DE19907740A1

DE19907740A1 - Verfahren zum Abtrennen eines Rohrstückes von einem zylindrischen Rohr, sowie einer Abtrennvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19907740A1
Application number: DE1999107740
Authority: DE
Inventors: Klaus Koschik
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: DE19907740B4

Abstract

Die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung 1 umfaßt eine Spanneinheit 2 und eine Trenneinrichtung 17, wobei diese Trenneinrichtung 17 wiederum eine Abscherrolle 3 und mindestens eine Gegenrolle 4 umfaßt. Zusätzlich kann zwischen der Spanneinheit 2 und der Gegenrolle 4 ein Kalibrierring 5 vorgesehen sein. DOLLAR A Zum Abtrennen eines Rohrstücks 7 von einem zylindrischen Rohr 6 mittels einer Abtrennvorrichtung 1 sind folgende Arbeitsschritte vorgesehen: DOLLAR A (a) Spannen des Rohrs 6 im Bereich der Trennebene 8, DOLLAR A (b) Einführen einer die Trenneinrichtung 17 mitausbildenden Abscherrolle 3 in das abzutrennende Rohrstück 7 bis zur vorgesehenen Trennebene 8, DOLLAR A (c) Anordnen mindestens einer ebenfalls die Trenneinrichtung 17 mitausbildenden Gegenrolle 4 im Bereich der Trennebene 8 auf der Außenseite des abzutrennenden Rohrstücks 6 (Grundstellung A), DOLLAR A (d) kontinuierliches radiales Verfahren der Trenneinrichtung 17 bei gleichzeitiger Rotation des Rohrs 6 bis zur Abtrennung des Rohstücks 7 von dem übrigen zylindrischen Rohr 6, wobei alternativ zum einen vorgesehen werden kann, daß der Innen- und Außendurchmesser des abzutrennenden Rohrstücks erhalten bleibt oder daß durch die radiale Bewegung der Abscherrolle 3 das abzutrennende Rohrstück aufgeweitet und gleichzeitig abgetrennt oder aufgeweitet und dabei gleichzeitig verformt und abgetrennt wird (Endstellung B).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen eines Rohrstückes von einem zylindrischen Rohr, sowie einer Abtrennvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Abtrennen von Rohrstücken von langgestreckten Rohren wird fertigungstechnisch derzeit durch Absägen bzw. Abstechen realisiert. Dabei entsteht ein mehr oder weniger breiter Spalt, der der Dicke des Sägeblattes bzw. der Abstechstahlbreite entspricht. Ferner entsteht dadurch abzuführender Abfall in Form von Spänen, der in der Regel mit Kühlemulsion durchsetzt ist.

Ein Nachteil dieses fertigungstechnischen Verfahrens ist, daß ein Verlust an Material durch den Schnittspalt entsteht. Ferner verursachen diese fertigungstechnischen Verfahren einen erheblichen Späneabfall, der zudem mit Kühlemulsion durchsetzt ist und der entsprechend aufbereitet bzw. entsorgt werden muß.

Ein weiterer wesentlicher und für die Fertigung kostenintensiver Verfahrensschritt beim Trennen von Rohren ist die Notwendigkeit, die abgetrennten Rohrstücke von den Spänen zu reinigen.

Aus der DE-OS 32 14 275 ist ein Rohrabtrennapparat bekannt, bei dem ein abzutrennendes, zylindrisches Rohr in eine Vorrichtung eingeführt wird, wobei die Vorrichtung zwei Scherteile umfaßt, die gegeneinander liegen und gegenseitig entlang einer Schneid- bzw. Trennebene bewegbar sind. An den Scherteilen sind Bohrungen zur Aufnahme des Rohrs ausgebildet, die die äußeren Scherkanten bilden. Das Innere des Rohrs wird durch einen Dorn abgestützt, von dem zwei Abschnitte gegenseitig verschiebbar sind und die inneren Scherkanten bilden. Das Abscheren eines Rohrabschnitts erfolgt durch eine pendelnde Bewegung.

Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß durch den pendelnden Trennvorgang an den Teilen ein Grat entsteht, der in einem zusätzlichen Arbeitsschritt entfernt werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem auf einfache Art und Weise, ohne Materialverluste, beispielsweise ein Rohrstück von einem zylindrisch langgestrecktem Rohr maschinell abgetrennt werden kann.

Das Lösungsprinzip der Aufgabe besteht darin, ein Verfahren, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem eine Abscherrolle in das abzutrennende Rohr eingeführt wird und in einem nächsten Verfahrensschritt die Abscherrolle radial nach außen verfahren wird, wobei das langgestreckte zylindrische Rohr in Rotation versetzt wird. Dadurch dringt das eingeführte Teil der Abscherrolle in das Material des Rohres ein und trennt das Rohrstück von dem übrigen Rohr ab.

Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, daß ein Verfahren zum Abtrennen eines Rohrstücks von einem zylindrischen Rohr vorgeschlagen wird, bei dem die Abtrennvorrichtung eine Spanneinrichtung zum Spannen des zylindrischen Rohres und einer Trenneinrichtung zum Trennen des Rohrstückes von dem zylindrischen Rohr entlang einer Trennebene umfaßt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Spannen des Rohrs im Bereich der Trennebene,
b) Einführen einer einen Bestandteil der Trenneinrichtung bildenden Abscherrolle in das abzutrennende Rohrstück bis zur vorgesehenen Trennebene,
c) Anordnen mindestens einer ebenfalls einen Bestandteil der Trenneinrichtung bildenden Gegenrolle im Bereich der Trennebene auf der Außenseite des abzutrennenden Rohrstückes,
d) kontinuierliches radiales Verfahren der Trenneinrichtung bei gleichzeitiger Rotation des Rohres bis zur Abtrennung des Rohrstückes von dem übrigen zylindrischen Rohr.

Ferner wird eine Abtrennvorrichtung zum Abtrennen eines Rohrstücks von einem zylindrischen Rohr vorgeschlagen, umfassend eine Spanneinrichtung zum Spannen des zylindrischen Rohres sowie einer Trenneinrichtung zum Trennen des Rohrstücks von dem zylindrischen Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung

- eine Abscherrolle umfaßt, wobei ein Teil dieser Abscherrolle einen Durchmesser aufweist, der nahezu dem Innendurchmesser des abzutrennenden Rohrs entspricht und
- mindestens eine Gegenrolle umfaßt, die auf den Umfang des abzutrennenden Rohrstücks aufsetzbar ist.

Zum Abtrennen eines Rohrstückes von einem sehr langen Rohr wird das langgestreckte Rohr mittels einer Spanneinrichtung beispielsweise einem Spannbackenfutter mit drei Spannbacken gespannt. Vorzugsweise ist von der vorgesehenen Trennebene aus vor den Spannbacken ein sogenannter Kalibrierring angeordnet, der vorteilhafterweise eine Gratbildung oder unsauberes Trennen des Rohrstückes von dem übrigen Rohr verhindert.

In das abzutrennende Rohrstück fährt nun zentrisch eine Abscherrolle ein, deren Außendurchmesser vorzugsweise nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrstücks. Die Abscherrolle weist auf ihrem in das Rohrstück einzuführenden Umfang einen Schneidlinie auf, die vorzugsweise geringfügig aus der Umfangsfläche heraussteht und mit Hilfe der ein einfaches Abtrennen des Rohrstücks ermöglicht. Vorteilhafterweise weist auch der Kalibrierring auf der der Abscherrolle zugewandten Seite ebenfalls eine Schneidlinie auf, so daß das Abtrennen des Rohrstücks von dem übrigen Rohr erleichtert wird.

Die Abscherrolle fährt zum Abtrennen des Rohrstückes von dem übrigen Rohr bis an eine zuvor festgelegte Trennebene in das Rohrstück hinein. Von Außen fahren gleichzeitig vorzugsweise zwei Rollen an den Außenmantel des abzutrennenden Rohrstück zum Gegenhalten heran. Das Rohr selbst wird in Rotation versetzt und die Abscherrolle fährt nun mit einem der Drehzahl angeglichenen Vorschub in das Material des abzutrennenden Rohrstückes hinein. Dadurch beginnt der Abtrennvorgang.

Es besteht nun die Möglichkeit, daß insbesondere bei der Bearbeitung von dünnwandigen Rohren die Gegenrollen in ihrer Lage ortsfest und in sich drehbar gelagert sind, so daß das abzutrennende Rohrstück seinen ursprünglichen Durchmesser beibehält.

Eine alternative Ausführung dieses erfinderischen Verfahrens besteht darin, dass ein Abtrennen eines Rohrstücks ohne Durchmesser- und Wanddickenänderung derart durchgeführt werden kann, indem das abzutrennende Rohrstück durch die radiale Bewegung der Abscherrolle lediglich lokal verformt und während des Abtrennvorgangs durch die Gegenrollen wieder rundgeformt wird.

Alternativ hierzu kann vorgesehen werden, daß mit dem Trennvorgang gleichzeitig ein Aufweiten des abzutrennenden Rohrstücks verbunden ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die beiden Gegenrollen mit einem entsprechenden Gegendruck arbeiten, so daß durch die radiale Bewegung der Abscherrolle das abzutrennende Rohrstück aufgeweitet wird. Ist der gewünschte Durchmesser erreicht, so üben die Gegenrollen in einem weiteren Arbeitsschritt einen grösseren Gegendruck auf das Rohrstück aus und der Abtrennvorgang kann beginnen. Nach entsprechendem Vorschubweg der Abscherrolle wird das nun im Durchmesser geänderte Rohrstück vom langgestreckten zylindrischen Rohr abgeschert. Hierfür ist es nicht notwendig, daß die Schneidlinie definierte Winkel aufweist. Es reicht aus, daß die Schneidlinie der Abscherrolle und die Schneidlinie des Kalibrierrings jeweils einen Winkel von 90° aufweisen.

Durch das alternativ vorgestellte Verfahren ergibt sich u. a. der Vorteil, daß das Transport- bzw. Lagervolumen von zu bearbeitenden Rohren gesenkt wird, da aufgrund der gleichzeitigen Aufweitung unterschiedliche Rohrdurchmesser realisiert werden können, so daß nur eine bestimmte Anzahl von definierten Rohrdurchmessern gelagert bzw. transportiert werden muß. Voraussetzung hierfür ist, daß bei Aufweitung des abzutrennenden Rohrstücks die Wandungsdicke verringert wird.

Die Gegenrollen können entweder federbelastet gelagert sein oder die Gegenrollen werden abhängig vom gewünschten Durchmesser des Rohrstücks mittels einer Steuerung entsprechend positioniert.

Bei beiden vorgestellten Verfahren entfallen die Späneentsorgungen, da die Abscherung ohne Spanentwicklung und auch vorzugsweise ohne Kühlmittelzufuhr erfolgt.

Durch das Entfallen des Abtrennspaltes und Reduzierung des Reststückes beim Abtrennen können aus den langgestreckten Rohren wesentlich mehr Teile gewonnen werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Verfahren besteht darin, daß mit einem niedrigeren Rohmaterialpreis im Vergleich zu herkömmlichen Trennverfahren aufgrund der Einsparung des Zerspanungsvolumens gerechnet werden kann.

Ferner ist es denkbar, daß das in das Rohrstück eingeführte Teil eine entsprechende Außenkontur aufweist. Dadurch kann gewährleistet werden, daß das abgetrennte Rohrstück beispielsweise eine sphärische Form in einem Arbeitsgang mit dem Trennvorgang erhält. Auch dadurch werden an sich notwendige Arbeitsvorgänge eingespart.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt, wobei die Abscherrolle in das Rohr eingeführt ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäss Fig. 1, wobei in der unteren Hälfte die Grundstellung der Abscherrolle und in der oberen Hälfte die Endstellung der Abscherrolle mit dem jeweiligen Rohrstück dargestellt ist;

Fig. 3 eine Vorderansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gem. Fig. 1, jedoch ohne Spanneinheit und ohne Kalibrierring;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung, im Schnitt.

Die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung 1 umfaßt eine Spanneinheit 2 und eine Trenneinrichtung 17, wobei diese Trenneinrichtung 17 wiederum eine Abscherrolle 3 und mindestens eine Gegenrolle 4 umfaßt. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zwischen der Spanneinheit 2 und der Gegenrolle 4 ein Kalibrierring 5 vorgesehen.

Das zu trennende Rohr 6 wird in der Spanneinheit 2 derart gespannt, daß diese nahe des Bereichs der Trennebene 8 am Außenmantel 9 des Rohrs 6 angreift. Zwischen der Schnittebene 8 und der Spanneinheit 2 ist der Kalibrierring 5 angeordnet, wobei der Kalibrierring 5 an seiner, zur Trennebene 8 hinweisenden Seite, im Bereich des Außenmantels 9 des Rohres 6 eine scharfkantige Schneidlinie 10 vorgesehen hat.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise zwei Gegenrollen 4 vorgesehen, die vorzugsweise im Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Ein in den Figuren nicht dargestellter Antrieb versetzt das Rohr 6 in Rotation.

Die Abscherrolle 3 ist vorzugsweise zweiteilig aufgebaut, wobei ein erster Teil 3a der Abscherrolle 3 derart ausgebildet ist, daß dieses Teil 3a in das Rohr 6 hinein verfahren werden kann. Der übrige Teil 3b der Abscherrolle ist in seinem Durchmesser größer als der Innendurchmesser des abzutrennenden Rohrstücks 7 bemessen. Am freien Ende des Teils 3a der Abscherrolle 3 ist jeweils zum Innenmantel 11 des Rohres 6 eine umlaufende Schneidlinie 12 vorgesehen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zum Abtrennen eines Rohrstücks von einem zylindrischen Rohr dargestellt.

In einer ersten Grundstellung A wird die Abscherrolle 3 in das Rohr 6 eingeführt, und zwar so weit, bis ein an der Abscherrolle vorgesehener Anschlag 13 an die Stirnseite 14 gelangt.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen werden, daß die Abscherrolle mittels eines Steuerantriebes um eine definierte Strecke in das Rohr eingeschoben wird, so daß eine zweiteilige Ausbildung der Abscherrolle nicht notwendig ist.

Anschließend wird das langgestreckte Rohr durch einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Antrieb in Rotation versetzt, wobei gleichzeitig, wie in Fig. 3 dargestellt, die Abscherrolle 3 einen Vorschub ausführt, der radial (Pfeil 15 in Fig. 3) von dem Inneren des Rohrs nach außen gerichtet ist. Dadurch vollzieht die Abscherrolle 3 einen Arbeitshub 16. Gleichzeitig mit dem Abschervorgang wird durch den Vorschub der Abscherrolle das abzutrennende Rohrstück aufgeweitet. Dies bedeutet, daß der Innendurchmesser des Rohrstückes verändert, wobei sich ebenfalls die Wandungsdicke des Rohrstückes 7 verändern kann. Durch die Veränderung der Wandungsdicke kann auch eine Verfestigung des Materials eintreten.

Ist der vorgesehene Arbeitshub 16 erreicht, so ist das Rohrstück 7 von dem übrigen Rohr 6 abgetrennt (siehe Endstellung B in Fig. 2).

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. Sie unterscheidet sich dadurch, daß das Teil 3a der Abscherrolle, das in das abzutrennende Rohrstück 7 eingeführt wird, gleichzeitig als Formgebungsteil ausgebildet ist, wobei die Gegenrollen 4 ebenfalls entsprechend ausgebildet sein müssen. Im vorliegendem Fall ist dieses Teil 3a sphärisch ausgebildet. Dadurch läßt sich in einem einzigen Arbeitsvorgang ein Rohrstück von einem langen Rohr abtrennen verformen und gleichzeitig verfestigen, wobei während des Arbeitsvorgangs keine zu entsorgende Späne anfallen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren beschränken sich nicht nur auf die Verarbeitung von langgestreckten Rohren. Es lassen sich die Gegenstände verarbeiten, die rotationssymmetrisch aufgebaut sind und einen Hohlraum aufweisen, in den die Abscherrolle eingeführt werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Abtrennvorrichtung

2

Spanneinheit

3

Abscherrolle

4

Gegenrolle

5

Kalibrierring

6

Rohr

7

Rohrstück

8

Trennebene

9

Außenmantel des Rohrs

6

10

Schneidkeil des Kalibrierrings

5

11

Innenmantel des Rohrs

6

12

Schneidkante der Abscherrolle

3

13

Anschlag

14

Stirnseite

15

Pfeil (

Fig.

3)

16

Arbeitshub
A Grundstellung
B Endstellung

Claims

1. Verfahren zum Abtrennen eines Rohrstücks (7) von einem zylindrischen Rohr (6) mittels einer Abtrennvorrichtung (1), die aus einer Spanneinrichtung (2) zum Spannen des zylindrischen Rohres (6) und einer Trenneinrichtung (17) zum Trennen des Rohrstückes (7) von dem zylindrischen Rohr (6) besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Spannen des Rohrs (6) im Bereich der Trennebene (8),
b) Einführen einer die Trenneinrichtung (17) mitausbildenden Abscherrolle (3) in das abzutrennende Rohrstück (7) bis zur vorgesehenen Trennebene (8),
c) Anordnen mindestens einer ebenfalls die Trenneinrichtung (17) mitausbildenden Gegenrolle (4) im Bereich der Trennebene (8) auf der Außenseite des abzutrennenden Rohrstückes (6),
d) kontinuierliches radiales Verfahren der Trenneinrichtung (17) bei gleichzeitiger Rotation des Rohres (6) bis zur Abtrennung des Rohrstückes (7) von dem übrigen zylindrischen Rohr (6).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufweitung des abzutrennenden Rohrstücks (7) mindestens eine Gegenrolle (4) parallel zur Bewegung der Abscherrolle (3) mitgeführt wird, bis der gewünschte Außendurchmesser des Rohrstücks (7) erreicht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufweitung des abzutrennenden Rohrstücks (7) mindestens eine Gegenrolle (4) entsprechend der Wanddickenänderung des abzutrennenden Rohrstücks (7) mitgeführt wird, bis der gewünschte Außendurchmesser des Rohrstücks (7) erreicht ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrollen (4) das durch die Bewegung der Abscherrolle (3) aufgeweitete Rohrstück (7) in seinen ursprünglichen Durchmessermasse zurückverformt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt unmittelbar an der Trennebene (8) ein Kalibrierring (5) anzubringen ist.

6. Abtrennvorrichtung zum Abtrennen eines Rohrstücks (7) von einem zylindrischen Rohr (6), aufweisend eine Spanneinrichtung (2) zum Spannen des zylindrischen Rohres (6), sowie eine Trenneinrichtung (17) zum Trennen des Rohrstücks (7) von dem zylindrischen Rohr (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (17)

- eine Abscherrolle (3) umfaßt, wobei ein Teil (3a) dieser Abscherrolle (3) einen Durchmesser aufweist, der nahezu dem Innendurchmesser des abzutrennenden Rohrstücks (7) entspricht und
- mindestens eine Gegenrolle (4) umfaßt, die auf den Umfang des abzutrennenden Rohrstücks (7) aufsetzbar ist.

7. Abtrennvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Trennebene (8) zusätzlich auf dem Außenmantel (9) des Rohrs (6) ein Kalibrierring (5) aufsetzbar ist.

8. Abtrennvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gegenrollen (4) vorgesehen sind.

9. Abtrennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrollen (4) im Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.

10. Abtrennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Abscherrolle (3) ein Schneidkeil vorgesehen ist.

11. Abtrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Abscherrolle (3) eine Schneidlinie (12) vorgesehen ist.

12. Abtrennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Trennebene (8) und dem Außenmantel (9) des Rohrs (6) zugewandten Seite am Kalibrierring (5) ein Schneidkeil vorgesehen ist.

13. Abtrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Trennebene (8) und dem Außenmantel (9) des Rohrs (6) zugewandten Seite am Kalibrierring (5) eine Schneidlinie (10) vorgesehen ist.

14. Abtrennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrolle (4) ortsfest drehbar gelagert ist.

15. Abtrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrolle (4) radial verschiebbar und drehbar gelagert ist.

16. Abtrennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Gegenrolle(n) (4) der Außenkontur des in das Rohrstück (7) einführbaren Teils (3a) der Abscherrolle (3) entspricht.

17. Abtrennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (3a) der Abscherrolle (3) der gewünschten Fertigungsform des Rohrstücks (7) entspricht.