DE202016001105U1

DE202016001105U1 - Brenner für Elektro-Lichtbogenschweiß- oder Plasmaschneidsystem

Info

Publication number: DE202016001105U1
Application number: DE202016001105.8U
Authority: DE
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2026-02-23

Abstract

Schneidsystem, das Folgendes umfasst: einen Plasmalichtbogenbrenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) mit einer Elektrode (1028), einer Düse und einer Gasleitung, durch die Gas zu einer Brennerspitze geleitet wird, wobei der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) einen Sensor und/oder einen Einstellkreis enthält, wobei der Einstellkreis einen Parameter speichert, der sich auf den Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) bezieht; eine Stromversorgung (40), die eine Schneidwellenform an die Elektrode (1028) über einen elektrischen Verbinder ausgibt, um einen Arbeitslichtbogen zu initiieren, wobei der Arbeitslichtbogen einen Plasmalichtbogen unter Verwendung des Gases erzeugt; eine Steuereinheit (42, 460), die einen Ausgang der Stromversorgung und das Zuführen des Gases durch die Gasleitung auf der Basis von Eingaben von einer Nutzereingabevorrichtung steuert, die an dem Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) und/oder der Stromversorgung (40) positioniert ist, wobei die Steuereinheit (42, 460) dazu dient, mindestens einen Nutzungsparameter zu überwachen; und eine Speichervorrichtung (100, 470, 592), die mit der Steuereinheit (42, 460) gekoppelt ist, zum Speichern von Daten in Bezug auf mindestens einen Nutzungsparameter, wobei der mindestens eine Nutzungsparameter Informationen in Bezug auf mindestens eines von Folgendem enthält: eine Nutzungszeit des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100), eine Schneidstromstärke, eine Anzahl von Lichtbogenstarts, eine Anzahl von Brennerdurchstichen, eine Anzahl von Seitenschnitten, und ein Betriebsanomalieereignis.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/944,747, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen wird. Diese Anmeldung ist eine Teilweiterbehandlung der, und beansprucht die Priorität der, früheren Anmeldung mit der Seriennummer 13/833,968, eingereicht am 15. März 2013, die eine Weiterbehandlung der früheren Anmeldung mit der Seriennummer 11/210,286, eingereicht am 25. August 2005, jetzt Patent Nr. 8,431,862, ist, deren Offenbarungen durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen werden.
Die Erfindung betrifft ein Schneidsystem nach Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft Schweiß- oder Schneidbrenner, und betrifft insbesondere einen einzigartigen Brenner, der speziell dafür ausgelegt ist, die Übertragung von Informationen zwischen dem Brenner und einen Stromversorgungssystem, das dafür ausgelegt ist, den Brenner aufzunehmen, zu verbessern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft die Konstruktion eines einzigartigen Brenners zur Verwendung mit einem Elektro-Lichtbogenschweiß- oder -schneidsystem, wobei der Brenner spezielle Fähigkeiten besitzt, mit dem Schweißsystem zu kommunizieren, und das System dafür ausgelegt ist, den Brenner aufzunehmen. In vielen Anwendungen verschleißen die Komponenten des Schweiß- und/oder Schneidsystems im Lauf der Zeit und fallen früher oder später aus. Dieser Ausfall tritt oft ohne Vorwarnung an den Nutzer ein und kann zur Beschädigung des Werkstücks führen, so dass die Arbeit wiederholt werden muss. Des Weiteren können Ausfälle zu unerwünschten Stillstandszeiten führen.
Weitere Einschränkungen und Nachteile herkömmlicher, traditioneller und vorgeschlagener Lösungsansätze erkennt der Fachmann durch Vergleichen solcher Lösungsansätze mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die im übrigen Teil der vorliegenden Anmeldung mit Bezug auf die Zeichnungen dargelegt sind.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um Ausfälle und die Beschädigung von Werkstücken zu vermeiden, werden ein Schneidsystem nach Anspruch 1 und ein Verfahren eines Schneidsystems nach Anspruch 16 beschrieben. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen allgemein Schweiß- und/oder Schneidsysteme, die mit einem intelligenten Prozess arbeiten, bei dem eine Kommunikation zwischen dem Brenner und der Stromversorgung bzw. dem Steuerungssystem stattfindet, so dass das Steuerungssystem die Verwendung des Brenners und seiner jeweiligen Komponenten überwacht und verfolgt. Die Stromversorgung bzw. das Steuerungssystem verwenden dann diese Informationen, um einen Nutzer über die Restlebensdauer oder einen unmittelbar bevorstehenden Ausfall einer Brennerkomponente zu informieren. Dies erlaubt es, einen Nutzer vor einem unmittelbar bevorstehenden Ausfall einer wichtigen Komponente zu warnen, damit der Nutzer sie vor dem Ausfall austauschen kann. Diese und andere Aspekte von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden ausführlicher besprochen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und/oder weitere Aspekte und/oder Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen verständlicher, in denen Folgendes dargestellt ist:
1 ist ein kombiniertes Verdrahtungs- und Blockschaubild, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ist eine schematische Illustration bestimmter Strukturen, die in der in 1 gezeigten Ausführungsform verwendet werden;
Die 3 und 4 sind Blockschaubilder, die veranschaulichen repräsentative Techniken zum Laden von Identifikationscodes in den Brenner, der in den 1 und 2 gezeigt ist;
5 ist ein kombiniertes Verdrahtungs- und Blockschaubild, das eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 ist ein kombiniertes Verdrahtungs- und Blockschaubild, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 ist ein kombiniertes Verdrahtungs- und Blockschaubild, das eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
8 ist ein kombiniertes Verdrahtungs- und Blockschaubild, das eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
9 ist eine schaubildhafte Darstellung eines Schneidsystems, das Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält;
10 ist eine schaubildhafte Darstellung eines Schneidbrenners, der mit dem System von 10 verwendet werden kann;
11 ist eine schaubildhafte Darstellung einer auseinandergezogenen Ansicht des Schneidbrenners von 11; und
12 ist eine schaubildhafte Darstellung eines handgehaltenen Schneidsystems, das beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wir wenden uns nun ausführlich verschiedenen und alternativen beispielhaften Ausführungsformen und den beiliegenden Zeichnungen zu, wobei gleiche Bezugszahlen im Wesentlichen identische Strukturelemente darstellen. Jedes Beispiel dient lediglich der Erläuterung und nicht der Einschränkung. Dem Fachmann ist klar, dass Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang oder Wesen der Offenbarung und der Ansprüche abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil einer bestimmten Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, in einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Somit ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle Modifizierungen und Variationen erfasst, die in den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche und ihrer äquivalente fallen.
Zunächst einmal wird angemerkt, dass der Begriff „Pistole” in der Schweiß- und Schneidindustrie verwendet wird, um ein längliches, flexibles Geschirr zu beschreiben, das als das „Kabel” bezeichnet wird, das ein Isolierrohr mit einem hinteren Ende umfasst, das mit einem Stromversorgungssystem der Art verbunden werden kann, die eine Stromquelle mit einer Steuereinheit und eine Drahtzufuhrvorrichtung (in Schweißsystemen) enthält. Das vordere Ende der „Pistole” weist einen Brenner auf, um eine gewünschte Operation auszuführen. Die Begriffe „Brenner” und „Pistole” werden oft synonym verwendet und meinen entweder den Schweiß-/Schneidkopf oder die gesamte Einheit. Allgemein wird in der folgenden Beschreibung der Schweißkopf als ein „Brenner” bezeichnet. Jedoch kann im vorliegenden Text in einigen Fällen auch der Begriff „Pistole” verwendet werden, um den Kopf zu beschreiben. In jedem Fall reicht der Kontext, in dem die Begriffe im vorliegenden Text verwendet werden, aus, um zu erkennen, wie die Begriffe verwendet werden.
Es ist außerdem anzumerken, dass die folgenden Besprechungen der verschiedenen Ausführungsformen sich entweder auf Schweiß- oder Schneidsysteme als Beispiele beziehen. Jedoch sind die Ausführungsformen nicht darauf beschränkt. Das heißt, die folgenden Besprechungen der beispielhaften Schweißsysteme finden auch auf Schneidsysteme Anwendung, und die Beschreibungen und Besprechungen bezüglich beispielhafter Schneidsysteme finden auch auf Schweißsysteme Anwendung, ohne vom Wesen oder Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Für den Zweck der Klarheit und Effizienz werden die folgenden beispielhaften Ausführungsformen nicht für Schweiß- und Schneidsysteme separat besprochen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Brenner am Ende der Pistole modifiziert und speziell dafür ausgelegt, mit einem Stromversorgungssystem zu kommunizieren, das ebenfalls dafür ausgelegt ist, die spezielle Art von Brenner aufzunehmen. Der Brenner hat also eine spezielle Konstruktion, und das System hat eine Eingangsanschlussstruktur oder Anschlussbuchse, die mit einer speziellen Architektur und speziellen Komponenten in dem System kommuniziert, um den speziellen Brenner zu identifizieren und Informationen in digitalem Format von dem Brenner zu empfangen. Die Informationen werden dafür verwendet, die Steuereinheit des Systems zu betreiben. Folglich enthält der Brenner, gemäß einem Merkmal der Erfindung, ein internes Register oder einen internen Speicher mit einem eindeutigen digitalen Identifikationscode oder einem sonstigen Mittel zum Übermitteln seiner Identität an ein speziell konstruiertes System. Indem man (a) dem Brenner erlaubt, seine einzigartigen Eigenschaften und/oder seine spezifische Identität zu identifizieren und (b) Daten von dem Brenner durch einen digitalen Kanal an das System übermittelt, werden einige einzigartige Fähigkeiten ermöglicht. Der spezielle Brenner und das modifizierte System bilden komplementäre Komponenten, die eine Kommunikation zwischen den zwei Komponenten ermöglichen, um die Gesamteffizienz des Betriebes zu erhöhen und die Qualitätskontrolle und die Materialvorratserfordernisse für den Brenner selbst zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Brenner mit einem Elektroschweißsystem verbunden, das eine Drahtzufuhrvorrichtung mit einem Zufuhrmotor, eine Stromquelle und eine Schweißprozesssteuereinheit für die Stromquelle und die Drahtzufuhrvorrichtung, aufweist, um einen ausgewählten Schweißprozess zu veranlassen. Der Brenner hat eine Speichervorrichtung zum Speichern eines brennerspezifischen Identifikationscodes und eine Übertragungsleitung oder einen Kommunikationskanal zum Ausgeben des Identifikationscodes in digitalem Format. Eine unverwechselbare Anschlussbuchse mit einem Stecker und einer Anschlussbuchse, die eine unverwechselbare Stiftstruktur hat, erlaubt das Anschließen des Brenners, durch ein längliches Rohr oder eine längliche Pistole, an das Schweißsystem. Das Schweißsystem, an den Brenner durch eine unverwechselbare Anschlussbuchse angeschlossen wird, hat eine Brennerüberwachungsvorrichtung mit einem Eingangsanschluss, der mit der Übertragungsleitung oder dem Kanal verbunden wird, wenn der Brenner mit dem System verbunden ist. Diese Überwachungsvorrichtung hat einen Eingangsdecodiererkreis zum Identifizieren des Brenners und zum Aktivieren des Überwachungsprogramms, das speziell auf den konkreten identifizierten Brenner abgestimmt ist. In diesem Aspekt der Erfindung enthält die Überwachungsvorrichtung mindestens einen Akkumulierer zum Totalisieren eines ersten Brennernutzungsfaktors auf der Basis eines ausgewählten Schweißparameters oder einer ausgewählten Kombination von Parametern. Es wird ein Stromkreis verwendet, um den Akkumulierer zu aktivieren, wenn ein bestimmter Brenner mit dem Eingangsanschluss des Schweißsystems verbunden wird. Der Akkumulierer hat ein Ausgangssignal, das die Summe der Hauptparameter darstellt. Ein Programm, das durch Anschließen des spezifischen Brenners ausgewählt wird, erzeugt einen Grenzwert für den überwachten Nutzungsfaktor bzw. gibt einen solchen Grenzwert aus. Ein Komparatornetzwerk wird bereitgestellt, dessen erstes Eingangssignal das Akkumulierer-Ausgangssignal ist und dessen zweites Eingangssignal der Grenzwert des ausgewählten Programms ist, das durch den tatsächlich an das Schweißsystem angeschlossenen Brenner bestimmt wird. Das Komparatornetzwerk erzeugt ein Aktionssignal, wenn das Ausgangssignal des Akkumulierers den Grenzwert des ausgewählten Programms erreicht. Auf diese Weise wird der Brenner mit dem Schweißsystem verbunden, und die Überwachungsvorrichtung wird auf der Basis eines ausgewählten Programms betrieben, das mit einem bestimmten Brenner koordiniert wird. Wenn ein überwachter Brennernutzungsfaktor einen bestimmten Wert erreicht, so wird ein Aktionssignal erzeugt. Das Aktionssignal zeigt eine zu unternehmende Korrekturaktion an, wie zum Beispiel das Auswechseln des Futterrohres der Pistole, das Auswechseln der Kontaktspitze des Brenners oder das Ersetzen und/oder Regenerieren des gesamten Brenners. Folglich misst eine Überwachungsvorrichtung einen oder mehrere Nutzungsfaktoren, wann immer ein bestimmter Brenner mit dem Schweißsystem verbunden wird. Die Nutzungsfaktoren werden bis zur nächsten Verwendung des bestimmten speziellen Brenners gespeichert. Letztendlich leitet der Brenner – entweder während einer einzelnen Anwendung oder anschließender Verwendungen desselben Brenners – einen Nutzungsfaktorgrenzwert weiter, um eine zu unternehmende Aktion, wie zum Beispiel eine Wartung des bestimmten Brenners, zu identifizieren. Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Zustand des Nutzungsfaktors an der Überwachungsvorrichtung oder an einer räumlich entfernten Stelle durch eine Festleitung oder beispielsweise ein Ethernet-Kommunikationsnetz angezeigt werden. Folglich wird, wann immer ein Brenner an das Schweißsystem angeschlossen wird, der Identifikationscode durch das Schweißsystem gelesen, und die Überwachungsvorrichtung wird initiiert, um einen oder mehrere Nutzungsfaktoren für den bestimmten speziellen Brenner zu akkumulieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Brenner, mit einer im Speicher oder Register gespeicherten eindeutigen Identifikation, auch eine manuell betriebene Eingabevorrichtung am Brenner selbst enthalten, um ein Ausgangssignal mit digitalen Daten zu erzeugen, das einen spezifischen Schweiß(oder Schneid)-Prozess identifiziert. Ein Kommunikationskanal leitet Daten von dem Brenner zu der Steuereinheit, wo ein Schaltkreis den Schweißprozess der Steuereinheit umschaltet. Auf diese Weise stellt ein Eingangs-Einstellkreis, der auf die digitalen Daten von dem Brenner anspricht, den Schweißprozess der Steuereinheit auf einen spezifischen Schweißprozess ein, der am Brenner ausgewählt wird. In dieser Ausführungsform der Erfindung basiert der am Brenner ausgewählte Schweißprozess auf der Art des Prozesses und dem Durchmesser und/oder dem Typ des Schweißdrahtes für den bestimmten Prozess. Auf diese Weise indexiert ein Bediener den Brenner zwischen Schweißprozessen und Durchmessern oder Arten von Draht am Brenner selbst. Dann sendet der Brenner diese Daten von dem Brenner zu einem Einstellkreis der Steuereinheit, so dass die Steuereinheit eingestellt wird, um den am Brenner ausgewählten Prozess auszuführen. Folglich wird der in dem Brenner gespeicherte Identifikationscode verwendet, um die Überwachungsvorrichtung auszuwählen und den Betrieb des Brenners zu überwachen, während der Brenner selbst dafür verwendet wird, den bestimmten Schweißprozess der Steuereinheit einzustellen, der zum Steuern der Stromquelle und/oder der Drahtzufuhrvorrichtung verwendet wird.
Eine Aufgabe dieses Aspekts der Erfindung ist die Bereitstellung eines Brenners, der einen Identifikationscode hat, der an das Schweißsystem gesendet wird, um eine Überwachungsvorrichtung auszulösen, um Informationen über die bisherige Verwendung des Brenners zu verwalten. Des Weiteren ist der Brenner mit einem Prozesswähler ausgestattet, damit der Bediener Prozessdaten in digitale Informationen umwandeln und diese Daten durch einen Informationskanal zu dem Einstellkreis für die Stromquellensteuereinheit des Schweißsystems senden kann. Auf diese Weise wird der individuelle Brenner überwacht, und der Brenner wird alternativ zum Steuern des eigentlichen Schweißprozesses, der durch das Schweißsystem ausgeführt wird, verwendet.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung hat der Brenner keinen gespeicherten Identifikationscode, sondern hat eine Kommunikationsleitung oder einen Kommunikationskanal, die bzw. der direkt an den Eingangs-Einstellkreis der Stromquellensteuereinheit angeschlossen ist. Folglich wird durch bloßes Anschließen der Pistole, die einen Brenner am vorderen Ende aufweist, an das Schweißsystem der Kommunikationskanal mit der Steuereinheit hergestellt. Das Schweißsystem in dieser Ausführungsform der Erfindung hat keine Brennerüberwachungsvorrichtung, sondern hat eine Steuereinheit mit einem Eingangs-Einstellkreis, der durch eine Pistole ausgelöst werden kann, die eine bestimmte Eingabekommunikationsleitung oder einen bestimmten Eingabekommunikationskanal aufweist, die bzw. der so konstruiert ist, dass sie bzw. er an die Anschlussbuchse am Eingang des Schweißsystems passt. Das hintere Ende der Pistole wird unter Verwendung eines speziellen Verbinders mit einem Stecker und einer Anschlussbuchse, die zusammenpassen, mit der Drahtzufuhrvorrichtung verbunden. Folglich wird in dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung der Brenner lediglich an das Elektroschweißsystem angeschlossen. Der Brenner hat eine Einrichtvorrichtung zum manuellen Auswählen der Schweißparameter des Schweißprozesses und eine Leitung, die den ausgewählten Parameter in digitalem Format an den Brenner selbst übermittelt. Vom Brenner werden die digitalen Daten durch eine Kommunikationsleitung geleitet, die sich entlang des Rohres erstreckt, das die Pistole umfasst. Die Leitung erstreckt sich von dem Brenner zu der Steuereinheit, um dadurch die Parameter von dem Brenner in der Steuereinheit einzustellen, um den die Schweißprozess auszuführen. Die Einrichtvorrichtung kann von dem Brenner getrennt sein, um den Wert von Parametern zu justieren, wie zum Beispiel Drahtzufuhrgeschwindigkeit, Strom und Spannung und Zubehör, wie zum Beispiel die Art eines Gases. Diese Parameter und dieses Zubehör werden manuell in die Einrichtvorrichtung geladen, woraufhin diese Vorrichtung an den Speicher des Brenners angeschlossen wird. Die Brennerspeichervorrichtung übermittelt diese Informationen an den Eingangs-Einstellkreis der Steuereinheit in dem Schweißsystem. Es wird ein speziell konstruierter Brenner benötigt, da nur ein spezieller Brenner die Kommunikationsleitung haben kann, der sich von einer internen Speichervorrichtung, die die Parameter speichert, durch die spezielle Anschlussbuchse des Schweißsystems erstreckt. In einer anderen Anwendung dieses Konzepts wird in die Einrichtvorrichtung ein Identifikationscode geladen, der in der oben beschriebenen Weise verwendet werden kann, um den Schaltkreis zum Entgegennehmen von Daten zu aktivieren, wenn der Brenner, der solche Daten hat, verwendet wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Einrichtvorrichtung eine separate Einheit, die lediglich die eingestellten Parameter und den Brenner-Identifikationscode in einen Speicher einspeist, wie zum Beispiel durch eine Berührungsspeichertaste an dem Brenner. Die Daten werden dadurch in den Brenner geladen, um anschließend verwendet zu werden, wenn der Brenner mit einem Schweißsystem verbunden ist. Die Verbindung wird durch einen Kommunikationsport in einem Verbinder am System ermöglicht. Dieser Verbinder ist für die von dem Brenner ausgehende Kommunikationsleitung spezifisch und enthält einen Stecker und eine Anschlussbuchse mit einer komplementären unverwechselbaren Stiftstruktur. Unter Verwendung dieser zweiten Ausführungsform können auch andere Betriebsmerkmale in den Brenner integriert werden.
In einer Implementierung kann in einen Brenner ein Satz Parameter für den Schweißprozess geladen werden. Dann wird, wann immer dieser Brenner mit dem Schweißsystem verbunden wird, die Steuereinheit automatisch eingestellt, um einen gewünschten Schweißprozess auszuführen. Diese Modifizierung hat eine Weiterentwicklung, wobei ein Umschaltmechanismus an dem Brenner zwischen mehreren Parametersätzen umschaltet. Dann wird der Parametersatz durch den Umschaltmechanismus ausgewählt und wird mit dem Schweißsystem verbunden. Die Steuereinheit wird automatisch zu den gewünschten Parametern umgeschaltet. Eine andere Implementierung beinhaltet eine Einstellvorrichtung oder ein Einstellmodul für personengebundene Parameter. Ein Schweißer hat seine eigene Überwachungsvorrichtung. Wenn er schweißbereit ist, so lädt er lediglich die Parameter aus seinem eigenen Modul in einen Brenner. Der Brenner wird dadurch auf die Parameter eingestellt, die durch den Schweißer angepasst wurden. So werden diese personengebundenen Parameter in die Steuereinheit geladen, indem man den Brenner mittels eines speziellen Verbinders am hinteren Ende des flexiblen Rohres oder der Pistole an das Schweißsystem anschließt.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet einen Brenner zum Anschließen an ein Elektroschweißsystem, wie oben definiert. Der Brenner hat ein Register mit einem eindeutigen Identifikationscode in digitalem Format, so dass der Brenner über einen Kommunikationskanal an ein Schnittstellenmodul angeschlossen wird, das durch einen und/oder mehrere bestimmte Codes aktiviert. Ein Code, der die Schnittstelle aktiviert, ist der eindeutige Code eines an das Schweißsystem angeschlossenen bestimmten Brenners. Die Schnittstelle hat einen Ausgang, der die Schweißprozessparameter einstellt. Der Ausgangskanal der Schnittstelle sendet digitale Daten an die Steuereinheit, die einen Einrichtkreis zum Speichern der gesendeten digitalen Daten als Steuerungsparameter für die Stromquelle hat. Indem man also lediglich einen bestimmten Brenner an das Schweißsystem anschließt, wird der Brenner identifiziert und darf ein Schnittstellenmodul aktivieren. Dieses Modul stellt die Parameter in der Steuereinheit ein, die durch das Schweißsystem verwendet wird. Der Identifikationscode für den Brenner befindet sich in dem Speicher oder Register an dem Brenner und wird durch einen unverwechselbaren Verbinder zu dem ID-Anschluss des Schnittstellenmoduls übermittelt. Die Steuereinheit wird in Reaktion auf den in dem individuellen Brenner gespeicherten Identifikationscode eingestellt. Ein weiterer Aspekt eines solchen Brenners ist das Einstellen der Schweißparameter an dem Brenner selbst. Die Parameter werden an dem Brenner ausgewählt und optional angezeigt; jedoch werden sie auch an die Schnittstelle übermittelt, um die in den Schnittstellenmodulen gespeicherten Parameter zu ändern. Auf diese Weise wird der Brenner identifiziert, und aktiviert die Schnittstelle, um die Steuereinheit zu betreiben. Optional wird der Brenner selbst normal justiert, um die Ausgabeparameter der Schnittstelle zu ändern. Indem also der Brenner an das Schweißsystem angeschlossen wird, aktiviert er eine Schnittstelle, um die Steuereinheit auf die gewünschten Parameter einzustellen, wobei diese Parameter gegebenenfalls manuell durch einen Schweißer am Brenner selbst geändert werden können.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird eine einzigartige Brennerkonstruktion bereitgestellt, wobei der Brenner selbst ein Überwachungssystem enthalten kann. Ein erster Sensor in dem Brenner misst den Pegel des Lichtbogenstroms, und ein zweiter Sensor in dem Brenner misst außerdem den Pegel der Drahtzufuhrgeschwindigkeit zu dem Brenner. Diese Messungen, multipliziert mit der Zeit, werden akkumuliert, um Nutzungsfaktoren zu erzeugen, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Eine Speichereinheit, die dem Brenner selbst zugeordnet ist, speichert das eine oder die mehreren Verwendungssignale, und eine Überwachungsvorrichtung liest die Verwendungssignale. Diese Überwachungsvorrichtung kann die Form einer Berührungsspeichertaste haben. Die Nutzungsfaktor-Informationen werden in dem Brenner gespeichert und werden aus dem Brenner gelesen oder an dem Brennerangezeigt. Folglich kann der Brenner abgefragt werden, um zu bestimmen, in welchem Umfang er verwendet wurde und ob er noch zu einer weiteren, längeren Schweißanwendung in der Lage ist. Durch diese Ausführungsform der Erfindung trägt der Brenner einen Nutzungsverlauf bei sich, der direkt oder indirekt aus dem Brenner gelesen werden kann. Diese Fähigkeit, den Nutzungsverlauf eines Brenners zu kennen, stellt einen beträchtlichen Vorteil für die Materialbestandskontrolle dar. Des Weiteren wird verhindert, dass ein Brenner in eine Anwendung eingebunden wird, für deren Vollendung er nicht mehr die nötige Restlebensdauer besitzt.
Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung ist ein Brenner mit einem eindeutigen Identifikationscode, der in dem Brenner selbst gespeichert ist. Dieser Code wird mit einer Steuereinheit verwendet, die einen Regelkreis zum Steuern der Schweißparameter, wie zum Beispiel Strom und/oder Spannung, und ein Netzwerk zum Erzeugen eines speziellen Schweißablaufs enthält. Der Brenner, in dem der eindeutige Identifikationscode gespeichert ist, erzeugt ein Ausgangssignal, das für die Identifikation durch das Schweißsystem decodiert wird. Der Empfang des richtigen Codes erzeugt ein Netzwerkaktivierungssignal. Dies kann bewerkstelligt werden, indem man das Anschlusskabel, das den eindeutigen Identifikationscode von dem Brenner zu dem Schweißsystem transportiert, anschließt. Durch Anschließen des neuartigen Brenners wird das Netzwerkaktivierungssignal durch eine decodierte Identifikation des richtigen Brenners erzeugt. Dieses Signal aktiviert das Netzwerk und schaltet die Steuereinheit zu dem speziellen Schweißverfahren um. Auf diese Weise ist ein bestimmter Brenner, der für einen bestimmten speziellen Betrieb der Steuereinheit ausgelegt ist, die einzige Art von Brenner, die das spezielle alternative Schweißverfahren aktivieren kann. Diese Ausführungsform der Erfindung gewährleistet, dass ein spezieller Brenner verwendet wird, wenn durch das Schweißsystem ein spezieller Schweißprozess implementiert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält ein Schneidsystem einen Plasmalichtbogenbrenner mit einer Elektrode, einer Düse und einer Gasleitung, durch die Gas zu einer Brennerspitze geleitet wird. Der Brenner enthält einen Sensor und/oder einen Einstellkreis, wobei der Einstellkreis einen Parameter speichert, der sich auf den Brenner bezieht. Das System enthält außerdem eine Stromversorgung, die über einen elektrischen Verbinder eine Schneidwellenform an die Elektrode ausgibt, um einen Arbeitslichtbogen zu initiieren. Der Arbeitslichtbogen erzeugt einen Plasmalichtbogen unter Verwendung des Gases. Das System enthält des Weiteren eine Steuereinheit, die einen Ausgang der Stromversorgung und eine Zufuhr des Gases durch die Gasleitung auf der Basis einer Eingabe von einer Nutzereingabevorrichtung steuert, die an dem Brenner und/oder der Stromversorgung positioniert ist. Die Steuereinheit überwacht mindestens einen Nutzungsparameter. Das System enthält zusätzlich eine Speichervorrichtung, die mit der Steuereinheit gekoppelt ist. Die Speichervorrichtung speichert Daten in Bezug auf mindestens einen Nutzungsparameter.
Ein Verfahren kann zum Schneiden das Erzeugen eines Arbeitslichtbogens unter Verwendung eines Plasmalichtbogenbrenners enthalten, der eine Elektrode, eine Düse und eine Gasleitung enthält, durch die Gas zu einer Brennerspitze geleitet wird, wobei der Brenner mindestens einen Sensor und einen Einstellkreis enthält, wobei der Einstellkreis einen Parameter speichert, der sich auf den Brenner bezieht. Das Verfahren enthält außerdem das Bereitstellen einer Schneidwellenform aus einer Stromquelle über einen elektrischen Verbinder zu der Elektrode, um den Arbeitslichtbogen unter Verwendung des Gases zu initiieren, und das Eingeben von Nutzerpräferenzen an dem Brenner und/oder der Stromversorgung. Das Verfahren enthält des Weiteren das Steuern der Schneidwellenform und das Zuführen des Gases durch die Gasleitung auf der Basis der Nutzerpräferenzen. Das Verfahren enthält außerdem die Überwachung mindestens eines Nutzungsparameters und das Speichern von Daten in Bezug auf den mindestens einen Nutzungsparameter in einer Speichervorrichtung. Der mindestens eine Nutzungsparameter enthält Informationen in Bezug auf mindestens eines von Folgendem: eine Nutzungszeit des Brenners, eine Schneidstromstärke, eine Anzahl von Lichtbogenstarts, eine Anzahl von Brennerdurchstichen, eine Anzahl von Seitenschnitten, und ein Betriebsanomalieereignis.
Diese und andere Bauformen des Brenners für ein Schweißsystem sind Aspekte der vorliegenden Erfindung, die weiter unten noch ausführlich beschrieben werden. Des Weiteren können die oben erwähnten Ausführungsformen (wie unten noch ausführlicher besprochen) durch den Fachmann adaptiert und in einem Plasmaschneidsystem (ohne die Drahtzufuhrvorrichtung) verwendet werden, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den 1 und 2 gezeigt, wobei der speziell konstruierte Brenner T einen Handgriff hat, der als ein besenstielartiger Handgriff 10 veranschaulicht ist, wobei ein sich nach außen erstreckender Schwanenhals 12 in eine untere Düse 14 mündet, durch die Schweißdraht W in Richtung des Werkstücks WP geschoben wird, um einen Schweißprozess zwischen dem Schweißdraht W und dem Werkstück WP auszuführen. Wie in der Schweißbranche üblich, kommuniziert das Schweißsystem A mit dem Brenner T und enthält eine Drahtzufuhrvorrichtung 20 mit einem Vorrat an Schweißdraht 22, der durch Zuführrollen 24 gezogen wird, die mit einer Drahtzufuhrgeschwindigkeit angetrieben werden, die durch den Motor 30 unter der Steuerung des Mikroprozessors 32 bestimmt wird. Der Mikroprozessor empfängt Drahtzufuhrgeschwindigkeitsbefehle durch eine Steuerleitung 34, die normalerweise mit der Drahtzufuhrvorrichtung 20 verbunden ist und einen nicht veranschaulichten internen Mikroprozessor-Steuerchip hat. Um Strom für den Schweißvorgang bereitzustellen, enthält das System A eine Stromquelle 40 mit einer Steuereinheit 42, die eine Ausgangsleitung 44 zum Steuern des Betriebes der Stromquelle und eine Anschlussleitung 46 zum Steuern des Betriebes der Drahtzufuhrvorrichtung 20 aufweist. Die Steuereinheit selbst kann die Informationen über die Anschlussleitung 34 bereitstellen, um die Geschwindigkeit des Motors 30 einzustellen, so dass die gewünschte Drahtzufuhrgeschwindigkeit gemäß den Erfordernissen des durch das System A ausgeführten konkreten Schweißprozesses verwendet wird. Der Brenner T ist mit dem vorderen Ende des länglichen, flexiblen Kabels oder der Pistole G verbunden, das bzw. die einen äußeren Mantel aufweist, der zugewiesene Anschlussleitungen 60, 62 bedeckt, wobei diese Anschlussleitungen eine einzigartige Struktur der vorliegenden Erfindung bilden. Die Pistole G beherbergt außerdem einen sich bewegenden Schweißdraht W und eine Stromzuleitung 70, wie in der Schweißbranche üblich. Das hintere Ende der länglichen Pistole G ist mit dem System A durch spezielle Verbinder 80a, 80b verbunden, um die speziellen zugewiesenen Anschlussleitungen 60, 62 aufzunehmen. Die Verbinder bestehen aus einer einzigen Einheit mit einem Stecker und einer Anschlussbuchse mit komplementären Stiftstrukturen. Die Pistole hat außerdem einen Auslöser zum Starten des Schweißvorgangs. Natürlich besitzt die Pistole auch einen Gaskanal für Schutzgas, das am Schweißort zur Verfügung stehen muss, wenn der Schweißvorgang nicht selbstabschirmend ist. Bis zu diesem Punkt sind der Brenner T und das System A standardmäßige Schweißkomponenten, mit Ausnahme der zugewiesenen Anschlussleitungen 60, 62 und der speziellen kombinierten Verbinder 80a, 80b, die verwendet werden, um das hintere Ende der Pistole G aufzunehmen, das nicht nur einen Draht W, eine Stromzuleitung 70 und eine Gasleitung trägt, sondern auch zugewiesene Anschlussleitungen 60, 62. Während des Betriebes betreibt die Steuereinheit 42 die Drahtzufuhrvorrichtung 20 und die Stromquelle 40, um den Draht W durch den Brenner T zu schieben, während ein zugewiesener Schweißprozess ausgeführt wird. Der Prozess hat spezifische Parameter, wie zum Beispiel Strom, Spannung und Drahtzufuhrgeschwindigkeit, die durch die Einstellung der Steuereinheit 42 vorgegeben sind. In diese Standardarchitektur wird die vorliegende Erfindung integriert.
Gemäß der Erfindung enthält der Brenner T einen internen Speicher oder ein Speicherregister 100 zum Speichern eines Identifikationscodes. Der Code gibt den bestimmten einzigartigen Brenner T an. Durch Drücken der Übermittlungstaste 102 wird der einmalige brennerspezifische digitale Code im Speicher oder Register 100 durch die zugewiesene Leitung 60 zum Abschnitt 80a des kombinierten Verbinders gesendet. Dieser Verbinder befindet sich am Eingang der Überwachungsvorrichtung M zum Überwachen des Betriebes des speziellen Brenners T. Die Überwachungsvorrichtung M enthält eine digitale Verarbeitungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen DSP oder Mikroprozessor, um die im Folgenden erläuterten Funktionen auszuführen, nachdem digitale Daten von der Steuereinheit 42 mittels der Eingänge 110 und 112 empfangen wurden. Der Eingang 110 liest und holt entsprechende Daten von der Drahtzufuhrvorrichtung 20, während der Eingang 112 entsprechende Daten von der Steuereinheit 42 liest und holt. Diese Daten werden durch die Überwachungsvorrichtung M verarbeitet, um Informationen bezüglich des Betriebes des Brenners T zu generieren. Die Brennerinformationen werden für Wartungs- und Bestandsführungszwecke verwendet, die dem bestimmten speziellen Brenner T zugeordnet sind. Die Überwachungsvorrichtung M hat einen internen digitalen Decodierer 130, der mit dem Eingang des Verbinderabschnitts 80a verbunden ist. Der Decodierer gibt auf Leitung 130a die Identität des bestimmten Brenners T aus, der mit dem Verbinderabschnitt 80a verbunden ist. Diese Informationen beziehen sich allgemein auf den spezifischen Brenner. Sie werden durch die Anschlussleitung 130a zu einer Auswahltabellenroutine oder einem Auswahltabellenprogramm 132 geleitet, so dass Daten auf der Ausgangsleitung 134 einen spezifischen, unverwechselbaren Brenner T identifizieren. Diese Informationen werden durch die Leitung 134a zu einer Nachschlagetabelle 120 geleitet, die mehrere Programme speichert, die jeweils einen Grenzwert für einen Brenner der allgemeinen Art enthalten, der als der spezifische, einmalige Brenner T verwendet wird. Um sicherzustellen, dass nur diese Art von Brenner in der Lage ist, mit der Überwachungsvorrichtung M zu kommunizieren, ist die Leitung 60 an einen Passwortkreis 140 angeschlossen, der auf eine Reihe verschiedener Arten von Brennern eingestellt ist, die in der Lage sind, die Überwachungsvorrichtung M zu aktivieren. Diese Art von speziellem Brenner T wird durch das Programm 142 bereitgestellt, so dass die Informationen auf der Leitung 60, die zu dem digitalen Identifikationsdecodierer 130 weitergeleitet werden, die Identität des Brenners T und die bestimmte Art von Brenner sind. Dieses Passwort der Art von Brenner kann im Register 100 bereitgestellt werden, wie in 3 beschrieben. Die Überwachungsvorrichtung M wird über den spezifischen Brenner T und die Art informiert, deren Werte in der Nachschlagetabelle 120 gespeichert sind. Die Überwachungsvorrichtung M enthält außerdem einen internen Speicher 150, der über die Leitung 152 mit dem Eingangsdecodiererkreis 130 verbunden ist, um die Identität des spezifischen Brenners zu erhalten. Auf diese Weise speichert der Speicher 150 Informationen, die für den einmaligen Brenner T spezifisch sind. Der Speicher 150 schreibt den Identifikationscode aus dem Speicher 100 in ein Register und akkumuliert Informationen, die durch die Überwachungsvorrichtung M für den bestimmten Brenner generiert wurden. Der Speicher 150 hat eine E/A-Leitung 154 zum Eingeben und Speichern von Informationen über den bestimmten, einmaligen Brenner T und zum Ausgeben dieser gespeicherten Informationen, die einem bestimmten Brenner zugeordnet sind, der durch den Eingangsdecodierkreis 130 identifiziert wurde. Die gespeicherten Daten eines bestimmten Brenners werden auf der E/A-Leitung 154 ausgegeben. Wenn der Brenner T ein neuer Brenner ist oder regeneriert wurde und darum das Löschen vorhandener gespeicherter Informationen im Speicher 150 erfordert, so wird der Speicher durch ein Programm zurückgesetzt, das durch ein Gate 160 dargestellt wird, das eine Ausgangsleitung 160a hat. Eine Rücksetzungslogik auf Leitung 160a setzt den Speicher 150 für den bestimmten Brenner zurück, der durch die digitalen Daten auf Leitung 152 identifiziert wurde. Das Gate 160 hat eine erste Eingangsleitung 162 vom Decodierer 164 zum Decodieren der digitalen Informationen auf Leitung 140a und zum Bereitstellen einer logischen 1 auf Eingang 162 für den bestimmten Brenner T, der mit dem Verbinderabschnitt 80a verbunden ist. Der andere Eingang zum Gate 160 ist die Logik auf Leitung 170 des Rücksetzungsprogramms 172. Das Programm erzeugt einen logische 1 auf Leitung 170, wenn ein neuer oder regenerierter Brenner T erstmals in der in 1 veranschaulichten Kombination verwendet wird. Auf diese Weise sind die Informationen auf Leitung 154 die akkumulierten Informationen für einen bestimmten Brenner T. Wenn ein neuer Brenner verwendet wird, so setzt ein Rücksetzungssignal auf Leitung 160a den Speicher 150 für den neuen Brenner zurück. Die Überwachungsvorrichtung M überwacht dann den Betrieb des neuen einmaligen Brenners T.
Die Überwachungsvorrichtung M hat ein internes Programm zum Überwachen des Betriebes jedes spezifischen Brenners T, der durch die Code-Daten identifiziert wurde, die auf der Leitung 152 erscheinen. Die Art von Brenner aus dem Eingangs-Code aktiviert die Leitung 130a, um ein Programm auszuwählen, das in der Nachschlagetabelle 120 gespeichert ist. Es können eine Vielzahl verschiedener Programmarchitekturen zum Überwachen verschiedener Bedingungen des Brenners T verwendet werden; jedoch liest die Kommunikationsleitung 154 in dieser ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 1 veranschaulicht, die akkumulierten gespeicherten Werte für den Brenner, der durch die Leitung 152 identifiziert wurde, und schreibt Zusätze zu diesen gespeicherten Werten. Dieses Aktualisierungsverfahren für historische Daten für den einmaligen Brenner T wird durch die Ausgabe bestimmter Grenzwerte für verschiedene Parameter erhalten, die der Art von Brenner zugeordnet sind, der durch die Passwortvorrichtung 140 ausgewählt wurde. Diese Grenzwerte werden aus der Nachschlagetabelle 120 auf Leitung 200 ausgegeben und werden durch nicht gezeigte Ausgabekreise für Wertbegrenzungsauswahlleitungen 200a, 200b, 200c und 200n getrennt. Die Daten auf diesen Leitungen steuern Komparatornetzwerke 210, 212, 214 bzw. 216. Auf diese Weise überwachen die Komparatornetzwerke bestimmte Grenzwerte aus der Nachschlagetabelle 120, die einer bestimmten Art von Brenner zugeordnet sind, und diese Grenzwerte werden in dem Ausgabeprogramm P der Überwachungsvorrichtung M für den spezifischen Brenner T verwendet, der durch Daten auf Leitung 152 identifiziert wurde. Die Komparatornetzwerke 210–216 haben zugeordnete digitale Akkumulierer 220, 222, 224 bzw. 226. In der Praxis werden mindestens ein Akkumulierer und ein Komparator zum Praktizieren der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet; jedoch werden bevorzugt verschiedene Komparatoren und Akkumulierer verwendet, so dass viele historische und betriebliche Charakteristika des Brenners T gleichzeitig überwacht werden können. Die Akkumulierer werden durch Eingänge 230, 232, 234 bzw. 236 angesteuert, die durch Parameter und/oder Ereignisse angesteuert werden. Auf diese Weise zeigen die Aktionssignale auf den Ausgangsleitungen 240, 242, 244 und 246 an, wenn der zugehörige Komparator die Logik ändert, weil der Akkumulierer, der dem Komparator zugeordnet ist, die aus der Nachschlagetabelle 120 ausgegebenen Grenzwerte überschreitet. Die Aktionssignallogik auf den Leitungen 240, 242, 244 und 246 aktiviert Aktionsidentifikationsregister 250, 252, 254 bzw. 256. Der Zustand dieser Aktionsregister wird auf zugehörigen Anzeigevorrichtungen 250a, 252a, 254a und 256a gezeigt, die sich bevorzugt in einer räumlich abgesetzten Konsole befinden; jedoch können sie auch dem Schweißsystem zugeordnet sein oder sogar an dem Brenner selbst angezeigt werden. Alle diese Implementierungen von Programm P liegen innerhalb dieser ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der veranschaulichten Ausführungsform wird die Drahtzufuhrgeschwindigkeit aus dem Größenordnungssignal auf Leitung 34 mit der Zeit multipliziert und durch die Eingangsleitung 260 an den Komparator 210 geleitet. Das heißt, wenn das akkumulierte Produkt aus Drahtzufuhrgeschwindigkeit und Zeit ein bestimmtes Niveau aus der Nachschlagetabelle 120 erreicht, die auf Leitung 200a erscheint, so ändert das Logiksignal auf Leitung 240 seinen Zustand und zeichnet eine Aktion aus, die – in diesem Beispiel – eine „Spitze auswechseln”-Aktion ist. Auf diese Weise wird der Betrag des Drahtvorschubs in den Brenner dafür verwendet zu bestimmen, wann die Kontaktspitze des Brenners ausgewechselt werden sollte. In einer gleichen Weise wird die Logik auf Leitung 240 durch die Leitung 262 auch zum Aktionsidentifikationsregister 260 geleitet. Dieses Aktionsregister zeigt an, dass der Brenner ausgewechselt werden sollte. Diese Aktion wird durch die Anzeigevorrichtung 260a offenbart. In der Praxis wird entweder Leitung 240 oder Leitung 262 dafür verwendet, die zu unternehmende Aktion zu bestimmen, wenn eine bestimmte Menge Draht durch den Brenner T vorangeschoben wurde. Gemäß dem jeweiligen verwendeten Aktionsidentifikationssignal wird entweder die Spitze ersetzt, oder der Brenner wird ersetzt. Wann immer der Motor 30 gestartet wird, wird das Ereignis im Akkumulierer 222 aufgezeichnet. Eine bestimmte Anzahl von Startereignissen zeigt an, wenn die Spitze ausgewechselt werden sollte. Wenn diese Anzahl erreicht ist, so wird die Logik auf Leitung 242 umgeschaltet, um eine Spitzenauswechselaktionsanforderung für den Brenner T anzuzeigen. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, den Strom des Motors 30 zu messen. Ein erhöhter Motorstrom wird allgemein durch Reibung am Futterrohr in der länglichen Pistole G verursacht. Reibung am Futterrohr ist das Charakteristikum, das durch das Komparatornetzwerk 214 gesteuert wird. Der Anstieg des Stroms des Motors 30 wird aufgezeichnet. Wenn der Strom einen bestimmten Pegel erreicht, so ändert sich die Logik auf Leitung 244. In diesem Fall wird lediglich der Akkumulierer 224 aufgezeichnet. Wenn der Strom des Motors 30 einen bestimmten Pegel erreicht, der von der Nachschlagetabelle für eine bestimmte Art von Brenner T ausgegeben wurde, so schaltet die Logik auf Leitung 244 um. Dies zeigt an, dass das Futterrohr für den Brenner T ausgewechselt werden sollte. Diese ist die Meldung des Aktionsregisters 254. Somit kann der Parameter des durch die Überwachungsvorrichtung M überwachten Brenners T entweder eine arithmetische Größenordnung oder ein akkumulierter Pegel sein. Eine generische Verwendung der vorliegenden Erfindung für Parameter wird durch das letzte Beispiel veranschaulicht. Das Komparatornetzwerk 216 wird durch einen beliebigen Parameter „n” betätigt, der mit der Verwendung des Brenners T verknüpft ist. Der akkumulierte Betrag des Parameters n wird mit einem Pegel oder Wert für den Parameter n auf Leitung 200n verglichen. Dieser generische Parameter kann Strom, multipliziert mit der Zeit, sein, um den Betrag an Energie anzuzeigen, der durch den speziellen Brenner T verarbeitet wurde. Es liegen noch weitere Parameter innerhalb der Absicht und des Schutzumfangs der Erfindung. Die in 1 gezeigten Parameter und Ereignisse sind lediglich repräsentativ für die Art und Form historischer Informationen des Brenners T, die derzeit für die Praxis in Betracht gezogen werden. Wann immer der Brenner T mit dem Schweißsystem A verbunden wird, aktualisiert die Ausgabe auf der E/A-Leitung 154 alle Akkumulierer auf den Wert, der im Speicher 150 für den bestimmten Brenner gespeichert ist. Der Speicher 150 führt einen historischen Verlauf des Brenners T für jeden der Parameter und jedes der Ereignisse in Programm P. Wenn der Brenner regeneriert oder ein neuer Brenner mit derselben Identifikationsnummer eingesetzt wurde, so wird der Speicher 150 durch ein Programm zurückgesetzt, das durch das Gate 160 dargestellt wird, wie zuvor beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung stellt die Überwachungsvorrichtung M auch einen Lebensdauerzähler 300 bereit, der die erwartete Restlebensdauer des Brenners T ermittelt, bevor er ausgewechselt werden sollte. Der Lebensdauerzähler 300 enthält ein Register 302, das von 100 bis 0 abnimmt, indem das Ausgangssignal eines der Akkumulierer abgefühlt wird. Wie veranschaulicht, wird der Akkumulierer 220 durch die Leitung 304, zusammen mit dem Grenzwert für das Produkt aus Drahtzufuhrgeschwindigkeit und Zeit, gelesen. Dieser Wert erscheint auf Leitung 306. Das Ausgangssignal von Register 302 zeigt den Betrag der Restlebensdauer für den bestimmten Brenner T an. Dieser Lebensdauerprozentsatz wird durch die Vorrichtung 308 angezeigt oder wird im Brenner T oder mit Bezug auf den Brenner T für eine spätere Verwendung im Vorrats- und Bestandsmanagement aufgezeichnet. Das Programm P kann auch anderen Formen annehmen; jedoch ist das Computerprogramm in der beschriebenen Form die bevorzugte Implementierung der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß einem weiteren Aspekt des Brenner T hat dieser eine separate und eigenständige Funktion, wobei der Brenner mit dem Schweißsystem A verbunden wird, um Parameter auf der zugewiesenen Leitung 62 bereitzustellen. Es werden Parameter in digitalem Format im Brenner T ausgewählt und durch die Leitung 62 an den Einrichtkreis 50 der Steuereinheit 42 gesendet. In dieser separaten und eigenständigen Funktion des Brenners T ist der Brenner ein Begleiter des Systems A. Die Kommunikationsleitung 62 verläuft durch die längliche Pistole G vom vorderen Ende am Brenner T zum hinteren Ende am Verbinderabschnitt 80b. Da das System A die Anschlussbuchsenkomponente des Verbinderabschnitts 80b hat, kann es mit dem Brenner T durch die zugewiesene Leitung 62 kommunizieren. Diese Leitung übermittelt Parameter, die durch die Steuereinheit 42 verwendet werden, um zu veranlassen, dass der gewünschte ausgewählte Schweißprozess durch Informationen vom Brenner T bestimmt wird. Gemäß diesem Merkmal der ersten Ausführungsform ist der Brenner T wie in den 1 und 2 gezeigt aufgebaut. Eine Indexvorrichtung 320 schreitet durch das Menü 322 durch Index-Befehle auf Leitung 320a voran, wie am besten in 2 gezeigt. Das Menü indexiert zwischen dem auszuführenden Prozess und dem Durchmesser oder der Art des zu verwendenden Drahtes. Gemäß der indexierten Position in dem Menü 322 entspricht ein Signal durch die Leitung 332 dem gewünschten Prozess und Drahtdurchmesser und/oder -typ und wird aus dem Menü 322 bereitgestellt. Dieses Datensignal wird mit einem programmierbaren Einstellkreis oder Speicher 330 übermittelt. Dieser Einstellkreis oder Speicher gibt Parameter, wie zum Beispiel Strom, Spannung und Drahtzufuhrgeschwindigkeit, durch die Leitung 334 an den zugewiesenen Kommunikationskanal 62 aus. Auf diese Weise werden die am Brenner ausgewählten Parameter an den Eingangseinstellkreis 50 übermittelt. Auf diese Weise wird der Brenner T modifiziert, um Schweißprozess, Drahtgröße und/oder Drahttyp durch Erzeugen von Parametern einzustellen, die durch die Steuereinheit 42 während des Schweißprozesses verwendet werden. Dies ist ein separates und eigenständiges Merkmal, das mit dem Brenner T verknüpft ist. Gemäß diesem Merkmal hat der Brenner eine manuelle Einrichtvorrichtung oder einen manuellen Datenspeicher 330. Diese Vorrichtung speichert die Schweißparameter für einen bestimmten Schweißprozess, der durch die Indexposition des Menüs 322 bereitgestellt wird. Die Leitung 334 übermittelt die ausgewählten, gespeicherten Parameter von der Vorrichtung 330 in digitalem Format zu der Leitung 62 zum Übermitteln der gespeicherten Parameter vom Brenner zur Steuereinheit 42. Diese Struktur gibt Parameter in die Verarbeitungseinheit der Steuereinheit 42 durch den Schaltkreis 50 ein. Auf diese Weise werden die im Brenner T gespeicherten Parameter durch die Steuereinheit zum Implementieren eines gewünschten Schweißprozesses verwendet. Derselbe Brenner hat einen Identifikationscode im Register 100, der mit der Steuereinheit durch die Überwachungsvorrichtung M übermittelt wird. In der Praxis sind das Menü 322 und der Menü-Indexierer 320 Teil des Brenners; jedoch können sie auch von dem Brenner separat sein.
Wie in 1 gezeigt, fügt die Passwortvorrichtung 140 zu dem Identifikationscode ein Passwort für die Klassifizierung oder Typ des Brenners hinzu, der durch den Verbinder 80a, 80b an ein System A angeschlossen ist. In 3 wird dieser Brennertyp-Code durch die Sendevorrichtung 342 von einer Passwortvorrichtung 340 in das Identifikationsregister 100 geladen. In einer gleichen Weise kann das Register 100a ein Nurlesespeicher sein, der beim Hersteller geladen wird und aus der Leitung 60 gelesen wird, um den Decodierer 130 der Überwachungsvorrichtung M einzustellen. Der Hersteller kann auch einen Typ-Code mit einem Brenner-Identifikationscode in den Nurlesespeicher 100a laden. Diese zwei Modifizierungen des Code-Lese/Schreib-Registers 100 und des Nurlesespeichers 100a sind in den 3 und 4 veranschaulicht. Diese Darstellungen sind für verschiedene Regimes zum Laden des Brenner-Codes und des Typ-Codes in die Datenspeichervorrichtung im Nurlesespeicher 100a zum Übermitteln vom Brenner T zum System A repräsentativ. Weitere kleinere Änderungen an der in den 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung und die Modifizierungen bezüglich der Übermittlung von Parametern an das System A können vorgenommen werden, ohne vom beabsichtigten Wesen und Schutzumfang der ersten Ausführungsform der Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet das Anschließen eines speziell konstruierten Brenners an ein speziell konstruiertes Schweißsystem, so dass eine Kommunikation zwischen dem Brenner und dem System stattfindet, um die Gesamteffizienz und -steuerung des Schweißprozesses, der durch den Betrieb des Schweißsystems ausgeführt wird, zu verbessern. In 5 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform. Der einmalige Brenner T1 hat Einrichtvorrichtungen zum manuellen Auswählen von Schweißparametern für den Schweißprozess. Eine Leitung 472 übermittelt ausgewählte Parameter in digitalem Format an den Brenner T1. Die Leitung 414 übermittelt die im Brenner gespeicherten Parameter in digitalem Format vom Brenner T zur Steuereinheit 460, wodurch die im Brenner gespeicherten Parameter durch die Steuereinheit zum Implementieren des Prozesses verwendet werden. Zur Erfüllung dieser Aufgabe enthält das hintere Ende der Pistole G1, einschließlich des Brenners T1, einen Verbinder 420 mit einem Stecker 422, der mit einem zugehörigen Adapter 424 am Schweißsystem zusammenpasst. Auf diese Weise ist die Beziehung zwischen dem Brenner T1 und dem System A1 so, dass der Brenner mindestens einige der Parameter steuern kann, die in dem Schweißsystem verwendet werden. Diese Parameter werden manuell am Brenner durch die Wählervorrichtung S eingestellt.
Details dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung sind in 5 gezeigt. Der Brenner T1 hat einen Handgriff 40, der in den Schwanenhals 402 mit einer Enddüse 404 mündet. Dieser Brenner ist das vordere Ende der länglichen Pistole oder des Kabels G1, in dem die Stromzuleitung 412, der Schweißdraht und die Kommunikationsleitung oder der Kommunikationskanal 414 aufgenommen sind. Natürlich wird Gas durch die Pistole G1 zum Brenner T1 geleitet, wenn Schutzgasschweißen ausgeführt wird. Um sicherzustellen, dass der richtige Brenner an das dedizierte Schweißsystem A1 angeschlossen ist, hat ein Verbinder 420 eine Eingangsseite oder einen Stecker 422 am hinteren Ende der Pistole G1 und eine Ausgangsseite oder Anschlussbuchse 424. Dieser Verbinder wird am Schnittpunkt zwischen Pistole G1 und Schweißsystem A1 verwendet. Die Stecker- oder Anschlussstiftstruktur von Eingang 422 passt mit der Stecker- oder Anschlussstiftstruktur von Ausgang 424 zusammen. Folglich werden der richtige Brenner und das richtige System verbunden. Die Attribute und Merkmale des neuartigen Brenners T1 werden dadurch möglich gemacht. Gemäß einer mehr oder weniger üblichen Praxis enthält das Schweißsystem A1 eine Drahtzufuhrvorrichtung 430 mit einer Vorratsrolle 432 von Schweißdraht W. Der Draht wird über den Rollenantrieb 434 durch Zuführrollen 436 gezogen, um den Draht W durch die Pistole G1 zum Brenner T1 mit einer Geschwindigkeit (Wire Feed Speed, WFS) zu schieben, die durch den Drahtzufuhrmotor 438 bestimmt wird, der durch einen Mikroprozessor gemäß der Beschreibung der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform gesteuert wird. Ein Schaltschütz 440 ist Standard und enthält ein Solenoid 442 zum Aktivieren des Schaltschützes 440, wenn der (nicht gezeigte) Auslöser am Handgriff 400 gedrückt wird, um den Schaltschütz 440 zu schließen. Natürlich verläuft eine Auslöserleitung durch die Pistole G1, wenn der Brenner für einen manuellen Schweißvorgang verwendet wird. Das Startersystem für automatisches Schweißen, wie es zum Beispiel bei einem Roboter verwendet wird, schließt lediglich den Schaltschütz 440 durch ein Solenoid 442 gemäß einem Startsignal. Wenn der Schaltschütz 440 geschlossen wird, so wird die Anschlussleitung 444, die eine Verlängerung der Stromzuleitung 412 ist, mit der Anschlussleitung 446 von der Stromquelle 462 verbunden. Die Drahtzufuhrvorrichtung 430 enthält außerdem einen Eingangs-Einstellkreis 450, der gegebenenfalls ein Codeaktivierendes vorderes Ende haben kann, aber einen Eingang 452 aufweist, der eine Verlängerung der Kommunikationsleitung 414 ist, und eine Ausgangsleitung 454 aufweist, die eine Leitung ist, die mit der Steuereinheit 460 für die Stromquelle 462 verbunden ist. Auf diese Weise stellt die Anschlussleitung 454 vom Schaltkreis 450 ausgewählte Parameter oder Betriebsmerkmale der Stromquelle 462 durch Einspeisen digitaler Informationen in die Steuereinheit 460 ein. Die Stromquelle 462 gibt einen Schweißstrom auf Leitung 446 aus. Parameter, die für das Ausführen eines ausgewählten Schweißvorgangs zwischen Draht W und Werkstück WP benötigt werden, werden in dem Brenner T1 gespeichert.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält der Brenner T1 ein digitales Register 470 mit einer Schreibleitung 472 zum Schreiben von Dateninformationen in das Register von der Wählervorrichtung oder Einrichtvorrichtung S und eine Leseleitung 470a, die durch den Verbinder 470b mit der Kommunikationsleitung 414 verbunden wird. Die Vorrichtungen können Teil des Brenners oder eine separate Einheit sein, wie in 5 veranschaulicht. Die Tasten 480, 482 und 484 sind in der Lage, bestimmte Schweißparameter, wie zum Beispiel Drahtzufuhr, Strom und Spannung, für eine Kommunikation mit der Steuereinheit 460 durch die Leitung 414 des Brenners T1 einzustellen. Des Weiteren wird, wenn ein bestimmtes Gas verwendet werden soll, die Taste 486 justiert, um das gewünschte Gas auszuwählen, das normalerweise CO₂ und/oder Argon ist. Optional kann diese Taste die Strömungsrate des Gases in Form digitaler Daten justieren, die durch die Schreibleitung 472 in das Register oder die Speichervorrichtung 470 geladen werden. Im Fall einer separaten Einheit hat die Vorrichtung S einen Ausgangsanschluss 472a zur Informationsübertragung zur Leitung 472. Bei Verwendung des Brenners T1 wird die Einrichtvorrichtung oder Wählervorrichtung S manuell durch die Tasten 480, 482, 484 und 486 justiert, um den gewünschten Parameter für den Schweißbetrieb von System A bereitzustellen. Es sind repräsentative Parameter veranschaulicht; jedoch könnte ein Fachmann auch andere zu steuernde Parameter durch manuelles Laden des Registers 470 am Brenner T1 auswählen. In einigen Implementierungen dieser zweiten Ausführungsform enthält die Vorrichtung S eine Taste 490 zum Erzeugen eines Identifikationscodes, der ebenfalls in das Register 470 geschrieben oder geladen wird, um an das vordere Ende des Einstellkreises 450 übermittelt zu werden. Dieser Code identifiziert eine Art von Brenner, aber keinen spezifischen Brenner. Unter Verwendung dieses Typ-Codes hat der Einstellkreis 450 ein vorderes Decodierer-Ende und wird nur bei Empfang eines bestimmten Typ-Codes mittels der Leitung 414 vom Speicherregister 470 aktiviert. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung erlaubt die Justierung des gewünschten Schweißparameters am Brenner, entweder durch eine Einheit S, die integral mit dem Brenner ausgebildet ist, oder durch eine separate Einheit S, die von dem Brenner räumlich abgesetzt ist. Eine räumlich abgesetzte Einheit kommuniziert mit dem Brenner durch die Leseleitung 472a während des Einstellvorgangs.
Die zweite Ausführungsform stellt Einheit-Fähigkeiten bereit. Durch Speichern von Parametern im Register 470 lädt der Brenner T1 – durch bloßes Anschließen des Brenners an das Schweißsystem – automatisch Parameter in die Steuereinheit 460. Um diese Fähigkeit zu erweitern, indexiert ein Umschaltmechanismus 474 die Menüspeichervorrichtung 476, um die im Register oder der Speichervorrichtung 470 gespeicherten Parameter zu ändern. Die Vorrichtung S kann ein personalisiertes POD sein, das durch einen Schweißer in einen geplanten Parametersatz geladen wird. Auf diese Weise wählt der Schweißer lediglich einen Brenner aus und lädt seine Parameter durch die Leitung 472. Der Brenner T1 wird immer in einen vom Schweißer bevorzugten Zustand gesetzt.
Unter Verwendung der Erfindung kann ein Satz Parameter in jeden beliebigen Brenner geladen werden, so dass der Brenner den Schweißprozess steuert. In einer Alternative können die gespeicherten Parameter eines Brenners nach Wunsch durch einen Schweißprozess geändert werden. Weitere Fähigkeiten sind für den Schweißfachmann offensichtlich.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 6 veranschaulicht. Diese Ausführungsform ähnelt in gewisser Weise der in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung und hat ein übliches Schweißsystem und beinhaltet den gleichen Eingangs-Einstellkreis 450. Das Anschließen des Brenners T2 aktiviert einen gewünschten Schweißprozess mit ausgewählten Parametern. Um diese Aufgabe zu erfüllen, enthält der Brenner T2 einen Handgriff 500 mit einem nach außen vorstehenden Schwanenhals 502, der in die Düse 504 mündet, um den Schweißvorgang zwischen dem Draht W und dem Werkstück WP auszuführen. Gemäß dieser Ausführungsform ist das hintere Ende der Pistole mit einem Schnittstellenmodul 510 verbunden, das eine Speicherausgangssektion 512 und einen Eingangsidentifikationskreis 514 aufweist, um die Speichersektion 512 zu aktivieren, wenn ein ausgewählter Code empfangen wird, der auf der Leitung 516 erscheint, die sich vom Brenner T2 aus durch die Pistole erstreckt. Diese Pistole ist modifiziert, um den Identifikationscode durch die Leitung 516 zu übermitteln, wenn der Brenner mit dem Schweißsystem verbunden ist. Auf diese Weise veranlasst das bloße Anschließen des Brenners die Eingangssektion 514, das Schnittstellenmodul 510 zu aktivieren, um digitale Daten von der Sektion 512 auf der Leitung 518 auszugeben. Die Daten ändern die Parameter im Einstellkreis 450, der der gleiche Einstellkreis ist, der in 5 gezeigt ist. Die Schnittstelle 510 wird in der bevorzugten Ausführungsform aktiviert, indem lediglich die Leitung 516 mit dem Modul verbunden wird; jedoch ist die Leitung 516 in einer praktischen Implementierung ein Kommunikationskanal zwischen dem Brenner T2 und dem Schnittstellenmodul 510 und empfängt digitalen Daten-Code vom Register 520 des Brenners T2. Dieses Register speichert in einer Implementierung lediglich einen Code. Ein Code in digitalem Format wird zwischen dem Register 520 und dem Eingangsidentifikationskreis 514 übermittelt. In dieser Implementierung der dritten Ausführungsform aktiviert das bloße Verbinden des Brenners T2 mit dem Schweißsystem das Modul 510, weil der Code vom Brenner durch den Eingangskreis 514 identifiziert wird. Kurz gesagt, wird die Sektion 512 in einem Beispiel durch bloßes Verbinden des Brenners mit der Schnittstelle auf der Eingangsseite des Schweißsystems aktiviert. Wie veranschaulicht, wird die Sektion 512 durch die Sektion 514 aktiviert, die einen spezifischen Code aus dem angeschlossenen Brenner liest. Darum muss der Code für jeden Brenner, der in diesen Beispielen verwendet wird, einen speziellen Verbinder 510a haben. In dem zweiten Beispiel muss er außerdem die Fähigkeit besitzen, einen Code zu senden, der durch die Decodierersektion 512 der Schnittstelle 510 erkannt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser dritten Ausführungsform ist das Datenspeicherregister 520 ein Lese/Schreib-Register, so dass der Parameterumschaltmechanismus 522 umgeschaltet wird, um gewünschte Parameter auszuwählen, wie zum Beispiel die Parameter, die in der Vorrichtung S von 5 gezeigt sind. Diese Parameter, nachdem sie ausgewählt und im Speicherschaltkreis 524 gespeichert wurden, werden aus dem Einstellkreis 524 durch die Schreibleitung 526 in den Datenspeicher oder das Register 520 geschrieben. Gemäß einem weiteren Aspekt enthält der Handgriff 500 ein Register 530, um die ausgewählten Parameter auf der Sichtvorrichtung 532 anzuzeigen. Die visuellen Daten basieren auf den Daten, die von dem Einstellkreis 524 durch die Schreibleitung 534 empfangen wurden.
Die dritte Ausführungsform arbeitet mit einem Schnittstellenmodul 510, das Parameter für den durch das Schweißsystem auszuführenden Schweißprozess speichert. Das Modul 510 hat ein vorderes Ende zum Aktivieren der Schnittstelle nur dann, wenn das vordere Ende einen ausgewählten Eingangs-Code vom Brenner T2 empfängt, der an die Vorderseite des Moduls angeschlossen ist. Der Brenner T2 hat einen gespeicherten Identifikationscode im Register 520, wobei der gespeicherte Code mit dem ausgewählten Eingangs-Code von Schaltkreis 514 übereinstimmt. Durch Übermitteln eines richtigen Codes von dem Brenner T2 an den Schaltkreis 514 wird das Modul 510 aktiviert. Als ein weiterer Aspekt weist der Brenner T2 eine Struktur auf, die eine Vorrichtung zum Ändern der gespeicherten Parameter in Sektion 512 des Moduls 510 enthält. In einer vereinfachten Version wird das Code-Konzept dadurch ersetzt, dass das Modul lediglich durch Anschließen des Brenners betätigt wird.
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 7 veranschaulicht. Der Schweißbrenner T3 wird an einem Schweißsystem A1 angebracht, wie in den 5 und 6 gezeigt, und hat eine Drahtzufuhrvorrichtung 430 und eine Stromquelle 462. Der Brenner T3 umfasst einen Handgriff 550 mit Schwanenhals 552 und einer abschließenden Enddüse 554 und ist mit dem System A1 durch die Pistole G3 verbunden, die in den Verbinder 560 mündet, der einen Eingangsstecker 562 und eine Auslassanschlussbuchse 564 aufweist. Diese gleiche Art von Verbinder wird auch in den anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet. Der Stecker und die Anschlussbuchse haben komplementäre Stecker- oder Anschlussstiftstrukturen, um das Zusammenpassen von Komponenten für eine ordnungsgemäße Koordination zwischen dem Brenner und dem Schweißsystem sicherzustellen. In dieser vierten Ausführungsform enthält der Brenner T3 einen ersten Sensor 570 zum Abfühlen eines Parameters, der als der Schweißstrom veranschaulicht ist. Ein zweiter Sensor 572 erfühlt einen anderen Parameter, der als Drahtzufuhrgeschwindigkeit angegeben ist. Diese zwei Parameter sind von repräsentativer Art, um die erfinderischen Merkmale dieser Ausführungsform herauszustellen. Die Sensoren werden mit einem Timer 574 koordiniert, so dass die Ausgangsleitungen 580, 582 und 584 ein kombiniertes Parameter- und Zeit-Signal haben. Ein Multiplikationskreis 586 multipliziert den Wert des Lichtbogenstroms auf Leitung 580 mit der Zeit des Stromflusses auf der Basis eines Messwertes vom Timer 754, der die Leitung 584 angegeben ist. Somit ist das Ausgangssignal des Schaltkreises 586 auf Leitung 586a ist der Lichtbogenstrom, multipliziert mit der Zeit, während der Strom durch den Brenner T3 floss. In einer gleichen Weise multipliziert der Multiplikationskreis 588 einen zweiten Parameter, der als die Drahtzufuhrgeschwindigkeit angegeben ist, mit der Zeit auf Leitung 584, so dass der Wert auf der Ausgangsleitung 588a der akkumulierte Betrag des Drahtvorschubs durch den Brenner T3 ist. Folglich steht die Größenordnung von Signalen auf den Leitungen 586a und 588a für Nutzungsfaktorsmessungen für den Brenner T3. Diese Nutzungsfaktormesssignale werden im Akkumulierer 590 akkumuliert und werden durch eine Speichervorrichtung, die als Berührungsspeicher 592 gezeigt ist, über die Leitung 592a gelesen und zurückgesetzt. Folglich können Nutzungsfaktorsignale, die für die zwei nutzungsbezogenen Zustände akkumuliert wurden, aus der Speicher- und Ausgabevorrichtung 592 gelesen werden. Die Speicher- und Ausgabevorrichtung wird durch die Überwachungseinheit 600 abgefragt, die gespeicherte Pegel enthält, die mit den zwei Nutzungsfaktorsignalen vom Akkumulierer 590 verknüpft sind. Diese Struktur ähnelt der Struktur und der Funktion, die mit Bezug auf die in 1 gezeigte Erfindung veranschaulicht und besprochen wurden. Komparatornetzwerke 602, 604 und 606 lesen die akkumulierten Nutzungsfaktorsignale im Akkumulierer 590 mittels der Speichervorrichtung 592, um Aktionsbefehle zu erzeugen, die in der Vorrichtung 610, 612 und 614 angezeigt werden. Auf diese Weise liest die Überwachungseinheit 600 die Nutzungsfaktorsignale für den Brenner T3 und zeigt die zu unternehmenden Aktionen mit Bezug auf diesen Brenner an. Die Einheit 600 kann in einer räumlich abgesetzten Konsole oder am Schweißort montiert sein. Der Akkumulierer 590 verwaltet den historischen Verlauf der Nutzungskriterien für den Brenner T3, bis der Akkumulierer selektiv zurückgesetzt wurde. Die Rücksetzung wird durch eine Taste 620 an der Überwachungseinheit 600 bewerkstelligt. Nach dem Drücken der Taste 620 und dem Verbinden der Einheit 600 mit dem Akkumulierer 590, wie durch die Leitung 600a veranschaulicht, wird der Akkumulierer 590 für den bestimmten Brenner T3 zurückgesetzt. Auf diese Weise wird der historische Verlauf des Brenners T3 aufbewahrt, bis der Brenner regeneriert oder anderweitig wiederhergestellt wurde. Der Brenner T3 hat Sensoren 570, 572 zum Messen des Strompegels und der Drahtzufuhrgeschwindigkeit. Er hat außerdem einen Timer 574 und einen Schaltkreis 586 oder 588 zum Kombinieren einer oder mehrerer dieser Messungen als ein Produkt der Zeit, um ein oder mehrere Nutzungsfaktorsignale zu generieren. Die Speichereinheit 592 akkumuliert die Nutzungsfaktorsignale, damit die Überwachungseinheit 600 die Nutzungsfaktorsignale für einen bestimmten Brenner selektiv lesen kann.
Die fünfte Ausführungsform ist schematisch in 8 veranschaulicht. Der Schweißbrenner T4 hat einen Handgriff 640, der über die Pistole G4 an das Schweißsystem A4 angeschlossen ist, das eine Drahtzufuhrvorrichtung 650 und eine Stromquelle 660 enthält. Die Stromzuleitung 652 verläuft von der Stromquelle 660 durch die Drahtzufuhrvorrichtung 650 zu der Stromzuleitung 664 in der Pistole G4. Die Stromquelle 660 wird gemäß der üblichen Praxis mit einer üblichen Steuereinheit betrieben. Der Lichtbogenstrom 662 wird durch den Schaltkreis 664 eingestellt. In einer gleichen Weise wird die Lichtbogenspannungsstufe 666 durch den Schaltkreis 668 eingestellt. Wie bis hierher beschrieben, arbeitet die Steuereinheit der Stromquelle 660 und auch der Drahtzufuhrvorrichtung 650 gemäß der üblichen Praxis entweder durch Strom- oder Spannungsrückkopplung. Um die erfinderische Art des Brenners T4 zu veranschaulichen, hat die Stromquelle 660 ein separates und eigenständiges Betriebssystem, das als ein System veranschaulicht ist, das mit einem Wellenformgenerator 670 arbeitet, um ein ausgewähltes Wellenformprogramm von einem der gespeicherten Programme im Modul 672 zu verarbeiten. Somit hat die Stromquelle eine übliche Funktionsweise und eine zweite Steuerungsanordnung, die als ein Netzwerk veranschaulicht ist, das einen Wellenformgenerator und andere zugehörige, allgemein bekannte Komponenten für die Verwendung eines Wellenformgenerators enthält. Siehe Fulmer, US-Patent Nr. 6,498,321 , das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Das Netzwerk, das den Generator 670 enthält, wird durch ein Signal in Leitung 674 aktiviert. Zum Erzeugen dieses Signals für das Umschalten vom Standardbetrieb zum speziellen Netzwerkbetrieb wird der neuartige Brenner T4 verwendet. Der Handgriff 640 enthält einen gespeicherten Identifikationscode im Lese/Schreib-Register 680, der über die Leitung oder den Kanal 682 durch die Pistole G4 an das Schweißsystem A4 übermittelt wird. Der Eingang des Schweißsystems für die Leitung 682 ist ein Verbinder 684 mit einem unverwechselbaren Stecker und einer komplementären Anschlussbuchse. Der gleiche Verbinder ist als Verbinder 654 an der Zufuhrvorrichtung 650 veranschaulicht. Der unverwechselbare Verbinder 684 leitet die codierten digitalen Informationen auf der Leitung oder dem Kanal 682 zur Eingangsseite des Schweißsystems A4, das als Decodierer 690 veranschaulicht ist. Wenn das richtige Signal durch den Decodierer 690 empfangen wird, so aktiviert ein Aktivierungssignal in Leitung 674 das spezielle Prozessnetzwerk 670. Unter Verwendung des Brenners T4, der an das Schweißsystem A4 angeschlossen ist, wird die Stromquelle 660 von einem Standardsteuerungsbetrieb zu einem höheren Steuerungsprotokoll umgewandelt. Auf diese Weise wird die Pistole G4, deren vorderes Ende in den Brenner T4 mündet, mit dem Schweißsystem A4 verbunden. Das System schaltet automatisch in ein Hochtechnologie-Steuerungsprotokoll um. Die Verwendung des Protokolls einer höheren Ebene wird durch die Leitung 676 angezeigt, die sich von dem Netzwerk 670 erstreckt. Wenn dieses Protokoll deaktiviert wird, so wird ein Signal zu dem Schaltkreis 678 geleitet, um von dem hohen Protokoll zum Normalbetrieb für die Stromquelle 660 zu wechseln.
Wie zuvor angesprochen, können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, auch in einem Schneidsystem implementiert werden, wie zum Beispiel einem Plasmaschneidsystem, ohne vom Wesen oder Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Aspekte dessen werden nun im Folgenden besprochen. Jedoch werden die obigen Besprechungen nicht für Schneidsysteme wiederholt, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Wir wenden uns nun 9 zu, wo ein Beispiel einer Plasmalichtbogenbrennervorrichtung 1000 gezeigt ist. Wie gezeigt, enthält die Vorrichtung 1000 ein Gehäuse 1012 mit einer angeschlossen Brennerbaugruppe 1014. Das Gehäuse 1012 enthält die verschiedenen herkömmlichen Komponenten zum Steuern eines Plasmalichtbogenbrenners, wie zum Beispiel eine Stromversorgung, einen Plasmastartkreis, Luftregler, Sicherungen, Transistoren, Eingangs- und Ausgangsverbinder für Elektrik und Gas, Steuereinheiten und Platinen usw. Die Brennerbaugruppe 1014 ist an einer Vorderseite 1016 des Gehäuses angebracht. Die Brennerbaugruppe 1014 enthält in ihrem Inneren elektrische Verbinder zum Verbinden einer Elektrode und einer Düse innerhalb des Brennerendes 1018 mit elektrischen Verbindern innerhalb des Gehäuses 1012. Separate elektrische Pfade können für einen Pilotlichtbogen und einen Arbeitslichtbogen vorhanden sein, mit Schaltelementen, die innerhalb des Gehäuses 1012 angeordnet sind. Eine Gasleitung ist ebenfalls innerhalb der Brennerbaugruppe vorhanden, um das Gas, das zum Plasmalichtbogen wird, zu der Brennerspitze zu übertragen, wie später noch besprochen wird. Verschiedene Nutzereingabevorrichtungen 1020 wie zum Beispiel Tasten, Schalter und/oder Drehräder können an dem Gehäuse 1012, zusammen mit verschiedenen Verbindern für Elektrik und Gas, angeordnet sein.
Es versteht sich, dass das in 9 veranschaulichte Gehäuse 1012 lediglich ein einzelnes Beispiel einer Plasmalichtbogenbrennervorrichtung ist, die Aspekte der im vorliegenden Text offenbarten erfinderischen Konzepte nutzen könnte. Dementsprechend darf die obige allgemeine Offenbarung und Beschreibung hinsichtlich der Arten oder Größen von Plasmalichtbogenbrennervorrichtungen, die mit den offenbarten Brennerelementen arbeiten könnten, in keiner Weise als einschränkend angesehen werden.
Wie in 9 gezeigt, enthält die Brennerbaugruppe 1014 an einem Ende einen Verbinder 1022 zum Anschließen an einen komplementären Verbinder 1023 des Gehäuses 1012. Durch das Anschließen in dieser Weise werden die verschiedenen Elektro- und Gaswege durch den Schlauchabschnitt 1024 der Brennerbaugruppe so verbunden. dass die relevanten Abschnitte des Brennerkorpus 1026 in Verbindung mit den relevanten Abschnitten innerhalb des Gehäuses 1012 gebracht werden.
11 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Endes des Brennerkorpus 1026. Wie dort gezeigt, sind an dem Brennerkorpus 1026 eine Elektrode 1028, ein Wirbelring 1030, eine Düse 1032, eine Haltekappe 1034 und eine Abschirmkappe 1036 angebracht. In die Spitze der Elektrode 1028 ist ein Einsatz 1029 eingesetzt, der in der Regel aus Hafnium besteht, aus dem während des Schneidens ein Plasmastrahl hervortritt. Erste komplementäre Gewinde 1038 und 1040 am Brennerkorpus 1026 und an der Haltekappe 1034 und zweite komplementäre Gewinde 1042 und 1044 an der Haltekappe 1034 und der Abschirmkappe 1036 können dafür verwendet werden, diese Stücke in der in 10 gezeigten Konfiguration am Ende des Brennerkorpus 1026 zusammenzuhalten. Die Größen, Abmessungen und Anordnungen dieser Elemente können in Abhängigkeit von der gewünschten Stromstärke, der Durchflussmenge, der auszuführenden Arbeit usw. mehr oder weniger, so wie es üblich ist, variiert werden, und in einigen Anordnungen können – in Abhängigkeit von der Anwendung – zusätzliche Teile verwendet werden.
12 ähnelt 9, zeigt aber einen handgehaltenen Brenner 1100 und eine Verbindung 1101, die ebenfalls mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Der Brenner 1100 hat außerdem einen Indikator 1010, der weiteren noch erläutert wird.
Ähnlich den Wartungs- und Verschleißproblemen, die bei Schweißbrennern und -systemen auftreten können, können diese Probleme auch während Schneidprozessen auftreten. Zum Beispiel können Komponenten des Brenners, wie zum Beispiel die Elektrode 1028, der Hafnium-Einsatz 1029, die Düse 1032 und/oder die Abschirmung 1036, im Lauf der Zeit verschleißen oder während einer Anomalie oder eines Ereignisses während des Schneidens beschädigt werden. Solche Ereignisse können beispielsweise sein, wenn der Plasmastrahl die Düse und/oder die Abschirmung berührt, oder wenn der Brenner auf das Werkstück stößt, zum Beispiel, wenn es in einem robotischen System verarbeitet wird. Zu diesen Ereignissen kann es aufgrund einer Reihe von Gründen kommen, und sie können schwere Beschädigungen am Brenner oder seinen Komponenten verursachen. Darum überwachen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verschiedene Schneidprozesse und -parameter (ähnlich den oben für das Schweißen dargelegten Ausführungen), so dass ein Nutzer über einen möglichen Ausfall im Brenner informiert werden kann, bevor er eintritt.
Zum Beispiel verwenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit 42 zum Überwachen von Schneidsystemfunktionen und -operationen, einschließlich beispielsweise: Nutzungszeit (beispielsweise eine Nutzungszeit des Brenners), Schneidstromstärke, Lichtbogenstarts, Brennerdurchstiche, Seitenschnitte usw. Auf der Basis der überwachten Parameter kann das System den Nutzer über eine Benutzerschnittstelle (oder ein anderes Mittel) darüber informieren, dass der Brenner oder spezifische Komponenten des Brenners (wie zum Beispiel die Düse, die Elektrode und/oder die Abschirmung) ihre Grenznutzungsdauer erreicht haben oder bald erreichen werden. Des Weiteren kann die Steuereinheit 42 verschiedene Anomalien überwachen, die während eines Schneidprozesses eintreten können. Zum Beispiel kann der Brenner mit Beschleunigungsmessern (oder anderen Bewegungsmessvorrichtungen) ausgestattet sein, die bestimmen können, wenn der Brenner auf ein Werkstück geprallt ist, und auch die Aufprallkraft bestimmen können. Die Steuereinheit 42 kann dann bestimmen, ob der Aufprall von solcher Größenordnung war, dass entweder eine Inspektion oder ein Austausch des Brenners angeraten ist. Des Weiteren kann die Steuereinheit 42 noch andere betriebliche Anomalien überwachen, die während des Betriebes eintreten können, wie zum Beispiel, wenn der Plasmastrahl instabil wird und innerhalb des Brenners gegen die Düse trifft. Dieses Auftreffen kann die Düse schwer beschädigen und kann ihre Grenznutzungsdauer rasch verkürzen. Auf diese Weise überwacht die Steuereinheit 42 die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom während des Schneidvorgangs und bestimmt, ob eine Plasmastrahlanomalie eingetreten ist, sowie ihre Intensität und Dauer. Solche Anomalien können Rückzündungen oder Plasmastrahlkurzschlüsse sein. Auf der Basis dieser Informationen kann die Steuereinheit 42 dann bestimmen, ob der Nutzer über die Notwendigkeit informiert werden soll, den Brenner oder seine Komponenten auszuwechseln.
Es ist anzumerken, dass in anderen beispielhaften Ausführungsformen mindestens ein Temperatursensor montiert ist, um eine Temperatur des Brenners oder einiger seiner Komponenten zu überwachen. Diese Temperatursensordaten können auch durch die Steuereinheit 42 verwendet werden, um sie in die Berechnung der Lebensdauer der Komponenten einfließen zu lassen.
In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das Schneidsystem einen Speicher, der mit der Steuereinheit 42 gekoppelt ist (oder in die Steuereinheit 42 integriert sein kann) und Daten enthält, die es der Steuereinheit erlauben, die Restbetriebsdauer verschiedener Brennerkomponenten zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Speicher Nachschlage- und/oder Zustandstabellen enthalten, die, wenn sie verwendet werden, es der Steuereinheit erlauben, den Ausfall von Brennerkomponenten vorherzusagen. In anderen Ausführungsformen können durch die Steuereinheit verschiedene Algorithmen für diese prädiktive Analyse verwendet werden. Viele dieser Informationen werden in der Regel in die Steuereinheit 42 bzw. das System auf der Basis der historischen und empirischen Daten vorprogrammiert. Zum Beispiel können für verschiedene Brenner, Elektroden, Düsen und/oder Abschirmungen Daten, Nachschlagetabellen usw. gespeichert werden, die durch die Steuereinheit 42 verwendet werden und die es der Steuereinheit 42 ermöglichen, eine Betriebslebensdauer der Komponenten auf der Basis der Art und der Parameter ihrer Nutzung zu bestimmen. In solchen Ausführungsformen erkennt die Steuereinheit 42 den Brenner und/oder seine Komponenten und überwacht dann verschiedene Nutzungsparameter für jenen Brenner. Wenn der Brenner und/oder seine Komponenten eine Nutzungsschwelle erreichen, die durch die Steuereinheit 42 bestimmt wurde, so wird der Nutzer benachrichtigt. Das heißt, in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit 42 bestimmen, ob Komponenten des Brenners, oder der Brenner selbst, eine Verschleißschwelle erreicht, über die hinaus eine Wahrscheinlichkeit besteht, dass der Brenner ausfallen wird. Sobald die Verschleißschwelle erreicht ist, wird der Nutzer benachrichtigt. In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stützt sich die Bestimmung, ob der Brenner oder seine Komponenten eine Verschleißschwelle erreicht haben oder nicht, auf eines oder mehrere oder alles von Folgendem: Schneidstrom, Lichtbogenstarts, Durchstiche, Seitenschnitte, Nutzungszeit, Brenneraufprall und Plasmastrahlanomalien. Die Steuereinheit 42 gewichtet jeden der überwachten Parameter im Einklang mit ihrer programmierten Methodologie (Nachschlagetabelle, Algorithmus usw.) und bestimmt, ob eine Verschleißschwelle erreicht wurde. Wenn die Schwelle erreicht wurde, so veranlasst die Steuereinheit 42 eine Benachrichtigung des Nutzers.
In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit 42 die Verschleißschwelle für die Brennerbaugruppe und/oder ihre einzelnen Komponenten, wie zum Beispiel die Elektrode, die Düse und/oder die Abschirmung, bestimmen.
Um beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher zu erläutern, ist das Folgende ein Beispiel, wie eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden.
Während des Betriebes kann ein Nutzer einen Schneidbrenner mit der Schneidstromversorgung verbinden (oder einfach das System mit angeschlossenem Brenner einschalten). Im Einklang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Stromversorgung den angeschlossenen Brenner erkennen; sie kann den Typ sowie einige der Komponenten des Brenners erkennen, wie zum Beispiel Elektrodentyp, Düsentyp, Abschirmungstyp usw. Alternativ kann der Nutzer Daten bezüglich des Brenners und/oder seiner Komponenten in die Benutzerschnittstelle der Stromversorgung eingeben. Zum Beispiel kann der Nutzer den Typ des Brenners oder den Typ von Komponenten und ihren Zustand eingeben, beispielsweise „neu”. Nach dem Erkennen (oder der Eingabe durch den Nutzer) kann die Steuereinheit 42 auf ihren Speicher (oder einen anderen Speicher im System) zugreifen, um zu bestimmen, ob der angeschlossene Brenner bereits genutzt wurde. Wenn der Brenner und/oder seine Komponenten neu sind, so stellt die Steuereinheit 42 den Verschleißwert für die Komponente auf einen Anfangswert (beispielsweise 0) ein. Wenn der Brenner bereits verwendet wurde, so kann die Steuereinheit 42 den individuellen Identifikator für den Brenner verwenden, um die Verschleißdaten für den Brenner und/oder seine Komponenten am Schluss seiner letzten Verwendung abzurufen. Wenn der Verschleißwert für den Brenner unter seinem Verschleißschwellenwert liegt, so gibt die Steuereinheit 42 keinen Hinweis an den Nutzer aus, Komponenten oder den Brenner auszutauschen. Alternativ kann das System in anderen beispielhaften Ausführungsformen eine Nutzeranzeige (zum Beispiel an der Stromversorgung) dafür verwenden, einen visuellen Hinweis bezüglich des Status des Brenners bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Nutzeranzeige ein grünes Licht zeigen, das angibt, dass der Brenner nutzungstauglich ist. Wenn der Brenner und/oder seine Komponenten ihren jeweiligen Verschleißschwellenwert überschritten haben, so kann die Steuereinheit 42 veranlassen, dass dem Nutzer ein Hinweis über die Benutzerschnittstelle oder über ein sonstiges Kommunikationsverfahren, wie zum Beispiel über eine räumlich abgesetzte Anzeige, angezeigt wird. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 42 veranlassen, dass ein roter Leuchtindikator an der Stromversorgung angezeigt wird. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der Indikator 1010 an dem handgehaltenen Brenner 1100 angeordnet werden, wie in 12 gezeigt. Dies gewährleistet, dass der Nutzer darauf aufmerksam gemacht wird, dass der Verschleißschwellenwert des Brenners erreicht wurde, bevor er verwendet wird. Dies erlaubt es dem Nutzer, den Brenner und/oder einige seiner Komponenten (beispielsweise Elektrode, Düse und/oder Abschirmung) auszuwechseln. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 42 die Verwendung des Schneidsystems deaktivieren, bis der Brenner und/oder seine Komponenten ausgetauscht wurden. Wenn der Brenner und/oder Brennerkomponenten ausgetauscht wurden, so kann der Nutzer diese Informationen über die Benutzerschnittstelle eingeben, damit die Steuereinheit 42 den Verschleißwert des Brenners bzw. der Komponenten zurücksetzen kann. Zum Beispiel könnte ein Nutzer eingeben, dass eine Elektrode ausgewechselt wurde, woraufhin die Steuereinheit den Elektrodenverschleißwert zurücksetzt.
Während des Betriebes, wie oben beschrieben, überwacht die Steuereinheit 42 verschiedene Betriebsparameter und aktualisiert die Verschleißdaten für den Brenner während des Schneidprozesses. Zum Beispiel überwacht die Steuereinheit 42 jeden, oder eine Kombination, der Anzahl von Durchstichen, Seitenschnitten, Strom, Spannung, Wärme, Plasmastrahlanomalie-Ereignissen und Nutzungszeit während der Verwendung des Brenners. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 42 die Verschleißdaten für den Brenner aufzeichnen und aktualisieren, wenn der Brenner 3 Stunden lang bei 150 A mit 5 Durchstichen und 10 Seitenschnitten verwendet wurde. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 42 in einigen beispielhaften Ausführungsformen den Verschleißwert für den Brenner während eines Arbeitsvorgangs regelmäßig aktualisieren und kann diese Informationen in einem Speicher aufzeichnen. Die Steuereinheit 42 kann eine voreingestellte Abtastrate für das Aktualisieren der Verschleißdaten für den Brenner verwenden. In beispielhaften Ausführungsformen werden die Verschleißdaten im Verlauf des Schneidprozesses kontinuierlich aktualisiert, und wenn während des Schneidens der Verschleißschwellenwert für den Brenner und/oder seine Komponenten erreicht ist, so kann die Steuereinheit über verschiedene Mittel einen Hinweis an einen Nutzer ausgeben.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Verschleißschwellenwert für den Brenner und seine Komponenten separat eingestellt werden. In einigen Anwendungen halten bestimmte Brennerkomponenten (beispielsweise die Abschirmung) während bestimmter Arbeiten länger als andere (beispielsweise die Elektrode). Auf diese Weise hat in einigen beispielhaften Ausführungsformen jede Komponente des Brenners – und vielleicht der Brenner als Ganzes – einen separaten Verschleißschwellenwert, und wenn jeder jeweilige Wert erreicht ist, so kann die Steuereinheit 42 dies dem Nutzer anzeigen. In solchen Ausführungsformen braucht ein Nutzer nur jene Brennerkomponenten auszuwechseln, die eine Auswechselung erfordern.
Mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Probleme während Schneidarbeiten, die von Komponenten ausgehen, die über ihre Grenznutzungsdauer hinaus verschlissen sind, vermieden werden. Zum Beispiel kann ein Lichtbogenstartausfall oder eine Schnittdegradation vermieden werden.
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen kann die Steuereinheit 42 Verschleißinformationen an einen Nutzer ausgeben, bevor ein Arbeitsgang beginnt, so dass ein Nutzer bestimmen kann, ob der Brenner, oder eine Komponente, während einer bevorstehenden Arbeit oder eines bevorstehenden Arbeitstages ausfallen kann. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 42, wie oben dargelegt, Verschleißinformationen für Brenner und ihre jeweiligen Komponenten aufzeichnen und aufbewahren, und vor einem Schneidvorgang kann ein Nutzer die Benutzerschnittstelle verwenden, um den Verschleißstatus eines angeschlossenen Brenners oder seiner Komponenten zu überprüfen. Das heißt, vor Beginn eines Arbeitsganges könnte ein Nutzer herausfinden, dass eine Brennerelektrode noch 30 Schneidstunden vor sich hat, bevor ihre Verschleißschwelle erreicht wird. Dadurch kann ein Nutzer bestimmen, ob ein Brenner für einen bevorstehenden Arbeitsgang verwendet werden kann oder nicht.
In weiteren beispielhaften Ausführungsformen arbeitet die Steuereinheit 42 mit mindestens zwei Verschleißschwellenwerten für den Brenner und/oder seine Komponenten. Das heißt, ein erster Verschleißschwellenwert wird auf einen Verschleißwert eingestellt, bei dem die Komponente (der Brenner, die Elektrode usw.) noch eine gewisse Restlebensdauer hat, aber auf einen unbrauchbaren Zustand zusteuert, wohingegen ein zweiter Verschleißschwellenwert, wie oben beschrieben, nahe am Ende der Grenznutzungsdauer für den Brenner oder die Komponenten eingestellt wird. In solchen beispielhaften Ausführungsformen würde die Steuereinheit 42 einen ersten Hinweis (beispielsweise einen gelben Leuchthinweis) ausgeben, wenn der erste Verschleißschwellenwert erreicht ist, und einen zweiten Hinweis (beispielsweise einen roten Leuchthinweis) ausgeben, wenn der zweite Verschleißschwellenwert erreicht ist.
Wie zuvor erläutert wurde, können die oben beschriebenen Techniken in der Steuereinheit 42 oder irgend einem anderen computergesteuerten System unter Verwendung digitaler elektronischer Schaltungen oder in Computerhardware, -firmware, -software oder in Kombinationen davon implementiert werden. Die Implementierung kann als ein Computerprogrammprodukt erfolgen, d. h. als ein Computerprogramm, das greifbar auf einem Informationsträger (beispielsweise einer CPS) verkörpert ist. Ein Informationsträger kann eine maschinenlesbare Speichervorrichtung sein oder kann in Form eines ausgebreiteten Signals vorliegen, um durch Verarbeitungsvorrichtungen (beispielsweise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer oder mehrere Computer) ausgeführt zu werden oder deren Betrieb zu steuern.
Ein Computerprogramm (zum Beispiel ein Computerprogrammsystem) kann in jeder beliebigen Form von Programmiersprache geschrieben werden, einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen, und es kann in jeder beliebigen Form eingesetzt werden, einschließlich als ein eigenständiges Programm oder als ein Modul, eine Komponente, eine Subroutine oder eine sonstige Einheit, die zur Verwendung in einer Computerumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann eingesetzt werden, um auf einem einzelnen Computer oder auf mehreren Computern, an einem Standort oder über mehrere Standorte verteilt und über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden, ausgeführt zu werden.
Verfahrensschritte können durch einen oder mehrere programmierbare Prozessoren ausgeführt werden, die ein Computerprogramm ausführen, um Funktionen der Erfindung anhand von Eingangsdaten auszuführen und ein Ausgangssignal zu erzeugen. Verfahrensschritte können ebenfalls durch Speziallogikschaltungen ausgeführt werden, und Vorrichtungen können ebenfalls als Speziallogikschaltungen implementiert werden, wie zum Beispiel als ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Module können sich auf Abschnitte des Computerprogramms und/oder auf den Prozessor oder spezielle Schaltungen, die diese Funktionalität implementieren, beziehen.
Zu Prozessoren, die sich für die Ausführung eines Computerprogramms eignen, gehören beispielsweise sowohl Allzweck- als auch Spezial-Mikroprozessoren und ein oder mehrere Prozessoren jeder beliebigen Art von Digitalcomputer. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor Instruktionen und Daten von einem Nurlesespeicher oder einem Direktzugriffsspeicher oder von beiden. Die wesentlichen Elemente eines Computers sind ein Prozessor zum Ausführen von Instruktionen und eine oder mehrere Speicherkomponenten zum Speichern von Instruktionen und Daten. Im Allgemeinen enthält ein Computer außerdem eine oder mehrere Massenspeichervorrichtungen zum Speichern von Daten, zum Beispiel magnetische, magneto-optische oder optische Disks, oder ist mit solchen wirkverbunden, um Daten zu empfangen oder Daten zu senden, oder beides. Zu Informationsträgern, die sich zum Verkörpern von Computerprogramminstruktionen und Daten eignen, gehören sämtliche Formen von nicht-flüchtigem Speicher, einschließlich beispielsweise Halbleiterspeicherbausteine, zum Beispiel EPROM, EEPROM und Flash-Speicherbausteine; magnetische Disks wie zum Beispiel interne Festplatten und Wechseldatenspeicher; magneto-optische Disks; und CD-ROM- und DCD-ROM-Disks. Der Prozessor und der Speicher können durch Speziallogikschaltungen ergänzt oder in Speziallogikschaltungen eingebunden sein.
Um eine Interaktion mit einem Benutzer zu ermöglichen, könnten die oben beschriebenen Techniken auf einem CNC oder Computer implementiert werden, der ein Anzeigegerät, wie zum Beispiel einen KSR-(Kathodenstrahlröhre) oder einen LCD(Liquid Crystal Display)-Monitor, zum Anzeigen von Informationen für den Benutzer und eine Tastatur und ein Zeigegerät, wie zum Beispiel eine Maus oder einen Trackball, aufweist, womit der Benutzer Eingaben in den Computer vornehmen (beispielsweise mit einem Benutzerschnittstellenelement interagieren) kann. Es könnten auch andere Arten von Geräten verwendet werden, um eine Interaktion mit einem Benutzer zu ermöglichen. Zum Beispiel kann eine Rückmeldung an den Benutzer jede Form einer sensorischen Rückmeldung annehmen, wie zum Beispiel eine visuelle Rückmeldung, eine akustische Rückmeldung oder eine taktile Rückmeldung; und Eingaben vom Benutzer können in jeder Form entgegengenommen werden, einschließlich akustischer, Sprach- oder taktiler Eingaben.
Die oben beschriebenen Techniken können in einem dezentralen Rechnersystem implementiert werden, das eine Back-End-Komponente enthält, zum Beispiel einen Datenserver, oder das eine Middelware-Komponente enthält, wie zum Beispiel einen Anwendungsserver, oder das eine Front-End-Komponente enthält, wie zum Beispiel einen Client-Computer mit einer grafischen Benutzerschnittstelle oder einem Web-Browser, über die bzw. den ein Benutzer mit einer Implementierung interagieren kann, oder eine beliebige Kombination solcher Back-End-, Middelware- oder Front-End-Komponenten. Die Komponenten des Systems können durch eine beliebige Form oder ein beliebiges Medium digitaler Datenkommunikation, zum Beispiel ein Kommunikationsnetz, verbunden sein. Beispiele für Kommunikationsnetze sind ein Local Area Netzwerk (”LAN”), ein Wide Area Netzwerk (”WAN”) und das Internet.
Umfassen, enthalten und/oder Mehrzahlformen von jedem sind offene Formulierungen und enthalten die aufgelisteten Teile und können weitere Teile enthalten, die nicht aufgelistet sind. Und/oder ist eine offene Formulierung und enthält ein oder mehrere der aufgelisteten Teile und Kombinationen der aufgelisteten Teile.
Obgleich die Erfindung speziell mit Bezug auf konkrete beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Logik
10: Besenstiel
12: Schwanenhals
14: untere Düse
20: Drahtzufuhrvorrichtung
22: Schweißdraht
24: Zuführrollen
30: Motor
32: Mikroprozessor
34: Steuerleitung
40: Stromquelle
42: Steuereinheit
44: Ausgangsleitung
46: Anschlussleitung
50: Schaltkreis
60: Anschlussleitung
62: Anschlussleitung/Leitung
70: Stromzuleitung
80a: Verbinder
80b: Verbinder
100: Speicher/Speicherregister
100a: Speicher/Register
102: Übermittlungstaste
110: Eingang
112: Eingang
120: Tabelle
130: digitaler Decodierer
130a: Decodiererausgang
132: Tabellenroutine/Programm
134: Ausgangsleitung
134a: Leitung
140: Passwortkreis
140a: Leitung
142: Programm
150: interner Speicher
152: Leitung
154: E/A-Leitung
160: Sperrelektrode
160a: Ausgangsleitung
162: Eingangsleitung
164: Decodierer
170: Leitung
172: Rücksetzungsprogramm
200: Leitung
200a: Leitung
200b: Leitung
200c: Leitung
200n: Leitung
210: Komparatornetzwerke
212: Komparatornetzwerke
214: Komparatornetzwerke
216: Komparatornetzwerke
220: digitale Akkumulierer
222: digitale Akkumulierer
224: digitale Akkumulierer
226: digitale Akkumulierer
230: Eingang
232: Eingang
234: Eingang
236: Eingang
240: Ausgangsleitung
242: Ausgangsleitung
244: Ausgangsleitung
246: Ausgangsleitung
250: Identifikationsregister
250a: Anzeigevorrichtung
252: Identifikationsregister
252a: Anzeigevorrichtung
254: Identifikationsregister
25a: Anzeigevorrichtung
256: Identifikationsregister
256a: Anzeigevorrichtung
260: Eingangsleitung/Register
260a: Anzeigevorrichtung
262: Leitung
300: Lebensdauerzähler
302: Register
304: Leitung
306: Leitung
308: Vorrichtung
320: Indexvorrichtung
320a: Leitung
322: Menü
330: Speicher/Einstellkreis
332: Leitung
334: Leitung
340: Passwortvorrichtung
342: Sendevorrichtung
400: Auslöser/Handgriff
402: Schwanenhals
404: Enddüse
412: Gehäusestromzuleitung
412: Schweißdraht
414: Leitung/Kanal
420: Verbinder
422: Eingangsseite/Stecker
424: zugehöriger Adapter/Ausgangsseite
430: Drahtzufuhrvorrichtung
432: Vorratsrolle
434: Rollenantrieb
436: Zufuhrrolle
438: Drahtzufuhrmotor
440: Schaltschütz
442: Solenoid
444: Anschlussleitung
446: Anschlussleitung/Leitung
450: Eingangs-Einstellkreis
452: Eingang
454: Ausgangsleitung/Anschlussleitung
460: Steuereinheit
462: Stromquelle
470: digitales Register/Speichervorrichtung
470a: Leseleitung
470b: Verbinder
472: Leitung
472a: Ausgangsanschluss/Leitung
474: Umschaltmechanismus
476: Menüspeichervorrichtung
480: Taste
482: Taste
484: Taste
486: Taste
490: Taste
500: Handgriff
502: Schwanenhals
504: Düse
510: Schnittstellenmodul
510a: spezieller Verbinder
512: Speicherausgangssektion
514: Eingangsidentifikationskreis
516: Leitung
518: Leitung
520: Register/Speicher
522: Umschaltmechanismus
524: Speicherschaltkreis
526: Schreibleitung
530: Register
532: Sichtvorrichtung
534: Schreibleitung
550: Handgriff
552: Schwanenhals
554: abschließende Enddüse
560: Verbinder
562: Eingangsstecker
564: Auslassanschlussbuchse
570: Sensor
572: Sensor
574: Timer
580: Ausgangsleitungen
582: Ausgangsleitungen
584: Ausgangsleitungen
586: Schaltkreis
580: Leitung
584: Leitung
586: Schaltkreis
586a: Leitung
588: Schaltkreis
588a: Ausgangsleitung
590: Akkumulierer
592: Speicher
592a: Leitung
600: Einheit
600a: Leitung
602: Komparatornetzwerke
604: Komparatornetzwerke
606: Komparatornetzwerke
610: Vorrichtung
612: Vorrichtung
614: Vorrichtung
620: Taste
640: Handgriff
650: Drahtzufuhrvorrichtung
652: Stromzuleitung
654: Verbinder
660: Stromquelle
662: Lichtbogenstrom
664: Stromzuleitung/Schaltkreis
666: Spannungsstufe
668: Schaltkreis
670: Generator/Netzwerk
672: Modul
674: Leitung
676: Leitung
678: Schaltkreis
680: Register
682: Leitung/Kanal
684: Verbinder
690: Decodierer
754: Timer
1000: Vorrichtung
1010: Indikator
1012: Gehäuse
1014: Brennerbaugruppe
1016: Vorderseite
1018: Brennerende
1020: Nutzereingabevorrichtungen
1022: Verbinder
1023: komplementärer Verbinder
1024: Schlauchabschnitt
1026: Brennerkorpus
1028: Elektrode
1029: Einsatz
1030: Wirbelring
1032: Düse
1034: Haltekappe
1036: Abschirmkappe
1038: komplementäres Gewinde
1040: komplementäres Gewinde
1042: komplementäres Gewinde
1044: komplementäres Gewinde
1100: Brenner
1101: Verbindung
A1: System
A2: System
A3: System
A4: System
G: Pistole
G1: Pistole
G2: Pistole
G3: Pistole
G4: Pistole
M: Überwachungsvorrichtung
P: Programm
S: Vorrichtung
T: Brenner
T1: Brenner
T2: Brenner
T3: Brenner
T4: Brenner
W: Schweißdraht
WP: Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6498321 [0048]

Claims

Schneidsystem, das Folgendes umfasst: einen Plasmalichtbogenbrenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) mit einer Elektrode (1028), einer Düse und einer Gasleitung, durch die Gas zu einer Brennerspitze geleitet wird, wobei der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) einen Sensor und/oder einen Einstellkreis enthält, wobei der Einstellkreis einen Parameter speichert, der sich auf den Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) bezieht; eine Stromversorgung (40), die eine Schneidwellenform an die Elektrode (1028) über einen elektrischen Verbinder ausgibt, um einen Arbeitslichtbogen zu initiieren, wobei der Arbeitslichtbogen einen Plasmalichtbogen unter Verwendung des Gases erzeugt; eine Steuereinheit (42, 460), die einen Ausgang der Stromversorgung und das Zuführen des Gases durch die Gasleitung auf der Basis von Eingaben von einer Nutzereingabevorrichtung steuert, die an dem Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) und/oder der Stromversorgung (40) positioniert ist, wobei die Steuereinheit (42, 460) dazu dient, mindestens einen Nutzungsparameter zu überwachen; und eine Speichervorrichtung (100, 470, 592), die mit der Steuereinheit (42, 460) gekoppelt ist, zum Speichern von Daten in Bezug auf mindestens einen Nutzungsparameter, wobei der mindestens eine Nutzungsparameter Informationen in Bezug auf mindestens eines von Folgendem enthält: eine Nutzungszeit des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100), eine Schneidstromstärke, eine Anzahl von Lichtbogenstarts, eine Anzahl von Brennerdurchstichen, eine Anzahl von Seitenschnitten, und ein Betriebsanomalieereignis.
System nach Anspruch 1, wobei die Speichervorrichtung (100, 470, 592) Daten in Bezug auf das Betriebsanomalieereignis speichert und das Betriebsanomalieereignis sich auf mindestens eines von Folgendem bezieht: eine Kraft, die bei einem Aufprall zu dem Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) übertragen wird, eine Ausgangsspannung der Stromversorgung, einen Ausgangsstrom der Stromversorgung, und eine Temperatur des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100).
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (42, 460) die Daten in Bezug auf den mindestens einen Nutzungsparameter verwendet, um Informationen in Bezug auf eine Betriebslebensdauer des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) und/oder eine Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) zu bestimmen, und/oder wobei die Steuereinheit (42, 460) die Daten in Bezug auf den mindestens einen Nutzungsparameter während der Schneidarbeiten aufzeichnet und aktualisiert, und/oder wobei die Steuereinheit (42, 460) eine Verschleißschwelle für den Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) und/oder die Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) enthält, und die Steuereinheit (42, 460) auf der Basis der Informationen in Bezug auf die Betriebslebensdauer bestimmt, ob die Verschleißschwelle überschritten wurde.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Plasmalichtbogenbrenner des Weiteren einen Wirbelring (1030), eine Haltekappe (1034) und eine Abschirmkappe (1036) enthält, und wobei die Steuereinheit (42, 460) die Daten in Bezug auf den mindestens einen Nutzungsparameter verwendet, um Informationen in Bezug auf eine Betriebslebensdauer von mindestens einem von Folgendem zu bestimmen: die Elektrode, die Düse, der Wirbelring (1030), die Haltekappe (1034), und die Abschirmkappe (1036).
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Informationen in Bezug auf die Betriebslebensdauer mindestens eines von Folgendem enthalten: Informationen, dass ein Ende einer Betriebslebensdauer erreicht wurde, Informationen, dass ein Ende einer Betriebslebensdauer bevor steht, Informationen bezüglich einer nutzbaren Restbetriebslebensdauer, Verschleißhinweise für den Brenner und/oder eine Komponente des Brenners, und Informationen bezüglich eines vorhergesagten Ausfalls.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit (42, 460) eine prädiktive Analyse ausführt, um die Informationen in Bezug auf die Betriebslebensdauer auf der Basis mindestens eines von Folgendem zu bestimmen: eine Nachschlagetabelle, eine Zustandstabelle, und ein Algorithmus, der in der Speichervorrichtung (100, 470, 592) gespeichert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Speichervorrichtung (100, 470, 592) physisch in der Steuereinheit (42, 460) angeordnet ist, wobei der in dem Einstellkreis gespeicherte Parameter den Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) eindeutig identifiziert, und wobei die gespeicherten Daten in der Speichervorrichtung (100, 470, 592) aktualisiert werden, wenn der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) an die Stromversorgung angeschlossen wird, und die Steuereinheit (42, 460) den Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) auf der Basis des in dem Einstellkreis gespeicherten Parameters identifiziert, und/oder wobei die Speichervorrichtung (100, 470, 592) physisch in dem Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) angeordnet ist, und die gespeicherten Daten aktualisiert werden, wenn der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) an der Stromversorgung angeschlossen wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) den Sensor enthält, und der Sensor ein Beschleunigungsmesser zum Messen einer Aufprallkraft des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) ist, und wobei die Steuereinheit (42, 460) auf der Basis der Messung bestimmt, ob der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) auf ein äußeres Objekt geprallt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steuereinheit (42, 460) auf der Basis der Größenordnung der Messung bestimmt, ob der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) oder eine Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) zu inspizieren oder zu ersetzen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) den Sensor enthält, und der Sensor ein Temperatursensor ist, der eine Temperatur des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) und/oder eine Temperatur einer Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) misst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuereinheit (42, 460) die gemessene Temperatur dafür verwendet, Daten in Bezug auf eine Betriebslebensdauer des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) und/oder der Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) zu berechnen, und/oder wobei die Steuereinheit (42, 460) auf der Basis einer Schneidspannung und/oder eines Schneidstroms bestimmt, ob eine Plasmastrahlanomalie eingetreten ist, und/oder wobei die Steuereinheit (42, 460) auf der Basis der Plasmastrahlanomalie bestimmt, ob der Brenner oder eine Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) zu inspizieren oder zu ersetzen ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Plasmastrahlanomalie eine Rückzündung und/oder ein Plasmastrahlkurzschluss ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) den Einstellkreis enthält, und der Einstellkreis Informationen enthält, die es der Steuereinheit erlauben, mindestens eines von Folgendem zu identifizieren: einen Brennertyp, einen Elektrodentyp, einen Düsentyp und einen Abschirmungstyp.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Daten in Bezug auf den mindestens einen Nutzungsparameter auf einen Wert zurückgesetzt werden, der einen Neuzustand angibt, wenn der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) ausgewechselt oder regeneriert wurde.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Nutzeranzeige einen Status des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) anzeigt, wobei der Status mindestens eines von Folgendem enthält: einen Hinweis, dass der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) nutzungsbereit ist, eine Hinweis, dass der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) oder eine Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) sich dem Ende ihrer Grenznutzungsdauer nähert, und einen Hinweis, dass der Brenner (T, T1, T2, T3, T4, 1100) oder eine Komponente des Brenners (T, T1, T2, T3, T4, 1100) ausgewechselt werden muss.