DE2744362A1

DE2744362A1 - Einrichtung zur konstanthaltung des abstandes eines werkzeuges von einem zu bearbeitenden werkstueck

Info

Publication number: DE2744362A1
Application number: DE19772744362
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Halbauer
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1977-10-01
Filing date: 1977-10-01
Publication date: 1979-04-05
Also published as: GB2006479A; FR2404489A1

Description

MG 1102

27U362

Einrichtuni zur Konstanthaltung des Abstandes eines Werkzeuges von einem zu bearbeitenden Werkstück

DiG vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Konstanthaltung des Abstandes eines Werkzeuges von einem zu bearbeitenden Werkstück, insbesondere zur Abstandskonstanthaltung eines Schneidbrenners einer Brennschneidmaschine von einem Werkstück, mit einem die Abstandsänderungen erfassenden Kondensator, der von einer, vorzugsweise mit dem Brenner verbundenen Abtastelektrode und von der Werkstückoberfläche gebildet wird, und welcher mit einer Induktivität einen Schwingkreis bildet, dessen Frequenz ein MaR für den Abstand zwischen Abtastelektrode und Oberfläche ist und als Regelgröße gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Sollwert-Istwert - Verglei_chsstufe einer Brennerverstelleinrichtung zuführbar ist.

Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik zur Konstanthaltung des Abstandes zwischen Schneidbrenner und Werkstück einer automatischen Brennschneidmaschine bezug genommen, wie ar beispielsweise aus den US - PS 3398342 und 3596o5o sowie der GB - PS 924 679 bekannt geworden ist. Bei diesen bekannten kapazitiven Höhenverstellvorrichtungen dient die zwischen dem Fühler und dem Werkstück sich aufbauende und je nach Abstand des Fühlers von dem Werkstück sich verändernde Kapazität zur Verstimmung eines Schwingkreises. Diese Schwingkraisverstimmung wird über entsprechende elektronische bzw. elektrische Baugruppen in stollsianele umgeformt. Von Nachteil ist, daß zur Messung dar auftretenden, in bazug auf ihre Größe einen kleinen Wert aufweisenden Kapazitäten die verwendeten Frequenzen sehr hoch sein müssen, weil

Z .'se hohen Frequenzen (> 5M Hertz) bewirken, daß die verwendeten Schaltungen hochfrequenzmäßig ausgelegt werden müssen und darüber hinaus den postalischen Bestimmungen für Hochfrequenzgeräte entsprechen müssen. Darüber hinaus können beim gleichzeitigen Einsatz mehrerer Höhenverstellungen, wie das bei.. Brennschneidmaschinen Öfter der Fall ist, gegenseitige Be-

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Blatt 4 zum Schreiben vom MG 1102

BESSER GRIESHE^VI

einflussungen auftreten, die wiederum durch die hohen Frequenzen hervorgerufen werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, die zwischen Abtastelektroden und Werkstückoberfläche auftretende Kapazität bei niedrigen Meafrequenzen zu erfassen.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Induktivität des Schwingkreises aus elektronischen Bauelementen aufgebaut ist. Dadurch ist es möglich, eine große verlustfreie Induktivität zu erzeugen. Beispielsweise können Induktivitätswerte von großer looo Henry realisiert werden. Damit lassen sich Schwingkreise durch Hinzufügen eines Kondensators, beispielsweise des durch Werkstück und Elektrode gebildeten Kondensators, sehr hoher Güte 0 (Q= der in dar Technik allgemein bekannte Gütefaktor) realisieren.

flurch die erfindungsgemäße Ausbildung der Induktivität wird es vorteilhaft möglich, auch bei sehr kleinen Kapazitäten, wie sie bei kapazitiven Höhenverstellungen auftreten, die Meßfrequenz gering zu halten. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die gesamte Schaltung nicht hochfrequenzmäßig abgeschirmt werden muß und darüber hinaus keine Ausbreitung elektrischer Wellen über den Fühler zu erwarten sind. Aufgrund dieser Tatsache wird vorteilhaft auch eine gegenseitige Beeinflussung bei Verwendung mehrerer Höhenabtastvorrichtungen vermieden. Bevorzugt ist die Induktivität als Gyrator ausgebildet.

In der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles wird die Erfindung unter Hinweis auf weitere Vorteile näher erliutert.

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Blatt 5 zum Schreiben vom ^q 1102

Die bevorzugte Vorrichtung nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Schneidbrenner lo, der mit einer Abtastelektrode 11 verbunden ist, welche über einem zu bearbeitenden Werkstück 12 bewegt wird. Dabei wird durch die Abtastelektrode 11 und das Werkstück 12 ein Kondensator gebildet, dessen Kapazität je nach der Große des Abstandes 13 des Brenner / Fühlers von dem Werkstück im Picof araii-Bereich schwankt. Erfindungsgemäß ist der aus der Abtastelektrode 11 und dem Werkstück 12 gebildete Kondensator mit einer Induktivität 14 parallel geschaltet, wodurch ein Parallelschwingkreis entsteht. Selbstverständlich ist auch eine Reihenschaltung der Induktivität 14 zum Kondensator (Werkstück 12, Elektrode 11) vorteilhaft möglich.

Die Induktivität 14 besteht aus elektronischen Rauelementen, wobei beim Ausführungsbeispiel die Induktivität 14 bevorzugt als Gyrator ausgebildet ist. Der Gyrator gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus der Kombination von zwei MIC's. Die beiden MICs sind mit 15 und 16 bezeichnet und weisen jeweils einen Operationsverstärker 17, IR auf, die mit Widerständen entsprechender Dimensionierung geschaltet sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ausjang der Induktivität 14, also der Ausjang des Schwingkreises, mit einer Sollwert - Istwert - Vergleichsstufe 21 verbunden. Revorzugt ist diese Stufe 21 als Phasenregelkreis mit einem Phasendetektor 22, einem Tiefpaßfilter 23 und einem spannungskontrollierten Oszillator 24 ausjebildet. Ein Sollwarteinsteller ist mit 25 bezeichnet. Der Ausjang der Vergleichsstufe 21 wird einem Motor zugeführt, durch den der Schneii-/Schweißbrsnner Io und die Abtastelektrode 11 in den gewünschten Sollabstand 13 gebracht/jeh'.lten wird. Während des Betriebes wird die zwischen der Abtastelektrode 11 und dem Werkstück 12 auftretende Kapazität erfaßt und in Verbindung mit der elektronischen Induktivität einer Wechselspannung am Schwingkreis

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Blatt 6 zum Schreiben vom J^Q 1102

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erzeugt, die über den Phasenregelkreis 21 in eine Gleichspannung umgeformt wird, die dem Abstand zwischen Fühler und abzutastender Werkstückoberfläche 12 proportional ist. Dabei ist gemäß der vorliegenden Erfindung die elektronische Induktivität 14 derart dimensioniert, daß sie einen Induktivitätswert von .²Λ Henry entspricht. In Verbindung mit der Kapazität im Picofarad - Bereich ergibt sich damit eine Meßfrequenz in der Größenordnung von Λ°. Kilohertz.

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Claims

Ansprüche

1. Einrichtung zur Konstanthaltung des Abstandes eines Werkzeuges von einem zu bearbeitenden Werkstück, insbesondere zur Abstandskonstanthaltung eines Schneidbrenners einer Brennschneidmaschine von einem Werkstück, mit einem die Abstandsänderungen erfassenden Kondensator, der von einer, vorzugsweise mit dem Brenner verbundenen Abtastelektrode und von der Werkstückoberfläche gebildet wird und welcher mit einer Induktivitäteinen Schwingkreis bildet, dessen Frequenz ein Maß für den Abstand zwischen Abtastelektrode und Oberfläche istjund als Regelgröße gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Sollwert - Istwert - Vergleichsstufe einer Brenner^ verstelleinrichtung zuführbar ist,

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dadurch gekennzeichnet, das die Induktivität (14) des Schwingkreises aus elektronischen Bauelementen (15,16) aufgebaut ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Induktivität (14) als Gyrator ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert - Istwert - Vergleichsstufe (21) als Phasenregelkreis mit einem Phasendetektor (22), einem Tiefpaßfilter (23) und einem spannungskontrollierten Oszillator (24) ausgebildet ist.

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