DE2848957C2 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Einstellen der Anfangshöhe eines Schneidbrenners von einem Werkstück - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft sin Verfahren zum automatischen Einstellen der Anfangshöhe eines Schneidbrenners, insbesondere eines Plasmaschneidbrenners, von einem zu bearbeitenden Werkstück mit unregelmäßiger Oberfläche, welches vorzugsweise unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist, mit einem Fühler, der die Verstellung des Schneidbrenners steuert

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

Aus der DE-OS 27 06 232 ist ein Verfahren zur Konstanthaltung des Abstandes eines Plasmabrenners von einem unter einem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Werkstück bekannt wobei zur Abstandsregelung während des Schneidens das elektrische Potential des Plasmaschneidstrahles ermittelt, in einem Vergleicher mit einem Sollwert verglichen und die ermittelte Regelabweichung einer Plasmabrennerhöhenverstelleinrichtung zur Abstandskorrektur zugeführt wird. Bei diesem Verfahren, welches bevorzugt zum Plasmaschneiden eir.es unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels angeordneten Werkstückes verwendet wird, ist es zu Beginn des Schneidvorganges erforderlich, den Plasmabrenner zunächst in einer gewissen Anfangshöhe vom Werkstück zu positionieren, damit dann der Plasmaschneidstrahl gezündet werden kann. Diese Anfangshöhe, deren Größe von der elektrischen Energie des Plasmaschneid- so Strahles, also der Leistung des verwendeten Plasmaschneidbrenners, abhängig ist, wird bisher, wie aus der DE-OS 27 06 232 hervorgeht, manuell oder auch automatisch über entsprechende Verstelleinrichtungen vorgenommen.

Die Verstellung von Hand ist im Hinblick auf das unter Wasser liegende Werkstück und damit die Sichtverhältnisse beim Einstellen ungünstig. Zum automatischen Einstellen der Anfangshöhe eines Schneidbrenners ist aus der DE;AS 24 27 694 ein Verfahren bekannt bei dem ein Schneidbrenner mit einem daran befestigten Fühler zunächst gegen das Werkstück bewegt wird, bis der Fühler das Werkstück berufwjL'Anschließend erfolgt Zurückbewegung des Brenners auf eine gewünschte Anfangshöhe. Dieses Verfahren erfordert eine Rückstellbewegung des Brenners und ist deshalb zeitintensiv.

Darüber hinaus ist aus der DE-OS 28 40 815 eirs automatischer Abstandsregler bekanntgeworden, wobei ein Fühler die Verstellung des Werkzeugs steuert Auch hier wird die Anfangshöhe manuell eingestellt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem bereits während der Abwärtsbewegung von Schneidbrenner und Fühler die gewünschte An_: fangshöhe automatisch eingestellt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem vor Beginn des Schneidvorgänges der Schneidbrenner und der vom Schneidbrenner in der gewünschten Anfangshöhe angeordnete Fühler mittels einer Höhenverstellvorrichtung solange gegen das Werkstück bewegt werden, bis der Fühler die Werkstückoberfläche berührt und daß mit/nach der Werkstückberührung durch den Fühler ein Signal zum Abschalten der Höhenverstellvorrichtung und zum Einschalten einer Hubvorrichtung zum Abheben des Fühlers vom Werkstück ausgelöst wird.

Durch das vorgeschlagene Verfahren wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in besonders vorteilhafter Weise gelöst insbesondere wird dadurch bereits während der Abwärtsbewegung des Brenners beim Erreichen einer gewünschten Anfangshöhe der Brenner ^<Testo^rtnt und somit die Gewünschte Anfangshöhe automatisch eingestellt Dieses Positionierverfahren ist besonders einfach und erfordert nur eine kurze Rüstzeit

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Plasmabrenner auf dem eine vorzugsweise plasmabogenspannungsabhängig gesteuerte Höhenverstellvorrichtung sowie ein Fühler zugeordnet sind, wobei erfindungsgemäß der Fühler mittels einer Hubvorrichtung gegenüber dem Plasmabrenner und dem Werkstück relativ bewegbar ist In vorteilhafter Weiterbildung wird hierzu vorgeschlagen, daß die Hubvorrichtung pneumatisch betätigbar ist.

Im nachfolgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale anhand eines Ausführungsbeispieles entsprechend den F i g. 1 und 2 näher erläutert

In Fig. 1 ist ein Plasmaschneidbrenner, welcher vorzugsweise als wasserstabilisierter Plasmabrenner (siehe auch US-PS 36 41 308) ausgebildet ist, mit 10 bezeichnet Mit dem Plasmabrenner 10 soll ein mit 11 gekennzeichnetes Werkstück geschnitten werden, welches unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels 12 oder alternativ auf einem Flüssigkeitstisch (siehe auch US-PS 37 87 247) angeordnet ist. Dem Plasmaschneidbrenner 10 ist ferner eine an sich bekannte Höhenverstellvorrichtung zugeordnet, die schematisch mit 13 gekennzeichnet ist. Der Höhenverstellvorrichtung 13 ist ein Motor 14 zugeordnet, welcher über eine Regeleinheit 15 den Abstand H des Plasmabrenners 10 vom Werkstück 11 während des Schneidens konstant hält, wobei als Höhenistwert die Bogenspannung des Plasmabogens 16 dient. Derartige

Höhensteuerungen sind besonders vorteilhaft beim beschriebenen Schneidbetrieb unter Wasser einsetzbar. Eine mögliche Ausführungsform einer derartigen Höhensteuerung ist aus der DE-OS 27 06 232 bekanntgeworden.

Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert, ist es erforderlich, zu Beginn des Schneidvorganges den Plasmabrenner in einer vorbestimmten Anfangshöhe H über dem Werkstück zu positionieren, damit der Plasmastrahl 16 zwischen Plasmabrenner als sogenannter übertragener Plasmabogen gezündet und aufrechterhalten wurden kann.

Zum automatischen Einstellen der Höhe H ist gemäß der vorliegenden Erfindung dem Plasmabrenner ein in seiner Gesamtheit mit 17 bezeichneter Fühler zugeordnet. Dieser Fühler 17 weist einen Halteflansch 18 auf, der in kraftschlfissiger Verbindung mit dem Plasmabrenner IC ist Am Halteflansch 18 sind als Hubvorrichtung Pneumatikzylinder 19 vorgesehen. Die Kolben 20 der Zylinder 19 sind mit einem Schaltteil 21 verbunden, welches wiederum mit einer Teleskopführung 22 in Schaltverbindung steht Am Ende der Teleskopführung 22 ist ein Fühlerring 23 befestigt Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist im Schaltteil 21 ein Schalter 24 in Doppel-Pfeilrichtung a verschiebbar befestigt Der Schaltkontakt 25 des Schalters 24 ist von einem Stöße! 26 bewegbar, der von der Teleskopstange 27 unter Zwischenschaltung einer Feder 28 betätigbar ist Die Teleskopstange 27 sowie die Feder 28 und der Stößel 26 sind im Teleskopgehäuse-Rohr 29 gelagert Durch die vorgesehene Feder 28 wird ferner nach Betätigung des Schalters 24 eine Relativbewegung zwischen Teleskopstange 27 und Te-Ieskopführungsrohr 29 möglich, wobei die Relativbewegung durch die Länge des Schlitzes 30 und die entsprechende Arretierungsschraube 31 begrenzt ist Wie ferner aus der Figur zu ersehen ist, sind die Pneumatikzylinder 19 über ein Absperrventil 32 und ein Entlüftungsventil 33 mit einer Druckgasversorgungseinheit 34 verbunden.

Das erfindu .lgsgemäße Verfahren sowie die weitere Funktionsweise der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung wird in Verbindung mit der F i g. 2 näher erläutert

Wie aus F i g. 2 Position a zu ersehen ist befindet sich vor dem Beginn eines Schneidvorganges der Schneidbrenner 10 und der Fühlerring 23 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 12. Danach wird zum au .omatischen Einstellen der Anfangshöhe H der Kontakt 35 geschlossen und dadurch das Relais 36 sowie das Relais 37 erregt. Relais 36 bewirkt eine Schließung des Kontaktes 38, wodurch der Motor \& unc⁴ damit der am Plasmabrenner befestigte Fühler gegen das Werkstück 11 bewegt werden. Gleichzeitig wird durch Relais 37 das Ventil 32 geöffnet (Ventil 33 ist auf Durchgang geschaltet), so daß von der Druckversorgungsquelle 34 Druckluft in den Zylinderraum 39 geiangt, wodurch der Kolben 20 in sein«? untere Endstellung gebracht wird. Der Abstand der Unterkante 40 (siehe F i g. 2) des Fühlerringes 23 von «der Brennerspitze 41 entspricht in diesem Zustand der gewünschten Anfangshöhe H. Eine Veränderung der '-lohe kann durch entsprechendes Verschieben des Befestigungsflansches 18 in Doppelpfeilrichtung a erreicht werden. Plasmabrenner 10 und Fühlerring 23 haben nun eine Position, wie sie in F i g. 2 Darstellung b veranschaulicht ist. In dieser Position wird wie durch die gestrichelte Linie 42 angedeutet, der Plasmabrenner 10 und der Fühlerring 23 mittels der Verstellvorrichtung 13,14 solange gegen das Werkstück 11 bewegt, bis die Unterkante 40 des Fühlerringes 23 die Werkstückoberfläche 43 berührt Mit Werkstückberührung bzw. unmittelbar nach der Berührung wird durch die erfolgende Relativbewegung der Teleskopstange 27 über Feder 28 und Stößel 26 der Kontakt 25 des Schalters 24 betätigt, wodurch das Relais 44 erregt wird. Das Relais 44 öffnet den Kontakt 45, wodurch Relais 36,37 entregt und damit die Höhenverstellvorrichtung 13, 14 abgeschaltet wird. Ferner wird das Relais 37 entregt und damit das Ventil 32 geschlossen und gleichzeitig durch den Schaltimpuls das Relais 46 erregt und das Ventii 33 auf Entlüft-Position geschaltet Dadurch wird die in den Zylindern 19 vorgesehene Druckfeder 47 wirksam, wodurch der Fühler vom Werkstück abgehoben und in eine Position entsprechend F i g. 2 Darstellung a gebracht wird. Der Plasmabrenner ist nun in der gewünschten Höhe //über dem Werkstück 11 positioniert und der ZündVorgang für den Plasmalichtbogen kann in an sich bekannter Weise eingeleitet und nach erfolgtem Zünden des Plasmalichtbogens der Schneidvorgang begonnen werden. Während des Schneidens erfolgt dann eine Konstanthaltung der Höhe a über die bereits t««:hriebene Vorrichtung 15 in Verbindung mit: Motor 14 un J Brennerhöhenverstellung 13.

Beim obengenannten Ausführungsbeispiel ist die Hubvorrichtung für den Fühlerring 23 pneumatisch ausgebildet ils ist selbstverständlich auch möglich und liegt im Rahmen der Erfindung andere Hubvorrichtungen, beispielsweise Hubmagnete vorzusehen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, den Fühlerring 23 nicht nur als Höhenpositionierelement zu verwenden, sondern beispielsweise durch eine pendelnde Lagerung als Havarie-Einrichtung mit zu verwenden. Dabei wird durch die pendelnde Lagerung des Fühlers 17 der Vorteil erreicht, daß bei einem Anstoßen des Fühlerringes 23 beispielsweise an hochgesprungenen Blechkanten oder sonstigen Hindernissen im Schneidbereich eine Auslenkung des Fühlerringes 23 erfolgt die einen weiteren Schaltimpuls zum sofortigen Abschalten der gesamten Maschine auslöst Derartige Einrichtungen werden von der Anmeld?rin unter der Bezeichnung Havarie-Einrichtung vertrieben.

Die vorliegende Erfindung ist bevorzugt bei Plasmabrennern sowie zum Schneiden von Werkstücken, die geringfügig (wenige Zentimeter) unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels, beispielsweise Wasserspiegels, also unter Wasser angeordnet sind, verwendbar. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren aber auch anwendbar bei Werkstücken, die nicht unter einer Flüssigkeit angeordnet sind. Auch können anstelle von Plasmabrennern Autoger;brenner oder Laserschneidköpfe entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in einen vorbestimmten Abstand h automatisch eingestellt werden, wobei entsprechend dem wesentlichen Vorteil der Erfindung die Positionierung des Schneidwerkzeuges bereits während des Heranfahrens des Schneidwerkzeuges an das zu bearbeitende Werkstück erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

'· ■ Patentansprüche: ·. ;; ■-'

1. Verfahren zum automatischen Einstellen der Anfangshöhe eines Schneidbrenners, insbesondere eines Plasmaschneidbrenners, von einem zu bearbeitenden Werkstück mit unregelmäßiger Oberfläche, welcher vorzugsweise unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist, mit einem Fühler der die Verstellung des Schneidbrenners steuert, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Beginn eines Schneidvorganges der Schneidbrenner und der vom Schneidbrenner in der gewünschten Anfangshöhe angeordnete Fühler mittels einer Höhenverstellvorrichtung so lange gegen das Werkstück be- is wegt werden, bis der Fühler die Werkstückoberfläche berührt und daß mit/nach der Werkstückberührung durch den Fühler ein Signal zum Abschalten der Höhenverstellvorrichtung und zum Einschalten einer Hubvorrichtung zum Abheben des Fühlers vom Werkstück ausgelöst wird

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Plasmabrenner, dem eine vorzugsweise plasmabogenspannungsabhängig gesteuerte Höhenverstellvorrichtung sowie ein Fühler zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (17) mittels einer Hubvorrichtung (19) gegenüber dem Plasmabrenner (10) und dem Werkstück (11) relativ bewegbar ist

30