DE2409520A1 - Vorrichtung zum fuehren eines schneidoder schweissbrenners - Google Patents

Description

Kennwort: Rohrschneiden - berührungslose

Übertragung Erfinder: Kowalke, Tomenendal

MO 854 Be/ne

H. I

Vorrichtung zum Führen eines Schneidoder Schweißbrenners

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines Schneid- oder Schweißbrenners, insbesondere zum Schneiden von Rohrformschnitten, mit einer Brennsteuerung zum Bewegen des Brenners in Richtung der Rohrrotationsachse und eine Rohrsteuerung zum Drehen des Rohres im vorbestimmten Drehwinkel.

Derartige Vorrichtungen sind auch unter der Bezeichnung Rohrschneidmaschinen bekannt. Rohrschneidmaschinen dienen zur Herstellung von Rohrformschnitten und zwar von:

Rundschnitten

Anpassungen

Schrägschnitten Durchdringungen

Schnitte senkrecht zur Rohrrotationsachse

Zuschneiden des Rohrstirnendes eines Anpassungsrohres damit dieses sich an die Außenkontur eines zweiten Rohres (Hauptrohres) anpaßt.

Schnitte unter einem bestimmten Winkel zur Rohrachse

Öffnungen in der Rohrwand, zum Anschluß eines zweiten Rohres«

509837/0042

Dabei ist bei den Schnittarten, Anpassungen, Schrägschnifcten und Durchdringungen eine Bewegung in Richtung der Rotationsachse und eine Bewegung quer zur Rotationsachse erforderlich. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Brenner die Bewegung in Richtung der Rotationsachse und das Rohr die Bewegung quer zur Rotationsachse (Rohrdrehung um vorbestimmte brehwinkel) ausführt und durch das Zusammenwirken dieser beiden Bewegungen (Geschwindigkeiten) der gewünschte Schnittverlauf erreicht wird.

Zur Erzielung der Bewegungen von Brenner und Rohr sind u.a. Hebelsysteme bekannt, wie sie beispielsweise in den Deutschen Patentschriften 937 387, 9²K) 027 und 961 588 beschrieben sind. Das Prinzip dieser Hebelsysteme wird auch heute noch in den meisten Rohrschneidmaschinen angewandt) da durch einfache Verstellung der Hebellängen des Hebelsystems unterschiedlich große Rohre geschnitten werden können.

So weist beispielsweise eine nur für Anpassungen, Rund- und Schrägschnitte geeignete Rohrschneidmaschine ein dem Brenner zugeordnetes angetriebenes Hebelsystem auf, . 1

dessen Steuerhebel eine Längsbewegung in Richtung der Rohrrotationsachse, d.h. eine Steuerbewegung für den Brenner ausführt. Das Rohr wird mittels eines Motors während des Schnittes um einen Drehwinkel von 3βθ° gedreht. Es ist selbstverständlich, daß dabei der Hebelsystemantrieb und der Rohrantrieb synchron laufen.

Eine Rohrschneidmaschine, die auch für Durchdringungen geeignet weist demgegenüber zwei Hebelsysteme auf. Das eine Hebelsystem ist wiederum dem Brenner zugeordnet und entsprechend ausgebildet. Das zweite Hebelsystem dient zur Bewegung des Rohres?- welches im Falle von Durchdringungen um bestimmte Drehwinkel gependelt werden müssen . Auch hierbei werden beide Hebelsysterae angetrieben und laufen synchron. Durch Anordnung von Kupplungen ist es selbstverständlich möglich, das zweite Eebelsystem aufler

+ oder des Brenners quer zur Rohrachse

■ 509837/0042

Eingriff zu bringen und das Rohr mittels eines Motorantriebes¹ um 360° zu drehen. Somit sind auch mit dieser Maschine Anpassungen und Schrägschnitte herstellbar.

Bei den oben beschriebenen Maschinen erfolgt die Umsetzung der Steuerbewegung des Steuerhebels zum Bewegen des Brenners in der Weise, daß der Steuerhebel über eine mechanisch mit diesem verbundenen Schubstange, an der der Brenner befestigt ist, den Brenner verschiebt.

Die Umsetzung der Bewegung des Steuerhebels zum Pendeln des Rohres erfolgt ebenfalls mechanisch.

Es wird somit von den Hebelsystemen Jeweils die zur Bewegung von Brenner bzw. Rohr erforderliche Kraft erzeugt. Beim Arbeiten mit derartigen Hebelsystemen hat es sich gezeigt* daß bei bestimmten Hebeleinstellungen -die von den · Rohrabmessungen sowie den gewünschten Schnittverlauf abhängig sind- während des Schneidens eine derartige Stellung der Hebel zueinander auftritt, daß der die Steuerbewegung erzeugende Steuerhebel nahezu senkrecht zur Schubstange steht. Die Folge ist, daß die vom Steuerhebel erzeugte und die Schubstange bewegende Kraftkomponente sehr klein wird und dadurch in dieses Bereich eine starke Belastung der Schubstange erfolgt. Der Brennschnitt wird dadurch ungünstig beeinflußt, kann u.U. abreißen, weist in jedem Fall starke Riefen auf der Schnittfläche auf.

Diese Probleme treten besonders stark bei Schnitten 1:1, Rohr hat gleichen Durchmesser wie Hauptrohr, mit dünnen Wandstärken auf.

Bisher hat man versucht, dieses Problem durch die Verwendung einer hydraulisch betätigten Servo-Einrichtung, die die Schubstange bewegende Kraftkomponente verstärkt, zu lösen.

- 4 509837/0042

Dies brachte wohl eine Verbesserung,, hatte aber zur Folge, daß die Einrichtung aufwendiger wird.

Ein weiterer Nachteil derartiger Rohrschneidmaschinen mit die Kraft für die Brenner- und Rohr bewegung erzeugenden Hebel systemen besteht in der durch die Hebellängen begrenzten Schnittlänge (etwa 6OO mm). Die begrenzte Schnittlänge schränkt die Schnittmöglichkeiten beim Schneiden von Großrohren mit steigendem Rohrdurchmessör (6OO bis 1200 mm) stark ein. Da die Hebel aufgrund des vorhandenen bzw. konstruktiv sinnvollen räumlichen Aufbaus der Maschine und der zu übertragenden Antriebskräfte nicht beliebig länger gemacht werden können, wurde bisher um eine größere Schnittlänge zu erreichen, die Schubstange zweiteilig ausgebildet und dazwischen ein Zaimradübersetzungsgetriebe angeordnet. Dadurch wurde die Bewegung der mit dem Steuerhebel verbundenen Schubstange (auch Schubwagen) vervielfacht (1:2, 1:3) und auf die mit dem Brenner, (auch Brennerwagen) verbundene zweite Schubstange übertragen. Auch diese Lösung kann zu einer größeren Belastung der Hebel führen, die sich deshalb nicht mehr einwandfrei bewegen;' wodurch ungenaue Steuerbewegungen entstehen und die Schnittqualität ungünstig beeinflußt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine einfache Übertragung der Steuerbewegungen für Brenner und Rohr erreichbar ist.

Die Erfindung besteht darin, daß die Brennersteuerung und/oder die Rohrsteuerung jeweils ein an sich bekanntes verstellbares Hebelsystem aufweisen und der die Steuerbewegung erzeugende Steuerhebel unter Zwischenschaltung einer berührungslos arbeitenden Übertragungsvorrichtung mit dem Brenner bzw. einer Rohrdrehvorrichtung in Verbindung steht.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß durch das Hebelsystem nur noch die Steuerbewegung erzeugt wird. Das Steuerhebelsystem dient nicht mehr zur Kraftübertragung zum Bewegen des Brenners bzw. des Rohres. Dadurch wird erreicht, daß auch bei den e.g. in Bezug auf die Kraftübertragung ungünstigen Hebeleinstellungen der Steuerhebel eine

509837/0042

einwandfreie und genaue Steuerbewegung ausführt. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß keine großen Kräfte mehr zum Bewegen der Schubstange (Schubwagen) erforderlich sind. Die vom Steuerhebel ausgeführte Steuerbewegung wird über die elektrisch arbeitende Übertragungsvorrichtung an den Brenner bzw. das Rohr weitergegeben.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die mechanische Trennung von Steuerung (Hebelsystemen) und Rohrmaschine (Brenner und Rohrdrehvorrichtung) es möglich wird mit einer Steuerung gleichzeitig mehrere Rohrmaschinen zu steuern. Darüberhinaus wird es vorteilhaft möglich Steuerung und Rohrmaschine räumlich voneinander zu trennen und die Steuerung beispielsweise in. einem gesonderten Raum aufzustellen, während die Rohrraaschinen in einem anderen Raum vorgesehen sind.

Darüberhinaus werden vorteilhaft durch die Erfindung mit einer Steuerung und ohne Vergrößerung der Hebellängen des Hebelsystems größere Schnittlängen erreichbar, so daß sogar Schnittlängen beispielsweise größer als l800 mm möglich sind. Ferner ist es möglich, das Hebelsystem gegenüber den bisherigen Ausführungen leichter auszubilden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Übertragung der Steuerbewegung durch eine berührungslos arbeitende Übertragungsvorrichtung. Darunter wird eine Vorrichtung verstanden, die die Steuerbewegung des Steuerhebels ohne Berührung des Hebels erfaßt -beispielsweise magnetisch, kapazitiv, induktiv oder photoelektrisch- und in ein entsprechendes elektrisches Signal (Strom oder Spannungssignale, Impulse) umwandelt. Dieses Signal kann dann direkt an einen den Brenner oder das. Rohr bewegende Vörrichtungsmotor gegeben werden. Es ist selbstverständlich auch möglich die Signale durch Verstärker zu verstärken (verdoppeln, verdreifachen etc) was insbesondere bei großen Schnittlängen, resultierend aus großem Rohrdurohmesser nötig 1st.

509 8 37/0042 - 6 -

Eine besonders einfache Übertragungsvorrichtung besteht gemäß der Erfindung aus einer auf dem Steuerhebel vorgesehenen Abtastmarkierung und einer mit dem Brenner bzw« der Rohrdrehvorrichtung verbundenen, die Markierung
erfassenden Abtastvorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert:

Es veranschaulicht·:

Fig. 1 - eine Gesamtansicht der erfindungs·

. gemäßen Rohrschneidmaschine
Fig. 2 - eine Ansicht in Pfeilrichtung A
gemäß Fig. 1

509837/0042

Flg. 3 - eine Ansicht in Pfeilrichtung B gemäß Fig. 1 " Fig. 4 - eine " " " C " Fig.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Rohrschneidmaschine mit 10 bezeichnet. Die Maschine 10 weist einen Schneidbrenner mit zugeordneter Brennersteuerung 12, eine Rohrdrehvorrichtung 13 mit entsprechender Rohrsteuerung 14, sowie die erfindungsgemäße berührungslos arbeitende Übertragungsvorrichtung 15 auf.

Der Schneidbrenner 11 ist an einem antreibbaren Brennerwagen 17 befestigt, welcher entlang einer, parallel zur, Rohrrotationsachse 18 vorgesehenen Führung 19 in Richtung der Doppelpfeile verschiebbar ist.

Die Brennersteuerung 12 weist eine Führung 20 auf, welche von einem Motor 21 drehbar ist. Die Führung 20 dient zum Antrieb des mit 22 bezeichneten Getriebes, welches vorzugsweise als SchneekengetrielB ausgebildet ist und dessen Abtriebswellenende mit 23a und 23b bezeichnet sind. Das Getriebe 22, welches Teil eines an sich bekannten Hebelsystems", (Prinzippeispielsweise nach DBP 337 387)-daß es in Doppelpfeilrichtung D auf der Führung 20 bewegt werden kann. An dem Abtriebswellenende 23a ist ein erster Hebel 24 befestigt, dessen freies Ende 25 in einer Vertikalführung 26 geführt ist (s.a. Fig. 2). Der Abstand 24 zwischen den beiden Drehpunkten 28 und 29 des Hebels 24 ist durch Verschieben des in der Führung 26 gleitenden Führungsstückes 30 (Kugellager) verstellbar.

An dem Abtriebswellenende 23b ist ein zweiter Hebel 31 vorgesehen, der parallel zum ersten Hebel angeordnet ist. Am freien Ende 32 des Hebels 31 ist ein in Doppelpfeilrichtung E verstellbares Drehgelenk 33 vorgesehen. Der Abstand 34 zwischen dem Drehpunkt 28 und 35 ist durch Verschieben des Drehgelenkes 33 ebenfalls einstellbar.

^ ist ferner derart ausgebildet,

509837/0042

Am Drehgelenk 33 ist ein dritter Hebel 36, der Steuerhebel befestigt, dessen anderes Ende ein verstellbares Schiebestück 37 aufweist, welches gelenkig mit einem Schubvjagen 38 in Verbindung steht, Der Schubwagen 38 ist entlang einer parallel zur Führung 20 vorgesehenen weiteren Führung 39 verschiebbar und zwar in Doppelpfeilrichtung F.

Die Rohrdrehvorrichtung 13 besteht im wesentlichen aus einem, das zu schneidende Rohr 40 haltende Spannfutter 41, das über eine Welle 42 mit einem Motor 43 über eine Kupplung verbindbar ist. Anstelle des Spannfutters 41 ist es selbstverständlich auch möglich, das Rohr 40 über eine, antreibbare Rollen aufweisende Rohrunterstützungsvorrichtung zu drehen.

Bei der Rohrdrehvorrichtung 13 zugeordnete Rohrsteuerung 14, welche zum Pendeln des Rohres 40 bei der Herstellung von Durchdringungen dient, weist ebenfalls ein an sich bekanntes Hebelsystem 42 auf, dessen Prinzip beispielsweise in dem DBP 96I 588 beschrieben ist.

Das Hebelsystem 42 besteht aus zwei unterschiedlich langen Hebeln 43 und 44, die beide in einer gemeinsamen Führung 45 geführt werden und wobei der kurze Hebel 43 mit der Führungsund Antriebsstange 20 und der längere Hebel 44 mit einer in Flucht mit der Stange 20 liegenden Lagerung 46 verbunden ist. Die Führung 45 ist in Doppelpfeilrichtung G parallel verschiebbar, (s. auch Fig. 3). Die Hebellänge 47 des Hebels ist ebenfalls verstellbar, während die Hebellänge 48 des Hebels 44 ein festes Maß hat.

Erfindungsgemäß ist zwischen den die Steuerbewegungen erzeugenden Hebeln 36 und 44 und dem Brenner 11 bzw. der Rohrdrehvorrichtung 13 eine berührungslos arbeitende Übertragungsvorrichtung 15 vorgesehen.

Die übertragungsvorrichtung I5 weist beim Ausführungsbeispiel mit dem Steuerhebel 36 bzw. dem,Steuerhebel 44 verbundene

dunklen

Abtastmarkierungen 49 in Form vonTTinien 50 auf einer hellen Scheibe 50a (s auch Fig. 4) auf.

509837/0042 - 9 -

50a
Jeder Linie 50 bzw. Scheibe ist eine Abtastvorrichtung 51 bzw. 5? zugeordnet.

Die Abtastvorrichtung 51» welche die Bewegung zum Steuern des Brenners berührungslos erfaßt und weitergibt besteht aus einem an sich bekannten fotoelektrischen Abtastkopf

53 mit zugeordnetem Verstellmotor 5* und mit diesem verbundenen Drehmelder 81 (Resolver)55- Der Aufbau derartiger fotoelektrisoher Abtasteinrichtungen ist allgemein bekannt und braucht deshalb nicht näher beschrieben werden. Der Abtastkopf 53 und mit ihm der Motor 54 und der Resolver 55 sind entlang der parallel zur Führung 39 vorgesehenen zweiten Führung 56 mittels des Motors 5²J- in Doppfelpfeilrichtung H verschiebbar., wobei durch den Motor

54 gleichzeitig der Resolver 55 verdreht wird. Der Ausgang des Resolvers 55 ist über elektrische Leitungen 57 mit einer ResolverAlotoreinheit 58 verbunden, welche den Brennerwagen I7 bewegt Die Einheit 58 besteht dabei aus dem Motor 58a, dem Resolver 58b, sowie dem Verstärker 58c.

Die Abtastvorrichtung 52 dient zum berührungslosen Übertragen der Schwenkbewegung des Steuerhebels 44 und weist ebenfalls einen Abtastkopf 59, einen Motor 60 sowie einen Resolver 6l auf Dabei dient der Motor 60 einerseits zum entsprechenden Schwenken der Abtastvorrichtung 52 um die Lagerung 46, beispielsweise über nicht dargestellte Ritzel/Zahnstangen konstruktionen und andererseits zum Verdrehen des Resolvers 6l Der Resolverausgang ist über Leitungen 62 mit einer

Resolver/Motoreinheit 63 verbunden, welche^-das Spannfutter 41 dreht.

Die Funktionsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

a) Durchdringungsschnitte

Aufgabe ist es in das Rohr 72 eine Durchdringung zu schneiden, an die das Rohr 40 angepaßt werden kann; wobei + entsprechend der Einheit 58 ausgebildet 1st und die

10 „

5 098 37/0042

der Außendurchmesser des Rohres 72 · 216 nun der Innendurchmesser des Rohres 40 I30 mm

ο und der Winkel 55 beträgt

Aus diesen Werten ergeben sich bestimmte Längen zum Einstellen der Hebel und zwar:

Hebel 24 ( MaQ 27) : 124,8 mn

Hebel 31 (MaS 34) : 45,5 mm

Hebel 36 ( Maß 80) : 75*9 mm

Hebel 43 ( Maß 47) : 90 mm

Hebel 44 ( festes Maß 48): I50 mm

Anschließend wird das Rohr 72 in das Spannfutter 41 eingespannt, die beiden Abtasteinheiten 53,59 über die Linie mittensymmetrisch von Hand positioniert, wobei die Motore 54,6o ausgekuppelt werden und dann die Maschine eingeschaltet (Motor 21). Die von" dem Steuerhebel 36 erzeugte Steuerbewegung wird auf den Schubwagen 38 und damit die Linie 50, welche vorzugsweise quer zur FUhrungsachse 39 verläuft, entsprechend nach rechts oder links verschoben. Aufgrund der dadurch hervorgerufenen Unsymmetrie im fotoelektrischen Abtastkopf wird der Motor 54 jeweils so gedreht, daß der Abtastkopf stets über der Linie positioniert ist. Gleichzeitig wird der Resolver 55 verdreht und es entsteht ein Resolverausgangssignal, welches über die Leitungen 57 der Resolver/Motoreinheit 58 zugeführt wird, Durch das Signal wird der Resolver der Einheit 55 verstellt und dadurch der Motor gedreht, so daß der Brenner 11 entsprechend der Bewegung des Steuerhebels 36 verschoben wird. Gleichzeitig wird die Bewegung des Schwenkhebels 44 mit der Abtastvorrichtung 52 berührungslos erfaßt und entsprechend auf die Resolver/Motoreinheit 63 übertragen. Durch die Überlagerung der beiden. Bewegungen wird die Durchdringungskurve exakt geschnitten.

b) Anpassungsschnitt

Aufgabe ist es, das Rohr 40 mifc einem Anpassungsschnitt zu

5 0 9837/0042 - 11 -

versehen, damit das Rohr 40 an das Rohr 72 angepaßt werden kann. Die Rohrabjcessungen entsprechen denen vom Beispiel a)

Aus diesen Werten ergeben sich bestimmte Längen zum Einstellen der Hebel und zwar:

Hebel 24 ( KaQ 27) ..??>7. mm
Hebel 31 ( Maß 34) ..79*3. mm
Hebel 36 ( Maß ·8θ) A~}li§. mm

Der Hebel 43 -wird nicht eingestellt, da das Rohr bei Anpassungen und Schräg- sowie Rundschnitten nicht um bestimmte Drehv?inkel gependelt ,sondern um 3βθ° gedreht werden muß. Hierzu wird die Resolver/Motoreinhsit 62 ausgekuppelt und der Motor 43 eingekuppelt. Der Motor 43 dreht sich synchron mit dem Motor 21.

Nach Einschalter, der beiden Motoren wird einerseits das Rohr 40 um 36o° Rotationsachse gedreht und gleichzeitig vom Steuerhebel 36 eine Steuerbewegung ausgeführt, die entsprechend dem Beispiel a) auf den Brenner übertragen Hird und der Anpassungsschnitt entsteht»

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind vielmehr auch andere Übertragungsvorrichtungen möglicli. Wesentlich ist dabei jedoch, daß die Übertragung der Bewegung berührungslos erfolgt.

- 12 V 8 ""7/0042

Claims (4)

EM 596 Be/ne 14.I.I974 Ansprüche Schweißbrenners,

1. Vorrichtung zum Führen eines Schneid-oder insbesondere

zum Schneiden von Rohrformschnitten, mit einer Brennersteuerung zum Bewegen des Brenners in Richtung der Rohrrotationsachse und einer Rohrsteuerung zum Drehen des Rohres um vorbestimmte Drehwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennersteuerung (12) und/oder die Rohrsteuerung (14) jeweils ein an sich bekanntes einstellbares Hebelsystem (24,31,36,43,44) aufweisen und der die Steuerbewegung erzeugende Steuerhebel (36,44) unter Zwischenschaltung einer berührungslos arbeitenden übertragungsvorrichtung (I5) mit dem Brenner (11) bzw. der Rohrdrehvorrichtung (13) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung (15) aus einer dem Steuerhebel (36,44) zugeordneten Abtastmarkierung (50) und einer mit dem Brenner (11) bzw. der Rohrdrehvorrichtung (13) verbundenen, die Markierung (50) erfassenden Abtastvorrichtung (51,52) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastmarkierung (50) als Linie und die Abtastvorrichtung (51,52) als fotoelektrisbher Abtastkopf ausgebildet ist.

- 13 509837/0042

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsvorrichtung (15) ein Verstärker nachgeschaltet ist.

509837/0042