KR20210059761A - 용접 연결을 생성하는 방법 및 용접 장치 - Google Patents

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KR20210059761A
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알베르트 루에그하머
게랄트 세베라
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아그루 쿤스트스토프테크닉 게젤샤프트 엠.베.하.
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Abstract

본 발명은 연결 요소(2)에 열가소성 라인 요소(3)를 연결하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, - 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)를 제공하는 단계; - 열가소성 본체(4)를 갖는 연결 요소(2)를 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 라인 요소에 본체(4)를 용접하는 용접 영역(5)에서 열을 발생시키기 위해 상기 본체(4)에 가열 요소(6)가 매립되어 있고; - 연결 요소(2)를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)에 결합하는 단계; - 연결 요소(2)를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)에 용접하기 위한 용접 장치(10)를 제공하는 단계; - 용접 장치(10)를 사용하여 용접 영역(5)에 열을 발생시킴으로써 연결 요소(2)를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)에 용접하는 단계를 포함한다. 오류 기준이 달성되는 경우, 계획된 용접 기간이 끝나기 전에 적어도 하나의 열가소성 라인 요소에 대한 연결 요소의 용접은 용접 장치(10)에 의해 중지된다.

Description

용접 연결을 생성하는 방법 및 용접 장치
본 발명은 라인 요소와 연결 요소 사이에 용접 연결을 생성하는 방법에 관한 것이다.
열가소성 수지로 만들어진 라인 요소를, 가열 요소가 제공된 유사한 열가소성 연결 요소의 도움으로 연결하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 이와 관련해서, 라인 요소는 연결 요소에 의해 함께 결합되어 라인들 및 라인 네트워크를 형성하는 파이프라인 부품, 피팅 및 파이프 피팅을 의미하는 것으로 이해된다. 연결 요소는 종종 전기 용접 슬리브와 전기 용접 가능한 연결부 및 태핑 클램프로 설계된다. 그러나, 연결 요소는 파이프라인 요소 이외의 요소, 예를 들어 로드(rod) 부재를 연결하기 위해서도 사용할 수 있지만, 파이프라인 건설에 용접 가능한 연결 요소를 사용하는 것은 가장 일반적인 적용 영역 중 하나이다. 이러한 연결 요소의 도움으로 배관 요소를 연결하는 것이 신뢰할 수 있다는 것을 보장하기 위하여, 용접을 제어하는 것이 바람직하다. EP 0173174 A1은 용접의 품질이 용접 영역에서의 정확한 온도와 용접 공정 중에 발생되는 용접 압력, 즉 용접 영역에 공급된 열에 의해 가소화된 재료에 가해지는 압력에 본질적으로 의존한다는 것을 가정한다. 이는 연결 요소에 수축 보유가 부여된다는 사실에 기인하는데, 수축 보유는 공급된 열에 의해 용접 영역이 가소화될 때 연결 요소의 수축을 초래한다. 이러한 수축은 용접 영역이 가열될 때 재료의 부피 증가와 결부되어, 용접 영역에서 압력을 증가시킨다.
정확한 용접 온도와 용접 압력에 도달하지 못하는 모든 상황은 용접 연결의 품질 저하를 나타내기 때문에, 한동안 연결 요소에는 용접의 품질에 대한 정보를 제공하도록 의도된 추가의 표시 수단이 제공되었다.
공지된 표시 장치에는, 외부 슬리브 표면에 배치되어 연결 요소의 본체가 충분히 가열될 때 색상이 변하는 색상 변화 도트가 사용된다. 개선된 온도 표시를 성취하기 위하여, CH 553368으로부터 더 작은 벽 두께의 지점에 색상 변화 도트를 배치하는 것이 알려져 있다. 하지만 이 경우에도, 단지 온도가 측정될 수 있지만 용접 압력은 측정할 수 없으며, 외부 열 영향에 기인하여 색상 변화가 일어날 수 있는지에 대한 불확실성도 있다.
연결 요소의 온도 표시만으로는 용접의 품질에 대한 신뢰할 수 있는 결론을 도출할 수 없기 때문에, 용접의 용접 영역에서 발생하는 압력이 가시화되는 해결책이 또한 알려져 있다. 이 경우에, 발생된 용접 압력의 결과로 인해 부풀어 오르는 약한 지점들이 연결 요소의 본체에 제공될 수 있다. 또한, CH 632078로부터 바닥이 용접 영역 근처에서 끝나는 리세스를 제공하는 것이 알려져 있다. 용접하는 동안 플라스틱 재료가 다소 채워지며, 따라서 용접 영역에 해당 온도로 충분한 용접 압력이 존재하는지 여부를 나타낸다. CH 601719에서 알려진 용접 품질 표시기에 대한 개선은 보어에 핀이 배열된다는 것이다. 용접 압력이 발생하면 외부 슬리브 표면 위로 올라가므로 쉽게 알아볼 수 있다. 이 실시예는 상대적으로 얇은 벽 연결 요소에 대해 특히 유용한 것으로 입증되었다. 돌출 핀은 용접 영역에서 온도 및 용접 압력의 비교적 정확한 측정을 제공한다. 그러나, 두꺼운 벽 연결 요소에 대해 보편적인 것과 같은 더 높은 용접 압력에서, 이 실시예는 보어의 깊이를 규정하기가 어렵다는 단점이 있다. 보어의 바닥이 용접 영역에 너무 가까운 경우에는 핀의 이동이 지나치게 빨리 일어나지만, 보어의 바닥이 용접 영역에서 떨어져서 위치하는 경우에는 용접 압력이 생성되어도 핀의 이동이 일어나지 않는다.
EP 1745917 A1 및 DE 10225370 A1은 각각 열가소성 플라스틱으로 만들어진 파이프라인 연결을 위한 전기 용접 슬리브를 개시하며, 전기 용접 슬리브는 전기 용접 공정에 의해 파이프라인에 연결될 수 있다. 연결을 하기 위해, 전기 용접 슬리브에 매립된 열선 권선이 외부 전원에 연결되고, 그 결과 전기 용접 슬리브는 특정 영역에서 용융된다.
종래 기술에 알려진 전기 용접 슬리브는 파이프가 전기 용접 슬리브에 불충분하게 삽입되면 파이프와 전기 용접 슬리브 사이에 적절한 연결이 이루어질 수 없다는 단점이 있다. 이것은 누출 파이프 연결로 이어진다. 또한, 전기 용접 슬리브에 파이프가 불충분하게 삽입되면 전기 용접 슬리브가 국부적으로 과열되어, 최악의 경우 화재가 발생할 수 있다. 종래 기술로부터 알려진 전기 용접 슬리브에서, 개별 요소들의 서로에 대한 정확한 위치결정을 확인하기 위한 표시기는 단지 불충분하게 해결되는 것이다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해소하고 연결 요소를 용접하는 개선 된 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구범위에 따른 장치 및 방법에 의해 해결된다.
본 발명에 따라, 연결 요소에 열가소성 라인 요소를 연결하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다.
- 적어도 하나의 열가소성 라인 요소를 제공하는 단계;
- 열가소성 본체를 갖는 연결 요소를 제공하는 단계로서; 적어도 하나의 라인 요소에 본체를 용접하는 용접 영역에서 열을 발생시키기 위해 상기 본체에 가열 요소가 매립되어 있고,
- 연결 요소를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소에 결합하는 단계;
- 연결 요소를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소에 용접하기 위한 용접 장치를 제공하는 단계;
- 용접할 연결 요소에 대한 정보를 용접 장치에 입력하는 단계;
- 상기 용접 장치를 사용하여 용접 영역에서 열을 발생시켜 연결 요소를 하나 이상의 열가소성 라인 요소에 용접하는 단계.
용접 장치는, 오류 기준에 도달되는 경우 계획된 용접 시간이 끝나기 전에 적어도 하나의 열가소성 라인 요소에 대한 연결 요소의 용접을 중지한다. 대안으로 또는 추가로, 오류 기준에 도달할 때 용접 장치에 의해 오류 메시지가 출력된다.
본 발명에 따른 방법은 오류 기준에 도달하는 경우 계획된 용접 기간이 끝나기 전에 용접 공정을 중단함으로써, 연결 요소의 국부적인 과열 및 연결 요소의 화재와 같은 위태로운 상황이 방지될 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 놀랍게도 본 발명에 따른 조치들은 라인 요소를 연결 요소에 연결할 때 안전을 높일 수 있다.
또한, 용접 장치에 구현된 오류 카운터에 특정 개수의 오류 메시지가 추가되는 경우 오류 기준이 달성되는 것이 유용할 수 있다. 이는 예를 들어 측정 오류로 인해 발생할 수 있는 단일 오류 메시지에 의해 오류 기준이 달성되는 것이 아니라, 오류 메시지의 증가한 개수로 인해 실제로 오류가 있는 경우에만 오류 기준이 달성된다는 이점이 있다.
또한, 용접 전류의 실제값이 오류 기간을 초과하여 용접 전류의 목표값의 목표값 허용오차를 벗어나는 경우, 오류 메시지가 오류 카운터에 추가되는 것이 제공될 수 있다. 이는 오류 기준이 쉽게 검출될 수 있다는 놀라운 이점이 있다.
또한, 가열 요소의 도체 저항의 실제값이 오류 기간을 초과하여 가열 요소의 도체 저항의 목표값의 목표값 허용오차를 벗어나는 경우, 오류 메시지가 오류 카운터에 추가되는 것이 제공될 수 있다. 특히, 도체 저항은 용접 장치에 의해 쉽고 확실하게 검출될 수 있다. 놀랍게도, 도체 저항의 검출을 통해 정확한 용접이 이루어졌는지 여부와 라인 요소가 연결 요소에 정확하게 결합되었는지 여부에 대한 결론을 도출할 수 있다.
다른 이점은 실시예에 따라 오류 기간의 시간 프레임이 용접될 연결 요소에 대한 기록된 정보에 의존하여 결정되는 것이 제공될 수 있다는 것이다. 이는 전원 차단(switch-off) 기준이 용접될 연결 요소에 개별적으로 적용될 수 있다는 특별한 이점이 있다. 용접될 연결 요소에 대한 관련 정보는 예를 들어 연결 요소의 직경 또는 형상을 포함할 수 있다. 또한, 연결 요소에 대한 관련 정보는 예를 들어 저항 열선의 길이 및 직경에 대한 정보를 포함할 수 있다.
추가 개발에 따라, 오류 기간의 시간 프레임은 1 초와 40 초 사이, 특히 5 초와 30 초 사이, 바람직하게는 8 초와 12 초 사이로 설정될 수 있다. 특히 이러한 한계 내에서, 놀랍도록 확실한 전원 차단 기준이 달성될 수 있음이 확인되었다.
용접 전류의 목표값의 목표값 허용오차 및/또는 가열 요소의 도체 저항의 목표값의 목표값 허용오차가 용접될 연결 요소에 대한 기록된 정보에 의존하여 결정되는 것이 또한 유용할 수 있다. 이는 전원 차단 기준이 용접될 연결 요소에 개별적으로 적용될 수 있다는 특별한 이점이 있다. 용접될 연결 요소에 대한 관련 정보는 예를 들어 연결 요소의 직경 또는 형상을 포함할 수 있다. 또한, 연결 요소에 대한 관련 정보는 예를 들어 저항 열선의 길이, 직경 및 비저항에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 용접 전류의 목표값의 목표값 허용오차 및/또는 가열 요소의 도체 저항의 목표값의 목표값 허용오차는 각각의 목표값의 양의 0.1 %와 10 % 사이, 특히 1 %와 %와 5 % 사이, 바람직하게는 1.5 %와 3 % 사이인 것이 제공될 수 있다. 특히놀랍게도 이러한 수치값 범위의 허용오차 한계로 인해, 신뢰할 수 있는 전원 차단 기준을 달성할 수 있다는 것이 확인되었다.
또한, 3개 이상의 오류 메시지, 특히 4개 이상의 오류 메시지, 바람직하게는 6개 이상의 오류 메시지가 오류 카운터에 추가되는 경우에 오류 기준이 달성되는 것이 제공될 수 있다. 특히 이 허용오차 범위 내에서, 신뢰할 수 있는 전원 차단 기준이 달성될 수 있음이 놀랍게도 확인되었다.
특정 실시예에 따라, 가열 요소의 도체 저항의 목표값의 목표값 허용오차가 도체 저항의 목표값의 아래 쪽에만 규정되는 것이 가능하다. 이것은 증가된 도체 저항을 잘못 검출하는 측정 오류 또는 기타 오류가 트리거링 기준으로 이어지지 않는다는 놀라운 이점이 있다.
또한, 용접기에 구현된 오류 카운터에 4개의 오류 메시지가 추가될 때 오류 기준이 달성되는 것이 제공될 수 있는데, 여기에서 가열 요소의 도체 저항의 실제값이 오류 기간을 초과하여 가열 요소의 도체 저항의 목표값의 목표값 허용오차를 벗어나면 1개의 오류 메시지가 오류 카운터에 추가되고, 오류 기간의 시간 프레임은 8 초와 12 초 사이로 설정되고, 가열 요소의 도체 저항의 목표값의 목표값 허용오차는 개별적인 목표값의 양의 1.5 %와 3 % 사이이다. 이러한 개별 기준의 조합은 라인 요소와 연결 요소의 부정확한 결합을 신뢰성 있게 검출될 수 있으며 여전히 잘못된 해석이나 원치않는 조기의 전원 차단이 전혀 발생하지 않는다는 놀라운 이점이 있다. 이 놀라운 기술적 효과는 이러한 좁은 한계 내에서 또는 특징들의 조합에서만 일어난다.
유리한 추가 개발에 따라, 용접 전류의 실제값 및/또는 가열 요소의 도체 저항의 실제값이 0.01 초와 10 초 사이, 특히 0.1 초와 5 초 사이, 바람직하게는 0.9 초와 1.2 초 사이의 조회 간격(interrogation interval)에서 얻어질 수 있다. 특히, 이 시간 간격에서 실제값에 대한 조회는 용접의 정확한 진행에 대한 충분히 대표적인 결과를 가져온다.
본 발명에 따라, 열가소성 라인 요소를 연결 요소와 용접하기 위한 용접 장치가 제공되며, 용접 장치는 용접될 연결 요소에 대한 정보를 입력하기 위한 입력 인터페이스 및 제어 유닛를 구비하며, 입력 인터페이스는 제어 장치와 연결되어 있다. 용접 장치는, 오류 기준이 충족되는 경우 계획된 용접 기간의 종료 전에 적어도 하나의 열가소성 라인 요소에 대한 연결 요소의 용접이 중지될 수 있고/있거나 용접 장치에 의해 오류 메시지가 출력될 수 있도록 설계된다.
본 발명에 따른 용접 장치는 용접의 품질이 향상될 수 있다는 이점을 갖는다.
용접될 연결 요소에 대한 정보를 용접 장치에 입력하는 것은 기계 운전자의 수동 입력으로 실행될 수 있다. 대안적으로, 용접될 연결 요소에 대한 정보를 용접 장치에 입력하는 것이, RFID 칩과 같은 연결 요소에 부착된 정보 캐리어 또는 바코드를 용접 장치를 사용하여 검출함으로써 실행되는 것을 또한 생각할 수 있다. 다른 대안에서, 용접될 연결 요소에 대한 정보를 용접 장치에 입력하는 것이 용접 장치에 의해 도체 저항을 검출함으로써 이루어지는 것도 생각할 수 있다.
추가 실시예에서, 용접 장치가 단지 하나의 유형의 연결 요소를 용접하도록 설계되는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 용접될 연결 요소에 대한 정보는 제조업체에 의해 용접 장치에 직접 입력되며 각 용접 공정을 위해 별도로 기록할 필요는 없다.
특히, 입력 인터페이스가 용접 장치에 제공되며, 이를 통해 용접될 연결 요소에 대한 정보가 용접 장치에 입력될 수 있다. 입력 인터페이스는 예를 들어 키보드, RFID 판독기, 바코드 판독기 등이 될 수 있다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 본 발명은 다음 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다.
이들 도면은 각각 매우 단순화되고 개략적으로 도시된 도면을 보여준다.
도 1은 용접 어셈블리의 연결 요소의 실시예의 단면도이다.
도 2a는 정확하게 실행된 용접의 용접 공정 동안 시간 경과에 대한 전류 및 전압의 개략도이다.
도 2b는 정확하게 실행된 용접의 용접 공정 동안 시간 경과에 대한 저항 열선의 내부 저항의 개략도이다.
도 3a는 불완전하게 실행된 용접 공정 동안 시간 경과에 대한 전류 및 전압의 개략도이다.
도 3b는 불완전하게 실행된 용접 공정 동안 시간 경과에 대한 저항 열선의 내부 저항의 개략도이다.
도 4는 전원 차단 기준을 달성하기 위한 제1 실시예의 상세도이다.
도 5는 전원 차단 기준을 달성하기 위한 제2 실시예의 상세도이다.
서론으로, 상이하게 설명되는 실시예에서 동일한 부분에는 동일한 참조 번호 또는 동일한 구성요소 명칭이 제공되며, 이에 따라 전체 설명에 포함된 개시 내용이 참조 번호 또는 동일한 구성요소 명칭을 갖는 동일한 부분으로 상응하게 이전될 수 있음을 유의해야 한다. 위, 아래, 측면 등과 같이 설명에서 선택되는 위치 표시는 직접적으로 설명되고 도시된 도면과 관련한 것이며, 이러한 위치 표시는 위치 변경시에 상응하게 새로운 위치로 이전되게 된다.
도 1은 라인 요소(3)를 연결하기 위한 연결 요소(2)와 함께 용접 장치(1)의 제1 예시적인 실시예를 도시한다.
도 1에 따른 예시적인 실시예에서, 연결 요소(2)는 전기 용접 슬리브의 형태로 설계되고 라인 요소(3)는 파이프라인의 형태로 설계된다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 연결 요소(2)는 용접 영역(5)에 가열 요소(6)가 배열된 열가소성 본체(4)를 갖고 있는 것이 제공될 수 있다. 가열 요소(6)는 특히 저항 열선(7)의 형태로 설계될 수 있다.
예를 들어, 연결 요소(2)가 두 개의 라인 요소(3)를 연결하는 역할을 하므로 두 개의 용접 영역(5)이 연결 요소(2)의 본체(4)에 형성된다고 생각할 수 있다.
용접 영역(5) 중 하나는 연결 요소(2)를 제1 라인 요소(3)에 용접하는 데 사용되고, 용접 영역(5) 중 다른 하나는 연결 요소(2)를 제2 라인 요소(3)에 용접하는 데 사용된다.
또한 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 가열 요소(6)는 각각 용접 장치(10)에 연결하는 역할을 하는 제1 연결 지점(8) 및 제2 연결 지점(9)을 갖는 것이 제공될 수 있다. 두 개의 연결 지점(8, 9)은 도 1에 도시된 바와 같이 연결 요소(2)의 두 개의 종방향 단부의 영역에 형성될 수 있으며, 두 용접 영역(5)은 용접 장치(10)에 의해 동시에 가열된다. 용접 영역(5)은 특히 용접 장치(10)에 의해 가열 요소(6)의 제1 연결 지점(8) 및 제2 연결 지점(9)에 전류 및 전압을 인가함으로써 가열될 수 있다. 그 결과, 가열 요소(6)의 도체 저항으로 인해 가열 요소(6)는 가열된다.
또한, 용접 장치(10)를 위한 제1 연결 지점(8) 및 제2 연결 지점(9)이 각 용접 영역(5)을 위해 형성될 수도 있다. 이것은 두 용접 영역(5) 각각이 개별적으로 그리고 서로 독립적으로 가열될 수 있고 연결 요소(2)와 제1 도관 요소(3) 사이뿐만 아니라 연결 요소(2)와 제2 도관 요소(3) 사이에 별개의 용접이 만들어지는 것을 가능하게 한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 연결 요소(2)에서 두 개의 라인 요소(3)의 정확한 위치 결정을 위해 사용되는 접합부(11)가, 연결 요소(2)의 본체(4)에 형성되는 것이 제공될 수 있다. 접합부(11)는 연결 요소(2)에서 중앙에 형성될 수 있다.
또한 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 용접 장치(10)는 용접 공정을 제어하거나 용접 장치(10)를 제어하는 역할을 하는 제어 유닛(12)을 갖는다.
또한, 용접 장치(10)는 제어 유닛(12)에 결합된 입력 인터페이스(13)를 갖는다. 입력 인터페이스(13)는 용접될 연결 요소(2) 및/또는 용접될 라인 요소(3)에 대한 정보를 획득하는 데 사용된다. 도 1에 따른 예시적인 실시예에서, 입력 인터페이스(13)는 연결 요소(2)에 인쇄된 바코드를 검출하기 위해 사용되는 스캐너로서 설계된다.
또한, 용접 장치(10)는 기계 운전자에게 정보를 출력하기 위해 사용되는 디스플레이 유닛(14)을 포함할 수 있다. 디스플레이 유닛(14)은 사용자가 용접 장치(10)를 조작하기 위해 사용하는 제어 패널에 결합될 수 있다.
또한, 용접 공정 동안 오작동을 검출하기 위해 사용되는 오류 카운터(15)가 제어 유닛(12)에 구현될 수 있다. 오류 카운터(15)는 제어 유닛(12)의 프로그래밍에서 구현될 수 있다.
다음에서, 열가소성 라인 요소(3)를 연결 요소(2)와 연결하기 위한 용접 공정이 도 1을 참조하여 설명된다.
연결 요소(2)를 라인 요소(3)에 용접하기 위해, 라인 요소(3)가 연결 요소(2)에 삽입된다. 또한, 용접 장치(10)에 연결 요소(2)의 특성에 대한 정보가 입력되었다.
또한, 연결 요소(2)의 제1 연결 지점(8) 및 제2 연결 지점(9)은 용접 장치(10)에 연결되어 연결 요소(2)가 라인 요소(3)에 용접될 수 있다.
용접 공정 동안, 제1 연결 지점(8) 및 제2 연결 지점(9)에 전류가 흐르게 되어 저항 열선(7)이 가열되고, 그 결과 연결 요소(2)가 용접 영역(5)에서 용융된다. 라인 요소(3)가 연결 요소(2)에 정확하게 삽입되면, 연결 요소(2)는 라인 요소(3)와 함께 용융될 수 있고, 이에 의해 라인 요소(3)와 연결 요소(2)의 충분히 밀착 연결이 달성된다.
우측 라인 요소(3)에 대해 도 1에 도시된 바와 같이, 라인 요소(3)가 연결 요소(2)에 올바르게 삽입되지 않은 경우, 이는 라인 요소(3)가 맞닿지 않는 연결 요소(2)의 용접 영역(5)의 해당 섹션은 열 방출 부족으로 인해 제어되지 않은 방식으로 용융되는 결과를 초래한다. 이것은 이 영역에서 연결 요소(2)의 재료의 통제되지 않은 누출로 이어질 수 있다.
연결 요소(2)의 재료의 이러한 누출은 또한 결과적인 변위로 인해 저항 열선(7)의 두 권선이 서로 접촉하는 것을 일으킬 수 있으며, 이에 의해 저항 열선(7)의 인접한 두 권선의 권선 루프가 단락되어 연결된다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 놀랍게도 이러한 효과는 용접이 올바르게 수행되고 있는지 여부를 용접 장치(10)를 사용하여 감지하고, 필요한 경우 용접 공정을 중지 및/또는 오류 메시지를 출력할 수 있는 데 사용될 수 있다.
도 2a에는 용접 전류(17) 및 용접 전압(18)의 시간 경과가 도시되어 있다. 초로 나타낸 경과 시간이 가로 좌표에 표시되어 있다. 용접 전류(17)의 크기는 세로 좌표에 암페어로 표시된다. 용접 전압(18)의 크기는 세로 좌표에 볼트로 표시된다.
도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 용접을 위해 용접 장치(10)를 활성화 할 때 용접 전압(18)이 특정 값으로 상승되고, 그 다음에 이 값으로 일정하게 유지되는 것이 제공될 수 있다. 용접 전류(17)는 저항 열선(7)의 가열의 결과로 저항 열선(7)의 도체 저항(19)이 증가하기 때문에 용접 공정 동안 시간이 지남에 따라 저하될 수 있다.
도 2a에 도시된 용접 전류(17)의 경로는 정확하게 용접된 연결 요소(2)에서 일어나는 과정이며, 정확하게 용접된 연결 요소(2)를 사용하여 용접 전류(17)의 실제값(21)으로 결정되었다. 따라서, 도 2a에 도시된 용접 전류(17)의 시간 경과는 유사한 연결 요소(2)에 대한 용접 전류(17)의 목표값(20)으로서 사용될 수 있다. 도 2a에 따른 예시에서, 용접 전류(17)의 실제값(21)은 따라서 용접 전류(17)의 목표값(20)과 일치한다.
그러나 용접 전류(17)의 목표값(20)은 연결 요소(2)의 상이한 버전마다 다르다. 용접 전류(17)의 목표값(20)을 결정하기 위해, 다양한 버전의 연결 요소(2)에 대한 용접 테스트가 수행될 수 있다. 대안적으로, 용접 전류(17)의 목표값(20)의 경로가 계산에 의해 결정되는 것도 생각할 수 있다.
용접 전류(17)의 목표값(20)으로부터 용접 전류(17)의 목표값 허용오차(22)가 계산될 수 있으며, 이는 정확한 용접을 제어하는 데 사용될 수 있다. 용접 전류(17)의 목표값 허용오차(22)는 용접 전류(17)의 목표값(20)의 하측(23) 및/또는 용접 전류(17)의 목표값(20)의 상측(24)에 배열될 수 있다. 따라서, 용접 전류(17)의 편향은 아래로만 또는 위로만 또는 아래 및 위로 모두 검출될 수 있다.
용접 전류(17)의 실제값(21)은 조회 간격(25)으로 조회될 수 있으며, 용접 전류(17)의 실제값(21)은 조회 간격(25) 사이의 간격에서 측정된다.
도 2b는 용접 공정에 걸쳐 도체 저항(19)의 시간 경과를 도시한다. 초로 나타낸 경과 시간은 가로 좌표에 표시되어 있다. 도체 저항(19)의 크기는 세로 좌표에 옴으로 표시된다. 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 도체 저항(19)은 시간 경과에 따라 증가한다.
도 2b에 도시된 바와 같은 도체 저항(19)의 경과는 정확하게 용접된 연결 요소(2)에서 발생하는 과정이고 정확하게 용접된 연결 요소(2)를 사용하여 도체 저항(19)의 실제값(27)으로 결정되었다. 따라서, 도 2b에서 볼 수 있는 도체 저항(19)의 시간 프로파일은 유사한 연결 요소(2)에 대한 도체 저항(19)의 목표값(26)으로서 사용될 수 있다. 도 2b에 따른 예시에서, 도체 저항(19)의 실제값(27)은 따라서 도체 저항(19)의 목표값(26)과 일치한다.
도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 저항 열선(7)이 점차로 가열될 때 도체 저항(19)의 실제값(27)은 시간에 따라 증가한다.
그러나, 도체 저항(19)의 목표값(26)은 연결 요소(2)의 각각의 상이한 버전에 대해 다르다. 도체 저항(19)의 목표값(26)을 결정하기 위해, 연결 요소(2)의 상이한 개별 버전을 사용하여 용접 실험이 수행될 수 있다. 이에 대한 대안으로서, 도체 저항(19)의 목표값(26)의 경로가 계산에 의해 결정되는 것도 생각할 수 있다.
도체 저항(19)의 목표값(26)으로부터, 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28)가 계산될 수 있으며, 이는 정확한 용접을 제어하는 데 사용될 수 있다. 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28)는 도체 저항(19)의 목표값(26)의 하측(23) 및/또는 도체 저항(19)의 목표값(26)의 상측(24)에 배열될 수 있다. 따라서, 도체 저항(19)의 편향은 단지 아래로만 또는 위로만 또는 아래 및 위로 모두 파악될 수 있다.
도체 저항(19)의 실제값(27)은 조회 간격(25)으로 조회될 수 있고, 도체 저항(19)의 실제값(27)의 측정은 조회 간격(25)의 간격으로 수행된다.
도 3a에 정확하지 않게 연결된 연결 요소(2)의 경우의 용접 전류(17)의 시간 경과가 도시되고, 이전의 도 2a에서 사용된 것과 동일한 요소에 대해 동일한 참조 번호 또는 요소 명칭이 다시 사용된다. 불필요한 반복을 피하기 위해 앞의 도 2a에서의 상세한 설명을 참조한다.
도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 연결 요소(2)가 정확하게 연결되지 않은 경우, 두 번 이상 감긴 저항 열선(7)이 접촉하여 단락될 때 용접 전류(17)의 실제값(21)은 증가한다. 용접 전류(17)의 실제값(21)은 용접 전류(17)의 목표값 허용오차(22)를 벗어날 수 있으며, 이에 따라 오류 기준이 결정될 수 있다.
도 3a에 정확하지 않게 연결된 연결 요소(2)의 경우의 용접 전류(17)의 시간 경과가 도시되고, 이전의 도 2a에서 사용된 것과 동일한 요소에 대해 동일한 참조 번호 또는 요소 명칭이 다시 사용된다. 불필요한 반복을 피하기 위해 앞의 도 2a에서의 상세한 설명을 참조한다.
도 3b에 정확하지 않게 용접된 연결 요소(2)의 도체 저항(19)의 실제값(27)의 상응하는 시간 경과가 도시되어 있으며, 이전의 도 2b와 동일한 요소에 대해 동일한 참조 번호 또는 요소 명칭이 사용된다. 불필요한 반복을 피하기 위해 앞의 도 2b의 상세한 설명을 참조한다.
도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 용접 공정의 경과에 걸쳐, 도체 저항(19)의 실제값(27)은 도체 저항(19)의 목표값(26)의 하측(23)에 배열된 목표값 허용오차(28) 아래로 떨어졌다. 이것은 용접 공정을 조기에 중단 및/또는 오류 메시지를 출력하는 오류 기준으로서 사용될 수 있다.
도 4는 도 3b에서의 상세부 X의 상세도를 도시하며, 이전의 도 3b에서와 동일한 요소에 대해 동일한 참조 번호 또는 요소 명칭이 사용된다. 불필요한 반복을 피하기 위해 이전의 도 3b의 상세한 설명을 참조한다.
도 4를 참조하여, 계획된 용접 기간의 종료 전에 어떻게 용접 공정을 중지하기 위한 오류 기준이 규정될 수 있는지에 대한 예시적인 실시예가 설명된다.
도체 저항(19)의 실제값(27)이 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28) 아래로 떨어지고 이것이 용접 장치(10)에 의해서 감지되는 즉시, 이 이벤트는 시작 이벤트 A로 지칭될 수 있다. 시작 이벤트 A로부터 오류 기간(16)이 시작한다.
도체 저항(19)의 실제값(27)이 전체 오류 기간(16)을 초과하여 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28)를 벗어나면, 오류 메시지가 오류 카운터(15)로 전송된다. 제1 오류 기간(16)의 끝에서, 제2 오류 기간(16)이 시작되고, 이에 의해 도체 저항의 실제값(27)이 전체 오류 기간(19)을 초과하여 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28) 아래로 떨어지는 경우 오류 메시지가 오류 카운터(15)로 또한 전송된다.
특히, 오류 카운터(15)에서 일정 개수의 오류 메시지가 카운트되면 오류 기준이 달성된다고 규정될 수 있다. 도 4에 따른 예시적인 실시예에서, 예를 들어 3 개의 오류 메시지가 있다.
도 5는 용접 공정 동안 일어날 수 있는 추가 공정 시퀀스를 도시하며, 이전의 도 3b에서와 동일한 요소에 대해 동일한 참조 번호 또는 요소 명칭이 사용된다. 불필요한 반복을 피하기 위해 이전의 도 3b의 상세한 설명을 참조한다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 실제값이 목표값 허용오차(28) 아래로 떨어지면 오류 기간(16)이 시작될 수 있다. 그러나, 도체 저항(19)의 실제값(27)이 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28) 내로 복귀하면, 오류 메시지가 오류 카운터(15)로 출력되지 않는다. 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28)가 도체 저항(19)의 실제값(27) 아래로 떨어지면, 오류 기간(16)이 다시 실행되기 시작한다. 본 예시적인 실시예에서는 전체 오류 기간(16)을 초과하여 목표값 허용오차(28)에 도달하지 않기 때문에, 오류 기간(16)이 끝날 때 오류 메시지가 오류 카운터(15)로 전송된다. 이 제2 오류 기간(16) 직후, 제3 오류 기간(16)이 실행되기 시작한다. 그러나, 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28)가 전체 제3 오류 기간(16) 동안 아래로 떨어지지 않기 때문에, 여기서도 오류 메시지가 오류 카운터(15)에 출력되지 않는다. 목표값 허용오차(28)가 다시 미달되면, 오류 기간(16)이 다시 실행되기 시작한다. 본 예시적인 실시예에서 도체 저항(19)의 실제값(27)이 전체 오류 기간(16)을 초과하여 도체 저항(19)의 목표값 허용오차(28) 아래로 떨어지기 때문에, 이 경우에 오류 카운터(15)에 추가 오류 메시지가 생성된다. 도 5에 따른 예시적인 실시예에서, 2 개의 오류 메시지가 가시적으로 오류 카운터(15)에 전송되었다. 오류 카운터(15)에서 2 개의 오류 메시지가 카운트되면 용접 공정이 중지되는 것이 오류 기준으로서 명시될 수 있으며, 이것은 예시적인 실시예에서 제4 오류 기간(16)의 끝에 도달되는 오류 기준이 될 수 있다.
용접 공정이 재개될 때마다, 오류 카운터(15)가 0으로 재설정되는 것이 제공 될 수 있다.
물론, 도 4 및 도 5에 설명된 작동이 용접 전류(17)의 실제값(21)을 검출할 때 준용하여 또한 사용될 수 있다.
예시적인 실시예는 가능한 실시 변형을 보여 주며, 이 시점에서 본 발명은 구체적으로 도시된 실시 변형에 제한되지 않으며 오히려 개별 실시 변형의 다양한 조합이 서로 가능하고 이러한 변형은 당업자의 능력 내에서 본 발명에 의한 기술적인 활동을 위한 교시에 기초한다는 것에 유의해야 한다.
보호 범위는 청구 범위에 의해 결정된다. 그러나 설명과 도면은 청구 범위를 해석하기 위해 사용되는 것이다. 도시되고 설명된 상이한 예시적인 실시예로부터의 개별적인 특징 또는 특징의 조합은 그 자체로 독립적인 발명의 해결책을 나타낼 수 있다. 독립적인 발명의 해결책의 기반이 되는 것은 상세한 설명에서 찾을 수 있다.
본 발명의 설명에서의 값 범위에 대한 모든 정보는 모든 하위 영역을 포함하는 방식으로 이해되어야 한다. 예를 들어 1 내지 10의 값은 하한 1부터 시작하여 모든 하위 영역과 상한 10을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 모든 하위 범위는 하한 1 이상에서 시작하여 상한 10 이하에서 끝나고, 예를 들어 1 내지 1.7, 3.2 내지 8.1 또는 5.5 내지 10이다.
마지막으로, 구조를 더 잘 이해하도록 일부 요소가 크기가 확대 및/또는 축소되고/되거나 부분적으로 과장되어 도시되었다는 것을 유의해야 한다.
1 : 용접 어셈블리
2 : 연결 요소
3 : 라인 요소
4 : 본체
5 : 용접 영역
6 : 가열 요소
7 : 저항 열선
8 : 제1 연결 지점
9 : 제2 연결 지점
10 : 용접 기계
11 : 접합부
12 : 제어 유닛
13 : 입력 인터페이스
14 : 디스플레이 유닛
15 : 오류 카운터
16 : 오류 기간
17 : 용접 전류
18 : 용접 전압
19 : 도체 저항
20 : 용접 전류 목표값
21 : 용접 전류 실제값
22 : 용접 전류 목표값 허용오차
23 : 하측 목표값
24 : 상측 목표값
25 : 조회 간격
26 : 도체 저항 목표값
27 : 도체 저항 실제값
28 : 도체 저항 목표값 허용오차

Claims (12)

  1. 연결 요소(2)에 열가소성 라인 요소(3)를 연결하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    - 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)를 제공하는 단계;
    - 열가소성 본체(4)를 갖는 연결 요소(2)를 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 라인 요소에 본체(4)를 용접하는 용접 영역(5)에서 열을 발생시키기 위해 상기 본체(4)에 가열 요소(6)가 매립되어 있고;
    - 연결 요소(2)를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)에 결합하는 단계;
    - 연결 요소(2)를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)에 용접하기 위한 용접 장치(10)를 제공하는 단계;
    - 용접될 연결 요소(2)에 대한 정보를 용접 장치(10)에 입력하는 단계;
    - 용접 장치(10)를 사용하여 용접 영역(5)에 열을 발생시킴으로써 연결 요소(2)를 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)에 용접하는 단계;를 포함하며,
    오류 기준이 달성되는 경우, 용접 장치(10)는 계획된 용접 기간이 끝나기 전에 적어도 하나의 열가소성 라인 요소에 대한 연결 요소의 용접을 중지하고/하거나 용접 장치(10)는 오류 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    용접 장치(10)에 구현된 오류 카운터(15)에 특정 개수의 오류 메시지가 추가될 때 오류 기준이 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    용접 전류(17)의 실제값(21)이 오류 기간(16)을 초과하여 용접 전류(17)의 목표값(20)의 목표값 허용오차(22)를 벗어난 경우 오류 메시지가 오류 카운터(15)에 추가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 실제값(27)이 오류 기간(16)을 초과하여 가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 목표값(26)의 목표값 허용오차(28)을 벗어난 경우 오류 메시지가 오류 카운터(15)에 추가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    오류 기간(16)의 시간 프레임이 용접될 연결 요소(2)에 대한 검출 정보에 의존하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    오류 기간(16)의 시간 프레임은 1 초 내지 40 초, 특히 5 초 내지 30 초, 바람직하게는 8 초 내지 12 초로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접 전류(17)의 목표값(20)의 목표값 허용오차(22) 및/또는 가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 목표값(26)의 목표값 허용오차(28)가 용접될 연결 요소(2)에 대한 검출 정보에 의존하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접 전류(17)의 목표값(20)의 목표값 허용오차(22) 및/또는 가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 목표값(26)의 목표값 허용오차(28)가 각각의 목표값(20, 26)의 양의 0.1 % 내지 10 %, 특히 1 % 내지 5 %, 바람직하게는 1.5 % 내지 3 %인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    3 개 이상의 오류 메시지, 특히 4 개 이상의 오류 메시지, 바람직하게는 6 개 이상의 오류 메시지가 오류 카운터(15)에 추가될 때 오류 기준이 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 목표값(26)의 목표값 허용오차(28)는 도체 저항(19)의 목표값(26)의 하측에만 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접 장치(10)에 구현된 오류 카운터(15)에 4 개의 오류 메시지가 추가될 때오류 기준이 달성되고, 가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 실제값(27)이 오류 기간(16)을 초과하여 가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 목표값(26)의 목표값 허용오차(28)를 벗어난 경우 하나의 오류 메시지가 오류 카운터(15)에 추가되며, 오류 기간(16)의 시간 프레임은 8 초 내지 12 초 사이로 설정되고, 가열 요소(6)의 도체 저항(19)의 목표값(26)의 목표값 허용오차(28)가 개별적인 목표값(26)의 양의 1.5 % 내지 3% 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 열가소성 라인 요소(3)를 연결 요소(2)에 용접하기 위한 용접 장치(10)로서, 용접 장치는 용접될 연결 요소(2)에 대한 정보를 입력하기 위한 입력 인터페이스(13) 및 제어 유닛(12)을 구비하며, 입력 인터페이스(13)는 제어 유닛(12)에 결합되어 있고,
    용접 장치(10)는, 오류 기준이 달성되는 경우 적어도 하나의 열가소성 라인 요소(3)에 대한 연결 요소(2)의 용접이 계획된 용접 기간의 종료 전에 중지되고/되거나 용접 장치(10)에 의해 오류 메시지를 출력될 수 있도록 설계된 것을 특징으로 하는 용접 장치.
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