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Dokumentenidentifikation DE202005004922U1 10.11.2005
Titel Vorrichtung zur Höhenabtastung
Anmelder LIND Gesellschaft mbH Industrial Equipment, 61130 Nidderau, DE
Vertreter Stoffregen, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 63450 Hanau
DE-Aktenzeichen 202005004922
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 10.11.2005
Registration date 06.10.2005
Application date from patent application 23.03.2005
IPC-Hauptklasse B23K 9/095

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abtastung der Höhe eines Schneidstrahlelementes bezogen auf eine Materialoberfläche, umfassend ein die Materialoberfläche abtastendes Tastelement, welches mit einem Wegsensor gekoppelt ist.

Aus dem Stand der Technik sind derartige Vorrichtungen bekannt, wobei der Wegsensor beispielsweise als kapazitiver Sensor ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich zum einen der Nachteil, dass insbesondere bei Verwendung von Plasmabrennern als Schneidstrahlelement hochfrequente Magnetfelder erzeugt werden, welche die Signalverarbeitung des kapazitiven Sensors stören und somit zu Fehlergebnissen führen. Außerdem ist anzumerken, dass es sich bei dem kapazitiven Sensor um einen nichtlinearen Wegsensor handelt, so dass ein zusätzlicher Aufwand zur Umrechnung des aufgenommenen Weges erforderlich ist.

Des Weiteren ist nach dem Stand der Technik vorgesehen, dass das Tastelement ständig auf der Materialoberfläche aufliegt. Entsprechend der Geometrie der zu bearbeitenden Materialoberfläche ist es jedoch auch wünschenswert, das Tastelement von der Materialoberfläche abzuheben, ohne die Brennerposition zu verändern.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine Vorrichtung zur Abtastung der Höhe eines Schneidstrahlelements bezogen auf eine Materialoberfläche derart weiterzubilden, dass bei einer kompakten und einfachen Bauform die Messergebnisse störungsfrei aufgenommen und einfach weiterverarbeitbar sind und wobei die Handhabung der Vorrichtung vereinfacht wird.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Tastelement mit einem relativ zu dem Schneidstrahlelement in vertikaler Richtung bewegbaren Schlitten verbunden ist, wobei der Schlitten eine Fühlerplatte aufweist, auf der ein Fühlerelement des vorzugsweise linear ausgebildeten Wegsensors aufliegt und dass das Tastelement über einen Antrieb in eine definierte Position oberhalb der Materialoberfläche anhebbar ist.

Die Vorrichtung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass ein linearer Wegsensor verwendet wird, mit dem Vorteil, dass die aufgenommenen Wegsignale unmittelbar weiterverarbeitet werden können. Durch den in der Vorrichtung integrierten Antrieb besteht die Möglichkeit, das Tastelement von der Materialoberfläche abzuheben, beispielsweise im Einrichtbetrieb beim Anfahren des Brenneraggregates an die Materialoberfläche oder beim Verfahren des Brenneraggregates, wenn Hindernisse auf der Materialoberfläche vorhanden sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wegsensor als Linearpotentiometer ausgebildet ist. Das Linearpotentiometer umfasst einen in einem Gehäuse beweglichen Stößel, an dessen freien Ende das auf der Fühlerplatte aufliegende Fühlerelement befestigt ist. Der Stößel des Linearpotentiometers verläuft in vertikaler Richtung. Durch Verfahren des Stößels verändert sich der Widerstand des Potentiometers, wobei eine lineare Beziehung zwischen dem Hub des Stößels und dem Widerstandswert des Linearpotentiometers gegeben ist.

Der Antrieb zum Verfahren bzw. Arretieren des Schlittens ist als Pneumatik-Antrieb, vorzugsweise als Pneumatikzylinder ausgebildet, mit einer die Fühlerplatte durchsetzenden Kolbenstange, über die die Fühlerplatte und der mit der Fühlerplatte verbundene Schlitten in eine definierte Position verfahrbar ist, in der das Tastelement von der Materialoberfläche abgehoben ist.

Zur Erfassung einer Endstellung des Schlittens ist ein Schaltelement wie Mikroschalter vorgesehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Schlitten vorzugsweise zwei in einem Führungsblock gelagerte Gleitstangen, deren Enden jeweils über eine Traverse verbunden sind, wobei in einer dieser Traversen das Tastelement sowie die Fühlerplatte, welche sich senkrecht zu einer von den Gleitstangen aufgespannten Ebene erstreckt, befestigt ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung der den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

1 ein Brenneraggregat zur Führung eines Schneidbrenners mit einer Vorrichtung zur Abtastung der Höhe des Schneidbrenners relativ zu einer Materialoberfläche und

2 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zur Abtastung der Höhe des Schneidbrenners.

1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Abtastung einer Höhe H eines einen Schneidstrahlelements 12 wie Brennerelement in Bezug zu einer Materialoberfläche 14 eines zu bearbeitenden Materials 16. Die Vorrichtung 10 umfasst ein auf der Materialoberfläche 14 aufliegendes Tastelement 18, welches mit einer Auswerteeinheit 20 gekoppelt ist.

Die Vorrichtung 10 dient als Wegaufnehmer in einem Regelkreis dazu, in Abhängigkeit der Beschaffenheit der Materialoberfläche 14 die Höhe H des Brenneraggregates derart nachzuregulieren, dass diese bezogen auf die Materialoberfläche 14 konstant bleibt. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn Materialien 16 in Form von Blechen mit einer Längserstreckung von mehreren Metern bearbeitet werden, da bei dieser Anwendung die Materialoberfläche 14 aufgrund von Welligkeiten in dem Material zu der in einer konstanten Höhe des Brenneraggregates Schwankungen unterliegt, was insbesondere bei Phasenschnitten zu unerwünschten Ungenauigkeiten führt.

Die Vorrichtung 10 umfasst ein an dem Brenneraggregat befestigbares Gehäuse 22, welches mit einem Deckel (nicht dargestellt) verschließbar ist. Die Vorrichtung 10 kann auch in das Brenneraggregat integriert werden.

Das Tastelement 18 ist über eine Stange 24 mit einem in dem Gehäuse 22 in vertikaler Richtung entlang des Pfeils 26 bewegbaren Schlitten 28 verbunden. Der Schlitten 28 umfasst vorzugsweise zwei Gleitstangen 30, die in einem Führungsblock 32 gelagert sind und endseitig jeweils über eine Traverse 34, 36 miteinander verbunden sind. Der Führungsblock 32 ist fest mit dem Gehäuse 22 verbunden.

Auf einer der Materialoberfläche 14 zugewandten Seite des Schlittens 28, d. h. an der Traverse 36, ist eine Fühlerplatte 38 in Form eines Winkels vorgesehen, wobei sich die Fühlerplatte 38 im Wesentlichen rechtwinklig zu einer von den Gleitstangen 30 aufgespannten Ebene erstreckt. Durch die Kopplung des Schlittens 28 mit dem Tastelement 18 werden somit Niveauunterschiede der Materialoberfläche 14 auf die Fühlerplatte 38 übertragen.

Zur Erfassung der Bewegung der Fühlerplatte 38 ist ein Wegsensor 40 vorgesehen, der im Ausführungsbeispiel als Linearpotentiometer ausgebildet ist. Dieser besteht aus einem Gehäuse 42, welches auf einer Montageplatte 44 montiert ist, die fest mit dem Gehäuse 22, vorzugsweise mit dem Führungsblock 32 verbunden ist. Aus dem Gehäuse 42 erstreckt sich ein Stößel 46, an dessen unterem Ende ein Fühlerelement 48 angeordnet ist, das im Betrieb auf der Fühlerplatte 38 aufliegt, wodurch die Bewegung des Tastelementes 18 auf das Linearpotentiometer 40 übertragen werden.

Das Linearpotentiometer 40 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, welches sich linear zu dem erfassten Höhenunterschied verhält und somit einfach auszuwerten ist.

Des Weiteren ist die Vorrichtung 10 mit einem Antrieb 50 ausgestattet, welcher über das Tastelement 18 in eine definierte Stellung oberhalb der Materialoberfläche 14 verfahrbar ist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Antrieb 50 als Pneumatikzylinder ausgebildet, der über ein Ventil 52 ansteuerbar ist. Aus dem Pneumatikzylinder 50 erstreckt sich ein Stößel 54, welcher die Fühlerplatte 38 durchsetzt. Hierzu ist in dieser eine Durchbrechung 56 vorgesehen. An einem Ende 58 des Stößels ist ein Mitnehmer 60 vorgesehen, der bei Anziehen des Hydraulikzylinders 50 in Richtung des Pfeils 62 die Fühlerplatte 38 erfasst und über die Fühlerplatte 38 den Schlitten und damit das Tastelement 18 in eine definierte Position oberhalb der Materialoberfläche 14 arretiert. Diese Betriebsweise ist insbesondere beim Einrichten einer Brennschneidmaschine von Vorteil, da das Tastelement 18 erst dann auf die Materialoberfläche 14 abgelassen werden kann, wenn sich das Brenneraggregat in einer vorgegebenen Position befindet. Das Anheben des Tastelementes kann dann notwendig sein, wenn beispielsweise Hindernisse auf der Materialoberfläche 14 vorhanden sind, die beim Schneidvorgang nicht umfahren werden können.

Die Vorrichtung 10 zeichnet sich durch eine besonders kompakte Bauform aus, die in das Brenneraggregat integrierbar ist, so dass auch eine kompakte Bauform des Brenneraggregates erreicht werden kann.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung (10) zur Abtastung der Höhe H eines Schneidstrahlelements (12) bezogen auf eine Materialoberfläche (14), umfassend ein die Materialoberfläche (14) abtastendes Tastelement (18), welches mit einem Wegsensor (40) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastelement (18) mit einem relativ zu dem Schneidstrahlelement (12) in vertikaler Richtung bewegbaren Schlitten (28) verbunden ist, wobei der Schlitten (28) eine Fühlerplatte (38) aufweist, auf der ein Fühlerelement (48) des linear ausgebildeten Wegsensors (40) aufliegt und dass das Tastelement (18) über einen Antrieb (50) in eine definierte Position oberhalb der Materialoberfläche (14) anhebbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor (40) als Linearpotentiometer ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearpotentiometer einen in einem Gehäuse (42) beweglichen Stößel (46) aufweist, an dessen freien Ende das auf der Fühlerplatte (38) aufliegende Fühlerelement (48) befestigt ist.
  4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (46) des Linearpotentiometers (42) in vertikaler Richtung verläuft.
  5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (50) zum Verfahren bzw. Arretieren des Schlittens (28) als Pneumatik-Antrieb, vorzugsweise als Pneumatikzylinder ausgebildet ist, mit einer die Fühlerplatte (38) durchsetzenden Kolbenstange (54), über die die Fühlerplatte (38) und der mit der Fühlerplatte verbundene Schlitten (28) in eine definierte Position verfahrbar ist, in der das Tastelement (18) von der Materialoberfläche (14) abgehoben ist.
  6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (28) vorzugsweise zwei in einem Führungsblock (32) gelagerte Gleitstangen (30) aufweist, deren Enden jeweils über eine Traverse (34, 36) verbunden sind, wobei an einer dieser Traversen (36) das Tastelement (18, 24) sowie die Fühlerplatte (38) befestigt ist.
  7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühlerplatte (38) als Winkelement ausgebildet ist, wobei sich die Fühlerplatte (38) senkrecht zu einer von den Gleitstangen (30) aufgespannten Ebene erstreckt.
  8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung einer Endstellung des Schlittens (28) ein Schaltelement wie Mikroschalter vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung (10) zur Abtastung der Höhe H eines Schneidstrahlelements (12) bezogen auf eine Materialoberfläche (14), umfassend ein die Materialoberfläche (14) abtastendes Tastelement (18), welches mit einem Wegsensor (40) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastelement (18) mit einem relativ zu dem Schneidstrahlelement (12) in vertikaler Richtung bewegbaren Schlitten (28) verbunden ist, wobei der Schlitten (28) eine Fühlerplatte (38) aufweist, auf der ein Fühlerelement (48) des Wegsensors (40) aufliegt und dass das Tastelement (18) über einen Antrieb (50) in eine definierte Position oberhalb der Materialoberfläche (14) anhebbar ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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