具有輔助充電器的焊接系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本發(fā)明總體上涉及焊接系統(tǒng)，并且更具體而言，涉及具有輔助充電器的混合發(fā)動機驅動的焊接系統(tǒng)。
[0002]在許多行業(yè)和應用中，焊接已經成為一種日益普遍的過程。因此，各種焊接應用(例如，建造和造船)可需要便攜的且易于運輸?shù)狡h焊接地點的焊接設備。因此，在一些情況下，通常期望此類焊接設備作為遠離電網(wǎng)或其他主電源的獨立的單元可操作。因此，現(xiàn)已開發(fā)了多種利用替代電源(例如，電池)的焊接系統(tǒng)。此外，在焊接操作期間，一些焊接負荷需求可能較低(例如，低于150安培)，并且為了滿足此類較低的負荷需求，啟動發(fā)動機-發(fā)電機單元。然而，通過啟動發(fā)動機-發(fā)電機單元來滿足此類較低的負荷需求通常效率較低。因此，需要能克服此類缺點的混合焊接系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0003]在一個示例性實施例中，焊接系統(tǒng)包括發(fā)動機，所述發(fā)動機配置為驅動發(fā)電機以產生第一電力輸出。焊接系統(tǒng)還包括電池，所述電池配置為放出能量以產生第二電力輸出。此外，焊接系統(tǒng)包括與電池和發(fā)電機耦接的輔助充電器。輔助充電器配置為當?shù)谝缓偷诙娏敵鰪幕矩摵蓽p少時維持電池的浮充電。
[0004]在另一個實施例中，混合焊接供電單元包括與電池耦接的輔助充電器。輔助充電器配置為當由混合焊接供電單元產生的電力輸出從基本負荷減少時維持電池的浮充電。
[0005]在另一個實施例中，方法包括當由混合焊接供電單元產生的電力輸出從基本負荷減少時維持混合焊接供電單元的電池的浮充電。
【附圖說明】
[0006]當參考附圖閱讀以下詳細說明時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點。在整個附圖中，相同的標記代表相同的部件，其中:
[0007]圖1是示例性混合焊接系統(tǒng)的立體圖，所述混合焊接系統(tǒng)起到為焊接操作和/或輔助設備供電、控制和提供耗材的作用；
[0008]圖2是圖1中的混合供電單元的示意圖；
[0009]圖3示出了圖2中混合供電單元的電池的充電周期的多個充電階段；
[0010]圖4是圖2中的混合供電單元的示意圖，其中，輔助充電器利用來自混合供電單元的發(fā)動機的交流發(fā)電機的電力來維持電池的浮充電；
[0011 ] 圖5是圖2中的混合供電單元的示意圖，其中，所述輔助充電器利用來自公用電源的電力來維持電池的浮充電；
[0012]圖6是圖2中的混合供電單元的示意圖，其中，所述輔助充電器利用來自工作車輛的電力來維持電池的浮充電；以及
[0013]圖7示出了多個能源中的任何一個能源如何向輔助充電器提供電力，以用于維持電池的浮充電的目的。
【具體實施方式】
[0014]如下文所詳述的，提供了具有輔助充電器的焊接系統(tǒng)的實施例。具體來說，輔助充電器配置為維持電池的浮充電。更具體地，當由電池或通過發(fā)動機驅動的發(fā)電機產生的電力從基本負荷降低時，輔助充電器維持電池的浮充電。在某些實施例中，被輔助充電器用于維持浮充電的電力接收自發(fā)動機的交流發(fā)電機、公用電源(例如電網(wǎng))、工作車輛的電力系統(tǒng)，或以上的組合。在某些實施例中，控制器可用于選擇性地控制這些電源的哪些可被輔助充電器用于維持浮充電。
[0015]現(xiàn)轉向附圖，圖1是示例性混合焊接系統(tǒng)10的立體圖，所述混合焊接系統(tǒng)起到為焊接操作和/或輔助設備供電、控制和提供耗材的作用。混合焊接系統(tǒng)10包括建立在機柜或外殼14中的混合供電單元12。在一些實施例中，混合焊接系統(tǒng)10可配置為允許混合供電單元12相對容易地從一處移動到另一處，或者可設計為總體靜態(tài)的系統(tǒng)。此外，混合焊接系統(tǒng)10可設計用于現(xiàn)場操作，在這種情況下，混合焊接系統(tǒng)10可包括提供所需電力且經過適當調制用于給定焊接操作的發(fā)動機-發(fā)電機單元、燃料電池和在外殼14內的能量存儲裝置中的至少一個?；旌虾附酉到y(tǒng)10的實施例可設計為在接近于公用電源中的一個或多個電源或遠離此類電源使用的情況下使用。因此，在一些實施例中，混合供電單元12可以通信地耦接至附加系統(tǒng)部件，例如壁式電源插座、電池、發(fā)動機驅動的電源等。然而，在其他實施例中，混合供電單元12可以適于作為獨立的單元操作，以在與附加電源隔離的情況下產生焊接操作和/或輔助操作所需的電力。
[0016]混合供電單元12包括控制面板16，通過控制面板16，用戶可以經由調節(jié)鈕18、開關20等控制向焊接操作供應材料，例如電力、保護氣體等。當用戶經由控制面板16調節(jié)焊接參數(shù)時，產生了信號，并且該信號被混合供電單元12內的控制器接收。混合供電單元12的控制器根據(jù)這些輸入實施期望的焊接操作。例如，在一個實施例中，控制器可以實施適用于與MIG焊接操作一起使用的恒壓機制和送絲。
[0017]電極組件22從混合供電單元12延伸至焊縫位置。第一電纜24和焊接電極26作為電極組件22的部件耦接至混合供電單元12。電極26可以是適合于各種焊接過程的任意電極。例如，電極26可設置于適合于金屬惰性氣體保護焊(MIG)操作的焊炬中，設置于適合于焊條焊接操作的托管架中等。從混合供電單元12延伸至焊縫的工作組件28包括終止于工作引線夾32的第二電纜30。在操作期間，工作引線夾32 —般連接至工件34以閉合電極26、工件34和混合供電單元12之間的電路，從而確保適當?shù)碾娏髁鲃?。也就是說，當焊接操作員將電極26的端部接觸或者緊密地靠近工件34時，通過電纜24和30、電極26、工件34和夾32的電路形成，以在電極端部和工件34之間形成電弧。
[0018]圖2是圖1中的混合供電單元12的示意圖。如圖所示的，混合供電單元12包括控制器36、包括發(fā)動機40和發(fā)電機42的發(fā)動機-發(fā)電機單元38、輔助充電器44、電池46、轉換器48和焊接電力轉換器50?；旌瞎╇妴卧?2包括耦接至輔助輸出52的輸出終端、示出為焊炬的焊接輸出26以及接地(或共用)32。
[0019]在所示的實施例中，發(fā)動機-發(fā)電機單元38和電池46分別耦接至單獨的電力轉換器、焊接電力轉換器50和轉換器48。然而，在其他實施例中，單個電力轉換器可配置為接收來自發(fā)動機-發(fā)電機單元38和電池46兩者的電力，并且配置為將此進線電力轉換為一個或多個合適的電力輸出。進一步地，所示的實施例示出了發(fā)動機-發(fā)電機單元38、焊接電力轉換器50、電池46以及容納在單個機械外殼中的轉換器48。然而，在其他實施例中，此類部件可能會以多種合適方式中的任何一種一起耦接至機械外殼中。例如，在一個實施例中，發(fā)動機-發(fā)電機單元38可與焊接電力轉換器50親接在一個外殼中，并且電池46和轉換器48可容納在另一個機械外殼中。在此種實施例中，單獨的機械外殼可經由通過焊接環(huán)境的電纜耦接。
[0020]在操作中，正如下文所詳述的，混合供電單元12配置為滿足焊接操作的指令的電力水平。此指令的電力輸出水平可根據(jù)電流強度、電壓強度、焊絲類型、送絲速度、焊條直徑等中的一個或多個進行指令。因此，發(fā)動機40配置為驅動發(fā)電機42以產生電力，所述電力可用于提供輔助輸出52，用于經由輔助充電器44為電池46充電，和/或用于經由焊接電力轉換器50為焊接輸出供電。在一些實施例中，發(fā)動機40的額定功率可能低于約75馬力，低于約55馬力，低于約45馬力，低于約35馬力，低于約25馬力，低于約15馬力或者低于約5馬力。例如，對于高電力焊接操作(例如，切割或氣刨操作)，發(fā)動機40的額定功率可高達75馬力，從而發(fā)動機40配置為滿足焊接操作的高電力需求。
[0021]此外，電池46配置為放電以產生電力，所述電力可經由轉換器48輸送至焊炬26和/或通過合適的轉換器輸送至切割和/或氣刨焊炬和/或輔助電力(例如，輸送至合成輔助輸出)?？刂破?6配置為接收與過程操作有關的輸入(例如，傳感器反饋、人工輸入等)，并且配置為從發(fā)動機-發(fā)電機單元38和電池46中獲取電力以按需產生電力。例如，此類實施例可能適用于低頻率、高峰值電力需求的情況，在所述情況中，發(fā)動機-發(fā)電機輸出通過能量存儲裝置輸出補充。在此類實施例中，能量存儲裝置可能在較低的電力需求的情況下從發(fā)動機-發(fā)電機單元38重新充電或者當發(fā)動機-發(fā)電機單元38關閉時從另一個電源重新充電。
[0022]正如下文所更詳細描述的，混合供電單元12配置為確?；旌虾附酉到y(tǒng)10能在長時間休止后一經要求即能提供充足的焊接電力。在某些操作條件下，混合供電單元12需要提供的電力可能比發(fā)動機-發(fā)電機單元38能夠單獨產生的電力更多。例如，當混合供電單元12滿負荷操作時，混合供電單元12在一定程度上放出存儲在電池46內的電力。因此，發(fā)動機-發(fā)電機單元38必須在焊接完成之后運行一段時間，以重新為電池46充滿電。
[0023]電池46的充電周期通常具有多個階段56、58、60。例如，圖3示出了電池46的充電周期的多個充電階段。在第一階段56 (例如，“恒流充電”階段)中，向電池4