DE202010002246U1 - Water jet cutter - Google Patents
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Abstract
Wasserstrahlschneidmaschine, aufweisend einen Schlitten (2), welcher in X-Richtung vefahrbar auf einem Maschinenrahmen (1) montiert ist, einen auf dem Schlitten (2) angeordneten Ausleger (4) und einen an dem Ausleger (4) in Y-Richtung verfahrbaren Schneidkopf (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (4) relativ zu dem Schlitten (5) in B-Drehung verschwenkbar an diesem drehbar angeordnet ist wobei der Schneidkopf (5) aufgrund seiner Lagebeziehung zu dem Ausleger (4) dessen Verschwenkung in B-Drehung folgt und wobei die B-Drehung um den Bearbeitungspunkt am Werkstück (3) erfolgt.A water jet cutting machine comprising a carriage (2) mounted on a machine frame (1) in the X direction, a boom (4) disposed on the carriage (2), and a cutting head movable on the boom (4) in the Y direction (5), characterized in that the boom (4) relative to the carriage (5) is rotatably mounted in B-rotation rotatably on the latter, wherein the cutting head (5) due to its positional relationship to the boom (4) whose pivoting in B- Rotation follows and wherein the B-rotation takes place around the machining point on the workpiece (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Wasserstrahlschneidmaschine mit Schnittschrägen- und Strahlnachlaufkompensation.The Invention relates to a water jet cutting machine with Schnittschrägen- and beam lag compensation.
Wasserstrahlschneidmaschinen zur Bearbeitung verschiedener Materialien sind nach dem Stand der Technik bekannt.Water jet cutting machines for the processing of different materials are according to the state of Technique known.
Eine
derartige Wasserstrahlschneidmaschine ist beispielsweise in Gebrauchsmusterschrift
Diese elektronisch steuerbare Präzisions-Wasserstrahlschneidmaschine beinhaltet einen in X-Richtung verfahrbaren Schlitten mit einem darauf angeordneten, in Y-Richtung verfahrbaren, Ausleger mit einem Schneidkopf, wobei der Schneidkopf selbst in Z-Richtung verfahrbar ist.These electronically controllable precision water jet cutting machine includes a slide movable in X-direction with a arranged thereon, movable in the Y direction, boom with a Cutting head, wherein the cutting head itself moved in the Z direction is.
Derartige Wasserstrahlschneidvorichtungen haben in der Regel einen fix montierten, in sich rotatorisch unbeweglichen, Schneidkopf.such Water jet cutting devices usually have a fixed, in itself rotational immovable, cutting head.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Wasserstrahlschneidmaschinen haben den Nachteil, dass bei dem Trennen des Werkstückes durch einen Wasserstrahl ein Schnittschrägenfehler auftritt, wodurch sich die Schnittflanke nicht senkrecht zur Werkstückoberfläche verhält. Der erzeugte Schneidspalt ist auf der Eintrittsseite häufig schmaler als auf der Austrittsseite.The known from the prior art water jet cutting machines have the disadvantage that when separating the workpiece a chamfer error occurs due to a water jet, whereby the cutting edge is not perpendicular to the workpiece surface behaves. The generated cutting gap is on the inlet side often narrower than on the exit side.
Weiterhin tritt ein sogenannter Strahlnachlauf auf. Der Wasserstrahl wird beim Trennen des Werkstückes, abhängig von dessen Dicke, im Werkstück entgegen der Vortriebsrichtung abgelenkt.Farther occurs a so-called jet lag. The water jet will when separating the workpiece, depending on its Thickness, deflected in the workpiece against the direction of advance.
Beide Phänomene nehmen mit steigender Bearbeitungsgeschwindigkeit zu.Both Phenomena increase with increasing processing speed to.
Gerade bei Präzisionsteilen sind diese Phänomene unerwünscht und es ist eine Nachbearbeitung notwendig, um rechtwinklig zur Oberfläche stehende Schnittflächen zu erhalten.Just in precision parts, these phenomena are undesirable and post-processing is necessary to be perpendicular to the surface to get standing cut surfaces.
Um den Schnittschrägenfehler zu verhindern, muss der Schneidkopf um den Betrag des Schnittschrägenwinkels schräg gestellt werden.Around To prevent the chamfer error, the cutting head must slanted by the amount of the chamfer angle be put.
Um weiterhin den Strahlnachlauffehler zu korrigieren, muss der Schneidkopf um den Betrag des Strahlnachlaufwinkels in Vortriebsrichtung schräg vorgestellt werden.Around continue to correct the beam tracking error, the cutting head needs inclined by the amount of the beam tracking angle in the direction of advance to be introduced.
Beide Korrekturen erfolgen idealerweise gleichzeitig und werden auch Schnittschrägen- und Strahlnachlaufkompensation genannt.Both Corrections are ideally made simultaneously and are also cut and beam lag compensation.
Speziell in Hinblick auf den Einsatz neuer Pumpengenerationen, welche in der Lage sind einen kontinuierlich hohen Systemdruck zu generieren und somit eine entsprechende Steigerung der Schneidgeschwindigkeit und des Werkstückdurchlaufs erlauben, ist diese Schnittschrägen- und Strahlnachlaufkompensation besonders wichtig.specially with regard to the use of new pump generations, which in able to generate a continuously high system pressure and thus a corresponding increase in the cutting speed and workpiece pass, this chamfer and beam lag compensation particularly important.
Eine
Möglichkeit die Schnittschrägenkompensation zu
bewirken, beschreibt Patentschrift
Darin enthalten ist eine Schneidkopfführung zur Schrägstellung des Schneidkopfes welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schneidkopf in einer bewegbaren Fassung eingespannt ist, welche von mehreren, pyramidenstumpfförmig angeordneten Streben getragen wird.In this Included is a Schneidkopfführung for inclination the cutting head which is characterized in that the cutting head is clamped in a movable socket, which of several, truncated pyramidal struts is worn.
Diese Streben sind mittels Biegegelenken an der Grundplatte und an der, den Schneidkopf führenden, Fassung befestigt. Durch das Aufbringen von Steuerkräften auf die Fassung wird diese durch die Streben so gekippt, dass der Schneidkopf um kleine Winkel bis 6° schräg gestellt werden kann.These Struts are by means of bending joints on the base plate and on the, the cutting head leading, mounted version. By the Applying control forces to the socket becomes this tilted by the struts so that the cutting head at small angles can be tilted up to 6 °.
Die Austrittsöffnung der Schneiddüse bleibt dabei auf der Schneidstrahlachse entsprechend der Ruhestellung des Schneidkopfes.The Outlet opening of the cutting nozzle remains on the cutting beam axis corresponding to the rest position of the cutting head.
Ein
System welches gleichzeitig sowohl eine Schnittschrägenals
auch eine Strahlnachlaufkompensation vornehmen kann ist in Patentschrift
Darin wird ein 5-Achs-Schneidsystem beschrieben, bei dem der Schneidkopf computergesteuert, zusätzlich zu dessen Verfahrbarkeit in X-, Y- und Z-Richtung, drehbar gelagert ist. Weiterhin sind nach dem Stand der Technik Lösungen bekannt, bei welchen der Schneidkopf über einen Manipulator am in X-, Y- und Z-Richtung verfahrbaren Maschinenarm befestigt ist. Mittels dieses Manipulators kann der Schneidkopf in jede Richtung gedreht werden und somit der Schnittschrägenfehler und der Strahlnachlauf kompensiert werden.In this a 5-axis cutting system is described in which the cutting head computer-controlled, in addition to its mobility in the X, Y and Z directions, is rotatably mounted. Furthermore are after the prior art known solutions in which the Cutting head via a manipulator in the X, Y and Z direction movable machine arm is attached. By means of this manipulator the cutting head can be rotated in any direction and thus the Chamfer error and the beam lag compensated become.
Der Schneidkopf wird durch den Manipulator bei notwendigen Schwenkbewegungen um den Bearbeitungspunkt, also den Punkt, an dem der Schneidstrahl das Werkstück trifft, bewegt. Diese Lösung bedingt eine aufwändige Steuerung der Abläufe während des Schneidvorgangs und eine Erhöhung der zu bewegenden Massen am Maschinenarm.Of the Cutting head is through the manipulator during necessary pivoting movements around the machining point, ie the point at which the cutting beam the workpiece hits, moves. This solution requires a complex control of the processes during the cutting process and an increase in the moving Masses on the machine arm.
Nachteilig bei allen Lösungen nach dem Stand der Technik ist unter anderem, dass die auf diese Vorrichtung entfallenden Massen am Maschinenarm positioniert sind, bei Beschleunigungen zu erhöhten dynamischen Krafteinträgen führen und daher eine aufwändigere Auslegung des Maschinenarms erfordern.A disadvantage of all solutions according to the prior art, inter alia, that the attributable to this device masses are positioned on the machine arm, lead to accelerations to increased dynamic forces entries and there require a more complex design of the machine arm.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserstrahlschneidmaschine zu schaffen, mit der eine möglichst unkomplizierte, robuste und kostengünstige Kompensation des Schnittschrägenfehlers und des Strahlnachlaufs erzielt werden kann und bei der die zu bewegenden Massen am Ausleger der Vorrichtung möglichst gering sind.task the invention is to provide a water jet cutting machine, with the most uncomplicated, robust and cost-effective Compensation of the chamfer error and the beam lag can be achieved and at the moving masses on the boom the device are as small as possible.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Task is specified by the in claim 1 Characteristics solved. Preferred developments emerge from the dependent claims.
Im Folgenden werden Längs-, Quer- und Hochachse durch die Begriffe X-, Y- und Z-Achse beschrieben, wobei die X-Achse eine beliebige Achse längs zum Werkstückträger verlaufend, die Y-Achse eine beliebige Achse quer zum Werkstückträger verlaufend und die Z-Achse eine beliebige Achse in vertikaler Richtung verlaufend darstellt.in the Following are the longitudinal, transverse and vertical axis through the Terms X, Y and Z axis described, where the X-axis a Any axis along the workpiece carrier running, the Y-axis any axis transverse to the workpiece carrier extending and the Z-axis any axis in the vertical direction progressing.
Die Drehung um eine beliebige X-Achse wird als A-Drehung, die Drehung um eine beliebige Y-Achse als B-Drehung bezeichnet. Die Drehung kann auch als Verschwenkung bezeichnet sein.The Rotation around any X-axis will be called A-rotation, rotation is referred to as any Y-axis B rotation. The rotation can also be referred to as pivoting.
Eine der Erfindung entsprechende Wasserstrahlschneidmaschine weist einen in X-Richtung verfahrbaren Schlitten mit einem hieran montierten Ausleger auf, welcher in Y-Richtung angeordnet ist.A The water jet cutting machine according to the invention has a X-direction movable carriage with a mounted thereto boom on, which is arranged in the Y direction.
An dem Ausleger ist eine in Y-Richtung verfahrbare Verfahreinrichtung angebracht, welche den Schneidkopf trägt. Der Ausleger ist auf dem Schlitten dabei in der Art drehbar montiert, dass der Ausleger eine B-Verschwenkung ausführen kann.At the boom is a traversable in Y-direction traversing attached, which carries the cutting head. The boom is rotatably mounted on the carriage in the manner that the Boom can perform a B-pivoting.
Die räumlichen Koordinaten des Drehpunktes des Auslegers sind in X- und in Z-Richtung identisch mit denen des Bearbeitungspunktes am Werkstück. Der Bearbeitungspunkt ist der Punkt, an dem der Wasserstrahl auf die Werkstückoberfläche auftrifft.The spatial coordinates of the pivot point of the boom in the X- and Z-direction identical to those of the machining point on the workpiece. The edit point is the point at which the Water jet impinges on the workpiece surface.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird erreicht, dass bei einer notwendigen Korrektur von Schnittschräge oder Strahlnachlauf die X-Komponente der Korrekturverschwenkung durch Drehung des gesamten Auslegers mit Schneidkopf um den Bearbeitungspunkt am Werkstück bewirkt wird.By the construction according to the invention is achieved that with a necessary correction of chamfer or beam lag the X component of the correction sweep by rotating the entire boom with cutting head around the machining point is effected on the workpiece.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird damit erreicht, dass am Ausleger keine Verstelleinrichtung zur Korrektur des Schneidkopfes in X-Richtung vorgesehen werden muss.By the construction according to the invention is thus achieved, that on the boom no adjustment for the correction of the cutting head must be provided in the X direction.
Es erfolgt bei einer, durch die Korrektur bedingten, Schrägstellung des Schneidkopfes ferner keine Änderung des Abstands zwischen Strahlaustrittsöffnung am Schneidkopf und Bearbeitungspunkt am Werkstück, so dass Nachkorrekturen hierfür in Z-Richtung nicht erforderlich sind.It takes place at a, caused by the correction, skew Furthermore, the cutting head does not change the distance between Beam outlet opening on the cutting head and machining point on Workpiece, so that post-corrections for this in the Z direction are not required.
Durch den Entfall von sonst notwendigen Verstelleinrichtungen am Ausleger für die Korrekturen werden die am Ausleger zu bewegenden Massen und die dadurch verursachten Beschleunigungskräfte reduziert. Der Ausleger wird dadurch weniger belastet und muss in Bezug auf Steifigkeit und Schwingungsverhalten weniger aufwändig ausgeführt werden.By the elimination of otherwise necessary adjustment on the boom for the corrections, those on the boom are to be moved Masses and the resulting acceleration forces reduced. The boom is thereby less burdened and must be in Regarding stiffness and vibration behavior less expensive be executed.
Die zu dem Bearbeitungspunkt entfernte Positionierung des Auslegerdrehmechanismus im Schlitten hat weiterhin zur Folge, dass der Drehmechanismus durch die, bei dem Schneidvorgang entstehenden Verunreinigungen, weniger belastet wird.The remote to the processing point positioning of the boom rotation mechanism in the carriage has the consequence that the rotation mechanism through the, in the cutting process resulting impurities, less is charged.
Erfindungsgemäß kann der Ausleger auch als eine Brücke ausgebildet sein, welche den Schneidkopf trägt und verfahrbar und drehbar an den jeweils gegenüberliegenden Seiten des zu bearbeitenden Werkstückes auf je einem Schlitten montiert ist.According to the invention the boom also be designed as a bridge, which carries the cutting head and movable and rotatable to the respective opposite sides of the workpiece to be machined mounted on a carriage.
Der Schneidkopf ist in einer bevorzugten Weiterbildung an der Verfahreinrichtung so drehbar gelagert, dass er eine A-Verschwenkung ausführen kann.Of the Cutting head is in a preferred development of the traversing device rotatably mounted so that it can perform an A-pivoting.
Dadurch wird die Y-Komponente der Korrekturverschwenkung für die Korrektur von Schittschräge und Strahlnachlauf bewirkt.Thereby the Y component of the correction tilt for the Correction of chamfer and jet lag causes.
Erfindungsgemäß ist die drehbare Lagerung so ausgebildet, dass auch bei der A-Drehung der Drehpunkt im Bearbeitungspunkt liegt.According to the invention the rotatable bearing designed so that even during the A-rotation the fulcrum lies in the processing point.
Durch die beschriebene gleichzeitige Drehbarkeit um die X- und die Y-Achse können die, bei jeder Bewegung des Schneidkopfes, entstehenden Schnittschrägenfehler und Strahlnachlauffehler korrigiert werden.By the described simultaneous rotation about the X and Y axis may cause the chamfer error that arises with every movement of the cutting head and beam tracking errors are corrected.
Die erfindungsgemäße Ausführung der A- und B-Verschwenkung führt dazu, dass bei notwendigen Korrekturen von Schnittschräge und Strahlnachlauf keine translatorischen Nachstellbewegungen in X-, Y- und Z-Richtung erfolgen müssen.The inventive embodiment of the A and B-pivoting causes necessary corrections from cutting slope and jet lag no translational Nachstellbewegungen in X, Y and Z direction must be made.
Weiterhin können mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Wasserstrahlschneidvorgänge realisiert werden, bei der die Schnittflanke in definierbaren und während des Scheidvorgangs veränderbaren Winkeln zur Werkstückoberfläche einschließlich in Konturen gehalten wird.Farther can with a device according to the invention Wasserstrahlschneidvorgänge be realized in the the cutting edge in definable and during the cutting process Changeable angles to the workpiece surface including in contours.
Die Verfahrbarkeit des Schlittens wird vorzugsweise durch einen Linearmotor realisiert, welcher gegenüber dem konventionellen mechanischen Antrieb Vorteile bietet.The Movability of the carriage is preferably by a linear motor realized, which compared to the conventional mechanical drive Offers advantages.
So kann zum Beispiel der Schlitten genauer positioniert werden, da bei einem solchen Antrieb das sogenannte Umkehrspiel entfällt. Somit können bezüglich Parallelität und Rechtwinkligkeit engere Toleranzen erreicht werden.So For example, the slide can be positioned more accurately since in such a drive, the so-called backlash deleted. Thus, regarding parallelism and Squareness tighter tolerances can be achieved.
Des Weiteren kann der mechanische Verschleiß, welcher bei herkömmlichen Antrieben durch Ritzel, Zahnstangen und Übersetzungen entsteht, verringert werden.Of Furthermore, the mechanical wear, which in conventional Drives produced by pinions, racks and translations, reduced become.
Die B-Drehung des Auslegers, relativ zum Schlitten, erfolgt vorzugsweise über einen Torquemotor.The B-rotation of the boom, relative to the carriage, preferably via a torque motor.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Ausleger, relativ zum Schlitten, vertikal in Z-Richtung verfahrbar ist.A preferred embodiment of the invention provides that the boom, relative to the carriage, vertically movable in the Z direction.
Dadurch ist es insbesondere möglich, vor Beginn des Schneidvorganges die Einstellung des erforderlichen Abstands zwischen Schneidkopf und Werkstück vorzunehmen. Da die Verstelleinrichtung in Z-Richtung den gesamten Ausleger bewegt und im Bereich des Schlittens angeordnet ist, entfallen die sonst hierfür am Ausleger selbst befindlichen Massen einer solchen Verstelleinrichtung. Dadurch kann eine weitere Massenreduzierung am Ausleger mit den bei bereits beschriebenen Vorteilen einer Massereduzierung erreicht werden.Thereby In particular, it is possible before the beginning of the cutting process the adjustment of the required distance between cutting head and workpiece. Since the adjustment in Z direction moves the entire boom and in the area of the carriage is arranged, which accounts for this otherwise on the boom self-contained masses of such an adjustment. Thereby may be another mass reduction on the boom with the at described advantages of a mass reduction can be achieved.
In einer bevorzugten Weiterbildung kann der Abstand zwischen Schneidkopf und Werkstück auch während des Schneidvorganges durch eine Verfahrung in Z-Richtung korrigiert werden, um etwaige Unregelmäßigkeiten in der Werkstückdicke oder der Werkstückauflage am Werkstückträger auszugleichen oder Werkstücke mit unregelmäßigen Oberflächen zu bearbeiten.In a preferred development, the distance between the cutting head and workpiece even during the cutting process be corrected by a move in z-direction to any eventuality Irregularities in the workpiece thickness or the workpiece support on the workpiece carrier compensate or workpieces with irregular To edit surfaces.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand vonThe Invention will be described as an embodiment with reference to
näher
erläutert.
explained in more detail.
Die
Vorrichtung wird in
Auf
dem Maschinenrahmen
Auf
dem Schlitten
Der
Ausleger
Die
Drehachse des Auslegers
Dadurch
sind die räumlichen Koordinaten in X- und in Z-Richtung
des Drehpunktes des Auslegers
Dieser
Aufbau bewirkt, dass bei einer notwendig werdenden B-Verschwenkung
des Schneidkopfes
Um
den für den Schneidvorgang benötigten Abstand
zwischen Schneidkopf
Um
den benötigten Abstand zwischen Schneidkopf
Dabei
wird der Schneidkopf
Beim
späteren Schneidvorgang kann dieser Abstand zwischen Schneidkopf
Der
Schneidkopf
Der
Schneidkopf
Bei
einer notwendig werdenden rotatorischen Korrekturbewegung des Schneidkopfes
- 11
- Maschinenrahmenmachine frame
- 22
- Schlittencarriage
- 33
- WerkstückträgerWorkpiece carrier
- 44
- Auslegerboom
- 55
- Schneidkopfcutting head
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20100701 |
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R163 | Identified publications notified |
Effective date: 20101012 |
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R150 | Term of protection extended to 6 years | ||
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20130419 |
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R157 | Lapse of ip right after 6 years |