DE2409519B2 - Vorrichtung zum fuehren eines schneidoder schweissbrenners - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines Schneidbrenners, insbesondere zum Schneiden von Rohrformschnitten, mit einer Brennereinrichtung zum Bewegen des Brenners in Richtung der Rohrrotationsachse und einer Rohrsteuerung zum Drehen des Rohres um vorbestimmte Drehwinkel.

Derartige Vorrichtungen sind auch unter der ss Bezeichnung Rohrschneidmaschinen bekannt. Rohrschneidinaschinen dienen zur Herstellung von Rohrformschnitten, und zwar von:
Rundschnitten

Schnitte senkrecht zur Rohrrotationsachse. '"'

Anpassungen

Zuschneiden des Rohrstirnendes eines Anpassungsrohres, damit die ses sich an die Außenkontiir eines zweiten Rohres (Hauptrohres) anpaßt. ,^

.Schrägschnitten

Schnitte unter einem bestimmten Winkel zur Rohrachse.

Durchdringungen

öffnungen in der Rohrwand, zum Anschluß eines zweiten Rohres.

Dabei ist bei den Schnittarten Anpassungen, Schrägschnitten und Durchdringungen eine Bewegung in Richtung der Rotationsachse und eine Bewegung quer zur Rotationsachse erforderlich. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Brenner die Bewegung in Richtung der Rotationsachse und das Rohr die Bewegung quer zur Rotationsachse (Rohrdrehung um vorbestimmte Drehwinkel) ausführt und durch das Zusammenwirken dieser beiden Bewegungen (Geschwindigkeiten) der gewünschte Schnittverlauf erreicht wird.

Zur Erzielung der Bewegungen von Brenner und Ro/ir sind u.a. Hebelsysteme bekannt, wie sie beispielsweise in den deutschen Patentschriften 9 3:387, 9 40 027 und 9 61588 sowie der US-PS 32 12 375 beschrieben sind. Das Prinzip dieser Hebelsyste ne wird auch heute noch in den meisten Rohrschneidmaschinen angewandt, da durch einfache Verstellung der Hebellängen des Hebelsystems verschieden große Rohre geschnitten werden können.

So weist beispielsweise eine nur für Anpassungen, Rund- und Schrägschnitte geeignete Rohrschneidmasch ne ein dem Brenner zugeordnetes, angetriebenes Heizsystem auf, dessen Steuerhebel eine Längsbewegung in Richtung der Rohrrotationsachse, d. h. eine Steaerbewegung für den Brenner, ausführt. Das Rohr wird mittels eines Motors während des Schnittes um einen Drehwinkel von 360° gedreht. Es ist selbstverständlich, daß hierbei der Hebelsystemantriab und der Rohrantrieb synchron laufen.

Eiine Rohrschneidmaschine, die auch für Durchdringungen geeignet ist, weist demgegenüber zwei Hebelsysteme auf. Das eine Hebelsystem ist wiederum dem Brenner zugeordnet und entsprechend ausgebildet. Das zweite Hebelsystem dient zur Bewegung des Rohres oder des Brenners quer zur Rohrachse, welche im Falle von Durchdringungen um bestimmte Drehwinkel gependelt werden müssen. Auch hierbei werden Hebelsysteme angetrieben und laufen synchron.

Durch Anordnung von Kupplungen ist es selbstverständlich möglich, das zweite Hebelsystem außer Eingriff zu bringen und das Rohr mittels eines Motorantriebes um 360° zu drehen. Somit sind auch mil dieser Maschine Anpassungen und Schrägschnitte herstellbar.

Bei den oben beschriebenen Maschinen erfolgt di« Umsetzung der Steuerbewegung des Steuerhebels zun Bewegen des Brenners in der Weise, daß dei Steuerhebel über eine mechanisch mit diesem verbünde ne Schubstange, an der der Brenner befestigt ist, der Brenner verschiebt.

Die Umsetzung der Bewegung des Steuerhebels zun Pendeln des Rohres erfolgt ebenfalls mechanisch.

I is wird somit von den Hebelsystemen jeweils die zu Bewegung von Brenner bzw. Rohr erforderliche Kraf erzeugt. Beim Arbeiten mit derartigen Hebelsystemei hat es sich gezeigt, daß bei bestimmten Hebeleinstellun gen — die von den Rohrmessungen sowie dei gewünschten Schnittverlauf abhängig sind — währeni de; Schneidens eine derartige Stellung der Hebe zueinander auftritt, daß der die Steuerbewegun erzeugende Steuerhebel nahezu senkrecht zur Schuh stange steht. Die Folge ist, daß die vom Steuerheb« er2eugte und die Schubstange bewegende Kraftkompc

nerite sehr klein wird und dadurch in diesem Bereich eine starke Belastung der Schubstange erfolgt. Der Brennschnitt wird dadurch ungünstig beeinflußt, kann u. U. abreißen, weist in jedem Fall stärke Riefen auf der Schnittfläche auf.

Diese Probleme treten besonders stark bei Schnitten 1 :1 auf. d. h„ Anpassungsrohr hat gleichen Durchmesser wie Hauptrohr.

Bisher hat nan versucht, dieses Problem durch die Verwendung einer hydraulisch betätigten Servo-Einrichtung, welche die die Schubstange bewegende Kraftkomponente verstärkt, zu lösen.

Dies brachte wohl eine Verbesserung, hatte aber zur Folge, daß die Einrichtung aufwendiger wird.

Ein weiterer Nachteil derartiger Rohrschneidmaschinen mit die Kraft für die Brenner- und Rohrbewegung erzeugenden Hebelsystemen besteht in de- durch die Hebellängen begrenzten Schnittlänge, etwa 600 mm. Diese begrenzte Schnittlänge schränkt die Schnittmöglichkeiten beim Schneiden von Großrohren mit steigendem Rohrdurchmesser (600 bis 1200 mm) stark ein. Da die Hebel aufgrund des vorhandenen bzw. konstruktiv sinnvollen räumlichen Aufbaus der Maschine und der zu übertragenden Antriebskräfte nicht beliebig langer gemacht werden können, wurde bisher, um eine größere Schnittlänge zu erreichen, die Schubstange zweiteilig ausgebildet und dazwischen ein Zahnradübersetzungsgetriebe angeordnet. Dadurch wird die Bewegung der mit dem Steuerhebel verbundenen Schubstange (auch Schubwagen) vervielfacht (1:2, 1 :3 etc.) und auf die mit dem Brenner (auch Brennerwagen) verbundene zweite Schubstange übertragen. Auch diese Lösung kann zu einer größeren Belastung der Hebel führen, die sich deshalb nicht mehr einwandfrei bewtgen können, wodurch ungenaue Steuerbewegungen entstehen und die Schnittqualität ungünstig beeinflußt wird.

Neben den oben beschriebenen Rohrschneidmaschinen sind auch Maschinen bekanntgeworden, bei denen die Steuerbewegung ohne Hebelsystem auf rein elektrischem Wege (DT-AS 14 63 226) erzeugt wird bzw. die ohne Hebelsystem über einen Computer gesteuert werden (DT-OS 22 54 147).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung isi es, die ausgeführten Nachieile zu vermeiden und insbesondere eine Rohrschneidmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher unter Beibehaltung einer einfachen und vorteilhaften Hebelsteuerung eine optimale Übertragung der Steuerbewegungen auf Brenner und Rohr möglich wird, wobei gleichzeitig der Anwendungsbereich in bezug auf den Rohrdurchmesser vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennersteuerung und/oder Rohrsteuerung jeweils ein an sich bekanntes Hebelsystem aufweisen, und daß ferner die die Steuerbewegungen für Brenner und/oder Rohr erzeugenden Steuerhebel mit Meßwertumformern verbunden sind, deren elektrische Ausgangssignale die Steuersignale für die Brenner- und/oder Rohrbewegung sind.

Durch die Erfindung wird somit eine Rohrschneidmaschine geschaffen, bei der die Größe der Steuerbewegung zunächst mit einem einfachen Hebelsy-tcm erzeugt wird, so daß das Ausgangssignal in Form cinrr Wegeänderung (Verschiebung oder Drehung des Steuerhebels) vorliegt. Dann wird diese Wegeänderung in ein elektrisches Signal umgeformt, und zwar in dem Meßwertumformer, der auch als »wegabgreifender

Umformer« bezeichnet werden kann. Das Ausgangssignal dieses Meßwertumformers dient dann als Steuersignal Tür die Brenner- und Rohrbewegung.

Dadurch wird erreicht, daß auch bei den o. g. in bezug auf die Kraftübertragung ungünstigen Hebeleinstellungen der Steuerhebel eine einwandfreie und genaue Steuerbewegung ausführt Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß keine großen Kräfte mehr zum Bewegen der Schubstange erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die mechanische Trennung von Steuerung (Hebelsystemen) und Rohrmaschine (Brenner und Rohrdrehvorrichtung) es möglich wird, mit einer Steuerung gleichzeitig mehrere Rohrmaschinen zu steuern. Darüber hinaus wird es vorteilhaft möglich. Steuerung und Rohrmaschine räumlich voneinander zu trennen und die Steuerung beispielsweise in einem gesonderten Raum aufzustellen, während die Rohrmaschinen in einem anderen Raum vorgesehen sind.

Darüber hinaus werden vorteilhaft durch die Erfindung mit einer Steuerung und ohne Vergrößerung der Hebellängen des Hebelsystems größere Schnittlängen erreichbar, ^o daß sogar Schnittlängen beispielsweise größer als 1850 mm möglich sind. Ferner ist es möglich, das Hebelsystem gegenüber den bisherigen Ausführungen einfacher und insbesondere kleiner auszubilden.

Erfindungsgemäß erfolgt die Übertragung der Steuerbewegung durch einen Meßwertumformer. Darunter wird eine Vorrichtung verstanden, die die Steuerbewegung des Steuerhebels erfaßt — vorzugsweise mechanisch — und in ein entsprechendes elektrisches Signal (Strom- oder Spannungssignale, Impulse) umwandelt. Dieses Signal kann dann direkt an einen den Brenner oder das Rohr bewegenden Vorrichtungsmotor gegeben werden. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, die Signale zu verstärken (verdoppeln, verdreifachen etc.), was insbesondere bei großen Schnittlängen zweckmäßig ist.

Ein besonders einfacher Meßwertumformer besteht gemäß der Erfindung aus einem von dem Steuerhebel drehbaren Synchrongeber und einem mit dem Brenner bzw. der Rohrdrehvorrichtung verbundenen und diesen bewegenden Synchronaufnehmer, wobei Geber und Aufnehmer elektrisch miteinander gekoppelt sind.

In vorteilhafter Weiterbildung wird hierzu vorgeschlagen, daß der Meßwertumformer ein mit dem Brennersteucrhebel verbundenes und von diesem bewegbares endloses Band aufweist, dessen eine Umlenkrolle mit dem Synchrongeber mechanisch verbunden ist. <5ä

Wie bereits erwähnt, wird es durch die Erfindung möglich. Steuerung und Rohrmaschine räumlich voneinander getrennt vorzusehen. Um u. a. dabei eine einfache und genaue Einstellung des Hebelsystems zu ermöglichen, wird nach der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, daß das Hebelsystem zur Verstellung der wirksamen Längen der Hebel Elektromotore aufweist. Diese sind bevorzugt mit einem Anzeigegerät verbunden, in dem synchron zu den Elektromotoren laufende, die Anzeiger drehende Anzeigemotore vorgesehen sind. Dadurch wird eine einfache und genaue Einstellung von einem beispielsweise nahe der Rohrmaschine vorgesehenen Anzeigegerät möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale näher erläutert. Es veranschaulicht

Fig. 1 eine Gesamtansicht der erfiridungsgemäßen Rohrschneidmaschine.

F i g. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung ß gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Rohrschneidmaschine mit 10 bezeichnet. Die Maschine 10 weist einen Schneidbrenner 11 mit zugeordneter Brennersteuerung 12, eine Rohrdrehvorrichtung 13 mit entsprechender Rohrsteuerung 14, den Meßwertumformer 15 sowie Anzeigegerät 16 auf.

Der Schneidbrenner 11 ist an einem antreibbaren Brennerwagen 17 befestigt, welcher entlang einer parallel zur Rohrrotationsachse 18 vorgesehenen Führung 19 in Richtung (Doppelpfeil C) verschiebbar ist.

Die Brennersteuerung 12 weist eine Führung 20 auf, welche von einem Motor 21 drehbar ist. Führung 20 dient zum Antrieb des mit 22 bezeichneten Getriebes, welches vorzugsweise als Schneckengetriebe ausgebildet ist und dessen Antriebswellenenden mit 23a und 23f> bezeichnet sind. Das Getriebe 22, welches Teil eines an sich bekannten Hebelsystems (Prinzip beispielsweise nach DBP 9 37 387) ist, ist ferner derart ausgebildet, daß es in Doppelpfeilrichtung D auf der Führung 20 bewegt werden kann. An dem Antriebswellenende 23a ist ein erster Hebel 24 befestigt, dessen freies Ende 25 in einer Vertikalführung 26 geführt ist (s. a. F" i g. 2). Der Abstand

27 zwischen den beiden Drehpunkten 28 und 29 des Hebels 24 ist durch Verschieben des in der Führung 26 gleitenden Führungsstuckes 30(Kugellager) verstellbar.

An dem Antriebswellenende 236 ist ein zweiter Hebel 31 vorgesehen, der parallel zum ersten Hebel 24 angeordnet ist. Am freien Ende 32 des Hebels 31 ist ein in Doppelpfeilrichtung E verstellbares Drehgelenk 33 vorgesehen. Der Abstand 34 zwischen dem Drehpunkt

28 und 35 ist durch Verschieben des Drehgelenkes 33 ebenfalls einstellbar.

Am Drehgelenk 33 ist ein dritter Hebel 36. der Steuerhebel, befestigt, dessen anderes Ende ein verstellbares Schiebestück 37 aufweist, welches gelenkig mit einem Schubwagen 38 in Verbindung steht. Der Schubwagen 38 ist entlang einer parallel zur Führung 20 vorgesehenen weiteren Führung 39 verschiebbar, und zwar in Doppelpfeilrichtung F.

Die Rohrdrehvorrichtung 13 besteht im wesentlichen aus einem das zu schneidende Rohr 40 haltenden Spannfutter 41. das über eine Welle 42 mit einem Motor 43 über eine Kupplung verbindbar ist. Anstelle des Spannfutters 41 ist es selbstverständlich auch möglich, das Rohr 40 über eine antreibbare Rollen aufweisende Rohrunterstützungsvorrichtung zu drehen.

Die der Rohrdrehvorrichtung zugeordnete Rohrsteuerung 14. welche zum Pendeln des Rohres 40 bei der Herstellung von Durchdringungen dient weist ebenfalls ein an sich bekanntes Hebelsystem 42 auf. dessen Prinzip beispielsweise in dem DBP 9 61 588 beschrieben ist Das Hebelsystem 42 besteht aus zwei unterschiedlich langen Hebeln 43 und 44. die beide in einer gemeinsamen Führung 45 geführt werden und wobei der kurze Hebel 43 mit der Führungs- und Antriebsstange 20 und der längere Hebel 44 mit einer in Flucht mit der Stange 20 liegenden Lagerung 46 verbunden ist Die Führung 45 ist in Doppelpfeilrichtung G parallel verschiebbar (s. auch Fig.3). Die Hebellänge 47 des Hebels 43 ist ebenfalls verstellbar, während die Hebellänge 48 des Hebels 44 ein festes Maß aufweist

Zwischen den die Steuerbewegungen erzeugenden Hebeln 36 und 44 und dem Brenner 11 bzw. der Rohrdrehvorrichtung 13 ist ein Meßwertumformer 15 vorgesehen. Der Meßwertumfonner 15 weist beim Ausfühningsbeispiel einen mit dem Steuerhebel 36 bzw. dem Hebel 44 verbundenen Synchrogeber 49 bzw. 50 auf sowie den Brenner 11 bzw. den der Rohrdrehvor richtung 13 zugeordneten Synchroaufnehmer 51 bzw. 52.

Die Geber 49, 50 und die Aufnehmer 51 bzw. 52 sind elektrisch gekoppelt (Leitungen 53 bzw. 54).

Dabei ist zur Übertragung der Steuerbewegung des Hebels 36 mit dem Schubwagen 38 ein endloses Band 55 vorgesehen, dessen eine Umlenkrolle 56 mit dem Synchrogeber 49 mechanisch verbunden ist.

Die Übertragung der Steuerbewegung des Hebels 44 erfolgt durch mechanische Kopplung des Synchrogebers 50 mit der Lagerung 46.

Zur Einstellung der wirksamen Längen der Hebel in ; den Hebelsystemen sind die Hebelarme als Gewindespindeln ausgebildet, auf denen die jeweiligen Führungsstücke geführt sind. Die Gewindespindeln sind mit Elektromotoren 57—61 verbunden.

Diese Motore 57 — 61 stehen mit dem Anzeige- und Einstellungsgerät 16 elektrisch in Verbindung, indem synchron zu den Motoren 57—61 laufende, die Anzeiger 62 bis 66 drehende Anzeigemotore 67 — 71 vorgesehen sind.

Bei der Verstellung der Hebellängen werden die -. Elektromotor 57 bis 61 und gleichzeitig die Anzeigemotore 67 bis 71 entsprechend gedreht. Auf der Anzeigeskala, die beispielsweise in Form einer senkrecht rotierenden Scheibe, auf deren Umfang die Skala entsprechend den Hebellängen graviert ist und die mit der Anzeigemotorenachse in Verbindung steht, kann dann auch direkt am Anzeigegerät, welches entfernt vom Hebelsystem angeordnet ist, die Hebeleinstellung abgelesen und entsprechend eingestellt werden.

Die Funktionsweise der oben beschriebenen Vorrich- - tung ist folgende:

a) Durchdringungsschnitte

Aufgabe ist es. in das Rohr 72 eine Durchdringung zu schneiden, an die das Rohr 40 angepaßt werden kann. wobei der Außendurchmesser

des Rohres 72 216 mm

der Durchmesser des Rohres 40 130 mm

und der Winkel 29 55^C

4^ beträgt.

Aus diesen Werten ergeben sich bestimmte Längen zum Einstellen der Hebel, und zwar:

Hebel 24	(Maß 27):	124,8 mm
Hebel 31	(Maß 34):	45.5 mm
Hebel 36	(Maß 80):	755 mm
Hebel 43	(Maß 47):	90 mm
Hebel 44	(festes Maß 48):	150 mm

Anschließend wird das Rohr 72 in das Spannfutter 41 eingespannt und die Maschine eingeschaltet (Motor 21). Die von dem Steuerhebel 36 erzeugte Steuerbewegung wird auf den Schubwagen 38 und von dort auf das Band 55 übertragen. Dadurch wird der Geber 49 gedreht und

gibt Impulse ab. Diese werden über die Leitung 53 dem Aufnehmer 51 zugeführt, wodurch dieser gedreht wird und der Brennerwagen 17 entsprechend verfährt Gleichzeitig wird die vom Steuerhebel 44 erzeugte Bewegung auf den Geber 50 und über die Leitung 54 auf

f>5 den Aufnehmer 52 übertragen und das Rohr 72 um einen bestimmten Drehwinkel um die Rotationsachse gedreht Durch die Oberlagerung der beiden Bewegtingen wird die Durchdringungskurve exakt geschnitten.

b) Aiipassungssehniti

Aufgabe ist es. das Rohr 40 mit einem Anpassungsschnilt /u versehen, damit das Rohr 40 an das Rohr 72 angepaßt werden kann. Die Rohrabmessungen entsprechen denen von Beispiel a).

Aus diesen Werten ergeben sich bestimmte Langen /um Hinstellen der Hebel, und zwar:

Hebel	24	(Maß 27):	33,7	mm
Hebel	31	(Mali 34):	7^.3	mm
Hebel	36	(Maß 80):	13 lh	mm

Der Hebel 43 wird nicht eingestellt, da das Rohr bei Aiipassungen und Schräg- sowie Rundschnitten nicht \s um bestimmte Drehwinkel gependelt, sondern um 3b0 gedieht werden muß. Hierzu wird der Synchroaufneh-HKT 52 ausgekuppelt und ein nicht dargestellter Motor eingekuppelt. Dieser Motor dreht sich synchron mit dem Motor 21.

Nach umschalten der beiden Moloren wird einerseits d.is Rohr 40 um seine Rotationsachse gedreht und gleich/eilig vom Steuerhebel Jh eine Steuerbewegung ausgeführt, die entsprechend dem Heispiel a) auf den Brenner übertragen wird, und der Anpassungsschniu entsteht.

Die l.riindung ist selbstverständlich nicht auf da» beschriebene Ausführungsbeispicl beschrankt, sondert es sind vielmehr auch andere Meßwertumformei möglich.

Hier/u 2 \\\,\\\ Zeichnungen

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Claims (5)

'f Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Führen eines Schneid- oder Schweißbrenners, insbesondere zum Schneiden von ^ς Rohrformschnitten, mit einer Brennersteuerung zum Bewegen des Brenners in Richtung der Rohrrotationsachse und einer Rohrsteuerung zum Drehen des Rohres um vorbestimmte Drehwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner- κ steuerung (12) und/oder die Rohrsteuerung (14) jeweils ein an sich bekanntes verstellbares Hebelsystem (24,31,36 bzw. 43,44) aufweisen und daß ferner die die SteuRrbewegungen für Brenner und/oder Rohr erzeugenden Steuerhebel (36, 44) mit Meßwertumformern (49, 50) verbunden sind, deren elektrische Ausgangssignale die Steuersignale für die Brenner- und/oder Rohrbewegung sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertumformer (15) aus einem ;r> von dem Steuerhebel (36,44) drehbaren Synchrogeber (49,50) und einem mit dem Brenner (11) bzw. der Rohrdrehvorrichtung (13) verbundenen und diesen bewegenden Synchroaufnehmer (51, 52) besteht, wobei Geber (49, 50) und Aufnehmer (51, 52) J> elektrisch miteinander gekoppelt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertumformer (15) ein mit dem Brennersteuerhebel (36) verbundenes und von diesem bewegbares, endloses Band (55) aufweist, dessen eine Umlenkrolle (56) mit dem Synchrogeber (49) mechanisch verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem (24, 31, 36 bzw. 43, 44) zur Verstellung der wirksamen Längen (27, 34, 80, 47, 48) der Hebel (2«ä, 31, 36, 43, 44) Eilektromotore (57—61) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotore (57—61) mit einem Anzeigegerät (16) verbunden sind, in dem synchron zu den Elektromotoren (57—61) laufende, die Anzeiger (62—66) drehende Anzeigemotore (67 —71) vorgesehen sind.