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Verfahren und Vorrichtung zum schraubenförmigen Wickeln eines anschliessend stumpfnahtgeschweissten Hohlkörpers, z. B. eines Rohres, vorzugsweise aus Metallband
Es ist bekannt, Hohlkörper, wie Rohre od. dgl., aus einem ebenen Band gewisser Breite dadurch zu fertigen, dass das Band einem Formwerkzeug zugeführt wird, welches aus einem geschlitzten Hohizylin- der besteht, dessen Innendurchmesser etwa dem Aussendurchmesser des zu fertigenden Hohlkörpers ent- spricht. Die zur Herstellung des Hohlkörpers aufzuwendende Leistung ist verhältnismässig gross, da die auftretenden Reibungskräfte erheblich sind, so dass sich das zu verformende Rohr im Hohlzylinder fest- klemmt.
Wenn nun unter Verwendung der bekannten Verformungseinrichtung Hohlkörper hergestellt werden sollten, deren Durchmesser grösser bzw. kleiner ist als der Durchmesser der Rohre, die mit der Einrichtung vorher gefertigt wurden, dann ersetzte man das bisher benutzte Formwerkzeug durch ein Formwerkzeug, dessen Innendurchmesser grösser bzw. kleiner war als der des zuletzt benutzten Formwerkzeuges und änderte den Winkel, unter dem das Band dem Formwerkzeug zugeführt wurde, wobei vorausgesetzt ist, dass sich die Breite des zu verarbeitenden Bandmaterials nicht ändert. Änderte sich auch die Bandbreite des zu verarbeitenden Materials, so war es unter Umständen möglich, dass man den Zufuhrwinkel des Bandes zum Formwerkzeug beibehalten konnte.
Es wurde also bei gleichbleibender Bandbreite nicht nur das Formwerkzeug durch ein anderes ersetzt, sondern es musste in der Regel auch der ZufUhrwinkel geändert werden, beispielsweise dadurch. dass bei fest angeordnetem Formwerkzeug die sehr schwere Zuftlhreinr1ch- tung z. B. mittels eines Motors verschwenkt wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nicht nur die Reibung zwischen dem zu verformenden Band und dem Formwerkzeug zu vermindern, sondern auch ohne Austausch des Formwerkzeuges gegen ein anderes, Rohre verschiedenen Durchmesser, ja sogar konische Rohre, herstellen zu können.
Ausgegangen wird von einer Einrichtung, die aus einem eine konkav gekrümmte Fläche aufweisenden Formwerkzeug besteht, dem das Band mittels Walzen, von denen mindestens eine angetrieben wird, über ein Ausknicken des Bandes verhindernde Führungsmittel unter einem Winkel zur Hauptachse (Wikkelachse) desFormwerkzeuges zugeführt wird und einem hinter dem Formwerkzeug angeordneten Support, über den der fertiggestellte Hohlkörper abgeführt wird, wobei der Winkel zwischen einer Bandlängskante und der Wickelachse einstellbar ist und das zugeführte Band mit dem schon gekrümmten Bandteil im Bereich des Formwerkzeuges verschweisst wird.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, das Band gegen die konkave Fläche unter einem Winkel zur Wickelachse zu drücken, der auch dann kleiner als der Winkel ist, der bei gegebener Bandbreite zur vollen Berührung des Bandes mit der Fläche führt, wenn der Zuführwinkel zwecks Durchmesseränderung ge- ändert wird. Durch diese Anweisung wird erreicht, dass das zu verformende Band nur mit einer verhält- nismässig kleinen Fläche an der die Verformung bewirkenden Fläche anliegt. Es reicht also vollkommen aus, ein halboffenes Werkzeug zu verwenden, dessen KrUmmungsradius etwa gleich dem Radius des zu fertigenden grössten Hohlkörpers ist, wodurch sich auch die Herstellungskosten des Formwerkzeuges verringern lassen.
Der Verformungsvorgang kann einwandfrei beobachtet werden und das Formwerkzeug braucht nicht durch ein anderes ersetzt zu werden, wenn Hohlkörper geringeren Durchmessers zu fertigen sind als dies dem KrUmmungsradius der Fläche des halboffenen Formwerkzeuges entspricht. Wenn man den Winkel, unter dem das zu verformende Band zugeführt wird, während des Zuführens des Bandes unter
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Beibehaltung der gegebenen Anweisung ständig ändert, ist man darüber hinaus in der Lage, mit dem gleichen Formwerkzeug auch konische Rohre herzustellen, obwohl die Fläche des Formwerkzeuges ein - Teil eines Zylindermantels ist.
Soll der Durchmesser des herzustellenden Rohres geändert werden, dann muss der ZufUhr winkel unter i Beibehaltung der Bedingung, dass er kleiner sein muss als der Winkel, der bei gegebener Bandbreite zur vollen Berührung des Bandes mit der gekrümmten Fläche führt, verändert werden. Diese Verringerung des
ZufUhrwinkels zwecks Durchmesseränderung kann dadurch bewirkt werden, dass die Band-ZufUhrvorrich- tung gegenüber dem feststehenden Formwerkzeug verschwenkt wird, wie dies zur Einstellung des Zuführ- winkels bei geschlossenen Formwerkzeugen bekannt ist.
Dies hat aber, wie eingangs bereits ausgeführt, den Nachteil, dass verhältnismässig grosse Massen zu bewegen sind, denn es muss ja ausser der Bandzu- führvorrichtung auch die Haspel mit verschwenkt werden, von der das zu verformende Band abgewickelt wird. Hiezu kommt, dass infolge der Bewegung dieser Massen eine genaue Einstellung des gewünschten
Zuführwinkels verhältnismässig schwierig ist, denn dieser Winkel muss auf etwa 1/10 Grad genau einge- stellt werden können, um genau den gewünschten Durchmesser des zu fertigenden Rohres zu erhalten.
Zweckmässig ist es, das Formwerkzeug auf einer verschwenkbaren Scheibe anzuordnen, deren Drehachse auf der Ebene senkrecht steht, in der das zu verformende Band zugeführt wird.
Die Erfindung wird an Hand schematischer Darstellungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen : Fig. l eine Draufsicht auf einen Teil eines Formwerkzeuges, dem ein zu einem Rohr zu verfor- mendes Band zugeführt wird, geschnitten nach der Linie I - I der Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt durch ein halbschaliges Formwerkzeug, dem ein Band geführt unter einem solchen Winkel zugeleitet wird, dass der Krümmungsradius des zu fertigenden Rohres im wesentlichen dem KrUmmungsradius des Formwerkzeuges entspricht, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein halbschaliges Formwerkzeug, dem ein Band zugeführt wird, ge- schnitten nach der Linie Ici - m der Fig. 4, Fig.
4 einen Schnitt durch ein halbschaliges Formwerkzeug, dem das zu verformende Band geführt unter einem solchen Winkel zugeleitet wird, dass der Krümmungs- radius des zu fertigenden Rohres kleiner ist als der Krümmungsradius des Formwerkzeuges, Fig. 5 eine Teil- draufsicht auf eine der Rohrherstellung dienende Vorrichtung.
Das gerade Band 1 wird beispielsweise einem halbschaligen Formwerkzeug 2 unter einem Winkel zu- geführt, der so gross bemessen wird, dass der Krümmungsradius eines zu fertigenden Rohres 3 um einen geringen Betrag kleiner ist als der KrUmmungsradius r des Formwerkzeuges 2. Würde man den Winkel a des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 etwas grösser wählen, dann würde sich das eingeführte Band im Form- werkzeug festklemmen. Wurde nun das dem Formwerkzeug 2 zugeführte Ende des Bandes 1 verformt, so legt sich das gekrümmte Ende 4 des Bandes 1 bei 5 an die Kante 6 an. Ändert sich der Winkel nicht, dann bleibt die Kante 7 an der dann ebenfalls gebogenen Kante anliegen.
Verschweisst man nun mittels In- nenschweissung in Richtung des Pfeiles 8 die Kanten 6 und 7 miteinander (hier genügt an sich eine Hef- tung), dann bleibt die Form bzw. der Durchmesser des erzeugten Rohres erhalten und man kann an einer hinter der Schweissstelle 5 liegenden Stelle oder mehreren, zweckmässigerweise durch Aussenschweissung, die dann noch vorhandene Naht einwandfrei dichten. Voraussetzung ist allerdings, dass das Band 1 bis kurz vor dem Formwerkzeug 2, beispielsweise durch Führungsmittel 9 geführt wird.
Wird das Band 1 unter einem Winkel a'. der kleiner ist als der Winkel a, dem Formwerkzeug 2 zu- geführt, so wird der Durchmesser des Rohres 3'kleiner als der Durchmesser des Rohres 3. Es hängt also der Durchmesser des zu fertigenden Rohres lediglich von dem Winkel a bzw. a'ab, unter dem das
Band 1 dem Formwerkzeug zugeführt wird, wie durchgeführte Versuche klar ergeben haben. Es ändert sich lediglich die Stelle, an der die gerade Kante 6 und die gekrümmte Kante 7 zusammenstossen. Die
Berührungsstelle ist mit 5'bezeichnet, sie liegt jetzt in dem vom Formwerkzeug umschlossenen Raum.
An Hand der Fig. 5, die eine Teilansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres aus einem
Band wiedergibt, wird die Fertigung von Rohren gemäss der Erfindung erläutert. Das Band 1 wird zweck- mässigerweise zwischen : ei Walzen, von denen mindestens eine angetrieben ist, einer Führungsvorrichtung zugeführt, die aus übereinander angeordneten Walzenpaaren 10 und parallel zueinander gelagerten Rollen 11, 12 gebildet wird, von denen die Rollen 10 einen Abstand haben, der der Banddicke entspricht, während der Abstand der Rollen 11, 12 voneinander verschieden ist, u. zw.
ist der Abstand der Rollen 11, 12 voneinander,-soweit sie von dem Formwerkzeug 2 verhältnismässig weit entfernt liegen, gleich der maximal zulässigen Breite des zu verarbeitenden Bandes, während der Abstand der Rollen 11, 12 die dem Formwerkzeug am nächsten liegen, gleich der zulässigen Mindestbreite des zu verarbeitenden Bandes ist. Der Abstand zwischen diesen beiden Rollenpaaren liegender Rollenpaare liegt zwischen dem minimalen und dem maximalenBreitenmass des Bandes. Selbstverständlich ist es zweckmässig, nicht nur zwei Rollenpaare 11, 12 und ein Paar übereinander liegender Walzenpaare 10 vorzusehen.
Im Ausft1brungsbeispiel
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ist angenommen, dass die Bewegung des der Vorrichtung zuzuführenden Bandes mittels zweier übereinander angeordneter Walzen 15 erfolgt, von denen die untere, ortsfest gelagerte Walze über einen Zahnradtrieb 13 von einem Motor 14 angetrieben wird, während die obere in einem TraggerUst 16 gelagert ist, das höhenverschieblich geführt ist und unter Wirkung beispielsweise eines Gewichtes steht. Hinter dem Antriebssatz sind die FUhrungsmittel 9 angeordnet, die kurz vor dem Formwerkzeug, wie aus der Linie 17 ersichtlich, enden. Die Führungsmittel 9 werden zweckmässigerweise durch Rippen 18 versteift.
Das Formwerkzeug 2 ist auf einer drehbaren Platte 19 mittels einer Stütze 20 festgelegt. Die Lagerung der Platte 19 erfolgt gegenüber einem Tisch 21 od. dgl., der das eigentliche tragende Element dar- stellt. Wurde das ebene Band 1 zwischen den Rollen 11, 12, den Walzenpaaren 10 und den übereinanderliegenden Walzen, die den Vorschub erzeugen, hindurchgeführt, so trifft es bei 22 auf das Formwerkzeug 2, dessen Gestalt dem des Formwerkzeuges nach den Fig. 1 - 4 entspricht, wodurch das Band abgebogen und zum Rohr 3 bzw. 3'verformt wird. Da die aneinander anliegenden Kanten zumindest durch Heftschweissung miteinander in Verbindung stehen, ist der aus dem Formkörper 2 austretende Rohrteil in sich steif.
Lediglich durch Verdrehen des Formwerkzeuges lässt sich also der ZufUhrwinkel so einstellen, wie dies dem jeweils gewünschten Rohrdurchmesser entspricht, wobei diese Art der Änderung des Zuführwinkels, nämlich durch Verschwenken des Formwerkzeuges gegenüber der Band-Zufuhrvorrichtung, den weiteren Vorteil mit sich bringt, dass der Abstand der zu verschweissenden Bandkanten konstant gehalten werden kann, auch wenn sich die Bandbreite während der Fertigung in zulässigen Grenzen ändert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum schraubenförmigen Wickeln eines anschliessend stumpfnahtgeschweissten Hohlkörpers, z. B. eines Rohres, vorzugsweise aus einem Metallband, das stetig gegen eine konkav gekrümmte Flache unter einem der Bandbreite entsprechenden Winkel zur theoretischen Wickelachse vorgeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Band gegen die Fläche unter einem Winkel (cl') zur Wickelachse gedrückt wird, der auch dann kleiner als der Winkel (cx) ist, der bei gegebener Bandbreite zur vollen Berührung des Bandes mit der gekrümmten Fläche führt, wenn der Zuführwinkel zwecks Durchmesseränderung geändert wird.