DE937387C

DE937387C - Vorrichtung zum Fuehren des Trennwerkzeuges von Schneidmaschinen zum Erzeugen der Durchdringungskurven an zylindrischen Werkstuecken

Info

Publication number: DE937387C
Application number: DEP39950A
Authority: DE
Inventors: Walter Werner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-04-15
Filing date: 1949-04-15
Publication date: 1956-02-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen des Werkzeuges zum Erzeugen von Durchdringungen kurven an unter einem Winkel γ sich schneidenden zylindrischen Werkstücken, ζ. B. Rohren, mit den Radien R und r, wobei dem Werkzeug in Abhängigkeit von einer Drehbewegung des zu bearbeitenden Werkstückes eine Bewegung in Richtung der Achse des Werkstückes erteilt wird.

Bei der Anfertigung von Rohrkonstruktionen aller Art tritt das Problem auf, Rohre gleichen oder ungleichen Durchmessers, deren Achsen sich unter einem bestimmten Winkel γ schneiden sollen, so zu bearbeiten, daß sie in ihrer Durchdringungskurve glatt ineinanderpassen und anschließend ohne Schwierigkeiten dauerhaft miteinander verbunden, z. B. verschweißt werden können. Es kann auch gefordert sein, die Durchdringungskurven zu zeichnen oder in anderer Art darzustellen.

Es muß also in das Rohr kleineren Durchmessers, im folgenden »einlaufendes Rohr« genannt, und in das Rohr größeren Durchmessers, im folgenden »Hauptrohree genannt, die Durchdringungskurve, meist eine gekrümmte Ellipse, eingearbeitet werden.

Man hat versucht, die Durchdringungskurven für ein Rohr mit einem Fräser zu schneiden, der den Durchmesser des anderen Rohres hat. Dieses Verfahren, bei dem viel Material zerspant werden muß, ist teuer und zeitraubend und erfordert, daß Fräser in allen geforderten Durchmessern vorrätig sind.

Weiter sind durch Schablonen gesteuerte Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Schneidbrenner die gewünschte Durchdringungskurve in das zu

bearbeitende Rohr einschneidet. Dadurch, daß für jede Durchdringungskurve besondere Schablonen bereit gehalten werden müssen, wird dieses Verfahren wieder zeitraubend und teuer.
Auch gibt es eine Vorrichtung, bei der in das stillstehende, zu bearbeitende Rohr mit Hilfe von Schwinghebeln die gewünschten Schnittkurven eingeschnitten werden. Diese Vorrichtung, bei der das Schneidwerkzeug, meist ein Schneidbrenner, um das· ruhende, zu ίο bearbeitende Rohr herumgeführt werden muß, ist teuer und umständlich zu handhaben.

In einer weiteren Vorrichtung ähnlicher Art wird am drehbaren, zu bearbeitenden Rohr die Schnittkurve mit Hilfe von geschlitzten Zahnrädern erzeugt, in denen Gleitsteine angeordnet sind, welche über Kurbelschleifen die gewünschte Bewegung auf das zu bearbeitende Rohr und den Brenner übertragen. Hier können jedoch nur sogenannte Gehrungsschnitte ausgeführt werden (kreisförmige oder elliptische Durchdringungen), die nur bei Anpassungen an Rohre sehr großen Durchmessers verwendbar sind (entsprechend dem im folgenden näher zu beschreibenden Winkelteil).

Gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen bezweckt die vorliegende Erfindung, eine sehr einfache und wirtschaftliche Vorrichtung anzugeben, mit der die gewünschte Schnittkurve über ein einfaches, leicht verstellbares Hebelsystem durch ein hin und her gehendes Trennwerkzeug hergestellt wird, Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Führen des Trennwerkzeuges von Schneidmaschinen zum Erzeugen der Durchdringungskurven an unter einem Winkel γ sich schneidenden, zylindrischen Werkstücken, z. B. Rohren, vorgesehen, welche dem Trennwerkzeug in Abhängigkeit von der Drehbewegung des zu bearbeitenden Werkstückes eine Bewegung in Richtung seiner Achse erteilt, wobei ein von dem Antrieb des zu schneidenden Rohres um einen Punkt drehbarer Hebel von der Länge r/tg γ und ein an seinem freien Ende drehbar gelagerter weiterer Hebel von der Länge i?/siny, dessen freier Endpunkt die Stellung des Trennwerkzeüges bestimmt, wenn die beiden Hebel an einer parallel zur Rohrachse verschiebbaren Führung in den beiden Rohrdurchmessern verhältnisgleichen Abständen von ihrem gemeinsamen Anlenkpunkt gleiten, vorgesehen sind. ' '

Um eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Trennwerkzeuges gegenüber der Rohroberfläche und damit einen einwandfreien und sauberen Schnitt zu erhalten, ist gemäß der Erfindung eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen, welche aus einem mit zwei Kontaktsätzen versehenen Kontaktschieber besteht, der von einer zur Achse des zu bearbeitenden Rohres parallelen, von einem Steuermotor antreibbaren Spindel hin und her verschiebbar ist und bei der ein zwischen den Kontaktsätzen spielendes, mit dem Trennwerkzeug in axialer Richtung des Rohres mitgenommenes Kontaktstück vorgesehen ist, das bei der Kontäktgabe mit einem der Kontaktsätze des Kontaktschiebers den Hauptantriebsmotor ausschaltet und gleichzeitig .den Steuermotor in der den Kontakt öffnenden Drehrichtung einschaltet.

In den Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. ,

Fig. ι zeigt die geometrischen Verhältnisse, die sich ergeben, wenn ein einlaufendes Rohr mit dem Radius r unter dem Winkel γ mit einem Hauptrohr mit dem Radius R verbunden werden soll;

Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Gesamtanordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 2.

Fig. ι zeigt die geometrischen Verhältnisse, die sieh ergeben, wenn ein einlaufendes Rohr mit dem Radius r mit einem Hauptrohr mit dem Radius R verbunden werden soll. Der Schnittwinkel, unter dem sich die geometrischen Achsen der beiden Rohre schneiden, ist im ersten Fall γ = oo°. Das einlaufende Rohr ist in diesem Fall gestrichelt dargestellt.

Wenn nun der Radius des Hauptrohres unendlich groß wäre (Einlaufen in eine ebene Wand), wäre die Schnittkurve ein ebener Kreis, der in Fig. 1 in der Seitenansicht als direkte Verbindung der Punkte« und i erscheint. Wenn nun aber das Hauptrohr einen endlichen Radius hat, so wird von dem einlaufenden Rohr mehr stehenbleiben als bei R = 00, und die Schnittkurve erscheint in Fig. 1 als gestrichelte Kurve a-f-i. Derjenige Teil des einlaufenden Rohres, der bei endlichem R' mehr stehenbleibt als bei unendlichem R, soll als »Änpaßteil« bezeichnet werden. In dem geschilderten ersten Fall {γ = o,o°) ist in dieser Darstellung der Anpaßteil also durch den Linienzug a-f-i-e-a gezeichnet.

Der zweite Fall der Darstellung in Fig. 1 zeigt voll ausgezogen ein einlaufendes Rohr, dessen geometrische Achse mit der geometrischen Achse des Hauptrohres einen Winkel γ = 6o° einschließt. Im Fall des Einlaufes bei R = 00 (ebene Wand) ist die Schnittkurve eine ebene Ellipse, die in der Figur als gerade Linie a-k erscheint. Derjenige Teil des einlaufenden Rohres, der in der Figur als Dreieck ake erscheint, sei als »Winkelteil« bezeichnet. Der Anpaßteil ist in diesem zweiten Fall als Linienzug a-g-krb-a dargestellt.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Hebelanordnung gemäß der Erfindung. Zwei Hebel 41-42 und 42^43 sind im Punkt 42 gelenkig miteinander verbunden und gleiten in Abständen vom gemeinsamen Drehpunkt, welche den beiden Rohrradien r und R verhältnisgleich sind, in den Punkten 45 und 47 auf einer vertikal verschiebbaren Gleitbahn 46. Der kürzere Hebel 41-42 hat die Länge r/tg γ, und der Abstand seines Qleitpunktes 45 vom gemeinsamen Drehpunkt der Hebel ist eine beliebige Länge k. Der längere Hebel 42-43 hat die Länge 22/sin γ und der Abstand seines. Gleitpunktes 47 vom gemeinsamen Drehpunkt ist ky.Rjr.

Der Hebel 4ξ-42 mit der Länge r/tg γ wird in diesem Ausführungsbeispiel im Punkt 41 in Pfeilrichtung mit derselben Winkelgeschwindigkeit gedreht, mit der auch das zu bearbeitende Rohr 52 um seine geometrische Achse gedreht wird. Der sich drehende Hebel 41-42 nimmt im Gleitpunkt 45 die zur Rohrachse paralleleFührung46 mit undbewegt sie auf-und abwärts, entsprechend dem Freiheitsgrad, den sie durch eine zur RohrachsesenkrechteFührung48 erhalten hat. Die zeit-

liehe Lage des Punktes 43 ist durch die j eweilige Stellung des Punktes 42 und der Gleitbahn 46 bestimmt. Der in Richtung der Rohrachse gemessene, mit dem Drehwinkel α des Hebels 41-42 veränderliche Abstand»? der Punkte 43 und 41 wird benutzt zur Erzeugung der Abwicklungslinie der Durchdringungslinie. Der Abstand m setzt sich zusammen aus dem Teilabstand A (entsprechend dem vorerwähnten Anpaßteil und dem Teilabstand W (entsprechend dem Winkelteil). Um diesen veränderlichen Abstand auf die Bewegung des Trennwerkzeuges 51 zu übertragen, ist der Endpunkt 43 des Hebels 42-43 auf einer zur Rohrachse senkrechten Führung 49 gleitbar angeordnet. Die Führung 49 ist ihrerseits wieder an der parallel zur Rohrachse verschieblichen Führung 50 befestigt, an der das Schneidwerkzeug 51 angebracht ist.

Fig. 3 zeigt die Gesamtanordnung der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Man erkennt das zu bearbeitende einlaufende Rohr 52 mit dem Radius r. Zur besseren Erkennbarkeit ist auch ein Hauptrohr 60 mit dem Radius R dargestellt, in welches das einlaufende Rohr 52 nach der Bearbeitung eingepaßt werden soll. Das Hauptrohr 60 ist dünner gezeichnet, da es bei der Bearbeitung des einlaufenden Rohres 52 nicht anwesend ist. Die Rohrmittellinien schneiden sich unter dem Winkel γ. Ein Aufspannstück 59 hält das Rohr 52. Über Welle 58 und Aufspannstück 59 wird von einem Hauptmotor 53 dem Rohr 52 eine Drehbewegung erteilt.

Der Hauptmotor 53 treibt ein Zahnradgetriebe 57 an. Im Punkt 41 greift eine vom Zahnradgetriebe 57 kommende Welle am Hebelsystem an. Die Hebel sind wie in Fig. 2 mit den Bezugsziffern 41-42 und 42-43 bezeichnet. Gegenüber der Darstellung in Fig. 2 ist der Hebel 41-42 um 120⁰ nach rechts weitergedreht dargestellt.

Das Hebelstück 42-45 hat wie in Fig. 2 die Länge k.

Das Hebelstück 41-45 ist je nach dem Radius des zu bearbeitenden Rohres veränderlich. Das Verändern der Länge erfolgt' durch Lösen der im Punkt 41 angedeuteten Klemmschraube 67, die nach Einstellen der gewünschten Hebellänge wieder festgezogen wird.

Das gleiche gilt für die Punkte 47 und 43; auch hier können mit Hilfe der angedeuteten Klemmschrauben die Hebellängen 42-47 und 42-43 verstellt werden.

Eine Führung 46 ist in den Führungsnuten 48 in

einer Richtung, die senkrecht zur Zeichenebene liegt, parallel zu sich selbst verschieblich angeordnet. Das Hebelsystem gleitet mit den in den Punkten 45 und 47' gezeichneten Gleitführungen auf der Führung 46.

Im Punkt 43 führt das Hebelsystem eine senkrecht

zur Zeichenebene angeordnete Führung 49, die von rechts nach links bzw. von links nach rechts parallel zu sich selbst verschieblich ist. Die Führung 49 ist hier als runde Welle dargestellt. Die hin und her gehende Bewegung der Führung 49 wird auf eine in Längsrichtung verschiebliche Stange 50 übertragen, die an ihrem Ende zur Beseitigung des Spiels in dem Antrieb des Trennwerkzeuges ein an einem Seil befestigtes Gewicht trägt, und an der Stange 50 ist mit Hilfe einer verstellbaren Klemmschraube das Trennwerkzeug 51 befestigt.

Ein Steuermotor 54 hat im Zusammenwirken mit einer elektrischen Steuereinrichtung die Aufgabe, die Drehgeschwindigkeit des Hauptmotors 53 so zu steuern, daß das Trennwerkzeug, das vorzugsweise als Schneidbrenner ausgebildet ist, stets mit praktisch gleicher Geschwindigkeit gegenüber dem zu bearbeitenden Rohr bewegt wird.

Die Wirkungsweise dieser Steuereinrichtung wird aus folgender Betrachtung deutlich: In Fig. 3 ist-das Trennwerkzeug im Umkehrpunkt seiner Hinundherbewegung dargestellt. In diesem Augenblick entspricht die Geschwindigkeit, die das Trennwerkzeug gegenüber dem zu bearbeitenden Rohr besitzt, (für eine sehr kurze Zeit) der Umfangsgeschwindigkeit des zu bearbeitenden Rohres. Wenn sich nun das Trennwerkzeug (in diesem Falle nach links) in Bewegung setzt, so tritt zu der vorhandenen Geschwindigkeitskomponente in Umfangsrichtung des Rohres eine zweite, axial gerichtete Geschwindigkeitskomponente zwischen Rohr und Trennwerkzeug auf, welche sich vektoriell mit der ersteren zusammensetzt. Der Betrag (Vektorsumme) der Relativgeschwindigkeit zwischen Rohr und Trennwerkzeug ist also in den Umkehrpunkten des Trennwerkzeuges am kleinsten (gleich der Umfangsgeschwindigkeit des Rohres) und erreicht einen Höchstwert zwischen den Umkehrpunkten. Dies gilt sowohl für den Hingang als auch go für den Rückgang des Trennwerkzeuges.

Es soll jedoch die relative Geschwindigkeit zwischen dem zu bearbeitenden Rohr und dem Trennwerkzeug (Schneidbrenner) konstant bleiben, und es ist daher nötig, während des Schneidvorganges die Umfangsgeschwindigkeit des Rohres durch Steuerung des Hauptmotors so zu regem, daß die Vektorsumme der relativen Geschwindigkeit zwischen Rohr und Schneidbrenner praktisch konstant bleibt.

Dies wird durch einen Kontaktschiebef 61 erreicht, der durch eine Spindel 62 eines Steuermotors 54 hin und her bewegt werden kann. Ein Kontaktstück 63 ist gelenkig einerseits am Kontaktschieber 61 und andererseits über eine Klemmschraube 64 an der Führung 50 befestigt.

Wenn nun die Führung 50 mit dem Trennwerkzeug 51 nach links bewegt wird, so wird durch die Relativbewegung des Punktes 64 gegenüber dem Kontaktschieber 61 das Kontaktstück 63 gegen den linken der Kontaktansätze 56 gedrückt. Hierdurch wird ein Stromkreis geschlossen, der den Steuermotor 54 zu einer solchen Drehbewegung veranlaßt, daß der Kontaktschieber 61 in Richtung der Trennwerkzeugbewegung (nach links) geführt wird und der Kontakt 56-63 wieder öffnet. Während der Schließungszeit des Kontaktes 56-63 (gültig sowohl für hin als auch her gehende Bewegung) wird durch ein Relais 65 der Hauptmotor 53 der Trennvorrichtung gedrosselt. Das gleiche gilt sinngemäß für eine Bewegung des Trennwerkzeuges von links nach rechts. Wenn das Kontaktitück 63 gegen den rechten der Kontaktansätze 56 drückt, so bewirkt die nun umgekehrte Drehrichtung des Steuermotors 54 eine Bewegung des Kontaktschiebers nach rechts. Das Relais 65 wird jedoch stets im gleichen Sinne vom Strom durchflossen und kann nur eine Drosselung des Hauptmotors bewirken.

Durch diese zeitweilige Drosselung des Hauptmotors wird in zeitlich sich schnell wiederholenden Vorgängen eine praktisch konstante Geschwindigkeit des Trennwerkzeuges gegenüber dem zu bearbeitenden Rohr erreicht.

Durch die vorliegende Erfindung ist gegenüber allen bekannten Vorrichtungen dieser Art eine sehr einfache und vor allem geometrisch genaue Vorrichtung zum Schneiden von Durchdringungskurven geschaffen. ίο Ihr besonderer Vorteil liegt gegenüber anderen Vorrichtungen auch darin, daß der Schnittwinkel γ der Rohrachsen nicht mechanisch eingestellt wird, sondern nur bei der Bemessung der Hebellängen berücksichtigt zu werden braucht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Vorrichtung zum Führen des Trennwerkzeuges von Schneidmaschinen zum Erzeugen der Durchdringungskurven an unter einem Winkel γ sich schneidenden zylindrischen Werkstücken, z.B. Rohren, mit den Radien R und r, wobei dem Trennwerkzeug in Abhängigkeit von der Drehbewegung - des zu bearbeitenden Werkstückes eine Bewegung in Richtung seiner Achse erteilt wird, gekennzeichnet durch einen von dem Antrieb· des zu schneidenden Rohres um einen Punkt'(41) drehbaren Hebel (41-42) von der Länge r/tg γ und einen an seinem freien Ende drehbar gelagerten weiteren Hebel (42-43) von der Länge Ä/sin γ, dessen freier Endpunkt die Stellung des Trennwerkzeuges bestimmt, wenn die beiden Hebel (41-42, 42-43) an einer parallel zur Rohrachse verschiebbaren Führung (46) in den beiden Rohrdurchmessern verhältnisgleichen Abständen von ihrem gemeinsamen Anlenkpunkt gleiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit zwei Kontaktsätzen (56) versehenen Kontaktschieber (61), der von einer zur Achse des zu bearbeitenden Rohres parallelen, von einem Steuermotor (54) antreibbaren Spindel (62) hin und her verschiebbar ist und ein zwischen den Kontaktsätzen (56) spielendes, mit dem Trennwerkzeug (51) in axialer Richtung des Rohres mitgenommenes Kontaktstück (63), das bei Kontaktgabe mit einem der Kontaktsätze (56) des Kontaktschiebers (61) den Hauptantriebsmotor (53) ausschaltet und gleichzeitig den Steuermotor (54) in der den Kontakt öffnenden Drehrichtung einschaltet.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr, 511 153, 589 296.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 509 647 2.56