[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
[0002] Eine derartige aus der DE-PS 22 3o 767 bekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis
ausgezeichnet bewährt, da sie ein kontinuierliches Schneiden von Öffnungen in gewellten
Rohren ermöglicht, und zwar von öffnungen im jeweiligen Wellental, wobei durch den
Verlauf der Schneide des jeweiligen Messers auf einer Epitrochoide der aus der Außenwand
des Rohres herausgeschnittene Span nach außen herausgeschnitten wird, also nicht in
das Rohr hineinfällt. Die bekannte Vorrichtung ist allerdings hinsichtlich ihrer Anwendung
für Sonderformen von Rohren,wie z. B. kreisringgewellten Rohren, die zusätzlich einen
nicht mit Öffnungen versehenen Fuß aufweisen können, verbesserungswürdig.
[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend
zu verbessern, daß auch kreisringgewellte Rohre mit Öffnungen im jeweiligen Wellental
versehen werden können.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches
1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß das Rohr zumindest
vom Messerkopf in seiner Längsrichtung transportiert wird, obwohl die Querwellen jeweils
als Kreisringe oder Teilkreisringe ausgebildet sind. Wenn - was insbesondere bei Dränagerohren
verhältnismäßig oft vorkommt - die Rohre mit einem Fuß, also mit einem nicht kreisförmigen
Abschnitt versehen sind, dann wird mit den Maßnahmen nach Anspruch 2 erreicht, daß
zum einen trotz der im Gleitbett angreifenden Reibungskräfte ein einwandfreier Transport
erfolgt und daß andererseits im Fußbereich keine öffnungen geschnitten werden.
[0005] Weiter können bei rundum kreisringgewellten oder auch bei nur teilweise kreisringgewellten
mit einem Fuß versehenen Rohren die vom jeweiligen Messerkopf bzw. den Messerköpfen
herausgeschnittenen Späne mittels eines Schabkopfes - soweit notwendig - vollständig
abgeschnitten werden, der gleichzeitig auch noch zum Transport des Rohres beiträgt.
Durch diese Maßnahmen wird die Standzeit der Messer ganz erheblich, und zwar bis zum
Zehnfachen ihrer üblichen Standzeit, erhöht. Durch die Maßnahmen nach Anspruch 4 ist
sichergestellt, daß einerseits der Schlupf zwischen Schabkopf und Rohr beim Abwälzen
des Schabkopfes auftritt, daß andererseits aber die Vorschubwirkung des Schabkopfes
identisch ist mit der Vorschubwirkung des bzw. der Messerköpfe und gegebenenfalls
des oder der Transportköpfe.
[0006] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 in Vorderansicht eine Vorrichtung nach der Erfindung entsprechend der Schnittlinie
I-I in Fig. 2,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie II-II
in Fig. 1,
Fig. 3 eine Teil-Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung entsprechend
einem Sichtpfeil III in Fig. 4,
Fig. 4 einen Teil-Querschnitt durch die Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie
IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Abwälzbewegung des Messerkopfes am Rohr,
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Abwälzbewegung des Schabkopfes am Rohr,
Fig. 7 bis 9 das Entfernen eines nicht vollständig abgeschnittenen Spanes mit einem
Schabkopf in unterschiedlichen Drehstellungen und
Fig.1o einen Querschnitt durch Fig. 9 entsprechend der Schnittlinie X-X.
[0007] Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ist ein ortsfestes, d. h. nicht
rotierendes Gehäuse 1 vorgesehen, das eine Hohlnabe 2 aufweist, an der ein Schutzkorb
3 mittels Schrauben 4 befestigt ist. Der topfförmige Schutzkorb 3 ist an seiner der
Hohlnabe 2 abgewandten Seite mittels eines Deckels 5 verschlossen, der mit Schrauben
6 an den Schutzkorb 3 angeschraubt ist. Der Deckel 5 weist konzentrisch zur Mittel-LängsAchse
7 des Gehäuses 1 eine Eintrittsöffnung 8 für ein weiter unten noch zu erläuterndes
Rohr 9 auf.
[0008] Mittels der Schrauben 4 ist mit dem Gehäuse 1 ein feststehender Außen-Zahnkranz verbunden,
bei dem es sich um das Sonnenrad 1o eines Planetengetriebes handelt. In dem Gehäuse
1 ist mittels eines Kugellagers 11 eine Hohlwelle 12 drehbar gelagert, auf die ein
Antriebsflansch 13 drehfest mittels eines Gewindes 14 aufgeschraubt ist. Der Innendurchmesser
der konzentrisch zur Achse 7 angeordneten Hohlwelle 12 ist auf jeden Fall deutlich
größer als der Außendurchmesser des durch die Hohlwelle 12 zugeführten Rohres 9.
[0009] Im korbartigen Antriebsflansch 13 sind Paare von Planetenrädern 15, 16 bzw. 17, 18
drehbar gelagert. Die Planetenräder 15, 16 sind konzentrisch zueinander angeordnet
und starr miteinander verbunden, d. h. sie sind drehfest mit einer gemeinsamen Welle
verbunden, wobei das Planetenrad 15 in das Sonnenrad 1o eingreift. Die beiden Planetenräder
17, 18 sind ebenfalls koaxial zueinander angeordnet und starr miteinander verbunden,
d. h. sie sind ebenfalls drehfest mit einer gemeinsamen Welle verbunden. Das Planetenrad
16 greift in das Planetenrad 17 ein, so daß auch das Planetenrad 18 angetrieben wird.
Das Planetenrad 18 greift in ein Antriebszahnrad 19 ein,das wiederum drehfest auf
einer Welle 2o angebracht ist, die in einem Lager 21 im Antriebsflansch 13 drehbar
gelagert ist. Am anderen Ende der Welle 2
0, d. h. auf der anderen Seite des Lagers 21 ist an der Welle 2o ein dreiteiliger Messerkopf
22 mittels einer Gewindemutter 23 befestigt. Im Antriebsflansch 13 sind weitere Paare
von Planetenrädern 15, 16 bzw. 17, 18 drehbar gelagert, die zum Antrieb eines Schabkopfes
24 bzw. zum Antrieb von Transportköpfen 25 dienen. Der Schabkopf 24 und die Transportköpfe
25 sind in gleicher Weise wie der Messerkopf 22 und etwa in einer mit diesem gemeinsam
und zur Achse 7 senkrechten Ebene mittels Gewindemuttern 23 an Wellen 2o befestigt,
die in Lagern 21 im Antriebsflansch 13 gelagert sind und die ein Antriebszahnrad 19
tragen, das in das zugeordnete Planetenrad 18 eingreift. Das Sonnenrad 1o und die
Planetenräder 15 bis 18 und die Antriebszahnräder 19 sind in für Planetengetriebe
bekannter Weise derart ausgelegt, daß bei einer vollen Umdrehung des Antriebsflansches
13 entsprechend dem Drehrichtungspfeil 26 die Wellen 2o und damit der Messerkopf 22,
der Schabkopf 24 und die Transportköpfe 25 jeweils exakt eine Umdrehung um ihre eigene
Achse 27 ausführen.
[0010] Bei dem Rohr 9 handelt es sich um ein sogenanntes kreisgewelltes Rohr mit einem Fuß
28, d. h. das über den größeren Teil seines Umfangs jeweils Kreisquerschnitt aufweisende
Rohr 9 weist jeweils in Ebenen senkrecht zur Achse 7 liegende teilringförmige Wellenberge
29 bzw. Wellentäler 3o auf. Der Messerkopf 22 und gleichermaßen der Schabkopf 24 und
die Transportköpfe 25 sind jeweils mit einer schraubenförmigen Profilierung versehen.
deren Stege 31, 32,33 in die Wellentäler 3o eingreifen. Im vorliegenden Fall sind
der Messerkopf 22, der Schabkopf 24 und die Transportköpfe 25 mit Stegen 31, 32, 33
nach Art eines zweigängigen Gewindes versehen, dessen Teilung t sich also jeweils
über die axiale Erstreckung zweier Stege 31, 32, 33 erstreckt. Die Teilung t des Messerkopfes
22, des Schabkopfes 24 und der Transportköpfe 25 ist identisch und gleich dem axialen
Abstand der jeweils übernächsten Wellenberge 29 des Rohres 9. Da sich der Messerkopf
22, der Schabkopf 24 und die Transportköpfe 25 bei jeder vollen Umdrehung des Antriebsflansches
13 einmal um ihre eigene Achse 27 in Drehrichtung 34 relativ zum Antriebsflansch 13
drehen, wird bei jeder Umdrehung des Antriebsflansches 13 das Rohr 9 um das Maß der
Teilung t, also um den doppelten Abstand zweier benachbarter Wellenberge 29 in Transportrichtung
35 weitergeschoben.
[0011] In der Hohlwelle 12 ist ein der Form des Fußes 28 des Rohres 9 angepaßtes Gleitbett
36 angeordnet, das die Eintrittsöffnung 8 im Deckel 5 durchsetzt und an diesem mittels
einer Verschraubung 37 befestigt ist.
[0012] Damit Messerkopf 22, Schabkopf 24 und Transportköpfe 25 auf ihrem Umlauf um das Rohr
9 nicht mit dem Gleitbett 36 in Kollision kommen, ist von jedem ansonsten einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisenden Kopf 22, 24, 25 ein Bereich weggeschnitten, dessen Begrenzungslinie
38 zumindest der Abwicklung entspricht, die beim abrollenden Vorbeiführen des jeweiligen
Kopfes 22, 24, 25 an dem Gleitbett 36 entstehen würde. Selbstverständlich kann ein
noch größerer Teil, beispielsweise mit einer geraden Begrenzungslinie, weggeschnitten
werden.
[0013] Da im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1und 2 mindestens vier mit einem Zwangsantrieb
versehene Köpfe 22, 24, 25 vorgesehen sind, sind immer zwei oder drei von ihnen mit
dem Rohr 9 im Eingriff, so daß trotz der Reibung des Fußes 28 des Rohres 9 im Gleitbett
36 ein einwandfreier Vorschub des Rohres 9 gewährleistet ist.
[0014] Der Messerkopf 22 ist dreiteilig ausgebildet. Er weist einen mittleren Messerträger
39 auf, an dem Messer 4o angebracht sind, die in Drehrichtung 34 voreilende Schneiden
41 aufweisen, die über die Stege 31 hinausstehen. In Achsrichtung beiderseits dieses
mittleren Messerträgers 39 sind reine Steg-Abschnitte 42, 43 ausgebildet. Der Messerträger
39 und die beiden Steg-Abschnitte 42, 43 und die Messer 4o sind mittels Spannschrauben
43a zusammengespannt.
[0015] Die Messer 4o und der Grundaufbau des Messerkopfes 22 ist aus der DE-PS 22 3o 767
bekannt. Mittels der Messer 4o werden in im Prinzip bekannter Weise Wasser-Eintrittsöffnungen
44 in das Rohr 9 geschnitten, und zwar jeweils im Bereich der Wellentäler 3
0. Da der Steg 31 des Messerkopfes 22 nach Art eines zweigängigen Gewindes aufgebaut
ist, also auch der Messerträger 39 sich über zwei Gänge, entsprechend der Teilung
t, erstreckte können die Messer 4o - wie aus Fig. 2 ersichtlich - angeordnet werden,
so daß die Öffnungen 44 in zwei einander benachbarten Wellentälern 3o nicht auf einer
achsparallelen Linie angeordnet sind, sondern gegeneinander versetzt angeordnet sind.
[0016] Damit die mit ihren Stegen 31, 32, 33 im Eingriff mit dem Rohr 9 befindlichen drehbaren
Köpfe 22, 24, 25 mit einer leichten Vorspannung gegen das Rohr 9 anliegen, ist das
Gleitbett 36 quer zu seiner Längsrichtung einstellbar. Hierzu sind in einem von der
Verschraubung 37 durchsetzten Flansch 45 Langlöcher 46 vorgesehen.
[0017] Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der nach den Fig.
1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß zwei Messerköpfe 22' vorgesehen sind, die einander
diametral gegenüberliegen. Die Lagerung und der Antrieb entsprechen dem nach den Fig.
1 und 2. Die Anordnung von zwei Messerköpfen 22' ist möglich, weil ein normales kreisgewelltes
Rohr 9' mit öffnungen 44 versehen wird; es ist also am Rohr 9' kein Fuß. Aus diesem
Grunde ist auch kein Gleitbett vorgesehen. Es ist ein Schabkopf 24 vorgesehen, der
ebenfalls keine Ausnehmung aufweist. Da kein Gleitbett vorgesehen ist, brauchen auch
keine Transportköpfe vorgesehen zu sein, die einen axialen Vorschub des Rohres 9'
bewirken. Zur Aufnahme der Abdrängkräfte braucht nur mindestens eine Stützrolle 47
vorgesehen zu sein, die nicht angetrieben ist, sondern frei drehbar im Antriebsflansch
13' gelagert ist. Die Messerköpfe 22' sind viergängig ausgebildet, weisen also vier
Stege 31' auf. Bei einer Umdre - hung jedes Messerkopfes 22' wird das Rohr 9' also
entsprechend der Teilung t' um den axialen Abstand von vier Stegen 31' in Transportrichtung
35 weitergeschoben. Beide Messerköpfe 22' sind identisch ausgebildet, also gegeneinander
auswechselbar. Da bei der Ausbildung gemäß Fig. 4 die Messer 40 gegenüber der Ausbildung
nach Fig. 2 nicht versetzt sind, müssen demnach in den Messerköpfen 22' die Messer
40 im Abstand von t'/2 parallel zueinander montiert werden. Der obere Messerkopf 22'
schneidet hierbei die öffnungen 44 im jeweils zweiten und vierten Wellental 30' während
der untere Messerkopf 22', der in axialer Richtung um t'/4 versetzt hierzu angeordnet
ist, die öffnungen 44 im ersten und dritten Wellental 30' schneidet. Durch Verdrehung
eines Messerkopfes 22' um die Hälfte der Messerabstände ergibt sich die versetzte
Anordnung der Öffnungen 44' vom ersten zum zweiten Wellental 30' und vom dritten zum
vierten Wellental 30'. Diese Ausgestaltung und Anordnung der Messerköpfe 22' ermöglicht
einen Transport des Rohres 9' mit gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.
1 und 2 doppelter Geschwindigkeit, was insbesondere für Rohre 9' mit kleinerem Durchmesser
in Betracht kommt.
[0018] Die im Prinzip bekannte Wirkungsweise der Messerköpfe wird anhand der Fig. 5 erläutert,
wobei der Einfachheit halber ein Rohr 9' mit Kreisquerschnitt mit Öffnungen versehen
wird. Im übrigen sind die gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 1 bis 4 verwendet,
soweit diese hier anwendbar sind. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, bewegt sich aufgrund
der geschilderten Bewegungsvorgänge die Schneide 41 eines Messers 4o eines Messerkopfes
22' bzw. 22 auf einer Epitrochoide E. Die Epitrochoide E ist die Kurve, die - wie
in Fig. 5 dargestellt - von einem Punkt, nämlich der Schneide 41 des Messers 4o beschrieben
wird, wenn ein Abwälzkreis k mit einem Radius r schlupffrei auf einem Leitkreis K
mit einem Leitkreis-Radius R abrollt und der Abstand A des Punktes (Schneide 41) vom
Mittelpunkt M des Abwälzkreises größer ist als der Radius r dieses Abwälzkreises k.
Bei der Abrollbewegung bewegt sich der Mittelpunkt m des Abwälzkreises k auf einer
Kreislinie L. Wie Fig. 5 zeigt,
[0019] bildet die Epitrochoide E eine Schleife, die in den Leitkreis K eintaucht. In der
technischen Realisierung wird der Abwälzkreis k durch den Messerkopf 22' bzw. 22 gebildet,
während der Leitkreis K durch das Rohr 9' bzw. 9 gebildet wird. Bei jedem Eintauchen
der Schneide 41 in den Leitkreis K, d. h. in das Rohr 9' bzw. 9 wird eine Öffnungen
das Rohr 9' bzw. 9 geschnitten, wobei das Messer jedesmal beim Durchlaufen der kleinen
Schleife ein Stück aus der Wand des Rohres 9' bzw. 9 herausschneidet, und zwar so,
daß die Schnittrichtung am Ende des Schnittes radial nach außen gerichtet ist, weshalb
der herausgeschnittene Span nach außen fällt.
[0020] Aufbau und Funktion der Schabköpfe 24 bzw. 24' ergeben sich aus den Fig. 6 bis 1
0. Das kreisgewellte Rohr 9' weist einen Radius Ra des Wellentales 3o' auf, während
für den zugeordneten Radius Rb des Schabkopfes 24' (bzw. 24) gilt Rb = 2 x Ra. Da
bestimmungsgemäß der Schabkopf 24 bzw. 24' bei einer Umdrehung des Antriebsflansches
13 bzw. 13' relativ zu diesem eine volle Umdrehung um seine Achse 27 bzw. 27' macht,
hat der Schabkopf an seinem Umfang einen Schlupf von 5o % gegenüber dem Wellental
3o' des Rohres 9', da die Abrollwinkel α beim Rohr 9' einerseits und beim Schabkopf
24' bzw. 24 gleich sind. Wenn also der Schabkopf 24' bzw. 24 sich entsprechend dem
Abrollwinkel α bezogen auf das Rohr 9' um eine Schablänge a weiterbewegt hat, dann
hat sich der Umfang des Schabkopfes um die Nutzlänge b weiterbewegt, wobei gilt b
= 2 x a.
[0021] Wie aus den Fig. 7 bis 9 hervorgeht, sind am Umfang des Schabkopfes 24 bzw. 24' mit
Schneidzähnen 48.1, 48.2, 48.3 ....vorgesehen, deren Außenradius gleich Rb ist. Wie
aus Fig. 7 hervorgeht, ist beim Schneiden einer öffnung 44 - beispielsweise wegen
Stumpfwerdens der Schneide 41 eines Messers 4o -der herauszuschneidende Span 49 nicht
vollkommen abgeschnitten worden. Wie aus Fig. 7 erkennbar ist, ist ein Schneidzahn
48.1 bereits an dem Span 49 vorbeigelaufen, der nächste Schneidzahn 48.2 läuft in
Richtung auf den Span 49 ein. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, holt der nachfolgende Schneidzahn
48.2 den Span 49 ein und schneidet ihn ab, wie aus Fig. 9 hervorgeht. Der Span fällt
in den Schutzkorb 3, wo er durch eine untere Abzugsöffnung 5o zusammen mit den anderen
Spänen abgezogen wird. Am Antriebsflansch 13 ist zur Erleichterung dieser Abförderung
ein Leitblech 51 befestigt, mittels dessen die abgeschnittenen Späne 49 zur Abzugsöffnung
5o geschoben werden.
[0022] Wie aus Fig. 10 hervorgeht, erweitern sich die öffnungen 44 zum Inneren des Rohres
9 bzw. 9' hin um einen Win- kel β , was insbesondere für Dränagezwecke sehr vorteilhaft
ist. Der Grund liegt darin, daß das Aufschneiden der Öffnungen 44 durch Herausschneiden
jeweils eines Spanes 49 im wesentlichen von innen nach außen erfolgt. Dadurch wird
das Rohr im Bereich eines Wellentales 30 bzw. 30' leicht nach außen gewölbt, wodurch
das plastische Material des Rohres eine leicht konische, sich nach außen verengende
bzw. nach innen erweiternde Schnittfläche mit dem Schnittwinkel /3 erhält.
[0023] Die Rohre 9 bzw. 9' werden aus Kunststoff in vorgeordneten Wellrohrformmaschinen
bekannter Art hergestellt.
[0024] Es sei noch nachgetragen, daß die Achsen 27 bzw. 27' des bzw. der Messerköpfe 22
bzw. 22' und des Schabkopfes 24 bzw. 24' und der Transportköpfe 25 nur aus Gründen
der zeichnerischen Vereinfachung parallel zur Achse 7 des Rohres 9 bzw. 9' in der
Zeichnung dargestellt sind. Tatsächlich müssen sie entsprechend dem sich aus der Teilung
t ergebenden Steigungswinkel der Stege 31 bzw. 31', 32, 33 gegenüber der Achse 7 angestellt
sein. Dies wird dadurch erreicht, daß das jeweils letzte Planetenrad 18 und das zugehörige
Antriebszahnrad 19 als Kegelräder mit entsprechenden Kegelwinkeln ausgebildet sind.
Diese Maßnahme ist aber bekannt und wird in der Praxis bei den aus der DE-PS 22 30
767 bekannten Vorrichtungen ebenfalls notwendigerweise angewandt.
1
1. Vorrichtung zum Einschneiden von öffnungen (44) in Rohre (9) aus schneidbarem Material,
insbesondere in Dränagerohre aus Kunststoff, mit mindestens einem mindestens ein Messer
(40) tragenden Messerkopf (22), der durch ein Planetengetriebe zwangsangetrieben sich
zumindest teilweise am Umfang des Rohres (9) abwälzt, wobei die Schneide des Messers
(40) in einer Epitrochoide um das Rohr (9) umläuft, und der mit in Querwellen in der
Außenwand des Rohres (9) eingreifenden Stegen (31) versehen ist, und mit mindestens
einer Abdrängkräfte aufnehmenden, am Rohr (9) anliegenden Stützrolle, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Einschneiden der öffnungen (44) in über ihren Umfang mindestens teilweise
kreisringgewellte Rohre (9, 9') mindestens der Messerkopf (22, 22')mit schraubenförmig
verlaufenden Stegen (31, 31') versehen ist und daß das mindestens eine Messer (40)
parallel hierzu angeordnet ist.
2. Vorrichtung zum Einschneiden von öffnungen in Rohre (9, 9') mit einem nicht mit
öffnungen zu versehenden Fuß, der in einem Gleitbett geführt ist, nach Patentanspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Stützrolle als vom Planetengetriebe
zwangsanaetriebener Transportkopf (25) mit den Querwellen des Rohres (9) entsprechenden,in
diese eingreifenden schraubenförmig verlaufenden Stegen (33) ausgebildet ist und daß
Messerkoof (22) und Transportkopf (25) mit weggeschnittenenBereichen versehen sind,
deren jeweilige Begrenzungslinie (38) mindestens der Abwicklung des am Rohr (9) abrollenden
Kopfes (22, 25) entspricht, wobei längs dieser Begrenzungslinie (38) am Messerkopf
(22) kein Messer (40)vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ebenfalls
mit schraubenförmig verlaufenden, in die Querwellen eingreifenden Stegen (32) versehener,
vom Planetengetriebe mit Schlupf gegenüber dem Rohr (9, 9') zwangsangetriebener Schabkopf
(24, 24') vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schabkopf (24,
24') drehzahlgleich mit dem mindestens einen Messerkopf (22, 22') antreibbar ist,
aber gegenüber diesem einen ganzzahlig größeren Durchmesser (Rb) aufweist.