DD240688A1

DD240688A1 - METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING DICKWANDING MATERIAL

Info

Publication number: DD240688A1
Application number: DD28044785A
Authority: DD
Inventors: Werner Schramm; Karl Kletzsch; Heinz Lehmann
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1985-09-10
Filing date: 1985-09-10
Publication date: 1986-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von dickwandigem Material, das von zwei Seiten aus zugaenglich ist, wie z. B. Platten oder Rohre aus Beton. Vorrangiges Anwendungsgebiet ist die Bearbeitung von Baumaterialien. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, um unter Anwendung von Hochleistungslasern dickwandige Werkstuecke zu trennen. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass auf beiden Seiten der beabsichtigten Trennstelle mittels Hochleistungslaser laengs der Trennlinie ein tiefer Einschnitt erzeugt wird, wodurch eine Sollbruchstelle entsteht, an der nachfolgend durch eine mechanische Scherbeanspruchung das Material getrennt wird. Fig. 1The invention relates to a method and an apparatus for separating thick-walled material, which is accessible from two sides, such. As plates or pipes made of concrete. The primary area of application is the processing of building materials. The object of the invention is to develop a method and a device in order to separate thick-walled workpieces using high-power lasers. The object is achieved in that on both sides of the intended separation point by means of high-power laser along the dividing line a deep incision is generated, whereby a predetermined breaking point is formed, is subsequently separated by a mechanical shear stress, the material. Fig. 1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von dickwandigem MaterialMethod and device for separating thick-walled material

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von dickwandigem Material, das von 2 gegenüberliegenden Seiten zugänglich ist, wie z. 3. Platten oder Rohre aus Keramik oder Beton. Vorrangiges Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Bearbeitung von Baumaterialien.The invention relates to a method and an apparatus for separating thick-walled material, which is accessible from two opposite sides, such as. 3. Sheets or tubes of ceramic or concrete. The primary field of application of the invention is the processing of building materials.

Characteristic of known technical solutions

cLlix c Ii Es ist bekannt, Werkstücke aus Stein oder BetonTnechanischen Materialabtrag zu trennen. So wird z.B. in D3-08 2165059 ein Vibrationsdiamantschneideverfahren angegeben, nachteilig ist dabei der hohe Werkzeugverschleiß,die relativ lange Bearbeitungszeit und die Staubentwicklung.cLlix c Ii It is known to separate workpieces from stone or concreteTenchanical material removal. For example, in D3-08 2165059 a vibratory diamond cutting method specified disadvantageous is the high tool wear, the relatively long processing time and the dust.

Ferner ist bekannt, Hochdruckflüssigkeitsstrahlen mit mehreren tausend kp/cm zum Trennen derartigen Materials zu verwenden (z. B. DE 2348 431 und 2βθβ 610). Hierbei erschweren die mit der Beherrschung des hohen Druckes verbundenen Probleme die Einführung in die Prasis.It is also known to use high-pressure liquid jets of several thousand kp / cm for separating such material (eg, DE 2348431 and 2βθβ610). In this case, the problems associated with mastering the high pressure complicate the introduction to the Prasis.

Ss ist auch bekannt, Gesteinsblöcke, z. B. aus Granit, durch 2¹I amme η sehn ei de η zu bearbeiten ·. (DE-OS 2141 486). nachteilig hierbei ist, daß durch den Brenner ein sehr viel breiterer, nicht maßhaltiger Kanal ausgebrannt wird, als zur Materialtrennung an sich erforderlich ist.It is also known, rock blocks, z. B. granite, by 2 ¹ I amme η sehn ei de η to edit ·. (DE-OS 2141 486). The disadvantage here is that a much wider, not dimensionally stable channel is burned out through the burner, as required for material separation itself.

In den letzten Jahren ist das Materialschneiden mit Hochleistungslasern bekannt geworden. In DE 3317 022 wird z. B. eine Materialbearbeitungsanlage, allerdings nur für Metall, mit einem COp-Laser beschrieben. Ss ist auch eine Vorrichtung zum Trennen eines sich drehende^ rohrförmigen Werkstückes angegeben worden (DS 2919 089)· Hierbei wird die Energie eines Lasergenerators durch einen Strahlteiler in zwei gleiche Anteile zerlegt und dem Werkstück an der Rohrwandung gegenüberliegend zugeführt. Für dickwandiges Material ist die Anwendung nur eines Lasergenerators und eine Energieaufteilung auf zwei Strahlkpmponenten ungünstig.In recent years, material cutting has become known with high power lasers. In DE 3317 022 z. B. a material processing system, but only for metal, described with a COp laser. In this case, an apparatus for separating a rotating tubular workpiece has also been mentioned (DS 2919 089). In this case, the energy of a laser generator is split by a beam splitter into two equal portions and fed to the workpiece on the pipe wall. For thick-walled material, the use of only one laser generator and an energy split to two Strahlkpmponenten is unfavorable.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum präzisen Trennen von dickwandigen Platten oder Rohren aus sprödem Material, wie z. B. Keramik oder Beton zu entwickeln.The aim of the invention is to provide a method and apparatus for precisely separating thick-walled plates or pipes of brittle material, such. As ceramic or concrete to develop.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, nach der unter Anwendung von Hochleistungslasern dickwandige Werkstücke, z. B. Beton, in Form von Rohren oder Platten getrennt werden können.The invention has for its object to provide a method and an apparatus according to the use of high-power lasers thick-walled workpieces, z. As concrete, can be separated in the form of pipes or plates.

jirfindungsgemäß wird die Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte bzw. folgende Vorrichtung gelöst: Das zu trennende Werkstück 1 wird so auf zwei getrennte Sektionen 2 und 3 eines Schlittens gelegt, daß die beabsichtigte Trennstelle 4 zwischen den Sektionen liegt und jedes Teil für sich auf seiner Sektion festgespannt werden kann. An der beabsichtigten Trennstelle 4 wird von jeder Seite gleichzeitig oder zeitlich, nacheinander ein Einschnitt vorgenommen, indem·der Strahl eines Hochleistungslasers 5 und 6 auf die Oberfläche fokussiert wird, wobei eine FokusverSchiebung in Strahlrichtung als auch eine Verschiebung des Werkstückes quer zur Strahlrichtung· vorgesehen ist.jirfindungsgemäß the object is achieved by the following method steps or the following device: The workpiece 1 to be separated is placed on two separate sections 2 and 3 of a carriage, that the intended separation point 4 is located between the sections and each part are tightened on its own section can. At the intended separation point 4, a cut is made from each side simultaneously or chronologically, by focusing the beam of a high-power laser 5 and 6 onto the surface, with a focus shift in the beam direction as well as a displacement of the workpiece transverse to the beam direction ,

Nach dem Laserschneiden wird die Trennung der Teile durch eine stoßartige Scherbeanspruchung in Richtung der Trennlinie bewirkt, indem nach mechanischer Entkopplung der Sektionen 2 und 3 und Pestspannen der Teile auf diesen, die eine Sektion quer zur anderen verschoben wird. Um bei sehr dickwandigem Material eine größere Einschnitttiefe zu ermöglichen, wird durch Führung des Laserstrahls in spitzen Winkeln zur Trennlinie auf jeder Seite ein prismatischer Raum freigeschnitten, bevor die Einschnitte in Richtung der Trennlinie angebracht werden.After laser cutting, the separation of the parts is effected by a jerking shear stress in the direction of the parting line, after mechanically disengaging the sections 2 and 3 and pestling the parts thereon, one section being displaced transversely to the other. To allow greater depth of cut for very thick-walled material, a prismatic space is cut free by guiding the laser beam at acute angles to the parting line on each side before the incisions are made in the direction of the parting line.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, die einen Schlitten zur Aufnahme des zu trennenden Werkstückes besitzt, der aus zwei getrennten Sektionen 2 und 3 besteht. Eine der Sektionen kann mechanisch von der anderen getrennt werden und über einen separaten Antrieb 11 in Querrichtung bewegt werden. Zu beiden Seiten der beabsichtigten Trennlinie 4 des Werkstückes 1 sind die Pokussierungseinrichtungen 5a und 6a angeordnet, die die Strahlung der Hochleistungslaser 5To carry out the method, a device is used which has a carriage for receiving the workpiece to be separated, which consists of two separate sections 2 and 3. One of the sections can be mechanically separated from the other and moved across a separate drive 11 in the transverse direction. On both sides of the intended dividing line 4 of the workpiece 1, the Pokussierungseinrichtungen 5 a and 6 a are arranged, the radiation of the high-power laser. 5

und 6 auf die einander gegenüber liegenden Ob erflaehenabschnitte der Trennstelle 4 richten. Jede der Fokussierungseinrichtungen 5a bzw. 6a ist mit einem Peinantrieb 7 bzw. 8 versehen, der eine Verschiebung des Brennpunktes in Sichtung der Trennlinie oder im spitzen Winkel dazu erlaubt. Perner ist ein Antrieb vorhanden, der eine Verschiebung des Werkstückes 1 quer zum Laserstrahl ermöglicht.and 6 on the opposite Whether Erflaehe n sections of the separation point 4 judge. Each of the focusing devices 5a and 6a is provided with a Peinantrieb 7 and 8, which allows a shift of the focal point in sighting of the dividing line or at an acute angle thereto. Perner is a drive available, which allows a displacement of the workpiece 1 across the laser beam.

Die Sektion des Auflageschlittens, die von der anderen mechanisch entkoppelt ist, besitzt einen Antrieb 11 zur Querverschiebung.The section of the support carriage, which is mechanically decoupled from the other, has a drive 11 for transverse displacement.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.

Exemplary embodiment

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1 Vorrichtung zum Trennen einer PlatteFig. 1 apparatus for separating a plate

Fig. 2 Vorrichtung zürn Trennen eines RohresFig. 2 device for separating a pipe

Fig. 3 Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Trennung einer WandungFig. 3 carried out by the method according to the invention separation of a wall

In Figur 1 ist eine Anordnung zum Trennen eines Werkstückes 1, z. B. einer Betonplatte, gezeigt. Diese ist mit Spannvorrichtungen 2a und 2b bzw. 3a und Ja auf den Sektionen 2 und 3 eines Schlittens festgespannt. Die Trennstelle 4 wird dabei so gelagert, daß sie zwischen den Sektionen 2 und 3 liegt und in der optischen Achse der Laserstrahl-Schneidvorrichtung mit den Fokussiereinrichtungen 5a und 6a der in der Nähe- angeordneten Hochleistungslaser 5 und 6. Über Feinantriebe 7 und 8 wird die Nächst ellung des Brennpunktes beim Schneiden in die Tiefe vorgenommen, während für die Bewegung des Werkstückes quer zum Strahl ein Antrieb 9 dient, der beispielsweise den gesamten Schlitten auf der Konsole 10 bewegt. Nach Beendigung des Laserschneidens wird die Sektion 3 von der Sektion 2 des Schlittens mechanisch entkoppelt, so daß mit einem Antrieb 11, z. B. mittels Exzenter, eine Scherbeanspruchung auf die Trennstelle 4 ausgeübt werden.kann.In Figure 1 is an arrangement for separating a workpiece 1, z. B. a concrete slab shown. This is clamped with jigs 2a and 2b and 3a and yes on the sections 2 and 3 of a carriage. The separation point 4 is thereby stored so that it lies between the sections 2 and 3 and in the optical axis of the laser beam cutting device with the focusing devices 5a and 6a of the nearby arranged high-power laser 5 and 6. About fine drives 7 and 8 is the Next focus of the focal point when cutting into the depth, while for the movement of the workpiece across the beam, a drive 9 is used, for example, moves the entire carriage on the console 10. After completion of the laser cutting the section 3 is mechanically decoupled from the section 2 of the carriage, so that with a drive 11, z. B. by means of eccentric, a shear stress on the separation point 4 ausgeübt.kann.

In Figur 2 ist vereinfacht die Vorrichtung für das Trennen eines Rohres skizziert, wobei der Antrieb 9 so ausgebildet ist, daß er das Rohr in Drehung versetzt. Für kleine Rohrdurchmesser ist vorgesehen, daß der Laser 5 außerhalb des Rohres angeordnet ist und die Strahlung über die Umlenkoptik 12 zur Fokussiereinrichtung gegeben wird. Figur 3 zeigt eine Wandung, die entsprechend der Erfindung in die Teile A und B getrennt wurde. Die Strecken .GDF undIn Figure 2, the device for the separation of a pipe is simplified outlined, wherein the drive 9 is designed so that it sets the tube in rotation. For small pipe diameters, it is provided that the laser 5 is arranged outside the tube and the radiation is transmitted via the deflection optics 12 to the focusing device. Figure 3 shows a wall which has been separated according to the invention into parts A and B. The routes .GDF and

¹QZVi. GHK und IHK sind Schnittkanten des Laserstrahles. Die Kante KF entsteht durch Scherbeanspruchung an der durch das Lasersc.hneiden geschaffenen Sollbruchstelle. ¹ QZVi. GHK and IHK are cutting edges of the laser beam. The edge KF is created by shearing stress on the predetermined breaking point created by the Lasersc.hneiden.

Claims

invention claim

1. A method for separating thick-walled material by means of high-power laser, characterized in that on both sides of the intended separation point by means of high-power laser along the parting line, a deep incision is produced, whereby a predetermined breaking point is formed at the subsequent by a mechanical Scherbeanspruc.hung the material is disconnected.

2. The method of item 1 _3i characterized in that on both sides of the intended separation point of the beam of a high-power laser is focused on the surface, wherein a relative movement between laser focus and workpiece in both the beam direction and across it is proposed.

Method according to items 1 and 2, characterized in that the workpiece to be separated is placed on a slide consisting of zv; ei sections, that the intended separation point is located between the sections.

4 · Method according to point 1 to 3 »characterized in that after the laser cutting, the workpiece parts are clamped on both sides of the separation point on the respective section and at the separation point, a mechanical shear stress is applied.

5. The method according to item 1 to 4, characterized in that prior to the cuts for the predetermined breaking point laser cuts are made at an acute angle to the dividing line, with which a prismatic space is exposed.

6. Apparatus for carrying out the method according to items 1 to 5, characterized in that in the vicinity of the intended separation point of the workpiece to be separated, which is located on a carriage consisting of 2 sections "ü" are arranged on both sides of the workpiece wall üOkussiereinrichtungen, direct the radiation of high power lasers on the opposite surface portions of the separation point.

7. Device according to item 1 to 6, characterized in that each focusing device is provided with a "fine drive, which allows a shift of the focal point in the direction of the parting line or at an acute angle thereto.

8. The device according to item 1 to 7, characterized in that the carrying the workpiece to be separated carriage consists of two separate sections that can be mechanically decoupled.

9. Device according to item 1 to 8, characterized in that a drive is provided which moves the carriage with the workpiece transversely to the beam direction.

10. The device according to item 1 to 9, characterized in that the one section of the carriage, which can be mechanically decoupled from the other v / earth, has a v / eiteren drive for transverse displacement.

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