DE102004050155B3 - Vorrichtung zum Schneiden eines rotationssymmetrischen Körpers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden eines rotationssymmetrischen Körpers.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden eines rotationssymmetrischen Körpers. Der rotationssymmetrische Körper kann beispielsweise ein Rohr sein, welches der Förderung von Trinkwasser oder Abwasser dient, oder ein Drainagerohr. Er kann zylindrisch oder rohrförmig sein, aber auch aus Vollmaterial bestehen.
• Solche rohrförmigen Körper können aus Kunststoff hergestellt werden, beispielsweise in einem so genannten Schleuderverfahren, wie es in der EP 0 360 758 A2 näher beschrieben wird.
• Dabei erfolgt der Wandaufbau des Rohres innerhalb einer rotierenden Matrize. Das aus der Matrize entnommene Rohr weist einen konstanten Innen- und Außendurchmesser auf. Die freien Stirnenden des Rohres können jedoch, bedingt durch den Herstellungsprozess, Unregelmäßigkeiten aufweisen. Mit anderen Worten: die beiden endseitigen Stirnflächen des Rohrkörpers verlaufen nicht exakt innerhalb einer Ebene senkrecht zur Achse des Rohres. Für bestimmte Anwendungsfälle können kleinere Unregelmäßigkeiten in der Geometrie der stirnseitigen Enden des Rohres akzeptiert werden. Es gibt aber auch Anwendungsbereiche, bei denen eine exakte plane Stirnfläche des Rohrkörpers notwendig ist. Dies gilt beispielsweise für so genannte Vortriebsrohre. Diese werden, ohne vorhergehende Ausschachtung, unmittelbar im Boden verlegt. Die Rohre werden hydraulisch ins Erdreich gepresst. Dabei müssen teilweise Strecken von mehreren hundert Metern überwunden werden. Die Rohrleitung besteht entsprechend aus mehreren Rohrstücken, die nacheinander vorgetrieben werden und dabei stirnseitig aneinander liegen. Sofern die Stirnfläche bei diesen Vortriebsrohren nicht exakt plan und senkrecht zur Achse des Rohres verläuft, kommt es dabei zwangsläufig zu Spannungsspitzen, die so groß sein können, dass lokal zulässige Spannungen überschritten werden und damit störende Effekte beim Vortrieb auftreten können.
• Um eine exakte plane Stirnfläche auszubilden ist es bekannt, die Rohre endseitig mit einer Kreissäge zu schneiden. Dazu werden die Rohre auf einen Tisch gelegt, auf dem, in Axialrichtung des Körpers, mindestens zwei Auflager zur Aufnahme des auf dem Tisch zu platzierenden Körpers im Abstand zueinander angeordnet sind. Jedes Auflager besteht dabei aus mindestens zwei drehbar geführten Rollen, die im Abstand zueinander angeordnet sind und das zu schneidende Rohr zwischen sich aufnehmen.
• Während das Rohr anschließend auf dem Tisch gedreht wird, wird es mit der erwähnten Säge geschnitten, das heißt, beispielsweise ein schmales Endstück wird abgeschnitten. Es hat sich aber herausgestellt, dass es bei diesem Verfahren zu einer Axialverschiebung des Rohres auf dem Tisch kommt. Dies hat zur Folge, dass die dabei entstehende Schnittebene nicht exakt senkrecht zur Achse des Rohres verläuft, vielmehr spiralförmig.
• Der Grund für die axiale Verschiebung des Rohres kann beispielsweise darin liegen, dass die erwähnten Rollen der Auflager für das Rohr nicht exakt parallel zur Axialrichtung des Rohres verlaufen oder sich ihre Position im Betrieb verändert.
• Dabei wurden Abweichungen von einem exakt vertikalen Schnitt (bei exakt horizontal aufliegendem Rohr) von mehreren Zentimetern beobachtet, was nicht tolerierbar ist.
• Zur achsparallelen Führung der Zarge einer Konservenbüchse schlägt die DE 955016 C vor, einen Niederhalter zu verwenden, der während des Trennens der Zarge über Andruckrollen auf die Konservenbüchse wirkt.
• Die US 3,094,232 beschreibt eine Rotationsvorrichtung wobei der zu drehende Körper auf vier Rollen lagert, von denen eine verstellbar ist, um axiale Toleranzen auszugleichen.
• Die AT 004118 U1 betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Rohren, wobei das Rohr auf mehreren Rollenpaaren lagert. Die Achsen dieser Lager sind verstellbar.
• Die Axialverschiebung des Rohres kann bei allen bekannten Maßnahmen nicht verhindert werden.
• Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schneiden eines rotationssymmetrischen Körpers anzubieten, die einen exakten Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des rotationssymmetrischen Körpers ermöglicht.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Dabei geht die Erfindung von folgenden Überlegungen aus:
  In der Praxis wird es sich kaum realisieren lassen, eine präzise Ausrichtung der Rollen der Auflager über längere Zeit sicherzustellen. Aber auch dann würden sich aufgrund der beim Schneiden auftretenden Kräfte Axialverschiebungen des rotationssymmetrischen Körpers (beispielsweise eines Rohres) auf dem Tisch nicht vermeiden lassen.
• Die erste Überlegung geht deshalb dahin, durch eine gezielte Schrägstellung der Rollen der Auflager eine gezielte, zwangsweise Axialverschiebung des Körpers zu verursachen.
• Die zweite Überlegung geht dahin, diese unerwünschte axiale Verschiebung des Körpers gleichzeitig zu kompensieren.
• Dabei genügt es nicht, ein statisches Gegenlager aufzubauen, gegen das die Stirnfläche des zu schneidenden rotationssymmetrischen Körpers anliegt, weil sich dieser beim Schneiden dreht und damit eine unregelmäßige Schnittfläche ausgebildet würde.
• Insoweit liegt eine dritte Überlegung darin, das Gegenlager so auszubilden, dass es in allen Richtungen des Koordinatensystems frei bewegbar ist. Dabei muss das Gegenlager insgesamt selbstverständlich eine stabile Position haben.
• Die Schrägstellung der Rollen um < 3°, beispielsweise 1° oder 2° genügt.
• Durch die gezielte, minimale Schrägstellung der Rollen (relativ zur Längsachse des Tisches beziehungsweise zur Axialrichtung des rohrförmigen Körpers) wird erreicht, dass sich der Körper beim Drehen auf den Auflagern axial in Richtung des Gegenlagers verschiebt und auf das Gegenlager ein gewisser Druck ausgeübt wird.
• Das Gegenlager, welches eine feste Position hat, ermöglicht es, aufgrund des mittigen Kugelgelenks, quasi kardanisch zu wirken. Dabei verstellen sich die erwähnten Arme, die vom Kugelgelenk aus verlaufen, entsprechend der Geometrie der Stirnfläche des Körpers in eine Position, bei der die Arme gegen die noch unregelmäßige Stirnfläche des Körpers anliegen. Auch bei Rotation des rotationssymmetrischen Körpers (während des Schneidvorgangs) verändert sich die axiale Position des Körpers nicht, und zwar aufgrund der Ausbildung des Gegenlagers mit einem Kugelgelenk und der stationären Befestigung der Arme an diesem Kugelgelenk.
• Es ist nunmehr möglich, eine entsprechende Schneideinrichtung, beispielsweise eine Kreissäge, so gegenüber einem Rohr (rotationssymmetrischen Körper) auszurichten, dass das Sägeblatt exakt senkrecht zur Mittenlängsachse des Körpers verläuft und dabei eine Schnittfläche auszubilden, die über den gesamten Umfang des rohrförmigen Körpers in einer Ebene senkrecht zur Mittenlängsachse des Rohres verläuft.
• Die Schneideinrichtung kann beispielsweise auch ein Wasserstrahlschneider oder ein Laserschneider sein.
• Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, das Gegenlager in Axialrichtung des rotationssymmetrischen Körpers verstellbar anzuordnen. Dabei wird die jeweilige Verstellposition allerdings wieder fixiert. Ebenso ist es möglich, das Gegenlager höhenverstellbar anzuordnen. Dies wird insbesondere dann notwendig und zweckmäßig sein, wenn auf derselben Anlage (Vorrichtung) Körper unterschiedlicher Durchmesser geschnitten werden sollen. Auch hier wird aber die jeweils eingestellte Position des Kugelgelenks höhenmäßig wiederum fixiert.
• Ebenfalls, um Körper unterschiedlicher Durchmesser zu schneiden, sieht eine Ausführungsform vor, die Arme des Gegenlagers in ihrer Länge veränderbar auszubilden. Dazu können Verlängerungsstücke auf die vorhandenen Arme aufgesetzt werden. Ebenso können die Arme teleskopartig sein. In jedem Fall müssen die Arme so lang sein, dass sie gegen die Stirnwand des Rohres anliegen können.
• Auf der dem rotationssymmetrischen Körper zugewandten Seite können die Arme so ausgebildet sein, dass sie insgesamt innerhalb einer Ebene liegen. Dies ist aber aufgrund der Ausbildung des Gegenlagers mit einem Kugelgelenk nicht zwingend notwendig. Grundsätzlich braucht das Gegenlager nur zwei Arme aufweisen, die dann vorzugsweise in entgegengesetzte Richtung verlaufen. Ebenso ist ein flächiges Gegenlager, beispielsweise in Form einer Kreisscheibe denkbar, dessen Druckfläche (Anlagefläche gegen die Stirnseite des Körpers) innerhalb gewisser Grenzen reversibel verformbar ist, so dass sich die Druckfläche der unregelmäßigen Stirnfläche des Körpers anpassen kann. Im Sinne der Erfindung wäre dies eine Ausführungsform mit „unendlich vielen Armen". In jedem Fall muss auch dabei ein mittiges Kugelgelenk vorhanden sein, um die gewünschte taumelnde Bewegung beim Rotieren des Körpers auf dem Tisch aufnehmen zu können, ohne den Körper axial zu verschieben.
• Zur Verbesserung der Haftreibung zwischen den Armen des Gegenlagers und der korrespondierenden Stirnfläche des rotationssymmetrischen Körpers können die Arme einen Reibbelag aufweisen. Ein solcher Reibbelag kann auch für die Rollen der Auflager vorgesehen werden.
• Eine strahlenförmige Anordnung der Arme des Gegenlagers kann so erfolgen, dass drei Arme im Winkel von jeweils 120° zueinander verlaufen, also nach Art eines Sterns. Dieses Ausführungsbeispiel ist nachstehend dargestellt.
• Die Schrägstellung der Rollen der Auflager kann so erfolgen, dass die Rollen an ihren freien Enden bis zu 5 mm (insbesondere um 0,5 bis 1,5 mm) gegenüber der Axialrichtung des rohrförmigen Körpers versetzt angeordnet sind. In jedem Fall ist aber sicherzustellen, dass die Achsen der Rollen eines Auflagers parallel zueinander verlaufen.
• Um diese Schrägstellung der Rollen präzise einstellen zu können, sieht eine Ausführungsform vor, die Wellen der Rollen über Stellschrauben auszurichten.
• Weiterbildende Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüches.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur – in schematisierter Darstellung – eine erfindungsgemäße Vorrichtung, auf der ein Rohr aufliegt, von dem ein Endstück abgeschnitten werden soll.
• Dabei ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Tisch dargestellt, der hier von zwei parallelen Trägern 12, 14 gebildet wird, die durch Querstreben 16 miteinander verbunden sind. Zwischen den Trägern 10 sind zwei Auflager 18, 20 angeordnet, und zwar mit Abstand zueinander (in Längsrichtung der Träger 10 betrachtet). Jedes Auflager 16, 18 besteht aus zwei Rollen 22, 24, deren Wellen 26 um 0,5° versetzt zur Mittenlängsachse M eines Rohres 30 verlaufen, welches auf den Tisch 10 aufgesetzt wird. Dabei sind die beiden Rollen 22, 24 jedes Auflagers 18, 20 im Abstand zueinander angeordnet (in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung der Träger 12; 14), so dass sie zwischen sich das Rohr 30 aufnehmen können.
• An einem Ende des Tisches 10 ist ein Gegenlager 32 angeordnet, wobei hier aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit die Befestigung des Gegenlagers nicht dargestellt ist. Das Gegenlager 32 umfasst mittig einen ringförmigen Körper 34, in dem ein (nur schematisch dargestelltes) Kugelgelenk angeordnet ist. Von dem ringförmigen Körper 34 erstrecken sich drei Arme 36, 38, 40 radial nach außen, wobei die Arme 36, 38; 38, 40; 40, 36 jeweils einen Winkel von 120° zwischen sich aufspannen. Die einer korrespondierenden Stirnseite 30s des Rohres 30 zugewandten Flächen der Arme 36, 38, 40 liegen in einer Ebene.
• Unabhängig von der Geometrie der Stirnfläche 30s des Rohres 30 kann das Gegenlager 32 aufgrund des Kugelgelenks in allen drei Richtungen des Koordinatensystems bewegt werden, wobei sich das Rohr 30 nach Drehung auf den Auflagern 18, 20 in Axialrichtung (M) gegen die Arme 36, 38, 40 bewegt und gegen diese zur Anlage kommt. Sobald diese Position erreicht ist, kommt es zu keiner weiteren Axialverschiebung des Rohres 30 auf dem Tisch 10.
• Nunmehr kann eine, am anderen Ende 30a des Rohres 30 angeordnete Säge 42, die auf einem Schwenkarm 44 befestigt ist, senkrecht gegen die Oberfläche des Rohres 30 geführt werden.
• Aufgrund der exakten axialen Platzierung des Rohres 30 lässt sich bei Drehung des Rohres 30 damit eine Schnittfläche ausbilden, die exakt senkrecht zur Mittenlängsachse M des Rohres 30 verläuft.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf diese Weise ein Endstück der Länge L des Rohres 30 abgeschnitten.
• Ein ebenfalls am Träger 12 befestigtes Saugrohr 46 sorgt dafür, dass beim Schneiden anfallender Staub sofort abgesaugt wird.
• Während des gesamten Schneidvorgangs liegt die Stirnfläche 30s des Rohres 30 gegen die Arme 36, 38, 40 an, die entsprechend der Drehung des Rohres 30 um das Kugelgelenk mit rotieren.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Schneiden eines rotationssymmetrischen Körpers (30) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (M) des Körpers (30), mit folgenden Merkmalen: a) einem Tisch (10), auf dem, in Axialrichtung des Körpers (30), mindestens zwei Auflager (18, 20) zur Aufnahme des auf dem Tisch (10) zu platzierenden Körpers (30) im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei b) jedes Auflager (18, 20) aus mindestens zwei, drehbar geführten Rollen (22, 24) besteht, die im Abstand zueinander so angeordnet sind, dass ihre Achsen (Wellen) parallel und um maximal 3° gegenüber der Axialrichtung des Körpers (30) versetzt verlaufen, und c) einem Gegenlager (32), welches ein mittiges Kugelgelenk aufweist, von dem sich entlang einer Ebene mindestens drei Arme (36, 38, 40) strahlenförmig in unterschiedliche Richtungen erstrecken, wobei d) das Gegenlager (32) so angeordnet ist, dass die Arme (36, 38, 40) sich gegen ein freies Stirnende (30s) des auf dem Tisch (10) platzierten Körpers (30) abstützen, wenn der Körper (30) rotiert, sowie e) einer Schneideinrichtung (42), die senkrecht zur Längsachse (M) des Körpers (30) gegen diesen führbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Gegenlager (32) in Axialrichtung des Körpers (30) verstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Gegenlager (32) höhenverstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Arme (36, 38, 40) des Gegenlagers (32) teleskopartig in ihrer Länge veränderbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gegenlager (32) drei Arme (36, 38, 40) aufweist, die im Winkel von 120° zueinander verlaufen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Arme (36, 38, 40) des Gegenlagers (32) auf ihrer dem Körper (30) zugewandten Seite einen Reibbelag aufweisen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Rollen (22, 24) der Auflager (18, 20) an einem freien Ende um < 5 mm gegenüber der Axialrichtung des Körpers (30) versetzt angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Position der Rollen (22, 24) der Auflager (18, 20) über Stellschrauben ausrichtbar sind.