SK289030B6 - Spôsob a systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku - Google Patents

Abstract

Systém má optický snímač (1), priezor s optickým prvkom (2) s meniteľnou priepustnosťou a aktivačné svetlo (3) vyžarujúce žiarenie, ktoré je detegované optickým snímačom (1). Aktivačné svetlo (3) je spojené so spínačom (4) a je umiestnené v dosahu optického snímača (1). V rámci zariadenia, ktoré realizuje technologický proces so svetelným prejavom, sa deteguje pokyn na začatie príslušného technologického procesu a na základe tohto pokynu sa rozsvieti aktivačné svetlo (3). Tým dôjde k aktivácii optického snímača (1) pomocou aktivačného svetla (3) ešte predtým, než optický snímač (1) deteguje svetelný prejav samotného technologického procesu. Aktivačné svetlo (3) môže byť jednoduchá infračervená LED dióda. Výhoda spočíva najmä v tom, že samotný ochranný prostriedok nie je potrebné žiadnym spôsobom upravovať a jeho reakčný čas sa môže skrátiť na nulu, resp. sa môže dosiahnuť akoby záporný čas reakcie, keďže na stmavenie sa využije čas plynúci pri rozbehu technologického procesu ešte pred vznikom svetelného prejavu.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka skrátenia času reakcie samostmievacieho optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku, napríklad v zváračskej helme, kde optický prvok sa stmieva v reakcii na intenzívny svetelný prejav rozbehnutého procesu, napríklad v reakcii na zapálený elektrický oblúk pri zváraní, rezaní a podobne.

Doterajší stav techniky

Na ochranu zraku pri zváraní, rezaní a pri podobných činnostiach, ktoré sú sprevádzané intenzívnym svetlom, sa používajú osobné ochranné prostriedky, ako sú samostmievacie okuliare, štíty, kukly, helmy a podobné prvky. Podstatnou súčasťou takýchto ochranných prostriedkov je optický prvok, ktorý je schopný zmeniť svoju svetelnú priepustnosť na základe pokynu z riadiaceho obvodu. Pri elektrickom oblúku vzniká intenzívne ultrafialové, infračervené a viditeľné svetelné žiarenie. Senzor citlivý na uvedený svetelný prejav vydá pokyn na stmavenie optického prvku a stmavený optický prvok bráni prechodu škodlivých zložiek žiarenia do zraku.

Na dosiahnutie spoľahlivej ochrany zraku je dôležité, aby k zatmaveniu optického prvku došlo čo najrýchlejšie po detekcii vzniku nebezpečného svetelného javu, teda napríklad po zapálení elektrického oblúka pri zváraní. Na splnenie tejto technickej úlohy existujú rôzne riešenia, napr. podľa zverejnených spisov WO2005009309A1, WO2011097841A1, US8264265B2, US2013128135A1, ktoré skracujú čas detekcie vzniku nebezpečného svetelného javu a skracujú čas reakcie samotného optického prvku, to znamená skracujú čas, ktorý potrebuje optický prvok na dosiahnutie optickej zmeny. Tieto dve etapy detekcie a reakcie trvajú menej ako 0,3 ms, niektoré kvalitné zváračské helmy sú schopné zotmenia do 0,05 ms (1/20 000 sek.) od záblesku elektrického oblúka (obrázok 1 a 9). Tieto časy sú v absolútnom vyjadrení nízke a je problematické ich ďalej skracovať, ale na dosiahnutie lepšej ochrany zraku by bolo výhodné dosiahnuť nulový čas reakcie.

Zverejnenia US2003206491A1, WO2008082751A1 opisujú ovládanie zváračskej helmy hlasom, zvárač môže optický prvok vopred stmaviť pomocou hlasového povelu. Na podobnom princípe fungujú ďalšie riešenia, ktoré majú ovládacie tlačidlo alebo podobné prvky a vďaka tomu sa môžu stmievať ešte pred momentom zapálenia elektrického oblúka. Takéto riešenia sú však nepohodlné, vyžadujú si neustále vydávanie pokynov, čo je v rozpore s požiadavkou na automatizovanú činnosť.

Zlepšenie poskytuje zverejnenie patentu US 7 812 279 B2, kde sa zváračská helma ovláda pomocou pokynu zo zváracieho aparátu pri zváraní s ochrannou atmosférou. Elektrický oblúk je pri takomto zváraní zapálený s určitým zdržaním od aktivovania spúšte na zváračskej pištoli. Toto zdržanie rádovo v zlomkoch sekundy je vytvorené zámerne, aby sa najskôr do okolia zvaru dopravil ochranný plyn z tlakovej nádoby. To poskytuje možnosť zadať pokyn na stmievanie zváračskej helmy ešte pred zapálením elektrického oblúka. V prípade vynálezu podľa zverejnenia US 7 812 279 B2 sa pokyn na stmievanie vysiela do helmy rádiovým prenosom. To si však vyžaduje, aby helma mala prijímací prvok na komunikáciu so zváracím aparátom. Takéto riešenie sa preto nedá použiť pri už existujúcich samostmievacích helmách. Použitie rádiového prenosu medzi vysielačom a prijímačom na helme je problematické, pri zváraní sa tvorí silné elektromagnetické pole, ktoré môže zabrániť správnemu prenosu. Na pracoviskách s viacerými miestami zvárania nastanú komplikácie s interferenciou viacerých komunikačných rádiofrekvenčných kanálov. Nevýhodou je tiež energetická náročnosť a komplikovanosť prijímacieho obvodu, ktorý na svoju činnosť bude potrebovať relatívne výkonný vlastný zdroj energie.

Je žiadané a nie je známe také riešenie, ktoré bude jednoduché, energeticky nenáročné, bude použiteľné pre rôzne druhy ochranných prostriedkov, skráti čas medzi vznikom svetelného javu a zotmením optického prvku a nebude pre personál nepohodlné na nosenie a obsluhu.

Podstata vynálezu

Vynález v spôsobovej kategórii je definovaný v nárokoch 1 až 9 a v kategórii systém je definovaný v nárokoch 10 až 27. Nedostatky uvedené v stave techniky v podstatnej miere odstraňuje spôsob na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku na ochranu zraku, pri ktorom sa optickým snímačom na ochrannom prostriedku deteguje svetelný prejav technologického procesu a na základe signálu z optického snímača sa aktivuje stmievanie optického prvku, ktorý svojím zotmením obmedzuje prienik žiarenia zo svetelného prejavu do zraku podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že v rámci zariadenia, ktoré realizuje technologický proces so svetelným prejavom, sa deteguje pokyn na začatie príslušného technologického procesu a následne sa na základe tohto pokynu rozsvieti aktivačné svetlo, ktorým sa svieti smerom k optickému snímaču na ochrannom prostriedku tak, aby došlo k aktivácii optického snímača pomocou aktivačného svetla ešte predtým, než optický snímač deteguje svetelný prejav technologického procesu. Aktiváciou optického snímača sa má na mysli zaznamenanie svetla optickým snímačom, ktoré má za následok vydanie pokynu na stmavenie optického prvku.

Doterajší riadiaci cyklus automatického stmievania optického prvku bol zjednodušene nasledujúci:

1. pokyn na začatie technologického procesu,

2. rozbeh technologického procesu,

3. svetelný prejav technologického procesu,

4. detekcia svetelného prejavu optickým snímačom,

5. pokyn na stmavenie optického prvku,

6. stmavenie optického prvku.

Tu sa vidí, že počas prvých troch krokov podľa doterajšieho stavu techniky je ochranný prostriedok len v pohotovostnom stave, nevykonáva žiadnu aktivitu. Pri riešení podľa predloženého vynálezu sa ovládanie ochranného prostriedku začína už od prvého kroku, čím sa získa dôležitý čas potrebný na stmavenie:

1. pokyn na začatie technologického procesu a pokyn na rozsvietenie aktivačného svetla,

2. rozbeh technologického procesu a rozsvietenie aktivačného svetla,

3. detekcia aktivačného svetla optickým snímačom,

4. svetelný prejav technologického procesu a stmavenie optického prvku,

5. detekcia svetelného prejavu optickým snímačom, ponechanie stmavenia.

Postačuje, ak aktivačné svietenie trvá dovtedy, pokiaľ optický snímač ochranného prostriedku zaznamená svetelný prejav samotného technologického procesu. Aktivačné svietenie sa zvyčajne bude krátko časovo prekrývať s detekciou svetelného prejavu, a potom aktivačné svetlo zhasne, aby sa znížili jeho celkové energetické nároky. Ak by svietenie aktivačným svetlom trvalo zbytočne dlho, mohlo by spôsobovať stmavenie optického prvku aj v čase, kedy už samotný technologický proces aj so sprievodným svetelným prejavom skončil. V každom prípade má aktivačné svetlo svietiť aspoň v čase, ktorý zodpovedá času predstihu, predzápalu aktivačného svetla pred momentom detekcie svetelného prejavu technologického procesu. Hodnota časového prekrývania svietenia aktivačného svetla so svetelným prejavom môže byť pritom nastaviteľná pomocou ovládacieho prvku, zvyčajne celkový čas aktivačného svietenia nebude dlhší ako 2 až 5 s.

S cieľom zlepšiť koordináciu času svietenia aktivačného svetla s rozbehnutým technologickým procesom bude výhodné usporiadanie, pri ktorom je ovládanie aktivačného svetla schopné rozpoznať vznik svetelného prejavu, a to napríklad priamo vlastným, druhým optickým snímačom alebo nepriamo pomocou merania nárastu prúdu elektrického oblúka a podobne. Toto rozpoznanie nie je pre funkciu aktivačného svetla nevyhnutné, aktivačné svetlo môže jednoducho zhasnúť po napr. jednej sekunde od rozsvietenia, ale existujú pracovné operácie (napr. krátke bodové alebo švové zvary), kde dlhý čas aktivačného svietenia by už v skutočnosti prekrýval aj ukončenie príslušnej fázy technologického procesu. Vtedy by bol optický prvok zatmavený napriek už ukončenému svetelnému prejavu. Ak teda ovládanie aktivačného svetla vie rozpoznať začiatok svetelného prejavu, môže byť aktivačné svetlo ihneď vypnuté, pretože zatmavenie optického prvku už bude zabezpečené na základe snímania svetelného prejavu.

Rozpoznávanie svetleného prejavu pre potreby zhasnutia aktivačného svetla môže zabezpečovať druhý optický snímač umiestnený napríklad v blízkosti aktivačného svetla pri telese zváracej pištole. Pojem zváracia pištoľ v tomto opise označuje zvárací horák (torch, gun), ktorým sa zvára, teda predovšetkým určuje miesto zvárania. Optický snímač na rozpoznávanie svetelného prejavu je v tomto opise pomenovaný ako druhý len z dôvodu odlíšenia od nevyhnutného optického snímača na samotnom ochrannom prostriedku. Pokyn na zhasnutie aktivačného svetla po vzniku svetelného prejavu môže v inom vyhotovení podľa tohto vynálezu vychádzať z merača prúdu v prívodných kábloch zváracej pištole alebo takýto pokyn môže byť súčasťou riadenia automatizovaného zváracieho pracoviska. Skracovanie času svietenia aktivačného svetla znižuje energetické nároky a zvyšuje výdrž použitej batérie alebo akumulátora.

Čas medzi pokynom na začatie technologického procesu a jeho svetelným prejavom je rôzne dlhý v závislosti od konkrétneho typu technologického procesu. V prípade zvárania netaviacou elektródou v ochrannej atmosfére plynov (TIG, WIG) alebo zvárania odvíjanou elektródou (MIG-MAG) v ochrannej atmosfére CO2 alebo CO2 s argónom (Metal Inert Gas, Metal Active Gas) sa elektrický oblúk cielene zapaľuje s oneskorením od stlačenia spúšte na zváracej pištoli. Tento čas (pre-gas time) môže byť natoľko dlhý, že okamžité rozsvietenie aktivačného svetla by spôsobovalo zbytočne skoré stmavenie, ktoré by mohlo pre zvárača pôsobiť nepohodlne alebo mätúco. Predloženým riešením sa môže vlastne dosiahnuť akoby záporný čas reakcie stmievania na svetelný prejav. Bude preto výhodné, ak sa pokyn na rozsvietenie aktivačného svetla bude dať časovo zdržať, oneskoriť po pokyne na začatie technologického procesu. Toto oneskorenie bude vo výhodnom usporiadaní nastaviteľné, zvyčajne s časom do maximálne 2 sekúnd.

Aby sa dosiahla rovnováha medzi spoľahlivou ochranou zraku a medzi komfortom zvárača, je vhodné dosahovať určitý, ale veľmi krátky záporný čas reakcie medzi svetelným prejavom a zatmavením optického prvku. Presne nulový čas reakcie je problematické technicky stabilne dosahovať, nastavenie s nenulovým kladným časom reakcie vedie k nedostatočnému využitiu potenciálu toho vynálezu. Na optimalizáciu krátkeho záporného času sa môže využiť usporiadanie, kde ovládanie aktivačného svetla zahŕňa rozpoznávanie svetelného prejavu technologického procesu. Toto rozpoznávanie môže slúžiť aj na vypínanie aktivačného svietenia po vzniku svetelného prejavu, ako bolo opísané skôr v tomto opise. Ovládanie aktivačného svetla môže zahŕňať adaptačný algoritmus, ktorým sa ovládanie naučí nastaviť optimálnu hodnotu oneskorenia oproti momentu pokynu na rozbeh technologického procesu. Adaptácia môže začať napríklad tým, že pri prvom zasvietení aktivačného svetla bude oneskorenie zasvietenia nulové a bude sa pritom merať čas do zaznamenania svetelného prejavu. Tento čas znížený o malú hodnotu predstihu sa použije ako korekcia pre následné oneskorenie. Postupne sa ovládanie aktivačného svetla môže naučiť, aký dlhý čas a s akou štatistickou odchýlkou trvá čas medzi pokynom na rozbeh technologického procesu a jeho svetelným prejavom. Po určitom čase nečinnosti, ktorý by mohol signalizovať prechod na iné pracovisko alebo po resete, sa adaptačný algoritmus rozbehne nanovo. Je pritom možné používať ručné nastavenie oneskorenia kombinované s automatickým nastavením podľa merania času.

Ak systém zahŕňa aj druhý optický snímač, teda vlastný snímač svetelného prejavu, môže byť súčasťou spôsobu aj učiaci sa algoritmus, v rámci ktorého sa analyzuje čas medzi stlačením spúšte technologického procesu a vznikom jeho svetelného prejavu. Po zmeraní času sa pri ďalšom stlačení spúšte vyšle emitujúci signál aktivačného svetla tesne predtým, ako by mal nastať svetelný prejav, čím sa šetrí napájací zdroj aktivačného svetla. Postup ovládania aktivačného svetla je možné naprogramovať na tzv. viactaktné, napríklad dvoj- alebo štvortaktné zváranie, kedy zvárací zdroj na jedno stlačenie spúšte reaguje zapálením elektrického oblúka, pričom ho udržuje v činnosti až do druhého stlačenia spúšte. Druhé stlačenie spúšte vyvolá zhasnutie elektrického oblúka. Rovnako je možné postupovať pri bodovacom režime, kde zvárací zdroj na jedno stlačenie spúšte spustí pulzné zváranie s prerušovaným elektrickým oblúkom pre jednotlivé body zvaru. Druhé stlačenie spúšte ukončí bodovací režim.

Niektoré technologické procesy majú pracovné režimy, ktoré sa spúšťajú stlačením spúšte a následne pokračujú až do ďalšieho stlačenia spúšte. Druhé stlačenie spúšte znamená pokyn na ukončenie danej fázy procesu. Ak bude spínač ovládania aktivačného svetla prepojený s uvedenou spúšťou, napríklad so spúšťou zváracej pištole, bude aktivačné svetlo na konci danej fázy procesu dostávať nevhodný signál na rozsvietenie, čo síce nebude nebezpečné, ale bude znižovať komfort zvárača. V prípade režimov, ktoré sa začínajú prvým stlačením spúšte a pokračujú až do druhého stlačenia spúšte, bude výhodné postupovať tak, že aktivačné svetlo sa rozsvieti pri každom prvom zopnutí spínača a ovládanie aktivačného svetla bude ignorovať každé druhé zopnutie spínača. Takýto voliteľný režim môže byť nastaviteľný v rámci ovládania aktivačného svetla. Počítanie, ktoré zopnutie v poradí je prvé a ktoré druhé, bude zvyčajne nastaviteľné.

S rovnakým cieľom - vynechať aktivačné svietenie pri druhom zopnutí spínača v skôr opísanom režime je možné postupovať aj tak, že ovládanie aktivačného svetla vie rozoznať prebiehajúci technologický proces, a potom dokáže rozhodnúť, že stlačenie spúšte a zopnutie spínača počas prebiehajúcej fázy technologického procesu neznamená pokyn na rozsvietenie aktivačného svetla. Na rozpoznanie prebiehajúceho technologického procesu sa môže použiť druhý optický snímač prepojený s ovládaním aktivačného svetla.

Existujú tiež technologické procesy, napríklad bodové zváranie, kde po stlačení spúšte, a teda po zopnutí spínača sa rozbehne fáza procesu s prerušovaným výskytom svetelného prejavu. V prípade, že je ovládanie aktivačného svetla prepojené s riadením prerušovaného procesu, bude sa aktivačné svetlo rozsvecovať pred každým samostatným vznikom svetelného prejavu. V prípade, že príslušné zariadenie je úplne samostatné a neprepojené s ovládaním aktivačného svetla, bude výhodné, ak ovládanie aktivačného svetla bude rozpoznávať opakujúce sa cykly svetelných prejavov technologického procesu. Takýto postup môže byť súčasťou adaptačného algoritmu, kde na základe pravidelne sa opakujúceho zániku a vzniku svetelného prejavu (bez stlačenia spínača), bude ovládanie rozsvecovať aktivačné svetlo pred vypočítaným vznikom nasledujúceho svetelného prejavu.

Okrem zadávania pokynu na stmavenie ešte pred vznikom svetelného prejavu je podstatnou črtou predloženého vynálezu aktivačné svietenie, na ktoré reaguje existujúci optický snímač ochranného prostriedku. Podľa stavu techniky by sa na ovládanie napríklad zváračskej helmy mohol použiť káblový prenos alebo rádiofrekvenčný kanál, to by si však vyžadovalo novú konštrukciu helmy. Takáto helma by bola kompatibilná len s prístrojmi rovnakého výrobcu a riešenie by sa nedalo použiť na už existujúcich helmách. Práve vytvorenie aktivačného svetla podľa tohto opisu všetky tieto problémy rieši jednoduchým spôsobom. Pomocou aktivačného svetla sa vytvára jednosmerný komunikačný kanál s optickým snímačom na ochrannom prostriedku, pričom sa nevyžaduje žiadna úprava alebo dovybavenie ochranného prostriedku. Ako prijímač v tomto jednosmernom komunikačnom kanáli slúži existujúci optický snímač. Postačuje, aby sa v dosahu optického snímača ochranného prostriedku umiestnilo aktivačné svetlo a ním sa budú ovládať všetky typy ochranných prostriedkov bez rozdielu ich výrobcu, všetky takéto ochranné prostriedky totiž reagujú práve na svetlo.

Aktivačné svetlo nemá problémy s interferenciou v prípade blízkeho umiestnenia s inými pracoviskami s aktivačným svetlom. Jednoducho platí, že ak aktivačné svetlo preniklo do susedného pracoviska, znamená to, že tam preniká aj nebezpečný svetelný prejav technologického procesu, a je potrebné tieto pracoviská lepšie oddeliť, alebo sa bude stmievať ochranný prostriedok aj na pokyn zo susedného pracoviska. Nie je teda potrebné žiadnym spôsobom kódovať alebo modulovať signál z aktivačného svetla.

Nedostatky uvedené v stave techniky v podstatnej miere odstraňuje aj systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku na ochranu zraku, ktorý zahŕňa optický snímač, priezor s optickým prvkom s meniteľnou priepustnosťou na obmedzenie prieniku žiarenia zo svetelného prejavu do zraku, kde optický snímač na detekciu svetelného prejavu je umiestnený v rámci ochranného prostriedku a je prepojený s ovládaním optického prvku podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že zahŕňa aktivačné svetlo vyžarujúce žiarenie, ktoré je detegované optickým snímačom, aktivačné svetlo má spínač, ktorý je určený na prepojenie so spúšťaním technologického zariadenia, pričom aktivačné svetlo je umiestnené v dosahu optického snímača.

Aktivačné svetlo vyžaruje žiarenie, ktoré spadá do spektra citlivosti optického snímača na ochrannom prostriedku. Prirodzene, nemalo by ísť o nebezpečné ultrafialové žiarenie, proti ktorému sa má personál chrániť. Zvyčajne bude aktivačné svetlo tvoriť aspoň jedna infračervená LED dióda. Optické snímače sú citlivé na infračervené svetlo a na aktiváciu optického snímača postačuje aj malý príkon infračervenej LED diódy. Na dosiahnutie účinku postačuje konštrukcia a príkon LED diódy, ktorá sa používa napríklad v diaľkových ovládačoch, postačuje výkon LED diódy v rozsahu 0,1 až 2 W. Tie sa považujú za úplne bezpečné pre ľudské zdravie. Použitie aktivačného svetla, napríklad v podobe infračervenej LED diódy, predstavuje akoby emulovanie či oklamanie detekcie svetelného prejavu technologického procesu. Po zasvietení aktivačného svetla sa pre optický snímač javí situácia tak, že svetelný prejav už nastal, a preto vydá pokyn na zatmavenie optického prvku. V skutočnosti svetelný prejav spôsobený technologickým procesom, teda svetelný prejav s nebezpečnými zložkami žiarenia, nastáva až po rozsvietení aktivačného svetla.

Uvedené hlavné znaky vynálezu poskytujú pre odborníka rôzne možnosti, ako ich zrealizovať konkrétnymi technickými prostriedkami. Aktivačné svetlo môže byť umiestnené na rôznych miestach na pracovisku, pričom by malo byť v dohľade optického snímača ochranného prostriedku. Pri zváraní so zváracím horákom, s tzv. zváracou pištoľou, ktorá má spúšť, sa ukázalo ako veľmi výhodné usporiadanie, pri ktorom je spínač aktivačného svetla umiestnený na spúšti zváračskej pištole alebo je súčasťou tejto spúšte a aktivačné svetlo je umiestnené priamo na pištoli, napríklad na jej ústí. Pištoľ totiž drží zvárač vždy tak, aby ju pri práci videl a tiež miesto svetelného prejavu je lokalizované v blízkosti pištole. Z tohto vyplýva, že ochranný prostriedok, najmä zváračská helma, je so svojím optickým snímačom orientovaná tak, že optický snímač má zváraciu pištoľ vo svojom zornom uhle.

Aj v prípade, že pracovisko je automatizované alebo robotizované, môže byť aktivačné svetlo umiestnené na zváracom horáku, keďže v jeho blízkosti sa bude vytvárať svetelný prejav. Na linke môže byť aktivačné svetlo umiestnené aj na pevnom mieste alebo sa môže použiť viacero aktivačných svetiel, ktoré sú spoločne ovládané. Potom každý pracovník, ktorý sa pozerá z predpokladanej strany na dané pracovisko, má v zornom uhle optického snímača svojho ochranného prostriedku niektoré z aktivačných svetiel.

Aktivačné svetlo môže mať počas svietenia stabilné napájanie alebo môže byť napájané frekvenčne prerušovaným napätím. Niektoré optické snímače majú zvýšenú citlivosť na určitý rozsah frekvencií a z toho dôvodu môže systém zahŕňať aj nastavovací prvok na zmenu napájacej frekvencie aktivačného svetla. V takom prípade bude mať aktivačné svetlo nielen konkrétnu vyžarovanú vlnovú dĺžku, ale aj vyžarovaciu frekvenciu. V prípade frekvenčne prerušovaného napájania je výhodné, ak napájanie má frekvenciu v rozsahu 5 až 250 Hz. Napájanie aktivačného svetla, generátor frekvencie, nastavovací prvok oneskorenia a ostatné elektronické prvky potrebné na ovládanie aktivačného svetla môžu byť v tomto opise a nárokoch spoločne pomenované tiež ako riadiaca elektronika, riadiaca jednotka.

Vlnová dĺžka LED diódy je v zásade stabilná, ak bude potreba žiariť svetlo s rôznymi vlnovými dĺžkami, môže sa v rámci jedného aktivačného svetla použiť viacero odlišných LED diód, ktoré sa zapínajú selektívne alebo aj súčasne. Ako výhodné sa ukázalo spektrum vlnovej dĺžky v rozsahu 700 až 1 850 nm.

Predložený vynález sa môže využiť pri návrhu nových zváračských technológií, ale bude veľmi výhodne použiteľné najmä pri existujúcich zváračských zariadeniach. Dôležitá výhoda spočíva v tom, že samotný ochranný prostriedok nie je potrebné žiadnym spôsobom upravovať. Systém môže zahŕňať spínač aktivačného svetla, ktorý bude určený na spoluprácu s bežnou spúšťou zváracej pištole. Spínač môže mať podobu mikrospínača, cez ktorý sa zatláča spúšť zváracej pištole. Pri stláčaní spúšte dochádza aj k stlačeniu spínača aktivačného svetla. Aby sa dosiahla vysoká univerzálnosť zariadenia s aktivačným svetlom, môže byť aktivačné svetlo súčasťou prstenca, ktorý je určený na nasadenie a pripevnenie cez ústie zváracieho horáka. Prstenec sa pripevní k telesu horáka, resp. k telesu pištole. Prstenec nesie aspoň jeden zdroj aktivačného svetla, výhodne infračervenú LED diódu. Na rozvod svetelného žiarenia do ostatných častí prstenca sa výhodne môže použiť optický difúzor. Môže sa tiež využívať usporiadanie, ktoré má viacero LED diód s rôznymi alebo zhodnými optickými vyžarovacími vlastnosťami, teda predovšetkým s rôznou alebo zhodnou vlnovou dĺžkou. V prípade viacerých LED diód môžu byť tieto rozmiestnené dookola v rámci prstenca, aby sa zabezpečila spoľahlivá funkcia aktivačného svetla pri rôznych polohách zváračského horáka, resp. zváračskej pištole.

Aktivačné svetlo môže byť vo výhodnom usporiadaní prekryté vymeniteľným priehľadným alebo priesvitným ochranným obalom, krytom, ktorý je odolný proti teplu, mechanickému namáhaniu, iskrám, ktoré vznikajú pri technologickom procese, najmä pri zváraní. Takýto obal, resp. kryt bude koncipovaný ako ľahko vymeniteľný spotrebný materiál, ktorý sa po znehodnotení bez náradia môže zameniť za nový kus. Tým sa ochráni povrch aktivačného svetla, ktorý je napríklad v prípade LED svetla vyhotovený z plastu. Ochranný obal, kryt aktivačného svetla môže mať tvar kruhu alebo U tvar, môže byť z polykarbonátu alebo zo skla.

Aktivačné svetlo, resp. riadiaca elektronika aktivačného svetla, môže mať okrem spínača aj riadiaci obvod, ktorým sa nastavujú jeho charakteristiky. Môže sa nastavovať oneskorenie začiatku zasvietenia od momentu zopnutia spínača. Ďalej sa môže nastavovať frekvencia napájania. Bude tiež výhodné, ak sa bude nastavovať aj čas rozsvietenia, po uplynutí ktorého aktivačné svetlo prestane svietiť. Aktivačné svetlo môže mať tiež indikáciu slabej batérie a podobné servisné funkcie. Na zvýšenie životnosti batérie môže mať aktivačné svetlo nastavenie príkonu.

V prípade implementácie systému podľa tohto vynálezu do zváracej pištole sa môže využiť jej spúšťací spínač, s ktorým sa prepojí riadiaca elektronika aktivačného svetla. Spúšťací spínač v prípade zváracích pištolí pre MIG/MAG, TIG má zvyčajne podobu mikrospínača s vysokou životnosťou spínacích cyklov. Je výhodné, ak sa pri pripojení riadiacej elektroniky k tomuto spínaču vytvorí galvanické oddelenie, napríklad pomocou relé alebo pomocou optočlena. Použitie jedného spínača na rozbeh zváracieho procesu a na ovládanie aktivačného svetla môže mať aj opačnú hierarchiu, kedy je spínač riadiacej elektroniky použitý na spúšťanie zváracieho procesu. To vedie k tomu, že v prípade nefunkčného spínania riadiacej elektroniky, napríklad v prípade vybitej batérie aktivačného svetla, sa nezopne ani samotné zváranie. Tým sa zvýši ochrana zraku, keďže zváranie bude možné len pri funkčnom systéme podľa tohto vynálezu.

Spínač na zváracej pištoli môže byť vyhotovený ako dvojstupňový, kedy k spínaniu dochádza vždy postupne za sebou. To sa môže výhodne využiť v prípade, že je pri zváraní nastavený nulový čas predfuku ochranného plynu a elektrický oblúk sa zapaľuje hneď po stlačení spínača. Pri dvojstupňovom spínači prvý spínací obvod ovláda riadiacu elektroniku aktivačného svetla, druhý spínací obvod spúšťa samotný proces zvárania. Vďaka tomu dochádza k vytvoreniu potrebného časového náskoku aj v prípade veľmi malého alebo nulového predfuku ochranného plynu.

Bude tiež výhodné, ak sa bude dať aktivačné svetlo zapnúť kontrolne aj bez rozbehnutia technologického procesu. Takýto režim slúži na jednoduchú kontrolu, či daný ochranný prostriedok správne reaguje na aktivačné svetlo. V prípade, že samostatný spínač aktivačného svetla je pripojený k spúšti zváracej pištole, postačuje, aby sa pri vypnutom technologickom zariadení (napr. pri vypnutej zváračke, zváracom zdroji) stláčala spúšť, a teda aj spínač aktivačného svetla. Ochranný prostriedok má na takéto zopnutie reagovať tým, že sa zatmaví na nastavený čas. V prípade, že spínač aktivačného svetla je zahrnutý v technologickom zariadení alebo má spínač softvérovú podobu, môže byť podobne vytvorený samostatný hardvérový alebo softvérový kontrolný spínač na spustenie aktivačného svetla.

Aktivačné svetlo spolu s riadiacou elektronikou môže byť umiestnené v spoločnom tele, na spoločnej PCB doske, čo bude výhodné najmä v prípade vyhotovenia, ktoré bude určené na doplnenie existujúcich zváracích pištolí, ktoré sa môžu doplniť bez úpravy samotnej zváracej pištole. Vyhotovenie pre samostatné a nezávislé doplnenie existujúcich zváracích pištolí bude kompaktné. V prípade dizajnovania novej zváracej pištole alebo v prípade hardvérovej úpravy zváracej pištole bude výhodné usporiadanie, pri ktorom je riadiaca elektronika a aktivačné svetlo v oddelených častiach. Tým sa zabezpečí lepšia mechanická, radiačná, elektromagnetická a tepelná ochrana riadiacej elektroniky, ktorá môže byť umiestnená v telese zváracej pištole, napríklad vnútri rukoväti zváracej pištole. Na aktivačné svetlo bude postačovať malý otvor, môže byť vytvorený v deliacej rovine výlisku pištole, čím sa zjednoduší príslušná úprava vstrekolisovej formy.

Aktivačné svetlo umiestnené v zváracej pištoli môže byť umiestnené pri povrchu vonkajšieho tela alebo môže byť umiestnené aj v jeho vnútri a svetelný tok z aktivačného svetla bude vyvedený pomocou optického vodiča na povrch zváracej pištole, čo zlepší ochranu aktivačného svetla. V tomto smere existujú možnosti viacerých verzií a kombinácií s rôznym počtom zdrojov aktivačného svetla a s rôznym usporiadaním vedenia optického signálu na povrch zváracej pištole.

Umiestnenie riadiacej elektroniky dovnútra telesa zváracej pištole poskytuje dobré priestorové možnosti zapuzdrenia a tiež umožňuje vytvoriť dostatočný priestor na zdroj elektrickej energie, napríklad na akumulátor alebo vymeniteľnú batériu, ktorá môže byť prístupná v otváracej šachte. Aby sa získal ešte väčší zástavbový priestor bez zvyšovania hmotnosti zváracej pištole, ktorú zvárač drží v ruke, môže byť riadiaca elektronika umiestnená mimo zváracej pištole, napríklad v spojovacej koncovke, ktorou je hadica s ochranným plynom a kábel so zváracím prúdom pripojený k zváraciemu prístroju. Môže ísť napríklad o tzv. eurokoncovku, ktorú v normalizovanom vyhotovení používajú viacerí výrobcovia zváracích prístrojov, zváracích zdrojov. Z tohto miesta potom podľa tohto vynálezu vychádzajú z riadiacej elektroniky elektrické vodiče do zváracej pištole, kde je umiestnené aktivačné svetlo. Umiestnenie riadiacej elektroniky pri alebo v pripojovacej koncovke umožňuje vytvoriť dostatočne veľké puzdro riadiacej elektroniky. Pri takomto usporiadaní môže byť riadiaca elektronika napájaná aj pomocou vlastného adaptéra z elektrickej siete, prípadne je adaptér použitý len na nabíjanie akumulátora. Riadiaca elektronika umiestnená pri alebo v pripojovacej koncovke úplne odstraňuje riziká plynúce z blízkosti zváracieho procesu.

Umiestnenie aktivačného svetla v rámci alebo priamo na zváracej pištoli úspešne pokrýva väčšinu zváračských situácií a väčšinu pozícií zvárania. Zvárač zvyčajne vidí zváraciu pištoľ, aby s ňou mohol pohybovať pozdĺž priebehu zvaru. Existujú však situácie, kedy zvárač pracuje v prostredí, ktoré mu zakrýva optický snímač ochranného prostriedku (napríklad pri zváraní kovových rámov). V takomto prípade nemusí vôbec dôjsť k zatmaveniu ochranného prostriedku (helmy), pretože aj keď zvárač svojimi očami vidí elektrický oblúk, optický snímač je prekrytý prostredím (napríklad plochý kus kovu priamo pred helmou, krížom cez zorné pole optického snímača) a nedostane sa k nemu optická informácia vyvolávajúca zatmavenie ochranného prostriedku.

To je nebezpečný jav, keďže nedôjde k oneskoreniu zatmavenia ochranného prostriedku, ktoré je eliminované predloženým vynálezom, ale nedôjde k zatmaveniu vôbec počas svetelného prejavu. Tu poskytuje predložený vynález výhodu samostatného prenosu informácie o svetelnom prejave. Jeden zo zdrojov aktivačného svetla môže byť vyhotovený ako externý, ktorý sa pripojí k riadiacej elektronike ohybným káblom a umiestni sa na rukáv, rukavicu alebo iné vhodné miesto. Na pripnutie externého zdroja aktivačného svetla sa môže použiť suchý zips, klips alebo iný vhodný mechanický prostriedok, prípadne odev alebo rukavica môže mať na tento účel vytvorené, napríklad prišité malé priehľadné puzdro, ktoré zároveň tvorí ochranný kryt. Externe pripojiteľné aktivačné svetlo môže byť jediným alebo len doplnkovým aktivačným svetlom v systéme s viacerými zdrojmi aktivačného svetla. Na pripojenie sa môže použiť konektor (napr. kolíkový jack) na povrchu zváracej pištole, do ktorého sa pripojí kábel externého zdroja aktivačného svetla. Pripojenie môže podľa nastavenia spôsobiť odpojenie stabilného aktivačného svetla alebo môžu oba zdroje svietiť súčasne. Externý zdroj aktivačného svetla môže byť pripnutý na tele zvárača bližšie k optickému snímaču alebo aj priamo na ochrannom prostriedku, napríklad na helme.

Opísaný princíp aktivácie optického prvku s meniteľnou priepustnosťou sa môže využiť aj na zvýšenie citlivosti málo kvalitných, málo citlivých ochranných prostriedkov, ktoré nedostatočne chránia zrak človeka a rozoznávajú svetelný prejav nespoľahlivo alebo len pri vyššej intenzite. Na zlepšenie prenosu optickej informácie z aktivačného svetla sa môže využiť prvok na opakovanie signálu, ktorý na svojom vstupe deteguje zapnutie aktivačného svetla a na výstupe ďalej zapína vlastné aktivačné svetlo. Takýto prvok na opakovanie signálu pracuje ako jeho priestorový rozširovač, predlžovač, zosilňovač. Môže sa použiť v situácii, kedy je optický snímač na ochrannom prostriedku zatienený alebo aj v situácii, kedy je optický snímač málo citlivý. Prvok na opakovanie signálu môže byť pripevnený v tesnej blízkosti optického snímača, teda napríklad priamo na zváračskej helme. Aktivačné svetlo prvku na opakovanie signálu bude umiestnené v blízkosti optického snímača.

Na napájanie riadiacej elektroniky sa môže použiť jednorazová vymeniteľná batéria, energetické nároky systému sú nízke. Môže sa tiež použiť nabíjací akumulátor, ktorý je vymeniteľný alebo sa nabíja z adaptéra, alebo sa nabíja zo solárneho článku podobne ako zváračská helma. Výhodne sa tiež ukazuje riešenie, kedy sa akumulátor nabíja indukciou z pretekajúceho prúdu vo zváracom kábli. Blízkosť zváracieho kábla a hadice s pretekajúcim ochranným plynom sa môže využiť aj na nabíjanie pomocou dynama s vrtuľkou, ktorá využíva energiu pretekajúceho ochranného plynu. Neposlednou možnosťou je aj napájanie trvalým zdrojom z elektrickej siete pomocou príslušného adaptéra. Takéto zapojenie je výhodné najmä vtedy, ak je riadiaca elektronika aktivačného svetla umiestnená mimo zváracej pištole, napríklad v pripojovacej koncovke kábla a hadice.

Dôležitou výhodou predloženého vynálezu je univerzálne použitie v súčinnosti s akýmkoľvek ochranným prostriedkom, ktorý má optický snímač na detegovanie svetelného prejavu technologického procesu. Riešenie je použiteľné s existujúcimi zváračskými helmami, kuklami, štítmi a okuliarmi. Technologický proces pritom môže byť ručný, automatizovaný alebo kombinovaný. Zvyčajne pôjde o oblúkové alebo laserové zváranie, rezanie, plazmové rezanie a podobne. Výhodné bude najmä použitie pri oblúkovom zváraní s ochranným plynom. Spôsob a systém si nevyžaduje úpravu ani doplnenie ochranného prostriedku. Aj ochranné prostriedky s pomalou reakciou, teda aj ochranné prostriedky lacnej kategórie, môžu pri predmetnom riešení získať veľmi krátky, v podstate aj nulový alebo záporný čas reakcie oproti časovému bodu, kedy sa prejaví svetelný prejav technologického procesu. To umožní znížiť celkové náklady na ochranu zraku a zlepšiť zdravie zváračov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený pomocou obrázkov 1 až 18. Použitá mierka medzi jednotlivými prvkami systému, tvar aktivačného svetla, ako aj zobrazené časové pomery sú nezáväzné, informatívne alebo boli priamo upravené na zvýšenie prehľadnosti.

Na obrázku 1 je časový graf s priebehom zvárania a stmievania zváračskej helmy podľa stavu techniky. Proces G zodpovedá prívodu ochranného plynu a začína v momente stlačenia spúšte na zváracej pištoli. Proces E predstavuje zapálenie a horenie elektrického oblúka. Proces D je stmavenie zváračskej helmy. Časový úsek x vyjadruje oneskorenie stmavenia ochranného prostriedku oproti svetelného prejavu.

Obrázok 2 je časový graf s priebehom zvárania a stmievania ochranného prostriedku podľa tohto vynálezu, kde je vyznačený aj proces A - svietenie aktivačného svetla. Fáza I na obrázkoch 1 a 2 je pre-gas fáza, fáza II je čas rozvinutého elektrického oblúka, fáza III na obrázkoch 1 a 2 je post-gas fáza. Čas a je zámerné oneskorenie rozsvietenia aktivačného svetla oproti pokynu na rozbeh technologického procesu. Čas b je predstih aktivačného svetla pred svetelným prejavom. Čas c predstavuje predstih stmavenia pred vznikom svetelného prejavu.

Obrázok 3 je axonometrický pohľad na pracovisko zvárača s ručne obsluhovanou zváracou pištoľou, na ktorej je umiestnené aktivačné svetlo s tvarom prstenca. Prerušované čiary vychádzajúce z aktivačného svetla predstavujú infračervené žiarenie.

Na obrázku 4 je znázornené aktivačné svetlo. Šípka naznačuje navlečenie prstenca s aktivačným svetlom na zváraciu pištoľ. Prerušované čiary vychádzajúce z aktivačného svetla predstavujú infračervené žiarenie. Na obrázku 5 je aktivačné svetlo z obrázka 4 pootočené tak, že je vidieť jeho teleso s ovládacími prvkami.

Na obrázku 6 je časový graf s priebehom zvárania a stmievania ochranného prostriedku s vypínaním aktivačného svetla po detekcii svetelného prejavu. Čas aktivačného svietenia je kratší ako v prípade riešenia podľa obrázka 2, kde aktivačné svetlo svieti počas nastaveného času. Čas a je zámerné oneskorenie rozsvietenia aktivačného svetla oproti pokynu na rozbeh technologického procesu. Čas b je predstih aktivačného svetla pred svetelným prejavom. Čas c predstavuje predstih stmavenia pred vznikom svetelného prejavu.

Obrázky 7 a 8 vyobrazujú kroky adaptácie ovládania aktivačného svetla. V prvom kroku podľa obrázka 7 aktivačné svetlo začína svietiť ihneď po pokyne na rozbeh technologického procesu. V x-tom kroku, napríklad už v druhom kroku adaptácie podľa obrázka 8, ovládanie nastavilo oneskorenie „a, ktoré sa v ďalšom kroku môže ďalej skrátiť. Čas svietenia aktivačného svetla je na obrázkoch 7 a 8 zobrazený rovnaký na zvýšenie prehľadnosti, je pritom však možné túto adaptáciu kombinovať s vypínaním aktivačného svetla, ako je naznačené na obrázku 6.

Obrázok 9 je algoritmus postupu pri stmievaní zváračskej helmy podľa stavu techniky.

Následne na obrázku 10 je postup pri stmievaní ochranného prostriedku s využitím aktivačného svetla.

Obrázok 11 je bloková schéma základných prvkov ovládania aktivačného svetla. Na obrázku 12 je bloková schéma ovládania s vypínaním aktivačného svetla podľa pokynu z druhého optického snímača.

Obrázok 13 predstavuje adaptáciu ovládania aktivačného svetla pri technologickom procese, kde po prvom stlačení spúšte nastáva séria cyklov. Aktivačné svetlo je spustené pri prvom stlačení spúšte, potom počas dvoch cyklov je ochranných prostriedok zatmavený len na základe detekcie samotného svetelného prejavu.

Na obrázku 14 je vyobrazené umiestnenie riadiacej elektroniky vnútri telesa zváracej pištole.

Obrázok 15 predstavuje umiestnenie riadiacej elektroniky v pripojovacej eurokoncovke hadice a kábla.

Obrázok 16 vyobrazuje samostatné umiestnenie riadiacej elektroniky, ktorá je napájaná AC/DC adaptérom z elektrickej siete.

Na obrázku 17 je schematické zapojenie externého aktivačného svetla, pričom je tiež naznačené, že spínač riadiacej elektroniky je spúšťou zváracej pištole.

Obrázok 18 znázorňuje prvok na opakovanie signálu, ktorý prenáša signál z aktivačného svetla do blízkosti optického snímača na zváračskej helme.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Systém podľa tohto príkladu na obrázkoch 2, 3, 4, 5, 10 a 11 je použitý v bežnej dielni bez systémovej integrácie. Zvárací aparát na zváranie MIG/MAG taviacou sa elektródou v ochrannej atmosfére má zváraciu pištoľ 5 so spúšťou, ktorou sa spúšťa technologický proces - privádzanie plynu, posun drôtu a elektrický oblúk. Zvárač má samostmievaciu helmu, ktorá je vyrábaná odlišným výrobcom než zváracie zariadenie. Pri zváraní reaguje zváračská helma na detegovaný svetelný prejav zvárania. Zváračská helma má v tomto príklade reakciu stmievania na úrovni 0,15 ms. Počas tohto času je zrak zvárača vystavený pôsobeniu nebezpečného žiarenia.

Uvedená zostava je v tomto príklade doplnená aktivačným svetlom 3. To je súčasťou malého prstenca, ktorý má vnútorný priemer väčší, ako je priemer horáka na zváracej pištoli 5. Prstenec má vyberateľné vnútorné krúžky, ich postupným odstraňovaním alebo pridávaním sa dá zvoliť vhodný vnútorný priemer prstenca. V prstenci sú na protiľahlých stranách umiestnené dve infračervené LED diódy. Obe sú prekryté optickým difúzorom 8, ktorý rozvádza vyžarované svetlo do okolia.

Obe infračervené LED diódy majú vlnovú dĺžku 850 nm, približný uhlový rozptyl 140° a sú napájané zo spoločného zdroja, ktorý má na výstupe frekvenčné budenie. Hodnota frekvencie na generátore 6 frekvencie je nastaviteľná pomocou malého otočného potenciometra v rozsahu 5 až 250 Hz. Podobne je nastaviteľný čas oneskorenia začiatku aktivačného svietenia od momentu zopnutia spínača 4. Tento čas je nastaviteľný od 0 s do 1 s pomocou nastavovacieho prvku 7 oneskorenia. Tretí nastavovací prvok slúži na určenie času aktivačného svietenia. V tomto príklade je čas nastaviteľný od 1 s do 3 s. Štvrtý nastavovací prvok mení výkon napájania infračervených LED diód, pri bežných podmienkach postačuje na aktiváciu výkon jednej LED diódy na úrovni 250 mW. O neškodnosti aktivačného svetla 3 pre nechránený zrak okolitého personálu svedčí skutočnosť, že použitý druh LED diódy je využívaný v diaľkových ovládačoch domácej elektroniky. Používanie infračerveného diaľkového ovládača sa pritom nepovažuje za žiadne riziko ani v situácii, kedy by neviditeľné žiarenie smerovalo priamo do očí človeka.

Spínač 4 aktivačného svetla 3 má v tomto príklade podobu plochého spínacieho obvodu, ktorý sa nalepí na ovládaciu hranu spúšte. Pri stláčaní spúšte dochádza najskôr k zopnutiu spínača 4 a následne aj k zapnutiu spúšte zváracieho aparátu.

Po stlačení spúšte zváracej pištole 5 zvárací aparát otvorí ventil s ochranným plynom. Približne 0,5 s po otvorení ventilu spustí elektrický oblúk, čím sa technologický proces rozbehne. Zároveň so stlačením spúšte sa zopol aj spínač 4 aktivačného svetla 3. Riadiaci obvod oneskoril zasvietenie aktivačného svetla 3 približne o 0,4 s od stlačenia spínača 4. V tomto momente aktivačné svetlo 3 svieti a optický snímač 1 na zváračskej helme reaguje tak, že dáva pokyn na zatmenie optického prvku 2. Tento pokyn prichádza do optického prvku 2 približne 0,1 s pred samotným zapálením elektrického oblúka. V čase 0,5 s, kedy sa objavil svetelný prejav zvárania, je už zváračská helma stmavená. Tak sa dosiahol v podstate záporný čas zotmenia zváračskej helmy na úrovni cca 0,1 s.

Príklad 2

Automatická zváracia linka v karosárni má rozmiestnené viaceré aktivačné svetlá 3 na pevných miestach. Riadiaci systém zvárania vydáva pokyn na rozsvietenie aktivačného svetla 3 cca 0,1 s pred pokynom na zapálenie elektrického oblúka v danej sekcii linky. Pracovníci, ktorí proces kontrolujú, sa pozerajú na linku cez zváračskú kuklu so samostmievacím optickým prvkom 2. Ten reaguje na pokyn z optického snímača 1, ktorý deteguje najskôr aktivačné svetlo 3 a neskôr aj samotný svetelný prejav technologického procesu.

Príklad 3

Systém v tomto príklade je použitý pri laserovom rezacom stroji. Spínač 4 má softvérovú podobu. Pred privedením laserového lúča na miesto rezania je centrálnym riadiacim systémom vydaný pokyn na zasvietenie aktivačných svetiel 3, ktoré sú umiestnené na pracovnom ramene ako aj na rohoch stola. Jedno aktivačné svetlo 3 môže byť riadené priamo, ostatné môžu byť súčasťou samostatných prvkov 11 na opakovanie signálu.

Príklad 4

Aktivačné svetlo 3 podľa obrázkov 6 a 12 má vlastné riadenie zhasnutia. Táto funkcia pracuje na základe spolupráce s druhým optickým snímačom 9, ktorý je v tomto príklade umiestnený v prstenci na zváracej pištoli 5. Ovládanie aktivačného svetla 3 dostane informáciu, že druhý optický snímač 9 zaznamenal svetelný prejav technologického procesu. Táto informácia znamená, že aktivačné svietenie už nie je potrebné a na jej základe ovládanie vypne aktivačné svetlo 3.

Keďže druhý optický snímač 9 môže byť rýchlejší, ako je optický snímač 1 neznámeho dodávateľa v ochrannom prostriedku, môže byť pokyn na zhasnutie aktivačného svetla 3 zámerne oneskorený, napr o. 3 ms, počas ktorých reagujú na svetelný prejav aj bežné, menej kvalitné ochranné prostriedky.

Príklad 5

Ovládanie aktivačného svetla 3 zahŕňa adaptačný algoritmus, ktorým sa meria čas medzi pokynom na rozbeh technologického procesu a vznikom svetelného prejavu. Podľa nameraného času podľa obrázkov 7 a 8 sa postupne vo viacerých iteračných krokoch zvyšuje oneskorenie rozsvietenia aktivačného svetla 3 až do momentu, kedy je predstih zasvietenia aktivačného svetla 3 oproti svetelnému prejavu na úrovni 0,1 s. Potom je toto oneskorenie dodržiavané pre nasledujúce takty, pričom sa neustále meria, či sa aktivačné svetlo 3 rozsvecuje s dostatočným predstihom pred svetelným prejavom.

Príklad 6

Aktivačné svetlo 3 je spustené pri prvom stlačení spúšte, potom počas dvoch cyklov je ochranný prostriedok zatmavený len na základe detekcie samotného svetelného prejavu, pretože cykly neboli sprevádzané zopnutím spínača 4. Počas troch cyklov sa ovládanie aktivačného svetla 3 adaptovalo na detegovaný priebeh svetelných prejavov a pred predpokladaným štvrtým a každým nasledujúcim svetelným prejavom ovládanie rozsvecuje aktivačné svetlo 3. Dôsledkom tohto postupu je, že druhé a tretie zatmavenie ochranného prostriedku je oneskorené podľa reakčného času daného ochranného prostriedku, nasledujúce zatmavenie je už vykonávané s predstihom.

Príklad 7

Aktivačné svetlo 3 podľa obrázka 14 je zapuzdrené v plastovom telese zváracej pištole 5. Na povrchu telesa zváracej pištole 5 je otvor, cez ktorý vyčnieva odnímateľný kryt LED diódy aktivačného svetla 3. Kryt je vyrobený z priehľadného plastu a môže sa v prípade poškodenia otáčaním vytiahnuť a vymeniť.

Riadiaca elektronika 10 je umiestnená v rukoväti zváracej pištole 5, kde je tiež vytvorená otváracia šachta na vloženie batérie alebo nabíjacieho akumulátora.

Príklad 8

Aktivačné svetlo 3 s troma zdrojmi v podobe LED diód je podľa obrázka 15 umiestnené v plastovom telese zváracej pištole 5 podobne ako v predchádzajúcom príklade. Riadiaca elektronika 10 je umiestnená v pripojovacej koncovke hadice a elektrického kábla, v tomto príklade v tzv. normalizovanej eurokoncovke. Aktivačné svetlo 3 je napájané cez tenký kábel pripojený k hadici s ochranným plynom.

Príklad 9

Riadiaca elektronika 10 je v samostatnom boxe, ktorý je v blízkosti zváracieho zdroja, pričom spojovací kábel spájajúci riadiacu elektroniku 10 s aktivačným svetlom 3 je pripojený k hadici s ochranným plynom. Na napájanie riadiacej elektroniky 10 a aktivačného svetla 3 sa využíva AC/DC adaptér, v tomto príklade s mikro-USB koncovkou, čomu zodpovedá konektor na telese riadiacej elektroniky 10. Použitie USB napájacieho adaptéra s 5V napätím zjednodušuje zostavenie systému.

Príklad 10

V tomto príklade podľa obrázka 17 je ako spínač 4 použitá samotná spúšť zváracej pištole 5. Na povrchu zváracej pištole 5 je kolíkový konektor, ktorý umožňuje pripojenie externého aktivačného svetla 32. To má podobu LED diódy v puzdre s mechanickým klipom, ktorý sa môže pripnúť na okraj rukavice alebo na rukáv ochranného oblečenia zvárača. V tomto príklade sa externé aktivačné svetlo 32 rozsvecuje spolu s aktivačným svetlom 3 na zváracej pištoli 5.

Príklad 11

Systém je v tomto príklade podľa obrázka 18 doplnený o samostatný prvok 11 na opakovanie signálu. Má vonkajšiu podobu malého boxu s vlastným zdrojom elektrickej energie. Prvok 11 na opakovanie signálu má prijímač optického signálu a vysielač v podobe aktivačného svetla 33 na opakovanie signálu. Po zachytení svetla z aktivačného svetla 3 sa rozsvieti aktivačné svetlo 33 na opakovanie signálu, ktoré môže byť umiestnené bližšie k optickému snímaču 1 zváračskej helmy. Prvok 11 na opakovanie signálu môže byť vybavený lepiacou vrstvou tak, aby sa mohlo aktivačné svetlo 33 na opakovanie signálu priamo nalepiť do 5 zorného poľa optického snímača 1 zváračskej prilby.

Príklad 12

Systém je v tomto príklade využitý pri rezaní plazmou.

V zmysle uvedených znakov a postupov môže odborník z príslušnej oblasti bez vynaloženia vynálezcovskej 10 činnosti vytvoriť ďalšie konkrétne usporiadania a postupy, ktoré využívajú hlavné znaky tohto vynálezu.

Priemyselná využiteľnosť

Priemyselná využiteľnosť vynálezu je zrejmá. Podľa tohto vynálezu je možné opakovane vyrábať a používať systémy na spustenie stmievania optického prvku v predstihu pred rozvinutím svetelného prejavu.

Zoznam vzťahových značiek a skratiek

1 2	- optický snímač - optický prvok s meniteľnou priepustnosťou
5 3	- aktivačné svetlo
32	- externé aktivačné svetlo
33	- aktivačné svetlo na opakovanie signálu
4	- spínač
5	- zváracia pištoľ
10 6	- generátor frekvencie
1	- nastavovací prvok oneskorenia
8	- optický difúzor
9	- druhý optický snímač
10	- riadiaca elektronika
15 11	- prvok na opakovanie signálu
MIG	- Metal Inert Gas
MAG	- Metal Active Gas

TIG, WIG - tungsten (wolfram) inert gas welding PCB - printed Circuit board

240 V - rozvodná elektrická sieť so striedavým napätím

Claims (27)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku na ochranu zraku, pri ktorom sa optickým snímačom (1) na ochrannom prostriedku deteguje svetelný prejav technologického procesu, najmä pri zváraní a/alebo rezaní, a na základe signálu z optického snímača (1) sa aktivuje stmievanie optického prvku (2), ktorý svojím zotmením obmedzuje prienik žiarenia zo svetelného prejavu do zraku, vyznačujúci sa tým, že technologický proces so svetelným prejavom sa spúšťa zopnutím druhého stupňa dvojstupňového spínača, pričom predtým sa prvým stupňom dvojstupňového spínača rozsvieti aktivačné svetlo (3), ktorým sa svieti v zornom poli optického snímača (1) na ochrannom prostriedku, čím dochádza k aktivácii optického snímača (1) pomocou aktivačného svetla (3) ešte predtým, než optický snímač (1) deteguje svetelný prejav technologického procesu.
2. 2. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že aktivačné svetlo (3) svieti aspoň dovtedy, kedy optický snímač (1) ochranného prostriedku zaznamená svetelný prejav samotného technologického procesu.
3. 3. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa nárokov 1 alebo 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že aktivačné svetlo (3) svieti počas nastaveného času od rozsvietenia, výhodne aspoň počas 1 sekundy.
4. 4. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že aktivačné svetlo (3) zhasne potom, čo jeho ovládanie príjme informáciu o zaznamenaní svetelného prejavu, výhodne ovládanie príjme túto informáciu z druhého optického snímača (9).
5. 5. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že aktivačné svetlo (3) sa rozsvieti 0,05 až 0,5 sekundy pred vznikom svetelného prejavu, výhodne sa rozsvieti s oneskorením do 0,5 s oproti pokynu na rozbeh technologického procesu.
6. 6. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že ovládanie aktivačného svetla (3) vypočíta čas medzi zasvietením aktivačného svetla (3) a svetelným prejavom technologického procesu a podľa vypočítanej hodnoty v ďalšom kroku upraví oneskorenie rozsvietenia aktivačného svetla (3) tak, aby sa v ďalšom kroku dosiahol požadovaný predstih rozsvietenia, výhodne v rozmedzí do 0,1 s.
7. 7. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že aktivačné svetlo (3) vyžaruje žiarenie s vlnovou dĺžkou 700 až 1 850 nm.
8. 8. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že aktivačné svetlo (3) svieti s frekvenciou v rozsahu 5 až 250 Hz.
9. 9. Spôsob zrýchlenej reakcie stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že aktivačné svetlo (3) je umiestnené v rámci zváracej pištole (5).
10. 10. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku na ochranu zraku, ktorý zahŕňa optický snímač (1), priezor s optickým prvkom (2) s meniteľnou priepustnosťou na obmedzenie prieniku žiarenia zo svetelného prejavu do zraku, najmä pri zváraní a/alebo rezaní, kde optický snímač (1) na detekciu svetelného prejavu je umiestnený v rámci ochranného prostriedku a je prepojený s ovládaním optického prvku (2), vyznačujúci sa tým, že zahŕňa aktivačné svetlo (3) vyžarujúce žiarenie, ktoré je detegované optickým snímačom (1), kde aktivačné svetlo (3) je spojené s prvým stupňom dvojstupňového spínača (4), ktorého druhý stupeň je prepojený so spúšťaním technologického zariadenia, pričom aktivačné svetlo (3) je umiestnené v dosahu optického snímača (1).
11. 11. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že aktivačné svetlo (3) má aspoň jednu infračervenú LED diódu.
12. 12. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa nárokov 10 alebo 11, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že zahŕňa viacero LED diód s rozdielnymi vyžarovacími charakteristikami.
13. 13. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 12, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že aktivačné svetlo (3) je súčasťou telesa, ktoré je prispôsobené na pripojenie k zváracej pištoli (5), výhodne teleso nesie nastavovacie prvky, zdroj napájania a spínač (4).
14. 14. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že teleso má tvar prstenca.
15. 15. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 14, vyznačujúci sa tým, že aktivačné svetlo (3) má optický difúzor (8).
16. 16. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 15, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa generátor (6) frekvencie napájania aktivačného svetla (3), výhodne je generátor (6) frekvencie nastaviteľný.
17. 17. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 16, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa nastavovací prvok (7) oneskorenia aktivačného svetla (3) oproti zopnutiu spínača (4).
18. 18. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 17, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa nastavovací prvok času svietenia aktivačného svetla (3).
19. 19. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 18, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že má prvok na detekciu svetelného prejavu, ktorý je prepojený s ovládaním aktivačného svetla (3), výhodne má druhý optický snímač (9).
20. 20. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa nároku 19, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že ovládanie aktivačného svetla (3) má blok na vypínanie aktivačného svetla (3) po vzniku svetelného prejavu a/alebo má blok adaptácie oneskorenia rozsvietenia aktivačného svetla (3) oproti zopnutiu spínača (4), a/alebo blok na vynechávanie rozsvietenia aktivačného svetla (3) pri každom druhom zopnutí spínača (4), a/alebo blok na rozsvietenie aktivačného svetla (3) v cykloch vypočítaných z predchádzajúceho priebehu technologického procesu.
21. 21. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 20, vyznačujúci sa tým, že spínač (4) je spúšť zváracej pištole (5).
22. 22. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 12, 15 až 21, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že aktivačné svetlo (3) je súčasťou telesa zváracej pištole (5).
23. 23. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 12, 15 až 22, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že riadiaca elektronika (10) aktivačného svetla (3) je súčasťou telesa zváracej pištole (5) alebo je súčasťou pripojovacej koncovky hadice a elektrických káblov, ktoré spájajú zváraciu pištoľ (5) so zváracím zdrojom, pričom riadiaca elektronika (10) je prepojená s aktivačným svetlom (3) pomocou elektrických vodičov, ktorú sú aspoň na časti svojej dĺžky pripojené k zväzku hadice a elektrických káblov.
24. 24. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 23, v y z n a č u j ú c i sa tým, že má aspoň jedno externé aktivačné svetlo (32), ktoré je ohybným káblom prepojené s riadiacou elektronikou (10), výhodne má externé aktivačné svetlo (32) pripojovací prvok na jeho umiestnenie na odeve personálu.
25. 25. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 24, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že zahŕňa prvok (11) na opakovanie signálu, ktorý má prijímač optického signálu aktivačného svetla (3) a má vysielač v podobe aktivačného svetla (33) na opakovanie signálu, pričom prvok (11) na opakovanie signálu je prispôsobený na samostatné umiestnenie do blízkosti optického snímača (1).
26. 26. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 25, v y z n a č u j ú c i sa tým, že na napájanie riadiacej elektroniky (10) a aktivačného svetla (3) má batériu alebo nabíjací akumulátor, a/alebo solárny článok, a/alebo indukčnú nabíjačku priľahlo umiestnenú k zváracím káblom, a/alebo AC/DC adaptér.
27. 27. Systém na zrýchlenú reakciu stmievania optického prvku v osobnom ochrannom prostriedku podľa ktoréhokoľvek z nárokov 10 až 26, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že ochranný prostriedok je zváračská helma alebo zváračská kukla, alebo zváračský štít, alebo zváračské okuliare.