DE1627591C3 - Außenzentriervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Außenzentriervorrichtung zum Montieren und Verschweißen von Werkstücken unterschiedlicher Durchmesser, insbesondere von Rohrteilen, bestehend aus nebeneinanderliegenden zangenartigen, über eine gemeinsame Schwenkachse aufklappbaren Haltegliedern.

Es sind Außenzentriervorrichtungen, die insbesondere im Pipeline-Bau Verwendung finden, bekannt, die aus zwei Hälften geteilter Ringe mit einem Scharnier bestehen, welche die zu zentrierenden Rohre ganz umspannen. Dieses Umspannen läßt sich bei der Montage an engen Baustellen nur sehr schwer bewerkstelligen, da die Ringe weit aufgeklappt werden müssen, um die Rohre darin aufzunehmen bzw. nach dem Heften oder Schweißen wieder daraus zu entfernen. Darüber hinaus sind die bei diesen Vorrichtungen erforderlichen, die Zentrierringe verbindenden Streben beim Schweißen hinderlich und zwar umsomehr, je kleiner der Durchmesser ist für den die Vorrichtung jeweils ausgelegt ist Ein weiterer Nachteil liegt in dem sehr geringen Durchmesserausgleich, der nur im Rahmen der Toleranzen, wie sie bei Rohren gleichen Kalibers auftreten, möglich ist. Das bedeutet, daß zum Verlegen von Rohrleitungssystemen in unterschiedlichen Durchmesserbereichen mehrere, auf verschiedene Durchmesser ausgelegte Vorrichtungen dieser Art notwendig sind. Mit solchen Vorrichtungen ist es ferner nicht möglich, andere Arbeiten als das Zentrieren von geraden Rohrleitungsteilen auszuführen,

d. h. sie eignen sich nicht zum axialen Ausrichten von Abzweigungen oder Rohrbogen.

Des weiteren ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 8 28 226 eine zwingenartige Einspannvorrichtung zum Zusammenhalten von zu verschweißenden Rohrenden bekannt bei der die Druckspindel nahe dem Zwingenschaft liegt und auf einen verschiebbaren Zwingenarm einwirkt, so daß die Zwingenarme mit den Klemmbakken frei nach außen ragen. Bei dieser Vorrichtung werden also die beiden zu verschweißenden Rohre zwischen je zwei prismenartig ausgebildete Klemmbakken gespannt, die sich beide parallel aufeinander zu verstellen und jeweils einzeln gemäß dem Durchmesser der zu spannenden Rohre feststellen lassen. Das axiale Ausrichten von zwei geraden Rohren gleichen oder verschiedenen Durchmessers ist mit einer derartigen Vorrichtung aber nur sehr ungenau möglich, da die Zwingenarme mit ihren prismenartig ausgebildeten Greifbacken einzeln und von Hand über mehrere Spindeln, Führungsstäbe und Gleitführungen verstellt und nach dem Augenmaß aufeinander ausgerichtet werden müssen. Abgesehen davon, daß vor allem kurze Gleitführungen, die bei der bekannten Vorrichtung schon wegen des Gewichtes verwendet werden müssen,

sehr leicht verklemmen und dadurch weitere Ungenauigkeiten beim Ausrichten der beiden Rohre auftreten können, erfordert das Ausrichten der beiden Rohrleitungsteile nicht weniger als zehn Arbeitsgänge. Aufgrund dieses Arbeitsaufwandes und wegen der Ungenauigkeit, die dabei in Kauf genommen werden muß, bietet die Verwendung einer solchen Vorrichtung nicht mehr Vorteile als sie z. B. durch die Verwendung von herkömmlichen Montagehilfen wie z. B. Lineale, Unterlegkeile u.dgl. nur sehr unvollkommen erreicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Außenzentriervorrichtung der eingangs genannten Art konstruktiv möglichst einfach auszubilden, ein selbsttätiges axial genaues Ausrichten von Werkstückteilen unterschiedlichen Durchmessers bei gleichzeitig großen Durchmesserbereichen zu erzielen, eine leichte Zugänglichkeit der Schweißzone der zu verbindenden Werkstückteile sicherzustellen und einen Einsatz an engen Baustellen zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auflagefläche der Halteglieder zum Zentrieren der Werkstücke ais Einhüllende aller Kreise mit den Durchmessern der zu verbindenden Werkstückteile gebildet wird, wobei die Mittelpunkte dieser Kreise auf dem Kreisumfang des Kreises liegt, dessen Radius gleich dem Abstand Zentrierachse-Schwenkachse ist und dessen Mittelpunkt auf der Schwenkachse liegt

Um zu erreichen, daß die Außenzentriervorrichtung für alle im Rohrleitungsbau vorkommenden Zentrierarbeiten eingerichtet werden kann, besteht die Schwenkachse aller zum Zentrieren benötigter Halteglieder aus mehreren Teilen und ist in einem Basiselement geführt

Um die zu verschweißenden Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser in beliebigen Winkeln axial ausrichten zu können, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die im Basiselement geführten Teile der Schwenkachse in verschieden zueinander stehenden Ebenen darin angeordnet

Zum problemlosen Zentrieren von Rohrteilen kleinerer Durchmesser überschneiden sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in geschlossenem Zustand die frei beweglichen Enden der Halteglieder.

Zur Erzielung eines einfachen Aufbaus der Außenzentriervorrichtung nach der Erfindung ist das Antriebselement als Gewindespindel mit gegenläufigen Gewinden ausgebildet die durch die Distanzstücke geschraubt sind. Gleichzeitig wird die Gewindespindel in ihrer Mitte in einem senkrechten Führungsschlitz des Basiselements geführt

Um ein einfaches Einstellen der Vorrichtung zum axialen Ausrichten von Rohren und Abzweigungen in beliebigen Winkeln und von Rohrbogen u. dgl. verschiedener Durchmesser zu ermöglichen, besteht bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das Basiselement aus zwei Teilen, die zwischen den beiden Teilen der Schwenkachse und den entsprechenden Haltegliedern gelenkig miteinander verbunden und um eine Achse gegeneinander verstellbar sind.

Um ein Zentrieren und Verschweißen von zwei Rohrleitungsteilen besonders in engen Rohrgräben zu ermöglichen, ist bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Antriebselement als eine auf die Halteglieder wirkende, im als Hohlkörper gestalteten Basiselement geführte Zentralspindel ausgebildet, auf der Konen angebracht sind, deren Schrägflächen an entsprechenden Schrägflächen von zwischen jeweils zwei nebeneinander angeordneten Haltegliedern anliegen.

Die mit der Erfindung erreichten wesentlichen Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein axial genaues Zentrieren zum Verschweißen von beliebigen Werkstückteilen unterschiedlicher Durchmesser auf Anhieb genau und mit wenigen Arbeitsgängen gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Auflageflächen der Halteglieder zum Zentrieren der Werkstücke stellt, gemeinsam mit der besonderen Art des Antriebs für diese Halteglieder, immer ein exaktes Fluchten der Mittellinien dieser zu verbindenden Werkstücke sicher, woraus sich ergibt daß sich zwei Werkstückteile z. B. auch zum Überlapptschweißen ineinanderschieben lassen. Daraus ergibt sich der weitere Vorteil, daß für Arbeiten an verschiedenen Rohrleitungssystemen mit verschiedenen Durchmesserbereichen nur eine Vorrichtung dieser Art notwendig ist

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Basiselements mit geteilter Schwenkachse für die Halteglieder ermöglicht es darüber hinaus, die Vorrichtung zum geometrisch genauen Ausrichten von rechtwinklig abzweigenden Rohren, von schrägen Abzweigungen, von rechtwinkligen Stutzen oder Schuhstutzen ungleicher Durchmesser sowie zum axialen Ausrichten von geraden Rohren an Rohrbogen zu verwenden.

Weitere Vorteile dieser Vorrichtung nach der Erfindung sind, daß sie an engen Baustellen einsetzbar ist, da die Halteglieder zur Aufnahme der Rohrleitungsteile nur geringfügig geöffnet zu werden brauchen, weil sich Bedienungselemente nur an einer Seite befinden. Wegen der besonderen Anordnung der Halteglieder ist die Schweißzone von allen Seiten ohne Schwierigkeiten zugänglich, so daß in einem Arbeitsgang rundum geschweißt werden kann.

Die Außenzentriervorrichtung nach der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen

F i g. 1 eine Seitenansicht der Außenzentriervorrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt

F i g. 2 eine Vorderansicht der Außenzentriervorrichtung in den Schnitten gemäß den Linien I-I und H-II der Fi&l,

F i g. 3 eine Seitenansicht einer Alternativausführung der Außenzentriervorrichtung nach der Erfindung,

Fi g. 4 einen Schnitt gemäß der Linie HI-HI nach der Fig. 3,

F i g. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Alternativausführung der Außenzentriervorrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt

Fig.6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Fig. 5,

Fig.7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII der Fig. 5.

In einem Basiselement 1, das als im wesentlichen rechteckige Grundplatte gestaltet ist sind mit Abstand voneinander zwei Teile einer Schwenkachse 2 eingelassen, um die die Halteglieder 3 schwenkbar sind und von denen die an den frei beweglichen Enden befindlichen Auflageflächen zum Zentrieren der Rohre als nach außen gewölbte Kurven (Einhüllende) 4 ausgebildet sind. Die Halteglieder 3 sind derart nebeneinander um die im Basiselement 1 gelagerte Schwenkachse 2 angeordnet, daß sich ihre freien Enden überschneiden können.

Um eine optimale Auflagefläche für die Rohrleitungsteile zu erreichen, sind die Halteglieder 3 zweckmä-

ßigerweise paarweise angeordnet Jeweils nebeneinanderliegende Halteglieder 3 werden in fluchtender Richtung gehalten durch zwischen ihren frei beweglichen und ihren in der Schwenkachse gelagerten Enden angebrachte Abstandsbuchsen 5.

Mit Abstand davon und in Höhe des Basiselements 1 sind zwischen den Haltegliedern 3 weitere Distanzstükke 6 angeordnet, die als zwischen den Haltegliedern 3 schwenkbare Muttern ausgebildet sind und von denen jeweils einander gegenüber angeordnete Rechts- und Linksgewinde tragen.

Eine Gewindespindel 7 mit entsprechenden Rechtsund Linksgewindeteilen verläuft durch diese Muttern 6 und ist in ihrer Mitte in einem Führungsschlitz 8 des Basiselements 1 geführt Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung aus zwei um jeweils einen Teil der Schwenkachse 2 schwenkbare Gruppen von Haltegliedern 3 besteht Die Gewindespindeln 7 tragen an ihren Enden Drehgriffe 9.

Zweckmäßig ist noch eine öse oder öffnung 10, an der die Vorrichtung transportiert, gelagert oder beim Zentrieren aufgehängt werden kann.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Durch Betätigen der Handgriffe 9 werden die auf den beiden Seiten des Basiselements 1 herausragenden Halteglieder 3 durch die Gewindespindeln 7 aufeinander zu bewegt Werkstückteile 11, die sich zwischen den Haltegliedern 3 befinden, werden auf diese Weise zwischen ihnen festgehalten und, wenn beide Gruppen von Haltegliedern 3 fest an den zu zentrierenden Rohren 11 anliegen, unabhängig von Durchmesserdifferenzen automatisch in fluchtende Richtung gebracht Die Schweißnaht 12 liegt frei und es kann ohne Absetzen geschweißt werden.

In weiterer Ausarbeitung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, die Anzahl der Halteglieder 3 einer Gruppe zu vergrößern oder mehr als zwei Gruppen von Haltegliedern 3 in einem gemeinsamen Basiselement 1 in gleicher Weise schwenkbar anzuordnen. Auch können die frei beweglichen Enden der Halteglieder 3 magnetisch ausgebildet oder mit Zacken, Riefen oder Gummiauflagen versehen sein.

Darüberhinaus ist es im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich, dem Basiselement 1 eine andere als in der Zeichnung dargestellte Form zu geben. Als Beispiel sei hier die L-Form erwähnt bei der die beiden Gruppen von Haltegliedern 3 um im rechten Winkel zueinander angeordnete Teile ihrer Schwenkachse 2 schwenkbar sind. Dadurch wird die Vorrichtung zum axialen Ausrichten z. B. von rechtwinklig aufeinander treffenden Rohren oder zum Herstellen von T-Stücken gleicher oder unterschiedlicher Durchmesser verwendbar.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigen die Fig.3 und 4. Diese ist sowohl zum Zentrieren von fluchtenden Rohrleitungen als auch z. B. zum axialen Ausrichten von Abzweigungen beliebiger Durchmesser in beliebigen Winkeln oder von Rohrbogen geeignet Bei dieser Vorrichtung besteht das Basiselement 1 aus zwei miteinander verbundenen und gegeneinander beweglichen Teilen. Jedes dieser Teile trägt einen Teil der Schwenkachse 2, in der je eine Gruppe von Haltegliedern 3 schwenkbar gelagert ist Zwischen diesen tragen die beiden Teile des Basiselements 1 entsprechende Elemente, durch die sie miteinander verbunden und gegeneinander bewegt werden können: Die eine Seite des Basiselements läuft in zwei Laschen 13 aus, die zwischen sich einen Schlitz bilden, in den eine Zunge 14 der anderen Seite ragt Eine der Laschen 13 ist als Winkelmesser 15 ausgebildet Ein Bolzen 16 verläuft senkrecht durch das Zentrum des Winkelmessers 15, die Laschen 13 und Zunge 14 und bildet die Achse, um die die beiden Teile des Basiselements 1 schwenkbar und einstellbar sind. Der Winkelmesser 15 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet daß er bei bestimmten, öfter vorkommenden Einstellungen einrastet

Qa es bei einigen vorkommenden Zentrierarbeiten notwendig ist die Halteglieder 3 möglichst weit entfernt von der Schweißstelle 12 angreifen zu lassen, ist es zweckmäßig, die Bohrung für die Achse 16 im Basiselement 1 als Langloch 17 auszubilden, worin die Vorrichtung teleskopartig auseinander gezogen werden kann.

Die Funktion der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform ist folgende: Zunächst wird der gewünschte Winkel, unter der die beiden Werkstückteile ausgerichtet werden sollen, eingestellt Dann werden nacheinander die beiden Werkstückteile 11 zwischen die Halteglieder 3 je eines Teils des Basiselements gespannt, wobei der Nahtspalt von Hand eingestellt wird. Unabhängig von Durchmesserdifferenzen und Art der 'Abzweigung sind auf diese Weise die beiden Rohrleitungsteile axial zueinander ausgerichtet

Im Rahmen des Erfindungsgedankens dieser Ausführungsform ist es auch möglich, das Basiselement 1 zwischen den beiden Gruppen von Haltegliedern 3 in seiner anderen Ebene zu teilen und schwenkbar und teleskopartig ausziehbar zu machen.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß das Verbindungselement der beiden Teile des Basiselements 1 durch ein Kugelgelenk sein kann.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung zeigen die F i g. 5 bis 7. Eine Vorrichtung nach dieser Ausführungsform ist vor allem an engen Baustellen einsetzbar, da sie nur ein Bedienungselement 9 hat, was sich außerhalb der Vorrichtung weit entfernt von der Schweißstelle befindet Außerdem ist das Antriebselement geschützt im als Hohlkörper ausgebildeten Basiselement 1 untergebracht Weitere wesentliche Merkmale sind, daß das Antriebselement als Zentralspindel 70 mit darauf angebrachten Konen 71 und 72 gestaltet ist, von denen der eine fest mit der Zentralspindel verbunden und der andere darauf verschiebbar ist

Eine Gewindehülse 73 ist auf die Zentralspindel 70 geschraubt und liegt mit ihrer Stirnseite an dem auf der Zentralspindel 70 verschiebbaren Konus 72 an, mit dem sie verdrehbar verbunden ist Am entgegengesetzten Ende der Hülse 73 befindet sich der Bedienungsgriff 9.

Die Halteglieder 3 sind über ihre gemeinsame, in einem Vorsprung 100 des Basiselements geführten Schwenkachse 2 hinaus verlängert und werden an diesen Enden in fluchtende Richtung gehalten durch Distanzstücke mit Schrägflächen 60, die durch entsprechende öffnungen in das Basiselement 1 hineinragen und an den Konen 71 und 72 anliegen.

Zweckmäßigerweise ist im Basiselement auf der Zentralspindel 70 noch ein Führungselement 74 angebracht

Die Funktion der Vorrichtung nach dieser Ausführungsform ist folgende: Wenn die beiden Werkstückteile 11 zwischen den Haltegliedern 3 liegen, wird der Bedienungshebel 9 betätigt wodurch die Zentralspindel 70 mit dem Konus 71 in die Gewindehülse 73 gezogen wird, die gleichzeitig den Konus 72 auf den Konus 71 zu bewegt. Hierdurch werden die Halteglieder 3, die mit ihren Schrägflächen 60 an den Konen 71 und 72

anliegen, in der Art eines Differentialgetriebes gleichzeitig oder wechselseitig um ihre Schwenkachse 2 bewegt und legen sich dementsprechend an die beiden Werkstückteile 11 an, die unabhängig von Durchmesserdifferenzen zueinander zentriert werden.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens können die Spindeln 7 und 70 auch als entsprechend wirkende Hydraulik- oder Preßlufteinheiten ausgebildet sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Außenzentriervorrichtung zum Montieren und Verschweißen von Werkstücken unterschiedlicher Durchmesser, insbesondere von Rohrteilen, bestehend aus nebeneinanderliegenden zangenartigen, über eine gemeinsame Schwenkachse aufklappbaren Haltegliedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der Halteglieder zum Zentrieren der Werkstücke als Einhüllende aller Kreise mit den Durchmessern der zu verbindenden Werkstückteile gebildet wird, wobei die Mittelpunkte dieser Kreise auf dem Kreisumfang des Kreises liegt, dessen Radius gleich dem Abstand Zentrierachse-Schwenkachse ist und dessen Mittelpunkt auf der Schwenkachse (2) liegt

2. Außenzentriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (2) aller zum Zentrieren benötigter Halteglieder (3) aus mehreren Teilen besteht und in einem Basiselement

(1) geführt ist

3. Außenzentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Basiselement (1) geführten Teile der Schwenkachse

(2) in verschieden zueinander stehenden Ebenen angeordnet sind.

4. Außenzentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die frei beweglichen Enden der Halteglieder (3) sich in geschlossenem Zustand überschneiden.

5. Außenzentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die frei beweglichen Enden der Halteglieder (3) magnetisch ausgebildet oder mit Zacken, Riefen oder Gummiauflagen versehen sind.

6. Außenzentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die um jeweils einen Teil der Schwenkachse (2) angeordneten Halteglieder (3) in gleichmäßigem Abstand voneinander und in fluchtender Richtung zueinander durch entsprechende, zwischen ihnen angeordnete Abstandsbuchsen (5) und Distanzstücke (6) gehalten sind.

7. Außenzentriervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (6) gleichzeitig als Übertragungselemente ausgebildet sind, die die Bewegung des Antriebselements auf die Halteglieder (3) gleichmäßig übertragen.

8. Außenzentriervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß das Antriebselement als Gewindespindel (7) mit gegenläufigen Gewinden ausgebildet ist, die durch die Distanzstücke (6) geschraubt sind, und daß die Gewindespindel (7) in ihrer Mitte in einem senkrechten Führungsschlitz (8) des Basiselements (1) geführt ist

9. Außenzentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Basiselement (1) aus zwei Teilen besteht, die zwischen den beiden Teilen der Schwenkachse (2) und den entsprechenden Haltegliedern (3) gelenkig miteinander verbunden und um eine Achse (16) gegeneinander verstellbar sind.

10. Außenzentriervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Achse (16) ein arretierbarer Winkelmesser (15) angeordnet ist.

11. Außenzentriervorrichtung nach den Ansprü-

chen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (16) in einem Langloch (17) des Basiselements (1) geführt ist . -

12. Außenzentriervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß das Antriebselement als eine auf die Halteglieder (3) wirkende, im als Hohlkörper gestalteten Basiselement (1) geführte Zentralspindel (70) ausgebildet ist, auf der Konen (71, 72) angebracht sind, deren Schrägflächen an entsprechenden Schrägflächen (60) von zwischen jeweils zwei nebeneinander angeordneten Haltegliedern (3) anliegen.