KR101771147B1 - 용접 전력 제어 방법과, 장치 및 용접 전력 제어 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용접 전력의 입력시 전력량이 최고치가 되는 최고점을 기준으로 상기 최고점 이전을 변곡점 이전인 초기와 상기 변곡점 이후인 중기로 설정하고, 상기 최고점 이후를 말기로 설정하는 단계; 제 1 용접시 날림 또는 스패터가 발생하면 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인지, 상기 중기인지, 상기 말기인지를 판단하는 단계; 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 단계; 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 단계; 및 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 단계;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 용접 전력 제어 방법과, 장치 및 용접 전력 제어 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 날림 및 스패터 등의 용접불량을 방지하며, 용접 재현성 및 품질을 향상시킬 수 있는 용접 전력 제어 방법과, 장치 및 용접 전력 제어 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것이다.
일반적으로, 점용접(스폿 용접: spot welding)은 전기저항 용접에 속하는 용접 방법으로서, 금속에 전류가 흐를 때 발생하는 열을 이용하여 압력을 주면서 용접하는 방법을 말한다.
점용접은 접합하고자 하는 두 금속을 맞대어 놓고 적당한 기계적 압력을 주면서 전류를 흐르게 하면 저항 열이 발생하는데, 이로 인해 압력 부위가 접합되는 성질을 이용하는 것이다. 이러한 점용접은 자동차의 차체 조립에 매우 많이 쓰이는 용접 방법이다.
저항 점용접을 위한 장치는 일례로 고정된 하부 전극과, 하부 전극 상에서 상하로 이동되는 상부 전극이 구비된다. 따라서, 용접재는 하부 전극 상에 안착되고, 상부 전극의 이동에 의하여 용접이 실시된다.
그러나, 종래의 저항 점용접에서는 입열량이 부족하면, 용접부 용융이 부족하여 필요한 용접부 강도의 확보에 어려움이 따르고, 입열량이 조금이라도 과하면 용융금속이 스패터로 비산하게 되어 용접부의 강도가 저하하는 현상이 발생하는 문제점을 가진다. 특히 최근에는 자동차 경량화와 충돌 내구성의 증대 요구로 인해 초고강도강의 사용량이 급격히 늘어남에 따라, 용접부 강도의 확보가 매우 어려워지고 있으며, 특히 초고강도 도금강판의 경우 미세한 입열량 저하에도 계면파단이 발생하고, 입열량이 조금이라도 많으면, 스패터가 발생하게 되는 문제점을 가진다.
본 발명의 사상은, 날림 및 스패터 등의 용접불량을 최소화하며, 용접 재현성 및 용접 품질을 향상시킬 수 있게 하는 용접 전력 제어 방법과, 장치 및 용접 전력 제어 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 용접 전력 제어 방법은, 용접 전력의 입력시 전력량이 최고치가 되는 최고점을 기준으로 상기 최고점 이전을 변곡점 이전인 초기와 상기 변곡점 이후인 중기로 설정하고, 상기 최고점 이후를 말기로 설정하는 단계; 제 1 용접시 날림 또는 스패터가 발생하면 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인지, 상기 중기인지, 상기 말기인지를 판단하는 단계; 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 단계; 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 단계; 및 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 초기는, 용접재에 적어도 하나의 전극을 통하여 제 1 설정 시간 내에 제 1 설정 전력값까지 전력을 증가하는 제 1 구간; 및 상기 제 1 설정 전력값을 상기 변곡점까지 제 2 설정 시간 동안 유지하는 제 2 구간;을 포함하고, 상기 중기는, 상기 변곡점으로부터 제 3 설정 시간 내에 상기 최고점인 제 2 설정 전력값에 도달하도록 전력을 증가하는 제 3 구간;을 포함하며, 상기 말기는, 상기 제 2 설정 전력값으로부터 제 4 설정 시간 동안 상기 제 2 설정 전력값 미만으로 전력을 감소시키는 제 4 구간;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 단계에서, 상기 제 1 설정 전력값을 제 1 보정 전력값으로 낮추고, 상기 제 2 설정 전력값을 제 2 보정 전력값으로 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 보정 전력값은 상기 제 1 설정 전력값의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트이고, 상기 제 2 보정 전력값은 상기 제 1 설정 전력값의 85 퍼센트 내지 97 퍼센트일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 단계에서, 상기 제 1 설정 전력값은 유지하고, 상기 제 2 설정 전력값을 제 2 보정 전력값으로 낮출 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상 기 제 2 보정 전력값은 상기 제 2 설정 전력값의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 단계에서, 상기 제 4 설정 시간을 상기 최고점에서 상기 날림 또는 스패터 발생 시점까지의 날림 또는 스패터 발생 기간 이내인 제 4 보정 시간으로 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 4 보정 시간은 상기 날림 또는 스패터 발생 기간의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 4 구간에서, 상기 제 2 설정 전력값 미만인 제 3 설정 전력값까지 감소시킨 후, 전력 인가를 오프(off)시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 설정 전력값, 상기 제 2 설정 전력값 및 상기 제 3 설정 전력값은, 4~7 : 7~10 : 3~7의 비율을 가지고, 상기 제 1 설정 시간 및 제 2 설정 시간의 합과 상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간의 합은, 10~50 : 100~200의 비율을 가지며, 상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간은, 10~40 : 90~160의 비율을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 설정 전력값, 상기 제 2 설정 전력값 및 상기 제 3 설정 전력값은, 각각 4~7 kW, 7~10 kW 및 3~7 kW이고, 상기 제 1 설정 시간 및 제 2 설정 시간의 합과, 상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간의 합은, 각각 10~50 ms, 100~200 ms이며, 상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간은, 각각 10~40 ms, 90~160 ms일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 용접 전력 제어 장치는, 용접 전력의 입력시 전력량이 최고치가 되는 최고점을 기준으로 상기 최고점 이전을 변곡점 이전인 초기와 상기 변곡점 이후인 중기로 설정하고, 상기 최고점 이후를 말기로 설정하는 구간 설정부; 제 1 용접시 날림 또는 스패터가 발생하면 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인지, 상기 중기인지, 상기 말기인지를 판단하는 구간 판단부; 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 전력량 저감부; 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 기울기 하강부; 및 상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 시간 단축부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 용접 전력 제어 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 용접 전력 제어 방법을 수행할 수 있는 프로그램일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 1차 용접시 날림 또는 스패터가 발생되면 발생 시점을 파악하고 2차 용접시 이를 반영하여 초기, 중기 및 말기별로 용접 전력을 보정할 수 있어서 날림 및 스패터 등의 용접불량을 최소화하며, 용접 재현성 및 용접 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 구간 설정 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 전력량 저감 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 기울기 하강 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 시간 단축 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 용접 전력 제어 방법에 대한 평가 결과를 나타낸 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 구간 설정 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 전력량 저감 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 기울기 하강 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 시간 단축 단계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 용접 전력 제어 방법에 대한 평가 결과를 나타낸 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법은, 구간 설정 단계(S1)와, 구간 판단 단계(S2)와, 전력량 저감 단계(S3)와, 기울기 하강 단계(S4) 및 시간 단축 단계(S5)를 포함할 수 있다.
이러한 단계들(S1~S5)에 의해, 용접 시작 단계에서 용접재(10)에 대해 높은 동저항으로 인한 과입열을 방지하면서, 전극의 원활한 접촉을 위하여 낮은 입열량을 소정시간 일정한 입열로 공급하고, 이후 용접부입열량을 점차 증가시켜 용접부 용융(40)을 촉진시키다가, 일정시간 경과 이후 입열량을 점차 감소시키는 입열량 패턴 제어를 수행하게 되는데, 이에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
이 때, 예컨대 용접재(10)는 한 쌍으로 이루어져서 서로 맞대어진 상태에서 상부와 하부에 위치하는 전극(20) 사이에 위치될 수 있다. 또한 후술하게 될 각 단계(S1~S5)에서의 전력 인가, 인가되는 전력의 값 및 시간은 제어부(30)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 제어부(30)는 정해진 프로세스 또는 설정된 프로세스에 따라 용접재(10)에 인가되는 전력의 값과 시간을 각각 제어하게 된다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 구간 설정 단계(S1)는 용접 전력의 입력시 전력량이 최고치가 되는 최고점을 기준으로 상기 최고점 이전을 변곡점 이전인 초기(G1)와 상기 변곡점 이후인 중기(G2)로 설정하고, 상기 최고점 이후를 말기(G3)로 설정하는 단계일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구간 판단 단계(S2)는 제 1 용접시 날림 또는 스패터가 발생하면 날림 또는 스패터 발생 시점(ST1)이 상기 초기(G1)인지, 상기 중기(G2)인지, 상기 말기(G3)인지를 판단하여, 상기 전력량 저감 단계(S3)는 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST1)이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기(G1) 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 단계일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기울기 하강 단계(S4)는 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST2)이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기(G2) 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 단계일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 시간 단축 단계(S5)는 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST3)이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기(G3) 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 단계일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 초기(G1)는, 용접재(10)에 적어도 하나의 전극(20)을 통하여 제 1 설정 시간(t1) 내에 제 1 설정 전력값(P1)까지 전력을 증가하는 제 1 구간(A1) 및 상기 제 1 설정 전력값(P1)을 상기 변곡점까지 제 2 설정 시간(t2) 동안 유지하는 제 2 구간(A2)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 중기(G2)는, 상기 변곡점으로부터 제 3 설정 시간(t3) 내에 상기 최고점인 제 2 설정 전력값(P2)에 도달하도록 전력을 증가하는 제 3 구간(A3)을 포함하며, 상기 말기(G3)는, 상기 제 2 설정 전력값(P2)으로부터 제 4 설정 시간(t4) 동안 상기 제 2 설정 전력값(P2) 미만으로 전력을 감소시키는 제 4 구간(A4)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 4 구간(A4)에서, 상기 제 2 설정 전력값(P2) 미만인 제 3 설정 전력값(P3)까지 감소시킨 후, 전력 인가를 오프(off)시킬 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 반복적인 실험을 통해서 얻은 임계적 의미를 갖는 수치로는, 상기 제 1 설정 전력값(P1), 상기 제 2 설정 전력값(P2) 및 상기 제 3 설정 전력값(P3)은, 4~7 : 7~10 : 3~7의 비율을 가지고, 상기 제 1 설정 시간(t1) 및 제 2 설정 시간(t2)의 합과 상기 제 3 설정 시간(t3) 및 제 4 설정 시간(t4)의 합은, 10~50 : 100~200의 비율을 가지며, 상기 제 3 설정 시간(t3) 및 제 4 설정 시간(t4)은, 10~40 : 90~160의 비율을 가질 수 있다.
또한, 예컨대, 반복적인 실험을 통해서 얻은 임계적 의미를 갖는 수치로는, 상기 제 1 설정 전력값(P1), 상기 제 2 설정 전력값(P2) 및 상기 제 3 설정 전력값(P3)은, 각각 4~7 kW, 7~10 kW 및 3~7 kW이고, 상기 제 1 설정 시간(t1) 및 제 2 설정 시간(t2)의 합과, 상기 제 3 설정 시간(t3) 및 제 4 설정 시간(t4)의 합은, 각각 10~50 ms, 100~200 ms이며, 상기 제 3 설정 시간(t3) 및 제 4 설정 시간(t4)은, 각각 10~40 ms, 90~160 ms일 수 있다.
이와 같은 상기 설정 전력값(P1,P2,P3)과 설정 시간(t1,t2,t3,t4)의 범위에 의한 입열량패턴 제어에 의해, 기본적으로 날림 및 스패터 등의 용접불량을 최소화할 수 있으며, 용접 재형성을 향상시킬 수 있고, 연속타점으로 인한 전극의 오염도 증가에도 용접품질의 변화를 최소 내지 억제할 수 있는데, 이에 대해서 실험한 결과를 후술하기로 한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법을 수행할 수 있는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 장치는, 용접 전력의 입력시 전력량이 최고치가 되는 최고점을 기준으로 상기 최고점 이전을 변곡점 이전인 초기(G1)와 상기 변곡점 이후인 중기(G2)로 설정하고, 상기 최고점 이후를 말기(G3)로 설정하는 구간 설정부(31)와, 제 1 용접시 날림 또는 스패터가 발생하면 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기(G1)인지, 상기 중기(G2)인지, 상기 말기(G3)인지를 판단하는 구간 판단부(32)와, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST1)이 상기 초기(G1)인 경우, 제 2 용접시 상기 초기(G1) 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 전력량 저감부(33)와, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST2)이 상기 중기(G2)인 경우, 제 2 용접시 중기(G2) 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 기울기 하강부(34) 및 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST3)이 상기 말기(G3)인 경우, 제 2 용접시 말기(G3) 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 시간 단축부(35)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 전력량 저감 단계(S3)를 설명하기 위한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 기울기 하강 단계(S4)를 설명하기 위한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법의 시간 단축 단계(S5)를 설명하기 위한 그래프이다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST1)이 상기 초기(G1)인 경우, 제 2 용접시 상기 초기(G1) 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 전력량 저감 단계(S3)에서, 상기 제 1 설정 전력값(P1)을 제 1 보정 전력값(P1')으로 낮추고, 상기 제 2 설정 전력값(P2)을 제 2 보정 전력값(P2')으로 낮출 수 있다.
여기서, 반복적인 실험을 통해서 얻은 임계적 의미를 갖는 수치로는, 상기 제 1 보정 전력값(P1')은 상기 제 1 설정 전력값(P1)의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트이고, 상기 제 2 보정 전력값(P2')은 상기 제 1 설정 전력값(P1)의 85 퍼센트 내지 97 퍼센트일 수 있다. 그러나 이러한 상기 제 1 보정 전력값(P1') 및 상기 제 2 보정 전력값(P2')은 이에 반드시 국한되지 않는다.
또한, 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST2)이 상기 중기(G2)인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 기울기 하강 단계(S4)에서, 상기 제 1 설정 전력값(P1)은 유지하고, 상기 제 2 설정 전력값(P2)을 제 2 보정 전력값(P)으로 낮출 수 있다.
여기서, 상기 제 2 보정 전력값(P2')은 상기 제 2 설정 전력값(P2)의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 제 2 보정 전력값(P2')은 이에 반드시 국한되지 않는다.
또한, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 날림 또는 스패터 발생 시점(ST3)이 상기 말기(G3)인 경우, 제 2 용접시 말기(G3) 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 시간 단축 단계(S5)에서, 상기 제 4 설정 시간(t4)을 상기 최고점에서 상기 날림 또는 스패터 발생 시점까지의 날림 또는 스패터 발생 기간(ST4-t1+t2+t3) 이내인 제 4 보정 시간(t4')으로 단축할 수 있다.
여기서, 반복적인 실험을 통해서 얻은 임계적 의미를 갖는 수치로는, 상기 제 4 보정 시간(t4')은 상기 날림 또는 스패터 발생 기간(ST4-t1+t2+t3)의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 제 4 보정 시간(t4')은 이에 반드시 국한되지 않는다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 용접 전력 제어 방법은 컴퓨터 프로그램으로 수행 내지 구현이 가능하다. 이 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머의 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한 해당 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 용접 전력 제어 방법을 수행 내지 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상술된 용접 전력 제어 방법 및 용접 전력 제어 장치는 물론이고, 용접 전력 제어 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 용접 전력 제어 방법에 대한 평가 결과를 나타낸 이미지이다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 용접 전력 제어 방법에 의한 용접품질에 대해서 실험한 결과를 설명하면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, 모재로 SPRC440 1.0t, SGARC440 1.0t, SPFC980 DP 1.2t, GA1180 TRIP 1.2t를 이용하여 동종 2겹 용접 조건에서 상용 돔형 전극을 이용하여 250 kgf, 400 kgf의 가압력으로 실험한 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, 초기 전력, 초기 시간, 구간 시간, 구간4 전력, 구간 4 시간 구간 10 전력에서 인장 강도를 버튼 파단 형태의 실험으로 측정할 수 있었다.
도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 필시험과 인장시험을 통해서 초기 전력이 증가함에 따라 인장 강도가 증가하고, 초기 전력 6kW에서 최대 인장 강도가 나타남을 알 수 있었다. 이러한 시험을 반복적으로 수행하여 모두 경우를 예시하지 않았으나 이러한 반복적인 시험을 통해서 임계적 수치를 얻을 수 있었다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 제어 변수별 버튼 파단 발생 범위는 용접재별 또는 두께별로 각 구간에서 서로 다른 양상으로 나타나고, 본 발명의 기술적 사상을 적용하는 경우, 이러한 파단 발생 범위를 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명에 따른 용접 전력 제어 방법 및 그 프로그램이 저장된 기록매체에 따르면, 용접 시작 단계에서 높은 동저항으로 인한 과입열을 방지하면서, 전극의 원활한 접촉을 위하여 낮은 입열량을 소정시간 일정한 입열로 공급하고, 이후 용접부 입열량을 점차 증가시켜 용접부 용융을 촉진시키다가 일정시간 경과 이후 입열량을 점차 감소시키는 입열량 패턴 제어에 의해, 다양한 강재와 두께에 적용가능한 저항 점용접의 뛰어난 품질 제어 기술을 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 점용접 제어방법 및 그 프로그램이 저장된 기록매체에 따르면, 날림 및 스패터 등의 용접불량을 최소화할 수 있으며, 용접 재현성을 향상시킬 수 있고, 연속타점으로 인한 전극의 오염도 증가에도 용접품질의 변화를 최소 내지 억제할 수 있는 효과를 가진다. 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 용접재
20: 전극
30: 제어 장치
31: 구간 설정부
32: 구간 판단부
33: 전력량 저감부
34: 기울기 하강부
35: 시간 단축부
20: 전극
30: 제어 장치
31: 구간 설정부
32: 구간 판단부
33: 전력량 저감부
34: 기울기 하강부
35: 시간 단축부
Claims (13)
- 용접 전력의 입력시 전력량이 최고치가 되는 최고점을 기준으로 상기 최고점 이전을 변곡점 이전인 초기와 상기 변곡점 이후인 중기로 설정하고, 상기 최고점 이후를 말기로 설정하는 단계;
제 1 용접시 날림 또는 스패터가 발생하면 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인지, 상기 중기인지, 상기 말기인지를 판단하는 단계;
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 단계;
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 단계; 및
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 단계;
를 포함하고,
상기 초기는,
용접재에 적어도 하나의 전극을 통하여 제 1 설정 시간 내에 제 1 설정 전력값까지 전력을 증가하는 제 1 구간; 및
상기 제 1 설정 전력값을 상기 변곡점까지 제 2 설정 시간 동안 유지하는 제 2 구간;을 포함하고,
상기 중기는, 상기 변곡점으로부터 제 3 설정 시간 내에 상기 최고점인 제 2 설정 전력값에 도달하도록 전력을 증가하는 제 3 구간;을 포함하며,
상기 말기는, 상기 제 2 설정 전력값으로부터 제 4 설정 시간 동안 상기 제 2 설정 전력값 미만으로 전력을 감소시키는 제 4 구간;을 포함하는, 용접 전력 제어 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 단계에서,
상기 제 1 설정 전력값을 제 1 보정 전력값으로 낮추고, 상기 제 2 설정 전력값을 제 2 보정 전력값으로 낮추는, 용접 전력 제어 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 보정 전력값은 상기 제 1 설정 전력값의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트이고, 상기 제 2 보정 전력값은 상기 제 1 설정 전력값의 85 퍼센트 내지 97 퍼센트인, 용접 제어 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 단계에서,
상기 제 1 설정 전력값은 유지하고, 상기 제 2 설정 전력값을 제 2 보정 전력값으로 낮추는, 용접 전력 제어 방법. - 제 5 항에 있어서,
상 기 제 2 보정 전력값은 상기 제 2 설정 전력값의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트인, 용접 전력 제어 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 단계에서,
상기 제 4 설정 시간을 상기 최고점에서 상기 날림 또는 스패터 발생 시점까지의 날림 또는 스패터 발생 기간 이내인 제 4 보정 시간으로 단축하는, 용접 전력 제어 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 4 보정 시간은 상기 날림 또는 스패터 발생 기간의 80 퍼센트 내지 95 퍼센트인, 용접 전력 제어 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 4 구간에서,
상기 제 2 설정 전력값 미만인 제 3 설정 전력값까지 감소시킨 후, 전력 인가를 오프(off)시키는, 용접 전력 제어 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 설정 전력값, 상기 제 2 설정 전력값 및 상기 제 3 설정 전력값은, 4~7 : 7~10 : 3~7의 비율을 가지고,
상기 제 1 설정 시간 및 제 2 설정 시간의 합과 상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간의 합은, 10~50 : 100~200의 비율을 가지며,
상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간은, 10~40 : 90~160의 비율을 갖는, 용접 전력 제어 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 설정 전력값, 상기 제 2 설정 전력값 및 상기 제 3 설정 전력값은, 각각 4~7 kW, 7~10 kW 및 3~7 kW이고,
상기 제 1 설정 시간 및 제 2 설정 시간의 합과, 상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간의 합은, 각각 10~50 ms, 100~200 ms이며,
상기 제 3 설정 시간 및 제 4 설정 시간은, 각각 10~40 ms, 90~160 ms인, 용접 전력 제어 방법. - 용접 전력의 입력시 전력량이 최고치가 되는 최고점을 기준으로 상기 최고점 이전을 변곡점 이전인 초기와 상기 변곡점 이후인 중기로 설정하고, 상기 최고점 이후를 말기로 설정하는 구간 설정부;
제 1 용접시 날림 또는 스패터가 발생하면 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인지, 상기 중기인지, 상기 말기인지를 판단하는 구간 판단부;
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 초기인 경우, 제 2 용접시 상기 초기 이후의 모든 구간에서 상기 용접 전력량을 낮추는 전력량 저감부;
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 중기인 경우, 제 2 용접시 중기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 전력 기울기를 낮추는 기울기 하강부; 및
상기 날림 또는 스패터 발생 시점이 상기 말기인 경우, 제 2 용접시 말기 이후의 구간에서 상기 용접 전력의 지속 시간을 단축하는 시간 단축부;
를 포함하고,
상기 초기는,
용접재에 적어도 하나의 전극을 통하여 제 1 설정 시간 내에 제 1 설정 전력값까지 전력을 증가하는 제 1 구간; 및
상기 제 1 설정 전력값을 상기 변곡점까지 제 2 설정 시간 동안 유지하는 제 2 구간;을 포함하고,
상기 중기는, 상기 변곡점으로부터 제 3 설정 시간 내에 상기 최고점인 제 2 설정 전력값에 도달하도록 전력을 증가하는 제 3 구간;을 포함하며,
상기 말기는, 상기 제 2 설정 전력값으로부터 제 4 설정 시간 동안 상기 제 2 설정 전력값 미만으로 전력을 감소시키는 제 4 구간;을 포함하는, 용접 전력 제어 장치. - 제 1 항, 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 용접 전력 제어 방법을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR101182179B1 (ko) * | 2011-03-30 | 2012-09-12 | (주)삼성정밀 | 브레이크 슈 자동용접시 스패터 저감을 위한 용접시간 적응제어방법 및 그 장치 |
| JP2014180699A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Honda Motor Co Ltd | スポット溶接方法 |
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