KR20000050460A

KR20000050460A - 아크용접시의 비드 폭 조절방법 및 장치

Info

Publication number: KR20000050460A
Application number: KR1019990000357A
Authority: KR
Inventors: 윤재옥; 신사문
Original assignee: 윤재옥; 신사문
Priority date: 1999-01-09
Filing date: 1999-01-09
Publication date: 2000-08-05

Abstract

본 발명은 아크용접시의 비드 폭 조절방법 및 장치에 관한 것이다.

종래 진동자(Oscillator)를 이용하여 V개선부에 대한 아크(ARC)용접을 행할 경우에는 V개선부가 좁아지거나 또는 넓어지는 구간이 발생되어도 용접토오치는 항상 일정 폭으로 이동됨으로써, 용접모재의 V개선부상에 과용접상태나 미용접상태가 나타나게 되어 용접불량이 발생되는 커다란 문제점이 제기되었고, 이를 방지하기 위해서는 작업자가 용접작업 중에 항시 대기하면서 V개선부의 폭 변경에 따라 진동자의 이송 폭 조정자를 적시에 수작업으로 조정해주어야 하기 때문에 아크용접시의 자동화 및 무인화를 저해하는 큰 요인으로 지적되어 왔다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 V개선부에 대한 아크용접시 검출되는 전류 파형을 이용하여 V개선부의 폭 변화를 자동으로 감지하고 이를 이용해 용접토오치의 비드 폭을 자동으로 제어, 조절함으로써, 용접작업시의 자동화, 무인화 및 용접의 품질향상을 구현할 수 있도록 한 것에 그 특징이 있다.

Description

아크용접시의 비드 폭 조절방법 및 장치 {BEAD WIDTH CONTROL METHOD OF ARC WELDING AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 아크(ARC)용접시 용접토오치의 비드 폭을 자동으로 조절할 수 있도록 된 것으로서, 특히 V개선부에 대한 아크용접시 검출되는 전류 파형을 이용하여 V개선부의 폭 변화를 자동으로 감지하고 이를 이용해 용접토오치의 비드 폭을 자동으로 제어, 조절하여, 용접작업시의 자동화, 무인화 및 용접의 품질향상을 구현할 수 있도록 한 아크용접시의 비드 폭 조절방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적인 종래의 V개선부에 대한 아크용접의 경우, V개선부 폭이 좁고 또 그 폭이 일정하게 진행될 경우에는 관계없지만 통상적으로는 V개선부의 폭이 넓은 경우가 대부분이기 때문에, 이에 대해 용접을 수행하기 위해서는 첨부도면 도 1에서와 같이 서로 맞닿은 용접모재(1)(1)의 V개선부(2)에 대해 수회에 걸친 지그재그왕복운동으로 용접작업을 진행하여 다층의 용접이 이루어지도록 하는 경우가 대부분을 차지함으로써, 용접작업에 소요되는 시간이 많이 걸리고 자동화가 불가능하게 되는 단점이 있었다.

한편, 전술한 폐단을 개선하기 위해 근래에 들어서는 용접모재상에 V개선된 폭 만큼 자동으로 용접토오치를 좌, 우로 흔들면서 용접시키기 위한 진동자(Oscillator)가 사용되고 있으며, 이는 소정의 이송 폭 조정자를 미리 셋팅시켜 용접토오치의 이송 폭을 결정하는 것으로, 용접하고자 하는 V개선부 폭에 따라 이송 폭이 기 설정된 상태의 이송 폭 조정자에 의해 진동자와 이에 연결 설치되어 있는 용접토오치를 설정된 폭만큼 항상 일정하게 좌, 우로 왕복 진동시켜 첨부도면 도 2에서와 같은 형태의 용접상태가 되도록 자동으로 용접작업을 수행하게 되어 있다.

그러나, 상기한 방식에 의해서는 이송 폭 조정자에 의해 미리 설정된 이송 폭으로 용접작업을 진행시 가공상의 실수나 용접모재 자체의 특성으로 인해 V개선부의 폭이 변경될 경우, 즉 V개선부가 좁아지거나 또는 넓어지는 구간이 발생될 경우에도 용접토오치는 첨부도면 도 3에 도시한 바와 같은 형태로 항상 일정 폭으로 이동됨으로써, 용접모재(1)(1)의 V개선부(2)상에 과용접상태(O)나 미용접상태(U)가 나타나게 되어 용접불량이 발생되는 커다란 문제점이 제기되었다.

또한, 상기의 용접불량을 방지하기 위해서는 작업자가 용접작업 중에 항시 대기하면서 V개선부(2)의 폭 변경에 따라 진동자의 이송 폭 조정자를 적시에 수작업으로 조정해주어야만 함으로써, 아크용접시의 자동화 및 무인화를 저해하는 큰 요인으로 지적되어 왔다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, V개선된 용접모재상에서 용접토오치를 주기적으로 흔들며 아크용접을 행할 경우 용접토오치상의 전극과 용접모재의 V개선부와의 거리가 짧아지면 용접아크전류는 증가하고 거리가 멀어지면 전류는 감소하게 되는 원리를 이용하여 연구 개발되었다.

본 발명의 목적은 상기의 원리를 이용하여 V개선 폭의 변화에 따른 이송 폭 조정자를 일일이 수작업에 의존하지 않고도 용접토오치의 비드 폭을 자동으로 제어, 조절하여 용접품질의 향상 및 자동화, 무인화를 구현하고자 하는데 있다.

이러한 목적으로 개발된 본 발명은, 용접모재의 V개선부에 대해 진동자를 이용하여 용접토오치를 일정 폭으로 왕복 진행시키며 아크용접을 수행하도록 된 방법에 있어서, 용접모재의 V개선부 기준위치상에 용접토오치의 전극을 위치시킨 상태에서 좌, 우 폭 중 일방향으로 이동시 설정된 전류레벨에 도달하면 이를 감지하고 작동자를 역방향 구동되도록 제어하여 용접토오치가 기준위치를 거쳐 타방향으로 이동되도록 하며, 타방향으로 이동시에도 설정된 전류레벨에 도달하면 이를 감지하고 다시 작동자가 순방향으로 구동되도록 제어하는 과정을 반복하도록 하는 아크용접시의 비드 폭 조절방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 전술한 조절방법을 구체화하기 위해 아크용접시 검출되는 용접전압과 용접전류를 선택할 수 있는 전압, 전류입력 선택스위치와; 검출된 용접전류를 거르고 증폭하는 필터부와; 필터과정을 거친 용접전류를 설정된 전류레벨과 연산, 비교하는 연산, 비교부 및; 연산, 비교부로부터 전달된 신호를 받아 진동자를 작동시키는 모터의 구동방향을 제어하는 콘트롤회로부;로써 결합 구성되는 아크용접시의 비드 폭 조절장치를 제공한다.

도 1은 일반적인 V개선부에 대한 아크용접상태를 보인 일부절결 개략도,

도 2는 진동자를 이용한 V개선부의 아크용접상태를 보인 일부절결 개략도,

도 3은 종래 V개선부에 대한 아크용접과정을 설명하기 위한 개략평면도,

도 4는 본 발명의 기본개념을 설명하기 위해 용접토오치와 V개선부의 위치관계를 나타낸 개략도,

도 5는 본 발명의 기본개념을 설명하기 위해 아크용접시 검출되는 전류 파형을 나타낸 상태도,

도 6은 본 발명에서 용접토오치의 이송거리관계에 따른 아크용접시 검출된 전류 파형을 나타낸 상태도,

도 7은 본 발명에 적용되는 회로구성도,

도 8은 도 7에 도시한 예의 변형례,

도 9는 본 발명에 적용되는 통상적인 진동자의 구성을 보인 개략정면도,

도 10은 도 9의 일부절결 측면도,

도 11은 본 발명에 의해 용접토오치의 비드 폭이 조절되는 과정을 예시한 플로차트.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1, 10 : 용접모재2, 20 : V개선부

31 : 전극40 : 진동자(Oscillator)

100, 100' : 전압, 전류입력 선택스위치

200, 200' : 필터부300, 300' : 연산, 비교부

400, 400' : 콘트롤회로부

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저 본 발명의 기본원리를 살펴보면 첨부도면 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, V개선부(20)를 갖는 용접모재(10)(10)상에 용접토오치(30)의 전극(31)을 기준위치인 A부에 위치시킨 상태에서 용접토오치(30)를 A에서 B위치로, 또는 A에서 C위치로 흔들며 아크용접을 행하는 경우 용접전류 파형은 첨부도면 도 5에 도시한 바와 같은 형태가 되며, 이때 용접토오치(30)상의 전극(31)과 용접모재(10)(10)의 V개선부(20)와의 거리가 짧아지면 용접아크전류는 증가하고 반대로 거리가 멀어지면 전류는 감소하게 되어, 첨부도면 도 6에서 도시한 바와 같이 V개선부(20)에 대한 용접토오치(30)의 이송거리변화에 따라 용접전류가 변화되는 상태를 보여주게 된다.

이와 같은 원리를 이용한 본 발명을 첨부도면 도 4 및 도 7, 도 9 내지 도 11을 참조하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 첨부도면 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 프레임(41)의 일측에 설치된 정, 역회전이 가능한 구동모터(M)에 나사축(42)이 설치되고, 상기 나사축(42)에 끼움 결합되어 축방향 이송이 가능한 슬라이더(43)로 이루어진 통상의 진동자(Oscillator)(40)에 용접토오치(30)를 결합한 상태에서, 첨부도면 도 4와 같이 용접모재(10)(10)의 V개선부(20) 기준위치인 A상에 용접토오치(30)의 전극(31)을 위치시킨다.

또한, 첨부도면 도 7에 도시한 연산, 비교부(300)와 전기적으로 연결되는 이송 폭 조정자(301)를 V개선부(20)의 폭에 맞추어 전류레벨로서 설정하여 연산, 비교부(300)에 입력하는 것으로 용접토오치(30)의 이송거리를 설정하는 준비과정을 완료한다.

이러한 상태에서 진동자(40)의 구동모터(M)를 구동하여 나사축(41)을 회전시킴으로서 슬라이더(43)와 이에 결합된 상태의 용접토오치(30)를 좌, 우 폭 방향 중 일방향으로 이동시켜 주면, 용접토오치(30)가 이동되는 과정에서 전극(31)과 V개선부(20)사이의 거리가 짧아지게 되고 이로 인해 용접아크전류는 증가하게 된다.

이때, 상기와 같이 증가된 전류신호는 첨부도면 도 7에 도시한 바와 같은 전압, 전류입력 선택스위치(100)를 거쳐 필터부(200)로 보내진 후 필터부(200)에서 걸려지고 증폭된 다음 연산, 비교부(300)로 전달되게 되며, 이 연산, 비교부(300)에서는 이송 폭 조정자(301)에 의해 V개선된 폭만큼 설정된 전류레벨과 비교하여 전류설정레벨지점, 즉 용접토오치(30)의 전극(31)이 V개선부(20)의 일측 전류설정레벨지점(B)에 도달되면 그 신호를 콘트롤회로부(400)로 보내 구동모터(M)를 역구동시켜 나사축(42)을 역회전시키는 것으로 용접토오치(30)가 역방향 이송 동작되도록 한다.

또한, 상기한 용접토오치(30)가 역방향으로 이송되어 V개선부(20)의 타측으로 위치되는 과정에서도 전술한 동작과정이 반복되어 구동모터(M)가 순방향 구동되면서 다시 용접토오치(30)를 상대방향으로 이동시키게 되어, 결국 용접토오치(30)는 용접모재(10)(10)의 V개선부(20)상에서 좌, 우 폭 방향으로 자동 왕복운동을 수행하며 완벽한 용접작업을 진행하게 되고, 이 과정에서 소정의 캐리지(미도시)에 의해 용접모재(10)(10)상에서 전진하게 된다.

한편, 상기와 같은 왕복작동과정이 반복적으로 진행되어 용접토오치(30)가 용접모재(10)(10)상의 V개선부(20)에 대한 용접작업을 수행하며 캐리지에 의해 전진, 이송되는 도중 V개선부(20) 폭이 좁아지거나 넓어지는 구간에 도달하게 되더라도, 본 발명에 의해서는 용접토오치(30)의 진동 폭을 재설정하기 위해 이송 폭 조정자(301)를 재조작하는 등의 별도 작업없이도 자동으로 연속적인 용접작업의 진행이 가능하게 된다.

즉, 본 발명에서는 용접작업 중 용접토오치(30)의 전극에서 검출되는 아크전류 파형을 이용하여 용접토오치(30)의 왕복동작이 자동으로 이루어지도록 되어 있기 때문에, V개선부(20) 폭이 좁아진 구간에서나 넓어진 구간에서나에 관계없이 설정된 전류레벨에 도달하기까지는 구동모터(M)가 지속적으로 작동이 진행되어 V개선부(20) 일측 끝지점(A 또는 B)까지 용접토오치(30)를 이송시키게 되고, 이어 V개선부(20)와 용접토오치(30)의 전극(31) 상호간 거리가 가장 짧아진 지점인 용접전류검출치가 설정된 전류레벨에 도달하면 이 신호를 연산, 비교부(300)가 이송 폭 조정자(301)에서 설정된 전류레벨과 비교하여 콘트롤회로부(400)로 전달하며, 콘트롤회로부(400)는 구동모터(M)를 역방향 구동시킴으로써, 용접토오치(30)는 V개선부(20)의 해당 폭에 맞추어 자동으로 왕복동작하게 되어 V개선부(20)의 폭 변화에 관계없이 완벽한 용접작업을 진행하게 되는 것이다. 이때, V개선부(20) 폭이 좁아진 구간에서는 설정된 전류레벨에 도달하는 시간이 짧게 되고, 폭이 넓은 구간에서는 도달하는 시간이 길게 되는 차이점이 발생할 것이며, 이 시간차이를 별도로 계산한 후 얻어진 계산값을 이용하여, 용접작업을 진행하기 위해 용점모재(10)(10)상에서 용접토오치(30)를 전진 이송시키는 캐리지의 이송속도를 조절하거나 또는 용접시 소요되는 전압, 전류량을 가감시키는 등의 별도 기능을 수행하게 하기 위한 신호로 활용할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 8은 도 7에 도시한 본 발명의 회로구성을 디지탈회로 구성으로도 변경, 활용할 수 있는 변형례를 나타낸 것으로서, 전압, 전류입력 선택스위치(100')와 필터부(200'), 아날로그신호를 디지탈신호로 변환시키는 변환기(250'), 연산, 비교부(300)의 기능을 수행하는 CPU(300'), 이송 폭 조정자(301)의 기능을 수행하는 이송거리 입력키(301') 및 콘트롤회로부(400')로서 이루어질 수 있는 예를 보여준다.

도면 중 미설명부호인 401과 401'는 콘트롤회로부(400)(400')와 전기적으로 연결되어 진동자(40)의 좌, 우 이송속도를 조절하도록 된 이송속도 조정자를 나타낸 것이다.

한편, 첨부도면 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명은, 용접의 진행도중 V개선부(20)의 폭이 이송 폭 조정자(301)(301')에 의해 설정된 설정치를 벗어날 정도로 좁아지거나 넓어질 경우에 연산, 비교부(300)(300')가 폭 좁아짐 또는 폭 넓어짐 신호를 출력하여 용접조건 변경신호로 사용할 수 있으며, 이는 시임트랙커(Seam Tracker) 또는 기타의 추적장치와 연계하여 용접이나 다른 산업현장 등에서 위치추적용도로도 활용할 수 있을 것이다.

또한, 전술한 실시예의 경우 맞대기용접의 V개선부에 적용한 예를 중심으로 설명이 이루어졌으나, 실제로는 본 발명의 경우 필렛용접 등의 아크용접분야에 범용으로 폭넓게 적용할 수 있음을 밝혀둔다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은, V개선부에 대한 아크(ARC)용접시 검출되는 전류 파형을 이용하여 V개선부의 폭 변화를 자동으로 감지하고 이를 이용해 용접토오치의 비드 폭을 자동으로 제어, 조절함으로써, 용접작업시의 자동화 및 무인화를 구현하고 용접품질을 향상시키는 등의 여러 장점을 제공한다.

Claims

용접모재의 V개선부에 대해 진동자를 이용하여 용접토오치를 일정 폭으로 왕복 진행시키며 아크용접을 수행하도록 된 방법에 있어서,

용접모재의 V개선부 기준위치상에 용접토오치의 전극을 위치시킨 상태에서 좌, 우 폭 중 일방향으로 이동시 기 설정된 전류레벨에 도달하면 이를 감지하고 작동자를 역방향 구동되도록 제어하여 용접토오치가 기준위치를 거쳐 타방향으로 이동되도록 하며, 타방향으로 이동시에도 설정된 전류레벨에 도달하면 이를 감지하고 다시 작동자가 순방향으로 구동되도록 제어하는 과정을 반복시킴으로써, V개선부의 폭 변화에 관계없이 용접토오치의 비드 폭을 자동으로 제어, 조절하도록 한 것을 특징으로 하는 아크용접시의 비드 폭 조절방법.
용접모재의 V개선부에 대해 진동자를 이용하여 용접토오치를 일정 폭으로 왕복 진행시키며 아크용접을 수행하도록 된 장치에 있어서,

아크용접시 검출되는 용접전압과 용접전류를 선택할 수 있는 전압, 전류입력 선택스위치와; 검출된 용접전류를 거르고 증폭하는 필터부와; 필터과정을 거친 용접전류를 기 설정된 전류레벨과 연산, 비교하는 연산, 비교부 및; 연산, 비교부로부터 전달된 신호를 받아 진동자를 작동시키는 모터의 구동방향을 제어하는 콘트롤회로부;로써 결합 구성되는 것을 특징으로 하는 아크용접시의 비드 폭 조절장치.