具有共形天線的焊接電源的制作方法
【專利說明】具有共形天線的焊接電源
[0001]本申請要求2013年3月15日提交的序列號為61/789，746的美國臨時專利申請的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及焊接系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于在焊接系統(tǒng)的部件之間的無線通信的平面天線。
【背景技術(shù)】
[0003]工業(yè)焊接單元中使用的焊接系統(tǒng)通常包括各種專門的相互連接以執(zhí)行焊接的設(shè)備。該設(shè)備可以包括例如，焊接電源、送絲機以及諸如自動化控制器、機器人或者固定的自動化部件的自動化設(shè)備。焊接電纜將電力和焊絲輸送到待焊接工件，并且是系統(tǒng)的必要部件。這些部件和其他裝置之間的通信通常也通過電線或電纜來傳輸。例如，圖1中示出了一種典型的系統(tǒng)。此處，示出焊接電源108通過一系列電纜104，106和107連接到機器人控制器105，機器人101，送絲電動機102和氣體閥103。焊接電纜109和112向工件110和相應(yīng)的電極絲提供電力。電壓反饋電纜109向電源108提供反饋信號。其余電纜通常在焊接單元的部件之間傳輸通信，該通信包括命令信號和反饋信號。
[0004]通過電線傳輸通信信號存在很多優(yōu)點，如此處所示。有線通信通常對于來自與焊接相關(guān)的電磁場的噪聲以及比如高頻起動機的相關(guān)設(shè)備，引起的干擾更具免疫力。因為焊接設(shè)備被用于工業(yè)環(huán)境中，然而，布線卻引起很多問題。例如，將焊接單元的總體尺寸或占地面積(footprint)最小化通常是很重要的。然而，電纜會成問題，因為當(dāng)在各種設(shè)備之間走線時，電纜會減小焊接操作員在單元內(nèi)移動的可用區(qū)域。另外，當(dāng)不恰當(dāng)?shù)胤胖脮r，電線和電纜會被鏟車或者其他用于工業(yè)環(huán)境中的設(shè)備損害。
[0005]因此，希望使用無線通信將焊接單元或者其他設(shè)施中的焊接設(shè)備互聯(lián)。但是，焊接設(shè)備中使用的電氣和電子電路通常被包裝在鋼殼體或機柜內(nèi)。典型的無線通信模塊或系統(tǒng)使用形成在印刷電路板上的板上芯片或印刷天線，它們在鋼殼體內(nèi)是無效的，因此需要安裝到外部。例如，當(dāng)操作員使用設(shè)備來儲存工具，將設(shè)備用作用于焊接的平臺，或者用于其他計劃外用途時，工業(yè)設(shè)備經(jīng)常遭受環(huán)境損害。因此，外部天線會很容易被損害。
[0006]此外，由于該設(shè)備用于受限制的位置，通常是室內(nèi)位置，并且與其它焊接單元和設(shè)備緊密地隔開，因此在焊接系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機之間通常沒有清晰的瞄準線。反而，通信信號在最終被接收之前沿多個路徑被反射或“反跳”。這種反跳中的每一個都會引入相移，時間延遲，衰減以及能在接收天線孔徑處破壞性地相互干擾的失真。如上所述，而且焊接環(huán)境特別容易有噪聲問題。這個問題在無線傳輸?shù)碾娏λ绞芊上拗频脑S多國家被加重。此外，相鄰單元的緊密靠近會導(dǎo)致對將要使用的合適的無線網(wǎng)絡(luò)的干擾和混淆。
[0007]所公開的系統(tǒng)解決這些和其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本公開的一個方面中，提供了一種焊接電源，包括用于產(chǎn)生焊接電力的電源供應(yīng)器，耦合至電源供應(yīng)器的無線通信系統(tǒng)，以及包圍電源供應(yīng)器和無線通信系統(tǒng)的殼體。該殼體包括大致垂直的前面板，從前面板偏移一段距離的大致垂直的后面板，以及右側(cè)面板和左側(cè)面板，右側(cè)面板和左側(cè)面板在前面板和后面板之間延伸，從而在該前面板，后面板，右面板和左面板之間限定用于容納電源供應(yīng)器和無線通信系統(tǒng)的空間。每個右側(cè)面板和左側(cè)面板的一部分延伸超過由每個前面板和后面板限定的平面，并且上面板封閉該空間。上面板的一部分延伸超過由每個前面板和后面板限定的平面。共形平面天線耦合至前面板和后面板中的至少一個，并且耦合至無線通信系統(tǒng)。共形平面天線鄰近上面板的延伸超過前面板和后面板中的至少一個的部分，并且鄰近右側(cè)面板和左側(cè)面板之一的延伸超過前面板和后面板中的至少一個的部分而安裝從而保護共形平面天線免受損害。
[0009]無線通信系統(tǒng)可以與機器人控制器，送絲器，氣體閥以及可編程邏輯控制器中的至少一個進行通信，并且可以是例如Zigbee網(wǎng)絡(luò)。低剖面共形天線可以是圓形極化天線或者微帶平面天線。
[0010]另一方面中，本公開提供了一種包括焊接電源和至少一個其他焊接系統(tǒng)部件的焊接系統(tǒng)。焊接電源包括電源供應(yīng)器，無線通信裝置，以及耦合到無線通信裝置的圓形極化天線?？刂破鞑僮鞯伛詈现岭娫垂?yīng)器和無線通信裝置。焊接系統(tǒng)部件包括耦合至第二圓形極化天線的第二無線通信系統(tǒng)?？刂破鞅痪幊逃糜诳刂齐娫垂?yīng)器以生成焊接電力并命令無線通信裝置通過圓形極化天線將命令和反饋信號中的至少一個傳送到焊接系統(tǒng)部件。
[0011]又一方面中，焊接電源可以包含在殼體內(nèi)，并且圓形極化天線耦合至殼體的前面板和后面板中的至少一個。
[0012]又一方面中，焊接系統(tǒng)部件可以包括機器人控制器，送絲器，氣體閥以及可編程邏輯控制器中的至少一個。無線通信裝置和第二無線通信裝置可以通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)進行通
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[0013]再一方面中，本公開提供了一種焊接系統(tǒng)部件，其包括控制器，與控制器通信的無線通信裝置，以及包圍控制器和無線通信裝置的殼體。大致平的共形平面天線耦合至殼體并且耦合至無線通信系統(tǒng)。無線通信裝置適合于通過無線通信系統(tǒng)與焊接系統(tǒng)內(nèi)的其他焊接系統(tǒng)部件通信。天線可以包括圓形極化天線或者微帶平面天線。焊接系統(tǒng)部件可以包括焊接電源，機器人控制器和送絲器中的至少一個。共形平面天線可以安裝至殼體的前面板和后面板中的至少一個上，并且鄰近上面板的延伸超過前面板和后面板中的至少一個的部分。例如，共形平面天線可以安裝至殼體的前面板和后面板中的至少一個上，并且鄰近右側(cè)面板和左側(cè)面板之一的延伸超過前面板和后面板中的至少一個的部分以保護共形平面天線免受損害。
[0014]本發(fā)明的這些和其他方面從以下的描述中將變得顯而易見。在說明書中，構(gòu)成其一部分的附圖上帶有附圖標記，并且在其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。此實施例不必然表示本發(fā)明的全部范圍并且?guī)в懈綀D標記，因此，本文中的權(quán)利要求用來解釋本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0015]文中的附圖使用現(xiàn)有技術(shù)的單極天線來說明通常如何將平的共形天線安裝到系統(tǒng)上以及安裝在何處。這些說明是天線位置的示例，并非旨在說明文中描述的天線的類型。
[0016]圖1是在單元的部件之間使用有線通信的現(xiàn)有技術(shù)焊接單元的透視圖；
[0017]圖2是能夠在本發(fā)明中使用的焊接系統(tǒng)的框圖。
[0018]圖3是包括用于與焊接單元的其他部件無線通信的天線的焊接電源的透視圖。
[0019]圖4是圖3的焊接電源的后視圖，例示了用于天線的可替代安裝位置。
[0020]圖5是圖3的焊接電源的主視圖，例示了用于天線的另一個可替代安裝位置。
[0021]圖6是使用根據(jù)公開系統(tǒng)的使用天線的機器人焊接單元的透視圖。
[0022]圖7是使用根據(jù)公開系統(tǒng)的使用天線的手持式焊接單元的透視圖。
【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在參照附圖，并且更具體地參照圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明可以使用的用于手動，半自動以及自動焊接的焊接系統(tǒng)10的示例框圖。焊接系統(tǒng)10包括焊接電源供應(yīng)器12，控制器16以及用于與外部部件無線通信的通信系統(tǒng)30。焊接系統(tǒng)10的控制器16可以進一步可選地連接到包括送絲系統(tǒng)20、氣體閥23和冷卻劑系統(tǒng)25的外部焊接部件。
[0024]仍然參考圖2，如以上所討論，在一些應(yīng)用中，焊接系統(tǒng)10可以包括或者連接到送絲系統(tǒng)20，該送絲系統(tǒng)通常包括通過驅(qū)動輥和襯墊將焊絲驅(qū)動至焊炬或焊槍13的電動機19。如此處所示，送絲系統(tǒng)20還可以包括用于控制送絲電動機19并且向系統(tǒng)10的其他部件提供無線通信的控制器21。當(dāng)不使用送絲系統(tǒng)20時，電源供應(yīng)器12向焊炬或者其他電極供應(yīng)電力。
[0025]仍然參考圖2，氣體閥23可以是通/斷閥，由控制器16或21控制的計量閥，或者可以包括分開的或者一體的流量計。類似地，當(dāng)設(shè)有冷卻劑系統(tǒng)時，該系統(tǒng)可以包括通/斷閥或計量閥，以及流量計量裝置。雖然此處未示出，氣體閥23還可以