用于监控焊炬的寿命的系统和方法与流程

相关申请

本申请要求于2019年6月3日提交的名称为“systemsandmethodstomonitorthelifeofaweldingtorch(用于监控焊炬的寿命的系统和方法)”的美国临时专利申请序列号62/856,476的权益。美国临时专利申请序列号62/856,476的全部内容通过援引明确并入本文中。

本公开涉及焊接系统和装置，并且更具体地涉及监控焊炬的寿命的系统和方法。

背景技术：

焊接是在所有行业中越来越普遍的过程。各种各样的焊接系统和焊接控制方案已经被实施用于各种用途。在连续焊接操作中，气体金属电弧焊(“gmaw”)技术允许通过从焊炬进给被惰性气体保护的焊丝来形成连续焊道。向焊炬处的焊丝施加电功率并且电路通过工件而完成以维持焊接电弧，该焊接电弧使电极丝和工件熔化从而形成所需焊缝。由于焊接电路导体上的电压降，焊接电弧上的电压小于由焊接型电源输出的电压。焊炬随着使用时间的推移而劣化，这可能导致不期望的影响。

技术实现要素：

本公开涉及焊接系统和方法，更具体地涉及确定焊炬的阻抗或焊炬上的电压降以监控焊炬的劣化的系统和方法，基本上如通过至少一幅图展示并且结合该至少一幅图描述的、在本公开中更彻底地阐述的。

附图说明

图1是根据本公开的各方面的示例焊接型系统的图示。

图2是示例焊炬丝衬套和焊炬连接器的图示。

图3是示例具有入口的送丝器丝引导件的图示。

图4是示例焊炬的前端的视图的图示。

图5是表示示例机器可读指令的流程图，该指令可以由焊接型系统执行以确定焊炬的阻抗。

图6是表示示例机器可读指令的流程图，该指令可以由焊接型系统执行以基于所确定的焊炬阻抗来确定焊炬是否已故障或需要维护。

图7是表示示例机器可读指令的流程图，该指令可以由焊接型系统执行以基于所确定的焊炬阻抗来确定焊炬的剩余使用时间。

图8是表示示例机器可读指令的流程图，该指令可以由焊接型系统执行以基于所确定的焊炬阻抗来确定焊炬的故障机理。

附图不一定按比例绘制。在适当情况下，相似或相同的附图标记用于指代相似或相同的部件。

具体实施方式

在包括自动焊接应用在内的各种焊接应用中，期望有预测性的维护或故障预测。特别是在自动焊接应用中，高昂的操作成本、生产损失、缺乏预防性维护以及适时的生产要求导致对避免计划外停机的期望增加。当前，不存在准确或方便的方式来在发生灾难性故障之前预测gmaw、金属惰性气体(“mig”)或金属活性气体(“mag”)焊炬的故障。焊炬的灾难性故障可能导致各种不期望的结果，包括焊接设备损坏、控制系统损坏和焊缝不良。mig焊炬可能具有若干种故障机理，包括保护气体泄漏、电极丝送丝卡住、由于热或机械过载而导致的绝缘损坏、导体劣化(例如，柔性电缆内的铜线断裂)和部件连接松动。所公开的示例系统经由跟踪导体上的阻抗和/或电压降来监控焊炬的导体劣化，以便确定和预测焊炬的劣化和/或寿命。

在所公开的示例系统中，除了在焊炬的前端处之外，电极丝与焊接电路电隔离。例如，电极丝可以与送丝器的框架(例如，电源电缆与焊炬之间的机架或连接器)以及与焊接电路电绝缘，以使电极的长度介于电极丝的源(例如，焊丝卷筒、焊丝卷轴等)与焊接型焊炬上的接触端头之间。因此，电极丝甚至在送丝器内也承载与接触端头相同的电压。通过测量电极丝处的电压来测量焊炬前端处的电压。可以将电极丝处的这个电压与送丝器处的电压进行比较，以确定焊炬上的电压降，从而确定焊炬的阻抗。可以随时间监控焊炬的阻抗，并且可以使用阻抗的(多个)变化趋势和/或(多个)变化特征来预测焊炬的劣化或故障。例如，控制电路系统可以基于趋势的形状确定故障的根本原因。当焊炬快要故障时，可以输出信号以警告或提醒操作员或维修技术人员，并且该信号可以指示故障的类型。

如本文所使用的术语“焊接型电源供应器”和/或“焊接型电源”是指在被施加功率时能够向焊接、包覆、等离子切割、感应加热、激光(包括激光焊、激光复合和激光包覆)、碳弧切割或碳弧气刨、和/或电阻式预加热供电的任何设备，包括但不限于变压器-整流器、逆变器、转换器、谐振电源供应器、准谐振电源供应器、开关模式电源供应器等、以及与其相关联的控制电路系统和其他辅助电路系统。

如本文所使用的术语“焊接型系统”包括能够供应适用于焊接、等离子切割、感应加热、cac-a和/或热丝焊/预加热(包括激光焊和激光包覆)的电力的任何设备，包括逆变器、转换器、斩波器、谐振电源供应器、准谐振电源供应器等、以及与其相关联的控制电路系统和其他辅助电路系统。

如本文所使用的术语“焊接型操作”包括对两个或更多个物理物体的实际焊接(例如，导致接合，诸如焊接或钎焊)、对物理物体的覆盖、纹理化和/或热处理、和/或对物理物体的切割、以及模拟或虚拟焊接(例如，在没有发生物理焊接的情况下对焊接的可视化)。

为了方便起见，在整个本说明书中使用术语“功率”，但是其还包括相关的量度，诸如能量、电流、电压和焓。例如，控制“功率”可以涉及控制电压、电流、能量和/或焓，和/或基于“功率”进行控制可以涉及基于电压、电流、能量和/或焓进行控制。作为电压和电流乘积的以瓦特为单位度量的这种功率(例如，v*i功率)在本文中称为“瓦数”。

本文所使用的术语“控制电路”和“控制电路系统”可以包括数字和/或模拟电路系统、分立的和/或集成的电路系统、微处理器、数字信号处理器(dsp)和/或其他逻辑电路系统、和/或相关联的软件、硬件和/或固件。控制电路可以包括存储器和用于执行存储在存储器中的指令的处理器。控制电路或控制电路系统可以位于一个或多个电路板上，所述电路板形成控制器的部分或全部，并且用于控制焊接过程、设备诸如电源或送丝器、运动、自动化、监控、空气过滤、显示器和/或任何其他类型的焊接相关系统。

如本文所利用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件、任何模拟和/或数字部件、功率元件和/或控制元件，诸如微处理器或数字信号处理器(dsp)或诸如此类，包括分立部件和/或集成部件、或其部分和/或组合(即硬件)、以及任何软件和/或固件(“代码”)，所述软件和/或固件可以配置硬件、由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联。如本文所使用的，例如，特定的处理器和存储器在执行第一一行或多行代码时可以包括第一“电路”，而在执行第二一行或多行代码时可以包括第二“电路”。

如本文所使用的，每当电路系统包括执行功能所必需的硬件和代码(如果有必要)时，该电路系统“可操作”以执行该功能，而不管该功能的执行是否被禁用或未被启用(例如，通过用户可配置的设置，出厂调节等)。

如本文所使用的，术语“存储器”和/或“存储器设备”是指用于存储信息以供处理器和/或其他数字设备使用的计算机硬件或电路系统。存储器和/或存储器设备可以是任何合适类型的计算机存储器或任何其他类型的电子存储介质，例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、高速缓存存储器、光盘只读存储器(cdrom)、电光存储器、磁光存储器、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪速存储器、固态存储设备、计算机可读介质或诸如此类。

如本文所使用的，术语“焊炬(torch)”、“焊炬(weldingtorch)”或“焊接工具”是指被配置为被操纵以执行焊接相关任务的设备，并且可以包括手持式焊炬、机器人焊炬、焊枪或用于产生焊接电弧的其他设备。

如本文中所使用的，“和/或”是指列表中由“和/或”连接的项中的任何一项或多项。例如，“x和/或y”是指三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”是指“x和y之一或两者”。作为另一示例，“x、y和/或z”是指七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换句话说，“x、y和/或z”是指“x、y和z中的一个或多个”。如本文中所使用的，术语“示例性”是指用作非限制性示例、实例、或例子。如本文所使用的，术语“诸如”和“例如”引出一个或多个非限制性示例、实例或例子的列表。

所公开的示例送丝器包括：框架；容纳部，所述容纳部被配置为经由焊炬连接器将焊接型电流传递至焊炬，并且将所述焊炬连接器定位成容纳电极丝；一个或多个驱动辊，所述一个或多个驱动辊被配置为将所述电极丝驱动至所述焊炬，所述一个或多个驱动辊与所述框架电绝缘，其中所述电极丝与所述框架电绝缘；以及传感器，所述传感器被配置为确定在电耦接至所述电极丝的第一点与参考点之间的电压或阻抗中的至少一个。

在一些示例送丝器中，所述参考点电耦接至所述框架。在一些示例送丝器中，所述第一点在电气上等同于所述焊炬的接触端头。在一些示例送丝器中，所述第一点在电气上等同于所述焊炬的固定头。

一些示例送丝器包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为基于所述电压或所述阻抗确定所述焊炬的至少一种状态。一些示例送丝器包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为基于所述电压除以所测得的焊接型电流的结果来确定阻抗。

一些示例送丝器包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为将所述阻抗与阈值阻抗进行比较，并且当所述焊炬阻抗满足所述阈值阻抗时输出信号。在一些示例中，所述信号向操作员提供警报。在一些示例送丝器中，所述信号包括命令以用于切断供向所述焊炬的焊接功率、切断供向所述送丝器的焊接功率、或关闭所述送丝器。一些示例送丝器包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为监控所述阻抗的变化，并且基于所述变化预测焊炬故障的类型。

在一些示例送丝器中，所述焊炬故障的类型是焊炬电缆内的导体断裂、部件之间的连接松动、部件安装不当、旋转连接劣化或绝缘损坏故障之一。一些示例送丝器包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为监控阻抗的增大速率，并且基于所述速率预测焊炬故障的类型。一些示例送丝器包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为监控所述阻抗的变化，并且基于所述变化预测故障时间。

一些示例送丝器包括：丝引导件，所述丝引导件被配置为容纳所述电极丝并将所述电极丝引导至所述一个或多个驱动辊，其中所述丝引导件包括：导电层，所述导电层被配置为引导所述电极丝；以及绝缘层，所述绝缘层被配置为使所述电极丝和所述导电层与所述框架电绝缘。在一些示例送丝器中，所述丝引导件包括单圈弹簧。在一些示例送丝器中，所述丝引导件包括外部金属管层。

所公开的示例焊接系统包括：焊炬，所述焊炬包括被配置为将焊接型电流传导至电极丝的接触端头；送丝器，所述送丝器被配置为将所述电极丝从电极丝源进给到所述焊炬；导电路径，所述导电路径用于将焊接功率从焊接型电源供应器递送至所述接触端头；电绝缘路径，所述电绝缘路径用于将所述电极丝从所述电极丝源递送至所述接触端头；以及传感器，所述传感器被配置为确定在耦接至所述电极丝的第一点与参考点之间的电压或阻抗中的至少一个。

一些示例焊接系统进一步包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为基于所述电压或所述阻抗确定所述焊炬的至少一种状态。一些示例焊接系统进一步包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为将所述阻抗与阈值阻抗进行比较，并且当所述焊炬阻抗满足所述阈值阻抗时输出信号。一些示例焊接系统进一步包括处理电路系统，所述处理电路系统被配置为监控所述阻抗的变化，并且基于所述变化预测焊炬故障的类型。在一些示例焊接系统中，所述参考点包括所述送丝器的框架或所述焊炬的电缆的前端。

图1展示了示例性gmaw系统100，其包括焊接型电源102、送丝器104、气体瓶106和焊炬108。焊接型电源102包括功率转换电路系统，该功率转换电路系统被配置为将输入功率(例如，来自ac电网、发动机/发电机组、其组合、或其他替代电源)调节为焊接型功率。

示例送丝器104包括送丝器框架110，该送丝器框架经由一根或多根电缆112电连接至焊接型电源102，所述电缆可以包括电力和/或控制导体和/或电缆。电缆112连接至焊接型电源的输出端子114。送丝器104经由一个或多个驱动辊120将焊电极丝116从焊丝源118(例如，焊丝卷轴、焊丝卷筒等)进给到焊炬108。

在图1的示例中，电极丝116经由绝缘导管117从电极丝源118被递送至送丝器104。虽然在所展示的示例系统100中，电极丝源118被展示为在送丝器104的外部，但是在一些示例中，电极丝源118(例如，焊丝卷轴)被集成到送丝器104中(例如，在其外壳内部)。进一步地，尽管送丝器104被展示为在焊接型电源102的外部，但是在一些示例中，送丝器104可以被集成到焊接型电源102的外壳中。

在焊接操作期间，焊接型电源102经由电缆112将焊接型电流从端子114输出到送丝器104。在其他示例中，送丝器104被集成到电源102中，在这种情况下，电缆112可以在电源内部和/或可连接至端子114。图1的示例送丝器104可以包括被配置为将焊接型电流递送至焊炬108的电路系统(例如，导体、接触器、功率转换电路系统等)，该焊炬连接至送丝器104。

通过送丝器104，焊接型电源电连接至被配置为容纳焊炬连接器124的送丝器容纳部122。焊炬连接器124包括用于接收焊接型电流的电源引脚和用于容纳电极丝116并将电极丝116引导到绝缘丝衬套中的丝衬套帽。焊接型电流流向容纳部122和焊炬连接器124。焊炬连接器124经由被包括在焊炬电缆128内的导体127将焊接型电流传导至焊炬108。电缆128还将保护气体和电极丝116从送丝器104递送至焊炬108。

焊炬108从导体127(例如，经由焊炬108内的一个或多个导体和/或部件)将焊接型电流传导至接触端头126，以递送至电极丝116。焊接型电流从接触端头126流到电极丝116，并从电极丝116的端部132到工件134产生电弧。在焊接操作期间，在电极丝端部132与工件134之间的电弧136上出现明显的电压降。接地电缆138(例如，经由夹具、螺栓或插头)将工件134连接至焊接型电源102的第二电源端子139，以完成焊接型电源102、送丝器104、焊炬108和工件134之间的焊接电路。

在示例系统100中，除了在接触端头126(和/或焊炬108内的任何其他位置)处之外，电极丝116与焊接型电流电绝缘。电极丝116经由从焊炬连接器124递送电极丝116的绝缘丝衬套140而与电缆128的导体127和焊炬本体108绝缘。在一些示例中，电极丝116可以与绝缘丝衬套140电接触，而丝衬套140与导体127电绝缘。

在送丝器104内，电极丝116与送丝器框架110绝缘并且与传导焊接型电流的任何电路系统绝缘。例如，一个或多个驱动辊120与电极丝116或送丝器框架110中的至少一者电绝缘。例如，驱动辊120可以与框架110绝缘，从而即使当未安装电极丝116时，一个或多个驱动辊120也与送丝器框架110电绝缘。

在一些示例中，如果送丝器104包括两组驱动辊120，则送丝器104还包括在这两组驱动辊120之间的中间引导件121。中间引导件121将电极丝116引导和支撑在这两组驱动辊120之间，并使电极丝116与送丝器框架110绝缘。绝缘丝衬套140可以包括绝缘体以使电极丝116与容纳部122和焊炬连接器124电绝缘，和/或容纳部122和焊炬连接器124可以包括绝缘层以使电极丝116与焊接电路电绝缘。

如果焊炬108包括一个或多个驱动辊142以将电极丝116拉到焊炬(即，如果系统100是推拉式系统)，则驱动辊142也与焊接电路绝缘。

在所展示的示例中，电压感测电缆144例如在丝引导件146处连接至电极丝116。丝引导件146从焊丝源118接收电极丝116，并将电极丝引导至一个或多个驱动辊120。示例丝引导件146包括用于引导电极丝116的内部导电层以及用于将电极丝116与送丝器框架110电绝缘的外部绝缘层。电压感测电缆144可以连接至丝引导件146的导电层。当电极丝116与焊接电路电绝缘并因此不传导电流时，电极丝116处的电压等于接触端头126(或沿着焊炬108在电极丝116与焊接电路的导体电接触的点)处的电压。因此，在系统100中，感测电极丝116处的电压等同于(例如，具有相同的测量值)感测在接触端头126(或沿着焊炬108在电极丝116与焊接电路的导体电接触的点)处的电压。

在所展示的示例中，第二电压感测电缆145连接至送丝器框架110或另一参考点。尽管被展示为电缆，但是电压感测电缆144、145可以是电连接至电极丝116和送丝器框架的任何导电路径。电压表150连接至第一电压感测电缆144和第二电压感测电缆145。电压表150因此能够测量电极丝116与送丝器框架110之间的电压，该电压等于送丝器框架110与在焊炬108中导体127与电极丝116接触的点之间的电压。因此，该电压等同于焊炬108的导体127上的电压降。

电压表150可以将表示电极丝116与送丝器框架110之间的电压的信号发送到焊接型电源102的控制电路系统152。控制电路系统152可以跟踪并使用该电压数据来预测焊炬108的故障机理。控制电路系统152可以存储数据并且从存储器(例如，控制电路系统152的存储器)检索数据。控制电路系统152还可以基于电极丝116与送丝器框架110之间的电压确定焊炬阻抗。焊炬阻抗等于焊炬电压(例如，电极丝116与送丝器框架110之间的电压)除以焊接电流。控制电路系统152控制焊接电流，并且因此焊接电流是已知值。可替代地，电流传感器可以测量焊接电流，并且通过将所测得的焊炬电压除以所测得的焊接电流的结果来确定焊炬阻抗。控制电路系统152可以跟踪焊炬阻抗随使用时间的变化，以预测焊炬108的故障机理。控制电路系统152可以分析焊炬阻抗随时间的特征，以预测焊炬108的故障机理。

控制电路系统152还可以将该电压数据存储在存储器中。在一些示例中，电压感测电缆144、145将电压感测信号直接发送到控制电路系统152，并且控制电路系统处理所述信号并计算电极丝116与送丝器框架110之间的电压。

焊接型电源102还可以包括通信电路系统154。通信电路系统154使控制电路系统152能够经由送丝器104的通信电路系统158而与送丝器104的控制电路系统156通信。通信电路系统154还可以使控制电路系统152能够与外部计算设备160(即，智能电话、个人计算机、服务器、云基础设施、机器人控制器、生产单元或生产线控制器等)进行通信。通信电路系统154和通信电路系统158可以经由有线连接(例如，经由以太网或串行电缆、经由在电力电缆112上转置的信号等)或无线连接(例如，wi-fi、蓝牙、近场通信、zigbee、rubee或诸如此类)进行通信。控制电路系统152可以经由通信电路系统154将由电压感测电缆144、145感测的电压数据传输到外部计算设备160。控制电路系统152可以经由通信电路系统154将命令发送到送丝器控制电路系统156以基于从电压感测电缆144、145接收的电压信号来调整送丝器104的设置(例如，警告显示、停止送丝等)。

尽管被展示为在焊接型电源102内部，但是电压表150可以在焊接型电源102外部。例如，电压表150可以是单独的电压表，或者可以被集成到送丝器104中。

来自电压感测电缆144、145的电压数据也可以或可替代地由送丝器104的控制电路系统156或外部计算设备160接收。例如，电压感测电缆144、145可以连接至送丝器104的控制电路系统156。控制电路系统156可以确定电极丝116与送丝器框架110之间的电压。控制电路系统156可以跟踪并使用电极丝116与送丝器框架之间的这个电压来预测焊炬108的故障机理。控制电路系统156还可以基于电极丝116与送丝器框架110之间的电压确定焊炬阻抗。焊炬阻抗等于焊炬电压除以焊接电流。焊接电流可以是已知值，或者可替代地，电流传感器可以测量焊接电流。通过将焊炬电压除以所测得的焊接电流的结果来确定焊炬阻抗。控制电路系统156可以跟踪焊炬阻抗随使用时间的变化，以预测焊炬108的故障机理。

尽管被展示为连接至接触端头126，但是电极丝116可以电接触沿着焊炬108的任何点。

图2展示了可以在图1的系统100的焊炬108和电缆128中使用的衬套适配器202、衬套帽204、单线圈衬套206和电源引脚208。衬套适配器202可以由任何合适的电绝缘材料诸如塑料制成。因此，单线圈衬套206以及单线圈衬套206内的电极丝116与电源引脚208绝缘。

电绝缘性热收缩件210在单线圈衬套206的剩余长度上覆盖单线圈衬套206。因此，除了在焊炬108的前端处(例如，在焊炬108的接触端头126或固定头处)之外，单线圈衬套206(以及因此在单线圈衬套206内的电极丝116)与电连接至焊炬108的焊接电路的电缆128或焊炬108的任何导电部件绝缘。

对于非铁焊丝焊接，单线圈衬套206可以是塑料管。在这种情况下，电极丝116在电源引脚208和丝衬套内部绝缘。如果系统包括具有牵引马达的焊炬(即，焊炬108包括一个或多个驱动辊142以将电极丝116拉到焊炬)，则驱动辊142也与焊接电路绝缘。

图3展示了将电极丝116与送丝器框架110绝缘的丝引导件146的示例实施方式。示例丝引导件146由导电的耐磨金属芯管302和绝缘层304组成。电压感测电缆144电连接至金属芯302，以拾取来自电极丝116的电压信号。如图所示，电压感测电缆144通过垫圈306和固定座308而间接地连接至芯管302。丝引导件146的丝容纳端310具有用于焊丝入口的渐缩部(taper)。在一些示例中，丝容纳端可替代地是快速断开联接器(quickdisconnectorcoupler)，该快速断开联接器与将电极丝116从电极丝源118递送至丝引导件146的导管耦接。芯管302可以在其中具有导电单圈弹簧作为跳接衬套(jumpliner)，并且单圈弹簧可以延伸出丝容纳端310。

芯管302还可以具有其他机构，以确保芯管302电连接至电极丝116，以便确保电压感测电缆读取电极丝116处的电压。这种机构可以包括浮动或滑动接触机构。在一些示例中，丝引导件146可以在绝缘层304的外部包括提供结构支撑的附加金属管层312。

图4展示了焊炬108的前端130，其包括鹅颈部402、固定头404、喷嘴406和接触端头126。丝衬套包括被绝缘热收缩件210覆盖的单线圈206。如图所示，绝缘丝衬套终止于接触端头126处。由于丝衬套被绝缘热收缩件210覆盖，因此除了接触端头126之外，电极丝116与焊炬108的导体绝缘。因此，由电压感测电缆144(图1)拾取的电压信号将表示在电极丝116与焊炬108的导体之间的接触点处的电压，如图所示，该接触点是接触端头126的后端408。

如果热收缩件210没有延伸到这么远，并且单线圈206接触固定头404，则电极丝与焊炬108的导体之间的接触点将是固定头404上的那个点。在这种情况下，由电压感测电缆144(图1)拾取的电压信号将表示固定头404与单线圈206接触的点处的电压。因此，通过向后微调热收缩件210的端部，可以测量从接触端头126的后端408到焊炬108的本体的任何位置处的电压。

返回图1，电压感测电缆144拾取电极丝116的电压，该电压表示焊炬108的前端130处的电压，其被标记为端头电压v端头。尽管电压感测电缆144被展示为连接至丝引导件146内的电极丝116，但是电压感测电缆144可以在可替代的拾取位置处电连接至电极丝116。例如，电压感测电缆可以电连接至以下部件中的一个或多个：驱动辊120、中间引导件121的内部导体、容纳部122、丝衬套的单线圈206、导管117内的电极丝116、或电极丝源118内的电极丝116。

uecker等人(美国专利号6,066,032)公开了一种电压感测引线162，其拾取焊炬电缆161的前端处的电压。通过除了使用感测引线144和145之外还使用感测引线162，控制电路系统152、156将具有三个电压测量值：(1)送丝器框架110或送丝器容纳部122；(2)焊炬电缆的前端161；以及(3)电极丝116或接触端头126。通过比较这些电压测量值，可以更具体地定位或预测焊炬108内的潜在故障的位置。例如，可以由控制电路系统152、156监控在送丝器框架110(或送丝器容纳部122)处的电压与前端161处的电压之间的差，以识别和/或预测电缆128中的故障。附加地或可替代地，可以由控制电路系统152、156监控前端161处的电压与接触端头126处的电压之间的差，以识别和/或预测鹅颈部和/或接触端头126的固定头的故障。

电压感测引线144、145、162和接地感测引线148可以被容纳在电压表150和控制电路系统152处、在控制电路系统156处，和/或在控制电路系统152、156之间共享。附加地或可替代地，电压感测引线144、145、162和接地感测引线148可以由单独的数据采集装置容纳。

由第一电压感测电缆144测量的v端头与送丝器框架110处的电压(标记为v送丝器)之间的差等于焊炬电压v焊炬。控制电路系统152或156可以使用所确定的v焊炬和已知的焊接电流i焊接来确定焊炬的阻抗r焊炬。

控制电路系统152或156在使用焊炬108期间监控r焊炬，由此允许控制电路系统152或156实时地确定焊炬108的状态。出于数据处理的目的，一次焊接或多次焊接期间的平均焊炬阻抗r焊炬也可以用于确定焊炬108的状态。

随着焊炬108的导电通道127(即，铜线、接头处的压接或焊炬中承载焊接电流的其他部分)的劣化，所测得的阻抗r焊炬将增大。监控随时间的阻抗r焊炬使控制电路系统152、156(或跟踪随时间的焊炬阻抗r焊炬的外部计算设备160)能够预测焊炬108的故障时间、预测可能的故障模式，和/或在焊炬108发生故障之前安排维护。在一些示例中，外部计算设备160在计划的系统停机时间期间(例如，在计划的休息期间)和/或基于估计的故障时间来安排维护。因此，可以在焊炬108的缺陷造成灾难性损害之前对其进行修理。

阻抗趋势随使用时间的不同形状可以表明不同类型的故障机理。例如，不同类型的磨损和/或故障可以表现为阻抗的不同变化率(例如，阻抗斜率)。例如，铜线的逐渐劣化具有特定范围的阻抗斜率。(诸如在接触端头126与固定头404之间、在固定头404与鹅颈部402之间、在鹅颈部402与焊炬本体之间、和/或在电源引脚208与送丝器容纳部122之间的)突然连接松动可以各自具有特定的(多个)阻抗时间特征，所述阻抗时间特征可以被识别以预测可能发生(或已经发生)的特定类型的故障。通过在操作期间识别这些(多个)阻抗时间斜率和/或(多个)特征，控制电路系统152、156和/或外部计算设备160可以确定故障机理并提醒相关技术人员进行预防性维护和/或指导维修。

在一些示例中，焊炬108可以包括rfid标签，该rfid标签包括初始焊炬阻抗信息。送丝器104内的rfid读取器可以读取rfid标签并确定初始焊炬阻抗。在操作期间，控制电路系统152或156可以将实际焊炬阻抗与初始焊炬阻抗进行比较，并且当实际焊炬阻抗已经从初始焊炬阻抗增大了阈值量时，控制电路系统确定焊炬108需要维护。

在一些示例中，用户可以将焊炬的类型输入到送丝器104的用户接口159、焊接型电源102的用户接口153、或外部计算设备160中。然后，控制电路系统152或156基于输入的焊炬类型从存储器检索初始焊炬阻抗。然后，在操作期间，控制电路系统152或156可以将实际焊炬阻抗与初始焊炬阻抗进行比较，并且当实际焊炬阻抗已经从初始焊炬阻抗增大了阈值量时，控制电路系统确定焊炬108需要维护。

图5是表示示例机器可读指令500的流程图，该指令可以由图1的系统100执行以确定焊炬阻抗。机器可读指令500可以部分地或完全地由图1的控制电路系统152或156实施。

在框502处，控制电路152接收指示焊接电流的信号。在一些示例中，焊接电流由焊接型电源102控制，以便控制电路系统152检索已知的焊接电流值。在一些示例中，焊接电流由电流传感器测量，该电流传感器将指示所测得的焊接电流的信号发送至控制电路系统152。

在框504处，控制电路系统152从第一电压感测引线144接收信号，该信号指示在电极丝116处测量的电压。在框506处，控制电路系统152从第二电压感测引线145接收信号，该信号指示在参考点(例如，送丝器框架110)处测量的电压。在框508处，控制电路系统152计算焊炬108的电压，其中焊炬108的电压等于送丝器框架110与电极丝116之间的电压差。在框510处，控制电路系统152计算焊炬阻抗，其中焊炬阻抗等于在框508处计算的焊炬电压除以在框502处指示的焊接电流。

图6是表示示例机器可读指令600的流程图，该指令可以由图1的系统100执行以基于焊炬阻抗确定焊炬是否已经故障。机器可读指令600可以部分地或完全地由图1的控制电路系统152或156实施。

在框602处，控制电路系统152例如使用图5的方法500来确定焊炬108的阻抗。在框604处，控制电路系统152从存储器中检索阈值阻抗，该阈值阻抗是指示焊炬108已经故障或需要维护的阻抗。在一些示例中，用户可以将阈值阻抗输入到送丝器104的用户接口159、焊接型电源供应器102的用户接口153、或外部计算设备160中。在一些示例中，用户将焊炬类型输入到用户接口(153、159、160)，并且控制电路系统152基于焊炬类型从存储器中检索阈值阻抗。存储器可以包括将焊炬类型与阈值阻抗进行关联的数据库。在一些示例中，焊炬可以具有rfid标签，该rfid标签由位于送丝器104处的rfid读取器扫描。rfid标签可以包括指示阈值阻抗的信息，该信息可以被发送到控制电路系统152并存储在存储器中。在一些示例中，rfid标签指示焊炬类型，并且控制电路系统152基于焊炬类型从存储器中检索阈值阻抗。

在框606处，控制电路系统152将在框602处确定的焊炬阻抗与阈值阻抗进行比较。如果焊炬阻抗满足阈值阻抗(例如，超过阈值)(框606)，则在框608处，控制电路系统152输出指示焊炬108已经故障或需要维护的信号。控制电路系统152可以向送丝器104的用户接口159、焊接型电源102的用户接口153、或外部计算设备160输出指示焊炬已经故障或需要维护的信号。在一些示例中，控制电路系统152可以禁用系统100(例如，发送信号以禁用供向焊炬108的电力、发送信号以切断供向送丝器104的电力、发送信号以停止送丝等)，直到焊炬108已经被更换或维修为止。在一些示例中，控制电路系统152可以经由通信电路系统154向外部计算设备160发送信号，以安排对焊炬108进行维护。

在一些示例中，如果焊炬阻抗不满足阈值阻抗(框606)，则在框610处，控制电路系统152计算焊炬108的剩余寿命，其中剩余寿命可以对应于使用时间。如以下参考图7所解释的，控制电路系统152可以基于焊炬阻抗的趋势和阈值阻抗来计算焊炬的剩余寿命。在框612处，控制电路系统发送信号以指示在框610处计算出的剩余焊炬寿命。该信号可以被发送到送丝器104的用户接口159、焊接型电源供应器102的用户接口153、或外部计算设备160。确定有用的剩余寿命可能是有利的，例如，因为控制电路系统可以发送信号以在焊炬故障之前并且优选地在计划的系统停机时间期间安排对焊炬108进行维护。

图7是表示示例机器可读指令700的流程图，该指令可以由图1的系统100执行以基于焊炬阻抗确定焊炬的剩余寿命。机器可读指令700可以部分地或完全地由图1的控制电路系统152或156实施。

在框702处，控制电路系统152例如使用图5的方法500确定焊炬108的阻抗。在框704处，控制电路系统152检索之前存储在存储器中的焊炬阻抗测量值。控制电路系统152可以以特定的采样率来获取焊炬阻抗的样本，并将这些样本存储在存储器中。

在框706处，控制电路系统152确定阻抗相对于使用时间的斜率。在一些示例中，控制电路系统152确定线的斜率，该线近似于针对使用时间(即，每个样本被获取时的使用时间)绘制的将穿过阻抗样本的线。在一些示例中，控制电路系统152可以仅使用最新的x数量的阻抗样本，其中x可以是一个样本、两个样本、三个样本等。

在框708处，控制电路系统152从存储器中检索阈值阻抗。在框710处，控制电路系统计算在框702处确定的焊炬阻抗与阈值阻抗之间的差。

在框712处，控制电路系统152确定焊炬108的剩余使用时间是基于：1)焊炬阻抗与阈值阻抗之间的差，以及2)阻抗相对于使用时间的斜率。例如，如果焊炬阻抗与阈值阻抗之间的差为2×10^-3欧姆，并且阻抗相对于使用时间的斜率为每小时2×10^-5，则剩余使用时间为100小时。

图8是表示示例机器可读指令800的流程图，该指令可以由图1的系统100执行以确定焊炬的故障机理。机器可读指令800可以部分地或完全地由图1的控制电路系统152或156实施。

在框802处，控制电路系统152例如使用图5的方法500确定焊炬108的阻抗。在框804处，控制电路系统152检索之前存储在存储器中的焊炬阻抗测量值。在框806处，控制电路系统152确定阻抗相对于使用时间的斜率。在一些示例中，控制电路系统找到线的斜率，该线近似于针对使用时间(即，每个样本被获取时的使用时间)绘制的将穿过阻抗样本的线。在一些示例中，控制电路系统152可以仅使用最新的x数量的阻抗样本，其中x可以是一个样本、两个样本、三个样本等。在框808处，控制电路系统152从存储器中检索阈值斜率。

在框810处，控制电路系统152将所确定的阻抗和/或斜率与第一阈值进行比较。如果阻抗和/或斜率小于第一阈值，则在框812处，控制电路系统152确定焊炬尚未故障(即，是可接受的)。焊炬返回到框802以继续监控焊炬斜率和阻抗。

如果阻抗和/或斜率确实满足第一阈值(框810)，则在框814处，控制电路系统152将阻抗和/或斜率与第二阈值进行比较。如果阻抗和/或斜率不满足第二阈值(框814)，则在框816处，控制电路系统152确定焊炬108经由第一机理发生故障。第一机理可以是例如导体内的连接松动或导体断开。如果阻抗和/或斜率满足第二阈值(框814)，则在框818处，控制电路系统确定焊炬经由第二故障机理发生故障。例如，第二故障机理可以是导体劣化或绝缘损坏。

在框820处，控制电路系统152发送信号，该信号指示在框810至818处确定的焊炬故障类型。该信号可以使送丝器104处的用户接口、焊接型电源102处的用户接口、或外部计算设备160向用户指示故障机理。控制电路系统152还可以经由通信电路系统154向外部计算设备160发送信号，以基于所确定的故障类型来安排对焊炬108的维护。

尽管机器可读指令800包括两种故障机理，但是可以通过控制电路系统来关联和实施更多的阻抗和/或斜率阈值以及故障类型。

所公开的示例中的阻抗和/或斜率可以是从v焊炬和/或r焊炬数据得出的其他标准，诸如r焊炬随时间的特征。在一些示例中，控制电路系统152还可以确定斜率的变化率，并且通过将斜率的变化率与阈值斜率变化率进行比较来基于斜率的变化率确定故障类型，类似于参考图8描述的方法。

在一些示例中，控制电路系统152可以绘制阻抗样本相对于使用时间的图，以确定阻抗样本的趋势线的形状。然后，控制电路系统可以将所绘制的趋势线的形状与存储在存储器中的趋势线进行比较，其中存储在存储器中的趋势线对应于焊炬的特定故障机理。控制电路系统可以通过确定实际趋势线与从存储器中检索的哪个趋势线最相似来确定故障类型。

尽管以上参考gmaw公开了示例，但是可以修改所公开的示例以使用其他送丝过程，诸如药芯焊丝电弧焊(fcaw)。

尽管已经参考某些实施方式描述了本方法和/或系统，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。例如，所公开的示例的框和/或部件可以被组合、划分、重新布置和/或以其他方式被修改。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以做出许多修改以使特定的情况或材料适应于本公开的教导。因此，本方法和/或系统不限于所公开的特定实施方式。反而，本方法和/或系统将包括照字面地和依据等同原则落入所附权利要求的范围内的所有实施方式。