KR100983844B1 - 직류전원을 갖는 전기용접 장치 - Google Patents

직류전원을 갖는 전기용접 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직류전원을 갖는 전기용접 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치는 용접 본체부를 포함하고, 용접본체부는 사용자가 용접을 할 수 있는 용접부 또는 직류전압을 이용할 수 있는 직류 전원부를 선택하는 장치선택부, 장치선택부와 전기적으로 연결되어 용접부를 선택할 경우 소재를 용접할 수 있는 토치전류를 출력하는 용접토치 출력부, 장치선택부와 전기적으로 연결되어 직류 전원부를 선택할 경우 소정의 전기장치를 동작할 수 있는 출력직류전압을 출력하는 직류전원 출력부 및 용접토치 출력부 및 직류전원 출력부와 전기적으로 연결되어 토치전류를 통해 용접속도를 제어하거나 출력직류전압을 제어하는 전류전압제어부를 포함하는 것이다.

Description

직류전원을 갖는 전기용접 장치{APPARATUS ELECTRIC WELDING MACHINE WITH POWER SUPPLY}
본 발명은 직류전원을 갖는 전기용접 장치에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 전기 용접기의 전자제어 회로는 용접기 작동에 필요한 기능을 포함하고 있으므로, 용접작업에 적합한 성능을 발휘할 수 있어, 용접 작업을 수행할 때 순간적으로 많은 전력을 공급할 수 있는 장점이 있지만, 용접작업이 끝나면, 용접기의 임무를 끝마치게 되어, 대전력 공급기능을 갖추고 있음에도 불구하고, 저전압 대전류를 필요로 하는 자동화장비에 전력을 공급할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 전기 용접기는 대전력을 공급하는 전자제어회로의 특성을 이용하여 용접작업에만 이용하므로, 대전력을 필요로 하는 자동화장비에 전력을 공급하기에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 사용자의 선택에 따라 용접작업을 하거나 기계장치의 전원을 공급하여 용접기의 활용도를 향상시킬 수 있는 직류전원을 갖는 전기용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치는 용접 본체부를 포함하고, 용접본체부는 사용자가 용접을 할 수 있는 용접부 또는 직류전압을 이용할 수 있는 직류 전원부를 선택하는 장치선택부, 장치선택부와 전기적으로 연결되어 용접부를 선택할 경우 소재를 용접할 수 있는 토치전류를 출력하는 용접토치 출력부, 장치선택부와 전기적으로 연결되어 직류 전원부를 선택할 경우 소정의 전기장치를 동작할 수 있는 출력직류전압을 출력하는 직류전원 출력부 및 용접토치 출력부 및 직류전원 출력부와 전기적으로 연결되어 토치전류를 통해 용접속도를 제어하거나 출력직류전압을 제어하는 전류전압제어부를 포함하는 것이다.
또한, 전류전압제어부는 용접토치 출력부와 전기적으로 연결되어 토치전류를 통해 용접속도를 제어하는 용접전류 제어부와 용접토치 출력부와 전기적으로 연결되어 출력직류전압을 제어하는 직류전압 제어부를 포함하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 용접 본체부의 내부에는 외부로부터 상용으로 사용되는 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압을 제공받는 입력전원부, 입력전원부에서 제공되는 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압을 입력직류전압으로 정류하는 제1 정류부, 제1 정류부에서 제공되는 입력직류전압을 평활하는 평활부, 평활부에서 제공하는 평활된 입력직류전압을 고주파교류전압으로 변환하는 고주파변환부, 고주파변환부에서 제공하는 고주파교류전압을 설정된 변압비로 변압하여 고주파출력교류전압으로 출력하는 트랜스포머부, 트랜스포머부에서 제공하는 고주파출력교류전압을 고주파출력직류전압으로 정류하는 제2 정류부, 용접전류 제어부 및 직류전압 제어부와 전기적으로 연결되어 용접부 또는 직류 전원부를 제어하는 제1 선택부, 제1 선택부를 통해 용접전류 제어부에서 제어된 제1 고주파 신호 또는 직류전압 제어부에서 제어된 제1 고주파 신호와 다른 제2 고주파 신호를 고주파변환부에 공급하는 고주파제어부, 제2 정류부에서 제공하는 고주파출력직류전압을 직류전원 출력부로 출력하거나 용접토치 출력부로 출력하도록 제어하는 제2 선택부를 포함할 수 있다.
또한, 장치선택부는 램프부를 포함하고, 사용자가 용접부를 선택하면 RED 램프가 턴 온되고, 직류 전원부를 선택하면 GREEN 램프가 턴 온되고, 용접부와 직류 전원부를 선택하지 않을 때에는 WHITE 램프가 턴 온되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치는 사용자가 용접작업을 수행하지 않는 동안에는 용접 본체부의 장치선택부를 변경하여 고주파출력직류전압을 형성시킬 수 있어 저전원 대전류 전원을 필요로 하는 기계장치 또는 소정의 전기장치 등에 전원을 효율적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치는 사용자가 용접작업을 수행하지 않는 동안에는 용접 본체부의 장치선택부를 변경하여 고주파출력직류전압인 직류전압을 형성시킬 수 있어 작업 공간의 활용도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치를 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치의 용접 본체부 내부의 일부를 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 장치 선택부를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치 선택부를 설명하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치를 설명하기 위한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치의 용접 본체부 내부의 일부를 설명하기 위한 것이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치는 용접 본체부(100)를 포함하되, 이러한 용접 본체부(100)는 장치 선택부(160), 용접토치 출력부(170a), 직류전원 출력부(170b) 및 전류전압제어부(140)를 포함하여 구성되는 것이다.
장치 선택부(160)는 사용자가 용접을 할 수 있는 용접부 또는 출력직류전압을 이용할 수 있는 직류 전원부를 선택하는 것이다. 즉, 사용자는 장치 선택부(160)를 통해 사용자가 원하는 용접부 또는 직류 전원부를 선택하여 용접을 하거나 출력직류전압을 출력할 수 있는 전기용접 장치를 이용할 수 있다.
용접토치 출력부(170a)는 장치 선택부(160)와 전기적으로 연결되어 용접부를 선택할 경우 소재(180)를 용접할 수 있는 토치전류를 출력하는 것이다. 이때 용접토치 출력부(170a)는 도시되지 않았지만, 후술할 전류전압제어부(140)와 전기적으로 연결되며, 출력되는 출력직류전압을 전류전압제어부(140)에 피드백(Feedback)할 수 있다.
직류전원 출력부(170b)는 장치 선택부(160)와 전기적으로 연결되어 직류 전원부를 선택할 경우 소정의 전기장치 또는 기계장치를 동작할 수 있는 출력직류전압을 출력하는 것이다. 이때 직류전원 출력부(170b)는 후술할 전류전압제어부(140)와 전기적으로 연결되며, 출력되는 출력직류전압을 전류전압제어부(140)에 피드백(Feedback)할 수 있다.
전류전압제어부(140)는 용접토치 출력부(170a) 및 직류전원 출력부(170b)와 전기적으로 연결되어 토치전류를 통해 용접속도를 제어하거나 출력직류전압을 제어하는 것이다. 이러한 전류전압제어부(140)는 용접전류 제어부(140a)와 직류전압 제어부(140b)를 포함하여 구성되는 것이다.
용접전류 제어부(140a)는 용접토치 출력부(170a)와 전기적으로 연결되어 토치전류를 통해 용접속도를 제어하는 것이다.
직류전압 제어부(140b)는 용접토치 출력부(170a)와 전기적으로 연결되어 출력직류전압을 제어하는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치는 용접 본체부(100)에 전원 스위치(110), 전압 표시계(130), 전류 표시계(120) 등이 배치될 수 있다.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 용접 본체부(100)의 내부에는 입력전원부(210), 제1 정류부(220), 평활부(230), 고주파 변환부(240a,240b), 트랜스포머부(250), 제2 정류부(260), 제1 선택부(160), 고주파 제어부(270) 및 제2 선택부(280)를 포함하여 구성되는 것이다.
입력전원부(210)는 외부로부터 상용으로 사용되는 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압을 제공받는 것이다. 이러한 입력전원부(210)는 외부로부터 상용으로 사용되는 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압을 제공받아 용접 본체부(100)에 전원을 공급하는 것이다.
제1 정류부(220)는 입력전원부(210)에서 제공되는 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압을 입력직류전압으로 정류하는 것이다. 이러한 제1 정류부(220)는 입력전원부(210)와 전기적으로 연결되며, 복수 개의 다이오드 소자(D1 내지 D6)를 포함하여 구성될 수 있다.
평활부(230)는 제1 정류부(220)에서 제공되는 입력직류전압을 평활하는 것이다. 이러한 평활부(230)는 제1 정류부(220)를 통해 정류된 입력직류전압을 안정적으로 형성시킬 수 있다.
고주파 변환부(240a,240b)는 평활부(230)에서 제공하는 평활된 입력직류전압을 고주파교류전압으로 변환하는 것이다. 이러한 고주파 변환부(240a,240b)는 평활부(230)와 전기적으로 연결되며, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transister, IGBT, Q1 내지 Q4)를 포함하여 용이하게 형성될 수 있다.
트랜스포머부(250)는 고주파 변환부(240a,240b)에서 제공하는 고주파교류전압을 설정된 변압비로 변압하여 고주파출력교류전압으로 출력하는 것이다. 이에 따라, 트랜스포머부(250)는 용접에 알맞도록 고주파출력교류전압을 변압비에 따라 낮추거나 높일 수 있으며, 소정의 전기장치 또는 기계장치에 알맞도록 고주파출력교류전압을 낮추거나 높일 수 있다.
제2 정류부(260)는 트랜스포머부(250)에서 제공하는 고주파출력교류전압을 고주파출력직류전압으로 정류하는 것이다. 이러한 제2 정류부(260)는 트랜스포머부(250)와 전기적으로 연결되며 복수 개의 다이오드 소자(D7,D8)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 안정적으로 고주파출력교류전압을 고주파출력직류전압으로 정류할 수 있다.
제1 선택부(160)는 용접전류 제어부(140a) 및 직류전압 제어부(140b)와 전기적으로 연결되어 용접부 또는 직류 전원부를 제어하는 것이다. 이러한 제1 선택부(160)는 사용자가 용접부를 선택할 경우에는 용접전류 제어부(140a)와 용접부를 전기적으로 연결시켜 용접전류 제어부(140a)에 의해 제어되도록 하고, 직류 전원부를 선택할 경우에는 직류전압 제어부(140b)와 직류 전원부를 전기적으로 연결시켜 직류전압 제어부(140b)에 의해 제어되도록 하는 것이다.
고주파 제어부(270)는 제1 선택부(160)를 통해 용접전류 제어부(140a)에서 제어된 제1 고주파 신호 또는 직류전압 제어부(140b)에서 제어된 제1 고주파 신호와 다른 제2 고주파 신호를 고주파 변환부(240)에 공급하는 것이다. 고주파 제어부(270)는 제1 고주파 신호 또는 제2 고주파 신호를 고주파 변환부(240)에 공급함으로써, 제1 고주파 신호 또는 제2 고주파 신호를 공급받은 고주파 변환부(240)는 고주파출력교류전압을 낮추거나 높일 수 있다.
제2 선택부(280)는 제2 정류부(260)에서 제공하는 고주파출력직류전압을 직류전원 출력부(170b)로 출력하거나 용접토치 출력부(170a)로 출력하도록 제어하는 것이다. 제2 선택부(280)는 제1 선택부(160)가 사용자에 의해 용접부를 선택되면 고주파출력직류전압이 용접토치 출력부(170a)로 출력되도록 하고. 제1 선택부(262)가 사용자에 의해 직류 전원부를 선택되면 고주파출력직류전압이 직류전원 출력부(170b)로 출력되도록 하는 것이다.
지금까지 설명한 입력전원부(210), 제1 정류부(220), 트랜스포머부(250), 제2 정류부(260), 제1 선택부(160), 고주파 제어부(160), 고주파 변환부(240a,240b), 제2 선택부(280) 및 평활부(230)의 동작은 다음과 같다.
외부로부터 상용으로 사용되는 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압이 공급되면 제1 정류부(220)를 통해 입력전압이 입력직류전압으로 정류되는 것이다. 이후, 입력직류전압은 평활부(230)를 거치면서 더욱 안정적인 입력직류전압이 되며, 평활된 입력직류전압은 고주파 변환부(240a,240b)에 공급되어 고주파교류전압으로 변환되는 것이다. 이때, 평활부(230)와 고주파 변환부(240a,240b)는 병렬로 구성될 수 있으며, 각각 AC220V 전원이 공급될 수 있다.
변환된 고주파교류전압은 트랜스포머부(250)에 공급되어 고주파출력교류전압으로 변환될 수 있다. 즉, 트랜스포머부(250)는 설정된 변압비에 따라 고주파교류전압을 고주파출력교류전압으로 변환시키는 것이다.
이때, 사용자가 제1 선택부(160)를 통해 용접부를 선택하면, 용접전류 제어부(140a), 제1 선택부(160), 고주파 제어부(270), 고주파 변환부(240a,240b) 및 트랜스포머부(250)가 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 용접전류 제어부(140a)에서 제어된 제1 고주파 신호가 고주파 변환부(240a,240b)를 통해 트랜스포머부(250)에 공급됨으로써, 고주파교류전압이 용접을 하기 위해 적합한 고주파출력교류전압으로 변환되어 제2 정류부(260)에 제공되는 것이다.
이후, 고주파출력교류전압을 제공받은 제2 정류부(260)는 고주파출력교류전압을 고주파출력직류전압으로 정류하고, 정류된 고주파출력직류전압은 제2 선택부(280)와 용접토치 출력부(170a)를 통해 출력되는 것이다. 이에 따라, 사용자는 용접토치 출력부(170a)를 통해 용접할 수 있는 것이다. 또한, 용접토치 출력부(170a)는 용접전류 제어부(140a)와 전기적으로 연결되어 고주파출력직류전압을 피드백(Feedback)할 수 있다. 이에 따라, 용접전류 제어부(140a)는 출력되는 고주파출력직류전압을 체크하고, 이에 적합한 제1 고주파 신호를 출력함으로써, 사용자는 출력되는 고주파출력직류전압을 통해 토치전류를 용이하게 제어할 수 있다. 따라서, 사용자는 용접속도를 효율적으로 제어할 수 있다.
또한, 사용자가 제1 선택부(160)를 통해 직류 전원부를 선택하면, 직류전압 제어부(140b), 제1 선택부(160), 고주파 제어부(160), 고주파 변환부(240a,240b) 및 트랜스포머부(250)가 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 직류전압 제어부(140b)에서 제어된 제2 고주파 신호가 고주파 변환부(240a,240b)를 통해 트랜스포머부(250)에 공급됨으로써, 고주파교류전압이 소정의 전기장치 또는 기계장치를 작동시키기 적합한 고주파출력교류전압으로 변환되어 제2 정류부(260)에 제공되는 것이다.
이후, 고주파출력교류전압을 제공받은 제2 정류부(260)는 고주파출력교류전압을 고주파출력직류전압으로 정류하고, 정류된 고주파출력직류전압은 제2 선택부(280)와 직류전원 출력부(170b)를 통해 출력되는 것이다. 이에 따라, 사용자는 직류전원 출력부(170b)를 통해 저전원 대전류 전원을 필요로 하는 기계장치 또는 소정의 전기장치에 전원을 공급할 수 있다.
이때, 직류전원 출력부(170b)는 직류전압 제어부(140b)와 전기적으로 연결되어 고주파출력직류전압을 피드백(Feedback)할 수 있다. 이에 따라, 직류전압 제어부(140b)는 출력되는 고주파출력직류전압을 체크하고, 이에 적합한 제2 고주파 신호를 출력함으로써, 사용자는 출력되는 고주파출력직류전압을 통해 저전원 대전류 전원을 필요로 하는 기계장치 또는 소정의 전기장치에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 고주파출력직류전압을 직류전압 제어부에 피드백(Feedback)함으로써, 사용자가 원하는 고주파출력직류전압을 가변할 수 있을 뿐만 아니라 안정적인 고주파출력직류전압을 출력할 수 있는 것이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치는 사용자가 용접작업을 수행하지 않는 동안에는 용접 본체부(100)의 장치 선택부(160)를 변경하여 고주파출력직류전압을 형성시킬 수 있어 저전원 대전류 전원을 필요로 하는 기계장치 또는 소정의 전기장치의 전원에 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 장치 선택부를 설명하기 위한 것이다.
도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 장치 선택부(160)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있는 버튼(161)을 포함할 수 있다.
사용자가 장치 선택부(160)를 시계방향으로 회전하면 직류 전원부를 제어할 수 있고, 반시계방향으로 회전하면 용접부를 제어할 수 있는 것이다. 이에 따라, 사용자는 용이하게 직류 전원부 또는 용접부를 선택할 수 있기 때문에 본 발명의 일실시 예에 따른 직류전원을 갖는 전기용접 장치를 저전원 대전류 전원을 필요로 하는 기계장치의 전원으로 활용하거나 용접작업을 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치 선택부를 설명하기 위한 것이다.
도 4를 살펴보면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 장치 선택부(160)는 램프부(190)를 포함하는 것이다.
이러한 램프부(190)는 서로 다른 색을 가지는 램프(190a,190b,190c)를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 용접부를 선택하면 RED 램프(190a)가 턴 온(Turn on)되고, 직류 전원부를 선택하면 GREEN 램프(190c)가 턴 온(Turn on)되고, 용접부와 직류 전원부를 선택하지 않을 때에는 WHITE 램프(190b)가 턴 온(Turn on)(Turn on)되는 것이다.
이에 따라, 사용자는 시각적으로 용이하게 장치 선택부(160)를 식별할 수 있다.
이상, 본 고안을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 용접 본체부를 포함하는 전기용접 장치에 있어서,
    상기 용접 본체부는
    사용자가 용접을 할 수 있는 용접부 또는 출력직류전압을 이용할 수 있는 직류 전원부를 선택하는 장치선택부;
    상기 장치선택부와 전기적으로 연결되어 상기 용접부를 선택할 경우 소재를 용접할 수 있는 토치전류를 출력하는 용접토치 출력부;
    상기 장치선택부와 전기적으로 연결되어 상기 직류 전원부를 선택할 경우 소정의 전기장치를 동작할 수 있는 상기 출력직류전압을 출력하는 직류전원 출력부; 및
    상기 용접토치 출력부 및 상기 직류전원 출력부와 전기적으로 연결되어 상기 토치전류를 통해 용접속도를 제어하거나 상기 출력직류전압을 제어하는 전류전압제어부;
    를 포함하는 직류전원을 갖는 전기용접 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전류전압제어부는
    상기 용접토치 출력부와 전기적으로 연결되어 상기 토치전류를 통해 용접속도를 제어하는 용접전류 제어부와
    상기 용접토치 출력부와 전기적으로 연결되어 상기 출력직류전압을 제어하는 직류전압 제어부를 포함하는 직류전원을 갖는 전기용접 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 용접 본체부의 내부에는
    외부로부터 상용으로 사용되는 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압을 제공받는 입력전원부;
    상기 입력전원부에서 제공되는 상기 단상 및 3상의 교류전압의 입력전압을 입력직류전압으로 정류하는 제1 정류부;
    상기 제1 정류부에서 제공되는 상기 입력직류전압을 평활하는 평활부;
    상기 평활부에서 제공하는 평활된 상기 입력직류전압을 고주파교류전압으로 변환하는 고주파변환부;
    상기 고주파변환부에서 제공하는 상기 고주파교류전압을 설정된 변압비로 변압하여 고주파출력교류전압으로 출력하는 트랜스포머부;
    상기 트랜스포머부에서 제공하는 상기 고주파출력교류전압을 고주파출력직류전압으로 정류하는 제2 정류부;
    상기 용접전류 제어부 및 상기 직류전압 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 용접부 또는 상기 직류 전원부를 제어하는 제1 선택부;
    상기 제1 선택부를 통해 상기 용접전류 제어부에서 제어된 제1 고주파 신호 또는 상기 직류전압 제어부에서 제어된 상기 제1 고주파 신호와 다른 제2 고주파 신호를 상기 고주파변환부에 공급하는 고주파제어부;
    상기 제2 정류부에서 제공하는 상기 고주파출력직류전압을 상기 직류전원 출력부로 출력하거나 상기 용접토치 출력부로 출력하도록 제어하는 제2 선택부;가 배치되는 직류전원을 갖는 전기용접 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 장치선택부는 램프부를 포함하고,
    상기 사용자가 상기 용접부를 선택하면 RED 램프가 턴 온되고, 상기 직류 전원부를 선택하면 GREEN 램프가 턴 온되고, 상기 용접부와 상기 직류 전원부를 선택하지 않을 때에는 WHITE 램프가 턴 온되는 직류전원을 갖는 전기용접 장치.


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