DE1926380A1

DE1926380A1 - Capacitative distance control for machine - tools

Info

Publication number: DE1926380A1
Application number: DE19691926380
Authority: DE
Inventors: Hannappel Dipl-Phys Guenther; Guenter Hahn; Fred Ploetner
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1969-05-23
Filing date: 1969-05-23
Publication date: 1970-11-26

Abstract

Distance control device is particularly useful for autogenic cutting machines and plasma cutting machines, the workpiece itself forming one of the electrodes. The sensing electrode with which the workpiece is provided consists of a heat-insulating mass, such as ceramic, in which a conductive layer is located.

Description

Kapazitive Entfernungsregelung fUr Werkzeugmaschinen, insbesondere Autogen-und Plasmaschneidmaschinen Die Erfindung betrifft eine kapazitive Entfernungsregelung fUr Werkzeugmaschinen, insbesondere Autogen- und Plasmaschneidmaschienen, wobei eine Elektrode dem Werkzeug zugeordnet ist und das WerkstUck die andere Elektrode bildet. Außer auf Schneidmaschinen und andere Werkzeugmaschinen (z. B. spanabhebende Werkzeugmaschinen) ist die Erfindung auch ohne weiteres filr Autogen-, Mig-, Wig- und Plasmaschweißbrenner anwendbar.Capacitive distance control for machine tools, in particular Oxy-fuel and plasma cutting machines The invention relates to a capacitive distance control For machine tools, in particular oxy-fuel and plasma cutting machines, whereby one electrode is assigned to the tool and the workpiece is assigned to the other electrode forms. Except for cutting machines and other machine tools (e.g. cutting machines Machine tools), the invention is also readily applicable to oxy-fuel, Mig, and plasma welding torches can be used.

Zur Regelung des Abstandes von Autogen- und Plasmaschneidbrennern gegenüber dem zu bearbeitenden WerkstUck ist u. a, die sogenannte kapazitive Höbenabtastung Ublich. Eine bekannte Abtastelektrode, die als Ring ausgerührt ist, wird so angeordnet, daß das Brennervorderteil durch diesen Ring hindurch gesteckt wird. Durch eine federnde Halterung ist diese Elektrode mit der Brennerhalterung'verbunden. Während des Schneidbetriebes wird laufend die Kapazität zwischen Elektrode und Werkstueck gemessen.For regulating the distance between oxy-fuel and plasma cutting torches compared to the workpiece to be processed is, among other things, the so-called capacitive height scanning Common. A known scanning electrode, which is designed as a ring, is arranged in such a way that that the front part of the burner is inserted through this ring. By a resilient Holder, this electrode is connected to the torch holder. During the cutting operation the capacitance between the electrode and the workpiece is continuously measured.

Tritt eine Abweichung vom Sollwert ein, so fährt eine elektromechanische Einrichtung die Elektrode und damit den Brenner in den Normalabstand zurück. Die verwendete Elektrode ist nicht starr befestigt sondern beweglich. Das fUhrt zu unstabilem Verhalten sowie zur Gefährdung der Abtastelektronik am Brenner.If there is a deviation from the setpoint, an electromechanical one travels Set up the electrode and thus the torch back to the normal distance. the The electrode used is not rigidly attached but movable. That leads to unstable things Behavior as well as endangering the scanning electronics on the burner.

Ferner setzt bei Bertlhrungen Abtastring-Brenner unerwUnschterweise eine HochRrequen2-ZUndung ein. Ein weiterer Nachteil der oben beschriebenen bekannten Abtasteinrichtung besteht darin, däß ein spezieller Elektrodenhalter benötigt wird. DarUberhinaus ist die elektrische Isolierung dieser Elektrode insbesondere beim Plasmaschneiden problematisch. ein wesentlicher Nachteil der bekannten Abtastelektroden besteht hXuflg in einem durch die selbsttragende Konstruktion bedingten relativ kleinen Vorh Gltnls von Nutz- zu Festkapazität.Furthermore, scanning ring burner sets undesirably at work a high frequency ignition. Another disadvantage of the known above-described The scanning device is that a special electrode holder is required. In addition, the electrical insulation of this electrode is particularly important in the Plasma cutting problematic. a major disadvantage of the known scanning electrodes consists mostly in a relative caused by the self-supporting construction small curtain Gltnls from useful to fixed capacity.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehend aufgeftihrten Nachteile zu beseitigen und darüber hinaus noch die im folgenden genannten Vorteile zu erreichen. Zur Lösung des Problems wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die dem Werkzeug zugeordnete Abtastelektrode aus einer isolierenden Masse, vorzugsweise Keramik, besteht, in welcher Masse eine leitfähige Schicht angeordnet ist.The invention is based on the objects listed above To eliminate disadvantages and, moreover, the advantages mentioned below to reach. To solve the problem, the invention proposes that the The scanning electrode associated with the tool and made of an insulating compound, preferably Ceramic, in which mass a conductive layer is arranged.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Einmal wird kein besonderer Elektrodenhalter mehr benötigt, so daß sich nun das VerhEltnis Nutzkapazität/Festkapazität zugunsten der Nutzkapazit#t verschoben hat. Ferner ist eine hervorragende elektrische Isolierung des leitenden Teils der Abtastelektrode gewährleistet. Die Abtastelektrode ist darüber hinaus in ihrer Lage fixiert und liefert somit genauere Werte.The invention has the following advantages: Once there is no special electrode holder is required more, so that the ratio of useful capacity / fixed capacity has shifted in favor of usable capacity. It is also excellent in electrical Insulation of the conductive part of the scanning electrode ensured. The scanning electrode is also fixed in its position and thus provides more precise values.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die leitfähige Schicht allseitig von der isolierenden Masse umschlossen ist. Dadurch wird der Nachteil bekannter Abtastelektroden, nämlich die ständige unkontrollierte Veränderung der Nutzkapazität durch Haftenbleiben von Metallspritzern während des Bearbeitungsvorganges vermieden.In an advantageous development of the invention it is proposed that the conductive layer is enclosed on all sides by the insulating compound. Through this becomes the disadvantage of known scanning electrodes, namely the constant uncontrolled Change in usable capacity due to sticking of metal splashes during the Editing process avoided.

Etwaige auf der Isoliermasse haftende Metallspritzer sind unschwer zu entfernen. Dies wird gemäß eine weiteren Vorschlag der Erfindung erleichtert durch eine isolierende Schraubverbindung zum Abdecken der leitfähigen Schicht, Dabei ist es zweckmäßig, wenn die leitfähige Schicht in an sich bekannter Weise ringförmig ausgebildet ist. Dadurch wird die Nutzkapazität erfindungsgemäß durch eine sehr kleine Ausdehnung der leitfähigen Schicht in Richtung der Elektrodenhalterungsaohse erhöht.Any metal splashes adhering to the insulating compound are not difficult to remove. This is facilitated according to a further proposal of the invention through an insulating screw connection to cover the conductive layer, thereby it is useful if the conductive layer is ring-shaped in a manner known per se is trained. As a result, the useful capacity according to the invention by a very small expansion of the conductive layer in the direction of the electrode holder shaft elevated.

Dieser Erfindungs gedanke ist aber nicht auf eine ringrarmige Elektrode beschr#nkt, vielmehr gilt er beispielsweise auch fur an sich bekannte kalottenförmige Elektroden.This inventive idea is not limited to a ring-arm electrode limited, but rather it also applies, for example, to dome-shaped ones known per se Electrodes.

Die leitfähige Schicht kann in die Isoliermasse eingeprent oder auf dieselbe aufgedampft sein. Hinsichtlich eines günstigen Verhältnisses Nutzkapazität/Festkapazitä.t ist es ferner vorteilhaft, wenn die Verbindungsleitungen von der#leitfd.higen Schicht zum elektronischen Steuergerät yergleichsweiße geringe Querschnitte aufweisen.The conductive layer can be pressed into or onto the insulating compound the same to be vaporized. Regarding a cheap Relationship Usable capacity / fixed capacity, it is also advantageous if the connecting lines from the conductive layer to the electronic control unit y comparatively low Have cross-sections.

Im einzelnen wird diesbezuglich vorgeschlagen, daß als Verbindungsleitungen Kabel mit Drähten geringer Leiterquerschnitte dienen und daß die Kabel durch eine Steckverbindung an die leltfähige Schicht anschließbar sind. Es ist darauf zu achten, daß die Kapazität der elektrischen Verbindung zwischen wirksamem Elektrodenteil und seiner Steckverbindung 3o % der Elektrodenwirkkapazit#t nicht Uberschreitet. Es ist in diesem Sinne zweckmäßig, wenn die Verbindung zwischen leiträhiger Schicht und Steckverbinclung aus Folien besteht. Gemäß einer anderen Ausführungsforn der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Verbindung zwischen leitfähiger~ Schicht und Steckverbindung aus einem leitfähigen Material besteht, welches auf Isolierkörper aufgedampft oder aufgestrichen oder galvanisch aufgebracht ist.In particular, it is proposed in this regard that as connecting lines Cables with wires of small conductor cross-sections are used and that the cables through a Plug connection can be connected to the conductive layer. It is important to ensure, that the capacity of the electrical connection between the effective electrode part and its plug connection does not exceed 3o% of the effective electrode capacity. In this sense, it is useful if the connection between the conductive layer and connector consists of foils. According to another embodiment of the Invention it is proposed that the connection between the conductive layer and Plug connection consists of a conductive material, which is on the insulating body is vapor-deposited or painted on or applied by electroplating.

Die Verbindung zwischen leitfähiger Schicht und Steckverbindung kann dabei Jeweils bandförmig ausgebildet sein. Dabei ist es hinsichtlich der Nutzkapazität von Vorteil, wenn die kleinere Fläche der bandförmigen Verbindung den umgebenden Maschinen-oder Geräteteilen zugewandt ist. In vorteilhafter Weiterbildung dieses Gedankens wird ferner vorgeschlagen, daß zwischen der Verbindung und den räumlich nächstliegenden Maschinen- oder Geräteteilen eine Isolierschicht aus einem Stoff angeordnet ist, dessen Dielektrizitätskonstante kleiner als die der die leitfähige Schicht umgebenden isolierenden Masse ist.The connection between the conductive layer and the connector can in each case be designed in the form of a band. It is in terms of usable capacity advantageous if the smaller area of the band-shaped connection corresponds to the surrounding Machine or device parts facing. In an advantageous development of this Thought is also proposed that between the connection and the spatial nearest machine or device parts an insulating layer made of a material is arranged whose dielectric constant is smaller than that of the conductive Layer surrounding insulating mass is.

Die Einrichtung ist nun anhand eines Ausfuhrungabeispieles in der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im L§ngsschnltt eine dem Werkzeug zugeordnete Abtastelektrode.The device is now based on an exemplary embodiment in the Drawing and the following description explained in more detail. The drawing shows In the longitudinal section a scanning electrode assigned to the tool.

Die Abtastelektrode besteht aus einer rlngtörmig ausgebildeten leitfähigen metallischen Schicht lo, die zwischen zwei Teilen 11, 12 aus elektrisch isolierendem Werkstoff angeordnet ist.The scanning electrode consists of an elongated conductive metallic layer lo between two parts 11, 12 made of electrically insulating Material is arranged.

Das Teil 12 ist dabei auf das Teil 11 aufgeschraubt. Der mit 13 bezeichnete hohlraum im Inneren der Teile 12, 11 dient zur Aufnahme eines in der Zeichnung nicht dargestellten Schneid-oder Schweißbrenners.The part 12 is screwed onto the part 11. The designated 13 cavity inside the parts 12, 11 is used Inclusion of an in Cutting or welding torch not shown in the drawing.

Von der leitfähigen Schicht lo fUhrt eine leitende Verbindung 14 zu einer mit 15 bezeichneten Steckverblndung, an die das nicht dargestellte Verbindungskabel zu dem ebenfalls nicht gezeigten Steuergerät angeachlossen werden kann.A conductive connection 14 leads from the conductive layer lo a connector designated by 15 to which the connecting cable, not shown, is connected can be connected to the control unit, also not shown.

Die Verbindung 14 weist einen vergleichsweise geringen Querschnitt aur, um das Verhltnis Nutzkapazität/Festkapazität möglichst groß zu halten. Um StöreintlUsse der räumlich nächst liegenden mtXtallischen Ma-schinen- oder Geräteteile auf die Nutzkapazitä.t der leitfShigen Schicht lo zu vermeiden, sollte der in der :#eichnung mit 16 bezeichnete und durch eine gestrichelte Linie 17 abgegrenzte Raum gegenüber diesen nichstliegenden Geräteteilen aus einem Stoff bestehen, dessen iielektrizitätskonstante kleiner ist als die der Ubrigen isolierenden Masse. Ferner ist darauf zu achten, daß die radiale Entfernung von der ringförmigen leitfähigen Schicht lo zur Mittelachse 18 der Abtastelektrode möglichst groß ist. Dadurch kann ein optimaler Betrag an Nutzkapazität erreicht werden.The connection 14 has a comparatively small cross section just to keep the ratio of usable capacity / fixed capacity as large as possible. About interference the spatially closest mtXtallic machine or device parts to the The useful capacity of the conductive layer should be avoided in the: # drawing designated by 16 and delimited by a dashed line 17 space opposite these adjacent parts of the device consist of a material whose dielectric constant is smaller than that of the rest of the insulating mass. It is also important to ensure that that the radial distance from the annular conductive layer lo to the central axis 18 of the scanning electrode is as large as possible. This allows an optimal amount of money Usable capacity can be achieved.

Claims

W Capacitive distance control for machine tools, in particular Oxy-fuel and plasma cutting machines, with one electrode assigned to the tool is and the workpiece forms the other electrode, characterized in that the The scanning electrode assigned to the tool made of an insulating compound (11, 12), preferably ceramic, in which mass a conductive layer (lo) is arranged is.

2. Distance control according to claim, characterized in that the conductive layer (lo) is enclosed on all sides by the insulating compound (11, 12) is.

3. Distance control according to claim 1 or 2, characterized in that that the conductive layer <1o) is formed in a manner known per se in a ring shape is.

4. Distance control according to one of the preceding claims, thereby characterized in that the conductive layer (lo) is pressed into the insulating compound or is evaporated on the same.

5. Distance control according to one of claims 2 to 4, characterized by an insulating screw connection (12) to cover the conductive layer (lo).

6. Distance control according to one of the preceding claims, thereby characterized in that the connecting lines from the conductive layer to the electronic Control unit have comparatively small cross-sections.

7. Distance control according to claim 6, characterized in that as connecting lines, cables with wires with small conductor cross-sections to serve and that the cables are connected to the conductive layer (lo) through a plug connection (~ 15). are connectable.

8. Pni.tfernungsregel according to claim 7, characterized in that that the connection (14) between the conductive layer (lo) and the plug connection (15) consists of pollen.

9. Distance control according to claim 7, characterized in that the connection between the conductive layer and the plug connection from a conductive Material consists, which is vapor-deposited or painted on or on the insulating body is applied galvanically.

lo. Distance control according to one of Claims 7 to 9, characterized characterized in that the connection between the conductive layer and the connector is formed band-shaped.

11. Distance control according to claim lo, characterized in that that the smaller area of the band-shaped connection the surrounding Masohinen- or Device parts is facing.

12. Distance control according to one of claims 1 to lo, thereby characterized in that between the connection (14) and the spatially closest Machine or device parts an insulating 6thioht (16) made of a material whose dielectric constant is smaller than that of the conductive layer (lo) surrounding insulating mass (11, 12).