DE9202022U1 - Anordnung zum Abführen des Schneidwassers einer Wasserstrahl-Bearbeitungsanlage - Google Patents

Description

PJET003/17.02.1992

Jet Cut Systems AG, 6343 Rotkreuz

Anordnung zum Abführen dee Schneidwassers einer Wasserstrahl-Bearbeitunosanlaae

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abführen des Schneidwassers einer Wasserstrahl-Bearbeitungsanlage, insbesondere einer Wasserstrahl-Schneidanlage.

Wasserstrahl-Bearbeitungsanlagen, bei welchen ein dünner Wasserstrahl mit hoher Geschwindigkeit (z.B. mit dreifacher Schallgeschwindigkeit) gegen ein Werkstück gerichtet wird und dieses z.B. trennt oder mit einer Oeffnung versieht, setzen sich in der Praxis immer mehr durch. Mit derartigen Wasserstrahl-Bearbeitungsanlagen werden die verschiedensten Materialien, wie z.B. Textilien, Ssswaren, Gummi, Metallfolien und -platten etc. geschnitten. Eine derartige Bearbeitung ist staubfrei, es bilden sich keine Gase und der berührungslos arbeitende Wasserstrahl kennt kein verschmutzen und kein verkleben.

Bei bekannten Wasserstrahl-Schneidanlagen wird das Werkstück auf ein Waben-Gitter gelegt, das die Oberseite einer Wanne abdeckt. Der gegen das Werkstück gerichtete Wasserstrahl kann z.B. vor dem Beginn der Bearbeitung neben dem Werkstück durch das Wabengitter durchtreten, wobei entweder kurzzeitig abgelenkt und dabei zerstreut wird, oder er wird in der Wanne durch den Luftwiderstand aufgrund der grösseren Entfernung zum Wannenboden derart "aufgeweitet", dass der Wannenboden beim Auftreffen nicht zerstört wird. Das dabei entstehende Geräusch ist jedoch ausserordentlich störend, was bei allen herkömmlichen Schneidanlagen zu beobachten ist.

Es sind auch sogenannte Abrasiv-Schneidverfahren bekannt, bei

denen Abraaiv-Material (z.B. Korund) feinster Körnung Wasser beigemengt und durch den Wasserstrom beschleunigt gegen ein Werkstück gerichtet wird. Um Beschädigungen der Wanne durch den wesentlich energiereicheren Strahl einer Abraeiv-Schneidanlaga zu vermeiden, wurde bereits vorgesehen, die Wanne teilweise mit Wasser zu füllen, so dass der Strahl gegen die Wasseroberfläche prallt und dabei gedämpt wird. Beim Wasserstrahl-Schneiden wurden bisher wassergefüllte Wannen nicht vorgesehen, weil der auftreffende Wasserstrahl im Gegensatz zum Abrasiv-Schneiden in einer Weise spritzt/ dass das Werkstück durchnässt und die Umgebung verspritzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also eine Anordnung zum Abführen des Schneidwassers einer Wasserstrahl-Bearbeitungsanlage zu schaffen, die bei einfachem mechanischem Aufbau, guter Wartbarkeit und geringen Kosten die Arbeitsgeräusche dämpft ohne dass dabei das Werkstück durchnässt oder beschädigt wird.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe in erster Linie gemäss Kennzeichen der Patentansprüche gelöst.

Vor allem bei Verwendung einer Ablenkanordnung, die direktes Eintreten des Wasserstrahls in die Wasseroberfläche verhindert, lässt sich ein Verspritzen des Schneidwassere vermeiden. Dies vor allem dann, wenn eine Mehrzahl von schräg zum Wasserstrahl verlaufenden Abdeckelementen so angeordnet ist, dass der Wasserstrahl praktisch ausschliesalich auf schräg zur Strahlrichtung verlaufenden Ebenen der Ablenkanordnung auftraffen kann.

Besonders bewährt haben sich dabei Anordnungen, bei denen die Abdeckelemente unter einem Winkel von 20° bis 60°, vorzugsweise von etwa 40° zum Wasserstrahl angeordnet sind. Vor

allem wenn die Ablenkelemente schuppenartig überlappend angeordnet sind, läset sich zuverlässig erreichen, das&bgr; von einem Ablenkelement zurückspritzendes Wasser von der Rückseite des danebenliegenden nächsten Ablenkelements nach unten abgewiesen wird und nicht wegspritzt. Je steiler dabei der Winkel ist, desto geringer kann der Ueberlappungsbereich sein.

Die Ablenkbleche lassen sich dabei auch in abwechselnd entgegengesetzter Richtung schräg anordnen, so dass im Querschnitt eine etwa V-förmige Ausbildung entsteht. Dabei kann sowohl zwischen den einzelnen Ablenkelementen ein Zwischenraum vorgesehen sein, durch den das Wasser abläuft oder es ist denkbar, vor allem bei sehr steiler Anordnung der Ablenkelemente eine geschlossene Oberfläche auszubilden, durch die seitlich oder durch Einzelöffnungen das Wasser nach unten ins Wasserbad abläuft.

Ersichtlicherweise können dabei auch Ablenkelemente vorgesehen werden, die selbst im Querschnitt etwa V-förmig abgewinkelt sind.

In der Praxis hat sich als Material für die Ablenkelemente vor allem rostfreier Stahl bewährt.

Das als Auflageelement in der Praxis bewährte Wabengitter lässt sich in Kombination mit einer Ablenkanordnung vorteilhaft so einsetzen, dass das Wabengitter auf die Ablenkanordnung aufgelegt oder mit dieser verbunden wird, so dass die Gesamtanordnung von Wabengitter und Ablenkanordnung als tragendes Element für die Werkstücke dient.

Die beim Schneiden entstehenden Rückstände und Verschmutzungen durch Partikel, die aus dem Werkstück herausgerissen werden, lassen sich besonders einfach entsorgen, wenn im

- 4 Wasserbad eine Filteranordnung vorgesehen ist.

Die Erfindung ist im folgenden in Ausführungabeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die schematische Schnittdarstellung einer Anordnung mit den Merkmalen der Erfindung/

Figur 2 eine Detaildarstellung aus Figur 1 im vergrösserten Maasetab/

Figur 3 und 4 verschiedene Anordnungen von Ablenkelementen mit den Merkmalen der Erfindung,

Figur 5 eine schematische Gesamtansicht einer Wasserstrahl-Bearbeitungsanlage, in der die Anordnung gemäss Figur 1 integriert ist.

Gemäss Figur 1 und Figur 5 weist eine schematisch dargestellte Wasserstrahl-Bearbeitungsanlage 1 einen Wasserstrahl-Schneidkopf 2 auf, der an einem dreidimensional verfahrbaren Halter 3 befestigt ist. Vom Schneidkopf 2 ist ein Wasserstrahl 4 gegen ein Werkstück 5 gerichtet, das durch den Wasserstrahl 4 geschnitten wird. Das Werkstück 5 liegt auf einer Wabengitter-Auflage 6 auf, durch welche der Wasserstrahl vertikal hindurchtreten kann. Die Auflage 6 liegt wiederum auf einer Ablenkanordnung 7 auf/ die aus einer Vielzahl von quer sur Auflage 6 verlaufenden, V-förmigen Ablenkelementen 8 besteht. Wie besonders gut aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die Ablenkelemente etwa V-förmig gebogene Blechstreifen mit ungleichlangen Schenkeln. Die Blechstreifen sind an den beiden Längsseiten 9a, 9b einer Halterung 9 befestigt.

Wie besonders gut aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die

beiden Seiten der Ablenkelemente unter einem Winkel O₁ bzw. O₂ zum Wasserstrahl 4 angeordnet. Der Winkel Cx₁ beträgt etwa 25° und der Winkel O₂ etwa 40*. Zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Ablenkelementen 8 ist ein Zwischenraum 10 vorgesehen, durch welchen das Wasser des Wasserstrahls 4 nach unten eindringen kann. Aufgrund der Winkelneigung und der V-förmigen Anordnung der Ablenkelemente 8 wird das auftreffende Wasser so abgelenkt, dass es sofort schräg nach unten eintritt und, wie beim Aueführungsbeispiel in Figur 2 mit dem Punkt P angedeutet, derart unterhalb der Ablenkanordnung 7 auf die Wasseroberfläche 11 auftrifft, dass Spritzwasser von der Rückseite der Ablenkelemente 8 zurückgehalten wird.

Wie in Figur 1 und 5 angedeutet ist, ist der gesamte Teil 12 unter der Wabengitter-Auflage 6 als Wanne 12 ausgebildet, so dass unter dem gesamten Arbeitsbereich des Schneidkopfs 12 ein Wasserbad 13 geschaffen wird. Beim Auftreffen des Wasserstrahls 4 auf das Wasserbad 13 wird die Strahlenergie absorbiert, ohne dass dabei laute Nebengeräusche entstehen könnten. Die Ablenkanordnung 7 schützt dabei das Werkstück 5 vor Spritzwasser von unten.

Selbstverständlich sind Anwendungsfälle möglich, in denen auf die Ablenkanordnung 7 verzichtet wird und der Wasserstrahl durch die Auflage 6 direkt in das Wasserbad 13 trifft. Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung jedoch verwirklichen, wenn die Kombination aus Wasserbad 13 und Ablenkanordnung 7 vorgesehen ist. Auflage 6 und Halterung 9 ergänzen sich gegenseitig und führen vor allem auch zu einer Versteifung der Auflagefläche. Es gibt jedoch auch hier Anwendungsfälle, bei denen auf die Auflage 6 verzichtet werden kann und das Objekt 5 direkt auf die Ablenkelemente 8 aufgelegt wird.

Figur 3 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel, bei dem eine Vielzahl schräg gestellter Ablenkelemente 8 vorgesehen ist,

die in Schlitzen an den Längsseiten 9a, 9b der Halterung 9 befestigt sind (zur Verdeutlichung ist nur ein Ausschnitt aus der Längsseite 9a der Halterung 9 dargestellt). Die Ablenkelemente 8 sind dabei unter einem Winkel &agr; von etwa 35° angeordnet. Analog dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 ergibt sich durch die schuppenartige Anordnung der Ablenkelemente 8 eine Vielzahl von Zwischenräumen 10, zwischen denen das Schneidwasser des Strahls 4 nach Ablenkung durch die Ablenkelemente 8 durchtreten kann und auf die Wasseroberfläche 11 auftrifft. Spritzwasser wird durch die Rückseite der Ablenkelemente 8 zurückgehalten.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem abwechselnd unter einem Winkel Cr₁ bzw. cc₂ angeordnete Ablenkelemente 8a, 8b vorgesehen sind. Die Ablenkelemente 8a, 8b lassen analog dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 einen Zwischenraum frei, durch den das Schneidwasser durchtreten und auf die Wasseroberfläche 11 des Wasserbads 13 auftreffen kann. Die Winkelneigung a_lr a₂ bewirkt auch bei diesem Ausführungsbeispiel, dass einerseits der Wasserstrahl 4 unter einem Winkel auftrifft, der den Verschleiss der Ablenkelemente 8a, 8b reduziert. Anderseits gewährleistet die Winkelneigung/ dass Spritzwasser von der Oberfläche 11 des Wasserbads 13 vom Werkstück 5 zurückgehalten werden.

Am Boden des Wasserbads 13 ist ein schematisch dargestellter Ablauf 16 vorgesehen, der mit einer entsprechenden Niveausteuerung und Ventilanordnung (nicht dargestellt) dafür sorgt, dass die Wasseroberfläche 11 des Wasserbads 13 stets auf dem gewünschten Niveau bleibt. Alternativ kann auch eine einfache Ueberlaufanordnung, z.B. eine Ueberlaufkante vorgesehen Bein.

Claims (8)

JL

1. Anordnung zum Abführen dee Schneidwasaers einer Wasaerstrahl-Bearbeitungsanlage (I)/ insbesondere einer Wasseretrahl-Schneidanlage, bei welcher ein zu bearbeitendes Werkstück (5) durch wenigstens einen Wasserstrahl (4) beaufschlagt und dabei bearbeitet wird/ dadurch gekennzeichnet/ dass in Richtung de3 Wasserstrahls (4) gesehen hinter dem Werkstück (5) ein Wasserbad (13) vorgesehen ist, in welches das Wasser des Wasserstrahls (4) direkt oder indirekt eintritt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ dass zwischen Werkstück (5) und Wasserbad (13) eine Ablenkanordnung {7) mit einer Mehrzahl von schräg zum Wasserstrahl (4) verlaufenden Ablenkelementen (8, 8a, 8b) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (8, 8a, 8b) unter einem Winkel a, (X₁, CX₂ von 20* bis 60* zum Wasserstrahl (4) angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3/ dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (8, 8a, 8b) unter einem Winkel a, a_u Ct₂ von etwa 35° zum Wasserstrahl (4) angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkelemente (8) im Querschnitt etwa V-förmig abgewinkelt sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekannzeichnet, dass die Abdeckelemente (8, 8a, 8b) in Richtung des Wasserstrahls (4) schuppenartig überlappend

und mit einem schräg verlauf enden' Zwischenraum (10) zum Durchleiten dea Schneidwassers angeordnet sind.

7. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckelemente (8/ 8a, 8b) aus Metall, insbesondere aus Rostfreiem Stahl gefertigt sind.

8. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ablenkanordnung (7) und dem Wasserstrahl (4) eine gitterartige Auflage (6) für das Werkstück (5) vorgesehen ist.