DE3344933C2 - Verfahren zur Kantenfindung einer auf eine Werkstückkante zubewegten, gasausströmenden Schweiß- und/oder Schneiddüse, Brenner zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung einer Gasstrahldüse in einer Lasereinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kantenfindung einer auf eine Werkstückkante (40) zubewegten gasausströmenden Schweiß- und/oder Schneiddüse (39). Um das Finden einer Werkstückkante (40) zu vereinfachen und das Schweiß- und/oder Schneidwerkzeug (12) schnell und mit ausreichender Genauigkeit an der Werkstückkante (40) zu positionieren, erzeugt ein aus der Düse (39) austretender Gasstrahl beim Erreichen der Werkstückkante (40) in einem Meßraum eine Druckdifferenz und löst ein Signal zur Steuerung des Schweiß- oder Schneidvorganges aus.

Description

res Druckluftventil 29,30 angeordnet Die Druckluftleitung 27 ist mit dem einen Eingang 26 einer Signalvorrichtung 31, vorzugsweise einem PE-Meßwertwandler, der das Drucksignal in ein elektrisches Signal umformt, verbunden. Die Druckluftleitung 28 ist über einen Niederdruckregler 32, einem Feinstfilter 33 und einem Grobregler mit Filter 34 an das Druckluftnetz 35 der Brennschneideinrichtung 10 angeschlossen. Vor dieser Wartungs- und Einstelleinheit 32 bis 34 ist die Druckluftleitung 28 über eine Abzweigung 36 und eine Zweigleitung 37 mit einem zweite" Eingang 38 der Signalvorrichtung 31 verbunden.

Die an dem Schneidbrenner 12 befestigte handelsübliche Düse 39 ist in den F i g. 2 und 3 schematisch im Teilschnitt dargestellt Die Ausströmöffnung 45 der Düse 39 ist vorzugsweise ringförmig oder schlitzförmig ausgebildet

Zur Ermittlung der Kante 40 des Werkstückes 11 wird der Schneidbrenner 12 mit der Düse 39 aus der über dem Werkstück 11 befindlichen Parkposition auf die Werkstückoberfläche 41 (Pfeilrichtung 4?) zubewegt, wobei die Signalvorrichtung 31 aktiviert ist Ober die Druckluftleitung 28 und das Druckluftventil 30 wird der Heizsauerstoffleitung 13 Speisedruckluft zugeführt Die Speisedruckluft tritt bei geschlossenen Absperrventilen 16, 17, 18 in den Heizgas/Heizsauerstoffkanal 19 und von dort aus der Düse 39 aus. Wenn der Schneidbrenner 12 eine Signalhöhe 43 von ca. 4 mm über der Werkstückoberfläche 41 erreicht hat steigt der Signaldruck in dem zentralen Schneidsauerstoffkanal 44. Dieser Signaldruck (Oberdruck) in dem zentralen Schneidsauerstoffkanal 44 schaltet die Signalvorrichtung 31 und diese schaltet den Höhenverstellmotor des Brennerhöhenverstellungsgetriebes ab. Selbstverständlich ist die Signalhöhe 43 auch mittels anderer Höhensensoren wie beispielsweise kapazitiver oder induktiver Sensoren einstellbar.

Der Überdruck in der zentralen Schneidsauerstoffleitung 14 erfolf t dabei durch das Entstehen eines Staudrucks in dem Schneidsauerstoffkanal 44.

In Folgesteuerung wird der Schneidbrenner 12 nach Erreichen der Signalhöhe 43 und Abschaltung des Höhenverstellmotors über den Querantrieb und/oder Längsantrieb quer über das Werkstück 11 gefahren. Der durch die au^c dem Hsizgas/Heizsauer toffkanal 19 ausströmende Druckluft zwischen Düse 39 und Werkstückoberfläche 41 erzeugte Signaldruck steht während der Quer- und/oder Längsfahrt (Pfeilrichtung 49) in der Signalvorrichtung 31 an, bij der Schneidbrenner 12 die Kante 40 des Werkstückes 11 erreicht hat. Wenn der zentrale Sch-xeidsauerstoffkanal 44 mittig über der Kante 40 des Werkstückes steht, fällt der aus dem Heizgas/ Heizsauerstoffkanal 19 austretende Signaldruck ab.

Der Druckabfall im zentralen Schneidsauerstoffkanal 44 wird durch die nur noch mit ihrer halben Ausströmöffnung 45 über der Werkstückoberfläche 41 stehenden Düse 39 ausgelöst

Durch die vor Schneidbeginn erfolgte Einstellung des PE-Meßwertwandlers 31 auf den nach dem Druckabfall in dem Schneidsauerstoffkanal 44 herrschenden Druck kann der Schneidbrenner 12 in jede beliebige Lage innerhalb der von den Meßgasen erfaßten Bereiche der Werkstückkante 40 gefahren werden. Nach dem erfolgten Druckabfall in dem zentralen Schneidsauerstoffkanal 44 wird die Signalvorrichtung 31 betätigt, die den nicht näher dargestellten Querantrieb und/oder Längsantrieb abschaltet.

In F i g. 2 und F i g. 3 ist die Düse 39 schematisch dargestellt, wobei mittels der F i g. 2 das Funktionsprinzip Oberdruck und mittels F i g. 3 das Funktionsprinzip Unterdruck erläutert werden soll. Bei der auf Signalhöhe

43 stehenden Düse 39 in F i g. 2 tritt durch die vorzugsweise ringförmige Ausströmöffnung 45 des Kanales 19 für Heizgas/Heizsauerstoff 19 (Pfeilrichtung 46) ein Meßgas 47 aus, das beim Erreichen der Kante 40 des Werkstücks 11 in dem zentralen Schneidsauerstoffkanal

44 einen Oberdruck erzeugt Das Oberdrucksignal beto aufschlagt über Druckiuftventil 29 und Druckluftleitung 27 den PE-Meßwandler 31 und den nicht dargestellten Querantrieb und/oder Längsantrieb der Brennschneideinrichtung 10 abschaltet
In F i g. 3 ist eine auf dem Prinzip des Unterdrucks beruhende Düse 39 dargestellt bei der das durch den zentralen Schneidsauerstoffkanal 44 (Pfeilrichtung 48) strömende Meßgas 47 beim Erreichen der Oberfläche 41 des Werkstückes 11 in dem Kanal 19 des Heizgases/ Heizsauerstoffes einen Unterdruck und dadurch ein Signal erzeugt

Erreicht der Schneidbrenner 12 die Wu'kstückkante 40, erfolgt ein Druckanstieg im Kanal 19 für Heizgas/ Heizsauerstoff, der entsprechend den vorherigen Ausführungen zur Steuerung verwendet wird.

In F i k- 4 ist mit 50 eine Lasereinrichtung zum vorzugsweise Schneiden von Werkstücken 11 bezeichnet

Die Lasereinrichtung 50 besteht aus einem höhenverschieblichen Schneidkopf 51, der in seinem unteren Teil eine Gasstrahldüse 52 und eine Meßdüse 53 trägt. Der in einem nicht dargestellten Resonator erzeugte Laserstrahl 54 wird durch einen Umlenkspiegel 55 im Schneidkopf 51 nach unten auf das Werkstück 11 gerichtet
Koaxial mit dem Laserstrahl 54 wird über Bohrung 56, Leitung 57 und Gasversorgung 58 ein Gasstrahl 47 auf das Werkstück 1 i gerichtet.

Zur Ermittlung der Kante 40 des Werkstückes 11 wird die gasausströmende Gasstrahldüse 52 aui die Werkstückkante 40 zubewegt Der aus der Gasstrahldüse 5? austretende Gasstrahl 47 erzeugt beim Erreichen der Werkstückkante 40 in dem durch die Außenkontur 59 der Gasstrahldüse 52 und der Innenkontur 60 der Meßdüse 53 gebildeten Meßraum 61 eine Druckdifferenz.

Die öffnung 62 der Meßdüse 53 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet. An dem Meßraum 61 ist über Bohrung 63 und Leitung 64 eine Signalvorrichtung 31 zu^r Signalbildung angeschlossen. Das in der Signalvorrichtung 31 erzeugten Signal wird der Steuerung 65 über Leitung 66 zur Steuerung des Schneidvorganges zugeführt. Die Verarbeitung des Drucksignales kann hierbei auf verschiedene Art und Weise erfolgen. So ist es beispieisweise auch möglich, das in dem Meßraum 61 erzeugte Drucksignal gegen das aus der Gasstrahid'ise 52 austretende Meßgas zu schalten, so daß Schwankungen des Eingangsdruckes vernachlässigbar sind.

Hierz". 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 gelöst Patentansprüche: Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen be sonders darin, daß statt eine langsamen, ungenauen und

1. Verfahren zur Kantenfindung einer auf eine mit individuellen Fehlern des Bedienungspersonals ab-Werkstückkante zubewegten, gasausströmenden 5 laufenden Verfahrens zur Kantenfindung nun eine Schweiß- und/oder Schneiddüse, dadurch ge- schnelle, genaue und jederzeit reproduzierbare automakennzeichnet, daß ein aus der Düse (39; 52,53) tische Kantenfindung stattfindet

austretender Gasstrahl (47) bei Erreichen der Werk- Mit der vorzugsweisen Verwendung der -Jchweiß-

stückkante (40) in einem Meßraum (19, 44, 61) eine und/oder Schneidgase als Meßgase wird ein in der

Druckdifferenz erzeugt und ein Signal zur Steue- 10 Schweiß- und/oder Schneiddüse integrierter Sensor ge-

rung des Schweiß- oder Schneidvorganges auslöst schaffen, der als eine Baueinheit ausgebildet ist und mit

2. Gasstrahldüse zur Durchführung des Verfah- welchem zusätzliche Kollisionsgefahren innerhalb des rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsraumes, wie sie besonders bei außerhalb des die Gasstrahldüse (52) von einer Meßdüse (53) mit Brenners angeordneten Sensoren bekanntgeworden vorzugsweise ringförmiger Öffnung (62) umgeben 15 sind, vermieden werden. Selbstverständlich ist es auch ist und daß ferner an den Meßraum (61) der Meßdü- möglich, als Meßgas die bei den Schweiß- und/oder se (53) eine Signalvorrichtung (31) angeschlossen ist Schneidanlagen vorhandene Druckluft zu verwenden.

3. Brenner zur Durchführung des Verfahrens nach Die günstigste sensorische Einrichtung der jeweiligen Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schweiß- und/oder Schneidanlage besteht aus einer Heizgas-ZKeizsauerstoff- oder Schneidsauerstoiflei- 20 Schweiß- und/oder Schneiddüse, die gegebenenfalls von tung (13,14,15) eine die Schweiß- oder Schneidvor- einer Meßdüse mit vorzugsweise ringförmiger Öffnung gänge steuernde Signalvorrichtung (31) angeschlos- umgeben ist Durch die Verwendung der gasausströsen ist menden Schweiß- und/oder Schneidüüse zur Kantenfin-

4. Verwendung einer Gasstrahldüse (52) nach An- dung wird in einfachster Art und Weise ein auf den spruch 2, in einer Lasereinrichtung (50). 25 verschiedensten Anlagen der Schweiß- und Schneidtechnik ersetzbare·* Sensor geschaffen, der durch eine

hohe Betriebssicherheit bei robuster Beanspruchung

gekennzeichnet ist Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kantenfin- 30 Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden nädung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ferner her beschrieben, einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens sowie Es zeigen:

die Verwendung einer Aessholddöse in einer Laserein- Fig. 1 in schematischer Form den Aufbau eines Ausrichtung, führungsbeispieles bei einer Brennschneideinrichtung;

Um bei einer Schweiß- und/oder Schneidanlage, ins- 35 F i g. 2 in schematischer Schnittdarstellung die Teilanbesondere bei einer stationären Schweiß- und/oder sieht eines Sensors, bei welchem das aus dem Kanal des Schneidanlage die Abweichung in der Soll-Ist-Lage des Heizgases/Heizsauerstoffes ausströmende Gas als zu bearbeitenden Werkstückes auszugleichen, muß das Meßgas verwendet wird.

Schweiß- und/oder Schneidwerkzeug mittels eines re- F i g. 3 in schematischer Schnittdarstellung die Teilan-

duzierten Maschinenvorschubes von Hand gesteuert an 40 sieht eines Sensors, bei welchem das aus dem zentralen die Werkstückkante herangefahren und anschließend Schneidsauerstoffkanal ausströmende Gas als Meßgas das Schweiß- und/oder Schneidwerkzeug an der Werk- verwendet wird.

stückkante von Hand gesteuert positioniert werden. F i g. 4 in schematischer Schnittdarstellung die Teilan-

Dabei ist einerseits zur Werkstückkantenfindung Bedie- sieht eines Sensors bei einer Lasereinrichtung, nungspersonal erforderlich und andererseits ist die Posi- 45 In F i g. 1 ist mit 10 eine Brennschneideinrichtung zum tionierung des Schweiß- und/oder Schneidwerkzeuges Schneiden von Werkstücken 11 bezeichnet Die Brennan der Werkstückkante mit reduziertem Maschinenvor- schneideinrichtung 10 besteht aus einem Schneidbrenschub zeitintensiv. ner 12, der an einem nicht näher dargestellten Brenner-

Dies führt zur Erhöhung der Maschinennebenkosten höhenverstellungsgetriebe befestigt ist. Der an sich be- und somit zur Verteuerung des Endprodukts. 50 kannte Schneidbrenner 12 wird über die Leitung 13 mit

Weiterhin ist die Anfahrgenauigkeit an die Werk- Heizsauerstoff über die Leitung 14 mit Schneidsauerstückkante von dem Bedienungspersonal abhängig, wo- stoff und über die Leitung 15 mit Heizgas versorgt. Inbei individuelle Fehler zu erhöhten Ausschuß- und Ma- nerhalb des Schneidbrenners 12 münden die Leitungen schinenkosten führen. 13 und 15 in einen gemeinsamen Kanal 19 für Heizgas/

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Fin- 55 Heizsauerstoff (F i g. 2). In den Leitungen 13,14,15 sind den einer Werkstückkante zu vereinfachen. Eine weite- Absperrventile 16, 17, 18) angeordnet, die über nicht re Aufgabe der Erfindung ist es, daß Schweiß- und/oder näher dargestellten Steuerleitur.g mit der Steuerung der Schneidwerkzeug schnell und mit ausreichender Ge- Brennschneideinrichtung 10 verbunden sind. Unterhalb nauigkeit an der Werkstückkante zu positionieren. Fer- dieser Absperrventile 16,17,18 sind in die Leitungen 13, ner ist es Aufgabe der Erfindung, die Werkstückkan- 60 14, 15 Flammsperren 20, 21, 22 zur Verhinderung von tenfindung ohne zusätzlich in dem Arbeitsraum der Flammenrückschlägen eingebaut. Vor diesen FlammSchweiß- und/oder Schneidanlage angeordnete Arma- sperren 20, 21, 22 sind die am Schneidbrenner einstelltüren zu ermöglichen. baren Regelventile 23,24,25 Zur Mengenregelung der

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Ver- Gase vorgesehen. In Richtung auf das Werkstück 11 fahren zur Kantenfindung durch die kennzeichnenden 65 sind unterhalb der Regelventile 23, 24, 25 an die Merkmale des Anspruches 1 und bei gattungsgemäßen Schneidsauerstoffleitung 14 und die Heizsauerstofflei-Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens durch tung 13 Druckluftleitungen 27,28 angeschlossen. In den die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 2 und 3 Druckluftleitungen 27,28 ist jeweils ein handbetätigba-