KR960003726B1 - 확인 회로를 구비한 플라즈마 토치 어셈블리, 토치 어셈블리를 확인하기 위한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

확인 회로를 구비한 플라즈마 토치 어셈블리, 토치 어셈블리를 확인하기 위한 시스템 및 그 방법
제1도는 본 발명을 사용하는 플라즈마 시스템의 사시도.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 배선 또는 배관도.
제3도는 제2도에 도시된 본 발명의 실시예에서 사용되는 플러그 및 전원 소켓을 나타내는 것으로 제1도의 3-3선을 따라 취한 부분 절개 측면도.
제4도는 전원에 접속된 확인된 플라즈마 토치를 표시하기 위하여 본 발명의 실시예에서 사용되는 처리시스템 또는 프로그램의 블록도.
제5도는 확인 회로가 토치 하우징내에 위치되는 본 발명의 변형예의 확대 단면도.
제6도는 본 발명에 의해 예상될 수 있는 선택 사양의 확인 메카니즘의 확대도.
제7도는 본 발명에서 토치 확인 매트릭스로서 실제 사용되는 맵 또는 테이블의 설계도.
제8도는 제7도에 도시된 매트릭스에 대한 전압 범위 및 관련된 16진수 범위를 나타내는 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 클램프 20 : 하우징
22 : 출구 24 : 트리거
30 : 케이블 32 : 코넥터
34 : 소켓 36,38 : 스위치
40,42 : 노브 PS : 전원
PT : 플라즈마 토치
본 발명은 절단, 용접, 납땜 및 기타 목적으로 사용되는 토치 기술에 관한 것으로, 특히 토치를 절단, 용접등의 목적으로 사용하는 플라즈마 발생용 아크를 포함하는 형태의 플라즈마 토치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 토치를 자동적으로 확인하는 시스템을 포함한 형태의 토치에 관한 것이다.
본 발명은 주로 플라즈마 아크 토치에 사용할 수 있으며 이것은 특정 참고자료와 함께 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 훨씬 더 넓게 응용될 수 있으며, 용접, 절단, 납땜 및 다른 열 관련 처리의 목적으로 토치에 소망하는 크기의 전력 및 또는 가스를 주입시키기 위해 범용 제어 스테이션 또는 전원에 접속된 각종 토치와 함께 사용될 수 있다. 열 처리를 위해 플라즈마를 사용할때, 토치는 범용 제어 스테이션으로부터의 전류와 함께 아크 전류, 플라즈마 가스 및 보조 냉각 가스를 토치 본체 또는 하우징에 주입시키는 범용 제어스테이션에 연결된다. 토치 또는 토치 어셈블리는 일단부에 하우징을 구비하고 타단부에 긴 유연성 케이블 또는 플러그를 구비한다. 케이블은 토치 하우징 또는 본체를 전원 및 가스원을 구비한 제어 스테이션에 연결하기 위하여 단부 플러그와 함께 사용된다. 제어 스테이션은 또한 전원, 가스원 및 토치 자체를 동작시키기 위하여 마이크로 프로세서 또는 다른 제어 시스템을 포함한다. 결과적으로, 모두 자동적으로 조화되게 접속된 가스 라인, 아크 전류 리드 및 제어 콘딧을 갖는 고정적인 범용 제어 스테이션에 플러그를 접속하기 위하여 니플 및 전기 코넥터 또는 단자의 특정 배열을 갖는 단부 플러그를 제공하는 것은 어느 정도 표준으로 되어 있다.
오퍼레이터는 토치 하우징, 호스 및 코넥터를 조립된 유닛으로 입수하여 이 조립체의 플러그 또는 코넥터를 전원 또는 범용 제어 스테이션에 수동으로 접속한다. 전원 또는 제어 스테이션에 대한 플러그의 단순한 접속은 제어 스테이션의 세팅에 따라 토치의 소망하는 동작을 가능하게 한다. 독특한 토치 어셈블리는 특정 플라즈마 동작을 위하여 필요하다. 동작을 변경시키면 다른 토치 어셈블리가 필요할 수 있다. 이 때문에, 전원에 대한 플러그의 각 접속이 이루어졌을때 오퍼레이터는 사용하고자 하는 특정 토치를 얻기 위하여 전력, 가스 유동 및 다른 소망하는 동작 파라메터들을 조정해야만 한다. 따라서 오퍼레이터는 전원에서 적당한 세팅이 이루어지도록 하여야 한다.
특수한 설비에 있어서, 서로 다른 소망하는 동작 파라메터들을 갖는 많은 토치들은 동일한 범용 제어 스테이션에 의해 동작될 수 있다. 이 때문에, 오퍼레이터는 사용하고자 하는 특정 토치를 확인해야 하고 그 특정 토치에 대하여 세팅해야할 소망하는 동작 파라메터를 알아야 한다. 이것은 어떤 단점을 나타낸다. 전원의 수동 세팅은 오퍼레이터가 가끔 기분이 침체되어 있거나 어떤 좋지 않은 분위기에서 작업을 수행하는 경우가 있기 때문에 에러를 발생할 수 있다. 또한, 특정 동작을 위하여 오퍼레이터에 의해 선택된 토치는 정확치 않은 토치일 수도 있다. 이러한 상황에서, 전원은 하나의 토치에 대하여 조정 또는 세팅될 수 있고, 또 하나의 토치를 전원에 실질적으로 부착시키게 된다. 이것은 장치에 해를 줄 수 있다. 플라즈마 토치는 가끔 수리되어야 하고 재구성되어야 하며 오퍼레이터에 의해 교체되어야 하기 때문에 새로운 토치의 사용을 세팅하고 선택하며 다르게 실시할 필요성은 극히 자주 발생하고 가끔은 오퍼레이터에 의해 수행되어야 한다. 만일 토치가 부정확하거나 세팅이 토치에 대한 소망하는 동작 파라메터와 불일치하다면, 토치는 충분히 동작할 수 없거나 전혀 동작하지 않거나 급속하게 감퇴되거나 짧은 시간내에 파괴될 수 있다. 이 때문에, 설비들은 토치를 확인하고, 토치를 코딩하며, 소망하는 동작 파라메터를 문서화하고, 오퍼레이터가 적당한 토치를 선택하는 것을 보조하며, 토치를 전원 또는 제어 스테이션에 연결한 후에 토치에 대한 소망하는 동작 파라메터들을 실시하기 위하여 정교한 시스템을 설치한다. 이것은 비용이 많이 들며, 어떤 경우에는 고도의 기술을 갖는 인간에 의한 입력을 요구하며 선택 및 세팅에 있어서 에러를 발생할 수 있기 때문에 다소 비효율적이다.
본 발명은 주어진 동작을 위하여 적절한 고유의 토치를 선택함에 있어서의 어려움을 극복하고 개개의 플라즈마 토치에 대한 소망하는 동작 파라메터를 많은 다른 토치중 하나를 작동시키는데 사용되는 전원 또는 제어 스테이션에서 세트될 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 토치, 예를들면 플라즈마 토치를 개선하는데, 이 토치는 그 특정 동작 특성을 결정하는 특정의 설계상 특징을 가지며, 토치에 전력 및 가스 유동을 제공하기 위하여 토치를 제어 스테이션에 선택적으로 접속하는 긴 유연성 케이블 및 플러그와 같은 코넥터 수단을 구비한다. 상기 전력 및 가스 유동은 토치의 동작 파라메터에 정합되어야 한다. 이 토치의 개선점은 토치를 확인하기 위한 것으로서 토치의 특성에 유일한 전기적 특성을 갖는 확인 회로와 상기 확인 회로의 전기적 특성을 감지하도록 확인 회로를 검사하는 수단을 포함한다는 것이다. 이 방법으로, 토치 그 자체는 토치에 설치된 확인 회로를 검사함으로써 자동적으로 확인될 수 있다. 이 확인 회로는 토치 하우징내에 위치될 수 있고 또는 유연성 케이블의 단부에 있는 플러그에 위치될 수 있다. 상기 플러그는 토치 어셈블리를 전원에 연결한다. 코넥터 또는 플러그가 범용 제어 스테이션 또는 전원에 부착될때, 토치내의 확인 회로는 전원에 연결된 토치를 확인하기 위하여 검사될 수 있다. 이 방법으로 전원 또는 제어 스테이션은 어떤 주어진 시간에 그 출력 소켓에 연결된 특정 토치를 정확히 확인한다. 이러한 개념에 따르면, 전력 레벨, 가스 유동 및 기타 제어 스테이션의 파라메터들은 온 보드 컴퓨터 또는 마이크로 프로세서에 의해 자동으로 조정되어 폐루프 시스템 및 방법을 제공할 수 있으며, 토치의 단순한 접속은 토치에 지지되는 회로에 의해 확인되는 특정 토치의 최적 동작을 위하여 소망하는 동작 파라메터의 자동 조정을 효율적으로 행할 수 있게 한다. 토치는 유연성 케이블 및 코넥터 플러그를 모두 구비하는데, 상기 플러그는 플라즈마 동작을 위하여 전원 스테이션상의 한쪽 소켓과 정합되는 니플 및 전기 접속의 패턴을 갖는다.
본 발명의 다른 양성에 따르면, 토치상의 확인 회로는 저항을 구비하며, 검사되는 전기적 특성은 저항의 저항치이다. 이것은, 본 발명의 제기된 실시예에 따라서, 제어 스테이션 또는 전원내의 고정 저항 및 토치 설치 저항으로 이루어진 네트워크에 공지된 값을 갖는 전압을 인가함으로써 수행되며, 이로써 토치 설치 저항 양단의 전압은 확인 회로의 전기적 특성으로 된다. 확인되는 각종 토치의 각각에 대하여 다른 저항 또는 저항 네트워크를 선택함으로서 검출된 또는 측정된 전압들은 전원 또는 제어 스테이션에 연결된 토치의 특정한 동일성을 결정하기 위하여 비교 및 처리될 수 있다.
본 발명의 한가지 양상에 따르면 확인 회로는 토치 하우징 자체내에 위치되고, 본 발명의 다른 한가지 양상에 따르면 확인 회로는 플러그내에 위치된다. 플러그, 케이블 및 토치가 사용전에 조립되기 때문에 확인 회로의 상기 두 위치는 허용될 수 있다. 토치 또는 토치 어셈블리는 실제 하우징 또는 세개의 부품으로서 상호 교환적으로 사용된다. 제기된 실시예에서 확인 회로는 토치 하우징 자체내에 위치되는데 이것은 확인 회로를 토치 어셈블리의 유연성 케이블의 단부에 있는 플로그에 위치시킴으로써 소망하는 선택을 하도록 하는 수리업자 또는 제조업자를 필요로 함이 없이 적당한 토치 확인을 행할 수 있게 한다. 토치는 확인 회로가 토치에 의해 지지될때 토치의 어느 위치에 위치되는지를 나타내기 위하여 코넥터 수단 자체를 포함하는 것으로서 광범위하게 정의되어진다. 이러한 방법으로 토치는 유연성 케이블의 단부에 있는 플러그가 전원에 부착될때 정확하게 확인될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 확인 회로는 2개의 별도의 저항을 포함하는 하나의 저항기 네트워크이고 토치를 확인하는 전기적 특성을 코드화된 결합에서 이 저항들 각각의 저항치로 결정된다. 이러한 방법으로, 제1저항의 저항치를 나타내는 제1전압이 형성된다. 제2전압은 제2저항의 저항치를 나타내도록 형성된다. 상기 2개의 별도 전압을 사용함으로써 및 전압 범위를 수개의 다른 레벨로 분리함으로서 플라즈마 토치에 대한 확인 코드는 2개의 숫자 디지트를 가지며 각 숫자는 수개의 디지트를 가질 수 있다. 이것은 본 발명에서 사용되는 시스템에 따라 확인될 수 있는 토치의 수를 증배시킨다. 확인 가능한 토치의 수를 더욱 증가시키기 위하여, 별도의 범위로 분리될 수 있고 본 발명을 사용함으로서 확인될 수 있었던 토치의 수를 다시 증배시키는 제3전압을 형성할 목적으로 제3의 저항을 사용할 수 있다. 그러나 2개의 저항 및 수백개의 다른 특정 형태의 플라즈마 토치를 확인하기 위한 편리한 수단을 사용하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 각 저항의 검출된 저항치를 디지탈화하는 외부 수단, 상기 디지탈화된 각 저항치를 수치 세그멘트를 갖는 2차원적 디지탈 그리드와 비교하는 수단, 및 저항의 검출된 저항치를 포함한 수치 세그멘트를 출력하는 수단이 제공되는데, 수치 세그멘트는 특정 토치를 나타내는 각 세그멘트를 갖는 디지탈 좌표군에 할당된다. 이러한 방법에서 제거 스테이션의 마이크로 프로세서 또는 온 보드 컴퓨터는 예를들면 20의 선택된 수의 세그멘트로 분리된 A 좌표 및 유사한 수의 수치 세그멘트로 분리된 B 좌표를 갖는 네트워크인 맵 또는 테이블을 포함하는 판독 전용 메모리(ROM)를 구비한다. 이러한 방법에서, 맵 또는 테이블은 20×20 수치 세그멘트를 포함한 매트릭스이고, 각 세그멘트는 400개의 다른 토치를 확인하도록 대략 9비트 폭과 9비트 길이를 갖는다. 이 방법에서 각종 저항을 판독함으로서 얻어진 디지탈화 전압은 주어진 토치에 할당된 각종 ROM 영역을 갖는 ROM의 특정 수치 영역이내의 값을 갖는다. 저항 및 디지탈화 전압에서의 변화는 ROM내의 영역이 확인되어질 각각의 개별적인 토치에 대하여 비교적 크기 때문에 잘못된 확인을 발생하지 않는다. 실제적인 구조는 제7도 및 제8도에 도시되어 있다. 다른 장치들은 디지탈화 되어 수개의 세그멘트 또는 범위로 분할되어지며 특정한 플라즈마 토치의 확인 결과를 출력하도록 수치 패턴과 비교될 수 있는 전압을 발생하기 위하여 하나 이상의 저항 또는 다른 전기적 특성을 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 특정한 설계상의 특징을 갖는 플라즈마 토치를 자동적으로 확인하는 시스템을 포함한다. 토치는 전술한 바와같이 토치를 확인하기 위한 확인 회로 수단을 구비하는데, 확인 회로는 확인되는 토치의 특정 설계상의 특징에 유일한 전기적 특성을 갖는다. 토치는 또한 확인 회로에 주지의 전류를 공급하는 출력 단자와 같은 확인 회로를 검사하는 수단을 구비한다. 본 발명의 시스템은 토치가 전원에 연결될때 토치 검사 수단을 작동시키기 위한 제어 스테이션 또는 전원상의 수단과 토치의 검사 수단이 작동될때 토치상의 확인 회로의 전기적 특성을 판독하기 위한 토치 외부의 수단을 포함한다. 이 시스템은 각종 토치를 전원 또는 제어 스테이션에 단지 접속함으로써 각종 토치를 자동으로 검사하고 확인할 수 있다. 이 시스템은 토치상의 회로에서 사용되는 각종 저항의 저항치를 나타내는 전압을 디지탈화 하고, 디지탈화된 전압이 속하는 특정 세그멘트 또는 영역이 특정 토치를 나타내도록 좌표군에 할당된 수치 세그멘트를 갖는 예를들면 ROM 맵 또는 테이블과 같은 2차원 디지탈 그리드에 상기 디지탈화된 저항치를 비교하는 온 보드 컴퓨터를 포함한다. 또한 토치를 확인하도록 저항의 선택된 저항치를 포함하는 수치 세그멘트를 출력하는 수단이 제공된다. 토치가 확인될때, 제어 스테이션은 적당한 동작 파라메터로 조정될 수 있다. 다른 방법으로서, 제어 스테이션은 주지의 동작 파라메터로 조정될 수 있는데 확인된 토치는 적당한 토치가 아닌 경우에는 거절된다.
본 발명은 또한 플라즈마 토치가 전원에 연결될때 플라즈마 토치를 자동으로 확인하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 토치를 확인하기 위하여 토치와 고정적으로 관련되고 토치에 대하여 유일한 전기적 특성을 갖는 확인 회로를 구비한 토치 제공 단계와, 토치를 확인하기 위하여 상기 확인 회로를 검사하여 전기적 특성을 갖는 확인 회로를 구비한 토치 제공 단계와, 토치를 확인하기 위하여 상기 확인 회로를 검사하여 전기적 특성을 감지하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 감지된 전기적 특성을 확인 회로의 전기 특성에 의해 특정 토치를 확인하는 테이블과 비교하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 전원에 연결되고 자동 확인된 특정 토치에 의해 전원의 소망하는 동작 파라메터를 세팅하고 이로써 전원을 세팅하는 단계를 포함한다. 또, 상기 방법은 감지된 특성이 토치가 부정확하거나 올바른 위치에 있지 않음을 나타내는 미리 선택된 값을 가질 경우에 제어 스테이션 또는 전원을 금지시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법에서, 토치가 전원에 연결되고 확인되지 않거나 특정 전원 세팅을 위한 적당한 토치가 아닌 경우에, 본 발명의 방법은 적당한 토치 확인이 얻어질 때까지 또는 수동의 무효 절차가 수행될 때까지 전원을 금지시키는 단계를 사용한다.
본 발명의 제1목적은 전원에 연결된 토치의 형태를 자동적으로 확인하는 확인 시스템 및 확인 방법을 제공하고 이 목적을 달성하기 위해 토치를 개선하는데 있다.
본 발명의 제2목적은 전술한 바와같은 시스템, 방법 및 개선된 토치로서 토치가 전원에 연결될때 다수의 토치를 자동적으로 확인할 수 있게 하는데 있다. 이 목적은 플라즈마 동작에 대한 부적절한 토치 및/또는 부정확한 토치 세팅의 가능성을 감소시킨다.
본 발명의 제3목적은 전술한 바와같은 시스템, 방법 및 개선된 토치로서, 전원에 연결된 토치의 자동 확인에 따라 플라즈마 동작의 제어 스테이션에 있는 전원을 자동 조정할 수 있게 하여 적당한 동작 파라메터가 주어진 토치에 대하여 사용할 수 있게 하는데 있다.
상기한 및 다른 목적과 장점들은 이하 첨부 도면을 참조한 상세 설명으로부터 보다 더 명확히 알 수 있을 것이다.
제1도는 대체로 표준형의 플라즈마 시스템을 도시한 것으로 여기에서 전원(PS)은 각종 플라즈마 토치(PT)에 대한 범용 제어 스테이션으로서 사용된다. 토치는 도시되지 않은 워크피스를 절단하거나 용접하거나 다른 처리를 행하기 위해 사용되며, 상기 워크피스는 표준형 클램프(10)로 접지된다. 플라즈마 토치(PT)는 토치를 선택적으로 작동시키기 위한 출구(22)와 트리거(24)를 갖는 하우징(20)을 구비한 통상의 구성을 갖는다. 유연성 케이블(30)은 하우징(20)으로부터 플러그 또는 코넥터(32)로 연장되며 이 코넥터(32)는 제어 스테이션(PS)에 고정된 소켓(34)에 맞춰져서 연결된다. 제어 스테이션은 전기 에너지를 토치(PT)의 하우징(30)에 공급하기 위해 사용되며, 표준적인 실행에 따라 플러그(32)로부터 유연성 케이블(30)의 콘딧을 통하여 하우징(20)으로 향하는 가스 및 물(선택 사양) 주입구 콘딧을 또한 구비한다. 동작시에 클램프(10)는 워크피스에 수동적으로 부착되고 전원(PS)이 여기된다. 트리거(24)를 누르면 소망하는 가열 기능을 수행하기 위하여 플라즈마가 출구(22)에서 발생한다. 토치 어셈블리(PT)는 하우징(20), 유연성 케이블(30) 및 플러그(32)를 포함하는데 하우징(20)은 가끔 토치라고 부르기도 한다. 오퍼레이터는 플러그(32)를 소켓(34)에 수동으로 접속하며 고전류 스위치(36) 또는 저전류 스위치(38)에 의해 전원 장치(PS)를 작동시킨다.
또한, 출구(22)로 배출되는 공기 또는 가스의 양은 노브(40, 42)에 의해 조정된다. 다른 토치를 사용할때 마다 전류는 스위치(36, 38)에 의해 선택되고, 노브(36a 또는 38a)에 의해 조정된다. 노브(40, 42)는 출구(22)에서 발생되는 플라즈마를 형성하기 위하여 하우징(20)으로 향하는 가스 유동량 및/또는 공기 유동량을 조정한다. 특정 토치(PT)가 전원에 연결될때마다 오퍼레이터는 적당한 조정을 수행해야 한다. 잘못된 토치가 선택되면 토치는 심각하게 손상될 수 있고 비효율적으로 동작한다. 이것을 방지하기 위하여 토치가 전원(PS)에 연결될때 오퍼레이터가 확인할 수 있도록 각종 플라즈마 토치를 코딩하기 위하여 정교한 시스템이 사용된다.
제2도 및 제3도에는 플라즈마 토치(PT)가 더욱 구체적으로 도시되어 있다. 일반적으로 토치는 노즐(44)과 중심 전극(46)을 구비한다. 콘딧(50)은 하우징(20)과 노즐(44) 사이의 통로에서 냉각 가스를 유동한다. 표준 실행에 따르면 콘딧(52)은 전극(46)과 노즐(46) 사이의 통로에서 플라즈마 유지 가스를 운송한다. 노즐(44)과 전극(46) 사이의 아크는 라인 또는 도체(60)상의 음전압에 의해 유지되고 보다 더 양극인 전압이 라인(70)에 인가된다. 라인들(60, 70) 사이의 전압차는 아크를 유지하며, 이 아크는 콘딧(52)내의 가스를 이온화하여 출구(22)에서 플라즈마를 형성한다. 수 코넥터(male connector)는 제2도 및 제3도에 개략적으로 도시된 바와같이 플러그(32)의 단자상에 위치된다. 콘딧(50)은 플러그(32)가 소켓(34)에 부착될때 암리셉터클(female receptacle)(50b)에 삽입되는 니플(50a)에서 종료된다. 마찬가지로, 니플(52a)은 플러그 및 소켓이 조립될때 리셉터클 또는 암 결압체(52b)에 삽입된다. 표준 실행에 따르면 코넥터 또는 단자(62, 72)는 소켓(34)의 한쪽 리셉터를(64, 74)에 수납된다. 각종 전선(80, 82, 84)은 또한 플러그(32)가 수동으로 수켓(34)에 삽입될때 전기적으로 접속된다. 전선은 가스 및 콘딧 및 플라즈마 공급선과 함께 설명을 목적으로 도시하였다. 각종 전선(80, 84)은 플라즈마 토치(PT)를 동작시키는데 사용될 수 있다.
제기된 실시예에서 전선(80)은 하우징(20)에 연결된 안전 회로내의 도체이고 전선(82, 84)은 오퍼레이터의 지령이 있을때 플라즈마 토치를 선택적으로 동작시키기 위하여 트리거(24)와 함께 직렬 회로를 구성한다. 모든 이러한 전기 접속 및 가스 접속은 표준형 소켓(34)에 의해 허용되는 고정 패턴으로 변화 및 배열될 수 있다. 각종 전선 및 유체 콘딧은 플러그(32)가 소켓(34)에 삽입될때 자동적으로 조화되게 접속되는 것 및 토치(PT)와 정합되도록 세팅되는 것을 제외하면 본 발명의 일부를 형성하지 않는다. 특정 토치 엄셈블리가 전원(PS)에 설치될때 전력 및 가스 유동을 적절히 조정함으로써, 플라즈마 시스템의 정상적이고 효율적인 동작이 실현된다.
본 발명에 따르면, 플러그(32)가 소켓(34)에 부착될때 전원(PS)에 의해 토치 어셈블리가 자동적으로 확인될 수 있도록 토치 어셈블리에 확인 회로가 제공된다. 제2도 및 제3도에 도시된 바와같이 본 발명의 실시예에 따르면, 확인 회로(ID)는 플러그(32)에 위치된다. 이것은 플라즈마 절단, 용접등에서 사용할 목적으로 전원(PS)에 연결될 때 회로가 토치를 수반하도록 토치 또는 토치 어셈블리(PT)의 일부를 형성한다. 확인 회로(ID)는 주어진 토치 어셈블리(PT) 또는 주어진 형태의 토치 어셈블리에 유일하도록 선택될 수 있는 전기적 특성을 갖는다. 본 발명에 따르면, 확인 회로(ID)는 출구 단자(100a, 102a)에 각각 연결된 2개의 선택된 저항(100, 102)을 포함하는 저항 회로망이다. 공통 단자(104)는 저항(100, 102)의 최내측 단부를 소켓(34)의 입력 단자(110)에 연결한다. 이 단자는 출력 단자(112)를 통한 전류가 저항(100) 양단 전압을 감지하도록 접지된다. 마찬가지로 출력 단자(114)로부터의 주지된 전류는 저항(102) 양단 전압의 판독을 가능하게 한다. 전류를 단자(112, 114)에 순차적으로 인가함으로써 저항(100, 102)의 저항 값은 개별적으로 판독되어 전원(PS)의 마이크로 프로세서 또는 온 보드 컴퓨터에 입력될 수 있다. 따라서, 라인(112, 114)의 전압은 순차적으로 판독되어 후속 처리를 위하여 디지탈 수치로서 기억될 수 있다. 결과적으로 저항(100, 102)의 저항값의 조합은 토치 어셈블리(PT)에 대한 개별적인 확인 판독의 실질적인 수치를 제공할 수 있다. 이 값들의 각각은 단자(112, 114)에서 전압 VA또는 전압 VB로서 판독될 수 있다. 전압 VA와 전압 VB를 아는 것에 의해 확인 회로(ID)가 판독되고 특정 토치 어셈블리(PT)의 동일성을 결정된다. 제기된 실시예에서 확인 회로(ID)는 토치 어셈블리의 플러그(32)에 위치된다. 종래의 장치에서는 확인 회로(ID)가 케이블(30)에 위치된다.
저항(100, 102)의 값을 판독하고 검출된 즉 감지된 값들을 특정의 확인된 토치 어셈블리로서 등가시키기 위하여 여러가지 장치들이 사용될 수 있다. 일실시예에 있어서는 제4도에 도시된 것과 같은 시스템이 사용되는데, 여기에서 저항(100) 양단의 저항치를 나타내는 전압 VA는 A/D 변환기(120)에 의해 아날로그 전압으로부터 디지탈 수치로 변환된다. 저항(100)의 크기를 나타내는 이 수치는 적당한 랜덤 액세스 메모리(RAM)(130)에 기억된다. 마찬가지로, 저항(102) 양단의 전압 VB는 A/D 변환기(122)에 의해 디지탈 수치로 변환된다. 이 수치는 RAM(132)에 기억된다. 메모리(130, 132)에 기억된 수치는 ROM(150)의 테이블과 비교하기 위하여 메모리(130, 132)에 기억된 수치를 공급하는 판독 서브 루틴(140)에 의해 출력된다. ROM(150)은 각종 토치 어셈블리에 대하여 미리 선택된 확인 방식으로 저항(100, 102)의 저항치를 조합한 것을 비교하기 위한 테이블이다. 실제적인 테이블은 제7도에 도시되어 있으며, 여기에서 R1은 저항(100)에 대한 목표 저항치이고 R2는 저항(102)에 대한 목표 저항치이다. 제기된 실시예에서는 사용되지 않았지만 RAM(130, 132)에 기억된 디지탈 수치가 어떤 토치를 확인시키는지 여부를 나타내는 판별 회로(160)를 사용할 수도 있다. 아무런 토치도 확인되지 않으면, 토치가 확인되지 않았다는 사실을 알리거나 오퍼레이터에 의해 무효 절차가 수동으로 실행될 때까지 전원(PS)의 더이상의 동작을 중지시키는 서브 루틴(170)이 실행된다. RAM(130, 132)에 기억된 수치에 의해 확인된 토치가 있으면 회로(160)는 기억된 수치를 ROM(150)에 전송하여 확인을 개시한다.
제4도 및 제7도에 도시된 실시예에서, ROM(150)의 테이블 또는 맵은 라인(200)으로 표시된 A 좌표를 포함한다. 이 좌표는 대략 9비트 폭을 갖는 20개의 거의 동일한 세그멘트로 분리된다. 이 비트폭은 0.40볼트 내지 4.25볼트의 동작 범위를 20으로 나눔으로써 얻어지고, 20개의 동일한 수치 세그멘트(200a)를 발생하도록 5.5볼트의 논리 전원을 255비트로 나눔으로써 결정되는 전압/비트가 주어진다. 마찬가지로, B 좌표는 라인 210을 따라 연장되어지며 20개의 실질적으로 동일한 수치 세그멘트(210a)를 갖는다. 따라서, ROM(150)의 2차원 디지탈 그리드는 대략 9비트의 A 수치 폭과 대략 9비트의 B 수치 폭을 갖는 수치 세그멘트 또는 영역(220)을 갖는다.
따라서, 맵에서 20×20의 개별적인 확인 영역의 매트릭스가 구성되며, 각 영역은 각 측면에서 대략 9디지트로 된다. 이것은 저항(100, 102)에 대하여 ROM(150)내에 대략 400개의 확인 영역을 제공한다. 영역(220)의 중앙에 위치되도록 디지탈화되는 상기 각 저항의 저항치를 조정함으로써 본 실시예에서 저항(100, 102)의 값에 대한 실질적인 허용 범위가 얻어진다. 저항(100, 102) 양단의 전압에 있어서의 작은 변화는 충분한 편차를 제공하지 못하여 특정 토치 어셈블리(PT)를 잘못 확인할 수 있다.
제8도는 제7도의 상세히 도시된 ROM 테이블(150)에 대한 목표 전압 및 목표 16진수의 챠트를 도시한 것이다. 토치 확인을 위하여 다른 장치를 사용할 수도 있지만, 이 특정 장치는 값이 싸고 쉽게 실시되는 것으로 판명 되었다. 훨씬 더 많은 토치가 확인되어야 한다면 확인 회로에서 저항을 추가로 사용하여 3차원 수치 그리드에서 또는 2차원 수치 그리드의 직렬 검사에 의해 확인 가능한 제3 또는 추가 전압을 형성할 수도 있다. 메모리(130, 132)로부터의 숫자는 라인(250)으로 개략적으로 도시된 프로그램에 의해 맵 또는 ROM(150)에 공급되어진다. ROM(150)으로부터의 토치의 동일성은 라인(252)에 의해 서브 루틴(258)으로 전달된다. 이 라인은 오퍼레이터 디스플레이 유닛(258)을 제어할 수 있는 확인 출력 서브 루틴을 나타낸다. 따라서, 토치의 이름 또는 확인은 토치가 확인된 후에 유닛(258)에서 디스플레이 될 수 있다. 지금까지 설명한 것처럼 하여 본 발명은 완성된다. 특정 토치 어셈블리(PT)는 확인되었고 토치의 동일성은 유닛(258)에서 디스플레이 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 토치가 확인된 후에, 제어 스테이션의 각종 소망하는 동작 파라메터들은 제4도에 도시된 서보 장치 및/또는 비교 회로(260, 262, 264, 266)에 의해 표시된 것처럼 검사되고 주지의 값과 비교되며 세트되어진다. 이것으로서 본 발명의 시스템 및/또는 방법에서의 루프가 종료된다. 토치가 확인된 후에, 라인 266b에서의 전원에 대한 소망하는 세팅은 라인 266a에서의 전원의 실제적인 세팅과 비교된다. 만일 세팅이 적당하지 않으면 장치(266)는 라인(266a, 266b)상의 값들 사이의 표준 에러 증폭기 네트워크와 같은 피드백 장치에 의해 조정되어진다. 이러한 방법으로 이 시스템은 소망하는 값으로 전력 레벨을 설정하기 위한 폐루프 시스템일 수 있다. 마찬가지로 물(water)에 대한 실제적인 세팅은 라인 264b에서의 소망하는 세팅과 비교될때 라인 264a에 의해 장치(264)로 공급되어진다. 실제적인 세팅은 라인 264a에 의해 장치(264)로 전송된다. 이 시스템은 서보 장치(262, 260)에 의해 제어되는 공기 및 가스에 대하여 사용된다. 라인(262b, 260b)에서의 소망하는 값들은 라인(262a, 260a)에 의해 표시된 실제 세팅들과 각각 비교될 수 있다. 따라서, 서브 루틴(256)에 대한 I/O 출력은 전원(PS)의 실제 세팅을 소망하는 값들로 조정하기 위한 표준 실행에 따른 폐회로 네트워크일 수도 있고 또는 단지 에러가 있다는 것 또는 조정이 필요하다는 것을 나타낼 수도 있다. 장치들(260~266)은 실제 값들과 서브 루틴(256)으로부터 출력된 소망하는 값들 사이의 차이를 나타내기 위하여 회로들을 단순히 비교할 수 있다. 토치에 대한 확인 회로의 이러한 모든 사용은 실시 가능하며, 또는 토치에 의해 지지되는 확인 회로인 본 발명을 사용함으로써 다른 사용도 실시 가능하다.
본 발명의 다른 실시예가 제5도에 도시되어 있는데, 여기에서 하우징(20a)은 출구(22a)와 제어 트리거(24a)를 포함한다. 유연성 케이블(30a)은 콘딧을 포함하고 단자(100a, 102a, 104)를 제외하고 앞에서 설명된 전선들은 이제 유연성 케이블(30a)을 통하여 하우징(20a)으로 연장되는 전선들이다. 확인 회로(300)은 하우징(20a)에 고정되며 전술한 바와같은 저항(100, 102)을 구비한다. 토치 어셈블리(PTa)는 조립된 케이블, 및 하우징과 코넥터 플러그의 결합체를 구비한다. 이 실시예에서 확인 회로는 토치 어셈블리의 하우징내에 위치된다. 따라서, 확인 회로는 토치의 동작 메카니즘에 부착되고 결합된다. 이러한 방법에서 잘못된 플러그(32)를 특정 하우징에 부주의에 의해 제공할 가능성은 없다. 하우징(20)내에 확인 회로를 위치시키는 것이 좋으며 실제로 이렇게 사용된다. 그러나, 확인 회로를 토치 어셈블리상의 어디에 위치시켜도 좋다.
본 발명의 또 다른 양상은 제6도에 개략적으로 도시되어 있다. 여기에서는 토치 어셈블리내의 확인 회로를 판독하기 위하여 휴대용 확인 장치가 사용된다. 플러그(32b)는 유연성 케이블(30b)의 단부에 부착된다. 보조 출구 소켓(272)은 장치(270)를 라인(274, 276, 278)에 접속하는데, 이 라인들은 단자(104, 102a, 100a)들에 연결되고 상기 단자들(104, 102a, 100a)과 같은 방법으로 판독 가능하다. 장치(270)는 I/O 네트워크를 제외하고는 제4도에 도시된 블록도에 따라 구성된 인-보드 마이크로 프로세서를 구비한다. 따라서, 디스플레이 장치(258)내의 정보는 장치(270)를 통하여 오퍼레이터에게 노출된다. 오퍼레이터는 전원(PS)의 소켓(34)에 토치 어셈블리를 직접 접속할 필요없이 토치 어셈블리를 확인할 수 있다. 장치(270)는 플라즈마 토치 어셈블리의 동일성을 결정하기 위하여 단일 장치로서 사용될 수도 있고 토치 어셈블리의 구성, 제조 및/또는 재조립중에 사용될 수도 있다.
본 발명은 적당한 토치 어셈블리 또는 적당한 동작 파라메터들이 특별한 특징을 갖는 토치와 함께 사용되어지도록 플라즈마 토치 어셈블리를 확인하기 위한 방법, 시스템 및 개선된 토치를 제시한다. 이것과 동일한 개념이 전원에 연결된 다른 토치, 예를들면 전기 아크 토치에 대하여 사용될 수 있다. 전기 아크 용접 토치의 코넥터 또는 플러그는 토치 또는 설비가 스틱 용접기, TIG 용접기 또는 다른 용접기로서 사용되어야 하는지 여부를 나타내기 위하여 확인 회로를 포함할 수 있다. 이때 전원에서는 보호 가스의 흐름을 제어하기 위하여 적당한 조절이 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명은 특수 용접 토치 또는 플라즈마 토치 어셈블리를 확인할 목적으로 사용될 수 있다. 이 정보는 여러가지 목적으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 전원이 인버터일때, 특정 용접 특성 또는 플라즈마 동작 특성을 얻기 위하여 정확한 제어가 유지될 수 있다.
토치 어셈블리내의 확인 회로를 위하여 한개 또는 두개의 저항이 바람직하지만 칩을 검사하고 선택된 토치 어셈블리의 동일성을 결정하기 위하여 외부 처리 회로를 사용할 목적으로 하우징(20), 케이블(30) 또는 플러그(32)에서 인가되는 전기적 표시를 갖는 칩을 사용할 수도 있다. 확인을 위하여 별도의 값들을 갖는 전기적 특성을 형성하는 다른 장치들을 본 발명의 실시에 이용할 수도 있다.
본 발명의 방법 및 시스템을 사용하는 전원은 플러그(32)가 삽입되어지는 리셉터클 또는 소켓을 갖는다. 각 토치는 매칭 플러그(32)를 포함한다. 본 발명의 한가지 양상에 따르면, 플러그와 리셉터클 또는 소켓은 전원이 어떤 토치가 접속되었는지를 인식할 수 있게 한다. 이 예에서, 플러그(32)는 확인 회로를 가질 수 있으며 토치와 소켓으로부터 분리되어진다. 실제로, 확인 회로는 토치 어셈블리의 케이블(30)에 위치된다. 궁극적으로는 플러그(32)내에 위치된다. 확인 플러그는 여러가지 전원과 함께 사용될 수 있다. 이것은 본 발명에서 사용하기 위하여 표준형 토치 어셈블리를 채택할때에 유리하다. 토치를 확인하는 정보에 기초하여, 전원은 그 내부 특성을 토치와 정합되도록 변화시킬 수 있다. 출력 전류, 전력, 전압 및 절단 충격 계수는 토치 어셈블리를 보호하기 위하여 또는 피드백이나 서보 원리에 따라 토치 어셈블리의 동작을 변화시키기 위하여 변경되거나 제한될 수 있다. 또한, 플라즈마 전원은 전원에 연결된 플라즈마 토치와는 반대로 용접 토치의 적당한 확인에 의해 일정 전류 용접 전원으로 변환될 수 있다. 본 발명을 사용함으로써, 생산라인은 수개의 토치와 함께 수개의 전원을 구비할 수 있으며, 토치 및 전원은 장치에 손상을 줌이 없이 상호 교환될 수 있다. 예로써 생산 라인이 4개의 다른 전원 및 4개의 다른 토치를 포함한다면 24개의 가능한 플라즈마 시스템의 조합이 있을 수 있다. 따라서 전원 및 토치는 장치를 보호하면서 혼합 및 정합될 수 있다.

Claims (30)

  1. 토치 어셈블리의 소망하는 동작 파라메터를 결정하는 특징을 가지며, 상기 동작 파라메터에 정합되는 상기 토치에 전력 및 가스를 공급하기 위하여 상기 토치를 범용 제어 스테이션에 선택적으로 접속하는 코넥터 수단을 구비한 토치 어셈블리에 있어서, 상기 토치를 확인시키기 위한 확인 회로 수단을 포함하는데, 상기 확인 회로 수단은 상기 토치의 특성에 유일한 전기 특성을 가지며, 상기 전기 특성을 감지하기 위해 상기 확인 회로 수단을 검사하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확인 회로 수단은 저항을 구비하고 상기 전기 특성은 상기 저항의 저항치인 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 확인 회로를 검사하는 수단은 저항 양단 전압이 상기 전기 특성이 되도록 주지의 전류를 상기 저항을 통해 흐르게 하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 하우징과, 상기 하우징에 상기 확인 회로 수단을 위치시키는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서, 하우징을 추가로 포함하고 상기 코넥터 수단은 장착용 플러그 및 상기 장착용 플러그와 하우징 사이에 연장된 유연성 케이블을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 플러그에 상기 확인 회로 수단을 위치시키는 수단을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  7. 제2항에 있어서, 하우징과, 상기 하우징에 상기 확인 회로 수단을 위치시키는 수단을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 하우징과, 상기 하우징에 상기 확인 회로 수단을 위치시키는 수단을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  9. 제2항에 있어서, 하우징을 추가로 포함하고, 상기 코넥터 수단은 장착용 플러그 및 상기 장착용 플러그와 상기 하우징 사이에 연장된 유연성 케이블을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 플러그에 상기 확인 회로 수단을 위치시키는 수단을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서, 하우징을 추가로 포함하고 상기 코넥터 수단은 장착용 플러그 및 상기 장착용 플러그와 상기 하우징 사이에 연장된 유연성 케이블을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 플러그에 상기 확인 회로 수단을 위치시키는 수단을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서, 상기 확인 회로 수단은 2개 이상의 저항을 구비한 저항 회로망을 포함하고 상기 전기 특성은 상기 각 저항의 저항치인 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서, 상기 검사 수단은 상기 각 저항의 개별적인 저항치를 검출하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서, 상기 각 저항의 검출 저항치를 디지탈화하는 수단과, 디지탈 좌표군에 할당되고 특수한 토치 어셈블리를 각각 나타내는 수치 세그멘트들을 갖는 2차원 디지탈 그리드에 상기 디지탈 저항치의 각각을 비교하는 수단과, 상기 저항의 검출 저항치를 포함하는 수치 세그멘트를 출력하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  16. 제8항에 있어서, 상기 확인 회로 수단은 2개 이상의 저항을 구비한 저항 회로망을 포함하고 상기 전기 특성은 상기 각 저항의 저항치인 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서, 상기 검사 수단은 상기 각 저항의 개별적인 저항치를 검출하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서, 상기 각 저항의 검출 저항치를 디지탈화하는 수단과, 디지탈 좌표군에 할당되고 특수한 토치 어셈블리를 각각 나타내는 수치 세그멘트들을 갖는 2차원 디지탈 그리드에 상기 디지탈 저항치의 각각을 비교하는 수단과, 상기 저항의 검출 저항치를 포함하는 수치 세그멘트를 출력하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  19. 제11항에 있어서, 상기 확인 회로 수단은 2개 이상의 저항을 구비한 저항 회로망을 포함하고 상기 전기 특성은 상기 각 저항의 저항치인 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  20. 제19항에 있어서, 상기 검사 수단은 상기 각 저항의 개별적인 저항치를 검출하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  21. 제20항에 있어서, 상기 각 저항의 검출 저항치를 디지탈화하는 수단과, 디지탈 좌표군에 할당되고 특수한 토치 에셈블리를 각각 나타내는 수치 세그멘트들을 갖는 2차원 디지탈 그리드에 상기 디지탈 저항치의 각각을 비교하는 수단과, 상기 저항의 검출 저항치를 포함하는 수치 세그멘트를 출력하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 토치 어셈블리.
  22. 토치의 소망하는 동작 파라메터를 결정하는 특성을 갖는 토치 어셈블리를 자동으로 확인하는 시스템으로서, 상기 토치가 상기 동작 파라메터에 정합되는 상기 토치에 전력 및 가스를 공급하기 위하여 상기 토치 어셈블리를 범용 제어 스테이션에 선택적으로 접속하는 코넥터 수단과, 상기 토치 어셈블리를 확인하기 위한 것으로 상기 토치 어셈블리의 특성에 유일한 전기 특성을 갖는 확인 회로 수단과, 상기 전기 특성을 감지하도록 상기 확인 회로 수단을 검사하는 수단을 포함하는 시스템에 있어서, 상기 토치 어셈블리가 상기 범용 제어 스테이션에 접속될때 상기 검사 수단을 작동시키기 위한, 상기 범용 제어 스테이션상의 수단과, 상기 검사 수단이 작동되었을때 상기 확인 회로 수단의 전기 특성을 판독하기 위한, 상기 토치 어셈블리 외부의 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 토치 어셈브리의 상기 확인 회로 수단은 2개 이상의 저항을 구비한 저항 회로망을 포함하고 상기 전기 특성은 각 저항의 저항치인 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 판독 수단은 상기 각 저항의 개별적인 저항치를 검출하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 각 저항의 검출 저항치를 디지탈화하는 상기 토치 어셈블리 외부의 수단과, 디지탈 좌표군에 할당되고 한쌍의 토치 어셈블리를 각각 나타내는 수치 세그멘트들을 갖는 2차원 디지탈 그리드에 상기 디지탈 저항치의 각각을 비교하는 수단과, 상기 각 저항의 검출 저항치를 포함하는 수치 세그멘트를 출력하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 토치의 소망하는 동작 파라메터를 결정하는 특성을 갖는 토치 어셈블리를 자동으로 확인하는 방법으로서, 상기 토치가 상기 동작 파라메터에 정합되는 상기 토치에 전력 및 가스를 공급하기 위하여 상기 토치 어셈블리를 범용 제어 스테이션에 선택적으로 접속하기 위한 코넥터 수단을 갖고 있는 토치 어셈블리 자동확인 방법에 있어서, (a) 토치 어셈블리를 확인하기 위하여 상기 토치 어셈블리와 고정적으로 결합되고, 상기 토치 어셈블리의 상기 특성에 유일한 전기 특성을 갖는 확인 회로 제공 단계와, (b) 상기 전기 특성을 감지하도록 상기 확인 회로를 검사하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 확인 방법.
  27. 제26항에 있어서, (c) 상기 감지된 전기 특성을 상기 전기 특성에 의해 특정 토치 어셈블리를 확인하는 테이블과 비교하는 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 확인 방법.
  28. 제27항에 있어서, (d) 상기 확인된 토치 어셈블리에 대하여 소망하는 동작 파라메터를 설정하는 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 확인 방법.
  29. 제26항에 있어서, (c) 상기 감지된 특성이 미확인 토치 어셈블리를 나타내는 미리 선택된 값일 경우에 상기 제어 스테이션을 중지시키는 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 확인 방법.
  30. 제28항에 있어서 상기 토치 어셈블리는 플라즈마 토치이고 상기 소망하는 동작 파라메터는 아크 전류 및 플라즈마 가스를 포함한 것을 특징으로 하는 확인 방법.
KR1019920005954A 1991-04-12 1992-04-10 확인 회로를 구비한 플라즈마 토치 어셈블리, 토치 어셈블리를 확인하기 위한 시스템 및 그 방법 KR960003726B1 (ko)

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