專利名稱：等離子體電弧噴槍中的故障事件檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及等離子體電弧噴槍，且更具體地，涉及標(biāo)識(shí)等離子體電弧噴槍中的消耗件的故障事件。
背景技術(shù)：
等離子體電弧噴槍被廣泛地用于對(duì)材料的加熱、切割、刨削、和標(biāo)記。等離子體噴槍一般包括電極、安裝在噴槍本體內(nèi)的具有中間出口孔的噴嘴、電連接、用于冷卻的通道、和電弧控制液體(如，等離子氣體)的通道。任選地，采用渦流環(huán)來(lái)控制形成于電極和噴嘴之間的等離子體腔室中的流體流動(dòng)模式。在一些噴槍中，可使用抵蓋來(lái)將噴嘴和/或渦流環(huán)維持在該等離子體電弧噴槍中。在操作中，該噴槍產(chǎn)生等離子體電弧，電弧是具有高溫和高動(dòng)量的尚子化氣體的受限的噴射。等離子體電弧噴槍的消耗件易于故障。消耗件的壽命可隨機(jī)地波動(dòng)，這取決于數(shù)量眾多的可控和不可控的因素。檢測(cè)消耗件壽命結(jié)束或消耗件故障的能力可提供各種益處，包括通過(guò)增加自動(dòng)化機(jī)會(huì)來(lái)減少操作人員關(guān)注的需要、通過(guò)減少消耗件檢驗(yàn)來(lái)減少切割機(jī)閑置時(shí)間、通過(guò)減少過(guò)早更換消耗件來(lái)增加消耗件的有效壽命、通過(guò)減少中斷的(mid-cut)消耗件故障的可能性來(lái)增加產(chǎn)率、以及減少由消耗件故障引起的對(duì)于其他組件的損壞。示例性消耗件故障發(fā)生在由于電極上的鉿的腐蝕引起的、等離子體電弧噴槍的電極尖端(包括噴槍的發(fā)射器)被熔化且吹走的情況下。因此，電極本體不可再將尖端維持到位。在這個(gè)事件過(guò)程中，對(duì)于噴槍和消耗件的熱負(fù)載急劇地增加，因?yàn)殡娀‖F(xiàn)在直接與電極本體、噴嘴接觸，且可能與護(hù)罩接觸。因此，如果電弧沒(méi)有被及時(shí)切斷，此熱量可損壞其他噴槍組件，諸如渦流環(huán)、護(hù)罩、抵蓋，且最終損壞等離子體電弧噴槍自身。除了電極中發(fā)射器的缺失，其他消耗件故障包括有消耗件材料的大量損失或除了發(fā)射器之外的電極部分無(wú)法發(fā)射等尚子體電弧。消耗件故障還可發(fā)生在噴槍操作過(guò)程中將不正確的消耗件安裝在等離子體電弧噴槍的情況下。示例性等離子體電弧噴槍可在多個(gè)不同電流電平處操作，例如，65安培、85安培、或105安培。當(dāng)?shù)入x子體電弧噴槍在105安培操作時(shí)，噴槍要求比在65安培操作過(guò)程中更高的流速。由于對(duì)在不同電流電平處操作等離子體電弧噴槍所要求的變化的冷卻流和/或護(hù)罩流速，對(duì)于在每一個(gè)電流電平處的操作，需要不同的消耗件。進(jìn)一步，當(dāng)噴槍的其他操作參數(shù)(例如，安培數(shù)、材料類型、或應(yīng)用)被調(diào)整時(shí)，可能需要不同的消耗件。

發(fā)明內(nèi)容
存在研發(fā)用于及時(shí)診斷消耗件故障事件并采取合適動(dòng)作來(lái)防止對(duì)于其他噴槍組件的損壞的系統(tǒng)和方法的需要。這樣的診斷性和預(yù)防性方法是有利的，因?yàn)樗鼈儨p少了等離子體電弧噴槍的整體操作成本。這些方法對(duì)于將正確的消耗件與期望的噴槍操作匹配也是有價(jià)值的。故障事件(或情況)可指消耗件的故障、近乎故障、極為可能的故障、或可能的故障。在一個(gè)方面，提供了確定等離子體噴槍的消耗件的故障事件的方法。該方法包括在等離子體電弧噴槍的轉(zhuǎn)移弧模式過(guò)程中，監(jiān)測(cè)操作電流或操作電壓中的至少一個(gè)。該方法還包括確定何時(shí)與操作電流或操作電壓關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參數(shù)超過(guò)容限閾值達(dá)表示可能故障事件的時(shí)間段。該方法還包括當(dāng)至少一個(gè)參數(shù)超過(guò)容限閾值達(dá)該時(shí)間段時(shí)，切斷等離子體電弧噴槍的操作電流或操作電壓的至少一個(gè)。在另一個(gè)方面，提供了操作等離子體電弧噴槍的方法。該方法包括在等離子體電弧噴槍的轉(zhuǎn)移弧模式過(guò)程中確定操作信號(hào)以及計(jì)算與該操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的噪聲電平。該方法還包括確定何時(shí)該噪聲電平超過(guò)預(yù)定閾值達(dá)一時(shí)間段并且當(dāng)該噪聲電平超過(guò)該預(yù)定閾值達(dá)該時(shí)間段時(shí)提供故障信號(hào)。在另一個(gè)方面，提供了等離子體噴槍系統(tǒng)。該等離子體噴槍系統(tǒng)包括在等離子體電弧噴槍的轉(zhuǎn)移弧模式過(guò)程中確定操作信號(hào)的裝置以及用于計(jì)算與該操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的噪聲電平的裝置。該等離子體噴槍系統(tǒng)還包括用于確定何時(shí)該噪聲電平超過(guò)預(yù)定閾值達(dá)一時(shí)間段的裝置。該等離子體噴槍系統(tǒng)還包括當(dāng)該噪聲電平超過(guò)預(yù)定閾值達(dá)該時(shí)間段時(shí)用于提供故障信號(hào)的裝置。在一些實(shí)施例中，該等離子體噴槍系統(tǒng)還包括耦合至用于確定何時(shí)該噪聲電平超過(guò)預(yù)定閾值達(dá)該時(shí)間段的裝置的電源，從而當(dāng)該噪聲電平超過(guò)該預(yù)定閾值達(dá)該時(shí)間段時(shí)，該電源被關(guān)閉。在又一個(gè)方面，提供了一組件，其包括被有形地實(shí)現(xiàn)在信息載體中、在用于等離子體噴槍系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)上可運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品。該計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品包括用于使用等離子體電弧噴槍在工件上執(zhí)行操作的信息。該信息包括諸如如果與操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的噪聲電平超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)在執(zhí)行操作的同時(shí)關(guān)閉等離子體電弧噴槍的操作電流之類的指令。在又一個(gè)方面，提供了用于檢測(cè)等離子體電弧系統(tǒng)的消耗件的故障事件的方法。該等離子體電弧系統(tǒng)具有控制器和等離子體電弧噴槍。該方法包括，由該控制器為故障事件而監(jiān)測(cè)該等離子體電弧噴槍的操作電流或操作電壓中的至少一個(gè)?？赡芄收鲜录谋O(jiān)測(cè)包括以下的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)與操作電流關(guān)聯(lián)的第一參數(shù)，包括(a)電流幅值、(b)電流變化率、或(C)電流幅值波動(dòng)；或監(jiān)測(cè)與操作電壓關(guān)聯(lián)的第二參數(shù)，包括(a)電弧電壓幅值、(b)電弧電壓變化率、或(C)電弧電壓幅值波動(dòng)。該方法還包括一旦檢測(cè)到可能故障事件，就從控制器提供故障信號(hào)至該等離子體電弧系統(tǒng)。在又一個(gè)方面，提供了用于檢測(cè)等離子體切割噴槍中的消耗件的故障事件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括連接至等離子體系統(tǒng)的等離子體噴槍，且生成等離子體電弧。該等離子體噴槍包括消耗件組件。該系統(tǒng)還包括用于控制并監(jiān)測(cè)等離子體噴槍的操作電流或電弧電壓中的至少一個(gè)的可編程設(shè)備。該可編程設(shè)備適于檢測(cè)與消耗件組件關(guān)聯(lián)的故障事件并改變操作信號(hào)。在其他示例中，以上方面中的任何方面均可包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)特征。該時(shí)間段可約為I. 5毫秒?？苫诘入x子體噴槍的輸出電流確定容限閾值。在一些實(shí)施例中，如果輸出電流小于約45A,該容限閾值是約I. OA的電流閾值。在一些實(shí)施例中，如果輸出電流在約45A到約75A之間，該容限閾值是約I. 25A的電流閾值。在一些實(shí)施例中，如果輸出電流大于約75A，該容限閾值是約I. 5A的電流閾值。在一些實(shí)施例中，該容限閾值是約3V的電壓閾值。操作信號(hào)可以是操作電壓或操作電流。與操作電流關(guān)聯(lián)的參數(shù)可以是電流幅值、電流變化率、或電流幅值波動(dòng)。與操作電壓關(guān)聯(lián)的參數(shù)可以是電弧電壓幅值、電弧電壓變化率、或電弧電壓幅值波動(dòng)。該故障事件可包括電極中發(fā)射器的缺失、消耗件材料的大量損失、除了發(fā)射器之外的電極部件無(wú)法發(fā)射電弧、以及其組合。此外，故障事件可包括安裝對(duì)于等離子體噴槍的操作類型而言是錯(cuò)誤的消耗件。操作類型可以是切割操作、加熱操作、刨削操作、或標(biāo)記操作。在一些實(shí)施例中，為了檢測(cè)故障事件，與操作電流關(guān)聯(lián)的第一參數(shù)和與操作電壓關(guān)聯(lián)的第二參數(shù)都需要超過(guò)它們各自閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間段。故障信號(hào)可包括切斷等離子體電弧噴槍的操作電流、可聽(tīng)音、視覺(jué)信號(hào)、電子信號(hào)、改變等離子體電弧噴槍的至少一個(gè)操作參數(shù)、或其組合。


通過(guò)參考以下結(jié)合附圖的描述可更好地理解以上描述的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)連同其他優(yōu)點(diǎn)。附圖不一定是按比例繪制的，相反一般重點(diǎn)在于解說(shuō)本發(fā)明的原理。圖I示出用于診斷和防止等離子體電弧噴槍中的消耗件故障的示例性過(guò)程。圖2示出用于診斷和防止等離子體電弧噴槍中的消耗件故障的示例性計(jì)算機(jī)數(shù)值控制器(CNC)。圖3A和3B分別示出等離子體電弧噴槍的示例性電極電流和電極電弧電壓波形。圖4A和4B分別示出在圖3A和3B中的電極電流和電弧電壓的噪聲電平。圖5示出用于診斷和防止等離子體電弧噴槍中的消耗件故障的定時(shí)器信號(hào)和標(biāo)志信號(hào)。圖6A-E示出使用和不使用本發(fā)明的故障檢測(cè)系統(tǒng)的示例性消耗件。圖7示出用于測(cè)量在等離子體電弧噴槍的噴嘴和電極之間的電壓的示例性電路。圖8示出由本發(fā)明的示例性壓力損失檢測(cè)系統(tǒng)生成的波形。圖9示出在電極的點(diǎn)蝕深度與噴嘴電極間電壓(VNE)之間的示例性關(guān)系。圖10示出VNE和等離子體入口壓力之間的示例性關(guān)系。圖11示出在示例性等離子體電弧噴槍操作過(guò)程中生成的信號(hào)。圖12示出示例性圖形用戶界面。圖13示出另一個(gè)示例性圖形用戶界面。
具體實(shí)施例方式圖I示出用于診斷和防止消耗件故障事件(或情況)的示例性過(guò)程。該過(guò)程開(kāi)始(步驟102)于確定等離子體電弧噴槍是否在弧轉(zhuǎn)移模式中操作(步驟104)。例如，當(dāng)噴槍被用于切割、刨削、標(biāo)記、或加熱材料時(shí)，該噴槍處于弧轉(zhuǎn)移模式中。如果該等離子體電弧噴槍未處于弧轉(zhuǎn)移模式中，該過(guò)程結(jié)束，且不更新錯(cuò)誤標(biāo)志或提醒操作人員噴槍的可能消耗件故障的另一個(gè)指示(步驟114)。在一些實(shí)施例中，在過(guò)程開(kāi)始前，錯(cuò)誤標(biāo)志被設(shè)置為默認(rèn)值來(lái)表示沒(méi)有檢測(cè)到潛在的消耗件故障?！绻入x子體電弧噴槍在弧轉(zhuǎn)移模式中操作，該過(guò)程繼續(xù)以監(jiān)測(cè)噴槍的一個(gè)或多個(gè)操作信號(hào)(步驟106)。所感測(cè)的示例性操作信號(hào)包括等離子體電弧噴槍的操作電流和/或操作電壓。在一些實(shí)施例中，在諸如每O. 2毫秒的周期性基礎(chǔ)上感測(cè)該一個(gè)或多個(gè)操作信號(hào)。該操作信號(hào)可表示噴槍的一個(gè)或多個(gè)操作情況，包括上述的故障事件。確定與每一個(gè)所感測(cè)的操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(步驟108)。如果該操作信號(hào)是操作電流，與該操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的參數(shù)可以是電流幅值、電流變化率、或電流幅值波動(dòng)。如果該操作信號(hào)是操作電壓，與該操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的參數(shù)可以是電弧電壓幅值、電弧電壓變化率、或電弧電壓幅值波動(dòng)。在一些實(shí)施例中，操作電壓是噴嘴到電極電壓(VNE)。在一些實(shí)施例中，操作電壓是噴嘴到工件電壓(VWE)。在一些實(shí)施例中，參數(shù)是噪聲電平，即，使用數(shù)字濾波器和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)所計(jì)算的操作信號(hào)的噪聲幅值。在確定了與每一個(gè)操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)后，該過(guò)程繼續(xù)到確定每一個(gè)參數(shù)是否超過(guò)了預(yù)定閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間段(步驟110)。如果此為真，錯(cuò)誤標(biāo)志被合適地設(shè)置為提醒操作人員有可能的消耗件故障(步驟114)。在一些實(shí)施例中，如果操作信號(hào)的一個(gè)參數(shù)超過(guò)其相應(yīng)閾值達(dá)必需的時(shí)間段，則足夠設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志。在一些實(shí)施例中，需要同一操作信號(hào)的多個(gè)參數(shù)超過(guò)其各自閾值達(dá)必需時(shí)間段來(lái)觸發(fā)故障錯(cuò)誤。在一些實(shí)施例中，需要不同操作信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)超過(guò)其各自閾值達(dá)必需時(shí)間段來(lái)觸發(fā)故障錯(cuò)誤。例如，可需要操作電流的噪聲幅值和操作電壓的噪聲幅值都超過(guò)其各自閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間段來(lái)觸發(fā)故障錯(cuò)誤。一般而言，錯(cuò)誤檢測(cè)時(shí)間段足夠長(zhǎng)來(lái)確保并非是由信號(hào)中的隨機(jī)噪聲觸發(fā)了假陽(yáng)性，但是足夠短來(lái)防止在消耗件故障事件過(guò)程中對(duì)于其他噴槍組件的損壞。已經(jīng)確定，在故障事件過(guò)程中，在損壞其他噴槍組件之前，等離子體電弧需要運(yùn)行至少數(shù)秒鐘。因此，故障檢測(cè)時(shí)間段可被設(shè)置為小于I秒。例如，故障檢測(cè)時(shí)間段可為約I. 5毫秒或約I毫秒。在一些實(shí)施例中，經(jīng)驗(yàn)地確定故障檢測(cè)閾值來(lái)確保捕捉消耗件故障的成功率約為95%或更大且不存在對(duì)于消耗件故障的錯(cuò)誤警告。在一些實(shí)施例中，閾值依賴于等離子體電弧噴槍的輸出電流。例如，如果輸出電流小于約45安培，操作電流閾值被設(shè)置為約I. O安培。這意味著，在其中噴槍的輸出電流小于約45安培的情況下，如果噴槍的操作電流的噪聲幅值一直大于I. O安培達(dá)預(yù)定時(shí)間段，則設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志。在另一個(gè)示例中，如果輸出電流在約45安培到約75安培之間，操作電流閾值被設(shè)置為約I. 25安培。在又一個(gè)示例中，如果輸出電流大于約75安培，操作電流閾值被設(shè)置為約I. 5安培。在一些實(shí)施例中，該閾值是約3V的電壓閾值。因此，如果噴槍的輸出電壓的噪聲幅值一直超過(guò)3伏特達(dá)預(yù)定時(shí)間段，則設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志。在一些實(shí)施例中，電流或電壓閾值依賴于噴槍的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)。例如，電流或電壓閾值可依賴于與被用于處理電流或電壓信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)濾波器關(guān)聯(lián)的參數(shù)。特定地，可使用高通濾波器來(lái)過(guò)濾信號(hào)的直流(DC)和低頻分量，同時(shí)保留信號(hào)的高頻分量，SP，噪聲。此外，可使用低通濾波器來(lái)基于高通濾波器的輸出來(lái)確定噪聲幅值(即，噪聲電平)并平滑該噪聲信號(hào)。在這樣的情況下，可依賴于高通濾波器和/或低通濾波器的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，諸如過(guò)濾器帶寬，來(lái)獲得電流或電壓閾值。錯(cuò)誤標(biāo)志的設(shè)置可自動(dòng)地引起一個(gè)或多個(gè)阻止性或預(yù)防性動(dòng)作的執(zhí)行。例如，一旦設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志，可生成信號(hào)來(lái)警告操作人員有故障事件。這個(gè)信號(hào)可以是可聽(tīng)音、視頻信號(hào)、和/或電子信號(hào)。故障檢測(cè)系統(tǒng)還可自動(dòng)地切斷提供至等離子體電弧噴槍的操作電流或改變其他操作參數(shù)來(lái)避免故障事件。圖2示出用于診斷和防止等離子體電弧噴槍中的可能消耗件故障的示例性CNC200。可使用一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)200。該系統(tǒng)200包括操作模式檢測(cè)器202、操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204、比較器208、錯(cuò)誤標(biāo)志206、和輸出信號(hào)生成器216。基于來(lái)自等離子體電弧噴槍的一個(gè)或多個(gè)輸入210，該操作模式檢測(cè)器202被配置為確定該等離子體電弧噴槍是否在轉(zhuǎn)移弧模式中操作。操作模式檢測(cè)器202可生成輸出信號(hào)來(lái)指示這樣的確定的結(jié)果。在一些實(shí)施例中，如果沒(méi)有設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志206(其指示沒(méi)有檢測(cè)到可能故障事件)，操作模式檢測(cè)器202適于周期性地詢查來(lái)自等離子體電弧噴槍210的特定信號(hào)來(lái)確定該噴槍是否仍處于轉(zhuǎn)移弧模式中或是否已經(jīng)進(jìn)入了轉(zhuǎn)移弧模式。操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204接收來(lái)自操作模式檢測(cè)器202的輸出作為輸入，且如果該輸出指示該噴槍正處于轉(zhuǎn)移弧模式中，則監(jiān)測(cè)等離子體噴槍210的一個(gè)或多個(gè)操作信號(hào)。操作信號(hào)可以是等離子體電弧噴槍的操作電流和/或操作電壓。在一些實(shí)施例中，操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204確定與每一個(gè)操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。例如，如果該信號(hào)是操作電流，操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204可計(jì)算該信號(hào)的電流幅值、電流變化率、或電流幅值波動(dòng)。作為另一個(gè)示例，如果該信號(hào)是操作電壓，操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204可計(jì)算該信號(hào)的電弧電壓幅值、電弧電壓變化率、或電弧電壓幅值波動(dòng)。在一些實(shí)施例中，操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204適于周期性地感測(cè)該一個(gè)或多個(gè)操作信號(hào)并計(jì)算與所感測(cè)到的信號(hào)關(guān)聯(lián)的參數(shù)。比較器208將操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204提供的操作信號(hào)的參數(shù)與預(yù)定閾值212比較。如果該參數(shù)持續(xù)超過(guò)閾值212達(dá)預(yù)定時(shí)間段214，則該比較器208可將該錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)208設(shè)置為發(fā)出可能錯(cuò)誤的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，僅在多個(gè)參數(shù)超過(guò)其各自閾值212達(dá)必需時(shí)間段214的情況下，比較器208才設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志208。響應(yīng)于比較器208設(shè)置了錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)206 ,輸出信號(hào)生成器216被配置為生成輸出信號(hào)警告可能的消耗件故障。在一些實(shí)施例中，該輸出信號(hào)改變了噴槍的特定操作參數(shù)來(lái)最小化潛在損壞，諸如切斷提供至噴槍的操作電流。圖3A和3B分別示出可由操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204監(jiān)測(cè)的等離子體電弧噴槍的電極電流和電極電弧電壓的波形。每一個(gè)波形代表了在正常操作狀態(tài)和消耗件故障狀態(tài)中的信號(hào)的行為。如圖3A中所示，相比在正常噴槍操作302過(guò)程中生成的電流，當(dāng)在等離子體電弧噴槍中發(fā)生消耗件故障事件304時(shí)，觀察到電極電流的顯著尖峰。類似地，圖3B示出相比在正常噴槍操作306過(guò)程中生成的電弧電壓，在消耗件故障事件308過(guò)程中，觀察到電弧電壓的顯著尖峰。在消耗件故障過(guò)程中信號(hào)的尖峰允許檢測(cè)系統(tǒng)200在損壞到達(dá)其他噴槍組件前檢測(cè)到事件并采取合適措施。圖4A和4B分別示出從圖3A和3B中的信號(hào)中確定的電極電流和電弧電壓的噪聲電平。通過(guò)操作故障檢測(cè)系統(tǒng)100的操作信號(hào)監(jiān)測(cè)器204可處理這樣的確定。噪聲電平代表了信號(hào)的噪聲幅值，這可使用數(shù)字濾波器和數(shù)字信號(hào)處理器從原始信號(hào)中計(jì)算出來(lái)。如圖4A中所示,通過(guò)與電極電流404的噪聲級(jí)別相比較,使用電流閾值402來(lái)標(biāo)識(shí)潛在消耗件故障。如上所述，電流閾值402可依賴于噴槍的輸出電流設(shè)置而變化。例如,如果輸出電流設(shè)置小于約45安培，電流閾值為約I. O安培。如果輸出電流設(shè)置為約45安培和75安培之間，電流閾值為約I. 25安培。如果輸出電流設(shè)置為大于約75安培，電流閾值為約I. 5安培。一般而言，輸出電流設(shè)置越高，電流閾值越高。對(duì)于被用于生成圖4A的波形404的等離子體噴槍，輸出電流設(shè)置大于約75安培。因此，電流閾值402可約為I. 5安培。在一些實(shí)施例中，電流閾值取決于被用于處理該信號(hào)的濾波器的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)而變化。類似地，通過(guò)與電弧電壓408的噪聲電平的比較，圖4B中的電壓閾值406被用于標(biāo)識(shí)潛在消耗件故障。在一些實(shí)施例中，對(duì)于所有的輸出電流設(shè)置，電壓閾值406可為約3V。在一些實(shí)施例中，電壓閾值取決于被用于處理該信號(hào)的濾波器的各參數(shù)而變化。在特定實(shí)施例中，檢測(cè)系統(tǒng)200基于操作電流的噪聲電平來(lái)檢測(cè)可能的消耗件故障。在圖4A所示的示例中，在弧模式操作的300毫秒后的時(shí)間405，電極電流404超過(guò)閾值402。如果在此后獲取的電極電流的樣本持續(xù)超過(guò)閾值402達(dá)特定時(shí)間段，諸如約I. 5毫秒，檢測(cè)系統(tǒng)200適于設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)206并觸發(fā)提供至等離子體電弧噴槍的電流的關(guān)斷或采取另一個(gè)阻止性措施來(lái)保護(hù)噴槍。在特定實(shí)施例中，檢測(cè)系統(tǒng)200基于操作電壓408的噪聲電平來(lái)檢測(cè)可能的消耗件故障。在圖4B所示的示例中，電弧電壓408超過(guò)閾值406兩次，在時(shí)間410和時(shí)間412，在操作的250毫秒和300毫秒之間。對(duì)于第一次時(shí)間410,如果此后電弧電壓的噪聲電平持續(xù)超過(guò)閾值406達(dá)預(yù)定時(shí)間段，檢測(cè)系統(tǒng)適于設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志206來(lái)觸發(fā)特定阻止性動(dòng)作。另一方面，如果電弧電壓408的噪聲電平?jīng)]有超過(guò)閾值406達(dá)整個(gè)時(shí)間段，不設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志206且用于跟蹤噪聲電平408超過(guò)閾值406的時(shí)間量的定時(shí)器被重置為零。一旦在第二次時(shí)間412電壓噪聲電平408超過(guò)閾值402，該定時(shí)器再次啟動(dòng)。在特定實(shí)施例中，故障檢測(cè)系統(tǒng)基于操作電壓408和操作電流404的噪聲電平來(lái)檢測(cè)可能的消耗件故障。使用圖4A和4B所示的示例，用于追蹤何時(shí)信號(hào)超過(guò)其各自閾值的定時(shí)器在時(shí)間405啟動(dòng)，此時(shí)操作電流404的噪聲電平超過(guò)閾值402。這也是電壓噪聲電平408超過(guò)其閾值406的時(shí)間。此后，如果參數(shù)404和408持續(xù)地超過(guò)其各自閾值達(dá)預(yù)定時(shí)間段，設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志206。另一方面，如果哪一個(gè)參數(shù)落在其相應(yīng)閾值下，不設(shè)置錯(cuò)誤標(biāo)志206。圖5示出基于圖4A和4B中所示的電流噪聲電平404和電壓噪聲電平408，用于檢測(cè)并防止等離子體噴槍中的可能的災(zāi)難性的消耗件故障。如圖所示，直到時(shí)間504才觸發(fā)定時(shí)器信號(hào)502，時(shí)間504是電流電平406和電壓電平408均超過(guò)其各自閾值的時(shí)間。I. 5毫秒后設(shè)置錯(cuò)誤信號(hào)506來(lái)表示信號(hào)電平均超過(guò)其各自閾值達(dá)I. 5毫秒的預(yù)定時(shí)間段。圖6A-E示出使用和不使用根據(jù)本發(fā)明的故障檢測(cè)系統(tǒng)的示例性消耗件。一般而言，位于圖6A-E左側(cè)的消耗件部件對(duì)應(yīng)于沒(méi)有使用檢測(cè)系統(tǒng)的噴槍操作，且每一個(gè)消耗件部件經(jīng)歷了約10秒的故障事件。反之，位于圖6A-E右側(cè)的消耗件部件對(duì)應(yīng)于使用檢測(cè)系統(tǒng)的噴槍操作，該檢測(cè)系統(tǒng)適于一旦檢測(cè)到故障事件就切斷提供至噴槍的電流。特定地，圖6A示出作為分別使用具有和不使用故障檢測(cè)系統(tǒng)的噴槍操作結(jié)果的抵蓋620、622。圖6B示出作為分別使用和不使用故障檢測(cè)系統(tǒng)的噴槍操作結(jié)果的護(hù)罩624、626。圖6C示出作為分別使用和不使用故障檢測(cè)系統(tǒng)的噴槍操作結(jié)果的噴嘴628、630。圖6D示出作為分別使用和不使用故障檢測(cè)系統(tǒng)的噴槍操作結(jié)果的電極634、632。圖6E示出作為分別使用和不使用故障檢測(cè)系統(tǒng)的噴槍操作結(jié)果的渦流環(huán)636、638。因此，該故障檢測(cè)系統(tǒng)是有利的，至少因?yàn)樗乐沽讼募收鲜录袑?duì)于其他噴槍組件的損壞。例如，故障檢測(cè)系統(tǒng)可感測(cè)何時(shí)錯(cuò)誤的消耗件被用于噴槍或操作工藝并采取合適的動(dòng)作來(lái)保護(hù)其他噴槍部件。故障檢測(cè)系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，其可易于結(jié)合在等離子體電弧噴槍中而不需要對(duì)于噴槍設(shè)計(jì)的復(fù)雜的修改。此外，使用故障檢測(cè)系統(tǒng)不要求對(duì)于當(dāng)前操作工藝的改變。這是由于檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)使用了現(xiàn)有信號(hào)，諸如操作電流信號(hào)和操作電壓信號(hào)，來(lái)執(zhí)行故障檢測(cè)。進(jìn)一步，使用故障檢測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確地檢測(cè)消耗件故障的能力增加了工藝自動(dòng)化的機(jī)會(huì)并減少對(duì)于操作人員關(guān)注的需要。如果在切割過(guò)程中噴槍丟失壓力，等離子體電弧噴槍也易于受到損壞。在依賴于空氣壓力來(lái)在噴槍內(nèi)定位或移動(dòng)組件的噴槍設(shè)計(jì)(如，“后坐力(blow-back)”或“前坐力(blow-forward)”噴槍)中，該損壞是可能的。在這些設(shè)計(jì)中，切割電弧可在沒(méi)有合適的氣壓和/或氣流以限制并引導(dǎo)電弧的情況下仍被轉(zhuǎn)移至工件。切割電弧還可在沒(méi)有合適壓力的情況下仍被轉(zhuǎn)移至工件從而相對(duì)彼此定位組件。這可導(dǎo)致噴槍內(nèi)的電弧放電，導(dǎo)致對(duì)于噴槍和/或消耗件的極大損壞。此外，這可引起切割質(zhì)量的極大劣化。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了壓力損失檢測(cè)技術(shù)，在不使用常規(guī)壓力或流量傳感器的情況下，該技術(shù)可確定等離子體電弧噴槍中的壓力、或壓力損失。在等離子體切割噴槍中，在噴槍內(nèi)氣體壓力與被要求維持等離子體電弧的能量之間存在較強(qiáng)的關(guān)系。隨著壓力增加，被要求維持電弧的能量也增加。使用恒流源的情況下，能量增加自身表明電弧電壓的增加。本發(fā)明的壓力損失檢測(cè)技術(shù)利用壓力和電壓之間的關(guān)系，通過(guò)使用兩個(gè)信號(hào)來(lái)確定在噴槍內(nèi)是否發(fā)生壓力損失。第一信號(hào)，被稱為VARC，是等離子體電弧噴槍的電極和工件或噴嘴之間的壓力的估算。在低通數(shù)字濾波器(移除了信號(hào)的高頻分量的同時(shí)維持了信號(hào)的DC和低頻分量)的幫助下，基于逆變器(即，電源)的開(kāi)路電壓(“0CV”)和占空比來(lái)計(jì)算該第一信號(hào)。第二信號(hào)，被稱為VNE，是噴嘴和電極之間的電壓。圖7示出示例性電路600，其可測(cè)量VNE信號(hào)并提供被饋入數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)用于數(shù)字處理的被隔離的輸出信號(hào)。該電路600包括耦合至低通濾波器604的分壓器602、可包括Avago HCPL-7840的隔離放大器606、和差分放大器608。此外,鉗位二極管610可稱合在噴嘴612和電極614之間。在所有操作情況下(如，長(zhǎng)導(dǎo)線、線圈噴槍導(dǎo)線)，這個(gè)二極管610鉗制任何鳴振(ringing)瞬變并產(chǎn)生較低的噪聲信號(hào)。位于隔離放大器606的噴嘴-電極側(cè)(輸入側(cè))的低通濾波器604通過(guò)在輸入側(cè)過(guò)濾高頻等離子體噪聲來(lái)工作。為了確定在等離子體電弧噴槍中是否發(fā)生壓力損失，壓力損失檢測(cè)系統(tǒng)可執(zhí)行如下一系列操作。首先，該系統(tǒng)確定噴槍噴嘴是物理地接觸工件(接觸模式)還是被從工件物理地移除(電弧延展模式)。為做到此舉，比較VARC和VNE的電壓值。如果VARCX (VNE+約40V)或VNE>約100V，則假設(shè)噴嘴接觸工件且等離子體系統(tǒng)正在接觸模式中操作。否則，假設(shè)等離子體系統(tǒng)在電弧延展模式中操作。取決于操作模式，確定VARC或VNE的初始操作電平。如果等離子體系統(tǒng)處于接觸模式中，則記錄VARC的初始操作電平。如果等離子體系統(tǒng)處于電弧延展模式中，則記錄VNE的初始操作電平?？赏ㄟ^(guò)等待達(dá)第一預(yù)定時(shí)間段然后計(jì)算在第二時(shí)間段上VARC或VNE的平均操作電平，來(lái)完成此舉。在第二時(shí)間段過(guò)程中計(jì)算的這些初始電平被認(rèn)為是正常操作電平并被用于計(jì)算相應(yīng)閾值。在一些實(shí)施例中，通過(guò)用O. 625乘以相應(yīng)的初始操作電平來(lái)設(shè)置VARC或VNE的閾值電平?？赏ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立該因數(shù)O. 625。如果該因數(shù)被設(shè)置得更高，檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于壓力損失更敏感，但是也更易于受到偽跳閘(false tripping)的影響。持續(xù)監(jiān)測(cè)VARC或VNE的電流值，約每64ms計(jì)算一平均值。使用這樣的平均化來(lái)過(guò)濾電壓中的任何形狀尖峰或下降。如果所檢測(cè)的VARC或VNE的值落在其相應(yīng)閾值之下，噴槍的逆變器被關(guān)閉且檢測(cè)系統(tǒng)600執(zhí)行錯(cuò)誤處理過(guò)程。關(guān)閉程序可涉及熄滅等離子體電弧來(lái)防止低壓事件損壞噴槍。此外，可在等離子體系統(tǒng)的前面板上指示錯(cuò)誤代碼。在一些實(shí)施例中，通過(guò)將噴嘴接觸工件和從工件移除來(lái)使得帶有未被屏蔽的噴嘴的噴槍操作在噴嘴接觸模式和電弧延展模式之間交替。取決于操作情況(噴嘴接觸或電弧延展)，例如，通過(guò)使用合適的信號(hào)，VARC或VNE，檢測(cè)系統(tǒng)600可考慮到此。在一些實(shí)施例中，壓力損失檢測(cè)技術(shù)使用模擬和/或數(shù)字低通濾波器來(lái)平滑VNE和VARC信號(hào)，從而防止由于ADC采樣通道中的噪聲和尖峰引起的偽跳閘。圖8示出由示例性壓力損失檢測(cè)方法生成的波形。第一軌跡710示出由于例如，噴槍導(dǎo)線被卷曲引起的等離子體電弧噴槍中的壓力的減少。響應(yīng)于噴槍壓力710的減少，VNE信號(hào)720也減少。最終，當(dāng)VNE信號(hào)落在VNE閾值740之下時(shí)，電源電流730被切斷。壓力損失檢測(cè)技術(shù)相比常規(guī)流量或壓力傳感器具有數(shù)個(gè)優(yōu)勢(shì)。第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是成本。這可實(shí)現(xiàn)是因?yàn)閮H需要配電板上的電路的成本且不要求任何附加組件。電路成本約為$6。反之，低成本的常規(guī)流量開(kāi)關(guān)約為$18-$25，還不包括附加連接件的成本。此外，其他設(shè)計(jì)，諸如在噴槍中使用壓力傳感器，在物理地要求的位置(如，噴槍頭)中要求有穩(wěn)健的傳感器以及到該傳感器的連線。在物理地要求的位置處的壓力傳感器的可靠性和成本是重要的，因?yàn)橛捎诳量汰h(huán)境，傳感器可發(fā)生故障。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，該壓力損失檢測(cè)技術(shù)對(duì)于不同消耗件或工藝參數(shù)可動(dòng)態(tài)地調(diào)整。例如，流量開(kāi)關(guān)一般可被設(shè)置為特定的流量突變點(diǎn)，該流量突變點(diǎn)可取決于進(jìn)入的氣體壓力。然而，可在任何消耗件或工藝中使用該檢測(cè)技術(shù)，且甚至可基于電壓信號(hào)的極性來(lái)預(yù)測(cè)安裝在噴槍中的消耗件。在另一個(gè)方面，提供了方法來(lái)基于噴嘴和電極之間的電壓(VNE)和等離子體壓力來(lái)預(yù)測(cè)噴槍中消耗件的壽命終結(jié)。該預(yù)測(cè)技術(shù)可指示在消耗件需要被更換之前還有多少壽命，例如大約的時(shí)間量，或者在消耗件被更換前還可做出多少次切割。已經(jīng)注意到，噴槍的電極磨損與噴槍的點(diǎn)蝕深度成比起，且VNE相關(guān)該點(diǎn)蝕深度。例如，在理想情況下，VNE隨著點(diǎn)蝕深度的增加成比例增加。因此，可使用該VNE來(lái)確定電極磨損。然而，VNE還受到等離子體通風(fēng)腔中的壓力的影響。進(jìn)一步，高電磁噪聲、系統(tǒng)容限、和操作變化可顯著減少VNE-點(diǎn)蝕深度關(guān)系的準(zhǔn)確性和一致性。提供了一種算法，使用VNE和通風(fēng)室的壓力(S卩，等離子體氣體)來(lái)準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)等離子體切割工藝中的電極壽命。特定地，等離子體壓力被監(jiān)測(cè)并用于補(bǔ)償VNE測(cè)量。已經(jīng)注意到可通過(guò)點(diǎn)蝕深度(其源自熱磨損引起的對(duì)于材料的損失)來(lái)估算電極的壽命。圖9示出等離子體電弧噴槍的VNE和噴槍中電極的點(diǎn)蝕深度之間的示例性關(guān)系。例如，約O. 040-0. 060英寸的點(diǎn)蝕深度通常代表了電極壽命的終結(jié)或近乎終結(jié)。這樣的點(diǎn)蝕深度可對(duì)應(yīng)于VNE的約6-8V的上升。因此，可監(jiān)測(cè)VNE并使用VNE的上升來(lái)預(yù)測(cè)電極的壽命。此外，由于VNE受到等離子體通風(fēng)腔中的壓力的極大影響，可用等離子體壓力作為補(bǔ)償因子來(lái)補(bǔ)償該VNE。然而，由于直接測(cè)量通風(fēng)腔壓力的困難，可在等離子體氣體剛要進(jìn)入噴槍本體之前在該位置測(cè)得噴槍入口壓力。例如，可在閥門外組件中測(cè)得入口壓力。為了計(jì)算補(bǔ)償因子，注意，在較小的可變區(qū)域內(nèi)，VNE和等離子體入口壓力具有如圖10中所示的線性關(guān)系?？墒褂眠@個(gè)關(guān)系來(lái)定義VNE的補(bǔ)償因子。在圖10所示的示例中，補(bǔ)償因子dV/dP是O. 46Volts (伏特)/psi。該不僅被認(rèn)為在較小可變范圍內(nèi)補(bǔ)償了氣體供應(yīng)壓力變化，還補(bǔ)償了其他變化，諸如電流或間隙距離(standoff distance),其直接或間接地影響VNE和等離子體壓力。在用于實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)等離子體電弧噴槍中電極的壽命終結(jié)的方法的示例性實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)電弧被點(diǎn)燃且成功地轉(zhuǎn)移時(shí)首先觸發(fā)數(shù)據(jù)采集且所采集的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)。還記錄電弧啟動(dòng)的次數(shù)。在最初的數(shù)次啟動(dòng)中，計(jì)算初始VNE和壓力并存儲(chǔ)為基線。在等離子體達(dá)到其穩(wěn)定狀態(tài)后測(cè)得每一個(gè)VNE和壓力。此后，為壓力變化補(bǔ)償VNE。經(jīng)補(bǔ)償?shù)腣NE被與之前的數(shù)次結(jié)果平均來(lái)減少與隨機(jī)噪聲關(guān)聯(lián)的波動(dòng)。當(dāng)前被補(bǔ)償?shù)腣NE和初始基線VNE之間的差異(VNE上升)被用于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)VNE-壽命關(guān)系來(lái)估算電極使用情況。當(dāng)VNE上升達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，生成“壽命終結(jié)”警告作為輸出。 如上所述，在噴槍的等離子體電弧達(dá)到其穩(wěn)定狀態(tài)后，可采樣VNE和氣體壓力。圖11示出使用200-安培氧氣/空氣系統(tǒng)獲得的4-秒片段的VNE1002、VARC1004,電流1006和噴槍入口壓力1008的示例性波形。如圖所示，噴槍入口壓力1008和VNE1002達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間可約為2秒。在等離子體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，該算法可計(jì)算在給定時(shí)間段(例如，O. 5秒)上的VNE和氣體壓力的平均值。這些平均值被認(rèn)為是當(dāng)前電弧啟動(dòng)的初始VNE和初始?jí)毫?。在一些?shí)施例中，如果在最先Ni個(gè)電弧啟動(dòng)時(shí)安裝一組新的消耗件，該算法計(jì)算平均的VNE和壓力并將它們存儲(chǔ)為初始VNE和壓力。在等離子體達(dá)到其穩(wěn)定狀態(tài)后，繼續(xù)采樣VNE和壓力的當(dāng)前值。使用預(yù)先計(jì)算的dV/dP乘以當(dāng)前測(cè)得的壓力和初始?jí)毫χg的差異，可對(duì)于壓力變化補(bǔ)償測(cè)得的VNE值Vne,補(bǔ)償=Vne,測(cè)量 + (P 測(cè)得-P 初始)X (dV/dP)可使用滾動(dòng)(rolling)平均值來(lái)平滑該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。對(duì)于當(dāng)前電弧啟動(dòng)(假設(shè)是第Ns次啟動(dòng))獲得的經(jīng)補(bǔ)償?shù)腣NE同之前的Nk次的啟動(dòng)求平均
權(quán)利要求
1.一種確定等離子體噴槍的消耗件的故障事件的方法，所述方法包括 在所述等離子體電弧噴槍的轉(zhuǎn)移弧模式過(guò)程中，監(jiān)測(cè)操作電流或操作電壓中的至少一個(gè)； 確定與所述操作電流或所述操作電壓關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參數(shù)何時(shí)超過(guò)容限閾值達(dá)表示所述故障事件的時(shí)間段；和 當(dāng)所述至少一個(gè)參數(shù)超過(guò)所述容限閾值達(dá)所述時(shí)間段時(shí)，切斷所述等離子體電弧噴槍的所述操作電流或所述操作電壓的至少一個(gè)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述時(shí)間段包括約I.5毫秒。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，與所述操作電流關(guān)聯(lián)的所述至少一個(gè)參數(shù)包括電流幅值、電流變化率、或電流幅值波動(dòng)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，與所述操作電壓關(guān)聯(lián)的所述至少一個(gè)參數(shù)包括電弧電壓幅值、電弧電壓變化率、或電弧電壓幅值波動(dòng)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述故障事件包括電極中發(fā)射器的缺失、消耗件材料的大量損失、除所述發(fā)射器外的所述電極的部件無(wú)法發(fā)射電弧、以及其組合。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述故障事件包括對(duì)于所述等離子體噴槍的操作類型而言安裝錯(cuò)誤的消耗件。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述操作類型包括切割操作、加熱操作、刨削操作、或標(biāo)記操作。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述確定包括確定與所述操作電流關(guān)聯(lián)的第一參數(shù)和與所述操作電壓關(guān)聯(lián)的第二參數(shù)何時(shí)超過(guò)其各自閾值達(dá)所述時(shí)間段。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括基于所述等離子體噴槍的輸出電流確定所述容限閾值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述容限閾值包括，如果所述輸出電流小于約45A時(shí)為約I. OA的電流閾值、如果所述輸出電流在約45A和約75A范圍內(nèi)時(shí)為約I. 25A的電流閾值、或如果所述輸出電流大于約75A時(shí)為約I. 5A的電流閾值。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述容限閾值包括約3V的電壓閾值。
12.—種操作等離子體電弧噴槍的方法，所述方法包括 確定在所述等離子體電弧噴槍的轉(zhuǎn)移弧模式過(guò)程中的操作信號(hào)； 計(jì)算與所述操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的噪聲電平； 確定所述噪聲電平何時(shí)超過(guò)預(yù)定閾值達(dá)一時(shí)間段；當(dāng)所述噪聲電平超過(guò)所述預(yù)定閾值達(dá)所述時(shí)間段時(shí)提供故障信號(hào)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述時(shí)間段包括約I.5毫秒。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述故障信號(hào)包括切斷所述等離子體電弧噴槍的操作電流、可聽(tīng)音、視覺(jué)信號(hào)、電子信號(hào)、改變所述等離子體電弧噴槍的至少一個(gè)操作參數(shù)、或其組合。
15.一種等離子體噴槍系統(tǒng)，包括 用于確定在所述等離子體電弧噴槍的轉(zhuǎn)移弧模式過(guò)程中的操作信號(hào)的裝置； 用于計(jì)算與所述操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的噪聲電平的裝置； 用于確定所述噪聲電平何時(shí)超過(guò)預(yù)定閾值達(dá)一時(shí)間段的裝置；和用于當(dāng)所述噪聲電平超過(guò)所述預(yù)定閾值達(dá)所述時(shí)間段時(shí)提供故障信號(hào)的裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作信號(hào)包括操作電壓或操作電流。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括當(dāng)所述噪聲電平超過(guò)所述預(yù)定閾值達(dá)所述時(shí)間段時(shí)用于切斷所述等離子體噴槍系統(tǒng)的操作電流的裝置。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括耦合至用于確定所述噪聲電平何時(shí)超過(guò)所述預(yù)定閾值達(dá)所述時(shí)間段的裝置的電源，從而當(dāng)所述噪聲電平超過(guò)所述預(yù)定閾值達(dá)所述時(shí)間段時(shí)，所述電源被關(guān)閉。
19.一種組件,包括 有形地實(shí)現(xiàn)在信息載體中、在用于等離子體噴槍系統(tǒng)中的CNC上可運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)可讀產(chǎn)品包括 用于使用等離子體電弧噴槍在工件上執(zhí)行操作的信息，該信息包括指令，其使得在執(zhí)行所述操作的同時(shí)，如果與操作信號(hào)關(guān)聯(lián)的噪聲電平超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，則切斷所述等離子體電弧噴槍的操作電流。
20.如權(quán)利要求19所述的組件，其特征在于，所述操作包括切割操作、加熱操作、刨削操作、或標(biāo)記操作。
21.如權(quán)利要求19所述的組件，其特征在于，所述操作信號(hào)包括操作電壓或操作電流。
22.—種用于檢測(cè)等離子體電弧系統(tǒng)的消耗件的故障事件的方法，所述等離子體電弧系統(tǒng)具有控制器和等離子體電弧噴槍，所述方法包括 由所述控制器為所述故障事件來(lái)監(jiān)測(cè)所述等離子體電弧噴槍的操作電流或電弧電壓的至少一個(gè)，對(duì)于所述故障事件的監(jiān)測(cè)包括以下至少一個(gè) 監(jiān)測(cè)與操作電流關(guān)聯(lián)的第一參數(shù)，包括(a)電流幅值、(b)電流變化率、或(c)電流幅值波動(dòng)；或 監(jiān)測(cè)與操作電壓關(guān)聯(lián)的第二參數(shù)，包括(a)電弧電壓幅值、(b)電弧電壓變化率、或(C)電弧電壓幅值波動(dòng)；和 一旦檢測(cè)到所述故障事件，就從所述控制器提供故障信號(hào)至所述等離子體電弧系統(tǒng)。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述故障信號(hào)包括切斷所述等離子體噴槍的所述操作電流、可聽(tīng)音、視覺(jué)信號(hào)、電子信號(hào)、改變至少一個(gè)操作參數(shù)來(lái)保護(hù)所述等離子體電弧噴槍、或其組合。
24.一種確定等離子體切割噴槍中的消耗件的故障事件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 連接至等離子體系統(tǒng)且產(chǎn)生等離子體電弧的等離子體噴槍，所述等離子體噴槍具有消耗件組件； 所述等離子體系統(tǒng)內(nèi)的可編程設(shè)備，用于控制并監(jiān)測(cè)所述等離子體噴槍的操作電流或電弧電壓中的至少一個(gè)，其中所述可編程設(shè)備檢測(cè)與所述消耗件組件關(guān)聯(lián)的故障事件并改變操作信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種確定等離子體噴槍的消耗件的故障事件的方法。該方法包括在等離子體電弧噴槍的轉(zhuǎn)移弧模式過(guò)程中，監(jiān)測(cè)操作電流或操作電壓中的至少一個(gè)。該方法還包括確定何時(shí)與操作電流或操作電壓關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)參數(shù)超過(guò)容限閾值達(dá)表示故障事件的時(shí)間段。該方法還包括當(dāng)至少一個(gè)參數(shù)超過(guò)容限閾值達(dá)該時(shí)間段時(shí)，切斷等離子體電弧噴槍的操作電流或操作電壓的至少一個(gè)。
文檔編號(hào)H05H1/34GK102986305SQ201180034873
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
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