KR20190082033A - Direct current high-voltage high-frequency generator for welding and arc generator using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a direct current high-voltage high-frequency generator for welding and an arc generator for welding using the same to accurately and easily ignite an arc at a remote distance of a torch and a low current to stably generate an arc in a noncontact manner in welding using inert gas. The direct current high-voltage high-frequency generator for welding obtains a rectified voltage by a high speed diode through a generation transformer from direct current power by switching of a generation inverter unit, and transfers high-voltage temporary power by a current flowing through a reactor by high speed switching of power of a center-tap generation transformer by an operation of a chopper switching unit by a potential difference by primary control power and secondary control power to a positive polarity of a generation electrode unit through a high speed diode.

Description

용접용 직류 고압 고주파 발생장치와 이것을 이용한 용접용 아크 발생장치{DIRECT CURRENT HIGH-VOLTAGE HIGH-FREQUENCY GENERATOR FOR WELDING AND ARC GENERATOR USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a direct current high-voltage high-frequency generator for welding, and a welding arc generator using the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 용접용 직류 고압 고주파 발생장치와 이것을 이용한 용접용 아크 발생장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 아크의 점호를 토치의 원거리와 저전류에서 정확하게 쉽게 발생시키고, 이로 인해 불활성 가스를 이용하는 용접에서 비접촉식으로 아크를 안정적으로 발생시키기 위한 용접용 직류 고압 고주파 발생장치와 이것을 이용한 용접용 아크 발생장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a DC high-voltage high-frequency welding apparatus for welding and an arc generator for welding using the same. More specifically, arc welding can be accurately and easily performed at a long distance and low current of the torch, And more particularly, to a DC high-voltage high-frequency generator for welding in order to stably generate an arc in a non-contact manner and a welding arc generator using the same.

일반적으로, 티그(TIG, Tungsten Inert Gas) 용접은 비소모성 전극을 사용하며 모재와 전극이 일정간격 거리를 유지한 채 그 사이에서 고주파, 고전압을 인가하여 아크를 발생시키고, 여기서 발생된 아크열을 이용하여 모재와 투입되는 용가재를 녹여서 용접하는 것이다. 이때, 용접 부위에는 헬륨(He), 아르곤(Ar), 이들의 혼합가스 등이 포함된 불활성 가스가 공급된다.In general, TIG (Tungsten Inert Gas) welding uses a non-consumable electrode and generates arc by applying a high frequency and a high voltage between the base material and the electrode while maintaining a certain distance therebetween. To melt the base material and the filler material to be welded. At this time, an inert gas including helium (He), argon (Ar), a mixed gas thereof, and the like is supplied to the welded portion.

티그 용접은 때로는 이면 비드까지 생성하여야 하는 기술로 상당한 기량이 요구되는 용접기술이다. 또한, 티그 용접은 아크가 안정되고, 용접부 품질이 우수하므로, 산화나 질화 등에 민감한 재질의 용접 및 피복 아크 용접을 적용하기 곤란한 경우에 주로 사용된다. 따라서, 티그 용접은 고급 용접 및 각종 배관의 초층 용접에 주로 사용되고 있다.TIG welding is a welding technique that requires considerable skill, sometimes to be made into backside beads. In addition, since the arc is stable and the quality of the welded portion is excellent, the tig welding is mainly used when it is difficult to apply welding of a material sensitive to oxidation or nitridation or coated arc welding. Therefore, TIG welding is mainly used for advanced welding and multi-layer welding of various pipes.

한편, 티그 용접의 경우, 비소모성 전극이 모재와 일정한 간격을 유지하여 아크를 발생시키려면 대략 1012V/m의 높은 전압 기울기가 필요하다. 이와 같이 높은 전압 기울기를 얻기 위하여 용접봉과 모재의 거리를 줄이고 전압을 증가시켜야 한다.On the other hand, in the case of the tig welding, a high voltage gradient of about 1012 V / m is required to generate an arc by keeping the non-consumable electrode constantly spaced from the base material. In order to obtain such a high voltage gradient, the distance between the electrode and the base must be reduced and the voltage increased.

여기서, 일반적으로 사용되는 아크 발생 방법으로는 접촉을 이용하는 아크 발생 방법과, 고주파 아크 발생기를 이용하는 아크 발생 방법을 들 수 있다.Here, the generally used arc generating method includes an arc generating method using a contact and an arc generating method using a high frequency arc generator.

접촉을 이용하는 아크 발생 방법은 텅스텐 용접봉을 모재에 순간적으로 접촉시키고, 다시 떨어뜨림으로써, 아크를 발생시키는 방법이고, 용접봉과 모재가 떨어지는 순간의 거리가 아주 작기 때문에 용접기에서 출력되는 수 십V의 무부하 전압으로도 아크 발생에 필요한 전압 기울기를 얻을 수 있다. 이 방법은 특별한 장치가 필요 없으나 모재와의 접촉에 의한 용접부의 오염 가능성이 있고, 항시 아크가 발생된다는 보장이 없다. 또한, 수작업에서 주로 사용되며, 고주파 방법을 적용할 수 없는 경우에 사용되지만, 현재에는 거의 사용되지 않고 있다.The arc generating method using contact is a method of generating an arc by contacting the tungsten welding rod momentarily to the base material and dropping it again. Since the distance between the welding rod and the base material is very short, the tensile load of several tens of volts Voltage slope required for arc generation can also be obtained with voltage. This method does not require any special equipment but there is a possibility of contamination of the welded part by contact with the base material and there is no guarantee that the arc is always generated. It is used mainly in manual work and is used when high frequency method can not be applied, but it is rarely used at present.

고주파 아크 발생기를 이용하는 아크 발생 방법은 접촉을 이용하는 아크 발생 방법의 단점을 보완한 비접촉식이며, 아크의 발생이 보장되므로, 널리 사용되고 있다.The arc generating method using the high frequency arc generator is a non-contact type which compensates for the disadvantage of the arc generating method using contact, and is widely used because the arc generation is ensured.

여기서, 고주파 아크 발생기는 고전압과 고주파에 의하여 아크를 발생시키는 것으로, 고전압으로 아크 발생에 필요한 전압 기울기를 얻고, 고주파에 의하여 전류가 쉽게 흐를 수 있도록 한다. 또한, 작업자가 감전되어도 고주파 전류는 표피 효과에 의하여 인체에 표면을 흐르므로, 안전사고를 방지하는 장점이 있다.Here, the high frequency arc generator generates an arc by a high voltage and a high frequency to obtain a voltage gradient necessary for generating an arc at a high voltage and to allow a current to flow easily by a high frequency. In addition, even when the worker is electrocuted, the high frequency current flows through the surface of the human body due to the skin effect, thereby preventing safety accidents.

고주파 아크 발생기를 사용함에 있어서, 주의할 점은 고주파에 의한 간섭으로써, 이를 차단하지 못하면 주변의 다른 기기에 영향을 미치게 된다.In using the high frequency arc generator, it is important to note that interference due to high frequency interference can not be prevented, thereby affecting other peripheral devices.

특히, 계측 기기나 로봇 등의 자동화 장비를 사용하는 경우에 주의하여야 한다. 그러나 일단 아크가 발생하면, 직류의 경우에는 아크가 안정하게 유지되지만, 교류 용접에서는 연속적으로 소멸되고, 재발생시켜야 하므로 고주파 아크 발생기를 항상 작동시켜야 한다.In particular, caution should be exercised when using automation equipment such as measuring instruments or robots. However, once an arc occurs, the arc stays stable in the case of direct current, but in AC welding, the high frequency arc generator must be operated at all times since it must be continuously extinguished and regenerated.

아크 스타트 시의 이와 같은 고압 고주파 신호는 높은 수준의 전자파 노이즈신호로 작용하여 티그 용접의 자동화를 곤란하게 하여 대부분의 티그 용접을 수작업에 의해 이루어지도록 하는 원인이 되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 티그 용접에 의한 용접부의 품질 평가 역시 작업자의 감각에 의존하거나, 많은 비용을 투입한 비파괴 검사 등에 의존하고 있는 문제점이 있다.This high-frequency high-frequency signal at the time of arc-start acts as a high-level electromagnetic noise signal, which makes it difficult to automate the tig welding and causes most of the tig welding to be performed manually. Accordingly, there is a problem that the quality evaluation of the welded portion by the tig welding also depends on the sense of the operator or the non-destructive inspection with a high cost.

티그 용접에서의 아크 스타트 특성은 고주파, 고전압의 과도응답특성과 저주파, 저전압의 정상 상태 특성을 가지는 것을 알 수 있으며, 과도응답상태의 고주파, 고전압 특성으로 인하여 티그 용접 주변의 전자기기에 대해서도 손상을 가하는 것이다.It can be seen that the arc start characteristic in the TIG welding has the transient response characteristics of high frequency and high voltage and steady state characteristics of low frequency and low voltage and the damage due to the high frequency and high voltage characteristics in the transient response state .

실제 티그 용접에서는 아크 스타트 시에 발생되는 스타트 실패 및 지연으로 인하여 그 용접 특성이 많이 나빠지는 것으로 보고되고 있어서 그 과도응답특성에 대한 문제점이 있다.In actual tig welding, it has been reported that the welding characteristics are badly deteriorated due to the start failure and delay occurring in the arc start, and thus there is a problem with the transient response characteristic thereof.

또한, 티그 용접에서 토치 전극과 피용접부 사이에서 아크를 안정적으로 발생시키는 것이 어렵고, 아크 스타트 시에 발생되는 스타트의 실패 및 지연으로 인하여 용접 특성이 나빠지고, 저전류에서의 아크 스타트 시에 급속한 전류의 증대로 인하여 박판의 소손 및 파괴 현상이 발생되었다. 그리고 용접 케이블의 길이에 따라서 아크 스타트의 불량률이 증대되거나, 아크 스타트의 실패가 현저하게 증대되며, 아크가 발생하지 않는 경우도 발생하였다.In addition, it is difficult to stably generate an arc between the torch electrode and the welded portion in the case of the tig welding, the welding characteristic is deteriorated due to the failure or delay of the start generated in the arc start, Which caused burnout and fracture of the thin plate. In addition, depending on the length of the welding cable, the defect rate of the arc start was increased, the arc start failure was remarkably increased, and the arc was not generated.

대한민국 공개특허공보 제2016-0033934호(발명의 명칭 : 직류모터 회로를 이용한 대 전력 고주파 발생장치, 2016. 03. 29. 공개)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0033934 (entitled "Large Power High Frequency Generating Device Using DC Motor Circuit," published on Mar. 29, 2016)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하고자 새로운 회로에 대한 제안을 구성한 것으로서, 용접에서 전극봉과 모재 사이에서 아크를 안정적으로 발생시키고, 아크 스타트 시에 발생되는 스타트의 실패 및 지연을 예방하여 용접 특성을 향상시키며, 저전류 및 용접 케이블의 길이에 따른 아크 스타트를 개선함은 물론 불안정성을 없애기 위한 용접용 직류 고압 고주파 발생장치와 이것을 이용한 용접용 아크 발생장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a new circuit for solving the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to stably generate an arc between an electrode rod and a base material in welding and to prevent start- And to improve arc start according to the low current and the length of the welding cable, as well as to eliminate the instability, and a welding arc generator using the DC high voltage high frequency generator.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치는 모재와 전극봉 사이에서 직류 고압 고주파를 발생시키는 용접용 직류 고압 고주파 발생장치이고, 외부의 상용전원을 정류하고 안정화시켜 제어전원을 얻는 발생1차정류유닛; 상기 제어전원을 1차측제어전원과 상기 1차측제어전원과 구분되는 2차측제어전원으로 분리하는 발생트랜스포머; 상기 2차측제어전원을 정류하고 정류된 2차측제어전원에서 리플 성분을 감소 또는 제거하는 발생2차정류유닛; 상기 발생트랜스포머와 상기 발생2차정류유닛에 접속되고, 상기 모재와 상기 전극봉에 각각 접속되는 양(+)극과 음(-)극이 구비된 발생전극부; 상기 발생2차정류유닛에 접속되어 상기 발생2차정류유닛을 거친 2차측제어전원을 바탕으로 임시전원이 축적되는 리액터; 상기 1차측제어전원의 전위와 상기 정류된 2차측제어전원의 전위차에 의해 온오프 스위칭되는 초퍼스위칭유닛; 및 상기 초퍼스위칭유닛의 스위칭 동작에 따라 상기 리액터에 축적된 임시전원을 상기 발생전극부로 전달하는 고속다이오드;를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a DC high-voltage high-frequency welding apparatus for welding according to the present invention is a DC high-voltage high-frequency generator for welding that generates a DC high-voltage high frequency between a base material and an electrode rod, A generating primary rectifying unit for rectifying and stabilizing the commercial power supply to obtain the control power; A generating transformer for separating the control power source into a primary side control power source and a secondary side control power source separated from the primary side control power source; An occurrence secondary rectifying unit for rectifying the secondary control power source and reducing or removing the ripple component from the rectified secondary control power source; A generating electrode unit connected to the generated transformer and the generated secondary rectifying unit and having positive and negative poles connected to the base material and the electrode, respectively; A reactor connected to the generated secondary rectifying unit and storing a temporary power source based on a secondary-side control power source passing through the generated secondary rectifying unit; A chopper switching unit which is switched on and off by a potential difference between the primary control power supply and the rectified secondary control power supply; And a high-speed diode that transfers the temporary power accumulated in the reactor to the generating electrode unit according to a switching operation of the chopper switching unit.

여기서, 상기 발생전극부에서 전류가 흐르면, 상기 초퍼스위칭유닛를 끄고, 상기 발생전극부에서 전류가 검출되지 않으면, 상기 초퍼스위칭유닛의 온 트리거를 시행하며, 상기 초퍼스위칭유닛의 온 트리거 후 오프하면, 상기 리액터에 순간 충전된 임시전원이 상기 고속다이오드를 통해 상기 발생전극부에 전달되어 상기 발생전극부에서 순간적인 전위가 상승한다.Here, when the current flows in the generating electrode unit, the chopper switching unit is turned off, and when the current is not detected in the generating electrode unit, on-trigger of the chopper switching unit is performed. The temporary power source momentarily charged in the reactor is transmitted to the generating electrode unit through the high-speed diode so that the instantaneous potential at the generating electrode unit rises.

본 발명에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치는 상기 발생트랜스포머와 상기 발생전극부 사이에 구비되고, 상기 발생전극부에서 흐르는 전원의 유무에 따라 상기 초퍼스위칭유닛과 함께 온오프 스위칭되는 릴레이;를 더 포함한다.The DC high voltage high frequency generating apparatus for welding according to the present invention includes a relay provided between the generated transformer and the generating electrode unit and being turned on and off together with the chopper switching unit according to the presence or absence of power flowing in the generating electrode unit .

본 발명에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치는 상기 발생1차정류유닛의 동작과 상기 초퍼스위칭유닛의 온오프 스위칭 동작을 제어하는 발생컨트롤러;를 더 포함한다.The DC high voltage high frequency generator for welding according to the present invention further includes a generation controller for controlling the operation of the generated primary rectifier unit and the on-off switching operation of the chopper switching unit.

본 발명에 따른 용접용 아크 발생장치는 외부의 상용전원을 정류하고 안정화시켜 공급전원을 얻는 메인1차정류유닛; 상기 공급전원을 1차측공급전원과 상기 1차측공급전원과 구분되는 2차측공급전원으로 분리하는 메인트랜스포머; 상기 2차측공급전원을 정류하고 안정화시켜 메인전원을 얻는 메인2차정류유닛; 상기 메인2차정류유닛에 접속되고, 상기 모재와 상기 전극봉에 각각 접속되는 양(+)극과 음(-)극이 구비된 메인전극부; 상기 메인전극부에서 전류가 흐르는 상태를 감지하는 홀센서; 및 상기 홀센서에서 감지되는 전류의 상태와 상기 메인전극부에서 검출되는 전위를 바탕으로 상기 메인1차정류유닛의 동작과 상기 메인2차정류유닛의 동작을 제어하는 메인컨트롤러;를 포함한다.The arc generating apparatus for welding according to the present invention includes a main primary rectifying unit for rectifying and stabilizing an external commercial power supply to obtain a power supply; A main transformer for separating the supply power into a primary power supply and a secondary power supply separated from the primary power supply; A main secondary rectifying unit for rectifying and stabilizing the secondary power supply to obtain a main power; A main electrode unit connected to the main secondary rectification unit and having positive and negative poles connected to the base material and the electrode, respectively; A Hall sensor for detecting a current flowing in the main electrode unit; And a main controller for controlling operation of the main primary rectification unit and operation of the main secondary rectification unit on the basis of the state of the current sensed by the hall sensor and the potential detected by the main electrode unit.

여기서, 상기 메인컨트롤러에는, 제1항 또는 제2항에 기재된 용접용 직류 고압 고주파 발생장치가 구비된다.Here, the main controller is provided with the DC high-voltage high-frequency welding apparatus for welding according to the first or second aspect.

본 발명에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치와 이것을 이용한 용접용 아크 발생장치에 따르면 용접에서 전극봉과 모재 사이에서 아크를 안정적으로 발생시키고, 아크 스타트 시에 발생되는 스타트의 실패 및 지연을 예방하여 용접 특성을 향상시키며, 저전류 및 용접 케이블의 길이에 따른 아크 스타트를 개선함은 물론 불안정성을 없앨 수 있다.According to the DC high-voltage high-frequency welding apparatus for welding according to the present invention and the welding arc generating apparatus using the same, an arc is stably generated between the electrode rod and the base material in welding, and the welding failure and delay occurring during arc- Improves the characteristics, improves the arc start according to the low current and the length of the welding cable, as well as eliminates the instability.

또한, 본 발명은 티그 용접에서 불활성 가스를 보호가스로 사용할 때, 비소모성 전극인 텅스텐 전극봉과 모재 사이에서 아크를 확실하고 안정되게 발생시킬 수 있다.Further, when the inert gas is used as the protective gas in the tig welding, the present invention can reliably and stably generate the arc between the tungsten electrode rod, which is the non-consumable electrode, and the parent material.

또한, 본 발명은 아크 스타트 시에 직류 고압 고주파 전원을 만들어 줌으로써, 용접성 및 아크의 안정성을 확보하고, 일 회의 아크로 정확한 아크를 발생할 수 있다.In addition, the present invention makes DC high-voltage high-frequency power supply at the time of arc start, thereby ensuring weldability and stability of arc, and can generate a precise arc in one arc.

또한, 본 발명은 최소 전류가 발생되도록 하여 모재에 국부적인 열 영향을 미치게함으로써, 용접에 탁월한 아크를 발생시킬 수 있고, 박판 용접에 탁월한 효과를 나타낼 수 있다.In addition, since the present invention generates a minimum current and causes a local thermal effect on the base material, an excellent arc can be generated in the welding, and an excellent effect can be exhibited in the thin plate welding.

또한, 본 발명은 용접 작업의 용이함과 에너지를 효율적으로 절감할 수 있다.Further, the present invention can reduce the ease of welding work and energy efficiently.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치가 적용된 티그 용접기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치에 적용된 직류 고압 고주파 발생장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a tig welder to which an arc generator for welding according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a view showing an arc generator for welding according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a DC high-voltage high-frequency generating apparatus applied to an arc generator for welding according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치와 이것을 이용한 용접용 아크 발생장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of a DC high-voltage high-frequency welding apparatus for welding according to the present invention and a welding arc generator using the same will be described with reference to the accompanying drawings. Here, the present invention is not limited or limited by the examples. Further, in describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접기는 티그 용접(TIG welding, Tungsten Inert Gas Welding)에 적용되는 것으로, 불활성 가스를 보호가스(40)로 사용하면서 비소모성 전극인 전극봉(30)과 모재(10) 사이에서 발생된 아크열로 모재(10)와 용가재(50)를 용융시켜 접합한다. 일예로, 전극봉(30)은 텅스텐 재질을 포함하고, 보호가스(40)로는 모재(10)와 전극봉(30)의 산화를 방지하기 위하여 불활성 가스인 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등을 사용할 수 있다.1 to 3, an arc welder according to an embodiment of the present invention is applied to TIG welding (TIG welding). When an inert gas is used as the protective gas 40, The base material 10 and the filler material 50 are melted and joined by the arc heat generated between the phosphorus electrode rod 30 and the base material 10. For example, argon (Ar), helium (He), or the like, which is an inert gas, may be used as the protective gas 40 in order to prevent the oxidation of the base material 10 and the electrode rod 30 by using the tungsten material .

여기서, 아크 발생 시 텅스텐 전극봉(30)의 팁에서 플라즈마 기류가 모재(10)를 향해 흘러 형성되는 아크의 축 방향 압력을 아크압력이라 말한다.Here, the axial pressure of the arc formed by flowing the plasma current toward the base material 10 at the tip of the tungsten electrode rod 30 when an arc is generated is referred to as an arc pressure.

티그 용접의 아크 압력분포는 아크의 중심부에서 가장 크게 형성되고, 아크의 변두리에서는 거의 0으로 되지만, 전극봉(30)의 팁의 형상과 보호가스(40), 아크 길이 등에 따라 크게 변화한다. The arc pressure distribution of the tig welding is largest at the center of the arc and becomes almost zero at the edge of the arc but varies greatly depending on the shape of the tip of the electrode rod 30 and the protective gas 40 and the arc length.

티그 용접에서 아크 압력은 양극인 용융풀 (molten pool) 위에 플라즈마 젯의 충돌로 인한 운동량의 전달에 의해 생성되는 현상이며, 용입과 비드가 형성되는 물리적 아크 현상을 이해함에 있어서 가장 중요한 인자 중의 하나이다.In tig welding, arc pressure is a phenomenon generated by the transfer of momentum due to collision of a plasma jet onto a molten pool, which is an anode, and is one of the most important factors in understanding the physical arc phenomenon of penetration and bead formation.

전류가 도체를 통하여 흐를 때, 도체 주변에 자장(magnetic field)을 형성하므로, 전류와 자기장의 사이에 상호작용은 로런츠 힘(Lorentz force)이라는 전자기력을 생성하며, 티그 용접의 전도체는 이온화된 보호가스(40)이고, 아크(32)를 수축시키는 전자기력은 반대 방향에서 아크(32)가 작용하는 방사상의 압력 구배에 의해 균형을 유지한다.When the current flows through the conductor, it forms a magnetic field around the conductor, so that the interaction between the current and the magnetic field produces an electromagnetic force called Lorentz force, Gas 40 and the electromagnetic force retracting the arc 32 is balanced by the radial pressure gradient acting on the arc 32 in the opposite direction.

본 발명의 일 실시예에 따른 아크 용접기는 보호가스(40)를 모재(10)의 용융부(11)에 공급하는 노즐(20)과, 콜릿척(31)을 매개로 노즐(20)에 결합되는 전극봉(30)과, 상용전원(P)의 양(+)극과 음(-)극이 각각 모재(10)와 전극봉(30)에 접속되고 모재(10)와 전극봉(30) 사이의 간격을 유지한 채 공급되는 상용전원(P)에 의해 아크(32)를 발생시키는 아크 발생기를 포함할 수 있다.An arc welder according to an embodiment of the present invention includes a nozzle 20 for supplying a protective gas 40 to a fused portion 11 of a base material 10 and a nozzle 20 for coupling to a nozzle 20 via a collet chuck 31. [ (+) And negative (-) poles of the commercial power source P are connected to the base material 10 and the electrode bar 30, respectively, and the distance between the base material 10 and the electrode bar 30 And an arc generator for generating an arc 32 by a commercial power source P supplied while maintaining the arc current.

그리고 용가재(50)가 용융부(11)에 공급되면, 아크(32)에 의해 용융되어 용융부(11)를 형성하고, 용접 부위에는 용융부(11)를 통해 융착부(12)를 형성한다.When the fusible material 50 is supplied to the molten portion 11, the molten material is melted by the arc 32 to form the molten portion 11, and the fused portion 12 is formed at the welded portion through the molten portion 11 .

여기서, 아크 발생기는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치에 적용되는 것으로 설명한다.Here, the arc generator includes an arc generator for welding according to an embodiment of the present invention. In addition, the DC high-voltage high-frequency welding apparatus 200 according to an embodiment of the present invention is described as being applied to an arc generator for welding according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)에서는 외부에서 공급되는 통상의 상용전원(P)을 사용하여 아크 용접기의 구동 및 용접에 필요한 전원을 제공한다. 여기서, 외부에서 공급되는 통상의 상용전원(P)은 3상의 교류(AC, alternating current) 전원이거나 2상의 교류 전원일 수 있다.In the arc welding apparatus for welding according to an embodiment of the present invention and the welding high-voltage DC generator 200 for welding according to an embodiment of the present invention, an arc welding machine using an ordinary commercial power source (P) Providing power for driving and welding. Here, a normal commercial power supply P supplied from the outside may be an AC (alternating current) power supply or a two-phase AC power supply.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)는 모재(10)와 전극봉(30) 사이에서 직류 고압 고주파를 발생시킴으로써, 모재(10)와 전극봉(30) 사이에서 지속적인 아크(32)가 발생을 유도한다.A DC high voltage high frequency generator 200 for welding according to an embodiment of the present invention generates DC high voltage high frequency wave between the base material 10 and the electrode bar 30 so that a continuous arc (32).

본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)는 외부에서 공급되는 통상의 상용전원(P)을 정류하고 안정화시켜 제어전원을 얻는 발생1차정류유닛(210)과, 제어전원을 1차측제어전원과 1차측제어전원과 구분되는 2차측제어전원으로 분리하는 발생트랜스포머(230)와, 2차측제어전원을 정류하고 정류된 2차측제어전원에서 리플 성분을 감소 또는 제거하는 발생2차정류유닛(220)과, 발생트랜스포머(230)와 발생2차정류유닛(220)에 접속되고 모재(10)와 전극봉(30)에 각각 접속되는 양(+)극과 음(-)극이 구비된 발생전극부(250)와, 발생2차정류유닛(220)에 접속되어 발생2차정류유닛(220)을 거친 2차측제어전원을 바탕으로 임시전원이 축적되는 리액터(244)와, 1차측제어전원의 전위와 정류된 2차측제어전원의 전위차에 의해 온오프 스위칭되는 초퍼스위칭유닛(243)과, 초퍼스위칭유닛(243)의 스위칭 동작에 따라 리액터(244)에 축적된 임시전원을 발생전극부(250)로 전달하는 고속다이오드(242)를 포함한다.The DC high-voltage high-frequency welding apparatus 200 for welding according to an embodiment of the present invention includes a generation primary rectifying unit 210 for rectifying and stabilizing a normal commercial power source P supplied from the outside to obtain a control power source, A generator transformer 230 for separating the power source from the primary-side control power source and the primary-side control power source into a secondary-side control power source, and a generator 220 for rectifying the secondary-side control power source and reducing or eliminating ripple components from the rectified secondary- (+) And negative (-) poles connected to the base material 10 and the electrode bar 30, respectively, connected to the generated secondary transformer unit 220 and the generated secondary transformer unit 220, A reactor 244 connected to the generated secondary rectifying unit 220 and storing the temporary power based on the secondary-side control power supplied through the generated secondary rectifying unit 220, The on-off switching is performed by the potential difference between the primary-side control power supply potential and the rectified secondary-side control power supply. And a referred unit 243 and a high-speed diode 242 that passes the cumulative temporary power generated by the electrode unit 250, the reactor 244 according to the switching operation of the chopper switching unit 243.

이에 따라, 발생전극부(250)에서 전류가 흐르면, 모재(10)와 전극봉(30) 사이에서 아크(32)가 유지되므로, 초퍼스위칭유닛(243)를 끄고, 릴레이(260)도 끈다.The chopper switching unit 243 is turned off and the relay 260 is also turned off because the arc 32 is held between the base material 10 and the electrode rod 30 when a current flows in the generating electrode unit 250. [

또한, 발생전극부(250)에서 전류가 검출되지 않으면, 초퍼스위칭유닛(243)의 온 트리거를 시행하고, 반복적으로 전류 검출 여부를 체크한다. 일예로, 초퍼스위칭유닛(243)은 100kHz 1uSec로 온 트리거를 시행할 수 있다.If no current is detected in the generating electrode unit 250, on-triggering of the chopper switching unit 243 is performed, and it is checked whether current is detected repeatedly. For example, the chopper switching unit 243 can perform on-trigger at 100 kHz 1 uSec.

그리고 초퍼스위칭유닛(243)의 온 트리거 후 오프하면, 리액터(244)에 순간 충전된 임시전원은 고속다이오드(242)를 통하므로, 메인전극부(150)의 양(+)극 측으로 유기되어 발생전극부(250)에서 순간적인 전위가 상승하므로, 양(+)극과 음(-)극이 충돌하고, 순간적인 전계 충돌로 보호가스(40)에 전류가 흐르도록 만든다. 이에 따라 모재(10)와 전극봉(30) 사이에서 아크(32)가 발생된다.When the chopper switching unit 243 is turned on and off, the temporary power source instantaneously charged to the reactor 244 passes through the high-speed diode 242 and is induced to the positive electrode side of the main electrode unit 150 (+) Pole and the negative (-) pole collide with each other due to an instantaneous potential rise in the electrode unit 250, so that current flows through the protective gas 40 due to an instantaneous electric field collision. Accordingly, an arc 32 is generated between the parent material 10 and the electrode bar 30.

여기서, 발생트랜스포머(230)와 발생전극부(250) 사이에는 릴레이(260)가 더 구비될 수 있다. 릴레이(260)는 발생전극부(250)에서 흐르는 전원의 유무에 따라 초퍼스위칭유닛(243)과 함께 온오프 스위칭되도록 한다.Here, a relay 260 may be further provided between the generated transformer 230 and the generating electrode unit 250. The relay 260 is turned on and off together with the chopper switching unit 243 according to the presence or absence of power flowing in the generating electrode unit 250.

다른 표현으로, 초퍼스위칭유닛(243)이 온 스위칭되면, 릴레이(260)도 온 스위칭되어 모재(10)와 전극봉(30) 사이의 아크(32) 발생을 원활하게 한다. 또한, 초퍼스위칭유닛(243)이 오프 스위칭되면, 릴레이(260)도 오프 스위칭되어 모재(10)와 전극봉(30) 사이에서 아크(32)가 유지되도록 한다.In other words, when the chopper switching unit 243 is on-switched, the relay 260 is also switched on to smooth the generation of the arc 32 between the base material 10 and the electrode bar 30. When the chopper switching unit 243 is off-switched, the relay 260 is also off-switched so that the arc 32 is maintained between the base material 10 and the electrode bar 30.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)는 발생1차정류유닛(210)의 동작과 초퍼스위칭유닛(243)의 온오프 스위칭 동작을 제어하는 발생컨트롤러(270)를 더 포함할 수 있다.The DC high-voltage high-frequency generating apparatus 200 for welding according to an embodiment of the present invention includes a generating controller 270 for controlling the operation of the generated primary rectifying unit 210 and the on-off switching operation of the chopper switching unit 243 .

발생컨트롤러(270)에는 발생전극부(250)의 전위를 검출하는 발생전위검출부(272)와, 발생전위검출부(272)의 수신정보에 따라 발생1차정류유닛(210)의 발생인버터부(213)의 온오프 스위칭을 제어하는 발생인버터스위칭부(271)와, 초퍼스위칭유닛(243)으로부터 전달되는 전위차 신호에 따라 초퍼스위칭유닛(243)의 온오프 스위칭을 제어하는 초퍼스위칭부(273)가 포함된다.The generation controller 270 is provided with an occurrence potential detector 272 for detecting the potential of the generating electrode unit 250 and a generation inverter 213 for generating the primary rectifier unit 210 according to the reception information of the generated potential detector 272. [ Off switching of the chopper switching unit 243 according to the potential difference signal transmitted from the chopper switching unit 243, and a chopper switching unit 273 for controlling on / off switching of the chopper switching unit 243 .

발생1차정류유닛(210)은 외부의 상용전원(P)을 정류하는 제1발생정류부(211)와, 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 감소 또는 제거하는 제1발생콘덴서부(212)와, 제1발생콘덴서부(212)를 거친 상용전원(P)을 안정화시켜 제어전원을 얻는 발생인버터부(213)를 포함할 수 있다.The generation primary rectification unit 210 includes a first generation rectification unit 211 for rectifying an external commercial power source P and a first generation capacitor unit 212 for reducing or removing ripple components in the rectified commercial power source P And a generation inverter unit 213 for stabilizing a commercial power source P through the first generation capacitor unit 212 to obtain a control power source.

제1발생정류부(211)에서는 입력되는 교류 전원이 직류 전원(DC, direct current)으로 변환되도록 할 수 있다. 제1발생콘덴서부(212)에서는 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 흡수함으로써, 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 감소 또는 제거할 수 있다. 제1발생콘덴서부(212)는 충전전압평활용 콘덴서를 포함함으로써, 직류 전원에 리플 전원을 감소시키고, 발생인버터부(213)에 일정한 직류 전원을 공급하여 리플에 의한 과전류가 발생하는 것을 방지한다. 발생인버터부(213)에서는 발생컨트롤러(270)에서 일정한 전원을 만들기 위하여 발생트랜스포머(230)에 입력되는 전원을 조절할 수 있고, 입력되는 직류 전원이 교류 전원으로 변환될 수 있다.In the first generation rectifying unit 211, the input AC power can be converted into direct current (DC). The ripple component can be reduced or eliminated in the rectified commercial power source P by absorbing the ripple component in the rectified commercial power source P in the first generation capacitor unit 212. The first generating capacitor 212 includes a charging voltage smoothing capacitor to reduce ripple power to the DC power source and to supply a constant DC power to the generated inverter 213 to prevent overcurrent due to ripple . In the generated inverter unit 213, the generator controller 270 can adjust the power input to the generated transformer 230 to generate a constant power, and the input DC power can be converted into the AC power.

발생트랜스포머(230)에서는 입력되는 제어전원을 1차측제어전원과 2차측제어전원으로 분리함으로써, 센터탭 방식 교류 전원을 얻을 수 있다. 발생트랜스포머(230)는 입력되는 제어전원을 증폭시킬 수 있다.The generated transformer 230 separates the input control power source into a primary-side control power source and a secondary-side control power source, thereby obtaining a center-tapped AC power source. The generated transformer 230 can amplify the input control power.

발생2차정류유닛(220)은 2차측제어전원을 정류하는 제2발생정류부(221)와, 정류된 2차측제어전원에서 리플 성분을 감소 또는 제거하는 제2발생콘덴서부(222)를 포함할 수 있다.The generated secondary rectifying unit 220 includes a second generating rectifying unit 221 for rectifying the secondary side control power source and a second generating capacitor unit 222 for reducing or removing the ripple component from the rectified secondary side control power source .

제2발생정류부(221)에서는 입력되는 교류 전원이 직류 전원으로 변환되도록 할 수 있다. 제2발생콘덴서부(222)에서는 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 흡수함으로써, 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 감소 또는 제거할 수 있다.The second generation rectifier 221 can convert the input AC power into DC power. In the second generation condenser unit 222, the ripple component can be reduced or eliminated in the rectified commercial power source P by absorbing the ripple component in the rectified commercial power source P.

초퍼스위칭유닛(243)은 초퍼IGBT(chopper insulated gate bipolar mode transistor)를 포함할 수 있다.The chopper switching unit 243 may include a chopper insulated gate bipolar mode transistor (chopper IGBT).

미설명부호 241도 고속다이오드이다.241 is a fast diode.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치의 동작을 살펴보면, 외부에서 공급되는 통상의 상용전원(P)인 교류 전원을 제1발생정류부(211)를 통하여 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원은 제1발생콘덴서부(212)를 통해 리플이 제거되며, 변환된 직류 전원은 발생인버터부(213)의 고주파 스위칭으로 제어전원인 고압의 교류 전원을 만든다. 다시 제어전원은 제2발생정류부(221)에서 정류한 다음, 고속의 초퍼스위칭유닛(243)으로 스위칭하여 임시전원인 고압 고주파 전원을 만들고, 발생컨트롤러(270)의 시퀀스(Sequence)에 따라 토치 입력이 들어오면, 모재(10)와 전극봉(30) 사이에 보호가스(40)가 공급되고, 고압 고주파 전원이 공급되어 아크(32)의 점호가 발생하고, 아크의 점호가 발행하면, 초퍼스위칭유닛(243) 및 릴레이(260)로 공급되는 고압 고주파 전원을 차단한다.In operation of the DC high-voltage generator for welding according to an embodiment of the present invention, an AC power source, which is a normal commercial power source P supplied from the outside, is converted into a DC power source through a first generation rectifier 211, The converted DC power is removed from the ripple through the first generating capacitor 212, and the converted DC power is converted into a high voltage AC power by the high frequency switching of the generated inverter 213. The control power is rectified by the second generation rectifying unit 221 and then switched to the high speed chopper switching unit 243 to produce a high voltage high frequency power source as a temporary power source and the torch input is controlled according to the sequence of the generation controller 270 The protection gas 40 is supplied between the base material 10 and the electrode bar 30 and the arc 32 is ignited by supplying the high-voltage high-frequency power to the chopper switching unit 30, The high-voltage high-frequency power supplied to the relay 243 and the relay 260 is cut off.

발생인버터부(213)는 발생컨트롤러(270)에서 일정한 전원을 만들기 위하여 발생트랜스포머(230)의 1차 전압을 제어하며, 발생인버터부(213)에서 제어된 전원을 1차, 2차로 분리하는 발생트랜스포머(230)에 의해 2차측 센터탭 방식의 교류 전원을 얻는다. 발생트랜스포머(230)의 2차측 전원은 제2발생정류부(221)를 통하여 직류 전원으로 만들어지고, 리플 전원을 제거하기 위하여 직류 전원은 제2발생콘덴서부(222)에 저장되고 저장된 전위는 유지된다.The generated inverter unit 213 controls the primary voltage of the generated transformer 230 to generate a constant power in the generating controller 270 and generates a primary and a secondary The AC power source of the secondary side center tap method is obtained by the transformer (230). The secondary power source of the generated transformer 230 is made to be a DC power source through the second generation rectifying section 221. The DC power source is stored in the second generating capacitor section 222 to remove the ripple power source and the stored potential is maintained .

그리고 리액터(244)와 초퍼스위칭유닛(243)을 추가하고, 고속스위칭에 의한 전위의 증가를 발생전극부(250)의 양(+)극 측으로 보내주는 고속다이오드(242)가 추가됨으로써, 초퍼스위칭유닛(243)의 고속스위칭에 의한 고압 고주파 전원을 유기하여 발생전극부(250)의 양(+)극 측으로 보내줄 수 있다.By adding a reactor 244 and a chopper switching unit 243 and adding a high-speed diode 242 to increase the potential by high-speed switching to the positive pole side of the generating electrode unit 250, The high-voltage high-frequency power source by the high-speed switching of the unit 243 can be generated and sent to the positive electrode side of the generated electrode unit 250.

또한, 발생컨트롤러(270)에서는 발생전위검출부(272)를 통해 발생전극부(250)의 양(+)극과 음(-)극 전위를 검출하여 직류 전원이 원하는 전위인가를 체크하고, 발생인버터부(213)의 Duty ratio를 조절한다. 그리고 메인컨트롤러(160)에서 외부신호부(165)로부터 토치입력신호를 입력받고, 메인전위검출부(161)와 홀센서(140) 및 홀스캐너(162)를 통해 전류 및 전압을 센싱하여 원하는 전압, 전류가 얻어지는지 검토한 다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)에서 발생컨트롤러(270)는 초퍼스위칭부(273)를 통해 초퍼스위칭부(243)를 제어하고, 전류가 정상적으로 흐르면, 초퍼스위칭부(243)와 릴레이(260)를 차단하여 고압 고주파 전원을 차단한다.The generating controller 270 detects positive and negative electrode potentials of the generating electrode unit 250 through the generated potential detecting unit 272 to check whether the DC power supply is at a desired potential, And adjusts the duty ratio of the unit 213. The main controller 160 receives the torch input signal from the external signal unit 165 and senses the current and voltage through the main potential detector 161, the Hall sensor 140, and the Hall scanner 162, The generation controller 270 controls the chopper switching unit 243 through the chopper switching unit 273 in the DC high-voltage generator 200 for welding according to an embodiment of the present invention If the current flows normally, the chopper switching unit 243 and the relay 260 are closed to shut off the high-voltage high-frequency power supply.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치는 외부의 상용전원(P)을 정류하고 안정화시켜 공급전원을 얻는 메인1차정류유닛(110)과, 공급전원을 1차측공급전원과 1차측공급전원과 구분되는 2차측공급전원으로 분리하는 메인트랜스포머(130)와, 2차측공급전원을 정류하고 안정화시켜 메인전원을 얻는 메인2차정류유닛(120)과, 메인2차정류유닛(120)에 접속되고 모재(10)와 전극봉(30)에 각각 접속되는 양(+)극과 음(-)극이 구비된 메인전극부(150)와, 메인전극부(150)에서 전류가 흐르는 상태를 감지하는 홀센서(140)와, 홀센서(140)에서 감지되는 전류의 상태와 메인전극부(150)에서 검출되는 전위를 바탕으로 메인1차정류유닛(110)의 동작과 메인2차정류유닛(120)의 동작을 제어하는 메인컨트롤러(160)를 포함한다.The arc generating apparatus for welding according to an embodiment of the present invention includes a main primary rectifying unit 110 for rectifying and stabilizing an external commercial power source P to obtain a supplied power source, A main secondary rectifying unit 120 for rectifying and stabilizing the secondary-side supplying power to obtain a main power, a main secondary rectifying unit 120 for rectifying and stabilizing the secondary- A main electrode unit 150 connected to the main electrode unit 150 and having positive and negative poles respectively connected to the base material 10 and the electrode bar 30; The operation of the main primary rectification unit 110 and the operation of the main secondary rectification unit 110 based on the state of the current sensed by the Hall sensor 140 and the potential detected by the main electrode unit 150, And a main controller 160 for controlling the operation of the controller 120.

메인1차정류유닛(110)은 외부의 상용전원(P)을 정류하는 제1메인정류부(111)와, 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 감소 또는 제거하는 제1메인콘덴서부(112)와, 제1메인콘덴서부(112)를 거친 상용전원(P)을 안정화시켜 공급전원을 얻는 제1메인인버터부(113)를 포함할 수 있다.The main first rectifying unit 110 includes a first main rectifying unit 111 for rectifying an external commercial power source P and a first main condenser unit 112 for reducing or removing ripple components in the rectified commercial power source P And a first main inverter unit 113 for stabilizing a commercial power source P through the first main condenser unit 112 to obtain a power source.

제1메인정류부(111)에서는 입력되는 교류 전원이 직류 전원으로 변환되도록 할 수 있다. 제1메인콘덴서부(112)는 전해콘덴서와 고주파용 콘덴서를 포함할 수 있다. 그러면, 정류된 전원에서 저주파 리플 성분은 전해콘덴서에서 흡수하고, 고주파 리플 성분은 고주파용 콘덴서에서 흡수하여 안정된 전원을 제1메인인버터부(113)에 공급할 수 있다. 제1메인콘덴서부(112)에서는 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 흡수함으로써, 정류된 상용전원(P)에서 리플 성분을 감소 또는 제거할 수 있다. 제1메인콘덴서부(112)는 직류 전원에 리플 전원을 감소시키고, 제1메인인버터부(113)에 일정한 직류 전원을 공급하여 리플에 의한 과전류가 발생하는 것을 방지한다.In the first main rectifier 111, the input AC power can be converted into DC power. The first main condenser unit 112 may include an electrolytic capacitor and a high-frequency capacitor. Then, the low frequency ripple component is absorbed by the electrolytic capacitor in the rectified power supply, and the high frequency ripple component is absorbed by the high frequency capacitor to supply the stable main power to the first main inverter section 113. In the first main condenser unit 112, the ripple component is absorbed by the rectified commercial power source P, thereby reducing or eliminating the ripple component in the rectified commercial power source P. The first main condenser unit 112 reduces the ripple power source to the DC power source and supplies a constant DC power source to the first main inverter unit 113 to prevent an overcurrent due to ripple from occurring.

제1메인인버터부(113)에서는 메인컨트롤러(160)에서 일정한 전원을 만들기 위하여 메인트랜스포머(130)에 입력되는 전원을 조절할 수 있고, 입력되는 직류 전원이 교류 전원으로 변환될 수 있다.In the first main inverter unit 113, the power supplied to the main transformer 130 can be adjusted to generate a constant power in the main controller 160, and the input DC power can be converted into the AC power.

메인트랜스포머(130)에서는 입력되는 공급전원을 1차측공급전원과 2차측공급전원으로 분리함으로써, 센터탭 방식 교류 전원을 얻을 수 있다. 메인트랜스포머(130)는 입력되는 공급전원을 증폭시킬 수 있다.The main transformer 130 separates the supplied power supply into a primary-side power supply and a secondary-side power supply, thereby obtaining a center-tapped AC power. The main transformer 130 may amplify the input power supply.

메인2차정류유닛(120)은 2차측공급전원을 정류하는 제2메인정류부(121)와, 정류된 2차측제어전원에서 리플 성분을 감소 또는 제거하는 제2메인콘덴서부(122)와, 제2메인콘덴서부(122)를 거친 직류 전원을 안정화시켜 메인전원을 얻는 제2메인인버터부(123)를 포함할 수 있다. 메인2차정류유닛(120)은 제2메인정류부(121)와 제2메인콘덴서부(122) 사이에 구비되어 정류된 2차측공급전원을 임시로 저장하는 인덕터(124)를 더 포함할 수 있다.The main secondary rectifying unit 120 includes a second main rectifying unit 121 for rectifying the secondary side power supply, a second main condenser unit 122 for reducing or removing the ripple component from the rectified secondary side control power supply, And a second main inverter unit 123 for stabilizing a DC power source through the main condenser unit 122 to obtain a main power source. The main secondary rectifying unit 120 may further include an inductor 124 provided between the second main rectifying unit 121 and the second main condensing unit 122 and temporarily storing the rectified secondary side power supply .

제2메인정류부(121)에서는 입력되는 교류 전원이 직류 전원으로 변환되도록 할 수 있다. 제2메인콘덴서부(122)에서는 정류된 직류 전원에서 리플 성분을 흡수함으로써, 정류된 직류 전원에서 리플 성분을 감소 또는 제거할 수 있다. 제2메인콘덴서부(122)는 직류 전원에 리플 전원을 감소시키고, 제2메인인버터부(123)에 일정한 직류 전원을 공급하여 리플에 의한 과전류가 발생하는 것을 방지한다.The second main rectifying unit 121 can convert the input AC power into DC power. In the second main condenser section 122, the ripple component is absorbed by the rectified DC power supply, thereby reducing or eliminating the ripple component from the rectified DC power supply. The second main condenser unit 122 reduces the ripple power source to the DC power source and supplies a constant DC power source to the second main inverter unit 123 to prevent the overcurrent due to ripple from occurring.

제2메인인버터부(123)에서는 메인컨트롤러(160)에서 일정한 전원을 만들기 위하여 메인전극부(150)에 입력되는 전원을 조절할 수 있고, 입력되는 직류 전원이 교류 전원으로 변환될 수 있다.In the second main inverter unit 123, the power supplied to the main electrode unit 150 can be adjusted to generate a constant power in the main controller 160, and the input DC power can be converted into the AC power.

메인전극부(150)는 상술한 발생전극부(250)와 동일할 수 있다.The main electrode unit 150 may be the same as the generating electrode unit 250 described above.

메인컨트롤러(160)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)가 포함될 수 있다. 그러면, 메인컨트롤러(160)와 발생컨트롤러(270)는 초퍼신호를 공유할 수 있다.The main controller 160 may include the DC high-voltage high-frequency generating apparatus 200 for welding according to an embodiment of the present invention. Then, the main controller 160 and the generation controller 270 can share the chopper signal.

또한, 메인컨트롤러(160)에는 메인전극부(150)의 전위를 검출하는 메인전위검출부(161), 홀센서(140)의 센싱값을 수신하는 홀스캐너(162)와, 메인전위검출부(161)의 수신정보를 바탕으로 메인1차정류유닛(110)의 제1메인인버터부(113)의 온오프 스위칭을 제어하는 제1메인인버터드라이버(163)와, 메인전위검출부(161)의 수신정보를 바탕으로 메인2차정류유닛(120)의 제2메인인버터부(123)의 온오프 스위칭을 제어하는 제2메인인버터드라이버(164)와, 토치신호와 각종 전압 및 전류 신호가 입력되고 보호가스(40)의 배출 여부를 알리는 솔레노이드 신호와 송풍팬(미도시)의 동작 신호를 출력하는 외부신호부(165)가 포함될 수 있다.The main controller 160 includes a main potential detector 161 for detecting the potential of the main electrode unit 150, a hall scanner 162 for receiving the sensing value of the hall sensor 140, A first main inverter driver 163 for controlling the on / off switching of the first main inverter unit 113 of the main first rectification unit 110 based on the received information of the main potential detection unit 161, A second main inverter driver 164 for controlling the on / off switching of the second main inverter unit 123 of the main secondary rectifying unit 120, and a second main inverter driver 164 for receiving a torch signal and various voltage and current signals, And an external signal unit 165 for outputting an operation signal of a solenoid signal and a blowing fan (not shown).

제1메인인버터드라이버(163)에는 홀스캐너(162)의 수신정보에 따라 제1메인인버터부(113)에 스위칭 제어신호를 전송하는 제1메인스위칭신호부(1631)가 구비될 수 있다. 또한, 제2메인인버터드라이버(164)에는 홀스캐너(162)의 수신정보에 따라 제2메인인버터부(123)에 스위칭 제어신호를 전송하는 제2메인스위칭신호부(1641)가 구비될 수 있다.The first main inverter driver 163 may be provided with a first main switching signal portion 1631 for transmitting a switching control signal to the first main inverter portion 113 according to reception information of the hall scanner 162. The second main inverter driver 164 may be provided with a second main switching signal unit 1641 for transmitting a switching control signal to the second main inverter unit 123 according to reception information of the hall scanner 162 .

미설명부호 1632는 메인컨트롤러(160)와 제1메인인버터드라이버(163) 중 적어도 어느 하나에 안정된 전원을 공급하는 제1안정화공급부이다. 미설명부호 1642는 제2메인인버터드라이버(164)에 안정된 전원을 공급하는 제2안정화공급부이다. 일예로, 제1안정화공급부(1632)와 제2안정화공급부(1642)는 SMPS(switched mode power supply)가 포함될 수 있다.Reference numeral 1632 denotes a first stabilization supply unit that supplies stable power to at least one of the main controller 160 and the first main inverter driver 163. Reference numeral 1642 denotes a second stabilization supply section for supplying a stabilized power source to the second main inverter driver 164. For example, the first stabilization supply unit 1632 and the second stabilization supply unit 1642 may include a switched mode power supply (SMPS).

미설명부호 166은 제1메인인버터부(113)의 제어신호를 수동으로 입력하기 위해 제1메인인버터드라이버(163)에 접속되는 터치부이다. 일예로, 터치부(166)는 RS232를 매개로 제1메인인버터드라이버(163)에 접속될 수 있다.Reference numeral 166 denotes a touch unit connected to the first main inverter driver 163 for manually inputting a control signal of the first main inverter unit 113. For example, the touch unit 166 may be connected to the first main inverter driver 163 via RS232.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 아크 발생장치의 동작을 살펴보면, 무부하 시에 제1메인인버터드라이버(163)의 제1메인스위칭신호부(1631)에 의해 풀 스위칭하여 제1메인콘덴서부(112)를 거친 전원을 메인트랜스포머(130)로 공급하면, 제1메인인버터부(113)는 메인트랜스포머(130)의 권선비에 따라 2차 전압이 유기된다.The operation of the arc generator for welding according to an embodiment of the present invention will be described below. When no load is applied, full-switching is performed by the first main switching signal portion 1631 of the first main inverter driver 163, The first main inverter unit 113 generates a secondary voltage in accordance with the turns ratio of the main transformer 130. The main transformer 130 is connected to the main transformer 130,

메인트랜스포머(130)로 유기된 전원은 제2메인정류부(121)에서 정류되고, 정류된 전원은 제2메인인버터부(123)에 의해 교류 전원 또는 직류 전원을 만든다.The power supplied to the main transformer 130 is rectified by the second main rectifying unit 121 and the rectified power is supplied to the AC main power source or the DC power source by the second main inverter unit 123.

외부신호부(165)에서 토치스위치의 토치신호가 입력되면, 시퀀스에 따라 운전하고, 외부신호부(165)에서 솔레노이드 신호가 출력되어 가스밸브가 동작함에 따라 노즐(20)에서는 보호가스(40)가 나오며, 무부하 전원이 인가된다. 이때, 전류가 흐르지 않으면 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)가 동작된다. 보호가스(40)의 절연을 파괴하고 전류를 흐르게 하기 위하여 용접용 직류 고압 고주파 발생장치(200)에서 초퍼스위칭부(273)가 100kHz로 동작한 다음, 홀센서(140)를 통해 메인전극부(150)의 전류를 검출한다.When the torch signal of the torch switch is input in the external signal unit 165 and the gas valve operates by outputting the solenoid signal from the external signal unit 165 in accordance with the sequence, And a no-load power source is applied. At this time, if the current does not flow, the welding direct high voltage high frequency generator 200 operates. The chopper switching unit 273 operates at 100 kHz in the welding high voltage direct current high frequency generator 200 in order to break the insulation of the protective gas 40 and to allow the current to flow therethrough. 150).

여기서, 메인전극부(150)에서 전류가 흐르면, 모재(10)와 전극봉(30) 사이에서 아크(32)가 유지되므로, 초퍼스위칭유닛(243)를 끄고, 릴레이(260)도 끈다.When the current flows in the main electrode unit 150, the arc 32 is held between the base material 10 and the electrode bar 30, so that the chopper switching unit 243 is turned off and the relay 260 is also turned off.

또한, 메인전극부(150)에서 전류가 검출되지 않으면, 초퍼스위칭유닛(243)의 온 트리거를 시행하고, 반복적으로 전류 검출 여부를 체크한다. 일예로, 초퍼스위칭유닛(243)은 100kHz 1uSec로 온 트리거를 시행할 수 있다.If no current is detected in the main electrode unit 150, on-trigger of the chopper switching unit 243 is performed and it is checked whether current is detected repeatedly. For example, the chopper switching unit 243 can perform on-trigger at 100 kHz 1 uSec.

그리고 초퍼스위칭유닛(243)의 온 트리거 후 오프하면 리액터(244)에 순간 충전된 임시전원은 고속다이오드(242)를 통하므로, 메인전극부(150)의 양(+)극 측으로 유기되어 메인전극부(150)에서 순간적인 전위가 상승하므로, 양(+)극과 음(-)극이 충돌하고, 순간적인 전계 충돌로 보호가스(40)에 전류가 흐르도록 만든다. 이에 따라 모재(10)와 전극봉(30) 사이에서 아크(32)가 발생된다.After the chopper switching unit 243 is turned on and off, the temporary power source instantaneously charged to the reactor 244 passes through the high-speed diode 242 and is supplied to the positive electrode side of the main electrode unit 150, (+) And negative (-) poles collide with each other due to an instantaneous potential rise in the unit 150, causing a current to flow through the protective gas 40 due to an instantaneous electric field collision. Accordingly, an arc 32 is generated between the parent material 10 and the electrode bar 30.

다른 표현으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 직류 고압 고주파 발생장치는 발생인버터스위칭부(271)에 의한 적정한 직류 전원을 발생트랜스포머(230)를 통하여 제2발생정류부(221)로 풀브릿지 정류된 전압을 얻고 센터탭 방식의 발생트랜스포머(230)의 전원을 1차측제어전원(센터탭 전원)과 정류된 2차측제어전원(풀브릿지 정류에 의한 전원) 사이의 전위차에 의한 초퍼스위칭유닛(243)의 동작으로 고속 스위칭되어 리액터(244)에 흐르는 전류에 의한 임시전원인 고압의 전원을 고속다이오드(242)를 통하여 메인전극부(150)의 양(+)극 측으로 방전한다.In other words, in the DC high-voltage high-frequency welding apparatus according to an embodiment of the present invention, an appropriate DC power by the generated inverter switching unit 271 is supplied to the second generation rectifying unit 221 through the generated transformer 230, And the power of the center transformer generating transformer 230 is supplied to the chopper switching unit (center tap power supply) by a potential difference between the primary side control power supply (center tap power supply) and the rectified secondary side control power supply (full bridge rectification power supply) 243 to discharge a high-voltage power source, which is a temporary power source due to the current flowing in the reactor 244, to the positive electrode side of the main electrode unit 150 through the high-speed diode 242.

그리고 고속의 초퍼스위칭유닛(243)에 온 신호 후 오프하면, 발생트랜스포머(230)의 전위와 리액터(244)의 충전전류 및 리액터(244)의 값에 의하여 충전전압이 결정된다. 초퍼스위칭유닛(243)에 온 신호 후 오프하면, 메인전극부(150)의 양(+)극 전위가 생성되며 고속다이오드(242)로 리엑터(244)에 충전된 임시전원이 방전된다.The charge voltage is determined by the potential of the generated transformer 230, the charge current of the reactor 244, and the value of the reactor 244 when the high-speed chopper switching unit 243 is turned off. (+) Pole potential of the main electrode unit 150 is generated and the fast power charged in the reactor 244 is discharged by the fast diode 242 when the chopper switching unit 243 is turned off.

또한, 1차 고주파 스위칭 제어는 ZVS(Zero Voltage Switch)로 제어하여 메인트랜스포머(130)의 권선비 및 제1메인인버터부(113)의 온오프비에 의해 일정한 공급전원을 얻으며, 제2메인인버터부(123)는 메인컨트롤러(160)에 의한 전원이 출력되고, 전류를 체크하여 전류가 흐르지 않으면, 초퍼스위칭유닛(243)을 온오프 스위칭시켜 고압 고주파수의 전원을 발생하여 아크를 발생시키고, 아크 발생 후 전류가 흐르는 것을 감지하면, 초퍼스위칭유닛(243) 및 릴레이(260)를 오프한다The first high frequency switching control is controlled by ZVS (Zero Voltage Switch) to obtain a constant supply power by the turns ratio of the main transformer 130 and the on / off ratio of the first main inverter section 113, The chopper switching unit 243 is turned on and off to generate a high-frequency power source to generate an arc, and when an arc is generated, When it senses that a post-current flows, the chopper switching unit 243 and the relay 260 are turned off

상술한 용접용 직류 고압 고주파 발생장치와 이것을 이용한 용접용 아크 발생장치에 따르면 용접에서 토치 전극과 피용접부 사이에서 아크를 안정적으로 발생시키고, 아크 스타트 시에 발생되는 스타트의 실패 및 지연을 예방하여 용접 특성을 향상시키며, 저전류 및 용접 케이블의 길이에 따른 아크 스타트를 개선함은 물론 불안정성을 없앨 수 있다.According to the DC high-voltage high-frequency welding apparatus for welding and the arc generator for welding using the welding apparatus, the arc is stably generated between the torch electrode and the welded portion in welding, and the welding failure and delay caused in the arc- Improves the characteristics, improves the arc start according to the low current and the length of the welding cable, as well as eliminates the instability.

또한, 티그 용접에서 불활성 가스를 보호가스(40)로 사용할 때, 비소모성 전극인 텅스텐 전극봉(30)과 모재(10) 사이에서 아크를 확실하고 안정되게 발생시킬 수 있다.In addition, when an inert gas is used as the protective gas 40 in the tig welding, an arc can be reliably and stably generated between the tungsten electrode rod 30, which is a non-consumable electrode, and the base material 10.

또한, 아크 스타트 시에 직류 고압 고주파 전원을 만들어 줌으로써, 용접성 및 아크의 안정성을 확보하고, 일 회의 아크로 정확한 아크를 발생할 수 있다.In addition, by making a DC high-voltage high-frequency power source at the time of arc start, it is possible to secure the weldability and the stability of the arc, and to generate a precise arc in one arc.

또한, 최소 전류가 발생되도록 하여 모재(10)에 국부적인 열 영향을 미치게함으로써, 용접에 탁월한 아크를 발생시킬 수 있고, 박판 용접에 탁월한 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 용접 작업의 용이함과 에너지를 효율적으로 절감할 수 있다.In addition, since a minimum current is generated and local heat effect is exerted on the base material 10, an excellent arc can be generated in the welding, and excellent effects in thin plate welding can be achieved. Further, the ease of welding work and energy can be efficiently reduced.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Modify or modify the Software.

10: 모재 11: 용융부 12: 융착부
20: 노즐 30: 전극봉 31: 콜릿척
32: 아크 40: 보호가스 50: 용가재
110: 메인1차정류유닛 111: 제1메인정류부 112: 제1메인콘덴서부
113: 제1메인인버터부 120: 메인2차정류유닛 121: 제2메인정류부
122: 제2메인콘덴서부 123: 제2메인인버터부 124: 인덕터
130: 메인트랜스포머 140: 홀센서 150: 메인전극부
160: 메인컨트롤러 161: 메인전위검출부 162: 홀스캐너
163: 제1메인인버터드라이버 1631: 제1메인스위칭신호부
1632: 제1안정화공급부 164: 제2메인인버터드라이버
1641: 제2메인스위칭신호부 1642: 제2안정화공급부
165: 외부신호부 166: 터치부
200: 용접용 직류 고압 고주파 발생장치 210: 발생1차정류유닛
211: 제1발생정류부 212: 제1발생콘덴서부 213: 발생인버터부
220: 발생2차정류유닛 221: 제2발생정류부 222: 제2발생콘덴서부
230: 발생트랜스포머 241, 242: 고속다이오드
243: 초퍼스위칭유닛 244: 리액터 250: 발생전극부
260: 릴레이 270: 발생컨트롤러 271: 발생인버터스위칭부
272: 발생전위검출부 273: 초퍼스위칭부 P: 상용전원10: base material 11: molten portion 12: fused portion
20: nozzle 30: electrode 31: collet chuck
32: arc 40: protective gas 50:
110: main first rectifying unit 111: first main rectifying unit 112: first main condenser unit
113: first main inverter unit 120: main secondary rectifier unit 121: second main rectifier unit
122: second main capacitor section 123: second main inverter section 124: inductor
130: main transformer 140: Hall sensor 150: main electrode part
160: Main controller 161: Main potential detector 162: Hall scanner
163: first main inverter driver 1631: first main switching signal part
1632: first stabilization supply unit 164: second main inverter driver
1641: second main switching signal unit 1642: second stabilization supply unit
165: external signal part 166: touch part
200: DC high-voltage high-frequency generating device for welding 210: Generating primary rectifying unit
211: first generation rectification part 212: first generation capacitor part 213: generated inverter part
220: Generation secondary rectification unit 221: Second generation rectification unit 222: Second generation capacitor unit
230: Generation transformer 241, 242: High-speed diode
243: Chopper switching unit 244: Reactor 250: Generating electrode part
260: Relay 270: Generator controller 271: Generated inverter switching section
272: generated potential detection unit 273: chopper switching unit P: commercial power source

Claims (6)

모재와 전극봉 사이에서 직류 고압 고주파를 발생시키는 용접용 직류 고압 고주파 발생장치이고,
외부의 상용전원을 정류하고 안정화시켜 제어전원을 얻는 발생1차정류유닛;
상기 제어전원을 1차측제어전원과 상기 1차측제어전원과 구분되는 2차측제어전원으로 분리하는 발생트랜스포머;
상기 2차측제어전원을 정류하고 정류된 2차측제어전원에서 리플 성분을 감소 또는 제거하는 발생2차정류유닛;
상기 발생트랜스포머와 상기 발생2차정류유닛에 접속되고, 상기 모재와 상기 전극봉에 각각 접속되는 양(+)극과 음(-)극이 구비된 발생전극부;
상기 발생2차정류유닛에 접속되어 상기 발생2차정류유닛을 거친 2차측제어전원을 바탕으로 임시전원이 축적되는 리액터;
상기 1차측제어전원의 전위와 상기 정류된 2차측제어전원의 전위차에 의해 온오프 스위칭되는 초퍼스위칭유닛; 및
상기 초퍼스위칭유닛의 스위칭 동작에 따라 상기 리액터에 축적된 임시전원을 상기 발생전극부로 전달하는 고속다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 직류 고압 고주파 발생장치.A DC high-voltage high-frequency generator for welding which generates a DC high-voltage high-frequency wave between a base material and an electrode rod,
A generating primary rectifying unit for rectifying and stabilizing an external commercial power supply to obtain a control power;
A generating transformer for separating the control power source into a primary side control power source and a secondary side control power source separated from the primary side control power source;
An occurrence secondary rectifying unit for rectifying the secondary control power source and reducing or removing the ripple component from the rectified secondary control power source;
A generating electrode unit connected to the generated transformer and the generated secondary rectifying unit and having positive and negative poles connected to the base material and the electrode, respectively;
A reactor connected to the generated secondary rectifying unit and storing a temporary power source based on a secondary-side control power source passing through the generated secondary rectifying unit;
A chopper switching unit which is switched on and off by a potential difference between the primary control power supply and the rectified secondary control power supply; And
And a high-speed diode for transmitting the temporary power stored in the reactor to the generating electrode unit according to a switching operation of the chopper switching unit. 제1항에 있어서,
상기 발생전극부에서 전류가 흐르면, 상기 초퍼스위칭유닛를 끄고,
상기 발생전극부에서 전류가 검출되지 않으면, 상기 초퍼스위칭유닛의 온 트리거를 시행하며,
상기 초퍼스위칭유닛의 온 트리거 후 오프하면, 상기 리액터에 순간 충전된 임시전원이 상기 고속다이오드를 통해 상기 발생전극부에 전달되어 상기 발생전극부에서 순간적인 전위가 상승하는 것을 특징으로 하는 용접용 직류 고압 고주파 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein when the current flows in the generating electrode unit, the chopper switching unit is turned off,
Triggering the chopper switching unit if no current is detected at the generating electrode unit,
Wherein when the chopper switching unit is turned on and off, a temporary power source momentarily charged to the reactor is transmitted to the generating electrode unit through the high-speed diode so that an instantaneous potential rises at the generating electrode unit. High - voltage high - frequency generator. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발생트랜스포머와 상기 발생전극부 사이에 구비되고, 상기 발생전극부에서 흐르는 전원의 유무에 따라 상기 초퍼스위칭유닛과 함께 온오프 스위칭되는 릴레이;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 직류 고압 고주파 발생장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a relay provided between the generated transformer and the generating electrode unit and being switched on and off together with the chopper switching unit depending on the presence or absence of power flowing in the generating electrode unit. Device. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발생1차정류유닛의 동작과 상기 초퍼스위칭유닛의 온오프 스위칭 동작을 제어하는 발생컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 직류 고압 고주파 발생장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And a generation controller for controlling the operation of the generated primary rectifying unit and the on-off switching operation of the chopper switching unit. 외부의 상용전원을 정류하고 안정화시켜 공급전원을 얻는 메인1차정류유닛;
상기 공급전원을 1차측공급전원과 상기 1차측공급전원과 구분되는 2차측공급전원으로 분리하는 메인트랜스포머;
상기 2차측공급전원을 정류하고 안정화시켜 메인전원을 얻는 메인2차정류유닛;
상기 메인2차정류유닛에 접속되고, 상기 모재와 상기 전극봉에 각각 접속되는 양(+)극과 음(-)극이 구비된 메인전극부;
상기 메인전극부에서 전류가 흐르는 상태를 감지하는 홀센서; 및
상기 홀센서에서 감지되는 전류의 상태와 상기 메인전극부에서 검출되는 전위를 바탕으로 상기 메인1차정류유닛의 동작과 상기 메인2차정류유닛의 동작을 제어하는 메인컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 아크 발생장치.A main primary rectifying unit for rectifying and stabilizing an external commercial power supply to obtain a power supply;
A main transformer for separating the supply power into a primary power supply and a secondary power supply separated from the primary power supply;
A main secondary rectifying unit for rectifying and stabilizing the secondary power supply to obtain a main power;
A main electrode unit connected to the main secondary rectification unit and having positive and negative poles connected to the base material and the electrode, respectively;
A Hall sensor for detecting a current flowing in the main electrode unit; And
And a main controller for controlling the operation of the main primary rectifying unit and the operation of the main secondary rectifying unit on the basis of the state of the current sensed by the hall sensor and the potential detected by the main electrode unit A welding arc generator for welding. 제5항에 있어서,
상기 메인컨트롤러에는,
제1항 또는 제2항에 기재된 용접용 직류 고압 고주파 발생장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 용접용 아크 발생장치.
6. The method of claim 5,
In the main controller,
A welding arc generator as claimed in any one of claims 1 to 3, further comprising a DC high-voltage high-frequency generator for welding.
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