KR950003090B1

KR950003090B1 - 전기용접/절단기의 토치보호장치

Info

Publication number: KR950003090B1
Application number: KR1019920015765A
Authority: KR
Inventors: 박광원
Original assignee: 금성기전 주식회사; 김회수
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1995-04-01
Also published as: KR940003656A

Abstract

내용 없음.

Description

전기용접/절단기의 토치보호장치

제1도는 일반적인 전기용접 절단기의 구성도.

제2도는 종래의 토치보호장치 일예도.

제3도는 본 발명에 의한 토치보호장치의 회로구성도.

제4도는 본 발명장치에 적용되는 토치상태 감지부의 각 기능감지 실시예도.

제5도는 본 발명장치의 동작설명을 위한 토치상태 제어부의 제어 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 판단제어부 31 : 입력설정부

32 : 감지부 33 : 현황표시부

40 : 초음파센서 41 : 압력스위치

42 : 솔레노이드밸브 43 : 온도계

44 : 바이메탈스위치 45 : 토치온도센서

BZ : 부저 CT : 전류검출센서

본 발명은 전기용접기 및 프라즈마 절단기의 토치보호장치에 관한 것으로, 특히 작업중의 토치상태를 전자적으로 감시하여 토치파손의 설정영역에 이르게 될때 주전원차단과 동시에 토치이상 상태를 경보토록 하여 토치파손 방지에 기여할 수 있도록 한 전기용접 절단기의 토치보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기용접기와 프라즈마 절단기는 제1도에 도시한 바와 같이 외부공급 전원의 차단과 용접/절단기능의 전환수단을 갖고 용접/절단 전류 및 부하 아아크 전압을 생성하는 용접/프라즈마 절단기의 전원부(20)와, 이 전원부(20)의 출력에 의해 용접 및 절단하기 위한 토치(4)와, 상기 전원부(20)의 접지선(G)에 관착되어 작업물(3)의 과전류를 검출하여 전원부에 출력을 제한시키는 변류기(CT)와, 상기 전원부(20) 및 토치(4)의 과열온도를 냉각시키기 위한 냉각수 공급장치(2)와, 프라즈마 절단기의 절단연료로 하는 가스공급통(1)으로 구성되어 있는바, 중요하게는 작업물을 용접 및 절단함에 있어 직접적으로 관련되는 토치가 냉각수에 의해 냉각되더라도 작업물의 작업조건에 따른 여러가지 원인 즉, 작업중의 작업가스 부족과 작업물과 토치간의 근접, 냉각수의 냉각불충분, 고열의 스퍼터와 절단텁의 토치부착등으로 쉽게 과열되어 파손될 염려가 많다는 것이다.

따라서 작업의 참여도가 빈번한 토치의 보호를 위해 제도적으로 보호장치를 두게함이 바람직할 것이다.

이에 토치보호를 위한 종래방법은 제2도에 나타낸 바와 같이 토치핸들(5)에 전극(6)과 노즐(7) 및 노즐캡(8)을 고정하는 보호부시(9)의 전방으로 일정간격을 갖는 ㄷ자 형태의 스프링(10)을 탄착시켜 작업시 토치(4)와 작업물(모재)간에 스프링(10)을 통해 일정거리를 유지하도록 행하였다.

그러나 이와 같은 종래방법은 작업조건에 따라 토치에 스프링을 하나, 또는 복수개로 부착하여 위치조정과, 토치와 모재간의 거리를 유지하도록 함에 있어 용접 및 절단작업의 가늠 정확도가 뒤떨어질 뿐만 아니라 출력전류값의 변화에 대한 작업거리의 미세조정이 불가능하고, 아아크의 불안정 및 과열원인에 따른 토치이상상태 체크등의 기능화 미비로 적극적인 토치파손 방지효과를 기대할 수가 없다.

따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 토치정상 상태를 감시하여 이상상태에 따른 경보 및 전원(Source Power) 차단을 자동적으로 행하는 전자장치를 제공하므로서 토치파손부위의 확대방지는 물론 용접 및 절단장비의 사고예방 효과에도 기여할 수 있도록 한 전기용접겸 절단기의 토치보호장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은 냉각수 순환과 가스가 공급되는 용접/절단기의 주전원부에서 2차적으로 생성되는 용접/절단 전류 및 아아크 전압에 의해 모재를 용접 및 절단하는 토치를 보호하도록 구성함에 있어서, 토치의 작업거리, 가스압력, 냉각수온도, 토치온도 및 부하전압의 토치정상상태 허용 기준값을 입력설정하고, 토치정상 허용기준값 설정시의 각 상태별 모드를 선택하기 위한 입력설정부(31)와, 상기 작업거리, 가스압력, 냉각수온도, 토치온도 및 부하전압을 검출하기 위한 토치상태 감지부(32)와, 상기 입력설정부(31)에 의해 설정된 각 토치정상상태 허용 기준값들을 기억하고, 기억된 각 허용기준값과 토치상태 감지부(32)에 의해 각기 특정된 검출값들을 상호 비교하여 이상상태 판별시의 전원부 전원차단 및 가스차폐와 냉각수 순환의 일정 시간을 지속제어하는 토치상태 판단제어부(30)와, 상기 토치상태 판단제어부(30)의 판단결정에 따라 토치정상상태의 각 검출값 및 허용기준값 표시 또는 토치이상 상태시의 각 상태표시를 표시하는 부저(BZ)와 연결된 상황표시부(33)로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용, 효과를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

토치에 공급되는 가스관(a)의 소정의 위치에 압력을 검출하는 압력스위치(41)와 가스공급을 개폐시키기 위한 솔레노이드밸브(42)를 각각 설치하고, 토치에 공급되는 냉각수관(b)의 소정의 위치에 냉각수의 온도를 검출하는 온도계(43)와 냉각수 공급관(b)내의 냉각수공급을 개폐시키기 위한 바이메탈스위치(44)를 각각 설치하며, 토치에 공급되는 주전원부(20)의 출력일단에 주전원부(20)에서 출력되는 용접/절단전류를 검출하는 전류검출센서(CT)와 출력양단에 주전원부(20)의 출력전압의 부하(아아크)전압을 검출하는 전압검출센서(VT)를 각각 설치하고, 토치(4)의 일측단부 소정의 위치에 토치작업시 작업물(3)에서 반사되오는 초음파에 의해 작업거리를 측정하기 위한 초음파센서(40)와 토치온도를 감지하기 위한 토치온도센서(45)를 부착하되, 상기 압력스위치(41), 온도계(43), 전류검출센서(CT) 및 전압검출센서(VT), 초음파센서(40) 그리고 토치온도센서(45)로 이루어진 토치상태감지부(32)의 측정값을 토치상태 판단제어부(30)가 읽어들일 수 있도록 연결하여 부저(BZ)와 연결된 상황표시부(33)에 나타낼 수 있도록 연결하고, 상기 토치상태 감지부(32)의 검출값을 비교하기 위한 기준값이 설정된 입력설정부(31)를 상기 토치상태 판단제어부(30)에 연결하며, 솔레노이드밸브(42)와 바이메탈스위치(44)는 토치상태 판단제어부(30)의 제어신호에 의해 온, 오프동작하도록 연결구성한다.

이와 관련하여 먼저 입력설정부(31)를 통하여 토치(40)의 작업거리, 가스압력, 냉각수온도, 용접/절단 전류 및 부하전압 그리고 토치온도에 대한 토치정상상태의 각 허용기준값을 입력하면 각 허용 기준값은 토치상태 판단제어부(30)의 도시생략된 메모리에 저장된다.

상기 판단제어부(30)의 메모리에 저장되는 각 허용 기준값은 수치로 입력설정한 것을 메모리에 저장가능한 데이타로 변환하여 저장한 것으로, 이들 각 허용기준값의 데이타는 토치상태 판단제어부(30)에서 상기 압력스위치(41), 온도계(43), 전류검출센서(CT) 및 전압검출센서(VT), 초음파센서(40) 그리고 토치온도센서(45)의 각 측정값을 검출하는 토치상태 감지부(32)의 검출값과 비교하기 위한 기준데이타가 된다.

이와 같이 입력설정부(31)를 통해 토치정상상태 허용 기준값들이 토치상태 판단제어부(30)에 입력된 상태에서 용접 및 절단기의 주전원부(20)에 외부전원(AC)를 투입하면 주전원부(20)를 통해 용접/절단 전류 및 부하 아아크 전압이 토치(4)에 출력된다.

이와 동시에 초기의 토치상태 판단제어부(30)에서 가스관(a)의 솔레노이드밸브(42)와, 바이메탈스위치(44)를 통한 냉각수 공급장치(2)의 냉각수관(b)을 개방상태로 있게 하여 냉각수 공급장치(2)의 냉각수와 가스공급통(1)의 가스가 주전원부(20)를 통해 토치(4)에 공급되는 상태가 된다(제1도 및 제4도 참조).

이때 토치(4)의 토치스위치(S:제4도 참조)를 온시키면 토치상태 판단제어부(30)는 제5도에서와 같이 토치상태감지부(32)로부터 토치(4)의 각 상태검출정보를 읽어들여 각 상태 검출값과 입력설정부(31)의 토치정상상태 허용기준값을 순차적으로 비교판별하게 되는데, 이때 만약 입력설정부(31)를 통해 토치정상상태 허용기준값중 토치온도, 토치작업거리, 부하전압 및 냉각수 온도의 허용기준값보다 이와 대응하는 토치상태감지부(32)의 검출값이 크다거나(기준값<검출값), 또한 설정허용 기준값중 차폐가스압력, 토치작업거리의 허용기준값보다 이와 대응하는 토치상태감지부(32)의 검출값이 작으면(기준값<검출값) 토치상태 판단제어부(30)는 각각 상황표시부(33)를 통해 이상상태 정보를 디스플레이시킴과 동시에 토치이상 상태에 대한 경보를 발생시킨다.

이와 동시에 토치상태 판단제어부(30)는 주전원부(20)에도 전원차단신호를 송출하여 주전원부(20)의 입력전원을 차단시켜 용접절단전류 및 부하전압 생성을 억제시키며, 또한 가스관(a)의 솔레노이드밸브(42)에도 개방신호를 보내 일정시간동안 가스관(a)을 통한 차폐가스를 지속시키고, 또한 냉각수 공급장치의 냉각수를 일정시간동안 지속되게 하여 과열된 토치의 온도를 강제적으로 냉각시키도록 제어한다.

여기서 차폐가스를 지속시키는 이유는 차폐가스가 분사되는 토치(4)의 노즐(7)이나 전극(6)등은 아아크로 인해 매우 높은 고온(대략 1200° 정도)이 되기 때문에 냉각수만으로는 냉각이 되지 않고 공기중에서 산화하게 된다. 또한 작업물(3)도 공기중에 노출된 고온상태로 인해 쉽게 산화하게 된다. 따라서 고압저온의 차폐가스를 지속시켜 주면 토치(4)의 노즐(7)이나 전극(6)과 작업물(3)의 작업부위는 이 가스로 인해 공기에 노출되지 않게 되어 산화를 방지하고 냉각이 십게 된다. 그리고 차폐가스는 통상 인체에 해가 없는 무색 무취의 아르곤이나 헬륨가스 또는 수소가스로 사용되기 때문에 인체가 노출되어도 아무런 해가 없다.

상술한 조건들의 판단결과가 반대이면 토치상태 판단제어부(30)는 현황표시부(33)를 통해 각 상태 검출값 및 토치정상상태 허용기준값을 표시하고, 다시 상기한 일련의 과정을 되풀이 수행하게 된다.

제5도는 본 발명장치의 동작설명을 위한 토치상태 제어부의 제어 흐름도로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 토치상태 판단기준 설정치를 입력설정부(31)에 입력저장하고 나서(단계 1), 토치(4)를 작동시키기 위한 토치스위치를 작동시키면(단계 2), 토치상태 판단제어부(30)는 압력스위치(41), 온도계(43), 전류검출센서(CT), 전압검출센서(VT) 및 초음파센서(40)로 이루어진 토치상태감지부(32)를 통해 차폐가스압, 냉각수온도, 토치온도, 아아크전압, 토치거리를 감지하게 된다(단계 3). 토치온도센서(45)를 통한 토치온도검출값이 입력설정부(31)에 미리 설정된 기준값보다 크면(단계 4), 상황표시부(33)를 통해 토치과열을 표시하고(단계 5), 부저(BZ)를 통해 경고음을 발하며(단계 6), 바이메탈(44)를 개방상태로 하여 냉각수의 순환을 지속시키고, 전원부(20)를 통한 용접전류를 차단하며, 솔레노이드밸브(42)를 개방시켜 차폐가스를 지속시킨다(단계 7).

단계 4에서 기준값보다 작으며, 압력스위치(41)를 통한 차폐가스압이 입력설정부(31)를 통한 기준값과 비교하여(단계 8), 작으면 상황표시부(33)를 통해 가스이상을 표시하고(단계 9), 전술한 단계 6 및 단계 7을 행한다.

단계 8에서 기준값보다 크면, 초음파센서(40)를 통한 토치거리가 입력설정부(31)를 통한 기준값과 비교하여 작다고 판단되면(단계 10), 상황표시부(33)를 통해 토치파손 위험을 표시하고(단계 11), 전술한 단계 6 및 단계 7을 행한다. 아니면 초음파센서(40)를 통한 토치거리가 입력설정부(31)를 통한 기준값과 비교하여 크다고 판단되면(단계 12), 상황표시부(33)와 연결된 부저(BZ)를 통해 아아크 불안정 표시 경고음을 발하고(단계 13), 상황표시부(33)를 통해 토치상태 설정치 및 토치상태감지값을 표시한다(단계 14). 전압검출센서(VT)를 통한 아아크전압이 입력설정부(31)를 통한 기준값과 비교하여 크다고 판단되면(단계 15), 단계 13 및 단계 14를 행하고, 크지 않으면 다음단계로 넘어가 온도계(43)를 통한 냉각수 온도가 입력설정부(31)를 통한 기준값과 비교하여 크다고 판단되면(단계 16), 상황표시부(33)를 통해 냉각수 냉각능력 부족을 표시하고 단계 6 및 단계 7을 행하고, 냉각수 온도가 작으면 단계 14로 가고, 전술한 바의 동작을 반복수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 용접 및 절단기의 토치보호수단으로 가스압력, 냉각수온도, 토치작업거리, 토치온도 및 부하전압을 검출하여 입력설정으로 이루어지는 토치정상 상태 허용기준값과 비교판단으로 토치의 이상상태에 따른 주전원부의 출력을 억제하도록 하므로서 토치파손을 조기에 방지할 수가 있음은 물론 용접 및 절단기의 안전책에도 우수한 효과를 발휘할 수가 있다.

Claims

토치에 공급되는 가스관(a)의 소정의 위치에 압력을 검출하는 압력스위치(41)와 가스공급을 개폐시키기 위한 솔레노이드밸브(42)를 각각 설치하고, 토치에 공급되는 냉각수관(b)의 소정의 위치에 냉각수의 온도를 검출하는 온도계(43)와 냉각수 공급관(b)내의 냉각수공급을 개폐시키기 위한 바이메탈스위치(44)를 각각 설치하며, 토치에 공급되는 주전원부(20)의 출력일단에 주전원부(20)에서 출력되는 용접/절단전류를 검출하는 전류검출센서(CT)와 출력양단에 주전원부(20)의 출력전압의 부하(아아크)전압을 검출하는 전압검출센서(VT)를 각각 설치하고, 토치(4)의 일측단부 소정의 위치에 토치작업시 작업물(3)에서 반사되오는 초음파에 의해 작업거리를 측정하기 위한 초음파센서(40)와 토치온도를 검출하기 위한 토치온도센서(45)를 부착하되, 상기 압력스위치(41), 온도계(43), 전류검출센서(CT) 및 전압검출센서(VT), 초음파센서(40) 그리고 토치온도센서(45)로 이루어진 토치상태감지부(32)의 측정값을 토치상태 판단제어부(30)가 읽어들일 수 있도록 연결하여 부저(BZ)와 연결된 상황표시부(33)에 나타낼 수 있도록 연결하고, 상기 토치상태 감지부(32)의 검출값을 비교하기 위한 기준값이 설정된 입력설정부(31)를 상기 토치상태 판단제어부(30)에 연결하며, 솔레노이드밸브(42)와 바이메탈스위치(44)는 토치상태 판단제어부(30)의 제어신호에 의해 온, 오프동작하도록 연결구성됨을 특징으로 하는 전기용접/절단기의 토치보호장치.