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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.
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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.
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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.
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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, dass die Mittelachse die Rotationsachse
des Sägeblattes schneidet,
dass beide Spannbacken mit jeweils einer Diagonalfläche versehen
sind, die in einem Winkel von <90° zur Auflagefläche angeordnet
sind und dass mit den Spannbacken zwei kreiszylindrische Rohre oder
eine Mehrzahl von rechteckigen Rohren gegenüber der Rotationsachse (R)
des Sägeblattes zentriert
verspannbar sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist den wesentlichen Vorteil auf, dass beim Schneiden einer Mehrzahl
vom Rohren 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.
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Auch
ist es mit einer derartigen Vorrichtung 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.
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Aus
dem heterogenen Stand der Technik ist eine Vorrichtung gemäß der DE-PS
44 13 915 C2 bekannt, bei der es sich um eine Spannvorrichtung zum zentrischen
Innen- oder Außenspannen
von Werkstücken
auf Werkzeugmaschinen handelt. Hierbei handelt es sich um schon
seit langem allgemein bekannte Niederzugspanner, die auf einem Werkzeugtisch
in Nutenführungen
befestigt sind, wobei die Spannflächen der Niederzugspanner einen
vertikalen Verlauf aufweisen, wobei jeder einzelne Niederzugspanner
als solcher diagonal zum Bearbeitungstisch hin verstellt werden
kann. Mit derartigen Niederzugspannern können jedoch nur rechteckige
Querschnitte festgelegt werden.
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Darüber hinaus
ist ebenfalls aus dem heterogenen Stand der Technik eine so genannte
Schnittteilstück-Transportvorrichtung
für eine
Schneidemaschine gemäß der DE-PS
40 90 853 B4 bekannt, bei der unter anderem auch eine Spannvorrichtung
lediglich für
ein kreiszylindrisches Rohr beschrieben worden ist, bei der die
Verspannung zwischen einer unbeweglichen unteren Diagonalfläche und
einer beweglichen oberen Diagonalfläche stattfindet. Mit dieser
Spannvorrichtung ist jedoch ein Verspannen von mehreren Rohren nicht
möglich.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem weiteren Unteranspruch
sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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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.
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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
mindestens zweier Rohre mittig zwischen die Spannbacken in einen
Klemmbereich,
- – gemeinsame,
gegensinnige Bewegung der Spannbacken in Richtung der Mittelachse,
- – zentriertes
Spannen der Rohre in Bezug zur Mittelachse durch im wesentlichen
gleichzeitige, beidseitige Kontaktierung der Rohre,
- – Öffnungsbewegung
der Spannbacken nach dem Trennvorgang,
- – Nachschieben
der beiden zu trennenden Rohre um einen gewünschten Betrag,
- – erneutes
zentriertes Spannen der Rohre.
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Der
wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht analog
zur Vorrichtung wiederum darin, dass sich die Schnittzeit bei zwei
Rohren gegenüber
dem Stand der Technik verringert, so dass die Verarbeitungskapazität der Vorrichtung
sich insgesamt erhöht.
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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.
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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.
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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,
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 Doppelrohr.
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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.
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Weiters
ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Es
zeigen:
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1 eine
Teilschnittdarstellung einer Spannvorrichtung mit Antriebseinrichtung,
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung der 1 im
Bereich der Spannbacken,
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3 schematische
Darstellung des Zusammenwirkens von Spannvorrichtung und Trenneinrichtung
bei zwei Rohren mit kleinem Durchmesser,
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4 schematische
Darstellung des Zusammenwirkens von Spannvorrichtung und Trenneinrichtung
bei zwei Rohren mit größerem Durchmesser und
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5 schematische
Darstellung einer Spannvorrichtung während des kurzzeitigen Öffnungsvorgangs.
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In
den Zeichnungen wird eine Spannvorrichtung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
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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.
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Durch
die zuvor beschriebene Antriebsvorrichtung können die Spannbacken 15 gemeinsam gegensinnig
zwischen einer Mittelachse M und einer nicht dargestellten maximalen Öffnungsweite
bewegt werden.
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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.
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Ein
Sägeblatt 20 einschließlich einer
Rotationsachse R ist nur andeutungsweise in den nachfolgenden 3 und 4 zu
sehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Selbstverständlich werden
auch die in 2 ebenfalls beispielhaft dargestellten
Rohre C und D auf dieselbe Weise gespannt und zentriert.
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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.