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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines
Schlackebindemitteis zur Verwendung mit einem Plasmaschneidegerät und insbesondere ein
Plasmaschneidegerät, das mit einer Vorrichtung zum Auftragen eines
Schlackebindemittels versehen und für die Durchführung einer Anfangsbohrung an einem zu
schneidenden Element geeignet ist.
Stand der Technik
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Im allgemeinen gibt es zwei Methoden, Stahlblech in verschiedene Formen zu schneiden:
bei einer Methode wird mit dem Schneiden an einem Rand des Stahlblechs begonnen, bei
der anderen Methode wird mit dem Schneiden an einer bestimmten Stelle auf der
Oberfläche des Stahlblechs begonnen. Bei der zweiten Methode erfolgt eine Anfangsbohrung,
bei der ein Loch an einer im voraus festgelegten Stelle durch das Stahlblech gebohrt
wird. Von diesem Loch (im Nachstehenden "Anfangsbohrung" genannt) ausgehend wird
mit dem Schneidevorgang begonnen. Mittels der Anfangsbohrung kann eine gewünschte
Form aus dem Stahlblech ausgeschnitten werden, wobei der Plasmaschneidevorgang
natürlich auf den beiden obengenannten Methoden basiert.
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Beim Schneiden eines Stahlblechs mit einer Plasmaschneidevorrichtung unter
Verwendung einer Anfangsbohrung wird das durch den Plasmabrenner geschnittene,
geschmolzene Material auf den Kantenbereich des Loches geblasen, wo es sich festsetzt und als
Schlacke ansammelt. Diese Schlacke kann sich nachteilig auf die Spitze des
Plasmabrenners auswirken und diese beschädigen, wenn der Plasmabrenner bewegt wird, oder sie
kann sich an der Spitze des Plasmabrenners festsetzen, wodurch die Plasmadüse
verstopft oder ein Doppelbogen erzeugt wird, was zu einer Verringerung der
Schneidequalität führt.
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Herkömmlicherweise erfolgt die Bohrung, während der Plasmabrenner in einer Stellung
gehalten wird, in der die Schlacke keine Beeinträchtigung hervorrufen kann, danach
erfolgt das Schneiden durch allmähliches Absenken des Plasmabrenners auf die
vorbestimmte Stelle. Bei dieser Methode erhöht sich jedoch die Anzahl der durch das
Schneiden des Stahlblechs erzeugten Späne. Aus diesem Grund wurde kürzlich eine Methode
erarbeitet, bei der zuvor ein Schlackebindemittel auf das Stahlblech im Bereich der
Anfangsbohrung aufgetragen wird.
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Normalerweise besteht ein Schlackebindemittel aus einer Flüssigkeit, die hauptsächlich
aus sehr kleinen Graphitkörnern besteht. Ein derartiges Schlackebindemittel wird manuell
aufgetragen oder aufgesprüht, es kann auch mittels Anbringung einer entsprechenden
Auftragungsvorrichtung an der Plasmaschneidemaschine oder durch andere Methoden
aufgetragen werden. Bei manuellem Auftragen eines Schlackebindemittels ist es jedoch
schwierig, das Mittel gleichmäßig aufzutragen. Der Auftragungsvorgang stellt ein
Hindernis für den unbewachten oder automatisierten Plasmaschneidevorgang dar. Hinzu
kommt, daß es kein Gerät zum Auftragen des Schlackebindemittels gibt, das einem
unbewachten oder automatisierten Plasmaschneidevorgang genügen würde.
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Aufgrund der obengenannten Probleme bei herkömmlichen Methoden und Vorrichtungen
liegt ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung für das Auftragen von
Schlackebindemitteln in Verbindung mit Plasmaschneidevorgängen zur Verfügung zu
stellen, die für unbewachte oder automatisierte Schneidevorgänge geeignet ist.
Beschreibung der Erfindung
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine Strahldüse zum
Auftragen des Schlackebindemittels, die zusammen mit einem Plasmabrenner einer
Plasmaschneidevorrichtung bewegt werden kann, ein Behälter mit einem Schlackebindemittel,
eine Röhrenleitung und eine Pumpe, die das Schlackebindemittel von dem Behälter zur
Düse pumpt, an einem hin- und herbeweglichen Tisch, an dem der Plasmabrenner
befestigt ist, angebracht, wobei diese Ausführungsform weiterhin eine Röhrenleitung für
die Zuführ von Druckluft in die Düse, ein elektromagnetisches Ventil zum
Öffnen/Schließen des Röhrendurchlasses und eine Steuereinheit zur Steuerung der
Arbeitsschritte der Pumpe und des Elektroventils aufweist.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine das
Schlackebindemittel enthaltende Spraydose, die zusammen mit einem Plasmabrenner einer
Plasmaschneidevorrichtung bewegt werden kann, ein Servomotor zum Herunterdrücken
eines Ventils der Spraydose und ein Düsenröhrchen zum Ausspritzen eines
Schlackebindemittels aus der Spraydose auf ein zu schneidendes Element an einem hin- und
herbeweglichen Tisch, an dem der Plasmabrenner befestigt ist, angebracht, wobei diese
Ausführungsform weiterhin eine Steuereinheit zur Steuerung der Arbeitsschritte des
Servomotors aufweist.
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Bei diesen Ausführungsformen ist das Gerät mit einer Vorrichtung versehen, die das
Schlackebindemittel mit Hilfe einer Steuereinheit auf einen Bohrbereich des zu
schneidenden Elements sprüht, wodurch das Aufsprühen des Schlackebindemittels ohne
Handbetrieb möglich ist. Da ein Schlackebindemittel aus Spraydosen benutzt wird, kann dieses
durch einfaches Austauschen der Spraydose nachgefüllt werden. In Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung werden die geschnittenen, geschmolzenen Rückstände im
Moment der Bohrung durch das Plasmagas weggeblasen und können sich nicht auf dem
Bereich des Lochrandes festsetzen oder ansammeln, wodurch eine Beschädigung der
Plasmabrennerspitze, eine Unterbrechung des Plasmastrahlvorgangs, das Entstehen eines
Doppelbogens etc. vermieden wird.
Kurzbeschreibung der Abbildungen
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zum Auftragen
eines Schlackebindemittels bei Plasmaschneidevorgängen gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 2 stellt den Aufbau eines Anwendungsbeispiels gemäß der ersten Ausführungsform
dar.
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Fig. 3 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Fig. 4 stellt den Aufbau eines Anwendungsbeispiels gemäß der zweiten Ausführungsform
dar.
Die beste Art und Weise der Umsetzung der Erfindung
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Vorrichtungen zum Auftragen von Schlackebindemitteln bei Plasmaschneidevorgängen
gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend, unter
Bezugnahme auf die Abbildungen, im Detail beschrieben.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in der eine Vorrichtung zum Auftragen eines
Schlackebindemittels bei Plasmaschneidevorgängen in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung an einem Plasmaschneidegerät befestigt ist, wobei ein Plasmaschneider an einem
X-Y Tisch angebracht ist. Ein Plasmabrenner 1 ist an einem hin- und herbeweglichen
Träger 2 befestigt, der frei in jede Stellung auf dem X-Y Tisch bewegt werden kann.
Eine Düse 4 ist an dem hin- und herbeweglichen Träger 2 mittels einem
dazwischenliegenden Düsentragarm 3 befestigt. Zum Erhalt eines geeigneten Sprühabstands wird die
Spitze der Düse 4 schräg über der Spitze des Plasmabrenners 1 angeordnet und in einem
derartigen Winkel befestigt, daß bei dem Aufsprühen eines Schlackebindemittels auf ein
zu schneidendes Element 5 die Mitte der aufgetragenen Schicht des Schlackebindemittels
im allgemeinen mit der Mittellinie des Plasmabrenners 1 zusammenfällt.
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Ein Behälter 6 mit dem Schlackebindemittel ist an dem hin- und herbeweglichen Träger 2
befestigt, ein Schlauch 8 für die Zuleitung des Schlackebindemittels von Behälter 6 über
eine Pumpe 7 ist mit der Düse 4 verbunden. Ein elektromagnetisches Ventil 9 zum
Öffnen/Schließen eines Druckluftkreises zum Ausspritzen des Schlackebindemittels
befindet sich in dem Druckluftkreis und ein Druckluftschlauch 10 ist mit Düse 4
verbunden. Das elektromagnetische Ventil 9 ist mit einer Steuereinheit 11 der Vorrichtung zum
Auftragen des Schlackebindemittels verbunden. Die Steuereinheit 11 arbeitet in
Verbindung mit der Bewegung des hin- und herbeweglichen Trägers 2.
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Die Vorrichtung arbeitet wie nachstehend beschrieben. Der hin- und herbewegliche
Träger 2, an dem der Plasmabrenner 1 befestigt ist, wird über das zu schneidende
Element 5 bewegt, so daß die Mittellinie des Plasmabrenners 1 mit der Stellung der
Anfangsbohrung zusammenfällt. Dann werden die Pumpe 7 und das elektromagnetische
Ventil 9 über die Steuereinheit 11 in Betrieb gesetzt. Die Pumpe 7 befördert das
Schlackebindemittel aus Tank 6 zu der Düse 4 und das elektromagnetische Ventil 9
öffnet den Druckluftkreis zwecks Zuführ von Druckluft in die Düse 4. Die Druckluft
öffnet ein Ventil in Düse 4, um das zu schneidende Element 5 genau unter dem
Plasmabrenner 1 mit dem Schlackebindemittel zu besprühen. In diesem Fall weist die Schicht
des Schlackebindemittels im allgemeinen eine elliptische Form auf. Im Anschluß daran
wird der Betrieb der Pumpe 7 gestoppt und das elektromagnetische Ventil 9 wird
geschlossen. So wird der Aufsprühvorgang des Schlackebindemittels unterbrochen.
Nachdem der Bereich der Anfangsbohrung auf diese Art und Weise mit dem
Schlackebindemittel beschichtet wurde, beginnt der Plasmabrenner mit einer Anfangsbohrung.
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Dieser Arbeitsschritt wird bei jeder Anfangsbohrung wiederholt. Da dieser Schritt
automatisch über die Steuereinheit ausgeführt wird, ist - mit Ausnahme der Eingabe des
Steuerprogramms in die Steuereinheit - kein manueller Eingriff erforderlich.
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Abbildung 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die Düse 4 ist parallel zu dem Plasmabrenner 1 an dem hin- und
herbeweglichen Träger 2 befestigt. Auch hier ist die Spitze der Düse 4 derart befestigt, daß sie sich
schräg über der Spitze des Plasmabrenners 1 befindet.
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Das Aufsprühen des Schlackebindemittels wird über die Steuereinheit 11 gesteuert. Nach
Beendigung des Sprühvorgangs bewegt sich der Plasmabrenner 1 über die Mitte der
aufgesprühten Schicht, danach wird mit einer Anfangsbohrung begonnen.
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Da das Schlackebindemittel senkrecht zu dem zu schneidenden Element 5 aufgesprüht
wird, ist die aufgetragene Schicht annähernd kreisförmig.
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Abbildung 3 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Teile, die mit denen in Fig. 1 identisch sind, haben
die gleichen Referenznummern, eine Beschreibung derselben wird nicht wiederholt. Ein
Plasmabrenner 1 ist an einem hin- und herbeweglichen Träger 2 befestigt, der frei in jede
Stellung auf dem X-Y Tisch bewegt werden kann. Ein Servomotor 39 ist an einem
Tragarm 33, der an der oberen Seite des hin- und herbeweglichen Trägers 2 befestigt ist,
angebracht. Der Servomotor 39 weist ein elektromagnetisches Ventil und an der
Unterseite einen Druckstift 38 auf. Der Druckstift 38 befindet sich dicht bei einem Ventil 35,
welches den oberen Bereich einer das Schlackebindemittel enthaltenden Spraydose 34
darstellt. Die Spraydose 34 ist unter dem Servomotor 39 mittels einer Klammer 32
befestigt. Ein Ende des Düsenröhrchens 36 ist mit einer Sprühöffnung der ein
Schlackebindemittel enthaltenden Spraydose 34 verbunden. Zum Erhalt eines geeigneten
Sprühabstands wird das andere Ende des Düsenröhrchens 36 schräg über der Spitze des
Plasmabrenners 1 angeordnet und mittels eines Tragarms 3 an dem hin- und herbeweglichen
Träger 2 in einem derartigen Winkel befestigt, daß bei dem Aufsprühen eines
Schlackebindemittels auf ein zu schneidendes Element 5 die Mitte der aufgetragenen Schicht des
Schlackebindemittels im allgemeinen mit der Mittellinie des Plasmabrenners 1
zusammenfallt.
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Die Vorrichtung arbeitet wie nachstehend beschrieben. Der Z-Schaft 2, an dem der
Plasmabrenner 1 befestigt ist, wird über das zu schneidende Element 5 bewegt, so daß
die Mittellinie des Plasmabrenners 1 mit der Stelle der Anfängsbohrung zusammenfällt.
Dann setzt die Steuereinheit 11 das elektromagnetische Ventil 39 in Betrieb, so daß der
Druckstift 38 dieses Ventils das Ventil 35 der das Schlackebindemittel enthaltenden
Spraydose 34 nach unten drückt. Das Schlackebindemittel wird dadurch aus der
Spraydose 34 durch das Düsenröhrchen 36 aus dessen unterem Ende auf einen Bereich
des zu schneidenden Elements 5 gespritzt, der sich genau unter dem Plasmabrenner
befindet. Nach Beendigung des Sprühvorgangs wird das elektromagnetische Ventil 39
außer Betrieb gesetzt, der Druckstift 38 bewegt sich wieder nach oben, das Ventil 35 der
Spraydose 34 schließt sich und es wird somit kein Schlackebindemittel mehr versprüht.
Nachdem der Bereich der Anfangsbohrung auf diese Art und Weise mit dem
Schlackebindemittel beschichtet wurde, beginnt der Plasmabrenner 1 mit einer Anfangsbohrung.
Dieser Arbeitsschritt wird bei jeder Anfangsbohrung wiederholt. Da dieser Schritt jedoch
automatisch über die Steuereinheit ausgeführt wird, ist kein manueller Eingriff
erforderlich.
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Abbildung 4 zeigt ein Anwendungsbeispiel der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Das untere Ende des Düsenröhrchens 36 ist parallel zu dem
Plasmabrenner 1 an dem hin- und herbeweglichen Träger 2 befestigt. Auch hier ist die Spitze
des Düsenröhrchens 36 derart befestigt, daß sie sich schräg über der Spitze des
Plasmabrenners 1 befindet. Das Aufsprühen des Schlackebindemittels wird bei dieser
Vorrichtung über die Steuereinheit 11 gesteuert. Nach Beendigung des Sprühvorgangs bewegt
sich der Plasmabrenner 1 über die Mitte der aufgesprühten Schicht, danach wird mit
einer Anfangsbohrung begonnen.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Vorrichtung zum Auftragen des
Schlackebindemittels an einer Plasmaschneidemaschine befestigt, an der ein
Plasmaschneider an einem X-Y Tisch angeordnet ist. Sollte bei einer Plasmaschneidevorrichtung
der Plasmaschneider an einem Roboter oder Ähnlichem angeordnet sein, kann die
Vorrichtung zum Auftragen des Schlackebindemittels in der Nähe des Plasmabrenners
angebracht werden, um die gleichen Ergebnisse wie mit der Plasmaschneidevorrichtung zu
erzielen, bei der ein Plasmaschneider an einem X-Y Tisch befestigt ist. Ein
axialbeweglicher Motor, ein pneumatischer Zylinder oder Ähnliches kann anstelle des
elektromagnetischen Ventils zum Öffnen/Schließen des Ventils der das Schlackebindemittel
enthaltenden Spraydose verwendet werden. Auch können die Steuerung der Vorrichtung
zum Auftragen des Schlackebindemittels und die Steuereinheit des Plasmabrenners als
eine Einheit konstruiert werden. Das Schlackebindemittel kann durch Änderung des
Steuerprogramms auf jeden gewünschten Bereich aufgetragen werden, es ist nicht
zwangsläufig auf den Bereich der Anfangsbohrung aufzutragen.
Verwendbarkeit in der Industrie
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Die vorliegende Erfindung kann bei unbewachten und automatisierten
Plasmaschneidevorgängen unter Verwendung der Vorrichtung zum Auftragen von Schlackebindemitteln
und als preisgünstige und einfach zu benutzende Vorrichtung zum Auftragen von
Schlackebindemitteln verwendet werden.