KR20110004037A

KR20110004037A - 통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치

Info

Publication number: KR20110004037A
Application number: KR1020090061654A
Authority: KR
Inventors: 유상훈; 김종철; 김재권; 지영은; 김지온
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-13

Abstract

본 발명은 스위칭 전력전자 소자를 사용하여 송급 모터를 제어하고, 용접기와는 디지털 통신 방식에 의해서 데이터를 주고 받음으로써 싱글 케이블에 의한 송급 속도 감쇄분과 송급 속도 변동분을 제거하여 균일한 송급 속도를 유지함으로써 건전한 용접품질을 확보하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 와이어 송급 모터를 PWM 방식으로 제어하며 동시에 용접기와 디지털 통신 방식으로 통신하는 와이어 송급 모터 디지털 제어 보드와; 송급 속도와 용접 전압을 설정하며, 인칭 버튼을 장착하며, 실제 용접 전류와 실제 용접 전압을 표시하는 표시장치가 장착된 송급 장치 조작반과; 디지털 와이어 송급 모터 제어 보드와 기존의 용접기 메인 보드 사이의 인터페이스를 담당하는 디지털 인터페이스 보드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

디지털 통신 방식에 의해서 용접기와 송급 장치가 통신을 함으로써 기존 아날로그 방식에 의해서 나타나는 문제점을 제거하여 균일한 송급 속도를 유지하는 디지털 송급 장치에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

디지털 송급 장치, 디지털 통신, 균일한 용접 속도

Description

통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치{Digital Wire Feeder with Communication Capability}

본 발명은 용접 와이어 송급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접기에 와이어를 공급하는 와이어 송급 장치와 용접기 사이의 통신을 디지털화 하고, 이에 따른 와이어 송급 모터를 PWM 방식으로 제어함으로써 용접기와 와이어 송급 장치사이의 케이블 길이에 관계없이 일정한 와이어 송급 속도를 구현할 수 있도록 하는 통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접시 용접 와이어를 송급함에 있어서 아날로그 방식에 의한 송급모터 제어시 송급 모터 제어를 용접기에서 담당하게 된다. 보통 용접 시스템에서 용접기와 송급 장치사이의 싱글케이블 길이가 짧게는 50미터이고 길게는 100미터 이다.

위와 같이 싱글케이블의 길게 되면 용접기에서 송급 모터 제어를 위해서 인가한 모터 전압이 송급 장치에서는 케이블 길이 때문에 전압 강하가 발생하여 와이 어 송급 속도가 감소한다.

또한 용접 와이어 송급시에 발생하는 부하 변동에 따라 모터 전류의 변동이 생기는데, 이 전류 변동에 의한 영향이 싱글 케이블 길이에 비례해 더욱 커져 와이어의 송급 속도 변동이 많이 발생하고 아크 불안정으로 이어진다.

이것은 용접 품질에 영향을 미쳐 용입이 일정하지 않고, 스패터 발생량이 증가하며, 비드폭이 일정하지 않는 등의 용접품질 불량을 야기하게 되며, 특히 낮은 송급 속도에서 선행기술 적용 시 모터양단의 전압강하가 더욱 심해져 아크가 불안정해지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 디지털 방식으로 송급 모터를 제어하여 싱글 케이블 길이에 상관없이 일정한 송급 속도를 유지하며, 부하 변동에 의해서 송급 모터에 흐르는 전류 변동이 발생하더라도 싱글 케이블에 의한 송급 속도 변동을 제거할 수 있으므로 아크 안정성을 향상시켜서 건전한 용접 품질을 확보할 수 있도록 하고, 디지털 방식의 적용시 낮은 송급 속도에서도 모터 양단 전압 강하가 없으므로 사용이 가능하도록 하여 싱글 케이블 길이에 따른 송급 속도 변동을 제거함으로써 균일한 송급 속도를 이루어 양호한 용접품질을 확보할 수 있도록 하는 통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 용접기로 와이어를 송급해주는 와이어 송급장치에 있어서, 와이어 송급 모터를 PWM 방식으로 제어하며 동시에 용접기와 디지털 통신 방식으로 통신하는 디지털 모터 제어 보드와; 상기 디지털 모터 제어 보드와 연결되어 송급 속도와 용접 전압을 설정할 수 있고, 인칭 버튼을 구비하며, 실제 용접 전류와 실제 용접 전압을 표시하는 표시장치가 장착된 송급 장치 조작반과; 용접기의 용접기 메인 보드와 디지털 모터 제어 보드 사이의 인터페이스를 담당하는 디지털 인터페이스 보드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 디지털 모터 제어보드는 용접기의 용접기 메인보드와 CAN(Controller Area Network) 디지털 통신을 하는 디지털 통신 모듈, 모터에 전력을 공급하는 브리지 모듈, 브리지 모듈을 제어하고 조작반 및 용접기 메인보드로부터의 각종 입출력을 제어하는 중앙 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 송급 장치 조작반은 송급 속도 설정 볼륨, 용접 전압 설정 볼륨, 인칭 버튼, 그리고 실제 용접 전류와 용접 전압을 표시하는 표시장치, 상기 장치들을 제어하는 제어모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디지털 인터페이스 보드는 용접기 내부에 장착되며 용접기 주제어 보드와 하드와이어링에 의해서 신호를 주고 받을 수 있도록 하고, 이 신호를 디지털 통신으로 송급 장치와 인터페이스 하는 통신 모듈과, 용접기 메인보드로부터의 송급 속도 지령과 용접 전류와 용접 전압을 입력받고 처리하는 중앙 제어 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 본 발명은 송급 모터의 양단 전압을 일정하게 유지함으로써 와이어의 송급을 담당하는 송급 모터의 속도를 안정화 시킬 수 있다.

또한 본 발명은 용접기와 와이어 송급 장치사이의 싱글 케이블의 길이에 상관없이 송급 모터의 속도를 일정하게 유지할 수 있으므로 와이어의 송급을 일정하게 유지하고, 또한 송급 중 부하의 변동에 의해서 발생할 수 있는 싱글 케이블에 의한 송급 속도 변동을 제거할 수 있어 아크 안정화를 가져오며 이는 건전한 용접 품질을 얻을 수 있도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명인 디지털 송급 장치를 기반으로 하는 디지털 용접 시스템을 나타낸 구성도, 도 2 는 본 발명인 디지털 송급 장치의 개략도, 도 3 은 본 발명인 디지털 송급 장치의 조작반을 나타내는 개략도, 도 4 는 본 발명인 디지털 송급 장치를 기반으로 하는 용접기 인터페이스 보드와 용접기 메인 보드사이의 상세 신호 흐름도이다.

이에 따르면 본 발명 장치는 용접을 실시하는 용접기(300)와, 상기 용접기로 와이어를 송급해줄 수 있도록 하는 디지털 송급장치(100)와, 상기 용접기(300)와 디지털 송급장치(100)와의 디지털 통신을 담당하는 디지털 인터페이스 보드(310)로 구성된다.

상기 디지털 송급장치(100)는 송급 속도와 용접 전압을 설정하고 실제 용접 전류와 용접 전압을 표시할 수 있는 조작반(120)과, 송급 모터를 제어하고 각종 입출력을 처리하며, 용접기와 CAN 디지털 통신을 담당하는 디지털 모터 제어보드(110)로 구성된다.

조작반(120)은 송급 속도 설정 볼륨(121), 용접 전압 설정 볼륨(122), 인칭 버튼(123), 용접 전류 표시기(124), 용접 전압 표시기(125), 제어모듈(126)로 구성되어 있으며, 사용자에 의하여 조절되는 송급 속도 설정 볼륨(121) 및 용접 전압 설정 볼륨(122)의 제어신호를 제어모듈(126)을 통하여 디지털 모터 제어 보드로 전 송하여 송급 모터를 조절할 수 있도록 하고, 디지털 인터페이스 보드(310)로부터 용접 전압 및 용접 전류정보를 받아 용접전류 표시기(124) 및 용접전압 표시기(125)에 표시할 수 있도록 한다.

한편, 상기 디지털 모터 제어보드(110)는 용접기와 CAN(Controller Area Network) 디지털 통신을 할 수 있도록 하는 디지털 통신 모듈(111), 모터에 전력을 공급하도록 하는 브리지 모듈(112), 그리고 브리지 모듈(112)을 제어하고 각종 입출력을 제어하는 중앙 제어 모듈(113)로 이루어져 와이어 송급 모터를 PWM 방식으로 제어하며 동시에 용접기(300)와 디지털 통신 방식으로 통신할 수 있도록 한다.

상기 브리지 모듈(112)은 하프브리지 모듈 또는 풀브리지 모듈 중 한가지를 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 디지털 인터페이스 보드(310)는 용접기 내부에 장착되며 용접기 주제어 보드와 하드와이어링에 의해서 신호를 주고 받으며, 이 신호를 디지털 통신으로 송급 장치와 인터페이스 하는 통신 모듈(311)과, 송급 속도 지령과 용접 전류와 용접 전압을 입력받고 처리하는 중앙 제어 모듈(312)로 이루어져 있다.

상기 디지털 인터페이스 보드(310)는 용접기 메인보드(320)와 하드와이어링이나 통신에 의해서 인터페이스를 하며 디지털 송급 장치와는 싱글 케이블(400)을 통하여 디지털로 통신을 하게 되며, 디지털 송급장치(100)에서 전송한 용접 토치 트리거 신호와 아크 전압 설정값을 하드-와이어드 방식으로 용접기 메인보드(320)로 전달하고 용접기 메인보드(320)로 부터는 송급모터의 기동 및 정지신호와 보호가스 밸브의 동작신호를 하드-와이어드 방식으로 받아 디지털 송급장치(100)로 전 송한다.

이와 같은 구성 및 단계로 이루어진 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명 장치는 용접 모터를 PWM 방식으로 제어하므로 SCR 제어 방식보다 송급 모터를 더욱 정밀하게 제어하는 것이 가능하며, 용접기와는 디지털 방식으로 통신을 수행한다. 따라서 싱글 케이블 길이에 따른 송급 속도 감쇠를 제거할 수 있으므로 케이블 길이에 상관없이 동일한 송급 속도를 구현하는 것이 가능하다.

둘째, 본 발명 장치는 용접기와 송급 장치사이에 디지털 통신으로 데이터를 송수신함으로써 기존 아날로그 방식의 데이터 전송 방식과 달리 송급 모터의 전압 감쇄가 없으므로 송급중 부하의 변동에 의해서 발생하는 전류 변화에 따른 전압 감쇄분을 제거할 수 있어서 균일한 송급성을 유지할 수 있다.

셋째, 위에서 기술한 두가지 특징에 의해서 송급 속도를 균일하게 유지함으로써, 아크 안정성을 향상시킬 수 있어서 건전한 용접부를 얻을 수 있다.

또한, 디지털 송급 장치의 조작반에 용접전류 표시기와 용접전압 표시기를 장착하여서 용접중에 전류와 전압을 모니터링하는 것이 가능하다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다. 특히 용접기 내에서 디지털 인터페이스 보드와 용접기 메인 보드를 통합하는 것은 본 발명의 예에 해당하는 것이다.

도 1 은 본 발명인 디지털 송급 장치를 기반으로 하는 디지털 용접 시스템을 나타낸 구성도,

도 2 는 본 발명인 디지털 송급 장치의 개략도,

도 3 는 본 발명인 디지털 송급 장치의 조작반을 나타내는 개략도,

도 4 은 본 발명인 디지털 송급 장치를 기반으로 하는 용접기 인터페이스 보드와 용접기 메인 보드사이의 상세 신호 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 디지털 송급 장치(메인) 110 : 디지털 모터 제어 보드

111 : 디지털 통신모듈 112 : 브리지 모듈

112 : 중앙제어모듈 120 : 디지털 송급 장치 조작반

121 : 송급속도 설정 볼륨 122 : 용접전압 설정 볼륨

123 : 인칭 버튼 124 : 용접전류 표시기

125 : 용접전압 표시기 126 : 조작반 제어모듈

130 : 조작반 제어케이블 140 : 송급 모터

150 : 가스 솔 밸브 200 : 디지털 송급 장치(익스텐션)

300 : 용접기 310 : 디지털 인터페이스 보드

311 : 통신모듈 312 : 제어모듈

320 : 용접기 메인 보드 340 : 인터페이스 케이블

400 : 싱글케이블

Claims

용접기로 와이어를 송급해주는 와이어 송급장치에 있어서,

와이어 송급 모터를 PWM 방식으로 제어하며 동시에 용접기와 디지털 통신 방식으로 통신하는 디지털 모터 제어 보드;

상기 디지털 모터 제어 보드와 연결되어 송급 속도와 용접 전압을 설정할 수 있고, 인칭 버튼을 구비하며, 실제 용접 전류와 실제 용접 전압을 표시하는 표시장치가 장착된 송급 장치 조작반;

용접기의 용접기 메인 보드와 디지털 모터 제어 보드 사이의 인터페이스를 담당하는 디지털 인터페이스 보드;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 디지털 모터 제어보드는 용접기의 용접기 메인보드와 CAN(Controller Area Network) 디지털 통신을 하는 디지털 통신 모듈;

모터에 전력을 공급하는 브리지 모듈;

브리지 모듈을 제어하고 조작반 및 용접기 메인보드로부터의 각종 입출력을 제어하는 중앙 제어 모듈;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 송급 장치 조작반은 송급 속도 설정 볼륨, 용접 전압 설정 볼륨, 인칭 버튼, 그리고 실제 용접 전류와 용접 전압을 표시하는 표시장치;

상기 장치들을 제어하는 제어모듈;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 디지털 인터페이스 보드는 용접기 내부에 장착되며 용접기 주제어 보드와 하드와이어링에 의해서 신호를 주고 받을 수 있도록 하고, 이 신호를 디지털 통신으로 송급 장치와 인터페이스 하는 통신 모듈;

용접기 메인보드로부터의 송급 속도 지령과 용접 전류와 용접 전압을 입력받고 처리하는 중앙 제어 모듈;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 기능을 내장한 디지털 송급 장치.