CN101323038A - 发动机驱动焊接机 - Google Patents

Abstract

提供一种操作性良好并具有高可靠性并可靠地执行空转停转和重启动的发动机驱动焊接机。一种发动机驱动焊接机，其中焊接发电机由发电机驱动，并且前述发动机当焊接操作停止时执行空转操作，其特征在于，包括：发动机停转信号形成电路IT，当前述空转操作的时间超过一预定时间时，所述发动机停转信号形成电路IT产生停转信号，用来停止所述发动机的运作；直流电源PS，所述直流电源PS连接于所述焊接机的输出端；电压检测装置VS，所述电压检测装置检测前述输出端的电压变化；重启动检测电路RS，所述重启动检测电路RS形成重启动信号，当由前述电压检测装置检测出的电压表现出开始焊接操作的预定变化模式时，所述重启动信号重启动前述发动机；以及发动机控制电路EC，所述发动机控制电路EC响应前述停转信号使前述发动机停转，并响应前述重启动信号重启动前述发动机。

Description

发动机驱动焊接机

技术领域

本发明涉及一种发动机驱动焊接机，更具体地涉及一种尽可能地减少发动机在不经济运作于空转的时间量并增加发动机重启动的可靠性的技术。

背景技术

在发动机驱动焊接机中，为了降低燃料消耗和发动机噪声，每当焊接操作停止，发动机从标准操作切换至空转操作，并且每当操作开始，发动机从空转操作返回到标准操作。当焊接操作长时间停止时，操作者自己停转发动机。

然而，当焊接操作在高层建筑等的高海拔工作，并且焊接机主体被置于地面上并通过焊接电缆将功率提供至工作地点时，情况则不同。在这一情形下，当焊接操作停止某一长时间时，为使发动机停转，操作者降至地面并执行一停转操作，这是麻烦并且没有效率的。

因此，有人给出一种通过将信号叠加到焊接电缆上而发送远程控制高频信号、从而执行远程控制的方法(见1992-162964号日本专利公布)。通过接触传感器或相似的焊接把手形成操作信号，在所述接触传感器中包含用于信号提取的噪声滤波器，并且能通过操作者的操作将操作信号发送至焊接机主体而使发动机停转。

然而，存在的问题在于，在工作地点由于接触传感器会丢失，并因为其中含噪声滤波器的焊接把手并未普及使用，问题仍未解决。

发明内容

本发明是鉴于前述缺点作出的，并且其目的是提供一种操作性良好、具有高可靠性并可靠地执行空转停转和重启动的发动机驱动焊接机。

为了达成上述目的，本发明提供一种发动机驱动焊接机，其中焊接发电机由发动机驱动，并且当焊接操作停止时，前述发动机执行空转操作，其特征在于，包括：形成一停转信号的发动机停转信号形成电路，当前述空转操作的时间超过一预定时间时，所述停转信号用来停止前述发动机的运作；连接于前述焊接机的输出端的直流电源；电压检测装置，所述电压检测装置检测前述输出端的电压变化；重启动检测电路，当由前述电压检测装置检测出的电压表现出开始焊接操作的预定变化模式时，所述重启动检测电路形成重启动信号用于重启动前述发动机；以及发动机控制电路，所述发动机控制电路响应前述停转信号使前述发动机停转，并响应前述重启动信号重启动前述发动机。

如前所述，在本发明中，发动机的操作基于发动机停转信号停转，并且发动机通过确实地检测出表示焊接操作开始的电压变化而重启动。因此，本发明中能可靠地执行当不需要发动机时，使发动机停转，而当需要运行发动机时，重启动发动机。

附图说明

图1是示出本发明的实施例1的配置的电路图；

图2是在图1的实施例中形成重启动信号的原理的时序图；

图3是解释图1所示的实施例的操作的流程图；

图4是详细示出图3所示流程图中的重启动操作的流程图；

图5是示出本发明的实施例2的配置的电路图；

图6是示出图5所示实施例2的操作的流程图；

图7是示出本发明的实施例3的配置的电路图；

图8是示出本发明的实施例3的操作的流程图；

图9是示出图8所示操作中的从发动机工作时间至发动机停转时间的转速变化的时序图；

图10是示出当发动机在同一操作中启动时的转速变化的时序图；

图11是示出图8的实施例3中的各部分电路的信号的时序图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细描述本发明的诸个实施例。

(实施例1)

图1是示出本发明的实施例1的电路配置的方框图。如图1所示，实施例1适用于一种焊接机，这种焊接机通过由发动机E驱动焊接发电机G提供交流电功率输出和焊接输出。

焊接发电机G经由过电流继电器OC获得由自动稳压器AVR控制的输出并将其分为两路，其中一路通过断路器CB提供给输出端U、V、W和O，而另一路通过在整流电路REC和焊接电流控制之后使其受到DC-AC转换和AC-DC转换而提供给输出端+和-。

整流电路REC的整流输出通过电容器C提供给逆变器INV并受到AC变换，然后经由高频变压器T、整流器D1和D1以及直流电抗以直流电输出提供给输出端+和-，并且被提供给焊接把手WH和母材BM。

提供给输出端+和-的电压和电流由焊接电压检测器VS和焊接电流检测器CS检测出，并经由焊接电流控制电路IC来控制逆变器INV，和经由重启动检测电路RS、空转时间测量电路IT、发动机控制电路EC和继电器驱动电路RD来控制发动机E。

具体地说，焊接电压检测器VS的测得电压“v”一方面被提供给焊接电流控制电路IC，另一方面经由重启动检测电路RS被提供给发动机控制电路EC的启动端口。

焊接电流检测器CS的测得电流一方面被提供给焊接电流控制电路IC，另一方面经由空转时间测量电路IT被提供给发动机控制电路EC的停转端口。

焊接电流控制电路IC基于焊接电压检测器VS的测得电压和焊接电流检测器CS的测得电流来控制逆变器INV，并控制提供给输出端+和-的焊接电流。

重启动检测电路RS具有经由焊接电压检测器VS检测操作者使用给出的焊棒WH的焊接开始操作以形成用于重启动发动机的检测信号的功能。操作内容是一直在输出端+和-之间施加直流电压，取得由操作者令焊棒WH接触母材BM而形成的电压变化，从而形成重启动检测信号并将其提供给发动机控制电路EC，如后面结合图2所述那样。

作为一直施加于输出端+和-之间的用来重启动检测的直流电源，提供有电池BAT、绝缘DC/DC转换器CON、重启动检测电源PS、电阻器R和二极管D2。

为了不进行不必要的空转操作，当空转时间达到预定长度时，空转时间测量电路IT将停转信号提供给发动机控制电路EC的停转端口以使发动机E停转。

除了来自空转时间测量电路IT和重启动检测电路RS的信号，来自启动/停转开关的信号也被提供给启动端口和停转端口，并且发动机控制电路EC经由继电器驱动电路RD控制发动机预热、发动机发动和发动机E的停转螺线管。此外，在进行这项操作的场合下，发动机控制电路EC参照断路器辅助触点和设置在焊接机壳体处的侧门开关各自的开启/关闭状态。

图2是示出图1中的重启动检测电路RS的检测操作的电压时序图。检测操作是把握一直施加于输出端+和-之间的直流电压“v”的预定变化的操作。

直流电压不仅在焊接操作期间还在发动机E的空转期间，从重启动检测电源PS施加于输出端+和-。因此，除非焊棒WH和母材BM被短路，否则输出端+和-之间的电压经由焊接电压检测器VS被施加于重启动检测器RS。

通过使焊棒WH接触母材BM而短路输出端+和-的电压降低是重启动的标志，另外发动机E通过把握这种标志而重启动。这种标志被事先设置为使焊棒WH以预定间隔象“笃笃”那样接触母材BM两次的接触操作，或者使焊棒WH象“笃笃笃”那样接触母材BM三次的接触操作。

结果，不会因为焊接把手的不完善控制造成的无意电压变压引起意想以外的重启动，并且仅当可靠地检测到表示焊接操作开始的电压改变模式时，才重启动发动机。发动机仅通过焊棒的接触操作而重启动，并因此提供极为良好的操作性。

图2中的“断开”表示焊棒WH不与母材BM接触的状态，相反，“短路”表示焊棒WH接触母材BM的状态。至于输出端+和-之间的电压，当端子断开时施加12.5V的电压，而在短路状态下电压降低至0V附近。

重启动检测电路VS例如每隔100μs连续地检测电压，并且一旦把握到短路状态，它监视下一次短路状态发生的时间。“用于重启动的短路”表示小于9V的状态以100μs的间隔连续发生两次或多次、以150ms或更长的间隔再发生一次的短路。

因此，电压由于噪声等因素连续两次或多次小于9V的状态不被认为是“用于重启动的短路”。具体地说，当第一次短路的持续时间的长度为100微秒以上时，在第一次短路和第二次短路之间发生“断开”150ms或以上，相同长度的短路状态再次发生，并且接下来再次发生150ms或以上的“断开”，这种状态才被认为是“用于重启动的短路”。

因此，两个短路状态和两个断开状态顺序完成，重启动条件才成立。如果该条件未成立，发动机不重启动。在这种情形下，“断开”表示9V或以上的状态持续150ms以上的状态。因此，如果在短于150ms的时间间隔内短路发生两次或多次，则不认为重启动条件成立。

图3是示出图1中的重启动电路RS的检测操作的流程图。假设当发动机停转时，焊棒WH接触母材BM，输出端+和-之间的电压降至9V之下，并持续100μs以上。这是“简单短路”状态(步骤S1)。

确定在这次“简单短路”状态后何时发生第二次“简单短路”状态或者它是否发生(步骤S2)，并且如果它发生，则流程进至步骤S3。如果不连续发生两次，或它不在预定时间发生，则流程返回到步骤S1。在步骤S3，为了确定短路状态是否意外发生的，则确定持续时间是否小于一秒。如果持续一秒以上，则认为是意外的短路状态，并且流程返回至步骤S1。

如果小于一秒，则在步骤S4建立“断开”状态。因此，流程进至步骤S5，并且确定断开状态的持续时间是否小于150ms。在确认这不是意外的断开状态后，流程进至步骤S6。当持续时间小于150ms时，则将其认为是意外断开状态，流程返回至步骤S1。

接着，在步骤S6作出判断以排除断开状态过长并且为一秒或以上的状态，并且如果小于一秒，在步骤S7流程经历第二次短路，并且判断两个连续短路是否小于100μs，具体地说，在步骤S8通过操作者的操作来判断是否为重启动的短路。

接着，和步骤S3相同地判断短路的持续是否不小于一秒(步骤S9)。在步骤S10流程经历断开状态并进至步骤S11，并且判断断开时间是否不小于150ms。

由此，把握到与用于重启动的两次短路对应的电压变化，即“笃笃”的操作者操作，并且发现这是重启动的情形。

因此，由步骤S12执行重启动(其细节基于图4予以描述)。在重启动后，只要焊接操作继续(步骤S13)，则操作继续，并且在焊接结束后，焊接机处于待机状态直到在步骤S1发生下一次短路。

图4是更详细地示出图3中的重启动步骤S12的流程图。具体地说，当给出重启动的信号时(步骤S121)，确认这是启动信号(步骤S122)。如果无法确认，则流程进至步骤S121。如果能够确认，则流程进至步骤S123，并且确认启动条件。启动条件是交流电源的断路器是否断开，侧门是否关闭等。

在确认启动条件后，流程经过发动机的预热(步骤S124)，并执行发动机发动(步骤S125)，并且由步骤S125和S126执行启动，直到发动机启动为止。当发动机启动时，执行焊接操作(步骤S127)，并且流程返回至如图3所示的主流程。

(其它实施例)

在前述实施例中，预定的DC电压变化被用作事先设定的标志，然而由于在能被电气检测的前提下可采用任何标志，因此这种标志可以是电流的变化。如果形成能够可靠地与噪声和意外短路区别开的信号，则可相对于短路的次数、时间等选择各种检测形式。

(实施例2)

图5是示出本发明的实施例2的配置的方框图。除焊接输出端(+，-)和三相交流电流输出端AC1(U、V、W、O)以外，焊接机还具有主要用于磨平机操作的单相辅助插座AC2，从而根据每个端子的负载状态操作发动机。单相辅助插座AC2以取自三相交流电流输出线的单相输出提供。

图6是示出图5所示实施例2的操作的流程图。正常操作状态下的焊接机通过根据负载状态(焊接负载、交流电负载)等执行发动机操作状态的控制而被切换至低速空转操作状态或停止。

如果发动机驱动的焊接机现在正在工作，则在这段时间内检测焊接电流的存在与否(步骤S001)，然后，检测交流电负载电流的存在与否(步骤S002)，并且测量这两种无电流都不出现的时间(步骤S003)。在等待直到例如经过8秒后(步骤S004)，发动机切换至低速空转操作(步骤S005)。如果在低速空转操作期间施加了负载，则发动机切换为正常操作。

同时，当无负载施加的状态持续超过一事先设定的时间(步骤S006和S007)，在置于交流电负载电路中的断路器断开的状态下(步骤S008)，发动机停转(步骤S009)至重启动待机状态。

如此，执行根据发动机驱动焊接机的焊接负载和交流电负载的各个状态改变发动机工作状态的操作。

(实施例3)

图7是示出本发明的实施例3的配置的方框图。实施例3与图1所示实施例1的配置的区别在于所描述的发动机驱动焊接机设有使用实施例2中的三相交流电流输出端AC1的输出的一部分的单相辅助插座AC2。

此外，与实施例2的不同点在于，不仅重启动信号可通过焊接输出端的短路/断开来形成，而且重启动信号可通过导通或切断连接于单相辅助插座AC2的磨具的开关来形成。为此，发动机焊接机控制电路EWC被配置成包括检测单相辅助插座AC2的电压的电压检测器VD以将检测输出提供给重启动检测电路RS。

与之伴随地，为了检测何时需要将功率从单相辅助插座AC2提供给负载GDR，电路包括重启动检测电源PS2、置于将功率从重启动检测电源PS2提供给单相辅助插座AC2的路径上的电阻器R2和二极管D3，以及切换至单相交流电流输出或重启动检测电源PS2并将其连接于单相辅助插座AC2的开关RY。

由于单相辅助插座AC2通过三相交流电流输出端AC1的输出的一部分供电，因此三相交流电流输出端AC1的供电状态也需要象单相辅助插座AC2那样被检测出以操作发动机驱动焊接机，并提供检测三相交流电流输出线的电流的电流检测器CS2。电流检测器CS2在图1中未示出，然而普通发动机驱动焊接机包括这种电流检测器。

这里，尽管单相辅助插座AC2使用三相交流电流输出功率的一部分，然而断路器CB2被单独提供以使输出功率不通过断路器CB1，并且仅电流传感器和过电流继电器OC与三相交流电输出共用。空转停止和发动机重启动均基于断路器CB1断开的条件，因此，如果断路器CB1与三相交流电流输出功率共用，则不能直接使用单相辅助电源。因此，为单相辅助插座另行提供断路器CB2。

结果，当发动机驱动焊接机不使用焊接输出、三相交流电流输出或单相辅助输出中的任何一个时，它在从高速空转操作经过低速空转操作后使发动机停转，并且当从焊接输出端或单相辅助插座接收重启动信号时，重启动发动机。

如前所述，引入单相辅助插座AC2，并根据单相辅助插座AC2负载状态的检测结果控制发动机。因此，可顺畅地执行伴随焊接的操作，例如使用磨具GNR的精加工操作等。

图8是示出实施例3的操作的流程图，它与示出实施例1操作的图4对应。在该流程图中，图4中的步骤S121和S122被分成步骤S121A和S121B、以及步骤S122A和S122B，并且流程图示出通过焊接输出侧的启动信号以及单相辅助插座侧的启动信号来重新启动发动机驱动焊接机。根据需要，在三相交流电流输出侧还提供检测功率，并通过其启动信号来类似地重启动发动机驱动焊接机。

图9示出至工作中的发动机驱动焊接机停机为止的工序中，发动机速度的过渡过程。到时间T1为止工作于焊接负载和(三相或单相)交流负载的发动机驱动焊接机当进入无负载状态时切换至高速空转操作状态。此时，发动机转速是与工作时段相同的高速(3000rpm或3600rpm)，另外在大约经过8秒后的时间T2，发动机开始减速，并且在时间T3处于低速空转操作状态(大约2300rpm)。

无负载状态仍然继续，并在时间T4到来前经过例如1分钟至大约30分钟的预定时间。在时间T4，发动机进一步减速。在时间T5，发动机处于发动机停机状态，即处于所谓的待机状态。

图10示出至处于上述待机状态的发动机驱动焊接机重启动一操作为止的工序中，发动机速度的过渡过程。

当启动信号在时间T6被输入时，在时间T7确认启动信号仍然存在之后，启动发动机的预热。接着，在经过大约3-10秒发动机预热时段到达时间T8，并且在时间T9为止给予启动信号之后，发动机发动。在时间T10，发动机转速开始增加，接着，在时间T11，发动机速度达到预定的发动机速度(3000或3600rpm)。

图11是示出图7所示实施例3的操作中的每个部分的信号的时序图。使用时间表和方框图(图7)对实施例3的诸部分的每个操作进行说明。

实施例3是通过将单相辅助插座及其相关电路添加至实施例1的配置而形成的。因此，其操作内容以实施例1的操作为基本内容，并具有附加的操作内容。各操作按照发动机驱动焊接机控制电路EWC中的发动机控制电路EC和继电器驱动电路RD的操作进行。

发动机控制电路EC根据四个输入信号——即交流电流(三相交流电流输出和单相辅助输出)i1、直流电(焊接输出)i2和焊接电压v1以及检测电压v2——产生低速空转信号p1、发动机停转信号p2和重启动信号p3并将它们输出。

继电器驱动电路RD根据发动机控制电路的输出信号p1、p2和p3输出五个继电器驱动信号，即空转通知信号P11、发动机预热信号P12、发动机发动信号P13、停止螺线管信号P14和低速空转致动器信号P15。

遵循图11的时间表，首先输出交流电流i1，然后间歇地提供作为焊接输出的直流电流12。响应于此，焊接电压V1在无负载电压和焊接电压之间往复变化。

当这种情况在时间T01结束时，交流电流i1变为0，而发动机驱动焊接机切换至高速空转操作状态。高速空转操作状态表示其中发动机无负载并且发动机速度处于高速(3000rpm或3600rpm)的状态。

高速空转时间一般被设为8秒，并且在时间T02，发动机控制电路EC形成低速空转信号P1并将其提供给继电器驱动电路RD。继电器驱动电路RD将信号R5提供给低速空转致动器，以降低发动机速度至一预定速度(大约2300rpm)。低速空转信号P1的持续时间被设为1分钟至大约30分钟，并且在经过这个时间后，到达时间T03。当低速空转信号P1在时间T03终止时，继电器驱动电路RD停止对低速空转致动器驱动继电器的信号R5输出。

当低速空转信号P1在时间T03终止时，发动机控制电路EC形成发动机停止信号P2并将其提供给继电器驱动电路RD。继电器驱动电路RD生成空转停机继电器输出P11和停机螺线管继电器输出P14以使发动机停机。在发动机停止后经过大约20秒时间后(时间T04)，发动机控制电路EC重置发动机停转信号P2，并将其提供给继电器驱动电路RD，因此继电器驱动电路RD取消停转螺线管继电器输出P14。

结果，发动机驱动焊接机不产生焊接输出或交流电流输出。在这种情况下，例如有时进行磨具操作。此时，为了检测连接于单相辅助插座AC2的磨具GND已导通，将检测电压从重启动检测电源PS2提供给单相辅助插座AC2。

具体地说，空转停机继电器RY由来自继电器驱动电路RD的低速空转停转继电器输出P11施加偏压以将触点连接于重启动检测电源PS2，所述触点被插入单相辅助插座AC2的电源电路。因此，在发动机驱动焊接机停转的同时检测电压(直流)被施加于单相辅助插座AC2，并且电压检测器VD检测磨具GDR的导通。

当磨具GDR的开关象声音“滴滴”或“滴滴滴”那样导通和切断时，电压检测器VD藉此检测检测电压的下降，以形成与焊接电压检测器VS相同的信号，即当焊棒WH象声音“笃笃”或“笃笃笃”那样接触母材时形成的相同的信号，并将输出给予重启动检测电路RS。

响应于此，在时间T05，重启动检测电路RS将启动信号提够格给发动机控制电路EC，并且重启动信号P3从发动机控制电路EC输出至继电器驱动电路RD。继电器驱动电路RD响应重启信号P3产生发动机预热继电器输出P12，并在重启动发动机E稍后的时间T06产生发动机发动继电器输出P13。

结果，当发动机E在时间T07重启动时，发动机E的速度增加，由此从发动机驱动焊接机提供焊接输出和交流电流输出。在时间T07，空转停转继电器输出P11终止，并且交流电压、而不是检测电压(直流)被提供给单相辅助插座AC2。

如上所述，在发动机驱动焊接机中，发动机E的高速操作(带负载)、高速空转操作、低速空转操作和停机是根据焊接负载、三相和单相交流负载的存在与否进行的。

这里，当重启动信号终止于最后一个切断开关的信号时，如“滴滴”等那样导通和切断磨具GDR的开关的重启动信号被识别为重启动信号。具体地说，如果当磨具GDR的开关导通时发动机开始转动，则存在磨具GDR突然开始转动的危险，并且如果磨具GDR的开关在发动机启动时导通也会有危险。因此，发动机启动被停止。

这也被相似地应用于焊接终端侧的重启动信号。为安全起见，“笃笃”等信号的最后一个信号必须如图2所示永远终止于“断开”状态，并且当在发动机启动时发生短路时，为了安全，同样停止发动机启动。

此外，即使当它们中的一个的重启动信号形成时，如果另一个保持短路，或者开关仍然导通，则重启动信号被取消以保证安全。

Claims (8)

1.一种发动机驱动焊接机，其中通过一发动机驱动一焊接发电机，并且所述发动机当焊接操作停止时执行空转操作，其特征在于，包括：

发动机停转信号形成电路，当所述空转操作的时间超过一预定时间时，所述发动机停转信号形成电路产生停转信号，用来停止所述发动机的运作；

直流电源，所述直流电源连接于所述焊接机的输出端；

电压检测装置，所述电压检测装置检测所述输出端的电压变化；

重启动检测电路，当由所述电压检测装置检测出的电压表现出开始焊接操作的预定变化模式时，所述重启动检测电路形成重启动信号用于重启动所述发动机；以及

发动机控制电路，所述发动机控制电路响应所述停转信号使所述发动机停转，并响应所述重启动信号重启动所述发动机。

2.如权利要求1所述的发动机驱动焊接机，其特征在于，所述直流电源形成预定电压输出。

3.如权利要求1所述的发动机驱动焊接机，其特征在于，当所述检测电压表现出与反复短路和所述输出端断开一预定次数相对应的变化模式时，所述重启动检测电路形成所述重启动信号。

4.如权利要求3所述的发动机驱动焊接机，其特征在于，当所述输出端的短路和断开的持续时间以及两者的间隔均处于预定范围时，所述重启动检测电路形成所述重启动信号。

5.如权利要求1所述的发动机驱动焊接机，其特征在于，还包括断路器和用来提供交流电源的交流电输出端，其中当所述断路器导通时，不形成所述重启动信号。

6.如权利要求1所述的发动机驱动焊接机，其特征在于，还包括将所述发动机驱动焊接机容纳于其中的壳体，其中当所述壳体开启时，不形成所述重启动信号。

7.如权利要求1所述的发动机驱动焊接机，其特征在于，所述发动机驱动焊接机包括：

单相辅助插座，所述单相辅助插座输出交流电流输出的一部分；

检测电源，用来将检测电压提供给所述单相辅助插座；以及

开关，所述开关将所述单相辅助插座切换和连接至所述焊接机的交流电流输出线或所述检测电源；

其中所述重启检测电路被配置成检测所述单相辅助插座的电压；以及

所述焊接发电机根据所述重启动检测电路的检测信号重启动。

8.如权利要求7所述的发动机驱动焊接机，还包括与所述单相辅助插座分离的三相交流电流输出端，其中当所述发动机驱动焊接机不产生焊接输出，并且所述单相辅助插座或所述三相交流电流输出端两者均不被供电时，所述发动机驱动焊接机停转。

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