KR20160092578A - 하이브리드 용접장치 - Google Patents

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KR20160092578A
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유상훈
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현대중공업 주식회사
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Abstract

하이브리드 용접장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 발명은: 용접 토치와 연결되는 토치연결부와; 용접 토치의 용접 대상이 되는 용접용 모재와 연결되는 모재연결부와; 모재연결부와 토치연결부에 서로 다른 극성의 전압이 인가되도록 직류전기를 공급하되, 토치연결부에 연결되는 용접 토치의 종류에 따라 토치연결부로 공급되는 직류전기의 전압 극성을 변화시키는 극성변환부; 및 극성변환부에 직류전기를 공급하는 직류전기공급부를 포함한다.

Description

하이브리드 용접장치{HYBRID WELDING APPARATUS}
본 발명은 하이브리드 용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열이나 압력등을 이용하여 금속을 절단, 접합하는데 이용되는 하이브리드 용접장치에 관한 것이다.
일반적으로, 용접이란 열이나 압력 등을 이용하여 금속을 절단, 접합하는 기술로서 전기, 전자제품 제조 및 일반 산업현장에서 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 용접 중 아크 용접은 보다 다양하게 분류될 수 있으나, 일반적으로 피복 아크 용접, 텅스텐(tungsten)을 전극을 사용하는 티그(Tunsten Inert Gas Welding, TIG) 용접, 용가재(용접봉)를 전극으로 사용하는 미그(Metal Inert Gas Welding, MIG) 용접과 매그(Metal Active Gas Welding, Mag) 용접 및 CO2 용접 등으로 구분될 수 있다.
티그 용접을 수행하는 용접기는 보통 용접봉의 공급없이 가스를 자동으로 공급하는 구성을 가지며, 불활성 가스 분위기에서 아크를 일으켜 용접한다. 이러한 용접기는, 직류 전원전압에 의해 아크를 발생시키고 있는데, 용접 토치에 음극 전압이 인가되도록 하고 용접 모재에는 양극 전압이 인가되도록 하여 아크를 발생시킨다.
그리고 미그, 매그, CO2 용접을 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.
이러한 용접기는, 직류 전원전압에 의해 아크를 발생시는 것은 티크 용접을 수행하는 용접기와 동일하나, 용접 토치에 양극 전압이 인가되도록 하고 용접 모재에는 음극 전압이 인가되도록 하여 아크를 발생시키는 것이 티크 용접을 수행하는 용접기와 다른 점이다.
이러한 이유로, 정극성 용접으로 구분되는 티그 용접을 역극성 용접으로 구분되는 미그 용접, 매그 용접 및 CO2 용접과 함께 수행하는 작업장에서는 각각의 방식에 맞는 용접기를 각각 별도로 구비하여야 한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2012-0075294호(2012년 07월 06일 공개, 발명의 명칭 : 아크용접장치 및 이를 이용한 원주용접 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 하나의 장치로 정극성 용접과 역극성 용접을 효율적으로 수행할 수 있는 하이브리드 용접장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 용접장치는: 용접 토치와 연결되는 토치연결부와; 용접 토치의 용접 대상이 되는 용접용 모재와 연결되는 모재연결부와; 상기 모재연결부와 상기 토치연결부에 서로 다른 극성의 전압이 인가되도록 직류전기를 공급하되, 상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치의 종류에 따라 상기 토치연결부로 공급되는 직류전기의 전압 극성을 변화시키는 극성변환부; 및 상기 극성변환부에 직류전기를 공급하는 직류전기공급부를 포함한다.
또한 상기 직류전기공급부는, 교류전기를 직류전기로 변환하는 전원변환부와; 상기 전원변환부에서 변환된 양극 전압의 직류전기를 상기 극성변환부에 공급하는 양극전기공급부; 및 상기 전원변환부에서 변환된 음극 전압의 직류전기를 상기 극성변환부에 공급하는 음극전기공급부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 극성변환부는, 연결위치에서 상기 양극전기공급부를 상기 토치연결부와 연결시키고 상기 음극전기공급부를 상기 모재연결부와 연결시키도록 구비되는 역극연결부와; 상기 연결위치에서 상기 양극전기공급부를 상기 모재연결부와 연결시키고 상기 음극전기공급부를 상기 토치연결부와 연결시키도록 구비되는 정극연결부; 및 상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치의 종류에 따라 상기 역극연결부와 상기 정극연결부 중 어느 하나를 상기 연결위치로 선택적으로 이동시키도록 동작되는 스위치부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 극성변환부는, 상기 토치연결부와 상기 모재연결부를 상기 직류전기공급부에 연결시키는 연결부와; 상기 연결부와 연결되어 상기 연결부를 통해 전달되는 직류전기의 극성을 변화시키는 컨버터부; 및 상기 연결부와 상기 컨버터부 간의 연결을 단속하도록 동작되는 스위치부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 컨버터부는, 상기 연결부를 통해 전달되는 직류전기의 극성을 반전시키기 위한 벅-부스트(Buck-boost) 방식의 직류-직류 변환 회로를 포함하는 직류-직류 컨버터를 구비하는 것이 바람직하다.
또한 상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치의 종류를 감지하는 토치감지부; 및 상기 토치감지부에서 감지된 용접 토치의 종류에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 제어부는, 상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치가 역극성 용접을 수행하는 용접 토치이면, 상기 토치연결부에 양극 전압의 직류전기가 인가되고 상기 모재연결부에 음극 전압의 직류전기가 인가되도록 상기 스위치의 동작을 제어하고; 상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치가 정극성 용접을 수행하는 용접 토치이면, 상기 토치연결부에 음극 전압의 직류전기가 인가되고 상기 모재연결부에 양극 전압의 직류전기가 인가되도록 상기 스위치의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 용접봉을 공급하는 자동송급장치를 더 포함하고; 상기 토치감지부는, 상기 자동송급장치에 연결되는 용접 토치의 종류를 감지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하이브리드 용접장치에 따르면, 자동송급장치에 연결되는 용접 토치의 종류를 자동으로 감지하고, 감지된 용접 토치의 종류에 따라 용접 토치와 용접용 모재에 공급되는 직류전기의 극성을 자동으로 선택하여 변환함으로써, 하나의 장치로 역극성 용접과 정극성 용접을 모두 효율적이고도 편리하게 수행할 수 있다.
또한 본 발명은 하나의 장치로 역극성 용접과 정극성 용접을 모두 효과적으로 수행할 수 있으므로, 여러 용접을 함께 수행하는 작업장에서 용접 종류에 따라 여러 용접장치를 마련해야 하는 불편함을 해소시킬 수 있으며, 용접장치를 마련하는데 소요되는 비용과 용접장치를 작업장에 설치 또는 철거하는데 소요되는 비용 및 수고로움을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 용접장치의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 극성변환부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 용접장치에 역극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 용접장치에 정극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 용접장치의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 하이브리드 용접장치에 역극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태의 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 하이브리드 용접장치에 정극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태의 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 용접장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 용접장치의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 극성변환부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 용접장치(100)는 토치연결부(110)와, 모재연결부(120)와, 극성변환부(130) 및 직류전기공급부(140)를 포함한다.
토치연결부(110)는, 용접 토치와 연결되도록 구비된다. 이러한 토치연결부(110)는, 극성변환부(130)의 출측에 마련되어 용접 토치를 극성변환부(130)와 전기적으로 연결시킨다.
그리고 토치연결부(110)와 용접 토치 사이에는 자동송급장치(115)가 구비될 수 있다. 자동송급장치(115)는 용접을 수행하는 용접 토치에 용접봉을 공급하도록 구비된다. 이러한 자동송급장치(115)에는 토치접속부(116)가 구비되며, 용접 토치는 토치접속부(116)와 연결됨으로써 자동송급장치(115)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따르면, 토치연결부(110)와 용접 토치의 연결은, 자동송급장치(115)에 용접 토치가 연결되고, 용접 토치가 연결된 자동송급장치(115)가 토치연결부(110)에 연결됨으로써 이루어질 수 있다.
일례로서, 자동송급장치(115)와 용접 토치 간의 연결은, 용접 토치와 연결된 전원케이블의 단부에 마련된 플러그가 포트 형태로 마련된 토치접속부(116)에 끼워져 접속됨으로써 이루어질 수 있다.
그리고 자동송급장치(115)와 토치연결부(110) 간의 연결은, 자동송급장치(115)와 연결된 전원케이블의 단부에 마련된 플러그가 포트 형태로 마련된 토치연결부(110)에 끼워져 접속됨으로써 이루어질 수 있다.
이와 같은 토치연결부(110)와 자동송급장치(115) 및 용접 토치 간의 연결에 의해, 용접 토치의 용접 작업에 필요한 전기가 토치연결부(110) 및 자동송급장치(115)를 통해 용접 토치에 공급될 수 있다.
모재연결부(120)는, 용접 토치의 용접 대상이 되는 용접용 모재와 연결되도록 구비된다. 이러한 모재연결부(120)는, 모재연결부(120)와 용접용 모재를 연결하는 접지케이블을 통해 용접용 모재와 연결될 수 있다.
극성변환부(130)는, 토치연결부(110)와 모재연결부(120)에 서로 다른 극성의 전압이 인가되도록 직류전기를 공급한다. 이러한 극성변환부(130)는, 토치연결부(110)에 연결되는 용접 토치의 종류에 따라 토치연결부(110) 및 모재연결부(120)로 공급되는 직류전기의 전압 극성을 변화시키도록 동작된다. 극성변환부(130)의 구성, 작용에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
직류전기공급부(140)는, 극성변환부(130)에 직류전기를 공급하도록 구비된다. 이러한 직류전기공급부(140)는, 전원변환부(141)와, 양극전기공급부(143) 및 음극전기공급부(145)를 포함한다.
전원변환부(141)는, 교류전기를 직류전기로 변환하도록 구비된다. 이러한 전원변환부(141)는, 외부전원(미도시)으로부터 공급되는 교류전기를 정류기(미도시) 등을 이용하여 정류 및 평활화하여 직류전기로 변환하고, 아크 용접에 필요한 전압으로 전압치를 조정하여 양극 전압과 음극 전압을 양극전기공급부(143)와 음극전기공급부(145)에 각각 인가한다.
양극전기공급부(143)는, 전원변환부(141)로부터 변환된 양극 전압의 직류전기를 인가받으며, 인가받은 양극 전압의 직류전기를 극성변환부(130)에 공급한다.
그리고 음극전기공급부(145)는, 전원변환부(141)로부터 변환된 음극 전압의 직류전기를 인가받으며, 인가받은 음극 전압의 직류전기를 극성변환부(130)에 공급한다.
한편 극성변환부(130)는, 역극연결부(131)와, 정극연결부(133) 및 스위치부(135)를 포함한다.
역극연결부(131)는, 연결위치(C)에서 양극전기공급부(143)를 토치연결부(110)와 연결시키고 음극전기공급부(145)를 모재연결부(120)와 연결시키도록 구비된다.
여기서 연결위치(C)는 양극전기공급부(143) 및 음극전기공급부(145)와 토치연결부(110) 및 모재연결부(120) 사이를 연결할 수 있는 역극연결부(131) 또는 정극연결부(133)의 위치인 것으로 예시된다.
본 실시예에서 역극연결부(131)는, 양극전기공급부(143) 및 음극전기공급부(145)를 토치연결부(110) 및 모재연결부(120)와 각각 연결하는 한 쌍의 전극선을 포함하는 형태로 구비되는 것으로 예시된다.
역극연결부(131)는, 스위치부(135)의 동작에 연동되어 연결위치(C) 또는 연결위치(C)로부터 벗어난 위치로 위치가 변화될 수 있다.
이러한 역극연결부(131)는, 연결위치(C)에서 양극전기공급부(143)를 토치연결부(110)와 연결시키고 음극전기공급부(145)를 모재연결부(120)와 연결시킴으로써, 토치연결부(110)에 양극 전압의 직류전기가 인가되고 모재연결부(120)에 음극 전압의 직류전기가 인가될 수 있도록 한다.
정극연결부(133)는, 연결위치(C)에서 양극전기공급부(143)를 모재연결부(120)와 연결시키고 음극전기공급부(145)를 토치연결부(110)와 연결시키도록 구비된다.
본 실시예에서 정극연결부(133)는, 양극전기공급부(143) 및 음극전기공급부(145)를 모재연결부(120) 및 토치연결부(110)와 각각 연결하는 한 쌍의 전극선을 포함하고, 이때 한 쌍의 전극선이 "X" 형태로 교차되는 형태로 구비되는 것으로 예시된다.
정극연결부(133)는, 스위치부(135)의 동작에 연동되어 연결위치(C) 또는 연결위치(C)로부터 벗어난 위치로 위치가 변화될 수 있다.
바람직하게는, 역극연결부(131)가 연결위치(C)에 위치할 때에는 정극연결부(133)가 연결위치(C)에서 벗어난 위치에 위치하고, 정극연결부(133)가 연결위치(C)에 위치할 때에는 역극연결부(131)가 연결위치(C)에서 벗어난 위치에 위치하도록 역극연결부(131)와 정극연결부(133)의 설치 위치가 조절될 수 있다.
상기와 같은 정극연결부(133)는, 연결위치(C)에서 양극전기공급부(143)를 모재연결부(120)와 연결시키고 음극전기공급부(145)를 토치연결부(110)와 연결시킴으로써, 모재연결부(120)에 양극 전압의 직류전기가 인가되고 토치연결부(110)에 음극 전압의 직류전기가 인가될 수 있도록 한다.
스위치부(135)는, 토치연결부(110)에 연결되는 용접 토치의 종류에 따라 역극연결부(131)와 정극연결부(133) 중 어느 하나를 연결위치(C)로 선택적으로 이동시키도록 동작된다.
일례로서 스위치부(135)는, 회전 가능하게 구비되는 링 형태의 작동부재(135a)와 작동부재(135a)를 회전시키는 구동부재(미도시)를 포함하는 형태로 구비될 수 있다.
이에 따르면, 작동부재(135a)에는 역극연결부(131)와 정극연결부(133)가 서로 교차되는 방향으로 설치되고, 이와 같이 작동부재(135a)에 설치되는 역극연결부(131)와 정극연결부(132) 각각은, 작동부재(135a)의 회전에 연동되어 연결위치(C) 또는 연결위치(C)를 벗어나는 위치로 각각 회전될 수 있다.
한편 본 실시예의 하이브리드 용접장치(100)는, 토치감지부(150) 및 제어부(160)를 더 포함할 수 있다.
토치감지부(150)는, 자동송급장치(115)에 마련되어 토치접속부(116)에 연결되는 용접 토치의 종류를 감지한다.
즉 토치감지부(150)는, 토치접속부(116)에 연결되는 용접 토치가 역극성 용접 토치인지 정극성 용접 토치인지를 감지하고, 감지한 결과를 전기신호 형태로 제어부(160)에 전송한다.
상기와 같은 토치감지부(150)에 의해 이루어지는 용접 토치의 종류 구분은 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 용접 토치의 종류에 따라 용접 토치와 연결된 전원케이블의 플러그의 형태를 달리하여 구성하고, 토치접속부(116)에 끼워져 접속되는 플러그의 형태를 토치감지부(150)가 감지함으로써 자동송급장치(115)에 연결되는 용접 토치의 종류 구분이 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 용접 토치와 연결된 전원케이블의 플러그에 특성 신호를 전송하는 센서를 부착하되, 이 센서가 용접 토치의 종류에 따라 토치감지부(150)에 각각 다른 형태의 신호를 전송하도록 구성하고, 이 센서에서 송신되는 신호의 종류에 따라 토치감지부(150)에서 자동송급장치(115)에 연결되는 용접 토치의 종류 구분이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.
제어부(160)는, 토치감지부(150)에서 감지된 용접 토치의 종류에 따라 극성변환부(130), 좀 더 구체적으로는 스위치부(135)의 동작을 제어한다.
제어부(160)를 통해 이루어지는 스위치부(135)의 동작 제어에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 용접장치에 역극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태를 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이다. 또한 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 용접장치에 정극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 하이브리드 용접장치의 작용, 효과에 대하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 토치연결부(110)에는 용접 토치(10)가 연결되고, 모재연결부(120)에는 용접 토치(10)의 용접 대상이 되는 용접용 모재(1)가 연결된다.
토치연결부(110)에는, 미그, 매그, CO2 용접과 같이 역극성 용접을 수행하는 용접 토치(10)가 연결될 수도 있고, 티그 용접과 같이 정극성 용접을 수행하는 용접 토치(20; 도 5 참조)가 연결될 수도 있다.
그리고 모재연결부(120)는, 접지케이블을 통해 용접용 모재(1)와 연결되는 상태가 유지된다.
이와 같은 토치연결부(110)와 모재연결부(120)를 포함하는 본 실시예의 하이브리드 용접장치(100)는, 극성변환부(130)를 통해 선택적으로 이루어지는 직류전기의 극성 조절을 이용하여 하나의 장치로 역극성 용접과 정극성 용접을 모두 수행할 수 있도록 동작된다. 이를 구체적으로 설명하면,
자동송급장치(115)에 역극성 용접을 수행하는 용접 토치(10; 이하 "역극성 용접 토치"라 한다)가 연결되는 경우, 이러한 역극성 용접 토치(10)의 연결은 토치감지부(150)에 의해 감지된다.
토치감지부(150)는, 역극성 용접 토치(10)가 자동송급장치(115)에 연결되는 과정에서 토치연결부(110)에 연결되는 용접 토치의 종류가 역극성 용접 토치(10)임을 감지하고, 이에 관련된 전기신호를 제어부(160)에 전송한다.
이처럼 토치감지부(150)로부터 전기신호를 전송받은 제어부(160)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 감지된 용접 토치의 종류에 따라 스위치부(135)의 동작을 제어한다.
상기와 같이 자동송급장치(115)에 연결되는 용접 토치의 종류가 역극성 용접 토치(10)로 감지된 경우, 제어부(160)는 역극연결부(131)가 연결위치(C)에 위치되도록 스위치부(135)의 동작을 제어한다.
이에 따라 토치연결부(110 및 자동송급장치(115)에는 양극 전압의 직류전기가 인가되고 모재연결부(120)에는 음극 전압의 직류전기가 인가됨으로써, 역극성 용접을 수행하기에 적합한 극성의 직류전기가 역극성 용접 토치(10) 및 용접용 모재(1)에 전달될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 자동송급장치(115)에 정극성 용접을 수행하는 용접 토치(20; 이하 "정극성 용접 토치"라 한다)가 연결되는 경우, 이러한 정극성 용접 토치(20)의 연결은 토치감지부(150)에 의해 감지된다.
토치감지부(150)는, 정극성 용접 토치(20)가 자동송급장치(115)에 연결되는 과정에서 자동송급장치(115)에 연결되는 용접 토치의 종류가 정극성 용접 토치(20)임을 감지하고, 이에 관련된 전기신호를 제어부(160)에 전송한다.
이처럼 토치감지부(150)로부터 전기신호를 전송받은 제어부(160)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 정극연결부(133)가 연결위치(C)에 위치되도록 스위치부(135)의 동작을 제어한다.
이에 따라 토치연결부(110) 및 자동송급장치(115)에는 음극 전압의 직류전기가 인가되고 모재연결부(120)에는 양극 전압의 직류전기가 인가됨으로써, 정극성 용접을 수행하기에 적합한 극성의 직류전기가 정극성 용접 토치(20) 및 용접용 모재(1)에 전달될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 실시예에 따른 하이브리드 용접장치(100)는, 자동송급장치(115)에 연결되는 용접 토치의 종류를 자동으로 감지하고, 감지된 용접 토치의 종류에 따라 용접 토치와 용접용 모재에 공급되는 직류전기의 극성을 자동으로 선택하여 변환함으로써, 하나의 장치로 역극성 용접과 정극성 용접을 모두 효율적이고도 편리하게 수행할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 하이브리드 용접장치(100)는, 하나의 장치로 역극성 용접과 정극성 용접을 모두 효과적으로 수행할 수 있으므로, 여러 용접을 함께 수행하는 작업장에서 용접 종류에 따라 여러 용접장치를 마련해야 하는 불편함을 해소시킬 수 있으며, 용접장치를 마련하는데 소요되는 비용과 용접장치를 작업장에 설치 또는 철거하는데 소요되는 비용 및 수고로움을 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 용접장치의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이고, 도 8은 도 7에 도시된 하이브리드 용접장치에 역극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태의 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이며, 도 9는 도 7에 도시된 하이브리드 용접장치에 정극성 용접을 수행하는 용접 토치가 연결된 상태의 극성변환부의 동작을 보여주는 도면이다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 용접장치의 구성, 작용에 대하여 설명한다.
설명의 편의를 위해 상기 일 실시예와 구성 및 기능이 동일 또는 유사한 구조는 동일한 도면번호로 인용하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 용접장치(200)에는, 연결부(231)와, 컨버터부(233) 및 스위치부(235)를 포함하는 형태로 마련된 극성변환부(230)가 구비된다.
연결부(231)는, 토치연결부(110)와 모재연결부(120)를 직류전기공급부(140)에 연결시키도록 구비된다. 이러한 연결부(231)는, 양극전기공급부(143)를 토치연결부(110)에 연결시키는 제1연결부(231a)와, 음극전기공급부(145)를 모재연결부(120)에 연결시키는 제2연결부(231b)를 포함하는 형태로 구비된다.
컨버터부(233)는, 연결부(231)와 연결되어 연결부(231)를 통해 전달되는 직류전기의 극성을 변화시키도록 구비된다. 이러한 컨버터부(233)는, 제1연결부(231a)와 제2연결부(231b)에 각각 마련되어 각 연결부(231a,231b)를 통해 전달되는 직류전기의 극성을 변화시킨다.
본 실시예에서 컨버터부(233)는, 연결부(231)를 통해 전달되는 직류전기의 극성을 반전시키기 위한 벅-부스트(Buck-boost) 방식의 직류-직류 변환 회로를 포함하는 직류-직류 컨버터를 포함하는 것으로 예시된다.
이와 같이 구비되는 컨버터부(233)는, 제1연결부(231a)를 통해 전달되는 양극 전압의 직류전기의 극성을 반전시켜 음극 전압의 직류전기로 변화시키고, 제2연결부(231b)를 통해 전달되는 음극 전압의 직류전기의 극성을 반전시켜 양극 전압의 직류전기로 변화시킬 수 있다.
스위치부(235)는, 연결부(231)와 컨버터부(233) 간의 연결을 단속하도록 동작된다. 이러한 스위치부(235)는, 제1연결부(231a)와 제2연결부(231b)에 각각 마련되어 각 연결부(231a,231b)와 각 컨버터부(233) 간의 연결을 단속한다.
자동송급장치(115)에 역극성 용접 토치(10)가 연결되었다고 감지된 경우, 제어부(160)는 연결부(231)와 컨버터부(233) 간의 연결이 차단되도록 스위치부(235)의 동작을 제어한다.
이러한 스위치부(235)의 동작에 의해, 연결부(231)에서는 컨버터부(233)의 작용이 없게 되고, 이로 인해 제1연결부(231a)에서는 양극 전압의 직류전기가, 제2연결부(231b)에서는 음극 전압의 직류전기가 흐르게 된다.
이에 따라 토치연결부(110) 및 자동송급장치(115)에는 양극 전압의 직류전기가 인가되고 모재연결부(120)에는 음극 전압의 직류전기가 인가됨으로써, 역극성 용접을 수행하기에 적합한 극성의 직류전기가 역극성 용접 토치(10) 및 용접용 모재(1)에 전달될 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 자동송급장치(115)에 정극성 용접 토치(20)가 연결되었다고 감지된 경우, 제1연결부(231a)에서는 컨버터부(233)의 작용에 의해 직류전기의 극성이 반전되어 음극 전압의 직류전기가 흐르게 되고, 제2연결부(231b)에서도 컨버터부(233)의 작용에 의해 직류전기의 극성이 반전되어 양극 전압의 직류전기가 흐르게 된다.
이에 따라 토치연결부(110) 및 자동송급장치(115)에는 음극 전압의 직류전기가 인가되고 모재연결부(120)에는 양극 전압의 직류전기가 인가됨으로써, 정극성 용접을 수행하기에 적합한 극성의 직류전기가 정극성 용접 토치(20) 및 용접용 모재(1)에 전달될 수 있다.
상기와 같은 극성변환부(230)를 구비하는 본 실시예의 하이브리드 용접장치(200)는, 감지된 용접 토치의 종류에 따라 용접 토치와 용접용 모재에 공급되는 직류전기의 극성을 자동으로 선택하여 변환할 수 있을 뿐 아니라, 기구장치에 비해 응답속도가 빠른 컨버터를 이용하여 전기의 극성을 빠르고 효과적으로 반전시킬 수 있는 특징이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100,200 : 하이브리드 용접장치 110 : 토치연결부
115 : 자동송급장치 116 : 토치접속부
120 : 모재연결부 130,230 : 극성변환부
131 : 역극연결부 133 : 정극연결부
135 : 스위치부 135a : 작동부재
140 : 직류전기공급부 141 : 전원변환부
143 : 양극전기공급부 145 : 음극전기공급부
150 : 토치감지부 160 : 제어부
231 : 연결부 233 : 컨버터부
235 : 스위치부

Claims (8)

  1. 용접 토치와 연결되는 토치연결부;
    용접 토치의 용접 대상이 되는 용접용 모재와 연결되는 모재연결부;
    상기 모재연결부와 상기 토치연결부에 서로 다른 극성의 전압이 인가되도록 직류전기를 공급하되, 상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치의 종류에 따라 상기 토치연결부로 공급되는 직류전기의 전압 극성을 변화시키는 극성변환부; 및
    상기 극성변환부에 직류전기를 공급하는 직류전기공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직류전기공급부는,
    교류전기를 직류전기로 변환하는 전원변환부;
    상기 전원변환부에서 변환된 양극 전압의 직류전기를 상기 극성변환부에 공급하는 양극전기공급부; 및
    상기 전원변환부에서 변환된 음극 전압의 직류전기를 상기 극성변환부에 공급하는 음극전기공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 극성변환부는,
    연결위치에서 상기 양극전기공급부를 상기 토치연결부와 연결시키고 상기 음극전기공급부를 상기 모재연결부와 연결시키도록 구비되는 역극연결부;
    상기 연결위치에서 상기 양극전기공급부를 상기 모재연결부와 연결시키고 상기 음극전기공급부를 상기 토치연결부와 연결시키도록 구비되는 정극연결부; 및
    상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치의 종류에 따라 상기 역극연결부와 상기 정극연결부 중 어느 하나를 상기 연결위치로 선택적으로 이동시키도록 동작되는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 극성변환부는,
    상기 토치연결부와 상기 모재연결부를 상기 직류전기공급부에 연결시키는 연결부;
    상기 연결부와 연결되어 상기 연결부를 통해 전달되는 직류전기의 극성을 변화시키는 컨버터부; 및
    상기 연결부와 상기 컨버터부 간의 연결을 단속하도록 동작되는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨버터부는, 상기 연결부를 통해 전달되는 직류전기의 극성을 반전시키기 위한 벅-부스트(Buck-boost) 방식의 직류-직류 변환 회로를 포함하는 직류-직류 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치의 종류를 감지하는 토치감지부; 및
    상기 토치감지부에서 감지된 용접 토치의 종류에 따라 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치가 역극성 용접을 수행하는 용접 토치이면, 상기 토치연결부에 양극 전압의 직류전기가 인가되고 상기 모재연결부에 음극 전압의 직류전기가 인가되도록 상기 스위치의 동작을 제어하고;
    상기 토치연결부에 연결되는 용접 토치가 정극성 용접을 수행하는 용접 토치이면, 상기 토치연결부에 음극 전압의 직류전기가 인가되고 상기 모재연결부에 양극 전압의 직류전기가 인가되도록 상기 스위치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
  8. 제6항에 있어서,
    용접봉을 공급하는 자동송급장치를 더 포함하고;
    상기 토치감지부는, 상기 자동송급장치에 연결되는 용접 토치의 종류를 감지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 용접장치.
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