KR101597347B1 - 아크 용접 전압검출시스템 및 그 전압검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크 용접 전압검출시스템 및 전압검출방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 아크 용접 시 검출되는 전압의 크기를 감소시키되 다수개로 분배하는 전압분배기(81)와, 상기 전압분배기(81)에서 분배된 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 필터링 하는 저주파필터(82)와, 상기 필터링된 전압을 인가받아 저항을 조절하여 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시켜 슈미터트리거(84)로 전압을 인가하는 연산증폭기(83)와, 다수의 다이오드(D)와 저항(R)이 구성되되, 연산증폭기(83)에 분배된 전압 의 +전압을 인가받아 각각의 다이오드(D)에 적층하여 상기 연산증폭기(83)에 분배된 전압이 -가 되지 않고 0V ~ 5V가 되도록 전압을 공급하는 직류전압쉬프트(84)와, 상기 연산증폭기(83)에 의해 증폭된 전압을 신호 처리 가능한 구형파로 변환하는 슈미터트리거(85)로 구성되어, 아크 용접 시 측정되는 전압을 손실 및 결정 정보의 누락 없이 출력가능토록 하되, 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 별도로 검출하여 제거하게 하게 됨으로써, 용접 시 측정되는 전압의 오류를 발생시키지 않도록 하여 정확성을 도모할 수 있도록 하여 신뢰성을 확보 할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Description

아크 용접 전압검출시스템 및 그 전압검출방법{Arc welding voltage detecting system and the voltage detection method}

본 발명은 아크 용접 전압검출시스템 및 전압검출방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 아크 용접 시 측정되는 전압을 손실 및 결정 정보의 누락 없이 출력가능토록 하되, 모니터링부에서 불량유무판단을 함에 있어 오류를 발생시키는 아크 용접 전압의 시작부와 종료부를 별도로 검출하여 비교분석할 수 있도록 하는 아크 용접 전압검출시스템 및 전압검출방법에 관한 것이다.

용접 산업은 조선, 자동차, 건설, 전자 등과 같은 용접 공정이 제품의 품질, 생산성, 제조원가에 큰 영향을 미치게 되며 용접분야에서도 이제는 용접이 가능한가의 여부보다는 품질과 생산성이 기업의 부가가치 창출에 있어서 중요한 요소로 대두화 되고 있다.

통상적으로 용접 모니터링 시스템은 용접 공정에서 좋은 용접품질을 확보하고 실시간으로 확인 및 적절한 조리를 위하여, 각 용접 프로세스에 적합한 다양한 센서를 사용하여 실시간으로 계측 및 결과분석을 통해 용접부의 품질을 예측 평가관리하는 시스템을 의미한다.

산업용 용접 로봇을 이용하여 제품을 생산할 경우에는 작업자가 직접 현장에서 용접 품질을 감시하고 있지 못하기 때문에 품질의 자동검사, 즉 품질 모니터링의 중요성이 강조되고 있는 실정이다.

수동 용접이나 반자동 용접 고정에서는 작업자의 기능과 용접기의 성능에 따라 용접 품질이 결정된다고 볼 수 있으므로 작업자의 기능 수준 평가와 용접기의 정확한 성능 평가 없이는 요구되는 품질을 연속적으로 얻기가 힘들다.

또한 용접 공정에 따른 조건 설정, 용접 상황 확인, 불량 추이 및 유형 확인, 용접 데이터의 저장 및 통계처리, 불량 발생 시 원인 규명 등의 어려움을 해결할 수 있다.

한편, 아크 용접 시 전압의 시작부와 종료부가 형성되게 되는데 이러한 시작부의 전압과 종료부의 전압으로 인해 추후 모니터링 및 전압의 불량유무를 판단을 함에 있어서 전압의 오류를 발생시키는 주요한 요인으로 작용하고 있다.

상기한 바와 같이 전압의 시작부와 종료부만을 검출하여 제거할 수 있도록 하여 오류를 발생시키지 않도록 하여 측정되는 전압의 정확성을 도모 할 수 있도록 하는 기술이 필요한 실정이다.

우선 종래의 기술들을 살펴보면,

등록번호 10-0561087(특) 아크 용접기에 의한 용접이 실시됨에 따른 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압을 감지하는 각각의 감지수단과; 상기 감지된 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압을 신호 처리하여 디지털 정보로 변환하는 신호처리수단과; 상기 디지털 신호로 변환된 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압에 대한 정보를 기억하는 기억수단과; 상기 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압에 대한 상기 감지신호, 디지털신호 또는 출력신호의 배율을 조정하며, 상기 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압에 관한 정보의 취득, 기억, 출력 등의 일련의 동작과정을 비롯한 전체 시스템을 제어하며, 취득된 정보를 이용하여 용접기의 아크저항, 용접시간, 저항변동계수, 단락시간비 등을 연산하는 제어수단과; 상기 제어수단에 연결되어 사용자에 의한 키보드 또는 마우스 등의 명령을 입력하는 사용자 인터페이스 수단과; 상기 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압 및 이에 의해 가공된 데이터에 대해 기억된 정보를 파형이나 도표, 숫자, 문자 등의 다양한 영상정보로 변환하는 영상정보변환수단과; 상기 영상정보로 변환된 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압, 에 대한 디지털 신호를 모니터링 할 수 있도록 프린터, 모니터 중 적어도 하나 이상의 수단을 이용하여 출력 할 수 있도록 제공되는 모니터링 수단; 을 포함하여 구성됨으로서 상기 용접전류, 용접전압, 와이어 송급속도, 송급전압이 동시에 하나의 모니터링 수단에 의하여 모니터링 되는 것이다.

공개번호 10-2013-0091261(특) 작업 프로그램을 기억하는 작업 프로그램 기억부와, 상기 작업 프로그램에 따라 머니퓰레이터의 작동을 제어하는 제어부를 구비한 아크용접 로봇 제어장치의 아크용접 모니터 장치로서, 상기 작업 프로그램은 복수의 교시단계로 구성되고, 아크용접을 행하는 교시 단계에는 용접 조건 및 머니퓰레이터의 자세 데이터가 교시되어 있는 아크용접 모니터 장치에 있어서, 상기 아크용접 중에 취득한 용접 전류 및 용접 전압 중 적어도 하나를 시계열 데이터로서 기억하는 시계열 데이터 기억부; 상기 시계열 데이터와 상기 작업 프로그램을 연관짓는 연관부; 및 상기 시계열 데이터를 표시하면서 동시에, 상기 연관된 작업 프로그램의 교시 단계를 제1 마커로 상기 시계열데이터 상에 표시하는 표시부를 구비하는 것이다.

등록번호 10-1286950 (특) 용접기의 동작 제어용 신호를 출력하고, 피더부로부터 전송되는 실시간 모니터링 신호를 수신하여 원격지의 모니터링 시스템으로 출력하는 용접기 본체부; 상기 용접기 본체부와 케이블로 연결되어 상기 용접기 본체부의 동작 제어 신호에 따라 전압, 전류, 와이어 구동모터 및 가스의 토출 동작을 제어하고, 전압 값, 전류 값 및 각각의 전압/전류 파형과, 와이어 구동모터의 구동전압 및 속도와, 가스 사용량을 실시간으로 모니터링한 신호를 상기 용접기 본체부로 전송하는 피더부; 및 상기 피더부와 연결되어 용접 작업을 수행하는 토치부를 포함하는 것이다.

등록번호 10-0561084(특) 용접실시 대상물인 용접모재의 영상데이터가 저장된 영상데이터베이스와; 영상신호를 출력시키는 영상 디스플레이부와; 상기 영상 데이터베이스에서 원하는 용접모재를 선택하며, 선택된 용접모재의 영상에서 특정 용접부위를 지정하여 입력시킬 수 있는 인터페이스부와; 상기 인터페이스부에서 선택된 것과 동일한 용접모재 및 용접부위에 대하여, 실제 용접되고 있는 용접상태를 감지하는 모니터링 수단과; 상기 모니터링 수단에서 감지된 용접상태의 정보를 저장하는 메모리와; 상기 인터페이스부의 지시에 따라 선택된 용접모재의 지정 용접부위에 상기 모니터링 수단에서 감지된 용접품질이 표현되도록 제어명령을 발생시키는 제어부로; 구성되어 용접모재의 용접상태가 용접모재의 영상상에 디스플레이이 되는 것이다.

상기한 종래 기술은 전체적인 모니터링 장치에 관한 것으로서, 용접전류 및 전압, 와이어 송급속도, 송급전압을 감지하여 이를 신호 처리하고 저장하여 전체적인 비교 및 분석할 수 있도록 구성되어 있으나, 전압을 측정함에 있어서 원본데이터의 손실 및 결정 정보가 누락될 수 있을 뿐만 아니라, 전압의 오류를 발생시키는 주요한 원인인 아크 용접 시 전압의 시작부와 종료부의 신호를 검출 할 수가 없는 문제점이 있다.

다른 형태의 기술을 보면, 앞서 설명한 종래 기술과 목적은 동일하지만 지적해왔던 문제점이 그대로 노출될 수가 있어 용접의 정확한 불량유무를 판단하기가 어렵다.

또 다른 형태의 기술들을 보면, 용접기가 직접 용접 관련 동작상태를 실시간으로 검출하여 제공하고, 용접모재를 디스플레이 하도록 구성되어 있으나, 상기한 바와 같이 용접모재 또는 용접기의 동작상태만을 확인할 수 있을 뿐 용접 시 검출되는 시작부와 종료부의 신호를 실질적으로 검출이 불가능한 구성일 뿐만 아니라, 측정되는 전압을 그대로 모니터링 하기 때문에 불량률이 매우 높은 문제점을 갖고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 아크 용접 시 측정되는 전압을 손실 및 결정 정보의 누락 없이 모니터링부로 전송시키되, 전압의 불량유무를 판단을 함에 있어 오류를 발생시키는 주요한 요인으로 작용하는 전압의 시작부와 종료부만을 별도로 검출한 후 제거함으로써 불량 유무를 판단함에 있어 정확성을 도모 하여 신뢰성을 확보 할 수 있는 아크 용접 전압검출시스템 및 전압검출방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 모재에 아크 용접을 하는 용접봉이 구성된 용접기와, 상기 용접기와 연결되어 가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 용접기와 연결되어 전체적인 제어 및 측정된 전압을 인가받아 불량유무를 판단하는 본체부와, 상기 용접봉이 용접을 할 수 있게 이루어지되, 상부에 모재가 안착될 수 있도록 구성되며 상기 용접기와 연결된 접지단자가 구비된 지그로 구성되는 용접장치의 용접봉과 접지단자와 연결되되 상기 본체부와 연결되어 전압측정시스템에 있어서, 아크 용접 시 검출되는 전압의 크기를 감소시키되 다수개로 분배하는 전압분배기(81)와, 상기 전압분배기(81)에서 분배된 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 필터링 하는 저주파필터(82)와, 상기 필터링된 전압을 인가받아 저항을 조절하여 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시켜 슈미터트리거(84)로 전압을 인가하는 연산증폭기(83)와, 다수의 다이오드(D)와 저항(R)이 구성되되, 연산증폭기(83)에 분배된 전압 의 +전압을 인가받아 각각의 다이오드(D)에 적층하여 상기 연산증폭기(83)에 분배된 전압이 -가 되지 않고 0V ~ 5V가 되도록 전압을 공급하는 직류전압쉬프트(84)와, 상기 연산증폭기(83)에 의해 증폭된 전압을 신호 처리 가능한 구형파로 변환하는 슈미터트리거(85)로 구성하여 상기 기술적 과제를 해결하고자 하였고,

아크 용접 전압검출시스템을 이용한 전압검출방법은 아크 용접 시 검출되는 전압을 감소시키되, 전압분배기(81)로 분배하는 분배단계(100)와, 상기 전압분배기(81)에서 분배된 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 저주파필터(82)로 필터링 하는 필터링단계(200)와, 상기 필터링된 전압을 연산증폭기(83)로 인가받되, 슈미터트리거(85)의 처리 가능한 전압레벨에 맞게 요구되는 전압을 직류전압쉬프터(84)로부터 공급받는 공급단계(300)와, 상기 직류전압쉬프터(84)로부터 전압을 공급받아 필터링된 전압이 -가 되지 않고 슈미터트리거(85)로 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시키는 증폭단계(400)와, 증폭된 전압의 신호를 슈미터트리거(85)를 이용하여 구형파로 변환하는 변환단계(500)로 이루어지도록 하여 상기 기술적 과제를 해결코자 하였다.

본 발명에 따른 아크 용접 전압검출시스템 및 전압검출방법에 의하면, 아크 용접 시 측정되는 전압을 손실 및 결정 정보의 누락 없이 출력가능토록 하되, 전압의 시작부와 종료부의 신호를 별도로 검출하여 제거하게 하게 됨으로써, 용접 시 측정되는 전압의 오류를 발생시키지 않도록 하여 정확성을 도모할 수 있도록 하여 신뢰성을 확보 할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 회로도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 구성도
도 5는 본 발명의 용접 시 검출되는 전압파형을 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 신호 처리 후 최초 전압파형 및 시작부와 종료부만 검출된 전압파형을 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 순서도

본 발명은 아크 용접 시 측정되는 전압을 손실 및 결정 정보의 누락 없이 출력가능토록 하되, 모니터링부에서 불량유무판단을 함에 있어 오류를 발생시키는 아크 용접 전압의 시작부와 종료부를 별도로 검출하여 비교분석할 수 있도록 하는 아크 용접 전압검출시스템 및 전압검출방법을 제공한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 7을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명을 설명하기에 앞서 그 구성을 도 1 내지 4를 참고하여 설명하면, 모재에 아크 용접을 하는 용접봉이 구성된 용접기와, 상기 용접기와 연결되어 가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 용접기와 연결되어 전체적인 제어 및 측정된 전압을 인가받아 불량유무를 판단하는 본체부와, 상기 용접봉이 용접을 할 수 있게 이루어지되, 상부에 모재가 안착될 수 있도록 구성되며 상기 용접기와 연결된 접지단자가 구비된 지그로 구성되는 용접장치의 용접봉과 접지단자와 연결되되 상기 본체부와 연결되어 전압측정시스템에 있어서, 아크 용접 시 검출되는 전압의 크기를 감소시키되 다수개로 분배하는 전압분배기(81)와, 상기 전압분배기(81)에서 분배된 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 필터링 하는 저주파필터(82)와, 상기 필터링된 전압을 인가받아 저항을 조절하여 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시켜 슈미터트리거(84)로 전압을 인가하는 연산증폭기(83)와, 다수의 다이오드(D)와 저항(R)이 구성되되, 연산증폭기(83)에 분배된 전압 의 +전압을 인가받아 각각의 다이오드(D)에 적층하여 상기 연산증폭기(83)에 분배된 전압이 -가 되지 않고 0V ~ 5V가 되도록 전압을 공급하는 직류전압쉬프트(84)와, 상기 연산증폭기(83)에 의해 증폭된 전압을 신호 처리 가능한 구형파로 변환하는 슈미터트리거(85)로 구성된다.

본 발명에 실시 예로써 적용되는 용접장치는 도 1에 도시된 바와 같이 용접봉(13)을 구비하여 아크 용접 방식으로 모재(5)의 용접을 수행하는 용접기가 구성된다. 이 때 상기 용접기(10)는 가스공급부(30)로부터 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스를 공급받아 용접봉(13)을 통하여 작업 영역 주위에 불활성 가스를 공급함으로써 불활성 분위기를 조성한 후 아크 용접을 수행하게 된다.

여기서, 상기 지그(40)는 모재(5)에 용접작업을 수행하기 위한 작업 공간으로서, 지그(40)에는 용접기(10)로부터 연결된 접지단자(50)가 구성되며, 용접봉(13), 모재(5) 및 접지단자(50)는 하나의 회로를 구성함으로써 아크용접이 진행될 수 있는 것이다.

상기 본체부(20)의 경우 용접 작업이 자동적으로 수행될 수 있게 제어하도록 하면서도, 본 발명의 전압검출시스템(80)으로부터 정확한 데이터를 전송받아 모니터링 할 수 있도록 하는 것으로, 내부에는 상기 전압검출시스템(80)에서 데이터를 전송받아 아크용접의 불량유무를 판단하는 통상의 모니터링부(23)가 더 포함되어 구성된다.

상기 모니터링부(23)의 경우 통상의 구성으로 적용되기 때문에 별도의 설명은 생략한다.

용접 시에는 용접봉(13)이 모재(5)에 인접한 상태에서 일정한 전압 및 전류가 용접봉(13)에 인가됨으로써 아크를 발생시키고, 발생된 아크를 이용하여 용접 작업을 수행하게 되는 것이다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 접지단자(50)와 본체부(20)와 각각 연결되어 아크 용접 시 전류 및 전압을 측정하는 전류측정부(17)와 전압측정부(15)가 더 구비되어 전류 및 전압을 측정하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 핵심구성요소로써, 상기 전압측정부(15)와 연결되어 아크 용접 시 측정되는 전압의 데이터 손실 및 결정 정보의 누락 없이 정확한 데이터를 모니터링부(23)부로 전송시키되, 전압의 시작부와 종료부만을 별도로 필터링한 후, 하기될 슈미터트리거(85)에서 신호처리 가능한 전압레벨로 맞춰 용접 시 측정되는 전압의 오류를 발생시키는 주요한 원인인 시작부와 종료부만의 신호를 검출하여 제거할 수 있도록 하는 전압검출시스템(80)이 구성된다.

즉, 전체적인 전압을 측정하되 신호처리 하여 모니터링부(23)에서 불량유무를 판단할 수 있도록 함과 동시에 별도로 시작부와 종료부의 신호만을 검출 하여 제거함으로서, 불량유무를 판단함에 있어 정확성 및 신뢰성을 확보 할 수 있도록 하게 되는 것이다.

먼저, 본 발명의 전압검출시스템(80)을 설명하기에 앞서, 통상적으로 용접 시에는 모재(5)의 두께에 따라 최적값 또는 최적범위의 전압이 인가되기 때문에 본 발명의 실시 예로써 한정짓지 아니한다.

상기 전압검출시스템(80)의 경우 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 전압측정부(15)와 연결되어 상기 전압측정부(15)에서 측정된 전압을 검출하여 검출되는 전압의 크기를 감소시키되, 다수개로 분배하여 저주파필터(82)로 인가하는 전압분배기(81)가 구성된다.

즉, 상기 전압분배기(81)의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 최초 용접 시 전압측정부(15)에서 측정된 -50V ~ 100V 사이의 전압파형을 검출하여 전체적으로 그 전압의 크기를 감소시켜 분배하여 연산증폭기(83)으로 인가하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

예를 들면, 본 발명에서 적용되는 슈미터트리거(85)는 0V ~ 3V 또는 0V ~ 5V 사이의 전압이 신호 처리 가능한 전압레벨로 구성되기 때문에 원본데이터의 손실 없이 최초 측정되어 검출된 신호가 하기될 연산증폭기(83) 및 직류전압쉬프터(84)를 통해 0V ~ 3V 또는 0V ~ 5V 사이의 전압으로 변형되어 상기 전압이 슈미터트리거(85)에 의해 신호 처리될 수 있도록 전압을 감소시켜 분배하게 되는 것이다.

한편, 상기한 바와 같이 전압분배기(81)에 의해 전압이 감소되어 분배된 전압 중 시작부와 종료부의 신호만을 필터링 하는 저주파필터(82)가 구성된다. 상기 저주파필터(82)는 전압측정부(15)에 의해 측정된 전압을 검출하여 전압분배기(81)로 인가된 후, 전압의 오류를 발생시키는 주요한 원인인 시작부와 종료부의 신호만을 필터링 함으로써, 모니터링부(23)에서 불량유무를 판단함에 있어 정확성을 확보 하여 신뢰성을 도모 할 수 있도록 할 수 있게 되는 것이다.

다시 말해, 상기 저주파필터(82)에 의해 필터링된 시작부와 종료부만의 신호가 연산증폭기(83)로 인가되되, 상기 시작부와 종료부의 사이에 형성되는 전압파형은 최초 전압분배기(81)에서 크기가 감소되어 분배된 상태를 유지하며 연산증폭기(83)로 인가되는 것이다. 또한, 저주파필터(82)에 의해 필터된 전압 이외의 최초 원본 전압은 분배된 상태를 유지하며 연산증폭기(83)로 인가 된다.

여기서, 앞서 설명한 바와 같이 상기 저주파필터(82)에서 필터링된 전압 및 필터링되지 않은 전압을 각각 인가받아 선택적으로 저항을 조절하여 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시키는 연산증폭기(83)가 구성되어 필터링된 전압이 슈미터트리거(85)에 의해 구형파로 변환하여 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시키게 되는 것이다. 여기서, 상기 필터링되지 않은 최초 측정된 전압 또한 그대로 연산증폭기(83)에 의해 증폭된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 최초 아크 용접 시 전압측정부(15)로부터 측정된 전압을 검출하되 그 검출된 전압이 -50V ~ 100V의 전압으로 검출되어, 전압분배기(81)를 통해 크기가 감소되어 분배되고, 저주파필터(82)에 의해 시작부와 종료부의 신호만이 별도로 필터링되되, 하기될 슈미터트리거(85)의 신호 처리 가능한 전압레벨의 0V ~ 5V이기 때문에 전압이 -가 되지 않도록 증폭시키고, 최초 측정된 전압 또한 통상의 아날로그디지털변환기(21)의 전압레벨에 맞게 증폭시키는 역할을 수행하게 되는 것이다.

다시 말해, 연산증폭기(83)는 전체적인 전압 및 필터링된 시작부와 종료부의 전압을 각각 신호처리 가능하게 증폭시켜 0V ~ 3V 또는 0V ~ 5V 사이의 전압으로 증폭 하여 신호 처리 가능토록 하게 되는 것이다.

앞서 설명한 바와 같이 저주파필터(82)에 의해 검출된 시작부와 종료부의 신호와 최초 측정된 전압 각각 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시키기 위해서는 직류전압쉬프터(84)가 구성되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 다이오드(D)들과 저항(R)이 각각 구성되되, 상기 연산증폭기(83)로부터 요구되는 전압을 각각의 다이오드(D)에 적층하여 상기 시작부와 종료부의 전압 및 최초 측정되어 분배된 전압이 -가 되지 않도록 필요한 전압을 공급하는 것이다.

즉, 최초 전압측정부(15)에서 측정되어 검출된 전압이 도 5에 도시된 바와 같이 -50V ~ 100V 이고, 본 발명에서 구성되는 슈미터트리거(85) 및 본 발명에 적용되는 아날로그디지털변환기(21)의 신호 처리 가능한 전압레벨은 0V ~ 3V 또는 0V ~ 5V 사이이기 때문에, 상기 직류전압쉬프터(84)의 저항(R)이 상기 연산증폭기(83)의 +전압을 인가받아 각각의 상기 다이오드(D)에 적층시켜, 필터링된 시작부와 종료부의 전압 및 최초 측정된 전압이 -가 되지 않고 0V ~ 5V 사이의 전압이 되도록 하여 신호 처리 가능한 전압레벨로 형성하여 인가하게 되는 것이다.

또한, 상기 슈미터트리거(85)는 상기 연산증폭기(83)와 연결되어 연산증폭기(83)에 의해 증폭된 시작부와 종료부의 전압을 신호 처리 가능한 구형파로 변환하여 출력할 수 있는 것으로 신호 처리 가능한 전압레벨은 0V ~ 5V 사이로써, 앞서 설명한 바와 같이 직류전압쉬프터(84)와 연산증폭기(83)에 의해 저주파필터(82)에서 필터링된 시작부와 종료부의 전압을 변환하여 검출하게 되는 것이다.

여기서, 도시하진 않았지만 최초 측정된 전압은 통상의 아날로그디지털변환기(21)의 전압레벨에 맞게 증폭된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 전압검출시스템(80)을 전체적으로 요약하면, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 전압분배기(81)를 통해 -50V ~ 100V 사이의 측정된 전압의 크기를 감소시키되 분배하여 연산증폭기(83)로 인가하되, 분배된 전압 중 저주파필터(82)가 아크 용접 시 시작부와 종료부의 신호만을 별도로 필터링하고, 필터링된 전압 및 최초 전압을 직류전압쉬프터(84)와 연산증폭기(83)를 통해 0V ~ 3V 사이의 전압레벨로 증폭시키되, 슈미터트리거(85)로 필터링된 전압을 신호 처리 가능한 전압레벨로 변환하여 검출하게 된다.

이렇게 슈미터트리거(85)에 의해 검출된 전압파형은 0V ~ 3V 사이로 나타나는 것이 시작부와 종료부의 신호가 되는 것이고 상기 시작부와 종료부 사이의 0V로 나타나는 것이 정상용접 또는 대기 상태의 파형이 되는 것을 알 수 있다.

또한, 필터링 되지 않은 전압은 전체적으로 손실 및 결정정보가 누락되지 않고 본체부(20)로 전송되어 모니터링 가능하여, 앞서 검출된 시작부와 종료부의 신호와 대응시켜 비교분석할 수 있게 되어 불량유무를 판단함에 있어 정확성과 신뢰성을 확보 할 수 있으며, 선택적으로 전압검출시스템(80)에 의해 검출된 전압을 선택적으로 제거 할 수 있는 것이다.

또한, 도시하진 않았지만, 모재(5)의 두께에 따라서 시작부와 종료부의 신호가 검출되는 시간이 변동될 수 있기 때문에 본 발명의 실시 예로써 한정짓지 아니한다.

종래에 있어서, 아크 용접 시 발생하는 시작부와 종료부의 신호를 별도로 필터링 하지 못하여 측정되는 전압의 오류를 발생시키는 주요한 요인으로 작용하였으나, 본 발명에서는 전체적인 전압을 손실 및 결정 정보의 누락 없이 전송을 할 수 있게 되면서도 전압의 오류를 발생시키는 주요한 요인을 검출 또는 제거 할 수 있도록 함으로써 본 발명의 전압검출시스템(80)을 통해 오류 발생을 해소할 수 있게 되어 전압의 불량유무를 판단함에 있어 정확성을 도모 하고, 그에 따른 신뢰성을 확보 할 수 있게 되는 것이다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전압검출시스템(80)의 상기 전압분배기(81), 저주파필터(82), 연산증폭기(83), 직류전압쉬프터(84), 슈미터트리거(85) 중 어느 하나와 연결되어 아크 용접 시 검출되는 전압을 기록 및 저장하는 DB(70)가 더 포함되어 구성될 수가 있다. 상기 DB(70)가 구성될 경우 시간, 날짜별로 출력전의 원본 전압파형의 데이터를 기록 및 저장할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기한 본 발명의 전압검출시스템(80)을 이용한 아크 용접 전압검출방법을 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이 아크 용접 시 검출되는 전압을 감소시키되, 전압분배기(81)로 분배하는 분배단계(100)와, 상기 전압분배기(81)에서 분배된 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 저주파필터(82)로 필터링 하는 필터링단계(200)와, 상기 필터링된 전압을 연산증폭기(83)로 인가받되, 슈미터트리거(85)의 처리 가능한 전압레벨에 맞게 요구되는 전압을 직류전압쉬프터(84)로부터 공급받는 공급단계(300)와, 상기 직류전압쉬프터(84)로부터 전압을 공급받아 필터링된 전압이 -가 되지 않고 슈미터트리거(85)로 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시키는 증폭단계(400)와, 증폭된 전압의 신호를 슈미터트리거(85)를 이용하여 구형파로 변환하는 변환단계(500)로 이루어진다.

또한, 상기 공급단계(300)는 증폭단계(400)를 수행하기 전에 분배된 전압의 +전압을 인가받아 다수의 다이오드(D)에 각각 적층하되, 연산증폭기(83)에서 요구되는 전압을 공급하는 것이다.

본 발명에 따른 아크 용접 전압검출시스템 및 전압검출방법에 의하면, 아크 용접 시 측정되는 전압을 손실 및 결정 정보의 누락 없이 출력가능토록 하되, 전압의 시작부와 종료부의 신호를 별도로 검출하여 제거하게 하게 됨으로써, 용접 시 측정되는 전압의 오류를 발생시키지 않도록 하여 정확성을 도모할 수 있도록 하여 신뢰성을 확보 할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

5 : 모재 10 : 용접기 13 : 용접봉
20 : 본체부 23 : 모니터링부
30 : 가스공급부 40 : 지그 50 : 접지단자
70 : DB
80 : 전압검출시스템 81 : 전압분배기 82 : 저주파필터
83 : 연산증폭기 84 : 직류전압쉬프터 85 : 슈미터트리거
100 : 분배단계 200 : 필터링단계 300 : 공급단계
400 : 증폭단계 500 : 변환단계
D : 다이오드 R : 저항

Claims (4)

1. 모재(5)에 아크 용접을 하는 용접봉(13)이 구성된 용접기(10)와, 상기 용접기(10)와 연결되어 가스를 공급하는 가스공급부(30)와, 상기 용접기(10)와 연결되어 전체적인 제어 및 측정된 전압을 인가받아 불량유무를 판단하는 본체부(20)와, 상기 용접봉(13)이 용접을 할 수 있게 이루어지되, 상부에 모재(5)가 안착될 수 있도록 구성되며 상기 용접기(10)와 연결된 접지단자(50)가 구비된 지그(40)로 구성되는 용접장치에 연결 구성되되, 아크 용접 시 검출되는 전압의 크기를 감소시키되 다수개로 분배하는 전압분배기(81)와, 상기 전압분배기(81)에서 분배된 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 필터링 하는 저주파필터(82)와, 상기 필터링된 전압을 인가받아 저항을 조절하여 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시키는 연산증폭기(83)로 구성되어 상기 용접봉(13)과 접지단자(50)와 각각 연결되고 상기 본체부(20)와 연결되는 전압검출시스템에 있어서,
   상기 전압검출시스템은,
   다수의 다이오드(D)와 저항(R)이 구성되되, 연산증폭기(83)에 분배된 전압의 +전압을 인가받아 각각의 다이오드(D)에 적층하여 상기 연산증폭기(83)에 분배된 전압이 -가 되지 않고 0V~5V가 되도록 전압을 공급하는 직류전압쉬프트(84)가 구성되고,
   상기 연산증폭기(83)에 의해 증폭된 전압을 신호 처리 가능한 구형파로 변환하는 슈미터트리거(85)가 더 포함되어 구성되며,
   상기 저주파필터(82)에서 검출된 시작부와 종료부의 신호를 제거하여 용접 시 측정되는 전압의 오류를 발생시키지 않도록 구성되고,
   상기 전압분배기(81), 저주파필터(82), 연산증폭기(83), 직류전압쉬프터(84), 슈미터트리거(85) 중 어느 하나와 연결되어 아크 용접 시 검출되는 전압의 시간, 날짜별로 기록 및 저장하는 DB(70)가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 아크 용접 전압검출시스템.
   
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3. 제 1항의 아크 용접 전압검출시스템을 이용하되,
   아크 용접 시 검출되는 전압을 감소시켜 전압분배기(81)로 분배하는 분배단계(100); 상기 전압분배기(81)에서 분배된 전압의 시작부와 종료부의 신호만을 저주파필터(82)로 필터링 하는 필터링단계(200); 상기 필터링된 전압을 연산증폭기(83)로 인가받되, 슈미터트리거(85)의 처리 가능한 전압레벨에 맞게 요구되는 전압을 직류전압쉬프터(84)로부터 공급받는 공급단계(300); 상기 직류전압쉬프터(84)로부터 전압을 공급받아 필터링된 전압이 -가 되지 않고 슈미터트리거(85)로 신호 처리 가능한 전압레벨로 증폭시키는 증폭단계(400); 증폭된 전압의 신호를 슈미터트리거(85)를 이용하여 구형파로 변환하는 변환단계(500); 로 이루어지되,
   상기 공급단계(300)는 증폭단계(400)를 수행하기 전에 분배된 전압의 +전압을 인가받아 다수의 다이오드(D)에 각각 적층하되, 연산증폭기(83)에서 요구되는 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 아크 용접 전압측정방법.
4. 삭제

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