DE1565733A1 - Einrichtung zur Regelung des Abstandes zwischen Plasmabrenner und Werkstueckoberflaechen - Google Patents

Description

• Elnrichtunß zur.R eaelung-dea Abet-anden zhii3 chen Pla§ELbpl2M

  und Werkstückoberflächt

  Die Erfindung betrifft eine Einrichtung'zur ReCelung den

  Abst,-undes zwischen Brenner und WerkstUckoberfläch o beim

  Maamaschaeiden oder -schweigen mit nicht abschmeltender

  Elektrode"-wobei die Verkdtüokoberflächt die andere Elektrode

  darstellt,

  En ist bekannte.bei» Schneiden mit'der Autogenflaums bew

  Plaammtrahl den Abstand zwia"en ft*nntr un& Wark»,tf4,ok

  gewisoen Grenzen aü verstelltne deb::. dea-. Drenner vartUml- naot%.m

  zuregeln, Es wird dazu eine Ku'r,

  Erfassung der Regelabweichung folgende VerfChren bekmüt-eind:

  Mechanische und pneumatische Abtastungez%v kapasitive Ünd

  InduktIve Abtaatungen und.die fotoulektriech*' AbtagtUrW#

  Da en die Aufgabenotellung «Ut vioh# briUtg, daß ipul; ginnen

  BrtaaaUne der'.geg«ößo der Koßort-direkt n*b ' en der, 714im -,bzwb.

  dem Plag»str-ahl su.liegen hat,' wird dmit: die NuM.I'nrldht%M

  bawo dae )leBverfa4ren eo»ot.w='den thermIschen fite243-.dor'

  Plame'bzwo den Plas"a'beeinflug#'t Zuw Nachregeln

  brennern sind d"*r die obengenazu#ten Verfahren nur bedingt

  einnetzbarp Insbesondere-veZen der hohen Energiedicht.eu und der

  dv.mit verbundenen Intensiven Wärmestrahlung den Plaumstrahlen,

  Teile einer meohanischen Hölaenabtastung würden, w-ezm nie

  in unmittelbarer Nähe den Plasmastrahleit arbreitetene zu

  stark aufreheitt werden. Elne pneumi4%.-iaelie Abtaatung Unnte

  aurch die hohe Austrittaöeacliwin"ii.-rkeit unter Umständen unLenau

  arbeiten. Auf#erdem könnten Metallspritzer beim Scl-meiden

  eine Verstopfung der Düse der pneumatischen Abtaatung verur-

  eaotien. K1,i.1)azitive und induktive Brenaerverstellungen werden

  durch die hohe Energiedichte beeinflußt, FotoelektriE:che

  Abtaatungen sind z434 Im Grobblechbau. bzw. Im ialzwerkbetrieb

  wegen der Croßen Verechmutzungegefahr nicht ;ut #oeiGnet,

  Der Erfinduriß liegt nun die Aufgabe zu Grunde, die vorstehende

  Nachteile zu vermeiden, d,h. eine Piaamabrenner-Höhenregelung

  zu achaffeng die mit der erforderlichen hohen GenaulLkeit

  0,5 mm) arbeitet sowie unanfällig gegen Hltze«inwirkung

  und Ver4chmutzun6 ist und darüberhinaue ohne großen Ko5ten-,_

  aufwand erstellt werden.kam. Zur Lösung diese» grobleme wird

  erfinaunjagemäß im wesentlichen vorLeschlagen, daß als

  x he# elgröfie die von der Licbtbogenlänge abhä41ge lichtbogen-

  spanaung und/oder der liqhtboge»trom dient, Äullert 61ch

  nämlich der Abütand von Brennerelektrode zum Werkstück und

  damit die Plasma-Lichtbo&enlänge, no»änaern Strom und Spannung

  des LichtboGenn ebenfalls ihre Werte»

  Zur kann entweder aunischließlich der lichtbocenatrom

  oder ausschließlich die Lichtbogenspiuinuni; dienen. Um eine

  besLn(,ere lenaue Regelunr, zu erreichent ist an auch denkbar@

  Strom und Spaitaung zuGleich zu verwenden, wobei die Strom-

  und Spazinun',#sabweiciiungen In einem Ver£leicher aufeinander

  ab-,estimmt werden könnten,

  Der wesentliche Vortcll obiger erlindwigsgend"r Maßnahme

  heatelit aaring da£ zur Regelung die ohnehin zur Erzeugung des

  I4chtboeenn vorhandene Stromquelle verwendet worden kann.

  Ferner ilat ein Licatbogen die Eigenheit@ daß schon greringe

  Län,..eniln#erun.en desselben zur Regelung ausreichende Strom-

  bzw" Spatinuiige:inderua,#en riervorrufen, Damit ke= die ge-

  forderte Genaui..keit von ± 095 mm Brennerabstand zum derk-

  atücl. oxme weiteren eingeiialten werden.

  Die praktische Verwirklichung obigen Erfindungegedankens kann

  gi-u#ids#-*,tzlieli dem Fachmann überlasaän bleiben* En könrien

  dabil durchaus Zlemente bekannter Buuart Verwendung finden,

  Zine oolclie Linrieritung ist'beispielaweine gekennzeic,iiet

  C_#

  nurch einen Sollepainurigseober" einen Vergiticher zur

  Di.&-*fc.r.-iizoiläuf,."# zwise..,t-n Ist- und or'ollspaii.-#.urii,awert und

  Wo

  einen '?,rernic#r-Jibhenverstellmotor, welcher durch die t#egebenen-

  falle verstärkte Differenzapannung eteuerbar iat«

  Vorzu,.eweiae wird dezu vorgeschlagen, daß ale Ist-Spar-nungswert

  die Sparinung dient, welche an einem konstunten Widerstand im

  LichtboßenstroraLreis meßbar ist.

  Bei Verwo;.,üun., eines vorG1t,ieliewei-je hohen Wideretandeworte

  besteht der Vgrtell der vorstehenden AusfUhrunggforn darin@

  daß die an den Widerstand abGegriffene entsprechend hob*

  Spannung nicht verstärkt zu worden bftuchti@ 49mWm umüt-talber

  zur RegelunL dienen kam*

  GezU einer weiteren

  gauchlige # d" a14 34 dkee

  b,ogenapa=ung dIehte In dluen ?alt kam 'sirt w»atolieber

  Uderstand entfullen, die Spumunjaverte xUeaen. jedosli ver-

  stärkt werden*

  In der £reicnnung-eind zur-niVieren Erläuterwig AusfUhrungebel-

  spiele der dargestellt$ und awar zeigts

  Pig. 1 eine durch den Lichtbogenstron regelbare

  und

  Pig, 2 eine durch die lichtbog"apannting regelbart

  Ver4tolleinrichtung, ebenfalls in schematischer

  Wie aue der-ZeiaiinurLS er3iczitliclig lat ein

  brenner mit 10e Aie Innerhalb desselben --nGeordnete nicht ab-

  netutelzende ElelLtrode mit 11 und -da» WerxetUok mit 12 bezeichnete

  Ein sich zwisahen r:,le"Ltrode--i:3,)itze und derkstückeberfläche

  erstreckender Licc.tbojen 13 w4xd durch eine Stromquelle 14

  geopeist, wobei der Minuspol Ln der Elektrode 11 und der

  Plunpal am We-kkztück 12 antele;it isti, Der auf c.ione Weist

  U

  erzeugte Lielitbogen-Stromkrein Ist mit 15 bzw, 15a beLeic'liet.

  Die Größe des im liciitbogeii-Strom]Lrein 1505a fließenden

  Stromen hzw, der Iiiehtbogene'pamung hängt von der Lichtbogen-

  länpet 1 ab.

  Nach Fig, 1 ist innerhalb den liclitbogen-StroriL'Lreieen 15

  ein konot,..ater MeßwiCerstand 16 angeordnet, Ln dem eine iat-»

  apannung Ul ab,;eg»riffen wird, Eine Sollepannung U2, welche

  einer bestimmton L#ew-Lnschten Lielltbotenlänge entspricht@ wird

  in eincm*Sollspannun-aGeber 17 erzeugt. lote;.annung tli und

  Sollspannung U2 gelangen In einen Ver,leictier 18, worin eine

  Differenzapannuxig Ul - U2 m U) Zebildst wird» Die Ditterenem

  spannung U3 wird duz-oh einen VerlatUrker 19 äuf einen Wort

  erhöht, der einen Verntellmtor 20 der HöheAverstellung an-

  steuert und somit den Brenner 10 entapreeliond der entstehenden

  Diff erens2 )&nnung U3 naohregelte Diene liaehrtgelun£ ertblo

  phainenverschoben, ne dag bei eiher beispielsweise steigenden

  bleßspiannun,G Ul eine Differenzeptmung U) entstellt$ die den

  Urcriner 10 vom Wer"b-.stUck 12 hiliviegbeweZte Die Poli, -e let ein

  AbeinÄen der Spannung Ul solaneeg bis alch die Bot lehun«

  Ul - U2 m U3 - 0 @r6ibt, Dies bedeutotg daß der Verntellmotor

  20 zur "#Uiie zekommen ist, weil die Utn,--9 1 den Sollwort ent-

  spricht.

  Überlährt der Plammbrenner beispielsweise eine Bleoberhebung

  (Beule). eo verkürzt sioh der Lichtbogen, Äuf Grund'der Gleich-

  rie tei--C.,uwakterlatik wird der Bogenstrom "-rbi'.tre Am ließ-

  widerstand 16 fällt eine Spannung Ul abg dic grüßer wird als

  die ein,:eatej.lte Sollepannung U2. Da Ul größer wird als U2-

  entateA iun A..agung den Verrleichere 18 eine Erpaunung Ul - U29 die

  verstärkt äen Motor 20 anlaufen läßt, wo#--urch der Drei#ner 10

  gei,oben wird, Der Lic#.,tboi;cn wird we"_en des zich vergrößernde*

  Abetaaues der SlelLtiode 11 - WerkstUck 12 län-er, wodurch der

  Lic#itbo:t:ristrom aelbot sinkt. Die Lmt Widerst.;,nd 16 entstehende

  Spannung Ul sinkt nun ebenlails und ri#üiert sich dem Sollwert U2

  no langeg bis sich der Brennerabstand auf das Maß

  eingereGelt hat* U2 - Ul ergibt den Wort 0, da* Voratellglied,

  #daß-den Brenner In Y*Richtung verntellt hat,'kommt zUm Still-

  stand,

  Bei der voratehend besc.#-,riebenvii Ausführungefürm nach Fig. 1

  wird zweckmäßiG der Meßwiderstand 16 vergleichsweise hoch-

  ohmj.& aus,#;ele--,t, so daß die Abweichmigen der Istspannunk; Ul

  bei LichtboGen-Längenänderungen vergleichsweise groß niad.

  In diesem Fall ka.n ein Verstärker entfallen# vielmehr kann

  die im Ver,leicaer 18 gebildete Differenzspamung U3 unmittel-

  bar zum Betrieb das Voratellmotore 20 dienen*

  Geinäß der Ausfüllrung&Xo= nach fi$@ 2 dient als Intopannung Ul.

  Unmittelbar die Llehtbegenapa=nge Sie wird nmamen alt einer

  in einem gollepannungegeber 17 erz@uCteü SollepanauM U2.

  wiederum In einen Vergleicher 18 eingegeben# weloher die

  Differenzspannung U3 wA1 - U2 blldotp die --in einem Veir-

  st#ir1,#er 19 verstärkt w lum Betrieb-dea*den-Die.,iner 10 vor.

  stellenden Verstellmotoro 20 diente ÜberLdirt beiapielaweiet

  der Erennet eiu» VerketUckerhebuü«$.eo wird der AbstaM

  Werkstüok 12 - Bre=orelek.trode 11 Xlelnor. und damit der

  Lichtbogen kürzer« Die Sp=,ang Z&Zlt. Aii des Vär#w

  bleichere 18 liegen LielitboZgnspahnwig Ul und Sollwertepannung

  U2, Da Ul in dieäöm ?all kleiner wird als U2u enteteht an

  Aus.-.#uilg den Verj#leichere 18 eine Differe",izapannung U3" duroh

  Gie der 'Verstcllmotor 20 aus-reuteuert.und das Verstellglied

  mit dem Breiiner beweg gt sich nun in Y-Richtund, bis der Plasma-

  boßen wieder die vorgejebene Soll-LänGe 1 erreleiit hatg wo-

  durch Ul Ge#tie"en ist und #-leich U2 wird» so daß B'Ich die

  Differenz Ul- m U2 = U3 0 er-,Ibt,-Diea bedeutet, daß der

  Stellmotor 20 zum Stillstand komt,

  Die im Vorsteiienden besc11rJ.ebene ErfinCu-.-G 'Karai einerseits

  vorteilliaft dazu dierten, den Plaamabrenner aU4-OMLtißeh auf

  U

  iMr gleichem'Abetand zum Werkotück einzuregeln» Ferner iat

  ia auch möglich - dure-4 VertUndern den Sollverten U2 - den

  Plammebren-nerabetand kontinuierlich während den Plaum-

  schneiden& einguntellens Die erfindUngsgeaUe RegelUhg iat

  dar-überliinaus auch ohne.welteren derart auazugentalten@ da&

  bei einem eventuellen AbreIßen das Lichtbogens der Brenner

  so weit an6--choben bzw. abgesenkt wird, daß eine neuorlicho

  lichtbogEnLünduzig erfolgte Pür diesen Zweck Lot. Imbevondere

  die Ausführungsforn nach YIS. 2 gen16not@ da der!Brenner

  bei nachlannender Lichtboi;eiiapa=uAi;.automtinoÜ angellobea wirde

Claims (1)

1. A !I a j2 r ü- Q ht Einrio htunr:- zur Be6alun- den Abetandea zwiechen Brenner und Werkatückoberfläche beinPlaumschneiden oder -schweißen mit nicht abschmelzender Elektrodeg wobei die WerkstückoberfU.che die andere Elektrode daretellt, dadurch geY.ennzeielmeti, daß als Reielgröße die von der ablign-ige Muhtbogenapt,#i-.nung und/oder der Lici.tbo-anstrom dient, 2@ 2inrichtung nach Anopruch 1" 4949x&nzelerngt durch einon Sollwert-Spannungegeber.(17)g eiaqU Vereleicher (#O) zur Differensbildung *w4@oh«Ü -,tat*. udd Sollepaanunbavert - und einen (20,) p. welchtr duroh die eegebeainfälle verstärkte DifftranispamtaM ättuerWür 3, B'IhrIchtung nach Auspieue)4 1 »1 2, dadurch gekenäseiolir-et@ deß alf; Istapazitungewert die Spamu Ag diento welche an einem konatentin Heßwidei*otuad.(16) tm,Lichtbfflns.tton- kreis (15) meßbar Icti 4 Einrielitage nach Ano#r»h 1 und 2' dadurch gekorMtelClineti, daß als lätopwmüng»ert lumittelbar die Lichtbogen-