KR20020059569A - 금속부재접합방법 및 교류파형 인버터식 전원장치 - Google Patents

Abstract

슬로프·콘트롤 자유도 및 정밀도를 향상시키고, 다종다양한 금속부재의 특성에 맞추어 슬로프· 콘트롤 통전을 최적화할 수 있도록 한다. 제어부는 통전시간(WE)을 통하여 전원부로 흐르는 1차전류 또는 2차전류를 단위통전시간의 극성에 상관없이 기준전류파형(SI)을 따르도록 인버터 주파수의 단위통전사이클을 기본주기로서 피크치 제어 또는 리미터 제어를 한다. 이러한 통전제어에의해 예를 들면, 업·슬로프기간up 동안은, 1차전류 및 용접전류(IW)의 피이크값또는 진폭이 단위통전기간(T)의 극성과는 관계없이 서서히 증가한다. 그리고 혹은 단위 통전기간T의 도중에 업·슬로프 기간 up이 종료하는 경우라도 up, 슬로프부 (SI_UP)로부터 정상부에 스무스하게 이행할 수 있다.

Description

금속부재접합방법 및 교류파형 인버터식 전원장치{Device invertor power supply and metal-member binder method}

본 발명은 금속부재를 통전에 의해서 접합하는 기술에 관한것으로, 보다 상세하게는 트랜스의 2차측에서 교류파형의 전류를 흘려 통전을 하는 교류파형 인버터식 전원장치 및 금속부재접합방법에 관한것이다.

최근 저항용접 등에 사용되는 전원장치로서, 교류파형 인버터식 전원장치가 보급되고 있다. 교류파형 인버터식 전원장치는, 용접 트랜스의 2차측에서 직류의 용접전류를 흘려보내는 직류 인버터식의 장점(고발열 효율 등)을 구비하면서 직류 인버터식의 결점(전극열화나 잔류자기 등)을 해소할 수 있다고 하는 특징이 있다.

그런데, 종래부터 저항용접 분야에서는 통전개시직후에 흩어짐 발생을 방지하기 위해서 용접전류의 전류치를 서서히 증가시키는 업·슬로프 컨트롤(파형 머리(波頭)제어)이나, 통전종료전에 급냉에 의한 깨어짐등의 내부결함을 방지하기 위해서 용접전류의 전류치를 서서히 감소시키는 다운·슬로프 컨트롤(파형 꼬리제어)이 행하여지고 있다.

도6 에, 종래의 교류파형 인버터식전원장치를 사용하는 경우의 업·슬로프 컨트롤을 나타낸다. 종래 장치에서는, 2차측의 교류파형의 반사이클(t)을 1단위의통전기간으로 하고, 이 통전기간t의 정수배 nt(도6의 예에서는 n=4)로서 업·슬로프기간(up)을 설정하는 구성으로 되어 있었다. 그리고, 업·슬로프기간(up)중에는 각 통전기간(t)의 주기로 전류치를 스텝·업시키는 것 같은 통전제어가 행하여지고 있었다. 다운·슬로프 컨트롤도 전류치의 변화의 방법(증가·감소)이 다를 뿐 설정기능·제어기능의 구조는 업·슬로프 컨트롤과 마찬가지이다.

그렇지만, 종래의 교류파형 인버터식 전원장치에서는, 슬로프의 설정내용이나 통전제어가 교류파형의 반사이클의 주기로 제한되기 때문에, 슬로프 컨트롤의 자유도나 정밀도에 한계가 있으며, 오늘날 다종다양한 피가공물의 특성에 적합하고도 확실하게 대응(즉 목적으로 하는 효과를 얻는것)하는것이 어렵다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 슬로프 컨트롤의 자유도 및 정밀도를 높이고, 다종다양한 금속부재의 특성에 맞춰 슬로프 컨트롤 통전을 최적화할 수 있도록 한 금속부재접합방법 및 교류파형 인버터식 전원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본발명의 일실시형태에 의한 교류파형 인버터식전원장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 실시형태의 전원장치에 있어서의 요부의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3은 실시형태의 전원장치에 있어서의 슬로프 컨트롤의 작용을 나타내는 각부 신호의 파형도이다.

도 4는 실시형태의 전원장치에 있어서의 슬로프 컨트롤의 작용을 나타내는 각부 신호의 파형도이다.

도 5는 일실시형태에 있어서의 휴징가공의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6은 종래의 교류파형 인버터식 전원장치에 있어서의 슬로프 컨트롤기법을 나타내는 도면이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 전원부 14 정류회로

16 인버터 18 트랜스

22, 24, 26, 28 스위칭소자

32 제어부 34, 36 전극

40 가압장치 50 클럭회로

52 입력부 58 전류측정회로

상기의 목적을 달성하기 위해서 본발명의 금속부재접합방법은, 금속부재로 이루어지는 피가공물에 전극을 가압접촉시키면서 전류를 흘려 상기 피가공물을 접합하는 방법에 있어서, 상용주파수의 교류전압을 정류회로에 의해서 직류전압으로 변환하고, 상기 정류회로로부터 출력된 직류전압을 인버터에 의해 고주파수의 펄스전압으로 변환하며, 상기 인버터로부터 출력된 상기 고주파수의 펄스전압을 트랜스에 통과시키고, 상기 트랜스의 2차측에서 정류하지 않고 상기 전극을 통해 상기 피가공물에 인가하고 1회의 통전시간을 복수의 통전기간으로 분할하고, 홀수번째의 통전기간에서는 상기 인버터로부터 한쪽 극성에서 상기 고주파 펄스를 출력시키며, 짝수번째의 통전기간에서는 상기 인버터로부터 다른쪽 극성으로 상기 고주파 펄스를 출력시키고 미리 설정된 업·슬로프기간 또는 다운·슬로프기간에서는 통전의 극성에 관계없이 상기 고주파수의 단위통전 사이클마다 상기 트랜스의 1차측 또는 2차측에서 흐르는 전류의 피크치 또는 진폭을 미리 설정된 슬로프파형의 기준전류치에 거의 일치시키는 방법으로 했다.

본 발명의 금속부재접합용의 교류파형 인버터식 전원장치는, 상용주파수의 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 출력된 직류전압을 고주파수의 펄스전압으로 변환하는 인버터와, 1차측단자가 상기 인버터의 출력단자에 전기적으로 접속되며 2차측단자가 금속부재로 이루어지는 피가공물을 접합하기 위한 전극에 정류회로를 통하지 않고 전기적으로 접속되어 있는 트랜스와, 1회의 통전시간을 복수개의 통전기간으로 분할하여 설정하는 통전시간설정수단과 업·슬로프부 또는 다운·슬로프부를 포함하는 소정의 기준전류파형을 설정하는 전류설정수단과, 상기 통전시간의 통전에 있어서, 분할한 복수의 통전기간중, 홀수번째의 각 통전기간에서는 상기 인버터로부터 한쪽 극성에서 상기 고주파 펄스를 출력시켜 상기 고주파수의 단위통전 사이클마다 상기 트랜스의 1차측 또는 2차측에서 흐르는 전류의 피크값을 상기 기준전류파형의 전류치에 거의 일치시키고,짝수번째의 각 통전기간에서는 상기 인버터로부터 다른쪽 극성으로 상기 고주파 펄스를 출력시켜 상기 단위통전 사이클마다 상기 트랜스의 1차측 또는 2차측에서 흐르는 전류의 피크치 또는 진폭을 상기 기준전류파형의 전류치에 거의 일치 시키도록 상기 인버터의 스위칭동작을 제어하는 제어수단을 구비하는 구성으로 했다.

본 발명에 의하면, 업·슬로프기간 또는 다운·슬로프기간에서는, 트랜스의 1차측 또는 2차측에서 흐르는 전류의 피크치 또는 진폭이 인버터주파수의 단위통전 사이클 조각으로 기준전류파형의 업·슬로프부 또는 다운·슬로프부를 따르도록 인버터가 스위칭동작한다. 이것에 의해, 통전기간 즉 교류파형 사이클의 주기로 제한되지 않고 슬로프특성(기간·경사도)을 자유롭게 설정하고 단위통전 사이클 조각으로 정밀하고도 세밀하게 슬로프 컨트롤을 할 수 있다.

본 발명의 교류파형 인버터식전원장치에 있어서, 슬로프기간을 자유롭고 또한 정밀하고도 세밀하게 설정하기 위해서 바람직하게는 상기 전류설정수단이 상기 업 ·슬로프부 또는 다운·슬로프부의 지속시간을 시간 단위로 설정하기 위한 슬로프기간 설정수단을 갖는 구성이라도 좋다.

또한, 소정의 업·슬로프부 또는 다운·슬로프부를 간편히 설정할 수 있도록 하기위해서, 바람직하게는, 상기 전류설정수단이 상기 기준전류파형 중 정상적인 전류치를 설정하기 위한 정상전류치설정수단과, 상기 정상전류치설정수단으로부터 주어지는 정상전류치와 상기 슬로프시간설정수단으로부터 주어지는 슬로프지속시간에 따라서 상기 업·슬로프부 또는 다운·슬로프부의 파형을 구하는 슬로프파형설정수단을 갖는 구성이라도 좋다.

또한, 전류 피이드백방식의 슬로프 ·컨트롤통전을 하기 위해서 바람직하게는, 상기 제어수단이, 상기 트랜스의 1차측 또는 2차측에서 흐르는 전류를 측정하는 전류측정수단과, 상기 인버터의 단위통전 사이클을 규정하는 클럭신호를 부가하는 클럭회로와, 상기 클럭신호에 동기하여, 상기 단위통전 사이클의 첫단에서 상기 인버터를 해당 통전기간으로 선택되어 있는 극성에서 온으로 하고 상기 전류측정수단으로부터 얻어지는 전류측정치신호가 상기 전류설정수단으로부터의 상기 기준전류파형의 전류치에 도달한 시점 또는 상기 단위통전 사이클의 종단(終端)에서 상기 인버터를 오프로 하는 인버터제어수단을 갖는 구성이라도 좋다.

이러한 구성에 있어서는, 업·슬로프기간 또는 다운·슬로프기간이라도 인버터주파수의 단위통전 사이클 조각으로 고속으로 또한 정밀하고도 세밀한 전류리미터제어가 행하여진다.

이러한 전류 리미터제어에 있어서 인버터주파수의 단위통전 사이클마다 펄스파형으로 발생되는 전류측정치신호를 얻기위해서 바람직하게는 상기 전류측정수단이, 상기 트랜스의 1차측회로에서 상기 정류회로의 출력단자와 상기 인버터의 입력단자와의 사이의 도체를 흐르는 1차전류를 검출하기 위한 전류센서를 갖는 구성이라도 좋다.

[발명의 실시예]

도 1∼도 5를 참조하여 본발명이 바람직한 실시형태를 설명한다.

도 1에, 본발명의 일실시형태에 의한 저항용접용의 교류파형 인버터식전원장치의 구성을 나타낸다.

이 전원장치의 전원부(10)는, 3상정류회로(14), 인버터(16) 및 강압형(降壓型)의 트랜스(18)를 갖고 있다. 3상정류회로(14)는 예를들면 6개의 다이오드를 3상 브릿지결선하여 이루어지며, 3상교류전원단자(12)로부터 입력하는 상용주파수의 3상교류전압(R,S,T)을 전파(全波)정류하여 직류전압으로 변환한다.

3상 정류회로(14)로부터 출력된 직류전압은, 콘덴서(20)로 평활화되고 나서 인버터(16)의 입력단자[La, Lb]에 부가된다.

인버터(16)는, GTR (쟈이언트·트랜지스터)또는 IGBT (절연게이트·바이폴라·트랜지스터)등으로 이루어지는 4개의 트랜지스터·스위칭소자(22,24,26,28)를 갖고 있다.

이들 4개의 스위칭소자(22∼28)중, 제1조(양극측)의 스위칭소자(22,26)는 구동회로(30)를 통해 제어부(32)로부터의 동상(同相)의 인버터제어신호(Gl,G3)에 의해 소정의 인버터주파수(예를들면 4kHz)로 동시에 스위칭(온·오프)제어되며, 제2조(음극측)의 스위칭소자(24,28)는 구동회로(30)를 통해 제어부(32)로부터의 동상의 인버터제어신호(G2,G4)에 의해 상기 인버터주파수로 동시에 스위칭제어 되도록 되어 있다.

인버터(16)의 출력단자[Ma,Mb]는 트랜스(18)의 1차측 코일의 양단에 각각 전기적으로 접속되어 있다. 트랜스(18)의 2차측 코일의 양단에는 저항용접용의 한 쌍의 전극(34,36)이 정류회로를 통하지 않고 2차측도체(38)만을 통해 전기적으로 접속되어 있다.

전극(34,36)은 열전도율이 높은 금속 예를들면 동합금으로 이루어지며 가압장치(40)의 전극지지부재(42,44)에 착탈가능하게 설치된다. 가압장치(40)는, 예를들면 에어 실린더를 갖는 가압구동부(도시생략)를 갖고 있으며, 제어부(32)로부터의 가압제어신호FC에 따라서, 예를들면 상부전극 지지부재(42)를 구동하여 하부전극(36)상에 세트된 워크W(46,48)에 위에서 밀어 부쳐 가압하도록 구성되어 있다.

이 전원장치의 제어부(32)는, 마이크로컴퓨터로 이루어지며, CPU, ROM(프로그램메모리), RAM(데이터메모리), 인터페이스회로등을 포함하고 있으며, 전원장치내의 일체의 제어 예를들면, 통전제어(특히 인버터제어)나 각종 용접조건의 설정내지 표시처리등을 하는 것 외에 가압장치(40)그 밖의 외부관련장치에 대하여도 적적한 제어를 한다.

클럭회로(50)는, 인버터(16)의 스위칭제어를 위한 기본 또는 단위 사이클(tc)을 규정하는 클럭신호 (CK)를 제어부(32)에 인가한다. 입력부(52)는 이 전원장치의 조작패널(도시생략)에 설치된 키보드 또는 키·스위치군을 포함하며 저항용접용의 각종조건의 설정입력에 쓰인다. 표시부(54)는 이 조작 패널에 설치된 디스플레이 예를들면 액정 모니터를 포함하며 제어부(32)의 제어하에서 각종 조건의 설정치나 측정치등을 표시한다.

이 전원장치에서는, 전류 피이드백방식의 통전제어를 행할 수 있도록 전원부(10)의 1차측에서 정류회로(14)와 인버터(16)와의 사이(도 l의 구성예에서는 콘덴서(20)와 인버터(16)와의 사이)의 도체에 예를들면 커렌트·트랜스로 이루어지는 전류센서(56)를 설치시키고 이 전류센서(56)의 출력신호를 기초로 전류측정회로(58)가 인버터(16)의 입력측으로 흐르는 1차전류 I1의 측정치(순간값)를 전류측정신호 MI로서 구하고, 그 전류측정신호MI를 제어부(32)에 인가하도록 하고 있다.

도2 에, 이 실시형태에 있어서의 제어부(32)내의 주요 구성을 나타낸다. 기준전류파형설정부(60)는 소정의 기준전류파형을 연산으로 구하여 데이터화하는 연산부와, 기준전류파형의 데이터를 유지하는 기억부를 포함하고 있다. 기준전류파형설정부(60)의 연산부에서는, 입력부(52)로부터 소정의 설정치로서 입력되는 통전시간 WE, 정상전류치Is 업·슬로프기간 업, 다운·슬로프기간DW으로부터 기준전류파형 SI를 구한다.

여기서, 통전시간 WE는, 보통은 2차측교류 사이클의 반주기를 기본 단위통전기간t으로 하고 이 단위통전기간 T의 정수배nT로서 설정되어도 좋다. 또는, 입력부(52)에서는 단위통전시간WE를 시간 단위(예를들면 ms)로 입력하고, 제어부(32)에 있어서 그 시간 단위로 입력된 통전시간(WE)을 기본 단위통전기간T 또는 보정된 단위통전기간 T의 정수배로 설정(변환)하는 것도 가능하다. 업·슬로프기간 업 및 다운·슬로프기간DW는, 단위통전기간 Tt의 주기 또는 구간에 구속되지 않고, 시간 단위(예를들면 ms)로 임의로 설정되어도 좋다.

업·슬로프 컨트롤을 할 때는, 도3의(A)에 나타낸 바와 같이, 기준전류파형 SI에서 정상전류치Is에 소정의 비례정수 K를 곱한 값 KIs를 초기전류치로 하여, 업·슬로프기간 업 중에 이 초기전류치 KIs에서 정상전류치Is에 도달할 때까지 용접전류 Iw의 전류치를 직선적으로 증대시키는 부분 또는 구간을 업·슬로프부 SIup로서 구한다. 여기서, 초기전류치 KIs는, 전류의 개시동작을 스무스하게 하기 위한제어회로상의 요청에 근거하는 것으로, 보통은 영보다도 큰 값으로 설정된다.

다운·슬로프 컨트롤을 할 때는 도시생략하지만 기준전류파형에 있어서, 다운·슬로프기간DW중 정상전류치 Is에서 종단전류치 JIs (J는 정수, 영이라도 좋다)에 도달할 때까지 용접전류 Iw의 전류치가 직선적으로 감소하는 부분 또는 구간을 다운·슬로프부 SI_DW로 한다.

상기와 같은 업·슬로프부 SIup 또는 다운·슬로프부 SI_DW의 설정법은 사용자측의 입력작업이나 장치측의 연산이 간편해진다고 하는 이점이 있다. 그러나, 표시부(54)에 기준전류파형 SI를 표시하면서, 사용자측으로부터 자유로운 파형(예를들면 슬로프부를 소정 곡선으로 하는 파형)을 설정입력할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

도2에 있어서, 기준전류파형설정부(60)는 각 단위통전시간중에 클럭회로(50) (도1)로부터의 클럭신호CK에 동기하여, 기준전류파형SI의 데이터를 디지털신호로서 출력한다. 이 기준전류파형 SI의 디지털신호는 디지털-아나로그(D/A)변환기(62)로 아나로그신호로 변환된 뒤에 컴파레이터(64)에 의해 전류측정회로(58)로부터의 전류측정신호MI와 비교된다. 컴파레이터(64)는, 전류측정신호 MI (도1)가 기준전류파형 SI의 값에 도달했을 때 또는 넘었을 때에 출력신호(CO)를 논리값「1」로 한다.

인버터제어신호생성부(66)는, 클럭신호CK에 동기하여 단위통전 사이클tc의 첫단에서 인버터(16)를 해당 단위통전기간T에서 선택되는 극성에서 온으로 하고, 컴파레이터(64)의 출력신호(CO)가 예를들면 L 레벨로부터 H 레벨로 바뀐 시점 또는단위통전 사이클tc의 종단으로 인버터(16)를 오프로 하도록 인버터제어신호 G (Gl, G3 또는 G2, G4)를 생성하여 구동회로(30)로 출력한다. 또, 인버터(16)내에서의 단락을 회피하기 위해서, 단위통전 사이클(tc)의 종단을 클럭신호CK의 1 사이클의 종단보다도 조금 전에 설정하더라도 좋다.

이어서, 도3 및 도4에 관하여 이 실시형태에 있어서의 교류파형 인버터식전원장치의 작용을 설명한다.

제어부(32)는, 용접 로보트등의 외부장치로부터 소정의 기동신호 ST를 입력하면, 그 기동신호 ST에 따라 1회의 용접시퀀스를 실행한다. 용접시퀀스를 개시하면 우선 가압장치(40)에 가압제어신호 FC를 보내고 가압동작을 개시시킨다. 가압장치(40)는 상부전극 지지부재(42)를 하강시켜, 상부전극(34)을 하부전극(36)상으로 세트되어 있는 피용접재 W(46,48)에 밀어부쳐 가압한다. 이 가압력이 소정치에 달한 때에 즉 가압동작시작으로부터 초기가압시간의 경과후에 전원부(10)에 있어서 인버터(16)를 스위칭제어하여 설정통전시간 WE의 통전을 시작한다.

제어부(32)는 상기와 같은 통전제어기능(도2)에 의해, 통전시간 WE를 통하여 전원부(10)로 흐르는 1차전류 I1(나아가서는 2차전류 I2)를 단위통전기간 T의 극성에 관계없이 기준전류파형 SI를 따르도록 인버터주파수의 단위통전 사이클tc를 기본주기로서 피크치제어 또는 리미터제어를 한다.

상세하게는 도4 에 나타낸 바와 같이 클럭신호CK에서 규정되는 각 단위통전 사이클(tc)의 첫단에서 해당 단위통전기간 T에서 선택되는 극성의 스위칭소자를 온시키도록 해당하는 인버터제어신호G를 액티브한 H레벨로 한다. 예를들면, 정극성의단위통전기간T에서는 정극성의 스위칭소자(22,26)를 스위칭·온시키도록 인버터제어신호(Gl,G3)를 H레벨로 한다.

그렇다면 1차측회로에서는(정확하게는 전류센서(56)가 설치되어 있는 인버터(l6)의 입력측에서는)해당 단위통전기간 T에서 선택되는 극성(방향)으로 1차전류 I1가 급격히 증대하여 흐른다. 이 1차전류 I1의 전류치(순간값)는 전류센서(56)와 전류검출회로(58)에 의해 측정되며 전류검출신호MI로서 제어부(32)(보다 상세하게는 컴파레이터64)로 피이드백된다.

한편, 제어부(32)내에서는, 기준전류파형설정부(60)로부터 해당 단위통전 사이클(tc)을 위한 기준전류파형 SI의 값 SIi가 주어져 있으며 전류검출신호MI가 이 기준전류치 SIi에 도달한 시점에서, 또는 도달하지않는 채로 해당 단위통전 사이클tc의 종단이 된 시점에서, 인버터제어신호생성부(66)가 인버터제어신호 G를 비 액티브한 L 레벨로 하고 해당스위칭소자(22,26또는24, 28)를 오프상태로 되돌린다.

이렇게 해서, 단위통전 사이클(tc)마다 기준전류파형 SI의 값SIi를 갱신시키면서 상기와 같은 전류 리미터방식의 인버터·스위칭제어가 되풀이된다.이것에 의해, 1차측회로에서는(정확하게는 전류센서(56)가 설치되어 있는 인버터(16)의 입력측에서는) 도4 에 나타낸 바와 같이, 전류 피크치가 기준전류파형 SI(SIn,SIn+1,SIn+2, ····)을 따르도록 펄스파형의 1차전류 I1가 흐른다. 한편, 2차측회로에서는 도3에 나타낸 바와 같이 전류진폭치가 기준전류파형 SI를 따르도록 하여 연속파형의 2차전류 I2즉 용접전류 Iw가 흐른다.

따라서, 업·슬로프기간up 동안은, 도3의 (A) 및 도4에 나타낸 바와 같이, 1차전류 I1및 용접전류 I.w의 피크치 또는 진폭이 단위통전기간 T의 극성과는 관계없이 서서히 증가한다. 그리고, 어떤 단위통전기간 T 도중에서 업·슬로프기간up이 종료하는 경우라 하더라도, 도3 (B) 및 도4에 나타낸 바와 같이, 업·슬로프부SI_UP에서 정상부로 스무스하게 이행할 수가 있다. 도시는 생략하지만, 어떤 통전기간T 도중에서 다운·슬로프기간DW가 시작하는 경우도 정상부로부터 다운·슬로프부SI_DW로 스무스하게 이행할 수 있다.

이와 같이 이 실시형태의 교류파형 인버터식전원장치에서는 인버터주파수의 단위통전 사이클 조각으로 전류 피이드백방식에 의한 업·슬로프 또는 다운·슬로프의 통전제어를 하기 때문에 단위통전기간T 즉 교류파형의 (반)사이클로 제한되지 않고 시간 단위로 슬로프기간을 임의로 설정하고, 슬로프의 경사에 있어서도 임의의 크기 또는 형상으로 설정할 수 있다. 그리고, 업·슬로프기간 또는 다운·슬로프기간 동안은 전류를 단위통전기간 T의 주기로 스텝·업 또는 스텝·다운하는 것은 아니라 임의의 슬로프특성(기간·경사도)으로 연속적이고 또한 직선적으로 변화시킬 수 있기 때문에 피용접재W(46,48)의 특성에 맞는 가장 적합한 슬로프 컨트롤통전을 할 수 있게된다.

상기한 실시형태에서는, 1차전류I1 또는 2차전류 I2를 기준전류파형 SI를 따르도록 하기 위해서 전류 리미터방식으로 인버터(68)를 스위칭제어했지만, 펄스폭변조(PWM)방식으로 인버터(68)를 스위칭제어하더라도 좋다. 그 경우는,전류센서(56)를 1차측회로에서 인버터(68)의 출력측 도체에 설치하거나 2차측회로의 도체(38)에 설치시키는 구성도 가능하다.

또한, 상기한 실시형태는 저항용접용의 교류파형 인버터식전원장치에 관한 것이였지만, 본발명은 금속부재를 통전에 의해서 접합하는 다른 방식의 방법 또는 장치에도 적용가능하다. 휴징가공은 저항용접장치와 동일구성 장치에 의해서 실시가능하다.

도5 에, 휴징가공의 일례를 나타낸다. 이 가공은, 피복선 W1과 예를들면 동 또는 동합금으로 이루어지는 판편형상의 단자 W2를 전기적이고 또한 물리적으로 접속하는 것이다.

우선, 도5(A)에 나타낸 바와 같이 단자 W2의 훅부 또는 절곡부wc의 안쪽에 피복선 W1을 넣은 것을 피가공물로 하고 이 피가공물을 한 쌍(예를들면 상부 및 하부)의 전극(34,36)의 사이에 삽입하고 하부전극(36)에 의해 전극 훅부wc의 하면을 정위치로 지지하면서 상부전극(34)을 단자 훅부 wc의 표면으로 밀어 부쳐 가압장치(40)(도1)에 의해 소정의 가압력(F)으로 밀어내린다. 이것과 동시에 전원부(10)로부터 소정의 전압을 양전극(34, 36)사이에 인가한다.

그렇게하면, 우선, 단자 훅부 wc를 전류경로로서 양전극(34,36)사이에 전류I가 흐르고, 단자 훅부 wc에서 쥴열(JOULE)이 발생한다. 이것에 의해, 도5 (B)에 나타낸 바와 같이 피복선W1의 절연체wb가 쥴열로 녹아 도체wa에서 벗겨진다(제거된다).

절연체wb가 제거되면, 도5(C)에 나타낸 바와 같이, 전류I는 피복선 W1의 도체(일반적으로 구리) wa를 통하여 양전극(34, 36)사이를 흐른다. 통전기간 동안은 양전극(34, 36)사이에 가압력F도 계속하여 가해지기 때문에, 쥴열과 가압력 F으로 단자 훅부 wc 및 피복선도체 wa는 일체적으로 압접 또는 눌러찌부러져 닫혀진다. 이것에 의해서, 피복선 WI와 단자 W2의 양자는 전기적이고 또한 물리적으로 단단히 접속된다. 또, 피복선 W1의 도체 wa와 단자 W2의 저항은 대단히 작기 때문에 양자간에 너겟트(용접접합)은 생기지 않는다.

이상 설명 한 바와 같이, 본발명의 금속부재접합방법 또는 교류파형 인버터식전원장치에 의하면, 슬로프 컨트롤의 자유도 및 정밀도를 향상시켜, 다종다양한 금속부재의 특성에 맞춰 슬로프 컨트롤통전을 최적화할 수가 있다.

Claims (7)

1. 금속부재로 이루어지는 피가공물에 전극을 가압접촉시키면서 전류를 흘려 상기 피가공물을 접합하는 방법에 있어서,

   상용주파수의 교류전압을 정류회로에 의해서 직류전압으로 변환하고,

   상기 정류회로로부터 출력된 직류전압을 인버터에 의해 고주파수의 펄스전압으로 변환하며,

   상기 인버터로부터 출력된 상기 고주파수의 펄스전압을 트랜스로 통과시키고 상기 트랜스의 2차측에서 정류하지 않고 상기 전극을 통해 상기 피가공물에 인가하고 1회의 통전시간을 복수의 통전기간으로 분할하고, 홀수번째의 통전기간에서는 상기 인버터로부터 한쪽 극성에서 상기 고주파 펄스를 출력시키며, 짝수번째의 통전기간에서는 상기 인버터로부터 다른쪽의 극성으로 상기 고주파 펄스를 출력시키고, 미리 설정된 업·슬로프기간 또는 다운·슬로프기간에서는, 통전의 극성에 관계없이 상기 고주파수의 단위통전 사이클마다 상기 트랜스의 1차측 또는 2차측으로 흐르는 전류의 피크치 또는 진폭을 미리 설정된 슬로프파형의 기준전류치와 거의 일치시키는 것을 특징으로 하는 금속부재접합방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 업·슬로프기간 또는 다운·슬로프기간을 시간 단위로 설정하는 것을 특징으로 하는 금속부재접합방법.
3. 상용주파수의 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류회로와,

   상기 정류회로로부터 출력된 직류전압을 고주파수의 펄스전압으로 변환하는 인버터와,

   1차측 코일이 상기 인버터의 출력단자에 전기적으로 접속되며, 2차측 코일이 금속부재로 이루어지는 피가공물을 접합하기 위한 전극에 정류회로를 통하지 않고 전기적으로 접속되어 있는 트랜스와,

   1회의 통전시간을 복수개의 통전기간으로 분할하여 설정하는 통전시간설정수단과,

   업·슬로프부 또는 다운·슬로프부를 포함하는 소정의 기준전류파형을 설정하는 전류설정수단과,

   상기 통전시간의 통전에 있어서 분할한 복수개의 통전기간중, 홀수번째의 각 통전기간에서는 상기 인버터로부터 한쪽 극성에서 상기 고주파펄스를 출력시켜서 상기 고주파수의 단위통전사이클 마다 상기 트랜스의 1차측 또는 2차측으로 흐르는 전류의 피크값을 상기 기준전류파형의 전류값으로 거의 일치시키고, 짝수번째의 각종 통전기간에서는 상기 인버터로부터 다른쪽 극성에서 상기 고주파 펄스를 출력시켜서 상기 단위통전 사이클마다 상기 트랜스의 1차측 또는 2차측에서 흐르는 전류의 피크값 또는 진폭을 상기 기준전류파형의 전류값과 거의 일치하도록 상기 인버터 스위칭 동작을 제어하는 제어수단을 구비하는 금속부재 접합용 교류파형 인버터식 전원장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전류설정수단이, 상기 업·슬로프부 또는 다운·슬로프부의 지속시간을 시간 단위로 설정하기 위한 슬로프기간 설정수단을 갖는 것을 특징으로 하는 교류파형 인버터식전원장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전류설정수단이,

   상기 기준전류파형의 중 정상적인 전류치를 설정하기 위한 정상전류치설정수단과,

   상기 정상전류치설정수단으로부터 부가되는 정상전류치와, 상기 슬로프 시간설정수단으로부터 부가되는 슬로프지속시간을 토대로 상기 업·슬로프부 또는 다운·슬로프부의 파형을 구하는 슬로프파형설정수단을 갖는 것을 특징으로 하는 교류파형 인버터식전원장치.
6. 제 3 항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어수단이,

   상기 트랜스의 1차측 또는 2차측에서 흐르는 전류를 측정하는 전류측정수단과,

   상기 인버터의 단위통전 사이클을 규정하는 클럭신호를 인가하는 클럭회로와,

   상기 클럭신호에 동기하여, 상기 단위통전 사이클의 첫단에서 상기 인버터를 해당 통전기간으로 선택되어 있는 극성으로 온으로 하고, 상기 전류측정수단으로부터 얻어지는 전류측정치신호가 상기 전류설정수단으로부터의 상기 기준전류파형의 전류치에 달한 시점 또는 상기 단위통전 사이클의 종단(終端)에서 상기 인버터를 오프로하는 인버터제어수단을 갖는 것을 특징으로 하는 교류파형 인버터식 전원장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 전류측정수단이 상기 트랜스의 1차측회로에서 상기 정류회로의 출력단자와 상기 인버터의 입력단자와의 사이의 도체를 흐르는 1차전류를 검출하기 위한 전류센서를 갖는 것을 특징으로 하는 교류파형 인버터식전원장치.