KR101670690B1 - Current sensing device for welding monitering device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용접기의 2차측 전류를 정밀하게 감지할 수 있는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적 달성을 위하여 본 발명은, 용접기 2차측 전류를 측정하여 용접용 감시 장치에 제공하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 있어서, 용접기 2차측에 인가되는 용접 전류에 의하여 유도 기전력이 발생하는 트로이달 코일; 상기 트로이달 코일에서 발생된 기전력을 적분하는 적분기; 상기 적분기의 출력신호를 디지털로 변화하는 A/D컨버터; 상기 트로이달 코일에서 발생된 기전력을 입력으로하는 비교기; 상기 비교기의 출력을 입력으로하는 카운터; 및 상기 카운터의 신호와 상기 A/D컨버터의 신호를 이용하여 용접기 2차측 전류를 산정하는 처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to provide a current sensing device for a welding monitoring device capable of precisely detecting a secondary current of a welding machine.
In order to achieve the above object, the present invention provides a current sensing device for a welding monitoring device for measuring a current of a welding current at a welding current monitoring device, the current sensing device comprising: Moon coil; An integrator for integrating the electromotive force generated in the Troy month coil; An A / D converter for digitally changing an output signal of the integrator; A comparator having an input of an electromotive force generated from the Trojan coil; A counter having an output of the comparator as an input; And a processor for calculating a welding current at the welding machine using the signal of the counter and the signal of the A / D converter.
Description
본 발명은 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 감시 장치에 적용할 수 있는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a current sensing device for a welding monitoring device, and more particularly to a current sensing device for a welding monitoring device applicable to a welding monitoring device.
일반적으로, 용접, 특히 스팟 용접(Spot welding)은 점 용접이라고도 하며 주로 판재의 용접에 사용되는 것으로, 전극 사이에 용접물을 넣고 가압하면서 전류를 통하여 그 접촉 부분의 저항열로 가압 부분을 융합시키는 원리를 이용하는 용접 방법 중 하나이다.Generally, welding, especially spot welding, is also referred to as spot welding, and is mainly used for welding a plate material. In principle, a welding material is inserted between electrodes, and a pressure is applied to the pressing portion by resistance heat Is used as a welding method.
상기와 같은 스팟 용접의 품질을 높일려면, 가압력, 통전시간, 전류밀도 등의 적절한 조절이 필요하다. 예를 들면, 가압력이 크면 접촉 저항이 감소하여 용접 경과가 좋지 않고 작으면 전류를 통과시킬 때 스파크가 나타나서 용접 경과도 좋지 않으며 전극과 용접 표면을 침해한다.In order to improve the quality of the spot welding as described above, it is necessary to appropriately adjust the pressing force, the energizing time, and the current density. For example, if the pressing force is large, the contact resistance is decreased and the welding progress is not good. If the pressing force is large, sparks appear when passing the current, and the welding progress is not good and the electrode and the welding surface are infringed.
그리고, 용접 표면은 깨끗이 하고 평탄하여야되며 용제는 사용하지 않는다. 용접 시간은 맞대기 용접에 비하여 가열 면적이 좁으므로 대단히 짧다. 또한, 용접 온도에 도달하여 가압할 때 압력이세면 용접부가 오목하게 들어가서 약해지며 압력이 약하면 완전한 용접이 안 되기 때문에 주의를 해야하며, 상기와 같은 조건이 만족되지 않을 경우, 용접 불량이 발생한다.The welding surface should be clean and flat, and no solvent is used. The welding time is very short because the heating area is narrower than the butt welding. In addition, when reaching the welding temperature, when the pressure is increased, the welded part weakens as it enters the concave part. If the pressure is weak, it is impossible to complete the welding, and if the above conditions are not satisfied, welding failure occurs.
또한, 산업 현장에서는 원부자재의 품질 변화와 작업 조건들이 입부 변화가 발생하는 경우가 있으며, 이러한 용접 환경 변화는 역시 용접의 불량을 야기하고 있으나, 별도의 감시 장치가 없어 일부 생산품을 직접 수작업으로 검사하는 것으로 품질 관리가 진행된다.In addition, in the industrial field, there is a case where the quality change of the raw material and the working conditions cause the change of the entrance, and such a change of the welding environment causes the welding failure. However, since there is no separate monitoring device, Quality control is carried out.
또한, 스팟 용접기 자체에 전기적 특성의 제어 등의 기능이 포함되어 있어나, 상기 용접기는 통상 1차측의 전력을 위주로 제어하여, 용접 모재의 특성을 모니터링하기에는 다소 무리가 있다.In addition, the spot welder itself includes functions such as control of electrical characteristics, etc. However, the welder usually controls the power of the primary side so that it is somewhat difficult to monitor the characteristics of the welding base material.
상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 등록특허 제760513호가 제안되었다. 상기 특허는 스포트 용접기의 용접에 대한 최적 조건 자동 감시장치에 관한 것으로, 스포트 용접 시 용접전류를 측정하는 용접전류 측정부; 상기 용접전류 측정부에서 측정된 용접전류를 표시하는 용접전류 표시부; 상기 용접전류의 상/하한 리미트 값을 설정하는 상/하한 리미트 설정부; 상기 상/하한 리미트 설정부에서 설정한 상/하한 리미트 값을 각각 표시하는 상/하한 리미트 표시부; 상기 측정된 용접전류와 기 설정된 상한 및 하한 리미트 값의 비교 결과에 의해 상한경보 동작, 하한경보 동작, 정상 동작으로 구분하여 나타내는 경광등 표시램프; 및 상기 스포트 용접기 자동 감시장치의 전체 동작을 제어하며, 상기 용접전류 측정부에서 측정된 용접전류와 기 설정된 상한 및 하한 리미트 값을 비교한 결과에 의해 상기 경광등 표시램프의 동작을 제어하는 메인 MCU;를 포함하여 구성함으로써, 산업현장에서 사용되고 있는 스포트 용접 작업시 발생할 수 있는 원부자재 또는 작업조건 등의 변화로 인한 불량발생을 실시간 감시하여 불량품의 출고를 원천적으로 방지할 수 있는 효과 등을 제공하는 장점이 있다.In order to overcome such disadvantages, Patent No. 760513 has been proposed. The present invention relates to an automatic monitoring apparatus for an optimal condition for welding a spot welder, and more particularly, to a welding current measuring unit for measuring a welding current during spot welding; A welding current display unit for displaying the welding current measured by the welding current measuring unit; An upper / lower limit setting unit for setting an upper / lower limit value of the welding current; An upper / lower limit display unit for displaying upper / lower limit values set by the upper / lower limit setting unit; A warning light display lamp divided into an upper limit alarm operation, a lower limit alarm operation and a normal operation according to a comparison result between the measured welding current and predetermined upper and lower limit values; And a main MCU for controlling the operation of the automatic light monitoring device, the main MCU controlling the operation of the beacon lamp according to a result of comparing the welding current measured by the welding current measuring unit with predetermined upper and lower limit values; It is possible to monitor the occurrence of defects caused by changes in raw materials or work conditions that may occur in the spot welding operation used in an industrial field, thereby providing effects such as the original prevention of defective products from being dispatched .
상기 특허는 용접 전류 특히, 스팟 용접의 2차측 전류를 측정하여 상한치를 관리하여, 용접 상태를 감시할 수 있는 장점이 있어, 스팟 용접 공정이 포함된 설비 등에 장착되어 사용되고 있다.The above-mentioned patent has an advantage of being able to monitor the welding state by measuring the welding current, especially the secondary current of the spot welding and managing the upper limit value, and is mounted and used in a facility including the spot welding process.
한편 상기와 같은 스팟용접 감시 장치는 2차측 전류를 측정하는 센서로 트로이달 코일(로고스키 코일)을 이용한다. 상기 트로이달 코일인 2차측 전류가 흐르는 전선 원주 방향으로 코일이 권선된 형태로 구성되어 전류에 따라 유도되는 전압을 기초로 2차측 전류값을 감지하는 것으로 용접기 자체에 전기적인 접속이 없더라도 2차측의 전류를 감지할 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, the spot welding monitoring apparatus as described above uses a Troyundo coil (Rogowski coil) as a sensor for measuring a secondary current. The coil is wound in the circumferential direction of the wire through which the secondary current of the toroidal coil flows, and the secondary current value is sensed based on the voltage induced in accordance with the current. Thus, even if there is no electrical connection to the welding machine itself, There is an advantage that the current can be detected.
상기 로고스키 코일에서 유도되는 전압은 통상 적분기를 통하여 일차 적분하고 이후 A/D변환을 통하여 디지털 신호로 변환한 후, 신호처리기로 입력되어 감시 기능을 수행한다.The voltage induced in the Rogowski coil is first integrally integrated through an integrator, converted into a digital signal by A / D conversion, and then input to a signal processor to perform a monitoring function.
이때 스팟용접기는 교류형과 직류형으로 구분할 수 있으며, 종래 트로이달 코일을 이용한 전류 감지 방식은 교류형의 경우에는 비교적 정확한 값을 감지할 수 있는 장점이 있으나, 직류형인 경우에는 적분기 자체의 특성에 따라 정교한 전류값을 측정할 수 없어 비교적 추정치에 근거하여 감시 기능을 수행하는 단점이 있다.In this case, the spot welder can be divided into an AC type and a DC type. In the case of the AC type, the current sensing method using the Troy month coil can detect relatively accurate values. However, in the case of the DC type, Therefore, there is a disadvantage in that the monitoring function is performed based on the relatively estimated value since the accurate current value can not be measured.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 용접기의 2차측 전류를 정밀하게 감지할 수 있는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a current sensing device for a welding monitoring device capable of precisely detecting a secondary current of a welding machine.
상기의 목적 달성을 위하여 본 발명은, 용접기 2차측 전류를 측정하여 용접용 감시 장치에 제공하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 있어서, 용접기 2차측에 인가되는 용접 전류에 의하여 유도 기전력이 발생하는 트로이달 코일; 상기 트로이달 코일에서 발생된 기전력을 적분하는 적분기; 상기 적분기의 출력신호를 디지털로 변화하는 A/D컨버터; 상기 트로이달 코일에서 발생된 기전력을 입력으로하는 비교기; 상기 비교기의 출력을 입력으로하는 카운터; 및 상기 카운터의 신호와 상기 A/D컨버터의 신호를 이용하여 용접기 2차측 전류를 산정하는 처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a current sensing device for a welding monitoring device for measuring a current of a welding current at a welding current monitoring device, the current sensing device comprising: Moon coil; An integrator for integrating the electromotive force generated in the Troy month coil; An A / D converter for digitally changing an output signal of the integrator; A comparator having an input of an electromotive force generated from the Trojan coil; A counter having an output of the comparator as an input; And a processor for calculating a welding current at the welding machine using the signal of the counter and the signal of the A / D converter.
바람직하게는, 상기 트로이달 코일의 출력은 차동증폭기에 의하여 처리되며, 상기 차동증폭기의 출력이 상기 적분기 및 비교기의 입력으로 제공되는 것을 특징으로 한다.Advantageously, the output of the Trojan coil is processed by a differential amplifier, and the output of the differential amplifier is provided as an input to the integrator and the comparator.
더욱 바람직하게는, 상기 차동증폭기의 출력은 로우 패스 필터에 의하여 처리되며, 상기 로우 패스 필터의 출력이 상기 적분기 및 비교기의 입력으로 제공되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the output of the differential amplifier is processed by a low-pass filter, and the output of the low-pass filter is provided as an input of the integrator and the comparator.
더욱 바람직하게는, 상기 처리장치는 상기 카운터에 의하여 용접기 2차측 전류의 듀티비를 산정하고, 상기 A/D컨버터에 의하여 용접기 2차측 전류의 크기를 산정하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the processing apparatus calculates the duty ratio of the secondary current of the welding machine by the counter, and calculates the magnitude of the secondary current of the welding machine by the A / D converter.
더욱 바람직하게는, 상기 처리장치는 용접용 감시 장치의 메인 프로세서인 것을 특징으로 한다.More preferably, the processing apparatus is a main processor of a welding monitoring apparatus.
본 발명에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치는 직류 방식의 용접기에도 적용할 수 있는 구성을 포함하며, 특히 직류 방식에서 용접기 2차측에 인가되는 전류는 정밀하게 감지하여 용접 감시 장치의 감시 정밀도를 향상시키는 효과가 있으며, 더 나아가 상기와 같은 용접 감시 장치를 용접기에 적용하는 경우 높은 품질의 제품을 생산할 수 있는 효과를 제공한다.The current sensing device for a welding monitoring device according to the present invention includes a configuration that can be applied to a direct current welding device. In particular, in the direct current method, the current applied to the secondary side of the welding device is precisely detected to improve the monitoring precision of the welding monitoring device Further, when the welding monitoring apparatus as described above is applied to a welding machine, it is possible to produce a high quality product.
도 1은 본 발명에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치의 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 비교기에 따른 출력 파형 변화를 나타내는 구성도이며,
도 3은 도 1에 도시된 카운터에서 감지하는 파형의 주기이며,
도 4는 도 1을 적용한 용접 감시 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a current sensing device for a welding monitoring device according to the present invention,
FIG. 2 is a configuration diagram showing an output waveform change according to the comparator shown in FIG. 1,
3 is a cycle of a waveform sensed by the counter shown in FIG. 1,
FIG. 4 is a configuration diagram of a welding monitoring apparatus to which FIG. 1 is applied.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명은 전기식으로 구동되는 어떠한 용접기에도 적용 가능하나, 설명의 편의를 위하여 스팟 용접기에 국한하여 설명하나, 스팟 용접기로만 권리범위가 제한되어 해석되지 않음은 자명하다.Although the present invention can be applied to any welding machine driven by electric power, it will be described for the convenience of explanation only for a spot welding machine, but it is obvious that the scope of the right is limited to a spot welding machine.
본 발명에 따른 용접기용 전류 센싱 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 트로이달 코일(10), 상기 트로이달 코일(10)에 연결되는 차동증폭기(10), 상기 차동증폭기(20) 출력에 연결되는 로우 패스 필터(30), 상기 로우 패스 필터(30)의 출력측에 연결되어 신호를 적분하는 적분기(40), 상기 적분기(40)의 출력 신호를 디지털로 변환하는 A/D컨버터(50), 상기 로우 패스 필터(30)의 출력측에 연결되어 인가되는 파형을 재생성하는 비교기(60), 상기 비교기(60)의 출력신호의 시간 간격을 감지하는 카운터(70) 그리고 상기 카운터(70)의 신호와 상기 적분기(40)의 신호를 이용하여 전류를 계산하는 처리장치(90)를 포함하여 구성된다.1, a
먼저 상기 트로이달 코일(10)은 스팟 용접기 이차측에 장착되어 용접기 이차측에 인가되는 전류에 비례하여 유도 기전력이 발생되는 통상의 로고스키 코일로 구성된다.First, the Troy
상기 트로이달 코일(10)은 일측이 환형의 유도체 외부에 코일이 권취되어 있는 형태로 구성된다.The Troy
이때 유도되는 기전력은 직류 방식인 경우에는 펄스 형태이나, 주변 환경과 상기 트로이달 코일(10)의 응답 특성 등에 의하여 노이즈 등이 부가되어 왜곡된 형태로 유도되는 것이 일반적인다.In this case, the induced electromotive force is in the form of a pulse in the case of the direct current method, but it is general that the induced electromotive force is distorted by adding noise or the like due to the surrounding environment and the response characteristic of the Troy
상기 트로이달 코일(10)의 출력은 차동증폭기(20)로 입력이 된다. 상기 차동증폭기(20)는 출력측이 입력으로 재귀되는 형태로 구성되어 상기 트로이달 코일(10)의 출력 신호의 노이즈를 제거하는 역할을 한다.The output of the Troy
따라서 상기 차동증폭기(20)에서 출력되는 신호는 상기 트로이달 코일(10)의 출력 신호에 노이즈가 제거된 상태이다.Accordingly, the signal output from the
또한 상기 차동증폭기(20)의 출력신호는 로우 패스 필터(30)에 의하여 필터링되어 고주파 성분을 제거하며, 상기 로우 패스 필터(30)를 통과한 신호는 차동증폭기(20)를 통하여 일차로 노이즈가 제거된 후, 추가적으로 로우 패스 필터(30)를 통하여 고주파 성분이 제거되므로, 용접기 이차측 전류 신호와 연동된 신호가 비교적 정확하게 출력된다.The output signal of the
그리고 상기 로우 패스 필터(30)의 출력은 적분기(40)를 통하여 적분되어 출력된다. 이때 상기 적분기(40)에서 출력되는 신호는 트로이달 코일(10)에서 생성되는 기전력이 최종적으로 적분되므로, RMS값을 의미한다. 즉, 용접기 이차측에 인가되는 전류의 RMS값을 산정할 수 있다.The output of the low-
한편, 상기 로우 패스 필터(30)에서 출력되는 신호는 비교기(60)로 전송된다. 상기 비교기(60)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 왜곡된 펄스 파형을 정상적인 펄스 파형으로 재성성하는 역할을 한다.Meanwhile, the signal output from the low-
따라서 상기 비교기(60)에서 출력되는 신호는 정확한 펄스 형태이다.Therefore, the signal output from the
상기 비교기(60)의 출력은 카운터(70)에 입력되며, 상기 카운터(70)는 도 3에 도시된 바와 같이, 펄스와 펄스 사이의 간격을 시간 단위로 감지하며, 상기 카운터(70)를 통하여 펄스의 주기와 펄스의 폭은 감지할 수 있다.The output of the
즉, 상기 비교기(60)와 카운터(70)의 조합을 통하여 용접기 이차측에 인가되는 직류 전류의 듀티비를 정확하게 감지할 수 있다.That is, the duty ratio of the DC current applied to the secondary side of the welding machine can be accurately detected through the combination of the
따라서 상기 처리장치(90)는 상기 적분기(40)를 통하여 전류의 크기를 감지하고, 상기 카운터(70)를 통하여 용접기 이차측 전류의 듀티비를 감지하므로, 최종적으로 상기 용접기 이차측에 인가되는 전류의 특성을 정밀하게 감지할 수 있는 특징이 있다.Therefore, the
본 발명에 따른 용접기용 전류 센싱 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 스팟 용접 감시 장치 중 용접기 이차측 전류 특성을 감지하는 감지부를 구성하고, 나머지 스팟 용접 감시 장치의 구성은 상기 감지부를 통하여 감지된 용접기의 전류 특성을 이용하여 용접 회수, 용접 특성, 통전 수 등을 기초로 실제 스팟 용접에서 발생하는 다양한 파라미터들을 감시하는 기능을 수행할 수 있다. 이때 상기 처리장치(90)는 스팟 용접 감시 장치내에 포함된 메인 프로세서를 이용하여 구현하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the
물론 본 발명은 기타 전기식 용접기에도 상기와 같은 방식으로 적용될 수 있다.
Of course, the present invention can be applied to other electric welders in the same manner as described above.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.
10: 트로이달 코일 20: 차동증폭기
30: 로우 패스 필터 40: 적분기
50: A/D컨버터 60: 비교기
70: 카운터 90: 처리장치
100: 전류 센싱 장치10: Troydal coil 20: Differential amplifier
30: Low-pass filter 40: Integrator
50: A / D converter 60: comparator
70: counter 90: processing device
100: Current sensing device
Claims (5)
용접기 2차측에 인가되는 용접 전류에 의하여 유도 기전력이 발생하는 트로이달 코일;
상기 트로이달 코일에서 발생된 기전력을 적분하는 적분기;
상기 적분기의 출력신호를 디지털로 변화하는 A/D컨버터;
상기 트로이달 코일에서 발생된 기전력을 입력으로하는 비교기;
상기 비교기의 출력을 입력으로하는 카운터; 및
상기 카운터의 신호와 상기 A/D컨버터의 신호를 이용하여 용접기 2차측 전류를 산정하는 처리장치;를 포함하되,
상기 트로이달 코일의 출력은 차동증폭기에 의하여 처리되며, 상기 차동증폭기의 출력이 상기 적분기 및 비교기의 입력으로 제공되며,
상기 차동증폭기의 출력은 로우 패스 필터에 의하여 처리되며, 상기 로우 패스 필터의 출력이 상기 적분기 및 비교기의 입력으로 제공되는 것을 특징으로 하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.
A current sensing device for a welding monitoring device for measuring a welding current at a secondary side of the welding device and providing the same to a welding monitoring device,
A toroidal coil in which an induced electromotive force is generated by a welding current applied to a secondary side of a welding machine;
An integrator for integrating the electromotive force generated in the Troy month coil;
An A / D converter for digitally changing an output signal of the integrator;
A comparator having an input of an electromotive force generated from the Trojan coil;
A counter having an output of the comparator as an input; And
And a processor for calculating a secondary current of the welding machine using the signal of the counter and the signal of the A / D converter,
Wherein an output of the differential amplifier is provided to an input of the integrator and a comparator,
Wherein the output of the differential amplifier is processed by a low pass filter and the output of the low pass filter is provided as an input to the integrator and the comparator.
The welding apparatus according to claim 1, wherein the processing device calculates the duty ratio of the welding current at the welding current source by the counter, and calculates the magnitude of the welding current at the welding current source by the A / D converter Device.
The current sensing device for a welding monitoring device according to claim 4, wherein the processing device is a main processor of a welding monitoring device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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