KR0136188B1 - 교류티그 용접기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류티그(TIG)용접기에 관한 것으로, 특히 용접전류가 설정전류보다 크게 되면, 용접교류 주파수를 상기 용접전류의 크기에 따라서 선형적으로 감소시키도록 하는 교류티그용접기에 관한 것이다.

본 발명의 기술적인 수단은 출력조정기의 지령신호를 얻어서 출력전류 지령신호를 발생하는 출력지령회로와 2차 인버터회로의 극성절환을 지시하는 극성절환회로와, 출력전류 지령회로에서의 출력전류 지령신호를 받아서 출력전류에 적당한 극성비율을 설정하고, 이 극성비율신호를 극성절환회로에 출력하는 극성비율 제어회로와, 출력전류 지령회로 및 극성절환회로의 출력신호를 받아서 교류파형신호를 1차및2차 인버터회로에 출력하는 교류파형발생회로와, 아날로그전압의 출력을 주파수로 바꾸는 주파수변환회로와, 임의의 설정 전류치에서부터 아날로그 전압이 변환회로로 입력되도록 하는 트리거용 회로를 구비한 것이다.

Description

교류티그(TIG)용접기

제1도는 일반적인 교류 티그 용접기의 주파수 절환회로도이다.

제2도는 일반적인 교류 티그 용접주파수의 변화도이다.

제3도는 종래의 교류 티그 용접기의 주파수 절환회로도이다.

제4도는 종래의 교류 티그 용접주파수의 변화도이다.

제5도는 종래의 교류 티그 용접전류파형도이다.

제6도는 종래의 용접에 대한 최적의 주파수를 보이는 도면이다.

제7도는 본 발명에 따른 교류 티그용접기의 주파수 절환회로도이다.

제8도는 본 발명에 따라 제7도에 도시한 교류 티그 용접기의 용접수파수 변화도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:1차 인버터회로2:용접용 변압기

3:2차 인버터회로4:토오치

5:모재6:전류검출기

7:출력조정기8:출력전류 지령회로

9:극성비율 제어회로10:극성절환회로

11:교류파형 발생회로12:극성

20:트리거용 회로30:V-F변환회로

본 발명은 교류 티그(TIG:Tungsten-Inert-Gas)용접기에 관한 것으로, 특히 용접전류가 설정한 전류보다 크게 되면 교류주파수를 상기 용접전류의 크기에 따라서 선형적으로 감소시킴으로써, 설정 전류값 전후에서 발생되는 급격한 주파수 변동을 억제하도록 한 교류 티그 용접기에 관한 것이다.

일반적으로, 교류 티그 용접에 있어서, 교류주파수는 대략 50Hz - 100Hz사이가 적당하다고 되어 있다. 그러나 종래의 교류주파수 변환은 대개 일률적으로 행해졌는데, 주파수의 변화는 대략 일정 설정전류값을 전후로 해서 설정전류값 이하이면 100Hz로 동작하도록 하고, 설정전류값이상이면 50Hz로 동작되도록 하여, 2차 파워소자의 스위칭시 캐리어의 축적으로 인한 타임지연으로 파워소자의 파손을 방지하도록 하였다.

일반적인 교류 주파수 제어방식을 간략히 설명하면 아래와 같다. 일반적인 설정 전류값에 비례하여 출력되는 DC 전압값, 예를 들어 O-500A급의 티그 용접기에서 설정전류값의 아날로그 출력이 O-5V를 출력한다고 할 때 대략 3V인 300A에서 주파수가 감소되도록 설계한다면 그 간략한 회로는 그림 제1도와 같이 나타낼 수 있다. 그림 제1도의 연산증폭기의 한 입력에 DC 3V를 가하고 또 다른 입력으로부터 설정전류값에 해당하는 DC전압이 출력되도록 한다. 이렇게 해두면 사용자가 만일 300A이하의 전류를 설정하면 연산증폭기의 출력이 -가 출력되고 300A이상이면 +로 출력된다. 그래서 이 -, +신호에 따라서 50, 100Hz를 발생하는 주파수 발생부의 절환스위치를 절환하여 소기의 목적을 달성하도록 하였다.

이와같은 일반적인 교류 티그 용접기는 임의의 기준값을 전후로 두 가지의 주파수만을 출력하도록 되어 있다. 따라서 기준값을 전후로 용접비드상태의 큰 변화를 가져올 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 설정전류값에 따라서 비례적으로 주파수를 가변할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 물론 설정전류값에 따라서 능동적으로 출력을 변화시키려는 목적으로 특개 평 4-27979와 같은 것이 있을 수 있으나, 이 특허는 설정전류에 따라서 교류주파수를 변화시키는 것이 아니고, 크리닝폭을 가변시키도록 하였다. 이와 같은 과정은 완전한 초보자가 용접을 하는데 어려움을 주는 과정으로써, 설정 용접전류에 따른 적절한 크리닝폭을 선정하는 것은 숙련된 사람이 아니면 어려운 실정이었다. 이와 같은 어려움을 해소하기 위해서 특개 평 4-279279에서는 설정전류에 따라서 자동적으로 크리닝폭을 설정해주도록 하는 방법을 제안하였다.

그러나, 일반적으로 크리닝폭은 단순히 전류에 의해서만 결정할 사항이 아니고 모재의 재질, 두께, 전극팀의 각도등 여러가지 결정요인이 있다.

제3도를 참조하여, 종래기술을 간략히 설명하면, 1은 정류회로를 포함한 1차 인버터회로로서 교류전력을 입력받아서 고주파의 교류전압을 출력한다. 고주파의 교류전압은 용접용 변압기(2)의 1차측에 입력되고, 용접용 변압기(2)의 2차측에서는 용접에 적절한 교류전압이 출력된다. 이 교류전압은 정류기를 포함한 2차 인버터회로(3)에 입력되어 교류 티그 용접에 적절한 5Hz-100Hz정도의 교류가 되어서 토오치(4)와 모재(5)사이에 출력된다. 출력전류는 출력조정기(7)에서 설정되는 값에 따라서 그림 제5도에 표시된 것과 같이 교류전류 파형의 피이크값 I가 변한다. 그래서 설정전류가 커지면 피이크값 I가 커지는 대신에 펄스폭을 줄여서 +구간의 면적측면에서 보면 일정하게 된다. 그러나, 종래의 구성에서는 설정전류의 크기가 커짐에 따라서 자동적으로 크리닝폭이 변하게 해서 비숙련자가 크리닝폭을 설정해야 하는 어려움을 해소할 수 있을지라도 종래의 기술은 재료의 종류와 그 재료에 대한 용접품질을 고려하여, 크리닝폭의 변화를 행하지 않으므로 다소 품질이 떨어지는 문제점이 있었다.

한편, 출력조정기(7)에 설정된 지령신호는 출력전류 지령회로(8)를 통하여 출력전류 지령신호로 표시되어 교류파형 발생회로(11)에 입력된다. 이 교류파형 발생회로(11)에 의해 전류지령신호가 1차 인버터회로(1)에 출력되어 그림 제5도에 표시한 것과 같은 교류전류파형의 피이크값 I가 설정된다. 또 2차 인버터회로(3)에서의 출력전류를 전류검출기(6)에서의 검출신호가 교류파형 발생회로(11)에 입력되어 출력전류의 피이드백 제어가 이루어진다. 출력전류 지령회로(8)의 출력전류 지령신호는 극성비율 제어회로(9)에도 입력된다.

그래서, 그림 제5도의 전극 마이너스의 통전시간의 비율 En(전극마이너스 비율) En={(T2/T1+T2)}x100(%)이 교류 티그 용접전류값에 따라서 자동적으로 그림 제6도와 같이 설정된다. 그림 제6도는 교류 티그 용접에 있어서, 최적의 전극 마이너스극성 비율 En을 표시한다. 극성비율표시는 극성절환회로(10)를 통하여 극성 절환지령으로 교류파형 발생회로(11)에 입력된다. 이 교류파형 발생회로(11)에서 2차 인버터회로(3)의 출력파형이 제어된다.

상기한 바와 같이, 그림 제5도에서 알 수 있듯이 종래의 발명은 일정 주파수에서의 설정전류의 변화에 따른 퍼스폭만을 능동적으로 바꾸어서 미숙련자의 작업상의 어려움을 개선하는데 효과적일 수 있으나, 용접품질측면에서 살펴보면 크리닝폭은 단순히 전류크기의 함수로만 결정될 사항이 아니고 다른 여러 가지 조건, 예를 들면 용접재질, 용접두계, 팀의 각도등을 고려하지 않아 용접품질을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 용접전류가 설정전류보다 높게 되는 경우에 교류주파수를 상기 용접전류의 크기에 따라서 선형적으로 감소시키도록 하는 교류 티그 용접기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 용접전류가 설정전류보다 높게 되는 경우에 교류주파수를 상기 용접전류의 크기에 따라 선형적으로 감소시키도록 한 교류 티그 용접기를 제공함에 의하여, 설정전류값 전후에서 발생되는 급격한 주파수변동을 억제토록 하여 용접재의 품질향상을 꾀함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써, 본 발명은 1차 인버터회로, 용접용 변압기, 2차 인버터회로를 포함하여 교류파형을 출력하는 교류티그 용접기에 있어서, 출력조정기의 지령신호를 얻어서 출력전류 지령신호를 발생하는 출력전류 지령회로와 출력전류 지령회로에서의 출력전류 지령신호를 받아서 출력전류에 적당한 극성비율을 설정하고 이 극성 비율신호를 출력하는 극성비율 제어회로와, 극성비율신호에 따라 2차 인버터회로의 극성절환을 지시하는 극성절환회로와, 출력전류 지령회로 및 극성절환회로의 출력신호와 2차 인버터회로의 교류출력신호를 검출하는 전류검출기의 검출신호를 받아서 교류파형신호를 1차 및 2차 인버터회로에 출력하는 교류파형 발생회로와, 아날로그 전압의 출력을 주파수로 바꾸는 주파수 변환회로와, 임의의 설정 전류치에서부터 아날로그 전압이 변환회로로 입력되도록 하는 트리거용 회로를 구비함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

제7도는 본 발명에 따른 교류 티그 용접기의 주파수 절환회로도로서, 1은 1차 인버터회로이며, 이는 교류전력을 입력받아서 고주파의 교류전압을 출력한다. 2는 용접용 변압기이며, 이는 고주파의 교류전압을 용접에 적절한 교류전압이 출력된다. 3은 2차 인버터회로이며, 이는 정류기를 포함하고 있으며, 교류전압을 교류 티그 용접에 적절한 50Hz-100Hz정도의 교류로 출력한다.

4는 토오치(torch)이며, 이는 가스와 공기를 혼합 조절하여 화염을 만든다. 5는 모재이며, 이는 용접에 사용되는 금속재이다. 6은 전류검출기이고, 7은 출력조정기이며, 이를 이용하여 출력전류를 조정한다. 8은 출력전류 지령회로이며, 이는 출력조정기의 지령신호를 받아서 출력전류 지령신호를 발생시킨다. 9는 극성 비율 제어회로이며, 이는 출력전류 지령회로에서 출력전류 지령신호를 받아서 출력전류에 적당한 극성비율을 설정한다. 10은 극성절환회로이며, 이는 2차 인버터회로의 극성절환을 지시한다. 11은 교류파형 발생회로이며, 이는 전류검출기의 검출신호를 받아서 교류파형신호를 1차 및 2차 인버터회로에 출력한다.

20은 트리거용 회로이며, 이는 설정전류의 직류값(0-5V)의 중간값인 250A이하에서는 100Hz가 출력되도록 하고, 그 이상의 전류에서는 선형적으로 감소하여 50Hz가 되도록 하기 위하여 250A(암페어)부터 동작한다.

30은 V-F(Voltage-to-Frequency)변환회로이며, 이는 설정전류값에 대한 직류전압값에 따라서 주파수가 가변되도록 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예]

본 발명은 종래방식과 같이 전류의 크기에 따라서 크리닝폭을 단순히 변화시키는 방법과는 달리 설정전류값 이상이 되면 AC주파수를 100Hz에서 전류의 크기에 따라서 선형적으로 감소시켜 50Hz정도로 감소하도록 하였다. 따라서, 본 발명은 설정전류값 전후의 급격한 주파수 변동을 억제하여 양호한 용접품질을 얻는다.

본 발명의 실시도는 그림 제7도에 나타내었는데, 종래의 발명의 실시도와 거의 같은 구성으로 되어 있으나, 다만 종래발명의 실시도중에서 출력전류 지령회로(8)와 교류파형 발생회로(11)사이에 V-F변환회로(30)를 두어서 설정전류값의 DC출력값에 따라서 주파수가 가변되도록 그 가변된 주파수가 인버터회로에 가해지도록 하였다.

그래서, 가령 O-500A급의 용접기에서 설정전류의 DC값(O-5V)의 중간값인 250A이하에서는 100Hz가 출력되도록 하고 그 이상의 전류에서는 서서히 감소하여 50Hz가 되도록 하기 위해서 V-F변환회로(30)앞에 250A부터 동작되도록 하기 위한 트리거용 회로(20)를 둔다. 트리거용 회로(20)는 출력전류 지령회로(8)의 출력값과 임의의 값을 비교해서 연산증폭기의 출력이 하이(high)가 되면 절환스위치를 동작해서 출력전류 지령회로(8)와 V-F변환회로(30)를 연결해서 전압이 V-F변환회로(30)로 입력되도록 하여 소기의 목적을 달성하도록 하였다.

제8도는 본 발명에 의한 설정전류와 주파수의 변화를 나타낸 그림으로서, 제4도는 종래의 방식의 설정전류대 주파수의 변화를 나타낸 것으로써, 임의의 전류에서 주파수가 계단형식으로 급격히 변화함을 나타내는데 비해서, 그림 제8도는 본 발명의 경우로서 임의의 값 이상시 주파수가 서서히 감소할 수 있음을 알수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 용접전류가 설정전류보다 높게 되는 경우에 있어서 용접교류 주파수를 상기 용접전류의 크기에 따라 선형적으로 감소시키도록 하여, 설정전류값 전후에서 발생되는 급격한 주파수변동을 억제토록 하여 용접품질의 향상을 획득할 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1차 인버터회로(1), 용접용 변압기(2), 2차 인버터회로(3)를 포함하여 교류 파형을 출력하는 교류 티그 용접기에 있어서, 출력조정기(7)의 지령신호를 얻어서 출력전류 지령신호를 발생하는 출력전류 지령회로(8)와, 상기 출력전류 지령회로(8)에서의 출력전류 지령신호를 받아서 출력전류에 적당한 극성비율을 설정하는 극성비율신호를 출력하는 극성비율 제어회로(9)와, 상기 극성비율 제어회로(9)의 극성비율신호에 따라 상기 2차 인버터회로(3)의 극성절환을 지시하는 극성절환회로(10)와, 상기 출력전류 지령회로(8) 및 상기 극성절환회로(10)의 출력신호를 받아서 교류파형신호를 1차 및 2차 인버터회로(1,3)에 출력하는 교류파형 발생회로(11)와, 아날로그전압의 출력을 주파수로 바꾸는 V-F변환회로(30)와, 임의의 설정 전류치에서부터 아날로그 전압이 변환회로로 입력되도록 하는 트리거용 회로(20)를 구비함을 특징으로 하는 교류티그 용접기.