KR101558154B1 - Management System and method for Digital welding machine - Google Patents

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KR101558154B1
KR101558154B1 KR1020130153615A KR20130153615A KR101558154B1 KR 101558154 B1 KR101558154 B1 KR 101558154B1 KR 1020130153615 A KR1020130153615 A KR 1020130153615A KR 20130153615 A KR20130153615 A KR 20130153615A KR 101558154 B1 KR101558154 B1 KR 101558154B1
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순천대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 용접 설계에 따라 설계공정에서의 구조 배치 및 강판의 계획이 결정되며, 생산 공정에서는 블록 단위의 작업방법에 따라 결정된 용접 자세 및 조건들은 전체 조선 건조 공정의 생산성을 좌우하게 되므로 조선소에서의 용접 정보의 효율적인 관리는 전체 조선소의 경쟁력에 영향을 미치지만, 데이터들은 적절히 관리할 관리 시스템 부재로 데이터들이 사장되거나 과거와 같은 정보를 얻기 위해 또다시 경비와 시간이 소비되는 경우가 많으므로, 용접시 발생되는 데이터를 수집하여 관리하고, 필요시 이용할 수 있도록 하는 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리 시스템에 관한 것이다.According to the present invention, the structural arrangement and the planning of the steel sheet in the design process are determined according to the welding design, and the welding posture and conditions determined according to the block method of operation in the production process determine the productivity of the entire shipbreaking process. Efficient management of welding information affects the competitiveness of the entire shipyard, but since data is often lost in the absence of a management system to manage it properly and costs and time are spent again to obtain information like the past, And more particularly, to a digital welding machine control and welding pattern management system that collects, manages,

Description

디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리 시스템 및 방법{Management System and method for Digital welding machine}Technical Field [0001] The present invention relates to a digital welding machine,

본 발명은 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 용접 설계에 따라 설계공정에서의 구조 배치 및 강판의 계획이 결정되며, 생산 공정에서는 블록 단위의 작업방법에 따라 결정된 용접 자세 및 조건들은 전체 조선 건조 공정의 생산성을 좌우하게 되므로 조선소에서의 용접 정보의 효율적인 관리는 전체 조선소의 경쟁력에 영향을 미치지만, 데이터들은 적절히 관리할 관리 시스템 부재로 데이터들이 사장되거나 과거와 같은 정보를 얻기 위해 또다시 경비와 시간이 소비되는 경우가 많으므로, 용접시 발생되는 데이터를 수집하여 관리하고, 필요시 이용할 수 있도록 하는 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a digital welding machine control and welding pattern management system and method, and in particular, a structural arrangement and a plan of a steel sheet in a design process are determined according to a welding design, and in a production process, Since the conditions affect the productivity of the entire shipbuilding process, efficient management of the welding information in the shipbuilding will affect the competitiveness of the entire shipyard. However, data can be stored in a management system to be managed properly, And more particularly, to a digital welding machine control and welding pattern management system and method for collecting, managing, and using data generated during welding.

일반적으로 아크용접은 전기용접에 비해 능률의 향상, 품질의 안전화, 원가절감면에서 우수한 특성을 가짐에 따라 근래 산업현장에서 주요한 용접방식으로 광범위하게 사용되고 있으며, 이러한 아크용접을 수행함에 있어서는, 시행상의 기본 사항, 용접공정의 검토, 개선 유무 등을 포함하여 아크용접기를 작업조건에 맞게 설정하여 작업하는 것이 필요하다.In general, arc welding has been widely used as a major welding method in industrial fields since it has superior characteristics in terms of efficiency improvement, quality safety, and cost reduction as compared with electric welding. In performing such arc welding, It is necessary to set up the arc welding machine according to the working conditions, including the basic matters, review of the welding process, and whether there is improvement or not.

용접 전류, 아크 전압의 선정은 아크용접의 양부를 결정하는 중요한 요소로, 아크용접은 전류, 전압의 조정을 각각 별도로 하는 방법(개별조정), 전류를 조정하면 전압이 자동으로 설정되고 이차적으로 전압을 미세조정하는 방법(일원조정)이 있으므로, 필요에 따라 전류와 전압을 선정하여 조작하게 된다.The welding current and the arc voltage are important factors for determining the arc welding. The arc welding is a method of adjusting the current and voltage separately (individual adjustment). When the current is adjusted, the voltage is automatically set. (One-way adjustment), so that it is possible to select and operate the current and voltage as needed.

용접 전류는 용입과 용착 속도를 결정하는 중요한 요소이며, 아크 전압은 비드 형상과 이행방식을 경정하는 중요한 요소이다. 그러나 양자간에는 상호 관계가 있으므로 한쪽만이 적정하다 하더라도 좋은 결과를 얻을 수 없으며, 조건이 맞지 않으면 용입불량이나 과용융, 스패터(spatter)의 발생 원인이 된다.Welding current is an important factor in determining the rate of penetration and deposition, and the arc voltage is an important factor in controlling the bead shape and transition mode. However, since there is a mutual relationship between the two, proper results can not be obtained even if only one of them is proper, and if the conditions are not met, it is a cause of poor penetration, excessive melting, and spatter.

그리고, 용접 속도 또한 상기 전류, 전압과 함께 중요한 요소로 하나로, 용접속도가 빨라짐에 따라 용입은 얕아 지고 비드폭도 감소하여 폭이 좁은 블록형 비드로 되며, 용접 속도를 매우 느리게 하면 용융금속의 유동으로 용입이 감소되고, 오버랩의 원인이 된다.The welding speed is also an important factor together with the current and the voltage. As the welding speed increases, the penetration becomes shallow and the bead width decreases and becomes a block type bead having a narrow width. When the welding speed becomes very slow, Penetration is reduced and causes overlap.

종래의 용접기는 단순히 아크를 발생시키기 위한 구성만을 가짐에 따라, 단지 작업자가 설정한 전류치, 전압치에 따른 출력을 수행하고 있어, 여러 인자들에 의한 영향을 받아 실질적으로 최종 출력이 이루어지고 있는 용접 전류, 아크 전압과 같은 용접인자의 크기, 용접 시간, 장비 사용율에 대한 정보를 알 수 없다.Since a conventional welding machine has only a structure for generating an arc, it performs an output according to only a current value and a voltage value set by an operator, and is affected by various factors, Information on the size of the welding parameters such as current, arc voltage, welding time, and equipment utilization can not be known.

이에 따라, 지정형상으로 용접각장을 형성하기 위해 적정하게 전류, 전압을 설정하는 것과 같이 아크용접을 효율적으로 수행하기 위한 필요한 정보, 용접기의 성능이나 사용율, 용접시간 등을 확인, 검토하여 용접관리에 반영하는 것이 불가능하여, 용접부의 상태나 특성을 고려하여 개선, 설정하여 정밀하게 용접작업을 수행하기 어렵다는 문제점이 있다.
Accordingly, it is necessary to confirm and review the necessary information for efficiently performing arc welding, such as setting the current and voltage appropriately in order to form the welding leg length in the designated shape, the performance and the utilization rate of the welding machine, And it is difficult to accurately perform welding work by improving and setting in consideration of the state and characteristics of the welded portion.

이와 같은 문제점을 해소시키기 위해 본 발명은 용접 설계에 따라 설계공정에서의 구조 배치 및 강판의 계획이 결정되며, 생산 공정에서는 블록 단위의 작업방법에 따라 결정된 용접 자세 및 조건들은 전체 조선 건조 공정의 생산성을 좌우하게 되므로 조선소에서의 용접 정보의 효율적인 관리는 전체 조선소의 경쟁력에 영향을 미치지만, 데이터들은 적절히 관리할 관리 시스템 부재로 데이터들이 사장되거나 과거와 같은 정보를 얻기 위해 또다시 경비와 시간이 소비되는 경우가 많으므로, 용접시 발생되는 데이터를 수집하여 관리하고, 필요시 이용할 수 있도록 하는 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
In order to solve such a problem, the present invention determines a structural arrangement and a plan of a steel sheet in a design process according to a welding design, and in a production process, a welding posture and conditions determined according to a block- The efficient management of the welding information in the shipyard affects the competitiveness of the entire shipyard. However, the data can not be managed properly due to the absence of the management system and the cost and time are consumed again to obtain the information as in the past. So that it is possible to collect and manage data generated at the time of welding, and to utilize it when necessary.

본 발명의 실시예에 따른 식별정보를 가지고 있으며, 식별정보에 매칭시켜 동작상태정보를 제공하는 복수의 피더, 복수의 피더와 무선통신방식으로 신호를 송수신하며, 피더의 동작상태를 제어하는 용접기 본체, 용접기 본체에 연결되어 있으며, 용접기로 CO2 가스를 공급하는 CO2 가스공급장치 및 용접기 본체와 무선통신망을 통해 상호 연결되어 있으며, 용접기 본체로부터 무선신호로 제공되는 디지털 용접기 제어정보를 저장하며, 저장된 용접패턴 정보를 용접기 본체로 제공하는 용접 관리 서버를 포함할 수 있다.
A welder body having identification information according to an embodiment of the present invention and transmitting and receiving signals with a plurality of feeders and a plurality of feeders in accordance with identification information to provide operation state information, , connected to the welding machine main body, and is interconnected through the CO 2 gas supply device and the welding machine main unit and a wireless communication network for supplying CO 2 gas to the welding machine, and storing the digital welder control information provided from the welding machine unit to the radio signal, And a welding management server that provides the stored welding pattern information to the welder body.

본 발명과 관련된 일예로서, 피더는 전압값 또는 전류값을 수치로 입력하도록 하는 전압값 또는 전류값 입력부와, 크레이터 사용 유무를 선택하기 위한 크레이터 선택 스위치와, 전압값 또는 전류값 입력부를 통해 입력된 전압값 또는 전류값을 이용하여 1차 전압 또는 1차 전류, 2차 전압 또는 2차 전류를 조정하는 제어부를 포함할 수 있다.
As an example related to the present invention, the feeder includes a voltage value or current value input unit for inputting a voltage value or a current value numerically, a crater selection switch for selecting whether craters are used or not, And may include a control unit for adjusting the primary voltage or the primary current, the secondary voltage, or the secondary current using the voltage value or the current value.

본 발명과 관련된 일예로서, 용접기 본체는 디지털 전압신호 및 전류신호를 아날로그 전압값 및 전류값으로 각각 변환시켜 피더로 출력하는 디지털/아날로그 컨버터들과, 작업자의 선택에 따라 또는 용접 관리 서버를 통해 제공되는 용접 공정 정보에 응하여 아크 온오프 제어신호, 가스체크 온오프 제어신호, 크레이터 온오픈 제어신호, 솔레노이드 밸브 제어신호, 토칭 온오프 제어신호를 출력하는 제어부와, 제어부의 온오프 제어신호에 응하여 아크부, 가스체크부, 크레이터부, 솔레노이드 밸브를 선택적으로 구동시키는 구동부로 이루어질 수 있다.
As an example related to the present invention, the welder main body includes digital / analog converters for converting digital voltage signals and current signals into analog voltage values and current values and outputting them to a feeder, and digital-to-analog converters Off control signal, a gas check on / off control signal, a crater on open control signal, a solenoid valve control signal, and a torching on / off control signal in response to the on / off control signal of the control unit in response to the welding process information A gas check portion, a crater portion, and a solenoid valve.

본 발명과 관련된 일예로서, 구동부는 포토커플러일 수 있다.
As an example related to the present invention, the driving unit may be a photocoupler.

본 발명과 관련된 일예로서, 용접기 본체는 용접 관리 서버와 무선통신 방식을 통해 용접 공정 정보를 송수신할 수 있도록 하는 무선통신부를 더 포함할 수 있다.
As an example related to the present invention, the welding machine main body may further include a wireless communication unit for transmitting and receiving welding process information through a wireless communication method with the welding management server.

본 발명과 관련된 일예로서, 용접기 본체는 용접 관리 서버로 전압값, 전류값 및 CO2 가스 사용량, 와이어 사용량 정보 중 적어도 하나 또는 하나 이상을 전송할 수 있다.
As an example related to the present invention, the welder main body can transmit at least one or more of voltage value, current value, CO 2 gas usage amount, and wire usage amount information to the welding management server.

본 발명과 관련된 일예로서, 피더는 전압값을 설정할 수 있는 전압 입력부와, 전류값을 설정할 수 있는 전류 입력부와, 상기 용접기 본체의 토칭 온오프 제어신호에 응하여 안정적으로 동작하고, 상기 전압 입력부를 통해 입력되는 전압값 및 전류 입력부를 통해 입력된 전류값에 응하여 동작하며, 상기 전압값 및 전류값이 표시부를 통해 표시되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
According to one aspect of the present invention, there is provided a feeder comprising: a voltage input unit capable of setting a voltage value; a current input unit capable of setting a current value; and a control unit operable stably in response to a torching on / off control signal of the welding unit main body, And a controller for controlling the voltage value and the current value to be displayed through the display unit according to an input voltage value and a current value input through the current input unit.

피더는 크레이터가 오프되면 토치스위치가 온되는 동안 용접전류가 공급되며, 크레이터가 온되면 토치스위치가 첫번째 온시점부터 오프시점까지 용접 전류가 공급되며, 두번째 온시점 동안 크레이터 전류가 공급되도록 제어할 수 있다.When the crater is turned off, the welding current is supplied while the torch switch is turned on. When the crater is turned on, the welding current is supplied from the first turning on point to the turning off point of the torch switch. have.

본 발명과 관련된 일예로서, 용접 관리 서버는 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 용접 조건을 생성시키고, 생성된 용접 조건을 상기 용접기 본체로 전송하며, 용접기 본체는 수신된 용접 조건에 따라 용접이 이루어지도록 피더 및 토칭수단을 제어할 수 있다.
As an example related to the present invention, the welding management server generates welding conditions through simulation of the welding temperature distribution, and transmits the generated welding conditions to the welding machine main body. The tonguing means can be controlled.

본 발명과 관련된 일예로서, 용접 관리서버는, 비정상 열전도 유한요소법에 기반으로 하여, 용접열원 분포의 명확한 해석을 위하여 열원의 이동효과(Moving effect)를 고려하여 실시간(온도 상승 및 냉각) 온도분포를 해석하고, 용접의 경우 시간에 따라 온도가 변화하여 재료의 물리정수(비열, 밀도, 열전도율)가 변화하게 되므로 이에 대한 재료의 온도의존성을 고려하며, 비정상 열전도문제를 유한요소법으로 정식화하고, 열적경계조건으로 푸리에 법칙을 적용하고 열전달 고려시 열방사가 있는 경우 비선형 열경계조건을 적용하고, 아크용접에 따른 최적 입열모델을 선정하고, 주요 변수를 해석조건 입력 데이터로 하여 해석하고, 주요 변수 데이터를 입력하면 해석모델 형상에 대한 열전달 및 열방사 유무를 판단하고 최고치 온도를 판단하여 시간증분을 결정하는 상기 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 얻어진 해석결과를 용접기 본체로 제공하며, 주요변수는 용착금속 요소수, 요소의 입열량, 요소의 용접시간, 온도상승 및 냉각시간 선정, 열영향부 요소로 판별하는 온도지정, 열전달 등이 발생하는 요소 중 적어도 하나 또는 하나 이상일 수 있다.
As an example related to the present invention, the welding management server, based on the unsteady heat conduction finite element method, determines the real time (temperature rise and cooling) temperature distribution considering the moving effect of the heat source for the clear analysis of the welding heat source distribution (Non-heat, density, and thermal conductivity) of the material changes due to the temperature change with time in the case of welding, and considering the temperature dependency of the material, the unsteady heat conduction problem is formulated by the finite element method, In the case of heat transfer, the nonlinear thermal boundary condition is applied, the optimum heat input model is selected according to the arc welding, the main variables are analyzed as the input data of the analysis condition, Determine the heat transfer and heat radiation for the model analysis model and determine the maximum temperature to determine the time increment The analysis results obtained by the above welding temperature distribution simulation are provided to the welder main body. The main variables are the number of weld metal elements, the heat input of the elements, the welding time of the elements, the temperature rise and the cooling time, And a heat transfer, etc., may occur.

본 발명의 실시예에 따른 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 방법에 있어서, 디지털 용접기 제어 및 용접패턴 관리서버는 각각의 용접 작업자가 용접기 피더를 통한 용접 작업을 실시하면 용접기 본체에서는 각각의 용접기 ID, 피더 ID, 용접기 가동 시작시간, 와이어 사용 시작 시간, 전압, 전류, Solenoid 밸브 시간, 크레이터 사용유무에 대응하는 데이터가 용접 데이터로 용접기 본체의 무선모듈을 통하여 용접 관리 서버로 전송되도록 하는 단계, 용접 관리 서버는 수신된 용접 데이터를 DB에 저장을 하는 단계, 용접 관리 서버는 용접 데이터를 에너지 관리 알고리즘을 통하여 각각의 용접기의 용접 작업을 통한 에너지 사용 모니터링 및 에너지 사용 통계 정보와 CO2 배출량을 관리자 단말장치 또는 사용자 단말장치로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
In the digital welding control and welding pattern management method according to the embodiment of the present invention, when each welding worker performs welding work through a welding machine feeder, the digital welding machine control and welding pattern management server, Data corresponding to ID, welder start time, wire start time, voltage, current, solenoid valve time, crater use status, etc. are transmitted to the weld management server through the wireless module of the welder main body as welding data, Storing the received welding data in the DB, and the welding management server is configured to monitor the energy usage through the welding operation of each welder through the energy management algorithm, the energy usage statistical information, and the CO 2 emission amount to the administrator terminal device To the user terminal device.

본 발명과 관련된 일예로서, 용접 관리서버는, 비정상 열전도 유한요소법에 기반으로 하여, 용접열원 분포의 명확한 해석을 위하여 열원의 이동효과(Moving effect)를 고려하여 실시간(온도 상승 및 냉각) 온도분포를 해석하고, 용접의 경우 시간에 따라 온도가 변화하여 재료의 물리정수(비열, 밀도, 열전도율)가 변화하게 되므로 이에 대한 재료의 온도의존성을 고려하며, 비정상 열전도문제를 유한요소법으로 정식화하고, 열적경계조건으로 푸리에 법칙을 적용하고 열전달 고려시 열방사가 있는 경우 비선형 열경계조건을 적용하고, 아크용접에 따른 최적 입열모델을 선정하고, 주요 변수를 해석조건 입력 데이터로 하여 해석하고, 주요 변수 데이터를 입력하면 해석모델 형상에 대한 열전달 및 열방사 유무를 판단하고 최고치 온도를 판단하여 시간증분을 결정하는 상기 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 얻어진 해석결과를 용접기 본체로 제공하며, 주요변수는 용착금속 요소수, 요소의 입열량, 요소의 용접시간, 온도상승 및 냉각시간 선정, 열영향부 요소로 판별하는 온도지정, 열전달 등이 발생하는 요소 중 적어도 하나 또는 하나 이상일 수 있다.
As an example related to the present invention, the welding management server, based on the unsteady heat conduction finite element method, determines the real time (temperature rise and cooling) temperature distribution considering the moving effect of the heat source for the clear analysis of the welding heat source distribution (Non-heat, density, and thermal conductivity) of the material changes due to the temperature change with time in the case of welding, and considering the temperature dependency of the material, the unsteady heat conduction problem is formulated by the finite element method, In the case of heat transfer, the nonlinear thermal boundary condition is applied, the optimum heat input model is selected according to the arc welding, the main variables are analyzed as the input data of the analysis condition, Determine the heat transfer and heat radiation for the model analysis model and determine the maximum temperature to determine the time increment The analysis results obtained by the above welding temperature distribution simulation are provided to the welder main body. The main variables are the number of weld metal elements, the heat input of the elements, the welding time of the elements, the temperature rise and the cooling time, And a heat transfer, etc., may occur.

본 발명은 환경적인 요소를 제외한 용접 생산성 측면만 고려했을 경우 기존 용접설비 대비 19% 이상의 원가를 절감시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of reducing the cost by 19% or more compared to the existing welding equipment in consideration of the welding productivity alone, excluding environmental factors.

또한 본 발명은 환경적인 요소를 제외한 5년간 용접 생산성의 효과만 계산했을 경우 투자 회수기간 2년, 누적투자효과 130억, ROI 210% 예측되는 등 6년차 이후에도 효과가 지속된다는 효과가 있다.
In addition, the present invention has the effect that the effect will continue even after the 6th year when the effect of welding productivity is calculated only for 5 years excluding environmental factors, the investment payback period is 2 years, cumulative investment effect is 13 billion, and ROI is 210%.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
FIG. 1 is a block diagram for explaining a digital welder control and welding pattern management system according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating a digital welder control method and a welding pattern management method according to the present invention.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be construed in a sense generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. In addition, when a technical term used in the present invention is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the present invention, it should be understood that technical terms can be understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Furthermore, the singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprising" or "comprising" and the like should not be construed as encompassing various elements or various steps of the invention, Or may further include additional components or steps.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 디지털 용접기 제어 및 용접패턴 관리 시스템에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a digital welder control and welding pattern management system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a configuration of a digital welding machine control and a welding pattern management system according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 피더(100), 용접기 본체(200), CO2 가스 공급장치(300), 용접관리 서버(400) 및 무선통신망(500)으로 이루어진다.1, a feeder 100, a welder main body 200, a CO 2 gas supply device 300, a welding management server 400, and a wireless communication network 500 are shown.

복수의 피더(100)는 식별정보를 가지고 있으며, 식별정보에 매칭시켜 동작상태정보를 제공한다.The plurality of feeders 100 have identification information and provide operation status information by matching with identification information.

용접기 본체(200)는 복수의 피더(100)와 무선통신방식으로 신호를 송수신하며, 피더(100)의 동작상태를 제어한다.The welder main body 200 transmits and receives signals to and from a plurality of feeders 100 in a wireless communication manner and controls the operation state of the feeder 100.

CO2 가스공급장치(300)는 용접기 본체(200)에 연결되어 있으며, 용접기로 CO2 가스를 공급한다.The CO 2 gas supply device 300 is connected to the welder main body 200 and supplies CO 2 gas to the welder.

용접 관리 서버(400)는 용접기 본체(200)와 무선통신망을 통해 상호 연결되어 있으며, 용접기 본체(200)로부터 무선신호로 제공되는 디지털 용접기 제어정보를 저장하며, 저장된 용접패턴 정보를 용접기 본체(200)로 제공한다.The welding management server 400 is connected to the welder main body 200 via a wireless communication network and stores digital welding machine control information provided as a radio signal from the welder main body 200 and transmits the stored welding pattern information to the welder main body 200 ).

피더(100)는 전압값 또는 전류값을 수치로 입력하도록 하는 전압값 또는 전류값 입력부와, 크레이터 사용 유무를 선택하기 위한 크레이터 선택 스위치와, 전압값 또는 전류값 입력부를 통해 입력된 전압값 또는 전류값을 이용하여 1차 전압 또는 1차 전류, 2차 전압 또는 2차 전류를 조정하는 제어부를 포함할 수 있다.
The feeder 100 includes a voltage value or current value input unit for inputting a voltage value or a current value numerically, a crater selection switch for selecting whether or not to use the crater, a voltage value or current value input through a voltage value or current value input unit, And a control unit for adjusting the primary voltage or the primary current, the secondary voltage, or the secondary current using the value.

용접기 본체(200)는 디지털 전압신호 및 전류신호를 아날로그 전압값 및 전류값으로 각각 변환시켜 피더로 출력하는 디지털/아날로그 컨버터들과, 작업자의 선택에 따라 또는 용접 관리 서버를 통해 제공되는 용접 공정 정보에 응하여 아크 온오프 제어신호, 가스체크 온오프 제어신호, 크레이터 온오픈 제어신호, 솔레노이드 밸브 제어신호, 토칭 온오프 제어신호를 출력하는 제어부와, 제어부의 온오프 제어신호에 응하여 아크부, 가스체크부, 크레이터부, 솔레노이드 밸브를 선택적으로 구동시키는 구동부로 이루어질 수 있다. 여기서, 구동부는 포토커플러이다.
The welding machine main body 200 includes digital / analog converters for converting digital voltage signals and current signals into analog voltage values and current values and outputting them to a feeder, and welding process information Off control signal, a gas check on / off control signal, a crater on open control signal, a solenoid valve control signal, and a torching on / off control signal in response to the on / off control signal of the control unit, A crater unit, and a driving unit for selectively driving the solenoid valve. Here, the driving unit is an optocoupler.

용접기 본체(200)는 용접 관리 서버와 무선통신 방식을 통해 용접 공정 정보를 송수신할 수 있도록 하는 무선통신부를 더 포함할 수 있다.
The welding machine main body 200 may further include a wireless communication unit for transmitting and receiving welding process information through a wireless communication system with the welding management server.

용접기 본체(200)는 용접 관리 서버(400)로 전압값, 전류값 및 CO2 가스 사용량, 와이어 사용량 정보 중 적어도 하나 또는 하나 이상을 전송할 수 있다.
The welder main body 200 can transmit at least one or more of the voltage value, the current value, the CO 2 gas usage amount, and the wire usage amount information to the welding management server 400.

피더(100)는 전압값을 설정할 수 있는 전압 입력부와, 전류값을 설정할 수 있는 전류 입력부와, 상기 용접기 본체의 토칭 온오프 제어신호에 응하여 안정적으로 동작하고, 상기 전압 입력부를 통해 입력되는 전압값 및 전류 입력부를 통해 입력된 전류값에 응하여 동작하며, 상기 전압값 및 전류값이 표시부를 통해 표시되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
The feeder 100 operates in a stable manner in response to a torching on / off control signal of the welder main body, and a voltage value input through the voltage input unit And a controller for controlling the voltage value and the current value to be displayed through the display unit, in response to the current value input through the current input unit.

피더(100)는 크레이터가 오프되면 토치스위치가 온되는 동안 용접전류가 공급되며, 크레이터가 온되면 토치스위치가 첫번째 온시점부터 오프시점까지 용접 전류가 공급되며, 두번째 온시점 동안 크레이터 전류가 공급되도록 제어할 수 있다.
When the crater is turned on, the welding current is supplied while the torch switch is turned on. When the crater is turned on, the welding current is supplied from the first turning on point to the turning off point of the torch switch. Can be controlled.

용접 관리 서버(400)는 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 용접 조건을 생성시키고, 생성된 용접 조건을 상기 용접기 본체로 전송하며, 용접기 본체는 수신된 용접 조건에 따라 용접이 이루어지도록 피더 및 토칭수단을 제어할 수 있다.
The welding control server 400 generates welding conditions through simulation of the welding temperature distribution, transmits the generated welding conditions to the welding machine main body, and controls the feeder and the toque means so that welding is performed according to the received welding conditions. can do.

용접 관리 서버(4000는 비정상 열전도 유한요소법에 기반으로 하여, 용접열원 분포의 명확한 해석을 위하여 열원의 이동효과(Moving effect)를 고려하여 실시간(온도 상승 및 냉각) 온도분포를 해석하고, 용접의 경우 시간에 따라 온도가 변화하여 재료의 물리정수(비열, 밀도, 열전도율)가 변화하게 되므로 이에 대한 재료의 온도의존성을 고려하며, 비정상 열전도문제를 유한요소법으로 정식화하고, 열적경계조건으로 푸리에 법칙을 적용하고 열전달 고려시 열방사가 있는 경우 비선형 열경계조건을 적용하고, 아크용접에 따른 최적 입열모델을 선정하고, 주요 변수를 해석조건 입력 데이터로 하여 해석하고, 주요 변수 데이터를 입력하면 해석모델 형상에 대한 열전달 및 열방사 유무를 판단하고 최고치 온도를 판단하여 시간증분을 결정하는 상기 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 얻어진 해석결과를 용접기 본체로 제공하며, 주요변수는 용착금속 요소수, 요소의 입열량, 요소의 용접시간, 온도상승 및 냉각시간 선정, 열영향부 요소로 판별하는 온도지정, 열전달 등이 발생하는 요소 중 적어도 하나 또는 하나 이상일 수 있다.Based on the unsteady heat conduction finite element method, the welding control server (4000) analyzes the temperature distribution in real time (temperature rise and cooling) considering the moving effect of the heat source for a clear analysis of the welding heat source distribution, Since the physical parameters (specific heat, density, and thermal conductivity) of the material change due to the temperature change with time, the temperature dependence of the material is considered, and the unsteady thermal conduction problem is formulated by the finite element method, and the Fourier law is applied In the case of heat transfer considering the heat transfer, nonlinear thermal boundary conditions are applied, the optimal heat input model is selected according to the arc welding, the main variables are interpreted as the input data of the analysis condition, Determining whether the heat transfer and the heat radiation exists, determining the maximum temperature, The analysis results obtained from the distribution simulation are provided to the welder main body. The main variables are number of weld metal elements, heat input of element, welding time of element, temperature rise and cooling time, Or the like may occur.

즉 디지털 용접기 제어 및 용접 패턴 관리시스템에 속한 용접 관리 서버(400)는 자동화가 어려우면서도 동시다발적으로 여러 곳에서 용접 작업이 이루어지는 조선현장에서 각각의 용접기의 작동에 따른 에너지 사용량을 효율적으로 관리하기 위한 에너지 관리SW는 각각의 용접 작업자가 용접기 피더를 통한 용접 작업을 실시하면 용접기 본체에서는 각각의 용접기 ID, 피더 ID, 용접기 가동 시작시간, 와이어 사용 시작 시간, 전압, 전류, Solenoid 밸브 시간, 크레이터 사용유무의 데이터가 용접기 본체의 무선모듈을 통하여 서버로 용접 데이터가 전송이 되고, 서버에서는 수신된 용접 데이터를 DB에 저장을 한다. 서버에서는 이 용접 데이터를 에너지 관리 알고리즘을 통하여 각각의 용접기의 용접 작업을 통한 에너지 사용 모니터링 및 에너지 사용 통계 정보와 CO2 배출량(유해가스)을 관리자 또는 사용자에게 웹브라우저와 모바일 웹브라우저를 통하여 제공한다.That is, the welding management server 400 belonging to the digital welding machine control and welding pattern management system efficiently manages the energy consumption due to the operation of each welding machine at the shipbuilding site where the welding operation is performed at various places simultaneously, The energy management SW for each welding worker performs the welding work through the welder feeder, the welding machine ID, feeder ID, welder start time, wire start time, voltage, current, solenoid valve time, crater use The welding data is transmitted to the server through the wireless module of the welding machine main body, and the server stores the received welding data in the DB. The server provides the welding data through the energy management algorithm, monitoring the energy usage through the welding work of each welding machine, and providing the energy usage statistical information and CO 2 emission (harmful gas) to the administrator or user through the web browser and the mobile web browser .

가) 소비 전력량 알고리즘A) Power consumption algorithm

소비전력량은 사용전력에 용접시간을 곱하는 것이나 용접기 효율을 고려해야하고, 용접기의 효율은 직류용접기는 약 50%, 교류용접기는 약 80%정도이며 용접기에 따라 차이가 있다.Power consumption should be calculated by multiplying the used power by the welding time and the efficiency of the welding machine. The efficiency of the welding machine is about 50% for the DC welding machine and about 80% for the AC welding machine.

용접기의 무부하운전에 따른 전력량의 손실은 직류용접기에서는 25~45%가 되나 교류용접기는 고려할 필요가 없다.The loss of electric power due to the no-load operation of the welding machine is 25 ~ 45% in the DC welding machine, but the AC welding machine need not be considered.

전력은 시간당 전력의 누적값으로 표시Power is displayed as cumulative value of power per hour

전력(W/h) = 1차전압(V) x 1전류(A) x 2차시간(sec) /3600+ 2차전압(V) x 2전류(A) x 2차시간(sec) /3600
Power (W / h) = Primary Voltage (V) x 1 Current (A) x Second Time (sec) / 3600 + Secondary Voltage (V) x 2 Current (A)

나) 용접기 가동시간 알고리즘B.) Welding machine operation time algorithm

용접기 전원 ON 되는 시점을 기준으로 용접기 가동 시작시간을 저장하고, 용접기 가동 시작시간으로 부터 현재시가까지의 차를 계산하여 용접기 가동시간을 구한다.The starting time of the welding machine is stored based on the time when the welding machine is turned on, and the operation time of the welding machine is calculated by calculating the difference from the welding start time to the current time value.

용접기 가동시간 = 현재시간 용접기 가동 시작시간
Welding machine operation time = current time Welding machine start time

다) CO2 가스 사용량 알고리즘C) CO 2 gas usage algorithm

CO2 가스 사용량의 기준값은 25 /min 으로 하고, CO2 가스량의 기준값이 변경될 수 있으므로 변수 처리한다.The reference value of the CO 2 gas use amount is set to 25 / min, and the reference value of the CO 2 gas amount may be changed.

CO2 가스 사용량() = 25 x (SOL 시간/60)CO 2 gas consumption () = 25 x (SOL time / 60)

라) 와이어 사용량 알고리즘D) Wire usage algorithm

(1차 용접 와이어 사용량) + (2차 용접 와이어 사용량)(Amount of primary welding wire used) + (amount of secondary welding wire used)

와이어 사용 기준값은 용접 전류에 따라 변경된다.The wire usage reference value is changed according to the welding current.

WFS = aL + bl2WFS = aL + bl2

WFS : 와이어 송급 속도, L : 와이어 돌출 길이, I : 용접전류, a/b : 비례상수 L(와이어 돌출 길이)는 20mm로 계산WFS: wire feed speed, L: wire protrusion length, I: welding current, a / b: proportional constant L (wire protrusion length)

와이어 송급 속도(속도=거리/시간)를 이용해서 와이어 사용량 계산
Calculate wire usage using wire feed rate (speed = distance / time)

마) 공정별 CO2 배출량 알고리즘E) Algorithm of CO 2 emissions per process

toe(ton of equivalent) 국제에너지기구(IEA)에서 정한 단위로 석유 환산톤이다. toe는 107Kcal로 정의하는데, 이는 원유 1톤의 순발열량과 매우 가까운 열량으로 편리하게 이용할 수 있는 단위이다.toe (ton of equivalent) is the oil conversion tonnage specified by the International Energy Agency (IEA). The toe is defined as 107Kcal, which is a unit that can be conveniently used with a calorific value close to the net calorific value of 1 ton of crude oil.

Toe = 연료발열량(Kcal) / (107Kcal)Toe = fuel calorific value (Kcal) / (107Kcal)

toe환산시에는 "에너지 열량환산기준"의 총발열량을 이용하여 환산한다.Toe conversion is calculated by using the total calorific value of "energy calorie conversion standard".

(예) 소비전력 1KWh의 Toe 계산(Example) Toe calculation of power consumption 1KWh

= 2300 Kcal / (107Kcal)= 2300 Kcal / (107 Kcal)

= 0.00023 toe= 0.00023 toe

연료의 toe에 탄소배출계수를 곱한다.The toe of the fuel is multiplied by the carbon emission factor.

TC = 해당연료의 toe * 탄소배출계수(TC/toe)TC = toe of corresponding fuel * Carbon emission factor (TC / toe)

TCO2 로 변환하기 위해서 위의 식의 TC값에 (이산화탄소분자량) / 탄소원자량)을 곱한다.To convert to TCO 2 , multiply the TC value in the above formula by (carbon dioxide molecular weight) / carbon atom amount).

TCO2 = TC * 44/12TCO 2 = TC * 44/12

전력의 이산화탄소배출계수 0.4705tCO2eq/MWhCO2 emission factor of electric power 0.4705tCO 2 eq / MWh

(예) 소비전력 1KWh의 TCO2 계산(Example) TCO 2 calculation of power consumption 1KWh

TC = 0.00023 * 0.47 = 0.001081TC = 0.00023 * 0.47 = 0.001081

TCO2 = 0.001081 * (44/12) = 3.7(TCO2)
TCO 2 = 0.001081 * (44/12) = 3.7 (TCO 2 )

한편, 용접 관리 서버(400)는 온라인 접속을 이룬 각 용접기의 ID가 LOG로 기록되고, 현재 접속된 용접기 IP와 PORT가 LOG로 기록된다.On the other hand, in the welding management server 400, the IDs of the respective welders on which the online connection is made are recorded as LOG, and the currently connected welder IP and PORT are recorded as LOG.

또한, 용접 관리 서버(400)는 각 용접기 본체(200)의 상태 확인 신호 전송되고, 제어하기 위한 용접기의 제어 항목을 기입 후 제어명령이 전송되며, 각 용접기본체의 상태 확인 LOG가 출력된다.In addition, the welding control server 400 transmits a status confirmation signal of each welder main body 200, and a control command for writing the control item of the welding machine for controlling is transmitted, and the status confirmation LOG of each welder main body is output.

용접 관리 서버(200)는 웹에 접속한 후 용접기 본체의 용접기 ID, 피더 ID, IP 주소, 접속단을 지정하여 전원을 ON/OFF 설정하고 크레이터 유/무를 설정하며, 전압/전류를 설정할 수 있으며, 알람 및 파형을 설정할 수 있도록 지원한다.
The welding management server 200 can set the welding power source ON / OFF, the crator power source / non-welding power source, and the voltage / current setting by designating the welding machine ID, the feeder ID, the IP address, , Alarms and waveforms.

관리자 또는 작업자가 용접 관리 서버(400)를 통해 작업지시시에 따른 하루 용접 일정을 조회하고, 용접 관리 서버(400)를 통해 작업지시시에 따른 하루 용접 일정을 등록할 수 있도록 지원한다.The manager or the worker can inquire the welding schedule for one day according to the work instruction through the welding management server 400 and support the welding schedule for the day according to the work instruction through the welding management server 400.

또한 용접 관리 서버(400)는 디지털 용접기 본체(200)의 실시간 에너지 사용현황(용접시간, 용접기 사용시간, 전압, 전류, 소모전력, 소모와이어, 소모CO2)을 확인할 수 있도록 지원한다.Also, the welding management server 400 supports the real-time energy usage status (welding time, welding time, voltage, current, consumed power, consumed wire, consumed CO 2 ) of the digital welder main body 200.

또한 용접 관리 서버(400)는 디지털 용접기 본체(200)를 선택하여 에너지 사용통계를 확인할 수 있도록 하고, 현장 적용처의 실시간 안전 관리 상황을 공장 레이아웃에 출력되도록 하며, CO2 오염도를 시간별로 출력할 수 있도록 지원한다.In addition, the welding management server 400 can select the digital welding machine main body 200 to check the energy usage statistics, output the real-time safety management situation of the application site on the factory layout, and output the CO 2 pollution degree by time .

그리고 용접 관리 서버(400)는 디지털 용접기 본체(200)를 선택하고, 검색하고자 하는 날짜를 선택하여 CO2 배출량 통계를 검색하고, 디지털 용접기 본체(200)를 선택하고, 검색하고자 하는 날짜를 선택하여 본체 전원 상황을 검색할 수 있도록 지원한다.Then, the welding management server 400 selects the digital welder main body 200, selects the date to be searched to search the CO 2 emission statistics, selects the digital welder main body 200, selects a date to search for It can search the main power status.

특히 용접 관리 서버(400)에 적용된 용접 패턴 관리 소프트웨어는 외국인 노동자의 비중이 매우 높은 중소형 조선현장에서 외국인 노동자를 통하여 용접이 진행된 경우 용접 블록의 불량률이 높게 되어 용접 블록을 재용접해야 하는 경우가 발생하는데 이럴 경우 용접 시간과 용접자재 및 에너지 소모량이 증가가 되고 즉, 생산성이 저하된다. 이러한 문제점을 해결하고자 각 용접 블록에 따른 용접 표준 데이터를 분석하여 용접 블록에 맞는 표준적인 용접 패턴을 제공한다. 용접 관리 서버(400)에서 용접 블록에 맞는 용접 패턴이 제공이 되고 노동자는 제공된 용접 패턴을 용접기 피더에 셋팅을 통하여 용접을 할 수 있도록 지원한다.
In particular, the welding pattern management software applied to the welding management server 400 may cause the welding block to be re-applied due to a high defect rate of the welding block when welding is carried out by a foreign worker at a small-sized shipbuilding site where the proportion of foreign workers is very high In this case, the welding time, the welding material and the energy consumption are increased, that is, the productivity is lowered. To solve these problems, the standard welding data for each welding block is analyzed to provide a standard welding pattern for the welding block. The welding control server 400 provides a weld pattern corresponding to the weld block and the worker can assist welding by setting the weld pattern provided on the welder feeder.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (12)

식별정보를 가지고 있으며, 식별정보에 매칭시켜 동작상태정보를 제공하는 복수의 피더;
상기 복수의 피더와 무선통신방식으로 신호를 송수신하며, 상기 피더의 동작상태를 제어하는 용접기 본체;
상기 용접기 본체에 연결되어 있으며, 상기 용접기로 CO2 가스를 공급하는 CO2 가스공급장치; 및
상기 용접기 본체와 무선통신망을 통해 상호 연결되어 있으며, 상기 용접기 본체로부터 무선신호로 제공되는 디지털 용접기 제어정보를 저장하며, 저장된 용접패턴 정보를 상기 용접기 본체로 제공하는 용접 관리 서버를 포함하되,
상기 용접 관리 서버는 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 용접 조건을 생성시키고, 생성된 용접 조건을 상기 용접기 본체로 전송하며,
상기 용접기 본체는 수신된 용접 조건에 따라 용접이 이루어지도록 피더 및 토칭수단을 제어하는 것을 특징으로 하고,
상기 용접 관리서버는, 비정상 열전도 유한요소법에 기반으로 하여, 용접열원 분포의 명확한 해석을 위하여 열원의 이동효과(Moving effect)를 고려하여 실시간(온도 상승 및 냉각) 온도분포를 해석하고,
용접의 경우 시간에 따라 온도가 변화하여 재료의 물리정수(비열, 밀도, 열전도율)가 변화하게 되므로 이에 대한 재료의 온도의존성을 고려하며, 비정상 열전도문제를 유한요소법으로 정식화하고,
열적경계조건으로 푸리에 법칙을 적용하고 열전달 고려시 열방사가 있는 경우 비선형 열경계조건을 적용하고,
아크용접에 따른 입열모델을 선정하고, 주요 변수를 해석조건 입력 데이터로 하여 해석하고,
상기 주요 변수 데이터를 입력하면 해석모델 형상에 대한 열전달 및 열방사 유무를 판단하고 최고치 온도를 판단하여 시간증분을 결정하는 상기 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 얻어진 해석결과를 용접기 본체로 제공하며,
상기 주요변수는 용착금속 요소수, 요소의 입열량, 요소의 용접시간, 온도상승 및 냉각시간 선정, 열영향부 요소로 판별하는 온도지정, 열전달 등이 발생하는 요소 중 적어도 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 시스템.
A plurality of feeders having identification information and matching the identification information to provide operation status information;
A welder body for transmitting and receiving signals to and from the plurality of feeders in a wireless communication manner and controlling an operation state of the feeder;
A CO 2 gas supply device connected to the welder main body for supplying CO 2 gas to the welder; And
And a welding management server connected to the welding machine body via a wireless communication network and storing digital welding machine control information provided as a radio signal from the welding machine body and providing stored welding pattern information to the welding machine body,
The welding management server generates a welding condition through simulation of a welding temperature distribution, transmits the generated welding condition to the welder body,
Wherein the welder body controls the feeder and the toothed means so that welding is performed according to the received welding conditions,
Based on the unsteady heat conduction finite element method, the welding management server interprets the temperature distribution in real time (temperature rise and cooling) in consideration of the moving effect of the heat source for a clear analysis of the welding heat source distribution,
In the case of welding, the physical parameters (specific heat, density, and thermal conductivity) of the material change due to temperature changes with time. Considering the temperature dependence of the material, the unsteady heat conduction problem is formulated by the finite element method,
Applying the Fourier law with the thermal boundary condition, applying the nonlinear thermal boundary condition when the heat transfer is considered,
The heat input model based on the arc welding is selected, the main variables are analyzed as the input data of the analysis condition,
The analysis result obtained through the welding temperature distribution simulation for determining the time increment by judging the heat transfer and the heat radiation to the analytical model shape and determining the maximum temperature is input to the welding machine main body,
The main parameters are at least one or at least one of the factors causing the number of weld metal elements, the heat input of the elements, the welding time of the elements, the temperature rise and cooling time selection, A digital welding control and welding pattern management system.
제 1 항에 있어서,
상기 피더는 전압값 또는 전류값을 수치로 입력하도록 하는 전압값 또는 전류값 입력부와, 크레이터 사용 유무를 선택하기 위한 크레이터 선택 스위치와, 상기 전압값 또는 전류값 입력부를 통해 입력된 전압값 또는 전류값을 이용하여 1차 전압 또는 1차 전류, 2차 전압 또는 2차 전류를 조정하는 제어부를 포함하는 디지털 용접기 제어 및 용접패턴 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The feeder includes a voltage value or a current value input unit for inputting a voltage value or a current value numerically, a crater selection switch for selecting whether or not to use the crater, a voltage value or current value input through the voltage value or current value input unit And a control unit for adjusting the primary voltage or the primary current, the secondary voltage, or the secondary current using the control unit.
제 1 항에 있어서,
상기 용접기 본체는 디지털 전압신호 및 전류신호를 아날로그 전압값 및 전류값으로 각각 변환시켜 피더로 출력하는 디지털/아날로그 컨버터들과, 작업자의 선택에 따라 또는 상기 용접 관리 서버를 통해 제공되는 용접 공정 정보에 응하여 아크 온오프 제어신호, 가스체크 온오프 제어신호, 크레이터 온오픈 제어신호, 솔레노이드 밸브 제어신호, 토칭 온오프제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 온오프제어신호에 응하여 아크부, 가스체크부, 크레이터부, 솔레노이드 밸브를 선택적으로 구동시키는 구동부로 이루어지는 디지털 용접 제어 및 용접패턴 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The welder main body includes digital / analog converters for converting the digital voltage signal and the current signal into an analog voltage value and a current value, respectively, and outputting the digital voltage signal and the current value to a feeder, and a controller for controlling the welding process information provided by the operator, Off control signal, a gas check on / off control signal, a crater on open control signal, a solenoid valve control signal, and a torching on / off control signal in response to the on / off control signal of the control unit, And a drive unit for selectively driving the solenoid valve, the crater unit, and the solenoid valve.
제 3 항에 있어서,
상기 구동부는 포토커플러인 것을 특징으로 하는 디지털 용접 제어 및 용접패턴 관리 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the driving unit is a photocoupler.
제 1 항에 있어서,
상기 용접기 본체는 상기 용접 관리 서버와 무선통신 방식을 통해 용접 공정 정보를 송수신할 수 있도록 하는 무선통신부를 더 포함하는 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the welder main body further includes a wireless communication unit for transmitting and receiving welding process information through the wireless communication system with the welding management server.
제 1 항에 있어서,
상기 용접기 본체는 상기 용접 관리 서버로 전압값, 전류값 및 CO2 가스 사용량, 와이어 사용량 정보 중 적어도 하나 또는 하나 이상을 전송하는 것을 특징으로 하는 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the welding machine main body transmits at least one or more of a voltage value, a current value, a CO 2 gas usage amount, and a wire usage amount information to the welding management server.
제 3 항에 있어서,
상기 피더는 전압값을 설정할 수 있는 전압 입력부와, 전류값을 설정할 수 있는 전류 입력부와, 상기 용접기 본체의 토칭 온오프 제어신호에 응하여 안정적으로 동작하고, 상기 전압 입력부를 통해 입력되는 전압값 및 전류 입력부를 통해 입력된 전류값에 응하여 동작하며, 상기 전압값 및 전류값이 표시부를 통해 표시되도록 제어하는 제어부를 포함하는 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the feeder stably operates in response to a torching on / off control signal of the welding machine main body, and a voltage value and a current And a controller operative in response to the current value input through the input unit and controlling the voltage value and the current value to be displayed through the display unit.
제 1 항에 있어서,
상기 피더는 크레이터가 오프되면 토치스위치가 온되는 동안 용접전류가 공급되며, 크레이터가 온되면 토치스위치가 첫번째 온시점부터 오프시점까지 용접 전류가 공급되며, 두번째 온시점 동안 크레이터 전류가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 시스템.
The method according to claim 1,
When the crater is turned off, the welding current is supplied while the torch switch is turned on. When the crater is turned on, the feeder current is supplied from the first on-state to the off-state of the torch switch and the crater current is supplied during the second on- A digital welding control and welding pattern management system.
삭제delete 삭제delete 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 방법에 있어서,
용접 관리 서버는 각각의 용접 작업자가 용접기 피더를 통한 용접 작업을 실시하면 용접기 본체에서는 각각의 용접기 ID, 피더 ID, 용접기 가동 시작시간, 와이어 사용 시작 시간, 전압, 전류, Solenoid 밸브 시간, 크레이터 사용유무에 대응하는 데이터가 용접 데이터로 용접기 본체의 무선모듈을 통하여 용접 관리 서버로 전송되도록 하는 단계;
상기 용접 관리 서버는 수신된 용접 데이터를 DB에 저장하는 단계; 및
상기 용접 관리 서버는 상기 용접 데이터를 에너지 관리 알고리즘을 통하여 각각의 용접기의 용접 작업을 통한 에너지 사용 모니터링 및 에너지 사용 통계 정보와 CO2 배출량을 관리자 단말장치 또는 사용자 단말장치로 제공하는 단계를 포함하되,
상기 용접 관리서버는, 비정상 열전도 유한요소법에 기반으로 하여, 용접열원 분포의 명확한 해석을 위하여 열원의 이동효과(Moving effect)를 고려하여 실시간(온도 상승 및 냉각) 온도분포를 해석하고,
용접의 경우 시간에 따라 온도가 변화하여 재료의 물리정수(비열, 밀도, 열전도율)가 변화하게 되므로 이에 대한 재료의 온도의존성을 고려하며, 비정상 열전도문제를 유한요소법으로 정식화하고,
열적경계조건으로 푸리에 법칙을 적용하고 열전달 고려시 열방사가 있는 경우 비선형 열경계조건을 적용하고,
아크용접에 따른 입열모델을 선정하고, 주요 변수를 해석조건 입력 데이터로 하여 해석하고,
상기 주요 변수 데이터를 입력하면 해석모델 형상에 대한 열전달 및 열방사 유무를 판단하고 최고치 온도를 판단하여 시간증분을 결정하는 상기 용접 온도 분포 시뮬레이션을 통해 얻어진 해석결과를 용접기 본체로 제공하며,
상기 주요변수는 용착금속 요소수, 요소의 입열량, 요소의 용접시간, 온도상승 및 냉각시간 선정, 열영향부 요소로 판별하는 온도지정, 열전달 등이 발생하는 요소 중 적어도 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디지털 용접 제어 및 용접 패턴 관리 방법.
A digital welding control method and a welding pattern management method,
When each welding worker performs the welding work through the welder feeder, the welding control server checks each welding worker ID, feeder ID, welder start time, wire start time, voltage, current, solenoid valve time, To be transmitted to the welding management server through the wireless module of the welder main body as welding data;
The welding management server storing the received welding data in a DB; And
Wherein the welding management server includes a step of providing the welding data to the manager terminal or the user terminal through the energy management algorithm by monitoring the energy usage through the welding operation of each welder, the energy usage statistical information and the CO 2 emission amount,
Based on the unsteady heat conduction finite element method, the welding management server interprets the temperature distribution in real time (temperature rise and cooling) in consideration of the moving effect of the heat source for a clear analysis of the welding heat source distribution,
In the case of welding, the physical parameters (specific heat, density, and thermal conductivity) of the material change due to temperature changes with time. Considering the temperature dependence of the material, the unsteady heat conduction problem is formulated by the finite element method,
Applying the Fourier law with the thermal boundary condition, applying the nonlinear thermal boundary condition when the heat transfer is considered,
The heat input model based on the arc welding is selected, the main variables are analyzed as the input data of the analysis condition,
The analysis result obtained through the welding temperature distribution simulation for determining the time increment by judging the heat transfer and the heat radiation to the analytical model shape and determining the maximum temperature is input to the welding machine main body,
The main parameters are at least one or at least one of the factors causing the number of weld metal elements, the heat input of the elements, the welding time of the elements, the temperature rise and cooling time selection, Wherein said control means is operable to control said welding process.
삭제delete
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