KR20160085771A - 자동 배선 판 - Google Patents

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마크 제이. 브루드볼드
로버트 에이. 프리지
벤자민 알. 고딩
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그라코 미네소타 인크.
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Abstract

부하에 교류 전력을 공급하기 위한 전력 분배 시스템은 전압을 조정하고 사용자가 공급한 배선 구성을 결정하는 자동 배선 판을 포함한다. 만일 허용 가능한 구성이 감지된다면, 오토-와이어링 릴레이 회로는 단자 블록에서부터 전력 제어기로 적절한 연결을 제공하기 위해 릴레이를 닫는다. 전력 제어기는 가열 요소와 같은 부하로의 교류 전력 공급을 제어한다. 만일 배선 구성이 잘못되었거나 전압이 안전 전압 범위에서 벗어난다면, 상기 오토-와이어링 릴레이 회로는 상기 제어기와 부하를 보호하기 위해 열림을 유지한다.

Description

자동 배선 판 {AUTOMATIC WIRING BOARD}
-관련 출원의 상호 참조-
본 출원은 2013년 11월 13일 출원된 미국 특허출원 No. 61/903,633의 정규 출원이다.
본 발명은 대체로 핫 멜트 접착제(hot melt adhesive)를 분배하기 위한 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 핫 멜트 분배 시스템의 가열기에 전력을 공급하는 것에 관한 것이다.
핫 멜트 분배 시스템은 박스, 카톤(carton) 등과 같은 패키징 재료의 구조 내에 사용되는 접착제를 자동으로 분배하기 위한 제조 조립 라인에 통상적으로 사용된다. 종래의 핫 멜트 분배 시스템은 재료 탱크, 가열 요소, 펌프 및 분배기(dispenser)를 포함한다. 고형 중합체 펠릿(solid polymer pellets)이 펌프에 의해 분배기로 공급되기 전에 가열 요소를 사용하여 탱크 내에서 용융된다. 용융된 펠릿은 냉각되도록 허용되면 고체 형태로 다시 고형화될 것이기 때문에, 용융된 펠릿은 탱크로부터 분배기까지 온도가 유지되어야만 한다. 이는 통상적으로 탱크 또는 용융기(melter), 펌프 및 분배기 내의 가열 요소의 배치를 요구하며, 또한 그러한 구성요소들을 연결하는 임의의 배관 및 호스의 가열도 요구한다.
핫 멜트 시스템의 가열 요소는 교류 전력[alternating current(AC) power]을 이용하여 작동 될 수 있다. 약 350°F 의 온도로 핫 멜트 접착제를 가열하기 위한 가열 요소와 같은 전기적 부하를 교류 입력 전력에 연결하거나 연결을 끊는데 온도 제어기(Temperature controllers)가 사용될 수 있다. 상기 제어기는 상기 입력 전력과 부하 사이에 연결된 릴레이(relay) 또는 솔리드 스테이트 스위치(solid state switch)와 같은 스위치를 이용할 수 있다. 상기 제어기 내의 프로세서(processor)는 상기 스위치의 작동을 제어하여 부하가 작동되어야 할 때에는 입력 전력에 부하를 연결하고, 원하는 온도를 초과할 때와 같은 특정 조건 하에서는 부하의 연결을 해제한다. 핫 멜트 시스템의 가열 요소를 작동시키기 위해 사용 가능한 교류 입력 전력은 단상 교류 전력, 3-상 230 볼트 교류 전력 또는 3-상 400볼트 교류전력이 될 수 있고, 2개, 3개, 또는 4개의 배선 전기 서비스(wire electrical service)에 의해 공급될 수 있다.
부하로 교류 전력을 공급하기 위한 시스템은 단자 블록, 전압 감지 회로, 오토-와이어링 릴레이 회로(auto-wiring relay circuit), 디지털 프로세서를 포함한다. 상기 단자 블록은 입력 교류 전력에 연결하기 위한 복수의 단자를 포함한다. 상기 전압 감지 회로는 상기 단자 블록의 단자들 사이의 교류 전압을 감지한다. 복수의 제어기가 부하에 교류 전력을 제공한다. 상기 오토-와이어링 릴레이 회로는 복수의 제어기에 상기 단자 블록의 단자를 선택적으로 연결한다. 상기 디지털 프로세서는 감지된 교류 전압에 기초하여 상기 오토-와이어링 릴레이 회로를 제어한다.
도1은 핫 멜트 분배 시스템의 선택된 가열 요소에 교류 전력을 공급하기 위한 시스템의 전기적 블록도이다.
도 1은 핫 멜트 분배 시스템의 전력 분배 시스템(10)의 전기적 블록도이다. 시스템(10)은 자동 배선 판(automatic wiring board)(12) [자동 배선 판(12)은 단자 블록(14), 전력 공급장치 보호 회로(power supply protection circuit)(16), 표시기(indicator)(18), 전압 감지 회로(20), 마이크로프로세서(22), 오토-와이어링 릴레이 회로(24)를 포함한다], 직류 전력 공급장치(DC power supply)(26), 표시장치(display)(28), 및 제어기(controller)(30, 32, 34)를 포함한다. 제어기(30)은 용융기 가열기(36), 분배기 가열기(38, 40) 및 호스 가열기(42, 44)로의 교류 전력을 제어한다. 전력 제어기(32)는 분배기 가열기(46, 48) 및 호스 가열기(50, 52)로의 교류 전력을 제어한다. 제어기(34)는 분배기 가열기(54, 56) 및 호스 가열기(58, 60)로의 교류 전력을 제어한다.
자동 배선 판(12)으로의 입력 교류 전력은 단자 블록(14)의 단자 T1-T4에 연결되는 2개, 3개, 또는 4개의 배선에 공급된다. 접지 연결(Connection to earth ground)은 단자 블록(14)의 단자 T5에서 제공된다.
단상 교류 전력이 자동 배선 판(12)에 공급될 때, 2-상 교류를 전달하는 배선은 단자 블록(14)의 단자 T1 및 T2에 연결되어야 한다. 3-상 240볼트 교류 전력이 공급될 때, 3-상이 통하는 배선은 단자 T1, T2, 및 T3에 연결되어야 한다. 3-상 400볼트 교류 전력이 공급될 때, 3-상을 위한 배선은 T1-T3에 연결되어야 하며, 중성선(neutral line)이 단자 T4에 연결되어야 한다.
전력 공급장치 보호 회로(16)가 단자 T1과 T2에 연결된다. 이것은 단자 T1과 T2로부터 단상 교류 전력을 공급받는다. 전력 공급장치 보호 회로(16)는 직류 전력 공급장치(26)에 보호된 전력을 공급한다. 과전압조건이 발생할 경우에는, 전력 공급장치 보호 회로(16)는 높은 전압에 의한 손상으로부터 직류 전력 공급장치를 보호한다. 전력 공급장치 보호 회로(16)는 과전압 조건 동안에도 직류 전력 공급장치가 작동 가능하게 한다. 표시기(18)는 과전압 또는 부족전압 조건이 존재하는지에 대한 표시를 제공한다.
직류 전력 공급장치(26)는 회로 제어 시스템(10)에 직류 공급 전압을 공급한다. 이들 공급 전압은 전압 감지 회로(20), 마이크로프로세서(22), 오토-와이어링 릴레이 회로(24), 표시장치(28), 및 전력 제어기(30, 32, 34)에 제공된다.
전압 감지 회로(20) 및 마이크로프로세서(22)는 단상 또는 3-상 전력이 공급되고 있는지와 400 볼트 전력이 존재하는지를 확인하기 위해 선간 전압을 모니터링한다. 전압 감지 회로(20)는 단자 T1-T4의 각각에 연결된다. 이것은 두 개 단자들의 조합 각각 사이의 전압을 마이크로프로세서(22)에 입력으로 제공한다. 전압 감지 회로(20)로부터의 입력에 기초하여, 마이크로프로세서(22)는 전력이 단상 또는 3-상인지와, 3-상 전압이 400볼트 전력인지를 확인한다. 또한 이것은 예상된 구성 안에서 또는 예상된 것과 다른 구성 하에서 사용자가 단자 T1-T4에 상기 입력 전력 배선을 연결했는지를 판단한다. 상기 판단에 기초하여, 마이크로프로세서(22)는 오토-와이어링 릴레이 회로(24)에 제어 신호를 제공한다. 만일 전압이 너무 높다면, 마이크로프로세서(22)는 오토-와이어링 릴레이 회로(24)가 어떠한 전력 제어기(30, 32, 34)에도 전력을 연결하지 못하게 할 것이다. 만일 전압이 너무 높다면, 표시기(18)가 또한 켜질 것이며, 표시기(18)는 적색 발광 다이오드가 될 수 있다. 만일 입력 전압이 너무 낮다면, 마이크로프로세서(22)는 오토-와이어링 릴레이 회로(24)가 단자 블록(14)에 제어기(30, 32, 34)를 연결하는 것을 허용하지 않을 것이고, 표시장치(28)에 에러코드를 표시하게 할 것이다.
마이크로프로세서(22)가 공급된 교류 전력이 단상이고 상기 전압이 정상 범위 안에 있다고 판단하면, 마이크로프로세서(22)는 오토-와이어링 릴레이 회로(24)에 제어 신호를 제공하여 단상 교류 전력이 존재하는 동일한 두 개의 단자에 각각의 제어기(30, 32, 34)가 연결되도록 할 것이다. 보통 이 두 개의 단자는 단자 T1과 T2가 될 것이다.
전압이 허용 범위 안에 있고 400볼트 3-상 교류 전력이 존재한다고 마이크로프로세서(22)가 판단하면, 마이크로프로세서(22)는 제어 신호를 오토-와이어링 릴레이 회로(24)에 제공하여 제어기(30, 32, 34)가 단자 블록(14)에 선택적으로 연결되도록 할 것이다. 세 개의 배선은 오토-와이어링 릴레이 회로(24)로부터 제어기(30)에 제공된다. T1-T3가 3-상을 받고 T4가 중성이라고 가정한다면, 오토-와이어링 릴레이 회로(24)는 상기 세 개의 배선을 단자 T1, 단자 T2, 및 단자 T4(상기 중성선)에 연결한다. 제어기(30)는 교류 전력의 하나의 상을 사용하여 용융기 가열기(36)에 전력을 공급한다. 교류 전력의 다른 상은 분배기 가열기(38 ,40) 및 호스 가열기(42, 44)에 전력을 공급하는데 사용된다.
두 개의 배선이 오토-와이어링 릴레이 회로(24)로부터 제어기(32)에 제공된다. 오토-와이어링 릴레이 회로는 상기 두 개의 배선을 사용하여 단자 T3, T4에 제어기(32)를 연결한다. 제어기(32)에 의해 공급 받은 단상 전력은 분배기 가열기(46, 48) 및 호스 가열기(50, 52)에 전력을 공급하는데 사용된다.
두 개의 배선이 오토-와이어링 릴레이 회로(24)로부터 제어기(34)에 제공된다. 오토-와이어링 릴레이 회로는 두 개의 배선을 사용하여 전력 제어기(34)에 오토-와이어링 릴레이 회로(24)를 통해 단자 T1, T4를 연결한다. 단상 교류 전력은 분배기 가열기(54, 56) 및 호스 가열기(58, 60)에 전력을 공급하도록 전력 제어기(34)에 의해 사용된다.
중성선이 없는 230볼트 3-상 교류 전력의 경우, 단자 T5에서의 접지가 단자 T4의 중성선보다 더 사용되는 경우를 제외하면, 마이크로프로세서(22)는 유사한 방식으로 오토-와이어링 릴레이 회로를 제어한다.
즉, 전압 감지 회로(20)와 공동으로 마이크로프로세서(22)는 선간 전압(line voltages)을 읽어 사용자 공급(user supply of wiring configuration) 배선 구조를 판단한다. 만일 허용 구조가 감지된다면, 마이크로프로세서(22)는 가열기에 교류 입력 전력을 공급할 단자에 제어기(30, 32, 34)가 연결되도록 오토-와이어링 릴레이 회로(24)가 닫히기 전에 적절한 릴레이(relay)를 발생시킨다. 만일 배선이 맞지 않거나 전압이 안전 전압 범위의 밖에 있다면, 마이크로프로세서(22)는 오토-와이어링 릴레이 회로(24)의 릴레이들이 개방 상태를 유지하게 한다. 이것은 제어기(30, 32, 34)의 전자 장치 및 이들이 연결되는 가열기를 불안전 전압에 의한 손상으로부터 보호한다.
마이크로프로세서(22)는 감지된 배선 구조와 측정 전압을 기록하고 추적하기 위해 플래쉬 메모리(flash memory) 같은 연관 기억소자(associated memory)를 포함한다. 이 데이터는 USB데이터 다운로드 등을 통해 고장 수리가 가능하도록 만들어 질 수 있다.
각각의 전력 제어기(30, 32, 34)에 허용되는 전류량은 마이크로프로세서(22)에 의해 계산되고 전압 구조 및 표시장치 스크린(display screen)(28)에 설정된 전류량에 기초하여 나누어진다. 사용자는 허용 전류량을 선택할 수 있고, 필요한 전압 분배는 오토-와이어링 릴레이 회로(24)와 공동으로 마이크로프로세서(22)에 의해 자동적으로 결정된다.
제어 시스템(10), 그리고 특히 자동 배선 판(12)은 많은 장점을 제공한다. 첫째로, 오토-와이어링 릴레이 회로(24)로 전력 배선이 단순하게 연결됨으로써 최종 사용자 전기 절연이 감소 및 단순화 된다. 둘째로, 과전압 및 배선 오류 보호가 제공된다. 셋째로, 배선 오류 또는 과전압 조건이 발생할 때 표시장치(28)의 전력이 켜지고 에러를 보여준다. 넷째로, 과전압 진단이 마이크로프로세서(22)에 의해 데이터 저장소를 통하여 제공된다. 다섯째로, 서로 다른 교류 입력 구성을 수용하기 위한 설정 가능한 점퍼(jumper)의 사용이 배제되는데, 이는 마이크로프로세서(22)가 실제 배선 구성을 감지할 수 있고 오토-와이어링 릴레이 회로(24)를 적절히 제어할 수 있기 때문이다. 여섯째로, 사전 구성된 점퍼의 사용 및 이들 점퍼를 위한 파트 넘버(part number)의 필요성이 배제된다. 일곱째로, 커스터머 전압(customer voltage)과 배선 구성은 마이크로프로세서(22)에 의해 기록되며 고장수리를 위해 사용될 수 있다.
이상과 같이 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하고 균등물에 의한 구성요소의 치환이 가능하다는 점이 당업자에게 명백하다. 예를 들어, 상기 특정한 실시예는 가열 요소에 전력을 공급하는 제어기를 포함하는 것으로 설명하지만, 다른 실시예에서는 다른 형태의 전기적 부하에 전력이 공급될 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 특정한 상황 또는 물질을 본 발명에 개시된 사항에 적용하기 위한 많은 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 모든 실시예를 포함하는것이다.

Claims (13)

  1. 입력 교류 전력에 연결하기 위한 복수의 단자를 포함하는 단자 블록과,
    단자들 사이의 교류 전압을 감지하기 위한 전압 감지 회로와,
    부하에 교류 전력을 제공하기 위한 복수의 제어기와,
    복수의 제어기에 단자 블록의 단자를 선택적으로 연결하기 위한 오토-와이어링 릴레이 회로와,
    단자들 사이에서 측정된 교류 전압에 기초하여 오토-와이어링 릴레이 회로를 제어하기 위한 디지털 프로세서를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    입력 교류 전력으로부터 직류 전력을 얻고 전압 감지 회로, 제어기, 오토-와이어링 릴레이 회로 및 디지털 프로세서에 직류 전력을 공급하기 위한 전력 공급장치와,
    단자 블록과 전력 공급장치 사이에 연결된 전력 공급장치 보호 회로를 더 포함하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    디지털 프로세서는 감지된 교류 전압에 기초하여 복수의 단자를 위한 배선 구성을 판단하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    디지털 프로세서는 배선 구성에 기초하여 복수의 단자에 제어기를 선택적으로 연결하기 위해 제어 신호를 오토-와이어링 릴레이 회로로 제공하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    만일 감지된 전압이 과전압 조건을 나타낸다면 디지털 프로세서는 오토-와이어링 릴레이 회로가 복수의 단자에 제어기를 연결하는 것을 막는 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    만일 감지된 전압이 저전압 상태를 나타낸다면 디지털 프로세서는 오토-와이어링 릴레이 회로가 복수의 단자에 제어기를 연결하는 것을 막는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    제어기는 온도 제어기이고 부하는 가열 요소인 시스템.
  8. 부하로의 입력 교류 전력의 공급을 제어하는 방법이며,
    복수의 입력 단자에서 입력 교류 전력의 전압을 감지하는 단계,
    감지된 전압의 함수로서 복수의 제어기에 입력 전력의 연결을 제어하는 단계,
    각각의 제어기로부터 해당 제어기와 연결된 부하로 입력 교류 전력을 공급하는 단계를 포함하는 부하로의 입력 교류 전력의 공급을 제어하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    단자들 사이에서 감지된 전압에 기초하여 복수의 입력 단자를 위한 배선 구성을 판단하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    배선 구성, 입력 교류 전력의 상 및 전압에 기초하여 제어기에 단자를 선택적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    감지된 전압에 의해 과전압 조건이 나타난다면 단자들과 제어기들의 연결을 막는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    감지된 전압에 의해 저전압 조건이 나타난다면 상기 단자들과 상기 제어기들의 연결을 막는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    제어기는 온도 제어기이며 부하는 가열 요소인 방법.
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