特許 7177077 リチウムリン酸鉄バッテリーを含むポータブル式のドローンアークスタッド溶接機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-14

(45)【発行日】2022-11-22

(54)【発明の名称】リチウムリン酸鉄バッテリーを含むポータブル式のドローンアークスタッド溶接機

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/20 20060101AFI20221115BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221115BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20221115BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20221115BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221115BHJP

【ＦＩ】

B23K9/20 D

H01M10/48 301

H01M10/48 P

H01M10/44 P

H02J7/02 H

H02J7/00 N

H02J7/00 302D

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2019550765

(86)(22)【出願日】2018-03-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-05-21

(86)【国際出願番号】 US2018023105

(87)【国際公開番号】W WO2018170503

(87)【国際公開日】2018-09-20

【審査請求日】2021-03-05

(31)【優先権主張番号】15/924,949

(32)【優先日】2018-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/472,762

(32)【優先日】2017-03-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】502301193

【氏名又は名称】ネルソン スタッド ウェルディング，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100107537

【弁理士】

【氏名又は名称】磯貝 克臣

(72)【発明者】

【氏名】シュラフ スコット ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】クラップ ジェフリー

(72)【発明者】

【氏名】ブルックス スティーブン ディー

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００５０２５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２１０６７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１４７５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３９０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０６４５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１９３０４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００５３９６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１１２３６７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００ － ９／３２、１０／００ － １０／０２

Ｂ２３Ｋ １１／００ － １１／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／５２ － １０／６６７

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２、７／３４ － ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スタッドをワークに溶接するためのポータブル式のドローンアークスタッド溶接機であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、複数のＬＦＰバッテリーセルを含む、リチウムリン酸鉄（ＬＦＰ）バッテリーと、
スタッドを保持し、前記ＬＦＰバッテリーに電気的に接続され、前記ＬＦＰバッテリーからエネルギーを受け取って前記スタッド及び前記ワークに電流を流して溶接部を形成するように構成された、溶接スタッドガンと、
前記ハウジング内に配置され、当該ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の前記ＬＦＰバッテリーに電気的に接続されたスタッド溶接バッテリー制御システム（ＳＷＢＣＳ）と、
を備え、
前記ＳＷＢＣＳは、当該ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の動作の制御及び監視を実施するために、コンピュータ、プロセッサ、メモリ、及び、それらの中の命令を含み、
前記ＳＷＢＣＳは、一連の連続溶接後に、前記ＬＦＰバッテリーの電圧の変化率を測定し、測定された変化率が所定の変化率レベルを超えるか否かを判断するように構成されており、
前記ＳＷＢＣＳは、前記複数のバッテリーセルのバランスを取るように構成されており、また、少なくとも当該ＳＷＢＣＳが前記複数のバッテリーセルのバランスをとった後で、前記ＬＦＰバッテリーに接続された温度センサを介して前記ＬＦＰバッテリーの温度を測定して当該測定されたバッテリー温度を所定の温度範囲に対して比較するように構成されており、
前記ＳＷＢＣＳは、少なくとも、前記ＬＦＰバッテリーの測定温度が所定の温度レベルを超える場合、及び／または、計算された溶接率が所定の溶接率レベルを超える場合、前記ハウジングに配置された１または複数のファンを起動するように構成されており、
前記ＳＷＢＣＳは、少なくとも、前記ＬＦＰバッテリーの測定温度が前記所定の温度レベルを下回る場合、及び／または、前記計算された溶接率が前記所定の溶接率レベルを下回る場合、前記１または複数のファンを選択的に制御するように構成されている
ことを特徴とするポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項2】

前記ＳＷＢＣＳは、更に、測定される溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを超えるか、または、測定されるＬＦＰバッテリーの温度変化率が所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率を超えるか、または、測定されるＬＦＰバッテリーの平均電力が所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベルを超えるか、または、測定されるＬＦＰバッテリーの温度が所定のレベルを超えるかした上で、測定されるＬＦＰバッテリーの電流レベルが所定のＬＦＰバッテリーの電流レベルを超える場合に、前記１または複数のファンを起動するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項3】

前記１または複数のファンの起動は、前記所定の溶接頻度レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベル、及び、前記所定のＬＦＰバッテリーの電流レベル、の少なくとも１つに対する可変速度を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項4】

前記ＳＷＢＣＳは、更に、測定される溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを超えるか、または、測定されるＬＦＰバッテリーの温度変化率が所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率を超えるか、または、測定されるＬＦＰバッテリーの平均電力が所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベルを超えるかした上で、測定されるＬＦＰバッテリーの温度が所定のＬＦＰバッテリーの温度を超える場合に、前記１または複数のファンを第１速度から当該第１速度よりも速い第２速度へと起動するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項5】

前記１または複数のファンの起動は、前記所定の溶接頻度レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベル、及び、前記所定のＬＦＰバッテリーの温度、の少なくとも１つに対する可変速度を含む
ことを特徴とする請求項４に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項6】

前記ＳＷＢＣＳは、更に、測定される溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを下回り、測定されるＬＦＰバッテリーの温度変化率が所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率を下回り、測定されるＬＦＰバッテリーの平均電力が所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベルを下回り、且つ、測定されるＬＦＰバッテリーの温度が所定のＬＦＰバッテリーの温度を下回る場合に、前記１または複数のファンを第１速度から当該第１速度よりも遅い第２速度へと起動するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項7】

前記１または複数のファンの起動は、前記所定の溶接頻度レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベル、及び、前記所定のＬＦＰバッテリーの温度、の少なくとも１つに対する可変速度を含む
ことを特徴とする請求項６に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項8】

前記ＳＷＢＣＳは、更に、測定される溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを下回り、測定されるＬＦＰバッテリーの温度変化率が所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率を下回り、測定されるＬＦＰバッテリーの平均電力が所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベルを下回り、且つ、測定されるＬＦＰバッテリーの温度が所定のＬＦＰバッテリーの温度を下回る場合に、前記１または複数のファンを起動停止するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項9】

前記１または複数のファンの起動停止は、前記所定の溶接頻度レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの温度変化率レベル、前記所定のＬＦＰバッテリーの平均電力レベル、及び、前記所定のＬＦＰバッテリーの温度、の少なくとも１つに対する可変速度を含む
ことを特徴とする請求項８に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項10】

前記ＳＷＢＣＳは、更に、前記ＬＦＰバッテリーの電圧の測定される変化率が所定のレベルを超える時、バッテリー低エラー信号を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項11】

前記ＳＷＢＣＳは、更に、当該ＳＷＢＣＳが所定の溶接電流設定点と測定される溶接電流との差が所定の溶接電流値を超えると判定する時、バッテリー低エラー信号を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項12】

前記ＳＷＢＣＳは、更に、当該ＳＷＢＣＳが前記ＬＦＰバッテリーの電圧を測定して当該測定された前記ＬＦＰバッテリーの電圧が所定の電圧値を下回ると判定する時、バッテリー低エラー信号を生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項１１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項13】

前記ＳＷＢＣＳは、前記ＬＦＰバッテリーの電圧を測定して所定のＬＦＰバッテリーの電圧レベルと比較することにより、前記ＬＦＰバッテリーの充電状態を判定する
ことを特徴とする請求項１２に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項14】

前記ＳＷＢＣＳは、前記ＬＦＰバッテリーの充電電流を測定し、当該測定された前記ＬＦＰバッテリーの充電電流が所定のＬＦＰバッテリーの充電電流レベルを超えているか否かを判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１３に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項15】

前記ＬＦＰバッテリーは、
当該複数のバッテリーセルへの及び／または当該複数のバッテリーセルからの電気エネルギーの伝送のための複数のバッテリーセルバスバーに電気的に接続された複数のバッテリーセルと、
前記ＬＦＰバッテリーへの及び／または前記ＬＦＰバッテリーからの電気エネルギーの伝送のために前記複数のバッテリーセルバスバーに電気的に接続された複数のバッテリー端子バスバーと、
前記複数のバッテリーセルの間に配置された複数の熱伝導性の電気絶縁パッドと、
前記ＬＦＰバッテリーのハウジングであって、当該ハウジングの少なくとも一部がヒートシンクとして構成されているハウジングと、
前記ＬＦＰバッテリーの前記ハウジングの周りに配置された複数の温度センサと、
前記ＬＦＰバッテリー内に配置され、前記少なくとも１または複数のファンと流体連通する少なくとも１つの冷却ダクトと、
を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項16】

前記ＳＷＢＣＳは、前記ＬＦＰバッテリーの前記複数のバッテリーセルの各々の電圧を測定して、前記ＬＦＰバッテリーの前記複数のバッテリーセルの各々の電圧が所定の電圧範囲内であるか否かを判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項17】

前記ＳＷＢＣＳは、前記ＬＦＰバッテリーの前記複数のバッテリーセルの測定された電圧を、前記複数のバッテリーセルの所定の電圧範囲と比較して、前記ＬＦＰバッテリーの前記複数のバッテリーセルのいずれかが前記所定の電圧範囲を上回る及び／または下回る測定された電圧を有する場合、前記ＬＦＰバッテリーの利用（ｍｉｎｅ）を抑止（ｄｅｔｅｒ）するように構成されている
ことを特徴とする請求項１６に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項18】

前記ＳＷＢＣＳは、前記ＬＦＰバッテリーの前記複数のバッテリーセルのいずれかが前記所定の電圧範囲を上回る及び／または下回る測定された電圧を有する場合、前記ＬＦＰバッテリーの前記複数のバッテリーセルの充電レベルを、前記所定の電圧範囲に平衡化するように構成されている
ことを特徴とする請求項１７に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項19】

前記ＳＷＢＣＳは、当該ＳＷＢＣＳが所定の温度範囲に対して前記温度センサを介して前記ＬＦＰバッテリーの温度を測定した後で、当該ＳＷＢＣＳ及び溶接スタッドガンコントローラに電気的に接続された溶接スタッドガンコイルコンデンサの充電レベルを測定するように構成されている
ことを特徴とする請求項１８に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【請求項20】

前記ＳＷＢＣＳは、測定される電圧レベルが所定の電圧範囲内であるか否かを判定し、測定される電圧レベルが前記所定の電圧レベルを下回る場合に溶接スタッドガンコイルコンデンサを充電するように構成されており、
前記ＳＷＢＣＳは、エラーが検出されたか否か、及び／または、測定値が所定のレベル及び／または所定の範囲の少なくとも１つに準拠していないか否か、を判定した後で、溶接プロセスが進行することを許容するように構成されている
ことを特徴とする請求項１９に記載のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年３月１７日に出願された米国特許仮出願第６２／４７２，７６２号、及び、２０１８年３月１９日に出願された米国実用特許出願第１５／９２４，９４９号に対する優先権を主張する。それらの出願の内容は、あたかも本明細書に完全に記載されているかの如く、当該参照によって本明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ｂｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。

【0002】

［技術分野］
本発明は、スタッド溶接機に関し、より具体的には、リチウムリン酸鉄バッテリーによって駆動されるポータブル式のドローン（描画）アークスタッド溶接機に関する。

【背景技術】

【0003】

スタッド溶接は、スタッドまたは他の締結具（ファスナー）などの締結具（ファスナー）をワークの母材に溶接する技術である。本明細書では、「スタッド」という用語は、スタッド及び他の締結具を一般的に指し示すために用いられており、単なる例示であって、限定するものではない、ということが理解されるべきである。様々なスタッド溶接機システムが、この目的のために、当該技術分野で知られている。１つのそのようなタイプのスタッド溶接機システムは、充電回路、エネルギー貯蔵装置（１または複数のコンデンサー）、及び、溶接スタッドガンを貫通する放電回路、を含み得る容量性放電（ＣＤ）システムとして知られている。このような溶接システムの電源は、通常、ＡＣ電源の外部ソースである。動作中、エネルギー貯蔵装置は、放電され、溶接スタッドガンに接続されたスタッドとワークとの間にアークを生成し、それによって当該スタッド及び当該ワークを加熱する。アークが完成すると、溶接スタッドガンは、スタッドをワークの加熱領域に押し込み、溶接部を生成する。しかしながら、これらのスタッド溶接機システムは、動作中に外部電源（すなわちＡＣ電源）に接続される必要があるため、持ち運びができない。また、これらのシステムが使用する容量性放電プロセスは、当該技術分野において、アメリカ溶接協会（ＡＷＳ）Ｄ１．１などの主要な規制コードによって、構造用途において要求される完全な強度の溶接には不適であると認識されている。

【0004】

構造用途に適した完全な強度の溶接を生成するために、ドローンアークスタッド溶接システムを適用することが、当該技術分野において知られており、ＡＷＳ Ｄｌ．１の溶接コードによって要求されている。ドローンアークスタッド溶接システムは、高容量電力変換器を含み得て、それは、入力として、単相または三相の産業用ＡＣ電源を使用し得て、高電流のＤＣ溶接出力を生成し得る。直径１．２７ｃｍ（０．５インチ）のスタッドを溶接可能なドローンアークシステムの場合、ＤＣ溶接出力電流は、５００ミリ秒から６００ミリ秒までの持続時間で、８００アンペアから９００アンペアの間である必要がある。

【0005】

ドローンアークスタッド溶接システムは、真の携帯性（ポータブル性能）を実現するために、バッテリー駆動され得て、入力電源ケーブルに接続される必要がなく、容易な搬送のために小型軽量であり得る。これらのポータブル式のバッテリー駆動システムの場合、最適に適用されるバッテリーの課題は、可能な限り小さく軽量でありながら、必要とされる高い溶接電流と好適に高い溶接電圧とを繰り返し提供することである。

【0006】

バッテリーを含むドローンアークスタッド溶接システムは、経験豊富な溶接工（すなわちオペレータ／ユーザ）の期待に応える速度（例えば、１分あたりのスタッド溶接の数）でスタッド溶接を生成できる必要がある。この要件は、ドローンアークスタッド溶接システムのバッテリーが優れた熱管理能力を持ち、過熱を回避する、という必要性をもたらす。バッテリーは、使用中の過熱によって引き起こされる、またはバッテリーの内部構造の過電流／過熱をもたらす内部短絡を引き起こし得る衝撃／穿刺によって引き起こされる、発熱暴走事象を含む一般的に理解されている危険から、本質的に安全である必要がある。

【0007】

幾つかの既存のポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムは、幾つかのタイプのバッテリーに依存しており、その各々がそれ自身の用途のトレードオフを有している。例えば、ある既存のポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムは、複数の鉛酸バッテリーを使用し得て、その結果、比較的大きくて重いポータブル式の溶接システムに帰結し得る。比較的低いエネルギー比（Ｗｈ／ｋｇ）を有する複数の鉛酸バッテリーを使用すると、持ち運びが難しく、そのため用途に制限のあるポータブル溶接システムに帰結する。当該既存のポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムは、ドローンアークスタッド溶接に必要な高電流容量を提供するために、当該ポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムのハウジングにそれぞれ恒久的に配置された４つの１２ボルトのＤＣ鉛酸バッテリーを使用し得る。鉛酸バッテリーを含む当該既存のポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムは、結果として得られるポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムのサイズと重量とをさらに増加させる内部バッテリー充電器を含み得る。鉛酸バッテリーは、比較的長い再充電時間を必要とし得るため、このようなシステムは、当該制限のために、長時間の作動時間の損失が発生し得る。前述の鉛酸バッテリーの制限とは別に、追加の制限は、過度の熱によるバッテリーの劣化、バッテリーの老化、過度の放電、遅い充電速度、短いサイクル寿命、ならびに、酸及び／または水素ガスの漏れのために可能性のある危険な状態、を含む。また、鉛は有毒な金属であるため、環境的に適切な廃棄のための追加の危険を生成する。

【0008】

ポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システム用の他のバッテリータイプは、ポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムへの用途を制限する負の属性がある。ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）バッテリーは、非使用時に急速に電荷（充電状態）を失い得る。ＮｉＣｄバッテリーは、再充電前に完全に放電されなければ最大充電容量を徐々に失うというメモリー効果として知られる効果を防ぐために、完全に放電／充電される必要がある。当該効果は、時間とともに増加するのみである。最後に、ＮｉＣｄバッテリーは、有毒なカドミウムを含んでおり、鉛酸バッテリーと同様に、環境的に適切な廃棄のための追加の危険を生成する。（バッテリータイプの特性の情報ソース：http://batteryuniversity.com/learn/article/secondary_batteries).

【0009】

ニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨ）バッテリーは、非使用時にＮｉＣｄバッテリーよりもさらに電荷（充電状態）を失い得る。ＮｉＭＨバッテリーは、ＮｉＣｄバッテリーに比べて、サイクル寿命（充電／放電サイクルの合計数の寿命）もより短い。最後に、ＮｉＭＨバッテリーは、ＮｉＣｄバッテリーの２倍の充電時間を必要とする。

【0010】

コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｍＣｎ）、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム（ＬｉＮｉＭｎＣｏＣＯ₂、または「ＮＭＣ」）を含む、他のリチウムイオンバッテリーの化学的性質は、過電流及び／または過熱からの発熱暴走に対して脆弱であり得て、火災または他の危険な状況をもたらし得る。最後に、コバルトは、鉛やカドミウムと同様、有毒金属であり、環境的に適切な廃棄のための追加の危険を生成する。

【0011】

前述の観点において、低コストで持ち運び可能なドローンアークスタッド溶接システムのニーズが残っている。

【発明の概要】

【0012】

主題の開示は、ＬＦＰバッテリーを備えたポータブル式のバッテリー駆動のドローンアークスタッド溶接システムを対象としており、スタッド溶接バッテリー制御システムがこれらの利点を提供する。具体的には、リチウムリン酸鉄（ＬＦＰ）バッテリーと、スタッド溶接バッテリー制御システム（ＳＷＢＣＳ）と、を備えたポータブル式のドローンアークスタッド溶接システムが、ワークにスタッドを溶接するために提供される。ポータブル式のドローンアークスタッド溶接システムは、ハウジングと、前記ハウジング内に配置されたＬＦＰバッテリーと、複数のＬＦＰバッテリーセルと、スタッドを保持して前記ＬＦＰバッテリーに電気的に接続され前記ＬＦＰバッテリーからエネルギーを受け取って前記スタッド及び前記ワークに電流を流して溶接部を形成するように構成された溶接スタッドガンと、を備える。スタッド溶接バッテリー制御システム（ＳＷＢＣＳ）は、前記ハウジング内に配置され、当該ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の前記ＬＦＰバッテリーに電気的に接続される。前記ＳＷＢＣＳは、当該ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の動作の制御及び監視を実施するために、以下に説明されるように、コンピュータ（デジタルコントローラ）、メモリ、及び、それらの中の命令を含む。

【0013】

ＬＦＰバッテリーと、スタッド溶接バッテリー制御システム（ＳＷＢＣＳ）と、を備えたポータブル式のドローンアークスタッド溶接機が、ワークにスタッドを溶接するために提供される。当該ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置され得て複数のＬＦＰバッテリーセルを含み得るリチウムリン酸鉄（ＬＦＰ）バッテリーと、スタッドを保持して前記ＬＦＰバッテリーに電気的に接続され前記ＬＦＰバッテリーからエネルギーを受け取って前記スタッド及び前記ワークに電流を流して溶接部を形成するように構成された溶接スタッドガンと、前記ハウジング内に配置され当該ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の前記ＬＦＰバッテリーに電気的に接続されたスタッド溶接バッテリー制御システム（ＳＷＢＣＳ）と、を含み得る。前記ＳＷＢＣＳは、当該ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の動作の制御及び監視を実施するために、プロセッサ及びメモリを含むコンピュータと、それらの中の命令と、を含む。前記ＳＷＢＣＳは、所定の温度レベルに対して、温度センサを介して前記ＬＦＰバッテリーの温度を測定するように構成されている。前記ＳＷＢＣＳは、前記測定温度が前記所定の温度レベルを下回る場合、及び／または、本明細書に記載される他の制御変数に基づいて、前記１または複数のファンを起動停止するように構成されている。

【0014】

ＬＦＰバッテリーをポータブル式のドローンアークスタッド溶接機に組み込む利点は、少なくとも、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機が構造用途のための完全な強度のスタッド溶接を提供できることを含む。ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機は、ＡＷＳ Ｄｌ．１の要件を満たしており、一人のユーザ／オペレータが簡単に持ち運べる小型で軽量のパッケージとなっている。ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機は、ＬＦＰバッテリーを再充電する必要無しで、１００個以上の１．２７ｃｍ（０．５インチ）のスタッド溶接物を溶接可能である。ＬＦＰバッテリーを組み込んだポータブル式のドローンアークスタッド溶接機は、ＬＦＰバッテリーに損傷を与えることなく連続的にトリクル（すなわち、低速）充電する能力、トリクル充電速度が溶接放電速度を超えること（すなわち、溶接がＬＦＰバッテリーを放電してもトリクル充電を追い越さない）、再充電前に完全放電を必要とするバッテリーメモリーの問題がないこと、を含む多数の特有のバッテリー性能属性を有しており、熱暴走状態から本質的に安全であり、廃棄時に有毒または有害な廃棄物を作成しない。

【0015】

本開示の他の利点は、添付の図面に関連して考慮される時、以下の詳細な説明を参照することによってより良好に理解されるように、容易に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一態様による、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の側方斜視図であり、少なくとも、当該ポータブル式ドローンアークスタッド溶接機をオペレータ／ユーザが容易に持ち運ぶことを可能にするハンドルを有するハウジングを示している。

【0017】

【図2】本発明の一態様による、ハウジングが取り外されたポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の斜視図であり、少なくとも、ＬＦＰバッテリー、ガンコイルコンデンサ、スタッド溶接機バッテリー制御システム（ＳＷＢＣＳ）ボード、溶接スタッドガン制御ボード、入力制御システムボード、ビデオディスプレイボード、及び、ＬＣＤディスプレイを示している。

【0018】

【図3】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の一方の側面図である。

【0019】

【図4】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の他方の側面図である。

【0020】

【図5】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の平面図である。

【0021】

【図6】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の分解図である。

【0022】

【図7】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＬＦＰバッテリーの側面図である。

【0023】

【図8】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機の概略図である。

【0024】

【図9A】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＳＷＢＣＳ内の制御ロジックを含む、制御ロジックの幾つかの実施形態を示すフローチャートである。

【図9B】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＳＷＢＣＳ内の制御ロジックを含む、制御ロジックの幾つかの実施形態を示すフローチャートである。

【図9C】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＳＷＢＣＳ内の制御ロジックを含む、制御ロジックの幾つかの実施形態を示すフローチャートである。

【図9D】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＳＷＢＣＳ内の制御ロジックを含む、制御ロジックの幾つかの実施形態を示すフローチャートである。

【図9E】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＳＷＢＣＳ内の制御ロジックを含む、制御ロジックの幾つかの実施形態を示すフローチャートである。

【図9F】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＳＷＢＣＳ内の制御ロジックを含む、制御ロジックの幾つかの実施形態を示すフローチャートである。

【0025】

【図10】図２のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機のＬＣＤユーザインタフェースの例示的なスクリーンショットである。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図面を参照して、幾つかの図を通して、同様の数字は対応する部品を示している。各図において、スタッドをワークに溶接するためのポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０が、全体的に示されている。ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０は、ハウジング２２を備えており、それは、全体的に直方体形状を有し、前壁２４、後壁２６、上壁２８、底壁３０、第１側壁３２及び第２側壁３４を含んでいる。図１乃至図６に最もよく示されているように、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０は、ＬＦＰバッテリー３８、ＳＷＢＣＳ４２、溶接ガンコイルコンデンサ４６、溶接電流センサ５２、溶接ガン制御システムボード５４、入力検知制御システムボード６２、スイッチングトランジスタ（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ））６６、一対の溶接端子６８、ＬＣＤユーザインタフェース８０、少なくとも一対の冷却ファン８４、充電ポート８６、電源スイッチ８８、溶接ガン制御コネクタ９２、ハンドル９４、脚部９６、及び、ＬＣＤユーザインタフェースボード９８、を含んでいる。

【0027】

図２乃至図６は、一実施形態のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０を、ハウジング２２が取り外された状態で示している。第１側壁３２は、一対の溶接端子６８を含んでいる。溶接端子６８は、負（「-」）端子６８Ａ及び正（「＋」）端子６８Ｂを含んでいる。また、第１側壁３２には、ＬＣＤユーザインタフェース８０が配置されている（例えば、図１１を参照）。ＬＣＤユーザインタフェース８０は、オペレータ／ユーザがポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０を操作可能で、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の動作の様々な特性を調整可能な、容量性タッチスクリーンである。第１側壁３２はまた、電源（オン／オフ）スイッチ８８を含んでいる。第１側壁３２はまた、溶接ガン制御コネクタ９２を含んでいる。溶接ガン制御コネクタ９２は、（図９に示すように）溶接ガン８２を受け入れるように構成されている。第１側壁３２は、ハウジング２２内への及び／またはハウジング２２からの空気の流れを促進するように構成され、且つ、ファン８４を伴って構成された通気口１０２を含んでいる。

【0028】

コンポーネント棚１００が、前壁２４及び／または後壁２６に取り付けられており、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の部品のための取り付け位置を含んでいる。幾つかの実施形態において、コンポーネント棚１００は、ＳＷＢＣＳ４２を含んでいる（すなわち、支持している）。ＳＷＢＣＳ４２は、１または複数のコンピュータコンポーネント（例えば、プロセッサ、メモリ、及び／または、チップ上のシステム）を含む１または複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）として構成されている。ＳＷＢＣＳ４２は、コンポーネント棚１００を介して、配線または他の電気的インタフェースなどにより、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の他のコンポーネントに接続されている。コンポーネント棚１００は、溶接ガンコイルコンデンサ４６を含んでいる。溶接ガンコイルコンデンサ４６は、コンポーネント棚１００を介して、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の他のコンポーネントに接続されている。コンポーネント棚１００は、溶接電流センサ５２を含んでいる。溶接電流センサ５２は、１または複数のコンピュータコンポーネント（例えば、プロセッサ、メモリ、及び／または、チップ上のシステム）を含む１または複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）として構成されている。溶接電流センサ５２は、コンポーネント棚１００を介して、配線などにより、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の他のコンポーネントに接続されている。コンポーネント棚１００は、溶接ガン制御システムボード５４を含んでいる。溶接ガン制御システムボード５４は、１または複数のコンピュータコンポーネント（例えば、プロセッサ、メモリ、及び／または、チップ上のシステム）を含む１または複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）として構成されている。溶接ガン制御システムボード５４は、コンポーネント棚１００を介して、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の他のコンポーネントに接続されている。コンポーネント棚１００は、入力検知制御システムボード６２を含んでいる。入力検知制御システムボード６２は、１または複数のコンピュータコンポーネント（例えば、プロセッサ、メモリ、及び／または、チップ上のシステム）を含む１または複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）として構成されている。入力検知制御システムボード６２は、コンポーネント棚１００を介して、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の他のコンポーネントに接続されている。コンポーネント棚１００は、スイッチングトランジスタ（例えば、集積バイポーラゲートトランジスタ（ＩＧＢＴ））６６を含んでいる。ＩＧＢＴ６６は、ドローンアークスタッド溶接のための溶接放電電流を調整するために必要な役割を実行するためのスイッチングトランジスタとして構成されており、付加的に、ＳＷＢＣＳ４２によって要求される時にはバッテリー放電電流を無効にする手段を提供する。ＩＧＢＴ６６は、そのＳＷＢＣＳ４２との統合（集積）によって、大型で嵩張るリレー（例えば、９００Ａリレー）、または、高価で及び／または大きく重いトランジスタに、置き換わる。ＩＧＢＴ６６は、コンポーネント棚１００を介して、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の他のコンポーネントに接続されている。コンポーネント棚１００は、ＬＣＤユーザインタフェース８０用のＬＣＤユーザインタフェースドライバボード９８を含んでいる。ＬＣＤユーザインタフェースドライバボード９８は、１または複数のコンピュータコンポーネント（例えば、プロセッサ、メモリ、及び／または、チップ上のシステム）を含む１または複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）として構成されている。ＬＣＤユーザインタフェースドライバボード９８は、コンポーネント棚１００を介して、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の１または複数の他のコンポーネントに接続されている。

【0029】

背壁２６が、コンポーネント棚１００に接続されている。後壁２６は、充電ポート８６及び通気口１０２を含んでいる。充電ポート８６は、充電コード（図示せず）を受け入れるように構成されており、通気口１０２は、１または複数のファン８４と係合するように構成されている。通気口１０２は、１または複数のファン８４を介して、ハウジング２２内への、及び／または、ハウジング２２からの空気流を促進するように構成されている。第１側壁３２及び第２側壁３４は、底壁３０と係合するように構成されている。底壁３０は、ＬＦＰバッテリー３８のための支持体、１または複数のファン８４、及び、１または複数の脚部９６、を含んでいる。

【0030】

図７を参照すると、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０のＬＦＰバッテリー３８の一実施形態が示されている。ＬＦＰバッテリー３８は、複数の個別のＬＦＰバッテリーセル７０を含んでいる。本明細書で説明されるように、ＬＦＰバッテリーセル７０は、ＬＦＰセル７０のアレイに配置されており、ＬＦＰセル７０のアレイが組み合わされて（すなわち、物理的及び／または電気的に）、ＬＦＰバッテリー３８を形成している。実施形態において、ＬＦＰバッテリーセル７０は、電気的に直列に接続（すなわち、結合）されている。例えば、第１のＬＦＰバッテリーセル７０の正端子が、第２のＬＦＰバッテリーセル７０の負端子に接続されている。この構成は、例えば、限定されることなく、１６個のＬＦＰバッテリーセル７０が直列に結合されるまで繰り返され得る。追加的または代替的に、ＬＦＰバッテリーセル７０は、電気的に並列に接続される。

【0031】

実施形態では、ＬＦＰバッテリーセル７０は、直径２６ｍｍ×長さ６５ｍｍなどの形状／サイズである。ＬＦＰバッテリーセル７０の他のサイズ及び／または形状も企図され得て、本明細書で説明されるＬＦＰバッテリーセル７０の特徴は例示的であって限定的ではない、ということが理解されるべきである。ＬＦＰバッテリーセル７０は、例えば、９０～１２０Ｗｈ／ｋｇの比エネルギー、非常に低い内部抵抗、１０００～２０００サイクルのサイクル寿命（８０％の放電深度に基づく）、１～２時間の充電時間、５％未満／月（室温）の自己放電率、３．２～３．３Ｖの公称セル電圧、３．６０Ｖ／セルの充電カットオフ電圧、２．５０Ｖ／セルの放電カットオフ電圧、といった本明細書に記載のＬＦＰバッテリーの特性を有する。

【0032】

図７に戻って、ＬＦＰバッテリーセル７０は、セルバスバー７６によって互いに電気的に並列に接続された９個のＬＦＰセルのアレイ（すなわち、列）に配置されて示されている。セルバスバー７６は、セルバスバー７６の第１端が第１ＬＦＰバッテリーセル７０に接続され、セルバスバー７６の後続の端子（図示せず）が第２乃至第９ＬＦＰバッテリーセル７０に電気的に接続するように構成され、図７に示すようなＬＦＰバッテリーセル７０の列を形成している。限定ではないが、例えばＬＦＰバッテリーセル７０の上方及び下方など、ＬＦＰバッテリーセル７０の周りに配置されているのは、絶縁／熱パッド７４である。断熱／熱パッド７４は、ＬＦＰバッテリーセル７０を冷却するための熱伝導を提供する。

【0033】

バッテリー端子バスバー７８は、ＬＦＰバッテリーセル７０に電気的に接続されて示されている。バッテリー端子バスバー７８は、ＬＦＰバッテリーセル７０内に貯蔵された電気エネルギーを分配し、及び／または、少なくともＳＷＢＣＳ４２を介して充電ポート８６から電気エネルギーを受け取るように構成された末端部７９を含んでいる。

【0034】

ＬＦＰバッテリー３８は、ＬＦＰバッテリーセル７０、絶縁／熱パッド７４、セルバスバー７６、バッテリー端子バスバー７８、及び／または、温度センサ４４を受容するように構成されたヒートシンク壁７２を含んでいる。ヒートシンク壁７２は、アルミニウムなどの高い熱伝導率の材料で構成されている。なぜなら、ヒートシンク壁７２は、図７に示すように、ＬＦＰバッテリーセル７０からの熱を、少なくとも中央ダクトＤを含むＬＦＰバッテリー３８の全ての側における設計されたダクト空間を通る強制的な空気流内に伝達するための、一体的手段として機能するからである。ヒートシンク壁７２は、当該ヒートシンク壁７２が底壁３０などのポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０に堅固に取り付けられることを許容するコンポーネント（図示せず）と共に構成されている。ヒートシンク壁７２は、ファン８４からの空気流、及び／または、ＬＦＰバッテリーセル７０からの及びＬＦＰバッテリーセル７０の周りの熱放散、を促進するための開口部（すなわち、開口）を含んでいる。ヒートシンク壁７２は、図７に示すように、これに限定されないが例えば当該ヒートシンク壁７２の上面及び底面において、１または複数の温度センサ４４を受け入れるように構成されている。

【0035】

図８は、一実施形態のポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の概略図である。ハウジング２２が、複数のＬＦＰバッテリーセル７０を含むＬＦＰバッテリー３８を収容している。温度センサ４４が、図７に示されるように、ＬＦＰバッテリー３８上に配置されている。ＬＦＰバッテリー３８と温度センサ４４との両方が、ＳＷＢＣＳ４２に電気的に接続されている。実施形態では、ＳＷＢＣＳ４２は、当該ＳＷＢＣＳ４２が複数のＬＦＰバッテリーセル７０の電圧レベルを平衡化する（バランスをとる）前、その最中、またはその後に、ＳＷＢＣＳ４２に記憶された１または複数の所定の温度レベルまたは範囲に対して、温度センサ４４を介してＬＦＰバッテリー３８の１または複数の温度を測定するように構成されている。ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８の測定温度がＳＷＢＣＳ４２に記憶された所定の温度レベルまたは範囲を超える場合、及び／または、本明細書に記載される他の制御変数に応じて、ハウジング２２内に配置された１または複数のファン８４を選択的に制御するように構成されている。ＳＷＢＣＳ４２は、前記測定温度がＳＷＢＣＳ４２に記憶された前記所定の温度レベルまたは範囲を下回るとき、及び／または、本明細書に記載される他の制御変数に応じて、ファン制御モジュール１０６を介して、１または複数のファン８４を選択的に制御するように構成されている。

【0036】

ＬＦＰバッテリー３８は、ハウジング２２上に配置された充電ポート８６を介して充電される。充電ポート８６は、ＳＷＢＣＳ４２に電気的に接続されている。ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８のＬＦＰバッテリーセル７０に供給される電流を監視、測定、及び／または調整する充電電流センサ５０を含んでいる。充電リレー１０４が、ＬＦＰバッテリー３８の充電回路に含まれている。充電リレー１０４は、ＳＷＢＣＳ４２が熱検知モジュール１０８及び／または温度センサ４４を介して、ＬＦＰバッテリー３８の測定温度がＳＷＢＣＳ４２に記憶された所定の温度レベルを超えていると判断する時などにおいて、充電サイクル中にＳＷＢＣＳ４２によって起動される。追加的または代替的に、充電リレー１０４は、ＳＷＢＣＳ４２がセル検知及び平衡化モジュール１１０を介して、ＬＦＰバッテリー３８のＬＦＰバッテリーセル７０の充電レベルがＳＷＢＣＳ４２に記憶された所定の充電レベルを超えていると測定されたと判断する時などにおいて、充電サイクル中にＳＷＢＣＳ４２によって起動される。ＳＷＢＣＳ４２は、電源スイッチ８８がオンにされている（すなわち、ユーザによって起動されている）か否かにかかわらず、ＬＦＰバッテリー３８を監視、測定、及び／または調整できることが、留意されるべきである。

【0037】

電源スイッチ８８は、電源イネーブルモジュール１１２を伴って構成されている。電源イネーブルモジュール１１２は、ハウジング２２上に配置される電源スイッチ８８の位置を判定するために、ＳＷＢＣＳ４２内に含まれている。例えば、電源イネーブルモジュール１１２は、電源スイッチ８８の状態に関する信号をＳＷＢＣＳ４２に提供する。この信号は、ＳＷＢＣＳ４２によって、ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０が、オフ状態、充電専用状態、充電及び溶接状態、または溶接状態、のいずれであるかを判定するために使用される。

【0038】

ＳＷＢＣＳ４２は、セル検知及び平衡化モジュール１１０を伴って構成されている。セル検知及び平衡化モジュール１１０は、ＬＦＰバッテリー３８のＬＦＰバッテリーセル７０の電圧及び電流のレベルを、監視、測定及び／または調整するための、電流及び電圧測定の装置及び／またはアプリケーションを含んでいる。実施形態において、セル検知及び平衡化モジュール１１０は、ＬＦＰバッテリーセル７０のバッテリー平衡化を実行する。バッテリー平衡化（バッテリーバランシング）は、各ＬＦＰバッテリーセル７０の電圧レベルを決定すること、決定された電圧を比較すること、及び、ＳＷＢＣＳ４２に記憶された所定の電圧に従って当該電圧を調整すること、を含む。例えば、ＬＦＰバッテリーセル７０の所定の電圧は３．０Ｖであり得る。ＳＷＢＣＳ４２によるＬＦＰバッテリーセル７０の測定は、幾つかのＬＦＰバッテリーセル７０が３．０Ｖより上であり、幾つかは３．０Ｖより下であり、幾つかは３．０Ｖである、と決定する。実施形態において、ＳＷＢＣＳ４２のセル検知及び平衡化モジュール１１０は、３．０Ｖを超えるＬＦＰバッテリーセル７０からエネルギーを放電し、３．０Ｖ未満であるＬＦＰバッテリーセル７０とそれらを平衡化させる。実施形態において、セル検知及び平衡化モジュール１１０及び／またはＳＷＢＣＳ４２は、オペレータ／ユーザのためにＬＣＤユーザインタフェース８０上に１または複数のメッセージを表示し、ＬＦＰバッテリー３８のＬＦＰバッテリーセル７０の状態を記述する。

【0039】

ＳＷＢＣＳ４２はまた、共にリンクされた複数のＤＣ／ＤＣコンバータとして、あるいは、当該複数のＤＣ／ＤＣコンバータよりも大きい容量を有する単一のＤＣ／ＤＣコンバータに「デイジーチェーン」されたものとして構成された電源５８を含んでいる。当該単一のＤＣ／ＤＣコンバータは、ＬＦＰバッテリー３８のバッテリー端子バスバー７８からの変動電圧を処理するために、複数のＤＣ／ＤＣコンバータよりも広い動作範囲を伴って構成される。付加的に、当該単一のＤＣ／ＤＣコンバータには、電源スイッチ８８及び／または電源イネーブルモジュール１１２の動作によって起動されるイネーブル入力ピン（図示せず）が装備され得る。電源５８の単一のＤＣ／ＤＣコンバータを使用することにより、電源スイッチ８８を通る電流は、オペレータ／ユーザの安全のため及び／または充電ポート８６またはポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０と同じタイプの他の同等の溶接機を使用した充電による自動起動のため、より低レベルに維持される。電源５８は、溶接電力スイッチング電源６０にも接続されている。溶接電力スイッチング電源６０は、溶接放電回路１１４の一部であるＩＧＢＴ６６に接続されている。

【0040】

ＳＷＢＣＳ４２はまた、溶接ガンコイルコンデンサ４６、溶接ガン制御システムボード５４、及び／または、溶接ガン８２、に接続されたブースト充電モジュール４８を含んでいる。ブースト充電モジュール４８は、ＳＷＢＣＳ４２を介して、スタッド溶接用の溶接ガン８２のソレノイドに供給するのに十分なエネルギーで溶接ガンコイルコンデンサ４６を充電する電流を供給するように構成されている。

【0041】

ＳＷＢＣＳ４２は、溶接電流センサ５２、溶接ガン制御システムボード５４、ＬＣＤユーザインタフェース８０、及び、溶接放電回路１１４、にも接続されている入力検知制御システムボード６２に接続されている。

【0042】

ポータブル式のドローンアークスタッド溶接機２０の溶接放電回路１１４は、溶接電流センサ５２、コンデンサ５６、溶接チョーク６４、ＩＧＢＴ６６、及び、溶接端子６８を含んでいる。溶接電流センサ５２は、例えば、ＳＷＢＣＳ４２が過電流状態に迅速に応答することを可能にする高速パルスを検出する高周波応答特性を備えたホール効果トランスデューサとして構成されている。溶接電流センサ５２は、溶接回路（すなわち、溶接放電回路１１４）からＳＷＢＣＳ４２を分離するように構成されている。溶接電流センサ５２は、電気ノイズがＳＷＢＣＳ４２と干渉することを防ぐ保護バリアを提供するホール効果トランスデューサとして構成されている。

【0043】

図９Ａを参照して、フローチャートが、ＳＷＢＣＳ４２の動作及びそのプログラミングを詳述している。本明細書で説明されるように、ＳＷＢＣＳ４２は、少なくともプロセッサ及びメモリを含むコンピュータ内に実装される。コンピュータの非限定的な例は、システムオンチップ及びデジタルコントローラである。

【0044】

初期化の後、ＳＷＢＣＳ４２は、多くのシステムレベルタスクを実行する。ＳＷＢＣＳ４２のこれらのシステムレベルタスクは、同時に、直線的に、またはそれらの組み合わせで、実行される。実施形態では、少なくとも溶接機２０及び／またはＳＷＢＣＳ４２の動作状態に応じて、幾つかのシステムレベルタスクは実行されない。

【0045】

図９Ｂにおいて、ＳＷＢＣＳ４２により実行される多数のシステムレベルタスクのうちの最初のものが示されている。当該最初のタスクは、バッテリー電圧の測定である。ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８の電圧を測定する。ＬＦＰバッテリー３８の電圧の測定は、ＬＦＰバッテリー３８の各ＬＦＰバッテリーセル７０について経時的に平均化される複数のサンプリングを含む。ＬＦＰバッテリー３８の電圧が（制御システム４２にプログラムされたような）所定の閾値を下回る場合、低＿ＬＦＰバッテリー電圧信号が生成され、ＬＣＤユーザインタフェース８０に表示される。ＬＦＰバッテリー３８の電圧が所定の閾値にある場合、ＯＫ＿ＬＦＰバッテリー電圧信号が生成され、ＬＣＤユーザインタフェース８０に表示される。

【0046】

図９Ｅに更に記載されるように、システムレベルタスクのバッテリー電圧測定は、少なくともＳＷＢＣＳ４２及び／または溶接機２０の他のコンポーネントによる幾つかの充電状態（ＳＯＣ）の検出／反応を含む。一連の連続した溶接からの測定されたＬＦＰバッテリー３８の電圧の変化率が、所定のレベルを超える時、バッテリー低エラーが生成される。あるいは、溶接電流設定点と実際の溶接電流との間の差が所定の値を超え、測定されたＬＦＰバッテリー３８の電圧が所定の電圧レベルを下回っている場合、少なくともＳＷＢＣＳ４２によって「Ｂａｔｔｅｒｙ Ｌｏｗ」エラーメッセージが生成され、ＬＣＤユーザインタフェース８０に表示される。追加的または代替的に、ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８の電圧を測定し、ＬＣＤユーザインタフェース８０に表示されるＬＦＰバッテリー３８の充電状態（ＳＯＣ）を判定する。追加的または代替的に、ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８の充電電流を測定し、及び／または、ＬＦＰバッテリー３８の測定された充電電流が所定の充電電流レベルを超えているか否かを判定する。ＬＦＰバッテリー３８の測定された充電電流（及び／または他の関連データ）は、ＬＣＤユーザインタフェース８０に表示される。

【0047】

別のシステムレベルタスクは、個別セル電圧の測定である。ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８の並列接続されたＬＦＰバッテリーセル７０の各バンクの電圧を測定するように構成される。ＬＦＰバッテリー３８の並列接続されたＬＦＰバッテリーセル７０の各バンクの電圧の測定値を取得した後、ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリーセル７０の個々のバンクを互いに比較して、平衡化が必要かどうかを判定する。バッテリー平衡化（バッテリーバランシング）は、例えば、ＬＦＰバッテリー３８のＬＦＰバッテリーセル７０のバンクの全ての電圧レベルが所定の狭い範囲内の電圧レベルになるまで、ＬＦＰバッテリー３８のＬＦＰバッテリーセル７０のバンクからエネルギーを転送することを含む。ＳＷＢＣＳ４２は、他のシステムレベルタスクを完了しながら平衡化を継続するように構成される。

【0048】

バッテリーバランシングが要求される場合（すなわち、ＬＦＰバッテリー３８のセルの電圧が不均衡及び／または不均等である場合）、ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８のＬＦＰバッテリーセル７０がバランスをとる（すなわち、所定のバランス範囲内となる）まで、セルからのエネルギーを転送するように構成されている。バッテリーバランシングが要求されない場合（すなわち、ＬＦＰバッテリー３８のセルの均衡がとれている場合）、ＳＷＢＣＳ４２はこのタスクを実行しない。

【0049】

ＳＷＢＣＳ４２の別のシステムレベルタスクは、バッテリーセル温度センサの測定である。ＳＷＢＣＳ４２は、温度センサ４４を使用して、ＬＦＰバッテリー３８の温度を測定する。温度センサ４４は、例えば、熱電対、または、電気エネルギーを使用して温度を測定するように構成された負の温度係数（ＮＴＣ）サーミスタ、であり得る。温度センサ４４は、溶接機２０の少なくともＬＦＰバッテリー３８の周りに配置されている。温度センサ４４は、例えば、ハウジング２２の周りにも配置されている。本明細書で説明されるように、温度センサ４４は、ＬＦＰバッテリー３８の１または複数のセルの周囲または近くなどの、ＬＦＰバッテリー３８内に配置されている。

【0050】

温度センサ４４を使用して、ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリー３８を含むがこれに限定されない温度センサ４４の様々な位置における温度の温度測定値（すなわち、読み取り値）を受け取る。温度センサ４４から温度測定値を受信すると、ＳＷＢＣＳ４２は、アプリケーションソフトウェアを使用して、例えば、ＬＦＰバッテリー３８（または溶接機２０の他のコンポーネント）が冷却（すなわち、温度の低下、または、溶接プロセスが終了されるべきかどうか）を必要とするかどうかを決定する。

【0051】

ＳＷＢＣＳ４２が、温度センサ４４から取得されたデータを介して、温度センサ４４からの温度測定値が所定の温度範囲（すなわち温度「ＯＫ」）内にあると判定する場合、ＳＷＢＣＳ４２は、溶接機２０の１または複数のファン８４をオフにする（または選択的に制御する）。実施形態では、ＳＷＢＣＳ４２は、起動時に、システムレベルのタスクであるバッテリーセル温度センサ測定タスクを実行する前に、ファン８４を自動的に起動する。この起動は、例えば溶接機２０が高温環境にある状況（例えば、暑い日の閉ざされた車両、日光に浸った状態、または、温度センサ４４を介して高温を検知する前の高い溶接率に応じたプリエンプティブ動作）で、ＬＦＰバッテリー３８及び／または溶接機２０の他のコンポーネントの温度を下げるために生じる。

【0052】

ＳＷＢＣＳ４２が、温度センサ４４から取得されたデータを介して、温度センサ４４からの温度測定値が所定の温度範囲内にない（すなわち、温度「高すぎる」）と判定する場合、ＳＷＢＣＳ４２は、溶接機２０の１または複数のファン８４を起動する。

【0053】

ＳＷＢＣＳ４２は、所定の期間、例えば、溶接機２０の電源がオンである間、あるいは、溶接機２０の電源がオンで溶接モードで動作している間（すなわち、ワークへの電流の放電中、または充電中）、温度センサ４４からのデータの取得を継続する。

【0054】

図９Ｄにさらに記載されるように、システムレベルタスクのバッテリーセル温度センサの測定は、少なくともＳＷＢＣＳ４２及び／または溶接機２０の他のコンポーネントによる熱測定／判定を含む。

【0055】

本明細書で説明されるように、溶接機２０は、１または複数のファン８４を含む。ファン８４は、１または複数の速度で動作するように、及び／または、可変速度で動作するように（例えば、選択的に制御するように）、構成されている。例えば、限定するものではないが、第１ファン８４は、「低速」及び「高速」で動作するように構成されており、低速での第１ファン８４の速度（すなわち、ｒｐｍ）は、約５００ｒｐｍであり得て、高速は、約１０００ｒｐｍであり得る。第２ファン８４は、当該第２ファン８４の動作範囲全体に亘って、可変速度で動作するように構成されている。追加のファン８４が溶接機２０内に含まれ得て、通気口１０２及び／または他の気流管理装置（図示せず）と共に動作するように構成され得る。

【0056】

第１の熱測定／判定は、「オフ」から第１速度（例えば「低速」）へのファン８４の移行を含む。測定された溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを超えるか、測定されたバッテリー温度変化率が所定の温度変化率レベルを超えるか、または、ＬＦＰバッテリー３８からの測定された平均電力が所定の平均電力レベルを超えるかして、更にＬＦＰバッテリー３８の測定された温度レベルが所定のレベルを超えると、ファン８４は「オフ」から第１速度に移行するように構成されている。別の実施形態では、「オフ」から、それぞれの所定のレベルを超える量に比例し得る（または別の関係を有し得る）可変速度へ移行する形態である。

【0057】

第２の熱測定／判定は、第１速度（例えば「低速」）から第２速度（例えば「高速」）へのファン８４の移行を含む。測定された溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを超えるか、測定されたバッテリー温度変化率が所定の温度変化率レベルを超えるか、または、ＬＦＰバッテリー３８からの測定された平均電力が所定の平均電力レベルを超えるかして、更にＬＦＰバッテリー３８の測定された温度が所定の温度を超えると、ファン８４は第１速度（例えば「低速」）から第２速度（例えば「高速」）に移行するように構成されている。別の実施形態では、第１可変速度から第２可変速度に移行する形態において、その各々が、それぞれの所定のレベルを超える量に比例し得る（または別の関係を有し得る）。

【0058】

第３の熱測定／判定は、第１速度（例えば「高速」）から第２速度（例えば「低速」）へのファン８４の移行を含む。測定された溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを下回り、測定されたバッテリー温度変化率が所定の温度変化率レベルを下回り、ＬＦＰバッテリー３８からの測定された平均電力が所定の平均電力レベルを下回り、且つ、ＬＦＰバッテリー３８の測定された温度が所定の温度を下回ると、ファン８４は第２速度（例えば「高速」）から第１速度（例えば「低速」）に移行するように構成されている。別の実施形態では、第２可変速度から第１可変速度に移行する形態において、その各々が、それぞれの所定のレベルを超える量に比例し得る（または別の関係を有し得る）。

【0059】

第４の熱測定／判定は、「低速」から「オフ」（非稼働状態）へのファン８４の移行を含む。測定された溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを下回り、測定されたバッテリー温度変化率が所定の温度変化率レベルを下回り、ＬＦＰバッテリー３８からの測定された平均電力が所定の平均電力レベルを下回り、且つ、ＬＦＰバッテリー３８の測定された温度が所定の温度を下回ると、ファン８４は「低速」からオフに移行するように構成されている。別の実施形態では、可変速度からオフに移行する形態において、それぞれの所定のレベルを下回る量に比例し得る（または別の関係を有し得る）。

【0060】

別のシステムレベルタスクは、ガンコンデンサの測定である。ＳＷＢＣＳ４２は、溶接ガンコイルコンデンサ４６が完全に充電されているか否かを判定する。ＳＷＢＣＳ４２が、溶接ガンコイルコンデンサ４６が完全に充電されていないと判定する場合、ＳＷＢＣＳ４２は、ブースト充電モジュール４８を起動して、溶接ガンコイルコンデンサ４６を所定の電圧レベル（溶接機２０によって決定される所定レベル）まで完全に充電する。溶接ガンコイルコンデンサ４６が完全に充電されると、ＳＷＢＣＳ４２によって判定されるが、ＳＷＢＣＳ４２は、次のシステムレベルのタスクである熱過負荷センサ入力に移動する。ＳＷＢＣＳ４２が、溶接ガンコイルコンデンサ４６がすでに完全に充電されていると判定する場合（すなわち、所定のレベルに基づいてさらなる充電が不要である場合）、同様である。

【0061】

別のシステムレベルタスクは、省電力である。省電力タスクは、タイマー１３４が最初に起動されるか（すなわち、溶接機２０が「オン」になるか）、溶接機２０のエンコーダーが回転されるか、または、ＬＣＤユーザインタフェース８０が起動される（すなわち、オペレータ／ユーザによってタッチされる）か、についてのＳＷＢＣＳ４２による判定を含む。それらの際には、ＬＣＤユーザインタフェース８０の状態が、省電力状態（すなわち、暗い状態）からフルパワー状態（すなわち、完全に明るい状態）に移行される。

【0062】

２番目の省電力タスクは、
測定された充電状態（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣレベル未満であるか、
測定された溶接頻度が所定の溶接頻度レベルを下回るか、
溶接機２０のエンコーダーが所定期間に亘って非稼働状態であるとＳＷＢＣＳ４２（及び／または溶接機２０の他のコンポーネント）によって判定されるか、または、
ＬＣＤユーザインタフェース８０が所定期間に亘って非稼働状態である（オペレータ／ユーザによってタッチされていない）とＳＷＢＣＳ４２（及び／または溶接機２０の他のコンポーネント）によって判定されるか、
そしてそれに加えて、溶接機２０が（オペレータ／ユーザ及び／またはＳＷＢＣＳ４２によって）省電力形態となっていてＬＣＤユーザインタフェース８０の状態がフルパワー状態（すなわち、完全に明るい状態）から省電力状態（すなわち、暗い状態）に移行されているか、
についてのＳＷＢＣＳ４２（及び／または溶接機２０の他のコンポーネント）による判定を含む。

【0063】

３番目の省電力タスクは、ＳＷＢＣＳ４２（及び／または溶接機２０の他のコンポーネント）が、オペレータ／ユーザに対して充電状態（ＳＯＣ）のアイコン（例えば、定形化されたバッテリー）を表示する、及び／または、（少なくとも部分的にＳＷＢＣＳ４２による判定に基づいて）オペレータ／ユーザの設定点での溶接数の推定を提供する、ようにＬＣＤユーザインタフェース８０を構成する工程を含む。オペレータ／ユーザは、この情報を用いて、ＬＦＰバッテリー３８の残量をどのように利用するかを決定することができる（例えば、より低い電力設定でより多くの溶接を行うことができる）。

【0064】

４番目の省電力タスクは、測定された溶接頻度が所定の溶接頻度閾値を下回るか、及び、溶接機２０が自動的にオフになるように構成されていて（すなわち、自動電源オフ）、最後の溶接動作からの測定時間が所定期間を超えて、溶接機２０のエンコーダが起動されておらず、ＬＣＤユーザインタフェース８０がタッチされていない（すなわち、タッチスクリーンタイムアウトが切れていない）か、または、測定されたＬＦＰバッテリー３８の充電状態（ＳＯＣ）が所定のＳＯＣレベルを下回っているか、についてのＳＷＢＣＳ４２（及び／または溶接機２０の他のコンポーネント）による判定を含む。この場合、溶接機２０は自動的にシャットダウンする。溶接機２０のシャットダウンをもたらすＬＦＰバッテリー３８の測定されたＳＯＣの状況において、当該シャットダウンは、ＬＦＰバッテリー３８の保護のためである（すなわち、ＬＦＰバッテリー３８への損傷を防止するためである）。４番目の省電力タスクで説明されている他の状況では、当該シャットダウンは、オペレータ／ユーザの利便性のためである（すなわち、溶接機２０から一時的に離れるが、戻って溶接を再開する意図があるオペレータ／ユーザの利便性のためである）。

【0065】

システムレベルタスクの熱過負荷センサ入力では、ＳＷＢＣＳ４２は、温度センサ４４の状態（すなわち、動作状態）を判定する。本明細書で説明されるように、ＬＦＰバッテリー３８の温度を監視することは、溶接機２０の動作において重要な要素である。結果として、ＳＷＢＣＳ４２は、ＬＦＰバッテリーを監視する各温度センサ４４と、溶接機２０内に配置された任意の他の温度センサ４４と、の各々の状態を判定する。ＳＷＢＣＳ４２は、例えば、温度センサ４４により提供される戻り電圧または信号を測定することにより、温度センサ４４の状態を判定する。ＳＷＢＣＳ４２は、温度センサ４４の少なくとも１つのエラー（すなわち、熱過負荷センサ入力）を判定すると、溶接機２０を起動停止するか、さもなければ、ＬＦＰバッテリー３８を保護するように溶接機２０の動作を変更する。温度センサ４４にエラーがないとＳＷＢＣＳ４２が判定する場合（すなわち、所定のまたは予想される電圧または信号が返される場合）。

【0066】

システムレベルタスクのバッテリー充電電流測定では、ＳＷＢＣＳ４２は、バッテリー充電電流センサ５０と電圧測定回路とを使用して、電流レベルと電圧レベルが所定の電流範囲と電圧範囲にあるか否かを判定し得る。例えば、ＬＦＰバッテリーセル７０のバンク電圧が充電中に低すぎる場合、ＳＷＢＣＳ４２は、充電リレー１０４を開いて充電経路を遮断してバッテリー充電プロセスを終了し得て、ＬＣＤユーザインタフェース８０にエラーメッセージを表示し得る。

【0067】

システムレベルのタスクの接触入力では、ＳＷＢＣＳ４２は、回路を完成させドローンアーク溶接プロセスの条件を提供するべく、溶接ガン８２を使用して、溶接ガン８２によって保持されたスタッドとワークとの接触がなされたか否かを判定する。ＳＷＢＣＳ４２が、溶接ガン８２によって保持されたスタッドとワークとの接触がなされていないと判定する場合、システムレベルのタスクは終了され、ドローンアーク溶接プロセスは発生しない。ＳＷＢＣＳ４２が、溶接ガン８２によって保持されたスタッドとワークとの接触がなされていると判定する場合、ＳＷＢＣＳ４２は、溶接プロセスの発生を許可する。

【0068】

システムレベルタスクのガントリガー入力では、ＳＷＢＣＳ４２は、溶接ガン制御システムボード５４を使用して、溶接ガン８２のトリガーが（オペレータ／ユーザによって）押されたか否かを判定する。ＳＷＢＣＳ４２が、溶接ガン８２のトリガーが押されていないと判定する場合、システムレベルのタスクは終了し、ドローンアーク溶接プロセスは開始しない。ＳＷＢＣＳ４２が、溶接ガン８２のトリガーが押されたと判定する場合、ＳＷＢＣＳ４２は、エラー（例えば、温度エラー、低バッテリー充電、溶接ガンコイル短絡など）が存在するか否かを判定する。エラーが存在せず、ワーク接触がなされると、ＳＷＢＣＳ４２は、ドローンアーク溶接プロセスの開始を許可し、溶接ルーチンの実行及び終了後に、システムレベルのタスクが終了する。エラーが存在する場合、システムレベルのタスクは終了し、ドローンアーク溶接プロセスは開始せず、システムレベルのタスクは終了する。

【0069】

図９Ｃを参照して、ＳＷＢＣＳ４２の溶接プロセスが説明される。最初のステップは、溶接プロセス開始である。溶接プロセスは、オペレータ／ユーザがスタッドをワークに接触させ、溶接ガン８２のトリガーを押した後に開始し、溶接ガン８２のソレノイドがスタッドを持ち上げ、スタッドがアークを描き（ドローし）、所定のアーク時間が経過した後に、溶接ガン８２のソレノイドの電源が切られ、ガンスプリングがスタッドをワークに形成された溶融池内に押し込む。

【0070】

次のステップであるセルバランシング及び充填の一時停止は、溶接プロセスの開始の結果として発生する。このとき、ＳＷＢＣＳ４２によるセルバランシング（本明細書で説明されるような）は、一時停止または停止され得る。この一時停止または停止により、ＬＦＰバッテリー３８は、充電システムまたはＳＷＢＣＳ４２から電流を引き出すことなく、溶接電流を独立して供給することができる。

【0071】

次のステップである、低電流の調整（高ゲイン）は、パイロット電流と呼ばれる比較的低い電流として発生し、溶接ガン８２によって短絡回路内に流れ、次のステップで、スタッドがワークから僅かな距離だけ持ち上げられる時、ＳＷＢＣＳ４２によって維持（すなわち調整）される。

【0072】

スタッドとワークの間に低電流（パイロット電流）の流れが確立されると、リフトスタッド（ガンソレノイドへの通電）ステップが生じる。溶接ガン８２が通電されると、その結果、スタッドとワークとの間の短い距離にアークが形成される。ＳＷＢＣＳ４２は、溶接放電電流の流れ及びアーク溶接電圧を判定する（すなわち、監視する）ことによって、アークが形成されているか否かを判定する。ＳＷＢＣＳ４２が、溶接電流センサ５２を介してアーク電圧及び溶接電流を測定することによりアークが描かれた（ドローンされた）と判定する場合、プロセスは次のステップに続く。

【0073】

次のステップでは、パイロットアークが描かれた後に、設定点電流の調整（低ゲイン）が行われる。ＳＷＢＣＳ４２は、溶接時間を設定するために、内部的に設定される（すなわち、所定の時間）、または、ＬＣＤユーザインタフェース８０を使用してオペレータ／ユーザによって設定される、タイマー機能を利用する。溶接時間は、ＬＣＤユーザインタフェース８０に表示される。従って、ＳＷＢＣＳ４２は、スタッドとワークとの間で溶接アークが描かれる（または存在する）時間の長さ、及びアークが終了する時間、を制御する。例えば、ＳＷＢＣＳ４２は、１００ミリ秒という短い溶接アーク時間の長さを制御する。プログラムされた時間が経過したことをＳＷＢＣＳ４２が判定すると、プロセスは、次のステップであるドロップスタッド（ガンソレノイドの通電を切る）に進む。

【0074】

ドロップスタッド（ガンソレノイドの通電を切る）ステップでは、別のタイマー機能がＳＷＢＣＳ４２によって使用され、スタッドがワークに押し込まれた後で電流が維持される時間の長さを決定する。電流がスタッドを介してワークに流れる時間は、ＳＷＢＣＳ４２によって監視される。当該時間が経過すると、ＳＷＢＣＳ４２はスタッドからワークへの電流の流れを停止し、スタッドとワークとを接合する溶接が形成される。

【0075】

この時点で、ＳＷＢＣＳ４２は、入力検知制御システムボード６２上の接触検知機能に基づいて、ガンチャックと溶接スタッドとの間に接触があるか否かを判定する。ＳＷＢＣＳ４２は、溶接ガン８２のチャックが溶接スタッドとまだ接触しているか否かを判定し続ける。溶接ガン８２がもはや溶接スタッドと接触していない場合、ＳＷＢＣＳ４２は、溶接ガン８２のトリガーが（オペレータ／ユーザなどによって）解放されたか否かを判定する。溶接ガン８２のトリガーが解放された場合、ＳＷＢＣＳ４２の溶接プロセスは終了する。

【0076】

図１０は、ＬＣＤユーザインタフェース８０の例示的な視覚的読み出しを示す。ＬＣＤユーザインタフェース８０は、複数のタッチスクリーンを含み、そのうちの１つが図１０に示されている。ＬＣＤユーザインタフェース８０に表示される情報は、少なくとも、ＳＷＢＣＳ４２によって、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に表示するために、ＬＣＤユーザインタフェースボード９８に提供されるが、溶接機２０の他のコンポーネントも、ＬＣＤユーザインタフェース８０及び／またはＬＣＤユーザインタフェースボード９８を、単独で、またはＳＷＢＣＳ４２と組み合わせて、利用する。ＬＣＤユーザインタフェース８０は、溶接機２０の周りに配置されてＬＣＤユーザインタフェース８０と相互作用するべく連動してまたは単独で利用される補助制御装置を含むことも考えられる。図１０に示す例示的なタッチスクリーンでは、調整溶接電流制御部１２０が提供される。調整溶接電流制御部１２０を押すことにより、オペレータ／ユーザは、次の溶接で使用され、ＬＣＤユーザインタフェース８０に電流レベル１３２として表示される電流を増減する。

【0077】

システム設定制御部１２２が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、システム設定制御部１２２は、ギヤ歯車で表されているが、他のアイコンが使用されてもよい。システム設定制御部１２２を押すことにより、オペレータ／ユーザは、１または複数の追加のタッチスクリーンをＬＣＤユーザインタフェース８０に表示させる。これらの追加の画面は、例えば、溶接機２０の溶接プロセスの総数を追跡する溶接総数カウンター、特定のオペレータ／ユーザによる溶接プロセスの総数を追跡すると共にリセットオプション（特定のタスクのためのオペレータ／ユーザによる溶接の数を追跡するなど）を含むユーザ溶接カウンター、溶接機２０を工場出荷時のデフォルト設定に戻す工場デフォルトオプション、溶接機２０のサービス及び／またはメンテナンスを実行するために認証されたサービス技術者によって使用されるサービス設定パスワード入力オプション、オペレータ／ユーザがＬＣＤユーザインタフェース８０に溶接電圧を表示することを切り替えることを許容するディスプレイ電圧オプション、を含む。

【0078】

エラー／通知制御部１２４が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、エラー／通知制御部１２４は、ベルで表されているが、他のアイコンが使用されてもよい。エラー/通知制御部１２４を押すことにより、オペレータ／ユーザは１または複数の追加のタッチスクリーンをＬＣＤユーザインタフェース８０に表示させる。これらの追加の画面は、例えば、溶接機２０の動作に関するエラーメッセージまたは他の通知の詳細を含み、オペレータ／ユーザに追加情報を提供したり、オペレータ／ユーザに応答することを要求する。

【0079】

ロック／ロック解除制御部１２８が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、ロック／ロック解除制御部１２８は、南京錠で表されているが、他のアイコンが使用されてもよい。ロック／ロック解除制御部１２８を押すことにより、オペレータ／ユーザは１または複数の追加のタッチスクリーンをＬＣＤユーザインタフェース８０に表示させる。これらの追加の画面は、例えば、オペレータ／ユーザによって起動にされる場合に、ＬＣＤユーザインタフェース８０をロックして、オペレータ／ユーザによって行われた設定への不所望の変更、例えば溶接プロセス中のオペレータ／ユーザによるＬＣＤユーザインタフェース８０の偶発的な接触による、を防ぐロック／ロック解除トグル制御部を含む。

【0080】

プリセット制御部１３０が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、プリセット制御部１３０は、３×３の立方体で表されているが、他のアイコンが使用されてもよい。プリセット制御部１３０を押すことにより、オペレータ／ユーザは１または複数の追加のタッチスクリーンをＬＣＤユーザインタフェース８０に表示させる。これらの追加の画面は、例えば、オペレータ／ユーザが溶接機２０に記憶されているプリセットを記憶（保存）及び／または呼び出すための制御部を含むプリセット制御画面を含む。例えば、溶接設定は、オペレータ／ユーザによって保存及び／または呼び出し可能な、溶接時間、溶接電流、リフト高さ、及びプランジ深度、を含むが、これらに限定はされない。

【0081】

調整溶接時間制御部１４４が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。調整溶接時間制御部１４４を押すことにより、オペレータ／ユーザは、次の溶接のためであってＬＣＤユーザインタフェース８０にタイマー１３４として表示される溶接時間を増減する。

【0082】

バッテリー充電レベル１３６が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、バッテリー充電レベル１３６は、定形化されたバッテリーで表されているが、他のアイコンが使用されてもよい。バッテリー充電レベル１３６は、バッテリー充電レベルを表すために定形化されたバッテリーの内部を選択的に表示することによって、オペレータ／ユーザに表示される（例えば、半分満杯の内部は、半分レベルのバッテリー充電を表す）。

【0083】

溶接結果制御部１３８が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、溶接結果制御部１３８は、グラフで表されているが、他のアイコンが使用されてもよい。溶接結果制御部１３８を押すことにより、オペレータ／ユーザは１または複数の追加のタッチスクリーンをＬＣＤユーザインタフェース８０に表示させる。これらの追加の画面は、例えば、オペレータ／ユーザが確認できるように、以前の溶接の詳細を詳述する画面を含む。

【0084】

溶接プロセスモニタ１４０が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、溶接プロセスモニタ１４０は、グラフで表されているが、他のアイコンが使用されてもよい。溶接プロセスモニタ１４０を押すことにより、オペレータ／ユーザは１または複数の追加のタッチスクリーンをＬＣＤユーザインタフェース８０に表示させる。これらの追加の画面は、例えば、以前の溶接の結果として溶接波形のビューをオペレータ／ユーザに提供するチャートを含む。当該チャートは、溶接電流と溶接ガンの動きとのオーバーレイを含み得る。

【0085】

溶接ガン状態インジケータ１４２が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。この実施形態では、溶接ガン状態インジケータ１４２は、グラフィックインジケータ上のそれぞれのセクションを照明することにより、接触状態（ワークとの）、ガントリガー状態、及び／または、コイル状態、を表示する。

【0086】

スタッドエキスパート制御部１４３が、ＬＣＤユーザインタフェース８０上に提供されている。スタッドエキスパート制御部１４３を押すことにより、オペレータ／ユーザは１または複数の追加のタッチスクリーンをＬＣＤユーザインタフェース８０に表示させる。これらの追加の画面は、例えば、オペレータ／ユーザがスタッド直径を入力し、入力された当該スタッド直径に対応する溶接時間及び溶接電流の正しい設定を受け取ることを許容する画面を含む。

【0087】

明らかに、添付の特許請求の範囲の範囲内において、本開示の多くの修正及び変更が、前述の教示に照らして可能であり、具体的に説明されたものとは別の方法で実施され得る。これらの先行する言及は、本発明の新規性がその有用性を発揮する任意の組み合わせを網羅するものと解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図10】