KR940002254B1 - Plasma torch stand off distance control for precision control of plasma cutting - Google Patents
Plasma torch stand off distance control for precision control of plasma cutting Download PDFInfo
- Publication number
- KR940002254B1 KR940002254B1 KR1019910016658A KR910016658A KR940002254B1 KR 940002254 B1 KR940002254 B1 KR 940002254B1 KR 1019910016658 A KR1019910016658 A KR 1019910016658A KR 910016658 A KR910016658 A KR 910016658A KR 940002254 B1 KR940002254 B1 KR 940002254B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- torch
- signal
- distance
- base material
- cutting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Arc Welding Control (AREA)
Abstract
Description
제1도는 본 발명에 의한 토치-모재간 거리제어 장치의 전체 구성도.1 is an overall configuration diagram of a torch-base metal distance control apparatus according to the present invention.
제2도는 본 발명의 장치중 절단아크 전압의 입력처리부 회로도.2 is a circuit diagram of an input processor of a cutting arc voltage in the apparatus of the present invention.
제3도는 등 신호변혼부 회로도.3 is a circuit diagram of a back signal converter.
제4도는 동 마이크로 컴퓨터와의 인터페이서부 회로도.4 is a circuit diagram of an interface unit with the microcomputer.
제5도는 토치-모재간 거리변화에 따른 아크전압의 하부피크치 신호 그래프.5 is a graph of the lower peak signal of the arc voltage according to the change of the distance between the torch and the base material.
제6도는 이동평균 알고리즘에 의해 처리된 하부피크치 신호 그래프.6 is a graph of lower peak signals processed by a moving average algorithm.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
PS : 는 절단기 전원 T : 는토치PS: Cutter Power T: The Torch
W : 는 모재 d : 는 토치와모재 간거리W: The base material d: The distance between the torch and the base material
SIU : 는 신호입력처리부 ADC-U : 는 신호변환부SIU: is signal input processing part ADC-U: is signal conversion part
IU : 는 인터페이서부 MC : 는마이크로컴퓨터IU: the interface unit MC: the microcomputer
Val, Va1: 은 아나로그전압 ADC : 는 아나로그-디지탈 변환기Va l , Va 1 : silver analog voltage ADC: silver analog-to-digital converter
555 : 은 클럭제너레이터 TLP531 : 은 포토커플러555: Silver Clock Generator TLP531: Silver Photocoupler
74LS688 : 은 비교기 74LS138 : 은 디코더74LS688: Silver Comparator 74LS138: Silver Decoder
74LS244 : 는데이터 입력기74LS244: The Data Input
본 발명은 플래즈머 절단아크 신호를 이용한 토치-모재간 거러제어 장치에 관한 것으로, 플래즈머, 아크결단등의 아크를 이용한 절단공정에서 변형된 모재나 가공중에 열에 의하여 잘 변형되는 모재를 절단할 경우에 토치와 모재간의 거리가 일정하도록 토치 높이의 이동을 제어하는 장치와 아크로서 작업하는 GTA 용정공정에서 모재간의 거리를 일정하게 제어하는 장치 및 그루브(groove)가 있는 GTA 아크용접을 할 경우 그의 용접선을 추적하는 장치분야에 이용 가능토록 안출된 것으로써, 본 발명에서는 플래즈머 아크 절단(plasma arc cutting)에서 절단작업중에 토치-모재간거리(torch stand-off distance)를 일정하게 유지하기 위하여 일반적으로전극봉 팁(electrode tip)과 도재간의 절단아크 길이가 아크 전압과 거의 선형적으로 비례하는 특성을 갖는 플래즈머 절단기 전원으로 부터 아크전압의 하부 피크치(lower peak value)를 측정하여 그 신호로부터 토치-모재간의 거리를 간접적으로 감지함으로써 토치 높이 이동축의 이동을 제어하는 장치를 개발하게 되었다. 현재 아크 절단에서 토치-모재간 거리측정에 개발되어 사용되고 있는 일반적인 센서는 (1)기계식 촉각센선(tactile sensor), (2) 정전용량(capacltimce)형 센서, (3) 와류(eddy current)형 센서, (4) 초음파(ultrasonic)센서 및 (5) 압력(pressure)센서등이 있다. 여기서 (1)의 경우는 기계적인 접촉에 의하여 on/off 신호만 받을 수 있으므로 정밀한 제어에 한계가 있으며, (2)와 (3)의 경우는 아주 정밀하게 측정되나 매우 짧은 거리에만 가능하고 작업시 발생되는 스패터 및 아크열에 영향을 받고 그 구성가격이 아주 고가이며, (4)의 경우는 아크열 및 모재의 재질에 영향을 받고 정밀도에서 떨어지며, (5)의 경우는 그 장치의 구성이 복잡한 단점이 있다.The present invention relates to a torch-base material filtering control device using a plasma cutting arc signal, and when cutting a base material that is deformed by heat during processing or a base material that is well deformed in the cutting process using an arc such as a plasmmer or arc cutting. GTA arc welding with a groove and a device that controls the movement of the torch height so that the distance between the torch and the base material is constant and the GTA welding process that works as an arc In the present invention, in order to maintain a constant torch stand-off distance during the cutting operation in the plasma arc cutting, the electrode is generally designed to be used in the field of tracking devices. Plasmer cutting, characterized by the fact that the cutting arc length between the electrode tip and the ceramic is almost linearly proportional to the arc voltage From the power supply by measuring the lower peak value of the arc voltage (lower peak value) the signal from the torch-by indirect detection of the distance between the base material has been developed a device for controlling the torch height movement axis moves. Typical sensors currently developed and used for torch-to-base distance measurement in arc cutting include (1) mechanical tactile sensors, (2) capacitive sensors, and (3) eddy current sensors. , (4) ultrasonic sensors and (5) pressure sensors. In case of (1), only on / off signal can be received by mechanical contact.Therefore, there is a limit to precise control.In case of (2) and (3), it is measured very precisely but only for very short distance It is affected by the spatter and arc heat generated and its composition price is very expensive. In case of (4), it is affected by the arc heat and the material of the base material and falls in accuracy. There are disadvantages.
한편, 상기 측정센서와는 달리 본 발명에서와 유사하게 별도의 측정장치를 구성하지 않고 플래즈머 절단기 전원으로부터 전기적 아크 신호를 이용하여 플래즈머 절단시 토치-모재간 거리를 감지하여, 그 거리를 제어할 수 있는 기 개발된 장치들의 원리를 살펴보면 아래와 같다.On the other hand, unlike the measurement sensor similar to the present invention does not configure a separate measuring device by detecting the distance between the torch and the base material when cutting the plasma using an electric arc signal from the plasma cutting machine power supply, to control the distance Looking at the principle of the pre-developed devices that can be done as follows.
(1) 절단작업시 토치-모재간에 존재하는 플레즈머 아크에 인가되는 아크 전압을 플래즈머 절단기 전원에서 측정되는 아크전압에 해당하는 직류전압에서 일정한 주파수에서 거동하는 양극점의 교류성분을 정류한 전압을 뺀 전압값으로 정의하여 이때 기준입력전압과 상기에서 구한 아크 전압과의 차이가 없도록 토치-모재간 거리를 제어하는 기술이 소개되어 있다.(1) The voltage obtained by rectifying the AC voltage of the positive pole that operates at a constant frequency from the direct current voltage corresponding to the arc voltage measured at the power supply of the plasma cutter during the cutting operation. In this case, a technique of controlling the distance between the torch and the base metal is introduced so that there is no difference between the reference input voltage and the arc voltage obtained above.
(J.Boehme, D.Odrich, B.D.Wenzel, P.Jagienial, "Plasma torch stand-off distance control for precision control of plasma cutting"(Patent), WPI 85-032306-06, 1984)(J.Boehme, D.Odrich, B.D.Wenzel, P.Jagienial, "Plasma torch stand-off distance control for precision control of plasma cutting" (Patent), WPI 85-032306-06, 1984)
(2) 절단 동작점에서 0.2-2[V/A]의 역 기울기(negative slope)를 갖는 정전류 특성의 플래즈머 절단기 전원으로부터 토치-모재간 거리를 감지하여 플래즈머 아크전압의 변화량이 최소가 되도록 그 거리를 제어하고, 또한 현재의 간격에서 절단아크전압이 최소가 되도록 전류밀도, 절단속도 및 플레즈머 절단가스 압력등을 제어토록 하는 방식이 소개되어 있다.(2) At the cutting operation point, detect the distance between the torch and the base material from the power supply of the constant current plasma cutter having a negative slope of 0.2-2 [V / A] so that the amount of change in the plasma arc voltage is minimized. A method of controlling the distance and controlling the current density, the cutting speed, the plasmmer cutting gas pressure, and the like so that the cutting arc voltage is minimized at the current interval is introduced.
(H.Frohich, a.Berger, H.J.Roloff, H.J. Tezer and V.Schaudep, "Automtic nozzlestand-off distance control for plasma arc cutting] (Patent), WPI, 85-249671-41, 1985)(H.Frohich, a.Berger, H.J.Roloff, H.J. Tezer and V.Schaudep, "Automtic nozzlestand-off distance control for plasma arc cutting] (Patent), WPI, 85-249671-41, 1985)
그러나, 상기한 기존의 발명들은 토치-모재간 거리측정에 플래즈머 절단기 전원자체의 절단 아크신호를 이용하므로 밀도의 측정센서가 필요없기 때문이 그 구성가격이 저렴한 반면에, 정류형 절단기 전원(교류성분이 정류전압을 뺀 전압값)의 정류에 의한 전류리플과 양극점의 거동으로 인하여 상당히 진동이 심한 원래신호를 그대로 사용하게 되는 관계로 신뢰성 있는 안정된 신호를 얻을 수 없는 단점이 잇는 것이다.However, the conventional inventions described above use a cutting arc signal of the plasma cutter power supply itself to measure the distance between the torch and the base material, and thus, because the measurement cost of the density is not necessary, the commutation type cutter power supply (AC) Due to the current ripple and the behavior of the anode point due to the commutation of the component (voltage value minus the rectified voltage), the original signal with high vibration is used as it is, so that a reliable and stable signal cannot be obtained.
본 발명은 상기와 같은 종래의 장치가 갖는 제결함은 감안하여 절단기 전원의 전기적 아크 신호를 측정하여 토치-모재간 거리를 감지하되, 모재상부 표면과 토치와의 아크전압에 해당하는 비교적 안정한 하부 피크치(lower peak value)를 측정하여 이동 평균(moving-averging)을 취함으로써 비교적 신뢰성 있고 안정된 신호를 얻어서 그 간격을 제어하는 장치 및 알고리즘을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to measure the electrical arc signal of the power supply of the cutter to detect the distance between the torch and the base material in consideration of the defects of the conventional device as described above, the relatively stable lower peak value corresponding to the arc voltage between the upper surface of the base material and the torch It is an object of the present invention to provide a device and an algorithm for controlling the interval by obtaining a relatively reliable and stable signal by measuring a moving peak (moving-averging).
이하, 본 발명의 첨부도면에 의거 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, it demonstrates based on attached drawing of this invention.
제1도의 개략적인 전체 구성도에서 보는 바와 같이 플래즈어 절단에서 토티(torch)와 모재(workpiece), 간거리(distance ; d)의 제어장치는 절단기 전원(plasma arc cutting power source ; PS), 토치(torch ; T), 절단모재 (workpiece ; W), 이 송장치, 절단아크전압(신호) 입력처리부(SignaI input unit ; SIU), 신호변환부(ADC : unlt ; ADC-U), 컴퓨터와의 인터페이서부(interface unlt ; IU), 마이크로컴퓨터(microcomputer ; MC), 신호처리 알고리즘 및 제어 프로그램등으로 구성되어 있다.As shown in the schematic overall schematic of FIG. 1, the control of the torch, the workpiece, and the distance d in the plasma cutting is a plasma arc cutting power source (PS), a torch ( torch; T), workpiece (W), feeder, cutting arc voltage (Signal) input unit (SignaI input unit; SIU), signal converter (ADC: unlt; ADC-U), interface with computer It consists of an interface unlt (IU), a microcomputer (MC), a signal processing algorithm and a control program.
여기에서 신호 입력처리부(SIU)는 절단기 전원으로부터 토치-모재간 거리(d)에 상당하는 아나로그 전압(Va)를 입력하여 신호변환부(ADC-LT)의 입력에 적합하도록 처리하여 아나로그 전압(Val)을 출력한다. 신호변환부(ADC-U)에서는 아나로그 전압(Va1)을 입력받아 마이크로 컴퓨터(MC)가 감지할 수 있는 8비트의 디지탈신호(Va2)로 변환하며, 그리고 인터페이서부(IU)는 상기 신호변환부(ADC-U)의 디지탈출력신호(Va2)를 마이크로컴퓨터(MC)가 입력할 수 있도록 사용하는 마이크로컴퓨터의 베이터버스(D), 어드레스버스(A) 및 제어버스(C)등으로 회로를 구성하였다.Here, the signal input processing unit (SIU) inputs the analog voltage Va corresponding to the distance (d) of the torch-base material from the cutter power supply, and processes the signal to be suitable for the input of the signal conversion unit (ADC-LT). Output (Va l ) The signal converter ADC-U receives the analog voltage Va 1 and converts it into an 8-bit digital signal Va 2 that can be detected by the microcomputer MC, and the interface unit IU is the above. Bayer buses (D), address buses (A), control buses (C), etc., of the microcomputer that use the microcomputer MC to input the digital output signal Va 2 of the signal conversion unit ADC-U. The circuit was constructed.
본 발명에서 사용한 신호처리 알고리즘은 뒤에 상세히 설명되며, 마이크로컴퓨터(MC)의 제어프로그램은 주로 토치-모재간 간격에 대한 8비트 데이터를 입력받아 소프트웨어적으로 처리되는 디지탈제어기를 통하여 토치 이동축에 대한 기준속도(reference velocity, Vr)를 모터드라이버(motor drlver ; MD)에 출력하여 토치-모재간 거리(d)를 제어하며, 또한 절단의 시작 및 종료에 대한 제어도 병행한다. 그리고 본 발명의 대한 각 부분의 상세한 설명은 아래와 같다.The signal processing algorithm used in the present invention will be described in detail later, and the control program of the microcomputer (MC) receives the 8-bit data of the torch-base metal spacing mainly through the digital controller processed by software for The reference velocity (Vr) is output to a motor driver (MD) to control the distance between the torch and the base material (d), and also control of the start and end of cutting. And detailed description of each part of the present invention is as follows.
제2도는 절단 아크전압 입력처리부(SIU)에 대한 상세 회로도이며, 본 발명의 경유 플래스머 절단기에서 측정되는 아크전압(+Va)는 최대 약 150volts 정도이므로 이것을 여기에서 사용하는 아나로그-디지탈 변환기(Analog-to digital converter ; ADC)의 입력사양에 적합한 범위의 전압으로 강하시키기 위하여 저항(R1=145 Kohm, R2=5 Kohm)을 사용하였다. 연산증폭기(operational amplifier ; LM74l)를 사용하여 1 : 1게인(이득)을 갖도록 저항(R3=1 Mohm, R5=1 Mohm)으로 구성하였고, 아나로그-디지탈변환기(ADC)의 입력임피던스를 맞추기 위하여 저항(R4=R6=1 Mohm)을 사용하였다, 또한, 6.9 Volts의 제너다이오드(ZD)로 전압 리미트장치를 만들어 아나로그-디지탈변환기(ADC)입력에 6.9Volts 이상은 연가되지 못하도록 하였다. 플래즈머 절단기에서 릴레이(relay ; WCR)는 절단작업 초기에 파일럿아크(Piot are)가 발생후 플래즈머 아크카 발생하고 동시에 파일럿 아크가 꺼지면서 작동되는 것으로서, 이 릴레이 접점을 사용하여 파일럿아크의 고주파 및 고전납(약 3000Volts)이 신호측정 장치로 유입되지 못하도록 플래즈머 아크가 발생하면서 이 접점이 연결되어 아나로그 전압(Val)이 출력된다.2 is a detailed circuit diagram of a cutting arc voltage input processing unit (SIU), and the arc voltage (+ Va) measured in the diesel plasma cutter of the present invention is about 150 volts at maximum, and thus the analog-to-digital converter using the A resistor (R 1 = 145 Kohm, R 2 = 5 Kohm) was used to drop the voltage to a range suitable for the input specifications of the analog-to digital converter (ADC). An operational amplifier (LM74l) was used to configure the resistors (R 3 = 1 Mohm, R 5 = 1 Mohm) with a 1: 1 gain (gain), and the input impedance of the analog-to-digital converter (ADC) was A resistor (R 4 = R 6 = 1 Mohm) was used to match, and a voltage limiter was made with a zener diode (ZD) of 6.9 Volts to prevent more than 6.9 Volts from being connected to the analog-to-digital converter (ADC) input. It was. In the plasma cutting machine, the relay (WCR) is operated when the plasma arc is generated after the pilot arc is generated at the beginning of the cutting operation and the pilot arc is turned off at the same time. A plasma arc is generated to prevent high lead (approximately 3000 Volts) from flowing into the signal measuring device, and this contact is connected to output an analog voltage Va l .
신호변환부(ADC-U)의 상세회로도는 제3도와 같으며, 신호 입력처리부(SIU)에서 강하된 전압신호(Va1)은 아나로그 신호이므로 마이크로컴퓨터(MC)가 감지하기 위하여는 다지탈 신호로 변환되어야 하는데, 여기서는 신호를 256등분할 수 있는 8비트 아나로그-디지탈변환기(ADC)를 사용하였고, 또한 최고속도로 변환되도록 그의 EOC단자, ALE단자와 START당자를 연결하고, OE단자를 외부의 +5V전원인 Vcc(E)에 연결하여 항상 컴퓨터에서의 입력이 가능하록 하였다. 그리고 아나로그-디지탈변호나기(ADC)의 클럭단자(CLK)에 변환속도에 적합한 펄스를 공급하기 위하여 클럭 제너레이터(555)를 사용하고 그 주변에저항(R11=1 Kohm, R12=3 Kohm) 및 콘덴서(C1=220 PF, C=0.01 MF)으로 구성하였다. 아나로그-디지탈변한기(ADC)에서 변환된 8비트의 디지탈신호를 응답성이 비교적 빠른 포토커플러(Photo-coupler ; TLP531)8개를 통하여 전기적으로 절연을 시킴으로서 절단기)전원측의 신호와 컴퓨터측의 신호와 컴퓨터측의 신호가 완전히 분리되어 전기적연 노이즈를 방지하여 신뢰성 있는 데이터가 마이크로컴퓨터(MC)에 입력되도록 하였다.A detailed circuit diagram of the signal converter ADC-U is shown in FIG. 3, and since the voltage signal Va 1 dropped from the signal input processor SIU is an analog signal, the microcomputer MC needs to detect the digital signal. In this case, we used 8-bit analog-to-digital converter (ADC) which can divide the signal into 256 parts, and also connects its EOC terminal, ALE terminal and START terminal to convert the signal at maximum speed, and the OE terminal is external Connected to Vcc (E), + 5V power supply, to enable input from a computer at all times. The clock generator 555 is used to supply a pulse suitable for the conversion speed to the clock terminal CLK of the analog-to-digital transformer (ADC) and the resistance (R 11 = 1 Kohm, R 12 = 3 Kohm) in the vicinity thereof. ) And a condenser (C 1 = 220 PF, C = 0.01 MF). The 8-bit digital signal converted by the analog-to-digital converter (ADC) is electrically insulated through eight photo-couplers (TLP531), which are relatively responsive, so that the signal on the power supply side and the computer side The signal is completely separated from the signal on the computer side to prevent the electrical noise, so that reliable data is input to the microcomputer (MC).
컴퓨터와 연결되는 인터페이서부(IU)회로도는 제4도와 같으며 비교기(74LS688)의 기준입력은 8비트의 디프(DIP) 스위치(SW DIP-8)로서 "11000000"로 설정하고 마이크로컴퓨터(MC)의 상위 주소선(A16-A23)들을 입력하여 비교출력하며, 이때 두 입력이 동일하면 비교기(74LS688)의 출력단자(P=Q)가 '로우'상태가 된다. 이러한 비교기 출력단자, /AS단자 및 R/W단자들을 사용하여 $C00000번지의 메모리 읽기에 대한 디코딩을 디코더(74LS138)의 출력단자(YO)로 출력하며, 이때 디코딩 완료신호로서 컴퓨터측의 /DTACK 단자로 풀업된 ''로우"상태를 입력한다. 그리고 동시에 디코더(74LSl38)의 YO단자 및 /LDS단자에 의하여 데이터입력기(74LS244)의 IG 및 2G단자를 각각 '로우'상태로 하여 아나로그-디지탈변환기(ADC)의 출력데이타를 컴퓨터에서 입력하게 된다.The interface unit (IU) circuit diagram connected to the computer is shown in FIG. 4, and the reference input of the comparator 74LS688 is an 8-bit dip switch (SW DIP-8), which is set to "11000000", and the microcomputer (MC). The upper address lines A16 to A23 are inputted to be compared and output. When the two inputs are the same, the output terminal P = Q of the comparator 74LS688 is 'low'. The comparator output terminal, / AS terminal, and R / W terminal are used to output the decoding of memory read at $ C00000 to the output terminal YO of the decoder 74LS138. Input the pulled-up `` low '' state to the terminal, and at the same time, the IG and 2G terminals of the data input unit 74LS244 are 'low' by the YO terminal and / LDS terminal of the decoder 74LSl38, respectively. The output data of the converter (ADC) is input from the computer.
절단시 절단기 전원의 절단아크 전압에 해당하는 실제 신호를 측정해 본 결과 피크-피크전압(peak-to-peak voltage)이 매우 크며 이러한 신호를 실제로 토치-모재간 거리제어에 사용하기는 어려운것으로, 이러한 신호의 주파수 성분을 분석하기 위하여 FET(Fast Fourier Transformatlon)분석기를 사용하여 측정, 분석한 결과, 3상 정류기형 절단기 전원의 전류미플(ripple)에 의한 360Hz성분과 두께방향으로 존재하는 양극점(anode spot)의 거동에 의한 약 19KHz성분이 중복되어 양극점이 모재표면에 존재할때의 전극봉 팁과 모재표면간의 절단아크 전압에 해당하는 하부피크치(lower lpeak value)를 감지함으로써 알 수 있다. 단, 하부 피크치를 결정하는 주기는 전류리플의 주기인 1/360초보다 더 길어야 한다. 본 발명에서는 이러한 하부 피크치를 측정하기 위하여 샘플링시간 △t=40 usec 마다 그 전압을 1000번 측정하여 그 중에서 가장 낮은 전압을 선택한다. 이때 실제로 절단시 토치-모재간 거리변화에 대한 측정된 하부 피크치의 신호는 제5도와 같다.As a result of measuring the actual signal corresponding to the cutting arc voltage of the power supply of the cutter when cutting, the peak-to-peak voltage is very large and it is difficult to use such a signal to control the distance between the torch and the base material. In order to analyze the frequency components of these signals, a FET (Fast Fourier Transformatlon) analyzer was used to measure and analyze the results. It can be seen by detecting the lower peak value corresponding to the cutting arc voltage between the electrode tip and the base material surface when the anode point is present on the base material surface by overlapping about 19 KHz component due to the behavior of the anode spot. However, the period for determining the lower peak value should be longer than 1/360 seconds which is the period of the current ripple. In the present invention, in order to measure the lower peak value, the voltage is measured 1000 times for each sampling time Δt = 40 usec to select the lowest voltage among them. At this time, the signal of the measured lower peak value for the distance change between the torch and the base material at the time of cutting is shown in FIG.
이러한 신호에 대한 신뢰도를 향상시키고 제어신호를 보다 안정화 할 수 있도록 이동평균(movig-averaging)을 이용하여 소프트웨어적으로디지탈 필터링을 하였다.In order to improve the reliability of these signals and stabilize the control signals, digital filtering was performed using moving-averaging.
제6도는 절단작업중에 절단기 전원으로부터 측정한 전기적 아크신호의 하부피크치에 대한 이동평균을 취한 결과를 나타낸 것인데 토치-모재간 거리가 증가함에 따라서 측정, 처리된 신호의 값이 거의 선형적으로 증가하므로 그 거리제어에 사용이 가능함을 알 수 있었다.6 shows the result of taking the moving average of the lower peak value of the electric arc signal measured from the power supply of the cutter during cutting operation. As the distance between the torch and the base material increases, the value of the measured and processed signal increases almost linearly. It can be seen that it can be used for the distance control.
본 발명에서 절단기 전원으로부터 측정한 아크전압을 신호처리 알고리즘을 통하여 하부피크치를 결정한후 토치-모재간 거리를 감지하여 그 거리를 제어하는 내용을 요약하여 설명하면 다음과 같다.In the present invention, the arc voltage measured from the power supply of the cutter is determined through a signal processing algorithm, and then the summary of the contents of controlling the distance by detecting the distance between the torch and the base material is as follows.
(1)초기화(△t=40μsec., N=1000, i=1, Tp=40msec.)(1) Initialization (Δt = 40μsec., N = 1000, i = 1, Tp = 40msec.)
(2)초기화(K=1, Xp(i) =0)(2) Initialization (K = 1, Xp (i) = 0)
(3)t=K△t에 절단기 전원으로부터 측정전압X(K△t)를 입력한다.(3) Input the measurement voltage X (KΔt) from the cutter power supply to t = KΔt.
(4)이때 Xp(i)값과 비교하여 낮은 값을 Xp(i)값으로 한다.(4) At this time, the lower value is compared with Xp (i) and Xp (i).
(5)K＜N이면 K=K+1, 스텝(3)으로 간다.(5) If K <N, then K = K + 1, and go to step (3).
(6)그렇지 않으면, 아래와 같은 이동평균을 취하여 기존의 이동평균값 Vm(i-1) 및 Xp(i)으로부터 t=iTp에서의 이동평균값 Vm(i)를 구한다.(6) Otherwise, the moving average value Vm (i) at t = iTp is obtained from the existing moving average values Vm (i-1) and Xp (i) by taking the following moving averages.
Vm(i) =1/3Vm(1-1) +1/3Xp⒤Vm (i) = 1 / 3Vm (1-1) + 1 / 3Xp⒤
그리고 상기 알고리즘에 의하여 토치-모재간 거리 및 측정처리된 전압값 Vm(i)의 선형적인 관계로부터 그 거리를 간접적으로 감지할 수 있다. 이때 그 거리를 피드백 받아서 기준거리와 비교하여 소프트웨어적으로 구성한 제어기에 의하여 모터(M)의 회전속도에 해당하는 아나로그 전압을 서보 모터 드라이브(MD)에 입력하여 모터(M)에 축설된 토치 높이 이송축의 속도를 제어한다. (모터(M)의 정확한 구동으로 토치-모재간 거리가 일정하게 유지될 수 있음).The distance can be indirectly detected from the linear relationship between the torch-base metal distance and the measured voltage value Vm (i) by the algorithm. At this time, by inputting the analog voltage corresponding to the rotational speed of the motor M to the servo motor drive MD by the controller configured by software by comparing the distance with the reference distance, the torch height built up in the motor M is stored. Control the speed of the feed shaft. (According to the exact driving of the motor M, the distance between the torch and the base material can be kept constant).
(7)i=i+1, 스템(2)로 가서 반복 실행한다.(7) i = i + 1, go to the stem (2) and repeat.
이와같이, 본 발명에서는 토치-모재간 거리측정에 플래즈머 절단기 전원 자체의 절단아크 신호를 이용하므로 밀도의 측정센서가 필요없기 때문에 그 구성가격이 저렴하고, 또한 결단작업시 발생되는 스패터 아크빛 및 아크일등에 영향을 받지 않으므로 아주 신뢰도가 높은 장점이 있음은 물론, 특히 본 발명은 결단기전원의 전기적 아크신호를 측정하여 토치-모재간 거리를 감지함에 있어서 정류형 절단기 전원의 정류에 의한 전류리플과 양극점의 거동으로 인하여 상당히 진동이 심한 원래신호를 그대로 사용할 수 없는 어려움을 감안하여 모재 상부표면과 토치와의 아크전압에 해당하는 비교적 안정한 하부 피크치를 측정하여 그 이동평균을 취함으로써 비교적 신뢰성 있고 안정된 신뢰성을 신호를 얻을 수 있어 절단작업시 토치-모재간 거리를 보다 일정하기 유지할 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, since the cutting arc signal of the plasma cutter power supply itself is used for the distance measurement between the torch and the base material, since the measurement sensor of the density is not necessary, its construction price is low, and spatter arc light and As it is not affected by arc work, there is an advantage of having a very high reliability, and in particular, the present invention measures the electric arc signal of the breaker power supply to detect the distance between the torch and the base material, and the current ripple due to the rectification of the rectifier-type cutter power supply. Considering the difficulty of using the original signal with high vibration due to the behavior of the anode and the anode, it is relatively reliable by measuring the relatively stable lower peak value corresponding to the arc voltage between the upper surface of the base material and the torch. A stable reliability signal can be obtained to see the distance between the torch and the substrate during cutting. You can keep it constant.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019910016658A KR940002254B1 (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Plasma torch stand off distance control for precision control of plasma cutting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019910016658A KR940002254B1 (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Plasma torch stand off distance control for precision control of plasma cutting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR930005714A KR930005714A (en) | 1993-04-20 |
| KR940002254B1 true KR940002254B1 (en) | 1994-03-19 |
Family
ID=19320293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019910016658A KR940002254B1 (en) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Plasma torch stand off distance control for precision control of plasma cutting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR940002254B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101160059B1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-06-26 | 삼성중공업 주식회사 | Method and Device for cutting gap maintain of Plasma cutter |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100492150B1 (en) * | 2002-05-31 | 2005-06-01 | 삼성중공업 주식회사 | Shaped steel cutting machine and cutting method thereof |
-
1991
- 1991-09-25 KR KR1019910016658A patent/KR940002254B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101160059B1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-06-26 | 삼성중공업 주식회사 | Method and Device for cutting gap maintain of Plasma cutter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930005714A (en) | 1993-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2008047452A1 (en) | Power supply control unit of electric discharge machine | |
| KR940002254B1 (en) | Plasma torch stand off distance control for precision control of plasma cutting | |
| EP0159109B1 (en) | Apparatus for detecting discharge gap in electric discharge machining | |
| US4559432A (en) | Wire EDM for detecting discharge concentrations using inductance | |
| US4510367A (en) | Wire-cut electric discharge machine | |
| US4366360A (en) | Method of and apparatus for determining relative position of a tool member to a workpiece in a machine tool | |
| DE3573551D1 (en) | Monitoring device for electrical welding processes, especially electric resistance spot welding | |
| KR20010014286A (en) | Device and method for positioning electric discharge machine | |
| GB2202177A (en) | Electro-chemical processing of work-pieces | |
| JP3375500B2 (en) | Electric discharge machining method and electric discharge machine | |
| EP0186707B1 (en) | Upward tracing system | |
| JPS6150709B2 (en) | ||
| JPH03180293A (en) | Instrument for detecting gap between work and nozzle in laser beam machine | |
| JP3281033B2 (en) | Plasma processing machine | |
| JP6807002B2 (en) | Measurement system | |
| KR930006621Y1 (en) | Arc control device for wire-cutting machine tool | |
| JPS60148676A (en) | Speed control device of welding wire | |
| JP2889865B2 (en) | Laser processing machine nozzle | |
| JP3277011B2 (en) | Start position detection device for welding robot | |
| JPS6158253B2 (en) | ||
| JP2000015524A (en) | Control method and device of electrical discharge machine | |
| SU1673332A1 (en) | Device maintaining interelectrode gap in the process of electrochemical machining | |
| JPH02298426A (en) | Electric discharge machine | |
| JPH0755519A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| JPH0386427A (en) | Wire breaking prevention device of wire discharge machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 19970828 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |