KR20030071422A - 인버터 시오투 용접기의 연장선 길이 보상회로 - Google Patents

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Abstract

인버터

Description

인버터 시오투 용접기의 연장선 길이 보상회로{Extension cable compensation circuit of invertor CO2 welding machine}
본 발명은 인버터 시오투() 용접기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용접기 본체와 와이어피더 사이의 연결되는 연장선 길이에 따라 발생되는 전압 및 전류의 강하를 보상하여 정확한 용접이 가능하도록 한 인버터용접기의 연장선길이 보상회로에 관한 것이다.
일반적으로 용접기라 함은 연강판에서 비철금속까지 판재, 파이프 및/또는 원형 단면의 재료에 결함없이 납때하여 소정 구조물을 제작하거나, 제작된 구조물의 손상된 경우 보수작업을 하는데 이용되는 기기이다.
상술한 용접기의 종류로는, 크게 가스용접기와 전기용접기로 나눌 수 있으며, 전기용접은 주로 아크(Arc)용접을 일컬는다. 중공업 분야에서, 중후판의 철판을 용접하기 위하여는 주로 시오투() 용접기를 많이 사용한다.용접기는 용접기와 와이어피더, 그리고 용접토치 등으로 구성되며 용접 토치의 전극에서 연속적으로 용접와이어가 분사되면서가스에 싸인 상태에서 전기 아크를 만든다. 이때, 아크의 열은 분사된 와이어가 접합하려는 두 금속 사이에 녹아 붙어 용접이 되는 것이다.용접기는 제어방식에 따라 SCR방식과 인버터방식으로 구분된다. 용접성은 용접전류가 완전히 직류에 가까울수록 좋은데, SCR용접기는 직류특성이지만 교류성분이 포함되어 있어 완전한 직류특성에 근접한 인버터방식의 용접기를 적용하여 고속용접을 실현한다. 또한, 변압기 및 리엑터가 소형일수록 전력손실이 적은데, SCR용접기는 용량이 증가될수록 변압기 및 리엑터의 크기와 중량이 증가하여 주파수제어를 통해 변압기 크기를 줄일 수 있는 인버터방식의 용접기를 적용하여 소비전력을 절감한다. 이러한 인버터 용접기는 상용 교류 주파수 60㎐의 일반전원을 입력받아 1차 직류로 전환 후 50,000㎐의 높은 주파수로 변환된 교류전원을 발생시키는 인버터 기능을 통해 발생된 높은 주파수의 교류전원을 변압기를 경유하여 2차 직류로 전환 후 제어기를 이용하여 용접한다.
그런데, 위와 같은 인버터용접기에서 용접기와 와이어피더 사이의 거리가 작업현장에 따라 틀려져 적게는 10M에서 많게는 50M까지의 연장선을 사용하게 된다. 이 경우 전력의 전달과정에서 전선의 길이가 저항성분을 가지게 되어 설정한 용접데이타보다 실제적으로 떨어져서 연장선의 길이가 바뀔적마다 용접사의 감각에 따라 재조정하여야 한다. 이때, 용접기의 전면 조작판넬에 표시되는 출력전압과 전류의 량은 용접토치의 끝부분의 전압값과 전류값이 연장선의 저항값으로 인하여 현저히 다르게 되어 데이타값이 아닌 감각에 의해 조절해야 하는 엉터리 용접을 행하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 점을 보상하기 위하여, 미리 연장선의 저항값을 측정하여 3가지 파라메타(조절볼륨값, 출력메타값, 모터구동값)를 길이 설정에 따라 보상시킴으로 단순히 연장선의 길이만 선택하면 자동으로 동일한 상태로 용접이 가능하도록 한 인버터용접기의 연장선길이 보상회로를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명이 적용된 인버터용접기의 외부 연결을 보여주는 상태도,
도 2는 도 1 용접기의 전면 조작판넬을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 연장선 길이 보상회로를 나타내는 회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30 : 본체(용접전원공급기) 32 : 전면조작판넬
34A : 연장선길이 선택스위치 34B : 연동스위치
36 : 보상값설정부 38A : 전압보상부
38B : 전류(모터속도)보상부 38C : 메타표시보상부
D1∼D5,D1′∼D5′: 다이오드 VR1∼VR5,VR1′∼VR5′: 가변저항
R1∼R5 : 저항
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인버터용접기의 연장선길이 보상회로는, 인버터용접기에서, 용접기와 와이어피더 사이의 연결되는 연장선의 길이 보상을 위한 회로에 있어서, 연장선의 길이를 선택하기 위한 스위치와, 연장선의 길이에 따른 저항값을 미리 측정하여 그에 대응하는 보상값을 설정해놓고, 상기 스위치에 의해 선택된 연장선길이에 해당하는 보상값을 출력하는 보상값설정부, 및 입력되는 용접데이타를 상기 보상값설정부에서 출력되는 보상값과 가산하여 보상된 용접데이타를 출력하는 보상수단을 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용된 인버터용접기의 외부 연결도이다.
도 1을 보면, 산업동력인 440V 혹은 220V의 입력전원용 전원분배함(20)과,가스를 저장하고 있는 가스통(10), 그리고 용접전원공급기인 본체(30)가 서로 연결된다. 용접기 본체(30)는 전원분배함(20)으로부터 전원을 얻으며, 가스통(10)으로부터 가스가 투입된다. 본체(30) 전면에는 조작판넬(32)이 구비된다. 전면 조작판넬(32)은 본 발명의 연장선길이 보상회로를 위한 스위치, 출력전압 및 전류메타 등으로 구성되며, 도 2에 상세히 도시하였다. 본체(30)에는 연장선(extension cable)(70)을 통해 용접와이어를 공급하는 와이어피더(wire feeder)(40)가 연결된다. 연장선(70)은 보통 짧게는 10M에서 길게는 50M까지 주로 사용한다. 와이어피더(40)는 모터속도 또는 전류조절 볼륨(42)과전압조절볼륨(44)으로 구성된다. 이 볼륨(42,44)들은 원격제어가 가능하다. 와이어피더(40)에는 용접토치(welding torch)(50)가 연결되며, 용접토치(50)에는 스위치(52)가 마련된다.
도 2는 도 1 용접기 본체(30)의 전면 조작판넬(32)을 보여준다.
도 2를 보면, 조작판넬(32)의 좌측 상단에 자동누전차단기(321)가 마련되어 전원분배함(10)으로부터의 입력전원을 "온(ON)/오프(OFF)" 하며, 비상시 주제어회로의 전원을 차단하는 휴우즈(fuse)(322)가 마련된다. 조작판넬(32)에는 또한, 전원램프, 온도이상램프, 과부하램프, 연장선이상램프등의 각종 램프메타(323)가 마련된다. 전원램프는 입력전원이 들어 올 경우 점등되며, 온도이상램프는 내부온도의 이상 과열시 동작을 차단하고 점등된다. 과부하램프는 용접와이어가 붙어서 용접기 전원이 단락상태로 있거나 와이어를 밀어주는 모터가 과부하시 점등된다. 연장선 이상램프는 연장선이 단락되거나 단선된 경우에 점등된다. 조작판넬(32)의 우측 상단에는 용접전원공급기인 본체(30)의 출력전압 및 전류량을 디지탈형태로 표시하는 전압 및 전류메타(324)가 마련된다. 조작판넬(32)의 하단에는 연장선길이 선택스위치, 용접방식 선택스위치,/MIG 선택스위치, 가스체크스위치 등 다수의 스위치(325)가 마련된다. 용접방식 선택스위치는 2T(ON-OFF), 4T(토치스위치홀딩), 크레타처리등을 선택한다. 연장선길이 선택스위치는 본체(30)와 와어피더(40) 사이의 연결되는 연장선(70)의 길이에 따라 전압 및 전류(혹은 모터속도)의 손실을 보상해주는 스위치로, 10M, 20M, 30M, 40M, 50M등 5단계로 선택 가능하다./MIG 선택스위치는 MIG시 자동으로 펄스(pluse)기능이 되고 모터의 속도가 빨라지며,시 정상적인 용접상태이다. 가스체크스위치는 용접전 가스의 연결 유무 확인 및 토치노즐을 세척해주는 스위치이다. 한편, 조작판넬(32)의 우측 하단에는 전압 및 전류 조절을 위한 볼륨(326)이 마련된다. 크레타전압볼륨은 크레타기능 선택시 용접종료전 볼륨값에 의해 전압이 조절된다. 크레타전류볼륨은 크레타기능 선택시 용접종료전 볼륨값에 의해 전류가 조절된다.
도 3은 본 발명에 따른 인버터용접기의 연장선길이 보상회로의 회로도를 나타낸다. 도 3에 나타낸 연장선길이 보상회로는 연장선(70)의 길이를 5단계로 나누어 선택하기 위한 연장선길이 선택스위치(34A)와, 연장선길이 선택스위치(34A)의 스위칭동작에 연동되어 선택된 연장선의 길이에 따른 저항값을 선택하는 다른 스위치(34B)를 구비한다. 연장선길이 선택스위치(34A)는 -VC전압측에 절환접촉자가 연결되어 각 단계의 연장선길이에 대응되는 단자와 절환접속된다. 연동스위치(34B)의 각 단자에는 연장선(70)의 길이에 따른 저항값을 갖는 다수의 저항(R1∼R5)이 연결된다. 도 3의 연장선길이 보상회로는 또한, 연장선의 길이에 따른 저항값을 보상하기 위한 보상값이 미리 설정되어 있는 보상값설정부(36)를 구비한다. 보상값설정부(36)는 연장선길이 선택스위치(34A)의 각 단자측에 병렬 연결되어 전류가 역방향으로 흐르는 것을 방지하기 위한 다이오드들(D1∼D5)(D1′∼D5′)과, 각 다이오드(D1∼D5)(D1′∼D5′)에 일대일 직렬연결되며 저항값을 가변 조정하여 출력전압 및 전류의 강하에 대한 보상값을 설정하기 위한 가변저항들(VR1∼VR5)(VR1′∼VR5′)로 이루어진다. 한편, 도 3의 연장선길이 보상회로는 보상값설정부(36)의 가변저항들(VR1∼VR5)중 연장선길이 선택스위치(34A)에서 선택된 연장선길이에 대응되는 가변저항에 설정된 보상값을 입력되는 전압설정신호에 가산하여 보상된 출력전압을 결정하는 전압보상부(38A)와, 보상값설정부(36)의 가변저항들(VR1′∼VR5′)중 연장선길이 선택스위치(34A)에서 선택된 연장선길이에 대응되는 가변저항에 설정된 보상값을 입력되는 전류설정신호에 가산하여 보상된 출력전류를 결정하는 전류보상부(38B)를 구비한다. 메타표시보상부(38C)는 연동스위치(34B)에 의해 선택된 저항값에 따라 조작판넬(32)상의 출력전압메타(324)에 표시할 출력전압메타신호를 실제값으로 보상하여 출력한다. 이러한 구성을 갖는 인버터용접기의 연장선길이 보상회로에 대한 동작을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 연장선길이 보상회로는 출력전압, 모터속도(용접전류), 그리고 출력전압메타의 3가지 파라메타를 보상한다.
우선, 연장선길이 선택스위치(34A)는 10M, 20M, 30M, 40M, 50M의 5단계로 연장선 길이를 선택할 수 있다. 연장선길이 선택스위치(34A)의 스위칭동작은 용접자가 도 2의 용접기 본체(30) 전면 조작판넬(32)상의 스위치들(325)들중 해당하는 연장선길이 선택스위치를 조작하므로써 이루어진다, 예를 들어, 본체(30)와 와이어피더(40) 사이의 연결되는 연장선(70)의 길이가 10M인 경우 용접자가 조작판넬(32)상의 연장선길이 선택스위치를 조작하여 10M를 선택하면, 연장선길이 선택스위치(34A)의 절환접촉자는 10M에 대응하는 단자와 접속된다. 이때, 연동스위치(34B)도 연장선길이 선택스위치(34A)의 스위칭동작에 연동되어 접속된다. 연장선길이 선택스위치(34A)는 접속된 단자로 -VC 전압이 흘러 그 길이에 해당되는 전선의 저항값만큼의 전압강하를 더 올려주는 역할을 한다. 보상값설정부(36)의 다이오드들(D1∼D5,D1′∼D5′)은 연장선길이 선택스위치(34A)의 각 단자에 서로 동일 방향으로 병렬 연결되어 한쪽 방향으로만 전류가 흐르도록 하여 각 단자간의 간섭을 없애준다. 보상값설정부(36)는 연장선길이에 따라 가변저항(VR1∼VR5)의 저항값을 달리하여 기설정해놓은 전압보상값중 연장선길이 선택스위치(34A)에서 선택된 10M의 연장선길이에 해당하는 단자에 대응하는 가변저항(VR1)에 설정된 전압보상값을 전압보상부(38A)에 제공한다. 전압보상부(38A)는 입력되는 전압설정신호에 보상값설정부(36)에서 제공되는 전압보상값을 가산하여 보상된 전압설정신호를 미도시된 펄스폭제어회로로 출력하여 출력전압을 결정한다. 결정된 출력전압은 연장선(70)의 길이에 따른 저항성분이 미리 보상되어 용접토오치(50) 끝부분의 실제전압이 설정된 전압과 같게 된다.
보상값설정부(36)는 또한, 연장선길이에 따라 가변저항(VR1′∼VR5′)의 저항값을 달리하여 기설정해놓은 전류보상값중 연장선길이 선택스위치(34A)에서 선택된 연장선길이에 해당하는 단자에 대응하는 가변저항에 설정된 전류보상값을 전류보상부(38B)에 제공한다. 전류보상부(38B)는 입력되는 전류설정신호에 보상값설정부(36)에서 제공되는 전류보상값을 가산하여 보상된 전류설정신호를 미도시된 펄스폭제어회로로 출력하여 출력전류 즉, 용접전류를 결정한다. 와이어모터속도는 용접전류와 직결되어 용접전류를 저항성분을 갖는 연장선길이에 따라 보상하므로 모터의 실제속도가 연장선 길이에 따라 느려지지 않게 된다.
한편, 연장선길이 선택스위치(34A)와 연동되는 스위치(34B)는 연장선길이 선택스위치(34A)에서 선택된 연장선길이에 대응하는 단자와 선택접속되어, 다수의 저항(R1∼R5)중 선택된 연장선(70)의 길이에 해당하는 저항값을 갖는 저항을 선택한다. 메타표시보상부(38C)는 연장선 끝단의 전압 즉, 실제 용접전압이 용접기 본체(30)의 전면 조작판넬(32)상에 표시되도록 본체(30) 즉, 용접전원공급기의 끝단 전압인 출력전압메타신호를 읽은 후 이를 연동스위치(34B)에 의해 선택된 저항값을 통해 전압강하시켜 출력표시메타신호로 출력한다. 그러면, 조작판넬(32)의 출력전압메타(324)에는 용접토치(50)의 끝부분 전압이 디지탈형태로 표시된다. 각 연장선 길이의 단계별 동작은 동일하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인버터용접기의 연장선길이 보상회로는 연장선길이 선택 스위치를 마련하여 각 연장선길이의 실제 평균 용접전류시 발생되는 전선의 저항값 오차로 측정하여 각 전압과 전류의 출력 강하만큼을 실제로 올려서 설정하므로 전선의 저항값 오차로 인한 전압, 전류의 강하를 보상하여 용접 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.

Claims (5)

  1. 인버터용접기에서, 용접기와 와이어피더 사이의 연결되는 연장선의 길이 보상을 위한 회로에 있어서,
    연장선의 길이를 선택하기 위한 스위치;
    연장선의 길이에 따른 저항값을 미리 측정하여 그에 대응하는 보상값을 설정해놓고, 상기 스위치에 의해 선택된 연장선길이에 해당하는 보상값을 출력하는 보상값설정부; 및
    입력되는 용접데이타를 상기 보상값설정부에서 출력되는 보상값과 가산하여 보상된 용접데이타를 출력하는 보상수단을 포함하는 연장선길이 보상회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연장선길이 선택스위치에 연동되어, 선택된 연장선길이에 해당하는 저항값을 선택하기 위한 스위치를 더 포함하는 연장선길이 보상회로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 보상값설정부는
    상기 연장선길이 선택스위치의 각 연장선길이에 대응하는 단자에 병렬연결되며, 단자가 간섭을 없애기 위해 한쪽 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 다이오드들; 및
    상기 다이오들에 일대일 직렬연결되며, 저항값을 가변 조정하여 연장선의 길이에 대응하는 전압 및 전류 보상값을 설정하는 가변저항들을 구비함을 특징으로 하는 연장성길이 보상회로.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 보상수단은
    입력되는 전압설정신호에 선택된 전압보상값을 가산하여 보상된 전압설정신호로 출력전압이 결정되도록 하기 위한 전압보상부; 및
    입력되는 전류설정신호에 선택된 전류보상값을 가산하여 보상된 전류설정신호로 출력전류가 결정되도록 하기 위한 전류보상부를 구비함을 특징으로 하는 연장성길이 보상회로.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 보상수단은
    출력전압메타신호를 상기 스위치에서 선택한 저항값만큼 강하시켜 실제 출력전압이 메타 표시되도록 하기 위한 메타표시보상부를 구비함을 특징으로 하는 연장선길이 보상회로.
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