使用热处理炬的材料处理的优化及控制的利记博彩app
【专利摘要】提供一种用于热处理炬的可消耗部件。所述可消耗部件包括可消耗部件主体以及信号装置，所述信号装置位于可消耗部件主体内或其上，用于发送与可消耗部件相关联的信号。所述信号可不依赖于可消耗部件的可检测的物理特性。
【专利说明】使用热处理炬的材料处理的优化及控制
【技术领域】
[0001]本发明大致涉及使用与热处理炬的可消耗部件相关联的信号对材料处理进行控制和优化。
【背景技术】
[0002]热处理炬，诸如等离子弧炬，被广泛应用于材料的加热、切割、开槽以及标记。等离子弧炬通常包括电极、具有安装在炬主体内的中央出口孔的喷嘴、电连接件、冷却通路以及弧控制流体(例如，等离子气体)通路。任选地，采用涡流环控制电极和喷嘴之间所形成的等离子室中的流体流动模式。在一些炬中，可使用保持帽保持等离子弧炬中的喷嘴和/或涡流环。在操作中，炬生成等离子弧，其是具有高温和足够的动量以协助去除熔融金属的离子化气体的压缩射流。
[0003]典型地，等离子弧炬包括多个可消耗部件。由于特定处理的限制(诸如，切割材料的类型和/或期望切割形状)，每个可消耗部件可被选择用于实现最佳性能(例如，最佳的电流等级、最大寿命等)。把错误的可消耗部件安装到炬中可导致切割质量差以及切割速度降低。此外，错误的可消耗部件可减少可消耗部件寿命，并导致过早的可消耗部件故障。甚至当正确的可消耗部件被安装在炬中时，对操作者来说，可能难以手动配置和优化对应于所选择的可消耗部件组的炬操作参数。此外，对炬部件的制造商来说，如果售后的可消耗部件被用于炬系统，则可能难以保证性能。
【发明内容】
[0004]因此，在等离子弧炬中，需要检测不兼容可消耗部件的系统和方法。此外，系统和方法都需要自动调整炬的操作参数，以提高切割质量，并且延长可消耗部件的寿命。具体地，系统和方法需要高效地在炬系统的各个部件之间传送信息，以便于操作控制和优化。
[0005]一方面，提供一种热处理炬的可消耗部件。所述可消耗部件包括可消耗部件主体以及信号装置，所述信号装置位于可消耗部件主体上或内部，用于发送与可消耗部件相关联的信号。所述信号不依赖于可消耗部件的可检测的物理特性。
[0006]另一方面，提供一种用于传送与包括信号接收器的热处理炬的可消耗部件有关的信息的方法。所述方法包括将信号接收器和可消耗部件安装到炬中。所述可消耗部件具有与其附连的信号部件。所述信号部件适于产生传送与可消耗部件有关的信息的信号。所述方法还包括将信号从信号部件传递到信号接收器。
[0007]另一方面，提供一种用于传送与热处理炬有关的信息的系统。所述系统包括从包括电极、喷嘴、防护罩、保持帽、焊嘴以及涡流环的组中选择出的至少一个可消耗部件以及信号检测器。所述系统还包括附连到所述至少一个可消耗部件的至少一个信号装置，用于将与所述至少一个可消耗部件有关的信息传送到信号检测器。所述系统还包括耦合到信号检测器的控制器，用于i)接收来自所述至少一个信号装置的信息，以及ii)将所述信息的至少一部分发送到处理器、气体控制台、排样软件(nesting software)、高度控制器和驱动电机中的至少一个。处理器、气体控制台、排样软件、高度控制器和驱动电机中的至少一个基于所述信息调整炬操作。
[0008]在其它示例中，以上方面中的任何一个可包括如下特征中的一个或多个。在一些实施例中，信号装置为射频识别(RFID)标签，用于存储分配给所述可消耗部件的信息。在一些实施例中，信号为无线电信号、气动信号、磁信号、光信号或液压信号中的一个。在一些实施例中，炬为等离子弧炬。
[0009]在一些实施例中，由信号装置发送的信号标识可消耗部件类型所特有的至少一个特征。可消耗部件的类型可包括喷嘴、保护罩、电极、内保持帽、外保持帽、涡流环、焊嘴或可更换的炬主体。由信号装置发送的信号还可标识可消耗部件所特有的至少一个特征。
[0010]在一些实施例中，信号装置位于主体的表面，以最小化炬操作期间的热暴露。这个表面可与炬的冷却机构相邻，远离炬的等离子弧，或在炬的O环形通道中，或它们的组合。所述信号装置可由另一个炬部件防护，以最小化信号装置对热能、辐射、有害气体、或高频能量中的至少一个的暴露。
[0011]在一些实施例中，信号装置适于在等离子弧点燃之前、期间或之后，或它们的组合时发送信号。在一些实施例中，在可消耗部件安装在炬中之后，信号装置发送的信号可从炬内部读取。在可消耗部件安装在炬中之后，信号装置发送的信号也可从炬外部读取。
[0012]在一些实施例中，信号部件包括用于测量可消耗部件的物理修改的传感器。物理修改可包括用于限制从中通过的气体流量的可消耗部件的修改。
[0013]另一方面，提供一种用于识别包括炬的热处理系统中的可消耗部件的方法。所述方法包括提供具有第一特性的第一可消耗部件和具有第二特性的第二可消耗部件。第二特性与第一特性不同，且第一或第二特性中的至少一个不依赖于所测量的对应可消耗部件的物理性质。所述方法还包括将第一和第二可消耗部件中的至少一个安装到炬中。所述方法进一步包括通过第一方法将关于第一可消耗部件的第一特性或第二可消耗部件的第二特性中至少一个的信息传送到控制器。
[0014]在一些实施例中，所述方法包括通过第一方法将关于第一可消耗部件的第一特性以及所述消耗部件的第二特性的信息传送到控制器。
[0015]在一些实施例中，所述方法进一步包括通过第一方法将关于第一可消耗部件的第一特性的信息传送到控制器，以及通过第二方法将关于第二可消耗部件的第二特性的信息传送到控制器。第二方法与第一方法不同。第一方法可包括使用耦合至第一可消耗部件的第一信号装置将第一特性作为第一信号发送。第二方法可包括使用耦合至第二可消耗部件的第二信号装置将第二特性作为第二信号发送。所述第一或第二信号包括气动信号、无线电信号、光信号、磁信号或液压信号。
[0016]在一些实施例中，第一可消耗部件和第二可消耗部件基本上是相同的。在一些实施例中，第一方法包括使用耦合到第一可消耗部件或第二可消耗部件中的至少一个的信号装置将信息作为信号传送。所述信号可为气动信号、无线电信号、光信号、磁信号或液压信号。
[0017]还应当理解的是，本发明的各个方面和实施例能够以各种方式进行组合。基于本说明书的教导，本领域的普通技术人员可以容易地确定如何将这些不同的实施例组合。例如，在一些实施例中，以上方面中的任何一个可包括一个或多个上述的特征。本发明的一个实施例可以提供全部上述特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]通过参照以下结合附图的描述，可以更好地理解如上所述的本发明的优点以及进一步的优点。附图未必按比例绘制，而是重点通常放在说明本发明的原理上。
[0019]图1示出了示例性的等离子弧炬的横截面视图。
[0020]图2示出了示例性的通信网络。
[0021]图3示出了各种可消耗部件的改变的几何形状。
[0022]图4示出了使用图2的通信网络控制等离子弧炬操作的示例性热处理系统。
【具体实施方式】
[0023]图1是示例性的等离子弧炬100的横截面视图，所述等离子弧炬100包括炬主体102和炬尖端104。炬尖端104包括多个可消耗部件，例如，电极105、喷嘴110、保持帽115、涡流环120以及防护罩125。炬主体102大致为圆柱形，支撑电极105和喷嘴110。喷嘴110与电极105隔开，并具有安装在炬主体102内的中央出口孔。涡流环120安装到炬主体102，并具有一组径向偏移或倾斜的气体分配孔127，其赋予等离子气流切向速度分量，促使等离子气流形成涡流。防护罩125(还包括出口孔)被连接(例如，螺纹连接)到保持帽115。所示的保持帽115为牢固连接(例如，螺纹连接)到喷嘴110的内保持帽。在一些实施例中，外保持帽(未示出)相对于防护罩125被固定。炬100还可以包括电气连接件、冷却通道、弧控制流体(例如，等离子气体)通道以及电源。在一些实施例中，可消耗部件包括焊嘴，其是用于传递点燃的焊接气体的喷嘴。
[0024]在操作中，等离子气体流过涡流环120中的气体分配孔127和气体入口管(未示出)。从那里，等离子气体流入等离子腔室128并穿过喷嘴110和防护罩125的出口孔流出炬100。电极105和喷嘴110之间首先产生引导弧。引导弧使穿过喷嘴出口孔和防护罩出口孔的气体离子化。弧然后从喷嘴110传送到工件(未示出)，用于热处理(例如，切割或焊接)所述工件。注意的是，图示的炬100的细节(包括部件的布置、气体和冷却流体流动的方向及电连接件)可采取各种形式。
[0025]不同的操作过程通常需要不同的防护和/或等离子气体的流量，其需要不同的可消耗部件组。这导致各种可消耗部件在本领域被使用。为达到最佳的切割性能，使用正确的可消耗部件并适当地匹配它们是必要的。可消耗部件不匹配(例如，将被制造用于在65安培操作的可消耗部件用于在105安培进行操作的炬中)可导致消耗部件寿命短和/或等离子弧炬的性能差。
[0026]图2示出了本发明的示例性通信网络200。通信网络200包括一个或多个信号装置202，均被分配给热处理炬(诸如，图1的等离子弧炬100)的可消耗部件。示例性的可消耗部件包括电极105、喷嘴110、保持帽115、涡流环120以及防护罩125。在一些实施例中，信号装置202是电可写装置，其被配置为以一个或多个信号的形式发送与可消耗部件有关的信息。例如，信号装置202可为射频识别(RFID)标签或卡、条形码标记或标签、集成电路(IC)板等。在一些实施例中，信号装置202为检测器(例如，传感器)，用于检测可消耗部件的物理特性和以一个或多个信号的形式发送所检测的信息。通信网络200还包括至少一个接收器204，用于i)接收由信号装置202发送的信号，ii)提取由所述信号传送的数据，以及iii)将提取的数据提供给处理器206用于分析和进一步的动作。所述处理器206可以是数字信号处理器(DSP)、微处理器、微控制器、计算机、计算机数字控制(CNC)机床、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)等。
[0027]在一些实施例中，每个信号装置202采用与所述信号装置202所被分配到的可消耗部件相关的信息编码。编码的信息可为通用的或固定的信息，诸如可消耗部件的名称、商标、制造商、序列号、和/或类型。编码的信息例如可包括通常指示所述可消耗部件是喷嘴的型号。在一些实施例中，编码的信息是可消耗部件所特有的，诸如可消耗部件的金属成分；可消耗部件的重量；可消耗部件被制造的日期、时间和/或地点；可消耗部件的负责人员等。例如，编码的信息可提供每个制造的炬部件所特有的序列号，以区分例如喷嘴类型A，序列#1与喷嘴类型A，序列#2。
[0028]在一些实施例中，在制造对应的可消耗部件时信息被编码到信号装置202。信息也可在可消耗部件的寿命期间被编码到信号装置202，诸如在每个可消耗部件使用后。这种信息可包括可消耗部件使用的日期、时间和地点；在使用期间检测到的任何异常；和/或使用后可消耗部件的状况，使得可创建日志用于预测与可消耗部件相关联的故障事件或寿命终止事件。
[0029]被编码到信号装置202的信息也可指定操作参数。例如，对于与防护罩125相关联的信号装置202，编码到信号装置202的数据可指示防护气体的类型和/或适当的气体流量以用于防护罩125。在一些实施例中，信号装置202的编码的数据提供关于其它相关炬部件的信息。例如，编码的数据可标识其它的炬部件，所述炬部件与所分配的可消耗部件兼容，协助炬中整个可消耗部件组的安装以达到某种性能指标。
[0030]在一些实施例中，信号装置202包括与对应的可消耗部件有关的信息，所述信息不依赖于可消耗部件的可检测的物理特性。可消耗部件的可检测的物理特性的示例包括磁性质、表面反射率、密度、声学性质以及由安装在炬中的检测器所测量的可消耗部件的其它触觉特征。因此，不依赖于可消耗部件的可检测的物理特性的可消耗部件的数据的示例可包括可消耗部件的名称、类型、制造商、制造日期、制造地点、序列号，或可消耗部件的其它非触觉特征。在一些实施例中，在它被安装到炬中之前，信号装置202存储预先收集的可消耗部件的信息(包括物理特性)，但信号装置202未被配置为有源测量或检测物理特性。然而，信号装置202可存储关于可消耗部件的由另一装置(诸如，由传感器)测量或检测到的物理特性。通常，信号装置202主要用于数据存储目的。
[0031]在一些实施例中，信号装置202位于炬100内部或其上。例如，信号装置202可附连到可消耗部件的表面，所述可消耗部件最终安装在炬尖端104的内部。信号装置202也可附连到炬100内部的部件，而不是所分配的可消耗部件。例如，当信号装置202被分配用于存储关于电极105的数据时，信号装置202可附着到保持帽115的表面。在一些实施例中，信号装置202被耦合到未物理地关联于炬100的外部源。例如，信号装置202可附连到用于存储可消耗部件的封装，并且一旦信号装置被安装在炬100中，则远离所述可消耗部件。如果信号装置202位于炬100内部，信号装置202所附连的表面可被选择用于减少或以其它方式最小化炬100操作期间的热暴露。例如，信号装置202可位于冷却机构附近，远离等离子弧，和/或在炬100的ο环形通道中，以减少或最小化热暴露。此外，信号装置202可涂覆有热保护材料，以防止装置在炬操作期间过热。通常，信号装置202可处于诸如由另一炬部件防护，以最小化对热能、辐射、有害气体(例如，臭氧)，和/或高频能量的暴露。
[0032]在一些实施例中，信号装置202被设计为耐用的，即在一个或多个炬点燃期间或之后可操作。在一些实施例中，在每次炬使用之后或数次使用之后，信号装置202用完即可丢弃。在一些实施例中，例如，当可消耗部件被首次制造时，信号装置202可写入一次以编码与可消耗部件有关的信息。在一些实施例中，信号装置202可多次写入，诸如，贯穿对应的可消耗部件的寿命。
[0033]在通信网络200中，信号装置202可采用一个或多个信号的形式将其存储的信息无线发送给接收器204。接收器204适于处理这些信号，以提取与可消耗部件有关的数据，并将数据转发给处理器206用于分析。在一些实施例中，接收器204位于等离子弧炬100中或其上。例如，接收器204可位于炬主体102中。在一些实施例中，接收器204位于炬100外部，诸如，附连到电源模块、气体控制台、处理器206等。
[0034]在一些实施例中，至少一个信号装置202为RFID标签，并且接收器204为用于询问RFID标签的读取器。在这种实施例中，RFID标签包括用于存储信息的微型芯片，和用于接收和发送RF信号的天线。读取器可包括:1)用于发送RF信号至RFID标签以询问所述标签的天线，以及2)用于在将由RFID标签发送的响应转发至处理器206之前解码所述响应的部件。RFID标签可以是有源或无源的。有源RFID标签包括电池，用于产生更强的电磁返回信号给读写器，从而增加了 RFID标签和读取器之间的可能发送距离。RFID标签和读取器之间的距离可以从少于I英寸到100英尺或更大，取决于功率输出、所使用的射频以及RF信号需要传输通过的材料的类型。在一个示例中，RFID标签和对应读取器的天线之间的距离可约为2-4cm。读取器天线和其余的读取器部件不需要在同一封装中。例如，读取器天线可位于炬主体102上或其内部，而其余的读取器部件位于炬100的外部。使用RFID标签是有利的，因为它不需要与读取器直接接触(例如，经由导线)，或直接视线(例如，经由光信号)，并且非常适合于在恶劣环境中使用。
[0035]在一些实施例中，信号装置202是检测器(例如，传感器)，用于检测可消耗部件的至少一个物理标记，以通过其类型唯一地或个别地识别可消耗部件。例如，物理标记可以是可消耗部件的物理改变。如图3所示，消耗部件的识别通过改变可消耗部件的几何形状来实现，使得当它被安装在炬100中时，其影响相邻的冷却剂通道402的壁，这进而改变流过其中的冷却剂的速率。具体而言，冷却通道402的改变部分可限制冷却剂的流量。信号装置202可用于测量根据冷却剂流量的压力变化。因此，所测量的冷却剂的压力变化用作可消耗部件的识别。如图3所示的另一个示例中，与阀门和流量计连接的辅助通气管线404被附连到喷嘴110，以识别喷嘴110。阀门在等离子弧点燃之前开启，并且辅助通气管线流量在净化循环期间根据等离子压力由信号装置202测量。因此，所测量的流量用作喷嘴110的识别。在另一个示例中，可在外保持帽中钻一个或多个唯一大小的计量孔(未示出)，从而一旦其被安装在炬100中，识别所述帽。每个计量孔的尺寸被配置为唯一地影响截止阀的压力和/或防护气体的流量。因此，在引导弧点燃前，信号装置202以预流程序所采取的这些测量，用于识别外保持帽。
[0036]在又一示例中，可通过测量可消耗部件相对于参考炬基准的长度识别防护罩125。在示例性的测量过程中，炬高度控制器用于确定已知的炬在其处点燃并开始切割工件的高度。这个高度可以用作参考炬基准。然后，在未识别的可消耗部件被安装到炬中之后，确定相对于参考基准的高度。因此，涉及两种高度的简单计算可用来确定未识别可消耗部件的相对长度。进而，通过例如参考将相对的可消耗部件长度与可消耗零件相关的查找表，相对可消耗部件长度可被用于识别可消耗部件。
[0037]在一些实施例中，信号装置202为条形码，其提供与对应的可消耗部件有关的数据的光学机器表示。条形码可由接收器204以条形码读取器的形式读取。通常，信号装置202可采用任何机器可读信号的形式传送与可消耗部件有关的数据，包括无线电信号、光学或其它基于光的信号(例如，红外信号或紫外信号)、磁信号、气动信号，或液压信号。
[0038]在一些实施例中，单个信号装置202被分配给炬的每个可消耗部件，以发送与对应可消耗部件有关的相干信息。在一些实施例中，两个或多个信号装置202被分配给相同的可消耗部件，以发送与所述可消耗部件有关的不同信息。例如，一个信号装置202可发送可消耗部件类型所特有的信息，诸如，所述可消耗部件类型的型号和操作参数，而另一信号装置202可发送可消耗部件自身所特有的信息，诸如，可消耗部件的重量和使用历史。在一些实施例中，通信网络200中的信号装置202使用不同的数据发送模式。例如，当一个信号装置202发送作为RF信号的数据时，另一个信号装置202发送作为光信号的数据。在一些实施例中，网络200包括多个接收器204。每个接收器204被配置(例如，调谐)成从一个或多个信号装置202读取信号，并将提取的数据发送给处理器206。在一些实施例中，单个接收器204用于读取来自通信网络200中所有信号装置202的信号。处理器206从而可同时处理与多个可消耗部件相关联的数据。
[0039]图4是使用图2的通信网络来控制热处理炬(诸如，图1的等离子弧炬100)的操作的示例性热处理系统300。等离子弧炬100可包括一个或多个可消耗部件，其包括喷嘴110、电极105、防护罩125、内保持帽115以及外保持帽302。至少一个信号装置202被分配给至少一个可消耗部件，用于经由接收器204将关于对应可消耗部件的信息发送给处理器206。系统300还包括电源304，用于提供在炬100中产生等离子弧所需的电流。从信号装置202收集的关于相应可消耗部件的数据可被处理器206用于控制和优化等离子电源304、电机和驱动器306、气体控制台308、高度控制器310和排样软件312中的至少一个的操作。
[0040]处理器206可位于等离子弧炬100的内部或外部。在一些实施例中，处理器206容纳在电源304中。在一些实施例中，等离子电源304、电机和驱动器306、气体控制台308、高度控制器310和排样软件312中的每一个容纳至少一个处理器，用于处理来自信号装置202的数据，以控制相应模块304、306、308或310的功能。
[0041]基于从信号装置202收集的信息，处理器206可同时或基本同时并且实时或基本实时地调节许多等离子系统的功能。这些系统功能包括，但不限于，启动序列、CNC接口功能、气体和操作参数，以及关断序列。在一些实施例中，处理器206使用可消耗部件信息来自动设置系统300的各种参数。在一些实施例中，处理器206使用可消耗部件信息来验证系统300的某些预置参数是否与炬100内部的可消耗部件兼容。例如，基于所收集的关于炬100的多个可消耗部件的数据，处理器206可以控制和验证以下系统部件的一个或多个:i)用于调节炬100供电的电源304的设置，ii)用于处理工件的排样软件312的设置，iii)用于控制提供给炬100的防护和/或等离子气体的气体控制台308的设置，iv)用于调整炬100和工件之间高度的高度控制器310的设置，以及V)各种电机和驱动器306的设置。
[0042]在一些实施例中，基于从一个或多个信号装置202收集的数据，处理器206与排样软件312进行交互，以自动选择设置处理工件参数的切割程序，诸如，切割速度、方向、路径、排样序列等。切割程序还可根据所收集的可消耗部件数据为炬定义气体种类、气体压力和/或流量设置和高度控制设置。传统上，当一组可消耗部件装配到炬中时，操作者需要手动配置排样软件312，以通过给软件提供信息来为炬创建切割程序，所述信息包括所处理的工件材料的类型和厚度、所使用的气体的类型，以及所述可消耗部件组的电流额定值。特别是，操作者需要给处理器206手动输入可消耗部件组的电流额定值。在本发明中，因为每个可消耗部件的电流额定值信息被存储在至少一个信号装置202中，处理器206可从一个或多个信号装置202电气收集这种信息，并自动确定适当的当前设置，而没有用户输入。
[0043]在一些实施例中，基于所收集的可消耗部件的数据，通过考虑到来自信号装置202的可消耗部件的数据和用户输入的操作参数(包括所切割工件的特性以及期望的切割形状)，处理器206从排样软件312中选择合适的切割程序。例如，操作者可首先发送通用的程序文件到排样软件312。所述通用程序文件指定随着不同的可消耗零件而变化的每个工件厚度、可变切割速度、气体流量、切缝补偿，炬高度等。因此，在使用信号装置202识别可消耗部件之后，处理器206与通用程序文件进行交互以配置炬的切割程序。在一些实施例中，在创建切割程序之后，处理器206使用从信号装置202收集的可消耗部件的数据来验证适合所述程序的炬中是否安装了正确的可消耗部件。此外，处理器206可指示排样软件312自动设置或更正程序的参数，以增强与加载到炬中的可消耗部件的兼容性。例如，与需要130A电流的可消耗部件相比，需要400A电流的可消耗部件具有较大的切缝和引入线。因此，如果炬中加载了 400A的可消耗部件，排样软件312可以选择较少的零件以适合于一套程序。
[0044]在一些实施例中，基于从一个或多个信号装置202收集的数据，通过验证和调整气体控制台设置，处理器206可操纵气体控制台308以控制到炬100的等离子和防护气体的流量。气体控制台308容纳用于等离子和防护气体流量控制的电磁阀、流量计、压力表和开关。例如，流量计用于为等离子和防护气体设置预流量以及削减流量。气体控制台308还可以具有多入口气体供应区域，其中等离子和防护气体连通。拨动开关可用来选择期望气体。等离子和屏蔽气体通过气体压力表监控。在一个示例中，与等离子弧炬100的防护罩125相关联的信号装置202可存储与适于与所述防护罩125—起使用的一种或多种防护气体的种类和成分有关的信息，连同防护气体的最佳流量设置。基于这个数据，处理器206可与气体控制台308交互，从而给等离子弧炬100提供处于最佳流量的合适的防护气体。
[0045]在一些实施例中，基于从一个或多个信号装置202收集的数据,处理器206操纵炬高度控制器310，所述炬高度控制器310设置炬100相对于工件的高度。炬高度控制器310可包括控制模块以通过调整间隔(即，炬100和工件之间的距离)在切割期间控制弧电压，从而维持预定的弧电压值。炬高度控制器310还可包括用于控制间隔的外部控制模块。炬高度控制器310还可包括升降机，其由控制模块通过电机或驱动器306控制，以相对于工件在垂直方向滑动炬100，从而在切割期间维持期望的电压。在一个示例中，基于从炬的可消耗部件收集的数据，炬高度控制器310可自动确定高度而将炬相对于工件顶部定位。因此，开始弧电压控制之前，炬高度控制器310无需为了设置合适的穿孔高度及切割高度而执行高度感测。
[0046]在一些实施例中，处理器206被配置为如果其确定安装在炬100中的可消耗部件彼此不匹配、与热处理系统300不兼容或与其它由操作者输入的预先选择的操作参数不一致，则防止热处理系统300在工件上开始操作。如果做出这种确定，处理器206可触发音频或视觉警报，其向操作者指示一个或多个所连接的可消耗部件不支持、以及所述可消耗部件应被更换或操作者的输入应被修改。另外，如果触发了警报，处理器206能够防止操作的开始。例如，如果由分配给防护罩125的信号装置202传送到处理器206的防护罩125的当前设置，与由对应于喷嘴110的不同或相同的信号装置202传送到处理器206的喷嘴110的当前设置不同，则处理器206可停止炬操作。
[0047]在一些实施例中，处理器206被配置为如果其确定炬100中安装的可消耗部件中至少一个不是由所接受的制造商制造或以其它方式支持的，则防止热处理系统300操作。例如，如果它未识别由可消耗部件的信号装置传送的制造商标识、序列号和/或零件编号，则处理器206可停止炬操作。因此，热处理系统300可用于检测和防止使用劣质或假冒的可消耗部件。
[0048]在一些实施例中，处理器206给操作员推荐一个或多个解决报警情况的补救动作。例如，处理器206可建议一个或多个可消耗部件安装在炬100中以避免与热处理系统300的其它部件的潜在的不匹配。处理器206可基于所安装可消耗部件组的额定值建议用于处理的工件的适合类型。处理器206可推荐切割序列，其调和所安装的可消耗部件的设置与操作者提供的设置。
[0049]通常，信号装置204可存储关于炬部件而非可消耗部件的信息。例如，信号装置204可存储关于炬主体102或关于一个或多个引线的信息。因此，如本领域技术人员将充分认识到的，图2的示例性通信网络200以及图3的结构可以容易地适用于存储关于任何炬部件的信息。
[0050]此外，如本领域技术人员将充分认识到的，在此所描述的本发明不仅适用于等离子切割装置，而且同样适用于焊接类型系统和其它热处理系统。在一些实施例中，在此所描述的发明被配置成采用多种切割技术进行操作，所述切割技术包括，但不限于，等离子弧、激光、氧燃料和/或水射流技术。例如，信号装置202可耦合到被配置为采用一种或多种切割技术进行操作的一个或多个可消耗部件。使用由信号装置202发送的信息，处理器206可以确定安装在炬中的可消耗部件是否与特定的切割技术兼容。在一些实施方式中，基于所选择的切割技术和可消耗部件的信息，处理器206可相应地设置或调整操作参数，诸如，可依据切割技术和可消耗部件而变化的工件上方切割头的高度。
[0051]例如，使用产生高压、高速水射流的水射流系统切割各种材料是已知。这些系统典型地通过将水或另一种适合的流体加压到高压力(例如，高达90，000磅每平方英寸或更大)并迫使流体以高速通过小喷嘴孔从而在小区域上集中大量的能量而起作用。磨料射流是一种类型的水射流，其可将磨料材料包括在流体射流内以用于切割较硬的材料。在一些实施例中，信号装置202被附连到水射流系统的可消耗部件，诸如，附连到水射流喷嘴、磨料射流喷嘴、用于混合磨料颗粒与流体的混合管，和/或一个或多个阀门和过滤器。与磨料射流喷嘴相关联的信号装置202可识别，例如，适于与喷嘴一起使用的磨料的类型、可被输送到喷嘴的加压流体的压力量，以及还可指示适于与特定的喷嘴一起使用的其它可消耗部件。用于给定水射流系统的特定可消耗部件组的组合的识别也可以被执行以验证与给定系统的兼容性，或限制操作条件和参数，诸如，最大压力或流量设置，或磨料的类型或量。
[0052]还应当理解的是，本发明的各个方面和实施例可采用各种方式进行组合。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员能够容易确定如何将这些不同的实施例进行组合。此夕卜，对本领域技术人员来说，在阅读本说明书的基础上修改可以出现。本申请包括这种修改,并且仅由权利要求的范围来限定。
【权利要求】
1.一种热处理炬的可消耗部件，包括: 可消耗部件主体；以及 信号装置，所述信号装置位于可消耗部件主体内或其上，用于发送与可消耗部件相关联的信号，所述信号不依赖于可消耗部件的可检测的物理特性。
2.如权利要求1所述的可消耗部件，其中信号装置包括射频识别(即瓜)标签。
3.如权利要求1所述的可消耗部件，其中由信号装置发送的信号标识可消耗部件类型所特有的至少一个特征。
4.如权利要求3所述的可消耗部件，其中可消耗部件的类型包括喷嘴、防护罩、电极、内保持帽、外保持帽、涡流环或焊嘴。
5.如权利要求1所述的可消耗部件，其中由信号装置发送的信号标识可消耗部件所特有的至少一个特征。
6.如权利要求1所述的可消耗部件，其中信号装置位于所述主体的表面，以使炬操作期间的热暴露最小化。
7.如权利要求6所述的可消耗部件，其中所述表面与炬的冷却机构相邻，远离炬的等离子弧，或在炬的0环形通道中，或它们的组合。
8.如权利要求6所述的可消耗部件，其中信号装置由另一个炬部件防护，以最小化信号装置对热能、辐射、有害气体、或高频能量中的至少一个的暴露。
9.如权利要求1所述的可消耗部件，其中信号装置适于在等离子弧点燃之前、期间或之后，或它们的组合时发送信号。
10.如权利要求1所述的可消耗部件，其中在可消耗部件安装在炬中之后，信号装置发送的信号可从所述炬内部读取。
11.如权利要求1所述的可消耗部件，其中在可消耗部件安装在炬中之后，信号装置发送的信号可从所述炬外部读取。
12.如权利要求1所述的可消耗部件，其中所述炬包括等离子弧炬。
13.一种用于传送与热处理炬的可消耗部件有关的信息的方法，所述热处理炬包括信号接收器，所述方法包括: 将信号接收器和可消耗部件安装到炬中，其中所述可消耗部件具有与其附连的信号部件，所述信号部件适于产生传送与可消耗部件有关的信息的信号；以及 将信号从信号部件传递到信号接收器。
14.如权利要求13所述的方法，其中可消耗部件包括电极、喷嘴、防护罩、涡流环、保持帽或可更换的炬主体中的一个。
15.如权利要求13所述的方法，其中信号部件包括即10标签，用于存储分配给所述可消耗部件的信息。
16.如权利要求13所述的方法，其中信号部件包括用于测量可消耗部件的物理修改的传感器，所述物理修改包括可消耗部件的用于限制从其中通过的气体的流量的修改。
17.如权利要求13所述的方法，其中信号包括无线电信号、气动信号、磁信号、光信号或液压信号中的一个。
18.一种用于传送与热处理炬有关的信息的系统，所述系统包括: 信号检测器； 至少一个可消耗部件，其从包括电极、喷嘴、防护罩、保持帽、焊嘴以及涡流环的组中选择； 至少一个信号装置，其附连到所述至少一个可消耗部件，用于将与所述至少一个可消耗部件有关的信息传送至信号检测器； 控制器，耦合到信号检测器，用于1)接收来自所述至少一个信号装置的信息；以及11)将所述信息的至少一部分发送到处理器、气体控制台、排样软件、高度控制器和驱动电机中的至少一个，其中，处理器、气体控制台、排样软件、高度控制器和驱动电机中的至少一个基于所述信息调整炬的操作。
19.一种用于识别包括炬的热处理系统中的可消耗部件的方法，所述方法包括: 提供具有第一特性的第一可消耗部件和具有第二特性的第二可消耗部件，其中第二特性与第一特性不同，且第一或第二特性中的至少一个不依赖于所测量的对应可消耗部件的物理性质； 将第一和第二可消耗部件安装到炬中；以及 通过第一方法将关于第一可消耗部件的第一特性或第二可消耗部件的第二特性中至少一个的信息传送到控制器。
20.如权利要求19所述的方法，其中第一方法包括使用耦合到第一可消耗部件或第二可消耗部件中的至少一个的信号装置将所述信息作为信号传送，所述信号为气动信号、无线电信号、光信号、磁信号或液压信号。
21.如权利要求19所述的方法，进一步包括 通过第一方法将关于第一可消耗部件的第一特性的信息传送到控制器；以及 通过第二方法将关于第二可消耗部件的第二特性的信息传送到控制器，其中第二方法与第一方法不同。
22.如权利要求21所述的方法，其中第一方法包括使用耦合至第一可消耗部件的第一信号装置将第一特性作为第一信号发送，第二方法包括使用耦合至第二可消耗部件的第二信号装置将第二特性作为第二信号发送，所述第一或第二信号包括气动信号、无线电信号、光信号、磁信号或液压信号。
23.如权利要求19所述的方法，进一步包括: 通过第一方法将关于第一可消耗部件的第一特性以及所述可消耗部件的第二特性的信息传送到控制器。
【文档编号】H05H1/34GK104322152SQ201380018721
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年1月14日 优先权日:2012年4月4日
【发明者】E·M·施普尔斯基, R·安德森, P·布拉汉, W·钱, S·利博尔德, G·贝斯特, J·林赛 申请人:海别得公司