[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Überwachen einer Flamme nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Beim thermischen Bearbeiten von Werkstücken wird das Werkzeug, insbesondere der Schneidbrenner,
von einer vorzugsweise numerisch gesteuerten Brennschneidmaschine entsprechend einem
vorgegebenen Bearbeitungsmuster automatisch bewegt. Durch diese automatische Brennerpositionierung
werden geringere Rüstzeiten und höhere Bauteilgenauigkeiten erzielt. Dabei müssen
jedoch die automatisch ablaufenden Schalt- und Positioniervorgänge überwacht werden,
um einerseits einen automatischen Ablauf erst zu gewährleisten und andererseits, um
das Risiko von Ausschußproduktionen zu mindern.
[0003] Es ist ein Verfahren zur Überwachung von Flammen, insbesondere der Flamme eines Schneidbrenners,
bekannt, bei dem die im Bereich der Flamme sich ausbildende elektrische Potentialdifferenz
oder die Leitfähigkeit der ionisierten Flamme zur überwachung herangezogen wird (Schweizer
Patentschrift 420,022). Hierbei wird die Potentialdifferenz durch in der Flamme angeordnete
Sondenelektroden erfaßt.
[0004] Weiterhin ist aus der GB-PS 12, 41,129 eine Einrichtung zur Überwachung eines Brennschneidvorganges
bekannt, mit der ein Schnittabriß erfaßt werden kann. Hierzu ist an der Schneiddüse
ein Körper befestigt, in dem zwei Kanäle mit auf die Werkstückoberfläche gerichteten
Austrittsbohrungen vorgesehen sind, wobei der eine Kanal an eine Druckluftquelle und
der andere Meßkanal an Druckschaltern angeschlossen ist. Der auf die Werkstückoberfläche
gerichtete Preßluftstrom ist dabei so eingestellt, daß bei einem kontinuierlichen
Brennschnitt mit der Heizflamme und dem Schneidsauerstoffstrahl keine Druckänderungen
in dem benachbart angeordneten Meßkanal entsteht. Erfolgt jedoch ein Schnittabriß
(aufgrund des Verlöschens der Heizflamme oder einer Unterbrechung des Schneidsauerstoffstrahls)
so werden die Gase oder die Flammen auf der Werkstückoberfläche seitlich abgelenkt
und beeinflussen den Preßluftstrom. Dies führt zu einer Änderung des Druckes in dem
Meßkanal.
[0005] Eine derartige Einrichtung erfaßt nur Änderungen des Gases bzw. der Flamme während
des Brennschneidens bei definierter Höheneinstellung des Brenners mit der Meßeinrichtung
zu der Werkstückoberfläche. Bei großem Abstand zwischen Brenner und Werkstück, wie
sie insbesondere beim automatischen Zünden der Heizflamme (Brenngas und Heizsauerstoff)
vorgegeben ist, können mit einer derartigen Meßeinrichtung keine Meßsignale erzeugt
werden. Durch die zusätzliche Anordnung eines Gehäuses, in dem die Kanäle angeordnet
sind, wird die "Beweglichkeit" des Brenners eingeschränkt. Ein Brennschneiden innerhalb
einer Nut oder an einer Wand eines stufenförmig ausgebildeten Werkstückes ist nur
eingeschränkt möglich. Der Verfahrbereich des Brenners wird durch die Meßeinrichtung
eingeschränkt. Durch die zusätzliche Anordnung der Meßeinrichtung im Arbeitsraum werden
die Kollisionsgefahren zwischen den zu bearbeitenden Werkstücken und der Brenner-Meßeinrichtungs-Kombination
erhöht.
[0006] Um eine funktionsgerechte Betriebsweise der Meßeinrichtung zu gewährleisten, müssen
die Kanäle im unmittelbaren Ausbreitungsbereich der Gasströme/Flamme angeordnet sein.
Dies führt beim Brennschneiden zu einer Kühlung der Werkstückoberfläche durch die
ausströmende Preßluft und somit zu einer Verringerung der Heizleistung. Bei der Verwendung
von Schlitzdüsen wird durch den einseitig austretenden Preßluftstrom die diesem gegenüberliegende
Heizflamme beeinflußt, was insbesondere beim Brennschneiden mit vorlaufender Heizflamme
zum Schnittabriß führen kann. Hierbei führen die durch den Preßluftstrom erzeugten
Turbulenzen der Heizflamme bzw. der Heizflammen zu einem Abheben der Heizflamme von
der Austrittsseite der Brennerdüse.
[0007] Ferner wird durch den kontinuierlich austretenden Preßluftstrom das Betriebsmittel
Preßluft während der gesamten Einschaltzeit der Brennschneidmaschine verbraucht, was
zu hohen Kosten führt.
[0008] Ist der Brenner in einem drehbaren Brenneraggregat befestigt, führen die zusätzlichen
Preßluftleitungen zu einer erhöhten Gefahr der Verdrehung und Verwindung des Schlauchpaketes.
Durch die zusätzliche Meßeinrichtung erhöht sich das Brennergewicht und somit die
während des Brennschnittes zu bewegenden Massen.
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung von zusätzlichen Meßgasen
sowie außerhalb des Brenners angeordnete Sensoren zur automatischen überwachung der
Flamme zu vermeiden und eine Einrichtung zum automatischen Überwachen der Flamme zu
schaffen, die einfach aufgebaut sowie kostengünstig realisierbar ist und zu keiner
den Bearbeitungsvorgang störenden Gerätegeometrie führt.
[0010] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
[0011] Um die Rüst- und Nebenzeiten, insbesondere beim Bearbeitungsbeginn unter vermindertem
Risiko von Ausschußproduktion zu senken, wird einerseits beim Ausbleiben der Flamme
von der Überwachungsvorrichtung die Gaszufuhr nach einer voreinstellbaren Zeit automatisch
unterbrochen und andererseits nach dem Entstehen der Flamme von der Überwachungsvorrichtung
ein Folgeablauf an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Brennschneidmaschine, freigegeben.
[0012] Durch die Druckmessung von Flammgasen über in dem Brenner angeordnete Drucksignalbohrungen
bzw. Kanäle und der Zuführung des Druckes über mit den Kanälen bzw. Bohrungen verbundenen
Schläuchen und dergl. zu der überwachungsvorrichtung werden Kollisionsgefahren vermieden
und die Gerätegeometrie nur unwesentlich verändert. Durch die Anordnung von Drucksignalbohrungen,
vorzugsweise in der Heizdüse, und die Weiterleitung dieses Druckes innerhalb des Brenners
über Kanäle, müssen bei der Programmierung der Bearbeitungskontur keine zusätzlichen
Außengeometrieformen des Brenners berücksichtigt werden. Die Programmierung wird hierdurch
einfacher.
[0013] Um einerseits Produktionsunterbrechungen zu veringern und andererseits die Sicherheit
beim automatischen Brennschneiden zu erhöhen, wird der nach dem Zünden und Ausbilden
der Flamme vorhandene Verbrennungsdruck gemessen und bei plötzlichen Druckänderungen
sofort die Gaszufuhr sowie vorzugsweise der Folgeablauf abgeschaltet. So wird beispielsweise
bei einem Flammenrückschlag in einen Schneidbrenner während des Brennschneidens durch
die Verlagerung der Verbrennung der Heizgase von der Düsenstirnseite in das Innere
des Schneidbrenners eine Änderung des Druckzustandes an der Meßstelle von einem überdruck
auf ein 'geringeres Druckniveau erzeugt. Dieser Druckabfall erzeugt ein Signal, mit
dem die Magnetventile der Heizgase für den vom Rückschlag betroffenen Schneidbrenner
schließen. Dabei wird der Schneidbrenner vorteilhaft vor einem Ausbrennen und somit
vor seiner Zerstörung geschützt.
[0014] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß vorzugsweise nach dem
Zünden ein Signal zur Verfügung steht, das die Ausbildung der Flamme meldet, unabhängig
von dem Abstand Brenner/Werkstück und ohne Verbrauch zusätzlicher Meßgase. Die äußere
und innere Brennergeometrie führt weder zu einer Beeinflussung des Bearbeitungsablaufes,
noch zu programmier- und ablaufbedingten Beeinträchtigungen, wie beispielsweise Beeinträchtigungen
der Brennerführung.
[0015] Das Verfahren ist besonders vorteilhaft beim Brennschneiden von Werkstücken mit einem
Schneidbrenner, der von einer numerisch gesteuerten Brennschneidmaschine bewegt wird,
einzusetzen. Kann bei einem derartigen Verfahren auf die überwachung von Flammrückschlägen
in den Schneidbrenner aufgrund anderer Sicherheitsvorrichtungen oder- maßnahmen verzichtet
werden, so besteht eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
der Erfindung in der Erfassung des Druckes in dem Schneidsauerstoffkanal. Zusätzliche
Drucksignalbohrungen können hierbei entfallen, und es muß lediglich für eine Absperrung
zwischen der Überwachungsvorrichtung und dem
Schneidsauerstoffkanal während des Brennschnittes Vorsorge getroffen werden.
[0016] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
[0017] Fig. 1 einen übersichtsschaltplan der Gasflammen- überwachungseinrichtung in schematischer
vereinfachter Darstellung;
[0018] Fig. 2 einen Ausschnitt A der Fig. 1 in Halbschnittdarstellung.
[0019] In der Fig. 1 ist der Schneidbrenner mit 10, die Brennschneiddüse mit 11, die Brenngasleitung
mit 12, die Schneidsauerstoffleitung mit 13 und die Heizsauerstoffleitung mit 14 bezeichnet.
[0020] Die Leitungen 12, 13, 14 sind über die Brenneranschlüsse 15, 16, 17 mit dem Schneidbrenner
10 und über nicht näher dargestellte Schlauchverbindungen mit den nicht dargestellten
Versorgungsquellen für Brenngas, Schneidsauerstoff und Heizsauerstoff verbunden. In
den Leitungen 12, 13, 14 sind vorzugsweise vor den nicht näher dargestellten Gasmengensteuerungen
Absperrorgange 18, 19, 20 angeordnet, die vorzugsweise als Magnetventile ausgebildet
sind. Die Wicklungen der Steuermagneten 25, 26, 27 sind über Steuerleitungen 21, 22,
23 mit einer Steuerung 24, vorzugsweise einer NC-Brennschneidmaschinensteuerung verbunden.
[0021] Der Schneidbrenner 10 besteht im wesentlichen aus dem Ventilkörper 28 mit den Brenneranschlüssen
15, 16, 17, dem Brennerkopf 29 und dem Ventilkörper und Brennerkopf verbindenden Führungsrohr
30. In dem Ventilkörper 28 ist ein nicht näher dargestellter Injektor angeordnet,
der einströmseitig mit der Brenngas- und Heizsauerstoffleitung und ausströmseitig
mit dem nicht näher dargestellten Heizgaszuführungsrohr verbunden ist. Unter Heizgas
wird ein Gemisch aus Brenngas und Heizsauerstoff verstanden. Das Heizgaszuführungsrohr
ist ausströmseitig mit dem Brennerkopf 29 verbunden. In dem Brennerkopf 29 ist eine
Heizgasbohrung 31 (Fig. 2) vorgesehen, die mit dem Heizgaszuführungsrohr verbunden
ist und in einen Ringraum 32 mündet. Der Ringraum 32 steht mit dem ringförmigen Heizkanal
33 der Brennschneiddüse 11 in Verbindung.
[0022] über den Brenneranschluß 16 für Schneidsauerstoff und in dem Ventilkörper 28 angeordnete
Bohrungen ist ein nicht näher dargestelltes Schneidsauerstoffrohr mit einer im Brennerkopf
29 angeordneten Schneidsauerstoffbohrung 34 verbunden. Die Schneidsauerstoffbohrung
34 steht mit dem Schneidsauerstoffkanal 35 der Brennschneiddüse 11 in Verbindung.
[0023] Die Brennschneiddüse 11 ist vorzugsweise als zweiteilige Düse ausgebildet. Die Schneiddüse
36 enthält den Schneidsauerstoffkanal 35 und die Heizschlitze 37 für die Zuführung
des Heizgases. Die Heizdüse 38 umschließt die Schneiddüse 36, so daß durch die Außenkontur
der Schneiddüse und der Innenkontur der Heizdüse der ringförmige Heizkanal 33 gebildet
und die Heizschlitze 37 nach außen dicht abgeschlossen sind. Vorzugsweise ist unabhängig
vom Brenngas (langsam oder schnell. verbrennendes Brenngas) die Schneiddüse 36 gegenüber
der Heizdüse 38 zurückgesetzt. Durch die zurückgesetzte Anordnung der Schneiddüse
36 bildet sich zwischen der Stirnseite 39 der Heizdüse und der Stirnseite 41 der Schneiddüse
36 ein zylindrischer Meßraum 40 aus. In dem Meßraum 40 ist eine durchmessergrößere
Ringnut 42 in der Heizdüse 38 vorgesehen, in die eine in der Heizdüse 38 vorgesehene
Drucksignalbohrung 43 mündet.
[0024] Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Schneiddüse 36 und die Heizdüse 38 mittels Gewindeverbindungen
44, 45 an den Brennerkopf 29 angeschlossen. Der Brennerkopf 29 weist an seinem zur
Düse 11 weisenden Ende eine kreisringförmige Nut 46 auf, in deren Außenwand 47 die
Heizdüse 38 eingeschraubt ist. In dem kreisförmig ausgebildeten Mittelzapfen 48 des
Brennerkopfes 29 ist eine mit der Schneidsauerstoffbohrung 34 verbundene durchmessergrößere
Bohrung 49 vorgesehen, in der die Schneiddüse 36 eingeschraubt ist.
[0025] Die Bohrung 49 und die Außenwand 47 sind an ihrem zur Düse 36, 38 weisenden Ende
als Kegelsitz 50, 51 ausgebildet. An dem Umfang der Schneiddüse 36 und der Heizdüse
38 sind entsprechend geformte Kegelflächen 52, 53 vorgesehen, die nach dem Einschrauben
der Düsen 36, 38 an den Kegelsitzen 50, 51 des Brennerkopfes 29 anliegen. Am Übergang
zwischen den zylindrischen Gewindeverbindungen 44, 45 der Düsen 36, 38 und den
Kegelsitzen 50, 51 bzw. Kegelflächen 52, 53 ist in den Düsen 36, 38 eine Ringnut 54,
55 vorgesehen.
[0026] Die - wie bereits erwähnt - in der Heizdüse 38 angeordnete Drucksignalbohrung 43
mündet in einen an der Kegelfläche 53 ausgebildeten Ringspalt 56, über den die Drucksignalbohrung
43 mit einem im Brennerkopf 29 angeordneten Drucksignalkanal 57 verbunden ist.
[0027] Vozugsweise sind in der Heizdüse zwei Drucksignalbohrungen 43 angeordnet, die in
den Ringspalt 56 münden.
[0028] Der Drucksignalkanal 57 ist über Drucksignalleitungen 58 (Fig. 1) mit dem Ventilkörper
28 verbunden. In dem Ventilkörper 28 sind nicht näher dargestellte Druckbohrungen
vorgesehen, an die ein Winkelanschluß 59 mit Flammensperre 60 angeschlossen ist. Die
Flammensperre 60 ist über einen Meßschlauch 61 mit einer Druckauswerteinheit 62, vorzugsweise
einem Membranschalter verbunden, der über eine Signalleitung 63 mit der Steuerung
24 gekoppelt ist.
[0029] Die Steuerung 24 ist weiterhin über eine Steuerleitung 64 mit einer Zündeinrichtung
65 verbunden, die über ein außerhalb angeordneten Zündbrenner oder vorzugsweise über
eine innerhalb des Schneidsauerstoffkanals angeordnete Zündlitze das Heizgas automatisch
zündet. Hierzu steht bei der vorzugsweise verwendeten Innenzündung der Schneidsauerstoffkanal
über eine Querbohrung mit dem Heizgaskanal in Verbindung.
[0030] Die anhand der Figuren vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Flammenüberwachung
beim Bearbeiten, insbesondere Schneiden von Werkstücken 66 mit einem Schneidbrenner,
arbeitet wie folgt:
Zunächst werden die Durchflußmengen für Heizsauerstoff und Schneidsauerstoff nach
den Betriebstabellen für Maschinenschneiddüsen an einer nicht näher dargestellten
Gasmengensteuerung eingestellt, so daß bei geschlossenen Absperrorganen 18, 19, 20
an deren Einströmseite der für die vorgegebene Schneidaufgabe (Heizen, Anschneiden
oder Lochstechen und Brennschneiden) erforderliche Betriebsdruck ansteht. Durch Beaufschlagung
der Wicklung der Steuermagneten 25, 27 über die Steuerleitungen 21, 23 der Steuerung
24 öffnen die Absperrorgange 21, 23 und das Brenngas und der Heizsauerstoff strömen
über die Leitungen 12, 14 zu dem Schneidbrenner 10. Innerhalb des Ventilkörpers 28
des Schneidbrenners wird das Brenngas und der Heizsauerstoff in einem Injektor gemischt.
über ein nicht dargestelltes Heizgaszuführungsrohr wird das aus Brenngas und Heizsauerstoff
bestehende Heizgas in die Heizgasbohrung 31.des Brennerkopfs 29 und von dort in den
durch die Stirnseite 67 der Einschraubseite der Heizdüse 38 begrenzten Ringraum 32
geleitet. über den ringförmig ausgebildeten Heizkanal 33 wird das Heizgas allen Heizschlitzen
37 zugeführt und strömt über diese Schlitze aus der Stirnseite 41 der Schneiddüse
36 in den Meßraum 40 aus. Der bei den strömenden Heizgasen in der Drucksignalbohrung
43 vorhandene Druck entspricht dem Atmosphärendruck und bewirkt in der Druckauswerteinheit
62, beispielsweise eines Membranschalters, keine Änderung der Membranstellung.
[0031] Nach einer fest vorgegebenen Zeitspanne, vorzugsweise unter 500 Millisekunden nach
dem Öffnen der Absperrorgane 18, 20 nach der ein Ausströmen der Heizgase aus der Brennschneiddüse
11 gewährleistet ist, wird die Zündeinrichtung 65 über die Steuerleitung 64 von der
Steuerung 24 automatisch geschaltet. Die Zündeinricchtung 65 erzeugt eine Zündflamme
außerhalb des Schneidbrenners 10, jedoch in der Nähe der strömenden Heizgase.
[0032] Vorzugsweise erzeugt die Zündeinrichtung 65 jedoch in der Schneidsauerstoffbohrung
34 über eine nicht dargestellte Zündlitze einen Zündfunken. Die Schneidsauerstoffbohrung
ist über einen Verbindungskanal mit der Heizgasbohrung verbunden, so daß sich bei
strömenden Heizgas eine Teilmenge dieses Heizgases in der Schneidsauerstoffbohrung
34 ansammelt und mittels eines Zündfunkens gezündet werden kann.
[0033] Innerhalb der Zündeinrichtung 65 oder innerhalb der Steuerung 24 ist vorteilhaft
ein Zeitglied angeordnet, mittels dem die Zündung über eine vorbestimmte Zeitspanne
wiederholt wird.
[0034] Werden die aus den Heizschlitzen 37 ausströmenden Heizgase gezündet, so wird durch
die volumenmäßige Ausdehnung der brennenden Heizgase eine Druckerhöhung in dem Meßraum
40 erzeugt, welche über die Ringnut 42 und die
Drucksignalbohrung 43 erfaßt wird. Der Druckunterschied zwischen den brennenden und
nicht brennenden Heizgasen wird dabei bevorzugt in der Nähe des sich ausbildenden
Flammkegels 68 erfaßt.
[0035] Wie bereits erwähnt, wird der sich nun im Meßraum 40 einstellende Druckunterschied
über die in dem Meßraum angeordnete Ringnut 42 und mindestens einer Drucksignalbohrung
43 zu dem Ringspalt 56 geleitet und über den Drucksignalkanal 57 die Drucksignalleitung
58, die im Ventilkörper angeordnete Bohrung dem Winkelanschluß 59 mit der Flammsperre
60 und dem Meßschlauch 61 der Druckauswerteinheit 62 zugeführt. Dieser Meßsignal-Überdruck
gegenüber Atmosphärendruck bewirkt, daß ein potentialfreier Wechselkontakt des Membranschalters
62 seine Kontaktstellung wechselt und erst wieder in die Ausgangsstellung (Ausgangsstellung
- Atmosphärendruck) zurückgeht, wenn die Heizgase nicht mehr brennen. Das durch die
Kontaktstellungsänderung des Wechselkontakts erzeugte elektrische Signal wird über
die Signalleitung 63 der Steuerung 24 zugeführt und gibt den Folgeablauf frei. So
kann beispielsweise mit dem Signal ein Zeitglied geschaltet werden, das nach voreingestellter
Zeitspanne über die Steuerleitung 22 das Absperrorgann 19 öffnet und somit die Schneidsauerstoffzufuhr
freigibt.
[0036] Die in dem Meßraum 40 entstehende Druckerhöhung aufgrund der volumenmäßigen Ausdehnung
der Heizgase wird im wesentlichen von nicht verbrennenden Gasen der Heizflamme 69
(Flammkegel und Beiflamme) gebildet. Da diese nicht verbrannten, aus dem Heizgas abgespalteten
Gase über die Ringnut 42 in die Drucksignalbohrung geleitet werden, ist der Winkelanschluß
59 mit einer Flammsperre 60 versehen, die vorteilhaft eine Beschädigung der Druckauswerteinheit
bei in die Drucksigne-lbohrung wandernden Flammen verhindert.
[0037] Selbstverständlich kann das Meßsignal auch einer PE-Druckauswerteinheit zugeführt
werden, die die durch den Meßsignaldruck bewirkte Membranbewegung, beispielsweise
auf den Schleifer eines Potentiometers überträgt und somit den Meßsignaldruck kontinuierlich
in ein elektrisches Signal umwandelt, das mit ansteigendem Meßsignaldruck eine elektrische
Größe kontinuierlich verändert. Als elektrische Größen können hier beispielsweise
induktive, kapazitive oder Widerstandsänderungen als Signalgrößen erzeugt werden.
Auch ist die Schaltung von Fototransistoren bzw. optischen Stellelementen möglich.
[0038] Wie bereits erwähnt, ist der Wechselkontakt des Membranschalters während der gesamten
Brennschneiddauer des Schneidbrenners geschaltet. Erfolgt nun beispielsweise während
des Brennschneidvorganges ein Flammenrückschlag in den Schneidbrenner 10, verlagert
sich die Verbrennung des Heizgases von der Düsenstirnseite 41, 39 in das Innere des
Schneidbrenners 10, bis in die Nähe des Injektors. Dadurch wird eine Änderung des
Meßdruckzustandes in dem Meßraum 40 von einem überdruck auf Atmosphärendruck erzeugt.
Dieser Druckabfall führt zum Schalten des Wechselkontaktes des Membranschalters in
seine Ruhestellung. Hierbei wird in der Druckauswerteinheit 62 ein Steuersignal erzeugt,
das vorzugsweise der Steuerung zugeführt wird, über die die Absperrorgane 18, 19,
20 geschlossen werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit diesem Steuersignal
die Absperrorgane 18, 19, 20 direkt anzusteuern.
[0039] Neben dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem der Meßsignaldruck in der
Drucksignalbohrung 43 aufgenommen und über Kanäle und Leitungen der Druckauswerteinheit
62 zugeführt wird, ist es selbstverständlich auch möglich, den Meßsignaldruck direkt
im Meßraum 40 aufzunehmen und beispielsweise über eine Querbohrung in der Heizdüse
38 und Meßschläuche der Druckauswerteinheit zuzuführen.
[0040] Nach einer weiteren Ausbildung nach der Erfindung wird der Druck im Schneidsauerstoffkanal
aufgenommen und über die Schneidsauerstoffbohrung und das
Schneidsauerstoffzuführungsrohr einer Druckauswerteinheit zugeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
muß jedoch eine Abkopplung der Druckauswerteinheit bei strömenden
Schneidsauerstoff erfolgen. Auch ist mit dieser Ausbildung ein Flammenüberschlag in
den Schneidbrenner nicht zu überwachen. Vorteilhaft ist jedoch bei dieser Ausbildung
keine in der Heizdüse angeordnete zusätzliche
Drucksignalbohrung erforderlich, was zur Vereinfachung der Düsenfertigung und zur weiteren
Verringerung der Herstellkosten führt.
[0041] Die oben in einem Ausführungsbeispiel beschriebene Gasflammenüberwachung ist besonders
vorteilhaft beim automatischen Brennschneiden mit einer NC-gesteuerten Brennschneidmaschine
von der der Schneidbrenner 10 entsprechend einer vorgegebenen Bahn verfahren wird,
einsetzbar. Selbstverständlich ist die Gasflammenüberwachung jedoch auch beim Schweißen
vorteilhaft zu verwenden.
1. Verfahren zum automatischen Überwachen einer Flamme beim thermischen Bearbeiten
von Werkstücken mit einem Brenner, insbesondere beim schneiden mit einem Autogenbrenner,
wobei zündfähige Gase und/oder Gasgemische dem Brenner zugeführt werden und durch
eine Zündeinrichtung die Gase zur Flammenbildung gezündet werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens während des Zündens in einem Bereich, in dem sich die Flamme (69) ausbildet,
vorzugsweise in der Nähe des sich ausbildenden Flammenkegels (68), der dort vorhandene
Druck erfaßt und einer überwachungsvorrichtung (62) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Entstehen der Flamme (68, 69) von der überwachungsvorrichtung (62) ein
Folgeablauf an einer Werkzeugmaschine, insbesondere Brennschneidmaschine, freigegeben
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Druckmessung Flammgase über in dem Schneidbrenner (10) angeordnete Drucksignalbohrungen
(43), Kanäle (57), Leitungen (58) und dgl. der überwachungsvorrichtung (62) zur Meßsignalbildung
zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der nach dem Zünden und Ausbilden der Flamme (68, 69) vorhandene Druck gemessen
und bei plötzlichen Druckänderungen sofort die Gaszufuhr sowie vorzugsweise der Folgeablauf
abgeschaltet werden.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit
einem Brenner und einer Zündeinrichtung sowie einer Gaszufuhr,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Brenner im Austrittsbereich der Flamme eine Druckerfassungsvorrichtung (43)
zugeordnet ist, die mit einer Überwachungsvorrichtung (62) 'für die Gaszufuhr in Verbindung
steht.
6. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckerfassungsvorrichtung in dem Brenner als Drucksignalbohrung (43) ausgebildet
ist, welche mit ihrer einen Öffnung mit der Überwachungsvorrichtung (62) in Verbindung
steht und mit ihrer anderen Öffnung an einen im Austrittsbereich der Flamme angeordneten
Meßraum (40) angeschlossen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßraum (40) in einer Brennschneiddüse (11) angeordnet ist, welche als zweiteilige
Heiz- und Schneiddüse ausgebildet ist und der Meßraum (40) durch die gegenüber der
Schneiddüse (36) vorstehenden Heizdüse (38) gebildet wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drucksignalbohrung (43) in der Heizdüse (38) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6.bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Meßraum (40). eine durchmessergrößere Ringnut (42) ausgebildet ist, in
die die Drucksignalbohrung (43) mündet.
10. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet
daß die überwachungsvorrichtung (62) als pneumatischelektrischer Schalter ausgebildet
ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwachungsvorrichtung (62) als Membranschalter ausgebildet ist, dessen potentialfreier
Wechselkontakt bei nicht brennenden Gasen eine voreingestellte Taktstellung beibehält.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei brennenden Gasen der potentialfreie Wechselkontakt des Membranschalter (62)
seine Kontaktstellung wechselt.
13. Einrichtung nach einem der Anspruche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß an die Drucksignalbohrung (43) eine Membraneinheit angeschlossen ist, welche beim
Ausbilden der Flamme (68, 69) ein analoges Meßsignal erzeugt.
14. Einrichtung nach Anspruch 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die überwachungseinrichtung (62) mit den Absperrorganen (18, 19, 20), vorzugsweise
Magnetventilen, der Gaszufuhr in Wirkverbindung steht.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Meßsignalführung eine Flammensperre (60), vorzugsweise ein Sintermetallkörper,
vorgesehen ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse (11) als Blockdüse ausgebildet ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner (10) als Schweißbrenner ausgebildet ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch die Verwendung
an einer Brennschneidmaschine, vorzugsweise einer numerischen oder fotoelektrischen
Koordinatenbrennschneidmaschine.