KR19990023334A - 아크 스타트 보조장치 - Google Patents

Abstract

전극과 모재 사이에 아크방전에 필요한 전력을 공급하는 용접전원과 병렬로 접속되고, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전류를 펄스상으로서 공급하는 아크 스타트 보조장치에 있어서, 아크 스타트하지 않는 문제를 해소하는 동시에 전류의 실효치를 낮게 억제하는 것을 목적으로 한다. 비교적 용량이 큰 축전기(16)를 접속하여 불꽃방전에서 아크방전으로 이행하기 위한 전류를 확보하는 동시에, 일정주기형 고전압제어기(14)의 펄스신호의 주기를 전극(9)과 모재(8) 사이의 전류 실효치를 낮게 억제하는 주기로 설정한 펄스에 따라 고전압발생기(15)의 직류 고전압을 인가하는 것이다.

Description

아크 스타트 보조장치

본 발명은 아크 용접장치의 아크 스타트 보조장치에 관한 것이다.

종래의 아크 용접장치의 아크 스타트 보조장치는 특개평8-215843호 공보에 기재된 것이 공지되어 있다.

종래의 아크 용접장치는, 도 6에 도시하듯이, 아크 스타트 보조장치(19), 용접전원(10), 와이어(6), 와이어 배급용 모터(7), 모재(母材), 그리고 전극(9)으로 구성되어 있다.

이 아크 용접장치는, 용접 개시신호를 받은 저전압의 용접전원(10)에 의해 전극(9)과 모재의 사이에 용접전원을 공급하고, 와이어 배급용 모터(7)를 구동하여 와이어(6)를 용접부위에 배급하여 아크 용접을 하는 것이다.

아크 스타트시에 있어서, 펄스상의 직류 고전압을 인가하여 모재(8)와 전극(9) 사이에 불꽃방전을 발생시켜, 이 발생시킨 불꽃방전의 전기 충격에 의해 와이어 선단부의 절연물질(예컨대 슬래브)을 파괴하던지, 또는, 모재(8)상의 절연물질 위를 면을 따라 방전시키는 것에 의해 아크를 불러일으키는 것이다.

이것에 의해 아크 스타트 성능의 향상을 도모하고, 또한, 펄스상 직류 고전압을 인가하는 것에 의해 방전시에 흐르는 전류의 실효치를 제한하여 안전성을 확보하고 있다.

종래의 아크 스타트 보조장치(19)는, 불꽃방전을 발생시키기 위한 직류 고전압 전원(1), 전극(9)과 모재(8) 사이에서 방전이 발생하는지를 검출하기 위한 용량성부하(2), 직류 고전압 전원(1)을 일정주기로 온오프하는 타이머회로(3), 스위치(4), 승하(乘下)저항(5)으로 구성되어 있다.

용접개시신호의 입력에 따라 직류 고전압 전원(1)에 의해 직류 고전압을 인가하고, 불꽃방전이 발생한 때의 불꽃방전의 전류를 용량성부하(2)로 검출하여, 타이머회로(3)에 따라 직류 고전압 전원(1)의 스위치(4)를 오프(Off)하여 일정시간 경과 후에 다시 직류 고전압 전원(1)의 스위치(4)를 온(0n)하는 것을 반복 작동시킨다.

이와 같이 직류 고전압 전원(1)의 직류 고전압을 펄스상으로 하는 것은, 방전에 의해 흐르는 전류의 실효치를 저하시키기에는 유효한 수단이다.

게다가, 불꽃방전으로부터 아크방전으로 이행할 때의 전류를 확보할 수 없는 것이 있어, 아크 스타트하지 않는 문제가 발생한다.

또한, 케이블 등에 의한 부유용량분에서 상기한 전류를 확보할 수 있는 경우도 있지만, 케이블의 이동 상태에서는 상기의 전류를 확보할 수 없다.

또한, 종래의 아크 스타트 보조장치(19)에서는 용량성부하(2)를 접속하고 있지만, 이 용량성부하(2)는 방전을 검출하는 것이고, 아크 스타트 성능의 향상을 도모하는 것은 아니다.

본 발명은, 불꽃방전으로부터 아크방전으로의 이행의 아크 스타트 성능을 향상시키는 동시에 펄스상의 직류 고전압을 인가하여 전류의 실효치를 낮게 억제한 아크 스타트 보조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 아크 스타트 보조장치는, 비교적 용량이 큰 콘덴서를 접속하여 불꽃방전에서 아크방전으로 이행하기 위한 전류를 확보하는 동시에 그 전류의 실효치를 낮게 억제하도록 직류 고전압을 펄스상으로서 인가하는 것이다.

본 발명에 의하면, 아크 스타트하지 않는 문제를 해소하여, 아크 스타트 성능의 향상과 직류 고전압의 인가에 따른 전류의 실효치를 낮게 억제할 수 있다.

본 발명은, 전극과 모재의 사이에 아크방전에 필요한 전력을 공급하는 용접전원과 병렬로 접속되고, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전류를 펄스상으로 공급하는 아크 스타트 보조장치에 있어서, 펄스신호의 주기로 직류 고전압의 발생과 정지를 시행하는 고전압발생기와, 상기 고전압발생기의 출력에 병렬로 접속한 축전기와, 상기한 펄스신호를 출력하는 제어기를 구비하며, 상기한 제어기의 펄스신호의 주기를 전극과 모재 사이의 전류 실효치를 낮게 억제하는 주기로 설정한 아크 스타트 보조장치로 한 것으로서, 아크 스타트 성능의 향상과 직류 고전압의 인가에 따른 전류의 실효치를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명은 전극과 모재의 사이에 아크방전에 필요한 전력을 공급하는 용접전원과 병렬로 접속되어, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전류를 펄스상으로서 공급하는 아크 스타트 보조장치에 있어서, 용접전류를 검출하는 아크검출기와, 상기한 아크검출기의 용접전류치에 따라 펄스신호를 절단하여 정지하는 절단기와, 제어기의 펄스신호의 주기로 직류 고전압의 발생과 정지를 시행하는 고전압발생기와, 상기 고전압발생기의 출력에 병렬로 접속한 축전기와, 상기한 펄스신호를 출력하는 제어기를 구비하고, 상기한 제어기의 펄스신호의 주기를 전극과 모재 사이 전류의 실효치를 낮게 억제하는 주기로 설정한 아크 스타트 보조장치로 한 것으로서, 아크 스타트 성능의 향상과 직류 고전압의 인가에 따른 전류의 실효치를 낮출 수 있으며, 또한, 아크검출기에 의해 용접전류가 검출된 경우에는, 절단기에 의해 펄스신호가 절단되어 출력을 정지할 수 있다.

더욱이, 본 발명은, 전극과 모재 사이에 아크방전에 필요한 전력을 공급하는 용접전원과 병렬로 접속되어, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전류를 펄스상으로서 공급하는 아크 스타트 보조장치에 있어서, 펄스신호의 주기로 직류 고전압의 발생과 정지를 시행하는 고전압발생기와, 상기 고전압발생기의 출력에 병렬로 접속한 축전기와, 상기한 고전압발생기 출력의 플러스측에 직렬로 접속하여 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전극에 공급하는 전류의 실효치를 검출하여 출력하는 실효전류치 검출기와, 상기한 펄스의 듀티(duty)를 변경하여 용접개시신호에 따라 출력하는 가변듀티형 고전압제어기를 구비하며, 상기한 제어기의 펄스신호의 주기를 전극과 모재 사이의 전류 실효치를 낮게 억제하는 주기로 되도록, 상기 가변듀티형 고전압제어기에 피드백하여 펄스의 듀티를 변경하여 설정한 아크 스타트 보조장치로 한 것으로서, 상기한 고전압발생기의 출력전류를 상기 축전기의 방전에 의해 보충하여, 아크 스타트 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 직류 고전압의 전류의 실효치가 실효전류치 검출기에 있어서 규정치를 초과하는 경우에는, 전류의 실효치가 규정치를 초과하지 않도록 펄스의 듀티의 변경을 가변듀티형 고전압제어기에 피드백함으로써, 전류의 실효치를 낮출 수 있다.

구체적으로는, 축전기의 용량을 3×2.35×10³pF 부근으로 한 경우에, 펄스신호의 주파수를 1.5Hz 또는 그 부근으로 하는 아크 스타트 보조장치로 한 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명의 아크 스타트 보조장치에 의하면, 비교적 용량이 큰 축전기를 접속하는 동시에 제어기로 직류 고전압의 인가와 정지의 주기를 설정함으로써, 불꽃방전할 때에 전하가 충분히 공급되고, 아크방전으로 이행하는 전류를 공급하는 동시에 그 전류의 실효치를 낮게 억제하여 안전한 값으로 낮출 수 있다.

따라서, 아크 스타트하지 않는 문제를 해소하여 아크 스타트 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 구체적으로는, 콘덴서용량 3×2.35×10³pF의 콘덴서를 접속하여 직류 고전압의 인가와 정지의 주기를 1.5Hz 부근으로 함으로써, 불꽃방전할 때에 전하가 충분히 공급되고, 아크방전으로 이행하는 전류를 공급하여, 아크 스타트 성능을 향상시키는 동시에 전류의 실효치를 낮게 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 소모전극식 아크용접장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 2의 아크 스타트 보조장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예 3의 아크 스타트 보조장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 1의 콘덴서용량과 실효전류치의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 5는 실시예 1의 인가주파수와 실효전류치의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 6은 종래의 아크용접장치의 구성도이다.

이하에, 본 발명의 아크 스타트 보조장치를 구체적인 실시예에 기초하여 설명한다.

(실시예 1)

본 발명의 실시예 1의 아크 스타트 보조장치를 소모전극식 아크용접장치에 적용한 경우의 구체적인 예를 설명한다.

소모전극식 아크용접장치는, 도 1에 도시하듯이, 용접개시신호를 받은 저전압의 용접전원(10)에 의해 전극(9)과 모재(8) 사이에 용접전원을 공급하고, 와이어 배급용 모터(7)를 구동하여 와이어(6)를 용접부위에 배급하여 아크 용접하는 것이다.

본 발명의 실시예 1의 아크 스타트 보조장치는, 도 1에 도시하듯이, 아크검출기(11), 절단기(12), 고전압발생기(15), 축전기(16), 그리고, 제어기 예를 들어 일정주기형 고전압제어기(14)로 구성되어 있다.

아크 스타트 시의 불꽃방전에서 아크방전으로 이행하기에 즈음하여, 용접개시신호를 받은 일정주기형 고전압제어기(14)는 일정주기의 펄스신호를 절단기(12)를 통해 고전압발생기(15)에 출력한다.

고전압발생기(15)는 상기한 펄스신호의 주기로 직류 고전압의 발생과 정지를 시행하여, 전극(9)과 모재(8) 사이에 고전압이 공급된다.

고전압발생기(15)의 출력에 병렬로 접속된 축전기(16)에 의해, 고전압발생기(15)의 출력전류에 축전기(16)의 방전에 의한 전류를 보충하여, 불꽃방전에서 아크방전으로의 이행을 용이하게 하여 아크 스타트 성능을 향상시키는 것이다.

축전기의 방전에 의한 전류를 보충함으로써 전류의 실효치는 증가한다. 직류 고전압의 연속인가시의 콘덴서용량의 변화에 대한 전류의 실효치 변화는, 도 4에 도시하듯이, 콘덴서용량의 증가에 따라 전류의 실효치가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 이 도면의 데이터는, 케이블 길이가 25m, 불꽃 갭이 0.5mm, 방전분위기는 공기 중에서, 인체균형의 저항치 500Ω을 통해 방전한 경우의 것이다.

예를 들어, 콘덴서용량이 1×2.35×10³pF인 때의 전류 실효치는 약 14.8mA이지만, 콘덴서용량이 6×2.35×10³pF인 때의 전류실효치는 약 15.8mA로 되어, 전류 실효치는 1mA정도 증가한다.

그러나, 일정주기형 고전압제어기(14)의 직류 고전압의 인가와 정지의 주기를 선택하는 것으로 전류의 실효치를 낮게 억제할 수 있다.

예를 들어, 콘덴서용량 3×2.35×10³pF을 접속한 경우의 직류 고전압의 인가주파수와 전류 실효치의 관계는, 도 5에 도시하듯이, 직류 고전압의 인가주파수의 변화에 따라 전류 실효치가 증가하는 것을 알 수 있다. 이 도면의 데이터는, 케이블 길이가 25m, 불꽃 갭이 0.5mm, 방전분위기는 공기 중에서, 인체균형의 저항치 500Ω을 통해 방전한 경우의 것이며, 또한, 고압인가 듀티가 50%인 때의 것이다.

이 전류 실효치의 증감은, 직류 고전압의 인가주파수와 방전회수로부터 결정되는 것이므로, 이 인가주파수와 방전회수가 일치하면 가장 낮은 전류 실효치로 된다.

다만, 직류 고전압의 인가주파수가 지나치게 높으면, 불꽃방전의 전압에 도달할 수 없으므로, 직류 고전압의 인가주파수는 1.5Hz 부근을 선택한다.

선택한 1.5Hz부근에서의 전류 실효치는 8mA정도이고, IEC규격 등의 기준을 만족시키는 것이다.

또한, 아크검출기(11)에 의해 용접전류가 검출된 경우는, 절단기(12)에 의해 펄스신호가 절단되어 출력을 정지한다.

또한, 다이오드(13)에 의해 직류 고전압이 용접전원 등의 저전압부에 인가되지 않도록 구성되어 있다.

이상의 것으로, 비교적 용량이 큰 축전기(16)를 접속하는 동시에 일정주기형 고전압제어기(14)로 직류 고전압의 인가와 정지의 주기를 설정함으로써, 불꽃방전할 때에 전하가 충분히 공급되고, 아크방전으로 이행하는 전류를 공급하는 동시에 그 전류의 실효치를 낮게 억제할 수 있다.

또한, 아크검출기(11)에 의해 용접전류가 검출된 경우는, 절단기(12)에 의해 펄스신호가 절단되어 출력을 정지할 수 있다.

또한, 실시예 1에 있어서, 축전기의 용량을 3×2.35×10³pF 부근 이외의 용량으로 하는 경우에 있어서도, 전류의 실효치를 낮게 억제하는 펄스신호의 주파수를 설정함으로써 마찬가지의 효과를 가진다.

또한, 실시예 1에 있어서, 본 발명의 아크 스타트 보조장치를 소모전극식 아크용접장치에 적용한 경우로 설명했지만, 비소모전극식 아크용접장치 등에 적용한 경우에서도 마찬가지의 효과를 가진다.

(실시예 2)

본 발명의 실시예 2의 아크 스타트 보조장치는, 도 2에 도시하듯이, 고전압발생기(15), 축전기(16), 그리고, 제어기, 예를 들어 일정주기형 고전압제어기(14)로 구성되어 있다.

용접개시신호가 입력된 일정주기형 고전압제어기(14)는, 일정주기의 펄스신호를 고전압발생기(15)에 출력한다.

고전압발생기(15)는, 상기한 펄스신호에 따라 직류 고전압의 인가와 정지를 반복 시행한다.

고전압발생기(15)의 출력에 병렬로 접속된 축전기(16)에 의해, 고전압발생기(15)의 출력전류에 축전기(16)의 방전에 의한 전류를 보충한다.

이상의 것에 의해, 비교적 용량이 큰 축전기(16)를 접속하는 동시에 일정주기형 고전압제어기(14)로 직류 고전압의 인가와 정지의 주기를 설정함으로써, 불꽃방전할 때에 전하가 충분히 공급되고, 아크방전으로 이행하는 전류를 공급할 수 있는 동시에, 그 전류의 실효치를 낮게 억제할 수 있다.

(실시예 3)

본 발명의 실시예 3의 아크 스타트 보조장치는, 도 3에 도시하듯이, 가변듀티형 고전압제어기(18), 고전압발생기(15), 축전기(16), 그리고, 실효전류치 검출기(17)로 구성되어 있다.

고전압발생기(15)는, 가변듀티형 고전압제어기(18)의 펄스신호에 따라 직류 고전압의 인가와 정지를 반복 시행한다.

축전기(16)는, 고전압발생기(15)의 출력에 병렬로 접속되어 있으며, 구체적으로는, 고전압발생기(15) 출력의 플러스측과 실효전류치 검출기(17)의 사이와 고전압발생기(15) 출력의 마이너스측에 접속되어 있다.

축전기(16)에 의해 직류 고전압의 인가시의 전하를 축적하고, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전하를 공급하는 것으로 전류치를 유지한다.

실효전류치 검출기(17)는, 고전압발생기(15) 출력의 플러스측에 직렬로 접속되어 있어, 직류 고전압의 인가시에 있어서의 불꽃방전의 전류 실효치를 검출하고, 가변듀티형 고전압제어기(18)에 출력한다.

용접개시신호가 입력된 가변듀티형 고전압제어기(18)는, 펄스신호출력을 개시하지만, 실효전류치 검출기(17)에서 전류 실효치가 규정치를 초과하고 있는 경우는 펄스의 듀티를 작게 하여 실효치가 규정치를 초과하지 않도록 하여 펄스를 출력한다.

이상의 것에 의해, 비교적 용량이 큰 축전기(16)를 접속하는 동시에 실효전류치 검출기(17)에서 전류 실효치가 규정치를 초과하는 경우는 가변듀티형 고전압제어기(18)로 펄스의 듀티를 작게 하여 전류 실효치가 규정치를 초과하지 않도록 하여 펄스를 출력하므로, 불꽃방전할 때에 전하가 충분히 공급되고, 아크방전으로 이행하는 전류를 공급할 수 있는 동시에, 그 전류의 실효치를 낮게 억제할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 아크 스타트 보조장치에 의하면, 비교적 용량이 큰 축전기를 접속하는 동시에 제어기로 직류 고전압의 인가와 정지의 주기를 설정함으로써, 불꽃방전할 때에 전하가 충분히 공급되고, 아크방전으로 이행하는 전류를 공급하는 동시에 그 전류의 실효치를 낮게 억제하여 안전한 값으로 낮출 수 있다.

따라서, 아크 스타트하지 않는 문제를 해소하여 아크 스타트 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 전극(9)과 모재(8)의 사이에 아크방전에 필요한 전력을 공급하는 용접전원(10)과 병렬로 접속되고, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전류를 펄스상으로서 공급하는 아크 스타트 보조장치에 있어서,

   펄스신호의 주기로 직류 고전압의 발생과 정지를 시행하는 고전압발생기(15)와, 상기한 고전압발생기(15)의 출력에 병렬로 접속한 축전기(16)와, 상기한 펄스신호를 출력하는 제어기(14)를 구비하고,

   상기한 제어기(14)의 펄스신호의 주기를 전극(9)과 모재(8) 사이의 전류 실효치를 낮게 억제하는 주기로 설정한 것을 특징으로 하는 아크 스타트 보조장치.
2. 전극(9)과 모재(8)의 사이에 아크방전에 필요한 전력을 공급하는 용접전원(10)과 병렬로 접속되고, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전류를 펄스상으로서 공급하는 아크 스타트 보조장치에 있어서,

   용접전류를 검출하는 아크검출기(11)와, 상기한 아크검출기(11)의 용접 전류치에 의해 펄스신호를 절단하여 정지하는 절단기(12)와, 제어기의 펄스신호의 주기로 직류 고전압의 발생과 정지를 시행하는 고전압발생기(15)와, 상기한 고전압발생기(15)의 출력에 병렬로 접속한 축전기(16)와, 상기한 펄스신호를 출력하는 제어기(14)를 구비하고,

   상기한 제어기(14)의 펄스신호의 주기를 전극(9)과 모재(8) 사이의 전류 실효치를 낮게 억제하는 주기로 설정한 것을 특징으로 하는 아크 스타트 보조장치.
3. 전극(9)과 모재(8)의 사이에 아크방전에 필요한 전력을 공급하는 용접전원(10)과 병렬로 접속되고, 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전류를 펄스상으로서 공급하는 아크 스타트 보조장치에 있어서,

   펄스신호의 주기로 직류고전압의 발생과 정지를 시행하는 고전압발생기(15)와, 상기한 고전압발생기(15)의 출력에 병렬로 접속한 축전기(16)와, 상기한 고전압발생기(15) 출력의 플러스측에 직렬로 접속하여 불꽃방전에서 아크방전으로 이행할 때의 전극에 공급하는 전류의 실효치를 검출하여 출력하는 실효전류치 검출기(17)와, 상기한 펄스의 듀티를 변경하여 용접개시신호에 따라 출력하는 가변듀티형 고전압제어기(18)를 구비하고,

   상기한 제어기(18)의 펄스신호의 주기를, 전극(9)과 모재(8) 사이의 전류 실효치를 낮게 억제하는 주기로 되도록, 상기의 가변듀티형 고전압제어기(18)에 피드백하여 펄스의 듀티를 변경하여 설정한 것을 특징으로 하는 아크 스타트 보조장치.
4. 제1항에 있어서, 축전기의 용량을 3×2.35×10³pF 부근으로 한 경우에, 펄스신호의 주파수를 1.5Hz 또는 그 부근으로 하는 것을 특징으로 하는 아크 스타트 보조장치.
5. 제2항에 있어서, 축전기의 용량을 3×2.35×10³pF 부근으로 한 경우에, 펄스신호의 주파수를 1.5Hz 또는 그 부근으로 하는 것을 특징으로 하는 아크 스타트 보조장치.
6. 제3항에 있어서, 축전기의 용량을 3×2.35×10³pF 부근으로 한 경우에, 펄스신호의 주파수를 1.5Hz 또는 그 부근으로 하는 것을 특징으로 하는 아크 스타트 보조장치.