用于控制工件加热系统的系统和方法技术方案

一种加热系统包括构造成相对于工件移动的加热头组件。所述加热系统还可以包括：温度传感器组件，被配置为检测工件的温度；和/或行程传感器组件，被配置为检测加热头组件相对于工件的位置、运动或运动方向，并且将反馈信号传输到控制器，所述控制器被配置成至少部分地基于所述反馈信号来调节由电源提供给所述加热头组件的功率。此外，可以实施考虑到某些参数的某些控制技术，诸如被加热的工件的物理参数、加热工艺参数等。

System and method for controlling a workpiece heating system

A heating system includes a heating head assembly configured to move relative to the workpiece. The heating system may also include a temperature sensor assembly is configured to detect the temperature of the workpiece; and / or stroke sensor assembly is configured to detect the heating head assembly relative to the position, movement or direction of motion of the workpiece, and the feedback signal is transmitted to the controller, the controller is configured to at least partially based on the the feedback signal is adjusted by the power supply to the power of the heating head assembly. In addition, certain control techniques, such as the physical parameters of the heated workpiece and the heating process parameters, may be implemented, taking into account certain parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制工件加热系统的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2014年7月14日提交的题为“用于控制感应加热系统的系统和方法”的美国临时申请序列号62/024，286的优先权和权益，其全部内容为了所有目的通过引用并入本文中。
技术介绍
本公开总体上涉及工件加热领域。更具体地，本公开涉及用于控制传递到工件的热量的系统和方法。感应加热可以用于在焊接之前预热金属或者在焊接之后对金属进行后加热。公知的是将多块钢(或其它材料)焊接在一起。例如，通常是通过采用扁平的钢件并且轧制钢件来形成管。然后沿轧钢的边缘进行纵向或螺旋缠绕焊接，从而形成管部。可以通过将相邻的管部周向焊接在一起而形成管道。焊接钢(或其它材料)的其它应用包括船舶建造、铁路调车场、油罐卡车或其它焊接。当焊接钢(或其它材料)时，通常期望沿着焊接路径预热工件。预热用于沿着焊接路径提高工件的温度，因为当预热焊接路径时，特别是当焊接高合金钢时，填充金属更好地结合在工件上。在不进行预热的情况下，填充金属很可能不会正确地与工件结合，并且例如可能形成裂纹。通常，在焊接之前将钢预热至约70°F-600°F。常规的预热技术使用“rosebuds”(燃气火炬)，电阻“chicklets”或感应加热毯来预热钢。例如，燃气火炬可以沿着焊接路径布置，通常每隔3至6英尺，焊接路径的每一侧一个燃气火炬，或者一个燃气火炬覆盖焊接路径的两侧。燃气火炬在相当长的时间内(例如，对于3"厚的钢材，长达两小时)留在原位。在已经预热焊接路径之后，去除燃气火炬，并在焊接路径冷却之前进行焊接。通过包裹感应毯(例如，热安全材料内的感应电缆)并且在工件内感应电流，感应加热毯用于预热焊缝。感应加热可以是快速且可靠的预热方式，特别是在静止工件上。然而，当与移动的工件一起使用时，感应毯具有某些挑战，并且一些管焊接应用具有固定位置的焊机，该焊机带有移动或旋转经过焊接位置的管。液体冷却电缆提供线圈构造的灵活性，但是存在旋转管卷起电缆或者通过绝缘而磨损的类似问题。对焊接路径进行预热的其它方法包括将整个工件放入烘箱(只要使用燃气火炬就可以采用)、感应加热或电阻加热丝。当使用这些常规技术进行预热时，加热装置被放置在焊接路径上的一个位置，直到该位置被加热。然后进行焊接并移动加热装置。通常，用于预热工件的这些常规方法使用各种方法(例如，温度敏感的蜡笔)来监测工件的温度，但不具有用于控制电源的温度反馈。因此，希望有一种用于预热焊接路径并且将温度和/或行程反馈并入到预热的控制中的系统。此外，还希望有一种用于控制预热量以例如考虑特定预热过程的变化的系统。
技术实现思路
本文所述的实施例包括具有被构造成相对于工件移动的感应加热头组件的感应加热系统。所述感应加热系统还可以包括：温度传感器组件，被配置为检测工件的温度；和/或行程传感器组件，被配置为检测感应加热头组件相对于工件的位置、运动或运动方向，并且将反馈信号传输到控制器，所述控制器被配置成至少部分地基于所述反馈信号来调节由电源提供给所述感应加热头组件的功率。此外，可以实施考虑到某些参数的某些控制技术，诸如被加热的工件的物理参数、加热工艺参数等。附图说明当结合附图阅读以下详细说明时，会更好地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优点，在所有附图中相似的附图标记代表相似的部件，其中：图1是根据本公开的实施例的感应加热系统的透视图；图2是根据本公开的实施例的感应加热系统的电源的框图；图3是根据本公开的实施例的感应加热系统的感应加热头组件的俯视透视图；图4是根据本公开的实施例的图3的感应加热头组件的底部透视图；图5是根据本公开的实施例的图3的感应加热头组件的分解透视图，其示出了支架和可调连接机构；图6是根据本公开的实施例的图3的感应加热头组件的透视图，示出了处于调节位置的可调手柄；图7A是根据本公开的实施例的感应加热头组件的主壳体和感应头控制组件的局部剖面透视图；图7B是根据本公开的实施例的感应加热头组件的透视图；图7C是根据本公开的实施例的感应加热头组件的剖面侧视图；图8是根据本公开的实施例的感应加热头组件的感应头的分解图；图9是根据本公开的实施例的图8的感应头的导电线圈的透视图；图10A至10C是图9的导电线圈的替代实施例的透视图；图11是根据本公开的实施例的感应加热头组件的实施例的主壳体和温度传感器组件的侧视图；图12是根据本公开的实施例的温度传感器组件的第一和第二支架、温度传感器组件的可调的连接机构以及感应加热头组件的主壳体的放大透视图；图13是根据本公开的实施例的温度传感器组件的第一和第二支架、温度传感器组件的可调的连接机构以及感应加热头组件的主壳体的分解透视图；图14是根据本公开的实施例的感应加热头组件的温度传感器组件和主壳体的前视图；图15是根据本公开的实施例的温度传感器组件的支架的透视图；图16是根据本公开的实施例的温度传感器组件的透视图；图17A是根据本公开的实施例的温度传感器组件的局部剖面侧视图；图17B是根据本公开的实施例的温度传感器组件的透视图；图17C是根据本公开的实施例的温度传感器组件的分解透视图；图18是根据本公开的实施例的感应加热头组件的侧视图，所述感应加热头组件具有附接到感应加热头组件的前侧的第一温度传感器组件以及附接到感应加热头组件的后侧的第二温度传感器组件；图19是根据本公开的实施例的感应加热头组件的行程传感器组件和主壳体的前底部透视图；图20是根据本公开的实施例的感应加热头组件的行程传感器组件和主壳体的后底部透视图；图21是根据本公开的实施例的行程传感器组件的张紧机构的放大透视图；图22是根据本公开的实施例的包括光学传感器的行程传感器组件的局部剖面侧视图；图23是根据本公开的实施例的包括转速计的行程传感器组件的局部剖面侧视图；图24是根据本公开的实施例的包括加速度计的行程传感器组件的局部剖面侧视图；图25是根据本公开的实施例的被配置为将感应加热头组件保持在相对固定位置的电感器架的侧视图；图26是图25的电感器架的分解透视图；图27是根据本公开的实施例的被配置成将感应加热头组件保持在相对固定位置的另一个电感器架的侧视图；图28是图27的电感器架的主电感器接口主体的局部透视图；图29是图27的电感器架的主电感器接口主体和可调的管组件的角度对准板的局部剖面透视图；图30是根据本公开的实施例的包括可移除连接盒和可移除空气过滤器组件的电源的透视图；图31是图30的可移除连接盒和可移除空气过滤器组件的局部透视图；图32是图30的可移除连接盒和可移除空气过滤器组件的另一个局部透视图。图33A是根据本公开的实施例的可移除连接盒的透视图，其中为了说明的目的去除了连接盒的检修门；图33B是根据本公开的实施例的连接盒的分解透视图；图34是图30的电源的局部透视图，示出了可与可移除连接盒通信地耦接的连接块；图35是根据本公开的实施例的电源的控制器电路在控制来自电源的输出功率的同时可以利用的温度斜坡的曲线图；并且图36是示出根据本公开的实施例的由控制器电路用来控制提供给感应加热头组件的输出功率的某些输入的框图。具体实施方式本文所述的实施例包括用于控制感应加热系统以及其它工件加热系统(例如降压变压器和线圈)和各种类型的工件加热系统的系统和方法。如本文所述，在某些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热系统，包括：控制电路，被配置为自动控制从电源传递到加热装置的输出功率的变化率，所述加热装置被配置为使用所述输出功率产生热量以加热工件，其中所述控制电路被配置为至少部分地基于与所述工件相关的模型来自动控制所述输出功率的变化率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.14 US 62/024,286;2015.06.11 US 14/737,1931.一种加热系统，包括：控制电路，被配置为自动控制从电源传递到加热装置的输出功率的变化率，所述加热装置被配置为使用所述输出功率产生热量以加热工件，其中所述控制电路被配置为至少部分地基于与所述工件相关的模型来自动控制所述输出功率的变化率。2.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述模型包括所述工件的物理参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述工件的物理参数来自动控制所述输出功率的变化率。3.根据权利要求2所述的加热系统，其中，所述工件的物理参数包括所述工件的材料类型、所述工件的直径、所述工件的长度或所述工件的厚度。4.根据权利要求2所述的加热系统，其中，与所述工件的物理参数相关的数据被存储在所述控制电路的存储介质中或从所述存储介质中取回。5.根据权利要求2所述的加热系统，其中，与所述工件的物理参数相关的数据存储在外部数据源中或从外部数据源取回。6.根据权利要求5所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。7.根据权利要求5所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移动存储介质。8.根据权利要求5所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述工件的物理参数相关的数据。9.根据权利要求2所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的光学读取器设备从所述工件光学地读取与所述工件的物理参数相关的数据。10.根据权利要求2所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的电磁读取器设备从所述工件电磁地读取与所述工件的物理参数相关的数据。11.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述模型包括与输出功率到所述加热装置的输送或由所述加热装置产生热量有关的工艺参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述工艺参数来自动控制所述输出功率的变化率。12.根据权利要求11所述的加热系统，其中，所述工艺参数包括所述加热装置相对于所述工件的移动速度，所述加热装置相对于所述工件的移动路径，所述加热装置相对于所述工件的绝对或相对位置，所述加热装置与所述工件之间的感应耦合，所述输出功率的输出功率因数，所述输出功率的输出功率频率或所述输出功率的输出电流。13.根据权利要求11所述的加热系统，其中，与所述工艺参数相关的数据被存储在所述控制电路的存储介质中或从所述存储介质中取回。14.根据权利要求11所述的加热系统，其中，与所述工艺参数相关的数据被存储在外部数据源中或从外部数据源取回。15.根据权利要求14所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。16.根据权利要求14所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移动存储介质。17.根据权利要求14所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述工件的物理参数相关的数据。18.根据权利要求11所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的光学读取器设备从所述工件光学地读取与所述工艺参数相关的数据。19.根据权利要求11所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的电磁读取器设备从所述工件电磁地读取与所述工艺参数相关的数据。20.根据权利要求11所述的感应加热系统，其中，所述模型包括焊接设置参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述焊接设置参数来自动控制所述输出功率的变化率。21.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述模型指示所述工件在沿着所述工件的各个位置的厚度，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于在所述各个位置的厚度来自动控制所述输出功率的变化率。22.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述模型包括所述工件的三维表示，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述工件的三维表示来自动控制所述输出功率的变化率。...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·大卫·维尔哈根，理查德·查尔斯·乔伊斯，凯文·约翰·梅尔奈里克，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US