B E S C H R E I B U N G
Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Schlitzen in rohrförmige Körper
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von Schlitzen in rohrförmige Körpern.
In der Praxis ist es ein Problem, in Rohre, insbesondere in Wellrohre über den Umfang verteilt Schlitze in beliebiger Zahl einzuschneiden. Kritisch sind hierbei besonders doppelwandige Wellrohre mit einem glatt andigen Innenschlauch, der innenseitig mit den Wellentälern durch Schweißen verbunden ist. Schräge oder seitlich versetzte Schlitze in den Wellentälern können die Schweißstelle beschädigen und das Rohr damit zum Teil unbrauchbar machen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von Schlitzen in rohrförmige Körper aufzuzeigen, die eine hohe Betriebssicherheit bei einfachem Aufbau aufweisen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Kennzeichen des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruches.
Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, den rohrförmigen Körper, insbesondere ein ein- oder mehrwandiges Wellrohr intermittierend zu transportieren und die Schlitze in den Zeiten einzubringen, in denen das Rohr steht. Dies hat den großen Vorteil, daß geometrische Fehler bei der Einbringung der Schlitze praktisch ausgeschlossen sind. Es kann ferner keine Beschädigung der Schweißstellen bei mehrwandigen Wellrohren mehr vorkommen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht axial feststehende Messerwellen und damit auch
ein sicheres Erfassen der Rohrkontur und eine exakte Führung des Schneidmessers.
Vorteilhaft ist ferner, daß Wellrohre mit beliebigen Wellenhöhen und- abständen geschlitzt werden können, wobei von der Kinematik her keine Zwänge hinsichtlich der Zahl und Verteilung der Schlitze über den Umfang und in Längsrichtung bestehen. Es kann jedes Wellental mit Schlitzen versehen werden, wie auch jedes zweite, jedes dritte usw..
Das Verfahren ist für beliebige Arten und Materialien von rohrförmigen Körpern verwendbar. Es eignet sich besonders für Kunststoff-Wellrohre in vorzugsweise doppelwandiger Form. Das Wellrohr kann alternativ auch einwandig ausgebildet sein oder eine jegliche andere Gestaltung aufweisen.
Die erfindungsgemäße Schneidvorrichtung hat den Vorteil einer einfachen Kinematik der Messerwellen, die nur rotieren, in Längsrichtung jedoch keine Bewegung ausführen müssen. Die Messerwellen können daher konstruktiv einfach und zur Aufnahme der Schnittreaktionskräfte ausreichend stabil gebaut werden. Dies ermöglicht zugleich auch eine Verringerung der Querschnitte und eine dichtere Anordnung und Verteilung der Messerwellen rund um das Rohr.
Um sicherzustellen, daß ein Messereingriff nur in den Standpausen erfolgt, sind die Messerwellen und die Fördervorrichtung in Antrieb und Ausrichtung aufeinander abgestimmt. Die Messerwellen können dabei kontinuierlich drehen. Die Fördervorrichtung kann unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise als intermittierender Greifer. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind für Wellrohre Transportschnecken mit geraden und schrägen Gangabschnitten vorgesehen, die sich ebenfalls kontinuierlich drehen können. Mit den schrägen Gangabschnitten wird das Rohr transportiert, während es bei
Eingriff der geraden Gangabschnitte steht. Diese Ausführung hat den Vorteil einer einfachen, kompakten und robusten Bauweise. Sie läßt sich durch Variation der Parameter der Messerwellen und Förderschnecken leicht an unterschiedliche Rohrformen anpassen und variieren. Die Schneidvorrichtung kann auch problemlos umgerüstet werden.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Messerwellen und die Transportschnecken einen gemeinsamen Antrieb, in den gegebenenfalls eine Übersetzung eingeschaltet ist. Die Transportschnecken können auch direkt auf den Messerwellen sitzen, was den Bauaufwand und die Baugröße minimiert.
Wenn nur jedes zweite, dritte usw. Wellental geschlitzt werden soll, werden entsprechend mehrgängige Transportschnecken eingesetzt. Alternativ können die Transportschnecken auch eingängig und gegenüber den Messerwellen ins Schnelle übersetzt sein.
Bei einer großen Zahl von Messerwellen empfiehlt es sich, die Messer gruppenweise und zeitlich versetzt schneiden zu lassen. Dementsprechend können die Schneckengänge zwei oder mehr gerade Abschnitte aufweisen. Außerdem sind die WinkelStellungen und Drehrichtungen der Messerwellen zur Optimierung der Schnittkräfte und Schnittreaktionen aufeinander abgestimmt.
Vorzugsweise sind die geraden Gangabschnitte kürzer als die schrägen und gerade so lang, wie es für den Eingriff und die Führung der Schneidmesser nötig ist. Die Abmessungen hängen außerdem von der Rohrform und den Schnittvorgaben ab. In den gezeigten Ausführungsbeispielen überdecken die geraden Abschnitte je nach ihrer Zahl pro Gang einen Umfangswinkel zwischen 70° und 100°.
Damit die vorstehenden Messerspitzen benachbarter Wellen sich nicht gegenseitig behindern, sind sie axial gegeneinander versetzt. Der Versatz richtet sich nach den Schnittvorgaben und dient auch dazu, die Schlitze in den Wellentälern verteilt auf zwei- oder mehrmal einzubringen.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
Fig.lr eine Schneidvorrichtung in außermittig geschnittener Seitenansicht,
Fig.2: eine Stirnansicht der Schneidvorrichtung entsprechend Pfeil II von Fig. 1,
Fig.3: eine Stirnansicht der Messerwellenverteilung
Fig.4: eine Messerwelle in Seitenansicht und
Fig.5 u. 6: Querschnitte durch die Messerwelle.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Schneidvorrichtung (1) dient zum Schneiden von Schlitzen (13) in die Täler eines Wellrohres (2) mit ringförmig geschlossenen Tälern und Höhen. Das Rohr ist als doppelwandiges Wellrohr (2) aus thermoplastischem Kunststoff mit einer glatten Innenhaut und einer gewellten Außenhaut ausgebildet. Ein solches Wellrohr (2) ist beispielsweise aus der DE-OS 36 05 329 bekannt. Wellrohre dienen z.B. als Sickerrohr für Drainage- oder Bewässerungsleitungen.
Wie Fig. 1 und 2 verdeutlichen, sind zum Transport des Wellrohres (2) eingangsseitig und außerhalb des Gehäuses (12) vier Förderschnecken (3) mit längsgerichteten Achsen gleichmäßig um die Wellrohrachse verteilt' angeordnet. Am
Rohr (2) greifen außerdem eingangsseitig kegelförmige Reibrollen an, die um quergerichtete Achsen rotieren und ein unerwünschtes Verdrehen des Rohres (2) um seine Längsachse verhindern. Ausgangsseitig sind ebenfalls zwei einander gegenüberstehende gleichartige Förderschnecken (3) angeordnet. Ausgangsseitig wird das Wellrohr (2) zusätzlich an einem Flansch (16) geführt. Zur übersichtlicheren Darstellung ist das Wellrohr (2) nur an der Ausgangsseite gezeigt.
Die Förderschnecken (3) weisen einen oder mehrere Gänge auf. Die Förderschnecken (3) besitzen gerade Gangabschnitte (4) und schräge, d.h. schraubenförmig gewundene Gangabschnitte (5) . Die einzelnen Schneckengänge haben jeweils am gleichen Umfangsbereich die geraden und schrägen Gangabschnitte (4,5). Die geraden Gangabschnitte (4) erstrecken sich über einen Umfangswinkel zwischen 70° und 100°.
Wenn die geraden Gangabschnitte (4) mit den Wellentälern des Rohres (2) in Eingriff stehen, findet in Axialrichtung (14) kein Transport statt. Geraten anschließend die schrägen Gangabschnitte (5) in Eingriff, wird das Rohr (2) während der weiteren Schneckenumdrehung um die gewünschte Länge je nach Schneckensteigung vorgeschoben. Das Wellrohr (2) wird damit schrittweise transportiert.
Wie Fig. 3 zeigt, sind im Gehäuse (12) rund um den Rohrumfang gleichmäßig verteilt mehrere Messerwellen (6) angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind es zwölf Messerwellen. Die Messerwellen (6) erstrecken sich längs der Transportrichtung (14) und sind axial festgelegt, so daß sie nur um ihre Längsachse rotieren können. Auf jeder Messerwelle (6) ist ein Schneidmesser (7) angeordnet, das sich in einer Kreisbahn bewegt.
Die Messerwellen (6) sind untereinander und mit den Förderschnecken (3) antriebsmäßig gekoppelt (vgl.Fig.l). Sie werden von außen durch ein Antriebsrad (11), beispielsweise über einen Kettentrieb angetrieben. Über eine Antriebswelle (15) und ein im rückwärtigen Teil des Gehäuses (12) angeordnetes Verteilergetriebe werden die einzelnen Messerwellen (6) angetrieben. An der Vorderseite wird von der Welle (15) der Antrieb für die Förderschnecken (3) abgeleitet. Die Antriebsübertragung ist so ausgelegt, daß während der Drehphase, in der die geraden Gangabschnitte (4) im Eingriff stehen und das Rohr (2) festhalten, die Messerwellen (6) die Schlitze in das Rohr (2) schneiden. Während der anschließenden Restdrehung der Förderschnecke (3) sind hingegen alle Messerwellen (6) außer Eingriff, so daß das Rohr (2) mittels der schrägen Gangabschnitte (5) weitertransportiert werden kann.
Die Schneidmesser (7) sind auf benachbarten Messerwellen (6) axial zueinander versetzt, um während einer Umdrehung nicht miteinander zu kollidieren. Der Versatz ist vorzugsweise abwechselnd nach vorn und nach hinten gerichtet. Seine Größe hängt von der Wellrohrteilung und nach dem gewünschten Schlitzabstand ab. Soll nur jedes zweite Wellental geschlitzt werden, ist der Versatz entsprechend größer als bei einer Schlitzung jedes Wellentals.
Die Messerwellen (6) sind außerdem in ihrem Drehwinkel, d.h. der Winkelstellung ihrer Schneidmesser (7), untereinander versetzt. Bezogen auf die Rohrachse (14) bzw. die EingriffStellung mit dem Rohr (2) beträgt der Versatz 180 . Die Schneidmesser (7) kommen damit in zwei Gruppen a und b nacheinander in Eingriff mit dem Rohr (2) . Die Messerwellen (6) rotieren auch abwechselnd gegenläufig. Die gegenseitige Zuordnung der Messerwellen ist hierbei so getroffen, daß die Reaktionskräfte der im Eingriff befindlichen Schneidmesser (7) einander aufheben, um keine
Momente auf das Rohr (2) einzuleiten. Es ist auch günstig, wenn die Winkelstellungen der Messerwellen (6) so gewählt werden, daß stets gleich viele Schneidmesser (7) im Eingriff sind. Fig. 3 zeigt diese Messerstellung und die Aufteilung der Messerwellen in zwei gleich große Gruppen (6a und 6b) .
Fig. 4 - 6 verdeutlichen die Gestaltung der Messerwellen (6) im einzelnen. An jeder Messerwelle (6) ist ein einzelnes, senkrecht zur Wellenachse vorstehendes Schneidmesser (7) angeordnet. Zu beiden Seiten des Schneidmessers (6) und in WinkelStellung mittig dazu sind Führungsfinnen (8) angeordnet, die gleichzeitig mit dem Schneidmesser (7) in die benachbarten Wellentäler des Rohres (2) tauchen und für eine Lagezentrierung sorgen. Die Finnen (8) sind außenseitig gewölbt und erstrecken sich etwa über 1/4 des Wellenumfangs.
Die Finnen (8) besitzen ein gemeinsames, abgestuftes Fußteil (9) , mit dem sie in eine entsprechend ausgesparte Öffnung der Messerwelle (6) eingesetzt sind. Das Fußteil (9) wird über zwei außenseitige, versenkte Schrauben gehalten. Das Schneidmesser (7) ist mit einem ähnlichen Fußteil längsverschieblich mit einem Langloch innerhalb des Fußteils (9) und der Messerwelle (6) geführt. Seine Eintauchtiefe wird rückwärtig über eine Schraube (17) eingestellt, während der Messerkörper mittels einer Klemmschraube (10) festgeklemmt wird.
Bei einer größeren Messerzahl, z.B. zehn oder zwölf, werden die Messer analog dem gezeigten Ausführungsbeispiel in zwei Gruppen um 180° versetzt angeordnet.
Soll jedes zweite Wellental geschlitzt werden, kommt eine zweigängige Förderschnecke zum Einsatz, bei der jeder Gang nun allerdings zwei gerade Abschnitte von ca. 70° aufweist, damit in der ersten Standpause die eine Messergruppe und in der zweiten Standpause die andere Messergruppe zum Eingriff
kommt .
Die Doppelanordnung der geraden Gangabschnitte bedingt relativ große Steigungswinkel an den schrägen Abschnitten, die bei schmalen Wellentälern zu Problemen führen können. Dem kann durch den Einsatz eingängiger Transportschnecken mit nur einem geraden Gangabschnitt und flacherer Steigung abgeholfen werden, die dafür mittels einer Übersetzung im gemeinsamen Antrieb doppelt so schnell wie die Messerwellen laufen. Die Transportschnecken sitzen in beiden Fällen an den Stirnseiten der Schneidvorrichtung.
Bei zehn oder zwölf Schlitzreihen und Schlitzung in jedem Wellental ist ebenfalls ein Messerversatz von 180 nötig. Die Transportschnecken können wegen der geringeren Steigung in diesem Fall ohne geometrische Probleme zwei gerade Abschnitte auf einem Gang besitzen. Damit ist auch eine Schneckenanordnung innerhalb des Gehäuses möglich.
In einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Messerwellen vorgesehen. Bei dieser Zahl können alle Messer gleichzeitig schneiden. Wenn jedes zweite Wellental versetzt geschlitzt werden soll, sind die Transportschnecken zweigängig, wobei jeder Gang über 360° Umfangswinkel einen geraden Abschnitt von ca. 100 aufweist. Die Transportschnecken sitzen direkt auf den Messerwellen und sind dabei innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet.
In einer Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsform werden ebenfalls sechs Schlitzreihen eingebracht, diesmal aber in jedem Wellental. Die Messerwellen müssen nun doppelt so schnell laufen, wobei alle Messer gleichzeitig schneiden. Die Transportschnecken sitzen wiederum auf den Messerwellen, sind diesmal aber eingängig. Die geraden Gangabschnitte erstrecken sich über ca. 100°.
In Variation zu den vorbeschriebenen Beispielen können auch Rohre anderer Form, beispielsweise Wellrohre mit spiralförmigen Tälern und Höhen, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen und auf die jeweiligen Rohrformen abgestimmten Schneidvorrichtung bearbeitet werden. Zum Transport dienen dann mit entsprechender Bemessung die geraden Gangabschnitte, während die schrägen Gangabschnitte für den intermittierenden Stillstand sorgen. Für spiralförmige Wellrohre sind die Messer der Steigung entsprechend axial versetzt angeordnet. Für glattwandige Rohre kommt ein angepaßter, intermittierend transportierender Reibförderer, Greifer oder dgl. zum Einsatz.
S T Ü C K L I S T E
Schneidvorrichtung Rohr, Wellrohr, rohrförmiger Körper Förderschnecke gerader Gangabschnitt schräger Gangabschnitt Messerwelle Schnei-dmesser Führungsfinne Fußteil Klemmschraube Antriebsrad Gehäuse Schlitz Längsachse, Transportrichtung Antriebswelle Flansch Schraube