KR19980082883A

KR19980082883A - 티아이지(tig) 용접장치

Info

Publication number: KR19980082883A
Application number: KR1019970017984A
Authority: KR
Inventors: 허창회
Original assignee: 이종수; 엘지산전 주식회사
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-12-05

Abstract

고주파 장애 발생을 방지하고 아아크 기동성능을 향상시킬 수 있도록 한 TIG용접장치에 관한 것으로서, 3상의 교류전원을 용접에 필요한 전원으로 변환하여 토치와 모재에 공급하는 전원공급부, 토치와 모재 사이에 아아크를 기동시키는 아아크 기동부, 실제 용접에 사용되는 전류를 검출하여 기준전류와 비교하고 그 비교결과에 따라 전원공급부의 동작을 제어하는 전원공급 제어부를 구비한 TIG 용접장치에 있어서, 아아크 기동부는 고압 발생부를 구비하고 정극성을 갖는 고압의 직류전원을 토치와 모재사이에 인가하여 아아크를 기동시킴을 특징으로 하므로 신뢰성을 향상시킬 수 있고 전극 수명단축을 방지할 수 있다.

Description

티아이지(TIG) 용접장치

본 발명은 용접장치에 관한 것으로서, 특히 고압 아아크 기동방식의 TIG 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접장치는 토치(Torch) 부분의 텅스텐 전극과 모재 사이에 불활성 가스인 아르곤 가스를 흘려 모재 산화의 요인인 공기를 차폐하고 동시에 전기 아크를 발생하여 그 열로 모재를 녹여 용접하는 용접장치이다

그리고 TIG 용접장치에서 사용되는 아아크 스타트 방식으로는 스크래치(Scratch) 스타트와 고압 고주파(High Voltage High Frequency) 방전식 스타트가 있으며 일반적으로 고압 고주파 방전식 스타트가 주로 사용된다.

종래의 TIG 용접장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 모재(17)를 용접시키는데 필요한 전원을 공급하는 전원공급부(10), 모재(16)와 토치(17) 사이에 고압고주파 전원을 공급하여 아아크를 기동(起動)시키는 아아크 기동부(30), 실제 용접에 사용되는 전류를 기준전류와 비교하고 그 비교결과에 따라 상기 전원공급부(10) 및 아아크 기동부(30)의 동작을 제어하는 전원공급 제어부(50)로 구성된다.

이때 전원공급부(10)는 3상 교류전원을 정류하는 제 1 정류부(11), 상기 제 1 정류부(11)의 출력을 평활하는 콘덴서(C₁), 상기 콘덴서(C₁)에 의해 평활된 직류전원을 고주파의 교류전원으로 변환하는 인버터부(12), 상기 인버터부(12)에서 출력된 고주파 교류전원을 용접에 필요한 저전압 교류전원으로 변압하는 중간탭 방식의 트랜스포머(13), 상기 트랜스포머(13)를 통해 변압된 교류전원을 정류하는 제 2 정류부(14), 상기 제 2 정류부(14)에서 정류된 직류전원을 평활하는 리액터(15), 및 전원을 인가받고 아아크를 발생시키는 토치(16)로 구성된다.

그리고 아아크 기동부(30)는 전원을 입력받아 고압고주파를 발생하는 고압고주파 발생부(31), 일정 신호에 따라 상기 고압고주파 발생부(31)로 인가되는 전원을 차단하기 위한 릴레이(32) 및 쵸크코일(C.C)로 구성된다.

이어서 전원공급 제어부(50)는 실제 용접전류를 검출하는 전류검출부(51), 용접에 필요한 기준전류를 설정하는 기준전류설정부(52), 상기 기준전류설정부(52)의 기준 전류와 전류검출부(51)의 검출 전류를 비교하고 그 비교결과에 따라 일정신호를 출력하는 전류 제어부(53), 상기 전류 제어부(53)의 출력에 따라 전원 공급부(10)의 인버터(12)를 구동하는 인버터 구동부(54), 상기 전류 검출부(51)의 검출전류에 따라 아아크 기동부(30)의 릴레이(32)를 구동시키는 릴레이 구동부(55)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 기술에 따른 TIG 용접장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 교류전원이 인가되면 제 1 정류부(11)와 콘덴서(C₁)를 통해 직류로 정류되고 평활된다. 그리고 상기 평활된 직류전원은 인버터부(12)에서 고주파의 교류전원으로 변환되어 트랜스포머(13)의 1차측 코일에 인가되고, 일정배율로 변압되어 2차측 코일에 유기된다. 이어서 트랜스포머(13)의 중간탭 전압은 리액터(15)에 의해 평활되고 초크 코일(C.C)을 경유하여 토치(16)에 공급된다. 그리고 트랜스포머(13)의 2차측 코일에 유기된 교류전압은 제 2 정류부(14)에 의해 직류로 정류되고 전류검출부(51)를 경유하여 모재(17)에 인가된다.

한편, 사용자가 모재(17)를 용접하기 위하여 토치(16)을 '온' 시키면 고압고주파 발생부(31)에서 발생된 고압고주파 교류전류가 콘덴서(C₂)를 통해 모재(17)와 토치(16) 사이에 인가되어 가스절연이 파괴된다. 따라서 상기 고압고주파 교류전류로 인해 토치(16)와 모재(17) 사이에서 교번적으로 아아크가 발생된다.

이어서 상기 아아크로 인하여 토치(16)와 모재(17)사이에는 실제 용접전류가 흐르게 된다.

그리고 토치(16)와 모재(17)사이에 흐르는 실제의 용접전류는 전류검출부(51)에서 검출되고 전류 제어부(53)에 인가된다. 이어서 전류 제어부(53)는 기준전류 설정부(52)에서 인가되는 기준전류값과 상기 전류검출부(51)에서 검출된 전류를 비교하고 그 비교결과에 따라 인버터(12)를 통해 기준전류와 동일한 양의 전류가 흐르도록 인버터 구동부(54)에 제어신호를 인가한다.

한편, 릴레이 구동부(55)는 전류 검출부(51)의 출력신호에 따라 용접 전류가 흐르는지 여부를 판단한다. 이때 용접전류가 흐르면 아아크가 발생된것을 의미하므로 아아크를 기동시키기 위한 고압고주파 전원이 더이상 필요치 않다. 따라서 릴레이(32)를 '오프'시켜 고압고주파발생부(31)의 고압고주파 전원이 계속해서 인가되는 것을 차단한다.

종래의 기술에 따른 TIG 용접장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 아아크를 발생시키기 위해 고주파 및 고압의 전원이 회로에 인가되므로 주변의 자동화용 기기에 고주파 장애를 일으키는 요인이 된다.

둘째, 아아크 발생을 위해 교류전원을 사용하므로 전원 케이블의 길이가 길어지는 경우 전력 케이블의 임피던스 증가로 인한 전압강하로 아아크 기동성능이 저하된다.

셋째, 고압고주파의 교류전원에 의해 토치와 모재사이에 교번적으로 아아크를 발생시키므로 전극이 많이 소모된다.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 고주파 장애 발생을 방지하고 아아크 기동성능을 향상시킬 수 있도록 한 TIG용접장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 TIG 용접장치를 나타낸 레이아웃도이고,

도 2는 본 발명에 따른 TIG 용접장치를 나타낸 레이아웃도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 전원공급부11: 제 1 정류부

12: 인버터부13: 트랜스포머

14: 제 2 정류부15: 리액터

16: 토치17: 모재

30: 아아크 기동부31: 고압고주파 발생부

32: 릴레이33: 고압 발생부

50: 전원공급 제어부51: 전류 검출부

52: 기준전류 설정부53: 전류 제어부

54: 인버터 구동부55: 릴레이 구동부

C_1,C₂: 콘덴서C.C: 쵸크 코일

D₃: 고압 방지용 다이오드

본 발명은 3상의 교류전원을 용접에 필요한 전원으로 변환하여 토치와 모재에 공급하는 전원공급부, 토치와 모재 사이에 아아크를 기동시키는 아아크 기동부, 실제 용접에 사용되는 전류를 검출하여 기준전류와 비교하고 그 비교결과에 따라 전원공급부의 동작을 제어하는 전원공급 제어부를 구비한 TIG 용접장치에 있어서, 아아크 기동부는 고압 발생부를 구비하고 정극성을 갖는 고압의 직류전원을 토치와 모재사이에 인가하여 아아크를 기동시킴을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 TIG 용접장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 TIG 용접장치는 고압발생부(33) 및 일부 구성을 제외하고는 종래의 기술과 동일하므로 동일한 도면부호를 부여하고 그 이외의 구성설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 TIG 용접장치는 고압의 직류전원을 이용하여 아아크를 기동시키므로 종래의 기술에 따른 아아크 기동부(30)의 고압고주파 발생부(31)가 고압의 직류전원을 발생하는 고압 발생부(33)로 대체된다. 따라서 직류전원을 토치(16)에 인가하기 위한 아아크 기동부(30)의 쵸크코일(C.C) 및 전원공급부(10)의 콘덴서(C₂)가 생략되며, 주전원을 고압 직류전원으로 부터 보호하기 위한 고압 방지용 다이오드(D₃)가 전원공급부(10)의 모재(17)와 전류검출부(51) 사이에 직렬 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 TIG 용접장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 교류전원이 인가되면 제 1 정류부(11)와 콘덴서(C₁)를 통해 직류로 정류되고 평활된다. 그리고 상기 평활된 직류전원은 인버터부(12)에서 고주파의 교류전원으로 변환되어 트랜스포머(13)의 1차측 코일에 인가되고, 일정배율로 변압되어 2차측 코일에 유기된다. 이어서 트랜스포머(13)의 중간탭 전압은 리액터(15)에 의해 평활되어 토치(16)에 공급된다. 그리고 트랜스포머(13)의 2차측 코일에 유기된 교류전압은 제 2 정류부(14)에 의해 직류로 정류되고 전류검출부(51)를 경유하여 모재(17)에 인가된다.

한편, 사용자가 모재(17)를 용접하기 위하여 토치(16)를 '온' 시키면 고압발생부(33)에서 발생된 정극성의 직류 고압전원이 모재(17)와 토치(16) 사이에 인가되어 가스절연이 파괴된다. 이때 모재(17)와 전류검출부(51) 사이에 직렬연결된 고압 방지용 다이오드(D₃)는 고압 발생부(33)의 직류 고압전원이 주전원에 인가되는 것을 차단하여 주전원을 보호한다. 따라서 상기 리액터(15)에 의해 평활되어 토치(16)에 공급된 트랜스포머(13)의 중간탭 전압으로 인해 상기 토치(16)에서 아아크가 발생된다.

한편, 릴레이 구동부(55)는 전류 검출부(51)의 출력신호에 따라 용접 전류가 흐르는지 여부를 판단한다. 이때 용접전류가 흐르면 아아크가 발생된것을 의미하므로 아아크를 기동시키기 위한 고압전원이 더이상 필요치 않다. 따라서 릴레이(32)를 '오프' 시켜 고압발생부(33)의 고압전원을 차단한다.

본 발명에 따른 TIG 용접장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 고압고주파 아아크 기동방식 대신에 고압 아아크 기동방식을 이용하므로 주변 자동기기에 고주파 장애를 일으키지 않아 각종 자동기기에 광범위하게 응용할 수 있다.

둘째, 직류고압전원을 이용하여 아아크를 기동시키므로 전원 케이블의 길이에 상관없이 일정한 아아크 기동성능을 유지하므로 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

셋째, 정극성 직류 고압전원을 이용하여 아아크를 기동시키므로 토치 전극의 수명단축을 방지하여 전극의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims

3상의 교류전원을 용접에 필요한 전원으로 변환하여 토치와 모재에 공급하는 전원공급부, 상기 토치와 모재 사이에 아아크를 기동시키는 아아크 기동부, 실제 용접에 사용되는 전류를 검출하여 기준전류와 비교하고 그 비교결과에 따라 상기 전원공급부의 동작을 제어하는 전원공급 제어부를 구비한 TIG 용접장치에 있어서,

상기 아아크 기동부는 고압 발생부를 구비하고 정극성을 갖는 고압의 직류전원을 상기 토치와 모재사이에 인가하여 아아크를 기동시킴을 특징으로 하는 TIG 용접장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전원 공급부는 상기 고압 발생부에서 토치와 모재 사이에 인가되는 고압 직류전원이 전원 공급부의 주전원과 상충되지 않도록 하기위한 고압 차단용 다이오드를 더 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 TIG 용접장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고압발생부의 일측단에는 AC전원을 차단하기 위한 릴레이가 더 구비됨을 특징으로 하는 TIG 용접장치.