DE19640511C1 - Anordnung zur Justage eines Schneidkopfes für einen Hochdruckwasserstrahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Justage von Düse und Fokusrohr eines Schneidkopfes zur Erzeugung eines Hochdruckwasserstrahls mit den Merkmalen der in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung.

Anordnungen zur Justage von einer Düse und einem Fokusrohr in einem Schneidkopf zur Erzeugung eines Hochdruckwasserstrahls sind an sich bekannt. In dem Schneid­ kopf wird mit Hilfe einer Düse ein Wasserstrahl mit einem Durchmesser von in der Re­ gel 0,1 bis 0,3 mm erzeugt. Der Düse nachgeordnet ist in der Regel eine Mischkam­ mer, die eine Zuführung für Abrasivmittel enthält. Der Mischkammer wiederum ist ein Fokusrohr nachgeschaltet, durch das der an der Düse erzeugte Wasserstrahl über die Mischkammer geleitet wird. Es entsteht dadurch ein Unterdruck in der Mischkammer, die das in die Mischkammer zugeführte Abrasivmittel mitreißt. In dem Fokusrohr wird danach das Wasser-Luft-Abrasivstoff-Gemisch gebündelt und die Abrasivstoffteilchen werden dabei beschleunigt. Aus der Düse tritt in der Regel der Hochdruckwasserstrahl aufgrund von Fertigungstoleranzen, Ablagerungen, mangelnder Oberflächengüte der Düse und aufgrund von Bearbeitungsungenauigkeiten nicht genau lotrecht aus. Aus den vorstehend geschilderten Gründen kann der durch die Düse gebildete Hoch­ druckwasserstrahl außermittig bzw. nicht achsparallel in das Fokussierrohr eintreten.

Durch den Hochdruckwasserstrahl werden in der Regel Abrasivpartikel im Fokussier­ rohr gerichtet beschleunigt. Beim Auftreffen des Hochdruckwasserstrahls auf die Fo­ kuswand kommt es zum einen zu verstärktem ungleichmäßigem Verschleiß des Fo­ kussierrohres und einer Verformung des Abrasivstrahlprofils, was zu einer Verschlech­ terung des Bearbeitungsergebnisses führt und zum anderen bei großer Fehlstellung des Strahles zum Rückstau des Strahles in die Mischkammer führen kann.

Ein Schneidkopf mit Düsenanordnung für einen Hochdruckwasserstrahl und einer Ju­ stagevorrichtung für die Ausrichtung der Mittellinie der Düse auf die Mittellinie des Fo­ kusrohres ist aus der DE-PS 39 06 657 vorbekannt. Die DE-PS 39 06 657 zeigt eine Düsenanordnung für eine Fluidstrahl-Schneidvorrichtung mit einem Düsenkörper, ei­ nem Strahlbildungselement und einer Düse, wobei das Strahlbildungselement und die Düse jeweils einen zentral angeordneten Durchgang für einen Fluidstrahl aufweisen wobei der Düsenkörper Einrichtungen zur Aufnahme und zum Positionieren des Strahlbildungselements und der Düse mit gegenseitigem Abstand aufweist. Die Durch­ gänge des Strahlbildungselements und der Düse sind längs einer gemeinsamen Ach­ se zueinander ausgerichtet angeordnet, wobei der Düsenkörper und das Strahlbil­ dungselement zum Ausrichten des Strahlbildungselements im Bezug auf die gemein­ same Achse miteinander zusammenwirkende sphärische Flächen aufweisen. Das Strahlbildungselement ist dabei derart ausgebildet, daß es einen kugelförmigen Hauptteil aufweist und entsprechend der Düsenkörner eine kugelförmige Aufnahme begrenzt, in der der Hauptteil des Strahlbildungselements zur wahlweisen Bewegung in allen Schwenkrichtungen aufgenommen ist. In dem Düsenkörper ist zwischen dem Strahlbildungselement und der Düse eine Hohlraum ausgebildet, der mit einer Um­ fangswand versehen ist. Das Strahlbildungselement ragt mit einem Schaftteil in diesen Hohlraum hinein und die Einrichtungen zum Positionieren des Strahlbildungselements bestehen aus drei Einstellschrauben, die um den Schaftteil des Strahlbildungsele­ ments herum verstellbar angeordnet sind. Bei dem Gegenstand der DE-PS 39 06 657 müssen also stets die drei in den Hohlraum ragenden Schrauben, die im wesentlichen unter gleichen gegenseitigen Abständen um den Schaftteil herum und zu dem Schaft­ teil hin senkrecht angeordnet sind, verstellt werden. Durch Verdrehen der geeigneten Schrauben kann der Schaftteil relativ zu der Achse verlagert werden, um so den Hochdruckwasserstrahl entsprechend zu dem Fokusrohr hin auszulenken. Bei dem Gegenstand der DE-PS 39 06 657 müssen bei der Justage der Düse von den drei ho­ rizontalen Schrauben immer zwei nachgeführt werden, wenn eine Schraube verstellt wird. Um eine Schraube verstellen zu können, ist es erforderlich die anderen Schrau­ ben vorher zu lösen, damit sich die Düse bzw. der Schaft bewegen kann. Es ist also stets ein Lösen und Nachführen der anderen zwei Schrauben erforderlich, die gerade nicht zur Verstellung benützt werden, es kommt sonst zu Verspannungen und erhöhter Reibung an dem kugelförmig ausgebildeten Lagerflächen des Strahlbildungselements. Die Justage dieser Düse bzw. des Strahlbildungselements kann nur bei geringem Druck erfolgen, um die notwendige Schraubkraft zur Überwindung der Reibung im Dü­ sensitz bzw. Strahlbildungselementensitz gering zu halten. Bei vollem Betriebsdruck, der bis zu 200 mal höher sein kann als der Druck bei der Justage, kommt es sonst zu Fehleinstellungen. Darüber hinaus weist der Gegenstand der DE-PS 39 06 657 den Nachteil auf, daß dort die vorhandenen Kugelflächen teilweise gefräst werden müssen, was einen aufwendigen und teuren Herstellungsprozeß voraussetzt. Da bei einer Ver­ stellung von einer Schraube der drei vorhandenen Schrauben stets zwei Schrauben gelockert werden müssen, damit eine Verstellung möglich ist, liegt bei dem Justage­ prozeß bei der DE-PS 39 06 657 keine unterbrechungslose immer statisch bestimmte Verstellung vor. Darüber hinaus ist der Justagevorgang auch zeitlich durch das Lösen und Wiederfeststellen der weiteren zwei Schrauben in die Länge gezogen.

Aus der Europäischen Patentanmeldung 02 21 236 sind weitere Justagevorrichtungen für die Ausrichtung einer Düse mit dem Fokusrohr eines Schneidkopfes für die Erzeu­ gung eines Hochdruckwasserstrahls zum Schneiden von Materialien vorbekannt. Ein Ausführungsbeispiel zeigt eine Düsenvorrichtung mit eingebauter Düse, wobei der Dü­ se eine Mischkammer mit Zuführungseinrichtungen für Abrasivmittel nachgeordnet ist, an die sich dann eine Fokussiervorrichtung mit Fokusrohr anschließt. Die Europäische Patentanmeldung 02 21 236 weist Mittel zum Ausrichten der Mittelachse der Düse und der Mittelachse des Fokusrohrs auf eine gemeinsame Mittellinie auf. Dazu sind an der Düsenvorrichtung in ihrem unteren Teil bogenförmig gestaltete Oberflächen vorgese­ hen, die mit entsprechenden Oberflächen der Düsenvorrichtung zusammenarbeiten. Das heißt, daß die bogenförmig gestalteten Oberflächen der Düsenvorrichtung und der Fokussiervorrichtung zusammen Gleitflächen bilden, und in diesen Gleitflächen win­ kelmäßig frei verdrehbar angeordnet sind. Die Befestigung der Fokussiervorrichtung mit der Düsenvorrichtung erfolgt mittels eines schraubenähnlich gestalteten Teils, das in seinem oberen Teil ein Gewinde aufweist, mit dem es mit der Düsenvorrichtung ver­ schraubt wird, bis der untere Teil des schraubenähnlichen Teils mit seiner ebenfalls unten zusammen laufenden Form die Außenseite des bogenförmig gestalteten Lagers der Fokussiervorrichtung fest an die Düsenvorrichtung bzw. an die bogenförmig gestal­ tete Fläche der Düsenvorrichtung preßt.

Bei dem Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung 02 21 236 läßt sich keine exakt definierte Verstellbewegung des Fokusrohres gegenüber der Düsenvorrichtung durchführen, sondern dies kann nur durch Probieren und Versuchen beim gegenseiti­ gen Verdrehen der Düsenvorrichtung gegenüber der Fokussiervorrichtung erfolgen, wozu jedesmal ein Festziehen und wieder Lösen des schraubenähnlichen Teils für die Verbindung von Düsenvorrichtung und Fokussiervorrichtung erforderlich ist. Es unter­ liegt keinem Zweifel, daß dies einen erheblichen zeitlichen Justageaufwand insbeson­ dere für die Feineinstellung erfordert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine einfach aufgebaute und zu fertigende, kostengünstige und für die Serienfertigung geeignete Anordnung zur Ju­ stage von Düse und Fokusrohr eines Schneidkopfes zur Erzeugung eines Hochdruck­ wasserstrahls zu schaffen, die insbesondere eine exakt definierte Verstellbewegung des Fokusrohres bzw. der Fokussiervorrichtung zuläßt, die ferner eine Verkürzung der Justagezeit ermöglicht, die bei der Ausführung einer bestimmten Verstellbewegung kein Nachführen und kein Lösen anderer Schrauben erfordert, so daß es dabei auch nicht zu Verspannungen und/oder erhöhter Reibung auf den Lagerflächen der Düsen bzw. Fokussiervorrichtung kommt und die schließlich die Minimierung des Durchmes­ sers des Fokusrohres, d. h. den Einsatz von Fokussierrohren mit sehr kleinem Durch­ messer, und damit eine Verkleinerung des Strahldurchmessers des Hochdruckwas­ serstrahls ermöglicht.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 8 gekenn­ zeichnet.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß durch die erfindungsgemä­ ße Kombination einer Verbindung zwischen der Düsenvorrichtung und der Fokussier­ vorrichtung nur über die zur einen Hälfte in Form der Gleitfläche des Innenrings an der Düsenvorrichtung und zur anderen Hälfte in der Form des Außenrings an der Fokus­ siervorrichtung befestigten beiden Hälften eines Radialgelenklagers einerseits und aus zwei Schraubenpaaren andererseits besteht. Die beiden Schraubenpaare bestehen aus jeweils zwei einander auf einer Geraden gegenüberliegenden Schrauben, wovon die eine Schraube mit einer Druckfeder und die andere Schraube mit einer Kegelpfan­ ne und einer Kugelscheibe unterlegt ist. Die beiden auf jeweils einer Geraden ange­ ordneten Schraubenpaare sind dabei um einen Winkel von 90 Grad gegeneinander versetzt. Durch diese Ausbildung der Verbindung zwischen Düsenvorrichtung und Fo­ kussiervorrichtung des Schneidkopfes und der Justage der Fokussiervorrichtung in Bezug auf die Düse der Düsenvorrichtung mittels der beiden Schraubenpaare ist eine Justage des Fokusrohrs der Düsenvorrichtung zu der Mittelachse der Düse in der Dü­ senvorrichtung allein mittels zweier Schrauben und zwar derjenigen, die mit Kegel­ pfanne und Kugelscheibe unterlegt sind, möglich. Bei Verdrehen der mit Kegelpfanne und Kugelscheibe unterlegten Schraube eines Schraubenpaares wird der Winkelfehler und die horizontale Linearbewegung der Fokussiervorrichtung durch die mit einer Druckfeder unterlegte Schraube kompensiert. Der ganze Vorgang wiederholt sich bei dem anderen um 90 Grad versetzten Schraubenpaar, wenn die mit Kegelpfanne und Kugelscheibe unterlegte Schraube dieses anderen Paares verstellt wird. Damit ergibt sich, daß die Verstellbewegungen, die durch die beiden um 90 Grad versetzten Schraubenpaare hervorgerufen werden, entkoppelt sind und kein kompliziertes Regel­ system vorliegt, wie es beim Stand der Technik der Fall ist, wenn eine Schraube ver­ stellt wird und dafür die anderen nachgeführt werden bzw. vorher gelockert werden müssen. Die Verstellung von lediglich zwei Schrauben von vier vorhandenen reduziert die Zeit, die zum Einstellen der Verstellbewegungen nötig ist, und sie läßt durch die Entkopplung in zwei getrennte Verstellbewegungen auch eine exakt definierte Justage zu, die proportional dem Verdrehungswinkel der mit Kegelpfanne und Kugelscheibe unterlegten Schraube ist. Da bei den vier vorhandenen Schrauben nur zwei verstellt werden müssen, ergibt sich eine Verkürzung der Justagezeit. Darüber hinaus werden die Winkelfehler und die horizontale Linearbewegung der Fokussiervorrichtung durch die mit einer Druckfeder unterlegten Schrauben korrigiert, so daß anders als bei der Einstellung nach dem Stand der Technik auf der Lagerfläche jeweils keine Verspan­ nungen infolge erhöhter Reibungen an den Lagerflächen auftreten können. Die Ver­ stellbewegungen zwischen der Düsenvorrichtung und der Fokussiervorrichtung kön­ nen also ohne Deformation des Systems erfolgen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Justagevorrichtung besteht darin, daß durch die Verwendungen von Druckfedern unter je einer Feder der beiden Federpaare stets alle vier Verbindungspunkte zwischen der Düsenvorrichtung und der Fokussier­ vorrichtung, die durch die zwei Schrauben der beiden Schraubenpaare hergestellt werden, stets fest verbunden sind, das heißt, das erfindungsgemäße Justagesystem ist ohne Unterbrechung stets statisch bestimmt während des Einstellvorganges, was beim Stand der Technik beim Verstellen einer Schraube und dem dazu erforderlichen Lösen von anderen Schrauben nicht der Fall ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung be­ steht darin, daß als Radialgelenklager ein Lager verwendet werden kann, das ein handelsübliches Zukaufteil ist und keine Spezialfertigung erfordert, während beim Stand der Technik in der Regel zur Herstellung der entweder bogenförmig oder kugel­ förmig gekrümmten Lager kostenaufwendige Fräsarbeiten erforderlich sind. Die Dü­ senvorrichtung und die Fokussiervorrichtung können im übrigen aus normalen Drehtei­ len, die ebenfalls einfach herzustellen sind, gefertigt werden. Schließlich ist ein weite­ rer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung zur Justage der Fokussiervorrichtung im Bezug auf die Düsenvorrichtung darin zu sehen, daß durch die bereits geschilderte Verdrehung der mit Kegelpfanne und Kugelscheibe unterlegten Schraube eine exakt definierte Verstellbewegung hervorgerufen wird. Dadurch läßt sich das Fokussierrohr auf die Mittelachse bzw. die gemeinsame Mittellinie der Düse und des Fokusrohrs so genau und fein einstellen, daß der üblicherweise gegenüber dem Düsendurchmesser erheblich größere und notwendige Durchmesser des Fokusrohres minimiert, das heißt verkleinert werden kann. Deshalb ist es möglich, den Durchmesser des Fokusrohres selbst kleiner auszuführen. Durch diese Verkleinerung des Durchmessers des Fokus­ rohres läßt sich wiederum der Durchmesser des Hochdruckwasserstrahls mit Abra­ sivteilchen geringer halten. Dadurch läßt sich durch einen Schneidkopf, der mit der erfindungsgemäßen Anordnung versehen ist, eine Bearbeitung durchführen, wie sie beispielsweise in der Feinwerktechnik, in der Präzisionsfertigung und in der Mikrosy­ stemtechnik bei entsprechend kleinen Strukturen auftritt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels an einer Zeich­ nung noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Eine Prinzip- und Teildarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Justage eines Schneidkopfes für die Erzeugung eines Hochdruckwas­ serstrahls.

Aus Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Justage von Düse und Fokusrohr eines Schneidkopfes zur Erzeugung eines Hochdruckwasserstrahls ersichtlich. Der Schneidkopf besteht aus einer Düsenvorrichtung 1 mit einer Düse 2 und einer Fokus­ siervorrichtung 3 mit einem Fokusrohr 4. Es ist anzumerken, daß die erfindungsgemä­ ße Anordnung in Fig. 1 lediglich in einer Prinzip- und Teildarstellung gezeigt ist, aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden nur die für die Erfindung wesentlichen Teile oder Teilfunktionen dargestellt. So fehlt beispielsweise die gesamte Anlage zur Erzeu­ gung des Hochdrucks, zur Führung des Schneidkopfes, die Einrichtungen zur Halte­ rung des Werkstückes, ferner die vorzunehmenden Sicherheitsmaßnahmen gegen ein nichtbeabsichtigtes Auslenken des Hochdruckwasserstrahls und dergleichen. Die Fo­ kussiervorrichtung 3 ist auch mit Einrichtungen zur Zuführung von Abrasivmitteln ver­ sehen, speziell ist hier nur die Zuführung 5 in dem Schneidkopf bzw. der Fokussier­ vorrichtung 3 für das gewählte Abrasivmittel dargestellt. Dem Schneidkopf wird über die lediglich in Form eines Anschlusses 6 gezeigte Wasserzufuhr ein Wasserstrahl zugeführt, der unter Hochdruck steht. Dieser Wasserstrahl, der hier nicht dargestellt ist, wird durch die Düse 2 in den Raum 7 gepreßt. Von dort schießt der entspannte Strahl über das Fokusrohr 4 aus dem Schneidkopf. In dem Raum 7 entsteht ein Unter­ druck, der nach dem Venturi-Prinzip über die Zuführung 5 für das Abrasivmittel die Partikel des Abrasivmittels in der Mischkammer und in das Fokusrohr 4 mitreißt, wo sie durch den Hochdruckwasserstrahl beschleunigt werden. Die Partikel des Abrasivmit­ tels wirken schleifend, wodurch die Schneidgeschwindigkeit des Hochdruckwasser­ strahls mit Abrasivmitteln erheblich gefördert wird. Aufgrund von Fertigungstoleranzen in der Düse, Ablagerungen und mangelnder Oberflächengüte auf der Innenseite der Düse bzw. des Düsensitzes kommt es zu einer Auslenkung des durch die Düse austre­ tenden Wasserstrahls. Deshalb berührt der Wasserstrahl, wenn die Düse bzw. der Düsenstein und das Fokusrohr nicht exakt lotrecht ausgerichtet sind, die Wandung des Fokusrohres 4, wodurch eine Verminderung der Leistungsfähigkeit des Strahls, eine Verminderung der Strahlqualität eine Unterbrechung des Hochdruckwasserstrahls mit Abrasivmitteln und ein vermehrter Verschleiß auftreten können. Aus diesem Grund sind gemäß der Erfindung Mittel zum Ausrichten der Mittelachse der Düse 2 und der Mittelachse des Fokusrohres 4 auf eine gemeinsame Mittellinie 8 vorgesehen, wobei aus zeichnerischen Gründen in der Fig. 1 die Mittelachse der Düse 2 und die Mitte­ lachse des Fokusrohres 4 mit der gemeinsamen Mittellinie 8 zusammenfallen.

Die Anordnung zur Justage von Düse 2 und Fokusrohr 4 auf eine gemeinsame Mittel­ linie 8 besteht bei der erfindungsgemäßen Anordnung aus dem kombinatorischen Zu­ sammenspiel der Verbindung zwischen Dosiervorrichtung und Fokussiervorrichtung in Form eines Radialgelenklagers und zweier zur Feinjustage vorgesehener Schrauben­ paare. Eine Verbindung zwischen der Düsenvorrichtung 1 und der Fokussiervorrich­ tung 3 erfolgt in zwei Funktionsblöcken und zwar nur über die zur einen Hälfte in Form der Gleitfläche 10 des Innenrings 9 an der Düsenvorrichtung 1 und zur anderen Hälfte in Form der Gleitfläche 12 des Außenrings 11 an der Fokussiervorrichtung 3 befestig­ ten beiden Hälften eines Radialgelenklagers einerseits und zwei Schraubenpaaren andererseits besteht. Von den zwei Schraubenpaaren ist in der Fig. 1 nur das erste Schraubenpaar mit den Schrauben 13 und 14 dargestellt. Das zweite Schraubenpaar ist identisch aufgebaut, wie das in der Fig. 1 gezeigte, jedoch um einen Winkel von 90 Grad zu dem ersten Schraubenpaar aus den Schrauben 13 und 14 versetzt und seine nicht dargestellten Schrauben 15 und 16 in dem Schneidkopf angebracht. Ein Schraubenpaar besteht aus je zwei Schrauben, die sich gegenüberliegend auf einer Geraden angeordnet sind. Diese Geraden stehen dabei senkrecht auf der Mittelachse bzw. der Mittellinie 8 durch die Düse 2 bzw. Düsenvorrichtung 3. Bei jedem auf einer Geraden angeordneten Schraubenpaar ist jeweils eine der beiden Schrauben, hier die Schraube 13 und die nicht dargestellte Schraube 15, mit einer Druckfeder 17 unterlegt, während die andere Schraube des Schraubenpaares, hier die Schraube 14 bzw. die nicht dargestellte Schraube 16, jeweils mit einer Kegelpfanne 18 und einer Kugel­ scheibe 19 unterlegt sind. Die Druckfeder kann dabei als Tellerfeder, Spiralfeder oder auch in anderer Form als Druckfeder ausgebildet sein. Die Bemessung der Druckfeder erfolgt nach den Anforderungen der Praxis bzw. des jeweils auszubildenden Schneid­ kopfes. Die beiden Schrauben 13, 14 bzw. 15, 16 des jeweiligen Schraubenpaares sind dabei derart angeordnet, daß sie auf der Geraden im gleichen Abstand zur Mitte­ lachse bzw. der Mittellinie der Düse liegen. Das in der Fig. 1 gezeigte Radialgelen­ klager wird dabei derart in den Schneidkopf eingebaut, daß die Mittellinie des Radial­ gelenklagers mit der Mittellinie durch die Düse 2 zusammenfällt, die wiederum der ge­ meinsamen Mittellinie 8 entspricht. Das Radialgelenklager wird also so eingebaut, daß das Zentrum des Radialgelenklagers mit dem Zentrum des Hochdruckwasserstrahls mit dem Austritt aus der Düse 2 genau übereinstimmt. Eventuelle axiale Fehler in der Positionierung des Düsensteines, die zu einer axialen Verschiebung des Hochdruck­ wasserstrahlaustritts führen, werden durch entsprechende Unterlegscheiben 25 aus­ geglichen. Durch diese konstruktive Maßnahme wird gewährleistet, daß der Hoch­ druckwasserstrahl immer senkrecht auf die Bohrung des Fokusrohres trifft. Der Innen­ ring 9 des Radialgelenklagers wird auf die Düsenvorrichtung 1 aufgepreßt, der Au­ ßenring 11 des Radialgelenklagers und die Fokussiervorrichtung 3 sind mit einer Übergangsfassung versehen. Das aus sehr hartem Material bestehende Fokusrohr 4 wird mit Hilfe einer Madenschraube 22 fixiert. Zwischen den einander gegenüberlie­ genden Flächen der Düsenvorrichtung 1 und der Fokussiervorrichtung 3 ist ein nach außen offener Spalt 20 und ein geschlossener Spalt 21 vorgesehen. Der Spalt 20 ist mit einer Dichtung 23 versehen, um den Eintritt von Fremdpartikeln zu vermeiden. Der Spalt 21 besitzt ebenfalls eine Dichtung 24, um den durch das Venturi-Prinzip erzeug­ ten Unterdruck gegen den Atmosphärenaußendruck zu dichten.

Die Feinjustage erfolgt nun über die beiden Schraubenpaare, wobei das erste Schrau­ benpaar aus den Schrauben 13 und 14 in Fig. 1 dargestellt ist, während das zweite um 90 Grad gegenüber dem ersten Schraubenpaar versetzte Schraubenpaar aus den Schrauben 15 und 16 in der Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die Druckfedern 17, die der Schraube 13 des ersten Schraubenpaares und der nicht dargestellten Schraube 15 des zweiten Schraubenpaares unterlegt sind, führen durch ihre Druckausübung dazu, daß der Außenring 11 des Radialgelenklagers an der Fokussiervorrichtung 3 in den Innenring 9 des Radialgelenklagers an der Düsenvorrichtung 1 gepreßt werden. Eine Feinjustage mit Hilfe der beiden Schraubenpaare erfolgt durch die jedem Schrauben­ paar zugeordnete Verstellbewegung des Fokusrohres bzw. der Fokussiervorrichtung gegenüber der Düsenvorrichtung jeweils nur durch eine der beiden Schrauben eines Schraubenpaares und zwar derjenigen die mit Kegelpfanne und Kugelscheibe unter­ legt ist, das ist also die Schraube 14 des ersten Schraubenpaares und 16 des zweiten Schraubenpaares. Es wird von jedem Schraubenpaar also nur eine Schraube zur Ju­ stierung verdreht, so daß von den vier Schrauben nur zwei zur Justage zu betätigen sind. Dabei verhält es sich so, daß jeder mit Kegelpfanne und Kugelscheibe unterleg­ ten Schraube 14 bzw. der anderen nicht dargestellten Schraube 16 jeweils nur eine Verstellebene zugeordnet ist. Dadurch wird es möglich, durch Verdrehen der Schrau­ ben 14 oder 16 jeweils eine genau definierte Verstellbewegung in einer Ebene zu er­ zeugen, wobei die Schraube 16 eine ebensolche Wirkung in ihrer Ebene erzeugt. Damit sind die Verstellbewegungen in den beiden Ebenen eindeutig entkoppelt und es ist zur Justage kein kompliziertes Regelsystem etwa durch Lösen und Nachführen von Schrauben erforderlich. Dadurch ist beispielsweise bei der Serienfertigung von Schneidköpfen oder auch bei der Korrektur in der Fertigung ein schnelles Einstellen des Hochdruckwasserstrahls möglich, ohne daß dabei Reibkräfte an den Lagerflächen oder Verspannungen im Gesamtsystem auftreten.

Verstellt man nun eine Schraube 14 um einen genau bemessenen Drehwinkel, so ver­ schiebt sich die mit einer Druckfeder 17 unterlegte Schraube 13 des ersten Schrau­ benpaares entsprechend der Verstellbewegung der Schraube 14 bzw. der damit ver­ schobenen Fokussiervorrichtung 3. Infolge der Unterlegung mit einer Druckfeder 17 korrigiert die Schraube 13 automatisch den bei der Verstellbewegung entstehenden Winkelfehler und die dabei ebenfalls entstehende horizontale Linearbewegung. Aus diesem Vorgang ist ersichtlich, daß aufgrund der mit der Druckfeder 17 unterlegten Schraube 13 bzw. bei dem zweiten Schraubenpaar der mit einer Druckfeder unterlegten Schraube 15 keinerlei Schrauben bei dem Justiervorgang nachgeführt werden müssen. Die Verstellbewegung des Fokus­ rohres 4 bzw. der Fokussiervorrichtung 3 ist durch das Radialgelenklager und die Ju­ stiermethode also eindeutig in eine lineare und eine entsprechende radiale Winkelbe­ wegung aufgeteilt. Der Justagevorgang zwischen Düse und Fokusrohr erfolgt also oh­ ne Unterbrechung stets in einem statisch bestimmten Zustand. Bezüglich des Radial­ gelenklagers ist auch anzuführen, daß ein handelsübliches Lager durch Zukauf ver­ wendet werden kann, weshalb die Kosten für die Fräsung von Lagerflächen und von Spezialteilen entfallen. Die Fertigung der Düsenvorrichtung 1 und der Fokussiervor­ richtung 3 kann dabei als Drehteil vorgenommen werden, was ebenfalls die Herstel­ lungskosten senkt.

Durch die bereits geschilderte Justage der Verstellbewegung des Fokusrohres mit nur zwei Schrauben, wobei die Verstellung mit einer Schraube jeweils entkoppelt von der Verstellung der anderen Schraube stattfindet, ist es möglich, durch definierte Verdre­ hung der entsprechenden Schrauben das Fokusrohr so genau einzustellen, daß der Hochdruckwasserstrahl aus der Düse 2 das Fokusrohr 4 stets zentrisch durchstrahlt ohne die Wand des Fokusrohres 4 zu berühren. Bei dem Stand der Technik hat man den Durchmesser des Fokusrohr 4 stets erheblich größer gemacht als den Strahl­ durchmesser des Hochdruckwasserstrahles aus der Düse 2. Durch die erfindungsge­ mäße genaue Justage des Fokusrohres ist es möglich, den Durchmesser des Fokus­ rohres zu minimieren und damit kleiner zu halten. Dadurch ist es möglich, einen im Durchmesser kleineren Hochdruckwasserstrahl mit Abrasivmitteln zu erzeugen und auf diese Weise die Schneidvorrichtung mit dem Schneidkopf beispielsweise auch in der Mikrosystemtechnik oder anderen Bereichen, in denen es auf einen sehr dünnen Schneidstrahl ankommt, zu verwenden.

Claims (10)

1. Anordnung zur Justage von Düse und Fokusrohr eines Schneidkopfes zur Erzeu­ gung eines Hochdruckwasserstrahls mit einer in eine Düsenvorrichtung eingebau­ ten Düse und einer mit einem Fokusrohr ausgestattetem Fokussiervorrichtung, wobei Mittel zum Ausrichten der Mittelachse der Düse und der Mittelachse des Fo­ kusrohres auf eine gemeinsame Mittellinie vorgesehen sind und als Teil der Mittel zum Ausrichten sowohl die Düsenvorrichtung als auch die Fokussiervorrichtung je eine bogenförmig gekrümmte Fläche zur beiderseitigen Lagerung aufweisen, wo­ bei die bogenförmigen Flächen ein Verdrehen der Düsenvorrichtung und der Fo­ kussiervorrichtung gegeneinander zulassen und ferner die Düse mit Abstand zur Fokussiervorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verbindung zwischen der Düsenvorrichtung (1) und der Fokussiervorrich­ tung (3) nur über die zur einen Hälfte (Gleitfläche (10) des Innenrings (9)) an der Düsenvorrichtung (1) und zur anderen Hälfte (Gleitfläche (12) des Außenrings (11)) an der Fokussiervorrichtung (3) befestigten beiden Hälften eines Radialgelenkla­ gers einerseits und zwei Schraubenpaaren andererseits besteht,
daß jeweils die zwei Schrauben (13, 14, 15, 16) eines Schraubenpaares sich ge­ genüberliegend auf einer Geraden angeordnet sind,
daß diese Geraden senkrecht auf der Mittelachse durch die Düse bzw. (2) die Dü­ senvorrichtung stehen,
daß bei jedem auf einer Geraden angeordneten Schraubenpaar jeweils eine der beiden Schrauben (13, 15) mit einer Druckfeder (17) unterlegt ist,
daß die jedem Schraubenpaar zugeordnete Verstellbewegung des Fokusrohres (4) bzw. der Fokussiervorrichtung gegenüber der Düsenvorrichtung (1) jeweils nur durch eine der beiden Schrauben eines Schraubenpaares und zwar derjenigen, die (14, 16) mit Kegelpfanne und Kugelscheibe unterlegt ist, erfolgt und,
daß die beiden auf einer Geraden angeordneten Schraubenpaare jeweils um ei­ nen Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Versetzung zwischen zwei zugeordneten Schraubenpaaren 90 Grad beträgt.

3. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schrauben (13, 14, 15, 16) eines Schraubenpaares jeweils im glei­ chen Abstand zur Mittelachse der Düse (2) auf einer Geraden angeordnet sind.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialgelenklager derart in die Düsenvorrichtung (1) eingebaut ist, daß die Mittellinie (8) durch das Radialgelenklager mit der Mittellinie (8) durch die Dü­ se (2) zusammenfällt.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Düsenvorrichtung (1) und den Flächen der Fokussiervorrichtung (3) ein nach außen offener Spalt (20) und ein geschlossener Spalt (21) vorgesehen sind.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (17) der Schrauben als Tellerfeder ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (17) der Schrauben als Spiralfeder ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiervorrichtung (3) mit Einrichtungen zur Zuführung (5) von Abra­ sivmitteln versehen ist.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Schrauben eines jeden auf einer Geraden angeordneten Schraubenpaares neben der mit einer Druckfeder (17) unterlegten Schraube (13, 15) jeweils die andere Schraube (14, 16) mit einer Kegelpfanne (18) und einer Ku­ gelscheibe (19) unterlegt ist.

10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die axiale Ausrichtung der Düse (2) bzw. des Düsensteines Unterlegschei­ ben (25) vorgesehen sind.