METHOD FOR CONTROLLING OR REGULATING GAS QUANTITIES

Abstract: 1. Method for flame-cutting, heating, flame-descaling or welding of workpieces by means of at least one torch (9) which emits a fuel gas/oxygen or air flame and/or an oxygen jet, the gas composition of these being variable by activation of proportional valves (1, 10, 20) by means of electrical signals from a control unit, characterized in that, for each material (41) to be worked, the electrical signals are established as a function of the workpiece thickness, the fuel gas, the nozzle size, the nozzle type, the work phase and/or the torch distance and entered as input into the control system, and the control system adjusts the pressure of the gases, preset by the proportional valves, as a function of the electrical signals via a time-related adjustment of the magnetic field strength of the proportional valves (1, 10, 20), the pressure reducers (2, 11, 21) located between the gas supply sources and the torch (9) being controlled via said pressure and the gas rates flowing as a function thereof through the proportional valves (1, 10, 20).

Description: Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung von Gasen von Autogen- und/oder Schutzgasanlagen sowie Geräten, wie Schweissund Schneid geräten, Flammwärmgeräten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung von Gasen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei der Steuerung bzw. Regelung der Durchflussmengen Q(f)P, speziell in der Schweiss- und Schneidtechnik, ist es bekannt, den Heiz- und Schneidsauerstoff nach den Betriebstabellen für Maschinenschneiddüsen vor Inbetriebnahme der Autogenanlage manuell mittels Steuerdruckminderers einzustellen. Die werkstückdickenabhängigen Mengen und Schaltzeiten werden dabei zum Lochstechen und anschliessenden Brennschneiden durch Magnetventile und Relais gesteuert. Die entsprechende Menge Brenngas wird dem Heizsauerstoff durch Handregelventile am Brennereingang zugeordnet (DE-PS 22 47 012). Dabei ist es jedoch nötig, für jede Druckstufe einen eigenen Steuerkreis vorzusehen, der entsprechend den Erfordernissen während des Brennschneidens zu- oder abgeschaltet wird. Dies führt einerseits zu einer aufwendigen und grossen Steuereinheit und andererseits zu einer diskontinuierlichen Gasmengenregelung bzw. -steuerung. Mit einer derartigen Einrichtung können insbesondere beim Lochstechvorgang in grössere Materialdicken Probleme auftreten, da die Koordinierung der Drücke mit der Brennerbewegung diskontinuierlich erfolgt. Die dann bei einer Relativbewegung entstehenden Spritzer führen zu einer Verringerung der Brennerstandzeit und somit zu einer Erhöhung der Brennschneidnebenzeiten. Ferner können beim Zu- oder Abschalten einzelner Maschinenschneidbrenner die eingestellten Durchflussmengen sich ändern, so dass ein weiteres Nachregulieren von Hand an den Handregelventilen am Brenner erforderlich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasmengenregelung zu schaffen, die leicht handhabbar, einfach aufgebaut und vielseitig einsetzbar ist. Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemässen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei einer gattungsgemässen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der genauen und an jede Bearbeitungsaufgabe anpassbare Gasmengensteuerung bzw. -regelung. So ist es beispielsweise möglich, die Gasmenge für den Schneidsauerstoff kontinuierlich und/oder diskontinuierlich dem Schneidbrenner zuzuführen. Durch die rechnergesteuerte elektronische Gasmengenregelung und den automatischen Programmablauf werden kurze Anheizzeiten, gleichförmige Wärmepunkte, eine hohe Gleichmässigkeit beim Lochstechen und saubere Brennschnitte erzielt. Die elektronische Gasmengensteuerung bzw. -regelung ermöglicht auch bei grosser Durchflussmengenänderung einen bisher nicht erreichten konstanten Betriebsdruck. Hierdurch ist es beispielsweise beim Plasmaschweissen vorteilhaft möglich, an die Schutzgasanlage mit Reingasen gefüllte Gasflaschen anzuschliessen und das bei dieser Bearbeitung erforderliche Schutzgasgemisch z. B. aus Argon, Stickstoff, Wasserstoff mit der Gasmengensteuerung bzw. -regelung im Brenner zu mischen. Ein Austausch der Gasflaschen bei einer Veränderung der Gasmischung pro Zeit kann somit entfallen. Vorteilhaft können bei dieser Gasmengensteuerung bzw. -regelung die Einstellventile an den Maschinenschneidbrennern und die Steuerregler und Magnetventile der elektromagnetischen Zentralschaltung entfallen. Fehler bei dieser Druckeinstellung durch das Bedienungspersonal werden hierdurch vermindert. Mit der Gasmengensteuerung bzw. -regelung ist es weiterhin vorteilhaft möglich, für vorgegebene Schneidaufgaben (Heizen, Anschneiden oder Lochstechen und Brennschneiden) unabhAngig von der Anzahl der Schneidbrenner die gespei cherten Betriebsdaten von einer Diskette abzurufen und die Gasmengenregelung einerseits von einem Rechner zu steuern oder andererseits manuell über Sollwertgeber vorzunehmen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Schemazeichnung über den Aufbau und die Schaltung der Gasmengensteuerung bzw. -regelung von Schneid-, Heizsauerstoff und Brenngas mit zwei justierten Maschinenschneid brennern; Fig. 2 eine Teilschnittzeichnung eines Proportional Druckventiles; Fig. 3 eine Tabelle der Betriebsdaten für Brenn schneiddüsen bei der Verwendung des Brenn gases Acetylen mit Angabe der Spannungs- und Druckwerte beim Brennschneiden; Fig. 4 eine Tabelle der Betriebsdaten zum Loch stechen bei der Verwendung des Brenngases Acetylen mit Angabe der Einschaltzeiten bei manueller Sollwerteingabe Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines rechnergesteuerten Lochstechvorganges bei einer Werkstückdicke von 20 mm mit einer Brennschneiddüse 10 bis 25 mm. Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines rechnergesteuerten Lochstechvorganges bei einer Werkstückdicke von 130 mm mit einer Brennschneiddüse 100 bis 150 mm. Die in der Fig. 1 dargestellte Gasmengensteuerung bzw. -regelung 19 ist an einer (nicht dargestellten) Brennschneidmaschine angeordnet. Von einer nicht näher dargestellten Gasversorgungsquelle werden die Maschinenschneidbrenner 9 mit Schneidsauerstoff (Pfeilrichtung 16),Heizsauerstoff (Pfeilrichtung 17), und Brenngas (Pfeilrichtung 18) versorgt. Die Gasmengensteuerung bzw. -regelung 19 besteht im wesentlichen aus einer Schneidsauerstofflinie 28, einer Heizsauerstofflinie 29 und einer Brenngaslinie 30. Im folgenden wird der Aufbau der Brenngaslinie 30 beschrieben. Der Aufbau und die Bauelemente dieser Linie sind gleichartig mit der Heizsauerstofflinie 29 und der Schneidsauerstofflinie 28. Abweichungen innerhalb der Linien 28, 29, 30, wie das in der Schneidsauerstofflinie 28 angeordnete Magnetventil 7 und der Schalldämpfer 8 betreffen nur die Entlüftung. Die Bezugsziffern der den Bauelementen der Brenngaslinie 30 entsprechenden Bauelemente der Heizsauerstofflinie 29 und der Schneidsauerstofflinie 28 werden in Klammern der folgenden Beschreibung der Brenngaslinie 30 hinzugefügt. Von einem nicht dargestellten Behälter wird das Brenngas in Pfeilrichtung 18 durch eine Hauptleitung 31 zu dem Maschinenbrenner 9 geführt. Von dieser Hauptleitung 31 zweigt eine Leitung 32 ab. Hinter dieser Abzweigstelle ist in der Hauptleitung 31 ein pneumatisch regelbarer Druckminderer 21 (2,11) angeordnet, der den Minimal Maximaldurchflussmengen seiner Verbraucher, d. h. den Maschinenschneidbrennern 9, entspricht. Dieser pneumatisch regelbare Druckminderer 21 wird von einem in der Leitung 32 angeordneten Proportional-Druckventil 20 (1,10) gesteuert und von einem Druckaufnehmer 22 (3,12) überwacht. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Proportional-Druckventil 20 handelt es sich um ein Drei-Zwei-Wegesitzventil mit Sekundärentlüftung, das mittels eines Proportionalmagneten 33 geregelt wird. Das Proportional-Druckventil 20 ist mit seiner Sekundärdruckseite A mit dem Druckminderer 21 und mit seiner Primärdruckseite P an die Leitung 32 angeschlossen. Die wirksame Sitzfläche 34 des Proportionalventiles 20 ist gleich der wirksamen Fläche des Faltenbalges 35. Weiterhin entspricht die Sitzfläche 36 diesen beiden Flächen 34 und 35. Das Proportional-Druckventil 20 funktioniert durch einen Vergleich von Kräften. Eingangsseitig ist das die elektrisch voreingestellte Kraft des Proportionalmagneten 33. Ausgangsseitig ist die aus dem Sekundärdruck und der Sitz flache 36 resultierende Gegenkraft. Sind diese Kräfte ausgeglichen, sind alle Ventilsitze geschlossen; der Sekundärdruck ist sowohl gegenüber dem Primärdruck als auch gegenüber der Entlüftung abgesperrt. Wird ein höherer Sekundärdruck gewünscht, so wird die Kraft des Proportionalmagneten 33 erhöht. Das System ist dadurch zunächst nicht mehr im Gleichgewicht. Die Ventilteller 37 und 37' bewegen sich nach unten, bis der obere (bei max. Magnetkraft) auf dem Bund 38 des Gehäuses 39 aufliegt. Durch diese Bewegung wird der untere Ventilteller 37' mit seiner Sitzfläche 34 abgehoben. Von der Primärseite P strömt solange Medium zur Sekundär seite A, bis der über den Proportionalmagnet 33 vorgegebene Sekundärdruck erreicht ist. Dadurch sind die Kräfte wieder ausgeglichen. Das Proportional-Druckventil 20 schliesst, wie bereits beschrieben,alle Ventilsitze. Ein niedriger Sekundärdruck entsteht bei Verringerung der Magnetkraft. Durch die unausgeglichene Kräftebilanz entfernt sich der obere Ventilteller 37 von der Sitzfläche 36. Der Sekundärdruck kann über die Bohrung 42 den Ringspalt zwischen Sitzfläche 36 und Bund 38 solange entlüften, bis die Kräftebilanz ausgeglichen ist. Nach dem Erreichen des vorgegebenen Sekundärdrucks schliesst das Proportional Druckventil alle Ventilsitze. Die Proportional-Druckventile 1, 10 und 20 sind für drei Druckstufen ausgelegt, denen folgende Betriebsdrücke zugeordnet sind: für Schneidsauerstoff: Druckbereich 0 - 16 bar, ftlr Heizsauerstoff: Druckbereich 0 - 10 bar, für Brenngas: Druckbereich 0 - 2 bar. Hinter dem Druckminderer 21 ist in der Brenngaslinie 30 der Druckaufnehmer 22 (3,12) in der Hinterdruckleitung 45 angeordnet, der in der Hinterdruckleitung 45 den eingestellten Arbeitsdruck überwacht und diesen gegebenenfalls nachregelt. Hierzu ist der Druckaufnehmer 22, der das Drucksignal in ein elektrisches Signal umformt, über die Leitung 40 mit einem elektrischen Regler 50 verbunden, der über einen Verstärker 49 auf den Proportionalmagneten 33 wirkt. Das in der Hinterdruckleitung 45 nach dem Druckaufnehmer 22 angeordnete Magnetventil 23 (4,13) dient dem gasdichten Absperren der Durchflussmenge. Es befindet sich unmittelbar vor dem Verteiler 25 (6,15). Gasschläuche bzw. -leitungen 46 verbinden den Verteiler 25 mit den Maschinenschneidbrennern 9. Werden die Betriebsdaten für Brennschneiddüsen mittels der elektronischen Gasmengensteuerung bzw. -regelung 19 eingestellt und geregelt, sind die Maschinenschneidbrenner 9 justiert. Hierzu ist vorzugsweise in dem Brenneranschluss 44 der Brenngaslinie 30 oder vor dem Maschinenbrenner 9 eine Blende 47 (vergrössert im Gasschlauch 46 für Brenngas dargestellt) angeordnet, mit der eine definierte Durchflussmenge des Brenngases gewährleistet ist. Die nicht näher dargestellten Druckdüsenbohrungen des Maschinenschneidbrenners 9 sind kalibriert und brenngasseitig ist ein nicht näher dargestelltes Einstellventil zum Abgleich von Differenzwerten angeordnet. Der Überwacliungsmanometer 24 (5,14) an der Bedienungstafel der nicht näher dargestellten Brennschfleidmaschine zeigt awn Druck in. Verteiler 25, der bei richtig dimensionierten Gasschläuchen bzw. -leitungen 46 identisch ist mit dem Druck an den Maschinenschneidbrennern 9. Zwischen dem Verteiler 25 und dem Oberwachungsmanometer 24 ist die Hauptleitung 31 über eine Sekundar-Entlüftungsleitung 27 mit der Entlüftungsseite R des Proportional-Druckventiles 20 verbunden. In der Sekundär-Entlüftungsleitung 27 ist vor dem Brenngasverteiler 25 ein Rückströmventil 26 angeordnet, das einen Druckausgleich zwischen dem Arbeitsdruck im Verteiler 25 und dem Steuerdruck am Proportional-Druckventil 20 verhindert. Vorteilhaft kann durch den Austausch des Überwachungsmano- meters 24 gegen ein Kontaktmanometer erreicht werden, dass beim Unterschreiten eines Brenngasmindestdruckes die Maschine nicht mehr betrieben werden kann. Diese Massnahmen vermeiden Bedienungsfehler und erhöhen die Betriebsbereitschaft. In der Fig. 1 wird das Proportional-Druckventil 20 als Steuerventil für den Druckminderer 21 (2, 11) eingesetzt. Wird der Proportionalmagnet 33 angesteuert, fliesst so lange Gas von der Primär- P zur Sekundärseite A des Proportional-Druckventils 20 in den Steuerraum des Druckminderers 21, bis die vorgegebene Magnetkraft den sich aufbauenden Gegendruck ausgleicht. Der jetzt vor dem Magnetventil 23 anstehende Hinterdruck wird bei geöffnetem Magnetventil 23 in den Verteiler 25 eingespeist. Die am Verteiler 25 angeschlossenen Gasschläuche bzw. -leitungen 46 führen das Gas zu den Maschinenschneidbrennern 9. Selbstverständlich ist es bei entsprechender Auslegung des Proportional-Druckventiles 20 (1,10) auch möglich, das Proportional-Druckventil in der Hauptleitung 31 anzuordnen, so dass der Druckminderer 21 entfallen kann. Das Zu- und Abschalten einzelner Maschinenbrenner 9, Zünden der Flamme und die Sollwerteinstellung für manuelle Bedienung zum Einstellen der Betriebsdrücke nach Manometeranzeige oder nach Skalenangabe am Potentiometer sowie die Umschaltung von Handeingabe auf Rechnersteuerung erfolgt vorzugsweise von der Bedienungstafel der Brennschneidmaschine aus. Das Mass für die Gasdurchflussmenge wird durch Änderung der Magnetkraft am Proportional-Druckventil 20 eingestellt. Dazu wird der Hub durch einen elektrischen Sollwert als Spannungssignal vorgegeben. Die Einstellung des elektrischen Sollwertes bzw. der elektrischen Sollwert spannung kann dabei wahlweise an einem Potentiometer 48 von Hand oder über einen nicht näher dargestellten Rechner erfolgen. Die Sollwerte für die unterschiedlichen Brennschneiddüsen und Brenngase sowie die unterschiedlichen Arbeitsphasen, wie Anheizen, Anschneiden, Lochstechen, Brennschneiden sind in Brennschneidtabellen aufgeführt. In Fig. 3 ist eine Tabelle der Betriebsdaten für Brennschneiddüsen bei der Verwendung des Brenngases Acetylen aufgelistet, wobei die den Druckwerten entsprechenden Spannungswerte beim Brennschneiden von Werkstücken 41 mit einer Dicke von 20 mm mit einem * und mit einer Dicke von 130 mm mit zwei ** versehen sind. Die Tabelle gibt Richtwerte für unlegierten Stahl bis 0,3 % Kohlenstoff und bei Verwendung von Sauerstoff mit mindestens 99,5 % Reinheit. In Fig. 4 ist eine Tabelle der Betriebsdaten zum Lochstechen bei der Verwendung des Brenngases Acetylen aufgelistet. Die in der Tabelle angegebenen Einschaltzeiten beim Lochstechen betreffen die manuelle Einstellung der Durchflussmengen nach Skalenteilung am Sollwertgeber 48, wobei die Spannungswerte beim Lochstechen von Werkstücken 41 mit einer Dicke von 20 mm mit einem * und mit einer Dicke von 130 mm mit zwei ** versehen sind. Die in der Fig. 4 mit einem* oder zwei** gekennzeichneten Spannungswerte zum Brennschneiden der Werkstücke 41 stimmen mit den in Fig. 3 genannten Werten überein. Wie aus der Fig. 4 ersichtlich, ist bei der manuellen Sollwerteinstellung beim Lochstechen nur eine einmalige Druckerhöhung (vom Druck beim Lochstechen auf den Druck beim Brennschneiden) des Schneidsauerstoffs möglich. Die in solchen Brennschneidtabellen aufgeführten Sollwertspannungen für die unterschiedlichen Brennschneiddüsen und Brenngase werden vorzugsweise von einem Rechner auf die Eingangsseite eines Verstärkers 49 übertragen. Proportional zur Eingangsspannung erhält man am Verstärkerausgang einen Steuerstrom für den Proportionalmagneten 33. Ein zwischen Rechner oder Potentiometer 48 und Verstärker 49 angeordneter elektrischer PID-Regler 5p (Netzwerk mit proportionalem, integralem, differenzierendem Übertragungsverhalten) dient zum Stabilisieren des Regelsystems bei unterschiedlichen Mengenverhältnissen, aber geforderter Druckkonstanz. Der in die Hinterdruckleitung 45 eingebaute Druckaufnehmer 22 gibt ein Druck-Ist-Wert-Signal zum PID-Regler 50. Dort wird das Druck-Ist-Wert-Signal zum Soll-Ist-Wert-Vergleich verwendet. Bei Abweichung gibt der PID-Regler 50 die entsprechende Stellgrösse an den Proportionalmagneten 33 des Proportional-Druckventils 20 aus. Für Heizsauerstoff wird zur Verstärkung das Proportionalverhalten, für Schneidsauerstoff und Brenngas das Proportional-Integralverhalten unterstützt. Von der Primärdruckseite P strömt somit solange Sauerstoff oder Brenngas auf die Sekundärdruckseite A, bis der über den Proportionalmagneten 33 vorgegebene Steuerdruck erreicht ist.- Dadurch sind die Kräfte:w4eder ausgeglichen und das Proportional-Druckventil schliesst. Vorzugsweise wird für den gesamten Funktionsablauf vom Anheizen (Phase I, Fig. 5 und 6) bis zum Brennschneiden (Phase IV, Fig. 5 und 6) ein Steuerprogramm erstellt. Das Steuerprogramm wird auf Unterprogramme aufgeteilt, wobei das erste Programm die Eingabe und Korrektur der Parameterwerte (Sollwerte für Gase, Haltezeiten) in den Rechner und das Abspeichern in Form einer relativen Datei auf der Datendiskette gestaltet. Das zweite Programm übernimmt die Führung des Schneidprozesses. Das Programm ist in#11Menü-Technik"aufgebaut und leistet folgendes: Zunächst erfolgt die Abfrage, ob die Eingabe aller Parameterwerte von Hand über die Tastatur des Rechners oder durch Einlesen von der Datendiskette erfolgen soll. Wird der Handeingabemodus gewählt, so erscheinen nacheinander die Parameternormen und deren letzte Werte auf dem Bildschirm. Die gewünschten Zahlenwerte können jeweils eingegeben, bzw. die alten Werte können übernommen werden. Bei Einlesen der Parameter von Diskette sind zuerst die Suchkriterien (Düsentyp, Werkstückdicke, Düsengrösse) nacheinander einzugeben. Danach werden alle Werte von der Datendiskette gelesen und auf dem Bildschirm angezeigt. Gleichzeitig erscheint auf dem Bildschirm das nächste Menü, in dem ausgewählt werden muss, wie der Schneidsauerstoffanstieg beim Lochstechen (Fig. 5 von Phase II nach Phase III oder Fig. 6 von Phase II nach Phase III erfolgen soll. Hierbei stehen die Möglichkeiten den Schneidsauerstoffanstieg zweistufig oder entsprechend einer Funktion, wie sie beim Durchdringen einer Ebene mit einem Kreiskegel ( Elipse, Hyperbel oder Parabel) entsteht, vorzugsweise nach einer Hyperbelfunktion zu steuern. Hierbei können die Funktionswerte kontinuierlich und/oder abgestuft auf der Hyperbel 51 angeordnet sein. Wird die Schneidsauerstoffmenge entsprechend einer Hyperbelfunktion gewählt, so sind als nächstes die Zeitdauer des Anstiegs und die Anzahl der Stufen entsprechend Fig. 5 oder Fig. 6 einzugeben. Ist dies geschehen, bzw. wurde die zweistufige Steuerung gewählt, so folgt das nächste Menü. Hier kann zwischen folgenden Punkten gewählt werden: a) Brenngas und Heizsauerstoff der Maschinenschneidbrenner 9 einschalten b) Rückkehr zum Programmbeginn, (Abfrage des Eingabemodus), wenn mit anderen Werten gearbeitet werden soll c) Ausgabe der Werte über den Drucker,nach Beendigung der Ausgabe springt das Programm wieder zum Beginn dieses Menüs. Nach Wahl von Variante a) besteht die Möglichkeit den Schneidsauerstoff zuzuschalten. Sind die Flammen gezündet, fragt der Rechner ab, ob das Brennschneiden mit oder ohne Lochstechen durchgeführt werden soll. Wird nach Eingabe der Antwort hierauf dem Computer per Tastendruck mitgeteilt, dass die Anfangsposition des Schneidvorganges erreicht ist, so beginnt das Brennschneiden gemäss einem Ablaufdiagramm mit den Sollwerten rechnergesteuert. Beim Lochstechen besteht die Möglichkeit, die Anheizphase durch Betätigen einer bestimmten Taste zu verlängern oder abzubrechen, um so verschiedene Oberflächenbeschaffenheiten der Werkstücke Rechnung zu tragen. Die aktuelle Anheizzeit wird dabei ständig angezeigt, ebenso wie jeweils die einzelnen Phasen I bis IV (Fig. 5 oder 6 des Schneidvorganges. Ist das Schneiden beendet, so können die Gase vom Rechner aus abgeschaltet werden. Dies ist ebenfalls während des gesamten Ablaufes jederzeit möglich. Nach Beendigung des Brennschneidvorganges erscheint auf dem Bildschirm das nächste Menü, in dem ausgewählt wird, ob der folgende Programmablauf mit denselben oder anderen Parameter-Werten erfolgen soll. Die Einleitung des Schneidvorganges erfolgt auf folgende Weise: An der Bedienungstafel wird der Programmwahlschalter von Hand- auf Automatik-Steuerung umgeschaltet. Die Steuergrössen nach Betriebstabellen,wie sie in Fig. 3 und 4 für die manuelle Sollwerteingabe aufgelistet sind, sind in das Programm einzugegen und auf Diskette zu speichern. Hierbei sind in Fig. 3 und 4 lediglich Betriebsdaten bei der Verwendung des Brenngases Acetylen dargestellt. Selbstver ständlich ist es auch möglich, die Betriebsdaten für andere Brenngase, beispielsweise Propan, in das Programm einzugeben und auf Diskette zu speichern. In die Steuerung ist der Maschinenvorschub (als durchgezogene Linie in den Figuren 5 und 6dargestellt) einbezogen, um einen vollautomatischen Programmablauf zu gewährleisten. Das Rechnerprogramm ermöglicht den Beginn des Brennschnittes an der Werkstückkante oder innerhalb des Werkstückes. Untersuchungen haben ergeben, dass rechnergesteuerte zeitabhängige Spannungs- (Druck)/ Zeit-Kurven für Materialdicken von 10 bis 150 mm bei folgender Werkstückdickeneinteilung beim Lochstechen zu befriedigenden Ergebnissen führen: a) Werkstückdicken von 3 bis 80 mm nach Fig. 6 mit einer Mitteldruckstufe mit Pm#(P# - Po)/2, wobei mit PE der Enddruck und mit PO der Anfangsdruck bezeichnet wird. b) Werkstückdicken von 80 bis 150 mm nach Fig. 7 mit drei Zwischenstufen nach der Funktion U (t) = (bUp/tg3). t3 + Ppo bei Druckstufen von Py = 2 A P mit einem An- fangsdruck Po = 0,5 bar. Als veränderliche Grössen werden die Einwirkzeit für den Anfangsdruck PO bzw. für die Anfangsspannung die Anzahl und Verteilung der Spannungsstufenentspricht den Druckstufen) nach der Steuerfunktion Up(t) U (t Up/tg') t3 + Upo eingestellt. Nach dem Positionieren der Brenner 9 übernimmt mit dem Anheizen (Phase I der Fig. 5 oder Fig 6) der Rechner die weitere Steuerung. Die Programmschritte werden auf dem Monitor angezeigt. Der Rechner fragt vier Eingaben ab: Programmname, Werkstückdicke, Düsentyp (z. B. die von der Anmelderin unter dem Namen Vadura 1215-A vertriebene Düse) und Düsengrösse. Nach Eingabe der Suchparameter erfolgt die Öffnung der Datei auf der Diskette. Der Datensatz wird gelesen und auf dem Bildschirm ausgegeben. Mit einer Taste wird das Programm gestartet. Magnetventil 23 der Brenngaslinie 30 und Magnetventil 13 der Heizsauerstofflinie 29 werden geöffnet und das Brenngas-Sauerstoffgemisch wird extern durch Zündbrenner gezündet. Die Zeitdauer der Anheizphase beträgt für Werkstücke 41 mit einem * nach Fig. 5 10 Sekunden und für Werkstücke 41 mit zwei ** nach Fig. 6 12 Sekunden. Durch Drücken einer Taste kann die Phase I verlängert oder abgebrochen werden. Ein-/Ausschalter auf der Maschinenbedienungstafel und die Magnetventile 4, 13, 23 (Fig. 1) am Brennereingang erlauben das wahlweise Zu- oder Abschalten einzelner Maschinenbrenner 9. Nach der Anheizphase 1 erfolgt die Anschneidphase (Phase II der Fig. 5 und Fig. 6). Hier wird das Magnetventil 4 der Schneidsauerstofflinie 28 entsprechend den unter a) oder b) genannten Funktionen geöffnet. Gleich zeitig wird der Maschinenvorschub eingeschaltet. Mit dem Öffnen des Magnetventils 4 steht schlagartig an den Brenneranschlüssen Schneidsauerstoff (als Strich-Punkt-Punkt Strichlinie in Fig. 5 bzw. Fig. 6 dargestellt) mit einem Druck von 0,5 bar (entspricht 0,68 Volt bei * und 0,72 Volt bei *A ) an. Bei diesem Druck ist der Schneidstrahl besonders gebündelt, und es entsteht eine schmale Schnittfuge, die zunehmend tiefer in das Material eindringt. Ist so eine Schnittfuge entstanden, wird das Proportional-Druckventil 1 während des Lochstechens (Phase III der Fig. 5 bzw. Fig. 6) entsprechend den Funktionen a) bei Werkstückdicken von 3 - 80 mm (Fig. 31 oder entsprechend Funktion b) für Werkstückdicken von 80 - 150 mm (Fig. 6) geöffnet, bis am Maschinenbrenner 9 die Tabellenwerte für das Brennschneiden erreicht sind. Am Anfang der Phase IV wird der Maschinenvorschub und der Heizsauerstoff (in Fig. 5 bzw. Fig. 6)strichliniert dargestellt) sowie das Brenngas(in Fig. 5 bzw. Fig. 6) punktiert dargestellt) auf die in Fig. 5 und Fig. 6 genannten Werte vermindert. Für die Untersuchung auf Druckkonstanz bei kleiner und gro sser Mengenänderung mit allen Düsengrössen von 3 bis 300 mm ausgehend von zuerst Vier Brennern und nacheinander abschalten bis auf einen Brenner mit anschliessenden Zuschalten bis auf vier Brenner werden für alle drei Linien am Brennereingang und am Verteiler 6,15,25 die Drücke gemessen. Die Manometer am Verteiler und am Brenner zeigen den gleichen Druck an. Die Durchflussmengenänderungen von 4 x Q auf Q und von Q auf 4 x Q ergeben die nachfolgenden Druckabweichungen ZP vom Ist-Wert. Düsen- Durchflussmenge m3 /h Druckdiffer. Betriebs grösse 1 Brenner 4 Brenner (bar) druck (bar) Heiz-O2 10 - 25 0,5 2,0 0,015 2,5 230 -300 1,1 4,4 0,015 7,0 Schneid-02 10 - 25 3,5 14,0 0,05 6,5 230 -300 33 132 0,3 7,5 Brenngas 10 - 25 0,4 1,6 0,01 0,16 230 -300 0,9 3,6 0,01 0,36 Durch Druckaufnehmer und PID-Regelkarte wird die Hysterese ausgeschaltet, die reproduzierbare Regelgenauigkeit ist gegeben. Diese Art der Gasmengenregelung ist selbstverständlich für den Anschluss beliebig vieler Brenner sowie für andere Prozesssteuerungen geeignet, wie z. B. Autogen-, Lichtbogen-, Plasma-, Laser- Gasmischeinrichtungen, Brenner für Öfen, insbesondere Glüh- und Schmelzöfen.

Claims: Ansprüche 1. Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung von Gasen von Auto gen-und/oder Schutzgasanlagen sowie Geraten,wie Schweiss und Schneidgeräten, Flammwärmgeräten, wobei die Gase von einer Versorgungsquelle über Leitungen zu den Geräten geführt werden und die Gasmenge gesteuert bzw. geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmengensteuerung(19) bzw. -regelung durch Ansteu erung von Proportional-Druckventilen (1,10,20) erfolgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung durch einen elektrischen Sollwert erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Sollwert als Spannungs- oder Strom wert von einer NC-Steuerung vorgegeben wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lochstechen die das Proportional-Druckventil ) durchströmende Schneidsauerstoffmenge oder Steuermenge für einen nachgeschalteten Regler (2) entsprechend einer Funktion geöffnet wird, wie sie bei der Durchdringung einer Ebene mit einem Kreiskegel entsteht. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion eine Hyperbel ist. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, mit einer Gasversorgungsquelle und Geräten von Autogen- und/oder Schutzgasanlagen, die über Lei tungen mit der Versorgungsquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den Leitungen (28,29,31,32,45,46) ein Proporti onalventil (1,10,20) angeordnet ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportional-Druckventil (1,10,20)mit einem regelbaren Druckminderer (2,11,21) verbunden ist, der von dem Proportional-Druckventil (1,10,20) steuerbar ist.

Inventors: BECKER, KARL AUGUST, GOLLWITZ, KARL, GUTERMANN, TRANGOTT
Applicants: MESSER GRIESHEIM GMBH
Application year: 1985
Main classification: B23K7
IPC codes: B23K7, G05D11, B23K9