DE10243660A1

DE10243660A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken

Info

Publication number: DE10243660A1
Application number: DE2002143660
Authority: DE
Inventors: Erich Klaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: DE10243660B4

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken (1) mittels Flüssigkeit, welche unter hohem Druck aus zumindest einer Düse (2) ausbringbar ist, wobei der Düse (2) eine Pumpe (5, 12) vorgeschaltet ist, soll die Pumpe (5, 12) eine Einspritzpumpe sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mittels Flüssigkeit, die von einer Druckquelle kommt und aus einer Düse ausgebracht wird, sowie eine Vorrichtung hierfür und die Verwendung einer bestimmten Pumpe für das Wasserstrahlschneiden.
Stand der Technik
Es ist bekannt, mittels einem Flüssigkeitsstrahl, insbesondere mittels Wasser, Werkstücke zu schneiden. Dazu wird die Flüssigkeit auf einen hohen Druck gebracht, wobei der Druck heute bei ca. 3000 bar liegt. Diese Flüssigkeit wird durch den Druck aus einer Düse mit einem sehr kleinen Durchmesser von bspw. etwa 0.15 mm herausgedrückt. Die Austrittsgeschwindigkeit eines derartigen Flüssigkeitsstrahls liegt bei etwa 700 m/s. Beim Auftreffen auf das Werkstück nach einer relativ kurzen Distanz dringt die Flüssigkeit infolge der in ihr vorhandenen kinetische Energie in einen harten Werkstoff, wie bspw. Stahl, Stein od. dgl. ein, so dass das daraus bestehende Werkstück geschnitten wird.
Besonders teuer bei derartigen Wasserstrahlschneidanlagen ist die Hochdruckpumpe, mittels welcher die Flüssigkeit auf den gewünschten hohen Druck von 3000 bar und darüber gebracht wird. Viele Werkstücke bestehen jedoch aus einem Werkstoff, der auch mit einem wesentlich geringerem Druck geschnitten werden kann. Bspw. genügt für das Schneiden von Leder oder Kunststoff ein Druck von 1400 bis 1700 bar. In diesen Fällen sind die bekannten Hochdruckpumpen überdimensioniert.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o. g. Art zu entwickeln, mit denen das Schneiden von Werkstücken verbilligt werden kann.
Lösung
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass die Pumpe eine Einspritzpumpe ist.
Bevorzugt handelt es sich dabei um eine handelsübliche Einspritzpumpe, wie sie in Kraftfahrzeugen Verwendung findet. In der Regel handelt es sich dabei um Radialkolbenpumpen bzw. Kolbenpumpen, wobei beide Arten auch im vorliegenden Fall Anwendung finden können. Wird eine Radialkolbenpumpe verwendet, so kann diese direkt mit der Düse verbunden werden, da sie selbst bei der Flüssigkeit einen relativen hohen Druck von ca. 1400 bar aufbauen kann.
Werden dagegen Kolbenpumpen verwendet, so ist es erforderlich, dass zwischen Düse und Kolbenpumpe ein Druckspeicher zwischengeschaltet wird. Die Kolbenpumpe baut in dem Druckspeicher den notwendigen Druck auf.
Fördern diese bekannten Einspritzpumpen nur Wasser als Flüssigkeit zur Düse, so besteht die grosse Gefahr, dass die Einspritzpumpen festfressen. Deshalb hat es sich als ratsam erwiesen, der Flüssigkeit einen Schmierstoff zuzusetzen, wobei der Schmierstoff bevorzugt ein Polymer oder eine Kombination verschiedener Polymere sein kann. Mit diesem Zusatz wird ein Festfressen der Pumpe vermieden.
Ein besonders grosser Vorteil dieser erfindungsgemässen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass keine Steuerung notwendig ist. Es genügt ein Ein- und Ausschalter. Sowohl mittels der Radialkolbenpumpe, als auch mittels der Kolbenpumpen und dem nachgeschalteten Druckspeicher kann ein kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung erfolgen, ohne dass weitere Parameter für eine Steuerung notwendig sind.
Ferner führt zur Lösung der Aufgabe führt zum einen, dass der Flüssigkeit ein Schmierstoff zugesetzt wird. Dieser Schmierstoff nimmt an der hohen Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles aus der Düse teil, erweist aber eine höhere Dichte auf, als die Flüssigkeit. Dies bedeutet, dass er, aufgespalten in kleine Partikel oder Tröpfchen, wesentlich abrasiver ist, als die Flüssigkeit selbst. Hierdurch wird der Schneidvorgang beschleunigt. Als Schmierstoff wird bevorzugt ein Polymer oder eine Kombination verschiedener Polymere verwendet.
Die Erfindung umfasst aber auch den grundsätzlichen Gedanken der Verwendung einer Einspritzpumpe zum Aufbau eines Flüssigkeitsdruckes vor einer Düse einer Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken. Bevorzugt werden dabei handelsübliche Einspritzpumpen verwendet. Ferner wird bevorzugt eine Flüssigkeit verwendet, die mit einem Schmierstoff versehen ist.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht von Teilen einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden von Werkstoffen;
2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung entsprechend 1.
Gemäss 1 soll ein Werkstück 1 mittels eines Flüssigkeitsstrahls geschnitten oder aus diesem Werkstück 1 mittels des Flüssigkeitsstrahls ein Teil herausgeschnitten werden. Dabei wird die Flüssigkeit aus einer Düse 2 in einem feinen Strahl unter hohem Druck ausgebracht.
Die Düse 2 ist über eine Leitung 3 mit einem Aggregat 4 verbunden, in dem sich Elemente zum Aufbauen des erforderlichen hohen Druckes für die Flüssigkeit befinden. Bei dem Aggregat 4.1 nach 1 sind Einspritzpumpen 5.1 vorgesehen, welche als Kolbenpumpen ausgebildet sind. Diesen Kolbenpumpen 5.1, von denen in 1 drei gezeigt sind, ist ein Druckspeicher 6 zugeordnet, in dem ein Druck aufgebaut werden kann. Der Druckspeicher 6 steht mit der Leitung 3 in Verbindung.
Jede Kolbenpumpe 5.1 besitzt einen Anschluss 7 an einen Verteiler 8, der mit einer Zuleitung 9 für die Flüssigkeit in Verbindung steht.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Um das Werkstück 1 zu schneiden, wird dieses auf Abstützungen 10 auf einem Arbeitstisch 11 aufgelegt. Dieser Arbeitstisch 11 und zusammen mit ihm auch das Werkstück 1 ist in einer horizontalen Ebene in X- und Y-Richtung bewegbar. Die Steuerung erfolgt über ein entsprechendes Programm, je nach Wunsch, wie das Werkstück 1 geschnitten werden soll.
Der Schneidvorgang selbst erfolgt durch eine Flüssigkeit, bevorzugt durch Wasser, die über die Zuleitung 9 und die Anschlüsse 7 den Kolbenpumpen 5.1 zugeführt wird.
Durch die Tätigkeit der Kolbenpumpen 5.1 wird in dem Druckspeicher 6 ein entsprechender Druck aufgebaut, wobei die Kolbenpumpen einen Druck von bis zu 1700 bar aufbauen können.
Aus dem Druckspeicher 6 gelangt nun kontinuierlich mit hohem Druck beaufschlagte Flüssigkeit durch die Leitung 3 zur Düse 2 und aus der Düse 2 in einem feinen Strahl auf das Werkstück 1, wodurch dieses geschnitten wird.
Das Ausführungsbeispiel gemäss 2 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 durch das Vorsehen einer Radialkolbenpumpe 12, die ebenfalls normalerweise dem Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder eines entsprechenden Motors dient. Da diese Radialkolbenpumpe 12 die Flüssigkeit kontinuierlich unter hohem Druck, bspw. mit 1400 bis 1700 bar, fördert, benötigt sie keinen nachgeschalteten Druckspeicher, sondern kann direkt mit der Leitung 3 zur Düse 2 hin verbunden sein. Ferner ist sie direkt mit einem Anschluss 7 für die Flüssigkeit verbunden.
Positionszahlenliste

Claims

Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken (1) mittels Flüssigkeit, welche unter hohem Druck aus zumindest einer Düse (2) ausbringbar ist, wobei der Düse (2) eine Pumpe (5, 12) vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5, 12) eine Einspritzpumpe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Radialkolbenpumpe (12) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Kolbenpumpe (5) ist, wobei sich zwischen und der/den Düsen (2) ein Druckspeicher (6) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit ein Schmierstoff zugefügt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoff aus einem Polymer oder einer Kombination verschiedener Polymere besteht.
Verfahren zum Schneiden von Werkstücken (1) mittels einer Flüssigkeit, die von einer Druckquelle (6) kommt und aus einer Düse (2) ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit ein Schmierstoff zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmierstoff ein Polymer verwendet wird.
Verwendung einer handelsüblichen Einspritzpumpe (5, 12) zum Aufbau eines Flüssigkeitsdruckes vor einer Düse (2) einer Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken (1).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Flüssigkeit mit einem Schmierstoff versetzt ist.