가열한다. 상기 외부적 특성의 하강 암이 계속 형성되며, 전압은 다소 감소한다. 포인트 4 내지 포인트 5 구간에서는 드롭의 상부에서 목 (neck)이 형성되며, 상기 목은 가늘어지고 저항이 커지기 시작한다. 포인트4 는 경계지점으로, 이 지점을 통과한 후 부하저항이 커지기 시작하며 dr/dt > 0이 된다. 이제 부하 내 전력이 감소되어야 하며, 그렇지 않으면 드롭이 과열되어 브레이 크 오프 전에 스패터링된다. 이를 위해서는 외부적 특성의 상승 암을 형성해야 한다. In the interval up to point 1 the arc is burned and the electrode is heated (point 1 corresponds to constants i, u, and r in external properties). In point 1 to point 2, a drop begins to form at the end of the electrode, and the resistance r decreases and the current increases. Here, a descending rock of external character begins to form. In the point 2 to point 3 interval, the drop becomes larger to contact the detail, a short circuit occurs, the current increases, and the load resistance suddenly drops to the resistance of the supply bus. On the external characteristic, the descending rock continues to form. In point 3 to point 4 sectors, the drop causing the short circuit is large (exuded), the resistance decreases, and the current continues to grow to heat the drop. The falling arm of this external characteristic continues to form and the voltage decreases somewhat. At points 4 to 5, a neck is formed at the top of the drop, which becomes thinner and the resistance begins to increase. Point 4 is the boundary point, and after passing through this point, the load resistance starts to increase and becomes dr / dt> 0. The power in the load must now be reduced, otherwise the drop will overheat and sputter before break off. This requires the formation of a rising arm of external character.

포인트 5 내지 포인트 6구간에서 상기 드롭이 브레이크 오프되며, 이로 인해 저항이 크게 상승하고 전압이 증가해 드롭 없이도 아크가 계속 버닝될 수 있도록 한다. 이때 외부적 특성의 상승 암이 형성된다. 포인트 6 내지 포인트 7 섹터에서는 최소한의 전류로 버닝되는 정지 상태 아크 모드가 발생하며, 외부적 특성의 상승 암의 형성이 중단되고 초기 포인트 7(1)로 되돌아간다. 다음의 사이클에서 이러한 프로세스가 유사하게 반복되며, 외부적 특성의 동적 부분이 설명한 사이클에서 동일한 방식으로 형성된다.The drop breaks off at points 5 through 6, which causes the resistance to rise significantly and the voltage to increase, allowing the arc to continue burning without the drop. At this time, a rising arm of external characteristics is formed. In point 6 to point 7 sectors, a steady state arc mode is burned with minimal current, and the formation of the externally rising lift arm stops and returns to the initial point 7 (1). This process is similarly repeated in the next cycle, and the dynamic part of the external characteristics is formed in the same way in the cycle described.

용접된 디테일의 요구된 가열과 용접 모드의 가열조건 안정성을 달성하기 위해, 전류 및 전압 순시 값의 변화 특성과 다른 특정 평균 전력을 공급해야 한다. 구체적 수준은 C 선 상의 평균 전력의 위치에 따라 결정된다. 이러한 제어를 실행하기 위해서는 평균 전력 값을 결정해야 하며, 필요한 경우 동적인 외부적 특성의 형태를 유지하면서 곡선 형태와 전류 및 전압 값을 변경해야 한다. 상기 동적인 외부적 특성 내에 위치한 포인트 0 가 상기 C 선에 위치하도록 조절해야 한다. 용접된 디테일의 재료 및 두께, 전극 직경 등에 따라 용접 모드가 변경될 경우, 평균 전력 및 곡선 C의 새로운 구체적인 값이 정의된다.In order to achieve the required heating of the welded detail and the heating condition stability of the welding mode, a specific average power must be supplied which differs from the changing characteristics of the current and voltage instantaneous values. The specific level is determined by the position of the average power on the C line. To implement this control, the average power value must be determined and, if necessary, the curve shape and current and voltage values must be changed while maintaining the form of dynamic external characteristics. Point 0 located within the dynamic external characteristic should be adjusted to be located on the C line. When the welding mode changes depending on the material and thickness of the welded detail, the electrode diameter, etc., new specific values of the average power and curve C are defined.

고주파 인버터의 핵심요소를 운영하는 컨트롤러 마이크로프로세서 소프트웨어를 사용해 정적 그리고 동적인 외부적 특성의 형태가 설정된다. 구체화된 제어 알고리즘에 따라 펄스 변조를 사용함으로써, 상기 컨트롤러는 부하 저항 변화의 특 성을 고려해 최소값 및 최대값에 대한 구체적 제한 조건 내에서 전압 및 전류를 조절한다. 이를 통해 사이클의 모든 구간 내 순시 부하전력의 요구 값이 제공되며, 또한 용접될 디테일에 관련된 가열 조건(가열 입력 및 가열 손실)의 안정성을 위한 평균 전력의 요구 값이 제공된다.Static and dynamic external characteristics are set using controller microprocessor software that drives the core of the high-frequency inverter. By using pulse modulation in accordance with the specified control algorithm, the controller regulates the voltage and current within specific constraints on the minimum and maximum values, taking into account the characteristics of the load resistance change. This provides the required value of instantaneous load power in all sections of the cycle and also provides the required value of average power for the stability of the heating conditions (heat input and heating losses) related to the details to be welded.

따라서, 본 발명의 용접 전원의 외부적 특성의 구축 방법의 실행을 통해 용접 프로세스의 제어 효율이 달성되며, 그 방법은 다음과 같다.Therefore, the control efficiency of the welding process is achieved through the execution of the method of building the external characteristics of the welding power source of the present invention, the method as follows.

-반복되는 프로세스 주기 내 모든 분할 구간의 부하 전압 및 전류의 측정된 순시 값으로부터 부하 저항 변화에 대한 추가적 정보를 획득하고 사용함.-Obtain and use additional information on the load resistance change from the measured instantaneous values of the load voltage and current of all divisions in the repeated process cycle.

-부하에 대한 전력을 조정함. 즉,-Adjust the power to the load. In other words,

순시 전력의 경우: 드롭이 형성되고 전이되는 동안(쇼트회로가 발생하거나 부재할 때) 구체화된 저항의 변화에 따르며, 이는 그 결과 나타나는 동적인 외부적 특성의 전압 및 전류의 관계 특성을 반영한다.In the case of instantaneous power: it depends on the change in resistance specified during the drop formation and transition (when a short circuit occurs or is absent), which reflects the resulting dynamic external voltage and current relationship.

평균 전력의 경우: 평균값을 특정한 수준으로 유지해 용접프로세스 가열조건(가열 입력 및 가열 손실)의 안정성을 제공한다. 이는 부하 전압 및 전류의 순시 값에 대한 구체적인 제한 내에서 이들 값을 조절하며, 구축된 외부적 특성의 형태를 변경하지 않고 외부적 특성의 두 암을 동시에 배열하여 달성된다. For average power: Maintain the average value at a certain level to provide stability of the welding process heating conditions (heating input and heating loss). This is achieved by adjusting these values within specific limits on the instantaneous values of the load voltage and current and arranging both arms of the external characteristic simultaneously without changing the shape of the built external characteristic.

본 발명 방법의 기술적 효과는 용접 프로세스 제어효율 증가이다. 본 발명의 상기 효과는 용접 프로세스의 각 사이클내의 부하저항 변화에 대한 추가적 정보를 입수해 사용함과, 부하 내 전력 입력을 조정하는 방법으로 달성된다. 이러한 전력 입력에서 순시 전력은 상기 저항의 변화(쇼트회로의 발생이나 부재의 경우)에 따라 형성된 외부적 특성으로 결정되며, 평균전력은 용접프로세스의 구체화된 가열조건의 안정화를 보장하는 수준에서 값이 유지된다.The technical effect of the method is to increase the welding process control efficiency. The above effects of the present invention are achieved by obtaining and using additional information about the load resistance change in each cycle of the welding process and by adjusting the power input in the load. Instantaneous power at this power input is determined by external characteristics formed by the change in resistance (in the case of occurrence or absence of a short circuit), and the average power is at a value that ensures stabilization of the specified heating conditions of the welding process. maintain.

Claims (6)

주로 아크의 형성시, 부하 전압 및 전류의 곡선 형태 및 그 값을 조절하여, 전원의 외부 특성의 형태에 따른 용융 금속 드롭의 형성 및 전이의 프로세스를 사이클적으로 반복하는 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법에 있어서, Mainly in the formation of the arc, by adjusting the curve form and the value of the load voltage and current, to form the external characteristics of the arc welding power source to repeat the process of the formation and transition of molten metal drop according to the form of the external characteristics of the power source In the method, 상기 반복된 프로세스의 각 사이클에서 상기 전압, 전류, 전력, 및 부하 저항의 순시 값을 관측하고, Observe the instantaneous values of the voltage, current, power, and load resistance in each cycle of the repeated process, 상기 부하 저항의 감소가 관측되면, 상기 외부 특성의 하강 암을 형성하여 각 사이클에서 상기 드롭의 형성을 확실하게 하며, If a decrease in the load resistance is observed, a falling arm of the external characteristic is formed to ensure the formation of the drop in each cycle, 상기 부하 저항의 증가가 관측되면, 상기 외부 특성의 상승 암을 형성하여 각 사이클에서 상기 드롭의 전이를 확실하게 하는 것을 특징으로 하는 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법.And if an increase in the load resistance is observed, forming a rising arm of the external characteristic to ensure transition of the drop in each cycle. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 외부 특성의 하강 암은 상기 전압 및 상기 전류를 변화시켜, 상기 부하에 대한 순시 전력을 조절하여 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법.The falling arm of the external characteristic is formed by changing the voltage and the current, by adjusting the instantaneous power to the load, characterized in that the external characteristic of the arc welding power supply. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 외부 특성의 상승 암은 상기 전압 및 상기 전류를 변화시켜, 상기 부하 에 대한 순시 전력을 조절하여 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법.The rising arm of the external characteristic is formed by changing the voltage and the current to adjust the instantaneous power to the load, characterized in that the external characteristic formation method of the arc welding power supply. 제2항 또는 제3항에 있어서, The method according to claim 2 or 3, 상기 순시 전력의 계산된 값은 특정 시간 구간 내에서 평균되어 평균 부하 전력을 결정되며, 상기 평균 부하 전력은 용접을 위해 요구되는 가열 조건을 위해 필요 충분한 구체적 수준에서 유지되는 것을 특징으로 하는 상기 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법.The calculated value of the instantaneous power is averaged within a specific time interval to determine the average load power, wherein the average load power is maintained at a specific level sufficient for the heating conditions required for welding. Method of forming external characteristics of the power supply. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 평균 부하 전력은 상기 형성된 외부 특성의 하강 암 및 상승 암의 동시 배열에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 상기 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법.Wherein said average load power is maintained by a simultaneous arrangement of the falling and rising arms of said formed external characteristic. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 외부 특성의 하강 암 및 상승 암의 동시 배열은 상기 부하 전압과 전류의 순시 값을 기 설정된 제한 내에서 조절하여 달성되는 것을 특징으로 하는 상기 아크용접 전원의 외부 특성 형성방법.And simultaneously arranging the falling and rising arms of the external characteristic is achieved by adjusting the instantaneous values of the load voltage and current within a predetermined limit.
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