可旋转温度传感设备的制造方法
【专利说明】可旋转温度传感设备
[0001]本申请是2013年5月10日提出申请的、发明名称为“可旋转温度传感设备(ROTATABLE TEMPERATURE SENSING DEVICE) ”的美国临时专利申请第61/822，013号的非临时专利申请，所述美国临时申请的全文以引用方式并入本文。
【背景技术】
[0002]本发明总体上涉及温度传感器，且更具体地讲，涉及可在焊接操作期间使用的可旋转温度传感设备。
[0003]焊接工艺越来越广泛地用于各种工业和应用中。这种工艺可在某些情形下自动化，尽管大量应用继续存在以用于手动焊接操作。在以上两种情况下，这种焊接操作依赖于各种类型的装备，才能确保在所需的时间将适当量的焊接耗材(例如，焊丝、保护气体，等等)供应提供到焊缝。
[0004]焊接操作在各种不同材料(例如，金属材料)上执行。举例来说，工件可由碳钢或抗腐蚀合金(诸如，不锈钢)形成。工件受热的持续时间可被管理以获得某些冶金特性。因此，工件上的焊接操作的质量可取决于工件在焊接操作期间所承受温度的时间历程。不幸的是，可能难以在接缝上正进行焊接操作时检测接缝附近的工件的温度。因此，可能难以确定工件在焊接操作期间所承受温度的时间历程。此外，工件可能会在焊接工艺期间旋转，从而更难以确定温度(例如，由于测量误差，接触工件的设备的磨损，等等)。此外，工件可能会在焊接工艺期间相对于温度测量设备处于运动中。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，温度传感设备包括第一末端。温度传感设备还包括第二末端。温度传感设备包括耦接第一末端和第二末端的轴。轴被配置成在操作期间一起旋转第一末端和第二末端。温度传感设备还包括温度传感器，所述温度传感器设置于第一末端中，并被配置成通信地连接到外部设备，其中温度传感器被配置成提供工件温度的指示。
[0006]在另一实施例中，温度传感设备包括具有温度传感器的可旋转尖端。温度传感设备还包括电耦接到可旋转尖端的温度传感器的静止轴。可旋转尖端被配置成当接触运动的工件时相对于静止轴旋转。
[0007]在又一实施例中，温度传感设备包括可旋转尖端，其中可旋转尖端被配置成接触工件。可旋转尖端由绝缘材料形成。温度传感设备还包括耦接到绝缘材料的热传导层。温度传感设备包括温度传感器，所述温度传感器被配置成检测热传导层的温度。温度传感器被配置成通信地耦接到外部设备。
【附图说明】
[0008]当结合附图阅读以下详细说明时，会更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，其中在整个附图中，相同的标记代表相同的部件，其中:
[0009]图1示出了根据本公开的方面的焊接系统的实施例，所述焊接系统包括可由碳钢或抗腐蚀合金形成的工件；
[0010]图2是根据本公开的方面的可旋转温度传感设备的实施例的横截面图；
[0011]图3是根据本公开的方面的与旋转管件一起旋转的可旋转温度传感设备的实施例的立体图；和
[0012]图4是根据本公开的方面的具有枢转关节的可旋转温度传感设备的实施例的横截面图。
[0013]具体实施例方式
[0014]本发明的实施例可用于在其处可检测到一个或多个温度的任何应用中。举例来说，图1示出了弧焊系统10。如所描绘的，弧焊系统10可包括电源12，所述电源产生焊接电力并经由导线管16将焊接电力供应到电极14。在弧焊系统10中，直流(DC)或交流(AC)可与熔化电极或非熔化电极14 一起使用，以递送电流到焊接点。在这种焊接系统10中，操作员18可通过定位电极14和触发电流的开始和停止来控制电极14的位置和操作。如所图示，焊接操作员18头戴头盔组件20。头盔组件20包括头盔壳22和镜片组件24，所述镜片组件24可被弄暗以防止或限制暴露于焊弧26所产生的光。
[0015]当操作员18通过将来自电源12的电力施加到电极14来开始焊接操作(或诸如等离子切割的其他操作)，电极14与工件28(诸如，所图示的管件)之间发出焊弧26。工件28可由碳钢或抗腐蚀合金(诸如，不锈钢)或其他金属和合金(例如，铝、钛、锆、铌、钽、镍合金)形成。也可焊接或以其他方式连接(例如，通过搅拌焊接)非金属工件28。因此，电极14和导线管16递送足以在电极14与工件28之间产生焊弧26的电流和电压。焊弧26熔融在电极14与工件28之间的焊接点处的金属(基料和所添加的任何焊补材料)，藉此在金属冷却时提供接缝。焊接系统10可被配置成通过任何适当技术(包括保护式金属极弧焊(SMAW)(也就是，焊条焊)、气体保护钨极弧焊(GTAW)、气体保护金属极弧焊(GMAW)、药芯焊丝弧焊(FCAW)、金属极惰性气体保护焊(MIG)、钨极惰性气体保护焊(TIG)、气焊(例如，氧乙炔焊接)、亚弧焊(SAW)和/或电阻焊)形成焊缝。可以注意到的是，保护气体可用于某些应用中，举例来说，诸如GTAW、GMAff和FCAW。焊接期间所使用的波形可包括熔敷金属控制(RMD)类波形、以及表面张力过渡(STT)、冷金属过渡(CMT)。
[0016]总体上，本文所描述的技术使得能够通过施加电源12所供应的电力而在工件28上执行某些操作(例如，焊接、切割、碾磨、感应加热、测试)。工件28可设置于工业设施(例如，工业厂房，船厂)中，但也可设置于住宅设施中，诸如，车库或家里。工件28可包括可通过使用经由电源12递送的电力而得以焊接、切割、碾磨、感应加热或测试的管状件(例如，管件)、平坦片材(例如，金属或塑料片材和板材)、成角度的工件28 (例如，角铁)或任何其他工件。
[0017]如下文所描述，可使用可旋转温度传感设备来检测(例如，感测)施加到工件28上的热。通过使用可旋转温度传感设备，可检测和/或监控焊接应用附近的工件28的温度，以便确定焊接操作的质量和/或控制正执行的焊接操作的温度。可以注意到的是，这种可旋转温度传感设备可用于需要温度检测的任何应用，诸如焊接、切割、碾磨、感应加热、测试，等等。
[0018]图2是可包括在系统10中的可旋转温度传感设备的实施例的横截面图。如所图示，工件28具有接缝30，在接缝30处将要执行接合(例如，焊接)。可旋转温度传感设备32定位于接缝30附近，以在焊接接缝30之前、期间和/或之后检测工件28的一个或多个温度，和/或针对诸如感应加热的任何应用检测工件28的一个或多个温度。举例来说，在某些实施例中，可旋转温度传感设备32可定位于距离接缝301到4英寸以内。可旋转温度传感设备32包括可旋转尖端34，所述可旋转尖端耦接到静止轴36。在可旋转温度传感设备32的操作期间，操作员或支架可将静止轴36保持在可旋转尖端34能够接触到工件28的表面(例如，外表面、内表面，等等)的位置处。因此，当工件28旋转时，可旋转尖端34可沿工件28的表面旋转，藉此保持与表面的接触，以检测工件28的温度。此外，当可旋转尖端34旋转时，静止轴36并不旋转。在某些实施例中，工件28可为基本上平坦的(例如，板材)或任何其他适当形状。在这种实施例中，可旋转尖端34可被配置成相对于工件28的运动而运动。
[0019]—个或多个滑动环38实现可旋转尖端34与静止轴36之间的电连接。也就是，滑动环38可以是实现信号从旋转结构到静止结构的传输和从静止结构到旋转结构的传输的机电设备。通过使用所述一个或多个滑动环38，温度数据可从可旋转尖端34传送到静止轴36。在某些实施例中，可旋转尖端34可包括所述一个或多个滑动环38，且静止轴36可包括一个或多个电接触件(例如，电刷、液态金属、导电塑料，等等)，诸如电接触件37，以便利可旋转尖端34与静止轴36之间的电连接。在其他实施例中，可旋转尖端34可包括一个或多个电接触件，诸如接触件39，且静止轴36可包括一个或多个滑动环38。
[0020]温度传感器40设置于可旋转尖端34中，且定位成靠近可旋转尖端34的表面41。因此，诸如当可旋转尖端34 (例如，带有温度传感器40的末端)接触工件28时，温度传感器40可检测工件28的温度。温度传感器40可为可提供对应于温度的指示的任何适当设备。表示工件28的温度的指示可包括信号，诸如电压信号、电流信号、无线信号、磁信号，等等。另外或可替代地，指示可为一个或多个数据包，或可包括数字、文本或其组合的其他指示。举例来说，温度传感器40可为热电偶、电阻温度检测器(RTD)，和/或热敏电阻器。温度传感器引线42提供温度传感器40与所述一个或多个滑动环38之间的电连接。此外，一个或多个导线44提供所述一个或多个滑动环38与温度数据接收设备或诸如电源12的外部设备之间的电连接。外部设备可随后提供工件28的温度的视觉和/或音频指示。举例来说，可经由显示面板、经由一个或多个灯(例如，LED)、经由蜂鸣声、语音通知或其组合提供温度读数。外部设备可处理传感器40所发射的信号或数据，并确定温度是否处于适用于工件28上的操作(诸如焊接应用、切割应用、碾磨应用、感应加热应用、测试应用，等等)的范围。如果温度超出所需范围，那么外部设备可警告操作员18。
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