DD300003A7 - Method for process control on plasma torches - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozeszsteuerung an Plasmabrennern fuer das Schweiszen/Schneiden mit uebertragenem Lichtbogen unter Ausnutzung der elektrischen Spannung des Plasmalichtbogens. Kennzeichnend fuer die Erfindung ist, dasz innerhalb eines hoechstens 20 ms langen Meszzyklus mehrmals die Teilspannungen zwischen Elektrode und Duese und zwischen Duese und Werkstueck und die Gesamtspannung zwischen Elektrode und Werkstueck gemessen und der jeweiligen Stromstaerke des Pilot- und/oder Hauptlichtbogens zugeordnet gespeichert werden, dasz die Prozeszsteuergroeszen "Plasmagasmenge" und/oder "Entladungsraumdruck" sowie "Vorschub" in ihrem Schalt- und Groeszenzustand erfaszt und als logische Groeszen gespeichert werden, dasz die gespeicherten Teilspannungen zwischen Elektrode und Duese sowie zwischen Duese und Werkstueck untereinander und summarisch sowie einzeln mit der Gesamtspannung oder Spannungsgrenzwerten verglichen werden, dasz die Vergleichsergebnisse mehrerer aufeinanderfolgender Meszzyklen miteinander und mit den zugehoerigen gespeicherten logischen Groeszen der Prozeszsteuergroeszen verglichen und die Ausgabegroeszen durch Signalisation oder Steuerbefehle verwertet werden.{Meszzyklus; Teilspannungen; Elektrode; Duese; Werkstueck; Gesamtspannung; Stromstaerke; Pilot-, Hauptlichtbogen; Prozeszsteuergroeszen; Spannungsgrenzwerte; Vergleichsergebnisse; logische Groeszen}The invention relates to a process for Prozeszsteuerung at plasma torches for Schweiszen / cutting with transferred arc taking advantage of the electrical voltage of the plasma arc. Characteristic of the invention is that within a maximum of 20 ms long Meszzyklus the partial voltages between the electrode and Duese and between Duese and workpiece and the total voltage between the electrode and the workpiece measured and stored the respective power levels of the pilot and / or main arc are assigned, z the Prozeszsteuergroeszen "plasma gas quantity" and / or "discharge space pressure" and "feed" in their switching and Groeszenzustand erfaszt and stored as logical Groeszen, dasz the stored partial voltages between the electrode and Duese and between Duese and Werkstueck with each other and summarily and individually with the total voltage or voltage thresholds are compared by comparing the comparison results of a plurality of consecutive measuring cycles with each other and with the associated stored logical magnitudes of the process control vectors, and utilizing the output quantities by signaling or control commands et. {Meszzyklus; Partial voltages; Electrode; Jet; Workpiece; Total voltage; amperage; Pilot, main arc; Prozeszsteuergroeszen; Voltage limits; Comparison results; logical sizes}
Description
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem unter Ausnutzung der elektrischen Spannung des Plasmalichtbogens die Prozeßsteuerung an Plasmabrennern so gestaltet werden kann, daß neben Veränderungen der Höhe des Plasmabrenners über dem Werkstück andere technologische Störzustände am Plasmabrenner erkannt und korrigiert werden können.The invention has for its object to develop a method by which the process control of plasma torches can be designed so that in addition to changes in the height of the plasma torch above the workpiece other technological disturbances on the plasma torch can be detected and corrected by utilizing the electrical voltage of the plasma arc ,
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe unter Verwendung an sich bekannter Plasmaschneidbrenner für das Schweißen, Schneiden und ahnliche Verfahren mit übertragenem Lichtbogen sowie unter Auswertung der elektrischen Spannung des Plasmalichtbogens mittels elektronischer MeL- und Auswertungsmittel dadurch gelöst, daß innerhalb eines höchstens 20ms langen Meßzvklus' mehrmals die Teilspannungen zwischen Elektrode und Düse und zwischen Düse und Werkstück und die Gesamtspannung zwischen Elektrode und Werkstück gemessen und der jeweiligen Stromstärke des Pilot- und/oder Hauptlichtbogens zugeordnet gespeichert werden, daß die Prozeßsteuergrößen „Plasmagasmenge" und/oder .Entladungsraumdruck" sowie .Vorschub" in ihrem Schalt-und Größenzustand erfaßt und als logische Größen gespeichert werden, daß die gespeicherten Teilspannungen zwischen Elektrode und Düse sowie zwischen Düse und Werkstück untereinander und summarisch sowie einzeln mit der Gesamtspannung oder Spannungsgrenzwerten verglichen werden, daß die Vergleichsergebnisse mehrerer aufeinanderfolgender Meßzyklen miteinander und mit den zugehörigen gespeicherten logischen Größen der Prozeßsteuergrößen verglichen und die Ausgabegrößen durch Signalisation oder Steuerbefehle verwertet weiden.According to the invention, the object was achieved by using plasma cutting torches known per se for welding, cutting and similar methods with transferred arc and evaluation of the electrical voltage of the plasma arc by means of electronic MeL and evaluation means that within a maximum 20ms long measuring cycle 'several times the partial voltages between Electrode and nozzle and between the nozzle and the workpiece and the total voltage between the electrode and workpiece measured and the respective current of the pilot and / or main arc associated stored that the process control variables "plasma gas amount" and / or "Entladungsraumdruck" and .Fort "in their switching and size state detected and stored as logical quantities that the stored partial voltages between the electrode and nozzle and between the nozzle and workpiece with each other and summarily and individually with the total voltage or Spannungsgre nzwerten be compared that the comparison results of several successive measuring cycles compared with each other and with the associated stored logical variables of the process control variables and the output variables used by signaling or control commands.
- das Ein- bzw. Abbrennen der Elektrode in wesentlich stärkerem Maße auf die Teilspannung zwischen Elektrode und Düse als auf die Gesamtspannung zwischen Elektrode und Werkstück auswirkt, wobei ein zeitlich gering negativer Spannungsgradient zu höheren Spannungen hin normales Abbrandverhalten im zulässigen Verschleißbereich und ein zunehmender zeitlich positiver Spannungsgradient zu geringeren Spannungen hin eine Lebensdauergrenze ankündigt infolge zusätzlicher thermischer Elektronenemission aus dem Elektrodengrundwerkstoff bei unveränderter Plasmagasmenge und unveränderten Entladungsraumdruck.- The incineration or burning of the electrode to a much greater extent on the partial voltage between the electrode and nozzle as the total voltage between the electrode and the workpiece affects, with a temporally low negative voltage gradient to higher voltages towards normal burning behavior in the allowable wear range and an increasing time positive Voltage gradient to lower voltages out a life limit announces due to additional thermal electron emission from the electrode base material with unchanged plasma gas volume and unchanged discharge space pressure.
- das Ausbrennen der Düse in wesentlich stärkerem Maße auf die Teilspannung zwischen Elektrode uniKJüse als auf die Gesamtspannung zwischen Elektrode und Werkstück auswirkt, wobei das Ausbrennen der Düse an kurzzeitigen größeren negativen Spannungsgradienten zwischen Elektrode und Düse sowie gleichzeitigen positiven Spannungsgradienten an niedrigeren Spannungen zwischen Elektrode und Werkstück registriert wird und die Verschleißgrenze mit dem Unterschreiten einer Grenzspannung nach dem Auftreten eines solchen Spannungsgradienten registriert werden kann, wobei ein sich verringernder Entladungsraumdruck bei konstanter Plasmagasmenge ein zusätzlicher Hinwels auf den Düsenverschleiß ist.the burning out of the nozzle has a much greater effect on the partial voltage between the electrode and the workpiece than the total voltage between the electrode and the workpiece, whereby the nozzle burns out at short-term larger negative voltage gradients between electrode and nozzle and simultaneous positive voltage gradients at lower voltages between electrode and workpiece is registered and the wear limit can be registered with the falling below a threshold voltage after the occurrence of such a voltage gradient, wherein a decreasing discharge space pressure at a constant plasma gas amount is an additional hinwels on the nozzle wear.
- Änderungen der Höhe des Plasmabrenners in geringen zeitlichen positiven oder negativen Spannungsgradienten der Teilspa'.inung zwischen Düse und Werkstück auswirken, die jedoch relativiert größer sind als die gleichzeitigen gleichsinnigen zeitlichen Spannungsgradienten der Gesamtspannung bei unveränderter Teilspannung zwischen Elektrode und Düse sowie Plasmagasmenge und Entladungsraumdruck.- Changes in the height of the plasma torch in small temporal positive or negative voltage gradients Teilspa'.inung effect between nozzle and workpiece, however, are relatively larger than the simultaneous same directional voltage gradients of the total voltage with unchanged partial voltage between the electrode and nozzle and plasma gas volume and discharge space pressure.
- beim Ansetzen von Metall- und Schlackespritzern in der Nähe der Düsenmündung stochastisch in größerem Umfang zusätzliche Elektronen aus der thermischen Emission aus dem Spritzer am Stromfluß beteiligen, was zu mehreren zeitlich kurzen jedoch starken positiven Spannungsgradienten der Teilspannung zwischen Düse und Werkstück führt bei gleichzeitigen wesentlich geringeren positiven Spannungsgradienten zwischen Elektrode und Düse bei unveränderter Plasmagasmenge und Entladungsraumdruck.- Participate in the preparation of metal and slag splashes near the nozzle mouth stochastic to a greater extent additional electrons from the thermal emission from the splash on the current flow, resulting in several temporally short but strong positive voltage gradient of the partial voltage between the nozzle and workpiece at the same time much lower positive voltage gradient between electrode and nozzle with unchanged plasma gas volume and discharge space pressure.
- beim Auftreten von Doppellichtbögen starke positive Spannungsgradienten zwischen Elektrode und Düse gleichzeitig mit weniger starken positiven Spannungsgradionten zwischen Düse und Werkstück auftreten und ebenfalls weniger stark positiven Spannungsgradienten der Gesamtspannung auftreten bei unveränderter Plasmagasmenge und verringertem Entladungsraumdruck.- When double arcs occur strong positive voltage gradients between the electrode and nozzle occur simultaneously with less strong positive Spannungsgradionten between the nozzle and workpiece and also less strong positive voltage gradients of the total voltage occur with unchanged plasma gas volume and reduced discharge space pressure.
folgende Meßgrößen ermittelt:the following measured variables are determined:
Während des Schneidprozesses werden innerhalb eines 20ms langen Meßzyklus mehrmals dieTeilspannungen UT1 und UT2 sowie die Gesamtspannung UG gemessen und der Stromstärke I zugeordnet gespeichert. Gleichzeitig werden die Prozeßsteuergrößen V, P und Y in ihrem Schalt- und Größenzustand erfaßt und als logische Größen gespeichert. Die gespeicherten Teilspannungen UT1 und UT2 werden untereinander und summarisch sowie einzeln mit der Gesamtspannung UG und deren unterem Grenzwert X verglichen, wobei die Vergleichsergebnisse zweier aufeinanderfolgender Meßzyklen miteinander und mit den gespeicherten logischen Größen der Prozeßsteuergrößen verglichen werden.During the cutting process, the partial voltages UT1 and UT2 as well as the total voltage UG are measured several times within a 20 ms long measuring cycle and stored in accordance with the current intensity I. At the same time, the process control variables V, P and Y are detected in their switching and sizing state and stored as logical quantities. The stored partial voltages UT1 and UT2 are compared with each other and summarily and individually with the total voltage UG and their lower limit X, the comparison results of two successive measurement cycles are compared with each other and with the stored logical variables of the process control variables.
In Boolischer Algebra ausgedrückt werden oabei durch den Prozeßmeß- und -auswertungsrechner die logischen Größen A, B, C, D, E, F, G und H wie folgt ausgegeben und gespeichert.In terms of Boolean algebra, the logical quantities A, B, C, D, E, F, G and H are output and stored as follows by the process measuring and evaluation computer.
(UG > X) λ (AUG(UG> X) λ (AUG
((UG>X)a (AUG «0)-»A-1((UG> X) a (AUG «0) -» A-1
(UG>X)a (AUG >0) -» B- 1(UG> X) a (AUG> 0) - »B- 1
(UG > X) λ (AUG <0) -» S-O(UG> X) λ (AUG <0) - »S-O
AUT2 *0 -♦ C -0AUT2 * 0 - ♦ C -0
AUT2 -0 -> C =1AUT2 -0 -> C = 1
AUT2 >0 -♦ D = 1AUT2> 0 - ♦ D = 1
AUT 2 < 0 -» D - 0AUT 2 <0 - »D - 0
AV = 0 -> E = 1AV = 0 -> E = 1
AV * 0 -♦ E = 0AV * 0 - ♦ E = 0
ΔΡ =0 -» F = 1ΔΡ = 0 - »F = 1
AP *0 -♦ F -0AP * 0 - ♦ F -0
AY - 0 -♦ G - 1AY - 0 - ♦ G - 1
AY *0 -* δ - 1AY * 0 - * δ - 1
AUT1 > 0 -> H - 1AUT1> 0 -> H - 1
AUT1 <0 -♦ R -0AUT1 <0 - ♦ R -0
EaFaAaD -» Elektrodenverschleiß FaEaCaAaB -♦ Düsenverschleiß EaF a_B a_H a C -♦ Düsenabstand wird größer EaFaB_aH_aC —* Düsenabstand wird kleiner EaFaHaDaA-* Spritzer (Schlacke) an Düse EaFaHaDaB -> DoppellichtbogenEaFaAaD - »Electrode wear FaEaCaAaB - ♦ Nozzle wear EaF a_B a_H a C - ♦ Nozzle clearance becomes larger EaFaB_aH_aC - * Nozzle clearance becomes smaller EaFaHaDaA * Splatter (slag) on nozzle EaFaHaDaB -> Double arc
5 -* Vorschubstörung5 - * feed disturbance
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33990790A DD300003A7 (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Method for process control on plasma torches |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33990790A DD300003A7 (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Method for process control on plasma torches |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD300003A7 true DD300003A7 (en) | 1992-05-21 |
Family
ID=5617942
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD33990790A DD300003A7 (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | Method for process control on plasma torches |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD300003A7 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19756445C2 (en) * | 1997-08-08 | 2002-02-21 | Kjellberg Elektroden & Maschin | Process for monitoring the state of wear of a plasma torch nozzle |
EP2594119B1 (en) | 2010-07-16 | 2016-03-23 | Hypertherm, Inc | Failure event detection in a plasma arc torch |
-
1990
- 1990-04-20 DD DD33990790A patent/DD300003A7/en unknown
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19756445C2 (en) * | 1997-08-08 | 2002-02-21 | Kjellberg Elektroden & Maschin | Process for monitoring the state of wear of a plasma torch nozzle |
EP2594119B1 (en) | 2010-07-16 | 2016-03-23 | Hypertherm, Inc | Failure event detection in a plasma arc torch |
US10039178B2 (en) | 2010-07-16 | 2018-07-31 | Hypertherm, Inc. | Failure event detection in a plasma arc torch |
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