EP1317999B1 - Machine pour la coupe à jet d'eau ayant un dispositif non tactile et alternativement tactile avec détecteur de distance ainsi que de guidage - Google Patents

Machine pour la coupe à jet d'eau ayant un dispositif non tactile et alternativement tactile avec détecteur de distance ainsi que de guidage Download PDF

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EP1317999B1
EP1317999B1 EP01128964A EP01128964A EP1317999B1 EP 1317999 B1 EP1317999 B1 EP 1317999B1 EP 01128964 A EP01128964 A EP 01128964A EP 01128964 A EP01128964 A EP 01128964A EP 1317999 B1 EP1317999 B1 EP 1317999B1
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tactile
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting

Definitions

  • a continuous thin water jet exiting at very high speed from a jet pipe at a small distance of a few millimeters to the workpiece, for the abrasive removal of workpiece material is used.
  • the water which is under very high pressure of a few thousand BARs, is mixed with very fine-grained and very hard abrasives in fine grain just before it enters the blast pipe, which enables both brittle and soft, non-metallic materials as well as almost all metals economically to edit.
  • the energy source e.g. the gas / oxygen. Flame of the autogenous burner or the arc of a plasma torch, bring close enough to the workpiece to liquefy this in the separation area.
  • the abrasive energy is greatest in the immediate vicinity of the jet pipe outlet and therefore most effective for the abrasive cutting process.
  • contacting (tactile) or non-contact distance sensor guide systems are used in thermal burning and laser cutting machines, which automatically keep the machining distance during cutting by a tracking drive of the machining tool.
  • tactile sensors sliding shoes or slip rings are used, the position of which generates an electrical control signal in relation and in the direction of the tool machining axis, which is used via a drive for tracking the machining tool when deviations from the desired distance occur.
  • Non-contact sensors have been widely used as capacitive, inductive and voltage-dependent systems in thermal cutting machines for decades. Their electrical output signals are also functions of the distance to the workpiece.
  • Capacitive sensors can not be used with waterjet cutting because they provide reliable signals only in a dry environment.
  • Other non-contact distance sensor systems such as triangulation lasers, opto-electronic or ultrasonic distance sensors, are out of consideration for reasons of the processing environment (splash water, rebound and abrasive material accumulation). So far, therefore, water jet cutting machines are operated with tactile distance sensors, the either determine the distance between the outlet opening of the jet pipe and the workpiece before the start of the drilling and cutting cycle, then be lifted off the workpiece and are not engaged during the cutting, or slidably supported on the workpiece during the drilling and subsequent cutting operation. With sliding tactile sensors, cutting processes can be carried out with distance control both for metals and for non-metallic materials of sufficient strength.
  • Lately inductive sensor systems have occasionally been used in water jet cutting.
  • Inductive sensor systems work on the principle of the reaction of induced eddy current fields on an inductance. They are insensitive to water and water vapor. It had been shown that the rebound of the high-energy water jet, especially during the drilling process (before piercing the workpiece and thus before the actual cutting) in cooperation with the abrasive, the sensor body extremely loaded and destroyed after a short period of operation.
  • the inductive method can not be used because there are no eddy current fields.
  • the present invention relates to a water jet cutting machine having all the features of claim 1. Further preferred embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims The invention is explained in more detail below with reference to illustrative illustrated exemplary embodiments.
  • FIG. 1 shows the water jet Schneldkopf in a functionally simplified form.
  • 2 designates the valve for the water inlet which is guided through the pipe 3 into the cutting head 4 represents the supply pipe for the abrasive agent, which is supplied to the water in the cutting head, entrained thereby and after emerging from the jet pipe 12 for removing the material on the workpiece 13 is used
  • the main body 5 with the clamping device not shown is pushed concentrically to the jet pipe 12 on this. He wears the sensor body 6 and wrapped this partially on the side for mechanical protection.
  • a tube 7 leads to the connecting cable 8 for electrical connection of the sensor. 6
  • Another tube 10 leads to an annular chamber 11.
  • FIG. 2 Av.B An embodiment of this protective plate is shown in Figure 2 Av.B.
  • the protective plate is designated. It consists for example of a rubber-like material.
  • a strip conductor arrangement 16 preferably in the form of a printed circuit, is placed on a thin carrier 15 or in the form of thin wires in a spiral arrangement, directly embedded.
  • An electrical capacitor 17 connects both ends of the spiral with each other, so that this arrangement forms a resonant circuit having a certain resonant frequency.
  • the sensor body is in addition to the sensor arrangement itself another resonant circuit, which is tuned to the same frequency as the In the protective plate accommodated resonant circuit and preferably connected to an oscillator circuit.
  • a passive oscillating circuit is not introduced into the protective plate in this embodiment, as shown in Figure 2, but the two ends of the preferably meandering or spiral conductor track are connected to a cable connection, which leads to a monitoring circuit on trace interruption. As soon as the track is interrupted at one point, the monitoring circuit responds and in turn generates the signal "change protective plate".
  • the protective screen 14 with the interlayer track assembly 18 is shown as a meandering configuration.
  • the conductor track 18 is guided via the cable 19 via a plug connection, not shown, to the monitoring circuit 20, which detects a conductor track interruption in a known manner.
  • FIG. 3B Another example of the design of the electrical connection is shown in FIG. 3B.
  • the contacting of the conductor track is provided here directly on the sensor body.
  • the sensor body 6 is provided with an inner tube 33 made of an insulating material, which is equipped with contacts 34 and the terminals 35.
  • the conductor track 18 leads in the protective plate 14 to corresponding contact surfaces with respect to the contacts 34.
  • the additional device for the distance control with the aid of a tactile addition to the inductive sensor is based on the following operating principle: In the case of non-metallic or non-electrically conductive workpieces, no eddy currents can form in the workpiece due to the magnetic alternating fields of the inductive sensor, so that the inductance of the sensor or its alternating field distribution through the workpiece is not changed and the sensor can not generate distance-dependent signals.
  • a metallic body is preferably a ring or a tube piece, which is movably mounted in the direction of the main axis of the jet tube and connected to a tactile, ie resting on the workpiece, low-wear, preferably annular body.
  • a tactile, ie resting on the workpiece, low-wear preferably annular body.
  • a pipe section is used, it is arranged concentrically with the sensor body and laterally between the sensor body and the jacket-like continuation of the metal main body.
  • the pipe section therefore forms a short-circuit ring in its effect on the inductive sensor system, whose electrical values depend on its position relative to the sensor system changed.
  • 4 shows one of the possible forms of embodiment of the tactile attachment as an example of a ring-shaped metallic body between the workpiece and the sensor body, partly in sectional view for better understanding.
  • the tactile additive 21 is placed on the main body 5 of the sensor and fixed in not particularly drawn way.
  • the tactile addition includes a vertically deflectable side rigid guide means, which is indicated schematically and designated 22. Their design is described in more detail in FIG. It carries supports 23 which carry the metallic ring 24. It can move parallel to the sensor body. The supports 23 continue to slide ring 25, which rests in the working position of the cutting head on the workpiece.
  • Wheel guides or pneumatic or hydraulic distance guides also perform a relative displacement toward or away from the sensor while taking the metallic ring 24 so that its distance from the sensor changes.
  • the sensor then reacts as if there is a metallic workpiece underneath it, so that its output signal is a function of the distance to the workpiece.
  • the metallic ring 24 can also be provided with a wear protection on its underside, as described in FIG.
  • FIG. 5 shows a similar arrangement of a tactile additive equipped with a tubular metallic body.
  • the metallic tubular body 27 is arranged in FIG. 5, which is positioned concentrically around the sensor body 6.
  • the vertical displacement of the metallic tubular body 27 causes the same output signals of the sensor, as it would give the metallic ring body below the sensor or a metallic workpiece with the same vertical deflection or change in distance.
  • Fig. 5 there is an annular gap between the sensor body 6 and the extension of the sensor main body 5 in which the tubular body 27 is moved.
  • Fig. 6 shows an example of the guide means of the movable part of a tactile accessory.
  • the guide device has leaf spring segments 28 arranged multiply in two or more planes concentrically around the sensor body.
  • Each leaf spring element has a symmetrical slot, which divides the element into two similar resilient strips, so that the resilient length becomes larger.
  • the holes 31 are also provided with similar punches, which continue in the holders 23 for the slide ring 25.
  • On the top of additional springs 31 are arranged with adjusting screws 32, with which the downward spring force can be adjusted.
  • Fig 6 is easy to see the function of this slippery guide device. It shows the sake of clarity only the leaf spring segments.
  • the two inner spring segment strips may move toward or away from the viewer at the open end while the outer spring segment strips remain in place.
  • the closed end of the spring segment follows the deflection of the inner spring segment strip about halfway.
  • slotted spring segments arranged one above the other in two or more planes particularly high lateral rigidity is achieved with a large deflection travel.
  • non-slotted spring segments arranged in two or more planes, can also be used, as shown schematically in FIG.
  • the segments 33 are here slotted nihct.
  • pistons are arranged, which lead to the sliding ring 25 as shown in FIG.
  • this type of attachment is only one possible variant of the clamping on the additional body. Clamping devices can also be used.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Claims (14)

  1. Machine de découpage au jet d'eau dotée d'un système de capteur et de guidage de distance sans contact et alternativement tactile et d'un entraînement de tête de découpage pour le guidage précis automatique d'une tête de découpage au jet d'eau (1), destiné à maintenir une distance régulière et préréglable pendant le processus de découpage, en ce que la distance entre une sortie de lance et une pièce (13) est déterminée de façon ininterrompue par des capteurs entraînés, qui génèrent un signal de régulation électrique pour l'entraînement de la tête de découpage en provenance ou en direction de la pièce (13), un corps principal (5) de préférence métallique étant déplacé soit de façon concentrique par rapport à une lance (12) sur celle-ci soit sur son support et étant fixé à cet endroit par un dispositif de serrage ou en ce que ce corps principal (5) forme avec un support de lance une unité constructive concentrique par rapport à la lance (12), le corps principal (5) contenant en outre un corps de capteur (6) inductif situé à l'intérieur, présentant une structure tubulaire et cylindrique, lequel corps comprend un alésage s'étendant de façon centrale dans l'axe principal dudit corps, dont le diamètre est supérieur au diamètre de la lance (12), un ou plusieurs tuyau(x) d'amenée (10) pour le milieu de rinçage (5) étant introduit(s) en outre dans le corps principal (5), de sorte que le milieu de rinçage peut sortir parallèlement à la lance (12) en direction de la pièce (13) et rincer à cet endroit les déchets abrasifs engendrés à l'occasion du processus d'alésage et de découpage et les particules abrasives provenant du système de découpage, un système additionnel pouvant en outre être monté sur le corps principal (5) et y être fixé, lequel système est réglé pour des systèmes palpeurs tactiles et/ou quasitactiles, reliés directement ou non à la pièce (13) et est tel qu'il peut réaliser avec son système de guidage mobile sur le corps de capteur (6) inductif un déplacement relatif entre des parties métalliques du système palpeur et ce déplacement relatif des parties métalliques influençant le corps de capteur (6) de telle façon que celui-ci génère un signal de sortie électrique correspondant au déplacement relatif.
  2. Machine de découpage au jet d'eau selon la revendication 1,
    caractérisée en ce que
    le corps principal métallique (5) supporte dans le corps de capteur (6) un prolongement l'entourant en partie de façon annulaire et protégeant des sollicitations latérales mécaniques, lequel prolongement sert simultanément de corps de réception pour un système supplémentaire.
  3. Machine de découpage au jet d'eau selon la revendication 1,
    caractérisée en ce que, pour protéger le corps de capteur (6) contre une usure de matériau due au rebond des particules d'abrasion et des abrasifs, on prévoit des plaques de protection (14) en matériau résistant à l'usure, non métallique, qui protègent le corps de capteur (6) depuis le bas et les côtés, en ce que ces plaques de protection sont configurées en outre de manière à pouvoir être remplacées, en ce qu'elles sont équipées de systèmes de détermination d'un degré d'usure maximal défini, qui déclenchent un signal de contrôle électrique lorsque cette usure est atteinte.
  4. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1 et 3,
    caractérisée en ce que
    pour contrôler le degré d'usure, un système de piste conductrice (16) est aménagé à l'intérieur de la plaque de protection (14) et parallèlement à ses surfaces extérieures, lequel agencement est interrompu dans le cas d'un degré d'usure défini, et à l'occasion de l'interruption, déclenche un signal de commutation grâce à une commutation de contrôle de type connu.
  5. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1, 3 et 4,
    caractérisée en ce que
    le système de piste conductrice (16) présente une forme approximativement en spirale et forme une résistance inductive, en ce que les deux extrémités de la piste conductrice sont reliées l'une à l'autre par un condensateur électrique (17), de sorte que cela engendre un circuit oscillant électrique, en ce qu'il est prévu dans le corps de capteur (6) un autre circuit oscillant indépendant du corps de capteur (6), qui est harmonisé sur la même fréquence de résonance, est couplé étroitement au circuit oscillant dans la plaque de protection et est relié à une commutation d'oscillateur, laquelle, lorsque le circuit oscillant est intact, est amortie dans la plaque de protection (14) de sorte qu'aucune excitation automatique ne peut se régler tant que ce circuit oscillant n'est pas interrompu mais oscille immédiatement après son interruption et génère un signal d'état, lequel exhorte à remplacer la plaque de protection.
  6. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1, 3 et 4,
    caractérisée en ce que
    l'agencement de piste conductrice (16) présente une configuration sensiblement en spirale ou en forme de méandre et en ce que ses extrémités mènent à un câble ou à une métallisation sur le corps de capteur (6) ou sur le corps principal (5) et en outre à une commutation de surveillance du courant, qui, à l'occasion de l'interruption de la piste conductrice (16) due à l'usure de la plaque de protection (14), déclenche un signal d'état.
  7. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1, 3 et 4,
    caractérisée en ce que
    la piste conductrice (16) présente au centre une forme sensiblement en spirale, qui s'élargit vers l'extérieur selon une configuration en forme de méandre, en ce que les deux extrémités sont reliées l'une à l'autre et en ce que cela forme de ce fait une bague court-circuitée, qui est couplée étroitement sur une commutation d'oscillateur spéciale, séparée de la fonction de capteur et introduite dans le corps de capteur, de sorte qu'à l'occasion de l'interruption de la piste conductrice due à une répercussion sur la commutation d'oscillateur, la fréquence de résonance de ladite piste est considérablement modifiée et en ce que cette modification génère un signal d'état dans une commutation de discriminateur branchée en aval.
  8. Machine de découpage au jet d'eau selon la revendication 1,
    caractérisée en ce que
    le système supplémentaire pour la détermination tactile et/ou quasitactile de la distance entre l'extrémité de la lance et la pièce, lorsque le matériau n'est pas métallique, est constitué d'un corps de support, qui peut être glissé de manière concentrique sur le corps principal (5) du système de capteur et y être fixé par des vis ou des pinces, en ce que le corps de support est pourvu d'un système de guidage, qui guide un corps annulaire ou tubulaire métallique mobile dans l'axe principal, pourvu d'un dispositif de glissement ou de roulement tactile ou d'un système de pression dynamique quasitactile hydraulique ou pneumatique, et influençant directement le corps de capteur (6) inductif, dont le déplacement par rapport au corps de capteur (6) est provoqué par le dispositif de glissement ou de roulement tactile ou par le système de pression dynamique.
  9. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1 et 8,
    caractérisée
    en ce qu'un anneau métallique (24) guidé par le système de guidage est disposé de manière mobile directement au-dessous du corps de capteur (6) et en ce que, lorsque sa position par rapport au corps de capteur (6) est modifiée, celui-ci génère des signaux de sortie de capteur correspondant de la même façon à ceux d'une pièce métallique.
  10. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1 et 8,
    caractérisée
    en ce qu'un tuyau métallique (27) guidé par le système de guidage est disposé de façon mobile et concentrique par rapport au corps de capteur (6) en entourant celui-ci et en ce que, lorsque sa position en direction de l'axe principal est modifiée, le corps de capteur (6) génère de façon identique ou similaire des signaux de sortie correspondant à ceux d'une pièce métallique.
  11. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1, 8, 9 et 10,
    caractérisée en ce que
    le système de guidage est constitué d'un agencement de ressorts à lames (28) disposés de façon symétrique les uns sur les autres en deux plans parallèles ou plus autour du corps principal (5), et d'un corps annulaire, qui relie tous les ressorts à lames (28) les uns aux autres à leurs extrémités pouvant être déviées et en ce que les extrémités des ressorts à lames (28) ne pouvant pas être déviées sont reliées au corps de support du système supplémentaire, en ce que le corps annulaire supporte en outre soit l'anneau métallique (24) soit le tuyau métallique (27) et en direction de la pièce, le système de glissement ou de roulement tactile ou le système de pression dynamique quasitactile et en ce que l'action élastique des ressorts à lames (28) peut être réglée de façon variable par des ressorts (31) supplémentaires, pouvant être déformés.
  12. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1, 8, 9, 10 et 11,
    caractérisée en ce que
    le corps de glissement tactile est constitué d'un anneau en métal dur ou en céramique, qui comprend sur son côté tourné vers la pièce des fentes pour le procédé de rinçage et en ce que cet anneau peut être remplacé.
  13. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1, 8, 9, 10 et 11,
    caractérisée
    en ce qu'un ou plusieurs corps de roulement tactile(s) est(sont) aménagé(s) sur le corps annulaire à équidistance, lesquels corps roulent sur la pièce à l'occasion du processus de découpage.
  14. Machine de découpage au jet d'eau selon les revendications 1, 8, 9, 10 et 11,
    caractérisée en ce que
    sont prévus plusieurs tuyaux de pression dynamique hydrauliques aménagés parallèlement à l'axe principal du système supplémentaire et à équidistance sur le corps annulaire, à travers lesquels l'eau s'écoule de façon continue à une pression définie en direction de la pièce et en ce qu'à la sortie des tuyaux, une pression dynamique dépendant de la distance par rapport à la pièce déplace le système de guidage en direction de l'axe principal du corps de capteur (6), de sorte que le corps de capteur (6) génère de la façon décrite ci-dessus un signal dépendant de la distance.
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