TWI630069B - 液體射流切割系統及操作其之方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種一液體射流切割系統之消耗品元件。該消耗品元件包含界定用於一液體射流之一導管之一本體及位於該本體上或該本體內用於將與該消耗品元件相關聯之一信號傳輸至一讀取器之一信號裝置。

Description

液體射流切割系統及操作其之方法 [相關申請案之交叉參考]

此申請案係2013年11月8日申請之名為「Identifying Thermal Processing Torch Components」之美國專利申請案第14/075,692號之部分接續申請案，該案係2013年3月15日申請之名為「Systems,Methods,and Devices for Transmitting Information to Thermal Processing Systems」之美國專利申請案第13/838,919號之部分接續申請案，該案係2012年7月27日申請之名為「Optimization and Control of Material Processing Using a Thermal Processing Torch」之美國專利申請案第13/560,059號之部分接續申請案，該案係2012年4月4日申請之名為「Optimization and Control of Material Processing Using a Thermal Processing Torch」之美國專利申請案第13/439,259號之部分接續申請案，全部此等申請案之全文之內容以引用之方式併入本文中。

本發明大體上係關於液體射流切割系統且更特定言之係關於傳達關於液體射流切割系統元件之資訊。

諸如電漿弧氣炬及液體射流系統之材料處理系統廣泛用於材料之切割、熔挖及/或標記中。舉例而言，一液體射流切割系統經組態以藉由以高速施加諸如水之一液體射流以迅速侵蝕一工件而切割該工 件。一液體射流切割系統通常包含包括一孔口及一噴嘴之一切割頭、一高壓泵及一電腦數值控制器(CNC)。諸如一增強器泵之高壓泵可耦合至切割頭以使水或另一適當液體加壓至一高壓(例如，自10,000至100,000PSI)且迫使液體通過切割頭之一小噴嘴及孔口以產生高速(例如，高達2,200MPH)之一液體射流。在一些應用中，將一磨料引入液體射流中以切割更硬材料。可藉由CNC控制液體射流之精確輸送及組合物。

通常言之，一液體射流切割系統包含多個消耗品，該等消耗品包含一噴嘴及一孔口。可鑑於諸如經切割之材料之類型之特定處理約束選擇各個消耗品以達成最佳效能(例如，一最大化壽命)。將不正確消耗品安裝至一液體射流切割系統中可導致較差切割品質。另外，不正確消耗品可減小消耗品壽命且導致過早消耗品失效。目前，一操作者需要手動識別用於安裝至一液體射流切割系統之切割頭中之孔口及噴嘴以確保使用恰當組合。操作者亦需要手動追蹤元件壽命或使用CNC以執行此追蹤(但使用手動輸入)。甚至當正確消耗品安裝於一液體射流切割系統中時，一操作者組態及最佳化對應於經選擇消耗品之系統操作參數可係困難的。舉例而言，操作者需要檢查噴嘴以獲得經實現增大資訊且在切割之前相應地手動調整切口補償值。

因此，系統及方法需要自動偵測安裝於一液體射流切割系統中之消耗品(例如，偵測安裝於一液體射流切割系統中之不相容消耗品)。另外，系統及方法可用於自動調整操作參數以提高切割品質且延長消耗品壽命。一般言之，系統及方法用於有效傳達關於一液體射流切割系統之多種元件之資訊以促進操作控制及最佳化。

在一些態樣中，提供一液體射流切割系統之一消耗品元件。該消耗品包含界定用於一液體射流之一導管之一本體及位於該本體上或 該本體內之用於將與該消耗品元件相關聯之一信號傳輸至一讀取器之一信號裝置。

在一些實施例中，液體射流切割系統係經組態以切割一工件之一水射流系統。在一些實施例中，切割系統之消耗品元件包括一噴嘴或一孔口之一者。在一些實施例中，信號裝置包括一射頻識別(RFID)標籤。在一些實施例中，藉由信號裝置傳輸之信號識別對於消耗品元件之一類型為唯一之至少一特徵。消耗品元件之類型可包括液體射流切割系統之一噴嘴或孔口之一類型。

在一些實施例中，本體包括用於將本體耦合至液體射流切割系統之至少一連接機構。在一些實施例中，信號裝置位於本體之一低壓區域上。

在一些實施例中，信號裝置經組態以記錄消耗品元件經曝露之壓力循環之數目。在一些實施例中，藉由信號裝置傳輸之信號包括用於自動組態液體射流切割系統之至少一操作參數之指令。藉由信號裝置傳輸之信號包括消耗品元件之使用之一時間或持續時間或消耗品元件之使用之一條件之至少一者。使用之條件可包括(i)一操作參數或(ii)用於安裝至與消耗品元件相容之液體射流切割系統中之一第二元件之識別。

在一些態樣中，提供一液體射流切割系統。液體射流切割系統包含至少一讀取器、一泵、流體連接至該泵之一切割頭及一計算裝置。該切割頭包含一切割頭本體、連接至該切割頭本體且界定用於接收一液體射流之一導管之至少一部分之複數個可替換元件，及指派至複數個可替換元件之各自者之複數個信號裝置。複數個信號裝置經組態以將與對應可替換元件相關聯之資訊通信至讀取器。計算裝置通信耦合至至少一讀取器用於自讀取器接收資訊。

在一些實施例中，計算裝置包括一電腦數值控制器(CNC)或一泵 可程式化邏輯控制器(PLC)之至少一者。計算裝置可經組態以至少部分基於自至少一讀取器接收之資訊自動調整液體射流切割系統之至少一操作參數。至少一操作參數可係一切口設定。另外，計算裝置可經組態以至少部分基於自讀取器接收之資訊自動判定複數個可替換元件之各者之識別碼。

在一些實施例中，該複數個可替換元件包括液體射流切割系統之一噴嘴及一孔口。在此一組態中，複數個信號裝置可包括安置於噴嘴上之一第一信號裝置及安置於孔口上之一第二信號裝置。藉由讀取器傳輸之資訊可識別噴嘴之一類型或孔口之一類型之至少一者。

在一些實施例中，藉由讀取器傳輸之資訊包括對應可替換元件之使用之一時間或持續時間之至少一者。在一些實施例中，複數個信號裝置之至少一者包括一RFID標籤。在一些實施例中，切割頭進一步包括一高壓液體入口。切割頭可進一步包括一磨料入口。

在一些實施例中，液體射流切割系統進一步包括安置於切割頭本體上之用於與複數個信號裝置通信關於與對應可替換元件相關聯之資訊之複數個讀取器。另外，該系統可包含連接至複數個讀取器之複數個導線。複數個導線安置於切割頭本體內。此外，一連接器可經由導線而通信耦合至複數個讀取器。連接器可經組態以將來自複數個讀取器之資訊傳輸至液體射流切割系統之一CNC或一PLC。連接器可進一步經組態以將呈一類比信號之形式之資訊轉換成一數位信號。

在一些實施例中，液體射流切割系統進一步包括與用於抽排一切割液體之泵相關聯之一增強器。液體射流切割系統亦可包含流體連接至泵之一集液器。

在一些態樣中，提供用於操作一液體射流切割系統之一方法。該方法包含將一可替換元件安裝至液體射流切割系統之一液體射流切割頭中。可替換元件包含一識別機構。該方法進一步包含在識別機構 與液體射流切割系統之一讀取器之間通信資訊且基於該資訊調整液體射流切割系統之至少一操作參數。

該方法可進一步包括基於經通信之資訊判定以下之至少一者：(i)可替換元件之使用之一時期，(ii)可替換元件之一預測預期壽命，(iii)關於泵之預測衝程率，或(iv)關於液體射流切割系統之一切口設定。在一些實施例中，該方法進一步包括藉由比較預測衝程率與一實際衝程率而偵測一系統洩漏。在一些實施例中，該方法進一步包括藉由分析預測衝程率而偵測一提動失效。

在一些實施例中，至少一操作參數包括基於經通信之資訊自動調整之一切割參數。在一些實施例中，替換元件係一噴嘴或一孔口之一者。在一些實施例中，經通信之資訊識別噴嘴或孔口之一類型。資訊亦可包括可替換元件之使用之一時間或持續時間或可替換元件之使用之一條件之至少一者。

在一些態樣中，用於識別一熱處理氣炬之一消耗品之一方法包含：透過與安置於熱處理氣炬內之消耗品相關聯之一流動限制部件而引導一氣體流動；判定在相對於流動限制部件上游之一位置處之氣體流動之一第一壓力；判定在自流動限制部件下游之一位置處之氣體流動之一第二壓力；判定通過流動限制部件之氣體流動之一流動率；及使用第一壓力、第二壓力及流動率識別消耗品。

實施例可包含以下特徵之一或多者。

在一些實施例中，判定第一壓力可包含將氣體流動設定至一已知壓力且判定流動率可包含量測流動率。判定流動率可包含將氣體流動率設定至一已知值，且判定第一壓力可包含量測氣體流動之壓力。判定氣體流動之一第二壓力可包含將壓力建立為大氣壓力(例如，0psig)。流動限制部件可係與消耗品相關聯之一孔口。在一些情況中，該方法亦可包含基於第一壓力、第二壓力及流動率使用一流動係數方 程式以判定孔口之尺寸。在一些實例中，孔口之尺寸可與消耗品或消耗品類型關聯用於識別消耗品。在一些情況中，流動限制部件可係一噴嘴之一排出孔口。流動限制部件可替代地或另外包含一噴嘴之一通氣孔或一渦流環。在一些情況中，對於不同類型之消耗品選擇不同流動限制部件。在一些情況中，流動限制部件可包含一通氣孔之缺乏。

在一些態樣中，用於識別一熱處理氣炬(例如，包含藉由一電極及一噴嘴界定之一電漿腔室之一氣炬)之一消耗品之一方法可包含：引導一氣體之一入口流動通過一氣體供應線至電漿腔室；操縱以下之至少一者：a)使用耦合至氣體供應線之一調節器操縱氣體之入口流動至電漿腔室直到達到一標準或b)操縱耦合至連接至電漿腔室之一通氣線之一通氣閥以控制氣體自電漿腔室之一出口流動；判定與氣體之入口流動或出口流動之一者相關聯之氣炬之至少一操作參數之一第一值；及基於至少一操作參數之第一值識別消耗品。

實施例可包含以下特徵之一或多者。

在一些實施例中，操縱通氣閥以控制氣體自電漿腔室之出口流動可包含在達到標準之前限制氣體自電漿腔室之出口流動。該方法亦可包含：操縱通氣閥以在達到標準之後允許氣體自電漿腔室通過通氣線之出口流動；判定氣炬之至少一操作參數之一第二值；及使用至少一操作參數之第一值及第二值以識別消耗品。在一些實例中，至少一操作參數可包含入口流動之一供應壓力、入口流動之一流動率、入口流動之一雙位閥壓力或出口流動之一流動率之一者。在一些情況中，可在一氣體供應閥與耦合至氣體供應線之調節器之間量測入口流動之供應壓力或入口流動之流動率，調節器定位於自氣體供應閥下游。在一些情況中，可藉由定位於自氣體供應線上之調節器下游之一壓力傳感器量測入口流動之雙位閥壓力。可在通氣線處量測出口流動之流動率。該方法亦可包含使用一查找表以基於第一值識別消耗品，其中查 找表使一或多個消耗品與一或多個操作參數之各自值關聯。在一些實例中，標準可包含電漿腔室中之每平方英吋約4.0磅(psig)之一臨限壓力值。消耗品可係具有具關於一給定噴嘴設計之一唯一尺寸之至少一限流孔之一噴嘴。

在一些態樣中，用於識別包含藉由一電極及一噴嘴界定之一電漿腔室之一熱處理氣炬之一消耗品之一方法可包含：引導一氣體之一入口流動通過一氣體供應閥及一氣體供應線至電漿腔室，其中氣體供應線具有一調節器及耦合至其之一電漿雙位閥；調整氣體之入口流動直到達到與電漿腔室相關聯之一臨限壓力；操縱耦合至連接至電漿腔室之一通氣線之一通氣閥以在達到臨限壓力值之前限制氣體自電漿腔室之一出口流動；判定以下之至少一者：(i)入口流動之一壓力之一第一值，(ii)入口流動之一流動率之一第一值，(iii)入口流動之一雙位閥壓力之一第一值或(iv)出口流動之一流動率之一第一值；操縱通氣閥以在達到臨限值之後允許氣體自電漿腔室之出口流動；判定以下之至少一者：(i)入口流動之壓力之一第二值，(ii)入口流動之流動率之一第二值，(iii)入口流動之雙位閥壓力之一第二值或(iv)出口流動之流動率之一第二值；及使用入口流動之壓力之第一值或第二值、入口流動之流動率之第一值或第二值、入口流動之雙位閥壓力之第一值或第二值、出口流動之流動率之第一值或第二值或任何兩個或兩個以上此等值之一組合以識別消耗品。

實施例可包含以下特徵之一或多者。

在一些實施例中，臨限壓力可係電漿腔室或通氣中約每平方英吋4.0磅(psig)之一壓力。消耗品可係具有具一唯一尺寸之至少一限流孔之一噴嘴。該方法亦可包含使用定位於氣體供應閥與調節器之間之耦合至氣體供應線之一流動感測器以量測入口流動之流動率。該方法亦可包含使用定位於自通氣閥下游之耦合至通氣線之流動感測器以量 測出口流動之流動率。在一些實例中，可自調節器之上游量測入口流動之壓力之第一值及第二值。在一些實例中，自調節器之上游量測入口流動之流動率之第一值及第二值。在一些實例中，自調節器之下游量測入口流動之雙位閥壓力之第一值及第二值。在一些實例中，可在通氣線處量測出口流動之流動率之第一值及第二值。在一些實例中，可在氣炬之點火之前執行操縱通氣閥以允許氣體自電漿腔室之出口流動。

在一些態樣中，用於識別一熱處理氣炬之一消耗品之一系統包含：一流動限制部件，其與消耗品相關聯且經組態以接收通過其之一氣體流動；一第一感測器，其判定在相對於流動限制部件上游之一位置處通過流動限制部件之氣體流動之一第一壓力；一第二壓力判定裝置，其建立在自流動限制部件下游之一位置處通過流動限制部件之氣體流動之一第二壓力；一流量計，其用於量測通過流動限制部件之氣體流動之一流動率；及一處理器，其使用第一壓力、第二壓力及流動率以識別消耗品之一操作特性。

實施例可包含以下特徵之一或多者。

在一些實例中，系統可包含在消耗品上、在消耗品中或與消耗品通信之用於識別消耗品之至少一射頻識別(RFID)標籤。第二壓力判定裝置可係經組態將第二壓力設定為大氣壓力之一裝置。舉例而言，可經組態將第二壓力設定為大氣壓力之裝置可包含一通氣閥。第二壓力判定裝置可包含一第二壓力感測器。

在一些態樣中，經組態以識別安裝於氣炬中之一消耗品之一切割系統之一氣炬可包含：流體連接至氣炬之一流體流動路徑之一通氣通道；經組態以偵測自氣炬逐出通過通氣通道之一流體流動率之一流動偵測裝置；及流體連接至通氣通道之經組態以限制流體流動自氣炬之流體流動路徑逐出通過通氣通道之一通氣閥。

實施例可包含以下特徵之一或多者。

在一些實施例中，氣炬亦可包含流體連接至通氣通道之一壓力感測器，其中壓力感測器經組態以偵測通氣通道內之一流體壓力。流體流動路徑可包含氣炬之一電漿充氣室區域。通氣通道可藉由安裝於氣炬中之消耗品之一識別孔口而流體連接至流體流動路徑。

在一態樣中，提供用於組態一第一熱處理系統及一第二熱處理系統之一方法。該方法包含提供用於一第一熱處理氣炬中之一第一消耗品及用於一第二熱處理氣炬中之一第二消耗品。第一消耗品及第二消耗品具有實質上相同實體特性。第一消耗品與使用第一資料編碼之一第一信號裝置相關聯且第二消耗品與使用第二資料編碼之一第二信號裝置相關聯。該方法包含將具有第一消耗品之第一氣炬安裝於第一熱處理系統中及將具有第二消耗品之第二氣炬安裝於第二熱處理系統中。該方法亦包含藉由第一熱處理系統感測儲存於第一信號裝置中之第一資料及藉由第二熱處理系統感測儲存於第二信號裝置中之第二資料。該方法進一步包含藉由第一熱處理系統組態第一熱處理系統之一參數用於藉由將一第一值指派至該參數而基於經感測之第一資料操作第一氣炬。另外，該方法包含藉由第二熱處理系統而組態第二熱處理系統之參數用於藉由將一第二值指派至該參數而基於經感測之第二資料操作第二氣炬。第二值可不同於第一值。

在另一態樣中，提供用於組裝一第一熱處理氣炬及一第二熱處理氣炬之一方法。該方法包含對一第一消耗品提供位於該第一消耗品之一本體上或該本體內之一第一信號裝置及對一第二消耗品提供位於該第二消耗品之一本體上或該本體內之一第二信號裝置。該方法包含使用與第一消耗品相關聯之第一資料編碼第一信號裝置。第一資料與一第一熱處理系統之一參數之用於操作第一氣炬之一第一值關聯。該方法進一步包含使用與第二消耗品相關聯之第二資料編碼第二信號裝 置。第二資料與一第二熱處理系統之參數之用於操作第二氣炬之一第二值關聯。第二值可不同於第一值。

在其他實例中，上文中之任何態樣可包含以下特徵之一或多者。在一些實施例中，第一資料或第二資料之至少一者獨立於對應第一消耗品或第二消耗品之一可偵測實體特性。第一資料或第二資料之至少一者可識別對應第一消耗品或第二消耗品之一類型。對應消耗品之類型可包含一噴嘴、一屏蔽、一電極、一內部固定帽、一外部固定帽、一渦流環或一焊接嘴。另外，第一資料或第二資料之至少一者可識別對於對應第一消耗品或第二消耗品為唯一之一序號。第一資料或第二資料之至少一者可傳輸至對應第一熱處理系統或第二熱處理系統作為一氣動信號、一無線電信號、一光信號、一磁信號或一液壓信號。

在一些實施例中，第一信號裝置或第二信號裝置之至少一者包括一射頻識別(RFID)標籤。第一信號裝置或第二信號裝置之至少一者可位於對應第一消耗品或第二消耗品之一本體上或該本體內。在一些實施例中，第一信號裝置或第二信號裝置位於對應第一消耗品或第二消耗品之本體之一表面處以最小化氣炬操作期間之熱曝露。表面可鄰近於一冷卻機構、遠距於一電漿弧或在對應第一消耗品或第二消耗品之一o環通路中或其等之一組合。

在一些實施例中，參數包含一工件上方之一氣炬高度、一電漿氣體之一流動率、一屏蔽氣體之一流動率、電漿氣體或電流之一時序或用於切割工件之一程序程式。在一些實施例中，參數包含於藉由第一熱處理系統或第二熱處理系統之至少一者可組態之一組參數中以操作第一氣炬或第二氣炬之至少一者。在此一情況中，第一熱處理系統及第二熱處理系統可將一值指派至該組參數之各者用於操作各自第一氣炬及第二氣炬。

在一些實施例中，該方法進一步包含提供用於藉由第一氣炬及第二氣炬而各自處理之一第一工件及一第二工件。第一工件及第二工件至少實質上相同。

在一些實施例中，感測儲存於第一信號裝置中之第一資料進一步包含使用第一熱處理系統之一信號偵測器以感測第一資料。信號偵測器可係一RFID讀取器。信號偵測器可位於第一氣炬之外部。

在一些實施例中，第一熱處理系統及第二熱處理系統係相同熱處理系統。

在另一態樣中，提供用於組態一熱處理系統之一方法。該方法包含提供用於一熱處理氣炬中之一消耗品。該消耗品具有促進至氣炬中之安裝之一或多個實體特性。該方法包含將消耗品安裝於氣炬中；將氣炬連接至熱處理系統；及藉由熱處理系統感測與消耗品相關聯之資料。該方法進一步包含藉由熱處理系統而組態熱處理系統之一或多個參數用於基於經感測資料是否滿足一標準而操作氣炬。

在一些實施例中，組態熱處理系統之一或多個參數包含若資料不滿足標準則防止熱處理系統操作氣炬。資料可識別不匹配一經允許製造商之消耗品之一製造商。

在一些實施例中，在耦合至消耗品之一信號裝置中編碼資料。可藉由熱處理系統之一RFID讀取器而執行感測。

在一些實施例中，該方法進一步包含防止在缺乏藉由熱處理系統感測之任何資料之情況下組態熱處理系統之一或多個參數。

在一些態樣中，一些實施例可具有以下優點之一或多者。使用本文中描述之系統及方法，其等包含藉由偵測通過消耗品之特徵部之流體流動之改變(例如，流體壓力或流動中之一下降)以識別諸如電漿氣炬消耗品(例如，電漿氣炬噴嘴、屏蔽、固定帽或其他消耗品)之熱處理氣炬元件，熱處理氣炬系統可以比一些其他消耗品識別技術及程 序更便宜或更不複雜之一方式識別消耗品。

在一些態樣中，本文中描述之系統及方法可用於識別電漿氣炬消耗品而不需要增補識別裝置(例如，視覺標記、條碼、可讀資訊標籤(RFID)或其他識別裝置)。在不需要增補識別裝置之情況下，諸如讀取及解譯識別裝置之系統之額外系統(諸如相機視覺系統、條碼讀取系統或RFID讀取系統)可在一些情況中自電漿氣炬系統省略，導致一更不昂貴、更不複雜之電漿氣炬系統。另外，使用本文中描述之識別系統及方法通常不需要修改消耗品以包含識別裝置，導致更不昂貴之氣炬消耗品。此外，由於本文中描述之方法本質上僅利用一消耗品之一或多個特徵部之幾何形狀以識別該消耗品，所以先前製造之消耗品可安裝至一電漿氣炬系統上且經識別(這對利用增補識別裝置之識別技術是不可能的)。即，在一些情況中，本文中描述之系統及方法實際上識別消耗品之實體特徵部，而非僅讀取或偵測在消耗品中或其上之一識別裝置。

應瞭解，可以多種方法組合本發明之多種態樣及實施例。基於此說明書之教示，一般技術者可容易判定如何組合此等多種實施例。舉例而言，在一些實施例中，上文中之任何態樣可包含上文中之特徵之一或多者。本發明之一實施例可提供上文中之全部特徵及優點。

100‧‧‧例示性電漿弧氣炬

102‧‧‧氣炬本體

104‧‧‧氣炬尖頭

105‧‧‧電極

110‧‧‧噴嘴

115‧‧‧固定帽

120‧‧‧渦流環

125‧‧‧屏蔽

127‧‧‧氣體分佈孔

128‧‧‧電漿腔室

200‧‧‧例示性通信網路

202‧‧‧信號裝置

204‧‧‧接收器

206‧‧‧處理器

302‧‧‧外部固定帽

304‧‧‧電源

306‧‧‧馬達及驅動器

308‧‧‧氣體控制台

310‧‧‧高度控制器

312‧‧‧巢套軟體

402‧‧‧冷卻劑通道

404‧‧‧輔助通氣線

500‧‧‧熱處理系統

502‧‧‧電腦化數值控制器(CNC)

504‧‧‧電源

508‧‧‧自動程序控制器

512‧‧‧氣炬高度控制器

516‧‧‧驅動器系統

520‧‧‧切割台

522‧‧‧高架

602‧‧‧步驟

604A‧‧‧步驟

604B‧‧‧步驟

608A‧‧‧步驟

608B‧‧‧步驟

612A‧‧‧步驟

612B‧‧‧步驟

614A‧‧‧步驟

614B‧‧‧步驟

618A‧‧‧步驟

618B‧‧‧步驟

700‧‧‧流體輸送系統

701‧‧‧材料處理裝置/氣炬頭

702‧‧‧流體供應

704‧‧‧供應雙位閥

706‧‧‧供應壓力感測器

708‧‧‧供應氣體流動偵測器

710‧‧‧供應氣體壓力調節器

712‧‧‧雙位閥壓力感測器

714‧‧‧通氣壓力感測器

716‧‧‧通氣雙位閥

718‧‧‧氣炬通氣氣體流動偵測器

720‧‧‧氣炬通氣氣體出口

727‧‧‧渦流環

800‧‧‧氣炬

802‧‧‧電漿腔室

803‧‧‧消耗品/噴嘴

804‧‧‧氣體供應區域

805‧‧‧流動限制部件

806‧‧‧噴嘴通氣通道

808‧‧‧噴嘴通氣區域

900‧‧‧例示性方法

902‧‧‧步驟

904‧‧‧步驟

906‧‧‧步驟

908‧‧‧步驟

910‧‧‧步驟

1000‧‧‧例示性方法

1002‧‧‧步驟

1004‧‧‧步驟

1006‧‧‧步驟

1008‧‧‧步驟

1010‧‧‧步驟

1012‧‧‧步驟

1100‧‧‧例示性方法

1102‧‧‧步驟

1104‧‧‧步驟

1106‧‧‧步驟

1108‧‧‧步驟

1110‧‧‧步驟

1112‧‧‧步驟

1114‧‧‧步驟

1116‧‧‧步驟

1118‧‧‧步驟

1120‧‧‧步驟

1122‧‧‧步驟

1124‧‧‧步驟

1126‧‧‧步驟

1128‧‧‧步驟

1130‧‧‧步驟

1300‧‧‧例示性液體射流切割系統

1302‧‧‧電腦數位控制器

1304‧‧‧定位裝置

1306‧‧‧切割頭

1308‧‧‧高壓泵

1310‧‧‧高壓管路

1312‧‧‧選用磨料輸送系統

1400‧‧‧切割頭

1401‧‧‧入口

1402‧‧‧孔口總成

1404‧‧‧磨料入口

1406‧‧‧混合腔室

1408‧‧‧噴嘴

1410a‧‧‧信號裝置

1410b‧‧‧信號裝置

1414‧‧‧接收器

1416‧‧‧處理器

1502‧‧‧圓柱形外殼

1504‧‧‧o形環

1506‧‧‧介面板

1508‧‧‧導線

1510‧‧‧讀取器

1512a‧‧‧射頻識別(RFID)標籤

1512b‧‧‧射頻識別(RFID)標籤

1514‧‧‧孔口總成

1516‧‧‧噴嘴

1518‧‧‧天線

1520‧‧‧連接器

1522‧‧‧螺帽

1602‧‧‧箱外殼

1602a‧‧‧頂部片

1604‧‧‧墊片

1606‧‧‧介面板

1608‧‧‧導線

1610‧‧‧讀取器

1620‧‧‧連接器

1702‧‧‧外殼

1702a‧‧‧頂部片

1704‧‧‧讀取器

1706‧‧‧介面板

1708‧‧‧連接器

1800‧‧‧切割頭本體

1802a‧‧‧讀取器

1802b‧‧‧讀取器

1804a‧‧‧射頻識別(RFID)標籤

1804b‧‧‧射頻識別(RFID)標籤

1806‧‧‧孔口總成

1808‧‧‧噴嘴

1810‧‧‧板

1812‧‧‧導管

1814a‧‧‧導線

1814b‧‧‧導線

1816‧‧‧墊片

1902‧‧‧步驟

1904‧‧‧步驟

1906‧‧‧步驟

G‧‧‧氣體流動

G1‧‧‧氣體流

G2‧‧‧氣體流

可藉由參考結合隨附圖式之以下描述而更瞭解上文中描述之本發明之優點與進一步優點。圖式不必按比例繪製而通常將重點放在繪示本發明之原理上。

圖1係一例示性電漿弧氣炬之一橫截面圖。

圖2係一例示性通信網路之一示意圖。

圖3係繪示電漿弧氣炬之多種消耗品元件之一經改變之幾何形狀之一例示性電漿弧氣炬之一橫截面圖。

圖4係使用圖2之通信網路以控制一熱處理氣炬之操作之一例示性熱處理系統之一示意圖。

圖5係使用圖2之通信網路以控制一熱處理氣炬之操作之另一例示性熱處理系統之一圖式。

圖6A及圖6B係繪示圖2之通信網路之例示性操作之流程圖。

圖7係包含用於識別安裝於例示性氣炬系統之一氣炬內之消耗品元件之流動偵測裝置之一例示性氣炬氣體輸送系統之一示意圖。

圖8係繪示可用於識別安裝於一氣炬內之消耗品元件之電漿弧氣炬內之幾何特徵部之一例示性電漿弧氣炬之一橫截面圖。

圖9係繪示用於藉由量測通過消耗品元件之一特徵部之氣體流動改變而識別一熱處理氣炬之一消耗品元件之一例示性方法之一流程圖。

圖10係繪示用於藉由量測通過消耗品元件之一特徵部之氣體流動改變而識別一熱處理氣炬之一消耗品元件之另一例示性方法之一流程圖。

圖11係繪示用於藉由量測通過消耗品元件之一特徵部之氣體流動改變而識別一熱處理氣炬之一消耗品元件之另一例示性方法之一流程圖。

圖12係可用於基於其中安裝一消耗品元件之一熱處理氣炬系統之氣體流動特性而識別該消耗品元件之一例示性查找表。

圖13係一例示性液體射流切割系統。

圖14展示包含一通信網路之圖13之液體射流切割系統之切割頭之一例示性組態。

圖15係用於容置一RFID通信系統之一切割頭之一例示性設計。

圖16a至圖16c係用於容置一RFID通信系統之一切割頭之另一例示性設計。

圖17係用於容置一RFID通信系統之一切割頭之又一例示性設計。

圖18係用於容置一RFID通信系統之一切割頭之又一例示性設計。

圖19係用於操作圖13之液體射流系統之一例示性程序。

在一些態樣中，材料處理系統(例如，液體射流切割系統及電漿氣炬系統)可藉由處理由經指派至元件之一或多個信號裝置傳輸之信號而自動識別系統組件(例如，消耗品元件)及關於元件之資訊。

在一些態樣中，熱處理氣炬系統(例如，電漿氣炬系統)可藉由引導一流體流動(例如，一冷卻劑液體流動或一電漿氣體流動)通過消耗品之一特徵部且偵測排出消耗品之特徵部之流體流動之流動性質(例如，流動壓力及流體流動率)中之改變而識別氣炬元件(例如，消耗品元件)。

圖1係包含一氣炬本體102及一氣炬尖頭104之一例示性電漿弧氣炬100之一橫截面圖。氣炬尖頭104包含多個消耗品，例如一電極105、一噴嘴110、一固定帽115、一渦流環120及一屏蔽125。通常具有一圓柱形形狀之氣炬本體102支撐電極105及噴嘴110。噴嘴110自電極105隔開且具有安裝於氣炬本體102內之一中心排出孔口。渦流環120安裝至氣炬本體102且具有將一切向速度分量加諸於電漿氣體流動以導致電漿氣體流動渦流之一組徑向偏移或傾斜之氣體分佈孔127。亦包含一排出孔口之屏蔽125連接(例如，螺合)至固定帽115。固定帽115如所示係固定連接(例如，螺合)至噴嘴110之一內部固定帽。在一些實施例中，相對於屏蔽125固定一外部固定帽(未展示)。氣炬100可額外包含電連接、用於冷卻之通道、用於弧控制流體(例如，電漿氣體)之通道及一電源。在一些實施例中，消耗品包含係用於使一經點 火焊接氣體通過之一噴嘴之一焊接嘴。

在操作中，電漿氣體流動通過一氣體入口管(未展示)及渦流環120中之氣體分佈孔127。自該處，電漿氣體流動至一電漿腔室128中且通過噴嘴110及屏蔽125之排出孔口離開氣炬100。首先在電極105與噴嘴110之間產生一導弧。導弧離子化通過噴嘴排出孔口及屏蔽排出孔口之氣體。弧接著自噴嘴110傳送至一工件(未展示)用於熱處理(例如，切割或焊接)工件。應注意，包含元件之配置、氣體及冷卻流體流動之方向及電連接之氣炬100之經繪示細節可呈多種形式。

不同操作程序通常需要不同屏蔽及/或電漿氣體流動率，其等需要不同組之消耗品。此導致用於該領域中之多種消耗品。必須使用正確消耗品且適當匹配其等以達成最佳切割效能。消耗品失配(例如，在於105Amps處操作之一氣炬中使用用於在65Amps處之操作之一消耗品)可導致電漿弧氣炬之較差消耗品壽命及/或較差效能。

圖2展示本發明之一例示性通信網路200。通信網路200包含一或多個信號裝置202，其等各個經指派至諸如圖1之電漿弧氣炬100之一熱處理氣炬之一消耗品。例示性消耗品包含電極105、噴嘴110、固定帽115、渦流環120及屏蔽125。在一些實施例中，一信號裝置202係經組態以傳輸呈一或多個信號之形式之關於一消耗品之資訊之一電可寫入裝置。舉例而言，信號裝置202可係一射頻識別(RFID)標籤或卡、條碼標記或標籤、積體電路(IC)板或類似者。在一些實施例中，一信號裝置202係用於偵測消耗品之一實體特性且傳輸呈一或多個信號形式之經偵測資訊之一偵測器(例如，一感測器)。通信網路200亦包含至少一接收器204用於(i)接收藉由信號裝置202傳輸之信號，(ii)提取藉由信號傳達之資料，及(iii)將經提取之資料提供至一處理器206用於分析及進一步行動。處理器206可係一數位信號處理器(DSP)、微處理器、微控制器、電腦、電腦數值控制器(CNC)機器工具、可程式化 邏輯控制器(PLC)、特定應用積體電路(ASIC)或類似者。

在一些實施例中，使用關於將信號裝置202指派至其之消耗品之資訊編碼各個信號裝置202。經編碼之資訊可係一般或固定資訊，諸如消耗品之名稱、商標、製造商、序號及/或類型。經編碼之資訊(例如)可包含一型號以通常指示消耗品係一噴嘴。在一些實施例中，諸如消耗品之金屬組合物、消耗品之重量、製造消耗品之日期、時間及/或位置、負責消耗品之人員及類似者之經編碼之資訊對於消耗品為唯一。作為一實例，經編碼之資訊可提供對於經製造之各個氣炬元件為唯一之一序號以區分(例如)噴嘴類型A、序號#1與噴嘴類型A、序號#2。

在一些實施例中，在製造對應消耗品之時將資訊編碼至一信號裝置202。亦可在消耗品之壽命期間(諸如在各個消耗品使用之後)將資訊編碼至一信號裝置202。此資訊可包含消耗品使用之日期、時間及位置、在使用期間偵測之任何異常及/或在使用之後之消耗品條件，使得可建立一記錄以預測與消耗品相關聯之一失效事件或壽命終止事件。

編碼至一信號裝置202之資訊亦可指定操作參數。舉例而言，對於與屏蔽125相關聯之一信號裝置202，編碼至信號裝置202之資料可指示屏蔽氣體之類型及/或用於屏蔽125之適當氣體流動率。在一些實施例中，一信號裝置202之經編碼資料提供關於其他相關氣炬元件之資訊。舉例而言，經編碼資料可識別與經指派消耗品相容之其他氣炬元件，協助整個消耗品組在一氣炬中之安裝以達成某些效能度量。

在一些實施例中，一信號裝置202包含關於對應消耗品獨立於消耗品之一可偵測實體特性的資訊。消耗品之可偵測實體特性的實例包含磁性性質、表面反射率、密度、聲性質及藉由安裝於氣炬中之一偵測器量測之消耗品的其他有形特徵。因此，獨立於消耗品之一可偵測 實體特性之消耗品資料的實例可包含消耗品名稱、類型、製造商、製造日期、製造位置、序號或一消耗品之其他非有形特徵。在一些實施例中，信號裝置202在其經安裝至氣炬中之前儲存包含實體特性之消耗品的預收集資訊，但信號裝置202未經組態以主動量測或偵測實體特性。然而，信號裝置202可儲存關於消耗品藉由另一裝置(諸如藉由一感測器)量測或偵測之實體特性。一般言之，信號裝置202主要用於資料儲存目的。

在一些實施例中，信號裝置202係位於氣炬100之內部或氣炬100上。舉例而言，信號裝置202可經附接至最終係安裝於氣炬尖頭104之內部之一消耗品之一表面。信號裝置202亦可經附接至除了經指派消耗品外之氣炬100之內部之一元件。舉例而言，雖然指派一信號裝置202以儲存關於電極105之資料，但信號裝置202可經貼附至固定帽115之一表面。在一些實施例中，信號裝置202經耦合至與氣炬100非實體相關聯之一外部源。舉例而言，信號裝置202可經附接至用於儲存消耗品且一旦其經安裝於氣炬100中則遠距於消耗品之一封裝。若一信號裝置202係位於氣炬100之內部，則可選擇信號裝置202經附接至其之表面，以減小或以其他方式最小化氣炬100之操作期間的熱曝露。舉例而言，信號裝置202可係位於一冷卻機構附近、遠離電漿弧及/或在氣炬100之一o環通路中，以減小或最小化熱曝露。另外，信號裝置202可塗佈有一熱保護材料，以減小裝置在氣炬操作期間將過熱的可能性。一般來說，信號裝置202可經定位，諸如藉由另一氣炬元件而經屏蔽，以最小化曝露至熱能、輻射、損害氣體(例如，臭氧)及/或高頻能量。

在一些實施例中，一信號裝置202經設計以在一或多個氣炬點火期間及之後耐用，即起作用。在一些實施例中，一信號裝置202在各個氣炬使用之後或在若干使用之後可拋棄。在一些實施例中，一信號 裝置202可寫入一次(例如)，以於最初製造一消耗品時，編碼關於該消耗品之資訊。在一些實施例中，一信號裝置202可寫入多次，諸如在對應消耗品之整個壽命中寫入多次。

在通信網路200中，信號裝置202可將其儲存之資訊以一或多個信號之形式無線傳輸至接收器204。接收器204經調適以處理此等信號，以提取關於消耗品之相關資料且將該資料轉送至處理器206用於分析。在一些實施例中，接收器204係位於電漿弧氣炬100中或電漿弧氣炬100上。舉例而言，接收器204可係位於氣炬本體102中。在一些實施例中，接收器204係在氣炬100外部之一位置處，諸如經附接至一電源模組、一氣體控制台、處理器206等。

在一些實施例中，信號裝置202之至少一者係一RFID標籤且接收器204係用於詢問RFID標籤之一讀取器。在此等實施例中，RFID標籤包含用於儲存資訊之一微晶片及用於接收且傳輸RF信號之一天線。讀取器可包含(1)用於將RF信號傳輸至RFID標籤以詢問標籤之一天線及(2)用於在將藉由RFID標籤傳輸之一回應轉送至處理器206之前解碼該回應之元件。RFID標籤可係主動或被動。一主動RFID標籤包含一電池以產生一更強電磁返回信號至讀取器，藉此增加RFID標籤與讀取器之間之可能傳輸距離。取決於電力輸出、經使用之射頻及RF信號需要通過其行進之材料之類型，一RFID標籤與一讀取器之間之距離可係自小於一英吋至100英尺或更多。在一實例中，一RFID標籤與一對應讀取器之一天線之間之距離可係約2至4cm。一讀取器天線及剩餘讀取器元件不需要在相同封裝中。舉例而言，讀取器天線可位於氣炬本體102上或氣炬本體102內部，而剩餘讀取器元件在氣炬100之外部。使用一RFID標籤係有利地，因為其不需要與讀取器之直接接觸(例如，經由導線)或直接視線(例如，經由光學信號)且非常合適用於惡劣環境中。

在一些實施例中，一信號裝置202係用於偵測消耗品之至少一實體標記用於藉由其類型而唯一識別消耗品或個別識別之一偵測器(例如，一感測器)。實體標記可係(例如)消耗品之一實體改變。如圖3中所示，藉由改變消耗品之幾何形狀而達成一消耗品之識別使得當其安裝於氣炬100中時其影響一鄰近冷卻劑通道402之壁，此繼而改變流動通過其之一冷卻劑之速率。特定言之，冷卻劑通道402之經改變區段可限制冷卻劑流動率。一信號裝置202可用於量測依據冷卻劑流動率之壓力改變。因此，經量測之冷卻劑壓力改變充當消耗品之一識別。在如圖3中展示之另一實例中，連接至一閥及一流量計之一輔助通氣線404附接至噴嘴110以識別噴嘴110。在電漿弧點火之前打開閥且在沖洗週期期間藉由一信號裝置202量測依據電漿壓力之輔助通氣線流動率。因此，經量測之流動率充當噴嘴110之一識別。在另一實例中，一或多個唯一大小之限流孔(未展示)可經鑽孔至外部固定帽中以一旦其經安裝於氣炬100中時識別該帽。各個限流孔之大小經組態以唯一影響雙位閥壓力及/或屏蔽氣體之流動率。因此，在導弧點火之前在一預流動路徑中藉由一信號裝置202採取之此等量測用於識別外部固定帽。

在又一實例中，可藉由量測相對於一參考氣炬資料之消耗品之長度而識別屏蔽125。在一例示性量測程序中，一氣炬高度控制器用於判定一已知氣炬在其處點燃且開始切割一工件之高度。此高度可充當參考氣炬資料。接著，在將一未經識別消耗品安裝至氣炬中之後，判定相對於參考資料之高度。因此，涉及兩個高度之簡單計算可用於判定未經識別之消耗品之相對長度。繼而，相對消耗品長度可用於藉由(例如)參考使相對消耗品長度與消耗品零件關聯之一查找表而識別消耗品。

在一些實施例中，一信號裝置202係提供關於對應消耗品之資料 之光學機器表示之一條碼。可藉由呈一條碼讀取器之形式之接收器204讀取一條碼。通常言之，一信號裝置202可傳達呈任何機器可讀信號(包含無線電信號、光學信號或其他基於光之信號(例如，紅外線信號或紫外線信號)、磁性信號、氣動信號或液壓信號)之形式之關於一消耗品之資料。

在一些實施例中，一單一信號裝置202被指派至一氣炬之各個消耗品以傳輸關於對應消耗品之相關資訊。在一些實施例中，兩個或兩個以上信號裝置202被指派至相同消耗品以傳輸關於消耗品之不同資訊。舉例而言，一信號裝置202可傳輸對於消耗品類型為唯一之資訊(諸如關於消耗品類型之型號及操作參數)，而另一信號裝置202可傳輸對於消耗品自身為唯一之資訊(諸如消耗品之重量及使用歷史)。在一些實施例中，在通信網路200中之信號裝置202採用不同模式之資料傳輸。舉例而言，當一信號裝置202傳輸資料作為RF信號時，另一信號裝置202傳輸資料作為光學信號。在一些實施例中，網路200包含多個接收器204。各個接收器204經組態(例如，調諧)以自信號裝置202之一或多者讀取信號且將經提取之資料傳輸至處理器206。在一些實施例中，一信號接收器204用於自通信網路200中之全部信號裝置202讀取信號。處理器206因此可同時處理與多個消耗品相關聯之資料。

圖4係使用圖2之通信網路以控制諸如圖1之電漿弧氣炬100之一熱處理氣炬之操作之一例示性熱處理系統300。電漿弧氣炬100可包含一或多個消耗品，該一或多個消耗品包含噴嘴110、電極105、屏蔽125、內部固定帽115及一外部固定帽302。至少一信號裝置202被指派至消耗品之至少一者用於經由接收器204而將關於對應消耗品之資訊傳輸至處理器206。系統300亦包含用於提供產生氣炬100中之電漿弧必須之電流之一電源304。關於各自消耗品之自信號裝置202收集之資料可由處理器206使用以控制且最佳化電漿電源304、馬達及驅動器 306、氣體控制台308、高度控制器310及巢套軟體312之至少一者之操作。

處理器206可位於電漿弧氣炬100之內部或外部。在一些實施例中，處理器206容置於電源304中。在一些實施例中，電漿電源304、馬達及驅動器306、氣體控制台308、高度控制器310及巢套軟體312之各者容置至少一處理器用於處理來自信號裝置202之資料以控制各自模組304、306、308或310之功能。

基於自信號裝置202收集之資訊，處理器206可同時或接近同時且即時或接近即時調節許多電漿系統功能。此等系統功能包含(但不限於)啟動序列、CNC介面功能、氣體及操作參數及關閉序列。在一些實施例中，處理器206使用消耗品資訊以自動設定系統300之多種參數。在一些實施例中，處理器206使用消耗品資訊以確認系統300之某些預設參數是否與氣炬100內部之消耗品相容。作為一實例，基於經收集之關於氣炬100之多個消耗品之資料，處理器206可控制且確認以下系統元件之一或多者：(i)用於調節至氣炬100之電力之電源304之設定，(ii)用於處理一工件之巢套軟體312之設定，(iii)用於控制供應至氣炬100之屏蔽及/或電漿氣體之氣體控制台308之設定，(iv)用於調整氣炬100與工件之間之高度之高度控制器310之設定，及(v)多種馬達及驅動器306之設定。

在一些實施例中，基於自一或多個信號裝置202收集之資料，處理器206與巢套軟體312相互作用以自動選擇設定用於處理一工件之參數之一切割程式，諸如切割速度、方向、路徑、巢套序列等。切割程式亦可由於經收集之消耗品資料而界定氣體類型、氣體壓力及/或關於氣炬之流動設定及高度控制設定。傳統上，當將一組消耗品組裝至一氣炬中時，一操作者需要藉由將包含經處理之工件材料之類型及厚度、經使用之氣體之類型及消耗品組之額定電流之資訊供應至軟體而 手動組態巢套軟體312以建立關於氣炬之切割程式。特定言之，操作者需要將消耗品組之額定電流手動輸入至處理器206中。在本發明中，由於關於各個消耗品之額定電流資訊儲存於至少一信號裝置202中，所以處理器206可自一或多個信號裝置202電子收集此資訊且自動判定適當電流設定而無使用者輸入。

在一些實施例中，基於經收集之消耗品資料，處理器206藉由考慮來自信號裝置202之消耗品資料及使用者輸入操作參數(包含經切割之工件之特性及所要切割形狀)而自巢套軟體312選擇一適當切割程式。舉例而言，一操作者可首先發送一般程式檔案至巢套軟體312。一般程式檔案針對各個工件厚度指定隨著不同消耗品零件改變之可變切割速度、氣體流動、切口補償、氣炬高度等。因此，在使用信號裝置202識別消耗品之後，處理器206與一般程式檔案相互作用以組態關於氣炬之一切割程式。在一些實施例中，在建立一切割程式之後，處理器206使用自信號裝置202收集之消耗品資料以確認對於程式適當之正確消耗品是否安裝至氣炬中。替代地，處理器206可指示巢套軟體312以自動設定或校正程式之參數以提高與載入氣炬中之消耗品之相容性。舉例而言，相較於需要130A電流之一消耗品，需要400A電流之一消耗品具有更大切口及引入線。因此，若400A消耗品載入一氣炬中，則巢套軟體312可選擇較少零件以配合於程式之一巢上。

在一些實施例中，基於自一或多個信號裝置202收集之資料，處理器206可操縱一氣體控制台308以藉由確認及調整氣體控制台設定而控制電漿及屏蔽氣體至氣炬100之流動。氣體控制台308容置電磁閥、流量計、壓力計及用於電漿及屏蔽氣體流動控制之開關。舉例而言，流量計用於設定關於電漿及屏蔽氣體之預流動率及切割流動率。氣體控制台308亦可具有其中電漿及屏蔽氣體經連接之一多入口氣體供應區域。一雙態觸變式開關可用於選擇所要氣體。藉由氣體壓力感測器 監測電漿及屏蔽氣體。在一實例中，與電漿弧氣炬100之屏蔽125相關聯之一信號裝置202可儲存關於適合於與屏蔽125一起使用之一或多個屏蔽氣體之類型及組合物之資訊以及屏蔽氣體之最佳流動率設定。基於此資料，處理器206可與氣體控制台308相互作用以依最佳流動率對電漿弧氣炬100提供適當屏蔽氣體。

在一些實施例中，基於自一或多個信號裝置202收集之資料，處理器206操縱設定氣炬100相對於工件之高度之氣炬高度控制器310。氣炬高度控制器310可包含一控制模組以藉由調整間隙(即，氣炬100與工件之間之距離)而控制切割期間之一弧電壓以維持一預定弧電壓值。氣炬高度控制器310亦可包含一外部控制模組以控制間隙。氣炬高度控制器310可進一步包含藉由控制模組透過一馬達或驅動器306而控制之一升降機以在相對於工件之一垂直方向滑動氣炬100以維持切割期間之所要電壓。在一實例中，基於自一氣炬之消耗品收集之資料，氣炬高度控制器310可自動判定高度以相對於一工件之頂部定位氣炬。因此，氣炬高度控制器310不需要執行一高度感測以在開始弧電壓控制之前設定一適當穿透高度及切割高度。在一些實施例中，基於自一或多個信號裝置202收集之資料，處理器206操縱馬達及驅動器306以相對於工件之表面橫向移動氣炬100。處理器206亦可操縱高度控制器310以相對於工件之表面垂直移動氣炬100。

在一些實施例中，處理器206經組態以若其判定安裝於氣炬100中之消耗品彼此不匹配、與熱處理系統300不相容或與藉由一操作者輸入之其他預選擇操作參數不一致則防止熱處理系統300在工件上開始一操作。若做出此一判定，則處理器206可觸發向操作者指示經連接之消耗品之一或多者不被支援且應替換消耗品或應修訂操作者輸入之一音訊或視覺警示。另外，若觸發一警示，則處理器206可防止一操作之起始。舉例而言，若藉由指派至屏蔽125之一信號裝置202傳達 至處理器206之屏蔽125之電流設定不同於藉由對應於噴嘴110之一不同或相同信號裝置202傳達至處理器206之噴嘴110之電流設定，則處理器206可停止氣炬操作。

在一些實施例中，處理器206經組態以若其判定安裝於氣炬100中之消耗品之至少一者未藉由一經接受製造商製造或以其他方式支援則防止熱處理系統300操作。舉例而言，若處理器206無法辨識藉由一消耗品之一信號裝置傳達之製造商識別、序號及/或零件號碼，則處理器206可停止氣炬操作。因此，熱處理系統300可用於偵測且防止劣等或偽造消耗品之使用。

在一些實施例中，處理器206向操作者推薦一或多個補救行動以解決警報情境。舉例而言，處理器206可建議將一或多個消耗品安裝於氣炬100中以避免與熱處理系統300之其他元件之潛在不匹配。處理器206可建議適當類型之工件用於基於經安裝消耗品組之額定值而處理。處理器206可推薦使經安裝消耗品之設定與藉由操作者提供之設定一致之一切割順序。

一般言之，信號裝置202可儲存關於除了消耗品之氣炬元件之資訊。舉例而言，信號裝置204可儲存關於氣炬本體102或關於一或多個引線之資訊。因此，如熟習此項技術者將完全瞭解，圖2之例示性通信網路200及圖3之組態可容易經調適以儲存關於任何氣炬元件之資訊。

圖5係使用圖2之通信網路200以改變、控制或以其他方式影響諸如圖1之電漿弧氣炬100之一熱處理氣炬之操作之另一例示性熱處理系統500。熱處理系統500包含一電腦化數值控制器(CNC)502、一電源504、一自動程序控制器508、一氣炬高度控制器512及一驅動器系統516，其等各自類似於操作系統400之處理器206、電源304、氣體控制台308、高度控制器310及馬達及驅動器306。另外，熱處理系統500包 含一切割台520。

為了操作熱處理系統500，一操作者將一工件放置於切割台520上且將氣炬100安裝至附接至高架522之氣炬高度控制器512中。驅動系統516及高度控制器512提供氣炬之尖頭與工件之間之相對運動，而氣炬100沿著工件上之一處理路徑引導電漿弧。在一些實施例中，至少一接收器204附接至熱處理系統500之一元件以接收藉由與氣炬100之一或多個消耗品相關聯之至少一信號裝置202發出之信號。舉例而言，一接收器204可耦合至高架522以在氣炬100安裝至系統500中之後自氣炬100讀取信號。接收器204亦可附接至包含(例如)CNC 502、高度控制器512、驅動器系統516或切割台520之其他系統元件。在一些實施例中，接收器204安裝於氣炬100之表面內部或氣炬100之表面上。在一些實施例中，多個接收器204分配遍及氣炬100外部之系統500，各個接收器204經調諧以讀取關於氣炬100之一或多個特定消耗品之資料。舉例而言，雖然一接收器204用於自指派至一噴嘴之一信號裝置202接收資料，但另一接收器204用於自指派至一屏蔽之一信號裝置202讀取資料。在自一信號裝置202獲得資訊之後，接收器204可將資訊傳輸至CNC 502，CNC 502使用資訊以組態熱處理系統500用於處理。

在一些實施例中，使用不同消耗品資訊編碼與兩組實體相同(或至少實質上相同)之消耗品相關聯之信號裝置202且將該等信號裝置202安裝至兩個不同氣炬中。舉例而言，即使兩個噴嘴均製造成相同設計規格，仍可使用序號A編碼用於一氣炬之噴嘴之一信號裝置，而可使用序號B編碼用於一第二氣炬之噴嘴之另一信號裝置。將噴嘴安裝至各自氣炬中。將兩個氣炬安裝至其等之各自熱處理系統中，且各個熱處理系統之接收器204可自各個氣炬之信號裝置202接收消耗品資料。在一些實施例中，基於不同消耗品資料，甚至當兩個氣炬之消耗 品彼此實體相同且全部外界因數相同(例如，藉由兩個氣炬處理之工件之材料類型及厚度相同)時，熱處理系統經調適以適當調整系統之一或多個操作參數以便不同地操作氣炬。舉例而言，基於不同消耗品資料，消耗品資料可引起熱處理系統與各自巢套軟體312相互作用以實現關於兩個氣炬之不同切割程式及/或與各自高度控制器512相互作用以設定關於兩個氣炬之不同高度。一般言之，基於不同消耗品資料，對應於一氣炬之一熱處理系統可經組態以包含特徵A、B或C，而對應於其他氣炬之一第二熱處理系統可經組態以包含特徵X、Y或Z。在一些實施例中，取決於編碼於兩個氣炬中之消耗品資料，可以不同方式組態相同熱處理系統。藉由一熱處理系統可定制之例示性特徵包含：電漿氣體流動及時序；屏蔽氣體流動及時序；切割電流及時序；導弧起始及時序；一工件之表面上方之氣炬高度及/或平行於一工件之表面之氣炬橫向運動。

在一些實施例中，一熱處理系統經調適以僅在判定關於氣炬中之一或多個消耗品之資訊滿足諸如藉由一特定製造商製造之特定標準之後啟動一專屬程序。此資訊儲存於耦合至消耗品之一或多個信號裝置202上且可藉由熱處理系統存取。因此，若消耗品係藉由一不同製造商產製且不具有編碼於其等之信號裝置202中之正確(或任何)資訊，則即使「不正確」消耗品與藉由所要製造商產製之消耗品實體相同，熱處理系統不起始專屬程序。在一些實施例中，當系統未自氣炬消耗品感測任何資料時，一熱處理系統不起始一專屬程序。這可在(例如)消耗品未與一信號裝置202相關聯或信號裝置有缺陷時發生。因此，藉由一熱處理系統執行之一組態程序可僅僅涉及系統偵測一消耗品是否與正確資料相關聯及/或若自消耗品偵測不正確資訊或無資訊則警示操作者。一例示性警示包含一警報、一視覺指示器或其等之一組合。另外，該系統可回應於自消耗品偵測不正確資訊或無資訊而 防止一氣炬之操作。

圖6A及圖6B係繪示圖2之通信網路200之例示性操作之流程圖。圖6A繪示用於組裝熱處理氣炬以包含一或多個消耗品及信號裝置202之一例示性程序。具體言之，在步驟602中，提供兩個消耗品，其中基於相同(或實質上相同)實體規格製造兩個消耗品。結果，兩個消耗品具有相同(或實質上相同)實體特性。諸如一RFID標籤之一信號裝置202可耦合至兩個消耗品之各者。各個信號裝置202可位於對應消耗品之本體上或對應消耗品之本體內。在步驟604A及步驟604B中，使用可用於判定系統組態設定以操作對應氣炬之資料編碼用於各個消耗品之信號裝置202。舉例而言，可使用資料A編碼一消耗品而使用資料B編碼另一消耗品，其中資料A及資料B可用於設定各自熱處理系統之一或多個操作參數以操作各自氣炬。在一些實施例中，資料A及資料B包含指派至各自消耗品之與用於設定熱處理系統之操作參數之不同值關聯之不同序號。與一熱處理系統相關聯之例示性操作參數包含氣炬在一工件上方之一高度、一電漿氣體通過氣炬之一流動率及用於使用氣炬處理一工件之一切割程式。在步驟608A及608B中，將在步驟602中製造之各個消耗品以及其各自信號裝置202組裝至一氣炬中。

圖6B繪示為操作圖6A之兩個氣炬作準備之用於組態諸如圖4之熱處理系統400或圖5之熱處理系統500之兩個熱處理系統之一例示性程序。在步驟612A及步驟612B中，將氣炬安裝至其等各自熱處理系統中。參考熱處理系統500，可將各個氣炬安裝至切割台520上方之高架522上。在步驟614A及步驟614B中，使用各自熱處理系統之接收器204以讀取編碼於對應消耗品之信號裝置202中之消耗品資料。舉例而言，在步驟614A中，一接收器204可自與第一氣炬之消耗品相關聯之信號裝置202讀取資料A。在步驟614B中，另一接收器204可自第二氣炬之消耗品之信號裝置202讀取資料B。在步驟618A及步驟618B中， 熱處理系統之接收器204將資料轉送至熱處理系統之各自CNC，該等CNC基於經接收之資料而設定及/或調整對應熱處理系統之某些參數以操作對應氣炬。在一些實施例中，即使消耗品彼此實體相同，關於兩個消耗品之經編碼資料中之差異轉譯至不同值用於設定熱處理系統之操作參數。在一些實施例中，儘管經編碼資料中之不同，熱處理系統指派相同值至操作參數。

在一些實施例中，藉由經調適以設定系統之操作參數用於同時或相繼(即，一次一個氣炬)操作兩個氣炬之一單一熱處理系統實施參考圖6B描述之方法。

另外，如熟習此項技術者將完全瞭解，本文中描述之發明不僅可應用至電漿切割裝置，亦可應用至焊接類型之系統及其他熱處理系統。在一些實施例中，本文中描述之發明經組態以使用包含(但不限於)電漿弧、雷射、氧燃料及/或水射流技術之多種切割技術操作。舉例而言，信號裝置202可耦合至經組態以使用切割技術之一或多者操作之一或多個消耗品。使用藉由信號裝置202傳輸之資訊之處理器206可判定安裝於一氣炬中之消耗品是否與特定切割技術相容。在一些實施例中，基於經選擇之切割技術及消耗品資訊，處理器206可相應地設定或調整可取決於切割技術及消耗品而變動之諸如切割頭在工件上方之高度之操作參數。

作為一實例，已知使用產生高壓、高速水射流用於切割多種材料之水射流系統。此等系統通常藉由使水或另一適當流體加壓至一高壓(例如，高達每平方英吋90,000磅或更多)且迫使流體以高速通過一小噴嘴孔口以在一小區域上集中一大量之能量而起作用。一磨料射流係水射流之一類型，其可包含流體射流內之用於切割更硬材料之磨料材料。在一些實施例中，信號裝置202附接至一水射流系統之消耗品，諸如一水射流孔口、用於使磨料粒子與流體混合之一混合管及/ 或一或多個高壓缸、泵密封件或閥。與一水射流孔口相關聯之一信號裝置202可(例如)識別孔口之大小、追蹤操作之時數且亦可指示適合於與一特定孔口一起使用之其他消耗品。亦可執行關於一給定水射流系統之特定消耗品組組合之識別以確認與一給定系統之相容性或以設定諸如水壓或磨料類型或磨料量之操作條件及參數。

在一些態樣中，諸如電漿弧切割氣炬之熱切割系統可包含藉由引導一氣體流動通過氣炬(例如，通過消耗品元件之一特徵部)且偵測其中氣體流動隨著氣體流動流動通過氣炬及消耗品元件而改變之方式而實現安裝於氣炬內之消耗品元件之偵測或識別之裝置及特徵部。舉例而言，在一些實施例中，引導一氣體流動通過配置於一消耗品(例如，一噴嘴或一渦流環)上之特徵部(例如，包含限流孔、通氣孔、氣體排出孔口、流動分佈通道或其他特徵部之流動限制部件)。基於特徵部上游及下游之一或多個流體流動特性(例如，氣體壓力或流動率)中之經觀察之改變，可識別特徵部之大小且因此可識別消耗品自身。如下文中論述，亦可使用水射流系統以實施以下描述之方法以識別安裝於系統中之多種元件。

為了監測通過一材料處理系統(例如，一電漿弧氣炬系統或一水射流系統)之氣體流動，系統可包含可藉由氣體管路(諸如半剛性管路或可撓性軟管)而全部彼此流體連接之多種氣體流動偵測裝置，諸如閥、壓力偵測器、壓力調節器、氣體流量計及其他裝置。參考圖7，在一些實施例中，用於將氣體輸送至一材料處理裝置(例如，一氣炬(例如，一氣炬頭))701之一流體(例如，氣體)輸送系統700可包含一流體供應(例如，一壓縮空氣槽或空氣壓縮機)702、一供應雙位閥704、一供應壓力感測器706、一供應氣體流動偵測器708(如使用一虛線框所繪示，供應壓力感測器706及供應氣體流動偵測器708可係一單一元件(例如，一壓力補償流量計))、一供應氣體壓力調節器710、一雙位 閥壓力感測器712、通常一通氣壓力感測器(例如，氣炬電漿充氣室壓力感測器)714、一通氣雙位閥716、一氣炬通氣氣體流動偵測器718及一氣炬通氣氣體出口720。氣體供應702通常流體連接至可容置供應雙位閥704、供應壓力感測器706及供應氣體流動偵測器708(或組合壓力補償流量計)之一氣炬系統控制單元(例如，一電源)。

供應氣體壓力調節器710及雙位閥壓力感測器712通常獨立於(例如)安置於連接至控制單元之一氣炬氣體供應引線上或其內用於將氣體及電提供至一氣炬之控制單元而定位。在一些情況中，供應氣體壓力調節器710及雙位閥壓力感測器712配置於在與控制單元相對之一末端處連接至引線之氣炬701附近(例如，10英尺內(例如，6英尺內))。如下文中論述，藉由配置此等元件更接近氣炬701，藉由供應氣體壓力調節器710及雙位閥壓力感測器712在引線內控制及監測之氣體壓力可更接近地表示輸送至氣炬之實際壓力。

如經繪示，可藉由多種結構及化學適當管或軟管之任何者而使此等多種元件彼此連接。適當軟管之實例包含可撓性軟管(例如，可撓性塑膠或橡膠軟管)、剛性管路(例如，剛性金屬、塑膠或複合管路)或由可撓性層及剛性層之一組合製成之管路，諸如具有一編織外部元件(例如，一編織鞘)之一可撓性軟管。此等元件之一些或全部可與一控制單元(例如，一氣炬系統控制單元內之一處理器)通信(例如，無線或有線通信)用於監測且控制氣體輸送系統。

基於此等多種元件之組態，氣體流動可自一或多個不同區域流出氣炬。舉例而言，當一氣體流動G進入氣炬頭701時，一氣體流G1通常自氣炬頭(例如，經由噴嘴孔口)逐出。氣體流G1大致包含通常用於產生一電漿流且處理一材料之氣體。另外，當氣體流動G進入諸如一渦流環727(在圖7中展示示意性形式)中之一分佈孔之一流動限制部件時，氣體流動G可分成多個流動通路以形成氣體流G1及一第二氣體 流G2。因此，用於具有一通氣系統之氣炬系統，一第二氣體流G2可藉由渦流環727(或如下文中提及之一噴嘴之一通氣孔)而引導且基於通氣系統之某些元件(例如，通氣雙位閥716)是否打開或關閉而經由通氣系統自氣炬發出。特定言之，在一些實施例中，當通氣雙位閥716打開時一氣體流G2自氣炬頭發出。即，氣體流G2可由多種流動通路內之氣體流動及氣炬頭內之孔口導致。如示意性繪示，氣體流動G可經由雙位閥軟管而進入氣炬且分成氣炬頭內之氣體流G1及氣體流G2，而氣體流動通過配置於氣炬內之消耗品元件(例如，渦流環或噴嘴)。為了簡單起見，示意性繪示將氣炬內之氣體分成氣體流G1及氣體流G2而不展示特定消耗品元件。替代地或另外，在一些情況中，將氣體流動G自一渦流環輸送至一噴嘴且可引導一第一部分(例如，氣體流G1)以呈電漿氣體之形式自氣炬逐出且可引導一第二部分(例如，氣體流G2)通過噴嘴通過一通氣區域(如相對於圖8在下文中論述)至流動限制部件上且通過一通氣通道至氣炬之外。

在一些實施例中，用於識別一熱處理氣炬之諸如一噴嘴或一渦流環之一消耗品元件之一系統(例如，系統700)包含：一流動限制部件(例如，一噴嘴孔口、一噴嘴之一限流孔、一噴嘴之一通氣孔或一渦流環之一氣體分佈孔)，其與消耗品相關聯且經組態以接收通過其之一氣體流動；一第一感測器(例如，雙位閥壓力感測器712)以判定在相對於流動限制部件上游之一位置處通過流動限制部件之氣體流動之壓力；一第二壓力判定裝置以建立在自流動限制部件下游之一位置處通過流動限制部件之氣體流動之一壓力；一流量計(例如，通氣氣體流動偵測器718)，其用於量測通過流動限制部件之氣體流動之一流動率；及一控制單元(例如，處理器)，其使用第一壓力、第二壓力及流動率以識別消耗品之一操作特性。

在一些情況中，第二壓力判定裝置可包含(例如)當通氣閥關閉時 可量測電漿充氣室內之壓力之流體連接至氣炬通氣之一壓力感測器(例如，通氣壓力感測器714)。替代地或另外，在一些情況中，第二壓力判定裝置包含經組態以將自流動限制部件(例如，氣炬通氣通道)下游之位置曝露至大氣以將壓力設定為大氣壓力之一通氣閥(例如，通氣雙位閥716)。即，在一些情況中，第二壓力未藉由氣體輸送系統之元件之一者而明確量測，而是經設定為大氣壓力(例如，0psig)。如下文中論述，此一組態可允許當(例如)藉由打開通氣閥716而將流動限制部件下游之區域曝露至大氣壓力時僅使用一壓力感測器之一消耗品之識別。

另外，如上文中描述，在一些實施例中，系統可包含附接於消耗品上、消耗品中或與消耗品通信用於識別消耗品之至少一射頻識別(RFID)標籤。

為了量測且控制一氣炬頭之多種氣體通道內之氣體壓力，氣體通道可流體連接至氣體流動量測裝置(例如，氣體壓力或流動感測器)。替代地，在一些情況中，氣體流動量測裝置可配置於氣炬頭內。參考圖8，在一些實施例中，一氣炬800包含具有一流動限制部件(例如，一噴嘴通氣識別孔)805之一消耗品(例如，噴嘴)803。界定於噴嘴內之一電漿充氣室腔室802可流體連接至一壓力感測器(例如，氣炬通氣壓力感測器714)使得可監測且量測電漿腔室802內之氣體壓力。舉例而言，當流體連接至一噴嘴通氣通道806(其通常流體連接至一通氣壓力感測器714、一通氣雙位閥716及一氣炬通氣氣體流動偵測器718)之一雙位閥壓力感測器712關閉時，可在噴嘴通氣806及電漿充氣室腔室802內產生一壓力栓。因此，藉由通氣壓力感測器偵測之共同壓力可指示電漿充氣室腔室內之壓力。一氣體供應區域804通常位於自消耗品803上游之一位置處。在使用期間，氣體(例如，電漿切割氣體)可通過渦流環之流動引導通道而自氣體輸送系統700輸送至氣體 供應區域804。在經繪示之實例中，氣體流動至噴嘴803之電漿腔室中且進入電漿腔室之氣體之至少一部分可通過一噴嘴通氣區域808及通氣孔(識別孔)805而流動至噴嘴803之外。在此等實施例中，通氣通道806可考慮為流動限制部件805下游之一區域。

如本文中論述，在氣體流動系統內之多種位置處觀察之氣體流動性質可用於識別安裝於氣炬中之消耗品。舉例而言，氣炬氣體輸送系統(例如，氣炬氣體輸送系統700)可用於藉由操縱且監測氣炬系統內之氣體流動而實施一或多個多種氣炬消耗品元件識別方法。

舉例而言，在一些態樣中，可將一氣體流動(例如，氣體流動G)提供至氣炬且可關閉一通氣雙位閥以藉由調整提供至氣炬之氣體流動之一壓力而建立氣炬之電漿充氣室及通氣通道內之一預定氣體壓力。在通氣雙位閥關閉之情況下，氣體壓力開始在氣炬電漿充氣室區域及通氣通道線內建立使得氣體實質上僅通過氣炬排出孔口(即，呈氣體流G1之形式)排出。一旦在電漿充氣室區域及通氣通道線內建立預定氣體壓力，可監測且量測經引導通過消耗品之氣體流動之壓力及氣體流動率(例如，消耗品上游之流動率，諸如提供至渦流環之流動率)。可比較經量測之氣體流動率及壓力與關於多種不同消耗品之已知(或預期)對應氣體流動及壓力。基於如在以下實例中在下文中詳細論述之與已知值之比較，可識別安裝於氣炬中之消耗品之類型。

在一些實施例中，一旦建立電漿充氣室及通氣通道內之預定氣體壓力，可開啟通氣雙位閥以將流動限制(例如，通氣通道線)下游之流動區域曝露至大氣壓力使得氣體可通過氣炬頭(氣體流G1)以及通過通氣(以形成氣體流動G2)排出氣炬。運用自氣炬流動之氣體流G1及氣體流G2，可量測經引導至消耗品之氣體之壓力及流動率以及通過通氣之氣體流動。類似地，可比較經量測之壓力及氣體流動值與相關聯於某些消耗品之典型預期值以預測安裝於氣炬中之消耗品之類型。可 呈多種組態之任何者實施上文描述之一般消耗品識別方法。

參考圖9，在一些態樣中，用於識別一熱處理氣炬之一消耗品之一例示性方法(900)包含首先引導一氣體流動通過與安置於熱處理氣炬內之消耗品(例如，一噴嘴或一渦流環)相關聯之一流動限制部件(902)。舉例而言，在一些實施例中，經由一氣體輸送系統(例如，調節器710)而自一氣體供應(例如，氣體供應702)將氣體輸送至一氣炬頭。氣體可經輸送至氣炬頭且經引導通過諸如與消耗品相關聯之一孔口的流動限制單元(例如，一噴嘴之一排出孔口(例如，一電漿排出孔口)、一渦流環之一氣體分佈孔，或消耗品之另一通氣或限流孔)。在一些實施例中，不同流動限制部件可用於識別不同類型之消耗品。舉例而言，當使用一噴嘴時，流動限制部件可包含噴嘴之一識別通氣孔或電漿排出孔口，且當使用一屏蔽時，流動限制部件可包含屏蔽之排氣孔。在一些情況中，一氣體分佈孔可用於識別一渦流環。

在一些實施例中，流動限制部件不存在孔，例如一噴嘴上不存在通氣孔。舉例而言，一噴嘴可不包含一識別通氣孔，使得當一通氣閥打開時(可預期其導致氣體流動開始自噴嘴之通氣孔流動且流動至通氣之外)，通氣流動偵測器未偵測到任何氣體流動。當通氣閥打開時，一經偵測通氣流動之缺乏將因此指示無一通氣孔之一消耗品安裝於氣炬中。

接著，可判定一第一壓力(904)。舉例而言，可判定在相對於流動限制部件上游之一位置處之氣體流動之一壓力。在一些實施例中，可關閉通氣雙位閥716以容許一壓力建立於通氣區域及電漿充氣室內，其亦可導致氣炬實質上僅產生氣體流G1。在通氣雙位閥716關閉之情況下，可(例如)使用壓力調節器710手動調整第一壓力，以將通氣通道及電漿充氣室內之壓力設定為一預定值。在一些情況中，基於設備之能力，預定壓力值可係約4psig或另一預定壓力。因此，一旦 建立預定電漿充氣室壓力，可量測經輸送至氣炬頭之氣體的壓力(例如，第一壓力)。在一些情況中，一旦建立預定電漿充氣室壓力，雙位閥壓力感測器712用於判定經引導至流動限制部件之氣體的壓力。替代地，在一些實施例中，可打開通氣雙位閥716以使流動限制之下游(諸如一噴嘴之一通氣孔下游)的區域通氣至大氣壓力，且可使用一感測器(例如，一雙位閥壓力感測器712)在上游判定(例如，量測)第一壓力。

亦判定一第二壓力(906)。特定言之，可量測通過流動限制部件且排出氣炬頭之氣體的壓力。舉例而言，如上文中論述，在一些情況中，可關閉通氣雙位閥使得在通氣區域及電漿充氣室內產生一壓力(例如，第二壓力)。特定言之，可(例如)藉由調整壓力調節器710，藉由將第二下游壓力(即，在非通氣電漿充氣室內)手動設定為一預定壓力(例如，4psig)來判定第二壓力。替代地，在一些實施例中，(例如)藉由打開通氣雙位閥716以將通氣通道打開至大氣，藉由將下游壓力(例如，通氣區域內之壓力)設定為另一已知壓力(例如，大氣壓力)來判定第二壓力。

在判定第一壓力及第二壓力之情況下，可判定通過流動限制部件之氣體流動之一流動率(908)。舉例而言，在一些實施例中，可(例如)使用流動偵測器708來量測經提供至氣炬之氣體之一流動率。替代地或另外，可(例如)使用通氣流動偵測器718來量測通過通氣排出氣炬頭之氣體之一流動率(即，氣體流G2)。

接著，使用經偵測之第一壓力、第二壓力及流動率可識別消耗品(910)。舉例而言，一旦判定流動限制部件上游及下游之氣體壓力且判定通過通氣雙位閥排出氣炬之氣體之流動率(即，氣體流G2)，可藉由存取一查找表而識別(估計)消耗品。在一些情況中，一查找表可包含多個氣炬消耗品之一清單，該等氣炬消耗品係藉由使用本文中描 述之識別方法產生之其等之各自預期流動特性而界定。在一些情況中，查找表可電子儲存於氣炬控制單元之一記憶體裝置中且藉由處理器而存取以識別(例如，自動識別)消耗品。簡要參考圖12，在一些實施例中，一查找表1300可包含關於電漿氣體流動率(例如，如藉由流動偵測器708而量測)、電漿氣體壓力(例如，如藉由雙位閥壓力感測器712而量測)、通氣氣體流動率(例如，如藉由通氣流動偵測器718而量測)及電漿充氣室壓力(例如，如藉由充氣室壓力感測器714而量測)之預期值。對於多種不同消耗品(例如，噴嘴)提供例示性值，其等可根據其中使用其等之一切割程序而描述(例如，在例示性圖表中列舉之400安培(A)軟鋼(MS)、260 A MS、200 A MS、130 A MS、80 A MS、50 A MS及30 A MS)。使用查找表1300及本文中描述之例示性壓力及流動偵測方法，可判定(估計)安裝於氣炬中之消耗品之類型。

在一些實施例中，本文中描述之方法亦可包含使用用於描述跨一孔口之壓力下降與通過孔口之對應流動率之間之關係之一流動係數方程式以基於第一壓力、第二壓力及流動率而判定孔口之一尺寸(例如，一特性尺寸，諸如平均寬度(例如，平均直徑))。舉例而言，藉由已知進入孔口之流體之壓力(例如，第一壓力)、排出孔口之流體之壓力(例如，第二壓力)及通過孔口之流體之流動率，可使用通常使用之流動係數方程式計算流動係數。舉例而言，替代地或除使用經判定第一壓力、第二壓力及流動率以參考一查找表以識別一消耗品之外，在一些實施例中，一控制單元(例如，一處理器)可(例如)基於計算且比較對於不同消耗品類型之經估計流動限制部件(例如，孔口)尺寸與已知或預期流動限制部件(例如，孔口)大小而使用流動係數方程式以判定安裝於氣炬中之消耗品之類型。

參考圖10，亦可實施諸如例示性方法(1000)之其他方法以識別具有藉由一電極及一噴嘴界定之一電漿腔室之一熱處理氣炬之一消耗 品。如下文中描述，多種方法可包含調整通過消耗品之氣體流動且監測在消耗品上游及/或下游觀察之流動特性上之調整之效應。

舉例而言，可將一氣體之一入口流動引導通過一氣體供應線至電漿腔室(1002)。舉例而言，可將氣體輸送至一氣體輸送系統(例如，系統700)自一氣體供應(例如，氣體供應702)輸送通過一氣體供應線(例如，一引線)至一電漿氣炬。

在輸送氣體之情況下，可操縱(例如，調整)若干氣體流動特性之至少一者(1004)。舉例而言，在一些實施例中，可使用耦合至氣體供應線之一壓力調節器(例如，調節器710)操縱氣體至電漿腔室之入口流動直到達到諸如包含一臨限電漿壓力之一臨限壓力之一標準(1006)。即，若(基於氣炬之使用)已關閉一通氣閥(例如，通氣閥716)，可調整調節器直到建立標準(例如，臨限電漿壓力值)。可基於氣體輸送系統之能力而選擇臨限電漿壓力值。舉例而言，在一些情況中，臨限壓力值係約每平方英吋4.0磅(psig)。

替代地或另外，可操縱耦合至連接至電漿腔室之一通氣線之一通氣閥(例如，通氣雙位閥716)以控制氣體自電漿腔室之一出口流動(1008)。即，在一些實施例中，可在達到標準之前操縱(例如，關閉)一先前打開通氣閥以控制氣體自電漿腔室之出口流動以限制或防止氣體經由通氣系統而自電漿腔室之出口流動。舉例而言，可關閉通氣閥以限制氣體自電漿腔室之出口流動(例如，實質上消除氣體流G2)使得可將電漿充氣室壓力建立至臨限電漿充氣室壓力值。替代地或另外，在一些實施例中，可打開通氣閥以使流動限制下游之通氣區域通氣以將下游壓力建立為大氣壓力。

接著，可判定與氣體之入口流動或出口流動之一者相關聯之氣炬之一操作參數之一第一值(1010)。操作參數可包含多種氣體流動性質之任何者，諸如至消耗品中或外部之一壓力或流動率。舉例而言， 在一些實施例中，至少一操作參數可包含入口流動之一供應壓力(例如，如藉由供應壓力感測器706而量測)、入口流動之一流動率(例如，如藉由供應流動偵測器708而量測)、入口流動之一雙位閥壓力(例如，如藉由雙位閥壓力感測器712而量測)、或一出口流動之一流動率(例如，(例如，藉由氣炬通氣氣體流動偵測器718)在通氣線處量測之流動率或電漿氣體流動率)。在一些情況中，可在一氣體供應閥與耦合至氣體供應線之調節器(例如，當調節器定位於自氣體供應閥下游時)之間量測(例如，使用供應壓力感測器706量測)入口流動之供應壓力或入口流動之流動率。在一些實施例中，藉由諸如定位於自氣體供應線上之調節器下游之雙位閥壓力感測器712之一壓力轉換器量測入口流動之雙位閥壓力。

接著，可基於操作參數之第一值而識別消耗品(1010)。舉例而言，使一或多個消耗品與一或多個操作參數之各自值關聯之一查找表可用於基於操作參數之第一值而識別消耗品。舉例而言，如上文論述之查找表1300可用於識別安裝於氣炬中之一消耗品。

在一些情況中，方法1000亦包含在達到標準之後操縱(例如，打開)通氣閥以允許氣體自電漿腔室通過通氣線之出口流動(例如，以產生氣體流G2)且判定操作參數之一第二值。接著，經觀察操作參數之第一值及第二值可用於識別消耗品。舉例而言，在一些實施例中，可首先關閉通氣閥使得實質上僅氣體流G1排出氣炬且可藉由調整一供應壓力調節器(例如，調節器710)而在電漿充氣室內將壓力建立至臨限壓力值(例如，4psig)。在達到標準(即，在通氣通道線及電漿充氣室內達到臨限壓力值)且判定電漿氣體流動或雙位閥壓力之第一值(例如，如藉由壓力感測器712而量測)之情況下，可操縱(例如，部分或完全打開)通氣閥使得下游通氣區域變得曝露至大氣壓力且藉此產生氣體流G2。

在通氣閥打開之情況下，可量測操作參數之一第二值。即，當打開通氣閥且氣體流G1及G2兩者都自氣炬逐出時，預期多種操作參數(例如，入口流動之供應壓力、入口流動之流動率、入口流動之雙位閥壓力或一出口流動(例如，G1及/或G2)之流動率)由於額外氣體流動而改變。因此，操作參數之第二值及/或第一值與第二值之間之差異或其他改變可用於(例如)使用一查找表識別安置於氣炬內之消耗品。

在一些情況中，消耗品可係具有對於一給定噴嘴設計之一唯一尺寸之至少一限流孔之一噴嘴。即，不同噴嘴設計(例如，對於不同材料類型或電流值設計之噴嘴)可包含可使用此等方法判定之不同大小之限流孔。舉例而言，噴嘴之一特定產品線(例如，熔挖噴嘴、穿孔噴嘴或細切噴嘴之一整個線)可全部包含相同組態(例如，相同大小)之限流孔。

另外，在一些態樣中，如圖11中所示，可實施另一例示性方法(1100)用於識別具有藉由一電極及一噴嘴界定之一電漿腔室之一熱處理氣炬之一消耗品(諸如一噴嘴或一渦流環)。

首先，可引導一氣體之一入口流動通過一氣體供應閥(例如，供應雙位閥704)及一氣體供應線至氣炬之電漿腔室(1102)。舉例而言，在一些實施例中，氣體供應線可包含一調節器(例如，調節器710)及耦合至其以將氣體輸送至氣炬之一電漿雙位閥(例如，雙位閥704)。

接著，可調整氣體之入口流動直到達到與電漿腔室相關聯之一臨限壓力(1104)。舉例而言，可調整調節器以改變電漿腔室內之壓力。在一些實施例中，臨限壓力係電漿腔室中之約每平方英吋4.0磅(psig)之一壓力。如上文中論述，在達到臨限壓力值之前可操縱(例如，調整)耦合至連接至電漿腔室之一通氣線之一通氣閥(例如，通氣雙位閥716)以限制或防止氣體自電漿腔室之一出口流動(1106)。舉例 而言，在一些情況中，可關閉通氣閥(消除氣體流G2)使得壓力可建立於電漿充氣室內且可達到臨限值。

一旦達到臨限壓力時，可判定一流動特性(1108)。舉例而言，在一些實施例中，可判定以下之至少一者：(i)入口流動之一壓力之一第一值(例如，如藉由壓力感測器706而量測)(1110)；(ii)入口流動之一流動率之一第一值(例如，如藉由流動偵測器708而量測)(1112)；(iii)入口流動之一雙位閥壓力之一第一值(例如，如藉由雙位閥壓力感測器712而量測)(1114)；或(iv)出口流動之一流動率之一第一值(例如，如藉由通氣流動偵測器718而量測)(1116)。

在判定流動特性之第一值之後，可調整(例如，操縱)通氣閥以允許氣體自電漿腔室之出口流動(1118)。舉例而言，在一些實施例中，在達到臨限值且量測流動特性之後，可打開(例如，部分或完全打開)通氣閥以允許氣體自電漿腔室之一出口流動(例如，通過流動限制部件且在流動限制部件下游自通氣通道離開)。即，打開通氣閥可導致氣炬開始自氣炬逐出氣體流G2。在一些情況中，在氣炬之點火之前執行調整(例如，操縱)通氣閥以允許氣體自電漿腔室之出口流動。

預期通氣閥之打開基於進入氣炬之一些氣體經逐出為氣體流G2而改變氣炬系統之流動特性。因此，運用氣體自電漿腔室之出口流動，可判定(例如，重新量測)多種流動特性之至少一者(1120)。舉例而言，可判定以下之至少一者：(i)入口流動之壓力之一第二值(1122)；(ii)入口流動之流動率之一第二值(1124)；(iii)入口流動之雙位閥壓力之一第二值(1126)；或(iv)出口流動之流動率之一第二值(1128)。

接著，可使用經量測流動特性之第一值及/或第二值識別消耗品(1130)。舉例而言，可將經量測之流動特性參考一查找表(例如，查找表1300，如圖12中所示)。

另外，可呈與彼此之多種組合實施本文中描述之多種方法之步驟或特徵之一或多者用於識別氣炬消耗品。

雖然本文中許多系統及方法(例如，方法900、方法1000及方法1100)已大致描述且繪示為主要與電漿弧氣炬相關聯使用且實施，亦可使用諸如水射流系統之其他材料處理系統實施其等。舉例而言，在使用期間，可將諸如氣體或液體(例如，水)之流體引導至一水射流切割系統之一或多個元件(諸如一水射流孔口、用於使磨料粒子與流體混合之一混合管及/或一或多個高壓缸或泵元件)以產生用於切割材料之高速水流動。如同上文中論述之電漿弧氣炬，可根據本文中描述之方法將流體引導通過此等元件之一或多者以識別安裝於水射流系統中之消耗品。舉例而言，可在水射流孔口之上游及下游監測流體壓力及/或流動率以識別安裝於系統中之孔口之類型。

在一些態樣中，一液體射流切割系統(例如，一水射流切割系統)可自動識別系統元件(例如，消耗品元件)且藉由處理藉由指派至元件之一或多個信號裝置傳輸之信號而提取關於元件之效能資訊。

圖13展示包含一電腦數值控制器(CNC)1302、一定位裝置1304、一切割頭1306、一高壓泵1308、一高壓管路1310及一選用磨料輸送系統1312之一例示性液體射流切割系統1300。CNC 1302經組態以自動化且最佳化一切割操作。其充當一操作者與切割系統1300之介面且可包含硬體及/或軟體以實現切割參數及泵設定調整。CNC 1302亦控制經組態以定位一工件及/或切割頭1306用於精確切割之定位裝置1304(例如，一XYZ切割台、機器人、運送機系統等)之運動。磨料輸送系統1312可與CNC 1302相互作用以量測用於注射至液體射流流中之磨料之一精確量。

高壓泵1308經組態以產生一超高壓液體流動用於經由高壓管路1310而輸送至切割頭1306。為了達成一高壓，高壓泵1308可包含一增 強器(未展示)，該增強器包括通常藉由來自一液壓泵之輸出驅動之一雙頭往復泵。在此配置中，液壓流體經循環施加至一相對大直徑之「活塞」之相對側，其中活塞已附接至具有相對較小直徑之第一及第二相對引導之柱塞且其裝配於相對引導之缸內。在操作中，在一缸中之一壓力衝程期間，水在其吸入衝程期間經抽引通過一低壓提動至其他缸中。因此，隨著液壓活塞及柱塞總成來回往復運動，其自增強器之一側輸送高壓水而低壓水則填充相對側。在一些實施例中，一衰減器或一集液器(未展示)流體耦合至增強器以緩衝掉藉由增強器之反轉導致之壓力波動。

圖14展示包含一通信網路之圖13之液體射流切割系統1300之切割頭1306之一例示性組態。一般言之，圖14之切割頭1400充當若干功能，包含(但不限於)：建立能夠切割之液體之一高速射流；提供一導管用於將一液體射流引入至一工件；將(若干)添加劑引入至液體射流；且將液體射流置於中心用於相對於工件之精確、準確定位。如所示，切割頭1400包含一孔口總成1402(或「孔口」，因此等術語在本文中可互換)用於經由入口1401自泵1308接收高壓液體且容許液體以超音波速度自一小開口排出。孔口開口之大小取決於經切割之工件之材料性質及厚度而變動且通常在0.003與0.025英吋之間。孔口總成1402可包含一孔口寶石(未展示)、一孔口支撐架(未展示)及一孔口固定器(未展示)。切割頭1400亦包含用於引入一磨料用於與來自孔口總成1402之流體混合之一磨料入口1404，其中流體及磨料之混合可發生於位於孔口總成1402下方之切割頭1400之一混合腔室1406處。在操作中，來自孔口總成1402之一液體射流經調適以快速移動通過混合腔室1406使得可建立其中液體將磨料拉至其自身中之一文土里效應(Venturi effect)。切割頭1400進一步包含用於自腔室1406接收液體之一噴嘴1408。噴嘴1408可藉由提供一細長空間(例如，3至4英吋)用於 液體及磨料以在到達工件之前混合而充當一混合管。因此，孔口總成1402及噴嘴1408界定導管之至少一部分用於接收液體射流且將液體射流引入至一工件。孔口總成1402、噴嘴1404及混合腔室1406可係消耗品元件，因為其等遭受藉由通過其之液體之侵蝕且因此需要定期替換。

圖14亦展示與切割頭1400相關聯之一通信網路。通信網路包含各個經指派至切割頭1400之一消耗品元件(例如，孔口總成1402及噴嘴1408)之一或多個信號裝置1410(例如，1410a及1410b)。舉例而言，信號裝置1410a可指派至孔口總成1402且信號裝置1410b可指派至噴嘴1408。各個信號裝置1410可將與消耗品元件相關聯之一信號傳輸至一接收器1414。各個信號裝置1410可係經組態以傳輸呈一或多個信號之形式之關於各自消耗品之資訊之一電寫入裝置。各個信號裝置1410可與圖2之信號裝置202實質上相同。舉例而言，各個信號裝置1410可係一射頻識別(RFID)標籤或卡、條碼標記或標籤、積體電路(IC)板或類似者。在一些實施例中，一信號裝置1410係用於偵測消耗品之一實體特性且傳輸呈一或多個信號之形式之經偵測資訊之一偵測器(例如，一感測器)。通信網路亦包含至少一接收器1414用於i)接收藉由信號裝置1410之至少一者傳輸之信號；ii)提取藉由信號傳達之資料；iii)將經提取之資料提供至一處理器1416用於分析及進一步行動且iv)如藉由處理器1416指示將資料寫入至信號裝置之一或多者。處理器1416可係一數位信號處理器(DSP)、微處理器、微控制器、電腦、電腦數值控制器(CNC)機器工具、可程式化邏輯控制器(PLC)、特定應用積體電路(ASIC)或類似者。處理器可與CNC 1302整合或可係一獨立計算裝置。

在一些實施例中，使用關於將信號裝置1410指派至其之消耗品之資訊編碼各個信號裝置1410。經編碼資訊可係一般或混合資訊，諸 如消耗品之名稱、商標、製造商、序號及/或類型。經編碼資訊(例如)可包含一型號以大致指示消耗品之類型，使得消耗品係一孔口總成或一噴嘴。在一些實施例中，諸如消耗品之材料組合物、消耗品之重量及/或開口大小、製造消耗品之日期、時間及/或位置、對消耗品負責之人員及類似者之經編碼資訊對於消耗品為唯一。作為一實例，經編碼之資訊可提供對於經製造之各個消耗品元件為唯一之一序號以區別(例如)噴嘴類型A、序號#1與噴嘴類型A、序號#2。作為另一實例，信號裝置1410a可儲存關於孔口總成1402之開口大小之資訊且信號裝置1410b可儲存關於噴嘴1408之開口大小之資訊。一般言之，編碼於各個信號裝置1414中之資訊可實質上類似於編碼於圖2之信號裝置202中之資訊。

在一些實施例中，在對應消耗品之製造之時將資訊編碼至一信號裝置1410。亦可在消耗品之壽命期間(諸如各個消耗品使用之後)將資訊編碼至一信號裝置1410。經編碼資訊可包含消耗品使用之日期、時間、持續時間及位置、在使用期間偵測之任何異常及/或使用之後之消耗品條件，使得可建立一記錄以預測與消耗品相關聯之一失效事件或壽命終止時段。經記錄之資訊亦可包含消耗品經曝露或可曝露之壓力循環之數目。作為一實例，信號裝置1410a可追蹤孔口總成1402之操作之時數且因此容許處理器1416判定或預測孔口總成1402超過保修期或接近壽命結束之時間。類似地，信號裝置1410b可追蹤噴嘴1408之使用以預測保固期滿及/或壽命時段之結束。

編碼至一信號裝置1410之資訊亦可指定操作參數及/或容許處理器1416自動組態液體射流切割系統1300之至少一操作參數之指令。作為一實例，歸因於磨料在液體射流中之使用，噴嘴1408之開口可隨時間增大，因此影響切割操作之品質。因此，與噴嘴1408相關聯之信號裝置1410b可儲存噴嘴1408之開口之大小，因此容許處理器1416預測 其增大且自動調整諸如切口設定之某些操作參數以補償經預測之增大。如另一實例，孔口總成1402之開口之大小與建立一高壓液體流之泵1308之衝程率關聯。因此，處理器1416可使用儲存於信號裝置1410a中之孔口大小資訊以預測泵衝程率。舉例而言，處理器1416可使用經預測衝程率以藉由比較經預測衝程率與經量測之實際衝程率而診斷泵1308之健康。若實際衝程率快於經預測衝程率，則其可指示包含(但不限於)一高壓洩漏、一熔斷孔口、瀉放閥失效、提動洩漏或失效、集液器洩漏及/或內部止回閥失效之任何數目之不利條件。舉例而言，一高壓洩漏、熔斷孔口、瀉放閥失效或集液器中之洩漏可導致增強器在兩個方向中衝程太快。一提動洩漏或失效可導致增強器在一方向中衝程太快。一般言之，提動可由於碎片防止關閉、導致污染之零件之過渡潤滑及/或磨損而失效。在其他實例中，儲存於信號裝置1410之各者或兩者上之資訊可藉由處理器1416使用以執行以下調整：(i)藉由與磨料輸送系統1312相互作用而調整至液體射流中之添加劑之組合物/量；(ii)藉由調整定位裝置1304而調整工件相對於切割頭1306之定位；及/或(iii)改變泵1308之衝程率。在一些實施例中，儲存於信號裝置1410中之資訊之組合容許處理器1416自動設定切割參數之一或多者以便最佳化效率且最大化噴嘴1408及/或孔口總成1402之壽命。

在一些實施例中，信號裝置1410之經編碼資料提供關於其他相關系統元件之資訊。舉例而言，經編碼資料可識別與經指派消耗品相容之其他系統元件，藉此協助整個消耗品組在一液體射流切割系統中之安裝以達成某些效能度量。舉例而言，處理器1416可使用儲存於信號裝置1410a中之孔口相關資訊或儲存於信號裝置1410b中之噴嘴相關資訊以選擇建立具有足夠高壓之一切割射流之適當類型之泵1308或選擇一適當類型之磨料以引入至射流流。處理器1416亦可使用儲存於信號裝置1410a中之孔口相關資訊以選擇適當類型之噴嘴1408或反之亦 然。

在一些實施例中，一信號裝置1410可寫入一次(例如)以當最初製造一消耗品時編碼關於該消耗品之資訊。在一些實施例中，一信號裝置1410可寫入多次，諸如在對應消耗品之整個壽命中寫入多次。

在一些實施例中，信號裝置1410之各者位於切割頭1400之內部(例如，在切割頭本體之一內表面上)及/或在切割頭1400之一消耗品元件上。舉例而言，一信號裝置1410可附接至最終安裝於切割頭1400之內部之一消耗品之一表面。一信號裝置1410亦可附接至除了經指派之消耗品之切割頭1400內部之一元件。在一些實施例中，一信號裝置1410耦合至未與切割頭1400實體相關聯之一外部源。舉例而言，信號裝置1410可附接至用於儲存消耗品且一旦其經安裝於切割頭中時則遠距於消耗品之一封裝。在一例示性組態中，用於儲存關於孔口總成1402之資訊之信號裝置1410a位於孔口總成1402之一表面上(例如，安裝於孔口支撐架之表面上)，而用於儲存關於噴嘴1408之資訊之信號裝置1410b位於噴嘴1408之表面上。另外，兩個信號裝置1410都可放置於切割頭1400之低壓區域中以最小化在切割操作期間至高壓液體之曝露。

在一些實施例中，一信號裝置1410經設計以在一或多個切割操作期間及之後耐用，即起作用。舉例而言，信號裝置1410a可係足夠穩健以經受孔口總成1402之超音波清潔以移除沈積物。在一些實施例中，使用特定清潔器以避免傷害信號裝置1410a。在一些實施例中，一信號裝置1410在各個切割操作之後或在若干操作之後可拋棄。

信號裝置1410之各者可呈一或多個信號之形式將其儲存資訊無線傳輸至接收器1414。一般言之，接收器1414可實質上類似於圖2之接收器204。接收器1414經調適以處理來自各個信號裝置1410之信號以提取關於對應於信號裝置1410之消耗品之相關資料且將資料轉送至 處理器1416用於分析。在一些實施例中，接收器1414位於切割頭1400中或切割頭1400上。舉例而言，接收器1414可位於切割頭1400中接近信號裝置1410，諸如在磨料入口1404之本體上及/或在切割頭本體之一內部表面上。在一些實施例中，接收器1404係在切割頭1400外部之一位置處，諸如附接至處理器1416。在一些實施例中，信號裝置1410係RFID標籤，在該情況中接收器1414係用於詢問RFID標籤之一者或兩者之一讀取器。讀取器及標籤之各者可包含用於接收且傳輸信號之一天線。一RFID通信系統中之另一元件係實施中介軟體應用程式用於將來自一讀取器之資料連接至一外部主機軟體系統之一介面板(例如，一印刷電路板)。該介面板可執行以下功能之一或多者：檢索來自一或多個讀取器之資料；過濾至外部應用軟體之資料饋送；監測標籤及讀取器網路效能；擷取歷史且將自一讀取器接收之類比信號轉換成數位信號用於外部傳輸。一RFID通信系統中之又一元件係經組態以自介面板將數位信號傳輸至外部主機軟體系統之一連接器。在一些實施例中，一讀取器用於與多個RFID標籤相互作用。替代地，可使用各者與RFID標籤之一各自者相互作用之多個讀取器。在一些實施例中，一信號介面板用於將來自一或多個讀取器之資訊連接至一外部處理器。替代地，多個介面板可用於將讀取器之各自者連接至一外部處理器。

圖15展示用於容置一RFID通信系統之一切割頭(諸如圖14之切割頭1400)之一例示性設計。圖15展示使用一或多個o形環1504密封用於容置一介面板1506之一圓柱形外殼1502。外殼1502在其橫截面處可為顯著圓形。可在外殼1502內部鑽孔一或多個槽(未展示)以將介面板1506固持於位置中。至少一螺帽1522可用於將外殼1502連接至切割頭本體之磨料入口使得外殼1502相對於切割頭本體可旋轉。另外，諸如一Fisher©或Truck©連接器之一連接器1520可用於(例如)在介面板1506 與一外部處理器(諸如圖4之處理器1416或圖13之CNC 1302)之間傳輸呈類比信號形式之資料。

另外，一或多個導線1508用於將至少一讀取器1510連接至介面板1506。各個介面板1506可具有連接至其上之多個讀取器。導線1508足夠長以投送穿過外殼1502以到達介面板1506。至少一RFID標籤1512a安裝於切割頭中以儲存關於孔口總成1514之資訊且至少一額外RFID標籤1512b用於儲存關於噴嘴1516之資訊。讀取器1510經調適以經由天線1518而與RFID標籤之一者或兩者通信。如圖15中所示，各個RFID標籤1512具有位於附近之一專屬天線。替代地，一單一天線可用於兩個RFID標籤1512。讀取器1510可經由導線1508而將各自標籤上之儲存資訊轉送至介面板1506。

圖16a至圖16c展示用於容置一RFID通信系統之一切割頭(諸如圖14之切割頭1400)之另一例示性設計。如所示，提供使用一或多個墊片1604密封之一箱外殼1602以容置一介面板1606。外殼1602在輪廓上可為顯著矩形，如圖16b中更明顯展示。至少一中空螺栓(未展示)可用於將外殼1602連接至切割頭本體使得外殼1602相對於切割頭本體可旋轉。另外，諸如雙同軸連接器之一或多個連接器1620可用於在介面板1606與一外部處理器之間傳輸呈數位信號形式之資料。在一些實施例中，若介面板1606傳輸類比信號，則因為連接器1620連接至介面板1606，外殼1602之頂部片1602a不導電。另外，在可其中外殼1602接觸連接器1620之區域處密封頂部片1602a。一或多個導線1608用於將至少一讀取器1610通過磨料入口之本體中之一通路連接至介面板1606。RFID標籤、讀取器及天線在此設計中之放置可與圖15之設計顯著相同。

圖17展示用於容置一RFID通信系統之一切割頭(諸如圖14之切割頭1400)之又一例示性設計。圖17可係實質上類似於圖16a至圖16c之 設計，除了外殼1702包含介面板1706及讀取器1704兩者。因此，不需要很長的導線以將讀取器1704連接至介面板1706。另一優點在於藉由連接器1708傳輸至一外部處理器之信號較不受雜訊之影響且因此更穩健。此係因為介面板1706經調適以將自一讀取器接收之類比信號轉換成切割頭內之數位信號，其中經傳輸之所得數位信號多半對雜訊免疫。另外，因為絕緣多半有用於防止電雜訊至類比信號中之傳導，外殼1702之頂部片1702a不再需要為了相同原因而絕緣。在一些實施例中，圖15之切割頭設計之介面板1506及/或圖16a至圖16c之切割頭設計之介面板1606經組態以傳輸類比信號(即，不轉換成各自切割頭內部之數位信號)。即使此模式之傳輸趨於更易受外部雜訊之影響且因此需要絕緣，介面板通常較小。然而，在其他實施例中，可容易修改介面板1506及1606以在傳輸至一外部處理器之前將類比讀取器信號轉換成數位信號。

圖15至圖17展示一RFID通信系統中用於經由至少一介面板而將來自RFID標籤之資訊傳遞至一或多個連接器之至少一讀取器。在一些實施例中，可使用各者與至少一RFID標籤通信之多個讀取器。另外，使用一導線以將各個讀取器連接至連接器。圖18展示經組態以容納多個讀取器與一連接器之間之有線連接之諸如圖14之切割頭1400之一切割頭之一例示性組態。如所示，提供兩個讀取器，讀取器1802a經組態以與相關聯於孔口總成1806之RFID標籤1804a通信，而讀取器1802b經組態以與相關聯於噴嘴1808之RFID標籤1804b通信。讀取器1802可位於接近各自標籤1804之切割頭內之位置處，同時經由介面板1810而最小化其等與連接器(未展示)之間之距離(即，使用之導線之長度)。如圖18中所示，讀取器1802a位於孔口總成1806與在最接近板1810之一側上之切割頭本體1800之一內部表面之間。類似地，讀取器1802b位於噴嘴1808與在最接近板1810之一側上之切割頭本體1800之 一內部表面之間。另外，將一導管1812加工至切割頭本體1800中以容許導線1814通過其投送以到達介面板1810且在連接器處終止。導線1814包含用於將讀取器1802a及1802b各自連接至板1810之導線1814a及1814b。在一些實施例中，未銑削導管1812。相反地，使用放電加工(EDM)以在切割頭本體1800中建立此特徵。在一些實施例中，諸如一可撓性氯丁橡膠(neoprene)墊片之一墊片1816係擠壓配合至導管1812中以防止水滲漏至其中標籤及/或讀取器駐留之區域中。墊片1816可包含一開口以容許導線1814通過其同時提供一防水密封件。

圖19展示用於操作圖13之液體射流系統之一例示性程序。當至少一可替換元件安裝至一液體射流切割系統之切割頭中(諸如系統1300之切割頭1306中)時程序開始(在步驟1902中)。可替換元件可係一消耗品，諸如切割頭之一噴嘴(噴嘴1408)或一孔口總成(例如，孔口總成1402)。諸如呈一RFID標籤之形式之一信號裝置(例如，信號裝置1410)之至少一識別機構被指派至可替換元件。識別機構可附接至替換元件之一表面。識別機構經調適以將關於其經指派可替換元件之資訊通信至液體射流切割系統之一讀取器(例如，接收器1414)(在步驟1904中)。例示性資訊包含可替換元件之類型、元件之使用之時間或持續時間及/或元件使用之條件。讀取器可經由一介面板(例如，板1506)及一連接器(例如，連接器1520)而將資訊轉送至一處理器(例如，處理器1416及/或CNC 1302)。作為回應，處理器可基於經接收之資訊而自動調整切割系統之至少一操作參數(在步驟1906中)。舉例而言，處理器可使用經接收之資訊以判定可替換元件之使用之一時段、元件之一預測預期壽命、液體射流切割系統之泵之一預測衝程率及/或用於切割一工件之一切口設定。藉由處理器之一例示性調整可包含輸出一警報信號或訊息以基於預測衝程率而警告一操作者一接近壽命結束之事件、一潛在洩漏(在比較預測衝程率與一實際衝程率之後)及/ 或一提動失效。處理器亦可自動調整系統以實施一新切口設定。

應瞭解，可以多種方法組合本發明之多種態樣及實施例。基於此說明書之教示，一般技術者可容易判定如何組合此等多種實施例。另外，熟習此項技術者在閱讀此說明書時可想到修改。本申請案包含此等修改且僅藉由申請專利範圍之範疇限制。

Claims (28)

1. 一種液體射流(jet)切割系統，其包括：至少一讀取器；一泵(pump)；一切割頭，其經流體(fluidly)連接至該泵，該切割頭包括：一切割頭本體；複數個可替換元件，其等經連接至該切割頭本體且界定用於接收一液體射流之一導管(conduit)的至少一部分；複數個信號裝置，其等經指派至該複數個可替換元件之各自者，其中該複數個信號裝置經組態以將與該等對應可替換元件相關聯的資訊通信(communicate)至該至少一讀取器；複數個讀取器，其安置於該切割頭本體上，用於與該複數個信號裝置通信關於與該等對應可替換元件相關聯之該資訊；及一連接器，其通信耦合至該複數個讀取器，該連接器經組態以將來自該複數個讀取器之該資訊傳輸至一電腦數值控制器(CNC)或一泵可程式化邏輯控制器(PLC)；及一計算裝置，其經通信耦合至該至少一讀取器，用於自該至少一讀取器接收該資訊。
2. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該計算裝置包括一CNC或一PLC之至少一者。
3. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該計算裝置經組態以至少部分基於自該至少一讀取器接收之該資訊而自動調整該液體射流切割系統之至少一操作參數。
4. 如請求項3之液體射流切割系統，其中該至少一操作參數包括一 切口(kerf)設定。
5. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該計算裝置經組態以至少部分基於自該至少一讀取器接收之該資訊來自動判定該複數個可替換元件之識別碼(identities)。
6. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該複數個可替換元件包括該液體射流切割系統之一噴嘴(nozzle)及一孔口(orifice)。
7. 如請求項6之液體射流切割系統，其中該複數個信號裝置包括經安置於該噴嘴上之一第一信號裝置及經安置於該孔口上之一第二信號裝置。
8. 如請求項6之液體射流切割系統，其中該資訊識別該噴嘴之一類型或該孔口之一類型之至少一者。
9. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該資訊包括該等對應可替換元件之使用之一時間或持續時間之至少一者。
10. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該複數個信號裝置之至少一者包括一射頻識別(RFID)標籤(tag)。
11. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該切割頭進一步包括一高壓液體入口(liquid inlet)。
12. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該切割頭進一步包括一磨料入口(abrasive inlet)。
13. 如請求項1之液體射流切割系統，進一步包括連接至該複數個讀取器之複數個導線，其中該複數個導線係安置於該切割頭本體內。
14. 如請求項1之液體射流切割系統，其中該連接器進一步經組態以將呈一類比信號之形式的資訊轉換成一數位信號。
15. 如請求項1之液體射流切割系統，進一步包括與該泵相關聯之一增強器(intensifier)。
16. 如請求項15之液體射流切割系統，進一步包括經流體連接至該泵之一集液器(accumulator)。
17. 一種用於操作一液體射流切割系統之方法，該方法包括：將一可替換元件安裝至該液體射流切割系統之一液體射流切割頭中，該可替換元件包含一識別機構；在該識別機構與該液體射流切割系統之一讀取器之間通信資訊；基於經通信之該資訊來判定以下之至少一者：(i)該可替換元件之使用之一時段(period)；(ii)該可替換元件之一預測預期壽命(expected life expectancy)；(iii)該泵之一預測衝程率(stroke rate)；或(iv)該液體射流切割系統之一切口設定；及基於該資訊來調整該液體射流切割系統之至少一操作參數以實施一新使用設定。
18. 如請求項17之方法，其中該可替換元件係一噴嘴或一孔口之一者。
19. 如請求項18之方法，其中該資訊識別該噴嘴或該孔口之一類型。
20. 如請求項17之方法，其中該資訊包括該可替換元件之使用之一時間或持續時間之至少一者。
21. 如請求項17之方法，其中該資訊包括該可替換元件之使用之一條件之至少一者。
22. 如請求項17之方法，其中該至少一操作參數包括基於經通信之該資訊而自動調整之一切割參數。
23. 如請求項17之方法，進一步包括藉由比較該預測衝程率與一實際衝程率來偵測一系統洩漏(leak)。
24. 如請求項17之方法，進一步包括藉由分析該預測衝程率來偵測 一提動失效(poppet failure)。
25. 一種液體射流切割系統，其包括：至少一讀取器；一泵；一切割頭，其經流體連接至該泵，該切割頭包括：一切割頭本體；複數個可替換元件，其等經連接至該切割頭本體且界定用於接收一液體射流之一導管的至少一部分，該複數個可替換元件包括該液體射流切割系統之一噴嘴(nozzle)及一孔口(orifice)；及複數個信號裝置，其等經指派至該複數個可替換元件之各自者，其中該複數個信號裝置經組態以將與該等對應可替換元件相關聯的資訊通信至該至少一讀取器，該複數個信號裝置包括安置於該噴嘴上之一第一信號裝置及安置於該孔口上之一第二信號裝置；及一計算裝置，其經通信耦合至該至少一讀取器，用於自該至少一讀取器接收該資訊。
26. 如請求項25之液體射流切割系統，其中該計算裝置經組態以至少部分地基於自該至少一讀取器接收之該資訊而自動地調整該液體射流切割系統之至少一操作參數。
27. 如請求項25之液體射流切割系統，其中該計算裝置經組態以至少部分地基於自該至少一讀取器接收之該資訊來自動地判定該複數個可替換元件之識別碼。
28. 如請求項25之液體射流切割系統，其中該複數個信號裝置之至少一者包括一RFID標籤。