KR880001517B1 - 직류 아아크 용접장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직류 아아크 용접장치

제 1 도는 종래의 직류아아크 용접장치를 표시한 불럭도.

제 2 도는 출력전압 설정신호 es, 출력전압 귀환신호 evf, 출력신호 evo 및 출력전류 I와의 관계를 표시한 도면.

제 3 도는 본 발명의 일실시예를 표시한 블럭도.

제 4 도는 본 발명의 다른 실시예를 표시한 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 직류전원 2 : 스윗칭소자

3, 4 : 출력단자 5 : 콘택트 칩(contact chip)

6 : 와이어(wire)(소모전극) 8 : 모재(피용접물)

9 : 전류검출소자 10 : 출력전압설정기

11 : 연산회로 12 : 증폭기

13, 14, 15, 19, 20, 22 : 저항기 16, 23 : 콘덴서

17 : 출력전류제어회로 18 : 구동회로

21 : 트란지스타

본 발명은 직류 아아크 용접장치에 관한 것으로, 특히 용접 전류의 상향특성을 임의로 제어할 수 있는 제어회로를 갖는 직류 아아크 용접장치에 관한 것이다.

이들의 선행 기술로서는 출원인의 선출원 특허원 82년 제2578호 즉, 제 1 도에 표시한 것과 같은 것이있다.

도면에 있어서 (1)은 용접용변압기등에 의하여 구성되는 직류 전원장치, (2)는 출력전류를 제어하는 스윗칭소자, (3) 및 (4)는 출력단자, (5)는 콘택트칩, (6)은 콘택트칩에 의하여 급전되는 소모전극(이하 와이어(wire)라고 함), (7)은 아아크, (8)은 피용접물(이하 모재라고 함), (9)는 전류 검출소자, (10)은 출력전압 설정기, (11)은 연산회로, (12)는 증폭기, (13)는 증폭기 (12)의 반전입력단자와 출력전압 설정기의 섭동자간에 접속된 저항기, (14)는 출력단자(3)과 증폭기(12)의 반전입력 단자간에 접속된 저항기, (15)는 증폭기(12)의 출력단자와 반전입력 단자간에 접속된 콘덴서, (17)은 연산회로(11)의 출력신호와 전류 검출소자(9)의 출력전류 검출신호에 의하여 출력전류를 제어하는 출력전류 제어회로, (18)은 출력전류 제어회로(17)의 신호를 증폭하여 스윗칭소자(2)를 구동하는 구동회로이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

출력전압 설정기(10)의 출력전압설정신호 es와 출력전압 귀환신호 evf가 증폭기(12)에 의하여 비교증폭된다.

비교증폭된 연산회로(11)의 출력신호 evo와 출력전류 검출소자(9)에서의 출력전류 신호 eif를 출력전류 제어회로(17)로 연산하고, 연산회로(11)의 출력신호 evo에 대응한 출력전류신호 eif가 항상 얻을 수 있게 되는 신호 eio를 구동회로(18)에 전한다. 구동회로(18)에서는 상기신호 eio에 대응하여 스윗칭소자(2)를 구동한다.

스윗칭소자(2)가 ON.Off를 반복하므로서, 직류전원회로(1)에서 스윗칭소자(2), 출력단자(3), 콘택트칩(5), 와이어(6), 아아크(7), 모재(8), 출력단자(4), 출력전류 검출소자(9), 그리고 직류 전원회로(1)의 순으로 출력전류가 흐른다.

상기 출력전류는 출력전류 검출소자(9)에 의하여 출력전류신호로 하여 출력전류 제어회로(17)에 귀환되어 제어된다. 그러므로 이회로에서는 출력전류설정신호는 연산회로(11)의 출력신호 evo가 된다.

출력신호 evo는 아아크상태의 변화에 관계없이 출력전압귀환신호 evf가 일정하여지게 (출력전압설정신호 es가 일정한 경우)동작한다. 이 때문에 출력단자(3)과 (4)사이의 전압은 부하상태에 변화없이 일정하게 되는 것이다.

그러나, 와이어(6)과 모재(8)이 단락한 경우에는 순간적으로 대전류를 흐르게하여 일정전압이 되게 제어회로가 동작하면, 와이어(6)에 필요이상의 대전류가 흐르기 때문에 와이어(6)이 사방으로 비산한다(이하 이비산금속을 스팟타(sputter)라한다.) 이때문에 단락 개방직후의 와이어(6)선단과 모재(8) 사이의 거리(이하 이 거리를 아아크길이라고 한다)가 길어져서, 아아크절단을 발생하는 등의 아아크불안정의 원인이 된다.

또한 스팟타도 모재(8)에 부착되어 제거가 곤란한 경우가 많다. 그리하여 연산회로(11)내에 시간지연소자(콘덴서(16))을 접속시키므로서, 출력전압 귀환신호 evf의 급격한 변동에 대하여 출력신호 evo를 시간지연시키므로서 대응할 수 있게 하였다. 이 때문에 출력전류도 와이어(6)과 모재(8)이 단락하므로서 급격히 증가되는 것이 아닌 완만한 증가를 하는 것이다. 그 출력전압의 귀환신호 evf와 출력전압 설정신호 es, 출력신호 evo, 출력전류 I의 관계를 제 2 도에 표시한다.

더우기 출력전류 제어회로(17) 및 구동회로(18)의 구체적 구성 및 그 동작은 특허출원 제82-2578호에 설명되어 있다.

선행하는 기술의 직류 아아크용접장치는 상기와 같이 구성되어 있다. 이에 따라서 와이어(6)과 모재(8)이 단락한 경우의 출력전류의 변화율은 소 전류역(小電流域)에서의 변화율이 대전류역에서의 변화율보다도 클경우에 전 전류역에서 아아크가 안정되고 더우기 스팟타의 발생이 적은 것으로 되어 있다.

그러나, 상술한 방식에서는 출력전류의 변화율이 일정하므로, 소 전류역에서 아아크가 안정되도록 다량의 스팟타를 발생하고, 대전류역에서 아아크가 안정하도록 콘덴서(16)을 설정하면, 소 전류역에서 아아크가 불안정하게되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전 전류범위에서 스팟타가적은 안정된 용접이 가능한 직류 아아크용접장치를 제공하고저 하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 용접의 출력전류의 상향특성을 임의의 점에서 자동적으로 발휘할 수 있는 직류 아아크용접장치를 제공하고저 하는 것이다.

본 발명은 이들의 목적을 달성하기 위하여, 용접전극과 피용접물과의 사이에 스윗칭소자를 통하여 전류를 공급하는 직류전원장치, 용접전극과 피용접물간의 검출귀환전압과 미리 설정된 설정전압과를 비교하여 차(差)신호를 출력하는 비교증폭기와, 비교증폭기의 출력신호에 따라서 접속이 전환되어 비교증폭기에서의 출력을 지연시키는 복수의 시간지연소자로 된 연산회로, 용접전극과 피용접물과의 사이에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출소자, 전류검출소자에 의하여 검출된 검출전류와 미리설정된 설정전류에 상당하는 연산회로에서의 출력신호를 비교하여 제어신호를 출력하는 출력전류제어회로, 제어신호가 입력되어 스윗칭소자의 개폐를 제어하는 신호를 출력하는 스윗칭소자의 구동회로로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에 본 발명의 일실시예를 설명한다.

제 3 도에 있어서, (19) 및 (20)은 증폭기(12)의 출력단자와 공통선 사이에 직열로 접속된 저항기, (21)은 트란지스타로서, 베이스는 저항기(19)와 저항기(20)과의 접속부분에 접속되었고, 에밋터는 증폭기(12)의 출력단자에 접속되어 있어, 코렉터와 저항기(22)를 통하여 공통선에 접속되어 있다.

콘덴서(23)은 증폭기(12)의 반전입력단자와 트란지스타(21)의 코렉터사이에 접속되어 있다.

동작에 대하여 설명한다.

제 3 도의 회로에 있어서, 증폭기(12)의 출력신호 evo는 evo>0이며, evo가 커지면 출력전류 I도 커지는 것으로 한다. 출력신호 evo가 작을경우(출력전류 I가 작을경우)에는 저항기(19)의 양단전압이, 트란지스타(21)이 도통하는데 필요한 전압보다도 작으므로 트란지스타(21)은 도통하지 않음.

그리하여 연산회로(11)은 콘덴서(16)에 의하여 결정되는 시간지연 장치로서, 출력전압귀환신호 evf의 급격한 변동에 대응한다. 이 때문에 출력전류의 상향특성은 비교적 급격하게 된다. 한편 출력신호 evo가 클경우(출력전류가 큰 경우)에는 저항기(19)의 양단의 전압이 트란지스타(21)이 도통하기에 필요한 전압보다도 커지려고 하므로 트란지스타(21)이 도통한다. 트란지스타(21)이 도통하면, 콘덴서(23)은 콘덴서(16)과 병열로 접속된 것과 같은 값이 된다. 그리하여 연산회로(11)은 콘덴서(16)과 콘덴서(23)에 의하여 결정되는 시간지연으로 출력전압귀환신호 evf의 급격한 변동에 대응한다. 이 때문에 출력전류의 상향특성은 비교적 완만하게 된다.

이와 같이 저항기(19)와 (20)의 저항비를 조정하므로서, 임의의 점에서 출력전류의 상향특성을 변경할 수 있는 것이다.

그리고 전 전류역에서 스팟타가 적은 안정된 용접이 가능하게 된다. 더우기 상기 실시예에서는 출력전류의 상향특성은 한번변화할 뿐이지만, 제 4 도에 표시한 바와 같이 트란지스타 및 콘덴서등을 추가하므로서 출력전류의 상향특성을 2번이상 변화시킬 수도 있는 것이다. 또한 상기 실시예에서는 PnP형의 트란지스타를 사용하고 설명하였으나, 전계효과형 트란지스타등의 스윗칭소자를 사용하여도 상기실시예와 같은 효과를 나타낸다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 출력전류의 변화에 의하여 연산회로(11)내의 시간지연이 변화되도록하여 출력전류의 상향특성을 각출력전류에 대하여 가장 적정한 값으로 선택할 수 있음으로, 전용접 전류범위에 있어서 스팟타가적은 안정된 용접이 가능하게 되는 것이다.

Claims (6)

1. 용접전극과 피용접물과의 사이에 스윗칭소자를 개재하고 전류를 공급하는 직류전원장치, 상기용접전극과 피용접물간의 검출귀환 전압과 미리설정된 설정전압과를 비교하여 차신호를 출력하는 비교증폭기와, 상기 비교증폭기의 출력신호에 따라서 접속이 전환되어 상기비교증폭기로부터의 출력을 지연시키는 복수의 시간 지연소자로 구성된 연산회로, 상기 용접전극과 피용접물과의 사이에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출소자, 상기 전류 검출소자에 의하여 검출된 검출전류와 미리설정된 설정전류에 상당하는 상기연산회로의 출력신호와를 비교하여 제어신호를 출력하는 출력전류 제어회로, 상기 제어신호가 입력되어 상기스위칭소자의 개폐를 제어하는 신호를 출력하는 상기스윗칭소자의 구동회로를 구비하여서된 직류 아아크 용접장치.
2. 제 1 항에 있어서, 연산회로의 복수의 시간지연소자는, 비교증폭기의 출력신호에 따라서 그 접속량이 전환되는 것을 특징으로 하는 직류 아아크 용접장치.
3. 제 2 항에 있어서, 복수의 시간지연소자를 콘덴서로 구성함을 특징으로한 직류아아크 용접장치.
4. 제 2 항에 있어서, 복수의 시간지연소자의 접속량은 비교증폭기의 출력신호에 따라서 도통하는 트란지스타에 의하여 전환되는 것을 특징으로 하는 직류 아아크 용접장치.
5. 제 1 항에 있어서, 스윗칭소자로서 최소1개의 파워트란지스타를 사용한 것을 특징으로 하는 직류 아아크 용접장치.
6. 제 1 항에 있어서, 연산회로는 비교증폭기, 상기비교증폭기에 병열접속된 저항 및 콘덴서, 비교증폭기의 출력단자와 접지와의 사이에 직열접속된 2개의 저항 접속점에 베이스가 접속되어, 비교증폭기의 출력단자에 밋타가 접속되어, 저항을 개재한 접지에 콜레크타가 접속된 트란지스타와, 상기트란지스타의 콜렉타와 비교증폭기의 입력단자에 접속된 콘덴서로 되는 최소1개의 시간지연수단에 의하여 구성된 것을 특징으로 한 직류 아아크 용접장치.

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