DD225651A1

DD225651A1 - METHOD FOR THE AUTOMATIC SPACING CONTROL OF A TOOL WHEN MACHINING METALLIC WORKSTUFFS

Info

Publication number: DD225651A1
Application number: DD26152184A
Authority: DD
Inventors: Volker Schauder; Hans-Joachim Telzer
Original assignee: Zentralinstitut Schweiss
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1984-04-02
Publication date: 1985-08-07

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Abstandsregelung zwischen einem Werkzeug und einem Werkstueck. Ziel ist, eine solche Abstandsregelung auf einfache und zuverlaessige Weise zu ermoeglichen. Nach der Aufgabe soll auch dann eine genaue Regelung des Abstandes zwischen Werkzeug und Werkstueck gewaehrleistet werden, wenn letzteres Unebenheiten, Kanten oder Aussparungen besitzt. Erfindungsgemaess wird die Maximalgeschwindigkeit der Abstandsverstellung auf einen Wert begrenzt, der gross genug ist zur Ausregelung des Abstandes, jedoch kleiner, vorzugsweise nicht groesser als 75%, ist als die zu ihr orthogonal gerichtete Verfahrensgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstueck, und dass die Differenz aus dem Abstandssollwert und dem Abstandsistwert mit einem einstellbaren Betrag verglichen wird, wobei beim Ueber- oder Unterschreiten des Betrages eine stufenweise Zu- oder Abschaltung der Korrektursollwerte oder eine Zu- oder Abschaltung der Abstandsregelung erfolgt. FigurThe invention relates to an automatic distance control between a tool and a work piece. The aim is to allow such a gap control in a simple and reliable manner. After the task, an accurate control of the distance between the tool and work piece is to be ensured even if the latter has unevenness, edges or recesses. According to the invention, the maximum speed of the pitch adjustment is limited to a value large enough to control the distance, but smaller, preferably not greater than 75%, as the process speed between tool and workpiece orthogonal to it, and the difference from the distance setpoint and the actual distance value is compared with an adjustable amount, wherein when exceeding or falling below the amount, a gradual activation or deactivation of the correction target values or a connection or disconnection of the distance control takes place. figure

Description

Verfahren zur automatischen Abstandsregelung eines Werkzeuqes bein Bearbeiten metallischer Werkstücke Method for automatic distance control of a work piece machining metallic workpieces

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Abstandsregelung eines Werkzeuges beim Bearbeiten metallischer Werkstücke, bei dem die Abstandsmessung mit Hilfe berührungsloser, integral wirkender Abstandssensoren durchgeführt wird, insbesondere beim Schweißen und Schneiden von Werkstücken, deren Oberflächen Unebenheiten, Kanten oder Aussparungen aufweisen.The invention relates to a method for automatic distance control of a tool when machining metallic workpieces, in which the distance measurement using non-contact, integrally acting distance sensors is performed, in particular during welding and cutting of workpieces whose surfaces have bumps, edges or recesses.

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Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß die berührungslos integral wirkenden Abstandssensoren, insbesondere die auf kapazitiven oder induktiven Prinzipien beruhenden Meßgeber an Werkstückkanten und ähnlichen unsteten Stellen des Werkstücks durch Verlust des im Wirkfeld liegenden Werkstückmaterials Meßwerte liefern, die vergrößerte Abstände charakterisieren. Damit kommt es bei einer Abstandsregelung zum Auffahren des Werkzeuges auf das 'Werkstück bzw. zu stark verringerten Abständen. Deshalb wird in DE-OS 194172S vorgeschlagen, an den unsteten Stellen eine manuelle oder automatische Sollwertkorrektur der Höhe in der Weise vorzunehmen, daß der effektive Abstand des Werkzeuges konstant bleibt. Dieses Verfahren setzt allerdings aber immer voraus, daß die Korrektur durch einen Bediener erfolgt bzw. vorher auf einem Informationsträger gespeichert wird. Dieser erhöhte Bedienaufwand kommt im Prinzip einer manuellen Steuerung des Brenners an unsteten Stellen gleich. In DE-OS 2330782 wird vorgeschlagen, bei einer ununterbrochenen Fahrbewegung des Werkzeuges in Richtung der Abstandsverringerung von mehr als einem festgelegten Fahrweg die Bewegung zu unterbrechen, die Fahrt der Ausgangsposition auf der Grundlage des gespeicherten Fahrweges einzuleiten und dann einen Sollwertabgleich auf 0 der Differenz von Soll- und Istwert für die Ausgangsposition vorzunehmen. Die Messung des Fahrweges ist direkt nur über Positionsgeber und indirekt bei konstanten Geschwindigkeiten über Zeitmessungen möglich, welche entweder einem zusätzlichen Aufwand bzw. keine Wiederholgenauigkeiten garantiert. Der vorgeschlagene O-Abgleich in der Ausgangsposition verlangt eine Abspeicherung des neuen Sollwertes. Diese Art der Sollwertveränderung führt dazu, daß sich Höhenfehler summieren und es kommt nach einigen unsteten Stellen zu erheblichen Höhenabweichungen, die dieIt is known that the non-contact integrally acting distance sensors, in particular the sensors based on capacitive or inductive principles at workpiece edges and similar unsteady points of the workpiece by measuring the workpiece material lying in the working field provide measured values that characterize increased distances. This results in a distance control for driving the tool on the 'workpiece or at greatly reduced distances. It is therefore proposed in DE-OS 194172S to make a manual or automatic setpoint correction of the height in the unsteady places in such a way that the effective distance of the tool remains constant. However, this method always presupposes that the correction takes place by an operator or is previously stored on an information carrier. This increased operating effort is equal in principle to a manual control of the burner at unsteady points. In DE-OS 2330782 it is proposed to interrupt the movement in an uninterrupted travel movement of the tool in the direction of the distance reduction of more than a fixed route, to initiate the drive of the starting position on the basis of the stored route and then a setpoint adjustment to 0 of the difference of target and actual value for the starting position. The measurement of the route is possible directly only via position sensors and indirectly at constant speeds over time measurements, which guarantees either an additional effort or no repeatability. The proposed O-adjustment in the starting position requires a storage of the new setpoint. This type of setpoint change leads to the fact that height errors accumulate and, after a few unsteady points, considerable height deviations occur which cause the height errors

Anwendbarkeit dieser Methode einschränken. Weiterhin wird vorgeschlagen, durch Differenzierung der Signale des Abstandssensors die Reaktivierung der Meßwertverarbeitung nach Aussparungen im Werkstück vorzunehmen. Es ist bekannt, daß gut funktionierende Differenziervorrichtungen einen hohen Aufwand erfordern. Weiterhin ist an der vorgeschlagenen Variante der hohe und komplizierte gerätetechnische Aufwand nacht eilig.Limit the applicability of this method. Furthermore, it is proposed to carry out the reactivation of the measured value processing after recesses in the workpiece by differentiating the signals of the distance sensor. It is known that well-functioning differentiating require a lot of effort. Furthermore, in the proposed variant of the high and complicated technical equipment hurry night.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Durch die Erfindung ist unter Senkung eines hohen und komplizierten gerätetechnischen Aufwandes eine automatische Abstandsregelung zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück auf einfache und zuverlässige Weise zu ermöglichen.By reducing the high and complicated device complexity, an automatic distance regulation between a tool and a workpiece can be achieved by the invention in a simple and reliable manner.

Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Abstandsregelung eines Werkstückes_: beim Bearbeiten metallischer Werkstücke zu entwickeln, mit dem auch dann eine genaue Regelung des Abstandes zwischen 'Werkzeug, vorzugsweise einem Schweiß- oder Schneidbrenner, und einem Werkstück gewährleistet wird, wenn letzteres Unebenheiten, Kanten oder Aussparungen aufweist. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß mit Hilfe an sich bekannter berührungsloser, integral wirkender Abstandssensoren erfindungsgemäß die Maximalgeschwindigkeit der Abstandsverstellung des 'Werkzeuges zum zu bearbeitendem Werkstück auf einen 'Wert begrenzt wird, der groß genug ist zur Ausregelung des Abstandes, jedoch kleiner, vorzugsweise nicht größer als 75 %, ist als dieThe invention has for its object to develop a method for automatic distance control of a workpiece _: when machining metallic workpieces, with the accurate control of the distance between 'tool, preferably a welding or cutting torch, and a workpiece is ensured even if the latter Has unevenness, edges or recesses. The object of the invention is achieved in that, according to the invention, the maximum speed of the distance adjustment of the 'tool to the workpiece to be machined is limited to a' value which is large enough to control the distance, but smaller, with the aid of known contactless, integrally acting distance sensors, preferably not greater than 75 %, than the

zu ihr orthogonal gerichtete Verfahrensgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück, und daß die Differenz aus dem Abstandssollwert und dem Abstandsistwert mit einem einstellbaren Betrag verglichen wird, wobei beim Ober- oder Unterschreiten des Betrages eine stufenweise Zu- oder Abschaltung von Korrektursollwerten oder eine Zu- oder Abschaltung der Abstandsregelung erfolgt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen einfachen Lösung resultiert aus der neuen Erkenntnis, daß im wesentlichen die notwendige Geschwindigkeit zur Ausregelung von Ungleichmäßigkeiten des Werkstücks kleiner als die Verfahrensge- -schwindigkeit des Werkzeuges über das Werkstück ist. Somit wird die Differenz des Soll- und Istwertes zur Erkennung von unsteten Stellen, wie Werkzeugkanten und dergleichen, genutzt.to her orthogonal processing speed between the tool and workpiece, and that the difference of the distance setpoint and the distance actual value is compared with an adjustable amount, wherein when exceeding or falling below the amount of a gradual activation or deactivation of correction setpoint or a connection or disconnection Distance control takes place. The advantage of the simple solution according to the invention results from the new knowledge that essentially the necessary speed for controlling irregularities in the workpiece is smaller than the speed of the tool over the workpiece. Thus, the difference of the setpoint and actual value for detecting unsteady points, such as tool edges and the like, is used.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert werden, die ein Blockschaltbild einer Abstandsregelung eines Schneidbrenners, ausgerüstet mit einem Brennersupport und einem kapazitiven Abstandssensor, über einem Blech zeigt. Der in der Höhensolleinstellvorrichtung 1 vorgegebene Höhensollwert wird mit dem mit Hilfe des kapazitiven Tastkopfes 12 und der Höhenmeßeinrichtung 5 gewonnene Höhenistwert verglichen und gelangt über den Motorsteller 4 und dem geschlossenen Motorschalter 9 zur Ansteuerung der Höhenstelleinrichtung 10. Damit_wird eine konstante Höhe des Schneidbrenners 11 über dem Werkstück 13 erreicht. Mit Hilfe der Maximalgeschwindigkeitsvorgabeeinrichtung 5 wird die Geschwindigkeit der Höhenstelleinrichtung 10 begrenzt. Gelangt nun der Schneidbrenner 11 und damit der kapazitiveThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment and the associated drawing, which shows a block diagram of a distance control of a cutting torch, equipped with a burner support and a capacitive distance sensor, over a metal sheet. The height setpoint specified in the height setting device 1 is compared with the height actual value obtained with the aid of the capacitive probe 12 and the height measuring device 5 and reaches the height adjusting device 10 via the motor plate 4 and the closed motor switch 9. Thus, a constant height of the cutting torch 11 over the workpiece is achieved 13 reached. With the help of the maximum speed setting device 5, the speed of the height adjustment device 10 is limited. Now get the cutting torch 11 and thus the capacitive

Tastkopf 12 an eine Kante, ergibt sich nach dem Höhensoll- und -istwertvergleich eine Abweichung, auf die der Fensterdiskriminator 3 anspricht und der Logik 8 ein positives Signal liefert, die daraufhin die Kantenkorrektursollwertbeaufschlagungsvorrichtung 2 einschaltet. Diese bewirkt, daß der Schneidbrenner 11 seine Höhe an der Kante konstant hält. Sollte die Bewegungsrichtung über die Kante hinausführen (z.3. eine Aussparung), spricht der Fensterdiskriminator 3 erneut an und über die Logik 8 und mit Hilfe des Motorschalters 9 wird die Höhenstelleinrichtung IO abgeschaltet. Beim Anfahren an die Kante in Richtung des Wiederauffindens des Materials erfolgt die Schaltung in umgekehrter Weise durch negative Signale des Fensterdiskriminators 3. Sollte sich aus irgendeinem Grunde eine nichtzulässige Näherung des Schneidbrenners 11 an das Werkstück 13 oder einem anderen Gegenstand in der Umgebung des kapazitiven Tastkopfes 12 ergeben, wird durch ein weiteres negatives Signal des Fensterdiskriminators 3 der Kollisionsschutzschalter 7 ausgelöst.Probe 12 to an edge, results after the height setpoint and actual value comparison, a deviation to which the Fensterdiskriminator 3 responds and the logic 8 provides a positive signal, which then turns on the Kantenkorrektursollwertbeaufschlagungsvorrichtung 2. This causes the cutting torch 11 to keep its height constant at the edge. If the movement direction leads beyond the edge (eg a recess), the window discriminator 3 responds again and via the logic 8 and with the aid of the motor switch 9 the height adjustment device 10 is switched off. When approaching the edge in the direction of retrieving the material, the circuit is reversed by negative signals of the window discriminator 3. Should for some reason an inadmissible approximation of the cutting torch 11 to the workpiece 13 or other object in the vicinity of the capacitive probe 12th result, is triggered by another negative signal of the window discriminator 3 of the collision protection switch 7.

Claims

invention claim

Method for automatically adjusting the spacing of a tool when machining metal workpieces, in which the distance measurement is carried out with the aid of contactless, integrally acting distance sensors, in particular when welding and cutting workpieces whose surface has unevennesses, edges or recesses, characterized in that the maximum speed of the distance adjustment from the tool (11) to the workpiece (13) to be machined is limited to a value which is large enough to control the distance, but smaller, preferably not greater than 75 %, as the process speed between tool (11) orthogonal to it. and workpiece (13), and that the difference between the distance setpoint and the distance actual value is compared with an adjustable amount, wherein when exceeding or falling below the amount, a gradual activation or deactivation of the correction target values or a connection or disconnection of the distance regulation takes place.

- For this a sheet of drawings -