[发明专利]使用热处理炬的材料处理的优化及控制

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。