KR100992092B1 - Mechanical waveform control method and apparatus - Google Patents

Mechanical waveform control method and apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR100992092B1
KR100992092B1 KR1020080038711A KR20080038711A KR100992092B1 KR 100992092 B1 KR100992092 B1 KR 100992092B1 KR 1020080038711 A KR1020080038711 A KR 1020080038711A KR 20080038711 A KR20080038711 A KR 20080038711A KR 100992092 B1 KR100992092 B1 KR 100992092B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
supply unit
welding
wire
wire supply
arc
Prior art date
Application number
KR1020080038711A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090112922A (en
Inventor
유회수
김희진
김영삼
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020080038711A priority Critical patent/KR100992092B1/en
Publication of KR20090112922A publication Critical patent/KR20090112922A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100992092B1 publication Critical patent/KR100992092B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/073Stabilising the arc
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/095Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/10Other electric circuits therefor; Protective circuits; Remote controls
    • B23K9/1006Power supply
    • B23K9/1043Power supply characterised by the electric circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/133Means for feeding electrodes, e.g. drums, rolls, motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)

Abstract

본 발명은 기계적 파형 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for controlling mechanical waveforms.

더욱 상세하게는 용접을 위한 전원을 공급하는 용접전원제공부와, 용접을 위한 와이어를 공급하는 제1와이어공급부와, 역회전 및 정회전 동작에 의해 상기 제1와이어공급부에서 공급된 와이어를 모재로 전진 및 후진시키는 제2와이어공급부와,상기 제1와이어공급부와 상기 제2와이어공급부의 사이에서 와이어 공급 속도차를 보상하도록 일정량의 와이어를 저장하는 버퍼부와, 상기 용접전원제공부에서 공급되는 용접전원을 감지하는 감지부와, 상기 제2와이어공급부를 역회전 및 정회전시키는 구동드라이브 및 상기 감지부에서 감지된 용접전압을 이용하여 단락상태 및 아크재생상태를 판단하고, 상기 제2와이어공급부가 단락시점에서는 역회전하고 아크재생시점에서는 정회전하도록 하며 상기 제2와이어공급부의 회전속도를 조절하도록 상기 구동드라이브를 제어하는 주제어부를 포함하는 기계적 파형 제어방법 및 장치에 관한 것이다.More specifically, the welding power supply unit for supplying power for welding, the first wire supply unit for supplying the wire for welding, and the wire supplied from the first wire supply unit by the reverse rotation and forward rotation operation as a base material A second wire supply unit for advancing and reversing, a buffer unit for storing a predetermined amount of wire to compensate for a difference in wire supply speed between the first wire supply unit and the second wire supply unit, and welding supplied from the welding power supply unit A short circuit state and an arc regeneration state are determined by using a detector that senses power, a driving drive that rotates the second wire supply unit in reverse and forward rotation, and a welding voltage sensed by the detector, and the second wire supply unit The drive to reverse rotation at the time of short circuit and forward rotation at the time of arc regeneration and to control the rotational speed of the second wire supply unit It relates to the mechanical main control waveform control method and apparatus that includes unit for controlling the drive.

본 발명은 기존의 용접전원에 부착하여 사용할 수 있어 교체에 따른 비용을 절감하고, 용접시 발생하는 스패터의 발생을 기존의 전류제어방식보다 현저히 방지하며, 초박판용접을 고속으로 할 수 있게 함으로써 고품질의 용접이 가능하도록 하고, 생산성의 증대 및 용접시 사용되는 와이어의 손실을 감소시켜 용접시 소요되는 원가를 절감시키는 효과가 있다.The present invention can be attached to the existing welding power source can be used to reduce the cost of replacement, to prevent the generation of spatter generated during welding than the existing current control method, and to make ultra-thin welding at high speed The high quality welding is possible, and the productivity and the loss of the wire used in welding are reduced, thereby reducing the cost of welding.

단락, 아크재생, 감지부, 버퍼부, Short circuit, arc regeneration, detector, buffer

Description

기계적 파형 제어 방법 및 장치{MECHANICAL WAVEFORM CONTROL METHOD AND APPARATUS}MECHANICAL WAVEFORM CONTROL METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 기계적 파형 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접시 발생하는 단락상태와 아크재생상태를 감지하여 와이어를 전진 또는 후진시킴으로써 기계적으로 단락과 아크재생을 제어하고 용접시 공급되는 용접전원을 제어함으로써 순간단락의 발생을 방지하고 아크재생전류를 최소화하는 기계적 파형 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for controlling a mechanical waveform, and more particularly, to detect a short circuit condition and an arc regeneration state generated during welding, and to control the short circuit and arc regeneration mechanically by advancing or reversing the wire and supplying the weld. The present invention relates to a method and apparatus for controlling a mechanical waveform which prevents occurrence of a short circuit and minimizes arc regeneration current by controlling a power supply.

일반적으로 GMA(GAS METAL ARC)용접에서 단락이행은 보호가스에 관계없이 저 전류, 저 전압의 조건에서 나타나는 이행 형태로 아크열에 의해 와이어 선단에서 성장한 용적이 도 1 의 (a)에 보인 바와 같이 용융지와 접촉하여 아크가 소멸된다. 이때 단락으로 인하여 저항이 작아지게 되고, 전압은 순간적으로 약 3V이하로 떨어지며, 전류는 급상승을 시작한다. 이때 단락순간 용융지와 접촉된 용적에 작용하는 전자기력(Fem)은 식 (1)과 같다(참고문헌: The physics of welding, IIW, ed. by J. F. Lancaster, Pergammon Press, 1984, pp. 234(-)237)).
[식 1]
In general, short-circuit performance in GMA (GAS METAL ARC) welding is a transition form that occurs under the condition of low current and low voltage regardless of the protective gas, and the volume grown at the tip of the wire by arc heat is melted as shown in FIG. The arc disappears in contact with the ground. At this time, the resistance becomes small due to a short circuit, the voltage drops momentarily below about 3V, and the current starts to rise rapidly. At this moment, the electromagnetic force (F em ) acting on the volume in contact with the molten paper at the moment is as shown in Equation (1) (Ref .: The physics of welding, IIW, ed. By JF Lancaster, Pergammon Press, 1984, pp. 234 ( -) 237)).
[Equation 1]

Figure 112010043959690-pat00013
Figure 112010043959690-pat00013

여기서 I는 용접전류, μo는 자유표면에서의 투자율, Re는 와이어 반경이며, a는 도 1에서 보인바와 같이 용적이 용융지와 접촉하는 면의 반경이다. 형상계수(geometry factor) F3는 Re/a의 함수로 전자기력의 방향에 영향을 준다. 즉 용융지와 접촉하는 반경이 전극의 반경보다 상대적으로 작을 경우(Ra/a<1) 전자기력은 위로 작용하며, 반대로 크기가 클 경우(Ra/a>1) 아래로 작용하게 된다. Where I is the welding current, μ o is the permeability at the free surface, R e is the wire radius, and a is the radius of the surface where the volume contacts the molten pool as shown in FIG. Geometry factor F 3 affects the direction of electromagnetic force as a function of R e / a. In other words, when the radius of contact with the molten pool is relatively smaller than the radius of the electrode (R a / a <1), the electromagnetic force acts upwards, and conversely, when the radius is large (R a / a> 1), the electromagnetic forces act downward.

단락 순간에 Re/a이 1보다 작은 경우(용적과 용융지가 충분히 접촉하지 못한 경우) 전자기력이 용적을 위로 밀어 올리는 힘이 작용하며, 용적이 완전히 이행되지 못하고 오히려 핀치력에 의하여 용융지와의 접촉이 끊어지면서 아크를 재 발생시키는데, 이를 순간단락(instantaneous short circuit, I.S.C.)이라 한다. 이러한 순간단락 과정을 도 2에 나타내었다. If R e / a is less than 1 at the moment of short-circuit (the volume and the molten pool are not sufficiently in contact), the force of the electromagnetic force to push up the volume acts, and the volume is not fully transferred, but rather the pinch force When the contact is broken, the arc is regenerated, called an instantaneous short circuit (ISC). This short-circuit process is shown in FIG.

순간단락은 스패터를 다량 발생시키는데, 이는 아크 재 발생 시 강한 폭발력으로 용적과 용융지를 강타하여 용융지로 이행되지 못한 용적과 용융지의 일부가 비산되기 때문이다. 순간단락에서 발생하는 스패터는 매우 조대하므로 용융상태로 모재에 부착되기 때문에 이를 제거하기 위한 추가적인 공정이 필요하다. The short-circuit generates a large amount of spatter, because in the event of arc ash, a strong explosive force strikes the volume and the molten area, causing the volume and the part of the molten paper that have not been transferred to the molten area to be scattered. The spatter generated in the short circuit is very coarse and is attached to the base material in the molten state, so an additional process is required to remove it.

따라서 순간단락의 억제는 스패터를 현저히 감소시킬 수 있다. 순간단락의 제어는 Pinchuk(참고문헌: Svar. Proiz., 1976, pp. 52(-)54; 1980, pp. 9(-)10))에 의하여 제안되었으며, 용접전압이 8∼12V이하가 될 경우 단락이 되었다고 판단하여 전류를 2∼10A로 0.7∼1msec 시간동안 전류를 감소시켜 단락전류 상승을 지연시킨다. Therefore, the suppression of the short circuit can significantly reduce the spatter. The control of the instantaneous short circuit was proposed by Pinchuk (Svar. Proiz., 1976, pp. 52 (-) 54; 1980, pp. 9 (-) 10)) and the welding voltage could be below 8-12V. In this case, it is determined that a short circuit has occurred, and the current is reduced to 2 to 10 A for 0.7 to 1 msec time to delay the short circuit current rise.

즉 단락 시 전류상승을 지연시킴으로서 용적을 밀어 올리는 전자기력을 약화시켜 순간단락을 정상단락이 될 수 있도록 유도한다. In other words, by delaying the current rise in the short-circuit weakens the electromagnetic force to push up the volume to induce the instantaneous short circuit to become a normal short circuit.

정상단락(normal short circuit, N.S.C.)의 경우 용융지와 용적이 충분히 접촉(Ra/a>1)하여 도 1의 (b)와 같이 가교가 형성되면, 용적을 용융지로 이행시켜 가교를 파단시키려는 중력, 전자기력과 가교를 유지하려는 표면장력이 작용한다. 그러나 낮은 전류에서는 표면장력이 중력과 전자기력에 비해 매우 크기 때문에 가교가 파단되기 어렵다. In the case of a normal short circuit (NSC), when the molten paper and the volume sufficiently contact (R a / a> 1) and crosslinking is formed as shown in FIG. 1B, the volume is transferred to the molten paper to break the crosslinking. Gravity, electromagnetic force and surface tension to maintain the bridge is acting. At low currents, however, the surface tension is very large compared to gravity and electromagnetic force, so bridging is difficult to break.

단락과 동시에 지속적인 전류의 상승으로 전자기적 핀치력이 점차적으로 강하게 작용하여 식 (2)의 조건을 만족하면 도 1의 (d)와 같이 가교가 파단되고 아크가 재 발생하게 된다.
[식 2]
At the same time as the short circuit, the electromagnetic pinch force gradually increases due to the continuous increase of the current, and if the condition of Equation (2) is satisfied, as shown in (d) of FIG. 1, the bridge is broken and the arc is regenerated.
[Formula 2]

Figure 112010043959690-pat00014
Figure 112010043959690-pat00014

여기서 Fg는 용적에 작용하는 중력이며 ,Fv는 용적에 작용하는 표면장력이다. 단락기간 중 전류가 최대치에 도달하였을 때 아크가 재생되며, 이 때 재생된 아크는 강한 폭발력(아크 반발력)으로 용융지를 쳐내면서 소립의 스패터를 발생시킨다. 따라서 아크 재생 시 발생하는 스패터를 억제하기 위해서는 가능한 낮은 전류를 유지한 상태에서 아크가 재생하도록 하여야 한다. 이러한 개념으로 여러 가지 전류제어파형이 제안되고 있는데, 예를 들면 초기 전류 상승기울기를 크게 하고, 설정된 전류 이상에서는 전류 상승속도를 감소시켜 궁극적으로 아크재생 시의 전류를 낮게 유지하는 방법과 초기 전류 상승기울기를 크게 하고, 일정 전류 이상 상승을 제한하는 방법 등이 있다. 그러나 이 또한 스패터를 완벽히 막을 수는 없다. Where F g is the gravity acting on the volume and F v is the surface tension acting on the volume. The arc is regenerated when the current reaches a maximum during the short-circuit period, at which time the regenerated arc strikes the melt with a strong explosive force (arc repulsive force) and generates spatter of small particles. Therefore, in order to suppress the spatter generated during arc regeneration, the arc should be regenerated while maintaining a low current. In this concept, various current control waveforms have been proposed. For example, the initial current rise slope is increased, and the current rise rate is reduced above the set current to ultimately keep the current during arc regeneration and the initial current rise. There is a method of increasing the slope and limiting the rise above a certain current. But this too can't stop spatters.

또한 가교를 파단시키기 위하여 전류를 상승시켜야 하기 때문에 추가적인 전류가 공급됨으로 모재의 두께가 작아질수록 용접변형 및 용락 등의 발생으로 초박판용접에의 적용에는 한계가 있다. In addition, since the current must be increased in order to break the bridge, the additional current is supplied, so that the smaller the thickness of the base material, the more limited the application to the ultra-thin welding due to the generation of welding deformation and melting.

GMA 용접에서 단락이 일어나기 위해서는 식 (3)과 같은 조건이 만족되어야 하지만 실제로 용적에 작용하는 힘은 표면장력과 전자기력이 매우 크게 작용하므로 항력과 중력만으로는 단락이 형성될 수 없다. 즉 다음 식 (3)의 조건을 만족시키기 어렵다.
[식 3]
For GMA welding to occur, short circuits must be satisfied as shown in Eq. (3). However, in reality, the forces acting on the volume are very large in terms of surface tension and electromagnetic force, so they cannot form a short circuit by drag and gravity alone. That is, it is difficult to satisfy the condition of the following formula (3).
[Equation 3]

Figure 112010043959690-pat00015
Figure 112010043959690-pat00015

더욱이 아크의 플라즈마 제트에 의하여 용적을 계속 밀어내므로 더욱 단락을 어렵게 한다. 따라서 단락의 형성을 위해서는 용융지가 유동에 의해 용적까지 치고 올라올 경우 Ra/a>1의 조건을 만족하게 되어 정상단락이 순조롭게 이루어진다. 또한 순간단락이 발생하거나 아크기간이 길어져 용적이 더욱 성장하게 되면 용적이 매우 커져 전자기력에 의하여 용적을 더욱 강하게 밀어 올리게 되어 단락을 더욱 어렵게 만든다. 즉 장기아크로 인하여 용적이 커질 경우 같이 순간단락이 발생하고, 순간적(약 1msec)으로 아크 전압을 4~5V 상승시켜 순간단락 후 아크재생 현상과 같이 아크의 방향이 불규칙하게 바뀌면서 여러 방향으로 스패터를 발생시킨다. In addition, the arc of the plasma jet continues to push the volume, making the short circuit more difficult. Therefore, in order to form a short circuit, when the molten pool reaches the volume by flow, it satisfies the condition of R a / a> 1, so that the normal short circuit is smoothly performed. In addition, if a short circuit occurs or the arc period is increased and the volume grows further, the volume becomes very large and the volume is pushed up more strongly by the electromagnetic force, making the short circuit more difficult. That is, if the volume increases due to long-term arc, instantaneous short circuit occurs, and the arc voltage is increased by 4 ~ 5V instantaneously (about 1msec), and after the short circuit, the arc direction is changed irregularly like the arc regeneration phenomenon. Generate.

따라서 이러한 장기아크를 방지하기 위하여 아크기간 중에 전압을 일정한 속도로 감소시키는 제어를 통하여 아크 길이를 감소시켜 용융지와 접촉이 용이하도록 한다.Therefore, in order to prevent such a long arc, the arc length is reduced by controlling the voltage at a constant speed during the arc period to facilitate contact with the molten pool.

그러나 이러한 전류제어기법으로는 단락을 강제적으로 또는 주기적으로 유도하기 어려운 문제점이 있었다.However, this current control technique has a problem that it is difficult to induce a short circuit forcibly or periodically.

그리고 기계적 제어는 Paton(참고문헌: Avt. Svarka., 1977, pp. 1(-)5))등에 의하여 발표되었으며, 와이어의 진동 주파수는 최대 15~100Hz 범위가 최적이라고 한바 있다. 또한 Liebiejev(참고문헌: Automatic Welding, 1984, pp. 52(-)58)은 다양한 와이어 전후 진동을 위한 기계장치들을 보고하였지만 제어 속도의 한계가 있었다. And mechanical control was published by Paton (Ref .: Avt. Svarka., 1977, pp. 1 (-) 5)), and the vibration frequency of the wire was optimally in the range of 15 ~ 100Hz. Liebiejev (Ref .: Automatic Welding, 1984, pp. 52 (-) 58) also reported mechanisms for various wire back and forth vibrations, but with limited control speed.

또한 기계적 제어를 위해서는 와이어를 공급하는 와이어 송급모터와 토치 끝단에 부착된 와이어 전후진을 위한 고속 모터(또는 기타 장치) 사이에 버퍼가 존재 해야 한다. 즉 송급모터는 용접 설정 전류에 따라 일정한 속도로 밀고, 고속 모터가 후진할 경우 중간에 와이어의 잔여분이 생기고, 또한 고속 모터가 전진할 경우 와이어가 부족한 현상이 발생하기 때문이다.       Also, for mechanical control, a buffer must exist between the wire feed motor supplying the wire and the high speed motor (or other device) for the forward and backward wire attached to the end of the torch. In other words, the feeding motor is pushed at a constant speed according to the welding set current, the remnants of the wire occurs in the middle when the high speed motor is reversed, and the wire shortage occurs when the high speed motor is advanced.

최근 상기의 기계적 제어가 가능한 용접시스템이 상품화되었다. 이는 즉 고속 제어가 가능한 서보모터 및 스텝모터 등이 대중화되었기 때문이다. 이중 Jetline의 CSCTMMIG는(미국 특허:US6963048) 두 개의 스탭모터가 장착된 토치와 전류제어형 MIG 펄스용접전원으로 구성되었다. 이제품은 불활성 보호가스를 사용하고 있는 펄스 MIG 용접에 적용이 가능하다. 그러나 CO2 보호가스를 사용하는 국내 실정에는 일반적으로 적용하기 어려운 문제점이 있었다.Recently, a welding system capable of mechanical control has been commercialized. This is because servo motors and step motors capable of high speed control have become popular. Dual Jetline's CSC TM MIG (US patent: US6963048) consists of a torch with two step motors and a current controlled MIG pulsed welding power supply. This product is applicable to pulse MIG welding using inert protective gas. However, there is a problem that is generally difficult to apply in the domestic situation using the CO 2 protective gas.

또한 상기의 제품은 토치가 무거운 단점과, 케이블을 길게 사용하는 로봇용접의 적용에는 불가능하다. In addition, the above product is a disadvantage in that the torch is heavy, and it is impossible to apply the robot welding using a long cable.

다른 제품으로 Fronius의 CMT는 한 개의 서보모터와 와이어 버퍼 및 펄스용접이 가능한 인버터 용접전원로 구성되어 로봇용접용으로 제품화 되었다.      Another product, Fronius' CMT, is composed of one servomotor, wire buffer, and inverter welding power source capable of pulse welding.

상기의 제품은 와이어 전후진 제어와 전류제어를 하고 있으며 CO2 용접이 가능하기 때문에 국내 적용성이 높지만 가격은 기존 인버터 전원의 10배 이상으로 쉽게 도입이 어려운 실정이다.The above products are wired forward and backward control and current control, and CO 2 welding is possible, so domestic applicability is high, but the price is more than 10 times of existing inverter power supply, it is difficult to introduce easily.

그리고 종래의 용접전원은 전압제어형이기 때문에 상기의 제품을 기존 용접전원에 부착하여 사용하기 어려운 문제점이 있었다. In addition, the conventional welding power source has a problem that it is difficult to attach the product to the existing welding power source because it is a voltage controlled type.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기존의 용접전원에 부착하여 사용할 수 있어 교체에 따른 비용을 절감하고, 용접시 발생하는 스패터의 발생을 방지하며, 초박판용접을 고속으로 할 수 있게 함으로써 고품질의 용접이 가능하도록 하고, 생산성의 증대 및 용접시 사용되는 와이어의 손실을 감소시켜 용접시 소요되는 원가를 절감시킬 수 있도록 하는 기계적 파형 제어 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, can be attached to the existing welding power source can be used to reduce the cost of replacement, to prevent the occurrence of spatter generated during welding, ultra-thin welding The present invention provides a mechanical waveform control method and apparatus which enables high quality welding by enabling high speed, and reduces the cost of welding by increasing productivity and reducing the loss of wire used during welding. There is this.

전술한 본 발명의 목적은, 용접을 위한 전원을 공급하는 용접전원제공부와, 용접을 위한 와이어를 공급하는 제1와이어공급부와, 역회전 및 정회전 동작에 의해 상기 제1와이어공급부에서 공급된 와이어를 모재로 전진 및 후진시키는 제2와이어공급부와, 상기 제1와이어공급부와 상기 제2와이어공급부의 사이에서 와이어 공급 속도차를 보상하도록 일정량의 와이어를 저장하는 버퍼부와, 상기 용접전원제공부에서 공급되는 용접전압을 감지하는 감지부와, 상기 제2와이어공급부를 역회전 및 정회전시키는 구동드라이브와, 상기 감지부에서 감지된 용접전압을 이용하여 단락상태 및 아크재생상태를 판단하고, 상기 제2와이어공급부가 단락시점에서는 역회전하고 아크재생시점에서는 정회전하도록 하며 상기 제2와이어공급부의 회전속도를 조절하도록 상기 구동드라이브를 제어하는 주제어부를 포함하는 기계적 파형 제어장치를 제공함으로써 달성된다.An object of the present invention described above, the welding power supply for supplying power for welding, the first wire supply for supplying a wire for welding, and the reverse of the forward and forward rotation operation supplied from the first wire supply A second wire supply unit for advancing and retracting the wire with a base material, a buffer unit storing a predetermined amount of wire to compensate for a wire supply speed difference between the first wire supply unit and the second wire supply unit, and the welding power supply unit Detects a short circuit state and an arc regeneration state by using a sensing unit detecting a welding voltage supplied from a driving unit, a driving drive for rotating and forward rotating the second wire supply unit, and a welding voltage detected by the sensing unit. The second wire supply unit rotates in reverse at the time of short-circuit and forward rotates at the arc regeneration time, and adjusts the rotation speed of the second wire supply unit. It is achieved by providing a mechanical wave control apparatus including a main controller for controlling the driving machine drive.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 장치는, 단락 전류의 상승이 지연되도록 상기 용접전원제공부를 통해 공급되는 전류를 제어하기 위한 전류제어기를 더 포함한다.The mechanical waveform control device according to a preferred feature of the present invention further includes a current controller for controlling the current supplied through the welding power supply so that the rise of the short circuit current is delayed.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 장치는, 상기 버퍼부에 저장되는 와이어의 양을 감지하는 센서를 포함하며 상기 와이어의 곡률을 일정하게 유지하는 상기 버퍼부를 포함한다.Mechanical waveform control apparatus according to a preferred feature of the present invention includes a sensor for sensing the amount of the wire is stored in the buffer unit and the buffer unit for maintaining a constant curvature of the wire.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 장치는, 상기 버퍼부에서 감지된 와이어 양을 확인하여, 상기 버퍼부에 저장된 와이어량이 일정량을 유지하도록 제1와이어공급부에 의한 와이어 공급 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 주제어부를 포함한다.Mechanical waveform control apparatus according to a preferred feature of the present invention, by checking the amount of wire detected in the buffer unit, characterized in that for controlling the wire supply speed by the first wire supply unit to maintain a certain amount of wire stored in the buffer unit It includes the main control portion.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 장치는, 입구가이드와 출구가이드를 포함하는 케이싱을 구비하고 상기 케이싱 내부에 와이어의 양을 감지하는 감지센서를 포함하는 상기 버퍼부를 포함한다. Mechanical waveform control apparatus according to a preferred feature of the present invention includes a buffer unit having a casing including an inlet guide and an outlet guide and a sensing sensor for sensing the amount of wire inside the casing.

전술한 본 발명의 또 다른 목적은, (a) 용접시의 기계적 파형 제어를 위한 제어변수를 입력받는 단계와, (b) 용접전압을 감지하는 단계와, (c) 상기 감지된 용접전원을 이용하여 아크재생상태인지 또는 단락상태인지를 판단하는 단계와, (d) 아크재생상태이면 단락이 이루어지도록 상기 제2와이어공급부를 정회전시키는 단계와, (e) 단락상태이면 아크재생이 이루어지도록 상기 제2와이어공급부를 역회전시키는 단계를 포함하는 기계적 파형 제어 방법을 제공함으로써 달성된다.Another object of the present invention described above is to (a) receive a control variable for mechanical waveform control during welding, (b) detect a welding voltage, and (c) use the detected welding power source. Determining whether the arc regeneration state or a short circuit state; and (d) rotating the second wire supply unit forward to short-circuit the arc regeneration state, and (e) the arc regeneration is performed when the short circuit state occurs. It is achieved by providing a mechanical waveform control method comprising the step of rotating the second wire supply in reverse.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 방법은, 상기(c)단계 이 전에, (c-1) 아크스타트모드인지를 판단하는 단계와, (c-2) 상기 판단 결과, 아크스타트모드이면 와이어가 모재에 접촉하도록 제2와이어공급부를 정회전시키는 단계와, (c-3) 상기 정회전후에 용접기로부터 아크스타트신호가 발생하는 지를 판단하는 단계 및 (c-4) 상기 아크스타트신호가 발생하면, 상기 제2와이어공급부를 일정시간 역회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the mechanical waveform control method according to the preferred feature of the present invention, before the step (c), (c-1) determining whether the arc start mode, and (c-2) the determination result, the arc start mode, the wire Rotating the second wire supply unit to contact the base material, and (c-3) determining whether an arc start signal is generated from the welding machine after the forward rotation, and (c-4) if the arc start signal is generated. The method further includes rotating the second wire supply unit for a predetermined time.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 방법은, 단락시점인 경우, 제2와이어공급부를 역회전시키기 전에 단락 전류 상승이 지연되도록 용접전원의 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The mechanical waveform control method according to a preferred feature of the present invention is characterized in that it further comprises the step of controlling the current of the welding power source so that the short-circuit current rise is delayed before the second wire supply unit reverses when the short-circuit point.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 방법은, (d-1) 아크재생시점이 되면, 상기 제2와이어공급부를 고속으로 정회전시키는 단계와, (d-2) 기설정된 정회전시간이 경과하였는지를 판단하는 단계 및 (d-3) 상기 기설정된 정회전시간이 경과하면 단락시점이 되기전까지 상기 제2와이어공급부를 저속으로 정회전시키는 단계를 포함하는것을 특징으로 하는 상기(d)단계를 포함한다.In the mechanical waveform control method according to the preferred feature of the present invention, (d-1) when the arc regeneration time, the step of forward rotation of the second wire supply unit at high speed, and (d-2) the predetermined forward rotation time has elapsed And (d-3) rotating the second wire supply unit at a low speed until a short time is reached after the predetermined forward rotation time has elapsed. do.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 기계적 파형 제어 방법은, (e-1) 아크재생상태가 되면, 상기 제2와이어공급부를 고속으로 정회전시키는 단계와, (e-2) 기설정된 정회전시간이 경과하였는지를 판단하는 단계 및 (e-3) 상기 기설정된 정회전시간이 경과하면, 단락시점이 되기전까지 상기 제2와이어공급부를 저속으로 정회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기(e)단계를 포함한다.In the mechanical waveform control method according to the preferred feature of the present invention, (e-1) when the arc regeneration state, the step of forward rotation of the second wire supply unit at high speed, and (e-2) the predetermined forward rotation time has elapsed And (e-3) when the predetermined forward rotation time has elapsed, rotating the second wire supply unit at low speed until a short circuit time is reached. Include.

본 발명은 기존의 용접전원에 부착하여 사용할 수 있어 교체에 따른 비용을 절감하고, 용접시 발생하는 스패터의 발생을 기존의 전류제어 방식보다 현저히 방지하며, 초박판용접을 고속으로 할 수 있게 함으로써 고품질의 용접이 가능하도록 하며, 생산성의 증대 및 용접시 사용되는 와이어의 손실을 감소시켜 용접시 소요되는 원가를 절감시키는 효과가 있다.The present invention can be attached to the existing welding power source can be used to reduce the cost of replacement, significantly prevent the generation of spatter generated during welding than the existing current control method, by allowing ultra-thin plate welding at high speed High quality welding is possible, and there is an effect of reducing the cost of welding by increasing productivity and reducing the loss of the wire used during welding.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기계적 파형제어장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a mechanical waveform control apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기계적 파형제어장치의 블럭구성도이다.Figure 3 is a block diagram of a mechanical waveform control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 본 발명은 용접전원제공부(101), 입력부(103), 표시부(105), 제1와이어공급부(107), 감지부(109), 구동드라이브(111), 제2와이어공급부(113), 버퍼부(115) 및 주제어부(117)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the present invention provides a welding power supply 101, an input 103, a display 105, a first wire supply 107, a detector 109, a drive drive 111, and a second wire supply. (113), the buffer unit 115 and the main control unit 117.

상기 용접전원제공부(101)는 용접시 필요로 하는 전원을 공급한다.The welding power supply unit 101 supplies power required for welding.

상기 입력부(103)는 사용자의 조작에 의해 상기 제2와이어공급부(113)의 정회전(전진) 및 역회전(후진)속도와 회전시간, 단락감지시 단락전류의 제어를 위한 상승지연시간등의 제어변수를 입력받아 상기 주제어부(117)로 출력한다.The input unit 103 is a forward rotation (forward) and reverse rotation (reverse) speed and rotation time of the second wire supply unit 113 by the user's operation, such as the rising delay time for the control of the short-circuit current when the short circuit is detected. The control variable is input and output to the main control unit 117.

상기 표시부(105)는 상기 입력부(103)를 통해 입력된 제어변수와 제어상황을 표시한다.The display unit 105 displays the control variable and the control status input through the input unit 103.

상기 제1와이어공급부(107)는 용접을 위한 와이어를 공급한다. 이때 상기 제1와이어공급부(107)에 의한 와이어공급속도는 상기 용접전원제공부(101)에 셋팅된 용접전류에 따라 조절된다.The first wire supply unit 107 supplies a wire for welding. In this case, the wire supply speed by the first wire supply unit 107 is adjusted according to the welding current set in the welding power supply unit 101.

상기 감지부(109)는 용접전원제공부(101)와 연결되어 현재 용접전압을 감지하여 상기 주제어부(117)에 전송한다.The detection unit 109 is connected to the welding power supply unit 101 detects a current welding voltage and transmits it to the main control unit 117.

상기 버퍼부(115)는 상기 제1와이어공급부(107)와 상기 제2와이어공급부(113) 사이에 위치하여 일정량의 와이어를 저장함으로써 상기 제1와이어공급부(107)와 상기 제2와이어공급부(113)간의 공급속도차에 의한 와이어잔여분의 발생이나 와이어부족현상을 방지하게 된다.The buffer unit 115 is positioned between the first wire supply unit 107 and the second wire supply unit 113 to store a predetermined amount of wires so that the first wire supply unit 107 and the second wire supply unit 113 are stored. This prevents the occurrence of wire residue or wire shortage due to the difference in feed speed between the wires.

즉 상기 제1와이어공급부(107)는 상기 용접전원제공부(101)에 셋팅시켜 놓은 와이어공급속도값에 따라 와이어를 용접용토치(119)에 공급하며, 상기 공급된 와이어는 상기 제2와이어공급부(113)를 통해 용접용토치(119)에 공급된다. 이때 상기 주제어부(117)는 상기 감지부(109)로부터 감지된 단락과 아크상태에 따라서, 상기 구동드라이브(111)를 제어하여, 상기 제2와이어공급부(113)의 정회전(전진)과 역회전(후진)을 제어한다.
특히, 기계적 제어를 위해, 상기 제1와이어공급부(107)의 와이어 승급모터 및 상기 제2와이어공급부(113)의 고속모터는 상기 주제어부(117) 에 의해 구동되는 것으로, 이러한 기술구성은 본 발명이 속하는 기술분야에 해당하는 당업자라면 자명하게 알 수 있는 사항이다.
상기와 같은 과정의 진행시 상기 제1와이어공급부(107)가 일정한 속도로 와이어를 공급할때 상기 제2와이어공급부(113)가 역회전(후진)을 하게 된다면 와이어의 잔여분이 발생하게 되고, 상기 제2와이어공급부(113)가 정회전(전진)하게 될 때 와이어의 부족분이 발생하게 된다.
That is, the first wire supply unit 107 supplies a wire to the welding torch 119 according to the wire supply speed value set in the welding power supply unit 101, and the supplied wire is the second wire supply unit. It is supplied to the welding torch 119 through the 113. At this time, the main control unit 117 controls the drive drive 111 according to the short circuit and the arc state detected by the detection unit 109, and reverses the forward rotation (forward) of the second wire supply unit 113. Control the rotation (reverse).
Particularly, for mechanical control, the wire promotion motor of the first wire supply unit 107 and the high speed motor of the second wire supply unit 113 are driven by the main control unit 117. Those skilled in the art to which this pertains will obviously know.
If the second wire supply unit 113 reversely rotates (backwards) when the first wire supply unit 107 supplies the wire at a constant speed during the process, the remaining portion of the wire is generated. When the two-wire supply unit 113 is rotated forward (advanced), the shortage of the wire occurs.

삭제delete

이러한 이유로 상기 버퍼부(115)는 현재 저장된 와이어량을 감지하는 감지센 서를 포함하고 있어 상기 감지센서가 현재 저장된 와이어량을 감지하여 상기 주제어부(117)로 전송한다. 본 발명에 따른 상기 버퍼부(115)는 도 9에 나타난 바와 같이 와이어가 공급되는 입구가이드(901)와 출구가이드(903)를 포함하는 케이싱(905)을 구비하고 상기 케이싱(905)내부에 와이어(907)의 양을 감지하는 감지센서를 포함한다.For this reason, the buffer unit 115 includes a sensing sensor for sensing the amount of wires currently stored, so that the sensing sensor senses the amount of wires currently stored and transmits the amount of wires to the main control unit 117. As shown in FIG. 9, the buffer unit 115 according to the present invention includes a casing 905 including an inlet guide 901 and an outlet guide 903 to which a wire is supplied, and a wire inside the casing 905. And a sensing sensor for sensing the amount of 907.

상기 주제어부(117)는 상기 버퍼부(115)에 저장되는 와이어량에 대한 정보를 기저장하고 있어 상기 감지센서로부터 현재 상기 버퍼부(115)에 저장된 와이어량에 대한 정보를 전송받아 기저장된 정보와 비교하여 상기 제1와이어공급부(107)의 와이어 송급속도의 가감을 제어함으로써 상기 버퍼부(115)에 일정량의 와이어가 저장되도록 한다.The main control unit 117 pre-stores information on the amount of wires stored in the buffer unit 115. The main control unit 117 previously receives information on the amount of wires currently stored in the buffer unit 115 from the detection sensor. In comparison with the control, the wire feeding speed of the first wire supply unit 107 is controlled so that a certain amount of wire is stored in the buffer unit 115.

여기서, 와이어는 상기 버퍼부(115)에 원의 형태로 감겨져 있어 일정한 헬릭스(와이어의 곡률)를 유지하게 되며 이 경우 상기 버퍼부(115)에 저장된 와이어의 양은 상기 원의 크기로 나타낼 수 있다.Here, the wire is wound around the buffer unit 115 in the form of a circle to maintain a constant helix (curvature of the wire), in which case the amount of wire stored in the buffer unit 115 may be represented by the size of the circle.

또한 상기 주제어부(117)는 상기 감지부(109)로부터 현재 용접작업중인 용접전압을 필터를 거쳐 전송받아 단락과 아크재생시점을 판단하고, 판단된 단락과 아크재생시점에 따라 상기 제2와이어공급부(113)의 정회전(전진)과 역회전(후진)을 제어하여 스패터 발생을 방지한다.In addition, the main control unit 117 receives the welding voltage currently being welded from the detection unit 109 through a filter to determine the short circuit and arc regeneration time, and the second wire supply unit according to the determined short circuit and arc regeneration time The forward rotation (forward) and reverse rotation (reverse) of the 113 are controlled to prevent spatter generation.

상기 단락시 공급전압은 급격하게 감소하게 되고 12V∼14V이하가 되면 상기 주제어부(117)은 단락으로 판단하게 된다.In the short circuit, the supply voltage decreases rapidly, and when the voltage falls below 12 V to 14 V, the main control unit 117 determines that the short circuit occurs.

상기 기계적 파형제어 장치는 전류제어기(123)를 더 포함하여 구성되며, 상 기 전류제어기(123)를 통해 단락시 공급전류의 상승시간을 지연시킴으로써 전자기력을 약화시켜 와이어 끝단의 용적이 모재의 용융풀로 순조롭게 이행되도록 유도한다.The mechanical waveform control device further comprises a current controller 123, by delaying the rise time of the supply current at the time of short-circuit through the current controller 123 to weaken the electromagnetic force, so that the volume of the wire end of the molten pool of the base material To ensure a smooth transition.

본 발명에 따른 상기 제2와이어공급부(113)는 서보모터로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.The second wire supply unit 113 according to the present invention is more preferably made of a servo motor.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용접작업중에 제공되는 용접전원의 전류파형에 따른 전류상승지연제어시점과 제2와이어공급부의 회전과의 관계를 나타낸 도면이다.4 is a view showing the relationship between the current rise delay control time and the rotation of the second wire supply unit according to the current waveform of the welding power source provided during the welding operation according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 용접전원제공부(101)를 통해 공급되는 용접전류와 전압의 파형은 (A)와 같다.Referring to Figure 4, the waveform of the welding current and voltage supplied through the welding power supply unit 101 is as shown in (A).

상기 용접전류와 전압의 파형중 (a)부분은 단락상태의 전류변화를 나타내고 (b)부분은 아크재생상태의 전류변화를 나타낸다.Part (a) of the waveform of the welding current and voltage represents a current change in a short circuit state, and part (b) represents a current change in an arc regeneration state.

(B)는 용접을 위해 공급되는 전류에 따라 제어되는 제2와이어공급부(113)의 회전방향을 나타낸다.(B) shows the rotation direction of the second wire supply portion 113 controlled in accordance with the current supplied for welding.

도 4와같이 본 발명은 상기 감지부(109)가 용접시 공급되는 용접전원을 감지하면 상기 주제어부(117)는 단락과 아크재생시점을 판단하여 단락상태에는 제2와이어공급부(113)가 역회전하기전 약간의 정지와 동시에 전류제어기(123)를 통하여 전류를 약 50∼100A정도로 유지하고 용접 와이어 끝단의 용적이 충분히 용융풀로 이행되었을 때 역회전하도록 제어하여 용접 와이어와 모재(121)가 분리되도록 함으로써 강제적으로 아크가 발생하도록 한다.As shown in FIG. 4, when the sensing unit 109 detects welding power supplied during welding, the main control unit 117 determines a short circuit and an arc regeneration time, and the second wire supply unit 113 reverses in a short circuit state. At the same time with a slight stop before the rotation, the current is maintained at about 50 to 100 A through the current controller 123, and the welding wire and the base material 121 are controlled to rotate in reverse when the volume of the welding wire end is sufficiently transferred to the molten pool. The separation causes the arc to be forced.

또한 아크재생상태에서는 용접 와이어를 일정량 녹인 후 제2와이어공급부(113)가 고속으로 정회전하도록 제어하여 용접 와이어 끝단의 용적과 모재(121)의 용융풀을 접촉시킴으로써 단락이 발생되도록 한다. 이때 단락 발생 시점을 예측하여 전류제어기(123)를 통하여 단락 바로 전에 전류를 약 50∼100A정도로 낮추어 보다 확실하게 단락의 발생이 일어나도록 한다.In addition, in the arc regeneration state, after the welding wire is melted by a certain amount, the second wire supply unit 113 is controlled to rotate forward at high speed so that a short circuit occurs by contacting the volume of the welding wire end and the molten pool of the base material 121. At this time, the short-circuit occurrence time is predicted, and the current is lowered to about 50 to 100A immediately before the short-circuit through the current controller 123 so that the short-circuit occurs more surely.

도 5는 일반적인 인버터 용접전원의 용접파형을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기계적 파형제어장치에서 전류제어기를 제외하여 제어된 용접파형을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기계적 파형제어와 전류제어기(123)를 통해 제어된 용접파형을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a welding waveform of a general inverter welding power source, FIG. 6 is a view showing a welding waveform controlled by a current controller in a mechanical waveform control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. Figure 2 shows the welding waveform controlled by the mechanical waveform control and the current controller 123 according to an embodiment of the.

도 5 내지 도 7의 실험에 있어서, 500A급 인버터 용접전원을 사용하였으며 실험에 사용된 용접재료는 1.2mm의 CO2용접용 와이어, 보호가스는 100% CO2 를 사용하였다. 용접은 연강판재위에 비드 온 플레이트(bend on plate)용접을 하였다.In the experiments of FIGS. 5 to 7, a 500 A class inverter welding power source was used, and the welding material used in the experiment was 1.2 mm of CO 2 welding wire, and the protective gas was 100% CO 2. Was used. Welding was bead on plate welding on the mild steel sheet.

이때 팁과 모재간 거리(CTWD)는 14mm였고, 송급속도는 4.5-5.5m/min로 하였으며, 용접속도는 0.5m/min로 하였다. 용접파형 측정은 20khz의 샘플링속도로 5초간 측정하였다. 용접현상을 관찰하기 위하여 디지털 고속카메라 촬영을 하였으며 촬영속도는 4,000frame/sec, 셔터속도는 1/64,000sec로 설정하였다.At this time, the distance between the tip and the base material (CTWD) was 14mm, the feeding speed was 4.5-5.5m / min, the welding speed was 0.5m / min. The welding waveform was measured for 5 seconds at a sampling rate of 20 kHz. Digital high speed camera was taken to observe the welding phenomenon. The shooting speed was set to 4,000 frames / sec and the shutter speed was set to 1 / 64,000 sec.

도 5에 나타난 바와 같이 일반적인 인버터 용접전원을 사용한 경우 순간단락이 다소 발생하였으며, 불규칙한 주기의 단락/아크가 발생함을 볼 수 있다.As shown in FIG. 5, when a general inverter welding power source is used, a momentary short circuit occurs somewhat, and a short circuit / arc of an irregular cycle can be seen.

도 6은 일반 인버터 용접전원에 전류제어기(123)를 부착하지 않고 기계적 파 형 제어장치만을 사용하여 제어한 용접시의 용접파형이다.6 is a welding waveform during welding controlled using only a mechanical waveform controller without attaching the current controller 123 to a general inverter welding power source.

도 5와 달리 단락이 매우 규칙적으로 발생하였으며, 정상단락으로 인하여 스패터의 발생이 현저히 감소되었음을 볼 수 있다. 이때 정상/순간 단락비는 93/7이었다.Unlike FIG. 5, a short circuit occurs very regularly, and it can be seen that the occurrence of spatters is significantly reduced due to the normal short circuit. At this time, the normal / instantaneous short ratio was 93/7.

그러나 순간단락의 억제는 가능하였으나 높은 전류에서의 아크 재생으로 스패터의 저감에는 한계가 있었고 따라서 아크 재생시 전류 감소제어가 요구된다. However, it is possible to suppress the short-circuit, but there is a limit to the reduction of the spatter due to the arc regeneration at high current. Therefore, the current reduction control is required during the arc regeneration.

도 7은 전류제어기(123)를 통한 제어를 함께 했을때 나타난 용접전원의 용접파형으로 도 6과 같이 기계적 파형제어장치를 통해 제2와이어공급부(113)의 회전방향만을 제어했을 때에는 아크재생시 전류의 상승을 억제할 수 없기 때문에 아크폭발력에 의한 스패터가 발생하게 된다. 따라서 상기 전류제어기(123)를 통해 단락시 인가되는 전류의 상승을 지연시킴으로써 도 7과 같이 낮은 전류에서의 아크재생으로 스패터의 발생을 방지할 수 있게 된다.7 is a welding waveform of the welding power source when the control is performed through the current controller 123, and when the rotation direction of the second wire supply unit 113 is controlled through the mechanical waveform control device as shown in FIG. Since the rise of cannot be suppressed, spatters are generated due to the arc explosion force. Therefore, by delaying the rise of the current applied in the short circuit through the current controller 123 it is possible to prevent the generation of spatters by arc regeneration at a low current as shown in FIG.

도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기계적 파형제어의 과정을 나타낸 순서도이다.8 is a flow chart showing a process of mechanical waveform control according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 먼저 사용자는 입력부(103)를 통해 기계적 파형 제어에 필요한 제어변수를 입력한다(S801).Referring to FIG. 8, first, a user inputs a control variable necessary for mechanical waveform control through the input unit 103 (S801).

상기 제어변수는 제2와이어공급부(113)를 위한 정회전 및 역회전속도, 회전시간, 전류제어기(123)를 통한 단락전류상승지연시간, 아크스타트시의 역회전 속도 및 시간, 슬로우 다운 속도등을 포함한다.The control variable includes forward and reverse rotation speeds for the second wire supply unit 113, rotation time, short circuit current rise delay time through the current controller 123, reverse rotation speed and time at arc start, slow down speed, and the like. It includes.

사용자가 상기 제어변수를 입력하고 용접전원으로 부터 용접시작신호를 전송 받으면(S803) 아크스타트모드인지를 판단하고(S805) 만일 아크스타트모드이면 아크스타트를 위해 제2와이어공급부(113)를 정회전시키고(S807) 속도를 슬로우다운속도로 조절한다.When the user inputs the control variable and receives the welding start signal from the welding power source (S803), it is determined whether the arc start mode is used (S805). If the arc start mode is used, the second wire supply unit 113 is rotated forward for the arc start. (S807) and adjust the speed to the slow down speed.

이때 용접기는 아크스타트를 위해서 무부하 전압으로 올리고 있는 상태(약70V)이며, 용접와이어가 모재(121)에 닿았을때 최대 전류로 상승시키며 이때 30A이상이면 용접전원에서 아크스타트 신호를 외부로 내보낸다.At this time, the welding machine is in the state of raising the no-load voltage (about 70V) for the arc start, and when the welding wire touches the base material 121, it rises to the maximum current, and if it is 30A or more, the arc start signal is sent out from the welding power source. .

아크스타트 신호가 발생되었는지를 판단하여(S809) 아크스타트신호가 발생하면 제2와이어공급부(113)를 역회전시켜(S811) 아크스타트의 성공률이 높아지도록 한다.It is determined whether the arc start signal is generated (S809), and when the arc start signal is generated, the second wire supply unit 113 is rotated in reverse (S811) to increase the success rate of the arc start.

상기(S811)단계후 초기 역회전 시간이 경과하였는지를 판단하여(S813) 초기 역회전 시간에 해당하면 제2와이어공급부(113)의 역회전을 계속 수행하고 초기 역회전 시간이 경과하였다면 제2와이어공급부(113)를 정회전시킨다(S815).After the step S811, it is determined whether the initial reverse rotation time has elapsed (S813). If the initial reverse rotation time corresponds to the initial reverse rotation time, the second wire supply unit 113 continues to perform reverse rotation. Forward rotation of the 113 (S815).

상기와 같은 과정은 아크발생의 안정화를 위해 수행되는 것이다.The above process is performed to stabilize the arc generation.

상기(S815)단계 이후 본 용접모드로 들어가 상기 감지부(109)가 현재 용접을 위해 공급되는 용접전압을 감지하면 상기 주제어부(117)가 단락상태인지 아크재생상태인지를 판단하여(S817) 만일 단락시점이라면 상기 전류제어기(123)를 제어하여 단락시 발생하는 높은 전류상승을 지연제어(S819)하고 제2와이어공급부(113)를 고속으로 역회전시킨다(S821).After entering the main welding mode after the step S815, if the sensing unit 109 detects a welding voltage currently supplied for welding, it is determined whether the main control unit 117 is in a short circuit state or an arc regeneration state (S817). If it is a short time point, the current controller 123 is controlled to delay control (S819) a high current rise generated during a short circuit and reversely rotate the second wire supply unit 113 at high speed (S821).

상기(S819)단계는 단락 발생시 용접전류가 급격히 상승되기 때문에 아크폭발력에 의한 스패터가 발생하게 되므로 전류제어기(123)를 통해 공급전류의 상승을 지연시켜 아크재생시 스패터의 발생을 감소시킨다.In the step S819, since the welding current is rapidly increased when a short circuit occurs, spatter is generated due to the arc explosion force, thereby delaying the increase of the supply current through the current controller 123, thereby reducing the generation of spatter during arc regeneration.

상기(S821)단계 후 역회전시간이 경과하였는지를 판단하고(S823) 역회전시간이 경과하였다면 상기 제2와이어공급부(113)를 저속으로 역회전시키고(S825) 역회전시간이 경과하지 않았다면 전류상승지연제어를 계속한다.After the step S821, it is determined whether the reverse rotation time has elapsed (S823). If the reverse rotation time has elapsed, the second wire supply unit 113 is rotated at a low speed (S825). Continue control.

만일 아크재생시점이라면 제2와이어공급부(113)를 고속으로 정회전(전진)시키고(S827) 기설정된 정회전시간이 경과하였는지를 판단하여(S829) 만일 정회전시간이 경과하였다면 제2와이어공급부(113)를 저속으로 정회전시키고(S831) 정회전시간이 경과하지 않았다면 제2와이어공급부(113)의 정회전을 계속한다(S827).If the arc regeneration point, the second wire supply unit 113 is rotated forward (forward) at high speed (S827) and it is determined whether the predetermined forward rotation time has elapsed (S829) If the forward rotation time has elapsed, the second wire supply unit 113 ) At a low speed (S831) and if the forward rotation time has not elapsed, the forward rotation of the second wire supply unit 113 is continued (S827).

상기의 과정을 거친 후 용접종료인지를 판단하여(S833) 만일 용접종료가 아니라면 다시 단락상태인지 아크재생상태인지를 판단하고 용접종료라면 용접과정을 종료한다.After the above process, it is determined whether the end of welding (S833) If it is not the end of welding, it is determined whether the short-circuit state or the arc regeneration state again, and the end of the welding process if the end of welding.

이상에서 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although one preferred embodiment of the present invention has been described above, it is apparent that the present invention may use various changes, modifications, and equivalents, and may be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.

도 1은 정상단락에서의 용접전류-전압파형과 용적이행을 나타낸 도면.1 is a diagram showing welding current-voltage waveforms and displacement in a normal short circuit;

도 2는 정상단락과 순간단락의 용접파형과 순간단락에서의 스패터 발행을 나타낸 도면.Fig. 2 is a diagram showing a spatter issue in the welding waveform and the instantaneous short circuit of the normal short circuit and the instantaneous short circuit.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기계적 파형 제어 장치의 블럭구성도.Figure 3 is a block diagram of a mechanical waveform control device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용접작업중에 제공되는 용접전류파형과 전류상승지연제어 시점과 제2와이어공급부의 회전과의 관계를 나타낸 도면.Figure 4 is a view showing the relationship between the welding current waveform provided during the welding operation and the current rise delay control timing and the rotation of the second wire supply unit according to an embodiment of the present invention.

도 5는 일반적인 인버터 용접전원의 용접파형을 나타낸 도면.5 is a view showing a welding waveform of a typical inverter welding power source.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전류제어기를 제외한 기계적 파형제어장치를 통해 제어된 용접파형을 나타낸 도면. 6 is a view showing a welding waveform controlled through a mechanical waveform control device except the current controller according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기계적 파형제어와 전류제어기를 통해 제어된 용접파형을 나타낸 도면.7 is a view illustrating a welding waveform controlled through a mechanical waveform control and a current controller according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기계적 파형제어의 과정을 나타낸 순서도.8 is a flow chart showing a process of mechanical waveform control according to an embodiment of the present invention.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***      *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

101: 용접전원제공부 103: 입력부101: welding power supply unit 103: input unit

105: 표시부 107: 제1와이어공급부105: display unit 107: first wire supply unit

109: 감지부 111: 구동드라이브109: detector 111: drive drive

113: 제2와이어공급부 115: 버퍼부113: second wire supply unit 115: buffer unit

117: 주제어부 119: 토치117: main fisherman 119: torch

121: 모재 123: 전류제어기121: base material 123: current controller

Claims (10)

용접을 위한 전원을 공급하는 용접전원제공부(101);A welding power supply unit 101 for supplying power for welding; 용접을 위한 와이어를 공급하는 제1와이어공급부(107);A first wire supply unit 107 for supplying a wire for welding; 역회전 및 정회전 동작에 의해 상기 제1와이어공급부(107)에서 공급된 와이어를 모재로 전진 및 후진시키는 제2와이어공급부(113);A second wire supply unit 113 for advancing and reversing the wire supplied from the first wire supply unit 107 by a reverse rotation and forward rotation operation; 상기 제1와이어공급부(107)와 상기 제2와이어공급부(113)의 사이에서 와이어 공급 속도차를 보상하도록 일정량의 와이어를 저장하는 버퍼(115)부;A buffer 115 configured to store a predetermined amount of wire to compensate for a wire supply speed difference between the first wire supply unit 107 and the second wire supply unit 113; 상기 용접전원제공부(101)에서 공급되는 용접전압을 감지하는 감지부(109);A detection unit 109 for detecting a welding voltage supplied from the welding power supply unit 101; 상기 제2와이어공급부(113)를 역회전 및 정회전시키는 구동드라이브(111); 및A drive drive 111 for rotating the second wire supply part 113 in reverse and forward rotation; And 상기 감지부(109)에서 감지된 용접전압을 이용하여 단락 상태 및 아크재생 상태를 판단하고, 상기 제2와이어공급부(113)가 단락시점에서는 역회전하고 아크재생시점에서는 정회전하도록 하며 상기 제2와이어공급부(113)의 회전속도를 조절하도록 상기 구동드라이브(111)를 제어하는 주제어부(117)를 포함하되, The short circuit state and the arc regeneration state are determined using the welding voltage sensed by the detection unit 109, and the second wire supply unit 113 rotates reversely at a short time and forward rotates at an arc regeneration time. Including a main control unit 117 for controlling the drive drive 111 to adjust the rotational speed of the wire supply unit 113, 상기 주제어부(117)가 상기 제1와이어공급부(107) 및 상기 제2와이어공급부(113)의 모터를 구동시키며, The main control unit 117 drives the motors of the first wire supply unit 107 and the second wire supply unit 113, 상기 단락 및 아크의 주기가 사용자에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어장치.And the period of the short circuit and the arc is adjusted by the user. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 단락 전류의 상승이 지연되도록 상기 용접전원제공부(101)를 통해 공급되는 전류를 제어하기 위한 전류제어기(123)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 장치.Mechanical waveform control device further comprises a current controller (123) for controlling the current supplied through the welding power supply (101) so that the rise of the short-circuit current is delayed. 제1항에 있어서, 상기 버퍼부(115)는,The method of claim 1, wherein the buffer unit 115, 상기 버퍼부(115)에 저장되는 와이어의 양을 감지하는 감지센서를 포함하고 상기 와이어의 곡률을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 장치Mechanical waveform control device comprising a sensor for sensing the amount of the wire is stored in the buffer unit 115 and maintains the curvature of the wire constant 제3항에 있어서, 상기 주제어부(117)는,The method of claim 3, wherein the main control unit 117, 상기 버퍼부(115)에서 감지된 와이어 양을 확인하여, 상기 버퍼부(115)에 저장된 와이어양이 일정량을 유지하도록 제1와이어공급부(107)에 의한 와이어 공급 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 장치.By checking the amount of wires detected by the buffer unit 115, the wire supply speed by the first wire supply unit 107 to control the amount of wires stored in the buffer unit 115 to maintain a certain amount of mechanical Waveform control device. 제3항에 있어서, 상기 버퍼부(115)는,The method of claim 3, wherein the buffer unit 115, 입구가이드와 출구가이드를 포함하는 케이싱을 구비하고 상기 케이싱 내부에 와이어의 양을 감지하는 감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 장치. And a sensing sensor having a casing including an inlet guide and an outlet guide, the sensing sensor sensing a quantity of wire in the casing. (a) 용접시의 기계적 파형 제어를 위한 제어변수를 입력받는 단계;(a) receiving a control variable for controlling the mechanical waveform during welding; (b) 용접전압을 감지하는 단계;(b) detecting a welding voltage; (c) 상기 감지된 용접전압을 이용하여 아크재생상태인지 또는 단락상태인지를 판단하는 단계;(c) determining whether the arc is in a regeneration state or a short state by using the detected welding voltage; (d) 아크재생상태이면 단락이 이루어지도록 상기 제2와이어공급부(113)를 정회전시키는 단계; 및(d) forward rotating the second wire supply unit 113 to short-circuit the arc regeneration state; And (e) 단락상태이면 아크재생이 이루어지도록 상기 제2와이어공급부(113)를 역회전시키는 단계를 포함하는 기계적 파형 제어 방법.(e) reversely rotating the second wire supply unit 113 to perform arc regeneration when the short circuit state occurs. 제6항에 있어서, 상기(c)단계 이전에,The method of claim 6, wherein before step (c), (c-1) 아크스타트모드인지를 판단하는 단계;(c-1) determining whether the operation is in an arc start mode; (c-2) 상기 판단 결과, 아크스타트모드이면 와이어가 모재에 접촉하도록 제2와이어공급부(113)를 정회전시키는 단계;(c-2) as a result of the determination, in the arc start mode, rotating the second wire supply part 113 so that the wire contacts the base material; (c-3) 상기 정회전후에 용접기로부터 아크스타트신호가 발생하는 지를 판단하는 단계; 및(c-3) determining whether an arc start signal is generated from the welding machine after the forward rotation; And (c-4) 상기 아크스타트신호가 발생하면, 상기 제2와이어공급부(113)를 일정시간 역회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 방법.(c-4) further comprising the step of reverse rotation of the second wire supply unit 113 for a predetermined time when the arc start signal is generated. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 단락시점인 경우, 제2와이어공급부(113)를 역회전시키기 전에 단락 전류 상승이 지연되도록 용접전원의 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 방법.And controlling the current of the welding power supply so that the short-circuit current rise is delayed before the second wire supply part 113 reversely rotates at the short-circuit point. 제6항에 있어서, 상기(d)단계는,The method of claim 6, wherein the step (d), (d-1) 아크재생시점이 되면, 상기 제2와이어공급부(113)를 고속으로 정회전시키는 단계;(d-1) forward rotation of the second wire supply unit 113 at a high speed when the arc is regenerated; (d-2) 기설정된 정회전시간이 경과하였는지를 판단하는 단계; 및(d-2) determining whether a predetermined forward rotation time has elapsed; And (d-3) 상기 기설정된 정회전시간이 경과하면 단락시점이 되기전까지 상기 제2와이어공급부(113)를 저속으로 정회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 방법.and (d-3) forward rotating the second wire supply unit 113 at a low speed until a short time is reached when the predetermined forward rotation time elapses. 제6항에 있어서, 상기(e)단계는,The method of claim 6, wherein step (e) (e-1) 아크재생상태가 되면, 상기 제2와이어공급부(113)를 고속으로 정회전시키는 단계;(e-1) rotating the second wire supply unit 113 at a high speed when the arc regeneration state is performed; (e-2) 기설정된 정회전시간이 경과하였는지를 판단하는 단계; 및(e-2) determining whether a predetermined forward rotation time has elapsed; And (e-3) 상기 기설정된 정회전시간이 경과하면, 단락시점이 되기전까지 상기 제2와이어공급부(113)를 저속으로 정회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 파형 제어 방법.(e-3) when the predetermined forward rotation time elapses, rotating the second wire supply unit 113 at a low speed until a short circuit time is reached.
KR1020080038711A 2008-04-25 2008-04-25 Mechanical waveform control method and apparatus KR100992092B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080038711A KR100992092B1 (en) 2008-04-25 2008-04-25 Mechanical waveform control method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080038711A KR100992092B1 (en) 2008-04-25 2008-04-25 Mechanical waveform control method and apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090112922A KR20090112922A (en) 2009-10-29
KR100992092B1 true KR100992092B1 (en) 2010-11-04

Family

ID=41554068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080038711A KR100992092B1 (en) 2008-04-25 2008-04-25 Mechanical waveform control method and apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100992092B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101850804B1 (en) * 2015-12-31 2018-04-20 한국생산기술연구원 Power supply for shielded metal arc welding of waveform control type with built in welding database

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130034475A (en) * 2011-09-28 2013-04-05 현대중공업 주식회사 A method for arc ignition in welding
JP6975090B2 (en) * 2018-04-03 2021-12-01 株式会社ダイヘン Welding system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101850804B1 (en) * 2015-12-31 2018-04-20 한국생산기술연구원 Power supply for shielded metal arc welding of waveform control type with built in welding database

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090112922A (en) 2009-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100646437B1 (en) Consumable electrode type arc welding method and device therefor
US8080763B2 (en) Method of controlling arc welding and welding apparatus
JP4809014B2 (en) Arc start control method for robot welding
JP4435715B2 (en) Pulse welding machine and method of using the same
EP3366401B1 (en) Apparatus and method for welding with ac waveform
JP5191997B2 (en) Arc start control method
EP3366405A1 (en) Apparatus and method for welding with ac waveform
KR102468438B1 (en) Welding power source, welding system, welding power source control method and program
KR100992092B1 (en) Mechanical waveform control method and apparatus
JP2012179659A (en) Arc welding method
JP3600309B2 (en) Wire feed control device for welding
JP5545996B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
JPH08309536A (en) Welding wire feeder
JP6245734B2 (en) Welding current control method during short circuit period
JP3192457B2 (en) Non-consumable electrode arc welding method and apparatus
JP5042527B2 (en) Welding end control method for consumable electrode arc welding
JP2010214399A (en) Arc welding method
CN115397597B (en) Welding power supply, welding system, control method of welding power supply, and storage medium
JP4875443B2 (en) Output control method for consumable electrode arc welding power supply
WO2020218288A1 (en) Arc welding control method and arc welding device
JP5898444B2 (en) Welding start method of 2-wire welding
JP5871360B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
JP5944664B2 (en) Arc welding system
KR101179256B1 (en) Arc Welding Machine and its Method
CN113825580B (en) Arc welding method and arc welding device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee