KR20040086476A - 2 스테이지 용접기 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

전기 아크 GMAW 용접기(A)가 제공되고, 그 용접기(A)는 제품(W)과 이 제품(W) 쪽으로 진행되는 용접 와이어(E) 사이의 갭을 통하여 제1 용접 공정 또는 제2 용접 공정을 생성하기 위하여 제어기(130)와 고속 스위칭 전원(10)을 포함한다. 제1 공정은 제1 전류 파형을 이용하고, 제2 공정은 제2 전류 파형을 이용한다. 제1 용접 공정과 제2 용접 공정 사이를 전환하는 회로가 제공된다. 그 전환 회로는 제1 및 제2 용접 공정의 파형을 생성하는 카운터(212)와, 상기 처리되는 용접 공정의 파형 카운트가 그러한 용접 공정에 대하여 미리 선택된 횟수에 도달하는 경우 상기 처리되는 공정으로부터 다른 용접 공정으로 전환시키는 회로(190)를 포함한다.

Description

2 스테이지 용접기 및 그 동작 방법{TWO STAGE WELDER AND METHOD OF OPERATING SAME}

배경 정보로서, 본원에 참조용으로 포함된 참조 문헌과 함께 2001년 5월 29일에 출원된 계류 중인 출원 번호 제866,358호가 본원에 참조용으로 포함된다. Kawai의 특허 제4,889,969호는 DIP 용접과 펄스 용접 사이를 전환하는 스위치를 도시하며, 배경 기술로서 참조용으로 포함된다.

GMAW 타입의 전기 아크 용접기는 가끔 용접 공정의 전류 파형을 제어하는 제어기를 이용하여 고속 스위칭 전원이나 전원에 의해 동력이 공급된다. 오하이오주 클레버랜드에 소재하는 링콜린 전기 회사는 각각의 사이클 동안에 전류 파형의 모양을 고주파 전류 펄스를 이용하여 제어하는 파형 형성기를 설치한 전기 아크 용접기의 개념을 내놓았으며, 그 각각의 펄스의 크기는 펄스폭 변조기에 의해 제어된다. 그러한 용접기에 있어서, 전류의 파형은 펄스 용접, 정전압 용접, 스프레이 용접, 쇼트 아크 CV 용접 및 STT 용접 등의 다양한 용접 공정을 수행하기 위하여 정확하게 제어된다. 그러한 공정에서, 그 펄스폭 변조기에 의해 각각의 용접 사이클동안의 파형을 제어하여 지정된 공정을 수행하는 일련의 용접 사이클을 발생한다. 그러한 아크 용접기는 매우 다용도로 쓰이지만, 파형 형성기에 의해 생성된 펄스를 제어함으로써 선택된 모드에서 동작된다.

본 발명은 전기 아크 용접 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 말하면, 2 스테이지 또는 2 모드 동작을 갖는 전기 아크 용접기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 2 스테이지 아크 용접기의 바람직한 실시예를 설명하는 블록을 결합한 배선도이다.

도 2는 검색된 비초기의 쇼트가 수행되는 용접 공정을 전환하는 2 스테이지 아크 용접기의 동작 및 방법의 블록도 포멧의 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따라 구성된 2 스테이지 용접기의 또 다른 실행을 도시하는 블록도 포멧의 흐름도이다.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 실행에 따른 2 스테이지 용접기의 동작을 설명하는 전류 그래프이다.

본 발명은 전술한 타입의 전기 아크 용접기에 관한 것으로써, 제어기에 의해 2개의 개별 용접 공정 또는 용접 모드 사이가 전환된다. 본 발명에 따르면, 펄스 형성기 또는 펄스 발생기는 제1 용접 공정을 형성하는 일련의 펄스를 형성한다. 그 후에, 제어기는 다른 동작 모드를 구성하는 일련의 다른 펄스 형상을 구현함으로써 제2 용접 공정을 수행하기 위하여 전환 가능하다. 제1 동작 모드에서 그 사이클을 카운트하는 것에 의해, 제1 공정은 종료되고, 제2 공정은 개시된다. 그 후에, 다음 공정의 사이클은 그 사이클이 설정된 횟수에 도달할 때까지 카운트되며, 그 설정된 횟수는 용접기가 다시 제1 용접 공정으로 전환되는 것을 나타낸다. 따라서, 전기 아크 용접기는 하나의 동작 모드로부터 다른 동작 모드로 전환하는 것에 의해 2개의 개별 용접 공정을 수행할 수 있는 능력을 갖는다. 전기 아크 용접기의 이러한 유일한 2 스테이지 또는 2 상태 동작에 의해, 용접기는 제1 공정, 그 다음에 제2 공정을 이용하여 교대로 용접 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 고에너지 공정을 단시간 동안에 수행한 후에, 용접기는 저에너지 용접 공정으로 변환된다. 2개의 공정이 STT인 경우에, 고에너지 STT 사이클이 수행된 후에 저에너지 STT 사이클이 수행된다. 따라서, 일 실시예에 있어서, 제1 공정은 고에너지 공정이고, 제2 공정이 저에너지 공정이다. 그 용접 공정에 각 공정 사이클의 카운트 횟수를 이용하여 제1및 제2 용접 공정을 차례로 실행함으로써 총 용접 동작을 수행한다. 일 예로서, 하나의 특정 실시예의 제1 공정은 고열을 이용하는 정전압 스프레이 공정이다. 제2 공정은 펄스형 GMAW 공정 또는 저열 용접 공정이다. 그 용접 동작시, 제어기는 먼저 복수의 사이클 동안에 제1 공정을 실행한 후에, 복수의 사이클에 대하여 제2 공정을 실행한다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제1 공정은 펄스가 고에너지 또는 고열을 갖는 펄스 용접 공정이다. 이것은 복수의 사이클 동안 저열 STT 용접 공정에 순차적으로 이용된다. 펄스 사이클과 STT 사이클 사이클 전환하는 것에 의해, 원하는 전체적인 용접 동작이 수행된다. 다른 실시예에 있어서, 제1 공정은 고열을 갖는 펄스 용접 공정이다. 이 공정은 쇼트 아크 정전압 용접 공정인 제2 용접 공정으로 전환된다. 또 다른 실시예에 있어서, 제1 용접 공정은 고열용 펄스 공정이다. 제2 용접 공정은 쓰여지는 전력의 폐쇄 루프 패드백에 의해 펄스의 에너지가 결정되는 일련의 펄스이다. 본 발명의 또 다른 예의 일 실시예는 펄스 용접 동작시 제1의 일련의 펄스가 고열을 제공하는 전극이 포지티브 상태이다. 펄스 용접 공정시 제2의 일련의 펄스는 전극 정전압 펄스를 포함하는 네가티브 상태이다. 이들 용접 공정을 전환함으로써, 실질적인 용접 동작은 용접기의 성능을 최적화하기 위해 제어된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 이러한 2 스테이지 또는 2 상태 전기 아크 용접기의 제1 용접 공정은 펄스 용접 공정이다. 이 공정은 아크 전압이 쇼트 회로를 나타낼 때까지 지속된다. 그 후에, 2 스테이지 용접기는 STT 용접 사이클 등의 짧은 세정 용접 공정으로 전환된다. 바람직한 실시예에 있어서, 펄스 용접 공정으로부터 전환되는 신호는 아크 전압에서 쇼트의 표시에 의존할 뿐만 아니라, 타이머의 시간에 의존한다. 아크 용접기 제어는 일련의 시간 동안에 쇼트를 유지하는 경우에만 펄스 모드의 제1 용접 공정으로부터 쇼트 소거 공정(short clearing process)으로 전환한다. 타이머는 바람직하게는 쇼트가 적어도 1.0 ㎳ 동안 유지되게 나타내도록 설정되고, 또한 바람직하게는 적어도 0.2 내지 0.5 ㎳의 범위의 설정 시간 이상을 유지하는 것을 나타내게 설정하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 실제의 쇼트가 있는 경우에만, 초기 쇼트 대신에, 그 검출된 쇼트 회로를 소거하는 제2 용접 공정으로 전기 아크 용접기가 전환된다.

본 발명에 따르면, 제품과 그 제품쪽으로 진행하는 용접 와이어 사이의 갭을 통하여 제1 용접 공정과 제2 용접 공정을 생성하는 제어기와 고속 스위칭 전원을 포함하는 전기 아크 용접기가 제공된다. 제1 공정은 제1 전류 파형을 이용하고, 제2 공정은 제2 전류 파형을 이용한다. 그 제1 용접 공정과 제2 용접 공정 사이를 전환하는데 하나의 회로를 이용하고, 그 회로는 제1 공정과 제2 공정의 파형을 카운트하는 카운터를 포함한다. 용접기는 처리되는 용접 공정의 파형 카운트가 미리 선택된 수의 각각의 용접 공정에 도달하는 경우에 다른 용접 공정으로 진행되는 공정으로부터 전환한다. 이러한 2 스테이지 용접기를 이용함으로써, 아크 용접기는 카운트 또는 다른 파라메터에 따라 2개의 개별 용접 공정 사이에 전환될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 펄스 파형 용접 공정 및 검출된 파형을 소거하는 용접 공정을 생성하는 제어기와 고속 스위칭 전원을 포함하는 유형의 2 스테이지 아크 용접기가 있다. 아크 전압이 쇼트를 나타내는 값 이하인 경우에 쇼트 신호를 생성하기 위하여 하나의 회로를 활성시키고, 그 쇼트 신호의 생성시에 생성되는 공정 전환 신호에 의해 제어기를 펄스 파형 공정으로부터 쇼트 소거 공정으로 전환시키는 스위치가 있다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 2 스테이지 용접기는 약 1.0 ㎳ 이상, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 ㎳의 일반적으로 범위의 설정 시간 보다 크게 정의되는 소정의 시간 동안에 쇼트 신호가 유지되는 경우에만 그 전환 신호를 생성하는 타이머를 포함한다. 결과적으로, 미리 선택된 시간 동안에 쇼트가 유지되는 경우에, 2 스테이지 용접기는 동작의 펄스 동작 모드로부터 쇼트 소거 모드로 전환된다. 바람직한 실시예에 있어서, 동작의 쇼트 소거 모드는 STT 용접 공정이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 펄스파 용접 공정 및 검출된 쇼트를 소거하는 용접 공정을 생성하기 위하여 제어기와 고속 스위칭 전원을 포함하는 유형의 2 스테이지 아크 용접기가 있다. 아크 전압이 쇼트를 나타내는 값 이하인 경우에 쇼트 신호를 생성하기 위하여 회로가 활성되고, 쇼트 신호의 생성시에 생성된 공정 전환 신호에 응답하여 제어기를 펄스파 공정으로부터 쇼트 소거 공정으로 전환시키는 스위치가 있다. 본 발명이 일 특징에 있어서, 2 스테이지 용접기는 약 1.0 ㎳ 이상, 바람직하게는 0.2 내지 0.5 ㎳의 일반적인 범위로 설정된 시간 이상인 소정의 시간 동안에 쇼트 신호가 유지되는 경우에만 그 전환 신호를 생성하는 타이머를 포함한다. 결과적으로, 미리 정해진 시간 동안에 쇼트를 유지하는 경우에, 2 스테이지 용접기는 펄스 동작 모드로부터 쇼트 소거 동작 모드로 전환된다. 바람직한 실시예에 있어서, 쇼트 소거 동작 모드는 STT 용접 공정이다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어기와 함께 고속 스위칭 전원을 포함하는 유형의 전기 아크 용접기를 동작시키는 방법이 제공된다. 이 제어기는 제품과 와이어 공급기에 의해 제품쪽으로 진행하는 용접 와이어 사이의 갭을 통하여 제1 용접 공정 및 제2 용접 공정을 생성한다. 이 방법의 제1 공정은 제1 전류 파형이다. 제2 공정은 제2 파형이다. 그 방법은, 제1 용접 공정과 제2 용접 공정 사이를 전환하는 단계를 포함하고, 제1 공정과 제2 공정에서 파형을 카운팅하는 것에 의해 구현된다. 이 수행되는 용접 공정은 그 공정의 파형 카운트가 선택된 수에 도달하는 경우에 다른 공정으로 전환된다. 본 발명의 다른 특징에는 펄스파 공정 및 쇼트 소거 용접 공정을 생성하는 제어기와 함께 고속 스위치 및 전원을 포함하는 전기 아크 용접기를 동작시키는 방법이 제공된다. 이 방법은 아크 전압이 쇼트를 나타내는 값 이하인 경우에 쇼트 신호를 생성한 후에, 쇼트 회로의 검출시에 생성된 전환 신호에 의해 제어기를 펄스파 공정으로부터 쇼트 소거 공정으로 전환시킨다. 이러한 방법에 있어서, 그 전환 신호는 특히 1.0 ㎳ 이하이고, 실질적으로 0.20 -0.50 ㎳의 일반적인 범위 내에 있는 소정의 시간 동안 쇼트 신호가 유지되는 경우에만 생성된다.

본 발명의 목적은 단일 용접 동작 동안에 2개의 용접 공정을 교번으로 수행하는 2 스테이지 전기 아크 용접기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 앞서 정의된 2 스테이지 아크 용접기를 제공하는 것이며, 그 아크 용접기는 하나의 공정의 사이클을 카운트하는 카운터를 설치하여 용접기에 의해 수행되는 공정으로 전환되는 경우를 결정한다.

본 발명의 또 다른 목적에 따르면, 앞서 정의된 바와 같은 2 스테이지 아크 용접기를 제공하며, 그 2 스테이지 아크 용접기는 초기 이외에 쇼트가 검출될 때까지 펄스 용접 공정을 수행한다. 그 후에, 2 스테이지 용접기는 쇼트를 소거하는 제2 동작 모드로 전환된다. 본 발명의 다른 목적은 앞서 정의된 바와 같은 2 스테이지 아크 용접기를 동작시키는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 목적은 앞서 정의된 2 스테이지 아크 용접기의 동작을 제공하는 것이며, 그 2 스테이지들은 개별적인 독특한 제1 용접 공정 및 독특한 다른 제2 용접 공정의 많은 조합 중 하나를 포함한다. 그 2개의 공정은 단일 용접 동작 동안에 앞뒤로 번갈아 일어난다.

이들 목적 및 이점들은 첨부 도면과 함께 이후의 상세한 설명으로부터 명백히 이해될 것이다.

이후, 도면을 참조하면, 그 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 것이지, 그 내용을 제한하고자 하는 것은 아니며, 도 1은 3위상 전원 입력(14)을 정류기(16)에 의해 라인(20, 22)의 DC 레일로 변환시키는 인버터(12)로서 도시된 고속 스위칭 전원을 포함하는 전원(10)을 갖는 신규한 2 스테이지 용접기(A)를 도시한다. 인버터(12)의 출력 권선(30)은 변압기(T)의 1차 권선이며, 그 변압기의 2차 권선(32)은 정류기 네트워크(40)에 전류를 인가한다. 이 네트워크는 양의 도선(42) 및 음의 도선(44)을 통하여 전류 레벨을 제공한다. 표준 소형 인덕터(50)는 표준 콘택 팁(54)에 접속되며, 이 콘택 팁은 제품(W)로부터 이격된 전극(E)을 형성하는 용접용 와이어(60)를 통과시켜 아크 용접 공정 동안에 전류가 통과되는 아크 갭을 형성한다. 용접기 A는 전극(E)과 제품(W)사이의 갭을 통하여 미리 선택된 형상의 전류를 통과시킴으로써 많은 유형의 전기 아크 용접을 수행한다. 그 아크가 와이어(60)와 제품(W)을 녹여 용접 동작을 수행하면, 와이어 공급기(100)는 모터(104)의 회전 속도에 의해 결정된 속도(WFS)로 릴(102)로부터 와이어를 끌어당긴다. 이러한 속도는 피드백 타코미터(110)에 의해 판독되어, 에러 증폭기(114)의 출력으로부터 펄스폭 변조기(112)까지 입력 전압에 의해 제어된다. 이러한 증폭기는 원하는 와이어 공급 속도(WFS)를 나타내는 전압인 제1 입력(120)을 갖는다. 이러한 속도는 아날로그 회로에 의해 제어될 수 있고, 보다 바람직하게는 파형 형성기(180)의 룩업 테이블로부터 제어될 수 있다. 그 입력 전압(120)은 모터(104)의 속도를 결정하며, 그 실질적인 속도는 라인(120) 상의 전압과 비교하기 위하여 타코미터(110)에 의해 모니터링된다. 그 실질적인 속도 피드백은 입력 라인(122) 상의 전압이다. 이러한 방법으로, 그 와이어 공급 속도는 용접기(A)에 의해 실행되는 용접 공정에 따라 조정된다. 전극(E)과 제품(W)을 통한 현재의 파형은 오실레이터(136)의 설정 주파수에 의해 결정된 펄스 속도로 출력 제어 라인(134) 상의 전압을 발생하기 위하여 소프트웨어 펄스폭 변조기(132)를 포함하는 유형의 소프트웨어 제어기(130)에 의해 결정된다. 이러한 방법으로, 라인(134) 상의 고주파 펄스는 라인(140) 상의 전압에 의해 제어되며, 그 전압은 전류 검출 또는 감지 분로(152)에 의해 제1 입력이 제어되는 제2 에러 증폭기(150)의 출력이다. 라인(154) 상의 전압은 용접 공정의 아크 전류를 나타낸다. 라인(160) 상의 명령 신호는 라인(154) 상의 전압에 의해 표현되는 실제 아크 전류와 비교하여, 펄스폭 변조기(12)가 명령 라인(160)에 의해 파형 형성기 또는 발생기(180)로부터 원하는 파형을 일으키게 한다. 에러 증폭기(114)로 와이어 공급 속도는 또한 파형 형성기 또는 발생기로부터 지향된다. 파형 발생기(180)는 상호적인 타입이기 때문에, 명령 신호(160)와, 라인(120) 상의 와이어 공급 속도 신호 또는 전압(WFS)이 조정된다.

용접기 A의 신규한 특징에 따르면, 스위치(190)가 제공되며, 이 스위치는 실제로 도 1에 도시된 바와 같이 제1 위치(192) 및 제2 위치(194)를 갖는 소프트웨어 스위치이다. 위치(192)에 있는 경우에, 파형 형성기(180)는 공정 제어 시스템(200)으로부터 제1 공정 A에 따라 제어되어 공정 A를 행한다. 이러한 방법으로, 공정 제어 시스템(200)은 상호적인 파형 형성기(180)에 접속되어 제어기(130)에 의해 파형 형성기(80)로부터 공정 A를 구현한다. 유사한 방법으로, 스위치(190)가 위치(194)에 있는 경우에, 공정 제어 시스템(202)에 의해 파형 형성기(180)는 명령 라인(160) 상의 신호에 의해 제2 공정 B를 실행한다. 따라서, 위치들(192, 194) 사이의 스위치(190)를 전환함으로써, 2개의 개별 용접 공정은 용접기 A에 의해 수행된다. 물론, 본 발명에는 2개의 이상의 위치에 스위치(190)를 설치하여, 용접기가 2개 이상의 용접 공정을 원하는 경우에 그 용접 공정을 순차적으로 또는 연속하여 처리할 수 있다. 실제로, 단지 2개의 개별 용접 공정이 용접기 A에 의해 교대로 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 양태에 따르면, 스위치(190)의 위치는 사이클 카운터(212)의 출력으로부터 파선(210) 상의 로직에 의해 제어된다. 카운터는 공정 A 또는 공정 B 중 하나의 기간 동안에 각각의 사이클을 카운트한다. 카운트의 끝에서, 카운트 선택기(214) 또는 카운트 선택기(216)에 의해 설정된 바와 같이, 라인(210) 상의 로직은 스위치(190)를 다른 위치로 전환하여 다른 용접 공정을 실행한다. 카운터(212)는 횟수 CA를 카운트한 후에, 카운터가 횟수 CB로 카운트할 때까지 유지되는 공정 B로 전환한다. 그 후에, 스위치(190)는 다시 제1 공정, 즉 공정 A로 전환한다. 바람직한 실시예에 있어서, 그 공정들 중 하나는 고열 공정이고, 다른 하나는 저열 공정이다. 횟수 CA 및 CB는 반드시 같다. 따라서, 용접 동작은 STT, 펄스 또는 다른 것인지 용접 동작의 성능을 제어하기 위하여 총 용접 공정 동안에 반복적으로 실행되는 저열부 및 고열부를 포함한다. 이후에 보여주겠지만, 다양한 용접 공정이 카운터에 의해 교대로 선택될 수 있다. 실제로, 용접기 A는 상호 작용될 수 있기 때문에, 하나의 공정에서 다른 공정으로 전환은 카운트 횟수로부터 구별되는 파라메터에 의해 결정된다. 예를 들면, 전압 센서(170)는 쇼트를 검출하는라인(172) 상에 전압을 발생하며, 이것은 제2 공정이 아크 소거 공정인 제1 공정 A과 제2 공정 B 사이의 전환을 위하여 도 2에 이용된다. 그 카운트는 극히 다르며, 상호 작용 파라메터는 검출가능한 용접 상태로 소정의 공정 전이 후에 미리 선택된 공정으로 전환되도록 선택될 수 있다.

실제로, 공정 A는 통상 고에너지 공정이고, 공정 B는 저에너지 공정이다. 카운트 횟수는 CA 및 CB는 반드시 같다. 용접 동작을 변경하기 위하여, 횟수 CA는 증가되거나 횟수 CB가 감소되어 용접 동작 동안에 열을 증가시킨다. 유사한 방법으로, 열을 감소시키기 위하여, 그 횟수 CA는 감소되거나 횟수 CB가 증가된다. 물론, 이들 증가 또는 감소의 조합은 용접 동작 동안에 원하는 총열을 선택하는데 이용될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 공정 A 및 공정 B는 동일하지만, 다른 크기의 파형을 갖는다. 그 공정은 펄스 용접 공정 또는 STT 용접 공정일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 그 공정들은 완전히 다를 수 있다. 예를 들면, 실제로, 공정 A는 고열을 이용하는 정전압 스프레이 공정이고, 공정 B는 펄스형 GMAW 저열 공정이다. 카운터(212)는 카운트 선택기(214, 216)에 의해 용접 동작용으로 소정의 총열이 설정된다. 실제로, 공정 A는 고열을 이용하는 펄스 용접 공정인 반면에, 공정 B는 낮은 와이어 공급 속도를 이용하는 STT 용접 공정이다. 또한, 실제로, 공정 A는 고열을 이용하는 펄스 용접 공정이고, 공정 B는 쇼트 아크 정전압 공정이다. 본 발명의 공정 A의 또 다른 구현은 펄스 용접 공정이고, 공정 B는 출력 전력에 의해 전류가 제어되는 공정 등의 폐쇄 루프 제어 공정이다. 본 발명의 또 다른 구현예는 공정 A가 펄스 전극 포지티브 정전압 용접 공정이고, 공정 B는 전극 네가티브 정전압 용접 공정이다. 본 발명의 그러한 구현예에 있어서, 극성 스위치는 인덕터(50) 앞의 출력 회로에 부가되어, 극성 회로가 스위치(190)와 동일한 시간에 전환되게 한다. 본 발명의 다른 구현예는 용접 공정을 다양한 조합을 포함하여 원하는 전체적인 용접 동작을 수행한다.

도 2에는 대화식 제어 시스템(220)이 계략적으로 도시되며, 파형 형성 발생기 및 제어기(222)는 전술한 바와 같이 제어 라인(134) 상에 전압을 생성한다. 제어기(130)는 블록(222) 내에 있다. 그 전압은 도 1에 도시된 바와 같이 전압 센서(170)로부터 라인(172) 상의 전압과 함께 공정 제어 네트워크(224)에 의해 모니터링되는 전원(12)을 제어한다. 공정 제어 네트워크의 타이머(226)는 대략 1.0 ㎳ 이상의 시간, 보다 바람직하게는 일반적으로 0.2-0.5 ㎳ 범위의 설정 시간 이상으로 설정된다. 타이머 네트워크로부터의 출력은 판정 블록(230)으로 향한 라인(232) 상의 로직으로, 타이머(226)의 설정 시간 이상의 시간 동안에 검출되는 쇼트 회로인지 여부를 판정한다. 스위치(190)의 위치는 판정 블록(230)에 의해 제어된다. 타이머(226)의 설정 시간을 초과하는 쇼트가 있는 경우에, 스위치(190)는 위치(194)로 전환된다. 따라서, 오랜 기간의 비초기 쇼트인 경우에, 스위치(190)는 대체 위치(194)로 전환하여 제2 용접 공정을 수행한다. 본 발명의 이러한 구현예로서, 제1 공정은 시스템(240)에 의해 결정된 파형에 따라 제어되는 펄스 파형이다. 블록(242)은 STT 파형 또는 다른 쇼트 소거 용접 공정을 생성하는 시스템을 나타낸다. 시스템(220)은 시스템(240)에 의해 제어되는 펄스 파형으로 정의된 제1 동작 모드를 수행한다. 쇼트가 있을 때마다, 라인(172) 상의 전압은 임계치 이하로 떨어진다. 이것은 쇼트 회로를 판정한다. 그러한 검출 조건은 타이머(226)에 의해 시간이 지정된다. 쇼트의 시간이 타이머의 설정 시간을 초과하는 경우에, 라인(232) 상의 로직은 비초기 실제 쇼트 회로가 없다고 판정 블록에 나타낸다. 이러한 로직은 즉시 소프트웨어 스위치(190)를 STT 공정으로 지시되는 아크 소거 용접 공정으로 전환한다. 쇼트가 쇼트 소거 공정에 따라 소거되는 경우에, 라인(172) 상의 전압은 즉시 플라즈마 레벨 또는 아크 전압으로 전환한다. 이것은 임계치 이상이고, 판정 블록(230)에 의해 스위치(190)가 위치(912)로 전환되게 하여 블록(240)에 표현된 시스템에 의해 제어되는 펄스 파형을 구현한다. 결과적으로, 시스템(220)은 사이클 카운터를 포함하지 않지만, 하나의 용접 공정으로부터 다른 공정까지 용접 공정을 실제로 전환하기 위하여 용접 파라메터를 감지한다. 이것은 고속으로 발생하고, 그 선택된 파라메터가 검출될 때마다 발생한다.

도 3 및 도 4에 있어서, 시스템(250)은 블록(260)에 나타낸 저열 용접 공정을 포함한다. 공정 A는 저열 STT 용접 공정이다. 유사한 방법으로, 고열 STT 용접 공정은 블록(252)에 의해 나타낸다. 카운터(212)에 의해 제1 STT 펄스(260a)는 도 4에 도시된 바와 같이 처리된다. STT 펄스(260a)의 소정수를 사이클 카운터(212)에 의해 카운트한 후에, 스위치(190)는 라인(210) 상의 로직에 의해 위치(194)로 전환된다. 이것은 도 4에 도시된 바와 같이 대량 도는 고열 STT 펄스(262a)를 발생한다. 이들 고열 펄스는 카운터(212)에 선택된 횟수에 따라 카운트된다. 이러한 방법으로, 낮거나 높은 STT의 파형 또는 사이클의 수는 용접 동작 동안에 총열을 결정하기 위하여 조정된다.

본 발명은 명백히 다른 용접 공정들을 순차적으로 실행하는 2개 이상의 스테이지 용접기를 포함한다. 바람직하게, 이들 공정 기간은 카운터에 의해 결정되지만, 이들 공정들 사이의 전환에는 파라메터가 이용된다. 유일한 대표적인 공정이 논의되었고, 다른 용접 공정들은 본 발명을 구현하는 경우에 이용될 수 있다.

Claims (54)

1. 전기 아크 GMAW 용접기로서,

   제품과 이 제품쪽으로 전진되는 용접 와이어 사이의 갭을 통하여 제1 전류 파형을 이용하는 제1 용접 공정 또는 제2 전류 파형을 이용하는 제2 용접 공정을 생성하기 위한 제어기와 고주파 스위칭 전원과,

   상기 제1 용접 공정과 제2 용접 공정 사이를 전환하고, 상기 제1 용접 공정과 제2 용접 공정의 파형을 카운팅하는 카운터를 포함하는 회로와,

   상기 처리될 용접 공정의 파형 카운트가 상기 용접 공정의 미리 선택된 횟수에 도달하는 경우에 상기 처리되는 공정으로부터 다른 용접 공정으로 전환시키는 회로를 포함하는 전기 아크 용접기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 용접 공정은 저열 STT 공정인 것인 전기 아크 용접기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 용접 공정은 고열 STT 공정인 것인 전기 아크 용접기.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 용접 공정은 고열 STT 공정인 것인 전기 아크 용접기.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 고열 공정이고, 상기 제2 공정은 저열 공정인 것인 전기 아크 용접기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 펄스 용접 공정인 것인 전기 아크 용접기.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2 공정은 STT 공정인 것인 전기 아크 용접기.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 공정은 쇼트 아크 CV 공정인 것인 전기 아크 용접기.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 CV 스프레이 공정인 것인 전기 아크 용접기.
10. 제9항에 있어서, 상기 제2 공정은 펄스 용접 공정인 것인 전기 아크 용접기.
11. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 폐쇄 전력 피드백 루프를 갖는 용접 공정인 것인 전기 아크 용접기.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2 공정은 펄스 용접 공정인 것인 전기 아크 용접기.
13. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 고열 공정인 것인 전기 아크 용접기.
14. 제13항에 있어서, 상기 제2 공정은 저열 공정인 것인 전기 아크 용접기.
15. 제1항에 있어서, 상기 제2 공정은 저열 공정인 것인 전기 아크 용접기.
16. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정은 전극 포지티브 공정이고, 상기 제2 공정은 전극 네가티브 공정인 것인 전기 아크 용접기.
17. 제16항에 있어서, 상기 미리 선택된 횟수는 상기 제1 공정과 제2 공정 모두 동안에 필히 같은 횟수인 것인 전기 아크 용접기.
18. 제14항에 있어서, 상기 미리 선택된 횟수는 상기 제1 공정과 제2 공정 모두 동안에 필히 같은 횟수인 것인 전기 아크 용접기.
19. 제7항에 있어서, 상기 미리 선택된 횟수는 상기 제1 공정과 제2 공정 모두 동안에 필히 같은 횟수인 것인 전기 아크 용접기.
20. 펄스파 용접 공정 및 STT 용접 공정을 생성하기 위한 제어기와 고속 스위칭 전원과,

    아크 전압이 쇼트를 나타내는 값 이하인 경우에 쇼트 신호를 생성하기 위하여 활성되는 회로와,

    상기 쇼트 신호의 생성시에 생성되는 공정 전환 신호에 의해 상기 제어기를 상기 펄스파 공정으로부터 상기 STT 공정으로 전환시키는 스위치를 포함하는 전기 아크 용접기.
21. 제20항에 있어서, 상기 쇼트 신호가 소정의 시간 동안 유지되는 경우에만 상기 전환 신호를 생성하기 위하여 타이머를 포함하는 것인 전기 아크 용접기.
22. 제21항에 있어서, 상기 시간은 통상 1.0 ㎳ 이상인 것인 전기 아크 용접기.
23. 제21항에 있어서, 상기 시간은 0.2 내지 0.5 ㎳의 통상적인 범위에서 설정 시간 이상인 것인 전기 아크 용접기.
24. 펄스파 용접 공정과 쇼트를 소거하는 용접 공정을 생성하기 위한 제어기와 고속 스위칭 전원과,

    아크 전압이 쇼트를 나타내는 값 이하인 경우에 쇼트 신호를 생성하기 위하여 활성되는 회로와,

    상기 쇼트 신호의 생성시에 생성되는 공정 전환 신호에 의해 상기 제어기를 상기 펄스파 공정으로부터 상기 쇼트 소거 공정으로 전환시키는 스위치를 포함하는 전기 아크 용접기.
25. 제24항에 있어서, 상기 쇼트 신호가 소정의 시간 동안 유지되는 경우에만 상기 전환 신호를 생성하기 위하여 타이머를 포함하는 것인 전기 아크 용접기.
26. 제24항에 있어서, 상기 시간은 통상 1.0 ㎳ 이상인 것인 전기 아크 용접기.
27. 제24항에 있어서, 상기 시간은 0.2 내지 0.5 ㎳의 통상적인 범위에서 설정 시간 이상인 것인 전기 아크 용접기.
28. 제품과 이 제품쪽으로 와이어 공급기에 의해 진행되는 용접 와이어 사이의 갭을 통하여 제1 전류 파형을 이용하는 제1 용접 공정 또는 제2 전류 파형을 이용하는 제2 용접 공정을 생성하기 위하여 제어기와 고속 스위칭 전원을 포함하는 전기 아크 GMAW 용접기를 동작시키는 방법으로서,

    (a) 상기 제1 용접 공정과 제2 용접 공정 사이를 전환시키는 단계와,

    (b) 상기 제1 용접 공정 및 제2 용접 공정에서 상기 파형을 카운팅하는 단계와,

    (c) 상기 처리될 용접 공정의 파형 카운트가 상기 용접 공정의 미리 선택된횟수에 도달하는 경우에 상기 처리되는 용접 공정으로부터 다른 용접 공정으로 전환하는 단계를 포함하는 것인 방법.
29. 제28항에 있어서, 상기 제1 용접 공정은 저열 STT 공정인 것인 방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 제2 용접 공정은 고열 STT 공정인 것인 방법.
31. 제28항에 있어서, 상기 제2 용접 공정은 고열 STT 공정인 것인 방법.
32. 제28항에 있어서, 상기 제1 용접 공정은 고열 공정이고, 상기 제2 용접 공정은 저열 공정인 것인 방법.
33. 제28항에 있어서, 상기 제1 공정은 펄스 용접 공정인 것인 방법.
34. 제33항에 있어서, 상기 제2 공정은 STT 공정인 것인 방법.
35. 제28항에 있어서, 상기 제1 공정은 쇼트 아크 CV 공정인 것인 방법.
36. 제28항에 있어서, 상기 제1 공정은 CV 스프레이 공정인 것인 방법.
37. 제36항에 있어서, 상기 제2 공정은 펄스 용접 공정인 것인 방법.
38. 제28항에 있어서, 상기 제1 공정은 폐쇄 전력 피드백 루프를 갖는 용접 공정인 것인 방법.
39. 제38항에 있어서, 상기 제2 공정은 펄스 용접 공정인 것인 방법.
40. 제28항에 있어서, 상기 제1 공정은 고열 공정인 것인 방법.
41. 제40항에 있어서, 상기 제2 공정은 저열 공정인 것인 방법.
42. 제28항에 있어서, 상기 제2 공정은 저열 공정인 것인 방법.
43. 제28항에 있어서, 상기 제1 공정은 전극 포지티브 공정이고, 상기 제2 공정은 전극 네가티브 공정인 것인 방법.
44. 제43항에 있어서, 상기 미리 선택된 횟수는 상기 제1 공정과 제2 공정 모두의 기간과 필히 같은 것인 방법.
45. 제41항에 있어서, 상기 미리 선택된 횟수는 상기 제1 공정과 제2 공정 모두의 기간과 필히 같은 것인 방법.
46. 제34항에 있어서, 상기 미리 선택된 횟수는 상기 제1 공정과 제2 공정 모두의 기간과 필히 같은 것인 방법.
47. 펄스파 용접 공정과 쇼트 소거 용접 공정을 생성하기 위하여 제어기와 고속 스위칭 전원을 포함하는 전기 아크 용접기를 동작시키는 방법으로서,

    (a) 아크 전압이 쇼트를 나타내는 값 이하인 경우에 쇼트 신호를 생성하는 단계와,

    (b) 상기 쇼트 신호의 생성시 생성되는 공정 전환 신호에 의해 상기 제어기를 상기 펄스파 공정으로부터 상기 쇼트 소거 공정으로 전환시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
48. 제47항에 있어서, (c) 상기 쇼트 신호가 소정의 시간 동안 유지되는 경우에만 상기 전환 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
49. 제48항에 있어서, 상기 시간은 통상 1.0 ㎳ 이상인 것인 방법.
50. 제48항에 있어서, 상기 시간은 0.2 내지 0.5의 통상적인 범위의 설정 시간 이상인 것인 방법.
51. 제50항에 있어서, 상기 쇼트 소거 공정은 STT 공정인 것인 방법.
52. 제49항에 있어서, 상기 쇼트 소거 공정은 STT 공정인 것인 방법.
53. 제48항에 있어서, 상기 쇼트 소거 공정은 STT 공정인 것인 방법.
54. 제47항에 있어서, 상기 쇼트 소거 공정은 STT 공정인 것인 방법.