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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Aufweiten von zylindrischen Hohlkörpern, insbesondere von Rohrenden mittels Walzen, zur Befestigung derselben in
Lochplatten durch plastische Verformung.
Es ist bekannt, dass zylindrische Hohlkörper oder Rohrenden mittels eines von elektrischen Maschinen angetriebenen Aufweitwerkzeuges in Bohrungen von Lochplatten befestigt werden. Alle Arbeitsverrichtungen werden manuell ausgeführt, wobei die Aufweitwerkzeuge die Enden des Befestigungskörpers einzeln in den
Bohrungen der Lochplatten einwalzen.
Des weiteren werden zum mechanischen Aufweiten von Rohrenden geteilte Aufweitkalotten mit konischem Dorn angewendet. Vor jeder Aufweitoperation wird hiebei das Werkzeug einzeln in den Hohlkörper oder die Rohrenden eingeführt und hydraulisch nach Beendigung des Einwalzprozesses aus dem Hohlkörper axial wieder zurückgefahren. Hiebei erfolgt die Aufweitung durch das Aufspreizen der Kalotte.
Der Nachteil beider Vorrichtungen besteht darin, dass die Werkzeuge nur für einzelne Aufweitungen geeignet sind. Darüber hinaus ist die Aufweitkalotte an sehr enge Toleranzen gebunden, um eine kraftschlüssige
Verbindung von Hohlkörpern bzw. Rohrenden mit der Bohrung der Lochplatte zu garantieren. Durch die manuelle Bedienung erweisen sich ausserdem beide Verfahren als relativ zeitaufwendig und stellen eine erhebliche psychische Belastung dar. Ein Übergang zur Mehrmaschinenbedienung ist in beiden Fällen nicht möglich und schliesslich lassen sich durch die subjektiven Einflüsse beim Umgang mit solchen Vorrichtungen keine gleichmässigen Qualitäten für sämtliche Aufweitstellen erreichen.
Auch werden Hohlkörper und Rohrenden in Bohrungen von Lochplatten durch Explosivdruckwellen befestigt. Diese Form des Aufweitens räumt zwar die Möglichkeit des Mehrfachaufweitens von Rohrenden ein, es müssen aber hiebei für jedes Rohr einzelne Vorbereitungen getroffen werden, um den sich dann anschliessenden
Explosivprozess über eine Vielzahl von Bohrungen gleichzeitig vornehmen zu können. Aus Sicherheitsgründen lässt sich jedoch jenes Verfahren gar nicht oder nur unter erschwerten Vorkehrungen für Werkstattbedingungen einsetzen. Bei auftretenden Nacharbeiten muss ausserdem auf ein herkömmliches Aufweitverfahren zurückgegriffen werden.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, durch den Einsatz mehrerer vollautomatisch arbeitender Aufweitgeräte den bisherigen Arbeitsaufwand unter Reduzierung der physischen sowie psychischen Arbeitsbelastungen zu verringern und einen innigen Kontakt der berührenden Flächen zu erreichen, dass Nacharbeiten zur Beseitigung von Leckstellen auf ein Minimum herabgesetzt werden.
Dem erfindungsgemässen Verfahren und der Vorrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, entsprechend der Teilung des Bohrbildes der Lochplatten ein oder mehrere Walzgeräte mit Aufweitwerkzeugen zum Einsatz zu bringen, die selbsttätig Koordinatenabweichungen infolge Fertigungsungenauigkeiten von Bohrung zu Bohrung innerhalb der Lochplatten und solche zwischen dem Einzelgerät und der Bohrung ausgleichen sowie subjektive Einflüsse bei der Handhabung der Werkzeuge ausschliessen.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass mehrere unabhängig voneinander abschaltbare Walzgeräte, zylindrische Hohlkörper oder Rohrenden gleichzeitig oder einzeln in Lochplatten einwalzen, wobei die Walzgeräte im einzelnen Koordinatenabweichungen von einem geometrisch bestimmten Ort selbsttätig kompensieren und die Einwalzsteine von einem feststehenden nach einem entfernten Ort ständig geführt werden. Hiebei wird die Einsatzdauer der Werkzeuge in Anlehnung an die Materialdicke, -festigkeit oder das Spiel zwischen der Bohrung der Lochplatte und dem Aussendurchmesser des Rohres automatisch gesteuert und der Einwalzvorgang durch eine einstellbare, drehmomentabhängige Abschaltung der einzelnen Geräte beendet.
Desweiteren lassen sich fertigungsbedingte Koordinatenabweichungen von Bohrung zu Bohrung auf der Lochplatte oder Abweichungen der Einzelgeräte zur Bohrung durch geeignete Einrichtungen selbsttätig ausgleichen, so dass in jedem Fall eine zentrische Führung der Aufweitgeräte gegeben ist.
Die Vorrichtung bestehend aus einer Säule mit einem verschiebbaren Ausleger einschliesslich Führung und Geräteträger ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzgerät eine einseitig profilierte, durch ein elastisches Zwischenglied geteilte, in einer Keilwellennabe gelagerte Arbeitsspindel besitzt, welche an dem, dem profilierten Ende entgegengesetzten vorderen Ende einen mit einem Vorschubzylinder gekoppelten Aufwalzdorn aufnimmt und der Aufwalzdorn in einen mit Längsschlitzen versehenen Käfig hineinragt, wobei den Käfig eine Führungshülse umschliesst, die an ihrer, der Arbeitsspindel zugeordneten Stirnseite eine Feder stützt und das Walzgerät einerseits in einer Führungsebene mittels Arbeitszylinder axial zum Rohr verfahrbar angeordnet sowie anderseits über ein Zwischenglied mit dem Geräteträger elastisch verbunden ist.
Der Aufbau der Vorrichtung gestattet je nach dem Bohrbild der Lochplatten die Grösse der parallelen Abstände der Walzwerkzeuge zueinander zu verändern. Entsprechend dem Bohrbild der Lochplatte lassen sich die Walzgeräte insgesamt in Horizontal- und Vertikalebene verstellen, wodurch ein programmierter Fertigungsablauf möglich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren sowie die Vorrichtung sollen nun an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Bekanntlich werden zylindrische Hohlkörper, insbesondere Rohrenden in Bohrungen von Lochplatten befestigt. Eine allgemein übliche Form der Befestigung ist das Einwalzen mittels bekannter selbsttätig arbeitender Rohrwalzen, wobei sich das erfindungsgemässe Verfahren auf das Mehrfachwalzen bezieht. Zur Gewährleistung
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desselben sind mehrere Walzgeräte parallel nebeneinander angeordnet und können einzeln oder gleichzeitig entsprechend dem Bohrbild der Lochplatte zum Einsatz kommen. Je nach Bohrbild der Lochplatten lässt sich die Grösse der parallelen Abstände der Walzgeräte zueinander verändern.
Desweiteren können die Walzgeräte insgesamt in Horizontal- oder Vertikalebene verstellt werden.
Hiedurch wird ein programmgesteuerter Ablauf möglich. Ausserdem können die Walzgeräte unabhängig voneinander Koordinatenabweichungen, resultierend aus Fertigungsungenauigkeiten der Lochplatte und Abweichungen der Koordinaten der Walzgeräte zu denen der Bohrung durch entsprechende Zwischenglieder selbsttätig ausgleichen. Die Einwalzdauer der Walzgeräte wird durch die Grösse des Spiels der Bohrung der Lochplatte zu dem des Rohraussendurchmessers sowie durch die Wanddicken und Festigkeiten des Werkstoffes der Rohre beeinflusst, so dass die drehmomentabhängige Abschaltung für jedes einzelne Gerät getrennt erfolgt.
Diese getrennte Abschaltung sichert eine gleichmässige Qualität der Einwalzung, weil die unterschiedlichen Bedingungen an den Einwalzstellen über eine Drehmomentkontrolle ausgeglichen werden.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung notwendig, die sich wie folgt aufbaut : Fig. 1 : Säule mit Ausleger. Führung und Walzgeräte in Vorderansicht, Fig. 2 : Seitenansicht eines Walzgerätes.
An der Säule --1-- ist ein vertikal verschiebbarer Ausleger --2-- angeordnet, an dem sich eine Führung--3--befindet, die den horizontal beweglichen Geräteträger--4--aufnimmt. Der Geräteträger - -4-- enthält die Mechanismen für die Einzelverstellung der Walzgeräte-5--in Horizontalebene parallel
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Der Aufwalzdorn--7--ist in einem Käfig--8--, der Schlitze für die Aufnahme der Walzensteine aufweist, gelagert.
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der Führungshülse-9-an der Lochplatte --14-- werden die Walzensteine von der Einwalzstelle im Rohrende übernommen.
Sie befinden sich in dieser Position ausserhalb der Führungshülse--9-, wobei die Feder --10-- unter Vorspannung steht. Den Längenausgleich zwischen dem feststehenden und beweglichen Teil der Arbeitsspindel --6-- übernimmt die Keilwellennabe-12--, in der das profilierte Ende der Arbeitsspindel --6-- geführt wird. Die Koordinatenabweichungen, resultierend aus den Teilungsungenauigkeiten der Lochplatte und den räumlichen Mittigkeitsabweichungen des Walzgerätes--5--werden durch die elastischen Zwischenelemente-15 und 16-- während des Einführungsprozesses in das Rohr - -13-- ausgeglichen.
Das Antriebsaggregat setzt nach Einschalten den Aufwalzdorn--7-in Rotation. Danach wird der Aufwalzdorn--7--nach Betätigung des Vorschubzylinders--17--axial verschoben, bis die Walzsteine mit der Rohrinnenwand eine kraftschlüssige Verbindung ergeben. In dieser Position beginnt der eigentliche Arbeitsprozess. Die Vorschubbewegung des Vorschubzylinders--17--kompensiert zusätzlich die Keilwellennabe--12--in Verbindung mit der profilierten Arbeitsspindel--6--.
Mit Erreichen des vorgewählten Antriebsdrehmomentes beginnt die Rückführung des Walzgerätes--5--in umgekehrter Reihenfolge in die Ausgangslage, wobei die vorgespannte Feder --10-- während der Rückwärtsbewegung der Arbeitsspindel--6--die Führungshülse--9--so lange gegen die Lochplatte --14-- drückt, bis die Walzensteine von ihr übernommen worden sind. Anschliessend kann das Anfahren der neuen Bohrungskoordinaten erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum automatischen Aufweiten von zylindrischen Hohlkörpern, insbesondere Rohrenden, mittels Walzen zur Befestigung derselben in Lochplatten durch plastische Verformung, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass mehrere unabhängig voneinander abschaltbare Walzgeräte, zylindrische Hohlkörper oder Rohrenden gleichzeitig oder einzeln in Lochplatten einwalzen, wobei die Walzgeräte im einzelnen Koordinatenabweichungen von einem geometrisch bestimmten Ort selbsttätig kompensieren und die Einwalzsteine von einem feststehenden nach einem entfernten Ort ständig geführt werden.
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