KR100928533B1

KR100928533B1 - 저항용접시 전력제어방법

Info

Publication number: KR100928533B1
Application number: KR1020020051951A
Authority: KR
Inventors: 이왕하; 강문진; 이진수
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2009-11-24
Also published as: KR20040020355A

Abstract

저항 용접 중 균일한 입열량이 모재에 인가되도록 하기 위한 저항용접시 전력제어방법이 개시된다.

본 발명의 저항용접시 전력제어방법은, 동기화된 전압(V) 및 전류(I) 신호를 검출하여 로패스필터(LPF)를 통하여 안정화 시키는 단계; R(동적 저항) = V(전압)/I(전류) 를 통해서 검출한 전압(V) 및 전류(I)에 대한 동적 저항(R)을 계산하는 단계; 입열량인 주울열(Q = 0.24 I²RT)이 용접 중에 일정하게 유지될 수 있도록 동적 저항(R)에 기초하여 매용접 중 용접 조건에 따라 주울열(Q) 값을 계산하고 평균화하여 데이터베이스(DB)화하는 단계; 및 다음 용접시 평균화한 주울열 값을 표준 입열량으로 설정할 수 있도록 동적 저항(R)이 커지면 전류를 줄이고, 동적 저항(R)이 작아지면 전류를 늘이도록 하여 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 피드백되도록 하여 주울열(Q)이 일정하게 유지되도록 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

웰더, 동적 저항

Description

저항용접시 전력제어방법 {Power Control Method for the Resistor Welder}

도 1은 종래의 전류제어방법의 실시도,

도 2는 종래의 전력제어방법의 실시도,

도 3은 본 발명의 전력제어방법의 실시도이다.

본 발명은 제철 연속 라인에 사용되는 대형 용접기, 주변의 이동형 아아크 용접기 등의 전력제어를 하는데 있어서, 저항용접인 경우에 전력제어를 하는 방법에 관한 것이다. 즉, 제철소와 같은 라인에 많이 사용중인 메쉬 시임(Mash Seam), 플레쉬벗(Flashbutt) 용접과 같은 저항 용접 방식에 적용 가능한 저항용접시 전력제어방법에 관한 것이다.

종래에는 정전류 제어만을 하였고, 이러한 종래의 실시도를 도 1에 나타내었다. 이때, 이동식 아아크 용접인 경우에는 정전류, 정전압 제어를 목적에 맞게 선별적으로 행하였다. 이렇게 종래에는 주로 1차측 혹은 2차측의 전류를 이용하여 정전류 제어를 이용하였다.

즉 1차측 전류계(1)로 전류를 감지하여 정전류제어(20)에 의하여 전력제어기(11)를 통해 사이리스터스위치구동부(4)를 구동하여 사이리스터(15)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 2차측 정류기(3)를 통하여 모재(14)에 전극(13)을 통해 전력을 인가하는 방식이었다.

그러나, 이 방식에서는 전압의 변동까지 고려하지 못하는 한계점이 있었으며, 이로 인하여 최근에는 나아가 도 2와 같이 정전력 제어가 소개되고 있다. 이는 저항용접용으로 정전력 제어를 이용한 방법 중에 항상 일정 전력이 공급되도록 하는 방식이다.

즉 1차측 전류계(1)로 전류를 감지하고 2차측 전압계(2)로 전압을 감지하여 곱셈기(30)에 의하여 전력제어기(11)를 통해 사이리스터스위치구동부(4)를 구동하여 사이리스터(15)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 2차측 정류기(3)를 통하여 모재(14)에 전극(13)을 통해 전력을 인가하는 방식이었다.

그런데 정전력 제어를 하더라도 실제 저항용접 방식인 경우에는 매순간 순간 표면상태에 따라서 접촉저항의 변동이 발생되는데, 상기와 같은 종래의 기술에 의하는 경우에는 그 접촉저항을 포함한 동적 저항(Dynamic Resistance)의 급변을 반영하지 못하는 실태에 있었다. 따라서, 표면의 상태 등에 따라서 용접 중에 정상, 아아킹 현상으로부터 자유로울 수 없어서 아아킹 현상이 빈번하게 발생되는 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 용접 중에 동적 저항을 검출하여 피드백되는 입열량을 일정하도록 하는 저항용접시 전력제 어방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 저항 용접 중 균일한 입열량이 모재에 인가되도록 하기 위한 저항용접시 전력제어방법은,
동기화된 전압(V) 및 전류(I) 신호를 검출하여 로패스필터(LPF)를 통하여 안정화 시키는 단계;
R(동적 저항) = V(전압)/I(전류) 를 통해서 검출한 상기 전압(V) 및 전류(I)에 대한 동적 저항(R)을 계산하는 단계;
입열량인 주울열(Q = 0.24 I²RT)이 용접 중에 일정하게 유지될 수 있도록 상기 동적 저항(R)에 기초하여 매용접 중 용접 조건에 따라 상기 주울열(Q) 값을 계산하고 평균화하여 데이터베이스(DB)화하는 단계; 및
다음 용접시 상기 평균화한 주울열 값을 표준 입열량으로 설정할 수 있도록 상기 동적 저항(R)이 커지면 상기 전류를 줄이고, 상기 동적 저항(R)이 작아지면 상기 전류를 늘이도록 하여 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 피드백되도록 하여 상기 주울열(Q)이 일정하게 유지되도록 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

삭제

이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 방법이 적용된 전체 구성도를 도 3에 보이고 있다.

도면에서 보는 바와 같이, 본 발명은 우선 동기화된 전류 및 전압 신호를 검출하여 로패스필터(LPF)를 통하여 안정화 시킨다.

즉, 전압계(2)에 의하여 2차측 전압을 검출하고, 동시에 전류계(1)에 의하여 2차측 혹은 고전압인 경우에는 1차측의 전류를 검출한다.

물론 각각의 검출된 로우 데이터(low data)는 신호 컨디셔너(signal conditioner) 혹은 로패스필터(Low Pass Filter : LPF)를 통과시켜서 안정된 신호로 얻은 다음, 각각을 D/A(Digital to Analog) 컨버터를 이용하여 디지털로 바꾼다.

그 후, 동저항 계산기(5)에 의하여 R(동적 저항) = V(전압)/I(전류) 식을 통해서 동적 저항(R)을 계산한다.

그리고, 입열량인 주울열 Q = 0.24 I²RT 가 용접 중에 일정하게 유지될 수 있도록 매용접 중 입력되는 용접조건에 따라 주울열(Q) 값을 계산하고(6) 평균화하여 데이터베이스(DB)화한다(7). 그때의 입열량은 예컨대 DSP(Digital Signal Processor)칩에 저장한다. 그리고 입열량의 계산과 데이터베이스화에는 용접조건의 입력(8)에 따라 적절한 계산과정을 추가적으로 부과함이 바람직하다.

그 후, 다음 용접시 평균화한 주울열 값을 표준 입열량으로 설정할 수 있도록 동적 저항(R)이 커지면 전류(I)를 줄이고, 동적 저항(R)이 작아지면 전류(I)를 늘이도록 하여 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 피드백되도록 한다. 이를 위해서는 전력제어기(11)에 계산된 입열량이 피드백되며(10), 이 전력제어기(11)을 통해서 입력량인 주울열(Joule)이 일정하도록 PWM신호에 피드백시키는데, 동적 저항(R)이 커지면 전류(I)를 조금 줄이고, 동적 저항(R)이 작아지면 전류(I)를 늘이도록 한다. 여기서 주울열이란 전류가 흐르는 것에 의해 도체에 발생하는 열을 말하며, 식 Q=0.24I²RT(여기서, Q : 주울열, I : 전류, R : 도체 저항, 및 T : 전류(I)가 흐르는 시간)로 나타낼 수 있다.
이러한 제어신호의 계산에 있어서도 데이터베이스(7)에 저장되어 있는 용접조건별 기준 입열량(9)를 추가적으로 고려하도록 함이 바람직하다.

상기 제어신호는 주울열 Q를 일정하게 하도록 사이리스터스위치구동부(4)를 조절하여 전력절환 스위치 기능을 하는 사이리스터(15)의 동작 구간을 조절하면서 제어하게 되고, 이에 따라 2차측에서 정류기(3)를 통하여 전극(13)에 의하여 모재(14)에 용접을 하게 된다.

따라서 상기와 같은 본 발명에 의하면, 표면 상태 등에 상관없이 일정량의 입열량을 유지할 수 있으므로, 용접 중에 아아킹 현상이 발생하는 양전극(13)과 모재(14)로 인한 스패터의 발생을 억제할 수 있는 매우 획기적인 효과가 있다.

Claims

저항 용접 중 균일한 입열량이 모재에 인가되도록 하기 위한 저항용접시 전력제어방법에 있어서,

동기화된 전압(V) 및 전류(I) 신호를 검출하여 로패스필터(LPF)를 통하여 안정화 시키는 단계;

R(동적 저항) = V(전압)/I(전류) 를 통해서 검출한 상기 전압(V) 및 전류(I)에 대한 동적 저항(R)을 계산하는 단계;

입열량인 주울열(Q = 0.24 I²RT)이 용접 중에 일정하게 유지될 수 있도록 상기 동적 저항(R)에 기초하여 매용접 중 용접 조건에 따라 상기 주울열(Q) 값을 계산하고 평균화하여 데이터베이스(DB)화하는 단계; 및

다음 용접시 상기 평균화한 주울열 값을 표준 입열량으로 설정할 수 있도록 상기 동적 저항(R)이 커지면 상기 전류를 줄이고, 상기 동적 저항(R)이 작아지면 상기 전류를 늘이도록 하여 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 피드백되도록 하여 상기 주울열(Q)이 일정하게 유지되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접시 전력제어방법.