DE2425349A1

DE2425349A1 - Rohrschneid- und/oder schweissmaschine

Info

Publication number: DE2425349A1
Application number: DE19742425349
Authority: DE
Inventors: Werner Becker; Guenter Schumann
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1974-05-25
Filing date: 1974-05-25
Publication date: 1975-12-04
Also published as: US4020405A; JPS515256A; NL7506027A

Description

Messer Griesheim GJlBH Ordner II

Kennwort: Motorspannvorrichtung Be/Tr

Erfinder: Becker, Schumann 16. Mai Ί974·

MG

Rohrschneid-und/oder-Schweißnaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sohrschneidund/oder-Schwoißmaschine mit einer Rohr drehe inrichtung, die ein Spannfutter aufweist, dessen Spannbacken mit einer Betätigungsvorrichtung euhVerschieben der Spannbacken in Verbindung steht.

Rohrschneidmaschinen dienen zur Herstellung von Rohrformschnitten, wobei zur Herstellung der verschiedenen Schnittarten eine entsprechende Bewegung des Schneidbrenners sowie des zu schneidenden Rohres erforderlich ist. Die Bewegung des Schneidbrenners wird üblicherweise über Hebelsysteme vorgenommen, wie es beispielsweise aus den deutschen Patentschriften 937 387, 940 027, 961 588 bekannt ist.

Zum Bewegen und zum Halten des zu schneidenden Rohres ißt das Rohr in den meisten Fällen in eirsr Rohrdreheinrichtung, mittels eines Spannfutters festgespannt. Zum Verschieben der Spannbacken (Spannen bzw. Lösen des Rohres) ist eine den Spannbacken zugeordnete Betätigungsvorrichtung vorgesehen, wobei diese Betätigimg svorrichtung einen Elektromotor mit zugeordneter Kupplung aufweist. Die Kupplung ist dabei derart ausgebildet, daß sie bei einem vorbestimmten Wert durchrutscht und scnit das Spannmoment, also die Kraft mit der die Spannbacken, gegen das Rohr gepreßt werden, auf einen vorbestimmten VJert begrenzt. Es hat-sich ma. in der Praxis gezeigt, daß mit einer derartigen Einrichtung immer nur ein einziger konstanter Spann-

krnftvrert erreichbar ist, vrobei die Größe'des Spann-

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kraftwertes derart aufgelegt werden muß, daß sowohl starkwandige als auch dünnwandige Rohre χeat eingsspannt werden können. Es wurde deshalb die Betätigungsvorrichtung für eine mittlere Spannkraft ausgelegt, die ausreichend ist zum Spannen von dick-und dünnwandigen Rohren. Dabei hat es sich jedoch gezeigt, daß die vorgewählte Spannkraft bei dickwandigen Rohren unter Umständen zu einem niohtausr eichend en Halten des Rohres führen kann, wodurch Relativbewegungen zwischen Rohr und Spannfutter auftx^aten. Andererseits kann die vorgexvählte Spannkraft bei dünnwandigen Rohren zu einen Verformen des Rohres führen, was ebenfalls unerwünscht ist.

Ein vielter er Nachteil dieser bekannten Einrichtungen besteht darin, daß in vielen Fällen beim Lösen die von der Betätigungsvorrichtung auf die Spannbacken übertragenen Kräfte nicht ausreichten, um das Rohr zu-lösen. In den meisten fällen mußte der Bedienungsmann manuell eingreifen und (durch von außen aufgebrachte Krafteinwirkung auf das Eutcer bzw« die Spannbacken diese vom Rohr wegbewegen. Auch der Einsatz einer sogenannten Schlagkupplung, bei welcher bei Erreichen eines bestimmten Drehmomentes eine Kupplungshälfte um ein definiertes Maß durchrutscht und dabei gegen einen an der anderen Kupplungshälfte vorgesehenen Anschlag anschlägt, brachte wohl eine Verbesserung in Bezug auf das Lösen der Spannbacken, bewirkte jedoch andererseits eine . sehr starke mechanische Beanspruchung der gesamten Spannvorrichtung, wodurch deren Genauigkeit und Standzeit erheblich verringert wird.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nun erkannt, daß die normalerweise bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen eingesetzten Spannfutter und deren konstruktiven Probleme sowie deren Auslegung in Bezug auf die Spannkraft etc. nicht auf die bei dem Spannen von Rohren, welche brenngeschnitten bzw. geschweißt werden, übertragbar sind, wie auch die Praxis gezeigt hat. Ferner haben die Erfinder erkannt, daß die Schwierigkeiten beim Lösen der Spannbacken vom Rohr insbesondere darauf curückzufüh-

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ren sind, daß während des Bearbeitungsvorganges (Brennschneiden oder Schweißen) relativ viel Wärme in das eingespannte Rohr eingebracht v/ird, v/o durch dieses sich In geringem Maße ausgedehnt. Dadurch werden die Spannbacken in ihrer Führungsplatte (Spannmutter) verklemmt und dadurch, mit einer größeren Kraft gegen die Rohre gepreßt, als dies aufgrund der vorgegebenen Spannkraft der Fall ist.

Weiterhin wurde festgestellt, daß die Spannbacken in der Spannmutter deshalb zusätzlich verklemmt werden, wenn lange, mehrfach, gelagerte Rohre an einem Ende in der Spannvorrichtung eingespannt sind. Diese Verklemmung ist darauf zurückzuführen, daß bei einer Mehrpunktlogerung nicht gewährleistet ist, daß alle Spann- und UnterStützungselemente derart am Rohr angreifen,_:daß dieses exakt in einer Ebene (Flucht) liegt. Vielmehr wird, insbesondere wenn man berücksichtigt, daß es sich hierbei um lange Rohre (bis 10m) mit einem Durchmesser zwischen etwa 50mm und 1200mm handelt, in der Praxis eine derartige Fluchtgenauigkeit nie exakt erreichbar sein, so daß das Rohr immer leicht geneigt sein wird und dadurch. ;zusätzliche Kräfte auf die Spannbacken einwirken.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rohr- und/oder Schweißmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Spannvorrichtung für das zu bearbeitende Werkstück aufweist, welche sowohl ein einwandfreies Spannen verschiede·*· ner Rohrstärken sowie ein einwandfreies Lösen der am Rohr anliegenden,, festgespannten Spannbacken der Spanneinrichtung gewährleistet.

Die Erfindung besteht darin, daß der Betätigungsvorrichtung zum Verschieben der Spannbacken ein Drehmomentenbegrenzer zugeordnet-ist und daß ferner der Drehmomentenbegrenzer einen, zum Umachlaten von einem niedrigen Drehmomentenwert zum Spannen des Rohres auf einem höheren Drehmomentenwert zum Lösen der Spannbacken von dem Rohr dienenden Sinsteller aufweist.

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Durch die Erfindung vlrd es nunmehr vorteilhaft möglich, die Spannbacken nit einer vorwählbaren, definierten. Spannkraft, die den Rohrerfordernissen entsprechend ausgewählt wird, gegen das zu spannende-Rohr zu drücicen. Darüberhinaus wird es durch die Umschalteinrichtung vorteilhaft möglich, auf die Spannbacken eine gegenüber der Spannkraft wesentlich, höhere Kraft zum Lösen der Spannbacken von dem Rohr einwirken zu lassen. Es ist somit eine Spannvorrichtung bei einer Rohrschneidmaschine geschaffen, die die eingangs erwähnten Nachteile nicht aufweist und durch die die gestellte Aufgabe gelöst wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Betätigungsvorrichtung einen Elektromotor vorzugsweise einen Gleichstrom-Getriebemotor aufweist und das als Drehmomentenbegrenzer ein Aiikerstrombegrenzungsregler im Ansteuerkreis des Motors vorgesehen ist. Dadurch wird in einfachster Weise eine Drehmomentenbegrenzung erreicht und darüberhinaus eine Vorrichtung geschaffen, bei der mit geringen Mitteln eine Umschaltung von einem niedrigen Drehmoment zum Spannen auf ein höheres Drehmoment zum Lösen erreichbar ist.

Bevorzugt ist bei einer derartigen Einrichtung im Ansteuerkreis des Motors ein Motordrehzahlregler vorgesehen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß unabhängig von de& auf die Spannbacken übertragenen Spannkräfte (aufgrund der unterschiedlichen Drehmomente des Motors) die Drehzahl und damit die Beweggeschwindigkeit der Spannbacken konstant gehalten wird.

Dabei ist es jedoch selbstverständlich auch möglich, den Motordrehzahlregler derart auszulegen, daß die Motordrehzahl beim Spannen und/oder beim Lösen voneinander unterschiedliche Werte aufweist, so daß je nach Erfordernissen beispielsweise die Spannbacken zum Spannen mit einer erhöhten Geschwindigkeit gegen das Rohr bewegbar sind, als dies beim Lösen der Spannbacken der Fall ist.

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Dax-überliinaus wird -gemäß- der Erfindung vorgeschlagen, daß dor Drelraoraeritenbegrenzer als eine an sich bekannte Rutschkupplung ausgebildet ist und daß die Kupplung eine die Reibkraft zwischen den Kupplungshälften bestimmende Feder mit verstellbarer Federkraft aufweist. Dabei wird die Feder derart vorgespannt, daß zuri Spannen der Spannbacken an das Rohr eine kleine Federkraft v/irksam ist und zum Lösen .der Spannbacken die Federkraft erhöht wird und damit auch die Kraft zum Lösen der Spannbacken von dem Rohr grö-ßer ist. Die Umschaltung der Federvorspannung kann über mechanische, elektromechanisch^ Mittel oder dergleichen erfolgen.

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

Es veranschaulicht:

eine schematische Darstellung einer motorisch betätigten Spannvorrichtung, eine -Ansicht in Pfeilrichtung A gemäß Fig. ein elektrisches Blockschaltbild der erfindungsgeriäßen Betätigungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist die Rohrdreheinrichtung einer nicht näher dargestellten, an sich bekannten Rohrschneid-und/oderochweißmaschine mit 10 bezeichnet. Die Dreheinrichtung IOweist eine Futterplatte 11 auf, an der eine Betätigungsvorrichtung 12 befestigt ist. In der Futterplatte 11 ist ein Spannfutter 13 drehbar gelagert, welches im we sent liehen aus einem Grundkörper 14, einer auf diesem Grundkörper drehbaren Spannmutter 15 sowie den mittels der Spannfutter 15 bewegbaren Spannbacken 16a, 16b und 16c besteht. Dabei wird vorzugsweise die Steigung des Gewindes der Spannmutter 15» in welche die Verzahnungen der Spannbacken 16a bis 16c eingreifen, derart gewählt, daß eine selbsthemmende Gewindewirkung auftritt. Die Ausbildung derartiger Spannfutter ist an sich bekannt, so daß auf die einseinen konstruktiven Merkmale

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3

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-fr.

nicht; näher oin^o.janfson wird.

Die Betätigungsvorrichtung 12 unfaßt einen älokti'oaotor_; vorzugsweise einen Gleichstrorri-Getriebe-r.iotor 17, wslchor über eino Gclieiiatisch dargestellte und rait 13 bezeichnete Zahnkupplung mit einem Ritzel 19 in Verbindung steht. Das Ritzel 19 greift in eino Versahnung 20 der Spannfutter 15 ein. Bein Drehen des Ilotors 17 v/ird über das Ritzel 19 die »Spannmutter 15 gedreht und die Spannbacken - je nach Drehrichtung - zvm Rohr 55 hin bsw. von diesem wegbewegt.

Anhand des elektrischen Blockschaltbildes gemäß Fig. 3 v/ird die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung sov/ie deren Funktionsweise erläutert. Der Motor 17 steht über eine phasenanschiiittsgesteuerte Brücke 21 mit einer Versorgungsquelle 22 in Verbindung. Die Brücke 21, welche vorzugsweise eine halb- oder volJ-gesteuerte Thyristorbrücke ist, wird über Impulse aus dem Drehzahlregler 23 angesteuert.

Der Drehsahlregler 23 ist eingangsseitig mit einen, als Schwellwertschalter ausgebildeten Ankerstromregler 24-verbunden. Der im .AnkerStromkreis 25 fließende Strom wird über den Widerstand 26 abgegriffen und als Istwert dem Ankersfcromregler 24- zugeführt, und in diesem mit einem vorgewählten, durch die Größe der Wider stände 29 bis 31 bestimmten Sollwert verglichen. Die entstehende Differenz v/ird dem durch den Widerstand 32 vorgegebenen Wert entgegengeschaltet und die dadurch im Drehzahlregler 23 gebildeten Signale der Brücke 21 zugeführt.

Ferner sind im Ankerstromkreis 25 sowie im Steuerkreis 26 des Ankerstrorrreglers 24 einander zugeordnete, umschaltbare Schalter 27, 28 vorgesehen.

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Die- V.'idorstände 29, 30 und 31 im Stouerkreis 26 dienen in den. einzelnen Boti'iobozuständen r-sur Einstellung der Anker strombegrenzung und zwar:

V/i der st and 29 - Einstellung zum Spannen von dünnwandigen

(V/aridstärke kleiner als 10mm) Rohren; ca. 40% dos maximalen Ankerstromes«

Widerstand 30 - Einstellung zum Spannen von dickwandigen

(Wandstärke größer als 10ram) Rohren; ca. 60% des maximalen Ankerstromes.

Widerstand 31 - Einstellung zum Losen der Spannbacken

von den Rohr; 100% des maximalen Anker— stromes.

Der Widerstand 32 im Drehzahlregler 23 dienb zur Einstellung der Boweggeschwindigkeit der Spannbacken.

Zum Spannen der Spannbacken 16a bis Kr; v/erden die Kontakte 27 geschlosseil, wodurch. ₍ie nach Stellung des Schalters 33 entweder dsr Widerstand 29 oder der Widerstand den Ankerstrom zum Spannen der Rohre begrenzt.

Zum Lösen v/erden die Kontakte 27 geöffnet und die Kontakte 28 geschlossen, wodurch der Widerntand 31 als Sollwert für den Ankerstrom maßgebend ist. In diesem Fall ist dann vorzugsweise der Ankerstrom auf 100% des maximal zulässigen Werkes eingestellt.

IHt der in den Figuren veranschaulichten Einrichtung wird in einfachster Weise erreicht, daß auf elektrischem Wege die Verstellung des Drehmomentes zum. Lösen bzw. Spannen der Spannbacken in einfachster Art und Weise vornehmbar ist.

!Neben diesem Ausführungsbeispiel, in welchen auf die konstruktive Ausbildung der einzelnen eleki ronischen und elektrischen Bauteile nicht näher eingegangen werden braucht,

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weil deren Aufbau einem Fachmann allgemein bekannt ist, sind selbstverständlich noch v/eitere Ausführungsformeri möglich.

Beispielsweise kann anstelle des Gleichstromelektromotors ein entsprechend geregelter Wechselstrommotor oder ein hydraulischer Motor, beispielsweise hydraulischer . Schrittmotor eingesetzt werden. Dabei kann die Drehinomentenbegrenzung vorteilhaft über entsprechend ausgebildete, hydraulische Verstelleinrichtungen vorgenommen werden.

Weiterhin ist es möglich, anstelle der vorgeschlagenen Ankerstrombegrenzung, eine Drehmomentenänderung dadurch zu erreichen, daß das ITeId eines Gleichstrommotors entsprechend beeinflußt v/ird. Dieser Feldwicklung ist schematisch in Fig. 3 mit 34- bezeichnet.

Beim obigen Ausführungsbeispiel wird mittels der Spannvorrichtung das Ilohr radial am Außenumfang gespannt, wobei das Rohr nach dem Spannen mittels des Spannfutter gedreht werden soll. Um ein einwandfreies Drehen zu ermöglichen, wird bevorzugt nach dem Spannen der Spannbacken der Motor 17 mittels der Kupplung'B von dem Ritzel mechanisch getrennt. Es ist selbstverständlich auch möglich die Erfindung bei Rohrspanneinrichtungen anzuwenden, die konstruktiv anders als beim Ausfiihrungsbeispiel ausgebildet sind, beispielsweise bei Spanneinriohtungen deren Spannbacken im Inneren des Rohres angreifen.

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Claims

20. Mai 1974 Be/Tr

KG O73 Ansprüche

Rohrschneid-und/oder Schweißmaschine mit; einer Rohrdreheinricatung, die ein Spannfutter aufweist, dessen Spannbacken mit einer Betätigungsvorrichtung sum Verschieben der Spannbacken in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsvorrichtung (12) ein Drehmonientenbegrenzer (24) zugeordnet ist und daß ferner der Drehmonientenbegrenzer (24) einen zum Umschalten von einem niedrigen Drehmomentenwert zum Spannen des Rohres (35) auf einen höheren Drehmomentenwert zum Lösen der Spannbacken (16a bis 16c) von dem Rohr (35) dienenden Einsteller (27, 28) aufweist.

Maschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (12) ein Elektromotor, vorzugsweise ein Gleichstrom-Getriebemotor (17) ist, und daß als Drehmomentenbegrenzer ein Ankerstrom-Begrenzungsregler (24) im Ansteuerkreis des Motors (17) vorgesehen ist.

3. Maschine nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß im Ansteuerkreis des Motors (17) ein Motordrehzahlregler (23) vorgesehen ist.

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4. !Maschine nach. Anspruch. 2 und/oder 3,.

dadurch gekenn ξ s lehnet, daß dez* Motor (17) übex* eine phasenanschnlttsgesteuerte Brücke (21) mit einer Versorgungsquelle (22) in Verbindung steht, daß ferner die Brücke (21) über Signale aus dem Drehzahl- (23) sov/ie dem Anlcerstromreg-. ler (24) aristeuerbar ist, daß weiterhin der im AnkerStromkreis (25) fließende Strom als Istwert dem Ankerstromregler (24) zuführbar ist und daß im Anker Stromkreis (25) sov/ie im Steuerkreis (26) des Ankerstromreglers (24) einander, zugeordnete, umschaltbare Schalter (27, 28) vorgesehen sind.

♦ Maschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentenbegrenzer als eine, an sich bekannte Rutschkupplung ausgebildet ist, und daß die Kupplung eine die Reibkraft zwischen den Kupplungshälften bestimmende Feder mit verstellbarer .Federkraft auf v/eist.

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