KR20160071130A - 용접기 및 용접 시스템 - Google Patents

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Abstract

용접 시스템이 개시된다. 상기 용접 시스템은 선택 신호에 응답하여 교류 신호를 변환하여 CO2 용접을 위한 정전압을 출력하거나, TIG 용접을 위한 정전류를 출력하기 위한 용접기, 상기 CO2 용접의 경우, CO2 피더, 상기 용접기와 접속되며, 상기 용접기와 상기 CO2 피더를 서로 연결시키기 위한 싱글 케이블, TIG 토치, 상기 정전류를 조정하기 위한 TIG 전류 조정기, 및 상기 TIG 용접의 경우, 상기 싱글 케이블의 출력 단자와, 상기 TIG 토치의 입력 단자 및 상기 TIG 전류 조정기의 입력 단자를 서로 접속시키기 위한 어댑터를 포함한다.

Description

용접기 및 용접 시스템{Welding device and welding system}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 용접기 및 용접 시스템에 관한 것으로, 특히 하나의 용접기를 이용하여 CO2 용접과 TIG 용접을 가능하게 하는 용접기 및 용접 시스템에 관한 것이다.
용접은 접합하고자 하는 둘 이상의 물체(주로 금속)의 접합 부분에 존재하는 방해물질을 제거하여 결합시키는 과정을 의미한다. 용접은 주로 열을 통해 두 금속을 용융시킴으로써 수행된다.
용접은 여러 가지 방법들을 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, TIG(tungsten inert gas) 용접과 CO2 용접이 있다. TIG 용접은 주로 아르곤 가스가 이용되며, CO2 용접은 CO2 가스가 이용된다.
일반적으로 용접을 사용하는 공사 현장은 용접기와 멀리 떨어진 경우가 많다. CO2 용접이 이용되는 경우, CO2 용접을 위한 전용 용접기와 CO2 피더를 연결하기 위해 수십미터짜리 케이블이 이용된다. 또한, CO2 용접뿐만 아니라 TIG 용접이 이용되는 경우, 별도의 TIG 용접을 위한 전용 용접기와 별도의 케이블이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 하나의 용접기로 CO2 용접과 TIG 용접을 가능하게 하는 용접기 및 용접 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 용접 시스템은 선택 신호에 응답하여 교류 신호를 변환하여 CO2 용접을 위한 정전압을 출력하거나, TIG 용접을 위한 정전류를 출력하기 위한 용접기, 상기 CO2 용접의 경우, CO2 피더, 상기 용접기와 접속되며, 상기 용접기와 상기 CO2 피더를 서로 연결시키기 위한 싱글 케이블, TIG 토치, 상기 정전류를 조정하기 위한 TIG 전류 조정기, 및 상기 TIG 용접의 경우, 상기 싱글 케이블의 출력 단자와, 상기 TIG 토치의 입력 단자 및 상기 TIG 전류 조정기의 입력 단자를 서로 접속시키기 위한 어댑터를 포함한다.
상기 용접기는 용접공의 선택에 따라 상기 선택 신호의 레벨을 결정하는 용접 선택기, 상기 TIG 용접을 위해 고주파를 발생시키는 고주파 발생기, 상기 TIG 용접을 위해 상기 선택 신호에 응답하여 상기 고조파 발생기를 제어하기 위한 컨트롤러, 및 상기 컨트롤러의 손상을 방지하기 위해, 상기 싱글 케이블로부터 흐르는 상기 고주파 발생기에 의해 생성된 고주파 전기 노이즈를 감소시키는 제1필터를 포함할 수 있다.
상기 제1필터는 상기 고주파 전기 노이즈를 1차적으로 감소시키기 위한 제1필터 회로, 및 상기 제1필터 회로에 의해 감소된 노이즈를 2차적으로 감소시키기 위한 제2필터 회로를 포함할 수 있으며, 상기 제2필터 회로는 상기 컨트롤러와 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제1필터 회로는 인덕터들로 구현될 수 있다.
상기 제2필터 회로는 저항, 커패시터, 및 인덕터의 조합으로 구현될 수 있다.
상기 어댑터는 상기 TIG 토치, 또는 상기 TIG 전류 조정기의 손상을 방지하기 위해, 상기 싱글 케이블로부터 흐르는 상기 고주파 발생기에 의해 생성된 고주파 전기 노이즈를 감소시키는 제2필터를 포함할 수 있다.
상기 제2필터는 상기 저항, 커패시터, 및 인덕터의 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 용접기는 용접공의 선택에 따라 CO2 용접을 위한 정전압을 출력하거나, TIG 용접을 위한 정전류를 출력하기 위해 선택 신호의 레벨을 결정하는 용접 선택기, 상기 TIG 용접을 위해 고주파를 발생시키는 고주파 발생기, 상기 TIG 용접을 위해 상기 선택 신호에 응답하여 상기 고조파 발생기를 제어하기 위한 컨트롤러, 외부로부터 인가되는 3상 교류 전원의 위상을 검출하여 검출 신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 위상 검출기, 상기 검출 신호에 따라 상기 3상 교류 전원에 의해 흐르는 교류 신호를 정류하는 SCR 회로, 상기 TIG 용접을 위해 상기 선택 신호에 따라 고주파를 발생시키는 고주파 발생기, 및 상기 컨트롤러의 손상을 방지하기 위해, 싱글 케이블로부터 흐르는 상기 고주파 발생기에 의해 생성된 고주파 전기 노이즈를 감소시키는 필터를 포함한다.
상기 필터는 상기 고주파 전기 노이즈를 1차적으로 감소시키기 위한 제1필터 회로, 및 상기 제1필터 회로에 의해 감소된 노이즈를 2차적으로 감소시키기 위한 제2필터 회로를 포함할 수 있으며, 상기 제2필터 회로는 상기 컨트롤러와 전기적으로 접속될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 용접기 및 용접 시스템은 하나의 용접기로 CO2 용접과 TIG 용접을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용접기 및 용접 시스템은 각각 별도의 케이블을 구비하지 않고, 하나의 케이블만을 이용하여 CO2 용접과 TIG 용접을 가능하게 하는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용접 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 피드백 제어기의 회로도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 제1필터의 회로도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 어댑터의 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 제2필터의 회로도를 나타낸다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용접 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 용접 시스템(100)은 하나의 용접기를 이용하여 CO2 용접과 TIG 용접을 수행할 수 있다.
용접 시스템(100)은 용접기(10), 가스 공급기(110), 싱글 케이블(120), CO2 피더(130), CO2 토치(140), 어댑터(150), TIG 토치(160), 및 TIG 전류 조정기(170)를 포함한다.
용접기(10)는 용접공의 선택에 따라 CO2 용접을 위한 정전압을 출력하거나, TIG 용접을 위한 정전류를 출력한다. 용접기(10)는 외부로부터 3상을 가지는 전원으로부터 교류 입력 신호(R, S, T)를 공급받는다. 상기 3상은 각각 120도의 위상 차를 갖는다.
가스 공급기(110)는 TIG 용접의 경우, 주로 아르곤 가스를 포함하며, CO2 용접의 경우, CO2 가스를 포함한다. 즉, 용접에 따라 각각 별도의 가스 공급기들이 필요할 수 있으며, 각 용접에 따라 별도의 가스 공급기들이 선택적으로 용접기(10)와 연결될 수 있다.
싱글 케이블(120)은 9핀(A~I)을 포함한다. CO2 용접의 경우, 9핀(A~I)이 모두 이용된다. 9핀은 CO2 용접에 이용되는 모터, 토치, 가스 체크, 가스 밸브, 전압 조정, 및 전류 등과 관련된 신호와 관련된다. TIG 용접의 경우, 일부만 이용된다. 따라서 싱글 케이블(120)은 CO2 피더(130)와 직접적으로 연결이 가능하다. 하지만, 싱글 케이블(120)의 출력 단자와, TIG 토치(160)의 입력 단자 및 TIG 전류 조정기(170)의 입력 단자는 서로 직접적으로 연결할 수 없으므로, 어댑터(150)가 필요하다.
CO2 피더(130)는 용접 와이어를 CO2 토치(140)로 공급한다.
용접기(10)는 보드 모듈(20), 변압기(40), SCR(Silicon-Controlled Rectifier) 회로(50), 고주파 발생기(60), 출력 단자 회로(70), 및 제1필터(80)를 포함한다.
변압기(40)는 스텝-다운(step-down) 변압기이다. 즉, 변압기(40)는 1차 코일 측에서의 높은 전압, 낮은 전류를 2차 코일 측에서의 낮은 전압, 높은 전류로 변환한다.
보드 모듈(20)은 위상 검출기(21), 컨트롤러(23), 용접 선택기(25), 및 피드백 제어기(30)를 포함한다.
위상 검출기(21)는 교류 입력 신호(R, S, T)의 제로 크로스(zero cross)를 검출하여 검출 신호(DS)를 컨트롤러(23)로 전송한다.
컨트롤러(23)는 SCR 회로(50)가 정확한 위상에서 턴 온/오프되도록 SCR 회로(50)를 제어한다.
SCR 회로(50)는 컨트롤러(23)의 제어 하에, 변압기(40)의 2차측 전력의 크기를 제어하고 정류한다. 즉, 출력 단자들(T1,T2) 사이에서 전압은 정전압이 되며, 상기 정전압이 CO2 용접의 용접 전원으로 출력된다.
용접 선택기(25)는 선택 신호(SS)의 레벨을 결정한다. 용접공의 선택에 따라 TIG 용접이 선택될 때, 선택 신호(SS)는 하이(high) 레벨이고, CO2 용접일 때, 선택 신호(SS)는 로우(low) 레벨일 수 있다. 용접공의 선택이라 함은 용접공이 용접기(10) 외부의 스위치(미도시)를 터치함을 의미할 수 있다. 실시 예에 따라 선택 신호(SS)의 레벨은 달라질 수 있다. 선택 신호(SS)의 레벨에 따라 출력 단자 회로(70)의 단자들(T1, T2)의 극성이 결정된다. 예컨대, CO2 용접의 경우, 단자(T1)는 음극이며, 단자(T2)는 양극이다. 반대로 TIG 용접의 경우, 단자(T1)는 양극이며, 단자(T2)는 음극이다.
용접공의 선택에 따라 TIG 용접이 선택될 때, 용접 선택기(25)는 TIG 용접을 위한 선택 신호(SS)를 컨트롤러(23)로 출력한다.
선택 신호(SS)에 응답하여 컨트롤러(23)는 고주파 발생기(60)를 활성화시킨다. 고주파 발생기(60)는 컨트롤러(23)의 제어 하에, 고주파를 발생시키고, 발생된 고주파는 출력 단자(T2), 싱글 케이블(120), 및 TIG 토치(160)를 거쳐 TIG 토치(160)의 텅스턴 팁과 모재(190) 사이에서 아크가 생성된다. 아크가 발생될 때, 컨트롤러(23)는 고주파 발생기(60)가 비활성화되도록 제어한다.
컨트롤러(23)는 TIG 전류 조정기(170)의 TIG 전류 설정값에 따라 SCR 회로(50)의 동작을 제어한다. TIG 전류 조정기(170)는 싱글 케이블(120)을 통해 컨트롤러(23)와 통신이 가능하다.
도 2는 도 1에 도시된 피드백 제어기의 회로도를 나타낸다.
도 1과 도 2를 참조하면, 피드백 제어기(30)는 TIG 전류 조정기(170)의 TIG 전류 설정값에 따라 SCR 회로(50)를 제어한다.
피드백 제어기(30)는 비교기(31), 가산기(33), PID 제어기(35), 및 연산기(37)를 포함한다. 비교기(31)는 출력 단자 회로(70)로부터 출력되는 출력 신호(S1)와 TIG 전류 설정값 신호(S2)를 비교하여 오차 신호(S3)를 출력한다. 가산기(33)와 PID 제어기(35)는 오차 신호(S3)에 기초하여 보상 신호(S4)를 생성한다. 연산기(37)는 새로운 SCR 위상 제어 신호(S5)를 생성한다. 피드백 제어기(30)는 이러한 연산을 반복하여 SCR 회로(50)로 하여금 정전류가 출력되도록 한다. 상기 정전류가 TIG 용접의 용접 전원으로 출력된다.
도 3은 도 1에 도시된 제1필터의 회로도를 나타낸다.
도 1과 도 3을 참조하면, 고주파 발생기(60)에 의해 고주파 전기 노이즈가 생성되며, 상기 고주파 전기 노이즈에 의해 싱글 케이블(120)로 흘러 컨트롤러(23)가 손상될 수 있다.
제1필터(80)는 컨트롤러(23)의 손상을 방지하기 위해, 상기 고주파 전기 노이즈를 감소시킨다.
제1필터(80)는 상기 고주파 전기 노이즈를 1차적으로 감소시키기 위한 제1필터 회로(81)와, 제1필터 회로(81)에 의해 감소된 노이즈를 2차적으로 감소시키기 위한 제2필터 회로(83)를 포함한다. 제2필터 회로(83)는 컨트롤러(23)와 전기적으로 접속된다.
제1필터 회로(81)는 인덕터들(L10, L11, L12)로 구현된다.
제2필터 회로(83)는 저항(R1~R8), 커패시터(C1~C9), 및 인덕터(L1~L9)의 조합으로 구현된다.
도 4는 도 1에 도시된 어댑터의 사시도를 나타낸다.
도 1과 도 4를 참조하면, TIG 전류 조정기(170)와 TIG 토치(160)를 싱글 케이블(120)과 접속하기 위해 어댑터(150)가 필요하다. TIG 전류 조정기(170)는 9핀(A~I) 중 4핀(A, B, C, 및 H)이 이용된다. TIG 토치(160)는 9핀(A~I) 중 2핀(F, H)이 이용된다. 또한, TIG 토치(160)는 용접선(WL) 및 가스선(GAS)과 접속된다.
도 5는 도 1에 도시된 제2필터의 회로도를 나타낸다.
도 1, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 고주파 발생기(60)에 의해 생성된 고주파 전기 노이즈는 싱글 케이블(120)을 통해 TIG 토치(160) 또는, TIG 전류 조정기(170)를 손상시킬 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 어댑터(150)는 제2필터(151)를 포함할 수 있다.
제2필터(151)는 저항(R11~R18), 커패시터(C11~C18), 및 인덕터(L21~L29)의 조합으로 구현될 수 있다. 싱글 케이블의 9핀들(A~I)은 제2필터(151)의 단자와 모두 접속된다. TIG 토치(160)는 제2필터(151)의 2단자(f, h)와 접속되며, TIG 전류 조정기(170)는 4단자(a, b, c, 및 h)와 접속된다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 용접 시스템; 10; 용접기;
20: 보드 모듈; 40: 변압기;
50: SCR 회로; 60: 고주파 발생기;
70: 출력 단자 회로; 80: 제1필터;
110: 가스 공급기; 120; 싱글 케이블;
130; CO2 피더; 140: CO2 토치;
160; TIG 토치; 170: TIG 전류 조정기;

Claims (9)

  1. 선택 신호에 따라 교류 신호를 변환하여 CO2 용접을 위한 정전압을 출력하거나, TIG 용접을 위한 정전류를 출력하기 위한 용접기;
    CO2 피더;
    상기 CO2 용접의 경우, 상기 용접기와 접속되며, 상기 용접기와 상기 CO2 피더를 서로 연결시키기 위한 싱글 케이블;
    TIG 토치;
    상기 정전류를 조정하기 위한 TIG 전류 조정기; 및
    상기 TIG 용접의 경우, 상기 싱글 케이블의 출력 단자와, 상기 TIG 토치의 입력 단자 및 상기 TIG 전류 조정기의 입력 단자를 서로 접속시키기 위한 어댑터
    를 포함하는 용접 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 용접기는,
    상기 용접공의 선택에 따라 상기 선택 신호의 레벨을 결정하는 용접 선택기;
    상기 TIG 용접을 위해 고주파를 발생시키는 고주파 발생기;
    상기 TIG 용접을 위해 상기 선택 신호에 응답하여 상기 고조파 발생기를 제어하기 위한 컨트롤러; 및
    상기 컨트롤러의 손상을 방지하기 위해, 상기 싱글 케이블로부터 흐르는 상기 고주파 발생기에 의해 생성된 고주파 전기 노이즈를 감소시키는 제1필터를 포함하는 용접 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 제1필터는, 상기 고주파 전기 노이즈를 1차적으로 감소시키기 위한 제1필터 회로; 및 상기 제1필터 회로에 의해 감소된 노이즈를 2차적으로 감소시키기 위한 제2필터 회로를 포함하며, 상기 제2필터 회로는 상기 컨트롤러와 전기적으로 접속되는 용접 시스템.
  4. 제3항에서, 상기 제1필터 회로는, 인덕터들로 구현되는 용접 시스템.
  5. 제3항에서, 상기 제2필터 회로는, 저항, 커패시터, 및 인덕터의 조합으로 구현되는 용접 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 어댑터는, 상기 TIG 토치, 또는 상기 TIG 전류 조정기의 손상을 방지하기 위해, 상기 싱글 케이블로부터 흐르는 상기 고주파 발생기에 의해 생성된 고주파 전기 노이즈를 감소시키는 제2필터를 포함하는 용접 시스템.
  7. 제6항에서, 상기 제2필터는, 상기 저항, 커패시터, 및 인덕터의 조합으로 구현되는 용접 시스템.
  8. 용접공의 선택에 따라 CO2 용접을 위한 정전압을 출력하거나, TIG 용접을 위한 정전류를 출력하기 위해 선택 신호의 레벨을 결정하는 용접 선택기;
    상기 TIG 용접을 위해 고주파를 발생시키는 고주파 발생기;
    상기 TIG 용접을 위해 상기 선택 신호에 응답하여 상기 고조파 발생기를 제어하기 위한 컨트롤러;
    외부로부터 인가되는 3상 교류 전원의 위상을 검출하여 검출 신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 위상 검출기;
    상기 검출 신호에 따라 상기 3상 교류 전원에 의해 흐르는 교류 신호를 정류하는 SCR 회로;
    상기 TIG 용접을 위해 상기 선택 신호에 따라 고주파를 발생시키는 고주파 발생기; 및
    상기 컨트롤러의 손상을 방지하기 위해, 싱글 케이블로부터 흐르는 상기 고주파 발생기에 의해 생성된 고주파 전기 노이즈를 감소시키는 필터
    를 포함하는 용접기.
  9. 제8항에서,
    상기 필터는, 상기 고주파 전기 노이즈를 1차적으로 감소시키기 위한 제1필터 회로; 및 상기 제1필터 회로에 의해 감소된 노이즈를 2차적으로 감소시키기 위한 제2필터 회로를 포함하며, 상기 제2필터 회로는 상기 컨트롤러와 전기적으로 접속되는 용접기.
KR1020140178456A 2014-12-11 2014-12-11 용접기 및 용접 시스템 KR101644300B1 (ko)

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KR0116486Y1 (ko) * 1994-12-16 1998-07-01 김정국 정전류와 정전압겸용 용접장치의 콘트롤박스
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