DE4217157A1 - Wasserstrahlschneidemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserstrahlschneidemaschine.

Wasserstrahlschneidemaschinen werden beispielsweise zum Schnei­ den bzw. Perforieren von ebenen oder gewölbten Platten oder Folien aus Kunststoffen oder auch aus metallischen Werkstoffen verwendet.

Um ein möglichst gutes Schneideergebnis zu erzielen, soll der unter hohem Druck und unter hoher Geschwindigkeit aus einer Düse austretende Wasserstrahl möglichst senkrecht auf die Ober­ fläche des zu bearbeitenden Werkstücks auftreffen. Aus diesem Grunde ist es gefordert, daß die den Flüssigkeitsstrahl aussen­ dende Düse in allen Raumrichtungen ausrichtbar bzw. schwenkbar angeordnet ist. Ferner ist es wünschenswert, daß der aus der Düse austretende Flüssigkeitsstrahl das Werkstück an verschie­ denen Stellen, auch an dessen Rückseite bearbeiten kann.

Wasserstrahlschneiden bedingt gegenüber der herkömmlichen Schneid- oder Trennbearbeitung eine relativ lange Bearbeitungs­ dauer, woraus geringe Stückzahlen je Zeiteinheit resultieren. Der Einsatz mehrerer Schneiddüsen, die zur Verringerung der Bearbeitungsdauer gleichzeitig auf ein Werkstück einwirken und die üblicherweise von Robotern geführt werden, kann eine in der konstruktiven Abmessung sehr große Anlage bedingen. Es ist deshalb weiterhin wünschenswert, daß trotz der gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Werkstücke eine möglichst platzsparende und kompakte Bauweise gefunden wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Wasserstrahlschneide­ maschine so zu ermöglichen, daß bei einer hohen Bearbeitungs­ flexibilität ein möglichst hoher Werkstückdurchsatz und ein kompakter Aufbau erzielt werden.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist die erfindungsgemäße Wasser­ strahlscheidemaschine gekennzeichnet durch mehrere Werkzeug­ halte- und Führungsrahmen, die jeweils eine Schneidstation so haltern und führen, daß diese gleichzeitig und unabhängig von­ einander in auswählbaren Raumrichtungen an mehreren Werkstücken bearbeitend angreifen können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wasserstrahlschneidemaschine als Rundtaktmaschine ausgebildet, die mindestens zwei zyklisch unter vorgegebenen Winkeln gegen­ einander versetzte und in den genannten Raumrichtungen ausricht­ bare Schneidstationen aufweist. Die bevorzugte Ausführung als Rundtaktmaschine und die zyklisch versetzte Anordnung der Schneidstationen ermöglicht vorteilhafterweise, daß das Wasser­ strahlschneiden an einem Werkstück in aufeinanderfolgenden Schneidstationen in aufeinanderfolgenden Zyklen ausgeführt wird, wobei die Anzahl der Bearbeitungsschritte prinzipiell nicht begrenzt ist. Es lassen sich die für eine Serienfertigung von Teilen geforderten kurzen Taktzeiten zum Erreichen hoher Stückzahlen einhalten.

Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneide­ maschine ferner eine Werkstücktransportvorrichtung vorgesehen, die den Transport der Werkstücke zu den einzelnen Schneidsta­ tionen ausführt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart ist die genannte Werkstücktransportvorrichtung als Drehtisch aus­ gebildet, der von drei Schneidstationen zyklisch umgeben ist.

Bevorzugt sind innerhalb des Drehtischs vier Planetenarbeits­ tische vorgesehen, die mit dem Drehtisch und einzeln für sich drehbar sind und die jeweils um denselben Winkel wie die Schneidstationen gegeneinander versetzt angeordnet sind und eine horizontale Drehung der auf dem Planetenarbeitstischen befindlichen Werkstücke in einander entgegengesetzten Dreh­ richtungen ausführen können. Durch die erfindungsgemäß vorge­ sehen Planetenarbeitstische ist das Werkstück von der Wasser­ strahldüse von allen Seiten, das heißt auch von hinten, erreich­ bar. Die mit den Planetenarbeitstischen ausgestattete Rundtakt- Wasserstrahlschneidemaschine gestattet eine gleichzeitige Schneidbearbeitung der Werkstücke an mehreren Arbeitsstationen.

Während der Schneidbearbeitung ist eine dazwischenliegende Be- und Entladestation frei zugänglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Schneidstation zwei Schneiddüsen auf, die unabhängig arbeiten und jeweils einzeln in jeder der Raumrichtungen versetzbar sind.

In weiterer bevorzugter Ausführung ist jede der Schneiddüsen zusätzlich in einem Gelenkkopf aufgehängt, der auf die Schneid­ düse eine Drehbewegung um eine zu der Raumrichtung, in der die Schneiddüse ausgerichtet ist, parallele Achse überträgt. Gemäß einer noch vorteilhafteren Weiterbildung kann der Gelenkkopf außerdem so ausgestaltet sein, daß er auf die Schneiddüse eine Schwenkbewegung übertragen kann.

Durch diese bevorzugte dreh- und schwenkbare Aufhängung der Schneiddüsen im Gelenkkopf ist gewährleistet, daß der Schneid­ strahl bei beliebig geformten Werkstücken mit optimalem Strahl­ winkel auf die Werkstückoberfläche auftrifft.

In der bevorzugten Ausführungsart ermöglicht die erfindungs­ gemäße Wasserstrahlschneidemaschine die Unterbringung von sechs unabhängig voneinander arbeitenden Schneiddüsen bei drei Bear­ beitungs- und einer Beladestation in einer bislang nicht mög­ lichen kompakten Bauweise. Die Anordnung gestattet es zudem, in Längsachse ausladende Werkstücke in vertikaler Richtung aufzunehmen, wodurch neben optimaler Raumnutzung die Entsorgung des Schneidabfalls ohne weitere Vorrichtungen möglich ist.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Wasserstrahlschneidemaschine schematisch in Draufsicht; und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer der Schneidstationen mit gegenüber Fig. 1 in Z-Richtung versetzten Schneid­ düsen.

Gemäß Fig. 1, die schematisch eine Draufsicht auf eine bevor­ zugte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneide­ maschine zeigt, sind drei Schneidstationen 1, 2 und 3 um einen Drehtisch 4 jeweils um 90° versetzt angeordnet. Der Drehtisch 4 ist um eine senkrecht zu einer X-Y-Ebene, die durch die in Fig. 1 angebenen X- und Y-Koordinaten aufgespannt ist, stehende Z-Achse (vgl. Fig. 2) in Pfeilrichtung 7, d. h. in und entgegen dem Uhrzeigersinn, drehbar.

Innerhalb des Drehtischs 4 sind Planetenarbeitstische 5, 5′, 5′′ und 5′′′ jeweils um 90° zyklisch versetzt angeordnet, die in den durch die Pfeile 8, 8′, 8′′ und 8′′′ angegebenen Rich­ tungen, d. h. gleichfalls in und entgegen dem Urzeigersinn ein­ zeln drehbar sind.

Werkstücke 30-33 werden auf die Planetenarbeitstische 5, 5′, 5′′ und 5′′′ aufgesetzt und durch die Rotation des Drehtischs 4 in die Bearbeitungslage gegenüber den einzelnen Schneidsta­ tionen 1-3 transportiert. Dort können die Werkstücke durch Drehung der Planetenarbeitstische in eine für die Bearbeitung gewünschte Position gedreht werden. An der mit 2 bezeichneten Schneidstation gegenüberliegenden Seite des Drehtischs 4 ist eine Vorrichtung für den Zu- und Abtransport der Werkstücke vorgesehen (Pfeilrichtungen 6).

In Fig. 1 ist deutlich ersichtlich, daß sich drei Werkstücke gleichzeitig von den Schneiddüsen der Schneidstationen 1-3 im Takt der Rundtaktmaschine bearbeiten lassen, wobei während der Bearbeitungszeit der Ab- und Zutransport eines neuen Werkstücks auf den Planetenarbeitstisch 5′′′ erfolgen kann.

Zur Bewegung der Schneiddüsen 26, 26′; 27, 27′ und 28, 28′ jeder Schneidstation 1-3, weisen letztere jeweils einen aus Konsolen 14, 14′, 15, 15′ und 16, 16′, Führungsschienen 11, 12 und 13 X-Y- und Z-Transportschlitten 17, 17′, 18, 18′ und 19, 19′ sowie Schlittenantriebsmotoren 9, 9′ und Transportschienen 20, 20′, 21, 21′ und 22, 22′ bestehenden Werkzeughalte- und Führungsrahmen auf. Die unabhängige Einstellmöglichkeit der beiden Wasserstrahlschneiddüsen 26 und 26′ der Schneideinheit 1 in den Richtungen X, Y und Z ist durch Pfeile X11, X12, Y11, Y12 und Z11, Z12 (vgl. Fig. 2) bezeichnet. In derselben Weise sind die Schneiddüsen 27 und 27′ der Schneidstation 2 unabhängig in den Richtungen X, Y und Z (Pfeile X21, X22 und Y21, Y22) einstellbar. Die unabhängige Einstellmöglichkeit der Wasser­ strahlschneiddüsen 28 und 28′ der Schneidstation 3 in den Rich­ tungen X, Y und Z ist durch die Pfeile X31, X32 und Y31, Y32 bezeichnet. Die Wasserstrahlschneiddüsen jeder der Schneidsta­ tionen 1-3 sind zusätzlich an Gelenkköpfen 23, 23′, 24, 24′ sowie 25, 25′ drehbar und schwenkbar befestigt, wie dies durch die Pfeile W21 und W22 der Schneidstation 2 in Fig. 1 und in der Schneidstation 1 in Fig. 2 durch die Pfeile V11 und V12 bezeichnet ist.

Sämtliche Elemente und Bauteile der Werkzeughalte- und Führungs­ rahmen der einzelnen Schneidstationen können durch handels­ übliche Kugelspindel- oder Zahnriemen-Schlittenantriebe und wartungsfreie Drehstromservomotoren ausgeführt sein. Auch die Drehlagerantriebe und Schwenkantriebe 23, 23′, 24, 24′ und 25, 25′ der Wasserstrahlschneiddüsen können handelsübliche Bau­ elemente sein.

Im Maschinenrahmen unterhalb des Niveaus des Drehtischs 4 sind in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigte Antriebseinheiten zum Antrieb des Drehtischs 4 und der Planetenarbeitstische 8, 8′, 8′′ und 8′′′.

Die Fig. 2 zeigt in Seitenansicht einen Ausschnitt der Schneid­ station 1, wobei ein in vertikaler Z-Richtung ausladendes Werk­ stück 33 auf den Planetenarbeitstisch 5 aufgesetzt oder aufge­ spannt ist. Die Fig. 2 zeigt deutlich die Verfahrbarkeit der beiden Wasserstrahlschneiddüsen 26 und 26′ in Richtung der Pfeile Z11 und Z12 sowie die Schwenkbarkeit in Richtung der Pfeile V11 und V12 um eine auf der Y-Z-Ebene senkrecht stehende Achse. Das oben anhand der Zeichnung beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel weist vier innerhalb des Drehtischs 4 ein­ zeln und unabhängig voneinander drehbare Planetenarbeitstische und drei im selben Winkel wie die Planetenarbeitstische zyklisch versetzte Schneidstationen auf. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die bevorzugte Ausführungsform beschränkt. Statt vier um 90° versetzten Planetenarbeitstischen und drei um denselben Winkel versetzte Schneidstationen um den Drehtisch herum anzuordnen, kann auch eine andere Anzahl von Planeten­ arbeitstischen und Schneidstationen gewählt werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind zwei Wasserstrahl- Schneiddüsen pro Schneidstation vorgesehen, die voneinander unabhängig in den drei Raumrichtungen verfahrbar und außerdem dreh- und schwenkbar sind. Statt dessen kann auch mit einer davon abweichenden Anzahl von Wasserstrahlschneiddüsen gearbei­ tet werden, beispielsweise mit zwei im wesentlichen horizontal angreifenden Wasserstrahlschneiddüsen und einer im wesentlichen vertikal angreifenden Wasserstrahlschneiddüse.

Die von den Schneiddüsen auf die Werkstücke gerichteten Hoch­ druckflüssigkeitsstrahlen können kontinuierlich oder gepulst emittiert werden.

Ferner können die Planetenarbeitstische besondere Spannvorrich­ tung zur Befestigung der Werkstücke aufweisen.

Eine in den Figuren nicht dargestellte Wassersammeleinrichtung kann gleichfalls unter oder neben der erfindungsgemäßen Wasser­ strahlschneidemaschine vorgesehen sein.

Claims (9)

1. Wasserstrahlschneidemaschine, gekennzeichnet durch mehrere Werkzeughalte- und Führungs­ rahmen (11, 12, 13), welche jeweils eine Schneidstation (1, 2, 3) so haltern und führen, daß diese gleichzeitig und unabhängig voneinander in auswählbaren Raumrichtungen (X, Y, Z) an mehreren Werkstücken (30-33) bearbeitend an­ greifen können.

2. Wasserstrahlschneidemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Rundtaktmaschine aus­ gebildet ist, die mindestens zwei zyklisch unter vorgege­ benen Winkeln gegeneinander versetzte und-in den genannten Raumrichtungen (X, Y, Z) verfahrbare Schneidstationen (1, 2, 3) aufweist.

3. Wasserstrahlschneidemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidstationen (1, 2, 3) jeweils um 90° versetzt angeordnet sind.

4. Wasserstrahlschneidemaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstücktransportvorrich­ tung vorgesehen ist, die den Transport der Werkstücke zu den einzelnen Schneidstationen (1, 2, 3) ausführt.

5. Wasserstrahlschneidemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücktransportvorrich­ tung als Drehtisch (4) ausgebildet ist, der von drei Schneidstationen (1, 2, 3) zyklisch umgeben ist.

6. Wasserstrahlschneidemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (4) vier inner­ halb desselben angeordnete und mit diesem sowie einzeln für sich drehbare Planetenarbeitstische (5, 5′, 52′, 53′) aufweist, die jeweils um denselben Winkel wie die Schneid­ stationen (1, 2, 3) gegeneinander versetzt angeordnet sind und die jeweils eine horizontale Drehung der auf den Planetenarbeitstischen (5, 5′, 52′, 53′) befindlichen Werkstücke in einander entgegengesetzten Drehrichtung ausführen können.

7. Wasserstrahlschneidemaschine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schneidstation (1, 2, 3) zwei Schneiddüsen (26, 26′; 27, 27′; 28, 28′) aufweist, die jeweils unabhängig voneinander in jeder der Raumrichtungen (X, Y, Z) versetzbar sind.

8. Wasserstrahlschneidemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schneiddüse (26, 26′; 27, 27′; 28, 28′) zusätzlich in einem Gelenkkopf (23, 23′; 24, 24′; 25, 25′) aufgehängt ist, der auf die Schneid­ düse eine Drehbewegung (W21, W22) um eine zu derjenigen Raumrichtung, in der die jeweilige Schneiddüse linear ausgerichtet ist, parallele Achse überträgt.

9. Wasserstrahlschneidemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf (23, 23′, 24, 24′; 25, 25′) außerdem auf die Schneiddüse (26, 26′; 27, 27′; 28, 28′) eine Schwenkbewegung (V11, V12) um eine Achse überträgt, die auf der Raumrichtung senkrecht steht, in der die jeweilige Schneiddüse linear ausgerichtet ist.