DE2706232C3

DE2706232C3 - Verfahren zur Konstanthaltung des Abstandes eines Werkzeuges von einem zu bearbeitenden Werkstück und Vorrichtung zu dessen Durchführung

Info

Publication number: DE2706232C3
Application number: DE19772706232
Authority: DE
Inventors: Guenter 6055 Hausen Hahn; Bernhard 6051 Ober-Roden Maechtel
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE2706232A1; DE2706232B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstanthaltung des Abstandes eines Werkzeuges von einem zu bearbeitenden Werkstück mit unregelmäßiger Oberfläche, über welches das Werkzeug bewegt wird, insbesondere zur Abstandsregelung des Plasmabrenners einer Brennschneidmaschine vom Werkstück, wobei das elektrische Potential des Plasma-Schneidstrahles ermittelt, in einem Vergleicher mit einem Sollwert verglichen und die ermittelte Regelabweichung einer Werkzeugverstelleinrichtung zur Abstandskorrektur zugeführt wird.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-PS 19 62 170, der DE-PS 12 94 717 sowie der DE-OS 15 13 373 sind Vorschubsteuerungen für Brennschneidmaschinen bekannt geworden, bei denen Schaltsignale in Abhängigkeit vom Potential einer Brenngasflamme bzw. eines Schneidsauerstoffstrahles erzeugt werden.

Darüberhinaus sind aus der US-PS 23 64 645, der US-PS 29 49 391 sowie der GB-PS 14 14 437 Höhensteuerungen für Autogenschneidbrenner von Brennschneidmaschinen bekannt geworden, bei denen das elektrische Potential der Vorwärmflamme bzw. des Schneidsauerstoffstrahles als Istwert einem Regelkreis zur Konstanthaltung des Abstandes des Brenners von dem zu bearbeitenden Werkstück zugeführt wird. Als Sollwert-Einstellung ist bei diesen vorbekannten Einrichtungen ein Potentiometer bzw. einstellbarer Widerstand vorgesehen, der je nach Größe des gewünschten Abstandes zu Beginn des Schneidvorganges einjustiert werden muß.

Diese Sollwert-Festlegung ist insbesondere bei sich laufend ändernden Schneidbedingungen von Nachteil, da in Abhängigkeit von der Schneidgeschwindigkeit, dem zu bearbeitenden Materialwerkstoff, der Schneidbrennerdüsenausbildung sowie der Oberflächenform des zu bearbeitenden Werkstückes nahezu bei jedem Neubeginn eines Schneidvorganges der Sollwert neu eingestellt werden muß. Dies ist jedoch kostenungünstig und zeitraubend.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß es diese Nachteile nicht mehr aufweist und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, mit dem in einfacher Art und Weise auch bei unterschiedlichsten Arbeitsbedingungen eine Sollwertfestlegung mölich ist.

Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach

i^r' Anspruch 1 gelöst.

Durch die Erfindung wird es somit möglich in einfachster Art und Weise sowie in kürzester Zeit einen den jeweiligen Schneidbedingungen angepaßten optimalen Abstandssollwert zu erfassen und für die Dauer

1» des Schneidvorganges in einem Sollwertspeicher zu speichern. Es ist lediglich erforderlich den Brenner in einem vorgegebenen Sollabstand von der zu bearbeitenden Werkzeugoberfläche zu positionieren, was über entsprechende Höhenverstellorgane manuell oder auch

>^r> automatisch (über entsprechende elektronische, pneumatische oder hydraulische Verstelleinrichtungen) erfolgen kann. Nach Positionierung wird das elektrische Potential des Schneidstrahles erfaßt, wobei dei Erfassungszeit vorzugsweise so lange ist, daß sichergestellt ist, daß der Wert des Potentials im stationären Zustand gemessen wird. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von einem Plasma-Schneidstrahl als Schneidwerkzeug von wesentlicher Bedeutung, da der Wert der Plasmabogenspannung, welcher in diesem Fall als Sollwert-Ausgangsgröße verwendet wird, erst eine gewisse Zeit nach Zünden des Plasmalichtbogens einen stationären Zustand erreicht hat. Diese Zeit ist je nach Art des Plasmastrahles unterschiedlich, kann aber durch einfache Versuche empirisch ermittelt werden.

ίο Während der Positionierung des Brenners über der Werkstückoberfläche ist dieser bevorzugt noch nicht eingeschaltet. Erst nach Positionierung, also unmittelbar vor der Sollwerterfassung und Speicherung wird der Schneidbrenner, insbesondere der Plasmabrenner gezündet.

Im Hinblick auf die Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es besonders vorteilhaft, wenn das Sollpotential bzw. die Plasmabogenspannung mittels eines Analog-Digital-Umformers digitalisiert und in einem Digitalspeicher gespeichert wird. Bevorzugt wird dann der gespeicherte Wert einem als Mikroprozessor ausgebildeten Vergleicher zugeführt. Dies ist ebenfalls im Hinblick auf die Reaktion, also die Schnelligkeit der Verstellvorrichtung,

h" sowie der Genauigkeit der Abstandskonstanthaltung von besonderem Vorteil.

Im Nachfolgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf

weitere vorteilhafte Merkmale an Hand von Ausführungsbeispielen entsprechend den F i g. 1,2 und 3 näher erläutert

In F i g. 1 ist eine Einrichtung zur Konstt nthaltung des Abstandes eines schematisch dargestellten Werkzeuges 10 von einem zu bearbeitenden Werkstück 11 in ihrer Gesamtheit mit 12 bezeichnet Der Brenner 10 ist dabei bevorzugt als wasserstabilisierter Plasmabrenner (siehe aus US-PS 36 41 308) ausgebildet, mit welchem da« auf einem Flüssigkeitstisch (siehe auch US-PS 37 87 247) κι angeordnete Werkstück 11 geschnitten wird.

Mit dem Schneidbrenner 10 und dem Werkstück 11 ist zum Abgriff der Plasmalichtbogenspannung ein Analog-Digital-Umformer 14 verbunden, dessen Ausgang 15 mit einem Sollwertspeicher 16 und über einen H Ausgang 17 mit einem Vergleicher 18 verbunden ist. Der Vergleicher 18 ist dabei als Mikroprozessor ausgebildet und steht ausgangsseitig über die Leitung 19 mit einem Digital-Analog-Umformer 20 in Verbindung, der über einer an sich bekannte analoge Motor-Regelung 21 mit n> einem Brennerverstellmotor 22 in Verbindung steht.

Gemäß der Erfindung wird zu Beginn eines Schneidvorganges der Abstand A zwischen dem Brenner 10 und dem Werkstück 11 auf einen vorgegebenen Wert eingestellt und nach Zündung des Lichtbogens die Bogenspannung für eine definierte, einen stationären Zustand der Bogenspannung gewährleistende Zeit über den Analog-Digital-Umformer und den Ausgang 15 dem Speicher 16 zugeführt und dort der stationäre Wert gespeichert. Dabei kann der Brenner- jo abstand von Hand oder mit Endschalter oder sonstigen Fühlern auf den gewünschten Sollabstand gebracht werden.

Beim Schneiden selbst wird dann über den Analog-Digital-Umformer und die Leitung 17 dem Vergleicher r> (Mikroprozessor 18) ein Bogenspannungsistwert zugeführt, welcher im Mikroprozessor mit dem aus dem Speicher 16 über die Leitung 23 dem Mikroprozessor zugeführten Sollwert verglichen wird. Die Regeldifferenz bewirkt über Leitung 19 und den Digital-Analog-Umformer 20 eine analoge Verstellung des Motors 22, wodurch der Abstand entsprechend korrigiert wird. Dabei findet selbstverständlich eine Korrektur nur statt, wenn der Abstand des Brenners von der Werkstückoberfläche einen Wert aufweist, der ungleich dem eingestellten Wert A ist

Anstelle der in Fig. 1 mit 21 bezeichneten analogen Motorregelung ist es selbstverständlich auch möglich eine digitale Motorregelung einzusetzen, die in Fig.2 mit 24 bezeichnet ist. In diesem Fall ist dann der Motor 22 vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet. Diese Ausführungsform ist im Hinblick auf den besonders einfachen konstruktiven Aufbau besonders günstig. Der übrige Aufbau der F i g. 2 entspricht dem der F i g. 1, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 wird nur der Sollwert in Form eines Digitalwertes erfaßt und digitalgespeichert. Der Vergleich von Sollwert und Istwert findet in einem Analog-Vergleicher25 statt. Das schematisch dargestellte und mil 26 bezeichnete, dem Speicher 16 zugeordnete Steuerwerk, dient zur Erzeugung eines Speicher-Setz-Befehles. Der Digital-Analog-Umformer ist mit 20 bezeichnet.

Bei der Verwendung eines Mikroprozessors 18 als Vergleicher ist es ferner vorteilhaft möglich, ein Abschaltsignal zu erzeugen, welches beispielsweise dann entsteht, wenn der Brenner über das Werkstück hinaus bewegt wird. Dieses Signal, welches durch eine plötzliche größe Änderung der Plasmabogenspannung ausgelöst wird, bewirkt dann, daß der Brenner in eine vorbestimmte Endstellung hochgefahren wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Konstanthaltung des Abstandes eines Werkzeuges von einem zu bearbeitenden Werkstück mit unregelmäßiger Oberfläche, über welche das Werkzeug bewegt wird, insbesondere

. zur Abstandsregelung des Plasmabrenners einer Brennschneidmaschine vom Werkstück unter Ausnutzung des elektrischen Potentials zwischen Brenner und Werkstück als Regelgröße, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Schneidvorganges das Werkzeug in einen vorgegebenen Sollabstand von der Oberfläche gebracht, anschließend das elektrische Potential des Schneidstrahles erfaßt und als Abstandssollwert in einem Sollwertspeicher gespeichert wird, und daß während des Schneidvorganges dann das elektrische Potential des Plasma-Schneidstrahles als Istwert ermittelt, in einem Vergleicher mit dem aus dem Sollwertspeicher entnommenen Sollwert verglichen und die ermittelte Regelabweichung einer Werkzeugverstelleinrichtung zur Abstandskorrektur zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Abstandssollwert mittels eines Analog-Digital-Umformers digitalisiert und in einem Digitalspeicher gespeichert und zur Abstandsregelung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Sollwert zur Abstandsregelung einem als Mikroprozessor ausgebildeten Vergleicher zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen mit dem Schneidbrenner (10) und dem Werkstück (11) verbundenen Analog-Digital-Umformer (14), dessen Ausgang (17) mit einem Sollwertspeicher (16) und einem Vergleicher (18) verbunden ist, welcher mit einem Brennerverstellmotor (21,22) in elektrischer Verbindung steht.