KR20010008133A

KR20010008133A - 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치

Info

Publication number: KR20010008133A
Application number: KR1020000066802A
Authority: KR
Inventors: 김원태; 정찬훈
Original assignee: 김원태; 정찬훈
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2001-02-05

Abstract

본 발명은 탄산가스 아크용접기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄산가스 아크용접기에서 용접전압을 피드백하여 비교연산하고 동기출력하여 안정스런 아크가 형성되게 하는 정전압전원 제어장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 용접전압을 피드백하여 설정전압과 비교연산하여 전류파형을 펄스폭변조방식으로 변조하여 공급되는 전원의 6상을 절연동기화하여 출력하여 용적의 이행시 입자의 크기변화, 이행속도의변화, 용접부에 열량 공급조절, 양호한 아크 상태유지 및 스패터 발생을 억제할 수 있어 최적의 용접조건을 부여하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 탄산가스 아크 용접기의 용접전압 제어장치에 있어서, 일반 3상(U,V,W)교류 상용전원을 입력받아 대칭3상 전원을 공급하는 전원부(100)와; 상기 전원부(100)으로부터 소정의 전원을 변압하여 아크를 발생시키는 용접전원부(200)와; 상기 용접전원을 피드백(feedback)하여 소정의 조정전압과 비교연산하여 조정전압을 유지하는 피드백전압 비교연산증폭부(300)와; 상기 비교연산 증폭된 전류를 상기 전원부(100)의 각 상(phase)에 따라 샘플링하는 펄스폭변조부(pulse width modulation;300)와; 상기 전원부(100)의 각 상에 따라 동기화시키는 제1동기부(500)와; 상기 펄스폭변조부(300)의 신호와 상기 제1동기부(500)의 신호를 엔드(AND)하여 동기시키는 제2동기부(600) 및; 상기 제2동기부(600)의 출력에 따라 상기 용접전원부(200)로 전원을 출력시키는 출력단 스위칭부(700)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치{Constant voltage source control circuit of CO2 arc welding machine}

아크 용접(arc welding)이라 하면 일반적으로 손으로 용접봉을 이동하면서 하는 용접을 말하며, 용접물의 형상 및 크기에 따라 작업 조건이 다를 때에도 적응할 수 있어 편리하나 선박과 같이 작업조건이 일정하고 연속적인 용접을 할 때에는 용가재의 공급과 용접 방향의 이동을 기계화 또는 자동화하는 것이 능률적이고, 균일한 용접을 할 수 있다는 면에서 유리하다. 그리고 특수 아크 용접이라 하는 용접 방법은 와이어 형태로된 용가재를 계속 공급하는 것이 가능하기 때문에 용가재의 공급과 용접 방향으로의 이동에 기계화 및 자동화가 가능하며, 여기에는 잠호용접(潛弧熔接; submerged arc welding), 불활성 가스 아크 용접(不活性 gas arc 熔接; shield inert gas arc welding), 탄산가스 아크 용접(炭酸 gas arc 熔接; CO₂arc welding), 원자수소 아크 용접(原子水素 arc 熔接; atomic hydrogen arc welding), 아크 스팟 용접(arc spot welding), stud arc 용접(stud arc welding) 등이 있다.

상기 탄산가스 아크 용접은 아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스 대신에 값이 저렴한 탄산가스(CO₂gas)를 사용하는 용접으로서, shield gas로서 순수 CO₂외에 CO₂- O₂, CO₂- CO , CO₂- Ar , CO₂- Ar - O₂와 같은 혼합 gas가 사용된다. 탄산가스가 아크 열에 의하여 CO gas와 O₂로 분해되어 산화성으로 되기 쉬우나 탈산제인 Mn과 Si를 적당히 함유한 와이어(wire)를 아르곤이 혼합된 shield gas와 함께 사용하면 기공이 없는 양호한 용접이 된다. 연강를 용접할 때 MIG 용접을 하면 비경제적일 뿐만 아니라 용착금속에 기공이 생기기 쉬우나, CO₂gas arc 용접을 하면 경제적이고 기공이 생길 염려가 적다.

여기서 보호가스 금속 아크용접에는 불활성 가스 아크 용접은 불활성 가스 분위기에서 모재와 용가재 사이에 아크를 발생시키는 불활성 가스 금속 아크 용접(metal inert gas arc welding, MIG 용접)과 텅스텐 전극과 모재 사이에 아크를 발생시키고 용가재를 별도로 공급하는 불활성 가스 텅스텐 아크용접(tungsten inert gas arc welding, TIG 용접)이 있다. 용극식 보호가스 금속 아크 용접에 있어서는 소모성전극으로 금속제 와이어(wire)를 사용하여 용접봉의 연속공급을 도모하고 있는데, 이때 와이어를 송급(送級)하는 것이 와이어 송급장치이다.

도3은 반자동 탄산가스용접기의 일반적인 구성을 도시한 도면으로, MIG용접기 등 용극식 보호가스 금속 아크 용접기는 대략 이와 대동소이한 구성을 가지고 있다.

전원(AC)에 접속된 용접기(10)는 용접전류를 공급하며 탄산가스(MIG 경우는 불활성가스, MAG 경우는 혼합가스)는 가스 봄베(gas bombe;30)에서 공급된다. 와이어(35)는 연속송급을 위해서는 와이어 피더(wire feeder;45)가 사용되는데, 와이어는 이 와이어피더에 설치된 스풀(spool;40)에 감겨진 상태에서 와이어 송급장치(50)에 의해 토오치(torch;55)로 공급된다.

와이어피더(45)는 용접작업의 편의를 위해 휴대 가능한 크기 및 중량으로 구성되어 용접기(10) 및 가스봄베(30)간에는 통상 수십미터길이의 전원케이블(15) 및 제어케이블(25)과 가스호스(20)로 연결된다.

전원케이블(15)로 공급된 용접전류는 와이어피더(45)에서 송급되는 와이어(35)에 접속되고, 가스호스(20)로 공급된 탄산가스 등의 분위기가스는 토오치(55)에서 와이어(35)의 주위로 분사된다. 한편 제어케이블(25)은 와이어피더(45) 또는 별도의 제어기에서 용접기(10)를 제어하는 제어신호를 전달하게 된다.

상기와 같이 구성된 종래의 용접방식은 직류와 교류전원을 택일적으로 선택하여 용접하고 있으며, 탄산가스 아크용접에 있어서 솔리드 와이어(solid wire)를 사용한 용접시에는 역극성을 이용한 솔리드 와이어의 용융은 전압, 전류에 의해 어느 정도 충분히 용융조건을 충족할 수는 있겠으나, 모재측은 용접입열이 와이어측에 비해 상대적으로 부족하여 용융지의 흐름(유동성) 부족 현상이 나타나고 있으며, 용접시 비드 품질이 나빠지고 전자세 용접이 곤란하는 등의 결함이 있다.

즉, 용융지(용착금속)의 흐름이 원할하지 못하는 것은 탄산가스의 특성상 아크열에 의한 가스의 해리과정에서 열적 핀치작용으로 대전류 영역에서의 와이어 용적은 반발이행과 대립의 용적입자가 이행이 되어 아크가 불안하고 많은 스패터가 발생되는 등 많은 문제점이 발생되어 최근에는 인버터 제어에 의한 아크 전원의 파형제어기술 등이 적용되어 양질의 용접을 위한 연구개발이 계속되고 있는 실정이나 근본적인 대책으로는 대단히 미흡한 실정인 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접전압을 피드백하여 설정전압과 비교연산하여 전류파형을 펄스폭변조방식으로 변조하여 공급되는 전원의 6상을 절연동기화하여 출력하여 용적의 이행시 입자의 크기변화, 이행속도의변화, 용접부에 열량 공급조절, 양호한 아크 상태유지 및 스패터 발생을 억제할 수 있어 최적의 용접조건을 부여하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 탄산가스 아크 용접기의 용접전압 제어장치에 있어서, 일반 3상(U,V,W)교류 상용전원을 입력받아 대칭3상 전원을 공급하는 전원부(100)와; 상기 전원부(100)로부터 소정의 전원을 변압하여 아크를 발생시키는 용접전원부(200)와; 상기 용접전원을 피드백(feedback)하여 소정의 조정전압과 비교연산하여 조정전압을 유지하는 피드백전압 비교연산증폭부(300)와; 상기 비교연산 증폭된 전류를 상기 전원부(100)의 각 상(phase)에 따라 샘플링하는 펄스폭변조부(pulse width modulation;300)와; 상기 전원부(100)의 각 상에 따라 동기화시키는 제1동기부(500)와; 상기 펄스폭변조부(300)의 신호와 상기 제1동기부(500)의 신호를 엔드(AND)하여 동기시키는 제2동기부(600) 및; 상기 제2동기부(600)의 출력에 따라 상기 용접전원부(200)로 전원을 출력시키는 출력단 스위칭부(700)으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 피드백전압 비교연산증폭부는, 상기 용접전압을 저항을 통해 입력 마이너스전원를 입력받는 정귀환단자와, 입력 플러스전원을 다이오드와 저항과 상기 마이너스전원과 병렬연결된 저항을 통해 입력받는 부귀환단자와, 커패시터와 저항의 병렬연결로 부귀환되는 1차 연산증폭기와; 상기 1차 연산증폭기의 정귀환단자에와 병렬로 연결된 저항과 직렬연결된 정전압조정소자인 가변저항의 조정레버와; 상기 1차 연산증폭기의 출력단과 마이너스전원의 역류를 차단하는 다이오드와; 상기 정전압조정 가변저항과 상기 다이오드와 연결되어 입력되는 부귀환단자와, 저항과 입력 마이너스전원이 정귀환단자로 입력되며, 저항과 커패시터의 병렬연결되어 부귀환되는 2차 연산증폭기 및; 상기 입력 마이너스단과 베이스연결되고, 상기 2차 연산증폭기의 출력단과 이미터연결되어 이미터 팔로우(emitter follower)되는 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 펄스폭변조부는, 상기 전원부(100)의 전압을 베이스에 입력받는 제1 트랜지스터와; 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터에 연결되고 베이스저항을 통해 베이스연결된 제2 트랜지스터와; 상기 피드백전압 비교연산증폭부(300)의 출력을 베이스 입력받고 가변저항을 통해 이미터 입력받으며, 상기 베이스와 이미터가 커패시터 연결되는 제3 트랜지스터와; 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터와 상기 제3 트랜지스터의 컬렉터 출력을 게이트 입력받는 제4 트랜지스터 및; 상기 제4트랜지스터의 출력을 베이스 입력받는 제5 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 제1동기부는, 상기 전원부(100)의 대칭 3상의 전원을 입력받는 다수의 포토트랜지스터와; 상기 다수의 포토트랜지스터와 직렬연결되어 제1동기화시키는 다수의 인버터와; 상기 포토트랜지스터의 입력단에는 상기 전원부(100)의 출력단과 각각의 저항과 직렬연결되고, 상기 포토트랜지스터의 발광부출력단과 직렬연결된 동기조절 가변저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 제2동기부는, 상기 펄스폭변조부(400)의 출력신호를 각각 입력받아 반전하는 다수의 인버터와; 상기 인버터의 출력을 일측단에 입력받고, 상기 제1동기부의 출력신호를 타측단에 입력받는 제1 엔드게이트 및; 상기 제1 엔드게이트의 두 입력단자가 결선된 제2엔드게이트로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 출력단 스위칭부는, 상기 제2 동기부를 통한 출력을 다이오드와 저항을 통해 각각 입력받는 포토사이리스터 및; 상기 전원부의 대칭 3상의 전원을 선택적으로 상기 제1동기부(500)에 출력하는 다수의 사이리스터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치 제어블럭도,

도2는 본 발명의 일실시 예에 따른 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치의 회로도,

도3은 종래의 일반적인 반자동 탄산가스용접기의 일반적인 구성도.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

100: 전원부 200: 용접전원부

300: 피드백전압 비교연산증폭부 400: PWM

500: 제1동기부 600: 제2동기부

700: 출력단 스위칭부 D1~D15: 다이오드

R1~R68: 저항 C1~C13: 커패시터

Amp1, Amp2: 연산증폭기 T1~T11: 트랜지스터

VR1~VR5: 가변저항기 I1~I12: 인버터

PT1~PT6: 포토트랜지스터 PS1~PS6: 포토사이리스터

S1~S6: 사이리스터

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치에 대해 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치 제어블럭도로 도1을 참조하면, 일반 3상(U,V,W)교류의 상용전원을 공급하는 전원부(100)와, 상기 상용전원(100)로부터 소정의 전원을 변압하여 아크를 발생시키는 용접전원부(200)와, 상기 용접전원을 피드백(feedback)하여 소정의 조정전압과 비교연산하여 조정전압을 유지하는 피드백전압 비교연산증폭부(300)와, 상기 비교연산 증폭된 전류를 상기 전원부(100)의 각 상(phase)에 따라 샘플링하는 펄스폭변조부(pulse width modulation;300)와, 상기 전원부(100)의 각 상에 따라 동기화시키는 제1동기부(500)와, 상기 펄스폭변조부(300)의 신호와 상기 제1동기부(500)의 신호를 엔드(AND)하여 동기시키는 제2동기부(600)와, 상기 제2동기부(600)의 출력에 따라 상기 용접전원부(200)로 전원을 출력시키는 출력단 스위칭부(700)로 구성된다.

상기 전원부(100)는 3상(U,V,W)의 전원을 인가받아 성형결선함으로서 대칭3상전압을 생성하고, 선간전압은 상전압√3배, 위상은 개개의 상전압보다 π/6나아간 전압을 얻을 수 있다.

그리고, 상기 용접전원부(200)는 아크를 발생시키는 전원을 출력하는 부분으로 공지된 기술로서 전류계()와, 전압계()를 선택적으로 설치할 수 있으며, 저항 R68과 커패시터 C20, C21은 아크에 의한 충격을 방지하는 소자로 구성된다.

상기 피드백전압 비교연산증폭부(300)는 상기 용접전원부(200)의 출력전압 즉, A(마이너그 전극)와 B(플러스 전극)을 피드백(feedback)받아 사용조건에 따라 조정되는 조정전압과 비교연산하고 증폭하여 정전압을 조정하고, 출력전압을 거의 100% 입력측으로 부귀환시키는 이미터 팔로우(emitter follower)를 포함하여 용접전압을 조정전압의 정전압으로 설정하게 된다.

그리고 상기 펄스폭변조부(400)는 상기 피드백전압 비교연산증폭부(300)의 입력파형을 상기 전원부(100)의 대칭3상 각상의 전압신호를 입력받아 펄스폭변조하여 상기 제2동기부(600)에 출력하게 된다.

상기 제1동기부(500)는 포토트랜지스터(photo transistor)와 인버터(inverter)로 구성되어 상기 전원부(100)의 대칭 3상의 각 출력을 입력받아 각각 상기 펄스폭변조부(400)와 제2동기부(600)로 출력하게 된다.

그리고 상기 제2동기부는 엔드(AND)게이트로 구성되어 상기 펄스폭변조부(400)와 제1동기부(500)의 출력을 입력받아 상기 출력단 스위칭부(700)를 제어하는 신호를 출력한다.

상기 제2동기부(600)의 출력을 입력받은 출력단 스위칭부(700)는 포토사이리스터(photo thyristor)로 구성되어 전압조정된 각 상의 전원을 상기 전원부(100)에서 용접전원부(200)로 출력하게 된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명은 출력되는 용접전압을 피드백전압 비교연산증폭부(300)에서 입력받아 사용환경에 적합한 조정전압과 시뮬레이터 방식에 비해 수천배 이상 빠른 비교를 하고, 미리 대칭 3상으로 분리된 공급전압과, 각 상에 일치하는 상과 펄스폭변조하여 용접전원부(200)에 절연스위칭 출력을 하여 조정된 일정한 전원을 공급하여 안정스런 아크를 형성할 수 있게 된다.

도2는 본 발명의 일실시 예에 따른 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치의 회로도로서, 도2를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 구성 동작을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저 전원부(100)는 3상전원(U,V,W)를 입력받아 대칭 3상의 출력전압을 생성하고, 용접전원부(200)에 용접전원을 출력한다.

출력되는 용접전압(A:마이너스 극, B:플러스 극)을 피드백전압 비교연산증폭부(300)로 입력받는다. 상기 피드백전압 비교연산증폭부(300)는 1차 연산증폭기(Amp1)에서 정귀환단자로 저항R1, R5를 통해 입력 마이너스전원(A)를 입력받고, 부귀환단자로 입력 플러스전원(B)을 다이오드(D1)와 저항(R3)과 상기 마이너스전원(A)과 병렬연결된 저항(R2) 및 저항(R4)를 통해 입력받는다.

상기 연산증폭기(Amp1)의 출력은 커패시터(C1)와 저항(R6)의 병렬연결로 부귀환되어 증폭과 삼각파형을 출력하게 된다.

상기 연산증폭기(Amp1)의 정귀환단자에는 병렬로 저항(R7)이 연결되고, 정전압조정소자인 가변저항(VR1)의 조정레버와 연결된다.

따라서 출력전압은 정전압조정 소자(VR1)에 의해 조정이 된다.

상기 저항 R7과 병렬로 저항(R8)과 커패시터(C2)과 마이너스입력단(A)과 연결된 저항 R1과 연결되며, 또한 상기 연산증폭기(Amp1)의 출력단과 마이너스입력단(A)과 다이오드 D2와 D3에 의해 역류를 차단하게 된다.

상기 정전압조정 가변저항(VR1)과 저항(R10)은 상기 다이오드(D2,D3)와 연결되어 제2연산증폭기(Amp2)의 부귀환단자에 입력된다. 그리고 상기 제2연산증폭기(Amp2)의 정귀환단자는 저항R1을 통한 입력마이너스(A)가 연결된다. 또한 상기 저항R1을 통한 입력마이너스(A)단과 베이스연결된 트랜지스터(T1)의 이미터는 저항(R12)을 통해 상기 제2연산증폭기(Amp2)의 출력단과 연결되고 제2연산증폭기(Amp2)의 부귀환단자와 병렬연결된 저항(R11)과 커패시터(C4)를 부귀환된다.

따라서 상기 입력전압(A,B)의 증폭전압과 정전압조정 가변저항(VR1)을 통한 조정전압과 제2연산증폭기(Amp2)를 통해 비교 연산되며, 이미터 팔로우(T1)을 통해 펄스폭변조부(400)에 출력하게 된다.

그리고 상기 이미터 팔로우(T1)의 컬렉터에 저항(R13)연결되고 트랜지스터(T4)와 트랜지스터(T9)의 베이스입력받는다. 상기 트랜지스터(T4)와 트랜지스터(T9)의 이미터는 상기 피드백전압 비교연산증폭부(300)의 정전압조정 가변저항(VR1)의 출력단과 가변저항(VR2, VR3)을 통해 연결되고, 상기 트랜지스터 T4, T9의 컬렉터는 트랜지스터(T3, T8)의 컬렉터에 연결되고 이미터는 피드백전압 비교연산증폭부(300)의 트랜지스터(T1)의 베이스에 연결된다. 또한 상기 트랜지스터 T4, T7의 컬렉터에는 트랜지스터(T5, T10)의 게이트단자에 연결되고, 소오스는 각각의 소오스저항(R17, R23)을 통해 상기 정전압조정 가변저항(VR1)의 출력단에 연결되며, 또한 드레인은 드레인저항(R18, R24)을 통해 상기 트랜지스터(T1)의 베이스에 연결된다.

그리고 상기 트랜지스터(T5, T10)의 드레인과 베이스접속된 트랜지스터(T6, T11)의 이미터는 상기 트랜지스터(T1)의 베이스 연결되며, 컬렉터는 저항(R19, R25)을 통해 상기 정전압조정 가변저항(VR1)의 출력단에 연결된다.

또한 트랜지스터(T2, T7)는 상기 전원부(100)의 입력전압을 제1동기부(500)를 통해 입력받아 상기 정전압조정 가변저항(VR1)의 출력단의 전압을 저항(R14, R20)을 통해 각각 컬렉터에 연결되며, 이미터는 상기 트랜지스터(T1)의 베이스에 연결된다. 그리고 상기 트랜지스터(T2, T7)의 이미터와 트랜지스터 T3, T22의 베이스저항(R16, R22)를 통해 연결되고, 상기 정전압조정 가변저항(VR1)의 출력단의 전압을 저항(R15, R21)과 상기 가변저항(VR2,VR3)와 병렬연결되며, 또한 저항(R15, R21)과 가변저항(VR2, VR3)와 커패시터(C4, C5) 각각 연결되어 트랜지스터(T4, T9)의 베이스와 이미터에 각각 연결되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 펄스폭변조부(400)는 상기 전원부(100)의 전압을 선택적으로 트랜지스터 T2, T7의 베이스에 입력받아 트랜지스터 T6, T11의 컬렉터를 통해 출력한다. 즉, 상기 전원부(100)의 대칭 3상의 전원을 각각 입력받아 상기 피드백전압 비교연산증폭부(300)의 출력전압으로 펄스폭변조를 하여 동기 출력하게 된다.

상기 전원부(100)의 대칭 3상의 전원을 입력받아 제1동기화를 시키는 제1동기부는 상기 대칭 3상의 전원을 입력받는 포토트랜지스터(PT1~PT6)와 인버터(I1~I6)가 직렬연결되어 제2동기부(600)로 출력하게 된다.

상기 포토트랜지스터(PT1~PT6)의 입력단에는 상기 전원부(100)의 출력단과 각각의 저항(R49, R47, R45, R43, R41, R39)과 각각의 저항(R48, R46, R44, R42, R40, R38)과 직렬연결되고, 상기 저항 R49, R47, R45가 동기조절 가변저항(VR4)를 통해 포트트랜지스터(PT6, PT5, PT4)의 발광부출력단에 연결되고, 입력단은 상기 저항 R48, R46, R42의 출력단과 각각 연결된다. 또한 상기 저항 R43, R41, R39가 동기조절 가변저항(VR5)를 통해 포트트랜지스터(PT3, PT2, PT1)의 발광부 출력단과 각각 연결되고, 입력단은 상기 저항 R49, R47, R35, R43, R41, R39의 출력단과 각각 연결되어 구성된다.

그리고 상기 포토트랜지스터(PT1~PT6)의 수광부의 컬렉터는 상기 인버터(I1~I6)에 연결되고, 인버터(I1~I6)의 출력은 각각 상기 제2동기부에 입력된다. 또한 상기 인버터(I1~I3)와 인버터(I4~I6)의 출력은 저항(R26~R31)을 통해 상기 펄스폭변조부(400)의 트랜지스터 T2, T7의 베이스에 입력된다.

따라서, 상기 제1동기부는 동기조절 가변저항(VR4, VR5)에 의해 적절히 조절되면서 상기 펄스폭변조부(400)에 입력된다.

상기 제2동기부(600)는 상기 펄스폭변조부(400)의 트랜지스터 T6, T11의 출력신호를 각각 인버터(I10~I12)와 인버터(I7~I9)로 입력받아 반전한 후 엔드게이트(N1, N3, N5, N7, N9, N11)의 일측에 입력되고, 상기 제1동기부의 인버터(I1~I6)의 출력신호를 타측에 입력받는다. 그리고 상기 엔드게이트(N1, N3, N5, N7, N9, N11) 신호를 두 입력단자가 결선된 엔드게이트(N2, N4, N6, N8, N10, N12)에 입력되어 제1동기부(500)의 신호와 펄스폭변조부(400)의 신호가 하이레벨일 경우에만 하이레벨을 출력하게 된다. 상기 엔드게이트(N2, N4, N6, N8, N10, N12)를 통한 출력은 다이오드(D4~D9)와 저항(R50~R55)을 통해 각각의 포토사이리스터(PS1~PS6)의 발광부에 입력된다.

상기 출력단 스위칭부(700)는 포토사이리스터(PS1~PS6)와 사이리스터(S1~S6)로 구성되어 상기 제2동기부(600)의 출력신호에 의해 사이리스터(S1~S6)을 제어하여 상기 전원부의 대칭 3상의 전원을 선택적으로 상기 제1동기부(500)에 출력하게 한다.

즉, 상기 전원부(100)의 대칭 3상을 사이리스터(S1~S6)의 출력단에 연결하고 또한 저항(R56, R58, R60, R62, R64, R66)과 커패시터(C8~C13)를 포트사이리스터(PS1~PS6)의 수광부의 입력단에 연결하고, 다이오드(D10~D15)와 저항(R57, R59, R61, R63, R65, R67)을 사이리스터(S1~S6)의 게이트에 연결하며, 상기 사이리스터(S1~S6)의 출력단과 게이트는 커패시터(C14~C19)를 병렬연결하고, 상기 사이리스터(S1~S6)의 입력단은 상기 용접전원부(200)의 마이너스입력(A)와 상기 포토사이리스터(PS1~PS6)의 수광부입력단에 연결되어 구성한다.

또한 상기 포토사이리스터(PS1~PS6)의 게이트는 접지연결되어 구성한다.

따라서 상기와 같이 구성된 출력단 스위칭부(700)는 상기 제2동기부(600)의 출력을 입력받아 포토사이리스터(PS1~PS6) 각각이 동작하여 상기 전원부(100)의 전원을 용접전원부(200)에 출력하게 스위칭하게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따르면, 출력용접전압을 입력용접전압과 피드백 제어방식으로 비교연산제어하여 시뮬레이터 방식보다 수천배 이상빠른 연산결과를 산출하여 아크의 안전성을 최대로 하였으며, 출력단을 사이리스터로 체용하여 아크에 의한 제어회로의 손상을 미연에 방지하는 탄산가스 용접기의 안정적이고 효율적인 제어장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims

탄산가스 아크 용접기의 용접전압 제어장치에 있어서,

일반 3상(U,V,W)교류 상용전원을 입력받아 대칭3상 전원을 공급하는 전원부(100)와;

상기 전원부(100)로부터 소정의 전원을 변압하여 아크를 발생시키는 용접전원부(200)와;

상기 용접전원을 피드백(feedback)하여 소정의 조정전압과 비교연산하여 조정전압을 유지하는 피드백전압 비교연산증폭부(300)와;

상기 비교연산 증폭된 전류를 상기 전원부(100)의 각 상(phase)에 따라 샘플링하는 펄스폭변조부(pulse width modulation;300)와;

상기 전원부(100)의 각 상에 따라 동기화시키는 제1동기부(500)와;

상기 펄스폭변조부(300)의 신호와 상기 제1동기부(500)의 신호를 엔드(AND)하여 동기시키는 제2동기부(600) 및;

상기 제2동기부(600)의 출력에 따라 상기 용접전원부(200)로 전원을 출력시키는 출력단 스위칭부(700)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 피드백전압 비교연산증폭부는,

상기 용접전압을 저항을 통해 입력 마이너스전원를 입력받는 정귀환단자와, 입력 플러스전원을 다이오드와 저항과 상기 마이너스전원과 병렬연결된 저항을 통해 입력받는 부귀환단자와, 커패시터와 저항의 병렬연결로 부귀환되는 1차 연산증폭기와;

상기 1차 연산증폭기의 정귀환단자에와 병렬로 연결된 저항과 직렬연결된 정전압조정소자인 가변저항의 조정레버와;

상기 1차 연산증폭기의 출력단과 마이너스전원의 역류를 차단하는 다이오드와;

상기 정전압조정 가변저항과 상기 다이오드와 연결되어 입력되는 부귀환단자와, 저항과 입력 마이너스전원이 정귀환단자로 입력되며, 저항과 커패시터의 병렬연결되어 부귀환되는 2차 연산증폭기 및;

상기 입력 마이너스단과 베이스연결되고, 상기 2차 연산증폭기의 출력단과 이미터연결되어 이미터 팔로우(emitter follower)되는 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 펄스폭변조부는,

상기 전원부(100)의 전압을 베이스에 입력받는 제1 트랜지스터와;

상기 제1 트랜지스터의 컬렉터에 연결되고 베이스저항을 통해 베이스연결된 제2 트랜지스터와;

상기 피드백전압 비교연산증폭부(300)의 출력을 베이스 입력받고 가변저항을 통해 이미터 입력받으며, 상기 베이스와 이미터가 커패시터 연결되는 제3 트랜지스터와;

상기 제2 트랜지스터의 컬렉터와 상기 제3 트랜지스터의 컬렉터 출력을 게이트 입력받는 제4 트랜지스터 및;

상기 제4트랜지스터의 출력을 베이스 입력받는 제5 트랜지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제1동기부는,

상기 전원부(100)의 대칭 3상의 전원을 입력받는 다수의 포토트랜지스터와;

상기 다수의 포토트랜지스터와 직렬연결되어 제1동기화시키는 다수의 인버터와;

상기 포토트랜지스터의 입력단에는 상기 전원부(100)의 출력단과 각각의 저항과 직렬연결되고, 상기 포토트랜지스터의 발광부출력단과 직렬연결된 동기조절 가변저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제2동기부는,

상기 펄스폭변조부(400)의 출력신호를 각각 입력받아 반전하는 다수의 인버터와;

상기 인버터의 출력을 일측단에 입력받고, 상기 제1동기부의 출력신호를 타측단에 입력받는 제1 엔드게이트 및;

상기 제1 엔드게이트의 두 입력단자가 결선된 제2엔드게이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 출력단 스위칭부는,

상기 제2 동기부를 통한 출력을 다이오드와 저항을 통해 각각 입력받는 포토사이리스터 및;

상기 전원부의 대칭 3상의 전원을 선택적으로 상기 제1동기부(500)에 출력하는 다수의 사이리스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산가스 아크용접기의 정전압전원 제어장치.