JP2020522088A - リアルタイム電圧監視を用いたプラズマガン診断 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ガンを誤って組み立てて、結果として、水漏れが起きた場所次第でプラズマ・アーク又はプルームに影響する漏れとなることがある。
(2)結果として誤ったプルーム・エネルギーとなる、間違ったノズル及び/又は電極を用いてガンを組み立てることがある。
(3)ガンにおける構成部品又は部分に欠陥があることがある。しばしば、これらの欠陥は、ガンの組立て時には明確に見えない。
(4)プラズマガンに使用されたガスが汚染されている、及び/又は場合により間違ったガスである。
(5)プラズマガンへのガスの流れを調節するのに使用された機器が較正外又は作動不良となる。
(6)手動の動作機器のために、間違ったガス流又は動作パラメータが設定され得る。
(1)プルームが溶射の前だけに観察されるので、この方法は、溶射自体の間、ガンを監視することができない。したがって、長時間の溶射が続くときこの方法は限定的である。
(2)この方法は、全コーティングプロセスに時間を追加し、したがって貴重な粉末材料を無駄にし、その費用は453.592グラム(1ポンド)当たり数百ドルを超えることがある。
(1)サウンド・メーターは、埃っぽい溶射環境に理想的に適してはいないし、それらの寿命は短く、常時監視及び清掃を必要とする場合がある。
(2)ガンから発する音は、結果としてガンが動いている間の音の読取りに影響する残響となりブースと相互作用する。
(3)各ブースは固有の音響シグネチャを有するので、各ブースは、音響シグネチャがブース又は場所間で共有されるのを防止するために各ガンパラメータを用いて個々に較正されなければならない。同じガン、ガンのハードウェア、及び溶射パラメータを用いて動作する多数の溶射ブースを有することは、大型のアプリケーションでは珍しいことではない。
(1)今まで測定された17,000から60,000ヘルツの周波数の範囲にわたる、ガンの内側の自然な音響効果、
(2)ガンの種類、ガンのハードウェア、及び動作パラメータにより1,500から8,500ヘルツの周波数の範囲にわたるガンの口径の内側のプラズマ・アークの振動、
(3)入力3相電気周波数により300から360ヘルツでスイッチングする電源シリコン制御整流器(SCR:Silicon Controlled Rectifier)から誘導された電源リップル。
(4)0.5ヘルツから数百ヘルツまでもの高さに変動することがある、時間の経過とともにノズル口径の内側で生じ、変化する不連続面によって生成された振動。これらの低周波数振動パターンは、図1及び2に示すように、従来のプラズマコントローラにおける典型的な電圧ピックアップにおいて容易に見られる。
Claims (20)
- プロセスコントローラを有するプラズマガンの挙動を監視するための方法であって、
前記プラズマガンのガン電圧をサンプリングするステップと、
前記サンプリングされたガン電圧を解析するステップと、
振幅ピークを特定するステップと、
前記特定された振幅ピークを表すパターンを生成するステップと、
前記生成されたパターンを、記憶された既知のパターンと比較するステップと
を含み、
前記プラズマガンの前記挙動が異常であることを前記比較するステップが示すとき、是正処置が実施される、方法。 - 前記サンプリングするステップ、前記解析するステップ、前記特定するステップ、前記生成するステップ及び前記記憶するステップが、前記プロセスコントローラとは別に実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記サンプリングするステップ、前記解析するステップ、前記特定するステップ、前記生成するステップ及び前記記憶するステップが、前記プロセスコントローラにおいて実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記プロセスコントローラが、前記是正処置を実施する、請求項1に記載の方法。
- 前記記憶された既知のパターンが、既知の正常な動作パターンの組と既知の異常な動作パターンの組とを少なくとも含む、請求項1に記載の方法。
- データ記録装置が、前記生成されたパターンを前記既知の正常な動作パターンの組における既知の正常な動作パターンと比較し、
前記生成されたパターンが既知の正常な動作パターンに対応するとき、前記プラズマガンの前記挙動が正常として示されて、前記方法が繰り返される、請求項5に記載の方法。 - 前記生成されたパターンが、前記既知の正常な動作パターンの組における前記既知の正常な動作パターンのいずれにも相当しないとき、前記データ記録装置が、前記生成されたパターンを前記既知の異常な動作パターンの組における既知の異常な動作パターンと比較し、
前記生成されたパターンが既知の異常な動作パターンに相当するとき、前記プラズマガンの前記挙動が異常として示されて、前記是正処置が前記プロセスコントローラに伝達される、請求項6に記載の方法。 - 前記記憶された既知の異常な動作パターンのそれぞれが、異常な動作の既知の原因と、動作を正常に戻す是正処置とに関連付けられ、また
前記生成されたパターンが前記既知の異常な動作パターンに相当するとき、前記データ記録装置が、前記プラズマガンの前記挙動を正常な動作に戻すように前記是正処置を前記プロセスコントローラに提供することをさらに有する、請求項6に記載の方法。 - 前記プラズマガンの使用の前、間、及び後のうちの少なくとも1つにおいて実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記特定された振幅ピークを表す前記パターンを生成するステップが、特定された振幅ピークの全領域を決定するステップと、最大振幅における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定するステップと、前記特定されたピークの前記全領域の50%における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定するステップと、前記特定されたピークの前記全領域の10%における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定するステップと、前記特定されたピークの前記全領域の90%における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ガン電圧をサンプリングする前記ステップが、リアルタイムで実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記電圧を解析するステップが、前記サンプリングされたガン電圧に対して高速フーリエ変換を実施するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- プラズマガンの挙動を監視するための装置であって、
前記プラズマガンの動作パラメータを制御するように構造化及び適合されたプロセスコントローラと、
前記プラズマガンのガン電圧をサンプリングするように構造化及び適合された電圧センサと、
前記サンプリングされたガン電圧を解析し、振幅ピークを特定し、また前記特定された振幅ピークを表すパターンを生成するように構成されたデータ・プロセッサと、
既知のガン動作パターンを記憶するように構成されたメモリと、
前記生成されたパターンを前記記憶された既知のガン動作パターンと比較するように構成された比較器と
を有し、
前記プラズマガンの前記挙動が異常であることを前記比較が示すとき、前記プロセスコントローラが、是正処置を実施するように命令される、装置。 - 前記記憶された既知のガン動作パターンが、既知の正常な動作パターンの組と既知の異常な動作パターンの組とを少なくとも含む、請求項13に記載の装置。
- データ・プロセッサが、前記生成されたパターンを前記既知の正常な動作パターンの組における既知の正常な動作パターンと比較するように構成され、また
前記生成されたパターンが既知の正常な動作パターンに相当するとき、前記プラズマガンの前記挙動が正常として示される、請求項14に記載の装置。 - 前記生成されたパターンが、前記既知の正常な動作パターンの組における前記既知の正常な動作パターンのいずれにも相当しないとき、前記データ・プロセッサが、前記生成されたパターンを前記既知の異常な動作パターンの組における既知の異常な動作パターンと比較するように構成され、
前記生成されたパターンが、既知の異常な動作パターンに相当するとき、前記プラズマガンの前記挙動が異常として示され、前記是正処置が、前記プロセスコントローラに伝達される、請求項15に記載の装置。 - 前記記憶された既知の異常な動作パターンのそれぞれが、異常な動作の既知の原因と、動作を正常に戻す是正処置とに関連付けられ、
前記生成されたパターンが、前記既知の異常な動作パターンに相当するとき、前記データ・プロセッサが、前記プラズマガンの前記挙動を正常な動作に戻すように前記是正処置を前記プロセスコントローラに提供する、請求項15に記載の装置。 - プラズマガンの使用の前、間、及び後のうちの少なくとも1つにおいて前記プラズマガンの挙動を監視するように構成される、請求項13に記載の装置。
- 前記データ・プロセッサが、
プログラムを実行して、前記サンプリングされたガン電圧を解析するように構成される、及び
デジタル信号プロセッサのファームウェアを実行して、前記サンプリングされたガン電圧を解析するように構成される
のうちの少なくとも1つである、請求項13に記載の装置。 - 前記特定された振幅ピークを表す前記パターンが、特定された振幅ピークの全領域を決定すること、最大振幅における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定すること、前記特定されたピークの前記全領域の50%における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定すること、前記特定されたピークの前記全領域の10%における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定すること、並びに前記特定されたピークの前記全領域の90%における前記特定されたピークの周波数及び振幅を決定することによって生成される、請求項19に記載の装置。
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