ITTO20070054A1 - Apparecchiatura di saldatura collegabile a differenti reti elettriche di alimentazione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Apparecchiatura di saldatura collegabile a differenti reti elettriche di alimentazione"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il settore della saldatura ad arco elettrico, e più specificaniente una apparecchiatura di saldatura ad arco elettrico secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Le apparecchiature di saldatura, sia di tipo professionale che commerciale, operanti con alte correnti di lavoro, hanno la caratteristica di assorbire dalla rete elettrica di alimentazione alla quale sono connesse una quantità di corrente, e quindi di potenza, assai elevata.

Nel caso in cui tali apparecchiature siano connesse a reti elettriche a bassa potenza, come ad esempio le reti di distribuzione residenziali, e quando si richiede la massima corrente erogabile dalla apparecchiatura, l'assorbimento di corrente dalla rete di distribuzione può esser tale da far scattare la protezione magnetotermica di cui sono normalmente dotate tutte le reti elettriche.

Ciò comporta, per un operatore addetto alla saldatura, la necessità di riarmare l'interruttore magnetotermico ripristinando il circuito di distribuzione di potenza, e di impostare manualmente il valore di corrente di saldatura erogabile in modo tale che l'apparecchiatura non richieda un assorbimento di corrente troppo elevato e non sostenibile dalla rete.

Svantaggiosamente, guest'ultima operazione richiede la regolazione della corrente di saldatura in modo da far diminuire la corrente assorbita dalla rete a valori tali da non far scattare la protezione suddetta. Purtroppo, la regolazione manuale di tale corrente è di difficile attuazione e non permette di raggiungere facilmente i valori massimi ottimali di corrente di saldatura.

La presente invenzione si prefigge quindi lo scopo di fornire una soluzione soddisfacente al problema in precedenza esposto, garantendo la regolazione ottimale della corrente di saldatura in funzione della potenza erogabile dalla rete elettrica di alimentazione cui 1<1>apparecchiatura è di volta in volta collegata.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto grazie ad un'apparecchiatura di saldatura avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 1.

Modi particolari di realizzazione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

In sintesi, la presente invenzione si fonda sul principio di riconoscere automaticamente la tipologia di rete di alimentazione a cui 1'apparecchiatura è collegata e limitare automaticamente la massima corrente erogabile dell'apparecchiatura di saldatura in modo da limitare conseguentemente la corrente assorbita dalla rete elettrica.

Ciò è realizzato prevedendo mezzi di connessione tra l'apparecchiatura e la rete elettrica di alimentazione disponibile diversificati in funzione della tipologia di rete elettrica a cui sono collegabili .

A titolo di esempio, un'apparecchiatura di saldatura può essere predisposta per il collegamento ad una rete elettrica di alimentazione "a bassa potenza", quale una rete di distribuzione domestica, e per il collegamento ad una rete di alimentazione "ad alta potenza", quale una rete di distribuzione industriale. Nel primo caso, la rete rende comunemente disponibili connettori di presa elettrica di tipo Shuko a 16A, per cui i mezzi di connessione dell'apparecchiatura devono essere equipaggiati con una corrispondente spina elettrica di tipo Shuko, mentre nel secondo caso la rete rende comunemente disponibili connettori di presa elettrica industriale a 32A, per cui i mezzi di connessione dell'apparecchiatura devono essere equipaggiati con una corrispondente spina elettrica industriale .

Poiché i due connettori non sono compatibili tra loro, l'apparecchiatura oggetto dell'invenzione prevede un corredo di cavi di connessione all'alimentazione, selettivamente impiegabili per collegare 1'apparecchiatura ad una rete di alimentazione, in funzione della tipologia di rete disponibile nel locale o ambiente in cui l'apparecchiatura deve essere utilizzata. Essi presentano, dal lato rete, un connettore dedicato previsto dalla norma relativa alla specifica tipologia di rete a cui sono destinati ad essere collegati e, dal lato apparecchiatura, un connettore di forma comune adatto a cooperare con un connettore complementare previsto a pannello dell'apparecchiatura.

Ciascun cavo di connessione presenta una propria caratteristica elettrica di identificazione, che può essere rivelata da un circuito di riconoscimento interno all'apparecchiatura, il quale è predisposto per riconoscere e segnalare la tipologia di rete alla quale la macchina è connessa sulla base del cavo di connessione impiegato, a beneficio di un successivo circuito di controllo della corrente di saldatura.

Vantaggiosamente, in questo modo un circuito di controllo e regolazione della corrente dell<'>apparecchiatura limiterà il valore massimo della corrente di saldatura erogabile in funzione della segnalazione ricevuta, senza richiedere l'intervento manuale dell’operatore.

Una siffatta apparecchiatura è a tutti gli effetti compatta, leggera, affidabile e presenta ottime prestazioni d'esercizio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione verranno più dettagliatamente esposti nella descrizione particolareggiata seguente di una sua forma di attuazione data a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una vista di insieme dell'appa recchiatura oggetto dell'invenzione,

la figura 2 è uno schema a blocchi semplificato dell'apparecchiatura oggetto dell’invenzione; e la figura 3 è uno schema a blocchi dettagliato dei principali moduli elettrici dell'apparecchiatura oggetto dell'invenzione.

Nelle figure è indicata con 10 nel complesso un'apparecchiatura di saldatura ad arco elettrico destinata ad essere collegata ad una rete elettrica di alimentazione ed atta ad erogare una predeterminata corrente dì saldatura ad una coppia di elettrodi di generazione dell'arco.

Una siffatta apparecchiatura può essere ad esempio una saldatrice ad inverter, monofase, per la saldatura ad arco con elettrodi rivestiti MMA e per la saldatura con procedimento TIG in corrente continua.

Con 12 è indicata una coppia di attacchi a pannello per 1'accoppiamento degli elettrodi alla macchina, e la corrente di saldatura può essere impostata manualmente ad un valore desiderato attraverso una manopola o simili mezzi di regolazione 14. Un visualizzatore 16, quale ad esempio un display a LED, permette di controllare in tempo reale le funzioni dell'apparecchiatura, quale ad esempio l'impostazione della corrente di saldatura, la selezione del diametro d'elettrodo, la corrente di saldatura reale sull'elettrodo, la tensione di alimentazione corrente nonché la temperatura di surriscaldamento interna.

Con 20 è indicato nel complesso un corredo di connessione elettrica per il collegamento dell'apparecchiatura ad una rete di alimentazione disponìbile tra una pluralità di tipi di rete esistenti, contraddistinti da differenti limiti di potenza erogabile. Ad esempio, in figura sono mostrati due cavi di collegamento 22a e 22b, rispettivamente per la connessione dell'apparecchiatura ad una rete di distribuzione domestica atta ad erogare corrente a 16A o ad una rete di distribuzione industriale atta ad erogare corrente a 32A.

Ciascun cavo dì collegamento presenta ad un'estremità un primo connettore 24a, 24b adattato ad un dispositivo di presa elettrica corrispondente al tipo di rete di alimentazione alla quale il cavo è destinato ad essere collegato. All'estremità opposta i cavi presentano un secondo connettore sìmile 26a, 26b (ossia di struttura comune ad entrambi i cavi), atto ad essere collegato ad un circuito di potenza dell'apparecchiatura attraverso un connettore complementare a pannello (non raffigurato). Con riferimento alla figura 2 è mostrata schematicamente la configurazione logica dell'apparecchiatura oggetto dell'invenzione.

Con RAed RBsono rispettivamente indicate reti di alimentazione ad alta potenza e a bassa potenza, generalmente disponibili negli ambienti dì lavoro ove viene impiegata l'apparecchiatura.

Il riquadro indicato con 20 rappresenta schematicamente il corredo dì connessione elettrica di cui 1'apparecchiatura è dotato, che comprende mezzi di connessione (ì cavi di collegamento 22a, 22b) dell'apparecchiatura selettivamente accoppiabili ad un circuito di potenza dell'apparecchiatura 30 predisposto per la generazione della corrente di saldatura per assorbimento di potenza elettrica dalla rete di alimentazione.

Ciascuno dei mezzi di connessione è atto ad essere univocamente collegato ad un rispettivo tipo dì rete di alimentazione ed il suo collegamento all'apparecchiatura è rilevato da un circuito di controllo e regolazione della corrente 32, il quale provvede a controllare la corrente di saldatura erogata dal circuito di potenza 30 in funzione della tipologia di rete di alimentazione a cui l'apparecchiatura è connessa, riconosciuta rivelando il tipo di cavo di collegamento (22a o 22b) correntemente collegato all'apparecchiatura.

La configurazione ed il funzionamento dell'apparecchiatura sono descritti nel seguito con riferimento allo schema di figura 3.

I cavi di collegamento 22a, 22b dell'apparecchiatura alla rete di alimentazione disponibile (due nell'esempio, ma potrebbero naturalmente essere in numero maggiore) dispongono di un connettore 26a, 26b per il collegamento al circuito di potenza 30 dell'apparecchiatura, il quale presenta una pluralità di terminali o morsetti di trasferimento della potenza elettrica 40 (in figura indicati con la terminologia standard L, GND, N per il collegamento di fase, terra e neutro) ed almeno una coppia di terminali o morsetti di identificazione 42.

La coppia di terminali o morsetti di identificazione 42 individua un bipolo elettrico ad esempio un bipolo che può assumere una di una pluralità dì configurazione possibili di tipo resistivo, induttivo o capacitivo, le quali presentano una caratteristica elettrica di identificazione indicativa del tipo di cavo di collegamento a cui è associato, e quindi in ultima analisi del tipo di rete elettrica di alimentazione alla quale tale cavo può essere collegato. Tale caratteristica elettrica consìste nel valore di un parametro elettrico del bipolo, ad esempio il valore della impedenza o resistenza elettrica. Nella forma di realizzazione attualmente preferita, in cui è richiesto di identificare una di due reti di alimentazioni possibili, il bipolo individuato tra la coppia di terminali può essere alternativamente un bipolo ad impedenza nulla, ossia un cortocircuito, quando i terminali sono collegati tra loro, ad esempio tramite un ponticello, o un bipolo ad impedenza infinita, ossia un circuito aperto, quando i terminali sono mantenuti flottanti.

Il connettore a bordo dell'apparecchiatura è indicato con 28 e presenta, corrispondentemente, tre morsetti o terminali di trasferimento della potenza elettrica (in figura indicati con la terminologia standard L, GND, N per il collegamento di fase, terra e neutro) 40' direttamente collegati al circuito di potenza 30, ed una coppia di morsetti o terminali 42' destinati al collegamento con i terminali o morsetti di identificazione 42 dei connettori 26a, 26b.

La coppia di morsetti o terminali 42' appartiene ad un circuito di rivelazione 50, includente uno stadio 50' di rivelazione della caratteristica elettrica di identificazione, ed uno stadio 50'<1>di segnalazione della tipologia dì rete di alimentazione rivelata, atta ad emettere un segnale di riconoscimento della rete elettrica.

Lo stadio 50<1>di rivelazione della caratteristica elettrica di identificazione del cavo di collegamento include un relè di azionamento 52 accoppiato ad una relativa sorgente di eccitazione 54, in una forma di attuazione preferita integrata nel circuito di potenza 30, attraverso un percorso di corrente chiuso attraverso il bipolo definito tra la coppia di terminali di identificazione 42 del connettore 26a, 26b collegato al circuito di potenza. Con RI e DI sono rispettivamente indicati un resistore di limitazione della corrente ed un diodo di protezione dello stadio di rivelazione.

Attraverso il relè dì azionamento 52 lo stadio di rivelazione 50' è accoppiato allo stadio di segnalazione 50''.

Lo stadio di segnalazione 50<1>' include un dispositivo commutatore 60 controllato dal relè 52, atto a commutare tra una prima e seconda posizione operativa per l'applicazione selettiva di una rispettiva tensione di riferimento prestabilita ad un microcontrollore pC appartenente al circuito di controllo 32. Un contatto fisso del commutatore è accoppiato ad un terminale 70 del circuito di controllo 32 connesso ad un potenziale di riferimento (massa). Alla prima posizione operativa (posizione di riposo) corrisponde la chiusura del contatto mobile del commutatore su una terminazione flottante 72, mentre alla seconda posizione operativa corrisponde la chiusura del contatto mobile su una terminazione 74.

Il microcontrollore pC del circuito di controllo 32 è predisposto per fornire ad un'uscita di segnale 76 un segnale di comando della corrente di saldatura, che viene fornito al circuito di potenza 30.

Tale segnale di comando è dipendente dal valore desiderato della corrente dì saldatura in una predeterminata scala relativa di valori, impostato attraverso mezzi 80 di impostazione manuale della corrente di saldatura, l'intervallo di valori assoluti ammissibili della corrente di saldatura essendo determinato in funzione della tipologia di rete di alimentazione riconosciuta.

I mezzi di impostazione manuale 80 di un vaiore desiderato della corrente di saldatura comprendono essenzialmente una regolazione a potenziometro come mostrato in figura, manovrabile attraverso la manopola 14 presente sul pannello frontale dell'apparecchiatura .

Nel funzionamento, l'apparecchiatura viene collegata alla rete di alimentazione disponibile nel locale o ambiente presso cui deve essere utilizzata attraverso il cavo di collegamento 22a o 22b adeguato.

Il collegamento del cavo 22a o 22b con il circuito di potenza 30 dell'apparecchiatura attraverso il proprio secondo connettore 26a, rispettivamente 26b, ed il connettore a pannello 28 determina una delle due configurazioni possibili del circuito di rivelazione 50.

Con riferimento allo schema di figura 3, nel caso in cui sia prescelta la connessione a bassa potenza, quindi il cavo di collegamento 22a, all'atto dell'accoppiamento del proprio connettore 26a con l'apparecchiatura i terminali di identificazione 42 collegati tra loro a ponticello chiudono il circuito dello stadio di rivelazione 50' permettendo 1'eccitazione del relè di azionamento 52 per mezzo della sorgente 54.

ia'eccitazione del relè 52 determina la commutazione del contatto mobile del commutatore 60, dalla posizione di riposo indicata in figura, in cui esso è chiuso sulla terminazione flottante 72, alla posizione in cui esso si chiude sulla terminazione 74.

In questo modo, lo stadio di segnalazione 50<11>fornisce al microcontrollore del circuito di controllo 32 un segnale di riconoscimento sostanzialmente corrispondente al valore del potenziale di riferimento di massa a cui è collegato il contatto fisso del commutatore 60.

Il microcontrollore pC, in funzione del valore del segnale di riconoscimento ricevuto in ingresso, genera un determinato segnale di comando della corrente di saldatura all'uscita 76 del circuito di controllo 32 convertendo il valore impostato dall'operatore secondo una prima legge di regolazione di scala predeterminata . Ad esempio, quando viene riconosciuta la connessione ad una rete di alimentazione a bassa potenza il circuito di controllo attribuisce un valore di fondo scala dell'intervallo di valori impostabili per la corrente di saldatura pari a 140 A.

In una condizione alternativa, in cui 1'appa recchiatura è collegata ad una rete di alimentazione industriale attraverso una connessione ad alta potenza, il connettore 26b del cavo di collegamento 22b presenta i propri terminali di identificazione 42 aperti, ossia separati da un circuito aperto.

Pertanto, il circuito dello stadio di rivelazione 50' risulta interrotto ed il relè di azionamento 52 non viene eccitato, non determinando così alcuna commutazione del contatto mobile del commutatore 60.

Il commutatore 60 rimane pertanto nella configurazione di figura, ossia chiuso sulla linea flottante 72.

Il segnale di riconoscimento fornito al microcontrollore pC corrisponde in valore ad una tensione di riferimento differente dal potenziale di massa, ad esempio pari a 5V, ovvero estratta dalla tensione da disposizione del microcontrollore.

Il microcontrollore pC, in funzione del valore del segnale di riconoscimento, genera un determinato segnale di comando della corrente di saldatura all 'uscita 76 del circuito di controllo 32 convertendo il valore impostato dall'operatore secondo una seconda legge di regolazione di scala predeterminata . Ad esempio, quando viene riconosciuta la connessione ad una rete di alimentazione ad alta potenza il circuito di controllo attribuisce un valore di fondo scala dell'intervallo di valori impostabili per la corrente di saldatura pari a 180A.

Il segnale di comando della corrente di saldatura può essere di tipo analogico o digitale. Esso è preferìbilmente un segnale di tipo PWM la cui larghezza d'impulso è controllata in funzione del valore di corrente desiderato e della tipologia di rete di alimentazione riconosciuta (ad esempio, un segnale con larghezza 0% corrisponderà ad un valore analogico di 0A di corrente in uscita, mentre un segnale di larghezza 100% corrisponderà ad un valore analogico di 180A di corrente (in uscita).

Il circuito di potenza 30 comprende una sezione di trasformazione nella potenza di alimentazione atta a modulare la corrente in ingresso attraverso il segnale PWM di comando della corrente di saldatura generato dal circuito di controllo 32.

Naturalmente, fermo restando il principio dell’invenzione, le forme di attuazione ed i particolari dì realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall’ambito dì protezione della presente invenzione definita dalle rivendicazioni allegate.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura di saldatura ad arco elettrico (10), atta ad essere collegata ad una rete elettrica di alimentazione e ad erogare una predeterminata corrente dì saldatura ad una coppia di elettrodi di generazione dell'arco, caratterizzata dal fatto che comprende: - un corredo dì connessione elettrica (20) per il collegamento ad una rete di alimentazione (RA; RB) disponibile tra una pluralità di tipi di rete contraddistinti da differenti limiti di potenza erogabile, il corredo (20) comprendendo una pluralità di mezzi di connessione (22a, 22b) selettivamente accoppiabili ad un circuito dì potenza (30) della apparecchiatura (10) predisposto per la generazione della corrente di saldatura per assorbimento di potenza elettrica dalla rete di alimentazione (RA; RB), in cui ciascuno di detti mezzi di connessione (22a; 22b) è atto ad essere univocamente collegato ad un rispettivo tipo di rete di alimentazione (RA; RB) e presenta una caratteristica elettrica di identificazione indicativa del tipo di rete elettrica di alimentazione alla quale detti mezzi di connessione (22a, 22b) possono essere collegati; - mezzi di rivelazione (50) di detta caratteristica elettrica di identificazione dei mezzi di connessione (22a, 22b) correntemente collegati all'apparecchiatura, atti a fornire un segnale di riconoscimento indicativo del tipo di rete elettrica di alimentazione (RA; RB) a cui 1<1>apparecchiatura (10) è collegata; e - mezzi di regolazione della corrente di saldatura (32), atti a controllare automaticamente detto circuito di potenza (30) per determinare un predeterminato valore massimo di corrente di saldatura erogabile, in funzione della rete di alimentazione (RA; RB) riconosciuta.
2. 2. Apparecchiatura (10) secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuno di detti mezzi di connessione include un cavo di collegamento elettrico (22a; 22b) ad una rete di alimentazione (RA; RB)/il quale comprende, ad una estremità, un primo connettore (24a; 24b) adattato ad un dispositivo di presa elettrica corrispondente al tipo di rete di alimentazione (RA; RB) alla quale detto cavo è destinato ad essere collegato, ed all'altra estremità un secondo connettore (26a; 26b) di struttura comune, atto ad essere collegato al circuito di potenza (30) dell<1>apparecchiatura (10), detto secondo connettore comune (26a; 26b) presentando una pluralità di terminali di trasferimento della potenza elettrica (40) ed almeno una coppia di terminali di identificazione (42), in cui detta coppia di terminali di identificazione (42) è atta ad individuare un bipolo elettrico avente una dì una pluralità di configurazioni elettriche possìbili, la quale definisce un rispettivo valore di un prestabilito parametro elettrico dì identificazione che è indicativo del tipo di rete elettrica di alimentazione (RA; RB) alla quale detto cavo di collegamento (22a; 22b) può essere accoppiato attraverso detto primo connettore (24a; 24b).
3. 3. Apparecchiatura (10) secondo la rivendicazione 2, in cui detto corredo di connessione (20) include un cavo di collegamento (22a) per la connessione ad una rete di alimentazione domestica a 16A.
4. 4. Apparecchiatura (10) secondo la rivendicazione 2, in cui detto corredo di connessione (20) include un cavo di collegamento (22b) per la connessione ad una rete di alimentazione industriale a 32A.
5. 5. Apparecchiatura (10) secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di rivelazione (50) del tipo di rete elettrica di alimentazione (RA; RB) a cui l'apparecchiatura (10) è collegata comprendono: una sezione circuitale (50') di rivelazione di detto parametro elettrico di identificazione dei mezzi di connessione (22a, 22b), includente un relè di azionamento (52) accoppiato ad una relativa sorgente di eccitazione (54) attraverso un percorso di corrente includente detto bipolo nella condizione di accoppiamento dei mezzi di connessione (22a, 22b) al circuito di potenza (30) dell'apparecchiatura (10); ed una sezione di segnalazione (50<11>) atta a emettere detto segnale di riconoscimento nella forma di un segnale di tensione, includente mezzi commutatori (60) per la selezione controllata di una di una coppia di tensioni di riferimento, atti ad essere controllati da detto relè (52).
6. 6. Apparecchiatura (10) secondo la rivendicazione 2, in cui detto bipolo è un bipolo passivo ed il parametro elettrico di identificazione è l'impedenza del bipolo.
7. 7. Apparecchiatura (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di regolazione (32) della corrente di saldatura comprendono un modulo elettronico di controllo (pC) atto ad emettere un segnale di comando della corrente di saldatura dipendente dal valore desiderato della corrente di saldatura in una predeterminata scala relativa di valori, ì valori assoluti di riferimento di scala essendo determinati in funzione della tipologia di rete di alimentazione (RA; RB) riconosciuta.
8. 8. Apparecchiatura (10) secondo la rivendicazione 7, in cui detto circuito di potenza (30) dell'apparecchiatura (10) comprende una sezione di trasformazione della potenza di alimentazione, in cui la corrente di saldatura erogabile è generata per modulazione della corrente prelevata dalla rete elettrica di alimentazione (RA; RB) attraverso detto segnale di comando.
9. 9. Apparecchiatura (10) secondo la rivendicazione 8, in cui detto segnale di comando è un segnale a larghezza d'impulso modulata, la cui larghezza d'impulso è funzione del valore di corrente desiderato e della tipologia di rete di alimentazione (RA; RB) riconosciuta.
10. 10. Apparecchiatura (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 9, comprendente mezzi di impostazione manuale (80) di un valore desiderato della corrente di saldatura.
11. 11. Apparecchiatura (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi visualizzatori (16) delle condizioni di funzionamento automaticamente determinate. Il tutto sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.