KR20150137302A - 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실제로 용접작업이 이루어져 용접전류가 발생한 경우에만 탄산가스가 분출되도록 함으로써, 용접작업을 하지 않는 상황에서 탄산가스가 불필요하게 분출되는 것을 방지하는 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 전원과 탄산가스 공급장치가 연결된 용접기 본체와, 상기 용접기 본체 및 용접 토치와 연결되고 탄산가스 제어밸브가 구비된 와이어피더 및 용접 작업시 발생된 용접전류를 검출하는 용접전류검출부를 갖춘 탄산가스 용접장치에 있어서, 상기 용접기 본체에서 공급된 전원을 입력받는 전원입력부; 상기 용접전류검출부와 연결되어 용접전류검출 신호를 입력받는 용접전류검출신호입력부; 및 상기 용접검출신호입력부에서 발생한 신호를 입력받아 상기 탄산가스 제어밸브의 구동을 위한 전원을 출력하는 전원출력부;를 갖춘 회로기판;을 포함하여 구성되며, 상기 전원출력부는 아크 방전이 이루어져 상기 용접전류검출신호입력부에 용접전류 발생 신호가 입력된 경우에만 상기 탄산가스 제어밸브 구동 전원을 출력하여 상기 탄산가스 제어밸브의 작동을 제어하는 탄산가스 절감장치;가 포함된 것을 특징으로 한다.

Description

탄산가스 절감기능을 가진 용접장치{Welding device having a function of reducing the carbon dioxide}

본 발명은 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실제로 용접작업이 이루어져 용접전류가 발생한 경우에만 탄산가스가 분출되도록 함으로써, 탄산가스가 용접작업을 하지 않는 상황에서도 불필요하게 분출되는 것을 방지하는 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치에 관한 것이다.

용접이란 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 결합방법으로, 재료에 열을 가하는 방법은 여러 가지가 있다.

일반적으로 열을 가하기 위한 열원으로는 가스, 아크, 전기, 저항열, 마찰열 등이 사용되며, 그 중에서도 아크를 이용한 용접은 현재 가장 널리 이용되고 있으며, 이와 같은 아크 용접은 융해 금속을 대기로부터 차단하는 피복제나 비활성기체의 종류에 따라 다시 세부적으로 구분될 수 있다.

상기한 아크 용접 중에서도 탄산가스 아크 용접은 비용이 저렴한 탄산가스(CO₂)를 이용하여 용접하는 방법으로, 용접 비용이 저렴하고, 자동 또는 반자동 용접이 가능하다는 장점이 있어 사용이 확대되고 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 탄산가스 용접장치는 일반적으로 크게 용접기 본체(10), 탄산가스 공급장치(20), 와이어피더(30) 및 용접 토치(40)를 포함하여 구성된다.

용접기 본체(10)는 제어부(11)와 작동회로부(12)가 포함되어, 용접에 필요한 전압/전류 및 가스를 제어하고 공급하며, 일측에는 1차 출력 전압/전류를 조절할 수 있는 제1 조절부(13)가 구비된다. 그리고, 용접기 본체(10)에는 전력를 공급하는 전원공급수단과 탄산가스 공급장치(20)가 연결되는데, 탄산가스 공급장치(20)에서 공급된 가스는 탄산가스 공급라인에 의해 용접기 본체(10)와 와이어피더(30)를 거쳐 용접 토치(40)로 공급되어 분출된다.

와이어피더(30)는 와이어 공급기를 포함하여 구성되어 용접기 본체 제어부(11)의 제어에 따라 용접 토치(40)에 와이어를 공급하는 것을 주목적으로 하되, 2차 출력 전압/전류를 조절하거나 온/오프 시킬 수 있는 제2 조절부가 구비될 수 있다.

그리고 와이어피더(30)의 일측에는 탄산가스의 공급 또는 차단을 제어하는 탄산가스 제어밸브(50)가 설치되며, 탄산가스 공급장치(20)에서 공급되는 가스의 유량 조절계가 더 구비될 수도 있다. 이때, 탄산가스 제어밸브(50)로는 통상의 솔레노이드 밸브 등이 사용될 수 있다.

용접 토치(40)는 와이어피더(30)와 연결되어 모재에 용접을 수행하는 기구로서, 일반적으로 와이어피더(30)에 연결된 용접케이블과 토치건으로 구성되며, 토치건에 형성된 용접스위치를 작동시키면 제어부(11) 및 작동회로부(12)의 제어와 작동에 의해 탄산가스 제어밸브(50)가 개방되고, 용접 토치(40)에는 용접케이블 등을 통해 탄산가스, 전류 및 와이어가 공급되면서 용접이 시작된다.

이와 같이 구성된 탄산가스 용접장치는 통상적으로 많이 사용되고 있으므로 구성과 작동 방법에 대한 더 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기한 구성을 갖춘 종래의 탄산가스 용접장치로서, 용접 장치 사용을 보다 편리하게 개선한 것으로 본 출원인이 이전 출원하여 등록받은 대한민국 등록특허 제10-0626876호와 같은 기술이 있으며, 탄산가스 용접장치에 용접 작업의 품질 향상 등을 고려하여 용접전류검출부(60)를 더 구비한 기술로 대한민국 등록특허 제10-0340683호와 같은 기술들도 개발되었다.

이때, 용접전류검출부(60)는 일반적으로 용접 토치(40)가 용접을 수행할시의 용접전류를 검출된 값을 제어부(11)에 피드백하여 용접전류공급이 균일하게 제어되도록 함으로써 용접 품질을 높이기 위한 목적으로 설치되며, 와이어피더(30)에 연결되거나, 용접기 본체(10)에서 용접 토치(40)까지의 전류공급라인상에 구비될 수 있으며, 이와 같은 용접전류검출부(60)는 별도의 장치로 형성되거나 공지의 Shunt저항을 이용한 회로구성 등의 방법으로도 형성될 수 있다.

한편, 상기한 종래의 탄산가스 용접장치는 용접 토치(40)에 형성된 용접스위치가 작동되면 탄산가스 제어밸브(50)가 개방되면서 탄산가스가 자동으로 분출되도록 형성된 것으로, 작업 도중 용접스위치가 여러번 반복되어 사용되는 과정에서 길게 형성된 가스공급라인에 배출압력보다 높은 압력으로 가스가 채워져 용접스위치 작동시 수초간 고압으로 탄산가스가 배출되어 낭비되는 단점이 있으며, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 가스 배출압력을 안정시켜 용접스위치 작동 초기에 발생하는 탄산가스의 낭비를 줄일 수 있는 대한민국 등록특허 제10-0895240호와 같은 기술이 개발되었다. 그러나 실제로 용접이 이루어지지 않고 용접스위치만 작동된 경우 또는 용접스위치의 오작동이 발생한 경우에도 탄산가스가 분출되므로 탄산가스가 불필요하게 소모되고 있는 문제점은 여전히 남아있었다.

대한민국 등록특허 제10-0626876호 대한민국 등록특허 제10-0340683호 대한민국 등록특허 제10-0895240호

본 발명에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 실제로 용접작업이 이루어져 아크 방전이 발생한 경우에만 탄산가스가 공급되도록 함으로써, 용접작업을 수행하지 않는 상황에서 탄산가스가 불필요하게 분출되어 가스가 낭비되는 것을 방지하며, 기존의 용접기를 통해서도 이를 구현할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 전원과 탄산가스 공급장치가 연결된 용접기 본체와, 상기 용접기 본체 및 용접 토치와 연결되고 탄산가스 제어밸브가 구비된 와이어피더 및 용접 작업시 발생된 용접전류를 검출하는 용접전류검출부를 갖춘 탄산가스 용접장치에 있어서, 상기 용접기 본체에서 공급된 전원을 입력받는 전원입력부; 상기 용접전류검출부와 연결되어 용접전류검출 신호를 입력받는 용접전류검출신호입력부; 및 상기 용접검출신호입력부에서 발생한 신호를 입력받아 상기 탄산가스 제어밸브의 구동을 위한 전원을 출력하는 전원출력부;를 갖춘 회로기판;을 포함하여 구성되며, 상기 전원출력부는 아크 방전이 이루어져 상기 용접전류검출신호입력부에 용접전류 발생 신호가 입력된 경우에만 상기 탄산가스 제어밸브 구동 전원을 출력하여 상기 탄산가스 제어밸브의 작동을 제어하는 탄산가스 절감장치;가 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄산가스 절감장치는 상기 용접기 본체 내부 일측에 장착되는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 탄산가스 절감장치는 상기 와이어피더 내부 일측에 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄산가스 절감장치는 외부신호를 입력받아 ON 또는 OFF 되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 용접 작업 수행으로 인한 아크 방전이 이루어져 용접전류가 발생한 경우에만 탄산가스 제어밸브가 개방되어 분출되도록 함으로써, 실제로 용접 작업이 이루어지지 않는 경우에 탄산가스가 불필요하게 분출되어 가스가 낭비되는 것을 방지할 수 있으며, 본 발명의 주요구성인 탄산가스 절감장치는 기존 용접기에 대해 호환성을 갖는 소형 회로기판을 포함하여 구성되어 별도의 전원수단이나 장치를 형성하지 않고도 기존 용접기의 회로에 접합시켜 이용할 수 있도록 함으로써 기존 용접기에 의해서도 용이하게 제작될 수 있는 효과가 있다.

도 1는 종래의 기술에 따른 탄산가스 용접장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄산가스 절감기능을 갖는 용접장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄산가스 절감장치를 개념적으로 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄산가스 절감장치를 구성하는 회로를 나타낸 회로도.
도 5는 도 4에 따라 구성된 탄산가스 절감장치를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 탄산가스 절감기능을 갖는 용접장치의 구성을 개념적으로 나타낸 블록도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도 2 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 전원과 탄산가스 공급장치(20)가 연결된 용접기 본체(10)와, 용접기 본체(10) 및 용접 토치(40)와 연결되고 탄산가스 제어밸브(50)가 구비된 와이어피더(30) 및 용접 작업시 발생된 용접전류를 검출하는 용접전류검출부(60)를 갖춘 탄산가스 용접장치에 있어서, 용접기 본체(10)에서 공급된 전원을 입력받는 전원입력부(110); 용접전류검출 신호를 입력받는 용접전류검출신호입력부(120); 및 탄산가스 제어밸브(50)의 구동을 위한 전원을 출력하는 전원출력부(130);를 갖춘 회로기판(150);을 포함하여 구성되어, 탄산가스 제어밸브(50)의 작동을 제어하는 탄산가스 절감장치(100);를 포함하여 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치를 도시한 것으로, 종래 기술을 나타낸 도 1과 동일한 구성에는 동일한 부호를 가지며, 용접기 본체(10), 탄산가스 공급장치(20), 와이어피더(30), 용접토치(40), 탄산가스 제어밸브(50) 및 용접전류검출부(60) 등의 구성들은 공지된 기술에 의해 통상적으로 실시중인 것을 이용한 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 탄산가스 절감장치(100)의 구성에 특징이 있으며, 탄산가스 절감장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전원입력부(110); 용접전류검출신호입력부(120); 및 전원출력부(130);를 포함하여 형성된 회로기판(150);을 포함하여 구성된다.

전원입력부(110)는 용접기 본체(10)로부터 탄산가스 제어밸브(50)를 작동시키기 위한 구동전원을 입력받는 구성이다.

용접전류검출신호입력부(120)는 용접전류검출부(60)와 연결되어 용접전류검출부(60)에서 검출된 용접전류 신호가 입력되는 구성이다.

전원출력부(130)는 용접전류검출신호입력부(120)에 입력된 신호에 따라 전원입력부(110)에 입력된 탄산가스 제어밸브(50)의 구동 전원을 탄산가스 제어밸브(50)에 출력하기 위한 구성이다.

상기한 전원입력부(110), 용접전류검출신호입력부(120) 및 전원출력부(130)는 각 구성들을 전기적으로 연결하는 회로패턴을 갖춘 회로기판(150) 상에 형성된다.

이때, 전원입력부(110)와 전원출력부(130)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 커넥터를 구성하는 각각의 단자로 형성될 수도 있으며, 회로기판(150)에는 저항, 커패시터, 트랜지스터, 포토커플러, 다이오드 등과 같은 공지의 전기 소자들이 추가로 장착될 수 있다.

상기의 내용을 도 4의 회로도를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄산가스 절감장치(100)의 작동 방법을 설명하면, 전원입력부(110)를 구성하는 단자들은 기존 탄산가스 제어밸브(50)에 구동 전원을 공급하기 위한 전원공급선의 +, - 단자와 각각 연결되어 전원을 입력받게 되며, 용접전류검출신호입력부(120)를 구성하는 단자들은 용접전류검출부(60)의 +,- 단자에 연결되어 용접전류검출부(60)로부터 신호를 입력받게 된다.

본 발명의 일 실시 예에서는 전원입력부(110)에 공급된 탄산가스 제어밸브(50)를 구동하기 위한 28V의 전원이 회로기판(150)에 장착된 IGFET(A)에 인가되도록 하고, 용접전류검출신호입력부(120)에 입력된 신호를 24V-5V DC 컨버터(B)에 의해 구동된 증폭기들(C)을 통해 증폭시켜 커플러(D)가 구동되면, 제너다이오드(E)와 저항에 의해 상기 인가된 전원이 통하여 IGFET(A)가 구동된다. IGFET(A)가 구동되면, 전원출력부(130)를 통해 탄산가스 제어밸브(50)를 구동시킬 수 있는 구동전원이 출력된다.

이때, 용접전류검출신호입력부(120)에 아크 방전이 이루어질 때 발생한 용접전류 발생 신호가 입력된 경우에만 전원출력부(130)에서 탄산가스 제어밸브(50)를 구동시킬 수 있는 구동전원이 출력된다. 다시 말해, 실제 용접 작업이 이루어질 때만 탄산가스 제어밸브(50)에 전원이 공급되어 탄산가스 제어밸브(50)가 개방되고 용접 토치(40)의 노즐을 통해 탄산가스가 분출된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 탄산가스 절감장치(100)를 상기의 구성들을 갖춘 회로기판(150)으로만 구성하고, 회로기판(150)을 용접기 본체(10) 내부 일측에 장착시켜 별도의 전원이 필요없이 기존 용접장치에 형성된 회로를 이용할 수 있도록 하였다. 이때, 회로기판(150)은 용접기 본체(10)에 형성된 공지의 제어부(11) 등과 용이하게 연동되어 회로가 구동될 수 있도록 장착되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치는 일 실시 예와 같이 탄산가스 절감장치(100)를 상기의 구성들을 갖춘 회로기판(150)으로만 구성하되, 회로기판(150)을 와이어피더(30) 내부 일측에 장착하여 사용하는 것으로, 바람직하게는 회로기판(150)을 공지의 와이어피더(30)에 형성된 조작반 등에 장착하여 이용할 수 있으며, 탄산가스 절감장치(100)의 각 구성과 작동 원리는 일 실시 예와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

아울러, 이상에서 설명한 본 발명을 구성하는 탄산가스 절감장치(100)에는 외부 신호를 입력받아 ON 또는 OFF 되는 기능이 더 부가될 수 있으며, 이를 위해 상기와 같은 구성을 갖춘 회로기판(150)에 외부신호입력부(140)가 추가로 구비되고, 외부신호입력부(140)는 용접기 본체(10) 또는 와이어피더(30) 일측에 형성된 공지의 조작부와 연결되어 외부에서 입력된 신호에 의해 작동되도록 할 수 있다.

또한, 회로기판(150)에는 예시된 도 4의 회로도와 같은 회로 구성 외에도 동일한 기능을 수행하되 공지의 다른 전기 소자들이 장착되어 변형된 회로가 구성될 수도 있으며, 회로기판(150)에는 가변저항을 포함한 공지의 전기 소자가 장착되도록 하여 장착 용접 작업의 상황에 따라 신호의 감도를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명을 구성하는 탄산가스 절감장치(100)는 상기한 회로기판(150)외에 하우징 등의 추가 구성이 더 포함되어 구성되도록 하여 용접장치의 외부에 설치되도록 할 수도 있으나, 이 경우 별도의 전원을 구성해야하는 문제 등이 발생할 수 있으므로 상기한 구성들을 갖춘 회로기판(150)으로만 형성되는 것이 보다 바람직할 것이다.

이상에서 본 발명은 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

10 : 용접기 본체 11 : 제어부
12 : 작동회로부 13 : 제1 조절부
20 : 탄산가스 공급장치 30 : 와이어피더
40 : 용접 토치 50 : 탄산가스 제어밸브
60 : 용접전류검출부
100 : 탄산가스 절감장치
110 : 전원입력부 120 : 용접전류검출신호입력부
130 : 전원출력부 140 : 외부신호입력부
150 : 회로기판

Claims (4)

1. 전원과 탄산가스 공급장치가 연결된 용접기 본체와, 상기 용접기 본체 및 용접 토치와 연결되고 탄산가스 제어밸브가 구비된 와이어피더 및 용접 작업시 발생된 용접전류를 검출하는 용접전류검출부를 갖춘 탄산가스 용접장치에 있어서,
   상기 용접기 본체에서 공급된 전원을 입력받는 전원입력부;
   상기 용접전류검출부와 연결되어 용접전류검출 신호를 입력받는 용접전류검출신호입력부; 및
   상기 용접검출신호입력부에서 발생한 신호를 입력받아 상기 탄산가스 제어밸브의 구동을 위한 전원을 출력하는 전원출력부;를 갖춘 회로기판;을 포함하여 구성되며,
   상기 전원출력부는 아크 방전이 이루어져 상기 용접전류검출신호입력부에 용접전류 발생 신호가 입력된 경우에만 상기 탄산가스 제어밸브 구동 전원을 출력하여 상기 탄산가스 제어밸브의 작동을 제어하는 탄산가스 절감장치;가 포함된 것을 특징으로 하는 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄산가스 절감장치는 상기 용접기 본체 내부 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄산가스 절감장치는 상기 와이어피더 내부 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄산가스 절감장치는 외부신호를 입력받아 ON 또는 OFF 되는 것을 특징으로 하는 탄산가스 절감기능을 가진 용접장치.

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