KR100963401B1 - Ｇｍａ 용접용 전류파형 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류파형 제어장치를 구성하는 트랜지스터부 및 저항부 모두를 원활하게 냉각시킬 수 있는 GMA 용접용 전류파형 제어장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치는 플레이트에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 구분되는 챔버와, 상기 하부 공간의 일단에 구비된 냉각팬과, 상기 상부 공간의 일단에 구비된 배기구 및 상기 챔버 상단의 일측에 구비되어 냉각 공기의 유동을 가이드하는 유체 가이드부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
용접, 트랜지스터, 저항, 냉각, 가이드

Description

ＧＭＡ 용접용 전류파형 제어장치{Device for controlling the output current waveform of the Gas Metal Arc welding power source}
본 발명은 GMA 용접용 전류파형 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류파형 제어장치를 구성하는 트랜지스터부 및 저항부 모두를 원활하게 냉각시킬 수 있는 GMA 용접용 전류파형 제어장치에 관한 것이다.
GMA 용접은 소모전극 와이어를 일정한 속도로 공급하여 전기적 아크가 발생되도록 하는 용접법이며, 안정된 용접작업을 위해서는 와이어 공급속도와 용융속도가 동일하여야 한다.
이와 같은 GMA 용접을 위해서는 GMA 용접용 전류파형 제어장치가 요구된다. GMA 용접용 전류파형 제어장치는 용접기에 공급되는 전류의 파형을 제어하는 역할을 하는 것으로서, 전류 파형의 제어를 통해 용접시 발생하는 스패터(spatter)를 저감할 수 있고 또한, 용접 비드를 미려하게 할 수 있다.
이에 따라, GMA 용접용 전류파형 제어장치에는 전류를 스위칭하기 위한 스위 칭 수단이 필수적으로 구비되는데, 상기 스위칭 수단은 전류를 실질적으로 스위칭하는 트랜지스터부 예를 들어, 전계효과트랜지스터(FET : Field Effect Transistor)와 저항부를 포함하여 구성된다.
한편, GMA 용접용 전류파형 제어장치는 용접기에 공급되는 전류를 자체적으로 조절해야 하기 때문에 많은 열이 발생하며 이에 따라, 발생된 열을 원활하게 방출하는 것이 매우 중요하다. 종래의 GMA 용접용 전류파형 제어장치의 구조를 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이 전류파형 제어장치(100)는 소정의 공간을 정의하는 챔버를 구비하고 상기 챔버 내의 공간이 상부(110)와 하부(120)로 구분되며, 상기 상부(110)에는 많은 열이 발생하는 저항부(101)를 구비시키고 상기 하부(120)에는 열에 취약한 트랜지스터부(102)를 구비시키는 구조로 이루어진다.
종래의 GMA 용접용 전류파형 제어장치에 있어서, 냉각팬(103)을 통해 하부(120)에 냉각 공기가 공급되어 하부(120)의 트랜지스터를 냉각시키고, 이어 냉각 공기는 상부(110)로 유동되어 상부(110)의 저항부(101)를 냉각시킨 후 배기구(104)를 통해 배기되는 방식으로 동작되는데, 트랜지스터부(102)가 구비되는 하부(120)는 냉각이 원활하게 진행되나 저항부(101)가 구비된 상부(110)는 상대적으로 냉각이 잘 이루어지지 않고 있다. 이에 따라, 외부 온도가 높거나 또는 전류파형 제어장치가 장시간 반복 운행되는 경우 전류파형 제어장치의 오작동 등이 유발될 가능성이 크다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전류파형 제어장치를 구성하는 트랜지스터부 및 저항부 모두를 원활하게 냉각시킬 수 있는 GMA 용접용 전류파형 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치는 플레이트에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 구분되는 챔버와, 상기 하부 공간의 일단에 구비된 냉각팬과, 상기 상부 공간의 일단에 구비된 배기구 및 상기 챔버 상단의 일측에 구비되어 냉각 공기의 유동을 가이드하는 유체 가이드부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 플레이트의 일측에 통풍부가 구비되어, 상기 하부 공간의 냉각 공기가 상기 플레이트의 통풍부를 통해 상기 상부 공간으로 공급될 수 있으며, 상기 냉각팬 및 배기구는 챔버 내에서의 냉각 공기의 유동거리가 최대화되는 지점에 각각 구비될 수 있다. 여기서, 상기 냉각팬 및 배기구는 챔버의 동일 일단에 구비되며, 상기 통풍부는 상기 냉각팬 및 배기구가 구비된 일단과 반대되는 일단에 구비될 수 있다.
상기 유체 가이드부는 상기 챔버의 상단과 일정 각도를 이루도록 구비되며, 상기 챔버의 상단과 상기 유체 가이드부가 이루는 각도는 선택적으로 조절 가능하 다. 또한, 상기 유체 가이드부는 고정판, 유체 가이드판 및 힌지부를 포함하여 구성되며, 상기 고정판은 상기 챔버의 상단에 고정되며, 상기 유체 가이드판은 냉각 공기의 유동을 실질적으로 가이드하며, 상기 힌지부는 힌지축과 힌지축 고리로 구성되며, 상기 힌지축 고리는 상기 고정판의 일단에 구비되어 상기 힌지축 고리 내에는 상기 힌지축이 관통, 구비되며, 상기 힌지축은 상기 힌지축 고리와 함께 상기 유체 가이드판의 일측을 관통하여 상기 힌지축에 의해 상기 유체 가이드판 및 힌지축이 일체형을 이룰 수 있다.
또한, 상기 가이드판 고정부재는, 고정 침과 고정 침 걸림틀로 구성되며, 상기 고정 침은 상기 고정틀의 오목부에 결합되고, 상기 고정 침 걸림틀은 상기 고정 침의 전진 상태 또는 후진 상태가 유지되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치는 다음과 같은 효과가 있다.
전류파형 제어장치의 챔버 내에 유동되는 냉각 공기를 최적화함으로써 챔버의 하부 공간과 상부 공간을 모두 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치를 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치의 사시도이다.
먼저, 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치는 소정 공간을 제공하는 챔버를 구비한다. 상기 챔버 내부는 플레이트(204)를 기준으로 상부 공간과 하부 공간으로 구분되며, 상기 하부 공간에는 용접기(도시하지 않음)에 공급되는 전류를 스위칭하는 역할을 하는 트랜지스터부(도시하지 않음)가 구비되며 상기 상부 공간에는 저항부(203)가 구비된다. 여기서, 상기 트랜지스터부는 복수의 전계효과트랜지스터(FET) 등으로 구성될 수 있으며, 상기 저항부(203)는 복수의 코일 저항 등으로 구성될 수 있다.
상기 챔버의 하단 일측에는 냉각팬(201)이 구비되고, 상기 챔버의 상단 일측에는 배기구(202)가 구비되어 상기 냉각팬(201)을 통해 냉각 공기가 유입되고 유입된 냉각 공기는 상기 배기구(202)를 통해 배출된다. 또한, 상기 챔버 내부에 구비되는 플레이트(204)에는 통풍부(204a)가 구비되어 상기 냉각팬(201)을 통해 상기 챔버의 하부 공간 내에 유입된 냉각 공기가 상기 플레이트(204)의 통풍부(204a)를 통해 상기 챔버의 상부 공간으로 공급되는 것이 가능하게 된다.
이 때, 상기 냉각팬(201)을 통해 유입된 냉각 공기가 챔버 내의 모든 공간 상에서 유동되도록 하기 위해 상기 냉각팬(201)과 배기구(202)는 냉각 공기의 유동 거리가 최대화되는 지점에 각각 구비되는 것이 바람직하다. 냉각 공기의 유동 거리가 최대화된다는 것은 냉각 공기가 챔버 내에서 챔버의 길이 방향으로 왕복하는 것을 의미한다. 따라서, 냉각 공기의 유동 거리가 최대화되도록 하기 위해서는 냉각 공기의 유입 지점과 배출 지점이 동일한 지점에 위치하는 것이 바람직하며, 이를 위해 상기 냉각팬(201)과 배기구(202)는 챔버의 같은 일단 상에 구비되는 것이 최 적이다. 한편, 이와 같은 냉각 공기의 유동 거리 최대화를 위해, 상기 플레이트(204)에 구비되는 통풍부(204a)는 냉각팬(201)과 배기구(202)가 구비된 챔버의 일단과는 반대되는 다른 일단에 구비되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성에 더해, 상기 챔버의 상단에는 유체 가이드부(210) 더 구비된다. 상기 유체 가이드부(210)는 상기 플레이트(204)의 통풍부(204a)를 통해 상기 챔버의 상부 공간으로 유입된 냉각 공기가 상부 공간의 저항부(203)에 집중되어 공급되도록 냉각 공기의 유동을 제어하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 유체 가이드부(210)는 상기 저항부(203)로부터 일정 거리 이격된 위치에 적정 각도를 유지하는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 저항부(203)가 구비된 위치 또는 냉각 공기의 유속 등을 고려하여 상기 유체 가이드부(210)가 상기 챔버의 상단 상에 구비되는 각도를 선택적으로 조절할 수 있는데, 상기 유체 가이드부(210)의 선택적 각도 조절을 위해 일 실시예로, 상기 유체 가이드부(210)는 세부적으로 다음과 같은 구성으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 유체 가이드부(210)는 고정판(211), 유체 가이드판(212) 및 힌지부(213)를 포함하여 이루어진다. 상기 고정판(211)은 나사 결합 등을 통해 챔버의 상단에 고정되는 부재이며, 상기 유체 가이드판(212)은 냉각 공기의 유동을 실질적으로 가이드하는 역할을 한다. 상기 힌지부(213)는 힌지축(213a)과 힌지축 고리(213b)로 구성되는데, 상기 힌지축 고리(213b)는 상기 고정판(211)의 일단에 구비되며 상기 힌지축 고리(213b) 내에는 힌지축(213a)이 관통, 구비된다. 이 때, 상기 힌지축(213a)에 의해 상기 유체 가이드판(212) 및 힌지축(213a)이 일체형으로 연결되는 구조를 이루며, 상기 힌지축(213a)의 회전에 따라 상기 유체 가이드판(212)과 챔버 상단이 이루는 각도를 선택적으로 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 유체 가이드판(212)을 특정 각도의 위치에 고정시키기 위해 가이드판 고정부재(215)와 고정틀(214)이 구비된다. 상기 가이드판 고정부재(215)는 상기 유체 가이드판(212) 상에 구비되고 상기 고정틀(214)은 상기 힌지축(213a) 상에 구비된다. 상기 고정틀(214)은 상기 힌지축(213a)의 회전시 함께 회전되며, 표면이 요철 형상으로 가공되어 있어 상기 고정틀(214)의 오목부에 상기 가이드판 고정부재(215)가 결합됨으로써 상기 유체 가이드판(212)이 특정 각도 상에서 고정되는 것이 가능하게 된다. 상기 가이드판 고정부재(215)는 세부적으로, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 고정 침(215a)과 고정 침 걸림틀(215b)로 구성될 수 있다. 상기 고정 침(215a)은 상기 고정틀(214)의 오목부에 결합되는 부재이며, 상기 고정 침 걸림틀(215b)은 상기 고정 침(215a)의 전진 상태 또는 후진 상태가 유지되도록 하는 역할을 하는 것으로서, 상기 고정 침(215a)의 일측에 구비된 보조 부재(215c)를 통해 상기 고정 침(215a)의 고정 침 걸림틀(215b)로의 선택적 걸림이 가능하게 된다. 여기서, 도면에 도시하지 않았지만 상기 고정 침(215a)의 일단에는 스프링 부재가 구비되어 있어 상기 고정 침(215a)의 전진 이동이 가능하게 된다.
상기 유체 가이드판(212)을 특정 각도에 고정시키는 방법으로, 상술한 바와 같이 가이드판 고정부재(215)와 고정틀(214)의 구성을 제시하였으나, 이는 일 실시예일 뿐 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치의 구성을 설명하였다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치에 대해 시뮬레이션 실험을 진행하였으며, 그 결과는 도 6에 도시한 바와 같다. 도 6의 그림은 종래 기술에 따른 전류파형 제어장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 전류파형 제어장치에 대해 냉각 공기를 공급하여 해당 냉각 공기의 유동 상태를 파악한 것으로서, 도 6의 왼쪽 그림은 유체 가이드부(210)가 구비되지 않은 종래의 전류파형 제어장치이고 도 6의 오른쪽은 유체 가이드부(210)가 구비된 본 발명의 일 실시예에 따른 전류파형 제어장치이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 유체 가이드부(210)가 구비된 본 발명의 일 실시예에 따른 전류파형 제어장치의 경우 종래 기술에 대비하여 저항부(203)에 냉각 공기가 집중되어 유동됨을 알 수 있으며, 이를 통해 저항부(203)의 냉각 효과를 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 유체 가이드판(212)의 최적 위치 및 각도를 파악하기 위해 특정 기하학적 크기의 챔버 내에서 유체 가이드판(212)의 위치 및 각도를 변화시킨 결과, 유체 가이드판(212)의 최적 위치는 통풍부(204a)가 구비된 챔버의 일단으로부터 60∼80mm인 지점이고, 유체 가이드판(212)의 최적 각도는 챔버 상단으로부터 30∼60도의 각도인 지점으로 나타났다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류파형 제어 장치의 챔버는 길이 350mm, 높이 120mm, 너비 250mm이며, 상부 공간과 하부 공간의 높이는 동일하다.
도 1은 종래의 GMA 용접용 전류파형 제어장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GMA 용접용 전류파형 제어장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 가이드부의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 가이드부의 평면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드판 고정부재의 사시도.
도 6은 종래 기술에 따른 전류파형 제어장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 전류파형 제어장치에 대해 냉각 공기를 공급하여 해당 냉각 공기의 유동 상태를 파악한 참고도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
201 : 냉각팬 202 : 배기구
203 : 저항부 204 : 플레이트
204a : 통풍부 210 : 유체 가이드부
211 : 고정판 212 : 유체 가이드판
213 : 힌지부 213a : 힌지축
213b : 힌지축 고리 214 : 고정틀
215 : 가이드판 고정부재 215a: 고정 침
215b : 고정 침 걸림틀 215c : 보조 부재

Claims (9)

  1. 플레이트에 의해 상부 공간과 하부 공간으로 구분되는 챔버;
    상기 하부 공간의 일단에 구비된 냉각팬;
    상기 상부 공간의 일단에 구비된 배기구; 및
    상기 챔버 상단의 일측에 구비되어 냉각 공기의 유동을 가이드하는 유체 가이드부를 포함하여 이루어지며,
    상기 유체 가이드부는 고정판, 유체 가이드판 및 힌지부를 포함하여 구성되며,
    상기 고정판은 상기 챔버의 상단에 고정되며,
    상기 유체 가이드판은 냉각 공기의 유동을 실질적으로 가이드하며,
    상기 힌지부는 힌지축과 힌지축 고리로 구성되며,
    상기 힌지축 고리는 상기 고정판의 일단에 구비되어 상기 힌지축 고리 내에는 상기 힌지축이 관통, 구비되며, 상기 힌지축에 의해 상기 유체 가이드판 및 힌지축이 일체형을 이루는 것을 특징으로 하는 GMA 용접용 전류파형 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트의 일측에 통풍부가 구비되어, 상기 하부 공간의 냉각 공기가 상기 플레이트의 통풍부를 통해 상기 상부 공간으로 공급되는 것을 특징으로 하는 GMA 용접용 전류파형 제어장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 냉각팬 및 배기구는 챔버의 동일 일단에 구비되며, 상기 통풍부는 상기 냉각팬 및 배기구가 구비된 일단과 반대되는 일단에 구비되는 것을 특징으로 하는 GMA 용접용 전류파형 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 가이드부는 상기 챔버의 상단과 일정 각도를 이루도록 구비되며, 상기 챔버의 상단과 상기 유체 가이드부가 이루는 각도는 선택적으로 조절 가능한 것을 특징을 하는 GMA 용접용 전류파형 제어장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 가이드판을 특정 각도의 위치에 고정시키기 위해 가이드판 고정부재 및 고정틀이 더 구비되며,
    상기 가이드판 고정부재는 상기 유체 가이드판 상에 구비되고, 상기 고정틀은 상기 힌지축 상에 구비되며,
    상기 고정틀은 상기 힌지축의 회전시 함께 회전되며, 표면이 요철 형상으로 가공되어 있어 상기 고정틀의 오목부에 상기 가이드판 고정부재가 결함됨으로써 상기 유체 가이드판이 특정 각도 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 GMA 용접용 전류파형 제어장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 가이드판 고정부재는, 고정 침과 고정 침 걸림틀로 구성되며,
    상기 고정 침은 상기 고정틀의 오목부에 결합되고, 상기 고정 침 걸림틀은 상기 고정 침의 전진 상태 또는 후진 상태가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 GMA 용접용 전류파형 제어장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 공간에는 트랜지스터부가 구비되고, 상기 상부 공간에는 저항부가 구비되는 것을 특징으로 하는 GMA 용접용 전류파형 제어장치.
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