DE102006027131A1

DE102006027131A1 - Wasserstrahlschneidevorrichtung mit Sensor und Verfahren und Schneidkopf dazu

Info

Publication number: DE102006027131A1
Application number: DE102006027131A
Authority: DE
Original assignee: H G RIDDER AUTOMATISIERUNGS GM; Hg Ridder Automatisierungs GmbH
Current assignee: H G RIDDER AUTOMATISIERUNGS GM; Hg Ridder Automatisierungs GmbH
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-11-29

Abstract

Eine Wasserstrahlschneidevorrichtung mit einem Schneidkopf, der in einer Halterung angebracht ist, mit einem Sensor und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Schneidkopfes, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor beim Einbringen eines Startlochs in ein zu bearbeitendes Werkstück an den Materialdurchschlag erfasst und eine Signal an die Steuereinrichtung liefert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstrahlschneidevorrichtung mit einem Schneidkopf, der in einer Halterung angebracht ist, mit einem Sensor und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Schneidkopfes sowie ein Verfahren zur Einbringung eines Startlochs unter Verwendung einer solchen Wasserstrahlschneidevorrichtung sowie ein Verfahren nach Anspruch 8 und einen Schneidkopf nach Anspruch 11.
Wasserstrahlschneidevorrichtungen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie sind ferner bekannt aus DE 44 38 541 C2 , DE 44 22 769 C2 und DE 44 22 691 C2 , in denen Sensoren zu unterschiedlichen Zwecken zum Einsatz kommen. So sind Sensoren bekannt, die eine Kollisionsgefahr mit der Oberfläche eines Werkstücks erfassen oder aber Sensoren, die den Abstand zwischen Schneidkopf und Werkstoffoberfläche erfassen.
Beim Einbringen eines punktuellen, rotativen, linearen Startlochs in ein Werkstück wird an einer vorgesehenen Stelle ein Massestrahl, das heißt, Reinwasserstrahl oder Abrasivstrahl, auf die Werkstückoberfläche gerichtet. Ein Abstandssensor misst den Abstand des Schneidkopfes zur Werkstückoberfläche und ein möglicherweise vorhandener Kollisionssensor hat dabei keine Funktion. Die für das Einbringen des Startlochs benötigte Zeit hängt ab von der Materialbeschaffenheit des Werkstücks und von der Dicke des Werkstücks. In der Regel wird der Schneidkopf an die Position gefahren, an der das Startloch in das Werkstück eingebracht werden soll. Die Wasserstrahlschneidevorrichtung wird dann eingeschaltet, und es wird ein Massestrom auf den Punkt der Werkstückoberfläche gerichtet, an dem das Startloch in dem Werkstück ausgebildet werden soll. Erst nach dem Einbringen des Startlochs beginnt der eigentliche Schneidvorgang. Der Massestrom wird ohne Zeitbeschränkung auf den gleichen Punkt ausgerichtet, um sicher zu gehen, dass das Startloch in dem Werkstück vollständig ausgebildet wird. Zur Erfassung des Zeitpunktes, an dem das Startloch vollständig ausgebildet ist und der eigentliche Schneidvorgang beginnen kann, wird mit Hilfe einer optischen und/oder akustischen Wahrnehmung erfasst.
Aufgrund einer doch relativ langen Zeitdauer, die verstreichen muss, bevor ein Startloch voll ausgebildet ist, ist nie sicher gestellt, dass der Augenblick des Materialdurchschlags optisch oder akustisch wahrgenommen wird. So wird regelmäßig eine sehr viel längere Zeit für das Einbringen des Startlochs verstreichen und eine sehr viel größere Menge Wasser und Abrasivmittel verbraucht, als dies eigentlich für die Einbringung des Startlochs notwendig wäre. Darüber hinaus verzögert sich der Beginn des eigentlichen Schneidevorganges entspre chend.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die eingangs genannte Wasserstrahlschneidevorrichtung so weiter zu bilden, dass der Augenblick eines Materialdurchschlags automatisch erfasst wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sensor beim Einbringen eines Startlochs in ein zu bearbeitendes Werkstück ein Materialdurchschlag erfasst und ein Signal an die Steuereinrichtung liefert.
Die Lieferung des Signals an die Steuerung erfolgt unabhängig davon, wie viele Schneidköpfe parallel im Einsatz sind. Durch diese Maßnahme wird eine erhebliche Zeiteinsparung beim Einbringen des Startlochs bzw. jedes Startlochs erhalten und der Materialverbrauch auf der Seite des Schneidmittels deutlich reduziert.
Unmittelbar nach der Erfassung des Materialdurchschlags kann die Steuereinrichtung den Schneidkopf zur Durchführung des eigentlichen Schneidvorgangs in Betrieb setzen. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung bedarfsweise auch die Zufuhr des Schneidmittels unterbrechen oder den Betrieb des Schneidkopfes unterbrechen. Mit der Automatisierung der Erfassung des Materialdurchschlags gibt es viele neue Steuermöglichkeiten, um bestimmte Betriebsablaufverfahrens optimiert durchzuführen.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Sensor am Trägerteil oder an anderen, in der Nähe des Schneidkopfes liegenden Bauteilen angeordnet ist, das heißt, in einem deutlichen Abstand zu dem Werkstück, so dass dieser leicht geschützt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass dieser Sensor ein Sensor ist.
Einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Wasserstrahlschneidevorrichtung im Bereich eines Schneidkopfes;
2 eine schematische Draufsicht auf den Teil der in 1 dargestellten Wasserstrahlschneidevorrichtung.
In 1 ist schematisch eine Schnittansicht von der Seite eines Teils einer Wasserstrahlschneidevorrichtung 1 dargestellt. Zu sehen ist eine Halterung 3, in der ein Schneidkopf 5 passgenau festgelegt ist. Der Schneidkopf 5 umfasst eine Misskammer 7 sowie ein Schneidrohr 9. Ein freies Ende 9.1 des Schneidrohrs 9 ist im Betrieb unmittelbar über einer Werkstückoberfläche 11 angeordnet.
Die Mischkammer 7 weist einen Zuführanschluss 7.1 auf, an den eine Zuführleitung (nicht dargestellt) für ein Abrasivmittel 13 angeschlossen ist. Auf der Oberseite der Mischkammer 7 ist eine Einlassöffnung 7.2 für einen Fluidstrahl 12 bzw. Wasserstrahl ausgebildet. Die Einlassöffnung 7.2 ist mit dem Schneidrohr 9 ausgerichtet, derart, dass der Fluidstrahl koaxial mit diesem verlaufen kann. Oberhalb der Einlassöffnung 7.2 befindet sich eine Zuführeinrichtung für das Fluid, zum Beispiel Wasser, eine andere Flüssigkeit als Wasser oder ein Gas oder ein Flüssigkeit/Gas-Gemisch.
In der in 1 dargestellten Situation schneidet ein Wasserstrahl mit dem zugeführten Abrasivmittel 13 ein Startloch in ein Werkstück 11. Das Startloch 15 ist in 1 noch nicht voll ausgebildet, das heißt, der Fluidstrahl 12 mit dem Abrasivmittel 13 hat das Werkstück 11 noch nicht durchschlagen.
Im Bereich des Schneidkopfes 5 ist ein Sensor 17 angebracht. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensor ein Sensor oder Sensor. Der Sensor 17 hat eine Erfassungsachse 19, die durch einen Doppelpfeil angegeben ist und zur sensorischen Erfassung des Materialdurchschlags parallel zur Wirkrichtung des Schneidkopfes (3) ausgerichtet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Sensor 17 auf der Halterung 3 angebracht. In 2 ist die Position des Sensor 17 auf der Halterung 3 besser dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 17 auch an einer anderen Stelle im Bereich des Schneidkopfes 5 angebracht sein. Die in 1 und 2 dargestellte Lage hat den Vorteil, dass der Sensor 17 an einer vor Spritzwasser geschützten Stelle positioniert ist.
Der Sensor 17 misst die relative Bewegung der Halterung 3 und somit des Schneidkopfes 5, indem die auf seine Masse wirkende Trägheitskraft bestimmt wird. Damit lassen sich Vibrationen an der Halterung 3 erfassen. Diese liegen im Verlauf des Einbringens der Startbohrung 15 in einem vorbestimmten Messbereich. In dem Moment des Durchschlags verändert sich die auf die Masse wirkende Trägheitskraft, so dass sich die Bewegungen und somit auch die Vibrationen aus dem vorbestimmten Messbereich hinaus bewegen.
Als Sensor 17 kann jeder beliebige im Stand der Technik bekannte Sensor verwendet werden. Bekannte Bauformen für Sensoren 17 sind elektrische Sensoren, Sensoren mittels Dehnungsmessstreifen, mittels magnetischer Induktion oder aber sogenannte Micro-Elektro- Mechanische Systeme (MEMS) aus Silizium in Miniaturbauweise.
Bei der Erfassung des Durchschlags, das heißt, bei vollständigem Einbringen der Startbohrung 15 in das Werkstück 11, gibt der Sensor 17 ein Signal an eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt), um entweder mit dem eigentlichen Schneidvorgang zu beginnen oder den Schneidvorgang zu stoppen. Falls nach einer Karenzzeit keine Durchdringung erfolgt ist, liegt eine Störung vor. oder die Wasserstrahlschneidevorrichtung 1 abzuschalten. Die Funktionsweise von Steuereinrichtungen für Wasserstrahlschneidevorrichtungen ist Stand der Technik und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Claims

Wasserstrahlschneidevorrichtung mit wenigstens einem Schneidkopf, der in einer Halterung angebracht ist, mit einem Sensor und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Schneidkopfes, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17) beim Einbringen eines Startlochs (15) in ein zu bearbeitendes Werkstück (11) an den Materialdurchschlag erfasst und ein Signal an die Steuereinrichtung liefert.
Wasserstrahlschneidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung bei Erhalt des Signals den Schneidvorgang beginnt.
Wasserstrahlschneidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung bei fehlendem Signal den Schneidvorgang unterbricht.
Wasserstrahlschneidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17) an der Halterung (5) angeordnet ist.
Wasserstrahlschneidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17) ein Bewegungssensor ist.
Wasserstrahlschneidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (17) eine Erfassungsachse hat, die parallel zur Wirkrichtung des Schneidkopfes verläuft.
Verfahren zum Einbringen eines punktuellen, rotativen, linearen Startlochs in ein mit einer Wasserstrahlschneidevorrichtung zu bearbeitendes Werkstück mit Hilfe eines Schneidkopfes, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einbringens des Startlochs (15) ein Materialdurchschlag sensorisch erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die sensorische Erfassung als Materialsdurchschlags die Erfassungsachse (19) eines Sensors (17) parallel zur Wirkrichtung des Schneidkopfes (3) ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (17) ein Bewegungssensor ausgewählt wird.
Schneidkopf für eine Schneidvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Sensor (17) mit einer Erfassungsachse (19) parallel zur Wirkrichtung des Schneidkopfes (3).