發(fā)明背景

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種由發(fā)電機(jī)供電并且具有輔助功率輸出以用于為輔助負(fù)載(如燈、電動工具以及類似物)供應(yīng)電能的焊機(jī)。

相關(guān)技術(shù)說明

電弧焊接機(jī)器可以由發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)供電，從而允許電弧焊接機(jī)器獨立于公用電源來運行。這樣的電弧機(jī)器可以具有允許其他電氣設(shè)備運行的輔助功率輸出(例如，插座)。輔助功率的頻率(例如，60hz)通常取決于驅(qū)動發(fā)電機(jī)的發(fā)動機(jī)的運行速度(rpm)。將期望提供一種電弧焊接系統(tǒng)，其中，輔助功率輸出的頻率既是用戶可調(diào)的又是獨立于發(fā)動機(jī)速度的。

發(fā)明簡要概述

以下概述呈現(xiàn)了簡化的總結(jié)，以提供對本文所討論的系統(tǒng)和方法的一些方面的基本理解。本概述不是對在此討論的系統(tǒng)和方法的廣泛的綜述。這并不旨在確定關(guān)鍵的要素或限定這樣的系統(tǒng)和方法的范圍。其唯一的目的是以簡化的形式呈現(xiàn)一些概念，作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)的說明的序言。

以下總結(jié)了本發(fā)明的實例方面和實施例。應(yīng)理解，可以單獨地或彼此組合地提供這些實例方面和/或?qū)嵤├?/p>

根據(jù)一個方面，提供了一種包括焊接電源的電弧焊接系統(tǒng)。該焊接電源包括開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器。焊接電極操作性地連接至該開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器以從該開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器接收電能并從該電弧焊接系統(tǒng)產(chǎn)生電弧。變頻輔助電源通過該電弧焊接系統(tǒng)的輔助功率輸出向輔助負(fù)載供應(yīng)電能。發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)操作性地連接至該焊接電源和該變頻輔助電源，以向該焊接電源供應(yīng)電能從而產(chǎn)生該電弧，并且進(jìn)一步將電能供應(yīng)至該變頻輔助電源?？刂破鞑僮餍缘剡B接至該變頻輔助電源并且被配置成用于根據(jù)輔助電源頻率設(shè)置來控制該變頻輔助電源的輸出電壓頻率。該變頻輔助電源的輸出電壓頻率是獨立于該發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)的發(fā)動機(jī)速度的。

根據(jù)另一個方面，提供了一種包括焊接電源的電弧焊接系統(tǒng)。該焊接電源包括開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器。焊接電極操作性地連接至該開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器以從該開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器接收電能并從該電弧焊接系統(tǒng)產(chǎn)生電弧。第一變頻輔助電源通過該電弧焊接系統(tǒng)的第一輔助功率輸出向第一輔助負(fù)載供應(yīng)電能。第二變頻輔助電源通過該電弧焊接系統(tǒng)的第二輔助功率輸出向第二輔助負(fù)載供應(yīng)電能。發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)操作性地連接至該焊接電源、該第一變頻輔助電源和該第二變頻輔助電源，以向該焊接電源供應(yīng)電能從而產(chǎn)生該電弧，并且進(jìn)一步將電能供應(yīng)至該第一和第二變頻輔助電源?？刂破鞑僮餍缘剡B接至該第一和第二變頻輔助電源并且被配置成用于根據(jù)第一輔助電源頻率設(shè)置來控制該第一變頻輔助電源的第一輸出電壓頻率，并且根據(jù)第二輔助電源頻率設(shè)置來控制該第二變頻輔助電源的第二輸出電壓頻率。位置信號接收器操作性地連接至該控制器并且被配置成用于接收位置信號并且基于該位置信號來產(chǎn)生當(dāng)前位置信息。該控制器自動地基于該當(dāng)前位置信息確定該第一輔助電源頻率設(shè)置和該第一變頻輔助電源的輸出電壓水平。

根據(jù)另一個方面，提供了一種包括焊接電源的電弧焊接系統(tǒng)。該焊接電源包括開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器。焊接電極操作性地連接至該開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器以從該開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器接收電能并從該電弧焊接系統(tǒng)產(chǎn)生電弧。變頻輔助電源通過該電弧焊接系統(tǒng)的輔助功率輸出向輔助負(fù)載供應(yīng)電能。發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)操作性地連接至該焊接電源和該變頻輔助電源，以向該焊接電源供應(yīng)電能從而產(chǎn)生該電弧，并且進(jìn)一步將電能供應(yīng)至該變頻輔助電源。控制器操作性地連接至該變頻輔助電源并且被配置成用于根據(jù)輔助電源頻率設(shè)置來控制該變頻輔助電源的輸出電壓頻率。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)接收器操作性地連接至該控制器，并且被配置成用于接收gnss信號并且基于這些gnss信號生成當(dāng)前位置信息，其中該控制器自動地基于該當(dāng)前位置信息確定該輔助電源頻率設(shè)置和輸出電壓水平。

附圖簡要說明

圖1是實例電弧焊接系統(tǒng)的示意圖；

圖2是實例電弧焊接系統(tǒng)的示意圖；

圖3是實例電弧焊接系統(tǒng)的示意圖；并且

圖4是實例電弧焊接系統(tǒng)的示意圖。

發(fā)明詳細(xì)說明

本發(fā)明涉及一種由發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)供電并且具有用于向輔助負(fù)載供應(yīng)電能的一項或多項變頻輔助功率輸出的電弧焊機(jī)?，F(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，其中相同的參考編號在通篇中被用來指代相同的要素。將理解的是，這些不同附圖不必以彼此按比例的方式來繪制，在給定的附圖內(nèi)也同樣是這樣，并且特別地，部件的尺寸被任意地繪制，以便于對附圖加以理解。在以下描述中，出于解釋的目的，闡述了多個具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的全面理解。然而，可能明顯的是，可以不需要這些具體的細(xì)節(jié)地實踐本發(fā)明。此外，本發(fā)明的其他實施例是可能的并且能夠以除了如所描述的方式之外的方式來實踐和實施本發(fā)明。在描述本發(fā)明中采用的術(shù)語和短語是出于促進(jìn)對本發(fā)明的理解的目的，并且不應(yīng)該被認(rèn)為是限制性的。

如在此使用的，術(shù)語“焊接”指代電弧焊接工藝。實例電弧焊接工藝包括金屬保護(hù)電弧焊(smaw)(例如，手弧焊)、藥芯焊絲電弧焊(fcaw)以及其他焊接工藝，如氣體保護(hù)金屬電弧焊(gmaw)、氣體保護(hù)鎢極電弧焊(gtaw)等等。

圖1中示意性地示出了實例電弧焊接系統(tǒng)10。焊接系統(tǒng)10包括由發(fā)動機(jī)14驅(qū)動的發(fā)電機(jī)12，由此形成發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)。實例發(fā)動機(jī)包括柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、lp燃?xì)獍l(fā)動機(jī)等等。發(fā)電機(jī)12產(chǎn)生用于為焊接電源16(下文中未“焊機(jī)”)供電的電能。發(fā)電機(jī)12被示意性地示出為同步3相交流發(fā)電機(jī)。然而，該發(fā)電機(jī)不需要就是同步3相交流發(fā)電機(jī)。例如，如果期望的話，該發(fā)電機(jī)可以是單相交流發(fā)電機(jī)或直流發(fā)電機(jī)。

焊機(jī)16包括用于在電弧焊接過程中生成焊接波形的電路。圖1中將焊接操作示出為在焊接電極20(耗材或非耗材)和工件22之間延伸的電弧18。

焊機(jī)16還包括用于向一個或多個輔助功率輸出24、26(例如，圖1中的auxl和aux2)提供交流或直流電的電路。輔助功率輸出24、26向輔助負(fù)載28、30提供電力?？梢杂珊笝C(jī)16供電的實例輔助負(fù)載包括工具、燈、泵、裝料機(jī)等等。在常規(guī)發(fā)電機(jī)驅(qū)動的焊機(jī)中，輔助功率將由發(fā)電機(jī)12供應(yīng)。如果電弧焊接系統(tǒng)是具有用于向焊機(jī)供應(yīng)電能的一個或多個電池的混合供電電弧焊接系統(tǒng)，則還可以從電池供應(yīng)該輔助功率。

輔助功率輸出24、26可以包括便于連接至輔助負(fù)載28、30的適當(dāng)?shù)某隹?。實例出口包括例如在北美常見的nema標(biāo)準(zhǔn)出口、在歐洲常見的cee出口、以及其他類型的出口。輔助功率輸出24、26可以包括易于適應(yīng)在全世界不同地理地點使用的多種樣式的出口，或者焊機(jī)16可以包括用于將一種樣式出口轉(zhuǎn)換到成另一種樣式出口的適當(dāng)?shù)倪m配器。

在圖1的電弧焊接系統(tǒng)10中，輔助功率輸出24、26是變頻輔助功率輸出。可以調(diào)整輔助功率輸出的輸出電壓頻率。輔助功率輸出24、26處的輸出電壓由焊機(jī)16內(nèi)的一個或多個逆變器提供。焊機(jī)16包括操作性地連接至逆變器的控制器32來控制輔助功率輸出24、26處的輸出電壓的特征(例如，頻率和電壓水平)。通過已知的脈寬調(diào)制技術(shù)，控制器32可以在輔助功率輸出24、26處提供不同電壓水平、和頻率。例如，當(dāng)在北美使用時，可以控制輔助功率輸出24、26以所期望的電壓水平(例如，120v、240v等)提供60hz的功率。當(dāng)在歐洲使用時，可以控制輔助功率輸出24、26以所期望的電壓水平(例如，220v等)提供50hz的功率。其他頻率和電壓是有可能的。例如，當(dāng)在機(jī)場使用時，可以控制輔助功率輸出以120v提供400hz的功率。

控制器32根據(jù)一個或多個輔助電源頻率設(shè)置(例如，0hz或dc、50hz、60hz、400hz等)來設(shè)置輔助功率輸出24、26的輸出電壓頻率。控制器32還根據(jù)一個或多個輔助電源電壓設(shè)置(例如，100v、120v、208v、220v、240v等)來設(shè)置輸出電壓水平?？刂破骶哂杏糜趦Υ鎸o助功率輸出的設(shè)置的相關(guān)聯(lián)的存儲器部分34。焊機(jī)16包括用戶界面36，該用戶界面操作性地連接至控制器32以便直接從焊接系統(tǒng)10的用戶接收對輔助功率輸出24、26的頻率和/或電壓的設(shè)置。用戶界面36還可以允許設(shè)置多種不同焊接參數(shù)，如焊接電壓和電流、焊接波形、焊絲給送速度等。

在某些實施例中，焊機(jī)16可以包括被配置成用于接收位置信號并基于該位置信號生成當(dāng)前位置信息的位置信號接收器38。當(dāng)前位置信息包括標(biāo)識出位置信號接收器38以及由此焊機(jī)16的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)。位置信號接收器38操作性地連接至控制器32并與該控制器通信以周期性地將當(dāng)前位置信息傳輸至該控制器?？刂破?2可以基于由位置信號接收器38提供的當(dāng)前位置信息自動地確定輔助電源頻率設(shè)置和輸出電壓水平。為此，控制器32可以編程有適合于全世界不同地理地點的默認(rèn)頻率和電壓水平設(shè)置。因此，焊機(jī)16可以自動確定其當(dāng)前地理地點并且根據(jù)當(dāng)前地理地點設(shè)定輔助功率輸出24、26的頻率和/或電壓水平。如果期望的話，這樣的設(shè)置可以經(jīng)由用戶界面36手動地超越控制。如焊接系統(tǒng)10從一個地點移動到另一個地點，就可以自動地或手動地將輔助功率輸出24、26的電壓和頻率設(shè)置調(diào)整為適合于當(dāng)前地點的設(shè)置。

位置信號接收器38的一個實例是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(gnss)接收器。gnss接收器從在軌衛(wèi)星接收gnss信號傳輸，并且基于每次傳輸?shù)男羞M(jìn)時間來確定gnss接收器的位置。gnss接收器包括全球定位系統(tǒng)(gps)接收器和伽利略系統(tǒng)與格羅納茲(glonass)系統(tǒng)的接收器。

控制器32可以是電子控制器并且可以包括處理器?？刂破?2可以包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、可編程邏輯控制器等等中的一者或多者?？刂破?2可以包括存儲致使該控制器提供在此賦予它的功能的程序指令的存儲器部分34(例如，ram或rom)。

圖2以所示焊機(jī)的額外細(xì)節(jié)提供實例電弧焊接系統(tǒng)10的另一個示意圖。發(fā)電機(jī)12中的電樞繞組向焊機(jī)內(nèi)的開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器40供應(yīng)電功率。實例開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器包括直流斬波器、逆變器等等。來自發(fā)電機(jī)的交流功率由功率轉(zhuǎn)換器40內(nèi)的整流器42整流。整流器42的直流輸出供應(yīng)焊機(jī)的直流總線43。直流總線43進(jìn)而將電能供應(yīng)給開關(guān)電路，如斬波器或逆變器44。

出自斬波器/逆變器44的電引線46、48提供用于電弧焊接電流的完整電路。電弧焊接電流從斬波器/逆變器44流動通過電極20、跨過電弧18、并通過工件22。焊接電極20和工件22經(jīng)由電引線46、48操作性地連接至開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器40。焊接電極20從開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器40接收電能(如由發(fā)動機(jī)-發(fā)電機(jī)供應(yīng))，以用于產(chǎn)生電弧18。

控制器32操作性地連接至開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器40以向開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器提供控制信號來控制焊接波形?？刂破?2可以經(jīng)由反饋信號監(jiān)測焊接工藝的多個不同方面(例如，焊接電流/電壓)并因此在電弧焊接過程中調(diào)節(jié)焊接參數(shù)。

控制器32還操作性地連接至用于通過輔助功率輸出24向輔助負(fù)載28供應(yīng)電能的變頻輔助電源50。控制器32控制如上所述的變頻輔助電源50的輸出頻率和/或電壓水平。發(fā)電機(jī)12向變頻輔助電源50和開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器40兩者供應(yīng)電能。然而，變頻輔助電源50與斬波器/逆變器44和電弧焊接電流有效地電絕緣。變頻輔助電源50可以包括整流器52和逆變器54，以用于由發(fā)電機(jī)12的功率輸出產(chǎn)生所期望的交流輸出電壓和頻率。發(fā)電機(jī)12可以被配置成用于向如圖2中所示的變頻輔助電源50供應(yīng)3相電功率、或(如果期望的話)單相電功率。

變頻輔助電源50的輸出可以如上討論地以手動或自動方式被調(diào)整成滿足有待從變頻輔助電源供電的輔助負(fù)載的要求。而且，變頻輔助電源50的輸出電壓頻率是獨立于發(fā)動機(jī)14的速度(rpm)的。發(fā)電機(jī)12供應(yīng)的電功率的頻率取決于發(fā)動機(jī)14的轉(zhuǎn)速。然而，由于逆變器54由整流的發(fā)電機(jī)輸出來產(chǎn)生變頻輔助電源50的輸出電壓，所以供應(yīng)給輔助負(fù)載28的輸出電壓頻率可以不同于發(fā)電機(jī)供應(yīng)的電功率的頻率。發(fā)動機(jī)14例如在不同負(fù)載條件下的速度的波動將不會影響變頻輔助電源50的輸出電壓頻率。

圖3提供實例電弧焊接系統(tǒng)10的另一個示意圖。在圖3中，變頻輔助電源包括逆變器54，但沒有整流器。逆變器54由焊機(jī)的直流總線43供電。因此，直流總線43和整流器42被合適地確定成同時向開關(guān)型功率轉(zhuǎn)換器40中的斬波器/逆變器44和變頻輔助電源50中的逆變器54兩者供應(yīng)電能。

圖4提供了實例電弧焊接系統(tǒng)10的又另一個示意圖。圖4中所示的系統(tǒng)與圖2中的類似，但添加了第二變頻輔助電源56。第二變頻輔助電源56包括與第一變頻輔助電源50分離開的整流器58和逆變器60。第二變頻輔助電源56通過第二輔助功率輸出26向第二輔助負(fù)載30供應(yīng)電能。第二變頻輔助電源56的輸出電壓和頻率可以獨立于第一變頻輔助電源50來加以設(shè)置。因此，焊機(jī)可以同時為不同的輔助負(fù)載供應(yīng)不同的電壓和/或頻率。例如，第一變頻輔助電源50可以被設(shè)置成以120v、60hz(或220、50hz)提供功率，并且第二變頻輔助電源可以被設(shè)置成以不同電壓/頻率(例如，120v、400hz)提供功率。輔助功率輸出24、26與彼此或與焊接電流電絕緣。可以經(jīng)由來自位置信號接收器38(圖1)的當(dāng)前位置信息自動地或經(jīng)由用戶界面36手動地確定第一和第二變頻輔助電源50、56提供的頻率和/或電壓。與第一變頻輔助電源50相同，第二變頻輔助電源56的輸出頻率獨立于發(fā)動機(jī)14的速度(rpm)。

如果期望的話，第二變頻輔助電源56中的逆變器60可以直接從焊機(jī)的直流總線43供電。

圖中示出了具有兩個輔助功率輸出和變頻輔助電源的電弧焊接系統(tǒng)。然而，如果期望的話，該電弧焊接系統(tǒng)可以包括額外的輔助功率輸出和變頻輔助電源。

應(yīng)該明顯的是，本披露是通過舉例的方式的并且可以通過添加、更改或消除來作出多種不同改變而不脫離本披露內(nèi)容中的教導(dǎo)的合理范圍。因此，本發(fā)明不限于本披露的特定的細(xì)節(jié)，除非以下權(quán)利要求書必要地如此限定。