JP2020032465A - 自動始動機能付きエンジンベース溶接機 - Google Patents

Abstract

【課題】自動始動機能付きエンジンベース溶接機を提供する。【解決手段】溶接システムは、エンジンと、エンジンに接続された発電機とを含む。溶接システムはまた、制御装置を有する電源をも含む。電源は、溶接電極およびワークピースに電気的に接続される。制御装置は、エンジンの運転中第１の時間の間に、溶接システムへの電気負荷が検出されなかったことを決定し、冷却水の温度が最低条件を満たすことを決定し、第１の時間の間に負荷が検出されず、かつ冷却水温度が最低条件を満たした際、エンジンの停止を命令し、エンジンが停止された後第２の時間の間に負荷が検出された（溶接電極のワークピースへの一度の接触により）ことを決定し、第２の時間の間に負荷が検出された際、エンジンの再始動を命令する。【選択図】図６

Description

関連出願の相互参照および参照による援用
本米国特許出願は、２０１８年８月２９日に提出された米国仮特許出願第６２／７２４，１４７号明細書の優先権および利益を主張するものであり、本開示はその全体が参照により本明細書に援用される。また、２０１７年２月２１日に発行された米国特許第９，５７３，２１６号明細書がその全体が参照により本明細書に援用される。

本発明の実施形態は、エンジン駆動溶接機に関連したシステムおよび方法に関する。本発明の実施形態は特に、自動始動機能を提供するシステムおよび方法に関する。

アーク溶接機はエンジン発電機によって電力を供給され、公共電源から独立して運転可能である。このようなアーク溶接機は、溶接装置および他の補助電気装置（負荷）を運転可能にする溶接電源出力および補助電源出力を有し得る。一定の負荷は断続的に運転し得るものであり、負荷がオフである際にエンジン発電機を運転し続けるのは無駄になり得る。負荷がオンでない時またはアクティブでない時、燃料を節約するために、エンジン発電機は電源を切り得る。しかし、エンジン発電機はこのために、負荷がその後運転可能となった際、電源を入れ直す必要がある。

負荷の有無を基に自動的に始動停止可能であるエンジン発電機を有するアーク溶接システムを提供することが望ましい。本発明の実施形態は、エンジン駆動溶接機器に関するシステムおよび方法を含む。一実施形態により、ユーザが指定した非溶接作業時間の後にエンジンを停止させる自動始動機能を提供する。溶接は、溶接電極をワークピースに接触させるだけで再開可能である。しかし、一実施形態では、エンジン自動遮断の直前に、溶接機のチョッパ回路（またはインバータ回路）が停止し、センス回路が、出力スタッドにわたる外部抵抗をタップ始動抵抗閾値と比較する。外部抵抗が閾値を下回る場合、エンジンは停止せず、「非負荷時間」の秒読みがリセットされる。これにより、アークワイヤフィーダなどの非常に軽い負荷が接続された際の不快な停止および再始動を防ぐ。

一実施形態では、溶接システムを提供する。溶接システムは、エンジンと、エンジンに動作可能に接続された発電機を含む。溶接システムはまた、発電機およびエンジンに動作可能に接続され、制御装置を有する溶接電源をも含み、溶接電源は、溶接電極およびワークピースに電気的に接続されるように構成される。制御装置は、エンジンの運転中、指定された非負荷時間の間に、溶接システムの電気負荷が検出されなかったことを決定し、冷却水温度が最低条件を満たすことを決定し、指定された非負荷時間の間に電気負荷が検出されなかったこと、冷却水温度が最低条件を満たすことを決定すると、エンジンの停止を命令し、エンジンが停止した後、指定されたタップ始動有効時間の間に、溶接電極がワークピースに一度タップすると（接触すると）、電気負荷が検出されたことを決定し、指定されたタップ始動有効時間の間に電気負荷が検出されたことを決定すると、エンジンの再始動を命令するように構成される。電気負荷は、溶接電気負荷であるか、または補助電気負荷であり得る。指定された非負荷時間および／または指定されたタップ始動有効時間は、溶接システムのオペレータによって設定され得る。一実施形態では、制御装置は、エンジンが停止した後、指定されたタップ始動有効時間の間に、電気負荷が検出されなかったことを決定し、溶接システム全体を完全に停止させるように構成される。一実施形態では、ワークピースへの溶接電極の一度のタップ（接触）は、溶接電極がワークピースと少なくとも５０ミリ秒間電気接触をなすことを条件とする。一実施形態では、溶接システムは、少なくとも制御装置に電力を供給するように構成されたバッテリを含む。制御装置は、タップ始動有効時間の間よりも、タップ始動有効時間がタイムアウトした後の方が、バッテリから引き出す電力が少なくなるように構成される。一実施形態では、制御装置は、制御装置がエンジンの停止を命令する前に、溶接電源のチョッパまたはインバータを停止させ、溶接電源の出力スタッドにわたる外部抵抗を抵抗閾値と比較し、外部抵抗が抵抗閾値を上回らない限り、エンジンの停止命令を可能にするように構成される。一実施形態では、制御装置は、外部抵抗が抵抗閾値を上回った際、エンジンの停止を命令せず、第１の指定時間の秒読みのリセットを命令するように構成される。

一実施形態では、制御装置を有するエンジンベース溶接システムに対して自動始動機能の性能を提供する方法を提供する。方法は、エンジンベース溶接システムのエンジンが運転している際、エンジンベース溶接システムの制御装置が、第１の指定時間の間に、遠隔停止コードが認められたこと、または電気負荷が検出されなかったことを決定する工程を含む。方法はまた、エンジンベース溶接システムのエンジンが運転している際、制御装置が冷却水温度が最低条件を満たしていることを決定する工程をも含む。方法はさらに、制御装置が、冷却水温度が最低条件を満たすことを決定し、第１の指定時間の間に電気負荷が検出されなかったことを決定すると、エンジンを停止させる工程を含む。方法はまた、制御装置が、エンジンが停止された後、第２の指定時間の間に、溶接電極がワークピースに一度タップ（接触）すると、電気負荷が検出されたことを決定する工程と、制御装置が、第２の指定時間の間に電気負荷が検出されたことを決定すると、エンジンの再始動を命令する工程とを含む。電気負荷は、溶接電気負荷であるか、または補助電気負荷であり得る。第１の指定時間および／または第２の指定時間は、溶接システムのオペレータによって設定され得る。一実施形態では、方法は、制御装置が、エンジンが停止された後、第２の指定時間の間に、電気負荷が検出されなかったことを決定し、エンジンベース溶接システム全体を完全に停止する工程を含む。一実施形態では、ワークピースに溶接電極を一度タップ（接触）させることは、溶接電極がワークピースと少なくとも５０ミリ秒間電気接触をなすことを条件とする。一実施形態では、方法は、制御装置が、第２の指定時間の間よりも、第２の指定時間がタイムアウトした後の方が、エンジンベース溶接システムのバッテリから少ない電力を引き出す工程を含む。一実施形態では、方法は、制御装置がエンジンを停止させる直前に、制御装置がエンジンベース溶接システムのチョッパまたはインバータを停止させる工程と、制御装置がエンジンベース溶接システムの出力スタッドにわたる外部抵抗を抵抗閾値と比較する工程と、制御装置が、外部抵抗が抵抗閾値を上回らない限り、エンジンの停止を可能にする工程を含む。一実施形態では、方法は、外部抵抗が抵抗閾値を上回っている際、制御装置がエンジンを停止させない工程と、制御装置が第１の指定時間の秒読みをリセットする工程を含む。

包括的発明概念の多くの態様が、以下の例示的な実施形態の詳細な説明および添付の図面により容易に明らかになると思われる。

明細書の一部に含まれかつこれを構成する添付の図面は、本開示のさまざまな実施形態を図示するものである。図面に示した要素の境界線（例えば、ボックス、ボックス群、または他の形状）が境界線の一実施形態を表すことは理解されるものと思われる。ある実施形態では、一つの要素が多数の要素として示され得ることもあり、多数の要素が一つの要素として示され得ることもある。ある実施形態では、別の要素の内部構成要素として示したある要素が、外部構成要素として実装され得ることもあり、またその逆もあり得る。さらに、要素は一定の縮尺で描かれたものではない。

図１は、エンジン駆動アーク溶接システム（機）の一実施形態の概略ブロック図を示す。 図２は、図１のエンジン駆動アーク溶接システム（機）の別の概略ブロック図を示し、追加の詳細を示す。 図３は、図１および図２のエンジン駆動溶接システム（機）の同一の特徴の多くを共有し得るエンジンベース溶接システム（機）の一実施形態を示す。 図４は、図３のエンジンベース溶接システム（機）の外部制御装置を示す。 図５は、図３および図４のエンジンベース溶接システム（機）のＬＣＤディスプレイ画面を示す。 図６は、図３〜５のエンジンベース溶接システム３００に実装された自動始動機能の性能を提供する方法の一実施形態のフローチャートを示す。 図７は、図３のエンジンベース溶接システムのＰＣＢ制御盤の一実施形態のある詳細を示す。 図８は、図７のＰＣＢ制御盤のＶＲＤ／電極センス回路の電圧低下（ＶＲＤ）回路の一実施形態を示す。 図９は、制御装置（例えば、ここに説明したエンジンベース溶接システムで使用する制御装置）の実施形態の一例を示す。 図１０は、エンジンベース溶接機と遠隔制御デバイスとの間の無線通信の一実施形態を示す。 図１１は、一実施形態によるスマートフォンのアプリケーションおよび無線遠隔制御の例を示す。

ここにおける例および図面は単に例示的なものであり、本発明を限定することを意味するものではない。

自動始動機能を有するエンジンベース溶接機の実施形態を開示する。自動始動機能は、ユーザが指定した非溶接作業および／または非補助作業時間の後にエンジンを停止させるものである。単にワークピースに電極を接触させることにより、溶接を再開可能である。しかし、一実施形態では、エンジン自動停止の直前に溶接機のチョッパ回路（またはインバータ回路）が遮断され、センス回路が出力スタッドにわたる外部抵抗を「タップ始動抵抗閾値」と比較する。外部抵抗が閾値を下回る場合、エンジンは停止されず、「非負荷時間」の秒読みがリセットされる。

図１は、エンジン駆動アーク溶接システム（機）１０の一実施形態の概略ブロック図を示す。溶接システム１０は、エンジン１４によって駆動されることによりエンジン発電機を形成する発電機１２を含む。エンジンの例には、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ＬＰガスエンジン等が含まれる。発電機１２は、溶接電源１６（または「溶接機」）に電力を供給するために電気エネルギーを発生させる。発電機１２は、同期三相交流発電機であり得る。しかし、発電機は同期三相交流発電機である必要はない。例えば、発電機は、所望であれば、単相交流発電機またはＤＣ発電機であり得る。ある実施形態では、発電機１２は、溶接機１６に加え、補助負荷に電力を供給するための補助巻線を有し得る。

溶接機１６は、アーク溶接中に溶接波形を発生させる回路を含む。溶接作業は、図１に、溶接電極２０（消耗品または非消耗品）とワークピース２２との間に延びる電気アーク１８として概略的に示している。溶接機１６はまた、一つ以上の補助電源出力２４、２６（例えば、図４の補助１および補助２）にＡＣ電力またはＤＣ電力を供給するための回路をも含む。補助電源出力２４、２６は、発電機１２によって電力を供給され、補助負荷２８、３０に電力を供給するのが典型である。溶接機１６によって電力を供給され得る補助負荷の例には、工具、ライト、ポンプ、充電器等が含まれる。

補助電源出力２４、２６は、補助負荷２８、３０への接続を容易にするのに適したコンセントを含み得る。コンセントの例には、例えば、北米で一般にみられるＮＥＭＡ規格コンセント、欧州で一般にみられるＣＥＥコンセント、他の形式のコンセントが含まれる。補助電源出力２４、２６は、世界中のさまざまな地理的場所での使用に容易に適合する多くの形式のコンセントを含み得るか、または溶接機１６は、ある形式のコンセントを別の形式のコンセントに変換するのに適したアダプタを含み得る。

補助電源出力２４、２６の出力電圧は、例えば、溶接機１６内の１つ以上のインバータによって供給される。溶接機１６は、補助電源出力２４、２６における出力電圧の特徴（例えば、周波数および電圧レベル）を制御するためにインバータに動作可能に接続された制御装置３２を含む。制御装置３２は、周知のパルス幅変調技術によって、補助電源出力２４、２６において異なる電圧レベルおよび周波数を供給し得る。例えば、北米で使用される際は、補助電源出力２４、２６は、所望の電圧レベル（例えば、１２０Ｖ、２４０Ｖ等）で６０Ｈｚの電力を供給するように制御され得る。欧州で使用される際は、補助電源出力２４、２６は、所望の電圧レベル（例えば、２２０Ｖ）で５０Ｈｚの電力を供給するように制御され得る。他の周波数および電圧も可能である。例えば、空港で使用する際、補助電源出力は、１２０Ｖで４００Ｈｚの電力を供給するように制御し得る。制御装置３２は電子制御装置であり得るものであり、プロセッサを含み得る。制御装置３２は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ディスクリート論理回路等を含み得る。制御装置３２は、制御装置にここでこれに属する機能を提供させるプログラム命令を記憶するメモリ部（例えば、ＲＡＭまたはＲＯＭ）を含み得る。例えば、ここにおける図９は、制御装置の実施形態の一例をより詳細に説明している。

アーク溶接システム１０は、エンジン１４を始動させるためのエンジン始動バッテリ３４を含む。エンジン１４は、制御装置３２によって自動的に始動可能であり、またはエンジン発電機または溶接機１６の適切なユーザインターフェースコンポーネントを介して手動で始動可能である。始動バッテリ３４はまた、エンジン１４に動作可能に接続される（例えば、エンジンに取り付けられた始動モータに接続される）のに加え、溶接機１６にも接続され、エンジン１４が始動する間、かつ発電機１２の出力電圧がその適切な高さおよび周波数に到達する前に、補助電源出力２４、２６に一時的な電力を供給する。

図２は、図１のエンジン駆動アーク溶接装置の実施形態の別の概略ブロック図を示し、追加の詳細を示したものである。発電機１２の電機子巻線は、溶接機内の切替型電力変換装置４０に電力を供給する。切替型電力変換装置の例には、ＤＣチョッパ、インバータ等が含まれる。発電機からのＡＣ電力が、電力変換装置４０内の整流器４２によって整流される。整流器４２からのＤＣ出力は、溶接機のＤＣバス４３を供給する。ＤＣバス４３は、次に、チョッパまたはインバータ４４などのスイッチング回路に電力を供給する。

チョッパ／インバータ４４からの導線４６、４８は、アーク溶接電流のための完成した回路を提供している。アーク溶接電流は、チョッパ／インバータ４４から、電極２０を介し、アーク１８をわたり、ワークピース２２を通って流れる。溶接電極２０およびワークピース２２は、電気リード４６、４８を介して切替型電力変換装置４０に動作可能に接続されている。溶接電極２０は、アーク１８を発生させるために、切替型電力変換装置４０（エンジン発電機によって供給されるように）から電気エネルギーを受ける。

ある実施形態では、制御装置３２は、切替型電力変換装置４０に動作可能に接続され、溶接波形を制御するために切替型電力変換装置に制御信号を供給する。制御装置３２は、フィードバック信号（例えば、溶接電流／溶接電圧）を介して溶接工程のさまざまな状況を監視可能であり、これに応じてアーク溶接中の溶接パラメータを調整可能である。

制御装置３２はさらに、補助電源出力２４を介して補助負荷２８に電気エネルギーを供給するための補助電源装置５０に動作可能に接続されている。補助電源装置５０は、発電機１２から受けたＡＣ電力および始動バッテリ３４から受けたＤＣ電力を補助負荷２８用の所望の出力電圧（例えばＡＣ）および周波数に変換するための整流器／インバータ５２を含み得る。補助電源装置５０は、補助電源装置５０上の電気負荷の有無を検出する補助負荷センサ５４を含み得る。補助負荷センサ５４は、電気負荷の有無を示す信号を制御装置３２に出力する。図２において、補助負荷センサは、変流器として示されている。しかし、他の型の電気負荷センサが使用可能であり、または補助電源装置５０は、デジタル通信、コンタクトクロージャ等を介するなどのように、補助負荷の有無を制御装置に直接通信可能である。

図３は、図１および図２のエンジン駆動溶接システム（機）１０の同一の特徴の多くを共有し得るエンジンベース溶接システム（装置）３００の一実施形態を示すものである。図３のエンジンベース溶接機３００は、建設現場、パイプライン、レンタルフリート用に作られたものであり、２つの完成した溶接機を共に含むものである。他の実施形態では、溶接機を１つのみ含むものもあり得る。一実施形態では、図３のエンジンベース溶接機３００は、２人のオペレータが同時に溶接するのに十分な電力、または１人のオペレータが３／８インチ（９．５ｍｍ）までの炭素電極を用いて抉るのに十分な電力を供給する２６．４ＨＰ水冷式ディーゼルエンジンを含む。図３の実施形態において、提供し維持するための装置は２つではなく単に１つのみある。減音技術が採用され、ノイズレベルを実質的に低下させている。エンジンＲＰＭは求められる溶接出力に基づいて変動することにより、使用する燃料をより少なく、かつ発生するノイズをより小さくさせている。自動始動機能は、ユーザが指定した非溶接負荷／非補助負荷時間の後、エンジンを停止させる。電極がワークピースに一度接触することのみによって、溶接を再開可能である。

図４は、図３のエンジンベース溶接装置３００の制御装置を示す。制御装置には、ＬＣＤ画面オペレータＡ３０２、出力制御オペレータＡ３０４、シングル／デュアルオペレータモードスイッチ３０６、ワイヤフィーダ接続オペレータＡ３０８、ワイヤフィーダ極性スイッチオペレータＡ３１０、遠隔制御接続オペレータＡ３１２、１５アンペアブレーカ３１４、１５アンペアブレーカ３１６、２５アンペアブレーカ３１８、２２０Ｖ単相交流ユーロプラグ３２０、正負溶接端子オペレータＡ３２２、３８０Ｖ三相交流ユーロプラグ３２４、グロープラグプッシュボタン３２６、運転／停止スイッチ３２８、開始プッシュボタン３３０、ＬＣＤ画面オペレータＢ３３２、緊急停止３３４、バッテリブレーカ３３６、出力制御オペレータＢ３３８、ワイヤフィーダ接続オペレータＢ３４０、ワイヤフィーダ極性スイッチオペレータＢ３４２、遠隔制御接続オペレータＢ３４４、残留電流装置３４６、ワイヤフィーダブレーカ３４８、２２０Ｖ単相交流ユーロプラグ３５０、および正負溶接端子オペレータＢ３５２が含まれる。

図５は、図３および図４のエンジンベース溶接装置のＬＣＤディスプレイ画面を示す。２つのＬＣＤ画面３０２、３３２は、機能性を高め、設定を容易にするカラーＬＣＤ画面である。直観的な押圧制御および回転制御は、設定を非常に効率的にし、ユーザを正確な溶接設定へと導く。メンテナンスリマインダが、エンジンの寿命および信頼性を最大限にする助力となる。

自動始動機能の詳細
図６は、自動始動機能の性能を提供する方法６００の一実施形態のフローチャートを示す。ブロック６１０において、エンジンは運転中である。ブロック６２０において、遠隔停止コードを受信したかどうか、またはオペレータによって指定された時間（第一の指定時間）の間に検出された補助電気負荷または溶接電気負荷がなかったかどうかについて決定がなされる。遠隔停止コードを受信しなかった場合、またはオペレータによって指定された時間の間に補助負荷または溶接負荷が検出された場合、方法はブロック６１０に戻り、エンジンは運転し続ける。しかし、遠隔停止コードを受信した場合、またはオペレータによって指定された時間の間に補助負荷または溶接負荷が検出されなかった場合、方法はブロック６３０に進む。

ブロック６３０において、冷却水温度が最低条件を満たすかどうかを決定するための検査がなされる。冷却水温度が最低条件を満たさない場合、ブロック６４０において、オペレータは冷却水温度が低すぎることを通知され、方法はブロック６１０に戻り、エンジンは運転中のままとなる。そうでない場合、方法はブロック６５０に進み、エンジンは停止する。ブロック６６０において、エンジンが停止された後の指定時間中（第２の指定時間）に溶接電気負荷（または補助電気負荷）が検出された場合、ブロック６７０においてエンジンが自動的に再始動される。そうでない場合、エンジンは停止したままである。

図７は、図３のエンジンベース溶接システム３００のＰＣＢ制御盤７００がシステム３００の電力出力スタッド７１０、チョッパモジュール７２０、およびバッテリ７３０に電気的に接続された一実施形態のある詳細を示すものである。一実施形態によれば、ＰＣＢ制御盤７００は、例えば図１および図２の制御装置３２と同様の制御装置の一部であり得る。さらに、一実施形態によれば、チョッパモジュール７２０は、図２のチョッパ４４と同様のものであり得る。ＰＣＢ制御盤７００は、図６の方法６００を容易にするのに役立つように構成され、パルス幅変調器（ＰＷＭ）７４０、電圧低下装置（ＶＲＤ）／電極センス回路７５０、電圧フィードバックを供給する電圧フィードバック回路７６０、電流フィードバックを供給する電流センサ７７０、およびバッテリ７３０からの電力をＰＣＢ制御盤７００の他のさまざまな構成要素に分配するように構成された電力回路７８０を含む。

一実施形態によれば、最初のエンジン始動が装置において手動でなされる（グロープラグ操作は自動始動回路に含まれていない）。自動始動機能を有効にするため、ユーザは、ＬＣＤディスプレイ画面（例えば、３０２）で「セットアップ」へ進むことによって開始する。「自動始動オン／オフ」のもと、ユーザは「オン」を選択し、自動始動機能を有効にする。「非負荷時間」のもと、ユーザは、例えば、１０分から１２０分の間で時間を選択する。これは、方法６００のブロック６２０の指定時間に相当する。「タップ始動有効時間」のもと、ユーザは、例えば、１５分から１２０分の間で時間を選択する。これは、方法６００のブロック６６０の指定時間に相当する。

自動始動機能がエンジンを停止させた際（方法６００のブロック６５０において）、装置は「タップ始動有効時間」の間、始動信号を待つ（例えば、電極をワークピースにタップする（接触させる）ことにより、または溶接ガンの２−４スイッチを有効にすることにより開始される）。始動信号が一度感知されると、エンジンは再始動する（方法６００のブロック６７０において）。しかし、「タップ始動有効時間」が秒読みしゼロ（０）秒になると、装置は完全に停止し、電極をタップする（接触させる）ことによる再開ができなくなる。溶接機は、装置において手動で再開する必要がある（これによりバッテリの使い過ぎを防ぐ）。一度エンジンが運転されると、停止までの秒読みが数秒で表示され（方法６００のブロック６１０の間）、電気負荷がかかる度にリセットされる。冷却水温度が、例えば、４５℃を下回ると（方法６００のブロック６３０において）、秒読みは、例えば、１（１）秒維持される。

エンジンが自動停止する（方法６００のブロック６５０において）直前に、チョッパ７２０（またはインバータ）は停止し、ＶＲＤ／電極センス回路７５０（図７参照）は出力スタッド７１０にわたる外部抵抗をタップ始動の抵抗閾値と比較する。外部抵抗が閾値を下回る場合、エンジンは停止されず、「非負荷時間」の秒読みがリセットされる。これは、アークワイヤフィーダなどの非常に軽い負荷が接続された際の不快な停止および再始動を防ぐ。アークフィーダによるワイヤ溶接中に自動始動機能をうまく使用するため、「非負荷時間」中はフィーダの作業（電力）リード線は切断されている必要がある。リード線を再接続すると、装置は再始動する。

秒読みの完了後、エンジンは停止し（方法６００のブロック６５０において）、エンジンをいつでも始動し得ることを示す警告メッセージがディスプレイに現れる。任意選択的に、エンジン冷却水の温度が例えば４５℃を上回る場合、エンジンは、例えば、エンジンベースシステム３００の遠隔制御デバイスで遠隔停止コード（例えば、０−１０−５−１０−０）を入力することにより（各入力間０．２５秒から３秒）、秒読みを完了する前に停止し得る。

一度エンジンが停止すると、秒読みが数秒で左側のディスプレイに表示され、残りの「タップ始動有効時間」を示す。ユーザは、ワークピースに対して電極を一度タップする（接触させる）ことで電気接触をなし、接触を一時的に維持することが可能である（例えば、最低５０ミリ秒間、電気接触をなす。ユーザが接触を維持した場合、溶接出力は、ユーザが接触を解放するまで有効とならない）。ユーザが一度接触をやめ、エンジンが一度速度に達すると（例えば、２秒後）、ユーザは溶接を開始し得る。

一例として、図８は、図７のＰＣＢ制御盤７００のＶＲＤ／電極センス回路７５０のＶＲＤ回路７５５の一実施形態を示す。自動始動機能がエンジンを停止させた際、信号（ＶＲＤ供給）をＶＲＤ回路７５５に送信することによりＶＲＤ回路は「オン」となり（例えば、制御盤７００の主チップから）、チョッパ（またはインバータ）が停止することになる。さらに、１６ＶＤＣ回路が出力スタッドに適用される。２５０オーム抵抗が、外部の制御盤７００から出力スタッドに接続され、出力スタッドにおいて１６ＶＤＣ電源回路を１１ＶＤＣ開回路電圧（ＯＣＶ）まで低減させる分圧器となる。一実施形態において、２５０オーム抵抗は、チョッパモジュール７２０のチョッパパネル上にある。出力スタッドの電圧は、例えば、主チップにアナログ信号を送信する二本のセンスワイヤを介して常時監視される。オペレータがワークピースに溶接電極をタップすると（接触させると）、分圧器に電圧低下が生じ、電圧低下は出力スタッドの監視によって感知される。１１ＶＤＣ ＯＣＶが低下して５ＶＤＣを下回ると、装置は自動的に始動する。一実施形態では、これは、電気負荷が約１２０ｍＡを引き出した際に発生する。

一実施形態によれば、定電圧（ＣＶ）プロセスについては、エンジンは溶接ガンの接触スイッチ（例えば、２−４接触スイッチ）を押圧することにより開始される（これを支持するために制御ケーブルを使用し得る）。クランクを回した後に（例えば、１０秒間クランクを回した後に）エンジンが始動に失敗するようなことがあった場合、エンジンは装置において手動で始動可能である。

制御は、「タップ始動有効時間」の間、バッテリから最小電力を引き出すように設計される（エンジンＥＣＵ、エンジンオルタネータフラッシュ回路等を切断する）。制御は、「タップ始動有効時間」がタイムアウトした後は電力をほとんど使用しない。「タップ始動有効時間」の間、溶接システムは作動中として扱われる。このため、このウインドウは、例えば最高２時間に制限される。

図９は、一例の制御装置９００（例えば、ここで説明したエンジンベース溶接システムにおいて使用される制御装置）の一実施形態を示す。制御装置９００は、例えば、図１および図２の制御装置３２として使用し得る。制御装置９００は、バスサブシステム９１２を介して多数の周辺装置と通信する少なくとも１つのプロセッサ９１４を含む。これらの周辺装置は、例えばメモリサブシステム９２８およびファイル記憶装置サブシステム９２６を含む記憶装置サブシステム９２４、ユーザインターフェース入力装置９２２、ユーザインターフェース出力装置９２０、およびネットワークインターフェースサブシステム９１６を含み得る。入出力装置により、ユーザの制御装置９００との相互交流が可能になる。ネットワークインターフェースサブシステム９１６は、外部のネットワークにインターフェースを提供し、他のコンピュータシステムの対応するインターフェース装置に連結される。例えば、システム１０の制御装置３２は、１つ以上の特徴を制御装置９００と共有し得るものであり、例えば、従来のコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、および／または他のコンピュータデバイスであり得る。

ユーザインターフェース入力装置９２２は、キーボード、マウスなどのポインティングデバイス、トラックボール、タッチパッド、またはグラフィックタブレット、スキャナ、ディスプレイに組み込まれたタッチスクリーン、音声認識システムなどの音声入力装置、マイクロフォン、および／または他のタイプの入力装置を含み得る。一般に、用語「入力装置」の使用は、制御装置９００または通信ネットワークに情報を入力するために可能なタイプの装置および方法をすべて含むことを意図する。

ユーザインターフェース出力装置９２０は、ディスプレイサブシステム、プリンタ、ファックス機器、または音声出力装置などの非視覚的ディスプレイを含み得る。ディスプレイサブシステムは、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネルデバイス、プロジェクタ装置、または可視画像を生み出すための他のある機構を含み得る。ディスプレイサブシステムはまた、音声出力装置を介するなどの非可視ディスプレイをも提供し得る。一般に、用語「出力装置」の使用は、制御装置９００からユーザへまたは別の装置またはコンピュータシステムへ情報を出力するのに可能なタイプの装置および方法をすべて含むことを意図する。

記憶装置サブシステム９２４は、ここに説明した機能の一部またはすべてを提供するかまたは支持するプログラミング構造およびデータ構造を記憶している（例えば、ソフトウェアモジュールとして）。例えば、記憶装置サブシステム９２４は、例えば、ここに説明したような自動始動機能を支持する１つ以上のソフトウェアモジュールを含み得る。

ソフトウェアモジュールは、一般に、プロセッサ９１４単独により、またはプロセッサ９１４を他のプロセッサと組み合わせることにより実行される。記憶装置サブシステムで使用されるメモリ９２８は、プログラム実行中の指示およびデータを記憶するための主ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３０および一定の指示が記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）９３２を含む多数のメモリを含み得る。ファイル記憶装置サブシステム９２６は、プログラムファイルおよびデータファイルのための永続記憶装置を提供し得るものであり、ハードディスクドライブ、関連する取り外し可能なメディアを合わせたフロッピーディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、光学ドライブ、または取り外し可能なメディアカートリッジを含み得る。ある実施形態の機能を実行するモジュールは、記憶装置サブシステム９２４内のファイル記憶装置サブシステム９２６によって、またはプロセッサ９１４によってアクセス可能な他の装置の中に記憶され得る。

バスサブシステム９１２は、制御装置９００のさまざまな構成要素およびサブシステムに意図したように相互通信させるための機構を提供する。バスサブシステム９１２は概略的に単独のバスとして示されているが、バスサブシステムの代替の実施形態は多数のバスを使用し得る。

制御装置９００は、ワークステーション、サーバ、コンピュータクラスタ、ブレードサーバ、サーバファーム、または他のいかなるデータ処理システムまたはコンピュータデバイスも含むさまざまなタイプのものであり得る。コンピュータデバイスおよびコンピュータネットワークは常時変化する性質であるため、図９に描写した制御装置９００の説明は、単に、いくつかの実施形態を説明する目的のための特定の例であることを意図したものである。制御装置９００の他の多数の構造は、図９に描写した制御装置よりも多くの構成要素を有することも可能であり、少ない構成要素を有することも可能である。

ＰＣＢとの無線コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）通信
図１０は、溶接機ディスプレイ１００５を有するエンジンベース溶接装置１０００と遠隔制御デバイス１０５０との間の無線通信の一実施形態を示す。遠隔制御デバイス１０５０は、さまざまな実施形態に従い、専用の遠隔制御デバイスであってもよく、遠隔制御アプリケーションおよび無線データ送受信機１０６０を有するスマートフォンであってもよい。図１０を参照すると、無線ＣＡＮ送受信機１０１０はエンジンベース溶接機１０００に取り付けられている。ＣＡＮメッセージが、主制御ＰＣＢ１０２０によって発生する。オペレータが溶接装置１０００の無線遠隔モードを一度可能にすると、溶接装置１０００は無線遠隔制御デバイス１０５０によって制御可能となる。一実施形態では、溶接装置１０００のイグニションスイッチが無線遠隔制御デバイス１０５０に対して「オン」となり、機能する。無線遠隔制御デバイス１０５０は、さまざまな実施形態に従い、ＣＡＮメッセージを受信し送信するために、ＷｉＦｉ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、または他の無線データ通信方法を使用し得る。溶接装置１０００のＣＡＮバスはＷｉＦｉ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）をわたり、または他の無線データ通信方法によっても流される。

図１１は、一実施形態による、無線遠隔制御デバイス１０５０のスマートフォンアプリケーションによって提供された表示例１１１０、１１２０を示す。例えば、一実施形態において、以下のことが遠隔制御デバイス１０５０を介して制御可能である：エンジンのオン／オフ、自動停止時間の読み込みの確認、自動始動機能のオン／オフ、溶接モードおよび溶接出力の変更、溶接出力電流および溶接出力電圧の監視、エンジン状況の確認（つまり、油圧、冷却水温度、ＲＰＭ等）、問題がある場合にオペレータに警告するためのアクティブアラームの表示。

開示の実施形態を非常に詳細に図示し説明したが、添付の請求項の範囲をこのように詳細に制限することを意図したものではなく、決して限定したりすることを意図したものでもない。無論、さまざまな主題の態様を説明するために構成要素または方法論の想像し得るすべての組み合わせを説明することは不可能である。このため、本開示は、図示し説明した特定の詳細または説明的な例に限定されない。このため、本開示は、米国特許法第１０１条の法令の主題要件を満たす、添付請求項の範囲内の変更、修正、および変形を含むことを意図するものである。上記の特定の実施形態の説明は、例として示したものである。提示した本開示から、当業者は包括的発明概念および付随する利益を理解するだけでなく、開示の構造および方法に明らかな種々の変更および修正をも見出すものと思われる。このため、添付の請求項によって定義したような、包括的発明概念の精神および範囲内の変更および変形、およびこれに相当するものがすべて含まれることを求める。

１０ 溶接システム
１２ 発電機
１４ エンジン
１６ 溶接電源
２０ 溶接電極
２２ ワークピース
２８ 補助負荷
３０ 補助負荷
３２ 制御装置
３４ バッテリ
４４ チョッパ、インバータ
７１０ 出力スタッド
９００ 制御装置

Claims (20)

1. 溶接システムであって、前記システムは、
   エンジンと、
   前記エンジンに動作可能に接続された発電機と、
   前記発電機および前記エンジンに動作可能に接続され、制御装置を有する溶接電源であって、前記溶接電源は、溶接電極およびワークピースに電気的に接続されるように構成され、前記制御装置は、
   前記エンジンの運転中、指定された非負荷時間の間に、前記溶接システムの電気負荷が検出されなかったことを決定し、
   冷却水温度が最低条件を満たすことを決定し、
   前記指定された非負荷時間の間に前記電気負荷が検出されなかったこと、および前記冷却水温度が前記最低条件を満たすことを決定することに応答して、前記エンジンの停止を命令し、
   前記エンジンが停止した後、指定されたタップ始動有効時間の間に、前記溶接電極の前記ワークピースへの一度の接触に応答して、前記電気負荷が検出されたことを決定し、
   前記指定されたタップ始動有効時間の間に前記電気負荷が検出されたことを決定することに応答して、前記エンジンの再始動を命令する
   ように構成された溶接電源と
   を含む溶接システム。
2. 前記電気負荷が溶接電気負荷である、請求項１に記載の溶接システム。
3. 前記電気負荷が補助電気負荷である、請求項１に記載の溶接システム。
4. 前記指定された非負荷時間が前記溶接システムのオペレータによって設定される、請求項１に記載の溶接システム。
5. 前記指定されたタップ始動有効時間が前記溶接システムのオペレータによって設定される、請求項１に記載の溶接システム。
6. 前記制御装置が、前記エンジンが停止した後、前記指定されたタップ始動有効時間の間に、前記電気負荷が検出されなかったことを決定し、前記溶接システム全体を完全に停止させるように構成される、請求項１に記載の溶接システム。
7. 前記ワークピースへの前記溶接電極の前記一度の接触は、前記溶接電極が前記ワークピースと少なくとも５０ミリ秒間電気接触をなすことを条件とする、請求項１に記載の溶接システム。
8. 少なくとも前記制御装置に電力を供給するように構成されたバッテリをさらに含み、前記制御装置が、前記タップ始動有効時間の間よりも、前記タップ始動有効時間がタイムアウトした後の方が、前記バッテリから引き出す電力が少なくなるように構成される、請求項１に記載の溶接システム。
9. 前記制御装置が前記エンジンの停止を命令する前に、前記制御装置は、
   前記溶接電源のチョッパまたはインバータを停止させ、
   前記溶接電源の出力スタッドにわたる外部抵抗を抵抗閾値と比較し、
   前記外部抵抗が前記抵抗閾値を上回らない限り、前記エンジンの停止命令を可能にするように構成される、請求項１に記載の溶接システム。
10. 前記外部抵抗が前記抵抗閾値を上回った際、前記制御装置が
    前記エンジンの停止を命令せず、
    第１の指定時間の秒読みのリセットを命令する
    ように構成される、請求項９に記載の溶接システム。
11. 制御装置を有するエンジンベース溶接システムに対して自動始動機能の性能を提供する方法であって、
    エンジンベース溶接システムのエンジンが運転している際、前記エンジンベース溶接システムの制御装置が、第１の指定時間の間に、遠隔停止コードが認められたこと、または電気負荷が検出されなかったことを決定する工程と、
    前記エンジンベース溶接システムの前記エンジンが運転している際、前記制御装置が冷却水温度が最低条件を満たしていることを決定する工程と、
    前記制御装置が、前記冷却水温度が前記最低条件を満たすことを決定し、前記第１の指定時間の間に電気負荷が検出されなかったことを決定することに応答して、前記エンジンを停止させる工程と、
    前記制御装置が、前記エンジンが停止された後、第２の指定時間の間に、溶接電極のワークピースへの一度の接触に応答して、前記電気負荷が検出されたことを決定する工程と、
    前記制御装置が、前記第２の指定時間の間に前記電気負荷が検出されたことを決定することに応答して、前記エンジンの再始動を命令する工程と
    を含む方法。
12. 前記電気負荷が溶接電気負荷である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記電気負荷が補助電気負荷である、請求項１１に記載の方法。
14. 前記第１の指定時間が、前記エンジンベース溶接システムのオペレータによって設定される、請求項１１に記載の方法。
15. 前記第２の指定時間が、前記エンジンベース溶接システムのオペレータによって設定される、請求項１１に記載の方法。
16. 前記制御装置が、前記エンジンが停止された後、前記第２の指定時間の間に、前記電気負荷が検出されなかったことを決定し、前記エンジンベース溶接システム全体を完全に停止する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
17. 前記ワークピースに前記溶接電極を一度接触させることは、前記溶接電極が前記ワークピースと少なくとも５０ミリ秒間電気接触をなすことを条件とする、請求項１１に記載の方法。
18. 前記第２の指定時間の間よりも、前記第２の指定時間がタイムアウトした後の方が、前記制御装置が前記エンジンベース溶接システムのバッテリから少ない電力を引き出す工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記制御装置が前記エンジンを停止させる直前に、前記制御装置は、
    前記エンジンベース溶接システムのチョッパまたはインバータを停止させる工程と、
    前記エンジンベース溶接システムの出力スタッドにわたる外部抵抗を抵抗閾値と比較する工程と、
    前記外部抵抗が前記抵抗閾値を上回らない限り、前記エンジンの停止を可能にする工程と
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
20. 前記外部抵抗が前記抵抗閾値を上回っている際、前記制御装置が、
    前記エンジンを停止させない工程と、
    前記第１の指定時間の秒読みをリセットする工程と
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。

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