JP2023513498A - 溶接ないし切断トーチのプロセス供給ラインのための付加回路及び付加回路を有するホースパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】溶接装置等の周辺装置への自立的なエネルギ供給を可能にする。【解決手段】溶接トーチ又は切断トーチ（２１）に配される溶接電源（２）への少なくとも１つの接続装置（１）を備えた溶接トーチ又は切断トーチ（２１）の少なくとも１つのプロセス供給ラインのための付加回路。電気エネルギ及び更なる媒体は、前記接続装置（１）を介して及び、好ましくは前記溶接トーチ又は切断トーチのホースパッケージ（６）内において案内された、プロセス供給ラインを介して前記溶接又は切断トーチへと導かれる。センサ（５）、ドライブユニット（１９）又は前記ドライブユニット（１９）のための制御装置のような周辺装置（４）の駆動のための電気エネルギは、少なくとも１つの電気的プロセス供給ライン（３）によって分流される。電気エネルギの分流のために設けられた前記付加回路は溶接回路に対し電気的に並列に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の溶接ないし切断トーチのプロセス供給ラインのための付加回路、及び、請求項１８に応じた付加回路を有するホースパッケージに関する。

熱接合法は、ワークピース（加工対象物）（複数）を溶融し、それらを結合するために、エネルギを使用する。金属加工においては、電極プロセス（E-Hand）に加えて、通常はとりわけ「ＭＩＧ溶接プロセス」及び「ＭＡＧ溶接プロセス」（「ＭＳＧプロセス」）並びに「ＷＩＧアークプロセス」及び「プラズマアークプロセス」がそれらのレーザハイブリッド法と共に使用される。プラズマ及びプラズマハイブリッドをベースとする切断トーチも、熱ワイヤが供給されるプロセスと同様に、本発明の目的（対象）であるが、そのため、上記のプロセスに加えてレーザビームプロセスも含まれる。

シールドガスに支援される消耗電極式（溶極式）アーク溶接法（ＭＳＧ）では、“ＭＩＧ”は“Metall-Inertgas（金属-不活性ガス）”の略称であり、“ＭＡＧ”は“Metall-Aktivgas（金属-活性ガス）”の略称である。シールドガスに支援される非消耗電極式（非溶極式）アーク溶接法（WＳＧ）では、“ＷＩＧ”は“Wolfram-Inertgas（タングステン-不活性ガス）”の略称である。本発明に応じたホースパッケージは、ロボットアームに取り付けられる機械操縦式溶接ないし切断トーチにおいて実施（具現化）可能である。尤も、手動又は自動化トーチも考えられる。

通常、アーク溶接装置は、溶接材料を溶融するために、ワークピースと消耗式又は非消耗式溶接電極の間にアークを生成する。

溶接材料及び溶接部位は、シールドガス流によって雰囲気気体に対して遮蔽される。

この場合、溶接電極は、アーク溶接機に結合されている溶接トーチのトーチボディに配される。トーチボディは、通常、内部に位置し溶接電流を導く一群の構造要素（複数）を含み、これらの構造要素は、溶接電流をアーク溶接機の溶接電源（電流源）からトーチヘッドの尖端の方の溶接電極へと導き、そして、そこからワークピースへのアークが生成される。

シールドガス流は、溶接電極、アーク、溶融池及びワークピース（母材）の熱作用ゾーンの周囲を流れるが、その際、これらの領域には溶接トーチのトーチボディを介して導かれる。ガスノズルはシールドガス流をトーチヘッドの前端部へと導き、そこで、シールドガス流はほぼリング状に溶接電極を取り囲んでトーチヘッドから噴射する。

溶接のために生成されるアークは、溶接工程中、溶接されるべきワークピース及び場合により供給される溶接材料（溶加材）を加熱し、その結果、これらは溶融される。

溶接の他、金属板部材（複数）の結合のために、ロウ付け（ロウ接合）も考慮される。溶接の場合とは異なり、この場合は、ワークピースではなく、付加材料（溶加材）のみが溶融される。その理由は、ロウ付けの場合、２つの辺（エッジ）は付加材料としてのロウによって互いに結合されることである。ロウの材料の融点と部材の材料の融点は大きく異なっており、そのため、加工の際、ロウのみが溶融する。ロウ付けには、ＷＩＧトーチ、プラズマトーチ及びＭＩＧトーチの他、ＬＡＳＥＲも適する。

アークロウ付けプロセスは、金属シールドガス-（ＭＳＧ-Ｌ）-ロウ付けプロセスとタングステン-シールドガス-（ＷＳＧ-Ｌ）-ロウ付けプロセスに分類することができる。この場合、付加材料としては、主として、その溶融（温度）領域が母材材料の溶融領域よりも低いワイヤ状の銅系材料が使用される。ＭＳＧアークロウ付けの原理は、ワイヤ状付加材料を有するＭＳＧ溶接と装置技術的には殆ど同じである。

例えば金属の電気アーク溶接の場合のようなロウ付け又は溶接の場合、溶接されるべき又はロウ付けされるべき材料（複数）の組成及び汚れに依存して程度の差はあるが大量の部分的に健康を害する排気ガスないし煙が生成するが、これらは溶接又はロウ付け部位への視界を妨げるだけではなく、眼や呼吸器官を刺激するため、溶接又はロウ付け装置のユーザの健康を害し得る。これに対応して、排気ガスの吸気をトーチにおけるその発生部位の可及的近くで可能にする種々の装置及び方法が実用上既に開発されている。

ＷＯ ２００６／０４２５７２ Ａ１ ＷＯ ２０１３／１６６２４７ Ａ１ ＤＥ １０ ２００８ ０３９ ０２５ Ａ１ ＥＰ ２ １５９ ５３６ Ａ２ ＥＰ １ ３５２ ６９８ Ａ１ ＥＰ ２ ６６６ ５７６ Ｂ１ ＥＰ ３ ２３５ １０５ Ｂ１ ＵＳ ２０１８／００２１８７３ Ａ１ ＤＥ ２０ ２０１９ ００１ ２４１ Ｕ１

ＷＯ ２００６／０４２５７２ Ａ１は、トーチの位置及び／又は位置変化を検知するためのセンサ手段を記載しており、これにより、溶融法、分離法又は表面処理法の、とりわけ溶接法の、少なくとも１つの特性値が検知された位置及び／又は位置変化に依存して影響をされ得ることが記載されている。

ＷＯ ２０１３／１６６２４７ Ａ１からは、溶接煙ピストル型ノズルによって吸引された煙流の自動制御のためのシステム及び方法が既知である。装置は、溶接煙ピストル型ノズルの内部通路を介して真空煙流を吸い込むよう構成された真空システムを有する。更に、真空蒸気流の測定のためのセンサが設けられている。

シールドガスによって支援され消耗電極を用いるアーク溶接法の場合、いわゆるワイヤ送り（繰出）装置に、搬送されるべきワイヤないし搬送されるべきワイヤ電極に所定の押し付け力を以って当接し、同時にそれらに送り運動を伝達する少なくとも１つの駆動要素が設けられている。

押し付け圧ないし押し付け力が過度に小さい場合、駆動要素とワイヤないしワイヤ電極との間にいわゆる弛み（Schlupf）が生じ得る。しかしながら、弛みの発生は、如何なる場合においても回避されるべきである。なぜなら、この弛みによって、溶接又はロウ付けトーチの前部において溶融するワイヤ電極の材料はごく僅かしか溶融領域へ入り込まないということが起こるであろうからである。

弛みは、ワイヤを前方へと駆動する送り速度にも依存している。この速度が過度に大きい場合にも、不所望の弛みが生じ得る。この理由から、前進運動される物体の、とりわけワイヤの速度は接触的に又は非接触的に測定され得る。

ＤＥ １０ ２００８ ０３９ ０２５ Ａ１及びＥＰ ２ １５９ ５３６ Ａ２からは、長手方向に運動されるワイヤの速度及び／又は長さをセンサによって非接触的に測定する方法が既知である。

ＥＰ １ ３５２ ６９８ Ａ１からは、ワイヤ速度を測定するための装置を備えた溶接装置のためのワイヤ送り装置が既知である。光源はワイヤの一部分を照明する。ＣＣＤセンサは、ワイヤの表面へ指向され、ワイヤ表面上の構造（Textur）を検出する。

溶接又は切断トーチのグリップの及び／又は溶接又は切断トーチのグリップ内部空間の、とりわけグリップ内部空間全体の及び／又はアーク側ガスノズル内部空間の外部のガスノズルの冷却のために、溶接又は切断トーチの少なくとも１つの冷却チャンネルを介して周囲空気を冷却空気として輸送する輸送装置、とりわけ通風装置又は圧縮装置は、ＥＰ ２ ６６６ ５７６ Ｂ１から既知である。

ＥＰ ３ ２３５ １０５ Ｂ１からは、（１つの）溶接ケーブルからエネルギを分岐する（分岐的に取り出す）システムが既知である。エネルギ獲得装置は、溶接ケーブルの近くに配置され、かつ、溶接ケーブルから誘導性（電磁誘導による）電気エネルギを獲得するよう構成されている。エネルギ獲得システムは、エネルギ獲得装置と電気的に接続され、かつ、溶接ケーブルから獲得した電気エネルギを直流電流へ変換するよう構成された整流器も有する。この従来技術からは、直接的オーム（抵抗）性コンタクト又はガルバニック接続（接合）のために溶接ケーブルに結合（接続）されておらず、誘導的に（電磁誘導により）接続される付加回路が明確に見出される。そのような誘導的に接続される付加回路の欠点は、溶接電流ケーブルの周囲の磁界が変化する場合にしか、電気エネルギを溶接電流ケーブルから取り出すことができないことである。このため、電流リップルないし電流変動が必然的に生じる。

ＵＳ ２０１８／００２１８７３ Ａ１からは、電流案内コミュニケーション手段を有する溶接装置が既知である。電流供給装置は、溶接プロセス（複数）及び溶接設定（複数）を電流供給装置に対する遠隔地から選択することをユーザができるようにするものとされている溶接制御装置に接続されている。この溶接制御装置は、溶接シームの近くの１つ以上の補助装置に電流を供給し、かつ、補助ラインを介して電源に接続されている。

ＤＥ ２０ ２０１９ ００１ ２４１ Ｕ１は、故障表示器（Ausfallanzeige）を有する過電圧保護回路に関する。

上記のトーチの位置及び／又は位置変化を検知するためのセンサないしセンサ手段又はワイヤの速度及び／又は長さを測定するためのセンサ又は真空蒸気流（Vakuumdampffluss）を測定するためのセンサ及び更には冷却のための通風装置又はワイヤの前進運動のための駆動装置は、いわゆる周辺装置である。

既知の溶接又は切断装置の場合、付加的（エネルギ）消費装置は、とりわけディスプレイ及びキーボードも、一方では、電源メーカーに固有のホースパッケージ接続部に組み込まれている電源に固有の接続部によって、例えばいわゆるバスライン（母線）によって、給電されることができる。この場合の欠点は、電源メーカーは通常はこの接続部を第３者に対し開示しておらず、そのため、ユーザによる部品、とりわけホースパッケージの交換は妨げられているということである。

他方では、とりわけワイヤ駆動モータの、電源の公開されているラインからのエネルギの分岐（分流）が考えられる。しかしながら、この場合の欠点は、そのようなもののハウジングは、汚染を阻止し、安全に対する要求を満たし、更には外部からのエネルギの取出しを阻止するために、閉鎖されている（クローズドに構成されている）ことである。

更に、例えばＵＳＢ接続部による、電源の独立の給電接続部も考えられる。しかしながら、そのような接続部を有する電源は僅かしかなく、しかもそのような接続部は一般的には主としてデータ交換用として想定されている。

ネットワーク部分を有する独立のエネルギ供給部は、一方ではこの場合更なるネットワーク部分が必要であり、及び、当該ネットワーク部分は、通常は、とりわけ工場及び建設現場のどこでも使用可能であるというわけではない一相の交流電流を使用し、三相の交流電流を使用しないという欠点を有する。更に、各国毎に異なる規格の数多くの接続部が存在する。

更に、溶接プロセスとは独立に制御可能なエネルギ供給（部）を提供することには、格別な課題がある。確かに、電池又は蓄電池又はコンデンサにエネルギを蓄積することは考えられるが、周辺装置のためのエネルギ蓄積器としての電池又は蓄電池の場合、特別な安全性基準（要件）に基づくあり得る輸送問題や一般的な環境及び廃棄物処理問題も欠点であり得る。

上記の欠点（複数）から出発し、本発明の課題は、プロセス供給ラインに組み込まれかつアークプロセスに重大な影響を及ぼさない、周辺装置のための自立的（ないし自律的 autark）なエネルギ供給を提供することである。

この課題は、請求項１に応じた溶接トーチ又は切断トーチのプロセス供給ラインのための付加回路によって解決される。

更に、上記の課題は、請求項１８に応じた付加回路を有するホースパッケージ（Schlauchpaket）によって解決される。

本発明は、溶接トーチ又は切断トーチに配される溶接電源（電流源）への少なくとも１つの接続装置を備えた溶接トーチ又は切断トーチのプロセス供給ライン（複数）のための付加回路であって、該接続装置を介して及び、好ましくは溶接トーチ又は切断トーチのホースパッケージ内において案内された、供給ライン（複数）を介して電気エネルギ及び更なる媒体（ないしメディア Medien）が溶接又は切断トーチへと導かれるものに関する。

本発明に応じ、少なくとも１つの電気的プロセス供給ラインから、例えばセンサ、ドライブ（操作）ユニット（Antriebseinheit）又は通風装置のような周辺装置の駆動のための電気エネルギが分流される（分岐的に取り出される）。

換言すれば、本発明は、電源固有の接続部への物理的（機械的）な接続のない、自立的（ないし自律的 autark、外部からのエネルギ供給に頼らない）なエネルギ供給を提案する。とりわけ、並列接続された電気回路が問題となり得るが、この電気回路は、高度に可変な入力信号を、これは極性、電圧及びダイナミクス（Dynamik）に関係するが、処理することができ、とりわけ、直流（ＤＣ）プロセス、２０ｋＨｚまでの直流-パルスプロセス（ＤＣ-パルス）及び５０Ｈｚ未満から２００Ｈｚまでの範囲の交流（ＡＣ）プロセスの、電流及び／又は電圧のための周波数が処理されることができる。

代替的に、（付加）回路は、単純化された構造では、固有の（特定の）入力信号（複数）に、とりわけ、ＭＳＧ適用の場合に支配的な（主流である）ＤＣプロセスに適合されることができる。この実施形態は、更に、付加的エネルギをもたらすために、とりわけＷＩＧプロセス及びプラズマプロセス、更にはレーザプロセスにおいても使用されるいわゆるホットワイヤプロセスの場合にも使用されることができる。

ホースパッケージ（その内部において複数の構成要素がパッケージ化されたホース）に配される接続装置は、ホースパッケージと溶接電源との電気的及び機械的コンタクト（接続）に役立つ。ホースパッケージ内には、電気エネルギ及びシールドガス又は溶接ワイヤのような更なる媒体（メディア）を溶接又は切断トーチへと導くためのプロセス供給ライン（複数）が配されている。ホースパッケージが溶接電源と電気的に接続されると、それに応じて、アーク、ホースパッケージを有するトーチ及びアースケーブルないしアースラインを介して電気回路が閉成される。

更に、本発明においては、本発明に応じた付加回路を介して周辺装置を駆動するための電気エネルギを分流するために、このプロセス回路が閉成される必要がないことが有利である。その代わりに、プロセス回路のための電圧が印加されることで充分である。これはとりわけプロセス開始（起動）時に行われる。なお、このプロセス開始時には、ワイヤ供給の瞬間から既に電圧が印加されるが、ワイヤはまだワークピースに接触していないか又はアークがまだ発生していないため、プロセス回路は閉成されていない。

このエネルギ供給は、例えばワイヤドライブ（Drahtantrieb）及びその制御器、センサ、とりわけ温度センサ又はジャイロセンサ、又は、ブルートゥース送信器ないし受信器のような通信ユニット、ＷＬＡＮ装置又ＬＥＤ照明装置又は空気質量センサ等のような周辺装置のために使用可能である。

更に、通風装置の給電も可能である。通風装置は、一方では、冷却のための、とりわけいわゆる強制空気冷却のためのものであり、他方では、溶接に適用する場合の煙吸引のためのものである。

既述のとおり、ドライブは、自立型（autark）エネルギ供給の電力はそのためにも十分であるため、この給電によって駆動されることができる。更に、対応するドライブ制御器の給電も、類似のかつ意味のある適用である。ドライブのために必要な電力は１００Ｗまでであり得る。

この種の周辺装置は回路の（作動）速度に対し高い要求を課し、とりわけ、５０ｍｓ未満の応答速度が保証されることが望まれる。換言すれば、分岐された回路の電力は即座に必要とされる。本発明に応じた（付加）回路はこれを保証する。

通常は、周辺装置のための十分に高い電力を提供するためには、溶接装置のネットワーク部分のアイドリング（Leerlauf）電圧で既に十分である。しばしば、アイドリング電圧は１１３Ｖないし１４１Ｖに制限されている。

大抵の周辺装置は、電圧の印加と周辺装置の応答との間にある程度のタイムラグ（遅延）を有する。実用的使用においては、とりわけＭＳＧ適用の場合、始動時にまずワイヤが短絡が生じるまで数ｍｍ送られると有利である。この時間の間に、既に電圧が印加される。従って、並列回路は既にエネルギを分流することができ、かくして、溶接プロセスがまだ進行していない場合であっても、制御が開始され、ドライブ（Antriebe）は始動される。

更に、本発明に応じた（付加）回路は、周辺装置のための更なるネットワーク部分も追加のラインも不要であるため、既存の電源よりもコンパクトである。

更に、（付加）回路は極めて可変的に使用可能である。即ち、（付加）回路は、溶接部位における溶接電流は通常は常に同一であるため、多数の種々異なる電源において、とりわけ溶接装置の極めて多様なネットワーク部分において動作可能である。溶接トーチの作動の際の電圧は、（凡そ）３００Ａで凡そ３０Ｖになり得る。

ハンド（手持ち式）トーチにおけるワイヤドライブユニットの給電のために通常は十分である例えば３０Ｗの電力が付加回路によって提供されるため、これに応じて、１Ａの電流のみが並列回路を流れる必要がある。測定したところ、部分的に、凡そ０．３～０．５Ａの範囲の一層明確により小さい値であることが判明した。

この電流は、そのためアークには利用可能ではないが、この電流の絶対値での大きさはアークプロセスにおける通常のプロセス変動の範囲内にあり、そのため、プロセス安定性にもプロセス制御にも有意な（重大な）態様で影響を及ぼさない。従って、溶接プロセスのためのパラメータ適合化ないし溶接（施工）要領書、いわゆるＷＰＳ（welding procedure specification）におけるパラメータ設定の変更を行うことを要することなく、付加回路を使用することができる。

本発明に応じ、電気エネルギの分流のために設けられる付加回路は、電気的に並列に、好ましくはガルバニックに溶接（電気）回路に接続され、とりわけプロセス供給ラインに接続される。溶接回路とは、アークを伴う溶接トーチと、ホースパッケージと、溶接装置のアースラインとの間に形成されている回路として理解されるものである。

誘導性作動原理に基づく付加回路とは異なり、本発明に応じた付加回路は、エネルギ生成のために磁束の変化は必要ではないため、完全な直流の場合でもガルバニック接続ないし直接的オーム（抵抗）性コンタクト（接触）に基づいて機能（作動）する。

従来技術から既知の（電磁）誘導により結合される付加回路は、直接的オーム（抵抗）性コンタクト（接触）又はガルバニック接続のために、溶接ケーブルには接続されていない。誘導的に結合される付加回路は、磁界が溶接電流ケーブルの周りで変化する場合にのみ溶接電流ケーブルから電気エネルギを取り出すことができるため、ガルバニック接続による並列回路とはその物理的作動原理において相違する。

これに対し、本発明に応じた並列回路では、磁束の変化は不要であるため、波動効果（作用 Welligkeitseffekte）は不可欠ではない。直接的オーム（抵抗）性コンタクト（接触）ないしガルバニック接続による並列回路によって、完全な直流の場合であっても、電気エネルギを取り戻す（取り出す）ことができる。

付加回路は拡張された機械側の接続ハウジングに組み込まれることも可能である。これは、このハウジングは例えばワイヤ、ガス、水及び信号のような媒体（メディア）輸送のためにいずれにせよ必要であり、また、エネルギ供給も周辺装置を介して行われるため、有利である。

代替的に、付加回路は別個のアダプタに組み込まれることも考えられる。これは、電気的アースラインにおいて使用されると有利である。なぜなら、アースラインには、電流のみが流れ、ホースパッケージラインとは異なり、ガス、ワイヤ又は水のような更なる媒体は輸送されないからである。従って、ホースパッケージ側においても原理的に可能であるが、アースライン側へ変更することはより簡単である。

換言すれば、そのようなアダプタは、機械側のトーチ接続部にも組み込まれることが可能であろう。更に、別個の（別体の）即ちホースパッケージに組み込まれていないアダプタも考えられる。これは、溶接回路のためのプラス極及びマイナス極に加えて更なる同電位（ポテンシャル）の接続可能性（手段）が溶接電源に存在する場合、可能である。とりわけアース接続部の場合、大抵はマイナス極の場合、装置の正面側及び背面側に接続可能性（手段）があることが極めて頻繁であり、部分的には、溶接電源は、トーチ側の接続部即ち大抵はプラス極と同電位である更なる接続可能性（手段）を使用する。

更なる有利な一変形形態により、付加回路は、交流電圧を直流電圧に変換するために、整流器、とりわけブリッジ型整流器を有する。本発明に応じた（付加）回路によって、直流（電圧）運転（ＤＣ）も、交流電圧運転（ＡＣ）及びパルス運転（ＤＣ及びＡＣ）も可能になる。

本発明の更なる好ましい一実施形態に応じ、代替的に、（付加）回路において整流器を省略することも可能であり、これにより、（付加）回路は専らＤＣプロセスにおける使用のために使用されることができる。この場合、極性保護装置が設けられ、少なくとも１つのトランジスタ、ダイオード、とりわけツェナーダイオード、及び少なくとも１つの電気抵抗によって、極性保護が実現（達成）される。このため、（付加）回路は、正確な接続で、従って正しい極性で、必要な電気エネルギを供給する。極の接続が誤っている場合、それに応じて、電気エネルギは放出されず、従って、溶接装置は損傷されない。通常は、トーチ側が、プラスに極性付けられる。ユーザに障害（故障）を信号によって伝達することも可能である。とりわけ、この信号は光学的信号、例えば光学的表示装置によって付加回路に組み込まれるランプであることが考えられる。本発明の枠内において、代替的に又は追加的に、極性の誤りが音響的信号装置によって伝達されることも考えられる。

本発明の一発展形態では、付加回路はスイッチング式（schaltend）直流電圧コンバータ、とりわけダウンコンバータを有し、この場合、コンバータの出力電圧（の値）はコンバータの入力電圧の値よりも小さい。ダウン（降圧）コンバータ（Abwaertswandler）は、バックコンバータ（Tiefsetzsteller）、ダウンレギュレータ（Abwaertsregler）とも称され、英語では“step-down converter”又は“buck converter”とも称される。このダウンコンバータによって、溶接装置における通常の（溶接装置において通常使用される）電圧値及び電流値が処理（使用）されることができる。これらの値は、例えば、スチール溶接の場合のプロセスにおける２０Ｖ／１００Ａないし３０Ｖ／３００Ａ及びアイドリングの場合の１１３Ｖないし１４１Ｖである。

とりわけ、出力電圧は一定値の４８Ｖであり、従ってプロセス電圧を上回ることが可能である。更に、アップ（昇圧）コンバータとダウン（降圧）コンバータの直列式回路又はワイドレンジ入力を有する電圧コンバータのような、他の形式のコンバータも可能である。

本発明の更なる有利な一実施形態に応じ、直流電圧コンバータのための入力電圧は、整流器から出力される直流電圧である。一般的には、直流電圧コンバータは、プラスのＤＣ電圧でのみ駆動されることができる。従って、ＡＣないしマイナス電圧の整流が必要である。更なる利点は、極性保護及びＡＣ電圧による駆動である。コンデンサ／エネルギ蓄積器からの電荷が溶接プロセスへ逆流することは、整流器によって阻止される。

付加回路は、少なくとも１つの過電流保護装置、即ち、予め設定された時間を超えて設定された電流値を超過する場合に、とりわけ電気的短絡又は過負荷の場合に、電流を遮断するための保護手段を有することが可能である。

本発明の更なる有利な一実施形態に応じ、付加回路は、例えば高周波数のいわゆる「冶金的（metallurgisch）」パルス、例えばｋＨｚ領域のパルスから生じ得る溶接電源の電圧サージ（スパイク）を緩和するために、インダクタンス装置（インダクタ）、とりわけコイルを有する。

本発明の一発展形態では、付加回路は、電界中の電荷を蓄積するために、少なくとも１つの電気エネルギ蓄積器、とりわけコンデンサ又は蓄電池（Akkumlator）又は電池（Batterie）を有し、好ましくは、エネルギ蓄積器は、直流電圧コンバータに電気エネルギを供給するために及び／又は付加回路の電圧を安定化するために設けられる。とりわけ、ドライブ（操作器）のための制御装置のような周辺装置の場合、エネルギ蓄積器は、プロセス電流のスイッチオフ（遮断）後における、電子制御器の給電のために及び更にはドライブの駆動のためにその容量は十分であるため、有利である。更に、後続するプロセスのためのエネルギを蓄積すること、そしてそれによって初期遅延を更に小さくすること、ができる。

本発明の更なる一変形形態に応じ、付加回路は、不所望の電圧サージに対し、付加回路を、とりわけ直流電圧コンバータを保護するために、サプレッサダイオードを有する。

本発明の有利な一発展形態では、電気エネルギの中間蓄積のために、付加的エネルギバッファ（Energiepuffer）、とりわけスーパーコンデンサ（Superkondensator）が設けられる。コンデンサを有する回路について有利であるのは充電速度であり、コンデンサは、同じ容量の蓄電池と比べて顕著により高い充電速度を有する。尤も、標準的コンデンサは、短時間の使用の場合、依然として遅すぎる場合があるため、スーパーコンデンサが使用される。

本発明の更なる有利な一実施形態に応じ、直流電圧コンバータには、過電流保護装置とインダクタンス装置（インダクタ）が前置される。過電流保護装置としては、障害ないし故障の場合のスイッチオフのための安全装置及び／又は過負荷の場合のスイッチオフのためのポリフューズ（PolyFuse）安全装置が前置可能である。インダクタンス装置（インダクタ）は、とりわけスイッチオン時における並びに負荷変化（変動）時、とりわけ短絡及びその解消時における電流サージの抑制（低減）のために役立つ。

本発明の更なる一変形形態においては、直流電圧コンバータには、整流器並びに少なくとも１つのエネルギ蓄積器及びサプレッサダイオードが前置される。この場合、整流器はマイナスの電圧及び極性に対する保護手段として役立つ。

トランスバーサルダイオード（ＴＶＳ（transient voltage suppressor））は、さらに、高い電圧サージに対する保護手段としても役立つ。コンデンサは、とりわけ電圧サージのフィルタリングによって、電圧を安定化する。

一発展形態では、直流電圧コンバータには、少なくとも１つのエネルギ蓄積器が後置される。原理的には、エネルギ蓄積器は、スイッチオフ時における安全な状態の確保（保証）のために役立つが、これには、とりわけ、位置決め走行（Positionsfahrt）での最終ワイヤ運動、制御（器）のシャットダウン、更にはデータ保護（バックアップ）が含まれる。

本発明の更なる目的、利点、特徴及び応用可能性は図面を用いた一実施例についての以下の説明から明らかになる。この場合、説明される及び／又は図示されるすべての特徴はそれら自体で又は意味のある任意の組み合わせにおいて、特許請求の範囲（各請求項）又は請求項の参照引用（Rueckbeziehung）におけるそれらの関係とは独立に、本発明の対象を構成する。

第１実施形態における、ホースパッケージと溶接電源を備えた、電気エネルギを分流するための溶接又は切断トーチの付加回路の一例。 図１の付加回路の第２実施形態における一例。 センサを備えた溶接トーチの一例。 付加回路の一例の回路図。 電気エネルギの蓄積器の一例を備えた図４の回路図。 更なる一実施形態のための回路図。 電気エネルギの蓄積器の一例を備えた図６の回路図。 光学式極性表示器（Verpolungsanzeige）の一例を備えた付加回路の更なる一実施形態の回路図。 電気エネルギの蓄積器の一例を備えた図８の回路図。

同じ又は同じ機能を有する構成要素は、可読性を改善するために、以下に実施形態に基づいて説明する図面の各図において（同じ）図面参照符号が付記されている。

図１には、溶接トーチ又は切断トーチ２１に配される溶接電源（電流源）２への少なくとも１つの接続装置１を備えた溶接トーチ又は切断トーチ２１の付加回路１０の一例が模式的に示されている。接続装置１は、とりわけ交流電圧の場合にその符号が変化可能な２つの極即ちプラスとマイナスを有することができる。接続装置１を介して及びホースパッケージ６内のプロセス供給ラインを介して、電気エネルギ及び更なる媒体（メディア）が溶接又は切断トーチ２１へと導かれる。

ホースパッケージ６に配される接続装置１は、ホースパッケージ６の溶接電源２との電気的及び機械的コンタクト（結合）に利用される。

ホースパッケージ６には、電気エネルギ及び、シールドガス又は溶接ワイヤのような、更なる媒体を溶接又は切断トーチ２１へ導くための供給ラインが配されている。ホースパッケージ６と溶接電源２が電気的に接続されると、それに応じて、電気回路即ち溶接回路が閉じられる。この回路から、周辺装置４の駆動のための電気エネルギが分流（分岐）される。

少なくとも１つの電気的プロセス供給ライン３から、周辺装置４の駆動のための電気エネルギが分流される。図１及び図２から明らかなように、電気エネルギの分流のために、付加回路１０が本実施例においては溶接電源２ないし溶接回路に対し電気的に並列に接続されている。なお、溶接回路とは、アークを伴う溶接トーチと、ホースパッケージと、溶接装置のアースライン（Masseleitung）との間に形成されている回路として理解されるものである。

とりわけ、高度に可変な入力信号を、これは極性、電圧及びダイナミクス（動的変化 Dynamik）に関係するが、処理することができる並列接続された電気回路が重要である。（双方向における）直流、（及び）２００ｋＨｚパルス周波数までのパルス化された直流又は２００Ｈｚまでの交流、の範囲の電流及び／又は電圧周波数が処理されることができる。

電気エネルギの分流のための付加回路１０は、一方では、ホースパッケージ６に設けられることができ、とりわけ、付加回路１０は、拡張された機械（装置）側の即ち溶接電源側の接続ハウジング２２に組み込まれることができる。これは、このハウジング２２はいずれにせよ媒体（メディア）引渡（供給）のために必要であり、エネルギ供給も周辺装置４を介して実行されるため、有利である。この実施形態は図１に明確に示されている。この場合、付加回路１０は、トーチ２１と対向しているホースパッケージ６の端部（一端）に配されている。

他方では、付加回路１０は、図２に示されているように、電気的プロセス供給ライン（複数）によって、ホースパッケージ６の外部においても接続されることができる。この場合、付加回路１０は、アダプタ２０に組み込まれている。これは電気的アースラインにおいて置き換えられることが好ましい。なぜなら、このアースラインには、専ら電流のみが流れ、ホースパッケージラインとは異なり、ガス、ワイヤ又は水のような更なる媒体は流れないからである。従来技術の回路とは異なり、本発明に応じた付加回路１０は、誘導性作動原理ではなく、直接的オーム（抵抗）性コンタクト（接触）ないしガルバニック接続に基づく。

周辺装置４は、例えばセンサ５、とりわけ温度センサ又はジャイロセンサ、又は、ブルートゥース送信器ないし受信器のような通信ユニット、ＷＬＡＮ装置又はワイヤドライブ（Drahtantrieb）等であり得る。図３は、センサ５を備えた溶接トーチ２１の一例を示す。

更に、例えば溶接に適用する場合の煙吸引のための、通風装置の給電も可能である。

更に、ドライブ（操作）ユニット１９をこの給電によって駆動することも、自立的（autark）エネルギ供給の電力はそのためにも十分であるため、考えられる。図１及び図２からも、そのようなドライブ１９が見出される。

この種の周辺装置４は、回路の（作動）速度に対し高い要求を課し、とりわけ、５０ｍｓ未満の応答時間が保証（確保）されることが望まれる。電気エネルギの分流のための本発明に応じた付加回路１０はこれを保証する。

通常は、周辺装置４のための十分に大きな電力を提供するためには、溶接電源２のアイドリング電圧（Leerlaufspannung）で充分である。通常は、アイドリング電圧は１１３Ｖないし１４１Ｖである。

図４及び図５に示された電気回路の回路図の記載から、付加回路１０は整流器７、とりわけ交流電圧を直流電圧に変換するためのブリッジ型整流器を有することが分かる。更に、スイッチング式（schaltend）直流電圧コンバータ８、とりわけダウンコンバータが設けられており、この場合、コンバータ８の出力電圧はコンバータ８の入力電圧の値よりも小さい。ダウン（降圧）コンバータ（Abwaertswandler）は、バックコンバータ（Tiefsetzsteller）、ダウンレギュレータ（Abwaertsregler）とも称され、英語では“step-down converter”又は“buck converter”とも称される。

このダウンコンバータのために、溶接装置において通常の電圧値及び電流値は処理されることができる。これらの値は例えば２０Ｖ／１００Ａ～３０Ｖ／３００Ａ及びアイドリングの場合１１３Ｖないし１４１Ｖである。

ダウンコンバータの代わりに、ワイドレンジ入力と一定の出力電圧を有するＤＣ／ＤＣコンバータも使用することができる。

本実施例においては、直流電圧コンバータ８のための入力電圧は整流器７から出力される直流電圧であり、そのため、本発明に応じた付加回路１０によって、直流（ＤＣ）電圧動作も、交流（ＡＣ）電圧動作も可能になる。

付加回路１０は、予め定めた時間を超えて電流の設定値を超過した場合に電流を遮断するための少なくとも１つの過電流保護装置１１、１２を有する。この過電流保護装置１１、１２は、とりわけ付加回路１０の電気的短絡又は過負荷に応答する。

図４及び図５から同様に見出されるように、付加回路１０は、溶接電源の電圧サージを緩和するためのインダクタンス装置（インダクタ）９を有し、直流電圧コンバータ８に電気エネルギを供給するための及び／又は付加回路１０の電圧を安定化するための少なくとも１つの電気エネルギ蓄積器１３、１４、１５、１６が設けられている。

更に、付加回路１０は、直流電圧コンバータ８を不所望の電圧サージから保護するためのサプレッサダイオード１７を有する。

図４及び図５から同様に見出されるように、直流電圧コンバータ８には、過電流保護装置１１、１２及びインダクタンス装置（インダクタ）９が前置されている。

更に、直流電圧コンバータ８には、整流器７並びに少なくとも１つのエネルギ蓄積器１３、１４及びサプレッサダイオード１７が前置されている。

直流電圧コンバータ８には、少なくとも１つのエネルギ蓄積器１５、１６が後置されている。

図４に示された実施形態と図５に示された実施形態は、図５に応じた変形形態では付加的なエネルギバッファ１８を有するという点において相違する。とりわけ、電気エネルギの中間蓄積のためのスーパーキャパシタ１８を備えることができる。

付加回路１０が電気的プロセス供給ライン３に接続されると直ぐに、入力信号のフィルタリングが行われる。これは、付加回路１０への入力電圧が直流電圧であるか交流電圧であるかには依存しない。なぜなら、出力側ではその場合いずれにせよ直流電圧が生じるからである。更に、パルス化された入力信号は平滑化され、１６０Ｖまでの高電圧が処理されることができる。

図６及び図７は付加回路１０の代替形態の一例を示す。この代替形態では、回路１０には整流器７の代わりに、極性保護装置２３が設けられている。ここに提示する実施形態では、トランジスタ２５、ツェナーダイオード２６及び電気抵抗２７によって極性保護が実現される。これによって、回路は、接続が正確である場合、従って極性が正しい場合、必要な電気エネルギを供給する。通常は、トーチ側では正の極性が与えられる。しかしながら、ユーザが万一極性を取り違えても、極性が誤って接続されていれば、それに応じて、電気エネルギは供給されない。ユーザに障害（問題）が（信号で）伝達されることも可能である。

この種の極性表示は、図８及び図９に示された実施形態では光学式表示装置２８によって表されている。この場合、ランプ３０が抵抗２９及びダイオード３１と共に付加回路１０に組み込まれている。本発明の枠内において、他の光学式表示器も考えられるが、更に付加的に又は代替的に、取り違えられた極性の音響的（信号）伝達も考えられる。

図７及び図９に示した付加回路１０の実施形態は、図６及び図８に示した付加回路１０とは、図７及び図９に示した変形形態では付加的にエネルギバッファ１８が設けられているという点において、相違する。既述のように、とりわけ、電気エネルギの中間蓄積のためのスーパーコンデンサ１８を備えることができる。

１ 接続装置（Anschlusseinrichtung）
２ 溶接電源（電流源）
３ 電気的プロセス供給ライン
４ 周辺装置
５ センサ
６ ホースパッケージ
７ 整流器
８ 直流電圧コンバータ
９ インダクタンス装置（インダクタ）
１０ 付加回路
１１ 過電流保護装置
１２ 過電流保護装置
１３ エネルギ蓄積器
１４ エネルギ蓄積器
１５ エネルギ蓄積器
１６ エネルギ蓄積器
１７ サプレッサダイオード
１８ スーパーコンデンサ（エネルギバッファ）
１９ 駆動ユニット
２０ アダプタ
２１ 溶接又は切断トーチ
２２ 接続ハウジング
２３ 極性保護装置
２４ アースライン（Masseleitung）
２５ トランジスタ
２６ ツェナーダイオード
２７ 抵抗
２８ 光学式表示器
２９ 抵抗
３０ ランプ
３１ ダイオード

Claims (18)

1. 溶接トーチ又は切断トーチ（２１）に配される溶接電源（２）への少なくとも１つの接続装置（１）を備えた溶接トーチ又は切断トーチ（２１）の少なくとも１つのプロセス供給ラインのための付加回路であって、
   電気エネルギ及び更なる媒体は、前記接続装置（１）を介して及び、好ましくは前記溶接トーチ又は切断トーチのホースパッケージ（６）内において案内された、プロセス供給ラインを介して前記溶接又は切断トーチへと導かれ、
   例えばセンサ（５）、ドライブユニット（１９）又は前記ドライブユニット（１９）のための制御装置のような周辺装置（４）の駆動のための電気エネルギは、少なくとも１つの電気的プロセス供給ライン（３）によって分流され、
   電気エネルギの分流のために設けられた前記付加回路は溶接回路に対し電気的に並列に接続されていること
   を特徴とする、付加回路。
2. 請求項１に記載の付加回路において、
   前記付加回路は、交流電圧を直流電圧に変換するために、整流器（７）、とりわけブリッジ型整流器を有すること
   を特徴とする、付加回路。
3. 請求項１に記載の付加回路において、
   前記付加回路は極性保護装置（２３）を有すること
   を特徴とする、付加回路。
4. 請求項３に記載の付加回路において、
   前記極性保護装置（２３）は、少なくとも、トランジスタ（２５）、ダイオード、とりわけツェナーダイオード（２６）、及び電気抵抗（２７）を有すること
   を特徴とする、付加回路。
5. 請求項３又は４に記載の付加回路において、
   前記付加回路は、極性の誤りを信号で伝達するための光学的表示装置（２８）及び／又は音響的信号装置を有すること
   を特徴とする、付加回路。
6. 請求項１～５の何れかに記載の付加回路において、
   前記付加回路は、スイッチング式直流電圧コンバータ（８）、とりわけダウンコンバータを有し、前記直流電圧コンバータ（８）の出力電圧は前記直流電圧コンバータ（８）の入力電圧の値と異なることができること
   を特徴とする、付加回路。
7. 請求項６に記載の付加回路において、
   前記直流電圧コンバータ（８）のための入力電圧は、整流器（７）から出力される直流電圧であること
   を特徴とする、付加回路。
8. 請求項１～７の何れかに記載の付加回路において、
   前記付加回路は、予め設定された時間を超えて設定された電流値を超過する場合に、とりわけ電気的短絡又は過負荷の場合に、電流を遮断するための少なくとも１つの過電流保護装置（１１、１２）を有すること
   を特徴とする、付加回路。
9. 請求項１～８の何れかに記載の付加回路において、
   前記溶接電源の電圧サージを緩和するためのインダクタンス装置（９）が設けられていること
   を特徴とする、付加回路。
10. 請求項１～９の何れかに記載の付加回路において、
    電界中の電荷を蓄積するための、とりわけ直流電圧コンバータ（８）に電気エネルギを供給するための及び／又は前記付加回路の電圧を安定化するための、少なくとも１つの電気エネルギ蓄積器（１３、１４、１５、１６）又は蓄電池又は電池が設けられていること
    を特徴とする、付加回路。
11. 請求項１～１０の何れかに記載の付加回路において、
    不所望の電圧サージに対し、前記付加回路を、とりわけ直流電圧コンバータ（８）を保護するためのサプレッサダイオード（１７）が設けられていること
    を特徴とする、付加回路。
12. 請求項１～１１の何れかに記載の付加回路において、
    電気エネルギの中間蓄積のための付加的エネルギバッファ、とりわけスーパーコンデンサ（１８）が設けられていること
    を特徴とする、付加回路。
13. 請求項１～１２の何れかに記載の付加回路において、
    直流電圧コンバータ（８）には、過電流保護装置（１１、１２）及びインダクタンス装置（９）が前置されていること
    を特徴とする、付加回路。
14. 請求項１～１３の何れかに記載の付加回路において、
    直流電圧コンバータ（８）には、整流器（７）並びに少なくとも１つのエネルギ蓄積器（１３、１４）及びサプレッサダイオード（１７）が前置されていること
    を特徴とする、付加回路。
15. 請求項１～１４の何れかに記載の付加回路において、
    直流電圧コンバータ（８）には、少なくとも１つのエネルギ蓄積器（１５、１６）が後置されていること
    を特徴とする、付加回路。
16. 請求項１～１５の何れかに記載の付加回路において、
    前記付加回路は、前記溶接電源（２）に接続される接続ハウジング（２２）に組み込まれていること
    を特徴とする、付加回路。
17. 請求項１～１６の何れかに記載の付加回路において、
    前記付加回路は、前記少なくとも１つの電気的プロセス供給ライン（３）に接続されるアダプタ（２０）に組み込まれていること
    を特徴とする、付加回路。
18. 請求項１～１７の何れかに記載の付加回路（１０）を備えたホースパッケージ。

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