DE69512234T2

DE69512234T2 - Verfahren und gerät zur herstellung eines langloches in einem rohr

Info

Publication number: DE69512234T2
Application number: DE69512234T
Authority: DE
Inventors: Juha Ikola; Timo Saari
Original assignee: DRILL LAIHIA T Oy
Current assignee: DRILL LAIHIA T Oy
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2015-06-08
Also published as: FI942671A0; ES2136858T3; JP3553602B2; FI942671A; FI101612B; EP0764068B1; BR9508184A; JPH10500906A; FI101612B1; WO1995033591A1; EP0764068A1; ATE184528T1; US5876161A; KR100250410B1; DE69512234D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Langloches in einem Rohr mittels eines rotierenden konischen Werkzeuges gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2. Eine Ausführung des Verfahrens beginnt derart, dass in einem ersten Schritt ein konisches Werkzeug zum Durchbohren der Wand eines Rohres verwendet wird, indem das konische Werkzeug in Richtung seiner Rotationsachse bis zu einer gewünschten Tiefe vorgeschoben wird, die die Weite des fertiggestellten Loches bestimmt.
Wenn eine Röhre mit einem Loch ausgestattet wird, um die Lochkanten kragenförmig auszubilden, können die Kanten des Kragens näher an die Kragenform herangebracht werden, wenn das Loch in Längserstreckung der Röhre gestreckt ausgebildet wird. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, ein konisches Werkzeug derart zu benutzen, dass die Lochkanten gemäß einer Schnittlinie zwischen der konischen Oberfläche und der zylindrischen Oberfläche bestimmt werden und dass das Loch einen Elliptizitätsgrad hat, der von dem Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Röhre und dem kleinsten Durchmesser des Loches abhängt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit dem die Auswahl eines Verhältnisses zwischen Länge und Weite eines Loches unabhängiger eingestellt werden kann als dies zuvor mittels einer einfachen Vorrichtung möglich war. Ein weiteres Ziel das durch die Vorrichtung erreicht werden soll, ist die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Wanddicken und Rohrmaterialien.
Die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens werden in dem beiliegenden Anspruch 1 vorgestellt. Die kennzeichnenden Merkmale der Vorrichtung sind in Anspruch 2 offenbart. Die unabhängigen Ansprüche offenbaren kennzeichnende Merkmale von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der Erfindung sollen nun im Einzelnen mit Bezug zu den beiliegenden Figur beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1A, B, C eine Darstellung eines ersten Verfahrensschrittes des Verfahrens aus verschiedenen Ansichten;
Fig. 2A und B eine Darstellung eines zweiten Verfahrensschrittes des Verfahrens;
Fig. 3A und B eine Darstellung eines dritten Verfahrensschrittes des Verfahrens;
Fig. 4A und B eine Vorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung der Aktionen des konischen Bohrers;
Fig. 5A und B eine Vorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zur Steuerung der Aktionen eines konischen Bohrers und
Fig. 6 Funktionen eines konischen Bohrers gemäß einer alternativen Verfahrensweise der Erfindung.
Zuerst soll ein Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert werden.
Das Verfahren wird mit einem konisch geformten Werkzeug 1 ausgeführt, das an diametral gegenüberliegenden Seiten mit Schneiden 1a ausgestattet ist. Der konische Bohrer 1 wird um eine Mittelachse 2 gedreht. Die Rotationsachse 2 verläuft durch eine Mittelachse 6 eines Rohres.
In dem ersten Verfahrensschritt wird der konische Bohrer 1 verwendet, um die Wand eines Rohres P bis zu einer gewünschten Tiefe zu durchbohren. Dabei entsteht ein Bohrloch 3 mit einer Weite, die dem des fertiggestellten Bohrloches entspricht. Dementsprechend bestimmt die Bohrtiefe die Weite des Bohrloches. Bei der Durchführung der Bohrung wird die konische Schneide 1 in Richtung der Rotationsachse 2 vorbewegt.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird die konische Schneide 1 relativ zu einem oberhalb der oberen Rohroberfläche angeordneten Drehpunkt 5a geneigt. Der Drehpunkt 5a ist mit Abstand zu einer Mittellinie 4 in Richtung der Neigung angeordnet. Aufgrund der Neigung erhebt sich der konische Bohrer 1 und bewegt sich in Längsrichtung des Rohres vorwärts. Folglich fräst der rotierende konische Bohrer 1 ein Ende 3.1 einer elliptischen Bohrung entsprechend einer in Fig. 2 dargestellten Form. Die Einstellung eines Neigungswinkels α des Bohrers 1 kann verwendet werden, um die Länge des hergestellten Bohrloches in Bezug zu dessen Weite zu bestimmen.
Im dritten Verfahrensschritt wird der konische Bohrer 1 zunächst in die ursprüngliche Position gemäß Fig. 1 zurückgesetzt, wobei die Achse 2 mit der Mittellinie 4 zusammentrifft. Es folgt ein korrespondierendes Anheben und gleichzeitiges Neigen um einen Drehpunkt 5b in die entgegengesetzte Richtung, wobei der konische Bohrer 1 das andere Ende 3.2 des elliptischen Bohrloches fräst.
Dasselbe Werkzeug kann verwendet werden, um Bohrlöcher mit variierenden Größen und Elliptizitätsgraden herzustellen, da die Bohrtiefe des ersten Verfahrensschrittes und der Winkel des zweiten und dritten Verfahrensschrittes wählbar bzw. justierbar sind. In diesem Zusammenhang wird der Begriff "Elliptizitätsgrad" in dem Sinne benutzt, auf ein Bohrloch mit jeglicher elliptischer Form hinzuweisen, das gekrümmte Endkanten, aber möglicherweise auch ebenfalls lineare Kantenbereiche aufweist.
In Fig. 4A und 4B ist eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Antriebseinheit 7, die mit einem rotierenden Schaft zur Aufnahme eines konischen Bohrers 1 ausgebildet ist. Die Antriebseinheit 7 umfasst ein Gehäuse 8, das mit Stützschenkeln 9 versehen ist, die sich von dem Gehäuse erstrecken und in axialer Richtung relativ zu dem Gehäuse 8 beweglich sind. Die bodenseitigen Enden der Stützschenkel 9 sind auf jeder Seite des Bohrers 1 mit Auflagen 10 versehen, die mit Zapfen 5a und 5b zusammenwirken, die von Schlitzen 12 aufgenommen werden, welche in den Stützen 11 eingebracht sind. Die Stützen 11 sind an einer Basisplatte 13 befestigt, die wiederum mit Klemmbändern 14 verbunden ist, die das Rohr P umschließen.
Auf diese Weise sind die Elemente 11, 13 und 14 mit dem Rohr P vor der Herstellung des Bohrloches verbunden. Anschließend wird das Werkzeug 7, dessen Stützschenkel sich in einer ausgestreckten Stellung befinden, in Bohrstellung gebracht, so dass die Zapfen 5a und 5b in die Schlitze 12 eingreifen. Anschließend wird ein Bohrvorgang entsprechend des zuvor beschriebenen ersten Verfahrensschrittes ausgeführt, wobei die Stützschenkel 9 einfahren, das Gehäuse 7 sich dem Rohr P nähert und wobei der konische Bohrer 1 in die Röhre eindringt. Die Auflage 10 wirkt mit einem Rückhalteelement 18 zusammen, das eine Bohrtiefe bestimmt, da eine in dem Stützschenkel 9 enthaltene Büchse mit dem Rückhalteelement 18 kollidiert. Die vertikale Position des Rückhalteelementes 18 ist einstellbar, um die Bohrtiefe einzustellen.
Anschließend wird die Neigung des Werkzeuges 7 und des darin enthaltenen konischen Bohrers 1 um einen der Drehzapfen 5a oder 5b durchgeführt. Daraus folgt, dass die Auflage 10 ebenfalls relativ zu der Stütze 11 geneigt ist. Die Neigung wird mittels eines Stiftes 15 begrenzt, der in einen in der Stütze 11 enthaltenen Schlitz 16 eingreift und gegen den Grund eines Schlitzes 17 stößt, der in der Auflage 10 enthalten ist. Die Höhe des Begrenzungsstiftes 15 kann eingestellt werden, um den Neigungswinkel einzustellen.
In Fig. 5A und 5B ist eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt, wobei identische Elemente mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 4A und 4B bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Stützen 11 ebenfalls mittels eines Grundrahmens 13 und die das Rohr umschließenden Elemente 14 befestigt (die verdeckten und punktierten Linien kennzeichnen z. B. eine Kette). Die Stütze 11 umfasst jedoch nur einen einzigen Schlitz 12', in dem ein einzelner Drehzapfen 5' auf jeder Seite der Bohrachse eingreift. An der Bohrachse ist ein Verbindungselement 20 befestigt, in dem ein Spannfutter eines konischen Bohrers 1 I eingespannt ist. Das Verbindungselement 20 ist von einer Hülse 19 umgeben, die nicht rotierbar, aber in axialer Richtung beweglich relativ zu dem Element 20 angeordnet ist. Die Hülse 19 kann z. B. mit einer Schraube 21 an einer gewünschten axialen Höhe relativ zu dem Element 20 eingespannt werden. Wenn der konische Bohrer 1 in das Rohr P bis zu einer gewünschten Tiefe eindringt, stößt die untere Endfläche der Hülse 19 an die Oberfläche des Rohres P, wodurch die Bohrtiefe bestimmt wird. Die Neigung der Bohrvorrichtung 7 erfolgt dadurch, dass ein Drehpunkt 5a' oder 5b' in Längsrichtung des Rohres gleitet und zwischen der Endkante der Hülse 19 und der Oberfläche des Rohres P angeordnet ist. Während der Neigungsbewegung gleiten die Stützschenkel 9 heraus und die Drehzapfen 5' können auf dem Grund des Schlitzes 12' festgeklemmt werden. Alternativ können die Drehzapfen 5' innerhalb des Schlitzes 12' ansteigen. Ein Begrenzungsstift 15 für die Neigung kollidiert mit einer schrägen Wand 17, die in den Schlitz des Winkelstückes 10 eingebracht ist.
Der Stift 15 kann innerhalb des Schlitzes 16 in verschiedenen Höhen befestigt sein, um den Neigungswinkel zu justieren.
Bei den zuvor beschriebenen Fällen wird zuerst ein Mittelbereich eines Bohrloches gebohrt. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, ist es ebenfalls möglich, in umgekehrter Reihenfolge vorzugehen, wobei die Bohrung an dem Ende eines Bohrloches begonnen wird, wobei die Bohrung bei Vergrößerung der Bohrtiefe zur Mitte des Bohrloches hin fortgesetzt wird und wobei nach dem Mittelbereich eines Bohrloches die Bohrtiefe reduziert wird und der Bohrer zum anderen Ende des Bohrloches hin angehoben wird. Bei der alternativen Verfahrensweise gemäß Fig. 6 ist vorgesehen, dass die Ausführung unter Beibehaltung der Bohrachse zu jeder Zeit in vertikaler Richtung ausgeführt wird. Technisch kann dies durch eine Computersteuerung oder JIG-Steuerung von in x- und y-Koordinaten ausgeführten Aktionen durch geführt werden. Auch bei Ausführungsformen der Vorrichtung, bei der eine Neigung der Bohrachse vorgesehen ist, ist es möglich, mehrere Kombinationen von schwenkbaren Achsen- und JIG-Steuerungen auszubilden. Die Anordnungen von Schwenkachsen gemäß Fig. 4 und 5 resultiert aus einer bevorzugten mechanischen Konstruktion, wobei jedoch selbstverständlich eine äquivalente Wirkung ebenfalls mit sehr verschiedenartigen Anordnungen der Schwenkachsen ausgeführt werden kann. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass der Bohrer während des durch einen konischen Bohrer ausgeführten Bohrvorganges gleichzeitig sowohl in Längsrichtung und in Querrichtung des Rohres weg von der Mittelachse oder in Richtung zur Mittelachse manövriert wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Langloches in einem Rohr (P) mittels eines rotierenden konischen Werkzeuges (1), wobei das rotierende konische Werkzeug in einem ersten Schritt zum Durchbohren der Rohrwandung verwendet wird, indem das konische Werkzeug in Richtung seiner Rotationsachse (2) in eine gewünschte Tiefe vorgeschoben wird, die die Weite des fertigen Loches bestimmt,

dadurch gekennzeichnet,

dass die konische Spitze (1) in einem zweiten Schritt aus dieser Tiefe angehoben und gleichzeitig gekippt wird, wobei das konische Werkzeug beim Drehen ein Ende (3.1) des Langloches fräst und

dass ein dritter Schritt identisch das Anheben des konischen Werkzeuges (1) und das Kippen dieses in eine entgegengesetzte Richtung umfasst, wobei die rotierende konische Spitze ein anderes Ende (3.2) des Langloches fräst,

wobei die Kippbewegung relativ zu einem Drehpunkt (5a, 5b, 5') erfolgt, der oberhalb der höchsten Rohroberfläche und in einer die Mittelachse (6) des Rohres (P) durchquerenden Ebene angeordnet ist, und ein Neigungswinkel eingestellt wird, um die Länge des fertigen Rohres zu bestimmen.

2. Vorrichtung zur Herstellung eines Langloches in einem Rohr (P), umfassend ein konisches Werkzeug (1) zur Herstellung eines Loches, ein Antriebsmittel (7) zum Rotieren des konischen Werkzeuges, ein Gehäuse (8) für das Antriebsmittel, an dem Gehäuse in axialer Richtung angeordnete Stützschenkel (9) und Stütz- und Ausrichtelemente (10-14) zur Stützung und Ausrichtung der Stützschenkel (9) relativ zu dem Rohr (P),

dadurch gekennzeichnet,

dass die Stütz- und Ausrichtelemente (10-14) Klemmelemente (10 und 11) aufweisen, die einerseits mit den Stützschenkeln (9) und andererseits mit dem Rohr (P) im Eingriff stehen und die untereinander mit wenigstens einer Schwenkachse (5a, 5b, 5') verspannt werden, die senkrecht zu der axialen Richtung des Rohres (P) verläuft und die ein Kippen der Antriebsmittel (7, 8) relativ zu dem Rohr (P) innerhalb eines gewissen Bereiches erlaubt und dass die Klemmelemente (10, 11) mit Mitteln (15, 16, 17) zur Begrenzung der Neigung versehen sind, die zur Begrenzung der Neigung in verschiedenen Neigungswinkeln einstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Elemente (18, 19) zur Begrenzung der Bohrtiefe umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (5a, 5b) oder Hebeldrehpunkte (5a', 5b') mit Abstand zu den Bohrachsen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (5a, 5b) oder Schwenkdrehpunkte (5a', 5b') bündig mit oder oberhalb der höchsten Oberfläche des Rohres (P) angeordnet sind.