DE102005002092A1

DE102005002092A1 - Vorrichtung zum Spannen von Rohren und Verfahren zur Steuerung einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102005002092A1
Application number: DE200510002092
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Schmidt; Stephan Feldhoff
Original assignee: RSA ENTGRAT und TRENN SYSTEME; Rsa Entgrat- und Trenn-Systeme & Co KG GmbH
Current assignee: RSA CUTTING SYSTEMS GMBH, DE
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-15
Also published as: DE102005002092B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von Rohren sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zum Spannen von Rohren unabhängig von Durchmesser und Form, mit einem Antrieb und zwei Spannbacken für eine als rotierendes Sägeblatt ausgebildete Trenneinrichtung für wenigstens ein Rohr. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Vorrichtung zum Spannen von Rohren zu schaffen, die eine optimierte Schnittzeit der zugeordneten Trenneinrichtung zulässt und damit die Kapazität der Gesamteinrichtung vergrößert. DOLLAR A Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich daraus, dass der Antrieb beide Spannbacken gemeinsam gegensinnig zwischen einer Mittelachse und einer maximalen Öffnungsweite der Spannvorrichtung bewegt und dass die Mittelachse die Rotationsachse des Sägeblattes schneidet.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zum Spannen von Rohren unabhängig von Durchmesser und Form in einer Trenneinrichtung für mindestens ein Rohr, wobei die Trenneinrichtung als ein sich um eine Rotationsachse drehendes Sägeblatt ausgebildet ist, im Wesentlichen bestehend aus einem Antrieb sowie zwei Spannbacken, zwischen denen wenigstens ein auf einer Auflagerfläche angeordnetes Rohr während des Trennvorganges spannbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus dem druckschriftlichen Stand der Technik allgemein bekannt, wobei mit ihr in Abhängigkeit vom Durchmesser und der Form ein oder zwei Rohre gleichzeitig gespannt werden können. Bei der bekannten Vorrichtung wird jedoch die Schnittzeit als verbesserungswürdig angesehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine neue Vorrichtung zum Spannen von Rohren zu schaffen, die eine optimierte Schnittzeit der zugeordneten Trenneinrichtung zulässt und damit die Kapazität der Gesamteinrichtung vergrößert.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach der Antrieb beide Spannbacken gemeinsam gegensinnig zwischen einer Mittelachse und einer maximalen Öffnungsweite der Spannvorrichtung bewegt und dass die Mittelachse die Rotationsachse des Sägeblattes schneidet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den wesentlichen Vorteil auf, dass bei einer Einzel- bzw. bei einer Doppelvorrichtung sich die Schnittzeit verringert, da sich die Rotationsachse während des Schnittvorgangs immer auf der Mittelachse der Spannvorrichtung bewegt und somit den denkbar kürzesten Weg vollzieht. Damit weist die Gesamtvorrichtung eine größere Kapazität auf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind beide Spannbacken jeweils mit einer Diagonalfläche versehen, die in einem Winkel von < 90° zur Auflagefläche angeordnet sind. Mit einer derartigen Vorrichtung ist es zusätzlich möglich, gleichzeitig zwei kreiszylindrische Rohre in der Vorrichtung zuverlässig zu spannen, wobei nicht für jeden Durchmesser unterschiedliche Spannbacken notwendig sind, sondern innerhalb eines Durchmesserbereiches mit denselben Spannbacken gearbeitet werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung weist einen Antrieb auf, der mit einer Drehmomentensteuerung versehen ist. Eine derartige Vorrichtung hat insbesondere einen wesentlichen Vorteil beim Trennen von dünnwandigen Rohren jeder Form, da man vor dem Spann- bzw. Trennvorgang in Abhängigkeit von dem zu trennenden Rohr ein bestimmtes Drehmoment bzw. eine bestimmte Spannkraft festlegen kann, durch die zwar das oder die Rohre zuverlässig gespannt werden, jedoch keine Beschädigungen erfahren.

In diesem Zusammenhang weist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung einen Antrieb auf, der eine Einrichtung zur Einstellung eines gewünschten Drehmoments bzw. einer bestimmten Spannkraft aufweist. Durch diese Einrichtung wird es für eine Bedienungsperson sehr einfach, in Abhängigkeit von der Art des zu trennenden Rohres an einem Regler das Drehmoment bzw. die Spannkraft einzustellen.

Bei einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Bewegungsbereich einer Spannbacke von einem Endanschlag begrenzt, der nach dem Einschalten der Vorrichtung der automatischen Positionsbestimmung dient.

Dieser meist gehärtete Endanschlag ersetzt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sämtliche, an der CNC-Achse ansonsten notwendige mechanische oder elektronische Schalter, weil nach dem Einschalten der Vorrichtung jeweils automatisch durch die Bewegung der Spannbacke hin zum Endanschlag eine Positionsbestimmung erfolgt und von diesem Zeitpunkt das festgelegte Bewegungsprogramm abläuft. Dies führt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einer erhöhten Betriebssicherheit.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem weiteren Unteranspruch sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zum Spannen von Rohren unabhängig von Durchmesser und Form, mit einem Antrieb und zwei Spannbacken für eine als rotierendes Sägeblatt ausgebildete Trenneinrichtung für wenigstens ein Rohr.

Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik sowie der ebenfalls dargelegten Aufgabe der Erfindung ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe verfahrensmäßig durch die Merkmale des Verfahrensanspruchs 7, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach folgende Verfahrensschritte notwendig sind:

– gemeinsame, gegensinnige Bewegung der Spannbacken von der Mittelachse zur maximalen Öffnungsweite, wobei die Mittelachse die Rotationsachse des Sägeblattes schneidet,
– Einschub eines bzw. zweier Rohre mittig zwischen die Spannbacken in einen Klemmbereich,
– gemeinsame, gegensinnige Bewegung der Spannbacken in Richtung der Mittelachse,
– zentriertes Spannen des Rohres bzw. der Rohre in Bezug zur Mittelachse durch im wesentlichen gleichzeitige, beidseitige Kontaktierung des Rohres bzw. der Rohre,
– Öffnungsbewegung der Spannbacken nach dem Trennvorgang,
– Nachschieben des bzw. der beiden zu trennenden Rohre um einen gewünschten Betrag,
– erneutes zentriertes Spannen des Rohres bzw. der Rohre.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht analog zur Vorrichtung wiederum darin, dass sich die Schnittzeit bei einem und insbesondere bei zwei Rohren gegenüber dem Stand der Technik verringert, so dass die Verarbeitungskapazität der Vorrichtung sich insgesamt erhöht.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beaufschlagt der Antrieb die Spannbacken mit einem konstanten Drehmoment bzw. einer konstanten Spannkraft, wobei dieses Drehmoment bzw. diese Spannkraft auch bei Stillstand des Antriebes durch Anlage der Spannbacken an dem Rohr oder den Rohren aufgebracht wird.

Durch diese Drehmoment- bzw. Spannkraftsteuerung werden insbesondere dünnwandige Rohre auf sehr schonende Weise gespannt, wobei zusätzlich auf vorteilhafte Weise auch die während des Stillstandes auf die Rohre einwirkende Spannkraft auf sehr antriebsschonende Weise aufgebracht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens öffnen sich die Spannbacken nach dem Trennvorgang nur geringfügig. Dies hat eine Verringerung der Spanntotzeiten zur Folge. Da sich die Spannbacken nur geringfügig öffnen, wird es zwar möglich, das oder die Rohre um einen gewünschten Betrag nachzuschieben, jedoch kann in kürzester Zeit ein neuer Spann- und somit auch ein neuer Trennvorgang beginnen. Zusammenfassend verringert sich dadurch die Spann- bzw. Trennzeit je Rohr bzw. Doppelrohr.

Letztlich zeichnet sich ein besonders vorteilhaftes erfindungsgemäßes Verfahren dadurch aus, dass nach dem Einschalten der Vorrichtung eine Spannbacke durch Kontaktierung eines Innenanschlages eine automatische Positionsbestimmung durchführt. Durch diese Art der Positionsbestimmung werden an der CNC-Achse angeordnete mechanische oder elektronische Schalter überflüssig, die im Betriebsalltag durch Auftreten von Staubpartikeln, Spänen od. dgl. störungsanfällig sind. Dadurch erhöht sich insgesamt die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es zeigen:
1 eine Teilschnittdarstellung einer Spannvorrichtung mit Antriebseinrichtung,
2 eine Ausschnittsvergrößerung der 1 im Bereich der Spannbacken,
3 schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Spannvorrichtung und Trenneinrichtung bei zwei Rohren mit kleinem Durchmesser,
4 schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Spannvorrichtung und Trenneinrichtung bei zwei Rohren mit größerem Durchmesser und
5 schematische Darstellung einer Spannvorrichtung während des kurzzeitigen Öffnungsvorgangs.
In den Zeichnungen wird eine Spannvorrichtung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
Eine derartige Spannvorrichtung 10 weist einen Servomotor 11 auf, welcher über ein Winkelgetriebe 12 und eine Kupplung 13 mit einem Kugelgewindeantrieb mit Rechts- und Linksgewinde 14 antriebstechnisch verbunden ist. Am Kugelgewindeantrieb 14 sind die Spannbacken 15 über jeweils einen Spannbackenamboss 16 angeordnet. Der Kugelgewindeantrieb 14 wie auch die aus den Spannbacken 15 gebildete Spannvorrichtung sind in einem Grundkörper 17 gelagert. Am Rande des Bewegungsbereichs einer Spannbacke 15 ist an einer Lagerplatte 18 ein Endanschlag 19 befestigt, der aus einem gehärteten Material gebildet wird.
Durch die zuvor beschriebene Antriebsvorrichtung können die Spannbacken 15 gemeinsam gegensinnig zwischen einer Mittelachse M und einer nicht dargestellten maximalen Öffnungsweite bewegt werden.
In der 2 sind als Ausschnittsvergrößerung der 1 unterschiedliche Spannbackengeometrien sowie unterschiedliche Rohre hinsichtlich Durchmesser und Form dargestellt. Man erkennt beispielsweise, dass für ein Rohrpaar a die Spannbacken 15a und für das Rohrpaar B mit größerem Durchmesser die Spannbacken 15b vorgesehen sind. Zugleich sind Spannbacken 15c zu erkennen, welche für das Rechteckprofil C sowie ein Rohrprofil D vorgesehen sind.
Ein Sägeblatt 20 einschließlich einer Rotationsachse R ist nur andeutungsweise in den nachfolgenden 3 und 4 zu sehen.
Aus der 2 in Verbindung mit den 3 und 4 erkennt man, dass die einzelnen Spannbacken 15a, 15b unterschiedliche Diagonalflächen 21 aufweisen, so dass man mit denselben Spannbacken 15a, 15b jeweils in der Lage ist, Rohre mit abweichenden Durchmessern zuverlässig zu spannen. D.h., jedes Spannbackenpaar ist für einen bestimmten, relativ großen Durchmesserbereich einsetzbar, wodurch sich die Zahl der Werkzeugwechsel beim Spannen und Trennen von Rohren mit unterschiedlichem Durchmesser deutlich verringert.
In den 3 und 4 erkennt man des Weiteren die besondere Zuordnung der Spannvorrichtung 10 und der angedeuteten Trennvorrichtung in Form eines Sägeblattes 20. Die Spannvorrichtung 10 weist die zentrale Mittelachse M auf, auf die sich die Spannbacken 15 gemeinsam gegensinnig hin oder von ihr weg bewegen. Auf dieser Mittelachse M ist auch eine Rotationsachse R des Sägeblattes 20 angeordnet. Durch Absenken des Sägeblattes 20 der Trennvorrichtung wird insbesondere eine sicher zwischen einer Auflagefläche 22 und der seitlichen Diagonalfläche 21 gelagerte Doppelrohranordnung auf dem kürzesten Weg und in der kürzesten Schnittzeit von oben nach unten durchtrennt.
Konkret zeichnet sich das Verfahren zum Spannen von Rohren folgendermaßen aus:
Nach dem Einschalten der Vorrichtung 10 fahren die Spannbacken 15 automatisch nach außen, bis dass die rechte Spannbacke 15 den Endanschlag 19 kontaktiert. Dadurch erfolgt eine exakte Positionsbestimmung der Spannbacken 15, so dass von da an der steuerungstechnisch festgelegte Spannzyklus beginnen kann. Nach Einschub beispielsweise zweier Rohre a oder B werden die Spannbacken 15 in Richtung zur Mittelachse M vom Servomotor 11 mit einem vorgegebenen Drehmoment bewegt. Etwa gleichzeitig kontaktieren die beiden gemeinsam gegensinnig angetriebenen Spannbacken 15 die zu spannenden Rohre a oder B, wodurch der Motor 11 zum Stillstand kommt, jedoch auch während des Stillstandes mit einer dem Drehmoment entsprechenden Spannkraft die Rohre a oder B zuverlässig hält. Im nächsten Schritt wird auf nicht dargestellte Weise mit dem Sägeblatt 20 der Trennvorgang durchgeführt, bei dem sich die Rotationsachse R des Sägeblattes 20 auf der Mittelachse M in Richtung x auf bzw. durch die Rohre a oder B hindurch bewegt.
Nach Beendigung des Trennvorgangs werden die Spannbacken 15 – wie in 5 dargestellt – lediglich um einen geringen Betrag gemeinsam gegensinnig nach außen bewegt, so dass Spalte 23 zwischen der Diagonalfläche 21 und den Rohren a entstehen. Dann werden die zu trennenden Rohre a oder B um den gewünschten Betrag in die Spannvorrichtung 10 weiter eingeschoben. Nachdem dies erfolgt ist, legen sich die Spannbacken 15 wiederum mit einer definierten Spannkraft an die Rohre a oder B an und ein neuer Trennvorgang kann beginnen.
Selbstverständlich werden auch die in 2 ebenfalls beispielhaft dargestellten Rohre C und D auf dieselbe Weise gespannt und zentriert.
Abschließend wird darauf hingewiesen, dass eine Bedienungsperson vor dem Spannvorgang in Abhängigkeit von der Art der zu spannenden Rohre – insbesondere der Wandstärke – das Drehmoment bzw. die Spannkraft des Antriebs festlegt.

Claims

Vorrichtung zum Spannen von Rohren unabhängig von Durchmesser und Form in einer Trenneinrichtung für mindestens ein Rohr, wobei die Trenneinrichtung als ein sich um eine Rotationsachse drehendes Sägeblatt ausgebildet ist, im Wesentlichen bestehend aus einem Antrieb sowie zwei Spannbacken, zwischen denen wenigstens ein auf einer Auflagerfläche angeordnetes Rohr während des Trennvorganges spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (11) beide Spannbacken (15) gemeinsam gegensinnig zwischen einer Mittelachse (M) und einer maximalen Öffnungsweite der Spannvorrichtung (10) bewegt und dass die Mittelachse (M) die Rotationsachse (R) des Sägeblattes (20) schneidet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Spannbacken (15) mit jeweils einer Diagonalfläche (21) versehen sind, die in einem Winkel von < 90° zur Auflagefläche angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (11) eine Drehmomentensteuerung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das der Antrieb (11) eine Einrichtung zur Einstellung eines gewünschten Drehmoments bzw. einer bestimmten Spannkraft aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsbereich einer Spannbacke (15) von einem Endanschlag (19) begrenzt ist, der nach dem Einschalten der Vorrichtung (10) der automatischen Positionsbestimmung dient.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als Kugelgewindetrieb (14) mit Rechts- und Linksgewinde ausgebildet ist.
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zum Spannen von Rohren unabhängig von Durchmesser und Form, mit einem Antrieb und zwei Spannbacken für eine als rotierendes Sägeblatt ausgebildete Trenneinrichtung für wenigstens ein Rohr, insbesondere für eine Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – gemeinsame, gegensinnige Bewegung der Spannbacken von der Mittelachse zur maximalen Öffnungsweite, wobei die Mittelachse die Rotationsachse des Sägeblattes schneidet, – Einschub eines bzw. zweier Rohre mittig zwischen die Spannbacken in einen Klemmbereich, – gemeinsame, gegensinnige Bewegung der Spannbacken in Richtung der Mittelachse, – zentriertes Spannen des Rohres bzw. der Rohre in Bezug zur Mittelachse durch im Wesentlichen gleichzeitige, beidseitige Kontaktierung des Rohres bzw. der Rohre, – Öffnungsbewegung der Spannbacken nach dem Trennvorgang, – Nachschieben des bzw. der beiden zu trennenden Rohre um einen gewünschten Betrag, – erneutes zentriertes Spannen des Rohres bzw. der Rohre.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb die Spannbacken mit einem konstantem Drehmoment bzw. mit eine konstanten Spannkraft beaufschlagt und dass dieses Drehmoment bzw. diese Spannkraft auch bei Stillstand des Antriebes durch Anlage der Spannbacken an dem/den Rohr/Rohren aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, dass sich die Spannbacken nach dem Trennvorgang nur geringfügig öffnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einschalten der Vorrichtung eine Spannbacke durch Kontaktierung eines Endanschlages eine automatische Positionsbestimmung durchführt.