KR102150397B1 - 용접 시스템의 와이어 송급장치 - Google Patents

용접 시스템의 와이어 송급장치 Download PDF

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박준성
정정훈
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현대종합금속 주식회사
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Abstract

모터를 이용하여 용접용 와이어를 토치로 송급하는 와이어 송급장치에 설치되어, 와이어 송급장치의 구동과 관련된 정보들을 입출력하기 위한 와이어 송급장치의 콘트롤러를 공개한다. 상기 콘트롤러는, 와이어의 송급과 관련된 구동을 제어하며, 용접 전류노브, 크레이터 전류노브, 용접 전압노브 및 크레이터 전압노브를 이용하여 작업자가 설정한 전압 및 전류에 관한 정보를 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 용접기 본체에게 송신하도록 되어 있다.

Description

용접 시스템의 와이어 송급장치{Wire feeder for a welding system}
본 발명은 용접장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 콘트롤러 및 이를 포함하는 와이어 송급장치에 관한 것이다.
아크 용접 시스템에서 와이어 송급장치가 와이어를 용접의 대상이 되는 모재로 송급할 수 있다. 이때 상기 와이어는 아크 용접 시에 금속전극의 기능을 할 수 있다. 송급된 와이어에 용접을 위한 전류를 공급하면, 토치 선단의 노즐을 통해서 공급된 이산화탄소 가스 또는 불활성 가스의 분위기 하에서 대기로부터 용접부위가 보호되면서 와이어가 모재와 함께 용융되어 용접된다.
도 1은 일반적인 아크 용접 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
이하 도 1을 참조하여 설명한다.
전원(2)에 접속된 용접기 본체(3)에서는 용접전류가 공급될 수 있다.
가스봄베(7)에서는 예를 들어, 이산화탄소 가스 또는 용접과 관련 있는 가스가 공급될 수 있다.
와이어 송급장치(100)는 와이어(9)를 연속 공급할 수 있다. 와이어(9)는 와이어 송급장치(100)에 설치된 스풀(8)에 감긴 상태에서 도시하지 않은 구동 모터에 의해 토치(200)로 공급될 수 있다. 와이어 송급장치(100)는 휴대 가능한 크기 및 중량으로 구성되어 있을 수 있다.
와이어 송급장치(100)는 용접기 본체(3) 및 가스봄베(7)와 수 미터 내지 수십 미터 이격되어 배치될 수 있다. 용접기 본체(3)로부터 와이어 송급장치(100)에게 제어케이블(5) 및 전원케이블(6)이 제공될 수 있다. 가스봄베(7)로부터 와이어 송급장치(100)에게 가스호스(4)가 제공될 수 있다.
전원케이블(6)을 통해 공급된 용접용 전류는 와이어(9)를 통해 흐를 수 있다.
가스호스(4)를 통해 공급된 분위기 가스는, 용접이 수행되는 동안 토치(200)에서 와이어(9)의 주위로 분사될 수 있다.
와이어 송급장치(100)에 의해 송급된 와이어(9)는 용접이 수행되는 과정 중에 용가재로서 소모되면서 소모된 양만큼 공급되는 일련의 과정이 연속적으로 일어나게 된다. 따라서 이러한 소모성 아크 용접 방식에 있어서는 와이어(9)에 대한 정밀한 이송제어가 이루어져야 한다.
와이어(9)에 대한 이송제어가 정교하지 않게 되면 용접 부위에 크레이터 등이 생겨 용접의 품질이 저하될 수 있다. 따라서 와이어 송급장치(100)에는 와이어(9)의 정밀한 이송제어를 위한 콘트롤러(1)가 장착될 수 있다.
용접 작업 중 작업 상황에 따라 용접전류/전압 및 모터속도, 크레이터 조건을 설정하기 위해 작업자가 용접기 본체(3)까지 이동하게 된다면 작업성이 떨어진다는 문제점이 있다. 따라서 작업자는 송급장치(100)에서 콘트롤러(1)를 이용하여 크레이터 전류/전압 및 용접 조건 설정을 하는 것이 바람직하다.
와이어 송급장치(100)는 아날로그 방식으로 구성될 수도 있지만, 아날로그 방식의 송급장치는 외부 환경 요인에 따라 송급성이 불안정하다는 문제가 있다.
상술한 내용은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시된 것으로, 본 발명에 대한 선행기술로서 당연하게 간주되어서는 안된다.
종래의 아날로그 방식의 와어어 송급장치에 부착되는 콘트롤러는 전류 및 전압을 아날로그 방식으로 설정하여 작업자가 전류 및 전압을 정확히 설정하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 아크 용접 시 와이어 이송을 정밀하게 제어함으로써 용접 작업을 수행하는 작업자의 작업 편의성과 용접 품질을 향상시킬 수 있는 디지털 콘트롤러 및 이를 포함하는 와이어 송급장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 빠른 응답성을 갖고 안정적인 출력 특성을 얻을 수 있으며 송급속도를 일정하게 제어하여 신뢰성을 극대화 할 수 있는 용접 시스템을 구현하기 위한 와이어 송급장치를 제공하고자 한다.
본 발명은, 용접 작업 시 사용자의 편의성을 위해 크레이터 전압 및 전류를 설정하는 기능을 갖는 와이어 송급장치를 제공하고자 한다.
본 발명은, 작업성 향상을 위하여 용접조건 설정 및 불러오기 기능을 제공하는 와이어 송급장치를 제공하고자 한다.
상술한 과제들은 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 용접 시스템은, 와이어 송급장치에서 용접조건을 설정하게 된다.　이로써 작업자의 숙련도와 관계없이 작업성을 향상시킬 수 있으며, 균일한 용접품질을 제공할 수 있다.
본 발명은 CO2 가스금속아크용접 및/또는 MAG 가스금속아크용접에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따라, 모터를 이용하여 용접용 와이어를 토치로 송급하는 와이어 송급장치에 설치되어 상기 와이어 송급장치의 구동과 관련된 정보들을 입출력하기 위한 와이어 송급장치의 콘트롤러를 제공할 수 있다. 상기 콘트롤러는 용접 모드의 전류를 설정하도록 되어 있는 용접 전류노브; 크레이터 모드의 전류를 설정하는 크레이터 전류노브; 용접 모드의 전압을 설정하는 용접 전압노브; 크레이터 모드의 전압을 설정하는 크레이터 전압노브; 상기 용접 전류노브 또는 상기 크레이터 전류노브에서 설정된 전류를 표시하는 전류표시부; 상기 용접 전압노브 또는 상기 크레이터 전압노브에서 설정된 전압을 표시하는 전압표시부; 및 제어부를 포함한다. 이때, 상기 제어부는, 상기 와이어의 송급과 관련된 구동을 제어하며, 상기 용접 전류노브, 상기 크레이터 전류노브, 상기 용접 전압노브 및 상기 크레이터 전압노브를 이용하여 작업자가 설정한 전압 및 전류에 관한 정보를 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 용접기 본체에게 송신하도록 되어 있다.
이때, 상기 전류표시부는, 용접 대기상태에서 상기 용접 전류노브에 의해 설정된 상기 용접 모드의 전류를 표기하도록 되어 있으며, 상기 크레이터 전류노브에 의해 상기 크레이터 모드의 전류가 설정되면 상기 설정된 상기 크레이터 모드의 전류를 미리 결정된 제1시간 동안 표시하도록 되어 있고, 그리고 상기 전압표시부는, 용접 대기상태에서 상기 용접 전압노브에 의해 설정된 상기 용접 모드의 전압을 표기하도록 되어 있으며, 상기 크레이터 전압노브에 의해 상기 크레이터 모드의 전압이 설정되면 상기 설정된 상기 크레이터 모드의 전압을 미리 결정된 제2시간 동안 표시하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 전류표시부는 상기 설정된 상기 크레이터 모드의 전류를 상기 미리 결정된 제1시간 동안 표시한 이후, 다시 상기 용접 전류노브에 의해 설정된 상기 용접 모드의 전류를 표기하도록 되어 있으며, 그리고 상기 전압표시부는 상기 설정된 상기 크레이터 모드의 전압을 상기 미리 결정된 제2시간 동안 표시한 이후, 다시 상기 용접 전압노브에 의해 설정된 상기 용접 모드의 전압을 표기하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 컨트롤러는 용접 실행 중 또는 용접 대기 중일 때에, 설정된 전류값을 기초로 상기 용접용 와이어의 송급속도를 결정하도록 되어 있으며, 상기 전류표시부는, 설정된 전류값과 와이어 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있으며, 상기 전류표시부는, 상기 크레이터 전류노브를 이용하여 상기 크레이터 모드의 전류를 설정할 때에 상기 크레이터 모드의 전류의 값과 크레이터 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 전류표시부 및 상기 전압표시부는 설정된 전류 및 전압을 디지털로 표시할 수 있다.
이때, 상기 콘트롤러는 인칭 스위치, 크레이터 선택 스위치, 및 용접기능 선택 스위치 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라 상기 콘트롤러(1); 및 MS 커넥터(170);를 포함하는 와이어 송급장치가 제공될 수 있다. 이때, 상기 MS 커넥터는, CAN 통신을 위한 CAN_High 신호 단자 및 CAN_Low 신호 단자를 포함하며, 상기 작업자가 설정한 전압 및 전류에 관한 정보는, 상기 MS 커넥터에 연결된 제어케이블(5)을 통해 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 상기 용접기 본체에게 송신될 수 있다.
이때, 상기 MS 커넥터는 용접 전압을 와이어 송급장치(100)에게 피드백하는 전압 피드백 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라 상기 와이어 송급장치(100); 상기 용접기 본체; 와이어; 토치; 전원케이블; 상기 용접기 출력 전류를 감지하는 용접기 출력전압 감지부(71); 및 트위스트 쌍의 2선을 포함하는 상기 제어케이블(5)을 포함하는 아크 용접 시스템이 제공될 수 있다. 이때, 상기 와이어 송급장치는 용접용 와이어를 송급하는 모터 어세이를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 용접 시스템을 이용하면 와이어 송급장치에서 용접조건을 설정할 수 있으므로, 작업자의 숙련도와 관계없이 작업성을 향상시킬 수 있으며 균일한 용접품질을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 작업을 수행하는 작업자의 작업 편의성과 용접 품질을 향상시킬 수 있는 콘트롤러 및 이를 포함하는 와이어 송급장치를 구현할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 아크 용접 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 송급장치에 장착되는 콘트롤러를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 송급장치의 좌측 사시 이미지 및 정면 이미지이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 송급장치의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 송급장치 및 용접 기본체의 기본구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 와이어 송급장치(100)는 용접기 본체(3)와 모재 사이에 구비되며, 와이어(9)의 송급을 정밀하게 제어할 수 있는 콘트롤할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 송급장치(100)에 장착되는 콘트롤러(1)를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 와이어 송급장치(100)는 와이어(9)의 송급과 관련된 구동을 제어하기 위한 콘트롤러(1)를 포함할 수 있다. 이러한 콘트롤러(1)는 와이어 송급장치(100)의 외면에 배치될 수 있으며, 특히 작업자가 조작하기 쉬운 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 콘트롤러(1)는 콘트롤 박스 형태로 제공될 수 있으며, 또는 콘트롤 패널 형태로 제공될 수도 있다.
또한, 콘트롤러(1)는 와이어(9)의 송급과 관련된 구동을 제어할 뿐만 아니라 용접에 필요한 구동을 제어할 수 있다. 예컨대, 콘트롤러(1)는 가스의 공급 여부 등을 제어할 수 있다.
콘트롤러(1)는 작업자가 설정할 수 있는 사용자 인터페이스인 입력부와, 작업자가 설정한 것 중 일부를 출력하여 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 그리고 콘트롤러(1)는 입력부를 통해 작업자가 설정한 용접조건 파라미터를 수신하여 용접기 본체(3)로 제어신호를 송신하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 입력부는 전류설정부(10), 전압설정부(20)를 포함할 수 있으며, 상기 디스플레이부는 전류표시부(30), 전압표시부(40)를 포함할 수 있다. 여기서 전류설정부(10), 전류표시부(30), 전압설정부(20), 전압표시부(40)는 작업자가 조작하거나 인식할 수 있도록 와이어 송급장치(100)의 외면에 배치될 수 있다.
전류표시부(30) 및 전압표시부(40)는 대기 중 전류, 전압 및 용접 중 전류 전압을 나타낼 수 있다. 전류표시부(30) 및 전압표시부(40)가 표시하는 숫자에는 ㅁ10%내외의 오차가 존재할 수 있으며, 좀 더 정확한 측정값을 원할 때는 정밀도가 높은 전류측정기(Clamp Meter, HALL C/T, 오실로스코프, 테스터기 등)를 사용할 수 있다.
전류표시부(30)는 전류설정부(10)에서 설정된 전류를 표시할 수 있다. 이때 전류표시부(30)는 아날로그 게이지 형태로 작업자가 설정한 전류를 표시할 수 있지만, 인식성을 향상시키기 위해 디지털 방식으로 표시할 수 있다. 즉, 전류표시부(30)는 숫자로 전류량을 표시하여 작업자가 바로 인식할 수 있다.
전압표시부(40)는 전압설정부(20)에서 설정된 전류를 표시할 수 있다. 이때 전압표시부(40)는 인식성을 향상시키기 위해 디지털 방식으로 표시할 수 있다. 즉, 전압표시부(40)는 숫자로 전압을 표시하여 작업자가 바로 인식할 수 있다.
전류설정부(10)는 와이어(9)로 공급되는 전류를 설정할 수 있다. 작업자는 목표하는 전류의 수치를 전류설정부(10)를 통해 입력하고, 전류설정부(10)는 입력된 전류 수치를 제어부로 송신할 수 있다. 그리고 용접기 본체(3)는 수신한 전류 수치와 대략 동일한 크기의 전류를 와이어(9)로 공급할 수 있다.
전류설정부(10)는 다양한 입력수단으로 구현될 수 있다. 전류설정부(10)를 조작합으로써 작업자가 정확하게 용접에 필요한 전류를 입력할 수 있으며 정교하게 제어할 수 있다. 전류설정부(10)는 가변저항을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 가변저항의 값에 따라 전류값이 조절될 수 있다.
다른 예로서 전류설정부(10)는 슬라이드 타입의 입력부 또는 버튼 타입의 입력부를 구비할 수 있다.
전압설정부(20)는 와이어로 공급되는 전압을 설정할 수 있다. 작업자는 목표하는 전류의 수치를 전압설정부(20)를 통해 입력할 수 있다. 그리고 용접기 본체(3)는 수신한 전압 수치에 대략 동일한 크기의 전압을 와이어(9)로 공급할 수 있다.
전압설정부(20)는 다양한 입력수단을 구비할 수 있다. 전압설정부(20)를 조작합으로써 작업자가 정확하게 용접에 필요한 전압을 입력할 수 있으며 정교하게 제어할 수 있다. 전압설정부(20)는 가변저항을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 가변저항의 값에 따라 전압값이 조절될 수 있다.
한편, 용접 작업은 정상 용접 작업과 마무리 용접 작업인 크레이터 용접 작업으로 크게 나눌 수 있다. 이하에서는 정상 용접 작업을 '용접 작업'으로 지칭하고, 마무리 용접 작업을 '크레이터 용접 작업'으로 지칭할 수 있다.
상기 용접 작업과 상기 크레이터 용접 작업 간에 전압 및 전류 설정치가 다르게 설정할 필요가 있다. 따라서 전류설정부(10)는 용접 전류노브(11)와 크레이터 전류노브(12)를 포함할 수 있고, 전압설정부(20)는 용접 전압노브(21)와 크레이터 전압노브(22)를 포함할 수 있다.
용접 전류노브(11)는 용접 대기 중 전류값을 조절하도록 되어 있는 노브이다.
용접 전압노브(21)는 용접 대기 중 전압값을 조절하도록 되어 있는 노브이다.
용접 전류노브(11) 및 용접 전압노브(21)에 의해 가변되는 전류 및 전압은 각각 전류표시부(30) 및 전압표시부(40)에 표시될 수 있다.
크레이터 전류노브(12)는 용접 대기 중 크레이터 전류의 설정값을 조절하도록 되어 있는 노브이다.
크레이터 전압노브(22)는 용접 대기 중 크레이터 전압의 설정값을 조절하도록 되어 있는 노브이다.
보다 상세히 설명하면, 용접 전류노브(11) 및 용접 전압노브(21)는 작업자가 용접 작업시 필요한 전류 및 전압을 각각 설정할 수 있다. 그리고 크레이터 전류노브(12) 및 크레이터 전압노브(22)는 작업자가 크레이터 작업시 필요한 전류 및 전압을 각각 설정할 수 있다. 즉 용접 전류노브(11) 및 용접 전압노브(21)는 용접 작업에 대응하고, 크레이터 전류노브(12) 및 크레이터 전압노브(22)는 크레이터 작업에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 크레이터 전류노브(12) 및 크레이터 전압노브(22)에 의해 가별되는 크레이터 전류 및 크레이터 전압은 각각 전류표시부(30) 및 전압표시부(40)에 표시되지 않을 수 있다.
그러나 다른 실시예에서, 전류표시부(30)는 용접 전류노브(11) 및 크레이터 전류노브(12)에서 설정된 전류 수치를 선택적으로 표시할 수 있다. 그리고 전압표시부(40)는 용접 전압노브(21) 및 크레이터 전압노브(22)에서 설정된 전압 수치를 선택적으로 표시할 수 있다. 예를 들면, 작업자가 용접 전류노브(11)를 통해 용접 전류 수치를 조절하면 전류표시부(30)는 용접 전류 수치를 표시하고, 크레이터 전류노브(12)를 통해 크레이터 전류 수치를 조절하면 전류표시부(30)는 크레이터 전류 수치를 표시할 수 있다. 또한, 작업자가 용접 전압노브(21)를 통해 용접 전압 수치를 조절하면 전압표시부(40)는 용접 전압 수치를 표시하고, 크레이터 전압노브(22)를 통해 크레이터 전압설정부(20)를 조절하면 전압표시부(40)는 크레이터 전압 수치를 표시할 수 있다. 즉, 전류표시부(30) 및 전압표시부(40)는 작업자가 조절하는 것을 표시할 수 있다.
한편, 전류표시부(30)에서 용접 및 크레이터 전류를 모두 표시하고, 전압표시부(40)에서 용접 및 크레이터 전압을 모두 표시하도록 되어 있는 경우에는, 작업자가 자신이 어느 것을 조작하고 있는지 혼동할 수 있다. 이러한 것을 방지하기 위하여 디스플레이부는 전류표시부(30) 및 전압표시부(40)에 표시된 전류 및 전압의 수치가 용접 작업 또는 크레이터 작업을 위한 전류 및 전압 중 어느 것을 표시하는지 작업자에게 알려주는 별도의 LED 표시부를 더 포함할 수 있다. 상기 LED 표시부는 예컨대 LED 일 수 있다.
용접기능 선택 스위치(93)는 CO2와 Gouging 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 제공된다.
인칭 스위치(91)을 누르면 크레이터 전류노브(12) 및 용접 전류노브(11) 가변 시 인칭 속도가 가변될 수 있다. 인칭 스위치(91)은 용접 초기에 와이어를 모재 방향으로 나가도록 하는 버튼일 수 있다. 예를 들어, 작업자가 인칭 스위치(91)을 온(on)상태로 설정하면 후술하는 제어부(80)는 이를 수신하여 용접기 본체(3)에게 제어신호를 전송한다.
단, 일 실시예에서 용접 중에는 인칭 기능을 사용할 수 없도록 할 수 있다.
크레이터 선택 스위치(92)를 이용하여 크레이터 온 및 오프 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 크레이터 선택 스위치(92)는 용접 작업과 크레이터 작업 중 어느 작업을 수행할지 선택하는 스위치일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 송급장치의 좌측 사시 이미지 및 정면 이미지이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 송급장치의 정면도, 우측면도, 및 배면도이다.
와이어 송급장치(100)는 콘트롤러(1), 써큘러 커넥터(110), 릴 샤프트(120), 모터 어세이(130), 가스조절밸브(150), 솔밸브(솔레노이드 밸브)(160), MS 커넥터(170), 및 파워 커넥터(180)을 포함할 수 있다. 와이어 송급장치(100)의 릴 샤프트(120)에는 스풀(8)이 결합될 수 있다.
솔밸브(160)는 미리 설정된 시간 동안만 전자적인 신호에 의해 온/오프되며, 그리고 본 용접 시 자동 온(ON)이 될 수 있다. 가스조절밸브(150)는 가스유량 조절 또는 솔밸브 손상 시 수동개폐를 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 솔밸브(160)는 가스의 유입을 조절하는 기능을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 모터 어세이(130)에는 엔코더가 장착되어 있을 수 있다. 상기 엔코더를 이용하여 와이어 송급속도의 정확성 높일 수 있다. 모터 어세이(130)의 모터를 구동 시, 모터속도를 엔코더로 읽어들여 전류 대비 송급속도 지령치 값과 실제 모터속도값을 서로 비교하여 속도오차를 산출하고, 상기 속도오차를 최소화하여 모터를 제어함으로써 안정적인 와이어 송급을 실행할 수 있다. 상기 엔코더는 인크리멘털 방식의 엔코더일 수 있다.
도 3a에 제시된 바와 같이, 와이어 송급장치(100)의 정면에 콘트롤러(1) 및 써큘러 커넥터(110)가 노출될 수 있다.
도 3b에 제시된 바와 같이, 와이어 송급장치(100)의 우측면에 릴 샤프트(120) 및 모터 어세이(130)가 노출될 수 있다.
도 3c에 제시된 바와 같이, 와이어 송급장치(100)의 배면에 가스조절밸브(150), 솔밸브(160), MS 커넥터(170), 및 파워 커넥터(180)가 노출될 수 있다.
MS 커넥터(170)는 CAN 통신을 위한 CAN_High 신호 단자 및 CAN_Low 신호 단자를 포함할 수 있다.
ISO가 국제 표준 규격으로 제정한 CAN 통신 방식을 이용하면, 여러 개의 CAN 장치가 서로 통신할 수 있으며, 하나의 CAN 인터페이스로 여러 개의 모듈을 제어할 수 있어서 연결선 수의 감소 및 원가 절감의 효과가 있다.
CAN 통신은 여러 개의 CAN 장치들을 병렬로 연결하여 데이터를 주고받는 통신방법으로서, CAN 버스를 통해서 통신선 상에 데이터를 띄어놓고 필요한 데이터에 접근할 수 있다. CAN 통신은 멀티 마스터(Multi Master) 방식으로 통신하므로 통신 버스를 여러 노드들이 공유하면서 언제든지 버스를 사용할 수 있다. 또한, CAN 통신은 CAN_High, CAN_Low 두 개의 신호로 통신할 수 있으며, 트위스트 쌍의 2선으로 되어있어 전기적 잡음에 강해 메시지를 보호할 수 있다는 장점이 있다. CAN 통신을 사용하는 CAN 장치들은 고유한 ID 값을 가지고 있으며, ID 값은 낮을 수록 높은 통신 우선순위를 갖는다. CAN 통신은 최대 1M bps에 달하는 고속 통신을 제공하며, 보통 통신 속도가 500k~ 1M bps 속도로 CAN 통신이 가능합니다. 또한, 최대 1,000m까지 원거리 통신이 가능하다. CAN 통신은 PLUG & PLAY 기능을 제공하므로 CAN 제어기를 버스에 간편하게 연결하고 끊을 수가 있어서, 여러 장치를 추가하고 제거하기가 용이하다. CAN 버스에는 전체 노드를 제어하는 마스터가 없으므로 CAN 버스에서 데이터를 쉽게 접근할 수 있다.
또한 MS 커넥터(170)는 두 개의 서로 다른 전압을 위한 제1단자 및 제2단자를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1단자에는 0V 전위가 인가되고, 상기 제2단자에는 40V 전위가 인가될 수 있다. 상기 인가되는 전위의 구체적인 수치는 실시예에 따라 변경될 수 있다. 상기 제1단자 및 상기 제2단자를 통해 제공되는 전압 및 전류는 와이어 송급장치(100)에 전원을 공급하는 데에 이용될 수 있다.
또한 MS 커넥터(170)는 용접기의 출력전압을 와이어 송급장치(100)에서 피드백하는 전압 피드백 단자를 포함할 수 있다. 용접 출력전압을 용접기에서 받아 송급장치의 대기 중 전압노브의 설정된 값으로 출력전압을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템은 설정된 전압값과 상기 피드백되어 관찰된 용접기 출력전압값을 서로 비교함으로써 일정한 용접기 출력을 제공하도록 되어 있을 수 있다.
상술한 제어케이블(5)은 와이어 송급장치(100)의 MS 커넥터(170)에 결합될 수 있다. 제어케이블(5)은 CAN 통신을 위한 트위스트 쌍의 2선을 포함할 수 있다. 제어케이블(5)을 이용하여 용접기 본체(3)와 송급장치(100) 간에 CAN 통신이 이루어질 수 있다. CAN 통신을 이용하여, 도면 5에 제시된 노브 및 스위치의 설정값, 신호, 전류, 전압을 실시간 통신으로 용접기와 송급장치 간에 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 전원케이블(6)은 와이어 송급장치(100)의 파워 커넥터(180)에 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어 송급장치(100) 및 용접 기본체의 기본구성을 나타낸 블록도이다.
제어부(80)는 메인컨트롤유닛(MCU) 또는 중앙컨트롤유닛(CPU)으로 불릴 수 있으며, 전류설정부(10) 및 전압설정부(20)에서 작업자가 설정한 전류 및 전압의 수치를 수신하여 전류표시부(30) 및 전압표시부(40)에 신호를 보낼 수 있다. 또한 상기 수신된 전류 및 전압의 수치를 처리하여 용접용 와이어로 공급되는 전압 및 전류를 제어하기 위한 제어신호를 용접기 본체(3)로 전송할 수 있다. 즉, 제어신호를 용접기 본체(3)에 전송함으로써 전류설정부(10) 및 전압설정부(20)를 통해 작업자가 설정한 수치대로 전류 및 전압이 용접용 와이어(9)에 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(80)는 전류설정부(10) 및 전압설정부(20)에서 작업자가 조작을 하면 그 신호를 수신할 수 있다. 그리고 제어부(80)는 전류표시부(30) 및 전압표시부(40)에서 작업자가 입력한 전류 및 전압의 수치를 표시하도록 신호를 전송할 수 있다.
이때, 제어부(80)는 전류설정부(10) 및 전압설정부(20)에서 입력된 신호를 용접기 본체(3)로 송신하고, 용접기 본체(3)는 신호를 수신하여 작업자가 입력한 전류 및 전압을 와이어(9)로 출력할 수 있다.
예컨대, 작업자는 전류설정부(10)를 조작하여 전류 수치를 입력하며, 입력된 전류 수치는 전류설정부(10)에서 전기 신호로 변환되어 제어부(80)로 송신될 수 있다. 제어부(80)는 전기 신호를 수신하여 이를 다시 전류표시부(30)로 송신할 수 있다. 그리고 전류표시부(30)는 전기 신호를 수신하여 이를 수치로 변환하여 작업자가 육안으로 파악하도록 숫자로 표시할 수 있다.
또한, 제어부(80)는 인칭 스위치(91), 용접기능 선택 스위치(93), 및 크레이터 선택 스위치(92) 등 여러 구성들과 전기적으로 연결되어 신호를 수신하며, 각 구성들로 제어신호를 수신하여 용접기 본체(3)로 제어신호를 송신할 수 있다.
또한, 제어부(80)는 CAN 통신을 통해 용접기 본체(3)로부토 전송되는 솔밸브 신호(74)를 입력받을 수 있다. 상기 솔밸브 신호에 의해 솔밸브(160)의 개폐가 자동으로 제어될 수 있다.
한편, 도 5를 참조하여 이하에서는 제1실시예에 따른 와이어 송급장치의 제어방법을 설명한다.
작업자가 입력한 전류 수치를 표시하기 위하여 아래와 같은 단계를 포함할 수 있다.
와이어 송급장치(100)의 제어방법은 전류설정부(10)에서 제어부(80)에게 작업자가 입력된 전류 수치를 신호로 송신하는 단계(S10), 제어부(80)에서 전류표시부(30)로 신호를 송신하는 단계(S20), 전류표시부(30)에서 작업자가 입력한 전류 수치를 표시하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
또한, 작업자가 입력한 전압 수치를 표시하기 위하여 아래와 같은 단계를 포함할 수 있다.
와이어 송급장치(100)의 제어방법은 전압설정부(20)에서 제어부(80)에게 작업자가 입력한 전압 수치를 신호로 송신하는 단계(S40), 제어부(80)에서 전압표시부(40)에게 신호를 송신하는 단계(S50), 전압표시부(40)에서 작업자가 입력한 전압 수치를 표시하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
위 제어방법들은 동시에 진행되거나 각각 개별적으로 진행될 수 있다. 예컨대, 작업자가 조작하는 순서대로 제어방법이 진행될 것이다.
한편, 제어부(80)에서 용접기 본체(3)에게 입력된 전류 수치 및 전압 수치를 신호로 송신하는 단계(S70)를 추가적으로 실행할 수 있다. 용접기 본체(3)는 제어부(80)로부터 수신한 신호대로 전류 및 전압을 와이어(9)로 공급할 수 있다. 그리고 이 단계(S70)는 전류설정부(10) 및/또는 전압설정부(20)로부터 제어부(80)에게 신호를 송신하는 단계(S10, S40)보다 후에 실행될 수 있으며, 제어부(80)로부터 전류표시부(30) 및/또는 전압표시부(40)에게 송신하는 단계(S20, S50)와 대략 동시에 실행될 수 있다.
제1실시예에서 전류설정부(10)는 용접 전류노브(11)와 크레이터 전류노브(12)를 포함할 수 있다. 따라서 전류설정부(10)로부터 제어부(80)에게 신호를 송신하는 단계(S10)는 용접 전류노브(11)와 크레이터 전류노브(12)로부터 제어부(80)에게 신호를 각각 송신하는 단계(S11)를 포함할 수 있다. 예컨대, 작업자가 용접 전류노브(11)를 조작하여 전류 수치를 입력하면, 용접 전류노브(11)로부터 제어부(80)에게 신호를 송신할 수 있다. 이때, 크레이터 전류노브(12)는 제어부(80)에게 신호를 송신하지 않을 수 있다. 물론 그 반대도 가능하다.
또한, 제1실시예에서 전압설정부(20)는 용접 전압노브(21)와 크레이터 전압노브(22)를 포함할 수 있다. 따라서 전압설정부(20)로부터 제어부(80)에게 신호를 송신하는 단계(S40)는 용접 전압노브(21)와 크레이터 전압노브(22)로부터 제어부(80)에게 각각 신호를 송신하는 단계(S41)를 포함할 수 있다. 예컨대 전술한 전류설정부(10)로부터 제어부(80)에게 송신하는 단계(S10)와 동일할 수 있다.
와이어 송급장치(100)에는 작업자가 손에 쥐는 토치(200)의 그립부에 설치된 토치 스위치(95)가 연결될 수 있다. 작업자가 상기 토치 스위치(95)를 누르는 순서에 따라 용접작업의 종류가 설정될 수 있다. 예를 들어, 작업자가 상기 토치 스위치(95)를 최초로 누르는 단계에서는 용접 작업이 수행되고, 한 번 더 누르면 크레이터 작업이 수행되며, 또 한 번을 더 누르면 작업이 중단되도록 설정될 수 있다.
제어부(80)는 작업자가 토치 스위치(95)를 누른 상태를 신호로 수신하여 작업자가 설정한 용접작업의 종류에 대응되는 전류 및 전압을 용접용 와이어(9)로 전송하도록 용접기 본체(3)로 제어신호를 전송할 수 있다.
제어부(80)는 용접기 출력전압 감지부(71)가 제공하는 신호를 수신할 수 있다.
용접기 출력전압 감지부(71)는 와이어(9), 토치(200), 용접기 본체(3), 및 전원케이블(6) 중 적합한 위치에 인스톨되어 있을 수 있다.
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: 전류설정부 11: 용접 전류노브
12: 크레이터 전류노브 20: 전압설정부
21: 용접 전압노브 22: 크레이터 전압노브
30: 전류표시부 40: 전압표시부
95: 토치 스위치

Claims (13)

  1. 모터를 이용하여 용접용 와이어를 토치로 송급하는 와이어 송급장치에 설치되어 상기 와이어 송급장치의 구동과 관련된 정보들을 입출력하기 위한 와이어 송급장치의 콘트롤러에 있어서,
    용접 모드의 전류를 설정하도록 되어 있는 용접 전류노브;
    크레이터 모드의 전류를 설정하는 크레이터 전류노브;
    상기 용접 모드의 전압을 설정하는 용접 전압노브;
    상기 크레이터 모드의 전압을 설정하는 크레이터 전압노브;
    상기 용접 전류노브 또는 상기 크레이터 전류노브에서 설정된 전류를 표시하는 전류표시부;
    상기 용접 전압노브 또는 상기 크레이터 전압노브에서 설정된 전압을 표시하는 전압표시부; 및
    제어부,
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 와이어의 송급과 관련된 구동을 제어하며, 상기 용접 전류노브, 상기 크레이터 전류노브, 상기 용접 전압노브 및 상기 크레이터 전압노브를 이용하여 작업자가 설정한 전압 및 전류에 관한 정보를 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 용접기 본체에게 송신하도록 되어 있고,
    상기 전류표시부는, 용접 대기상태에서 상기 용접 전류노브에 의해 설정된 상기 용접 모드의 전류를 표기하도록 되어 있으며, 상기 크레이터 전류노브에 의해 상기 크레이터 모드의 전류가 설정되면 상기 설정된 상기 크레이터 모드의 전류를 미리 결정된 제1시간 동안 표시하도록 되어 있고, 그리고
    상기 전압표시부는, 용접 대기상태에서 상기 용접 전압노브에 의해 설정된 상기 용접 모드의 전압을 표기하도록 되어 있으며, 상기 크레이터 전압노브에 의해 상기 크레이터 모드의 전압이 설정되면 상기 설정된 상기 크레이터 모드의 전압을 미리 결정된 제2시간 동안 표시하도록 되어 있는,
    콘트롤러.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 용접 실행 중 또는 용접 대기 중일 때에, 설정된 전류값을 기초로 상기 용접용 와이어의 송급속도를 결정하도록 되어 있으며,
    상기 전류표시부는, 상기 설정된 전류값과 상기 와이어의 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있으며,
    상기 전류표시부는, 상기 크레이터 전류노브를 이용하여 상기 크레이터 모드의 전류를 설정할 때에 상기 크레이터 모드의 전류의 값과 크레이터 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있는,
    콘트롤러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류표시부 및 상기 전압표시부는 설정된 전류 및 전압을 디지털로 표시하는, 콘트롤러.
  5. 제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접 전류노브, 상기 크레이터 전류노브, 상기 용접 전압노브 및 상기 크레이터 전압노브는 로터리 엔코더를 각각 포함하는, 콘트롤러.
  6. 제1항, 제3항, 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    인칭 스위치, 크레이터 선택 스위치, 및 용접기능 선택 스위치 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 콘트롤러.
  7. 제1항의 콘트롤러(1); 및
    MS 커넥터(170);
    를 포함하며,
    상기 MS 커넥터는, CAN 통신을 위한 CAN_High 신호 단자 및 CAN_Low 신호 단자를 포함하며,
    상기 작업자가 설정한 전압 및 전류에 관한 정보는, 상기 MS 커넥터에 연결된 제어케이블(5)을 통해 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 상기 용접기 본체에게 송신되는 것을 특징으로 하는,
    와이어 송급장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 MS 커넥터는 용접 전압을 와이어 송급장치(100)에게 피드백하는 전압 피드백 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 와이어 송급장치.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 용접 실행 중 또는 용접 대기 중일 때에, 설정된 전류값을 기초로 상기 용접용 와이어의 송급속도를 결정하도록 되어 있으며,
    상기 전류표시부는, 상기 설정된 전류값과 상기 와이어의 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있으며,
    상기 전류표시부는, 상기 크레이터 전류노브를 이용하여 상기 크레이터 모드의 전류를 설정할 때에 상기 크레이터 모드의 전류의 값과 크레이터 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있는,
    와이어 송급장치.
  11. 제7항의 와이어 송급장치(100);
    상기 용접기 본체;
    와이어;
    토치;
    전원케이블;
    상기 용접기 본체의 출력 전류를 감지하는 용접기 출력전압 감지부(71); 및
    트위스트 쌍의 2선을 포함하는 상기 제어케이블(5)
    을 포함하며,
    상기 와이어 송급장치는 용접용 와이어를 송급하는 모터 어세이를 포함하는,
    아크 용접 시스템.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 용접 실행 중 또는 용접 대기 중일 때에, 설정된 전류값을 기초로 상기 용접용 와이어의 송급속도를 결정하도록 되어 있으며,
    상기 전류표시부는, 상기 설정된 전류값과 상기 와이어의 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있으며,
    상기 전류표시부는, 상기 크레이터 전류노브를 이용하여 상기 크레이터 모드의 전류를 설정할 때에 상기 크레이터 모드의 전류의 값과 크레이터 송급속도를 반복적으로 번갈아 각각 일정시간 동안 표시하도록 되어 있는,
    아크 용접 시스템.
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