DE4132649C1

DE4132649C1 - Thermal or water jet processing machine - has flame cutters or laser cutting heads with associated sensors attached to mounting via blocks having electric supply plugs, in sealed socket, etc.

Info

Publication number: DE4132649C1
Application number: DE4132649A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim 6238 Hofheim De Albert; Eckhardt 7800 Freiburg De Bergmann; Reinhard Dr. 6251 Eschhofen De Henrici
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Cutting Systems GmbH
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2011-10-02

Abstract

Thermal or water jet processing machine has flame cutters and/or laser cutting heads with associated sensor elements (19) attached to the machine mounting via connection blocks. The block (14) has a connecting plug (1) to the electrical supply, seated in an insulated sokcte (11), surrounded by a shielding socket (2) as rotary component with metallic outer jacket (16) for attachment to the machine mounting (9). ADVANTAGE - Small sensor elements can be used for accurate spacing measurements.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische- oder Wasser strahl-Bearbeitungsmaschine mit Werkzeugen, wie Schneidbrennern und/oder Laserschneidköpfen und den Werkzeugen zugeordneten Sensorelementen, die über An schlußblöcke mit mindestens einer Haltevorrichtung der Bearbeitungsmaschine verbunden sind.The invention relates to a thermal or water beam processing machine with tools such as Cutting torches and / or laser cutting heads and the Sensor elements assigned to tools, which can be accessed via An final blocks with at least one holding device of the Processing machine are connected.

Thermische- oder Wasserstrahl-Bearbeitungsmaschinen sind geeignet für Einzel- und Serienfertigungen, für autogenes Brennschneiden, Plasmaschmelzschneiden, La serschneiden, Anzeichnen, Markieren und zum Führen anderer Werkzeuge. Schnelle und trägheitsarme Koordi natenantriebe bewegen bei großen Arbeitsbreiten die Maschine in der Ebene so exakt, daß die vom Informa tionsträger vorgegebenen Abmessungen mit hoher Genauig keit auf die Werkzeuge übertragen werden. Die Einhal tung der für die Schnitt-oder Oberflächengüte wichtigen Abstände zwischen der Werkstückoberfläche und dem Werk zeug wird dabei über Sensoren geregelt.Thermal or water jet processing machines are suitable for single and series production, for oxyacetylene cutting, plasma fusion cutting, La cutting, marking, marking and guiding other tools. Fast and low inertia coordinates with large working widths, drive drives move the Machine on the plane so precisely that the information from the informa tion specified dimensions with high accuracy be transferred to the tools. The Einhal the important for the cut or surface quality Distances between the workpiece surface and the factory Stuff is controlled by sensors.

In der Praxis ist es üblich, daß mit kapazitiven Meß methoden die Abstände gemessen und über einen ge schlossenen Regelkreis konstant gehalten werden. Die Sensorelemente sind dabei in Form eines Ringes, Huf eisens oder Plättchens ausgebildet und erzeugen ab standsproportionale Meßwerte bei Kapazitätsänderungen zwischen ihnen und dem metallischen Werkstück. Sie sind Verschleißteile, da sie im heißen bzw. Spritzerbereich des Bearbeitungsprozesses angeordnet sind.In practice, it is common for capacitive measuring methods measured the distances and over a ge closed control loop are kept constant. The Sensor elements are in the form of a ring, hoof iron or platelets and produce from level-proportional measured values for changes in capacity between them and the metallic workpiece. you are Wear parts as they are in the hot or splash area of the machining process are arranged.

Ferner ist eine Befestigungsvorrichtung eines Sensors an Brennerkörpern aus dem Gebrauchsmuster 690 01 081 bekannt, die unterschiedliche Flächenwinkel nutzt, um Brennerkörper mit unterschiedlichen Durchmessern in nahezu gleichem Abstand zu der Mittelachse des Sensors zu positionieren.Furthermore, a fastening device of a sensor on burner bodies from utility model 690 01 081 known that uses different surface angles to Burner body with different diameters in almost the same distance to the central axis of the sensor to position.

Bekannt sind ferner Vorrichtungen, bei denen zum Düsen wechsel ein Sensorelementhaltemechanismus senkrecht nach unten in eine zweite feste Serviceposition bewegt werden kann, in der dann ein weiterer Rotationsfrei heitsgrad zum Schwenken um die senkrechte Achse frei gegeben wird. In dieser Position können Düse und Düsen kappe gewechselt werden.Devices are also known in which the nozzle change a sensor element holding mechanism vertically moved down to a second fixed service position can then be another rotation-free Degree of freedom for swiveling around the vertical axis is given. In this position, the nozzle and nozzles cap to be changed.

Um bei den bekannten Konstruktionen ein ausreichend großes Meßsignal zu erhalten, werden in der Regel ringförmige Sensorelemente mit großem Durchmesser ein gesetzt, die dann nachteilig sind, wenn in unmittelba rer Nachbarschaft die Werkstückendkante verläuft oder bereits in der unmittelbaren Nachbarschaft Werkstücke aus der Werkstückplatte ausgeschnitten wurden, so daß das Sensorelement teilweise nicht mehr über der Werk stückoberfläche angeordnet ist. Dies führt zu fehler haften Meßsignalen.To be sufficient in the known constructions to get large measurement signal are usually ring-shaped sensor elements with a large diameter set, which are disadvantageous if in immediate the edge of the workpiece runs in the vicinity or workpieces in the immediate vicinity were cut out of the workpiece plate so that the sensor element is sometimes no longer above the factory piece surface is arranged. This leads to errors stick measurement signals.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zu störungsfreieren und genaueren abstandsproportionalen Meßwerten zu gelangen, die auch mit kleineren Sensor elementen erreicht werden können.The invention is therefore based on the object trouble-free and more precise distance-proportional Measured values arrive, even with a smaller sensor elements can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.Further developments of the invention are in the Unteran sayings.

Durch die Erfindung wird es vorteilhaft möglich, klei nere Sensorelemente, insbesondere kleinere Sensorringe, einzusetzen, da eine Steigerung der Meßgenauigkeit zur Erfassung von beispielsweise Wechselfeldern, die vom Werkstück als Sendeantenne ausgestrahlt werden, durch eine hohe Richtwirkung erreicht wird. Die als koaxiale Leiter ausgebildeten Anschlußstücke gewährleisten vorteilhaft eine Felddetektion vorwiegend in Richtung eines Senders, der in einer vorteilhaften Ausbildung durch das Werkstück gebildet wird.The invention advantageously makes it possible to use small other sensor elements, especially smaller sensor rings, use because an increase in measurement accuracy Acquisition of alternating fields, for example, from Workpiece to be broadcast as a transmitting antenna a high directivity is achieved. The one as coaxial Ensure ladder-trained connectors advantageous a field detection mainly in the direction of a transmitter that is in an advantageous training is formed by the workpiece.

Vorteilhaft können durch die Erfindung Bauteile in engem Abstand zueinander geschachtelt werden, weil nur noch kleine Sensorelemente erforderlich sind, die nicht in den Nachbarbereich des Nachbarschneidbrenners ragen. Damit ist eine bessere Ausnutzung der Werkstückplatte gegeben. Die Wirtschaftlichkeit der thermischen oder Wasserstrahl-Bearbeitungsmaschine kann wesentlich er höht werden. Durch die Merkmale des Anspruches 2 werden vorteilhaft die Abschirmbüchse mit der Haltevorrichtung elektrisch leitend bei kleinem Übergangswiderstand verbunden. Der Brenner wird auf das Bezugspotential des Sensors gelegt.Advantageously, the invention allows components in be nested close to each other because only small sensor elements are still required, which are not protrude into the neighboring area of the neighboring cutting torch. This means better utilization of the workpiece plate given. The economy of thermal or Water jet processing machine can be essential be raised. By the features of claim 2 advantageously the shielding sleeve with the holding device electrically conductive with low contact resistance connected. The burner is connected to the reference potential of the Sensor.

Durch die Merkmale der Ansprüche 3 bis 6 wird eine freie Verschiebemöglichkeit über einen translativen Freiheitsgrad Z nach Lösen einer Schraube ermöglicht. Der Verschiebeweg wird durch einen einstellbaren und einen festen Anschlag begrenzt und ist auf unterschied liche Brenner- und Düsentypen einstellbar. In der Ar beitsposition kann zum reproduzierbaren Einstellen der untere Anschlag verwendet werden. Dieser kann in festem Abstand zu der Haltevorrichtung oder einstellbar ausge bildet sein. Eine Feinjustage der Sensorelemente gegen über dem Werkzeug bzw. der Brennerdüse kann ohne Demon tageaufwand durch geradliniges Verschieben des An schlußstückes vorgenommen werden. Radial angeordnete Maßlinien oder Nonien am Außenmantel des Anschluß blockes gestatten eine reproduzierbare Einstellung der Sensorelemente zur Position von Düse und/oder Brenner. Die beim Einsatz von Brennern mit verschiedenen Durch messern in den Halterungen auftretenden Relativver schiebungen zwischen Brennermittelachse und Sensor element werden durch einen rotativen Freiheitsgrad nach Lösen der Klemmverbindung korrigiert.Due to the features of claims 3 to 6 free moving possibility via a translative Degree of freedom Z after loosening a screw. The displacement is determined by an adjustable and limited to a fixed stop and is different burner and nozzle types adjustable. In the ar Working position can be used for reproducible setting of the lower stop can be used. This can be in solid Distance to the holding device or adjustable be educated. A fine adjustment of the sensor elements against above the tool or the burner nozzle can be done without demon daily effort by moving the line in a straight line be made. Radially arranged Dimension lines or nonies on the outer jacket of the connection blocks allow a reproducible setting of the Sensor elements for the position of the nozzle and / or burner. The when using burners with different diameters knives occurring in the brackets displacements between the burner center axis and the sensor elements are determined by a rotary degree of freedom Corrected loosening of the clamp connection.

Durch die Merkmale des Anspruches 7 kann über eine Zwangsführung die Koaxialführung auch unter mechanischer und thermischer Belastung gewährleistet werden. Es wird ein Eindringen von Schneidstaubpartikeln in den Koaxialleiter verhindert. Die Leitungskapazität bleibt konstant.Due to the features of claim 7 can Forced guidance, the coaxial guidance also under mechanical and thermal stress can be guaranteed. It will penetration of cutting dust particles into the Coaxial conductor prevented. The line capacity remains constant.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge stellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment is shown in the drawing represents and is described in more detail below.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen über Teilbereiche als koaxialer Leiter ausgebildeten Anschlußblock; Fig. 1 a formed on partial regions as a coaxial conductor connecting block;

Fig. 2 einen vollständig bis zum Sensorelement als koaxialer Leiter ausgebildeten Anschluß block. Fig. 2 a block designed completely up to the sensor element as a coaxial conductor.

In der Fig. 1a ist ein Anschlußblock in der Seitenan sicht und in Fig. 1b in der Draufsicht schematisch dargestellt. Der Anschlußblock ist in seiner Gesamtheit mit 14, die Haltevorrichtung mit 9 und der Brenner mit 15 bezeichnet. Der Anschlußblock 14 weist einen An schlußstecker 1 auf, der über ein nicht näher darge stelltes Koaxialkabel mit den elektrischen Versorgungen und Auswerteeinheiten verbunden ist. Der Anschluß stecker 1 sitzt in einer rotationssymmetrisch ausge bildeten Isolationshülse 11, die von einer Abschirm büchse 2 umgeben ist. Die Abschirmbüchse 2 weist einen metallisch leitenden Außenmantel 16 auf und ist als rotationssymmetrisches Drehteil ausgebildet. Über den Außenmantel 16 ist der Anschlußblock 14 mit der Halte vorrichtung 9 verbunden. Hierzu weist die Haltevor richtung 9 eine der rotationssymmetrischen Form des Außenmantels 16 entsprechende Öffnung 17 auf. Mittels eines verstellbaren Klemmelementes 4 kann der gerad linig in der Öffnung 17 verschiebbare Anschlußblock 14 festgeklemmt werden. Zur Begrenzung des Verschiebeweges sind an dem Außenmantel 16 zwei Anschlagelemente 3 und 3′ vorgesehen, die wahlweise verstellbar 3 oder fest 3′ mit der Abschirmbüchse verbunden sind. Innerhalb der Isolationshülse 11 ist ein leitendes Verbindungsstück 18 angeordnet, das den koaxial geführten Leiter 12 des Anschlußsteckers 1 und ein die Haltestange 8 des Sen sorelementes 19 tragendes Befestigungsteil 7 verbindet. Die Haltestange 8 ist über einen Stift kraftschlüssig mit dem Befestigungsteil 7 leitend verbunden. Über ein Schraubelement 6 kann die Haltestange leicht ausgewech selt werden. Zwischen dem Befestigungsteil 7 und der Abschirmbüchse 2 ist ein Isolator, vorzugsweise ein Keramik-Isolator 5, angeordnet.In Fig. 1a, a connection block in the Seitenan view and in Fig. 1b in the plan view is shown schematically. The connection block is designated in its entirety with 14 , the holding device with 9 and the burner with 15 . The connection block 14 has a connection plug 1 , which is connected to the electrical supplies and evaluation units via a coaxial cable (not shown in more detail). The connector 1 sits in a rotationally symmetrical insulation sleeve 11 , which is surrounded by a shielding sleeve 2 . The shielding sleeve 2 has a metallically conductive outer jacket 16 and is designed as a rotationally symmetrical rotating part. Via the outer jacket 16 , the terminal block 14 is connected to the holding device 9 . For this purpose, the holding device 9 has an opening 17 corresponding to the rotationally symmetrical shape of the outer jacket 16 . By means of an adjustable clamping element 4 , the connecting block 14 , which can be moved linearly in the opening 17, can be clamped. To limit the displacement, two stop elements 3 and 3 'are provided on the outer jacket 16 , which are either adjustable 3 or 3' are connected to the shielding sleeve. Within the insulating sleeve 11 , a conductive connector 18 is arranged, which connects the coaxially guided conductor 12 of the connector 1 and a support rod 8 of the sensor element 19 Sen carrying member 7 . The support rod 8 is non-positively connected to the fastening part 7 via a pin. About a screw 6 , the handrail can be easily changed. An insulator, preferably a ceramic insulator 5 , is arranged between the fastening part 7 and the shielding sleeve 2 .

Aufgrund der rotationssymmetrischen Form kann die Abschirmbüchse innerhalb der Öffnung 17 auch um ihre Achse gedreht werden. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, das beispielsweise als Ring ausgebildete Sensorelement relativ zum Werkzeug 15 zu verschwenken. Hierdurch können trotz Einsatz der in dem Gebrauchs muster G 90 01 081 beschriebenen Haltevorrichtung, die noch bestehenden Abweichungen zwischen der Brennerachse und der Mittelachse des Anschlußblockes ausgeglichen werden. Dies ist besonders bei kleinen ringförmigen Sensorelementen erforderlich.Because of the rotationally symmetrical shape, the shielding sleeve can also be rotated about its axis within the opening 17 . This advantageously makes it possible to pivot the sensor element, for example in the form of a ring, relative to the tool 15 . As a result, despite the use of the holding device described in the utility model G 90 01 081, the still existing deviations between the burner axis and the central axis of the connection block can be compensated. This is particularly necessary with small ring-shaped sensor elements.

Durch den in Teilbereichen als elektrischer Leiter ausgebildeten Anschlußblock 14 wird eine Steigerung der Meßgenauigkeit zur Erfassung von Wechselfeldern, die vom Werkstück 13 als Sendeantenne ausgestrahlt werden, erreicht, weil durch die Abschirmbüchse 2 und die Isolationshülse 11 im Zusammenspiel mit dem Leiter 12 dem Verbindungsstück 18 und dem Befestigungsteil 7 eine hohe Richtwirkung erzielt wird. Es wird eine Feld detektion vorwiegend in Richtung des Werkstückes 13 erreicht, das als Sender ausgebildet ist. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, ein Sensorelement 19 mit kleineren Abmessungen zu verwenden. The connection block 14 , which is designed as an electrical conductor in some areas, increases the measuring accuracy for detecting alternating fields which are emitted by the workpiece 13 as a transmitting antenna, because the shielding sleeve 2 and the insulating sleeve 11 interact with the conductor 12, the connecting piece 18 and the fastening part 7 a high directivity is achieved. A field detection is mainly achieved in the direction of the workpiece 13 , which is designed as a transmitter. This advantageously makes it possible to use a sensor element 19 with smaller dimensions.

In Fig. 2 ist ein weiteres vorteilhaftes Ausführungs beispiel dargestellt, wobei der Anschlußblock 14 voll ständig bis zu dem Sensorelement 19 als koaxialer Leiter ausgebildet ist. In der Fig. 2 werden für glei che Bauteile gleiche Bezugsziffern verwendet.In Fig. 2, another advantageous embodiment is shown for example, the terminal block 14 is fully formed up to the sensor element 19 as a coaxial conductor. In FIG. 2, like reference numerals are used for moving che components.

Unterschiedlich zum dem in Fig. 1 dargestellten An schlußblock 14 ist in Fig. 2 die Abschirmbüchse 22 weiter koaxial in Richtung Sensorelement 19 geführt. Die Abschirmbüchse 22 und gegebenenfalls die in ihr verlaufende Isolierhülse 111 umgeben die Haltestange 8 bis in ermittelbare Nähe zur lösbaren oder festen Ver bindungsstelle mit dem Sensorelement 19. Den Abschluß bildet Isolierteil 5, das in Fig. 2 nur schematisch dargestellt ist. Durch diese Ausbildung des Anschluß blockes 14 als koaxialer Leiter bis hin zum Sensorele ment 19 werden das Meßergebnis verfälschende Einflüsse vollständig vermieden.In contrast to the circuit block 14 shown in FIG. 1, the shielding sleeve 22 is guided coaxially in the direction of the sensor element 19 in FIG. 2. The shielding sleeve 22 and, if appropriate, the insulating sleeve 111 running in it surround the holding rod 8 up to a determinable proximity to the releasable or fixed connection point with the sensor element 19 . The end forms insulating part 5 , which is shown only schematically in Fig. 2. This design of the connection block 14 as a coaxial conductor up to the sensor element 19 , the measurement result falsifying influences are completely avoided.

Bei dem in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Anschluß block sind die Teile mit einem die Adhäsionskräfte der Schlackespritzer reduzierenden Material beschichtet, z. B. Chrom, Nickel usw. oder teilweise oder ganz mit hochtemperaturbeständigem Kunststoff oder Keramik. Bei Verwendung von elektrisch isolierenden Beschichtungs materialien müssen die Flächen der Öffnung 17 und der Brennerbefestigung 40 der Haltevorrichtung unbeschich tet bleiben.In the connection block shown in Fig. 1 and Fig. 2, the parts are coated with a reducing the adhesive forces of the slag splash material, for. As chrome, nickel, etc. or partially or entirely with high temperature resistant plastic or ceramic. When using electrically insulating coating materials, the surfaces of the opening 17 and the burner attachment 40 of the holding device must remain uncoated.

Die als Ring, Plättchen oder in Hufeisenform ausgebil deten Sensorelemente 19 können an einer Haltevorrich tung 9 mehrfach befestigt werden, wenn diese Haltevor richtung mehrere Werkzeuge, wie dies beispielsweise bei Mehrbrenneraggregaten der Fall ist, trägt. Über eine nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung ist es selbstverständlich auch vorteilhaft möglich, den An schlußblock 14 translativ oder rotativ automatisch zu bewegen. Hierdurch kann das Sensorelement 19 automa tisch über eine nicht näher dargestellte Steuerung auf einen vorgegebenen Abstand zu dem Werkstück 13 bzw. zur Düse 41 und zu der Brennermittelachse eingestellt werden. Eine automatische Positionierung relativ zur Düse 41 ist realisierbar, um bei Bearbeitungsmaschinen mit Düsen- oder Brennerwechselsystemen zu gleichen Voraus setzungen für eine Abstandsmessung zu kommen.The trained as a ring, platelet or in a horseshoe shape sensor elements 19 can be fastened to a holding device 9 several times if this holding device carries several tools, as is the case, for example, with multi-burner units. About a drive device, not shown, it is of course also advantageously possible to automatically move the terminal block 14 translationally or rotatively. As a result, the sensor element 19 can be automatically set to a predetermined distance from the workpiece 13 or from the nozzle 41 and from the center axis of the burner via a control (not shown in more detail). An automatic positioning relative to the nozzle 41 can be realized in order to come to the same prerequisites for a distance measurement in processing machines with nozzle or burner change systems.

In der Fig. 1b ist die Einstellung des Sensorelementes 19 bei unterschiedlichen Brennerdurchmessern schema tisch dargestellt. Hierbei ist mit 10 die Achse darge stellt, um die das Sensorelement 19 bei sich änderndem Brennerdurchmesser in seiner Lage zum Brenner 15 korri giert werden kann.In Fig. 1b, the setting of the sensor element 19 is shown schematically with different burner diameters. Here, with the axis 10 Darge provides about which the sensor element can be yaws Corridor on changes in burner diameter in position to the burner 15 nineteenth

Das als Ring ausgebildete Sensorelement 19 bewegt sich dabei relativ zur Mittelachse der Brenner auf dem einen Radius um die Achse 10.The sensor element 19 designed as a ring moves relative to the central axis of the burners on the one radius around the axis 10 .

Damit kann das Sensorelement 19 aufgrund des rotativen Freiheitsgrades immer zentrisch zur Brennerdüse einge stellt werden. Durch Ausbildung der Innenflächen 40 als nicht linear verlaufende Funktion lassen sich das ringförmige Sensorelement 19 und der Brenner absolut koaxial ausrichten, da sich die Mittelachse des Brenners dann exakt auf einem Radius um Achse 10 be wegt.Thus, the sensor element 19 can always be placed centrally to the burner nozzle due to the rotational degree of freedom. By forming the inner surfaces 40 as a non-linear function, the annular sensor element 19 and the burner can be aligned absolutely coaxially, since the central axis of the burner then moves exactly on a radius around axis 10 .

Claims

1. Thermal or water jet processing machine with tools, such as cutting torches and / or laser cutting heads and the tools associated sen sensor elements, which are connected via connection blocks to at least one holding device of the processing machine, characterized in that the connection blocks ( 14 ) completely up to the Sensor elements ( 19 ) or over partial areas are designed as coaxial conductors.

2. Thermal or water jet processing machine according to claim 1, characterized in that the connection blocks ( 14 ) via a metallic outer jacket ( 16 ) are conductively connected to the holding devices ( 9 ).

3. Thermal or water jet processing machine according to claim 1 or 2, characterized in that the connection blocks ( 14 ) in or on the holding devices ( 9 ) are linearly displaceable.

4. Thermal or water jet processing machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer casing ( 16 ) has a rotationally symmetrical shape and carries two stop elements ( 3 , 3 / , 33 ).

5. Thermal or water jet processing machines according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one stop element ( 3 , 33 ) is adjustably attached to the outer casing ( 16 ).

6. Thermal or water jet processing machines according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connection blocks ( 14 ) in or on the holding device ( 9 ) are rotatable.

7. Thermal or water jet processing machines according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least the end region of the connection blocks ( 14 ) is insulated with a heat-resistant material such as ceramic or plastic

8. Thermal or water jet processing machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connection blocks ( 14 ) can be adjusted by motor or pneumatically translationally and / or can be rotated about their axis.

9. Thermal or water jet processing machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connection blocks ( 14 ) on their outer jacket for re producible setting of different positions of the sensor elements ( 19 ) to the nozzle ( 41 ) or burner ( 15 ) are provided with radial dimension lines or nonies.