CN103249515A - 用于自动重新连接焊接/切割装备的输出控制 - Google Patents

Abstract

用于自动地重新调校自动重新连接焊接/切割设备(100)的使用者输出电流控制编码器(140、240)的输出电流范围的设备和方法。当连接到自动重新连接设备的输入电源类型改变时，响应于自动重新连接设备感测输入电源类型的至少一个特性，使用者输出电流控制编码器(例如，输出控制旋钮)的调校的范围自动变换。结果，当使用者调节编码器到其最大全量程设置时，自动重新连接设备将不会引入过多的电流，该过多的电流将会导致与输入电源类型相关联的电路保护部件(例如，断路器或熔断器)断开。相反，当编码器被设定到最大全量程设置时被引入的电流不高于电流保护部件的大致额定电流。

Description

用于自动重新连接焊接/切割装备的输出控制

技术领域

特定实施方案涉及自动重新连接装备(auto-reconnect equipment)。更具体地，特定实施方案涉及响应于所连接的输入电源类型的改变，自动重新连接装备的输出控制器的调校的范围(calibrated range)的自动变换。

背景技术

特定类型的多输入装备(例如，多输入焊接或切割装备)具备自动重新连接能力。当不同类型的输入电源被连接到装备时，自动重新连接能力自动地重新配置该装备的电路来应对不同的输入电源类型。然而，当输入电源类型改变时，该装备所产生的输出功率也将改变。当今自动重新连接机器的输出控制旋钮具有这样的标记，所述标记向最终使用者传达相较于连接到机器的输入电源的输出控制旋钮限值。如果最终使用者调节输出控制旋钮超过由所连接的输入电源限定的限制，则该机器将会引入(draw)过多的电流，而导致与输入电源相关联的电路保护部件断开(trip)并切断到机器的输入电源。这对使用者来说可能是非常令人失望的，为继续使用该机器，使用者不得不手动重新调节输出控制旋钮并且重置电路保护部件。

通过将常规的、传统的以及已提出的方案与在本申请的剩余部分内容中参照附图所阐述的本发明的实施方案进行比较，这样的方案的进一步的限制方面和不足对本领域的技术人员来说将变得明显。

发明内容

本发明的实施方案包括用于自动地变换使用者输出电流控制编码器(encoder)的调校的范围的自动重新连接设备和方法。当连接到自动重新连接设备的输入电源类型改变时，使用者输出电流控制编码器(例如，输出控制旋钮)的调校的范围自动地变换，从而当使用者调节编码器到其最大全量程(full-scale)设置时，自动重新连接设备将不会引入过多的电流，该过多的电流将会导致电路保护部件(例如，断路器)断开。相反，当编码器被设定到最大全量程设置时被引入的电流不高于电路保护部件的额定电流。在连接到自动重新连接设备的输入电源类型改变时，该额定电流改变。

所要求保护的发明的这些和其他特征以及所要求保护的发明的图示说明的实施方案的细节从后面的说明书、权利要求书以及附图将会被更加全面地理解。

附图说明

图1图示说明自动重新连接设备的一般实施方案的示意性框图；

图2图示说明自动重新连接设备的更加具体的实施方案的示意性框图；

图3是当所连接的输入电源类型改变时图1和图2的自动重新连接设备如何自动地进行调试的方法的示例性实施方案的流程图；

图4图示说明图1或图2的自动重新连接设备的输出电流控制编码器的示例性实施方案，提供输出电流的调校的范围并且具有最大全量程设置；以及

图5图示说明输入电源类型的各种特性的实施例。

具体实施方式

如本文所使用的术语“额定电流”是可以由自动重新连接设备连续地引入而不触发与连接到自动重新连接设备的输入电源类型相关联的电路保护部件(例如，断路器或电气熔断器)的断开的最大电流水平(例如，以安培计)。

本发明的实施方案包括自动重新连接焊接或切割设备，该自动重新连接焊接或切割设备能够每次接受多个电气输入电源类型中的一个并且生成可选输出电流水平的范围。自动重新连接设备被配置来感测连接到自动重新连接设备的输入电源类型的至少一个特性，并且响应于输入电源类型的所感测的特性变换自动重新连接设备的使用者输出电流控制编码器的调校的范围。所变换的调校的范围允许当输出电流控制编码器被设定到最大全量程设置时，不高于与输入电源类型相关联的电路保护部件的大致额定电流的电流被自动重新连接设备引入。

本发明的另一实施方案包括自动重新连接焊接或切割设备，该自动重新连接焊接或切割设备每次能够接受多个电气输入电源类型中的一个并且生成可选输出电流水平的范围。自动重新连接设备包括用于从所提供的输入电源类型生成输出电流的装置以及使用者输出电路控制编码器。编码器可以为模拟编码器(例如，电位计)或数字编码器(例如，数字刻度盘)。自动重新连接设备还包括用于感测输入电源类型的至少一个特性的装置以及用于响应于所感测的特性重新调校使用者输出电流控制编码器的可选范围的装置。用于重新调校的装置可以包括软件可编程的硬件部件和固件可编程的硬件部件中的至少一个。用于生成的装置和用于重新调校的装置允许当输出电流控制编码器被设定为可选范围的最大全量程设置时，没有高于与输入电源类型相关联的电路保护部件的大致额定电流的电流被自动重新连接设备引入。自动重新连接设备还可以包括用于响应于施加不同输入电源类型到自动重新连接设备而重新配置所述用于生成输出电流的装置的装置。

本发明的其他实施方案包括自动重新连接焊接或切割设备，该自动重新连接焊接或切割设备每次能够接受多个电气输入电源类型中的一个并且生成可选输出电流水平范围。自动重新连接设备包括电压感测电路，电压感测电路被配置来感测所施加的电气输入电源类型的电压并且生成表征所感测电压的感测的值。自动重新连接设备还可以包括自动重新连接电路，自动重新连接电路可操作地连接到电压感测电路并且被配置来响应于感测的值提供自动重新连接能力，以适应至少两个不同的电气输入电源类型。自动重新连接设备还包括提供使用者可调节的电流范围的输出电流控制编码器。自动重新连接设备还包括可编程部件，可编程部件可操作地连接到电压感测电路和输出电流控制编码器。例如，可编程部件可以为软件可编程处理器或可寻址查找表(addressable look-up-table)。可编程部件响应于编码器的输出，其中可编程部件被编程来响应于感测的电压值而重新调校输出电流控制编码器的使用者可调节的电流范围。当输出电流控制编码器被设定到使用者可调节的电流范围的最大全量程设置时，没有高于与所施加的输入电源类型相关联的电路保护部件的大致额定电流的电流能够被自动重新连接设备引入。自动重新连接设备还包括可操作地连接到自动重新连接电路和可编程部件的电源供应器。电源供应器包括调整电路(rectifiercircuitry)，调整电路被配置来调整输入电源类型以生成调整的电源类型。电源供应器还可以包括逆变电路(inverter circuitry)，来从调整的电源类型生成输出电流。电源供应器被配置来响应于可编程部件的输出而产生输出电流水平，其中所述可编程部件的输出取决于编码器的输出。

图1图示说明自动重新连接设备100的一般实施方案的示意性框图。设备100可以例如为焊接设备(例如，弧焊机)或切割设备(例如，等离子切割机)。设备100通过被提供以至少两种类型的输入电源(例如，15安培的115VAC或者30安培的230VAC)中的一个来进行操作。根据本发明的各种实施方案，其他输入电源类型也是可能的。设备100包括输入感测电路110。感测电路110被配置来感测输入电源类型99的至少一个特性。这样的特性可以包括，例如电压水平、电流水平、功率水平、频率(周期)以及相位关系。其他特性也可以是可能的。

例如，所感测的电压水平可以对应输入电源类型99的AC电压的峰值电压水平。例如，所感测的电流水平可以对应当输入电源99被施加时通过输入电源感测电路110的电阻路径所引入的特定安培量。例如，所感测的功率水平可以对应当输入电源99被施加时通过输入电源感测电路110的电阻路径所消耗的特定瓦特量(例如，平均电流乘以平均电压)。例如，所感测的频率或周期可以对应输入电源类型99的所测量的60Hz AC频率或50Hz AC频率。例如，所感测的相位关系可以对应三相输入电源类型的两相之间的所测量的相位延迟。图5图示说明输入电源类型的各种特性的实施例，包括峰值水平510(例如，峰值电压或峰值电流或峰值功率)、周期520以及相位关系530。图5的正弦波是输入电源类型电压、电流、功率和/或相位的具有代表性的实施例。

自动重新连接设备100还包括电源转换电路120和可编程调校部件130。输入感测电路110的输出信号111(代表所感测的特性)被输入到可编程调校部件130和电源转换电路120。自动重新连接设备100还包括使用者输出控制编码器(OCE)140(例如，输出控制旋钮)，允许使用者调节自动重新连接设备100的电气输出特性121的水平。

图4图示说明图1(或图2)的自动重新连接设备100的输出电流控制编码器140(或240)的示例性实施方案，提供输出电流的调校的范围并且具有最大全量程设置。

参照图4，OCE140可以指示具有0％的最小设置到100％的最大全量程设置的范围。OCE140包括旋钮410，使用者可以调节旋钮410来将OCE140的设置改变为介于0％和100％之间的任何值(例如，25％)。根据本发明的实施方案，自动重新连接设备100响应于所连接的输入电源99是可调试的，来改变与OCE140的0-100％范围相关联的电气输出特性121的调校的范围。

例如，电气输出特性121可以为输出电流。对于第一输入电源类型，0％的设置可以提供0安培的输出电流121，并且100％的设置可以提供15安培的输出电流121。对于第二输入电源类型，0％的设置可以提供15安培的输出电流121，并且100％的设置可以提供30安培的输出电流121。然而，在这两种情况下，当OCE140被设定到100％时，由自动重新连接设备100从所连接的输入电源99引入的电流的量不会超过与输入电源类型99相关联的电路保护设备的额定电流。总的来说，输出电流范围是输入电压、效率、受热、部件额定值以及与自动重新连接设备相关联的其他因素的函数。

在功能上，输入感测电路110感测连接到自动重新连接设备100的输入电源99的特性。表征所感测的特性的输出信号111被提供到可编程调校部件130和电源转换电路120。如本文随后将会更加详细地解释的，可编程调校部件130通过重新调校OCE140的可选范围来响应输出信号111。OCE140基于OCE140的使用者可选的设置输出编码信号141到可编程调校部件130。可编程调校部件130响应于输出信号111和编码信号141生成输出信号131到电源转换电路120。电源转换电路120通过重新配置其自身以接受和应对输入电源类型99并且基于可编程调校部件130的输出信号131从输入电源99生成相应电气输出121来响应输出信号111。

作为实施例，当具有30安培的额定电流的230VAC输入电源类型99被连接到自动重新连接设备100时，输入感测电路110感测通过与230VAC输入电源类型99相关的感测电路110的电阻路径被引入的25安培的电流。在该实施例中，可编程调校部件130是EEPROM形式的查找表(LUT)。输入感测电路110发送表示230VAC输入电源类型的输出信号111到LUT130并且发送到电源转换电路120。输出信号111作为进入LUT130的选择器，导致LUT130对应于230VAC输入电源类型99的一部分被选择。LUT130的该所选择的部分被编程来在OCE140的全量程范围(0％至100％)上管控(command)具有0安培至20安培的输出电流121的调校的范围，而在100％的OCE设置时不会从230VAC输入电源类型99引入高于额定的30安培。

编码信号141用作进入LUT130的所选择的部分的地址。当OCE140被设定到其最小设置(例如，0％)时，编码信号141对LUT130进行寻址，从而LUT130的输出信号131命令(command)电源转换电路120来提供10安培的输出电流121。当OCE140被设定到其最大全量程设置(例如，100％)时，编码信号141对LUT130进行寻址，从而LUT130的输出信号131命令电源转换电路120来提供25安培的输出电流121，而不会从输入电源类型99引入高于额定的30安培。任一介于最小设置和最大设置之间的OCE设置将根据确切的OCE设置而导致对应于介于10安培和25安培之间的某一输出电流值的输出信号131。因此，在该示例性实施方案中，电源转换电路120将根据OCE设置和最终输出信号131提供介于10安培和25安培之间的输出电流121。

调校的范围可以为线性或非线性的。例如，在OCE140从0％的设置被线性地调节到100％的设置时，最终输出电流121可以从10安培线性地变化到25安培。可替换地，LUT130可以被这样编程，从而在OCE140从0％的设置被线性地调节到100％的设置时，最终输出电流121从10安培对数地变化到25安培。OCE140上的其他标记可以被提供来根据所连接的输入电源类型指示由可编程调校部件130使能的(enabled)线性或非线性映射。

可编程调校部件130可以为软件可编程处理器而不是LUT，该软件可编程处理器读取输出信号111和编码信号141并且响应于信号111和141产生输出信号131。例如，图2图示说明自动重新连接设备200的更加具体的实施方案的示意性框图。装置200包括电压感测电路210。感测电路110被配置来感测输入电源类型199的特性电压。例如，所感测的电压水平可以对应输入电源类型199的AC电压的峰值电压水平(参见图5)。电压感测电路210可以包括预充电电路，该预充电电路例如具有充电至所感测的电压水平的电容以及至少一个电压比较器。电压感测电路在本领域中是公知的。

自动重新连接设备200还包括自动重新连接(AR)电路220、电源供应器(PS)250以及微处理器130(即，软件可编程处理器)。图2的微处理器230起到图1的可编程调校部件130的作用。PS250包括调整电路255和逆变电路256。根据本发明的实施方案，逆变电路256是一种切换的DC-DC转换电路。图2的自动重新连接电路220、调整电路255以及逆变电路256起到图1的电源转换电路120的作用。

根据本发明的可替换实施方案，电压感测电路210是自动重新连接电路220的积分部分。自动重新连接电路、调整电路以及逆变电路在本领域中是公知的。根据本发明的其他可替换实施方案，可逆电路256可以利用其他类型的DC-DC转换电路替换，例如，举例来说，斩波电路(chopper circuit)。

电压感测电路210的输出信号211(代表所感测的电压)被输入到微处理器230和AR电路220。自动重新连接设备200还包括使用者输出电流控制编码器(OCCE)240(例如，输出控制旋钮)，允许使用者调节自动重新连接设备200的输出电流251的水平。使用者输出电流控制编码器在本领域中是公知的。

在功能上，电压感测电路210感测连接到自动重新连接设备200的输入电源199的电压水平。表征所感测的电压的输出信号211被提供至微处理器230和AR电路220。如本文随后将会更加详细地解释的，微处理器230通过重新调校OCCE240的可选范围来响应输出信号211。OCCE240基于OCCE240的使用者可选的设置(例如，介于0％和100％之间)将编码信号241输出到微处理器230。微处理器230响应于输出信号211和编码信号241生成输出信号231到电源供应器250的逆变电路256。AR电路220响应于来自电压感测电路210的输出信号211生成输出信号221。电源供应器250通过重新配置自身以接受和应对输入电源类型199(通过AR电路220被传递到电源供应器250的调整电路255)并且基于微处理器230的输出信号231从输入电源199生成对应的输出电流251来响应输出信号221。根据本发明的实施方案，自动重新连接电路220包括被配置来提供自动重新连接能力的多个继电器开关。

作为实施例，当具有20安培的额定电流的115VAC输入电源类型199被连接到自动重新连接设备200时，电压感测电路210感测与115VAC输入电源类型199相关的115伏特的峰值电压。电压感测电路210发送表示115VAC输入电源类型199的输出信号211到微处理器230和AR电路220。输出信号211对微处理器230起到中断的作用，并且导致微处理器230重新调校使用者OCCE240的调校的范围。例如，新的调校的范围被计算来提供从10安培至15安培的输出电流251的调校的范围，而不会从115VAC输入电源类型199引入高于额定的20安培。

编码信号241用作微处理器230的输入。当OCCE240被设定到其最小设置(例如，0％)时，编码信号241告知微处理器输出信号231到逆变电路256来产生10安培的输出电流251。当OCCE240被设定到其最大全量程设置(例如，100％)时，编码信号241告知微处理器输出信号231到逆变电路256来提供15安培的输出电流251。任一介于最小设置和最大设置之间的OCCE设置将根据确切的OCCE设置导致对应于介于0安培和15安培之间的某个值的输出信号231到逆变电路256。结果，在该示例性实施方案中，电源供应器250的逆变电路256将会通过输出信号231而被命令来根据OCCE设置和来自微处理器的最终输出信号231提供介于10安培和15安培之间的输出电流251。

图3是在所连接的输入电源类型改变时图1和图2的自动重新连接设备100和200如何自动地进行调试的方法300的示例性实施方案的流程图。在步骤310中，所连接的输入电源类型的至少一个输入电源特性(例如，电压、电流、功率、频率、相位)被自动重新连接设备感测或检测。在步骤320中，如果输入电源类型未改变，则该方法返回到步骤310，其中自动重新连接设备继续监控所连接的输入电源的至少一个特性。在步骤320中，如果输入电源类型已改变，则在步骤330中，自动重新连接设备的输出编码器的调校的范围被变换(例如，重新映射(remapped))，并且在步骤340中，自动重新连接设备的电源供应器通过自动重新连接设备的自动重新连接能力被重新配置来适应改变的输入电源类型。

例如，图2的OCCE240可以输出具有0％至100％的相同编码器范围的编码器信号241。然而，0-100％的编码器范围所映射到的最终输出电流水平(即，OCCE240的调校的范围)根据所连接的输入电源类型199而改变。微处理器230实现OCCE240的调校的范围的变换。可替换地，如本文前面所论述的，LUT130可以实现OCCE240的调校的范围的变换。

总而言之，公开了用于自动地重新调校自动重新连接焊接/切割设备的使用者输出电流控制编码器的输出电流范围的设备和方法。当连接到自动重新连接设备的输入电源类型改变时，使用者输出电流控制编码器(例如，输出控制旋钮)的调校的范围响应于自动重新连接设备感测输入电源类型的至少一个特性而自动变换。结果，当使用者调节编码器到其最大全量程设置时，自动重新连接设备将不会引入过多的电流，该过多的电流将会导致与输入电源类型相关联的电路保护部件(例如，断路器或熔断器)断开。相反，当编码器被设定到最大全量程设置时所引入的电流不高于电流保护部件的大致额定电流。当连接到自动重新连接设备的输入电源类型改变时，该额定电流改变。

尽管本申请所要求保护的主题内容已经参照特定实施方案被描述，本领域技术人员将理解的是，可以进行各种改变并且可以以等同形式进行替换，而不脱离所要求保护的主题内容的范围。此外，可以对所要求保护的主题内容的教导进行许多变通来适应特定情形或材料而不脱离其范围。因此，意图的是，所要求保护的主题内容不限于所公开的特定实施方案，而所要求保护的主题内容将包括落入所附的权利要求书的范围的所有实施方案。

参考标号：

99     输入电源类型                      256    逆变电路

100    自动重新连接设备                  300    方法

110    输入感测电路                      310    步骤

111    输出信号                          320    步骤

120    电源转换电路                      330    步骤

121    电气输出特性                      340    步骤

130    可编程调校部件                    410    旋钮

131    输出信号                          510    峰值水平

140    输出控制编码器                    520    周期

141    编码信号                          530    相位关系

199    输入电源类型

200    自动重新连接设备

210    电压感测电路

211    输出信号

220    自动重新连接电路

221    输出信号

230    微处理器

231    输出信号

240    输出控制编码器

241    编码信号

250    电源供应器

251    输出电流

255    调整电路

Claims (15)

1.一种在自动重新连接焊接或切割设备(100)中的方法，所述自动重新连接焊接或切割设备(100)每次能够接受多个电气输入电源类型(99、199)中的一个并且生成可选输出电流水平的范围，所述方法包括：

感测(310)连接到所述设备(100)的第一输入电源类型(99、199)的至少一个特性；以及

响应于所述第一输入电源类型(99、199)的所述至少一个所感测的特性，变换(330)所述设备(100)的使用者输出电流控制编码器(140，240)的调校的范围，导致当所述输出电流控制编码器(140、240)被设定到最大全量程设置时，没有高于与所述第一输入电源类型相关联的第一电路保护部件的大致第一额定电流的电流能够被所述设备(100)引入。

2.如权利要求1的方法，还包括：

感测连接到所述设备(100)的第二和/或第三输入电源类型(99、199)的至少一个特性；以及

分别响应于所述第二、第三输入电源类型(99、199)的所述至少一个所感测的特性，变换所述设备(100)的所述使用者输出电流控制编码器(140)240)的所述调校的范围，分别导致当所述输出电流控制编码器被设定到所述最大全量程设置时，没有高于分别与所述第二、第三输入电源类型相关联的第二、第三电路保护部件的分别的大致第二、第三额定电流的电流能够被所述设备引入。

3.如权利要求1或2的方法，其中所述第一、第二和/或第三输入电源类型的所述至少一个特性包括电压水平、电流水平、功率水平、频率以及相位关系中的至少一个。

4.一种自动重新连接焊接或切割设备(100)，所述自动重新连接焊接或切割设备(100)每次能够接受多个电气输入电源类型(99、199)中的一个并且生成可选输出电流水平的范围，所述设备(100)包括：

用于从所提供的输入电源类型(99、199)生成输出电流的装置；

使用者输出电流控制编码器(140、240)；

用于感测(310)所述输入电源类型的至少一个特性的装置；以及

用于响应于所述输入电源类型(99、199)的所述至少一个所感测的特性而重新调校所述使用者输出电流控制编码器(140、240)的可选范围的装置，导致当所述输出电流控制编码器(140、240)被设定到所述可选范围的最大全量程设置时，没有高于与所述输入电源类型相关联的电路保护部件的大致额定电流的电流能够被所述设备(100)引入。

5.如权利要求4的设备，还包括用于响应于施加不同的输入电源类型到所述设备而重新配置所述用于生成输出电流的装置的装置。

6.如权利要求4或5的设备，其中所述输入电源类型的所述至少一个特性包括电压水平、电流水平、功率水平、频率以及相位关系中的至少一个。

7.如权利要求4至6中的一项的设备，其中所述用于重新调校的装置包括软件可编程的硬件部件和固件可编程的硬件部件中的至少一个。

8.如权利要求4至7中的一项的设备，其中所述使用者输出电流控制编码器是模拟编码器或数字编码器。

9.一种自动重新连接焊接或切割设备(100)，特别是根据权利要求4至8中的一项的自动重新连接焊接或切割设备(100)，所述自动重新连接焊接或切割设备(100)每次能够接受多个电气输入电源类型中的一个并且生成可选输出电流水平的范围，所述设备包括：

电压感测电路(210)，所述电压感测电路(210)被配置来感测所施加的电气输入电源类型(199)的电压并且生成表征所感测的电压的感测的值；

自动重新连接电路(220)，所述自动重新连接电路(220)可操作地连接到所述电压感测电路(210)并且被配置来响应于所述感测的值提供自动重新连接能力来适应至少两个不同的电气输入电源类型；

输出电流控制编码器，所述输出电流控制编码器提供使用者可调节的电流范围；

可编程部件，所述可编程部件可操作地连接到所述电压感测电路(210)和所述输出电流控制编码器并且响应于所述编码器的输出，其中所述可编程部件被编程来响应于所述感测的电压值重新调校所述输出电流控制编码器的所述使用者可调节的电流范围，导致当所述输出电流控制编码器被设定到所述使用者可调节的电流范围的最大全量程设置时，没有高于与所述所施加的输入电源类型相关联的电路保护部件的大致额定电流的电流能够被所述设备引入。

10.如权利要求9的设备，还包括电源供应器(250)，所述电源供应器(250)可操作地连接到所述自动重新连接电路(100)和所述可编程部件，并且被配置来响应于所述可编程部件的输出而产生输出电流水平，其中所述可编程部件的所述输出取决于所述编码器的所述输出。

11.如权利要求9或10的设备，其中所述可编程部件包括软件可编程处理器和/或可寻址查找表。

12.如权利要求1至11中的一项的设备，其中所述电源供应器(250)包括：

调整电路(255)，所述调整电路(255)被配置来对输入电源类型进行调整以生成调整的电源类型；以及

逆变电路(256)，所述逆变电路(256)用于从所述调整的电源类型产生输出电流。

13.如权利要求4至12中的一项的设备，其中所述电路保护部件包括断路器和电气熔断器中的至少一个。

14.如权利要求9至13中的一项的设备，其中所述电压感测电路包括至少一个电压比较器。

15.如权利要求9至14中的一项的设备，其中所述自动重新连接电路包括至少一个继电器开关。

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