KR102498709B1 - 혹서기 용접가능시간 알람 용접기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혹서기 용접가능시간 알람 용접기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 용접기에 적용되어 방열팬을 통해 취득된 외기온도 정보, 용접기의 방열판 온도, 그리고 현재 작업자가 설정한 용접전류 및 전압값을 기준으로 외기온도가 높은 혹서기 동안에 지속가능한 용접시간을 작업자에게 알려주도록 하여 용접품질을 향상시키도록 한 혹서기 용접가능시간 알람 용접기에 관한 것이다.

Description

혹서기 용접가능시간 알람 용접기{Welder for welding time alarm During the summer months}

본 발명은 혹서기 용접가능시간 알람 용접기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 용접기에 적용되어 방열팬을 통해 취득된 외기온도 정보, 용접기의 방열판 온도, 그리고 현재 작업자가 설정한 용접전류 및 전압값을 기준으로 외기온도가 높은 혹서기 동안에 지속가능한 용접시간을 작업자에게 알려주도록 하여 용접품질을 향상시키도록 한 혹서기 용접가능시간 알람 용접기에 관한 것이다.

일반적으로 아크 용접은 전기용접에 비해 능률의 향상, 품질의 안전화, 원가절감면에서 우수한 특성을 가짐에 따라 근래 산업현장에서 주요한 용접방식으로 광범위하게 사용되고 있으며, 이러한 아크 용접을 수행함에 있어 시행상의 기본 사항, 용접공정의 검토, 개선 유무 등을 포함하여 아크 용접기를 작업조건에 맞게 설정하여 작업하는 것이 필요하다.

용접 전류, 아크 전압의 선정은 아크 용접의 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.

용접 전류는 용입과 용착 속도를 결정하는 중요한 요소이며, 아크 전압은 비드 형상과 이행방식을 경정하는 중요한 요소이다.

그러나, 양자 간에는 상호 관계가 있으므로 한쪽만이 적정하다 하더라도 좋은 결과를 얻을 수 없으며, 조건이 맞지 않으면 용입불량이나 과용융, 스패터(spatter)의 발생 원인이 된다.

그리고, 용접 속도 또한 상기 전류, 전압과 함께 중요한 요소로 하나로, 용접속도가 빨라짐에 따라 용입은 얕아지고 비드폭도 감소하여 폭이 좁은 블록형 비드로 되며, 용접 속도를 매우 느리게 하면 용융금속의 유동으로 용입이 감소되고, 오버랩의 원인이 된다.

최근에는 디지털 용접기가 개시되어 용접제어를 용이하게 함으로써 용접품질을 향상시키는데 기여하고 있다.

이러한 디지털 용접기는 자체적으로 용접기의 내부온도를 측정하는 센서가 대부분 부착되어 있어 이 센서로부터 취득한 용접기 방열판의 온도를 관리하여 용접기가 과열되는 것을 막도록 설계되어 있다.

그런데, 혹서기에는 외기 온도가 높기 때문에 고전류 용접시 용접기의 자체 방열기능이 현저히 떨어지게 되고, 이로 인해 갑작스러운 용접기의 정지가 생길 수 있는데, 이는 곧 용접품질 불량으로 이어지므로 대책 마련이 시급한 실정이다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1590513호(2016.01.26.) '디지털 용접기 에너지 관리 시스템 및 방법'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 디지털 용접기에 적용되어 방열팬을 통해 취득된 외기온도 정보, 용접기의 방열판 온도, 그리고 현재 작업자가 설정한 용접전류 및 전압값을 기준으로 외기온도가 높은 혹서기 동안에 지속가능한 용접시간을 작업자에게 알려주도록 하여 용접품질을 향상시키도록 한 혹서기 용접가능시간 알람 용접기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 컨트롤러를 내장한 용접기본체; 용접기본체에 탑재되고, 컨트롤러에 의해 제어되는 인버터; 인버터와 연결된 용접토치; 인버터의 표면에 부착된 방열판; 방열판의 온도를 검출하여 컨트롤러로 출력하는 제1온도센서; 외기를 흡입하여 인버터를 냉각하는 방열팬; 방열팬의 전방에 설치되어 인입되는 외기의 온도를 검출하여 컨트롤러로 출력하는 제2온도센서; 컨트롤러의 제어하에 제1,2온도센서의 검출값과, 인버터의 용접전류 및 용접전압 설정값을 산술하여 계산된 용접가능시간을 표시하는 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혹서기 용접가능시간 알람 용접기를 제공한다.

이때, 상기 방열팬은 속도제어형 팬모터에 의해 구동되며, 상기 속도제어형 팬모터는 상기 컨트롤러에 연결된 팬모터제어기를 통해 회전속도의 구동이 제어되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 디스플레이와 병행하여 시청각적인 알람을 발생시키는 경고유닛이 더 구비된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 디지털 용접기에서 작업자가 설정한 용접전류 및 전압값과, 외기온도, 용접기 내부온도에 따라 계산된 용접시간을 작업자에게 알려줌으로써 갑작스런 용접기 정지 현상이 발생하기 전에 작업을 마무리할 수 있도록 하여 용접품질이 떨어지는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 혹서기 용접가능시간 알람 용접기의 개략적인 구성도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혹서기 용접가능시간 알람 용접기는 용접기본체(100)를 포함한다.

상기 용접기본체(100)는 하우징으로서 용접에 필요한 부품들이 실장되는 공간을 제공한다.

또한, 도시하지 않았으나 상기 용접기본체(100)의 하단에는 캐스터가 더 설치되어 이동의 편의성을 갖추도록 함이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 용접기본체(100) 내부에는 인버터(110)가 탑재된다.

상기 인버터(110)는 직류전원을 가변전압과 가변주파수의 교류전원으로 변환해주는 수단으로서, 통상 상용 교류전원을 직류전원으로 변환시켜주는 컨버터부를 포함하여 '인버터'라고 통칭한다.

이러한 인버터(110)를 이용하는 용접기는 보통 상용 교류전원을 입력으로 받아 1차 정류한 다음 인버터부에서 20KHz 이상의 높은 주파수로 변환된 AC전원을 만들고, 이를 고주파형 트랜스를 통해 원하는 용접 전압을 얻어내서 이를 다시 2차 정류하면 깨끗한 DC 전류를 얻을 수 있으므로 이를 이용하여 용접을 실행하게 된다.

이때, 인버터(110) 대신 SCR을 사용할 수도 있는데, 인버터(110)는 SCR에 비해 중량과 크기를 더 소형화할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 인버터를 이용한 인버터식 용접기는 보통 저항용접기를 의미하며, 인버터용 소자로는 MOSFET(Metal Oxide Semiconducror Field Effect Transistor)나 혹은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 사용된다.

다만, 인버터(110)는 열을 많이 발생시키므로 이를 냉각시킬 수단이 요구된다.

바람직한 냉각수단으로는 인버터(110)의 상면에 부착되는 방열판(120)과 방열팬(130)을 들 수 있다.

여기에서, 상기 방열팬(130)은 속도제어형 팬모터(132)에 의해 회전구동되며, 상기 속도제어형 팬모터(132)는 팬모터제어기(134)를 통해 제어되고, 상기 팬모터제어기(134)는 컨트롤러(140)에 전기적으로 연결되어 제어된다.

또한, 상기 인버터(110)에는 용접접지선(L1)과, 용접토치(150)에 연결되는 용접토치선(L2)이 연결된다.

본 발명은 이러한 구조에서 상기 방열판(120)의 방열온도를 검출하는 제1온도센서(T1)을 설치하고, 상기 제1온도센서(T1)의 온도검출값은 컨트롤러(140)로 출력되도록 설계된다.

뿐만 아니라, 상기 방열팬(130)의 전방에는 제2온도센서(T1)를 설치하고, 상기 제2온도센서(T2)의 온도검출값도 컨트롤러(140)로 송신되도록 설계된다.

덧붙여, 상기 인버터(110)는 신호선(160)을 통해 컨트롤러(140)와 연결되어 용접전류, 용접전압을 설정할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 제1온도센서(T1)는 용접기의 내부온도, 다시 말해 인버터(110)의 온도를 검출하는 센서라고 보면 되고, 상기 제2온도센서(T2)는 용접기로 유입되는 외기온도를 검출하는 센서라고 보면 된다.

이렇게 제1,2온도센서(T1,T2)를 두어 내부온도와 외부온도를 검출하는 이유는 용접기에서 발생하는 열의 대부분이 인버터(110)에서 발생하기 때문에 인버터(110)의 전력변환 효율에 의해 결정되며, 그 열은 방열판(120)과 방열팬(130)에 의해 방출되기 때문이다.

즉, 인버터(110)의 발열은 변환되는 전력, 다시 말해 용접전류의 제곱과 용접전압의 곱에 비례한 특성을 가지고 있으므로 내부온도와 외부온도의 변화에 따른 방출 열량의 최대량을 실험을 통해 미리 확인하고 이를 테이블화시킴으로써 용접기가 정지되는 시점을 확인할 수 있게 된다.

정리하자면, 상기 제1,2온도센서(T1,T2)로부터 취득된 방열판(120)의 온도와 방열팬(130)을 통해 유입되는 외기의 온도를 측정하고, 이때 취득된 온도값과, 현재 인버터(110)에 설정된 용접전류 및 용접전압을 수치적인 데이터베이스로 만들어 지속가능한 용접시간, 다시 말해 용접기가 정지할 때까지 걸리는 시간을 산출할 수 있게 된다.

이와 같은 용접가능시간 산출이 가능하므로 본 발명에서는 상기 용접기본체(100)의 일측에 디스플레이(170)를 더 설치하여 용접가능시간을 표시하도록 하고, 알람을 발하도록 하여 작업자가 즉시 인지할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

이때, 디스플레이(170)에 표시하는 것과 알람을 발생시키는 것은 병행설치 또는 각각 단독설치가 가능하다. 즉, 알람은 시청각적인 자극을 통해 즉시 인지할 수 있도록 램프를 통한 적색 빛 점멸의 형태와 사이렌 등의 소리를 출력하는 형태가 될 수 있는데, 이를 구현하도록 경고유닛이 디스플레이(170)와 병행설치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 특히, 혹서기와 같이 외기온도가 높을 때 이 외기를 이용하여 용접기의 인버터(110)를 냉각시키는 과정에서 용접기 사용시간을 정확하게 예측하고, 이를 토대로 용접기를 가동시킴으로써 용접기 정지전에 용접을 마무리하도록 제어할 수 있어 용접품질이 저하되거나 용접불량이 생기지 않도록 미연에 방지하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

100: 용접기본체 110: 인버터
120: 방열판 130: 방열팬
140: 컨트롤러 150: 용접토치
160: 신호선 170: 디스플레이

Claims (3)

1. 컨트롤러를 내장한 용접기본체;
   용접기본체에 탑재되고, 컨트롤러에 의해 제어되는 인버터;
   인버터와 연결된 용접토치;
   인버터의 표면에 부착된 방열판;
   방열판의 온도를 검출하여 컨트롤러로 출력하는 제1온도센서;
   외기를 흡입하여 인버터를 냉각하는 방열팬;
   방열팬의 전방에 설치되어 인입되는 외기의 온도를 검출하여 컨트롤러로 출력하는 제2온도센서;
   컨트롤러의 제어하에 제1,2온도센서의 검출값과, 인버터의 용접전류 및 용접전압 설정값을 산술하여 계산된 용접가능시간을 표시하는 디스플레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혹서기 용접가능시간 알람 용접기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 방열팬은 속도제어형 팬모터에 의해 구동되며, 상기 속도제어형 팬모터는 상기 컨트롤러에 연결된 팬모터제어기를 통해 회전속도의 구동이 제어되는 것을 특징으로 하는 혹서기 용접가능시간 알람 용접기.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스플레이와 병행하여 시청각적인 알람을 발생시키는 경고유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 혹서기 용접가능시간 알람 용접기.

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