专利名称：带引擎电力和公用电力输入的焊接设备的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及焊接电源设备技术。更具体地说，它涉及可以使用两种类型的电力(例如公用电力(或电池电力)和发电机电力)焊接电源设备。
焊接电源设备接收输入电力并且提供适合焊接的输出电力。众所周知，在焊接技术领域中把公用电力(例如，230／460，60赫兹)作为输入电力提供给焊接电源设备。(本文中使用的“电源设备”指的是接收并转换或变换电力的电路系统以及控制电路系统和与之相关的其它辅助电路系统)。接收公用电力的焊接电源设备包括相位控制整流器(例如美国专利第4，038，515号，在此通过引证将其并入)、转换器(倒相器、串联谐振转换器等)和带整流器的变压器。已知适合公用电力的基于转换器的焊接电源设备是在1998年7月21日授权并已转让给这项发明的受让人的美国专利第5，783，799号(题为“Series Resonant Converter，And Method And Apparatus For Control Thereof(串连谐振转换器及其控制方法和装置)”)中介绍的(在此通过引证将其并入)。
为公用电力输入设计的焊接电源设备通常接收接近额定电压(例如460V)或众多额定电压之一的电压。所引起的电流足以提供所需的输出电力。当所需的输出电力突然变化时，需要的输入电力也突然变化，而公用电力能够迅速地作出响应。各种焊接电源设备就是利用这种敏感性精心设计的。
众所周知，还可以把受引擎驱动的发电机／交流发电机的输出作为提供给焊接电源设备的输入。接收发电机／交流发电机输入的焊接电源设备还包括相位受控的整流器、转换器(倒相器、串连谐振转换器等)和带整流器的变压器。具有引擎／发电机的焊接电源设备的一个实例是Miller Pipepro304TM，这种焊接电源设备是在1997年5月19日申请并已转让给这项发明的受让人的美国专利申请第08／858，129号(题为“Engine-drivenInvertor With Feedback Control(带反馈控制受引擎驱动的倒相器)”)中介绍的，在此通过引证将其并入。
就带引擎驱动的发电机的焊接电源设备而言，存在着重大的电力限制。例如，来自引擎驱动的发电机的输入功率不能立即对需要的输入功率作出响应，至少在某些情况下是因为引擎提高速度要花费一些时间，因此提供所需的辅助电力。此外，在某些情况下引起或允许引擎空转以节约燃料和降低磨损将是符合要求的。为引擎启动的发电机而设计的焊接电源设备通常是用这些概念精心设计的。
带引擎驱动的发电机的焊接电源设备往往是便携式的。因此，有时它们被用在公用电力不可利用的场合(例如，户外)。其它时间，它们在有公用电力或便携式发电机可利用的场合(例如，室内或车间附近)使用。但是，因为带引擎驱动的发电机的焊接电源设备不是为输入公用电力设计的，所以引擎仍然被用于提供电力。这可能是昂贵的(因为引擎电力的成本往往高于公用电力)、噪杂的，并且可能在室内引起危险的烟气。因此，用户有时具有两台焊接设备，引擎驱动的焊接电源设备被用在公用电力不可利用的场合，而由公用电力供电的焊接电源设备在有公用电力可利用的场合使用。
在给定焊接电源设备的费用的情况下，即能够由公用电力(或某种其它的电力源)供电又能够引擎驱动的发电机供电的焊接电源设备将是符合要求的。优选的是针对不同的电力输入给定不同的设计思路使这种焊接电源设备被设计成即可以在输入公用电力的情况下适当地运行又可以在输入发电机电力的情况下适当地运行。再者，这种电源设备将优选可转换的，它可以在不必拔掉电源设备插头或关闭引擎的情况下从使用引擎电力切换到使用公用电力，或作相反的变换。
按照本发明的第一方面，焊接设备包括具有电源设备输入端和电力输出端的电源设备。输入电路具有引擎电力输入端和公用电力输入端。在对模式选择输入作出响应时，有选择地将引擎电力输入端或公用电力输入端连接到电源设备输入端上。具有引擎模式和公用电力模式的输入选择器被连接在模式选择输入端上。
输入选择器包括用户可选择的输入，它可以是焊接设备控制面板上的用户开关，并且在各种候选方案中优选具有引擎模式位置、公用电力模式位置和关闭位置的三向切换开关。
引擎／发电机具有与引擎电力输入端连接的电力输出端，并且在另一个实施方案中具有引擎禁止输入端。该输入电路包括禁止输出端，并且在用户开关处于公用电力位置时该禁止输出端被连接到禁止输入端上。禁止输入端可以包括对禁止输出端作出响应的场电流切断电路、启动器切断电路和／或电池切断电路。
在各种实施方案中，该电源设备包括倒相器、振动换流器和／或相位控制设备。
焊接设备是独立的整体式焊接设备，和／或包括引擎／发电机，该引擎／发电机具有与引擎电力输入端相连接的电力输出端，和／或在其它实施方案中为从引擎／发电机获得电力而配置的辅助电力输出端。
在另一个实施方案中输入选择器包括一传感电路，该电路感受是否有提供给公用电力输入端的公用电力和该公用电力参数，并且作出相应的响应。
按照本发明的第二方面，提供焊接电力的方法包括选择引擎电力模式或公用电力模式，在对选定的模式作出响应时，选择引擎电力输入和公用电力之一作为输入电力；以及把输入电力转换成焊接电力。
在各种替代实施方案中，选择引擎模式或公用电力模式包括对用户可选择的输入(例如焊接设备控制面板上的用户开关)作出响应。
在其它替代实施方案中，该方法包括在选定引擎模式时产生或提供作为引擎电力输入的电力，和／或在选定公用电力模式时禁止所产生的输出，例如通过中断场电流或中断电池供电。
在各种实施方案中，转换输入包括使输入倒相或使输入断路。
在各种替代实施方案中，选择引擎模式或公用电力模式包括感受是否有提供给公用电力输入端和／或引擎电力输入端的公用电力、以及该公用电力的其它参数，并且作出相应的响应。
通过参照下面的附图阅读详细说明和权力要求书，本发明的其它原理特征和优点对于熟悉这项技术的人将变得显而易见。
图1是按照本发明构成的焊接设备的方框图。
图2是按照本发明构成的焊接设备的局部方框图。
在详细地解释本发明的至少一个实施方案之前，需要强调的是本发明在其应用方面不局限于用下面的说明陈述的或用附解说明的零部件的结构和安排的种种细节。本发明可以有其它的实施方案，可以用各种各样的方式予以实现或完成。再者，应当理解在此使用的措词和术语是为了说明的目的而不应当把它们看作是限制。相同的参考数字被用于指定相同的零部件。
在参照具有特定的转换器和特定的模式选择电路的特定的焊接电源设备图解说明本发明的时候，人们从一开始就应当理解本发明也可以利用其它类型的电源设备和其它的模式选择器予以实现。
一般地说，本发明包括适合接收公用电力或发电机电力两者之一作为输入电力的焊接电源设备。该焊接电源设备把输入的电力变换或转换成焊接电力输出。优选的是该焊接电源设备包括用户选择开关，该开关允许用户在公用电力、发电机电力和关闭位置之间进行选择。在一些替代实施方案中，该焊接电源设备适合接受电池供电或发电机供电或两种以上类型的输入电力供电。
现在参照图1，按照本发明构成的焊接设备100的方框图包括电源设备106、切换开关108、焊接输出端110和引擎驱动的发电机104。还展示了公用电力源102。切换开关108是三向的用户选择开关，在优选的实施方案中，该开关允许用户有选择地连接公用电力作为输入，或连接发电机电力作为输入，或关闭焊接设备。在优选实施方案中，当用户选择公用电力时引擎被禁止。文中所用的“可供用户选择的开关”包括开关或其它允许用户选择操作参数的设备。文中所用的“有选择地连接”意味着把众多输入之一而不是所有的输入连接到接收输入的电路上。
按照优选实施方案，引擎驱动的发电机是诸如在MillerPipePro304TM中发现的并且在美国专利申请第08／858，129号中介绍的那种类型的发电机。电源设备106是诸如在“Miller PipePro304TM中发现的并且在美国专利第5，783，799号中介绍的那种转换器。电源设备106已被改进，以便具有包括允许在公用电力和发电机电力之间进行选择，并且能在提供公用电力时使引擎失去作用的开关108的电路系统。
在优选实施方案中电源设备106是一个转换器，更具体地说是一个倒相器。在替代实施方案中，电源设备106是一个振动换流器、一个相位受控的电源设备、基于变压器的电源设备、或基于励磁电流(mag amp)的电源设备。文中所用的“转换器”包括一动力电路，该电路接收或提供交流或直流信号，并且把该信号转换成交流或直流信号的其它形式，或把该信号转换到不同的频率。文中所用的“倒相器”包括一动力电路，该电路接收或提供一通过倒相形成交流信号的直流总线。文中所用的“振动换流器”包括一动力电路，该电路接受或提供一直流总线并且使该总线时断时续，以提供经斩波的直流输出。文中所用的“相位受控的电源设备”包括一动力电路，该电路具有至少一个相位受控的设备。
在一个实施方案(但不是优选实施方案)中包括传感电路112。该传感电路112感受公用电力何时存在(即电源设备何时被连接在公用电力输出端上)。如果有公用电力存在(在一个实施方案中将在正确的电压、频率和／或其它参数下)，敏感元件112将使开关108移动到公用电力位置。因此，在这个实施方案中开关108不是用户可选择的开关。传感器112还可以检测发电机电力是否存在并且根据那个检测数据控制开关108。
在优选实施方案中，焊接设备100是独立的整体式焊接设备。但是，在替代实施方案中，电源设备106可以与引擎驱动的发电机104分开销售和／或包装。文中所用的“独立的整体式焊接设备”在一个包装中包括焊接电源设备和发电机。
一种实现本发明的电路图展示在图2中，它包括倒相器202、引擎／发电机104、公用电力输入端102、输入整流器204、开关205、电池210和一对三相输入线212至214。开关205是用户可选择的开关，优选在焊接设备的正面或控制面板上。
开关205包括5个子开关205A-205E，而且调整开关205的位置就是调整每个子开关的位置。此外，开关205还包括图2上没有展示的关闭位置。开关205允许用户选择究竟是否把引擎／发电机的三相电、或是公用电力的三相电提供给包括整流器204的电源设备输入端。文中所用的“电源设备输入端”指的是接收电力并且把该电力提供给电源设备的转换器和／或变压器。
倒相器202具有一个电力输出端，该输出端在优选实施方案中就是焊接电力输出端。电源设备输出端还可以包括辅助电力输出端、等离子体电力输出端或其它电力输出端。文中所用的“电力输出端”是动力电路的输出电路系统、抽头或中间的电力级。
输入电路包括引擎电力输入端(发电机的三相动力线214)公用电力输入端(公用电力的三相动力线212)以及开关205A-205E。在一个替代实施方案中使用的是单相的引擎电力和／或公用电力。文中所用的“引擎电力输入端”包括靠各种实施方案中的硬接线或插头连接发电机的电路系统。文中所用的“公用电力输入端”包括连接公用电力的电路系统，例如插头、插座、电线等。文中所用的“输入电路”包括用于改变模式的开关电极、引擎电力输入端和公用电力输入端。开关205A-205C是模式选择输入端，因为它们有选择地把众多电力输入端之一连接到电源设备输入端上。
在控制面板上开关205供用户选择的部分(和／或替代实施方案中的敏感元件112)是输入选择器(即用于选择即将使用的输入端)，并且包括引擎模式和公用电力模式。当用户选择引擎模式时，开关205A-205C处于图2所示位置，并且把引擎电力输入端(电线214)连接到电源设备输入端(整流器204)上。当用户选择公用电力模式时，公用电力输入端(动力线212)被连接到电源设备输入端(整流器204)上。
在优选实施方案中，模式选择输入端和输入选择器是单一开关的一部分，输入选择器是控制面板上的旋钮，而模式选择输入是在对旋钮旋转作出响应时该开关断开和闭合的部分。但是，在替代实施方案中它们是截然不同的元件，例如一个电子按钮(输入选择器)和一个遥控电子开关或继电器(模式选择输入)。
一相电源设备输入通过开关205D和场动力线206提供给发电机的场绕组。这个场动力是发电机产生电力输出所需要的。当用户选择开关处于公用电力位置时，开关205D是断开的，因此，从引擎／发电机104上撤除场动力。因此，通过把用户选择开关置于公用电力位置，场动力和发电机的输出被禁止。
此外，开关205B通过动力线208把电池电力提供给引擎／发电机104。当用户选择开关205处于公用电力模式时，开关205E断开，于是电池电力从引擎／发电机104上撤除。这在用户选择开关205处于公用电力模式时，防止引擎／发电机被启动。开关205D和205E形成引擎控制电路的一部分(该电路还包括控制场强、引擎转速等的电路系统)，当公用电力模式被选中时，该部分使引擎／发电机104失去作用。因此，当用户选择公用电力模式时，包括开关205D和205E的输入电路把禁止输出(断开开关205D和205E)提供给引擎禁止输入，包括切断场电流电路和切断电池电路。
上述的优选实施方案使输入电力可以从引擎模式切换到公用电力模式而无需从引擎上拔掉电源设备或手工操作关闭引擎，从而最大限度地减少了焊接过程的中断。类似地，输入电力可以从公用电力模式切换到引擎模式而无需从公用电力源上拔掉电源设备。
对本发明可以作出许多修正，这些修正将仍然落在本发明预定的范围内。因此，应当明确按照本发明业已提供即可以使用公用电力又可以使用发电机电力的焊接方法和装置，该方法和装置将全面确保上述的目的和优点。尽管对本发明已经结合其特定的实施方案做了介绍，但是对于熟悉这项技术的人显然存在许多替代方案、改进方案和变化。因此，我们有意将这样的替代方案、改进方案和变化全部包括在权利要求书的精神和范围内。
权利要求
1．一种焊接设备，包括电源设备，该设备具有电源设备输入端和电力输出端；输入电路，该电路具有引擎电力输入端和公用电力输入端，并且在对模式选择输入作出响应时，引擎电力输入端和公用电力输入端被连接到电源设备输入端上；以及输入选择器，该选择器被连接在模式选择输入端上，具有引擎模式和公用电力模式。
2．根据权利要求1的装置，其中输入选择器包括用户可选择的输入端。
3．根据权利要求2的装置，其中用户可选择的输入端是焊接设备的控制面板上的用户开关。
4．根据权利要求3的装置，其中用户开关是有三个位置的开关，包括引擎模式位置、公用电力模式位置和关闭位置。
5．根据权利要求4的装置，进一步包括引擎／发电机，它具有与引擎电力输入端连接的电力输出端，以及引擎禁止输入端，而且其中的输入电路包括禁止输出端，在用户开关处于公用电力位置时，该禁止输出端与所述禁止输入端相连。
6．根据权利要求5的装置，其中所述电源设备包括倒相器。
7．根据权利要求5的装置，其中所述电源设备包括振动换流器。
8．根据权利要求5的装置，其中所述电源设备包括相位控制器。
9．根据权利要求6的装置，其中所述焊接设备是独立的整体式焊接设备。
10．根据权利要求1的装置，其中所述焊接设备进一步包括引擎／发电机，它具有与引擎电力输入端连接的电力输出端。
11．根据权利要求10的装置，其中所述焊接设备进一步包括倾向于从所述引擎／发电机获得电力的辅助电力输出端。
12．根据权利要求5的装置，其中禁止输入端包括负责禁止输出的场电流关闭电路。
13．根据权利要求5的装置，其中禁止输入端包括负责禁止输出的启动器关闭电路。
14．根据权利要求5的装置，其中引擎控制电路包括负责禁止输出的电池关闭电路。
15．根据权利要求1的装置，其中输入选择器包括传感电路，配备该电路的目的是感受是否有提供给公用电力输入端的公用电力或该公用电力的其它参数，并作出反应。
16．根据权利要求1的装置，其中输入选择器包括传感电路，配备该电路的目的是感受是否有提供给引擎电力输入端的引擎电力或该引擎电力的其它参数，并作出反应。
17．一种焊接设备，包括电力供应装置，该装置用于接收电力供应的输入和提供电力供应的输出；引擎电力输入装置，该装置提供引擎电力输入；公用电力输入装置，该装置提供公用电力输入；模式选择装置，该装置有选择地把引擎电力输入装置和公用电力输入装置之一连接到电力供应输入端上。
18．根据权利要求17的装置，其中模式选择装置包括用户可选择的输入端。
19．根据权利要求18的装置，其中模式选择装置包括焊接设备控制面板上的用户开关。
20．根据权利要求19的装置进一步包括用于产生电力并且把电力提供给引擎电力输入装置的引擎／发电机装置，以及对模式选择装置作出响应使引擎发电机关闭的装置。
21．根据权利要求20的装置，其中所述电力供应装置包括倒相器。
22．根据权利要求20的装置，其中所述电力供应装置包括振动换流器。
23．根据权利要求20的装置，其中所述电力供应装置包括相位控制器。
24．根据权利要求17的装置，其中所述焊接设备进一步包括引擎／发电机装置，它被用于产生电力并且被连接到引擎电力输入端。
25．根据权利要求20的装置，其中用于禁止的装置包括中断场电流电力的装置。
26．根据权利要求20的装置，其中用于禁止的装置包括中断电池电力的装置。
27．根据权利要求17的装置，其中模式选择装置包括感受是否有公用电力提供给公用电力输入端，以及感受该公用电力其它参数的装置。
28．一种提供焊接电力的方法，该方法包括选择引擎模式或公用电力模式；对选定的模式作出响应，选择引擎电力输入或公用电力作为输入电力；把输入电力变换成焊接电力。
29．根据权利要求28的方法，其中选择引擎模式或公用电力模式包括对用户可选择的输入作出响应。
30．根据权利要求29的方法，其中选择引擎模式或公用电力模式包括对焊接设备控制面板上的用户开关作出响应。
31．根据权利要求30的方法，进一步包括在选定引擎模式时，产生电力并提供该电力作为引擎电力输入。
32．根据权利要求31的方法，进一步包括在选定公用电力模式时禁止产生输出。
33．根据权利要求32的方法，其中变换输入包括使所述输入倒相。
34．根据权利要求32的方法，其中变换输入包括断开所述输入。
35．根据权利要求32的方法，其中禁止产生输出包括中断场电流。
36．根据权利要求32的方法，其中禁止产生输出包括中断电池电力。
37．根据权利要求28的方法，其中选择引擎模式或公用电力模式包括感受是否有提供给公用电力输入端的公用电力或公用电力的其它参数，并且作出相应的反应。
38．根据权利要求28的方法，其中选择引擎模式或公用电力模式包括感受是否有提供给引擎电力输入端的引擎电力，并作出相应的反应。
全文摘要
一种提供焊接电力的方法和装置,包括接收公用电力和引擎电力的电源设备。该电源设备具有引擎电力输入端和公用电力输入端。通过输入选择器控制模式选择输入使引擎电力输入端和公用电力输入端之一有选择地与电源设备连接。输入选择器可以包括可供用户选择的输入,例如传感电路或焊接设备控制面板上的用户开关。
文档编号H02M9/00GK1289660SQ00121210
公开日2001年4月4日 申请日期2000年8月4日 优先权日1999年9月23日
发明者丹尼尔·福斯宾德, 威廉姆·萨尔利文, 理查德·比森 申请人:伊利诺伊工具公司