KR920004843B1 - 단락형 아아크 용접장치 및 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

단락형 아아크 용접장치 및 방법

제 1 도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 복합 블록 다이어그램 및 개략적인 배선회로를 나타내는 도면.

제 2 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 사용되는 일련의 그래프 및 특성 테이블을 나타내는 도면.

제 3 도는 단일 용접 사이클중 용접 와이어로 지향되는 에너지의 양을 제어하기 위해 와트신호 및 누산된 에너지 신호를 창출시키시 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 배선도.

제 4 도는 제 3 도에 도시한 회로의 출력부에서의 대표적인 타이밍 펄스를 나타내는 도면.

제 5 도는 샘플 홀드 특성을 나타내는, 제 3 도에 도시한 배선도의 일부개략도.

제 6 도는 제 5 도에 도시한 회로의 작동 특성을 나타내는 그래프.

제 7 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 창출한 와트 출력신호의 이중적용을 나타내는 블록 다이어그램.

제 8 도는 본 발명의 작동 특성을 나타내기 위해 사용되는, 증분형의 특성라벨들에 대한 측면도.

제 9 도는 단락에 앞서 용접 와이어의 단부에서의 증분을 나타내는 부분도.

제 10 도는 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 작동 특성을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

16 : 와이어 공급기 30 : 전원스위치

40, 180 : 에러 증폭기 44 : 핀치회로

120 : 배율기 150 : 적분기

160 : 샘플 홀드회로 170 : 캐패시터

190 : 시간지연회로

본 출원은 1987년 12월 21일자로 출원되어 현재 계류중인 특허출원 제 135,832호의 부분연속 출원이다.

본 발명은 소모성 전극을 사용하는 아아크 용접에 관한것이고, 특히, 단락형 아아크 용접(short circuiting arc welding)의 개선된 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 1986년 12월 11일자로 출원번호 제 940,580호로서 출원되어 1988년 1월 5일자로 특허된 미합중국 특허 제 4,717,807호에 기재된 일반적인 형태의 스패터 제어 시스템(spatter control system)에 있어서의 개량에 관한 것이다. 상기 특허출원 및 동 특허는 본 발명이 지향하고 있는 스패터 제어분야에 있어서의 개념 설명을 위해 그리고 배경 기술로서 본 발명의 일부가 인용된다. 또한, 일정 비이드를 갖는 단락형 아아크 용접에 관한 Pijls 등에게 허여된 특허 제 4,020,320호의 기술도 본 발명에 참조로 인용된다.

최는, 아킹조건(arcing condition)이 후속되게 되는 단락조건(short circuit condition)을 구성하는 용접 사이클의 다른 부분들중에 용접전류 및 / 또는 아아크 전압을 제어함으로써 단락형 아아크 용접을 개선하기 위한 노력이 계속적으로 행하여지고 있다. 단락조건중에, 전진되는 용접 와이어의 단부상에 형성된 용융금속 볼은 가공물상의 용융금속 푸울에 결합되어 소모성 용접 와이어 및 용융금속 볼을 통하여 고전류가 흐르게 한다. 상기 단락조건은 와이어상에 용융볼을 형성하는 금속이 전기적으로 수축되도록 하고 그리고 나서 "퓨즈(fuse)"라 하는 폭발식 작용에 의해 용접 와이어로 부터 분산되도록 하는 전기적인 핀치작용(pinch action)에 의해 종결된다. 용접 사이클의 단락부분중에 흐르는 전류를 제어하는 것은 전원 제어회로에 의해 달성된다. 또한, 예고회로(premonition circuit)에 제공되어 dv / dt 값이 주어진 값만큼 증가되면 임박한 퓨즈의 형성을 신호화하게 된다. 따라서, 용접전류는 퓨즈가 발생되기 직전에 배경레벨(background level)(I_B)로 또는 낮게 떨어질 수 있게 된다. 이러한 방식에서, 각각의 용접 사이클중의 퓨즈 에너지는 현저히 감소된다. 이것은 단락조건의 종료 시점에서 스패터를 감소시킨다. 용접 사이클의 단락부분 또는 단락 조건중의 전류 흐름을 제어하기 위한 다양한 회로들은, 퓨즈가 단락형 아아크 용접중 스패터 발생의 근본적인 원인으로 여겨지기 때문에, 스패터 제어회로로서 당 업계에 공지되어 있다. 본 발명에 참조로 인용되는 본 출원인의 두개의 계류중인 출원에 의해, 용접 공정중의 스패터 발생에 관한 다른 역학이 인식되고 신규의 제어개념에 의해 방지 또는 개조된다. 본 출원인에 의해 개발된 하나의 개념은 퓨즈 종료후에 약간의 시간 지연을 두고 고에너지 펄스를 제공하여 퓨즈를 후속되는 아킹조건이 플라즈마 승압 펄스로 언급되는 고에너지 전류펄스에 의해 개시될 수 있도록 하는 것이다. 용접 사이클에 있어서 아킹조건이 개시되자마자 고에너지 플라즈마 승압 전류펄스를 사용함으로써, 가공물상의 용융금속 푸울을 향하여 공급되는 용접 와이어의 선단에서의 양극 가열(anode heating)에 의한 용융이 신속하게 발생되게 된다. 이러한 신속한 용융은 와이어의 단부상에서 균일한 크기의 용융금속 볼이 형성되게하며 상기 용융금속볼은 그리고 나서 와이어가 가공물을 향하여 공급됨에 따라 용융금속 푸울을 향하여 이동된다. 전류의 플라즈마 승압 전류펄스가 종료된후, 배경 전류(I_B)가 아아크를 통하여 용융 볼의 용융조건을 유지한다. 전류를 제어하고 플라즈마 승압펄스를 고정시간 사용함으로써, 플라즈마 승압펄스의 에너지는 조절된다. 와이어의 단부는 전원 승압 전류펄스중에 인가된 에너지의 양에 기초하여 얼마간 균일한 크기를 갖는 용융금속 볼을 형성하기 위해 용융된다. 그 후, 아아크는 단락이 발생될때까지 용융조건을 유지하는 배경 전류 레벨에서 작동된다.

스패터가 실질적으로 감소되게 되는 상기 선행 개념을 사용하면, 플라즈마 승압펄스중의 일정한 전압 제어회로는 펄스중에 고전류가 흐르게 한다. 이것은 내측으로 옮겨가는 용융금속 볼로부터 푸울을 이격시키는 경향이 있다. 푸울이 아아크 에너지에 의해 이동되면, 아아크의 중심으로부터 격설된 지점에서 접촉이 발생되도록 한다. 플라즈마 승압펄스중의 이러한 단락은 비교적 큰 범위에 걸쳐서 스패터 문제를 발생시킨다. 그러므로, 전원 승압 전류펄스 대해 일정한 전압을 사용하면 볼로부터 푸울을 이격시키는 고전류가 흐르게 되며, 상기 고전류는, 유체동역학에 의해, 때때로 순간 단락을 유발하는 파동효과를 일으키는 경향이 있게된다. 이러한 결점을 극복하기 위해, 플라즈마 승압전류 펄스중에 일정한 전류를 유지시키기 위해 가변적인 전압원 제어회로가 제안되었다. 이러한 개념은 아킹 조건중 임의 단락의 회수를 증가시켰고 각각의 단락시 에너지가 적게 방출되게 하였다. 일정 전류조건을 사용하는 가변전압 개념은 적은 에너지의 순간 단락을 발생시킨다. 요약하여 설명하면, 전원 승압 사이클중 일정전류 또는 일정전압을 사용함으로써 아킹 조건중의 순간 단락 회수 또는 그들의 광포성(ferocity)가 증가된다.

고정된 시간 동안 플라즈마 승압 펄스를 사용함에 의해, 소모성 전극 또는 용접 와이어의 돌출량(stick-out)이 변화되면 용융 금속볼내로 다른 양의 에너지가 도입되다. 그러므로, 플라즈마 승압전류 펄스에서 고정된 시간을 사용하는 선행 시스템들은 자동 용접용으로 적합하게 된다 ; 그러나, 수동조작이 와이어의 연장량을 변화시키게 되는 반자동 용접에서는 결점을 나타낸다. 플라즈마 승압 전류 펄스는 때때로 와이어의 단부상에서 용융을 위한 충분한 열을 창출하지 않게 된다. 이것은 와이어의 끝을 몽톡하게 만든다. 부가하여, 개개의 사이클의 단락 조건의 개시시점이 변화되기 때문에, 오랜기간동안 사용되었을 경우에 용접 사이클의 지속시간은 일정치 않게된다.

본 발명은 단락 모우드에서의 반자동용접중 일정한 사이클 시간, 감소된 스패터, 및 가변적인 연장 또는 돌출에 대한 자동보정을 제공하는 단락형 아아크 용접에 있어서의 개선에 관한 것이다.

본 발명에 따라, 전극 호울더로 부터 그리고 가공물상의 용융금속 푸울 지점의 와이어 및 가공물 사이에서 가변적인 거리만큼 연장되는 용접 와이어를 통하여 다른 레벨들의 용접전류를 공급하기 위한 D.C. 전원을 사용하는 형태의 단락형 아아크 용접을 위한 개선된 장치 또는 시스템이 제공된다. 용접공정중 흐르는 전류는 호울더 및 가공물 사이의 전압에 응답하여 인가된다. 본 발명에 따라, 용접 사이클의 각각의 아킹조건의 선택된 부분중에 용접 와이어의 예정된 에너지를 인가하기 위한 수단이 제공되며, 상기 예정된 에너지는 단락 금속 전달을 위한 주어진 크기의 용융금속 볼을 형성하기에 앞서 와이어의 단부를 용융시키기 위해 필요한 주어진 에너지 값을 초과한다. 일정한 에너지가 공급되게 되는 각각의 아킹조건의 선택된 부분은 고정된 시간의 플라즈마 승압전류펄스 및 부가적인 플라즈마 전류펄스이다. 상기 플라즈마 펄스는 용접 사이클의 플라즈마 승압부분 및 후속되는 플라즈마 부분중에 와이어에의 일정한 에너지 입력을 제공하기 위해 조절적으로 종결된다. 그러므로 각각의 용접 사이클중, 각각의 사이클 동안 와이어를 가열하기 위해 선택된 일정량의 에너지가 와이어에 공급된다. 이러한 와이어 가열은 호울더로부터 와이어를 통하여 와이어에 단부로 이르는 전류흐름에 의한 저항 가열, 및 유효 아이크 전류에 의한 와이어 단부에서의 양극 가열로 분리된다. 상기 양극가열은 각각의 용접 사이클중 와이어에 공급되는 용융 에너지의 대부분을 차지한다.

신장 또는 돌출이 증가됨에 따라, 사이클당 가열의 많은 부분이 용접 와이어를 통한 전류흐름에 의해 발생되는 저항 가열에 의해 이루어진다. 각각의 용접 사이클에 대한 아킹 조건중에 고정된 일정 에너지가 입력됨으로써, 시스템은 다른 돌출 조건들에 대해 자동적으로 보정된다. 돌출이 증가됨에 따라, 더욱 많은 가열이 와이어 내의 저항 가열에 의해 이루어지게 된다. 돌출이 감소됨에 따라, 와이어의 저항가열에 의한 가열은 줄어들게 된다. 모든 경우에 있어서, 일정한 에너지가 공급되어 와이어가 볼로 용융되게 되는 단부부분에 도달하기에 앞서 동 와이어를 가열하게 되는 가열량 I²R에 대한 자동조절이 수행되도록 한다.

용접 사이클들이 초당 30내지 100회에 걸쳐서 발생되기 때문에, 주어진 용접 사이클중 전진되는 양으로서 정의되어지는 전진 와이어의 각각의 증분은 동증분의 와이어의 저부에 도달하기 이전의 모든 사이클중 증분에 공급된 열에너지의 누적량을 포함한다. 돌출량의 특정변화는 전진되는 와이어의 개개의 증분들에 있어서의, 각각의 용접 사이클중의, 열 에너지 누적량의 변화보다 낮은 비율로 발생된다. 용접 작동이 호울더로부터의 돌출 또는 연장에 있어서의 특정 변화들 보다 빠르게 되기 때문에, 각각의 증분은 근본적으로, 각각의 사이클중 양극가열의 실제 에너지와 결합될때 실제로 용융되는 와이어의 최종증분으로의 고정된 에너지의 입력값을 유도하게 되는, 에너지를 갖는다. 돌출에 있어서의 변화들은 시스템의 정상적인 작동에서 점진적으로 이루어져 각각의 용접 사이클중 일정한 에너지가 용융금속 볼 내에 공급되도록 한다. 상기 볼은 고정된 크기를 가지며 스패터는 반자동 작동에 응융가능한 개념들에 의해 감소되게 된다.

본 발명의 보다 한정된 일면에 따라, 에너지 제어되논 전류펄스는 비교적 높은 전류레벨을 사용하는 플라즈마 승압부분으로 알려진 제 1 발생부분, 및 배경 전류보다는 실질적으로 높지만 비교적 낮게되는 제 2 의 전류레벨을 사용하는, 플라즈마 부분으로 알려진 제 2 발생부분을 갖는다. 아킹 사이클의 플라즈마 승압부분은 고정된 시간 동안만 공급되어 용접 사이클의 동부분중에 선택된 에너지만이 공급될수 있도록 한다. 그러나 전류의 고에너지 승압펄스가 종료 된 후에 볼의 용융을 마무리하기 위해 사용되는 플라즈마 부분은, 각각의 용접 사이클 중 와이어에 공급되는 고정된 실제 에너지를 생성하기 위한 시간에 각각의 매 사이클중에 종결되는 가변적인 길이를 갖는다. 이러한 개념을 사용함으로써, 용접중에 발생되는 연장길이의 변화는 용접작동에서 단락 조건에 앞서 와이어의 단부상에서 용융금속 볼을 형성하기 위해 용융되는 최종증분에 의해 와이어에 의하여 소모되는 전체 에너지를 변화시키지는 않게된다.

아킹 조건중에 용접사이클의 플라즈마 부분을 종료시키기 위해, 용접공정을 위한 아아크 전압 및 용접전류의 순간 곱으로서의 와트 신호를 창출시키기 위한 수단이 제공된다. 플라즈마 승압펄스의 개시시점으로부터 이 신호를 적분함으로써, 누산된 전체 에너지의 값은 고플라즈마 전류를 종결시키기 위해 사용되는 예정레벨에 도달된다. 그 후, 용접 사이클의 단락 조건을 위해 용융금속 볼이 용융금속 푸울에 도달될때까지 용융금속 볼을 유지하기 위해 낮은 배경전류가 사용된다. 그러므로, 본 발명은, 고정된 양의 에너지가 용접 사이클중 누적될 때까지 고전류 플라즈마 승압펄스 및 그에 후속되는 또한 고전류인, 플라즈마 부분을 사용한다. 상기와 같이 고정된 양의 에너지가 누적되게 되면, 볼을 용융시키기 위해 필요한 에너지가 얻어지게 된다. 배경전류는 볼의 크기 및 온도를 유지한다.

연장량이 점진적으로 변화됨에 따라, 와이어를 통하여 저항가열에 의해 소모되는 에너지의 양이 변화되게 된다. 이러한 현상은 와이어 단부에서의 궁극적인 가열에 영향을 미치지는 않는다. 가공물을 향하여 전진되는 와이어 내에서 더욱 많은 가열량이 발생됨에 따라, 아아크에 의한 양극가열은 감소된다.

본 발명에 따라, 가열은 금속의 최종증분을 용융금속볼로 전환시키는데 필요한 에너지보다 바로위의 에너지 레벨인 고정된 에너지 레벨에서 종결된다. 예컨대 금속의 체적이 최종증분을 용융시키기 위해 7 . 2주울(Joules)을 필요로 할 경우에, 본 발명에서 사용되는 에너지 차단선은 약 7 . 25주울과 같은 상기 7 . 2주울보다 약간 큰 선으로 된다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 용접사이클중의 전류흐름을 제어하기 위한 D. C.(직류)전원은 10KHz이상 바람직하게는 20KHz와 같은 고주파수로 작동되는 펄스 나비 변조기 D. C.(pulse width modulator D. C chopper)와 같은 고주파 펄스회로를 사용한다. 이러한 방식으로 용접 사이클의 모든 부분들이 각각의 용접 사이클중 여러번에 걸쳐서 제어 및 갱신된다. 연장 또는 돌출의 점진적인 변화에 대한 보정에 있어서 어떠한 다소의 지연도 존재하지 않게 된다. 단락에 앞서서 와이어의 단부에서 볼로 지향되는 전체 에너지는 일정하게 된다. 이러한 일정한 에너지 값은 점진적인 돌출량의 변화에 따라 변화되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용되는 입력 제어장치의 고주파수를 사용하는 관점에서 볼때, 리얼타임(real time)작동은, 용접 와이어의 연장부분을 구성하는 증분들의 수에 있어서의 점진적인 변화에 무관하게 용융된 최종증분내에 동일 에너지를 발생시킨다.

본 발명의 다른 일면에 따라, 고에너지 플라즈마 승압 전류펄스는 제어되어 플라즈마 승압펄스의 대부분에 대해 일정한 와트조건을 생성한다. 이것은 일정전류 또는 일정 전압 작동 모우드에서 얻어지는 결점을 극복하며 각각의 용접 사이클중 에너지를 제어하기 위해 사용되는 시스템을 사용함에 의해 수행되어진다. 상기 시스템은 펄스 나비 변조기 D. C.초퍼에 의해 게이트되는(gated)전류 펄스들을 조절하는 와트신호를 발생시킨다. 이러한 개념은 플라즈마 승압 펄스 중 일정한 와트조건을 유지한다. 그러므로, 플라즈마 승압펄스는 고정된 시간을 갖는 일정한 와트펄스이다. 에너지 차단시간은 후속되는 아아크 플라즈마 작동 모우드중에 제어된다.

본 발명의 또다른 일면에 따라, 전기한 시스템을 사용하는 형태의 단락형 아아크 용접 방법이 제공된다. 전류펄스는 아킹조건의 개시시에 창출되는데, 상기 아킹조건에서 상기 전류펄스는 제 1 발생부 또는 플라즈마 승압부분 및 제 2 발생부 또는 플라즈마 부분을 갖는다. 에너지는 단일 용접 사이클의 상기 두개의 모니터된(monitored) 전류부분에 걸쳐서 합산된다. 상기 전류펄스는 전체 에너지가 주어진 값보다 큰 예정값을 갖도록 종결된다. 상기 주어진 값은 예정된 용융 금속볼을 형성하기 위하여 와이어 단부의 최종 증분을 용융하기 위해 필요한 에너지 값이다. 그 후, 낮은 레벨의 배경전류가 다음 단락 조건이 발생될때까지 와이어와 가공물 사이에 공급된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 에너지는 아아크 전압 및 용접전류의 순간 곱으로서의 와트신호를 창출하고 상기 와트신호를 적분하며 예정된 일정 에너지에 도달될때까지 적분값을 누산함에 의해 얻어진다.

본 발명의 또다른 일면에 따라, 플라즈마 승압 전류펄스 동안의 전류는 전극 또는 와이어의 선단에서 플라즈마 우산(plasma umbrella)를 생성하기 위해 선택된다. 따라서 상기한 바와같이 전류가 선택됨으로써, 거대한 플라즈마 분사류(jet)가 용접방향을 횡단하는 방향으로 연장되어 판재료의 넓은 구역을 표면 용융조건으로 가열한다. 용융된 용접 금속은 판재료에 야금학적으로 결합되게 되고 냉각된 용접부분(cold shutting)을 제공함이 없이 넓은 구역에 걸쳐서 산포된다. 그리고 나서 전류는 사이클의 플라즈마 부분을 위해 강하되어 대체로 원추형의 아아크를 생성하도록 한다.

에너지 차단은, 전류펄스의 플라즈마 부분의 길이를 변화시키기 위한 차등신호를 창출함에 의해 실제적인 차단신호에 의해 발생될 수 있다. 상기 각각의 경우에, 이러한 개념은, 전체 에너지가 주어진 용융값보다 큰 예정값에 도달될때 용융사이클의 전류펄스를 종결시키는 것으로 마련된다. 상기 차단은, 바람직한 실시예에서, 시간지연 회로에서 시간을 차등적으로 선택함으로써 달성된다. 상기 차단은 전체 에너지가 예정된 누산값에 도달될때의 실제적인 차단신호에 의해 달성될 수도 있게 된다. 상기 두번째 접근방법은 공정중의 사이클내에서 행하여진다.

본 발명은, 주어진 용접사이클의 아킹조건의 플라즈마 부분중에 인가되는 전체 에너지를 제어하며, 반자동 용접에서 얻어지는 가변적인 연장량들에 대해 자동 보정되는 방식으로 스패터 제어장치, 시스템들 및 /또는 방법들을 작동시킨다 .스패터 제어를 위한 종래의 장치, 시스템들 및/또는 방법들은 근본적으로 자동용접 작동을 위해서는 성공적으로 사용된다. 그러나 반자동 작동에 있어서는, 와이어의 단부가 주어진 사이클동안 항상 적당하게 용융되지 못하기 때문에, 불합리하게 된다. 따라서, 본 발명은 일차적인 목적은 스패터 제어 특성을 갖는 단락형 아아크 용접장치 및/또는 방법의 개조 또는 개선을 제공함에 있고, 상기 개선으로 인하여 자동 작동 모우드뿐만 아니라 반자동 작동 모우드에서도 장치, 시스팀 및/또는 방법을 사용할 수 있게 된다.

본 발명의 이차적인 목적은 주어진 사이클중 아킹조건의 개시시에 플라즈마 승압 전류펄스를 제어하여 일정한 와트펄스를 제공함에 있다. 이로인하여 일정전압 제어시스템 및 가변전압 일정전류 제어시스팀에서 얻어지는 결점들이 극복된다. 본 발명의 본 목적에 따라, 플라즈마 승압전류 펄스중 스패터가 감소된다.

본 발명의 다른목적은 용접 와이어의 돌출 또는 연장량의 변화를 보정하고 에너지 제어용으로 차트신호를 사용하며 플라즈마 승압 전류펄스중 전류레벨을 제어하여 임의적인 스패터의 발생을 감소시키기 위해 용접 사이클의 아킹조건중 일정 에너지 제어방법을 사용하는 장치, 시스팀 및/ 또는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른목적은 호울더에 있어서의 와이어의 연장량에 무관하게 용융금속 볼의 형성을 보장하기 위해 최종 와이어 증분에 있는 용접 와이어에 동일한 전체 에너지가 공급될수 있도록 하는 장치, 시스팀 및/또는 방법을 제공함에 있다. 그러므로, 용접 작동자는 본 발명의 전기 신규한 스패터 제어회로의 장점을 얻기위해 와이어 연장을 정확하고 능숙하게 조절해야할 필요가 없게 된다.

본 발명의 다른 목적은 감소된 스패터를 갖는 균일한 반복 주기적인 작동을 창출하시기 위해 단락형 아아크 용접작동중 용접 와이어의 단부에 공급되는 에너지를 제어하게 되는 장치, 시스팀 및/또는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 플라즈마 승압펄스의 전류레벨이 플라즈마 승압펄스에 대한 일정한 순간 와트값을 생성하기 위해 제어되게 되는, 주어진 사이클의 아킹조건의 개시시에 플라즈마 승압 전류펄스를 사용하는 단락형 아아크 용접장치, 시스팀 및/또는 방법을 제공함에 있다. 상기 와트값은, 전력 스위치를 제어하는 펄스나비 변조기와 같은 고주파 입력전원을 사용함에 의해 각각의 플라즈마 승압 전류 펄스중 수차에 걸쳐서 점검 및 조절된다.

본 발명의 또다른 목적은 용접 사이클중 가변적인 시간에서 전류룰 제어하기 위해 나비가 변조되게 되는 다수의 고주파 펄스들을 사용하는 D. C. 전원을 사용하는, 상기한 바와같이 마련되는, 장치, 시스팀 및/ 또는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 용접 사이클중의 가열 에너지를 설정하기 위해 적분 및 누산되는 순간 와트신호를 사용하는, 상기한 바와같이 마련되는, 장치, 시스팀 및/또는 방법을 제공함에 있다. 상기 와트 신호는 플라즈마 승압 전류펄스중의 전류레벨이 일정한 순간 와트레벨을 유지하도록 전원을 제어하기 위해 적분되지 않은 상태로 사용된다.

본 발명의 또다른 목적은 각각의 용접 사이클을 위한 아킹조건중 사용되는 전체 에너지를 조절하게 되는 단락형 아아크 용접 장치, 시스팀 및/또는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 근본적으로 일정한 사이클 길이를 유지하기 위해 아킹조건중 일정 에너지 개념이 사용되게 되는 단락형 아아크 용접장치, 시스팀 및/또는 방법을 제공함에 있다. 본 목적은 단락조건의 조기개시를 방지하여 각각의 사이클중 근본적으로 일정한 용접조건들을 유지한다.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

본원 발명을 제한하기 위한 목적으로 사용되지 않는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하면, 제 1 도에는 1987년 12월 21일자로 출원된 선행 미합중국 특허출원 제 135,832호에 기재된 방식으로 스패터를 감소시키는 제어개념을 사용하는 단락형 용접장치(A)를 도시한다. 본 발명은 제 3 도에 도시한 바람직한 회로에 의해 완성되는 신규 개념을 갖는 장치(A)에 의해 달성되는 형태의 아아크 용접에 있어서의 개선책에 관한 것이다. 제 1 도에 도시한 장치(A)는 사실상 예시적일 뿐이며, 단락형 아아크 용접을 위한 사이클중 별도의 전류부분들을 창출하기 위한 다양하고 독특한 전류제어부들을 사용하는 전원입력 체제를 포함한다. 용접 와이어(10)는 가공물(12)로부터 격리되어 전기적인 접속기 또는 호울더(14)내에 지지된다. 와이어(10)는 적당한 와이어 공급기(16)에 의해 호울더(14)를 통하여 공급스풀(18)로부터 작동자에 의해 결정되는 속도로 구동될 수 있다. 호울더(14)는 D. C. 전원 (PS)의 하나의 단자에 접속된다. 호울더(14)로부터 그리고 아아크(a)상부로 연장되는 와이어의 양은 용접 와이어(10)에 대한 연장부 또는 돌출부를 마련한다. 전원(PS)은 표준적인 관행에 따른 양의 출력단자(20)및 음의 출력단자(22)를 포함한다. 전원 스위치(30)는 제어라인(34)을 갖도록 표준 설계되는 펄스 나비 변조기(32)에 대해에 의해 약 20KHz로 사이클링 된다. 따라서, 제어라인(34)상의 전압은 스위치(30)를 통과하도록 허용되는 20KHz 전류펄스의 나비를 나타낸다. 이러한 방식으로 용접 와이어(10)를 통과한 그리고 아아크(a)를 횡단한 용접전류는 이후 설명하는 바와같이 별도로 또는 조합적으로 사용되게 되는 다양한 입력 제어회로(C1 내지 C6)에 의해 제어된다. 라인(34)상의 펄스나비 제어전압은 저항기(42)에 의해 적당히 바이어스 되는 에러증폭기(40) 출력부의 직류전압 레벨로 된다. 중첩 또는 병렬회로(44)는 역 핀치라인(inverted PINCH line)(50)상의 논리에 응답하여 작동된다. 에러 증폭기(40) 및 회로(44) 모두에 대한 입력은 제어회들(C1 내지 C6)의 출력측에 있는 일련의 스위치들(SW1 내지 SW6)에 의해 제어되는 가산 접점(52)에서의 전압으로 된다. 상부회로(C1 내지 C3)는 하부회로(C5,C6)와 함께 사용되어 접점(52)으로부터 전류를 공급 및 인출함으로써 에러증폭기로부터 인출된 전류가 변조기(32)상의 전압을 제어하도록 한다. 배경전류는 스위치(SW4, SW6)의 조인트 폐쇄에 의해 낮은 레벨(I_B)로 유지된다. 선행관습에 따라, 스패터 제어회로(60)은 라인(62)내의 임박한 퓨즈(fuse)형성신호에 응답하여 작동된다. 상기 퓨즈 신호는 dv / dt 예고회로에 의해 창출되어 출력라인(64)상의 논리가, 단락 조건중 퓨즈가 생성되기 직전에, 전원 스위치(70)을 비전도상태로 유지하도록 한다. 스위치(70)의 이와같은 비작동으로 인해 용접 전류의 흐름은 초우크 또는 유도자(72)를 관통하여, 스위치(70)을 통한 높은 레벨 전류로부터 스너빙 회로(74)를 통한 낮은 레벨 전류로, 변화된다. 사이클의 단락부분이 진행됨에 따라, 도시하지 않은 표준 dv / dt 회로는 아아크 전압을 감시하기 위해 개시된다. dv / dt 값이 임박한 퓨즈를 나타내는 설정값을 초과할때, 라인(62)상의 논리는 이동된다. 라인(64)의 전압에 의해 스위치(70)는 비전도 상태가 된다. 스위치(70)으로부터의 용접 전류는 낮은 레벨로 이동되어 퓨즈에 의해 방출되는 에너지를 감소시킴으로써 스패터를 감소시킨다. 이러한 개념은 용접 사이클의 아킹조건 중 작동되는, 본 발명을 구성하는, 개선사항에 해당되는 것은 아니다.

펄스나비 변조기(32)의 출력에 의해 스위치(30)을 통과하게 되는 고주파 펄스의 나비는 가산접점(52)에서의 전압에 의해 결정되고, 상기 전압은 제 2 도에 가장 명확하게 도시한 전체 용접 사이클의 다양한 부분들에서 용접전류를 제어하기 위해 표준적인 순서에 따라 작동되는 스위치들(SW1 내지 SW6)에 의해 제어된다. 용접 사이클은 위치(T1 내지 T6)사이에서 연장되는 것으로 도시한다. 차후에 설명하겠거니와, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 작동체제는 변화될 수 있다. 스위치(SW1 내지 SW6)의 기능을 설명하기 위해 사이클 시간 또는 사이클은 시간 (T1)에서 개시되는 것으로 가정한다. 상기 시간(T1)에서 제 9 도에 도시한 용융금속 볼(B)가 와이어(10)의 단부상에 형성되며, 상기 와이어는 가공물(12)상에 형성된 용융금속 푸울을 향하여 이동된다. 플라즈마 승압펄스 및 플라즈마 펄스가 아직 창출되지 않았기 때문에, 논리곱 게이트(AND gate)(84)의 입력라인들 (50, 80, 82)상의 논리는 스위치들(SW1, SW2, SW3 및 SW5)를 정지시키고 스위치들(SW4 및 SW6)을 작동시킨다. 따라서 배경전류 제어회로(C4)가 작동된다. 상기 제어회로는 전류 제어회로(C6)에 의해 구동되는 전류 제어 스위치(SW6)의 출력부와 조합된다. 그러므로 스위치(30)을 통과하는 20KHz 펄스의 펄스나비는 배경전류 레벨(I_B)로 된다. 단락이 검출되게 되면 역핀치 라인(50)상의 논리가 스위치(SW1)으로 하여금 핀치 개조된 피드백 회로(44)를 통한 전류흐름을 제어하도록 한다. 펄스나비 변조기(32)는 단락조건중 회로들(C1, C6)에 의해 제어된다. 단락조건으로 인하여 높은 용접 전류가 흐르게 된다. 펄스나비 변조기는 제 2 도의 핀치부분에 도시한 바와같이 전류 크기를 제한하게 된다. 도시한 바람직한 실시예는 두개의 상이한 경사도를 갖지만 다른 형태의 핀치 펄스도 회로(C1)에 의해 제어될수 있다. 퓨즈가 막 발생하려하자마자 라인(62)내의 논리가 변화된다. 이에 의해 스위치(70)이 개방되어 스너버(74)를 통해 전류가 현저히 감소된다. 이것을 제 2 도의 시간(T3)에 명확하게 도시한다. 배경전류(I_B)는 상기 낮은레벨과 동일하게 될 수 있지만 도시한 실시예에서 배경전류(I_B)는 회로(C4)에 의해 제어되며 시간(T3)에서의 전류와 동일하지는 않게된다. 곧이어서 표준 플라즈마 승압 전류펄스(100)이 창출된다. 상기 펄스는 라인(80)내의 논리변화에 응답하여 폐쇄되는 스위치(SW2)에 의해 제어된다. 핀치조건이 존재되지 않기 때문에, 스위치(SW1)은 오프되고 바이패스회로(44)가 정지되게 된다. 그러므로, 플라즈마 승압전류 펄스 상태(100)중에, 스위치(SW2)는 회로(C2)가 펄스나비 변조기(32)를 제어하도록 함으로써 스위치(30)을 통과하는 용접 전류 펄스들을 제어한다. 도시한 실시예에서, 플라즈마 승압 전류펄스(100)은 플라즈마 승압 제어회로(C2)에 의해 제어되는 선두연부(102) 및 동 상기 회로(C2)에 의해 또한 제어되는 상부(104)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상부(104)는 제 2 도에 도시한 바와같이 일정 전류 대신에 일정와트부분이다. 장치(A)가 일정전력을 갖는 플라즈마 승압펄스를 제어하게 될때, 스위치(SW5)가 폐쇄되어 순간 와트신호가 회로(C5)에 의해 모니터링 되게하고, 상기 회로(C5)는 스위치(SW5)를 통하여 접점(52)에 대한 입력부를 생성한다. 일정 전력 작동중, 전류 제어회로(C6)은 스위치(SW6)을 개방시키는 라인(80)내의 논리에 의해 정지된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 표준 플라즈마 승압 전류 펄스중, 스위치(30)을 통한 전류흐름은 회로(C2, C5)에 의한 제어되어 20KHz의 샘플링 속도로 갱신되는 일정한 순간와트를 생성한다. 용접 사이클의 다른 부분들중 와트신호 제어회로(C5)는 비작동상태로 되어 스위치(SW6) 및 입력회로 (C6)을 통한 전류흐름이 존재하도록 한다. 고정된 시간(T4)에서, 플라즈마 승압 전류펄스(100)은 제어회로(C2)에 의해 종결된다. 전류제어는 회로(C5)로부터 회로(C6)로 이동된다. 상기 시간(T4)에서, 스위치(SW3)은 플라즈마 제어회로(C3)의 출력을 변조기(32)로 인가하여 퓨즈에 이어 아킹조건이 개시되게 되는 시간(T3)에서 개시된 고전류 흐름이 제 1 발생 플라즈마 승압부분(100) 및 제 2 발생 플라즈마 부분(110)을 포함하게 되도록 한다. 회로(C3)에 의해 제어되는 플라즈마 부분의 고전류는 시간(T5)에서 종결된다. 펄스들(100, 110)의 적분된 구역은 시간(T1 내지 T6)사이에서 용접 사이클중 와이어(10)에 인가된 전체 에너지로 된다. 고전류 플라즈마 펄스(110)이 종료된후에, 스위치(SW4)는 다시 폐쇄되어 배경 전류 제어회로(C4)가 에러 증폭기(40)의 작동을 인계받도록 한다.

용접 사이클의 작동을 요약하면, 시간(T2)에서 용융금속 볼(B)가 가공물(12)상의 푸울내의 용융금속과 접촉하게 되는 단락이 발생되게 된다. 상기한 바와같은 단락이 발생될때, 핀치 제어회로(C1)은 스위치(SW1) 및 명렬 지로 또는 회로(parallel branch or circuit)(44)를 통하여 스위치(30)을 제어한다. 전류흐름의 직접적인 제어는 단락 조건중의 전류흐름을 제어하기 위해 필요하게 된다. 임박한 퓨즈는 라인(62)내에 신호를 발생시킨다. 동 신호는 시간(T3)에서 핀치 사이클을 종결시킨다. 스위치(70)이 개방되고 스너버(74)가 초우크(72)와 직렬로 배치된다. 그 후 플라즈마 승압 전류 펄스 (100)으로 시작하여 플라즈마 전류펄스(110)이 이어지게 되는 아킹조건이 발생된다. 플라즈마 승압 전류펄스(100)은 시간(T5)에서 종결된다. 본 발명에 따라, 펄스들(100, 110)의 용접작동을 위해 제공되는 에너지는 일정하게 된다. 이것은 시간(T5)를 증가 및 감소되도록 조절함으로써 달성된다. 차후에 설명하겠지만, 플라즈마 펄스의 종결 또는 시간(T3 내지 T5)사이의 전체 전류펄스의 제 2 발생부분의 종결은, 용접 사이클의 각각의 아킹조건중 일정 에너지가 사용되도록 행해진다. 핀치 및 배경 사이클중에 생성된 에너지는 계산되지 않는다. 이 에너지는 제어기능을 제공하지 않고 와이어(10)내에 비교적 단시간동안 낮은 전력의 저항 가열만을 창출시킨다는 점에서 중요하지 않은 사항에 해당되기 때문이다.

제 2 도에는 예시적인 목적으로 전류, 전압, 와트 및 누산된 주울값을 직선형태로 도시한다. 부가하여, 사이클의 두개의 고 플라즈마 전류부분들이 종료된후에 발생되는 용접사이클의 홀딩부분(HOLDING portion)은 아킹 조건중 요구되는 양의 누산된 에너지를 창출하기 위해 전류 펄스들(100, 110)과 조합되게 되는 제 3 의 고전류 에너지 공급펄스를 포함할 수 있다. 상기 제 3 펄스가 발생될 경우, 펄스들(100, 110)은 모두 고정된 시간을 갖는다. 그리고 나서 홀딩 사이클은, 시간(T6)에서 배경레벨로 회로가 이동 되도록 하는 다른 전류펄스를 갖는다. 이 경우에, 시간(T6)이 아킹조건중 와이어에 인가되는 전체 에너지를 제어하기 위해 조절된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 단지 두 개의 전류펄스들만이 아킹조건중 와이어(10)을 가열시키기 위해 사용되는 고전류를 형성한다. 그러나, 제 2 도의 상부에 있는 그래프에 "홀딩" 으로 표시되는 제 3 의 고전류 조건이 존재될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 펄스(100)의 선두연부(102)는 근본적으로 수직으로 되고 부분(104)는 수평으로 되지만 전류를 조절하고 그에따라 전압을 변동시킴으로써 일정 전력으로 제어된다. 단지 와트제어만이 사용된다. 제 2 도의 그래프는 예시적인 목적으로 단지 대표적으로 주어진 것이다. 제 2 도 그래프의 하부에 있는 전류 그래프의 수직선들(p)는 스위치(30)의 20KHz 주파수를 나타낸다. 스위치(30)은 시간(T1 내지 T6)사이의 용접 사이클중 여러번 작동된다. 그러므로, 스위치(70)을 통한 전원(PS)로 부터 가공물(12)의 용접 와이어 (10)에 의해 마련되는 용접 스테이션으로의 전류흐름에 대한 정확한 리얼타임 제어가 가능해진다. 지금까지 설명한 바와같이, 두개의 고전류 펄스들이 사용될 경우의 시간(T5) 또는 세개의 고전류 펄스들이 사용될 경우의 시간(T6)에서의 조절을 제외하고는, 개략적으로 도시한 장치(A)에 의해 수행되는 제 2 도의 스패터 제어개념은 본 명세서에 참조로 인용되는 선행 출원들에 기재되어 있다.

본 발명은 각각의 용접사이클의 아킹조건중 용접와이어(10)에 인가되는 가열 에너지의 종결을 제어하는 기술에 관한 것이다. 본 발명의 다른 일면에 따라, 스위치(30)은 펄스(100)중의 일정한 순간 와트 레벨을 제공하기 위해 제어된다. 상기 양 개념들은, 제 3 도에 도시되면서 용접사이클의 아킹조건중 예정된 양의 에너지가 인가되었을때 스위치(SW3)을 개방시키기 위해 사용되는 신규 회로에 의해 달성된다. 상기한 바와 같이 에너지가 제 3 의 고전류를 포함할 경우 스위치(SW4)가 개방되게 되는 시간은 제 3 도의 회로에 의해 제어될 수 있다. 배율기(120)은 라인(122)상의 아아크 전압 레벨 및 라인(124)상의 용접 전류 레벨의 곱에 비례하는, 신호를 라인(130)내에 발생시킨다. 상기 레벨들은, 연장부를 횡단하는 전체 전압 및 스위치(30)을 통과하는 고주파 전류 펄스들에 의해 제어되게 되는 용접 작동중의 전류흐름을 측정하기 위한, 적당한 장치에 의해 감지되는 전압 레벨들이다. 배율기(120)의 출력라인(130)은 적분기(150)의 입력부로 지향된다. 그러므로, 라인(130)내의 순간 와트신호는 스위치(152)의 작동에 의해 결정되는 용접사이클의 부분중에 걸쳐서 단일 용접 사이클에 걸쳐서 적분된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 스위치(152)는 시간(T3 내지 T5)사이에서 폐쇄되어 라인(154)상의 직류 레벨로서의 누산된 에너지가 시간(T3 내지 T5)사이에서 총화되도록 한다. 라인(154)상의 누산된 에너지(E_T)는 주어진 사이클을 위한 총화된 누산 에너지(E_T)가 기준 에너지(E_R)과 동일하게 될 때는 언제나 용접작동에 대한 전류흐름을 직접적으로 정지시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 기준에너지는 와이어(10) 단부상에 요구되는 크기의 볼을 용융시키기 위해 필요한 에너지 양보다 약간 크게된다. 그러므로 적분기(150)은 라인(154)상에 누산된 또는 총화된 에너지 신호 또는 전압레벨을 생성할 수 있게되며, 상기 에너지 신호 또는 전압레벨은 제 1 도에 도시된 바와같이 스위치(SW4)를 통하여 스위치(30)을 배경 전류 제어회로(C4)로 이동시키기 위해 타이머를 고정시키기 위한 목적으로 직접적으로 사용된다. 이러한 개념은 제 3 도의 조건 "(a )" 를 사용한다. 제 4 도에서 펄스(TP)는 제 3 도에 도시한 회로의 출력을 나타낸다. 제 3 의 전류펄스를 사용될 경우에는 조건"(b )"가 사용될 수 있으며 동 조건 "(b )" 에서 스위치(152)는 시간(T3 내지 T6)사이에서 작동된다. 그리고 나서, 라인(154)상의 총화된 또는 누산된 에너지는 시간(T6)의 위치를 제어한다. 요구될 경우, PINCH 회로를 포함한 전체 에너지는 시간(T1 내지 T6)사이에서 라인(130)내의 순간 와트신호를 적분하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 조건 "(C )" 로서 나타내어지고 본 발명의 두개의 바람직한 실시예에서는 사용되지 않는다.

지금까지 설명한 바와같이, 전체 에너지는 각각의 용접 사이클중 라인(154)상에 전압레벨로서 인가되어 제 2 도에 도시된 바와같이 플라즈마 승압 전류 펄스(100) 및 플라즈마 전류펄스(110)중 용접 와이어에 인가된 누산 에너지를 대표하는 신호를 제공하게 된다. 라인(154)상의 상기 전압레벨은 제 3 도 및 제 5 도에 도시한 샘플 홀드회로 (sample and hold circuit)(160)의 입력부로 인가된다. 라인(162)상의 논리는 플라즈마 전류 펄스(110)의 단부에서 라인(154)상의 전압 레벨에 의해 결정되는 누산된 에너지를 샘플 홀드한다. 상기 전압레벨은, 라인(154)상의 전압레벨에 따라 누산된 에너지 매 2.0주울에 대해 0.2볼트이 비율을 갖는 라인(164)상에 유지된다. 라인(154)상에 유지되는 상기 전압레벨은 에너지 세트 포인트(E_R)을 세팅하기 위해 사용되는 가감저항기(172)를 갖는 전압 분할기를 형성하는 누산 캐패시터(capacitor)(170)으로 지향된다. 상기 방식에서, 근본적으로 D. C. 인 신호 또는 전압 레벨은 에러 증폭기 (180)의 제어단자로 인가된다. 이것은 각각의 사이클중 제로 에너지 및 누산된 총 에너지 사이에서 이동되는 신호를 사용할때 보다 더욱 매끄러운 작동을 제공한다.

에러 증폭기(180)의 출력부에는 시간지연 회로(190)의 시간지연 캐패시터로 인가되는 출력라인(182)내의 가변전압 레벨이 위치한다. 라인(182)상의 전압은, 전원스위치(30)을 작동시키기 위하여 시간(T3)에서 플라즈마 승압을 개시하기 위한 스위치(SW2)의 폐쇄 및 펄스 나비 변조기(32)를 배경 전류 모우드로 이동시키기 위한 시간(T5)에서의 스위치(SW3)의 개방 사이의 시간을 제어하기 위해 캐패시터(184)의 전압을 결정한다. 그러므로 펄스 나비 변조기는 시간 지연회로(190)의 출력이 시간(T5)에서 플라즈마 제어작동을 종결시킬때까지, 플라즈마 승압제어 및 플라즈마 제어에 의해 제어된다. 이에따라 시간지연 신호가 창출되며 동 신호에서 일 사이클중에 누산된 에너지(E_T)는 기준에너지(E_R)과 동일하게 되며, 상기 기준에너지는 조합된 저항 가열 및 아아크 또는 양극가열에 의해 와이어의 최종 증분을 용융시키기 위해 필요한 에너지 보다 약간 크게된다.

제 7 도에 도시한 바와같이, 전체 에너지(E_T)는, 시간(T5)에서 플라즈마 펄스를 종료시키기 위해 기준에너지(E_R)과 비교될 수 있다. 본 발명에 따라, 누산된 에너지(E_T)는, 동 누산된 에어지가 기준 에너지가 기준 에너지값에 도달될 때 시간(T5)가 발생되도록 함에 의해, 일정하게 유지된다. 바람직한 실시예에서 상기 기능을 달성하기 위한 수단은 제 3 도에 도시하며 동 제 3 도에서 플라즈마 펄스의 종료시점에서 전체 누산된 에너지(E_T)는 샘플되고 라인(164)로 전압레벨로서 전달된다. 각각의 사이클중, 상기 전압은 라인(182)의 D.C.레벨을 상승 또는 하강시키기 위해 캐패시터(170)상의 전압을 증가 또는 감소시킨다. 따라서, 누산된 에너지는 다음 사이클을 위한 사긴지연 양을 결정하기 위해 캐패시터 (170)에 의해 평균된다. 캐패시터(184)상의 전압은 각각의 플라즈마 전류펄스의 종료 시점에서 재설정된다. 에러 증폭기(180)은 높은 이득(high gain)을 갖는 표준 장치로 되어 라인(164)내의 변화가 시간지연 회로(190)상의 전압을 변화시키기 위한 적당한 비율을 제공하기 위해 증폭될 수 있도록 한다. 그러므로, 전기한 바와같이 고정된 플라즈마 승압펄스(100) 및 가변적인 플라즈마 펄스(110) 또는 부가적인 고전류의 홀딩펄스를 포함하거나 간에 전류펄스의 단부는 각각의 용접 사이클을 위한 아킹조건중 와이어(10)에 고정된 일정 에너지 입력값을 창출시키기 위한 시간에서 발생되게 된다. 캐패시터(170)상의 전압에 있어서의 변화는 제 6 도에 도시하며 상기 전압의 변화는 캐패시터가 선행용접 사이클들로 부터 사이클당의 평균 누산 에너지를 지시하는 일반적인 전압레벨을 유지한다는것을 나타낸다. 그러므로, 각각의 사이클은 캐패시터(170)상의 평균 에너지를 미소하게 변화시키게 된다. 이러한 개념은 전기한 바와같은 시간지연 회로(190)상의 전압을 제어한다. 일정한 가열에너지를 제공하기 위해 각각의 용접 사이클의 고전류 부분을 종결시키기 위한 수단을 제공하기 위하여 제 3 도에 도시한 제어회로를 제공하거나 또는 제 7 도의 상부부분에 도시한개략적인 회로를 제공하거나 등가의 효과가 얻어진다.

제 7 도의 하부부분은 본 발명의 바람직한 실시예의 다른 일면을 나타낸다. 순간 와트신호가 라인(130)내에 창출되기 때문에, 동 와트신호는 제 2 도에 도시한 플라즈마 승압펄스(100)기간중 스위치(30)을 통과하게 되는 전류흐름을 제어하기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 와트 제어는 펄스(100)의 전시간에 걸쳐서 작동되어 부분(104)가 시간(T3 내지 T4) 사이에서 연장되도록 한다. 라인(130)은 제 1 도에 도시한 스위치(SW5)의 입력측에 있는 와트제어회로(C5)로 지향되어 펄스 나비변조기(32)가 전류제어 스위치(SW6)의 출력대신에 스위치(SW5)의 출력에 의해 제어되도록 한다. 따라서, 본 발명의 본 일면에 따라, 플라즈마 승압펄스중 스위치(30)을 통과하는 전류하는 일정한 순간와트값을 유지하도록 제어된다. 이것은 플라즈마 승압 전류펄스중 일정전압을 사용하거나 또는 상기 고 에너지 펄스기간중 일정전류 조건을 갖는 가변전압을 사용하는 것에 관련하여 전기한 바 있는 결점들을 극복한다. 그러므로, 플라즈마 승압 전류펄스(100)에서 와이어에 인가되는 고 에너지는, 아아크가 푸울을 볼로 부터 이격시키거나 또는 아아크가 푸울로 하여금 용융금속 볼을 임의적으로 계합하게 하는 것을 방지하기 위해 제어된다.

제 8 도 내지 10 도를 참조하면, 본 발명의 작동특성을 도식적으로 예시한다. 와이어 호울더(14)로부터의 연장부는 일련의 개개의 증분들로 분할되는 것으로 제 8 도에 개략적으로 도시하며, 각각의 증분들은 제 9 도에 도시한 볼(B)를 형성하기 위해 와이어(10)의 단부에서 용융되는 금속의 체적과 동일한 체적을 갖는다. 상기 볼은 와이어(10) 직경의 약 1.2배에 해당하는 직경을 갖는다. 각각의 용접 사이클중 최종증분 즉 증분1 은 동 증분 1이 호울더(14)로부터 하방으로 이동됨에 따라 증분 1에 누적되는 열 및 양극구역(200)에서의 아아크(a)의 양극가열에 의해 창출되는 열에 의해 유발되는 조합된 가열효과에 의해, 약 1535℃의 용융온도까지 상승된다. 본 발명에 따라, 용접 사이클에서 전체 에너지(E_T)는 일정하게 되고 증분 1내의 금속온도를 용융 온도까지 상승시키는 값(E_R)로 제어된다. 단일 용접 사이클에서 상기 가열중, 증분 1은 용융되며 후속증분들은 I²R가 열효과에 의해 가열된다. 그러므로, 주어진 용접 사이클에서 창출된 전체 열은 양극구역(200)에서의 양극 가열 및 호울더로 연장되는 모든 증분들을 통한 저항가열을 나누어진다. 돌출량이 증가될때 더욱 많은 증분들이 포함하기 때문에, 저항가열 성분이 많아지도록 전체 저항은 증가된다. 저항력은 온도와 함께 증가되기 때문에 하부에 있는 증분들의 가열의 경우에 더욱 많은 저항이 생기게 된다. 와이어의 단부에 있는 최종증분의 에너지의 정수는 특정증분이 하방으로 전진됨에 따른 연속적인 용접 사이클중 발생되는 저항가열의 합의로서 나타내어진다. 돌출 또는 연장이 일정하게 유지된다고 가정하면, 상기 최종 증분이 양극 가열에 처하여지기 전까지의 동 최종 증분내의 전체 열은 본질적으로 선행 가열 사이클중의 누산된 저항가열로 되는 열을 포함한다. 이것은 미소저항 변화를 무시할때, 사이클당의 저항가열과 돌출증분들 숫자의 곱으로서 나타내어진다. 이러한 관점에서 용접 사이클중 와이어로 지향되는 전체 열에너지는 양극가열 및 저항가열들로 분할된다. 특정증분이 하방으로 전진됨에 따른 동 특정증분의 누산된 저항 가열양은 최종 증분의 잔류 에너지로 된다. 특정 사이클에서 모든 증분들의 저항가열은 양극가열과 시간(T3 내지 T5) 사이에 인가된 전체 에너지의 차이와 동일하게 된다. 그러므로, 시간(T3 내지 T5) 사이에서 전체 에너지를 일정하게 유지함에 의해, 증분 1의 온도를, 고정되고 선택된, 전체에너지(E_T)로 상승시키기 위해 수행되는 누산된 저항가열 및 사이클의 가열에 의해 인가되는 제어된 에너지가 항상 존재하게 된다.

용접사이클들은 초당 30 내지 100회 발생되고 전류는 제 2 도 전류 그래프의 수직선들(P)로 나타낸 바와같이 20KHz의 속도로 용접 사이클중 제어된다. 따라서, 개개의 증분들은 호울더(14)로부터 초당 30 내지 100회의 속도로 이동된다. 상기 속도는 용접작동중 호울더(14)의 수동이동에 의해 발생되는 돌출량의 정상적인 변화속도 보다 빠르게 된다. 그러므로 돌출 또는 연장이 변화됨에 따라, 주어진 사이클의 아킹조건중 전체 누산된 에너지를 제어함에 의해 창출되는 현상은 그에따라 변화되지 않는다. 다른 누산 저항값을 증분들의 수에 있어서의 변화보다 느리게 발생된다. 이러한 이유로 제 8 도의 예에서, 열(H1)은 H2, H3, H4, H5등과 동일하게 된다. 그러므로 용융되기에 앞서 증분 1에서의 에너지 합은, 비록 그것이 지나간 수개의 사이클들을 통하여 증분적으로 증분 1에 인가된 것일지라도, 최종 용접 사이클의 전체 저항가열과 기본적으로 같게 된다.

돌출 증분들의 수가 변화함에 따른 저항가열 및 양극가열 사이의 상기와 같은 분포를 나타내는 일 예를 이하에 개진한다.

예

용접봉 직경 0.045in.

용접봉 속도 101in/min.

돌출량 0.48in.

주파수 62Hz.

증분 0268in.

표준 증분들 17.

표준 플라즈마 시간 0.00089sec.

플라즈마 전류 160amp.

플라즈마 승압 전류 330amp.

플라즈마 승압 시간 0.00140sec.

특정의 주어진 사이클에서, 가열되는 증분에 대한 전체 저항력 가열(주울)은 현 사이클의 전체 저항가열과 동일하게 된다. 전체 고정 에너지(E_T)를 제어함에 의해, 용융되는 증분내에서 누산되는 저항가열에 부가되는 각각의 용접 사이클을 위한 양극가열(주울)은 최종 증분에 대한 이러한 두개의 가열원들은 본 발명에 의해 제어되고 허용되는 전체 에너지(E_T)와 동일하게 된다. 이러한 개념에 제 10 도에 도식적으로 간략하게 도시하며 동 제 10 도에서는 열두개의 돌출 증분들을 갖는 샘플을 사용한다. 12증분 연장에 대해서, 최종 증분(바닥 또는 아아크 의치에 도달되는 증분)은 동 특정 증분에서 0.7088주울의 누산된 저항 열용량을 갖는다. 그러므로, 기준 에너지(E_R)을 7.2701로 설정함에 의해 지연회로(190)으로 부터의 펄스(TP)에 의한 제 7 도에 개략적으로 도시한 리얼타임 플라즈마 시간제어에 의한 시간(T5)의 차단전의 양극 가열은 6.5613주울이 된다. 얼마나 많은 증분들이 돌출량에 포함되는가에 무관하게 이러한 원칙은 유지 된다. 전체 에너지는 저항가열 및 양극가열로 나누어지는 선택된 E_T로 된다. 제 10 도의 위치(12)에서, 용융되는 증분은 저항 가열에 의한 0.7088주울의 누산된 열용량을 갖게 된다. 플라즈마 전류 펄스중, 고정된 양의 에너지가 인가되며 동 고정된 양은 7.2주울을 필요로 하는 증분의 용해에는 충분치 않게 된다. 그러나, 플라즈마 승압 펄스(100) 및 플라즈마 전류 펄스(110) 중에 누산된 전체 에너지는 변화구역(210)의 열을 통하여 금속의 온도를 상승시켜 볼의 단부상에 용융금속이 형성되도록 한다. 각각의 용접 사이클중 제어되는 기준 에너지(E_R)은 볼을 용융시키기 위해 필요한 에너지 값보다 약간 크게 된다. 상기 기준에너지는 제 3 도의 전압배분기(172) 또는 제 5 도의 기준 포트(172a)에 의해 고정 전원값을 변화시킴에 의해 작동자에 의해 수동적으로 설정될 수 있다. 이러한 두개의 고정 회로들은 상기 설정을 위해 라인(182)상의 전압 레벨의 제어를 허용하게 된다.

요약하면, 고주파 작동식 전원을 사용하고 사이클의 아킹조건중 각각의 용접 사이클을 위한 전체 에너지를 제어함에 의해 돌출 또는 연장은 용접 작동을 변화시키지 않고 정상 조건하에서 변화될 수 있다. 그러므로, 스패터를 감소시키기 위한 선행기술들의 효과에 따라 개발된 신규 시스팀들도 반자동 용접에 대해 성공적으로 사용될 수 있다.

본 발명이 순간 와트신호를 사용하기 때문에, 상기 순간 와트신호는 플라즈마 승압펄스(100)중의 전류(104)를 제어하기 위해 사용되어 일정 와트작용이 가능하게 되며, 동 일정와트 작동은 고 에너지 플라즈마 승압전류 펄스중의 일정 전압제어 또는 일정 전류제어로 부터 파생되는 결점들을 극복하게 된다. 핀치 제어(C1), 플라즈마 승압 제어(C2), 플라즈마 제어(C3), 두개의 레벨 또는 단지 하나의 낮은 레벨인 배경전류제어(C4) 및 전류 제어(C6)을 위해 제 1 도에 도시한 다양한 개개의 전류 제어회로들은 단락형 아아크 용접용 전류를 제어하기 위한 선형기술의 시스팀들에 사용된다. 본 발명은, 스위치(SW2)에 의한 플라즈마 승압펄스의 제어중에 전류를 제어하기 위한 스위치(SW5)이 설치되는 와트 제어 회로(C5)를 부가한다. 이러한 와트 제어 개념은 본 발명의 일면에 따른 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 제 3 도에 도시하며, 그 약간의 개조예는 제 7 도에 개략적으로 도시한다. 이러한 두가지 경우에 있어서 용접 사이클의 각각의 아킹조건중 돌출 증분들에 대한 유효 전류흐름으로 부터 발생되는 전체 에너지(E_T)는 일정하게 유지된다.

Claims (30)

1. 아아크 전압에 응답하는 다른 레벨들의 용접 전류를 호울더(14)로부터 가변적인 거리들로 연장되는 용접 와이어(10)을 관통하여 가공물(12)상의 용융금속 푸울에서 상기 와이어 및 상기 가공물 사이로 유동시키기 위한 단일의 D.C. 전원 수단(PS), 및 상기 호울더로 부터 상기 가공물을 향하여 상기 와이어를 공급하여 상기 용접 와이어가 연속적인 용접 사이클들에 처하여지게 되도록 하기위한 와이어 공급수단(16)을 포함하고 : 상기 각각의 용접 사이클들이, 상기 와이어가 상기 푸울로 부터 격설되고 상기 와이어에 인가되는 에너지가 주어진 값을 초과하여 상기 와이어의 단부에서의 온도를 용융 온도까지 상승시킴으로써 상기 와이어에 단부상의 용융금속 볼을 형성하게 되는 아킹조건 및 상기 와이어의 단부상에 용융금속 볼이 상기 용융금속 푸울과 첫번째로 접촉되고나서 후속용접 사이클의 아아크를 개시하기 위해 상기 와이어로 부터 상기 용융금속 불을 파단시키는 넥킹 작용에 의해 상기 와이어로 부터 상기 가공물로 전달되게 되는 단락조건을 포함하게 되는, 단락형 아아크 용접 장치(A)에 있어서, 상기 아킹조건의 개시시에, 제 1 전류 레벨까지 증가되는 전류를 갖는 제 1 발생 플라즈마 승압부분(100) 및 제 2전류레벨을 갖는 제 2 발생 플라즈마 부분(110)을 갖는 전류 펄스를 창출하기 위한 수단(C2, C3), 용접 사이클의 상기 전류 펄스중 상기 와이어에 인가되는 에너지를 총화하기 위한 수단(120, 150), 총화된 에너지(E_T)가 상기 주어진 값보다 큰 예정값(E_R)에 도달될때 용접 사이클의 상기 전류펄스를 종료시키기 위한 수단(190), 및 상기 전류 펄스의 종료후 상기 용접 사이클이 다음 단락 조건의 개시전까지 상기 와이어 및 상기 가공물 사이에 낮은 레벨의 배경 전류 (I_B)를 인가하기 위한 수단 (C4)를 구비하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 총화수단이, 상기 아아크 전압과 상기 용접 전류의 순간적인 곱으로서 와트신호를 창출하기 위한 수단(120) 및 상기 전류펄스가 진행됨에 따라 상기 와이어에 인가되는 에너지를 나타내는 신호를 제공하기 위해 상기 전류펄스중 상기 와트신호를 적분하기 위한 수단(150)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 펄스의 상기 제 1 부분(100)중 상기 와트 신호를 일정한 값으로 유지하기 위해 상기 제 1 전류 레벨을 조절하기 위한 수단(32, C5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크의 용접 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 조절 수단이 상기 전원을 제어하기 위한 펄스나비 변조기 초퍼회로(32) 및 상기 일정한 값으로 부터 상기 와트신호의 편차에 따라 상기 초퍼회로의 펄스나비를 변화시키기 위한 수단(C5)를 포함 하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
5. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 펄스의 상기 제 1 부분(100)중 일정한 전류레벨을 유지하기 위해 상기 제 1 전류 레벨을 조절하기 위한 수단(32, C5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 조절 수단이 상기 전원을 제어하기 위한 펄스나비 변조기 초퍼회로(32)및 상기 일정한 전류레벨로 부터의 상기 제 1전류레벨의 편차에 따라 상기 초퍼회로의 상기 펄스나비를 변화시키기 위한 수단 (C5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
7. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 전류펄스가 상기 제 2발생 부분(110)에 이어지는 제 3 발생 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 전류 펄스의 제 1 발생(100)이 고정된 지속시간을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 전류 펄스의 상기 제 2발생 부분(110)이 고정된 지속 시간을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크의 용접 장치.
10. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 전류 펄스의 상기 제 1발생 부분(100)이 고정된 지속시간을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
11. 제 3 항에 있어서, 상기 전류 펄스의 상기 제 1 발생부분(100)이 고정된 지속시간을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
12. 제 4 항에 있어서, 상기 전류 펄스의 상기 제 1 발생 부분(100)이 고정된 지속시간을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
13. 제 7 항에 있어서, 상기 전류 펄스의 상기 제 1 발생 부분(100)이 고정된 지속시간을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 용접 사이클의 상기 단락조건중에 상기 총화수단(120, 150)의 작동을 정지시키기 위한 수단(152)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
15. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 용접 사이클등이 고정된 반복 주파수를 가지며, 상기 전원 수단 (PS)는 상기 반복 주파수보다 큰 펄스 주파수로 상기 와이어와 가공물을 횡단하여 연속적인 입력 전류 펄스들을 인가하기 위한 수단 및 상기 용접 사이클중 상기 와이어가 상기 가공물 사이의 전류유동을 조절하기 위한 펄스나비 변화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 펄스 주파수가 10KHz 이상인 것을 특징으로 하는 단락형 아아크의 용접 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 펄스 주파수가 20KHz인 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 와이어와 상기 가공물을 횡당하여 상기 입력 펄스들을 지향시키기 위한 스위치 수단(70), 상기 스위치 수단과 병렬로 된 고 임피던스 분기회로(44), 및 상기 아아크를 개시하기 위해 상기 용융금속 볼이 파단되기 직전의 상기 단락 조건 중 상기 스위치를 개방시키기 위한 수단 (60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크의 용접 장치.
19. 다른 레벨들의 용접 전류를 호울더 (14)로부터 가변적인 거리들로 연장되는 용접 와이어(10)을 관통하여 가공물(12)상의 용융금속 푸울에서 상기 와이어 및 상기 가공물 사이로 유동시키기 위한 단일의 D.C. 전원수단(PS)를 포함하고 ; 상기 전류는 아아크 전압에 응답하여 유동되어 상기 용접 와이어가 연속적인 용접 사이클들에 처하여지게 되도록 하며 ; 상기 각각의 용접 사이클들은, 상기 와이어가 상기 푸울로 부터 격설되고 상기 와이어에 인가되는 에너지가 주어진 값을 초과하여 상기 와이어의 단부에서의 온도를 용융온도까지 상승시킴으로써 상기 와이어의 단부상에 용융금속 볼을 형성하게 되는 아킹 조건 및 상기 와이어의 단부상의 상기 용융금속 볼이 상기 용융금속 푸울과 첫번째로 접촉되고나서 후속 용접 사이클의 아아크를 개시하기 위해 상기 와이어로 부터 상기 용융금속 볼을 파탄시키는 넥킹작용에 의해 상기 와이어로부터 상기 가공물로 전달되게 되는 단락조건을 포함하게 되는, 단락형 아아크 용접장치에 있어서, 상기 용접 사이클의 각각의 아킹 조건의 선택된 초기 부분중 예정된 에너지(E_R)을 상기 와이어에 인가시키기 위한 수단을 포함하고, 상기 예정된 에너지(E_R)은 상기 주어진 값을 예정된 양만큼 초과하게 되는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접장치.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 아킹 조건의 상기 선택된 부분중 상기 와이어에 인가되는 순간 와트를 나타내는 신호를 창출하기 위한 수단(120), 상기 와트신호를 적분하기 위한 수단(150), 상기 적분된 와트신호를 총화하기 위한 수단, 및 상기 총화 적분된 와트신호가 상기 예정된 에너지에 도당될때 상기 전원을 배경 홀딩조건으로 이동시키기 위한 수단(180)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 전원(PS)가 펄스나비 변조기(32)에 의해 제어되는 전류출력을 갖는 D.C.초퍼회로, 상기 펄스나비 변조기를 10KHz 이상의 주파수로 작동시키기 위한 수단, 및 상기 총화 적분된 와트신호가 상기 미리 예정된 에너지(E_R)에 도달될 때 상기 펄스나비 변조기(32)에 의해 통과되는 전류펄스들의 나비를 감소시킴에 의해 상기 와이어로 흐르는 용접전류를 감소시키기 위한 수단(C₄, C₆)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접장치.
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 와트신호를 고정된 값으로 유지하기 위해 상기 아킹 조건의 주어진 부분중 용접전류를 제어하기 위한 수단(C5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접장치.
23. 제 19 항에 있어서, 상기 각각의 용접사이클들의 상기 선택된 부분의 일부중 일정한 와트레벨을 유지하기 위한 수단(C5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접장치.
24. 아아크 전압에 응답하는 다른 레벨들의 용접전류를 호울더(14)로부터 가변적인 거리들로 연장되는 용접 와이어(10)을 관통하여 가공물(12)상의 용융금속 푸울에서 상기 와이어 및 상기 가공물 사이로 유동시키기 위한 단일의 D.C.전원수단(P.S)를 사용하고 ; 상기 용접 와이어는 연속적인 용접 사이클들에 처하여지게 되며 ; 상기 각각의 용접 사이클들이, 상기 와이어가 상기 푸울로 부터 격설되고 상기 와이어에 인가되는 에너지가 주어진 값을 초과하여 상기 와이어의 단부에서의 온도를 용융 온도까지 상승시킴으로서 상기 와이어의 단부상에 용융금속 볼을 형성하게 되는 아킹조건 및 상기 와이어의 단부상의 상기 용융금속 볼이 상기 용융금속 푸울과 첫번째로 접촉되고 나서 후속 용접 사이클의 아아크를 개시하기 위해 상기 와이어로부터 상기 용융금속 볼을 파단시키는 넥킹작용에 의해 상기 와이어로부터 상기 가공물로 전달되게 되는 단락조건을 포함하게 되는, 단락형 아아크 용접방법에 있어서, (a) 제 1 전류 레벨까지 상승되는 전류를 갖는 제 1 발생 플라즈마 승압 부분(100) 및 제 2 전류 레벨을 갖는 제 2 발생 플라즈마 부분(110)을 갖는 전류 펄스를 상기 아킹조건의 개시시에 창출시키는 단계, (b) 용접 사이클의 상기 전류펄스중 상기 와이어에 인가되는 에너지를 총화하는 단계, (c) 총화된 에너지가 상기 주어진 값보다 큰 예정된 값에 도달하는 시간에 용접 사이클의 상기 전류펄스를 종결시키는 단계, 및 (d) 상기 용접 사이클의 다음 단락 조건이 개시될때까지 상기 와이어와 상기 가공물 사이에 낮은 레벨의 배경전류를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접방법.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 에너지 총화단계가, (e) 상기 아아크 전압 및 상기 용접전류의 순간 곱으로서 와트신호를 창출하는 단계, 및 (f) 상기 전류펄스가 진행됨에 따라 상기 와이어에 인가된 에너지를 나타내는 신호를 제공하기 위해 상기 전류펄스중 상기 와트신호를 적분하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접방법.
26. 제 25 항에 있어서, (g) 상기 펄스의 상기 제 1 부분중 상기 와트신호를 일정한 값으로 유지하기 위해 상기 제 1 전류레벨을 조절하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접방법.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 조절단계가, (h) 상기 전원을 제어하기 위한 펄스나비 변조기 초퍼회로를 제공하는 단계, 및 (i) 상기 일정한 값으로 부터의 상기 와트신호의 편차에 따라 상기 초퍼회로의 펄스나비를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접방법.
28. 다른 레벨들의 용접전류를 호울더(14)로부터 가변적인 거리들로 연장되는 용접 와이어(10)을 관통하여 가공물(12)상의 용융금속 푸울에서 상기 와이어 및 상기 가공물 사이로 유동시키시 위한 단일의 D.C. 전원 수단(P.S)를 포함하고 ; 상기 전류는 아아크 전압에 응답하여 유동되어 상기 용접 와이어가 연속적인 용접 사이클들에 처하여지게 되도록 하며 ; 상기 각각의 용접 사이클들은, 상기 와이어가 상기 푸울로 부터 격설되고 상기 와이어에 인가되는 에너지가 주어진 값을 초과하여 상기 와이어의 단부에서의 온도를 용융 온도까지 상승시킴으로써 상기 와이어의 단부상에 용융금속 볼을 형성하게 되는 아킹조건 및 상기 와이어의 단부상에 상기 용융금속 볼이 상기 용융금속 푸울과 첫번째로 접촉되고나서 후속 용접 사이클이 아아크를 개시하기 위해 상기 와이어로부터 상기 용융금속 볼을 파단시키는 넥킹작용에 의해 상기 와이어로 부터 상기 가공물로 전달되게 되는 단락조건을 포함하게 되는, 단락형 아아크 용접장치에 있어서, 상기 용접 사이클의 아킹조건의 개시시에 플라즈마 승압 전류펄스를 창출하기 위한 수단(C2), 및 상기 플라즈마 승압 전류 펄스 중 일정한 와트 값을 제공하기 위해 상기 플라즈마 승압 전류 펄스중 상기 용접전류를 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접장치.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 용접 전류 제어수단이, 상기 플라즈마 승압 전류 펄스중 상기 와이어와 상기 가공물을 횡단하여 수개의 전류 펄스들을 지향시키기 위한, 펄스나비 변조기 D.C. 초퍼수단인 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접 장치.
30. 제 28 항 또는 29 항에 있어서, 상기 전류 제어수단이 플라즈마 우산 아아크를 제공하기 위해 상기 플라즈마 승압 전류 펄스 중 상기 용접전류를 제어하기 위한 수단(C5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단락형 아아크 용접장치.

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