KR19990055364A - 저항심 용접기의 용접속도제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피용접물(3)(4) 상하의 전극휠(1)(2)을 통해 상기 피용접물(3)(4)에 전류를 통전시켜 용접을 행하도록 된 저항심 용접기를 사용한 용접에 있어서, 상기 피용접물(3)(4)의 용접부위 전체가 균일하고 양호하게 용접되도록 용접속도를 제어하는 방법 및 장치의 제공에 관한 것이다.

본 발명은 전극휠(1)(2)의 중심으로부터 용접진행방향으로 일정거리 떨어진 위치의 피용접물(3)(4)부위의 온도를 온도측정수단(7)(7')을 통해 측정하고, 그 측정온도를 데이터 신호처리기(8)로 전송처리하여 상기 피용접물(3)(4)의 각 용접부위에 대한 용접속도를 결정제어하도록 함으로써 피용접물(3)(4)의 용접부위가 처음부터 끝까지 균일한 품질로 용접되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

저항심 용접기의 용접속도제어 방법 및 장치

본 발명은 제철소 등의 연속공정라인 설비에 사용되는 저항심(seam) 용접기를 사용한 용접에 있어서, 피용접물의 용접부위에 대한 용접방향으로의 용접속도를 제어하여 용접품질을 향상시킬 수 있도록 된 저항심 용접기의 용접속도제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

도1a 및 도1b는 본 발명이 관련된 저항심 용접기의 구성개요를 보여 주는데, 여기서 1과 2는 각각 상부 및 하부 전극휠, 3과 4는 피용접물, 5는 용접시 상기 피용접물(3)(4)이 움직이지 않도록 고정시켜주는 클램프, 6은 용접 너기트(nugget)를 각각 나타낸다. 저항용접은 피용접물(3)(4)의 용접부위를 중첩한 후 이들을 2개의 전극휠로 가압하면서 전극휠(1)(2) 사이로 전류를 흘려 그 줄(joule) 열에 의해 피용접물(3)(4)간에 용접을 행하도록 하는 것이며, 특히 저항심 용접은 도1b에서 보는 바와 같이 전극휠(1)(2)을 용접방향으로 이동시키면서 전류를 통전하여 줄열에 의해 생성된 용접 너기트(6)들을 중첩시키며 용접하는 연속용접법이다. 이러한 저항용접에 있어서는 피용접물로의 입열량(Q), 용접전류(I), 용접저항(R) 및 용접속도(S)가 Q=I²R/S의 관계를 가지며, 여기에서 상기 입열량(Q)이 과도하면 플래쉬가 발생하거나 용접현상을 일으키고, 너무 적으면 용접이 잘 되지 않게 된다.

이와 같은 저항용접에서 피용접물에 대한 적정의 입열량을 결정하기 위해서는 피용접물의 성분, 두께 등의 용접조건에 대하여 용접전류, 전극휠 가압력, 용접속도 등의 변수값들을 변화시켜 가며 용접을 행한 후 인장시험 등을 통해 용접품질을 판정함으로써 변수값들의 최적조합을 구하게 된다. 이들 변수값들은 용접조건별로 작업 테이블에 입력되어 주어진 용접조건하에서 최적의 용접이 이루어지도록 제어하는 데에 사용된다.

종래의 저항심 용접기는 주어진 피용접물의 성분, 두께에 따라서 용접전류, 전극휠 가압력, 용접속도 등의 변수갑을 일정하게 유지하면서 용접이 진행되어 용접방향으로 단위길이당 피용접물에 입열되는 양이 동일하도록 되어 있다. 따라서, 도1b에서 전극휠(1)(2)이 피용접물(3)(4)과 처음 접촉되는 가장자리부위(A)에서는, 이외의 다른 부위들이 이미 생성된 용접열에 의해 예열이 되어 용접이 양호한 상태로 이루어지는 데에 반하여 아직 예열이 되지 않은 상태로 바로 용접이 진행되기 때문에 용접불량이 자주 발생하게 된다. 또한, 용접이 끝나는 반대측 가장자리부위(B)에서는 예열량이 과도하게 됨으로 인한 용접불량이 일어나게 된다. 이러한 피용접물(3)(4)의 용접불량구간에서 용접품질을 향상시키기 위해서는 용접방향으로 용접속도를 가감하여 피용접물로의 입열량을 적절히 변화시켜 주어야 하며, 이를 위해서는 피용접물의 각 용접 부위에 대한 용접속도를 적절한 방법으로 미리 결정해 주어야 한다.

본 발명은 이러한 배경에서 연구발명된 것으로, 저항심 용접기에 의한 용접시 피용접물의 용접부위 전체에 걸쳐 균일하고 양호한 용접품질이 얻어질 수 있도록 피용접물의 각 용접부위에서의 용접속도를 적절한 속도로 결정제어할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도1a는 본 발명이 관련된 저항심 용접기의 도식적인 정면도,

도1b는 상기 저항심 용접기의 도식적인 측면도,

도2도는 본 발명에 따른 용접속도제어 장치의 구성개요도,

도3a∼도3c는 본 발명의 실시와 관련된 그래프들.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 상부 전극휠 2 : 하부 전극휠

3,4 : 피용접물 5 : 클램프

6 : 용접 너기트 7 : 온도측정수단

8 : 데이터 신호처리장치 9 : 제어기

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 저항심 용접기에 의한 용접에 있어서 피용접물의 용접부위의 온도를 측정하고 그 측정된 피용접물의 각 용접부위의 표면온도에 따라 용접속도를 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 저항심 용접기의 용접속도제어 방법 및 장치를 제공한다.

이하에서, 본 발명을 첨부하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은, 저항심 용접기에 의한 용접시 용접불량의 주원인이 용접열에 의해 생기는 피용접물의 각 용접부위의 온도 차이에 기인한다는 점에 착안한 것으로, 기존 저항심 용접기에 피용접물의 용접부위 표면온도를 측정하는 수단(7)(7')을 도2와 같이 연결설치하여 용접속도제어 장치를 구성한다. 상기 온도측정수단(7)(7')은 전극휠(1)(2)을 포함하는 용접기에 도시된 바와 같이 연결설치되어 전국휠(1)(2)중심축으로부터 용접진행방향으로 △X만큼 떨어진 위치의 피용접물(3)(4) 표면온도를 측정검출하는 온도센서이며, 이 온도측정수단(7)(7')으로부터의 측정데이터는 데이터 신호처리장치(8)로 보내어져서 전극휠(1)(2)들의 적합한 진행속도를 결정하도록 하는 데에 사용된다. 이와 같이 데이터 신호처리장치(8)에서 결정된 값은 제어기(9)로 전송되어 전극휠 (1)(2)들이 상기 결정된 용접진행 속도로 용접을 행하게 된다. 본 발명에서는 상기와 같이 구성된 용접속도제어 장치를 사용하여 주어진 용접조건하에서 피용접물(3)(4)에 대한 저항심 용접시 측정된 피용접물 표면온도와, 용접불량이 일어날 가능성이 높은 구간에서 용접속도를 변화시켜 가며 측정된 피용접물 표면온도를 비교함으로써 상기 용접불량이 일어날 가능성이 높은 구간의 피용접물 부위에 대한 용접속도 변화량 및 변화시간을 결정하는 방법으로 용접속도를 제어함으로써 피용접물(3)(4)의 용접부위 전체에 걸쳐 균일하고 양호한 용접품질을 얻어낼 수 있도록 하는 것이다.

도3a∼도3c는 상기 본 발명의 장치를 사용하여 저항심 용접기의 전극휠(1)(2)이 피용접물(3)(4)에 처음 접촉되는 가장자리부위(A)에서의 용접속도 변화량 및 변화시간을 결정하는 방법의 실시예를 나타내는 그래프들이다.

도3a는 주어진 용접조건하에서 상기 용접속도제어 장치를 사용하여 작업 테이블의 용접속도로 일정하게 용접을 진행한 경우 측정된 피용접물(3)(4)의 표면온도변화를 용접시간에 따라 도시한 그래프이다. 이 그래프로부터, 전극휠(1)(2) 중심축에서 △X만큼 떠러진 위치의 피용접물(3)(4)부위의 온도가 T보다 낮은 경우에 용접불량이 발생할 가능성이 크다고 판단하고 이때의 용접시간 t를 용접속도 변화시간으로 정한다. 그리고 용접속도 변화시간 t를 N개의 구간으로 나누어 이 구간에서의 용접속도를 용접열에 의한 피용접물 예열온도 T를 사용하여 구하도록 한다.

도3은 N개의 구간에서 용접속도를 결정하는 방법의 일례를 보여 주는 그래프이다. 여기에서, b1은 도3a의 1구간, 즉 전극휠(1)(2)이 피용접물(3)(4)과 처음 접촉되는 구간에서 용접속도를 변화시켜 가며 상기 용접속도결정 장치를 통해 얻은 피용접물 예열온도 변화선도이다. 이 b1의 선도로부터 △X 전방의 피용접물 부위 온도가 T가 되는 용접속도 S1을 이 구간의 용접속도로 결정한다. 다음에는, 상기 용접속도결정 장치가 적용된 저항심 용접기로 1구간에서는 S1의 용접속도로 용접을 한 후 2구간에서는 용접속도를 변화시켜 가며 b2 선도를 얻고, b2와 예열온도 T가 만나는 용접속도 S2를 결정한다. 마찬가지 방법으로, 1구간에서는 용접속도를 S1,2구간에서는 용접속도를 S2로하여 용접한 후 용접속도를 변화시켜가며 얻은 b3선도로부터 3구간에서의 용접속도 S3을 결정하며, 이와 같이 하여 N구간까지의 용접속도를 모두 결정한다.

도3C는 위 도3a 및 도3b에서 결정한 용접속도를 적용하여 실제용접작업시 제어되는 용접속도 변화를 나타낸 것이다. 용접조건이 주어지면 작업 테이블에서 기준 용접속도 S를 입력받고, 전극휠(1)(2)이 피용접물(3)(4)과 접촉하면 용접속도를 S1으로 낮춘다. 이후 용접속도 변화시간 t까지 용접속도를 S2,S3,···,SN으로 변화시키며 용접을 행하고, 전극휠(1)(2)이 용접불량예상구간의 피용접물 부위(A)를 벗어나면 원래의 기준 용접속도 S로 일정하게 용접을 한다.

용접열에 의한 과예열로 용접불량이 예상되는 용접 끝부분의 가장자리부위(B)에서는 위의 예와는 반대로 용접속도를 증가시켜서 용접품질을 향상시킬 수 있으며, 이때의 용접속도 변화량 및 변화시간도 상술한 바와 마찬가지의 방법에 의하여 결정할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법과 장치는, 저항심 용접기를 사용한 용접시 주어진 피용접물에서 용접전류와 전극휠 가압력 등의 변수값들을 일정하게 유지한 채 용접속도의 제어만으로 균일한 용접품질을 얻어낼 수 있으며, 특히 피용접물에 대한 용접불량 예상구간에서의 용접속도 변화량을 적합하게 결정제어하여 피용접물의 용접부위 전체에 걸쳐 균일하고 양호한 용접품질을 얻어낼 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 저항심 용접기를 사용한 용접에 있어서, 전극휠(1)(2)의 중심으로부터 용접진행방향으로 일정거리 떨어진 위치의 피용접물(3)(4) 부위의 온도를 측정하는 단계와, 피용접물의 각 용접부위에 대해 측정된 온도데이터를 토대로 피용접물(3)(4)의 각 용접부위에 대한 전극휠(1)(2)의 용접진행속도를 결정변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항심 용접기의 용접속도제어 방법.
2. 피용접물(3)(4) 상하에 전극휠(1)(2)을 배치하고 상기 전극휠(1)(2)을 통해 피용접물(3)(4)에 전류를 흘려 용접을 행하도록 된 저항심 용접기를 사용한 용접에 있어서, 상기 전극휠(1)(2)의 중심으로부터 용접진행방향으로 일정거리 떨어진 위치의 피용접물(3)(4)부위의 온도를 측정하도록 설치된 온도측정수단(7)(7')과, 상기 온도측정수단(7)(7')으로부터 측정데이터를 전송받아 상기 피용접물(3)(4)의 각 용접부위에 대한 전극휠(1)(2)의 용접진행속도를 결정하는 데이터 신호처리장치(8)와, 상기 데이터 신호처리장치(8)에서 결정된 값으로 상기 전극휠(1)(2)의 용접진행속도를 제어하는 제어기(9)를 포함하는 구성을 특징으로 하는 저항심 용접기의 용접속도제어 장치.