具有用于提供电力和交换数据的辅助电传动导管的焊接系统的制作方法

专利名称：具有用于提供电力和交换数据的辅助电传动导管的焊接系统的制作方法
具有用于提供电力和交换数据的辅助电传动导管的焊接系统
背景技术：
本发明通常涉及焊接系统，更具体地涉及具有电力线通信的焊接系统。传统的单进程焊接系统支持各种进程，如熔化极惰性气体保护焊(MIG)、钨极惰性气体焊(TIG)、焊条焊接(stick welding)等等,其可在例如恒定电流或恒定电压等不同模式下运行。这种焊接系统通常包括单输出连接并且因此被设置成用于每次支持一个单进程。与这些单进程焊接系统相反，多进程焊接系统可连接到并同时支持多个进程。某些多进程焊接应用，例如燃煤锅炉修复、船坞作业等等，可将焊接地点或工件放在远离多进程焊接电源的位置上。所述电源提供有限制条件的电力用于焊接应用，并且焊接工必须牵拉和监控从电源延伸到焊接地点的长焊接电源线。在这种应用中，改变焊接工艺和设置习惯上需要进行手动调整，即打开旋钮或开关，或靠近焊接电源，以及甚至完全不同的焊接电缆连接到电源，尤其是当焊接工对某些工件使用焊条焊或者MIG焊接工艺，并且使另外的工件用TIG焊接工艺时，通常是好的或更加复杂的工作。此外，焊接工经常在焊接地点使用辅助装置，例如电灯和电磨机。但是，支持这种装置的辅助电源插座位于电源上。因此，电源端子(插头)和位于或接近焊接电源的控制装置的位置要求使用者停止焊接并返回到电源处来插上辅助装置的插头，对焊接工艺进行改变等等。在许多应用中，这可能需要穿过有时错综复杂的工作环境往回走相当长的距离。因此，对于系统和方法存在需求，即在多进程焊接系统中提供更加便利的电力和控制功能，尤其是在这样的状况下，即焊接操作在距焊接电源具有相当长的距离处进行。

发明内容
本发明提供用于这种焊接应用的解决方案。根据某些实施例，提供焊接系统通过辅助的或焊接电力线进行通信。所公开的实施例可包括多进程焊接电源，所述多进程焊接电源通过辅助导电管通信耦接到远程位置的悬架式操纵台，以便于在所述焊接系统的部件之间交换数据和电力。在某些实施例中，数据可通过所述电源和所述悬架式操纵台之间的辅助电力线上双向传输。所述悬架式操纵台可包括辅助电源插座，所述辅助电源插座允许操作员给位于焊接地点的辅助装置供电。所公开的实施例还可包括具有焊丝卷轴和焊丝进给器驱动电路的悬架式操纵台，其被设置成在MIG焊接过程中进给焊丝。此外，提供的实施例允许通过网络焊接系统中的电力线进行双向的数据通信。也提供控制电路，所述控制电路包括存储器和处理电路并且所述控制电路位于所述电源或所述悬架式操纵台之中或两者中均有所述控制电路。


当阅读了下述详细描述并参考附图，本发明的这些和其他特征、其他方面和其他优点将变得更加容易理解，在整个附图中相同的附图标记代表相同部件，其中图I是根据本发明多个方面的示例性焊接系统的示意图，所述焊接系统具有多进、程电源和通过电力线进行数据双向通信的悬架式操纵台。图2是根据本发明多个方面的包括多种气源的图I的示例性焊接系统的示意图。图3是根据本发明多个方面的图I的示例性焊接系统的示意图，其中包括在悬架式操纵台上的焊接插座。
图4是根据本发明多个方面的图2的示例性焊接系统的示意图，其中悬架式操纵台包括焊丝进给器。图5是根据本发明多个方面的包括通过电力线进行数据通信的示例性网络焊接系统的不意图。图6是根据本发明多个方面的示出了示例性悬架式操纵台的内部部件的示意图。图7是根据本发明多个方面的可位于悬架式操纵台上的示例性操作员界面的透视图。图8是根据本发明多个方面的示例性悬架式操纵台的侧视图，其示出了所述悬架式操纵台安置了电源插座。图9是根据本发明多个方面的包括了辅助电力配电装置的示例性焊接系统的示意图。图10是根据本发明多个方面的图9的焊接系统的示意图，其中所述辅助电力配电装置位于配电箱内。图11是根据本发明多个方面的包括了通过辅助电力线和主电力线进行通信的示例性焊接系统的示意图。图12是根据本发明多个方面的包括了通过一个或多个独立通信电力接口模块在辅助电力线上通信的示例性焊接系统的示意图。图13是根据本发明多个方面的示例性焊接系统的透视图，所述焊接系统包括与一个或多个电源相关联的一个或多个接线盒。图14是根据本发明多个方面的示例性悬架式操纵台的透视图。图15是根据本发明多个方面的位于图14的悬架式操纵台上的示例性操作员界面的透视图；以及图16示出了根据本发明多个方面的示例性操作员界面，所述操作员界面可位于与图14的悬架式操纵台相关联的一个或多个电源上。
具体实施例方式以下将详细讨论，所提供的焊接系统的各种实施例提供了通过辅助的或焊接电力线进行通信。某些实施例包括多进程焊接电源，该多进程焊接电源通过辅助导电管通信耦接到悬架式操纵台，所述辅助导电管便于焊接系统的部件之间的数据和电力的交换。在某些实施例中，如本文中所使用的，术语“悬架式操纵台”是指设计成连接到焊接电源以对一个或多个辅助装置供电的辅助电力和控制装置。也就是说，在本文中公开的实施例中，数据可通过电源和悬架式操作台之间的辅助电力线被双向传送。所述悬架式操纵台可包括辅助电源插座以及操作员界面，该辅助电源插座允许操作员在焊接地点对辅助装置供电，该操作员界面允许操作员从焊接地点设定焊接进程、焊接参数等等。所公开的实施例还包括悬架式操纵台，所述悬架式操纵台具有设置成用于在MIG焊接过程中进给焊丝的焊丝卷轴和焊丝进给器驱动电路。此外，所提供的实施例允许通过网络焊接系统中的电力线进行双向数据通信。在这种实施例中，中心焊接电源可通过多个焊接电源而被共享，多个焊接电源与一个或多个远程控制和监控台通过辅助电力线进行通信。同样如下所述，所提供的控制电路可位于电源、悬架式操纵台中或两者中均具有所述控制电路。控制电路可包括处理电路和存储器。存储器可包括易失性存储器和非易失性存储器，如只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、磁存储器、光存储器或它们的组合。此外，各种控制参数连同在操作过程中设置成用于提供特定输出(例如启动焊丝进给、使气体流动等)至悬架式操纵台的代码一起可被存储在存储器中。操作员界面位于电源、悬架式操纵台之上或两者均具有操作员界面，操作员界面可允许使用者设定进程(如设定恒定电流、恒定电压或调整金属沉积)、设定极性(如设定直流负电极(DCEN)或直流正电极(DCEP)),启动或中止焊丝进给以及启动或中止气体流动。而且，如上所述，本技术可实现通过至少一种以及可能几种方式进行的电力线通信。例如，在某些实施例中，数据通过在悬架式操纵台和电源之间的“辅助”电力线被传送， 与此同时悬架式操纵台也允许用于向如电灯、动力手动工具等等装置供电。其次，在某些应用中，数据可以在电源之间被传送，使用作为“数据骨干”的电力线用于数据交换，该数据可通过不同的电源而被用于控制和/或监控运行。这种电力线通信可被用于与或不与“辅助”电力数据通信进行，并且反之亦然。另外，某些数据也可通过焊接电缆连同焊接电源(如适于在焊条和工件之间产生和维持电焊弧的电源信号)被传送。这种数据通信在例如美国专利号7，180,029 B2、美国申请号11/276，288、美国专利申请号11/609，871以及美国专利申请号11/625，357中有描述，这些专利或专利申请被并入本公开中作为参考。回到附图，图I是根据本发明多个方面的示例性焊接系统10的示意图，其包括多进程焊接电源12。多进程电源12被设置成用于向多种焊接装置(如MIG焊枪、TIG焊枪、电焊条等)与多种焊接工艺(如MIG、TIG、焊条焊接等)供电。在某些实施例中，电源12从交流电源(如交流电网、发动机/发电机组、电池或它们的组合)接收主电力14，其可使输入电力处于适当状态并且根据系统10的需求提供输出电力到一个或多个焊接装置。主电力14可从焊接场所外的位置(如主电力源于壁装电源插座)供给。因此，在某些实施例中，电源12可包括电力转换电路16，该电力转换电路包括诸如变压器、整流器、交换器等等之类的电路元件，其能够将交流输入电力转换为所述的系统10所需要的直流正电极或直流负电极输出。这种电路在本领域是公知的。在某些实施例中，电力转换电路16可被用于将主电力14转换为焊接和辅助电力输出。但是，在其他实施例中，电力转换电路16可适于仅将主电力转换为焊接电力输出，并且可提供单独的辅助变流器用于将主电力转换为辅助电力。仍然进一步的，在某些实施例中，电源12可适于接收直接来自壁装电源插座的经转换的辅助电力输出。的确，任何合适的电力转换系统或机械装置可为电源12所使用以产生和提供焊接和辅助电力。电源12也包括控制电路18，该控制电路设置用于接收和处理与系统10的性能和需求有关的多个输入值。控制电路18包括处理电路20、存储器22和通信电力接口模块24。存储器22可包括易失性存储或非易失性存储器，如只读存储器、随机存储器、磁存储器、光学存储器或它们的组合。此外，各种控制参数连同在操作过程中被设置成提供特定输出值(如启动焊丝进给、使得气体流动等)的代码一起可被存储在存储器22中。处理电路20也可接收来自位于电源12上的用户界面26的输入值，通过用户界面用户可选择进程和输入所想要的参数(如电压、电流、特定脉冲或非脉冲焊接状态等等)。
电源12也包括气缸28。气缸28可通过软管30提供保护气体，如氩气、氦气、二氧化碳等等。在图I中所示的实施例中，气体进入位于电源12上的气阀32。在使用过程中，气阀32通过气体导管34调节供给焊接操作的气体量。气体导管34和导电管36分别给焊接装置38 (如TIG焊枪)提供气体和电力。导电管36通过电力转换电路16传送电力输出给焊接装置38以在操作过程中对焊接进程供以电力。多根导管40将电源12连接到焊接装置38。在所示的实施例中，多根导管40所示为单根导管连接到焊接装置38的组。但是，应当注意在可替换的实施例中，多根导管40可被塞进单根供电电缆内，该单根供电电缆将电源12连接到焊接装置38。终结于夹具44处的铅包电缆42将电力转换电路16连接到工件46。在所示的实施例中，电源12被连接到悬架式操纵台48。本文中所使用的悬架式操纵台48是焊接控制装置，其设计成允许操作员从相对于电源12的远端地点选择焊接进程和设置。悬架式操纵台48进一步设计成用于在焊接地点向一个或多个辅助装置(如电灯、手摇砂轮等)提供电力。也就是说，悬架式操纵台48向用户既提供焊接设置的远程控制又提供辅助电力的远端源。因此，悬架式操纵台48通过辅助导电管50连接到电源12。辅助导电管50提供辅助电力给悬架式操纵台48并且便于在悬架式操纵台48和电源12之间的双向数据交换。也就是说，本发明的实施例允许通过辅助电力电缆进行数据通信。在所示的实施例中，辅助电力线52从电力转换电路16上伸出并且在电源12内的节点56处遇到由附图标记54表示的从控制电路18输出的数据流。因此，数据可通过辅助导电管50从悬架式操纵台48传送到在电源12中的通信电力接口模块24。数据也可以通过相同路径从通信电力接口模块24传送到悬架式操纵台48。同时，辅助电力可通过电力线52和辅助导电管50从电源12中的电力转换电路16传送到悬架式操纵台48。换句话说，目前预期的实施例允许通过现存的电力线进行通信。用于这种通信的电力线通信电路和协议可遵循几种可用标准中的任何一种，如IS0/IEC14908. 1，可以根据商品名称L0NW0RKS 2. O向ECHELON购买。通常，某些这种系统将包括在电源内的电路，该电路设置成用于解调数据信号和叠加数据或另外将信号与电力信号(如交流波形)结合，所述电力信号通过电力线52被传送给悬架式操纵台48的远端地点。悬架式操纵台将包括补充电路，其用于解调数据信号并提供数据信号给处理电路，该处理电路设置成用于显示数据信号、根据数据信号而行动或要不然使用数据信号。相反，悬架式操纵台电路可产生数据信号，如用于改变电源的设置，并且通过相同的悬架式操纵台辅助电力线发送，这些数据信号为电源的控制电路所接收并根据电源的控制电路而行动。在典型的应用中，辅助电力线可传送115V，60Hz的交流电，尽管其他电压和频率可被使用。在某些实施例中，悬架式操纵台48可位于极为靠近焊接操作处的地方，但是远离电源12。例如，燃煤锅炉焊接应用、船坞应用、建筑工地等等，经常要求焊接操作员位于远离电源12的地方。因为悬架式操纵台48可位于靠近焊接地点的地方，现在的系统10可具有这样的效果，即焊接工可减少传统上消耗在从焊接地点回到电源处插上与辅助装置(如电灯、砂轮机、动力手动工具等等)相关的电源线的时间数和精力。在所示的实施例中，悬架式操纵台48包括用户界面，通过用户界面用户可选择进程(如MIG、TIG、焊条焊等)、控制电压、控制电流、向辅助装置供电等等，而在此期间用户处于相对于远离电源装置12的位置。例如，实施例所示，用户可将辅助装置(如电灯58或手摇砂轮60)的插头插入悬架式操纵台48。因此，通过辅助导电管50给悬架式操纵台供电的辅助电源可被用于在靠近焊接操作处的位置给这种装置供电。前述特征相比于传统系统可具有减少延长电缆62和64长度的效果，因为电灯58和手摇砂轮60从靠近焊接位置的悬架式操纵台48这里得到辅助电力，而不是从远离焊接地点的电源12这里得到辅助电力。除了用户界面之外，在某些实施例中，悬架式操纵台48也可包括处理电路，所述处理电路从电源12和用户界面接收输入值，处理输入值，并产生可以通过辅助导电管50传送回电源12的输出数据。在图I所示的实施例中，如果气体适于给定的焊接进程，单一气源28和单一气体 导管34提供了用于将气体从电源12传送到焊接装置38的装置。但是，在图2、3和4的实施例中，第二气体供给源66通过第二气体导管68提供第二气体给气阀32。在这些实施例中，气体导管34被选定路线自电源12至远程箱72，该远程箱提供适于焊接装置来执行焊接操作的气体。气阀32位于电源12上，其调节适当气体的释放用于给定操作。也就是说，气阀32可包括定向控制阀，该定向控制阀根据激活的或选定的进程来选择气源28或气源66。此外，当系统在第一气体源28和第二气体源66之间的转换时，气体导管34可被吹洗。应当注意到在其他实施例中，额外的气体导管可被选定路线自气阀32至远程箱72，以便每个气体源28或66通过单独的气体导管传送到箱72。在图2所示的实施例中，焊接电力线36和供气线34被选择路线至远程箱72。多种焊接装置，如第一焊接装置38(如TIG焊枪)和第二焊接装置75(如焊管(stick stinger))可把插头插入到远程箱72以接入焊接操作所需的电力和气体。在某些实施例中，多种焊接装置可同时把插头插入到远程箱72。但是，只有激活的装置是对焊接操作必需的装置，该装置需要通过操作员在位于悬架式操纵台48上的界面选定。例如，在所示的实施例中，TIG焊枪38和焊管75可同时把插头插入到远程箱72。但是，如果用户从悬架式操纵台48上的界面选定TIG进程，仅TIG焊枪38被激活来与工件46 —起使用。应当注意的是在所示实施例中，气体导管34和导电管36所示的是分别连接到远程箱72。在进一步的实施例中，多根导管34、36可被一起塞入到单一的供给线缆中，如附图标记76所示。在可选的实施例中，气体导管34可包括多根气体导管(如所供给的每种类型的气体专用一根气体导管)被一起塞入到单一的供给线缆中，并且焊接导电管36可以是单独的。图3示出了图I和图2所示的系统10的可选实施例。在这个实施例中，辅助导电管50和焊接导电管36被选择路线到悬架式操纵台48。因此，焊接装置38 (如TIG焊枪)可被连接到电缆70并把插头插入到悬架式操纵台48。某些实施例可支持多种在不同极性上(如直流负电极或直流正电极)运行的焊接装置(如MIG焊枪、焊管等)。例如，在一个实施例中，多种焊接装置可把插头插入到悬架式操纵台48，但是仅一个装置在给定时间内是激活的。也就是说，仅被设计成用于与由操作员所选定的进程一起使用的装置可以处在使用中。在所示的实施例中，数据可以通过电力线50或导电管36进行通信或者通过这两者进行通信。也就是说，所示的实施例提供通过辅助电力线、焊接电力线或这两者进行通信。在图1、2和3所示的实施例中，用于与MIG焊接操作一起使用的焊丝进给器(未示出)可以是紧靠悬架式操纵台48的独立装置。在可选的实施例中，焊丝进给器可位于在悬架式操纵台48之中或之上，或者，如图4所示，所述悬架式操纵台本身可被并入焊丝进给器78内。在这种实施例中，焊丝卷轴80进给焊丝82进入到焊丝进给驱动器84，其包含在MIG焊接操作过程中启动焊丝进给至MIG焊枪74的电路。在这个实施例中，辅助装置58和60以及焊接装置38和74可把插头插入到焊丝进给器78。如前所述，当导电管36提供焊接电力用于焊接装置38和74时，辅助导电管50提供辅助电力用于辅助装置58和60并且便于通过介于电源12和焊接进给器78之间的电力线进行双向通信。应当注意到通过导电管36提供的焊接电力可以是所述的系统所需的直流正电极或直流负电极。图1-4的实施例示出了通过辅助电力线在单一电源和单一悬架式操纵台之间的双向数据通信。图5示出了本发明进一步的实施例，其包括通过电力线进行的这种通信，但其是在网络焊接系统86中的这种通信。为了说明的目的，所示的实施例包括第一焊接电源88和第二焊接电源90。但是，应当注意到在其他实施例中，适于焊接应用的任何数量的电源可为本发明所使用。例如，在一个实施例中，仅包括一个电源。在这种实施例中，电源88和远程控制和/或监控台98可通过主干网96双向交换数据。常见电源，如AC电网、发动机/发电机组、电池或它们的组合，通过导电管94向在网络中的每个电源(如88和90)提 供主电力92，导电管94提供电力给主干网96 (如电力总输电线接口)。主电源可位于紧靠或远离一个或多个焊接电源的地方。主电力92可由焊接场所外的地点所提供(如主电力92可源自工厂的壁装电源插座)。一个或多个远程控制和监控台98传送数据信号到主干网96并且从主干网96接收数据信号以便于去往和来自电源88、90的通信。也就是说，主干网96提供了用于通信和电力传输给网络焊接系统86的装置。换句话说，中央主干网允许通过电力线与电源进行通信。在某些实施例中，远程控制和监控台98可被设置成用于连接到外部网络，以便信息可在所述远程控制和监控台98和一个或多个外部装置之间进行双向通信。因此，远程控制和监控台98可包括枢纽、交换器、路由器、中继器、网关或它们的组合。在所示的实施例中，焊接电源88、90包括通信电力接口模块100，其设置成用于发送、接收并处理经由主干网96从远程控制和监控台98传送来的指令。每个电源88、90也包括转换电路102，通过转换电路102，输入的电力被选择路线。转换电路102可包括电路元件，如变压器、整流器、交换器等等，能够将输入电力转换为适当的输出电力。例如，电力转换电路102可将引入的电力转换为所述的系统所需的直流正极或直流负极输出。这种转换电路102可提供焊接电力输出104和辅助电力输出106。焊接电力输出104可被提供给用于焊接操作的焊接装置(如MIG焊枪、TIG焊枪、焊管)。类似地，辅助电力输出106可被提供给在焊接操作过程中使用的辅助装置，如电灯和手摇砂轮。共用地面输出108也可从每个电源88、90延伸来闭合焊接电路。图6示出了内部部件，该内部部件可被包括在图1-4的悬架式操纵台48中。应当注意的是图6示出了悬架式操纵台48的一个示范性实施例，并且更多或更少的部件可被包括在进一步的实施例中。在所示的实施例中，悬架式操纵台48包括电力插座110、处理电路112、存储器114、通信电力接口模块116和操作员界面118。电力插座110为操作员提供了一种装置，其用于插入辅助装置(如电灯和手摇砂轮)的插头以便在操作过程中接收辅助电力。在图6中示出了三个电力插座110。但是，在其他实施例中，可提供任何数量的电力插座110。通信电力接口模块116接收来自电力线的输入电力和通过电力线传送的输入数据。通信电力接口模块116还给电力指定路径至电力插座110并给数据指定路径至处理电路112。处理电路112接收并处理经由辅助导电管50传送的，并通过通信电力接口模块116提取的输入数据。操作员界面118也产生与经由操作员与所述界面118相互配合而接收到的指令所相对应的数据。这种数据也通过处理电路112接收并处理。因此，处理电路112与存储器114双向通信以存储并检索所述的系统所需的信息。电力转换电路119也可以在远程装置48中提供用于转换电力到一定水平，以适于被远程装置48的部件所使用。也就是说，在一个实施例中，电力转换电路119从输入线50获得电力并且将其转换为适于向处理电路112、存储器114和操作员界面118部件供电的输出电力。在某些实施例中，当辅助导电管50被连接在电源12和悬架式操纵台48之间时，控制电路18可使在位于电源上的用户界面26处的控制装置功能失效，相较于在悬架式操纵台48上的用户界面118处的控制装置，用户界面26处的控制装置是多余的。以这种方法，悬架式操纵台48和其相关的操作员界面118的激活导致位于电源装置12上的相似控制装置的功能失效，以使在操作过程中所有进程控制选择移交给悬架式操纵台48。悬架式操纵台48的一个实施例包括图7所示的示例性操作员界面118和电力插座110。悬架式操纵台48从焊接电源12接收电力并且通过辅助导电管50传送数据。操作员界面118包括多个按钮120，该按钮可被程序化为允许用户改变多个应用特定参数。例如，多个按钮120可包括输出打开/关闭按钮、进程按钮、焊丝按钮、气体按钮等等。操作员界面118也包括设置按钮122，操作员可使用设置按钮122设定与选定的焊接进程相关的参数。例如，在一个实施例中，用户可按压设置按钮122，并且随后使用调节旋钮124和126以便设定参数，如焊丝进给速度、气体类型、电压、电流等等。按钮120和122与显示板128和130相配合以便传达选项和选择给用户。例如，调节旋钮124可与显示板128协作使用，并且调节旋钮126可与显示板130协作使用。进一步的示例，显示板128可被用于显示选定的焊接极性和进程。在这种实施例中，显示板128可读取到+EP STICK，其表明用户已经选择了直流正极极性用于焊条焊接进程。进一步的示例，显示板130可被用于显示与给定进程相关的这类信息。在这种实施例中，显示板130可读取到伏特(VOLTS)、安培数(AMPS)、电弧长(ARC LNGTH)、电弧控制(ARC C0NTRL)、焊丝(WIRE)、气体等等。进一步的示例，显示板128和130可被用于显示焊接参数(如显示实际电弧弧长的数字)的数值。图8示出了悬架式操纵台48的侧板132，该侧板包括电力插座110。电力插座110被设置成用于提供辅助电力，如60Hz单相电力，该单相电力可被用于向与焊接操作相关的辅助装置供电。侧板也可包括重置按钮134，其可被用于确保悬架式操纵台48和/或辅助装置的用电保护。例如，如果接地故障被悬架式操纵台48中的电路检测到，重置按钮134可弹出，使得插座失效并且警告操作员。操作员可随后按压重置按钮134以重置插座110并重新开始操作。图7和8所示的悬架式操纵台48的实施例示出了“智能”悬架式操纵台，其包括许多目前预期的功能。但是，应当注意到在其他实施例中，悬架式操纵台48可包括较少的 功能。例如，在一个实施例中，悬架式操纵台48可不包括界面118。在这种实施例中，附件如脚踏板可取代如操作员界面所示的界面。例如，位于脚踏板上的电位计可允许操作员控制供给正执行的焊接进程的电流强度量。实际上，在某些实施例中，这种附件(如脚踏板)可以是悬架式操纵台48。也就是说，115V辅助电力可进入悬架式操纵台48但是不被供给到在焊接地点的辅助装置。但是，关于操作员输入的数据仍然可通过辅助电力线与电源进行交换。也就是说，在某些实施例，悬架式操纵台48可不传送辅助电力但是信息可仍然沿着辅助电力线被传送。图9和10示出了本文所披露的电力线通信的进一步实施例。图9和10示出了焊接系统，其包括多个焊接电源，如第一焊接电源138和第二焊接电源140。应当注意的是尽管仅示出了两个焊接电源，在其他实施例中，任何数量的焊接电源可被包括。常见电源，如AC电网、发动机/发电机组、电池或它们的组合，分别通过电力线144和146提供主电力142到网络中的每个电源138和140。电源可位于紧靠或远离一个或多个焊接电源的地方。如前所述，主电力142可从焊接场所外的地点提供并也可通过壁装电源插座就地提供。在所示的实施例中，焊接电源138和140包括转换电路148，输入主电力通过转换电路148被选定传输路线。转换电路148可包括电路元件，如变压器、整流器、交换器等等，能够将输入电力转换为适当的输出焊接电力。例如，电力转换电路148可将输入电力转换为所述的系统 所需的直流正极或直流负极输出。这种转换电路148可提供焊接电力输出104。焊接电力输出104可被提供给用于焊接操作中的焊接装置(如MIG焊枪、TIG焊枪、焊管)。共用接地输出108也可从每个电源138和140延伸来闭合焊接电路。主电力142通过电力线154也被供给至位于接收传送(RT)装置152中的辅助电力转换装置150。在某些实施例中，接收传送装置(RT unit) 152可位于紧靠焊接电源(如138和140)的架子的位置。辅助电力转换装置150设置成用于接收处在高电压下的主电力和输出处在低电压下的辅助电力。因此，辅助电力转换装置150可包括电路，如变压器，设置成用于逐步减低输入电力的电压。接收传送装置152也包括多个通信电力接口模块100，该通信电力接口模块设置成用于通过辅助电力线158进行发送、接收并处理传送至和接收自辅助配电装置156的数据。也就是说，目前预期的实施例提供了通过电源线158进行数据通信。在图9所示的实施例中，如前所述，一个或多个远端位置的悬架式操纵台48、48’被设计成用于允许操作员从相对于电源138的远端位置处选择焊接进程和设置。但是，在这个实施例中，多个悬架式操纵台(如由两个悬架式操纵台48和48’所表示的，但这并不意味着要限制本发明)可把插头插入中央辅助电力转换装置156。悬架式操纵台48、48’仍然设计成向一个或多个在一个或多个焊接地点的辅助装置58、58’、60、60’提供电力。也就是说，悬架式操纵台48、48’给用户提供焊接设置的远程控制以及辅助电力的远程来源以用于一个或多个焊接。例如，悬架式操纵台48可位于紧靠第一焊接的位置，并且悬架式操纵台48’可位于紧靠第二焊接的位置，第二焊接远离第一焊接。在操作过程中，第一操作员可输入所想要的焊接设置到悬架式操纵台48。这些焊接设置经由导电管160被传送并经过辅助配电装置156，穿过电力线158，经过通信电力接口模块100，沿着数据导线162到达位于电源138的控制电路164。以这种方法，数据可通过电力线160和电力线158进行双向通信。类似的，第二操作员可输入所想要的设置到悬架式操纵台48’。这些焊接设置经由电力线166被传送并经过辅助配电装置156，穿过电力线158，经过通信电力接口模块100，沿着数据导线168并到达位于电源140上的控制电路164。以这种方法，数据可通过电力线166和电力线158进行双向通信。图10所示的实施例类似于图9的实施例来进行操作。但是，在这个实施例中，辅助配电装置156位于远程配电箱172。远程配电箱172也容纳悬架式操纵台48和48’。也就是说，在这个实施例中，用于多种焊接进程的操作员界面可位于中央远程配电箱172。并且，用于多种焊接进程的辅助装置58、58’、60、60’也可把插头插入到中央配电箱172中。如前所述，数据通过电力线158进行通信并且被传送回电源138和140进行处理。而且，在图9和10所示的实施例中，示出了两个电源138和140。但是，应当注意到在可选的实施例中，更多或更少的电源可被包括在该系统中。例如，在一个实施例中，仅包括一个电源图11是另一示例性焊接系统的示意图，其包括通过主焊接电力线和辅助电力线进行通信。如前所述，主电力142可从焊接场所外的地点提供并且也可通过壁装电源插座就地提供。主电力142可通过主电力线154被传送到焊接电源138和140。因此，电源138和140包括转换电路148，输入主电力通过转换电路被选定传输路线。这种转换电路148可提供焊接电力输出104。焊接电力输出104可被供给至用于焊接操作的焊接装置(如MIG焊枪、TIG焊枪、焊管)。共用接地输出108也可从每个电源138和140延伸并闭合焊接电路。在所示的实施例中，示出了两个电源138和140。但是，应当注意到在可选的实施例中，更多或更少的电源可包括在所述系统中。例如，在一个实施例中，仅包括一个电源。主电力142通过主电力线154也被供给到位于接收传送装置152上的辅助电力转换装置150。也就是说，主电力142通过电力线154被供给到辅助电力转换装置150和电源138和140。如前所述，辅助电力转换装置150设置成接收处于高电压的主电力和输出处于低电压的辅助电力。接收传送装置152也包括第一多个通信电力接口模块100和100’，其设置成用于传送、接收和处理通过辅助电力线158传送至辅助配电装置156的数据和自辅助配电装置156传送的数据。也就是说，目前预期的实施例提供通过辅助电力线158进行数据通信。此外，接收传送装置152包括第二多个通信电力接口模块174和174’，其设置成用于接收自第一多个通信电源接口模块100和100’的数据并将数据转换成适于通过主电力线154进行通信并传送到电源138和140的数据形式。因此，电源138包括通信电力接口模块176，通信电力接口模块176设置成用于传送、接收并处理传送至电力线154的数据和自电力线154传送的数据。同样，电源140包括通信电力接口模块178，通信电力接口模块178用于传送、接收并处理传送至电力线154的数据和自电力线154传送的数据。在操作过程中，第一操作员可输入所想要的焊接设置到悬架式操纵台48。这些焊接设置经由导电管160被传送并经过辅助配电装置156，穿过电力线158，经过通信电力接口模块100，经过通信电力接口模块174，沿着主电力线154并到达位于电源138中的通信电力接口模块176。以这种方法，数据可通过辅助电力线158和160以及主电力线154进行通信。类似的，第二操作员可输入所想要的焊接设置到悬架式操纵台48’。这些焊接设置经由电力线166被传送并经过辅助配电装置156，穿过电力线158，经过通信电力接口模块100’，经过通信电力接口模块174’，沿着主电力线154并到达位于电源140上的通信电力接口模块178。也就是说，图11所示的实施例便于数据通过辅助电力线以及主焊接电力线进行的双向数据交换。上述特征可具有这样的效果，即使得能够获取数据，所述数据是有关在紧靠焊接电源138和140的地点处的焊接参数。也就是说，目前预期的实施例允许位于远端的用户监控焊接进程而不用额外的位于紧靠焊接操作处的线缆、电缆、电路等。图12示出了焊接系统180，焊接系统180包括多个焊接电源，如第一焊接电源138和第二焊接电源140。在另一个实施例中，可包括任何合适数量的焊接电源。常见电源，如AC电网、发动机/发电机组或电池，分别通过电力线144和146，将主电力142供给到网络中的每个电源138和140。如前所述，主电力142可从焊接场所外的地点提供和通过壁装电源插座就地提供，并且焊接电源138和140包括转换电路148，输入主电力通过转换电路148被选定传输路线。这种转换电路148可提供焊接电力输出104。焊接电力输出104可被提供至用于焊接操作的焊接装置(如MIG焊枪、TIG焊枪、焊管)。共用接地输出108也可从每个电源138和140延伸并闭合焊接电路。主电力142通过电力线154也被供给到位于接收和传送(RT)装置152中的辅助电力转换装置150。在某些实施例中，接收传送装置152可位于紧靠焊接电源(如138和140)的架子的位置，并且可包括图12未示出的额外的部件。如前所述，辅助电力转换装置150适于接收处于高电压的主电力和处于低电压的辅助电力。但是，在这个实施例中，接收传送装置152连接到通信电力接口模块100和100’，通信电力接口模块100和100’设置成传送、接收并处理数据，即传送至电源138和140的数据和自电源138和140传送的数据以及传送至远端位置的悬架式操纵台48、48’的数据和自远端位置的悬架式操纵台48、48’传送的数据。也就是说，在所示的实施例中，通信电力接口模块100和100’是独立式的，并且 因此其不位于接收传送装置152中。在这个实施例中，多个悬架式操纵台(如悬架式操纵台48和48’所表示的，但这并不意味着要限制本发明)可直接被插入到通信电力接口模块100和100’。例如，在所示的实施例中，通信电力接口模块100和100’分别通过辅助电力线182和184而被连接到悬架式操纵台48和48’。但是，在这个实施例中，通信电力接口模块100和100’分别通过电力线186和188也被连接到辅助电力转换装置150。同样地，通信电力接口模块100和100’适于通过辅助电力线182和184将数据双向通信到悬架式操纵台48和48’。悬架式操纵台48和48’仍然被设计为用于提供电力给处于一个或多个焊接位置的一个或多个辅助装置58、58’、60、60’。也就是说，悬架式操纵台48、48’给用户提供焊接设置的远程控制以及用于一个或多个焊接的辅助电力的远程来源。图13是根据本发明的多个方面示出的示例性焊接系统190的透视图。焊接系统190包括多个设置在适于承载电源的架子200上的电源138、140、192、194、196和198。焊接系统190还包括接线盒202、204、206、208、210和212，其每个分别与相应的电源138、140、192、194、196和198相关联。例如，接线盒202与相应的电源138相关联，接线盒204与相应的电源140相关联等等。在所示的实施例中,接线盒被连接到架子200。但是,在其他实施例中，接线盒可被连接到设置在单独的架子上的电源，或者定位于任何其他适当的位置。焊接系统190还包括辅助电力转换装置150和悬架式操纵台48。在所示的实施例中，辅助电力转换装置150包括设置在其上的辅助电源插座214。如图所示，辅助电力转换装置150通过电缆216被连接到第一接线盒202。接线盒202通过电缆218被连接到电源138，并且接线盒202通过电缆220被连接到悬架式操纵台48。尽管未示出，额外的辅助插座214可通过额外的电缆被连接到剩余的接线盒，并且在进一步的实施例中，接线盒也可通过额外的电缆被连接到相应的电源和悬架式操纵台。在操作过程中，辅助电力转换装置150从主电源接收电力并且将主电力转换为辅助电力输出(如115伏特)。辅助电力经由辅助插座214通过电缆216被确定传输路线到接线盒202。同样地，接线盒202适于从电缆216接收辅助电力。
在本文中所示的和所描述的实施例中，主电力在辅助电力转换装置中被转换为辅助电力。但是，应当注意到在其他实施例中，辅助电力可产生和接收自各种其他来源。例如，在一个实施例中，辅助电力可从设置在墙壁上的电源插座接收。在这种实施例中，电缆216可将接线盒直接连接至壁装电源插座，壁装电源插座设置成传送辅助输出电力(如115伏特)。接线盒202也适于通过控制电缆218将控制信号传送至电源138和从电源138接收控制信号。接线盒202还设置成将接收到的控制信号耦合至接收到的辅助电力并且通过电缆220传送辅助电力和数据至悬架式操纵台48。也应当注意到控制信号也可来自悬架式操纵台通过电缆220被接线盒202所接收。同样地，接线盒202可包括任何数量的适当部件，如通信电力接口模块、电子电路等等。图14和15示出了悬架式操纵台48的示例性实施例，悬架式操纵台48可被用于 图13的焊接系统190。如图所示，悬架式操纵台48包括操作员界面222，通过操作员界面用户可控制焊接进程。例如，所示的操作员界面22包括打开/关闭按钮224，用户可以按动打开/关闭按钮224以启动/中止焊接输出。用户界面222也包括进程选择按钮226，用户可按动进程选择按钮226以转变焊接进程，如在TIG焊接和MIG焊接之间进行转变。用户界面还包括设置按钮228，通过设置按钮操作员可控制焊接进程的各种参数。如电弧、焊接特性的控制等等。同样地，旋钮230可与按钮228 —起使用以改变一个或多个焊接特性和/或改变一个或多个焊接参数的量级。用户界面222也包括显示板232，通过显示板一个或多个参数或焊接进程的值可被传达给用户。例如，显示板232包括第一指示器234和第二指示器236。在一个实施例中，当直流正极焊接进程发生时，第一指示器234可以是适于点亮的发光二极管(LED)并且当直流负极焊接进程发生时，第二指示器236可以是适于点亮的发光二极管。仍然进一步的，显示板232可被设置成通过显示器238传达一个或多个数值给用户。例如，当用户转动旋钮230来改变焊接进程参数时，显示器238可显示焊接参数的值(如电压或电流强度水平)。图16示出了在根据本发明某些方面的示例性用户界面240，用户界面240可被设置在一个或多个电源上。在所示的实施例中用户界面240包括发光二极管242，发光二极管242通过进程符号定位，并被设置成当进程被选定时点亮。在目前预期的实施例中，用户通过旋钮244选择焊接进程。当用户转动旋钮244，发光二极管被点亮，显示被选定的进程。选择面板246包括多个子面板，子面板允许用户选择焊接进程。例如，在所示的实施例中，选择面板246包括无气体自保护药芯焊丝电弧焊(FCAW)面板248、提升引弧TIG面板250、点弧TIG面板252、焊条焊面板254和有气体MIG/FCAW面板256。当用户转动旋钮244，与适当进程相关的面板的相关发光二极管被点亮并且进程启动。例如，如果用户转动旋钮244到焊条焊面板254，焊条焊发光二极管被点亮，并且电源接收并处理焊条焊用户选择。此外，当用户转动旋钮244，选定进程的极性通过直流负极图标258和直流正极图标260被传达给用户。用户界面240也包括电源按钮262，通过电源按钮262用户可以启动/中止焊接输出。用户界面240也包括电压显示器264和电流强度显示器266，它们分别显示焊接进程的电压和电流强度。例如，用户通过转动旋钮270可利用调整面板268来设定焊接进程所想要的电压和电流强度，所想要得到的电压和电流强度显示在面板264和266上。仍然进一步的，操作员界面包括电弧控制面板272，通过电弧控制面板用户转动旋钮274可调整电弧参数。
虽然本发明的某些特征已经阐明和描述在本文中，对本领域技术人员来说可进行许多变型和改变。因此，应当理解所附权利要求意图覆盖所有这种落入本发明实质精神范围内的变型和改变。
权利要求
1.-焊接系统，包括 辅助导管，包括电力线，所述电力线便于电力和数据交换； 电源装置，所述电源装置在焊接输出端输出焊接电力，并且输出电力和数据到所述辅助导管，并且通过所述辅助导管接收数据；和 悬架式操纵台，所述悬架式操纵台位于相对于所述电源装置的远端位置，所述悬架式操纵台通过所述辅助导管接收电力和数据并且输出数据到所述辅助导管。
2.根据权利要求I所述的焊接系统，其中所述悬架式操纵台包括一个或多个电源插座，所述电源插座设置成输出辅助电力到一个或多个辅助装置。
3.根据权利要求I所述的焊接系统，其中所述悬架式操纵台包括焊丝进给器，当MIG进程或MIG/药芯焊进程被选定时，所述焊丝进给器启动。
4.根据权利要求I所述的焊接系统，其中数据交换在所述电源装置和所述悬架式操纵台之间是双向的。
5.根据权利要求I所述的焊接系统，其中所述悬架式操纵台被设置成允许所述用户选择焊接进程并且通过所述辅助导管将所述选择传达给所述电源装置。
6.根据权利要求I所述的焊接系统，包括位于所述电源装置上的第一组控制装置和位于所述悬架式操纵台上的第二组控制装置，并且其中当所述悬架式操纵台通过所述辅助导管被连接到所述电源装置时，所述第一组控制装置中的至少一个自动功能失效。
7.根据权利要求I所述的焊接系统，包括一个或多个气体源和一个或多个连接到所述一个或多个气体源的气体导管。
8.根据权利要求7所述的焊接系统，其中所述一个或多个气体导管提供一种或多种气体给焊枪。
9.焊接系统，包括 电力线主干网，所述电力线主干网被设置成传送电力和交换数据；以及 多个焊接电源，所述多个焊接电源用于接收电力并通过所述电力线主干网交换数据。
10.根据权利要求9所述的焊接系统，其中所述电源被设置成输出适于焊接的电力，并且辅助电力给一个或多个辅助装置供电。
11.根据权利要求10所述的焊接系统，其中所述电源被设置成通过辅助电力导线交换数据并提供电力给辅助装置。
12.根据权利要求9所述的焊接系统，包括一个或多个远程控制和监控台，所述远程控制和监控台通过所述电力线主干网与所述电源交换数据。
13.根据权利要求9所述的焊接系统，其中每个焊接电源包括转换电路，所述转换电路被设置成将输入电力转换为辅助电力输出并转换为焊接电力输出。
14.焊接系统，包括 电源，所述电源输出用于焊接应用的焊接电力，并且通过辅助电力导线输出辅助电力到电力辅助装置，所述电源被设置成通过所述相同的辅助电力导线交换数据；以及 远程悬架式操纵台，所述远程悬架式操纵台通过所述辅助电力导线连接到所述电源，并且被设置成通过所述辅助电力导线从所述电源接收电力，并且通过所述相同的辅助电力导线与所述电源交换数据。
15.根据权利要求14所述的焊接系统，其中所述悬架式操纵台被设置成允许至少一个焊接参数的用户选择并且通 过所述辅助电力导线将所述选择传送到所述电源。
16.根据权利要求14所述的焊接系统，其中所述悬架式操纵台包括至少一个辅助电插座，用于辅助装置的电源线可被插入到所述电插座内。
17.根据权利要求14所述的焊接系统，包括位于所述电源上的第一组控制装置和位于所述悬架式操纵台上的第二组控制装置，并且其中当所述悬架式操纵台通过所述辅助电力导线被通信耦接到所述电源时，所述第一组控制装置中的至少一个会自动功能失效。
18.根据权利要求14所述的焊接系统，其中所述悬架式操纵台包括焊丝进给器，当MIG进程或MIG/药芯焊进程被选定时，所述焊丝进给器启动。
19.根据权利要求14所述的焊接系统，包括一个或多个气体源以及一个或多个连接到所述一个或多个气体源的气体导管。
20.根据权利要求19所述的焊接系统，其中所述一个或多个气体导管通过位于所述电源上的气阀供给一种或多种气体给焊枪。
21.焊接系统，包括 电源，所述电源输出用于焊接应用的焊接电力；以及 辅助电力转换装置，所述辅助电力转换装置外置于所述电源，并且被设置成产生辅助电力，通过辅助电力导线输出所述辅助电力到一个或多个辅助装置，并且通过所述辅助电力导线交换数据，其中所述电源被设置成通过所述相同的辅助电力导线、控制电缆、主电力导线或它们的组合来交换数据。
全文摘要
提供通过辅助电力线(50)或焊接电力线(42，36)进行通信的各种焊接系统。所公开的实施例可包括多进程焊接电源(10)，所述焊接电源通过辅助导电管(50)通信耦接到悬架式操纵台(48)，以便于在所述焊接系统(10)的部件之间进行数据和电力的交换。在某些实施例中，所述悬架式操纵台(48)也可包括辅助电源插座(64，62)，所述辅助电源插座(64，62)允许操作员在焊接位置给辅助装置(58，62)供电。所公开的实施例还包括具有焊丝卷轴和焊丝进给器驱动电路的悬架式操纵台，所述焊丝进给器驱动电路被设置成在MIG焊接过程中启动焊丝缠绕。所提供的实施例也允许通过网络焊接系统中的电力线进行的双向数据通信。
文档编号B23K9/095GK102639275SQ201080054571
公开日2012年8月15日 申请日期2010年8月18日 优先权日2009年9月30日
发明者奎恩·威廉·莎而特纳, 安东尼·范·卑尔根·萨尔辛施, 安德鲁·大卫·纳尔逊, 布赖恩·李·奥特, 杰里米·丹尼尔·奥费雷施, 肯尼思·奥斯汀·施坦策尔, 詹姆斯·弗朗西斯·拉普 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司