KR20070110524A - 이중 도전체를 갖는 용접 건 - Google Patents

Abstract

이중 도전체를 갖는 용접 건은 토치 본체(1)와, 각각의 도전체(3)에 위치된 센서(6)의 강도를 측정하기 위한 전자 저울(2)과, 두 도전체를 통해 순환하는 강도의 불균형이 있을 때 알람을 트리거하기 위한 메커니즘으로 구성된다. 이에 의해 도전체의 강도 센서(6) 및 온도 센서(8)에 연결된 마이크로콘트롤러(5)가 파손 또는 예외의 표시기와 함께 사용된다. 마이크로콘트롤러(5) 프로그램은 두 강도 신호의 크기 사이의 차를 계산하고, 미리 정해진 매개변수에 기초하여 두 개 중 높은 것을 결정하여 대응하는 알람 신호를 트리거한다.

토치 본체, 전자 저울, 도전체, 마이크로콘트롤러, 강도 센서, 온도 센서

Description

이중 도전체를 갖는 용접 건{WELDING GUN WITH DOUBLE CONDUCTOR}

이중 도전체를 갖는 본 용접 건은 전기 에너지 컨버터에 접속하기 위한 특정한 산업용 전기 페그(peg)와, 절연 호스 내측의 도전체 번들과, 팁이 용접용으로 사용되는 용접 건(또한 "토치"로 지칭됨)으로 구성되고, 이들 모두는 도전체가 파손되면 알람이 프로세스 제어 시스템을 트리거할 수 있도록 배열된다.

본 출원의 분야는 산업 용접을 대상으로 하는 산업이다.

근래, 수동 및 자동 산업 용접에서, 강성 도전체의 파손은 제조 손실을 야기하고, 이러한 파손이 사람이 모니터링하지 않는 기간 동안 발생되면 용접 프로세스는 문제가 해결될 때까지 중단되고, 이는 제조 연쇄 위치 조절 비용을 발생시킨다. 파손은 도전성 재료의 부식에 의한 저하, 기계적인 마모에 의한 파손 또는 과열과 같은 상이한 원인에 의한 것일 수 있다

이러한 건 또는 토치는 10 내지 40 볼트 사이의 전압과 1 내지 400 암페어의 강도, 최대 500 A의 최대 허용 강도를 갖는 직류 전원 공급 시스템에 접속되도록 설계된다.

본 발명자는 두 개의 도전체를 사용함으로써 전술한 문제에 대한 해결책을 제안하였다. 각각의 도전체는 정상 작동 상태용으로 필요한 전류 강도를 자체적으로 견딜 수 있기 때문에 도전체 중 하나의 파손은 유사한 작동 상태 하에서 프로세스를 자발적으로 중단 및/또는 계속하도록 사용될 수 있는 알람을 트리거할 수 있다.

두 도전체는 페그의 동일한 접촉부에서 배향되고, 냉각될 수 있거나 또는 냉각되지 않는 개별 도전체를 통해 평행하게 진행하고, 건(토치)에 도달할 때, 용접 팁에서 전체 강도를 다시 제공한다. 이러한 해결책의 장점은 동일한 양의 구리가 사용되고 도전체가 두 개의 동일한 부품으로 분할되면, 냉각 유체, 바람직하게는 물과 접촉하는 전체 표면은 2의 제곱과 동일한 인수로 증가한다.

도1은 선호되는 매체와 고정 장치를 갖는 본 발명에 의해 설명된 건의 실제 모델의 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 토치 본체 2: 전자 저울

3: 도전체 5: 마이크로콘트롤러

6: 강도 센서 8: 온도 센서

첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 도전체(3)의 강도를 측정하여 대전 불균일한 변화가 발생되면 알람을 트리거하기 위한 전자 저울(2)을 갖는 건/토치(1)가 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 마이크로콘트롤러(5)가 각각의 도전 체와 갈바니 접촉할 필요없이 각각의 도전체의 강도를 측정하는 강도 홀 효과 센서(intensity Hall Effect sensor)(6)에 연결된다.

마이크로콘트롤러(5)는 평균 개별 강도와 이들의 차이의 절대값을 계산하도록 프로그램된다. 알람은 차이의 절대값이 현재 주어진 임계치를 초과하면 트리거될 수 있다.

마이크로콘트롤러(5)가 작동하는데 최대 500 암페어까지의 강도가 예상되는 도전체(3)에 인접하기 때문에 전자 시스템의 작동 조건은 매우 엄격하다. 따라서 시스템은 이들 강도의 영향에 대해 차폐되도록 모든 관련 수단이 합체될 것이다.

전자 저울(2)은 두 개의 도전체(3)의 강도를 측정하도록 설계된다.

저울(2)은 토치(1)의 두 개의 도전체(4)를 통해 유동하는 강도를 측정할 수 있는 두 개의 장치(6)를 갖는다. 강도 측정기의 신호는 프로세스의 필요에 적합한 처리를 수용한다. 처리는 두 개의 명백하게 한정되는 단계를 갖는다.

제1 단계는 신호에 중첩된 모든 고주파 전자 노이즈를 제거하기 위해 4차 베셀 필터(four-order Bessel filter)에 의해 5 ㎐ 미만의 주파수 대역의 통과를 허용하는 활성 필터로 구성된다. 이에 부가하여, 필터는 용접 응용예에서 일반적인 기술인 맥동 전류의 평균값을 생성한다.

처리의 제2 단계는 입구 지점의 신호와 동일한 크기의 양극 신호를 출구 지점에서 나타내는 기능을 하고 후자는 양극 또는 음극인 활성 정류기로 구성된다. 이는 양극 신호만을 허용하기 때문에 다음의 단계에 의해 요구된다. 이러한 활성 정류기는 저울(2)에서 도전체(3)의 방향에 관계없이 강도를 정확하게 측정한다. 제조 중에 도전체가 장착될 때 부정확한 위치가 없기 때문에 이는 매우 중요한 태양이다.

적절하게 처리된 신호는 아날로그 신호를 수치 또는 디지털 신호로 변환하는 회로를 갖는 마이크로콘트롤러(5)로 진입한다. 마이크로콘트롤러(5) 프로그램은 두 강도 신호의 크기 사이의 차를 계산하고 두 개의 크기가 더 큰지 여부를 결정한다.

두 개의 크기 중 큰 값으로 나눈 이러한 차이의 지수가 얻어진다. 지수가 소정의 값, 예를 들어 25 % 이상이면, 임의의 공지된 방법으로 강도 알람을 트리거하는 알람 신호가 발생된다. 감소된 강도를 갖는 도전체에 해당하는 LED 파일럿 라이트(7)가 또한 점등될 것이다.

마이크로콘트롤러(5)는 용접 토치(1) 핸들의 과열이 발생하는 것을 검출하는 온도 센서(8)에 연결될 수 있다. 마이크로콘트롤러는 온도 센서(8)로부터 들어오는 신호를 측정하고 서모스탯(thermostat)으로써 작동하도록 프로그램된다. 프로그램된 온도 임계치를 초과하면, 알람 신호가 온도 알람 릴레이를 활성화시키도록 트리거될 것이다. 용접 토치 핸들 과열 알람에 해당하는 LED 파일럿 라이트(9)가 또한 점등될 것이다.

토치(1)는 장치 내측에 도달하는 온도에 대해 보다 우수한 저항성을 위해 바람직하게는 물인 냉각 유체의 입구와 출구 지점을 갖는 냉각 시스템(11)을 구비할 수 있다.

응용과 작동은 매우 간단하며, 건(1)이 용접 기계와 직류 전원 공급원(10)에 연결되어 작동 전류에 대한 입력 전류를 조절하는 변압기(4)의 작동에 의해 대응 강도로 도전체(3)를 통해 전류가 순환한다. 이러한 상태에서, 강도 측정기(6)에 의해 저울(2)을 갖는 마이크로콘트롤러(5)는 두 개의 도전체를 순환하는 강도를 측정한다. 두 측정값들과 가장 큰 강도의 절대차 사이의 지수가 소정값을 초과하면, 마이크로콘트롤러(5)는 도전체(3)의 예외를 지시하기 위한 광 및/또는 소리를 방출한다.

마이크로콘트롤러(5)가 강도의 임의의 불규칙성을 검출하지 않으면, 온도 측정기(8)가 동시에 도전체를 제어한다. 이러한 측정이 소정의 설정값을 초과하면, 마이크로콘트롤러(5)는 필요한 메커니즘을 통해 유사한 방식으로 예외에 대한 경고를 위해 광 및/또는 소리를 방출한다.

마이크로콘트롤러(5)에 삽입된 프로그램에 따라, 전술한 파손이 발생되면, 토치(1)의 도전체(3)로의 전원 공급을 차단하거나 또는 작동 상태를 변경할 수 있다.

이들 상태가 발생하지 않으면, 전원 공급원(10)은 두 개로 분할된 전류를 도전체(3)로 공급하여, 전류의 절반이 각각의 도전체를 통해 순환한다. 따라서, 두 도전체의 작동의 종료시에 다시 합쳐져서 이들 강도가 추가되고, 용접 작업에 요구되는 작동 전원이 토치의 팁에 도달한다.

이러한 바람직한 용접 토치에서, 각각의 도전체(3)의 작동 강도는 장치의 팁에서 요구되는 전류 강도의 절반이어서, 전자 저울(2)이 이러한 전류의 불균일을 검출하거나 두 도전체의 온도가 정상 범위를 초과하는 것을 검출하면, 토치는 가시 적인 경고를 발생시킨다. 이들 모두는 마이크로콘트롤러(5)에 프로그램된 프리셋 매개변수에 따른다.

본 발명의 특징과 그 실시 형태를 설명하였고, 이들 모두가 추가될 수 있고 그 형상, 재료 및 제조 방법은 이러한 변경이 다음 섹션에서 청구되는 특징에 사실상 영향을 미치지 않는 한 변경될 수 있다.

이러한 장점은 두 가지 방식으로 활용된다. 첫 번째 가능성은 원래의 구리 질량을 유지하고 케이블의 냉각 시스템에 부과되는 요구를 감소시켜서 이러한 서브 시스템에서 구리가 절약된다.

이러한 장점을 활용하는 두 번째 가능한 실행은 케이블의 냉각 시스템을 유지하면서 물과 동일한 접촉 표면을 달성하면서 구리 질량을 절반으로 감소시켜서 구리를 절약한다. 각각의 도전체의 용량이 전체 강도의 절반으로 제한될 수 있기 때문에 토치의 균형된 작동은 두 개의 도전체를 통해 유동하는 강도의 정확한 균형에 따른다.

도전체 중 하나가 파손되면, 제2 도전체가 전체 강도의 절반 이상의 강도로 과대전되고, 이는 가능한 이러한 도전체를 과열시켜 파손을 극단적으로 야기할 수 있다. 이러한 파손을 방지하기 위해, 메커니즘이 도전체에서 강도 불균일이 발생되는 것을 용접 프로세스 제어 시스템으로 알람을 트리거할 수 있다.

프로세스 제어 시스템은 프로세스를 정지할 수 있거나 및/또는 수리가 필요하지만 용접 시스템을 정지할 필요가 없는 시스템 고장에 대해 조작자에게 경고할 수 있다.

발명의 상세한 설명의 보완으로써, 그리고 본 발명의 특성을 보다 잘 이해시키기 위해, 본 명세서는 본 발명을 나타내는 도면이 첨부되지만 본질적으로 이에 제한되지 않는다.

Claims (5)

1. 용접 기계에 연결하는데 사용되고, 직류 전류를 공급받는 이중 도전체를 갖는 용접 건이며,

   강도를 측정하기 위한 전자 저울(2)을 갖는 토치 본체(1)와, 각각의 도전체(3)용의 센서와, 전하 사이에 불균일이 발생되면 알람을 트리거하는 메커니즘으로 구성되고,

   이에 의해, 도전체의 강도 센서(6) 및 온도 센서(8)에 연결되고, 고장 또는 경고 지시기를 갖는 마이크로콘트롤러(5)가 사용되고, 마이크로콘트롤러(5)에서의 데이터 처리는 아날로그 신호를 수치 또는 디지털 표시로 변환하고, 마이크로콘트롤러(5) 프로그램은 두 강도 신호의 크기 사이의 차를 계산하고 두 개의 명백하게 구별되는 단계에 의해 두 개 중 높은 것을 계산하고, 상기 토치는 냉각 시스템(11)에 의해 냉각될 수 있고, 상기 건의 본체는 입력되는 직류의 적절한 처리를 위해 해당되는 변압기(4)를 구비하는 이중 도전체를 갖는 용접 건.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계는 4차 베셀 필터(four-order Bessel filter)에 의해 5 ㎐ 미만의 주파수 대역의 통과를 허용하는 활성 필터로 구성되어, 맥동 전류의 평균값을 생성하는 이중 도전체를 갖는 용접 건.
3. 제1항에 있어서, 활성 정류기를 구성하는 처리의 제2 단계는 입구 지점의 신 호와 동일한 크기의 양극 신호를 출구 지점에서 나타내는 기능을 하고 후자는 양극 또는 음극인 활성 정류기로 구성되는 이중 도전체를 갖는 용접 건.
4. 제1항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러(5)에 의해 얻어진 값에 기초하여, 두 측정된 강도 사이의 차이와 두 크기 중 가장 큰 값 사이의 지수에서, 소정의 지수가 소정의 예정된 값이 중첩되면, 장치는 대응하는 알람 신호를 트리거할 수 있는 이중 도전체를 갖는 용접 건.
5. 제1항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러(5)는 대응하는 센서(8)에 의해 측정된 온도가 예정된 값보다 높으면 알람 매체(9)를 활성화하는 이중 도전체를 갖는 용접 건.

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