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.