(57)【要約】  溶接システム（３００）は、回転力出力部を有するエンジン（３１０）、交流電流を発生するように回転力出力部に動作可能に接続された交流溶接発電機（３１５）、交流電流を溶接のための直流出力に変換するように交流溶接発電機（３１５）に電気的に接続された整流回路（３２０）、交流電力を補助電気駆動装置に供給するための補助発電機（３３０）、及び補助電源（３３０）を回転力出力部に連結するとともに補助電源（３３０）を回転力出力部の回転速度とは異なる回転速度で駆動するように構成された回転速度調整器（３３５）、を含む。本発明はさらに溶接システムの運転方法に関する。
2014507285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力出力部を有するエンジン、
電流を発生するように前記回転力出力部に動作可能に接続された溶接発電機、
交流電力を補助電気駆動装置に供給するための補助発電機、及び
前記補助発電機を前記回転力出力部に連結するとともに前記補助発電機を前記回転力出力部の回転速度とは異なる回転速度で駆動するように構成された、回転速度調整器、を有する、
溶接システム。
【請求項２】
前記溶接発電機は、交流電流を発生するように前記回転力出力部に動作可能に接続された交流溶接発電機であり、
前記溶接システムはさらに、
前記交流電流を溶接のための直流出力に変換するように前記交流溶接発電機に電気的に接続された整流回路を、有する、
請求項１に記載の溶接システム。
【請求項３】
前記溶接発電機は、直流電流を溶接のための直流出力部に発生させるように前記回転力出力部に動作可能に接続された、直流溶接発電機である、
請求項１に記載の溶接システム。
【請求項４】
前記回転速度調整器は、プーリシステムを含む、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の溶接システム。
【請求項５】
前記プーリシステムは、前記回転力出力部に接続された第１プーリ及び前記補助発電機の入力部に接続された第２プーリを含む、
請求項４に記載の溶接システム。
【請求項６】
前記第１及び第２プーリは、ケーブル、ベルト及びチェーンの少なくとも１つによって連結される、
請求項５に記載の溶接システム。
【請求項７】
前記回転速度調整器は、変速機を含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の溶接システム。
【請求項８】
前記変速機は、複数のギヤ比を含む又は連続無段変速機である、
請求項７に記載の溶接システム。
【請求項９】
前記回転速度調整器は、前記溶接発電機より低い回転速度で前記補助発電機を駆動するように構成される、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の溶接システム。
【請求項１０】
前記回転速度調整器は、約５０Ｈｚ又は約６０Ｈｚで前記補助発電機を駆動するように構成される、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の溶接システム。
【請求項１１】
（ａ）回転力出力部を有するエンジン、
電流を発生するように前記回転力出力部に動作可能に接続された溶接発電機、
交流電力を補助電気駆動装置に供給するための補助発電機、及び
前記補助発電機を前記回転力出力部に連結するとともに前記補助発電機を前記回転力出力部の回転速度とは異なる回転速度で駆動するように構成された、回転速度調整器、
を含む溶接システムを提供するステップ、
（ｂ）前記溶接発電機及び前記速度調整器を駆動するように前記エンジンを運転するステップ、
（ｃ）前記溶接発電機で電流を発生させるステップ、
（ｄ）前記回転速度調整器で前記エンジンの回転出力速度を調整するステップ、及び
（ｅ）前記回転速度調整器によって提供される回転速度で補助電気駆動装置のために前記補助発電器から交流電流を発生させるステップ、を有する、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の溶接システムの運転方法。
【請求項１２】
前記（ｄ）の調整するステップは、前記エンジンの回転出力速度を低い回転速度に調整するステップを含む、
請求項１１に記載の溶接システムの運転方法。
【請求項１３】
前記（ｄ）の調整するステップは、前記エンジンの回転出力速度を、約５０Ｈｚ又は約６０Ｈｚに調整するステップを含む、
請求項１１又は１２に記載の溶接システムの運転方法。
【請求項１４】
回転力出力部を有するエンジン
電流を発生するように前記回転力出力部に動作可能に接続された溶接発電機、
交流電力を補助電気駆動装置に供給するための補助発電機、及び
前記回転力出力部の回転速度を調整するための及び前記補助発電機を前記回転力出力部の回転速度とは異なる回転速度で駆動するように構成された、手段、を有する、
溶接システム。
【請求項１５】
前記回転力出力部の回転速度を調整するための前記手段は、前記回転力出力部の回転速度より遅い回転速度で前記補助発電機を駆動するように構成される、及び／又は
前記回転力出力部の回転速度を調整するための前記手段は、前記補助発電機を約５０Ｈｚ又は約６０Ｈｚの速度で駆動するように構成される、
請求項１４に記載の溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、溶接システム、より具体的には、補助発電機用回転速度コンバータを備える溶接システム、並びにその溶接システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接は、様々な製品及び構造の製造及び構築において重要なプロセスである。溶接の用途は広範囲に広がり、例えば、２，３例を挙げると、船舶、ビル、橋、車両及びパイプラインの建造及び修理を含んで、世界各地で使用される。溶接は多様な場所、例えば据付の溶接作業を伴って工場の中又はポータブル溶接機を用いて現場等で行われる。
【０００３】
自動又は機械化溶接では、ユーザ／オペレータ（すなわち、溶接工）が溶接を行うように溶接装置にプログラムする又は指示する。例えば、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）では、消耗固体又は管状（フラックス入り）電極が、石灰、シリカ、酸化マンガン、フッ化カルシウム、又は他の適切な化合物から成る一面の粒状可融性材料等のフラックスの下に「サブマージ」されることによって、大気汚染から保護される溶融溶接部又はアーク区域に連続的に送給され得る。一般的に、溶けたとき、フラックスは導電性になり、電極と工作物との間に電流経路を提供する。溶融金属を完全に覆うフラックスの厚い層は、したがって、スパッタ及びスパークを防ぐことも、アーク溶接プロセスの一部であり得る強烈な紫外線放射及びヒュームを抑えることもできる。このようなプロセスでは、３００から２０００Ａまでの電流が利用され得る。さらに、５０００Ａまでの電流が、複数アークで使用され得る。プロセスの１つ又は複数の電極ワイヤバリエーションが存在する。また、直流又は交流電力、及び／又は複数電極システムにおける直流及び交流の組合せが使用され得る。一般的に、定電圧溶接電源が最も一般的に使用される、しかし、電圧検知ワイヤフィーダと組み合わせた定電流システムも利用可能である。
【０００４】
手動又は半自動溶接では、ユーザ／オペレータ（すなわち、溶接工）は、溶接装置を溶接を行うように方向付ける。例えば、電気アーク溶接では、溶接工は、溶接棒又は溶接ワイヤを手動で位置決めすることができ、溶接場所に熱発生アークを生じさせることができる。このタイプの溶接では、溶接場所からの電極の間隔が、作られるアーク並びに基材及び溶接棒又はワイヤ材料の最適な溶解／溶融の達成に関連する。このような溶接の品質はしばしば、溶接工の技術に直接依存する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
少なくとも１つの実施形態では、溶接システムは、回転力出力部を有するエンジン、交流電流を発生するように回転力出力部に動作可能に接続された交流溶接発電機、交流電流を溶接のための直流出力に変換するように交流溶接発電機に電気的に接続された整流回路、交流電力を補助電気駆動装置に供給するための補助発電機、及び補助電源を回転力出力部に連結するとともに補助電源を回転力出力部の回転速度とは異なる回転速度で駆動するように構成された回転速度調整器、を含む。
【０００６】
様々な態様、利点及び実施形態が、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付の図面から当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、溶接環境の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による溶接システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
幾つかの実施形態を反映した図面を参照すると、図１は溶接環境２００を示す。溶接環境２００は、溶接工又は溶接オペレータ２０５、溶接システム３００、溶接ガン又は溶接電極２１０、工作物２１５、及び補助電気駆動装置、例えば作業用照明等、２２０を含み得る。溶接環境２００はまた、例えば、棒電極ホルダ、ＴＩＧトーチ又は電気アーク溶接又は他の機械化溶接装置での使用のための他の器具を含み得る。工作物２１５は概して、溶接ガン又は溶接電極２１０が溶接部を形成するために使用され得る溶接作業領域２２５を定める。被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）、ガスメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）、例えばミグ溶接、及びガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）例えばＴＩＧ溶接を含む、様々なタイプの典型的な溶接が、溶接環境内で行われ得る。
【０００９】
一部が以下に詳述されるように、溶接システム３００は、溶接電流及び電圧を発生させるための溶接装置、溶接電流及び電圧を制御するための溶接制御システム、及び必要に応じて溶接電流及び電圧を監視するための監視システムを含む。監視システムはまた、例えば限定されるものではないが、溶接ワイヤ送給速度、残りの溶接ワイヤの量、オペレータが望む任意のタイプの溶接フィードバック、及び任意の他の所望の運転パラメータ等、様々な他の運転パラメータを監視し得る。
【００１０】
ここで図２を参照すると、溶接システム３００は、回転力出力部を有するエンジン３１０を含む。エンジン３１０は、ガソリン又はディーゼル内燃機関、又は発電機を駆動するために回転力を提供するのに適した任意の他のエンジンであり得る。交流溶接発電機３１５が、交流電流を発生するために、エンジン３１０の回転力出力部に動作可能に連結される。整流回路３２０が、交流電流を溶接のための直流出力３２５に変換するために交流溶接発電機に電気的に接続される。整流器３２０は、チョッパ、インバータ等、要求に応じて他の電気的構成要素を含み得る。
【００１１】
溶接システム３００はまた、作業用照明として図１に例示的に描かれた装置２２０等、補助電気駆動装置に交流電力を供給するための補助発電機３３０を含むが、装置２２０は任意の適切な電気的に駆動される１つの装置であり得ることが理解されなければならない。補助発電機３３０は、補助電気駆動装置に適合する状態で電力を提供するように構成される。例えば、交流電力は概して、北アメリカでは６０Ｈｚ並びにヨーロッパ及びアジアの大部分で５０Ｈｚであることが必要とされる。このようなものとして、補助発電機は、約５０又は６０Ｈｚで補助電力を供給するように構成され得る。交流出力に関して、電気―機械には、概して許容誤差がある。５０又は６０Ｈｚの又は約５０又は６０Ｈｚの補助電力を言及するとき、電気―機械装置の当業者がこのような装置が作動し得る範囲を理解するであろうことを理解しなければならない。
【００１２】
さらに、システム３００は、補助発電機３３０をエンジン３１０の回転力出力部に連結する回転速度調整器３３５を含む。回転速度調整器３３５は、補助発電機３３０をエンジン３１０の回転力出力部とは異なる回転速度で駆動するように構成される。
【００１３】
例えば、回転速度調整器３３５は、プーリシステムを含み得る。プーリシステムは、エンジン３１０の回転力出力部に接続された第１プーリ及び補助発電機３３０の入力部に接続された第２プーリを有し得る。プーリは、エンジン３１０と補助発電機３３０との間に所望の駆動比を作るように寸法決めされ得る。プーリは、ケーブル、ベルト及びチェーンの少なくとも１つ又は出力を１つのプーリから他のものに伝達するのに適した任意の他の装置によって連結され得る。
【００１４】
さらなる例に関して、回転速度調整器は、変速機を含み得る。変速機は、複数のギヤ比を提供するように、幾つかの手動又は自動選択可能な歯車を含み得る。代替的には、変速機は、手動又は自動で所望の出力速度に設定され、それからエンジン３１０の出力部からの入力速度を調整する連続無段変速機を含み得る。
【００１５】
１つの実施形態では、速度調整器３３５は、エンジンが溶接発電機３１５によって溶接のための交流電流の発生のために比較的高い速度で運転することを許容する一方、補助発電機に比較的低い回転速度をもたらす。したがって、システム３００は、補助発電機３３０の機能を維持しながら、少なくとも１つの実施形態において補助発電機３３０の回転速度より上で運転され得るエンジン３１０を含み得る。
【００１６】
動作では、いったんシステム３００が提供されると、エンジン３１０は交流溶接発電機３１５及び速度調整器３３５を介して補助発電機３３０を駆動するように運転され得る。整流回路３２０で溶接のための交流出力３２５に変換される電流がそのとき交流溶接発電機３１５で作り出される。速度調整器３３５はそのとき補助発電機３３０のためにエンジン３１０の回転出力速度を調整し、交流電流が補助発電機３３０から、装置２２０等、補助電気駆動装置のために、回転速度調整器によって提供される回転速度で、作り出され得る。
【００１７】
少なくとも１つの実施形態では、溶接システムは、溶接発電機を駆動するために供給し得る最高定格出力まで運転され得るエンジンを含む。溶接発電機からの出力はそれから整流され、結果として得られた直流電力は溶接目的のために使用され得る。定格が１５００又は１８００ＲＰＭを超えるエンジンに対して、これは、エンジンが補助電力の発生のために１５００又は１８００ＲＰＭに制限される場合に可能であるよりも高いエンジン運転速度をもたらす。
【００１８】
例えば、このような場合、２４００ＲＰＭの範囲の定格のエンジンが、最高定格毎分回転数で又は最高定格毎分回転数の近くで運転され得る。それは、最適な出力発生又は最も燃料効率が良い運転が以前に必要とされた１５００又は１８００ＲＰＭより上であり、したがってエンジンがさもなければそういうことになるより最適又は効率的に運転し得る場合であり得る。このような場合、直接駆動が溶接発電機を駆動する一方、エンジンは補助発電機を回転調整器を介して駆動する。ステータ／ロータが同じ収納装置内で速度調整器に取り付けられ得るとともに、適切な電圧／周波数が発生され得ることが理解されるべきである。したがって、速度調整器及び補助発電機は別々の構成要素として説明されているが、それらが１つの統合された構成要素の部品であり得ることが理解されなければならない。したがって、システムは、溶接発電機へのエンジン出力を損なうことなしに、用途に応じて、６０Ｈｚ及び／又は５０Ｈｚの補助電力出力を提供し得る。
【００１９】
少なくとも１つの実施形態において、溶接システムは、速度調整器を含み得るとともに補助発電機への所望の範囲の毎分回転数（ＲＰＭ）をそして様々な出力周波数を得るように制御することがさらに理解されなければならない。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態において、エンジンが、さもなければそのようになるであろうより比較的高いＲＰＭで運転している間、溶接システムの構成要素を冷却するためのより大きい空気流が達成され得ることが期待される。
【００２１】
さらに、溶接システムが交流出力を直流溶接電力に整流する交流溶接発電機を備えるように記載されているが、溶接システムが電力を整流する必要がない直流溶接電力を直接出力する直流溶接発電機を備えることが考えられることが理解されなければならない。したがって、溶接システムは、直流溶接発電機及び交流補助発電機を含み得る。
【００２２】
動作の原理及びモードが特定の実施形態に関して説明されるとともに図示されているが、これは、その精神及び範囲から離れることなしに特に説明され且つ図示されたものとは違って他の方法で実施され得ることが理解されなければならない。
【符号の説明】
【００２３】
２００  溶接環境
２０５  溶接オペレータ
２１０  溶接電極
２１５  工作物
２２０  作業用照明 
２２５  溶接作業領域
３００  溶接システム 
３１０  エンジン
３１５  溶接発電機
３２０  整流回路 
３２５  直流出力
３３０  補助発電機
３３５  回転速度調整器
【図１】
2014507285.tif 000003
【図２】
2014507285.tif 000004
【国際調査報告】
2014507285.tif 000005
2014507285.tif 000006