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B.scbr.ibtm#
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Die Erfind# betrifft eine Vorrichtung zus FUhren eines Schneidbrenners
an Rohrbrennschneide~aschinen ZUR Erzeugen der Durchdringungskurven r-Ai rven ansich
schneidenden zylindrischen Werkstfficken, insbesondere Rohren, bei der das WerkstUckui
seine Längsachse gedreht und der Schneidbrenner Ueber einen Führugsschliftten parallel
zur Werkstückslängsachse mit Hilfe eines Steuerhebelsysteis in Abhängigkeit von
der Werkstücksdrehung geführt wird.
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Soll an einem sogenannten Hauptrohr, insbesondere einem Rohr mit großem
Durchmesser, unter einem Winkel ein Abzweigrohr angeschlossen werden, so muß an
der betreffenden Verbindungsstelle aus dem Hauptrohr ein Ausschnitt ausgebrannt
werden, dessen äußere Kontur der entsprechenden räumlichen Durchdringungskurve zweier
miteinander verschnittener Zylinder entspricht. Bei einer industriellen Herstellung
solcher Rohrverbindungen ist die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit des Formschnittes
von wesentlicher Bedeutung, da nur dann kostspielige Nacharbeiten vermieden werden.
Eine Vorrichtung, mit der diese Forderungen erfüllt werden, ist aus der DT-AS 22
46 838 bekannt. Bei dieser Vorrichtung, aber auch bei allen ähnlichen Vorrichtungen
dieser Art, ist der Brenner so geführt, daß die Achse des Brennstrahlers an jedem
Punkt des herzustellenden Ausschnittes die Werkstückslängsachse schneidet. Die sich
hierbei ergebende Schnittfläche verläuft damit zwangsläufig
nicht
nelir in der Flucht der Innenwandung des Nebenrohres. Dies ist Jedoch für eine Reihe
von Azwenungsfällen von erheblichez Nachteil.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einer Vorrichtung der
eingangs bezeichneten Art den Brenner so zu fuhren, daß seine Achsrichtung flir
die vorgegebene Durchdringungskurve fluchtend zur Innemeandang des später anzusetzenden
Zweigrohres verläuft.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Brennerhalter
um eine im wesentlichen in Richtung der Werkstückslängsachse verlaufende Achse schwenkbar
gelagert ist und mit einem Stellantrieb in Verbindung steht, durch den der Brennerhalter
in Abhängigkeit von der Werkstücksdrehung verschwenkt wird. Mit Hilfe dieser Anordnung
ist es möglich, die Schnittkanten des herzustellenden Ausschnittes fluchtend mit
dem später anzuschweißenden Rohr herzustellen, so daß jegliche Nacharbeit entfällt.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schwenklagerung
des Brennerhaltes durch ein Parallelogrammgestänge gebildet wird, das an einem mit
dem Führungsschlitten verbundenen Tragarm angelenkt ist. Diese Ausbildung der Schwenklagerung
bietet einmal den Vortei1#einer ausreichenden Ausladung und damit
eines
ausreichenden Freiraumes für die Werkzeuge und zum anderen kann der Stellantrieb
für die Schwenkbewegung in ausreichender Entfernung vom Brenner und somit geschützt
angeordnet werden.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei
vorgesehen, daß das Parallelogrammgestänge zwei am Tragarm gelagerte parallele Hebel
aufweist, von denen einer mit dem Stellantrieb verbunden ist, daß zwei Stellstangen
vorgesehen sind, die jeweils mit einem Ende mit Abstand zueinander am Brennerhalter
angelenkt sind und von denen eine Stellstange (Unterstange) mit beiden Hebeln und
die andere Stellstange (Oberstange) nur mit einem Hebel gelenkig verbunden ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abstand
des Anlenkungspunktes der Oberstange zum Anlenkungspunkt der Unterstange am Brennerhalter
veränderbar ist.
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Hierdurch läßt sich das Übersetzungsverhältnis und damit auch die
Winkellage der Schnittfläche des herzustellenden Ausschnittes in Bezug auf eine
durch die Werkstücksachse einerseits und die vertikale Achse des Ausschnitts andererseits
festgelegte Ebene verändern. Bildet man in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung die Oberstange längeneinstellbar aus, so läßt sich der Einstellbereich
für die Winkeländerung noch vergrößeren.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Tragarm
am Führungsschlitten höhenverstellbar gehalten und um eine parallel zu seiner Längsachse
verlaufende Achse schwenk-und
feststellbar mit dem Ffmrungsschlitten
verbunden ist. HIerdurch läßt sich zum einen die genaue Einstellung der Schneiddüse
in Bezug auf die Rohroberfläche festlegen und zum anderen kann durch die Schwenkbarkeit
des Tragarmes um eine zu seiner längsachse parallelen Achse auch der Schnittwinkel
für den Ausschnitt eingestellt werden, der durch den Anschlußvinkel des anzuschließenden
Abzweigrohres vorgegeben ist. Durch den Abstand zwischen Tragarmachse einerseits
und Schwenkachse andererseits läßt sich die Wandstärke des zu bearbeitenden Rohres
so berücksichtigen, daß der Schwenkpunkt für den Brenner Jeweils auf der an der
Innenwandung verlaufenden Kante des Ausschnittes liegt, so daß einwandfreie geometrische
Verhältnisse für den Anschluß gegeben sind.
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Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen für ein Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. la, b eine herzustellende Rohrverzweigung im Schnitt,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Rohrbrennschneidemaschine mit Steuerungsteil,
Fig. 3 die Führung des Brennerhalters in größerem Maßstab, Fig. 4a den Brennerhalter
in einer Endlage,
Fig. 4b einen Schnitt durch das zu trennende Rohr
mit schematischer Stirnansicht des Brenners, Fig. 5 den Brennerhalter in einer anderen
Arbeitslage, Fig. 6 einen einstellbaren Geber für den Schwenkwinkel.
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Vie aus Fig. la und lb ersichtlich, sollen zwei Rohre 4 und 5 so miteinander
verbunden werden, daß die Rohrachsen 1, 2 sich schneiden. Hierzu nuß in der Vandung
des Rohres 5 an der Verbindungsstelle ein entsprechend verlaufender Ausschnitt 3
ausgebrannt werden, wobei die Kantenfläche 3' des Ausschnitts 3 so verlaufen soll,
daß sie mit der Innenwandung des anzusetzenden Rohres 4 fluchtet.
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Die Herstellung eines derartigen Ausschnittes an Rohren mit großen
Durchmessern erfolgt mit einer Vorrichtung, wie sie anhand von Fig. 2 näher beschrieben
ist. Das Rohr 5 liegt mit waagerechter Achse auf Rollenböcken 6, die über ein Kegelradpaar
7 von einem Motor 8 angetrieben werden. Die Drehbewegung des Rohres 5 wird unmittelbar
von einem Spannkreuz 9 abgenommen, dessen Welle in einem ortsfesten Lager 11 im
Sinne des Doppelpfeiles 12 axial verschiebbar gelagert ist. Die Drehbewegung der
Welle wird über ein Stirnradvorgelege 13 auf einen Synchrogeber 14 übertragen, während
die Axialbewegung von einer Zahnstange 15 auf einen Synchrogeber 16 übertragen wird.
Der Synchrogeber 14 steuert im Gleichlauf über einen Synchroempfänger 17 einen Antriebsmotor
18, dessen Welle 19 über ein Kegelradpaar 20 eine ortsfest gelagerte Welle 21 antreibt.
Auf ihr sind unter
900 ein erster Hebel 22 und ein Zusatzhebel
23 angeordnet, auf denen Gleitsteine 24 bzw. 25 einstellbar sind. Diese Gleitsteine
gleiten in einer freuzschleife 26 bzw. in einer Zusatzkreuzschleife 27, wobei die
Bewegung der Kreuzschleife 26 über einen Synchrogeber 28 abgeno men wird.
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An der Zusatzkreuzschleife 27 ist ein zweiter Hebel 29 bei 30 angelenkt,
auf den sich ebenfalls ein Gleitstein 31 ver- und feststellen läßt, der andererseits
in einer zur Zusatzkreuzschleife 27 parallelen Führung 32 über einen Schlitten 33
gleitet. Wenn die Achsen von Haupt- und Nebenrohr in einer Ebene liegen sollen,
bewegt sich die Lagerung des Gleitsteins 31 in radialer Richtung zu der Welle 21.
Die Bewegung des Schlittens gegenüber der Führung wird von einer an der Führung
vorgesehenen Zahnstange 34 auf ein Zahnrad 35 übertragen, das am Schlitten 33 gelagert
ist und dessen Drehung an einen Synchrogeber 36 übertragen wird. Die Bewegungswerte
der Kreuzschleife 26 über den Synchrogeber 28, des Gleitsteins 31 über den Synchrogeber
36 und der Axialverschiebung 12 über den Geber 16 werden über einen Synchroempfänger
37 und entsprechende Übertragungsorgane, nämlich eine ortsfest gelagerte Zahnstange
38 und ein auf ihr abrollendes, vom Synchrogeber 37 betätigtes Zahnrad 39 auf das
Trennwerkzeug 40 übertragen. Synchroempfänger 37, Zahnrad 39 und Trennwerkzeug 40
sind dabei auf einem gemeinsamen Schlitten 41 angeordnet.
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Vor der Betätigung der Vorrichtung, d. h. vor Einschalten des in seiner
Drehzahl regelbaren Antriebsmotors 8 wird zur Herstellung eines Ausschnittes 3 der
Gleitstein 24 so eingestellt, daß die Länge des ersten Hebels 22 gleichr/sing beträgt,
und der Gleitstein 25 derart, daß die Länge des Zusatzhebels 23 gleich r /tg ausmacht,
während der Gleitstein 31 des zweiten Hebels 29 so eingestellt wird, daß die Hebellänge
gleich R/tgt X ist. Bei dieser Ausführungs ist mit dem zweiten Hebel 29 ein Kegelrad
52 verbunden, das über ein Kegelrad 53 einen Synchrogeber 54 betätigt, so daß die
Winkelstellung zwischen der Kreuzschleife 27 und dem zweiten Hebel 29 als Stellgröße
für die Winkelverstellung des Werkstückes dient, während die Geber 28 und 36 das
Trennwerkzeug 40 verstellen. Hierbei vollführt das Rohr eine hin- und hergehende
Bewegung, deren Amplitude sich nach der Breite der Durchdringungskurve richtet und
mithin von den beiden Radien abhängig ist, dagegen unabhängig vom Winkel zwischen
den Rohrachsen.
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In Fig. 3 ist in einer Ansicht auf die Stirnseite des Rohres das Trennwerkzeug
40 in Einzelheiten dargestellt. Wie aus der schematischen Zeichnung zu erkennen,
ist der Schlitten 41 auf einer Schiene 55 parallel zur Längsachse 2 des zu bearbeitenden
Rohres 5 verfahrbar. Der Antrieb erfolgt,wie vorstehend beschrieben, über den Synchroempfänger
37 mit seinen Übertragungsorganen. Am Schlitten 41 ist ein Tragelement 56 über einen
Spindelmotor 57 mit Spindel 58 heb- und senkbar in Richtung des Pfeiles 59 gehalten.
Im Halteelement 56 ist eine Tragstange
60, die an ihrem freien
Ende mit einem Stellhebel 61 versehen ist, schwenkbar gelagert. Das andere Ende
der Tragstange 60 steht mit einem Tragarm 62 in Verbindung, an dem die Stelleinrichtung
für den Brennerhalter 63 des Brenners 40 befestigt ist. Der Tragarm 62 ist so mit
der Tragstange 60 verbunden, daß er mit Hilfe eines Stellantriebes 64 in Bezug auf
die Achse 65 der Tragstange 60 verstellbar ist. Bei dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel
ist der Tragarm 62 angelenkt und über eine mit dem Stellantrieb 64 verbundene Spindel
66 gegenüber der Achse 65 verschwenkbar.
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Im Bereich des freien Tragarmendes sind zwei parallele Hebel 67, 68
angelenkt, an denen zwei Stellstangen, nämlich die beide Hebel 67, 68 verbindende
Unterstange 69 und die am Hebel 68 mit Abstand zur Unterstange 69 angelenkte Oberstange
70 angeordnet sind. Beide Stellstangen sind mit Abstand zueinander am Brennerhalter
63 angelenkt. Hierbei ist die Anlenkung der Oberstange 70 am Brennerhalter 63 durch
entsprechende Stellmittel 71 veränderbar. Ebenso ist die Oberstange 70 durch schematisch
angedeutete Stellmittel 72 in ihrer Länge veränderbar.
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Der Hebel 67 steht mit einem Stellantrieb in Verbindung, durch den
das Parallelogrammgestänge und damit der Brennerhalter 63 in Richtung des Doppelpfeiles
73 nach beiden Seiten aus der Mittellage heraus verschwenkt werden kann. Der Stellantrieb
kann beispielsweise durch ein mit dem Hebel 67 fest verbundenes Zahnsegment 74 und
einem damit zusammenwirkenden Stellmotor 75
gebildet werden. Der
Stellmotor 75 wird tiber einen entprechenden Synchrogeber 76, der it den Kegelrad
52 des Steuerungsgestanges zusammernwirkt ##eznrirkt, angesteuert und zwar in der
Weise, daß die Verscbwenkung des Brennerhalters 63 gleichsinnig zur Drehung des
Rohres 5 erfolgt, wie dies aus den in Fig. 4a und Fig. 5 dargestellten Arbeitspositionen
ersichtlich ist.
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Die Einstellung des Brenners erfolgt grundsätzlich so, daß die durch
die Tragstange 60 festgelegte Achse 65 tangential zur Innenwandung des zu bearbeitenden
Rohres verläuft, während die durch den Tragarm 62 bestimmte Achse, und damit die
Position der Düse des Brennwerkzeuges in der erforderlichen Arbeitsposition auf
die Außenwandung des zu bearbeitenden Rohres ausgerichtet ist. Durch nicht näher
dargestellte Fühler kann eine etwaige Unrundheit des Rohres festgestellt und die
sich hieraus ergebenden Abweichungen auf den S*delmotor 57 übertragen werden, so
daß während des ganzen Schnittvorganges der vorgegebene, optimale Abstand der Brennerdüse
von der zu bearbeitenden Rohroberfläche automatisch eingehalten wird.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 der Tragarm 62 schwenkbar
an der Tragstange 60 angelenkt ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4a
an der Tragstange 60 eine Schlittenführung 77 vorgesehen, so daß der Tragarm 62
gegenüber der Achse 65 parallel verschoben werden kann. Im ütrl gen ist die Funktionsweise
die gleiche wie bei dem anhand von Fig. 3
beschriebenen Ausfiihrungsbeispiel.
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Während bei einer Rohrabzweigung, bei der die Achsen der miteinander
zu verbindenden Rohre senkrecht zueinander stehen, auch der Brennerhalter entsprechend
senkrecht zur Rohrachse 2 ausgerichtet ist, iti(3 bei dem anhand von Fig. la, Ib
angedeuteten Ausführungsbeispiel der Brennerhalter 63 um den Winkel, den die Rohrachsen
1, 2 zueinander einnehmen sollen, in Richtung der Rohrachse 2 verschwenkt werden.
Dies geschieht über entsprechende Stellmittel 78 (Fig. 3), so daß während des ganzen
Schnittvorganges der Brennerhalter 63 die durch den Teil in Fig. 4b angedeutete
Position in Bezug auf den angedeuteten Schlitten 41 behält, daß jedoch die in den
Fig. 3, 4a und 5 dargestellten Schwenkbewegungen zusätzlich ausgeführt werden, so
daß der gewünschte Verlauf der Schnittfläche 3' erzielt wird.
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In Figur 6 ist eine weitere, modifizierte Ausführungsform fUr den
Synchrogeber 76, der den Stellantrieb des Brennerhalters ansteuert, dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform wird der Synchrogeber 76 im zugehörigen, nicht näher
dargestellten Maschinengestell über einen Stellantrieb 79 verschiebbar gelagert.
Das Ubertragenad 80 des Synchrogebers 76 ist reibschlüssig mit einer Stirnfläche
des Kegelrades 52 verbunden.
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Das Ubertragungsrad 80 ist hierbei der Antriebsfläche des Kegelrades
52 so zugeordnet, daß seine Drehachse senkrecht
zur Drehachse des
Kegelrades 52 ausgerichtet ist. Da sich der Schwenkwinkel des Brennerhalters 63
entsprechend dem vom Übertragungsrad 80 zurückgelegten Bogen des zugehörigen Drehwinkels
des Kegelrades 52 entspricht, wobei der Drehwinkel des Kegelrades 52 dem Drehwinkel
des Werkstückes entspricht, läßt sich durch eine Verschiebung des Übertragungsrades
80 radial zur Antriebsfläche des Kegelrades 52 der maximal gewünschte Schwenkwinkel
des Brennerhalters einstellen, über eine zugeordnete Skala 81 läßt sich die Anordnung
eichen.
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Der Synchrogeber 76 steht über eine entsprechende Steuerleitung 82
mit dem zugehörigen Stellmotor 75 am Brennerhalter in Verbindung.
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Durch eine in die Steuerleitung 82 zwischengeschaltete Steuereinrichtung
83, die lediglich die Aufgabe hat, dem vom Synchrogeber 76 abgegebenen Steuersignal
eine Vorzeichenumkehrung aufzuprägen, läßt sich nun nach Wunsch einstellen, ob die
Verschwenkung des Brennerhalters gleichsinnig oder aber gegenläufig zur Drehung
des Werkstückes erfolgen soll.
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Dieser Schaltvorgang wird jeweils zu Beginn des gewünschten Schnittes
eingestellt und richtet sich nach der Art und der Geometrie des Schnittes, da die
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Formschnitte so ausgerichtet
sind, daß praktisch ein aufwendiges Nacharbeiten der Schnittkanten zur Vorbereitung
der Schweißarbeiten vollständig entfällt.
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Die Auswahl der Schwenkrichtung in Bezug auf die Drehrichtung des
Werkstückes richtet sich im wesentlichen auch danach, ob ein Ausschnitt in einer
Rohrwandung hergestellt werden soll oder aber ein einer Durchdringungskurve entsprechender
Lauf eines Rohrendes hergestellt werden soll.
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Durch die Möglichkeit, den maximal erreichbaren Schwenkwinkel des
Brennerhalters über eine entsprechende Einstellung des Synchrogebers 76 vorzugeben,
läßt sich autgrrnd der hierdurch gegebenen Abschrägung der Schneidkante am Rohr
auch die Größe der Schweißfuge beeinflussen.