KR19980043422U - 용접조건기억형 이산화탄소(co₂/mag) 아크용접기의 원격제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이산화탄소 아크용접에서 용접품질확보를 위한 용접조건기억형 아크용접기이고 마이크로프로세서를 응용한 디지털신호프로세싱 및 데이터통신기술 등을 활용하여 용접조건의 체계적인 관리와 수행을 원격지에서 실현하고 각종 자동화기기에서 공정에 따른 용접조건 선택이 용이할 뿐만 아니라 아크 용접전원장치의 조건기억장치와 자료의 입출력을 위한 단말처리기능이 있는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치에 관한 것으로, 기본 입출력부로서 사용자의 요구를 입력받는 키입력장치(11)와 입력상황 및 용접중 전류/전압검출값의 표시를 위한 디스플레이장치(12)가 입출력버퍼(13)를 통해 마이크로프로세서(10)가 연결되고, 이 마이크로프로세서(10)에는 가스체크, 정역인칭 등의 접점신호 및 5개의 예비신호를 위한 디지털포트(14)가, 용접기의 아크특성을 조절하기 위한 가변저항(16)으로 가변조절되는 신호전압이 디지털로 변환되는 아날로그/디지털변환기(17)가 각각 연결된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치.

Description

용접조건기억형 이산화탄소(CO2/MAG) 아크용접기의 원격제어장치

본 고안은 CO₂/MAG 아크용접(이하 이산화탄소 아크용접이라 칭함)에서 용접품질확보를 위한 용접조건기억형 아크용접기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로프로세서를 응용한 디지털신호프로세싱 및 데이터통신기술 등을 활용하여 용접기술의 체계적인 관리와 수행을 원격지에서 실현하고 각종 자동화기기에서 공정에 따른 용접조건 선택이 용이할 뿐만 아니라 아크 용접전원장치의 조건기억장치와 자료의 입출력을 위한 단말처리기능이 있는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치에 관한 것이다.

보통 이산화탄소 아크용접기에는 수동아크용접의 용접봉대신에 코일상태로 감겨진 용접와이어(WIRE)를 송급장치의 송급롤러에 의해 굴곡성이 스프링라이너와 콘텍트튜브를 통해 용접토오치헤드부에 송급하면, 이 와이어는 콘텍트튜브에 의해 급전되어 모재와의 사이에 아크를 발생시킨다.

즉, 이산화탄소 아크용접공정은 소모성 와이어를 자동으로 공급시켜 와이어의 피용접물(모재)사이에 발생하는 전기적 아크를 열원으로 금속을 접합하는 것으로, 조작과 자동화 계기 및 로봇에의 적용이 용이하여 각종 산업현장에서의 사용이 증가하고 있는 실정이다.

그렇지만, 일반적으로 이산화탄소 아크용접에서 적정용접강도를 유지하기 위한 용접조건의 설정은, 각종 규격 및 핸드북 등에서 제시하는 표준조건을 적용한다든지 이에 대한 품질검사를 통해 수정 및 보완된 조건 등을 적용시킬 수 있다.

그러나, 생산현장에서는 주요 파라메터인 용접전류와 전압, 보호가스 혼합비, 가스유량과 같은 용접조건의 정량적인 관리가 어려우며, 대부분의 경우에는 용접장소와 용접전원장치가 각기 떨어져 있는 관계로 용접사가 해당 용접조건의 올바른 수행여부를 확인하기 어려웠다.

또한, 상기 원격제어장치로부터 떨어져 있는 종래의 원격제어장치는 가변저항으로 조정하도록 되어 있는 용접전류와 전압이 용접작업중 외부요인에 의하여 변경될 가능성이 많이 있으나, 이에 대응할 방안이 마련되어 있지 않았기 때문에 적용조건과 작업표준상의 조건과의 편차가 존재할 가능성을 가지고 있어, 용접품질의 불균형을 야기시키는 문제점을 가지고 있다.

그리고, 종래의 용접기에서는 주요 조작스위치와 용접전류, 전압지시계가 용접전원장치에 장착되어 있어 실제 용접이 이루어지는 원격지에서의 조작 및 용접결과의 확인이 어렵다는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 각종 조작스위치류를 원격제어장치에 배치하여 가스체크 및 정, 역인칭(INCHING) 등의 조작이 가능하므로 조정 및 확인작업이 효율성을 높힐 수 있어 일련의 용접조건을 설정, 기억시켜 체계적으로 관리하고 용접도중 또는 용접후 실제 용접결과(용접전류, 전압)의 확인이 가능하도록하여 용접품질 변동요인을 감시할 수 있는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 본 고안의 이산화탄소 아크용접기를 도시해 놓은 외형도,

제2도는 본 고안의 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치를 도시해 놓은 내부블럭도,

제3도는 본 고안의 원격제어장치를 도시해 놓은 전면판,

제4도는 본 고안의 원격제어장치를 설명하기 위한 작동흐름도,

제5도는 본 고안의 원격제어장치에서 적용되는 용접조건 기억영역과 표준용접조건 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 용접전원장치2 : 와이어 송급장치 및 원격제어장치

3 : 신호케이블4 : 인터페이스

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치는, 기본 입출력부로서 사용자의 요구를 입력받은 키입력장치(11)와 입력상황 및 용접중 전류/전압검출값의 표시를 위한 디스플레이장치(12)가 입출력버퍼(13)를 통해 마이크로프로세서(10)가 연결되고, 이 마이크로프로세서(10)에는 가스체크, 정역인칭 등의 접점신호 및 5개의 예비신호를 위한 디지털포트(14)가, 용접기의 아크특성을 조절하기 위한 가변저항(16)으로 가변조절되는 신호전압이 디지털로 변환되는 아날로그/디지털변환기(17)가 각각 연결된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안의 이산화탄소 아크용접기를 도시해 놓은 외형도로서, 도면중 부호 1은 용접전원장치, 부호 2는 와이어 송급장치 및 원격제어장치, 부호 3은 상기 용접전원장치(1)에서 상기 와이어 송급장치 및 원격제어장치(2)까지의 전원 및 가스공급과 데이터 입출력을 위한 신호케이블(3)을 나타낸다.

상기 용접전원장치(1)는 용접조건 기억회로가 내장되고 전면판넬에 디지털 용접전류/전압출력계기가 설치되어 있고, 내부에 별도의 인터페이스(4)가 설치되어 있으며, 출력단자 및 제어선은 전면하부에 위치하고 있다.

상기 와이어 송급장치 및 원격제어장치(2)에는 제2도에 도시된 원격제어장치가 설치되고, 이 원격제어장치는 기존 용접기에서의 용접전원장치 전면판넬의 모든 조작기능, 즉 와이어경 선택, 가스체크 및 크레이터선택 등의 스위치류와 크레이터전류, 전압조절용 가변저항 등의 조절단자를 가지는 한편 사용자의 요구를 집약하여 용접조건을 설정하게 된다.

따라서, 본 고안의 원격제어장치는 이산화탄소 아크용접에서 용접품질확보를 위한 용접조건기억형 아크용접기에 적요한 것으로, 내장된 마이크로프로세서(10)를 응용한 디지털신호프로세싱 및 데이터통신기술 등을 활용하여 용접조건의 체계적인 관리와 수행을 원격지에서 실현하고 각종 자동화기기에서 공정에 따른 용접조건 선택이 용이할 뿐만 아니라 아크 용접전원장치(1)의 조건기억장치와 자료의 입출력을 위한 단말처리기능이 있도록 되어 있다.

제2도는 본 고안의 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치를 도시해 놓은 내부블록도로서, 기존 용접기에서의 용접전원장치 전면판넬의 모든 조작기능(제3도참조)을 가지고 있어, 이에 부가하여 사용자의 요구를 집약하여 제5도에 도시된 바와 같이 용접조건을 설정하고, 이를 제3도에 도시된 키입력장치(11)를 통해 인터페이스(4 : 용접조건기억 및 시켄스제어장치)로 하여금 기억하도록 지령하는 기능과 기억되어 있는 용접조건의 선택기능을 가진다.

제3도에 도시된 디스플레이장치(12)를 통해 용접중 실제 용접전류, 전압을 감시할 수 있는 모니터링기능이 있다.

즉, 기본 입출력부로서 사용자의 요구를 입력받는 키입력장치(11)와 입력상황 및 용접중 전류/전압검출값의 표시를 위한 디스플레이장치(12)가 입출력버퍼(13)를 통해 마이크로프로세서(10)가 연결된다.

이 마이크로프로세서(10)에는 가스체크, 정역인칭 등의 접점신호 및 5개의 예비신호를 위한 디지털포트(14)가, 용접기의 아크특성을 조절하기 위한 가변저항(16)으로 가변조절되는 신호전압이 디지털로 변환되는 아날로그/디진털변환기(17)가 각각 연결된다.

따라서, 이들 용접정보를 종합한 마이크로프로세서(10)는 통신포트(15)를 통해 인터페이스(4)로 사용자의 요구를 전달해주고, 다시 이 인터페이스(4)로부터 설정된 내용을 전송받아 사용자에게 알려준다.

제3도에 도시된 키입력신호(11)에는 모드키(21), 선택기(22), 크레이터키(23), 가스체크키(24), 정역인칭키(25), 전류/스텝업(다운)키(26), 전압/10스텝업(다운)키(27) 및 디스플레이키(28)로 되어 있고, 디스플레이장치(12)는 테이블 및 사용자LED(31), 프로그램디지트론(32), 용접 및 크레이터LED(33), 전류디지트론(34), 전압디지트론(35), 와이어 0.9-1.0 및 와이어 1.2 LED(36), 크레이터유 및 크레이터연속LED(37) 및 준비LED(38)로 되어 있다.

제2도에 도시된 키입력장치(11)의 모드키(21)를 조작하여 입력시마다 마이크로프로세서(10)에서는 하기 순서로 설정모드가 변환되고 해당 조건이 점멸한다. 먼저, 조건영역선택은 제5도에 도시된 바와 같이 적용할 용접조건을 표준조건(모재의 종류와 두께, 적용되는 용접이음의 종류에 따라 각종 규격에서 표준으로 제시하는 조건)과 사용자 설정조건(표준조건이외에 사용자가 설정한 조건)중 선택한다. 조건(프로그램)번호 선택은 조건이 기억된 프로그램을 선택하거나 설정한 조건을 기억시킬 프로그램 번호를 입력한다.

또한, 와이어경 선택은 제1도에 도시된 와이어 송급장치 및 원격제어장치(2)에서 적용되는 와이어의 크기를 선택한다. 용접전류 설정은 용접LED(33)가 점등되고 적용하고자 하는 용접전류를 전류디지트론(34)에 나타난 수치로 입력하고, 용접전압 설정은 용접LED(33)가 점등되고 적용하고자 하는 용접전압을 전압디지트론(35)에 나타난 수치로 입력한다.

따라서, 각 모드에서는 전류/스텝업(다운)키(26)를 이용하여 선택내용을 변경하거나 전류/스텝업(다운)키(26)와 전압/10스텝업(다운)키(27)를 이용하여 전류 및 전압디지트론(34, 35)에 나타나는 수치를 변경한다.

상기와 같은 프로그램이 설정된 다음 선택키(22)를 누르면 해당 프로그램번호로 기억되고, 준비LED(38)가 점등하여 용접이 가능해진다.

그리고, 상기 크레이터키(23)로 크레이터모드를 선택/설정할 수 있는 바, 먼저 크레이터 처리모드선택은 크레이터유, 자기유지LED(37)가 모두 점멸하고 크레이터선택모드임을 알려주고, 여기서 전류/스텝업(다운)키(26)을 이용하여 선택내용을 변경한다. 크레이터전류 설정은 크레이터LED(33)가 점등되며 적용하고자 하는 크레이터전류를 수치로 입력하고, 크레이터전압 설정은 크레이터LED(33)가 점등되며 적용하고자 하는 크레이터전압을 수치로 입력한다.

키입력장치(11)에서 가스체크키(24)는 보호가스 유량 등의 확인을 요할 때 사용하는 스위치로 가스밸브의 접점을 개폐하고, 인칭키(25)는 용접와이어의 정, 역인칭을 행한다. 전류/스텝업(다운)키(26)는 프로그램 모드에서 선택사항 변환용 키이고, 수치 입력시에는 단단위 값 증감의 기능키이며, 용접모드에서는 용접중 전류의 미세조절용 키로 사용한다.

전압/10스텝업(다운)키(27)는 프로그램 모드에서 수치입력시 십단위 값 증감의 기능키이고, 용접모드에서는 용접중 전압의 미세조절용 키로 사용한다.

디스플레이 키(28)는 프로그램 설정내용과 용접중 실제 전류/전압값의 표시전환 키이다.

제4도는 본 고안의 원격제어장치를 설명하기 위한 작동흐름도로서, 제4도(A)는 본 고안의 원격제어장치를 설명하는 전체적인 흐름도이고, 제4도(B)는 그 중 용접조건 선택에 대한 상세흐름도이다.

여기서, 원격제어장치는 사용자의 설정오류를 최대한 방지하기 위하여 선택된 와이어경에 대한 설정전류의 상/하한을 감시해주고, 또한 선택된 전류에 대하여 용접이 가능한 적정 전압의 상/하한치내에서 설정이 이루어지도록 유지해준다.

먼저, 기본용접모드에 있어서는 제3도에 도시된 모드키(21)를 한 번 누른 뒤 전류/스텝업(다운)키(26)로 제5도에 도시된 테이블에 의한 표준 용접조건을 적용할 것인지, 사용자 영역에 저장되어 있는 용접조건(또는 새로운 용접조건)을 적용할 것인지 결정한다.

상기 모드키(21)를 한 번 누른 뒤 전류/스텝업(다운)키(26)와 전압/10스텝업(다운)키(27)로 적용하려는 조건이 기억된 번호(또는 새로운 용접조건을 기억시키려는 번호)를 선택한다.

이어 선택된 번호의 조건을 적용하려면, 선택기(22)를 눌러 용접가능(READY) 모드로 하고, 새로운 조건을 설정하려면 모드키(21)를 눌러 와이어경 선택모드로 전환한다. 이때 적용하는 와이어경어을 전류/스텝업(다운)키(26)로 선택한다.

상기 모드키(21)를 눌러 용접전류 설정모드로 전환하고 전류/스텝업(다운)키(26)와 전압/10스텝업(다운)키(27)로 적용하려는 전류조건을 설정한다.

상기 모드키(21)를 눌러 용접전압 설정모드로 전환하고 전류/스텝업(다운)키(26)와 전압/10스텝업(다운)키(27)로 적용하려는 전압조건을 설정한다.

키입력장치(11)의 선택키(22)를 누르면 현재조건이 기억되고 용접가능모드로 전환된다. 기본 용접을 실시한다. 기본용접중 디스플레이장치(12)에서 전류디지트론(34)과 전압디지트론(35)의 실제 용접전류, 전압을 확인하려면 디스플레이키(28)를 눌러 표시되고 있는 설정값을 검출값으로 전환한다.

한편, 크레이터모드에 있어서는, 전술한 바 있는 기본용접모드에서 키입력장치(11)의 선택기(22)를 누르면 현재조건이 기억되고 용접가능모드로 전환된다는 것까지 동일하고, 크레이터키(23)을 누르고 용접종료시 크레이터처리를 할 것인지(크레이터유), 자기유지모드로 용접할 것인지(크레이터연속), 용접스타트 및 종료시 크레이터처리를 할 것인지(크레이터유, 크레이터연속 모두 점등)를 선택한다.

상기 크레이터키(23)를 다시 누르면 크레이터전류, 전압을 설정할 수 있다. 설정요령은 제5도에 도시된 용접조건 설정시와 같으며, 크레이터전류, 전압이 지정되지 않았던 경우에는 설정된 용접전류의 1/3에 해당하는 전류가 기본적으로 설정되어 있다.

상기 크레이터키(23)에 의하여 선택할 수 있는 용접모드는 기본모드를 포함하여 크레이터 무모드, 통상 크레이터처리모드, 자기유지모드(연속) 및 크레이터스타트 모드 등이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 각종 조작스위치류를 배치하여 가스체크 및 정역인칭 등의 조작이 가능하므로 조정 및 확인작업의 효율성을 높힐 수 있어 일련의 용접조건을 설정, 기억시켜 체계적으로 관리하고 각종 자동화기기에 적용할 경우 해당 공정에 따라 기억된 용접조건을 자동으로 선택할 수 있도록 외부 입출력 기능을 부여하며 용접도중 또는 용접후 실제 용접결과(용접전류, 전압)의 확인이 가능하도록하여 용접품질 변동요인을 감시할 수 있는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 기본 입출력부로서 사용자의 요구를 입력받는 키입력장치(11)와 입력상황 및 용접중 전류/전압검출값의 표시를 위한 디스플레이장치(12)가 입출력버퍼(13)를 통해 마이크로프로세서(10)가 연결되고,

   이 마이크로프로세서(10)에는 가스체크, 정역인칭 등의 접점신호 및 5개의 예비신호를 위힌 디지털포트(14)가, 용접기의 아크특성을 조절하기 위한 가변저항(16)으로 가변조절되는 신호전압이 디지털로 변환되는 아날로그/디지털변환기(17)가 각각 연결된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 키입력장치(11)는 모드키(21), 선택기(22), 크레이터키(23), 가스체크키(24), 정역인칭키(25), 전류/스텝업(다운)키(26), 전압/10스텝업(다운)키(27) 및 디스플레이키(28)로 된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이장치(12)는 테이블 및 사용자LED(31), 프로그램디지트론(32), 용접 및 크레이터LED(33), 전류디지트론(34), 전압디지트론(35), 와이어 0.9-1.0 및 와이어 1.2LED(36), 크레이터유 및 크레이터연속LED(38)로 된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치.
4. 제1항에 있어서, 용접정보를 종합한 상기 마이크로프로세서(10)는 통신포트(15)를 통해 인터페이스(4)로 사용자의 요구를 전달해주고, 다시 이 인터페이스(4)로부터 설정된 내용을 전송받아 사용자에게 알려준 것을 특징으로 하는 이산화탄소 아크용접기의 원격제어장치.