DE3906151C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern des Gasverbrauches beim Brennschneiden.

Brennschneidmaschinen werden zunehmend im Automatikbetrieb mit verringertem Bedienungspersonal gefahren. Dabei werden die Brennschneidvorgänge von dem Bedienungspersonal nur noch gestartet und laufen dann weitgehend selbsttätig ab, während das Bedienungspersonal andere Arbeiten, beispielsweise das Beladen eines zweiten, im Verfahrbereich der Brennschneidmaschine angeordneten Werkstücktisches mit einem Werkstück, ausführt. Hierbei kann der Brennschneidbereich oftmals nicht direkt eingesehen werden. Dies tritt insbesondere dann ein, wenn mehrere Maschinen in Fließreihe hintereinander aufgestellt sind und diese Maschinen von einem Bedienungsmann bedient werden.

Während der Arbeitsperiode des Bedienungsmannes ist dabei der Produktionsprozeß durch technische oder organisatorisch bedingte Unterbrechungen gekennzeichnet, die zu einem Mehrverbrauch von Gasen führen können, wenn die Brennschneidvorgänge nicht sofort gestartet werden.

Es ist bekannt, die Versorgung mit Gasen automatisch anzuhalten, wenn eine Fehlzündung eines Gasschneid­ brenners über ein fotoelektrisches Element erfaßt wird. Das aus der DE 22 03 194 C2 bekannte Verfahren kann bei einem Gasschneidbrenner mit automatischer Innenzündung nach entsprechender Anpassung eingesetzt werden und verhindert ein Ausströmen von unverbrannten Gasen, wenn Zündstörungen auftreten. Diesem Verfahren liegen hauptsächlich sicherheitstechnische Überlegungen zugrunde, da man das Entstehen eines brennbaren Gas­ gemisches in dem Arbeitsraum des Bedienungspersonals verhindern will. Es hat sich jedoch gezeigt, daß nach dem Zünden der Flamme sehr oft Unterbrechungen ein­ treten, die ein Starten des Schneidprogrammes ver­ hindern. Eine organisatorische Unterbrechung kann hierbei die vorgeschriebene Pause sein. Da bei ge­ zündeten Flammen oder bei gezündetem Plasmabogen keine sicherheitstechnischen Probleme auftreten, werden die Flammen bzw. der Plasmabogen oft nicht abgeschaltet, so daß die Gase während dieser Zeit verbraucht werden. Der durch diese Unterbrechungen eintretende Mehrverbrauch an Gasen kann bis zu 20% betragen.

Verfahren und Vorrichtungen zum Erfassen der Heiz- und Schneidtemperatur mittels Infrarotsensoren zum Optimieren des Schneidens sind aus der EP 01 29 952 B1 bekannt, während in der US-PS 24 72 951 über ein fotoelektrisches Element im Heizkanal der Abstand zwischen Brenner und Werkstückoberfläche ermittelt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei technischen oder organisatorischen Unterbrechungen des Produktionsprozesses den Verbrauch von Gasen zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Verringern des Gasverbrauches beim Brennschneiden mit mindestens einem Brenner gelöst, bei dem in Abhängigkeit von der Zündung einer Flamme oder eines Plasmabogens ein Zähler zur Zeitmessung gestartet wird, der beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes über ein Schaltglied die Gasversorgung(en) des (der) Brenner(s) automatisch abschaltet.

Durch die Erfindung wird der Gasverbrauch beim Brennschneiden mit einem Autogen- oder Plasmabrenner verringert, weil nach oder bei dem Zünden der Flamme bzw. des Plasmabogens ein Zähler zur Zeitmessung gestartet wird, der nach einer vorgegebenen Zeitspanne die Gasversorgung des Brenners abschaltet. Die Abschaltung erfolgt nicht, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls von einem dem Brenner zugeordneten Sensor die Rückmeldung erfolgt, daß der Schneidprozeß begonnen hat. Die Erfindung ermöglicht es daher, die nach der Zündung der Schneidflamme bzw. des Plasmabogens strömenden Gase (Brenn-, Heiz-, Schneid-, Schutz- oder Plasmagase) automatisch abzuschalten, wenn durch eine organisatorische oder technische Unterbrechung der Schneidprozeß nach einem vorgegebenen Zeitraum nicht erfolgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand des beigefügten Ablaufdiagrammes unter Beschreibung von weiteren Vorteilen durch die Erfindung erläutert.

Im folgenden wird das Verfahren nach der Erfindung an­ hand eines Ausführungsbeispieles beim Autogenbrenn­ schneiden beschrieben. Brennschneidmaschinen, an denen Brenner 10 verfahrbar angeordnet sind, sind allgemein bekannt und werden im folgenden nicht näher beschrieben. Der Gasschneidbrenner 10 besteht im wesentlichen aus einem Ventilkörper 11, einem Brennerkopf 12 und einem den Brennerkopf 12 mit dem Ventilkörper 11 verbindenden Führungsrohr 13. An dem Brennerkopf 12 ist eine Schneid­ düse 14 befestigt. Die Schneiddüse 14 weist einen zentralen Schneidsauerstoffkanal 15 auf, der von Heiz­ gaskanälen 16 umgeben ist. Der zentrale Schneidsauer­ stoffkanal 15 steht über eine Sauerstoffzuführung 17 mit dem Sauerstoffanschluß 18 in Verbindung. Der Sauer­ stoffanschluß 18 ist über eine Verbindungsleitung 19 mit einem ansteuerbaren Stellglied 20 verbunden. Bei geöffnetem Stellglied 20 kann von der Gasversorgung 21 Schneidsauerstoff aus dem Schneidsauerstoffkanal 15 der Schneiddüse 14 austreten. Entsprechend diesem vor­ gegebenen Schema wird der Gasschneidbrenner 10 auch mit Heizsauerstoff und Brenngas versorgt, welches innerhalb der Schneiddüse 14 oder außerhalb einer Schneiddüse ge­ mischt wird. Weiterhin weist der Gasschneidbrenner 10 eine elektrische Innenzündeinrichtung 22 auf, die in der DE 35 27 955 A1 näher beschrieben ist.

Axial innerhalb der Sauerstoffzuführung 17 ist ein Lichtwellenleiter 23 angeordnet, der über einen licht­ elektrischen Wandler mit Auswertelektronik 24 mit einer Auswerteschaltung 25 verbunden ist. Die Auswerte­ schaltung 25 besteht im wesentlichen aus einem Zähler 26 zur Zeitmessung, der mit dem ersten Eingang 27 eines Komparators 28 verbunden ist. Der zweite Eingang 29 des Komparators ist mit einem Referenzwertgeber 30 verbunden. Der Referenzwertgeber 30 kann ein Potentio­ meter für die manuelle Einstellung oder die vorzugs­ weise speicherprogrammierbare Brennschneidmaschinen­ steuerung sein. Der Ausgang 31 des Komparators 28 ist mit dem ansteuerbaren Stellglied 20 verbunden.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:
Nachdem der Bedienungsmann den Brennschneidprozeß ge­ startet hat, strömt über die Zündbrenngaszuführung 32 Zündbrenngas in die Sauerstoffzuführung 17 und wird dort über die Innenzündeinrichtung 22 gezündet. Das gezündete Zündbrenngas tritt als Zündflamme aus dem Schneidsauerstoffkanal 15 der gasemischenden Schneiddüse 14 aus. Über die nicht näher dargestellten Gasversorgungen für Brenngas und Heizsauerstoff strömt anschließend Brenngas und Heizsauerstoff in den Heiz­ gaskanal 16 der Schneiddüse 14, wird dort gemischt und beim Austritt aus der Schneiddüse 14 von der Zündflamme gezündet. Von dem Lichtwellenleiter 23 wird die Strah­ lung bei erfolgter Zündung der Flamme 33 zu einem außerhalb des Brenners angeordneten lichtelektrischen Wandler mit Auswerteelektronik geleitet, der diese in ein Spannungssignal umwandelt. Mittels dieses Spannungssignales wird der Zähler 26 zur Zeitmessung gestartet, der beispielsweise in Abhängigkeit von der Zeit ein ansteigendes Spannungssignal an den ersten Eingang 27 eines Komparators 28 anlegt. An dem zweiten Eingang 29 des Komparators 28 liegt eine an dem Referenzwertgeber 30 einstellbare Spannung an, die einer vorgegebenen Zeit entspricht. Erreicht oder überschreitet der Zähler 26 zur Zeitmessung, den an dem Referenzwertgeber 30 eingestellten Betrag bzw. die Spannung, schaltet der Komparator. Über das von dem Komparator 28 ausgegebene Signal wird das Stellglied 20 geschlossen und die Gasversorgung 21 abgestellt. Die Abschaltung der Gasversorgung 21 erfolgt immer dann, wenn die beispielsweise durch die Spannung des Referenzwertgebers 30 vorgegebene Zeit, erreicht oder überschritten wird.

Wird innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls von dem Lichtwellenleiter 23 die für den Schnitt charakteristi­ sche Strahlung zu dem lichtelektrischen Wandler mit Auswerteelektronik 24 geleitet, der diese in ein Spannungssignal umwandelt und den Zähler 26 schaltet, dann wird dieser gestoppt und auf den Zählanfang zu­ rückgesetzt. Die Gase strömen dann wie an dem Stell­ glied 20 eingestellt in entsprechender Menge zu der Schneiddüse 14.

Beim Betrieb mehrerer Schneidbrenner werden die in den elektrischen Wandlern mit Auswerteelektronik erzeugten Spannungssignale zahlenmäßig erfaßt und erst nach dem Zünden vorzugsweise des letzten Brenners der Zähler 26 zur Zeitmessung gestartet. Das Stop-Signal zum Abschalten des Zählers 26 zur Zeitmessung wird aus dem Schnittsignal eines beliebigen Brenners, insbesondere des ersten Gasschneidbrenners 10 gebildet. Wird der Komparator 28 geschaltet, so werden alle Gasversorgungen 21 der Gasschneidbrenner 10 abgeschaltet. Vorzugsweise wird mindestens ein Zeitintervall vorgegeben, inner­ halb dem ein Lochstechvorgang ausgeführt werden kann. Dies hat den Vorteil, daß der Schneidbeginn auch über einem Werkstück gestartet werden kann, ohne daß die Gasversorgungen fälschlicher Weise abgeschaltet werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde die Gasab­ schaltung nur für die Schneidsauerstoffversorgung eines Gasschneidbrenners beschrieben. Es ist selbstver­ ständlich und bedarf daher keiner näheren Beschreibung, daß die gleiche Gasabschaltung auch für die Heizsauer­ stoff- und Brenngasversorgung eingesetzt wird und bei der Gasversorgung eines Plasmaschneidbrenners einge­ setzt werden kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verringern des Gasverbrauches beim Brennschneiden mit mindestens einem Brenner (10), bei dem in Abhängigkeit von der Zündung einer Flamme (33) oder eines Plasmabogens ein Zähler (26) zur Zeitmessung gestartet wird, der beim Erreichen oder Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes über ein Schaltglied (20) die Gasversorgung(en) (21) des (der) Brenner(s) (10) automatisch abschaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Strahlung bei erfolgter Zündung der Flamme über einen axial in der Sauerstoffzuführung (17) angeordneten Lichtwellenleiter (23) zu einem lichtelektrischen Wandler mit Auswerteelektronik (24) geleitet und von diesem in ein Spannungssignal umgewandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Zähler (26) zur Zeitmessung beim Entstehen eines von dem Lichtwellenleiter (23) erfaßten Schnittsignales gestoppt und auf den Zählanfang zurückgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mehrere Spannungssignale beim Betrieb mehrerer Brenner (10) zahlenmäßig erfaßt und beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Zähler (26) zur Zeitmessung gestartet wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Brennschneidmaschine, an der mindestens ein Brenner (10) mit einem Lichtwellenleiter (23) verfahrbar angeordnet ist und einer Auswerteschaltung (25) mit einem triggerbaren Zähler (26) zur Zeitmessung, der mit dem Lichtwellenleiter (23) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Zähler (26) zur Zeitmessung mit dem ersten Eingang (27) eines Komparators (28) verbunden ist, dessen zweiter Eingang (29) mit einem Referenzwertgeber (30) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Komparator (28) mit mindestens einem Schaltglied (20) zum Abstellen der Gasversorgung(en) (21) verbunden ist.