KR101467205B1 - 용접기 피더 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접기의 수동 와이어 공급 장치에 설치되어 자동 용접 제어가 가능하도록 용접기 피더를 제어하는 용접기 피더의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명은 자동 용접 장비의 호스트 제어부로부터 임의의 용접 전압값 및 전류값이 설정된 프로그램 선택 신호, 가스 제어 신호, 조그(Jog) 신호, 용접 시작 신호, 용접 정지 신호를 수신하면, 상기 수신된 프로그램 선택 신호에 대응하는 용접 파라미터에 따라 용접 전압, 용접 전류 및 와이어 송급 속도 신호를 용접기 전원 공급부와 용접기 피더로 전송하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 용접기의 와이어 공급 장치에 설치되어 수동으로 작동되던 와이어 피더를 전류, 전압, 송급 속도 등의 기능을 자동으로 설정한 동작되도록 함으로써, 용접기 피더의 자동 용접 제어가 가능하고, 자동 동작으로 인한 생산성의 향상과 작업 효율이 향상되는 장점이 있다.

Description

용접기 피더 제어 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING WELDING FEEDER}

본 발명은 용접기 피더의 제어 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 용접기의 수동 와이어 공급 장치에 설치되어 자동 용접 제어가 가능하도록 용접기 피더를 제어하는 용접기 피더 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이산화탄소를 이용한 용접기는 연속적으로 공급되는 소모식 용접봉과 용접하고자 하는 모재 사이에 전기적 아크를 발생시키는 동시에 용접 토치 선단에 형성된 가스노즐을 통해 순수한 이산화탄소가스를 분출시켜 용접부 주위의 공기를 밀어내어 차단함으로써 용접금속의 산화 및 질화를 방지하여 양호한 용접부를 형성시키는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 이산화탄소 용접기의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 이산화탄소용접기의 피더 장치를 나타낸 도면으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이산화탄소 용접기는 용접 동작을 전체적으로 제어하는 용접기 본체(10)와, 이산화탄소 가스를 공급하는 이산화탄소 가스탱크(11)와, 용접 와이어를 공급하는 피더 장치(20)와, 용접하고자 하는 모재(40)에 대해 용접을 직접 수행하는 용접 토치(30)와, 용접기 본체(10), 피더 장치(20) 및 용접 토치(30)를 연결하는 케이블(50)과, 접지선(60)으로 구성된다.

한편, 용접기 본체(10)와 멀리 이격된 장소에서 용접을 수행하기 위해서는 피더 장치(20)의 프레임(22)에 설치된 제어 패널(23)에서 조정부(26)를 통해 용접을 수행하기 위한 전압 및 전류 등의 볼륨 값을 조정하거나 스위치의 온(ON)/오프(OFF) 조작을 수행하게 된다.

이러한 동작 제어 신호들은 용접기 본체(10)와 피더 장치(20)를 연결한 케이블(50)에 내재된 제어선을 통해 송수신되고, 상기 동작 제어신호에는 용접의 시작과 종료를 알리는 신호인 토치 제어신호, 피더 장치(20)에 구비된 와이어 구동모터(21)의 구동을 위한 인칭 제어신호, 용접 출력전압을 조정하는 전압 제어신호, 용접 또는 인칭시 모터의 구동속도를 지시하는 전류 제어신호, 피더 장치(20)와 연결된 용접 토치(30)로 이산화탄소 가스가 공급될 수 있도록 가스의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브 제어신호, 와이어 구동모터(21)를 회전시켜 와이어 릴(25)이 공급되도록 하는 모터 제어신호 등이 있다.

또한, 한국 실용신안 등록번호 제20-262909호에는 콘트롤 박스에 콘트롤 콘넥터와 토치 콘넥터 및 가스 밸브와 피딩 모터로의 배선을 위한 연결 콘넥터를 부착하여 콘트롤 케이블과 각종 배선을 접속시킬 수 있도록 함으로써 배선의 단선 및 복잡성을 해소하며, 콘트롤 박스의 고장시 즉각 교체할 수 있도록 콘트롤 박스의 교체가 용이한 용접기용 와이어 피더가 제안되었다.

그러나 이러한 종래의 용접기의 와이어 피더 장치는 수동 작업용으로 제작되어 자동 용접 장비의 호스트 제어기를 변경하지 않고는 자동으로 변경하여 사용할 수 없는 문제점이 있다.

실용신안 등록번호 제 20-262909호

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 용접기의 수동 와이어 공급 장치에 설치되어 자동 용접 제어가 가능하도록 용접기 피더를 제어하는 용접기 피더의 제어 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 용접기 피더 제어 장치로서, 자동 용접 장비의 호스트 제어부로부터 프로그램 선택 신호, 가스 제어 신호, 조그(Jog) 신호, 와이어 송급 신호, 용접 시작 및 용접 정지 신호를 검출하여 제어부로 출력하는 디지털 입력부; 용접기 전원 공급부가 출력하는 용접 전압과 전류의 피드백 신호를 검출하여 상기 제어부로 출력하는 아날로그 입력부; 상기 디지털 입력부(110)가 검출한 프로그램 선택 신호로부터 미리 저장된 용접 전압값, 전류값 및 와이어 송급 속도를 검출하여 상기 용접 전압값과 전류값은 용접기 전원 공급부로 출력되도록 하고, 상기 와이어 송급 속도 신호는 용접기 피더로 출력되도록 하며, 상기 아날로그 입력부에서 검출한 피드백 신호를 상기 저장된 용접 전압값 및 전류값과 비교하여 일치하는지 여부에 따라 전압 및 전류의 조절 신호를 상기 용접기 전원 공급부로 출력하는 제어부; 상기 디지털 입력부에서 검출한 가스 제어 신호, 조그 신호, 용접 시작 및 용접 정지 신호를 용접기 피더로 출력하는 디지털 출력부; 상기 제어부의 전압 및 전류 조절 신호는 상기 용접기 전원 공급부로 출력되도록 하고, 상기 제어부에서 출력되는 와이어 송급 속도 조절 신호는 용접기 피더로 출력되도록 하는 아날로그 출력부; 및 상기 용접 전압값 및 전류값과, 용접기 피더 제어 장치의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 버튼 입력부리셋 신호 입력시 용접기 피더 제어 장치만 리셋 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 용접 시작 신호가 입력되면, 가스 온 신호 출력 후 일정 시간이 경과한 다음에 용접 전압이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 용접 정지 신호가 입력되면, 용접 전압의 공급을 중지하고, 상기 용접 전압의 공급 정지 후 일정 시간이 경과한 다음에 가스 오프 신호가 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 용접기의 와이어 공급 장치에 설치되어 수동으로 작동되던 와이어 피더를 전류, 전압, 송급 속도 등의 기능이 자동으로 동작되도록 함으로써, 용접기 피더의 자동 용접 제어가 가능하고, 자동 동작으로 인한 생산성의 향상과 작업 효율이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 용접 순서에 따라 프로그램 저장이 가능하고, 용접 파라미터의 실시간 설정이 가능하여 용접기 피더의 동작 상태를 실시간으로 확인 및 조절할 수 있어 안정적이고 신속한 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 일반적인 이산화탄소 용접기의 구성을 나타낸 블록도.
도 2 는 종래기술에 따른 용접기 피더 장치를 나타낸 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 용접기 피더의 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 용접기 피더의 제어 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 용접기 피더의 제어 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 용접기 피더의 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 용접기 피더의 제어 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 용접기 피더의 제어 장치(100)는 자동 용접 장비의 호스트 제어부로부터 임의의 용접 전압값 및 전류값이 설정된 프로그램 선택 신호, 가스 제어 신호, 조그(Jog) 신호, 용접 시작 신호, 용접 정지 신호를 수신하면, 상기 수신된 프로그램 선택 신호에 대응하는 용접 파라미터에 따라 용접 전압, 용접 전류 및 와이어 송급 속도 신호를 용접기 전원 공급부와 용접기 피더로 전송되도록 디지털 입력부(110)와, 아날로그 입력부(120)와, 전원부(130)와, 제어부(140)와, 디지털 출력부(150)와, 아날로그 출력부(160)와, 디스플레이부(170)를 포함하여 구성된다.

상기 디지털 입력부(110)는 커넥터를 통해 자동 용접 장비의 호스트 제어부와 연결되고, 상기 자동 용접 장비의 호스트 제어부로부터 자동 용접 제어를 위한 프로그램 선택 신호, 가스의 온/오프 제어를 위한 가스 제어 신호, 스위치 등을 통해 선택적으로 입력되는 조그(Jog) 신호, 와이어 송급 신호, 용접 시작 및 용접 정지 신호가 입력되도록 한다.

상기 프로그램 선택 신호는 모재에 따라 미리 설정된 용접 전압값 및 전류값을 임의의 프로그램으로 구성하고, 상기 구성된 프로그램을 사용자가 선택할 경우 입력되는 선택 신호이다.

상기 아날로그 입력부(120)는 커넥터 등을 통해 용접기 전원 공급부와 연결되고, 상기 용접기 전원 공급부가 출력하는 용접 전압과 전류의 피드백 신호가 입력되도록 한다.

상기 전원부(130)는 피더 제어 장치(100)의 구동 전원을 공급한다.

상기 제어부(140)는 호스트 제어부로부터 프로그램 선택 신호가 입력되면, 상기 입력된 프로그램 선택 신호를 분석하여 메모리(미도시)에 미리 저장된 용접 전압값, 전류값 및 와이어 송급 속도를 검출하고, 상기 검출된 용접 전압값과 전류값은 용접기 전원 공급부로 출력되도록 하며, 상기 검출된 와이어 송급 속도 신호는 용접기 피더로 출력되도록 한다.

또한, 상기 제어부(140)는 아날로그 입력부(120)를 통해 입력받은 피드백 신호를 상기 저장된 용접 전압값 및 전류값과 비교하고, 상기 비교 결과 입력받은 피드백 신호와 저장된 용접 전압값 및 전류값이 일치하는 경우 전압 및 전류의 보정을 위한 제어 신호는 출력하지 않고, 상기 피드백 신호와 저장된 용접 전압값 및 전류값이 일치하지 않는 경우 보정을 위한 전압 및 전류의 조절 신호가 용접기 전원 공급부로 출력되도록 한다.

상기 제어부(140)는 리셋 스위치를 통해 리셋 신호가 입력되면, 용접기 피더 제어 장치(100)만 리셋 되도록 하여 자동 용접 장비의 호스트 제어부와, 용접기 피더의 동작은 정상적으로 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 상기 제어부(140)는 용접 시작 신호가 입력되면, 가스 온 신호 출력 후 일정 시간이 경과한 다음에 용접 전압이 공급되도록 전처리 제어가 이루어지도록 한다.

또한, 상기 제어부(140)는 용접 정지 신호가 입력되면, 용접 전압의 공급을 중지하고, 상기 용접 전압의 공급 정지 후 일정 시간이 경과한 다음에 가스 오프 신호가 출력되도록 후처리 제어가 이루어지도록 한다.

또한, 상기 제어부(140)는 버튼부(미도시)를 통해 사용자가 입력하는 임의의 용접 전압 및 전류값을 메모리에 프로파일로 저장할 수도 있고, 현재 동작중인 용접 작업에 대한 변경 조건 등을 입력받아 저장할 수도 있으며, 상기 저장된 프로파일 또는 변경 조건에 따라 용접 전압, 전류 및 와이어 송급 속도가 출력되도록 제어할 수도 있다.

상기 디지털 출력부(150)는 디지털 입력부(110)에서 검출한 가스 제어 신호, 조그 신호, 용접 시작 및 용접 정지 신호가 용접기 피더로 출력되도록 한다.

상기 아날로그 출력부(160)는 제어부(140)로부터 전압 및 전류 조절 신호가 출력되면, 상기 전압 및 전류 조절 신호가 용접기 전원 공급부로 출력되도록 한다.

또한, 상기 아날로그 출력부(160)는 제어부(140)로부터 와이어 송급 속도 조절 신호가 출력되면, 상기 와이어 송급 속도 조절 신호가 용접기 피더로 출력되도록 한다.

상기 디스플레이부(170)는 용접 전압값 및 전류값과, 용접기 피더 제어 장치의 동작 상태를 표시하는 구성으로서, LCD, LED, 세븐세그먼트 등으로 이루어진다.

다음은 본 발명에 따른 용접기 피더 제어 장치의 동작 과정을 설명한다.

용접기 피더 제어 장치(100)의 제어부(140)는 전원부(130)를 통해 전원이 공급되면, 현재 설정된 상태와, 용접기 피더 제어 장치(100)의 이상 유무를 확인(S100)한다.

상기 S100단계를 수행한 다음, 상기 제어부(140)는 자동 용접 장비의 호스트 제어부로부터 용접 프로그램 선택 신호가 입력(S110)되는지 확인한 다음, 프로그램의 선택 신호가 입력되면, 상기 입력된 선택 신호에 대응하여 메모리(미도시)에 저장된 용접 전압값, 전류값 및 와이어의 송급 속도를 확인(S120)한다.

상기 S120단계에서 제어부(140)는 확인된 용접 전압값, 전류값 및 와이어의 송급 속도는 용접기 본체의 전원 공급부로 출력 전압 신호로써 전송(S130)되도록 하고, 상기 와이어의 송급 속도 신호는 용접기 피더로 전송되어 와이어 속도가 설정(S140)되도록 한다.

상기 S130 및 S140단계를 수행한 후 용접 시작 신호가 입력되면, 제어부(140)는 가스 온 신호가 출력되도록 하고, 상기 가스 온 신호가 출력된 후 일정 시간이 경과한 다음에 용접 전압이 공급되도록 전처리 동작을 수행(S150)한다.

상기 S150단계의 전처리 동작 수행 후, 제어부(140)는 아날로그 입력부(120)를 통해 검출되는 피드백 신호를 검출(S170)하고, 상기 검출된 피드백 신호를 보정을 위한 전압 및 전류 신호의 출력 여부를 판단하기 위한 기준값 즉 상기 S130단계에서 전송된 용접 전압값 및 전류값과 비교(S180)한다.

상기 S180단계의 비교 결과, 입력받은 피드백 신호와 저장된 용접 전압값 및 전류값이 일치하는 경우 전압 및 전류의 보정을 위한 제어 신호는 출력하지 않고, 상기 피드백 신호와 저장된 용접 전압값 및 전류값이 일치하지 않는 경우 보정을 위한 전압 및 전류의 조절 신호가 용접기 전원 공급부로 출력되도록 한다.

상기 제어부(140)는 디지털 입력부(110)를 통해 호스트 제어부로부터 용접 정지 신호가 입력되는지 여부를 판단(S190)하고, 상기 S190단계의 판단결과, 용접 정지 신호가 입력되면 용접 전압의 공급이 중지되도록 용접기 본체의 전원 공급부로 전압 및 전류의 차단 신호를 출력하며, 상기 용접 전압의 공급 정지 후 일정 시간이 경과한 다음에 가스의 오프 신호가 출력되도록 후처리 동작을 수행(S200)한 다음, 용접기 피더의 동작이 종료되도록 한다.

따라서 수동으로 작동되던 와이어 피더를 전류, 전압, 송급 속도 등의 기능이 자동으로 동작되도록 함으로써, 용접기 피더의 자동 용접 제어가 가능하고, 자동 동작으로 인한 생산성의 향상과 작업 효율이 향상될 수 있게 되고, 용접 순서에 따라 프로그램 저장이 가능하고, 용접 파라미터의 실시간 설정이 가능하여 용접기 피더의 동작 상태를 실시간으로 확인 및 조절할 수 있어 안정적이고 신속한 작업을 수행할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

100 : 피더 제어 장치 110 : 디지털 입력부
120 : 아날로그 입력부 130 : 전원부
140 : 제어부 150 : 디지털 출력부
160 : 아날로그 출력부 170 : 디스플레이부

Claims (5)

1. 용접기 피더 제어 장치로서,
   자동 용접 장비의 호스트 제어부로부터 프로그램 선택 신호, 가스 제어 신호, 조그(Jog) 신호, 와이어 송급 신호, 용접 시작 및 용접 정지 신호를 검출하여 제어부(140)로 출력하는 디지털 입력부(110);
   용접기 전원 공급부가 출력하는 용접 전압과 전류의 피드백 신호를 검출하여 상기 제어부(140)로 출력하는 아날로그 입력부(120);
   상기 디지털 입력부(110)가 검출한 프로그램 선택 신호로부터 미리 저장된 용접 전압값, 전류값 및 와이어 송급 속도를 검출하여 상기 용접 전압값과 전류값은 용접기 전원 공급부로 출력되도록 하고, 상기 와이어 송급 속도 신호는 용접기 피더로 출력되도록 하며, 상기 아날로그 입력부(120)에서 검출한 피드백 신호를 상기 저장된 용접 전압값 및 전류값과 비교하여 일치하는지 여부에 따라 전압 및 전류의 조절 신호를 상기 용접기 전원 공급부로 출력하는 제어부(140);
   상기 디지털 입력부(110)에서 검출한 가스 제어 신호, 조그 신호, 용접 시작 및 용접 정지 신호를 용접기 피더로 출력하는 디지털 출력부(150);
   상기 제어부(140)의 전압 및 전류 조절 신호는 상기 용접기 전원 공급부로 출력되도록 하고, 상기 제어부(140)에서 출력되는 와이어 송급 속도 조절 신호는 용접기 피더로 출력되도록 하는 아날로그 출력부(160); 및
   상기 용접 전압값 및 전류값과, 용접기 피더 제어 장치의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부(170)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접기 피더 제어 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부(140)는 리셋 스위치를 통해 리셋 신호가 입력되면, 용접기 피더 제어 장치(100)만 리셋 되도록 하는 것을 특징으로 하는 용접기 피더 제어 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부(140)는 용접 시작 신호가 입력되면, 가스 온 신호 출력 후 일정 시간이 경과한 다음에 용접 전압이 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 용접기 피더 제어 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부(140)는 용접 정지 신호가 입력되면, 용접 전압의 공급을 중지하고, 상기 용접 전압의 공급 정지 후 일정 시간이 경과한 다음에 가스 오프 신호가 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 용접기 피더 제어 장치.
   

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