KR200279552Y1 - 저항 용접기의 불량용접 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 저항용접기에 적용되는 불량용접 방지장치로서,

양 전극(electrode tip) 사이에 용접물을 넣고 용접부위에 일정한 압력을 가하면서 통전하면 양 전극사이에 저항열이 발생하는데 이 저항열을 이용하여 용접물을 용접하는 용접기에 있어서, 전류 및 전압센서를 이용하여 양 전극과 용접물 사이 또는 용접물과 용접물사이에 전기적인 접촉 이상 유무를 감지하도록 하여 용접불량을 방지하도록 한 장치에 관한 것이다.

자세하게는 출력부에 전류센서와 전압센서를 연결하고, 마이크로 칩 또는 1 칩 컴퓨터로 A/D변환부와 연산부, 비교판단부, 전류제어부 등을 형성하여, 저항 용접기에 용접물을 끼워 넣을 때 용접물 사이 또는 저항용접기의 전극과 용접물사이에 전기적인 접촉이 불량하게 되면 접촉저항이 증대하여 용접시 전류가 감소하여 용접열이 부족하게 되며, 정전류방식에서와 같이 전류를 자동으로 보상해 주게 되면 접촉면의 과열로 불균일한 열이 발생하여 용접불량의 원인이 됨으로 전류센서와 전압센서를 통해 접촉불량을 감지해서 작업을 일시 중단시키고 작업자에게 경고음을 울리며 용접물을 저항용접기에서 배출시킴으로서 불량용접을 방지하도록 한다.

Description

저항 용접기의 불량용접 방지장치{A bad welding preventive device for resistance welder}

본 고안은 저항용접기에 적용되는 불량용접 방지장치로서,

양 전극(electrode tip) 사이에 용접물을 넣고 용접부위에 일정한 압력을 가하면서 통전하면 양 전극사이에 저항열이 발생하는데 이 저항열을 이용하여 용접물을 용접하는 용접기에 있어서, 전류 및 전압센서를 이용하여 양 전극과 용접물 사이 또는 용접물과 용접물사이에 전기적인 접촉 이상 유무를 감지하도록 하여 용접불량을 방지하도록 한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 저항용접기는 모재(Base metal)의 용접부위(weld zone)를 양 전극(electrode tip) 사이에 끼워 넣고 용접부위에 일정한 압력을 가하면서 통전하면 저항열이 발생하는데, 이때 발생하는 저항열을 이용하여 용접물을 용접하는 장치이다. 이러한 용접방법은 주로 철강생산 공정의 코일용접, 음료용 식관, 티타늄 안경테 제작, 기타 철제품 제작 등에 주로 사용한다.

보다 상세하게 설명하면 저항용접은 두 개의 용접물에 일정 시간동안 적당량의 전류를 흘려줌으로써 두 용접물 사이에 저항열이 발생하는데, 이와 같이 발생하는 저항열로 두 용접물을 접합시키는 방법으로 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

Q = I²x R x t

(Q: 발생열량, I: 두 모재 사이의 전류량, R: 저항값, t: 통전시간)

위에서 나타낸 바와 같이 두 모재 사이에 발생하는 발열량은 저항에 비례하고 전류에는 제곱에 비례하기 때문에 저항용접에 있어 접촉면의 저항과 흐르는 전류량은 매우 중요한 변수가 된다.

따라서 전극과 용접물 또는 용접물과 용접물 사이에 접촉이 잘못되거나 가공상태가 불량하여 용접물 표면이 거칠어 접촉 저항이 커진 상태에서 용접을 진행하게 되면, 접촉 저항의 증대로 통전전류가 감소하며 이로 인해 용접열이 부족하게 되고, 또 감소한 전류를 자동으로 보충하기 위하여 정전류방식을 채택하기도 하나 정전류방식일 때는 저항이 증대한 접촉면에만 불균일하게 고열이 발생하여 고가의 모재가 소손되거나 용접이 불량하게 됨으로써 생산성과 품질저하로 이어져 막대한 경제적 손실을 초래하는 문제점이 있었다.

본 고안은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

전기적인 접촉불량으로 발생하는 용접불량을 방지하기 위해서는 접촉불량상태를 용접작업 전에 파악하여 수정함으로서 방지가 가능하기 때문에 접촉상태를 파악하기 위하여

출력부에 전류센서와 전압센서를 형성하고, 마이크로 칩 또는 1 칩 컴퓨터로 A/D변환부와 연산부, 비교판단부, 전류제어부 등을 형성하여,

용접 직전에 용접기에 끼워 넣은 용접물과 용접물 사이 또는 저항용접기의 전극과 용접물사이에 전기적인 접촉이 양호한지 불량한지를 파악하여 불량일 때는 작업을 일시 중단시키고 작업자에게 경고음을 울리며 용접물을 용접기에서 배출시켜 점검 후 재 장착하여 불량용접을 방지하도록 한다.

도1은 본 고안 불량용접 방지장치의 구성도면.

이하, 본 고안의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

저항용접기용 출력부와, 상기 출력부에 공급하는 전류와 통전시간을 제어하는 제어수단과, 상기 제어수단을 구동시키는 구동수단으로 구성되는 저항용접기에 있어서,

불량용접을 감지하고 방지하기 위해 출력부에 전압과 전류값을 측정하는 통상의 전압센서와 전류센서를 연결하고,

마이크로칩 또는 1칩 컴퓨터로 상기 측정한 전압 및 전류값을 디지털 값으로 변환하는 각각의 A/D 포트와

상기 각각의 측정값으로부터 저항치를 연산하는 연산부,

연산부에서 계산한 저항값을 용접물의 종류에 따라 미리 설정한 저항값과 비교하여 비교량에 따라 양부를 판단하는 비교판단부,

판단결과에 따라 정상이면 작업을 계속 진행시키고, 비정상이면 작업자에게 이상을 경고하고 용접물을 용접기에서 배출시키는 작업진행제어부,

일정한 전류를 유지시켜 주는 전류제어부를 구성한다.

본 고안의 구성을 상세하게 설명하면, 상기 저항용접기의 출력부의 출력선 하나를 전류센서 내의 측정용 Hall을 관통시키는 방식으로 출력부와 전류센서를 연결하는데 일반적으로 C.T(Current Transformer)와 Hall Current sensor 두 가지 방식이 있다. 이와 같이 전류센서를 통해 측정한 전류값은 A/D 1포트를 통해 연산부로 전송하여 계산하도록 하며, 전압센서의 경우 용접기 전극 양단에 전압센서를 병렬로 연결하여 전압센서를 통해 측정한 전압값은 A/D 2포트를 통하여 연산부로 전송하여 연산하도록 한다.

그리고 마이크로칩 또는 1칩 컴퓨터를 이용하여 A/D변환기와 연산부, 비교판단부, 전류제어부, 작업진행제어부 등을 구성하며, 상기 전류센서 및 전압센서를 통해 얻은 전압값과 전류값을 각각의 A/D변환기에서 디지털 값으로 각각 변환하며 연산부는 변환된 값으로부터 접촉 저항값을 계산한다.

비교판단부는 용접물에 따라 미리 설정한 표준접촉저항값과 계산한 저항값을 비교하여 용접물 사이 또는 용접물과 용접기의 전극 사이에 전기적인 접촉불량 이상 유무를 판단한다.

또한 제어부는 판단부의 판단결과에 따라 전류제어나 작업진행제어를 실행토록하며 이를 위해 전류제어부와 기계제어부로 구성하는데 전류제어부는 상기한 각각의 센서를 위해 측정하는 동안 전류를 일정하게 제어하며, 기계제어부는 용접물이 전기적인 불량접촉으로 판단될 경우 용접을 중단하거나 경고음을 울리고 용접물을 배출하도록 하는 기능을 한다.

먼저 전류제어부에서 모재에 열 적인 영향을 주지 않을 정도의 작은 전류(I)를 짧은 시간 통전하여 이 때 양(兩)전극에 발생한 전압(V)값과 전류센서로 얻은 전류(I)값을 각각의 A/D 변환기를 통해 digital값으로 변환한 후 옴의 법칙 R = V/I의 공식을 이용하여 연산부에서 R값을 계산하고 계산한 값을 비교판단부에서 미리 설정한 기준치 범위의 값과 비교한 다음 접촉불량의 양부를 판단하고, 비교판단부의 양부 판단결과에 따라 작업진행제어부에서 작업진행을 지시 수행하도록 한다.

자세하게는 용접이 시작되기에 앞서 용접물에 열이 발생하지 않을 정도로 전류제어부에서 용접전류의 약 20%에 해당하는 미세 전류를 약 10∼100 ms(밀리초) 동안 용접회로에 통전하도록 하여 저항용접기에 물려있는 용접물의 접합 접촉저항을 측정한다.

이들 측정한 전류값과 전압값은 각각의 A/D 변환포트를 통해 아날로그값을 디지털 값으로 변환시킨 다음 연산부에서 R=V/I 공식에 의거 저항값을 계산한다.

비교부판단부에 용접물의 종류에 따라 미리 설정된 표준 저항값과 상기 계산한 값을 비교하여 허용범위를 넘을 경우 판단부에서 용접물을 접촉불량으로 판단하여 제어부로 신호를 전송시켜 작업자에게 경보음으로 알리고, 저항용접기의 전극 사이의 용접물을 배출(리젝트)시킨다.

이때 작업자는 용접물 표면의 이상이나 접촉을 확인하여 수정한 후 용접물을 다시 용접기의 양 전극사이에 끼워 넣고 다시 한번 상기한 불량접촉 확인과정을 거쳐 상기 저항값이 허용범위 내로 판단될 경우 정상 용접공정을 진행시켜 정상적인 작업이 이루어지도록 한다.

이상과 같은 본 고안의 효과는 다음과 같다. 불량용접 발생의 가장 큰 원인인 저항용접기의 양 전극 사이에 끼워져 용접하게 되는 용접물과의 접촉불량상태를 용접하기 전에 전류센서와 전압센서로 측정하여 이들 전류값과 전압값을 통해 파악하여 접촉불량으로 판단될 경우 작업자에게 경고하고 용접기에서 용접물을 배출시키도록 장치를 구비함으로써 불량용접을 막도록 하여 모재의 소손을 방지하고 작업효율을 높이도록 하여 생산원가를 대폭 절감할 수 있도록 한다.

Claims (2)

1. 저항용접기용 출력부와, 상기 출력부에 공급하는 전류와 통전시간을 제어하는 제어수단과, 상기 제어수단을 구동시키는 구동수단으로 구성되는 저항용접기에 있어서,

   용접작업 전에 용접물과 용접물 또는 양 전극과 용접물 사이의 전기적 접촉이상유무를 감지하여 불량용접을 방지하도록,

   전압센서와 전류센서로 전압과 전류값을 측정하고 상기 측정값으로부터 접촉저항값을 계산하는 연산부와

   상기 계산된 접촉저항값으로 부터 용접물의 표준접촉저항값과 비교하여 전기적 접촉이상을 판단하는 비교판단부로 구성한 것을 특징으로 하는 저항 용접기의 불량용접 방지장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연산부는 상기 측정한 전압 및 전류값을 A/D(Analog/Digital) 포트를 통해 디지털값으로 변환한 후 변환한 전압 및 전류 측정값으로부터 저항값을 계산하고,

   상기 비교판단부는 상기 연산부에서 계산한 저항값을 용접물의 종류에 따라 미리 설정한 저항값과 비교하여 비교값에 따라 양부를 판단하며,

   작업진행부에서 상기 판단결과가 정상이면 작업을 계속 진행시키고, 비정상이면 작업자에게 이상을 경고하고 용접물을 용접기에서 배출시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 저항 용접기의 불량용접 방지장치.