KR101320096B1

KR101320096B1 - 하이브리드 용접기

Info

Publication number: KR101320096B1
Application number: KR1020130058386A
Authority: KR
Inventors: 고종철; 김현진
Original assignee: 고종철
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-10-29

Abstract

본 발명은 다양한 구동 방식의 용접기를 일체화해서 선택적으로 활용할 수 있도록 하는 하이브리드 용접기에 관한 것으로, 입력된 교류전류를 직류전류로 정류하는 입력정류모듈; 상기 입력정류모듈에서 정류된 직류전류를 평활 처리하는 평활모듈; 상기 평활모듈과 전기적으로 병렬 연결되고, 상기 평활모듈의 직류전기를 교류전기로 변환하는 제1인버터와 제2인버터; 상기 평활모듈이 제1인버터 또는 제2인버터 중 하나와 전기적으로 연결되도록 조정하는 경로조정스위치; 상기 제1인버터의 교류전기를 변환하는 제1트랜스; 상기 제2인버터의 교류전기를 변환하는 제2트랜스; 상기 제1트랜스의 출력전기가 제1용접토치와 제1접지선을 통해 출력되도록 직류전기로 정류하는 제1출력정류모듈; 및 상기 제2트랜스의 출력전기가 제2용접토치와 제2접지선을 통해 출력되도록 직류전기로 정류하는 제2출력정류모듈;을 포함하는 것이다.

Description

하이브리드 용접기{Hybrid welder}

본 발명은 다양한 구동 방식의 용접기를 일체화해서 선택적으로 활용할 수 있도록 하는 하이브리드 용접기에 관한 것이다.

아크 용접은 전극과 전극 또는 전극과 모재 사이에서 발생하는 아크 열을 이용하여 용재 또는 모재를 용융시키고, 이를 통해 모재의 접합을 이루는 것이다. 용접에 이용되는 아크는 비교적 낮은 전압과 높은 전류 특성을 가지며, 아크의 정적 및 동적 특성은 용접법에 따라 각각 달라진다.

아크 용접은 보다 다양하게 분류될 수 있으나, 일반적으로 피복 아크 용접법, 텅스텐(tungsten) 전극을 사용하는 티그(Tunsten Inert Gas Welding, TIG) 용접법, 용가재(용접봉)을 전극으로 사용하는 미그(Metal Inert Gas Welding, MIG) 용접법과 매그(Metal Active Gas Welding, Mag) 용접법, CO2 용접법, 서브머지드 용접법 및 플라즈마 용접법 등, 여러 가지로 구분될 수 있다.

이들 용접법을 구현하는 용접기들은 용접봉 또는 가스의 공급 상태에 따라서 수동 또는 자동으로 구분된다.

피복 아크 용접법을 수행하는 종래 용접기는 가장 널리 쓰이는 수동 전기 용접기 중 하나로, 로드(Rod) 용접봉을 사용하며 보통 용접봉이나 가스를 자동으로 공급하는 구성을 갖지 않는다. 참고로, 피복 아크 용접봉은 심선에 피복재를 입힌 용접봉과 모재 사이에 아크를 일으켜서 용접하는 것이며, 직류 또는 교류 전원을 이용하여 아크를 일으키는 구성을 갖는다.

티그 용접법을 수행하는 종래 용접기는 보통 용접봉의 공급없이 가스를 자동으로 공급하는 구성을 가지며, 불활성 가스 분위기에서 아크를 일으켜 용접한다. 티그 용접기는 비철금속의 용접에 많이 사용되고 용접부의 품질이 우수하다.

참고로, 용접을 하면 용접이 이루어지는 접합면은 불순물이 포함되게 되어 쉽게 물러지는 경향이 있으므로, 접합부에 산소를 없애주는 탈산제(脫酸劑)나 금속이 잘 섞이도록 용해를 촉진하는 융제(溶劑)를 사용하거나, 비활성이나 환원성 기체를 사용하여 산화를 방지하고 있는데, 티그용접법은 이너트(inert) 가스(헬륨이나 아르곤 가스 등의 불활성 가스)로 아크를 덮듯이 하여 산화를 방지한다.

티그용접법은 한 손에는 용가재(용접봉)를 쥐고 다른 손에는 용접토치를 쥐고 용접을 하는데, 용접토치 대신 탄소 전극이나 텅스텐 전극을 사용하는 경우도 있다. 티그용접법은 텅스텐 전극으로부터의 용융금속의 이행이 없으므로 그에 따른 아크의 불안정 및 스패터의 발생이 없으며, 작업성이 좋고 외관이 미려하여 용접 품질의 신뢰성이 매우 높은 장점을 지니고 있다.

또한, 텅스텐 전극을 사용하는 티그 용접법은 플럭스(flux)를 사용하지 않아 슬래그(slag)가 발생하지 않게 되고, 따라서 Al이나 Mg합금과 같은 금속에 매우 유리하게 적용할 수 있다. 그리고, 티그 용접법은 텅스텐 전극으로부터의 용융금속의 이행이 없으므로 그에 따른 아크의 불안정 및 스패터의 발생이 없으며 작업성도 좋고 용접품질의 신뢰성이 매우 높은 장점을 지니고 있다.

미그, 매그, CO2 용접법을 수행하는 용접기는 보통 와이어 타입의 용접봉을 자동 공급하고, 가스를 자동으로 공급하는 구성을 갖는다. 미그, 매그, CO2 용접기는 탄산가스 또는 혼합가스(탄산가스-불활성가스) 분위기에서 아크를 일으켜 용접한다.

미그 용접법은 직류 역극성으로 고전류 밀도의 경우에 한하여 용융금속의 안정한 모재이행이 가능하다는 특성을 지니고 있는 것으로, 가는 직경의 용가재를 전극으로 써서 큰 전류를 사용해야 하며 그러기 위해서는 저항열에 의한 전극의 용융을 피하기 위하여 아크 직전에 전류를 도입해야 한다.

계속해서, 미그 용접법은 고전류 밀도로 전류.전압특성이 상승특성이므로 아크 길이의 자기제어 작용에 적합한 정전압 특성 또는 상승특성의 직류 용접기가 널리 실용화되어 좋은 결과를 얻고 있다. 또한, 미그 용접법은 직류 정극성에서는 비교적 높은 전류밀도를 사용하더라도 용융금속이 작은 입자로 되지 않고 오히려 전극단에서 큰 용적을 형성하여 모재 양극측으로부터 이온의 센바람을 형성하기 때문에 아크가 크게 불안정하게 되어 만족할 만한 용접을 구현할 수 없는 경우가 발생하기도 한다. 따라서, 미그 용접법은 직류 역극성이 적합한데, 이러한 직류 역극성은 전류값을 증가시켜 어느 임계전류 값을 넘게 될 경우 용적은 미소입자가 되어 플라스마 기류에 의하여 빠른 속도로 분사되어 스프레이형의 이행 형상이 나타날 수 있게 된다. 이러한 경우 아크가 매우 안정될 수 있으며, 센 지향성을 가질 수 있게 되어 깊은 용입이 얻어질 수 있고, 더불어 모든 자세의 용접이 가능한 특성을 지니게 된다. 또한, 미그 용접법의 경우 고전류 밀도에서 용접 와이어의 용융속도가 크며 아크의 전압 및 전류특성이 상승특성이며 정전압 전원을 사용하므로 특히 자동제어 장치를 사용하여 용접 와이어의 속도를 가감하지 않아도 용융속도가 스스로 제어되므로 언제나 아크 길이를 일정하게 유지하려는 특성을 갖는다. 즉, 아크 길이의 자기제어 작용은 부하특성(고전류 밀도)에 의한 자기 제어기능과 전원특성(정전압 전원)에 의한 자기 제어기능의 특성이 가중되어 작용하고 있기 때문에 아크 길이를 항상 일정하게 유지하려는 특성이 가능하게 되는 것이다.

참고로, 미그 용접법은 용접시 적용되는 쉴드(shield)가스로 불활성가스를 사용하는 것이고, 매그 용접법은 활성가스를 사용하는 것이다.

CO2 용접법은 쉴드가스로서 탄산가스(CO2) 또는 탄산가스를 주로 한 혼합가스를 사용하는 쉴드식 아크 용접을 통칭한 용접을 말한다. 앞서 설명한 이너트(inert) 가스를 사용하는 미그 용접법은 경제적인 이유로 주로 시공이 곤란한 경금속을 위시하여 활성 비철금속이나 합금강 등의 용접에 이용되고 있지만, CO2 용접법은 고가의 이너트 가스를 사용하는 미그 용접법과는 다르게 비교적 저렴한 탄산가스를 사용하므로 미그 용접법의 고능률을 살리면서 이용도가 높은 철강 구조물의 용접을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

이상 설명한 바와 같이, 아크 용접법은 교류용 TIG 용접법과 직류용 TIG 용접법과 MIG 용접법과 MAG 용접법과 CO2 용접법 등이 제시되고, 각각의 용접법에 따라 용접작업을 진행하기 위해서는 전용 용접기가 요구된다. 즉, 전술한 용접법을 수행하기 위해서는 최소한 5개 이상의 용접기가 요구되는 것이다.

한편, 다양한 용접법을 실시해야 하는 작업현장 또는 다양한 용접기술을 가르쳐야 하는 실습현장 및 학습현장에서는 해당 용접법을 구사할 수 있는 용접기를 구비해야 한다. 그런데, 다양한 종류의 용접기를 갖추기 위해서는 그에 상응하는 공간과 비용이 요구되었다. 특히 다수인이 동시에 다양한 용접법을 구사해야 하는 실습현장에서는 다양한 종류의 용접기를 다수 비치해야 함이 절실히 요구되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 다양한 용접법을 구사할 수 있도록 하는 하이브리드 용접기의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

입력된 교류전류를 직류전류로 정류하는 입력정류모듈;

상기 입력정류모듈에서 정류된 직류전류를 평활 처리하는 평활모듈;

상기 평활모듈과 전기적으로 병렬 연결되고, 상기 평활모듈의 직류전기를 교류전기로 변환하는 제1인버터와 제2인버터;

상기 평활모듈이 제1인버터 또는 제2인버터 중 하나와 전기적으로 연결되도록 조정하는 경로조정스위치;

상기 제1인버터의 교류전기를 변환하는 제1트랜스;

상기 제2인버터의 교류전기를 변환하는 제2트랜스;

상기 제1트랜스의 출력전기가 제1용접토치와 제1접지선을 통해 출력되도록 직류전기로 정류하는 제1출력정류모듈; 및

상기 제2트랜스의 출력전기가 제2용접토치와 제2접지선을 통해 출력되도록 직류전기로 정류하는 제2출력정류모듈;

을 포함하는 하이브리드 용접기이다.

상기의 본 발명은, 하나의 용접부스에 다양한 모드의 용접기능이 발현될 수 있도록 함으로서, 사용자는 상황에 따라 필요한 용접모드를 선택해 용접작업을 진행할 수 있고, 이를 통해 최소한의 용접장비로 다양한 용접작업 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용접기의 내부구성을 개략적으로 도시한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 용접기에 연결된 주변 장치와의 연계모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 용접기의 전면 모습을 보인 이미지이고,
도 4는 본 발명에 따른 분위기 조정모듈의 동작 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 분위기 조정모듈 모습을 분해 도시한 사시도이다

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 용접기의 내부구성을 개략적으로 도시한 블록도인바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 용접기(100)는 교류전류에 혼입되기 쉬운 노이즈 신호(noise signal)를 제거하는 필터모듈(110)과, 필터모듈(110)에서 필터링된 교류전류를 직류전류로 정류하는 입력정류모듈(120)과, 입력정류모듈(120)에서 변환된 직류전류가 저전류 내지 고전류 범위의 광대역에서 안정된 아크로 출력되도록 직류의 저전압 대전류의 출력전기로 평활하는 평활모듈(130)과, 평활모듈(130)로부터 출력되는 저전압 대전류의 출력전기를 교류의 펄스파로 변환하는 제1,2인버터(151, 152)와, 제1,2인버터(151, 152)로부터 변환 및 출력되는 펄스파를 권선비 및 코일의 굵기를 달리하여 용접에 필요한 저전압 대전류로 변환시키는 제1,2트랜스(161, 162)와, 제1,2트랜스(161, 162)로부터 출력된 교류전류인 저전압 대전류를 고속 정류시켜 맥류화된 전기성분으로 변환시키는 제1,2출력정류모듈(171, 172)과, 용접기(100)를 제어하는 제1,2제어모듈(181, 182)과, 제1출력정류모듈(171)을 제어해서 출력되는 출력전기가 AC 또는 DC가 되도록 제어하는 전력변환스위치(190)를 포함한다.

여기서, 제1,2제어모듈(181, 182)은 평활모듈(130)로부터 출력되는 출력전기의 오차를 검출하여 펄스파를 발생시키고 설정된 기준전압과 일치시켜 일정한 출력전류를 유지하도록 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation)제어부와, 용접하고자 하는 용접재료의 종류 및 사용되는 가스의 종류, 용접자세, 용접 와이어의 종류와 같은 다양한 용접 파라미터를 입력하는 스위치부와, 상기 스위치부의 조작에 의하여 선택된 용접 파라미터를 연산 처리하여 최적의 희망 용접전압 및 희망 용접전류를 출력하도록 상기 PWM제어부를 제어하는 컨트롤러부를 포함한다. 참고로, 상기 스위치부는 사용자의 조작에 상응하는 입력값을 생성해서 상기 컨트롤러부로 전달하고, 상기 컨트롤러부는 상기 입력값을 수신해서 설정된 연산식에 따라 연산 처리하며, 상기 PWM제어부는 평활모듈(130)로부터 출력되는 출력전기가 상기 컨트롤러부가 연산한 연산값에 상응하는 일정한 크기를 유지하며 출력될 수 있도록 제어한다.

제1,2제어모듈(181, 182)은 필터모듈(110), 입력정류모듈(120), 평활모듈(130) 단의 전기특성을 제어하므로, 경로조정스위치(140)에 의해서 제1인버터(151) 또는 제2인버터(152) 중 어느 한 곳에 전기가 인가되면, 사용자가 조작하는 제어내용이 전기가 인가된 제1인버터(151) 또는 제2인버터(152)에 영향을 미치도록 된다. 본 발명에 따른 실시 예에서는 제1,2제어모듈(181, 182)이 서로 분리된 형태를 이루도록 했으나, 제1,2제어모듈(181, 182)은 일체로 구성될 수도 있음은 물론이다. 참고로, 제어모듈을 제1,2제어모듈(181, 182)로 분리해 예시한 이유는, 본 발명에 따른 용접기(100)의 구성 모드인 티그용접기부와 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부의 실제 제어내용이 달라 도 3에서 보인 바와 같이 모드 별로 서로 다른 스위치가 구성될 수 있기 때문이다.

이외에도, 본 발명에 따른 용접기(100)는 제1,2출력정류모듈(171, 172)을 통하여 맥류화된 전기를 직류로 평활시키는 리액터(미도시함)와, 필터모듈(110)로부터 공급된 입력전기를 사용 가능한 전기로 변환시키는 전환스위치(111)와, 전환스위치(111)의 전기를 제1,2제어모듈(181, 182)로 공급하는 입력 트랜스(112, 112')와, 입력 트랜스(112, 112')에 접속되어 내부의 열을 외부로 배출시키는 냉각팬(미도시함)을 더 포함한다.

계속해서, 본 발명에 따른 용접기(100)는 평활모듈(130)로부터 출력되는 출력전기의 통전경로를 조정하는 경로조정스위치(140)를 더 포함함으로써, 텅스텐(tungsten) 전극을 사용하는 티그(Tunsten Inert Gas Welding, TIG)용접기부와, 용가재를 전극으로 사용하는 미그(Metal Inert Gas Welding, MIG)용접기부와, 매그(Metal Active Gas Welding, Mag) 용접기부와, CO2 용접기부와, 일반 아크용접기부가 일체로 구성되도록 된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 용접기(100)는 일체로 결합된 상기 용접기부들 중, 전기적으로 교류와 직류를 병행해 사용할 수 있는 티그용접기부 모드와, 전기적으로 직류만을 사용할 수 있는 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부 모드의 구동을 사용자가 선택할 수 있도록 하기 위해서, 평활모듈(130)과 전기적으로 병렬 연결된 제1,2인버터(151, 152)를 선택하도록 하는 경로조정스위치(140)가 구성된다. 전술한 바와 같이, 경로조정스위치(140)는 평활모듈(130)로부터 출력되는 출력전기의 통전경로를 조정해서, 티그용접기부 모드 또는 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부 모드로 용접기가 설정될 수 있도록 한다.

한편, 티그용접기부에는 제1출력정류모듈(171)로부터 출력되는 출력전기를 제어하는 전력변환스위치(190)가 구성된다. 전력변환스위치(190)는 제1출력정류모듈(171)의 구동을 제어해서 제1트랜스(161)로부터 출력되는 출력전기인 교류전기가 그대로 출력되도록 하거나, 정류되어 직류전기로 출력되도록 한다. 즉, 전력변환스위치(190)를 'ON'하면 제1출력정류모듈(171)이 구동되어 교류전기를 직류전기로 정류시키고, 전력변환스위치(190)를 'OFF'하면 제1출력정류모듈(171)이 정지되어 교류전기를 그대로 출력되도록 하는 것이다. 결국, 사용자는 전력변환스위치(190) 조작을 통해 티그용접기부의 출력전기를 AC 또는 DC로 용이하게 변환 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 용접기에 연결된 주변 장치와의 연계모습을 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 용접기(100)는, 이너트가스를 공급하기 위해서 용접기(100)에 연결되는 제1,2이너트가스통(210, 220)과, 용접기(100)의 제1출력정류모듈(171)과 전기적으로 연결되어 출력전기가 통전 출력되고 제1이너트가스통(210)으로부터 제1이너트가스를 공급받는 제1용접토치(310)와, 용접기(100)의 제1출력정류모듈(171)과 전기적으로 연결되어 출력전기가 퉁전 출력되는 제1접지선(320)과, 용접기(100)의 제2출력정류모듈(172)과 전기적으로 연결되어 출력전기가 통전 출력되고 제1이너트가스통(210) 또는 제2이너트가스통(220)과 선택적으로 연결되어서 제1,2이너트가스를 공급받는 제2용접토치(330)와, 용접기(100)의 제2출력정류모듈(172)과 전기적으로 연결되어 출력전기가 통전 출력되는 제2접지선(340)과, 제2용접토치(330)에 공급되는 용접봉을 권취해 보관하면서 용접으로 소비되는 상기 용접봉을 공급하는 와이어피더(400)와 연결된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 용접기(100)에는 티그용접부가 적용되는 제1용접토치(310)와, 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부가 적용되는 제2용접토치(330)가 연결되고, 불활성 가스와 활성 가스가 각각 충진된 제1,2이너트가스통(210, 220) 또한 연결되어서, 사용자는 용접기(100) 조작을 통해 자신에게 필요한 종류의 용접작업 종류를 손쉽게 선택해 작업을 진행할 수 있다.

본 발명에 따른 용접기(100)에는 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부가 적용되는 제2용접토치(330)가 하나만 구성되도록 할 수 있으나, 본 발명에 따른 또 다른 실시 예에서는 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부가 적용되는 제2용접토치(330, 330')를 2개 구성하고, 와이어피더(400, 400') 또한 제2용접토치(330, 330')별로 각각 구성되도록 할 수 있다. 여기서, 하나의 와이어피더(400)는 철 재질의 용접봉을 송출하도록 되고, 다른 하나의 와이어피더(400')는 알루미늄 재질의 용접봉을 송출하도록 된다. 따라서, 사용자는 전기적으로 병렬연결된 제2용접토치(330, 330')를 선택적으로 조작해서 이종(異種)의 용접봉을 적절한 용접작업에 투입할 수 있고, 해당 출력전기가 출력되게 할 수 있다.

도 2에서는 제2용접투치(330, 330')를 2개 도시하였으나, 전술한 바와 같이 1개의 용접토치(330)만이 배치될 수도 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명에 따른 용접기의 전면 모습을 보인 이미지인 바, 이를 참조해 설명한다.

사용자는 중앙 좌측에 위치한 경로조정스위치(140)를 조정해서 AC/DC 조정형 티그용접기부를 작동시킬 것인지, DC 전용 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부를 작동시킬 것인지를 선택한다. 본 발명에 따른 실시 예에서 경로조정스위치(140)는 레버 타입으로 되어서, 사용자는 용접기부의 선택을 용이하게 진행할 수 있다.

참고로, 사용자가 경로조정스위치(140)를 조정해서 티그용접기부를 선택하면 평활모듈(130)로부터 출력되는 출력전기는 제1인버터(151)로 통전되고, 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부를 선택하면 평활모듈(130)로부터 출력되는 출력전기는 제2인버터(152)로 통전된다. 즉, 경로조정스위치(140)는 제1인버터(151)와 제2인버터(152)의 바이패스 라인에서 경로를 택일하는 전기적 스위치 구조를 이루는 것이다.

사용자가 경로조정스위치(140)를 조작해서 용접기(100)의 모드를 티그용접기부로 선택하고, 전력변환스위치(190)를 조정해서 출력전기의 종류를 최종 결정한다. 본 발명에 따른 실시 예에서 전력변환스위치(190)는 레버 타입으로 되어서, 사용자는 AC 또는 DC 타입의 출력전기 선택을 용이하게 진행할 수 있다.

한편, 티그용접기부는 이너트가스로 불활성 가스를 활용하므로, 불활성 가스의 일종인 아르곤(Ar) 등이 충진된 제1이너트가스통(210)을 개구시키고, 제1용접토치(310)의 조작을 통해 해당 이너트가스가 최종 분사될 수 있도록 제어한다.

사용자는 경로조정스위치(140)를 조정해서 용접기(100)의 모드를 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부로 선택하면, 평활모듈(130)의 출력전기는 제2인버터(152)로 통전된다. 여기서, 미그용접기부는 불활성 가스를 이너트가스로 활용하고, 매그용접기부는 활성가스를 이너트가스로 활용하므로, 본 실시 예에서 사용자가 용접기(100)의 제2제어모듈(182)을 제어하는 제1선택스위치(182a)를 조작하면 미그용접기부 또는 매그용접기부 중 하나가 선택되면서 제1,2이너트가스통(210, 220) 중 하나가 개구되도록 되고, 용접기(100)의 제2제어모듈(182)을 제어하는 제2선택스위치(182b)를 조작하면 CO2 용접기부 또는 아크용접기부 중 하나가 선택되면서 제1,2이너트가스통(210, 220) 중 하나가 개구되도록 된다. 본 발명에 따른 용접기(100)에서 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부에서의 출력전기는 DC 타입으로 동일하나, 이너트가스는 선택된 용접기부에 따라 조정된다. 따라서 제1,2선택스위치(182a, 182b)는 제2제어모듈(182)에 제어신호를 전송해서, 제2제어모듈(182)이 제1,2이너트가스통(210, 220)의 연결라인을 조정하는 분위기 조정모듈(500; 도 4 참조)을 제어하도록 한다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 도 4,5를 설명하면서 상세히 한다.

용접기(100) 전면에 구성된 제1출력부(101)와 제2출력부(102)는 제1 또는 제2용접토치(310, 330)에 출력되고 있는 출력전기의 전압 또는 전류를 디스플레이하는 장치로서, 제1 또는 제2용접토치(310, 330)에 출력되고 있는 출력전기를 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하고, 이를 통해 현장 제어를 정밀하게 할 수 있도록 한다. 참고로, 제1 또는 제2용접토치(310, 330)에 출력되고 있는 출력전기의 전압 또는 전류 측정을 위한 측정계(미도시함)는 최종 출력전기 측정을 위해 제1,2출력정류모듈(171, 172) 단부에 배치된다.

한편, 용접기(100) 전면에는 출력전기의 세기 등을 제어하기 위한 다양한 스위치가 구성될 수 있으며, 이는 통상적인 용접기의 구성 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 분위기 조정모듈의 동작 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 분위기 조정모듈 모습을 분해 도시한 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 분위기 조정모듈(500)은 제1 내지 제4관(511, 512, 513, 514)이 크로스 형태를 이루는 크로스파이프(510)와, 제1관(511)과 제2관(512)을 각각 개폐하는 제1,2개폐구(520, 520')와, 제1관(511)과 제2관(512)을 선택적으로 개폐하면서 제1,2개폐구(520, 520')와 연동하는 제1조정도어(530)와, 제3관(513)과 제4관(514)을 선택적으로 개폐하는 제2조정도어(540)로 구성된다. 여기서, 제1관(511)은 제1이너트가스통(210)으로부터 인출된 제1배출라인(211)과 연통하고, 제2관(512)은 제2이너트가스통(220)으로부터 인출된 제2배출라인(221)과 연통하고, 제3관(513)은 티그용접부에 해당하는 제1용접토치(310)와 연통하고, 제4관(514)은 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부에 해당하는 제2용접토치(330)와 연통한다.

우선, 제2조정도어(540)는 경로조정스위치(140)의 조작에 따라 동작하되, 사용자가 용접기(100)의 모드로 티그용접부를 선택하면, 도 4(a)에 도시한 바와 같이 제2조정도어(540)는 제1제어모듈(181) 또는 제2제어모듈(182)의 제어신호를 받아 제3관(513)을 개구하도록 동작한다. 또한, 사용자가 경로조정스위치(140)를 티그용접부로 선택하면, 제1조정도어(530)는 제1제어모듈(181) 또는 제2제어모듈(182)의 제어신호를 받아 제1이너트가스통(210)의 제1배출라인(211)과 연통하는 제1관(511)을 도 4(a)에 도시한 바와 같이 개구하고, 제1조정도어(530)와 연동하는 제1개폐구(520) 또한 제1관(511)을 개구한다. 결국, 사용자가 경로조정스위치(140)를 조작해서 티그용접부를 선택하면, 분위기 조정모듈(500)은 제1이너트가스통(210)에 충진된 불활성가스 종류의 이너트가스를 용접작업시 제1용접토치(310)에 정확히 제공하게 된다.

한편, 사용자가 경로조정스위치(140)를 조작해서 용접기(100)의 모드로 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부를 선택하면, 제2조정도어(540)는 도 4(b) 및 도 4(c)에 도시한 바와 같이 제1제어모듈(181) 또는 제2제어모듈(182)의 제어신호를 받아 제4관(514)을 개구하도록 동작한다. 또한, 사용자가 제1선택스위치(182a) 또는 제2선택스위치(182b)를 조작하면, 제1조정도어(530)는 제1,2선택스위치(182a, 182b)의 선택 내용에 따라 제2제어모듈(182)로부터 제어신호를 수신해서, 도 4(b)에 도시한 바와 같이 제2관(512)을 개구하면서 제1조정도어(530)와 연동하는 제2개폐구(520')를 개구하거나, 도 4(c)에 도시한 바와 같이 제1관(511)을 개구하면서 제1조정도어(530)와 연동하는 제1개폐구(520)를 개구한다. 결국, 사용자가 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부를 선택하면, 분위기 조정모듈(500)은 제1이너트가스통(210)에 충진된 불활성가스 또는 제2이너트가스통(220)에 충진된 활성가스 종류인 이너트가스를 용접작업시 제1용접토치(310) 또는 제2용접토치(320)에 선택적으로 정확히 제공하게 된다.

본 발명에 따른 분위기 조정모듈(500)의 세부 구조를 좀 더 구체적으로 설명한다.

제2조정도어(540)는 제2구동모터(541)와, 제2구동모터(541)의 동력을 받아 선택적으로 양방향 회전하며 크로스파이프(510)에 회전가능하게 삽입되는 제2주동축(542)과, 제3관(513)과 제4관(514)의 분기점에 위치한 제2주동축(542)을 중심으로 회전하면서 제3관(513)과 제4관(514)을 선택적으로 개폐하는 제2회전판(544)으로 구성된다. 여기서 제2구동모터(541)는 경로조정스위치(140)의 제어에 따라 회전방향이 결정되고, 이를 통해 제2회전판(544)은 사용자가 선택한 용접 모드에 따른 이너트가스 경로를 형성시킨다.

참고로, 제2조정도어(540)의 제2회전판(544)은 전방으로부터 유입되는 이너트가스에 대항해서 제3관(513) 또는 제4관(514)을 개폐하므로, 제3관(513) 또는 제4관(514)을 폐구하고 있는 제2회전판(544)은 유입되는 이너트가스의 기압에 의해 폐구력이 향상되고, 이로 인해 기밀성을 높이는 효과가 있다.

제1조정도어(530)는 제1구동모터(531)와, 제1구동모터(531)의 동력을 받아 선택적으로 양방향 회전하며 크로스파이프(510)에 회전가능하게 삽입되는 제1주동축(532)과, 제1주동축(532)과 동축으로 회전하는 주동기어(533)와, 제1관(511)과 제2관(512)의 분기점에 위치한 제1주동축(532)을 중심으로 회전하면서 제1관(511)과 제2관(512)을 선택적으로 개폐하는 제1회전판(534)으로 구성된다. 여기서 제1조정도어(530)의 제1구동모터(531)는 경로조정스위치(140)가 티그용접기부 모드로 조정되면, 도 4(a)에 도시한 바와 같이 제1이너트가스통(210)의 개방을 위한 제1관(511)이 개구되도록 제1회전판(534)을 제2관(512) 쪽으로 회전시키고, 경로조정스위치(140)가 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부 모드로 조정되면, 제1조정도어(530)의 제1구동모터(531)는 제1,2선택스위치(182a, 182b)의 제어에 따라 제1관(511) 또는 제2관(512)이 선택적으로 개방되도록 제1회전판(534)을 반대쪽으로 회전시킨다. 참고로, 도 4(b)는 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부 모드에서 사용자가 제1선택스위치(182a) 또는 제2선택스위치를 조작해서 활성가스가 분사되도록 제2이너트가스통(220)을 개방한 것으로서, 매그용접기부 모드 또는 CO2 용접기부 모드로 설정된 모습을 도시한 것이다. 도 4(c)는 도 4(b)는 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부 모드에서 사용자가 제1선택스위치(182a) 또는 제2선택스위치를 조작해서 불활성 가스가 분사되도록 제1이너트가스통(210)을 개방한 것으로서, 미그용접기부 모드 또는 아크용접기부 모드로 설정된 모습을 도시한 것이다.

한편, 크로스파이프(510)는 제1배출라인(211) 또는 제2배출라인(221)으로부터 각각 유입되는 이너트가스가 상대 관으로 유입됨 없이 정확히 이송 및 배출될 수 있도록 하기 위해서, 전술한 바와 같이 제1조정도어(530)에 상대 관을 폐구하는 제1회전판(534)을 구성한다. 여기서, 제1조정도어(530)는 제1관(511)과 제2관(512)을 각각 개폐하는 제1,2개폐구(520, 520')와 연동하며, 이를 통해 제1조정도어(530)의 제1,2관(511, 512) 개폐 동작에 연동하여 제1,2개폐구(520, 520')가 제1관(511)과 제2관(512)을 개폐할 수 있도록 한다.

제1조정도어(530)와 제1,2개폐구(520, 520')의 구조에 대하 좀 더 구체적으로 설명한다.

전술한 바와 같이, 제1조정도어(530)의 제1구동모터(531)는 ON/OFF와 회전방향이 경로조정스위치(140)에 의해 1차 제어되고, 경로조정스위치(140)가 미그/매그용접기부/CO2 용접기부/아크용접기부 모드로 설정되면 ON/OFF와 회전방향이 제1,2선택스위치(182a, 182b)에 의해 2차 제어된다.

이를 위해 제1,2개폐구(520, 520')는 주동기어(533)와 벨트(B, B')로 맞물리는 종동기어(521a)가 외면에 형성되고 내면에는 암나사산(521b)이 형성되어 회전하는 종동관(521, 521')과, 종동관(521, 521')에 삽입되고 암나사산(521b)과 나사결합하며 길이방향을 따라 이동하도록 된 스크류(522, 522')와, 스크류(522, 522')의 저면에 돌출 형성되어서 제1관(511) 또는 제2관(512)에 삽입돼 승하강하면서 제1,2관(511, 512)을 개폐하는 도어패널(523)로 구성된다. 여기서, 도어패널(523)은 제1,2관(511, 512)에 형성된 인입홈(511a)에 안내돼 승하강하도록 이동하므로, 스크류(522, 522')는 종동관(521, 521')의 회전에 상관없이 부동상태를 유지한다. 결국, 종동관(521, 521')의 암나나산(521b)과 나사산 결합된 스크류(522, 522')는 종동관(521, 521')의 회전방향을 따라 상하로 승하강하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 제1개폐구(520)의 종동관(521, 521')과 제2개폐구(520')의 종동관의 각 암나사산은 서로 다른 역방향의 나사산이 형성되고, 이에 대응해서 스크류(522, 522')의 나사산 또한 서로 다른 역방향으로 형성되므로, 제1,2개폐구(520, 520')의 종동관(521, 521')이 동일한 방향으로 회전하더라도 제1개폐구(520)의 스크류(522, 522')가 상승할 경우엔 제2개폐구(520')의 스크류는 하강하고, 제1개폐구(520)의 스크류(522, 522')가 하강할 경우엔 제2개폐구(520')의 스크류는 상승한다.

이로써 개구된 제1관(511)으로부터 불활성 가스가 배출되면, 상기 불활성 가스는 제2관(512)을 폐구하고 있는 제1회전판(534)을 가압하면서 통과하고, 제2관(512)으로부터 활성가스가 배출되면, 상기 활성가스는 제1관(511)을 폐구하고 있는 제1회전판(534)을 가압하면서 통과한다. 결국, 본 발명에 따른 분위기 조정모듈(500)은 현재 배출되고 있는 이너트가스가 다른 이너트가스의 배출구를 효과적으로 밀폐하면서 안정적으로 이동하도록 하므로, 선택된 용접 모드에서 이너트가스의 혼재 없이 정밀한 용접작업이 이루어질 수 있도록 한다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100; 용접기 110; 필터모듈 120; 입력정류모듈
130; 평활모듈 140; 경로조정스위치 151; 제1인버터
152; 제2인버터 161; 제1트랜스 162; 제2트랜스
171; 제1출력정류모듈 172; 제2출력정류모듈 181; 제1제어모듈
182; 제2제어모듈 182a; 제1선택스위치 182b; 제2선택스위치
190; 전력변환스위치 210; 제1이너트가스통 220; 제2이너트가스통
310; 제1용접토치 320; 제1접지선 330; 제2용접토치
340; 제2접지선 400; 와이어피더 500; 분위기 조정모듈
510; 크로스파이프 511; 제1관 512; 제2관
513; 제3관 514; 제4관 520; 제1개폐구
520'; 제2개폐구 521; 종동관 522; 스크류
523; 도어패널 530; 제1조정도어 531; 구동모터
532; 주동축 533; 주동기어 534; 회전판
540; 제2조정도어 541; 구동모터 542; 주동축
544; 회전판

Claims

입력된 교류전류를 직류전류로 정류하는 입력정류모듈; 상기 입력정류모듈에서 정류된 직류전류를 평활 처리하는 평활모듈; 상기 평활모듈과 전기적으로 병렬 연결되고, 상기 평활모듈의 직류전기를 교류전기로 변환하는 제1인버터와 제2인버터; 상기 평활모듈이 제1인버터 또는 제2인버터 중 하나와 전기적으로 연결되도록 조정하는 경로조정스위치; 상기 제1인버터의 교류전기를 변환하는 제1트랜스; 상기 제2인버터의 교류전기를 변환하는 제2트랜스; 상기 제1트랜스의 출력전기가 제1용접토치와 제1접지선을 통해 출력되도록 직류전기로 정류하는 제1출력정류모듈; 상기 제2트랜스의 출력전기가 제2용접토치와 제2접지선을 통해 출력되도록 직류전기로 정류하는 제2출력정류모듈; 상기 제1출력정류모듈의 ON/OFF를 제어하는 전력변환스위치; 및 이너트가스를 수용 공급하는 제1이너트가스통과 제2이너트가스통을 상기 제어모듈의 제어신호에 따라 선택적으로 개폐해서, 해당 이너트가스가 상기 제1용접토치 또는 제2용접토치를 통해 분사되도록 제어하는 분위기 조정모듈;를 포함하는 하이브리드 용접기에 있어서, 상기 분위기 조정모듈은
상기 제1이너트가스통으로부터 인출된 제1배출라인과 연통하는 제1관과, 상기 제2이너트가스통으로부터 인출된 제2배출라인과 연통하는 제2관과, 제1용접토치와 연통하는 제3관과, 제2용접토치와 연통하는 제4관이 크로스 형태를 이루는 크로스파이프;
상기 경로조정스위치의 조작에 따른 제어모듈의 제어신호를 수신해서 회전방향이 결정돼 출력되는 제2구동모터와, 상기 제2구동모터의 동력으로 회전하는 제2주동축과, 상기 제2주동축을 중심으로 회전하면서 상기 제3관과 제4관을 선택적으로 개폐하는 제2회전판으로 된 제2조정도어;
상기 제어모듈의 다른 제어신호를 수신해서 회전방향이 결정돼 출력되는 제1구동모터와, 상기 제1구동모터의 동력으로 회전하는 제1주동축과, 상기 제1주동축과 동축으로 회전하는 주동기어와, 상기 제1주동축을 중심으로 회전하면서 상기 제1관과 제2관을 선택적으로 개폐하는 제1회전판으로 된 제1조정도어;
상기 주동기어와 제1벨트를 매개로 연동하도록 외면에 제1종동기어가 형성되고 내면에는 제1암나사산이 형성된 제1종동관과, 상기 암나사산과 맞물리며 상기 제1종동관을 따라 이동하도록 내설된 제1스크류와, 상기 제1스크류에 돌출 형성되고 제1관을 개폐하도록 승하강하는 제1도어패널로 된 제1개폐구; 및
상기 주동기어와 제2벨트를 매개로 연동하도록 외면에 제2종동기어가 형성되고 내면에는 상기 제1암나사산과 역방향을 이루는 제2암나사산이 형성된 제2종동관과, 상기 제2암나사산과 맞물리며 상기 제2종동관을 따라 이동하도록 내설되되 상기 제1스크류와 역방향으로 이동하는 제2스크류와, 상기 제2스크류에 돌출 형성되고 제2관을 개폐하도록 승하강하는 제2도어패널로 된 제2개폐구;
로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접기.
제 1 항에 있어서,
상기 평활모듈로부터 출력되는 출력전기가 기준전압과 일치되도록 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation)제어부를 구비한 제어모듈;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접기.
제 1 항에 있어서,
상기 제2출력정류모듈에는 2개 이상의 제2용접토치가 전기적으로 병렬 연결되고, 상기 제2용접토치들에는 각각 와이어피더가 구성되어서 이종(異種)의 용접봉을 송출하도록 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접기.
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