DE3937460A1

DE3937460A1 - Verfahren zum rueckstandsfreien anbringen von gratfreien durchbruechen in die wandung einer fluidleitung

Info

Publication number: DE3937460A1
Application number: DE3937460A
Authority: DE
Inventors: Walter Burboeck; Roland Freund
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1990-11-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum rückstandsfreien Anbringen von gratfreien Durchbrüchen in die Wandung einer Fluidleitung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der DE-OS 36 27 033 als bekannt hervor geht.

Diese Druckschrift zeigt am Beispiel einer Schmiermittel leitung das Anbringen von Abspritzöffnungen mittels eines Laser-Trennschnittes. Spritzdüsen an Schmiermittellei tungen, mit denen das Schmiermittel der Bedarfsstelle im freien Strahl zugeführt wird, können auch durch eine grat freie Austrittsöffnung in der Wandung der Schmiermittellei tung gebildet werden. Ein in seiner Ausbildung undefinier ter Grat am Bohrungsrand würde die Austrittsrichtung und die Strahlqualität des Schmiermittelstrahles gegenüber einer Konstruktionslage des Strahles verändern und die Strahlqualität beeinträchtigen. Außerdem dürfen keine Rück stände beim Herstellen der Austrittsöffnung in die Fluid leitung hineingelangen, weil die Gefahr besteht, daß derartige Rückstände beim Einbau der Fluidleitung in ein Aggregat in das Schmieröl gelangen und Schäden an aufeinan der gleitenden Maschinenteilen verursachen können. Auch Rohrabzweigungen oder Seitenanschlüsse für Sensoren erfor dern gratfreie Bohrungen, die keine störenden Rückstände in den Rohren hinterlassen dürfen.

Es ist bekannt, daß man mittels eines Laserstrahles einen sauberen und gratfreien Trennschnitt an Metallteilen her stellen kann, zumindest wenn die Wandstärke 2 bis 3 mm nicht übersteigt. Ein weiterer Vorteil des Laser-Trenn verfahrens besteht in den kurzen Bearbeitungszeiten und in einer guten Automatisierbarkeit eines solchen Verfahrens. Nachteilig an dem Lasertrennen, ist jedoch, daß dieses Trennverfahren nicht rückstandsfrei arbeitet, wenngleich die beim Lasertrennschneiden entstehenden Rückstände we sentlich geringer und kleiner sind als beispielsweise beim mechanischen, spanabhebenden Herausschneiden einer Aus trittsöffnung. Aus diesem Grunde sieht die eingangs zi tierte Literaturstelle vor, die Fluidleitung aus zwei Rohr halbschalen zu bilden, die Austrittsöffnungen in der einen Rohrhalbschale mittels Lasertrennschnitt anzubringen und anschließend die beiden Rohrhalbschalen zu einer vollstän digen Fluidleitung entlang von Längsnähten zusammenzu schweißen. Diese Fertigungsmethode vermeidet zwar Bearbei tungsrückstände im Innern der Fluidleitung, sie ist jedoch relativ umständlich.

Die DE-OS 35 25 702 zeigt ein Lasertrennverfahren zur An wendung auf solche Fälle, bei denen in dichtem Abstand zwei Wandungen angeordnet sind, und ein Lasertrennschnitt nur in eine der beiden Wände vorgenommen werden soll, wo gegen die andere Wand unbeschädigt bleiben soll. Es wird dort für die Fälle, in denen sich ein fester Strahladsor ber aus Gründen eines komplizierten Wendungsverlaufes nicht in den Zwischenraum einbringen läßt, vorgeschlagen, ein strömungsfähiges Adsorptionsmedium, insbesondere das Gas Schwefelhexafluorid in den Zwischenraum einzubringen. Mit dieser Vorgehensweise mögen zwar Anschmelzungen der gegenüberliegenden Wand verhinderbar sein, jedoch kann - wie Versuche der Anmelderin an Rohren gezeigt haben - da mit nicht verhindert werden, daß Ausbrandrückstände sich an der gegenüberliegenden Rohrinnenseite festsetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrunde gelegte Verfahren zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der Durch strömung des Innern der Fluidleitung mit Wasser oder einer wasserähnlichen Flüssigkeit werden die beim Anbringen des Lasertrennschnittes ins Rohrinnere abgeschleuderten Rück stände sofort abgeschreckt und weggetragen, bevor sie sich an der gegenüberliegenden Rohrinnenseite anlagern. Die solcherart aufgefangenen Bearbeitungsrückstände werden anschließend sofort vollständig aus der Fluidleitung herausgeschwemmt. Durch den in sich geschlossenen Lasertrennschnitt wird auch ein kleiner Butzen oder Deckel aus der Rohrwandung herausgetrennt; auch dieser Deckel, der nach dem Heraustrennen ins Rohrinnere hineinfällt, wird mit der Flüssigkeit herausgeschwemmt. Grundsätzlich sei angemerkt, daß das erfindungsgemäße Verfahren anstelle von Wasser auch mit anderen wasserähnlichen Flüssigkeiten arbeiten kann die folgende Eigenschaften aufweisen:

- der flüssige Zustand muß bei Raumtemperatur und Atmos phärendruck gegeben sein,
- ähnlich geringe Viskosität wie Wasser,
- chemisch beständig, insbesondere nicht brennbar,
- die Dämpfe müssen gesundheitlich unbedenklich sein,
- spezifisches Gewicht größer als 0,6 g/cm³ und
- vorzugsweise billig.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Un teransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfin dung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Aus führungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zei gen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer als Schmiermittel-Spritzleitung ausgebildeten Fluidleitung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Austrittsöffnung der Fluidleitung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte, ausschnittsweise Einzel darstellung der Fluidleitung nach Fig. 1 während der Bearbeitung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung zum erfindungs gemäßen Herstellen der Austrittsöffnungen an der Fluidleitung nach Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine beispielsweise als Schmiermittellei tung ausgebildete Fluidleitung 1, die mehrere Austrittsöff nungen 2 für Schmiermittel aufweist. An den Austrittsöff nungen 2 soll das Schmiermittel in einem definiert gerich teten und definiert bemessenen Strahl austreten und eine bestimmte Schmierstelle innerhalb eines Maschinengehäuses erreichen. Damit der Schmierstrahl diese definierte Rich tung und Strahlstärke in jedem einzelnen Fall einer Schmier mittelleitung aufweist, muß die Austrittsöffnung insbeson dere an ihrer Innenseite gratfrei ausgebildet sein. Außer dem dürfen keine Bearbeitungsrückstände in das Innere der Fluidleitung 1 eindringen, weil sonst die Gefahr besteht, daß sich derartige Fremdkörper mit dem Schmieröl vermi schen und in die zu schmierende Maschine hineingelangen können.

Zum Anbringen der Austrittsöffnung 2 in die Wandung 3 der Fluidleitung 1 wird ein Lasertrennschnitt entlang der Um fangskontur 6 der Austrittsöffnung 2 angebracht. Und zwar wird der von einem Laserkopf 4 ausgehende Laserstrahl 5 - bei einer kreisrunden Austrittsöffnung 2 - einer Kreislinie entlanggeführt, wobei ein ringförmiger Trenn schnitt entsteht, der einen runden Butzen oder Deckel aus der Wandung der Fluidleitung freilegt. Zumindest bei ge ringeren Wandstärken bis zu etwa 3 mm ist die dabei ent stehende Schnittkante sauber und gratfrei.

Um das Laser-Trennschneiden in einfacher Weise in dem darge stellten, umfangsmäßig geschlossenen Zustand der Fluid leitung 1 ausführen zu können, um aber trotzdem die unver meidbar beim Trennschneiden aus dem Schnittspalt austreten den Rückstände vom Inneren der Fluidleitung fernzuhalten, wird die Fluidleitung 1 erfindungsgemäß während des Laser trennschneidens von Flüssigkeit 7 blasenfrei durchströmt. Das von dem Laserstrahl aus dem Schnittspalt ausgebrannte Material wird in der Flüssigkeit 7 aufgefangen, abgekühlt und fortgeschwemmt, bevor die Rückstände sich an der gegen überliegenden Rohrinnenseite festsetzen können. Auch der aus der Austrittsöffnung freigelegte Butzen oder Deckel wird mit der Flüssigkeit 7 fortgeschwemmt und ausgetragen.

Um nicht zu viel Flüssigkeit aus dem bereits gelegten Trenn schnitt an der Arbeitsstelle austreten zu lassen, wird die Flüssigkeit 7 mit einem geringen Überdruck durch die Fluid leitung 1 hindurchgefördert; allerdings muß der Flüssig keitsdruck um einige Zentimeter Wassersäule höher sein als die maximale Vertikalerstreckung der Fluidleitung in Ein spannlage beim Lasertrennschneiden. Dadurch wird sicherge stellt, daß die Flüssigkeit 7 blasenfrei durch die Fluid leitung hindurchgefördert wird. Sollen mehrere Austrittsöffnungen 2 nacheinander ausgeschnitten werden, so können zur Vermeidung unnötig großer Flüssigkeitsver luste die bereits freigelegten Austrittsöffnungen durch einen aufgesetzten Stopfen z. B. aus Gummi provisorisch verschlossen werden.

Bei der Flüssigkeit kann es sich zumindest im wesentlichen um Wasser handeln; bei der Bearbeitung von Rohren aus Edel stahl oder aus Buntmetallen kann sogar völlig normales Wasser verwendet werden. Lediglich bei der Bearbeitung von Leitungen aus unlegiertem Stahl sollte das Wasser korro sionsverhindernde Zusätze enthalten.

Die in Fig. 4 dargestellte Bearbeitungseinrichtung ent hält einen Koordinatentisch 8, auf dem eine Auffangwanne 9 für die durch die zu bearbeitende Fluidleitung hindurch gepumpte Flüssigkeit befestigt ist. Innerhalb der Auffang wanne 9 sind Teile zum definierten Einspannen und flui dischen Anschließen der zu bearbeitenden Fluidleitung 1 vorgesehen. Und zwar ist ein zulaufseitiger Anschlußblock 10 und ein ablaufseitiger Anschlußblock 11 vorgesehen, in die die Fluidleitung 1 eingesteckt und mittels Dichtungen 16 abgedichtet werden kann. Der zulaufseitige Anschluß block 10 ist mit einem Zulauf 18 für Flüssigkeit 7 ver bunden, der durch die Wandung der Auffangwanne 9 hindurch geführt ist. Der ablaufseitige Anschlußblock 11 ist mit einer Steigleitung 14 versehen, die bis oberhalb der höchsten Stelle der Fluidleitung 1 hinausreicht, um einen ausreichend hohen Druck innerhalb der durch die Fluidleitung 1 hindurchströmenden Flüssigkeit sicherzustel len; andererseits soll die Steigleitung 14 auch eine ein fache Druckbegrenzung dieses Flüssigkeitsdruckes bewirken. Um die oberseitig an der Steigleitung 14 austretende Flüs sigkeit in die Auffangwanne 9 zurückleiten zu können, ist am Ende der Steigleitung 14 ein Rückleitkrümmer 15 ange bracht; das an der Steigleitung 14 austretende Wasser fließt dadurch außen in die Auffangwanne 9 zurück. Außer den beiden Anschlußblöcken 10 und 11 ist noch ein Abstütz block 13 im Innern der Auffangwanne 9 angebracht, in wel chem die zu bearbeitende Fluidleitung 1 zusätzlich form schlüssig gehalten werden kann. Nach dem Einstecken bzw. Einlegen der Fluidleitung 1 in die Anschlußblöcke 10 und 11 bzw. den Abstützblock 13 wird die Fluidleitung durch Niederhalter 12 bzw. 12′ festgespannt.

Innerhalb der Auffangwanne 9 erstreckt sich oberhalb des Bodens ein Filterboden 17, der alle Partikel aus der Flüs sigkeit 7 fernhält. Der Rücklauf 19 aus der Auffangwanne 9 für die Flüssigkeit 7 schließt unterhalb des Filterbodens 17 an, so daß nur gefilterte Flüssigkeit zulaufseitig wie der eingespeist wird.

Zur Aufrechterhaltung des Kreislaufes ist eine Pumpe 20 vorgesehen, die die Flüssigkeit 7 außerdem durch einen Durchflußmesser 21 hindurchfördert, an dem nicht nur eine Mengenmessung, sondern auch eine Mengensteuerung vorge nommen werden kann. Mittels des Handventiles 22 kann der Kreislauf, beispielsweise für Umrüstarbeiten, vollständig unterbunden werden. Für den normalen, aussetzenden Arbeits betrieb ist ein Magnetventil 23 vorgesehen. Zur Anbringung der Austrittsöffnungen in die Fluidleitung 1 wird diese in der beschriebenen Weise in die Vorrichtung eingespannt und die Maschine eingeschaltet. Dadurch wird selbsttätig die Pumpe 20 eingeschaltet und das Magnetventil 23 geöffnet, so daß Flüssigkeit durch die Fluidleitung 1 hindurchgeför dert wird. Anschließend bewegt sich der Koordinatentisch 8 derart, daß die erste Stelle der Fluidleitung 1, an der eine Austrittsöffnung angebracht werden soll, unter den Laserkopf 4 gelangt. Nach Einschalten des Laserstrahles 5 vollführt der Koordinatentisch 8 eine kleine Kreisbewegung unterhalb des ortsfest stehenden Laserkopfes 4, so daß ein Kreisschnitt in die Wandung der Fluidleitung 1 hineinge trennt wird. Nach Fertigstellung der ersten Austrittsöff nung wird der Laserstrahl 5 vorübergehend abgeschaltet und der Koordinatentisch 8 fährt an die Stelle der zweiten Austrittsöffnung, wo sich das Spiel - Laserstrahl einschal ten, Kreisringfahren, Laserstrahl abschalten - wiederholt. Zur Verhinderung des Abspritzens von Flüssigkeit an den bereits freigelegten Austrittsöffnungen werden diese durch Anlegen eines Gummistopfens, der an einem Schwenkarm ge führt sein kann vorübergehend verschlossen.

Claims

1. Verfahren zum rückstandsfreien Anbringen von gratfreien Durchbrüchen in die Wandung einer Fluidleitung,

- bei dem ein in sich geschlossener Lasertrennschnitt entlang der Umfangskontur des Durchbruches in der Wan dung der Fluidleitung angebracht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Lasertrennschneiden in einem umfangsmäßig geschlos senen Zustand der Fluidleitung (1) mit ins Innere der Fluidleitung (1) gerichteten Laserstrahl (5) durchge führt wird und
- daß während des Lasertrennschneidens die Fluidleitung (1) von Wasser oder einer wasserähnlichen Flüssigkeit (7) blasenfrei durchströmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (7) mit einem - relativ zum äußeren Umgebungsluftdruck - geringen Überdruck durch die Fluid leitung (1) hindurchgefördert wird, der die maximale Ver tikalerstreckung der Fluidleitung in Einspannlage beim Lasertrennschneiden um nur wenige Zentimeter Wassersäule übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Fluidleitung (1) hindurchgeförderte Was ser (7) korrosionsverhindernde Zusätze enthält.