使用發(fā)電機的發(fā)動機速度控制的焊接系統(tǒng)和焊接方法
【專利說明】使用發(fā)電機的發(fā)動機速度控制的焊接系統(tǒng)和焊接方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是于2012年7月27日提交的題為“焊機發(fā)電機的發(fā)動機速度控制”的美國臨時申請?zhí)?1/676，733的非臨時美國專利申請，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明總體上涉及焊接系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更具體地講，涉及發(fā)動機驅(qū)動的焊機發(fā)電機。
[0004]焊接系統(tǒng)和方法存在許多應(yīng)用。許多這些應(yīng)用在本質(zhì)和設(shè)置上是工業(yè)應(yīng)用，從而允許與電力網(wǎng)連接或者與一些其他的集中式電力連接。然而，許多其他應(yīng)用不允許自身實現(xiàn)這種容易的連接，例如焊接的位置在室外或者其他遠離電力連接的地方。這些應(yīng)用可能需要產(chǎn)生它們自己的電力的可動單元。用于這些應(yīng)用的焊接系統(tǒng)通常包括驅(qū)動電力發(fā)電機的內(nèi)燃機。根據(jù)焊接工藝的類型以及啟動并保持焊弧的電力要求，發(fā)電機提供可以轉(zhuǎn)換成各種形式的電力。
[0005]考慮到噪聲、燃料消耗、排放物以及發(fā)電設(shè)備的一般磨損和損耗在這些應(yīng)用中總是存在，并且變得愈加嚴重。通常，希望在可行的情況下在仍然給電流負載提供充足電力的同時減少所有的這些因素。這些負載可以包括焊接消耗，而且包括用于照明、工具等的輔助電力輸出。在工作的某些時間，輔助負載可以構(gòu)成來自電源的唯一消耗。然而，在焊接期間，負載會發(fā)生變化，并且單個電力輸出設(shè)置可能不足以適于這種變化性的系統(tǒng)。
[0006]需要改進用于控制發(fā)動機驅(qū)動的電源的技術(shù)，特別是用于改變負載(例如焊接中遇到的這些負載)的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種設(shè)計成響應(yīng)于這些需求的焊接電源控制的新方法。根據(jù)某些實施例，一種焊接系統(tǒng)包括:發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機，該發(fā)電機包括驅(qū)動地聯(lián)接到發(fā)電機的內(nèi)燃機；電力轉(zhuǎn)換電路，該電力轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接到發(fā)電機并且配置成將由發(fā)電機輸出的電力轉(zhuǎn)換成適于焊接的電力；以及焊炬，該焊炬在工作時接收來自電力轉(zhuǎn)換電路的電力，用于啟動并維持焊弧。至少一個傳感器，該傳感器配置成感測來自發(fā)電機的電力消耗的參數(shù)。控制電路配置成接收來自傳感器的信號，確定發(fā)電機的電力消耗，并且基于電力消耗來控制發(fā)動機的速度。
[0008]根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種焊接系統(tǒng)，所述焊接系統(tǒng)包括:發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機，該發(fā)電機包括驅(qū)動地聯(lián)接到發(fā)電機的內(nèi)燃機；電力轉(zhuǎn)換電路，該電力轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接到發(fā)電機并且配置成根據(jù)至少兩種不同的焊接工藝將由發(fā)電機輸出的電力轉(zhuǎn)換成適于焊接的電力；以及使用來自電力轉(zhuǎn)換電路的電力用于啟動并維持焊弧的裝置。所述裝置可以包括用于不同焊接工藝的不同的焊炬或電極夾具。至少一個傳感器配置成感測來自發(fā)電機的電力消耗的參數(shù)。控制電路配置成接收來自傳感器的信號，確定發(fā)電機的電力消耗，并且基于電力消耗和焊接工藝來控制發(fā)動機的速度。
[0009]本發(fā)明還提供了一種用于焊接系統(tǒng)的方法。根據(jù)該方法的某些方面，經(jīng)由發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機產(chǎn)生焊接電力，并且啟動焊弧用于焊接操作。在焊接操作期間監(jiān)測電力消耗，并且根據(jù)電力消耗來控制發(fā)動機的速度。
【附圖說明】
[0010]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細說明時，會更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點，在整個附圖中，附圖中相同的附圖標記代表相同的部件，其中:
[0011]圖1是用于以焊接系統(tǒng)的形式的電力轉(zhuǎn)換電路的示例性應(yīng)用的概略圖示；
[0012]圖2是圖1中的電力轉(zhuǎn)換電路的一部分的電路示意圖，特別圖示了某些功能性電路構(gòu)件；
[0013]圖3是根據(jù)圖1所示的系統(tǒng)的方面的示例性電力轉(zhuǎn)換模塊的立體圖；
[0014]圖4是圖3中的模塊的某些構(gòu)件的分解圖；
[0015]圖5是同一模塊的部分立體圖，上外罩元件被去除以露出內(nèi)部電路構(gòu)件；
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明的方面的示例性整流器模塊的分解圖；
[0017]圖7是從背面看到的同一模塊的立體圖；
[0018]圖8A和圖SB是流程圖，圖示了用于控制在焊接應(yīng)用中設(shè)置的發(fā)動機型發(fā)電機的速度的示例性邏輯；
[0019]圖9A和圖9B是類似的流程圖，圖示了用于發(fā)動機型發(fā)電機的速度控制的邏輯；以及
[0020]圖1OA和圖1OB是類似的流程圖，圖示了用于另一個示例性應(yīng)用的發(fā)動機速度控制的邏輯。
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，并且參見圖1，圖示了示例性焊接系統(tǒng)10，該焊接系統(tǒng)包括電源12，其用于為焊接、等離子切割和類似應(yīng)用提供電力。圖示實施例中的電源12包括發(fā)動機型發(fā)電機組14，該發(fā)電機組自身包括內(nèi)燃機16和發(fā)電機18。內(nèi)燃機16可以為任何合適的類型，例如汽油機或柴油機，并且一般具有適合應(yīng)用中期望的電力輸出的尺寸。發(fā)動機將具有特別適合驅(qū)動發(fā)電機18的尺寸，以產(chǎn)生一種或多種形式的輸出電力。在預(yù)期的申請中，發(fā)電機18被卷繞以用于產(chǎn)生多種類型的輸出電力，例如焊接電力，以及用于照明、動力工具等的輔助電力，并且這些電力可以采用交流和直流兩種輸出形式。圖1中未具體圖示發(fā)動機和發(fā)電機的各種支承構(gòu)件和系統(tǒng)，但是這些構(gòu)件和系統(tǒng)通常包括電池、電池充電器、燃料和排氣系統(tǒng)等。
[0022]電力調(diào)制電路20聯(lián)接到發(fā)電機18，以接收在操作期間產(chǎn)生的電力，并且將電力轉(zhuǎn)換成負載或應(yīng)用所需的形式。在圖示的實施例中，發(fā)電機18產(chǎn)生應(yīng)用于電力調(diào)制電路20的三相電力。然而，在某些實施例中，發(fā)電機可以產(chǎn)生單相電力。電力調(diào)制電路包括接收進線電力的構(gòu)件、轉(zhuǎn)換成直流形式的構(gòu)件，以及進一步地將電力濾波并轉(zhuǎn)換成所需的輸出形式的構(gòu)件。在以下討論中將更多地說明電力調(diào)制電路20。
[0023]發(fā)動機16、發(fā)電機18和電力調(diào)制電路20都聯(lián)接到總體上由附圖標記22圖示的控制電路。實際上，控制電路22可以包括一個或多個實際的電路，以及配置成監(jiān)測發(fā)動機、發(fā)電機和電力調(diào)制電路的操作以及具體應(yīng)用中的某些負載的固件和軟件?？刂齐娐返牟糠挚梢匀鐖D所示位于中央，或者電路可以分開以單獨地控制發(fā)動機、發(fā)電機和電力調(diào)制電路。然而，在大多數(shù)應(yīng)用中，這些分開的控制電路可以按照一些形式相互通信，以便這些系統(tǒng)構(gòu)件的協(xié)調(diào)控制?？刂齐娐?2聯(lián)接到操作者界面24。在大多數(shù)應(yīng)用中，操作者界面將包括表面安裝的控制面板，該控制面板允許系統(tǒng)操作者控制操作和輸出的方面，并且監(jiān)測或讀取系統(tǒng)操作的參數(shù)。在焊接應(yīng)用中，例如，操作者界面可允許操作者選擇各種焊接工藝，電流和電壓水平，以及用于焊接操作的具體方案。這些與控制電路通信，該控制電路自身包括一個或多個處理器和支承存儲器。然后，根據(jù)操作者的選擇，控制電路將通過處理器來實施存儲于存儲器中的特定控制方案。這種存儲器也可存儲操作期間的臨時參數(shù)，例如以便于反饋控制。
[0024]圖1中還示出用于焊接應(yīng)用的可選的送絲機26。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，這種送絲機通常在氣體保護金屬極弧焊(GMAW)工藝(通常被稱為熔化極惰性氣體保護焊(MIG)工藝)中使用。在這種工藝中，電極絲連同焊接電力(在合適的時候)和保護氣體一起從送絲機饋送到焊炬28。然而，在其他應(yīng)用中，也可不需要送絲機，例如通常被稱為鎢極惰性氣體保護焊(TIG)和焊條焊接的工藝。然而，在所有這些工藝中，在一些點處，電極30用于完成穿過工件32和工件夾34的回路。電極因此