DE102023131753A1 - Distance monitoring procedures - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Abstands (a) zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück, wobei die Düse im Abstand zum Werkstück entlang einer Bearbeitungsbahn relativ zum Werkstück bewegt wird, wobei die Düse zur Erzeugung einer Flamme zur Beaufschlagung des Werkstücks eingerichtet ist, und wobei zumindest während der Bewegung der Düse entlang der Bearbeitungsbahn zwischen der Düse und dem Werkstück eine elektrische Spannung angelegt und ein zwischen der Düse und dem Werkstück fließender elektrischer Strom (I) gemessen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messwerte des Stroms (I) an eine Auswerteeinheit übermittelt werden und dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert (Is) vergleicht und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den Sollwert (Is) unterschreitet.The invention relates to a method for monitoring the distance (a) between the nozzle of a flame cutting device and a workpiece, the nozzle being moved at a distance from the workpiece along a processing path relative to the workpiece, the nozzle being set up to generate a flame to act on the workpiece , and wherein at least during the movement of the nozzle along the processing path an electrical voltage is applied between the nozzle and the workpiece and an electrical current (I) flowing between the nozzle and the workpiece is measured. According to the invention, it is provided that the measured values of the current (I) are transmitted to an evaluation unit and that the evaluation unit compares the measured values with a predetermined target value (Is) and generates an error message if a measured value falls below the target value (Is).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Abstands zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for monitoring the distance between the nozzle of a flame cutting device and a workpiece according to the preamble of claim 1.
Bei einem Brennschneidprozess wird ein Brennschneidgerät entlang einer vorgegebenen Bahn relativ zum zu schneidenden Werkstück bewegt, wobei aus einer Düse des Brennschneidgeräts eine Flamme austritt und das Werkstück beaufschlagt. Wird zwischen der elektrisch leitfähigen Düse und dem elektrisch leitfähigen Werkstück eine Spannung angelegt, so fließt durch die Flamme ein oftmals gut messbarer elektrischer Strom. Dieser Strom kann herangezogen werden, um Charakteristika des Brennschneidprozesses zu detektieren, beispielsweise den Beginn des Durchstechens eines Lochs durch das Werkstück mittels der Flamme, wie in der
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Überwachung des Abstands zwischen der Düse und dem Werkstück verbessert wird.It is the object of the invention to develop a method of the type mentioned in such a way that the monitoring of the distance between the nozzle and the workpiece is improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei Anlegen einer konstanten Spannung zwischen der elektrisch leitfähigen Düse und dem elektrisch leitfähigen Werkstück ein durch die Flamme zwischen der Düse und dem Werkstück fließender elektrischer Strom nicht nur davon abhängig ist, ob die Flamme vorhanden ist bzw. das Werkstück beaufschlagt, sondern auch vom Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück und damit der Länge der Flamme. Somit ist zum einen die Tatsache, dass überhaupt ein elektrischer Strom zwischen der Düse und dem Werkstück gemessen wird, ein Zeichen dafür, dass die Flamme vorhanden ist und das Werkstück beaufschlagt, und zum anderen ist die Stärke des gemessenen Stroms bei konstanter Spannung ein Maß für die Länge der Flamme und damit für den Abstand der Düse zum Werkstück. Diese Tatsache macht sich die Erfindung zunutze, indem die Messwerte des Stroms an eine Auswerteeinheit übermittelt werden, welche die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn der Messwert den Sollwert unterschreitet. Der Sollwert wird zum einen dann unterschritten, wenn die Flamme erlischt oder das Werkstück nicht beaufschlagt, so dass gar kein Strom fließt. Zum anderen wird der Sollwert unterschritten, wenn der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück zu groß ist. Aufgrund der Fehlermeldung kann eine Bedienperson eingreifen und den Schneidprozess anhalten oder anpassen.The invention is based on the knowledge that when a constant voltage is applied between the electrically conductive nozzle and the electrically conductive workpiece, an electrical current flowing through the flame between the nozzle and the workpiece is not only dependent on whether the flame is present or that Workpiece is acted upon, but also by the distance between the nozzle and the workpiece and thus the length of the flame. Therefore, on the one hand, the fact that an electrical current is measured between the nozzle and the workpiece is a sign that the flame is present and is acting on the workpiece, and on the other hand, the strength of the measured current at constant voltage is a measure of the length of the flame and thus the distance from the nozzle to the workpiece. The invention takes advantage of this fact by transmitting the measured values of the current to an evaluation unit, which compares the measured values with a predetermined target value and generates an error message if the measured value falls below the target value. On the one hand, the target value is not reached when the flame goes out or the workpiece is not exposed to pressure, so that no current flows at all. On the other hand, the target value is not reached if the distance between the nozzle and the workpiece is too large. Based on the error message, an operator can intervene and stop or adjust the cutting process.
Es ist des Weiteren auch möglich, dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem weiteren vorgegebenen Sollwert vergleicht, der größer ist als der Sollwert, und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den weiteren Sollwert überschreitet. Die Überschreitung des weiteren Sollwerts ist ein Zeichen dafür, dass der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück zu gering ist.It is also possible for the evaluation unit to compare the measured values with a further predetermined target value that is greater than the target value and to generate an error message if a measured value exceeds the further target value. Exceeding the further setpoint is a sign that the distance between the nozzle and the workpiece is too small.
Zweckmäßig wird der Sollwert in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollabstand zwischen der Düse und dem Werkstück vorgegeben. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der gewünschte Sollabstand zwischen Düse und Werkstück abhängig von der Art der Düse, von der Art des Werkstücks und anderen äußeren Einflüssen variieren kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mittels einer Regeleinheit der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück in Abhängigkeit von den Messwerten des Stroms geregelt. Damit werden die Messwerte nicht nur zur Fehlererkennung herangezogen, sondern zur Abstandsregelung.The target value is expediently specified depending on a specified target distance between the nozzle and the workpiece. This takes into account the fact that the desired target distance between nozzle and workpiece can vary depending on the type of nozzle, the type of workpiece and other external influences. According to an advantageous development of the invention, the distance between the nozzle and the workpiece is regulated by means of a control unit depending on the measured values of the current. This means that the measured values are not only used for error detection, but also for distance control.
Zweckmäßig erkennt die Auswerteeinheit das Vorhandensein einer Flamme und leitet eine entsprechende Information an die Regeleinheit weiter. Ist die Flamme, beispielsweise durch einen Bedienungsfehler oder einen technischen Defekt erloschen, so ist der gemessene elektrische Strom Null. Wird dies vorab erkannt, so muss nicht nach weiteren Fehlerquellen gesucht werden.The evaluation unit expediently detects the presence of a flame and forwards corresponding information to the control unit. If the flame has gone out, for example due to an operating error or a technical defect, the measured electrical current is zero. If this is recognized in advance, there is no need to look for further sources of error.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
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1 oben den Verlauf des Abstands zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück über der Zeit und unten den Verlauf eines zwischen der Düse und dem Werkstück fließenden Stroms über der Zeit.
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1 Above, the course of the distance between the nozzle of a flame cutting device and a workpiece over time and below, the course of a current flowing between the nozzle and the workpiece over time.
In der Zeichnung ist oben der Verlauf des Abstands a zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem vom Brennschneidgerät bearbeiteten Werkstück über der Zeit t aufgetragen, während unten der Verlauf eines zwischen der Düse und dem Werkstück fließenden elektrischen Stroms I über denselben Zeitraum hinweg über der Zeit t aufgetragen ist. Vor Beginn des Brennschneidprozesses zum Startzeitpunkt t1 nähert sich die Düse mit austretender Flamme dem Werkstück, bis zwischen der Düse und dem Werkstück ein Sollabstand as erreicht wird. Anschließend wird das Brennschneidgerät relativ zum Werkstück bewegt, wobei die Düse eine Bearbeitungsbahn abfährt, entlang der das Werkstück geschnitten wird. Zwischen der elektrisch leitenden Düse und dem elektrisch leitenden Werkstück wird eine elektrische Spannung angelegt, die über den gesamten Zeitraum konstant gehalten wird, und welche einen elektrischen Strom I zwischen der Düse und dem Werkstück erzeugen kann. Mittels eines Strommessgeräts wird der Strom I über der Zeit t gemessen, wie unten in der Zeichnung dargestellt. Vor dem Startzeitpunkt t1 ist der Strom I nahezu Null und besteht nur aus Rauschen. Sobald die Flamme das Werkstück berührt, steigt der Strom I auf einen Wert, der sich deutlich vom Rauschen unterscheidet. Wird die Düse nach Ende des Brennschneidprozesses zum Endzeitpunkt t2 wieder vom Werkstück weg bewegt, so erreicht die Flamme das Werkstück nicht mehr, und der Strom I fällt wieder auf einen Wert ab, der nahe Null ist und durch Rauschen vorgegeben wird.In the drawing, the course of the distance a between the nozzle of a flame cutting device and a workpiece processed by the flame cutting device is plotted over time t at the top, while at the bottom the course of an electrical current I flowing between the nozzle and the workpiece over the same period of time over time t is applied. Before the flame cutting process begins at the starting time t 1 , the nozzle with the emerging flame approaches the workpiece until a target distance as is reached between the nozzle and the workpiece. The flame cutting device is then moved relative to the workpiece, with the nozzle traveling along a processing path along which the workpiece is cut. Between the electrically conductive An electrical voltage is applied to the nozzle and the electrically conductive workpiece, which is kept constant over the entire period of time and which can generate an electrical current I between the nozzle and the workpiece. Using an ammeter, the current I is measured over time t, as shown in the drawing below. Before the starting time t 1, the current I is almost zero and consists only of noise. As soon as the flame touches the workpiece, the current I increases to a value that is significantly different from noise. If the nozzle is moved away from the workpiece again at the end time t 2 after the end of the flame cutting process, the flame no longer reaches the workpiece and the current I drops again to a value that is close to zero and is determined by noise.
Gemäß der Erfindung erzeugt eine Auswerteeinheit, an die die Messwerte des Stroms I übermittelt werden, eine Fehlermeldung, sobald der Strom I unter einen vorgegebenen Sollwert Is abfällt. Dies ist in der Zeichnung beispielhaft gezeigt. Zwischen dem Startzeitpunkt t1 und dem Endzeitpunkt t2 vergrößert sich der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück durch beispielsweise fehlerhafte Bedienung auf einen Wert der deutlich größer ist als der Sollabstand as. Der gemessene Strom I sinkt dann auf einen Wert unter dem Sollwert Is ab.According to the invention, an evaluation unit to which the measured values of the current I are transmitted generates an error message as soon as the current I falls below a predetermined setpoint Is. This is shown as an example in the drawing. Between the start time t 1 and the end time t 2, the distance between the nozzle and the workpiece increases, for example due to incorrect operation, to a value that is significantly larger than the target distance a s . The measured current I then drops to a value below the setpoint Is.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Abstands a zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück, wobei die Düse im Abstand zum Werkstück entlang einer Bearbeitungsbahn relativ zum Werkstück bewegt wird, wobei die Düse zur Erzeugung einer Flamme zur Beaufschlagung des Werkstücks eingerichtet ist, und wobei zumindest während der Bewegung der Düse entlang der Bearbeitungsbahn zwischen der Düse und dem Werkstück eine elektrische Spannung angelegt und ein zwischen der Düse und dem Werkstück fließender elektrischer Strom I gemessen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messwerte des Stroms I an eine Auswerteeinheit übermittelt werden und dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert Is vergleicht und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den Sollwert Is unterschreitet.In summary, the following should be noted: The invention relates to a method for monitoring the distance a between the nozzle of a flame cutting device and a workpiece, the nozzle being moved at a distance from the workpiece along a processing path relative to the workpiece, the nozzle being used to generate a flame to act on the Workpiece is set up, and wherein at least during the movement of the nozzle along the processing path an electrical voltage is applied between the nozzle and the workpiece and an electrical current I flowing between the nozzle and the workpiece is measured. According to the invention, it is provided that the measured values of the current I are transmitted to an evaluation unit and that the evaluation unit compares the measured values with a predetermined target value Is and generates an error message if a measured value falls below the target value Is.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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