具有用於提供電力和交換數據的輔助電傳動導管的焊接系統的製作方法

2023-07-18 05:03:06 2

專利名稱：具有用於提供電力和交換數據的輔助電傳動導管的焊接系統的製作方法
具有用於提供電力和交換數據的輔助電傳動導管的焊接系統
背景技術：
本發明通常涉及焊接系統，更具體地涉及具有電力線通信的焊接系統。傳統的單進程焊接系統支持各種進程，如熔化極惰性氣體保護焊(MIG)、鎢極惰性氣體焊(TIG)、焊條焊接(stick welding)等等,其可在例如恆定電流或恆定電壓等不同模式下運行。這種焊接系統通常包括單輸出連接並且因此被設置成用於每次支持一個單進程。與這些單進程焊接系統相反，多進程焊接系統可連接到並同時支持多個進程。某些多進程焊接應用，例如燃煤鍋爐修復、船塢作業等等，可將焊接地點或工件放在遠離多進程焊接電源的位置上。所述電源提供有限制條件的電力用於焊接應用，並且焊接工必須牽拉和監控從電源延伸到焊接地點的長焊接電源線。在這種應用中，改變焊接工藝和設置習慣上需要進行手動調整，即打開旋鈕或開關，或靠近焊接電源，以及甚至完全不同的焊接電纜連接到電源，尤其是當焊接工對某些工件使用焊條焊或者MIG焊接工藝，並且使另外的工件用TIG焊接工藝時，通常是好的或更加複雜的工作。此外，焊接工經常在焊接地點使用輔助裝置，例如電燈和電磨機。但是，支持這種裝置的輔助電源插座位於電源上。因此，電源端子(插頭)和位於或接近焊接電源的控制裝置的位置要求使用者停止焊接並返回到電源處來插上輔助裝置的插頭，對焊接工藝進行改變等等。在許多應用中，這可能需要穿過有時錯綜複雜的工作環境往回走相當長的距離。因此，對於系統和方法存在需求，即在多進程焊接系統中提供更加便利的電力和控制功能，尤其是在這樣的狀況下，即焊接操作在距焊接電源具有相當長的距離處進行。

發明內容
本發明提供用於這種焊接應用的解決方案。根據某些實施例，提供焊接系統通過輔助的或焊接電力線進行通信。所公開的實施例可包括多進程焊接電源，所述多進程焊接電源通過輔助導電管通信耦接到遠程位置的懸架式操縱臺，以便於在所述焊接系統的部件之間交換數據和電力。在某些實施例中，數據可通過所述電源和所述懸架式操縱臺之間的輔助電力線上雙向傳輸。所述懸架式操縱臺可包括輔助電源插座，所述輔助電源插座允許操作員給位於焊接地點的輔助裝置供電。所公開的實施例還可包括具有焊絲捲軸和焊絲進給器驅動電路的懸架式操縱臺，其被設置成在MIG焊接過程中進給焊絲。此外，提供的實施例允許通過網絡焊接系統中的電力線進行雙向的數據通信。也提供控制電路，所述控制電路包括存儲器和處理電路並且所述控制電路位於所述電源或所述懸架式操縱臺之中或兩者中均有所述控制電路。


當閱讀了下述詳細描述並參考附圖，本發明的這些和其他特徵、其他方面和其他優點將變得更加容易理解，在整個附圖中相同的附圖標記代表相同部件，其中圖I是根據本發明多個方面的示例性焊接系統的示意圖，所述焊接系統具有多進、程電源和通過電力線進行數據雙向通信的懸架式操縱臺。圖2是根據本發明多個方面的包括多種氣源的圖I的示例性焊接系統的示意圖。圖3是根據本發明多個方面的圖I的示例性焊接系統的示意圖，其中包括在懸架式操縱臺上的焊接插座。
圖4是根據本發明多個方面的圖2的示例性焊接系統的示意圖，其中懸架式操縱臺包括焊絲進給器。圖5是根據本發明多個方面的包括通過電力線進行數據通信的示例性網絡焊接系統的不意圖。圖6是根據本發明多個方面的示出了示例性懸架式操縱臺的內部部件的示意圖。圖7是根據本發明多個方面的可位於懸架式操縱臺上的示例性操作員界面的透視圖。圖8是根據本發明多個方面的示例性懸架式操縱臺的側視圖，其示出了所述懸架式操縱臺安置了電源插座。圖9是根據本發明多個方面的包括了輔助電力配電裝置的示例性焊接系統的示意圖。圖10是根據本發明多個方面的圖9的焊接系統的示意圖，其中所述輔助電力配電裝置位於配電箱內。圖11是根據本發明多個方面的包括了通過輔助電力線和主電力線進行通信的示例性焊接系統的示意圖。圖12是根據本發明多個方面的包括了通過一個或多個獨立通信電力接口模塊在輔助電力線上通信的示例性焊接系統的示意圖。圖13是根據本發明多個方面的示例性焊接系統的透視圖，所述焊接系統包括與一個或多個電源相關聯的一個或多個接線盒。圖14是根據本發明多個方面的示例性懸架式操縱臺的透視圖。圖15是根據本發明多個方面的位於圖14的懸架式操縱臺上的示例性操作員界面的透視圖；以及圖16示出了根據本發明多個方面的示例性操作員界面，所述操作員界面可位於與圖14的懸架式操縱臺相關聯的一個或多個電源上。
具體實施例方式以下將詳細討論，所提供的焊接系統的各種實施例提供了通過輔助的或焊接電力線進行通信。某些實施例包括多進程焊接電源，該多進程焊接電源通過輔助導電管通信耦接到懸架式操縱臺，所述輔助導電管便於焊接系統的部件之間的數據和電力的交換。在某些實施例中，如本文中所使用的，術語「懸架式操縱臺」是指設計成連接到焊接電源以對一個或多個輔助裝置供電的輔助電力和控制裝置。也就是說，在本文中公開的實施例中，數據可通過電源和懸架式操作臺之間的輔助電力線被雙向傳送。所述懸架式操縱臺可包括輔助電源插座以及操作員界面，該輔助電源插座允許操作員在焊接地點對輔助裝置供電，該操作員界面允許操作員從焊接地點設定焊接進程、焊接參數等等。所公開的實施例還包括懸架式操縱臺，所述懸架式操縱臺具有設置成用於在MIG焊接過程中進給焊絲的焊絲捲軸和焊絲進給器驅動電路。此外，所提供的實施例允許通過網絡焊接系統中的電力線進行雙向數據通信。在這種實施例中，中心焊接電源可通過多個焊接電源而被共享，多個焊接電源與一個或多個遠程控制和監控臺通過輔助電力線進行通信。同樣如下所述，所提供的控制電路可位於電源、懸架式操縱臺中或兩者中均具有所述控制電路。控制電路可包括處理電路和存儲器。存儲器可包括易失性存儲器和非易失性存儲器，如只讀存儲器(ROM)、隨機存儲器(RAM)、磁存儲器、光存儲器或它們的組合。此外，各種控制參數連同在操作過程中設置成用於提供特定輸出(例如啟動焊絲進給、使氣體流動等)至懸架式操縱臺的代碼一起可被存儲在存儲器中。操作員界面位於電源、懸架式操縱臺之上或兩者均具有操作員界面，操作員界面可允許使用者設定進程(如設定恆定電流、恆定電壓或調整金屬沉積)、設定極性(如設定直流負電極(DCEN)或直流正電極(DCEP)),啟動或中止焊絲進給以及啟動或中止氣體流動。而且，如上所述，本技術可實現通過至少一種以及可能幾種方式進行的電力線通信。例如，在某些實施例中，數據通過在懸架式操縱臺和電源之間的「輔助」電力線被傳送， 與此同時懸架式操縱臺也允許用於向如電燈、動力手動工具等等裝置供電。其次，在某些應用中，數據可以在電源之間被傳送，使用作為「數據骨幹」的電力線用於數據交換，該數據可通過不同的電源而被用於控制和/或監控運行。這種電力線通信可被用於與或不與「輔助」電力數據通信進行，並且反之亦然。另外，某些數據也可通過焊接電纜連同焊接電源(如適於在焊條和工件之間產生和維持電焊弧的電源信號)被傳送。這種數據通信在例如美國專利號7，180,029 B2、美國申請號11/276，288、美國專利申請號11/609，871以及美國專利申請號11/625，357中有描述，這些專利或專利申請被併入本公開中作為參考。回到附圖，圖I是根據本發明多個方面的示例性焊接系統10的示意圖，其包括多進程焊接電源12。多進程電源12被設置成用於向多種焊接裝置(如MIG焊槍、TIG焊槍、電焊條等)與多種焊接工藝(如MIG、TIG、焊條焊接等)供電。在某些實施例中，電源12從交流電源(如交流電網、發動機/發電機組、電池或它們的組合)接收主電力14，其可使輸入電力處於適當狀態並且根據系統10的需求提供輸出電力到一個或多個焊接裝置。主電力14可從焊接場所外的位置(如主電力源於壁裝電源插座)供給。因此，在某些實施例中，電源12可包括電力轉換電路16，該電力轉換電路包括諸如變壓器、整流器、交換器等等之類的電路元件，其能夠將交流輸入電力轉換為所述的系統10所需要的直流正電極或直流負電極輸出。這種電路在本領域是公知的。在某些實施例中，電力轉換電路16可被用於將主電力14轉換為焊接和輔助電力輸出。但是，在其他實施例中，電力轉換電路16可適於僅將主電力轉換為焊接電力輸出，並且可提供單獨的輔助變流器用於將主電力轉換為輔助電力。仍然進一步的，在某些實施例中，電源12可適於接收直接來自壁裝電源插座的經轉換的輔助電力輸出。的確，任何合適的電力轉換系統或機械裝置可為電源12所使用以產生和提供焊接和輔助電力。電源12也包括控制電路18，該控制電路設置用於接收和處理與系統10的性能和需求有關的多個輸入值。控制電路18包括處理電路20、存儲器22和通信電力接口模塊24。存儲器22可包括易失性存儲或非易失性存儲器，如只讀存儲器、隨機存儲器、磁存儲器、光學存儲器或它們的組合。此外，各種控制參數連同在操作過程中被設置成提供特定輸出值(如啟動焊絲進給、使得氣體流動等)的代碼一起可被存儲在存儲器22中。處理電路20也可接收來自位於電源12上的用戶界面26的輸入值，通過用戶界面用戶可選擇進程和輸入所想要的參數(如電壓、電流、特定脈衝或非脈衝焊接狀態等等)。
電源12也包括氣缸28。氣缸28可通過軟管30提供保護氣體，如氬氣、氦氣、二氧化碳等等。在圖I中所示的實施例中，氣體進入位於電源12上的氣閥32。在使用過程中，氣閥32通過氣體導管34調節供給焊接操作的氣體量。氣體導管34和導電管36分別給焊接裝置38 (如TIG焊槍)提供氣體和電力。導電管36通過電力轉換電路16傳送電力輸出給焊接裝置38以在操作過程中對焊接進程供以電力。多根導管40將電源12連接到焊接裝置38。在所示的實施例中，多根導管40所示為單根導管連接到焊接裝置38的組。但是，應當注意在可替換的實施例中，多根導管40可被塞進單根供電電纜內，該單根供電電纜將電源12連接到焊接裝置38。終結於夾具44處的鉛包電纜42將電力轉換電路16連接到工件46。在所示的實施例中，電源12被連接到懸架式操縱臺48。本文中所使用的懸架式操縱臺48是焊接控制裝置，其設計成允許操作員從相對於電源12的遠端地點選擇焊接進程和設置。懸架式操縱臺48進一步設計成用於在焊接地點向一個或多個輔助裝置(如電燈、手搖砂輪等)提供電力。也就是說，懸架式操縱臺48向用戶既提供焊接設置的遠程控制又提供輔助電力的遠端源。因此，懸架式操縱臺48通過輔助導電管50連接到電源12。輔助導電管50提供輔助電力給懸架式操縱臺48並且便於在懸架式操縱臺48和電源12之間的雙向數據交換。也就是說，本發明的實施例允許通過輔助電力電纜進行數據通信。在所示的實施例中，輔助電力線52從電力轉換電路16上伸出並且在電源12內的節點56處遇到由附圖標記54表示的從控制電路18輸出的數據流。因此，數據可通過輔助導電管50從懸架式操縱臺48傳送到在電源12中的通信電力接口模塊24。數據也可以通過相同路徑從通信電力接口模塊24傳送到懸架式操縱臺48。同時，輔助電力可通過電力線52和輔助導電管50從電源12中的電力轉換電路16傳送到懸架式操縱臺48。換句話說，目前預期的實施例允許通過現存的電力線進行通信。用於這種通信的電力線通信電路和協議可遵循幾種可用標準中的任何一種，如IS0/IEC14908. 1，可以根據商品名稱L0NW0RKS 2. O向ECHELON購買。通常，某些這種系統將包括在電源內的電路，該電路設置成用於解調數據信號和疊加數據或另外將信號與電力信號(如交流波形)結合，所述電力信號通過電力線52被傳送給懸架式操縱臺48的遠端地點。懸架式操縱臺將包括補充電路，其用於解調數據信號並提供數據信號給處理電路，該處理電路設置成用於顯示數據信號、根據數據信號而行動或要不然使用數據信號。相反，懸架式操縱臺電路可產生數據信號，如用於改變電源的設置，並且通過相同的懸架式操縱臺輔助電力線發送，這些數據信號為電源的控制電路所接收並根據電源的控制電路而行動。在典型的應用中，輔助電力線可傳送115V，60Hz的交流電，儘管其他電壓和頻率可被使用。在某些實施例中，懸架式操縱臺48可位於極為靠近焊接操作處的地方，但是遠離電源12。例如，燃煤鍋爐焊接應用、船塢應用、建築工地等等，經常要求焊接操作員位於遠離電源12的地方。因為懸架式操縱臺48可位於靠近焊接地點的地方，現在的系統10可具有這樣的效果，即焊接工可減少傳統上消耗在從焊接地點回到電源處插上與輔助裝置(如電燈、砂輪機、動力手動工具等等)相關的電源線的時間數和精力。在所示的實施例中，懸架式操縱臺48包括用戶界面，通過用戶界面用戶可選擇進程(如MIG、TIG、焊條焊等)、控制電壓、控制電流、向輔助裝置供電等等，而在此期間用戶處於相對於遠離電源裝置12的位置。例如，實施例所示，用戶可將輔助裝置(如電燈58或手搖砂輪60)的插頭插入懸架式操縱臺48。因此，通過輔助導電管50給懸架式操縱臺供電的輔助電源可被用於在靠近焊接操作處的位置給這種裝置供電。前述特徵相比於傳統系統可具有減少延長電纜62和64長度的效果，因為電燈58和手搖砂輪60從靠近焊接位置的懸架式操縱臺48這裡得到輔助電力，而不是從遠離焊接地點的電源12這裡得到輔助電力。除了用戶界面之外，在某些實施例中，懸架式操縱臺48也可包括處理電路，所述處理電路從電源12和用戶界面接收輸入值，處理輸入值，並產生可以通過輔助導電管50傳送回電源12的輸出數據。在圖I所示的實施例中，如果氣體適於給定的焊接進程，單一氣源28和單一氣體 導管34提供了用於將氣體從電源12傳送到焊接裝置38的裝置。但是，在圖2、3和4的實施例中，第二氣體供給源66通過第二氣體導管68提供第二氣體給氣閥32。在這些實施例中，氣體導管34被選定路線自電源12至遠程箱72，該遠程箱提供適於焊接裝置來執行焊接操作的氣體。氣閥32位於電源12上，其調節適當氣體的釋放用於給定操作。也就是說，氣閥32可包括定向控制閥，該定向控制閥根據激活的或選定的進程來選擇氣源28或氣源66。此外，當系統在第一氣體源28和第二氣體源66之間的轉換時，氣體導管34可被吹洗。應當注意到在其他實施例中，額外的氣體導管可被選定路線自氣閥32至遠程箱72，以便每個氣體源28或66通過單獨的氣體導管傳送到箱72。在圖2所示的實施例中，焊接電力線36和供氣線34被選擇路線至遠程箱72。多種焊接裝置，如第一焊接裝置38(如TIG焊槍)和第二焊接裝置75(如焊管(stick stinger))可把插頭插入到遠程箱72以接入焊接操作所需的電力和氣體。在某些實施例中，多種焊接裝置可同時把插頭插入到遠程箱72。但是，只有激活的裝置是對焊接操作必需的裝置，該裝置需要通過操作員在位於懸架式操縱臺48上的界面選定。例如，在所示的實施例中，TIG焊槍38和焊管75可同時把插頭插入到遠程箱72。但是，如果用戶從懸架式操縱臺48上的界面選定TIG進程，僅TIG焊槍38被激活來與工件46 —起使用。應當注意的是在所示實施例中，氣體導管34和導電管36所示的是分別連接到遠程箱72。在進一步的實施例中，多根導管34、36可被一起塞入到單一的供給線纜中，如附圖標記76所示。在可選的實施例中，氣體導管34可包括多根氣體導管(如所供給的每種類型的氣體專用一根氣體導管)被一起塞入到單一的供給線纜中，並且焊接導電管36可以是單獨的。圖3示出了圖I和圖2所示的系統10的可選實施例。在這個實施例中，輔助導電管50和焊接導電管36被選擇路線到懸架式操縱臺48。因此，焊接裝置38 (如TIG焊槍)可被連接到電纜70並把插頭插入到懸架式操縱臺48。某些實施例可支持多種在不同極性上(如直流負電極或直流正電極)運行的焊接裝置(如MIG焊槍、焊管等)。例如，在一個實施例中，多種焊接裝置可把插頭插入到懸架式操縱臺48，但是僅一個裝置在給定時間內是激活的。也就是說，僅被設計成用於與由操作員所選定的進程一起使用的裝置可以處在使用中。在所示的實施例中，數據可以通過電力線50或導電管36進行通信或者通過這兩者進行通信。也就是說，所示的實施例提供通過輔助電力線、焊接電力線或這兩者進行通信。在圖1、2和3所示的實施例中，用於與MIG焊接操作一起使用的焊絲進給器(未示出)可以是緊靠懸架式操縱臺48的獨立裝置。在可選的實施例中，焊絲進給器可位於在懸架式操縱臺48之中或之上，或者，如圖4所示，所述懸架式操縱臺本身可被併入焊絲進給器78內。在這種實施例中，焊絲捲軸80進給焊絲82進入到焊絲進給驅動器84，其包含在MIG焊接操作過程中啟動焊絲進給至MIG焊槍74的電路。在這個實施例中，輔助裝置58和60以及焊接裝置38和74可把插頭插入到焊絲進給器78。如前所述，當導電管36提供焊接電力用於焊接裝置38和74時，輔助導電管50提供輔助電力用於輔助裝置58和60並且便於通過介於電源12和焊接進給器78之間的電力線進行雙向通信。應當注意到通過導電管36提供的焊接電力可以是所述的系統所需的直流正電極或直流負電極。圖1-4的實施例示出了通過輔助電力線在單一電源和單一懸架式操縱臺之間的雙向數據通信。圖5示出了本發明進一步的實施例，其包括通過電力線進行的這種通信，但其是在網絡焊接系統86中的這種通信。為了說明的目的，所示的實施例包括第一焊接電源88和第二焊接電源90。但是，應當注意到在其他實施例中，適於焊接應用的任何數量的電源可為本發明所使用。例如，在一個實施例中，僅包括一個電源。在這種實施例中，電源88和遠程控制和/或監控臺98可通過主幹網96雙向交換數據。常見電源，如AC電網、發動機/發電機組、電池或它們的組合，通過導電管94向在網絡中的每個電源(如88和90)提 供主電力92，導電管94提供電力給主幹網96 (如電力總輸電線接口)。主電源可位於緊靠或遠離一個或多個焊接電源的地方。主電力92可由焊接場所外的地點所提供(如主電力92可源自工廠的壁裝電源插座)。一個或多個遠程控制和監控臺98傳送數據信號到主幹網96並且從主幹網96接收數據信號以便於去往和來自電源88、90的通信。也就是說，主幹網96提供了用於通信和電力傳輸給網絡焊接系統86的裝置。換句話說，中央主幹網允許通過電力線與電源進行通信。在某些實施例中，遠程控制和監控臺98可被設置成用於連接到外部網絡，以便信息可在所述遠程控制和監控臺98和一個或多個外部裝置之間進行雙向通信。因此，遠程控制和監控臺98可包括樞紐、交換器、路由器、中繼器、網關或它們的組合。在所示的實施例中，焊接電源88、90包括通信電力接口模塊100，其設置成用於發送、接收並處理經由主幹網96從遠程控制和監控臺98傳送來的指令。每個電源88、90也包括轉換電路102，通過轉換電路102，輸入的電力被選擇路線。轉換電路102可包括電路元件，如變壓器、整流器、交換器等等，能夠將輸入電力轉換為適當的輸出電力。例如，電力轉換電路102可將引入的電力轉換為所述的系統所需的直流正極或直流負極輸出。這種轉換電路102可提供焊接電力輸出104和輔助電力輸出106。焊接電力輸出104可被提供給用於焊接操作的焊接裝置(如MIG焊槍、TIG焊槍、焊管)。類似地，輔助電力輸出106可被提供給在焊接操作過程中使用的輔助裝置，如電燈和手搖砂輪。共用地面輸出108也可從每個電源88、90延伸來閉合焊接電路。圖6示出了內部部件，該內部部件可被包括在圖1-4的懸架式操縱臺48中。應當注意的是圖6示出了懸架式操縱臺48的一個示範性實施例，並且更多或更少的部件可被包括在進一步的實施例中。在所示的實施例中，懸架式操縱臺48包括電力插座110、處理電路112、存儲器114、通信電力接口模塊116和操作員界面118。電力插座110為操作員提供了一種裝置，其用於插入輔助裝置(如電燈和手搖砂輪)的插頭以便在操作過程中接收輔助電力。在圖6中示出了三個電力插座110。但是，在其他實施例中，可提供任何數量的電力插座110。通信電力接口模塊116接收來自電力線的輸入電力和通過電力線傳送的輸入數據。通信電力接口模塊116還給電力指定路徑至電力插座110並給數據指定路徑至處理電路112。處理電路112接收並處理經由輔助導電管50傳送的，並通過通信電力接口模塊116提取的輸入數據。操作員界面118也產生與經由操作員與所述界面118相互配合而接收到的指令所相對應的數據。這種數據也通過處理電路112接收並處理。因此，處理電路112與存儲器114雙向通信以存儲並檢索所述的系統所需的信息。電力轉換電路119也可以在遠程裝置48中提供用於轉換電力到一定水平，以適於被遠程裝置48的部件所使用。也就是說，在一個實施例中，電力轉換電路119從輸入線50獲得電力並且將其轉換為適於向處理電路112、存儲器114和操作員界面118部件供電的輸出電力。在某些實施例中，當輔助導電管50被連接在電源12和懸架式操縱臺48之間時，控制電路18可使在位於電源上的用戶界面26處的控制裝置功能失效，相較於在懸架式操縱臺48上的用戶界面118處的控制裝置，用戶界面26處的控制裝置是多餘的。以這種方法，懸架式操縱臺48和其相關的操作員界面118的激活導致位於電源裝置12上的相似控制裝置的功能失效，以使在操作過程中所有進程控制選擇移交給懸架式操縱臺48。懸架式操縱臺48的一個實施例包括圖7所示的示例性操作員界面118和電力插座110。懸架式操縱臺48從焊接電源12接收電力並且通過輔助導電管50傳送數據。操作員界面118包括多個按鈕120，該按鈕可被程序化為允許用戶改變多個應用特定參數。例如，多個按鈕120可包括輸出打開/關閉按鈕、進程按鈕、焊絲按鈕、氣體按鈕等等。操作員界面118也包括設置按鈕122，操作員可使用設置按鈕122設定與選定的焊接進程相關的參數。例如，在一個實施例中，用戶可按壓設置按鈕122，並且隨後使用調節旋鈕124和126以便設定參數，如焊絲進給速度、氣體類型、電壓、電流等等。按鈕120和122與顯示板128和130相配合以便傳達選項和選擇給用戶。例如，調節旋鈕124可與顯示板128協作使用，並且調節旋鈕126可與顯示板130協作使用。進一步的示例，顯示板128可被用於顯示選定的焊接極性和進程。在這種實施例中，顯示板128可讀取到+EP STICK，其表明用戶已經選擇了直流正極極性用於焊條焊接進程。進一步的示例，顯示板130可被用於顯示與給定進程相關的這類信息。在這種實施例中，顯示板130可讀取到伏特(VOLTS)、安培數(AMPS)、電弧長(ARC LNGTH)、電弧控制(ARC C0NTRL)、焊絲(WIRE)、氣體等等。進一步的示例，顯示板128和130可被用於顯示焊接參數(如顯示實際電弧弧長的數字)的數值。圖8示出了懸架式操縱臺48的側板132，該側板包括電力插座110。電力插座110被設置成用於提供輔助電力，如60Hz單相電力，該單相電力可被用於向與焊接操作相關的輔助裝置供電。側板也可包括重置按鈕134，其可被用於確保懸架式操縱臺48和/或輔助裝置的用電保護。例如，如果接地故障被懸架式操縱臺48中的電路檢測到，重置按鈕134可彈出，使得插座失效並且警告操作員。操作員可隨後按壓重置按鈕134以重置插座110並重新開始操作。圖7和8所示的懸架式操縱臺48的實施例示出了「智能」懸架式操縱臺，其包括許多目前預期的功能。但是，應當注意到在其他實施例中，懸架式操縱臺48可包括較少的 功能。例如，在一個實施例中，懸架式操縱臺48可不包括界面118。在這種實施例中，附件如腳踏板可取代如操作員界面所示的界面。例如，位於腳踏板上的電位計可允許操作員控制供給正執行的焊接進程的電流強度量。實際上，在某些實施例中，這種附件(如腳踏板)可以是懸架式操縱臺48。也就是說，115V輔助電力可進入懸架式操縱臺48但是不被供給到在焊接地點的輔助裝置。但是，關於操作員輸入的數據仍然可通過輔助電力線與電源進行交換。也就是說，在某些實施例，懸架式操縱臺48可不傳送輔助電力但是信息可仍然沿著輔助電力線被傳送。圖9和10示出了本文所披露的電力線通信的進一步實施例。圖9和10示出了焊接系統，其包括多個焊接電源，如第一焊接電源138和第二焊接電源140。應當注意的是儘管僅示出了兩個焊接電源，在其他實施例中，任何數量的焊接電源可被包括。常見電源，如AC電網、發動機/發電機組、電池或它們的組合，分別通過電力線144和146提供主電力142到網絡中的每個電源138和140。電源可位於緊靠或遠離一個或多個焊接電源的地方。如前所述，主電力142可從焊接場所外的地點提供並也可通過壁裝電源插座就地提供。在所示的實施例中，焊接電源138和140包括轉換電路148，輸入主電力通過轉換電路148被選定傳輸路線。轉換電路148可包括電路元件，如變壓器、整流器、交換器等等，能夠將輸入電力轉換為適當的輸出焊接電力。例如，電力轉換電路148可將輸入電力轉換為所述的系統 所需的直流正極或直流負極輸出。這種轉換電路148可提供焊接電力輸出104。焊接電力輸出104可被提供給用於焊接操作中的焊接裝置(如MIG焊槍、TIG焊槍、焊管)。共用接地輸出108也可從每個電源138和140延伸來閉合焊接電路。主電力142通過電力線154也被供給至位於接收傳送(RT)裝置152中的輔助電力轉換裝置150。在某些實施例中，接收傳送裝置(RT unit) 152可位於緊靠焊接電源(如138和140)的架子的位置。輔助電力轉換裝置150設置成用於接收處在高電壓下的主電力和輸出處在低電壓下的輔助電力。因此，輔助電力轉換裝置150可包括電路，如變壓器，設置成用於逐步減低輸入電力的電壓。接收傳送裝置152也包括多個通信電力接口模塊100，該通信電力接口模塊設置成用於通過輔助電力線158進行發送、接收並處理傳送至和接收自輔助配電裝置156的數據。也就是說，目前預期的實施例提供了通過電源線158進行數據通信。在圖9所示的實施例中，如前所述，一個或多個遠端位置的懸架式操縱臺48、48』被設計成用於允許操作員從相對於電源138的遠端位置處選擇焊接進程和設置。但是，在這個實施例中，多個懸架式操縱臺(如由兩個懸架式操縱臺48和48』所表示的，但這並不意味著要限制本發明)可把插頭插入中央輔助電力轉換裝置156。懸架式操縱臺48、48』仍然設計成向一個或多個在一個或多個焊接地點的輔助裝置58、58』、60、60』提供電力。也就是說，懸架式操縱臺48、48』給用戶提供焊接設置的遠程控制以及輔助電力的遠程來源以用於一個或多個焊接。例如，懸架式操縱臺48可位於緊靠第一焊接的位置，並且懸架式操縱臺48』可位於緊靠第二焊接的位置，第二焊接遠離第一焊接。在操作過程中，第一操作員可輸入所想要的焊接設置到懸架式操縱臺48。這些焊接設置經由導電管160被傳送並經過輔助配電裝置156，穿過電力線158，經過通信電力接口模塊100，沿著數據導線162到達位於電源138的控制電路164。以這種方法，數據可通過電力線160和電力線158進行雙向通信。類似的，第二操作員可輸入所想要的設置到懸架式操縱臺48』。這些焊接設置經由電力線166被傳送並經過輔助配電裝置156，穿過電力線158，經過通信電力接口模塊100，沿著數據導線168併到達位於電源140上的控制電路164。以這種方法，數據可通過電力線166和電力線158進行雙向通信。圖10所示的實施例類似於圖9的實施例來進行操作。但是，在這個實施例中，輔助配電裝置156位於遠程配電箱172。遠程配電箱172也容納懸架式操縱臺48和48』。也就是說，在這個實施例中，用於多種焊接進程的操作員界面可位於中央遠程配電箱172。並且，用於多種焊接進程的輔助裝置58、58』、60、60』也可把插頭插入到中央配電箱172中。如前所述，數據通過電力線158進行通信並且被傳送回電源138和140進行處理。而且，在圖9和10所示的實施例中，示出了兩個電源138和140。但是，應當注意到在可選的實施例中，更多或更少的電源可被包括在該系統中。例如，在一個實施例中，僅包括一個電源圖11是另一示例性焊接系統的示意圖，其包括通過主焊接電力線和輔助電力線進行通信。如前所述，主電力142可從焊接場所外的地點提供並且也可通過壁裝電源插座就地提供。主電力142可通過主電力線154被傳送到焊接電源138和140。因此，電源138和140包括轉換電路148，輸入主電力通過轉換電路被選定傳輸路線。這種轉換電路148可提供焊接電力輸出104。焊接電力輸出104可被供給至用於焊接操作的焊接裝置(如MIG焊槍、TIG焊槍、焊管)。共用接地輸出108也可從每個電源138和140延伸並閉合焊接電路。在所示的實施例中，示出了兩個電源138和140。但是，應當注意到在可選的實施例中，更多或更少的電源可包括在所述系統中。例如，在一個實施例中，僅包括一個電源。主電力142通過主電力線154也被供給到位於接收傳送裝置152上的輔助電力轉換裝置150。也就是說，主電力142通過電力線154被供給到輔助電力轉換裝置150和電源138和140。如前所述，輔助電力轉換裝置150設置成接收處於高電壓的主電力和輸出處於低電壓的輔助電力。接收傳送裝置152也包括第一多個通信電力接口模塊100和100』，其設置成用於傳送、接收和處理通過輔助電力線158傳送至輔助配電裝置156的數據和自輔助配電裝置156傳送的數據。也就是說，目前預期的實施例提供通過輔助電力線158進行數據通信。此外，接收傳送裝置152包括第二多個通信電力接口模塊174和174』，其設置成用於接收自第一多個通信電源接口模塊100和100』的數據並將數據轉換成適於通過主電力線154進行通信並傳送到電源138和140的數據形式。因此，電源138包括通信電力接口模塊176，通信電力接口模塊176設置成用於傳送、接收並處理傳送至電力線154的數據和自電力線154傳送的數據。同樣，電源140包括通信電力接口模塊178，通信電力接口模塊178用於傳送、接收並處理傳送至電力線154的數據和自電力線154傳送的數據。在操作過程中，第一操作員可輸入所想要的焊接設置到懸架式操縱臺48。這些焊接設置經由導電管160被傳送並經過輔助配電裝置156，穿過電力線158，經過通信電力接口模塊100，經過通信電力接口模塊174，沿著主電力線154併到達位於電源138中的通信電力接口模塊176。以這種方法，數據可通過輔助電力線158和160以及主電力線154進行通信。類似的，第二操作員可輸入所想要的焊接設置到懸架式操縱臺48』。這些焊接設置經由電力線166被傳送並經過輔助配電裝置156，穿過電力線158，經過通信電力接口模塊100』，經過通信電力接口模塊174』，沿著主電力線154併到達位於電源140上的通信電力接口模塊178。也就是說，圖11所示的實施例便於數據通過輔助電力線以及主焊接電力線進行的雙向數據交換。上述特徵可具有這樣的效果，即使得能夠獲取數據，所述數據是有關在緊靠焊接電源138和140的地點處的焊接參數。也就是說，目前預期的實施例允許位於遠端的用戶監控焊接進程而不用額外的位於緊靠焊接操作處的線纜、電纜、電路等。圖12示出了焊接系統180，焊接系統180包括多個焊接電源，如第一焊接電源138和第二焊接電源140。在另一個實施例中，可包括任何合適數量的焊接電源。常見電源，如AC電網、發動機/發電機組或電池，分別通過電力線144和146，將主電力142供給到網絡中的每個電源138和140。如前所述，主電力142可從焊接場所外的地點提供和通過壁裝電源插座就地提供，並且焊接電源138和140包括轉換電路148，輸入主電力通過轉換電路148被選定傳輸路線。這種轉換電路148可提供焊接電力輸出104。焊接電力輸出104可被提供至用於焊接操作的焊接裝置(如MIG焊槍、TIG焊槍、焊管)。共用接地輸出108也可從每個電源138和140延伸並閉合焊接電路。主電力142通過電力線154也被供給到位於接收和傳送(RT)裝置152中的輔助電力轉換裝置150。在某些實施例中，接收傳送裝置152可位於緊靠焊接電源(如138和140)的架子的位置，並且可包括圖12未示出的額外的部件。如前所述，輔助電力轉換裝置150適於接收處於高電壓的主電力和處於低電壓的輔助電力。但是，在這個實施例中，接收傳送裝置152連接到通信電力接口模塊100和100』，通信電力接口模塊100和100』設置成傳送、接收並處理數據，即傳送至電源138和140的數據和自電源138和140傳送的數據以及傳送至遠端位置的懸架式操縱臺48、48』的數據和自遠端位置的懸架式操縱臺48、48』傳送的數據。也就是說，在所示的實施例中，通信電力接口模塊100和100』是獨立式的，並且 因此其不位於接收傳送裝置152中。在這個實施例中，多個懸架式操縱臺(如懸架式操縱臺48和48』所表示的，但這並不意味著要限制本發明)可直接被插入到通信電力接口模塊100和100』。例如，在所示的實施例中，通信電力接口模塊100和100』分別通過輔助電力線182和184而被連接到懸架式操縱臺48和48』。但是，在這個實施例中，通信電力接口模塊100和100』分別通過電力線186和188也被連接到輔助電力轉換裝置150。同樣地，通信電力接口模塊100和100』適於通過輔助電力線182和184將數據雙向通信到懸架式操縱臺48和48』。懸架式操縱臺48和48』仍然被設計為用於提供電力給處於一個或多個焊接位置的一個或多個輔助裝置58、58』、60、60』。也就是說，懸架式操縱臺48、48』給用戶提供焊接設置的遠程控制以及用於一個或多個焊接的輔助電力的遠程來源。圖13是根據本發明的多個方面示出的示例性焊接系統190的透視圖。焊接系統190包括多個設置在適於承載電源的架子200上的電源138、140、192、194、196和198。焊接系統190還包括接線盒202、204、206、208、210和212，其每個分別與相應的電源138、140、192、194、196和198相關聯。例如，接線盒202與相應的電源138相關聯，接線盒204與相應的電源140相關聯等等。在所示的實施例中,接線盒被連接到架子200。但是,在其他實施例中，接線盒可被連接到設置在單獨的架子上的電源，或者定位於任何其他適當的位置。焊接系統190還包括輔助電力轉換裝置150和懸架式操縱臺48。在所示的實施例中，輔助電力轉換裝置150包括設置在其上的輔助電源插座214。如圖所示，輔助電力轉換裝置150通過電纜216被連接到第一接線盒202。接線盒202通過電纜218被連接到電源138，並且接線盒202通過電纜220被連接到懸架式操縱臺48。儘管未示出，額外的輔助插座214可通過額外的電纜被連接到剩餘的接線盒，並且在進一步的實施例中，接線盒也可通過額外的電纜被連接到相應的電源和懸架式操縱臺。在操作過程中，輔助電力轉換裝置150從主電源接收電力並且將主電力轉換為輔助電力輸出(如115伏特)。輔助電力經由輔助插座214通過電纜216被確定傳輸路線到接線盒202。同樣地，接線盒202適於從電纜216接收輔助電力。
在本文中所示的和所描述的實施例中，主電力在輔助電力轉換裝置中被轉換為輔助電力。但是，應當注意到在其他實施例中，輔助電力可產生和接收自各種其他來源。例如，在一個實施例中，輔助電力可從設置在牆壁上的電源插座接收。在這種實施例中，電纜216可將接線盒直接連接至壁裝電源插座，壁裝電源插座設置成傳送輔助輸出電力(如115伏特)。接線盒202也適於通過控制電纜218將控制信號傳送至電源138和從電源138接收控制信號。接線盒202還設置成將接收到的控制信號耦合至接收到的輔助電力並且通過電纜220傳送輔助電力和數據至懸架式操縱臺48。也應當注意到控制信號也可來自懸架式操縱臺通過電纜220被接線盒202所接收。同樣地，接線盒202可包括任何數量的適當部件，如通信電力接口模塊、電子電路等等。圖14和15示出了懸架式操縱臺48的示例性實施例，懸架式操縱臺48可被用於 圖13的焊接系統190。如圖所示，懸架式操縱臺48包括操作員界面222，通過操作員界面用戶可控制焊接進程。例如，所示的操作員界面22包括打開/關閉按鈕224，用戶可以按動打開/關閉按鈕224以啟動/中止焊接輸出。用戶界面222也包括進程選擇按鈕226，用戶可按動進程選擇按鈕226以轉變焊接進程，如在TIG焊接和MIG焊接之間進行轉變。用戶界面還包括設置按鈕228，通過設置按鈕操作員可控制焊接進程的各種參數。如電弧、焊接特性的控制等等。同樣地，旋鈕230可與按鈕228 —起使用以改變一個或多個焊接特性和/或改變一個或多個焊接參數的量級。用戶界面222也包括顯示板232，通過顯示板一個或多個參數或焊接進程的值可被傳達給用戶。例如，顯示板232包括第一指示器234和第二指示器236。在一個實施例中，當直流正極焊接進程發生時，第一指示器234可以是適於點亮的發光二極體(LED)並且當直流負極焊接進程發生時，第二指示器236可以是適於點亮的發光二極體。仍然進一步的，顯示板232可被設置成通過顯示器238傳達一個或多個數值給用戶。例如，當用戶轉動旋鈕230來改變焊接進程參數時，顯示器238可顯示焊接參數的值(如電壓或電流強度水平)。圖16示出了在根據本發明某些方面的示例性用戶界面240，用戶界面240可被設置在一個或多個電源上。在所示的實施例中用戶界面240包括發光二極體242，發光二極體242通過進程符號定位，並被設置成當進程被選定時點亮。在目前預期的實施例中，用戶通過旋鈕244選擇焊接進程。當用戶轉動旋鈕244，發光二極體被點亮，顯示被選定的進程。選擇面板246包括多個子面板，子面板允許用戶選擇焊接進程。例如，在所示的實施例中，選擇面板246包括無氣體自保護藥芯焊絲電弧焊(FCAW)面板248、提升引弧TIG面板250、點弧TIG面板252、焊條焊面板254和有氣體MIG/FCAW面板256。當用戶轉動旋鈕244，與適當進程相關的面板的相關發光二極體被點亮並且進程啟動。例如，如果用戶轉動旋鈕244到焊條焊面板254，焊條焊發光二極體被點亮，並且電源接收並處理焊條焊用戶選擇。此外，當用戶轉動旋鈕244，選定進程的極性通過直流負極圖標258和直流正極圖標260被傳達給用戶。用戶界面240也包括電源按鈕262，通過電源按鈕262用戶可以啟動/中止焊接輸出。用戶界面240也包括電壓顯示器264和電流強度顯示器266，它們分別顯示焊接進程的電壓和電流強度。例如，用戶通過轉動旋鈕270可利用調整面板268來設定焊接進程所想要的電壓和電流強度，所想要得到的電壓和電流強度顯示在面板264和266上。仍然進一步的，操作員界面包括電弧控制面板272，通過電弧控制面板用戶轉動旋鈕274可調整電弧參數。
雖然本發明的某些特徵已經闡明和描述在本文中，對本領域技術人員來說可進行許多變型和改變。因此，應當理解所附權利要求意圖覆蓋所有這種落入本發明實質精神範圍內的變型和改變。
權利要求
1.-焊接系統，包括 輔助導管，包括電力線，所述電力線便於電力和數據交換； 電源裝置，所述電源裝置在焊接輸出端輸出焊接電力，並且輸出電力和數據到所述輔助導管，並且通過所述輔助導管接收數據；和 懸架式操縱臺，所述懸架式操縱臺位於相對於所述電源裝置的遠端位置，所述懸架式操縱臺通過所述輔助導管接收電力和數據並且輸出數據到所述輔助導管。
2.根據權利要求I所述的焊接系統，其中所述懸架式操縱臺包括一個或多個電源插座，所述電源插座設置成輸出輔助電力到一個或多個輔助裝置。
3.根據權利要求I所述的焊接系統，其中所述懸架式操縱臺包括焊絲進給器，當MIG進程或MIG/藥芯焊進程被選定時，所述焊絲進給器啟動。
4.根據權利要求I所述的焊接系統，其中數據交換在所述電源裝置和所述懸架式操縱臺之間是雙向的。
5.根據權利要求I所述的焊接系統，其中所述懸架式操縱臺被設置成允許所述用戶選擇焊接進程並且通過所述輔助導管將所述選擇傳達給所述電源裝置。
6.根據權利要求I所述的焊接系統，包括位於所述電源裝置上的第一組控制裝置和位於所述懸架式操縱臺上的第二組控制裝置，並且其中當所述懸架式操縱臺通過所述輔助導管被連接到所述電源裝置時，所述第一組控制裝置中的至少一個自動功能失效。
7.根據權利要求I所述的焊接系統，包括一個或多個氣體源和一個或多個連接到所述一個或多個氣體源的氣體導管。
8.根據權利要求7所述的焊接系統，其中所述一個或多個氣體導管提供一種或多種氣體給焊槍。
9.焊接系統，包括 電力線主幹網，所述電力線主幹網被設置成傳送電力和交換數據；以及 多個焊接電源，所述多個焊接電源用於接收電力並通過所述電力線主幹網交換數據。
10.根據權利要求9所述的焊接系統，其中所述電源被設置成輸出適於焊接的電力，並且輔助電力給一個或多個輔助裝置供電。
11.根據權利要求10所述的焊接系統，其中所述電源被設置成通過輔助電力導線交換數據並提供電力給輔助裝置。
12.根據權利要求9所述的焊接系統，包括一個或多個遠程控制和監控臺，所述遠程控制和監控臺通過所述電力線主幹網與所述電源交換數據。
13.根據權利要求9所述的焊接系統，其中每個焊接電源包括轉換電路，所述轉換電路被設置成將輸入電力轉換為輔助電力輸出並轉換為焊接電力輸出。
14.焊接系統，包括 電源，所述電源輸出用於焊接應用的焊接電力，並且通過輔助電力導線輸出輔助電力到電力輔助裝置，所述電源被設置成通過所述相同的輔助電力導線交換數據；以及 遠程懸架式操縱臺，所述遠程懸架式操縱臺通過所述輔助電力導線連接到所述電源，並且被設置成通過所述輔助電力導線從所述電源接收電力，並且通過所述相同的輔助電力導線與所述電源交換數據。
15.根據權利要求14所述的焊接系統，其中所述懸架式操縱臺被設置成允許至少一個焊接參數的用戶選擇並且通 過所述輔助電力導線將所述選擇傳送到所述電源。
16.根據權利要求14所述的焊接系統，其中所述懸架式操縱臺包括至少一個輔助電插座，用於輔助裝置的電源線可被插入到所述電插座內。
17.根據權利要求14所述的焊接系統，包括位於所述電源上的第一組控制裝置和位於所述懸架式操縱臺上的第二組控制裝置，並且其中當所述懸架式操縱臺通過所述輔助電力導線被通信耦接到所述電源時，所述第一組控制裝置中的至少一個會自動功能失效。
18.根據權利要求14所述的焊接系統，其中所述懸架式操縱臺包括焊絲進給器，當MIG進程或MIG/藥芯焊進程被選定時，所述焊絲進給器啟動。
19.根據權利要求14所述的焊接系統，包括一個或多個氣體源以及一個或多個連接到所述一個或多個氣體源的氣體導管。
20.根據權利要求19所述的焊接系統，其中所述一個或多個氣體導管通過位於所述電源上的氣閥供給一種或多種氣體給焊槍。
21.焊接系統，包括 電源，所述電源輸出用於焊接應用的焊接電力；以及 輔助電力轉換裝置，所述輔助電力轉換裝置外置於所述電源，並且被設置成產生輔助電力，通過輔助電力導線輸出所述輔助電力到一個或多個輔助裝置，並且通過所述輔助電力導線交換數據，其中所述電源被設置成通過所述相同的輔助電力導線、控制電纜、主電力導線或它們的組合來交換數據。
全文摘要
提供通過輔助電力線(50)或焊接電力線(42，36)進行通信的各種焊接系統。所公開的實施例可包括多進程焊接電源(10)，所述焊接電源通過輔助導電管(50)通信耦接到懸架式操縱臺(48)，以便於在所述焊接系統(10)的部件之間進行數據和電力的交換。在某些實施例中，所述懸架式操縱臺(48)也可包括輔助電源插座(64，62)，所述輔助電源插座(64，62)允許操作員在焊接位置給輔助裝置(58，62)供電。所公開的實施例還包括具有焊絲捲軸和焊絲進給器驅動電路的懸架式操縱臺，所述焊絲進給器驅動電路被設置成在MIG焊接過程中啟動焊絲纏繞。所提供的實施例也允許通過網絡焊接系統中的電力線進行的雙向數據通信。
文檔編號B23K9/095GK102639275SQ201080054571
公開日2012年8月15日 申請日期2010年8月18日 優先權日2009年9月30日
發明者奎恩·威廉·莎而特納, 安東尼·范·卑爾根·薩爾辛施, 安德魯·大衛·納爾遜, 布賴恩·李·奧特, 傑裡米·丹尼爾·奧費雷施, 肯尼思·奧斯汀·施坦策爾, 詹姆斯·弗朗西斯·拉普 申請人:伊利諾斯工具製品有限公司