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Verfahren und Vorrichtung zum Zuschneiden von Rohren Beim lferstellen
vorn Abzweigungen im Rohrleitungsbau und von Knotenpunkten bei Rohrkonstruktionen
ergibt sich die Forderung, ein Röhr (nachstehend als Anschlußrohr bezeichnet) so
zu bearbeiten, daß es an die Mantelfläche des anderen Rohres (nachstehend als Hauptrohr
bezeichnet) unter dem gewünschten. Winkel passend anliegt. Mathematisch ergibt sich
beim Schnitt zylindrischer Rohre unter von cgo° abweichenden Winkeln eine ellipsenförmigeDurchdringungsliniederAußenwandungen
beider Rohre, die infolge der Rundung des Hauptrohres eine Raumkurve bildet. Um
ein vollkommenes Anliegen auf der gesamten Anschlußfläche zu gewährleisten, muß
jedoch auch clie Innenwandung des Anschlußrdhres dieser angepaßt sein. Dabei ergeben
sich bei unter spitzen \\'i»1<eln anzuschließenden Rohren oder auch sonstigen
Raumkörpern mathematisch schwierige Verhältnisse.
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Es ist bekannt, den Anschluß dadurch herzustellen, daß das anzuschließende
Röhrende unter dem gewünschten Winkel von einem Walzenfräser bearbeitet wird, dessen
Durchmesser dem des Hauptröhres entspricht. Nach diesem Verfahren ergibt sich zwar
eine an die Außenwandung des Hauptrohres anliegende Schnittfläche des Anschlußröhres,
doch ist das Fräsen der Röhrenden, besonders bei dünneren Wandstärken und spitzen
Winkeln, nicht leicht auszuführen, so daß das Bedürfnis besteht, das Zuschneiden
auf andere Weise, etwa mittels des Brennschneidverfahrens, auszuführen.
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Für das Zuschneiden von Rohren od. dgl. sind Vorrichtungen zur Führung
eines Schneidbrenners
auf der gewünschten Durchdringungslinie der
Außenwandungen bekanntgeworden. Nur auf diese `'eise liißt sich jedoch die Anpassung
der Schnittfläche des ,lnschlußrdlires an die Paßfläche des Hauptrohres nicht erreichen,
da sich dabei stellen-«-eise eine nur linienförmige Berührungskante der leiden Rohre
oder .gar eine offene Stelle ergibt, die durch Schweißen ausgefüllt werden muß.
Zum Zweck der V-Naht-Schweißung ist es ferner vielfach erwünscht, daß die Schnittfläche
des Anschlußrohres einen Kehlwi.n'kel mit der Paßfläche des Hauptrohres bildet.
Das bekannte Fräsverfahren erfüllt nur die Forderung des satten Anliegens der Schnittfläche
an der Paßfläche und nicht die Forderung nach einem gewünschten Kehlwinkel zur Ermöglichung
einer zusätzlichen Schweißu.ng. Die bekannten Brennschneidvorrichtungen erfüllen
keine der beiden Forderungen.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Zuschneiden von
Rohren, insbesondere zur Herstellung von Rohranischlüssen, durch Brennschneiden
unter Führung des Schneidkopfes auf der Durchdringungslinie, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß am Hauptrohr oder dessen. 'Modell außer der Durchdringungslinie der Außen=
und Innenwandung des Anschlußrohres noch die Neigung der Paßfläche abgetastet und
unter demselben Winkel oder unter Zwischenschaltung eines bestimmten Winkels auf
die Richtung des auf einer der Durchdringungslinien geführten Schneidbrenners übertragen
wird. Dadurch entsteht beim Schneiden des Anschlußrohres entweder eine auf ihrem
ganzen Umfang satt an der Paßfläche des Hauptrohres anliegende Wandschnittfläche
oder eine solche, die einen bestimmten Kehlwinkel zur Paßfläche des Hauptrohres
zur Ermöglichung einer V-N aht-Schweißung bildet.
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Eine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Vorrichtung
kennzeichnet sich dadurch, daß ein mit einem Tastkopf verbundener Schneidkopf den
Bewegungen dieses auf dem Einschnittumriß des Hauptrohres oder auf einem Modell
geführten ersten Taststiftes auf der Wan, dung des Anschlußrohres folgt und ein
nahe dem ersten Taststift angeordneter zweiter Taststift die örtliche Neigung der
Paßfläche mittels Parallelogrammführung des Schneidkopfes od. dgl. auf die Schnittrichtung
überträgt. Zweckmäßig ist dabei in die Schneidkopfführung zwischen dem zweiten Taststift
und dem Schneidkopf eine einstellbare, dein Kehlwinkel für eine V-Naht-Schweißung
entsprechende Winkeliil>ertragung eingeschaltet, die vorzugsweise während des Schneidens
in Abhängigkeit vom Arbeitsweg oder von der Erreichung eines bestimmten Schneidwinkels
selbständig anstellbar ist.
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Die Tateinrichtung und der Schneidkopfträger können so ausgebildet
sein. 'daß sie gemeinsam um die Achse des Anschlußrohres rotieren und gleichzeitig
parallel zur Achse verschiebbar sind, während das Anschlußrohr und das abzutastende
I-lauptrohr in dem gewünschten Ansc'hlußwinkel zueinander unbeweglich gehalten werden.
Statt dieser Anordnung kann auch die Bewegung vertauscht sein, indem die Rohre mit
gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren und die auf einer gemeinsamen Halterung
befestigten Tast- und Schneidelemente nur hin und her parallel zur Drehachse beweglich
sind.
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Um die jeweilige örtliche Flächenneigung der Paßfläche auf den Schneidvorgang
und damit auf die Sc'hnittfläc'he des Anschlußrohres zu übertragen, ist der Schneidkopf
während des Schneidvorgan.ges entsprechend dem vom zweiten Taststift an, der Paßfläc!he
abgenommenen Winkel einstellbar. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß trotz
dieser Richtungsänderung der Schneidstrahl immer durch den Punkt geht, der bei Drehung
um die Rohrachse der inneren Durchdringungslinie des Anschlußrohres entspricht.
Da zu einer solchen Drehung des Sc'hneid'kopfes eine einfache Bolzenlagenung nicht
genügt, besonders wenn er im Innern des Anschlußrohres arbeiten soll, wird der Schneidkopf
erfindungsgemäß von einer Parallelogrammführung bewegt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen: Vorrichtung
besteht in der Verwendung zweier auf gleicher Achse gegeneinander verschiebbar angeordneter
Schneidköpfe und Abtastvorrichtungen, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der
einstellbaren Winkelübertragung zwischen jeden Schneid'kopf und den zugehörigen
zweiten Taststift. Dadurch wird das gleichzeitige Zuschneiden eines Anschlußrohres
an beiden Enden ermöglicht.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schematisch' und
an einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. i das Schema der Anordnung
gemeinsam rotierender und gleichzeitig achsparallel verschiebbarer Schneid- und
Tastelemente, Abb.2 das Schema der Anordnung gemeinsam rotierender zu bearbeitender
Rohre bei nur achsparallel verschiebbarenSchneid- undTastelementen, Abb.3 das Schema
der Parallelogrammführung des Schneidkopfes, Abb.4 eine praktische Ausführungsform
der Vorrichtung gemäß der Erfindung und Abb. 5 das Schema eines Übertragungsmechanismus
mit zwischengeschaltetem Winkel.
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In Abb. i sind i und 2 die beiden zylindrischen Außenflächen des Anschlußröhres,
und des Hauptrohres. Die Stange 3 mit den Enden 4 und 5 ist verschiebbar in dem,
um die Zylinderachse 6 drehbaren Halter 7 angeordnet, so daß die beiden Enden 4
und 5 sich nur innerhalb des Zylindermantels i 'bewegen können. Tastet 4 den Zylindermantel
2 ab, so entsteht die Durchdringungslinie B. Das Ende 5 erzeugt dieselbe Kurve 8'
auf dem Zylindermantel i.
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In. Abb. 3 liegen die Punkte i1, 12 und 4 zueinander fest. Um i i
und 12 'können sich die Lenker 13-1:f-15 und 16-17-i8 drehen, wobei aber durch die
Verbindungen 13-16, 1:f-17 und 15-18, die unter sich und, mit 11-12 gleich.-, Länge
haben, dafür gesorgt ist, daß stets Parallelogramme entstehen.
Die
Stäbe i8 i5 und 17-r4 tragen die Drehpunkte 20 und i9, und zwar so, daß 14-15-2o-19
ein Parallelogramm bilden. Endlich trägt noch der Stab 13-16 über 16 'hinaus verlängert
den Punkt 21, und zwar so, daß 4-12-16-21 ein Parallelogramm bilden. Bei dieser
Anordnung, bei der in 2o und i9 der Schneidkopf angelängt zu denken ist, so daß
der Schneidstrahl in der Richtung 2o-19 liegt, schneidet der Schneidstrahl stets
wieder die Linie 12-11, die Durchdringungslinie, im Punkt 22. Da die Punkte 11-14-19-22
stets auch ein Parallelogramm bilden, bleibt der Abstand 11-22 konstant, auch wenn
eine Schwenkung der Hebelanordnung um die Punkte i i und 12 erfolgt. Am Punkt 4
ist der erste Taststift zu denken, am Punkt 21 der zweite. Ein Winkel, der von den
Punkten 4 und 21 etwa von einer Fläche abgetastet wird, überträgt sich in gleicher
Größe auf den Schneidstrahl, und zwar so, daß der Abstand .I-22 stets konstant bleibt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.4 trägt das Bett 23 auf dem einen
Ende um die Achse 6 drehbar das Futter 9 zum Einspannen des Anschlußrohres i. Auf
dem anderen Ende des Bettes ist um dieselbe Achse 6 drehbar der Halter io angeordnet,
der das Modell e der Anschlußfläche trägt, und zwar so, daß es mittels des Gelenkes
24 in einem Winkel zur Achse 6 einstellbar ist. Das Futter 9 läßt sich mit einer
nicht dargestellten Vorrichtung drehen. An dieser Drehung nimmt infolge Kupplung
über die Teile 25 der Halter io mit dem Modell 2 teil. Weiter trägt das Bett noch
einen Führungsteil 26, der durch eine nicht dargestellte Vorrichtung in der
Höhe verstellbar .ist. Auf dem Führungsteil 26 ist der Schneidwagen 27 so angeordnet,
daß er geradlinig parallel zur Achse 6 leicht beweglich ist. Infolge einer durch
28 wirkenden Federkraft liegt der Wagen 27 mittels seines Taststiftes 4 an der Zylinderfläche
des Modells 2 an. Diesen Kontakt mit der Mantelfläche behält der Taststift 4 und
mit ihm auch der Wagen 27 bei, auch wenn das Modell um die Achse 6 gedreht wird,
indem der Wagen 27 sich auf dem Führungsteil 26 entsprechend hin und her bewegt.
Der Wagen 27 trägt mit einer 'besonderen Hebelanordnung 29 den Schneidkopf 3o. Beim
Betrieb wird der Teil 26 so eingestellt, daß der Taststift 4 und mit ihm auch die
Gelenkpunkte i i und 12 den gleichen Abstand von der Achse 6 haben wie die Innenwandung
des Rohres bei 31. Durch die übrigen, auf Parallelogrammen angeordneten Gelenkpunkte
wird erreicht, daß der Abstand 3 konstant bleibt und daß daher der Schneidstrahl
stets den corbestimmteii Punkt der Innenwandung trifft, auch wenn die Richtung des
Schneids-trähls verändert wird. Mittels eines in der Nähe des ersten Taststiftes
4 angeordneten zweiten Taststiftes 21 wird der örtliche Neigungswinkel der Modellfläche
2 mittels der dargestellten Parallelogrammfiihrung auf den Schneidkopf
30 übertragen. Die Gaszuführung zum Schneidkopf, die vorteilhaft im Innern
der Gelenkstangenanordnung verläuft, ist nicht dargestellt. Bei denn Schema nach
Abb. 5 ist im Unterschied zur Wirkungsweise nach Abb. 3 der Taststift 21 nicht direkt
an den Hebel 18-17-12-16 angelegt, sondern wirkt auf den um den Punkt 12 drehbaren
besonderem Lenker 1i-32. Statt durch den Arm 11-13 wird das. Parallelogramm durch
den Lenker 33-34 ergänzt. Durch eine besondere Einrichtung (in der schematischen
Abbildung ist ein bei 35 einstellbarer Bowdenzug 36 angegeben) ist von außen 'her
eine Verstellung des Winkels 16-i2-32=a möglich, ohne daß die Schwenkbarkeit um
12 dadurch behindert wird und ohne daß der eingestellte Winkel a sich durch. die
Schwenkung verändert. Hierdurch eilt die Richtung des Schneidstrahls dem von 4 und
21 abgetasteten Winkel um a voraus. Die beispielsweise senkrecht dargestellte Paßfläche
bei 4-21 ergibt einen Schnitt der Anschlußrohrwandung im Winkel a, dem Kehlwinkel
für die Schweißnaht.
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Die Vorrichtung zum Schneiden vom Rohranschlüssen nach dieser Erfindung
erlaubt es also, Schnitt ohne oder mit Kehlwinkel beliebiger Größe auszuführen.
Sie erlaubt es aber auch, den Kehlwinkel während des Betriebes zu verändern. Diese
Winkelverstellung kann in Abhängigkeit von der Drehung des Anschlußrohres gebracht
werden, so daß ein Teil der Rohrwandung mit Kehlwinkel und der andere Teil ohne
Kehlwinkel geschnitten wird. Erfindungsgemäß 'kann die Maschine diese Umstellung
des Winkels a selbsttätig vornehmen, und zwar dann, wenn die Einhaltung des Kühlwinkels
'bei spitzen Anschlußwinkeln die Rohrwandung zu lang anschärfen würde.
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Bei der Bedeutung, die besonders im Rohrfachwerkbau auf die Genauigkeit
des Zuschneidens gelegt werden muß, ist für diese Fälle die Verwendung zweier auf
gleicher Achse zueinander verschiebbar angeordneter Schneidbrenner- und Abtastvorrichtungen
gemäß der Erfindung möglich, deren Drehung zum gleichzeitigen Zuschneiden eines
Anschlußrohres an beiden Enden gekuppelt ist. Füreine Serienherstellung ist dies
der sicherste Weg, schnell und fehlerfrei zu arbeiten. Dank der verhältnismäßig
leichten Bauart der Maschinen nach vorliegender Erfindung ist die Einstellung auf
verschiedene Schnittlängen durch Verschieben der Maschinen längs einer Führung gut
möglich.
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Die Erfindung ist an Hand des Anschlusses eines zylindrischen Rohres
an ein Hauptrohr oder auch an einen sonstigen Raumkörper oder eine Fläche beschrieben
worden, sie läßt sich aber mit gleichem Vorteil auch dann verwenden, wenn auch der
anzuschließende Teil nicht ein zylindrisches Röhr, sondern ein irgendwie anders
gekrümmter Raumkörper ist. Das Herstellen vom' Rohranschlüssen ist nach der vorliegenden
Erfindung ebenso dann möglich, wenn die Rohrachsen sich nicht schneiden, sondern
einen Abstand voneinander häben. Es ist dann lediglich erforderlich, das Modell
um den Achsenabstand seitlich verschoben an dem Halter zu befestigen.
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Der Anschluß von Rohren oder Stäben an nicht zylindrische Flächengemäß
der Erfindung setzt nur
voraus, daß die nicht zylindrische Fläche
auf einem Modell abtastbar ist. Unter dieser Voraussetzung können Rohre od. ,dgl.
an ebene und winklige Flächen, an Zylinder mit nicht kreisförmigem Querschnitt,
an Kugeln und Kegeln sowie an Körper, die aus mehreren Formen zusammengesetzt sind,
angeschlossen werden.
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In den Zeichnungen ist als Schneidkopf ein Schneidbrenner dargestellt.
Wenn sich das erfindungsgemäße Verfahren und seine Vorrichtung auch vornehmlich
zum Brennschneiden der Anschlüsse eignen, so sind sie darauf jedoch nicht beschränkt.
Der Schneidkopf könnte z. B. auch ein Fingerfräser, eine Schleifscheibe oder eine
Spezialsäge sein.