KR910006305B1

KR910006305B1 - Resistance welding current detecting apparatus

Info

Publication number: KR910006305B1
Application number: KR1019890002109A
Authority: KR
Inventors: 나석주; 박수웅
Original assignee: 한국과학기술원; 전학제
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1991-08-19
Also published as: KR900013313A

Abstract

The circuit measures a current flowing through a welding object in real-time during welding process. The measured current data can be used not only as the basic data for the analysis of heat flow and deformation during welding but also as controlling or monitoring data. The current measuring circuit comprises a comparator (11) comparing a ground voltage with the induced voltage (Vt) of a toroidal coil, an inverter (12) inverting the output signal from the comparator, an analog multiplexor (13) selectively connecting the terminals (A1,B1), a voltage/ frequency convertor (15), another analog multiplexer (15), and a counter (17).

Description

Resistance welding current measuring device

제1도는 종래의 저항용접전류 측정장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional resistance welding current measuring device.

제2도는 본 발명의 저항용접전류 측정장치의 일실시 회로도.2 is a circuit diagram of an exemplary resistance welding current measuring apparatus of the present invention.

제3도는 본 발명의 저항용접전류 측정장치의 다른 실시 회로도.3 is another implementation circuit diagram of the resistance welding current measuring apparatus of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 비교기 12 : 인버터11: comparator 12: inverter

13, 16 : 아날로그 멀티플렉서 14, 23 : 아날로그 인버터13, 16: analog multiplexer 14, 23: analog inverter

15, 23 : 전압/주파수변환기 17, 24 : 카운터15, 23: voltage / frequency converter 17, 24: counter

1, 25 : 입력인터페이스 19, 27 : 컴퓨터1, 25: input interface 19, 27: computer

21 : 적분기 26 : 출력인터페이스21: Integrator 26: Output Interface

본 발명은 저항용접시에 용접물을 실제로 관통하는 전류를 실시간 측정하는 저항용접전류 측정장치에 관한 것으로, 특히 펄스카운터를 이용한 간단한 구조의 회로에 의하여 저항용접시의 용접전류를 정확히 측정할 수 있게 한 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a resistance welding current measuring device for measuring in real time the current actually penetrating the weld during the resistance welding, in particular, it is possible to accurately measure the welding current during resistance welding by a circuit of a simple structure using a pulse counter. It relates to a measuring device.

저항용접시 용접물을 통해 흐르는 전류는 가압력, 모재의 재질 등 용접변수와 밀접한 관계를 가지므로 용접부의 품질에 지대한 영향을 끼치게 된다. 따라서, 용접전류를 측정하여, 용접공정에서의 열유동 및 변형해석을 위한 기본적인 데이터로 제공할 뿐만 아니라 용접공정의 모니터링과 제어에도 매우 유익하게 사용할 수 있기 때문에 여러 가지 측정방법이 개발되어 왔다.During resistance welding, the current flowing through the weldment has a close relationship with welding parameters such as pressing force and material of the base metal, which greatly affects the quality of the weld. Therefore, various measurement methods have been developed because the measurement of the welding current can provide not only basic data for thermal flow and deformation analysis in the welding process, but also very useful for monitoring and controlling the welding process.

현재까지 개발되어 사용되고 있는 용접전류 측정장치를 간략히 설명한다.Briefly, a welding current measuring apparatus developed and used to date is briefly described.

첫째로, 환상(Toroidal)코일을 이용하여 용접전류를 측정하는 장치가 있다. 이는 환상코일을 용접전류가 흐르는 전선주위에 설치하면, 용접전류가 변할 때 그에 비례하여 환상코일에는 전압강하가 유도된다. 이때 유도되는 전압강하의 크기는 용접전류의 변화율에 비례하기 때문에 그 측정치를 시간에 대하여 적분하면 흐르는 용접전류를 결정할 수 있다[IEEE Trans. on Industry and General Applications, Vol. IGA-6, No. 4, Jul./Aug., 1970, P. 394/405]. 또한, 이와 같이 적분한 용접전류값을 아날로그/디지털변환기에 의해 디지털값으로 변화한 후 컴퓨터나 다른 기록장치 등에 그 용접전류값을 기록하였다[Schwei β en and Schneiden 36, Heft 10, 1984, P. 467/470].First, there is a device for measuring welding current using a toroidal coil. When the annular coil is installed around the wire through which the welding current flows, a voltage drop is induced in the annular coil in proportion to the change in the welding current. In this case, the magnitude of the induced voltage drop is proportional to the rate of change of the welding current, and thus, when the measured value is integrated with time, the flowing welding current can be determined. [IEEE Trans. on Industry and General Applications, Vol. IGA-6, no. 4, Jul./ Aug., 1970, P. 394/405. In addition, the integrated welding current value was converted into a digital value by an analog / digital converter, and the welding current value was recorded on a computer or other recording device [Schwei β en and Schneiden 36, Heft 10, 1984, P. 467/470].

둘째로, 전류변환기(Current Transformer)를 이용하여 용접전류를 측정하는 장치가 있다. 이는 용접전류가 흐르는 전선의 옆에 코일을 설치하면, 용접전류의 변화율에 비례하는 전압강하가 그 코일에 유도되므로 이 전압강하를 측정하여 용접전류를 결정할 수 있다[Welding Journal, Dec. 1985, P. 33/38].Second, there is a device for measuring the welding current using a current transformer (Current Transformer). If a coil is installed next to a wire through which a welding current flows, a voltage drop proportional to the rate of change of the welding current is induced in the coil, so that the welding current can be determined by measuring the voltage drop [Welding Journal, Dec. 1985, P. 33/38.

셋째로, 션트(Shunt)를 이용하여 용접전류를 측정하는 장치가 있다. 이는 용접전류가 흐르는 전선에 저항이 일정한 저항체를 직렬로 연결한 후에 그 저항체 양끝단의 전압강하를 측정하여 용접전류를 결정하였다. 이 션트를 이용한 용접전류 측정장치는 그 원리상 교류와 직류전원 모두에 적용이 가능하였다(Welding Journal, Jan. 1987, P 18/23).Third, there is a device for measuring the welding current using a shunt (Shunt). This was determined by connecting a resistor with a constant resistance to the wire through which the welding current flows and measuring the voltage drop at both ends of the resistor to determine the welding current. The welding current measuring device using this shunt can be applied to both AC and DC power supply in principle (Welding Journal, Jan. 1987, P 18/23).

위의 용접전류 측정장치중 첫째 및 둘째의 측정장치는 용접전류가 변하는 경우에만 측정이 가능하여, 교류전원이나 정류기를 통과한 뒤에도 교류성분이 남아 있는 직류전원의 경우에만 사용될 수 있으며, 측정장치로부터 용접전류를 결정하기 위해서는 측정데이터를 수학적으로 처리하여야 한다.The first and second measuring devices of the above welding current measuring devices can be measured only when the welding current changes, so they can be used only in the case of DC power which has AC component remaining after passing through AC power or rectifier. To determine the welding current, the measured data must be processed mathematically.

이와 같은 용접전류의 측정장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 환상코일의 유도전압(Vt)을 적분기(1)에서 적분하고, 이 적분기(1)의 출력전압을 아날로그/디지털변환기(2)에서 디지털신호로 변환한 후 컴퓨터(3)나 기록장치에 기록하게 되어 있었다. 그러나 이 측정장치는 고가의 아날로그/디지털변환기의 사용으로 인하여 가격이 비싸지고, 그 회로가 복잡하게 되는 결점이 있었다.Such a welding current measuring device integrates the induced voltage Vt of the annular coil in the integrator 1, and outputs the output voltage of the integrator 1, as shown in FIG. Converts the digital signal into a digital signal and then records it on a computer 3 or a recording device. However, this measuring device has the disadvantage of being expensive and complicated by the use of expensive analog / digital converters.

한편, 상기의 션트를 이용한 용접전류 측정장치에 있어서는 직류와 교류를 모두 측정할 수 있으나, 수 KA의 전류가 흐르게 되는 션트의 전기저항을 일정하게 유지시키기 위해서는 션트의 단면적을 크게 하고, 수냉을 시켜서 그 온도를 항상 일정하게 유지시켜야 한다. 따라서, 이 용접전류 측정장치는 그 제작이 복잡하고, 션트를 전류선에 직접 직렬로 연결하여야 하기 때문에 현장에서의 적용에는 어려움이 뒤따르게 되는 문제점이 있었다.On the other hand, in the welding current measuring device using the shunt described above, both direct current and alternating current can be measured. However, in order to keep the electrical resistance of the shunt through which several KA current flows, the cross-sectional area of the shunt is increased and water cooled The temperature must be kept constant at all times. Therefore, this welding current measuring device is complicated in its manufacture, and there is a problem that it is difficult to apply in the field because the shunt must be connected in series with the current line directly.

따라서, 본 발명의 목적은 고가인 아날로그/디지털변환기를 사용하지 않고서도 저항용접시의 용접전류를 정확히 측정할 수 있는 간단한 구조의 용접전류 측정장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a welding current measuring apparatus having a simple structure that can accurately measure the welding current during resistance welding without using an expensive analog / digital converter.

이와 같은 본 발명의 목적은 환상코일에 유도된 전압강하를 비교기를 이용하여 양의 값 또는 음의 값으로 분리하고, 이 전압값을 주파수로 변환한 후 그 주파수를 가산(UP)카운트 또는 감산(Down)카운트 함으로써 달성되는 것으로, 이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The object of the present invention is to separate the voltage drop induced in the annular coil into a positive value or a negative value using a comparator, convert the voltage value into a frequency, and then add or subtract the frequency (UP) count ( Down) is achieved by counting, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명의 저항용접전류 측정장치의 일실시 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 환상코일의 유도전압(Vt)을 접지전위와 비교하여 정(+)의 전압인가 부(-)의 전압인가를 판별하는 비교기(11)와, 이 비교기(11)의 출력신호를 반전하는 인버터(12)와, 이 인버터(12)의 출력신호 제어를 받아 상기 환상코일의 유도전압(Vt)을 출력단자(A1) 또는 출력단자(B1)로 출력하는 아날로그 멀티플렉서(13)와, 이 아날로그 멀티플렉서(13)의 출력단자(B1)에 출력되는 전압을 반전하는 아날로그 인버터(14)와, 상기 아날로그 멀티플렉서(13)의 출력단자(A1)에 출력되는 전압 또는 상기 아날로그 인버터(14)의 출력전압을 주파수로 변환하는 전압/주파수변환기(15)와, 상기 인버터(12)의 출력신호제어를 받아 상기 전압/주파수변환기(15)의 출력신호를 출력단자(A2) 또는 출력단자(B2)로 출력하는 아날로그 멀티플렉서(16)와, 이 아날로그 멀티플렉서(16)의 출력단자(A2)에 주파수신호가 출력될 때 가산카운트하고, 출력단자(B2)에 주파수신호가 출력될 때 감산카운트하는 카운터(17)와, 이 카운터(17)의 계수신호를 컴퓨터(19)에 입력시키는 입력인터페이스(18)로 구성한 것으로, 상기에서 아날로그 멀티플렉서(13),(16)는 그의 제어단자에 고전위신호가 인가될 때 그의 입력단자(I1),(I2)가 그의 출력단자(A1),(A2)로 각기 연결되고, 그의 제어단자에 저전위신호가 인가될 때 그의 입력단자(I1),(I2)가 그의 출력단자(B1),(B2)에 각기 연결되게 되어 있다.2 is an exemplary circuit diagram of the resistance welding current measuring device of the present invention. As shown therein, the induced voltage Vt of the annular coil is compared with the ground potential to apply a positive voltage or a negative voltage. A comparator 11 for discriminating the output signal, an inverter 12 for inverting the output signal of the comparator 11, and an output terminal (Vt) of the induction voltage Vt of the annular coil under control of the output signal of the inverter 12. A1) or an analog multiplexer 13 output to the output terminal B1, an analog inverter 14 for inverting the voltage output to the output terminal B1 of the analog multiplexer 13, and the analog multiplexer 13 A voltage / frequency converter 15 for converting the voltage output to the output terminal A1 of the output terminal or the output voltage of the analog inverter 14 into a frequency, and the output signal control of the inverter 12 under the control of the voltage / frequency converter. Output signal of (15) is output terminal (A2) or output terminal (B2) A counter 17 which counts down when a frequency signal is output to the analog multiplexer 16 to output and the output terminal A2 of the analog multiplexer 16 and subtracts when the frequency signal is output to the output terminal B2. And an input interface 18 for inputting the count signal of the counter 17 to the computer 19, wherein the analog multiplexers 13 and 16 are to be supplied with high potential signals to their control terminals. When his input terminals I1 and I2 are connected to his output terminals A1 and A2, respectively, and when a low potential signal is applied to his control terminal, his input terminals I1 and I2 It is connected to the output terminals B1 and B2, respectively.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the effects of the present invention configured as described above in detail.

환상코일의 유도전압(Vt)이 정(+)의 전압인 경우에는 비교기(11)에서 저전위신호가 출력되고, 이 저전위신호는 인버터(12)에서 고전위신호로 반전되어 아날로그 멀티플렉서(13),(16)의 제어단자에 인가되므로 그의 입력단자(I1),(I2)가 출력단자(A1),(A2)에 각기 연결된다. 따라서, 이때 환상코일의 유도전압(Vt)은 그 아날로그 멀티플렉서(13)의 단자(I1),(A1)를 통해 전압/주파수변환기(15)에 인가되므로 그 유도전압(Vt)의 크기에 비례하는 주파수의 펄스신호가 발생되어 출력되고, 이 펄스신호는 아날로그 멀티플렉서(16)의 단자(I2),(A2)를 통해 카운터(17)의 가산단자(UP)에 인가되므로, 카운터(17)는 그 펄스신호를 가산카운트하게 된다.When the induced voltage Vt of the annular coil is a positive voltage, a low potential signal is output from the comparator 11, and the low potential signal is inverted into a high potential signal in the inverter 12 to convert the analog multiplexer 13 Since it is applied to the control terminal of (), (16), its input terminals (I1), (I2) are connected to the output terminals (A1), (A2), respectively. Therefore, at this time, the induced voltage Vt of the annular coil is applied to the voltage / frequency converter 15 through terminals I1 and A1 of the analog multiplexer 13, which is proportional to the magnitude of the induced voltage Vt. A pulse signal of frequency is generated and output, and this pulse signal is applied to the addition terminal UP of the counter 17 through the terminals I2 and A2 of the analog multiplexer 16, so that the counter 17 The pulse signal is added and counted.

한편, 환상코일의 유도전압(Vt)이 부(-)의 전압인 경우에는 비교기(11)에서 고전위신호가 출력되고, 이 고전위신호는 인버터(12)에서 저전위신호로 반전되어 아날로그 멀티플렉서(13),(16)의 제어단자에 인가되므로 그의 입력단자(I1),(I2)가 그의 출력단자(B1),(B2)에 각기 연결된다.On the other hand, when the induced voltage Vt of the annular coil is a negative voltage, a high potential signal is output from the comparator 11, and the high potential signal is inverted into a low potential signal in the inverter 12 to be converted into an analog multiplexer. Since it is applied to the control terminals (13) and (16), its input terminals I1 and I2 are connected to its output terminals B1 and B2, respectively.

따라서, 이때 환상코일의 부(-) 유도전압(Vt)은 아날로그 멀티플렉서(13)의 단자(I1),(B1)를 통한 후 아날로그 인버터(14)에서 정(+)의 전압으로 반전되어 전압/주파수변환기(15)에 인가되므로 그 유도전압(Vt)의 크기에 비례하는 주파수의 펄스신호가 발생되어 출력되고, 이 펄스신호는 아날로그 멀티플렉서(16)의 단자(I2),(B2)를 통해 카운터(17)의 감산단자(DN)에 인가되므로 그 펄스신호를 카운터(17)에서 감산카운트하게 된다. 이와 같이 환상코일의 유도전압(Vt)이 정(+), 부(-) 여부에 따라 카운터(17)에서 펄스신호를 가산 또는 감산카운트하게 되므로 그 카운터(17)의 계수값은 임의의 시간에서의 유도전압(Vt)의 적분치, 즉 용접전류치를 나타내게 된다. 이와 같이 카운터(17)에서 계수된 용접전류치는 컴퓨터(19)에서 입력 인터페이스(18)를 통해 읽게 된다.Accordingly, at this time, the negative induction voltage Vt of the annular coil is inverted to a positive voltage in the analog inverter 14 after being passed through the terminals I1 and B1 of the analog multiplexer 13 and thus the voltage / Since it is applied to the frequency converter 15, a pulse signal having a frequency proportional to the magnitude of the induced voltage Vt is generated and output, and the pulse signal is countered through terminals I2 and B2 of the analog multiplexer 16. Since it is applied to the subtraction terminal DN of (17), the pulse signal is subtracted by the counter 17. In this way, the counter signal 17 adds or subtracts the pulse signal depending on whether the induction voltage Vt of the annular coil is positive (+) or negative (-). The integral value of the induced voltage Vt, that is, the welding current value, is expressed. Thus, the welding current value counted by the counter 17 is read by the computer 19 via the input interface 18.

제3도는 본 발명의 저항용접전류 측정장치의 다른 실시회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 저항(R1) 및 콘덴서(C1), 연산증폭기(OP1)로 구성되어 환상코일의 유도전압(Vt)을 적분하는 적분기(21)와, 이 적분기(21)의 출력전압(Vo)을 반전하는 아날로그 인버터(22)와, 이 아날로그 인버터(22)의 출력전압(-Vo)을 주파수로 변환하는 전압/주파수변환기(23)와, 이 전압/주파수변환기(23)에서 출력되는 펄스신호의 주파수를 계수하는 카운터(24)와, 이 카운터(24)의 계수신호를 컴퓨터(27)에 입력시키는 입력인터페이스(25)와, 상기 컴퓨터(27)에서 출력되는 클리어신호를 상기 카운터(24)의 클리어단자(CL)에 인가시켜 클리어시키는 출력인터페이스(26)로 구성한 것으로, 도면의 설명 중 미설명부호 SW1는 적분기(21)를 리세트시키기 위한 리세트 스위치이다.3 is another exemplary circuit diagram of the resistance welding current measuring apparatus of the present invention. As shown in FIG. 3, the resistor R1, the capacitor C1, and the operational amplifier OP1 are integrated to integrate the induced voltage Vt of the annular coil. An integrator 21, an analog inverter 22 for inverting the output voltage Vo of the integrator 21, and a voltage / frequency converter for converting the output voltage (-Vo) of the analog inverter 22 into a frequency. (23), a counter (24) for counting the frequency of the pulse signal output from the voltage / frequency converter (23), and an input interface (25) for inputting the count signal of the counter (24) to the computer (27). And an output interface 26 for applying a clear signal output from the computer 27 to the clear terminal CL of the counter 24 for clearing. In the drawing, reference numeral SW1 denotes an integrator 21. Is a reset switch for resetting.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the present invention configured as described in detail as follows.

환상코일의 유도전압(Vt)이 입력되면, 그 유도전압(Vt)은 적분기(21)에서 적분되어 소정의 전압(Vo)으로 출력되고, 이 출력전압(Vo)은 아날로그 인버터(22)에서 전압(-Vo)으로 반전되어 전압/주파수변환기(23)에 인가되므로 그 전압(-Vo)의 크기에 비례하는 주파수의 펄스신호가 발생되어 출력되고, 이 펄스신호는 카운터(24)의 가산단자(UP)에 인가되므로 그 펄스신호의 수를 출력인터페이스(26)에서 클리어신호가 출력될 때까지 가산계수하게 된다.When the induced voltage Vt of the annular coil is input, the induced voltage Vt is integrated in the integrator 21 and output as a predetermined voltage Vo, which is output from the analog inverter 22. Since it is inverted to (-Vo) and applied to the voltage / frequency converter 23, a pulse signal having a frequency proportional to the magnitude of the voltage (-Vo) is generated and outputted, and this pulse signal is added to the counter terminal 24 of the counter 24. UP), the number of pulse signals is added until the clear signal is output from the output interface 26.

이와 같이 카운터(24)에서 계수된 계수값은 컴퓨터(27)에서 입력인터페이스(25)를 통해 읽게 된다. 따라서, 컴퓨터(17)에서 출력인터페이스(26)를 통해 클리어신호를 출력하여 카운터(24)를 클리어시키고, 이후 일정기간의 지연시간을 두어 카운터(24)에서 전압/주파수변환기(23)의 펄스신호의 수를 계수하게 한 후 그 카운터(24)의 계수값을 입력인터페이스(25)를 통해 컴퓨터(27)에서 읽고 곧바로 출력인터페이스(26)를 통해 카운터(24)를 클리어시킨다. 이와 같은 동작들을 반복하여 수행하게 되면, 컴퓨터(27)에서 용접전류값, 즉 환상코일의 유도전압(Vt)의 적분값을 읽을 수 있게 된다. 한편, 리세트스위치(SW1)를 단락시키면 적분기(21)는 적분동작을 수행하지 않게 된다.As such, the count value counted by the counter 24 is read by the computer 27 through the input interface 25. Therefore, the computer 17 outputs a clear signal through the output interface 26 to clear the counter 24, and then a pulse signal of the voltage / frequency converter 23 is received from the counter 24 by giving a delay time for a predetermined period. After the counter is counted, the counter value of the counter 24 is read by the computer 27 through the input interface 25 and the counter 24 is immediately cleared through the output interface 26. By repeating these operations, the computer 27 can read the welding current value, that is, the integral value of the induced voltage Vt of the annular coil. On the other hand, when the reset switch SW1 is shorted, the integrator 21 does not perform an integration operation.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 교류 및 정류된 직류 저항점 용접기를 이용한 용접시나, 교류 및 정류된 직류저항 시임용접기를 이용한 용접시에 실제 흐르는 용접전류를 정확히 측정할 수 있고, 또 교류 및 정류된 직류의 대전류가 흐르는 장치에서의 전류도 측정할 수 있게 된다. 또한, 고가인 아날로그/디지털변환기를 사용하지 않는 것이므로 그의 구조가 간단해지고, 제품의 원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can accurately measure the actual welding current during welding using an alternating current and rectified DC resistance welding machine, or during welding using an alternating current and rectified DC resistance seam welding machine. It is also possible to measure the current in a device in which a large current of a direct current flows. In addition, since an expensive analog / digital converter is not used, the structure thereof is simplified, and the cost of the product can be lowered.

Claims

The comparator 11 for comparing the induced voltage Vt of the annular coil with the ground potential, the inverter 12 for inverting the output signal of the comparator 11, and the output signal control of the inverter 12, An analog multiplexer 13 that selectively outputs the induced voltage Vt of the coil to the output terminals A1 and B1 and an analog inverter that inverts the voltage output from the output terminal B1 of the analog multiplexer 13. (14), a voltage / frequency converter (15) for converting the output terminal (A1) of the analog multiplexer (13) and the output voltage of the analog inverter (14) into pulse signals of a predetermined frequency according to the magnitude thereof; An analog multiplexer 16 for selectively outputting the pulse signal of the voltage / frequency converter 15 to the output terminals A2 and B2 under the control of the output signal of the inverter 12; Counts when the pulse signal is output to the output terminal (A2) Resistance welding current measuring device comprising a counter (17) for subtracting when a pulse signal is output to the output terminal (B2).

The integrator 21 for integrating the induced voltage Vt of the annular coil, the analog inverter 22 for inverting the output voltage of the integrator 221, and the output voltage of the analog inverter 22 are determined according to their magnitude. To a voltage / frequency converter 23 for converting a pulse signal of a frequency, and a counter 24 for counting pulse signals output from the voltage / frequency converter 23 repeatedly by a predetermined period under the control of a computer 27. Resistance welding current measuring device characterized in that the configuration.