SK289030B6 - Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment - Google Patents
Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment Download PDFInfo
- Publication number
- SK289030B6 SK289030B6 SK50031-2016A SK500312016A SK289030B6 SK 289030 B6 SK289030 B6 SK 289030B6 SK 500312016 A SK500312016 A SK 500312016A SK 289030 B6 SK289030 B6 SK 289030B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- light
- activation light
- optical element
- dimming
- accelerated
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 148
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims description 83
- 230000004044 response Effects 0.000 title abstract description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 229
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 69
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 150
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 claims description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 230000001795 light effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 abstract 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000023077 detection of light stimulus Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyThe field of technology
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.The invention relates to shortening the reaction time of a self-dimming optical element in personal protective equipment, for example in a welding helmet, where the optical element dims in response to an intense light manifestation of an ongoing process, for example in response to an ignited electric arc during welding, cutting and the like.
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
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.Personal protective equipment such as self-darkening glasses, shields, hoods, helmets and similar items are used to protect vision during welding, cutting and similar activities that are accompanied by intense light. An essential part of such protective means is an optical element that is able to change its light transmission based on an instruction from the control circuit. An electric arc produces intense ultraviolet, infrared and visible light radiation. A sensor sensitive to the said light manifestation gives an instruction to darken the optical element, and the darkened optical element prevents the passage of harmful components of radiation into the vision.
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.In order to achieve reliable vision protection, it is important that the optical element darkens as quickly as possible after detecting the occurrence of a dangerous light phenomenon, that is, for example, after the ignition of an electric arc during welding. There are various solutions to fulfill this technical task, e.g. according to the published documents WO2005009309A1, WO2011097841A1, US8264265B2, US2013128135A1, which shorten the detection time of the occurrence of a dangerous light phenomenon and shorten the reaction time of the optical element itself, that is, they shorten the time the optical element needs to achieve an optical change. These two stages of detection and response take less than 0.3 ms, some quality welding helmets are capable of dimming within 0.05 ms (1/20,000 sec.) of an arc flash (Figure 1 and 9). These times are low in absolute terms and it is problematic to reduce them further, but to achieve better vision protection it would be advantageous to achieve a zero reaction time.
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.Publications US2003206491A1, WO2008082751A1 describe control of a welding helmet by voice, the welder can dim the optical element in advance using a voice command. Other solutions that have a control button or similar elements work on a similar principle and thanks to this, they can dim even before the electric arc is ignited. However, such solutions are inconvenient, requiring constant issuing of instructions, which contradicts the requirement for automated activity.
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.An improvement is provided by US patent publication 7,812,279 B2, where a welding helmet is controlled by a command from a welding machine when welding with a protective atmosphere. During such welding, the electric arc is ignited with a certain delay from the activation of the trigger on the welding gun. This delay, on the order of fractions of a second, is created on purpose, so that the shielding gas from the pressure vessel is first delivered to the vicinity of the weld. This provides the ability to instruct the welding helmet to dim before the arc is ignited. In the case of the invention according to publication US 7 812 279 B2, the dimming instruction is sent to the helmet by radio transmission. However, this requires the helmet to have a receiver element to communicate with the welding machine. Therefore, such a solution cannot be used with already existing self-darkening helmets. The use of radio transmission between the transmitter and receiver on the helmet is problematic, when welding creates a strong electromagnetic field that can prevent proper transmission. At workplaces with multiple welding locations, complications arise with the interference of multiple communication radio frequency channels. The disadvantage is also the energy requirement and complexity of the receiving circuit, which will need a relatively powerful own power source for its operation.
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.A solution that is simple, energy-efficient, usable for various types of protective equipment, shortens the time between the appearance of the light phenomenon and the darkening of the optical element, and is not inconvenient for personnel to wear and operate is desired and unknown.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
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.The invention in the method category is defined in claims 1 to 9, and in the system category it is defined in claims 10 to 27. The shortcomings mentioned in the state of the art are substantially eliminated by the method for the accelerated dimming reaction of the optical element in the personal eye protection means, in which the optical the sensor on the protective device detects the light manifestation of the technological process and, based on the signal from the optical sensor, the dimming of the optical element is activated, which by its darkening limits the penetration of radiation from the light manifestation into the vision according to the present invention, the essence of which is that within the device that implements technological process with a light manifestation, an instruction to start the relevant technological process is detected, and subsequently, based on this instruction, the activation light is turned on, which shines towards the optical sensor on the protective means so that the optical sensor is activated by means of the activation light even before optical sensor d eteges the light manifestation of the technological process. By activating the optical sensor is meant the detection of light by the optical sensor, which results in issuing an instruction to darken the optical element.
Doterajší riadiaci cyklus automatického stmievania optického prvku bol zjednodušene nasledujúci:The previous control cycle of the automatic dimming of the optical element was simplified as follows:
1. pokyn na začatie technologického procesu,1. instruction to start the technological process,
2. rozbeh technologického procesu,2. start-up of the technological process,
3. svetelný prejav technologického procesu,3. light manifestation of the technological process,
4. detekcia svetelného prejavu optickým snímačom,4. detection of the light manifestation by an optical sensor,
5. pokyn na stmavenie optického prvku,5. instruction to darken the optical element,
6. stmavenie optického prvku.6. darkening of the optical element.
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:Here it can be seen that during the first three steps according to the prior art, the protective device is only in a standby state, it does not perform any activity. In the solution according to the present invention, the control of the protective agent starts already from the first step, thereby obtaining the important time required for darkening:
1. pokyn na začatie technologického procesu a pokyn na rozsvietenie aktivačného svetla,1. instruction to start the technological process and instruction to turn on the activation light,
2. rozbeh technologického procesu a rozsvietenie aktivačného svetla,2. starting the technological process and turning on the activation light,
3. detekcia aktivačného svetla optickým snímačom,3. detection of the activation light by an optical sensor,
4. svetelný prejav technologického procesu a stmavenie optického prvku,4. light manifestation of the technological process and darkening of the optical element,
5. detekcia svetelného prejavu optickým snímačom, ponechanie stmavenia.5. detection of the light manifestation by an optical sensor, leaving the darkening.
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.It is sufficient if the activation light lasts as long as the optical sensor of the protective device records the light manifestation of the technological process itself. The activation light will typically overlap with the detection of the light event for a short period of time, and then the activation light will be turned off to reduce its overall power requirements. If the illumination by the activation light lasted for an unnecessarily long time, it could cause the optical element to darken even at a time when the technological process itself, including the accompanying light manifestation, had already ended. In any case, the activation light should shine at least for a time that corresponds to the lead time, the pre-ignition of the activation light before the moment of detection of the light manifestation of the technological process. The value of the time overlap between the lighting of the activation light and the light display can be adjusted using the control element, usually the total time of the activation light will not be longer than 2 to 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.In order to improve the coordination of the lighting time of the activation light with the technological process in progress, an arrangement in which the control of the activation light is able to recognize the occurrence of a light manifestation, for example directly by its own, second optical sensor or indirectly by measuring the increase in electric arc current, will be advantageous. This recognition is not necessary for the function of the activation light, the activation light can simply go out after e.g. one second after lighting up, but there are work operations (e.g. short spot or seam welds) where a long activation lighting time would in fact already overlap the end of the respective phase of the technological process. Then the optical element would be darkened, despite the already finished light display. Therefore, if the control of the activation light can recognize the beginning of the light manifestation, the activation light can be turned off immediately, because the darkening of the optical element will already be ensured based on the detection of the light manifestation.
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.A second optical sensor located, for example, near the activation light near the body of the welding gun can ensure the recognition of the light manifestation for the need to turn off the activation light. The term welding gun in this description refers to the welding torch (torch, gun) with which welding is performed, i.e. primarily determines the place of welding. The optical sensor for recognizing the light manifestation is named second in this description only to distinguish it from the necessary optical sensor on the protective means itself. In another version according to this invention, the instruction to turn off the activation light after the occurrence of a light manifestation can be based on the current meter in the supply cables of the welding gun, or such an instruction can be part of the control of the automated welding workplace. Shortening the lighting time of the activation light reduces energy requirements and increases the life of the used battery or accumulator.
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.The time between the instruction to start the technological process and its light manifestation varies depending on the specific type of technological process. In the case of welding with a non-melting electrode in a protective atmosphere of gases (TIG, WIG) or welding with a winding electrode (MIG-MAG) in a protective atmosphere of CO2 or CO2 with argon (Metal Inert Gas, Metal Active Gas), the electric arc is purposefully ignited with a delay from the trigger being pressed on the welding gun. This time (pre-gas time) can be so long that immediate lighting of the activation light would cause an unnecessarily early darkening, which could be uncomfortable or confusing for the welder. The proposed solution can actually achieve a negative dimming response time to light exposure. It will therefore be advantageous if the instruction to turn on the activation light can be delayed after the instruction to start the technological process. This delay will preferably be adjustable, typically with a time of up to 2 seconds.
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.In order to achieve a balance between reliable eye protection and between the comfort of the welder, it is advisable to achieve a certain but very short negative reaction time between the light manifestation and the obscuration of the optical element. Exactly zero reaction time is technically problematic to stably achieve, setting with a non-zero positive reaction time leads to insufficient use of the potential of the invention. To optimize the short negative time, an arrangement can be used where the control of the activation light includes the recognition of the light manifestation of the technological process. This recognition can also be used to turn off the activation lighting after a light event occurs, as described earlier in this description. The control of the activation light can include an adaptation algorithm by which the control learns to set the optimal value of the delay compared to the moment of the instruction to start the technological process. Adaptation can start, for example, with the first illumination of the activation light, the illumination delay will be zero, and the time until the light manifestation is recorded will be measured. This time reduced by a small amount of advance is used as a correction for the subsequent delay. Gradually, the control of the activation light can learn how long and with what statistical deviation the time lasts between the instruction to start the technological process and its light manifestation. After a certain period of inactivity, which could signal a transition to another workplace or after a reset, the adaptation algorithm starts anew. It is possible to use manual delay setting combined with automatic setting based on time measurement.
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.If the system also includes a second optical sensor, i.e. its own light sensor, the method can also include a learning algorithm, which analyzes the time between pressing the trigger of the technological process and the appearance of its light. After measuring the time, the next time the trigger is pressed, the emitting signal of the activation light is sent just before the light manifestation should occur, thus saving the power supply of the activation light. The activation light control procedure can be programmed to the so-called multi-stroke, for example, two- or four-stroke welding, when the welding source reacts to one press of the trigger by igniting an electric arc, while keeping it active until the second press of the trigger. Pressing the trigger a second time will extinguish the electric arc. It is also possible to proceed with the scoring mode, where the welding source starts pulse welding with an interrupted electric arc for individual weld points with one press of the trigger. Pressing the trigger a second time ends scoring mode.
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.Some technological processes have working modes that are started by pressing the trigger and then continue until the next trigger is pressed. Pressing the trigger a second time indicates the termination of the given process phase. If the activation light control switch is connected to the mentioned trigger, for example with the trigger of the welding gun, the activation light will receive an inappropriate signal to light up at the end of the given phase of the process, which, although not dangerous, will reduce the comfort of the welder. For modes that start with the first pull of the trigger and continue until the second pull of the trigger, it will be advantageous to have the trigger light illuminate every first switch pull and the trigger light control will ignore every second switch pull. Such an optional mode can be set within the control of the activation light. Counting which closure is first and which is second in order will usually be adjustable.
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.With the same goal - to omit the activation light when the switch is turned on for the second time in the previously described mode, it is also possible to proceed in such a way that the control of the activation light can recognize the ongoing technological process, and then it can decide that pressing the trigger and turning on the switch during the ongoing phase of the technological process does not mean an instruction to turning on the activation light. A second optical sensor connected to the control of the activation light can be used to recognize the ongoing technological process.
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.There are also technological processes, for example spot welding, where after the trigger is pressed, and therefore after the switch is turned on, the phase of the process with the intermittent occurrence of light manifestation is started. In the event that the control of the activation light is linked to the control of an interrupted process, the activation light will light up before each separate occurrence of a light manifestation. In the event that the relevant device is completely separate and not connected to the control of the activation light, it will be advantageous if the control of the activation light will recognize repeating cycles of light manifestations of the technological process. Such a procedure can be part of an adaptation algorithm, where, based on the regularly recurring extinction and emergence of a light manifestation (without pressing the switch), the control will turn on the activation light before the calculated emergence of the next light manifestation.
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.In addition to entering a dimming instruction even before the appearance of light, an essential feature of the present invention is activation lighting, which is responded to by the existing optical sensor of the protective means. According to the state of the art, cable transmission or a radio frequency channel could be used to control, for example, a welding helmet, but this would require a new construction of the helmet. Such a helmet would only be compatible with devices from the same manufacturer, and the solution could not be used on existing helmets. Creating an activation light according to this description solves all these problems in a simple way. Using the activation light, a one-way communication channel is created with an optical sensor on the protective means, while no modification or retrofitting of the protective means is required. An existing optical sensor serves as a receiver in this one-way communication channel. It is enough to place an activation light within the range of the optical sensor of the protective device and it will control all types of protective devices regardless of their manufacturer, because all such protective devices react to light.
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.The activation light has no problems with interference in case of close location with other workstations with activation light. It is simply true that if the activation light has penetrated into the neighboring workplace, it means that a dangerous light manifestation of the technological process is also penetrating there, and it is necessary to better separate these workplaces, or the protective device will be dimmed even at the instruction of the neighboring workplace. It is therefore not necessary to encode or modulate the signal from the activation light in any way.
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.The shortcomings mentioned in the state of the art are substantially eliminated by the system for the accelerated reaction of the dimming of the optical element in the personal protective means for eye protection, which includes an optical sensor, a visor with an optical element with variable transmittance to limit the penetration of radiation from the light manifestation into the vision, where the optical sensor to detect the light manifestation is located within the protective means and is connected to the control of the optical element according to the invention, the essence of which is that it includes an activation light emitting radiation that is detected by an optical sensor, the activation light has a switch that is intended to be connected with the activation of the technological device, while the activation light is located within the range of the optical sensor.
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.The activation light emits radiation that falls within the sensitivity spectrum of the optical sensor on the protective device. Naturally, it should not be about dangerous ultraviolet radiation, against which personnel should be protected. Usually the activation light will be at least one infrared LED. Optical sensors are sensitive to infrared light, and a small input from an infrared LED is sufficient to activate the optical sensor. To achieve the effect, the design and power of the LED diode, which is used, for example, in remote controls, the power of the LED diode in the range of 0.1 to 2 W is sufficient. These are considered completely safe for human health. The use of activation light, for example in the form of an infrared LED, represents as it were emulating or deceiving the detection of the light manifestation of the technological process. After the activation light is illuminated, the situation appears to the optical sensor as if the light manifestation has already occurred, and therefore it issues an instruction to darken the optical element. In fact, the light manifestation caused by the technological process, that is, the light manifestation with dangerous components of radiation, occurs only after the activation light is turned on.
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.The mentioned main features of the invention provide the expert with various possibilities of how to realize them by specific technical means. The activation light can be placed in various places in the workplace, while it should be in sight of the optical sensor of the protective device. When welding with a welding torch, with the so-called with a welding gun that has a trigger, an arrangement in which the activation light switch is located on the trigger of the welding gun or is part of this trigger and the activation light is located directly on the gun, for example on its muzzle, has proven to be very advantageous. The welder always holds the gun in such a way that he can see it while working, and also the place of light manifestation is located near the gun. It follows from this that the protective device, especially the welding helmet, is oriented with its optical sensor in such a way that the optical sensor has the welding gun in its field of view.
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.Even if the workplace is automated or robotic, the activation light can be placed on the welding torch, as a light effect will be created near it. On the line, the activation light can also be placed in a fixed place or several activation lights can be used, which are controlled together. Then every worker who looks from the assumed side to the given workplace has some of the activation lights in the field of view of the optical sensor of his protective equipment.
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.The activation light can have a stable power supply during lighting or it can be powered by a frequency-interrupted voltage. Some optical sensors have an increased sensitivity to a certain range of frequencies, and for that reason the system can also include an adjustment element to change the power supply frequency of the activation light. In that case, the activation light will not only have a specific emitted wavelength, but also an emitted frequency. In the case of frequency-interrupted power supply, it is advantageous if the power supply has a frequency in the range of 5 to 250 Hz. The power supply of the activation light, the frequency generator, the delay adjustment element and the other electronic elements necessary to control the activation light can also be collectively named as control electronics, control unit in this description and claims.
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.The wavelength of the LED diode is basically stable, if there is a need to shine light with different wavelengths, several different LEDs can be used within one activation light, which are switched on selectively or simultaneously. The wavelength spectrum in the range of 700 to 1850 nm proved to be advantageous.
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.The present invention can be used in the design of new welding technologies, but it will be very advantageously used especially with existing welding equipment. An important advantage is that the protective agent itself does not need to be modified in any way. The system may include an activation light switch that will be designed to work with a normal welding gun trigger. The switch can take the form of a microswitch through which the trigger of the welding gun is pressed. When the trigger is pressed, the activation light switch is also pressed. In order to achieve high versatility of the device with the activation light, the activation light can be part of a ring that is designed to be put on and fixed through the mouth of the welding torch. The ring is attached to the burner body, or to the gun body. The ring carries at least one source of activation light, preferably an infrared LED. An optical diffuser can advantageously be used to distribute the light radiation to the other parts of the ring. It is also possible to use an arrangement that has several LEDs with different or the same optical emission properties, that is to say with different or the same wavelength. In the case of several LEDs, these can be distributed around within the ring to ensure the reliable function of the activation light at different positions of the welding torch, or welding gun.
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.In an advantageous arrangement, the activation light can be covered with a replaceable transparent or translucent protective cover, a cover that is resistant to heat, mechanical stress, sparks that arise during the technological process, especially during welding. Such packaging, or the cover will be designed as an easily replaceable consumable, which can be exchanged for a new piece after deterioration without tools. This will protect the surface of the activation light, which is, for example, made of plastic in the case of an LED light. The protective cover, the cover of the activation light can be circular or U-shaped, it can be made of polycarbonate or glass.
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.Activation light, or the control electronics of the activation light, in addition to the switch, can also have a control circuit that sets its characteristics. The delay of the start of illumination from the moment the switch is turned on can be set. Furthermore, the power supply frequency can be set. It will also be advantageous if the lighting time is also set, after which the activation light stops shining. The activation light may also have a low battery indication and similar service functions. To increase battery life, the activation light can have a power setting.
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.In case of implementation of the system according to this invention in a welding gun, its trigger switch can be used, with which the control electronics of the activation light will be connected. The trigger switch in the case of welding guns for MIG/MAG, TIG is usually in the form of a microswitch with a high lifetime of switching cycles. It is advantageous if, when connecting the control electronics to this switch, a galvanic separation is created, for example by means of a relay or by means of an optocoupler. The use of one switch to start the welding process and to control the activation light can also have the opposite hierarchy, when the control electronics switch is used to start the welding process. This leads to the fact that in case of non-functioning switching of the control electronics, for example in the case of a discharged battery of the activation light, even the welding itself will not be switched on. This will increase vision protection, as welding will only be possible with a functional system according to the present invention.
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.The switch on the welding gun can be made as two-stage, when switching always occurs one after the other. This can be advantageously used in the event that the shielding gas pre-blow time is set to zero during welding and the electric arc is ignited as soon as the switch is pressed. With a two-stage switch, the first switching circuit controls the control electronics of the activation light, the second switching circuit starts the welding process itself. Thanks to this, the necessary time lead is created even in the case of a very small or zero pre-blow of the shielding gas.
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.It will also be advantageous if the activation light can be turned on as a control even without starting the technological process. Such a mode is used to easily check whether the given protective device reacts correctly to the activation light. In the event that a separate activation light switch is connected to the trigger of the welding gun, it is sufficient to press the trigger and thus also the activation light switch when the technological equipment is turned off (e.g. when the welding machine, welding source is turned off). The protective device should react to such switching by going dark for the set time. In the event that the activation light switch is included in the technology device or the switch is in software form, a separate hardware or software control switch can similarly be created to actuate the activation light.
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.The activation light together with the control electronics can be placed in a common body, on a common PCB board, which will be advantageous especially in the case of a version that will be designed to complement existing welding guns, which can be added without modifying the welding gun itself. The design for separate and independent addition of existing welding guns will be compact. In the case of designing a new welding gun or in the case of hardware modification of the welding gun, an arrangement in which the control electronics and the activation light are in separate parts will be advantageous. This ensures better mechanical, radiation, electromagnetic and thermal protection of the control electronics, which can be located in the body of the welding gun, for example inside the handle of the welding gun. A small hole will be sufficient for the activation light, it can be created in the parting plane of the gun molding, which will simplify the corresponding adjustment of the injection mold.
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.The activation light placed in the welding gun can be placed near the surface of the outer body or it can also be placed inside it, and the light flux from the activation light will be brought out by means of an optical conductor to the surface of the welding gun, which will improve the protection of the activation light. In this direction, there are options for several versions and combinations with different number of activation light sources and with different arrangement of guiding the optical signal to the surface of the welding gun.
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.Placing the control electronics inside the body of the welding gun provides good spatial encapsulation options and also makes it possible to create sufficient space for an electrical power source, such as an accumulator or replaceable battery, which can be accessed in an opening shaft. In order to obtain even more installation space without increasing the weight of the welding gun, which the welder holds in his hand, the control electronics can be located outside the welding gun, for example in the connecting terminal, which is a hose with shielding gas and a cable with welding current connected to the welding device. It can be, for example, the so-called euro-end, which is used in a standardized version by several manufacturers of welding devices and welding sources. From this place, according to this invention, electric wires come from the control electronics to the welding gun, where the activation light is located. Placing the control electronics next to or in the connection terminal makes it possible to create a sufficiently large housing for the control electronics. With such an arrangement, the control electronics can also be powered using its own adapter from the mains, or the adapter is used only for charging the accumulator. The control electronics located near or in the connection terminal completely eliminate the risks arising from the proximity of the welding process.
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.Placing the activation light within or directly on the welding gun successfully covers most welding situations and most welding positions. The welder usually sees the welding gun in order to move it along the weld. However, there are situations when the welder works in an environment that covers the optical sensor of the protective device (for example, when welding metal frames). In such a case, the protective means (helmet) may not be darkened at all, because even if the welder sees the electric arc with his eyes, the optical sensor is covered by the environment (for example, a flat piece of metal directly in front of the helmet, across the field of view of the optical sensor) and cannot reach it optical information causing darkening of the protective means.
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.This is a dangerous phenomenon, since there will not be a delay in the darkening of the protective means, which is eliminated by the present invention, but there will be no darkening at all during the light display. Here, the present invention provides the advantage of separately transmitting information about the light display. One of the activation light sources can be made external, which is connected to the control electronics with a flexible cable and placed on a sleeve, glove or other suitable place. Velcro, a clip or other suitable mechanical means can be used to fasten the external source of activation light, or the garment or glove can have a small transparent sheath created for this purpose, for example sewn on, which also forms a protective cover. An externally connectable activation light can be the only or only additional activation light in a system with multiple activation light sources. For connection, a connector (e.g. pin jack) on the surface of the welding gun can be used, into which the cable of the external activation light source is connected. Depending on the setting, the connection can disconnect the stable activation light or both sources can light up at the same time. The external source of activation light can be attached to the welder's body closer to the optical sensor or directly on the protective means, for example on the helmet.
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.The described principle of activating an optical element with variable transmittance can also be used to increase the sensitivity of low-quality, low-sensitivity protective devices that do not sufficiently protect human vision and recognize light manifestations unreliably or only at higher intensity. To improve the transmission of optical information from the activation light, a signal repeating element can be used, which detects the activation of the activation light at its input and further switches on its own activation light at the output. Such an element for repeating the signal works as its spatial expander, extender, amplifier. It can be used in a situation where the optical sensor on the protective device is shadowed or in a situation where the optical sensor is not very sensitive. The element for repeating the signal can be attached in close proximity to the optical sensor, i.e. directly on the welding helmet. The activation light of the signal repeater element will be located near the optical sensor.
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.A disposable replaceable battery can be used to power the control electronics, the energy requirements of the system are low. A rechargeable battery can also be used which is replaceable or charged from an adapter or charged from a solar cell similar to a welding helmet. A solution where the accumulator is charged by induction from the flowing current in the welding cable is also shown to be advantageous. The proximity of the welding cable and hose with the flowing shielding gas can also be used for charging with a dynamo with a propeller that uses the energy of the flowing shielding gas. Last but not least, it is powered by a permanent source from the electrical network using the appropriate adapter. Such a connection is especially advantageous if the control electronics of the activation light is located outside the welding gun, for example in the connection end of the cable and hose.
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.An important advantage of the present invention is the universal use in cooperation with any protective means that has an optical sensor for detecting the light manifestation of the technological process. The solution can be used with existing welding helmets, hoods, shields and goggles. The technological process can be manual, automated or combined. This will usually be arc or laser welding, cutting, plasma cutting and the like. It will be particularly advantageous to use it in arc welding with shielding gas. The method and system does not require modification or addition of the protective agent. Even protective means with a slow reaction, i.e. even protective means of the cheap category, can obtain a very short, essentially even zero or negative reaction time compared to the time point when the light manifestation of the technological process is manifested in the solution in question. This will make it possible to reduce the overall cost of eye protection and improve the health of welders.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings
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.The invention is explained in more detail with the help of figures 1 to 18. The used scale between the individual elements of the system, the shape of the activation light, as well as the displayed time ratios are non-binding, informative or have been directly modified to increase clarity.
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.Figure 1 shows a time graph with the progress of welding and dimming of a welding helmet according to the state of the art. Process G corresponds to the supply of shielding gas and starts at the moment of pressing the trigger on the welding gun. Process E represents the ignition and burning of the electric arc. Process D is the darkening of the welding helmet. The time period x expresses the delay in the darkening of the protective agent compared to the light manifestation.
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.Figure 2 is a time graph with the course of welding and dimming of the protective means according to the present invention, where process A - lighting of the activation light - is also marked. Phase I in figures 1 and 2 is the pre-gas phase, phase II is the developed electric arc time, phase III in figures 1 and 2 is the post-gas phase. Time a is a deliberate delay in the activation light coming on compared to the instruction to start the technological process. Time b is the advance of the activation light before the light manifestation. Time c represents the advance of darkening before the appearance of the light manifestation.
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.Figure 3 is an axonometric view of a welder's workplace with a manually operated welding gun on which a ring-shaped activation light is placed. The dashed lines emanating from the activation light represent infrared radiation.
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.Figure 4 shows the activation light. The arrow indicates the threading of the ring with the activation light on the welding gun. The dashed lines emanating from the activation light represent infrared radiation. In figure 5, the activation light from figure 4 is rotated so that its body with control elements is visible.
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.In Figure 6, there is a time graph with the course of welding and dimming of the protective device with the switching off of the activation light after the detection of a light manifestation. The activation light time is shorter than in the case of the solution according to Figure 2, where the activation light is on for the set time. Time a is a deliberate delay in the activation light coming on compared to the instruction to start the technological process. Time b is the advance of the activation light before the light manifestation. Time c represents the advance of darkening before the appearance of the light manifestation.
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.Figures 7 and 8 show the steps for adapting the activation light control. In the first step according to Figure 7, the activation light starts to light up immediately after the instruction to start the technological process. In the x-th step, for example already in the second adaptation step according to Figure 8, the control set the delay "a", which can be further shortened in the next step. The lighting time of the activation light is shown the same in Figures 7 and 8 for clarity, however, it is possible to combine this adaptation with the switching off of the activation light, as indicated in Figure 6.
Obrázok 9 je algoritmus postupu pri stmievaní zváračskej helmy podľa stavu techniky.Figure 9 is a prior art welding helmet dimming procedure algorithm.
Následne na obrázku 10 je postup pri stmievaní ochranného prostriedku s využitím aktivačného svetla.Subsequently, Figure 10 shows the procedure for dimming the protective device using an activation light.
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.Figure 11 is a block diagram of the basic elements of the activation light control. Figure 12 shows a block diagram of the control with turning off the activation light according to the instruction from the second optical sensor.
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.Figure 13 represents an adaptation of the control of the activation light in a technological process where a series of cycles occurs after the first press of the trigger. The activation light is triggered when the trigger is pressed for the first time, then during two cycles the protective agent is darkened only based on the detection of the light manifestation itself.
Na obrázku 14 je vyobrazené umiestnenie riadiacej elektroniky vnútri telesa zváracej pištole.Figure 14 shows the location of the control electronics inside the body of the welding gun.
Obrázok 15 predstavuje umiestnenie riadiacej elektroniky v pripojovacej eurokoncovke hadice a kábla.Figure 15 shows the location of the control electronics in the connecting euro end of the hose and cable.
Obrázok 16 vyobrazuje samostatné umiestnenie riadiacej elektroniky, ktorá je napájaná AC/DC adaptérom z elektrickej siete.Figure 16 shows a separate location of the control electronics, which is powered by an AC/DC adapter from the mains.
Na obrázku 17 je schematické zapojenie externého aktivačného svetla, pričom je tiež naznačené, že spínač riadiacej elektroniky je spúšťou zváracej pištole.Figure 17 shows the schematic connection of the external activation light, while it is also indicated that the control electronics switch is the trigger of the welding gun.
Obrázok 18 znázorňuje prvok na opakovanie signálu, ktorý prenáša signál z aktivačného svetla do blízkosti optického snímača na zváračskej helme.Figure 18 shows a signal repeater element that transmits the signal from the activation light to the vicinity of the optical sensor on the welding helmet.
Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of implementation of the invention
Príklad 1Example 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.The system according to this example in Figures 2, 3, 4, 5, 10 and 11 is used in a normal workshop without system integration. The welding machine for MIG/MAG welding with a melting electrode in a protective atmosphere has a welding gun 5 with a trigger that starts the technological process - gas supply, wire shift and electric arc. The welder has a self-darkening helmet that is made by a different manufacturer than the welding equipment. During welding, the welding helmet reacts to the detected light manifestation of welding. The welding helmet in this example has a dimming response of 0.15ms. During this time, the welder's vision is exposed to dangerous radiation.
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.In this example, the set-up is completed with an activation light 3. This is part of a small ring, which has an inner diameter larger than the diameter of the torch on the welding gun 5. The ring has removable inner rings, by gradually removing or adding them, a suitable inner diameter of the ring can be chosen . Two infrared LEDs are placed in the ring on opposite sides. Both are covered by an optical diffuser 8, which distributes the emitted light to the surroundings.
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.Both infrared LEDs have a wavelength of 850 nm, an approximate angular dispersion of 140° and are powered by a common source that has frequency excitation at the output. The frequency value on the 6-frequency generator is adjustable using a small rotary potentiometer in the range of 5 to 250 Hz. Similarly, the delay time for the start of the activation light is adjustable from the moment switch 4 is turned on. This time can be adjusted from 0 s to 1 s using the delay setting element 7. The third setting element is used to determine the activation lighting time. In this example, the time is adjustable from 1 s to 3 s. The fourth setting element changes the power supply of the infrared LEDs, under normal conditions the power of one LED at the level of 250 mW is sufficient for activation. The harmlessness of the activation light 3 for the unprotected vision of the surrounding personnel is evidenced by the fact that the type of LED diode used is used in remote controls of home electronics. The use of an infrared remote control is not considered to be a risk even in a situation where invisible radiation is directed directly into the eyes of a person.
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.In this example, the switch 4 of the activation light 3 has the form of a flat switching circuit that is glued to the control edge of the trigger. When the trigger is pressed, switch 4 is first turned on and then the trigger of the welding machine is turned on.
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.After pressing the trigger of the welding gun 5, the welding machine opens the valve with protective gas. Approximately 0.5 s after opening the valve, it starts an electric arc, which starts the technological process. At the same time as the trigger was pressed, the switch 4 of the activation light 3 was turned on. The control circuit delayed the illumination of the activation light 3 by approximately 0.4 s after pressing the switch 4. At this moment, the activation light 3 is lit and the optical sensor 1 on the welding helmet reacts by giving an instruction to eclipse optical element 2. This instruction arrives at optical element 2 approximately 0.1 s before the actual ignition of the electric arc. In the time of 0.5 s, when the light manifestation of welding appeared, the welding helmet is already darkened. In this way, the welding helmet's darkening time was essentially negative at the level of approx. 0.1 s.
Príklad 2Example 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.The automatic welding line in the body shop has several activation lights 3 located in fixed locations. The welding control system issues an instruction to turn on the activation light 3 about 0.1 s before the instruction to ignite the electric arc in the given section of the line. Workers who control the process look at the line through a welding helmet with a self-dimming optical element 2. The latter responds to an instruction from the optical sensor 1, which first detects the activation light 3 and later the light manifestation of the technological process itself.
Príklad 3Example 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.The system in this example is used with a laser cutting machine. Switch 4 is in software form. Before bringing the laser beam to the cutting site, the central control system issues an instruction to illuminate the activation lights 3, which are located on the working arm as well as on the corners of the table. One activation light 3 can be controlled directly, the others can be part of separate elements 11 for repeating the signal.
Príklad 4Example 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.The activation light 3 according to figures 6 and 12 has its own extinguishing control. This function works on the basis of cooperation with the second optical sensor 9, which in this example is located in the ring on the welding gun 5. The activation light control 3 receives information that the second optical sensor 9 recorded the light manifestation of the technological process. This information means that the activation light is no longer needed, and based on it, the control turns off the activation light 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.Since the second optical sensor 9 can be faster than the optical sensor 1 of an unknown supplier in the protective device, the instruction to turn off the activation light 3 can be intentionally delayed, e.g. 3 ms, during which even ordinary, lower-quality protective equipment reacts to light exposure.
Príklad 5Example 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.The control of the activation light 3 includes an adaptation algorithm that measures the time between the instruction to start the technological process and the appearance of the light manifestation. According to the time measured according to Figures 7 and 8, the delay of the activation light 3 lighting up is gradually increased in several iterative steps until the moment when the advance of the lighting of the activation light 3 compared to the light manifestation is at the level of 0.1 s. Then this delay is observed for the following clocks, continuously measuring whether the activation light 3 lights up sufficiently in advance of the light manifestation.
Príklad 6Example 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.The activation light 3 is triggered when the trigger is pressed for the first time, then during two cycles the protective means is darkened only on the basis of the detection of the light manifestation itself, since the cycles were not accompanied by the closing of the switch 4. During three cycles, the control of the activation light 3 adapted to the detected course of the light manifestations and before with the expected fourth and every subsequent light manifestation, the control lights the activation light 3. The consequence of this procedure is that the second and third blackout of the protective means is delayed according to the reaction time of the given protective means, the next blackout is already performed ahead of time.
Príklad 7Example 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.The activation light 3 according to Figure 14 is encapsulated in the plastic body of the welding gun 5. On the surface of the body of the welding gun 5, there is a hole through which the removable cover of the LED diode of the activation light 3 protrudes. The cover is made of transparent plastic and can be pulled out in case of damage by turning and to exchange.
Riadiaca elektronika 10 je umiestnená v rukoväti zváracej pištole 5, kde je tiež vytvorená otváracia šachta na vloženie batérie alebo nabíjacieho akumulátora.The control electronics 10 is located in the handle of the welding gun 5, where there is also an opening shaft for inserting the battery or charging accumulator.
Príklad 8Example 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.The activation light 3 with three sources in the form of LEDs is, according to Figure 15, placed in the plastic body of the welding gun 5, similarly to the previous example. The control electronics 10 is located in the connecting end of the hose and electric cable, in this example in the so-called standardized euro end. The activation light 3 is powered via a thin cable connected to a hose with shielding gas.
Príklad 9Example 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.The control electronics 10 is in a separate box that is close to the welding source, while the connecting cable connecting the control electronics 10 to the activation light 3 is connected to the hose with the shielding gas. An AC/DC adapter is used to power the control electronics 10 and the activation light 3, in this example with a micro-USB end, which corresponds to the connector on the body of the control electronics 10. The use of a USB power adapter with 5V voltage simplifies the assembly of the system.
Príklad 10Example 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.In this example according to figure 17, the trigger of the welding gun 5 itself is used as the switch 4. On the surface of the welding gun 5 there is a pin connector that allows the connection of an external activation light 32. This takes the form of an LED diode in a housing with a mechanical clip that can be clipped on the edge of the glove or on the sleeve of the welder's protective clothing. In this example, the external activation light 32 lights up together with the activation light 3 on the welding gun 5.
Príklad 11Example 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.In this example, according to Figure 18, the system is supplemented with a separate element 11 for repeating the signal. It has the external form of a small box with its own source of electricity. The element 11 for repeating the signal has an optical signal receiver and a transmitter in the form of an activation light 33 for repeating the signal. After capturing the light from the activation light 3, the activation light 33 lights up to repeat the signal, which can be placed closer to the optical sensor 1 of the welding helmet. The element 11 for repeating the signal can be equipped with an adhesive layer so that the activation light 33 for repeating the signal can be directly glued into the field of view of the optical sensor 1 of the welding helmet.
Príklad 12Example 12
Systém je v tomto príklade využitý pri rezaní plazmou.In this example, the system is used for plasma cutting.
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.In terms of the mentioned features and procedures, an expert in the relevant field can create other specific arrangements and procedures that use the main features of this invention without expending inventive step.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
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.The industrial applicability of the invention is obvious. According to the present invention, it is possible to repeatedly manufacture and use systems for triggering the dimming of an optical element in advance of the development of a light display.
Zoznam vzťahových značiek a skratiekList of relation marks and abbreviations
TIG, WIG - tungsten (wolfram) inert gas welding PCB - printed Circuit boardTIG, WIG - tungsten inert gas welding PCB - printed circuit board
240 V - rozvodná elektrická sieť so striedavým napätím240 V - distribution electrical network with alternating voltage
Claims (27)
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50031-2016A SK289030B6 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment |
| CA3005703A CA3005703A1 (en) | 2015-12-07 | 2016-05-31 | Method and system for an accelerated reaction of darkening of the optical device in personal protective equipment |
| CN201680071532.1A CN108366878B (en) | 2015-12-07 | 2016-05-31 | Method and system for dimming of optics within personal protective equipment to accelerate response |
| PCT/IB2016/053188 WO2017098340A1 (en) | 2015-12-07 | 2016-05-31 | Method and system for accelerated reaction of the darkening of the optical element in a welding protective device |
| ES16734032T ES2753600T3 (en) | 2015-12-07 | 2016-05-31 | Method and system for an accelerated reaction of darkening of the optical device in personal protective equipment |
| EP16734032.2A EP3386451B1 (en) | 2015-12-07 | 2016-05-31 | Method and system for accelerated reaction of the darkening of the optical element in a welding protective device |
| US15/779,082 US10945887B2 (en) | 2015-12-07 | 2016-05-31 | Method and system for an accelerated reaction of darkening of the optical device in personal protective equipment |
| EP16202639.7A EP3178454B1 (en) | 2015-12-07 | 2016-12-07 | Method and system for accelerated reaction of the darkening of the optical element in a welding protection device |
| ES16202639T ES2703396T3 (en) | 2015-12-07 | 2016-12-07 | Method and system for the accelerated reaction of the darkening of the optical element in a welding protection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50031-2016A SK289030B6 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK500312016A3 SK500312016A3 (en) | 2017-12-04 |
| SK289030B6 true SK289030B6 (en) | 2023-02-08 |
Family
ID=60452007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK50031-2016A SK289030B6 (en) | 2015-12-07 | 2016-05-30 | Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK289030B6 (en) |
-
2016
- 2016-05-30 SK SK50031-2016A patent/SK289030B6/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK500312016A3 (en) | 2017-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3178454B1 (en) | Method and system for accelerated reaction of the darkening of the optical element in a welding protection device | |
| RU2407045C2 (en) | System having darkening light filter, method of controlling system with darkening filter and protective mask for darkening light filter | |
| US20210361489A1 (en) | Personal protective system tool communication system | |
| CN110712163B (en) | Lighting system for power tool | |
| US8721103B2 (en) | Utility helmet with integrated lighting system | |
| CN102014819B (en) | Weld characteristic communication system for a welding mask | |
| US7934846B1 (en) | Welding helmet having an automatic lighting system | |
| US20070131664A1 (en) | Welder with light source | |
| US11369520B2 (en) | Auto-darkening welding helmet | |
| SK289030B6 (en) | Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment | |
| SK8047Y1 (en) | Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment | |
| CN101247917B (en) | Method for controlling protection visor | |
| SK501162015U1 (en) | Method and system for accelerated response dimming optical element in personal protective equipment | |
| KR101930993B1 (en) | Welding mask lighting equipment | |
| KR20160023319A (en) | a welding machine torch for lighting | |
| KR20170095019A (en) | The luminaire is equipped with welding face | |
| CN209500054U (en) | Auto-changing Shade Welding Mask Made | |
| US20210121329A1 (en) | Heated welding lens | |
| CN201019914Y (en) | Automatic light-adjusting electric-welding mask | |
| KR20190047491A (en) | Smart lamp for electric stand | |
| KR20190065825A (en) | Welding holder aids | |
| JP2015041212A (en) | Alarm unit |