KR100830184B1

KR100830184B1 - 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치

Info

Publication number: KR100830184B1
Application number: KR1020070102901A
Authority: KR
Inventors: 오우용
Original assignee: 오우용
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2008-05-16

Abstract

본 발명은 용접기 본체와, 와이어송급모터가 구비된 와이어송급장치와, 토치로 이루어지는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치에 관한 것으로, 상세하게는 상기 용접기 본체와 와이어송급장치 및 토치에 각각 탈부착 가능하게 장착되어 상기 용접기 본체를 근접 또는 원격위치에서 조작하도록 전력선 통신모듈이 구비되며, 각각의 전력선 통신모듈은 와이어송급장치의 모터에 공급되는 DC 전원라인에 연결되어 각 장치에 전력을 공급함과 동시에 통신선로로 이용되고, 와이어송급장치 및 용접토치의 작동상태 신호를 각 전력선 통신모듈에서 전력선을 통하여 송신하여 용접기 본체에서 인식되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 것으로서, 기존 용접기의 콘트롤선에서 다른 선들은 제거하고 DC 전원선만을 연결해서 사용하여 용접기 케이블의 무게를 줄이고 고장율을 줄여서 작업자의 피로감 감소와 케이블 제작 및 교체시 발생되는 비용을 줄이고, 이에 따라 콘트롤선의 단순화로 전력선의 전압 및 전류 성분에 영향을 받지 않으므로, 신호의 전달 특성이 향상되고 왜곡 및 감쇠특성이 감소하며, 전력선을 통한 노이즈의 혼입이 방지되며, 용접전압, 용접전류의 정확한 세팅으로 최상의 용접이 가능한 효과가 있다.

이산화탄소가스, 용접기, 2라인, 전력선통신, 와이어송급장치, 토치

Description

이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치{TWO LINE CONTROL DEVICE OF THE WELDER OF CARBON DIOXIDE GAS}

본 발명은 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접기 본체, 와이어송급장치, 토치에 전력선 통신모듈을 내장하고, 와이어송급모터에 공급되는 DC 전력선을 통해서 제어신호를 송수신하고 신호를 제어하여 용접기 본체와 토치간의 DC 전력선통신을 할 수 있게 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 이산화탄소가스 가스 용접기 시스템 및 케이블의 설치상태를 보여주는 도면이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 이산화탄소가스 용접기는 용접전압을 공급하여 주는 전원공급부(1)에 보조송급장치(2)의 송급모터와 주송급장치(3)의 송급모터의 정토오크 특성과 정속도 특성을 일치시키는 제어박스(4)가 제어라인(5)으로 연결되고, 그 메탈콘넥터에는 주공급장치가 연결되어져, 이산화탄소 가스탱크(6)로부터의 이산화탄소가스와 제어신호를 보조송급장치(2)가 케이블(7)을 통해 토치(8)에 공급하면서 용접을 수행하도록 구성되어 있으며, 상기 전원공급부(1)에 보조송급장치(2)의 송급모터와 주송급장치(3)는 콘넥터 케이블(9)을 통하여 연결 구성되어 있다.

즉, 현재의 용접기는 용접기의 원격제어를 위해서는 7~10가닥의 전선이 와이어송급장치에 연결되어 사용되어지고 있다. 이 제어선들은 단순한 동작접점을 중계하거나, 가변저항이 연결되어 전압의 변화값을 용접기 본체로 전달하여 용접기의 전반적인 원격제어를 수행하고 있다. 이런 구조로 인한 단점은 용접기 본체와 원격지 간의 거리에 따른 저항증가로 인해 제어값이 변동하는 단점이 있고, 제어신호의 왜곡이나 노이즈가 발생하여 본체의 용접조건이 수시로 변동하는 문제로 용접품질이 저하되어 고장이 빈번히 발생하였다. 또한 고장 발생시 원인 분석을 위해서 인력이 직접 투입되어야 확인이 가능했다.

또한, 싱글케이블의 제작시에 제어케이블의 가닥수가 7~10가닥으로 구성되므로 케이블 제작원가가 높았으며, 제어케이블의 용접전원으로 사용되는 단면적에 함께 수용되어 사용되고 있으므로, 외부의 충격에 의한 단선 및 합선이 빈번히 발생하고 있다(용접기 고장률의 50%를 차지함).

이와 같은 용접기 케이블을 포설하는 방법은 전체 용접기 케이블 라인의 길이가 수 내지 수 십 미터만 넘어도 용접기 케이블 가설의 어려움이 있을 뿐만 아니라 외부 악조건의 작업환경에 노출된 상태로 있으므로 용접기 케이블의 유지관리의 어려움 또한 상존한다.

선행하는 기술들을 살펴보면, 상기의 용접기 원격제어 장치를 개선하기 위한 많은 기술적 시도들과 공개된 기술들이 제공되어 있다.

도 2는 종래의 이산화탄소가스 용접용 콘넥터 케이블의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 용접용 콘넥터 케이블(10)은 내부 중앙에 이산화탄소가스 공급관(20)이 중앙에 위치하고, 이산화탄소가스 공급관(20) 둘레에 동력전달용 전원선(1p)과 다수의 용접기 원격제어선(7~10p)(40)이 혼합, 배치되어 배선이 복잡하고 기능이 단순하였다.

또한, 기존의 용접기 원격제어선 7~10가닥 중 DC 24V가 흐르는 제어라인은 제어신호임과 동시에 와이어송급모터와 CO2 가스단속용 구동전압이 된다는 것을 설명하지 않는데, 핵심기술이 누락된 기술이라고도 할 수 있다. 즉, 와이어송급장치나 오토캐리지를 구성해서 사용하는 용접기에는 선행기술로는 제어용 전선 3~4가닥과 와이어송급장치 송급용 전원선을 별도로 연결해야 한다는 문제가 제기되므로, 부가장치인 와이어송급모터나 오토캐리지를 사용하지 않는 용접기에만 사용되는 것이라고 밖에 볼 수 없으며, 싱글케이블을 사용하는 보편적인 아날로그 원격제어 용접기에는 적용함에 있어서는 어려움이 있다.

이러한 종래의 기술들을 살펴보면, 기존의 제어신호를 A/D 변환하여 용접기 본체로 보내준다는 기술은 이미 많이 고안되고 있으나 다음과 같은 기술적 문제점의 해결이 선행되어야 한다.

종래의 기본 용접기는 와이어송급모터의 구동선에는 항상 DC 24V가 공급되는 것이 아니라, 와이어송급모터의 용접작업(토치 스위치를 누를 시)을 수행할 시에만 약 DC 5~24V가 공급되는 바, 이는 와이어송급모터의 구동선을 전력선통신으로 이용 할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서 DC 24V 전원을 상시 전원으로 공급하게 하여 이 상시 전원을 이용하여 각 제어장치에 입력전원, 전력선통신라인 구성, 와이어송급모터 동작용, 가스단속용 솔레노이드 동작전원으로 사용할 수 있게 하여야 하는 선결과제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 용접기의 동작을 인식하는데 전력선 통신 모듈을 이용하여, 제어신호의 연속적인 값을 디지털 값으로 변환하여 주어 데이터통신으로 전달할 수 있게 하여 각각의 장치마다 별도의 복잡한 유선 케이블을 포설하는 작업을 하지 않고 원거리 용접기 케이블에 대하여도 전파장애 없이 높은 인식률을 보이는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 용접기의 물리적인 구성요소에 없어서는 안 되는 최소한의 전선만을 이용하여 용접기의 원격제어를 수행할 수 있는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

본 발명은 콘트롤 신호들을 디지털값으로 변환 후 전력선 통신기술을 이용하여 전달할 수 있게 하여, 정확한 용접기의 제어를 할 수 있는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치는, 용접기 본체와, 와이어송급모터가 구비된 와이어송급장치 및 토치로 이루어지는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치에 있어서, 상기 용접기 본체는 용접기 본체의 작동상태를 제어하는 용접기 본체부 제어장치와, 상기 용접기 본체부 제어장치의 제어신호를 와이어송급장치와 용접토치로 전송하기 위한 제1 전력선 통신모듈을 구비하고, 상기 와이어송급장치는 와이어송급모터의 작동상태를 제어하는 와이어송급장치부 제어장치와, 상기 와이어송급장치부 제어장치의 제어신호를 상기 용접기 본체로 전송하기 위한 제2 전력선 통신모듈을 구비하며, 상기 용접토치는 용접토치의 작동상태를 제어하는 용접토치부 제어장치와, 상기 용접토치부 제어장치의 제어신호를 상기 용접기 본체로 전송하기 위한 제3 전력선 통신모듈을 구비하여, 와이어송급모터에 공급되는 전력선을 이용하여 전력선통신을 수행하고 와이어송급장치와 용접토치에서 수집된 상태값을 디지털화하여 전력선 통신모듈을 통해서 용접기 본체부 제어장치에 보내주며, 용접기 본체부 제어장치는 수신된 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 용접토치에 전달하여 용접토치를 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 또한, 본 발명에 따른 상기 용접기 본체부 제어장치는, 전력선으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시키는 수신필터부와; 상기 수신필터부로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제1 전력선 통신모듈을 거쳐 용접기 본체에 전달하는 제1마이컴과; 상기 용접기 본체의 전력선으로부터 공급되는 직류전원을 소정의 직류전원으로 변환하는 DC-DC 변환부와; 상기 DC-DC 변환부로부터 직류전원을 공급받고, 전력선에서 수신신호를 검출하고 또한 송신신호를 전력선으로 제공하며, 용접기 본체를 직접 제어하기 위한 메인스위치가 구비된 용접기 본체 인터페이스부; 및 상기 제1마이컴에서 전송되는 제어용 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 용접전류, 용접전압을 조정하고, 스위치(S/W)의 개폐여부를 용접기 본체의 메인스위치부에 전달하는 제어명령 재생 회로부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 본 발명에 따른 상기 용접기 본체부 제어장치는, 상기 제1마이컴의 오동작이나 고장시 용접제어신호를 기본값으로 용접기 본체에 전달하기 위한 기본용접조건 유지회로부와; 이전의 용접 데이터를 기억하여, 현재값과 비교하여 다를 시에만 용접기 본체에 제어신호를 전달하는 용접데이터 유지회로부;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 본 발명에 따른 상기 제1 전력선 통신모듈은, 상기 용접기 본체부 제어장치로부터 전력선을 통하여 제어신호를 전달받아 전력선통신 신호와 직류전원을 분리하는 전력선 송수신부와; 상기 전력선 송수신부로부터 직류전원을 공급받은 전원부와; 상기 전력선 송수신부로부터의 통신신호를 수신하여 소정의 수신 처리과정을 수행하고, 송신신호를 소정의 송신 처리과정을 수행하여 전력선통신 신호로 변환하여 상기 제1마이컴으로 제공하는 MCU; 및 상기 MCU로부터의 디지털 송신신호를 아날로그 송신신호로 변환하여 용접기 본체부 제어장치로 제공하는 D/A 변환부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 본 발명에 따른 상기 와이어송급장치부 제어장치는, 전력선으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시키는 수신필터부와; 상기 수신필터부로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제2 전력선 통신모듈을 거쳐 용접기 본체에 전달하는 제2마이컴과; 크레이터(CREATER)용 용접전류와 전압값을 입력받아 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부와, 크레이터 스위치, 가우징(GOUGING) 스위치, 이산화탄소가스(CO2 GAS) 스위치의 개폐여부를 입력받아 상기 제2마이컴에 전달하는 접점입력부로 구성되는 제어신호 센싱부와; 와이어송급모터를 구동하는 모터구동회로부; 및 전력선으로부터의 직류전원을 소정의 직류전원으로 변환하는 DC-DC 변환부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 본 발명에 따른 상기 제2 전력선 통신모듈은, 상기 제1 전력선 통신모듈로부터 전력선을 통하여 제어신호를 전달받아 전력선통신 신호와 직류전원을 분리하는 전력선 송수신부와; 상기 전력선 송수신부로부터 직류전원을 공급받은 전원부와; 상기 전력선 송수신부로부터의 전력선통신 신호를 수신하여 소정의 수신 처리과정을 수행하여 와이어송급장치부 제어장치로 전달하고, 상기 와이어송급장치부 제어장치로부터의 송신신호를 소정의 송신 처리과정을 수행하여 전력선통신 신호로 변환하여 상기 용접기 본체로 제공하는 MCU; 및 상기 MCU로부터의 디지털 송신신호를 아날로그 송신신호로 변환하여 와이어송급장치부 제어장치로 제공하는 D/A 변환부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 본 발명에 따른 상기 용접토치부 제어장치는, 전력선으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시키는 수신필터부와; 상기 수신필터부로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제3 전력선 통신모듈을 거쳐 용접기 본체에 전달하는 제3마이컴과; 용접용 본전류, 본전압값을 입력받아 디지털값으로 변환하여 제3마이컴에 공급하는 A/D 변환부와, 용접토치 스위치의 개폐여부를 입력받아 제3마이컴에 전달하는 접점입력부로 구성되는 제어신호 센싱부; 및 전력선으로부터의 직류전원을 소정의 직류전원으로 변환하는 DC-DC 변환부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 또한, 본 발명에 따른 상기 제3 전력선 통신모듈은, 상기 제2 전력선 통신모듈로부터 전력선을 통하여 제어신호를 전달받아 전력선통신 신호와 직류전원을 분리하는 전력선 송수신부와; 상기 전력선 송수신부로부터 직류전원을 공급받은 전원부; 및 상기 전력선 송수신부로부터의 전력선통신 신호를 수신하여 소정의 수신 처리과정을 수행하여 용접토치 스위치로 전달하고, 상기 용접토치 스위치로부터의 송신신호를 소정의 송신 처리과정을 수행하여 전력선통신 신호로 변환하여 상기 용접기 본체로 제공하는 MCU;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 용접기와 와이어송급장치 및 토치에 전력선통신 기능을 구현시킴으로서, 용접기 시스템의 필요한 전원을 공급함과 동시에 전력선 통신기능을 제공할 수 있고, 이에 따라 콘트롤선의 단순화로 용접케이블의 제작비용 감소의 효과와 사용상의 간편함을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 디지털방식의 콘트롤 제어로 전력선의 전압 및 전류 성분에 영향을 받지 않으므로, 신호의 전달 특성이 향상되고 왜곡 및 감쇠특성이 감소하며, 전력선을 통한 노이즈의 혼입이 방지되며, 용접전압, 용접전류의 정확한 세팅으로 최상의 용접이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 프로그램이 가능한 제어장치으로 콘트롤 조건의 수정이 가능한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

본 발명에 따른 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치는 용접기 본체와, 와이어송급장치 및 토치 간의 데이터 전송을 위한 전력선 통신 시스템이 추가된 것으로, 데이터의 전송라인으로 기존의 케이블에 포설된 2개의 선으로 이루어진 직류 또는 교류의 전력선(Power Line)을 이용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 전력선 통신을 위한 구성을 먼저 살펴보고 이를 기존의 케이블을 활용하기 위한 방안을 순차적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치의 설치상태를 보여주는 전체구성도이다.

우선 본 발명에 있어서 종래의 용접기 본체와 와이어송급장치 및 토치의 구성은 본 발명에 그대로 적용되므로 여기서는 그에 대한 설명을 생략하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치는 용접기 본체(10), 와이어송급장치(20), 용접토치(30)의 각각에 제어장치 및 전력선 통신모듈을 내장하고, 와이어송급모터(22)에 공급되는 DC 전원라인을 이용하여 전력선통신을 수행할 수 있게 구성하였고, 상기 DC 전원을 이용하여 각각의 제어장치에 전원을 공급할 수 있게 하고, 와이어송급장치(20)와 용접토치(30)에서 수집된 가변전압, 가변전류, 스위치의 상태값들을 디지털(digital)화하여 전력선 통신모듈을 통해서 용접기 본체부 제어장치(100)로 보내준다. 용접기 본체부 제어장치(100)는 수신된 데이터를 D/A 변환하여 용접토치(30)에 전달하여 용접토치(30)의 동작을 조종할 수 있도록 이루어진다.

여기서 전력선 통신모듈(120,220,320)이 수행하는 전력선 통신(PLC;Power Line Communication)은 전력을 공급하는 전력선을 매개체로 전력과 데이터를 100[KHz] ~ 30[MHz] 이상의 고주파 신호에 실어 통신하는 기술을 말하며, 별도의 통신라인을 설치하지 않고 종래의 전력선을 그대로 이용하되 전력 전송 및 저속의 제어 기술을 동시에 제공하는 특징이 있다. 본 발명에서는 이와 같은 전력선 통신의 매체로 기존의 용접기 제어장치에 구비되어 있는 용접기 본체(10)와 와이어송급장치(20) 및 용접토치(30) 간을 전력선(400)을 이용한다는 점에 특징이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 용접기 본체부 제어장치(100)의 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 용접기 본체부 제어장치(100)는 제1마이컴(104)과, 수신필터부(102)와, DC-DC 변환부(106)와, 용접기본체 인터페이스부(108)와, 제어명령 재생회로부(110)와, 기본용접조건 유지회로부(112) 및 용접데이터 유지회로부(114)를 포함하여 구성된다.

상기 수신필터부(102)는 전력선 통신에 사용되는 DC 전원의 노이즈를 차단하여 제어장치를 보호하는 것으로, 전력선(400)으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시킨다.

상기 제1마이컴(104)은 상기 수신필터부(102)로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제1 전력선 통신모듈(120)을 거쳐 용접기 본체(10)에 전달된다.

상기 DC-DC 변환부(106)는 용접기 본체(10)의 전력선 통신라인(와이어송급모터의 전원선)에 공급되는 DC 24V를 DC 5V로 변환하여 제어장치에 공급한다.

상기 용접기본체 인터페이스부(108)는 와이어송급모터(22)의 전원선에 항상 24V가 공급될 수 있도록 구성된 회로와, 용접기 본체(10)의 메인스위치(12)를 직접 제어하기 위한 회로로 구성된다.

상기 제어명령 재생회로부(110)는 제1마이컴(104)에서 전송되는 제어용 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 용접전류, 용접전압을 조정하고, 스위치(S/W)의 개폐여부를 용접기 본체(10)의 메인스위치부(12)에 전달한다.

상기 기본용접조건 유지회로부(112)는 제1마이컴(104)의 오동작이나 고장시 용접제어신호를 기본값으로 용접기 본체(10)에 전달하기 위한 회로이다.

상기 용접데이터 유지회로부(114)는 이전의 용접 데이터를 기억하여, 현재값과 비교하여 다를 시에만 용접토치(30)에 제어신호를 전달할 수 있게 한다.

도 5는 본 발명에 따른 용접기 본체(10)에 장착된 제1 전력선 통신모듈(120)을 보인 블록 다이어그램이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전력선 통신모듈(120)은 전력선 송수신부(122)와, 전원부(124)와, MCU(Micro Controller Unit)(126)와, D/A 변환부(128)를 포함하여 구성된다.

상기 전력선 송수신부(122)는 전원부(124)로부터 직류전원을 공급받고, 전력선(400)으로부터 전력선통신 신호를 검출하여 MCU(126)에서 소정의 수신 처리과정을 수행하도록 하고, 송신신호를 MCU(126)에서 소정의 송신 처리과정을 수행하여 전력선(400)으로 제공한다. 이때, 전력선(400)으로부터 분리된 DC전원은 전원부(124)에 입력한다.

상기 MCU(126)는 상기 전력선 송수신부(122)로부터의 송수신신호를 전력선통신 신호로 변환하고, 수신신호를 D/A 변환부(128)로 제공한다.

상기 D/A 변환부(128)는 제2 전력선 통신모듈(220)나 제3 전력선 통신모듈(320)에서 입력되는 디지털 제어신호를 제1마이컴(104)에 입력시키기 위해서 아날로그 신호로 변환한다.

이와 같이 구성되는 상기 제1 전력선 통신모듈(120)은 용접기 본체부 제어장치(100)의 제1마이컴(104)으로부터 제어신호를 받으면 전력선 송수신부(122)에서 전력선(400)을 통해서 와이어송급장치(20)나 용접토치(30)에 제어신호를 수신한다. 이때 제어신호의 연속적인 값을 A/D변환하여 0~255(8비트) 단계의 값이나 0~1023(10비트) 단계의 값으로 변환하여 주고, 각 스위치의 제어값과 함께 문자열(DB)로 형성하여 데이터보정기능이 있는 RS-232나 RS-422의 데이터통신으로 전달할 수 있게 구성함으로써, 제어신호의 값이 전송 중에 변경되거나 바뀌는 경우가 없으며, 기존의 제어선을 별도로 구비하지 않았다는 것이다.

따라서 상기 용접기 본체부 제어장치(100)로부터 제어신호를 받으면 전력선 송수신부(122)는 와이어송급모터(22)에 공급되는 DC 전원라인을 통해서 와이어송급장치(20)와 용접토치(30)에 제어신호를 송신하고, 상기 와이어송급장치(20)와 용접토치(30)로부터 전력선(400)을 통하여 제어신호가 수신되면 D/A 변환부(128)를 거쳐서 용접기 본체(10)로 아날로그 신호를 입력하며, 용접기 본체(10)는 이 제어신 호에 따라서 제어명령 재생회로로부터 제1마이컴(104)에서 전송되는 제어용 아날로그신호로 용접전압과 용접전류를 조정하고, 스위치의 개폐여부를 용접기 본체부 메인스위치에 전달하도록 하는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 와이어송급장치부 제어장치(200)의 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 와이어송급장치부 제어장치(200)는 수신필터부(202)와, 제2마이컴(204)과, 제어신호 센싱부(206)와, 모터구동회로부(208) 및 DC-DC 변환부(210)를 포함하여 구성된다.

상기 수신필터부(202)는 전력선 통신에 사용되는 DC 전원의 노이즈를 차단하여 제어장치를 보호하는 것으로, 전력선(400)으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시킨다.

상기 제2마이컴(204)은 상기 수신필터부(202)로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제2 전력선 통신모듈(220)을 거쳐 용접기 본체(10)에 전달된다.

상기 제어신호 센싱부(206)는 CREATER용 용접전류, 전압값을 입력받아 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부(2042)와, 크레이터스위치, GOUGING 스위치, GAS 스위치의 개폐여부를 입력받아 제2마이컴(204)에 전달하는 접점입력부(2044)로 구성된다.

상기 모터구동회로부(208)는 기존의 용접기는 용접기 본체(10)에 모터구동회로가 구비되어 있으나, 전력선통신라인에 24V를 공급해 주기 위해서는 와이어송급장치(20)에서 직접 와이어송급모터(22)를 구동해야 하기 때문에 모터구동회로가 와 이어송급장치(20)에 구비된다.

상기 DC-DC 변환부(210)는 전력선통신라인(와이어송급모터의 전원선)에 공급되는 DC 24V를 DC 5V로 변환하여 공급한다.

도 7은 본 발명에 따른 와이어송급장치(20)에 장착된 제2 전력선 통신모듈(220)을 보인 블록 다이어그램이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전력선 통신모듈(220)은 전력선 송수신부(222)와, 전원부(224)와, MCU(226) 및 D/A 변환부(228)를 포함하여 구성된다.

상기 전력선 송수신부(222)는 와이어송급장치부 제어장치(200)로부터 제어신호를 받으면 전력선(400)을 통해서 제1 전력선 통신모듈(120)에 제어신호를 송신한다. 전력선 송수신부(222)에 제어신호가 수신되면 제2 전력선 통신모듈(220)은 D/A변환부(228)를 거쳐서 와이어송급장치부 제어장치(200)에 아날로그 신호를 입력한다. 전력선 송수신부(222)는 통신신호와 DC전원을 분리해서 통신신호는 MCU(226)에 DC전원은 전원부(224)에 입력한다.

상기 D/A 변환부(228)는 제1 전력선 통신모듈(120)에서 입력되는 디지털 제어신호를 와이어송급장치부 제어장치(200)에 입력시키기 위해서 아날로그 신호로 변환을 한다.

도 8은 본 발명에 따른 용접토치부 제어장치(300)의 구성도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 용접토치부 제어장치(300)는 수신필터부(302)와, 제3마이컴(304)과, 제어신호 센싱부(306) 및 DC-DC 변환부(308)를 포함하여 구성된다.

상기 수신필터부(302)는 전력선 통신에 사용되는 DC 전원의 노이즈를 차단하여 제어장치를 보호하는 것으로, 전력선(400)으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시킨다.

상기 제3마이컴(304)은 상기 수신필터부(302)로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제3 전력선 통신모듈(320)을 거쳐 용접기 본체(10)에 전달된다.

상기 제어신호 센싱부(306)는 용접용 본전류, 본전압값을 입력받아 디지털값으로 변환하여 제3마이컴(304)에 공급하는 A/D 변환부(3062)와, 용접토치 스위치(32)의 개폐여부를 입력받아 제3마이컴(304)에 전달하는 접점입력부(3064)로 구성된다.

상기 DC-DC 변환부(308)는 전력선통신라인(와이어송급모터의 전원선)에 공급되는 DC 24V를 DC 5V로 변환하여 제어장치에 공급한다.

도 9는 본 발명에 따른 용접토치(30)에 장착되는 제3 전력선 통신모듈(320)을 보인 블록 다이어그램이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제3 전력선 통신모듈(320)은 전력선 송수신부(322)와, 전원부(324) 및 MCU(328)를 포함하여 구성되는 것으로, 용접토치 스위치(32)로부터 제어신호를 받으면 전력선 송수신부(322)에서 전력선(400)을 통해서 용접기 본체(10)에 제어신호를 송신한다. 전력선 송수신부(322)는 통신신호와 DC전원을 분리해서 통신신호는 MCU(326)에 DC전원은 전원부(324)에 입력한다.

한편, 본 발명에 따른 전력선(Power Line)(400)은 와이어송급장치(20)와 용접토치(30)와, 각 제어장치(100,200,300) 및 전력선 통신모듈(120,220,320)이 동작하는데 필요한 전력을 공급하는 역할을 함과 동시에 각 제어장치(100,200,300)와 전력선 통신모듈(120,220,320)과 용접기 본체(10)와의 통신하는 통신선로로 활용된다. 전체 전력선(400)의 길이는 용접기 제어장치를 사용하는 작업장 환경에 따라 유동적으로 정해지는 것이다. 즉, 도 3에서 보듯이 전력선(400)은 와이어송급장치(20)와 용접토치(30) 각 장치에 전력을 공급함과 동시에 통신선로로 활용되어 용접토치(30)의 동작 상태를 판별하므로 배선이 간단하고 기존에 포설된 2개 라인의 전원선을 그대로 활용하여 설치가 가능하므로 별도의 선로의 포설이 요구되지 않는 장점을 가진다.

이제, 본 발명에 따른 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치의 작동에 대해 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 용접기 본체(10), 와이어송급장치(20) 및 용접토치(30)의 각각에 제어장치(100,200,300)와 전력선 통신모듈(120,220,320)을 내장한 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치를 작업현장으로 이동시킨 후, 전력선(400)을 각 장치(10,20,30)와 연결하여 용접지점까지 펼쳐 놓는다. 그리고, 상기 전원을 이용하여 각각의 전력선 통신모듈(120,220,320)에 전원을 공급할 수 있게 하고, 와이어송급장치(20)와 용접토치(30)에서 수집된 가변전압, 가변전류, 스위치의 상태값들을 디지털화하여 전력선 통신모듈(120,220,320)을 통해서 용접기 본체(10)의 용접기 본체부 제어장치(100)로 보내준다. 제1 전력선 통신모듈(120)은 와이어송급장치(20)나 용접토치(30)의 제2,3 전력선 통신모듈(220)(320)로부터 전력선(400)을 통해서 제어신호가 수신되면 D/A변환부(140)를 거쳐서 용접기 본체부 제어장치(100)에 아날로그 신호를 입력한다.

또한, 용접기 본체부 제어장치(100)의 제어신호는 전력선 송수신부(122)에 의해 송출되고, 송출된 신호는 전력선(400)을 통해 제2,3 전력선 통신모듈(220,320)에서 수신하여, 용접기 본체부 제어장치(100)는 수신된 데이터를 D/A 변환하여 용접토치(30)에 전달하여 최종적으로 상기 제3 전력선 통신모듈(320) 내의 MCU(326)에 의해 용접토치(30)를 제어신호에 따라 제어할 수 있도록 구성한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 콘트롤선을 2가닥으로 줄일 수 있으며, 기존 아날로그 신호를 0~255(8비트)단계로 나눈 후 디지털 변환하여 전력선(400)을 이용하여 전달해줌으로써 고품질의 용접기 제어를 할 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래의 이산화탄소가스 용접용 제어장치의 설치상태를 보여주는 예시도.

도 2는 종래의 이산화탄소가스 용접용 콘넥터 케이블의 구조를 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치의 설치상태를 보여주는 전체구성도.

도 4는 본 발명에 따른 용접기 본체부 제어장치의 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 용접기 본체에 장착된 제1 전력선 통신모듈을 보인 블록 다이어그램.

도 6은 본 발명에 따른 와이어송급장치부 제어장치의 구성도

도 7은 본 발명에 따른 와이어송급장치에 장착된 제2 전력선 통신모듈을 보인 블록 다이어그램.

도 8은 본 발명에 따른 용접토치부 제어장치의 구성도

도 9는 본 발명에 따른 용접토치에 장착되는 제3 전력선 통신모듈을 보인 블록 다이어그램.

*도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명*

10. 용접기 본체 12. 메인스위치

20. 와이어송급장치 22. 와이어송급모터

30. 용접토치 32. 용접토치 스위치

100. 용접기 본체부 제어장치 102. 수신필터부

104. 제1마이콤 106. DC-DC 변환부

108. 용접기 본체 인터페이스부 110. 제어명령 재생회로부

112. 기본용접조건 유지회로부 114. 용접데이터 유지회로부

120. 제1 전력선 통신모듈 122,222,322. 전력선 송수신부

124,224,324. 전원부 126,226,326. MCU

200. 와이어송급장치부 제어장치 202. 수신필터부

204. 제2마이컴 206. 제어신호 센싱부

208. 모터구동회로부 210. DC-DC 변환부 220. 제2 전력선 통신모듈 300. 용접토치부 제어장치

302. 수신필터부 304. 제3마이컴

306. 제어신호 센싱부 308. DC-DC 변환부

320. 제3 전력선 통신모듈 400. 전력선

Claims

용접기 본체(10)와, 와이어송급모터(22)가 구비된 와이어송급장치(20) 및 용접토치(30)로 이루어지는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치에 있어서,

상기 용접기 본체(10)는 용접기 본체(10)의 작동상태를 제어하는 용접기 본체부 제어장치(100)와, 상기 용접기 본체부 제어장치(100)의 제어신호를 와이어송급장치(20)와 용접토치(30)로 전송하기 위한 제1 전력선 통신모듈(120)을 구비하고,

상기 와이어송급장치(20)는 와이어송급모터(22)의 작동상태를 제어하는 와이어송급장치부 제어장치(200)와, 상기 와이어송급장치부 제어장치(200)의 제어신호를 상기 용접기 본체(10)로 전송하기 위한 제2 전력선 통신모듈(220)을 구비하며,

상기 용접토치(30)는 용접토치(30)의 작동상태를 제어하는 용접토치부 제어장치(300)와, 상기 용접토치부 제어장치(300)의 제어신호를 상기 용접기 본체(10)로 전송하기 위한 제3 전력선 통신모듈(320)을 구비하여,

와이어송급모터(22)에 공급되는 전력선(400)을 이용하여 전력선통신을 수행하고 와이어송급장치(20)와 용접토치(30)에서 수집된 상태값을 디지털화하여 전력선 통신모듈(120,220,320)을 통해서 용접기 본체부 제어장치(100)에 보내주며, 용접기 본체부 제어장치(100)는 수신된 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 용접토치(30)에 전달하여 용접토치(30)를 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용접기 본체부 제어장치(100)는,

전력선(400)으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시키는 수신필터부(102)와;

상기 수신필터부(102)로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제1 전력선 통신모듈(120)을 거쳐 용접기 본체(10)에 전달하는 제1마이컴(104)과;

상기 용접기 본체(10)의 전력선(400)으로부터 공급되는 직류전원을 소정의 직류전원으로 변환하는 DC-DC 변환부(106)와;

상기 DC-DC 변환부(106)로부터 직류전원을 공급받고, 전력선(400)에서 수신신호를 검출하고 또한 송신신호를 전력선(400)으로 제공하며, 용접기 본체(10)를 직접 제어하기 위한 메인스위치가 구비된 용접기 본체 인터페이스부(108); 및

상기 제1마이컴(104)에서 전송되는 제어용 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 용접전류, 용접전압을 조정하고, 스위치(S/W)의 개폐여부를 용접기 본체(10)의 메인스위치부(12)에 전달하는 제어명령 재생회로부(110);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 용접기 본체부 제어장치(100)는,

상기 제1마이컴(104)의 오동작이나 고장시 용접제어신호를 기본값으로 용접기 본체(10)에 전달하기 위한 기본용접조건 유지회로부(112)와;

이전의 용접 데이터를 기억하여, 현재값과 비교하여 다를 시에만 용접기 본체(10)에 제어신호를 전달하는 용접데이터 유지회로부(114);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 전력선 통신모듈(120)은,

상기 용접기 본체부 제어장치(100)로부터 전력선(400)을 통하여 제어신호를 전달받아 전력선통신 신호와 직류전원을 분리하는 전력선 송수신부(122)와;

상기 전력선 송수신부(122)로부터 직류전원을 공급받은 전원부(124)와;

상기 전력선 송수신부(122)로부터의 통신신호를 수신하여 소정의 수신 처리과정을 수행하고, 송신신호를 소정의 송신 처리과정을 수행하여 전력선통신 신호로 변환하여 상기 제1마이컴(104)으로 제공하는 MCU(126); 및

상기 MCU(126)로부터의 디지털 송신신호를 아날로그 송신신호로 변환하여 용접기 본체부 제어장치(100)로 제공하는 D/A 변환부(128);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 와이어송급장치부 제어장치(200)는,

전력선(400)으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시키는 수신필터부(202)와;

상기 수신필터부(202)로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제2 전력선 통신모듈(220)을 거쳐 용접기 본체(10)에 전달하는 제2마이컴(204)과;

크레이터(CREATER)용 용접전류와 전압값을 입력받아 디지털값으로 변환하는 A/D 변환부(2062)와, 크레이터 스위치, 가우징(GOUGING) 스위치, 이산화탄소가스(CO2 GAS) 스위치의 개폐여부를 입력받아 상기 제2마이컴(204)에 전달하는 접점입력부(2064)로 구성되는 제어신호 센싱부(206)와;

와이어송급모터(22)를 구동하는 모터구동회로부(208); 및

전력선으로부터의 직류전원을 소정의 직류전원으로 변환하는 DC-DC 변환부(210);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제2 전력선 통신모듈(220)은,

상기 제1 전력선 통신모듈(120)로부터 전력선(400)을 통하여 제어신호를 전달받아 전력선통신 신호와 직류전원을 분리하는 전력선 송수신부(222)와;

상기 전력선 송수신부(222)로부터 직류전원을 공급받은 전원부(224)와;

상기 전력선 송수신부(222)로부터의 전력선통신 신호를 수신하여 소정의 수신 처리과정을 수행하여 와이어송급장치부 제어장치(200)로 전달하고, 상기 와이어송급장치부 제어장치(200)로부터의 송신신호를 소정의 송신 처리과정을 수행하여 전력선통신 신호로 변환하여 상기 용접기 본체(10)로 제공하는 MCU(226); 및

상기 MCU(226)로부터의 디지털 송신신호를 아날로그 송신신호로 변환하여 와이어송급장치부 제어장치(200)로 제공하는 D/A 변환부(228);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용접토치부 제어장치(300)는,

전력선(400)으로부터의 수신대역 내에 들어오는 신호를 통과시키는 수신필터부(302)와;

상기 수신필터부(302)로 수신되는 제어신호에 따른 명령어를 순차적으로 처리하고, 그 응답신호는 제3 전력선 통신모듈(320)을 거쳐 용접기 본체(10)에 전달하는 제3마이컴(304)과;

용접용 본전류, 본전압값을 입력받아 디지털값으로 변환하여 제3마이컴(304)에 공급하는 A/D 변환부(3062)와, 용접토치 스위치(32)의 개폐여부를 입력받아 제3마이컴에 전달하는 접점입력부(3064)로 구성되는 제어신호 센싱부(306); 및

전력선으로부터의 직류전원을 소정의 직류전원으로 변환하는 DC-DC 변환부(308);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제3 전력선 통신모듈(320)은,

상기 제2 전력선 통신모듈(220)로부터 전력선(400)을 통하여 제어신호를 전달받아 전력선통신 신호와 직류전원을 분리하는 전력선 송수신부(322)와;

상기 전력선 송수신부(322)로부터 직류전원을 공급받은 전원부(324); 및

상기 전력선 송수신부(322)로부터의 전력선통신 신호를 수신하여 소정의 수신 처리과정을 수행하여 용접토치 스위치(32)로 전달하고, 상기 용접토치 스위치(32)로부터의 송신신호를 소정의 송신 처리과정을 수행하여 전력선통신 신호로 변환하여 상기 용접기 본체(10)로 제공하는 MCU(326);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소가스 용접기의 2라인 제어장치.