KR101282529B1 - 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치 - Google Patents

탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업현장에서 탄산가스용접 작업중 전압, 전류, 쉴드가스의 압력 상태를 감지하여 이상상태 발생시 사용자에게 즉시 인지시켜 조치를 할 수 있도록 하는 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치에 관한 것이다.

Description

탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치 {THE DEVICE FOR DETECTING OF ABNORMAL CONDITION OF CARBON DIOXIDE ARC WELDER}
본 발명은 용접기의 이상상태 감지장치에 관한 것으로, 자세하게는 산업현장에서 탄산가스용접 작업중 전압, 전류, 쉴드가스의 압력 상태를 감지하여 이상상태 발생시 사용자에게 즉시 인지시켜 조치를 할 수 있도록 하는 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전기 아크의 열을 이용하여 금속재료를 국부적으로 융해시켜 용접하는 아크 용접은, 융해 금속을 대기로부터 차단하는 피복제나 비활성 기체의 종류에 따라서 다양하게 분류될 수 있다.
이중, 탄산가스 아크 용접은 값싼 탄산가스(CO2)를 이용해서 강철을 용접하는 방법으로, 용접 비용이 저렴하고, 자동 또는 반자동 용접이 가능하다는 장점으로 인해서 자동차·조선·교량 등과 같이 연강·저합금강의 용접 등 산업현장에서 그 활용도가 매우 높다.
일반적으로 탄산가스 아크 용접기는 용접기 본체와, 탄산가스 공급장치, 중계장치, 용접케리지 및 용접토치로 이루어지며, 해당 분야에서 보편적으로 사용되고 있으므로 용접기에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이러한 탄산가스 아크 용접기를 통해 양호한 용접결과를 얻기 위해서 적정한 범위의 전압, 전류값을 유지하고 쉴드가스를 원활하게 공급하는 것이 필수라 할 수 있다. 만약 전압, 전류값이 적정하지 않을 경우 용접이 완전하게 이루어지지 않거나, 전극과 용접 표면이 침해되는 등의 용접결합이 발생하기도 한다. 또한, 쉴드가스가 원활히 공급되지 않을 경우 용접부에 블로우 홀 및 그 밖의 결함이 생길 수가 있다.
하지만, 종래에는 산업현장에서의 탄산가스 아크 용접기에는 용접전압 및 전류에 변동이 생기거나 쉴드가스의 압력이 낮아져 용접불량이 발생하더라도 이와 같은 용접기의 이상상태를 감시하는 수단이 없었기 때문에 작업자가 육안으로 용접상태를 확인하여 인지하지 않는 한 용접불량을 원천적으로 방지할 수 있는 방법이 없었다. 특히 숙련되지 않은 작업자의 경우 경험 부족으로 이상상태를 쉽게 인지하지 못하고 용접시 동일한 불량이 반복적으로 발생하는 경우가 많았으므로 누구나 쉽게 용접기의 이상상태를 인지할 수 있는 이상상태 감지장치가 요구되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄산가스용접기를 통한 용접 작업중 전압, 전류, 쉴드가스의 압력 상태를 감지하여 이상상태 발생시 사용자에게 즉시 인지시켜 용접불량 및 용접기 손상을 방지하도록 하는 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치에 있어서, 용접전압을 측정하는 전압측정부와, 용접전류를 측정하는 전류측정부와, 쉴드가스압력을 측정하는 압력측정부로 이루어진 용접상태감지부; 최저전압값과 최고전압값을 입력받아 안정전압범위를 설정하고 상기 전압측정부의 측정값이 상기 안정전압범위를 벗어나면 경보신호를 출력하는 전압설정부; 최저전류값과 최고전류값을 입력받아 안정전류범위를 설정하고 상기 전류측정부의 측정값이 상기 안정전류범위를 벗어나면 경보신호를 출력하는 전류설정부; 쉴드가스의 최저압력값을 설정하고 측정된 쉴드가스의 압력이 상기 최저압력값 미만이면 경보신호를 출력하는 압력설정부; 상기 전압설정부와, 전류설정부와, 압력설정부에서 출력되는 경보신호를 입력받아 이상상태를 사용자에게 알리는 경보부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전압설정부와, 전류설정부와, 압력설정부로부터의 경보신호 출력 횟수를 카운터 하여 디스플레이하는 카운터부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력설정부로부터의 경보신호를 감지하여, 용접 와이어 송출을 중지시키는 전원차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 전압설정부는 사용자의 조작에 따라 최저전압값을 설정하면서 표시하는 최저전압설정부와, 사용자의 조작에 따라 최고전압값을 설정하면서 표시하는 최고전압설정부와, 상기 전압측정부의 측정전압을 표시하며 측정전압이 최저전압값 미만 또는 최고전압값 초과일 경우 경보신호를 출력하는 이상전압판단부로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전류설정부는 사용자의 조작에 따라 최저전류값을 설정하면서 표시하는 최저전류설정부와, 사용자의 조작에 따라 최고전류값을 설정하면서 표시하는 최고전류설정부와, 상기 전류측정부의 측정전압을 표시하며 측정전류가 최저전류값 미만 또는 최고전류값 초과일 경우 경보신호를 출력하는 이상전류판단부로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명을 통해 용접전압, 전류, 쉴드가스의 압력에 이상상태 발생시 작업자는 쉽게 용접기의 이를 파악하여 신속하게 조치를 취할 수 있어, 고가의 용접기를 보호할 뿐만 아니라 용접불량의 발생과 불량품의 출고를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 용접불량으로 인한 불필요한 자재가 낭비되는 것과 작업시간 지연을 방지하고, 누전 등의 용접기 이상으로 인해 발생할 수 있는 인적 사고를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설치 외형을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치의 구성을 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 설치 외형을 나타낸 개념도로서, 본 발명 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치(100)는 다양한 종류의 쉴드가스가 수용된 가스봄베(10), 용접기 본체(20), 와이어를 급송하는 케리지(30), 용접토치(40)를 구비한 기존의 탄산가스 아크 용접기에 설치되며, 용접전압, 용접전류, 쉴드가스압력을 측정하여 이상상태를 감지하게 된다.
용접전압, 용접전류, 가스압력을 측정할 수 있는 위치는 다양하나, 용접전압 및 전류는 상기 용접기 본체(20)에서, 쉴드가스압력은 상기 가스봄베(10)에서 각각 측정하는 것이 보다 용이할 것이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 용접상태감지부(110)와, 전압설정부(120)와, 전류설정부(130)와, 압력설정부(140)와, 경보부(150)로 주요 구성이 이루어지고 있음을 나타내고 있다.
상기 용접상태감지부(110)는 용접기 본체(1)에 연결되어 용접작업시의 전압, 전류, 쉴드가스의 압력상태를 측정하는 부분으로 구체적으로 용접전압을 측정하는 전압측정부(111)와, 용접전류를 측정하는 전류측정부(112)와, 쉴드가스압력을 측정하는 압력측정부(113)로 이루어지게 된다.
상기 전압설정부(120)는 측정된 용접전압의 이상상태를 판단하는 구성으로 용접작업 전 사용자로부터 최저전압값과 최고전압값을 입력받아 안정전압범위를 설정하게 된다. 용접작업이 이루어지는 동안 용접전압은 고정되지 않고 아크의 발생에 따라 일정 범위 내에서 수시로 변동된다. 이때 원활한 용접작업이 이루어질 수 있는 수준의 최저전압값과 최고전압값을 입력하여, 입력된 최저전압값과 최고전압값 사이의 범위를 안정전압범위로 설정하게 되며, 상기 전압측정부(111)를 통해 측정된 용접전압이 상기 안정전압범위를 벗어날 경우 상기 전압설정부(120)는 경보신호를 출력하게 된다.
상기 전류설정부(130)는 측정된 용접전류의 이상상태를 판단하는 구성으로 용접작업 전 사용자로부터 최저전류값과 최고전류값을 입력받아 안정전류범위를 설정하게 된다. 용접전압과 마찬가지로 용접전류 또한 용접작업이 이루어지는 아크의 발생에 따라 일정 범위 내에서 변동된다. 사용자는 원활한 용접작업이 이루어질 수 있는 수준의 최저전류값과 최고전류값을 입력하여, 입력된 최저전류값과 최고전류값 사이의 범위를 안정전류범위로 설정하게 되며, 상기 전류측정부(112)를 통해 측정된 용접전압이 상기 안정전압범위를 벗어날 경우 상기 전류설정부(130)는 경보신호를 출력하게 된다.
상기 압력설정부(140)는 측정된 쉴드가스압력의 이상상태를 판단하는 구성으로 용접작업 전 사용자로부터 쉴드가스의 최저압력값을 입력받아 설정하게 된다. 가스봄베에 수용된 쉴드가스는 가스 배출 측에 구성된 레귤레이터를 통해 적정한 압력으로 감압 되어 배출된다. 이때, 레귤레이터의 오조작 또는 쉴드가스의 잔량부족 등의 이유로 압력이 떨어질 경우 용접결함으로 이어질 수 있으므로, 상기 압력측정부(113)를 통해 측정된 쉴드가스의 압력이 상기 최저압력값 미만일 경우 상기 압력설정부(140)는 경보신호를 출력하게 된다.
상기 경보부(150)는 이상상태를 사용자에게 알리기 위한 구성으로, 상기 전압설정부(120)와, 전류설정부(130)와, 압력설정부(140)에서 출력되는 경보신호를 입력받아 작동하며, 구체적으로 이상상태를 시각적으로 알리는 경광등(151)과, 이상상태를 청각적으로 알리는 사이렌(152)으로 이루어진다. 이때 상기 경광등(151)은 사용자가 용접시 발생하는 아크의 영향 가운데에서도 용이하게 인지할 수 있을 정도의 규격을 갖게 되며, 아울러 통상 용접작업이 이루어지는 장소는 주변의 소음이 매우 심하게 되므로 상기 사이렌(152)은 주변의 소음 이상의 고음으로 음향신호를 출력하도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 상술한 본 발명의 제1실시예에 카운터부(160)와 전원차단부(170)가 더 포함된 구성을 나타내고 있다.
이하의 본 발명 제2실시예에 대한 설명에서는 상술한 제1실시예에서 설명된 구성과 동일한 구성에 대하여 동일한 도면부호를 사용하며, 동일한 설명은 생략하기로 한다.
상기 카운터부(160)는 경보신호의 출력횟수를 사용자가 확인할 수 있도록 카운트하여 출력하는 구성으로, 상기 전압설정부(120)와, 전류설정부(130)와, 압력설정부(140)로부터의 경보신호 출력 횟수를 카운트하는 카운터회로와 이를 숫자로 출력하는 소형 액정디스플레이부를 구비한다.
이는 사용자가 용접기의 문제점을 보다 용이하게 파악하도록 하기 위한 것으로, 잦은 경보신호가 출력되는 부분에 대해서는 집중적으로 점검할 필요가 있으며, 경보신호가 출력되는 빈도가 높을 경우 관련업체를 통해 용접기를 정비하는 등의 조치를 할 수 있도록 한다.
이때 단순히 경보신호만을 카운트하는 것이 아닌 상기 전압설정부(120)와, 전류설정부(130)와, 압력설정부(140) 각각의 경보신호를 카운트하는 것이 보다 바람직하며, 이를 통해 상기 경보부(150)가 작동하더라도 정확한 원인파악이 이루어질 수 있다.
상기 전원차단부(170)는 경보신호가 설정된 시간이상 지속되는 경우 용접기 본체의 전원을 차단하기 위한 구성으로, 용접전원 자체를 차단하거나 용접 와이어 송출전원을 차단함으로 용접작업이 이루어지지 않도록 할 수 있다.
특히 본 발명에서는 쉴드가스의 소진시 압력설정부(140)의 경보신호를 감지하여 용접와이어의 송출을 중지함으로 용접작업이 중단되도록 한다.
이때 경보신호 출력 후 시간경과를 감지하기 위한 타이머회로를 포함하는 것이 바람직하며, 사용자는 용접전원이 차단된 후 원인을 찾아 적절한 조치를 취한 후 별도로 구비된 리셋 회로 등을 통해 용접전원이 복구되도록 하게 된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 상술한 본 발명의 제1실시예에서 상기 전압설정부(120)와, 전류설정부(130)의 세부 구성을 나타내고 있다.
즉 본 발명의 제3실시예에서 상기 전압설정부(120)는 사용자의 조작에 따라 최저전압값을 설정하면서 표시하는 최저전압설정부(121)와, 사용자의 조작에 따라 최고전압값을 설정하면서 표시하는 최고전압설정부(122)와, 상기 전압측정부의 측정전압을 표시하며 측정전압이 최저전압값 미만 또는 최고전압값 초과일 경우 경보신호를 출력하는 이상전압판단부(123)로 이루어진다.
상기 전압설정부(120)는 아날로그방식과 디지털방식 모두 구현이 가능하며, 상기 전압설정부(120)가 아날로그 방식일 경우 상기 최저전압설정부(121)와 최고전압설정부(122)는 상기 전압측정부(111)에서 측정된 용접전압값이 나타나는 게이지에 함께 구비되어 사용자가 직접 조작함으로 각각 최저전압값과 최고전압값을 설정할 수 있도록 구성되며, 상기 전압설정부(120)가 디지털 방식일 경우 사용자가 버튼형식으로 구비되는 최저전압설정부(121) 및 최고전압설정부(122)를 통해 액정화면에 표시되는 최저전압값 및 최고전압값 수치를 조작할 수 있도록 이루어지게 된다.
또한, 상기 전류설정부(130)도 사용자의 조작에 따라 최저전류값을 설정하면서 표시하는 최저전류설정부(131)와, 사용자의 조작에 따라 최고전류값을 설정하면서 표시하는 최고전류설정부(132)와, 상기 전류측정부의 측정전압을 표시하며 측정전류가 최저전류값 미만 또는 최고전류값 초과일 경우 경보신호를 출력하는 이상전류판단부(133)로 구성된다.
마찬가지로 상기 전류설정부(130)도 아날로그방식과 디지털방식 모두 구현이 가능하며, 상기 전류설정부(130)가 아날로그 방식일 경우 상기 최저전류설정부(131)와 최고전류설정부(132)는 상기 전류측정부에서 측정된 용접전류값이 나타나는 게이지에 함께 구비되어 사용자가 직접 조작함으로 각각 최저전류값과 최고전류값을 설정할 수 있도록 구성되며, 상기 전류설정부(130)가 디지털 방식일 경우 사용자가 버튼형식으로 구비되는 최저전류설정부(131) 및 최고전류설정부(132)를 통해 액정화면에 표시되는 최저전류값 및 최고전류값 수치를 조작할 수 있도록 구성된다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치
110: 용접상태감지부 111: 전압측정부
112: 전류측정부 113: 압력측정부
120: 전압설정부 121: 최저전압설정부
122: 최고전압설정부 123: 이상전압판단부
130: 전류설정부 131: 최저전류설정부
132: 최고전류설정부 133: 이상전류판단부
140: 압력설정부 150: 경보부
151: 경광등 152: 사이렌
160: 카운터부 170: 전원차단부

Claims (5)

  1. 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치에 있어서,
    용접전압을 측정하는 전압측정부(111)와, 용접전류를 측정하는 전류측정부(112)와, 쉴드가스압력을 측정하는 압력측정부(113)로 이루어진 용접상태감지부(110);
    최저전압값과 최고전압값을 입력받아 안정전압범위를 설정하고 상기 전압측정부(111)의 측정값이 상기 안정전압범위를 벗어나면 경보신호를 출력하는 전압설정부(120);
    최저전류값과 최고전류값을 입력받아 안정전류범위를 설정하고 상기 전류측정부(112)의 측정값이 상기 안정전류범위를 벗어나면 경보신호를 출력하는 전류설정부(130);
    쉴드가스의 최저압력값을 설정하고 측정된 쉴드가스의 압력이 상기 최저압력값 미만이면 경보신호를 출력하는 압력설정부(140);
    상기 전압설정부(120)와, 전류설정부(130)와, 압력설정부(140)에서 출력되는 경보신호를 입력받아 이상상태를 사용자에게 알리는 경보부(150); 로 이루어지되,
    상기 전압설정부(120)와, 전류설정부(130)와, 압력설정부(140)으로부터의 경보신호 출력 횟수를 각각 카운터 하는 카운터회로와 이를 숫자로 출력하는 소형 액정디스플레이부를 구비한 카운터부(160)를 더 포함하고,
    타이머회로를 구비하여 상기 압력설정부(140)로부터의 경보신호가 설정된 시간이상 지속되는 경우 용접 와이어 송출전원을 차단하는 전원차단부(170)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압설정부(120)는 사용자의 조작에 따라 최저전압값을 설정하면서 표시하는 최저전압설정부(121)와, 사용자의 조작에 따라 최고전압값을 설정하면서 표시하는 최고전압설정부(122)와, 상기 전압측정부의 측정전압을 표시하며 측정전압이 최저전압값 미만 또는 최고전압값 초과일 경우 경보신호를 출력하는 이상전압판단부(123)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류설정부(130)는 사용자의 조작에 따라 최저전류값을 설정하면서 표시하는 최저전류설정부(131)와, 사용자의 조작에 따라 최고전류값을 설정하면서 표시하는 최고전류설정부(132)와, 상기 전류측정부의 측정전압을 표시하며 측정전류가 최저전류값 미만 또는 최고전류값 초과일 경우 경보신호를 출력하는 이상전류판단부(133)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크 용접기의 이상상태 감지장치.
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