DE102009040840A1

DE102009040840A1 - Rohrbearbeitungsvorrichtung mit einer Schneideinrichtung

Info

Publication number: DE102009040840A1
Application number: DE102009040840A
Authority: DE
Inventors: Andreas Frank
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-03-10
Also published as: WO2011031754A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrbearbeitungsvorrichtung mit einer Schneideinrichtung, wobei die Schneideinrichtung relativ zu einem zu bearbeitenden Rohr in einer radial zur Mittenlängsachse des Rohres verlaufenden Vortriebsrichtung (102) einerseits und in einer in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Schneidrichtung (101) andererseits bewegbar ist, und wobei die Schneideinrichtung einen Werkzeughalter (10) zum Befestigen von Werkzeugen (40, 50) für eine Rohrbearbeitung aufweist. Um zu erreichen, dass mit einer Rohrbearbeitungsvorrichtung in einer leicht zu realisierenden aber dennoch effektiven Art und Weise in einem Vorgang mehrere Bearbeitungsschritte ausgeführt werden können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Werkzeughalter (10) ein erstes Werkzeug (40) und ein zweites Werkzeug (50) derart befestigt sind, dass bei einer Bearbeitung des Rohres, bei welcher sich die Schneideinrichtung relativ zu dem Rohr sowohl in Vortriebsrichtung (102) als auch in Schneidrichtung (101) bewegt, eine Schneidkante (41) des ersten Werkzeuges (40) sowohl in Schneidrichtung (101) als auch in Vortriebsrichtung (102) einer Schneidkante (51) des zweiten Werkzeuges (50) vorauseilt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrbearbeitungsvorrichtung mit einer Schneideinrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
Demnach betrifft die Erfindung insbesondere eine Rohrbearbeitungsvorrichtung mit einer Schneideinrichtung, wobei die Schneideinrichtung relativ zu einem zu bearbeitenden Rohr in einer radial zur Mittenlängsache des Rohres verlaufenden Vortriebsrichtung einerseits und in einer in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Schneidrichtung andererseits bewegbar ist, und wobei die Schneideinrichtung einen Werkzeughalter zum Befestigen von Werkzeugen für eine Rohrbearbeitung aufweist.
Eine derartige Rohrbearbeitungsvorrichtung ist dem Prinzip nach allgemein aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift US 5,054,342 A eine Rohrbearbeitungsvorrichtung in Gestalt einer Rohrtrennvorrichtung, welche auf der Außenseite eines zu bearbeitenden Rohres befestigt werden kann. Die aus diesem Stand der Technik bekannte Rohrbearbeitungsvorrichtung weist drei radial verschiebbare kreisbogenförmige Spannbacken auf, welche das Rohr bereichsweise einspannen. Ferner ist eine das zu bearbeitende Rohr kreisbogenförmig umschließende Werkzeugführung vorgesehen, welche zwei um 180° versetzt angeordnete Schneidwerkzeuge umlaufend um das Rohr zustellt. Mit dieser Rohrbearbeitungsvorrichtung können dünnwandige Rohre getrennt werden.
Andererseits sind Rohrbearbeitungsvorrichtungen auch für eine spanabhebende Bearbeitung von Rohrenden bekannt. Eine derartige spanabhebende Bearbeitung ist häufig als Vorbereitungsschritt für einen Schweiß- oder einen anderen Bearbeitungsprozess erforderlich.
So beschreibt beispielsweise die Druckschrift EP 033 588 A eine Rohrbearbeitungsvorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Rohrenden. Hierzu weist die Vorrichtung einen Rahmen auf, in dem eine Hohlstange und nebeneinander ein Motor, eine Getriebeanordnung und ein Werkzeughalter angeordnet sind. Ferner ist eine Spanneinrichtung zum Festspannen eines zu bearbeitenden Rohrendes an der Rohrbearbeitungsvorrichtung vorgesehen. Die Antriebswelle des Motors ist durch eine Getriebeanordnung, die aus einem Riemenantrieb und einem Planetengetriebe besteht, mit dem Werkzeughalter verbunden. Der Werkzeughalter mit dem Schneidwerkzeug ist von der Hohlstange gesehen einseitig ausgebildet und – bedingt durch das Planetengetriebe – exzentrisch angeordnet.
Demnach sind für die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge, wie beispielsweise das Trennen von Rohren oder das Anfasen von Rohrenden, unterschiedliche Bearbeitungsvorrichtungen bekannt. In der Praxis ist es erforderlich, dass für die einzelnen Arbeitsvorgänge jeweils ein für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang(Trennvorgang, Spanvorgang) geeignetes Werkzeug an einem Werkzeughalter der Rohrbearbeitungsvorrichtung befestigt wird. Die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge setzen jeweils unterschiedliche Anforderungen an die Eigenschaften des Werkzeuges und des Werkzeugmaterials voraus. So kommt beim Trennen bzw. Abstechen eines Rohres die Schneidkante des Schneidwerkzeuges nur in einem einer relativ kleinen Bereich in Kontakt mit dem bearbeitenden Rohr, was zur Folge hat, dass die Schneidkante des Werkzeuges relativ hohen Belastungen ausgesetzt ist.
Andererseits kommt beim Anfasen eines Rohrendes die Schneidfläche eines Bearbeitungswerkzeuges mit einem relativ großen Bereich des Rohrendes in Kontakt, was die auf die einzelnen Bereiche der Schneidfläche wirkenden Belastungen reduziert. Auch wenn – im Vergleich zu der Schneidkante eines für einen Rohrtrennvorgang ausgelegten Werkzeuges – die Schneidkante eines für eine spanabhebende Bearbeitung ausgelegten Werkzeuges geringeren Belastungen ausgesetzt ist, werden bei einer spanabhebenden Bearbeitung in das Werkzeug insgesamt trotzdem relativ große Kräfte eingeleitet, da die Schneidkante mit einem relativ großen Bereich des Rohrendes in Kontakt steht. Das Werkzeug muss diese Kräfte auf den Werkzeughalter übertragen.
Da die zum Anfasen eines Rohrendes verwendeten Werkzeuge in struktureller und funktioneller Hinsicht anders ausgebildet sein müssen, als Werkzeuge, die zum Trennen von Rohren dienen, werden diese Werkzeuge üblicherweise an verschiedenen Werkzeughaltern befestigt, so dass die Arbeitsvorgänge des Abtrennens und des Anfasens getrennt voneinander auszuführen sind, was die Bearbeitungszeit und die Betriebskosten erhöht, insbesondere dann, wenn ein Rohr beispielsweise für einen Schweißvorgang komplett zu bearbeiten ist (Abtrennen und Anfasen).
Werden beide Bearbeitungsvorgänge (Abtrennen und Anfasen) durch ein einzelnes Werkzeug gleichzeitig vorgenommen, so unterliegt das Werkzeug wegen der unterschiedlichen Belastungsarten einem hohen Verschleiß und muss nach relativ kurzer Zeit ausgewechselt werden, was ebenfalls die Betriebskosten der Rohrbearbeitungsvorrichtung erhöht. Wird andererseits versucht, ein Werkzeug für die unterschiedlichen Anwendungen gleichzeitig zu optimieren, gestaltet sich dessen Fertigung entsprechend aufwendig und teuer. Insbesondere ist es schwierig, die unterschiedlichen Bereiche eines Werkzeuges unterschiedlich hart auszubilden.
Aufgrund dieser Problemstellung liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohrbearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass in einer leicht zu realisierenden aber dennoch effektiven Art und Weise in einem Vorgang mehrere Bearbeitungsschritte ausgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Demnach wird eine Rohrbearbeitungsvorrichtung vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß mit einer Schneideinrichtung ausgerüstet ist, wobei die Schneideinrichtung relativ zu einem zu bearbeitenden Rohr in einer radial zur Mittenlängsache des Rohres verlaufenden Vortriebsrichtung einerseits und in einer in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Schneidrichtung andererseits bewegbar ist. Denkbar hierbei ist es, dass die Rohrbearbeitungsvorrichtung mit Hilfe einer Spanneinrichtung an dem zu bearbeitenden Rohr derart befestigbar ist, dass sich die Schneideinrichtung in Umfangsrichtung um das zu bearbeitende Rohr bewegen kann. Die Bewegung der Schneideinrichtung in Umfangsrichtung des Rohres entspricht dabei der Bewegung in Schneidrichtung, da bei dieser Bewegung mit der Schneideinrichtung in die Manteloberfläche des zu bearbeitenden Rohres eine Nut einbringbar ist. Andererseits muss die Schneidrichtung auch in Vortriebsrichtung relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr bewegbar sein, so dass die Tiefe der bei der Bewegung in Schneidrichtung bewirkten Nut in der Manteloberfläche des Rohres vergrößert werden kann. Die Wegstrecke, um welche sich die Schneideinrichtung relativ zu der Manteloberfläche des zu bearbeitenden Rohres in Vortriebsrichtung bewegen kann, legt fest, welche Wandstärken mit der Rohrbearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden können.
Um zu erreichen, dass mit der erfindungsgemäßen Rohrbearbeitungsvorrichtung in einem Vorgang mehrere Bearbeitungsschritte ausgeführt werden können, weist die Schneideinrichtung einen Werkzeughalter auf, der ausgelegt ist, dass gleichzeitig mindestens zwei Bearbeitungswerkzeuge daran befestigt werden können.
In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Rohrbearbeitungsvorrichtung ist ein erstes Werkzeug der mindestens zwei an dem Werkzeughalter befestigbaren Werkzeuge für ein Abtrennen eines zu bearbeitenden Rohres ausgelegt, wobei die Schneidkante dieses ersten Werkzeuges ausgebildet ist, bei der Bearbeitung des Rohrs in der Rohrmantelfläche eine in Umfangsrichtung des Rohres verlaufende Nut zu schneiden.
Vorzugsweise ist ferner ein zweites Werkzeug an dem Werkzeughalter befestigbar, welches für eine spanabhebende Bearbeitung ausgelegt ist, wobei die Schneidkante dieses zweiten Werkzeuges ausgebildet ist, bei der Bearbeitung des Rohrs die von der Schneidkante des ersten Werkzeuges ausgebildete Nut anzufasen.
Damit in einem Vorgang das Ausbilden der Schneidnut einerseits und das Anfasen dieser andererseits durchgeführt werden können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Werkzeug und das zweite Werkzeug der mindestens zwei Bearbeitungswerkzeuge derart an dem Werkzeughalter befestigt sind, dass bei einer Bearbeitung des Rohres, bei welcher sich die Schneideinrichtung relativ zu dem Rohr sowohl in Vortriebsrichtung als auch in Schneidrichtung bewegt, die Schneidkante des ersten Werkzeuges sowohl in Schneidrichtung als auch in Vortriebsrichtung der Schneidkante des zweiten Werkzeuges vorauseilt. Mit dieser speziellen Anordnung der mindestens zwei Bearbeitungswerkzeuge an dem Werkzeughalter der Schneideinrichtung wird somit erreicht, dass bei einer Bewegung der Schneideinrichtung in Vortriebs- und Schneidrichtung relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr das dem zweiten Werkzeug vorauseilende erste Werkzeug eine Schneidnut in der Mantelfläche des Rohres ausbildet, wobei das zweite Werkzeug in diese Schneidnut eingreift und beispielsweise eine spanabhebende Bearbeitung der Nutkante bewirkt. Es ist ersichtlich, dass die Tiefe der mit dem ersten Werkzeug in der Manteloberfläche des zu bearbeitenden Rohres eingebrachten Nut von der Wegstrecke abhängt, um welche die Schneideinrichtung bzw. die Schneidkante des ersten Werkzeuges in Vortriebsrichtung relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr bewegt wird.
Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand. Insbesondere wird eine Rohrbearbeitungsvorrichtung mit einem Werkzeughalter vorgeschlagen, wobei an diesem Werkzeughalter zwei unterschiedliche Werkzeuge, d. h. Werkzeuge für zwei unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge, befestigt werden können. Bei der Bearbeitung eines Rohres wird dabei dieser Werkzeughalter mit den beiden daran befestigten Werkzeugen relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr derart bewegt, dass bei dieser Relativbewegung beide Werkzeuge zum Zwecke der Rohrbearbeitung zum Einsatz kommen. Die Bewegung des Werkzeughalters relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr wird dadurch realisiert, dass der Werkzeughalter, welcher einen Teil einer Schneideinrichtung ausbildet, relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr einerseits in einer Vortriebsrichtung und andererseits in einer Schneidrichtung bewegbar ist.
Wie bereits angedeutet, ist unter dem hierin verwendeten Begriff „Vortriebsrichtung” eine radial zur Mittenlängsachse des zu bearbeitenden Rohres verlaufende Richtung zu verstehen. Andererseits soll unter dem hierin verwendeten Begriff „Schneidrichtung” eine senkrecht zur Vortriebsrichtung verlaufende Richtung zu verstanden werden, welche insbesondere in Umfangsrichtung des zu bearbeitenden Rohres verläuft.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Rohrbearbeitungsvorrichtung an dem zu bearbeitenden Rohr beispielsweise unter Verwendung von entsprechenden Spannbügeln befestigt wird. Die Schneideinrichtung ist dabei derart mit der Rohrbearbeitungsvorrichtung verbunden, dass diese relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr in Schneid und in Vortriebsrichtung bewegbar ist.
Um zu erreichen, dass mit dem zweiten Werkzeug, welches an dem Werkzeughalter befestigt ist, eine möglichst wirkungsvolle spanabhebende Bearbeitung bewirkt werden kann, ist es bevorzugt, dass das zweite Werkzeug an dem Werkzeughalter derart befestigt ist, dass die Schneidkante des zweiten Werkzeugs mit der Vortriebsrichtung einen spitzen Winkel, d. h. einen Winkel kleiner als 90°, einschließt.
Wie bereits ausgeführt, greifen bei der Bearbeitung eines Rohres an die entsprechenden Werkzeuge relativ hohe Kräfte an, so dass besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um das Werkzeug sicher an dem Werkzeughalter zu befestigen. Insbesondere ist Sorge zu tragen, dass bei der Rohrbearbeitung das Werkzeug nicht relativ zu dem Werkzeughalter verrutscht, da ansonsten die Schneidkante des Werkzeuges nicht mehr auf der Soll-Linie relativ zu der Oberfläche des zu bearbeitenden Rohres liegt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung, bei welcher an ein und demselben Werkzeughalter mindestens zwei Werkzeuge angebracht sind, wobei jedes einzelne Werkzeug für einen bestimmten Arbeitsvorgang ausgelegt ist, sind die bei der Rohrbearbeitung an den jeweiligen Werkzeugen angreifenden Kräfte vorab genau vorhersehbar. Dies ermöglicht es, dass zur Befestigung der jeweiligen Werkzeuge an dem Werkzeughalter zugehörige Aufnahmen in dem Werkzeughalter ausgebildet werden können, welche die entsprechenden Werkzeuge aufnehmen. Die bei der Bearbeitung des Rohres an dem Werkzeug angreifenden Kräfte werden dabei in eine Seitenfläche der entsprechenden Aufnahme des Werkzeughalters überragen. Diese Ausführungsform ermöglicht eine leicht zu realisierende aber dennoch effektive Befestigung des Werkzeuges an dem Werkzeughalter, wobei grundsätzlich sichergestellt ist, dass sich das Werkzeug nicht relativ zu dem Werkzeughalter verschieben kann.
Im Einzelnen ist in einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Rohrbearbeitungsvorrichtung vorgesehen, dass der Werkzeughalter eine erste Aufnahme zum Aufnehmen des ersten Werkzeuges aufweist, wobei das erste Werkzeug in seinem in der ersten Aufnahme aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise mit einer der Schneidrichtung gegenüberliegenden Seitenfläche in Kontakt mit einer Aufnahmefläche der ersten Aufnahme steht. Über diesen Kontakt werden die bei der Rohrbearbeitung in das erste Werkzeug eingeleiteten Kräfte auf den Werkzeughalter und von dort in die Schneideinrichtung bzw. Rohrbearbeitungsvorrichtung weitergeleitet. Das Vorsehen von Seitenflächen, in die die bei der Rohrbearbeitung anfallenden Kräfte eingeleitet werden, kann insbesondere auch das Auftreten von Kraftspitzen vermieden werden, was häufige Ursache eines raschen Materialermüdens ist.
Andererseits ist es selbstverständlich ebenfalls denkbar, dass der Werkzeughalter eine zweite Aufnahme zum Aufnehmen des zweiten Werkzeuges aufweist, wobei das zweite Werkzeug in seinem in der zweiten Aufnahme aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise mit einer der Schneidrichtung gegenüberliegenden Seitenfläche in Kontakt mit einer Seitenfläche der zweiten Aufnahme steht. Dadurch kann wie bei der spanabhebenden Bearbeitung auftretenden und in das zweite Werkzeug eingeleiteten Kräfte in den Werkzeughalter eingeleitet werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich das zweite Werkzeug relativ zu dem Werkzeughalter verschiebt.
Um zu erreichen, dass die mit dem ersten Werkzeug bei einer Rohrbearbeitung ausgebildete Schneidnut vollständig mit dem zweiten Werkzeug nachbearbeitet werden kann, ist es bevorzugt, dass sich die senkrechten Projektionen der Schneikante des ersten Werkzeuges und der Schneidkante des zweiten Werkzeuges auf die Oberfläche des zu bearbeiteten Rohres in ihrer Erstreckung entlang der Längsachse des Rohres zumindest teilweise überlappen. Demnach überdecken die jeweiligen Schneidkanten beim Schneidvorgang den zu bearbeitenden Bereich des Rohres ohne Lücke.
Andererseits ist es bevorzugt, dass das erste und zweite Werkzeug relativ zu dem Werkzeughalter derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die senkrechte Projektion des Werkzeughalters auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Rohres in einen Bereich fällt, welcher von der Erstreckung der senkrechten Projektion der Schneidkante des ersten Werkzeuges einerseits und der Erstreckung der senkrechten Projektion der Schneidkante des zweiten Werkzeuges andererseits in seiner Erstreckung entlang der Längsachse des Rohres begrenzt wird.
Wie bereits angedeutet, ist es bevorzugt, wenn das erste und/oder das zweite Werkzeug in einer entsprechenden in dem Werkzeughalter ausgebildeten Aufnahme aufgenommen sind. Dabei bietet es sich an, das Werkzeug beispielsweise mit Hilfe einer Schraube an den Werkzeughalter lösbar zu fixieren. Da bei der Rohrbearbeitung die in das Werkzeug eingeleiteten Kräfte im Wesentlichen in eine Seitenkante der Aufnahme eingeleitet werden, kommt der Schraube zum lösbaren Fixieren des Werkzeuges an dem Werkzeughalter (wenn überhaupt) nur eine geringe Kraftübertragungsfunktion zu. Die Schraube kann entsprechend klein dimensioniert werden. Hierbei ist es grundsätzlich bevorzugt, wenn der Schraubenkopf der Schraube in einer in dem zugehörigen Werkzeug ausgebildeten Vertiefung versenkt angeordnet ist, damit dieser nicht in Kontakt mit dem zu bearbeitenden Rohr kommt.
Vorzugsweise sollten die Werkzeuge als Wendeplatte ausgeführt sein, so dass das Werkzeug, wenn die Schneidkante abgenutzt ist, im umgedrehten Zustand wieder an dem Werkzeughalter befestigt werden kann bzw. in die zugehörige Aufnahme des Werkzeughalters einsetzbar ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine exemplarische Ausführungsform eines Werkzeughalters beschrieben, welcher bei der erfindungsgemäßen Rohrbearbeitungsvorrichtung zum Einsatz kommen kann.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Werkzeughalters, welcher bei der erfindungsgemäßen Rohrbearbeitungsvorrichtung verwendet werden kann;
2. eine weitere perspektivische Ansicht des Werkzeughalters gemäß 1;
3 eine Seitenansicht auf den Werkzeughalter gemäß 1;
4 eine Draufsicht auf den Werkzeughalter gemäß 1 entgegen der Schneidrichtung;
5 eine Seitenansicht auf den Werkzeughalter gemäß 1 entgegen der Vortriebsrichtung;
6 eine perspektivische Detailansicht einer ersten Werkzeugaufnahme;
7 eine perspektivische Detailansicht einer zweiten Werkzeugaufnahme;
8 eine Seitenansicht eines Werkzeugs entgegen der Schneidrichtung;
9 eine Draufsicht auf das Werkzeug gemäß 8;
10 eine weitere Seitenansicht auf das Werkzeug gemäß 8; und
11a–c jeweils perspektivische Ansichten von Werkzeughaltern unterschiedlicher Ausführungsform.
In 1 und 2 ist jeweils in einer perspektivischen Ansicht ein Werkzeughalter 10 dargestellt, welcher bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rohrbearbeitungsvorrichtung zum Einsatz kommen kann. Der in 1 bzw. 2 dargestellte Werkzeughalter 10 ist ausgelegt, dass gleichzeitig zwei Bearbeitungswerkzeuge 40, 50 daran befestigt werden können. Eine Rohrbearbeitungsvorrichtung, welche eine Schneideinrichtung mit dem in 1 bzw. 2 dargestellten Werkzeughalter 10 aufweist, eignet sich somit zur Ausführung von mehreren Rohrbearbeitungsschritten in einem Vorgang.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten exemplarischen Ausführungsform des Werkzeughalters 10 ist das erste Werkzeug 40 als Schneidwerkzeug ausgeführt, welches eine entsprechende Schneidkante 41 aufweist. Diese Schneidkante 41 ist ausgebildet, bei der Bearbeitung eines (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Rohres in der Rohrmantelfläche eine in Umfangsrichtung des Rohres verlaufende Nut zu schneiden.
Andererseits ist das zweite an dem Werkzeughalter 10 befestigte Werkzeug 50 als ein Werkzeug für eine spanabhebende Bearbeitung ausgebildet, wobei hierzu das zweite Werkzeug 50 eine Schneidkante 51 aufweist.
Eine Rohrbearbeitungsvorrichtung, welche mit einer Schneideinrichtung ausgerüstet ist, die den exemplarisch in den Zeichnungen dargestellten Werkzeughalter 10 aufweist, ist an dem zu bearbeitenden Rohr derart befestigbar, dass sich die Schneideinrichtung in Umfangsrichtung um das zu bearbeitende Rohr bewegen kann. Die Bewegung der Schneideinrichtung in Umfangsrichtung des Rohres entspricht dabei der Bewegung in Schneidrichtung 101, da bei dieser Bewegung mit der Schneideinrichtung bzw. mit der Schneidkante 41 des ersten Werkzeuges 40 in die Manteloberfläche. des zu bearbeitenden Rohres eine Nut einbringbar ist.
Andererseits ist die Schneideinrichtung auch in Vortriebsrichtung 102 relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr bewegbar, so dass die Tiefe der bei der Bewegung in Schneidrichtung 101 bewirkten Nut in der Manteloberfläche des Rohres vergrößert werden kann.
In 1 bzw. 2 ist die Schneidrichtung 101 einerseits und die Vortriebsrichtung 102 andererseits mit Hilfe von entsprechenden Pfeilen dargestellt.
Insbesondere der Darstellungen in den 3 bis 5 ist zu entnehmen, dass bei der exemplarischen Ausführungsform des Werkzeughalters 10 die Schneidkante 41 des ersten Werkzeuges 40 sowohl in Schneidrichtung 101 als auch in Vortriebsrichtung 102 der Schneidkante 51 des zweiten Werkzeuges 50 vorauseilt. Auf diese Wiese ist es möglich, dass in einem Vorgang das Ausbilden der Schneidnut einerseits und das Anfasen der Schneidnut andererseits durchgeführt werden können, da bei einer Bewegung der Schneideinrichtung in Vortriebs- und Schneidrichtung relativ zu dem zu bearbeitenden Rohr das dem zweiten Werkzeug 50 vorauseilende erste Werkzeug 40 eine Schneidnut in der Mantelfläche des Rohres ausbildet, wobei das zweite Werkzeug 50 in diese Schneidnut eingreift und eine spanabhebende Bearbeitung der Nutkante bewirkt.
Um die beiden Werkzeuge 40, 50 sicher an dem Werkzeughalter 10 befestigen zu können, weist der Werkzeughalter 10 zwei Aufnahmen 20, 30 auf. Die erste Aufnahme 20, welche detailliert in 6 dargestellt ist, dient zum Aufnehmen des ersten Werkzeuges 40, wobei das erste Werkzeug 40 in seinem in der ersten Aufnahme 20 aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise mit einer der Schneidrichtung 101 gegenüberliegenden Seitenfläche mit einer Aufnahmefläche 21 der ersten Aufnahme 20 in Kontakt steht. Andererseits dient die zweite Aufnahme 30 (vgl. 7) zum Aufnehmen des zweiten Werkzeuges 50, wobei das zweite Werkzeug 50 in seinem in der zweiten Aufnahme 30 aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise mit einer der Schneidrichtung 101 gegenüberliegenden Seitenfläche in Kontakt mit einer Seitenfläche 32 der zweiten Aufnahme 30 steht.
Im Einzelnen zeigt 6 eine perspektivische Teilansicht der ersten Aufnahme 20 entgegen der Schneidrichtung 101. Wie aus 6 ersichtlich, weist die erste Aufnahme 20 eine erste Aufnahmefläche 21 auf, die senkrecht zur Schneidrichtung 101 und parallel zur Vortriebsrichtung 102 ausgerichtet ist. In anderen Ausführungsformen kann die erste Aufnahmefläche 21 bezüglich einer Ebene, die senkrecht zur Schneidrichtung 101 und parallel zur Vortriebsrichtung 102 ausgerichtet ist, geneigt sein, so dass sie mit der Ebene einen Winkel von < 45° einschließt.
Wie in 6 dargestellt, befindet sich in der ersten Aufnahmefläche 21 eine Gewindebohrung 25 zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, insbesondere einer Schraube 45. Dieses Befestigungsmittel 45 dient zum Fixieren des ersten Werkzeuges 40 in der ersten Aufnahme 20.
An einer von der Schneidkante 41 des ersten Werkzeuges 40 abgewandten Seite steht das erste Werkzeug 40 in Kontakt mit einer Seitenfläche 23 der Aufnahme 20, wobei diese Seitenfläche 23 parallel zur Schneidrichtung 101 und senkrecht zur Vortriebsrichtung 102 ausgerichtet ist. Diese Seitenfläche 23 dient dazu, die Kräfte aufzunehmen, die bei einer Bearbeitung eines Rohres und insbesondere bei einer Bewegung der Schneideinrichtung relativ zum Rohr in Vortriebsrichtung 102 auf das Werkzeug 40 ausgeübt wird, so dass das Befestigungsmittel 45 (Schraube) entsprechend kleiner dimensioniert werden kann. Wie bereits erwähnt, dient das Befestigungsmittel 45 in erster Linie nicht zur Kraftübertragung von dem ersten Werkzeug 40 in den Werkzeughalter 10, sondern um das erste Werkzeug 40 in der ersten Aufnahme 20 zu fixieren.
Alternativ zu der in 6 dargestellten Ausführungsform der ersten Aufnahme 20 ist es selbstverständlich denkbar, dass die Seitenfläche 23 bezüglich einer Ebene, die parallel zur Schneidrichtung 101 und senkrecht zur Vortriebsrichtung 102 ausgerichtet ist, geneigt ist, so dass die Seitenfläche 23 mit dieser Ebene einen Winkel von < 45° einschließt.
Bei der in 6 dargestellten ersten Aufnahme 20 sind die beiden Wangenflächen 22, 24 der Aufnahme 20 zu beiden Seiten der Seitenfläche 23 angeordnet und parallel zur Schneidrichtung 101 ausgerichtet. Die beiden Wangenflächen 22, 24 stehen in Kontakt mit entsprechenden Flächen des ersten Werkzeuges 40 und nehmen auf diese Weise seitliche Kräfte auf, die ansonsten zu einer rotierenden Bewegung des ersten Werkzeuges 40 um das Befestigungsmittel 45 führen würden. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass die Seitenfläche 23 und die Wangenflächen 22, 24 nicht parallel zur Schneidrichtung 101 ausgerichtet sind, sondern über die Aufnahmefläche 21 hinaus ragen.
Das erste Werkzeug 40 ist derart geformt, dass es zu der Aufnahme- und Seitenfläche 21, 23 sowie zu den Wangenflächen 22, 24 entsprechende Oberflächen aufweist, welche in dem in der Aufnahme 20 befestigten Zustand des ersten Werkzeuges 40 einen flächigen Kontakt mit den Bereichen 21, 22, 23 und 24 der Aufnahme 20 ausbilden. Weiterhin ist das erste Werkzeug 40 derart dimensioniert, dass es nur geringfügig über die Kante 26 der Aufnahmefläche 21 in Vortriebsrichtung 102 übersteht und der Überstand kleiner ist als der Abstand zwischen der Kante 26 und der Gewindebohrung 25.
Wie in 4 dargestellt, weist das erste Werkzeug 40 eine mittig zu einer Längsmittelachse des Werkzeuges 40 angeordnete Bohrung auf, durch welche das Befestigungsmittel 45 geführt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform kommt als Befestigungsmittel 45 eine Schraube zum Einsatz, die in einer Vertiefung 44 konzentrisch zu der Bohrung 42 des ersten Werkzeuges 40 versenkt aufgenommen ist.
Der geringe Überstand des ersten Werkzeuges 40 über die Kante 26 der Aufnahmefläche 21 führt dazu, dass in Verbindung mit dem relativ großen Abstand der Kante 26 zu der Gewindebohrung 25 eine geringe Zugbelastung auf das Befestigungsmittel 45 ausgeübt wird. In Verbindung mit der Entlastung durch die Seitenfläche 23 und den Wangenflächen 22, 24 kann deshalb das Befestigungsmittel 45 relativ klein dimensioniert und leichter befestigt und gelöst werden. Ein Wechsel des ersten Werkzeuges 40 ist deshalb in kürzester Zeit möglich.
In 7 ist in einer perspektivischen Detailansicht die zweite Aufnahme 30 dargestellt, welche in dem Werkzeughalter 10 ausgebildet ist, um das zweite Werkzeug 50 aufzunehmen. Wie dargestellt, weist die zweite Aufnahme 30 eine Aufnahmefläche 31 auf, die im wesentlichen parallel zur Schneidrichtung 101 ausgerichtet ist. Alternativ hierzu ist es denkbar, dass die Aufnahmefläche 31 mit einer parallel zur Schneidrichtung 101 ausgerichteten Ebene einen Winkel von < 45° einschließt.
Inder in 7 dargestellten Ausführungsform der zweiten Aufnahme 30 befinden sich in der Aufnahmefläche 31 zwei Gewindebohrungen 36, 37 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln 55, 56 (Schrauben), mit denen das zweite Werkzeug 50 in der zweiten Aufnahme 30 fixierbar ist. An einer von der Schneidkante 51 des zweiten Werkzeuges 50 abgewandten Seite steht das zweite Werkzeug 50 in Kontakt mit ersten und zweiten Seitenflächen 32, 33 der zweiten Aufnahme 30. Diese ersten und zweiten Seitenflächen 32, 33 sind parallel zu der Schneidkante 51 ausgebildet. Zudem ist die erste Seitenfläche 32 im wesentlichen senkrecht zur Schneidrichtung 101 ausgerichtet. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass die erste Seitenfläche 32 mit einer parallel zur Schneidkante und senkrecht zur Schneidrichtung 101 ausgerichteten Ebene einen Winkel von < 45° einschließt.
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform der zweiten Aufnahme 30 ragt die zweite Seitenfläche 33 von der ersten Seitenfläche 32 ausgehend über die Aufnahmefläche 31. Das zweite Werkzeug 50 ist mit entsprechenden Seitenflächen in flächigem Kontakt mit der ersten und zweiten Seitenfläche 32, 33. Die erste Seitenfläche 32 nimmt dabei die Druckkräfte auf, die bei einer Rohrbearbeitung in Schneidrichtung 101 über den Werkzeughalter 10 auf das zweite Werkzeug 50 ausgeübt werden und entlastet auf diese Weise die Befestigungsmittel 55, 56 (Schrauben).
Die zweite Seitenfläche 33 ist durch ihre übertragende Anordnung in der Lage, auch Kippmomente aufzunehmen, die während des Schneidvorganges an dem zweiten Werkzeug 50 entstehen können.
Auf einer der ersten Aufnahme 20 zugewandten Seite der zweiten Aufnahme 30 sind zwei Seitenflächen 34, 35 vorgesehen, welche einen Anschlag für das zweite Werkzeug 50 bilden. Im Einzelnen ist bei der in 7 dargestellten Ausführungsform der zweiten Aufnahme 30 die Seitenfläche 35 senkrecht zu der Aufnahmefläche 31, und Seitenfläche 32 angeordnet, wobei die Seitenfläche 34 die Aufnahmefläche 31 mit der Seitenfläche 35 und einem schrägen Winkel verbindet. Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, dass die Seitenflächen 32 und 33 so angeordnet sind, dass diese und somit auch die Schneidkante 51 des zweiten Werkzeuges 50 in Richtung zu dem ersten Werkzeug 40 weiter in Schneidrichtung 101 vorgelagert sind, so dass beim Anfasen die entgegen der Schneidrichtung 101 wirkende Kraft aufgrund der durch die Schneidkante 51 gebildeten schiefen Ebene eine Kraftkomponente auf das zweite Werkzeug 50 senkrecht zur Schneidrichtung 101 wirkt und das zweite Werkzeug 50 gegen die Seitenfläche 35 presst.
Bei der dargestellten Ausführungsform des Werkzeughalters 10 weist das zweite Werkzeug 50 zwei mittig entlang einer Symmetrieachse angeordnete Bohrungen 52 auf, durch welche die Befestigungsmittel 55, 56 geführt werden. Die Befestigungsmittel 55, 56 sind vorzugsweise Schrauben, welche versenkt in den Vertiefungen 54 der Befestigungsbohrungen 52 des zweiten Werkzeuges 50 aufgenommen sind.
Wie in den 8 bis 10 dargestellt, ist das zweite Werkzeug 50 vorzugsweise derart ausgebildet, dass es zu den Aufnahme- und Seitenflächen 31, 32, 33, 34 und 35 entsprechende Flächen aufweist, welche in flächigem Kontakt mit diesen Aufnahme- und Seitenflächen 31 bis 35 stehen, wenn das zweite Werkzeug 50 in der zweiten Aufnahme 30 aufgenommen ist. Die spezielle Anordnung der Aufnahme- und Seitenflächen 31 bis 35 der zweiten Aufnahme 30 führt dazu, dass die bei einer spanabhebenden Bearbeitung, wie etwa beim Anfasen auf das zweite Werkzeug 50 einwirkenden Kräfte in erster Linie durch die Seitenflächen 32 bis 35 der zweiten Aufnahme 30 aufgenommen werden und nur eine verhältnismäßig geringe Belastung der Befestigungsmittel 55, 56 auftritt. Von daher können die Befestigungsmittel 55, 56 entsprechend kleiner dimensioniert werden, was unter anderem auch den Wechsel des zweiten Werkzeuges 50 innerhalb kürzester Zeit ermöglicht.
Vorzugsweise ist die erste Aufnahme 20 an dem Werkzeughalter 10 an dem am weitesten in Vortriebsrichtung 102 und in Schneidrichtung 110 vorgelagerten Bereich angeordnet, wodurch sichergestellt wird, dass zuerst das erste Werkzeug 40 mit seiner Schneidkante 41 in das zu bearbeitende Rohr eintaucht. Ebenso ist die erste Aufnahme 20 mit dem ersten Werkzeug 40 der zweiten Aufnahme 30 mit dem zweiten Werkzeug 50 in Schneidrichtung 101 vorgelagert, so dass sichergestellt ist, dass das zweite Werkzeug 50 nur die bereits abgestochene Rohrkante anfast.
Zur Verdeutlichung der relativen Anordnung der Werkzeuge 40, 50 zueinander ist in 4 die Hilfslinie 103 eingezeichnet, die in Vortriebsrichtung 102 verläuft und den Rand des ersten Werkzeuges 30 berührt, der sich am weitesten in Richtung des zweiten Werkzeuges 50 senkrecht zur Vortriebsrichtung 102 und Schneidrichtung 101 erstreckt. Die zweite Aufnahme 30 und das zweite Werkzeug 50 sind entgegen der Schneidrichtung 101 dem ersten Werkzeug 50 nachgelagert. Die Schneidkante 51 schließt mit der Hilfslinie 103 den Anfaswinkel ein und weist mit zunehmendem Abstand von der Hilfslinie 103 auch einen zunehmenden Abstand entgegen der Vortriebsrichtung 102 von dem ersten Werkzeug 40 auf. Die Schneidkante 51 des zweiten Werkzeuges 50 berührt oder schneidet die Hilfslinie 103. Ebenso hat das von der Hilfslinie 103 abgewandte Ende der Schneidkante 51 des zweiten Werkzeuges 50 einen größeren Abstand zur Hilfslinie 103 im Vergleich zu dem Werkzeughalter 10, sodass die Schneidkante 51 aus der zweiten Aufnahme 30 über den Werkzeughalter 10 hinausragt, wodurch sichergestellt wird, dass über die ganze Breite senkrecht zur Vortriebsrichtung 102 und Schneidrichtung 101 nur die Werkzeuge 40, 50 mit dem zu bearbeitenden Rohr in Berührung kommen und kein Teil des Werkzeughalters 10 durch Kontakt mit dem Rohr beschädigt wird.
Die Werkzeuge 40, 50 können als Wendeplatten ausgeführt sein, welche nach Drehung um eine Symmetrieachse wieder in ihrer jeweiligen Aufnahme 20, 30 befestigt werden können und jeweils eine andere Schneidkante in Kontakt mit dem zu bearbeitenden Rohr bringen, wodurch die Standzeit des Werkzeugs erhöht wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Rohrbearbeitungsvorrichtung beschränkt, welche den in den Zeichnungen dargestellten und vorstehend beschriebenen Werkzeughalter 10 aufweist. Vielmehr sind einzelne Kombinationen der hierin offenbarten Erfindung denkbar.
In den 11a–c sind jeweils in einer perspektivischen Ansicht unterschiedliche Ausführungsformen von Werkzeughaltern 10 dargestellt, die geeignet sind für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Rohrbearbeitungsvorrichtung. Der in 11a dargestellte Werkzeughalter 10 entspricht im Wesentlichen dem bereits zuvor unter Bezugnahme auf die Darstellungen in den 1 und 2 gezeigten Werkzeughalter. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen.
Der in 11b gezeigte Werkzeughalter 10 unterscheidet sich von dem in 11a gezeigten Werkzeughalter dadurch, dass das in der zweiten Aufnahme 30 aufgenommene zweite Werkzeug 50 verschieden ist von dem zweiten Werkzeug 50, welches bei dem Werkzeughalter 10 gemäß 11a in der zugehörigen Aufnahme 30 aufgenommen ist. Im Einzelnen ist bei der in 11b dargestellten Ausführungsform des Werkzeughalters 10 vorgesehen, dass das zweite Werkzeug 50 eine im Vergleich zum zweiten Werkzeug gemäß 11a kürzere Schneidkante 51 aufweist.
Der in 11c gezeigte Werkzeughalter 10 entspricht im Wesentlichen dem in 11b gezeigten Werkzeughalter, wobei allerdings bei der in 11c dargestellten Ausführungsform das zweite Werkzeug 50 an einer anderen Position in der zweiten Aufnahme 30 aufgenommen ist. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass die zweite Aufnahme 30 des Werkzeughalters 10 mehrere beabstandet voneinander angeordnete Gewindebohrungen 36, 37, 38 und 39 aufweist, die in der Seitenfläche 31 zur Aufnahme entsprechender Befestigungsschrauben 55, 56 ausgebildet sind.
Demnach eignet sich der Werkzeughalter 10 auch zur Aufnahme von unterschiedlich ausgeführten zweiten Werkzeugen 50.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5054342 A [0003]
EP 033588 A [0005]

Claims

Rohrbearbeitungsvorrichtung mit einer Schneideinrichtung, wobei die Schneideinrichtung relativ zu einem zu bearbeitenden Rohr in einer radial zur Mittenlängsache des Rohres verlaufenden Vortriebsrichtung (102) einerseits und in einer in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Schneidrichtung (101) andererseits bewegbar ist, und wobei die Schneideinrichtung einen Werkzeughalter (10) zum Befestigen von Werkzeugen (40, 50) für eine Rohrbearbeitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Werkzeughalter (10) ein erstes Werkzeug (40) und ein zweites Werkzeug (50) derart befestigt sind, dass bei einer Bearbeitung des Rohres, bei welcher sich die Schneideinrichtung relativ zu dem Rohr sowohl in Vortriebsrichtung (102) als auch in Schneidrichtung (101) bewegt, eine Schneidkante (41) des ersten Werkzeuges (40) sowohl in Schneidrichtung (101) als auch in Vortriebsrichtung (102) einer Schneidkante (51) des zweiten Werkzeuges (50) vorauseilt.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schneidkante (41) des ersten Werkzeuges (40) ausgebildet ist, bei der Bearbeitung des Rohrs in der Rohrmantelfläche eine in Umfangsrichtung des Rohres verlaufende Nut zu schneiden.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schneidkante (51) des zweiten Werkzeuges (50) ausgebildet ist, bei der Bearbeitung des Rohrs die von der Schneidkante (41) des ersten Werkzeuges (40) ausgebildete Nut anzufasen.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schneidkante (51) des zweiten Werkzeuges (50) ausgebildet ist, bei der Bearbeitung des Rohrs ein Ende des Rohres anzufasen.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Schneidkante (51) des zweiten Werkzeuges (50) mit der Vortriebsrichtung (102) einen spitzen Winkel einschließt.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkzeughalter (10) eine erste Aufnahme (20) zum Aufnehmen des ersten Werkzeuges (40) aufweist, wobei das erste Werkzeug (40) in seinem in der ersten Aufnahme (20) aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise mit einer der Schneidrichtung (101) gegenüberliegenden Seitenfläche in Kontakt mit einer Aufnahmefläche (21) der ersten Aufnahme (20) steht.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkzeughalter (10) eine zweite Aufnahme (30) zum Aufnehmen des zweiten Werkzeuges (50) aufweist, wobei das zweite Werkzeug (50) in seinem in der zweiten Aufnahme (30) aufgenommenen Zustand zumindest bereichsweise mit einer der Schneidrichtung (101) gegenüberliegenden Seitenfläche in Kontakt mit einer Seitenfläche (32) der zweiten Aufnahme (30) steht.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die senkrechten Projektionen der Schneidkante (41) des ersten Werkzeuges (40) und der Schneidkante (51) des zweiten Werkzeuges (50) auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Rohres in ihrer Erstreckung entlang der Längsachse des Rohres zumindest teilweise überlappen.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die senkrechte Projektion des Werkzeughalters (10) auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Rohres in einen Bereich fällt, welcher von der Erstreckung der senkrechten Projektion der Schneidkante (41) des ersten Werkzeuges (40) einerseits und der senkrechten Projektion der Schneidkante (51) des zweiten Werkzeuges (50) andererseits in seiner Erstreckung entlang der Längsachse des Rohres begrenzt wird.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite Werkzeug (40, 50) lösbar an dem Werkzeughalter (10) befestigt sind/ist.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite Werkzeug (40, 50) jeweils mit Hilfe von mindestens einer Schraube (45, 55, 56) an dem Werkzeughalter (10) befestigt sind/ist.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Schraubenkopf der mindestens einen Schraube (45, 55, 56) in einer in dem zugehörigen Werkzeug (40, 50) ausgebildeten Vertiefung (44, 54) versenkt angeordnet ist.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste (40) und/oder zweite Werkzeug (40, 50) als Wendeplatte derart ausgeführt sind/ist, dass das Werkzeug (40, 50) im gedrehten Zustand wieder an dem Werkzeughalter (10) befestigbar, und insbesondere in der zugehörigen Aufnahme (20, 30) des Werkzeughalters (10) einsetzbar ist.
Rohrbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkzeughalter (10) derart ausgebildet ist, dass an diesem unterschiedliche zweite Werkzeuge (50) befestigbar sind.