DE2749287A1 - Vorrichtung zum ausfraesen kreisfoermiger oeffnungen in rohrwandungen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Aus fräsen kreisförmiger
• Öffnungen in Rohrwandungen.
• I)ie Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Obert,iEgriff des Anspruchs 1.
• Im Rohrleitungs- und Kanalbau werden heute in immer stärkerem Me vorgefertigte Sammel- und Kontrollschächte verwendet, d.h.
• (ic Schächte werden nicht mehr auf der Baustelle aus einzelnen ringförmigen Elementen zusammengesetzt, sondern sie werden als einbaufertige, mit allen Kanalanschlußstücken und den entsprechenden Gerinnen versehene Bauelemente zum Einbauort gebracht, an r dafür vorgesehenen Stelle eingebaut und mit den Kanalrohren verbunden.
• Für den Schachthersteller, der Fertigfabrikate, insbesondere Rohre verschiedenster Größen aus Asbestzement oder Kuntstoff, verwendet, stellt sich bei der Schachtfertigung unter anderem das Problem, die kreisrunden, den Rohrmantel senkrecht zur Rohrachse durchdringenden Kanaleinbindungsbohrungen, die zueinander in einem vorgegebenen Winkel stehen, in da Schachtrohr einzubringen. Diese Problematik zeigt sich an der nas folgend beschriebenen geometrischen Beziehung: Durchdringt man einen zylinderförmigen Körper senkrecht zur Zylinderachse mit einem runden Loch, dessen Durchmesser kleiner als der Zylinderdurchmesser ist, so entsteht auf der Mantelfläche des Zylinders beidseitig der die Mittelachse enthaltenden Mittelebene M eine Durchdringungskurve, die im Grundriß (also in Durchdringungsrichtung) kreisförmig ist und einen Durchmesser D hat, und die in einem Schnitt senkrecht zur Rohrachse, also parallel zur Durchdringungsrichtung, eine bestimmte Höhe K hat, die sich aus dem Durchmesser des Zylinders und dem Durchmesser D der Durchdringungsbohrung ergibt. Diese Verhältnisse lassen sich aus der beiliegenden Zeichnung erkennen. Die Durchdringungskurve ist also ein dreidimensionales Gebilde mit zwei Hochpunkten, die auf dem Zylindermantel in der Mittelebene M mit einem axialen Abstand D liegen, und mit zwei Tiefpunkten, die auf dem Zylindermantel in einer Querebene des Zylinders mit dem Abstand D zueinander liegen.
• Die im Schachtbau verwendeten Rohre haben einen Durchmesser i zu etwa 2 m und mehr, und die Einbindungsöffnungen, die in 2 Rohrwänden hergestellt werden sollen, haben einen Durchmessc;#' dr, je nach Anforderungen, nur wenig kleiner sein kann, z.L'.
• einen Durchmesser von 1,5 m haben kann. Prinzipiell muß es ~IlSO möglich sein, in Großrohre bis zu etwa 2 m Durchmesser Wandöffnungen mit bis zu etwa 2 m Durchmesser einzubringen.
• Iris heute wird hierfür in der Praxis des Schachtbaus ein einlaches Handfräsgerät verwendet. Hierbei handelt es sich um eine rntorisch angetriebene Frässpindel, die an einem Arm gelagert it, der seinerseits mit begrenztem Schwenkwinkel schwenkbar ,rl einer Tragsäule gelagert ist, die das Zentrum der Einbindungsbohrung bestimmt und die z.B. in einem im Zentrum der Einbindungst>ohrung liegenden, vorher anzubringenden Befestigungsloch verschraubt werden muß.
• Dieses Gerät weist die folgenden Mängel auf: - Im Zentrum der Einbindungsbohrung muß zunächst durch einen getrennten Arbeitsgang ein Befestigungsloch gebohrt werden.
• - Das Aufschrauben der die Schwenkachse bildenden Tragsäule ist zeitraubend und umständlich.
• - Der eigentliche Fräsvorgang kann nur in kleinen Abschnitten vorgenommen werden, da das Fräswerkzeug nur in einer Ebene schwenkbar ist und somit nur eine begrenzte Schwenkbewegung zuläßt.
• - Das Fräswerkzeug kommt beim Überschreiten eines bestimmtcn Schwenkwinkels außer Eingriff, da die Frässpindel nur eine Schwenkbewegung in einer Ebene ausführt und nicht auch eine der Durchdringungskurve entsprechende Hubbewegung ausführt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen, und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der manuelle Arbeitsaufwand wesentlich verringert und der Arbeitsablauf mindestens teilweise automatisiert werden kann, wobei gleichzeitig der pro Einbindungsbohrung erforderliche Zeitaufwand wesentlich gesenkt werden soll.
• Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 1.
• Das Fräswerkzeug führt also außer einer vollen Kreisbewegung um seine Schwenkachse zusätzlich parallel zu dieser Achse eine Elubbewegung durch, so daß es der der herzustellenden Öffnung sprechenden Durchdringungskurve folgen kann. Gleichzeitig ist fin sich auf der Rohrwand abstützendes Kopierorgan vorgesehen, i.#S die Auf- und Abbewegung des Fräsorgans während des Umlaufs uf der Kreisbahn bestimmt. Damit ist an sich bereits sicher->evtellt, daß das Fräswerkzeug der für die Durchdringung der Rohrwand erforderlichen dreidimensionalen Bewegungsbahn folgt.
• Da die Rohrwand eine bestimmte Dicke hat, ist es hierbei zweckmäßig, wenn das Fräswerkzeug gegenüber dem Kopierorgan parallel zur Schwenkachse bzw. parallel zur Achse des Fräswerkzeugs verstellbar ist. Das Kopierorgan kann dann ständig auf der äußeren Rohrwand laufen, während das Fräswerkzeug nach jedem Umlauf tiefer in die Rohrwand eingesenkt werden kann.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Weiterbildungen der Errindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
• Insbesondere können hierbei das Fräswerkzeug und das Kopierorgan an einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sein, wodurch sich eine konstruktiv besonders zweckmäßige Lösung ergibt (Ansprüche 2 bis 6). Hiermit ist es nicht nur möglich, Einbindungsbohrungen bzw. Wandöffnungen in dem Rohr herzustellen, die symmetrisch zu einer durch die Rohrachse gehenden Mittelebene M ausgebildet sind. Bei dieser Anordnung liegen Fräswerkzeug und Kopierorgan vorzugsweise unmittelbar nebeneinander auf der gleichen Seite der Schwenkachse des Fräswerkzeugs. Die Schwenkachse kann daher gegenüber der senkrechten Mittelebene des Rohres auch seitlich versetzt sein; die Fräsvorrichtung muß also nicht zentrisch zur Rohrachse angesetzt werden, sondern kann seitlich versetzt angesetzt werden, so daß sich beim Fräsvorgang nicht eine den oben beschriebenen geometrischen Verhältnissen entsprechende symmetrische Durchdringungskurve ergibt, sondern eine seitlich versetzte Durchdringungskurve, deren beide unteren Tiefpunkte nicht auf der gleichen Höhe liegen. Wenn hierbei rl Kopierorgan dicht neben dem Fräswerkzeug angeordnet ist, ist sichergestellt, daß das Fräswerkzeug dieser unsymmetrischen Durchdringungskurve folgt.
• Man kann die Anordnung jedoch auch so treffen, daß das Kopierorgan bezüglich der Schwenkachse des Fräswerkzeugs um 1800 versetzt angeordnet ist. Dann muß jedoch das Fräswerkzeug zentrisch angesetzt werden, d.h. seine Schwenkachse muß in der Mittelebene des zu bearbeitenden Rohres liegen. Da hierbei eine symmetrische Durchdringungskurve hergestellt wird, bestimmt das Kopierorgan die Bewegungsbahn des Fräswerkzeugs jeweils an einer um 1800 versetzten Stelle der Durchdringungskurve (Anspruch 7).
• Besonders zweckmäßig ist es, gemäß Anspruch 12 zum Zentrieren des Fräswerkzeugs eine Bohrspindel mit einem Zentrierbohrer vorzusehen. Die Zentrierbohrung braucht nicht in der Mittelebene des Rohres angebracht zu werden, sondern kann gegenüber dieser seitlich versetzt sein.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
• An einem nur teilweise dargestellten Aggregatsträger 1, der Teil einer Rohrbearbeitungsmaschine sein kann und der lotrecht verfahrbar angeordnet ist, ist ein Fräsarmträger 2 gelagert, der eine Schwenk- oder Drehbewegung U um die Achse des Fräslrmträgers herum ausführen kann. Die dem Aggregatsträger 1 abgewandte Seite des Fräsarmträgers 2 weist in der Drehachse eine von dem Aggregatsträger 1 her antreibbare Bohrspindel 3 auf, die einen Zentrierbohrer 14 trägt. Neben der Bohrspindel 3 istam unteren Ende des Fräsarmträgers ein Tiefenbegrenzungsanschl.sg vorgesehen, der den Zentrierbohrer 14 ringförmig umgibt und der mit einem Endschalter zum Abschalten der Bohrspindel 3 ausgestattet sein kann.
• Am Fräsarmträger 2 ist weiterhin ein Ouer oder waagerecht liegender Fräsarm 5 angeordnet, der mittels eines Handrades 6 li it Cewindespindeltrieb radial zum Fräsarmträger 2 verstellbar ist. An dem in der Zeichnung rechten freien Ende des Fräsarms ist in geeigneter Weise ein Kopierschlitten 7 angeordnet, zur z.B. mittels Rundführungen gegenüber dem Fräsarm 5 aufurid abbewegt werden kann. Der Kopierschlitten 7 trägt eine rsspindel 8 mit einem Fräswerkzeug 15, dessen Drehachse i);irallel zu der Achse der Bohrspindel 3 bzw. der Schwenkachse (i'räsarmträger2) des Fräsarms 5 ist.
• Der Kopierschlitten 7 trägt ferner ein Pinolenführungsrohr 9 mit einer Pinole 10, an deren unterem Ende eine schräggestellte Kopierrolle 11 als Kopierorgan angeordnet ist. Die Kopierrolle 11 ist derart geneigt, daß ihre Ebene in jeder Arbeitsstellung im wesentlichen senkrecht zu der Wand des zu bearbeitenden Rohres R steht.
• Schließlich trägt der Kopierschlitten 7 noch eine Zustelleinrichtung 12 für die Pinole 10 der Kopierrolle 11, und außerdem trägt der Fräsarm 5 bzw. der Kopierschlitten 7 einen pneumatisch oder hydraulisch betätigten Anlege- und Rückholzylinder 13, der die Auf- und Abbewegung des Kopierschlittens 7 steuert.
• Die Arbeitsweise ist wie folgt: Wenn eine Einbindungsbohrung mit Durchmesser D in einem Schachtrohr R angebracht werden soll, so stellt man mit dem Handrad 6 den Fräsradlus D/2 ein. Dann führt man die Vorrichtung, wenn eine zentrische Einbindungsbohrung hergestellt werden soll, so über das Rohr R, daß die Achse der Bohrspindel 3 mit der Mittelebene M des Rohres zusammenfällt. Die Achse der Bohrspindel 3 b<stimmt in jedem Fall den Mittelpunkt der Einbindungsbohrun-, auch wenn diese gegenüber der Mittelebene M des Rohres R seitlich versetzt sein sollte.
• Nun wird mittels des Zentrierbohrers 14 eine Zentrierbohrung in die Wand des Rohres R eingebracht, wobei das gesamte Aggretrtt auf den Tiefenbegrenzungsanschlag 4 abgesenkt wird. Durch eir,e,t damit verbundenen Endschalter wird der Zentrierbohrer nach ~#em Durchdringen der Rohrwand stillgesetzt.
• Jetzt schaltet man den Antrieb für die Schwenkbewegung U des T'räsarmträgers 2 ein. Der Kopierschlitten 7 bewegt sich somit tuf einer Kreisbahn um die Achse der Bohrspindel 3. Durch den Arilegczylinder 13 oder durch Eigengewicht wird nun der Kopier-Schlitten 7 nach unten bewegt, bis die Kopierrolle 11 auf der Mantelfläche des Rohres R aufläuft. Entsprechend dem Verhältnis ries Durchmessers D der herzustellenden Einbindungsöffnung zu dem Durchmesser des Rohres R ergibt sich eine bestimmte Durchdringungskurve, die die Kopierrolle 11 nachfährt, so daß der Kopierschlitten 7 mit dem Fräswerkzeug 15 bei jeder Umdrehung des Fräsarms 5 zwei Hubbewegungen ausführt, die der Kurvenhöhe K entsprechen. Die eine tiefste Stellung des Kopierschlittens 7 ist in der Zeichnung rechts voll ausgezogen dargestellt, während die andere tiefste Stellung auf der gegenüberliegenden Seite, also in der Zeichnung links, gestrichelt dargestellt ist. In den beiden um jeweils 900 versetzten Zwischenstellungen befindet sich der Kopierschlitten 7 am oberen Ende des Hubwegs K. Das Fräswerkzeug liegt dann in der Mittelebene M des Rohres R. Diese Stellungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Die auf der Rohrwand laufende Kopierrolle 11 stellt also sicher, daß das Fräswerkzeug 15 während des ganzen Umlaufes im Schnitt bleibt.
• Nich jedem Umlauf wird mittels der Zustellvorrichtung 12 die Pinole 10, an der die Kopierrolle 11 angebracht ist und auf dur sich der Kopierschlitten 7 abstützt, um einen Schritt Z, der in seiner Größe der gewünschten axialen Fräserzustellung entspricht, in das Pinolenführungsrohr 9 zurückgezogen. Unter der Wirkung des Anlegezylinders 13 oder der Schwerkraft verlagert sich der Kopierschlitten 7 mit dem Fräswerkzeug 15 um den zurückgestellten Weg Z nach unten, so daß das Frlswerkz,!utr 15 um den gleichen Betrag tiefer in die Wand des Rohres R eJn#iringt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die gewünschte Frästiefe erreicht ist oder die Wand des Rohres R durchtrennt ist und der ausgeschnittene Rohrteil A herausfällt, womit dann die gewünschte Offnung in der Wand des Rohres R fertiggestellt ist.
• L e e r s e i t e

Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE Vorrichtung zum Ausfräsen kreisförmiger Öffnungen in Rohrwandungen mit einem längs eines Kreisbogens verschwenkbaren Fräswerkzeug, dadurch g e k e n n z e i c h nfl t daß das Fräswerkzeug (15) auf einer vollen Kreisbahn (D) um seine Schwenkachse herum bewegbar und parallel zu dieser Achse verschiebbar angeordnet ist und daß ein sich auf der Wand des zu bearbeitenden Rohres (R) abstützen~s, mit dem Fräswerkzeug (15) verbundenes Kopierorgan (11) vorgesehen ist, wobei insbesondere das Fräswerkzeug (15) und das Kopierorgan (11) in Richtung parallel zur Schwenkachse gegeneinander verstellbar sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Fräswerkzeug (15) an einem Schlitten (7) gelagert ist, der in Richtung parallel zur Schwenkachse gegenüber der Wand des zu bearbeitenden Rohres (R) beweglich angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Fräswerkzeug (15) radial zur Schwenkachse verstellbar (Handrad 6) gelagert ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Kopierorgan (11) von dem Schlitten (7) gctragen ist und mittels einer Führung (9) gegenüber dem Schlitten verschiebbar gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e ri n z e i c h n e t , daß das Kopierorgan (11) unmittelbar neben dem Fräswerkzeug (15) an dem Schlitten (7) angeordnet ist.
6. ~ Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n t t > daß das Kopierorgan (11) radial außerhalb des Fri;-werkzeugs (15) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 odü 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kopierorga.; (11) bezüglich der Schwenkachse gegenüber dem Fräswerkzeug (15) um 1800 versetzt ist.
8. S. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kopierorgan eine Kopierrolle (11) ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Kopierrolle (11) unter einem solchen Winkel gegenüber ihrer Führung (9) oder gegenüber dem Fräswerkzeug (15) angeordnet ist, daß sie während des gesamten Fräsvorgangs etwa senkrecht zu der Wand des zu bearbeitenden Rohres (R) steht.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Schlitten (7) mittels eines hydraulisch oder pneumatisch betätigten Zylinders (13) beweglich gelagert ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c r. -n e t , daß das Kopierorgan (11) für seine Verstellung £egtlüber dem Fräswerkzeug (15) mit einer am Schlitten (7) angeordneten Zustelleinrichtung (12) verbunden ist.
12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurg c k e n n z e i c h n e t , daß auf der Schwenkachse 4 Fräswerkzeugs (15) eine Bohrspindel (3) mit einem an dem zu bearbeitenden Rohr (R) angreifendon Zentrierbohrer (1);) ungeordnet ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e zu3 ri è t , daß das Fräswerkzeug (15) und das Kopierorgan (11) gegenüber dem Zentrierbohrer (14) in axialer Richtung verstellbar sind.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß fCr den Zentrierbohrer (14) ein Tiefenbegrenzungsanschlag (4) vorgesehen ist.

    Lg. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Tiefenbegrenzungsanschlag (4) den Zentrierbohrer (14) ringförmig umgibt.