KR200215507Y1

KR200215507Y1 - 스폿 용접기의 입력전원 주파수 동기화장치

Info

Publication number: KR200215507Y1
Application number: KR2019970013338U
Authority: KR
Inventors: 송하성; 강재덕
Original assignee: 이준웅; 성우정밀산업주식회사
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2001-06-01
Also published as: KR19990000146U

Abstract

본 고안은 스폿 용접기의 다이리스터 전력 소자의 점화각을 1차 입력 전원 주파수에 동기시키는 장치에 관한 것으로, 상기 1차 입력 전원 주파수의 전원 레벨을 기준 전원 레벨과 비교하여 상기 1 차 입력 전원의 주파수에 대응하는 구형파 펄스를 생성하는 비교기(210)와, 상기 비교기(210)로 부터 생성된 구형파 펄스의 포지티브 펄스 구간으로부터 네거티브 펄스 구간으로 진행하는 제로 크로싱과 상기 구형파 펄스의 네거티브 펄스 구간으로부터 포지티브 구간으로 진행하는 제로 크로싱을 검출하는 플립플롭 회로(220)와, 상기 플립플롭 회로(220)의 각각의 제로 크로싱 검출신호에 응답하여 각각의 시상수 값에 의해 결정되는 펄스 폭을 갖는 각각의 펄스를 발생하는 단안정 멀티바이브레이터(240, 250)와, 상기 각각의 단안정 멀티바이브레이터(240, 250)에 의해 발생된 펄스를 가산하여 상기 1 차 전원 주파수에 동기하는 동기 펄스를 생성하는 반주기 검출부(260)와, 상기 반주기 검출부(260)에서 생성된 동기 펄스를 수신하여 다이리스터 전력 소자(20)의 점화각을 계산하는 제어부(90)를 포함함으로써, 상기와 같이 생성된 동기 펄스를 이용하여 전력 소자(20)의 점화각을 정확히 제어 할 수 있다.

Description

스폿 용접기의 입력 전원 주파수 동기화 장치{APPARATUS FOR SYNCHRONIZING WITH AN INPUT POWER FREQUENCY TO A SPOT WELDER}

본 고안은 스폿(spot) 용접기에 관한 것으로, 특히 스폿 용접기로 인가되는 1 차 전원 주파수에 다이리스터 전력 소자의 점화각 발생을 동기화시키는 동기화 장치에 관한것이다.

스폿 용접은 두장 또는 그 이상의 얇은 박판의 모재를 전극 사이에 공기압으로 압착시킨 상태에서 큰 전류(8,000∼30,000A)를 공급하여 모재 사이에 발생하는 접촉 및 압축 저항을 이용한 주울열로 모재의 접촉부를 용융 접합시키는 단순하면서도 깨끗한 접합부를 얻을 수 있는 용접 방법이다.

도 1 에는 스폿 용접 방식을 이용하는 스폿 용접기의 개략적인 블록도가 도시된다. 스폿 용접기는 스폿 용접기에 필요 전원을 공급하고 전원 전압을 감시하는 전력 회로(10), 다이리스터(thyristor)로 구성된 전력 소자(20), 다이리스터(20)의 게이트에 전압을 인가해주고 점화 시기를 제어하는 점화 회로(30), 스폿 용접기에서 사용하는 용접 파라미터 및 여러 가지 용접 변수값을 저장하는 RAM과 같은 메모리(40), 용접시 발생하는 용접 전류 및 전압을 각기 트로이달(troidal) 센서(55)와 양단 전극(110, 120)을 통하여 검출하여 모니터링하는 전류/전압 검출 회로(50), 원격 조작 패널(70)과 시리얼 통신을 하는 인터페이스 회로(60), 스폿 용접기를 제어하는 제어부(90)를 포함한다.

도시된 바와같이, 부재(200)를 용접하기 위한 전극(110, 120)에는 트랜스포머(100)를 통하여 전류가 제공된다. 여기서, 스폿 용접에 사용되는 전원은 교류 220V, 380V, 440V가 일반적인데, 이를 큰 권수비의 트랜스포머(100)로 강하시켜 높은 전류를 얻게된다. 즉, 트랜스포머(100)의 1, 2 차측 전력은 항상 일정하므로 1 차측의 전압을 트랜스포머(100)로 강하시켜 2 차측에서 높은 전류를 발생시킨다. 따라서, 2 차측에서 두 전극 사이에 걸리는 전압은 1 내지 2V 정도로 낮아지게 된다. 이때 2 차측에서 얻을 수 있는 전류 통전량은 다이리스터 전력 소자(20)로 인가되는 교류 전원의 통전 시기를 결정하므로써 제어된다.

상술한 구성의 스폿 용접기의 다이리스터 전력 소자(20)는 한쌍이 역병렬로 연결되어 있어서 1 차 입력 전원 주파수의 반 사이클 주기로 통전 시기가 조절되고 있다. 이것은 전원 주파수에 동기하여 다이리스터(20)의 점화각을 계산함으로써 정확한 용접 시간 및 용접 전류값을 제어하는데 필요하기 때문이다. 따라서, 1 차 입력 전원 주파수에 맞추어 다이리스터(20)의 통전 시기를 조절하기위해서는 전원 주파수와의 동기화가 필수적이다.

그러므로, 본 고안은 상술한 문제를 해결하기위하여 안출된 것으로, 스폿 용접기의 1 차 입력 전원 주파수와의 동기화를 위한 장치를 제공하는 것을 그 목적으로한다.

도 1은 전형적인 스폿 용접기의 개략적인 블록도,

도 2는 본 고안에 따라 스폿 용접기에 인가되는 1 차 전원 주파수에 동기하는 동기 펄스를 생성하는 장치의 상세 회로도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 전력 회로 20 : 전력 소자

30 : 점화 회로 40 : 메모리

100 : 트랜스포머 210 : 비교기

240, 250, 270, 280 : 단안정 멀티바이브레이터

상술한 목적을 달성하기위한 본 고안에 따르면, 스폿 용접기의 다이리스터 전력 소자의 점화각을 1 차 입력 전원 주파수에 동기시키는 장치는 상기 1차 입력 전원 주파수의 전원 레벨을 기준 전원 레벨과 비교하여 상기 1 차 입력 전원의 주파수에 대응하는 구형파 펄스를 생성하는 비교기; 상기 비교기로 부터 생성된 구형파 펄스의 포지티브 펄스 구간으로부터 네거티브 펄스 구간으로 진행하는 제로 크로싱과 상기 구형파 펄스의 네거티브 펄스 구간으로부터 포지티브 구간으로 진행하는 제로 크로싱을 검출하는 플립플롭 회로; 상기 플립플롭 회로의 각각의 제로 크로싱 검출신호에 응답하여 각각의 시상수 값에 의해 결정되는 펄스 폭을 갖는 각각의 펄스를 발생하는 단안정 멀티바이브레이터; 상기 각각의 단안정 멀티바이브레이터에 의해 발생된 펄스를 가산하여 상기 1 차 전원 주파수에 동기하는 동기 펄스를 생성하는 반주기 검출부; 상기 반주기 검출부에서 생성된 동기 펄스를 수신하여 상기 다이리스터 전력 소자의 점화각을 계산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 전형적인 스폿 용접기의 1 차 전원 주파수와의 동기화 장치의 상세 구성이 도시되며, 도 1 및 도 2와 관련하여 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호로서 인용될것이다.

도시된 바와같이, 본 고안에 따른 동기화 장치는 1 차 전원 입력단에 접속되어 있으며, 비교기(210), 한쌍의 낸드(NAND) 게이트(ND1, ND3)로 구성된 스위칭 부(220), 한쌍의 낸드 게이트(ND2, ND4)로 구성된 플립플롭 회로(220), 플립플롭 회로(220)의 낸드 게이트(ND2)의 출력에 연결된 단안정 멀티바이브레이터(240), 플립플롭 회로(220)의 낸드 게이트(ND4)의 출력에 연결된 단안정 멀티바이브레이터(250), 상기 단안정 멀티바이브레이터(240, 및 250)의 출력에 연결된 1 차 전원 주파수 펄스의 포지티브(positive) 및 네거티브(negative) 펄스의 반(1/2)주기를 검출하는 낸드 게이트로 구현가능한 반주기 검출부(260), 반주기 검출부(260)의 출력에 연결된 단안정 멀티바이브레이터(270, 290) 및 버퍼(280, 300)를 포함한다.

연산 증폭기로 구성된 비교기(210)는 1 차 입력 전원 주파수에 대응하는 구형파 펄스를 생성하고, 생성된 구형파 펄스를 플립 플롭 회로(220)로 제공한다.

플립 플롭 회로(220)에서, 낸드 게이트(ND1)의 일 입력은 비교기(210)의 출력에 연결되고, 타 입력은 버퍼(300)의 출력에 연결되고, 낸드 게이트(ND3)의 일 입력은 낸드 게이트(ND1)의 출력에 연결되고, 타 입력은 버퍼(300)의 출력에 연결되어있으며, 낸드 게이트(ND2)의 일 입력은 낸드 게이트(ND1)의 출력에 연결되고, 타 입력은 버퍼(300)의 출력에 연결되어있으며, 낸드 게이트(ND2)의 일 입력은 낸드 게이트(ND1)의 출력에 연결되고, 타 입력은 낸드 게이트(ND4)의 출력에 연결되고, 낸드 게이트(ND4)의 일 입력은 낸드 게이트(ND2)의 출력에 연결되고, 타 입력은 낸드 게이트(ND3)의 출력에 연결되어있다. 플립 플롭 회로(220)는 1 차 입력 전원 주파수의 포지티브 구간으로부터 네거티브 구간으로 진행하는 제로 크로싱 포인트 및 1 차 입력 전원 주파수의 네거티브 구간으로부터 포지티브 구간으로 진행하는 제로 크로싱 포인트를 검출하는 기능을 수행한다. 이 플립 플롭 회로(220)의 진리표는 하기와 같다.

버퍼 출력 비교기 출력	Q_n+1
0 00 11 01 1	Q_n101

플립 플롭 회로(220)의 낸드 게이트(ND2) 및 (ND4)의 출력은 각기 단안정 멀티바이브레이터(240) 및 (250)의 트리거 신호로서 제공된다.

각각의 단안정 멀티바이브레이터(240) 및 (250)는 플립 플롭 회로(220)의 낸드 게이트(ND2) 및 (ND4)에서 제공되는 트리거 신호에 응답하여 자체의 저항(R) 및 캐패시터(C)의 시상수 값에 의해 결정되는 펄스 폭을 갖는 하나의 출력 펄스를 발생한다. 각각의 단안정 멀티바이브레이터(240) 및 (250)에서 생성된 펄스 신호는 반주기 검출부(260)로 제공된다.

반주기 검출부(260)는 버퍼(300)의 출력에 따라 단안정 멀티바이브레이터(240) 및 (250)에의해 1 차 입력 주파수의 반사이클마다 발생하는 펄스를 논리적으로 가산하는 가산 회로로서의 기능을 수행하며, 반주기 검출부(260)에 의해 가산된 신호는 트리거 신호로서 다음단의 병렬 연결된 단안정 멀티바이브레이터(270)로 제공된다.

단안정 멀티 바이브레이터(270)는 자체의 저항(R) 및 캐패시터(C)의 시상수 값에 의해 반주기 검출부(260)로부터 제공된 트리거 펄스 신호의 폭을 정형화하여 동기 펄스를 형성하며, 동기 펄스를 버퍼(280)를 통하여 제어부(90)로 출력한다. 따라서, 제어부(90)는 동기 펄스에 응답하여 사이리스터의 그에 일치하는 정확한 점화각을 생성함으로써 통전시기를 정확히 제어하게 된다.

단안정 멀티 바이브레이터(290)는 자체의 저항(R) 및 캐패시터(C)의 시상수 값에 따라 반주기 검출부(260)로부터 제공된 펄스 신호에 대응하는 신호를 생성하여 낸드 게이트(ND1), (ND3) 및 반주기 검출부(260)로 제공한다.

이상 설명한 바와같이, 본 고안에 따라서 용접기로의 1 차 입력 전원 주파수에 동기화되는 펄스를 생성하여 다이리스터 전력 소자의 점화각을 정확히 제어할 수 있게 된다.

Claims

스폿 용접기의 다이리스터 전력 소자(20)의 점화각을 1 차 입력 전원 주파수에 동기시키는 장치에 있어서,

상기 1차 입력 전원 주파수의 전원 레벨을 기준 전원 레벨과 비교하여 상기 1 차 입력 전원의 주파수에 대응하는 구형파 펄스를 생성하는 비교기(210);

상기 비교기(210)로 부터 생성된 구형파 펄스의 포지티브 펄스 구간으로부터 네거티브 펄스 구간으로 진행하는 제로 크로싱과 상기 구형파 펄스의 네거티브 펄스 구간으로부터 포지티브 구간으로 진행하는 제로 크로싱을 검출하는 플립플롭 회로(220);

상기 플립플롭 회로(220)의 각각의 제로 크로싱 검출신호에 응답하여 각각의 시상수 값에 의해 결정되는 펄스 폭을 갖는 각각의 펄스를 발생하는 단안정 멀티바이브레이터(240, 250);

상기 각각의 단안정 멀티바이브레이터(240, 250)에 의해 발생된 펄스를 가산하여 상기 1 차 전원 주파수에 동기하는 동기 펄스를 생성하는 반주기 검출부(260);

상기 반주기 검출부(260)에서 생성된 동기 펄스를 수신하여 상기 다이리스터 전력 소자(20)의 점화각을 계산하는 제어부(90)를 포함하는 것을 특징으로하는 스폿 용접기의 전원 주파수 동기화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전원 주파수 동기화 장치는 상기 반주기 검출부(260)에 의해 생성된 펄스를 정형화하여 상기 정형화된 펄스를 상기 동기 펄스로서 상기 제어부(90)로 제공하는 단안정 멀티 바이브레이터(270)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 용접기의 동기화 장치.