KR970003631B1

KR970003631B1 - 교류 텅스텐 불활성 가스(tig) 용접기용의 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR970003631B1
Application number: KR1019930008454A
Authority: KR
Inventors: 쥬니어 가이 지. 클라인; 에이. 미키틴 개리
Original assignee: Lincoln Electric Co
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1997-03-20
Also published as: NO931676D0; JP3440116B2; FI932232A; JPH0631446A; TW214522B; EP0570901A3; NO931676L; FI932232A0; KR930023103A; CA2095301C; EP0570901A2; CA2095301A1

Abstract

내용없음

Description

교류 텅스텐 불활성 가스(TIG) 용접기용의 제어 시스템 및 방법

제1도는 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 예시되고 시중에서 구입 가능한 교류 TIG 용접기의 개략적인 배선도.

제2도는 본 발명의 실시에 사용할 수 있도록 추가의 선택 위치를 가지면서 링컨 일렉트릭 컴패니에 의해서 제작 시판되는 상표명 "스퀘어 웨브 TIG 350"이라 명명한 종래 기술의 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기에 사용되는 밸런스 제어 노브 또는 선택기 스위치의 개략도.

제3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된 마이크로프로세서 용접기의 소프트웨어에 의해 수행되며, 출력 용접 전류의 밸런스를 제어하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 이용되는 논리 구조를 도시한 블록도.

제4도는 본 발명이 바람직한 실시예에 사용된 바와 같은 출력 전류의 밸런스 또는 클린 지속 시간을 제어하는 디지탈 장치와 함께 본 발명의 바람직한 실시예의 입력 전압 사인파의 개략도.

제5도는 알루미늄 용접에 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기를 이용할 때 본 발명의 제어 방법에 따른 실행을 도시한 논리도.

제6도는 본 발명에 따라 제5도의 출력을 이용하는 출력 전류의 밸런스를 변경시키기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 이용되는 수치의 감산 및 가산을 예시한 이련의 블록도.

제7도는 본 발명의 일 실시예를 설명하는 블록도.

제8도는 출력 전류 레벨, 다른 처리 변수 및 출력 용접 전류를 위해 자동 조정될 밸런스간의 수치적 관계를 도시한 그래프.

제9도는 밸런스 설정이 출력 전류가 변화될 때 단계별로 조정되는 제8도와 유사한 도면.

제10도는 출력 용접 전류의 밸런스를 자동 선택하도록 이용되기 전에 실제의 출력 전류가 시각적으로 표시되어 있는 본 발명의 바람직한 또다른 실시예를 도시한 도면.

제11도는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예를 도시한 블럭도.

제12도는 제11도에 도시된 변형예의 동작 특성을 도시한 그래프.

제13도는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예를 도시한 블럭도.

제14도는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예를 도시한 블럭도.

제15도는 제14도에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 사용된 용접 사이클의 경과 시간과 밸런스 사이의 관계를 도시한 그래프.

제16도는 본 발명의 바람직한 실시예의 논리 실행의 플로우 챠트.

제17도는 제16도의 변형예를 도시한 플로우 챠트.

제18도는 제16도의 또다른 변형예를 도시한 플로우 챠트.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 교류 TIG 용접기102 : 발생기

110 : 인버터 증폭기120,130 : 비교기

140 : 전류 조정기150 : 증폭기

152 : 정류기180 : 영교차 검출기

210 : 발화 펄스 발생기450 : 누산기

800 : EPROM

본 발명은 아크 용접에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 출력 전류와 같은 처리 변수(process parameter)에 따라 동작하고, 클린 전류뷰를 형성하는 제1극성과 용접 전류부를 형성하는 제2극성 사이를 교번(交番)하는 출력 용접 전류를 갖는 유형의 교류 TIG 용접기(Tungsten Inert Gas welder : 텅스텐과 불활성 가스에 의한 용접기)용의 제어 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 적어도 임계 출력 전류 레벨 이상의 방형파(square wave) 전류 출력을 갖는 유형의 교류 TIG 용접기에서 클린 사이클(clean cycle)을 제어하는 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 방형파 교류 TIG 용접기는 당해 분야에서 잘 알려져 있으며, 여러 종래 시술의 특허에 기재되어 있다. 본 발명의 기술 분야를 설명하기 위하여 그리고 공지 기술을 본 명세서에 포함시킬 필요성을 배제하기 위해서 참고로 몇 종류위 종래의 특허를 본 명세서에서 언급하기로 한다.

코리(Correy)의 특허 제3,068,532호는 TIG 용접용의 방형파 교류 출력 전류의 기술이 개시된 특허로서, 여기에서 정 극성이 되도록 표시된 교류 전류 사이클의 클린부는 TIG 용접 공정에 의해 용접될 피가공물의 세척(cleaning)을 위해 필요한 만큼의 지속 시간을 갖도록 제어된다. 이러한 제어는 교류 모드에서 알루미늄의 TIG 용접을 위해 적용된다. 코리의 특허에서는 실리콘 제어 정류기(이하, SCR이라 함)와 같은 스위칭 장치를 사용하여 정 극성과 부 극성 사이의 정류기로부터 일정한 직류 전류를 스위칭함으로써 방형파 교류 출력 전류를 공급한다. 이와 같은 방식으로 방형파 출력은 정 극성의 클린 전류부와 부 극성의 용접 전류부 사이에서 스위칭된다. 이들 전류부 중 하나는 스위칭 장치의 스위칭점을 선택함으로써 지속 시간이 독립적으로 조정될 수 있다. 또 코리의 특허에서는 인버터 전원의 사용에 의해 클린 사이클 및/또는 용접 사이클의 지속 시간을 교류 동작 모드로 조정할 수 있는 방법에 의한 알루미늄의 TIG 용접이 알려져 있다.

노르만도(Normando)의 특허 제3,382,345호는 인버터형 전원에 관한 것으로 참고로 본 명세서에 포함되었는데, 이 전원은 조정 가능한 클린 전류부와 부극성의 용접 전류부를 갖는 방형파 교류 출력 전류를 발생시켜 코리의 특허에 관한 방법을 수행한다.

리즈버그(Risberg)의 특허 제4,038,515호는 단상 입력 전압을 방형파 교류 출력 전류로 변환시키기 위해 SCR을 이용하는 안전 브릿지(full bridge)에 관한 것으로 참고로 본 명세서에 포함시켰는데 총 클린부의 지속 시간은 발화점(firing point), 게이팅 시간(gating time) 또는 SCT의 위상을 변경시킴으로써 조정될 수 있다. 이들 SCR은 공통의 전류 안정화용 초크(stubilizing choke)를 통해 두개의 분리된 전류 경로를 형성한다. 주어진 전류 이상의 방형파 모드로 동작되면 종래 기술의 특허에서 클린 전류부와 용접 전류부는 함께 합해져 360 전기도(electrical degree)가 된다. 결국 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 예시된 전원은 코리와 노르만도의 특허에 예시된 전원처럼 정밀하게 조정할 수 없으나, 용접기는 어떤 전류 레벨 이상의 방형파 전류 출력을 발생시킨다. 이 용접기는 반대 극성의 전류 경로를 제어하는 SCR의 발화를 선택함에 따라 조정 가능한 클린 전류부는 갖는다.

윈(Winn)의 특허 제4,371,776호에 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 예시된 바와 같이 2개의 SCR 또는 4개의 SCR 브릿지를 포함하는 유형의 전원 회로에 강제 정류 SCR을 이용하는 방형파 교류 TIG 용접기가 개시되어 있다. 윈과 리즈버그는 알루미늄의 교류 TIG 용접에서 총 용접 사이클의 클린부를 조정하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 그 조정 기술은 단상 입력 라인 전류의 주기에 한정된다.

코리와 노르만도는 알루미늄의 방형파 교류 TIG 용접을 위한 장치 및 방법에 관한 기술을 알려주고 있으며, 이 기술에서 클린 사이클 부분과 용접 사이클 부분은 알루미늄 용접을 위해 주로 사용되는 TIG 용접중에 클린 사이클 부분과 용접 사이클 부분 사이의 원하는 관계를 달성하도록 조정가능한다.

리즈버그의 특허 제4,435,632호는 수개의 SCR이 교류 용접 전류를 발생시키고 TIG 용접기의 교류 출력의 클린 사이클 부분을 조정하게 허용하는 사이클 컨버터의 개념을 이용하고 있다. 이 TIG 용접기는 코리와 노르만도 특허의 바람직한 실시예에서 이용한 바와 같은 3상 입력을 이용한다. 출력 전류는 방형파이며 조정 가능한 클린 전류부와 용접 전류를 갖는다. 이 제2이 리즈버그 특허 또한 참고로 본 명세서에 포함시켰다.

방형파 교류 TIG 용접기용의 실제 전원 회로가 코리의 특허에 의해 알 수 있는 바와 같은 클린 사이클 부분의 조정을 허용하면서 다양한 형태를 취할 수 있음을 입증하기 위해 수개의 특허를 본 명세서에 참고로 포함시켰다. 입력 전압은 단상 또는 3상일 수 있다. 기본 전원 회로는 윈의 특허와 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 도시된 바와 같은 인버터 또는 제어 브릿지일 수 있다. 이들 전원 회로의 동작에 대한 상세한 설명을 본 발명의 이해를 돕기 위해 반복할 필요는 없다.

본 발명은 알루미늄의 TIG 용접을 위하여 교류 용접 전류, 정상적으로는 방형파를 발생시킬 수 있고, 클린 사이클의 지속 시간을 조정할 수 있는 능력을 가지는 공지의 전원 회로에 응용될 수 있다. 몇몇 예에서 총 교류 출력 전류의 클린 전류부와 용접 전류부는 360 전기도가 된다. 그러므로 클린 전류부가 조정되면 용접 전류부도 따라서 변경된다. 이 경우에 클린 사이클과 용접 사이클 사이의 관계는 비율 또는 백분율로 표시될 수 있다. 결과적으로 클린 사이클부의 조정은 코리, 노르만도의 특허 및 리즈버그의 특허 제4,435,632호 에 도시된 바와 같은 독립 조작 또는 윈의 특허 및 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 도시된 바와 같은 용접 사이클의 동등한 조정일 수 있다.

교류 TIG 용접 공정중에 알루미늄을 세척하도록 사용되는 극성에 대해 조정 가능한 클린 지속시간을 갖는 방형파 교류 출력 전류를 발생시키기 위해 다른 많은 장치들이 제공될 수 있다. 어떤 예에서는 2개의 분리된 전원이 사용될 수 있으며, 바르호스트(Barhorst)의 특허 제3,999,304호와 제4,180,720호에 개시된 바와 같은 스위칭 장치에 의해 전극과 피가공물을 가로질러 번갈아 스위칭한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된 전원 회로는 레프(Lepp)의 특허 제3,845,380호와 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 도시되어 있다.

이들 모든 종래 기술의 특허는 가장 광범위한 의미로 본 발명에 사용될 수 있는 전원 회로를 구비하는 전원 공급에 있어 기본이 되는 원리이다. 이들 각종 전원 회로는 스위칭 네트윅, 전기적 입력 형태 또는 알루미늄을 TIG 용접하기 위해 교류 출력 전류에서 클린 사이클의 지속시간을 제어하는 방식에 대해서는 상세히 설명할 필요가 없다. 이와 같은 개념은 공지의 것이기 때문이다.

본 발명은 출력 용접 전류 레벨 등의 확실한 처리 변수에 따라 알루미늄의 TIG 용접을 위해 사용되는 유형의 교류 TIG 용접기를 동작시키는 방법 및 제어 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 용접기는 클린 전류부를 형성하는 제1극성과 용접 전류부를 형성하는 제2극성 사이를 교번하는 출력 용접 전류를 갖는다. 본 발명은 바람직하게는 교류 전류를 발생시키는 전원 회로가 직류 단자를 가로지르고 단상 입력 변압기의 2차측에 직렬로 접속된 초크와, 전극과 워크피스 사이의 아크 간격을 가지는 완전 브릿지인 교류 용접기에 이용된다. 본 발명은 이러한 특정 종류의 전원 회로에 대하여 특별히 참고로 기술할 것이나, 본 발명은 이보다 훨씬 광범위하게 응용될 수 있으며 참고로 본 명세서에 포함된 배경기술에 설명된 바와 같은 각종 전원 회로와 함께 사용될 수 있다. 전원 회로는 단상 변압기의 2차측, 직류 링크를 구비하는 인버터, 교류 용접 전류를 발생시키기 위하여 고주파수에서 다수의 출력 전류 펄스를 발생시키는 펄스폭 변조 전류원 또는 전극과 피가공물 사이의 아크 간격을 가로질러 스위칭되는 2개의 분리된 전원과 직력 상태를 이루는 완전 브릿지일 수 있다. 2개의 전원은 상이한 전류 레벨을 가질 수 있다. 직류 링크를 사용하는 코리형의 장치에서 직류 전원은 정상적으로는 일정 전류로 조정된다. 결국 클린 전류부 혹은 클린 펄스 그리고 용접 전류부 혹은 용접 펄스중에는 동일한 크기의 전류가 흐른다. 본 발명은 클린 전류부 및/또는 용접 전류부에 대한 클린부의 비를 자동으로 조정한다. 이것은 클린 사이클의 지속 시간을 조정함으로써 실행될 수 있다. 이것은 클린 사이클의 전류 진폭을 조정함으로써 등가적으로 실행될 수 있다. 이들 조정은 클린 사이클 중의 열량을 자동적으로 제어한다. 전류 레벨은 아크 영역을 가열하기 위해 사용되는 전류량을 의미한다. 이것은 가열 변수로서의 전류 레벨은 측정하기 위하여 교규 전류를 정류하여야만 하는 RMS형의 센서에 의해 측정된다. 일반적으로 방형파 교류 출력 전류를 갖는 상태인 일정 전류의 전원 회로가 사용될 때, 그 전류 레벨은 두 극성에 사용된 진폭이 된다.

레브(Lepp)의 특허 제3,845,380호, 리즈버그의 특허 제4,038,515호 및 윈의 특허 제4,371,776호에 도시된 바와 같이 직류 초크를 구비한 완전 브릿지 전원 회로를 이용하기 위해, 클린 사이클 및 용접 사이클이 교류 용접 사이클의 클린 전류부와, 교류 전류 사이클의 용접 전류부나 용입부(penetration portion) 사이의 "밸런스(balance)"로서 통상 칭해지는 원하는 관계를 갖도록, 2개의 평행한 반대 극성의 도전로에 SCR들의 발화점들을 발생시키기 위해 마이크로프로세서를 이용하는 기술이 알려져 있다. 마이크로프로세서에 대한 입력 전압을 조정함으로써, 용접 전류부에 대한 클린 전류부의 밸런스는 용접 또는 용입 사이클에 대하여 클린 사이클을 변화시키는 방식으로 조정한다. 이것은 알루미늄의 TIG 용접을 위해 출력 교류 용접전류의 원하는 밸런스를 수동으로 조정한다. 본 발명은 특히 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기의 사용에 적용될 수 있다. 바람직한 TIG 용접기는 단상 변압기의 2차측으로부터 흐르는 전류를 제어하기 위해 제어 가능한 브릿지를 구비하는 유형의 것이다. 본 발명은 교류 TIG 용접기의 제어와 함께 이와 같은 전원 회로를 특별히 참고로 기술한 것이나, 본 발명은 훨씬 광범위하게 적용할 수 있는 것들을 가지며 사이클의 용접 전류부에 종속되거나 독립인 클린 전류부를 제어하기 위한 각종 장치를 갖는 다른 종류의 교류 TIG 용접기에도 적용될 수 있다. 물론 이 용접기는 직류 TIG 용접, 스틱 및 펄스 용접(sitck and pulsed welding)등의 선택 가능한 교류 TIG 용접 모드 뿐만 아니라 다른 동작 모드를 가질 수 있다.

교류 출력 용접 전류의 클린 전류부를 변경시키기 위하여 조정 가능한 밸런스 제어기를 구비한 상업적으로 성공한 교류 TIG 용접기들중의 하나는 오하이오주 클린브랜드 소재의 링컨 일렉트릭 컴패니(Lincoln Electric Company)에 의해 제작된 방형파 TIG 350(Square Wave TIG 350)이 있다. 이 용접기는 리즈버그의 특허 제4,038,515호, 윈의 특허 제4,371,776호 또는 레프의 특허 제3,845,380호에 도시된 바와 같은 완전 브릿지의 SCR의 발화점 또는 게이팅 시간을 제어하는 마이크로프로세서와 단상 전원 회로를 이용한다. 이러한 현존 장치에서 발화점들은 교류 출력 전류의 클린 전류부와 용접 전류부 또는 용입 전류부 사이의 원하는 비율(즉, 밸런스)을 발생시키도록 수개의 위치 사이에서 수동 이동 가능한 선택기 스위치에 의해 제어된다. 이와 같은 방식에 따라, 클린 사이클의 지속 시간은 선택기 스위치에 의해 제어될 수 있다. 교류 TIG 용접 모드에서 용접기를 제어하는 마이크로프로세서는 용접 전류부와 클린 전류부 사이에서 그리고 입력 단상 전압의 교번하는 1/2 사이클 동안 출력 전류의 클린 전류부와 용접 전류부 사이에서 전이하는 발화점들을 계산한다. 각 SCR들의 발화점들은 출력 전류를 제어하도록 진전되거나 지연되며, 또는 총 교류 출력 사이클의 클린 전류부와 용접 전류부 사이의 비교 관계를 제어하도록 시간적 의미에서 서로를 향하여 또는 서로 멀어지게 일체로 종속적으로 이동된다. 상기 후자의 종속 조정을 달성하기 위하여, 마이크로프로세서는 밸런스, 선택시 스위치의 위치에 의해 원하는 밸런스를 결정한다. 스위치 또는 노브(knob) 위치는 선택된 디지탈 수로 변화된다. 0~2000 사이의 수는 한 세트의 SCR의 발화점에서 감산되고, 다른 세트의 SCR의 발화점에 가산된다. 이러한 방식으로 노브에 의해 수동으로 선택되고 원하는 밸런스 상태를 표시하는 정수를 하나의 발화점 시간 위치에서 감산하고 수동으로 선택한 동일한 수를 다른 발화점 시간 위치에 가산하는 디지탈 조작을 통하여 시간적 의미에서 발화점들을 서로를 향하여 또는 서로 멀리지는 방향으로 종속적으로 이동시키는 것에 의한 직접적인 관계에 따라 그 밸런스가 변경된다. 이들 발화점 모두(가산되거나 감산된 밸런스 수(BN)와 함께)는 마이크로프로세서의 표준 전류 조정기의 서브루틴에 따라 지연되거나 진전된다. 용접 전류 레벨은 분류기(分流器; shunt)나 홀 효과(Hall Effect) 장치에 의해 측정되며, 디지탈 수로 변환되고 교류 출력 용접 전류에 대해 선택된 원하는 출력 전류 레벨을 나타내는 디지탈 수와 비교되는 전압으로 판독된다. 선택된 소망의 출력 용접 전류를 나타내는 마이크로프로세서의 디지탈 수와 용접 작업으로부터 감지된 실제의 전류 사이의 차는 발화점을 진전시키거나 지연시키기 위해 사용되고 마이크로프로세서에 의해 제어되는 수를 결정한다. 각각의 발화점들을 선택하기 위해 상용 장치에서는 "PRIOR ART"라 명명된 소프트웨어가 사용된다. 본 발명은 이 소프트웨어 아키텍츄어에서 실행된다.

밸런스 수(Balance Number)의 수동 선택은 또한 출력 용접 전류가 클린 전류부 혹은 클린 펄스로부터 용접 전류부 혹은 용접 펄스로 전이(shift)하는 발화점에서만 이동함으로써 달성될 수 있다. 마이크로프로세서 또는 논리 게이트에 의해 디지탈적으로 수행될 수 있는 이러한 절차에 의해 출력 전류 레벨은 변경된다. 전류가 변하면 마이크로프로세서는 원하는 출력 용접 전류 레벨로 해석되는 피드백 트랜스듀서로부터 감지된 실제의 전류를 사용하는 전류 조정기의 서크루틴을 이용한다. 정전압 및 부전압 1/2 사이클의 두 발화점들은 원하는 출력 전류 레벨을 획득하도록 함께 진전되거나 지연된다. 이러한 방식으로 선택된 밸런스에서 하나의 발화점이 먼저 조정된다. 이것은 역단류(single current reversal)에 디지탈적으로 영향을 미친다. 이 역단류는 마이크로프로세서 프로그램 또는 소프트웨어의 전류 조정기 서브루틴을 통해 일체로 두 발화점을 변경시켜 출력 전류 레벨을 원하는 전류 레벨로 재조정하는 출력 전류 레벨에 영향을 미친다. 이런식으로 클린 사이클은 지속적으로 변경된다. 한 세트만의 발화점의 이동은 입력 전압의 1/2 사이클의 전류를 변경시킨다. 다른 반 사이클의 전류는 변하지 않는다. 전류 변화가 없게 하기 위해서는 두 발화점이 이동되어야만 한다. 두 종류의 디지탈 제어에서, 즉 발화점들이 일체로 바람직하게 이동하는 것이나 그렇지 않으면 하나의 발화점을 이동시키고 전류 조정기가 두 발화점을 조정하는 것에서는 클린 사이클이 변경된다. 선택할 수 있는 밸런스의 개념은 클린 사이클과 용접 사이클 사이의 관계를 변경시킨다. 이것은 실제의 용접 작업중의 클린 사이클의 지속 시간을 제어한다.

논리 네트윅 또는 소프트웨어에 의한 클린 사이클의 디지탈 제어나 클린 사이클의 아날로그 제어를 이용하는 이들 종래 기술의 장치는 기본적인 문제점이 있다. 알루미늄의 TIG 용접에 경험이 없는 작업자는 순수한 용접의 관점에서 설정한 가장 효율적인 밸런스가 아닌 평형에 대한 클린 사이클 지속 기간을 선택할 수 있다. 또 하나의 용접기가 용접 작업의 클린 지속 시간 또는 "밸런스"를 선택할 수 있는 반면 다른 용접기는 그 선택값을 변경시킬 수 있다. 환언하면, 아날로그 제어회로나 디지탈 제어회로의 클린 사이클 부분 또는 "밸런스"를 수동으로 조정 또는 선택함으로써 원하는 클린 사이클 지속 시간 또는 밸런스는 일관성 있게 사용되지 않는다.

본 발명은 출력 용접 전류 레벨등의 처리 변수에 따라 동작되고, 제1극성의 클린 사이클과 제2극성의 용접 사이클 사이를 교번하는 출력 용접 전류를 발생시키는 교류 TIG 용접기용의 개선된 제어 시스템에 관한 것으로, "밸런스"로 알려진 클린 사이클 또는 클린 전류부의 지속시간은 감지되는 제2변수에 따라 자동적으로 선택된다. 이 감지된 변수가 출력 용접 전류이면 파의 밸런스 또는 클린 지속 시간은 교류 TIG 용접기의 선택된 출력 전류에 따라 자동적으로 조정된다. 출력 전류가 변할 때 밸런스는 미리 선택된 패턴에 따라 설정된다. 이 패턴이 밸런스의 변경을 표시하면, 이러한 밸런스 변경은 자동적으로 실행된다. 본 발명은 바람직한 실시예에서 맵(map), 테이블, 메모리 장치나 영역을 제공함으로써 또는 링컨 일렉트릭 컴패니의 제품인 방형파 TIG 350과 같은 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기에서 디지탈 수로 나타낸 밸런스 수(BN)와 출력 용접 전류 사이의 원하는 관계를 나타내는 아날로그 곡선을 제공함으로써 달성된다.

선택된 출력 전류가 주어진 전류 레벨로 변경됨에 따라 미리 선택된 디지탈 수가 선택된다. 이 수는 마이크로프로세서 제어 시스템의 발화점 수에 감산 및 가산한 것이다. 따라서 이 밸런스는 임의의 주어진 용접작업에 대해 선택된 출력 전류에 따라 자동적으로 선택된다. 용어 "클린 지속 시간"은 총전류 또는 용접 사이클이 클린 사이클(부분)과 용접 혹은 이나 용입 사이클(부분) 모두를 포함하는 경우에 총 교류 용접 사이클에서의 클린 사이클의 시간을 의미한다. 밸런스는 이들 두 반대 극성의 전류부 사이의 관계이다. 따라서, 그 밸런스를 선택함으로써 클린 사이클 또는 펄스 지속 시간은 용접 사이클 지속 시간에 대하여 제어된다. 용접 사이클의 클린 전류부중에서 흐르는 용접 전류의 크기는 조정될 수 있다. 다른 상황에서 클린 전류부 내의 에너지는 용접 변수, 바람직하게는 출력 용접 전류 레벨(실효치)의 함수에 따라 자동 제어된다. 본 발명은 비록 밸런스, 즉 출력 전류 사이클의 클린 지속 시간을 선택하기 위한 기계 구조를 가지는 임의의 교류 TIG 용접기에 사용될 수 있지만, 클린 사이클 또는 클린 전류부와 용접 사이클 또는 용접 전류부가 총 360 전기도인 종류의 교류 TIG 용접기에서 특히 유용하게 적용될 수 있다.

본 발명을 이용함으로써, 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기는 이용되는 특정 측정 출력 전류에 대해 원하는 밸런스 양을 나타내는 이진수를 발생시킬 필요가 있으며, 전류 극성 반전 순간의 변화에 의한 출력 용접 전류의 밸런스를 제어하기 위해 상기 이진수를 사용한다. 바람직한 실시예에 따라 이 지속 시간의 조정은 입력 전압의 1/2 사이클내의 발화 위치에서 자동적으로 발생된 수를 빼고 입력 전압의 다른 1/2 사이클내의 발화 위치에 동일한 수를 더함으로써 이루어진다. 상기 가산 및 감산 과정은 대수학적일 수 있으므로 그 수가 음의 수이면 반위조작(reverse operation)이 발생할 수 있어 시간적 의미에서 발화점들이 서로를 향해 일체로 이동하거나 서로로부터 멀어지도록 이동하여 출력 용접 전류의 클린 전류부와 용접 전류부 사이의 밸런스를 조정한다. 클린 사이클의 조정은 하나의 발화점에 대하여 자동 발생된 밸런스 수를 가산하거나 감산하고, 양 발화점들을 일체로 조정함으로써, 즉 발화점들이 이동하여 출력 전류를 조정하도록 부전압 1/2 사이클의 발화점과 정전압 1/2 사이클의 발화점이 진전 혹은 지연됨으로써 달성된다. 이것은 밸런스의 절차가 단 하나의 발화점 위치만을 전이한다면 일정 전류를 유지하기 위해 필요한 전류 조정의 개념이다. 이들 디지탈 장치 모두는 출력 전류의 밸런스 즉, 용접 사이클에 대한 클린 사이클의 지속 시간을 변경 시킨다. 만약 용접 및 클린 사이클의 리즈버그의 특허 제4,038,515호에서 처럼 상호 관련이 없다면, 클린 사이클 지속 시간만이 조정될 필요가 있다. 두 조정 개념들은 수행되는 용접 작업 동안 조정되거나 선택된 출력 전류에 종속되는 교류 출력 용접 전류에서 클린 전류 1/2 사이클의 지속 시간을 변경시킬 수 있다. 결국 출력 용접 전류는 주어진 작업에 대하여 선택되고, 클린 지속 시간은 임의의 편리한 디지탈 기구(digital scheme)에 따라 자동적으로 조정된다. 이 디지탈 기구는 알루미늄을 사용하는 종류의 출력 직류 TIG 용접전류에서 클린 사이클의 지속 시간을 변경시키기 위해 이용될 수 있다.

본 발명에 의하면 용접 전류와 같은 어떤 처리 변수에 따라 동작되는 교류 TIG 용접기용의 제어 시스템이 제공된다. 이와 같은 용접기는 스틱 TIG 교류 용접 및 다른 용접 공정과 같이 본 발명에 포함되지 않는 다른 용접기의 용접 작업을 위하여도 사용될 수 있다. 본 발명을 이용하는 교류 TIG 용접기는 연속적인 클린 전류부와 용접 전류부가 하나의 전류 사이클을 구성한 상태로, 클린 전류부를 형성하는 제1극성과 용접 전류부를 형성하는 제2극성 사이를 교번하는 출력 용접 전류를 갖는다. 여기서 "연속적인(successive)"이란 표현은 클린 사이클이 금속을 세척하기 위해 사용되고 그 다음 용접 또는 용입 사이클이 피가공물에 직접열을 가한다는 것을 의미한다. 이들 사이클들은 용접 작업 동안 반복된다. 클린 사이클은 어떤 용접기에는 하나 이상의 용접 사이클 또는 펄스에 의해 후속될 수 있다. 본 발명은 클린 지속 시간 또는 등가 개념으로 클린 사이클 전류 진폭을 자동적으로 선택한다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 TIG 용접기의 전원 회로는 방형파 출력 용접 전류를 발생시킨다. 이 용접기는 총 출력 용접 전류 사이클의 용접 전류 사이클 지속 시간에 따르거나 또는 그와는 분리되어 용접 전류의 클린 전류부 지속 시간을 조정하기 위한 수단을 포함한다. 본 발명의 제어 시스템의 1특징은 출력 용접 전류 레벨과 같은 미리 선택된 하나 이상의 처리 변수의 주어진 값에 대응하면서 클린 전류부의 지속 시간을 각각 나타내는 선정된 지속 시간 신호의 그룹을 기억하기 위한 수단과, 미리 선택된 하나 이상의 처리 변수의 값을 감지하기 위한 감지 수단과, 상기 감지된 값에 대응하는 클린 전류부 지속 시간 신호를 선택하기 위한 수단과, 그리고 총 용접 전류 사이클의 클린 사이클 전류부의 지속 시간을 상기 감지된 값에 대응하는 상기 기억된 클린 전류부의 지속 시간 신호에 의해 표시되는 특정 지속 시간으로 조정하기 위한 수단을 포함한다. 본 발명은 출력 전류를 레벨과 같은 미리 선택된 변수와 특정 출력 전류를 위해 선택되도록 된 밸런스 사이에 어떤 관계가 확립된 소프트웨어 프로그램에 의해 주로 실행된다. 용접기가 용접 전류 레벨을 선택하도록 수동으로 변경될 때, 교류 출력 전류의 밸런스는 자동적으로 선택된다. 용접 처리 변수는 처리될 알루미늄 합금이거나 사용될 특정의 차폐가스(shielding gas)일 수 있다. 예를 들어, 만약 작업자가 미리 결정된 제품을 선택하거나 용접된 합금을 선택하다면 본 발명은 교류 출력 전류에 대하여 원하는 밸런스를 자동적으로 선택한다. 그 밸런스는 TIG 용접 전류에 대한 총 교류 전류 사이클에서 용접 또는 용입 펄스의 지속 시간에 관한 것이기 때문에, 본질적으로는 클린 펄스의 지속 시간이다. 이들 개념은 밸런스 또는 클린의 지속 시간이란 용어로 표현될 수도 있으나, 교류 출력 전류의 클린 전류부가 알루미늄을 세척하는 방향으로 흐르게 하는 총 용접 사이클 동안에 시간량을 제어하는 특징에 관한 것이다. 정상적으로 클린 사이클의 지속 시간은 총 사이클이 360 전기도를 포함하기 때문에 총 사이클의 백분율이다.

본 발명의 제2특징에 의하면, 총 사이클의 클린 전류부의 지속 시간과 용접 전류부의 지속 시간은 360 전기도와 같다. 이것은 교류 TIG 용접기가 임계 전류 이상으로 동작될 때의 상태이다. 링컨 일렉트릭 컴패니에 의해 제조된 방형파 TIG 350에서 임계 전류는 약 60A이다. 이 전류 레벨 이하에서 출력 전류는 방형파가 아니며, 실제의 전류는 총 360 전기도 이상의 발생하지 않는다. 그러나 본 발명의 이러한 특징은 출력 전류가 교류 출력 전류의 클린 전류부의 지속 시간과 용접 전류부의 지속 시간에 의해 형성된 360 전기도를 포함하는 방형파 모드에서는 상기 임계치 이상에서 동작할 수 있다. 이것과는 무관하게 본 발명은 출력 전류 레벨 또는 다른 변수에 따라 클린 사이클의 지속 시간을 자동 선택한다.

본 발명의 제3특징에 의하면, 출력 전류는 거의 방형파이며 알루미늄의 TIG 용접을 위한 클린 극성 또는 용접 극성 사이에서 변동한다.

본 발명의 제4특징에 의하면, 용접 사이클에 대한 밸런스 또는 클린 전류부의 지속 시간을 자동적으로 선택하기 위해 사용되는 변수는 용접기에 대한 수동 입력으로부터 직접 판독된 수동 선택 출력 전류, 또는 용접기의 전류 조정기에 사용된 정상 피드백 전류로부터 판독된 실제의 출력 전류로서 검출될 수 있는 출력 전류의 레벨이다. 본 발명은 바람직하게는 실제의 출력 전류를 나타내는 피드백 신호가 디지탈화되어 마이크로프로세서에서 디지탈화된 원하는 전류 레벨과 비교되는 서브루틴으로서의 전류 조정기를 사용할 수 있다. 두 수들의 차는 부전압 및 정전압의 1/2 사이클들의 발화점들을 일체로 이동시켜 발화점들을 지연시키거나 진전시키고 출력 전류를 감소시키거나 증가시키기 위하여 이용된다. 이러한 전류 조정기는 표준적인 것이며 리즈버그의 특허 제4,038,515호에서는 아날로그 형식으로 예시되어 있다. 입력 전압의 정 및 부의 1/2 사이클들에 대한 브릿지의 SCR에 대한 발화점들은 본 발명의 바람직한 실시예를 동작시키기 위해 사용되는 소프트웨어 프로그램에서의 수들이다. 이들 수는 전류 제어의 목적을 위해 일체로 감소되거나 증가한다.

본 발명의 제5특징에 의하면, 발화점들 중의 하나는 출력 전류의 밸런스를 변경시키기 위해 증가되거나 감소될 수 있다. 다음에 제어 시스템의 전류 조정 서브루틴이 두 발화점의 수를 일체로 이동시켜 출력 전류 레벨을 조정하기 위해 이용된다. 이들 디지탈 개념은 클린 전류부의 지속 시간을 조정하거나 출력 전류 레벨과 같은 처리 변수에 따라 그 밸런스를 조정할 것이다. 용어 "레벨(level)"은 입력 전원에서 용접 작업으로 향하는 에너지의 양을 의미한다. 전술한 바와 같이 교류 전류는 정류되고 조정되어 전류 레벨을 결정하게 된다. 양 극성에 일정 전류가 사용되면 그 레벨은 일정 전류의 값이 된다.

본 발명의 제6특징에 의하면, 출력 용접 전류의 원하는 값을 설정하기 위한 수단을 추가로 포함하며, 본 발명에 이용된 감지 수단이 원하는 밸런스, 즉 용접 사이클중 클린 전류부의 지속 시간을 자동 선택하기 위해 설정된 원하는 출력 전류값 또는 레벨을 감지하는 수단을 포함하는 시스템이 제공된다.

본 발명의 제7특징에 의하면, 출력 전류나 다른 처리 변수와 밸런스 또는 클린 전류부의 지속 시간 사이의 관계는 이들 변수들 사이의 상이한 관계에 부합되도록 수정될 수 있다. 이러한 수정은 미리 결정된 그룹의 기억된 지속 시간을 수동 조작하여 제2, 즉 상이한 지속 시간의 그룹을 이용함으로써 달성된다. 이러한 방식으로 작업자는 기억된 신호의 2 이상의 그룹중 하나를 선택함으로써 출력 전류와 밸런스 사이의 관계를 수동으로 조정할 수 있다. 출력 전류와 파의 밸런스 사이의 원하는 자동 제어 관계는 각종 합금, 차폐가스 또는 용접될 다양한 가공 제품에 따라 변경될 수 있다. 본 발명의 이러한 특징에 의하면, 출력 전류 또는 일부 다른 처리 변수와 제어 시스템에 의해 선택되는 밸런스 사이의 특정 관계는 용접될 합금, 수행되는 공정 또는 용접 작업의 차폐가스와 같은 추가의 처리 변수에 의해 변경되어 밸런스 및 출력 전류 사이의 관계를 변경시키는 보다 분명한 이유들을 나타낸다.

본 발명의 제8특징에 의하면, 총 출력 사이클이 360 전기도의 고정된 지속 시간으로 유지되어 용접 전류부의 지속 시간이 클린 사이클 지속 시간의 조정에 대하여 역으로 조정되는 상술한 바와 같은 제어 시스템이 제공된다. 따라서 밸런스가 자동적으로 선택되면 클린 전류부가 선택되고 이것이 용접 전류부에 역으로 영향을 미친다.

본 발명의 제9특징에 의하면, 하나의 레벨을 가지고 제1극성의 클린 전류부와 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하는 일반적으로 방형파의 출력 용접 전류를 갖는 교류 TIG 용접기의 조작 방법이 제공된다. 클린 전류부는 소정 시간의 지속 시간을 갖는다. 이 진보적인 방법은 출력 용접 전류의 레벨을 나타내는 신호를 발생시키는 단계와, 이 발생된 신호에 따라 클린 전류부의 지속 시간을 조정하여 클린 전류부의 지속 시간이 출력 전류 레벨의 관계(relationship)로서 선택되게 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제10특징에 의하면, 인버터, 아크를 가로질러 직류 전원을 반대 극성으로 번갈아 스위칭하는 전원 회로, 교류 단상 입력을 교류 용접 전류로 변환시키는 전원 회로 또는 펄스폭 변조 전원 회로에 의해 실행되는 상술한 바와 같은 방법이 제공된다.

본 발명의 제11특징에 의하면, 하나의 전류 레벨을 구비하고, 주어진 지속 시간을 갖는 제1극성의 클린 전류부와 제2극성의 용접 전류부 사이를 교번하는 일반적으로 방형파 출력 용접 전류를 발생시키는 수단을 포함하며, 또 용접 전류의 레벨을 표시하는 신호를 발생시키는 수단과, 상기 발생된 신호에 따라 클린 전류부의 지속 시간을 조정하여 클린 전류부의 지속 시간이 출력 용접 전류의 관계로서 선택되게 하는 조정 수단을 추가로 포함하는 교류 TIG 용접기가 제공된다.

비록 본 발명이 용접 혹은 용입 전류부에 관계되는 클린 전류부의 지속 시간을 제어함으로써 교류 TIG 용접기의 밸런스를 제어하는 것으로서 설명되어 있지만, 본 발명의 제어는 출력 전류의 각각의 연속적인 클린 전류부중 클린 전류의 진폭 및/또는 에너지를 균등하게 제어할 수 있다.

본 발명의 제1목적은 알루미늄의 용접에 주로 사용하는 교류 TIG 용접기용의 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 이 시스템 및 방법은 출력 전류의 레벨과 같은 처리 변수에 따라 출력 전류의 밸런스, 즉 클린 지속 시간을 자동적으로 선택한다.

본 발명의 제2목적으로 마이크로프로세서 또는 디지탈 논리에 의해 제어되는 방형파형의 교류 TIG 용접기에 용이하게 실행될 수 있는 상술한 바와 같은 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 스위칭 장치들의 교번하면 발화 위치가 원하는 출력 용접 전류를 발생시키도록 디지탈식으로 제어되며, 그리고 발화 위치는 알루미늄의 교류 TIG 용접을 위한 용접 전류의 밸런스를 출력 전류 레벨과 같은 처리 변수의 함수로서 자동 제어하게 된다.

본 발명의 제3의 목적은 출력 전류 레벨과 같은 처리 변수에 따라 교류 TIG 용접기용의 출력 전류의 밸런스를 자동 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 이 시스템 및 방법은 경제적으로 동작될 수 있으며, 마이크로프로세서 또는 다른 디지탈 장치에 의해 실행될 수 있으며, 출력 전류 레벨뿐 아니라 출력 교류 전류의 파형 밸런스(wave balance)를 수동으로 선택하기 위한 장치를 갖는 교류 TIG 용접기에 사용될 수 있다.

이들 및 기타 목적와 이점은 첨부도면을 참고로 한 다음의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

수년전부터 알루미늄을 용접하는데 있어서, 교류 TIG 용접기는 TIG 용접기에 대한 출력 용접 전류의 용접 또는 용입 전류부라 일반적으로 일컫는 전극의 부극성에서 소비되는 에너지와 비교하여 볼 때, 클린 전류부로 일컫는 출력 전류의 정극성부에서 소비되는 에너지를 변경시키는 능력을 갖는 것이 유익하다고 알려져 있다. 각각의 완전 사이클(Complete Cycle)의 총 에너지중 일부는 전극의 정극성에서 소비되어 용접될 알루미늄 합금에 필수적인 세척 공정을 제공해준다. 정극성의 교류 출력 전류동안에는 모재 또는 피가공물로의 용입이 감소되고 텅스턴 전극의 가열이 증가되는 바람직하지 못한 특성이 있기 때문에 세척 작업에 필요한 출력 전류 사이클의 클린 전류부에서의 에너지 양만을 사용하는 것이 바람직하다. 과거에는 출력 전류의 밸런스라 칭하는 출력 전류의 전극의 정 및 부의 1/2 사이클들에서 소비된 에너지 백분율의 제어를 달성하기 위해 수많은 장치들이 만들어졌다. 출력 전류의 밸런스는 출력 전류가 전극의 정극성인 시간과 부극성인 시간 또는 지속 시간의 관계이다. 레프의 특허 제3,845,380호에 도시된 바와 같은 방형파 전원 회로를 이용하면 출력 전류의 밸런스는 출력 전류의 클린 전류부라 칭하는 정극성의 1/2 사이클의 지속 시간을 제어하기 위한 수단이 된다. 코리, 노르만도 및 바르호스트의 특허에 도시된 바와 같은 다른 회로에서 출력전류의 정전극부는 얻고자하는 피가공물의 세척 정도를 위해 제어된다. 전극의 부극성부 또한 출력 전류의 완성 사이클 또는 각각의 교번 사이클 동안 원하는 용접을 획득하기 위해 제어된다. 다른 예에서, 밸런스의 제어는 출력 전류가 교번하는 동안 원하는 클린 지속 시간을 얻기 위한 것이다. 과거의 제어는 출력 교류 전류의 고정 밸런스 또는 고정 클린 전류부를 수동으로 설정하거나, 출력 전류와 무관한 이 고정된 밸런스 또는 클린 지속 시간을 유지하는 선택기에 의해 제공되었다. 이와 같은 종래의 제어 시스템에서 어떤 응용이 상이한 밸런스 요구 조건을 가지는 감축 또는 점차 감소하는 출력 전류를 요구하는 용접의 시각시에 수동으로 밸런스를 바꾸는 것이 바람직하였다. 결국, 밸런스 제어는 용접 사이클 또는 총 용접 사이클 동안 출력 전류의 어떤 특정 밸런스의 제어 이전에 수동 조작되어야만 한다. 또 알루미늄 용접을 위한 종래의 교류 TIG 용접기에 대한 제어 시스템의 복잡성 때문에 작업자는 그 밸런스가 주어진 용접 작업동안 또는 그 사이클의 여러 부위에서 조정되어야만 한다는 것을 이해하면서도 기술적으로는 정확하게 수동으로 조정된 특정의 밸런스 설정을 결정하기는 어려운 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 교류 TIG 용접용의 밸런스 제어 시스템 및 방법과 관련된 문제점들은 교류 TIG 용접기가 용접기의 출력 전류 레벨에 종속된 미리 결정된 양의 밸런스의 설정을 포함하는 출력 제어 시스템을 구비하는 본 발명의 제어 시스템을 갖는 TIG 용접기를 이용함으로써 해결되었다. 이러한 작업은 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기에 맵(map), 메모리 장치나 소프트웨어 기억 장치에 의한 프로그램 메모리 또는 용접기가 동작되도록 다양한 출력 전류 레벨의 함수로서 계산된 동작 밸런스의 테이블을 포함시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 테이블 또는 관계는 메모리 위치 또는 ROM 등에 있을 수도 있다. 출력 전류 레벨과 세척을 위해 필요한 밸런스 사이의 관계 또는 함수는 출력 전류 대 출력 전류로부터 변할 수 있는데, 이 변화는 현존 마이크로프로세서 제어식 TIG 용접기와 같은 종래 기술에 의한 장치의 마이크로프로세서 메모리 영역에 기억된다. 출력 전류와 밸런스 사이의 관계는 수학적인 등식, 테이블 또는 메모리 장치나 위치에 의해 맵되거나 제공되며, 바람직하게는 밸런스의 양을 제어하기 위한 마이크로프로세서 소프트웨어에 포함되어 출력 전류 레벨과 같은 용접기의 작동 변수에 따라 교류 전류 출력의 원하는 클린 전류부의 지속 시간을 선택한다. 물론 이 제어 구조 및 시스템은 종래의 기술에서 사용된 바와 같은 종래의 아날로그 회로, 즉 링컨 일렉트릭 컴패니의 방형파 TIG 300과, 위스콘신주 애플톤 소재의 Miller Electric Manufacturing Company의 Syncrowave 350을 사용하여 실행될 수 있다. 이들 장치들은 선택된 출력 전류에 대하여 적당한 밸런스를 선택하는 EPROM을 이용한 디지탈 제어에 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에의 다른 특징에 의하면, 제어 시스템 또는 방법은 용접 출력 전류와 교류 TIG 용접기에 의해 사용될 원하는 밸런스 사이의 하나 이상의 관계를 실행한다. 상기 관계는 용접기상의 선택기 스위치 또는 전위차계와 같은 선택 제어에 이해 변화되므로 작업자는 임의의 특정 피가공물, 차폐가스, 공정시간, 용접 전류 또는 다른 처리 변수에 대하여 원하는 관계를 선택할 수 있다. 결국, 그래프 또는 함수 관계들의 군은 출력 전류의 선택에 의해 특정 출력 전류에 대해 원하는 밸런스를 선택하기 위해 자동적으로로 이용될 수 있다.

이제 본 발명을 달성하기 위하여 바람직한 실시예의 도면을 참고로하면, 제1도는 링컨 일렉트릭 컴패니(The Lincoln Electric Company)에서 제작 시판되는 상표명 "스퀘어 웨브"(Square Wave ; 방형파) TIG 350과 같은 종래 기술에 따라 구성된 교류 TIG 용접기(10)를 도시한 것이다. 이러한 시판용 용접기는 변압기(12)로부터의 단상 입력을 이용하여 교류 용접 전류가 비소모성 텅스텐 전극(14)과 피가공물(16)을 가로 질러 향하도록 해준다. 표준 기술에 의하면 주어진 임계치 전류 이상에서 TIG 용접기(10)는 전술한 레프의 특허 제3,845,380호에 개시된 바와 같이 제1세트의 스위치 수단 또는 SCR(22,24)과 제2세트의 스위치 수단 또는 SCR(26,28)로 구성된 브릿지(20)를 포함하는 표준 전원 회로에 의해 방형파 용접 전류를 발생시킨다. 실질적으로 약 0.5mH인 안정화용 초크(30)가 공지된 방법으로 브릿지(20)의 직류 단자를 가로질러 접속된다. 스위칭 수단 또는 게이트의 각 쌍들은 라인 x,y로부터의 각 게이팅 신호에 의해 도전성이 된다. 변압기(12)의 2차측(12a)에서의 전압이 정의 1/2 사이클이고, 게이팅 펄스 또는 트리거 펄스가 라인 x에 나타나면, 전류는 SCR(22,24)을 통과하여 전극(14)과 피가공물(16) 사이의 간격을 가로질러 흐른다. 다음 1/2 사이클 동안 발화 펄스(firing pulse) 또는 트리거 펄스는 라인 y에서 발생되어 SCR(26,28)의 도전성을 야기시킨다. 직류 안정화용 초크인 초크(30)는 적어도 30~60A의 어떤 임계치 출력 전류 이상의 방형파 출력 전류를 유지할 수 있을 만큼 충분히 크다. 표준 실시에 의하면, 본 발명에 의한 변형예를 나타낸 제3도에 상세히 도시된 바와 같이 발화 회로(40)는 라인 x,y에 교번하는 발화 펄스를 발생시킨다. 입력 라인 전압파형에 대한 이들 발화 펄스의 간격은 정극성이 클린 사이클과 부극성의 용접 사이클 사이의 교번을 결정한다. 발화점 간격은 클린 사이클과 용접 사이클 모두의 지속 시간을 결정한다. 발화 회로(40)는 다양한 디자인을 가질 수 있으며, 종래의 기술에서는, 제3도에 도시된 논리도에 따르는 마이크로프로세서에 의해 실행된다. 마이크로프로세서에 의해 디지탈화되고 실행될 수 있는 다른 아날로그 개념은 리즈버그의 특허 제4,038,515호와 윈의 특허 제4,371,776호에 도시되어 있다. 인버터 및 펄스폭 변조 전원 회로등과 같은 다른 전원 회로도 사용될 수 있다. 또 본 발명은 디지탈 기술뿐만아니라 아날로그 기술에 의해서도 실행될 수 있으나 디지탈 기술이 바람직하다. 소프트웨어에 의해 처리되는 디지탈 기술은 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용되며, 본 발명의 보다 구체적으로 되게하는 종래의 기술에서 이용된다.

표준 기술에 의하면 분류기 또는 다른 전류 픽업(42)은 표준 전류 조정기에 사용하기 위한 발화 회로(40)로 향하는 피드백 신호(I_FB)를 발생시키도록 이용되며, 유한 선택 위치(1~10) 사이를 이동할 수 있는 수동 조작 전류 노브(knob)인 선택기(44)에 의해 선택되거나 설정된 전류의 레벨에 응답하는 값으로 출력 전류를 조정하도록 발화점들을 지연시키거나 전진시키기 위해 발화점들을 라인 x,y에 일체로 이동시키는 작동은 별개의 구성요소(discrete conponents)나 소프트웨어 프로그램에 의해 이행된다. 따라서, 선택기(44) 스위치의 조정을 통해 출력 전류를 선택함으로써 분류기(42)로부터의 피드백 전압 신호는 라인 x,y상의 트리거 펄스 또는 게이팅 펄스를 전진 또는 지연시켜 교류 TIG 용접기(10)의 원하는 출력 전류를 유지하도록 이용될 수 있다. 이것이 표준적인 실시이며, 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 예시된 바와 같거나 또는 상용 장치에서 행해진 바와 같은 마이크로프로세서의 소프트웨어와 같은 아날로그 형식으로 수행된다. 용접 사이클의 클린 부분의 지속 시간을 변경시키기 위하여 제3도에 도시된 전위차계(46)가 이용된다. 선택기(44)의 노브가 이동될때 전위차계(46)는 전이되고 출력 전류의 밸런스는 변경된다. 밸런스는 용접 또는 용입 전류의 양에 대한 클린 전류의 양을 나타낸다. 이것은 백분율로 표현될 수 있거나, 제1도에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예에서 클린 사이클과 용접 사이클의 총 360 전기도이기 때문에 클린 사이클의 지속 시간의 조정 정도로 표현될 수 있다. 제1도에 도시된 바와 같은 종래의 기술에서 밸런스는 이 노브(44)는 디지탈화되어 제3도의 논리 또는 기능도에 따라 마이크로프로세서에 디지탈화 및 입력될 전위차계(46)의 전압을 발생시키는 노브(44)를 조정함으로써 수동적으로 선택된다.

본 발명에 의하면 출력 전류의 밸런스는 전위차계(48)에서 조작자에 의해 설정된 입력 전류에 따라 자동적으로 조정될 수 있다. 이러한 자동 제어는 제2도에 도시되어 있는데, 지침(指針)(50)을 포함하는 노브(44)는 각각의 번호 1~10에 선택적으로 이동한다. 이들 위치들은 지침(50)이 주어진 위치(1~10)로 이동될때에는 종래의 기술과 동일하다. 밸런스 또는 언밸런스 제3도의 전위차계(46)의 조정 위치를 나타내는 번호 형태의 고정값이다. 노브(44)의 설정은 처음 10개의 선택된 위치에서는 제3도의 전위차계(46)에서와 동일하다. 지침(50)의 위치는 마이크로프로세서의 동작 동안 밸런스의 고정값을 유지하기 위해 그 마이크로프로세서로 입력괴는 밸런스의 고정값을 나타내는 번호를 선택한다. 노브(44)는 자동 밸런스 특징이 수동적으로 선택될 수 있도록 추가의 정지 표시 위치(54)를 포함한다. 지침(50)이 제2도에 도시된 표시 위치(54)로 이동할 때 본 발명에 따른 작동이 실행된다. 출력 전류의 밸런스는 용접 작업의 처리 변수에 따라 자동적으로 선택된다. 실질적으로 처리 변수는 제1도 및 제3도에 도시된 전위차계(48)에 의해 선택되는 것과 같은 레벨의 출력 전류이다. 이러한 전류의 선택은 제3도에 도시된 전류 전위차계 또는 선택기(48)의 판독값이 된다. 전류 신호는 라인(74)을 통해 전송되도록 컨버터(72)에 의해 디지탈화된다. 결과적으로, 본 발명에 따른 교류 TIG 용접기(10)에 있어서, 노브(44)의 지침(50)이 표시 위치(54)로 이동될 때, 출력 전류의 밸런스는 출력 전류에 일치하면서 라인(74)으로 전송되는 전류 신호의 선정된 관계에 따라 자동 밸런스 장치(70)에 의해 자동적으로 선택된다. 이러한 선정된 관계는 장치(70)에 기억되며, 밸런스 신호, 바람직하게 밸런스 값은 라인(78)을 통해 출력된다. 이 신호는 전위차계(46)를 이용하거나 또는 종래 기술에 따른 디지탈화된 버젼을 이용하여 제어된다. 라인(74)상의 전류 신호와 라인(78)에서의 밸런스 값 사이의 상관 관계는 전류 선택기의 노브를 설정함에 따라 결정된다. 전위차계(48)에 의한 이러한 결정 빙삭이 제3도에 개략적으로 나타나 있다. 분류기(42)에서 감지된 실제의 전류는 상기 장치(70)의 신호(74)를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 장치(70)의 자동 조정은 각종 선택된 함수 관계 또는 이미 결정된 관계에 따른다. 실질적으로, 라인(78)상의 밸런스 값과 전류(또는 신호(74))의 단일 관계만 사용된다. 노브(44)가 자동 밸런스 표시위치(54)로 전이도면 제3도에 도시된 소프트웨어 또는 별개의 밸런스 장치(70)에 의한 조작자의 간섭없이 전위차계(46)의 전류 설정으로 인해 밸런스가 자동적으로 결정된다.

라인(x,y)에 발화 펄스 또는 게이트 펄스를 발생시키기 위한 발화 회로(40)에 대한 바람직한 형태는 제3도의 블럭도에 개략적으로 도시되어 있다. 이 개략도는 기능적이며, "방형파 TIG 350"로 알려진 장치의 마이크로프로세서 소프트웨어에 의해 처리된다. 종래 기술의 장치에서 지침(50)은 제2도의 도시된 위치에 있다. 따라서, 그 밸런스는 전위차계(46)에 의해 기능적으로 나타내는 바와 같이 수동으로 고정된다. 종래 기술의 조작은 전위차계(46)상의 위치를 나타내는 번호를 부여하는 지침(50)의 이동에 의해 제어되는 고정 밸런스의 기능을 갖는 프로그램을 사용한다. 각 위치(1~10)에서의 번호는 전위차계에서 처럼 발생된다. 이와 동일한 개념은 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된다. 그 형태는 도시된 바와 같이 아날로그 형태의 별개의 구성요소 또는 제3도의 기능적으로 나타난 프로그램 제어 마이크로프로세서에 의해 디지탈적으로 이행될 수 있다. 바람직한 실시예에서 소프트웨어 구동식 마이크로프로세서가 사용되나 본 발명은 별개의 구성요소에 의해 실시될 수 있다.

제3도에 관한 구성이 설명은 마이크로프로세서용의 소프트웨어나 별개의 구성요소에 적용될 수 있다. 종래의 기술은 간략하게 설명될 것이나 종래의 기술이 전술한 바와 같은 자동 밸런스 장치(70) 또는 서브루틴을 실행하기 위해 본 발명에서 어떻게 변형되는지가 설명된 것이다.

사인파 신호는 라인(100)을 통해 발화 회로(40)에 공급된다. 그러면, 이 신호는 증폭기를 통과하여 발생기(102)에 의해 3각파로 변환된다. 이 3각파는 출력(104)으로 공급된다. 이 출력 신호 또는 출력파는 라인(100)의 사인파와 동기되어 있는 3각파이나 90도 위상차가 있다. 이 3각파는 인버터 증폭기(110)에 의해 반전되어 반전된 신호가 라인(112)를 거쳐 비교기(120)로 향한다. 이와 유사하게, 라인(104)의 반전되지 않은 3각파는 비교기(130)의 입력으로 향한다. 비교기(120,130)에서 비교된 입력은 용접기(10)의 원하는 출력 전류를 조정하기 위하여 전위차계 또는 전류 선택기 스위치(48)로부터의 제1입력을 갖는 전류 조정기(140)의 출력이다. 라인(142)은 원하는 출력 전류에 비례하는 전압을 공급한다. 이 전압은 컨버터(72)에 의해 변환되어 전류 신호(74)를 발생시킨다. 이 신호는 자동 밸런스가 노브(44)에 의해 선택될 때에만 이용된다. 라인(144)은 라인(144)상의 전압을 제어하기 위한 출력을 가지는 정류기(152)와 증폭기(15)를 통하여 분류기(42)로부터의 피드백 전류 신호를 제공한다. 에러 신호는 에러 증폭기(156)에 의해 라인(154)에서 발생된다. 이 에러 신호는 비교기(120,130)로 입력될 제2입력이다. 라인(112)상의 전압이 라인(154)상의 직류 레벨로 감소하면, 출력 신호는 라인(122)에서 발생된다. 이것이 입력 라인 전압의 1/2 사이클에 대하여 원하는 발화점이 된다. 사실상 이 발화점은 하나의 수이다. 비슷한 방식으로 출력 전류의 극성을 변경시키기 위한 제2 발화 위치내의 라인(132)에서도 신호가 발생된다. 이들 두 신호(122,132)는 OR 게이트(160)로 향한다. 이 게이트는 원 쇼트 회로(one shot)(170)로부터 제3입력을 갖는다. 이 원 쇼트 회로는 최소 위상을 설정하므로 발화 펄스가 입력 전압의 각 1/2 사이클의 종료시에 발생할 것이다. 원 쇼트(170)는 입력 전압의 사인파를 포함하는 라인(100)에 의해 동기되는 영교차 검출기(180)에 의해 제어된다. 라인(182)에서의 신호는 영교차후 시간(T1)에서 라인(162)에 출력 신호를 공급한다. 따라서, 만약 1/2 사이클의 종료시에 라인(122,132)에서 신호가 없다면 라인(162)의 신호는 게이트(160)의 출력 라인(164)에 논리 1을 발생시킬 것이다. 이 출력은 논리 1이 최대 위상각 원 쇼트 회로(200)의 출력인 라인(194)과 라인(164)에 나타나면 라인(192)에 발화 신호를 발생시키는 AND 게이트(190)을 향하게 된다. 이 원 쇼트는 시간(T2)에서 영교차후 하나의 신호를 발생시킨다. 따라서, 논리 0은 시간(T2)까지 게이트(190)의 입력에서 유지된다. 이것은 미리 선택된 시간(T2)까지 라인(192)의 발화 신호를 막아준다. 게이트(190)의 출력은 폭 600ms를 가지는 윈 쇼트인 발화 펄스 발생기를 향하게 된다. 라인(212)의 출력은 그 시간 주기 동안 논리 1을 유지한다. 라인(212)에서의 이 출력 신호는 피켓 펜스 발생기(220)로 하여금 논리 1이 라인(112)에 나타나는 동안 38kHz의 속도로 게이트 또한 발화 펄스를 다수 발생시키게 한다. 그러면 이들 펄스는 라인(234)를 통해 펄스 발화 네트윅(230,232)로 향한다. 따라서, 발화 펄스의 실제수는 비교기(120) 또는 비교기(130)에 3각파와 직류 레벨이 집중(convergence)될 때마다 라인(234)에 나타난다. 이 신호가 출력 라인(x) 또는 출력 라인(y)에 공급되는지의 여부를 결정하기 위해 출력(242,244)을 가지는 위상 분리 회로(240)가 공급된다. 이들 출력은 회로(230,232)로 각각 향한다. 라인(100)에서의 사인파 신호는 방형파로 변환되고 식별회로로 향하여 입력 전압의 1/2 사이클 동안 라인(242)에 논리 1을 발생시키고 다른 1/2 사이클에서는 라인(244)에 논리를 발생시킨다. 그러면 이들 논리는 네트윅(230,232)에서 라인(x,y)에 출력 펄스를 조정하거나 조정이 가능해지도록 한다. 이들 펄스는 원 쇼트 회로 또는 발생기(210)에 의해 결정된 시간에 대해 개개의 밀접하게 간격을 둔 일련의 펄스들이다. 전술한 바와 같이, 이 발화 회로의 개념은 제1도에 도시된 종래 기술의 교류 TIG 용접기에 이용된다. 이 발화 회로의 구성은 별개의 구성요소 또는 통상적인 소프트웨어 기술을 이용하는 소프트웨어 프로그램에 의해 이행될 수 있다. 종래 기술의 디바이스는 제3도에 도시된 아날로그 기술의 실행에 따라 발화 펄스를 제공하여 왔다. 그러나, 가장 적절한 종래 기술의 용접기는 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기의 소프트웨어에 의해 제3도의 발화 회로 선택 구조를 실행해왔다. 교류 TIG 용접기(10)를 제어하는 마이크로프로세서에 의해 제3도에 도시된 기본 발화 회로 구성를 실행하기 위한 소프트웨어 프로그램이 첨부되어 있다. 이 프로그램은 종래 기술이다.

제2도의 노브를 이동시켜 지침(50)이 "자동 밸런스" 위치로 이동되면, 라인(104)은 밸런스 제어 장치로부터 출력되는 라인(78)의 밸런스 양에 의해 제어된다. 그 밸런스는 라인(74)의 신호의 주어진 관계에 대응한다. 출력 라인(104)상의 순간 전압은 직류 전압을 가산하거나 직류 전압을 감산하는 방향으로 직류 전압만큼 전이된다. 라인(104)의 전압이 자동 선택된 밸런스를 포함하는 바이어스(bias)를 가지면 가산되거나 감산된 밸런스 전압 또는 밸런스 수는 라인(122,132)의 발화 신호들 사이의 간격을 변경시킨다.

이것은 밸런스, 즉 클린 사이클의 지속 시간을 변경시킨다. 이 밸런스 조정 특징은 제4도데 도시되어 있다. 곡선(300)은 제3도의 라인(100)상에 나타나게 될 입력 전압 사인파이다. 바람직한 실시예에서 사용된 번호 즉, 발화점(F_SAF_SB)은 출력 전류가 언제 극성을 바꿀 것인가를 결정한다. 이들 발화점은 제3도의 라인(122,132)에서의 출력신호이다. 전위차계(46)로부터의 전압이 밸런스를 수동적으로 선택하도록 이용되면, 라인(122,132)상의 출력은 서로 종속되는 방식으로 이동된다. 이것은 수치적으로 행해진다. 만약 하나의 수가 하나의 방향으로 주어진 수의 전기도 (숫자)로 이동하면, 다른 하나의 수는 다른 방향으로 동일한 수의 전기도로 이동된다. 이것은 발화점(F_SAF_SB)이 라인(122,132)에서 발생했을 때 이들 발화점의 이동에 의해 클린 사이클(302)이 용접 사이클(304)에 대하여 조정되었음을 도시하는 제4도의 하단 그래프에 설명되어 있다. 본질적으로, 전위차계(46)상이 와이퍼의 위치에 의해 선택된 원하는 밸런스는 클린 사이클(302)의 지속 시간 길이를 결정하는 신호를 발생시킨다. 실질적으로, 노브(44)는 전위차계(46)로부터 이용가능한 전압에 대응하는 번호를 부여하는 위치(1~10)로 이동되는데, 전위차계(46)는 밸런스 선택 노브(44)의 동작에 대한 아날로그 표현이다. 전원 회로(20)는 단상에 의해 제어되기 때문에 출력 전류의 용접 전류부 또는 용입주 전류부(304)는 클린 전류부(302)의 지속 시간이 조정될때 역으로 조정된다. 본 발명의 목적은 클린 사이클의 지속 시간을 제어하기 위한 것이고, 용접 전류부의 상호 관련된 조정은 고정된 총 용접 사이클이 언제 용접기에 의해 발생되는가에 따라 결정된다. 따라서, 바람직한 실시예에서 클린 지속 시간을 선택하기 위한 밸런스 제어는 또한 클린 사이클과, 공저된 주기를 갖는 전출력 교번 전류의 용접 또는 용입 사이클 사이의 관계를 제어한다.

본 발명을 실행하는데 있어서, 제3도에 도시된 회로(40)는 전위차계(46)에 의한 수동식으로 선택된 밸런스로부터 본 발명에 의한 자동 제어로 전이시키기 위한 장치를 포함한다. 노브(44)를 이용하여 조작자는 지침(50)을 "자동 밸런스" 위치(54)로 이동시킨다. 이로 인해 전술한 바와 같은 자동 밸런스 제어기 또는 장치(70)의 소프트웨어가 실행된다. 장치 또는 프로그램(70)은 파의 밸런스를 선택하기 위해 발화 신호를 선택하는 장치를 구비한 어떠한 유형의 용접기에도 사용될 수 있는 자동 밸런스를 부여한다. 이러한 용접기는 하나의 발화점이 개별적으로 이동되는 리즈버그의 특허 제4,038,515호에 개시되어 있다. 두 발화점은 전류 조정기에 의해 조정되어 궁극적으로는 총 사의 클린 사이클의 지속 시간을 결정한다. 밸런스를 조정하기 위해 발화 회로를 변경시키는 많은 다른 기술들이 본 발명과 함께 사용될 수 있다. 본 발명은 발화 회로(40)가 자동 밸런스 제어 장치(70)와 함께 작동되도록 하여 밸런스 또는 클린 사이클의 지속 시간이 선택기 스위치 또는 전위차계(48)에 의해 선택되는 출력 전류 레벨 등과 같은 교류 TIG 용접기에 대한 처리 변수에 따라 자동 선택되게 하는 개념에 관한 것이다. 지침(50)을 제2도 및 제3도의 위치(54)에 위치시킴으로써, 자동 밸런스 장치(70)가 작동되며, 수동으로 선택된 밸런스 제어의 작동은 중단된다.

본 발명에 의하면 마이크로프로세서의 동일한 서브루틴 또는 프로그램에서 자동 밸런스 제어의 실행과 밸런스의 수동 선택을 조합할 수 있다. 즉, 노브 또는 선택기 스위치(44)는 밸런스의 전 범위를 선택한다. 그러면 자동 밸런스 제어기(70)는 선택된 특정의 밸런스를 출력 전류 또는 다른 처리 변수에 근거한 밸런스의 구체적인 값으로 변경시킨다. 이 개념은 본 발명의 일 부분이지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서 수동 선택은 자동 밸런스 제어와 동시에 이행되지 않을 수도 있다.

제5도는 종래 기술의 마이크로프로세서 제어식 TIG 용접기에서 본 발명을 이용하기 위한 플로우챠트이다. 이 시스템은 "자동 밸런스"라 칭하는 프로그램에 의해 실행된다. 이 프로그램은 본 발명 또는 공유 프로그램 지식의 범위내에 있는 본 발명의 실시예를 이해하기 위해 반드시 필요한 것은 아니다. 이 개념에 의하면 제2도의 노브(44)에 의해 선택된 밸런스는 지침(50)의 위치에 대응하는 번호를 발생시킨다. 디지탈화된 전위차계인 이 번호는 발화점 수에 가산 또는 감산되어 원하는 실제의 발화점들을 발생시킨다. 따라서 소프트웨어 전위차계(46)로부터의 밸런스 수는 프로그램의 나머지에 의해 결정된 발화점으로부터 감산되고 가산되어 제3도에 도시된 기능을 수행한다. 따라서, 이와 같이 밸런스 수는 두 발화점을 제어한다. 소프트웨어 전위차계로부터의 수는 마이크로프로세서의 내부 클럭에 의해 제어되는 바와 같이 실시간으로 스케일된다. 이러한 종래 기술의 시스템은 본 발명을 이행하기 위해 이용된다. 자동 밸런스 프로그램 또는 장치(70)는 소프트웨어 전위차계(46)에 의해 정상적으로 발생되는 형태의 수를 발생시키는 프로그램이다. 그러면 종래의 기술에서처럼 밸런스 수(BN)는 제3도에 도시된 회로의 다른 기능들이 소프트웨어 실행에 기초한 계산된 발화점들에 가산 또는 감산되어 입력선 전압의 1/2 사이클에 대해 SCR의 원하는 발화위치를 결정한다. 즉, 자동 밸런스 제어 소프트웨어 또는 장치(70)는 파의 밸런스를 선택하기 위해 종래 기술의 장치에 있는 노브(44)의 이동에 의해 선택된 수에 대응하는 특정수(BN)를 선택한다. 이 수는 전위차계(48)에 의해 설정된 주어진 출력 전류 또는 디지탈화된 그것의 대응 부분에 대하여 원하는 밸런스에 대응하도록 자동 선택된다. 노브(44)의 설정에 의해 수를 자동적으로 발생시키는 이 개념은 본 발명의 플로우챠트가 개략적으로 도시된 제5도에 예시되어 있다. 블록(400)은 용접기가 교류 TIG 용접 모드에 있을 때를 표시한다. 이것은 라인(402)에 긍정 신호(affirmative signal)를 발생시킨다. 만약 노브(44)가 제2도의 표시 위치(54)로 설정되면 프로그램 기능 단계(410)는 라인(412)에 긍정 신호를 위치시킨다. 소프트웨어는 자동 밸런스가 라인(412)상의 논리를 질문함으로써 선택된다는 것을 알려준다. 이 라인상의 논리는 특정 메모리 위치이거나 소프트웨어에서 어드레스된 비트이다. 전류 선택 전위차계(48)의 위치로부터의 원하는 신호(74)는 컨버터(72)에 의해 라인(420)에 나타나는 디지탈 수로 변환된다. 이 라인은 용접기의 출력에 대한 선택된 또는 요구된 전류 레벨을 표시한다. 라인(420)에서의 수는 용접기가 자동 밸런스 모드로 동작되지 않을 때 전위차계(48)로부터의 수와 정합하도록 스케일된 수와 일반적으로 일치한다. 이 수는 라인(74)에서 신호로서 직접 사용될 것이다. 그러나, 바람직한 실시예에서 라인(402)에서의 수는 범위들로 분할된다. 이 범위가 요구된 전류 0~37A를 표시하면 프로그램 단계(430)가 이행되어 라인(432)에 긍정 신호를 발생시킨다. 이것은 기능적으로 신호(74)와 등가이다. 이것은 전류 0~37A로 설정될 때마다 라인(432)에 신호를 부여한다. 비슷한 방식으로 확정 응답이 라인(432a)에 공급되며 전위차계(48)에 의해 선택된 전류의 범위에 따라 라인(432)의 통과가 완료된다. 라인(432) 또는 다른 라인에서의 신호는 전위차계(48)의 전류 레벨을 포함하는 범위를 나타낸다. 이들 신호는 제6도에 도시된 바와 같은, 누산기 또는 맵(450)으로 향한다. 맵 또는 누산기는 장치(70)내의 메모리 장치이다. 메모리 장치(450)는 전위차계(48)에 의해 선택된 범위에 따라 주어진 수를 출력한다. 이 수를 출력 래치(452)로 향하여 밸런스 수(BN)를 발생시킨다. 프로그램에서 밸런스 수가 증가함에 따라 클린 사이클의 길이가 감소한다. 기능 블럭(460)에 의해 도시된 바와 같이 밸런스 수(BN)는 제3도에 도시된 전류 위치 및 다른 기능에 의해 결정된 정 발화점(FP_P)에 가산되어 밸런스 수에 따라 이동된 발화점(FP)를 발생시킨다. 유사한 방식으로 기능 블럭(462)에 의해 나타나는 바와 같이 프로그램은 부의 발화점(FP_N)에서 밸런스 수(BN)를 감산하여 다른 1/2 사이클에 대해 원하는 발화점(FP)을 발생시킨다. 이것은 출력 전류에 클린 사이클의 양을 조정한다. 마이크로프로세서의 발화점 계산에 감산 및 가산을 위채 선택된 밸런스 수(BN)는 종래의 기술에서 전위차계(46)에 의해 선택된 밸런스와 같다. 그 수의 스케일은 동일하다. 본 발명은 출력 전류 레벨에 따라 이들 수들을 자동선택한다.

다른 첨부된 프로그램 소프트웨어 리스트에 설명된 바와 같은 종래 기술의 프로그램을 이용하는 자동 밸런스를 이행하기 위한 프로그램 또는 소프트웨어 리스트가 여기에 첨부된다. 본 발명을 실행하기 위한 특정 장치는 무관한 것으로, 그 프로그램은 본 발명을 실시하기 위해 현재 사용되고 있는 모드를 예시하는 목적을 위해서만 도시된다. 프로그램은 많은 프로그램 및 배선에 의한 논리회로에 의해 수행될 수 있는 본 발명을 당해 분야의 기술자로 하여금 실시할 필요가 없게 한다. 사실상 본 발명은 현존하는 방형파 TIG 용접기에 용이하게 부가될 수 있다. 본 발명은 밸런스가 조정된 출력 전류 또는 다른 처리 변수에 의해 자동 제어 되는 한 아날로그 회로 또는 소프트웨어 실해 개념에 의해 행해질 수 있다. 이미 지적한 바와 같이 수동 조정은 처리 변수가 바뀔때 처리 변수와 함께 소정의 관계에 따라 밸런스를 변화시키기 위해 이용되는 자동제어를 주어진 밸런스의 범위에 제공하도록 만들어질 수 있다. 이 개념은 별개의 구성요소 또는 소프트웨어에 의해 실행될 수 있다.

제7도를 참고로하면 본 발명의 광범위한 특징은 전위차계(48)에 의해 전류 레벨이 조정되는 것에 있음을 알 수 있다. 전위차계의 출력은 아날로그 디지탈 컨버터(500)에 의해 변환되어 라인(502)에 하나의 수를 발생시킨다. 이 수는 설정 전류 레벨 또는 전술한 바와 같은 설정 전류 범위의 디지탈화된 값이다. 기능 발생기(510)는 라인(502)상의 수 또는 범위에 대응하는 라인(512)에 출력 수를 발생시킨다. 이것에 의해 맵, 메모리, 테이블 또는 밸런스 수와 마이크로프로세서에 기억되고 테이블(520)로서 표시된 하나 이상의 처리 변수 사이의 미리 결정된 다른 관계로부터의 밸런스 수(BN)가 선택된다. 라인(520)상의 수는 어드레스이며, 발생기(510)는 그 어드레스에서 기억된 수를 출력한다. 이 동작은 소프트웨어에 의해 제3도의 장치(70)에 기인한 자동 밸런스를 발생시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에 이용되는 맵, 테이블 또는 메모리는 제8도에 도시된 그래프에 기초한 것이다. 이 그래프는 디지탈화된 전위차계(46)의 원하는 밸런스 수(BN)와 알루미늄 용접을 위한 전위차계(48)에서의 여러 출력 전류 설정 사이에서 실험적으로 산술한 상관 관계이다. 도시된 바와 같이 전류 설정이 100A까지 증가할 때 클린 지속 시간은 증가한다. 그 다음 클린 지속 시간은 증가된 전류 설정만큼 감소한다. 이 그래프의 바람직한 소프트웨어 실행을 제9도에 도시되어 있다. 이 그래프는 본 발명의 바람직한 실시예에 이용된다. 전류가 0과 37A 사이를 이동할 때 제1밸런스(I)가 선택된다. 이것은 노브(44)의 수동 설정과 같은 밸런스 수를 위치 7과 6 사이에 발생시킨다. 전류가 증가함에 따라 다른 밸런스(Ⅱ)의 레벨이 실행된다. 이것은 제5도의 플로우챠트에 개략적으로 도시되고 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된 바와 같은 범위에 의한 실행을 허용한다. 본 발명의 소프트웨어 자동 밸런스 개념을 실행하는 특정 전류에 대해 사용된 밸런스 레벨 또는 원하는 수와 전류를 비교하기 위해 다른 장치들이 사용될 수도 있다.

제10도에서 전류 제어 노브 또는 전위차계(48)는 원하는 출력 용접 전류를 조정하기 위해 사용된다. 조정된 위치는 디스플레이(600)에 표시되고 전위차계(48)는 컨버터(602)에 의해 판독되어 제5도 및 6도에 대해 설명한 바와 같이 라인(420)에 수 또는 어드레스를 발생시킨다. 누산기(450)로부터 원하는 밸런스 수(BN)를 발생시키기 위한 다른 입력은 자동 밸런스가 감지되었음을 표시하는 신호(412)이다. 제10도에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예는 전류의 조정 위치가 시각적으로 표시될 수 있음을 보여준다. 용접기(10)의 특정 조정이 설정 전류와 출력 밸런스 수(BN) 사이의 각종 기억 관계중 하나를 선택할 수동 "선택(SELECT)" 서브루틴을 제외하고는 제7도와 동일한 본 발명의 또 다른 실시예가 제11도에 도시되어 있다. 이 실시예는 제12도의 그래프에 개략적으로 설명되어 있다. 경험적인 관계(I,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)는 용접기(10)에 설치된 선택 노브를 적절하게 선택함으로써 수동으로 조정될 수 있다. 이 노브(620)는 제12도의 Ⅰ내지 Ⅳ의 관계와 같은 출력 전류 및 밸런스 사이의 몇몇 실험적 관계중 선택된 하나에 따라 발생기(510)의 프로그램에 포함된 서브루틴를 작동시킨다. 경험적 관계의 특징은 본 발명의 일부가 아니며 용접공 또는 알루미늄 합금이나 각종 공정에 가동될 계기들에 대한 다른 숙련된 기술자등에 의해 결정될 수 있다. 본 발명은 밸런스의 양, 즉 총 용접 사이클중의 클린부의 지속 시간을 자동으로 선택하기 위해 사용되는 관계 그 자체는 아니다. 본 발명은 검출된 또는 조정된 용접 처리 변수에 따라 용접기의 클린 사이클 또는 밸런스의 지속 시간을 자동 선택하는 시스템 및 방법을 제공하는 교류 TIG 용접기의 개선에 관한 것이다. 제11도 및 제12도는 그 실제의 관계가 기억된 1군의 관계로부터 수동 선택될 수 있다는 것을 도시한다. 이러한 선택은 수행될 공정의 종류, 작업자 개인의 기호, 용접될 합금, 차폐가스 및 관련 변수에 따라 결정된다. 즉, 주어진 응용 또는 알루미늄 합금에 대해서 작업자는 제12도에서 관계 I을 선택하는 선택 노브 또는 스위치(620)의 제1위치를 선택한다. 다른 응용 또는 합금에 대해서 노브(620)는 관계 Ⅱ를 선택하도록 수동으로 이동된다. 이와 같이 선택기 노브(620)는 제11도에 도시된 변형예에서 특정 관계를 변경시킨다.

제13도는 컨버터(500)에 대한 입력이 전위차계(48)의 출력 전압이 되는 것이 아니라 분류기(42)로부터의 전압이 되는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 본 발명의 동작은 전술한 실시예의 것과 동일하다. 실질적으로, 전위차계는 아날로그 전압 신호를 발생시킬 수 있거나 수, 즉 디지탈화된 전위차계로 직접 판독될 수 있다.

제14도 및 제15도에는 선택 기능 회로(510a)가 되도록 표시된 마이크로프로세서 프로그램이 하나 이상의 입력(510b~510e)에 의해 제어되는 본 발명의 또 다른 변형예가 도시되어 있다. 이들 각각의 입력은 누산기 맵, 테이블, 메모리 장치나 로케이션 또는 다른 기억 관련 장치(520)를 통해 밸런스 수를 자동 선택하기 위해 이용된다. 전술한 바와 같이 전위차계(48)의 출력은 기능 발생기 또는 선택 회로(510a)의 입력(51)을 제어한다. 본 발명의 다른 특징에 의하면 인코더(encoder)(700)는 임의의 적절한 메카니즘(702)에 의해 원하는 차폐가스에 수동 설정될 수 있다. 용접 작업을 위해 사용된 가스는 라인(510c)에 디지탈 수를 발생시킨다. 이 수는 선택된 가스에 따라 전류와 밸런스 수 사이의 관계를 제어한다. 유사한 방식으로 피가공물 선택기(710)는 용접될 특정 피가공물이나 그렇지 않으면 피가공물이나 그렇지 않으면 피가공물의 상태 즉, 산화상태에 대한 밸런스 관계를 선택하도록 스위치(712)를 작동함으로써 조작자에 의해 수동으로 조작된다. 이러한 수동식 선택으로 인해 전류/밸런스 관계를 선택하게 될 라인(510d)상의 식별 수가 생성된다. 전술한 바와 같이, 제14도에 도시된 변형예는 몇가지의 처리 변수에 따라 밸런스 수의 선택을 허용한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 입력(510e)은 밸런스 수가 주어진 용접 작업 동안 경과 시간에 따라 변경될 수 있도록 용접 사이클 동안 변할 수 있는 실시간 클럭일 수 있다. 밸런스 양 또는 교류 출력 전류의 전류 펄스의 지속 시간은 용접 작업중에 전류 대신에 시간의 함수로서 변하게 된다. 이것은 알루미늄 용접 공정의 시작시 또는 크레이터 필 작업(crater fill operation)시에 유익할 수 있다. 제15도에 도시된 바와 같이 시간의 경과에 따라 출력수는 관계 Ⅹ-XII에 따라 이동된다. 결과적으로 시간의 경과에 따라 마이크로프로세서는 용접 작업에 대한 밸런스 수(BN)를 변경시킨다. 이 특징은 마이크로프로세서에서 경과 시간의 서브루틴 처리에 의해 그리고 경과 시간의 함수로서 제2도에 도시된 조정 가능한 노브(44)상의 위치중의 하나에 대응하도록 밸런스 수를 변경시킴으로써 실행된다. 시간 및 전류는 제15도에 도시된 바와 같은 특정수의 발생을 야기시킨다. 가스 및 피가공물과 같은 다른 변수는 전류와 같은 특정 변수와 밸런스 수 사이의 특정 관계를 선택한다. 본 발명은 출력 전류의 선택된 레벨에 따라 교류 출력 전류의 밸런스를 선택할 수 있는 논리 회로 또는 프로그램에 의해 실행딘다.

본 발명의 특정 실시예는 제16도에 도시되어 있다. 제3도의 전위차계(48)로부터의 전류 설정은 라인(74)상의 전압으로서 컨버터(72)로 향한다. 이것은 선택된 전류 레벨인 라인(74)에 디지탈 신호를 발생시킨다. EPROM(800)은 여러 밸런스 수 또는 특히 어드레스 가능한 위치에 기억된 데이타를 나타내는 다른 밸런스를 갖는다. 라인(74)상의 디지탈 데이타는 EPROM(800)에 대한 어드레스 입력이다. 입력 데이타가 EPROM 속으로 래채되면 적당한 밸런스 수 또는 데이타는 라인(802)에 출력된다. 그러면 이 밸런스 수는 이미 설명한 바와 같은 발화점들을 계산하도록 이용된다. EPROM은 제9도 또는 제8도에 도시된 바와 같은 관계를 갖는다. 제어 밸런스 수(BN)를 부여하기 위한 EPROM 데이타의 처리는 기능 블럭(804)으로서 도시된다. 조작자 선호에 대한 사이클 수를 미세하게 동조(tune)하기 위하여 기능 블럭(804)은 제17도에 도시된 선택기 스위치(810)와 같은 수동식 조정 장치를 포함할 수 있다. 만약 자동 선택된 밸런스 수가 조작자에 의해 요구되는 정확한 용접을 발생시키지 않는다면 제17도에 도시된 수정 방법이 사용된다. 스위치(810)는 자동 발생된 밸런스 수를 수동으로 증가시키거나 감소시킨다.

제18도에 도시된 실시예에서는 다수의 EPROM(800a~800d)이 사용된다. 이들 각각의 EPROM은 설정 전류와 밸런스 수(BN) 사이의 특정 관계를 갖는다. 선택기 스위치(820)는 특정 알루미늄 합금에 대응하는 단자들(820a~820d) 사이에서 수동으로 이동가능하다. EPROM 내의 어드레스에서 기억된 관계는 특정 알루미늄 합금과 상호 관련된다. 주어진 합금에 할당된 단자(820a~820d)를 선택함으로써 라인(822a~822d)들 중의 하나에 있는 논리 회로는 주어진 합금에 대한 밸런스와 전류 사이의 적당한 관계를 포함하는 EPROM(800a~800d)중의 하나를 인에이블 할 것이다. 선택된 EPROM은 적당한 밸런스 데이타를 인에이블된 EPROM의 라인(822a~822d)을 통해 블럭(804)에 송신할 것이다. 메모리 디바이스는 각종 형의 ROM일 수 있다.

본 발명에 설명된 바와 같은 2개의 프로그램 리스트가 첨부되어 있다. 버전 81은 종래 기술의 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기에서 발화각을 계산하기 위한 종래 기술의 프로그램이다. 밸런스 제어는 상태 CO564에서 시작하여 DO575에서 끝나는 제1프로그램에 표시된다. 여기서, 밸런스는 우선 노브(44)의 회전 위치를 수용하도록 스케일된다. 이것은 정의 1/2 사이클 동안에는 가산되고 부의 1/2 사이클 동안에는 감산되는 밸런스 수(BN)를 발생시킨다. 발화각 또는 발화점의 완료시에 변수들은 전력이나 전류 설정, 교류 밸런스에 대한 설정 및 주어지 시간에서 처리되는 특정 위상의 결정이다. 서브루틴은 전원의 설정에 기초하여 오프 각(off angle)과 발화각을 계산한다. 발화각과 오프각은 0.09도인 단위에서 계산되고 기억된다. 결국 180도는 마이크로프로세서 프로그램에서 2000단위로 대표된다. 전원의 설정은 우선 제3도에 도시된 바와 같은 외부 경계에 대하여 체크되고 1/2 사이클에서 각도 단위(angle unit)의 수에서 감산되어 예비 발화각을 발생시킨다. 발화각은 SCR이 발화되면 영교차 후의 단위수이다. 만약 용접기가 교류 모드에 있으면, 입력 전원의 위상이 체크된다. 만약 입력 전압이 정의 위상에 있으면 교류 밸런스 전위차계는 그것이 노브(44)에 관련되고 발화각에 가산될 때 스케일된다. 만약 입력 전압이 부의 위상에 있으면 밸런스 수는 발화각에서 감산된다(제16도 참조). 발화각은 제3도에 기능적으로 도시된 389단위 또는 35도의 최소의 정당한 발화각 전에는 올 수 없는 것이 확실해지도록 체크되어져야만 한다. 만약 계산된 각도가 너무 작으면, 발화각은 프로그램에 기억된 가장 이른 발화각에 설정된다. 만약 발화각이 후속되는 가장 늦은 각인 1865단위의 165도 이후이면 발화각은 1/2 사이클의 각도로 설정되어 발화되지 않을 것이다. SCR의 발화를 정지시키기 위한 각 또한 이 프로그램에 의해 계산된다. SCR들은 그들이 발화된 후 또는 다음 영교차까지 어느 것이 먼저 오더라도 750ms 동안 도전성으로 남는다. 750ms는 30개의 25ms 인터럽트를 나타낸다. 다음 인버터는 언제든지 발생할 수 있기 때문에 여분의 인터럽트는 최소치 750ms 통과하는 것을 보증하도록 가산된다. 따라서 31의 값에 인터럽트에 대한 각도 단위의 수를 곱하며 이 수는 발화각에 가산되어 오프각을 발생시킨다. 만약 오프각이 1/2 사이클당 각도 단위의 수보다 크면 오프각은1/2 사이클로 제한된다. SCR들은 전원 사이클의 다음 영교차에 의해 차단되기 때문에 이것은 그들을 최소 레갈각(legal angle)에 근접하여 발화될 때 750ms 이하의 지속 시간 동안 통전되도록 할 것이다. 이것은 노브(44)의 수동 선택 위치에 의해 결정된 조정 밸런스 기초하여 발화점들을 종래 기술의 마이크로프로세서 제어식 교류 TIG 용접기에 이용되는 일반적인 개념이다. 여기에 첨부된 제2의 소프트웨어 리스트는 버젼 92이며, 교류 자동 밸런스를 계산하고, 이 자동 밸런스에 기초하여 발화각을 계산하는 개념을 포함한다. 이 버젼은 본 발명을 달성하기 위해 종래의 기술에서 소프트웨어의 실행을 달성하도록 한 종래의 프로그램 버젼 81의 수정된 프로그램이다.

Claims

연속적인 클린 및 용접 전류부가 하나의 전류 사이클을 구성한 상태로, 클린 전류부를 형성하는 제1극성과 용접 전류부를 형성하는 제2극성 사이에서 교번하는 용접 전류와, 상기 용접 전류 사이클의 클린 전류부의 지속 시간을 조정하기 위한 수단을 구비하며, 처리 변수들에 따라 동작되는 교류 TIG 용접기용의 제어 시스템에 있어서, 미리 선택된 하나 이상의 상기 처리 변수의 주어진 값에 대응하면서 클린 전류부의 지속 시간을 각각 나타내는 선정된 지속 시간 신호의 그룹을 기억하는 수단과; 상기 미리 선택된 하나 이상의 처리 변수의 값을 감지하는 수단과; 상기 감지된 값에 대응하는 클린 전류부의 지속 시간 신호를 선택하는 수단과; 그리고 상기 전류 사이클의 상기 클린 전류부의 지속 시간을 상기 감지된 값에 대응하는 상기 기억된 클린 전류부의 지속 시간 신호에 의해 표시되는 지속 시간으로 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 360 전기도 동안 교번하고 정 및 부의 1/2 사이클을 포함하는 단상 전압원에 상기 용접기를 접속하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 전류 사이클은 360 전기도를 구성하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전류 사이클은 360 전기도를 구성하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 클린 전류부 지속 시간과 상기 용접 전류부 지속 시간은 360 전기도인 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제5항에 있어서, 상기 클린 전류부와 상기 용접 전류부를 방형파 전류 펄스로 만드는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 클린 전류부와 상기 용접 전류부를 방형파 전류 펄스로 만드는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제4항에 있어서, 상기 클린 전류부와 상기 용접 전류부를 방형파 전류 펄스로 만드는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 미리 선택된 하나 이상의 상기 처리 변수들은 용접 전류의 값인 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 용접 전류의 원하는 값을 설정하는 수단을 포함하는, 상기 감지 수단은 설정된 원하는 용접 전류값을 감지하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 미리 결정된 지속 시간 신호의 그룹을 제2의 지속 시간 신호의 그룹로 수동으로 변경시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 전류 사이클을 고정된 지속 시간에 유지시켜 상기 용접 전류부 지속 시간이 상기 클린 전류부의 지속 시간의 조정에 대하여 역으로 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 전류 사이클을 고정된 지속 시간에 유지시켜 상기 용접 전류부 지속 시간이 상기 클린 전류부의 지속 시간의 조정에 대하여 역으로 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제3항에 있어서, 상기 전류 사이클을 고정된 지속 시간에 유지시켜 상기 용접 전류부 지속 시간이 상기 클린 전류부의 지속 시간의 조정에 대하여 역으로 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제4항에 있어서, 상기 전류 사이클을 고정된 지속 시간에 유지시켜 상기 용접 전류부 지속 시간이 상기 클린 전류부의 지속 시간의 조정에 대하여 역으로 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제9항에 있어서, 상기 전류 사이클을 고정된 지속 시간에 유지시켜 상기 용접 전류부 지속 시간이 상기 클린 전류부의 지속 시간의 조정에 대하여 역으로 조정되는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 용접 전류의 실제값을 측정하기 위한 수단을 포함하며, 상기 감지 수단은 상기 실제의 용접 전류값을 감지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 미리 선택된 하나 이상의 상기 프로세스 파라미터는 수동 선택된 파라미터인 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
연속적인 클린 및 용접 전류부가 하나의 전류 사이클을 구성한 상태로, 클린 전류부를 형성하는 제1극성과 용접 전류부를 형성하는 제2극성 사이에서 교번하는 용접 전류와, 상기 용접 전류 사이클의 클린 전류부의 지속 시간을 조정하기 위한 수단을 구비하며, 처리 변수들에 따라 동작되는 교류 TIG 용접기용의 제어 방법에 있어서, (가) 미리 선택된 하나 이상의 상기 처리 변수의 주어진 값에 대응하면서 클린 전류부의 지속 시간을 각각 나타내는 선정된 지속 시간 신호의 그룹을 기억하는 단계와; (나) 상기 미리 선택된 하나 이상의 처리 변수의 값을 감지하는 단계와; (다) 상기 감지된 값에 대응하는 클린 전류부의 지속 시간 신호를 선택하는 단계와; 그리고 (라) 상기 용접 전류 사이클의 상기 클린 전류부의 지속 시간을 상기 감지된 값에 대응하는 상기 기억된 클린 전류부의 지속 신호에 의해 표시되는 지속 시간으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제19항에 있어서, 상기 용접기를 360 전기도 동안 교번하고 정 및 부의 1/2 사이클을 포함하는 단상 전압원에 연결하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제19항에 있어서, 상기 클린 전류부와 상기 용접 전류부를 방형파 전류로 만드는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제19항에 있어서, 상기 용접 전류의 원하는 값을 설정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 감지 단계는 설정된 원하는 용접 전류값을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제19항에 있어서, 상기 미리 결정된 지속 시간 신호의 그룹을 제2의 지속 시간 신호의 그룹으로 수동으로 변경시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제19항에 있어서, 상기 용접 전류부의 지속 시간이 상기 클린 지속 시간의 조정에 대해 역으로 조정되도록 상기 전류 사이클을 고정된 지속 시간에 유지시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제19항에 있어서, 상기 용접 전류의 실제값을 측정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 감지 단계는 상기 실제의 용접 전류값을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
연속적인 클린 및 용접 전류부가 하나의 전류 사이클을 구성한 상태로, 클린 전류부를 형성하는 제1극성과 용접 전류부를 형성하는 제2극성 사이에서 교번하는 용접 전류와, 상기 전류 사이클의 클린 전류부의 지속 시간을 조정하기 위한 수단을 구비하는 교류 TIG 용접기용의 제어 시스템에 있어서, 상기 용접 전류의 주어진 값에 대응하면서 클린 전류부의 지속 시간을 각각 나타내는 선정된 지속 시간 신호의 그룹을 기억하는 수단과; 상기 용접 전류를 나타내는 값을 감지하는 수단과; 상기 용접 전류의 상기 감지된 값에 대응하는 클린 전류부의 지속 시간 신호를 선택하는 수단과; 그리고 상기 전류 사이클의 상기 클린 전류부의 지속 시간을 상기 용접 전류의 감지된 값에 대응하는 상기 기억된 클린 전류부의 지속 시간 신호에 의해 표시되는 지속 시간으로 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제26항에 있어서, 상기 용접 전류의 값을 설정하기 위한 수단을 포함하며, 상기 감지 수단은 상기 용접 전류의 설정값을 감지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
제26항에 있어서, 상기 용접 전류를 측정하기 위한 수단을 포함하며, 상기 감지 수단은 상기 용접 전류의 측정값을 감지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 시스템.
연속적인 클린 및 용접 전류부가 하나의 전류 사이클을 구성한 상태로, 클린 전류부를 형성하는 제1극성과 용접 전류부를 형성하는 제2극성 사이에서 교번하는 용접 전류와, 상기 전류 사이클의 클린 전류부의 지속 시간을 조정하기 위한 수단을 구비하는 교류 TIG 용접기용의 제어 방법에 있어서, (가) 상기 용접 전류의 주어진 값에 대응하면서 클린 전류부의 지속 시간을 각각 나타내는 선정된 지속 시간 신호의 그룹을 기억하는 단계와; (나) 상기 용접 전류를 나타내는 값을 감지하는 단계와; (다) 상기 용접 전류의 상기 감지된 값에 대응하는 클린 전류부의 지속 시간 신호를 선택하는 단계와; 그리고 (라) 상기 전류 사이클의 상기 클린 전류부의 지속 시간을 상기 용접 전류의 감지된 값에 대응하는 상기 기억된 클린부의 지속 신호에 의해 표시되는 지속 시간으로 조정하는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제29항에 있어서, 상기 용접 전류의 값을 설정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 감지 단계는 상기 용접 전류의 설정값을 감지하는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
제29항에 있어서, 상기 용접 전류를 측정하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 감지 단계는 상기 용접 전류의 측정된 값을 감지하기 위한 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
주어진 시간의 지속 시간을 가지는 제1극성의 클린 전류부와, 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하며 하나의 레벨을 갖는 방형파 용접 전류를 가지는 교류 TIG 용접기의 동작 방법에 있어서, (가) 상기 용접 전류의 레벨을 나타내는 신호를 발생시키는 단계와; (나) 상기 클린 전류부의 지속 시간이 상기 용접 전류 레벨의 관계로서 선택되도록 상기 발생된 신호에 따라 상기 시간 지속 시간을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 용접 전류부는 주어진 시간의 지속 시간을 가지며, 상기 클린 전류부와 상기 용접 전류부의 상기 지속 시간의 합을 고정된 사이클의 지속 시간에 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 단상 전압 입력부와, 상기 클린 전류부 동안에는 하나의 경로를 통해 전류를 통과시키고 상기 용접 전류부 동안에는 다른 경로를 통해 전류를 통과시키도록 선택적으로 동작되는 스위칭 수단에 의해 분리되어 제어되는 제1,제2평행 경로와 상기 각각의 클린 전류부와 용접 전류부 동안 동일한 전기적 방향으로 흐르면서 상기 두 경로에 공통인 안정화용 초크를 구비하는 전원 회로와, 상기 클린 전류부의 지속 시간을 제어하도록 상기 스위칭 수단을 동작시키기 위한 소프트웨어 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 3상 전압 입력부와, 직류 전류를 발생시키기 위한 정류기 수단과, 상기 제1,제2극성에 방형파 전류를 선택적으로 통과시키기 위한 스위칭 수단과 상기 클린 전류부의 지속 시간을 제어하기 위하여 상기 스위칭 수단을 동작시키기 위한 소프트웨어 구동 수단을 구비하는 인버터 전원 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 3상 전압 입력부와, 직류 전류를 발생시키기 위한 정류기 수단과, 상기 출력 전류의 클린부를 발생시키기 위해 상기 주어진 지속 시간동안 상기 제1극성의 방향으로 다수의 전류 펄스를 통과시키는 제1스위치 수단과, 상기 용접부를 발생시키기 위해 지속 시간동안 상기 제2극성의 방향으로 다수의 전류 펄스를 통과시키는 스위칭 수단과, 상기 클린 전류부의 지속 시간을 제어하기 위해 상기 제1수단을 동작시키기 소프트웨어 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 관계를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제37항에 있어서, 상기 제어 단계는 상기 전류 레벨의 선택된 범위에 대한 상이한 지속 시간을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제37항에 있어서, 상기 관계는 선택된 곡선이며, 상기 곡선에 따라 상기 클린 지속 시간을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제39항에 있어서, 다수의 곡선으로 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 클린 지속 시간을 제어하기 위해 상기 곡선들 중에 하나를 수동 선택하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 단상 전압 입력부와, 상기 클린 전류부 동안에는 하나의 경로를 통해 전류를 통과시키고 상기 용접 전류부 동안에는 다른 경로를 통해 전류를 통과시키도록 선택적으로 동작되는 스위칭 수단에 의해 분리되어 제어되어 제1,제2평행 경로를 구비하는 전원 회로와, 상기 각각의 클린 전류부와 용접 전류부동안 동일한 전기적 방향으로 흐르면서 상기 두 경로에 공통인 안정화용 초크를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 3상 전압 입력부와, 직류 전류를 발생시키기 위한 정류기 수단과, 상기 제1 및 제2극성에 방형파 전류를 선택적으로 통과시키기 위한 스위칭 수단을 구비하는 인버터 전원 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제32항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 3상 전압 입력부와, 직류 전류를 발생시키기 위한 정류기 수단과, 상기 용접 전류의 클린 전류부를 발생시키기 위해 상기 주어진 지속 기간동안 상기 제1극성의 방향으로 다수의 전류 펄스를 통과시키기는 제1스위칭 수단과, 상기 용접 전류부를 발생시키기 위해 지속 시간동안 상기 제2극성의 방향으로 다수의 전류 펄스를 통과시키는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
주어진 시간의 지속 시간을 가지는 제1극성의 클린 전류부와, 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하며 하나의 레벨을 갖는 방형파 용접 전류를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 교류 TIG 용접기에 있어서, (가) 상기 용접 전류의 레벨을 나타내는 신호를 발생시키기 위한 수단과; (나) 상기 클린 전류부의 지속 시간이 상기 용접 전류 레벨의 관계로서 선택되도록 상기 발생된 신호에 따라 상기 시간 지속 시간을 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제44항에 있어서, 상기 용접 전류부는 주어진 시간의 지속 시간을 가지며, 상기 클린 전류부와 상기 용접 전류부의 상기 지속 시간의 합을 고정된 사이클의 지속 시간에 유지시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제44항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 단상 전압 입력부와 상기 클린 전류부 동안에는 하나의 경로를 통해 전류를 통과시키고 상기 용접 전류부 동안에는 다른 경로를 통해 전류를 통과시키도록 선택적으로 동작되는 스위칭 수단에 의해 분리되어 제어되는 제1,제2평행 경로와 상기 각각의 클린 전류부와 용접 전류부 동안 동일한 전기적 방향으로 흐르면서 상기 두 경로에 공통인 안정화용 초크를 구비하는 전원 회로와, 상기 클린 전류부의 지속 시간을 제어하도록 상기 스위칭 수단을 동작시키기 위한 소프트웨어 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제44항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 3상 전압 입력부와, 직류 전류를 발생시키기 위한 정류기 수단과, 상기 제1,제2극성에 방형파 전류를 선택적으로 통과시키기 위한 스위칭 수단과 상기 클린 전류부의 지속 시간을 제어하기 위하여 상기 스위칭 수단을 동작시키기 위한 소프트웨어 구동 수단을 구비하는 인버터 전원 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제44항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 3상 전압 입력부와, 직류 전류를 발생시키기 위한 정류기 수단과, 상기 용접 전류의 클린부를 발생시키기 위해 상기 주어진 지속 기간동안 상기 제1극성의 방향으로 다수의 전류 펄스를 통과시키는 제1스위칭 수단과, 상기 용접부를 발생시키기 위해 지속 시간동안 상기 제2극성의 방향으로 다수의 전류 펄스를 통과시키는 스위칭 수단과, 상기 클린 전류부의 지속 시간을 제어하기 위해 상기 제1수단을 동작시키는 소프트웨어 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제44항에 있어서, 상기 관계를 제어하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제49항에 있어서, 상기 관계 제어 수단은 상기 전류 레벨의 선택된 범위에 대한 상이한 지속 시간을 선택하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제49항에 있어서, 상기 관계는 선택된 곡선이며, 상기 곡선에 따라 상기 클린 지속 시간을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제51항에 있어서, 다수의 곡선을 제공하기 위한 수단과, 상기 클린 지속 시간을 제어하기 위해 상기 곡선들 중의 하나를 수동 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제44항에 있어서, 상기 교류 TIG 용접기는 단상 전압 입력부와, 상기 클린 전류부 동안에는 하나의 경로를 통해 전류를 통과시키고 상기 용접 전류부 동안에는 다른 경로를 통해 전류를 통과시키도록 선택적으로 동작되는 스위칭 수단에 의해 분리되어 제어되는 제1,제2평행 경로와 상기 각각의 클린 전류부와 용접 전류부동안 동일한 전기적 방향으로 흐르면서 상기 두 경로에 공통인 안정화용 초크를 구비하는 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
개시 시간과 종료 시간을 갖는 주어진 용접 작업동안, 주어진 시간의 지속 시간을 가지는 제1극성의 클린 전류부와, 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하며 하나의 레벨을 갖는 방형파 용접 전류를 가지는 교류 TIG 용접기의 동작 방법에 있어서, (가) 상기 용접 동작의 소멸 시간을 나타내는 신호를 발생시키는 단계와; (나) 상기 클린 전류부의 지속 시간이 상기 용접 동작의 소멸시간의 관계로서 선택되도록 상기 발생된 신호에 따라 상기 클린 시간의 지속 시간을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
주어진 시간의 지속 시간을 가지는 제1극성의 클린 전류부와, 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하며 하나의 레벨을 갖는 방형파 용접 전류로 선택된 피가공물에 용접 작업을 수행하는 동안의 교류 TIG 용접기의 동작 방법에 있어서, (가) 상기 선택된 피가공물을 나타내는 신호를 발생시키는 단계와; (나) 상기 클린 전류부의 지속 시간이 상기 용접 작업을 위해 선택된 워크 피스의 관계로서 선택되도록 상기 발생된 신호에 따라 상기 시간 지속 시간을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
주어진 시간의 지속 시간을 가지는 제1극성의 클린 전류부와, 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하며 하나의 레벨을 갖는 방형파 용접 전류로 공지의 용접 동작들중의 하나를 수행하는 교류 TIG 용접기의 동작 방법에 있어서, (가) 상기 공지의 용접 동작들중 선택된 하나의 동작을 나타내는 신호를 발생시키는 단계와; (나) 상기 클린 전류부의 지속 시간이 상기 용접기에 대해 선택된 용접 동작의 관계로서 선택되도록 상기 발생된 신호에 따라 상기 시간 지속 시간을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
정극성의 1/2 사이클과 부극성의 1/2 사이클 사이에서 교번하는 단상 선전압을 수신하기 위한 입력 수단과, 제1극성의 클린 전류부와 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하는 방형파 출력 전류를 발생시키기 위한 수단과, 상기 두 1/2 사이클들중의 어느 하나의 1/2 사이클 동안의 제1시간에서 제1스위칭 신호의 발생시에는 상기 전류 극성들중의 어느 하나의 극성에서 다른 극성으로 이동시키고, 상기 다른 1/2 사이클동안의 제2시간에서 제2스위칭 신호의 발생시에는 상기 다른 전류 극성에서 하나의 전류 극성으로 이동시키게 하기 위한 스위칭 수단을 포함하는 교류 TIG 용접기에 있어서, 상기 출력 전류의 레벨을 나타내는 별개의 신호를 선택하기 위한 신호 선택 수단과; 상기 신호 선택 수단에 의해 선택된 별개의 신호에 따라 상기 클린 전류부의 지속 시간을 선택하기 위한 지속 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제57항에 있어서, 상기 지속 시간 선택 수단은 시간에 대응하는 신호를 발생시키기 위한 수단과, 상기 주어진 시간을 상기 제1시간을 대수적으로 가산하여 상기 제1시간을 변경시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제58항에 있어서, 상기 지속 시간 선택 수단은 상기 제2시간에 상기 주어진 시간을 대수적으로 감산하여 상기 제2시간을 변경시키는 수단을 또는 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제58항에 있어서, 상기 지속 시간 선택 수단은 주어진 시간에 대응하는 신호를 발생시키기 수단과, 상기 제2시간에서 상기 주어진 시간을 대수적으로 감산하여 상기 제2시간을 변경시키기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제60항에 있어서, 상기 클린 전류부의 선택된 지속 시간을 변경시키기 위한 수동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제57항에 있어서, 상기 클린 전류부의 선택된 지속 시간을 변경시키기 위한 수동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제58항에 있어서, 상기 클린 전류부의 선택된 지속 시간을 변경시키기 위한 수동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제1극성의 클린 전류부와 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하는 방형파 출력 전류를 발생시키기 위한 수단과, 상기 두 1/2 사이클들중의 어느 하나의 1/2 사이클 동안의 제1시간에서 제1스위칭 신호의 발생시에는 상기 전류 극성들중의 어느 하나의 극성에서 다른 극성으로 전이시키고, 상기 다른 1/2 사이클 동안의 제2시간에서 제2스위칭 신호의 발생시에는 상기 다른 전류 극성에서 하나의 전류 극성으로 전이시키게 하기 위한 스위칭 수단을 포함하는 교류 TIG 용접기에 있어서, 상기 출력 전류의 레벨을 나타내는 별개의 신호를 발생시키기 위한 신호 선택 수단과; 상기 신호 발생 수단에 의해 발생된 별개의 신호에 따라 상기 클린 전류부의 지속 시간을 선택하기 위한 지속 시간 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제64항에 있어서, 상기 지속 시간 선택 수단은 시간에 대응하는 신호를 발생시키기 위한 수단과, 상기 주어진 시간을 제1시간을 대수적으로 가산하여 상기 제1시간을 변경시키기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제64항에 있어서, 상기 지속 시간 선택 수단은 어드레스에 기억된 지속 시간 레벨 표시기를 가지는 소프트웨어에서의 테이블이며, 상기 별개의 신호는 기억된 지속 시간 레벨 표시의 어드레스를 지정하는 이진수인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제66항에 있어서, 상기 테이블은 레벨 표시에 대한 제1,제2의 그룹과, 상기 그룹중의 하나를 선택적으로 활성화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제64상에 있어서, 상기 지속 시간 선택 수단은 어드레스에 기억된 지속 시간 레벨을 갖는 메모리 장치이며, 상기 별개의 신호는 기억된 지속 시간의 어드레스를 지정하는 이진수인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제68항에 있어서, 상기 메모리의 장치는 PROM인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제68항에 있어서, 상기 메모리 장치는 소프트웨어 실행 프로그램인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제64항에 있어서, 상기 선택된 지속 시간을 조정하기 위한 수동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제64항에 있어서, 상기 지속 시간 선택 수단을 특정 어드레스에서 지속 시간 레벨 표시의 그룹을 기억하기 위한 제1,제2메모리 수단과, 상기 메모리 수단중의 하나만을 선택적으로 활성화시키기 위한 수단으로 포함하며, 상기 별개의 신호는 상기 제1,제2메모리 수단에서 기억된 지속 시간 레벨 표시의 어드레스를 지정하는 이진수인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제72항에 있어서, 상기 메모리 수단들은 PROM인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제72항에 있어서, 상기 메모리 수단들은 소프트웨어 실행 프로그램인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제1극성의 클린 전류부와 제2극성의 용접 전류부 사이의 교번하는 방형파 출력 전류를 발생시키기 위한 수단과, 제1스위칭 신호를 발생시에는 상기 전류 극성들중 어느 하나의 극성에 다른 극성으로 전이시키고, 제2스위칭 신호의 발생시에는 상기 다른 전류 극성에서 하나의 전류 극성으로 전이시키게 하기 위한 스위칭 수단을 포함하는 교류 TIG 용접기의 동작 방법에 있어서, (가) 상기 출력 전류의 레벨을 나타내는 별개의 신호를 발생시키는 단계와; (나) 상기 신호 발생 수단에 의해 발생된 별개의 신호에 따라 상기 클린 전류부의 지속 시간을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제75항에 있어서, 상기 선택된 지속 시간을 수동 조정하는 단계를 추가로 포함함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제75항에 있어서, 상기 전류와 상기 클린 지속 시간 사이의 함수 관계를 수동 선택하는 단계와; 그리고 주어진 전류 레벨을 나타내는 별개 신호의 발생시에 특정 클린 지속 시간을 선택하는 상기 선택된 관계를 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 동작 방법.
하나의 진폭과 지속 시간 변수를 갖는 제1극성의 클린 전류부와 제2극성의 용접 전류부 사이에서 교번하는 방형파 출력 전류를 발생시키기 위한 수단과, 제1시간에서 제1스위칭 신호의 발생시에는 상기 전류 극성들중 어느 하나의 극성에서 다른 극성으로 전이시키고, 제2시간에서 제2스위칭 신호의 발생시에는 상기 다른 전류 극성에서 하나의 전류 극성으로 전이시키게 하기 위한 스위칭 수단을 포함하는 교류 TIG 용접기에 있어서, 상기 출력 전류의 레벨을 나타내는 별개의 신호를 선택하기 위한 신호 선택 수단과; 상기 신호 선택 수단에 의해 선택된 별개의 신호에 따라 상기 클린 전류부의 변수를 선택하기 위한 선택 수단과 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제78항에 있어서, 상기 변수는 진폭인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.
제79항에 있어서, 상기 변수는 지속 시간인 것을 특징으로 하는 교류 TIG 용접기.