KR910001003B1 - 스패터를 감소시키기 위한 단락형 용접 시스템 제어 방법 및 장치 - Google Patents

스패터를 감소시키기 위한 단락형 용접 시스템 제어 방법 및 장치 Download PDF

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모리스 파크스 존
케이스 스타바 일리오트
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더 링컨 일렉트릭 컴패니
엘리스 에프. 스모리크
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Abstract

내용 없음.

Description

스패터를 감소시키기 위한 단락형 용접 시스템 제어 방법 및 장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예를 채용한 단락형 용접 시스템의 개략도.
제2a, 2b 및 제2c도는 단락회로 상태와 퓨우즈 차단시 용접 와이어의 단부상에 형성된 용융금속 욕의 진행을 나타낸 개략도.
제3도는 제2a, 2b도 및 2c도에서 도시된 바와 같은 표준 금속이 다소 이동하는 동안의 용접전류를 도시한 그래프.
제4도는 본 발명이 작동 특성을 상세히 도시한 전압 및 전류 그래프.
제5도는 제2c도에서 예시된 바와 같은 퓨우즈 작동 또는 네크 폭발의 발생을 예견하기 위한 또다른 시스템의 배선도.
제6a, 6b, 6c도 및 6d도는 본 출원에서 사용되는 용어이며, 물리적 및 전기적 특성들을 나타내는 "초기 단락(incipient short)"을 도시한 개략도.
제7도는 제6a 내지 6d도에서 개략적으로 도시된 초기 단락 현상과 관련된 전기적 특성들을 나타내는 용접전류를 도시한 그래프.
제8도는 종래 기술로써 소망의 금속 이동 단락에 의해 수반된 2가지의 원치않는 초기 단락을 신장 및 중지된 시간 횡좌표와 다소 확대된 전류 종좌표로서 도시한 전류곡선.
제9도는 제10도에서 도시될 본 발명의 특성을 설명하는데 사용되는 본 발명의 바람직한 실시예의 개략도.
제10도는 네크에서의 전류를 감소시키기 위한 본 발명의 한가지 특징을 사용한 용접전류파형을 도시한 그래프.
제11도는 본 발명의 모든 특징을 사용한 금속 이동 펄스를 도시한 파형 그래프.
제12도는 본 발명의 바람직한 실시예를 고전압 및 그 순환전류로부터 전력 다링톤 트랜지스터를 보호하기 위한 소자로서 도시한 도면.
제13도는 본 발명의 바람직한 실시예를 실시하는데 사용되는 실제 회로의 배선도를 도시한 것으로서, 상기 배선도는 제13a도 및 제13b도로 분리되어 있다.
제14도는 각각의 용접 작업상태 동안 용접전류, 아아크 전압을 도시하며, 표준 단락회로 용접 시스템과 새로운 스패터 제어 시스템을 사용한 시스템을 대비한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 전원 12, 14 : 출력 리이드
20 : 가스노즐 22 : 용접 와이어
30 : 공작물 40 : 차폐 가스
122 : 미분기 126 : 증폭기
130 : 비교기 190 : 쵸크
192 : 캐패시터 320 : 볼 펄스 발생기
360 : 퓨우즈 시간 발생기 380 : 샘플 발진기
390 : 샘플 유지 회로 400 : 비교기
410 : 증폭기 420 : 플립 플롭
442 : 게이트
본 발명은 전기 아아크 용접기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 말하자면 보통 이러한 용접공정에 수반하는 스패터(spatter)를 대폭적으로 삭감시키도록 단락형 용접 시스템을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
소모성 전기 아아크 용접시, 인지된 작동 모드들 중 하나는 전원이 소모성 전극 또는 용접 와이어 양단에 접속되고 공작물 위에 용접 비이드(bead)가 용착되는 단락 모드이다. 아아크가 발생되는 경우, 상기 전극의 단부는 전극에 매달려 공작물을 향해 연장하는 다량의 구형 용융물질을 형성하도록 용융된다. 이러한 다량의 용융물질이 상당히 많아질 때, 상기 용융물질은 전극과 공작물간의 틈을 브리지(span)하여 단락회로를 형성한다. 그때, 전극 및 공작물간의 전압이 대폭적으로 강하하므로 전원이 단락회로를 통해 전류를 대폭 증가시킨다. 이러한 고전류 흐름이 지속되어, 전원 인덕턴스(inductance)를 제거시키므로 실제로 용융물질을 통해 시간에 따라 증가된다. 이와 같은 단락회로 전류는 계속흐르기 때문에 전기 핀치(electric pinch)가 용접 와이어의 단부에 인접한 용융물질부분을 네크 다운(neck down)시킨다. 용융된 용접 와이어를 네크 다운시키는 힘은 용융된 금속에 따라 용접 와이어의 단부로 흐르는 전류의 제곱에 정비례한다. 이러한 전기 핀치 효과는 다음과 같은 노쓰럽(Northrup)방정식에 의해 설명된다:
Figure kpo00001
여기서, I는 전류밀도, r은 용접 와이어의 중심으로부터의 거리, R은 네크의 직경이다. 단락회로에는 비교적 고전류를 흐르게 할 필요가 있는데, 이는 물론 단락회로를 형성하는 경우 흐르게 된다. 이러한 고전류 흐름은 용융된 물질의 네크 부분을 매우 작은 영역 또는 네크내로 신속하게 형성시키는 것이 바람직한데, 그에 따라 상기 네크는 궁극적으로 전기 퓨우즈로 하여금 용융된 볼(ball)을 와이어로부터 분리시키도록 폭발하고 그것을 다시 표면 장력에 의해 용접푸울속으로 끌어넣는다. 이와 같은 네크의 폭발로 인해 용접공정으로부터 스패터가 발생되게 된다. 상기 스패터는 용접작업의 전체 효율을 저하시키며, 또한 용접작업이 종료된 후에는 용접 비이트에 인접한 것을 상당량 세척시킬 필요가 있게 된다. 네크 또는 퓨우즈 폭발들이 매우 큰 경우 전류가 와이어 또는 로드를 통해 공작물로 흐르기 때문에 스패터의 진행거리 및 부가한 네크 폭발에 의해 소산되는 에너지 양이 상당히 있게되고, 많은 양의 스패터가 있게 된다.
단락회로 전류는 전기 핀치에 의해 네크 크기를 효율적으로 감소시키도록 커져야하지만, 퓨우즈 폭발의 에너지를 감소시키기 위해서는 작아져야 하는 모순이 있게 된다. 따라서, 스패터를 감소시키고 스패터 입자가 진행되는 거리를 줄여야 한다.
용접 와이어에 매달려서 공작물 또는 용접푸울을 결합하는 금속볼의 네크 또는 퓨우즈에서의 폭발에 의하여 아아크가 재발생되는 경우, 스패터를 제한하기 위해 상당히 많은 노력이 기울어져 오고 있다. 첫째로, 용접 와이어의 직경을 감소시키도록, 예컨대 1/32의 와이어만을 사용하도록 제안되었으나, 이는 통상 작은 용접 와이어를 사용함으로써 비효율적으로 스패터가 발생된다. 예를 들면, 대량의 용접 비이드를 부설하기가 곤란하며, 때때로 와이어가 용접되지 않은 상태로서 용접푸울속으로 유입되거나 혹은 진입된다. 이러한 문제점을 해소시키기 위해 와이어 직경을 늘렸을 때는 스패터가 실질상 증가된다. 이러한 문제가 직면함에 따라, 본 출원 명세서에서 참조되는 미합중국 특허 제4,544,826호에 기술된 바와 같은 고주파 전원을 사용하도록 제안되었는데, 이것도 또한 단락상태 동안이나 혹은 재 아아크 발생징조, 즉 퓨우즈 차단의 검출시 고주파 인버터를 차단되게 한다. 퓨우즈 폭발 바로전에 고주파 전원이 차단될 때 순환 전류를 방지시키기 위해서 상기한 미합중국 특허는 순환 전류의 급속한 감쇠를 위하여 고체형 인버터(inverter)의 출력 탱크회로내에 저항을 두도록 개방되는 스위치(SWD)를 예시하고 있다. 이러한 시스템은 모든 전원에 대해 적용 가능하지는 않으며, 네크 또는 퓨우즈으 폭발이후 아아크가 재발생될 때 사실상 단락이 검출되는 시간으로부터 전류 곡선의 형상을 형성하는 복합 논리 제어 시스템하에서 예견된다. 단락시의 전류 감소가 감쇠되므로써 그 현상이 시간 t1및 t2사이에 시간 상수 곡선을 초래시킨다. 네크 또는 퓨우즈의 차단 검출에서는 상기한 동일 감쇠 개념이 사용된다. 이러한 특징은 전술한 특허의 시간 t5및 t6사이에서 도시되어 있다.
상기 특허에서 도시된 바와 같은 소정의 파형은 폭발순간에 네크 그 자체를 통하여 흐르는 전류를 감소시키는 고체형 인버터에 대한 상술된 출력탱크회로의 감쇠에 따라 크게 좌우된다. 이러한 소정의 전류형성은 거의 모든 경우 실제 출력 인덕턴스 없이 내부적으로 차단될 수 있는 고주파 고체형 인버터의 전원에 응용할 수 있다. 출력회로내의 실제 유도 리액턴스에 따라, 스위치(SWD)와 병렬인 저항에 의한 감쇠가 어렵게 되며, 항상 보장되지도 않는다. 직류 용접 시스템이 출력 인덕턴스를 갖기 때문에 스패터를 작아지게 하기 위한 이러한 감쇠 개념은 심각한 실제문제를 갖는다.
단락회로 검출에 의해 트리거되는 전류사이클의 반복을 실행하기 위한 시스템을 도시한 다른 특허는 미합중국 특허 제4,545,234호이다. 다시 전류파형이 어느 정도 일정해진다. 소정의 시간지연 이후, 금속 이동을 촉진시키기 위하여 단락된 용융금속 구체 또는 볼 양단에 전류가 인가된다. 네킹이 예견될 때까지는 일정한 전류가 지속되는데, 이러한 네크가 발생되는 경우에는 전류가 저레벨로 신속하게 강하하고 이어서 즉시 제2의 고레벨까지 이동한다. 이러한 시스템은 복잡하고 일반적으로 거의 모든 경우 고주파 고체상테 인버터형 전원과 함께서만 사용할 수 있는 소정의 전류파형을 초래한다.
알수 있는 바와 같이, 전류 흐름이 단락 및 퓨우즈 폭발시에의 대부분의 사이클에 따라 원래의 동작 특성을 보장할 수 있도록, 상기 용접전류의 흐름에 따라 제한된 량의 실제 제어를 실시하여 용접 스패터를 줄이기 위한 비교적 간략화된 시스템이 필요하다. 아울러, 저 인덕턴스회로의 출력 감쇠에도 그리고 몇가지 별개의 전류레벨 제한에도 좌우되지 않는 변압기 패드 및 고체상태 인버터형 전원을 양자와 함께 사용될 스패터 감소회로가 요구된다.
따라서, 본 발명은 단락회로와 이동 모드를 사용한 유형의 용접 시스템에서의 스패터를 감소시키려는 종래의 시도에 대한 결점을 해소시키는 것으로서, 이러한 시스템은 최소한의 논리회로를 필요로 하고 출력회로내에 실제 인덕턴스량이 있거나 없거나 간에 여러 가지 전원들에 대해 응용할 수 있다.
본 발명의 광범위한 특징에 따라서, 아아크 전원이 소정의 임계레벨, 예컨대 10볼트를 초과할 때마다 주요 용접전류가 흐르게 된다. 아아크 전압이 이러한 기선택된 값 이하로 강하할때 주요 용접전류는 소정 시간 동안 차단되고 이어서 다시 흐르게 된다. 이러한 주기 또는 사이클 동안 저 배경전류가 지속되므로 용접 와이어로부터 매달려 있는 용융된 금속물질 또는 볼이 공작물과 접촉하여 주전류가 아닌 저 배경전류만의 영향에 따라 금속 이동 단락으로 차단 또는 발전한다. 따라서, 실제로 공작물상에 용접 비이드 또는 용접푸울로 이동하지 않는 용융된 금속볼은 그것이 용접푸울에서 분리될 때 저 배경 전류만으로 좌우될 것이다. 이러한 저 전류는 그것의 볼 또는 부분을 용접푸울에서 떨어져 있는 와이어로부터 진행시키지 않으려는 경향이 있다. 용융된 금속의 이들 벌브들 또는 볼들은 용융된 용접푸울 또는 용접 비이드를 단지 순간적으로 결합시킬 수도 있으므로 "초기 단락"으로 언급된 현상을 초래한다. 초기 단락은 금속 이동 단락이 아니지만, 볼과 그리고 금속 이동없이 아아크를 다시 발생시키기 위하여 전기 핀치력에 의해 용융된 푸울로부터 상기 볼을 탄력적으로 이동시키므로써 수반되는 용접푸울과의 결합이다. 순간 단락은 선택된 저전류 시간 이내에서 용이하게 발생할 수 있다. 실제로 이러한 시간은 1.0마이크로초(
Figure kpo00002
)이다. 초기 단락이 발생될 때, 용융된 금속볼 및 용접푸울사이의 접촉점에서 핀치력을 감소시키도록 주용접전류가 차단된다. 용접작업을 저전류 흐름으로 유지시킴으로써, 용융작업을 유지하는데는 충분한 전류가 존재하지만, 일반적으로 아아크를 재발생하려는 그 레벨 핀치력을 발생시키고 용융된 볼을 용접푸울로부터 진행시키도록 아아크 분사력을 허용하는데는 충분하지 못한 전류가 흐르게 된다. 결과적으로, 상기 단락이 금속 이동 단락으로 변환되어 초기 단락을 형성함이 없이 진행한다. "공작물"이란 용어는 그 위에 용접 비이드가 중첩되거나 혹은 용착되는 금속과, 비이드 그 자체 또는 용접푸울을 가리키기 위하여 여기서 사용되었다. 이들은 모두 전원에 전기적으로 접지되어 있다.
만일 단락회로가 초기 단락상태와 관련된 순간적인 단락만을 형성한다면, 단락이 차단될 때 주전류가 들어오게 될 것이며, 아아크가 재발생된다. 만일 초기 단락 상태가 가해진 저전류 시간동안 일반적인 결과인 이동 단락으로 변환되면, 소정의 초기 저전류 시간 이후에도 단락상태가 그대로 지속된다. 아아크 전압은 저레벨로 유지되지만 주전류는 흐르게 된다. 이와 같이된 경우, 용접 와이어 및 공작물간의 용융욕(bath)를 통하여 흐르는 전류는 용접 와이어 및 공작물사이에 단락회로를 지속시키기 때문에 신속히 증가한다. 주전류가 용접 와이어를 통해 계속흐르므로 상기 와이어가 계속 가열되어 그 저항도가 증가한다. 틈을 브리지시키는 볼은 전기 핀치 효과에 의하여 용접전류의 제곱과 정비례하는 비율로 네크 다운하기 시작한다. 저항도가 증가하고 네크의 직경이 감소할 때는 전압이 증가하기 시작한다. 네킹 동작은 일반적으로 그것을 시작한 이후에도 자체 지속되기 때문에, 네크 신호의 시작에 따라 급격한 퓨우즈 차단이 증가된 전압 및 전류 기울기의 변화에 의해 행해진다. 동작전압 또는 용접전류와 단락된 금속 양단에 인가되는 주전류와의 시간 도함수는 금속이 주전류 흐름에 의해 전기적으로 핀치될 때를 가리킨다. 전압의 신속한 증가 또는 용접전류의 기울기 변화는 퓨우즈 또는 네크의 급격한 차단을 가리킨다. 급격한 퓨우즈 폭발이 전압 또는 전류 도함수에 의해 표시되는 경우, 주전류가 금속 접촉부의 손실 바로전에 다시 즉시 차단된다. 주전류의 차단에 따라 저 배경전류가 네크에서의 퓨우즈 폭발을 초래한다. 이것은 효율적인 분리를 행하는 저에너지 폭발이다. 브리지 금속의 분리동안 플라스마 또는 아아크가 배경전류 및 아아크 전압 증가에 의해 재 저장된다. 아아크 전압이 제어값을 초과할 때, 주전류가 다음 단락을 기다리도록 다시 흐르게 된다.
단락이 검출된 후 주전류가 즉시 중단되는 것을 방지하기 위하여, 전압 또는 전류의 시간 도함수를 측정하는 회로는 단락회로의 검출이후 즉시 제1시간 지연을 수반하는 단락 시간동안 제거된다. 이러한 제거는 주전류가 시간 지연 이후 흐르게될 때 도함수 측정 또는 검출을 방지시킨다. 만일 이러한 도함수 검출이 지연이후 즉시 작용하도록 되었다면, 주전류가 다시 차단되고 그에 따라 고 단락 전류의 형태와 강한 전기 핀치의 개발을 방지할 수 있다. 주전류에 대한 이러한 이동동안, 아아크 전압의 시간 미분이나 혹은 용접전류의 시간 미분을 측정하는 회로에 의해 네킹 상태로서 식별할 수 있는 전압의 변화가 있게 된다.
상술된 바와 같은 본 발명은 주전류를 스위치 오프하는 것을 허용하므로 저레벨 배경전류가 단락회로를 검출 이후에도 소정의 최대시간 동안 지속된다. 금속 이동 사이클의 종료에 대한 급격한 퓨우즈 차단의 검출시, 동일한 저레벨 배경전류가 소정의 시간 지연동안 인가된다. 이와 같은 시간 지연동안 전압이 선택된 값이상 증가하고 그에 따라 아아크 상태를 가리키는 경우, 즉시 주전류가 인가되며, 용접전류에 대한 제어가 전혀 행해지지 않는다 하더라도 용접 공정이 계속된다.
단락회로형 동작 모드의 실제 금속 이동은 용접푸울을 접촉하는 용융된 볼에 의해 초래된 단락회로 상태를 수반한다. 단락회로 이후, 전류의 흐름은 그 전류의 흐름이 용접 와이어의 단부에서 용융된 금속볼의 네킹을 초래할 때까지 단락된 볼을 통해 대폭적으로 증가한다. 그러한 경우, 용융된 금속볼을 통한 저항은 인가된 주전류의 대응하는 감소를 초래하도록 증가한다. 그 이후 즉시 주전류가 흐르기 때문에 네크 크기는 그것이 폭발할 때까지 축소된다. 본 발명을 사용함으로써, 네크 또는 퓨우즈를 통해 그것이 폭발할 때 실제 흐르는 전류는 실제 퓨우즈 폭발동안 주용접전류를 사용하므로써 초래되는 정상 전류레벨이하의 레벨로 대폭 감소된다. 상기 폭발시 흐르는 전류의 감소는 퓨우즈 폭발의 에너지를 감소시킴에 의하여 스패터를 대폭 감소시킨다. 전압 또는 전류의 미분을 사용함으로써, 네크가 정확하게 검출될 수 있으므로 퓨우즈 폭발전에 전류도 감소될 수 있다.
본 발명은 따라서, 제1시간 지연이 중지되고, 주전류는 단락이후 아아크가 재발생될 때마다 즉시 인가된다. 이것은 초기 단락동안 발생한다. 다음 주전류가 실제 이동 단락을 기다리는 플라스마 레벨로 증가한다. 따라서, 단부 또는 금속와이어에서의 금속볼은 그 추진력에 좌우되지 않는다. 용융된 볼들을 아아크 분사에 의해 분리되는 반복식 순간 단락에 의해서는 성장되지 않는다. 이러한 방식으로 본 발명은 정상 이동 단락동안 실제 금속 이동을 용접푸울로 허용할 뿐만 아니라 초기 단락의 형태동안 저전류상태만을 제공함으로써 초기 단락에 의해 초래되는 문제점을 인식 및 해소시킨다. 따라서, 고전류 흐름은 시스템이 단락의 시작시 전류를 전혀 감소시키지 않을 때와 같이 용접푸울로부터의 용융된 불을 파괴하는 과격한 고 활성도를 초래하지 않는다. 그러나, 본 발명은 아아크가 존재할 때마다 한가지 초기 단락이 발생하는 경우와 같은 단락회로 상태를 즉시 수반하는 저전류 또는 배경전류 제어 특징을 무시한다. 본 발명을 사용함으로써 통상 초기 단락이 방지된다. 게다가, 때때로 초기 단락의 제어 이외의 다른 이유로 종래기술에서 사용되는 바와 같은 시간 사이클들만을 기초로하여 전류레벨의 미리 소정의 조합을 통하여 용접전류가 가해지지 않는다.
스패터의 기계적 구성요소로서 초기 단락하고 거의 모든 초기 단락을 제거시키도록 본 발명을 활용하는 개념은 스패터 제어에 있어서의 실제 개선점이다. 본 발명에 따라서, 모든 단락이 초기 단락으로 간주되는데, 용접전류가 배경 레벨로 감소되므로 용접푸울의 교반(agitation) 및 아아크력들이 최소화된다. 이것은 용융된 볼 및 용융된 용접푸울 사이의 초기 접촉이 용접푸울의 표면 장력에 이해 정상의 바람직한 이동 단락으로 변환될 가능성을 상당히 크게 한다. 비정상적으로 진동이 심해지거나 혹은 행해지지 않는 초기 접촉 또는 단락이 이동 단락으로 변환되면, 볼은 용접푸울로부터 저 배경 전류레벨로 접촉 및 분리하는 것을 빼고는 여기서 초기 단락으로 언급되는 비이동 동작에 의해 정상적으로 스패터를 제거한다.
초기 단락의 결점을 인지하여 수정하고, 또한 주전류 및 배경전류간의 이동만으로 고에너지 퓨우즈 폭발의 문제점을 수정함으로써, 용접 스패터의 문제점이 제거된다.
본 발명의 개념은 활용함으로써, 복잡성이 해소되고 다른 스패터 감소 기술의 전류가 성형없이도 정상 단락형 용접에 따라 스패터가 감소될 수 있다.
본 발명을 사용하면, 용융된 푸울의 과격한 진동이 줄어들고 또한 스패터의 경향도 줄어든다. 아울러, 보다 잠잠한 용접푸울은 표면 장력으로 하여금 용접될 두부분사이의 틈을 더 잘 브리지하게 한다. 또한, 이러한 푸울은 고에너지 퓨우즈 폭발 및 초기 단락에 의해 초래되는 감소된 교반으로 용접될 부분에 더욱 접합하다. 상기 용접푸울이 덜 교반될 때는 용접 위치 밖으로 더 큰 전극의 사용을 허용한다. 단락 아아크 길이들은 끝을 자르지 않고도 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명은 더 큰 전극, 그 용착속도 및 그 전류와 또한 차폐가스를 포획함에 의한 것보다 오염이 작게 된다.
본 발명의 주 목적은 달락형 용접 시스템내의 스패터를 대폭적으로 감소시킬 수 있도록 주용접전류 및 배경용접전류간의 전류를 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 용접전류를 감소된 스패터와 상호 관련을 갖는 일련의 소정의 레벨로 제어하지는 않는 상술된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 초기 단락이 용접 작업으로부터 분사되는 큰입자의 초래를 방지시키는 상술된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 와이어 직경이 큰 영역의 사용을 허용하는 상술된 방법 및 장치를 사용하는 것이다. 그에 따라, 보다 큰 용접 와이어가 결합 스패터 없이도 사용될 수 있다. "와이어" 및 "전극"이란 용어는 신장된 소모성 금속소자를 용접 공정동안 전달될 용접 영역내로 어느정도 상호 변경가능하게 공급할 수 있음을 의미하는데 사용된다. 본 발명은 수동막대 전극들과 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 목적은 인버터형, 모터 발생기형 및 통상의 변압기형의 전원에 사용될 수 있는 상술된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
종래의 스패터 제어시스템은 본래 이들 전원이 출력회로내에서 실질상 감소되는 유도 리액턴스를 나타내기 때문에 고주파 고체상태 인버터로 제한되었다. 종래의 스패터 제어 시스템은 저출력 유도 리액턴스를 필요로 한다.
본 발명의 또다른 목적은 다아링톤 전력 트랜지스터를 사용하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이러한 유형의 트랜지스터는 신속한 차단시간과 그리고 고전압 및 전류 비율을 갖는다.
본 발명의 다른 추가의 목적은 이동될 물질의 로드 및 볼 사이에 네크의 형성을 시작하는 이동 단락동안 고전류를 허용하고 이어서 네크가 퓨우즈로서 작용하여 폭발하기 바로전에 급격하게 전류를 감소시키는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 퓨우즈 "차단" 또는 폭발시에 이와 같이 감소되는 전류는 네크의 단절에 의한 아아크의 실제 재발생동안 저 에너지를 발생시킨다. 네크 형성의 초기단에서는 고단락회로 전류가 실제 전기 핀치를 초래한다. 이러한 장점은 전기핀치가 용접 와이어 및 공작물 사이의 용융된 금속볼을 통하여 흐르는 전류 제곱의 인수인 주지된 전기 원리에 입증된다. 네크가 잘 형성되어 근접 폭발하기 전에 전류가 차단 또는 감소되면, 소망의 네킹 현상이 반대로 초래된 수가 있다. 네크가 고전류로서 개시되고 난 이후, 네크에서의 압착동작이 퓨우즈 차단 바로전에 직접 인가되는 저전류로서 계속된다.
본 발명의 또다른 목적은 여러 가지 차폐가스와 그리고 다른 전극 유형 및 크기로서 작용할 수 있는 단락형 용접 시스템에서 스패터를 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 추가의 목적은 금속 이동 펄스의 종료시에는 네크 노출 스패터를 또한 금속 이동 펄스의 개시시에는 초기 단락 스패터를 감소시키는 스패터 감소 시스템을 제공하는 것이다.
이하, 상술된 목적들 및 다른 목적들과 장점들은 첨부한 도면과 함께 기술되는 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예를 제한하기 위해서가 아니라 단지 목적상 도시된 도면을 참조하면, 제1도는 본 발명에 따라서 구성된 용접 시스템(A)를 도시하고 있다. 이러한 시스템(A)는 스패터 감소부 또는 제어회로(SC)를 포함한다. 상기 스패터 제어회로(SC)가 표준 단락회로형 용접장치에 부가될 수 있기 때문에, 제1도의 시스템(A)는 독창적인 회로(SC)가 사용되었는지의 여부에 대한 용접작업시의 구성소자의 공통부를 예시한 것이다. 먼저, 제1도가 단락회로형 용접시 사용되는 일반적인 배경 및 개념을 설명하는데 이용될 것이다. 시스템(A)에 공통적으로 사용된 구성소자는 정상의 고체형(Solid State) 스위칭 공정을 사용하여 용접전류의 급속한 중단을 방지하는 전원에 대한 내부 유도 리액턴스로서의 일정 전압 출력을 가진 종래의 변압기형 전원(10)을 포함한다. 출력 리이드(lead)(12), (14)는 가스노즐(20), 용접 와이어(22) 및 공작물(30) 양단에 직렬 접속되어 있다. 이들 구성소자가 제1도에 개략되시된 직렬회로로 배열되지만, 공작물을 따라 비이드를 배치하기 위해 와이어(22)를 공작물(30)상의 용접푸울(welding pool)쪽으로 제공하기 위한 장치는 시스템(A)의 직접 구성소자로 될 수가 있다. 이러한 정상 와이어 공급기구가 본 발명의 일부분을 형성하지는 않는다. 본 발명은 제1도의 시스템 A에서 도시된 표준구성소자의 도움으로 설명되는 바와 같이 표준 단락회로 모드를 사용하여 용접한다. 이러한 시스템은 와이어(22) 양단의 아아크 전압과 아아크 또는 플라스마(P)를 인가하는 종래의 변압기형 전원을 사용한다. 상기 전압은 와이어(22)에서 공작물(30)까지 흐르게 하는 용접전류를 초래한다. 일반적인 관례에 따라서, 적절한 차폐가스(40)가 공작물(30)의 용접푸울에 용착될 금속의 산화 및 오염을 줄이기 위해 노즐(20)로부터 와이어(22)둘레로 발생된다. 물론, 공작물(30)과 그리고 노즐(20)을 포함하는 용접헤드들중 하나는 공작물의 표면상에서나 혹은 2개의 인접 공작물들 사이에 형성된 홈내에 선형 용접 비이드를 용착하게끔 소망의 경로를 따라 이동된다.
지금까지 기술된 바와 같이 용접하는 표준 단락형 이동 모드에 있어서, 금속이 와이어를 통한 용접전류의 통과에 의해 와이어로부터 공작물 상에 용착되고 이는 로드(rod) 또는 와이어가 공작물과 접촉하는 단락회로상태와 와이어와 공작물사이에 틈이 있게되는 아아크 상태 즉, 플라즈마 상태 사이를 교번하게 된다. 와이어 아래의 이러한 틈은 아아크 또는 플라스마에 의해 브리지 된다. "공작물"이란 용어는 편의 상 처리될 표면상에 이미 용착된 용접푸울 또는 공작물 그 자체를 의미한다. 제2a, 2b 및 2c도에는 와이어(22)의 단부에서 용융금속을 이미 용착된 금속을 포함하는 용융된 금속의 용접푸울내로 이동시키는 표면 장력에 의하여 공작물상에 용착되는 금속을 이동시키기 위한 단락회로 이동현상을 개략 도시되어 있다. 이러한 용접푸울은 본래 동적이며, 노즐(20)이 공작물을 따라 전진 이동한 후의 실제 시간동안 그 유동을 유지한다. 잘 알려진 바와 같이, 와이어(22)의 하부는 와이어의 직경(a)보다 실질상 더 큰 거리(b)만큼 이미 용착된 공작물 또는 용융된 용접푸울로부터 이격되어 있다. 실제로, 직경(a)는 실질상 변경될 수 있으며, 본 발명을 사용한 용접 시스템내에 사용될 수 있다. 종래에는 통상 0.035인치의 작은 와이어 직경이 스패터를 감소시키는데 사용되는데, 이는 위와 같은 작은 와이어가 용접푸울에 부착되기 때문이며, 스패터가 있다면 스패터는 그것이 금속을 용접푸울내로 용착하므로 와이어 단부 주위에 형성된 용접푸울에서 물리적으로 포착된다. 제2a도에서 도시된 간격(b)가 직경 a보다 더 크기 때문에 용융된 금속밸브 즉 볼(B)는 반구체보다 다소 더 큰 기하학적 구체 형상을 갖는다. 이러한 볼 형상으로 분리가 용이하게 되며 표면 장력이 와이어(22)로부터 용융된 용접푸울 또는 공작물(30)까지 이동하게 된다.
요약하면 표준 단락회로형 용접모드에서는 전류가 와이어(22)를 통해 통과하며, 아아크가 와이어의 하부와 용접푸울 또는 공작물(30)사이에서 발생되고, 그에 따라 아아크 또는 플라스마의 열이 와이어(22)의 단부를 용융하게 된다. 이와 같이 용융된 물질은 그것이 볼(B)를 형성함에 의해 간격(b)로서 표시된 틈을 브리지 할 때까지 크기가 성장하며 단락회로를 형성한다. 이러한 단락회로가 발생할 때 회로 저항이 대폭적으로 강하므로 용접전류가 즉시 증가하여 전압이 즉시 강하한다.
제3도에서 도시된 금속이동펄스(MT)의 좌측에는 급격한 전류증가가 도시되어 있는데, 여기서는 정상 단락회로 금속 이동에 대한 용접 전류가 개략적 도시되어 있다. 용접전류 IW는 최소 전류레벨이며 출력저항에 의해 먼저 제어되는 정상 아아크 또는 플라스마 전류레벨(IP)를 갖는다. 플라스마 전류(IP)가 흐를 때 아아크 또는 플라스마 주기 사이에는 용접전류(IW)가 증가되고 이어서 다시 플라스마 전류(IP)로 저하되는 금속 이동 단락 펄스(MT)가 존재한다. 이동 단락이 발생할 때의 표준인 펄스(MT)가 점(S)로부터 최대로 증가하는 상승, 즉 급격히 증가하는 곡선(50)을 포함한다. 단락상태는 제2a도에 도시되어 있다. 전류가 증가할 때, 볼 B가 표면 장력에 의해 용융된 용접푸울에 점착하여 전기 핀치 효과(electric pinch effect)에 따라서 별개의 네크(neck)(N)을 형성한다. 네크(N)의 직경은 노쓰럽(Northurp)방정식에 따른 전류 감소력에 의해 감소된다. 이것은 볼(B)를 통해 저항을 증가시킨다. 따라서, 네크가 시작되면 제3도의 용접전류(IW)이 곡선이 방향을 역전시키며 또한 네크(N)의 직경이 신속히 감소할 때 증가하는 저항값에 기인하여 하부 방향으로 시작한다. 네킹력 또는 전기 핀치 효과가 용접전류의 제곱으로 변화하기 때문에 실제힘은 급속한 네킹 다운(necking down)을 초래하기 위하여 볼(B)의 상부에 작용한다. 이러한 이유로, 네크가 일반적으로 제2b도에서 도시된 바와 같이 시작되자마자 네크 직경이 가속된 속도로 급격히 감소한다.
이에 따라, 제2c도에 개략적으로 표시된 퓨우즈 동작 또는 네크 폭발(F)가 초래된다. 제3도의 점(54)에서의 이러한 폭발이 와이어(22) 및 공작물(30)사이의 플라스마 또는 아아크를 즉시 재발생시키므로 전류(IW)가 먼저 펄스(MT)의 부분(55)을 따라 급격히 강하하고 이어서 아아크를 안정화시킬 때 라인(56)을 따라 점차적으로 강하한다. 금속 이동 단락 펄스(MT)의 상부(52)에서는 전류 도함수 di/dt가 역전되어 네가티브로 된다. 네크가 형성되자마자, 그것은 상부(52) 및 폭발점(52)에서 기울기가 큰 라인(57)에 의해 도시된 바와 같이 즉시 파괴된다. 금속 이동펄스 MT의 시간 일정부분(56)은 점(54)에서의 폭발 이후 즉시 라인(55)를 따라 급속히 강하하는 초기전류를 수반한다. 알수 있는 바와 같이, 네크가 형성되어, 일정한 비율로 확대하여 그려진 제3도에서의 단락시간(TN)에서 즉시 분리된다.
요약하면 볼(B)가 와이어(22)의 단부상에 형성되어, 그것이 제2a도에 도시된 용접푸울 또는 공작물(30)과 접촉할 때까지 확대된다. 다음 표면 장력이 볼(B)로 하여금 제2(b)도에서 (N)으로 도시된 바와 같은 네크 다운을 초래시키는 전기 핀치 효과에 앞서서 와이어(22)의 단부로부터 볼(B)를 끌어내린다. 그후 즉시 제2c도에서 도시된 것처럼 퓨우즈가 폭발 또는 차단된다. 제3c도에서 도시된 바와 같이 퓨우즈(F)에서 전류가 거의 300암페어가 되므로 볼(B)가 와이어(22)로부터 분리할 때까지 큰 에너지가 방출된다. 이것은 제2c도에서 화살표 SP로 표시된 용융물질의 스패터를 발생시킨다. 이러한 스패터는 스패터된 금속을 실제 용융 동작으로부터 약간 떨어진 거리만큼 이동시키게끔 고 운동량과 함께 외부방향으로 이동한다. 과거에는 스패터(SP)를 감소시키기 위하여, 용접푸울내에 아아크를 매설하여 용접푸울로 하여금 용융된 금속의 대부분의 스패터 입자들을 포함할 수 있는 크기로 와이어(22)를 감소되게 하였는데, 그에 따라 용접푸울로부터 떨어진 스패터 입자들을 구동하기 위한 경향이 감소한다. 또한, 금속 이동 사이클동안 이동 펄스(MT)의 형상을 제어하기 위한 복합회로도 제안되었다. 이와 같이 종래의 장치들은 펄스(MT)를 선택된 펄스 형태로 구동하려는 경향이 있다. 실제로 금속 이동이 발생될 필요가 있는지 없는지의 여부에 관계없이 종종 펄스들이 반복된다.
본 발명은 이러한 결점들을 제1도에서의 시스템(A)의 구성소자에 관하여 지금까지 기술된 통상의 시스템을 약간만 변경하여 해소시킨다. 제3도에서 도시된 바와 같이 통상의 용접전류 곡선은 지금까지 기술된 통상의 단락회로 구조변경에 의해 쉽사리 제어된다.
다시 제1도와 제4도를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예를 달성하기 위하여 시스템(A)의 표준 특성들과 결합해서 가산되는 구성소자는 스패터 감소회로(SC)가 다링톤 전력 트랜지스터 스위치(SW)와 병렬 접속된 저항(R)을 포함하는 제1도에 도시되어 있다. 이러한 병렬회로가 노즐(20), 와이어(22) 및 공작물(30)과 직렬로 접속된다. 본 발명의 바람직한 실시예를 완성하기 위하여 스패터 감소회로(SC)는 또한 스위치(SW)를 작동시키기 위한 고체형 논리 제어 시스템(L)을 포함한다. 용접 장소에서 파마미터와의 관계로 스위치를 작동시키는 방법은 실질상 표준 단락회로 용접시 발생되는 스패터(SP)를 제거하는 것이다. 제어부(L)은 다링톤 스위치(SW)를 전도시키거나 혹은 비전도시킨다. 비전도시, 저항(R)은 용접동작과 관련하여 이하 배경 전류(IB)로서 언급된 저레벨 용접전류를 발생시킨다. 실제로, 상기 저항(R)은 스위치(SW)가 약 300암페어의 주전류 이동동안 차단될 때 그 저항 양단에 대략 300볼트의 전압을 형성하게끔 1.0오옴의 저항값을 갖는다. 따라서, 전원(10)은 스위치(SW)의 상태에 관하없이 용접동작을 통해 전류이동을 감소시키기 위하여 결코 비접속되거나 접지되지 않는다. 스위치(SW)를 통한 직접 연결 및 저항 R만을 통한 전류이동간의 스위칭은 용접 전류(IW)를 (a)표준 펄스(MT)에 따라서 이동되게 하거나, 혹은 (b)스위치(SW)를 논리제어부(L)로서 개방함으로써 하향구동되게 한다. 본 발명의 한 특징은 수백 암페어 및 수백 볼트의 비를 갖는 다링톤 접속된 전력 트랜지스터를 사용하는 것이다. 다링톤 접속된 트랜지스터 회로망(SN)은 고전류 상태하에서 신속한 스위칭 능력을 갖기 때문에 바람직하다. 이러한 유형의 스위치는 그 스위치가 개방 혹은 비전도상태로 될 때 약 120마이크로초(
Figure kpo00003
) 범위 이하에서 고레벨 주전류로부터 저레벨 배경 전류(IB)까지 용접전류를 강하시켜야 하는 본 발명의 일부이다.
제어전압을 감지하는 수단으로 참조번호(60)으로 표시된 적당한 전압센서와 용접센서(62)는 논리제어부(L)로 하여금 제4도에서 도시된 바와 같이 용접전류 제어부를 제공하도록 스위치(SW)를 개방 및 폐쇄시키기 위하여 순간 용접 전류(IW)와 아아크 전압(EARC)를 갖는 논리 제어부(L)를 제공한다. 본 발명의 기본적인 특징은 제4도의 상측 그래프에서 그래프 형태로 설명되어 있는데, 이러한 그래프는 전압 변동을 도시한 것이다. 또, 하측 그래프는 상측 전압 곡선을 갖는 시간 베이스로서 관련된 바와 같이 와이어 및 공작물을 통과하는 용접 전류(IW)를 도시한 것이다.
스패터(SP)를 감소시키도록 퓨우즈 에너지를 줄이려는 본 발명의 한 특징을 이해하기 위해서는 제4도의 금속 이동 펄스 MT(NEW)의 우측 단부에 대한 주의가 필요하다. 이러한 펄스는 그 펄스의 좌측단부에서 사용된 본 발명의 다른 특징과 관련하여 기술될 아아크 전압 부분(102)과 직접 관계하는 정면이 휘어진 형상 측부 또는 라인(100)을 갖는다. 전류(IW)가 우측으로 증가할 경우, 그 기울기는 라인(100)의 우측 단부에서의 전류가 변화가 부분(104)에서의 전압 기울기를 약간 증가시키도록 저하한다. 이와 같은 전압의 증가는 이동펄스 MT(NEW)의 상부, 일반적으로 평평한 부분과 대응한다. 전류가 제로 기울기에 도달하여 전압이 증가된 기울기를 초래할 때, 네크(N)가 제2b도에서 도시된 것과 같은 형태로 개시한다. 이때, 본 발명의 이러한 특징에 따라 di/dt를 검출함으로써 스위치(SW)가 개방된다. 이것은 전류를 즉시 제4도에서 약 50암페어로 개략적으로 도시된 저 배경 전류레벨(IB)로 이동시킨다. 용접전류는 아아크 전압(EARC)가 상측 전압 곡선에서 도시된 10볼트와 같은 소정의 값을 초과하지 않는 동안만은 상기한 저 배경 레벨에서 머무른다. 이어서 네크가 폭발하고 단락회로가 제거되어, 수직라인(106)을 따라 전압이 증가한다. 아아크 전압(EARC)가 라인(106)을 따라 이동하는 것처럼 선택된 저레벨(즉, 실제로는 10볼트)을 초과할 때, 스위치(SW)가 폐쇄되고 용접 전류(IW)는 곡선(110)을 따라 이동하는데, 이 곡선은 부분(112)에서 도시된 것과 같은 플라스마 또는 아아크 용접 전류(IP)로 증가하는 시간 상수 곡선이다. 이러한 프라스마 전류가 실질상 200암페어 이상인 것으로 도시되었다. 동시에 그 전압은 부분(108)에서 20볼트 약간 이상으로 도시된 그 준비상태 조건을 갖추어야 한다.
펄스 MT(NEW)는 종래의 금속 펄스 MT로 행할 수 있는 바와 같이 금속을 용접 와이어로부터 공작물, 즉 용융된 용접푸울 이동하게 한다. 제4도의 시간(TP)는 펄스의 금속 이동 부분이다. 전술한 바와 같은 본 발명의 제1특징은 펄스 MT(NEW)의 단부에서 발생하며 네크가 퓨우즈 차단(fuse blow)을 예견하기 시작할 때를 알아차리게 된다. 이어서 용접 전류(IW)는 스위치(SW)를 개방하고 다시 제1도에 도시된 것처럼 저항(R)을 삽입하여 배경 전류(IB)만의 이동을 허용함으로써 실질상 플라스마 레벨(IP)이하의 저전류레벨로 이동된다. 저전류 저에너지의 퓨우즈 폭발(Euse explosion)이 발생한다. 이러한 퓨우즈 폭발시 금속 이동 펄스가 종료되고 아아크가 발생되어 전압이 라인(106)을 따라 증가한다. 이로인해 스위치(SW)가 폐쇄된다. 주전류의 흐름이 개시되면, 그것은 제4도에서 50암페어 이하로 도시된 저레벨전류(IB)로부터 개시하는 시간 일정 부분(110)을 따라 증가한다. 용접전류가 라인(110)을 따라 플라스마 레벨(121)쪽으로 급격히 증가하는 것은 시간 상수 곡선이다. 스위치(SW)를 사용함으로써, 전류 복귀는 통상의 플라스마 레벨(IP) 이상의 상부방향으로는 스윙(swing)하지 않는다. 이러한 원치않는 전류 스윙은 인가된 전류가 실제 플라스마 점화 및 지속을 위해 필요한 것보다 실질상 더 커져야 하므로 아아크를 재발생함에 있어서의 제어가 어렵게 된다. 이러한 본 발명의 제1 실시예에 따라, 상기 회로(SC)가 급격한 퓨우즈 폭발이 있을 때 전류를 저레벨로 강하시키도록 되어 있다.
아울러, 용접전류(IW)는 실제로 1.0
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인 시간(T3)동안 저 배경 전류레벨(IB)로 유지된다. 그러나, 회로(SC)가 제어 파라미터를 가지므로 전압(VARC)가 소정의 전압레벨, 예컨대 10볼트를 초과할 때마다 스위치가 폐쇄된다. 네크(N)의 차단시 아아크 전압이 증가하기 때문에 전압의 증가는 항상 시간(T3) 이전에 발생한다. 결과적으로, 시간지연(T3)동안의 회로(SC)의 유지동작은 네크 차단 바로 전의 수직선(114)을 따라 배경 전류레벨(TB)로 이동된 이후의 점 또는 위치(112)에서 플라스마 레벨(TW)로 이동할 동안 궁극적으로 전류(IW)가 발생되는 것을 보장하는 실패 안전 특징(fail-safe feature)이다.
종래 기술은 네킹의 감지 저레벨의 배경 전류값으로 이동한 후, 네킹 및 이동 개념과, 그리고 아아크 또는 플라스마의 재발생 프라스마 레벨(IP)를 훨씬 초과시키지 않고도 플라스마 레벨 자체로 재이동하는 개념을 시사하지는 않는다. 저레벨 배경 전류값(IB)에 대한 절환 즉, 스위칭은 거의 6:1의 비율로 급격한 전류의 감소를 초래하는 수직선(114)을 따라 달성된다. 종래기술은 통상 제어된 시간 상수 곡선을 따라 전류를 이동시키고 그 이후 소정의 시간에 전류를 발생시킨다. 용접전류를 본 발명에 의해 대체로 프라스마 레벨(112)을 초과하는 복귀 곡선을 야기하게되는 출력 인덕터(inductor) 또는 출력 리이드(power lead)내에 전류를 저장하지 않고도 전류(IW)를 즉시 차단하는 스위칭 수단인 다링톨 스위치(SW)를 사용함으로써 정확하게 제어된다.
이제 제5도를 참조하면, 금속 이동 펄스의 상부(52)를 검출하기 위한 하나의 회로가 di/dt 검출기로서 도시되는데, 그에 따라 전류가 양의 기울기에서 제로 기울기까지 이동하므로 라인(120)에서의 적절한 출력이 논리제어부(L)에 의해 처리되어, 스위치(SW)를 개방하는데 사용된다. 이러한 회로는 미분수단인 미분기(122)에 의해 용접전류(IW)의 제1도 함수를 얻는다. 라인(124)에서의 도함수가 증폭기(126)에 의해 증폭되어 비교기 수단인 비교기(130)의 입력(128)으로 발생된다. 미분기(120)와 접음 감소회로(300)는 전기파라미터 검출수단을 구성한다. 이러한 출력은 k di/dt가 소정의 레벨에 있는 경우를 가리키는 논리신호를 제공한다. 펄스(MT)의 상부(52)를 검출하기 위하여 다른 장치가 제공될 수 있다. 이러한 상부(52) 및 퓨우즈 차단점(54)간의 시간은 스페이싱(spacing)(TN)으로 표시된다. 알수 있는 바와 같이 제3도에서의 그래프 크기만큼 시간(TN)이 매우 작아진다. 따라서, 검출신호가 라인(120)에서 발생되자마자 스위치(SW)가 즉시 개방된다. 이로 인해 전류(IW)는 라인(114)을 따라 배경 전류레벨(IB)로 강하된다. 전류(IB)는 제4도에서 표시된 것과 같은 플라스마 전류(IP)보다 대체로 더 적어진다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면 스패터 제어부(SC)가 초기 단락 현상에 의해 초래되는 스패터를 감소시키는 특징으로 제공된다. 이러한 특징에 따라서 제4도에서 도식적으로 도시된 바와 같은 아아크 또는 플라스마 전류(IP)가 어떤 단락의 유형이 발생할 때 즉시 50암페어 즉, 배경 전류레벨(IB)보다 적어지도록 강하된다. 전압이 라인(116)을 따라 신속히 강하하고, 전류(IW)는 스위치(SW)를 개방한 논리제어부(L)에 의해 라인(118)을 따라 강하한다. 용접전류(IW)는 단락이 먼저 발생할 때 배경 전류(IB)로 이동된다. 배경 전류(IB)가 저항(R)의 값에 의해 먼저 제어되어, (IB)에서의 소정의 시간이나 사이클(T1)동안 지속된다. 이러한 사이클 또는 시간(T1)이 종결된 후, 스위치(SW)가 폐쇄하고 저레벨(120)에서의 전압이 이미 기술된 바와 같이 정상상태(steady state) 레벨(102)로 증가하기 시작한다. 단락이 결정되자마자 소정의 시간동안 저레벨로 지속하는 이러한 전류강하가 초기 스패터를 제거한다.
스패터 제어부가 어떻게 초기 단락으로부터 스패터를 감소시키는지를 이해하기 위하여, "초기 단락"현상의 기술적인 특징이 제6a도, 6b도, 6c도, 6d도 제7도 및 제8도에서 도시되어 있다. 이제 6a도를 참조하면, 볼 B가 와이어(22)의 단부상에 형성될 때, 몇가지 예에 있어서의 볼이 표면 장력에 의해 용융된 용접푸울에 직접 부착하지는 않는다. 상기 볼은 제2b도에서 도시한 바와 같이 용접푸울에 바로 접촉할 수도 있다. 이것은 용접 푸울이고 아아크 전류는 물론 중력 및 기자력(amgnetomotive)을 받게되는 용융된 금속임을 인식함으로써 설명된다. 그것은 물의 파동체와 유사하다. 많은 예에 있어서, 용접푸울은 용융된 금속표면의 스트라이킹 볼(B)에 의한 단락시간동안 제6b도에서 도시된 바와 같은 볼(B)를 결합시킨다. 볼(B)과 결합하는 용접푸울내의 파면에 의해 생기는 전기력 및 기계력은 때때로 파동하는 용접푸울로부터 떨어진 볼을 구동시키다. 이것은 제6c도에 도시되어 있다. 따라서, 볼(B)가 용접푸울(WP)와 접촉할 때 단락이 발생한다. 이러한 단락은 제6c도에서 도시된 바와 같은 기계력에 의해 즉시 개방될 수 있다. 이러한 공정을 계속하여 볼(B)가 용접푸울에 의해 포획되지 않을 때는 볼은 와이어(22)의 단부에서 용융동작을 계속시킴으로서 성장을 계속한다. 궁극적으로, 볼(B)는 용융된 금속의 실제량만큼 용접푸울로부터 떨어지도록 구동될 수 있다. 이것이 스패터의 형상이다. 볼내의 금속의 양에 기인하여 이들 초기 단락에 의해 초래되는 기계적 스패터가 용접 영역에 인접한 곳에 금속덩어리가 불규칙하게 즉시 용착되게 된다. 이들 스패터 입자들로 인해 세척해야 하는 문제점이 생기며 용접물질 및 용접에너지를 낭비하게 된다.
제7도는 볼(B)가 제6b도에서 도시된 바와 같은 용접푸울(WP)에 접촉하는 경우의 초기 단락동안 전류 및 전압 변동을 도시한 것이다. 볼(B)가 접촉하지만 이동하지는 않을 때 그것은 제6c도에서 도시된 바와 같이 스윙한다. 볼 B를 통한 전류는 볼이 용접푸울에 접촉하는 것과 같이 증가한다. 이와 같이 증가된 전류는 제6c도에서 아아크가 재발생되는 것과 같은 힘을 초래하며 볼(B)를 용접푸울로부터 떨어지게끔 구동시키려는 경향이 있다. 초기 단락은 전류가 용접푸울 및 접촉볼 사이에서 증가할 때 아아크 전압을 하향으로 이동시킨다. 이것은 제7도의 하측 곡선에 도시되어 있다. 볼 및 용접푸울 사이의 기계력에 의해 네크 차단이 이루어지자마자, 전압이 라인(30)을 따라 플라스마 아아크 전압 레벨로 상향 수직이동한다. 초기 단락 상태에서는 용융된 볼을 용접푸울내로 안입하기 위한 표면장력이 큰 접촉영역이 전혀 없기 때문에, 초기 단락은 볼(B)를 성장시키고 또한 이 볼을 용접푸울로부터 떨어지도록 던지려는 운동량을 여기하기 위한 큰 기계력을 초래한다. 초기 단락현상은 제8도에서 개략적으로 도시되어 있는데, 용접전류(IW)는 활성 이동 단락 이전에 일련의 초기 단락이 있게 한다. 많은 예에 있어서, 용융된 볼은 한가지 이상의 초기 단락 이후에도 용융된 상태를 지속하며 이어서 큰 입자 스패터를 발생함이 없이 표준 이동상태로 된다. 그러나, 이러한 상태가 자주 발생하지는 않는다. 초기 단락은 볼(B)를 성장시키기 시작하여 단락회로 상태동안 고 기계력에 의해 외부방향으로 진행되게 한다.
제8도에 작은 펄스(140), (142)로서 도시된 초기 단락 효과가 무시되면, 큰 입자 스패터가 발생할 것이다. 이러한 유형의 용접 스패터는 제2c도에서의 퓨우즈(F)의 차단에 의해 발생되는 스패터보다 더 많은 세척의 문제점이 생기게 된다. 단락이 감소된 전압레벨에 의해 검출되자마자 용접전류를 배경 전류레벨(IB)로 강하시키기 위해 본 발명을 사용함으로써 제6a도, 6b도, 6c도, 6d도, 제7도 및 제8도에서 개략적으로 도시된 것과 같은 초기 단락이 발생하지는 않는다. 저 레벨 전류(IB)가 금속 접촉 영역을 증가시키기 시작하여 이동 단락으로 진행시킨다. 초기 단락을 발생시키는 고전류는 전혀 존재하지 않는다.
제4도의 "초기 단락"부분을 저 레벨 전류(IB)가 인가되는 경우 시간(T1)동안의 순간적인 기계적 교반의 결과로서 초기 단락이 일어날 수 있는 가능성에 대하여 도시한 것이다. 다시 제4도를 참조하면, 사이클 또는 시간(T1)이 1.0
Figure kpo00005
가 되는데, 이 시간은 제8도에서 도시된 바와 같은 종래 기술의 펄스(140), (142)의 폭에 의해 결정된 초기 단락 지속상태보다 대체로 더 크다. 본 발명의 사용으로 초기 단락이 발생한다고 가정하자, 그러면 제6b도에서 도시된 바와 같은 단락이 발생하자마자 우선하는 제어부가 아아크 전압을 소정의 트립값(trip value) 이하의 값으로 감소시킴을 감지한다. 따라서, 용접전류가 스위치(SW)를 개방함으로써 하향방향으로 이동된다. 본 발명에 따라서, 단락시 흐르는 전류가 감소되므로 초기 단락상태를 야기하도록 주지된 기계력을 감소시킨다. 전류(IB)는 주전류레벨 이하로 대폭 감소하고 그에 따라 큰 면적 접촉과 그리고 용접 푸울로 볼의 이동을 촉진한다.
제4도에 도시된 점(150)에서, 기계적 교반이 제6c도에 도시된 바와같은 용접 푸울로부터 떨어지게끔 볼(B)를 이동시키면, 아아크가 전류레벨(IB)로 재발생될 것이다. 이것은 이러한 작은 퓨우즈가 관련된 스패터를 감소시키도록 폭발시킬 때 방출되는 에너지를 최소화시킨다. 아아크 전압은 곡선(152)을 따라 신속하게 상부방향으로 이동한다. 이러한 아아크 전압이 필요없는 소정의 값을 초과하자마자, 트립상태가 제어부(SC)에서 언제든지 필요하게 되고 스위치(SW)는 폐쇄되어야 한다. 이어서, 용접전류(IW)가 배경 전류레벨(IB)에서 플라스마 전류레벨(IP)로 증가한다.
전원(10)은 대략 20 내지 30볼트의 플라스마 전압에서 세트되는 일정전압기인데, 이것은 단락을 1 내지 6볼트의 범위에서 제공한다. 이러한 유형의 기계를 사용할 때 스위치(SW)를 폐쇄하여 주전류를 인가하는 것은 용접전류로 하여금 제4도에서 증가 라인(100)으로 도시된 통상의 전류레벨에 도달시키게 한다. 스위치(SW)가 개방될 때 저항(R)은 용접전류를 저 배경레벨(IB)로 제어한다. 본 발명의 요약으로서, 주전류는 비방해된 정상전류이고 배경전류는 저항에 의해 제어되는 전류이다.
이제 제9도 및 제10도를 참조하면, 본 발명을 실시하는 장점이 도시된다. 본 발명에 따라서, 스위치(SW)가 폐쇄될 때의 전류는 금속 이동 동안 저레벨 배경전류(IB)로부터 검출된 상부 부분(52a)까지의 펄스 MT(NEW)에 의해 도시된 바와 같이 증가하는데, 그때 스위치(SW)가 개방되어 그 전류가 부분(180)을 따라 이동한다. 이러한 동작은 통상 전원(10) 내측에 있는 쵸크(190)의 유도 리액턴스(HL)을 포함하는 시간 상수에 의해 야기된다. 이러한 인덕턴스는 또한 전원에서 노즐(20) 및 공작물(30)까지 연장하는 도선(12), (14)의 길이에 의해 달성된다. 상부부분(52)에서 배경 전류(IB)를 플런지 하기 위해(IO)로서 표시되는 시간은 비교적 짧다. 따라서 퓨우즈 차단시의 전류는 퓨우즈 차단전의 스위치 차단시간에 좌우된다. 리이드 시간은 전류가 200암페어인 경우 상부부분(52a)에서의 대략 10%의 높이에서 퓨우즈 차단이 이루어지도록 선택된다. 플라스마 전류(TP)에서 배경전류(IB)로의 초기 강하와 결합되는 상부 부분(52a)에 도달한 후 이러한 전류 감소는 퓨우즈(F)가 용접와이어(22)를 통한 추가의 전류 흐름에 응답하여 폭발 또는 차단할 때 분리에너지가 실제로 감소하게 된다. 따라서 이러한 에너지의 감소는 2가지 현상에 의해 달성된다. 하나는 이동펄스를 예를 들어 실제로 50암페어 보다 적은 저 배경레벨로 개시하는 것이다. 두 번째는 스위치를 즉시 개방시켜 전류를 저항(R)에 의해 제어되는 레벨로 구동시키는 다링톤 트랜지스터 스위치를 사용하는 것이다.
본 발명을 사용하는 전원이나 혹은 용접 시스템은 용접전류를 결정하는 3가지 분명한 단계를 갖는다. 첫째로, 전류가 아아크 상태동안 플라스마 레벨에 있게하는 것이다. 둘째로, 전류가 단락회로에 응답하여 배경레벨로 저하되게 하는 것이다. 셋째로, 금속 이동에 이해 형성되는 단락회로의 단부에서 다시 전류가 저하되게 하는 것이다. 금속 이동동안, 전류가 회로의 전기 파라미터에 의해 제어되게 하는 것이다. 표준 금속 이동펄스동안 이들 여러 가지 용접전류의 개략적인 설명이 제11도에 도시되어 있다. 이러한 도면은 제4도의 하측 부분내에 있는 펄스[MT(NEW)]에 대응한다. 스패터 감소 제어회로(SC)에 있어서, 아아크 전압이 이러한 경우 10볼트의 소정의 값을 초과할 때마다 스위치(SW)가 작동으로 주전류를 발생시키도록 폐쇄된다. 주 스위치가 펄스[MT(NEW)]동안 폐쇄되지만 제4도의 부분(120)에서의 배경전압(VB)가 통상 수평부분(102)으로 상향 이동된다.
제11도는 실제로 100마이크로초이며 사이클(T1)이후 즉시 발생하는 시간 지연(T2)를 도시한 것이다. 이러한 지연사이클이 본 발명의 바람직한 실시예에 사용될 때, 그것은 퓨우즈가 곡선(100)의 상부 부분(52a) 근방의 위치에서 차단하는 경우를 검출하기 위한 회로가 사용되는 것을 금지시킨다. 이러한 회로는 도함수 di/dt의 변화를 검출하도록 제5도에서 도시되어 있다. 제13도는 아아크 전압의 소정의 기울기 또는 도함수, 즉 di/dt를 측정 검출하는 회로를 기재하고 있다. 이러한 검출기 회로는 시간 지연(T2)가 종료할 때까지 금지된다. 이러한 특징에 대한 이유는 제4도에 도시된 바와 같은 스위치(SW)의 폐쇄시, 즉시 아아크 전압부분(122)을 고려할 때 이해될 수 있다 전류는 전압을 증가시키고 또한 전류의 증가에 기인하여 dt/dt 회로를 잘못 트리거(trigger)한 dv/dt에 대한 값을 발생시킨다. 이것은 스위치(SW)를 잘못 개방되게 한다. 이러한 이유로, 사이클(T1)의 종료와 스위치(SW)의 폐쇄 이후 약간의 시간 지연(T2)가 제공된다.
퓨우즈 이동시와 퓨우즈 폭발전의 라인(114)에 따른 전류의 강하시에는 시간 T3가 세트된다. 시간 지연(T3)는 퓨우즈 폭발 또는 차단 바로전에 곡선(100)상의 점의 검출에 의해 초래되는 검출신호(200)를 수반하며 최대 값을 갖는다. 시간 지연(T3)가 제11도에서 도시되어 있지만 그것이 사용되는 경우는 거의 없다. 스위치(SW)가 검출신호(200)에 응답하여 개방될 때 퓨우즈가 저 전류 이동을 차단시킨다. 이어서, 아아크 상태는 제4도의 라인(106)에 따른 전압을 약 10볼트 이상으로 가해서, 스위치(SW)를 폐쇄시켜 라인(110)에 따라 증가하는 전류를 플라스마 전류레벨인 전류로 초래하는 동작을 제한한다. 단락을 금지하여 전압을 급속히 증가시키는 것은 본 발명의 시스템으로 하여금 다음 금속이동 사이클을 추구하게 하여 용접 전류 펄스의 전방 및 후방 단부에서의 제어를 반복하도록 재조절시킨다. 그 중간부분에는 이동상태가 제4도와 관련하여 설명된 바와 같이 라인(100), (102)을 따라 존재한다. 아아크가 스위치를 폐쇄시키도록 오버라이드 전압을 초래하지 않으면 스위치가 시간 T3이후 폐쇄될 것이다.
배경 전류의 제어는 제어신호(210)가 제12도에서 개략적으로 도시된 바와 같이 스위치(SW)를 개방시킬 때 발생한다. 그러한 경우에는 용접회로내에 저항 R(1.0 오옴)을 직접 배치하고 스위치(SW)를 통한 전류 흐름을 제거한다. 본 발명의 어떤 특징을 설명하려는 목적을 위해, 제4도에서 도시된 바와 같은 플라스마 전류(IP)가 대략 300암페어라고 가정한다. 스위치가 단락 상태에 의한 아아크 전압의 플런지에 응답하여 개방될 때, 스위치가 폐쇄된 경우 흐르는 300암페어의 전류는 저항(R) 양단에 300볼트의 전압을 형성한다. 이와 같은 그 전압이 다링톤 트랜지스터 스위치(SW)양단에 직접 인가된다. 차단중에 스위치(SW)양단의 전압을 감소시키기 위하여, 30mF의 값을 갖는 캐패시터(192)가 저항(R)과 병렬로 접속된다. 따라서, 저항(R)은 즉시 캐패시터(192)를 그 저항의 300볼트 전압만큼 충전시킨다. 이러한 예에서는 300볼트로 충전시키려는 캐패시터(192)에 대한 충전시간을 약 30마이크로초를 필요로 한다. 다링톤 콜렉터 전류의 실제 하강 시간은 5마이크로초 이하이므로, 캐패시터(192)의 충전은 초과전력 스위칭의 소모에 대한 다링톤 트랜지스터를 보호한다. 캐패시터(192)가 완전히 충전될 때 스위치를 폐쇄시키면 완충다이오드(194)가 스위치(SW)를 통한 캐패시터(192)의 방전을 방지시킨다. 저항(R)은 본 발명에 따라서 적어도 2가지의 별개의 기능을 갖는다.
상기 저항은 배경 전류(IB)의 크기를 설정한다. 만일 전원(10)으로부터의 전압이 제4도에서 도시된 바와 같이 20볼트의 직류 전압이면, 배경전류는 20볼트의 전압을 1.0오옴의 저항에 의해 분할하여 계산된 20암페어이다. 제2의 기능은 저항(R)로 하여금 과도 전압에 대해 다링XHS 트랜지스터 스위치(SW)를 보호하는 것이다. 저항 R의 기본적인 장점은 다링톤 스위치(SW)와 병렬로 접속된 저항(R)에 따라서 배경 전류를 보호하기 위한 제2의 전류원이 전혀 필요치 않다는 것이다. 아울러, 감지된 상태나 혹은 파라미터를 기초로하여 전류를 제어하기 위한 복잡한 회로가 전혀 불필요하다는 것이다. 저항 R을 단순히 다링톤 스위치 SW와 병렬로 배치하면, 스위치가 폐쇄될 때는 주전류를 그리고 스위치가 개방될 때는 배경전류(IB)를 발생한다. 이것은 퓨우즈(F)의 차단에 의해 초래되는 전기적 유형과 초기 단락 현상에 의해 초래되는 기계적 유형의 스패터를 편리하게 제어하는 단일시스템에서 사용되는 전류레벨을 제공하기 위한 단일 개념이다. 캐패시터(192)가 저항 R과 병렬 접속됨에 따라서, 인덕터(190)에서 기억된 에너지는 스위치가 제1개방 및 비전도될 때 소모된다. 이러한 에너지의 소모는 신속히 발생해서 제4도에서 점선(126)으로 표시된 바와 같이 스위치를 전도 또는 작동(turn on)되게 하기전에 얻어진다. 에너지가 소모되었으므로 곡선(110)은 인덕턴스 또는 쵸크(190)의 시간 상수에 의해 결정된 곡선을 따라 플라스마 전류레벨내로 점차 병합될 수 있다. 인덕턴스내에 기억된 에너지를 소모시키기 위한 저항 및 그 캐패시터가 없이는 전혀 배경 전류가 존재할 수 없고 또한 저 전류 퓨우즈 동작에 의해 형성되는 이온화가 존재할 수 없으므로 그로 인해 비안정 아크 개시나 혹은 재스트라이크를 초래한다.
제13a도 및 13b도는 제4도 및 제11도에서 가장 잘 도시된 바와 같은 본 발명을 실시하기 위해 바람직한 회로를 기술한다. 여기서는 각각의 구성소자가 표시되어 있으므로, 그 회로에 대한 자체 설명이 어느 정도 가능하며, 그 회로 동작의 간단한 설명만으로도 상기 회로가 본 발명의 파라미터와 어떻게 일치하는지를 이해하는데 충분하다. 아아크 전압은 "ARC VOL TAGE"로 표시된 출력(302)를 가진 검출수단인 잡음 감소회로(300)를 통해 통과한다. 라인(304)의 기준전압은 출력(312)내에 논리 레벨을 발생하기 위하여 비교기 수단인 비교기(310)에 의한 출력(302)과 결합된다. 이러한 라인에서의 논리는 아아크 전압이 라인(304)에서의 기준 세트 이하로 저하됨을 나타내는 0으로 라인(312)에서의 논리가 이동할 때 트리거되는 단락신호에 응답하는 제1이동수단인 단안정 멀티바이브레이터(multi vibrator) 또는 볼 펄스발생기(320)를 제어한다. 펄스발생기(320)와 라인(120)은 스위칭 수단을 이동시키는 수단을 구성한다. 잡음 감소회로(300)와 비교기(310)와 볼 펄스발생기(320)는 검출수단을 구성한다. 이것이 발생할 때, 1.0
Figure kpo00006
의 음의 펄스가 NAND 게이트(330)를 제어하기 위한
Figure kpo00007
출력(332)으로 나타난다. 라인(322)에서의 논리 0은 NAND 게이트(330)의 출력(332)를 논리 1로 되게 한다. 이것은 적절한 회로(340)에 의해 스위치(SW)를 개방한다. 라인(322)의 제어는 통상 제12도의 제어신호라인(210)과 대응한다.
이러한 방식에서는 스위치(SW)가 사이클(T1)에 대응하는 1.0
Figure kpo00008
동안 차단된다. 기준라인(304)에 의해 결정된 소정의 값 이상으로 전압이 증가하면 라인(312)과 접속된 입력(352)을 가진 리세트 발생기(350)가 출력 라인(354)을 논리 0으로 이동시키고, 그에 따라 볼 펄스발생기(320)을 클리어하고 또한 (T1)시간 펄스를 종료한다. 논리 1이 게이트(330)의 입력라인(322)에 인가됨과 동시에, 라인(354)에서의 리세트 논리가 아직 리세트 또는 클리어되지 않은 경우 퓨우즈시간 발생기(360)를 리세트시킨다. 따라서 논리 1이 펄스로서 라인(362)에 인가된다. 스위칭 수단을 이동시키는 수단은 라인(354)과 퓨우즈시간 발생기(360)으로 이루어진다. 이러한 논리는 라인(332)내에 논리 0을 발생시키기 위하여 입력(322)상의 논리 1과 결합한다. 이것은 아아크 전압이 바람직한 실시예에서의 규정된 설정값, 약 10볼트를 초과할 때마다 다링톤 트랜지스터 스위치(SW)를 턴온시킨다. 이러한 전압은 적절한 검출동안 충분히 이용가능한 전압을 강하시키기 위하여 와이어(22) 양단의 전압강하보다 더 크도록 선택된다.
제5도에 관해 이미 기술된 바와 같이, 퓨우즈(F)는 dv/dt에 의해 검출된 것과 같은 네킹이 발생할 때 예견될 수 있다. 제13a도 및 제13b도를 포함하는 제13도에서는 아아크 전압의 도함수가 네크(N)의 확립시 즉시 퓨우즈를 예견하려는 목적을 위해 상수 K와 비교된다. 이것은 제4도와 상측 부분에서 부분(104)로 개략적으로 예시되어 있다. 이와같이 dv/dt와 K와의 비교를 달성하기 위하여 제13도에서의 바람직한 회로가 샘플 및 홀드 개념을 사용한다. 샘플발진기(380)는 출력(382)에서의 일련의 샘플 펄스를 발생시킨다. 이것은 전압이 라인(302)상에 수신될 때 정확히 이격되는 순간에 전압을 샘플하기 위하여 전기 특성을 측정 및 기억하기 위한 수단인 샘플유지 회로(390)에 인가된다. 상기 샘플유지 회로(390)의 출력은 지속된 샘플 전압을 라인(302)내의 순간 전압과 비교하는 라인(392)이다. 미분기(122), 증폭기(126), 비교기(130), 샘플유지 회로(390), 비교기(400), 증폭기(410)는 이동금속이 퓨우즈 차단이전에 네킹다운을 개시하는 경우를 감지하는 수단을 이룬다. 이들 2시간 간격의 전압(즉 VN및 VN-1)은 시간과 비교될 때 전압의 차를 생성하기 위하여 비교기(400)에 의해 비교된다. 이러한 차이신호가 라인(412)에서의 시간에 대하여 전압의 차이를 발생하기 위하여 증폭기(410)에 의해 증폭된다. 미분기(122), 증폭기(126), 비교기(130), 샘플유지 회로(390), 비교기(400), 증폭기(410)는 용접전류를 증가시키는 수단을 이룬다. 상수 또는 K는 라인(416)을 통과하는 선택된 상수를 라인(418)를 통과하는 플립플롭(420)의 입력에서 발생시키는 포트(414; pot)에 의하여 선택된다. dv/dt가 기울기 K를 초과하는 경우 플립플롭(420)이 클록(clock)된다. 이것은 라인(332)내의 논리 1에 의해 회로(340)를 차단시키는 라인(362)내의 논리 0을 생성하기 위하여 라인(422)내의 논리 1를 인가한다.
지금까지 기술된 바와 같이 전압이 10볼트 이하로 될 때, 스위치(SW)는 초기 단락시 발생하는 것과 같은 10볼트 이상 증가한 전압에 의해 오버라이드 될 수 있는 시간 T1동안 개방된다. 이것은 제4도에서 라인(152)에 의해 표시된 것과 같은 사이클(T1)의 중단을 초과할 것이다. 단락회로 동안 스위치(SW)가 폐쇄됨에 따라, 플립플롭(420)이 dv/dt가 상수 K를 초과하였음을 가리키는 라인(418)에서의 신호를 대기한다. 그것이 발생할 때, 1.0
Figure kpo00009
의 펄스는 라인(332)을 논리 1로 유지시키는 라인(362)내에서 발생한다. 이것은 제4도에서 도시된 시간 또는 사이클(T3)인데, 상기 사이클은 통상 결코 얻어지지 않으며, 단지 시스템이 단락 이후 플라즈마 전류로 이동하게 될 대안(backup) 특징만이 얻어진다. 그것이 발생하기 전에, 아아크 전압은 라인(106)을 따라 규정된 10볼트 값 이상의 레벨로 증가한다. 이것은 싸이클 종료수단인 리세트 발생기(350)로 하여금 라인(322)내에 논리 1을 배치한 볼 펄스발생기(320)를 리세트시키게 한다. 동시에, 라인(354)내의 리세트 펄스가 라인(362)내에 논리 1를 발생시킨다. 게이트(330)에 대한 이들 2개의 논리 1입력이 라인(332)내에 논리 0을 발생시켜 스위치(SW)를 턴온시킨다.
제4도에서 도시된 바와 같은 시간 T2에 의해 표시된 금지 특징은 미분 플립플롭(420)이 시간 T1이후의 100마이크로초가 종료될 때까지는 작동하지 않도록 하는 것이다. 비교기(400), 라인(412), 라인(416) 및 플립플롭(420)은 비교수단을 이룬다. 이것은 용접전류를 저배경 전류에 유지하는 수단인 NAND 게이트(440)에 의해 볼 펄스라인(322)에서의 논리와 논리적으로 결합되는 출력(432)을 가진 제1이동수단에 응답하는 수단인 다른 단안정 멀티바이브레이터(430)에 의해 달성된다.
NAND 게이트(330), 퓨우즈 시간발생기(360), 플립플롭(420), 멀티바이브레이터(430), NAND 게이트(440)는 검출수단을 금지시키는 수단을 이룬다. NAND 게이트(330), 비교기(400), 라인(412, 416, 418)은 소정의 전기특성의 파라미터를 검출하기 위한 수단을 이룬다. 출력(442)는 HOLD CLEAR로 표시된 사이클(T1)이 라인(322)에서의 논리에 의해 표시된 바와 같이 종료될 때까지는 논리 1로 지속된다. 그후, 라인(432) 상의 100마이크로초의 부의 펄스가 종료한다. 이러한 펄스는 제13(b)도의 하부에 도시되어 있다. 논리 1이 라인(442)에서 지속되는 한은 플립플롭(420)이 논리 1을 라인(422)내에 배치하도록 토글할 수가 없다. 따라서, 사이클(T1)의 단부에서는 시간(T2)는 금속이동펄스 MT(NEW)의 상부 부분(52a)에서나 혹은 그 근방에서의 최종 검출을 기다리는 유동 상태에서 전압 및 전류를 안정화 및 동작시키기 위한 단락시간 동안 작동하지 않는 미분회로를 지속시킨다.
이제 제14도를 참조하면, 상부 그래프가 아아크 분사력과 제1단계 Ⅰ에서 발생되는 플라즈마를 지닌 표준 단락회로형 용접 동작단을 도시하고 있다. 볼은 단계 Ⅱ 및 Ⅲ에서 성장하기 시작한다. 이어서 초기 단락이 단계 Ⅳ에서 스패터와 함께 발생한다. 초기 단락이 종료되어, 이동이 개시된 후에는 볼이 단계 Ⅴ에서 네크하기 시작한다. 그 다음 퓨우즈가 단계 Ⅵ에서 차단된다. 이러한 단들에 대한 전류 및 전압곡선이 "표준 과정"으로 표시된 본 발명의 스패터 감소장치 없는 시스템에 대해 도시되어 있다. 본 발명을 사용한 대응과정 곡선은 제14도의 하부 부분에서 설명된다. 본 발명은 용접 스패터를 거의 전부 제거하기 위하여 제어된 플라스마 전류를 유지함과 아울러 이동펄스를 제어한다.
본 발명에 따라서, 오버라이드 전압이 존재하는데, 그에 따라 상기 전압이 예시된 실시예에서의 10볼트와 같은 소정의 값을 초과할 때마다 스위치(SW)를 폐쇄함으로써 주전류가 인가된다. 이러한 오버라이드 전압은 일반적으로 아아크 또는 플라스마 전압의 거의 반으로 선택된다.

Claims (50)

  1. 용접전류(IW)가 용접와이어(22)로 하여금 단락회로 상태(100)와 아아크 상태사이에서 교번시켜, 단락상태 중에 금속의 이동이 이동시간(TP)를 필요로 하고 상기 이동시간 중에 용접전류는 와이어의 용접부분이 공작물로 이동됨에 따라 용접전류가 상승한 후 하강되도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 전원이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(30)상에 용착시키는데 이용될 때 스패터를 감소시키는 장치에 있어서, (a) 용접와이어(22) 및 가공물(30) 사이의 전압을 나타내는 제어전압을 감지하기 위한 수단(60)과; (b) 상기 제어 전압이 단락회로 상태를 가리키는 소정의 전압 이하일 때는 단락신호를 그리고 상기 제어 전압이 상기 소정의 전압 이상일 때는 아아크 신호를 발생시키기 위한 비교기 수단(310)과; (c) 상기 용접전류(IW)가 정상의 방해되지 않는 전류레벨에 도달하도록 허용되는 고전류(IP)인 제1절환된 전도상태와 상기 용접전류(IW)가 저 레벨 배경전류인 제2절환된 비전도상태를 가진 스위칭 수단(SW)과; (d) 상기 스위칭 수단을 제2절환된 상태로 이동시키기 위해 상기 단락신호에 응답하는 제1이동수단(330)과; (e) 최대시간이 상기 이동시간(TP) 이하인 지속 시간을 가진 사이클(T1) 동안 상기 스위칭 수단을 상기 제2상태로 유지시키기 위해 상기 제1이동수단(320)에 응답하는 수단(430)을 구비한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 최대시간전에 아아크 신호가 발생함에 따라 상기 사이클(T1)를 종료시키기 위한 수단(350)을 포함하고, 상기 종료수단이 아아크 신호가 발생하자마자 상기 스위칭 수단(SW)을 상기 제1상태로 이동시키기 위한 수단(354, 360)을 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 배경 전류가 50암페어 이하인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 수단(SW)이 상기 와이어 및 공작물과 직렬로 접속된 고체상태 스위치를 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭 수단(SW)과 병렬인 회로내에 저 저항값의 저항(R)을 포함하고, 상기 배경전류(IB)는 상기 스위칭 수단(SW)이 상기 제2의 비전도상태에 있을 때 상기 저항(R)에 의해 제어되도록 한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 저항(R)과 병렬과 접속된 캐패시터(192)와 상기 병렬회로내에서 상기 병렬저항(R) 및 캐패시터(192)와 직렬로 접속된 완충 다이오드(194)를 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 수단(SW)과 병렬인 회로내에 저 저항값과 저항(R)을 포함하고, 상기 배경전류(IB)는 상기 스위칭 수단(SW)이 상기 제2의 비전도 상태에 있을 때 상기 저항(R)에 의해 제어되도록 한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 저항(R)과 병렬로 접속된 캐패시터(192)와 상기 병렬회로내에서 상기 병렬저항(R) 및 캐패시터(192)와 직렬로 접속된 완충 다이오드(194)를 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전원(10)이 출력쵸크(190)를 포함하고 상기 스위칭수단(SW)이 상기 쵸크(190) 및 상기 용접와이어(22) 사이에 배치되도록 한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스위칭 수단(SW)이 고체형 전력장치인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 스위칭 수단(SW)이 고체형 전력장치인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 수단(SW)이 다링톤형 전력 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 이동시간(TP)이 2 내지 5
    Figure kpo00010
    범위 이내이고, 상기 사이클(T1)의 최대 시간이 2
    Figure kpo00011
    이하인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 사이클(T1)의 최대 시간이 약 1.0
    Figure kpo00012
    인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 사이클(T1)의 최대 시간이 약 1.0
    Figure kpo00013
    인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  16. 제1항에 있어서, 와이어(20) 금속을 공작물(30)과 접촉시킨 단락상태로부터 사이클(T1) 이후의 금속 이동시간(TP) 동안의 아아크 상태로의 급격한 변화 바로전에 발생하는 소정의 전기 파라미터를 검출하는 수단(122, 300)과, 상기 파라미터의 검출시 상기 스위칭 수단(SW)을 상기 제2스위치 상태로 이동시키는 수단(120, 320)을 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전기 파라미터가 전기 특성의 시간 베이스 기울기와 기준값간의 차인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 시간 베이스 기울기가 상기 용접전류를 초래하는 전압의 dv/dt인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 검출수단(300)이 전기 특성을 측정 및 기억하기 위한 수단(390)과, 상기 기억된 특성의 값과 상기 특성의 현재 시간 값간의 차를 상기 파라미터를 검출하기 위해 기준값과 비교하기 위한 수단(400, 412, 416, 420)을 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  20. 제16항에 있어서, 사이클(T1) 이후 즉시 시간(T2) 동안 상기 검출수단(300, 310, 320)을 금지시키기 위한 수단(430, 440, 420, 360, 330)을 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  21. 제1항에 있어서, 시간(T2)가 적어도 약 50 내지 100마이크로초(
    Figure kpo00014
    )인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  22. 용접전류(IW)가 용접와이어(22)로 하여금 단락회로상태(100)와 아아크상태 사이에서 교번시켜, 단락상태 중에 금속의 이동이 이동시간(TP)를 필요로 하고 상기 이동시간 중에 용접전류를 와이어의 용접부분이 공작물로 이동됨에 따라 용접전류가 상승한 후 하강되도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 전원이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(30)상에 용착시키는데 이용될 때 스패터를 감소시키는 장치에 있어서, (a) 용접 와이어(22) 및 가공물(30) 사이의 전압을 나타내는 제어전압을 감지하기 위한 수단(300)과; (b) 상기 제어 전압이 단락회로 상태를 가리키는 소정의 전압 이하일 때는 단락신호를 그리고 상기 제어전압이 상기 소정의 전압 이상일 때는 아아크 신호를 발생시키기 위한 비교기 수단(310)과; (c) 상기 용접전류가 정상의 방해되지 않는 전류레벨에 도달하도록 허용된 고전류인 제1절환된 전도상태와, 상기 용접전류가 저 레벨 배경전류인 제2절환된 비전도상태를 가진 스위칭 수단(SW)과; (d) 와이어 금속을 공작물과 접촉시킨 단락상태로부터 금속이동시간(TP) 동안의 아아크 상태로의 급격한 변화 바로전에 발생하는 소정의 전기 특성 파라미터를 검출하는 수단과, 상기 파라미터의 검출시 상기 스위칭 수단(SW)을 상기 제2스위치상태로 이동시키는 수단(34)을 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 전기 파라미터가 전기 특성의 시간 베이스 기울기와 기준값의 차인 것을 특징을 하는 스패터 감소장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 시간 베이스 기울기가 상기 용접전류를 초래하는 전압의 dv/dt인 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 검출수단이 전기 특성을 측정 및 기억하기 위한 수단(390)과, 상기 기억된 특성의 값과 상기 특성의 현재 시간 값간의 차를 상기 파라미터를 검출하기 위해 기준값과 비교하기 위한 수단(400)을 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  26. 제22항에 있어서, 소정의 단락시간 동안 상기 검출수단(390, 400, 412)을 금지시키기 위한 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  27. 용접전류(LW)가 용접와이어(22)로 하여금 단락회로상태(100)와 아아크상태 사이에서 교번시켜, 단락상태중에 금속의 이동이 이동시간(TP)를 필요로 하고 상기 이동시간 중에 용접전류는 와이어의 용접부분이 공작물로 이동됨에 따라 용접전류가 최대로 증가한 후 감소하도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 전원(10)이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(30)상에 용착시키는데 이용될 때 스패터를 감소시키는 방법에 있어서, (a) 상기 용접전류를 단락상태에 응답하여 배경 전류값(IB)으로 이동시키기 위한 단계; (b) 상기 용접전류를 소정의 시간(T1)동안 통상 상기 배경 전류 값(IB)으로 유지하기 위한 단계; (c) 상기 용접전류를 정상의 방해되지 않는 전류레벨에 도달시키도록 허용하는 단계; (d) 아아크 상태(100)에 응답하여 상기 소정의 시간 이전에 상기 유지단계가 종료되도록 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 배경전류값 대 상기 이동시간 동안의 상기 전류의 상기 최대값 비율이 적어도 약 1:3의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  29. 제27항에 있어서, (e) 이동시간(IP) 동안 용접전류(IW)의 기울기나 혹은 용접전압(EARC)의 기울기를 감지하는 단계; (f) 용접전류(IW)가 상기 감지단계에 의해 결정되는 바와 같은 상기 최대값에 바로 이상의 레벨에 도달할 때 상기 용접전류를 상기 배경전류(IB)로 이동하는 단계; (g) 상기 용접전류를 소정의 시간(T1)동안 상기 배경전류값으로 다시 유지하는 단계; (h) 상기 제2유지 단계를 아아크 상태에 응답하여 상기 소정의 시간전에 다시 결정되도록 하는 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  30. 제29항에 있어서, (i) 상기 제1유지단계 이후 매우 짧은 시간(T2)동안 상기 기울기 감지단계를 금지시키는 단계; (j) 상기 용접전류(IW)를 단계(c)에서 정의된 바와 같은 전류레벨에 도달하도록 허용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 매우 짧은 시간이 약 100마이크로초 이하인 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 소정의 시간이 2
    Figure kpo00015
    이하인 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 이동시간이 2
    Figure kpo00016
    이상인 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  34. 제30항에 있어서, 상기 소정의 시간이 2
    Figure kpo00017
    이하인 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  35. 제29항에 있어서, 상기 소정의 시간이 2
    Figure kpo00018
    이하인 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 이동시간이 2
    Figure kpo00019
    이상인 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  37. 제29항에 있어서, 상기 이동시간이 2
    Figure kpo00020
    이상인 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  38. 용접전류(IW)가 용접와이어(22)로 하여금 단락회로 상태와 아아크 상태 사이에서 교번시켜 단락 상태중에 금속의 이동이 이동시간(TP)를 필요로 하고 상기 이동시간중에 용접전류가 상승한 후 하강하도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 전원이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(30)상에 용착시키는데 이용될때 스패터를 감소시키는 방법에 있어서, (a) 용접와이어 및 공작물 사이의 전압(EARC)을 가리키는 제어전압을 감지하는 단계; (b) 상기 제어 전압이 단락회로 상태를 가리키는 소정의 전압 이하일 때는 단락신호를 그리고 상기 제어전압이 상기 소정의 전압 이상일 때는 아아크 신호를 발생하는 단계; (c) 와이어 금속을 공작물에 접촉시킨 단락상태로부터 금속이동시간(TP) 동안의 아아크 상태로의 급격한 변화 바로전에 발생한 소정의 전기 특성 파라미터를 검출하여 상기 파라미터 검출시 용접전류(IW)를 상기 제2상태로 이동하는 단계; (d) 상기 소정의 전기 특성의 검출시 상기 용접전류를 저 배경전류레벨로 이동하는 단계; (e) 소정의 시간동안 상기 용접전류를 상기 배경전류(IB)으로 유지하는 단계; (f) 상기 용접전류를 정상의 방해되지 않는 전류레벨에 도달시키는 단계; (g) 상기 유지단계를 아아크 신호 발생시의 아아크 상태에 응답하여 상기 소정의 시간전에 종료되도록 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 파라미터가 상기 소정의 이동시간동안의 전압곡선 기울기(dv/dt)인 것을 특징으로 하는 스패터 방법.
  40. 용접전류(IW)가 용접와이어(22)로 하여금 단락회로상태와 아아크 상태사이에서 교번시켜, 단락상태중에 금속의 이동이 이동시간(TP)를 필요로 하고 상기 이동시간중에 용접전류가 상승한 후 하강되도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 전원이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(230)상에 용접시키는데 이용될 때 스패터를 감소시키는 장치에 있어서, (a) 용접와이어(22) 및 공작물(30) 사이의 전압을 가리키는 제어전압을 감지하는 수단(60); (b) 상기 제어전압이 단락회로 상태를 나타내는 소정의 전압 이하일 때는 단락신호를 그리고 상기 제어전압이 상기 소정의 전압 이상일 때는 아아크 신호를 발생시키기 위한 비교기 수단(310); (c) 상기 용접전류(IW)가 정상의 방해되지 않는 전류레벨에 도달하도록 허용되는 주전류인 제1스위칭된 전도 상태와 상기 용접전류가 저 레벨 배경전류인 제2스위칭된 비전도상태를 가진 스위칭수단(SW); (d) 와이어 금속을 공작물에 접촉시킨 단락상태로부터 금속이동시간(TP) 동안의 아아크 상태로의 급격한 변화 바로전에 발생하는 소정의 전기 특성의 파라미터를 검출하기 위한 수단(330, 400, 412, 416, 418)과 상기 스위칭 수단(SW)을 상기 파라미터의 검출시 상기 제2상태로 이동시키기 위한 수단(340); 을 포함하며 상기 스위칭수단은 상기 와이어(22) 및 공작물(30)과 직렬로 접속된 고체형 스위치와 상기 스위치가 비전도상태인 경우 상기 배경 전류를 형성하기 위해 상기 고체형 스위치와 병렬접속된 분류저항(R)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 저항(R)과 병렬 접속된 캐패시터(192)와 그리고 상기 병렬회로내에서 상기 병렬 저항 및 캐패시터와 직렬 접속된 완충다이오드(194)를 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  42. 용접전류(IW)가 용접와이어(22)로 하여금 단락회로상태와 아아크 상태사이에서 교번시켜, 단락상태중에 금속의 이동이 이동시간(IP)를 필요로 하고 상기 이동시간중에 용접전류가 상승한 후 하강되도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 전원이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(30)상에 용착시키는데 이용될 때 스패터를 감소시키는 장치에 있어서, (a) 용접와이어 및 공작물간의 전압(EARC)을 가리키는 제어전압을 감지하는 수단(60); (b) 상기 제어전압이 단락회로 상태임을 입증하는 주어진 값 이하로 감소할 때 상기 용접전류를 저배경 전류레벨로 이동시키는 수단(SW); (c) 금속 네킹을 단락상태 및 아아크상태 사이의 상기 와이어로부터 검출하기 위한 수단(122, 300); (d) 상기 네킹이 검출될 때 상기 용접전류를 상기 저 배경전류(IB)레벨로 이동시키는 수단(SW); (e) 상기 제어전압이 상기 주어진 값 이상으로 증가할 때까지나 혹은 주어진 시간이 종료될 때까지 상기 용접전류를 상기 배경 전류레벨로 유지하기 위한 수단(330, 360, 420)을 구비한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  43. 용접전류(IW)로 인해 용접와이어(22)가 단락회로 상태와 아아크 상태 사이에서 교번되며 용접전류(IW)가 플라스마 유지레벨(IP)에 있고 단락상태와 그 후속의 아아크 상태중에 금속의 이동은 이동시간(TP)을 필요로 하고 상기 이동시간중에 용접전류가 상승한 후 하강되도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 용접 전원(10)이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(30)상에 용착시키는데 이용될 때 스패터를 감소시키는 장치에 있어서, (a) 단락상태가 먼저 발생할 때 상기 용접전류를 상기 플라스마 레벨(IP)로부터 저레벨 배경정류값(IB)까지 이동시키는 제1이동수단(310); (b) 상기 용접전류를 소정의 시간 동안 상기 배경 전류값(IB)으로 유지하기 위한 수단(320); (c) 금속을 상기 공작물(30)로 이동시키기 위한 상기 단락회로 상태중에 상기 용접전류(IW)를 상기 저레벨로부터 증가시키기 위한 수단(390, 400, 410, 122, 126, 130); (d) 상기 이동금속이 퓨우즈 차단 이전에 네킹 다운을 개시하는 경우를 감지하는 수단(390, 400, 410, 122, 126, 130); (e) 상기 용접전류(IW)를 상기 저레벨 배경전류값(IB)으로 다시 이동시키기 위한 수단(412, 416, 418, 420, 360); (c) 상기 용접전류를 다음 계속되는 단락상태를 대기하는 상기 플라스마 레벨로 이동시키는 제2이동수단(350)을 구비한 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  44. 제43항에 있어서, 아아크 전압을 감지하기 위한 수단(300)을 포함하고, 상기 제1이동수단(310)이 소정의 값 이하인 상기 아아크 전압에 응답하며, 제2이동수단(350)이 소정의 값 이상인 상기 아아크 전압에 응답하는 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  45. 제44항에 있어서, 상기 2개의 소정의 전압값이 같은 것을 특징으로 하는 스패터 감소장치.
  46. 용접전류(IC)로 인해 용접와이어(22)가 단락회로 상태와 아아크 상태 사이에서 교번되며 용접전류(IW)가 플라스마 유지레벨(IP)에 있고, 단락상태와 그 후속의 아아크 상태중에 금속의 이동은 이동시간(TP)을 필요로 하고 상기 이동시간 중에 용접전류가 상승한 후 하당되도록 되어 있는 단락회로 이동모드에 의해 용접 전원(10)이 용접와이어(22)로부터 금속을 공작물(30)상에 용착시키는데 이용될 때 스패터를 감소시키는 방법에 있어서, (a) 상기 용접전류를 상기 플라스마 레벨(IP)로부터 단락상태가 먼저 발생하는 저 레벨 배경전류값(IB)를 상기 저레벨 배경전류값(IB)으로 이동시키는 단계; (b) 상기 용접전류(IW)를 소정의 시간동안 상기 배경전류값(IB)으로 유지하는 단계; (c) 이어서 금속을 상기 공작물(30)로 이동시키기 위한 상기 단락회로 상태중에 상기 용접전류를 상기 저레벨 배경전류(IB)로부터 증가시키도록 하는 단계; (d) 상기 이동금속이 퓨우즈 차단 이전에 네킹다운을 개시하는 경우를 감지하는 단계; (e) 상기 용접전류(IW)으로 이동시키는 단계; (f) 상기 용접전류를 다음 계속되는 단락상태를 대기하는 상기 플라스마 레벨(IP)로 다시 이동시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  47. 제46항에 있어서, 아아크 전압(EARC)을 감지하는 단계와, 소정의 값(116) 이하인 상기 아아크 전압에 응답하여 상기 처음의 이동단계를 작동시키는 단계와, 소정의 값(154) 이상인 상기 아아크 전압에 응답하여 상기 두 번째 이동단계를 작동시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  48. 제46항에 있어서, 상기 감지단계가 (g) 용접전류의 di/dt를 측정하는 단계; (h) di/dt가 변화할 때를 검출하는 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  49. 제46항에 있어서, 상기 감지단계가 (g) 아아크 전압의 dv/dt를 검출하는 단계; (h) dv/dt 기울기가 소정의 값과 같을 때를 검출하는 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 스패터 감소방법.
  50. 제46항에 있어서, 상기 용접전류를 증가시키도록 하는 단계가 (g) 소정의 그 값의 주전류를 상기 소정의 유지시간 종료시의 용접전류로서 인가하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 방법.
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