DE102023131753A1

DE102023131753A1 - Verfahren zur Abstandsüberwachung

Info

Publication number: DE102023131753A1
Application number: DE102023131753.9A
Authority: DE
Inventors: Kurt Nachbargauer
Original assignee: IHT Automation GmbH and Co KG
Current assignee: IHT Automation GmbH and Co KG
Priority date: 2023-11-15
Filing date: 2023-11-15
Publication date: 2024-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Abstands (a) zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück, wobei die Düse im Abstand zum Werkstück entlang einer Bearbeitungsbahn relativ zum Werkstück bewegt wird, wobei die Düse zur Erzeugung einer Flamme zur Beaufschlagung des Werkstücks eingerichtet ist, und wobei zumindest während der Bewegung der Düse entlang der Bearbeitungsbahn zwischen der Düse und dem Werkstück eine elektrische Spannung angelegt und ein zwischen der Düse und dem Werkstück fließender elektrischer Strom (I) gemessen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messwerte des Stroms (I) an eine Auswerteeinheit übermittelt werden und dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert (Is) vergleicht und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den Sollwert (Is) unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Abstands zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem Brennschneidprozess wird ein Brennschneidgerät entlang einer vorgegebenen Bahn relativ zum zu schneidenden Werkstück bewegt, wobei aus einer Düse des Brennschneidgeräts eine Flamme austritt und das Werkstück beaufschlagt. Wird zwischen der elektrisch leitfähigen Düse und dem elektrisch leitfähigen Werkstück eine Spannung angelegt, so fließt durch die Flamme ein oftmals gut messbarer elektrischer Strom. Dieser Strom kann herangezogen werden, um Charakteristika des Brennschneidprozesses zu detektieren, beispielsweise den Beginn des Durchstechens eines Lochs durch das Werkstück mittels der Flamme, wie in der US 11,684,989 B2 beschrieben.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Überwachung des Abstands zwischen der Düse und dem Werkstück verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei Anlegen einer konstanten Spannung zwischen der elektrisch leitfähigen Düse und dem elektrisch leitfähigen Werkstück ein durch die Flamme zwischen der Düse und dem Werkstück fließender elektrischer Strom nicht nur davon abhängig ist, ob die Flamme vorhanden ist bzw. das Werkstück beaufschlagt, sondern auch vom Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück und damit der Länge der Flamme. Somit ist zum einen die Tatsache, dass überhaupt ein elektrischer Strom zwischen der Düse und dem Werkstück gemessen wird, ein Zeichen dafür, dass die Flamme vorhanden ist und das Werkstück beaufschlagt, und zum anderen ist die Stärke des gemessenen Stroms bei konstanter Spannung ein Maß für die Länge der Flamme und damit für den Abstand der Düse zum Werkstück. Diese Tatsache macht sich die Erfindung zunutze, indem die Messwerte des Stroms an eine Auswerteeinheit übermittelt werden, welche die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn der Messwert den Sollwert unterschreitet. Der Sollwert wird zum einen dann unterschritten, wenn die Flamme erlischt oder das Werkstück nicht beaufschlagt, so dass gar kein Strom fließt. Zum anderen wird der Sollwert unterschritten, wenn der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück zu groß ist. Aufgrund der Fehlermeldung kann eine Bedienperson eingreifen und den Schneidprozess anhalten oder anpassen.
Es ist des Weiteren auch möglich, dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem weiteren vorgegebenen Sollwert vergleicht, der größer ist als der Sollwert, und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den weiteren Sollwert überschreitet. Die Überschreitung des weiteren Sollwerts ist ein Zeichen dafür, dass der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück zu gering ist.
Zweckmäßig wird der Sollwert in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollabstand zwischen der Düse und dem Werkstück vorgegeben. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der gewünschte Sollabstand zwischen Düse und Werkstück abhängig von der Art der Düse, von der Art des Werkstücks und anderen äußeren Einflüssen variieren kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mittels einer Regeleinheit der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück in Abhängigkeit von den Messwerten des Stroms geregelt. Damit werden die Messwerte nicht nur zur Fehlererkennung herangezogen, sondern zur Abstandsregelung.
Zweckmäßig erkennt die Auswerteeinheit das Vorhandensein einer Flamme und leitet eine entsprechende Information an die Regeleinheit weiter. Ist die Flamme, beispielsweise durch einen Bedienungsfehler oder einen technischen Defekt erloschen, so ist der gemessene elektrische Strom Null. Wird dies vorab erkannt, so muss nicht nach weiteren Fehlerquellen gesucht werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

1 oben den Verlauf des Abstands zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück über der Zeit und unten den Verlauf eines zwischen der Düse und dem Werkstück fließenden Stroms über der Zeit.

In der Zeichnung ist oben der Verlauf des Abstands a zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem vom Brennschneidgerät bearbeiteten Werkstück über der Zeit t aufgetragen, während unten der Verlauf eines zwischen der Düse und dem Werkstück fließenden elektrischen Stroms I über denselben Zeitraum hinweg über der Zeit t aufgetragen ist. Vor Beginn des Brennschneidprozesses zum Startzeitpunkt t₁ nähert sich die Düse mit austretender Flamme dem Werkstück, bis zwischen der Düse und dem Werkstück ein Sollabstand as erreicht wird. Anschließend wird das Brennschneidgerät relativ zum Werkstück bewegt, wobei die Düse eine Bearbeitungsbahn abfährt, entlang der das Werkstück geschnitten wird. Zwischen der elektrisch leitenden Düse und dem elektrisch leitenden Werkstück wird eine elektrische Spannung angelegt, die über den gesamten Zeitraum konstant gehalten wird, und welche einen elektrischen Strom I zwischen der Düse und dem Werkstück erzeugen kann. Mittels eines Strommessgeräts wird der Strom I über der Zeit t gemessen, wie unten in der Zeichnung dargestellt. Vor dem Startzeitpunkt t₁ ist der Strom I nahezu Null und besteht nur aus Rauschen. Sobald die Flamme das Werkstück berührt, steigt der Strom I auf einen Wert, der sich deutlich vom Rauschen unterscheidet. Wird die Düse nach Ende des Brennschneidprozesses zum Endzeitpunkt t₂ wieder vom Werkstück weg bewegt, so erreicht die Flamme das Werkstück nicht mehr, und der Strom I fällt wieder auf einen Wert ab, der nahe Null ist und durch Rauschen vorgegeben wird.
Gemäß der Erfindung erzeugt eine Auswerteeinheit, an die die Messwerte des Stroms I übermittelt werden, eine Fehlermeldung, sobald der Strom I unter einen vorgegebenen Sollwert Is abfällt. Dies ist in der Zeichnung beispielhaft gezeigt. Zwischen dem Startzeitpunkt t₁ und dem Endzeitpunkt t₂ vergrößert sich der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück durch beispielsweise fehlerhafte Bedienung auf einen Wert der deutlich größer ist als der Sollabstand a_s. Der gemessene Strom I sinkt dann auf einen Wert unter dem Sollwert Is ab.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Abstands a zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück, wobei die Düse im Abstand zum Werkstück entlang einer Bearbeitungsbahn relativ zum Werkstück bewegt wird, wobei die Düse zur Erzeugung einer Flamme zur Beaufschlagung des Werkstücks eingerichtet ist, und wobei zumindest während der Bewegung der Düse entlang der Bearbeitungsbahn zwischen der Düse und dem Werkstück eine elektrische Spannung angelegt und ein zwischen der Düse und dem Werkstück fließender elektrischer Strom I gemessen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Messwerte des Stroms I an eine Auswerteeinheit übermittelt werden und dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert Is vergleicht und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den Sollwert Is unterschreitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 11684989 B2 [0002]

Claims

Verfahren zur Überwachung des Abstands (a) zwischen der Düse eines Brennschneidgeräts und einem Werkstück, wobei die Düse im Abstand zum Werkstück entlang einer Bearbeitungsbahn relativ zum Werkstück bewegt wird, wobei die Düse zur Erzeugung einer Flamme zur Beaufschlagung des Werkstücks eingerichtet ist, und wobei zumindest während der Bewegung der Düse entlang der Bearbeitungsbahn zwischen der Düse und dem Werkstück eine elektrische Spannung angelegt und ein zwischen der Düse und dem Werkstück fließender elektrischer Strom (I) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte des Stroms (I) an eine Auswerteeinheit übermittelt werden und dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem vorgegebenen Sollwert (Is) vergleicht und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den Sollwert (I_s) unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (Is) in Abhängigkeit von einem vorgegeben Sollabstand (as) zwischen der Düse und dem Werkstück vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Regeleinheit der Abstand zwischen der Düse und dem Werkstück in Abhängigkeit von den Messwerten des Stroms (I) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit das Vorhandensein einer Flamme erkennt und eine entsprechende Information an die Regeleinheit weiterleitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit die Messwerte mit einem weiteren vorgegebenen Sollwert vergleicht, der größer ist als der Sollwert (Is), und eine Fehlermeldung erzeugt, wenn ein Messwert den weiteren Sollwert überschreitet.