KR20220130810A - 용접 또는 절단 토치의 공정 공급 라인용 추가 회로 및 추가 회로를 갖는 호스 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 전류원에 대한 적어도 하나의 연결 장치가 배치되어 있는 용접 토치 또는 절단 토치의 공정 공급 라인을 위한 추가 회로에 관한 것으로서, 전기 에너지 및 추가 매체는 연결 장치 및 바람직하게는 용접 토치 또는 절단 토치의 호스 팩에서 라우팅되는 공정 공급 라인을 통해 용접 토치 또는 절단 토치로 라우팅된다. 본 발명에 따르면, 센서, 구동 유닛 또는 구동 유닛용 제어기와 같은 주변 장치를 작동하기 위한 전기 에너지는 전기 아크 공정에 큰 영향을 미치지 않으면서 적어도 하나의 전기 공정 공급 라인으로부터 인출된다. 전기 에너지를 인출하기 위해 제공된 추가 회로는 용접 전류 회로에 전기적으로 병렬로 결합된다. 이러한 결합은 직접 옴 접촉 또는 전기 전도성 결합을 기반으로 한다.

Description

용접 또는 절단 토치의 공정 공급 라인용 추가 회로 및 추가 회로를 갖는 호스 팩

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 용접 토치 또는 절단 토치의 공정 공급 라인용 보조 회로 및 청구항 제18항에 따른 보조 회로를 갖는 호스 팩에 관한 것이다.

열 접합 방법은 공작물을 녹이고 접합하기 위해 에너지를 사용한다. 전극 공정(MMAW - 수동 금속 아크 용접) 외에도 금속 가공 기술은 일반적으로 "MIG" 및 "MAG" 용접 공정("MSG" - 금속 차폐 가스 - 공정)과 "TIG" 및 "플라즈마"를 일반적으로 사용한다. 레이저 하이브리드 방식으로 아크 공정을 수행한다.

마찬가지로 본 발명의 목적은 플라즈마 및 플라즈마 하이브리드를 기반으로 하는 용접 토치이며, 열선이 공급되는 공정도 마찬가지이다.

결과적으로 위에서 언급한 공정뿐만 아니라 레이저 절단 공정도 포함한다.

소모품 전극(MSG)을 사용하는 차폐 가스 보조 아크 용접 방법의 경우, "MIG"는 "금속 불활성 가스"를 나타내고 "MAG"는 "금속 활성 가스"를 나타낸다. 비소모성 전극(TSG)을 사용하는 차폐 가스 보조 아크 용접 방법의 경우, "TIG"는 "텅스텐 불활성 가스"를 나타낸다. 본 발명에 따른 호스 팩은 로봇 암에 배열된 기계 제어 용접 토치 또는 절단 토치용으로 구성될 수 있다. 그러나, 수동 또는 자동 토치도 마찬가지로 생각할 수 있다.

일반적으로 말해서, 아크 용접 장치는 용접할 재료를 융합하기 위해 공작물과 소모성 또는 비소모성 용접 전극 사이에 아크를 생성한다.

차폐 가스의 흐름은 용접할 재료와 용접 부위를 대기 가스로부터 보호한다.

이와 관련하여, 용접 전극은 아크 용접 장치에 연결된 용접 토치의 토치 본체에 제공된다. 토치 본체는 일반적으로 용접 전류를 전달하고 아크 용접 장치의 용접 전류원에서 용접 전극의 토치 헤드 팁까지 용접 전류를 전달하는 내부 구성 요소 그룹을 가지고 있고, 여기서 공작물에 아크를 생성한다.

차폐 가스 흐름은 용접 전극, 아크, 용접 수조, 및 공작물의 열 영향부 주변을 흐르고, 이 과정에서 용접 토치의 본체를 통해 이러한 영역으로 공급된다. 가스 노즐은 차폐 가스 흐름을 토치 헤드의 전면 끝단으로 전달하며, 여기서 차폐 가스 흐름은 용접 전극 주위에 대략 환형 패턴으로 토치 헤드에서 나온다.

용접 절차 동안, 용접을 위해 생성된 아크는 용접될 공작물 그리고 선택적으로 추가된 용접 재료를 가열하여, 이들이 융합된다.

용접 외에도, 솔더링은 판금 구성 요소를 결합할 때 옵션이다. 용접의 경우와 달리, 솔더링은 공작물이 녹는 것이 아니라 충전재만 녹는다. 그 이유는, 솔더링에서 두 개의 에지가 충전재인 솔더에 의해 함께 결합되기 때문이다. 솔더 재료와 구성 재료의 용융 온도는 매우 다르기 때문에 처리 중에 솔더만 용융된다. TIG, 플라즈마 및 MIG 토치 외에도, LASERS는 솔더링에도 적합하다.

아크 솔더링 공정은 금속 차폐 가스 솔더링(MSG-S) 공정과 텅스텐 차폐 가스 솔더링(TSG-S) 공정으로 나눌 수 있다. 대부분의 경우, 여기에서 충전재로서, 용융 범위가 모재보다 낮은 와이어 형태의 구리 기반 재료가 사용된다. 사용하는 장비의 경우, MSG 아크 솔더링의 원리는 와이어 형태의 충전재를 사용하는 MSG 용접의 원리와 거의 동일하다.

예를 들어, 전기 아크 용접이 금속에 사용되는 경우와 같이 솔더링 또는 용접하는 동안, 용접 또는 솔더링되는 재료의 구성 및 오염 정도에 따라, 용접 또는 솔더링 현장의 가시성을 손상시킬 뿐만 아니라 건강에 부분적으로 유해한 폐가스 또는 흄이 다소 많이 발생하고, 또한 눈과 호흡 기관이 자극을 받을 수 있으므로 사용자의 건강에도 해를 끼칠 수 있다. 결과적으로, 폐가스가 발생되는 토치 상의 장소에 가능한 한 가깝게 폐가스가 추출될 수 있도록 하는 다양한 장치 및 방법이 실제 실무에서 개발되었다.

PCT 국제출원 WO 2006/042572 A1은 토치의 위치 및/또는 위치 변화를 감지하기 위한 센서 수단을 기술하고, 그 결과, 접합, 절단 또는 표면 처리 방법, 특히 용접 방법의 적어도 하나의 특성 값이 감지된 위치 및/또는 위치 변화의 함수로 영향을 받을 수 있다.

PCT 국제 출원 WO 2013/166247 A1은 용접 흄 건에 의해 흡입된 흄 흐름을 자동으로 조절하기 위한 시스템 및 방법을 개시한다. 장치에는 용접 흄 건의 내부 통로를 통해 진공 흄의 흐름을 추출하도록 구성된 진공 시스템이 있다. 마찬가지로 진공 증기의 흐름을 측정하기 위한 센서가 제공된다.

소모성 전극을 이용한 차폐 가스 아크 용접 방법의 경우, 소위 와이어 공급 장치는 전달될 와이어 또는 와이어 전극에 가압력을 가하는 동시에 그 위에 전진 운동을 부여하는 역할을 하는 적어도 하나의 구동 요소를 포함한다.

접촉 압력 또는 가압력이 너무 낮으면, 구동 요소와 와이어 또는 와이어 전극 사이에 소위 미끄러짐이 발생할 수 있다. 그러나 미끄러짐은 소모성 와이어 전극의 재료의 불충분한 양이 용융 영역의 용접 또는 솔더링 토치의 앞쪽 끝단으로 들어가게 하기 때문에 모든 비용을 들여 방지되어야 한다.

미끄러짐은 또한 와이어가 전진되는 이송 속도에 따라 달라진다. 이 속도가 너무 높으면, 원치 않는 미끄러짐이 발생할 수도 있다. 이러한 이유로, 전진하는 물체, 특히 와이어의 속도는 접촉 또는 비접촉 방식으로 측정될 수 있다.

독일 공개 문서 DE 10 2008 039 025 A1 및 유럽 특허 출원 EP 2 159 536 A2는 길이 방향으로 이동하는 재료 가닥의 길이 및/또는 속도의 비접촉 측정을 위한 센서를 포함하는 방법을 개시한다.

유럽 특허 출원 EP 1 352 698 A1은 와이어 속도 측정 장치를 갖는 용접 설비용 와이어 공급 장치를 개시한다. 광원은 와이어의 한 부분을 비춘다. CCD 센서는 와이어 표면을 겨냥하고 와이어 표면의 질감을 감지한다.

용접 또는 절단 토치의 핸들 및/또는 핸들 내부, 특히 용접 또는 절단 토치의 전체 핸들 내부 및/또는 아크와 관련된 측면 상의 가스 노즐의 내부 외부의 가스 노즐을 냉각하기 위한 목적으로, 유럽 특허 EP 2 666 576 B1은 용접 또는 절단 토치의 하나 이상의 냉각 채널을 통해 주변 공기를 냉각 공기로서 전달하는 전달 장치, 특히 팬 또는 압축기를 개시한다.

유럽 특허 EP 3 235 105 B1은 용접 케이블에서 에너지를 분기하기 위한 시스템을 개시한다. 용접 케이블로부터 전기 에너지를 유도적으로 획득하기 위해 에너지 추출 장치가 용접 케이블 부근에 위치 및 구성된다. 에너지 추출 시스템은 또한 에너지 추출 시스템에 전기적으로 결합되고 용접 케이블로부터 추출된 전기 에너지를 전기 직류로 변환하도록 구성된 정류기를 갖는다. 다시 말해서, 이 최신 기술은 직접적인 옴 접촉 또는 갈바닉 결합을 위해 용접 케이블에 고정되지 않은 유도 결합된 보조 회로를 명시적으로 개시한다. 이러한 유도 결합 보조 회로의 단점은 용접 전류 케이블 주변의 자기장이 변하는 경우에만 용접 전류 케이블에서 전기 에너지를 끌어낼 수 있다는 것이다. 이를 위해서는 전류 리플 또는 전류 변경이 필요하다.

미국 특허 출원 US 2018/0021873 A1은 전류 라인 통신을 갖는 용접 장치를 개시하고 있다. 전류 공급 장치는 사용자가 현재 공급 장치에서 원격으로 용접 공정 및 용접 설정을 선택할 수 있도록 하는 용접 제어 장치에 연결된다. 이 용접 제어 장치는 용접 이음매 부근의 하나 이상의 보조 장치에 전류를 공급하고, 보조 라인을 통해 전류원에 연결된다.

독일 실용신안 DE 20 2019 001 241 U1은 오류 표시기가 있는 과전압 보호기에 관한 것이다.

토치의 위치 및/또는 위치 변화를 감지하기 위한 전술한 센서 또는 센서 수단, 또는 와이어의 속도 및/또는 길이를 측정하기 위한 센서, 또는 진공 증기 흐름 및 냉각 팬 또는 전선을 전진시키기 위한 드라이브는 모두 소위 주변 장치를 구성한다.

종래 기술의 용접 또는 솔더링 장치에 관해서, 추가 소비자, 특히 디스플레이 및 감지 장치는 한편으로는 제조업체의 전류원 특정 호스 팩 커넥터에 통합되는 소위 버스 케이블과 같은 전류원에 특정한 커넥터를 통해 공급될 수 있다. 이것의 단점은 사용자가 구성 요소, 특히 호스 팩을 교체하는 것을 방지하기 위해, 일반적으로, 현재 소스 제조업체가 이러한 커넥터를 제3자에게 개방하지 않는다는 것이다.

다른 한편으로, 전류원, 특히 와이어 구동 모터의 개방 라인으로부터 에너지가 분기되는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 여기서의 단점은, 오염을 방지하고 안전 요구 사항을 준수할 뿐만 아니라 에너지의 외부 분기를 방지하기 위해 이러한 하우징이 폐쇄되어 있다는 것이다.

마찬가지로, 예를 들어 USB 커넥터를 사용하여 전류원에 별도의 공급 커넥터를 생각할 수 있다. 그러나 일반적으로 주로 데이터 교환을 위한 커넥터가 있는 전류원은 거의 없다.

전원 어댑터가 있는 별도의 에너지 공급 장치는, 한편으로는 다른 전원 어댑터가 필요하며 전원 어댑터는 일반적으로 작업장이나 건설 현장에서 쉽게 구할 수 없는 3상 교류가 아닌 단상 교류를 사용하는 단점을 갖는다. 또한, 국가별 커넥터가 많이 있다.

용접 공정과 독립적으로 제어될 수 있는 에너지 공급을 제시하는 데에는 또 다른 특별한 문제가 있다. 배터리 또는 축전지 또는 커패시터에 에너지를 저장하는 것이 고려될 수 있지만, 주변 장치를 위한 에너지 저장 유닛으로서 배터리 또는 축전지를 사용하면 환경 및 폐기 문제는 물론 특별한 안전 요구 사항으로 인해 운송 문제가 발생할 수 있다.

위에서 언급한 단점을 배경으로, 본 발명은 공정 공급 라인에 통합되고 아킹 공정에 크게 영향을 미치지 않는 주변 장치를 위한 자율적인 에너지 공급을 제공하는 목적에 기초한다.

이러한 목적은 제1항에 따른 용접 토치 또는 절단 토치의 공정 공급 라인을 위한 보조 회로에 의해 달성된다.

더욱이, 상기 목적은 또한 청구항 제18항에 따른 보조 회로를 갖는 호스 팩에 의해 달성된다.

본 발명은 그 위에 배열된 용접 전류원에 대한 적어도 하나의 연결 장치를 갖는 용접 토치 또는 절단 토치의 공정 공급 라인용 보조 회로에 관한 것으로서, 여기서 전기 에너지 및 다른 매체는 연결 장치 및 바람직하게는 용접 토치 또는 절단 토치의 호스 팩에 유지되는 공급 라인을 통해 용접 토치 또는 절단 토치로 전달된다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 센서, 구동 유닛, 또는 팬과 같은 주변 장치를 작동시키기 위한 전기 에너지는 적어도 하나의 전기 공정 공급 라인으로부터 분기된다.

다시 말해, 본 발명은 전류원 특정 커넥터에 대한 물리적 연결 없이 자율적인 에너지 공급을 제공한다. 특히 극성, 전압 및 역학 측면에서 매우 가변적인 입력 신호를 처리할 수 있는 병렬로 연결된 전류 회로일 수 있다; 특히 직류(DC) 공정의 전류 및/또는 전압, 최대 20kHz의 직류 펄스 제어 공정(DC 펄스) 및 50kHz 미만에서 최대 200Hz까지의 범위 내의 교류(AC) 공정용 주파수가 처리될 수 있다.

대안으로, 단순화된 설정을 기반으로, 전류 회로를 특정 입력 신호, 특히 MSG 애플리케이션에서 널리 사용되는 DC 공정에 맞게 조정할 수 있다. 이 실시예는 레이저 공정뿐만 아니라 TIG 및 플라즈마 공정에서 주로 사용되는 소위 열선 공정에서 추가 에너지를 가져오기 위해 사용될 수도 있다.

호스 팩에 제공된 연결 장치는 호스 팩과 용접 전류원의 전기적 및 기계적 접촉을 설정하는 역할을 한다. 전기 에너지 및 차폐 가스 또는 용접 와이어와 같은 다른 매체를 용접 또는 절단 버너로 전달하는 공정 공급 라인은 호스 팩에 배치된다. 따라서, 호스 팩이 용접 전류원에 전기적으로 연결되면, 아크, 호스 팩이 있는 토치 및 접지 케이블 또는 접지선을 통해 전류 회로가 폐쇄된다.

더욱이, 본 발명은 본 발명에 따른 보조 회로를 통해 주변 장치를 동작시키기 위한 목적으로 전기 에너지가 분기되도록 이 공정 전류 회로가 폐쇄될 필요가 없다는 점에서 유리하다. 대신에, 공정 전류 회로에 전압이 존재하는 것으로 충분하다 ― 이것은 특히 와이어가 아직 공작물에 닿지 않거나 아크가 아직 타지 않기 때문에 공정 전류 회로가 폐쇄되지 않고, 와이어가 전달되는 순간에 전압이 이미 존재한다는 점에서 공정 시작 시 발생한다.

이 에너지 공급 장치는 예를 들어 와이어 드라이브 및 제어 장치와 같은 주변 장치, 센서, 특히 온도 센서 또는 자이로 센서, 또는 Bluetooth 송신기 또는 Bluetooth 수신기, WLAN 장치 또는 LED 조명과 같은 통신 장치 또는 질량 기류 센서 등에 사용될 수 있다.

더욱이, 한편으로는 특히 소위 강제 공기 냉각과 같은 냉각 목적을 위해 팬을 공급하고, 다른 한편으로는 용접 응용 분야에서 흄 추출을 위해 팬을 공급하는 것도 가능하다.

언급한 바와 같이, 자율 에너지 공급 장치의 출력으로도 충분하므로 이 공급 장치로 드라이브를 작동할 수 있다. 또한, 관련 구동 제어 수단을 제공하는 것도 분명하고 의미 있는 적용이다. 드라이브에 필요한 출력은 최대 100W에 이를 수 있다.

이러한 주변 장치는 회로의 속도 측면에서 높은 요구 사항을 만든다. 특히 50ms 미만의 응답 시간이 보장되어야 한다. 즉, 분기된 전류 회로의 출력이 바로 필요하다. 본 발명에 따른 회로는 이것을 보장한다.

일반적으로 용접 장치의 전원 어댑터의 개방 회로 전압은 이미 주변 장치에 충분히 높은 출력을 제공하기에 충분하다. 종종 개방 회로 전압은 113V 또는 141V로 제한된다.

대부분의 주변 장치는 전압 인가와 주변 장치의 응답 사이에 일정한 시간 지연이 있다. 그러나, 실제 실행에서 특히 MSG 애플리케이션의 경우, 단락이 발생할 때까지 와이어가 처음에 몇 밀리미터로 전달되는 것이 유리하다. 이 시간 동안 전압이 이미 존재한다. 결과적으로, 병렬 회로는 이미 에너지를 분기할 수 있으며, 그 결과 용접 공정이 아직 진행 중이 아니더라도 제어가 시작되고 드라이브가 시작된다.

더욱이, 본 발명에 따른 회로는 또한 추가 전원 어댑터 또는 주변 장치를 위한 추가 라인이 필요하지 않기 때문에 종래 기술의 전류원보다 더 컴팩트하다.

또한, 회로는 사용 측면에서 매우 다용도인데, 즉, 일반적으로 용접 현장의 용접 전류가 항상 동일하기 때문에 특히 용접 장치의 수많은 다양한 전원 어댑터에 대해 광범위한 전류원과 함께 사용될 수 있다. 용접 토치 작동 중 전압은 300A에서 약 30V에 이를 수 있다.

보조 회로가 일반적으로 휴대용 토치의 와이어 구동 장치에 전원을 공급하기에 충분한 30W의 출력을 제공하려면, 따라서 필요한 것은 1A의 전류가 병렬 회로를 통해 흐르는 것뿐이다. 예를 들어 0.3A 내지 0.5A 범위 내에서 측정 결과 훨씬 더 낮은 값이 표시되는 경우가 있다.

따라서 이러한 전류 흐름은 아크에 사용할 수 없지만, 전류 흐름의 절대 크기는 아크 공정 동안 정상적인 공정 변동 범위에 속하며, 공정 안정성이나 공정 조절에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 보조 회로는 용접 공정에 대한 매개변수 조정 또는 용접 절차 사양, 소위 WPS의 매개변수 설정 변경을 수행할 필요 없이 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 에너지를 분기하기 위해 제공된 보조 회로는 용접 전류 회로에 전기적으로 병렬로, 바람직하게는 전기적으로 연결되며, 특히 공정 공급 라인에 연결된다. 용접 전류 회로라는 용어는 아크가 있는 용접 토치, 호스 팩 및 용접 장치의 접지선 사이에 형성되는 전류 회로를 의미한다.

유도 작동 원리를 기반으로 하는 보조 회로와 달리, 본 발명에 따른 보조 회로는 에너지를 생성하기 위한 자기 흐름의 변화가 필요하지 않기 때문에 완전한 직류의 경우에도 갈바닉 결합 또는 직접 옴 접촉을 기반으로 대신 기능한다.

종래 기술에 공지된 유도 결합 보조 회로는 직접 옴 접촉 또는 갈바닉 결합이 아닌 용접 케이블에 고정된다. 유도 결합 보조 회로는 용접 전류 케이블 주변의 자기장이 변하는 경우에만 용접 전류 케이블에서 전기 에너지를 끌어낼 수 있기 때문에 물리적 작동 원리 측면에서 갈바닉 결합과의 병렬 연결과 다르다.

대조적으로, 본 발명에 따른 병렬 연결로 인해, 자기 흐름의 변화가 필요하지 않기 때문에 리플 효과가 필요하지 않다. 직접 옴 접촉 또는 갈바닉 커플링을 통한 병렬 연결을 통해 완전한 직류의 경우에도 전기 에너지를 회수할 수 있다.

보조 회로가 기계와 관련된 측면의 확장된 커넥터 하우징에 통합되도록 제공될 수 있다. 이것은 이 하우징이 예를 들어 전선, 가스, 물 및 신호와 같은 매체의 전달을 위해 어쨌든 이미 필요하고 에너지가 주변 장치를 통해 공급되기 때문에 유리하다.

대안으로서, 보조 회로가 별도의 어댑터에 통합되는 것을 고려할 수 있다. 이것은 호스 팩 라인과 달리, 전류만 흐르기 때문에, 즉, 가스, 와이어 및 물과 같은 다른 매체가 흐르지 않기 때문에 전기 접지 라인에서 바람직하게 수행된다. 이것은 원칙적으로 호스 팩과 관련된 측면에서도 가능하지만 이 측면에서 구현을 더 쉽게 만든다.

다시 말해서, 이러한 어댑터는 또한 기계와 관련된 토치 커넥터의 측면에 통합될 수 있다. 마찬가지로 별도의 어댑터, 즉 호스 팩에 통합되지 않은 어댑터도 고려할 수 있다. 이것은 용접 전류 회로의 플러스 및 마이너스 극을 제외하고 용접 전류원에 추가적인 전위 균등화 연결 기능이 없는 경우 가능하다. 특히 접지 연결, 일반적으로 마이너스 극의 경우, 매우 자주 장치의 전면 또는 후면에 연결 기능이 있다; 그러나 용접 전류원은 때때로 토치와 관련된 측면의 연결부, 즉 일반적으로 플러스 극과 동일한 전위를 갖는 또 다른 연결 기능을 갖는다.

다른 유리한 변형에 따르면, 보조 회로는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위해 정류기, 특히 브리지 정류기를 포함한다. 본 발명에 따른 회로는 직류(DC) 및 교류(AC) 전압 동작 및 펄스 제어 동작(DC 및 AC)을 허용한다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에 따르면, 대안으로서 회로에 정류기를 생략하는 것이 가능하고, 그 결과 회로는 DC 공정에만 사용될 수 있다. 이 경우, 역극성에 대한 보호가 적어도 트랜지스터, 다이오드, 특히 제너 다이오드, 및 적어도 전기 저항기에 의해 구현되는 역극성 보호기가 제공된다. 이러한 방식으로, 올바른 연결 및 올바른 극성으로, 회로는 필요한 전기 에너지를 전달한다. 이에 따라, 극에 대한 잘못된 연결의 경우, 전기 에너지가 방출되지 않지만 용접 장치도 손상되지 않는다. 일반적으로 토치와 연결된 쪽의 극성은 양이다. 사용자에게 오류에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이것은 광학 신호의 형태, 예를 들어 광학 디스플레이 수단의 형태로 보조 회로에 통합된 광 요소인 것을 특히 생각할 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 대안으로 또는 추가로, 음향 신호 수단의 양식을 통해 잘못된 극성이 표시되는 것도 마찬가지로 생각할 수 있다.

본 발명의 개선예에서, 보조 회로는 스위칭 DC-DC 변환기, 특히 강압 변환기를 가지며, 여기서 변환기의 출력 전압은 변환기의 입력 전압 값에서 벗어날 수 있다. 강압 변환기는 벅 변환기라고도 한다. 이 강압 변환기를 사용하면 용접 장치에서 일반적으로 발생하는 전압 및 전류 값을 처리할 수 있다. 이 값의 범위는 예를 들어 강철 용접 절차와 관련된 처리 중에는 20V/100A 내지 30V/300A이며, 무부하 작동 중에는 각각 113V 및 141V이다.

특히, 출력 전압은 일정한 48V일 수 있고, 따라서 공정 전압보다 높을 수 있다. 더욱이, 승압 변환기 또는 강압 변환기 또는 넓은 범위의 입력을 갖는 전압 변환기의 직렬 연결과 같은 다른 형태의 변환기도 가능하다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에 따르면, DC-DC 변환기를 위한 입력 전압은 정류기에 의해 출력되는 직류 전압이다. 일반적으로 DC-DC 변환기는 양의 DC 전압으로만 작동할 수 있다. 이러한 이유로 AC 또는 음의 전압을 정류할 필요가 있다. 추가 이점은 역극성 보호 및 AC 전압 작동이다. 정류기는 커패시터/에너지 저장 수단의 전하가 용접 공정으로 역류하는 것을 방지한다.

특히 전기 단락 또는 과부하의 경우에, 규정된 전류 강도가 규정된 시간 동안 초과된 경우, 전류를 차단하기 위한 퓨즈, 즉 적어도 하나의 과전류 보호기를 보조 회로에 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에 따르면, 보조 회로에는 고주파 "야금학적" 펄스, 예를 들어 kHz 범위 내의 펄스에서 발생할 수 있는 용접 전류원의 전압 피크를 감쇠하기 위한 인덕터, 특히 전자기 코일이 있다.

본 발명의 개선에서, 보조 회로는 적어도 하나의 전기 에너지 저장 수단, 특히 전기장에서 전하를 저장하는 역할을 하는 축전기 또는 축전지 또는 배터리를 갖고; 바람직하게는 DC-DC 변환기에 전기 에너지를 공급하고 및/또는 보조 회로의 전압을 안정화하기 위해 에너지 저장 수단이 제공된다. 에너지 저장 장치는 전자 제어 장치에 전원을 공급하고 공정 전류가 차단된 후 드라이브를 작동하기에 충분하기 때문에 드라이브용 제어 장치와 같은 주변 장치의 경우에 특히 유리하다. 또한 후속 공정을 위한 에너지를 저장할 수 있어 초기 지연을 더욱 최소화할 수 있다.

본 발명의 다른 변형에 따르면, 보조 회로는 원하지 않는 전압 피크에 대해 보조 회로, 특히 DC-DC 변환기를 보호하기 위한 억제 다이오드를 갖는다.

본 발명의 유리한 개선예에서, 추가 에너지 버퍼, 특히 슈퍼 커패시터가 전기 에너지를 버퍼링하기 위해 제공된다. 커패시터가 있는 회로의 유리한 측면은 충전 속도이고, 여기서 축전기와 동일한 부피에서, 커패시터가 상당히 더 빠른 충전 속도를 나타낸다. 그러나, 간단한 애플리케이션의 경우, 표준 커패시터가 여전히 너무 느릴 수 있으므로 슈퍼 커패시터가 활용된다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에 따르면, 과전류 보호기 및 인덕터는 DC-DC 변환기의 상류에 설치된다. 상류 과전류 보호기는 결함이 있는 경우 꺼지는 가용성 차단기 및/또는 과부하 시 꺼지는 다중 가용성 차단기일 수 있다. 인덕터는 특히 스위치 켜기 절차 동안뿐만 아니라 부하 변경, 특히 단락 및 분해능의 경우에도 전류 피크를 줄이는 역할을 한다.

다른 변형예는 DC-DC 변환기의 상류에 설치되는 적어도 하나의 에너지 저장 수단 및 억제기 다이오드뿐만 아니라 정류기를 제공한다. 이러한 맥락에서 정류기는 음의 전압과 역극성으로부터 보호하는 역할을 한다. 차례로, 횡단 다이오드(TVS)는 고전압 피크로부터 보호하는 역할을 한다. 커패시터는 특히 전압 피크를 필터링하여 전압을 안정화한다.

개선예에서, DC-DC 변환기의 하류에 적어도 하나의 에너지 저장 수단이 설치된다. 기본적으로, 에너지 저장 수단은 특히 전선의 최종 위치 이동, 제어 장치의 감속 및 데이터 저장 작업을 포함하는 전원 차단 절차 동안 안전한 상태를 보장하는 역할을 한다.

본 발명의 추가적인 목적, 이점, 특징 및 적용 가능성은 도면을 참조하는 실시예의 아래 설명으로부터 이어진다. 이러한 맥락에서, 설명 및/또는 묘사된 모든 특징은 그 자체로 또는 임의의 의미 있는 조합으로 본 발명의 주제를 구성하며, 또한 청구범위 또는 이들이 다시 참조하는 청구범위에서의 편집과 무관하다.

이와 관련하여 다음이 때때로 개략적으로 표시된다.
도 1은 제1 실시예에서 호스 팩 및 용접 전류원을 갖는, 전기 에너지를 분기하기 위한 용접 또는 절단 토치의 보조 회로를 도시한다.
도 2는 제2 실시예에서 도 1에 도시된 바와 같은 보조 회로를 도시한다.
도 3은 센서가 있는 용접 토치를 도시한다.
도 4는 보조 회로의 배선도를 도시한다.
도 5는 전기 에너지를 저장하는 수단이 있는 도 4에 도시된 바와 같은 배선도를 도시한다.
도 6은 다른 실시예에 대한 배선도를 도시한다.
도 7은 전기 에너지 저장 수단을 갖는 도 6에 도시된 바와 같은 배선도를 도시한다.
도 8은 광학 역극성 디스플레이가 있는 보조 회로의 다른 실시예에 대한 배선도를 도시한다.
도 9는 전기 에너지 저장 수단을 갖는 도 8에 도시된 바와 같은 배선도를 도시한다.

명확성을 기하기 위해, 실시예를 참조하여 후술하는 도면의 도면에서 동일한 구성요소 또는 동일한 효과를 갖는 것들에는 동일한 참조부호를 부여한다.

도 1은 용접 전류원(2)에 대한 적어도 하나의 연결 장치(1)가 배치되어 있는 용접 토치 또는 절단 토치(21)의 보조 회로(10)의 개략도를 도시한다. 연결 장치(1)는 특히 2개의 극, 즉 플러스 및 마이너스를 가질 수 있으며, 이에 의해 교류 전압(AC)의 경우 극성 기호가 변경될 수 있다. 전기 에너지 및 다른 매체는 연결 장치(1) 및 호스 팩(6)의 공정 공급 라인(3)을 통해 용접 또는 절단 토치(21)로 전달될 수 있다.

호스 팩(6)에 제공된 연결 장치(1)는 호스 팩(6)과 용접 전류원(2)의 전기적 및 기계적 접촉을 설정하는 역할을 한다.

전기 에너지 및 차폐 가스 또는 용접 와이어와 같은 다른 매체를 용접 또는 절단 토치(21)로 전달하는 공급 라인(3)은 호스 팩(6)에 배열된다. 호스 팩(6)이 용접 전류원(2)에 전기적으로 연결된 후, 전류 회로(용접 전류 회로)가 폐쇄된다. 주변 장치(4)를 동작시키기 위한 전기 에너지는 이 전류 회로로부터 분기된다.

주변 장치(4)를 작동시키기 위한 전기 에너지는 적어도 하나의 전기 공정 공급 라인(3)으로부터 분기된다. 전기 에너지를 분기할 목적으로, 본 실시예의 보조 회로(10)는 도 1 및 2에서 볼 수 있는 바와 같이 용접 전류원(2) 또는 용접 전류 회로에 병렬로 전기적으로 결합된다. 용접 전류 회로라는 용어는 아크가 있는 용접 토치, 호스 팩 및 용접 장치의 접지선 사이에 형성되는 전류 회로를 의미한다.

특히, 이것은 극성, 전압 및 역학 측면에서 매우 가변적인 입력 신호를 처리할 수 있는 병렬 연결된 전류 회로이다. 직류(양방향) 범위 내의 전류 및/또는 전압 주파수, 펄스 주파수의 최대 200kHz 펄스 제어 직류, 또는 최대 200Hz의 교류가 모두 처리될 수 있다.

한편, 전기 에너지를 분기하기 위한 보조 회로(10)는 호스 팩(6)에 제공될 수 있고; 특히, 보조 회로(10)는 기계와 관련된 측, 즉 용접 전류원과 관련된 측에서 확장된 커넥터 하우징(22)으로 통합될 수 있다. 이것은 이 하우징(22)이 매체의 전달을 위해 어쨌든 이미 필요하고, 또한 주변 장치(4)를 통해 에너지가 공급되기 때문에 유리하다. 도 1은 이 실시예를 도시한다. 이와 관련하여, 보조 회로(10)는 토치(21)를 가로질러 위치하는 호스 팩(6)의 단부에 배열된다.

한편, 보조 회로(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 공정 공급 라인을 통해 호스 팩(6) 외부에 연결될 수도 있다. 이와 관련하여, 보조 회로(10)는 어댑터(20)에 통합된다. 이것은 호스 팩 라인과 달리 전류만 흐르고 가스, 와이어 또는 물과 같은 다른 매체는 흐르지 않기 때문에 전기 접지 라인에서 구현되는 것이 바람직하다. 최신 기술의 회로와 달리, 본 발명에 따른 보조 회로(10)는 유도 작동 원리에 기초하지 않고, 오히려 직접적인 옴 접촉 또는 갈바닉 커플링에 기초한다.

주변 장치(4)는 예를 들어 센서(5), 특히 온도 센서 또는 자이로 센서, 또는 블루투스 송신기 또는 블루투스 수신기, WLAN 장치 또는 유선 드라이브 등과 같은 통신 유닛일 수 있다. 도 3은 센서(5)가 있는 용접 토치(21)를 도시한다.

또한, 예를 들어 용접 적용 분야의 흄 추출기용 팬을 공급하는 것도 가능하다.

그러나, 자율 에너지 공급의 출력도 이에 대해 충분하기 때문에 이러한 공급 방식으로 구동 유닛(19)을 작동시키는 것도 마찬가지로 생각할 수 있다. 도 1 및 도 2는 이러한 드라이브(19)를 도시한다.

이러한 주변 장치(4)는 회로의 속도 측면에서 높은 요구 사항을 제공한다; 특히 50ms 미만의 응답 시간이 보장되어야 한다. 전기 에너지를 분기시키는 역할을 하는 본 발명에 따른 보조 회로(10)는 이것을 보장한다.

일반적으로, 용접 전류원(2)의 개방 회로 전압은 주변 장치(4)에 충분히 높은 출력을 제공하기에 충분하다. 개방 회로 전압은 일반적으로 113V 또는 141V이다.

도 4 및 도 5에 따른 전기 회로의 배선도의 도시는 보조 회로(10)가 교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위해 정류기(7), 특히 브리지 정류기를 갖는다는 것을 보여준다. 마찬가지로 스위칭 DC-DC 변환기(8), 특히 강압 변환기가 제공되며, 여기서 변환기(8)의 출력 전압은 변환기(8)의 입력 전압 값보다 작다. 강압 변환기는 벅 변환기라고도 한다.

이 강압 변환기 덕분에, 용접 장치에서 일반적으로 사용되는 전압 및 전류 값을 모두 처리할 수 있다. 이 값은 예를 들어 무부하 작동 시 20V/100A 내지 30V/300A 및 113V 또는 141V이다.

대안으로, 넓은 범위의 입력 및 일정한 출력 전압을 갖는 DC-DC 변환기를 사용할 수도 있다.

본 실시예에서, DC-DC 변환기(8)에 대한 입력 전압은 정류기(7)에 의해 출력되는 직류 전압이므로, 따라서 본 발명에 따른 보조 회로(10)는 직류(DC) 및 교류(AC) 전압 동작을 허용한다.

보조 회로(10)는 규정된 전류 강도를 규정된 시간 동안 초과한 경우 전류를 차단하기 위한 적어도 하나의 과전류 보호기(11, 12)를 갖는다. 이러한 과전류 보호기(11, 12)는 특히 전기 단락 또는 보조 회로(10)의 과부하에 응답한다.

마찬가지로 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 보조 회로(10)는 용접 전류원의 전압 피크를 감쇠하기 위한 인덕터(9)를 가지며, 적어도 하나의 전기 에너지 저장 수단(13, 14, 15, 16)은 DC-DC 변환기(8)에 전기 에너지를 공급하고 및/또는 보조 회로(10)의 전압을 안정화하기 위해 제공된다.

더욱이, 보조 회로(10)는 원하지 않는 전압 피크로부터 DC-DC 변환기(8)를 보호하기 위한 억제 다이오드(17)를 갖는다.

마찬가지로 도 4 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 과전류 보호기(11, 12) 및 인덕터(9)는 DC-DC 변환기(8)의 상류에 설치된다.

더욱이, 정류기(7) 및 적어도 하나의 에너지 저장 수단(13, 14) 및 억제 다이오드(17)는 DC-DC 변환기(8)의 상류에 설치된다.

적어도 하나의 에너지 저장 수단(15, 16)은 DC-DC 변환기(8)의 하류에 설치된다.

도 4 및 도 5에 도시된 실시예는 도 5에 도시된 변형예에서 추가 에너지 버퍼(18)와 관련하여 상이하다. 특히, 전기 에너지를 버퍼링하기 위해 슈퍼 커패시터(18)가 제공될 수 있다.

입력 신호는 보조 회로(10)가 공정 공급 라인(3)에 연결되는 즉시 필터링된다. 이는 보조 회로(10)로의 입력 전압이 직류 전압인지 교류 전압인지에 관계없이 발생한다. 그런 다음, 어떤 경우에도, 출력과 관련된 쪽에 직류 전압이 존재한다. 펄스 제어 입력 신호는 평활화되고, 최대 160V의 고전압을 처리할 수 있다.

도 6 및 도 7은 보조 회로(10)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이 대안에서, 역극성 보호기(23)가 회로(10)의 정류기(7) 대신에 제공된다. 여기에 도시된 실시예에서, 역극성 보호는 트랜지스터(25), 제너 다이오드(26) 및 전기 저항기(27)에 의해 구현된다. 이러한 방식으로 올바른 연결과 올바른 극성으로 회로는 필요한 전기 에너지를 전달한다. 일반적으로, 토치와 연결된 측의 극성은 양수이다. 따라서 사용자가 극성을 반대로 바꾸면, 잘못된 연결로 인해 전기 에너지가 극으로 방출되지 않는 효과가 나타난다. 사용자에게 오류에 대한 정보를 제공할 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 실시예에서, 이러한 역극성 디스플레이는 광학 디스플레이 장치(28)에 의해 구현된다. 여기에서, 저항(29) 및 다이오드(31)를 포함하는 광 요소(30)가 보조 회로(10)에 집적된다. 본 발명의 범위 내에서 대안으로 또는 추가로, 음향 신호 수단의 양식을 통해 잘못된 역극성이 표시되는 것을 생각할 수 있다.

도 7 및 도 9에 도시된 보조 회로(10)의 실시예는 도 7 및 도 9에 도시된 변형예를 위해 에너지 버퍼(18)가 추가로 제공된다는 점에서 도 6 및 도 8에 도시된 회로(10)와 상이하다. 이미 설명된 바와 같이, 특히 슈퍼 커패시터(18)는 전기 에너지를 버퍼링하기 위해 제공될 수 있다.

1 연결 장치
2 용접 전류원
3 공정 공급 라인
4 주변 장치
5 센서
6 호스 팩
7 정류기
8 DC-DC 변환기
9 인덕터
10 보조 회로
11 과전류 보호기
12 과전류 보호기
13 에너지 저장 수단
14 에너지 저장 수단
15 에너지 저장 수단
16 에너지 저장 수단
17 억제 다이오드
18 슈퍼 커패시터
19 드라이브 유닛
20 어댑터
21 용접 또는 절단 토치
22 커넥터 하우징
23 역극성 보호기
24 접지선
25 트랜지스터
26 제너 다이오드
27 저항
28 광학 표시 장치
29 저항
30 광 요소
31 다이오드

Claims (18)

1. 용접 전류원(2)에 대한 적어도 하나의 연결 장치(1)가 배치되어 있는 용접 토치 또는 절단 토치(21)의 적어도 하나의 공정 공급 라인(3)을 위한 보조 회로(10)로서,
   전기 에너지 및 다른 매체는 연결 장치(1)를 통해 그리고 바람직하게는 용접 토치 또는 절단 토치의 호스 팩(6)에 유지되는 공정 공급 라인(3)을 통해 용접 토치 또는 절단 토치로 전달되며, 센서(5), 구동 유닛(19) 또는 구동 유닛(19)에 대한 제어 장치와 같은 주변 장치(4)를 작동시키기 위한 전기 에너지는 적어도 하나의 전기 공정 공급 라인(3)에서 분기되고,
   전기 에너지를 분기하기 위해 제공된 보조 회로(10)는 용접 전류 회로에 전기적으로 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
2. 제1항에 있어서,
   교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위해 정류기(7), 특히 브리지 정류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
3. 제1항에 있어서,
   상기 보조 회로(10)는 역극성 보호기(23)를 갖는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
4. 제3항에 있어서,
   상기 역극성 보호기(23)는 적어도 트랜지스터(25), 다이오드, 특히 제너 다이오드(26) 및 전기 저항기(27)를 갖는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 보조 회로(10)는 부정확한 역극성을 표시하기 위한 음향 신호 수단 및/또는 광학 디스플레이 장치(28)를 갖는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보조 회로(10)는 스위칭 DC-DC 변환기(8), 특히 강압 변환기를 가지며, 상기 변환기(8)의 출력 전압은 변환기(8)의 입력 전압 값에서 벗어날 수 있는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
7. 제6항에 있어서,
   상기 DC-DC 변환기(8)의 입력 전압은 정류기(7)에 의해 출력되는 직류 전압인 것을 특징으로 하는 보조 회로.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   규정된 전류 강도를 규정된 시간 동안 초과하는 경우, 특히 전기 단락 또는 과부하의 경우, 전류를 차단하기 위한 적어도 하나의 과전류 보호기(11), (12)를 갖는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   인덕터(9)가 용접 전류원의 전압 피크를 감쇠하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기장에서 전하를 저장하는 역할을 하는 적어도 하나의 전기 에너지 저장 수단(13), (14), (15), (16)이 제공되거나, 또는 특히 DC-DC 변환기(8)에 전기 에너지를 공급하고 및/또는 보조 회로(10)의 전압을 안정화하기 위한 축전지 또는 배터리가 제공되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    억제 다이오드(17)가 원하지 않는 전압 피크로부터 보조 회로(10), 특히 DC-DC 변환기를 보호하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가 에너지 버퍼, 특히 슈퍼 커패시터(18)가 전기 에너지를 버퍼링하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    과전류 보호기(11), (12) 및 인덕터(9)는 DC-DC 변환기(8)의 상류에 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    정류기(7) 그리고 적어도 하나의 에너지 저장 수단(13, 14) 및 억제 다이오드(17)는 DC-DC 변환기(8)의 상류에 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 에너지 저장 수단(15),(16)은 DC-DC 변환기(8)의 하류에 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접 전류원(2)에 결합된 커넥터 하우징(22)에 통합되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전기 공급 라인(3)에 연결된 어댑터(20)에 통합되는 것을 특징으로 하는 보조 회로.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 보조 회로(10)를 갖는 호스 팩(6).

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