DE10051942B4

DE10051942B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Werkstoffplatten

Info

Publication number: DE10051942B4
Application number: DE2000151942
Authority: DE
Inventors: Peter Lisec
Original assignee: Individual
Current assignee: Lisec Austria At GmbH
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: ITMI20010088A1; DE10051942A1; CH694909A5; AT411158B; ATA19502000A

Abstract

Verfahren zum Schneiden von etwa lotrecht stehenden Werkstoffplatten mittels eines Hochdruckwasserstrahls, im Bereich dessen Austrittstelle aus der Werkstoffplatte eine wassergefüllte Kammer mit einer Eintrittsöffnung (12) für den HD-Wasserstrahl angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (12) freigegeben wird unmittelbar bevor der HD-Wasserstrahl zu schneiden beginnt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung zum Schneiden von Werkstoffplatten und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 4.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Gattung sind aus der DE 690 01 724 T2 bekannt. Der Hochdruckwasserstrahl, nachfolgend kurz HD-Strahl, wird mittels einer Düse mit einem Durchmesser von gewöhnlich unter 1 mm unter einem Druck von 200 bis 400 MPa auf die Werkstoffplatte, z.B. eine Kunststoff- oder eine Glasplatte, gerichtet. Dem Wasser können abrasive Partikel beigemischt sein. Die Düse fährt die vorgegebene Schnittkontur ab und ist hierzu auf einem in zwei zueinander orthogonalen Richtungen verschiebbaren Schlitten montiert. Die synchron zu der Düse bewegte, wassergefüllte Kammer dient zur Vernichtung der hohen Restenergie des aus der Werkstoffplatte austretenden Wasserstrahls. Hierzu werden in der Kammer zwei dem eintretenden Strahl entgegen gerichtete Wasserstrahlen erzeugt. Beim Schneiden etwa lotrecht stehender Werkstoffplatten läuft daher die Kammer in Schneidpausen entweder leer oder es tritt ein ständiger Wasserstrom aus. Im ersteren Fall muss steuerungstechnisch sichergestellt werden, dass die Kammer (wieder) mit Wasser gefüllt ist, bevor der HD-Wasserstrahl zu schneiden beginnt, im letzteren Fall muss das aus der Eintrittsöffnung der Kammer austretende Wasser aufgefangen und auch während der Stillstandzeiten der Vorrichtung ständig umgepumpt werden. Konkret erläutert sind deshalb in der DE 690 01 724 T2 nur ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstoffplatten, die liegend angeordnet sind.

Das gleiche Problem besteht bei einer aus der DE 30 14 393 A1 bekannten Vorrichtung, bei der die Kammer die Form eines am Ende geschlossenen Wasserauffangrohres aufweist, in dem während des Schneidens ein bestimmter Wasserstand aufrechterhalten wird.

Aus der DE 42 35 090 A1 ist ein Liniencatcher für eine HD-Wasserstrahlschneidanlage bekannt, dessen vergleichsweise komplizierte Wasserführung es von vornherein ausschließt, Werkstoffplatten in anderer als liegender Orientierung zu schneiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die Wasserverluste während Unterbrechungszeiten des Schneidvorganges vermeiden.

Verfahrensmäßig ist diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Kammer liegt zweckmäßig in einem Wasserkreislauf, hat also mindestens eine Wassereintritts- und eine Wasseraustrittsöffnung, um einerseits die Kammer, insbesondere beim Schneiden in stehender Lage der Werkstoffplatte, gefüllt zu erhalten und andererseits überschüssiges Wasser abzuführen. Für diesen Fall empfiehlt es sich, dass der Wasserkreislauf zumindest annähernd synchron zu dem HD-Strahl ein- und ausgeschaltet wird.

In der Kammer kann eine gleichsinnig zu dem HD-Strahl gerichtete Wasserströmung erzeugt werden. Dadurch wird die Lärmentwickung und die Bildung von Wasserstaub beträchtlich gemindert.

Vorrichtungsmäßig ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugt umfasst die Kammer ein Rohr, das von einer mindestens einen Wasserzuführanschluss aufweisenden Ringkammer umschlossen ist, die in das Rohr über eine nahe dem Eintritt des HD-Wasserstrahls ausgebildete Ringdüse mündet, die in dem Rohr eine ringförmige, annähernd gleichsinnig zu dem HD-Wasserstrahl gerichtete Wasserströmung erzeugt. Die ringförmige Wasserströmung, der zusätzlich durch Leitflächen in der Ringdüse oder in dem Rohr eine Drallbewegung aufgeprägt werden kann, führt bei ausreichender Strömungsgeschwindigkeit zu einer trichterförmigen Luft/Wasser-Grenzfläche im Anschluss an die Eintrittsbohrung, weil die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in dem Rohr längs dessen Achse am größten ist. Der eintretende HD-Strahl trifft erst im tiefsten Punkt dieses Trichters auf das Wasser in dem Rohr. Die kinetische Energie des HD-Strahles wird dadurch besonders lärm- und spritzarm umgewandelt.

Dieser Effekt wird noch weiter unterstützt, wenn die Ringkammer über Bohrungen mit einer hinter der Stirnplatte in der Kammer ausgebildeten, scheibenförmigen Ringspaltdüse verbunden ist, die in einen Kammervorraum mündet, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Eintrittsbohrung ist. Zugleich hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass bei Aktivierung des Wasserkreislaufes durch die Kammer jedoch noch nicht aktivertem HD-Strahl aus der Eintrittsbohrung der Kammer wenig oder kein Wasser austritt.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert, in der beispielsweise gewählte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens in schematisch vereinfachter Form dargesteltlt sind. Es zeigt:

1 Eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach der Erfindung mit einer ersten Ausführungsform der den Hochdruckwasserstrahl aufnehmenden Kammer,
2 eine Frontansicht der Vorrichtung,
3 eine zweite, verbesserte Ausführungsform der wassergefüllten Kammer im Längsschnitt, und
4 eine perspektivische Darstellung der Kammer gemäß 3.
In der Vorrichtung nach 1 wird eine Werkstoffplatte, z.B. eine Glasscheibe 1, näherungsweise lotrecht stehend mittels eines aus einer Düse 2 austretenden Hochdruckwasserstrahles geschnitten. Die Glasscheibe steht auf einem Transportrollen 4 umfassenden Horizontalförderer auf und liegt gegen eine leicht geneigte Stützwand 5 an. Die Stützwand befindet sich in einem Maschinengestell 6. Derartige Stützwände, die einen reibungsarmen Horizontaltransport der Glasscheibe 1 ermöglichen, sind in Form von Rollenfeldern, Walzenfeldern und Luftkissenwänden insbesondere als Teil von Isolierglasfertigungslinien bekannt. Die Stützwand ist von einem etwa lotrecht verlaufenden Schlitz 7 unterbrochen, (vergl. 2). Etwa in Höhe des Schlitzes befindet sich vor der Stützwand eine etwa lotrechte Führungssäule 8, die auf einem Schlitten 9 die Düse 2 trägt, deren Achse zumindest annähernd rechtwinklig zu der Ebene der Glasscheibe 1 ausgerichtet ist und den Schlitz 7 durchsetzt. Die Düse 2 ist längs der Säule 8 mittels nicht dargestellter Antriebe verfahrbar und wird über einen Anschluß 3 mit Wasser unter hohem Druck, dem abrasive Partikel beigemischt sind, aus einer an sich bekannten und daher nicht dargestellten Hochdruckpumpe versorgt. Durch aufeinanderfolgendes Verfahren der Düse 2 längs der Säule 8 oder der Glasscheibe 1 mittels des Horizontalförderers 4 kann die Glasscheibe 1 längs beliebiger, aufeinander rechtwinklig stehender Linien geschnitten werden. Durch aufeinander abgestimmtes, gleichzeitiges Verfahren sowohl der Düse 2 als auch der Glasscheibe 1 können auch gebogene Schnittlinien abgefahren werden.
Der HD-Wasserstrahl durchquert den Schlitz 7 und trifft hinter der Stützwand auf eine Öffnung in einer wassergefüllten Kammer 10. Die Kammer 10 ist an einer vertikalen Säule 11 synchron zu der Düse 2 verfahrbar. In der der Stützwand 5 zugewandten Stirnwand der Kammer 10 befindet sich in der Verlängerung der Achse der Düse 2 eine Eintrittsöffnung 12 für den HD-Wasserstrahl. Die Eintrittsöffnung 12 ist über einen angedeuteten Schieber 12a mit einem nicht gezeichneten Stellantrieb verschließbar. Der Abstand der Stirnwand von der Rückseite der Stützwand 5 und der Durchmesser des angedeuteten Wasserstrahls sind übertrieben groß dargestellt. Die Kammer 10 wird aus einem Tank 13 über eine Pumpe 14, ein Filter 15 und einen Schlauch 16 über einen oberen Anschluß 10a mit Wasser versorgt. Über einen unteren Anschluß 10b läuft das Wasser zurück in den Tank 13. Eine Überlaufleitung 17 verhindert, daß in der Kammer 10 ein Überdruck entsteht.
Bei eingeschalteter Pumpe 14 wird der Schieber 12a geöffnet, unmittelbar bevor der HD-Wasserstrahl zu schneiden beginnt. Der auf der Rückseite der Glasscheibe 1 austretende HD-Strahl durchquert den Spalt in der Stützwand 5 und tritt in die wassergefüllte Kammer 10 über die Eintrittsöffnung 12 in deren Stirnwand ein. Dadurch wird die immer noch erhebliche, restliche kinetische Energie des HD-Wasserstrahles lärmarm und unter Entstehung von nur geringen Mengen an Wasserstaub umgewandelt.
2 zeigt eine stark vereinfachte Stirnansicht der Vorrichtung. Der Spalt 7 erstreckt sich über die gesamte Höhe der Stützwand 5. Die Doppelpfeile A und B symbolisieren die Bewegungsrichtung einerseits der Düse 2 längs der Führungssäule 8, andererseits der Glasscheibe 1 auf den Transportrollen 4. Die Transportrollen können in an sich bekannter Weise angetrieben sein. Statt dessen kann oberhalb der Transportrollen 4 eine angedeutete Mitnahmeeinrichtung, bestehend z.B. aus einer Führungsschiene 20, die über eine Zahnstange und einen Schrittmotor (nicht dargestellt) bewegbar ist und aus einem Saugkopf 21, der gegen die Vorderseite der Glasscheibe 1 anlegbar ist, vorgesehen sein. Derartige Transportvorrichtungen sind dem Fachmann an sich bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
Die 3 und 4 veranschaulichen eine verbesserte und bevorzugte Ausführungsform einer wassergefüllten Kammer 30, in der im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 ein zur Richtung des HD-Wasserstrahls gleichgerichteter Wasserstrom in der Kammer erzeugt wird. Hierzu umfaßt die Kammer ein Rohr 40, das von einer Halterung 41 konzentrisch umschlossen wird, die ihrerseits von einem Gehäuse 42 umgeben ist, das zwei sich diametral gegenüberliegende Wasseranschlüsse 43 und 44 hat, die in eine Ringkammer 45 münden. Die Ringkammer 45 verengt sich in Richtung der der Düse 2 zugewandten Stirnwand der Kammer 30 zu einer Ringdüse 46, die in den Anfang des Rohres 40 mündet und derart geformt ist, daß eine durch die Pfeile angedeutete Wasserströmung in dem Rohr 40 entsteht, die von der Düse 2 wegweist. Die Stirnseite des Gehäuses 42 hat eine zur Achse des Rohres 40 symmetrische, flache Ausdrehung, die über Bohrungen 48 mit der Ringdüse verbunden ist. Die Ausdrehung ist von einer Stirnplatte 49 abgedeckt, in der sich die Eintrittsöffnung 50 für den HD-Strahl befindet. Die Ausdrehung bildet zusammen mit der Stirnplatte 49 eine scheibenförmige Ringspaltdüse 51, die eine wiederm durch Pfeile in 3 angedeutete Wasserströmung entstehen läßt, die durch Abstimmung der beteiligten Querschnitte und bei ausreichender Geschwindigkeit der Wasserströmung in dem Rohr 40 dafür sorgt, daß aus der Eintrittsöffnung 50 kein oder nur sehr wenig Wasser austritt, solange der HD-Strahl nicht eingeschaltet ist. Insbesondere kann auf diese Weise eine trichterförmige Luft/Wasser-Grenzfläche im Anschluß an die Eintrittsöffnung 50 erzeugt werden. Nach dem Aktivieren des HD-Strahls trifft dieser etwa in der Achse des Rohres 40 etwa im tiefsten Punkt des Trichters auf die Wasserströmung in dem Rohr. Auf diese Weise wird die kinetische Energie des HD-Strahles besonders lärm- und spritzarm vernichtet.
Optional kann auch für die Eintrittsöffnung 50 ein Schieber (nicht dargestellt) entsprechend dem Schieber 12a in 1 vorgesehen sein.

Claims

Verfahren zum Schneiden von etwa lotrecht stehenden Werkstoffplatten mittels eines Hochdruckwasserstrahls, im Bereich dessen Austrittstelle aus der Werkstoffplatte eine wassergefüllte Kammer mit einer Eintrittsöffnung (12) für den HD-Wasserstrahl angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (12) freigegeben wird unmittelbar bevor der HD-Wasserstrahl zu schneiden beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) in einem Wasserkreislauf liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkreislauf zumindest annähernd synchron zu dem HD-Wasserstrahl ein- und ausgeschaltet wird.
Vorrichtung zum Schneiden einer etwa lotrecht stehenden Werkstoffplatte (1) mittels eines Hochdruckwasserstrahls, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer im Bereich der Austrittstelle des HD-Wasserstrahls aus der Werkstoffplatte (1) angeordneten, an einen Wasserkreislauf angeschlossenen Kammer (10) mit einer Eintrittsöffung (12) für den HD-Wasserstrahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsöffnung (12) ein Schieber (12a) zugeordnet ist, der unmittelbar bevor der HD-Wasserstrahl zu schneiden beginnt öffnet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30) ein Rohr (40) umfaßt, das von einer mindestens einen Wasserzuführanschluß (43, 44) aufweisenden Ringkammer (45) umschlossen ist, die in das Rohr (40) über eine nahe dem Eintritt (bei 50) des HD-Wasserstrahles ausgebildete Ringdüse (46) mündet, die in dem Rohr (40) eine ringförmige, annähernd gleichsinnig zu dem HD-Wasserstrahl gerichtete Wasserströmung erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (45) über Bohrungen (48) mit einer hinter der Stirnplatte (49) in der Kammer (30) ausgebildeten, scheibenförmigen Ringspaltdüse (51) verbunden ist, die in einen Vorraum (52) mündet, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Eintrittsöffnung (50) ist.