KR20180123324A

KR20180123324A - 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치

Info

Publication number: KR20180123324A
Application number: KR1020170057378A
Authority: KR
Inventors: 심성수
Original assignee: 심성수
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-16

Abstract

본 발명은 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 감시 장치에 적용할 수 있는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치는, 용접기의 2차측 전류를 검출하기 위한 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 있어서, 상기 용접기의 2차측에 장착되고, 하나의 코어에 적어도 두개 이상의 코일을 동일한 권선비로 권선하고 각 코일로부터 출력단을 형성하는 트로이달 코일; 상기 트로이달 코일의 제 1 출력신호를 검출하기 위한 제 1 신호검출부; 상기 트로이달 코일의 제 2 출력신호를 검출하기 위한 제 2 신호검출부; 및 상기 제 1,2 신호검출부의 출력신호를 이용하여 정형화된 신호를 출력하기 위한 신호 정형부를 포함한다.

Description

용접 감시 장치용 전류 센싱 장치{CURRENT SENSING DEVICE FOR WELDING MONITERING DEVICE}

본 발명은 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 감시 장치에 적용할 수 있는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 용접, 특히 스팟 용접(Spot welding)은 점 용접이라고도 하며 주로 판재의 용접에 사용되는 것으로, 전극 사이에 용접물을 넣고 가압하면서 전류를 통하여 그 접촉 부분의 저항열로 가압 부분을 융합시키는 원리를 이용하는 용접 방법 중 하나이다.

상기와 같은 스팟 용접의 품질을 높일려면, 가압력, 통전시간, 전류밀도 등의 적절한 조절이 필요하다. 예를 들면, 가압력이 크면 접촉 저항이 감소하여 용접 경과가 좋지 않고, 작으면 전류를 통과시킬 때 스파크가 나타나서 용접 경과도 좋지 않으며 전극과 용접 표면을 침해한다.

그리고, 용접 표면은 깨끗이 하고 평탄하여야 되며 용제는 사용하지 않는다. 용접 시간은 맞대기 용접에 비하여 가열 면적이 좁으므로 대단히 짧다. 또한, 용접 온도에 도달하여 가압할 때 압력이 세면 용접부가 오목하게 들어가서 약해지며 압력이 약하면 완전한 용접이 안 되기 때문에 주의를 해야 하며, 상기와 같은 조건이 만족되지 않을 경우, 용접 불량이 발생한다.

또한, 산업 현장에서는 원부자재의 품질 변화와 작업 조건들이 입부 변화가 발생하는 경우가 있으며, 이러한 용접 환경 변화는 역시 용접의 불량을 야기하고 있으나, 별도의 감시 장치가 없어 일부 생산품을 직접 수작업으로 검사하는 것으로 품질 관리가 진행된다.

또한, 스팟 용접기 자체에 전기적 특성의 제어 등의 기능이 포함되어 있어나, 상기 용접기는 통상 1차측의 전력을 위주로 제어하여, 용접 모재의 특성을 모니터링하기에는 다소 무리가 있다.

상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 등록특허 제760513호가 제안되었다. 상기 특허는 스포트 용접기의 용접에 대한 최적 조건 자동 감시장치에 관한 것으로, 스포트 용접 시 용접전류를 측정하는 용접전류 측정부; 상기 용접전류 측정부에서 측정된 용접전류를 표시하는 용접전류 표시부; 상기 용접전류의 상/하한 리미트 값을 설정하는 상/하한 리미트 설정부; 상기 상/하한 리미트 설정부에서 설정한 상/하한 리미트 값을 각각 표시하는 상/하한 리미트 표시부; 상기 측정된 용접전류와 기 설정된 상한 및 하한 리미트 값의 비교 결과에 의해 상한경보 동작, 하한경보 동작, 정상 동작으로 구분하여 나타내는 경광등 표시램프; 및 상기 스포트 용접기 자동 감시장치의 전체 동작을 제어하며, 상기 용접전류 측정부에서 측정된 용접전류와 기 설정된 상한 및 하한 리미트 값을 비교한 결과에 의해 상기 경광등 표시램프의 동작을 제어하는 메인 MCU;를 포함하여 구성함으로써, 산업현장에서 사용되고 있는 스포트 용접 작업시 발생할 수 있는 원부자재 또는 작업조건 등의 변화로 인한 불량발생을 실시간 감시하여 불량품의 출고를 원천적으로 방지할 수 있는 효과 등을 제공하는 장점이 있다.

상기 특허는 용접 전류 특히, 스팟 용접의 2차측 전류를 측정하여 상하한치를 관리하여, 용접 상태를 감시할 수 있는 장점이 있어, 스팟 용접 공정이 포함된 설비 등에 장착되어 사용되고 있다.

한편 상기와 같은 스팟용접 감시 장치는 2차측 전류를 측정하는 센서로 트로이달 코일(로고스키 코일)을 이용한다. 상기 트로이달 코일인 2차측 전류가 흐르는 전선 원주 방향으로 코일이 권선된 형태로 구성되어 전류에 따라 유도되는 전압을 기초로 2차측 전류값을 감지하는 것으로 용접기 자체에 전기적인 접속이 없더라도 2차측의 전류를 감지할 수 있는 장점이 있다.

상기 로고스키 코일에서 유도되는 전압은 통상 적분기를 통하여 일차 적분하고 이후 A/D변환을 통하여 디지털 신호로 변환한 후, 신호처리기로 입력되어 감시 기능을 수행한다.

이때 스팟용접기는 교류형과 직류형으로 구분할 수 있으며, 종래 트로이달 코일을 이용한 전류 감지 방식은 교류형의 경우에는 비교적 정확한 값을 감지할 수 있는 장점이 있으나, 직류형인 경우에는 적분기 자체의 특성에 따라 정교한 전류값을 측정할 수 없어 비교적 추정치에 근거하여 감시 기능을 수행하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 용접기의 2차측 전류를 정밀하게 감지할 수 있는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 용접기의 2차측 전기적 특성들을 다양한 형태로 감지할 수 있는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치는, 용접기의 2차측 전류를 검출하기 위한 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 있어서,

상기 용접기의 2차측에 장착되고, 하나의 코어에 적어도 두개 이상의 코일을 동일한 권선비로 권선하고 각 코일로부터 출력단을 형성하는 트로이달 코일;

상기 트로이달 코일의 제 1 출력신호를 검출하기 위한 제 1 신호검출부;

상기 트로이달 코일의 제 2 출력신호를 검출하기 위한 제 2 신호검출부; 및

상기 제 1,2 신호검출부의 출력신호를 이용하여 정형화된 신호를 출력하기 위한 신호 정형부를 포함한다.

바람직하게는 상기 제 1 신호검출부는, 상기 트로이달 코일의 제 1 출력단에 제 1 입력단을 연결한 OP 앰프인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 제 2 신호검출부는, 상기 트로이달 코일의 제 2 출력단에 제 1 입력단을 연결한 OP 앰프인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 신호정형부는, 상기 제 1,2 신호검출부의 출력신호를 제 1 입력단자로 입력하는 OP 앰프인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 제 1 신호검출부의 출력신호를 정류하는 제 1 정류부; 상기 제 2 신호검출부의 출력신호를 정류하는 제 2 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 트로이달 코일의 일측에 장착된 복수개의 GMR 센서를 더 포함하고, 상기 GMR 센서 검출신호로부터 상기 용접기 2차측 전류의 듀티비를 검출하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 용접기 2차측에 인가되는 전압의 크기를 검출하는 전압계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치는, 직류 방식의 용접기에도 적용할 수 있는 구성을 포함하며, 특히 직류 방식에서 용접기 2차측에 인가되는 전류를 정밀하게 감지하여 용접 감시 장치의 감시 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 용접기 2차측에 인가되는 전류 크기 외에도 전압, 전류 듀티비 등을 검출하고, 이를 제어정보로 이용하여 용접 감시 장치를 제어하므로서, 감시 정밀도를 보다 더 향상시키는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 용접기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트로이달 코일의 사용 상태도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치의 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치의 구체적인 실시형태에 따른 회로 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부" "기" 는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팟 용접기의 구성도이다.

먼저 본 발명은 전기식으로 구동되는 어떠한 용접기에도 적용 가능하나, 설명의 편의를 위하여 스팟 용접기에 국한하여 설명한다. 그러나 스팟 용접기로만 권리범위가 제한되어 해석되지 않음은 자명하다. 그리고 도시되고 있는 스팟 용접기의 일 형태를 로봇에 부착되어 사용되는 일 형태를 참고하여 설명의 이해를 돕기로 한다.

도시하고 있는 스팟 용접기는 일반적으로 로봇 본체(10)의 끝단에 부착되는 엔드 이펙터의 용접 건(20)을 포함한다.

상기 용접건(20)은 제1전극(21)과 제2전극(22)을 포함하는 집게 형태로 구성되며, 외부 공압 또는 전원에 의하여 상기 제1전극(21) 또는 제2전극(22)이 이동하며, 필요한 경우 액추에이터를 중앙에 장착하여 2개의 전극(21,22)가 동시에 이동할 수 있게 구현될 수 있으나, 본 발명에서는 설명의 편이를 위하여 제2전극(22)이 이동하는 것으로 설정한다.

또한, 상기 제1전극(21) 및 제2전극(22)은 끝단에 용접을 위한 접촉부인 제1팁(23) 및 제2팁(24)을 각각 포함한다.

실제 용접 시에는 상기 용접건(20)의 제1전극(21)과 제2전극(22) 사이에 용접이 필요한 모재들이 위치하며, 상기 제2전극(22)이 이동하여 제1전극(21)의 제1팁(23), 모재, 제2전극(22)의 제2팁(24) 순으로 접촉하고 건 사이에 전류를 인가하여 모재, 제1팁(23) 및 제2팁(24)의 내부 저항 및 접촉 저항에 의하여 열이 발생되어 용접을 수행한다.

따라서, 용접에 필요한 전류는 상기 제1전극(21) 및 제2전극(22)에 각각 연결되는 제1전선(25) 및 제2전선(26)에 의하여 공급된다. 그리고 상기 제 1 전극(21)과 제 2 전극(22)에 전압의 크기를 검출하기 위한 전압계(200)가 연결되고 있다.

한편, 변압기(30)는 상기 용접건(20)에 설치되는데 그 위치는 로봇 몸체(10)에 근접하는 곳, 즉 제1팁(23) 및 제2팁(24)의 반대편에 배치되며, 용접제어기(미도시)에서 출력되는 전류를 일차측으로 입력받아 이차측으로 용

접건(20)에 필요한 전류 형태로 변환하는 역할을 하며, 상기 이차측이 상기 제1전선(25) 및 제2전선(26)에 각각 연결된다.

물론, 용접제어기는 별도의 외부에 고정 설치되며, 상기 용접제어기에서 출력되는 전류는 별도의 전선을 통하여 상기 변압기(30)의 일차측으로 공급된다.

본 발명의 트로이달 코일(100)은 스팟 용접기 이차측에 장착되어 용접기 이차측에 인가되는 전류에 비례하여 유도 기전력이 발생되는 통상의 로고스키 코일로 구성된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트로이달 코일의 사용 상태도이다.

상기 트로이달 코일(100)은 일측이 환형의 유도체 외부에 코일이 권취되어 있는 형태로 구성된다. 이때 유도되는 기전력은 직류 방식인 경우에는 펄스 형태이나, 주변 환경과 상기 트로이달 코일(100)의 응답 특성 등에 의하여 노이즈 등이 부가되어 왜곡된 형태로 유도되는 것이 일반적이다.

그리고 본 발명에서는 상기 트로이달 코일(100)은, 환형의 유도체(코아) 외부에 2단으로 코일이 권취되어 있는 것이 특징이다. 즉, 제 1 코일(110)의 일측이 접지 단에 연결되고, 환형의 유도체에 소정량 만큼 권선되어진 후, 상기 코일(110)의 타측이 제 1 출력단(111)을 형성한다. 또한 다른 코일(120)의 일측이 상기 접지 단에 연결되고, 상기 환형의 유도체에 소정량만큼 권선되어진 후, 상기 코일(120)의 타측이 제 2 출력단(121)을 형성한다.

도 2에 도시되고 있는 트로이달 코일(왼쪽)에 대한 등가 회로를 도 2의 오른쪽에 나타내고 있다.

즉, 본 발명의 두개의 코일이 환형의 유도체에 권선되어져서 제 1 출력단(111)과 제 2 출력단(121)을 형성한다. 이때 코일은 동일 권선비, 동일 두께 등, 동일한 조건으로 환형의 유도체에 권선되어진다. 그리고 상기 제 1 출력단을 형성하는 제 1 코일과, 제 2 출력단을 형성하는 제 2 코일은 코일 간의 간섭 영향을 최소화할 수 있도록 절연물질로 피복시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시형태에서는 두개의 코일을 하나의 환형의 유도체(코아)에 각각 권선하고, 각각의 코일로부터 출력단을 형성하는 형태를 실시하고 있다. 그러나 이에 한정할 필요는 없다. 즉, 다수개의 코일을 하나의 유도체에 각각 권선하고, 상기 다수개의 코일로부터 다수개의 출력단을 형성할 수도 있다. 이때 다수개의 코일은 동일한 권선 조건을 갖도록 구성되어야 할 것이다.

그리고 본 발명의 트로이달 코일(100)에는 GMR 센서(Giant Magnetic Resistive )(113 ~ 116)가 설치된다. 상기 GMR 센서(113 ~ 116)는, 스팟 용접기의 이차측 전류를 측정한다. 상기 GMR 센서는 일정한 간격을 두고 다수개 설치되어 트로이달 코일(100)의 기전력이 발생하는 시점(타이밍)을 검출한다.

상기 GMR 센서(113 ~ 116)로부터 검출되는 신호는 도시하지 않은 신호처리부를 통해서 상기 GMR 센서로부터 검출된 전류를 출력하도록 구성된다. 본 발명에서는 상기 GMR 센서와 신호처리부를 통하여 스팟 용접기의 이차측 전류를 검출하고, 이를 이용하여 최종 감시 시스템 또는 제어시스템(도시하지 않음)은 이차측 전류의 듀티비를 검출한다. 상기 GMR센서(113~116)의 검출신호는 네개 전부 이용할 수도 있고, 가장 왜곡이 없는 어느 하나를 선택적으로 이용할 수도 있다.

상기 GMR 센서(113 ~ 116)는, 높은 전류가 흐르는 용접건의 제 2 전극(22)에 설치되고 있는 트로이달 코일(100)에 설치되고 있기 때문에, 자기 코어와 같은 별도의 구성없이 상기 GMR 센서 자체로서 전류 측정을 하는 것에 특징이 있다. 특히 상기 GMR 센서(113 ~ 116)는 홀센서와 같이 자기 센서 기술 분야에서 거의 동일한 기능적 특징을 갖는다. 나아가서 상기 GMR 센서(113 ~ 116)는 홀센서보다도 감도가 높고, 360 도 측정을 수행할 수 있는 높은 장점이 있다. 더군다나 상기 GMR 센서(113 ~ 116)는 설치가 매우 자유롭고 쉽기 때문에, 상기 트로이달 코일의 어느 위치에서든지 설치를 가능하게 한다.

상기 GMR 센서(113 ~ 116)에서 감지된 신호는 신호처리부를 통하여 최종 감시 시스템 또는 제어시스템으로 출력되며, 상기 GMR 센서와 신호처리부는 와이어링되고, 상기 신호처리부는 상기 스팟 용접기 외부에 별도로 설치된다. 그리고 상기 신호처리부는, 상기 GMR 센서(113 ~ 116)의 검출신호를 신호처리하기 위하여 필터, 증폭기, A/D 변환기 및 비교기 등을 포함하는 일반적인 센서 신호처리 시스템과 동일하게 구성되므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 본 발명의 트로이달 코일로부터 스팟 용접기 이차측의 전류를 검출하기 위한 전류 센싱 장치는 도 3에 도시되고 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치의 블럭 구성도이다.

본 발명에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치는, 트로이달 코일(100), 상기 트로이달 코일(100)의 제 1 출력단에 연결되어서 상기 트로이달 코일(100)로부터 제 1 출력신호를 검출하기 위한 제 1 신호검출부(130), 상기 트로이달 코일(100)의 제 2 출력단에 연결되어서 상기 트로이달 코일(100)로부터 제 2 출력신호를 검출하기 위한 제 2 신호검출부(140)를 포함한다. 그리고 상기 제 1 신호검출부(130)에서 검출된 신호를 정류하는 제 1 정류부(150), 상기 제 2 신호검출부(140)에서 검출된 신호를 정류하는 제 2 정류부(160)를 포함한다. 상기 제 1 정류부(150)와 제 2 정류부(160)의 출력은 신호 정형부(170)로 전달되고, 상기 신호 정형부(170)는 상기 제 1 출력신호와 제 2 출력신호에 기초하여 정형화된 트로이달 코일(100) 검출신호를 발생시킨다. 이렇게 하여 발생되는 신호가 스팟 용접기 이차측에 인가되는 전류 크기에 비례하는 신호가 된다.

도 4는 본 발명에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치의 구체적인 실시형태에 따른 회로 구성도이다.

앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 트로이달 코일(100)에는 두개의 코일이 동일한 권선 조건으로 소정만큼씩 권선되어서 두개의 출력단을 형성하도록 구성하고 있다. 그 하나의 코일(110)의 끝단인 제 1 출력단(111)은 제 1 신호검출부(130)와 연결되는데, 상기 제 1 신호검출부(130)는 제 1 출력신호를 후단에서 이용 가능한 크기로 소정만큼 증폭하여 출력한다. 상기 제 1 신호검출부(130)는 비반전단자는 접지시키고, 반전단자로 상기 제 1 출력신호를 입력하는 OP 앰프를 이용할 수 있다. 상기 제 1 신호 검출부(130)에서 잡음성 신호도 제거되어진다.

또한 상기 트로이달 코일(100)을 구성하는 또 하나의 코일(120)의 끝단에는 제 2 출력단(121)이 형성되고, 상기 제 2 출력단(121)에 제 2 신호검출부(140)가 연결된다. 상기 제 2 신호검출부(140)는 제 2 출력신호를 후단에서 이용 가능한 크기로 소정만큼 증폭하여 출력한다. 상기 제 2 신호검출부(140)는 비반전단자는 접지시키고, 반전단자로 상기 제 2 출력신호를 입력하는 OP 앰프를 이용할 수 있다. 상기 제 2 신호검출부(140)에서 잡음성 신호도 제거되어진다.

그리고 본 발명의 트로이달 코일(100)에 권선된 모든 코일의 일측단자들은 접지 단에 접속되어진다. 본 발명의 실시예에서는 상기 트로이달 코일(100)에 권선되는 코일을 두개로 도시하고 출력단을 두개 구성하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 코일을 추가적으로 설치하여 더 많은 출력단을 구비하는 것도 가능하다.

상기 제 1 신호 검출부(130)와 제 2 신호검출부(140)의 출력단에는 저항(R2,R3)을 통해서 각각 정류부(150,160)가 연결되고 있다. 상기 정류부는, 상기 제 1,2 신호 검출부의 출력을 정류해서 출력한다. 상기 정류부는 다이오드와 같은 정류소자를 이용할 수 있다.

그리고 상기 제 1,2 정류부(150,160)의 출력은 상기 두 신호를 이용하여 최종 전류 검출신호를 발생하는 신호 정형부(170)에 입력된다. 상기 신호 정형부(170)는 연산증폭기(170)를 이용하여 구성될 수 있다. 상기 연산증폭기(170)는, 비반전단자는 접지시키고, 반전단자로 상기 다이오드(150,160)에서 정류된 제 1,2 출력신호를 입력하도록 구성된다. 그리고 상기 연산증폭기(170)의 출력단자와 상기 반전단자는 저항(R1)을 통해서 연결되고 있다. 상기 신호 정형부(170)는, 연산 증폭기를 이용한 두개의 코일의 출력신호를 모두 반전단자로 입력하도록 구성되는 가산회로, 두개의 코일의 출력신호를 모두 반전단자로 입력하도록 구성되는 적분회로 등을 통해서 구현할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치는 다음과 같이 동작이 이루어진다.

용접건(20)의 제 1 전극(21)과 제 2 전극(22) 사이에 용접이 필요한 모재들을 위치하고, 상기 제 2 전극(22)이 이동하여 제 1 전극(21)의 제 1 팁(23), 모재, 제 2 전극(22)의 제 2 팁(24) 순으로 접촉하고 건 사이에 전류를 인가하여 모재, 제 1 팁(23) 및 제 2 팁(24)의 내부 저항 및 접촉 저항에 의하여 열이 발생되어 용접을 수행한다.

이때 용접에 필요한 전류는 상기 제 1 전극(21) 및 제 2 전극(22)에 각각 연결되는 제 1 전선(25) 및 제 2 전선(26)에 의하여 공급된다.

한편, 상기 용접건(20)에 흐르는 이차측 전류를 정확히 측정하기 위하여 제 2 전극(22)에 트로이달 코일(100)을 설치하고 있다.

본 발명에서 상기 트로이달 코일(100)은 복수개의 출력단을 형성한다. 이때 복수개의 출력단으로부터 발생되는 검출신호는 동일 조건의 코일 권선비에 의해서 같은 조건으로 용접건(20)에 흐르는 이차측 전류를 검출해서 출력한다.

상기 트로이달 코일(100)의 제 1 출력신호는 제 1 신호 검출부(130)로 이루어진 OP 앰프의 반전입력단자로 입력된다. 그리고 상기 트로이달 코일(100)의 제 2 출력신호는 제 2 신호 검출부(140)로 이루어진 OP 앰프의 반전입력단자로 입력된다. 상기 제 1 신호 검출부(130)는 트로이달 코일(100)의 제 1 코일(110)로부터 신호를 검출하여 소정만큼 증폭한 후 출력한다. 상기 제 2 신호 검출부(140)는 트로이달 코일(100)의 제 2 코일(120)로부터 신호를 검출하여 소정만큼 증폭한 후 출력한다.

상기 제 1,2 출력신호는 상기 제 1,2 신호 검출부(130,140)의 출력단에 직렬 연결되고 있는 정류부(150,160)에 입력되고, 정류되어서 출력한다. 상기 정류부의 출력신호는 신호 정형부(170)를 통해서 정형화되어 출력된다. 즉, 상기 제 1,2 정류부의 출력은 모두 연산증폭기(170)의 반전단자로 입력되고, 두 입력신호에 대한 정형화된 신호가 출력한다. 이렇게 해서 신호 정형부(170)에서 출력되는 신호는 트로이달 코일(100)에서 생성되는 기전력이 최종적으로 적분되므로 실효값을 의미한다. 이와 같이 하여 용접기 이차측에 인가되는 전류의 RTS 값을 산정할 수 있다.

상기 연산증폭기(170)의 출력은 이후 A/D 변환기(도시하지 않음) 등을 통하여 디지털신호로 변환된 후, 최종 제어시스템(도시하지 않음)으로 제공되어져서 전류 크기 검출값으로 이용되어진다.

한편, 본 발명의 트로이달 코일(100)에는 GMR 센서들(113~116)이 설치되고 있다. 상기 GMR 센서들(113~116)로부터 검출되는 용접기 이차측의 전류에 비례하는 센서값은 신호처리부(도시하지 않음)를 통해서 일부 왜곡되어진 펄스 파형을 정상적인 펄스 파형으로 재생성하고, 디지털 신호로 변환해서 출력한다. 상기 신호처리부의 출력신호는, 최종 제어 시스템으로 인가되어서 상기 용접기 이차측의 전류에 인가되는 직류 전류의 듀티비를 정확하게 검출하는 기초신호로 이용된다.

이상에서와 같이 본 발명은 트로이달 코일(100)을 이용하여 스팟 용접기의 이차측 전류의 크기에 따른 실효값을 검출해낸다. 또한 트로아달 코일(100)에 위치한 GMR 센서들을 이용하여 전류의 듀티비를 검출한다. 이와 같이 검출된 이차측 전류 크기 값과 이차측 전류의 듀티비는, 최종 제어시스템으로 제공되어져서, 용접이 이루어질 때의 전류 제어를 위한 기초신호로 이용되어진다.

또한, 본 발명에서는 제 1,2 전극(21,22)의 전압을 검출하기 위한 전압계(200)를 더 구비하고, 상기 전압계(200)의 검출 전압이 최종 제어시스템으로 제공하고 있다. 이렇게 검출된 전압신호도 스팟 용접기의 이차측 전류 제어를 위한 기초 정보로 이용되어진다.

따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

10 : 로봇 본체 20 : 용접건
21,22 : 전극 23,24 : 팁
25,26 : 전선 30 : 변압기
100 : 트로이달 코일 130,140 : 신호 검출부
150,160 : 정류부 170 : 신호 정형부
113 ~ 116 : GMR 센서

Claims

용접기의 2차측 전류를 검출하기 위한 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치에 있어서,
상기 용접기의 2차측에 장착되고, 하나의 코어에 적어도 두개 이상의 코일을 동일한 권선비로 권선하고 각 코일로부터 출력단을 형성하는 트로이달 코일;
상기 트로이달 코일의 제 1 출력신호를 검출하기 위한 제 1 신호검출부;
상기 트로이달 코일의 제 2 출력신호를 검출하기 위한 제 2 신호검출부; 및
상기 제 1,2 신호검출부의 출력신호를 이용하여 정형화된 신호를 출력하기 위한 신호 정형부를 포함하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 신호검출부는, 상기 트로이달 코일의 제 1 출력단에 제 1 입력단을 연결한 OP 앰프인 것을 특징으로 하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 신호검출부는, 상기 트로이달 코일의 제 2 출력단에 제 1 입력단을 연결한 OP 앰프인 것을 특징으로 하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 신호정형부는, 상기 제 1,2 신호검출부의 출력신호를 제 1 입력단자로 입력하는 OP 앰프인 것을 특징으로 하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 신호검출부의 출력신호를 정류하는 제 1 정류부;
상기 제 2 신호검출부의 출력신호를 정류하는 제 2 정류부를 더 포함하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 트로이달 코일의 일측에 장착된 복수개의 GMR 센서를 더 포함하고, 상기 GMR 센서 검출신호로부터 상기 용접기 2차측 전류의 듀티비를 검출하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 용접기 2차측에 인가되는 전압의 크기를 검출하는 전압계를 더 포함하는 용접 감시 장치용 전류 센싱 장치.