KR20100050899A - 용접기 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접기 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 용접기 장치에는 전력선 통신을 위해 제 1통신부(104)가 내장된 용접기 본체(100)가 구비된다. 상기 제 1통신부(104)와 연결된 전력선 케이블(110)에 일단이 연결되고, 와이어 송급장치(130)에 형성된 커넥터 접속부(131)에 타단이 연결되는 제 2통신부(120)가 구비된다. 상기 전력선 케이블(110)은 전력선 통신방식을 이용하여 상기 와이어 송급장치(130)에 필요한 전원과 제어신호를 전송하는 통신선(112)과, 용접 와이어를 송급하는 와이어 송급모터(138)를 용접기 본체(100)가 직접 구동할 수 있도록 모터제어신호를 전송하는 제어선(114)을 포함하여 구성된다. 그래서 상기 제 2통신부(120)는, 상기 용접기 본체(100)에서 상기 전력선 케이블(110)을 통해 전송되는 신호가 상기 통신선(112)을 통해 전송되면 상기 와이어 송급장치(120)에 필요한 전원과 각종 제어신호를 와이어 송급장치(120)에 전달하고, 상기 제어선(114)을 통해 전송되면 상기 용접기 본체(100)가 상기 와이어 송급모터(138)를 직접 제어하도록 한다. 상기 제어선(114)은 상기 와이어 송급장치와 연결된 용접 토치(140)로 가스가 공급되도록 가스밸브(136)의 개폐동작을 제어하는 제어신호를 전송하기도 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 전력선 케이블의 배선이 절감되고, 배선의 간소화로 인해 단선 등의 고장률이 감소되고, 전력선 통신방식으로 용접 품질이 향상되는 이점이 있다.
이산화탄소가스 용접기, 전력선 통신, 전력선 케이블

Description

용접기 장치 및 그 제어방법{Welding machine and method for controlling thereof}
본 발명은 용접기에 관한 것으로, 특히 이산화탄소가스 용접기를 전력선통신 방식으로 제어하기 위한 용접기 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 이산화탄소가스 용접기를 예를 들어 설명하기로 한다.
이산화탄소가스 용접기는 연속적으로 공급되는 소모식 용접봉과 용접하고자 하는 모재 사이에 전기적 아크를 발생시키는 동시에 용접토치 선단에 형성된 가스노즐을 통해 순수한 이산화탄소가스를 분출시켜 용접부 주위의 공기를 밀어내어 차단함으로써 용접금속의 산화 및 질화를 방지하여 양호한 용접부를 형성시키는 것이다.
그와 같은 종래 이산화탄소가스 용접기의 설치 상태도가 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 보면, 이산화탄소가스 용접기는 용접동작을 전체적으로 제어하는 용접기 본체(1), 용접와이어를 송급하는 와이어 송급장치(2) 및 용접하고자 하는 모 재(4)에 대해 용접을 직접 수행하는 용접 토치(3)로 구성된다. 이와 같은 이산화탄소가스 용접기는 용접용 케이블을 길게 연장하면 장비를 이동시키지 않고서도 지상으로부터 높은 곳의 구조물이나 건축물 또는 선박건조 장소 등의 작업장에서 용접 작업이 가능하여 그 사용이 급증하고 있는 실정이다.
상기한 바와 같이 용접기 본체(1)와 떨어진 장소에서 용접을 할 수 있기 위해서는 와이어 송급장치(2)에서 용접을 위해 전압 및 전류 등의 볼륨 값을 조정하거나 스위치 온/오프 조작을 하게 된다. 그러기 위해서는 상기 용접기 본체(1)와 상기 와이어 송급장치(2) 사이에는 전원선과는 별도로 각종 제어신호를 전달하기 위한 제어선이 반드시 연결되어야 한다. 상기 제어선은 상기 용접기 본체(1)와 와이어 송급장치(2)를 연결한 케이블(5)에 내장되게 된다. 상기 제어신호에는 용접의 시작과 종료를 알리는 신호인 토치스위치신호, 와이어 송급장치(2)에 구비된 와이어 송급모터의 구동을 위한 인칭스위칭신호, 용접출력전압을 조정하는 전압조정볼륨신호, 용접 또는 인칭시 모터의 송급속도를 지시하는 전류조정볼륨신호, 와이어 송급장치(2)와 연결된 용접 토치(3)로 이산화탄소 가스가 공급될 수 있도록 가스의 개폐를 조절하는 가스밸브신호, 와이어 송급모터를 회전시켜 와이어가 송급되도록 하는 송급모터 신호 등이 있다. 그렇기 때문에 상기 케이블(5)에 내장된 제어선은 이들 각각의 신호를 전달하기 위해 여러 가닥의 제어선이 필요하다. 보통 6 에서 18 가닥의 제어선이 연결되고 있다.
그와 같은 상기 제어선들을 이용하여 상기 용접기 본체(1)와 상기 와이어 송급장치(2) 상호간은 제어신호 및 전원이 공급되고, 이에 용접토치(3)가 용접을 하 게 된다.
하지만, 종래기술의 이산화탄소가스 용접기에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
먼저 용접기 본체(1)와 와이어 송급장치(2)는 상기한 바와 같이 여러 가닥의 제어선이 내장된 케이블(5)로 연결되어 있어 각각 개별적으로 제어 동작이 수행되었다. 이 경우 제어선의 배선수가 많아 상기 케이블(5)의 제조단가가 높아지게 되고, 또 여러 가닥의 제어선이 연결되어 있기 때문에 외부 충격에 의한 단선 및 합선의 발생 확률이 높고, 상기 단선 및 합선이 발생하는 경우 이의 고장 지점을 찾아내기가 어려워서 빠른 수리가 되지 않는 문제점이 있었다.
그리고 용접기 본체(1)와 와이어 송급장치(2) 상호간의 거리가 길어질수록 제어선을 통해 전달되는 신호 값이 거리에 따른 저항증가로 인해 왜곡될 수 있고, 따라서 노이즈 발생으로 인해 용접품질이 저하되는 문제점도 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전력선통신 방식을 이용하여 용접기의 용접동작을 제어하도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 용접동작을 전체적으로 제어하는 제어유닛 및 전력선 통신을 위해 제 1 통신부가 내장된 용접기 본체; 와이어 송급모터가 구비된 와이어 송급장치; 상기 와이어 송급장치와 결합하는 제 2통신부; 상기 용접기 본체의 제 1통신부와 상기 제 2통신부를 연결하는 전력선 케이블; 그리고, 상기 용접기 본체의 제어동작에 따라 상기 와이어 송급장치로부터 용접 와이어를 송급받아 용접을 수행하는 용접 토치를 포함하여 구성된다.
상기 용접기 본체에는 상기 와이어 송급모터의 구동을 제어하는 모터 제어부가 더 포함되어 구성된다.
상기 전력선 케이블은, 상기 와이어 송급장치에 필요한 전원과 제어신호를 공급하는 통신선; 상기 와이어 송급모터의 속도를 조절하기 위한 전원전압을 공급하는 제어선; 그리고 접지를 위한 접지선이 포함되어 구성된다.
상기 제 2통신부는, 상기 전력선 케이블의 통신선 또는 제어선을 통해 전송되는 신호에 따라 상기 와이어 송급장치에 필요한 전원 및 제어신호를 공급하거나, 상기 용접기 본체가 상기 와이어 송급모터를 직접 구동할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제 2통신부는, 상기 와이어 송급장치에 형성된 커넥터 접속부와 착탈 가능하게 결합하는 외장형 통신모듈이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 외장형 통신부가 결합한 와이어 송급장치에 용접조건을 위한 입력신호를 입력하는 입력 단계; 상기 와이어 송급장치가 상기 입력신호를 상기 외장형 통신부에 전달하는 전달단계; 상기 외장형 통신부가 상기 입력 신호를 전력선 통신방식을 이용하여 용접기 본체와 통신하는 통신단계; 상기 외장형 통신부가 상기 용접기 본체에서 상기 입력신호에 대한 결과 값을 수신하는 수신단계; 그리고, 상기 외장형 통신부가 상기 결과 값에 따라 상기 와이어 송급장치에 필요한 전원 및 신호를 공급하는 것과, 용접 와이어를 송급하는 와이어 송급모터의 속도를 제어하는 것을 각각 구분하여 제어하는 제어단계를 포함하여 구성된다.
상기 용접기 본체는 상기 와이어 송급모터의 구동을 직접 제어한다.
상기 전력선 통신방식을 위해 통신선, 제어선이 구비된 전력선 케이블이 제공되며, 상기 와이어 송급장치에 필요한 전원 및 제어신호는 상기 통신선을 통해 공급되고, 상기 와이어 송급모터를 제어하는 제어신호는 상기 용접기 본체에서 상기 제어선을 통해 상기 와이어 송급모터에 직접 공급된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 용접기 장치 및 그 제어방법에 의하면 다 음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저 용접기 본체와 원격지 간의 거리에 따른 제어 값의 변동이 없는 전력선통신 방식을 이용하여 통신하기 때문에, 제어신호의 왜곡과 노이즈 발생을 방지할 수 있어 용접품질이 향상되는 효과가 있다.
또 전력선 케이블의 통신선을 이용하여 와이어 송급장치로 전원을 공급할 수 있음은 물론 각종 제어신호의 전송이 가능하고, 아울러 와이어 송급모터는 용접기 본체에서 직접 제어하는 구조를 제공하기 때문에, 송급장치에 모터 제어를 위한 여러가지 회로 및 모터 제어에 의한 발열문제 등을 차단할 수 있다.
또 종래보다 배선수가 현저하게 절감됨으로써 비용이 절감됨은 물론 단선 등의 고장율 감소로 인하여 수리에 소요되는 시간 등을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 용접기 장치 및 그 제어방법의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이산화탄소가스 용접기의 블록구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전력선 케이블의 단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 설명하면, 이산화탄소가스 용접기는, 용접조건 및 용접기의 작동 상태를 제어하는 용접기 본체(100)가 구비된다.
상기 용접기 본체(100)에는 상기 용접기 본체(100)의 전체 동작을 제어하는 제 1제어부(102)와 아래에서 설명될 와이어 송급장치(130)와의 전력선 통신을 위한 제 1통신부(104)를 구비하고 있다. 상기 1통신부(104)는 상기 용접기 본체(100) 내에 내장되어 있는 통신모듈이다. 또 모터 제어부(106)가 구비된다. 상기 모터 제어부(106)는 용접 와이어를 송급하는 와이어 송급모터(138)의 구동을 제어한다. 상기 와이어 송급모터(138)는 상기 와이어 송급장치(130)에 구비되어 있다.
상기 제 1통신부(104)에는 상기 전력선 통신을 수행하기 위해 전력선 케이블(110)의 일단이 연결된다. 상기 전력선 케이블(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 와이어 송급장치(130)에 필요한 전원과 제어신호를 공급하는 통신선(112)과, 와이어 송급모터(134)의 속도를 조절하기 위한 전원전압을 공급하는 제어선(114)과, 그리고 접지를 위한 접지선(116)으로 이루어진다. 즉 전력선 케이블(110)은 3가닥(3P)의 선만 형성되어 있어 그만큼 배선수가 감소하였음을 알 수 있고 도면에서와 같이 각각의 선들은 충분하게 이격되어진다. 전력선 케이블(110)의 중앙에는 이산화탄소가스 공급관(118)이 설치되어 있다.
상기 전력선 케이블(110)의 타단에는 제 2통신부(120)가 연결되어 구비된다. 상기 제 2통신부(120)는 상기 와이어 송급장치(130)와 탈부착 가능한 구조를 갖는다. 상기 제 2통신부(120)는 상기 전력선 케이블(110)의 통신선(112) 또는 제어선(114)을 통해 전송되는 신호에 따라 상기 와이어 송급장치(130)에 필요한 전원 및 제어신호를 공급하거나, 상기 용접기 본체(100)가 와이어 송급모터(138)를 직접 구동할 수 있도록 제어하는 제어부(122)를 포함한다. 그리고 상기 제 2통신부(120)에는 상기 와이어 송급장치(130)에서 전달된 각종 입력 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D변환부(124)가 구비된다. 이는 입력 신호의 값이 전송 중에 변경 되지 않도록 하기 위함이다.
상기 제 2통신부(120)가 연결되는 와이어 송급장치(130)가 구비된다. 상기 와이어 송급장치(130)는 상기 제 2통신부(120)가 커넥터방식으로 결합할 수 있게 커넥터 접속부(131)가 구비된다. 또 와이어 송급장치(130)는 용접전압 또는 용접전류 값을 조정하기 위한 볼륨 조정부(132) 및 토치스위치 또는 인칭스위치를 온/오프 조작하기 위한 스위치 값 입력부(134)가 구비된다. 또 용접 토치로 가스를 공급하기 위한 가스밸브(136) 및 용접 와이어를 송급하는 와이어 송급모터(138) 등도 구비되어 있다. 그리고 상기 볼륨 조정부(132)와 스위치 값 입력부(134)에 의해 인가된 입력 신호를 상기 제 2통신부(120)로 전달하여 용접기 본체(100)와 통신하고, 그 용접기 본체(100)로부터 상기 제 2통신부(120)를 통해 상기 입력신호에 대한 결과값을 전달받아 이를 제어하는 제 3제어부(139)가 구비된다.
상기 와이어 송급모터(138)로부터 용접와이어가 송급되면 용접하고자 하는 모재(150)에 대해 용접을 직접 수행하는 용접 토치(140)가 구비된다.
도 4에는 도 본 발명 실시 예에 따른 이산화탄소가스 용접기의 설치 상태도가 되어 있다. 도 4를 보면, 와이어 송급장치(130)에 제 2통신부(120)가 결합되어 있음을 알 수 있다. 상기 제 2통신부(120)는 착탈 가능하다. 그렇기 때문에 제 2통신부(120)를 기존의 와이어 송급장치의 커넥터 접속부에 연결만 하면 전력선 통신방식을 사용할 수 있게 된다.
이어 본 발명에 따른 이산화탄소가스 용접기의 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 도 5에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용접기 제어과정이 흐름도로 도시되어 있다.
먼저, 용접기 본체(100), 제 2통신부(120)가 연결된 와이어 송급장치(130), 용접토치(140)로 구성된 이산화탄소가스 용접기를 작업 현장에서 작업 가능하게 위치시킨다.
그런 상태에서, 작업자는 와이어 송급장치(130)의 볼륨 조정부(132) 및 스위치 값 입력부(134)를 조작하여 볼륨조정이나 스위치 값을 입력한다(s200). 이는 용접기의 작동 및 정지를 위한 토치스위치 온/오프 조작, 와이어 송급모터(138)의 구동을 위한 인칭 스위치 온/오프 조작, 원활한 용접을 위해 전압값을 조정하는 볼륨 조정, 상기 와이어 송급모터(138)의 송급 속도를 조정하는 전류값 조정을 하는 것이다.
일단, 상기 와이어 송급장치(130)에 입력 신호가 전달되면, 상기 와이어 송급장치(130)의 제 3제어부(139)는 상기 입력 신호를 상기 제 2통신부(120)로 전달한다(s202). 그러면 상기 제 2통신부(120)의 A/D 변환부(124)는 상기 입력 신호 중 아날로그 값의 입력 신호를 디지털 값으로 변환한다(s204). 물론 입력 신호가 디지털 값인 경우에는 A/D변환과정을 수행할 필요가 없다. 즉 상기 토치스위치나 인칭스위치의 조작에 의해 입력된 값은 디지털 값이기 때문에 변환 과정이 필요 없고, 상기 볼륨 조정부(132)에 의해 입력된 값인 전압조정값이나 전류조정값 등은 아날로그 값이기 때문에, 이는 디지털 값으로 변환한다. 이는 전력선 통신방식이 디지털 값으로 전송되기 때문이다. 그렇게 하면 입력 신호의 값은 전송 중에 변경되지 않게되고, 전송거리가 길어도 저항 증가로 인해 왜곡될 염려가 없다.
상기 제 2통신부(120)의 제 2제어부(122)는 전력선 통신방식으로 상기 용접기 본체(100)와 통신을 수행하여 상기 용접기 본체(100)에서 상기 입력신호에 대한 결과값을 수신받는다(s206).
상기 제 2제어부(122)는 상기 용접기 본체(100)에서 수신된 결과값에 따라 제어동작을 상이하게 수행한다. 즉, 제 208 단계에서와 같이 상기 제 2제어부(122)는 상기 결과값이 상기 전력선 케이블(110)의 통신선(112)를 통해 전송되면, 이는 상기 와이어 송급장치(130)에 필요한 전원 및 제어신호로 판단하여, 상기 와이어 송급장치(130)에 필요한 전원을 공급하도록 하거나, 제어신호를 전달한다. 이에 상기 와이어 송급장치(130)의 제 3제어부(139)는 상기 제어신호에 따라 대응되는 동작을 수행한다. 반면, 상기 결과값이 상기 전력선 케이블(100)의 제어선(114)를 통해 전송되면, 이는 상기 와이어 송급모터(138)를 제어하는 신호로 판단하여, 모터 제어신호를 상기 와이어 송급모터(138)로 전달되게 한다. 즉 와이어 송급모터(138)는 상기 용접기 본체(100)의 모터제어부(106)가 직접 제어하는 것이다.
하지만, 상기 제어선(114)는 상기 와이어 송급모터(138)의 구동제어로만 사용되지는 않는다. 즉, 상기 용접기 본체(100)에서 가스공급을 위해 가스밸브(136) 제어신호가 전달되었다면, 상기 제어신호는 상기 와이어 송급장치(130)로 전달되고, 제 3제어부(139)가 상기 가스밸브(136)의 개폐를 조절하여 가스가 공급되게 할 수 있다.
이와 같이 본 실시 예에서는 통신선(112)과 제어선(114)이 구비된 전력선 케이블(110)과 와이어 송급장치(130)에 연결된 제 2통신부(120)를 통해 용접기 본체(100)와 와이어 송급장치(130)는 데이터를 송수신하고 있다. 이러한 전력선 통신방식에 의해 각종 신호의 왜곡 등이 발생하지 않고, 또 전력선 케이블(110)의 배선수가 감소되어 단선 등의 위험요소가 현저하게 줄어든다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
도 1은 종래 이산화탄소가스 용접기의 설치 상태도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이산화탄소가스 용접기의 블록구성도
도 3은 도 2의 전력선 케이블의 단면도.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 이산화탄소가스 용접기의 설치 상태도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용접기장치의 제어과정 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 용접기 본체 106 : 모터제어부
104 : 제 1통신부 110 : 전력선 케이블
112 : 통신선 114 : 접지선
120 : 제 2통신부 130 : 와이어 송급장치
140 : 용접토치

Claims (8)

  1. 용접동작을 전체적으로 제어하는 제어유닛 및 전력선 통신을 위해 제 1 통신부가 내장된 용접기 본체;
    와이어 송급모터가 구비된 와이어 송급장치;
    상기 와이어 송급장치와 결합하는 제 2통신부;
    상기 용접기 본체의 제 1통신부와 상기 제 2통신부를 연결하는 전력선 케이블; 그리고,
    상기 용접기 본체의 제어동작에 따라 상기 와이어 송급장치로부터 용접 와이어를 송급받아 용접을 수행하는 용접 토치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 용접기 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용접기 본체에는 상기 와이어 송급모터의 구동을 제어하는 모터 제어부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 용접기 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전력선 케이블은,
    상기 와이어 송급장치에 필요한 전원과 제어신호를 공급하는 통신선;
    상기 와이어 송급모터의 속도를 조절하기 위한 전원전압을 공급하는 제어선;그리고,
    접지를 위한 접지선이 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 용접기 장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 2통신부는,
    상기 전력선 케이블의 통신선 또는 제어선을 통해 전송되는 신호에 따라 상기 와이어 송급장치에 필요한 전원 및 제어신호를 공급하거나, 상기 용접기 본체가 상기 와이어 송급모터를 직접 구동할 수 있도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 용접기 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 2통신부는,
    상기 와이어 송급장치에 형성된 커넥터 접속부와 착탈 가능하게 결합하는 외장형 통신모듈임을 특징으로 하는 용접기 장치.
  6. 외장형 통신부가 결합한 와이어 송급장치에 용접조건을 위한 입력신호를 입력하는 입력 단계;
    상기 와이어 송급장치가 상기 입력신호를 상기 외장형 통신부에 전달하는 전달단계;
    상기 외장형 통신부가 상기 입력 신호를 전력선 통신방식을 이용하여 용접기 본체와 통신하는 통신단계;
    상기 외장형 통신부가 상기 용접기 본체에서 상기 입력신호에 대한 결과 값을 수신하는 수신단계; 그리고,
    상기 외장형 통신부가 상기 결과 값에 따라 상기 와이어 송급장치에 필요한 전원 및 신호를 공급하는 것과, 용접 와이어를 송급하는 와이어 송급모터의 속도를 제어하는 것을 각각 구분하여 제어하는 제어단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 용접기 장치의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 용접기 본체는 상기 와이어 송급모터의 구동을 직접 제어하는 것을 특징으로 하는 용접기 장치의 제어방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 전력선 통신방식을 위해 통신선, 제어선이 구비된 전력선 케이블이 제공되며, 상기 와이어 송급장치에 필요한 전원 및 제어신호는 상기 통신선을 통해 공급되고, 상기 와이어 송급모터를 제어하는 제어신호는 상기 용접기 본체에서 상기 제어선을 통해 상기 와이어 송급모터에 직접 공급되는 것을 특징으로 하는 용접기 장치의 제어방법.
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