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Die
Erfindung betrifft ein Stützvorrichtung
für ein
Profil mit einem Rhönrad,
das an dem entlang einer horizontalen Profilachse einer Bearbeitungsmaschine
ausgerichteten Profil anbringbar ist, und mit einem Unterbau, auf
dem das Rhönrad
um die Profilachse rotierbar gelagert ist.
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Profile
sind langgestreckte, im Wesentlichen durch Extrusion oder durch
Walzen endlos hergestellte Körper
aus Metall, Kunststoff, einem hybriden Werkstoff oder aus mehreren
verschiedenen Werkstoffen mit entlang ihrer Längsachse gleich bleibendem
Querschnitt. Geometrisch einfache Profile werden beispielsweise
nach ihrer Form als U-, V-, T-, H- oder Doppel-T- oder Vierkantprofile,
Profile mit geschlossenem Querschnitt allgemein als Rohre bezeichnet.
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Profile
werden als Halbzeuge eingesetzt und hierzu mit unterschiedlichsten
Körpern
(beispielsweise mit anderen Profilen) verbunden. Die Durchstoßflächen der
beteiligten Profile und Körper
als Anschlussflächen
der Verbindungen weisen – insbesondere
bei Beteiligung sphärischer
Profile und Körper – komplexe
Formen auf, die zuvor an den Profilen als Schnittflächen entsprechend
hergestellt und für
die Verbindung vorbereitet werden müssen. Die Herstellung und Vorbereitung
solcher Schnittflächen
an runden Rohrquerschnitten erfolgt beispielsweise im Gerüst- und
Stahlbau zur Herstellung von Ölbohrplattformen
oder Dächern,
im Rohrleitungsbau bei der Herstellung von Anlagen zur Öl- und Gasförderung und
in der petrochemischen Industrie sowie im Behälterbau zunehmend automatisiert
mit spezialisierten Rohrbrennschneidmaschinen, wie sie beispielsweise
aus dem Programm der Anmelderin allgemein bekannt sind.
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Zur
Bearbeitung in einer solchen Rohrbrennschneidmaschine wird ein Profil
mit seiner Längsachse
entlang der Profilachse der Profilbrennschneidmaschine ausgerichtet,
gemäß einem
allgemein bekannten Verfahren auf einer oder – je nach Art, Metergewicht
und Länge
des Profils – mehreren
Stützvorrichtungen
abgestützt
und in einem Spannfutter gespannt. Durch Rotieren des Spannfutters
(und des eingespannten Profils) um die Profilachse, Zustellen und
Pendeln des Schneidkopfes entlang der Rohrachse sowie Rotation des
Schneidkopfes wird der Schnitt sukzessive automatisch ausgeführt.
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Die
bekannten Rohrbrennschneidmaschinen ermöglichen hierbei das Schneiden
von Rund- und Vierkantrohren
mit Durchmessern von 5 bis 250 cm und Wandstärken von 3 bis 90 mm in Längen von
10 cm bis zu 20 m. Verarbeitet werden Rohrgewichte bis zu 50 t.
Die bekannte Technik erlaubt prinzipiell auch einen Einsatz mit
größeren Geometrien.
Beim Brennschneiden wird das Werkstück lokal auf die Zündtemperatur
seines Werkstoffs erhitzt und im Sauerstoffstrom verbrannt. Ein
Gasstrom treibt die Oxide und Schlacken des Werkstoffs aus der entstehenden Schneidfuge.
Hierbei kommen verschiedene thermische Trennverfahren zum Einsatz,
wie zum Beispiel das Brennschneiden mit einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme,
mit Laser und das Plasmaschneiden sowie auch die Wasserstrahlschneidtechnik.
Durch Anstellen des Schneidkopfes gegen die Profilachse können schräge Schnittflächen mit
Winkeln bis zu 70 ° zur
Oberfläche
realisiert und insbesondere Schweißfasen für die Verbindung vorbereitet
werden.
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Stützvorrichtungen
sind unter anderem aus dem Programm der Anmelderin als so genannte „Behälterdrehvorrichtungen" („motorized
roller beds") bekannt.
Diese bekannten Stützvorrichtungen
werden allgemein zum schweiß-
und bearbeitungsgerechten Positionieren von zylindrischen Rohrprofilen eingesetzt.
Jede Stützvorrichtung
weist hierzu zwei Stützrollen
auf und wird für
den Einsatz mit einer Bearbeitungsvorrichtung derart ausgerichtet,
dass die Rollenachsen der Stützrollen
in vertikaler Richtung unterhalb und zu beiden Seiten der Profilachse
der Bearbeitungsvorrichtung sowie parallel zu dieser verlaufen.
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Für die Verwendung
mit Profilen unterschiedlicher Durchmesser kann der horizontale
Abstand der Stützrollen
auf der Stützvorrichtung
vergrößert oder
verringert werden. Die bekannten Stützvorrichtungen stehen für Stützlasten
bis zu 40, für
Sonderanwendungen auch bis zu 250 to und für Profile mit Durchmessern
zwischen 80 mm und 4 m zur Verfügung
und sind für
Drehgeschwindigkeiten von etwa 5 cm bis zu 2 m/min ausgelegt. Andere
als zylindrische – insbesondere
rechteckige – Profile
können
auf diesen bekannten Stützvorrichtungen
prinzipbedingt nicht rotierbar abgestützt werden.
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Eine
Stützvorrichtung
der eingangs genannten Art ist aus dem Behälterbau, insbesondere für kleinere
Tanklastwagen bekannt. Diese Behälter
weisen typischer Weise eine in etwa rechteckigen Querschnitt auf
und werden für
die Bearbeitung mit einem oder mehreren „Rhönrädern", also kreisringförmigen Reifen versehen, um
sie so auf den bekannten Behälterdrehvorrichtungen
rotierbar lagern zu können.
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Diese
bekannten Rhönräder sind
zweiteilig ausgeführt:
Der Behälter
wird zunächst
in ein Unterteil eingelegt, anschließend wird das Oberteil aufgesetzt
und mit dem Unterteil fest verbunden. Ober- und Unterteil sind hierbei
jeweils für
konkrete Behältermaße ausgelegt.
Für abweichende
Maße werden gegebenen
Falls weitere Rhönräder vorgehalten oder
bei Bedarf gefertigt.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, andere als zylindrische Profile
mit variablen Maßen rotierbar
abzustützen.
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Lösung
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Ausgehend
von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen,
dass die Stützvorrichtung
an einem Tragring des Rhönrads schwenkbar
gelagerte Spannarme aufweist, wobei das Rhönrad durch im Wesentlichen
radial auf die Profilachse gerichtetes Schwenken der Spannarme an
dem Profil anbringbar ist
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Durch
die Verwendung mehrerer insbesondere gleichmäßig – aus einer maximalen Öffnungsstellung
im Grenzfall bis in eine minimale Schließstellung – auf die Profilachse schwenkbarer
Spannarme ist die erfindungsgemäße Stützvorrichtung
für die
Lagerung aller Profilquerschnitte und -maße nutzbar, deren Abmaße den offenen
Durchmesser in der maximalen Öffnungsstellung
nicht über-
und in der minimalen Schließstellung
nicht unterschreiten.
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Weist
das Rhönrad
einer erfindungsgemäßen Stützvorrichtung
einen geschlossenen Tragring auf, dann wird das Profil entlang der
Profilachse in das Rhönrad
geführt.
Alternativ ist auch ein quer zu der Profilachse in zwei Halbkreise
geteilter Tragring realisierbar, so dass das Profil – wie im
bekannten Stand der Technik – zunächst auf
eine untere Hälfte aufgelegt
und anschließend
der Tragring durch Hinzufügen
der oberen Hälfte
geschlossen wird.
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Jeder
der Spannarme einer erfindungsgemäßen Stützvorrichtung kann mittels
jeweils eines an dem Tragring abgestützten Stellelements im Wesentlichen
radial auf die Profilachse gerichtet schwenkbar sein. Die Stellelemente
können
hierzu beispielsweise als Spindeltrieb ausgeführt oder auch hydraulisch oder
pneumatisch betrieben werden. Alternativ ist auch – insbesondere
für kleinere
Profilquerschnitte – ein
motorischer Antrieb der Spannarme unmittelbar an deren Lagerung
am Tragring denkbar. Bei großen Profilquerschnitten
ist aber zur Vermeidung entsprechend hoher Stützmomente der Einsatz separater Stellelemente
bevorzugt.
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Eine
erfindungsgemäße Stützvorrichtung kann
mehrere für
jedes Stellelement wählbare
Stützstellen
an dem Tragring aufweisen. So kann einerseits das Stellelement für unterschiedliche
Geometrien und Maße
eines abzustützenden
Profils jeweils so angeordnet werden, dass sich für den jeweiligen
Fall eine günstige
Kraftrichtung für
das Stellelement ergibt. Andererseits kann die erforderliche Länge des Stellelements – insbesondere
bei Belastung auf Druck – reduziert
werden.
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Vorzugsweise
weist eine solche erfindungsgemäße Stützvorrichtung
zwei für
jedes Stellelement wählbare
Stützstellen
auf, wobei das Stellelement im Betrieb, wenn es an der ersten Stützstelle
abgestützt ist,
auf Druck und wenn es an der zweiten Stützstelle abgestützt ist,
auf Zug belastet wird. Wird ein Stellelement an der ersten Stützstelle
abgestützt,
dann liegt es von der Profilachse aus gesehen zwischen Spannarm
und Tragring. So steht der gesamte Zwischenraum zwischen den Spannarmen
für den
Profilquerschnitt zur Verfügung.
Wird das Stellelement an der zweiten Stützstelle abgestützt, so
verläuft
es zumindest teilweise zwischen den Spannarmen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Spannarme einer erfindungsgemäßen Stützvorrichtung in einer zu der
Profilachse senkrechten Spannebene schwenkbar gelagert. Der Tragring
wird so ausschließlich
in der Spannebene auf Druck oder Zug belastet. Alternativ können die
Spannarme auch in jeweils einer durch die Profilachse verlaufenden Spannebene
schwenkbar gelagert sein. Der Tragring muss dann zusätzlich zur
Aufnahme der durch das Spannen des Profils entstehenden tangentialen Drehmomente
ausgelegt werden.
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Besonders
bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Stützvorrichtung an den Spannarmen
in der Spannebene schwenkbar angeordnete Lagerelemente auf, auf
denen das Profil lagerbar ist. Die Ausrichtung des Lagerelements
kann so besonders einfach an die Bedürfnisse des zu lagernden Profils
angepasst werden.
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Diese
Lagerelemente sind in einer erfindungsgemäßen Stützvorrichtung vorzugsweise
an den Spannarmen jeweils ungefähr
mittig angeordnet. Bei Verwendung der oben beschriebenen Stellelemente
ist so der Hebelarm für
das Stellelement etwa doppelt so groß wie der Hebelarm des Lagerelements
bezogen auf die Lagerung des Spannarms. Entspricht darüber hinaus
der Abstand zwischen der Lagerung eines Spannarms und dem Angriffspunkt des
Stellelements am Spannarm etwa 4/5 des Durchmessers des Tragrings,
so können
die Stellelemente weitgehend näherungsweise
in tangentialer Richtung am Tragring geführt werden, so dass dieser
durch die Stellelemente nicht zusätzlich radial belastet wird.
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Der
Tragring einer erfindungsgemäßen Stützvorrichtung
besteht bevorzugt aus zwei in Richtung der Profilachse hinter einander
angeordneten, kreisringförmigen
und durch Stützbleche
verbundenen Tragreifen. Gegenüber
einem rohrförmigen
Tragring mit gleichem Materialeinsatz und Gewicht weisen solche
Tragreifen eine deutlich höhere
radiale Belastbarkeit auf.
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Besonders
bevorzugt sind bei einer solchen erfindungsgemäßen Stützvorrichtung an zwischen den
Tragreifen angebrachten Bolzen die Spannarme gelagert und/oder die
Stellelemente abgestützt.
Die Bolzen stabilisieren so ohne zusätzlichen Materialeinsatz den
Tragring.
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Eine
erfindungsgemäße Stützvorrichtung weist
weiterhin vorzugsweise mindestens zwei an dem Unterbau angebrachte
Stützrollen
auf, auf denen das Rhönrad
radial abgestützt
und in Richtung der Profilachse geführt wird. Im Betrieb, nämlich im mit
dem Profil verspannten Zustand ist ein Kippen des Rhönrads um
eine Achse senkrecht zur Profilachse praktisch ausgeschlossen, so
dass dieses durch zwei Stützrollen
bereits ausreichend geführt ist.
Soll das Rhönrad
auch im Ruhezustand – also ohne
mit einem Profil verspannt zu sein – sicher auf dem Unterbau stehen,
so ist ein weiterer Stützpunkt erforderlich,
an dem es in Richtung der Profilachse seitlich geführt wird.
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Zumindest
eine dieser Stützrollen
einer solchen erfindungsgemäßen Stützvorrichtung
ist bevorzugt auf einer in Richtung der Profilachse über den Tragring
hinaus ragenden Achse gelagert, an der die Stützvorrichtung anhebbar ist.
Diese Achse erfüllt
so wiederum eine Doppelfunktion und vereinfacht die Konstruktion
der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es
zeigen
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1 eine
erfindungsgemäße Stützvorrichtung
in Frontansicht in einer ersten und
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2 in
einer zweiten Konfiguration,
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3 die
erfindungsgemäße Stützvorrichtung
in Seitenansicht,
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4 ein
Lagerelement der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung,
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5 einen
Lagerbock der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung
und
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6 eine
Stützrolle
der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung.
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Die
in den Zeichnungsfiguren gezeigte erfindungsgemäße Stützvorrichtung 1 weist
ein Rhönrad 2 auf,
das auf einem Unterbau 3 um eine horizontale Profilachse 4 einer
nicht dargestellten Bearbeitungsmaschine rotierbar gelagert ist.
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Das
Rhönrad 2 weist
einen im Wesentlichen aus zwei Tragreifen 5 bestehenden
Tragring 6 auf. Die Tragreifen 5 sind durch angeschweißte Stützbleche 8 verbunden.
Auf zwei zwischen den Tragreifen 5 angebrachten Bolzen 7 sind
zwei abgewinkelte Spannarme 9 schwenkbar gelagert. Der
Schwenkwinkel 10, 11 jedes Spannarms 9 gegenüber einer nicht
dargestellten Ruheposition kann mittels jeweils eines an dem Tragring 6 abgestützten Stellelements 11 eingestellt
werden. Die Stellelemente 11 weisen zwei gegenläufige Gewinde
auf und sind einerseits in jeweils einem in 5 im Detail
dargestellten Lagerbock 12 am Tragring 6 und anderseits
in nicht dargestellten Hülsen
an den Spannarmen 9 geführt.
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An
jedem Spannarm 9 ist ungefähr mittig zwischen dem Lagerbock 12 und
der Hülse
ein in einer nicht dargestellten, zu der Profilachse 4 senkrechten
Spannebene schwenkbares Lagerelement 13 angeordnet. Jedes
Lagerelement 13 besteht, wie in 4 im Detail dargestellt,
im Wesentlichen aus einem Winkelstück 14 und ist mittels
einer angeschweißten Öse 15 auf
einer an dem Spannarm 9 angebrachten Achse 17 gelagert.
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Durch
Schwenken der Spannarme 9 in der Spannebene werden die
Lagerelemente 13 im Wesentlichen in radialer Richtung (genauer:
jeweils auf einer Kreisbahn um die Lagerpunkte der Spannarme 9 am
Tragring 6) auf die Profilachse 4 zu oder von dieser
weg geführt.
Hierzu werden die Gewindestangen einzeln manuell in die Lagerböcke 12 und
Hülsen hinein
oder aus diesen heraus gedreht.
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Die
Stützvorrichtung 1 weist
für jeden
Spannarm 9 am Tragring 6 zwei Stützstellen 17, 18 auf,
in denen wahlweise die Lagerböcke 12 montiert
und auf diesen wiederum die Stellelemente 11 abgestützt werden
können.
In der Konfiguration gemäß 1 sind
die Lagerböcke 12 in
den ersten Stützstellen 17 montiert.
Das beispielhaft gelagert dargestellte Profil 19 weist
einen quadratischen Querschnitt von 40 × 40 mm auf. Die Stellelemente 11 sind
zur Lagerung des Profils 19 auf Druck belastet. Gemäß 2 sind die
Lagerböcke 12 zum
Lagern eines Profils 20 von 460 × 460 mm in den zweiten Stützstellen 18 montiert.
Die Stellelemente 11 sind in dieser zweiten Konfiguration
auf Zug belastet.
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Die
Stützvorrichtung 1 weist
drei Stützrollen 21, 22 auf,
von denen die untere in 6 beispielhaft im Detail dargestellt
ist: Die Stützrollen 21, 22 weisen jeweils
für jeden
Tragring 6 zunächst
eine Lauffläche 23 auf,
auf der das Rhönrad 2 drehbar
radial abgestützt
ist. Darüber
hinaus weisen die Stützrollen 21, 22 für jeden
Tragring 6 einen Spurkranz 24 auf, um die Führung des
Rhönrads 2 in
Richtung der Profilachse 4 zu gewährleisten. Die zwei oberen
Stützrollen 21, 22 weisen
jeweils über
den Tragring 6 in Richtung der Profilachse 4 hinausgehende
Achsen 25 auf, an denen die Stützvorrichtung 1 – beispielsweise mittels
eines nicht dargestellten Krans – anhebbar ist.
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In
der erfindungsgemäßen Stützvorrichtung 1 sind
die Lagerelemente 13 mittels der Stellelemente 11 zwischen
einer Ruheposition mit einem maximalen Abstand von etwa 325 mm und
einem minimalen Abstand von etwa 25 mm zur Profilachse 4 einstellbar.
Sie ermöglicht
so das Abstützen
insbesondere von Vierkantprofilen mit Kantenlängen zwischen 40 × 40 mm
und 460 × 460
mm.
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- 1
- Stützvorrichtung
- 2
- Rhönrad
- 3
- Unterbau
- 4
- Profilachse
- 5
- Tragreifen
- 6
- Tragring
- 7
- Bolzen
- 8
- Stützblech
- 9
- Spannarm
- 10
- Schwenkwinkel
- 11
- Stellelement
- 12
- Lagerbock
- 13
- Lagerelement
- 14
- Winkelstück
- 15
- Öse
- 16
- Achse
- 17
- erste
Stützstelle
- 18
- zweite
Stützstelle
- 19
- Profil
- 20
- Profil
- 21
- untere
Stützrolle
- 22
- obere
Stützrolle
- 23
- Lauffläche
- 24
- Spurkranz
- 25
- Achse