DE3702088A1 - Vorrichtung zum bearbeiten der innenwand eines hohlen, zylindrischen werkstueckes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten der Innenwand eines hohlen, zylindrischen Werkstückes mit einem einen Werkzeugschlitten tragenden Wagen, der mittels eines Antriebes entlang einer zur Innenwand konzentrischen, mit Laufflächen für die Laufräder des Wagens versehenen Führung verfahrbar ist.

Um in einem stehenden Behälter auf der Innenwand Auftragsschweißungen durchführen zu können, ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt (US-PS 30 10 010), bei der ein über Seile heb- und senkbares Gestell vorgesehen ist, das eine zum Behälter konzentrische Führung für einen einen Werkzeugschlitten aufweisenden Wagen trägt, der mit Hilfe von Laufrädern auf Laufflächen der Führung verfahren werden kann. Zum Antrieb dieses Wagens ist auf dem über radiale Arme an der Behälterinnenwand abgestützten Gestell ein Motor angeordnet, der über ein Ritzel den Zahnkranz eines auf einer zentralen Säule gelagerten Rotors antreibt, an dem ein mit dem Wagen verbundener radialer Arm angesetzt ist. Nachteilig bei diesem Wagenantrieb ist, daß mit dem Vorsehen eines zentralen Rotors ein erheblicher Konstruktionsaufwand in Kauf genommen werden muß und daß durch diesen Rotor und das Gestell der Innenraum des Behälters unzugänglich wird. Dazu kommt noch, daß die Laufflächen für den Wagen in einer zur Behälterachse senkrechten Ebene liegen, so daß über diese Laufflächen lediglich das Gewicht des Wagens, nicht aber eine radiale Belastung abgetragen werden kann. Eine solche Vorrichtung ist daher für den Einsatz von spanabhebenden Werkzeugen, wie sie beispielsweise für die Vorbereitung von Schweißnähten erforderlich sind, ungeeignet. Schließlich muß noch als nachteilig bemängelt werden, daß über die Laufflächen keine genaue Wagenführung erzielt werden kann, so daß eine zusätzliche Führungsschiene notwendig wird, an der sich der Wagen mit die Schiene beidseitig umfassenden Führungsrollen abstützt.

Zur Bearbeitung des äußeren und inneren Schweißgrates wendelförmig geschweißter Rohre ist es bekannt (DE-OS 26 02 639), zwei einander bezüglich der Schweißnaht gegenüberliegende, spanabhebende Werkzeuge vorzusehen, die über je einen Zahnkranz angetrieben werden. Der das zu bearbeitende Rohr außen umschließende Zahnkranz ist dabei in einem vom Rohr durchsetzten Lager gehalten, während der innere Zahnkranz für das Innenwerkzeug auf einer zum Rohr koaxialen Achse angeordnet ist, die über einen radialen Arm das Innenwerkzeug trägt. Nachteilig bei dieser aufwendigen Anordnung ist, daß durch die den Zahnkranz und das Werkzeug tragende Achse der Innenraum des Rohres für andere Arbeiten unzugänglich wird und daß eine solche Lagerung des Werkzeuges und des Vorschubantriebes für das Werkzeug auf vergleichsweise kleine Werkstückdurchmesser beschränkt blieben muß, wenn nicht größere Bearbeitungstoleranzen in Kauf genommen werden.

Zum Abtragen des Außenschweißgrates eines Rohres ist es darüber hinaus bekannt (SU-PS 8 35 681), die Fräswerkzeuge an einem Träger anzuordnen, der das zu bearbeitende Rohr über eine den halben Rohrumfang übersteigende Länge umschließt und über Rollen auf dem Rohr um die Rohrachse drehbar abgestützt ist. Der Drehantrieb für diesen Träger besteht aus einem auf einer Schwinge gelagerten Ritzel, das mit einem auf dem Träger angeordneten Zahnkranzsegment kämmt. Damit der Zahneingriff gewahrt bleibt, bildet der Träger für die Bearbeitungswerkzeuge einen zylindrischen Flansch, der von Laufrollenpaaren an der Schwinge umgriffen wird, so daß die Schwinge nicht vom Träger abheben, mit dem Träger aber Ausgleichsbewegungen durchführen kann. Eine solche Vorrichtung ist für den Einsatz zur Bearbeitung einer Innenwand eines hohlen zylindrischen Werkstückes ungeeignet, weil bei einer fehlenden Abstützmöglichkeit des Trägers am Außenumfang des Rohres kein gegenüber dem Rohr feststehender Konstruktionsteil zur Trägerabstützung vorhanden ist.

Um Rohrleitungen außenseitig reinigen zu können, ist es schließlich bekannt (US-PS 42 05 694), an die Rohrleitung einen diese umschließenden Käfig anzuklemmen, der eine Ringführung für einen zur Rohrleitung parallelen Tragarm für eine Wascheinrichtung bildet. Dieser Tragarm wird auf zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten Laufbahnen für Laufrollen abgestützt, wobei den Laufrollen ein Abheben des Tragarmes von der Laufbahn verhindernde Gegenrollen zugeordnet sind. Die Laufbahnen werden am Außenumfang von Ketten umschlossen, in die je ein am Tragarm gelagertes Kettenrad eingreift, über das der Tragarm um die Rohrachse angetrieben werden kann. Auch eine solche Lagerung einer um eine Rohrleitung drehbaren Einrichtung ist für den Einsatz im Rohrinneren unbrauchbar. Dazu kommt noch, daß für die Lagerung einer Wascheinrichtung keine genaue Führung notwendig ist, so daß mit einem einfachen Kettentrieb für den Antrieb das Auslangen gefunden werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, eine genaue Wagenführung unabhängig von der Lage des Werkstückes sicherstellt, für den Einsatz von spanabhebenden Werkzeugen geeignet ist und eine gute Zugänglichkeit zum Innenraum des hohlzylindrischen Werkstückes gewährleistet.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß sowohl auf der äußeren als auch auf der inneren Umfangsseite der Führung Laufflächen für die die Führung zwischen einander aufnehmenden Laufräder des Wagens vorgesehen sind und daß der Antrieb aus einer die Führung außen verschiebefest umspannenden Kette besteht, in die ein am Wagen gelagertes, von einem Motor antreibbares, eine Umlenkrolle für die Kette bildendes Kettenrad eingreift.

Da die Laufflächen auf der äußeren und der inneren Umfangsseite der Führung angeordnet sind, wird der Wagen über seine Laufräder insbesondere in radialer Richtung geführt. Über die Laufräder, die die drehfest mit der Innenwand des Werkstückes verbundene Führung zwischen einander aufnehmen, können auch in radialer Richtung wirkende Belastungen einfach abgetragen werden, wobei der Innenraum des hohlzylindrischen Werkstückes von Konstruktionsteilen freibleibt, weil der Antrieb für den Wagen aus einer die Führung außen umspannenden Kette besteht, die mit einem am Wagen gelagerten Kettenrad zusammenwirkt. Die Vorschubbewegung des Wagens kann über diesen Antrieb allen Anforderungen entsprechend angepaßt werden, da das Kettenrad eine Umlenkrolle für die Kette bildet. Die im Bereich des Kettenrades von der Führung abhebende Kette umschlingt nämlich das Kettenrad mit einem entsprechend größeren Umschlingungswinkel, was sich nicht nur auf die Belastungsverhältnisse, sondern auch auf das Antriebsspiel günstig auswirkt, was den Einsatz dieses einfachen Antriebes auch für die genaue Führung eines spanabhebenden Werkzeuges ermöglicht.

Ist dem Kettenrad in weiterer Ausbildung der Erfindung wenigstens eine Spannrolle für die Kette zugeordnet, so kann der Umschlingungswinkel weiter vergrößert und das Umkehrspiel bei einem Fahrtrichtungswechsel besonders klein gehalten werden. Damit zusätzlich Kettenschwingungen unterdrückt werden können, kann die Kette über eine vom Kettenrad mit Abstand in Richtung der Führung angeordnete Umlenkrolle geführt sein und in Umfangsrichtung außerhalb des durch diese Umlenkrolle und das Kettenrad bestimmten Bereiches zwei Spannrollen aufweisen, so daß die Kette erst unmittelbar vor dem Kettenrad bzw. der zusätzlichen Umlenkrolle von der Führung abhebt und nach ihrer zweiten Umlenkung wieder an die Führung angedrückt wird. Durch eine solche Kettenführung wird die freie Schwingungslänge der gespannten Kette auf ein Minimum verkürzt.

Die Wagenführung über die auf der inneren und äußeren Umfangsseite der Führung angeordneten Laufflächen bringt nur dann neben der vor allem angestrebten Radialführung eine Axialführung mit sich, wenn zumindest zwei Laufflächen auf der Innen- oder Außenseite der Führung auf gegensinnig geneigten Kegelflächen liegen. Bilden die Laufflächen am inneren und äußeren Umfang der Führung konzentrische Zylinderflächen, so ist für eine zusätzliche axiale Abstützung des Wagens zu sorgen, um die Innenwand des hohlzylindrischen Werkstückes unabhängig von dessen Lage bearbeiten zu können. Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn zumindest eine Lauffläche der Führung einen in eine Laufrille der Laufräder eingreifenden Führungssteg aufweist, über den axiale Kräfte auf die Führung übertragen werden können. An Stelle eines solchen Führungssteges kann mit gleichem Erfolg zumindest eine Lauffläche der Führung eine Führungsnut für den Laufradeingriff bilden. An den Seitenwänden dieser Führungsnut kann sich der Wagen in axialer Richtung abstützen.

Damit die Führung zwischen den von entgegengesetzten Seiten auf die Laufflächen aufgesetzten Laufrädern spielfrei aufgenommen werden kann, können die Laufräder auf der inneren Umfangsseite der Führung in Schwenkhebeln gelagert und an die zugehörigen Laufflächen der Führung angedrückt werden. Diese Maßnahme erlaubt nicht nur eine spielfreie Führung des Wagens unabhängig von Laufflächenunebenheiten, sondern stellt auch ein einfaches Aufsetzen des Wagens auf seine Führung sicher, weil er bei abgehobenen inneren Laufrollen quer zur Führung auf diese aufgeschoben werden kann.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bearbeiten der Innenwand eines Großrohres in einer vereinfachten Vorderansicht,

Fig. 2 diese Vorrichtung in einer zum Teil aufgerissenen Seitenansicht,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der Führung für den Wagen und

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform.

Die dargestellte Vorrichtung zur Bearbeitung der Innenwand eines Großrohres 1 besteht im wesentlichen aus einem Wagen 2, der einen Werkzeugschlitten 3 trägt und entlang einer Führung 4 verfahren werden kann, die konzentrisch im Inneren des Großrohres 1 angeordnet ist. Zu diesem Zweck weist die Führung 4 nach dem Ausführungsbeispiel einen Kastenträger 5 auf, der mit Hilfe von Keilen 6 und radialen Spannschrauben 7 gegenüber dem Großrohr 1 verspannt werden kann. Obwohl eine solche Befestigung der Führung 4 am Großrohr 1 Vorteile mit sich bringt, kann die Führung 4 auch auf andere Weise gegenüber dem Großrohr 1 befestigt werden, weil es ja für die Wagenführung nur auf die Festlegung der Führung 4 gegenüber dem Großrohr 1, nicht aber auf die Art der Festlegung ankommt.

Die Führung 4 für den Wagen 2 bildet auf der inneren und der äußeren Umfangsseite jeweils Laufflächen 8 und 9 für Laufräder 10 und 11, die die Führung zwischen einander aufnehmen, so daß der Wagen 2 in radialer Richtung genau geführt wird und radiale Belastungen auf die Führung 4 abtragen kann. Damit die Führung 4 zwischen den Laufrädern 10 und 11 spielfrei eingespannt werden kann, sind die Laufräder 10 auf der Innenseite der Führung 4 an Schwenkhebeln 12 gelagert, die mit Hilfe von Schwenkzylindern 13 um ihre Schwenkachsen 14 im Sinne eines Andrückens der Laufräder 10 an die Laufflächen 8 verschwenkt werden können. Durch dieses Andrücken der Laufräder 10 an die Führung 4 wird nicht nur eine spielfreie Führung des Wagens 2 sichergestellt, sondern auch ein einfaches Aufsetzen des Wagens auf die Führung 4 erreicht, weil der Wagen 2 bei abgehobenen Laufrädern 12 in axialer Richtung über die Führung 4 aufgeschoben werden kann.

Zum Antrieb des Wagens 2 ist eine die Führung 4 außen umspannende Kette 15 vorgesehen, die um ein als Umlenkrolle dienendes Kettentad 16 geführt ist, das auf dem Wagen 2 lagert und mit Hilfe eines Getriebemotors 17 angetrieben werden kann. Zu diesem Kettenrad 16 ist eine Umlenkrolle 18 symmetrisch bezüglich einer axialen Mittelebene des Wagens 2 angeordnet, wobei dem Kettenrad 16 bzw. der Umlenkrolle 18 außerhalb des von ihnen bestimmten Bereiches jeweils eine Spannrolle 19 für die Kette 15 zugeordnet ist, so daß die Kette erst unmittelbar vor dem Kettenrad 16 von der Führung 4 abhebt und unmittelbar nach der Umlenkrolle 18 wieder an die Führung 4 angedrückt wird. Diese Kettenführung verringert die freie Spannlänge der Kette auf ein Minimum, was sich vorteilhaft auf das Schwingungsverhalten der Kette 15 auswirkt. Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, sind die Spannrollen 19 auf Schwenkhebeln 20 angeordnet, wobei der Schwenkhebel für die dem Kettenrad 16 zugeordnete Spannrolle 19 an einem Spannzylinder 21 und der andere Schwenkhebel an einem Spannhebel 22 angelenkt sind, an dem sich der Spannzylinder 21 über eine Verbindungslasche 23 abstützt. Über den Getriebemotor 17 kann somit der Wagen 2 spielfrei entlang der Führung 4 verfahren werden.

Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, kann zur axialen Abstützung des Wagens 2 die Führung 4 eine Lauffläche 9 mit einer Führungsnut 24 aufweisen, in die die zugehörigen Laufräder 11 des Wagens eingreifen. Da die Führungskräfte in axialer Richtung vergleichsweise klein sind, genügt die axiale Abstützung der Laufräder 11 in der Führungsnut 24 für die Wagenführung. Die wesentlichen Führungskräfte treten ja in radialer Richtung über die Belastung durch das Bearbeitungswerkzeug auf.

Eine der Fig. 3 gleichwertige Lösung einer axialen Wagenführung ist in Fig. 4 dargestellt. Gemäß dieser Lösung ist ein Führungssteg 25 im Bereich der einen Lauffläche 9 vorgesehen, der in eine Laufrille 26 der Laufräder eingreift, die somit ebenfalls in axialer Richtung festgelegt sind.

Am Werkzeugschlitten 3 können spanabhebende Werkzeuge, beispielsweise für die Vorbereitung und Nachbearbeitung von Schweißnähten, angeordnet werden, weil die Schnittkräfte aufgrund der besonderen Wagenführung vorteilhaft über den Wagen 2 auf die Führung 4 abgetragen werden können. Dabei können die Anpreßkräfte des Werkzeugschlittens 3 an die Innenwand des Großrohres 1 von den Schnittkräften entkoppelt werden, wenn der Werkzeugschlitten 3 mittels eines Hydraulikzylinders 27 beaufschlagt wird und die mittels einer Abtastrolle 28 erfaßte Lageänderung als Störgröße auf die im Sinne einer konstanten Anpreßkraft arbeitende Druckregelung des Hydraulikzylinders 27 ausgeschaltet wird.

An Stelle des im Ausführungsbeispiel dargestellten Fräskopfes 29, der über einen Motor 30 angetrieben wird, kann selbstverständlich jedes andere für die Bearbeitung der Innenwand benötigte Werkzeug eingesetzt werden, wobei nicht nur spanabhebende Werkzeuge, sondern beispielsweise auch Schweißgeräte oder Prüf- und Meßvorrichtungen Verwendung finden können.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Bearbeiten der Innenwand eines hohlen, zylindrischen Werkstückes mit einem einen Werkzeugschlitten tragenden Wagen, der mittels eines Antriebes entlang einer zur Innenwand konzentrischen, mit Laufflächen für die Laufräder des Wagens versehenen Führung verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf der äußeren als auch auf der inneren Umfangsseite der Führung (4) Laufflächen (8, 9) für die die Führung (4) zwischen einander aufnehmenden Laufräder (10, 11) des Wagens (2) vorgesehen sind und daß der Antrieb aus einer die Führung (4) außen verschiebefest umspannenden Kette (15) besteht, in die ein am Wagen (2) gelagertes, von einem Motor (17) antreibbares, eine Umlenkrolle für die Kette (15) bildendes Kettenrad (16) eingreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kettenrad (16) wenigstens eine Spannrolle (19) für die Kette (15) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (15) über eine vom Kettenrad (16) mit Abstand in Richtung der Führung (4) angeordnete Umlenkrolle (18) geführt ist und in Umfangsrichtung außerhalb des durch diese Umlenkrolle (18) und das Kettenrad (16) bestimmten Bereiches zwei Spannrollen (19) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Lauffläche (9) der Führung (4) einen in eine Laufrille (26) der Laufräder (11) eingreifenden Führungssteg (25) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Lauffläche (9) der Führung (4) eine Führungsnut (24) für den Laufradeingriff bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder (10) auf der inneren Umfangsseite der Führung (4) in Schwenkhebeln (12) gelagert und an die zugehörigen Laufflächen (8) der Führung (4) andrückbar sind.