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Fühlerschuh zum Konstanthalten des vertikalen Abstandes einer Schneidbrennerdüse
von der Werkstücköberseite Bei Brennschneidmaschinen werden. vielfach selbsttätig
arbeitende Einrichtungen benutzt, die; etwa wie die Kufe eines Schlittens, über
die Werk-:stückoberseite hinweggleiten und so auf mechani@ schein Weg die Schneiddüse
in einem im wesent-@lichen konstanten vertikalen Abstand von der geneigten oder
gewölbten Oberseite des: Werkstückes halten sollen, wenn der Schneidbrennerwagen
in einer horizontalen Ebene über das Werkstück bewegt .wird.
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Die Erfindung betrifft eine solche Einrichtung, bei der zum Konstanthalten
des vertikalen Abstandes der Schneiddüse von der Oberseite des zu schneidenden Werkstückes
ein Fühlerschuh dient, der die eine Platte eines Kondensators von nach der Kondensatorwirkung
arbeitenden Einrichtungen bildet und der mit der Schneiddüse im Abstand von ihr
starr verbunden, . ihr gegenüber jedoch elektrisch isoliert ist, während das geerdete
Werkstück als die andere Kondensatorplatte wirkt. Die Luft zwischen den beiden Platten
dient als Dielektrikum. Zwischen Fühlerschuh und Erde ist eine elektrische Potentialdifferenz
einer bestimmten, einstellbaren Größe vorhanden.
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Bei einem bekannten derartigen Fühlerschuh umgibt dieser die Schneiddüse
etwa in Höhe der Düsenspitze in Gestalt eines geschlossenen oder offenen, beispielsweise
U-förmigen, flachen, etwa horizontal angeordneten Ringes, der von der Düse einen
gewissen, im wesentlichen gleich großen Abstand aufweist und mit der Düse (dieser
gegenüber elektrisch isoliert) starr verbunden ist. Stößt ein solcher Fühlerschuh
an das Werkstück an oder wird er auf andere Weise mit der Erde in Verbindung gebracht,
dann verringert sich sein elektrisches Potential gegen Erde bzw. gegen das Werkstück,
und es wird das elektrische Gleichgewicht der Regelungsautomatik gestört. Durch
die elektrische Automatik wird dann der Fühlerschuh durch einen Verstelhnotor angehoben.
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Im Normalfall bewegt sich der Fühlerschuh in einem etwa gleichbleibenden
Abstand über dem Werkstück. Wird dieser Abstand aus irgendeinem Grund verringert,
z. B. dadurch, daß die mit dem Schneidwagen mitgeführte Fühlerschuh-Vorrichtung
in einer horizontalen Ebene geführt wird und der Fühlerschuh gerade über eine Erhebung
der Werkstückoberseite gelangt, dann wird der Abstand der Kondensatorplatte Fühlerschuh
von der Könderisatorplatte Werkstück kleiner, dadurch wird der Fühlerschuh durch
die elektrische Automatik so lange angehoben, bis der elektrische Gleichgewichtsabstand
zwischen Fühlerschuh und Werkstückoberseite an der betreffenden Stelle wieder erreicht
ist. Ums gekehrt reagiert die Fühlerschuh-Automatik, wenn der genannte Abstand vergrößert
wird.
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Beim Schneiden stärker geneigter oder stärker gewölbter Werkstücke,
wie sie beispielsweise bei gekümpelten Behälterböden vorkommen, ergeben sich für
einen ebenen Fühlerschuh Schwierigkeiten bzw. es ist ein solcher überhaupt nicht
mehr brauchbar. Der Fühlerschuh stößt in diesem Fall mit seiner Vorderkante an das
Werkstück an und wird infolge der Wirkung der elektrischen Automatik angehoben.
Dieses Anstoßen erfolgt um so eher, je größer der Winkel zwischen dem horizontalen
Führerschuh und der gewölbten bzw. geneigten Werkstückoberseite ist. Da die zum
elektrischen Gleichgewicht der Regelautomatik. gehörige Höhenlage. des als Kondensatorplatte
wirkenden Fühlerschuhes aber tiefer liegt als die Höhenlage, bei der der Fühlerschuh
anstößt, ergibt sich schnell hintereinander ein dauerndes Berühren, Abheben, Senken,
Berühren usw. Trotzdem ist der Abstand des Fühlerschuh-Mittelteils und damit der
Abstand der Schneiddüse von der Werkt stückoberseite oft noch wesentlich größer
als der Sollabstand. Durch diese ständige Auf- und Abbewe.-gung des Fühlerschuhes
werden der Verstellmotor und die elektrische Schalteinrichtung außerdem besonders
stark beansprucht. -Es ist bekannt, den Fühlerschuh um eine horizontale Achse schwenkbar
auszubilden, so daß seine Neigung der Neigung der Werkstückoberseite gegen die Horizontale
jeweils angeglichen werden kann. Beim Schneiden von Werkstücken, deren Oberseite
sich laufend und relativ stark ändert, z. B. bei Oberseiten mit Wellen quer zur
Vorschubrichtung, wäre dabei aber ein ständiges Nachstellen der Schräglage des Fühlerschuhs
erforderlich. Außerdem sind die
Vorteile eines derartigen Fühlerschuhes
nur ausnutzbar, wenn die horizontale Bevvegungsriichtung des Brenners etwa senkrecht
zur Neigungsachse des Fühlerschuhes verläuft.
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Es ist auch nicht mehr neu, .b.ei als Spritzdüse ausgebildeten Elektroden
'zum Aufbringen ' von Lacküberzügen od..dgl. auf Werkstückoherflächen die Elektrode,
die die- Spritzdüse in gleichbleibendem Abstand von dem- vorbeibewegten - Werkstück
zu halten hat, etwa halbschalenförmig zit'gestalten. In diesem Fall bilden jedoch
Spritzdüse und Elektrode ein einheitliches Teil in Form eines Schleuderrades, dessen
Schalenform sich durch die spritztechnisch bedingte-konkave Innenfläche der Düse
von selbst ergibt.
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Demgegenüber .wird durch die, mindestens. teilweise vom Werkstück
fort gewölbte Ausbildung des Außenraridbereiches der zur Werkstückoberfläche hin
gerichteten Seite des Fühlerschuhs für Schneidbrennerdüsen erreicht, daß der Fühlerschuh
auf Grund seiner einwandfreien und ungestörten Wirkung als Kondensatorplatte den
vertikalen Abstand der Schneiddüse von der Werkstückoberseite in engen Grenzen bei
der. Sollgröße. hält, ohne daß er an das Werkstück".anstößt.
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Gemäß- der Erfindung wird zur Behebung dieser Mängel und damit zur
bestmöglichen Ausnutzung der Kondensatorwirkung ein -Fühlerschuh vorgeschlagen,
bei dem- die zur Werkstückqberseite hin gerichtete Seite des Schuhes in ihrem Außenrandbereich
mindestens teilweise vorgewölbt ausgebildet ist. Die Wölbung kann dabei Teil einer
Zylinderfläche mit :horizontaler. Erzeugungsgeraden oder rotationssymmetrisch mit
vertikaler Achse ausgebildet sein. Sie kann' auch einen Teil einer. Kugel oder eines
Kegels - mit- vertikaler Achse darstellen oder aus mehreren Kugel- und/oder Kegelstücken,
zusammen-,gesetzt sein.
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Durch eine derartige Ausbildung der zur Werk= stückoberseite hin gerichteten
Seite des.Fühlerschuhes hält, wie Versuche gezeigt haben, der Fühler= Schuh auf
Grund seiner ungestörten Wirkung als Kondensatorplatte den vertikalen Abstand der
Schneiddüse von der- Werkstückoberseite in engen Grenzen, ohne daß der Fühlerschuh
an das' Werkstück anstößt. Dadurch wird nunmehr- die bisher auftretende ständige
rasche Auf- und Abbewegung der Teile mit den schädlichen Folgen für den Ver-Stellmotor
vermieden, und es ist auch. nicht mehr nötig, den Fühlerschuh irgendwie in seiner
Neigung u. ä. nachzustellen, und zwar -praktisch völlig unabhängig davon, wie groß
die Schräge oder Wölbung bzw. die etwaigen Unebenheiten der Werkstückoberseite sind.
Ist der Fühlerschuh rotationssymmetrisch mit vertikaler Achse ausgebildet, so wird
der im wesentlichen konstante vertikale Abstand der Schneiddüse von der Werkstückoberseite
außerdem auch unabhängig davon erreicht, in welcher beliebigen horizontalen Richtung
die Schneiddüse über das Werkstück bewegt -wird, wobei die Werkstückoberseite in
weiten Grenzen beliebig gestaltet sein kann 'Die. Zeichnung : veranschäulicht ,
einige Ausführungsbeispiele des Fühlerschuhes nach der Erfindung in schematischer
Wiedergabe der wesentlichen Teile.
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In F i g. 1 und 2 ist in Seitenansicht und Drauf-Sicht' ein -Fühlerschuh
1 -dargestellt, dessen Wölbung 2 Teil einer Zylinderfläche mit horizontaler
Erzeugungsgeraden ist. Der Fühlerschuh umgibt die Schneiddüse 3 nur teilweise, so
daß die Stellung der Düse und die aus dieser austretenden Heizflammen 3 a leicht
beobachtet werden können. Die runden Bolzen 4 sind um die horizontale Achse 5 drehbar
und stecken fest in nicht dargestellten Federn, mit denen der Fühlerschuh 1 gehalten
wird.
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F i g. 3 zeigt einen Fühlerschuh 6 mit einer rotationssymmetrischen
kugelförmigen Wölbung 7. Dieser Fühlerschuh umgibt die Düse 3 vollständig.
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. . Aus F i g. 4 und -5 ist ein:: Fühlerschuh 8 zu - ersehen, der
eine rotationssymmetrische kegelförmig Wölbung 9 mit vertikaler Achse .-aufweist.
.Zur B.ee obachtung der Schneiddüse 3-. und der. Pieizflammen 3 a ist der Fühlerschuh
8 unten-mit Aussparungen 10
versehen, wie dies sowohl die Seitenansicht als
auch die Draufsicht. deutlich erkennen 'lassen. . , In. F i gi 6 ist ein. Fühlersphnh,ll
.dargestellt, der aus verschiedenen Wölbungen, @zusammenge@etzt ist, und zwar aus
drei unterschiedlichen kegelförntige9 Wölbungen 12"13 -und -14.. -;'- .,