DE2641851A1

DE2641851A1 - Brennschneidmaschine

Info

Publication number: DE2641851A1
Application number: DE19762641851
Authority: DE
Inventors: Guenter Schumann
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1976-09-17
Filing date: 1976-09-17
Publication date: 1978-03-23
Also published as: DE2641851C2

Description

Kennwort: Profilschneiden
Brennschneidmaschine Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennschneidmaschine, insbesondere zum Schneiden von gekrümmten Werkstücken, wie beispielsweise U-,I-, L-, Z-Profile.
Beim Profilschneiden sind drei Kriterien zu beachten: a) Das Schneidewerkzeug (Atitogen oder Plasmabrenner, Laserstrahl etc.) muß entsprechend dem Profilverlauf geschwenkt werden, damit stets eine gleichbleibende Schneidposition (Schneidwerkzeug steht immer in einem konstanten Düsenanstellwinkel zum Werkstück) erhalten wird.
b) Die Geschwindigkeit des Schneidwerkzeuges gegenüber dem Werkstück -also die Schneidgeschwindigkeit- muß konstant bleiben.
c) Der Abstand des Schneidwerkzeuges von Werkstück (Düsenabstand) muß konstant gehalten werden Bei den bisher vorgeschlagenen und in der Praxis bekannt gewordenen Einrichtungen wird beispielsweise die Kontur des Profils in eine horizontale Ebene einer Zeichnungsvorlage übertragen. Diese Zeichnungsvorlagewjrdmit an sich bekannten photoelektrischen Abtastsystemen abgetastet, und die entstehenden Abtastsignale einer Koordinatenführungsmaschine zum Bewegen und Schwenken des Schneidbrenners zugeführt. Abgesehen von dem recht komplizierten Aufbau derartiger Maschinen ist für jede Profilabmessung eine Zeichnungsvorlage zu erstellen. Darüberhinaus ist bei fast allen Profilarten die Zeichnungserstellung schwierig und kostenungünstig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennschneidmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits die oben genannten Forderungen erfüllt, andererseits aber eine Zeichnungserstellung entbehrlich macht.
Die Erfindung besteht darin, daß dem Schneidwerkzeug eine Höhenabtasteinrichtung mit nachgeschalteter Steuereinrichtung zugeordnet ist, deren Ausgangssignale als Regelsignale einem Schneidwerkzeugstellmotor zur Beibehaltung einer gleichbleibenden Schneidposition zuführbar sind.
Durch die Erfindung wird es vorteilhaft möglich, jedes beliebig gekrümmte Werkstück zu bearbeiten, vorzugsweise zu schneiden.
Für das Schneiden von Profilen ist die erfindungsgemäße Brennschneidmaschine besonders geeignet, da keine zusätzlichen Hilfsmittel, wie Zeichnungen, Schablonen und dergleichen, erforderlich sind. Somit wird durch die Erfindung eine besonders einfache und kostengünstige Brennschneidmaschine zum Profilschneiden geschaffen.
Die Schneidgeschwindigkeit des Werkzeuges wird bevorzugt dadurch konstant gehalten, daß dem Schneidwerkzeugstellmotor ein Komponentenzerleger zugeordnet ist, dessen Ausgang mit den Koordinatenmotoren für die Brennerbewegung verbunden ist.
Durch die Höhenabtasteinrichtung wird bei einer Änderung im Verlauf einer Profilkontur ein Signal erzeugt, durch welches der Schneidwerkzeugstellmotor derart verdreht wird, daß auch während des Schneidens des Profils im Bereich der Profilkonturänderung sowie im anschließend erreichten neuen Profilkonturabschnitt der Düsenanstellwinkel also die Schneidposition des Schneidwerkzeugs gegenüber der Werkstückoberfläche beibehalten bleibt.
Die Verstellung des Stellmotors wird auch auf den Komponentenzerleger (Resolver) übertragen, dessen Rotor gegenüber dem Stator entsprechend verstellt wird. Dadurch entstehen je nach Größe der Rotorverstellung an den vorgesehenen Rotorwicklungen unterschiedliche Ausgangsspannungen, die dem Gesetz sin2«x cos2o<= 1 unterliegen. Beide Ausgangsspannungen werden den Koordinatenmotoren zugeführt, sodaß das Werkzeug auch während einer Profiländerung mit konstanter Schneidgeschwindigkeit über die Profiloberfläche geführt wird.
Betreffend dem Konstanthalten des Abstandes des Schneidwerkzeugs von der Profiloberfläche wird vorgeschlagen, daß die Höhensignale der Höhenabtasteinrichtung ferner einem Schneidwerkzeug -(Brenner) - höhenverstellmotor zuführbar sind.
Somit wird bei der Erfindung durch ein einziges Signal sowohl die Höhe, als auch die Brennerverstellung und die Konstanthaltung der Schneidgeschwindigkeit erreicht.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Unteransprüche sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert.
Es veranschaulicht: Fig. 1 eine Brennschneidmaschine mit der erfindungsgemäßen Brennerhöhenverstell- und Brennerstellvorrichtung Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1 Fig. 3 ein elektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung Fig. 4 ein weiteres elektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung Die Brennschneidmaschine nach Fig. 1 an sich bekannter Bauart (s. beispielsweise DT-0S 2236156) weist einen in Doppelpfeilrichtung 10a - 10b mittels eines Längsmotors 11 verfahrbare Querlaufbahn 56 auf, an welcher ein in Doppelpfeilrichtung 12a-12b (Quermotor 50) verfahrbarer Brennerwagen 13 gelagert ist. Im Brennerwagen 13 ist ein in Pfeilrichtung 14a - 14b auf- und abbewegbarer Brennerhalter 15 vorgesehen, an dessen einem dem Werkstück 16 zugewanden Ende ein Schneidbrenner 17 höhenverstellbar(Brennerhöhenverstellmotor 18)und um den Drehpunkt 18a schwenkbar<Brennerstellmotor 19) befestigt ist. Die Verstellung der einzelnen Bauelemente erfolgt dabei bevorzugt über Zahnräder und Zahnstangen. Dem Schneidbrenner 17, welcher bevorzugt als Autogenschneidbrenner ausgebildet ist, sind zwei Abtastelektroden (kapazitive Fühler 20, 21)von an sich bekannten kapazitiven Höhenverstellvorrichtungen (s. beispielweise GB-PS 924 679) 22 bzw. 23 zugeordnet, wobei wie Figur 2 zeigt, die Elektroden 20, 21 bevorzugt seitlich neben dem auszuführenden Schnitt 24 über dem*Werkstück 16 angeordnet sind.
Das Werkstück 16 ist beim Ausführungsbeispiel ein Profilstahl mit zwei geraden Profilabschnitten 25 und 26, die durch eine Profilschräge 27 verbunden sind.
Entsprechend Fig. 3 sind die Ausgänge 28, 29 der kapazitiven Höhenverstellvorrichtungen 22, 23 mit veränderbaren Widerständen (beispielsweise Transistoren) 30, 31 verbunden, welche zusammen mit Festwiderständen 32, 33 eine Brücke 34 bilden. Der Ausgang 35, 36 der Brücke 34 ist über einen Verstärker 37 mit dem Brennerstellmotor 19 elektrisch verbunden. Dieser Motor 19 ist mechanisch mit einem elektrischen Komponentenzerleger (Resolver) 60 verbunden, dessen Rotorausgänge U1, U2 über Verstärker 38 mit dem Brennerhalterverstellmotor 49 und über Verstärker 39 mit dem Quermotor 50 elektrisch in Verbindung stehen. Der Eingang 40, 41 der Brücke 34 ist mit einer Gleichspannungsquelle verbunden.
Ferner ist bei der Schaltung nach Fig. 3 parallel zum Brückenausgang 35, 36 bzw. zum Brückeneingang 40, 41 je ein, zwei Widerstände 42, 43 bzw. 44, 45 aufweisender Spannungsteiler vorgesehen. Zwischen den beiden Spannungsteilerwiderständen 42, 43 * auszuscheidenden bzw... 44, 45 ist zwischen den Punkten 46, 47 eine Spannung abgreifbar, welche ein Regelsignal zur Korrektur des Abstandes des Brenners von dem Werkstück darstellt, wobei die Korrektur in Abhängigkeit von dem mittels der Widerstände 32, 33 und 42 bis 45 vorgebbaren Sollhöhenabstand erfolgt. Diese Korrektur spannung wird<'Ciber den Verstärker 48 dem Brennerhöhenverstellmotor 18 zugeführt. Beim Betrieb (Schneiden in Pfeilrichtung 51) messen die beiden Fühler 20, 21 angeregt von den Generatoren 52, 53 den Abstand zum Werkstück 16. Die in den Diskriminatoren 54 bzw. 55 gleichgerichtete Ausgangsspannung der Generatoren steuern die beiden Transistoren 30, 31. Wenn die Fühler 20, 21 und damit der Schneidbrenner den gewünschten Abstand zum Werkstück 16 aufweisen, ist die Ausgangsspannung (35, 36) der Brücke 34 und die Ausgangsspannung zwischen den Punkten 46 und 47 Null. Die Ausgangsspannung U1 des Resolvers 60 ist maximal und treibt über Verstärker 39 und Quermotor 50 den Brennerwagen 13 in Pfeilrichtung 1xb. Die Ausgangsspannung U2 des Resolvers 60 ist' Null-; sodaß der Brennerhalterverstellmotor 49 steht. Ändert sich der Abstand zwischen den Fühlern 20, 21 und dem geraden Profilabschnitt 25 gleichmäßig, dann entsteht an den Punkten 46, 47 ein Regelsignal und der mit den Fühlern 20, 21 sowie dem Brenner 17 gekoppelte Brennerhöbenversteilmotor 18 korrigiert den Abstand auf den Sollwert.
Ändert sich der Abstand der Fühler 20, 21 ungleichmäßig, beispielsweise, wenn der Fühler 21 in den Bereich der Profil schräge 27 bewegt wird, dann entsteht am Brückenausgang 35, 36 ein Signal und der Schneidbrenner 17 sowie die Fühler werden über den Motor 19 in die in Fig.1 mit X bezeichnete Position geschwenkt. -Gieicbzeitig wird der Rotor des Resolvers 60 verstellt, und es entsteht eine Spannung U2, welche über den Verstärker 36 ~den Brennerhaiterverstellmotor 49 betätigt, sodaß der Brennerhalter 14 in Pfeilrichtung 14a bewegt wird. Mit dem Entstehen der Spannung U2 wird entsprechend der sin - cos - Funktion die Spannung U1 reduziert und die Geschwindigkeit des Motors 50 entsprechend verringert.
Bei Erreichen des geraden Profilabschnittes 26 wird der Brenner 17 wieder zurückgeschwenkt und die Spannungen U1 und U2 andern sich entsprechend. Die Vorschubgeschwindigkeit des Brenners bleibt somit ebenso wie der Anstellwinkel 61 und der Düsenabstand 62 gleich. Die Größe der Vorschubgeschwindigkeit wird an dem Widerstand 63 eingestellt.
Die oben beschriebene Vorrichtung ist zum Schneiden von Gerad#schnitten an Profilen geeignet. Sollen an Profilen Kurvenschnitte nach Zeichnungsvorlagen vorgenommen werden, so wird hinzu bevorzugt eine Vorrichtung nach Fig. 4 vorgeschlagen. Diese Vorrichtung unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dadurch, daß dem Resolver 60 keine konstante Versorgungsspannung zugeführt wird. Vielmehr ist der Stator 64 des Resolvers 60 mit der einen Rotorwicklung 65 eines zweiten Resolvers 66 elektrisch verbunden. Die andere Rotorwicklung 67 des-Resolvers 66 ist mit dem Längsmotor 11 in elektrischer Verbindung. Die Rotorachse 67 kann mit dem.Drehmotor einer beispielsweise nach der DT-PS 23 46 846 aufgebauten fotoelektrischen Nachlauf steuerung 69 verbunden werden. Somit ist es möglich, Kurvenschnitte nach einer fotoelektrisch abgetasteten Zeichnungsvorlage 70 auch an Profilen durchzuführen, wobei wiederum Schneidgeschwindigkeit, Düsenabstand und Düsenanstellwinkel konstant bleiben.
Die Größe der Schneidgeschwindigkeit wird an dem Widerstand 63 eingestellt.

Claims

Ansprüche 1. Brennschneidmaschine, insbesondere zum Schneiden von gekrümmten Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schneidbrenner (17) eine Höhenabtasteinrichtung(22, 23) mit nachgeschalteter Steuervorrichtung zugeordnet ist, deren Ausgangssignale als Regelsignale einen Brennerstellmotor (19) zur Beibehaltung einer gleichbleibenden Schneidposition zuführbar sind.
2. Brennschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennerstellmotor (19) ein Komponentenzerleger (60) zugeordnet ist; dessen Ausgang mit den Koordinatenmotoren (49, 50) für die Brennerbewegung verbunden ist.
3. Brennschneidmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhensignale der Höhenabtasteinrichtung ferner einem Brennerhöhenverstellmotor (18) zuführbar sind.
4. Brennschneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenabtasteinrichtung (22, 23) zwei kapazitive Fühler (20, 21) aufweist, deren Ausgangssignale in einer Brücke (34) vorgesehenen veränderbaren Widerständen (30, 31) zuführbar sind, und daß weiterhin der Ausgang(35, 36) der Brücke (34) mit dem Brennerstellmotor (19) elektrisch verbunden ist
5. Brennschneidmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Eingang (40, 41) und zum Ausgang (35, 36) der Brücke (34) je ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen (42, 43 bzw. 44, 45) vorgesehen ist und daß jeweils an Punkten (46, 47) zwischen den beiden Spannungsteilerwiderständen (42, 43 bzw. 44, 45) die Höhensignale abgreifbar sind.
6. Brennschneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (17j höhenverschiebbar und schwenkbar an einem Brennerhalter (15) befestigt ist, welcher in einem, an einer Querlaufbahn (56) der Brennschneidmaschine verschiebbar gelagerten Brennerwagen (13) höhenverstellbar angeordnet ist.