EP1926571A2 - Strahlfangvorrichtung für eine bearbeitungsmaschine - Google Patents

Strahlfangvorrichtung für eine bearbeitungsmaschine

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Publication number
EP1926571A2
EP1926571A2 EP06805651A EP06805651A EP1926571A2 EP 1926571 A2 EP1926571 A2 EP 1926571A2 EP 06805651 A EP06805651 A EP 06805651A EP 06805651 A EP06805651 A EP 06805651A EP 1926571 A2 EP1926571 A2 EP 1926571A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
opening
jet
catching device
cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06805651A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Graf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority to EP06805651A priority Critical patent/EP1926571A2/de
Publication of EP1926571A2 publication Critical patent/EP1926571A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B23K26/704—Beam dispersers, e.g. beam wells
    • 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 invention relates to a beam-catching device for a processing machine according to the preamble of claim 1.
  • a processing machine in which a workpiece is arranged for processing on a workpiece support. This workpiece is moved across the workpiece support transverse to a machining direction of a cutting head. For machining the workpiece, a cutting beam is directed onto the workpiece, wherein during the processing of the workpiece, the cutting jet exits on the underside.
  • This outlet region is assigned a housing with an opening as a beam-catching device, through which the cutting jet exiting downwards enters the housing. The opening and the housing extend along the working area of the cutting head.
  • This beam-catching device has the disadvantage that the cutting beam picked up by the housing and exiting from below the workpiece during machining, in particular the laser beam or the combustion beam, is not completely absorbed. This can cause damage to the housing. Furthermore, the cutting beam can be influenced by beam reflections, which are given by slag, sparks or residual parts that are not transported away. In addition, slag, dust and / or burnup may adhere to the beam-catching device due to the energy absorbed and not yet absorbed in the housing.
  • EP 1 454 700 A1 discloses a cooling and / or flushing lance of a laser processing machine. Such a lance is used in the laser cutting of tubes, in which such a lance is inserted into the tube.
  • the lance has an inlet opening for the laser beam and / or the melt ejection into the lance interior. Through an opening near a bottom of the lance, a mixture of a liquid and a gaseous medium, such as water and compressed air, supplied, which form a kind of water mist.
  • the water mist should absorb enough jet power during cutting and dissipate the cutting splashes.
  • the process time for workpiece machining is to be shortened more and more to reduce processing costs. This works with increased cutting beam powers and / or cutting speeds. This also requires that the cutting beam catching devices for machining tubular and plate-shaped workpieces be improved to allow a high quality of machining.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a beam-catching device for processing machines, which process the workpiece with a cutting jet, which absorbs the energy of the entering into the beam-catching cutting beam and a high degree of process reliability is possible.
  • This object is achieved by the features of claim 1. Further advantageous embodiments and modifications of the invention are specified in the further claims.
  • the inventive design of the beam-catching device allows the energy of the cutting beam entering the beam-catching device to be absorbed.
  • the cutting beam is formed for example by a laser beam and a surrounding gas flow.
  • the at least one fluid jet formed as a free jet collides with the cutting beam. This results in absorption of the energy of the laser beam and its gas flow. In particular, the kinetic energy of the gas flow is reduced.
  • the at least one free jet is scattered and deflected downwards due to the pulse resulting from the coincidence of the cutting beam and the free jet.
  • a water film is formed, which extends to wall sections in the beam collecting space of the housing.
  • the wall sections are wetted with liquid and the slag is cooled, so that registered in the beam catching slag does not adhere to it.
  • the introduction of the fluid jet as a free jet, which crosses the cutting jet has the advantage that the cutting jet does not strike unhindered on a flushing film, which is guided at the bottom of the jet catching space. Blowing or blank blowing a flushing surface thus remains off. Thus, adhesion of the entrained slag is prevented, whereby a slight discharge of the slag is possible.
  • the at least one jet feeding the free jet is attached to an end wall section of the housing. is ordered and the supplied fluid jet is aligned substantially parallel to the opening.
  • Such beam-catching devices with linear openings are also referred to as line-catchers.
  • Such beam-catching devices are used in particular in flatbed laser cutting machines.
  • the advantageously aligned below the linear opening shaped fluid jet thus enables, depending on the processing position of the cutting beam along the entire opening of the housing, an energy absorption of the incoming cutting beam is made possible.
  • the at least one jet leading to the free jet is aligned radially with respect to the inlet axis of the opening. This in turn allows the incoming cutting jet to be absorbed by the fluid jet, again forming the water film typically resulting therefrom.
  • punctiform aperture beam catchers are also referred to as point catchers.
  • point catchers are used in so-called combination laser cutting machines, in which the cutting beam and the beam catching device are arranged at rest and the material to be processed, in particular plate-shaped material, is moved relative to the cutting beam.
  • a punctiform opening of the housing with a substantially tubular jet collecting space in which the substantially punctiform opening traverses a lateral surface of the housing the at least one nozzle is provided on an end face of the housing associated with the opening is and the supplied free jet crosses an entrance axis of the opening.
  • beam-catching devices are also referred to as tube catchers.
  • Such pipe catchers are used within tubular materials whose outer surface or pipe wall is machined. The use of such beam-catching devices prevents the cutting jet from forming an inside of the tubular material to be processed is not damaged or cut through an opposite wall section.
  • At least one nozzle supplies a fluid film to a bottom of the housing of the beam-catching device.
  • a flushing film is formed on the bottom, which traverses the housing along the bottom.
  • the fluid film at the bottom or a discharge of the bottom-lying slag of the housing is preferably mounted under pressure to achieve a flushing of the soil.
  • the nozzle is formed circular segment-shaped or the bottom contour a ⁇ gepasst.
  • a plurality of nozzles which form a fluid curtain of individual fluid jets, to be provided on wall sections which are aligned below and to the inlet edge of an opening of the housing.
  • This fluid curtain crosses the incoming cutting jet, thereby providing an alternative to a fluid jet or, in addition, energy absorption.
  • the incoming slag can be cooled and bonded, so that adhesion to wall portions of the housing is prevented.
  • the nozzles associated with the jet collecting space are preferably individually controllable.
  • the outflow direction is adjustable.
  • a fluid jet and / or partial fluid curtain can be aligned, which crosses the cutting jet.
  • the volume of the exiting fluid jet at the nozzles can also be adjustable.
  • a separate fluid-conducting groove or slope is provided which crosses the cutting beam.
  • a volumetric flow of a rinsing film adapted to the energy absorption of the cutting jet can be provided with a corresponding flow velocity and a volumetric flow provided with the slag removal in the bottom of the housing with a corresponding flow velocity.
  • the impingement of the fluid jet as a free jet in the jet collecting space nozzle on an opposite wall portion is provided, which has a baffle, which is inclined towards the opening of the housing pioneering.
  • a baffle element By such a baffle element, the fluid jet is deflected in the direction of the bottom of the housing, so that on the one hand protects the opposite wall portion and on the other hand, the ejection is prevented.
  • the lateral wall sections of the housing are wettable with a fluid film or can be cooled by a cooling integrated therein.
  • a fluid film may alternatively be provided by undercuts comprising a surge edge to form the fluid film on the wall portion.
  • spreading nozzles or the like may be provided.
  • An integrated cooling can preferably be formed by cooling channels in the wall section, which keep them at a low temperature.
  • the lateral wall portions of the housing are provided with a tissue in order by the capillary action of the tissue To wet wall sections. This can also prevent the adhesion of the slag.
  • At least one suction opening is provided in the housing in order to connect a suction device.
  • a negative pressure can be generated in the interior of the housing, wherein ambient air passes through the opening in the housing.
  • the fluid and the residual amounts of gas, dust particles, slag particles present in the housing can be sucked off.
  • cooling can be achieved.
  • Another alternative embodiment for energy absorption of the cutting jet provides that the bottom below the opening of the housing comprises a surge channel, in which the cutting beam is collected. By such a surge channel can be tracked from below fluid.
  • the opening width or width of the opening of the housing is reduced to a minimum, without influencing the cutting beam during the entry into the housing.
  • the entry edges of the opening of the housing protrude up to the cutting beam, so that just an unhindered entry of the cutting beam is made possible in the beam-catching device.
  • the configuration of the entry edges ensures that an influence of the cutting jet, in particular a gas flow in the case of a laser cutting jet, is not given since the angled surfaces, which form an entry edge, have a thickness of virtually zero in the entry region of the opening.
  • the width of the opening is reduced to a minimum, whereby the risk of entanglement of good and / or residual parts that are cut out of the workpiece is minimized.
  • a beam reflection can be prevented by the exiting below the workpiece cutting beam to the workpiece. Rather, the cutting beam occurs completely or neutral in flow into the housing and can not escape through the design of the opening width from below and reach the workpiece base.
  • damage to the good parts and to the opening of the housing adjacent parts of the processing machine is avoided by Schlackereflexionen.
  • the leading edge is sharp-edged.
  • the sharp edge of the entry edges can be formed by an angle of less than 90 ° of two mutually arranged surfaces that form the leading edge.
  • the leading edge of the opening of the housing preferably connects to an end face of the housing, which lies in a bearing plane of the workpiece to be machined.
  • the beam-catching device can be moved unhindered during processing of the workpiece transversely to the longitudinal extension of the opening of the housing in and counter to the Y-direction in order to cut out good parts from the workpiece.
  • the opening of the beam-catching device can be guided under entangled parts already cut out of the workpiece.
  • the leading edge has a surface section facing the workpiece, which is recessed relative to the support surface and preferably arranged to run parallel.
  • the recessed relative to the end face surface portion of the leading edge is preferably formed very narrow and extends at least partially along the opening. As a result, there may be a slight clearance below the workpiece to the cutting gap to the leading edge, so that the danger of entanglement is minimized. At the same time, the cutting jet emerging at the bottom of the workpiece can enter the housing without influencing and thus without burr formation.
  • leading edge a flat or curved chamfer or ramp, which merges into the end face of the housing.
  • the leading edge is formed according to a preferred embodiment as a straight edge for forming the opening of a housing.
  • a so-called line catcher is formed, which has two entry edges running parallel to one another, which preferably extend over the entire length of the processing region of a cutting head of the processing machine.
  • the entry edges may be provided that the entry edges have different geometries therefrom, such as, for example, a wave-shaped, zig-zagged, flat V-shaped, sawtooth-shaped, sinusoidal or rectangular contour aligned at an angle to the Y-direction.
  • the contour of the opening in the housing causes a descendant of the housing for catching the cutting beam additionally taking into account the position of the cutting head in the X direction.
  • the width of the opening in the housing is preferably provided adjustable.
  • One or both entry edges may be designed to be movable or displaceable in order to allow adaptation to different cutting beam diameters.
  • the at least one leading edge for forming the opening of the housing may be detachably provided on the housing.
  • a preferred embodiment of the leading edge for the design of the opening of the housing provides that a plurality of individual segments is provided. This makes it possible to easily and quickly replace individual segments.
  • individual segments may for example be provided in an end region of the opening which has a larger opening width than the adjacent segments, for example, to allow a piercing into the workpiece without damaging the opening of the housing.
  • the opening of the housing preferably has an inlet edge formed from individual segments, which are movable in particular to adjust the opening width.
  • an enlargement of the opening gap during insertion of the cutting beam into the workpiece can be provided at any desired location.
  • an adaptation of the opening width can be adapted to different machining parameters during machining of the workpiece.
  • the individual segments can be controlled by motor via adjusting elements.
  • the opening of the housing is formed by a diaphragm device or a band with a passage which is tracked to the cutting jet and an inlet opening releases.
  • a small inlet opening which is assigned to the cutting jet, is formed, whereby the remaining area of the opening remains covered.
  • an influence on the overlying the opening of the housing workpiece can be reduced by reflections.
  • the formation of the opening of the housing and its variants can be a particularly advantageous Represent hafte embodiment for a housing with and without free jet.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a processing machine with a beam-catching device according to the invention
  • FIG. 2 shows a perspective view of the beam-catching device
  • FIG. 3 is a perspective sectional view of the beam-catching device according to FIG. 2,
  • 4a-c is a schematic plan view of alternative geometries of the opening of the beam-catching device
  • 5a-c are schematic sectional views of alternative embodiments of entry edges which form the opening of the housing of the beam-catching device
  • Figure 6 is a perspective view into the interior of the
  • FIG. 7 shows a schematic sectional illustration of the beam-catching device according to FIG. 6, 8 shows a schematic sectional view of an alternative housing of the beam-catching device to FIG. 7, FIG.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of a further alternative embodiment of the housing of the beam-catching device to FIG. 7, FIG.
  • 10a, b show schematic sectional views of cooled wall sections of the housing of the beam-catching device
  • Figure 11 is a perspective detail view of another
  • Embodiment of a wall section of the housing of the beam-catching device Embodiment of a wall section of the housing of the beam-catching device
  • Figure 12 is a schematic sectional view of an alternative embodiment of the beam-catching device.
  • Figure 13 is a schematic sectional view of another alternative embodiment of the beam-catching device.
  • a processing machine 11 is shown in perspective.
  • This processing machine 11 is preferably designed as a laser cutting machine.
  • a plasma cutting machine or Brennstrahlschneidmaschine be formed.
  • a machine bed 12 comprises a workpiece support 14 which, for example according to FIG. 1, is formed by a support belt 16, which is held stationary in the machine bed 12.
  • this support belt may also be movably driven and additionally assume a transport function.
  • Via a linear axis 21, a cutting head 22 is movable in the Y direction and forms a working region of the cutting head 22.
  • a linear axis can be provided, which is movable in and against one of the X-direction.
  • a movable in height linear axis can be provided.
  • Of the Cutting head 22 from a cutting beam 24 is directed to the workpiece 17 to perform a processing.
  • a beam-catching device 26 is provided in the processing region of the cutting head 22, which is positioned between deflection rollers 28 of the support belt 16.
  • the beam-catching device 26 can, for example, be movable along a guide 36 in and counter to the X-direction, the beam-catching device 26 being coupled to the movement of the cutting head 22, for example being carried by its own drive or without its own drive.
  • the beam-catching device 26 has an opening 31 which is directed towards the cutting head 22 and preferably extends along the entire processing region of the cutting head 22 in the Y-direction.
  • the cutting jet 24, which exits on the underside of the workpiece 17 after introduction of a cutting gap 32, can be caught by the opening 31 of a housing 34 of the beam-catching device 26.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the beam-catching device 26 according to FIG. This has a substantially closed housing 34 which comprises the opening 31 at an end face 38 facing the workpiece 17.
  • the opening 31 of this or other beam-catching devices can be closed in accordance with an advantageous embodiment, depending on the position of the cutting head 22 by a movable curtain or a movable aperture, so that a small inlet opening for the cutting beam 24 is given.
  • Flanticianen 39 are provided which are in communication with the guide 36 for movable recording.
  • these flange units 39 receive the deflection rollers 28 of the support belt 16 and the housing 34.
  • supply connections 41 are provided, which are connected to the and discharging fluids and / or gaseous media into an interior of the housing 34.
  • FIG. 3 shows a perspective sectional view of the beam-catching device 26 according to the invention according to FIG.
  • the housing 34 is preferably designed in several parts.
  • a lower section 42 comprises a bottom 43 and wall sections 44 which merge into wall sections 46 of the upper section 47, which forms the opening 31 of the housing 34.
  • a one-piece or one consisting of more than two sections housing 34 may be formed.
  • FIGS. 4a to 4c show a schematic plan view of a beam-catching device 26 with different geometries of the opening 31 in the housing 34.
  • the contour of the entry edges 54 is sinusoidal or serpentine to form the opening 31. In this case, both the amplitude and the duration of the course can be varied.
  • a roof-shaped configuration of the opening 31 is shown. The rooftop may be provided in or against the X direction. Both the pitch and the length of the individual legs can be varied.
  • FIG. 4c shows a further alternative embodiment of an opening 31 of the beam-catching device 26.
  • the entry edges 54 extend at an angle to the direction of movement of the cutting head 22 in the Y direction. Other alternative geometries can also be realized.
  • FIG 5a A schematically enlarged view of the opening 31 in cross section is shown in FIG 5a.
  • the cutting head 22 directs a cutting beam 24 on the workpiece 17, wherein the cutting beam 24 exits from the bottom of the workpiece 17.
  • the cutting jet 24 consists of a shaped jet 51 and a coaxial gas flow 52.
  • the jet 51 may be formed as a laser, plasma or combustion jet.
  • the cutting jet 24 forms a cutting gap 32 in the workpiece 17. During this processing, a residual energy of the jet 24 and a residual amount of gas from the gas flow 52 as well as slag particles enter the housing 34.
  • an opening 31 is provided, the inlet edges 54 to the gas flow 52 of the cutting jet 24 protrude so that the cutting beam 24 uninfluenced, so flow neutral, can enter through the inlet edges 54 in the housing 34.
  • the leading edge 54 is formed by an end face 38 of the housing 34 and by an inner wall portion 57, which is aligned at an angle of less than 90 ° to the end face 38.
  • a wedge-shaped leading edge 54 is formed which, in the region of the cutting beam 24 entering the opening 31, has a thickness that is virtually zero.
  • the leading edge 54 is formed sharp-edged, that is, two tapered surface portions form the leading edge 54 in the inlet region of the cutting beam 24.
  • the end face 38 of the housing 34 may include outlet openings 59 for minimizing friction, which supply air below the workpiece 17.
  • a so-called air film bed can be created in order to minimize friction during the process of the beam-catching device 26.
  • mechanical systems such as a roller bearing, driven rollers or belts or a sliding coating may be provided.
  • FIG. 5 b shows an alternative geometry of the leading edge 54 of an opening 31 of the housing 34.
  • the leading edge 54 comprises a surface portion 62 which is formed as a chamfer.
  • the region of the entry edges 54 is slightly recessed relative to the support plane of the workpiece 17.
  • This surface portion 62 allows minimizing the risk of entanglement and serves as a ramp.
  • This surface portion 62 may be formed as a flat surface or curved surface. The inclination in a flat surface portion 62 is determined by the width of the surface portion 62, so that at shorter surface portions 62 usually a steeper slope is provided.
  • An alternative geometry of the leading edge 54 to the opening 31 of the housing 34 is formed such that the surface portion 62 is formed as a groove or V-shaped recess. This means that starting from the end face 38 of the housing 34 initially a surface portion is provided which is like the surface portion 62 inclined, but after a certain section width, the direction of "falling” in “rising” changes and extends to the leading edge 54 itself.
  • the leading edge 54 may be in the plane of the end face 38 as well as slightly below. It is thereby achieved that the parts which have already been cut out and which are still provided in the workpiece 17 do not catch with the opening 31.
  • the recesses may be formed as a semicircular, elliptical or as a further free form, which allows at least a slight placement of the already cut parts as soon as the housing 34 is moved below the workpiece.
  • FIG. 5c a further alternative embodiment of an entrance edge 54 is formed.
  • a surface portion 61 is parallel and recessed to the end face 38 of the housing 34 is provided. In the transition region between the surface portion 61 and the end face 38, a run-up path is provided.
  • the inner wall portion 57 which extends from a vertical wall portion 46 to the leading edge 54, may have a rounded profile. Alternatively, a plurality of angularly arranged surface portions may be provided to allow a simple and inexpensive production.
  • a pent-shaped arrangement of the inner wall sections 57 which is seen in cross-section, it is preferably made possible that a large free space is created immediately after the entry of the cutting jet 24 into the opening 31 in order to allow the greatest possible shielding of the inner space from the opening 31.
  • these mecanicwandabsch ⁇ itte 57 have the advantage that optionally taking place jet and Schlackereflexionen in the direction are reflected back to the opening 31 in the interior of the housing 34.
  • FIG. 6 shows a perspective sectional view of a housing 34 of the beam-catching device 26 for energy absorption of the energy of the cutting beam 24.
  • a fluid jet 64 in particular a water jet
  • the nozzle 63 may be formed by a nozzle body which is preferably arranged exchangeably on the housing 34 or only by an opening in the housing 34.
  • This fluid jet 64 can be introduced at high pressure, so that this fluid jet 64 substantially completely traverses the housing 34 as a bundled jet.
  • a fluid jet 64 is introduced from both end faces 56, wherein these preferably differ at least slightly in height, so that at a greater distance a sloping portion of the fluid jet is covered by the opposing fluid jet.
  • the bottom 43 of the housing 34 is subjected to a fluid flow to form a flushing film 67.
  • a semicircular nozzle 66 is provided, through which the rinsing film 67 is guided laterally rising in the preferably groove-shaped bottom 43. This allows a discharge of slag and dust particles are made possible.
  • the flange unit 39 may additionally comprise an exhaust opening 68, through which an ambient air can be sucked through the opening 31 and dust particles trapped in the interior of the housing 34 can be sucked off. Due to the small opening width of the opening 31, a negative pressure in the housing 34 can be generated, whereby the suction is supported.
  • the housing 34 is preferably adapted in its outer geometry to the structural design of the machine bed 12. In order to provide a virtually gap-free transition between the support belt 16 to the beam-catching device 26, an end face 38 extends in the direction of the adjacent support belt 16, so that between the guide rollers 28 and the housing 34, a small transfer gap is formed.
  • a band cleaning for the support belt 16 may be provided on the outside of the housing 34.
  • a band cleaning for the support belt 16 may be provided on the outside of the housing 34.
  • the flange units 39 can supply the additional elements attached to the outside of the housing 34, such as cleaning elements, with operating means such as air or the like.
  • FIG. 7 shows a schematic side view of the beam-catching device according to FIG. 6.
  • a cutting jet 24 entering the jet collecting space 35 intersects a fluid jet 64 emerging from the nozzle 63.
  • a water film 65 is formed, which is deflected downwards due to the resulting momentum.
  • the fluid jet 64 is scattered.
  • the forming water film 65 wets at the same time the adjacent wall portions 38, 44, 46, 47, so that adhesion of dust and slag particles is prevented.
  • Such beam-catching devices 26 shown in Figures 6 and 7 are referred to as line-catchers.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment of a beam-catching device 26 to FIG.
  • This is a so-called point catcher.
  • This has a point-shaped opening 31, through which the cutting beam 24 can enter into a substantially cylindrical jet collecting space 35.
  • the fluid jet 64 fed into the jet collecting space 35 through the nozzle 63 is radial to the inlet. aligned axis of the cutting beam and crosses it. This in turn forms the water film 65.
  • an inclined bottom 34 is formed by a bevel. This is just an example.
  • a baffle element 69 is provided in the beam collecting space 35, which baffle has a baffle surface 70 which is inclined towards the opening 31 in the beam-catching device 26. This will add an additional uncontrolled splash and reflect the fluid jet
  • FIG. 9 shows a further alternative embodiment of a beam-catching device 26.
  • This is a so-called pipe catcher.
  • the beam-catching device 26 is formed as a lance or pipe, which is inserted into a tubular workpiece 17 to be machined by the cutting jet 24.
  • the opening 31 is arranged in a lateral surface of the beam-catching device 26, the opening 31 is arranged.
  • the nozzle 63 is provided for supplying the free jet 64.
  • one or more nozzles 63 may be provided for supplying one or more fluid jets 64.
  • Such nozzles 63 may be controllable not only in the outflow direction but also in the volume of the fluid jet 64.
  • such nozzles 63 may also be arranged to be movable.
  • a plurality of nozzles 63 may be juxtaposed or circular or stacked to form a common fluid jet for absorbing the kinetic energy of the incident cutting jet 24.
  • a cooling fluid film is produced on these wall sections 44, 46 or at least on one of the two wall sections 44, 46.
  • a cooling fluid film is produced on these wall sections 44, 46 or at least on one of the two wall sections 44, 46.
  • This can be made possible, for example, by an arrangement according to FIGS. 7a or 7b.
  • a surge element 72 Provided in the wall section 46 is an undercut 71, which is covered by a surge element 72. Fluid is supplied to the undercut 71 via a passage 73 communicating with the flange unit 39. Depending on the amount and pressure supplied, the fluid may escape from the gap 74 formed between the inner wall portion 57 and the baffle 72 and form a fluid film along the wall portions 44, 46 which is collected and removed in the bottom 43.
  • the size of the fluid film can be determined by the baffle 72, which is adjustably formed to the inner wall portion 57.
  • FIG. 10b shows an alternative embodiment.
  • the spill member 72 is held in the inner wall portion 57 of the gap 74, for example.
  • FIG. 11 shows an alternative embodiment for forming a cooling fluid film on the wall sections 44, 46, 57 of the housing 34.
  • a plurality of in-line expansion nozzles 76 are provided which form a fluid film or create a fluid curtain that extends to the bottom 43 to protect the wall sections from adhering to slag.
  • FIG. 12 shows a schematic sectional view of an alternative housing 34 of the beam-catching device 26.
  • the entry edges 54 of the opening 31 of the housing 34 may, for example, according to one of the embodiments in Figure 5a to c and their alternatives correspond.
  • a bottom of the housing 34 is formed as a surge groove 79, which is supplied with fluid through an underlying channel 81.
  • This surge groove 79 may extend over the entire length of the housing 34. Due to the inflowing fluid, the fluid heated in the surge channel 79 is transferred through the channel 81 into lateral discharge channels 82, so that slag residues can also be bound and removed at the same time.
  • the cooling of the lateral wall regions 44, 46 described in the above exemplary embodiment can alternatively or additionally also be used here.
  • FIG. 13 shows another alternative embodiment of the housing 34 of the beam-catching device 26 in cross-section.
  • a fabric 84 is provided, which extends to the bottom 43.
  • the fabric 84 may also extend over the wall portion 42 to the inner wall portion 57.
  • nozzles may be provided which introduce a fluid mist in order to wet the fabric 84.
  • the housing 84 is preferably formed of heat-resistant material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlfangvorrichtung für eine Schneidstrahl- Bearbeitungsmaschine mit einem Gehäuse (34), welches eine zum Schneidstrahl (24) weisende Öffnung (31) aufweist, wobei der Schneidstrahl (24) beim Bearbeiten eines Werkstücks (17) aus der Unterseite des Werkstücks (17) austritt und durch die Öffnung (31) in einen Strahl auffangraum (35) des Gehäuses (34) eintritt, wobei an zumindest eine Wandabschnitt (56, 44, 46, 47) des Gehäuses (34) zumindest eine Düs (63, 76) vorgesehen ist, die einen Fluidstrahl (64) als Freistrahl dem Strahlauffangraum (35) derart zuführt, dass der zumindest eine Fluidstrahl (64) den Schneidstrahl (24) kreuzt.

Description

Strahlfangvorrichtung für eine Bearbeitungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Strahlfangvorrichtung für eine Bearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der JP 4-91884 ist eine Bearbeitungsmaschine bekannt, bei der auf einer Werkstückauflage ein Werkstück zur Bearbeitung angeordnet ist. Dieses Werkstück wird über die Werkstückauflage quer zu einer Bearbeitungsrichtung eines Schneidkopfes bewegt. Zur Bearbeitung des Werkstückes wird ein Schneidstrahl auf das Werkstück gerichtet, wobei bei der Bearbeitung des Werkstücks der Schneidstrahl auf der Unterseite austritt. Diesem Austrittsbereich ist ein Gehäuse mit einer Öffnung als Strahlfangvorrichtung zugeordnet, durch die der nach unten austretende Schneidstrahl in das Gehäuse eintritt. Die Öffnung und das Gehäuse erstrecken sich entlang des Arbeitsbereiches des Schneidkopfes.
Diese Strahlfangvorrichtung weist den Nachteil auf, dass der von dem Gehäuse aufgenommene, unten aus dem Werkstück während dem Bearbeiten austretende Schneidstrahl, insbesondere Laserstrahl oder Brennstrahl, nicht vollständig absorbiert wird. Dadurch kann es zu Beschädigungen am Gehäuse kommen. Des Weiteren kann eine Beeinflussung des Schneidstrahles durch Strahlreflexionen erfolgen, die durch nicht abtransportierte Schlacke, Funken oder Restteile gegeben sind. Darüber hinaus kann Schlacke, Staub und/oder Abbrand aufgrund der in dem Gehäuse aufgenommenen und noch nicht absorbierten Energie in der Strahlfangvorrichtung anhaften.
Aus der EP 1 454 700 Al geht eine Kühl- und/oder Spüllanze einer Laserbearbeitungsmaschine hervor. Eine solche Lanze wird beim Laserschneiden von Rohren eingesetzt, in dem eine solche Lanze in das Rohr eingeführt wird. Die Lanze besitzt eine Eintrittsöffnung für den Laserstrahl und/oder den Schmelzaustrieb in den Lanzeninnenraum. Über eine Öffnung nahe einem Boden der Lanze wird eine Mischung aus einem flüssigen und einem gasförmigen Medium, wie beispielsweise Wasser und Pressluft, zugeführt, welche eine Art Wassernebel bilden. Der Wassernebel soll während der Schneidbearbeitung genügend Strahlleistung absorbieren und die Schneidspritzer abführen. Die Prozesszeit zur Werkstückbearbeitung soll mehr und mehr verkürzt werden, um Bearbeitungskosten zu reduzieren. Dadurch wird mit erhöhten Schneidstrahlleistungen und/oder Schnittgeschwindigkeiten gearbeitet. Dies erfordert auch, dass die Schneidstrahlfangvorrichtungen zur Bearbeitung von rohrförmigen und plattenförmigen Werkstücken verbessert werden, um eine hohe Bearbeitungsqualität zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Strahlfangvorrichtung für Bearbeitungsmaschinen zu schaffen, die das Werkstück mit einem Schneidstrahl bearbeiten, durch welche die Energie des in die Strahlfangvorrichtung eintretenden Schneidstrahles absorbiert und ein hohes Maß an Prozesssicherheit ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Strahlfangvorrichtung wird ermöglicht, dass die Energie des in die Strahlfangvorrichtung eintretenden Schneidstrahles absorbiert wird. Der Schneidstrahl wird beispielsweise durch einen Laserstrahl und eine diesen umgebende Gasströmung gebildet. Der zumindest eine als Freistrahl ausgebildete FIu- idstrahl kollidiert mit dem Schneidstrahl. Dadurch erfolgt eine Absorption der Energie des Laserstrahls und dessen Gasströmung. Insbesondere wird dabei die kinetische Energie der Gasströmung abgebaut. Bei der Kollision wird der zumindest eine Freistrahl zerstreut und nach unten aufgrund des beim Zusammentreffen des Schneidstrahls und des Freistrahls resultierenden Impulses abgelenkt. Durch das Zerstreuen des Fluidstrahles wird ein Wasserfilm ausgebildet, der sich bis an Wandabschnitte im Strahlauffangraum des Gehäuses erstreckt. Dadurch werden gleichzeitig die Wandabschnitte mit Flüssigkeit benetzt und die Schlacke abgekühlt, so dass in die Strahlfangvorrichtung eingetragene Schlacke daran nicht haften bleibt. Darüber hinaus weist die Einbringung des FIu- idstrahls als Freistrahl, der den Schneidstrahl kreuzt, den Vorteil auf, dass der Schneidstrahl nicht ungehindert auf einen Spülfilm trifft, der am Boden des Strahlauffangraumes geführt ist. Ein Freiblasen oder Blankblasen einer Spülfläche bleibt somit aus. Somit wird ein Anhaften der mitgeführten Schlacke verhindert, wodurch ein leichtes Abführen der Schlacke ermöglicht ist. Des Weiteren wird durch die Kollision des zumindest einen Freistrahles mit dem Schneidstrahl erzielt, dass ein unmittelbares Auftreffen des Schneidstrahles auf eine Spülebene oder am Boden der Strahlfangvorrichtung verhindert wird. Dadurch wird ein Zurückspritzen des Mediums des Freistrahles oder des Spülfilmes zur Öffnung des Gehäuses hin unterbunden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer linienförmigen Öffnung des Gehäuses mit einem länglich ausgebildeten Strahlauffangraum die zumindest eine den Freistrahl zuführende Düse an einem stirnseitigen Wandabschnitt des Gehäuses an- geordnet ist und der zugeführte Fluidstrahl im Wesentlichen parallel zur Öffnung ausgerichtet ist. Solche Strahlfangvorrichtungen mit linienför- migen Öffnungen werden auch als Linien-Catcher bezeichnet. Solche Strahlfangvorrichtungen finden insbesondere bei Flachbettlaserschneid- maschinen ihren Einsatz. Der sich vorteilhafterweise unterhalb der Ii- nienförmigen Öffnung ausgerichtete Fluidstrahl ermöglicht somit, dass in Abhängigkeit der Bearbeitungsposition des Schneidstrahls entlang der gesamten Öffnung des Gehäuses eine Energieabsorption des eintretenden Schneidstrahles ermöglicht ist.
Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer punktförmigen Öffnung des Gehäuses mit einem im Wesentlichen zylindrischen Strahlfangraum die zumindest eine den Freistrahl zuführende Düse radial zur Eintrittsachse der Öffnung ausgerichtet ist. Dadurch wird wiederum ermöglicht, dass der eintretende Schneidstrahl durch den Fluidstrahl absorbiert wird, wobei wiederum der sich daraus typischerweise ergebende Wasserfilm ausgebildet wird. Solche Strahlfangvorrichtungen mit punktförmiger Öffnung werden auch als Punkt-Catcher bezeichnet. Solche Punkt-Catcher werden bei sogenannten Kombi-Laserschneidmaschinen eingesetzt, bei denen der Schneidstrahl und die Strahlfangvorrichtung ruhend angeordnet sind und das zu bearbeitende Material, insbesondere plattenförmige Material, relativ zum Schneidstrahl bewegt wird.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer punktförmigen Öffnung des Gehäuses mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Strahlauffangraum, bei dem die im Wesentlichen punktförmige Öffnung eine Mantelfläche des Gehäuses durchquert, die zumindest eine Düse an einer der Öffnung zugeordneten Stirnseite des Gehäuses vorgesehen ist und der zugeführte Freistrahl eine Eintrittsachse der Öffnung kreuzt. Solche Strahlfangvorrichtungen werden auch als Rohr-Catcher bezeichnet. Solche Rohr-Catcher werden innerhalb von rohrförmigen Materialien eingesetzt, deren Mantelfläche oder Rohrwand bearbeitet wird. Durch den Einsatz solcher Strahlfangvorrichtungen wird verhindert, dass der Schneidstrahl eine Innenseite des zu bearbeitenden rohrförmigen Materials nicht beschädigt oder einen gegenüberliegenden Wandabschnitt durchtrennt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zumindest eine Düse auf einen Boden des Gehäuses der Strahlfangvorrichtung einen Fluidfilm zuführt. Dadurch wird ein Spülfilm am Boden ausgebildet, der entlang dem Boden das Gehäuse durchquert. Dies weist den Vorteil auf, dass ein Anhaften von noch nicht vollständig abgekühlter Schlacke am Boden verhindert ist und ein guter Abtransport der Schlacke ermöglicht wird. Ergänzend kann eine Energieabsorption des in das Gehäuse eintretenden Schneidstrahles erfolgen, sofern aufgrund der Bildung eines Wasserfilmes nach der Kreuzung des Freistrahles mit dem Schneidstrahl eine vollständige Absorption nicht erfolgt sein sollte. Der Fluidfilm am Boden beziehungsweise ein Abführen der am Boden aufliegenden Schlacke des Gehäuses wird bevorzugt unter Druck angebracht, um ein Freispülen des Bodens zu erzielen. Bevorzugt ist die Düse kreissegmentförmig ausgebildet beziehungsweise der Bodenkontur aπgepasst.
Nach einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an Wandabschnitten, die unterhalb und zur Eintrittskante einer Öffnung des Gehäuses ausgerichtet verlaufen, mehrere Düsen vorgesehen sind, die einen Fluidvorhang aus einzelnen Fluidstrahlen ausbilden. Dieser FIu- idvorhang kreuzt den eintreffenden Schneidstrahl, wodurch alternativ zu einem Fluidstrahl oder ergänzend eine Energieabsorption erzielt wird. Gleichzeitig kann die eintretende Schlacke abgekühlt und gebunden werden, so dass ein Anhaften an Wandabschnitten des Gehäuses verhindert ist.
Die dem Strahlauffangraum zugeordneten Düsen sind bevorzugt einzeln ansteuerbar. Insbesondere ist die Ausströmrichtung einstellbar. Dadurch kann ein Fluidstrahl und/oder partieller Fluidvorhang ausgerichtet werden, der den Schneidstrahl kreuzt. Somit kann eine Energieeinsparung und eine Verringerung der umlaufenden Fluidmenge erzielt werden. Zusätzlich kann auch das Volumen des austretenden Fluidstrahles an den Düsen einstellbar sein. Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung zur ergänzenden Energieabsorption des Schneidstrahles sowie zum Abtransport von Schlacke ist vorgesehen, dass im Strahlauffangraum des Gehäuses entlang oder unterhalb der Öffnung eine separate fluidführende Rinne oder Schräge vorgesehen ist, die den Schneidstrahl kreuzt. Dadurch kann ein an die Energieabsorption des Schneidstrahles angepasster Volumenstrom eines Spülfilmes mit einer entsprechenden der Strömungsgeschwindigkeit sowie ein an den Schlackeabtransport im Boden des Gehäuses vorgesehener Volumenstrom mit entsprechender Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen sein.
Bevorzugt ist der dem Fluidstrahl als Freistrahl in den Strahlauffangraum zuführenden Düse an einem gegenüberliegenden Wandabschnitt ein Prallelement vorgesehen, welches eine Prallfläche aufweist, die gegenüber der Öffnung des Gehäuses wegweisend geneigt ist. Durch ein solches Prallelement wird der Fluidstrahl in Richtung auf den Boden des Gehäuses abgelenkt, so dass zum einen der gegenüberliegende Wandabschnitt geschützt und zum anderen das Herausspritzen verhindert wird.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die seitlichen Wandabschnitte des Gehäuses mit einem FIu- idfilm benetzbar sind oder durch eine darin integrierte Kühlung kühlbar sind. Dadurch wird ein Anhaften von Schlacke und Staub und somit nach längerer Betriebsdauer ein Zusetzen des Gehäuses verhindert. Die Einbringung eines Fluidfilmes kann alternativ durch Hinterschneidungen vorgesehen sein, die einen Schwallrand umfasst, um den Fluidfilm an dem Wandabschnitt auszubilden. Alternativ können Spreizdüsen oder dergleichen vorgesehen sein. Eine integrierte Kühlung kann bevorzugt durch Kühlkanäle in den Wandabschnitt ausgebildet sein, die diese auf einer niederen Temperatur halten.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die seitlichen Wandabschnitte des Gehäuses mit einem Gewebe versehen sind, um durch die Kapillarwirkung des Gewebes die Wandabschnitte zu benetzen. Dadurch kann ebenfalls die Anhaftung der Schlacke verhindert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine Absaugöffnung in dem Gehäuse vorgesehen ist, um eine Absaugvorrichtung anzuschließen. Dadurch kann in dem Innenraum des Gehäuses ein Unterdruck erzeugt werden, wobei Umgebungsluft über die Öffnung in das Gehäuse gelangt. Dadurch kann das Fluid sowie die in dem Gehäuse befindlichen Restmengen an Gas, Staubpartikeln, Schlackepartikeln abgesaugt werden. Gleichzeitig kann eine Kühlung erzielt werden.
Eine weitere alternative Ausgestaltung zur Energieabsorption des Schneidstrahles sieht vor, dass der Boden unterhalb der Öffnung des Gehäuses eine Schwallrinne umfasst, in welcher der Schneidstrahl aufgefangen wird. Durch eine solche Schwallrinne kann von unten Fluid nachgeführt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnungsweite beziehungsweise Breite der Öffnung des Gehäuses auf ein Minimum reduziert ist, ohne den Schneidstrahl während dem Eintritt in das Gehäuse zu beeinflussen. Die Eintrittskanten von der Öffnung des Gehäuses ragen bis an den Schneidstrahl heran, so dass gerade noch ein ungehinderter Eintritt des Schneidstrahles in die Strahlfangvorrichtung ermöglicht ist. Gleichzeitig wird durch die Ausgestaltung der Eintrittskanten sichergestellt, dass eine Beeinflussung des Schneidstrahles, insbesondere eine Gasströmung bei einem Laserschneidstrahl, nicht gegeben ist, da durch die winklig zulaufenden Flächen, die eine Eintrittskante bilden, im Eintrittsbereich der Öffnung eine Dicke von quasi Null aufweisen.
Durch die nahezu tangentiale oder tangentiale Anordnung der Eintrittskanten zur Gasströmung des Schneidstrahls wird die Breite der Öffnung auf ein Minimum reduziert, wodurch die Verhakungsgefahr von Gut- und/oder Restteilen, die aus dem Werkstück herausgeschnitten sind, minimiert wird. Durch diese Ausgestaltung kann eine Strahlreflexion durch den unterhalb am Werkstück austretenden Schneidstrahl auf das Werkstück verhindert werden. Vielmehr tritt der Schneidstrahl vollständig beziehungsweise strömungsneutral in das Gehäuse ein und kann durch die Ausgestaltung der Öffnungsweite von unten nicht mehr austreten und zur Werkstückunterseite gelangen. Des Weiteren wird eine Beschädigung der Gutteile und der an die Öffnung des Gehäuses angrenzenden Teile der Bearbeitungsmaschine durch Schlackereflexionen vermieden. Somit ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der Eintrittskanten ein vollständiger und unbeeinflusster Schneidstrahleintritt in das Gehäuse unter Vermeidung einer Gratbildung am Werkstück sowie eine Minimierung der Verhakungsgefahr als auch gute Aufnahme von Schlacke ermöglicht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Eintrittskante scharfkantig ausgebildet ist. Dadurch wird eine Beeinflussung der eintretenden Strömung minimiert. Die Scharfkantigkeit der Eintrittskanten kann durch einen Winkel von weniger als 90° von zwei zueinander angeordneten Flächen ausgebildet sein, die die Eintrittskante bilden.
Die Eintrittskante der Öffnung des Gehäuses schließt bevorzugt an eine Stirnfläche des Gehäuses an, welche in einer Auflageebene des zu bearbeitenden Werkstückes liegt. Dadurch kann die Strahlfangvorrichtung ungehindert während der Bearbeitung des Werkstücks quer zur Längserstreckung der Öffnung des Gehäuses in und entgegen der Y-Richtung verfahren werden, um Gutteile aus dem Werkstück herauszuschneiden. Gleichzeitig wird ermöglicht, dass die Öffnung der Strahlfangvorrichtung unter bereits aus dem Werkstück herausgeschnittenen Teilen ohne Verhakung geführt werden kann.
Die Eintrittskante weist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung einen zum Werkstück weisenden Flächenabschnitt auf, der gegenüber der Auflagefläche vertieft und vorzugsweise parallel verlaufend angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass bei einer gegebenenfalls erfolgenden Gratbildung auf der Unterseite des Werkstückes zwischen dem ver- tieften Flächenabschnitt und der Stirnfläche eine Auflauf seh rage gegeben ist, um ein Verhaken zu minimieren.
Der gegenüber der Stirnfläche vertiefte Flächenabschnitt der Eintrittskante ist bevorzugt sehr schmal ausgebildet und erstreckt sich zumindest abschnittsweise entlang der Öffnung. Dadurch kann ein geringfügiger Freiraum unterhalb des Werkstücks an den Schneidspalt zur Eintrittskante gegeben sein, so dass die Verhakungsgefahr minimiert wird. Gleichzeitig kann der an der Unterseite des Werkstückes austretende Schneidstrahl ohne Beeinflussung und somit ohne Gratbildung in das Gehäuse eintreten.
Die Eintrittskante weist nach einer alternativen Ausführungsform eine flächige oder gekrümmte Fase oder Auflaufschräge auf, die in die Stirnfläche des Gehäuses übergeht.
Die Eintrittskante ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als geradlinige Kante zur Bildung der Öffnung eines Gehäuses ausgebildet. Dadurch wird ein sogenannter Liniencatcher ausgebildet, der zwei parallel zueinander verlaufende Eintrittskanten aufweist, die sich bevorzugt über die gesamte Länge des Bearbeitungsbereiches eines Schneidkopfes der Bearbeitungsmaschine erstrecken. Zur Minimierung der Verhakungsgefahr kann vorgesehen sein, dass die Eintrittskanten hiervon abweichende Geometrien aufweisen, wie beispielsweise eine wellenförmige, zick-zack-förmige, flach V-förmige, winklig zur Y-Richtung ausgerichtete, sägezahnförmige, sinusförmige oder rechteckförmige Kontur. Die Kontur der Öffnung im Gehäuse bedingt ein Nachfahren des Gehäuses zum Auffangen des Schneidstrahles zusätzlich die Berücksichtigung der Position des Schneidkopfes in X-Richtung.
Die Breite der Öffnung im Gehäuse ist bevorzugt verstellbar vorgesehen. Eine oder beide Eintrittskanten können verfahrbar oder verschiebbar ausgebildet sein, um eine Anpassung an verschiedene Schneidstrahldurchmesser zu ermöglichen. Die zumindest eine Eintrittskante zur Bildung der Öffnung des Gehäuses kann lösbar am Gehäuse vorgesehen sein. Dadurch kann ein Grundgehäuse für eine Vielzahl von Bearbeitungsmaschinen vorgesehen sein, die durch Austausch der Eintrittskanten an unterschiedliche Schneidstrahldurchmesser anpassbar ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Eintrittskante zur Ausgestaltung der Öffnung des Gehäuses sieht vor, dass eine Vielzahl von Einzelsegmenten vorgesehen ist. Dadurch ist bei Beschädigungen einzelner Segmente ein einfacher und schneller Austausch möglich. Darüber hinaus können einzelne Segmente beispielsweise in einem Endbereich der Öffnung vorgesehen sein, die eine größere Öffnungsweite als die benachbarten Segmente aufweist, um beispielsweise ein Einstechen in das Werkstück ohne Beschädigung der Öffnung des Gehäuses zu ermöglichen.
Die Öffnung des Gehäuses weist bevorzugt eine aus Einzelsegmenten gebildete Eintrittskante auf, die insbesondere zur Einstellung der Öffnungsweite beweglich ansteuerbar sind. Dadurch kann eine Vergrößerung des Öffnungsspaltes beim Einstechen des Schneidstrahles in das Werkstück an einer beliebigen Stelle vorgesehen sein. Darüber hinaus kann eine Anpassung der Öffnungsweite auf verschiedene Bearbeitungsparameter während einer Bearbeitung des Werkstückes anpassbar sein. Die Einzelsegmente können motorisch über Stellelemente angesteuert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnung des Gehäuses durch eine Blendenvorrichtung oder ein Band mit einem Durchlass ausgebildet ist, der dem Schneidstrahl nachgeführt ist und eine Eintrittsöffnung freigibt. Dadurch wird nur eine kleine Eintrittsöffnung, die dem Schneidstrahl zugeordnet ist, gebildet, wobei der übrige Bereich der Öffnung abgedeckt bleibt. Durch diese Ausgestaltung wird die Verhakungsgefahr weiter minimiert. Darüber hinaus kann eine Beeinflussung des über der Öffnung des Gehäuses liegenden Werkstückes durch Reflexionen verringert sein. Die Ausbildung der Öffnung des Gehäuses und deren Varianten kann eine besonders vorteil- hafte Ausführungsform für ein Gehäuse mit und ohne Freistrahl darstellen.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Strahlfangvorrichtung,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Strahlfangvorrichtung,
Figur 3 eine perspektivische Schnittdarstellung der Strahlfangvorrichtung gemäß Figur 2,
Fig. 4a - c eine schematische Draufsicht auf alternative Geometrien der Öffnung der Strahlfangvorrichtung,
Fig. 5a - c schematische Schnittdarstellungen von alternativen Ausführungsformen von Eintrittskanten, welche die Öffnung des Gehäuses der Strahlfangvorrichtung bilden,
Figur 6 eine perspektivische Ansicht in den Innenraum des
Gehäuses mit einem den Schneidstrahl kreuzenden Freistrahl,
Figur 7 eine schematische Schnittdarstellung der Strahlfangvorrichtung gemäß Figur 6, Figur 8 eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Gehäuses der Strahlfangvorrichtung zu Figur 7,
Figur 9 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des Gehäuses der Strahlfangvorrichtung zu Figur 7,
Fig. 10a, b schematische Schnittdarstellungen von gekühlten Wandabschnitten des Gehäuses der Strahlfangvorrichtung,
Figur 11 eine perspektivische Detailansicht einer weiteren
Ausführungsform eines Wandabschnittes des Gehäuses der Strahlfangvorrichtung,
Figur 12 eine schematische Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform der Strahlfangvorrichtung und
Figur 13 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform der Strahlfangvorrichtung.
In Figur 1 ist perspektivisch eine Bearbeitungsmaschine 11 dargestellt. Diese Bearbeitungsmaschine 11 ist bevorzugt als Laserschneidmaschine ausgebildet. Alternativ kann auch eine Plasmaschneidmaschine oder Brennstrahlschneidmaschine ausgebildet sein. Ein Maschinenbett 12 um- fasst eine Werkstückauflage 14, die beispielsweise gemäß Figur 1 durch ein Auflageband 16 ausgebildet ist, welches ruhend im Maschinenbett 12 gehalten ist. In einer alternativen Ausführungsform kann dieses Auflageband auch bewegbar angetrieben sein und zusätzlich eine Transportfunktion übernehmen. Über eine Linearachse 21 ist ein Schneidkopf 22 in Y-Richtung bewegbar und bildet einen Arbeitsbereich des Schneidkopfes 22. Zusätzlich kann eine Linearachse vorgesehen sein, die in und entgegen einer der X-Richtung verfahrbar ist. Darüber hinaus kann auch eine in der Höhe verfahrbare Linearachse vorgesehen sein. Von dem Schneidkopf 22 aus wird ein Schneidstrahl 24 auf das Werkstück 17 gerichtet, um eine Bearbeitung durchzuführen.
Auf einer Unterseite des Werkstückes 17 ist im Bearbeitungsbereich des Schneidkopfes 22 eine Strahlfangvorrichtung 26 vorgesehen, die zwischen Umlenkrollen 28 des Auflagebandes 16 positioniert ist. Die Strahlfangvorrichtung 26 kann beispielsweise entlang einer Führung 36 in und entgegen der X-Richtung verfahrbar sein, wobei die Strahlfangvorrich- tung 26 an die Bewegung des Schneidkopfes 22 gekoppelt ist, beispielsweise durch einen eigenen Antrieb oder ohne eigenen Antrieb mitgeführt wird.
Die Strahlfangvorrichtung 26 weist eine Öffnung 31 auf, die zum Schneidkopf 22 gerichtet ist und sich bevorzugt entlang des gesamten Bearbeitungsbereiches des Schneidkopfes 22 in Y-Richtung erstreckt. Während der Bearbeitung des Werkstückes 17 kann der Schneidstrahl 24, der auf der Unterseite des Werkstückes 17 nach Einbringung eines Schneidspaltes 32 austritt, durch die Öffnung 31 von einem Gehäuse 34 der Strahlfangvorrichtung 26 aufgefangen werden.
In Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht der Strahlfangvorrichtung 26 gemäß Figur 1 dargestellt. Diese weist ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse 34 auf, das an einer zum Werkstück 17 weisenden Stirnfläche 38 die Öffnung 31 umfasst. Die Öffnung 31 dieser oder auch von anderen Strahlfangvorrichtungen können gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung in Abhängigkeit der Position des Schneidkopfes 22 durch einen verfahrbaren Vorhang oder einer verfahrbaren Blende geschlossen sein, so dass eine kleine Eintrittsöffnung für den Schneidstrahl 24 gegeben ist.
An den jeweiligen Stirnseiten 56 des Gehäuses 34 sind Flanscheinheiten 39 vorgesehen, die mit der Führung 36 zur verfahrbaren Aufnahme in Verbindung stehen. Darüber hinaus nehmen diese Flanscheinheiten 39 die Umlenkrollen 28 des Auflagebandes 16 sowie das Gehäuse 34 auf. Des Weiteren sind Versorgungsanschlüsse 41 vorgesehen, die zum Zu- und Abführen von Fluiden und/oder gasförmigen Medien in einen Innenraum des Gehäuses 34 dienen.
In Figur 3 ist eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Strahlfangvorrichtung 26 gemäß Figur 2 dargestellt. Das Gehäuse 34 ist bevorzugt mehrteilig ausgebildet. Ein unterer Abschnitt 42 um- fasst einen Boden 43 und Wandabschnitte 44, die in Wandabschnitte 46 des oberen Abschnittes 47 übergehen, der die Öffnung 31 des Gehäuses 34 bildet. Alternativ kann auch ein einteiliges oder ein aus mehr als zwei Abschnitten bestehendes Gehäuse 34 ausgebildet sein.
In den Figuren 4a bis c ist eine schematische Draufsicht auf eine Strahlfangvorrichtung 26 mit verschiedenen Geometrien der Öffnung 31 im Gehäuse 34 dargestellt. Gemäß Figur 4a ist der Konturverlauf der Eintrittskanten 54 zur Bildung der Öffnung 31 sinusförmig oder schlangenli- nienförmig ausgebildet. Dabei können sowohl die Amplitude als auch die Zeitdauer des Verlaufes variiert sein. In Figur 4b ist eine dachförmige Ausgestaltung der Öffnung 31 dargestellt. Die Dachspitze kann in oder entgegen der X-Richtung vorgesehen sein. Sowohl die Steigung als auch die Länge der einzelnen Schenkel kann variiert werden. In Figur 4c ist eine weitere alternative Ausführungsform einer Öffnung 31 der Strahlfangvorrichtung 26 dargestellt. Die Eintrittskanten 54 verlaufen winklig zur Bewegungsrichtung des Schneidkopfes 22 in Y-Richtung. Weitere alternative Geometrien können ebenso verwirklicht werden.
Eine schematisch vergrößerte Darstellung der Öffnung 31 im Querschnitt ist gemäß Figur 5a dargestellt. Der Schneidkopf 22 richtet einen Schneidstrahl 24 auf das Werkstück 17, wobei der Schneidstrahl 24 aus der Unterseite des Werkstücks 17 austritt. Der Schneidstrahl 24 besteht aus einem geformten Strahl 51 und einer dazu koaxialen Gasströmung 52. Der Strahl 51 kann als Laser-, Plasma- oder Brennstrahl ausgebildet sein. Durch den Schneidstrahl 24 wird ein Schneidspalt 32 im Werkstück 17 ausgebildet. Bei dieser Bearbeitung tritt eine Restenergie des Strahles 24 sowie eine Restmenge an Gas von der Gasströmung 52 als auch Schlackepartikel in das Gehäuse 34 ein. Zur Ausgestaltung eines exakten Schneidspaltes 32 sowie zur Vermeidung von Beschädigungen der Gutteile und Teile der Bearbeitungsmaschine 11 ist eine Öffnung 31 vorgesehen, deren Eintrittskanten 54 bis zur Gasströmung 52 des Schneidstrahles 24 ragen, so dass der Schneidstrahl 24 unbeeinflusst, also strömungsneutral, durch die Eintrittskanten 54 in das Gehäuse 34 eintreten kann. Die Eintrittskante 54 ist durch eine Stirnfläche 38 des Gehäuses 34 ausgebildet sowie durch einen Innenwandabschnitt 57, der in einem Winkel von weniger als 90° zur Stirnfläche 38 ausgerichtet ist. Dadurch wird eine keilförmige Eintrittskante 54 ausgebildet, die im Bereich des in die Öffnung 31 eintretenden Schneidstrahles 24 eine Dicke umfasst, die quasi Null ist. Bevorzugt ist die Eintrittskante 54 scharfkantig ausgebildet, das heißt, dass zwei spitz zulaufende Flächenabschnitte die Eintrittskante 54 im Eintrittsbereich des Schneidstrahles 24 bilden.
Die Stirnfläche 38 des Gehäuses 34 kann zur Reibungsminimierung Austrittsöffnungen 59 umfassen, die Luft unterhalb des Werkstücks 17 zuführen. Dadurch kann ein sogenanntes Luftfilmbett geschaffen werden, um eine Reibungsminimierung beim Verfahren der Strahlfangvorrichtung 26 zu erzielen. Alternativ können auch mechanische Systeme, wie beispielsweise eine Rollenlagerung, angetriebene Rollen oder Bänder oder eine Gleitbeschichtung vorgesehen sein.
In Figur 5b ist eine alternative Geometrie der Eintrittskante 54 einer Öffnung 31 des Gehäuses 34 dargestellt. Die Eintrittskante 54 umfasst einen Flächenabschnitt 62, der als Fase ausgebildet ist. Dadurch ist der Bereich der Eintrittskanten 54 gegenüber der Auflageebene des Werkstückes 17 geringfügig vertieft ausgebildet. Dieser Flächenabschnitt 62 ermöglicht eine Minimierung der Verhakungsgefahr und dient als Auflaufschräge. Dieser Flächenabschnitt 62 kann als ebene Fläche oder gekrümmte Fläche ausgebildet sein. Die Neigung bei einem ebenen Flächenabschnitt 62 bestimmt sich nach der Breite des Flächenabschnitts 62, so dass bei kürzeren Flächenabschnitten 62 zumeist eine steilere Neigung vorgesehen ist.
Eine alternative Geometrie der Eintrittskante 54 zur Öffnung 31 des Gehäuses 34 ist dergestalt ausgebildet, dass der Flächenabschnitt 62 als rinnen- oder V-förmige Vertiefung ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass ausgehend von der Stirnfläche 38 des Gehäuses 34 zunächst ein Flächenabschnitt vorgesehen ist, der wie der Flächenabschnitt 62 geneigt ist, jedoch nach einer gewissen Abschnittsbreite die Richtung von „fallend" in „steigend" wechselt und bis zur Eintrittskante 54 sich erstreckt. Die Eintrittskante 54 kann in der Ebene der Stirnfläche 38 als auch geringfügig darunter liegen. Dadurch wird erzielt, dass die bereits ausgeschnittenen und sich noch in dem Werkstück 17 vorgesehenen Teile mit der Öffnung 31 nicht verhaken. Diese werden vielmehr unmittelbar vor dem Erreichen der Öffnung 31 durch diese an die Öffnung 31 angrenzende Geometrie geringfügig aufgestellt, um eine Verhakungsgefahr mit der Öffnung 31 zu vermeiden. Die Geometrie der V- oder rinnenförmigen Vertiefung kann sowohl der steigenden oder fallenden Flächenabschnitte bezüglich der Breite der Flächenabschnitte als auch bezüglich der Steigung unterschiedlich ausgebildet und an verschiedene Anwendungen angepasst sein. Ebenso können die Vertiefungen als halbkreisförmige, elliptische oder als weitere Freiform ausgebildet sein, welche ein zumindest geringfügiges Aufstellen der bereits ausgeschnittenen Teile ermöglicht, sobald das Gehäuse 34 unterhalb dem Werkstück verfahren wird.
In Figur 5c ist eine weitere alternative Ausgestaltung einer Eintrittskante 54 ausgebildet. Ein Flächenabschnitt 61 ist parallel und vertieft zur Stirnfläche 38 des Gehäuses 34 vorgesehen. Im Übergangsbereich zwischen dem Flächenabschnitt 61 und der Stirnfläche 38 ist eine Auflaufstrecke vorgesehen.
Der Innenwandabschnitt 57, der von einem senkrechten Wandabschnitt 46 bis zur Eintrittskante 54 reicht, kann einen gerundeten Verlauf aufweisen. Alternativ können mehrere winklig zueinander angeordnete Flächenabschnitte vorgesehen sein, um eine einfache und kostengünstige Herstellung zu ermöglichen. Durch eine im Querschnitt gesehene pultdachförmige Anordnung der Innenwandabschnitte 57 wird bevorzugt ermöglicht, dass unmittelbar nach dem Eintritt des Schneidstrahles 24 in die Öffnung 31 ein großer Freiraum geschaffen ist, um eine größtmögliche Abschirmung des Innenraumes zur Öffnung 31 zu ermöglichen. Gleichzeitig weisen diese Innenwandabschπitte 57 den Vorteil auf, dass gegebenenfalls erfolgende Strahl- und Schlackereflexionen in Richtung zur Öffnung 31 in den Innenraum des Gehäuses 34 zurückreflektiert werden.
In Figur 6 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Gehäuses 34 der Strahlfangvorrichtung 26 zur Energieabsorption der Energie des Schneidstrahles 24 dargestellt. In der Flanscheinheit 39 ist in einem oberen Bereich des Gehäuses 34 zumindest eine Düse 63 vorgesehen, durch die zur Energieabsorption ein Fluidstrahl 64, insbesondere ein Wasserstrahl, als Freistrahl in einen Strahlauffangraum 35 des Gehäuses 34 eingebracht wird, wobei dieser Fluidstrahl 64 den Schneidstrahl 24 kreuzt. Dadurch wird eine Energieabsorption des Laserstrahls 52 als auch dessen Gasströmung 51 erzielt. Strahlreflexionen werden durch diese Energieabsorption verhindert. Die Düse 63 kann durch einen an dem Gehäuse 34 vorzugsweise austauschbar angeordneten Düsenkörper oder lediglich durch eine Öffnung im Gehäuse 34 ausgebildet sein. Dieser Fluidstrahl 64 kann mit hohem Druck eingebracht werden, so dass dieser Fluidstrahl 64 im Wesentlichen als gebündelter Strahl das Gehäuse 34 vollständig durchquert. Alternativ kann vorgesehen sein, dass von beiden Stirnseiten 56 jeweils ein Fluidstrahl 64 eingebracht wird, wobei diese bevorzugt in der Höhe zumindest geringfügig differieren, so dass bei größerer Entfernung ein abfallender Bereich des Fluidstrahls von dem gegenüberliegenden Fluidstrahl bedeckt ist.
Der Boden 43 des Gehäuses 34 wird mit einer Fluidströmung zur Bildung eines Spülfilmes 67 beaufschlagt. Bevorzugt ist eine halbkreisförmige Düse 66 vorgesehen, durch welche der Spülfilm 67 in dem bevorzugt rinnenförmig ausgebildeten Boden 43 seitlich ansteigend geführt ist. Dadurch kann eine Abführung der Schlacke und Staubpartikel ermöglicht sein.
Die Flanscheinheit 39 kann zusätzlich eine Absaugungsöffnung 68 umfassen, durch die eine Umgebungsluft durch die Öffnung 31 angesaugt und im Innenraum des Gehäuses 34 gefangene Staubpartikel abgesaugt werden können. Durch die geringe Öffnungsweite der Öffnung 31 kann ein Unterdruck in dem Gehäuse 34 erzeugt werden, wodurch die Absaugung unterstützt wird. Das Gehäuse 34 ist bevorzugt in seiner Außengeometrie an den konstruktiven Aufbau des Maschinenbettes 12 angepasst. Um einen nahezu spaltfreien Übergang zwischen dem Auflageband 16 zur Strahlfangvorrichtung 26 zu schaffen, erstreckt sich eine Stirnfläche 38 jeweils in Richtung des angrenzenden Auflagebandes 16, so dass zwischen den Umlenkrollen 28 und dem Gehäuse 34 ein kleiner Übergabespalt ausgebildet ist.
Des Weiteren kann an der Außenseite des Gehäuses 34 eine Bandreinigung für das Auflageband 16 vorgesehen sein. Hierzu können Bürsten, Kratzer oder dergleichen angebracht werden. Gleichzeitig können die Flanscheinheiten 39 die an der Außenseite des Gehäuses 34 angebrachten Zusatzelemente, wie beispielsweise Reinigungselemente, mit Betriebsmittel, wie beispielsweise Luft oder dergleichen, versorgen.
In Figur 7 ist eine schematische Seitenansicht der Strahlfangvorrichtung gemäß Figur 6 dargestellt. Ein in den Strahlauffangraum 35 eintretender Schneidstrahl 24 kreuzt einen aus der Düse 63 austretenden Fluidstrahl 64. Beim Auftreffen des Schneidstrahles 24 auf den Fluidstrahl 64 wird ein Wasserfilm 65 gebildet, der aufgrund des resultierenden Impulses nach unten abgelenkt wird. Gleichzeitig wird der Fluidstrahl 64 zerstreut. Dadurch wird das Problem von auftretenden Wasserrückspritzern und ein Freiblasen der Spülfläche am Boden 43 des Gehäuses 34 verhindert. Der sich bildende Wasserfilm 65 benetzt gleichzeitig die angrenzenden Wandabschnitte 38, 44, 46, 47, so dass ein Anhaften von Staub und Schlackepartikeln verhindert wird.
Solche in den Figuren 6 und 7 dargestellte Strahlfangvorrichtungen 26 werden als Linien-Catcher bezeichnet.
In Figur 8 ist eine alternative Ausführungsform einer Strahlfangvorrichtung 26 zu Figur 7 dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Punkt-Catcher. Dieser weist eine punktförmige Öffnung 31 auf, durch welche der Schneidstrahl 24 in einen im Wesentlichen zylindrischen Strahlauffangraum 35 eintreten kann. Der in den Strahlauffangraum 35 durch die Düse 63 zugeführte Fluidstrahl 64 ist radial zur Ein- trittsachse des Schneidstrahles ausgerichtet und kreuzt diesen. Dadurch bildet sich wiederum der Wasserfilm 65. Zum erleichterten Abtransport von Schlacke und Staubpartikeln ist ein geneigter Boden 34 durch eine Schräge ausgebildet. Dies ist nur beispielhaft. Der Düse 63 gegenüberliegend ist im Strahlauffangraum 35 ein Prallelement 69 vorgesehen, welches eine Prallfläche 70 aufweist, die gegenüber der Öffnung 31 in der Strahlfangvorrichtung 26 wegweisend geneigt ist. Dadurch wird ein zusätzliches unkontrolliertes Spritzen und Reflektieren des Fluidstrahles
64 verhindert beziehungsweise dessen Reflexion kontrolliert. Bei solchen Punkt-Catchern wird das zu bearbeitende Werkstück 17 relativ zur Werkstückauflage 14 beziehungsweise der Öffnung 31 bewegt.
In Figur 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform einer Strahlfangvorrichtung 26 dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Rohr-Catcher. Die Strahlfangvorrichtung 26 ist als Lanze oder Rohr ausgebildet, welche in ein durch den Schneidstrahl 24 zu bearbeitendes rohrförmiges Werkstück 17 eingeführt wird. In einer Mantelfläche der Strahlfangvorrichtung 26 ist die Öffnung 31 angeordnet. Unmittelbar dieser zugeordnet, insbesondere an einer benachbarten Stirnfläche 38 des Gehäuses 34, ist die Düse 63 zum Zuführen des Freistrahles 64 vorgesehen. Dadurch kann wieder der in Figur 7 beschriebene Wasserfilm
65 erzeugt und die damit verbundenen Vorteile erzielt werden.
Bei den in den Figuren 6 bis 9 beschriebenen Ausführungsformen können eine oder mehrere Düse 63 zum Zuführen von einem oder mehreren Fluidstrahlen 64 vorgesehen sein. Solche Düsen 63 können nicht nur in der Ausströmrichtung, sondern auch im Volumen des Fluidstrahles 64 ansteuerbar sein. Darüber hinaus können solche Düsen 63 auch verfahrbar angeordnet sein. Des Weiteren können mehrere Düsen 63 nebeneinander oder kreisförmig oder übereinander angeordnet sein, um einen gemeinsamen Fluidstrahl zur Absorption der kinetischen Energie des einfallenden Schneidstrahles 24 zu bilden. Die einzelnen vorteilhaften Merkmale der Strahlfangvorrichtung 26, die anhand den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, können beliebig miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden. Alternativ zur integrierten Kühlung der Wandabschnitte 44, 46 kann vorgesehen sein, dass an diesen Wandabschnitten 44, 46 oder zumindest an einem der beiden Wandabschnitten 44, 46 ein Kühlfluidfilm erzeugt wird. Dies kann beispielsweise durch eine Anordnung gemäß den Figuren 7a oder 7b ermöglicht sein. In dem Wandabschnitt 46 ist eine Hinter- schπeidung 71 vorgesehen, die durch ein Schwallelement 72 abgedeckt ist. Über einen Kanal 73, der mit der Flanscheinheit 39 in Verbindung steht, wird Fluid der Hinterschneidung 71 zugeführt. In Abhängigkeit der zugeführten Menge und des Druckes kann das Fluid aus dem zwischen dem Innenwandabschnitt 57 und dem Schwallelement 72 gebildeten Spalt 74 austreten und einen Fluidfilm entlang der Wandabschnitte 44, 46 bilden, der im Boden 43 gesammelt und abgeführt wird. Durch das Schwallelement 72, das einstellbar zum Innenwandabschnitt 57 ausgebildet ist, kann die Größe des Fluidfilms bestimmt werden.
In Figur 10b ist eine alternative Ausführungsform dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das Schwallelement 72 beispielsweise in dem Innenwandabschnitt 57 von dem Spalt 74 gehalten.
In Figur 11 ist eine alternative Ausführungsform zur Bildung eines Kühlfluidfilms an den Wandabschnitten 44, 46, 57 des Gehäuses 34 dargestellt. Beispielsweise sind mehrere in einer Reihe angeordnete Spreizdüsen 76 vorgesehen, die einen Fluidfilm ausbilden oder einen Fluid- vorhang schaffen, der bis zum Boden 43 reicht, um die Wandabschnitte vor deren Anhaftung mit Schlacke zu schützen.
Alternativ zur Ausgestaltung eines Freistrahles beziehungsweise eines Fluidstrahles 64 zur Energieabsorption des Schneidstrahles 24 können die Düsen 76 gemäß der Ausführungsform in Figur 8 einen Fluidvorhang bilden, der sich bis zur gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 24 erstreckt oder einen Fluidnebel bilden. Dadurch kreuzt der Fluid- beziehungsweise Wasservorhang den Schneidstrahl 24, wodurch die Energieabsorption ermöglicht ist. Die Düsen 76 sind zur Ausgestaltung eines Fluidvorhangs bevorzugt einzeln ansteuerbar, so dass lediglich im Bereich des eintreffenden Schneidstrahles 24 der Fluidvorhang ausgebildet ist. In Figur 12 ist eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Gehäuses 34 der Strahlfangvorrichtung 26 dargestellt. Die Eintrittskanten 54 der Öffnung 31 des Gehäuses 34 können beispielsweise gemäß einer der Ausführungsformen in Figur 5a bis c und deren Alternativen entsprechen. Ein Boden des Gehäuses 34 ist als Schwallrinne 79 ausgebildet, die mit Fluid durch einen darunter liegenden Kanal 81 versorgt wird. Diese Schwallrinne 79 kann sich über die gesamte Länge des Gehäuses 34 erstrecken. Das in der Schwallrinne 79 erwärmte Fluid wird aufgrund nachströmendem Fluid durch den Kanal 81 in seitliche Abführrinnen 82 übergeleitet, so dass gleichzeitig auch Schlackereste gebunden und abgeführt werden können. Die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Kühlungen der seitlichen Wandbereiche 44, 46 können alternativ oder zusätzlich auch vorliegend eingesetzt werden.
In Figur 13 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des Gehäuses 34 der Strahlfangvorrichtung 26 im Querschnitt dargestellt. Zumindest in dem Wandabschnitt 46 des Gehäuses 34 ist ein Gewebe 84 vorgesehen, das bis zum Boden 43 reicht. Durch eine Kapillarwirkung des Gewebes 84 wird zumindest der Wandabschnitt 46 befeuchtet und vor Schlacke- anhaftungen geschützt. Das Gewebe 84 kann sich ebenso über den Wandabschnitt 42 bis zum Innenwandabschnitt 57 erstrecken. Zusätzlich können in einzelnen Bereichen in den seitlichen Wandabschnitten 44, 46 oder den Stirnseiten 56 des Gehäuses 34 Düsen vorgesehen sein, die einen Fluidnebel einbringen, um das Gewebe 84 zu benetzen. Das Gehäuse 84 ist bevorzugt aus hitzebeständigem Material ausgebildet.
Alle vorbeschriebenen Merkmale sind jeweils für sich erfindungswesentlich und können beliebig miteinander kombiniert werden.

Claims

Ansprüche
1. Strahlfangvorrichtung für eine Schneidstrahl-Bearbeitungsmaschine mit einem Gehäuse (34), welches eine zum Schneidstrahl (24) weisende Öffnung (31) aufweist, wobei der Schneidstrahl (24) beim Bearbeiten eines Werkstücks (17) aus der Unterseite des Werkstücks (17) austritt und durch die Öffnung (31) in einen Strahlauffangraum (35) des Gehäuses (34) eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Wandabschnitt (56, 44, 46, 47) des Gehäuses (34) zumindest eine Düse (63, 76) vorgesehen ist, die einen Fluidstrahl (64) als Freistrahl dem Strahlauffangraum (35) derart zuführt, dass der zumindest eine Fluidstrahl (64) den Schneidstrahl (24) kreuzt.
2. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer linienförmigen Öffnung (31) des Gehäuses (34) mit einem länglichen Strahlauffangraum (35) die zumindest eine Düse (63) an einem stirnseitigen Wandabschnitt (56) angeordnet ist und der zugeführte Fluidstrahl (64) im Wesentlichen parallel zur Öffnung (31) ausgerichtet ist.
3. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer punktförmigen Öffnung (31) des Gehäuses (34) mit einem im Wesentlichen zylindrischen Strahlauffangraum (35) die zumindest eine Düse (63) radial zur Eintrittsachse der Öffnung (31) ausgerichtet ist.
4. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer punktförmigen Öffnung (31) des Gehäuses (34) mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Strahlauffaπgraum (35), bei dem die im Wesentlichen punktförmige Öffnung (31) eine Mantelfläche des Gehäuses (34) durchquert, die zumindest eine Düse (63) eine der Öffnung (31) zugeordneten Stirnseite (56) des Gehäuses (34) vorgesehen ist und der zugeführte Fluidstrahl (64) eine Eintrittsachse der Öffnung (31) kreuzt.
5. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch zumindest eine Düse (66) ein Fluidfilm auf einem Boden (43) des Gehäuses (34) gebildet wird und der Fluidfilm das Gehäuse (34) durchquert, wobei vorzugsweise ein rinnenförmiger Boden (43) ausgebildet ist, der insbesondere mit einer kreissegmentför- migen Schlitzdüse mit Fluid versorgt wird.
6. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Wandabschnitten (56, 44, 46, 47) unterhalb der Öffnung (31) des Gehäuses (34) mehrere Düsen (76) vorgesehen sind, die im Strahlauffang räum (35) des Gehäuses (34) einen Fluidvorhang ausbilden, der den Schneidstrahl (24) kreuzt.
7. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (63, 76) einzeln ansteuerbar sind und vorzugsweise zumindest die Ausströmrichtung der Düsen (63, 76) oder das Volumen des Fluidstrahles (64) einzeln einstellbar ist.
8. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlauffangraum (35) des Gehäuses (34) eine fluidführende Rinne oder Schräge vorgesehen ist, die den Schneidstrahl (24) kreuzt.
9. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Fluidstrahl (64) als Freistrahl in den Strahlauffang räum (35) zuführenden Düse (63) gegenüberliegend an einem Wandabschnitt (56, 44, 46, 47) ein Prallelement (69) vorgesehen ist, welches eine Prallfläche (70) aufweist, die gegenüber der Öffnung (31) des Gehäuses (34) wegweisend geneigt ist.
10. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass seitliche Wandabschnitte (44, 46) des Gehäuses (34) mit einem Fluidfilm benetzbar oder durch eine integrierte Kühlung kühlbar sind.
11. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Wandabschnitte (44, 46) mit Gewebe (84) versehen sind, so dass die Wandabschnitte (44, 46) durch die Kapillarwirkung des Gewebes (84) mit Fluid benetzbar sind.
12. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Absaugöffnung (68) im Gehäuse (34) vorgesehen ist, an der eine Absaugvorrichtung anschließbar ist.
13. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (43) des Gehäuses (34) unterhalb der Öffnung (31) eine Schwallrinne (79) aufweist, in welcher der Schneidstrahl (34) aufgefangen ist.
14. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (43) des Gehäuses (34) ein Transportband oder eine Transportförderschnecke aufweist.
15. Strahlfangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (31) des Gehäuses (34) durch Eintrittskanten (54) ausgebildet sind, die durch zwei in einem Winkel von weniger als 90° zueinander angeordneten Flächen (34, 57; 61, 57) ausgebildet sind und dass die einander gegenüberliegenden Eintrittskanten (54) einen Abstand aufweisen, so dass sich die Eintrittskanten (54) bis zum Schneidstrahl (24) erstrecken, jedoch der Schneidstrahl (24) im Wesentlichen berührungslos zwischen den beiden Eintrittskanten (54) in das Gehäuse (34) eintritt.
16. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (54) scharfkantig ausgebildet ist.
17. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (54) an eine Stirnfläche (38) des Gehäuses (34) anschließt, die in einer Ebene mit einer Auflageebene des zu bearbeitenden Werkstückes (17) liegt.
18. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (54) einen zum Werkstück (17) weisenden Flächenabschnitt (61) aufweist, der gegenüber der Stirnfläche (38) des Gehäuses (34) vertieft und vorzugsweise zur Stirnfläche (38) parallel verlaufend und einen Übergangsabschnitt zur Stirnfläche (38) aufweist.
19. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabschnitt (61) sich zumindest abschnittsweise entlang der Öffnung (31) erstreckt und schmal ausgebildet ist.
20. Strahlfangvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (54) eine flächenförmig o- der gekrümmte Fase (62) aufweist.
21. Strahlfangvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (54) eine geradlinig verlaufende, wellenförmige, zick-zack-förmige, flach V-förmige, winklig zur Y-Richtung ausgerichtete, sägezahnförmige, sinusförmige oder rechteckförmige Kontur aufweist.
22. Strahlfangvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Öffnung (31) im Gehäuse (34) verstellbar ist.
23. Strahlfangvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (54) lösbar am Gehäuse (34) vorgesehen ist.
24. Strahlfangvorrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittskante (54) aus einer Vielzahl von Einzelsegmenten ausgebildet ist.
25. Strahlfangvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Einzelsegment zur Bildung der Eintrittskante (54) beweglich zur Einstellung der Öffnungsweite am Gehäuse (34) ansteuerbar ist.
26. Strahlfangvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (31) des Gehäuses (34) durch eine Blendenvorrichtung oder einem Band mit einem Durch- lass ausgebildet ist, welcher dem Schneidstrahl (24) nachgeführt ist.
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