KR200225497Y1 - 스터드용 스폿트용접 회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스터드용 스폿트 용접회로(Circuit Of Spot Welding For Stud)에 관한 것으로, 콘덴서에 전하를 충전하고 짧은 순간에 상기 콘덴서에 충전된 전하를 방전시켜 대전류에 의한 열에너지로 금속을 용융시킴과 동시에 적당한 압력을 가하여 인접한 금속소재들을 상호 접합시키는 스터드용 스폿트 용접기에 관한 것이다.

종래의 스터드용 스폿트 용접기는 콘덴서의 충전 차단이 완전하게 이루어지기 어렵고 또 방전시에도 작업자의 마킹작업에 의한 회로 불안정과 용접불량 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 콘덴서의 충전 및 방전 제어를 각각 SCR과 SCR스위칭 제어 트랜지스터를 이용함에 있어서, 충전용 콘덴서 양단의 전압을 감지하여 그 감지된 전압을 소정의 기준전압과 비교한 결과를 이용해서 릴레이로 충전경로를 완전하게 차단하면서 방전경로를 구축해주고, 콘덴서의 완충전 이전에 GT와 MT를 단락시키거나 방전중에는 충전경로가 차단상태를 계속 유지하도록 광결합기 및 릴레이로서 제어하며, 용접을 위한 스위치 조작시에 릴레이 작동에 의해서 방전경로를 형성해 주는 방법으로 스터드용 스폿트 용접회로를 제어함으로써, 회로 동작에 고도의 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있도록 하였다.

Description

스터드용 스폿트 용접회로

본 고안은 스터드용 스폿트 용접회로(Circuit of spot welding for stud)에 관한 것으로, 콘덴서에 전하를 충전하고 짧은 순간에 상기 콘덴서에 충전된 전하를 방전시켜 대전류에 의한 열에너지로 금속을 용융시킴과 동시에 적당한 압력을 가하여 인접한 금속소재들을 상호 접합시키는 스터드용 스폿트 용접기에 관한 것이다.

종래에 스터드용 스폿트 용접기는 콘덴서에 충전된 전하를 급속방전시켜 금속을 용융시키고 가압접합시키는 장치로서, 콘덴서의 전하를 SCR스위칭 소자를 이용해서 충전 및 방전시키는 회로가 제시되고 있다.

종래의 스터드용 스폿트 용접기로서 대한민국 실용신안 공고 제 95-4518 호로 공지된 것이 있다.

이 스터드용 스폿트 용접기는 부하저항과 충전용 콘덴서 및 충전 제어용 SCR을 직렬로 연결하고 콘덴서와 병렬로 저항성이나 유도성 부하가 연결되지 않으며, 충전 제어용 SCR과 병렬로 트랜지스터를 연결하고 이 트랜지스터에 저항과 다이오드로 바이어스 회로를 구성함과 함께, 가변저항 및 릴레이로 트랜지스터의 자동차단(OFF)레벨을 설정하여 충전 제어용 SCR을 스위칭하여 충전용 콘덴서의 충전을 제어하는 한편, 충전용 콘덴서에 병렬로 방전 제어용 SCR을 연결하고 이 방전 제어용 SCR에 병렬로 트랜지스터 스위칭 제어회로를 구성하여 광결합기로 분리된 스위치 회로의 스위치 조작에 따라 광결합기가 단속적으로 동작하면서 방전 제어용 SCR이 스위칭 제어되어 콘덴서 전하를 급속 방전시키는 회로로 이루어져 있다.

그러나 이러한 종래의 스터드용 스폿트 용접기(대한민국 실용신안 공고 제 95-4518 호)는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 충전 제어용 SCR 트랜지스터의 자기차단(Self off)동작을 제어하는 것을 가변저항(VR)에 의존하기 때문에 전자부품의 특성상 트랜지스터의 바이어스가 완전소멸되지 않는 경우가 많고, 전원전압 변동에 따라 바이어스 전압 또한 민감한 반응을 보이기 때문에 충전제어 동작의 신뢰성이 떨어진다.

둘째, 콘덴서 충전 전하의 방전시에는 GT(스터드 취부장치)와 MT(금속모재)를 단락시킨 결과에 의해서 릴레이가 작동하고 이때 스위치회로의 동작으로 광결합기를 통해서 방전 제어SCR 트랜지스터를 스위칭 제어하므로 이 또한 바이어스가 충전회로와 다르지 않아 상기의 오동작은 그대로 나타나게 된다.

셋째, GT와 MT를 단락시키는 순간에 약간의 전압변동이 일어나는데 이 것은 스위칭 제어 트랜지스터의 바이어스에 영향을 미치게 되고, 또한 광결합기에도 영향을 미치게 되어 회로 불안정이 초래된다.

넷째, 작업자가 마킹(Marking)작업 후에 실제 용접 작업을 하기 위해서 마킹부위에 정확히 맞추기 위한 자리를 찾는 순간(서너번 정도 GT와 MT를 가볍게 접촉하는 행동이 일어난다) 용접이 실행되는 경우가 발생하여 용접불량이 일어난다.

다섯째, 용접작업의 일시 중단시에는 콘덴서에 고압의 전하가 충전된 상태로 방치될 수 있으므로 안전상의 문제와 콘덴서에 전기적으로 무리가 가해지는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 콘덴서의 충전 및 방전 제어를 각각 SCR과 SCR스위칭 제어 트랜지스터를 이용함에 있어서, 충전용 콘덴서 양단의 전압을 감지하여 그 감지된 전압을 소정의 기준전압과 비교한 결과를 이용해서 릴레이로 충전경로를 완전하게 차단하면서 방전경로를 구축해주고, 콘덴서의 완충전 이전에 GT와 MT를 단락시키거나 방전중에는 충전경로가 차단상태를 계속 유지하도록 광결합기 및 릴레이로서 제어하며, 용접을 위한 스위치 조작시에 릴레이 작동에 의해서 방전경로를 형성해 주는 방법으로 스터드용 스폿트 용접회로를 제어함으로써, 회로 동작에 고도의 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있도록 하였다.

본 고안의 제 1 특징은 콘덴서의 충전시에 소정의 설정된 레벨로 충전이 이루어지면 충전경로를 전기적으로 완전하게 차단하여 전압변동이나 외부요인에 의한 충전제어의 불안정을 제거할 수 있도록 한 스터드용 스폿트 용접회로를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 2 특징은 콘덴서가 소정의 레벨로 충전된 후 방전을 개시하여 방전이 이루어지는 동안에는 충전상태로 전환되지 않고 방전상태를 계속 유지할 수 있도록 하여 방전제어의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 스터드용 스폿트 용접회로를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 3 특징은 콘덴서에 충전이 완료되고 작업자가 용접을 위해서 마킹작업을 가볍게 수행하더라도 충방전 제어의 불안정이 일어날 염려가 없도록 한 스터드용 스폿트 용접회로를 제공하는데 있다.

본 고안의 제 4 특징은 콘덴서에 전하가 충전된 상태에서 용접 작업을 일시 중단하는 경우에는 콘덴서 전하를 강제로 방전시켜 초기화시킬 수 있도록 함으로써 안전성을 높이고 콘덴서가 전기적으로 무리를 받게되는 일이 없도록 한 스터드용 스폿트 용접회로를 제공하는데 있다.

도1은 본 고안의 스터드용 스폿트 용접회로의 회로도

본 고안의 스터드용 스폿트 용접기는 충전회로 및 방전회로, 그리고 충전회로 및 방전회로를 각각 제어하는 충전제어회로와 방전제어회로로 구성되며, 도1을 참조하여 본 고안의 회로구성을 설명하면 다음과 같다.

(1) 충전회로의 구성

a-G-n은 전원공급단이고, a-G단에 대하여 부하저항(Rd)과 콘덴서(Cd)가 직렬로 연결되고, 상기 콘덴서(Cd)에 전하를 충전시키기 위한 충전제어용 SCR(SCR1)이 G-n단에 연결된다.

콘덴서(Cd) 양단에는 저항(R0)과 리셋 스위치(SW0)가 연결되어 리셋 스위치(SW0)를 온시키면 콘덴서(Cd)의 충전전하가 저항(R0)을 통해서 자체 방전되는 구성을 이룬다.

상기 충전제어용 SCR(SCR1)의 게이트단에는 충전 제어용 SCR(SCR1)을 온(on) 또는 오프(off)스위칭 제어하기 위하여 트랜지스터(Q1)가 연결되고 이 트랜지스터(Q1)의 바이어스를 위한 다이오드(D2,D3,D4)와 저항(R1,R2,R3,R4)이 연결되는 한편, 저항(R3,R4) 사이에는 제 1 릴레이(Ry1)의 접점(Ry1b)이 연결되며, 다이오드(D1)는 충전제어용 SCR(SCR1)의 게이트 역전압 방지용으로 연결구성되어 있다.

(2) 방전회로의 구성

상기 콘덴서(Cd) 양단간에는 콘덴서(Cd)에 충전된 전하의 방전여부를 스위칭 제어하기 위한 방전제어용 SCR(SCR2)이 연결되고, 이 방전제어용 SCR(SCR2)의 캐소드(K2)에 스터드 취부장치(GT)가 구비되고 G전원단에는 이 것에 대응하여 금속모재(MT)가 구비되며, 방전제어용 SCR(SCR2)을 온 또는 오프 제어하기 위한 제 2 릴레이(Ry2)의 접점(Ry2a)이 게이트단(G2)에 연결되고, 방전제어용 SCR(SCR2)의 역전압 저지용 다이오드(D6)와 바이어스 저항(R5)이 구비된다.

또, 제 2 릴레이 접점(Ry2a)으로부터 저항(R6)과 역전압 저지용 다이오드(D5)를 통해서 MT단에 상기 제 1 릴레이(Ry1)의 또다른 접점(Ry1a)이 연결된다.

다이오드(D7)는 제 2 릴레이(Ry2)의 보호용으로 연결된다.

(3) 충전제어회로의 구성

한편, 상기 충전제어회로는,

상기 제 1 릴레이(Ry1)를 구동시키기 위한 릴레이 구동 트랜지스터(Q2,Q3)가 구비되고, 이 트랜지스터(Q2,Q3)의 구동(온, 오프)을 위하여 비교기(A1)의 출력단이 저항(R15,R16)을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결되며, 다이오드(D10)은 제 1 릴레이(Ry1)보호용으로 연결되었다.

비교기(A1)의 반전입력단(-)에는 가변저항(VR1)과 저항(R13)에 의해서 비교기준전압(V1)이 설정되어 있고, 비교기(A1)의 비반전 입력단(+)에는 저항(R11,R12,R14)에 의해서 분압된 상기 콘덴서(Cd) 양단간 전압(V2)이 인가되어, 비교기(A1)는 가변저항(VR1)의 조정에 의해서 설정된 기준전압(V1)과 비반전입력단(+)에 인가되는 콘덴서(Cd)양단간 전압(V2)을 비교하여 콘덴서(Cd)의 충전여부를 비교 판단한 결과로 트랜지스터(Q2)를 온 또는 오프시키는 구성을 이룬다.

b-c-d-G는 전원공급단이고, 저항(R9,R10)은 비교기(A1)의 전원 공급과 피드백 저항으로 각각 연결구성되었다.

한편, MT단으로부터 다이오드(D8)와 저항(R7)을 통해서 y전원단으로 광결합기(Pc)의 발광부(LED)가 연결되고 또 광결합기(Pc)의 수광부(PT:Photo Transistor)측으로는 b전원단-저항(R9)을 거쳐 저항(R8)과 다이오드(D9)를 통해서 상기 트랜지스터(Q2,Q3)를 구동시키도록 연결되며, 바이어스 저항(R17,R18)을 구비하여 충전 중 GT-MT가 단락되는 경우 충전을 멈추게 하며 또 방전중 충전전압(V2)이 하강되더라도 충전회로가 구동되지 않도록(오동작하지 않도록)구성하고 있다.

(4) 방전제어회로의 구성

그리고, 상기 제 2 릴레이(Ry2)를 구동시켜 콘덴서(Cd)를 방전시키기 위하여 구성된 방전제어회로는,

트랜지스터(Q4,Q5)와 저항(R19,R20,R21,R22) 및 콘덴서(Cc), 인버터(IV1), 릴레이(Ry2) 구동용 스타트스위치(SW1)를 포함하는 1-shot(단발) 펄스 발생회로가 구비되며 x-y는 이 회로의 전원 공급단으로서, x전원단은 역전압 방지용 다이오드(D11)를 통해서 방전제어용 SCR(SCR2)의 캐소드(K2)와 GT의 접속점에 연결된다.

이와같이 구성된 본 고안의 스터드용 스폿트 용접회로의 작용을 설명하면 다음과 같다.

(1). 충전시의 동작

(a) 충전 초기 상태에서는,

콘덴서(Cd)에 전하가 충전되어 있지 않은 상태이므로 c-G전원단에 걸리는 콘덴서(Cd) 충전전압(V2)이 저항(R11,R12,R14)으로 분배감지되어 비교기(A1)의 반전입력단(+)에 인가되더라도 비교기(A1)의 반전입력단(-)에 걸리는 기준전압(V2)(가변저항(VR1)에 의해서 조정설정된 전압)의 레벨보다 비반전입력단(+)의 전압레벨이 낮게되어 비교기(A1)의 출력은 '로우(low)레벨'이 된다.

그러므로 트랜지스터(Q2,Q3)는 오프되고 제 1 릴레이(Ry1)는 구동되지 않는다.

이와같이 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되지 않을 때 그 접점(Ry1b)은 온상태이고 다른 접점(Ry1a)은 오프상태에 놓여있다.

제 1 릴레이(Ry1)의 접점(Ry1b)이 온상태이므로 a - Rd - Cd - R2 - D4 - R3 - Ry1b - R4 - n으로 바이어스 전류가 흘러서 트랜지스터(Q1)가 온된다.

트랜지스터(Q1)가 온되면 다이오드(D1)를 통해서 충전제어용 SCR(SCR1)의 게이트(G1)가 트리거 되므로 충전제어용 SCR(SCR1)은 애노드(A1)와 캐소드(K1)가 도통(온)된다.

충전제어용 SCR(SCR1)이 온되면 콘덴서(Cd)는 a - Rd - Cd - SCR1 - n의 경로를 통해 충전되기 시작한다.

콘덴서(Cd)의 충전이 진행됨에 따라 a - G간 전압이 상승하게 되고, 따라서 c - G간 전압레벨도 상승하게 됨으로써, 콘덴서(Cd)의 양단간 전압이 인가되는 비교기(A1)의 비반전입력단(+)의 전압레벨이 상승하게 되는 것이다.

콘덴서(Cd)가 소정의 목적하는 레벨로 충전되면 이 충전레벨이 감지되어 입력되는 비교기(A1)의 비반전입력단(+)의 전압레벨(V2)이 가변저항(VR1)에 의해서 설정된 반전 입력단(-)의 전압레벨(V1)보다 높아진다.

그러면 비교기(A1)의 출력은 '하이(high)레벨'로 되고 이 것에 의해서 트랜지스터(Q2,Q3)가 온된다.

트랜지스터(Q2,Q3)가 온되면 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되고, 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되면 그 접점(Ry1b)은 오프되고 다른 접점(Ry1a)은 온된다.

제 1 릴레이 접점(Ry1b)이 오프되면 저항(R3,R4)의 접속점이 완전히 개방되므로 트랜지스터(Q1)의 바이어스는 완전하게 차단되고 이 것에 의해서 트랜지스터(Q1)는 완전하게 오프된다.

트랜지스터(Q1)가 오프되면 충전제어용 SCR(SCR1)의 게이트(G1) 트리거 전압이 상실되므로 충전제어용 SCR(SCR1)은 오프(차단)된다.

충전제어용 SCR(SCR1)이 오프되면 콘덴서(Cd)의 충전경로가 차단되므로 콘덴서(Cd)는 목적하는 소정 레벨로 충전완료된 상태에서 더이상 충전되지 않는다.

즉, 가변저항(VR1)에 의해서 설정된 소정의 기준레벨이 비교기(A1)에서 콘덴서(Cd)의 충전레벨과 비교되어 그 비교 결과로 릴레이(Ry1)와 트랜지스터(Q1)를 통해 충전제어용 SCR(SCR1)을 온 또는 오프시킴으로써 콘덴서(Cd)의 충전을 제어하게 된다.

(b). 그리고, 충전동작중 콘덴서(Cd)가 설정된 레벨로 충전되기 이전에 GT-MT가 단락되는 경우,

콘덴서(Cd)가 가변저항(VR1)에 의해서 설정된 레벨로 충전되기 이전에는 비교기(A1)의 비반전입력단(+)의 전압레벨(콘덴서(Cd)의 충전레벨)이 반전입력단(-)의 전압레벨(설정된 기준전압) 보다 낮은 레벨이다.

그러므로 이 경우에 비교기(A1)의 출력은 '로우레벨'이 되어 트랜지스터(Q2,Q3)가 오프되어 있고 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되지 않으므로 제 1 릴레이 접점(Ry1b)이 온상태에 놓여있게 되어 트랜지스터(Q1)가 온되고 충전제어용 SCR(SCR1)은 도통되어 콘덴서(Cd)가 충전중에 있다.

이와같이 콘덴서(Cd)의 충전중에 GT-MT가 단락되면 x전원단에서 GT-MT, 다이오드(D8), 저항(R7), 광결합기(Pc)의 발광부(LED), y전원단으로 전류가 흐르게 되므로 광결합기(Pc)가 동작한다.

즉, 광결합기(Pc)의 발광부(LED)에 전류가 흘러서 수광부(PT)가 온된다.

광결합기(Pc)의 수광부(PT)가 온되면 b전원단-저항(R9)-저항(R8)-광결합기(Pc)의 수광부(PT)-저항(R17)-저항(R18)-G로 전류가 흘러서 다이오드(D9)를 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에 바이어스가 걸리게 된다.

그러므로 이때 트랜지스터(Q2,Q3)가 온되어 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되고, 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되면 그 접점(Ry1b)은 오프되고 다른 접점(Ry1a)은 온된다.

제 1 릴레이 접점(Ry1b)이 오프되면 저항(R3,R4)의 접속점이 완전히 개방되므로 트랜지스터(Q1)의 바이어스는 완전하게 차단되고 이 것에 의해서 트랜지스터(Q1)는 완전하게 오프된다.

트랜지스터(Q1)가 오프되면 충전제어용 SCR(SCR1)의 게이트(G1) 트리거 전압이 상실되므로 충전제어용 SCR(SCR1)은 오프(차단)된다.

충전제어용 SCR(SCR1)이 오프되면 콘덴서(Cd)의 충전경로가 차단되므로 콘덴서(Cd)는 더이상 충전되지 않는다.

즉, 콘덴서(Cd)가 소정의 목적하는 레벨로 충전되기 이전에 GT-MT를 단락시키면 콘덴서(Cd)의 충전동작은 즉시 중단되는 것이다.

이때 GT-MT를 개방하면 광결합기(Pc)는 동작하지 않게 되므로 트랜지스터(Q2,Q3) 또한 오프되어 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되지 않게 되고 이 것에 의해서 그 접점(Ry1b)이 온상태로 복귀되므로 트랜지스터(Q1)에 바이어스가 걸려서 트래지스터(Q1)가 온되고 충전제어용 SCR(SCR1) 또한 도통되어 콘덴서(Cd)는 다시 충전을 지속하게 된다.

콘덴서(Cd)가 목적하는 레벨로 충전된 이후에 GT-MT를 단락시키는 경우에도 광결합기(Pc)는 위 동작을 수행하여 트랜지스터(Q2)의 베이스에 바이어스 전압을 인가한다.

그러나, 이 경우는 이미 콘덴서(Cd)가 목적하는 레벨로 충전되어 있는 경우이므로 비교기(A1)의 출력이 '하이레벨'로 되어 있어서 이 '하이레벨'의 신호에 의해서 트랜지스터(Q2,Q3)가 온되어 있고, 또한 트랜지스터(Q2,Q3)에 의해서 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되어 그 접점(Ry1b)은 오프상태로 유지되고, 따라서 트랜지스터(Q1)는 오프되어 충전제어용 SCR(SCR1)이 차단된 상태로 유지되고 있으므로, 콘덴서(Cd)가 충전완료된 이후에는 GT-MT의 단락이나 개방에 의한 광결합기(Pc)의 영향은 완전하게 배제된다.

(2). 방전시의 동작

(a) 방전시 즉, 용접을 위하여 스터드 취부장치(GT)와 금속모재(MT)가 단락된다.

GT-MT가 단락되어도 아직 제 2 릴레이(Ry2)는 구동되지 않은 상태이기 때문에(제 2 릴레이(Ry2)는 스위치(SW1)를 온시킨 경우에 1-shot구동됨) 그 접점(Ry2a)은 오프상태를 유지한다.

제 2 릴레이 접점(Ry2a)이 오프되어 있으므로 방전제어용 SCR(SCR2)의 게이트(G2)에는 트리거 신호가 인가되지 못하여 방전제어용 SCR(SCR2)은 아직 오프상태에 놓여있고, 그러므로 콘덴서(Cd)에 충전된 전하는 이 타이밍에서 방전되지 않고 있다.

그리고, 용접작업을 위해서 작업자가 용접자리를 찾기 위한 마킹(Marking)작업을 수행하는 경우 통상, 용접작업자는 정확한 용접자리를 찾기 위해서 스터드 취부장치(GT)를 금속모재(MT)상에 적어도 1,2회에 걸쳐서 가볍게 접촉시켜 마킹부위에 정확하게 맞춰주고 있다.

이러한 경우에 GT-MT가 일시적으로 단락되어도 제 2 릴레이 접점(Ry2a)이 오프된 상태이기 때문에 방전제어용 SCR(SCR2)은 완전하게 개방된 상태를 유지하게 되어 콘덴서(Cd)는 전혀 방전하지 않게되고, 마킹작업에 의해서는 용접이 실행될 우려가 전혀없다.

용접을 위해서는 GT-MT를 단락시키고 스위치(SW1)를 온시킨다.

스위치(SW1)가 온되면 인버터(IV1)의 입력단은 '로우레벨'이 되므로 그 출력단은 '하이레벨'이 되고, 이 '하이레벨'의 신호전압에 의해서 콘덴서(Cc)가 저항(R22)을 통해 충전되는 동안 트랜지스터(Q4)의 베이스에 바이어스 전압(전류)가 인가된다.

그러므로 이때 트랜지스터(Q4,Q5)가 온되어 제 2 릴레이(Ry2)가 구동되어 제 2 릴레이(Ry2)는 1-shot(단발구동) 동작을 하게 된다.

즉, 스위치(SW1)를 온시켜서 콘덴서(Cc)가 충전되는 동안에는 트랜지스터(Q4)의 베이스 전류가 흘러서 트랜지스터(Q4)가 온되고 제 2 릴레이(Ry2)가 구동되지만, 시간 경과에 따라 콘덴서(Cc)가 만충전 되었을 경우에는 더 이상의 충전전류가 흐르지 않게 되므로 트랜지스터(Q4)의 베이스 전류가 차단되어 제 2 릴레이(Ry2)의 구동이 정지되는 것이다.

한편, 상기한 바와같이 스위치(SW1)의 온조작에 따른 제 2 릴레이(Ry2)의 구동에 의해서 그 접점(Ry2a)이 온된다.

제 2 릴레이 접점(Ry2a)이 온되면 a - Rd - Ry2a - D6 - G2, R5 / R6 - D5 - Ry1a - G 로 바이어스가 걸려서 방전제어용 SCR(SCR2)은 도통(온)된다.

방전제어용 SCR(SCR2)이 도통되면 콘덴서(Cd)에 충전되었던 전하는 방전제어용 SCR(SCR2)의 애노드(A2)와 캐소드(K2), GT-MT, G을 통해서 급속 방전되어 용접이 이루어지게 된다.

이와같이 콘덴서(Cd)의 방전에 의해 용접이 이루어지고, 콘덴서(Cd) 양단간 충전전압(V2) 레벨이 그 방전에 의해서 감소하면 비교기(A1)의 비반전 입력단(+)에 인가되는 콘덴서(Cd) 양단간 감지전압의 레벨이 다시 하강하게 된다.

그러므로 비교기(A1)의 출력은 다시 '로우레벨'이 되어 용접을 멈추게 된다.

(b) 한편, 이와같이 콘덴서(Cd)가 방전되어 용접이 진행되고 콘덴서(Cd) 양단간 전압이 완전하게 하강하였다고 하더라도 GT-MT가 단락되어 있는 상태에서는 광결합기(Pc)가 동작하여 콘덴서(Cd)는 충전동작이 이루어지지 않는다.

즉, GT-MT가 단락되면 x전원단에서 GT-MT, 다이오드(D8), 저항(R7), 광결합기(Pc)의 발광부(LED), y전원단으로 전류가 흐르게 되므로, 광결합기(Pc)의 발광부(LED)에 전류가 흘러서 수광부(PT)가 온된다.

광결합기(Pc)의 수광부(LED)가 온되면 b전원단-저항(R9)-광결합기(Pc)의 수광부(LED)-저항(R17)-저항(R18)-G로 전류가 흘러서 다이오드(D9)를 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에 바이어스가 걸리게 된다.

그러므로 이때 트랜지스터(Q2,Q3)가 온되어 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되고, 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되면 그 접점(Ry1b)은 오프되고 다른 접점(Ry1a)은 온된다.

제 1 릴레이 접점(Ry1b)이 오프되면 저항(R3,R4)의 접속점이 완전히 개방되므로 트랜지스터(Q1)의 바이어스는 완전하게 차단되고 이 것에 의해서 트랜지스터(Q1)는 완전하게 오프된다.

트랜지스터(Q1)가 오프되면 충전제어용 SCR(SCR1)의 게이트(G1) 트리거 전압이 상실되므로 충전제어용 SCR(SCR1)은 오프(차단)된다.

충전제어용 SCR(SCR1)이 오프되면 콘덴서(Cd)의 충전경로가 차단되므로 콘덴서(Cd)는 충전되지 않는다.

즉, 콘덴서(Cd)가 방전된다고 하더라도 용접을 위해서 GT-MT를 단락시키고 있는 동안에는 콘덴서(Cd)의 충전동작은 이루어지지 않는 것이다.

이후 용접이 완료되어 작업자가 GT-MT를 개방하면 광결합기(Pc)는 동작하지 않게 되므로 트랜지스터(Q2,Q3) 또한 오프되어 제 1 릴레이(Ry1)가 구동되지 않게 되고 이 것에 의해서 그 접점(Ry1b)이 온상태로 복귀되므로 트랜지스터(Q1)에 바이어스가 걸려서 트래지스터(Q1)가 온되고 충전제어용 SCR(SCR1) 또한 도통되어 콘덴서(Cd)는 다시 충전을 지속하게 된다.

한편, 상기한 바와같이 콘덴서(Cd)의 방전에 따른 제 1 릴레이 접점(Ry1a)의 오프 및, 제 2 릴레이(Ry2)의 1-shot구동에 따른 제 2 릴레이 접점(Ry2a)의 오프로의 복귀 동작에 의해서 방전제어용 SCR(SCR2)은 그 바이어스가 완전하게 차단되어 방전제어용 SCR(SCR2)이 개방상태로 복구되고 GT-MT간에는 더 이상의 방전전류가 흐르지 않게 한다.

(3). 콘덴서(Cd) 충전전하의 인위적 방전경로의 확보

용접작업의 (일시)중단 시에는 콘덴서(Cd)에 고압의 전하가 충전되어 있는 경우 콘덴서(Cd)에 무리가 가서 그 수명이 단축되는 것은 물론 감전 등의 위험을 배제할 수 없다.

그러므로 콘덴서(Cd)에 고압의 전하가 충전되어 있는 상태에서 작업을 중지하고자 하는 경우에는 리셋 스위치(SW0)를 온시킨다.

리셋 스위치(SW0)는 주전원 스위치와 연동된다.

리셋 스위치(SW0)를 온시키면 콘덴서(Cd)에 충전되어 있던 고압의 전하는 저항(R0)과 리셋 스위치(SW0)를 통해서 방전된다.

즉, 주전원 스위치와 연동되는 리셋 스위치(SW0)에 의해서 용접작업 중단시에는 콘덴서(Cd) 충전전하가 자동적으로 방전되는 것이다.

(1). 충전 제어용 SCR(SCR1)의 스위칭 온/오프 동작이 제 1 릴레이(Ry1)의 접점(Ry1b)에 의해서 트랜지스터(Q1)의 바이스 공급 또는 차단으로부터 제어되기 때문에 일단 콘덴서(Cd)가 충전완료되면 SCR(SCR1)은 재차 온될 염려가 전혀없이 그 충전경로가 완전하게 개방되므로 충전시 충전회로의 오동작을 확실히 예방할 수 있므며,

(2). 콘덴서(Cd)의 충전전압(V2)이 기준전압(V1)의 비교를 통해서 제어되므로 전압변동에 강하고 정확한 충전제어가 가능하다.

즉, 콘덴서(Cd)의 양단간 전압(V2)을 저항(R11,R12,R14)으로 감지하여 가변저항(VR1)으로 설정된 기준전압(V1)과 비교기(A1)에서 비교한 결과로 트랜지스터(Q2,Q3)를 통해서 제 1 릴레이(Ry1)를 구동 또는 구동정지 시켜 충전제어용 SCR(SCR1)의 완전한 도통과 완전한 차단이 이루어질 수 있다.

또한, 콘덴서(Cd)의 충전레벨을 직접 감지한 것을 비교기에서 기준전압(V1)과 정확하게 비교하여 릴레이(Ry1)를 통해 충전제어용 SCR(SCR1)을 도통 또는 차단 제어하므로 콘덴서(Cd)를 목적하는 바의 레벨로 정확하게 충전시킬 수 있고,

(3). 콘덴서(Cd)에 충전된 전하를 방전시킬 때에 방전 제어용 SCR(SCR2)을 릴레이(Ry2)를 이용해서 직접 그 트리거 전압을 인가 또는 차단시키기 때문에 마킹작업 등에 의하여 GT-MT가 일시적으로 단락되더라도 용접 스타트 스위치(SW1)를 온시키지 않는 한 용접작업은 실행되지 않는다.

(4). 그리고, 콘덴서(Cd)가 소정의 목적하는 레벨로 충전되기 전에 GT-MT가 단락되면 광결합기(Pc)에 의해서 트랜지스터(Q2,Q3)가 구동되어 제 1 릴레이 접점(Ry1b)이 오프되고, 이 것에 의해서 충전동작이 중단되었다가, GT-MT가 개방되면 충전동작이 재개되고, 또 방전(용접)동작중 충전전압(V2)이 하강하더라도 광결합기(PC)에 의해 충전회로가 구동하는 오동작을 방지하므로서 용접기의 동작에 신뢰성을 확보할 수 있으며,

(5). 콘덴서(Cd)에 충전된 전하를 저항(R0)과 리셋 스위치(SW0)를 통해서 주전원 스위치와 연동시켜 방전시킬 수 있기 때문에 콘덴서(Cd) 충전전압에 의한 내구성 저하나 감전사고 등을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 부하저항(Rd)과 충전용 콘덴서(Cd)에 직렬로 충전 제어용 SCR(SCR1)을 연결하고 이 충전 제어용 SCR(SCR1)을 온/오프 시키기 위하여 트랜지스터(Q1) 및 그 바이어스 회로를 구성하며, 상기 콘덴서(Cd)에 병렬로 방전 제어용 SCR(SCR2)을 연결하고 이 방전 제어용 SCR(SCR2)의 캐소드와 접지단 사이에 GT-MT를 연결하며, 상기 방전 제어용 SCR(SCR2)을 스위치회로의 단발펄스에 의해서 구동시켜 스폿트 용접을 실행하는 회로에 있어서,

   상기 콘덴서(Cd) 양단의 전압을 분배하여 감지하는 저항(R11,R12,R14)과, 상기 콘덴서(Cd)의 충전 기준레벨을 설정하기 위한 가변저항(VR)및 저항(R13)과, 상기 감지된 콘덴서 전압과 충전 기준레벨을 비교하는 비교기(A1)와, 상기 비교기(A1)의 출력에 의해서 온 또는 오프되는 트랜지스터(Q2,Q3)와, 상기 트랜지스터(Q2,Q3)의 온 또는 오프에 따라 동작하는 릴레이(Ry1) 및 릴레이(Ry1)동작에 의해서 온 또는 오프되어 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스 바이어스를 공급 또는 차단하는 릴레이 접점(Ry1b)과, 상기 GT-MT단락시 동작하여 상기 트랜지스터(Q2,Q3)를 동작시켜 릴레이(Ry1)의 접점(Ry1b)을 오프시킴으로써 충전경로의 완전차단이 계속 유지되도록 하는 광결합기(Pc)와, 상기 스위치회로의 단발펄스에 의해서 온 또는 오프되어 상기 방전 제어용 SCR(SCR2)를 온 또는 오프시키는 릴레이(Ry2) 및 그 접점(Ry2a)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스터드용 스폿트 용접회로.