EP1557239A1 - Process and device for water jet cutting - Google Patents

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EP1557239A1
EP1557239A1 EP04100247A EP04100247A EP1557239A1 EP 1557239 A1 EP1557239 A1 EP 1557239A1 EP 04100247 A EP04100247 A EP 04100247A EP 04100247 A EP04100247 A EP 04100247A EP 1557239 A1 EP1557239 A1 EP 1557239A1
Authority
EP
European Patent Office
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workpiece
water jet
water
holder
workpiece holder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04100247A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Erich Kratzmaier
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.)
Kratzmaier Konstruktionen GmbH
Original Assignee
Kratzmaier Konstruktionen GmbH
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 Kratzmaier Konstruktionen GmbH filed Critical Kratzmaier Konstruktionen GmbH
Priority to EP04100247A priority Critical patent/EP1557239A1/en
Publication of EP1557239A1 publication Critical patent/EP1557239A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for the Waterjet cutting of workpieces.
  • the waterjet cutting is on known processing technique and is suitable for a variety of materials, such as metals, stone, glass.
  • a jet of water under high pressure and with an admixed one particulate solid leads to an erosion-like material removal.
  • By properly focused water jets clean cuts can be achieved where the thicknesses to be cut are material-dependent. The procedure finds especially application in the realization of complicated patterns, the be badly sawed.
  • the invention is based on the problem, a method and an apparatus for Specify water jet cutting with improved applications.
  • the invention is directed to a method for water jet cutting of workpieces, in which a workpiece is held with a workpiece holder, with a jet of water is processed under high pressure, characterized that the workpiece is moved through the workpiece holder during processing,
  • a device for water jet cutting which device comprises: a water jet head, a water jet under high pressure, a workpiece holder for holding a machined Workpiece, characterized in that the workpiece holder to is designed to move the workpiece during processing.
  • the invention provides, the workpiece during water jet cutting with the workpiece holder to move.
  • This has over known devices, in which the water jet head in u. U. complicated way to be moved and adjusted can result in a significant simplification in many applications. Especially can be different sides by appropriate movements of the workpiece or parts of the workpiece are processed without the water jet head over to move large distances.
  • the invention includes a movement of the water jet head of course not out; rather, it is preferred that movements the water jet head during machining with movements of the workpiece combined to create appropriate patterns.
  • the inventive movement of the workpiece is in principle one-dimensional or also multidimensional, that is with an arbitrary number of translatory and rotational ones Degrees of freedom, conceivable.
  • the workpiece holder relatively easy to build and only to provide a single degree of freedom of movement.
  • Another aspect of the invention relates to the positioning of the workpiece during the processing. It turns out that complicated ones Workpiece molding poses the problem that is due to a wall of the workpiece already passed through water jet on other walls of the workpiece, in Follow the direction of the water jet, can leave damage. Of course this applies not just following in the strictly geometrical sense of the original beam direction more walls of the workpiece but in principle also for wall areas, the reached through the after passing through the first wall slightly deflected water jet become.
  • An optional feature of the invention is accordingly directed to a protective material, that between the actual wall to be worked and the wall to be protected can be introduced.
  • a protective material can be any materials that be able to absorb or to sufficiently the water jet Brakes, in particular solids, such as remnants of the material to be processed or other sufficiently solid "sacrificial material".
  • Such protective material can used in the form of plates, tongues and similar geometrically adapted forms become. It can on the movement of the workpiece according to the invention be considered during processing.
  • the protective material can both in relation to the workpiece and in relation to the unmoved Resting environment, so be attached to the workpiece itself or elsewhere.
  • a preferred embodiment of the invention relates to the fact that it is this protective material to a liquid, especially the anyway during processing provided water, acts.
  • workpieces were in Water jet cutting devices above the water surface of the water bath arranged. Specifically, they were placed on a surface near the surface Perforated plate applied. Care was taken to see the bottom of the workpiece did not come into contact with the surface of the water because otherwise there was a risk the water entering the section line from the water bath the water jet slows down in the lower part of the cut and thus reduces the quality of cut or prevent a complete cut.
  • the already mentioned perforated sheets or grids have prevented immersion of workpieces for these reasons.
  • the invention now assumes that the possible applications of the water jet cutting technique can be extended when the workpiece partially in dip the water bath. It can then, for example, plate-like parts of a more complex workpiece in an upper area during machining be edited, in particular cut, while other areas in their state immersed in the water bath are protected from inadvertently to be damaged by the water jet.
  • the water bath allows so a separation between the workpiece areas intended for processing and other workpiece areas.
  • workpieces can be processed and are cut, when viewed from the direction of the water jet below the section to be machined another, not to be processed Section is provided.
  • the workpiece holder is at least one to arrange the essential part in the water bath itself. Not only the Areas of the workpiece holder, which at least in individual processing phases in advised the area of the water jet to be protected from this.
  • the structure The workpiece holder also simplifies when positioning in the Water bath allows.
  • hollow body in particular non-closed Hollow body.
  • the invention of the opposite Sheath area arranged in a water bath and thus against damage protected by the processed by the machined shell area water jet become.
  • This protection does not just concern the prevention of an accidental double cutting but also, for example, certain surface qualities the inner surface of the tube, itself by a widened Water jet or a relatively quick water injection could be damaged.
  • the invention allows a water level within the hollow body, in particular just below the surface to be worked. But also with others, more complex shaped workpieces that no longer refer to as an open hollow body are comparable benefits can result.
  • the workpiece holder is so designed so that the workpiece is rotated about an axis during machining can be. This is especially true for rotationally symmetrical workpieces all pipes, an advantage. On the one hand, pipes can then be cut through, without being recaptured. For another, along with one as well preferred mobility of the water jet head during processing as well more complex cutting patterns are mounted in a workpiece wall. Naturally are within the scope of the invention, further movement possibilities of Workpiece holder possible, however, it has been shown that in connection with an adjustability or mobility of the water jet head in many cases Rotatable about a single axis of rotation, preferably perpendicular to the water jet direction and parallel to the water surface is sufficient.
  • the workpiece holder preferably has two clamping heads which are between them can clamp the workpiece and an axis connecting the clamping heads can turn.
  • One of the clamping heads can be used for workpiece removal and for Clamping be axially displaceable, so represent a so-called. Pinole.
  • the clamping heads further preferably have conical insertion sections for insertion in a tube, as shown in more detail in the embodiment.
  • one the clamping heads is preferably driven in rotation, while the other clamping head preferably free-running.
  • the engine can be considered a watertight one Executed electric motor and be disposed within the water bath, however also provided outside the water bath and, for example, with a belt drive be connected to the chuck.
  • the adjustability of the water jet head is preferably at least two-dimensional, and preferably in the plane of the water surface. Naturally additional degrees of freedom of adjustment of the water jet head can be added, as they are known per se in waterjet cutting devices.
  • the numeral 1 denotes the surface of a water bath 2, that in a not shown here and in Fig. 2 schematically indicated vessel a Water jet cutting device is provided.
  • the water jet cutting device has a water jet head 3 from which at the lower end a vertically directed downwardly focused water jet 4 under high pressure exit.
  • the chuck 6 is as by the situation indicated schematically, the tube axis freely rotatable on a base 10 of the workpiece holder attached.
  • the clamping head 7 is fastened to the base 10 in the same way and moreover at its opposite end via a belt drive 11 connected to an electric motor 12, which is above the water surface 1 is arranged.
  • the clamping head 7 is also designed as quill and in the tube axis direction, which corresponds to the connection axis between the clamping heads 6 and 7, displaceable, so that the workpiece 5 by moving the sleeve from the workpiece holder can be removed or clamped in it.
  • Fig. 1 shows that the workpiece holder with the exception of the uppermost areas of Clamping heads 6 and 7 and a part of the belt drive 11 and the electric motor 12 is arranged in the water bath 2. This ensures that the pipe section. 5 so immersed in the water bath 2 is that the water surface 1 just below the highest point of the inner shell of the pipe section 5 is located, so the uppermost part of Pipe piece wall just protrudes from the water bath 2.
  • the water jet 4 thus hits, if he a section through the upper in the figures Area of the wall of the pipe section 5 generated immediately after passing through the Wall on the water surface 1 and can thus more areas of the pipe section 5 does not affect further.
  • the water jet head 3 is further moved in this case two-dimensionally, and Although on the one hand in the horizontal direction in Fig. 1 and the other perpendicular on the drawing plane of Fig. 1. Further, the pipe section 5 via the electric motor 12, the belt drive 11 and the clamping heads 6 and 7 rotatable so that a total of in the pipe wall also complex lines can be cut. Of course you can the water jet head 3 also in different directions, in particular one horizontal axis in Fig. 1, be tilted to influence the cutting inclination.
  • the clamping heads 6 and 7 are designed so that between the conical engaging heads 6 and 7 on the one hand and the pipe section 5 and generally the workpiece on the other hand, sufficient spaces remain so that the water level 1 within the workpiece to the water level 1 outside match.
  • the water jet 4 namely water is introduced into the interior, which accordingly must be able to run to the outside.
  • channels for example by grooves in the conical engagement surfaces.
  • the invention thus offers significant advantages by the water jet machining complex workpieces, in particular of hollow bodies, with simple constructions the processing device and without affecting other parts of the workpiece as the intended allowed. It opens up to the very simple and beneficial Method of water jet machining, in particular of water jet cutting, meaningful other areas of application, such as the cutting to length of pipes or cutting parts out of pipe walls.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

To cut through workpieces (5) with a high pressure and focused water jet, containing solid particles, the workpiece is moved by a holder (6-10) as it is cut by the water jet (4) e.g. a pipe is rotated under the water jet. The workpiece is immersed within a water bath (2), where the surface is over the water surface (1), and the jet stream is caught in the bath after passing through the workpiece walls. The water jet head (3) is given at least a two-dimensional movement during cutting.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wasserstrahlschneiden von Werkstücken. Das Wasserstrahlschneiden ist eine an sich bekannte Bearbeitungstechnik und eignet sich für eine Vielzahl von Materialien, etwa Metalle, Stein, Glas. Ein Wasserstrahl unter hohem Druck und mit einem beigemengten partikelförmigen Feststoff führt zu einem erosionsähnlichen Materialabtrag. Durch entsprechend fokussierte Wasserstrahlen können saubere Schnitte erzielt werden, wobei die zu schneidenden Stärken materialabhängig sind. Das Verfahren findet vor allem Anwendung bei der Realisierung komplizierter Schnittmuster, die sich schlecht sägen lassen.The present invention relates to a method and an apparatus for the Waterjet cutting of workpieces. The waterjet cutting is on known processing technique and is suitable for a variety of materials, such as metals, stone, glass. A jet of water under high pressure and with an admixed one particulate solid leads to an erosion-like material removal. By properly focused water jets clean cuts can be achieved where the thicknesses to be cut are material-dependent. The procedure finds especially application in the realization of complicated patterns, the be badly sawed.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wasserstrahlschneiden mit verbesserten Anwendungsmöglichkeiten anzugeben.The invention is based on the problem, a method and an apparatus for Specify water jet cutting with improved applications.

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Wasserstrahlschneiden von Werkstücken, bei dem ein Werkstück mit einer Werkstückhalterung gehalten wird, mit einem Wasserstrahl unter hohem Druck bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück bei der Bearbeitung durch die Werkstückhalterung bewegt wird,The invention is directed to a method for water jet cutting of workpieces, in which a workpiece is held with a workpiece holder, with a jet of water is processed under high pressure, characterized that the workpiece is moved through the workpiece holder during processing,

sowie auf eine Vorrichtung zum Wasserstrahlschneiden gemäß diesem Verfahren, welche Vorrichtung aufweist: einen Wasserstrahlkopf, der einen Wasserstrahl unter hohem Druck ausstoßen kann, eine Werkstückhalterung zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhalterung dazu ausgelegt ist, das Werkstück bei der Bearbeitung zu bewegen.and to a device for water jet cutting according to this method, which device comprises: a water jet head, a water jet under high pressure, a workpiece holder for holding a machined Workpiece, characterized in that the workpiece holder to is designed to move the workpiece during processing.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Erfindung bezieht sich insgesamt sowohl auf ein Verfahren als auch auf eine Vorrichtung. In der folgenden Beschreibung wird zwischen diesen beiden Erfindungsaspekten nicht mehr im Einzelnen unterschieden, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für beide Aspekte Bedeutung haben. Preferred embodiments are specified in the dependent claims. The This invention relates generally to both a method and a device. In the following description, between these two aspects of the invention no longer individually, with the individual features each for both aspects have meaning.

Die Erfindung sieht vor, das Werkstück beim Wasserstrahlschneiden mit der Werkstückhalterung zu bewegen. Dies hat gegenüber bekannten Vorrichtungen, bei denen der Wasserstrahlkopf in u. U. komplizierter Weise bewegt und verstellt werden kann, bei vielen Anwendungen eine deutliche Vereinfachung zur Folge. Insbesondere können durch entsprechende Bewegungen des Werkstücks verschiedene Seiten oder Stellen des Werkstücks bearbeitet werden, ohne den Wasserstrahlkopf über große Distanzen bewegen zu müssen. Die Erfindung schließt dabei eine Bewegung des Wasserstrahlkopfs natürlich nicht aus; vielmehr ist es bevorzugt, dass Bewegungen des Wasserstrahlkopfs während der Bearbeitung mit Bewegungen des Werkstücks kombiniert werden, um entsprechende Schnittmuster zu erzeugen.The invention provides, the workpiece during water jet cutting with the workpiece holder to move. This has over known devices, in which the water jet head in u. U. complicated way to be moved and adjusted can result in a significant simplification in many applications. Especially can be different sides by appropriate movements of the workpiece or parts of the workpiece are processed without the water jet head over to move large distances. The invention includes a movement of the water jet head of course not out; rather, it is preferred that movements the water jet head during machining with movements of the workpiece combined to create appropriate patterns.

Die erfindungsgemäße Bewegung des Werkstücks ist im Prinzip eindimensional oder auch mehrdimensional, also mit einer beliebigen Zahl von translatorischen und rotatorischen Freiheitsgraden, denkbar. Es hat sich jedoch als für viele Anwendungsfälle günstig herausgestellt, die Werkstückhalterung relativ einfach aufzubauen und nur einen einzigen Bewegungsfreiheitsgrad vorzusehen.The inventive movement of the workpiece is in principle one-dimensional or also multidimensional, that is with an arbitrary number of translatory and rotational ones Degrees of freedom, conceivable. However, it has been considered for many use cases favorably placed, the workpiece holder relatively easy to build and only to provide a single degree of freedom of movement.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Positionierung des Werkstücks während der Bearbeitung. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass sich bei komplizierteren Werkstückformen das Problem stellt, dass der durch eine Wand des Werkstücks bereits hindurchgetretende Wasserstrahl an anderen Wänden des Werkstücks, die in Richtung des Wasserstrahls folgen, Schäden hinterlassen kann. Dies gilt natürlich nicht nur für im streng geometrischen Sinn der ursprünglichen Strahlrichtung folgende weitere Wände des Werkstücks sondern im Prinzip auch für Wandbereiche, die durch den nach Durchtritt durch die erste Wand etwas abgelenkten Wasserstrahl erreicht werden.Another aspect of the invention relates to the positioning of the workpiece during the processing. It turns out that complicated ones Workpiece molding poses the problem that is due to a wall of the workpiece already passed through water jet on other walls of the workpiece, in Follow the direction of the water jet, can leave damage. Of course this applies not just following in the strictly geometrical sense of the original beam direction more walls of the workpiece but in principle also for wall areas, the reached through the after passing through the first wall slightly deflected water jet become.

Ein optionales Merkmal der Erfindung richtet sich demgemäß auf ein Schutzmaterial, das zwischen die eigentlich zu bearbeitende Wand und die zu schützende Wand eingebracht werden kann. Dabei kann es sich um beliebige Materialien handeln, die in der Lage sind, den Wasserstrahl in ausreichendem Maße aufzufangen oder zu bremsen, insbesondere um Feststoffe, etwa Reststücke des zu bearbeitenden Materials oder anderes ausreichend festes "Opfermaterial". Solches Schutzmaterial kann in Form von Platten, Zungen und ähnlich geometrisch angepassten Formen eingesetzt werden. Dabei kann auf die erfindungsgemäße Bewegung des Werkstücks während der Bearbeitung Rücksicht genommen werden. Das Schutzmaterial kann dabei sowohl in Bezug auf das Werkstück als auch in Bezug auf die nicht bewegte Umgebung ruhen, also an dem Werkstück selbst angebracht sein oder anderswo.An optional feature of the invention is accordingly directed to a protective material, that between the actual wall to be worked and the wall to be protected can be introduced. These can be any materials that be able to absorb or to sufficiently the water jet Brakes, in particular solids, such as remnants of the material to be processed or other sufficiently solid "sacrificial material". Such protective material can used in the form of plates, tongues and similar geometrically adapted forms become. It can on the movement of the workpiece according to the invention be considered during processing. The protective material can both in relation to the workpiece and in relation to the unmoved Resting environment, so be attached to the workpiece itself or elsewhere.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich darauf, dass es sich bei diesem Schutzmaterial um eine Flüssigkeit, insbesondere das ohnehin bei der Bearbeitung vorgesehene Wasser, handelt. Konventionellerweise wurden Werkstücke in Wasserstrahlschneide-Vorrichtungen oberhalb der Wasseroberfläche des Wasserbads angeordnet. Konkret wurden sie auf ein im Bereich der Oberfläche angeordnetes Lochblech aufgelegt. Es wurde darauf geachtet, dass die Unterseite des Werkstücks nicht mit der Wasseroberfläche in Berührung kam, weil sonst die Gefahr bestand, das in die Schnittlinie eintretendes Wasser aus dem Wasserbad den Wasserstrahl im unteren Bereich des Schnitts abbremst und damit die Schnittqualität verringert oder einen vollständigen Schnitt verhindert. Die bereits erwähnten Lochbleche oder Gitter haben ein Eintauchen von Werkstücken aus diesen Gründen verhindert.A preferred embodiment of the invention relates to the fact that it is this protective material to a liquid, especially the anyway during processing provided water, acts. Conventionally, workpieces were in Water jet cutting devices above the water surface of the water bath arranged. Specifically, they were placed on a surface near the surface Perforated plate applied. Care was taken to see the bottom of the workpiece did not come into contact with the surface of the water because otherwise there was a risk the water entering the section line from the water bath the water jet slows down in the lower part of the cut and thus reduces the quality of cut or prevent a complete cut. The already mentioned perforated sheets or grids have prevented immersion of workpieces for these reasons.

Die Erfindung geht nun davon aus, dass die Anwendungsmöglichkeiten der Wasserstrahlschneide-Technik erweitert werden können, wenn das Werkstück teilweise in das Wasserbad eintaucht. Es können dann beispielsweise plattenartige Teile eines komplexer aufgebauten Werkstücks in einem während der Bearbeitung oberen Bereich bearbeitet, insbesondere geschnitten, werden, während andere Bereiche in ihrem in das Wasserbad eingetauchten Zustand davor geschützt sind, unbeabsichtigterweise durch den Wasserstrahl geschädigt zu werden. Das Wasserbad erlaubt also eine Trennung zwischen den für die Bearbeitung vorgesehenen Werkstückbereichen und anderen Werkstückbereichen. Dadurch können insbesondere Werkstücke bearbeitet und geschnitten werden, bei denen aus der Richtung des Wasserstrahls gesehen unterhalb des zu bearbeitenden Abschnitts ein weiterer, nicht zu bearbeitender Abschnitt vorgesehen ist.The invention now assumes that the possible applications of the water jet cutting technique can be extended when the workpiece partially in dip the water bath. It can then, for example, plate-like parts of a more complex workpiece in an upper area during machining be edited, in particular cut, while other areas in their state immersed in the water bath are protected from inadvertently to be damaged by the water jet. The water bath allows so a separation between the workpiece areas intended for processing and other workpiece areas. As a result, in particular workpieces can be processed and are cut, when viewed from the direction of the water jet below the section to be machined another, not to be processed Section is provided.

Aus diesem Grund ist es bevorzugt, auch die Werkstückhalterung zumindest zu einem wesentlichen Teil im Wasserbad selbst anzuordnen. Damit können nicht nur die Bereiche der Werkstückhalterung, die zumindest in einzelnen Bearbeitungsphasen in den Bereich des Wasserstrahls geraten, vor diesem geschützt werden. Der Aufbau der Werkstückhalterung vereinfacht sich auch, wenn man eine Positionierung im Wasserbad zulässt.For this reason, it is preferred that the workpiece holder is at least one to arrange the essential part in the water bath itself. Not only the Areas of the workpiece holder, which at least in individual processing phases in advised the area of the water jet to be protected from this. The structure The workpiece holder also simplifies when positioning in the Water bath allows.

Besondere Bedeutung hat die Erfindung für Hohlkörper, insbesondere nichtgeschlossene Hohlkörper. Wenn beispielsweise ein Rohr in einem Teilbereich der Mantelfläche aufgeschnitten werden soll, so kann mit der Erfindung der gegenüberliegende Mantelbereich im Wasserbad angeordnet und damit vor einer Beschädigung des durch den bearbeiteten Mantelbereich durchgetretenen Wasserstrahls geschützt werden. Dieser Schutz betrifft nicht nur die Verhinderung eines versehentlichen doppelten Durchschneidens sondern beispielsweise auch bestimmte Oberflächenqualitäten der Innenoberfläche des Rohrs, die selbst durch einen aufgeweiteten Wasserstrahl oder eine noch relativ schnelle Wasserspritze beschädigt werden könnten. Die Erfindung erlaubt hier einen Wasserspiegel innerhalb des Hohlkörpers, insbesondere knapp unter der zu bearbeitenden Fläche. Aber auch bei anderen, komplexer geformten Werkstücken, die nicht mehr als offener Hohlkörper zu bezeichnen sind, können sich vergleichbare Vorteile ergeben. Wenn man sich als Beispiel ein im Querschnitt U-förmiges Werkstück vorstellt, bei dem ein Schenkel des U's bearbeitet werden soll, während der andere Schenkel davon nicht beeinträchtigt sein soll, so erlaubt die Erfindung ein Eintauchen des nicht zu bearbeitenden Schenkels und eines wesentlichen Teils der Basis im Wasserbad.Of particular importance to the invention for hollow body, in particular non-closed Hollow body. For example, if a pipe in a portion of the Jacket surface to be cut, so can with the invention of the opposite Sheath area arranged in a water bath and thus against damage protected by the processed by the machined shell area water jet become. This protection does not just concern the prevention of an accidental double cutting but also, for example, certain surface qualities the inner surface of the tube, itself by a widened Water jet or a relatively quick water injection could be damaged. The invention allows a water level within the hollow body, in particular just below the surface to be worked. But also with others, more complex shaped workpieces that no longer refer to as an open hollow body are comparable benefits can result. If you are an example in the Cross-section presents U-shaped workpiece in which a leg of the U processed should be, while the other leg of it should not be affected, so the invention allows immersion of the non-machined leg and a essential part of the base in a water bath.

Entsprechendes gilt für andere Schutzmaterialien, etwa in ein Rohr oder einen anderen Hohlkörper oder in komplexer geformte Werkstücke hineinragende Feststoffplatten oder -zungen.The same applies to other protective materials, such as in a pipe or another Hollow body or in more complex shaped workpieces projecting solid plates or tongues.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Werkstückhalterung so ausgelegt, dass das Werkstück während der Bearbeitung um eine Achse gedreht werden kann. Dies ist insbesondere bei rotationssymmetrischen Werkstücken, vor allem Rohren, von Vorteil. Zum einen können Rohre dann durchgeschnitten werden, ohne umgespannt zu werden. Zum anderen können zusammen mit einer ebenfalls bevorzugten Verfahrbarkeit des Wasserstrahlkopfs während der Bearbeitung auch komplexere Schnittmuster in einer Werkstückwand angebracht werden. Natürlich sind im Rahmen der Erfindung auch weitergehende Bewegungsmöglichkeiten der Werkstückhalterung möglich, jedoch hat es sich gezeigt, dass in Zusammenhang mit einer Verstellbarkeit bzw. Beweglichkeit des Wasserstrahl kopfs in vielen Fällen eine Drehbarkeit um eine einzige Rotationsachse, die vorzugsweise senkrecht zur Wasserstrahlrichtung und parallel zur Wasseroberfläche liegt, ausreicht.In a preferred embodiment of the invention, the workpiece holder is so designed so that the workpiece is rotated about an axis during machining can be. This is especially true for rotationally symmetrical workpieces all pipes, an advantage. On the one hand, pipes can then be cut through, without being recaptured. For another, along with one as well preferred mobility of the water jet head during processing as well more complex cutting patterns are mounted in a workpiece wall. Naturally are within the scope of the invention, further movement possibilities of Workpiece holder possible, however, it has been shown that in connection with an adjustability or mobility of the water jet head in many cases Rotatable about a single axis of rotation, preferably perpendicular to the water jet direction and parallel to the water surface is sufficient.

Die Werkstückhalterung weist vorzugsweise zwei Spannköpfe auf, die zwischen sich das Werkstück einspannen können und um eine die Spannköpfe verbindende Achse drehen können. Einer der Spannköpfe kann dabei zur Werkstückentnahme und zum Einspannen axial verschiebbar sein, also eine sog. Pinole darstellen.The workpiece holder preferably has two clamping heads which are between them can clamp the workpiece and an axis connecting the clamping heads can turn. One of the clamping heads can be used for workpiece removal and for Clamping be axially displaceable, so represent a so-called. Pinole.

Die Spannköpfe weisen ferner vorzugsweise konische Einführabschnitte zum Einführen in ein Rohr auf, wie dies im Ausführungsbeispiel noch näher dargestellt ist. Einer der Spannköpfe ist vorzugsweise drehend angetrieben, während der andere Spannkopf vorzugsweise freilaufend ist. Der Motor kann beispielsweise als wasserdichter Elektromotor ausgeführt und innerhalb des Wasserbads angeordnet sein, jedoch auch außerhalb des Wasserbads vorgesehen und beispielsweise mit einem Riemenantrieb mit dem Spannkopf verbunden sein.The clamping heads further preferably have conical insertion sections for insertion in a tube, as shown in more detail in the embodiment. one the clamping heads is preferably driven in rotation, while the other clamping head preferably free-running. For example, the engine can be considered a watertight one Executed electric motor and be disposed within the water bath, however also provided outside the water bath and, for example, with a belt drive be connected to the chuck.

Die Verstellbarkeit des Wasserstrahlkopfs besteht vorzugsweise zumindest zweidimensional, und zwar vorzugsweise in der Ebene der Wasseroberfläche. Natürlich können weitere Freiheitsgrade der Verstellung des Wasserstrahlkopfs hinzukommen, wie sie an sich bei Wasserstrahlschneide-Vorrichtungen bekannt sind.The adjustability of the water jet head is preferably at least two-dimensional, and preferably in the plane of the water surface. Naturally additional degrees of freedom of adjustment of the water jet head can be added, as they are known per se in waterjet cutting devices.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können.

Fig. 1
zeigt in einer schematischen Seitenansicht die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneide-Vorrichtung.
Fig. 2
zeigt eine schematische Schnittansicht durch die Wasserstrahlschneide-Vorrichtung.
The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment, wherein the individual features may be essential to the invention in other combinations.
Fig. 1
shows a schematic side view of the essential parts of a water jet cutting device according to the invention.
Fig. 2
shows a schematic sectional view through the water jet cutting device.

In Fig. 1 bezeichnet die Ziffer 1 die Oberfläche eines Wasserbads 2, dass in einem hier nicht eingezeichneten und in Fig. 2 schematisch angedeuteten Gefäß einer Wasserstrahlschneide-Vorrichtung vorgesehen ist. Die Wasserstrahlschneide-Vorrichtung weist einen Wasserstrahlkopf 3 auf, aus dem an dessen unterem Ende ein vertikal nach unten gerichteter fokussierter Wasserstrahl 4 unter hohem Druck austritt.In Fig. 1, the numeral 1 denotes the surface of a water bath 2, that in a not shown here and in Fig. 2 schematically indicated vessel a Water jet cutting device is provided. The water jet cutting device has a water jet head 3 from which at the lower end a vertically directed downwardly focused water jet 4 under high pressure exit.

5 bezeichnet ein hier als Rohrstück ausgebildetes Werkstück, das zwischen zwei Spannköpfen 6 und 7 einer Werkstückhalterung der Wasserstrahlschneide-Vorrichtung eingespannt ist. Dazu greifen konische Endabschnitte (Stumpfkegel) 8 und 9 der Spannköpfe 6 und 7 in die offenen Enden des Rohrstücks 5 ein und halten dieses axial ausgerichtet zwischen sich. Der Spannkopf 6 ist, wie durch die Lage schematisch angedeutet, um die Rohrachse frei drehbar an einer Basis 10 der Werkstückhalterung befestigt. Der Spannkopf 7 ist in gleicher Weise an der Basis 10 befestigt und darüber hinaus an seinem entgegengesetzten Ende über einen Riemenantrieb 11 mit einem Elektromotor 12 verbunden, der oberhalb der Wasseroberfläche 1 angeordnet ist.5 designates a workpiece formed here as a pipe piece, which is between two Clamping heads 6 and 7 of a workpiece holder of the water jet cutting device is clamped. For this purpose, conical end sections (truncated cones) 8 and 9 of the clamping heads 6 and 7 in the open ends of the pipe section 5 and hold this axially aligned between them. The chuck 6 is as by the situation indicated schematically, the tube axis freely rotatable on a base 10 of the workpiece holder attached. The clamping head 7 is fastened to the base 10 in the same way and moreover at its opposite end via a belt drive 11 connected to an electric motor 12, which is above the water surface 1 is arranged.

Der Spannkopf 7 ist überdies als Pinole ausgebildet und in der Rohrachsenrichtung, die der Verbindungsachse zwischen den Spannköpfen 6 und 7 entspricht, verschiebbar, so dass das Werkstück 5 durch Verschieben der Pinole aus der Werkstückhalterung entnommen bzw. darin eingespannt werden kann.The clamping head 7 is also designed as quill and in the tube axis direction, which corresponds to the connection axis between the clamping heads 6 and 7, displaceable, so that the workpiece 5 by moving the sleeve from the workpiece holder can be removed or clamped in it.

Fig. 1 zeigt, dass die Werkstückhalterung mit Ausnahme der obersten Bereiche der Spannköpfe 6 und 7 und eines Teils des Riemenantriebs 11 sowie des Elektromotors 12 in dem Wasserbad 2 angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass das Rohrstück 5 so in das Wasserbad 2 eingetaucht ist, dass die Wasseroberfläche 1 knapp unter der höchsten Stelle des Innenmantels des Rohrstücks 5 liegt, also der oberste Teil der Rohrstückwand gerade aus dem Wasserbad 2 herausragt.Fig. 1 shows that the workpiece holder with the exception of the uppermost areas of Clamping heads 6 and 7 and a part of the belt drive 11 and the electric motor 12 is arranged in the water bath 2. This ensures that the pipe section. 5 so immersed in the water bath 2 is that the water surface 1 just below the highest point of the inner shell of the pipe section 5 is located, so the uppermost part of Pipe piece wall just protrudes from the water bath 2.

Der Wasserstrahl 4 trifft also, wenn er einen Schnitt durch den in den Figuren oberen Bereich der Wand der Rohrstücks 5 erzeugt, unmittelbar nach Durchtritt durch die Wand auf die Wasseroberfläche 1 und kann damit weitere Bereiche des Rohrstücks 5 nicht weiter beeinträchtigen.The water jet 4 thus hits, if he a section through the upper in the figures Area of the wall of the pipe section 5 generated immediately after passing through the Wall on the water surface 1 and can thus more areas of the pipe section 5 does not affect further.

Der Wasserstrahlkopf 3 ist ferner in diesem Fall zweidimensional verfahrbar, und zwar zum einen in der in Fig. 1 horizontalen Richtung und zum anderen senkrecht auf der Zeichenebene der Fig. 1. Ferner ist das Rohrstück 5 über den Elektromotor 12, den Riemenantrieb 11 und die Spannköpfe 6 und 7 drehbar, so dass insgesamt in der Rohrwand auch komplexe Linien geschnitten werden können. Natürlich kann der Wasserstrahlkopf 3 zudem in verschiedene Richtungen, insbesondere um eine horizontale Achse in Fig. 1, kippbar sein, um die Schnittneigung zu beeinflussen.The water jet head 3 is further moved in this case two-dimensionally, and Although on the one hand in the horizontal direction in Fig. 1 and the other perpendicular on the drawing plane of Fig. 1. Further, the pipe section 5 via the electric motor 12, the belt drive 11 and the clamping heads 6 and 7 rotatable so that a total of in the pipe wall also complex lines can be cut. Of course you can the water jet head 3 also in different directions, in particular one horizontal axis in Fig. 1, be tilted to influence the cutting inclination.

Die Spannköpfe 6 und 7 sind so ausgestaltet, dass zwischen den konischen Eingriffsköpfen 6 und 7 einerseits und dem Rohrstück 5 bzw. allgemein dem Werkstück andererseits ausreichend Zwischenräume verbleiben, damit sich der Wasserspiegel 1 innerhalb des Werkstücks an den Wasserspiegel 1 außerhalb angleichen kann. Durch den Wasserstrahl 4 wird nämlich Wasser in das Innere eingetragen, das dementsprechend nach außen ablaufen können muss. Hierfür reichen Kanäle, beispielsweise durch Rillen in den konischen Eingriffsflächen. Mit der verschiedentlich erwähnten Konizität ist also sozusagen nur eine einhüllende Fläche gemeint, die in ihrer Struktur im Einzelnen von einer einfachen konischen Fläche abweichen kann.The clamping heads 6 and 7 are designed so that between the conical engaging heads 6 and 7 on the one hand and the pipe section 5 and generally the workpiece on the other hand, sufficient spaces remain so that the water level 1 within the workpiece to the water level 1 outside match. By the water jet 4 namely water is introduced into the interior, which accordingly must be able to run to the outside. For this purpose, channels, for example by grooves in the conical engagement surfaces. With the various mentioned Conicity is, so to speak, meant only an enveloping surface, which in In detail, their structure may differ from a simple conical surface.

Die Erfindung bietet somit wesentliche Vorteile, indem sie die Wasserstrahlbearbeitung komplexer Werkstücke, insbesondere von Hohlkörpern, mit einfachen Konstruktionen der Bearbeitungsvorrichtung und ohne Beeinträchtigung anderer Werkstückteile als der beabsichtigten gestattet. Sie erschließt dem sehr einfachen und vorteilhaften Verfahren der Wasserstrahlbearbeitung, insbesondere des Wasserstrahlschneidens, sinnvolle weitere Anwendungsgebiete, etwa das Ablängen von Rohren oder das Ausschneiden von Teilen aus Rohrwänden.The invention thus offers significant advantages by the water jet machining complex workpieces, in particular of hollow bodies, with simple constructions the processing device and without affecting other parts of the workpiece as the intended allowed. It opens up to the very simple and beneficial Method of water jet machining, in particular of water jet cutting, meaningful other areas of application, such as the cutting to length of pipes or cutting parts out of pipe walls.

Claims (10)

Verfahren zum Wasserstrahlschneiden von Werkstücken (5),
bei dem ein Werkstück (5) mit einer Werkstückhalterung (6-10) gehalten wird, mit einem Wasserstrahl (4) unter hohem Druck bearbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (5) bei der Bearbeitung durch die Werkstückhalterung (6-10) bewegt wird.Method for water jet cutting workpieces (5),
in which a workpiece (5) is held with a workpiece holder (6-10), with a water jet (4) is processed under high pressure,
characterized in that the workpiece (5) is moved during processing by the workpiece holder (6-10). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Wasserstahl (4) nach Durchtritt durch eine Wand des Werkstücks (5) durch ein zwischen die Wand und eine in Richtung des Wasserstrahls (4) folgende Wand des Werkstücks (5) eingebrachtes Schutzmaterial (1) abgefangen wird.The method of claim 1, wherein the water steel (4) after passing through a wall of the workpiece (5) through between the wall and one in the direction the water jet (4) following wall of the workpiece (5) introduced Protective material (1) is intercepted. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Wasserstrahl (4) in einem Wasserbad (2) als Schutzmaterial abgefangen wird, nachdem er das Werkstück (5) bearbeitet hat und das Werkstück (5) bei der Bearbeitung in dem Wasserbad (2) eingetaucht ist, wobei der momentan zu bearbeitende Teil des Werkstücks (5) oberhalb der Wasseroberfläche (1) angeordnet ist.A method according to claim 2, wherein the water jet (4) is in a water bath (2) is intercepted as a protective material after machining the workpiece (5) has and the workpiece (5) immersed in the processing in the water bath (2) is, wherein the currently machined part of the workpiece (5) above the water surface (1) is arranged. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Werkstück (5) während der Bearbeitung durch die Werkstückhalterung (6-10) um eine Achse gedreht wird.Method according to one of the preceding claims, in which the workpiece (5) during machining through the workpiece holder (6-10) about an axis is turned. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Werkstück (5) ein Rohrstück ist und um seine Rohrlängsachse gedreht wird.The method of claim 3, wherein the workpiece (5) is a pipe section and is rotated about its pipe axis. Vorrichtung zum Wasserstrahlschneiden gemäß einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
welche Vorrichtung aufweist: einen Wasserstrahlkopf (3), der einen Wasserstrahl (4) unter hohem Druck ausstoßen kann, eine Werkstückhalterung (6 - 10) zum Halten eines zu bearbeitenden Werkstücks (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhalterung (6 - 10) dazu ausgelegt ist, das Werkstück (5) bei der Bearbeitung zu bewegen.Apparatus for water jet cutting according to a method according to one of the preceding claims,
which device comprises: a water jet head (3) capable of ejecting a water jet (4) under high pressure, a workpiece holder (6 - 10) for holding a workpiece to be machined (5), characterized in that the workpiece holder (6 - 10) is adapted to move the workpiece (5) during processing. Vorrichtung nach Anspruch 6, die Spannköpfe (6, 7) aufweist, die dazu ausgelegt sind, zwischen sich ein Werkstück (5) einzuspannen und dieses um eine die Spannköpfe (6, 7) verbindende Achse zu drehen.Apparatus according to claim 6, comprising tensioning heads (6, 7) adapted thereto are to clamp between them a workpiece (5) and this one To rotate the clamping heads (6, 7) connecting axis. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Spannköpfe (6, 7) konische Einführabschnitte (8, 9) zum Einführen in ein Rohr (5) aufweisen.Apparatus according to claim 7, wherein the clamping heads (6, 7) conical insertion sections (8, 9) for insertion into a tube (5). Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der ein Spannkopf (7) drehend angetrieben (11, 12) und ein gegenüberliegender Spannkopf (6) freilaufend ist.Apparatus according to claim 7 or 8, wherein a clamping head (7) driven in rotation (11, 12) and an opposite clamping head (6) is free-running. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, bei der der Wasserstrahlkopf (3) während der Bearbeitung zumindest zweidimensional bewegbar ist.Device according to one of claims 6-9, wherein the water jet head (3) during processing at least two-dimensionally movable.
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