KR102036216B1 - 열 처리 토치를 사용한 재료 처리의 최적화와 제어 - Google Patents
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Abstract
열 처리 토치를 위한 소모성 부품을 제공한다. 소모성 부품은, 소모성 부품 본체, 및 소모성 부품에 연관된 신호를 송신하도록 소모성 부품 본체 상에 또는 소모성 부품 본체 내에 위치하는 신호 장치를 포함한다. 신호는 소모성 부품의 검출 가능한 물리적 특징과는 독립적일 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 열 처리 토치의 소모품(consumables)에 연관된 신호를 사용하여 재료 처리의 제어 및 최적화에 관한 것이다.
플라즈마 아크 토치 등의 열 처리 토치는 재료의 가열, 절단, 가우징, 및 마킹에 널리 사용된다. 플라즈마 아크 토치는, 일반적으로, 전극, 토치 본체 내에 장착된 중심 출구 오리피스를 갖는 노즐, 전기적 연결부, 냉각 통로, 및 아크 제어 유체(예를 들어, 플라즈마 가스)를 위한 통로를 포함한다. 선택 사항으로, 와류 링을 채택하여 전극과 노즐 사이에 형성되는 플라즈마 챔버 내의 유체 유량 패턴을 제어한다. 일부 토치에서는, 유지 캡을 사용하여 플라즈마 아크 토치의 노즐 및/또는 와류 링을 유지할 수 있다. 작동시, 토치는, 용융된 금속의 제거를 보조하도록 고온과 충분한 모멘텀을 갖는 이온화 가스의 수축된 제트인 플라즈마 아크를 생성한다.
통상적으로, 플라즈마 아크 토치는 다수의 소모품을 포함한다. 각 소모품은, 절단되고 있는 재료의 유형 및/또는 소망하는 절단 형상 등의 특정 처리 제약의 관점에서 최적의 성능(예를 들어, 최적의 전류 레벨, 최대 수명 등)을 달성하도록 선택될 수 있다. 부정확한 소모품을 토치 내에 설치하게 되면, 절단 품질이 불량하고 절단 속도가 감소될 수 있다. 또한, 부정확한 소모품으로 인해, 소모품 수명이 감소될 수 있어서 소모품이 조기에 고장 날 수 있다. 정확한 소모품을 토치에 설치하더라도, 조작자가 선택된 소모품 세트에 대응하는 토치 작동 파라미터들을 수동으로 구성하고 최적화하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 애프터마켓 소모품들이 토치 시스템에서 사용된다면 토치 부품 제조사가 성능을 보장하는 것이 어려울 수 있다.
따라서, 플라즈마 아크 토치에서 비호환성 소모품들을 검출하는 시스템과 방법이 필요하다. 또한, 절단 품질을 향상시키고 소모품 수명을 증가시키도록 토치 작동 파라미터들을 자동으로 조절하는 시스템과 방법이 필요하다. 특히, 작동 제어와 최적화를 용이하게 하도록 토치 시스템의 다양한 부품들 간의 정보를 효율적으로 전달하는 시스템과 방법이 필요하다.
일 양태에서는, 열 처리 토치의 소모성 부품(consumable component)을 제공한다. 소모성 부품은, 소모성 부품 본체, 및 소모성 부품에 연관된 신호를 송신하도록 소모성 부품 본체 상에 또는 소모성 부품 본체 내에 위치하는 신호 장치를 포함한다. 신호는 소모성 부품의 검출 가능한 물리적 특징과는 독립적이다.
다른 일 양태에서는, 신호 수신기를 포함하는 열 처리 토치의 소모성 부품에 관한 정보를 전달하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 신호 수신기와 소모성 부품을 토치 내에 설치하는 단계를 포함한다. 소모성 부품에는 신호 부품이 부착된다. 신호 부품은 소모성 부품에 관한 정보를 전달하는 신호를 생성하도록 구성된다. 방법은, 또한, 신호를 신호 부품으로부터 신호 수신기로 전달하는 단계를 포함한다.
또 다른 일 양태에서는, 열 처리 토치에 관한 정보를 전달하는 시스템을 제공한다. 시스템은, 신호 검출기, 및 전극, 노즐, 차폐부, 유지 캡, 용접 팁, 와류 링(swirl ring)을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 소모품을 포함한다. 또한, 시스템은, 적어도 하나의 소모품에 관한 정보를 신호 검출기에 전달하도록 그 적어도 하나의 소모품에 부착된 적어도 하나의 신호 장치를 포함한다. 시스템은, i) 하나 이상의 신호 장치로부터 정보를 수신하고, ii) 그 정보의 적어도 일부를 프로세서, 가스 콘솔, 네스팅 소프트웨어(nesting software), 높이 제어기, 및 구동 모터 중 적어도 하나에 송신하도록 신호 검출기에 결합된 제어기를 더 포함한다. 프로세서, 가스 콘솔, 네스팅 소프트웨어, 높이 제어기, 및 구동 모터 중 적어도 하나는 정보에 기초하여 토치 작동을 조절한다.
다른 예들에서, 전술한 양태들 중 임의의 양태는 다음에 따르는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 장치는 소모성 부품에 지정된 정보를 저장하기 위한 무선 주파수 식별(RFID) 태그이다. 일부 실시예들에서, 신호는, 무선 신호, 공압 신호, 자기 신호, 광 신호, 또는 유압 신호 중 하나이다. 일부 실시예들에서, 토치는 플라즈마 아크 토치이다.
일부 실시예들에서, 신호 장치에 의해 송신되는 신호는 소모성 부품의 유형에 고유한 적어도 하나의 특징부를 식별한다. 소모성 부품의 유형은, 노즐, 차폐부, 전극, 내측 유지 캡, 외측 유지 캡, 와류 링, 용접 팁, 또는 교체 가능한 토치 본체를 포함할 수 있다. 신호 장치에 의해 송신되는 신호는, 또한, 소모성 부품에 고유한 적어도 하나의 특징부를 식별할 수 있다.
일부 실시예들에서, 신호 장치는 토치 작동 동안 열 노출을 최소화하도록 본체의 표면에 위치한다. 이 표면은, 토치의 냉각 메커니즘에 인접하거나, 토치의 플라즈마 아크로부터 떨어져 있거나, 토치의 0-링 내에 있거나, 또는 이들 조건들의 조합된 조건일 수 있다. 신호 장치는, 열 에너지, 방사, 손상 가스, 또는 고 주파수 에너지 중 적어도 하나에 대한 신호 장치의 노출을 최소화하도록 다른 토치 부품에 의해 차폐될 수 있다,
일부 실시예들에서, 신호 장치는, 플라즈마 아크 점화 전에, 플라즈마 아크 점화 동안, 또는 플라즈마 아크 점화 후에, 또는 이들의 조합으로 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 장치에 의해 송신되는 신호는, 소모성 부품이 토치에 설치된 후 토치의 내부로부터 판독 가능하다. 또한, 신호 장치에 의해 송신되는 신호는, 소모성 부품이 토치에 설치된 후 토치의 외부로부터 판독 가능하다.
일부 실시예들에서, 신호 부품은 소모성 부품의 물리적 개조를 측정하기 위한 센서를 포함한다. 물리적 개조는, 소모성 부품을 통과하는 가스의 유속을 제한하도록 소모성 부품의 개조를 포함할 수 있다.
또 다른 일 양태에서는, 토치를 포함하는 열 처리 시스템에서 소모품을 식별하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 제1 특징부를 갖는 제1 소모품과 제2 특징부를 갖는 제2 소모품을 제공하는 단계를 포함한다. 제2 특징부는 제1 특징부와 다르며, 제1 특징부 또는 제2 특징부 중 적어도 하나는 대응하는 소모품의 측정된 물리적 성질과는 독립적이다. 또한, 방법은, 제1 및 제2 소모품 중 적어도 하나를 토치 내에 설치하는 단계를 포함한다. 방법은, 제1 소모품의 제1 특징부 또는 제2 소모품의 제2 특징부 중 적어도 하나에 관한 정보를 제1 방법론에 의해 제어기에 통신하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은, 제1 소모품의 제1 특징과 소모품의 제2 특징에 관한 정보를 제1 방법론에 의해 제어기에 통신하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은, 제1 방법론에 의해 제1 소모품의 제1 특징에 관한 정보를 제어기에 통신하고 제2 방법론에 의해 제2 소모품의 제2 특징에 관한 정보를 제어기에 통신하는 단계를 더 포함한다. 제2 방법론은 제1 방법론과 다르다. 제1 방법론은, 제1 소모품에 결합된 제1 신호 장치를 사용하여 제1 특징을 제1 신호로서 송신하는 것을 포함할 수 있다. 제2 방법론은, 제2 소모품에 결합된 제2 신호 장치를 사용하여 제2 특징을 제2 신호로서 송신하는 것을 포함할 수 있다. 제1 신호 또는 제2 신호는, 공압 신호, 무선 신호, 광 신호, 자기 신호, 또는 유압 신호를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 소모품과 제2 소모품은 대략 동일하다. 일부 실시예들에서, 제1 방법론은, 제1 소모품의 또는 제2 소모품의 중 적어도 하나에 결합된 신호 장치를 사용하여 정보를 신호로서 통신하는 것을 포함한다. 신호는, 공압 신호, 무선 신호, 광 신호, 자기 신호, 또는 유압 신호일 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 양태들과 실시예들을 다양한 방식으로 결합할 수 있음을 이해하기 바란다. 본 명세서의 교시에 기초하며, 통상의 기술자라면 이러한 다양한 실시예들을 어떻게 쉽게 결합할지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 전술한 양태들 중 임의의 양태는 전술한 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 전술한 특징들과 장점들 모두를 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 장점들은, 추가 장점들과 더불어, 첨부 도면과 함께 다음에 따르는 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 이해할 수 있다. 도면은 반드시 일정한 비율로 된 것은 아니며, 일반적으로 본 발명의 원리를 예시하고자 강조되어 있다.
도 1은 예시적인 플라즈마 아크 토치를 도시하는 단면도.
도 2는 예시적인 통신 네트워크를 도시하는 도.
도 3은 다양한 소모품들의 변경된 형상을 도시하는 도.
도 4는 플라즈마 아크 토치의 작동을 제어하도록 도 2의 통신 네트워크를 사용하는 예시적인 열 처리 시스템을 도시하는 도.
도 1은 예시적인 플라즈마 아크 토치를 도시하는 단면도.
도 2는 예시적인 통신 네트워크를 도시하는 도.
도 3은 다양한 소모품들의 변경된 형상을 도시하는 도.
도 4는 플라즈마 아크 토치의 작동을 제어하도록 도 2의 통신 네트워크를 사용하는 예시적인 열 처리 시스템을 도시하는 도.
도 1은 토치 본체(102)와 토치 팁(104)을 포함하는 예시적인 플라즈마 아크 토치(100)의 단면도이다. 토치 팁(104)은 다수의 소모품을 포함하는데, 예를 들어, 전극(105), 노즐(110), 유지 캡(115), 와류 링(120), 및 차폐부(125)를 포함한다. 대략 원통 형상의 토치 본체(102)는 전극(105)과 노즐(110)을 지지한다. 노즐(110)은, 전극(105)으로부터 이격되어 있으며, 토치 본체(102) 내에 장착된 중심 출구 오리피스를 갖는다. 와류 링(120)은, 토치 본체(102)에 장착되며, 접선 방향 속도 성분을 플라즈마 가스 흐름에 가하여 플라즈마 가스 흐름이 와류되게 하는 방사상으로 오프셋된 또는 캔티드된(canted) 가스 분산 홀(127)의 세트를 갖는다. 출구 오리피스를 또한 포함하는 차폐부(125)는 유지 캡(115)에 연결된다(예를 들어, 스레딩된다). 도시한 바와 같은 유지 캡(115)은 노즐(110)에 단단히 연결된(예를 들어, 스레딩된) 내측 유지 캡이다. 일부 실시예들에서, 외측 유지 캡(도시하지 않음)은 차폐부(125)에 대하여 고정된다. 토치(100)는 전기적 연결부, 냉각 통로, 아크 제어 유체(예를 들어, 플라즈마 가스)를 위한 통로, 및 전원을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 소모품은, 점화된 용접 가스를 전달하기 위한 노즐인 용접 팁을 포함한다.
작동시, 플라즈마 가스는 와류 링(120)의 가스 분산 홀(127)과 가스 입구 튜브(도시하지 않음)를 통해 흐른다. 여기서부터, 플라즈마 가스가 플라즈마 챔버(128) 내로 흐르고 차폐부(125)와 노즐(110)의 출구 오리피스를 통해 토치(100)의 외부로 흐르게 된다. 전극(105)과 노즐(110) 사이에서 파일럿 아크가 먼저 발생한다. 파일럿 아크는 차폐부 출구 오피리스와 노즐 출구 오리피스를 통과하는 가스를 점화한다. 이어서, 가스는 워크피스를 열 처리(예를 들어, 절단 또는 용접)하도록 노즐(110)로부터 워크피스(도시하지 않음)로 전달된다. 부품들의 배치, 가스와 냉각 유체 흐름의 방향, 및 전기적 연결부를 포함하는 예시한 토치(100)의 상세는 다양한 형태를 취할 수 있다는 점에 주목한다.
서로 다른 동작 공정들에서는 서로 다른 차폐 및/또는 플라즈마 가스 유속을 종종 필요로 하며, 이는 소모품들의 서로 다른 세트들을 필요로 한다. 이에 따라, 현장에서 다양한 소모품을 사용할 수 있다. 최적의 절단 성능을 달성하기 위해서는 정확한 소모품들을 사용하고 이들을 적절히 일치시키는 것이 필요하다. (예를 들어, 105Amps에서 작동되는 토치에서 65Amps에서 작동하도록 제조된 소모품을 사용하는) 소모품 불일치로 인해, 소모품 수명이 악화될 수 있고 및/또는 플라즈마 아크 토치의 성능이 악화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 통신 네트워크(200)를 도시한다. 통신 네트워크(200)는, 하나 이상의 신호 장치(202)를 포함하고, 각 장치는 도 1의 플라즈마 아크 토치(100) 등의 열 처리 토치의 소모품에 지정된다. 예시적인 소모품은, 전극(105), 노즐(110), 유지 캡(115), 와류 링(120), 및 차폐부(125)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는 소모품에 관한 정보를 하나 이상의 신호의 형태로 송신하도록 구성된 전기적으로 기입 가능한 장치이다. 예를 들어, 신호 장치(202)는 무선 주파수 식별(RFID) 태그 또는 카드, 바 코드 라벨 또는 태그, 집적 회로(IC) 판 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 소모품의 물리적 특징을 검출하고 검출된 정보를 하나 이상의 신호의 형태로 송신하기 위한 검출기(예를 들어, 센서)이다. 통신 네트워크(200)는, 또한, i) 신호 장치(202)에 의해 송신되는 신호를 수신하고, ii) 신호에 의해 전달되는 데이터를 추출하고, iii) 추출된 데이터를 분석 및 추가 액션을 위해 프로세서(206)에 제공하도록 적어도 하나의 수신기(204)를 포함한다. 프로세서(206)는, 디지털 신호 프로세서(DSP), 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 컴퓨터, 컴퓨터 뉴머릭 컨트롤러(CNC), 기계 툴, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 주문형 집적 회로(ASIC) 등일 수 있다.
일부 실시예들에서, 각 신호 장치(202)는, 신호 장치(202)가 할당된 소모품에 관한 정보로 인코딩된다. 인코딩된 정보는, 소모품의 명칭, 상품명, 제조사, 일련 번호, 및/또는 유형 등의 제네릭(generic) 또는 고정된 정보일 수 있다. 인코딩된 정보는, 예를 들어, 일반적으로 소모품이 노즐임을 나타내도록 모델 번호를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인코딩된 정보는, 소모품의 금속 조성, 소모품의 중량, 소모품이가 제조된 날짜, 시간 및/또는 위치, 소모품 책임자 등의 소모품에 고유한 것이다. 일례로, 인코딩된 정보는, 예를 들어, 노즐 유형 A 일련 번호 #1을 노즐 유형 B 일련 번호 #2와 구별하도록, 제조된 각 토치 부품에 고유한 일련 번호를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 정보는 대응하는 소모품의 제조시 신호 장치(202)에 인코딩된다. 정보는, 또한, 각 소모품의 사용 후 등의 소모품의 수명이 남아 있는 동안 신호 장치(202)에 인코딩될 수 있다. 이러한 정보는, 로그를 생성하여 소모품에 연관된 수명 종료 이벤트 또는 고장 이벤트를 예측할 수 있도록, 소모품 사용의 날짜, 시간, 및 위치, 사용 중 검출되는 임의의 비정상, 및/또는 사용 후의 소모품 상태를 포함할 수 있다.
신호 장치(202)에 인코딩된 정보는, 또한, 작동 파라미터들을 특정할 수 있다. 예를 들어, 차폐부(125)에 연관된 신호 장치(202)에 대하여, 신호 장치(202)에 인코딩된 데이터는, 차폐부(125)에 대한 적절한 가스 유속 및/또는 차폐 가스의 유형을 나타낼 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)의 인코딩된 데이터는, 다른 관련된 토치 부품들에 관한 정보를 제공한다. 예를 들어, 인코딩된 데이터는, 연관된 소모품과 호환 가능한 다른 토치 부품들을 식별할 수 있어서, 소정의 성능 메트릭을 달성하도록 전체 소모품 세트의 설치를 보조한다.
일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는 소모품의 검출 가능한 물리적 특징과는 독립적인 대응하는 소모품에 관한 정보를 포함한다. 소모품의 검출 가능한 물리적 특징의 예로는, 토치에 설치된 검출기에 의해 측정되는 소모품의 자기적 성질, 표면 반사성, 밀도, 음향 성질, 및 기타 촉각 특징이 있다. 따라서, 소모품의 검출 가능한 물리적 특징과는 독립적인 소모품 데이터의 예로는, 소모품 명칭, 유형, 제조사, 제조 날짜, 제조 위치, 일련 번호, 또는 소모품의 다른 비촉각적 특징이 가능하다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 소모품이 토치 내에 설치되기 전에 물리적 특징을 포함한 소모품의 미리 수집되어 있는 정보를 저장하지만, 신호 장치(202)는 물리적 특징을 능동적으로 측정하거나 검출하도록 구성되지 않는다. 그러나, 신호 장치(202)는 센서 등의 다른 장치에 의해 측정되거나 검출되는 소모품에 관한 물리적 특징을 저장할 수 있다. 일반적으로, 신호 장치(202)는 주로 데이터 저장을 위해 사용된다.
일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는 토치(100) 내에 또는 토치 상에 위치한다. 예를 들어, 신호 장치(202)는 최종적으로 토치 팁(104)의 내부에 설치되는 소모품의 표면에 부착될 수 있다. 신호 장치(202)는, 또한, 지정된 소모품이 아닌 토치(100)의 내부에 있는 부품에 부착될 수 있다. 예를 들어, 신호 장치(202)가 전극(105)에 관한 데이터를 저장하도록 지정되어 있지만, 신호 장치(202)는 유지 캡(115)의 표면에 고정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는 토치(100)에 물리적으로 연관되지 않은 외부 소스에 결합된다. 예를 들어, 신호 장치(202)는, 소모품을 저장하는 데 사용되는 패키지에 부착될 수 있고, 일단 토치(100)에 설치되면 소모품으로부터 원격된다. 신호 장치(202)가 토치(100) 내부에 위치하면, 신호 장치(202)가 부착되는 표면은, 토치(100)의 작동 동안 열 노출을 감소시키거나 또는 그외에는 최소화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 신호 장치(202)는, 열 노출을 감소시키거나 최소화하도록, 토치(100)의, 냉각 메커니즘 근처에, 플라즈마 아크로부터 멀리, 및/또는 O-링 채널 내에 위치할 수 있다. 또한, 신호 장치(202)는, 토치 작동 동안 신호 장치가 과열되는 것을 방지하도록 방열(heat protective) 재료로 코팅될 수 있다. 일반적으로, 신호 장치(202)는, 열 에너지, 방사, 손상 가스(예를 들어, 오존), 및/또는 고 주파수 에너지에 대한 노출을 최소화하도록 다른 토치 부품에 의해 차폐되는 것처럼 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 내구성 있도록, 즉, 하나 이상의 토치 점화 동안 및 점화 후에 기능성을 갖도록 설계된다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 각 토치 사용 후마다 또는 여러 번의 사용 후에 폐기 가능하다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 예를 들어, 소모품이 처음으로 제조될 때 소모품에 관한 정보를 인코딩하도록 한 번만 기입 가능하다. 일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 예를 들어, 대응하는 소모품의 수명 전체에 걸쳐 여러 번 기입 가능하다.
통신 네트워크(200)에서, 신호 장치(202)는 저장되어 있는 정보를 수신기(204)에 하나 이상의 신호의 형태로 무선 송신할 수 있다. 수신기(204)는 이러한 신호들을 처리하여 소모품에 관한 영구 데이터를 추출하여 분석을 위해 프로세서(206)에 포워딩하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 수신기(204)는 플라즈마 아크 토치(100) 내에 또는 플라즈마 아크 토치 상에 위치한다. 예를 들어, 수신기(204)는 토치 본체(102) 내에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 수신기(204)는, 전원 모듈, 가스 콘솔, 프로세서(206) 등에 부착되는 것처럼, 토치(100)의 외부 위치에 있다.
일부 실시예들에서, 신호 장치들(202) 중 적어도 하나는 RFID 태그이며, 수신기(204)는 RFID 태그를 검사하는 데 사용되는 판독기이다. 이러한 실시예들에서, RFID 태그는, 정보를 저장하기 위한 마이크로칩, 및 RF 신호들을 송수신하기 위한 안테나를 포함한다. 판독기는, 1) 태그를 검사하도록 RF 신호들을 RFID 태그에 송신하기 위한 안테나, 및 2) RFID 태그에 의해 송신되는 응답을 프로세서(206)에 포워딩하기 전에 그 응답을 디코딩하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. RFID 태그는 능동형 또는 수동형일 수 있다. 능동형 RFID 태그는, 더욱 강력한 전자기 리턴 신호를 판독기에 생성하고 이에 따라 RFID 태그와 판독기 간의 가능한 송신 거리를 증가시키도록 배터리를 포함한다. RFID 태그와 판독기 간의 거리는, 전력 출력, 사용되는 무선 주파수, 및 RF 신호들이 통과할 필요가 있는 재료의 유형에 따라, 1인치 미만에서부터 100피트 이상일 수 있다. 일례로, RFID 태그와 대응하는 판독기의 안테나 간의 거리는 2 내지 4cm 정도일 수 있다. 판독기 안테나와 나머지 판독기 부품들은 동일한 패키징 내에 있을 필요가 없다. 예를 들어, 판독기 안테나는 토치 본체(102) 상에 또는 토치 본체 내부에 위치할 수 있는 한편 나머지 판독기 부품들은 토치(100)의 외부에 있을 수 있다. RFID 태그를 사용하는 것은, 판독기와의 직접적인 접촉(예를 들어, 유선을 통한 접촉) 또는 (예를 들어, 광 신호를 통한) 직접적인 시선(line of sight)을 필요로 하지 않으며 혹독한 환경에서 사용하는 데 적합하기 때문에, 유리하다.
일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 소모품을 소모품의 유형에 의해 또는 개별적으로 고유하게 식별하기 위한 소모품의 적어도 하나의 물리적 마커를 검출하기 위한 검출기(예를 들어, 센서)이다. 물리적 마커는 예를 들어 소모품의 물리적 변경일 수 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 소모품의 식별은, 예를 들어, 소모품이 토치(100)에 설치될 때 인접하는 냉각수 통로(402)의 벽에 영향을 끼치고 이어서 이러한 벽이 다시 통과하고 있는 냉각수의 속도를 변경하도록 소모품의 형상을 변경함으로써 얻게 된다. 특히, 냉각수 통로(402)의 변경된 섹션은 냉각수 흐름의 속도를 제한할 수 있다. 신호 장치(202)는 냉각수 유속의 함수로서 압력 변화를 측정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 측정된 냉각수 압력 변화는 소모품의 식별로서 기능한다. 다른 일례로, 도 3에 도시한 바와 같이, 노즐(110)을 식별하도록 밸브와 유량계에 연결된 보조 환기 라인(404)이 노즐(110)에 부착된다. 밸브는 플라즈마 아크 점화 전에 개방되고, 보조 환기 라인 유속은 퍼지 사이클 동안 플라즈마 압력의 함수로서 신호 장치(202)에 의해 측정된다. 따라서, 측정된 유속은 노즐(110)의 식별로서 기능한다. 또 다른 일례로, 일단 외측 유지 캡이 토치(100)에 설치되면 하나 이상의 고유한 크기의 미터링 홀들(도시하지 않음)을 외측 유지 캡 내에 드릴링하여 외측 유지 캡을 식별할 수 있다. 각 미터링 홀의 크기는, 오프 밸브 압력 및/또는 차폐 가스의 유속에 고유하게 영향을 끼치도록 구성된다. 따라서, 파일럿 아크 점화 전에 기 흐름 루틴(pre-flow routine)에서 신호 장치(202)가 행하는 이러한 측정들은 외측 유지 캡을 식별하도록 기능한다.
또 다른 일례로, 차폐부(125)는, 기준 토치 데이터에 대한 소모품의 길이를 측정함으로써 식별될 수 있다. 예시적인 측정 공정에서, 토치 높이 제어기는, 알려져 있는 토치가 발화하여 워크피스를 절단하기 시작하는 높이를 결정하는 데 사용된다. 이 높이가 기준 토치 데이터로서 기능할 수 있다. 이어서, 식별되지 않은 소모품을 토치에 설치한 후에, 기준 데이터에 대한 높이를 결정한다. 따라서, 두 개의 높이를 포함한 간단한 계산을 이용하여 식별되지 않은 소모품의 상대적 길이를 결정할 수 있다. 이어서, 예를 들어, 소모품의 상대적 길이를 소모성 부품들에 상관하는 룩업 테이블을 참조함으로써, 소모품의 상대적 길이를 사용하여 소모품을 식별할 수 있다.
일부 실시예들에서, 신호 장치(202)는, 대응하는 소모품에 관한 광학적 기계 표현의 데이터를 제공하는 바코드이다. 바코드는 바코드 판독기의 형태인 수신기(204)에 의해 판독될 수 있다. 일반적으로, 신호 장치(202)는, 무선 신호, 광 신호 또는 기타 광 기반 신호(예를 들어, 적외선 신호 또는 자외선 신호), 자기 신호, 공압 신호, 또는 유압 신호를 포함하는 임의의 기계 판독 가능 신호의 형태로 소모품에 관한 데이터를 전달할 수 있다.
일부 실시예들에서, 단일 신호 장치(202)는, 대응하는 소모품에 관한 영구 정보를 송신하도록 토치의 각 소모품에 지정된다. 일부 실시예들에서는, 동일한 소모품에 관한 서로 다른 정보를 송신하도록 두 개 이상의 신호 장치(202)가 그 동일한 소모품에 지정된다. 예를 들어, 하나의 신호 장치(202)는 소비자 유형에 대한 모델 번호와 작동 파라미터 등의 소모품 유형에 고유한 정보를 송신할 수 있는 한편, 다른 하나의 신호 장치(202)는 소모품의 중량과 사용 이력 등의 소모품 자체에 고유한 정보를 송신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 네트워크(200)의 신호 장치들(202)은 데이터 송신의 서로 다른 모드들을 채택한다. 예를 들어, 하나의 신호 장치(202)는 데이터를 RF 신호로서 송신하는 한편, 다른 하나의 신호 장치(202)는 데이터를 광 신호로서 송신한다. 일부 실시예들에서, 네트워크(200)는 다수의 수신기들(204)을 포함한다. 각 수신기(204)는, 신호 장치들(202) 중 하나 이상으로부터의 신호들을 판독하고 추출된 데이터를 프로세서(206)에 송신하도록 구성(예를 들어, 조정)된다. 일부 실시예들에서, 단일 수신기(204)는 통신 네트워크(200)의 모든 신호 장치들(202)로부터의 신호들을 판독하는 데 사용된다. 따라서, 프로세서(206)는 다수의 소모품들에 연관된 데이터를 동시에 처리할 수 있다.
도 4는 도 1의 플라즈마 아크 토치(100) 등의 열 처리 토치의 동작을 제어하도록 도 2의 통신 네트워크를 이용하는 예시적인 열 처리 시스템(300)이다. 플라즈마 아크 토치(100)는, 노즐(110), 전극(105), 차폐부(125), 내측 유지 캡(115), 및 외측 유지 캡(302)을 포함한 하나 이상의 소모품을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 신호 장치(202)는, 대응하는 소모품에 관한 정보를 수신기(204)를 통해 프로세서(206)에 송신하도록 소모품들 중 적어도 하나에 지정된다. 시스템(300)은, 또한, 토치(100)에 플라즈마 아크를 발생시키는 데 필요한 전류를 제공하기 위한 전원(304)을 포함한다. 각 소모품에 관하여 신호 장치들(202)로부터 수집되는 데이터는, 플라즈마 전원(304), 모터와 드라이버(306), 가스 콘솔(308), 높이 제어기(310), 및 네스팅 소프트웨어(312) 중 적어도 하나의 동작을 제어하고 최적화하도록 프로세서(206)에 의해 사용될 수 있다.
프로세서(206)는 플라즈마 아크 토치(100)의 내부에 또는 외부에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세서(206)는 전원(304) 내에 수용된다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 전원(304), 모터와 드라이버(306), 가스 콘솔(308), 높이 제어기(310), 및 네스팅 소프트웨어(312)의 각각은, 신호 장치들(202)로부터의 데이터를 처리하여 각 모듈(304, 306, 308, 또는 310)의 기능들을 제어하기 위한 적어도 하나의 프로세서를 수용한다.
신호 장치들(202)로부터 수집되는 정보에 기초하여, 프로세서(206)는 많은 플라즈마 시스템 기능들을 동시에 또는 거의 동시에 그리고 실시간으로 또는 거의 실시간으로 규제할 수 있다. 이러한 시스템 기능들은, 시작 시퀀스, CNC 인터페이스 기능, 가스 및 작동 파라미터, 및 셧오프 시퀀스를 포함하지만, 이러한 예들로 한정되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 프로세서(206)는 소모품 정보를 이용하여 시스템(300)의 다양한 파라미터들을 자동으로 설정한다. 일부 실시예들에서, 프로세서(206)는 소모품 정보를 이용하여 시스템(300)의 소정의 미리 설정된 파라미터들이 토치(100) 내부의 소모품들과 양립할 수 있는지 여부를 검증한다. 일례로, 토치(100)의 다수의 소모품들에 관하여 수집된 데이터에 기초하여, 프로세서(206)는, 다음에 따르는 시스템 부품들 중 하나 이상을 제어 및 검증할 수 있다: i) 토치(100)에 대한 전력을 규제하도록 전원(304)의 설정, ii) 워크피스를 처리하도록 네스팅 소프트웨어(312)의 설정, iii) 토치(100)에 공급되는 플라즈마 가스 및/또는 차폐 가스를 제어하도록 가스 콘솔(308)의 설정, iv) 토치(100)와 워크피스 간의 높이를 조절하도록 높이 제어기(310)의 설정, 및 v) 다양한 모터와 드라이버(306)의 설정.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 신호 장치(202)로부터 수집되는 데이터에 기초하여, 프로세서(206)는, 네스팅 소프트웨어(312)와 상호 작용하여, 절단 속도, 방향, 경로, 네스팅 시퀀스 등의 워크피스를 처리하기 위한 파라미터들을 설정하는 절단 프로그램을 자동 선택한다. 절단 프로그램은, 또한, 수집된 소모품 데이터의 관점에서 토치를 위한 가스 유형, 가스 압력 및/또는 흐름 설정과 높이 제어 설정을 규정할 수 있다. 통상적으로, 소모품들의 세트가 토치 내에 조립되면, 조작자가, 처리되고 있는 워크피스 재료의 유형과 두께, 사용되고 있는 가스의 유형, 및 소모품 세트의 전류 정격을 포함하는 정보를 소프트웨어에 공급함으로써 토치를 위한 절단 프로그램을 생성하도록 네스팅 소프트웨어(312)를 수동으로 구성할 필요가 있다. 특히, 조작자는 소모품 세트의 전류 정격을 프로세서(206)에 수동으로 입력할 필요가 있다. 본 발명에서는, 각 소모품에 대한 전류 정격 정보가 적어도 하나의 신호 장치(202)에 저장되기 때문에, 프로세서(206)는 하나 이상의 신호 장치(202)로부터 이러한 정보를 전자적으로 수집할 수 있고, 사용자 입력 없이 적절한 전류 설정을 자동으로 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 수집된 소모품 데이터에 기초하여, 프로세서(206)는, 절단되고 있는 워크피스의 특징들과 소망하는 절단 형상을 포함한 사용자 입력 작동 파라미터들 및 신호 장치들(202)로부터의 소모품 데이터를 고려함으로써, 네스팅 소프트웨어(312)로부터 적절한 절단 프로그램을 선택한다. 예를 들어, 조작자는 먼저 제네릭 프로그램 파일을 네스팅 소프트웨어(312)에 송신할 수 있다. 제네릭 프로그램 파일은, 각 워크피스마다, 서로 다른 소모성 부품들에 따라 변하는, 두께, 가변적 절단 속도, 가스 흐름, 절단 보상, 토치 높이 등을 특정한다. 따라서, 신호 장치들(202)을 사용하여 소모품들을 식별한 후, 프로세서(206)는 제네릭 프로그램 파일과 상호 작용하여 토치를 위한 절단 프로그램을 구성한다. 일부 실시예들에서, 절단 프로그램이 생성된 후, 프로세서(206)는 신호 장치들(202)로부터 수집된 소모품 데이터를 이용하여, 절단 프로그램을 위해 적절한 정확한 소모품들이 토치 내에 설치되어 있는지 여부를 검증한다. 또한, 프로세서(206)는, 토치 내에 로딩된 소모품들과의 호환성을 향상시키도록 프로그램의 파라미터들을 자동으로 설정하거나 보정할 것을 네스팅 소프트웨어(312)에 지시할 수 있다. 예를 들어, 400A 전류를 필요로 하는 소모품은 130A 전류를 필요로 하는 소모품에 비해 큰 절단부와 리드인을 갖는다. 이에 따라, 네스팅 소프트웨어(312)는, 400A 소모품이 토치 내에 로딩되면 프로그램의 네스트에 맞도록 더욱 적은 부품들을 선택할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 신호 장치(202)로부터 수집된 데이터에 기초하여, 프로세서(206)는, 가스 콘솔(308)을 조정하여, 가스 콘솔 설정을 검증 및 조절함으로써 토치(100)로 향하는 플라즈마 가스와 차폐 가스의 흐름을 제어할 수 있다. 가스 콘솔(308)은, 플라즈마 가스와 차폐 가스의 흐름을 제어하는 데 사용되는 솔레노이드 밸브, 유량계, 압력 게이지, 및 스위치를 수용한다. 예를 들어, 유량계는 선 유속(pre-flow rate)을 설정하고 플라즈마 가스와 차폐 가스를 위한 유속을 줄이는 데 사용된다. 가스 콘솔(308)은, 또한, 플라즈마 가스와 차폐 가스가 연결되는 다중-입구 가스 공급 영역을 가질 수 있다. 토글 스위치를 사용하여 소망하는 가스들을 선택할 수 있다. 플라즈마 가스와 차폐 가스는 가스 압력 게이지에 의해 감시된다. 일례로, 플라즈마 아크 토치(100)의 차폐부(125)에 연관된 신호 장치(202)는, 차폐 가스의 최적의 유속 설정과 함께, 차폐부(125)에서 사용하는 데 적합한 하나 이상의 차폐 가스의 유형과 조성에 관한 정보를 저장할 수 있다. 이 데이터에 기초하여, 프로세서(206)는, 가스 콘솔(308)과 상호 작용하여 최적의 유속에서 플라즈마 아크 토치(100)에 적절한 차폐 가스를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 신호 장치(202)로부터 수집된 데이터에 기초하여, 프로세서(206)는, 워크피스에 대한 토치(100)의 높이를 설정하는 토치 높이 제어기(310)를 조정한다. 토치 높이 제어기(310)는, 소정의 아크 전압 값을 유지하도록 스탠드오프(standoff)(즉, 토치(100)와 워크피스 간의 거리)를 조절함으로써 절단 동안 아크 전압을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다. 토치 높이 제어기(310)는, 또한, 스탠드오프를 제어하도록 외부 제어 모듈을 포함할 수 있다. 토치 높이 제어기(310)는, 절단 동안 토치(100)를 워크피스에 대하여 수직 방향으로 슬라이딩시켜 소망하는 전압을 유지하도록 모터 또는 드라이버(306)를 통해 제어 모듈에 의해 제어되는 리프터(lifter)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 토치의 소모품들로부터 수집된 데이터에 기초하여, 토치 높이 제어기(310)는, 높이를 자동으로 결정하여 토치를 워크피스의 상부에 대하여 위치시킬 수 있다. 따라서, 토치 높이 제어기(310)는, 아크 전압 제어를 개시하기 전에 적절한 뚫음(pierce) 높이와 절단 높이를 설정하도록 높이 감지를 수행할 필요가 없다.
일부 실시예들에서, 프로세서(206)는, 토치(100)에 설치된 소모품들이 열 처리 시스템(300)과 호환되지 않거나 또는 조작자에 의해 입력된 미리 선택되어 있는 다른 작동 파라미터들과 일관되지 않고 서로 불일치한다고 결정하면 열 처리 시스템(300)이 워크피스에 대한 동작을 개시하는 것을 방지하도록 구성된다. 이러한 결정을 내리면, 프로세서(206)는, 연결된 소모품들 중 하나 이상이 지원되지 않으며 소모품들을 교체해야 하거나 조작자 입력을 수정해야 함을 나타내는 음성적 또는 가시적 경고를 조작자에게 개시할 수 있다. 또한, 프로세서(206)는 경고가 시작되면 작동 개시를 방지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(206)는, 차폐부(125)에 지정된 신호 장치(202)에 의해 프로세서(206)에 전달되는 차폐부(125)의 전류 설정이 노즐(110)에 대응하는 다른 또는 동일한 신호 장치(202)에 의해 프로세서(206)에 전달되는 노즐(110)의 전류 설정과 다르면, 토치 작동을 정지시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(206)는, 토치(100) 내에 설치된 소모품들 중 적어도 하나가 허용된 제조사에 의해 제조된 것이 아니거나 또는 다른 방식으로 지원되지 않는다고 결정하면 열 처리 시스템(300)이 작동하는 것을 방지하도록 구성된다. 예를 들어, 프로세서(206)는, 소모품의 신호 장치에 의해 전달되는 제조사 식별, 일련 번호, 및/또는 부품 번호를 인식하지 못하면 토치 작동을 정지시킬 수 있다. 따라서, 열 처리 시스템(300)을 이용하여 불량한 소모품 또는 위조 소모품의 사용을 검출하고 방지할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(206)는 경고 상황을 나타내도록 조작자에게 하나 이상의 개선책을 추천한다. 예를 들어, 프로세서(206)는, 열 처리 시스템(300)의 다른 부품들과의 잠재적 불일치를 피하도록 하나 이상의 소모품을 토치(100) 내에 설치할 것을 제안할 수 있다. 프로세서(206)는 설치된 소모품 세트의 정격에 기초하여 처리를 위해 워크피스의 적절한 유형들을 제시할 수 있다. 프로세서(206)는, 설치된 소모품들의 설정을 조작자에 의해 제공되는 설정에 대하여 조정하는 절단 시퀀스를 추천할 수 있다.
일반적으로, 신호 장치들(204)은, 소모품이 아닌 토치 부품들에 관한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 신호 장치들(204)은 토치 본체(102)에 관한 또는 하나 이상의 리드에 관한 정보를 저장할 수 있다. 따라서, 통상의 기술자가 완전히 인식하듯이, 도 2의 예시적인 통신 네트워크(200)와 도 3의 구성은 임의의 토치 부품에 관한 정보를 저장하도록 쉽게 적응될 수 있다.
또한, 통상의 기술자가 완전히 인식하듯이, 본 명세서에서 설명하는 발명은, 플라즈마 절단 장치들뿐만 아니라 용접형 시스템 및 기타 열 처리 시스템에도 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명하는 발명은, 플라즈마 아크, 레이저, 옥시 연료, 및/또는 제트 분수 기술들을 포함한 다양한 절단 기술들로 동작하도록 구성되지만, 이러한 예들로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 신호 장치들(202)은, 절단 기술들 중 하나 이상으로 작동하도록 구성된 하나 이상의 소모품에 결합될 수 있다. 프로세서(206)는, 신호 장치들(202)에 의해 송신되는 정보를 이용하여, 토치 내에 설치된 소모품들이 특정한 절단 기술과 양립할 수 있는지 여부를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 선택된 절단 기술과 소모품 정보에 기초하여, 이에 따라, 프로세서(206)는, 절단 기술과 소모품에 따라 가변될 수 있는, 워크피스 위로의 절단 헤드의 높이 등의 작동 파라미터들을 설정 또는 조절할 수 있다.
일례로, 다양한 재료들을 절단하도록 고압 고속 제트 분수를 생성하는 제트 분수 시스템을 사용하는 것이 알려져 있다. 이러한 시스템들은, 통상적으로, 물 또는 다른 적절한 유체를 고압(예를 들어, 제곱 인치당 최대 90,000 파운드 이상)으로 가압하고 고속에서 그 유체를 작은 노즐 오리피스를 통과시켜 대량의 에너지를 작은 영역에 집중시킴으로써 기능한다. 연마성 제트는, 더욱 단단한 재료들을 절단하도록 유체 제트 내에 연마성 재료들을 포함할 수 있는 제트 분수의 한 유형이다. 일부 실시예들에서, 신호 장치들(202)은 제트 분수 시스템의 소모품들에 부착되는데, 예를 들어, 제트 노즐, 연마성 제트 노즐, 연마성 입자들을 유체와 혼합하는 데 사용되는 혼합 튜브, 및/또는 하나 이상의 밸브와 필터에 부착된다. 연마성 제트 노즐에 연관된 신호 장치(202)는, 예를 들어, 노즐과 함께 사용하는 데 적합한 연마제의 유형, 및 노즐에 공급될 수 있는 가압된 유체의 압력의 양을 식별할 수 있고, 또한, 특정한 노즐과 함께 사용하는 데 적합한 다른 소모품들을 가리킬 수 있다. 또한, 소정의 제트 분수 시스템을 위한 특정한 소모품 세트 조합들의 식별을 수행하여, 소정의 시스템과의 호환성을 검증할 수 있고 또는 최대 압력이나 흐름 설정, 또는 연마제 유형이나 양 등의 작동 조건들과 파라미터들을 제한할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 양태들과 실시예들은 다양한 방식으로 결합될 수 있음을 이해하기 바란다. 본 명세서의 교시에 기초하여, 통상의 기술자라면 이러한 다양한 실시예들을 어떻게 결합할지를 쉽게 결정할 수 있다. 또한, 통상의 기술자라면 명세서를 읽음으로써 개조를 행할 수 있다. 본 출원은 이러한 개조예들을 포함하며 청구범위에 의해서만 한정된다.
Claims (34)
- 내부에 배치된 수신기를 포함하는 열 처리 토치의 소모성 부품으로서,
소모성 부품 본체; 및
무선 주파수 식별(RFID) 태그를 포함하는 신호 장치로서, 상기 소모성 부품에 연관된 신호를 송신하도록 상기 소모성 부품 본체 상에 또는 상기 소모성 부품 본체 내에 위치하는 상기 신호 장치 - 상기 신호는 상기 소모성 부품의 검출 가능한 물리적 특징에 독립적이고, 상기 신호 장치는 소모성 부품의 이름(name), 상표(trademark), 생산자(manufacturer), 일련 번호(serial number), 사용 이력(usage history), 적어도 하나의 작동 파라미터(at least one operating parameter) 및 유형(type) 중 둘 이상을 식별하는 상기 신호에 의해 전달될 정보를 저장하도록 구성되며, 상기 신호 장치는 상기 소모성 부품이 상기 열 처리 토치 내에 설치되는 경우 상기 열 처리 토치의 내부에 위치되고, 상기 신호 장치는 상기 열 처리 토치 내부의 상기 수신기에 의해 상기 신호가 판독 가능하도록 구성됨 - 를 포함하는, 소모성 부품. - 제1항에 있어서, 상기 신호 장치에 의해 송신되는 신호는 상기 소모성 부품의 상기 유형에 고유한 적어도 하나의 특징을 식별하는 소모성 부품.
- 제2항에 있어서, 상기 소모성 부품의 상기 유형은, 노즐, 차폐부, 전극, 내측 유지 캡, 외측 유지 캡, 와류 링, 또는 용접 팁을 포함하는, 소모성 부품.
- 제1항에 있어서, 상기 신호 장치에 의해 송신되는 신호는, 상기 소모성 부품을 같은 유형의 다른 소모성 부품과 구분할 수 있는, 상기 소모성 부품에 고유한 적어도 하나의 특징을 식별하는, 소모성 부품.
- 제1항에 있어서, 상기 신호 장치는 토치 작동 동안 열 노출을 최소화하도록 상기 본체의 표면에 위치하는, 소모성 부품.
- 제5항에 있어서, 상기 표면은 상기 토치의 냉각 메커니즘에 인접하거나, 상기 토치의 플라즈마 아크로부터 떨어져 있거나, 또는 상기 토치의 0-링 채널에 있거나, 또는 이들 조건들의 조합인, 소모성 부품.
- 제5항에 있어서, 상기 신호 장치는, 상기 신호 장치가 열 에너지, 방사, 손상 가스, 또는 고 주파수 에너지 중 적어도 하나에 노출되는 것을 최소화하도록 다른 토치 부품에 의해 차폐되는, 소모성 부품.
- 제1항에 있어서, 상기 신호 장치는, 플라즈마 아크 점화 전에, 상기 플라즈마 아크 점화 동안, 또는 상기 플라즈마 아크 점화 후에, 또는 이들의 조합으로 상기 신호를 송신하도록 구성된, 소모성 부품.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 토치는 플라즈마 아크 토치를 포함하는, 소모성 부품.
- 신호 수신기를 포함하는 열 처리 토치의 소모성 부품에 관한 정보를 전달하는 방법으로서,
상기 토치 내에 상기 신호 수신기와 상기 소모성 부품을 설치하는 단계로서, 상기 소모성 부품에는 신호 부품이 부착되고, 상기 신호 부품은 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 포함하며 상기 소모성 부품에 관한 정보를 전달하는 신호를 생성하도록 구성된 것인, 상기 설치하는 단계;
상기 소모성 부품이 상기 열 처리 토치 내에 설치되는 경우 상기 신호 부품을 상기 열 처리 토치의 내부에 위치시키는 단계;
상기 신호 부품에서 상기 신호 수신기로 상기 신호를 전달하는 단계로서, 상기 신호는 상기 열 처리 토치 내부의 상기 신호 수신기에 의해 판독 가능한 것인, 상기 전달하는 단계; 및
상기 토치의 작동 이후에 상기 신호 부품으로 인코딩되는 정보를 업데이트하는 단계를 포함하는, 정보 전달 방법. - 제12항에 있어서, 상기 소모성 부품은, 전극, 노즐, 차폐부, 와류 링, 유지 캡, 또는 교체 가능한 토치 본체를 포함하는, 정보 전달 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 열 처리 토치에 관한 정보를 전달하기 위한 시스템으로서,
상기 열 처리 토치 내에 배치된 신호 검출기;
전극, 노즐, 차폐부, 유지 캡, 용접 팁, 및 와류 링을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 소모품;
무선 주파수 식별(RFID) 태그를 포함하고 상기 적어도 하나의 소모품에 관한 정보를 상기 신호 검출기에 전달하도록 상기 적어도 하나의 소모품에 부착된 적어도 하나의 신호 장치 - 상기 적어도 하나의 신호 장치는 상기 토치의 적어도 하나의 작동 파라미터와, 상기 적어도 하나의 작동 파라미터를 위한 값을 식별하는 상기 정보를 저장하도록 구성되고, 상기 신호 장치는 상기 소모품이 상기 열 처리 토치 내에 설치되는 경우 상기 열 처리 토치의 내부에 위치되고, 상기 신호 장치는 상기 열 처리 토치 내부의 상기 신호 검출기에 의해 상기 정보가 판독 가능하도록 구성됨 - ; 및
i) 상기 적어도 하나의 신호 장치로부터 상기 정보를 수신하고, ii) 상기 정보의 적어도 일부를 프로세서, 가스 콘솔, 네스팅 소프트웨어, 높이 제어기, 및 구동 모터 중 적어도 하나에 송신하도록, 상기 신호 검출기에 결합된 제어기를 포함하고,
상기 프로세서, 가스 콘솔, 네스팅 소프트웨어, 높이 제어기, 및 구동 모터 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 작동 파라미터의 상기 값에 기초하여 토치 작동을 조절하는, 정보 전달 시스템. - 토치를 포함하는 열 처리 시스템에서 소모품을 식별하는 방법으로서,
제1 특징을 갖는 제1 소모품과 제2 특징을 갖는 제2 소모품을 제공하는 단계로서, 상기 제2 특징은 상기 제1 특징과 다르고 상기 제1 특징 또는 상기 제2 특징 중 적어도 하나는 해당 소모품의 측정된 물리적 성질과는 독립적이며, 상기 제1 소모품은 상기 제1 소모품의 상기 제1 특징에 관한 정보를 송신하기 위해 결합된 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 포함하는 신호 장치를 포함하는, 상기 제공하는 단계;
상기 신호 장치가 상기 토치 내부에 위치되고 상기 토치 내부에서 판독 가능하도록 상기 제1 소모품과 상기 제2 소모품을 상기 토치 내에 설치하는 단계; 및
제1 방법론에 의해 상기 제1 소모품의 제1 특징 또는 상기 제2 소모품의 제2 특징 중 적어도 하나에 관한 정보를 제어기에 통신하는 단계를 포함하는, 소모품 식별 방법. - 제18항에 있어서, 상기 제1 방법론은 상기 신호 장치에 의해 상기 정보를 신호로서 통신하는 것을 포함하고, 상기 신호는, 무선 신호인, 소모품 식별 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제1 방법론에 의해 상기 제1 소모품의 제1 특징에 관한 상기 정보를 상기 제어기에 통신하는 단계; 및
제2 방법론에 의해 상기 제2 소모품의 제2 특징에 관한 상기 정보를 상기 제어기에 통신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 방법론은 상기 제1 방법론과 다른, 소모품 식별 방법. - 제20항에 있어서, 상기 제1 방법론은 상기 제1 소모품에 결합된 상기 신호 장치를 사용하여 상기 제1 특징을 제1 신호로서 송신하는 것을 포함하고, 상기 제2 방법론은 상기 제2 소모품에 결합된 제2 신호 장치를 사용하여 상기 제2 특징을 제2 신호로서 송신하는 것을 포함하고, 상기 제2 신호는 공압 신호, 무선 신호, 광 신호, 자기 신호, 또는 유압 신호를 포함하는, 소모품 식별 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 제1 방법론에 의해 상기 제1 소모품의 제1 특징에 관한 상기 정보와 상기 제2 소모품의 제2 특징에 관한 정보를 상기 제어기에 통신하는 단계를 더 포함하는, 소모품 식별 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 신호 부품으로 인코딩되는 정보를 업데이트하는 단계는,
상기 토치의 작동 이후에 상기 소모성 부품의 사용 날짜(date), 시각(time) 또는 위치(location)와 관련된 신호 부품 데이터에 라이팅(writing)하는 단계를 포함하는, 정보 전달 방법. - 제23항에 있어서, 상기 업데이트된 정보에 기초하여 상기 소모성 부품의 고장 또는 수명-종료 이벤트를 검출하는 단계를 더 포함하는, 정보 전달 방법.
- 무선 주파수 식별(RFID) 장치 및 RFID 판독기를 포함하는 열처리 토치의 소모성 부품에 관한 정보를 전달하는 방법으로서,
상기 RFID 장치에, 상기 소모성 부품의 이름(name), 상표(trademark), 생산자(manufacturer), 일련 번호(serial number), 사용 이력(usage history) 및 적어도 하나의 작동 파라미터(at least one operating parameter) 중 둘 이상에 대응하는 데이터를 저장하는 단계 - 상기 데이터의 적어도 일부는 상기 소모성 부품에 고유한 특징을 식별함 -;
상기 토치에, 상기 RFID 장치, RFID 판독기 및 상기 소모성 부품을 설치하는 단계 - 상기 소모성 부품은 그것에 연결된 RFID 장치를 갖고, 상기 RFID 장치는 상기 데이터를 전달하는 신호를 생성하도록 적응됨 -;
상기 RFID 판독기 및 상기 RFID 장치를 상기 토치의 내부에, 또는 상기 토치의 표면에 위치시키는 단계;
상기 신호를 상기 RFID 장치로부터 상기 RFID 판독기로 전달하는 단계; 및
토치의 작동 후에 상기 소모성 부품의 사용과 관련된 데이터를 포함하도록 상기 RFID 장치에 저장된 상기 데이터를 업데이트 하는 단계를 포함하는, 정보 전달 방법. - 제25항에 있어서, 상기 데이터는 상기 소모성 부품의 유형(type)에 고유한 적어도 하나의 특징을 식별하는, 정보 전달 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 소모성 부품의 유형은 노즐, 차폐부, 전극, 내측 유지 캡, 외측 유지 캡, 와류 링, 또는 용접 팁을 포함하는, 정보 전달 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 소모성 부품에 고유한 상기 적어도 하나의 특징은 상기 소모성 부품을 같은 유형의 다른 소모성 부품과 식별할 수 있는, 정보 전달 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 RFID 장치 및 상기 RFID 판독기는 토치 작동 동안 열 노출을 최소화하도록 본체의 표면에 위치하는, 정보 전달 방법.
- 제29항에 있어서, 상기 표면은 상기 토치의 냉각 메커니즘에 인접하거나, 상기 토치의 플라즈마 아크로부터 떨어져 있거나, 또는 상기 토치의 0-링 채널에 있거나, 또는 이들 조건들의 조합인, 정보 전달 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 RFID 장치 및 상기 RFID 판독기 중 적어도 하나는, 상기 RFID 장치 또는 상기 RFID 판독기가 열 에너지, 방사, 손상 가스, 또는 고 주파수 에너지 중 적어도 하나에 노출되는 것을 최소화하도록 다른 토치 부품에 의해 차폐되는, 정보 전달 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 소모성 부품의 사용과 관련된 정보에 기초하여 상기 소모성 부품의 고장 또는 수명-종료 이벤트를 예측하는 단계를 더 포함하는, 정보 전달 방법.
- 제25항에 있어서, 상기 데이터의 제1부분은 고정되고, 상기 데이터의 제2부분은 상기 소모성 부품의 수명 동안에 변경되는, 정보 전달 방법.
- 제33항에 있어서, 상기 데이터의 상기 제1부분은 상기 소모성 부품의 일련 번호를 포함하고, 상기 데이터의 상기 제2부분은 상기 소모성 부품의 사용 이후에 변경될 수 있는 상기 소모성 부품의 사용량과 연관되는, 정보 전달 방법.
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