KR20240026540A - 접지 진단 용접장치 - Google Patents

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Abstract

접지 진단 용접장치가 제공된다.
이 접지 진단 용접장치는 접지를 위한 접지 케이블과 토치에 용접 전류를 전달하는 토치 케이블을 포함하는 용접기와, 토치 케이블에 흐르는 용접 전류와 접지 케이블에 흐르는 미주 전류를 측정하기 위한 감지 센서와, 감지 센서를 통해 측정된 용접 전류와 미주 전류 간 측정 전류 차이값이 기 설정된 정상 전류 차이값을 초과했는지 여부에 따라 용접 이상 여부를 판단하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

접지 진단 용접장치{WELDING APPARATUS FOR DIAGNOSING EARTH}
본 발명은 접지 진단 용접장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 일정한 크기의 블록들을 용접하여 순차적으로 조립하여 건조되고 있기 때문에, 선박 건조 과정에서 용접작업이 많은 비중을 차지하고 있다.
선박블록은 대부분 전기 용접이 가능한 금속재(전도체)이기 때문에, 용접시 작업자나 용접장치(로봇) 등을 보호하기 위한 접지는 반드시 필요하다. 이에, 용접기의 '-' 어스케이블(어스선)을 용접 대상블록에 클램핑(Clamping)한 후, 해당 대상블록을 용접하게 된다.
그런데, 종래 용접 작업 시, 용접기의 접지(DCEP 용접기의 경우 (-)극, DCEN 용접기의 경우(+)극)를 정상적으로 설치하지 않은 경우, 미주전류(Stray Current)가 의도치 않은 경로로 흐르게 되면, 기계 장치류의 손상 및 화재사고가 발생할 우려가 매우 높다.
예를 들어, 접지가 용접 대상물에 직접적으로 접속되는 경우, 용접전류가 용접기, 토치, 용접 대상물, 용접기로 폐회로를 구성하여 안전한 용접이 이루어질 수 있지만, 접지가 용접 대상물에 연결된 전체 구조물에 간접적으로 접속되는 경우, 전체 구조물의 단면적이 적은 부분에서 발생되는 저항 발열로 인해, 용접 대상물에 손상이 야기될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는, 용접기의 접지를 용접 대상물에 직접 접속하는 것이 가장 이상적이나, 선박 또는 해양구조물의 내부 구조상 불가능한 실정이다.
특허문헌: 국내 등록실용신안공보 제20-0308282호
본 발명의 실시예들은 용접 대상물에서 발생될 수 있는 미주전류를 효과적으로 측정할 수 있는 접지 진단 용접장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 접지 진단 용접장치는, 접지를 위한 접지 케이블과, 토치에 용접 전류를 전달하는 토치 케이블을 포함하는 용접기; 상기 토치 케이블에 흐르는 용접 전류와 상기 접지 케이블에 흐르는 미주 전류를 측정하기 위한 감지 센서; 및 상기 감지 센서를 통해 측정된 상기 용접 전류와 상기 미주 전류 간 측정 전류 차이값이 기 설정된 정상 전류 차이값을 초과했는지 여부에 따라 용접 이상 여부를 판단하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이때, 상기 컨트롤러는 상기 측정 전류 차이값이 상기 정상 전류 차이값을 초과하면, 비정상인 용접 상태인 것을 판단하고, 상기 용접기의 작동을 정지시기 위한 정지 신호를 상기 용접기에 인가할 수 있다.
또한, 상기 용접기는 본체; 상기 본체와 상기 토치 케이블을 통해 연결되는 토치; 상기 본체에 구비되고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 사용자에게 경고 신호를 제공하는 알람 보드; 및 상기 토치 케이블, 상기 접지 케이블 및 상기 알람 보드와 전기적으로 연결되는 전원공급유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 측정 전류 차이값이 상기 정상 전류 차이값을 초과하면, 비정상인 용접 상태인 것을 판단하고, 상기 알람 보드를 작동 시키기 위한 작동 신호를 상기 알람 보드에 인가할 수 있다.
또한, 상기 감지 센서는 상기 토치 케이블 및 상기 접지 케이블을 상기 본체의 내부 또는 외부에서 감싸도록 설치되는 홀 센서 또는 트로이달 코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 용접 대상물에서 발생될 수 있는 미주전류를 효과적으로 측정함으로써, 미주전류에 의한 기계장치류의 손상 및 화재 사고를 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치에서, 용접기의 주요 구성을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 접지 진단 용접장치에서, 용접기의 주요 구성을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치의 제어 흐름을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치의 작동 과정을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치에서, 용접기의 주요 구성을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 변형예에 따른 접지 진단 용접장치에서, 용접기의 주요 구성을 도시한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치의 제어 흐름을 도시한 블록도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치의 작동 과정을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지 진단 용접장치(10)는, 용접기(100), 감지 센서(200) 및 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 용접기(100)는 본체(110), 토치(120), 접지 케이블(130), 토치 케이블(140), 알람 보드(150) 및 전원공급유닛(160)을 포함할 수 있다. 본체(110)는 용접 작업을 위한 용접 대상물(21)에 인접하게 위치될 수 있다. 본체(110)는 용접기(100)의 외형을 제공하는 하우징 형태로 제공될 수 있다. 본체(110)에는 접지 케이블(130), 토치 케이블(140)이 연결될 수 있다. 또한, 본체(110)의 내부에는 알람 보드(150) 및 전원공급유닛(160)이 구비될 수 있다.
토치(120)는 용접 대상물(21)에 접촉된 상태에서, 용접 작업을 진행할 수 있는 토치 건 형태로 제공될 수 있다. 토치(120)는 토치 케이블(140)을 통해 본체(110)와 연결될 수 있다. 보다 자세하게, 토치(120)는 토치 케이블(140)을 통해 본체(110) 내 전원공급유닛(160)과 전기적으로 연결될 수 있다.
토치 케이블(140)은 토치(120)와 전원공급유닛(160) 사이를 전기적으로 연결하는 전류선을 포함할 수 있다. 전원공급유닛(160)의 전원 인가시, 토치 케이블(140)에는 토치(120)를 작동시키기 위한 용접 전류가 흐를 수 있다.
접지 케이블(130)은 본체(110)에 연결되어, 용접 접지를 위해 용접 대상물(21)에 접지될 수 있다. 접지 케이블(130)은 토치(120)를 통한 용접 대상물(21)의 용접시, 작업자나 용접기(100) 등의 보호하기 위한 어스선으로 이해될 수 있다. 접지 케이블(130)은 용접기(100)의 접지를 위해, 용접 대상물(21)에 클램핑(Ea)될 수 있다. 또는 접지 케이블(130)은 용접기(100)의 접지를 위해, 용접 대상물(21)에 연결된 연결 대상물(22)에 클램핑(Eb)될 수 있다.
알람 보드(150)는 본체(110)에 구비될 수 있다. 알람 보드(150)는 컨트롤러(300)의 제어에 따라 사용자에게 경고 신호를 제공할 수 있다. 일 예로, 알람 보드(150)는 사용자에게 경고등, 경고판, 경고음 등을 제공할 수 있는 알람기를 포함할 수 있다.
전원공급유닛(160)은 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 토치 케이블(140), 접지 케이블(130) 및 알람 보드(150)에 전원을 전달할 수 있다. 이를 위해, 전원공급유닛(160)은 토치 케이블(140), 접지 케이블(130) 및 알람 보드(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
감지 센서(200)는 토치 케이블(140)에 흐르는 용접 전류와, 접지 케이블(130)에 흐르는 미주 전류를 측정할 수 있다. 이를 위해, 감지 센서(200)는 토치 케이블(140) 및 접지 케이블(130)을 감싸는 홀 센서 또는 트로이달 코일을 포함할 수 있다. 도 2에서 보듯이, 감지 센서(200)는 본체(110)의 외부에서 토치 케이블(140) 및 접지 케이블(130)을 감싸도록 설치될 수 있다.
물론, 도 3에서 보듯이, 감지 센서(200)는 본체(110)의 외부 이외에도, 본체(110)의 내부에서 토치 케이블(140)의 용접 전류와, 접지 케이블(130)의 미주 전류를 측정할 수 있다. 일 예로, 감지 센서(200)는 본체(110)의 내부에서 토치 케이블(140) 및 접지 케이블(130)에 연결되는 내부 전선을 감싸도록 설치될 수 있다. 감지 센서(200)를 통해 측정된 용접 전류와 미주 전류에 대한 측정 결과는, 컨트롤러(300)에 전달될 수 있다.
컨트롤러(300)는 용접기(100) 및 감지 센서(200)의 작동을 전체적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(300)는 감지 센서(200)로부터 측정된 용접 전류와 미주 전류에 대한 측정 결과를 전달 받을 수 있다. 컨트롤러(300)는 감지 센서(200)를 통해 전달받은 용접 전류와 미주 전류에 대한 측정 결과를 비교한 후, 용접 전류와 미주 전류 간 측정 전류 차이값이 기 설정된 정상 전류 차이값을 초과했는지 여부에 따라 용접 이상 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 측정 전류 차이값이 정상 전류 차이값을 초과하면, 컨트롤러(300)는 비정상인 용접 상태인 것을 판단할 수 있다. 측정 전류 차이값을 통해 비정상인 용접 상태인 것을 판단되면, 컨트롤러(300)는 용접기(100)의 작동을 정지시기 위한 정지 신호를 용접기(100)에 인가할 수 있다. 반면에, 측정 전류 차이값이 정상 전류 차이값을 초과하면, 컨트롤러(300)는 비정상인 용접 상태인 것을 판단하고, 알람 보드(150)를 작동 시키기 위한 작동 신호를 상기 알람 보드(150)에 인가할 수 있다.
이러한 컨트롤러(300)는 용접기(100)의 내부에 포함되어 구성되거나, 별도의 리모컨 장치를 통해 용접기(100)와 통신하여 용접기(100)를 제어할 수 있다. 이하, 컨트롤러(300)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 용접 대상물에서 발생될 수 있는 미주전류를 효과적으로 측정하여, 미주전류에 의한 기계장치류의 손상 및 화재 사고를 미연에 방지할 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
100 :용접기 110 :본체
120 :토치 130 :접지 케이블
140 :토치 케이블 150 :알람보드
160 :전원공급유닛 200 :감지 센서
300 :컨트롤러

Claims (5)

  1. 접지를 위한 접지 케이블과, 토치에 용접 전류를 전달하는 토치 케이블을 포함하는 용접기;
    상기 토치 케이블에 흐르는 용접 전류와 상기 접지 케이블에 흐르는 미주 전류를 측정하기 위한 감지 센서; 및
    상기 감지 센서를 통해 측정된 상기 용접 전류와 상기 미주 전류 간 측정 전류 차이값이 기 설정된 정상 전류 차이값을 초과했는지 여부에 따라 용접 이상 여부를 판단하는 컨트롤러를 포함하는, 접지 진단 용접장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 측정 전류 차이값이 상기 정상 전류 차이값을 초과하면, 비정상인 용접 상태인 것을 판단하고, 상기 용접기의 작동을 정지시키기 위한 정지 신호를 상기 용접기에 인가하는, 접지 진단 용접장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접기는
    본체;
    상기 본체와 상기 토치 케이블을 통해 연결되는 토치;
    상기 본체에 구비되고, 상기 컨트롤러의 제어에 따라 사용자에게 경고 신호를 제공하는 알람 보드; 및
    상기 토치 케이블, 상기 접지 케이블 및 상기 알람 보드와 전기적으로 연결되는 전원공급유닛을 더 포함하는, 접지 진단 용접장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 측정 전류 차이값이 상기 정상 전류 차이값을 초과하면, 비정상인 용접 상태인 것을 판단하고, 상기 알람 보드를 작동 시키기 위한 작동 신호를 상기 알람 보드에 인가하는, 접지 진단 용접장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지 센서는
    상기 토치 케이블 및 상기 접지 케이블을 상기 본체의 내부 또는 외부에서 감싸도록 설치되는 홀 센서 또는 트로이달 코일인, 접지 진단 용접장치.
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