DE3528593C2

DE3528593C2 -

Info

Publication number: DE3528593C2
Application number: DE19853528593
Authority: DE
Inventors: Hans 5800 Hagen De Braun; Gerhard 5275 Bergneustadt De Mohn
Original assignee: Maschinenfabrik Reika-Werk 5800 Hagen De GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Reika-Werk 5800 Hagen De GmbH
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1990-05-03
Also published as: DE3528593A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer stirnseitigen Fase an längsgeschweißten Rohren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Schweißen von Kehlnähten, seien es V- oder X-Nähte an den Stirnseiten zweier aneinanderstoßender Rohre, ist zu beachten, daß die Schweißnahttiefe nur einen bestimmten Bruchteil der Wanddicke der zusammenzufügenden Rohre ausmachen soll. Dies bedeutet auch, daß die Fase sich nicht über die gesamte Dicke des Rohres zu erstrecken hat, vielmehr ein unangefaster Bereich der Stirnkante des Rohres bestehen bleibt. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Längsschweißnaht der Rohre mit ihrem Außenrand sowohl über den Außenumfang des Rohres hervorstehen, mit ihm abschneiden oder ihm gegenüber versenkt sein kann. Auch kann die Rohrwanddicke innerhalb eines Toleranzbereiches schwanken.

So kann bei einem Außendurchmesser D von 600 mm ein Toleranzbereich von 598,8 bis 601,2 mm, d. h. ein Bereich von 2,4 mm gegeben sein. Ohne Berücksichtigung verschiedener Rohrparameter kann daher bei einer Wanddicke von z. B. 3 bis 5 mm keine genaue Fase für eine Schweißnaht erstellt werden.

Aus der hier gattungsbildenden DE-AS 20 65 281 ist eine Rohrenden-Bearbeitungsmaschine bekannt, bei der das Rohrende mittels Einspannbacken, die radial verstellbar angeordnet sind, gehalten wird und mit Hilfe eines rotierenden, gegenüber dem Rohr dabei axial und/oder radial verstellbaren Werkzeuges mit einer stirnseitigen Fase versehen wird. Die DE-OS 31 39 262 zeigt eine Vorrichtung zum Plandrehen und Anfassen der Stirnseite von Rohren, bei der das Rohr festklemmende Backen und Einrichtungen zum Verstellen des Faswerkzeuges Anwendung finden. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch eine Berücksichtigung unterschiedlicher und in einem Toleranzbereich schwankender Rohrparameter nicht möglich, und es kann somit mit diesen Vorrichtungen keine genaue Fase für eine Schweißnaht erstellt werden.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf die US-PS 39 35 766 verwiesen, die eine an einer Drehmaschine zum Längsdrehen von Rohren mit unterschiedlichen Wanddicken angebrachte Vorrichtung beschreibt, die mittels eines Ultraschallmeßgerätes am rotierenden Rohr über den gesamten Rohrumfang und über die gesamte Rohrlänge die Rohrwanddicke mißt und über einen Regelkreis in Abhängigkeit der Meßwerte den Drehmeißel so zustellt, daß ein Rohr mit einer in Rohrlängs- und -umfangsrichtung gleichbleibenden Wanddicke hergestellt wird. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht zur Herstellung von stirnseitigen Fasen vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß eine stirnseitige Fase erstellt werden kann, die nach Lage und Ausbildung dem in einem gewissen Toleranzbereich variierenden Rohrdurchmesser, der in einem gewissen Toleranzbereich variierenden Rohrwanddicke und der Ausbildung der Längsschweißnaht des Rohres mit hoher Genauigkeit Rechnung trägt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer gattungsmäßigen Vorrichtung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vor.

Die Merkmale der Unteransprüche 2-4 dienen der Ausgestaltung des Gegenstands des Hauptanspruches.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß die für die Herstellung einer genauen Fase notwendigen Rohrparameter mittels an sich bekannter Meßgeräte direkt in der Vorrichtung erfaßt werden und auf einfachste Weise von einem Rechner das Faswerkzeug so zugestellt wird, daß die Fase eine exakte Ausbildung und Lage an der Rohrstirnseite erhält. Die Vorrichtung ist sowohl zur Erstellung einer Innen- als auch Außenfase geeignet.

Nachstehend wird anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Rohrstirnseite mit einem Faswerkzeug,

Fig. 2 die gefasten Stirnseiten zweier miteinander zu verschweißender Rohre,

Fig. 3 eine Einrichtung zum Ermitteln der durchschnittlichen Rohrdicke,

Fig. 4 und 5 zwei Längsschweißnähte an zwei Rohren,

Fig. 6 das Abstechen und Fasen des einen Rohrabschnittes und

Fig. 7 die Verstellbewegung des Faswerkzeugs und die Lage des zu bearbeitenden Rohres.

Es gilt die Stirnwand 1 des Endes 2 des Rohres R mit einer Außenfase zu versehen. Hierzu dient das Werkzeug 3, welches an dem Werkzeughalter 4 befestigt ist, der in später noch näher beschriebener Weise verstellt werden kann. Dem für die Erstellung einer Außenfase geeigneten Werkzeug 3 ist ein Werkzeug 5 (Fig. 6) gleichzusetzen, das eine Innenfase des Rohres erstellen kann.

Die gegenüber dem Stirnwandabschnitt 6 bzw. 6 a der beiden miteinander zu verschweißenden Rohre R bzw. Ra erstellte Fase 7 bzw. 7 a ist im allgemeinen unter einem Winkel a von 30° geneigt und soll in einem Abstand a von der Außenseite 8 der Rohre bei 9 enden, so daß noch der Stirnwandabschnitt 6 bzw. 6 a von der Dicke b verbleibt, mit dem die beiden Rohre R bzw. Ra unmittelbar zusammenstoßen oder in geringem Abstand zueinander verbleiben.

Nun schwankt der Außendurchmesser D des Rohres R innerhalb eines Toleranzbereiches, der, sofern die Werkzeuge 3 und 5 keine entsprechende Anpassung erfahren, bei der Herstellung einer Fase weder die Größe a noch die Größe b in Fig. 2 genau erreichen läßt, insbesondere auch, weil nicht nur der Außenumfang D, sondern auch der Innenumfang d und damit die Wanddicke des Rohres F = a + b innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches schwanken.

Zum Herstellen einer Fase dient u. a. eine Einrichtung mit hier drei Ultraschallmeßgeräten 10, 11, 12, die in einem Winkel β von 45° gegeneinander versetzt angeordnet sind und über Leitungen 13, 14, 15 mit einem Rechner 16 verbunden sind (Fig. 3). In dem Rechner 16, dem die Meßwerte der Ultraschallmeßgeräte 10 bis 12 zugeleitet werden, werden zwei Meßwerte effektiv erfaßt, und zwar diejenigen, die innerhalb des Toleranzbereiches der Rohrwanddicke F = a + b (Fig. 2) liegen. Bei Betrachtung der Fig. 3 sind dies die Meßwerte der Ultraschallmeßgeräte 10 und 12, während der auf Höhe der Längsschweißnaht S des Rohres gelegene Ultraschallmeßkopf 11 über die Leitung 14 dem Rechner einen Dickenmeßwert übermittelt, der außerhalb des Toleranzbereiches gelegen ist. Liegt die Längsschweißnaht in der Stellung S′ in Fig. 3, so ergeben die Meßwerte aller drei Ultraschallmeßgeräte 10, 11, 12 Werte, die innerhalb des Toleranzbereiches der Wanddicke liegen, und der Rechner ermittelt den Mittelwert aus allen drei Größen.

Wie Fig. 7 erkennen läßt, ist das Rohr R mit Hilfe von Einspannbacken 20, 21 - im allgemeinen fünf Backen - an seinem Umfang gehalten. Mit Hilfe eines nicht dargestellten, an sich bekannten Meßgerätes wird die radiale Verstellage der Backen 20, 21 festgestellt und über die Leitung 22 dem Rechner 16 übermittelt. Auch hier werden die einzelnen Werte der Backen 20, 21 usw. gemittelt und damit ein mittlerer Durchmesser des Rohres R gewonnen.

Nun kann die Längsschweißnaht S, wie Fig. 4 zeigt, gegenüber dem Außenumfang 8 des Rohres R eine versenkte Naht S _i ebenso sein, wie eine mit ihrer konvexen Außenseite über den Rohrumfang 8 überstehende Schweißnaht S _a. Ist das Rohr mit einer Schweißnaht S _a nach Fig. 5 versehen, so gilt es, die Schweißnaht zwischen zwei Backen 20, 21 zu bringen, d. h. das Rohr um seine Längsachse derart zu drehen, daß die Schweißnaht S _a die Lage nach Fig. 7 zwischen den Backen 20, 21 einnimmt, so daß ein exakter Außendurchmesser des Rohres ermittelbar ist.

Ein solches Drehen um die Längsachse ist dann nicht erforderlich, wenn die Naht S die Form nach Fig. 4 aufweist, wo die Naht das Bezugszeichen S _i trägt. Der Rechner 16 nimmt die Werte des Außendurchmessers des Rohres R wie auch die Dickenmeßwerte des Rohres auf und mittelt sie.

Vor Beginn des Fasens ist in den Rechner als dritte Größe das prozentuale Verhältnis von Rohrwanddicke F = a + b zu Fasentiefe a (Fig. 2) eingegeben. Aus diesem Verhältnis errechnet der Rechner 16 die absolute Tiefe a der Fase und die Dicke b des Abschnitts 6 der Stirnseite. Hierdurch wird erreicht, daß unabhängig von den Abweichungen in dem Außendurchmesser und in der Wanddicke F des Rohres die Fase 7 des Rohres eine ganz exakte Ausbildung und Lage an der Rohrstirnseite erhält.

Das Fasen der Rohrstirnseite 1 kann entweder durch radiales Verstellen des Werkzeughalters 4 in Richtung des Pfeiles K erfolgen (Fig. 7) oder aber durch Verstellen des Werkzeughalters aus einer Ausgangsposition 4′ in Richtung der Pfeile K und L. Der Werkzeughalter 4 kann auch in einer Ebene auf Höhe der zu erstellenden Fase rotieren, während das Rohr in Richtung des Pfeiles M in Fig. 7 bewegt wird.

Das Fasen kann mit Hilfe eines Abstech- und Faswerkzeugs erfolgen, wie dies Fig. 6 zeigt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine Innenfase zu erstellen ist.

Weist das Rohr eine wendelförmig gewundene Längsschweißnaht auf, so gilt das vorstehend Gesagte. Die Backen halten das Rohr in nahtfreien Bereichen, wenn die Naht eine solche nach Fig. 5 ist und der Kopf konkav nach außen über den Rohrumfang ragt.

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen einer stirnseitigen Fase an längsgeschweißten Rohren mit das zu bearbeitende Rohr festklemmenden Einspannbacken, die radial verstellbar angeordnet sind, und mit einem rotierenden, gegenüber dem Rohr axial und/oder radial verstellbaren Faswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D) des Rohres durch Messen der Stellung der Einspannbacken (20, 21) ermittelt wird, daß mittels drei Ultraschallmeßgeräten (10, 11, 12), die mit einem Rechner (16) verbunden sind, die Wanddicke (F) des Rohres gemessen wird, daß mindestens zwei innerhalb eines Toleranzbereiches der Rohrwanddicke (F) gelegene Dickenmeßwerte in dem Rechner (16) gemittelt werden, in den vorgängig das Verhältnis der Wanddicke (F) zur Tiefe (a) der gewünschten Fase eingegeben wird, und daß der Rechner (16) der Einrichtung zum Verstellen des Faswerkzeugs (4) den axialen und radialen Anfaswert des Faswerkzeugs (4) übermittelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erstellen einer Innenfase der Innendurchmesser (d) des Rohres durch Subtraktion des gemittelten Dickenmeßwertes von dem gemessenen Außendurchmesser (D) feststellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr vor dem Einspannen zwischen den Einspannbacken (20, 21) derart um seine Längsachse drehbar ist, daß der über den Rohrumfang hervorstehende Schweißnahtabschnitt (Sa) zwischen zwei benachbarte Einspannbacken (20, 21) gelangt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Verwendung als Abstech-und Anfasvorrichtung die Anfaswerte des Rechners (16) der Verstelleinrichtung für die axiale Bewegung des Werkzeugs erst nach dessen radialer Abstechbewegung übermittelt werden.