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Publication number: DEM0022271MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 10. März 1954 Bekanntgemacht am 29. Dezember 1955Registration date: March 10, 1954. Advertised on December 29, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit deren Hilfe aus gewölbten Flächen, also beispielsweise runden Sammlern, Kesselschüssen u. dgl., Löcher zum Ansetzen von Rohren, z. B. Abzweigrohren, Dampfdomen od. dgl., ausgestochen und unmittelbar daran anschließend in einem Arbeitsgang mit einer sogenannten Tulpennaht zum Einschweißen versehen werden können.The invention relates to a device with the help of curved surfaces, so for example round collectors, boiler shots and the like, holes for attaching pipes, e.g. B. branch pipes, Steam domes or the like, gouged out and immediately afterwards in one operation can be provided with a so-called tulip seam for welding.

Das Einschweißen von Rohren in runde Körper geschieht entweder in Form einer Tulpennaht oder in Form einer V-Naht. Letzterer gegenüber hat die Tulpennaht den Vorteil, daß sie in der Wurzellage besser durchgeschweißt werden kann, da bei der V-Naht die Elektrode nur schwierig in den spitzen Winkel gebracht werden kann. Ferner ist . der Öffnungswinkel bei der Tulpennaht kleiner als bei der V-Naht; es muß daher in der Naht nicht so viel Schweißgut eingebracht werden wie bei letzterer, was eine Ersparnis an Zeit und an Elektroden zur Folge hat. Die Decklage, die in der Regel als Kehlnaht ausgebildet wird, gestaltet sich bei der Tulpennaht schmäler als bei der V-Naht, wodurch der Einfluß der Wärme geringer wird und die Spannungen kleiner bleiben.The welding of pipes into round bodies is done either in the form of a tulip seam or in the form of a V-seam. Compared to the latter, the tulip seam has the advantage that it is in the root position it is easier to weld through, since with the V-seam it is difficult to insert the electrode into the tips Angle can be brought. Furthermore is. the opening angle of the tulip seam is smaller than that of the V-seam; therefore, as much weld metal does not have to be introduced into the seam as with the latter, which saves time and electrodes. The top layer, usually called a fillet weld is formed, is narrower in the tulip seam than in the V-seam, whereby the The influence of the heat decreases and the stresses remain lower.

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Das Herstellen von Tulpennähten in Körpern mit ebenen Flächen, z. B. an Vierkantrohren, ebenen Rohrwänden ¹U.. dgl., ist einfach utid erfolgt meistens maschinell mit Hilfe von SpezialfräsernThe production of tulip seams in bodies with flat surfaces, e.g. B. on square tubes, flat tube walls ¹ U .. the like, is easy utid is mostly done by machine with the help of special milling cutters

, 5 auf den üblichen Drehbänken oder Bohrmaschinen. Bei gewölbten Flächen, z. B. Sammlern u. dgl., stößt dagegen die Herstellung einer Tulpennaht zum Einschweißen von Rohren auf Schwierigkeiten, weil in diesem Fall erhebliche Nacharbeiten durch, 5 on the usual lathes or drills. For curved surfaces, e.g. B. collectors and the like on the other hand, the production of a tulip seam for welding pipes on difficulties, because in this case considerable reworking has to be carried out

ίο Schleifen oder Meißeln notwendig sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß infolge der Krümmung der zu verarbeitenden Rohrbleche die Wurzel der Tulpennaht bei den bisher gebräuchlichen Arbeitsverfahren ungleich dick wurde und deshalb das Durchschweißen nicht gleichmäßig erfolgen konnte, was wiederum eine,- ungleichförmige Wärme- und Spannungsverteilung zur Folge hatte.ίο Grinding or chiselling are necessary. This is due to the fact that due to the curvature of the pipe sheets to be processed, the root of the The tulip seam was unevenly thick in the previously common working methods and therefore that Welding through could not take place uniformly, which in turn resulted in, - non-uniform heat and Stress distribution resulted.

Demgegenüber läßt sich bei der neuen Vorrichtung in einem Arbeitsgang auch in gewölbten -20 Flächen eine Tulpennaht herstellen, die in der Wurzel über den ganzen Umfang gleichmäßig dick ist und die gleichen Bedingungen erfüllt wie eine Tulpennaht in ebenen Flächen. Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung aus einem Fräser, dessen Welle mittels einer Kurvenführung in Anpassung an die Wölbung der zu bearbeitenden Fläche, also beispielsweise einer Zylinderkesselwand od. dgl., derart bewegt wird, daß die Eindringtiefe in das gewölbte Blech an jeder Stelle des Lochrandes gleich groß ist. Zur Führung dient erfindungsgemäß eine in mehreren' Ebenen gewölbte, unverdrehbar und unverschieblich mit der Frässpindel verbundene Kurvenscheibe, die vorzugsweise auswechselbar auf der Welle angeordnet ist und durch Abrollen an ortsfest angeordneten Rollen axial hin- und herbewegt wird. Zweckmäßig werden diese Rollen in Gestalt zweier diametral gegenüberliegender Rollenpaare in einer zur Achse der Frässpindel senkrechten Ebene verschiebbar angeordnet, so daß dieIn contrast, the new device can also be curved in one operation Make a tulip seam on -20 surfaces that is evenly thick at the root over the entire circumference and fulfills the same conditions as a tulip seam in flat surfaces. According to the invention the device consists of a milling cutter whose shaft is adapted by means of a cam guide to the curvature of the surface to be processed, for example a cylinder vessel wall or the like., is moved in such a way that the depth of penetration into the curved sheet metal at each point of the edge of the hole is the same size. According to the invention, a non-rotatable arched in several 'planes is used for guidance and the cam disk which is immovably connected to the milling spindle and which are preferably interchangeable is arranged on the shaft and axially moved back and forth by rolling on stationary rollers will. These roles are expedient in the form of two diametrically opposed pairs of roles arranged displaceably in a plane perpendicular to the axis of the milling spindle, so that the

40. Kurvenscheibe außer Wirkung gebracht und dadurch der Fräser auch für normale Fräs- und Bohrarbeiten verwendbar gemacht werden kann.40. The cam is out of action and thus the milling cutter is also used for normal milling and drilling work can be made usable.

Durch AuswechiSilunig von Fräisern mit gleichem Morsekegel, aber verschieden großen Durühmessern kann die Vorrichtung für die Herstellung von Tulpennähten für verschiedene Wölbungen und Anwendungszweeke verwendet wenden.By replacing millers with the same The device for the production can use Morse taper, but diameter of different sizes of tulip seams used for various curvatures and applications.

Die Herstellung von beliebig geformten Körpern im Nachfoirmverfahren mittels Parällelversdbiebung ist an sich, bekannt. Bekannt iis.t ferner die Verwendung von Kurvemscheifoen und Führumgsrollen zum Zwecke' der Erzielung einer bestimmten Bewegung von Werkstücken oder Werkzeugen. ^f Die Herstellung von Tulpennähtien an gewölbten Flächen ist aber an kainer der bisher bekannten Maschinen und. Vorrichtungen dieser Art möglich gewesen, weil damit?an keinem FaJlIe die Aufreehterhaltuing einer gleichmäßigen Wandstärke in. derThe production of bodies of any shape using the Nachfoirm method by means of parallel displacement is known per se. The use of cam discs and guide rollers for the purpose of achieving a specific movement of workpieces or tools is also known. ^f The production of tulip sewing on curved surfaces is, however, on kainer of the previously known machines and. Devices of this type have been possible because in no case is it possible to maintain a uniform wall thickness in the

'"■■="■■ Wurzel der Naht erzielt wenden konnte.'"■■ =" ■■ the root of the seam achieved.

Einige weitere Merkmale einer Tulpennahtfräsvorrichtung nach der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung noch näher erläutert, in welcher in rein schematischer DarstellungSome more features of a tulip seam milling device according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, in which in a purely schematic representation

Fig. ι eine Stirnansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zeigt, mit Teilschnitt nach der Linie I-I in Fig. 2,Fig. Ι shows a front view of an embodiment of the device, with partial section according to the Line I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Seitenansicht mit Tei!schnitt nach der Linie III-III in Fig. 3,2 shows a side view with a partial cut the line III-III in Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1,FIG. 3 is a plan view of FIG. 1,

Fig. 4 in größerem Maßstäbe einen Teilschnitt wie in Fig. 1.' ■■ ■ '·■':■■■ 4 shows a partial section on a larger scale as in FIG. 1. '■■ ■' · ■ ': ■■■

Die Vorrichtung besteht aus einem geschweißten Unterkasten a, den man beispielsweise auf einen Bohrmaschinen- oder Bohrwerkstisch aufspannen kann, und einem geschweißten Oberkasten b, der zur Aufnahme der beweglichen Teile dient. Auf einer Keilwelletibüchse c sitzt ein Morsekonus d, der in. die Spindel der Antriebsmaschine geisteckt werden, kann. In der Keilwellenbüchse c ruht eine verzahnte Keilwelle e, die eine auswechselbare Kurvenscheibe / mit zwei zur Sicherung gegen Verschieben der Scheibe in Längs- und Drehrichtung dienenden Spann- und Eiinlegekeilen g, % aufnimmt. In die Keilwelle e ist der Holzfräser i mit Fräskopf und kegeligem Dorn, zum Ausstechen der Rohrlöcher und zum Fräsen der Tulpennaiht gesteckt, wobei der Fräskopf mit einem Gewinde in den kegeligein. Dorn eingeschraubt und für den jeweils gewünschten Rohrlochdurchmasser gearbeitet ist.The device consists of a welded lower box a, which can be clamped, for example, on a drilling machine or boring mill table, and a welded upper box b, which is used to hold the moving parts. On a Keilwelletibüchse c sits a Morse taper d, the spirit be cooked up the spindle of the drive machine in., Can. In the splined shaft bushing c rests a toothed splined shaft e, which accommodates an exchangeable cam disk / with two clamping and insert wedges g,% that are used to secure against displacement of the disk in the longitudinal and rotational direction. The wood milling cutter i with milling head and conical mandrel is inserted into the splined shaft e for cutting out the pipe holes and for milling the tulip section, the milling head with a thread in the conical. The mandrel is screwed in and worked for the pipe hole diameter required in each case.

Die Kurvenscheibe / muß so berechnet und hergestellt sein, daß sie dem Innendurchmesser des gewölbten Bleches und dem zu bohrenden Rohrlochdurchimesser entspricht, worauf sich eine Raumkurve ergibt. Die Berechnung der Kurvenscheibe erfolgt nach der hierfür bekannten Formel:The cam / must be calculated and manufactured in this way be that they match the inside diameter of the arched sheet metal and the pipe hole diameter to be drilled corresponds to what a space curve results. The calculation of the cam takes place according to the well-known formula:

Y=r ι-Xx- Y = r ι- Xx-

Hierin bedeuten r Rohrradius am Tulpengrund, α Lochradius, y Höhe der Kurve von der Bezugslinie aus gemessen, α Winkel bei den betreffenden 3/-Werten.Here r denotes the tube radius at the tulip base, α hole radius, y height of the curve measured from the reference line, α angle at the relevant 3 / values.

Die Kurvenscheibe läuft zwischen zwei linken und zwei rechten, feststehenden Rollen k mit Halterung / ab. Da sowohl die Kurvenscheibe / als auch der Hohlfräser i mit der Keilwelle e fest verbunden sind, wird beim Fräsen die kurvenförmige Bewegung der Kurvenscheibe f auf den Hohlfräser i übertragen, der dann, am vorgebohrten Loch im runden. Blech eine gleichmäßig tiefe Tulpe fräst. Mittels der Keilwellenverzahnung kann die Hin- und Herbewegung, die beim Abrollen der Kurvenscheibe entsteht, aufgenommen werden.The cam runs between two left and two right, fixed rollers k with bracket /. Since both the cam disk / and the hollow milling cutter i are firmly connected to the splined shaft e , the curved movement of the cam disk f is transferred to the hollow milling cutter i during milling, which then, at the pre-drilled hole in the round. Sheet metal mills an evenly deep tulip. The back and forth movement that occurs when the cam disc rolls off can be recorded by means of the splined shaft toothing.

Wie bereits eingangs erwähnt, dient der Fräsapparat auch zum Ausstechen der Rohrlöcher. Dabei ist es nicht notwendig, daß der Fräser nach der Kurvenscheibe läuft. Die feststehenden Rollen k und die Halterung / sind deshalb beweglich auf einer Welle m mit Handrad η gelagert. Wind das Handrad η gedreht, so bewegen sich die feststehenden Rollen k aus dem Bereich der Kurvenscheibe f, die dann außer Betrieb gesetzt wind, so daß der Fräser im normalen, Rundlauf nur das Rohrloeh aussticht. Der Fräser wird dann mit dem Vorschub der Antriebsmaschine transportiert.As already mentioned at the beginning, the milling device is also used to cut out the pipe holes. It is not necessary for the milling cutter to follow the cam. The fixed rollers k and the bracket / are therefore movably mounted on a shaft m with a handwheel η . If the handwheel η is turned, the stationary rollers k move out of the area of the cam disk f, which is then put out of operation, so that the milling cutter only cuts out the pipe hole in normal concentricity. The milling cutter is then transported with the feed of the drive machine.

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Durch Drehen der beweglichen Teile urn 90⁰ kann der Tuilpennahtfräsapparat sowohl an. Horizontal- als auch an Vertikal-Bohrwerken bzw. Bohrmaschinen angeschlossen, werden.By turning the moving parts urn 90 ^0, the Tuilpennahtfräsapparat both. Horizontal as well as vertical boring mills or drilling machines can be connected.

Claims

Claims,.

1. Device for producing tulip-shaped weld seams for pipe holes in curved surfaces, characterized by a milling cutter (i) whose shaft is guided by a curve (/). in adaptation to the curvature 'the pipe to be machined is operated in the manner of a per se known parallel guide, the curvature of the curved space cam (/), which is arched in several planes and rigidly connected to the milling spindle, corresponds to the inner diameter of the arched sheet metal and the drilling pipe hole diameter .

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cam (/) sits interchangeably on the milling shaft and by rolling between two diametrically opposite, known roller pairs (k) at the same time with the wedge projections in a wedged on the drive shaft, grooved sleeve (c) attached milling shaft axially displaced! will.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the guide rollers (k) of the cam disc if) are displaceable in a plane perpendicular to the spindle axis in such a way that the cam disc can be rendered inoperative.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that several milling cutters with Klemmkomus, but different sized diameters are provided as required can be used in the conical recess of the milling shaft;

5. Device according to the claims. 1 to 4, characterized in that the device is attached to a lower box (a) which can be clamped on a drill or drill stand.

Printed documents:
Dr.-Ing. WH Gros, "The geometric relationships in the production of irregular surfaces", Springer Verlag, 1953, pp. 30 and 31; German patent specifications 715 780, 724 787, 399, 853 542.

1 sheet of drawings