EP1522391A1 - Werkzeugmaschine sowie Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mittels Wasserstrahl - Google Patents

Werkzeugmaschine sowie Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mittels Wasserstrahl Download PDF

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EP1522391A1
EP1522391A1 EP03405724A EP03405724A EP1522391A1 EP 1522391 A1 EP1522391 A1 EP 1522391A1 EP 03405724 A EP03405724 A EP 03405724A EP 03405724 A EP03405724 A EP 03405724A EP 1522391 A1 EP1522391 A1 EP 1522391A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
machine tool
frame
workpieces
basin
Prior art date
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EP03405724A
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English (en)
French (fr)
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EP1522391B1 (de
Inventor
Daniel Marti
Marcel Kolb
Stefan Sanson
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Bystronic Laser AG
Original Assignee
Bystronic Laser AG
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Publication date
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Priority to ES03405724T priority patent/ES2282591T3/es
Priority to EP03405724A priority patent/EP1522391B1/de
Priority to AT03405724T priority patent/ATE355158T1/de
Priority to US10/830,417 priority patent/US7121918B2/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/18—Abrasive blasting machines or devices; Plants essentially provided with means for moving workpieces into different working positions
    • 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
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/06—Arrangements for feeding or delivering work of other than sheet, web, or filamentary form
    • B26D7/0616—Arrangements for feeding or delivering work of other than sheet, web, or filamentary form by carriages, e.g. for slicing machines
    • 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
    • B26F3/008—Energy dissipating devices therefor, e.g. catchers; Supporting beds therefor

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool according to the preamble of claim 1 and a method according to claim 9.
  • CNC machines with high-pressure water jet machining in particular Water jet cutting systems with one or more Nozzles are well known.
  • Prospectus BYJET, undated
  • Bystronic Laser AG CH-3362 Niederönz a universal cutting machine, suitable for pure water jet cutting and abrasive jet cutting.
  • An over a water basin movable, CNC controlled so-called cutting carriage carries one or more Cutting heads, which by high pressure pumps with up to 4000 bar rated power are fed.
  • the cutting means Pure water or abrasive water jet
  • expansion tanks are provided which have a level control allow the waterbed and in particular during loading and unloading of the cutting grid or grille in Function.
  • It is therefore an object of the present invention is a universal Machine tool for water jet machining too which provide an increase in performance over the previously used machines allowed. Really important it is the downtime of the machine too to reduce.
  • the machine tool should despite facilitated Feeding and a simplified unloading no additional Occupy space, i. the one for the preparation the space provided for loading and unloading should be usable and be easily accessible.
  • the workpieces to be processed should with existing and / or commercial Zustorystationen be positionable and the machined parts in most easily transportable and / or directly usable be available.
  • liftable or hinged side wall is advantageously an end wall with a lockable rectangular opening (bulkhead). These Opening is dimensioned such that a frame with workpiece support and thereon workpieces easily manually or by a known linear drive can be pushed in and out of the water basin.
  • the preparation work on the workpieces are off the actual ones Machine outsourced and can be comfortable, from all sides accessible, on a charging station, also called a shuttle table, respectively.
  • the operating method according to claim 9 is characterized its simple and easy to control process. It goes from a known water jet processing machine off, their cutting heads horizontally in the X, Y direction are controllable and the workpiece in the Z direction either a maintain constant distance or also CNC-controlled are.
  • An accommodated according to claim 3 compensating container allows a space-saving arrangement for setting the Water levels in the basin.
  • the side channel compressor mentioned in claim 4 are still its volumetric flow and pressure curve are ideal for expelling of water from the expansion tank and thus for adjustment the higher level in the pool.
  • the cleaning method according to claim 11 is very economical and environmentally friendly.
  • the rinsed and / or blown off water flows back into the pool back; as well as the possibly used solid particles, so that both components are recirculated.
  • Stacked frames possibly extending to the basement, can ensure automated operation. Important is only that the height for extending and retracting the frame is approached reproducible. See claim 12. Loading and unloading the workpieces can be conventional Funds are made.
  • FIG 1 1 with a cutting system for optional Pure water jet cutting or water abrasive cutting designated. Subsequently and in alignment is a charging station 2, also called change table, set up.
  • a charging station 2 also called change table, set up.
  • One Cooling unit 3 with not shown insulated piping serves to cool the sensitive components of Annex 1, in particular the high-pressure pumping system installed next to it 4.
  • metallic high-pressure lines 6 prevails a working pressure of up to 4000 bar. These lines 6 are to a so-called cutting bridge 5, see. Fig. 2, performed and there supply cutting heads S1 and S2 with pressurized water.
  • the cutting bridge 5 is in a known manner over a pool of water 9, over its length linearly movable, constructed. Behind the pool 9 are electrical cabinets 11, in addition to the power supply for all control and auxiliary device also the computer for the CNC control contain.
  • the basin 9 is preceded by a control station 16, which on a height-adjustable stand 15 is stored and also has a screen.
  • Fig. 1 can be seen also a base frame 2 'of Charging station 2 and lifting devices 14b and a discharge neck 7 for used solid particles.
  • the plan view Fig. 2 additionally shows a mobile Sand bunker 12, which required for Abrasivde contains clean solid particles.
  • a firmly laid High pressure line is 18 and electric channels are 19 and 20 denotes.
  • a collecting container 8 for the sludge containing the solid particles Aligned on the front side and to the central axis of the water basin 9 is a collecting container 8 for the sludge containing the solid particles, which is fed via a known scraping conveyor and via the discharge neck 7.
  • the water basin itself is bordered by a base frame 9 '.
  • Above the water surface - designated H 2 O - is a support 10 for workpieces W1.
  • the charging station 2 has, adjacent to the cutting unit 1 a chain drive 21 (geared motor with sprockets).
  • the same to the cutting unit 1 supports 10 extend itself - like this one - over the whole surface and are in the form of known also itself Rost slats educated. Are laid on these Rostlatten for processing provided workpieces W0 placed and depending on the subject also spanned.
  • the actual changing table of the charging station 2 opposite are each mounted three lifting devices 14a and 14b, which in turn by three mechanical connection 14 'are coupled together.- This is through a dotted line symbolizes.
  • the Cylinder of the lifting devices 14a and 14b hydraulically coupled, so that the frame of the supports 10 absolutely parallel are height adjustable.
  • FIG. 3 shows the interior of the water basin 9 of the machine 1 with its associated compensation basin 34, which separated from it by walls 33; are drawn three water levels N1 to N3.
  • the cutting bridge 5 Mounted on the base frame 9 'is the cutting bridge 5 with their known components such as compensating cylinder 26, individually controllable cutting heads S1 and S2 one Line channel 28 for power and signal supply of Cutting bridge 5 and a likewise conventional bellows 27.
  • the balancing cylinder 26 serve, as also known is, the weight balance in the Z direction.
  • the pressure source 101 shut off, causing the water to flood and finally adjust the levels N2 or N3.
  • the pressure source can be switched and on the second line R on a later to be discussed Cleaning station to be performed.
  • FIG. 4 shows in the center the charging station 2, which by a Schwenklifter 60 with gripper 61, via vacuum bells 62 supplies the workpieces W0 to be processed. apparent Here are the chain drive 21, the base frame 2 ', guide rollers 43 and side cheeks 48. Also visible are bottom plates 17, an approximation of Allow working height of the machine tool 1.
  • rollers 43 via a Roller support 45 are rotatably mounted on the base frame 2.
  • the rollers 43 engages a profiled.Gleitschiene 46th a, the first side cheeks 47 a frame 42, 42 ' carries, in which Rostlatten are hung, as a support 10 serve.
  • the support 10, the grate bars according to FIG. 5 a hoop frame 38 with hinged wings 36 and outstanding Cam 37.
  • the actual support is a reinforced Rubber lip 39, which is interchangeable in the frame 38 is used.
  • FIG. 6 simplifies the end region of the water basin 9 dar: Here you can see roles 43 and the next current frame 42, and lower guide rails 44th Above the water basin 9 is a cleaning station at the end 40 installed, which water nozzles 41 and air nozzles 50 contains.
  • the water nozzles 41 are connected to the fresh water; they are operated during the retraction of the frame 42 and rinse abrasive material and / or workpiece abrasions from the finished parts.
  • the air nozzles 50 are fed from the pressure source 101 and dry the parts off additionally.
  • the effluent from the parts Water falls back into the water basin 9.
  • FIGS. 7a to 7c show details of extension and retraction the frame 42 with its supports. It is obvious here the first side cheek 47 with rollers 43 and an angled Push rod 51, which according to Fig. 7b and 7c on a recess 52 engages a driving pin 54. This drive pin 54 is attached to a chain link 55, which in turn runs over sprockets 53.
  • the chain links 55 form an endless chain over which Drive 21 is guided, cf. Fig. 2.
  • the chain drive 21st moves the frame 42 with its supports in the pool 9, Fig. 2 and can this by switching the direction of rotation of the drive 21 lead out again, in the in Fig. 7a and 7b position shown.
  • FIG. 8 shows the locking mechanism of FIG hinged side wall 22 and is in the manner of a "bulkhead" built up.
  • the water basin 9 is frontally through the Side wall 22 completed (pos. 1), which in their upper Area has a bearing 22a and the part 22 ' - a flap - can tilt by 90 °.
  • As drive serves a Hydraulic cylinder 57, the end at a lower hinge point 58 is rotatably supported and with its push rod (via a hinge pin) at an angle 22 "of Flap 22 'attacks.
  • the opened position of the flap 22 ' is shown in a thin line and marked as Pos. 2; the corresponding layers of Pushrod are with 59 'and the hydraulic cylinder with 57' designated.
  • the subject of the invention is also for multi-axis and other machining operations suitable.

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Abstract

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mittels Wasserstrahl entstehen an den Werkzeugmaschinen Stillstandszeiten oder sogar Betriebsunterbrüche, wenn die bearbeiteten Werkstücke entnommen und die zu bearbeitenden Werkstücke auf der Maschine positioniert werden. Erschwert wird dies vor allem beim Wasserstrahlabrasivschneiden, welches bekanntlich am eingetauchten Werkstück erfolgt. Durch ein Wasserbecken (9) welches auf einfache Weise flutbar ist und stirnseitig eine abklappbare Seitenwand (22) mit Hub-Schwenkzylindern (23) aufweist, lassen sich Auflager (10) in das Wasserbecken (9) ein- und ausschieben. Eine dahinter angeordnete Ladestation (2) mit Hubeinrichtungen (14a, 14b) erlaubt die Vorbereitung von Werkstücken (W0), während die Werkzeugmaschine (1) eine Strahlbearbeitung ausführt. Die Ladestation (2) mit Linearantrieb (21) erlaubt das Stapeln von vorbereiteten Auflagern (10). Verfahrensgemäss wird das Fluten des Wasserbeckens (9) und die Steuerung der abklappbaren Seitenwand (22) mit der Ladestation (2) abgestimmt, wodurch eine Leistungssteigerung der Werkzeugmaschine (1) entsteht. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9.
CNC-Maschinen mit Hochdruck-Wassertrahlbearbeitung, insbesondere Wasserstrahl-Schneidsysteme mit einer oder mehreren Düsen sind allgemein bekannt. So zeigt beispielsweise ein Prospekt (BYJET, undatiert) der Firma Bystronic Laser AG, CH-3362 Niederönz eine universelle Schneidanlage, geeignet zum Reinwasserstrahlschneiden und zum Abrasivstrahlschneiden. Ein über einem Wasserbecken verfahrbarer, CNCgesteuerter sogenannter Schneidwagen trägt eine oder mehrere Schneidköpfe, welche durch Hochdruckpumpen mit bis zu 4000 bar Nennleistung gespeist sind. Je nach Schneidmittel (Reinwasser- oder Abrasiv-Wasserstrahl) wird über der Wasseroberfläche oder unter der Wasseroberfläche geschnitten. Hierzu sind Ausgleichsbehälter vorgesehen, welche eine Niveauregulierung des Wasserbettes erlauben und insbesondere beim Be- und Entladen des Schneidrostes oder -Gitters in Funktion treten.
Nachteilig an dieser bekannten Maschine ist vor allem, dass während des Be- und Entladens beträchtliche Stillstandszeiten entstehen, welche die Gesamtleistung des Systems massiv beeinträchtigen.
Wasserstrahlbearbeitung wird in zunehmendem Masse auch in der Massenfertigung eingesetzt, hat diese gegenüber der Laserbearbeitung Vorteile, treten doch im Gegensatz hierzu an der Bearbeitungsstelle keine Gefügeveränderungen auf. Diverse Materialien, wie Kunst- und Naturstoffe, Nahrungsmittel etc. ertragen zudem keine oder nur eine geringe thermische Belastung, so dass einige Vorteile, wie Leistungsfähigkeit und Präzision bei der Laserbearbeitung, oft gar nicht zum Tragen kommen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine universelle Werkzeugmaschine zur Wasserstrahlbearbeitung zu schaffen, welche eine Leistungssteigerung gegenüber den bisher eingesetzten Maschinen erlaubt. Von besonderer Bedeutung ist es dabei die Stillstandszeiten der Maschine zu reduzieren. Die Werkzeugmaschine soll trotz erleichterter Beschickung und eines vereinfachten Entladens keinen zusätzlichen Raum beanspruchen d.h. der für die Vorbereitung des Be- und Entladens vorgesehene Raum soll nutzbar und leicht zugänglich sein. Die zu bearbeitenden Werkstücke sollen mit bestehenden und/oder handelsüblichen Zuführstationen positionierbar sein und die bearbeiteten Teile in einfachster Weise transportierbar und/oder direkt einsetzbar zur Verfügung stehen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das entsprechende Verfahren ist in Anspruch 9 charakterisiert.
Die im Anspruch 1 genannte abhebbare oder abklappbare Seitenwand ist vorteilhafterweise eine Stirnwand mit einer verschliessbaren reckteckförmigen Öffnung (Schott). Diese Öffnung ist derart dimensioniert, dass ein Rahmen mit Werkstück-Auflager und darauf befindlichen Werkstücken problemlos manuell oder durch einen an sich bekannten Linearantrieb in das Wasserbecken ein- und ausschiebbar ist.
Dadurch können ganze bearbeitete Chargen (Bearbeitungseinheiten) in weniger als zwei Minuten entnommen und unbearbeitete Chargen wieder in die Maschine geladen werden. Die Stillstandszeiten der Werkzeugmaschine sind somit um ein Vielfaches kürzer als beispielsweise bei einem Beladen und Entladen vor Ort oder bei einem Einsatz von Hebezeug zum Abheben und Auflegen des Rahmens im Wasserbecken. Ein weiterer Vorteil besteht im geringen Raumbedarf des Ganzen und in der guten Zugänglichkeit bei der Beschickung und Positionierung der Werkstücke.
Die Vorbereitungsarbeiten an den Werkstücken, wie Plazieren und Justieren auf den Auflagern sind aus der eigentlichen Maschine ausgelagert und können bequem, von allen Seiten zugänglich, auf einer Ladestation, auch Wechseltisch genannt, erfolgen.
Das Betriebsverfahren nach Anspruch 9 zeichnet sich durch seinen einfachen und leicht zu steuernden Ablauf aus. Es geht von einer an sich bekannten Wasserstrahl-Bearbeitungsmaschine aus, deren Schneidköpfe horizontal in X,Y-Richtung steuerbar sind und zum Werkstück in Z-Richtung entweder einen konstanten Abstand einhalten oder ebenfalls CNC-gesteuert sind.
In abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgenstands beschrieben.
Weitere Rahmen mit Auflagern (Anspruch 2) erlauben ein "Bunkern" von vorbereiteten Chargen in an sich beliebiger Menge. Zum Einfahren- und Ausfahren der Rahmen ist einzig eine Hubeinrichtung vorgesehen, welche den Rahmen mit den jeweils bearbeiteten Teilen auf der richtigen Höhe aufnimmt bzw. den Rahmen mit unbearbeiteten Werkstücken bereitstellt.
Ein nach Anspruch 3 untergebrachter Ausgleichsbehälter ermöglicht eine platzsparende Anordnung zur Einstellung des Wasserniveaus im Becken.
Besonders vorteilhaft zur Einstellung des Wasserniveaus ist der in Anspruch 4 genannte Seitenkanalverdichter, sind doch dessen Volumenstrom und Druckverlauf ideal zum Austreiben von Wasser aus dem Ausgleichsbehälter und damit zur Einstellung des höheren Niveaus im Wasserbecken geeignet.
Sehr effizient ist das Anbringen einer Reinigungsstation oberhalb der öffnungsfähigen Seitenwand, da damit die bearbeiteten Teile abspülbar sind und/oder getrocknet werden können, vgl. Anspruch 5 und Anspruch 6.- Dies ist besonders vorteilhaft im Falle abrasiver Bearbeitungsvorgänge, da bekanntlich die bearbeiteten Teile mit Feststoffpartikeln (Granatsand: Fe3Al2 (SiO4) 3; Olivin: (Mg,Fe)2[SiO4]) verunreinigt sind. Die Reinigungsstation erlaubt deren direkte Verwendung bzw. deren Abpacken ohne weitere Reinigungsvorgänge.
Der Einsatz der zur Einstellung des höheren Wasserniveaus genutzten Druckluftquelle zum Abblasen und Trocknen der bearbeiteten Teile ist sehr wirtschaftlich, ist doch diese Quelle bei geöffneter Seitenwand nicht genutzt, so dass der dort generierte Luftstrom auf die in Anspruch 7 genannten Düsen umleitbar ist.
Neben zahlreichen Möglichkeiten zum Ein- und Ausschieben der Rahmen mit Auflagern und Werkstücken durch Linearantriebe hat sich der Einsatz eines Kettenantriebs besonders bewährt; vgl. Anspruch 8. Dieser ist platzsparend und kann über einfache Mitnehmer am Rahmen die notwendige Vor- und Rückwärtsbewegung wirtschaftlich ausführen.
Das in Anspruch 10 beschrieben "Austreiben" des Wassers aus einem Zwischenbehälter in das Wasserbecken lässt sich sehr rasch und ökonomisch betreiben; handelsübliche Niveauschalter betätigen einen Verdichter, der als Druckluftquelle dient. Sobald der Verdichter abgeschaltet ist, fliesst das Wasser wieder in den Zwischenbehälter zurück; es stellt sich dort wieder das Niveau N3 ein.
Das Reinigungsverfahren nach Anspruch 11 ist sehr wirtschaftlich und umweltfreundlich. Das abgespülte und/oder abgeblasene Wasser fliesst dabei wieder in das Wasserbecken zurück; ebenso die eventuell verwendeten Feststoffpartikel, so dass beide Komponenten rezirkuliert werden.
Gestapelte Rahmen, ggf. bis ins Untergeschoss reichend, können einen automatisierten Betrieb gewährleisten. Wichtig ist einzig, dass die Höhe zum Ein- und Ausfahren der Rahmen reproduzierbar angefahren wird. Siehe Anspruch 12. Das Beladen und Entladen der Werkstücke an sich kann mit konventionellen Mitteln erfolgen.
In einer nicht dargestellten Variante werden die einzelnen Rahmen übereinander, die Werkzeugmaschine überragend gestapelt, so dass jeweils der unterste Rahmen in das Wasserbecken eingefahren wird. Die fertig bearbeiteten Teile werden dabei, über die Ladestation hinaus, auf der gleichen Horizontalebene weggeführt, bevor der nächste Rahmen auf die gleiche Höhe abgesenkt und in das Wasserbecken eingefahren wird.
An Hand einer realisierten Werkzeugmaschine zum wahlweisen Abrasiv- oder Reinwasserstrahlschneiden wird nachfolgend die Erfindung beispielshaft im Einzelnen diskutiert.
In sämtlichen Figuren sind gleiche Funktionsteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Es zeigen:
Fig. 1
Die vollständige Werkzeugmaschine, von ihrer Bedienungsseite her betrachtet, zusammen mit einer zugeordneten Ladestation,
Fig. 2
die Maschine nach Fig. 1 von oben gesehen,
Fig. 3
einen Teilschnitt durch das Wasserbecken und die darüber angeordneten Schneideinrichtungen der Maschine nach Fig. 1 und Fig. 2,
Fig. 4
die Ladestation Fig. 1 und Fig. 2 mit einer zusätzlichen schwenkbaren, pneumatischen Hebevorrichtung zur Zubringung von Blechtafeln,
Fig. 4a
eine erste seitliche Führung mit Rollen; eine vergrösserte Darstellung zu Fig. 4,
Fig. 4b
eine zweite seitliche Führung; vergrössert nach Fig. 4,
Fig. 5
ein Auflager für Werkstücke in Form einer Rostlatte,
Fig. 6
das für das Be- und Entladen der Maschine vorgesehene Ende des Wasserbeckens mit eingeschobenem Rahmen und einer Reinigungsstation,
Fig. 7a
einen Teilschnitt durch die Landestation Fig. 1,
Fig. 7b
Einzelheiten zur Führung und zum Linearantrieb der Rahmen in der Ladestation Fig. 7a, in Draufsicht,
Fig. 7c
eine vergrösserte Darstellung zu Fig. 7b mit Kopplung des Rahmen mit dem Linearantrieb und
Fig. 8
eine Schnittdarstellung durch die Stirnseite des Wasserbeckens Fig. 1 mit seiner aufklappbaren Seitenwand mit ihrem Hub-Schwenkzylinder
In Figur 1 ist mit 1 eine Schneidanlage zum wahlweisen Reinwasserstrahlschneiden oder Wasserabrasivstrahlschneiden bezeichnet. Daran anschliessend und fluchtend ist eine Ladestation 2, auch Wechseltisch genannt, aufgestellt. Ein Kühlgerät 3, mit nicht gezeichneten isolierten Rohrleitungen dient der Kühlung der sensitiven Bauteile der Anlage 1, insbesondere der daneben aufgestellten Hochdruck-Pumpanlage 4. In dünnen, metallischen Hochdruckleitungen 6 herrscht ein Arbeitsdruck von bis zu 4000 bar. Diese Leitungen 6 sind zu einer sogenannten Schneidbrücke 5, vgl. Fig. 2, geführt und versorgen dort Schneidköpfe S1 und S2 mit Druckwasser.
Die Schneidbrücke 5 ist in bekannter Weise über einem Wasserbecken 9, über dessen Länge linear verfahrbar, aufgebaut. Hinter dem Wasserbecken 9 befinden sich Elektroschränke 11, die neben der Stromversorgung für alle Steuerungs- und Hilfsgerät auch den Computer für die CNC-Steuerung enthalten. Dem Becken 9 vorgelagert ist eine Bedienungsstation 16, welche auf einem höhenverstellbaren Ständer 15 gelagert ist und auch einen Bildschirm aufweist.
In Fig. 1 ersichtlich sind ferner ein Grundrahmen 2' der Ladestation 2 sowie Hubeinrichtungen 14b sowie ein Austraghals 7 für verwendete Feststoffpartikel.
Die Draufsicht Fig. 2 zeigt zusätzlich einen fahrbaren Sandbunker 12, welcher die zum Abrasivschneiden notwendigen sauberen Feststoffpartikel enthält. Eine fest verlegte Hochdruckleitung ist mit 18 und Elektrokanäle sind mit 19 und 20 bezeichnet.
Stirnseitig und zu Mittelachse des Wasserbeckens 9 ausgerichtet ist ein Auffangbehälter 8 für den die Feststoffpartikel enthaltenen Schlamm, welcher über einen an sich bekannten Kratzförderer und über den Austraghals 7 beschickt wird. Das Wasserbecken selbst ist von einem Grundrahmen 9' eingefasst. Über der Wasseroberfläche - mit H2O bezeichnet - befindet sich ein Auflager 10 für Werkstücke W1.
Auf der zur Ladestation 2 gegenüberliegenden Stirnseite des Wasserbeckens 9 ist eine abklappbare Seitenwand 22 mit zugehörigen Hub- Schwenkzylindern angedeutet.
Die Ladestation 2 besitzt, an die Schneidanlage 1 angrenzend einen Kettenantrieb 21 (Getriebemotor mit Kettenräder). Die zur Schneidanlage 1 gleichen Auflager 10 erstrecken sich - wie bei dieser - über die ganze Oberfläche und sind in Form von an sich ebenfalls bekannten Rostlatten ausgebildet. Auf diesen Rostlatten aufgelegt sind zur Bearbeitung vorgesehen Werkstücke W0 aufgelegt und je nach Gegenstand auch aufgespannt.
Dem eigentlichen Wechseltisch der Ladestation 2 gegenüberliegend sind je drei Hubeinrichtungen 14a bzw. 14b angebracht, die ihrerseits durch drei mechanische Verbindung 14' miteinander gekoppelt sind.- Dies ist durch eine strichpunktierte Linie symbolisiert. Zusätzlich sind die Zylinder der Hubeinrichtungen 14a und 14b hydraulisch gekoppelt, so dass die Rahmen der Auflager 10 absolut parallel höhenverstellbar sind.
Die Figur 3 zeigt das Innere des Wasserbeckens 9 der Maschine 1 mit seinen zugehörigen Ausgleichsbecken 34, welche über Wände 33 von diesem getrennt sind; eingezeichnet sind drei Wasserniveaus N1 bis N3.
Auf dem Grundrahmen 9' gelagert befindet sich die Schneidbrücke 5 mit ihren bekannten Komponenten wie Ausgleichszylinder 26, einzeln steuerbaren Schneidköpfen S1 und S2 einem Leitungskanal 28 zur Strom- und Signalversorgung der Schneidbrücke 5 sowie einem ebenfalls übliche Faltenbalg 27. Die Ausgleichszylinder 26 dienen, wie ebenfalls bekannt ist, dem Gewichtsausgleich in Z-Richtung.
Im Wasserbecken 9, oberhalb seines höchsten Niveaus N1, randseitig an einander gegenüber liegenden feststehenden Seitenwänden 35 angebracht, sind Gleitschienen 100 angedeutet. Eingezeichnet sind ebenfalls Schneiddüsen 29 mit notorisch bekannten Höhenabtastungen 30, hier in Arbeitsstellung dargestellt.
Auf der linken unteren Seite, neben der Anlage 1, ist eine Druckluftquelle, ein handelsüblicher sogenannter Seitenkanalverdichter 101 aufgestellt (Ernst Häusermann & Co. AG, CH-8010 Zürich: Zweiflutiger Seitenkanalverdichter Typ DORA SAP 300). Durch Pfeile angedeutet sind abgehende Speiseleitungen N und R. Die Leitung N ist zu einem Anschluss 31 einer Luftzuführung 31' geführt. Die aus der Zuführung 31' austretende Druckluft vergrössert das im Ausgleichsbehälter vorhandene Luftpolster, wodurch das hier vorhandene Wasser über Steigrohre 32 in Pfeilrichtung über die Abdeckung 32' in das Wasserbecken 9 strömt. Damit lässt sich auf einfache Weise - unter Zwischenschaltung von Drosselventilen - das Wasserniveau auf die vorgewählte Höhe N1 einstellen. Die Abdeckung 32' dient als Schlammschutz und weist nur untere Schlitze für den Wasserdurchfluss auf; siehe Pfeile.
Um das Wasser auf das Niveau N2 abzusenken wird die Druckquelle 101 abgeschaltet, wodurch das Wasser zurückflutet und sich schliesslich die Niveaus N2 bzw. N3 einstellen. In dieser Zeit kann die Druckquelle umgeschaltet werden und über die zweite Leitung R auf eine später zu diskutierende Reinigungsstation geführt werden.
Die Figur 4 zeigt im Zentrum die Ladestation 2, welche durch einen Schwenklifter 60 mit Greifer 61, über Vakuumglocken 62 die zu bearbeitenden Werkstücke W0 zuführt. Ersichtlich sind hier der Kettenantrieb 21, der Grundrahmen 2', Führungsrollen 43 und Seitenwangen 48. Ebenfalls ersichtlich sind Bodenplatten 17, die eine Angleichung der Arbeitshöhe an die Werkzeugmaschine 1 erlauben.
Aus Figur 4a erkennt man, dass die Rollen 43 über einen Rollen-Support 45 am Grundrahmen 2 drehbar gelagert sind. Auf den Rollen 43 greift eine profilierte.Gleitschiene 46 ein, die über erste Seitenwangen 47 einen Rahmen 42, 42' trägt, in welchem Rostlatten eingehängt sind, die als Auflager 10 dienen.
Auf der gegenüberliegenden Seite, siehe Fig. 4b, wurde auf die Rollen verzichtet, der Rahmen 42, 42' ist hier an zweiten Seitenwangen 48 befestigt und gleitet auf einem Profil 49.
Das Auflager 10, die Rostlatten besteht gemäss Fig. 5 aus einem Bügelrahmen 38 mit einhängten Flügeln 36 und herausragenden Nocken 37. Das eigentliche Auflager ist eine verstärkte Gummilippe 39, die auswechselbar in den Rahmen 38 eingesetzt ist.
Figur 6 stellt vereinfacht den Endbereich des Wasserbeckens 9 dar: Hier sieht man wiederum Rollen 43 sowie den darauf laufenden Rahmen 42, sowie untere Führungsschienen 44. Oberhalb des Wasserbeckens 9 ist endseitig eine Reinigungsstation 40 eingebaut, welche Wasserdüsen 41 und Luftdüsen 50 enthält.
Die Wasserdüsen 41 sind an das Frischwasser angeschlossen; sie werden während des Herausfahrens des Rahmens 42 betätigt und spülen Abrasivmaterial und/oder Werkstückabtragungen von den fertigen Teilen ab.
Die Luftdüsen 50 sind von der Druckquelle 101 gespeist und trocknen die Teile zusätzlich ab. Das von den Teilen abfliessende Wasser fällt in das Wasserbecken 9 zurück.
Die Figuren 7a bis 7c zeigen Einzelheiten zum Ein- und Ausfahren des Rahmens 42 mit seinen Auflagern. Ersichtlich ist hier die erste Seitenwange 47 mit Rollen 43 und einer abgewinkelten Schubstange 51, welche gemäss Fig. 7b und 7c über eine Ausnehmung 52 an einem Mitnehmerzapfen 54 angreift. Dieser Mitnehmerzapfen 54 ist an einem Kettenglied 55 aufgesetzt, welches seinerseits über Kettenräder 53 läuft.
Die Kettenglieder 55 bilden eine endlose Kette, über den Antrieb 21 geführt ist, vgl. Fig. 2. Der Kettenantrieb 21 bewegt den Rahmen 42 mit seinen Auflagern in das Wasserbecken 9, Fig. 2 und kann diesen durch Umschalten der Drehrichtung des Antriebs 21 wieder herausführen, in die in Fig. 7a und 7b dargestellte Position.
Die Darstellung Figur 8 zeigt den Verschlussmechanismus der abklappbaren Seitenwand 22 und ist nach Art eines "Schotts" aufgebaut. Das Wasserbecken 9 ist stirnseitig durch die Seitenwand 22 abgeschlossen (Pos. 1), welche in ihren oberen Bereich eine Lagerstelle 22a aufweist und das Teil 22' - eine Klappe - um 90° kippen lässt. Als Antrieb dient ein Hydraulikzylinder 57, der endseitig an einer unteren Gelenkstelle 58 drehbar gehalten ist und mit seiner Schubstange (über einen Gelenkbolzen) an einem Winkel 22" der Klappe 22' angreift.
Die geöffnete Lage der Klappe 22' ist dünn eingezeichnet und als Pos. 2 markiert; die entsprechenden Lagen der Schubstange sind mit 59' und des Hydraulikzylinders mit 57' bezeichnet.
Aus zeichnerischen Gründen wurde auf die Darstellung der notwendigen Dichtelemente verzichtet; im unteren Bereich des Wasserbeckens sieht man die sehr einfach aufgebaute Niveaueinstellung mit Justierschrauben 13 und einem justierbaren Auflager 24.
Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand auch für mehrachsige und andere Bearbeitungsvorgänge geeignet.
Bezeichnungsliste
1
Wasserstrahl-Schneidanlage
2
Ladestation / Wechseltisch
2'
Rahmen zu 2
3
Kühlgerät
4
Hochdruck-Pumpanlage
5
Schneidbrücke
6
Hochdruckleitungen
7
Austraghals (für Kratzförderer)
8
Auffangbehälter für Schlamm
9
Wasserbecken
9'
Grundrahmen von 9
10
Auflager / Rostlatten
11
Elektroschränke / CNC-Steuerung
12
Sandbunker
13
Justierschrauben / Sechskant
14a,14b
Hubeinrichtungen / Hydr. Hubzylinder
14'
Mechanische Kopplung zwischen 14a und 14b
15
Ständer (Höhenverstellbar)
16
Bedienungsstation mit Bildschirm
17
Bodenplatten
18
Hochdruckdruckleitung
19, 20
Elektrokanäle
21
Kettenantrieb
22
"Schott" / abklappbare Seitenwand
22'
Klappe
22"
Winkel an 22'
22a
Lagerstelle von 22
23
Hub- Schwenkzylinder
24
Niveauausgleich (justierbare Auflager)
25
Dosierbehälter für Schneidsand
26
Ausgleichszylinder (Gewichtsausgleich)
27
Faltenbalg
28
Leitungskanal, elektrisch
29
Schneiddüsen
30
Höhenabtastung / Linearsensoren
31
Anschluss
31'
Luftzuführung
32
Steigrohre
32'
Abdeckung / Schlammschutz
33
Wand / Trennwand
34
Ausgleichsbehälter
35
feststehende Seitenwände von 9
35'
Abdeckung (seitlich)
36
Einhängeflügel von 10
37
Nocken
38
Bügelrahmen
39
Gummilippe verstärkt
40
Reinigungsstation
41
Wasserdüsen
42
Rahmen (für Auflager 10)
42'
Rahmenverbindung zu 42
43
Führungsrollen
44
Führungsschienen
45
Rollen-Support
46
Gleitschiene
47
erste Seitenwange (Strahlablenkung)
48
zweite Seitenwange (Strahlablenkung)
49
Gleitprofil
50
Luftdüsen
51
Schubstange (abgewinkelt)
52
Ausnehmung
53
Kettenräder
54
Mitnehmerzapfen
55
Kettenglieder / Kette
56
Gleitblock (Gleitstein / Abstützung)
57
Hydraulikzylinder (in Position 1)
57'
Hydraulikzylinder (in Position 2)
58
Gelenkstelle
59
Schubstange mit Gelenkbolzen (in Pos. 1)
59'
Schubstange (in Position 2)
60
Schwenklifter / Hebezeug
61
Greifer
62
Vakuumglocken
100
Gleitschienen in 9
101
Druckluftquelle / Seitenkanalverdichter
N
Luftzufuhr Niveaueinstellungen Wasser
N1
Niveau Schneiden
N2
Niveau Be- und Entladen
N3
Niveau in Ausgleichsbehälter 34
R
Speiseleitung zu 40
S1, S2
Schneidköpfe
W0
Werkstück (Platte / Tafel)
W1
bearbeitetes Werkstück (Teil, ausgeschnitten)
X,Y,Z
Bewegungsrichtungen von S1, S2

Claims (12)

  1. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Hochdruckwasserstrahls, wobei das zu bearbeitende Werkstück auf einem rost- oder gitterartigen Auflager über oder in einem zumindest im oberen Bereich quaderförmigen Wasserbecken gelagert ist und durch wenigstens einen aus wenigstens einer Düse austretenden Wasserstrahl beaufschlagt wird, wobei diese Düse zumindest in einer Horizontalebene (X,Y) numerisch in ihrer Lage gesteuert wird und der Abstand zwischen dem Werkstück und der Düse zumindest annähernd konstant gehalten oder in der Vertikalrichtung (Z) gesteuert wird und wobei im Bereich des Wasserbeckens ein Ausgleichsbehälter vorgesehen ist, über welchen das Niveau im Wasserbecken eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Wasserbecken (9) wenigstens eine Seitenwand (22,22') partiell abhebbar oder abklappbar ausgestaltet ist und dass zumindest an den zu dieser Seitenwand (22,22') angrenzenden, feststehenden Seitenwänden (35) Gleitorgane (100) angeordnet sind, welche das Ein- und Ausfahren eines Rahmens (42,42') mit auf dessen Werkstück-Auflagern (10) positionierten Werkstücken (W0, W1) erlaubt.
  2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb der abhebbaren oder abklappbaren Seitenwand (22a), dem Wasserbecken (9) vorgelagert, zumindest ein Rahmen (42,42') mit Werkstück-Auflagern (10) vorgesehen ist, der über eine Hubeinrichtung (14a,14b) in seiner Höhenlage einstellbar und durch eine Horizontalverschiebung über die Gleitorgane (43,49) in das Wasserbecken (9) einschiebbar ist.
  3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im oder unterhalb des Wasserbeckens (9) ein mit diesem kommunizierender Ausgleichsbehälter (34) angeordnet ist, der durch eine Druckluftquelle (101) beaufschlagbar ist.
  4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftquelle (101) ein Seitenkanalverdichter ist.
  5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der abhebbaren oder abklappbaren Seitenwand (22,22') eine Reinigungsstation (40) angeordnet ist.
  6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsstation (40) Wasserdüsen (41) und/oder Druckluftdüsen (42) enthält.
  7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftdüsen (42) an die an den Ausgleichsbehälter (34) angeschlossene Druckluftquelle (101) angeschlossen sind.
  8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (42,42') mit den Werkstück-Auflagern (10) durch einen Kettenantrieb (21) in das Wasserbecken (9) einschieb- und ausziehbar ist.
  9. Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Hochdruckwasserstrahls, wobei das zu bearbeitende Werkstück auf einem rost- oder gitterartigen Auflager über oder in einem zumindest im oberen Bereich quaderförmigen Wasserbecken gelagert und durch wenigstens einen aus wenigstens einer Düse austretenden Wasserstrahl beaufschlagt wird, wobei diese Düse zumindest in einer Horizontalebene (X,Y) numerisch in ihrer Lage gesteuert wird und der Abstand zwischen dem Werkstück und der Düse zumindest annähernd konstant gehalten oder in der Vertikalrichtung (Z) gesteuert wird und wobei im Bereich des Wasserbeckens ein Ausgleichsbehälter vorgesehen ist, über welchen das Niveau im Wasserbecken eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt das Wasserbecken auf ein unteres Niveau (N2) gefüllt wird, dass bei geöffneter seitlicher Klappe in einem zweiten Schritt ein mit Werkstücken bestückter Rahmen horizontal eingefahren wird, dass in einem dritten Schritt die Klappe dicht geschlossen wird und das Wasser in das Wasserbecken eingelassen wird, bis sich ein höheres Niveau (N1) einstellt, dass in einem vierten Schritt die Wasserstrahlbearbeitung erfolgt, dass in einem fünften Schritt das Wasser auf das tiefere Niveau (N2) abgelassen und anschliessend die Klappe geöffnet wird, bis sie sich in horizontaler Stellung befindet, das in einem sechsten Schritt der Rahmen horizontal aus dem Wasserbecken herausgefahren wird und dass in einem siebten Schritt ein weiterer, mit Werkstücken bestückter Rahmen horizontal in das Wasserbecken eingefahren wird und die Klappe erneut dicht geschlossen wird.
  10. Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Wasserbehälter das oberer Niveau (N1) durch eine an einen geschlossenen Ausgleichsbehälter angeschlossene Druckluftquelle eingestellt wird und dass das untere Niveau (N2) durch Abschalten dieser Quelle eingestellt wird.
  11. Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bearbeiteten Werkstücke beim Herausfahren des Rahmens unter einer Reinigungsstation hindurchgeführt werden und mit Wasser und/oder Druckluft gereinigt und/oder getrocknet werden.
  12. Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Bearbeitung der Werkstücke vorbereiteten Rahmen untereinander oder übereinander höhenverschieblich gestapelt werden.
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