DE202008017821U1 - Laser processing machine with means for wetting and / or for cooling a tube inner wall - Google Patents

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Abstract

Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten eines Rohres (4) mittels eines Laserstrahls, mit Mitteln zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) vor oder während der Laserbearbeitung mittels eines Fluids, wobei die Mittel zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) eine Düse (9) für Fluid aufweisen, die in das Rohr (4) in dessen Längsrichtung eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (9) in Längsrichtung des Rohres (4) vor der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls angeordnet ist und einen Fluidkegel erzeugt, welcher auf die Rohrinnenwand (2) sowohl auf Höhe der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls als auch an der Seite auftrifft, welche der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls diametral gegenüberliegt.Laser processing machine for processing a pipe (4) by means of a laser beam, with means for wetting and / or cooling the pipe inner wall (2) before or during the laser machining by means of a fluid, wherein the means for wetting and / or cooling the pipe inner wall (2) a nozzle (9) for fluid introduced into the tube (4) in its longitudinal direction, characterized in that the nozzle (9) is arranged in the longitudinal direction of the tube (4) in front of the processing point of the laser beam and generates a fluid cone, which impinges on the tube inner wall (2) both at the level of the processing point of the laser beam and on the side which is diametrically opposite the processing point of the laser beam.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten eines Rohres mittels eines Laserstrahls, mit Mitteln zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand vor oder während der Laserbearbeitung mittels eines Fluids, wobei die Mittel zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand eine Düse für Fluid aufweisen, die in das Rohr in dessen Längsrichtung eingeführt ist.The The invention relates to a laser processing machine for processing a tube by means of a laser beam, with means for wetting and / or for cooling the pipe inner wall before or during the laser processing by means of a fluid, wherein the means for Wetting and / or for cooling the pipe inner wall a nozzle for fluid flowing into the tube in its longitudinal direction is introduced.

Beim Laserschneiden kommt es vor, dass Spritzer oder Schlacke im Inneren des bearbeiteten Werkstückes der Schnittkante gegenüberliegend an dem Werkstück anhaften. Dies macht eine kostenintensive Nachbearbeitung des Werkstückes beispielsweise durch Sandstrahlen erforderlich. Derartige Probleme treten insbesondere an Werkstücken aus Edelstahl auf.At the Laser cutting happens that splash or slag inside the machined workpiece of the cutting edge opposite adhere to the workpiece. This makes a costly Post-processing of the workpiece, for example by sandblasting required. Such problems occur especially on workpieces made of stainless steel.

Ebenso können Verfärbungen, die durch einen Laserenergieüberschuss beim Einstechen oder Schneiden an der einer Schnittkante gegenüberlie genden Seite des Werkstückes verursacht werden zu einer kostenintensiven Nachbearbeitung beispielsweise durch Schleifen oder Polieren führen. An Rohren mit großer Wandstärke und filigranen Konturen kann es in Folge der starken Erwärmung im Material zu Ausbrennungen kommen. Derartige Probleme treten insbesondere an Werkstücken aus Baustahl auf.As well can discolorations caused by a laser energy surplus when piercing or cutting at a cutting edge gegenüberlie ing Side of the workpiece can be caused to a costly Post-processing, for example, by grinding or polishing. On pipes with large wall thickness and filigree Contours may increase as a result of the intense warming in the material Burns come. Such problems occur in particular Workpieces made of structural steel.

EP 1 454 700 A1 schlägt eine starre Kühl- und/oder Spüllanze vor. Die Lanze wird in ein zu bearbeitendes Werkstück eingeführt und ermöglicht eine Absaugung und Kühlung. Ein Gas-/Luft-Gemisch wird zum Binden von Schlacke innerhalb der Lanze genutzt. EP 1 454 700 A1 proposes a rigid cooling and / or Spüllanze before. The lance is inserted into a workpiece to be machined and allows extraction and cooling. A gas / air mixture is used to bind slag within the lance.

Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bekannt aus JP 62-183985 A sowie aus JP 11-090661 A .Generic prior art is known from JP 62-183985 A as well as out JP 11-090661 A ,

JP 62-183985 A beschreibt eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Plattieren von Stahlrohren. Pulver für die Plattierung wird auf die Außenwand des Rohres aufgebracht und mittels eines Laserstrahls geschmolzen. Im Rohrinnern wird Kühlwasser mittels einer am Ende einer Leitung angebrachten Düse in Richtung auf die Bearbeitungsstelle des Laserstrahls auf die Rohrinnenwand aufgesprüht. JP 62-183985 A describes an apparatus and method for plating steel pipes. Powder for plating is applied to the outer wall of the tube and melted by means of a laser beam. In the interior of the tube cooling water is sprayed by means of a nozzle attached to the end of a line in the direction of the processing point of the laser beam on the pipe inner wall.

JP 11-090661 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laserschneiden von Rohren. Zur Rohrbearbeitung wird ein Laserstrahl von außen auf die Rohrwand gerichtet. Während des Schneidprozesses ist eine Leitung für kühlende Luft so weit in das Rohrinnere eingeschoben, dass eine Düse an dem in Einschubrichtung gelegenen Ende der Leitung jenseits der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls angeordnet ist. An der Düse austretende kühlende Luft wird entgegen der Einschubrichtung der Leitung gelenkt und passiert infolgedessen die Bearbeitungsstelle des Laserstrahls. JP 11-090661 A discloses an apparatus and method for laser cutting tubes. For tube processing, a laser beam is directed from the outside to the tube wall. During the cutting process, a duct for cooling air is inserted into the tube interior so far that a nozzle is arranged at the insertion end of the duct beyond the processing point of the laser beam. Cooling air exiting at the nozzle is directed counter to the insertion direction of the line and consequently passes through the processing point of the laser beam.

Bearbeitungsbedingte Anhaftungen im Rohrinneren noch wirksamer zu verhindern, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.Conditional processing To prevent adhesions inside the pipe even more effectively is the task of present invention.

Diese Aufgabe wird durch die Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Im Falle der Erfindung wird die Düse für das Fluid zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand in Rohrlängsrichtung vor der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls angeordnet. Von dort aus richtet die Düse einen Fluidkegel sowohl auf Höhe der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls als auch der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls diametral gegenüberliegend auf die Rohrinnenwand. Das Benetzungs- und/oder Kühlmedium kann in optimal dosierter Menge eingebracht werden. Die Benetzung und/oder Kühlung des betreffenden Rohres ist zu unterschiedlichen Zeitpunkten möglich. Bei einer Benetzung beziehungsweise Kühlung während der Laserbearbeitung kann eine direkte Kühlung der Schnittkante erfolgen. Das Fluid kann außerdem zu der Seite geführt werden, welche der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls gegenüberliegt. Das Anhaften von Materialspritzern insbesondere bei Werkstücken aus Edelstahl (VA) wird verhindert. Bei der Baustahlbearbeitung tritt ein geringerer Wärmeverzug auf und/oder die Schnittqualität wird verbessert. Bei einer gleichzeitig mit der Laserbearbeitung erfolgenden Benetzung und/oder Kühlung werden Prozessrauche gebunden. Infolgedessen ist es denkbar, dass auf Einheiten zum Absaugen von Prozessrauchen verzichtet werden kann.These The object is achieved by the laser processing machine according to claim 1 solved. In the case of the invention, the nozzle for the fluid for wetting and / or for cooling the pipe inner wall in the tube longitudinal direction in front of the processing point of the laser beam arranged. From there, the nozzle directs a fluid cone both at the level of the processing point of the laser beam and the processing point of the laser beam diametrically opposite the pipe inner wall. The wetting and / or cooling medium can be introduced in optimally dosed amount. The wetting and / or cooling of the pipe in question is too different Times possible. In a wetting or Cooling during laser processing can be a direct cooling of the cutting edge done. The fluid can also be led to the page which the Machining point of the laser beam opposite. The Adherence of material splashes, especially for workpieces made of stainless steel (VA) is prevented. In the construction steel processing occurs less heat distortion and / or the quality of cut will be improved. At one at the same time as laser processing subsequent wetting and / or cooling become process fumes bound. As a result, it is conceivable that on suction units can be dispensed with by process smoking.

Im Falle einer bevorzugten Erfindungsbauart ist ein Schlauchsystem zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand vorgesehen, dessen flexibler Schlauch mit Hilfe von Druckluft in das zu bearbeitende Werkstück eingeführt und dort positioniert werden kann (Anspruch 2). Das Schlauchsystem ermöglicht es, die Benetzung und/oder Kühlung entweder während Bearbeitungsnebenzeiten oder während der Laserbearbeitung durchzuführen.in the Case of a preferred Erfindungsbauart is a hose system provided for wetting and / or cooling of the pipe inner wall, its flexible hose with the help of compressed air in the processed Workpiece introduced and positioned there can (claim 2). The hose system allows the Wetting and / or cooling either during processing auxiliary times or during laser processing.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung dient zum Einführen und Positionieren des Schlauches eine an einem Schlauchende vorgesehene Düse mit Mitteln zum Rückstau der Druckluft (Anspruch 3).In Another preferred embodiment of the invention is used for insertion and positioning the hose one provided at a hose end Nozzle with means for backflow of compressed air (claim 3).

Ein doppelwandig ausgebildeter Schlauch (Anspruch 5) ermöglicht es, dass sowohl Druckluft als auch Fluid zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand zu der Düse am Schlauchende strömen können. Bei dem Fluid muss es sich nicht zwingend um Kühlwasser handeln. Denkbar sind auch ein Wasser-/Öl-Gemisch, Wasser mit Spülmittel etc.A double-walled hose (claim 5) allows both compressed air and fluid for wetting and / or cooling of the pipe inner wall to flow to the nozzle at the hose end. The fluid does not necessarily have to be cooling water. Also conceivable are a water / oil mixture, water with detergent Etc.

Im Falle einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schlauchsystem eine Aufrolleinheit für den Schlauch (Anspruch 6). Mittels der Aufrolleinheit kann der Schlauch bevorratet und straff gehalten werden.in the Case of a further preferred embodiment of the invention The hose system includes a reel unit for the Hose (claim 6). By means of the reeling unit, the hose stockpiled and kept tight.

Die Mittel zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand können an der Laserbearbeitungsmaschine beliebig angeordnet sein. Denkbar sind eine Anordnung auf einer Vorschubstation für Werkstücke oder auf einer Beladevorrichtung für Werkstücke (Ansprüche 7, 8).The Means for wetting and / or for cooling the pipe inner wall can be arranged arbitrarily on the laser processing machine be. Conceivable are an arrangement on a feed station for Workpieces or on a loading device for workpieces (Claims 7, 8).

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:One preferred embodiment of the invention is in the Figures shown and will be described below with reference to FIGS. Show it:

1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Benetzung und/oder zur Kühlung einer Rohrinnenwand mit einem Fluid, 1 a side view of a device for wetting and / or cooling a pipe inner wall with a fluid,

2 einen Längsschnitt durch das Rohr gemäß 1 und 2 a longitudinal section through the pipe according to 1 and

3 einen Längsschnitt durch die Düse der Vorrichtung gemäß 1. 3 a longitudinal section through the nozzle of the device according to 1 ,

Gemäß 1 sind Mittel in Form einer Vorrichtung 1 zur Benetzung und/oder zur Kühlung einer Rohrinnenwand 2 auf einer für ein Rohr 4 vorgesehenen Vorschubstation 3 einer Laserbearbeitungsmaschine angeordnet. Das Rohr 4 wird von einer Spannvorrichtung 5 gehalten. Die Abmessungen der Vorrichtung 1 beziehungsweise die Abmessungen, insbesondere der maximale Außendurchmesser des Schlauchsystems sind derart gewählt, dass eine Bearbeitung von kleinen Profildurchmessern (minimaler Innendurchmesser von 10 bis 12 mm) möglich ist.According to 1 are means in the form of a device 1 for wetting and / or for cooling a pipe inner wall 2 on one for a pipe 4 provided feed station 3 arranged a laser processing machine. The pipe 4 is from a tensioning device 5 held. The dimensions of the device 1 or the dimensions, in particular the maximum outer diameter of the hose system are chosen such that a machining of small profile diameters (minimum inner diameter of 10 to 12 mm) is possible.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Aufrolleinheit 6 mit einer Trommel für einen Schlauch 7, der in das Rohr 4 eingeführt ist. Die Aufrolleinheit 6 sorgt dafür, dass der Schlauch 7 nicht in direkten Kontrakt mit dem aus einem Laserbearbeitungskopf austretenden Laserstrahl kommt. Zum Aufrollen beziehungsweise Herausfahren des Schlauchs 7 aus dem Rohr 4 dient ein motorischer Antrieb 10.The device 1 includes a roll-up unit 6 with a drum for a hose 7 in the pipe 4 is introduced. The reeling unit 6 ensures that the hose 7 does not come into direct contract with the emerging from a laser processing head laser beam. For rolling up or retracting the hose 7 out of the pipe 4 serves a motor drive 10 ,

Wie in 2 dargestellt, kühlt ein feiner Wasserstrahl 11 das Rohr 4 sowie Schlacke, die bearbeitungsbedingt anfällt. Der an der Düse 9 erzeugte Rückstau hält die Düse 9 auf Position. Die Düse 9 wird kurz vor der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls stationär gehalten und benetzt beziehungsweise kühlt von dort aus die Schneidfront sowie den der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls diametral gegenüberliegenden Bereich der Rohrinnenwand 2.As in 2 shown, cools a fine jet of water 11 the pipe 4 as well as slag, which accumulates due to processing. The one at the nozzle 9 generated backwater stops the nozzle 9 on position. The nozzle 9 is held stationary just before the processing point of the laser beam and wets or cools from there the cutting front and the processing of the laser beam diametrically opposite region of the pipe inner wall 2 ,

Gemäß 3 ist der Schlauch 7 doppelwandig ausgebildet und flexibel. Über einen ersten Kanal 15 des Schlauchs 7 wird einer Düse 9 an dem im Inneren des Rohres 4 liegenden Schlauchende Fluid zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand 2 zugeführt. Ein zweiter Kanal 14 des Schlauchs 7 wird von Druckluft, beispielsweise von an der Laserbearbeitungsmaschine ohnehin verfügbarer Druckluft, durchströmt. Mit Hilfe der Druckluft kann der Schlauch 7 in das Rohr 4 eingeschoben werden.According to 3 is the hose 7 double-walled and flexible. About a first channel 15 of the hose 7 becomes a nozzle 9 on the inside of the tube 4 lying hose end fluid for wetting and / or for cooling the pipe inner wall 2 fed. A second channel 14 of the hose 7 is traversed by compressed air, for example, on the laser processing machine already available compressed air. With the help of compressed air, the hose 7 in the pipe 4 be inserted.

3 zeigt außerdem die Düse 9, welche die zentrale Einheit der Vorrichtung 1 bildet. Die Düse 9 weist einen Ringspalt 12 für Druckluft und eine Düsenöffnung 13 für Wasser auf. Der Ringspalt 12 und die Düsenöffnung 13 schließen sich an die im Innern des Schlauchs 7 verlaufenden Kanäle 14 und 15 für Druckluft und Wasser an. Das zugeführte Wasser dient der Benetzung und/oder Kühlung der Rohrinnenwand 2. Die Druckluft bewegt die Düse 9 über Rückstoß in das Rohr 4 und tritt entgegen der Einführungsrichtung der Düse 9 aus. Die Düse 9 kann bei Bedarf gewechselt werden. Die Düsenöffnung 13 erzeugt einen konzentrischen und folglich kegelförmigen Wasserstrahl, welcher sowohl die Schneidfront als auch die gegenüberliegende Seite der Rohrinnenwand 2 benetzt und/oder kühlt. Die sich am Schlauchende befindende Düse 9 hält den Schlauch 7 durch Rückstau auf Spannung, reguliert den Fluidstrom und bringt das Fluid auf die Rohrinnenwand 2 auf. 3 also shows the nozzle 9 which is the central unit of the device 1 forms. The nozzle 9 has an annular gap 12 for compressed air and a nozzle opening 13 for water. The annular gap 12 and the nozzle opening 13 close to the inside of the hose 7 running channels 14 and 15 for compressed air and water. The supplied water is used for wetting and / or cooling the pipe inner wall 2 , The compressed air moves the nozzle 9 about recoil in the pipe 4 and enters the direction of insertion of the nozzle 9 out. The nozzle 9 can be changed if necessary. The nozzle opening 13 creates a concentric and consequently conical water jet, which both the cutting front and the opposite side of the pipe inner wall 2 wets and / or cools. The nozzle located at the end of the hose 9 holds the hose 7 by back pressure on, regulates the fluid flow and brings the fluid to the tube inner wall 2 on.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • - JP 11-090661 A [0005, 0007] - JP 11-090661 A [0005, 0007]

Claims (8)

Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten eines Rohres (4) mittels eines Laserstrahls, mit Mitteln zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) vor oder während der Laserbearbeitung mittels eines Fluids, wobei die Mittel zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) eine Düse (9) für Fluid aufweisen, die in das Rohr (4) in dessen Längsrichtung eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (9) in Längsrichtung des Rohres (4) vor der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls angeordnet ist und einen Fluidkegel erzeugt, welcher auf die Rohrinnenwand (2) sowohl auf Höhe der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls als auch an der Seite auftrifft, welche der Bearbeitungsstelle des Laserstrahls diametral gegenüberliegt.Laser processing machine for processing a pipe ( 4 ) by means of a laser beam, with means for wetting and / or for cooling the pipe inner wall ( 2 ) before or during the laser machining by means of a fluid, wherein the means for wetting and / or for cooling the pipe inner wall ( 2 ) a nozzle ( 9 ) for fluid entering the tube ( 4 ) is inserted in its longitudinal direction, characterized in that the nozzle ( 9 ) in the longitudinal direction of the tube ( 4 ) is arranged in front of the processing point of the laser beam and generates a fluid cone, which on the pipe inner wall ( 2 ) impinges both at the level of the processing point of the laser beam and on the side which is diametrically opposite the processing point of the laser beam. Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) durch ein Schlauchsystem zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) ausgebildet sind, welches einen flexiblen Schlauch (7) umfasst, der seinerseits mit Hilfe von Druckluft in das zu bearbeitende Rohr (4) eingeführt und dort positioniert werden kann.Laser processing machine according to claim 1, characterized in that the means for wetting and / or for cooling the pipe inner wall ( 2 ) by a hose system for wetting and / or for cooling the pipe inner wall ( 2 ) are formed, which a flexible hose ( 7 ), which in turn with the aid of compressed air in the pipe to be machined ( 4 ) can be introduced and positioned there. Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (9) an einem Ende des Schlauchs (7) vorgesehen ist und Mittel zum Rückstau der Druckluft aufweist.Laser processing machine according to claim 2, characterized in that the nozzle ( 9 ) at one end of the hose ( 7 ) is provided and has means for backflow of the compressed air. Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (9) einen Ringspalt (12) für Druckluft aufweist.Laser processing machine according to claim 3, characterized in that the nozzle ( 9 ) an annular gap ( 12 ) for compressed air. Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (7) doppelwandig ausgebildet ist und einen ersten Kanal (14) für Druckluft sowie einen zweiten Kanal (15) für das Fluid zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) aufweist.Laser processing machine according to one of the preceding claims, characterized in that the hose ( 7 ) is double-walled and a first channel ( 14 ) for compressed air and a second channel ( 15 ) for the fluid for wetting and / or for cooling the pipe inner wall ( 2 ) having. Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchsystem eine Aufrolleinheit (6) für den Schlauch (7) umfasst.Laser processing machine according to one of the preceding claims, characterized in that the hose system has a take-up unit ( 6 ) for the hose ( 7 ). Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Vorschubstation (3) für Rohre (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) im Bereich der Vorschubstation (3) angeordnet sind.Laser processing machine according to one of the preceding claims, with a feed station ( 3 ) for pipes ( 4 ), characterized in that the means for wetting and / or for cooling the pipe inner wall ( 2 ) in the area of the feed station ( 3 ) are arranged. Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Beladestation für Rohre (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Benetzung und/oder zur Kühlung der Rohrinnenwand (2) im Bereich der Beladestation angeordnet sind.Laser processing machine according to one of the preceding claims, with a loading station for pipes ( 4 ), characterized in that the means for wetting and / or for cooling the pipe inner wall ( 2 ) are arranged in the region of the loading station.
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