Schneidauflage zum Düsenstrahlschneiden

Abstract

 Bei einer Schneidauflage zum Düsenstrahlschneiden, insbesondere zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden mit Durchtrittsquerschnitten (9,10) für das Schneidmedium besteht die Schneidauflage aus einer Mehrzahl von austauschbaren Stützelementen (1,5) mit in Strahlrichtung gemessen größerer Höhe als quer zur Strahlrichtung gemessener Breite. Die Stützelemente (1,5) sind in einem Rahmen (8) quer zur Höhe der Stützelemente (1,5) gegeneinander abstützbar, insbesondere spannbar.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneidauflage zum Düsenstrahlschneiden, insbesondere zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden mit Durchtrittsquerschnitten für das Schneidmedium.

[0002] Aus der DE-A1 27 20 547 sind unterschiedliche Schneidauflagen für das Düsenstrahlschneiden bekanntgeworden. Ein zum Durchschneiden eines Werkstückes, beispielsweise von Stoffen oder Leder sowie von harten Materialien, wie Stahl, Glas, Keramiken oder Steinen, ausreichender Düsenstrahl hat bei seinem Austritt aus dem zu schneidenden Werkstück noch eine sehr hohe Geschwindigkeit. Das Werkstück muß von einer Unterlage gestützt sein, welche einerseits den Austritt des Düsenstrahles aus dem Werkstück nicht behindert und andererseits durch den Düsenstrahl nicht zerstört wird, da ja dann das Werkstück nach dem Schneiden nicht mehr abgestützt wäre. Eine bekannte Unterlage zur Erfüllung dieser Forderungen besteht aus einem Drahtgitter, auf welchem das Werkstück ruht. Wenn der für das Drahtgitter verwendete Draht relativ dünn ist, wird der Düsenstrahl kaum behindert und es kommt auch nicht zu einem Zurückspritzen der Flüssigkeit auf das Werkstück. Ein derartig dünner Draht wird jedoch durch den scharfen Düsenstrahl schnell abgenützt und hat eine kurze Lebensdauer. Dies umsomehr, wenn einem Wasserstrahl Abrasivstoffe beigemischt werden, wie es z.B. zum Trennen von harten Materialien, wie Stahl, Glas, Keramiken oder Steinen, üblich ist. In der DE-A1 27 20 547 wurde nun vorgeschlagen, auf ein derartiges Drahtgitter Verlustmaterial oder ein selbstteilendes Material aufzulegen,welches einem Zurückspritzen von Flüssigkeit entgegenwirkt. Die Gesamtkonstruktion sieht im einzelnen eine Kunststoffauflage vor, welche auf einem mittels eines Düsenstrahl schneidbären Werkstoff ruht, welcher die Eigenschaft aufweist, die durchschnittene Schicht zu reparieren, d.h. den darin gebildeten Schnitt zu schließen. Derartige Werkstoffe, wie beispielsweise Polyisobutylen, heilen Schnitte durch eine örtliche Erwärmung beim Durchtritt des Düsenstrahles durch das Material. Eine relativ einfache Gitterstruktur, welche dem Angriff eines Wasserstrahles über einen längeren Zeitraum standhalten soll, kann nicht aus geschweißten oder gelöteten, weichen Werkstoffen hergestellt werden, da diese insbesondere bei Verwendung von Abrasivstoffen im Wasserstrahl rasch versagen. Versuche mit hochkant angeordneten Stahl- oder Gummileisten, bei welchen die große Höhe der Leiste der Zerstörung dadurch entgeht, daß der sich mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegende Strahl nicht durch die volle Höhe des Materials hindurchschneiden kann und dadurch der Zusammenhalt der gebildeten Auflage bestehen bleibt, haben allerdings den Nachteil, daß eine ebene Auflagefläche nicht in allen Bereichen der Auflage über den gewünschten längeren Zeitraum aufrechterhalten werden kann. Derartige Auflagen können in der Regel nicht so dicht angeordnet werden, daß auch kleinste Ausschnitte hergestellt werden können, ohne daß die herausgeschnittenen Teile zwischen den in Abständen voneinander angeordneten Stegen hindurchfallen und unter großem Aufwand aus dem Wasserauffangbecken und dem sich absetzenden Abrasivmaterial wiederum herausgesondert werden müssen. Bei Schadhaftwerden eines Teiles derartiger Schneidunterlagen muß der gesamte Schneidbereich, welche mehrere Meter umfassen kann, ausgetauscht werden, da sich Stege zumeist über eine entsprechende Länge erstrecken müssen. Da der Verschleiß beim Schneidprozeß verstärkt aber nicht ausschließlich in bevorzugten Bereichen auftritt, ist ein vollständiger Austausch von langen Stegen auch dann erforderlich, wenn nur ein kleiner Bereich des Steges bereits zerstört wurde. Bei derartigen sich über die Länge bzw. Breite der Schneidfläche erstreckenden Stegen kommt es darüberhinaus häufig zu einer materialbedingten, nicht exakten Anordnung der Stege, so daß die geforderte ebene Auflage nicht ohne weiteres gebildet werden kann, mit welcher ein minimaler Abstand der Schneiddüse von der Werkstückoberfläche ermöglicht wird. Darüberhinaus haben Konstruktionen mit derartigen aus Stegen zusammengesetzten Auflagefläche die Tendenz nach dem Durchtritt des Wasserstrahles in heftige Schwingungen zu geraten, wodurch sich die Schnittqualität und die Schnittgenauigkeit erheblich verschlechtert.

[0003] Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Auflagefläche der eingangs genannten Art zu schaffen, mit. welcher eine ebene Auflagefläche und eine Abstützung auch kleiner Teilbereiche des zu schneidenden Werkstückes sicher gelingt und welche darüberhinaus die Möglichkeit bietet, bei Schadhaftwerden von Teilbereichen der Schneidauflage eine einfache und kostengünstige Reparatur vorzunehmen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Schneidauflage im wesentlichen darin, daß die Schneidauflage aus einer Mehrzahl von austauschbaren Stützelementen mit in Strahlrichtung gemessen größerer Höhe als quer zur Strahlrichtung gemessener Breite besteht, welche Stützelemente in einem Rahmen quer zur Höhe der Stützelemente gegeneinander abstützbar, insbesondere spannbar, sind. Durch eine=derartige Mehrzahl von austauschbaren Stützelementen wird zum einen eine ausreichende Unterstützung des Werkstückes und des aus dem Werkstück herauszuschneidenden Teiles gewährleistet, wobei gleichzeitig ein ungehinderter und verschleißarmer Durchtritt des Schneidmediums durch die Schneidauflage ermöglicht wird. Bevorzugt werden hiebei rohrförmige bzw. zylindrische Stützelemente mit kreisrundem Querschnitt eingesetzt, wobei die gegenseitige Abstützung der Stützelemente im Rahmen durch Verwendung eines Spannrahmens verbessert werden kann. In besonders einfacher Weise ist die Ausbildung hiebei so getroffen, daß die Stützelemente von Rohrabschnitten gebildet sind, wobei alternativ auch Vollkörper zum Einsatz gelangen können und vorzugsweise die Stützelemente als zylindrische Körper ausgebildet sind. Zur besseren Ablenkung des das Werkstück durchsetzenden Hochdruckstrahles können die Körper an ihrer dem Werkstück zugewandten Seite entsprechend angeschrägt sein, wofür vorzugsweise die Ausbildung so getroffen ist, daß die Stützelemente zur Auflagefläche konvergierende Mantelflächen aufweisen bzw. die von Rohren gebildeten Stützelemente sich zur Auflagefläche trichterförmig erweiternde Innenflächen aufweisen.

[0004] Eine Abstützung derartiger Stützelemente in Strahllängsrichtung gelingt in einfacher Weise dadurch, daß die Stützelemente in Strahlrichtung auf einem gitterförmigen Boden des Rahmens abgestützt sind, wobei insbesondere dann, wenn entsprechend konvergierende Mantelflächen bzw. sich trichterförmig erweiternde Innenflächen im Fall von rohrförmigen Stützelementen verwendet werden, die Energie des Hochdruckstrahles durch Ablenkung an den angeschrägten Flächen wesentlich herabgesetzt wird und die Lebensdauer des gitterförmigen Bodens des Rahmens wesentlich erhöht wird. Mit Vorteil ist zu diesem Zweck der Konuswinkel der Mantelflächen bzw. der Trichterflächen kleiner 30°, vorzugsweise 10° bis 30°, gewählt.

[0005] Die Längsachse der Stützelemente ist hiebei im wesentlichen parallel zum Schneidstrahl angeordnet, wobei die Stützelemente in beliebiger geometrischer Konfiguration zu Einheiten zusammengefaßt angeordnet sein können. Insbesondere können Teilbereiche der Schneidauflage gesonderte Rahmen aufweisen, in welchen die Stützelemente über eine quadratische oder eine dreieckförmige Fläche zu Untereinheiten der Schneidauflage zusammengefaßt sind. Die dichte Packung der jeweils gegeneinander abstützbaren bzw. gegeneinander spannbaren Stützelemente verhindert Schwingungen der einzelnen Körper bei Auftreffen des Wasserstrahles, wobei das Auftreten derartiger Schwingungen auch dadurch wirkungsvoll verhindert werden kann, daß die Stützelemente über eine unterschiedliche Höhe vom Schneidmedium geflutet werden. Wenn die gesamte Schneidauflage und auch das Werkstück geflutet wird, wird die Schallemission beim Schneidvorgang wesentlich vermindert.

[0006] Als Werkstoff für die gegeneinander abstützbaren Stützelemente können Rohr- und Vollkörper aus metallischen, harten oder duktilen, bevorzugt verschleißfesten Materialien zum Einsatz gelangen. Es ist aber auch die Verwendung von Kunststoffen möglich, wobei in diesem Falle Hartstoffkerne in den Kunststoff eingebettet werden können. Mit Vorteil ist die Ausbildung in diesem Falle so getroffen, daß die Auflagefläche von verschleißfesten Hartstoffeinsätzen gebildet ist. Die Einbettung von verschleißfesten Hartstoffeinsätzen muß sich hiebei über eine axiale Länge in Höhenrichtung der Stützelemente erstrecken, welche sicherstellt, daß der Wasserstrahl bereits abgelenkt ist, bevor der Kern freigewaschen werden kann und damit seine Stabilität verliert. Üblicherweise ist in diesen Fällen eine Höhe des in die Stützelemente eingesetzten Hartstoffeinsatzes von etwa 100 mm erforderlich.

[0007] Im Falle der Verwendung einer Mehrzahl von aufrechtstehenden, rohrförmigen Körpern können rohrförmige Körper mit Durchmessern von wenigen Millimetern und bevorzugt in einem Durchmesserbereich von 10 bis 40 mm eingesetzt werden. Die Wandstärke derartiger rohrförmiger Körper kann entsprechend gering gewählt werden, wobei die Wandstärke von einigen Zehntel Millimetern bis zu einigen Millimetern reichen kann. Eine bevorzugte Länge bzw. Höhe der Stützelemente in axialer Richtung liegt zwischen 10 und 30 cm. Prinzipiell können rohrförmige Körper beliebigen Querschnittes eingesetzt werden, wobei eine besonders einfache und stabile Abstützung der Stützelemente aneinander im Falle der Verwendung von zylindrischen oder hohlzylindrischen Stützelementen gewährleistet ist. Bei Anordnung von Stützelementen nach Art einer Wabenstruktur können Elemente unterschiedlichen Querschnitts eingesetzt werden, wobei für eine weitere Verbesserung der Auflage die Ausbildung bevorzugt so getroffen ist, daß Stützelemente unterschiedlichen Querschnitts koaxial zueinander angeordnet sind.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen: Fig.1 einen Axialschnitt durch ein rohrförmiges Stützelement; Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig.1; Fig.3 einen Axialschnitt,durch einen zylindrischen Vollkörper des Stützelements; Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.3; Fig.5 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Rahmens mit Stützelementen entsprechend den Fig.1 und 2; Fig.6 eine analoge Draufsicht auf einen Teilbereich eines Rahmens mit Stützelementen entsprechend den Fig.3 und 4, und Fig.7 eine schematische Teilansicht, teilweise im Schnitt, durch einen Schneidtisch mit der neuerungsgemäßen Schneidauflage.

[0009] In Fig.1 ist mit 1 ein rohrförmiges Stützelement bezeichnet, dessen Innenmantel zu der dem Werkstück zugewandten Oberseite 2 hin trichterförmig-erweitert ist. Die Trichterflächen sind hiebei mit 3 bezeichnet. Derartige rohrförmige Stützelemente weisen, wie in Fig.2 ersichtlich, einen Durchtrittsquerschnitt 4 für das Schneidmedium auf, wobei bei der Anordnung in dem Rahmen zusätzlich zwischen benachbarten Rohrstücken freie Durchtrittsquerschnitte entstehen.

[0010] In Fig.3 ist ein im wesentlichen zylindrischer Vollkörper 5 als Stützelement ersichtlich. Als Material für das Stützelement 5 kann Kunststoff gewählt sein, wobei dann ein Hartstoffeinsatz 6 mit verschleißbeständiger Auflagefläche 7 für das zu schneidende Werkstück geschaffen wird. Im Schnitt nach Fig.4 ist dieser Hartmaterialeinsatz 6 ersichtlich, welcher axial im Stützelement 5 eingebettet ist.

[0011] Bei den Darstellungen nach den Fig.5 und 6 ist die jeweils mögliche Packung von Stützelementen entsprechend den Fig.1 bis 4 dargestellt. Bei der Darstellung nach Fig.5, bei welcher rohrförmige Stützelemente entsprechend den Fig.1 und 2 zum Einsatz gelangen, sind innerhalb eines Rahmens 8, welcher in nicht dargestellter Weise als Spannrahmen ausgebildet sein kann, die einzelnen Stützelemente 1 gegenseitig quer zu ihren Achsen verspannt angeordnet. Zusätzlich zu den zentralen Hohlräumen 4 derartiger rohrförmiger Stützelemente 1 stehen bei einer derartigen Anordnung auch freie Durchtrittsquerschnitte 9 zwischen benachbarten Stützelementen 1 für die Ableitung des Schneidmediums zur Verfügung. In diesen freien Durchtrittsquerschnitten 9 können alternativ weitere Stützelemente 16 mit geringerem Querschnitt angeordnet sein. Zusätzliche Stützelemente 17 geringeren Querschnitts können auch koaxial zu den Stützelementen 1 angeordnet sein, wie dies in Fig.5 ebenfalls angedeutet ist. Die Querschnitte der einzelnen Stützelemente 1,16 und 17 können jeweils gleiche Konturen, beispielsweise kreisförmigen Querschnitt, oder voneinander verschiedene Querschnitte aufweisen.

[0012] Bei der Darstellung nach Fig.6 werden zylindrische Vollkörper entsprechend den Fig.3 und 4 als Stützelemente eingesetzt. Der für den Durchtritt von Schneidmedium verbleibende freie Raum ist hiebei naturgemäß wesentlich geringer als bei der Verwendung von rohrförmigen Stützelementen, und die Durchtrittshohlräume sind in Fig.6 mit 10 bezeichnet.

[0013] In Fig.7 schließlich ist eine Teilansicht eines Schneidtisches ersichtlich, welcher die Anordnung der Stützelemente 1 verdeutlicht. In der Darstellung nach Fig.7 sind jeweils die aneinander anstoßenden Wände benachbarter rohrförmiger Stützelemente 1 ersichtlich, wobei die trichterförmigen Innenflächen 3 gemäß Fig.1 in Fig.7 nicht dargestellt sind. Eine Mehrzahl derartiger Stützelemente 1 ist über die Auflagefläche verteilt nebeneinander angeordnet und das zu schneidende Werkstück ist mit 11 bezeichnet. Der nicht dargestellte Schneidstrahl durchdringt das zu schneidende Werkstück 11 und wird über die Zwischenräume 4 bzw. 9, welche zwischen den rohrförmigen Stützelementen verbleiben, in eine Auffangwanne 12 abgeleitet, deren Flüssigkeitsspiegel sich teilweise in den Bereich der rohrförmigen Stützelemente erstreckt. Die axiale Höhe der Stützelemente ist hiebei mit a bezeichnet, und die Stützelemente 1 ruhen auf einem im wesentlichen gitterförmigen Rost 13, welcher den Boden des Rahmens 8 darstellt. Die Ableitung des flüssigen Schneidmediums erfolgt über den Bodenauslaß 14 aus der Wanne 13, welche zweckmäßig als spülbare Auffangwanne mit geneigtem Boden 15 ausgebildet ist.

Ansprüche

1. Schneidauflage zum Düsenstrahlschneiden, insbesondere zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden mit Durchtrittsquerschnitten (4,9) für das Schneidmedium, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidauflage aus einer Mehrzahl von austauschbaren Stützelementen (1,5,16,17) mit in Strahlrichtung gemessen größerer Höhe als quer zur Strahlrichtung gemessener Breite besteht, welche Stützelemente (1,5,16,17) in einem.Rahmen (8) quer zur Höhe der Stützelemente (1,5,16,17) gegeneinander abstützbar, insbesondere spannbar, sind.

2. Schneidauflage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (1,5,16,17) von Rohrabschnitten gebildet sind.

3. Schreidauflage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (1,5,16,17) als zylindrische Körper ausgebildet sind.

4. Schneidauflage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (5) zur Auflagefläche konvergierende Mantelflächen aufweisen.

5. Schneidauflage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von Rohren gebildeten Stützelemente (1) sich zur Auflagefläche trichterförmig erweiternde Innenflächen (3) aufweisen.

6. Schneidauflage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel der Mantelflächen bzw. der Trichterflächen (3) kleiner 30°, vorzugsweise 10° bis 30°, gewählt ist.

7. Schneidauflage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche von verschleißfesten Hartstoffeinsätzen (6) gebildet ist.

8. Schneidauflage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (1) in Strahlrichtung auf einem gitterförmigen Boden (13) des Rahmens (8) abgestützt sind.

9. Schneidauflage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (1,5,16,17) einen Durchmesser zwischen 10 und 40 mm aufweisen.

10. Schneidauflage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Stützelemente (1,17) unterschiedlichen Querschnitts koaxial zueinander angeordnet sind.

Zeichnung