DE2459287C3 - Schneidmaschine, insbesondere Brennschneidmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidmaschine, insbesondere Brennschnciamaschine, mit einer Werkzeugsteuerung zum Bewegen des Werkzeuges in Richtung derTangetiic an eine vergegebene Werkzeugvorschubnchtung, die einen Koordinatenantrieb mit zugeordneter fo'orlektriseher Abtastvorrichtung, die einen Drehmeldcr/Resolvcr enthält, sowie eine Werkzeugverdrehcinrichtung mit einer urihmelder/Motor-Kombination aufweist, wobü Has Au.sgangssignal des Resolvers direkt oder über einen rr. tehanisch mit dem Resolver gekoppelten Abtastdrehmelder dem Drehmelder der Werkzeugvcrdrehcinrichtung zuführbar ist.

Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik bezug genommen, wie er bei Schneidmaschinen allgemein bekannt ist.

Bei diesen Schneidmaschinen wird ein Werkzeug (Trennmesser. Autogen- oder Plasmabrenner, Laser oder dergleichen) entlang einer vorgegebenen Bahn (Werkzeugvorschubrichtung) bewegt, wobei die notwendigen Steuerbefehle für die das Werkzeug in die jeweilige Koordinatenrichtung (X-: Y-; Z-Richtung) bewegende Koordinatcnmotore durch eine Werkzeugsteuerung (fotoclektrische Abtastvorrichtung, Numeriksteuerung) erhalten werden.

Zur Gewährleistung von optimalen Schnittqualitätcn ist es erforderlich, daß das Werkzeug immer in Richtung der Tangente an die vorgegebene Bahn bewegt wird. 1st als Schneidwerkzeug ein einzelner Autogen- oder Plasmabrenner oder ein Laserstrahl vorgesehen, so wird diese Forderung automatisch erfüllt. Sind dagegen in .Schneidrichtung gesehen mehrere Schneidwerkzeuge angeordnet, wie es beispielsweise bei einem Mchrbrcnneraggregat mit zwei oder drei Schneidbrennern der Fall ist, so ist eine zusätzliche Werkzeugverdreheinrichtung notwendig, die je nach dem Verlauf der Vorgegebenen Bahn die Brenner immer in eine rechtwinkelig zur .Schneidrichtung verlaufende F.benc dreht, um beispielsweise gleichbleibende Schwcißfugcnvorbcreitungen brennschneiden zu können.

Auch bei einem Trennmesser oder einem Sägeband als Schneidwerkzeug, wie es beispielsweise bei Schneidmaschinen für weiche Materialien (Textilien, .Schaumstoffe, etc.) der Fall ist. wird ebenfalls eine entsprechende Drehung des Werkzeuges erforderlich, und zwar derart, daß die Schneide des Werkzeuges immer in Richtung der Tangente an eine vorgegebene Werkzeugvorschubrichtung zeigt.

Um diese Verdrehung der Schneidwerkzeuge zu erreichen sind Schneideinrichtungen mit fotoelektrischen Abtastvorrichtungen und Werkzeugverdrehvorrichtungen bekannt geworden, bei denen die während der Abtastung stattfindende Drehung der Abtasiorgane (Fotowiderstand, Abtastkopf, Drehmotor, bzw. Resolver) analog auf das Werkzeug übertragen wird, wobei die Übertragung üblicherweise mittels einer elektrischen Welle erfolgt.

Von Nachteil bei diesen Einrichtungen ist, daß beim Verlassen der fotoelektrischen Abtastvorrichtung von der abzutastenden Linie oder Käme, beispielsweise infolge zu hoher Abtastgeschwindigkeiten bzw. unrichtiger oder kontrastarmer Abtastvorlagen, die damit hervorgerufene »falsche Bewegung« der Abtastorgane auch auf das Werkzeug übertragen wird, wodurch die Werkzeugdrehung nicht mehr synchron zur Drehung der Abtastvorrichtung ist und Schneidfehler und unter Umständen sogar Beschädigungen am Schneidwerkzeugauftreten.

Es ist wohl aus der DE-PS 12 92 904 bekannt, eine Abtastvorrichtung anzuhalten, wenn die Abtastvorrichtung die abzutastende Linie verläßt. Eine Einrichtung die dann ausspricht, wenn die Werkzeugdrehung nicht mehr synchron zur Drehung der Abtastvorrichtung ist, geht aus der DE-PS 12 92 904 nicht hervor. Vielmehr werden wie aus Spalte 16, Zeilen 18 — 30 der DE-PS hervorgeht, beim Kantenablasten die Abtasiorgane auf einer Kreisbahn gedreht.

Bei Verwendung einer derartigen Abtastvorrichtung bei Schneidmaschinen mit Trennmessern und zugeordneter Trennmesser-Verdrehvorrichtung sowie fotoelcktrischer Kantenabtasiung hat die Praxis gezeigt, daß die Führung des Trcnnmessers dann abbricht, wenn die Abtastvorrichtung die Kante plötzlic'i verläßt (verliert). Dies ist darauf zurückzuführen, daß, wie erwähnt, sich die Abtastorganc dann entlang einer Kreisbahn schnell drehen, das Trennmesser dieser Drehung nicht folgen kann und aufgrund der weiter wirksamen, aber unkontrollierten Vorschubbewegung des Trcnnmessers eine Kraft zwischen Trennmesscr und Messerhaltcr wirksam wird, die aufgrund der stabileren Ausführung des Trcnnmessers gegenüber dem Messcrhalter zu einem Bruch des Messerhallcrs führt.

Aufgabe der voi liegenden Erfindung ist es. eine Schneidmaschine zu schaffen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist, und durch die insbesondere eine negative Beeinflussung des SchncidvorgiTiges bzw. eine Beschädigung der Schneideinrichtung infolge einer Abweichung zwischen der Drehung der Abtastvorrichtung und der Werkzeugdrehung vermeidbar ist.

Die Erfindung besteht darin, daß bei der eingangs genannten Schneidmaschine das Ausgangssignal von Resolver bzw. Drehmelder als Abschaltsignal einer Vergleichsstufe in oincr Schaltvorrichtung zuführbar ist. deren Ausgang mil im Steuer- und/oder Vcrdrehstromkrcis angeordneten Schaltern m Verbindung steht.

Durch die Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß bei einem Verlassen der Linie oder Kante die dabei entstehende sprunghafte Änderung des Ausgangssignales der foloelck'rischen Abtasteinrichtung ein sofortiges Abschalten der Steuerung bzw. der .Schneidmaschinen vorschubbewegung bewirkt. Das Werkzeug wird somit ebenfalls sofort abgeschaltet und führ! keine Bewegung

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mehr aus. Schiicidfehlcr b/w. Beschädigungen um Werkzeug oder am Werk/eughalter werden vorteilhaft vermieden.

Unter sprunghafter Änderung des Ausgangssignals wird gemäß der Erfindung eine .Signaländerung verstanden, deren Änderungswert pro Zeiteinheit größer ist, als der Signaländerungswert, welcher heim Abtasten des kleinstmöglichen Linien- oder Kanten radius bei entsprechend zugeordneter Abtastgeschwindigkeit auftritt.

Dadurch wird erreicht, daß die Abtastung der Linienoder Kuiitenverläufe selbst bei kleineren Radien nicht beeinflußt und die Steuerung bzw. die Maschine nicht abgeschaltet wird. Erst eine Änderung des Ausgangssignales über diesen vorbestimmten Wert hinaus — wie es beim Verlassen der Linie oder Kante der Fall ist — führt zu einem sofortigen Abschalten der Steuerung und damit der Werkzeugbewegung.

Durch die Erfindung wird somit eine Abschalteinrichtung geschaffen, bei der die Abschaltung der Maschine bzw. der Steuerung bei einer fehlerhafter. Steuert!"" direkt m Abhängigkeit vom WegstCLCrsigna! erfolgt. Dies ist im Hinblick auf die Abschaltgenauigkeit und Abschallschnelligkcit besonders vorteilhaft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbcispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhalte Merkmale näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein fotoclektrischer Abtastkopf mit IO bezeichnet, welcher mittels eines Eotowiderstandes 11 ein Signal erzeugt, welches die Rclativstellung des Abtastkopfes 10 gegenüber einer abzutastenden Linie 12 kennzeichnet, und welches über die Leitung 13 einem Nachdrehmotor 14 zugeführt wird.

Die Lichtquelle im Abtastkopf 10 zum Anleuchten der Linie 12 bzw. einer Kante ist mit 15 bezeichnet. Der Aufbau des Abtaslkopfes 10 ist nicht näher dargestellt. da er für die Erfindung unwesentlich ist.

Der Abtastkopf 10 ist in an sich bekannter Weise mechanisch t it dem Nachdrehmotor 14 gekoppelt, welcher den Abtastkopf 10 und gegebenenfalls das mit ihm mechanisch oder elektrisch verbundene Werkzeug (Trennmesser, Laser, Plasma- oder Autogenschneidbrenner oder dgl.) entsprechend den gelieferten Steuersignalen, die dem Motor 14 über die Leitungen 13 zugeführt wc/dcn. jeweils in die sich ändernde Richtung der Tangente an den abzutastenden Linienzug 12drcht.

Der Stellmotor 14 ist ferner mechanisch mit einem Resolver 16 verbunden, der eine Zerlegung der Verstellbewegung des Mo;ors 14 in ein X- und eine V-Komponente bewirkt. Durch die Ausgangssignale des Rcsolvers If werden über nicht näher dargestellte Steuerungen die beiden Koordinatcnmolore (Vorschubmotore 17 und 18) gesteuert.

Der Rotor des Drehmelders 16 ist ferner über eine mechanische Verbindung mit dem Rotor 19 eines Abtastdrehmclders 20 gekoppelt. Der Stator des Abtastdrehmeldcrs20 trägt drei um je 120" gegeneinander versetzte Wicklungen 21, die in Stern geschaltet sind. In diesen Wicklungen 21 werden beim Drehen des Rotors .Spannungen induziert, deren Große von dem Drehwinkel des Rotors 19 gegenüber den Wicklungen 21 abhangig ist.

Die Allsgangsleitungen des Abtasldrehmelders 20 sind mit den Statorwicklungen 22 eines Werk/eugdrehmeiders 23 verbunden, dessen Stator entsprechend dem Slator des AbtasldrehiTicli'crs 20 aufgebaut ist. Der Rotor 24 des Werkzeiigdrchmelders 23 ist über ein Gelriebe 25 mit dem Motor 26 mechanisch verbunden, der Motor 26 welcher am Werkzeug befestigt ist, dient zum Drehen des Werkzeuges derart, daß steis gewährleistet ist, das die Schneide in Richtung der Tangente verläuft bzw. bei mehreren nebeneinander angeordneten Schneidwerk/.eugen die Schneid*erzeuge jeweils in eine rechtwinklige Ebene /ur gewünschten Vorschubrichtung stehen.

Bei einer Drehung des Rotors des Resolvers 16 w ird auch der Rotor 19 des Abtastdrehmelders 20 gedn.ht. Aufgrund dieser Drehung des Rotors 19 werden in den Statorwicklungen 21 des Drehmelders 20 Spannungen induziert, die über die elektrischen Verbindungen zu den Statorwicklungen 22 des Werkzeugdrehmelders 23 gelangen. Durch die elektrische Verbindung wird im Rotor 24 des Drehmelders 23 eine Kehlerspannung induziert. Diese Kehlerspannung wird über ein Verstärker 27 dem Motor 26 zugeführt und der Motor 26 gedreht. Dieser Motor 26 ist über das Gelriebe 25 sowohl mit dem Rotor 24 als _uch mit dem

.jLiiiiLiunLi ny.LUg ίυ vLiuuiiuvii. ινι,ι ιτι-m^i i.u ν» ι: xj solange gedreht, bis der Rotor 24 keine Kehlerspannung mehr abgibt. Das ist der KaII. wenn der Rotor 19 des Abtastdrehmelders 20 nicht mehr gedreht wird. Aufgrünt! dieser Konstruktion ist somit vorteilhaft gewährleistet, daß bei einer Drehung des Resolvers 16 und der damit verbundenen ssnchronen Drehung des Rtitors 19 und des Rotors 24 entsprechend der Drehung des Alvastkopfes bzw. der Kutowiderstärde 11 entsprechend ,iiich das Werkzeug 28 in Richtung der Tangente gedreht wird.

Gemäß unserer Erfindung ist der Werkzeugsteuerung, die beim vorliegenden Ausful, ungsbeispiel aus der fotoelektrischen Abtastvorrichtung 10 sowie der oben beschriebenen Werk <cug\erdrehvorrichtung besteht, eine Schaltvorrichtung 29 zugeordnet. Diese Schaltvorrichtung 29 weist im wesentlichen eine als Schallverstärker aufgebaute Vergleicherstefe 30 auf. deren Eingänge 31 und 32 mit dem Ausgangssignal des Rotors 24 des Werkzeugdrehmelders 23 in Verbindung steh' .1. Der Schaltverstärker 30 weist einen Einsteller (Widerstand) ii auf. Mittels ties Einsiellers 33 wird der Sollwert eingestellt, bei dessen Erreichen b,w. Überschreiten ein Schaltsignal abgegeben werden soll. Das .Schaltsignal wird über die Ausgangsleitung 34 einem .Schaltrelais .35 zugeführt, dessen Kontakte 36 bzw. 37, 38 b/w. 39 im Steuerstromkreis 40 bzw. Vcrdrehstromkreis4l angeordnet sind.

Die Kunktionsweise tier in der Zeichnung dargestellten Einrichtung ist bei einer »Kantenabtastung« der abzutastenden Linie 12 folgende:

Bei der Abtastung der Linie 12 nach dem Kantenverfahren wirtl lediglich die Widerstandsänderung des Koiowiderstandes 11 als Steuergröße für den Motor 14 ausgenutzt. Als Be/i'gsgröße für die Widers'.andsänüerung des Kotowiderslandes 11 dient beispielsweise ein fester Widerstand 42. Beginnend bei !'unkt Λ tier Linie 12 erfolgt die Abtastung bis zu Punkt B mit einer vorbestimmten Ges.hwindigkeit. wobei keine Drehung bzw. Richtungsänderung des Abtastkopfes, des Koiowiderstandes II, ties Motors 14 und des Resoivcrs !fs auftreten. Somit wird auch über die Abtast drehmelder 20/Werkzeugdrehmelder 23 -Kombination kein Signal an die Werkzeugverdrehvorrichtung abgegeben und das Werkzeug führt einen Schnitt in Richtung der Tangente l-l aus. Dabei weist diese Tangente die gleiche Winkellage auf. wie die auf der Zeichnungsfläche dargestellte Abtasltangente Ii-Il. Beim Erreichen von

l'iinkt Il trill, wie auch aus der Zeichnung ersieht hch. eine Änderung des Verlaufs der Linie 12 ein. wodurch zwangsläufig aufgrund der Funktionsweise der foto elektrischen Steuerung ein Verdrehen des Abtastkopfcs und auch des Werkzeuges 28 in Kichlung der neuen langente IMIII erfolgt. Hierbei wird über die Drehung des Resolvers 16. des Rotors 19, des Rotors 24. des Motors 26 und des Getriebes 25 der Abtastkopf und auch das Werkstück 28 entsprechend langsam in die neue Tangenlenrichtung IV-IV verdreht. Bei l'unkl ( ist κ-wieder ein /iisland erreicht, bei dem die Abtastung und auch das Schneiden ausschließlieh in Richtung III III b/w. IVlV und Abtastkopf b/w. Werk/eng nicht mehr gcdrehl werden.

Tritt nun in Folge von /u hohen Abtaslgeschwindig- ι · keilen b/w. von unrichtigen oder gegenüber der /eichnungsiinterlage korn rast armen /eichnungslmien keine Umsteuerung an l'unkl Il in Richtung lll-lil b/w IV-IV auf. sondern wird der Abtastkopf und das Werkstück weiterhin in Richtung Il gesteuert, was nut .'" einem Verlassen tier Linie 12 verbunden ist. so tritt die erfindungsgemäl.ie Vorrichtung wie folgt in Kraft:

Verlaßt in l'olge der /u hohen Geschwindigkeit oder andere Gegebenheiten beispielsweise der Fotowiderstand Il die Linie so wird bei der Kanlenabtasmng aufgrund des festen Bezugswiderstandes 42 eine maximale konstante Sleuertingskomponente an den Motor 14 gegeben, die ein ständiges Rotieren von Motor 14. Resolver 16 und Abtaslkopf um die Abiastachse hervorruft. Diese konstante Drehung wird f auch auf den Rotor 19 und von dort in der oben beschriebenen Weise auf das Werk/eng 28 übertragen, wodurch ohne die erfiiitlungsgemäße Linnchturig ein .Schneidfehler beispielsweise ein nicht gewünschter Kreisausschnitt b/w. sogar Beschädigungen an dem '■ Schneidwerkzeug auftreten können, insbesondere dann, wenn das Messer mit einem Messerhaltcr auf dem Werkstück geführt wird, wie es in an sich bekannter Weise bei Textilmaschinen der Fall ist. Hier setzl nun die vorliegende Erfindung ein und verhindert eine >" derartige negative Beeinflussung des .Schneidvorganges b/'.V. ^;nc Γ^νί"ι<ιν'ΐ£ uiit; oiii Svnin-iuw t_ ι k/ tup Ml UCf Weise, daIi mit Beginn der Drehung des Abtastkopfes eine sprunghafte Änderung des Ausgangssignales entsteht und die Abschaltung über die erfindungsgemäli '■ vorgesehene Schaltvorrichtung 29 erfolgt. Aufgrund de sprunghaften Änderung des Ausgangssignalts tie fotoelekirischen Abtastvorrichtung, also der spriinghaf auftretenden Drehung des Resolvers 16 wird plöt/licl auch /wischen den Slalorwickliingen 21/22 bzw der Rotoren 19, 24 eine Spannung induziert, derer Winkellagen voneinander stark abweicht. Diese Win kellagenabweichting. die in Form einer grollen Span nungsdifferen/ an den Fingängen 51. 52 der Ver gleicherslufe 30 wirksam wird, ist ein Maß dafür, daß du. Spannungsdifferenz /wischen den beiden Ausgangssi gnalen der Drehmelder 20 b/w. 25 größer wird, .ils tie mittels ties Finslellers 3 3 vorgewählte maximal /ulassigi Wert Dadurch wird über den Ausgang 14 en Schallsignal an this Relais 35 abgegeben, welche unmittelbar die Konlakle 36 otler 37 öffnet, so daß du Steuerung und tier Maschinenvorschiib sowie du Werk/euL'verdrehuiU! sofort mil umstehen der Winkel lagenabweichung abgeschaltet wird. Durch diese Mall nähme wird erfindiingsgemäß eine Abschaltung in se kurzer /eil erreicht, daß keine Beschädigung an Werkzeug b/w. Werkzeughalter und auch nahe/u klein Schneidfehler entstehen.

Auf ilen Aufbau der Vergleichsvorrichtung 30 ist en näheres Fingehen nicht erforderlich, tla tier Aufbau \or Vergleicherstufen mil einstellbarem Sollwert allgemeii bekannt '^;ntl. Diese Verglcicherstufen können au mechanischer oder llalbleilerbasis aufgebaut sein. Aucl die Anwendung von integrierten Schaltkreisen ist dahe möglich.

Anstelle des im Aiisfühningsbehpicl erklärten Ab lasithehmelder 20 bzw. Werkzeugdrehmelder 23 ist c erfindungsgemäß auch möglich. Differcn/resoKer vor zusehen. Kin Differcnzrcsolver weist zwei um 4(1 gegeneinander versetzte Stator bzw. Rotorwicklunge auf. Auch mit diesen Rcsolvcrn und deren Ausgangssi gnalen ist dann die erfindungsgernäße und in de Zeichnung dargestellte I'inricht'ing in einfachster Weis auibaubar.

Bevorzugt ist die Erfindung wie bereits mehrfac erwähnt bei Schneidmaschinen mit fotoelektrische Steuerung anwendbar. F.s ist jedoch seihstverstantllic auch möglich, die erfindungsgemäße Einrichtung analo bei .Schneidmaschinen mit anderen Slcuerungssysteme ties Werkzeuges anzuwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schneidmaschine, insbesondere Brennschneidmaschine, mit einer Werkzeugsteuerung zum Bewegen des Werkzeuges in Richtung der Tangente an eine vorgegebene Werkzeugvorschubrichtung, die einen Koordinatenantrieb mit zugeordneter fotoelektrischer Abtastvorrichtung, die einen Drehmelder/Resolver enthält, sowie eine Werkzeugverdreheinrichtung mit einem Drehmelder/Motor-Kombination aufweist, wobei das Ausgangssigna! des Resolvers direkt oder über einen mechanisch mit dem Resolver gekoppelten Abtastdrehmelder dem Drehmelder der Werkzeugverdreheinrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal von Resolver (16) bzw. ^Drehmelder (20, 23) ab Abschaltsignal einer Vergleichsstufe (30) in einer Schaltvorrichtung (29) zuführbar ist, deren Ausgang (34) mit im Steuer- und/oder Verdreh Stromkreis {'3, 38) angeordneten Schaltern (36 bis 39) in Verbindung steht.