EP0140870B1

EP0140870B1 - Fluid jet-cutting device

Info

Publication number: EP0140870B1
Application number: EP19840890163
Authority: EP
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Cadek; Erich Jaritz; Franz Windisch
Original assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Current assignee: Vereinigte Edelstahlwerke AG
Priority date: 1983-09-06
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1987-11-11
Also published as: EP0140870A1; DE3467322D1; AT379103B; ATA317583A

Description

In den letzten Jahren wurden für randsauberes Schneiden und Trennen verschiedener, mit bisher üblichen Stanz- und Schneidwerkzeugen nur schlecht oder praktisch nicht schneidbarer Materialien Verfahren entwickelt, bei welchen ein aus einer Düse mit hoher Geschwindigkeit ausgepreßter Strahl eines unter Druck von mehreren hundert bis 5 000 bar, üblicherweise von 1 500 bis 4000 bar, stehenden flüssigen Mediums, meist Wasser, die Schneidfunktion übernimmt. Aus den DE-OS 28 13 499 und 29 35 828 sind Flüssigstrahlschneideinrichtungen mit Arbeitstisch bekannt geworden, bei welchen der Schneidkopf und damit der Schneidstrahl mittels programmgesteuerten Koordinatenantriebs entlang des gewünschten Schnittverlaufes erfolgen kann. Solche aufwendige Automaten sind besonders für die Fertigung größerer Serien von, meist größere Dimensionen aufweisenden Teilen vorgesehen. Es wurde gefunden, daß für kleinere Serien mit oft komplizierten Schnittverläufen händisch führbare Flüssigstrahl-Schneidgeräte, z. B. mit Handgriffen, wesentlich flexibler und weniger aufwendig einsetzbar sind, wobei der Schneidkopf entlang vorgegebener Formen, Führungen, Schablonen, Kulissen od. dgl., welche den im Material zu schneidenden Konturen entsprechend ausgebildet sind, bewegt wird. Dabei ist es, wie sich zeigte, vorteilhaft, wenn der Düsenkopf im Düsennahen Bereich vom Bedienungsmann an eine Führungskurve, z. B. gegen den Rand einer Schablone gedrückt und gleichzeitig dieser Führungskurve, z. B. dem Schablonenrand entlang geschoben werden kann. Es können am Düsenkopf z. B. mit dem Schablonenrandbereich kooperierende Vorsprünge od. dgl. vorgesehen sein, sodaß beim Vorschub eine Art « Einhängen bzw. « Abstützen » des Düsenkopfes an einer Führung, z. B. am Randbereich einer Schablone erfolgen kann. Beim Schneiden ist der Düsenkopf möglichst satt an eine Führungslinie bzw. -fläche anzudrücken, wobei unter Überwindung der Gleitreibung zwischen Düsenkopfaußenfläche und Führungsfläche gleichmäßiger Vorschub erfolgen soll. Hat z. B. der an der Führungsfläche anzupressende und gleichzeitig ihr entlang zu schiebende Bereich des Düsenkopfes an sich günstigerweise zylindrische Form, bedarf es relativ großen Geschickes und stetiger Aufmerksamkeit, gleichmäßigen Vorschub und damit präzisen Schnitt zu erzielen. Es kann dennoch zu Vorschubhemmungen, Abgleiten bei Nachlassen des Anpreßdruckes u. dgl. kommen. Auch eine präzise Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit an das zu schneidende Material und den Schwierigkeitsgrad des Kurvenverlaufes selbst ist nicht erreichbar. Ähnliche Probleme infolge Gleitreibung können - wie gefunden wurde - auch bei selbsttätigen Schneidgeräten mit mechanischer Konturführungs-Schablone nicht verhindert werden.In recent years, processes have been developed for the clean cutting and cutting of various materials that are difficult or practically impossible to cut with conventional punching and cutting tools, in which a jet pressed out of a nozzle at high speed is one under pressure of several hundred to 5,000 bar , usually from 1 500 to 4000 bar, standing liquid medium, mostly water, which performs the cutting function. From DE-OS 28 13 499 and 29 35 828, liquid jet cutting devices with a work table have become known, in which the cutting head and thus the cutting beam can be made along the desired cutting path by means of program-controlled coordinate drives. Such complex machines are particularly intended for the production of larger series of parts, usually having larger dimensions. It has been found that for smaller series with often complicated cuts, manually operated liquid jet cutters, e.g. B. with handles, much more flexible and less expensive to use, the cutting head along predetermined shapes, guides, stencils, backdrops or the like. Which are designed according to the contours to be cut in the material is moved. It has been shown to be advantageous if the nozzle head in the area near the nozzle is guided by the operator to a guide curve, e.g. B. pressed against the edge of a template and at the same time this guide curve, for. B. can be pushed along the template edge. It can z. B. with the stencil edge area cooperating projections or the like may be provided, so that a kind of "hanging or" supporting "the nozzle head on a guide, z. B. at the edge of a template. When cutting, the nozzle head should be pressed as snugly as possible against a guide line or surface, with uniform feed between the outer surface of the nozzle head and the guide surface, while overcoming the sliding friction. Has z. B. the to be pressed on the guide surface and at the same time to be pushed along the area of the nozzle head itself advantageously cylindrical shape, it requires relatively great skill and constant attention to achieve uniform feed and thus precise cut. It can still lead to feed inhibitions, sliding when the contact pressure decreases u. Like. come. A precise adjustment of the feed speed to the material to be cut and the degree of difficulty of the curve itself cannot be achieved. Similar problems as a result of sliding friction, as has been found, cannot be prevented even with automatic cutters with a mechanical contour guide template.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Flüssigstrahl-Schneideinrichtung zu schaffen, bei welcher praktisch nur mehr für händisches oder selbsttätiges Anpressen des Düsenkopfes oder eines mit ihm verbundenen Führungsstückes an eine Führungslinie, Führungsfläche beispielsweise einer Schablone od. dgl. zu sorgen ist, während der Vorschub entlang einer Schnittkurve nicht mehr mit Gleitreibung erfolgt.The object of the invention is to provide such a liquid jet cutting device, in which practically only manual or automatic pressing of the nozzle head or a guide piece connected to it against a guide line, guide surface, for example, a template or the like is to be provided during the Feed along a cutting curve is no longer carried out with sliding friction.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Flüssigstrahl-Schneideinrichtung mit Schnittverlaufsführungseinrichtung mit mindestens einem zumindest eindimensional beweg- und ausrichtbaren, über Zuführung(en) mit Schneidstrahlmedium versorgbaren Schneid-Düsenkopf mit Strahldüse, dadurch gekennzeichnet, daß ein, insbesondere handführbarer, vorzugsweise mit mindestens einem Manipulationsorgan verbundener Düsenkopf mit Düse mittels einer mit ihm verbundenen Schneidkonturführungseinrichtung mit mindestens einem an einer der zu schneidenden Kontur entsprechend ausgebildeten Führungslinie oder -fläche abrollenden bzw. abrollbaren und gegen diese Linie bzw. Fläche vorzugsweise händisch, andrückbaren, von einem in seiner Drehzahl, vorzugsweise mittels eines Manipulationsorgans, regelbaren Antriebsaggregat angetriebenen Vorschub-Antriebsorgan bewegbar ist. Besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Gerätes ist, daß nur mehr auf sattes Andrücken einer Führungseinrichtung für den Düsenkopf an die Führungsfläche einer Schablone, Schiene, Kulisse od. dgl. zu achten ist, während der Vorschub, jetzt bei rollender Reibung, mittels eines Vorschub-Antriebsorganes erfolgt. Zu den Bezeichnungen « Führungslinie » bzw. « Führungsfläche » ist auszuführen, daß beim erfindungsgemäßen Gerät, das im wesentlichen als angetriebene Rolle ausgebildete Vorschubsorgan entlang einer Kurve mit praktisch keiner Flächenausdehnung, beispielsweise einer Kante einer Schablone oder einer Berührungslinie zwischen einem etwa tonnenförmig gewölbten Schablonenrand und der Vorschubrolle, geführt werden kann. Führungsfläche der Schablone und Vorschub-Antriebsorgan können auch miteinander kooperierende Kontur aufweisen. Die Schablone selbst kann außen oder innen zu umfahren sein, sie kann auch nur mit einer ihren Randbereich umfassenden Führungsschiene od. dgl_: gebildet sein. Günstigerweise ist die Schablone im wesentlichen parallel zum zu schneidenden Gut angeordnet, und es ist oft günstig, die Schablone direkt zum Halten des zu schneidenden Gutes zu verwenden, sie liegt dann direkt auf diesem auf.The invention thus relates to a liquid jet cutting device with a cutting guide device with at least one cutting nozzle head with jet nozzle which can be moved and aligned at least one dimensionally and can be supplied with cutting jet medium via feed (s), characterized in that a, in particular hand-held, preferably connected to at least one manipulation element Nozzle head with nozzle by means of a cutting contour guiding device connected to it, with at least one guiding line or surface which can be rolled or unrolled on a contour or surface corresponding to the contour to be cut and which can preferably be pressed by hand against this line or surface, of one in terms of its speed, preferably by means of a manipulation element , adjustable drive unit driven feed drive member is movable. A particular advantage of the device according to the invention is that it is only necessary to ensure that a guide device for the nozzle head is pressed firmly against the guide surface of a template, rail, link or the like, while the feed, now with rolling friction, takes place by means of a feed drive element . Regarding the designations `` guide line '' or `` guide surface '', it should be stated that in the device according to the invention, the feed element, which is essentially designed as a driven roller, along a curve with practically no surface extension, for example an edge of a template or a line of contact between an approximately barrel-shaped template edge and the feed roller can be guided. The guide surface of the template and the feed drive element can also have a contour that cooperates with one another. The template itself can be bypassed to the outside or inside, it can od even with its edge region comprising the guide rail or the _like. Be formed. Conveniently, the template is arranged substantially parallel to the item to be cut, and it is often convenient to use the template directly to hold the item to be cut, it then lies directly on it.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann so gestaltet sein, daß das Vorschub-Antriebsorgan an einem Träger, welcher mit dem Düsenkopf in mechanisch starrer, gegebenenfalls lösbarer Verbindung steht und mit ihm daher jede Bewegung präzise mitausführt, angeordnet ist.The device according to the invention can be designed such that the feed drive element is arranged on a carrier which is in a mechanically rigid, possibly detachable connection with the nozzle head and therefore carries out every movement precisely with it.

Zur Erhöhung der Präzision der Führung ist es bevorzugt, wenn das Vorschub-Antriebsorgan der mit dem Düsenkopf verbundenen Konturführungseinrichtung mit zur Achse des Ausströmkanals der Strahldüse im wesentlichen paralleler Achse ausgebildet ist.In order to increase the precision of the guide, it is preferred if the feed drive element guides the contour connected to the nozzle head approximately with the axis of the outflow channel of the jet nozzle is substantially parallel axis.

Besonders konturgenaues Schneiden ermöglicht eine Ausführungsform, bei welcher das Vorschub-Antriebsorgan in unmittelbarer Nähe der Strahldüse, am günstigsten direkt am Düsenkopf, angeordnet ist, und es sind hohe Nachführgenauigkeit und Kontrolle direkt am Schnitt vorteilhaft gegeben, wenn das Vorschub-Antriebsorgan mit der Achse des Ausströmkanals der Strahldüse, im wesentlichen identischer Achse ausgebildet ist.Particularly precise contour cutting is made possible by an embodiment in which the feed drive element is arranged in the immediate vicinity of the jet nozzle, most advantageously directly on the nozzle head, and high tracking accuracy and control directly at the cut are advantageously provided if the feed drive element is aligned with the axis of the Outflow channel of the jet nozzle, substantially identical axis is formed.

Präzise Führung bei optimaler Kraftübertragung beim Abrollen entlang einer Führungsfläche läßt sich vorteilhaft erreichen, wenn die Führungsfläche als, vorzugsweise gleich lange, im wesentlichen der Grundprojektion ihres Verlaufes entsprechende Erzeugende aufweisende Prismenfläche einer Schablone und das Vorschub-Antriebsorgan des Düsenkopfes mit im wesentlichen zylindrischer Antriebsfläche ausgebildet sind.Precise guidance with optimal power transmission when rolling along a guide surface can advantageously be achieved if the guide surface is designed as a prism surface of a template, preferably of the same length and essentially corresponding to the basic projection of its course, and the feed drive element of the nozzle head with an essentially cylindrical drive surface .

Wenn das Vorschub-Antriebsorgan mindestens einen umlaufenden, radial von seiner Achse und Antriebsfläche weg sich erstreckenden Vorsprung aufweist, dessen Radialfläche gemeinsam mit der Vorschub-Antriebsfläche mit einer Führungsfläche und einem Randbereich der Oberseite einer Schablone kooperierend ausgebildet sind, kann zusätzlich zur genauen Führung auch erreicht werden, daß der Bedienungsmann den Düsenkopf mit Hilfe des genannten Vorsprunges gleichzeitig mit dem Andrücken an die Führungsfläche an der Oberseite einer Schablone in deren Randbereich abstützen kann, sodaß eine Konstanz des Abstandes zwischen Strahl-Auslaßöffnung der Düse und zu schneidendem Material und damit der Schnittqualität erzielt wird. Für einfache zweidimensionale Schnitte genügt es, wenn Vorschubs-Antriebsfläche und Radialfläche des Abstütz-Vorsprunges im wesentlichen miteinander.einen Winkel von 90° einschließen.If the feed drive element has at least one circumferential projection, which extends radially away from its axis and drive surface, the radial surface of which, in cooperation with the feed drive surface, is designed to cooperate with a guide surface and an edge region of the upper side of a template, can also be achieved in addition to accurate guidance be that the operator can support the nozzle head with the help of the aforementioned projection simultaneously with the pressure on the guide surface on the top of a template in the edge region, so that a constant distance between the jet outlet opening of the nozzle and the material to be cut and thus the cut quality is achieved becomes. For simple two-dimensional cuts, it is sufficient if the feed drive surface and the radial surface of the support projection essentially enclose an angle of 90 ° with one another.

Zu weiter verbesserter Sicherung einer Konstanz des Abstandes von Düse und Schneidgut, insbesondere zur Verhinderung eines « Abhebens des Düsenkopfes von der Oberseite einer Schablone od. dgl. kann günstigerweise vorgesehen sein, daß das Vorschub-Antriebsorgan etwa spulenförmig mit zwei von seiner Achse und Antriebsfläche weg sich erstreckenden Vorsprüngen ausgebildet ist und diese den Randbereich einer Führungsschablone im wesentlichen umgreifen. In diesem Fall liegt dann die Schablone mit ihrer Unterseite zumindest im Bereich ihres Randes nicht direkt an das zu schneidende Werkstück an. Es erfolgt eine Hintergreifung von deren Randbereich auch an der Unterseite und zwar mittels des zweiten Radialvorsprunges. Dieser Vorsprung ist in seiner radialen Ausdehnung vorteilhaft kleiner ausgebildet, als der zur Abstützung an der Schablonenoberseite vorgesehene schon oben erwähnte Vorsprung.In order to further improve the constancy of the distance between the nozzle and the material to be cut, in particular to prevent the nozzle head from lifting off from the top of a template or the like, it can advantageously be provided that the feed drive element is approximately coil-shaped with two away from its axis and drive surface extending projections is formed and these substantially encompass the edge region of a guide template. In this case, the bottom of the template does not lie directly against the workpiece to be cut, at least in the area of its edge. The edge area is also gripped behind on the underside by means of the second radial projection. The radial extension of this projection is advantageously made smaller than the above-mentioned projection provided for support on the top of the template.

Um eine genaue Führung des Gerätes auch bei für Werkstücke mit dreidimensionaler Ausbildung geeigneten dreidimensionalen Schablonen od. dgl. zu gewährleisten, also um auch Erhebungen und Vertiefungen der Schablonenoberseite abstandsgenau abfahren zu können, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die Erzeugenden der radial von Achse und Vorschub-Antriebsfläche sich weg erstreckenden Fläche mindestens eines Vorsprunges einen Winkel α von mehr als 90° mit den Erzeugenden der Antriebsfläche des Vorschub-Antriebsorganes einschließen.In order to ensure precise guidance of the device even in the case of three-dimensional templates or the like suitable for workpieces with a three-dimensional design, that is to say that elevations and depressions on the top of the template can also be moved with accurate spacing, it can advantageously be provided that the generators move radially from the axis and feed Drive surface extending away surface of at least one projection enclose an angle α of more than 90 ° with the generatrix of the drive surface of the feed drive member.

Störungen bei der Abrollbewegung des Vorschub-Antriebsorganes lassen sich vermeiden, wenn die sozusagen auf der Schablonenoberseite und gegebenenfalls auch -unterseite anliegende(n) und sich mitdrehende(n) radial sich erstreckende(n) Fläche(n) des Vorsprunges bzw. der Vorsprünge am Vorschub-Antriebsorgan wenig Widerstand hat bzw. haben, was sich günstig dadurch sicherstellen läßt, daß die radial von Achse und Vorschub-Antriebsfläche sich weg erstreckende Fläche mindestens eines der Vorsprünge mit reibungsmindernder Beschichtung oder Zwischenlage, z. B. aus fluorhältigem Polymer, versehen sind.Faults in the rolling motion of the feed drive element can be avoided if the surface (s) of the projection or the projections, which are, so to speak, on the top of the template and, if applicable, also on the underside, and which rotate with it, extend radially Feed drive element has or have little resistance, which can be ensured by the fact that the radially extending away from the axis and feed drive surface area of at least one of the projections with a friction-reducing coating or intermediate layer, for. B. made of fluorine-containing polymer.

Um effektive Vorschubübertragung bei geringem Schlupf zu erzielen, kann es weiters vorteilhaft sein, wenn die Vorschub-Antriebsfläche des Vorschub-Antriebsorganes mit reibungserhöhender Beschichtung oder Zwischenlage, z. B. aus Gummi, versehen ist.In order to achieve effective feed transmission with low slip, it can also be advantageous if the feed drive surface of the feed drive member with a friction-increasing coating or intermediate layer, for. B. made of rubber.

Da bei üblicher Betriebsweise des erfindungsgemäßen Gerätes der Kontakt zwischen Vorschubs-Antriebsfläche des Vorschub-Antriebsorganes und Führungsfläche einer Schablone od. dgl. erreicht wird, indem das Gerät etwa senkrecht auf die Führungsfläche mit einer Kraft beaufschlagt wird, also z. B. gegen den Rand einer Schablone angepreßt wird, ist es bevorzugt, wenn ein zylindrische Vorschub-Antriebsfläche aufweisendes, mit dem Kanal der Schneiddüse koaxial am Düsenkopf gelagertes Vorschub-Antriebsorgan mit Durchlaßöffnung für den Schneidstrahl mit einer am Zuführungsrohr bzw. an einem dieses umgebenden Rohr, vorzugsweise über Wälzlager, drehgelagerten Hülse verbunden ist. Solche Bauweise ermöglicht neben einem zusätzlichen Hüllschutz für den Düsenkopf, daß der mit Manipulationsgriffen zur Führung und zum Anpressen verbundene Düsenkopf selbst bei relativ starken Anpreßdrucken die Kräfte ohne Verformung und Gefährdung des Kollimationsrohres aufzunehmen imstande ist.Since in normal operation of the device according to the invention the contact between the feed drive surface of the feed drive element and the guide surface of a template or the like is achieved by applying a force to the device approximately perpendicularly to the guide surface, that is to say e.g. B. is pressed against the edge of a template, it is preferred if a cylindrical feed drive surface, with the channel of the cutting nozzle coaxially mounted on the nozzle head feed drive member with a passage opening for the cutting jet with a on the feed pipe or on a surrounding pipe , preferably via roller bearings, rotatably mounted sleeve. In addition to an additional envelope protection for the nozzle head, this type of construction enables the nozzle head, which is connected to manipulation handles for guiding and pressing, to be able to absorb the forces without deformation and endangering the collimation tube, even at relatively high contact pressures.

Zur Aufbringung der Drehbewegung von einem mit dem Vorschub-Antriebsorgan nicht koaxial gelagerten Antriebsaggregat auf dieses Organ, ist es bevorzugt, wenn die Hülse des Vorschub-Antriebsorganes mit einem Kraftübertragungselement, vorzugsweise Zahnrad, welches mit einem weiteren Kraftübertragungselement, vorzugsweise Zahnrad eines Antriebsaggregates kooperiert, vorzugsweise lösbar, verbunden ist.To apply the rotary movement of a drive unit which is not coaxially mounted with the feed drive member to this member, it is preferred if the sleeve of the feed drive member preferably has a force transmission element, preferably a gearwheel, which cooperates with a further force transmission element, preferably a gearwheel of a drive unit detachable, connected.

Das Antriebsaggregat kann ein platzsparender Niederspannungs-Gleichstrommotor geringeren Durchmessers sein. Auch Hydraulik- oder Pneumatikmotoren od. dgl. können prinzipiell Einsatz finden. Vorteil eines Elektromotors ist insbesondere seine genaue Regelbarkeit. Er bietet zusätzlich die Möglichkeit, seine Drehzahl und damit die Vorschubgeschwindigkeit auch bei Änderungen des Anpreßdruckes des Düsenkopfes an eine Schablone konstant zu halten, sodaß hohe Schnittqualität und ökonomische Arbeitsweise erzielbar sind.The drive unit can be a space-saving low-voltage DC motor of smaller diameter. Hydraulic or pneumatic motors or the like can in principle also be used. The advantage of an electric motor is in particular its exact controllability. It also offers the possibility of keeping its speed and thus the feed rate constant even when the contact pressure of the nozzle head changes to a template, so that high cutting quality and economical operation can be achieved.

Eine besonders für handgeführte Geräte günstige Ausbildungsform ist gegeben, wenn die die Abrollbewegungsgeschwindigkeit des Vorschub-Antriebsorganes des Düsenkopfes an einer Führungslinie bzw. -fläche bewirkende Drehzahl von dessen Antriebsaggregat mittels mit drehbarem Handgriff einstellbarer Drehzahl-Regelungseinrichtung steuerbar ist. In diesem Fall ist eines der beiden Manipulationsorgane, also ein Handgriff, der zur mechanischen Führung des Düsenkopfes dient, nach Art eines Motorrad-Gasgriffes um seine eigene Achse drehbar ausgebildet und der Bedienungsmann kann durch einfaches Drehen des Griffes eine material- und schnittkontur-günstige Vorschubgeschwindigkeit ohne zusätzliche Manipulation direkt beim Führen des Gerätes einstellen. Es wird damit eine der Schneidkurve genau anpaßbare Vorschub-Geschwindigkeit auf ergonomisch vorteilhafte Weise erreicht.A form of training which is particularly advantageous for hand-held devices is provided if the rotational speed causing the rolling movement speed of the feed drive element of the nozzle head on a guide line or surface can be controlled by the drive unit thereof by means of a speed control device which can be adjusted with a rotatable handle. In this case, one of the two manipulation elements, i.e. a handle that serves to mechanically guide the nozzle head, is designed to be rotatable about its own axis in the manner of a motorcycle throttle grip, and the operator can, by simply turning the handle, achieve a feed speed that is favorable in terms of material and cutting contour set directly while operating the device without additional manipulation. A feed rate that can be precisely adjusted to the cutting curve is thus achieved in an ergonomically advantageous manner.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Drehzahlregelungseinrichtung des Antriebsaggregates für das Vorschub-Antriebsorgan eine Einrichtung zur Konstanthaltung einer mittels Manipulationsorgan an der Regelungseinrichtung jeweils eingestellten Drehzahl aufweist. Durch die damit er- . reichbare Unabhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit vom Anpreßdruck an eine Führungsfläche können jeweils die optimal eingestellte Vorschubsgeschwindigkeit konstant gehalten und dabei größte Zeitökonomie erreicht werden, selbst wenn stark wechselnde Anpreßbedingungen, z. B. bei komplizierten Schablonenformen gegeben sind.According to a particularly preferred embodiment, it is provided that the speed control device of the drive unit for the feed drive element has a device for keeping constant a speed set in each case by means of a manipulation element on the control device. Through the er. Reachable independence of the feed speed from the contact pressure on a guide surface can keep the optimally set feed speed constant and thereby achieve maximum time economy, even if strongly changing contact conditions, e.g. B. are given for complicated template shapes.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen handführbaren Flüssigstrahl-Schneidgeräts in Schräg-Gesamtsicht, Fig. 2 und 3 teilweise aufgeschnittene Vorder- und Seitenansicht eines mit düsen-koaxialem Vorschub-Antriebsorgan und Manipulationsgriffen ausgestatteten, dreidimensional beweg- und richtbaren Düsenkopfs, Fig. 4 eine Detailansicht eines Vorschub-Antriebsorganes mit dem Randbereich einer Schablone und Fig. 5 schematisch eine bevorzugte Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines Motors für das Vorschub-Antriebsorgan mit Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehgeschwindigkeit.1 shows an embodiment of a hand-held liquid jet cutting device according to the invention in an oblique overall view, FIGS. 2 and 3 partially cut front and side view of a three-dimensionally movable and adjustable nozzle head equipped with nozzle-coaxial feed drive element and manipulation handles, FIG. 4 shows a detailed view of a feed drive element with the edge region of a template, and FIG. 5 schematically shows a preferred device for controlling the speed of a motor for the feed drive element with a device for keeping the rotational speed constant.

Das in Fig. 1 gezeigte Flüssigstrahl-Handschneidgerät weist ein Hochdruck-Armaturen 19 und Steuerungskasten 16 tragendes Gestell mit auf fahrbarer Grundplatte 21 befestigtem Steher 17 mit schwenkbaren Gelenksauslegern 4 mit einem Balancehalter 3 auf, wobei am freien Ende des Auslegers 4 eine Vertikalführung 2 über ' Dreidimensionsführung 25 mit dem mit über Hochdruckleitung 1 zugeführtem Flüssig-Medium versorgbaren Düsenkopf 5 mit Führungs-Handgriffen 6, und Ein- und Ausschalte-Knöpfen 7 verbunden ist. Mit Düsenkopf 5 ist auch ein mittels Pneumatikzylinder 14 schwenkbarer Schneid-Strahlfänger 8 verbunden, von dem über eine Absaugleitung 9 das abgearbeitete Schneidmedium von Absaugpumpe 22 in Sammelbehälter 10 mit Überlauf 11 abgeführt wird. Mit Gleichstrommotor 20 erfolgt der Antrieb für das Vorschub-Antriebsorgan 101 des Düsenkopfes 5 entlang eines nicht gezeigten Schablonenrandes über Zahnrad 23 auf Zahnrad 24, das an einer den Düsenkopfvorderteil umgebenden, drehbaren, das Antriebsorgan 101 tragenden Hülse montiert ist.The liquid jet hand-held cutting device shown in FIG. 1 has a frame carrying a high-pressure armature 19 and control box 16 with a stand 17 fastened to a movable base plate 21 with pivotable articulated arms 4 with a balance holder 3, with a vertical guide 2 at the free end of the arm 4 Three-dimensional guide 25 is connected to the nozzle head 5, which can be supplied with liquid medium supplied via high-pressure line 1, with guide handles 6, and on and off buttons 7. Also connected to the nozzle head 5 is a swiveling cutting jet catcher 8, by means of a pneumatic cylinder 14, from which the processed cutting medium is discharged from the suction pump 22 into the collecting container 10 with an overflow 11 via a suction line 9. With a DC motor 20, the drive for the feed drive element 101 of the nozzle head 5 takes place along a template edge, not shown, via gearwheel 23 on gearwheel 24, which is mounted on a rotatable sleeve which surrounds the nozzle head front part and carries the drive element 101.

In den Figuren 2 und 3 ist gezeigt, wie bei einer erfindungsgemäß vorgesehenen Schneidkonturführungseinrichtung 100 im Düsenkopf 70 des Schneidgerätes über ein Anschlußstück 16 durch dessen Kanal 161 das Hochdruckmedium dem Kanal 31 des Kollimationsrohres 3 zugeführt wird und sich der Weg des Mediums über den vom Düsenhalter 1 gehaltenen Strahldüsenstein 11, z. B. aus Saphir, fortsetzt. An dem das Kollimationsrohr 3 umgebenden, einen Teil des Düsenhalters 1 bildenden Schutzrohr 111 ist drehbar über ein erstes Wälzlager 6 und ein zweites als Nadellager 5 ausgebildetes Wälzlager gelagert, eine Drehhülse 4 angeordnet, welche an ihrem unteren Ende zurückspringend in das wesentlichen Teil der Vorschub-Antriebs-Einrichtung 100 bildende zylindrische Vorschub-Antriebsorgan 101 mit Antriebsfläche 103 übergeht, das an einer Schablonenführungsfläche 61 einer Schablone 60 entlang sich abrollend für die Fortbewegung des Düsenkopfes 70 entlang des Schablonenrandes sorgt. Das aus Kanal 110 von Düse 11 mit hoher Geschwindigkeit austretende Strahlmedium durcheilt ohne Wandberührung den im Vorschub-Antriebsorgan 101 befindlichen Kanal 108, sodann unter Ausbildung eines Schnittes das zu schneidende Werkstück 80 und wird von Hülse 37 eines Strahlfängers 38 aufgenommen und trifft auf ein in dessen Kammer 35 angeordnetes, Reststrahlenergie vernichtendes Hartmetallstück 41, das mittels Überwurfmutter 36 auswechselbar anordenbar ist. Über eine mittels Handschraube 29 lösbar befestigte Absaugleitung 42, die gleichzeitig Haiterung für den Strahlfänger ist, wird das gebrauchte Strahlmedium abgesaugt. Die vorerwähnte Hülse 4 mit dem eigentlichen Vorschub-Antriebsorgan 101 wird über ein auf ihr lösbar angeordnetes Zahnrad 9, das mit Zahnrad 8 eines Gleichstrommotors 12 mit elektrischem Tachometergenerator 51 im Eingriff steht, vorzugsweise drehzahlgeregelt, angetrieben. Der Düsenkopf 70 ist über Halterungsstück 71 mit zwei Manipulationsgriffen 47, 48 zur Führung entlang einem Schablonenrand verbunden, welche Griffe jeweils Schalter 24 für Vor- und Zurückbewegen des Gesamt-Fahrwerkes Schalter 25 zum Umschalten der Drehrichtung des Motors 12 und Sicherheitsdruckknöpfe 26, die beide gleichzeitig gedrückt sein müssen, um Strahlmedium zu fördern, aufweisen. Zusätzlich ist einer der Handgriffe 47 drehbar und rückstellbar ausgebildet und mit einem Drehpotentiometer 27 verbunden, mittels welchem über eine Vorschub-Steuereinrichtung 200 Drehzahl des Motors 12 und somit Vorschub- geschwindigkeit des Antriebsorganes 101 regelbar sind.FIGS. 2 and 3 show how, in the case of a cutting contour guiding device 100 provided according to the invention, in the nozzle head 70 of the cutting device via a connecting piece 16 through its channel 161, the high-pressure medium is fed to the channel 31 of the collimation tube 3 and the path of the medium via that of the nozzle holder 1 held jet nozzle stone 11, z. B. from sapphire continues. On the protective tube 111 surrounding the collimation tube 3 and forming part of the nozzle holder 1, a rotating sleeve 4 is rotatably mounted via a first roller bearing 6 and a second roller bearing designed as a needle bearing 5, which at its lower end springs back into the essential part of the feed Drive device 100 forming cylindrical feed drive element 101 passes over with drive surface 103, which, rolling along a template guide surface 61 of a template 60, ensures the movement of the nozzle head 70 along the template edge. The jet medium emerging from the channel 110 from the nozzle 11 at high speed rushes through the channel 108 located in the feed drive element 101 without touching the wall, then the workpiece 80 to be cut is formed by a cut and is received by the sleeve 37 of a jet catcher 38 and strikes one in it Chamber 35 arranged, residual radiation energy-wiping hard metal piece 41 which can be interchangeably arranged by means of union nut 36. The used blasting medium is suctioned off via a suction line 42 which is detachably fastened by means of the hand screw 29 and which is at the same time a holder for the jet catcher. The aforementioned sleeve 4 with the actual feed drive member 101 is driven via a gear 9 which is detachably arranged on it and which meshes with gear 8 of a direct current motor 12 with an electric tachometer generator 51, preferably in a speed-controlled manner. The nozzle head 70 is connected via a mounting piece 71 to two manipulation handles 47, 48 for guidance along a template edge, which handles each have switches 24 for moving the entire undercarriage back and forth, switches 25 for switching the direction of rotation of the motor 12 and safety push buttons 26, both at the same time must be pressed to convey the blasting medium point. In addition, one of the handles 47 is designed to be rotatable and resettable and is connected to a rotary potentiometer 27 by means of which the speed of the motor 12 and thus the speed of the drive element 101 can be regulated via a feed control device 200.

Die Steuereinrichtung 200 weist einen Regler mit Potentiometer 205 auf, mittels welchem die Vorwahl einer auf ein jeweiliges Schneidgut genau abgestimmten Höchst-Vorschubgeschwindigkeit erfolgen kann, d. h. daß im Bereich der Drehbarkeit des Handgriffes 47 nur ein Vorschub bis höchstens zum eingestellten Maximalvorschub erfolgen kann. Damit ist ein unbeabsichtigtes « Überziehen einer Schneidgut-verträglichen Schnitt-Geschwindigkeit ausgeschaltet und die Schnittqualität erhöht sich weiter.The control device 200 has a controller with a potentiometer 205, by means of which the preselection of a maximum feed rate that is precisely matched to a particular material to be cut can be carried out, i. H. that in the range of the rotatability of the handle 47, only a feed up to a maximum of the set maximum feed can take place. This means that an unintentional “over-cutting of a cutting speed compatible with the material to be cut is eliminated and the cutting quality increases further.

Über Leitungen 201 und 202 sind ein die Motor-drehzahl in elektronische Meßgröße umwandelnder Tachometergenerator 51 und Elektromotor 12 mit der Steuerung 200 verbunden, welche ihrerseits je nach Winkelstellung von Handgriff 47 und Potentiometer 27 die Motor-Drehzahl bestimmt und aufgrund einer von Tachogenerator 51 gelieferten elektrischen Größe im Falle einer Veränderung in der Belastung und damit Drehzahländerung des Motors, die jeweils eingestellte Drehzahl wieder herstellt.Via lines 201 and 202 a tachometer generator 51 and electric motor 12 converting the engine speed into electronic measured variable are connected to the controller 200, which in turn determines the engine speed depending on the angular position of the handle 47 and potentiometer 27 and is based on an electrical one supplied by the tachometer generator 51 Size in the event of a change in the load and thus a change in the speed of the motor, which restores the set speed.

Bei der Detail-Schnittansicht der Fig. 4 ist ein Teil der obenerwähnten, mit dem Vorschub-Antriebsorgan 101 verbundenen einen Abstütz-Vorsprung 105 bildenden, an einem Düsenkopf koaxial drehbar gelagerten Hülse 4 gezeigt. Von der, gegebenenfalls mit Reibungsbelag aus Gummi, versehenen Vorschubantriebsfläche 103 geht die, gegebenenfalls mit reibungsminderndem Belag ausgestattete, Radialfläche 104 aus. Mit unterbrochener Linie angedeutet ist ein unterer, radial weniger weit sich erstreckender zweiter Vorsprung 105a mit Radialfläche 104a angedeutet. Die genannten Radialflächen 104 und gegebenenfalls 104a sowie die Antriebsfläche 103 des Vorschub-Antriebsorganes 101 sind zusammen mit Schneidkontur-Führungskurve 61, Oberseite 62 und gegebenenfalls auch Unterseite des Randbereiches 60a einer über dem Schneidgut 80 angeordneten, dieses gegebenenfalls haltenden Schablone 60 kooperierend ausgebildet. Mit a ist der Winkel, den die Erzeugenden der Radialfläche 104, 104a mit jenen der Antriebsfläche 103 des Vorschub-Antriebsorganes 101 einschließen, bezeichnet.4 shows part of the above-mentioned sleeve 4, which is connected to the feed drive element 101 and forms a support projection 105 and is coaxially rotatably mounted on a nozzle head. The radial drive surface 104, optionally equipped with a friction-reducing coating, extends from the feed drive surface 103, optionally provided with a rubber friction lining. A dashed line indicates a lower, radially less far-extending second projection 105a with radial surface 104a. The radial surfaces 104 and possibly 104a mentioned and the drive surface 103 of the feed drive element 101 are formed together with the cutting contour guide curve 61, top side 62 and optionally also underside of the edge region 60a of a template 60 arranged above the material to be cut 80 and possibly holding it. The angle a which the generatrix of the radial surface 104, 104a enclose with that of the drive surface 103 of the feed drive member 101 is designated.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für eine Drehzahl- und damit Vorschubgeschwindigkeits-Regelungs- bzw. -Steuer-Einrichtung mit Konstanthaltung der Drehzahl des Vorschubantriebsaggregates.Fig. 5 shows a preferred embodiment for a speed and thus feed speed control or control device with constant speed of the feed drive unit.

In der von einer Gleichstromquelle 3 für einen Düsenkopf-Vorschub-Antriebsmotor M mitversorgten Steuereinrichtung 2 wird nach Passieren der Stabilisierung S von mittels über erwähntem drehbarem Handgriff einstellbaren Drehpotentiometer R1 eine einer gewünschten Motor-Drehzahl und damit Düsenkopf-Vorschubgeschwindigkeit entsprechende Spannung abgegriffen, womit die Grund-Stromzufuhr zu Motor M erfolgt. Gleichzeitig erfolgt in den Operations-Verstärkern V1 und V2 einer Sollwert-Vorgabeschaltung mit Widerständen R4 zur Nullpunkts-, R5 zur Bereichs-, R6 zur Maximalgeschwindigkeits-Einstellung und R7 zum Offsetableich eine Spannungs-Verstärkung und ein dort gewonnener Sollwert einer Spannung ist gegen einen von einem mit dem Motor M mechanisch gekuppelten Tachometergenerator G gelieferten, der tatsächlichen Motor-Drehzahl entsprechenden Istwert einer Spannung geschaltet, wobei Widerstand R8 dem Abgleich dient. Eine bei Belastung des Motors M beim Düsenkopf-Vorschub auftretende Differenz zwischen Drehzahl- bzw. entsprechendem Spannungs-Soll-und -istwert wird über Verstärker V3 einem mit einem weiteren Verstärker V4 gekoppelten Pulsbreitenmodulator P zugeführt, von welchem aus mit der genannten Differenz entsprechenden Signalen Leistungstransistoren T1, T2 angesteuert werden, welche ihrerseits die dem Motor M zugeführte Strommenge ändern, solange bis vom Tachometergenerator G gelieferter Spannungs-Ist und -Sollwert laut Vorgabe des Potentiometers R1 (entsprechend 27 in Fig. 2, 3) am Dreh-Handgriff miteinander übereinstimmen. Für Motor M ist auch noch eine ebenfalls am Handgriff bedienbare Drehrichtungs-Umschaltung D vorgesehen. Das Potentiometer R6 (entsprechend 205 in Fig. 2) dient zur individuell auf das Schneidgut abstimmbaren Einstellung einer Maximaldrehzahl des Motors M und damit eines Maximal-Vorschubes, sodaß innerhalb des gesamten Abgriffbereiches des Potentiometers R1 bzw. des vollen Drehwinkels des Drehgriffes jeweils nur Vorschubgeschwindigkeiten bis höchstens zur Maximalgrenze einstellbar sind.In the control device 2, which is also supplied by a direct current source 3 for a nozzle head feed drive motor M, a voltage corresponding to a desired motor speed and thus nozzle head feed speed is tapped after passing through the stabilization S by means of a rotary potentiometer R1 which can be set by means of the rotatable handle mentioned, which is the reason -Power supply to motor M. At the same time, in the operational amplifiers V1 and V2 there is a setpoint specification circuit with resistors R4 for the zero point setting, R5 for the range setting, R6 for the maximum speed setting and R7 for the offset calibration, a voltage amplification and a setpoint value of a voltage obtained there is against one of a tachometer generator G which is mechanically coupled to the motor M and which corresponds to the actual motor speed and corresponds to an actual value of a voltage, resistor R8 being used for the adjustment. A difference between the speed or corresponding voltage setpoint and actual value which occurs when the motor M is loaded during the nozzle head feed is fed via amplifier V3 to a pulse width modulator P coupled to a further amplifier V4, from which the power transistors corresponding to the said difference are output T1, T2 are controlled, which in turn change the amount of current supplied to the motor M, until the actual voltage and setpoint value supplied by the tachometer generator G match each other according to the specification of the potentiometer R1 (corresponding to 27 in FIGS. 2, 3) on the rotary handle. For motor M there is also a rotation direction switch D that can also be operated on the handle. The potentiometer R6 (corresponding to 205 in Fig. 2) is used to individually adjust the maximum speed of the motor M and thus a maximum feed, so that within the entire tap range of the potentiometer R1 or the full angle of rotation of the rotary handle only feed speeds up to can only be set to the maximum limit.

Die hier kurz erläuterte Schaltung zeichnet sich durch hohe Robustheit, Flexibilität, Stabilität und schnelles Reaktionsvermögen aus.The circuit briefly explained here is characterized by high robustness, flexibility, stability and quick responsiveness.

Claims

1. A fluid jet cutting device having a cutting pattern guide device. (100) with at least one cutting nozzle head (70) having a jet nozzle (11), the cutting nozzle head being movable and alignable in at least one dimension and supplyable with cutting jet medium by means of a supply line or lines, characterized in that a nozzle head (70) and nozzle (11) is movable by means of a cutting profile guide device (100) connected thereto, the nozzle head being guidable manually and preferably connected to at least one manipulation means (47, 48) and having at least one driven food drive means (101) which rolls or may be rolled on a guide line or face (61) formed in accordance with the profile to be cut and which may be pressed, preferably manually, against the said line or face (61) and which is driven by a drive unit (12) whose rotational speed may be regulated, preferably by means of a manipulation means (47).

2. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to Claim 1, characterized in that the feed drive means (101) of the profile guide device (100) connected to the nozzle head (70) is formed with an axis substantially parallel to the axis of the discharge duct (110) of the jet nozzle (11).

3. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to Claim 1 or 2, characterized in that the feed drive means (101) is formed with an axis substantially identical to the axis of the discharge duct (110) of the jet nozzle (11).

4. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the guide face (61) is formed as a prismatic face of a template (60) comprising generatrices essentially corresponding to the horizontal projection of the pattern of the template and preferably of equal length, the feed drive means (101) of the nozzle head (70) being formed with a substantially cylindrical drive face (103).

5. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the feed drive means (101) comprises at least one continuous projection (105) extending radially from the axis and drive face (103) thereof, the drive face (103) and the radial face (104) thereof being formed cooperating with a guide face (61) and an edge area (62a) of the upper side (62) of a template (60).

6. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus which can be guided manually, according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the food drive means (101) is made approximately in the form of a spool having two projections (105, 105a) extending from the axis and drive face (103) thereof, the projections substantially surrounding the edge area (60a) of a guide template (60).

7. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the generatrices of the face(s) (104, 104a) of at least one projection (105, 105a), the faces extending radially from the axis and drive face (103), form an angle a of more than 90° with the generatrices of the drive face (103) of the feed drive means (101).

8. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the face(s) (104, 104a) of at least one of the projections (105, 105a), the faces extending radially from the axis and drive face (103), are provided with a friction-reducing coating or intermediate layer, e. g. of a fluorine-containing polymer.

9. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that the drive face (103) of the feed drive means (101) is provided with a friction-increasing coating or intermediate layer, e. g. of rubber.

10. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 9, characterized in that a displacement driving means (101) is connected to a sleeve (4) mounted rotatably on the supply pipe (3), or on a pipe (111) surrounding the latter, preferably by way of roller bearings (5, 6), the driving means comprising a cylindrical drive face (103) and being disposed coaxially with the duct (110) of the cutting nozzle (11) on the nozzle head (70) and having a passage opening (108) for a cutting jet.

11. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 10, characterized in that the sleeve (4) of the feed drive means (101) is connected, preferably detachably, to a power transmission element, preferably a gearwheel (9), the power transmission element cooperating with an additional power transmission element, preferably a gearwheel (8) of a drive unit (12).

12. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 11, characterized in that the rotational speed of the drive unit (12) of the feed drive means (101) determining the rolling movement speed of the said feed drive means (101) of the nozzle head (70) on a guide line or face (61) is controllable by means of a rotational speed regulating device (200) which may be set by manipulation means, preferably a rotatable handle (47).

13. A fluid-jet cutting device, particularly manually guidable fluid-jet cutting apparatus, according to any one of Claims 1 to 11, characterized in that the rotational-speed regulating device (200) of the drive unit (12) for the feed drive means (103) comprises a device for retaining a constant rotational speed predetermined by a manipulation means (47) and set by the regulating device (200).