DE2254147A1

DE2254147A1 - Verfahren zum selbsttaetigen fuehren eines werkzeugs auf der durchdringungskurve zweier rohre

Info

Publication number: DE2254147A1
Application number: DE2254147A
Authority: DE
Inventors: Willi Mueller; Hans Noll
Original assignee: Mueller J & W
Current assignee: Mueller J & W
Priority date: 1972-11-04
Filing date: 1972-11-04
Publication date: 1974-05-16
Also published as: US3900346A; DE2254147B2

Description

PATENTANWÄLTE DipUng. WERNER COHAUSZ · Dipl-Ing. WILHELM FLORACK^ Dipl-Ing. RUDPy¹JCNAUF

,- ·/ 4 Düsseldorf, Schumannstraße 97

r //

J. u. W. MÜLLER JBMBH.
OpUdAn

Ophovener Straße} 14-20 2.11.1972

Verfahren zum selbsttätigen Führen eines Werkzeugs auf der Durchdringungskurve zweier Rohre

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Führen eines Werkzeugs auf der Durchdringungskurve zweier Rohre, deren Achsen einander in einem spitzen Winkel schneiden. Bei der Verbindung zweier solcher Rohre ergeben sich Arbeiten, bei denen ein Werkzeug auf der Durchdringungslinie der beiden Rohre zu führen ist, beispielsweise beim Ausschneiden der Öffnung auf dem Mantel des größeren Rohres und beim Abschneiden des Endes des kleineren Rohres sowie beim Verschweißen der beiden Rohre miteinander.

Wenn der Umfang der Rohre exakt kreisförmig ist, haben solche Durchdringungskurven eine verhältnismäßig einfache geometrische Form. Es sind daher Vorrichtungen entwickelt worden, um ein Werkzeug auf einer solchen Durchdringungskurve selbsttätig zu führen, wobei das Rohr um seine Achse gedreht und das Werkzeug parallel zu dieser Achse mit einer auf die Umdrehungsgeschwindigkeit derart abgestimmten Geschwindigkeit geführt wird, xLaß das Werkzeug stets auf der gewünschten Durchdringungskurve arbeitet (DBP 937 387, 9^0 027, 69I 588). Solche Vorrichtungen sind aber nur für den Fall geeignet ·, daß beide Rohre einen kreisförmigen Querschnitt haben.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Werkzeug auf dSr Mantelfläche eines Rohres selbsttätig längs der Durchdringungskurve des Rohres zu führen, mit einem anderen Rohr, dessen Achse das erstgenannte Rohr in einem spitzen Winkel schneidet, während das

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erstgenannte Rohr sich um seine Achse dreht (oder das Werkzeug um die Achse des Rohres dreht), wenn der Querschnitt eines der Rohre oder beider Rohre nichtkreisförmig ist. Diese Aufgabe ergibt sich z.B. dann, wenn eines der Rohre einen ovalen, linsenförmigen, tropfenförmigen oder eckigen Querschnitt hat, aber auch dann, wenn eines der Rohre einen sehr großen Durchmesser hat, weil dann in der Regel sein Umfang von der beabsichtigten Kreisform abweicht. Bisher werden die Durchdringungskurven an solchen Rohren gemäß einer empirisch von Fall zu Fall ermittelten Durchdringungslinie geschnitten und die Schnitte nach dem Zusammensetzen korrigiert. Demgegenüber soll gemäß der Erfindung das Werkzeug selbsttätig auf der Durchdrxngungskurve nichtrunder Rohre geführt werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Werkzeug parallel zur genannten Achse nach folgender Gleichung geführt wird:

ν = S

sin J* tg J> sin tg <b

wobei R der Radius des letztgenannten Rohres, r der Radius des anderen Rohres» £j der spitze Winkel, unter dem sich die Achsen der

beiden Rohre schneiden,
T der Winkel, um den das Rohr R gedreht wird

r
sin ψ sin & ist.

sin

Die Bewegung des Werkzeugs erfolgt vorzugsweise derajpfc» daß die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der Relativbewegung eines Punktes der Oberfläche des Rohres zum Werkzeug und der Geschwindigkeit des Werkzeugs parallel zur Achse des Rohres konstant ist. Die Schneidrichtung der längs der Durchdringungs-

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kurve geführten Schneidvorrichtung wird während des Schneidens vorzugsweise selbsttätig laufend derart gerichtet, daß die Breite der Schnittflächen an allen einander entsprechenden Stellen der beiden Rohre gleich groß ist.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigen

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zum Führen eines Schneidwerkzeuges längs der Durchdringungskurve eines Rohres zwecks Abschneidens des Endes dieses Rohres,

Fig. 2 die gleiche Anordnung beim Herstellen eines Ausschnittes aus dem Mantel eines anderen Rohres,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Rohr und ein darin schräg einlaufendes Rohr,

Fig. 4 die gleiche Anordnung wie Fig. 3, jedoch mit Rohren anderer Wandstärken.

Von dem in Fig, 1 dargestellten konischen Rohr A soll das rechts dargestellte engere Ende längs der Kurve K, an der es die Form des Rohres B durchdringt, abgeschnitten werden. Der Querschnitt des Rohres A hat die Form eines Quadrates mit abgerundeten Ecken.

Das engere Ende des Rohres A. ist in ein mit dem Ende einer Welle 2 verbundenes Spannfutter 1 derart eingespannt, daß das Rohr A in der Achse der Welle 2 liegt. Die Welle 2 ist über ein Getriebe 3 durch einen Elektromotor ¹J antreibbar. Eine parallel zur Welle 2 liegende Spindel 5 ist über ein Getriebe durch einen Elektromotor 7 antreibbar. Auf der Spindel 5 sitzt eine Mutter 8, die einen rechtwinklig zur Achse des Rohres A gerichteten Arm 10 besitzt. Ein Schlitten 11 ist längs, des

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Armes 10 bewegbar. Ein auf der Oberfläche des Rohres A laufendes Laufrad 12 ist mittels einer im Schieber 11 gelagerten Welle 12a mit einer Einrichtung verbunden, die über eine Leitung Ll einem Computer 20 Signale über die Stellung des Laufrades 12 und seine Laufgeschwindigkeit gibt. Auf dem Schlitten 11 ist ferner ein Schneidbrenner lh vorgesehen, der von einem Motor 15 um eine Welle l4a schwenkbar ist. Der Ausgang des Computers 20 ist über Leitungen L2, L3 und L4 mit den Motoren 15 bzw. 7 bzw. 4 derart verbunden, daß er die Geschwindigkeit dieser Motoren bestimmt.

Während das Rohr A um seine Längsachse mittels des Elektromotors ¹J langsam gedreht wird, wird der Schneidbrenner 14 mittels der Mutter 8 parallel zu dieser Achse bewegt. Das Verhältnis der Geschwindigkeit ν parallel zur Achse des Rohres A wird durch den Computer 20 in Abhängigkeit des Drehwinkels f , um den das Rohr A mittels des Motors 4 gedreht wird, gemäß folgender Gleichung geregelt:

V r : + ϊ - COS 7 - COS

sin d* tg 4* sin ** tg df

wobei R der Radius des letztgenannten Rohres, r der Radius des anderen Rohres, <// der spitze Winkel, unter dem sich die Achsen der

beiden Rohre schneiden,
T der Winkel, um den das Rohr R gedreht wird,

_sin/ d _istt
* R

Dabei wird der Schneidbrenner 14 durch den Motor 15 stets in einer solchen Lage gehalten, daß die Schneidrichtung so gerichtet ist, daß die Breite der Schnittflächen an allen einander

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entsprechenden Stellen der beiden Rohre gleich groß ist.

Bei dem in Pig, 3 dargestellten Fall, in dem die Wandstärken der Rohre A und B gleich groß sind, hat die Schnittfläche Sa die gleiche Breite wie die Schnittfläche Sb des Rohres B. In dem dargestellten Längsschnitt liegen diese Schnittflächen in der Halbierenden des Winkels Φ bzw. des Komplementärwinkels 180 - dk . Mittels des Motors 15 wird daher der Sehneidbrenner in die Richtung dieser Fläche Sa bzw. Sb gerichtet. Während des Schneidens ändert sich dieser Winkel. Wenn die Wandstärken der beiden Rohre verschieden groß sind, weichen die Winkel erheblich von den Winkeln ab, die sich bei Rohren gleich g*roßer Wandstärken ergeben. Das zeigt die Fig. 4.

Fig. 2 entspricht der Fig. 1 mit dem Unterschied, daß anstelle des dünneren Rohres A, dessen Ende längs der Durchdringungskurve K abzuschneiden ist, aus dem Mantel des größeren Rohres B ein Ausschnitt entsprechend der Durchdringungskurve K geschnitten wird.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit, mit der der Schneidbrenner in Richtung der Achse des Rohres A bzw. B bewegt wird und der Geschwindigkeit, mit der das Rohr A bzw. B um seine Achse gedreht wird, einzuhalten. Vorzugsweise werden solche Geschwindigkeiten gewählt, daß die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der beiden Geschwindigkeiten konstant ist.

Während in den Pig. 1 und 2 dargestellt ist, daß die zu schneidenden Rohre A und B um ihre Achse gedreht werden, während das Schneidwerkzeug 14 parallel zur Achse dieser Rohre bewegt wird, kann auch das Rohr stillstehen und das Werkzeug um die Achse des Rohres gedreht werden. Das ist insbesondere bei Rohren sehr großen Durchmessers zweckmäßig.

Patentansprüche:

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BAD ORiGlNAL

Claims

J. U. W. MÜLLER GMBH t

O ρ 1 a d e η 2254 1 A

Ophovener Straße 14-20 2.II.I972

PATENTANSPRÜCHE:

Verfahren zum selbsttätigen Führen eines Werkzeuges auf der Durchdringungskurve zweier Rohre, deren Achsen einander in einem spitzen Winkel schneiden und von denen wenigstens eines einen nichtkreisförmigen Querschnitt hat und eines sich um seine Achse dreht oder das Werkzeug um diese Achse umläuft,dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug während einer relativen Drehung von Rohr und Schneidwerkzeug um die Rohrachse mit einer" Geschwindigkeit ν parallel zur Rohrachse gemäß der nachfolgenden Gleichung bewegt wird,

ν = '. + —- - cos jj —-— - cos)^—

sin oC tg -si/ ' sin cL tg 4s

wobei R der Radius des letztgenannten Rohres, r der Radius des anderen Rohres, <& der spitze Winkel, unter dem sich die Achsen der

beiden Rohre schneiden, ψ der Winkel, um den das Rohr R gedreht' wird,

r
sin Ζ* sin dl/

in/

sin

sin
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der Relativgeschwindigkeit eines Punktes der Ober fläche zum Werkzeug und die Geschwindigkeit des Werkzeugs parallel zur Achse des Rohres konstant ist.

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~ 409820/0513 ../ 2

~ * \ 225AH7
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidrichtung der längs der Durchdringungskurve geführten Schneideinrichtung während des Schneidens selbsttätig laufend derart gerichtet wird, daß die Breite der Schnittflächen an allen einander entsprechenden Stellen der beiden Rohre gleich groß ist.

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