DE9419477U1 - Torch with distance sensors for machining a workpiece - Google Patents
Torch with distance sensors for machining a workpieceInfo
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Description
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precitecGmbH Case: PR-704 5.12.1994precitec GmbH Case: PR-704 5.12.1994
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines brennenden Gasstroms gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a device for machining a workpiece by means of a burning gas stream according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Einrichtung gehört bereits zum Stand der Technik und enthält eine Brennendüse sowie eine Sensorelektrode, an die ein Sensorpotential angelegt wird, um auf kapazitivem Wege den Abstand zwischen ihr und dem Werkstück zu messen.Such a device is already state of the art and contains a burning nozzle and a sensor electrode to which a sensor potential is applied in order to measure the distance between it and the workpiece in a capacitive manner.
Thermische Bearbeitungseinrichtungen der genannten Art werden z. B. zum Brennschneiden, Schmelzschneiden, Schweißen, Markieren sowie zum Behandeln von Oberflächen von metallischen und anderen Werkstücken eingesetzt. Dabei können als Werkzeuge Gas- oder Plasmabrenner sowie Lichtbogenbrenner Verwendung finden. Für eine hohe Bearbeitungsqualität ist der Abstand zwischen der Oberfläche des Werkstücks und dem Werkzeug bzw. Brenner konstant zu halten, was im allgemeinen durch Regelung mittels einer Abstandssensorik geschieht. Hierbei wird der Abstand zwischen der Brennerdüse und dem Werkstück auf kapazitivem Wege gemessen und über einen geschlossenen Regelkreis mit Hilfe einer motorischen Vertikalverstellung konstant gehalten. Die Sensorelektrode kann dabei die Form eines Ringes, Hufeisens oder Plättchens aufweisen und die Brennerdüse zumindest teilweise umgeben oder in ihrer Nähe angeordnet sein, wie dies etwa der EP 0 007 034 oder der DE-A-41 32 649 zu entnehmen ist. Abstandsänderungen zwischen dem metallischen Werkstück und der Sensorelektrode haben Änderungen der Kapazität zwischen dem Werkstück und der Sensorelektrode zur Folge, die durch elektronische Schaltkreise in ein Abstandsregelsignal umgewandelt werden.Thermal processing devices of the type mentioned are used, for example, for flame cutting, fusion cutting, welding, marking and for treating the surfaces of metal and other workpieces. Gas or plasma burners as well as arc burners can be used as tools. To ensure high processing quality, the distance between the surface of the workpiece and the tool or burner must be kept constant, which is generally done by controlling it using a distance sensor. The distance between the burner nozzle and the workpiece is measured capacitively and kept constant via a closed control loop with the help of a motorized vertical adjustment. The sensor electrode can have the shape of a ring, horseshoe or plate and at least partially surround the burner nozzle or be arranged close to it, as can be seen from EP 0 007 034 or DE-A-41 32 649. Changes in the distance between the metallic workpiece and the sensor electrode result in changes in the capacitance between the workpiece and the sensor electrode, which are converted into a distance control signal by electronic circuits.
Häufig ist diese Mej3kapazität Teil eines Oszillators, dessen durch Ab-Standsänderungen verursachte Frequenzänderungen mit einem Frequenzdiskriminator in ein Spannungssignal umgewandelt werden, das dann dem Regelkreis zugeführt wird. Ist die Mej3kapazität Teil der Schwingkreiskapazität eines LC-Oszillators, so kann ein aus Induktivitäten und Kapazitäten bestehendes Anpaj3netzwerk auch in unmittelbarerThis Mej3capacitance is often part of an oscillator, whose frequency changes caused by distance changes are converted into a voltage signal by a frequency discriminator, which is then fed into the control circuit. If the Mej3capacitance is part of the resonant circuit capacitance of an LC oscillator, a matching network consisting of inductances and capacitors can also be used in the immediate vicinity.
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precitecGmbH Case: PR-704 5.12.1994precitec GmbH Case: PR-704 5.12.1994
Nähe der Sensorelektrode angebracht werden, was die Verbindung mit den aktiven, temperaturempfindlichen Teilen des Oszillators über eine längere Anschluj31eitung ermöglicht. Aus der DE-A-41 32 649 ist vorbekannt, die Anschlußleitungen bzw. AnschluJ3blöcke der Sensorelektroden als Koaxialleiter auszubilden, mit dem Ziel, die Störungsunempfindlichkeit der Sensorik zu vergrößern.They can be installed close to the sensor electrode, which enables the connection to the active, temperature-sensitive parts of the oscillator via a longer connection cable. It is already known from DE-A-41 32 649 to design the connection cables or connection blocks of the sensor electrodes as coaxial conductors, with the aim of increasing the interference immunity of the sensor system.
Aus der DE-A-19 14 876 geht bereits hervor, bei Verwendung eines Serienschwingkreises den im Kurzschluß fall auftretenden Frequenzsprung zur Erzeugung eines Kollisionssignals zu benutzen. Alternativ kann eine beim Kurzschluß auftretende Änderung des Schwirigungsmodus beim Clapp-Oszillator zur Kollisionserkennung herangezogen werden.DE-A-19 14 876 already states that when using a series resonant circuit, the frequency jump that occurs in the event of a short circuit can be used to generate a collision signal. Alternatively, a change in the diffusion mode in the Clapp oscillator that occurs in the event of a short circuit can be used to detect collisions.
Aufgrund der bisher verwendeten Sensorelektroden ergibt sich der Nachteil, daß die den Kapazitätswert bestimmende Meßfläche einige Quadratzentimeter und damit wesentlich größer ist als der durch die Einrichtung tatsächlich bearbeitete Werkstückbereich, &zgr;. B. ein Schnittspalt. Der gemessene Abstand z. B. bei Annäherung an Werkstückkanten bzw. an Stellen, wo schon Teile aus dem Werkstück herausgeschnitten worden sind, kann daher erheblich vom tatsächlichen Abstand abweichen. Bei üblichen Ringelektroden liegt der mechanische Durchmesser bzw. der Durchmesser der Meßfläche im Bereich zwischen 40 bis 100 mm. Darüber hinaus verhindert die Sensorelektrode durch ihre räumliche Ausdehnung die unmittelbare Annäherung des Werkstücks an Werkstückkanten, was bei der Bearbeitung von nicht flächigen Werkstücken sehr nachteilig ist.The sensor electrodes used to date have the disadvantage that the measuring surface that determines the capacitance value is several square centimeters and is therefore significantly larger than the workpiece area actually processed by the device, e.g. a cutting gap. The measured distance, e.g. when approaching workpiece edges or at points where parts have already been cut out of the workpiece, can therefore deviate considerably from the actual distance. With conventional ring electrodes, the mechanical diameter or the diameter of the measuring surface is in the range between 40 and 100 mm. In addition, the sensor electrode's spatial extension prevents the workpiece from approaching workpiece edges directly, which is very disadvantageous when processing non-flat workpieces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß eine genauere Abstandsmessung, auch bei größerer Annäherung an Werkstückkanten, möglich ist.
30The invention is based on the object of developing the device of the type mentioned at the beginning in such a way that a more precise distance measurement is possible, even when approaching workpiece edges more closely.
30
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solution to the problem is specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.
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Eine Einrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daj3 die Brennerdüse selbst als Sensorelektrode dient und sich innerhalb eines Abschirmgehäuses befindet, das gegenüber der Brennerdüse elektrisch isoliert ist und ein Schirmpotential empfängt. 5A device according to the invention is characterized in that the burner nozzle itself serves as a sensor electrode and is located within a shielding housing that is electrically insulated from the burner nozzle and receives a shielding potential. 5
Durch Verwendung der Brennerdüse als Sensorelektrode läßt sich der Abstand zwischen Sensorelektrode und Werkstück unmittelbar im Bearbeitungsbereich messen, so daj3 eine genauere Konstantregelung des Abstands zwischen Brennerdüse und Werkstück möglich ist. Da keine von der Brennerdüse getrennte Elektrode mehr vorhanden ist, kann die Brennerdüse auch näher an Werkstückstrukturen herangefahren werden, so daß sich der Einfluj3 dieser Werkstückstrukturen auf die Abstandsregelung weiter zurückdrängen Iäj3t.By using the burner nozzle as a sensor electrode, the distance between the sensor electrode and the workpiece can be measured directly in the processing area, so that a more precise constant control of the distance between the burner nozzle and the workpiece is possible. Since there is no longer an electrode separate from the burner nozzle, the burner nozzle can also be moved closer to the workpiece structures, so that the influence of these workpiece structures on the distance control is further reduced.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Abschirmgehäuse konisch fast oder bis zur Spitze der Brennerdüse geführt, wodurch sich eine noch weitere Reduzierung der Seitenbeeinflussung der als Sensorelektrode arbeitenden Brennerdüse ergibt.According to an advantageous embodiment of the invention, the shielding housing is conical almost or up to the tip of the burner nozzle, which results in an even further reduction in the lateral influence of the burner nozzle acting as a sensor electrode.
Eine besonders einfache Bauweise der Einrichtung wird dadurch erreicht, daß das Abschirmgehäuse die Brennerdüse im Abstand konzentrisch umgibt und gegenüber dieser durch Abstandselemente elektrisch isoliert ist. Wird als Schirmpotential aktives Schirmpotential verwendet, das dadurch erhalten wird, daj3 das Sensorpotential über einen Verstärker mit gewünschtem Verstärkungsgrad geführt wird, so lassen sich auch störende bzw. parasitäre Kapazitäten zwischen der Brennerdüse und dem Abschirmgehäuse beseitigen, was zu einer höheren Mej3genauigkeit der Einrichtung führt.A particularly simple design of the device is achieved by the shielding housing concentrically surrounding the burner nozzle at a distance and electrically insulated from it by spacers. If active shielding potential is used as the shielding potential, which is obtained by passing the sensor potential through an amplifier with the desired degree of amplification, then disturbing or parasitic capacitances between the burner nozzle and the shielding housing can also be eliminated, which leads to a higher measuring accuracy of the device.
Üblicherweise ist die zwischen der Brennerdüse und dem Werkstück liegende Meßkapazität Teil der Kapazität eines Oszillators, der zur Abstandsmessung herangezogen wird. Dieser Oszillator kann dabei auch als LC-Oszillator ausgebildet sein. Es hat sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, die Oszillatorfrequenz auf einen Wert einzustellen, der oberhalb von 4 MHzUsually, the measuring capacitance between the burner nozzle and the workpiece is part of the capacitance of an oscillator that is used to measure the distance. This oscillator can also be designed as an LC oscillator. It has proven to be very advantageous to set the oscillator frequency to a value that is above 4 MHz.
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liegt, da dann Störungen der Kapazitätsmessung durch im Bereich der Flamme entstehende freie Ladungsträger überraschenderweise nicht mehr so stark in Erscheinung treten.because then disturbances in the capacitance measurement caused by free charge carriers arising in the area of the flame are surprisingly no longer as noticeable.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Figur 1 eine Einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 eine Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figure 1 shows a device according to a first embodiment of the invention;
Figure 2 shows a device according to a second embodiment of the invention;
Figur 3 eine Einrichtung gemäj3 einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Figure 3 shows a device according to a third embodiment of the invention; and
Figur 4 den Einfluß eines Hindernisses auf die Abstandsregelung bei Verwendung verschiedener Abschirmkappen. Figure 4 shows the influence of an obstacle on the distance control when using different shielding caps.
Die Figur 1 zeigt im Teilschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäJ3en Einrichtung mit einem Brennerrohr 1, das sich an seinem unteren Ende zu einer Brennerdüse 2 verjüngt. Das Brennerrohr 1 und die Brennerdüse 2 sind einstückig miteinander verbunden und bestehen aus Metall. An dem der Brennerdüse 2 abgewandten Ende des Brennerrohrs 1 ist ein Mischraum 3 vorhanden, der mit zwei Gaseinlässen 4 und 5 zur Einleitung unterschiedlicher Gase in den Mischraum 3 versehen ist.Figure 1 shows a partial section of a first embodiment of a device according to the invention with a burner tube 1 that tapers at its lower end to a burner nozzle 2. The burner tube 1 and the burner nozzle 2 are connected to one another in one piece and are made of metal. At the end of the burner tube 1 facing away from the burner nozzle 2 there is a mixing chamber 3 that is provided with two gas inlets 4 and 5 for introducing different gases into the mixing chamber 3.
Die Einrichtung nach Figur 1 ist so positioniert, daß die Spitze der Brennerdüse
2 im Abstand gegenüber einem Werkstück 6 zu liegen kommt. Zur Einstellung dieses Abstands bzw. zu dessen Konstanthaltung wird eine
zwischen der Spitze der Brennerdüse 2 und der Oberfläche des Werkstücks
6 vorhandene Mej3kapazität gemessen, wie später noch erläutert wird.
30The device according to Figure 1 is positioned so that the tip of the burner nozzle 2 is located at a distance from a workpiece 6. To set this distance or to keep it constant, a measuring capacitance existing between the tip of the burner nozzle 2 and the surface of the workpiece 6 is measured, as will be explained later.
30
Konzentrisch und im Abstand zum Brennerrohr 1 befindet sich ein hohlzylindrisches, metallisches Abschirmgehäuse 7. Dieses Abschirmgehäuse 7 erstreckt sich in Längsrichtung des Brennerrohrs 1 bis herunter zu demjenigen Bereich, in welchem sich das Brennerrohr 1 in Richtung zur Bren-A hollow cylindrical, metallic shielding housing 7 is located concentrically and at a distance from the burner tube 1. This shielding housing 7 extends in the longitudinal direction of the burner tube 1 down to the area in which the burner tube 1 is located in the direction of the burner.
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nerdüse 2 zu verjüngen beginnt. Mit anderen Worten liegt die Brennerdüse 2 hier mehr oder weniger frei. Dabei wird das Abschirmgehäuse 7 durch Abstandsscheiben 8 gehalten, die ihrerseits am Brennerrohr 1 befestigt sind. In Axialrichtung des Brennerrohrs 1 können dabei mehrere Ab-Standsscheiben 8 im Abstand voneinander vorhanden sein. Jede Abstandsscheibe 8 weist dabei eine zentrale Öffnung 9 auf, durch die das Brennerrohr 1 passend und/oder klemmend hindurchgeführt ist. Die Abstandsscheiben 8 bestehen aus elektrisch isolierendem Material, wodurch eine elektrische Trennung zwischen dem Brennerrohr 1 und dem Abschirmgehäuse 7 erhalten wird.ner nozzle 2 begins to taper. In other words, the burner nozzle 2 is more or less exposed here. The shielding housing 7 is held by spacer disks 8, which in turn are attached to the burner tube 1. In the axial direction of the burner tube 1, several spacer disks 8 can be spaced apart from one another. Each spacer disk 8 has a central opening 9 through which the burner tube 1 is passed in a fitting and/or clamped manner. The spacer disks 8 are made of electrically insulating material, which creates an electrical separation between the burner tube 1 and the shielding housing 7.
Zur Messung des Abstands zwischen der Brennerdüse 2 und der Oberfläche des Werkstücks 6 wird die Meßkapazität C[yiej3 durch einen Kapazitäts-Frequenzwandler 10 in eine Frequenz umgewandelt. Der Kapazitäts-Frequenzwandler 10 kann zum Beispiel einen LC-Oszillator enthalten, dessen frequenzbestimmende Kapazität zumindest teilweise aus der Mej3-kapazität C^gjj besteht. Ein dem Kapazitäts-Frequenzwandler 10 nachgeschalteter Frequenz-Spannungswandler 11 erzeugt ein Spannungssignal, das mit der Mej3kapazität Cjyjgß annähernd linear zusammenhängt. Dieses Spannungssignal wird zur Abstandsregelung der Brennerdüse 2 unter Verwendung eines Regelverstärkers 12 und einer motorischen Abstandsverstellung 13 herangezogen. Ein Spannungs- bzw. Abstandssollwert Iäj3t sich von einem Widerstand 14 abgreifen und einem anderen Eingang des Regelverstärkers 12 zuführen.To measure the distance between the burner nozzle 2 and the surface of the workpiece 6, the measuring capacitance C[yiej3 is converted into a frequency by a capacitance frequency converter 10. The capacitance frequency converter 10 can, for example, contain an LC oscillator, the frequency-determining capacitance of which consists at least partially of the measuring capacitance C^gjj. A frequency-voltage converter 11 connected downstream of the capacitance frequency converter 10 generates a voltage signal that is approximately linearly related to the measuring capacitance Cjyjgß. This voltage signal is used to control the distance of the burner nozzle 2 using a control amplifier 12 and a motorized distance adjustment 13. A voltage or distance setpoint can be tapped from a resistor 14 and fed to another input of the control amplifier 12.
Im einzelnen ist das Brennerrohr 1 über eine elektrische Leitung 15 mit dem Eingang des Kapazitäts-Frequenzwandler 10 verbunden, während der Ausgang des Frequenz-Spannungswandlers 11 über eine weitere Leitung 16 mit einem Eingang des Regelverstärkers 12 verbunden ist. Der andere Eingang des Regelverstärkers 12 ist über eine Leitung 17 mit dem Abgriff des Widerstands 14 verbunden. Der Ausgang des Regelverstärkers 12 wird über eine Leitung 18 zur motorischen Abstandsverstellung 13 geführt. Diese motorische Abstandsverstellung 13 kann z. B. ein motorgetriebenes Zahnrad 19 aufweisen, das mit einer Zahnstange 20 kämmt, dieIn detail, the burner tube 1 is connected via an electrical line 15 to the input of the capacitance frequency converter 10, while the output of the frequency voltage converter 11 is connected via another line 16 to an input of the control amplifier 12. The other input of the control amplifier 12 is connected via a line 17 to the tap of the resistor 14. The output of the control amplifier 12 is led via a line 18 to the motorized distance adjustment 13. This motorized distance adjustment 13 can, for example, have a motor-driven gear 19 that meshes with a rack 20 that
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an der äußeren Wand des Abschirmgehäuses 7 befestigt ist und sich in dessen Längsrichtung erstreckt.is attached to the outer wall of the shielding housing 7 and extends in its longitudinal direction.
Das Abschirmgehäuse 7 liegt im vorliegenden Fall auf Erdpotential, genauso wie das Werkstück 6. Alternativ dazu kann das Abschirmgehäuse 7 aber auch mit aktivem Schirmpotential beaufschlagt werden, das dadurch erzeugt wird, daJ3 das der Brennerdüse 2 zugeführte Sensorsignal über einen Verstärker mit gewünschtem Verstärkungsgrad geführt wird, dessen Ausgang dann mit dem Abschirmgehäuse 7 verbunden ist. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers kann z. B. 1 sein oder in der Nähe von 1 liegen.In the present case, the shielding housing 7 is at ground potential, just like the workpiece 6. Alternatively, the shielding housing 7 can also be subjected to active shielding potential, which is generated by passing the sensor signal fed to the burner nozzle 2 through an amplifier with the desired gain, the output of which is then connected to the shielding housing 7. The gain of the amplifier can be 1, for example, or close to 1.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche Teile wie in Figur 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals beschrieben werden.Figure 2 shows a second embodiment of the invention, wherein the same parts as in Figure 1 are provided with the same reference numerals and are not described again.
Im vorliegenden Fall ist die MeJ3kapazität Cj^eß zwischen der Spitze der Brennerdüse 2 und der Oberfläche des Werkstücks 6 Teil eines LC-Oszillators der leerschaltung 10/11. Dabei befinden sich Teile der Schwingkreisinduktion und ggf. auch Kapazitäten in einem Anpa_ßnetzwerk 21, das sich in unmittelbarer Nähe des Brennerrohrs 1 bzw. des Abschirmgehäuses 7 befindet. Das Anpaj3netzwerk 2 1 ist über ein Koaxialkabel 22 mit der Mej3schaltung 10/11 verbunden.In the present case, the measuring capacitance Cj^eß between the tip of the burner nozzle 2 and the surface of the workpiece 6 is part of an LC oscillator of the open circuit 10/11. Parts of the oscillating circuit induction and possibly also capacitances are located in a matching network 21, which is located in the immediate vicinity of the burner tube 1 or the shielding housing 7. The matching network 21 is connected to the measuring circuit 10/11 via a coaxial cable 22.
Im einzelnen ist die Seele 22a des Koaxialkabels mit einem Ende einer im Anpassungsnetzwerk 21 vorhandenen Induktivität 23 verbunden, deren anderes Ende über die Leitung 15 mit dem Brennerrohr 1 verbunden ist. Im Anpassungsnetzwerk 21 befindet sich ferner ein Kondensator 24, der zwischen dem genannten anderen Ende der Induktivität 23 und dem Abschirmgehäuse 7 liegt. Das Abschirmgehäuse 7 steht dabei in elektrisch leitender Verbindung mit dem Schirmleiter 22b des Koaxialkabels 22, und zwar über das metallische Gehäuse für das Anpassungsnetzwerk 21. Dieses Gehäuse kann z. B. an der Außenwand des Abschirmgehäuses 7 befestigt und so ausgebildet sein, daß wenigstens die Induktivität 23 austauschbar ist, wenn in das Abschirmgehäuse 7 ein anderes BrennerrohrIn detail, the core 22a of the coaxial cable is connected to one end of an inductance 23 present in the adaptation network 21, the other end of which is connected to the burner tube 1 via the line 15. The adaptation network 21 also contains a capacitor 24, which is located between the other end of the inductance 23 and the shielding housing 7. The shielding housing 7 is in electrically conductive connection with the shielding conductor 22b of the coaxial cable 22, namely via the metal housing for the adaptation network 21. This housing can, for example, be attached to the outer wall of the shielding housing 7 and be designed in such a way that at least the inductance 23 is exchangeable if a different burner tube is inserted into the shielding housing 7.
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mit anderer Brennerdüse eingesetzt wird. Für diesen Fall braucht dieMej3-schaltung 10/11 nicht geöffnet zu werden, was eine bequemere Anpassung des LC-Oszillators an die jeweilige Geometrie der Brennerdüse gestattet. with a different burner nozzle. In this case, the Mej3 circuit 10/11 does not need to be opened, which allows the LC oscillator to be more easily adapted to the respective geometry of the burner nozzle.
Es sei noch daraufhingewiesen, daj3 sich in den Figuren 1 und 2 eine Öffnung 25 im Mantel des Abschirmgehäuses 7 befindet, die den Durchtritt der Leitungen 15 zum Brennerrohr 1 gestattet.It should also be noted that in Figures 1 and 2 there is an opening 25 in the casing of the shielding housing 7, which allows the passage of the lines 15 to the burner tube 1.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 3 gezeigt. Auch hier sind wiederum gleiche Elemente wie in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.A third embodiment of the invention is shown in Figure 3. Here too, the same elements as in Figures 1 and 2 are provided with the same reference numerals.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Abschirmgehäuse 7 bis herunter zur Spitze der Brennerdüse 2 gezogen, verläuft also ebenfalls konisch im unteren Bereich. Hierdurch wird die Seitenempfindlichkeit des Mej3systems noch weiter reduziert bei gleichzeitig guter Annäherungsmöglichkeit an bestehende Werkstückstrukturen, die über die Oberfläche des Werkstücks 6 hinausragen.In this embodiment, the shielding housing 7 is pulled down to the tip of the burner nozzle 2, and thus also runs conically in the lower area. This further reduces the lateral sensitivity of the measuring system while at the same time allowing a good approach to existing workpiece structures that protrude beyond the surface of the workpiece 6.
Da die abstandsabhängige Schwankung der Mej3kapazität Cp^eß in der Regel wesentlich kleiner ist als eine zwischen dem Brennerrohr 1 und dem Abschirmgehäuse 7 vorhandene parasitäre Kapazität, können Mej3ungenauigkeiten u. U. dann auftreten, wenn sich das Abschirmgehäuse 7 nur auf Erdpotential befindet. Wird dagegen das Abschirmgehäuse 7 statt mit Masse mit aktivem Schirmpotential verbunden, so wird diese störende bzw. parasitäre Kapazität weitgehend beseitigt. Zu diesem Zweck ist in Figur 3 ein Pufferverstärker 26 vorgesehen, dessen Eingang mit der Leitung 15 verbunden ist, während sein Ausgang mit dem Abschirmgehäuse 7 verbunden ist. Der Verstärkungsgrad des Pufferverstärkers 26 liegt bei 1 oder nahe bei 1.Since the distance-dependent fluctuation of the measuring capacitance Cp^eß is generally significantly smaller than a parasitic capacitance present between the burner tube 1 and the shielding housing 7, measuring inaccuracies can occur under certain circumstances if the shielding housing 7 is only at earth potential. If, on the other hand, the shielding housing 7 is connected to active shield potential instead of to earth, this disturbing or parasitic capacitance is largely eliminated. For this purpose, a buffer amplifier 26 is provided in Figure 3, the input of which is connected to the line 15, while its output is connected to the shielding housing 7. The gain of the buffer amplifier 26 is 1 or close to 1.
Eine wesentliche Reduzierung der Seitenbeeinflussung des Sensorsystems läßt sich dadurch erreichen, daj3, wie bereits erwähnt, das Ab-A significant reduction in the side influence of the sensor system can be achieved by, as already mentioned,
TER MEER - MÜLLER-STEINMeTsTErTpARTTsIER* -9-TER MEER - MÜLLER-STEINmeTsTErTpARTTsIER* -9-
precitecGmbH Case: PR-704 5.12.1994precitec GmbH Case: PR-704 5.12.1994
schirmgehäuse 7 fast bis zur Spitze der Brennerdüse 2 geführt wird. Figur 4 zeigt in einem Ausführungsbeispiel das Verhalten des geschlossenen Abstandsregelkreises bei Annäherung von Brennerdüse 2 und Abschirmgehäuse 7 an eine Werkstückkante 27. Dabei gelten: Die Kurve a bei einem Abstand Z von 8 mm zwischen der Spitze der Brennerdüse 2 und der Oberfläche des Werkstücks 6 ohne Abschirmung der Brennerdüse 2; die Kurve b bei einem Abstand Z von 6 mm ohne Abschirmung der Brennerdüse 2; die Kurve c bei einem Abstand Z von 8 mm mit Abschirmung der Brennerdüse 2; und die Kurve d bei einem Abstand Z von 6 mm mit Abschirmung der Brennerdüse 2. Mit dem Bezugszeichen e ist die Bewegungsrichtung der Brennerdüse bzw. des Abschirmgehäuses 7 in Richtung auf die Werkstückkante 27 angegeben.shield housing 7 is guided almost to the tip of the burner nozzle 2. Figure 4 shows in an exemplary embodiment the behavior of the closed distance control loop when the burner nozzle 2 and shield housing 7 approach a workpiece edge 27. The following apply: Curve a at a distance Z of 8 mm between the tip of the burner nozzle 2 and the surface of the workpiece 6 without shielding of the burner nozzle 2; curve b at a distance Z of 6 mm without shielding of the burner nozzle 2; curve c at a distance Z of 8 mm with shielding of the burner nozzle 2; and curve d at a distance Z of 6 mm with shielding of the burner nozzle 2. The reference symbol e indicates the direction of movement of the burner nozzle or the shield housing 7 in the direction of the workpiece edge 27.
Das untere Ende des Abschirmgehäuses 7, also sein konisch verlaufendes und die Brennerdüse 2 abdeckendes Ende, kann in Form einer Kappe ausgebildet sein, die sich am übrigen Abschirmgehäuse 7 befestigten bzw. ansetzen oder anschrauben läßt. Sie steht dabei in elektrisch leitendem Kontakt mit dem restlichen Abschirmgehäuse 7.The lower end of the shielding housing 7, i.e. its conical end that covers the burner nozzle 2, can be designed in the form of a cap that can be attached or screwed onto the rest of the shielding housing 7. It is in electrically conductive contact with the rest of the shielding housing 7.
Eine Kollisionserkennung bei Kurzschluß zwischen der Brennerdüse 2 und dem Werkstück 6 ist möglich, indem der dann auftretende Sprung bei der Oszillatorfrequenz oder in der Signalamplitude ausgewertet wird. Dagegen kann eine Kollision zwischen dem aktiv geschirmten Gehäuse 7 bzw. dessen Kappe und dem Werkstück 6 durch Auswertung des Kurzschluß-Stroms des Verstärkers 26 erkannt werden.Collision detection in the event of a short circuit between the burner nozzle 2 and the workpiece 6 is possible by evaluating the jump in the oscillator frequency or in the signal amplitude that then occurs. In contrast, a collision between the actively shielded housing 7 or its cap and the workpiece 6 can be detected by evaluating the short-circuit current of the amplifier 26.
Claims (11)
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