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Die
Erfindung bezieht sich auf eine tragbare Rohrtrennvorrichtung mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
US 5054342 ist eine
gattungsgemäße Rohrtrennvorrichtung
bekannt. Eine Rohrbearbeitungsmaschine, die auf der Außenseite
eines Rohres befestigt werden kann, besteht im Wesentlichen aus drei
radial verschiebbaren kreisbogenförmigen Spannbacken, die das
Rohr bereichsweise einspannen und einer Werkzeugführung, die
das Rohr kreisförmig
umschließt
und die zwei um 180° versetzt
angeordnete Werkzeuge umlaufend um das Rohr zustellt. Beim Schneidvorgang
treten hohe Kräfte
zwischen Werkzeug und Rohrwand auf. Um den Verschleiß durch
Reibung und um die Exzentrizität
der Rohre auszugleichen, weist die Werkzeugführung eine besondere Lageranordnung
auf, die im Wesentlichen aus einer Vielzahl nachstellbarer Lagerrollen besteht.
Die hohe Schneidkraft kann, besonders bei dünnwandigen Rohren, selbst eine
bestimmte Exzentrizität
auslösen.
Das Schneiden von dünnwandigen
Rohren mit einem oder zwei Abstechwerkzeugen stellt hohe Anforderungen
an die Stabilität
und die Präzision
der Rohreinspannvorrichtung und der Werkzeugführung.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine
tragbare Rohrtrennvorrichtung anzugeben, die einfach bedienbar ist
und die besonders dünnwandige
Stahlrohre in zwei Stücke
trennt, die ohne Reinigungsaufwand und ohne Nachbearbeitung stumpfgeschweißt werden
können.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine tragbare Rohrtrennvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es
ist von Vorteil, dass die getrennten Rohre nicht durch Schmiermittel
oder Späne,
die bei schnell laufenden Sägeblättern unvermeidbar
sind, verunreinigt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass das Trennwerkzeug
als ein Abstechstahl ausgebildet ist, der verschiebbar und auswechselbar
in dem Werkzeugträger
angeordnet ist.
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Es
ist auch von Vorteil, dass auch relativ lange und schwere Rohre
einfach in der Rohrtrennvorrichtung eingebracht werden können. Dies
wird dadurch erreicht, dass die Werkzeugführung als ein offener Zahnkranz
ausgebildet ist.
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Es
ist auch von Vorteil, dass die Werkzeugführung mit möglichst wenig Spiel arbeiten
kann. Dies wird dadurch erreicht, dass im Rahmen ein Kugellager
zur Lagernden Aufnahme der Werkzeugführung angeordnet ist. Kugellager
sind handelsübliche, in
sich geschlossene Bauteile, wobei jegliche Einstellarbeit entfällt.
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Es
ist weiter von Vorteil, dass auch relativ dünnwandige Rohre ohne die Gefahr
der Deformation in der Rohrtrennvorrichtung festgehalten werden können. Dies
wird dadurch erreicht, dass die Spannvorrichtung mindestens eine
halbkreisförmigen Schale
aufweist, die einen Innendurchmesser aufweist, der mit dem Aussendurchmesser
des zu trennenden Rohres übereinstimmt.
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Es
ist weiter von Vorteil, dass beide Rohrstücke, die mit dieser Rohrtrennvorrichtung
getrennt wurden, ohne zusätzlichen
Arbeitsaufwand und ohne Zeitverlust weiter verarbeitet werden können. Dies wird
dadurch erreicht, dass das zu trennenden Rohr von zwei Spannvorrichtungen
eingespannt wird, die an zwei Rohrstücken des zu trennenden Rohres
auf gegenüberliegenden
Seiten der Trennstelle und benachbart zum Trennwerkzeug angeordnet
sind.
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Auch
gegen Ende des Trennvorganges werden die Rohrstücke eingespannt gehalten und
es bleibt kein Gratring oder Metallfilm am Innendurchmesser des
Rohres zurück.
Nach dem Trennvorgang weisen die Rohrstücke auf beiden Seiten der Trennstelle
eine saubere, gratfreie und planparallele Stirnfläche auf.
Durch die gratfreie Ausbildung der Stirnflächen wird die Verletzungsgefahr
beim Handling der Rohre erheblich reduziert. Weil die Trennung mit einem
Abstechstahl und nicht mit einem schnelldrehenden Sägeblatt
durchgeführt
wird, ist kein Oel für die
Schmierung und die Kühlung
des Trennwerkzeuges notwendig und werden keine Späne ins Rohrinnere
geschleudert. Eine besondere Reinigung oder Nacharbeit der Rohrstücke ist
nicht erforderlich. Die derart getrennten Rohrstücke können jeweils ohne zusätzliche
Nacharbeit oder Reinigung beispielsweise auf einer Orbitalschweissmaschine
stumpfgeschweisst werden. Die Rohrtrennvorrichtung kann besonders
in Reinraumumgebungen eingesetzt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Rohrtrennvorrichtung,
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2 eine
seitliche Ansicht der Rohrtrennvorrichtung aus 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht der Rohrtrennvorrichtung aus 1,
bei dem die zweite Rohrspannvorrichtung weggenommen wurde,
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4 eine
seitliche Ansicht der Rohrtrennvorrichtung aus 3,
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5 eine
Sicht auf die Rohrtrennvorrichtung von 3 gesehen
in Richtung der Rohrachse,
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Teils einer weiteren erfindungsgemässen Rohrtrennvorrichtung,
bei dem, wie in 3 die zweite Rohrspannvorrichtung
weggenommen wurde und
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7 eine
Sicht auf die Rohrtrennvorrichtung von 6 gesehen
in Richtung der Rohrachse.
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In 1 und 2 ist
eine tragbare Rohrtrennvorrichtung 1 zum Trennen von insbesondere dünnwandigen
Stahlrohren dargestellt. Die Rohrtrennvorrichtung 1 ist
zusammen mit einem dünnwandigen
Stahlrohr 2 im betriebsbereiten Zustand dargestellt. Die
Rohrtrennvorrichtung umfasst eine Antriebsquelle 3, beispielsweise
einen Elektromotor, wie von elektrischen Bohrmaschinen bekannt und hier
lediglich schematisch dargestellt, eine Grundplatte 4,
mit der die weiteren Bestandteilen der Rohrtrennvorrichtung 1 lösbar verbunden
sind, eine erste Rohrspannvorrichtung 5 und eine zweite
Rohrspannvorrichtung 6. Die Antriebsquelle 3 ist über eine
Antriebsvorrichtung 7 und einem ersten Kupplungsgetriebe 8 mit
einer Werkzeugführung 9 gekuppelt.
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Die
Werkzeugführung
ist als einen einstückigen
offenen Zahnkranz 9 mit Führungsflächen 21 ausgebildet.
Der offene Zahnkranz 9 wird von einer Vielzahl von Lagerrollen 10 lagernd
aufgenommen, die zu den Führungsflächen 21 des
Zahnkranzes 9 komplementäre Führungsflächen 22 aufweisen.
In 1 sind fünf
Lagerrollen 10 ersichtlich. Die Lagerrollen 10 sind
an einem U-förmigen
Rahmen 11 befestigt. Die Lagerrollen 10 sind alle
angeordnet auf einem Kreis mit einem Durchmesser, der grösser ist
als der Aussendurchmesser des offenen Zahnkranzes 9. Durch
diese Anordnung wird einerseits eine gute Lagerung während der
Drehbewegung des Zahnkranzes 9 erreicht und wird andererseits
eine Verformung des Zahnkranzes 9 nach aussen hin entgegengewirkt.
Zusätzlich
zu den aussen angeordneten Lagerrollen 10 ist es möglich, auf
der Innenseite des Zahnkranzes 9 weitere Lagerrollen anzuordnen.
Hierdurch kann eine Verformung des Zahnkranzes 9 nach innen entgegengewirkt
werden. Durch die regelmässige Anordnung
der Lagerrollen 10 wird eine gleichmässige Lagerung der Werkzeugführung 9 erreicht
und wird eine gute Laufruhe beim Trennvorgang erzielt. Zur weiteren
Erhöhung
der Stabilität
der Werkzeugführung 9 kann
ein Einlegeteil ohne Antriebsfunktion und ohne Führungsfunktion mit den Schenkeln
des offenen Zahnkranzes 9 verbunden werden. Für die gleichmässige Anbindung
der Antriebsquelle 3 an den offenen Zahnkranz 9 und
für die
Aufrechterhaltung des Antriebes sind mindestens zwei Kupplungsgetriebe 8 vorgesehen.
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Der
einstückige
U-förmige
Rahmen 11 ist senkrecht zur Grundplatte 4 angeordnet
und erlaubt dank der Öffnung
des U eine leichte Einführung
des zu trennenden Rohres 2 in der Rohrtrennvorrichtung 1.
Die U-förmige Öffnung ist
vor allem für
die Einführung
von langen Rohren besonders vorteilhaft. Die Einführung eines
langen Rohres in eine kreisrunde Öffnung ist ohne fremde Hilfe
oder ohne Hilfsvorrichtungen nicht leicht möglich.
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Beim
Trennvorgang steht das zu trennende Rohr 2 still und der
offene Zahnkranz 9 führt
mehrere Umdrehungen um das Rohr 2 aus. Am offenen Zahnkranz
ist mindestens ein Werkzeugträger 12 befestigt.
Je nach dem Öffnungswinkel
des offenen Zahnkranzes 9 ist es denkbar, zwei um 180° versetzte oder
drei um 120° versetzte
Werkzeugträger 12 an den
Zahnkranz 9 zu befestigen. Der Werkzeugträger 12 ist
in einer Werkzeugzustelleinrichtung 20 angeordnet und führt zusammen
mit dem Zahnkranz 9 eine umlaufende Bewegung um das Rohr 2 aus.
Im Werkzeugträger 12 ist
ein Trennwerkzeug 13, das in den 3 und 5 ersichtlich
ist, befestigt. Der Werkzeugträger 12,
der das Trennwerkzeug 13 trägt, ist radial verschiebbar
in Bezug auf dem Zahnkranz 9 angeordnet. Beim Trennvorgang
wird von der Wand des Rohres 2 laufend Material abgetragen.
Deshalb ist eine möglichst
gleichmässige
radiale Verschiebung des Werkzeuges 13 notwendig. Die Werkzeugführung 9 weist
hierzu ein zweites Kupplungsgetriebe zur Kupplung mit der Werkzeugzustelleinrichtung 20 auf.
Das zweite Kupplungsgetriebe weist ein Untersetzungsgetriebe 14,
beispielsweise ein Planetengetriebe oder ein Schneckengetriebe,
auf. Am U-förmigen
Rahmen 11 sind Stifte 15 angeordnet, die mit einem
Stiftrad 16 des Untersetzungsgetriebes 14 zusammenwirken.
Für eine
möglichst
gleichbleibende Vorschubgeschwindigkeit ist eine Vielzahl von Stiften vorteilhaft.
In 1 sind drei Stifte 15 ersichtlich. Durch
die Wahl der Anzahl der Stifte 15 zusammen mit dem Untersetzungsverhältnis des
Planetengetriebes 14 kann einen beliebig kleinen Schritt
für den Vorschub
des Trennwerkzeuges 13 eingestellt werden, so dass eine
quasi-kontinuierliche radiale Bewegung des Trennwerkzeuges 13 erreicht
werden kann. Anstelle von Stiften 15 können auch Nocken am Rahmen 11 angeordnet
werden. Das Trennwerkzeug 13 ist als Wendeschneidplatte
ausgeführt,
hat mehrere Schneidflächen
und kann mehrmals verwendet werden. Die Stifte 15 oder
die Nocken können,
benachbart zu dem Bereich, mit dem sie mit dem U-förmigen Rahmen
verbunden sind, auch ein elastisches Gelenk oder ein elastischer
Bereich aufweisen um gegen einer allfälligen mechanischen Beschädigung vorzubeugen.
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Um
das zu trennende Rohr während
dem Trennvorgang stillzuhalten sind zwei Rohrspannvorrichtungen 5, 6 vorgesehen.
Die Rohrspannvorrichtungen 5, 6 sind möglichst
benachbart zum Trennwerkzeug 13 auf gegenüberliegende
Seiten der Trennstelle angeordnet. Die Spannvorrichtungen 5, 6 sind
jeweils als halbkreisförmige
Schalen 17, 18, 17', 18' ausgebildet. Die Halbschalen 17, 18, 17', 18' weisen einen
Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen mit dem Aussendurchmesser
des zu trennenden Rohres 2 übereinstimmt. Die Übereinstimmnug der
Durchmesser gewährleistet
eine gute Umschliessung des Rohres, eine gleichmässige Fixierung der Rohrwand
und einen Ausgleich einer gelegentlichen Exzentrizität, die bei
der Herstellung von Stahlrohren unvermeidbar ist. Mit den Halbschalen 17, 18, 17', 18' erreicht man
eine schonendere Befestigung des Rohres als dies bei radial verstellbare
Spannbacken der Fall ist. Um eine weitergehende Schonung der empfindlichen
dünnwandigen
Stahlrohre zu erreichen, können
die Halbschalen ganz oder bereichsweise aus Kunststoff hergestellt
werden. Durch die Befestigung der unteren Halbschalen 17, 17' an die Spannvorrichtungen 5, 6 wird
eine optimale Zentrierung des Rohres 2 während dem
Trennvorgang erreicht. Die Halbschalen werden mittels Innensechskantschrauben
miteinander verbunden. Die Halbschalen können auch über ein Gelenk, beispielsweise
ein Kniehebelverschluss oder ein anderes Schnellverschlusssystem
miteinander verbunden werden.
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In
den 3 und 4 ist nochmals die gleiche Rohrtrennvorrichtung 1 aus
den 1 und 2 dargestellt, wobei diesmal
die zweite Rohrspannvorrichtung 6 mit den Halbschalen 17, 18 weggenommen
wurde. Um die Sicht auf die Trennstelle freizugeben wurde ein Rohrstück, das
in die zweite Rohrspannvorrichtung 6 eingespannt ist, ebenfalls
weggelassen. In 3 ist besonders gut ersichtlich,
wie der Werkzeugträger 12 und
das Untersetzungsgetriebe 14 ausgebildet sind. Auch sind
weitere Lagerrollen 10 zur Lagerung der Werkzeugführung 9 und
einen zusätzlichen
Stift 15 zur Steuerung des Vorschubs des Trennwerkzeugs 13 ersichtlich.
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In 5 ist
nochmals die Rohrtrennvorrichtung 1 von 3 ohne
zweite Rohrspannvorrichtung 6 dargestellt. In 5 ist
ersichtlich, wie die Spannvorrichtung 5 und die Werkzeugführung 9 lösbar befestigbar
in dem U-förmigen Rahmen 11 angeordnet sind.
Im U-förmigen
Rahmen 11 sind zwei Vertiefungen 19 für die Kupplungsgetriebe 8 ersichtlich.
Links und rechts von dem U-förmigen
Rahmen sind Teile der Antriebsvorrichtung 7 und der Antriebsquelle 3 ersichtlich.
Die Antriebsquelle 3 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
mit einer Hauptantriebswelle parallel zur Rohrachse angeordnet,
kann jedoch senkrecht zur Rohrachse angeordnet sein.
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In
den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
der tragbaren Rohrtrennvorrichtung schematisch dargestellt. Im Unterschied
zur Rohrtrennvorrichtung, die in den 1 bis 5 beschrieben
ist, weist diese Rohrtrennvorrichtung folgende Merkmale auf: Die
Werkzeugführung
ist, statt an einem offenen Zahnkranz 9, am drehbar beweglichen Teil 109 eines
Kugellagers 110 befestigt. Hierdurch wird eine noch gleichmässigere
Lagerung während der
Drehbewegung der Werkzeugführung
erreicht. Hierdurch wird erreicht, dass die Verformung des Kugellagers 110 während dem
Schneidvorgang weiter reduziert wird. Anstelle des Planetengetriebes 14 kann
ein Schneckengetriebe 114, bestehend aus einer Schneckenwelle
und einem dazu passenden Schneckenrad, für die Regelung des Werkzeugvorschubes
verwendet werden. Hiermit wird eine vollständig kontinuierliche Zustellung
des Schneidwerkzeuges erreicht.
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In 7 ist
die Anordnung von 6 nochmals dargestellt. 7 gibt
die Sicht in Richtung der Rohrachse auf der Rohrtrennvorrichtung
wieder, wobei die zweite Rohrspannvorrichtung, wie in 3, weggelassen
wurde. Um die Sicht auf die Zustellvorrichtung 20, bestehend
aus dem Schneckengetriebe 114 und dem Werkzeugtäger 12,
freizugeben, wurde das Aufnahmegehäuse, in dem das Schneckenrad 124 und
die Schneckenwelle 125 aufgenommen werden, abgenommen.
Um den Vorschub des Schneidwerkzeuges zu erreichen, wirkt das Schneckenrad 124 über einen
Nocken 127 mit dem bewegbaren L-förmigen Teil des Werkzeugträgers 12 zusammen. In 7 ist
auch ersichtlich, wie die Schneckenwelle 125 mit einem
Reibrad 126 verbunden ist. Das Reibrad 126 kann mittels
Reibung von Reibstellen, beispielsweise Nocken oder Stiften, die
am Gehäuse angeordnet
sind, angetrieben werden. Die Schneckenwelle 125 ist schwenkbar
angeordnet, damit der Antrieb des Werkzeugträgers ausgekoppelt werden kann.
Dank der Auskoppelung wird erreicht, dass das Schneidwerkzeug am
Ende des Schneidvorganges einfach und schnell in der Startposition
zurückgebracht
werden kann. Der Antriebsmotor 3 von 6 und 7 ist
unter einem Winkel zur Rohrachse angeordnet. Hierdurch wird, besonders
bei eingeschränkten
Platzverhältnissen
eine möglichst
kurze Bauform erreicht.
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Die
Rohrtrennvorrichtung bildet eine kompakte Einheit, die auf die Rohrbaustelle
mitgenommen werden kann und rasch einsetzbereit ist. Weil die Trennung
mit einem relativ langsam laufenden Abstechstahl und nicht mit einem
Sägeblatt
durchgeführt
wird, das relativ schnell läuft
und viele kleinere Späne
abwirft, ist die Vorrichtung auch in Arbeitsumgebungen mit hohen
Anforderungen an die Reinheit einsetzbar. Vor allem in Reinraumumgebungen
werden oft teure dünnwandige
Edelstahlrohren angewendet, für
die die vorliegende Rohrtrennvorrichtung besonders gut eingesetzt
werden kann. Die Rohre werden so möglichst sauber und ohne Materialverlust
getrennt. Dank der zweiten Rohrspannvorrichtung sind beide Stirnflächen, die
bei der Trennung entstehen, gratfrei und planparallel und können sofort,
d. h. ohne Nachbehandlung wie Entgraten oder Schleifen und ohne
Reinigung, weiter verwendet werden.