(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接システム部品のための回路板と、
コンデンサと、
該コンデンサを前記回路板に取り付けるためのインターフェースとを含み、
該インターフェースは、前記回路板の表面に対して概ね直交して延びる主立上り部と、前記回路板の表面と概ね平行に延びる拡張部と、前記コンデンサを前記回路板に電気的に接続させる手段とを含み、締結具通路が前記主立上り部を通じて形成され、端子通路が前記拡張部を通じて形成される、
溶接システム部品。
【請求項２】
前記回路板を少なくとも部分的に覆うことによって前記回路板を保護する手段を更に含み、且つ／或いは、前記コンデンサを前記回路板に電気的に接続する手段は、リード線を接続する手段を含む、請求項１に記載の溶接システム部品。
【請求項３】
前記回路板に接続される第一端子と第二端子とを更に含み、前記コンデンサを前記回路板に電気的に接続する手段は、前記コンデンサを前記第一端子に接続される前記回路板に電気的に接続する第一手段であり、当該溶接システムは、前記コンデンサを前記第二端子に接続される前記回路板に電気的に接続する第二手段を含む、請求項１又は２に記載の溶接システム部品。
【請求項４】
溶接システム部品のための回路板と、
インターフェースと、
少なくとも１つのコンデンサとを含み、
前記インターフェースは、前記回路板の表面に対して概ね直交して延びる主立上り部と、前記回路板の表面と概ね平行に延びる拡張部とを含み、締結具通路が前記主立上り部を通じて形成され、端子通路が前記拡張部を通じて形成され、前記拡張部は、端子が前記端子通路内に配置された状態で、前記回路板に電気的に接続され、前記拡張部は、前記回路板の表面から離間し、
前記少なくとも１つのコンデンサは、締結具が前記締結具通路内に配置された状態で、前記主立上り部に電気的に接続される、
溶接システム部品。
【請求項５】
前記回路板は少なくとも部分的にカプセル化される、請求項４に記載の溶接システム部品。
【請求項６】
主立上り部と拡張部とを含む第二のインターフェースを更に含み、締結具通路が前記主立上り部を通じて形成され、端子通路が前記拡張部を通じて形成され、前記主立上り部は、前記締結具通路内に配置される締結具を用いて前記コンデンサに電気的に接続され、前記拡張部は、前記回路板の表面から離間し、前記回路板は、第二端子が前記第二のインターフェースの前記端子通路内に配置された状態で、前記第二のインターフェースの前記拡張部に電気的に接続される、請求項４又は５に記載の溶接システム部品。
【請求項７】
電流が前記拡張部と前記回路板との間に配置される前記端子を通じて流れる、請求項４乃至６のうちのいずれか１項に記載の溶接システム部品。
【請求項８】
前記コンデンサは、第一のコンデンサであり、前記回路板に電気的に接続され且つ前記第一のコンデンサとバス接続される第二のコンデンサを更に含む、請求項４乃至７のうちのいずれか１項に記載の溶接システム部品。
【請求項９】
前記締結具は、リード線接続をもたらし、且つ／或いは、前記端子は、リード線接続をもたらす、請求項４乃至８のうちのいずれか１項に記載の溶接システム部品。
【請求項１０】
溶接システム部品を組み立てる方法であって、
（ａ）溶接システム部品のための回路板を提供するステップと、
（ｂ）前記回路板の表面に対して概ね直交して延びる主立上り部と前記回路板の表面と概ね平行に延びる拡張部とを含むインターフェースであり、締結具通路が前記主立上り部を通じて形成され、端子通路が前記拡張部を通じて形成されるインターフェースを提供するステップと、
（ｃ）少なくとも１つのコンデンサを提供するステップと、
（ｄ）前記締結具通路内に配置される締結具を用いて前記主立上り部を前記少なくとも１つのコンデンサに電気的に接続するステップと、
（ｅ）前記拡張部が前記回路板の表面から離間するよう、端子が前記端子通路内に配置された状態で、前記回路板を前記拡張部に電気的に接続するステップとを含む、
方法。
【請求項１１】
（ｆ）前記回路板を少なくとも部分的にカプセル化するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記覆うステップは、ステップ（ｅ）における前記接続の前に起こる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
（ｇ）主立上り部と拡張部とを含む第二インターフェースであり、締結具通路が前記主立上り部を通じて形成され、端子通路が前記拡張部を通じて形成される第二インターフェースを提供するステップと、
（ｈ）第二締結具が前記第二インターフェースの前記締結具通路内に配置された状態で、前記第二インターフェースの前記主立上り部を前記コンデンサに電気的に接続するステップと、
（ｉ）前記第二インターフェースの前記拡張部が前記回路板の表面から離間するよう、第二端子が前記第二インターフェースの前記端子通路内に配置された状態で、前記回路板を前記第二インターフェースの前記拡張部に電気的に接続するステップとを更に含む、
請求項１０乃至１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンデンサは、第一コンデンサであり、
（ｊ）第二コンデンサを提供するステップと、
（ｋ）該第二コンデンサを前記回路板に電気的に接続するステップと、
（ｌ）前記第二コンデンサを前記第一コンデンサとバス接続するステップとを更に含む、
請求項１０乃至１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
１
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は溶接システム部品に関し、より具体的には、溶接システムの構成部品のための回路板とコンデンサとの間のインターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接は様々な製品及び構造の製造及び構築における重要なプロセスである。溶接の用途は広範であり、世界中で使用されており、幾つか例を挙げれば、例えば、船舶、建造物、橋、車両、及び、パイプラインを含む。溶接は、固定の溶接作業を伴う工場内又は可搬溶接機を用いる現場のような、様々な場所において行われる。
【０００３】
自動化又は機械化された溶接では、使用者／操作者（即ち、溶接工）は、溶接機器をプログラムし或いは溶接機器に命令して溶接を行う。例えば、サブマージドアーク溶接（ＳＡＷ）では、消耗可能な中実又は管状（有芯）電極を溶融溶接部又はアークゾーン内に連続的に送り込み可能であり、溶融溶接部又はアークゾーンは、石灰、シリカ、酸化マンガン、フッ化カルシウム又は他の適切な化合物から成る一面の顆粒状の可溶性材料のようなフラックス(flux)の下に「サブマージド」(“submerged”)されることによって、大気汚染から守られる。一般的に、溶解されるとき、フラックスは伝導的になり、電極と被加工物との間に電流経路をもたらす。よって、溶融金属を完全に覆う厚いフラックスの層は、スパッタ及びスパーク（閃光）を防止し、且つ、アーク溶接プロセスの一部であり得る強い紫外線及び煙霧を抑制し得る。そのようなプロセスでは、３００〜２０００Ａに及ぶ電流を利用し得る。加えて、最大で５０００Ａの電流を多数のアークと共に使用し得る。プロセスの単一又は多数の電極ワイヤの変形が存在する。また、多数電極システムでは、ＤＣ若しくはＡＣ電力及び／又はＤＣ及びＡＣの組み合わせも使用し得る。一般的には、定圧溶接電源が最も普通に使用される。しかしながら、電圧感知ワイヤ送給装置との組み合わせで定電流システムも使用し得る。
【０００４】
手動の或いは半自動化された溶接では、使用者／操作者（即ち、溶接工）は、溶接機器を方向付けて溶接を行う。例えば、電気アーク溶接において、溶接工は、溶接ロッド又は溶接ワイヤを手動で位置付け、熱を生み出し、溶接場所にアークを生成し得る。この種類の溶接では、溶接場所からの電極の間隔は、生成されるアークに関連し、且つ、ベース及び溶接ロッド又はワイヤ材料の最適な溶解／溶融の達成に関連する。そのような溶接の品質は、溶接工の技能に直接的に依存することが多い。
【０００５】
他の種類の溶接の中でも、サブマージドアーク溶接及び電気アーク溶接は、様々な環境において起こり得る。よって、様々な条件における使用のために溶接システムの構成部品を保護することが概ね望ましい。
【０００６】
過去には、溶接システムの構成部品を保護するために、様々な方法及び装置が使用された。例えば、溶接部品の回路板を環境から守るために、例えば、浸漬硬化(dip-and-cure)エポキシ塗膜を用いて、回路板をカプセル化することが望ましかった。しかしながら、環境的保護のためのこれらの回路板のカプセル化は、コンデンサが回路板に直接的に取り付けられることを必要とする故に困難である。コンデンサの取付けのための如何なる領域も、これらの領域のカプセル化を防止するために、カプセル化に先立ち障壁化(damming)を必要とする。
【０００７】
加えて、回路板へのコンデンサの接続は、典型的には、コンデンサの材料の性質の故に高温接続である。この熱は、典型的には、回路板に移転され、よって、回路板及び回路板に取り付けられる他の部品の温度を上昇させる。コンデンサ接続部から回路板へのこの熱移転を最小限化することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来技術の問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は溶接システム部品に関し、そのような構成部品の回路板とコンデンサのためのインターフェースに関する。
【００１０】
溶接システム部品は、溶接システム部品のための回路板を含む。インターフェースが主立上り部を有し、締結具通路が主立上り部を貫通して形成される。インターフェースは拡張部を有し、端子通路が拡張部を貫通して形成される。拡張部は、端子が端子通路内に配置された状態で、回路板に電気的に接続される。拡張部は回路板の表面から離間する。コンデンサは、締結具が締結具通路内に配置された状態で、主立上り部に電気的に接続される。
【００１１】
以下の詳細な記載及び添付の図面から、様々な特徴が当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】溶接環境を示す概略図である。
【図２】図１の溶接機を示す斜視図である。
【図３】図２の溶接機の一部を示す拡大図であり、アクセスパネルが一部切り取られた状態で示されている。
【図４ａ】図３に示される回路板組立体の一部を示す上面図である。
【図４ｂ】図４ａに示される回路板組立体の一部を示す正面図である。
【図５】図４ｂの回路板組立体の一部を拡大して示す側面図である。
【図６】図５のインターフェースを示す斜視図である。
【図７】図６のインターフェースを示す上面図である。
【図８】図６のインターフェースを示す側面図である。
【図９】図６のインターフェースを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
現時点で出願人が知る最良の形態に関して、本発明を実施する最良の形態を記載する。実施例及び図面は例示的であるに過ぎず、請求項の範囲及び精神によって判断されるような本発明を限定することは意図されていない。
【００１４】
図面を今や参照すると、図１は溶接環境１０を例示している。溶接環境１０は、溶接システム１２と、被加工物１４とを含む。溶接システム１２は、溶接ガン１６を含み、溶接ガン１６は、ワイヤ送給機（図示せず）に接続されたワイヤ送給通路を備え、溶接電源１８に接続された電極を備える。例示的な溶接環境１０は、送給コントローラ２０や、溶接システム１２をプログラムし且つ監視するためのユーザインターフェース２４を備える出力コントローラ２２も含む。溶接環境１０は、例えば、棒電極ホルダ、ＴＩＧトーチ、又は、電気アーク溶接と共に使用するための他の装置を含んでもよく、或いは、他の種類の溶接のための他の機器を適宜含み得る。
【００１５】
被加工物１４及び近接空間は、溶接ガンを使用して溶接を形成し得る溶接作業領域２６を概ね定める。サブマージド溶接（ＳＡＷ）、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）、例えば、ＭＩＧ溶接、及び、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）、例えば、ＴＩＧ溶接を含む、様々な種類の例示的な溶接を溶接環境内で行い得る。
【００１６】
溶接システム１２は、溶接電流及び電圧を生成するための電源１８のような溶接機器と、溶接電流及び電圧を制御するための溶接制御システムと、溶接電流及び電圧を監視するための監視システムとを含む。監視システムは、溶接ワイヤ送給速度、溶接ワイヤ残量、操作者によって望まれるあらゆる種類の溶接フィードバック、及び、他の所望の動作パラメータのような、様々な他の動作パラメータも監視し得るが、動作パラメータは、それらに限定されない。
【００１７】
１つの実施態様では、図２及び図３に最良に示されるように、溶接電源１８は、電線給電溶接、例えば、送電線網から電力供給される溶接に関して例示されている。しかしながら、溶接電源１８は、例えば、モータ発電機を備える、エンジン溶接のような、他の種類の溶接のためでもあり得ることが理解されるべきである。溶接電源１８は、溶接のために出力リード線に電力を供給する機器を収容するのに適したキャビネット２８を含む。
【００１８】
キャビネット２８は、ベース３０と、アクセスパネル３２と、制御パネル３４と、側方パネル３６と、カバー３８とを含む。
【００１９】
アクセスパネル３２は、空気ルーバ（空気取入れ口）を任意に含み得る。アクセスパネル３２は、キャビネット２８内に配置されるインペラ又はブロアのような任意的なファンへのアクセスをもたらし得る。
【００２０】
溶接電源１８又はユーザインターフェースは、例えば、溶接機の出力を調節し、或いは、他の制御操作、例えば、溶接モード、アーク制御等を行うために、ノブ、スライド、スイッチ、ボタン、又は、他のデジタル若しくはアナログの制御装置（コントロール）のような、多数の入力装置を任意的に含み得る。溶接電源１８又はユーザインターフェースを制御パネル３４の上に取り付け得る。加えて、溶接システム１２の動作パラメータ並びに任意的なゲージの表示のために、ディスプレイ装置を溶接電源１８又はユーザインターフェースにも締結し得る。任意的なチョッパ(chopper)を具備する或いは具備しない制御盤に入力装置を関連付け得る。
【００２１】
図３に最良に示されるように、溶接電源１８は、所望に、スイッチ、抵抗器、整流器、ダイオード、電力制御盤、及び、コンデンサ４２のような様々な電子部品４０も含む。これらの様々な電子部品を制御パネル３４に隣接してキャビネット２８内の区画内に所望に取り付け得る。よって、例示の実施例において、それらは制御パネル３４に関連付けられる正面開口を通じてアクセス可能である。
【００２２】
コンデンサ４２との関連のための例示的な回路板組立体４４を図４ａ及び図４ｂに示す。回路板組立体４４は、はんだ側「Ｓ」と部品側「Ｃ」とを有する回路板４６を含む。回路板組立体４４は、回路板４６に電気的に接続される多数の関連する電気部品４０を任意に含み得る。加えて、任意的なヒートシンク組立体（図示せず）を回路板４６に熱的に接続し得る。
【００２３】
図５に最良に示されるように、コンデンサ４２は、少なくとも１つのインターフェース７０によって回路板４６に接続される。回路板組立体４４は、一対の取付け端子（一方が示されている）と、正の取付け端子７２及び負の取付け端子（図示せず）とを含み、正の取付け端子７２及び負の取付け端子の各々は、それぞれのインターフェース７０に接続されている。図５乃至９は、正の取付け端子７２に関して記載されている。しかしながら、以下に記載するように、負の取付け端子（図示せず）及びそれぞれのインターフェース７０の構成への接続は、特段に記載される点を除き、正の取付け端子７２及びそれぞれのインターフェース７０の構成への接続に類似する。
【００２４】
図５乃至９に最良に示されるように、インターフェース７０は、そのようなものは必要とされないが、主立上り部７４と、主立上り部７４の長手方向に対して実質的に垂直な方向にある距離だけ概ね延びる拡張部７６とを含む。例示的なインターフェース７０は、単一の銅片から機械加工される。しかしながら、インターフェース７０を銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、又は、コンデンサ４２を支持するのに適した任意の他の材料のような任意の他の適切な材料から形成し得ること、及び、インターフェース７０は、回路板４６とコンデンサ４２との間に導電性経路を形成することが理解されなければならない。
【００２５】
インターフェース７０はヒートシンクとして作用し、回路板４６及び／又はコンデンサ４２の熱を下げ得る。これは回路板４６を保護し、回路板に接続される部品４０が、コンデンサ４２が回路板４６に直接的に接続される場合に比べて、より低温で動作することを可能にする。結果的に、図４ａ及び４ｂに例示されるように、複数のコンデンサ４２を共にバス接続し、且つ／或いは、そうでない場合よりも回路板４６上に共により近接して配置し得る。加えて、この構造は、回路板組立体４４の設置中のインダクタンスを最小限化する。少なくとも１つの構造において、回路板４６は、厚い銅基板を含んでもよく、銅基板の上には、他の層及び構成部品が配置される。
【００２６】
主立上り部７４は、主立上り部７４を通じて形成される締結具通路７８を含む。拡張部７６は、主立上り部７４の一端から延び、拡張部を通じて形成される端子通路８０を含む。
【００２７】
締結具通路７８は、インターフェース７０を直接的に或いは任意の部品取付部８２を用いてコンデンサ４２に締結するために、ボルト又は他の締結装置のような締結具８２を内部に配置し得るよう形成される。部品取付部を、例えば、インターフェース７０と異なる材料で作成し得る。クリップ、ネジ、ピン、又は、インターフェース７０をコンデンサ４２に電気的に接続するのに適した任意の他の機構によって、インターフェース７０をコンデンサ４２に締結し得る。更に、例示するように、回路板４６及び／又はコンデンサ４２に電気的に接続するために、締結具８２は、１つ又はそれよりも多くのリード線をインターフェース７０の頂部に取り付け得るよう、任意の第一の正のリード線接続８６をもたらす。追加的に或いは代替的に、任意のワッシャを締結具８２の端部とインターフェース７０の表面との間に配置し得る。
【００２８】
端子通路８０は、回路板４６をインターフェース７０に取り付け、コンデンサ４２を回路板４６に電気的に接続するために、端子通路８０内に端子７２を配置し得るよう形成される。ボルト、クリップ、ネジ、ピン、又は、回路板４６をインターフェース７０に電気的に接続するのに適した任意の他の機構によって、端子７２をインターフェース７０に締結し得る。更に、例示するように、端子７２への接続は、回路板４６及び／又はコンデンサ４２に電気的に接続するために、１つ又はそれよりも多くのリード線をインターフェース７０の頂部に取り付け得るよう、任意的な第二の正のリード線接続８８をもたらし得る。
【００２９】
負の取付け端子（図示せず）と関連付けられるインターフェース７０も、回路板４６及び／又はコンデンサ４２に電気的に接続するために、１つ又はそれよりも多くのリード線を負の取付け端子（図示せず）と関連付けられるインターフェース７０の頂部に取り付け得るよう、類似の第一及び第二の負のリード線接続を有し得ることが理解されなければならない。追加的に或いは代替的に、任意のワッシャを端子７２の端部とインターフェース７０の表面との間に配置し得る。
【００３０】
図５に例示するように、正の取付け端子７２の場合、電流「Ｉ」は、主立上り部７４及び／又は締結具８２に沿ってコンデンサ４２から、拡張部７６を通じて正の取付け端子７２に至る方向に流れる。負の取付け端子（図示せず）の場合、電流は、正の取付け端子７２のための方向と正反対の方向に流れる。例示の実施態様において、正の取付け端子７２内の電流の流れ「Ｉ」は、拡張部７６と回路板４６の表面との間にある。
【００３１】
組立て中、正の取付け端子７２を任意の所望の部品４０と共に回路板４６の部品側「Ｃ」に接続し得る。正の取付け端子７２が回路板４６に接続された後、主立上り部７４は、回路板４６の表面から離れる方向に延び、拡張部７６は、回路板４６の表面から離れる方向に上げられる。例示の実施態様において、主立上り部７４は、回路板４６の表面に対して概ね直角に延び、拡張部７６は、回路板４６の表面と概ね平行に延びる。
【００３２】
回路板４６をカプセル化材料９０で任意に覆い得る。引き続き、コンデンサ４２及びインターフェース７０を回路板４６に接続し得る。
【００３３】
代替的に、回路板４６の一部を所望に障壁化し(dammed)、回路板４６をカプセル化材料９０で覆い、次に、端子７２及び他の部品６６をコンデンサ４２及びインターフェース７０と接続し得る。更に、代替的に、コンデンサ４２をはんだ側「Ｓ」に位置付け、よって、部品側「Ｃ」への接続を最少距離で可能にするよう、端子７２、よって、インターフェース７０を回路板４６のはんだ側「Ｓ」に取り付け得る。
【００３４】
インターフェース７０が回路板４６に接続されるや否や、主立上り部７４は、回路板４６の表面から離れる方向に延び、拡張部７６は、回路板４６の表面から離れる方向に上げられる。例示の実施態様において、主立上り部７４は、回路板４６の表面に対して概ね直角に延び、拡張部７６は、回路板４６の表面と概ね平行に延びる。
【００３５】
１つの組立体では、締結部８２への接続よりも大きな力を用いて、端子７２への接続を行い得る。例えば、締結具８２を１０〜１５インチ−ポンドのトルクで締め付け得るのに対し、端子を５０インチ−ポンド以上のトルクで締め付け得る。
【００３６】
通常操作の間も、インターフェース７０は、組立て中に、望ましくない熱が回路板４６から吸収されるのを減少し得る。主立上り部７４及び拡張部７６は、コンデンサ４２からの熱が回路板４６内に吸収されるのを妨げる。加えて、複数のコンデンサ４２を共にバス接続し且つ回路板上に共に比較的より近接して配置し得るので、組立て中に複数のインターフェース７０を共に比較的近接して取り付け得ることが想定される。
【００３７】
動作の原理及び態様を特定の実施態様に関して説明し且つ例示したが、その範囲又は精神から逸脱せずに、特別に説明し且つ例示した以外でも実施し得ることが理解されなければならない。
【符号の説明】
【００３８】
１０  溶接環境 (welding environment)
１２  溶接システム (welding system)
１４  被加工物 (work piece)
１６  溶接ガン (welding gun)
１８  溶接電源 (welding power supply)
２０  ワイヤ送給コントローラ (wire feed controller)
２２  出力コントローラ (power controller)
２４  ユーザインターフェース (user interface)
２６  溶接作業領域 (welding work area)
２８  キャビネット (cabinet)
３０  ベース (base)
３２  アクセスパネル (access panel)
３４  制御パネル (control panel)
３６  側方パネル (side panel)
４０  電子部品 (electronic component)
４２  コンデンサ (capacitors)
４４  回路板組立体 (circuit board assembly)
４６  回路板 (circuit board)
６８  他の部品 (other components)
７０  インターフェース (interface)
７２  正の取付け端子 (positive mounting terminal)
７４  主立上り部 (main riser portion)
７６  拡張部 (extension portion)
７８  締結具通路 (fastener passageway)
８０  端子通路 (terminal passageway)
８２  締結具 (fastener)
８４  任意の部品取付部 (optional component mount)
８６  第一の正のリード線接続 (first positive lead connection)
８８  第二の正のリード線接続 (second positive lead connection)
９０  カプセル化材料 (encapsulation material)
Ｃ    部品側 (component side)
Ｓ    はんだ側 (solder side)
【図１】
0005566479.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
0005566479.tif 000008
【図７】
0005566479.tif 000009
【図８】
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【図９】
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