-
Die
Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung für Rohre aus Metall nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Es
sind Trennvorrichtungen bekannt, bei denen an einem schwenkbaren
Arm ein Schneidrad frei drehbar gelagert ist. Zum Trennvorgang wird
der Arm so weit geschwenkt, daß das
Schneidrad am Rohr anliegt. Es wird drehbar angetrieben, wobei das
Schneidrad gegen das drehende Rohr gedrückt wird. Solange die Rohre
aus weichem Material und/oder aus entsprechend kleinem Durchmesser
bestehen, lassen sich die Rohre einwandfrei durchtrennen. Sobald
die Rohre jedoch aus zäherem
Material, wie zum Beispiel nichtrostendem Stahl, bestehen, insbesondere
auch aus einem größeren Durchmesser
bei geringer Wanddicke, läßt sich
ein sauberer Schnitt rechtwinklig zur Achse des Rohres nicht mehr
erreichen. Insbesondere wird das Schneidrad innerhalb kürzester
Zeit verschlissen.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Trennvorrichtung
so auszubilden, daß mit
ihr auch Rohre aus zähem
Material und/oder größerem Durchmesser
und/oder geringer Wanddicke sauber abgetrennt werden können.
-
Diese
Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Trennvorrichtung
erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung
steht der Schneidkörper
des Schneidrades radial nur wenig vor. Das Verhältnis der axialen zur radialen
Breite des Schneidkörpers
liegt im Bereich zwischen etwa 1:2 bis etwa 1:4. Bezogen auf das
Verhältnis
des Außendurchmessers
des Grundkörpers
zum Durchmesser der Schneidkante ergibt sich dadurch ein Schneidrad,
das auch zähe
Materialien, insbesondere nichtrostenden Stahl, einwandfrei durchtrennen
kann. Dabei kann das Stahlrohr einen großen Außendurchmesser bei geringer
Wanddicke aufweisen.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
-
Die
Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen
-
1 eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung
in Seitenansicht,
-
2 im Axialschnitt ein Schneidrad
der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung
gemäß 1.
-
Mit
der Vorrichtung lassen sich Rohre aus zähem Material, insbesondere
aus nichtrostendem Stahl, einwandfrei rechtwinklig zu ihrer Längsachse
trennen. In 1 ist eine
bevorzugte Ausführungsform
dargestellt, bei der die Vorrichtung Teil einer Universalmaschine
ist, mit der außer
einem Trennvorgang auch ein Gewindeschneidvorgang sowie ein Innenentgraten
des Rohres möglich
ist. Diese Universalmaschine hat einen Antriebsmotor 1 in
Form eines Elektromotors, der vorteilhaft als polumschaltbarer Drehstrommotor
ausgebildet ist. Der Antriebsmotor 1 wird axial von einer
buchsenförmigen
Aufnahme für
die zu bearbeitenden Rohre durchsetzt. An einem Ende ragt aus ei nem
Gehäuse 2 des
Antriebsmotors 1 ein Spannkopf 3, in dem das Rohr eingespannt
werden kann. Am anderen Ende steht über das Motorgehäuse 2 ein
weiterer Spannkopf 4 vor, mit dem das Rohr ebenfalls eingespannt
wird. Die beiden Spannköpfe 3, 4 werden
durch den Motor 1 um ihre Achse drehbar angetrieben. Das
in den Spannköpfen 3, 4 eingespannte
Rohr dreht dementsprechend um seine Achse. An beiden Seiten des
Antriebsmotors 1 ist jeweils eine Führung 5 befestigt,
von denen in 1 nur die
eine Führung
erkennbar ist. Die andere Führung
liegt auf gleicher Höhe,
jedoch in der Zeichenebene nach hinten versetzt an der anderen Seite
des Motorgehäuses 2.
Beide Führungen 5 sind
vorteilhaft als Führungsstangen
oder Führungsrohre
ausgebildet, auf denen ein Halter 6 verschiebbar gelagert
ist. Er hat zwei Lagerbuchsen 7, die auf den Führungen 5 sitzen
und durch einen quer zu ihnen verlaufenden Querträger miteinander
verbunden sind. Zumindest die eine Lagerbuchse 7 ist mit
einer Klemmeinrichtung 8 versehen, mit der der Halter 6 in
der jeweiligen Lage auf den Führungen 5 festgeklemmt
werden kann. Die Klemmeinrichtung 8 hat vorteilhaft eine
Klemmschraube 9, die an ihrem freien Ende einen Griff 10 aufweist,
mit dem sie sich einfach verdrehen läßt, um den Halter 6 auf
den Führungen 5 festzuklemmen
oder von ihnen zu lösen.
Durch die Klemmeinrichtung 8 ist sichergestellt, daß die Trennvorrichtung 11 während des
Rohrtrennvorganges einwandfrei lagegesichert ist. In Verbindung
mit der noch zu beschreibenden Ausbildung der Trennvorrichtung 11 wird
dadurch erreicht, daß die
Rohre einwandfrei senkrecht zu ihrer Achse durchtrennt werden.
-
Die
beiden Führungen 5 sind
mit ihrem einen Ende in jeweils einer Aufnahme 12 an jeweils
einer Seite des Motorgehäuses 2 vorgesehen.
Die Führungen 5 sind
frei auskragend, können
aber auch mit Abstand von den Aufnahmen 12 abgestützt sein.
-
Im
Arbeitsbereich unterhalb der Trennvorrichtung 11 befindet
sich eine Auffangwanne 13 für Späne, Öl, Schmiermittel und dergleichen.
Die Auffangwanne 13 sitzt auf zwei mit Abstand nebeneinander
liegenden Führungen 14,
die vorzugsweise durch Stangen oder Rohre gebildet werden. Die Führungen 14 sind
im Bereich unterhalb der Führungen 5 vorgesehen
und fest mit dem Antriebsmotor 1 bzw. seinem Gehäuse 2 verbunden.
Die Auffangwanne 13 übergreift
die Führungen 14 mit
U-förmigen
Profilteilen 15, die längs
zweier einander gegenüberliegenden
Rändern
der Auffangwanne 13 vorgesehen sind. Sie kann darum bei
Bedarf einfach von den Führungen 14 abgenommen
werden, um die in der Auffangwanne 13 befindlichen Späne, Kühlmittelreste
und dergleichen zu entsorgen.
-
Auf
der einen Führung 5 kann
ein Rohrinnenentgrater 16 gelagert sein, der vorteilhaft
längs dieser Führung verschiebbar
und festklemmbar ist. Der Rohrinnenentgrater 16 hat eine
Entgratklinge 17, die trapezförmigen Umriß aufweist und mit zwei spitzwinklig
zueinander liegenden Schneidkanten 18, 19 versehen
ist. Mit ihnen wird in bekannter Weise das bearbeitete bzw. abgetrennte
Rohr innenseitig entgratet. Die Entgratklinge 17 ist am
freien Ende eines stangenförmigen
Trägers 20 befestigt,
der durch einen buchsenförmigen Halter 21 ragt.
Er sitzt auf einer im wesentlichen L-förmigen Stütze 22, die an einem
auf der Führung 5 gelagerten
Führungsstück 23 befestigt
oder einstückig
mit ihr ausgebildet ist.
-
Die
Trennvorrichtung 11 ist im Bereich zwischen dem Spannkopf 4 und
dem Rohrinnenentgrater 16 vorgesehen. Zwischen der Trennvorrichtung 11 und
dem Rohrinnenentgrater 16 kann ein Gewindeschneidkopf eingesetzt
werden, so daß das
Rohr auch mit einem Außengewinde
versehen werden kann.
-
Die
Trennvorrichtung 11 hat einen Arm 24, der am unteren
Ende um eine horizontale Achse 25 schwenkbar zwischen zwei
Laschen 26, 27 gelagert ist. Sie sind Teil eines
buchsenförmigen
Führungsstückes 28,
das auf der einen Führung 5 verschiebbar
und Teil des Halters 6 ist. Die beiden Laschen 26, 27 sind
vorteilhaft einstückig
mit dem Führungsstück 28 ausgebildet.
Die Laschen 26, 27 haben vorteilhaft ebene, einander
zugewandte Innenflächen 29, 30,
an denen der Arm 24 mit entsprechenden ebenen Gegenflächen 31, 32 anliegt.
Dadurch wird der Arm 24 während des Trennvorganges, bei
dem er um die Achse 25 geschwenkt wird, einwandfrei seitlich
geführt,
so daß der
Arm 24 seitlich nicht ausweichen kann. Dadurch wird ein
zuverlässiger Schnitt
senkrecht zur Achse des Rohres gewährleistet.
-
Mit
Abstand von der Schwenkachse 25 ist am Arm 24 ein
Schneidrad 33 frei drehbar gelagert. Es liegt zwischen
zwei quer vom Arm 24 abstehenden laschenförmigen Haltern 34, 35,
in denen die Enden der das Schneidrad 33 tragenden Achse 36 befestigt
sind. Der Abstand der parallel zueinander liegenden Halter 34, 35 entspricht
der Breite des Schneidrades 33, das dadurch axial einwandfrei
auf der Achse 36 gesichert ist. In Verbindung mit der seitlichen
Führung
des Armes 24 an den Laschen 26, 27 trägt die Seitenführung des Schneidrades 33 zum
sauberen senkrechten Trennschnitt des Rohres bei.
-
Der
Arm 24 ist an der von der Schwenkachse 25 abgewandten
Seite des Schneidrades 33 mit Stützrollen 37 bis 39 versehen,
die gleichachsig mit geringem Abstand nebeneinander auf einer Achse 40 frei
drehbar gelagert sind. Sie ist in einem Halter 41 befestigt,
der in Längsrichtung
des Armes 24 relativ zum Schneidrad 33 verstellbar
ist. Der Halter 41 ist am unteren Ende einer Gewindespindel 42 vorgesehen,
die am oberen Ende eine Handhabe 43 zum Drehen der Gewindespindel
aufweist. Die Gewindespindel 42 ist in einer Spindelmutter 44 gehalten,
die fest mit dem Arm 24 verbunden, vorzugsweise einstückig mit
ihm ausgebildet ist. Je nach Außendurchmesser
des abzutrennenden Rohres läßt sich
somit der Abstand zwischen dem Schneidrad 33 und den Stützrollen 37 bis 39 stufenlos
einstellen.
-
Die
mittlere Stützrolle 38 ist
schmaler als die beiden benachbarten Stützrollen 37, 39,
die ihrerseits gleich breit sind. Die mittlere Stützrolle 38 weist
in halber Mitte eine Markierung 45 auf, die vorzugsweise
als Umfangslinie auf der mittleren Stützrolle 38 vorgesehen
ist und in einer Ebene 46 mit einer Schneidkante 47 des
Schneidrades 33 liegt. Mit Hilfe der Markierung 45 kann
die Trennvorrichtung 11 sehr genau an der Stelle positioniert
werden, an der das Rohr abgetrennt werden soll. Die Stützrollen 37 bis 39 weisen
eine wirksame Stützbreite
auf, die größer ist
als die axiale Breite (2)
des Schneidrades 33. Dadurch wird eine optimale Abstützung während des
Trennvorganges erreicht.
-
Wenn
das Rohr in den Spannköpfen 3, 4 eingespannt
ist, wird die Trennvorrichtung 11 längs der Führungen 5 in die Position
verschoben, in der der Trennschnitt am Rohr erfolgen soll. Mit der
Handhabe 43 wird die Gewindespindel 42 so gedreht,
daß das
Schneidrad 33 und die Stützrollen 37 bis 39 in
ausreichendem Abstand am Rohr zur Anlage kommen. Der Halter 41 der
Stützrollen 37 bis 39 wird
zunächst
weiter vom Schneidrad 33 entfernt, als für den Schneidvorgang
notwendig ist. Dadurch kann der Arm 24 um die Achse 25 so
in Richtung auf das eingespannte Rohr geschwenkt werden, daß zunächst nur
die Stützrollen 37 bis 39 am
Rohr zur Anlage kommen. Mit der Markierung 45 der mittleren
Stützrolle 38 wird
die Trenneinrichtung 11 in die exakte Position für den Trennschnitt
längs der
Führungen 5 verschoben.
Sobald die gewünschte
Position erreicht ist, wird der Halter 6 mit der Klemmeinrichtung 8 auf
den Führungen 5 festgeklemmt.
-
Nunmehr
kann durch Drehen der Gewindespindel 42 der Abstand zwischen
dem Schneidrad 33 und den Stützrollen 37 bis 39 an
den Außendurchmesser
des Rohres angepaßt
werden. Die im Durchmesser gleich großen Stützrollen 37 bis 39 gewährleisten
eine einwandfreie Abstützung
während
des Trennvorganges. Mit der Handhabe 43 läßt sich
der Arm 24 zuverlässig
um die Achse 25 in Richtung auf das Rohr schwenken und
während
des Trennvorganges der erforderliche Druck aufbringen. Der Antriebsmotor 1 ist
ausreichend stark, um das eingespannte Rohr gegen den Anpreßdruck zuverlässig zu
drehen, so daß das
Schneidrad 33 das Rohr einwandfrei senkrecht zu seiner
Achse durchtrennen kann.
-
Das
Schneidrad 33 hat, wie 2 zeigt,
einen buchsenförmigen
Grundkörper 48,
der auf der Achse 36 frei drehbar sitzt. Der Grundkörper 48 hat
ebene, jeweils in einer radialen Ebene liegende Stirnseiten 49, 50,
mit denen das Schneidrad 33 an den Haltern 34, 35 flächig anliegt.
In halber axialer Länge
steht vom Grundkörper 48 ein
ringscheibenförmiger
Schneidkörper 51 radial
ab, dessen äußerer Rand
die Schneidkante 47 bildet.
-
Die
Wanddicke des Grundkörpers 48 nimmt
von den beiden Stirnseiten 49, 50 aus in Richtung
auf den Schneidkörper 51 stetig
zu. Dementsprechend liegt die äußere Mantelfläche 52 des
Grundkörpers 48 auf
jeweils einem Kegelmantel. Aufgrund der in Richtung auf die halbe
Länge des
Grundkörpers 48 zunehmenden Wandstärke s hat
das Schneidrad 33 eine hohe Festigkeit, so daß mit ihm
Rohre aus Stahl mit großen
Durchmessern einwandfrei abgetrennt werden können, ohne daß die Gefahr
besteht, daß das
Schneidrad 33 frühzeitig
verschleißt
oder gar beschädigt
wird. Infolge der Zunahme der Wandstärke s des Grundkörpers 48 von den
Stirnseiten 49, 50 aus bis in Höhe des Schneidkörpers 51 ergibt
sich ein optimales Verhältnis
zwischen der Wandstärke
s und dem Durchmesser b der Schneidkante 47. Im Bereich
der Stirnseiten 49, 50 liegt das Verhältnis der
Wandstärke
s zum Durchmesser b der Schneidkante 47 im Bereich von
etwa 1:11. Aufgrund der Dickenzunahme nimmt dieses Verhältnis bis
in Höhe
des Schneidkörpers 51 auf
etwa 1:4 ab. Die Zunahme der Wandstärke s des Grundkörpers 48 kann
somit in Abhängigkeit
vom Einsatzfall des Schneidrades 33 gewählt werden. Um den gewünschten
einwandfreien Trennvorgang zu ermöglichen, liegt das Verhältnis der Wandstärke s zum
Durchmesser b der Schneidkante 47 zwischen etwa 1:8 bis
etwa 1:12. Das Verhältnis
s zu b kann bis zum Schneidkörper 51 zwischen
etwa 1:3 bis etwa 1:5,5 liegen. In diesem Bereich ist der Grundkörper 48 ausreichend
dick, um die beim Abtrennen von Stahlrohren auftretenden Kräfte zuverlässig aufnehmen
zu können.
Dabei steht der Schneidkörper 51 mit
einer verhältnismäßig geringen
radialen Breite c über die
Mantelfläche 52 des
Grundkörpers 48 vor.
Die Zunahme der Wandstärke
s des Grundkörpers 48 erfolgt
bei einer axialen Länge
e des Grundkörpers 48.
Setzt man die Wandstärke
s in das Verhältnis
zur axialen Länge e
des Grundkörpers 48,
so liegt dieses Verhältnis
im Bereich der Stirnseiten 49, 50 bei etwa 1:6.
Am Übergang der
Mantelfläche 52 des
Grundkörpers 48 in
den Schneidkörper 51 liegt
dieses Verhältnis
s zu e bei etwa 1:2,5. Das Verhältnis
der Wandstärke
s zur axialen Länge
e des Grundkörpers 48 kann,
gemessen an den Stirnseiten 49, 50, im Bereich
zwischen etwa 1:5 bis etwa 1:7 liegen. Dieses Verhältnis s
zu e kann im Bereich des Schneidkörpers 51 bei etwa
1:2 bis etwa 1:4 liegen. Der Grundkörper 48 hat dadurch
verhältnismäßig geringe axiale
Abmessungen bei optimaler Verteilung der Wanddicke s. In Verbindung
mit dem angegebenen Verhältnis
s zu b ergibt sich ein Schneidrad 33, das die beim Abtrennvorgang
auftretenden Kräfte
hervorragend übertragen
und aufnehmen kann.
-
Hierzu
trägt bei,
daß die
radiale Breite c, bezogen auf den Außendurchmesser f des Grundkörpers 48, im
Bereich der Stirnseiten 49, 50 zwischen etwa 1:3,5
bis 1:6 und im Bereich des Schneidkörpers 51 zwischen etwa
1:7 bis 1:10 liegen kann. Der Schneidenkörper 51 hat eine radiale
Breite c, die in bezug auf den Außendurchmesser f des Grundkörpers 48 verhältnismäßig gering
ist. Im Bereich der Stirnseiten 49, 50 liegt das
Verhältnis
der radialen Breite c des Schneidkörpers 51 zum Außendurchmesser
f des Grundkörpers 48 im
dargestellten Ausführungsbeispiel
bei etwa 1:4,5. Am Übergang
der Mantelfläche 52 in
den Schneidkörper 51 liegt dieses
Verhältnis
c zu f bei etwa 1:18.
-
Damit
der Schneidkörper 51 nicht
zu breit ist, was Probleme beim Durchtrennen der harten Stahlrohre mit
sich bringen würde,
liegt das Verhältnis
der axialen Breite d zur radialen Breite c des Schneidkörpers 51 im Bereich
zwischen etwa 1:3,5 bis 1:6. Vorteilhaft liegt dieser Bereich zwischen
etwa 1:7 bis 1:10. Der Schneidkörper 51 hat
ein optimales Verhältnis
zwischen seiner Dicke d und seiner radialen Breite c. Dieses Verhältnis d
zu c liegt beim Ausführungsbeispiel
im Bereich von etwa 1:3.
-
Eine
optimale Kraftaufnahme ist gewährleistet,
wenn der Außendurchmesser
f des Grundkörpers 48 im
Verhältnis
zum Durchmesser b der Schneidkante 47 im Bereich der Stirnseiten 49, 50 im
Bereich zwischen etwa 1:1,15 bis etwa 1:2,5 und im Bereich des Schneidkörpers 51 bei
etwa 1:4 bis etwa 1:1,5 liegt. Im Bereich der Stirnseiten 49, 50 liegt
im Ausführungsbeispiel
das Verhältnis
zwischen dem Außendurchmesser
f des Grundkörpers 48 zum
Außendurchmesser
b der Schneidkante 47 bei etwa 1:2. Am Übergang der Mantelfläche 52 in
die Seitenfläche
des Schneidkörpers 51 liegt
dieses Verhältnis
f zu b bei etwa 1:1,1.
-
Die
beschriebenen Abmessungsverhältnisse
des Schneidrades 33 ermöglichen
es, Rohre aus zähem Material,
insbesondere aus nichtrostendem Stahl, mit großem Durchmesser und geringer
Wandstärke
zuverlässig
abzutrennen. Der Schneidkörper 51 wird
hierbei trotz der aufzubringenden hohen Druckkraft während des
Abtrennvorganges nicht unzulässig
verformt, so daß das
Schneidrad 33 eine lange Einsatzdauer hat.
-
Im
Ausführungsbeispiel
hat die Schneidkante 47 einen Durchmesser b von 32 mm,
wobei die radiale Breite c des Schneidkörpers 51 3,5 mm beträgt. Die
Dicke d des Schneidkörpers 51 liegt
bei 1,2 mm. Das Schneidrad 33 hat die axiale Länge e von
19 mm und einen Innendurchmesser a von 9 mm. Im Bereich der Stirnseiten 49, 50 liegt
die Wandstärke
s des Grundkörpers 48 bei
3,0 mm. Diese Wandstärke
s nimmt in Richtung auf den Schneidkörper 51 zu. In seinem
Bereich beträgt
die maximale Wandstärke
s 8 mm. Der Außendurchmesser
f des Grundkörpers 48 im
Bereich der Stirnseiten 49, 50 beträgt im dargestellten
Ausführungsbeispiel
16 mm und in Höhe
des Schneidkörpers 51 30
mm.
-
Mit
dem Schneidrad 33 können
dünnwandige
nichtrostende Stahlrohre mit großen Durchmessern einwandfrei
durchgetrennt werden. In der folgenden Tabelle sind die Außendurchmesser
der abzutrennenden nicht rostenden Stahlrohre und die zugehörigen Wanddicken
in mm angegeben. In der letzten Spalte dieser Tabelle ist das Verhältnis des
Außendurchmessers
(erste Spalte) zur Wanddicke (zweite Spalte) angegeben.
-
-
Die
Tabelle zeigt, daß das
Verhältnis
von Außendurchmesser
zur Wanddicke der zu trennenden nichtrostenden Stahlrohre zwischen
18 und 54 liegt.
-
Die
beschriebene Trennvorrichtung muß nicht Bestandteil der in 1 dargestellten Universalmaschine
sein. Die Trennvorrichtung 11 kann zusammen mit dem Antrieb 1 und
wenigstens einem Spannkopf 3, 4 eine gesonderte
Baueinheit sein, mit der die Rohre lediglich abgetrennt werden.
