CH634238A5 - METHOD AND MACHINE FOR FLOW PRESSING A THIN-WALLED SEAMLESS AND FOLDLESS SHEET PIPE SHEET FROM A SHORT AND THICK-WALLED PIPE SHEET BLANK. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fliessdrücken eines dünnwandigeren naht- und falzlosen Blech-Rohrbogens aus einem kürzeren und dickwandigeren Rohrbogen-Rohling unter Benutzung eines schwenkbaren Rohrbogenkerns. The invention relates to a method for flow-pressing a thin-walled seamless and seam-free sheet metal pipe bend from a shorter and thick-walled pipe bend blank using a pivotable pipe bend core.
Bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen Rohrbogen bestand keine Möglichkeit, diese nahtlos in einem Stück zu biegen. Alle dickwandigen gezogenen Rohrbogen haben aber den Nachteil, dass sie sich im Rohrbogenbereich im Kaliber verändern, was durch Stauchungen auf der Rohrbogeninnenseite und Streckungen auf der Rohrbogenaussenseite hervorgerufen wird. Eine genaue Masshaltung und exakte Formgebung ist daher nicht möglich. Aus diesem Grund werden bislang Rohrbogen, die beispielsweise für Dachrinnenabläufe Verwendung finden, in der Regel aus zwei Teilen zusammengesetzt und durch Schweiss- oder Falznaht miteinander verbunden. Demgegenüber weisen aus einem Stück bestehende Rohrbogen unansehnliche, weit abstehende Rippen auf, die durch Stauchung der Rohrbogeninnenseite entstehen. In the previously known methods for producing thin-walled pipe elbows, there was no possibility of seamlessly bending them in one piece. However, all thick-walled drawn elbows have the disadvantage that they change in caliber in the elbow area, which is caused by compression on the inside of the elbow and stretching on the outside of the elbow. It is therefore not possible to maintain exact dimensions and shapes. For this reason, pipe elbows, which are used, for example, for gutter drains, have generally been composed of two parts and connected to one another by welded or folded seams. In contrast, one-piece elbows have unsightly, protruding ribs that are caused by compression of the inside of the elbow.
Aus der US-A 3 340 713 ist ein Verfahren bekannt, bei so dem ein zylindrischer Rohr-Rohling durch Drücken bei gleichbleibender Wanddicke in einen dünnwandigen naht-und falzlosen Blech-Rohrbogen umgewandelt wird. Dabei wird der zylindrische Rohr-Rohling in Form einer aus einer Blechscheibe tiefgezogenen Kappe auf den Rohrbogenkern 55 aufgesetzt, und der Kappenboden wird stirnseitig am Bogenkern angeschraubt. Dabei ist jedoch der Innendurchmesser des zylindrischen Rohr-Rohlings grösser als der Aussen-durchmesser des Bogenkerns. Dabei erfolgt das Drücken bei gleichbleibender Wanddicke relativ langsam, wobei der 60 Rohr-Rohling zuerst lediglich an den Bogenkern angedrückt wird und der Rohrbogen dadurch entsteht, dass der Rohr-Rohling erst nach mehrmaligen Durchgängen auf die gesamte Länge des Bogenkerns gedrückt wird. A method is known from US Pat. No. 3,340,713, in which a cylindrical tube blank is converted into a thin-walled seamless and seam-free sheet metal tube bend by pressing with a constant wall thickness. The cylindrical tube blank in the form of a cap drawn from a sheet metal disc is placed on the tube bend core 55, and the cap base is screwed onto the end of the bend core. However, the inside diameter of the cylindrical tube blank is larger than the outside diameter of the arc core. The pressing takes place relatively slowly with the wall thickness remaining the same, whereby the 60 pipe blank is only pressed onto the bend core first and the pipe bend is created by pressing the pipe blank to the entire length of the bend core only after repeated passes.
Das bekannte Verfahren hat jedoch verschiedene Nach-65 teile. Durch die Ausbildung des Rohr-Rohlings in Form einer tiefgezogenen Kappe fallt ein prozentual sehr grosser Materialabfall an, da der Kappenboden nachträglich abgeschnitten und die Rohrstirnseite ausgeglichen werden muss. However, the known method has different after-65 parts. By forming the tube blank in the form of a deep-drawn cap, there is a very large percentage of material waste, since the cap base has to be cut off subsequently and the tube end face has to be compensated.
Zudem beansprucht das Verfahren einen grossen Zeitaufwand und lässt eine Hochleistungsfabrikation mit hoher Rotation des Bogenkerns nicht zu. Dies ist jedoch zur Erzielung eines konkurrenzfähigen Stückpreises unerlässlich. In addition, the process takes up a lot of time and does not allow high-performance fabrication with high rotation of the sheet core. However, this is essential to achieve a competitive unit price.
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem der Rohr-Rohling in einem Arbeitsgang zu einem Rohrbogen bzw. Rohrkrümmer auf ein Mehrfaches seiner Länge ausgedrückt werden kann. In contrast, the invention has for its object to provide a method and a machine for carrying out the method with which the tube blank can be expressed to a multiple of its length in one operation to form a tube bend or elbow.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Rohrbogen-Rohling die Form eines Segmentabschnittes mit der Krümmung des Rohrbogenkerns aufweist und auf den die Rohr-bogenform gebenden Rohrbogenkern aufgeschoben wird, dann mit diesem mit dem Radius des Rohrbogenkerns zwischen um den Rohrbogen-Rohling kreisenden und auf diesen einwirkenden Druckrollen eines rotierenden Druckrollenkopfes bogenförmig geschwenkt wird, wobei die umlaufenden Druckrollen mit Fliessdruck so auf den Rohrbogen-Rohling einwirken, dass dieser in einen auf ein Mehrfaches der Länge des Rohrbogen-Rohlings verlängerten dünnwandigen Blech-Rohrbogen mit glatter Oberfläche ausgewalzt wird. This object is achieved in that the pipe bend blank has the shape of a segment section with the curvature of the pipe bend core and is pushed onto the pipe bend core giving the pipe bend shape, then with this with the radius of the pipe bend core circling between and around the pipe bend blank this acting pressure roller of a rotating pressure roller head is pivoted in an arc shape, the rotating pressure rollers acting with flow pressure on the pipe bend blank in such a way that it is rolled into a thin-walled sheet metal pipe bend with a smooth surface that is extended to a length of the pipe bend.
Dabei ist es aus der US-A 3 340 713 im Prinzip - wenn auch in kinematischer Umkehr - bereits bekannt, den Rohr-Rohling zusammen mit dem Rohrbogenkern entsprechend dem jeweiligen Rohrbogenradius zwischen um den Rohr-Rohling kreisenden und auf diesen einwirkenden Druckrollen eines rotierenden Druckrollenkopfes bogenförmig ein-und durchzuschwenken. In principle it is already known from US Pat. No. 3,340,713, albeit in a kinematic reversal, that the tube blank together with the tube bend core corresponds to the respective tube bend radius between pressure rollers of a rotating pressure roller head which are rotating around the tube blank and are acting thereon swing in and out in an arc.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der Maschine zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, dass der auf dem Bogenkern passend aufgeschobene dickwandige und kurze Rohr-Rohling in einem Fliessdrückdurchgang zwischen den Druckrollen auf ein Mehrfaches seiner Länge ausgewalzt werden kann, so dass die Herstellungszeit des Rohrbogens sehr gering gehalten werden kann. Zudem ist es nicht erforderlich, den fertigen Rohrbogen nachträglich noch zu bearbeiten, etwa durch nachträgliches Abschneiden des Kappenbodens, wie es beim Stand der Technik der Fall ist, so dass der Materialabfall sehr gering gehalten werden kann. The main advantage of the method according to the invention or the machine for carrying out the method is that the thick-walled and short tube blank, which is pushed onto the arch core in a flow press passage between the pressure rollers, can be rolled out to a multiple of its length, so that the manufacturing time of the Pipe bend can be kept very low. In addition, it is not necessary to subsequently process the finished pipe bend, for example by subsequently cutting off the cap base, as is the case in the prior art, so that the material waste can be kept very low.
So wird beispielsweise ein auf dem Bogenkern aufgeschobener dickwandiger und kurzer Rohr-Rohling in einem Fliessdrückdurchgang zwischen den umlaufenden Druckrollen auf das Fünf- bis Sechsfache seiner ursprünglichen Länge ausgewalzt, wobei die Wanddicke von z.B. 3 auf 0,3 mm reduziert wird. Der dafür erforderliche Fliessdruck wird durch den mit hohen Drehzahlen angetriebenen Druckrollenkopf erreicht, die je nach gewünschten Rohrdurchmessern zwischen 1500 und 3000 U./min liegen. Dies ergibt eine Bearbeitungszeit von 12 bis 30 Sekunden für den fertigen Rohrbogen. For example, a thick-walled and short tube blank pushed onto the arch core is rolled out five to six times its original length in a flow pressing pass between the rotating pressure rollers, the wall thickness of e.g. 3 is reduced to 0.3 mm. The flow pressure required for this is achieved by the pressure roller head, which is driven at high speeds and, depending on the desired pipe diameter, is between 1500 and 3000 rpm. This results in a processing time of 12 to 30 seconds for the finished pipe bend.
Erst eine derartige Hochleistungsmaschine gewährleistet einen konkurrenzfähigen Stückpreis für einen ohne Naht und Falz hergestellten Rohrbogen mit absolut glatter Oberfläche. Dabei werden die bei dem bekannten Verfahren auftretenden Fliehkräfte auf den Verstell- bzw. Schwenkmechanismus dadurch vermieden, dass der Bogenkern mit dem darauf aufgesetzten Rohr-Rohling nicht rotiert. Allein das Zusammenwirken des ohne Eigenrotation schwenkbaren Bogenkerns mit den hochtourig umlaufenden Druckrollen des Druckrollenkopfes ermöglichen das rationelle Fliessdrücken auf den schwenkbaren Bogenkern, und zwar ohne jegliche Vibration. Only such a high-performance machine guarantees a competitive unit price for a pipe bend with an absolutely smooth surface that is produced without seam or fold. The centrifugal forces on the adjusting or swiveling mechanism which occur in the known method are avoided in that the arc core does not rotate with the tube blank placed thereon. The interaction of the swiveling arch core without self-rotation with the high-speed rotating pressure rollers of the pressure roller head enables the efficient flow pressing on the swiveling arch core without any vibration.
Der erfindungsgemässe dünnwandige Rohrbogen kann aus Eisen, Kupfer, Messing, Aluminium, Zink und dergleichen hergestellt werden. Die aus dem dickwandigen Rohr-Rohling hergestellten Blech-Rohrbogen weisen beispiels- The thin-walled pipe bend according to the invention can be produced from iron, copper, brass, aluminum, zinc and the like. The sheet metal pipe bends made from the thick-walled pipe blank have, for example,
634 238 634 238
weise eine Wandstärke von 0,2 bis 1,5 mm auf. Ausserdem ist es möglich, den dünnwandigen Rohrbogen mit zylindrischen Rohrfortsätzen herzustellen, wie es im Anspruch 2 beschrieben ist. have a wall thickness of 0.2 to 1.5 mm. In addition, it is possible to produce the thin-walled pipe bend with cylindrical pipe extensions, as described in claim 2.
Die erfindungsgemässe Maschine zur Herstellung von dünnwandigen naht- und falzlosen Blech-Rohrbogen nach dem Fliessdrückverfahren ist in Anspruch 3 gekennzeichnet. The machine according to the invention for the production of thin-walled seamless and seam-free sheet metal elbows by the flow pressing method is characterized in claim 3.
Verfahren und Vorrichtung werden anhand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen: The method and the device are described with reference to the drawings, for example. Show it:
Fig. 1 eine Längsansicht der erfindungsgemässen Maschine, 1 is a longitudinal view of the machine according to the invention,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Maschine, 2 is a plan view of the machine according to the invention,
Fig. 3 eine Draufsicht, ohne den Druckrollenkopf, auf die erfindungsgemässe Maschine, 3 is a plan view, without the pressure roller head, of the machine according to the invention,
Fig. 4 einen Druckrollenkopf mit Support im Längsschnitt, 4 a pressure roller head with support in longitudinal section,
Fig. 5 den Druckrollenkopf in Vorderansicht, 5 the pressure roller head in front view,
Fig. 6 und 7 einen Rohr-Rohling in Ansicht und Draufsicht und 6 and 7 a tube blank in view and plan view and
Fig. 8 eine Ansicht des nach dem erfindungsgemässen Fliessdrückverfahren hergestellten dünnwandigen, naht- und falzlosen, aus einem Stück geformten Blech-Rohrbogens. Fig. 8 is a view of the thin-walled, seamless and seam-free, manufactured from the flow pressing method according to the invention, formed from a piece sheet metal tube bend.
Auf einer Grundplatte 1 eines Maschinengestells 2 ruht ein Elektromotor 3 für den Antrieb eines Druckrollenkopfes 4. Letzterer ist mit einer Hohlwelle 5 mittels Lager 6, 7 im Maschinengestell 2 drehbar gelagert. In der Hohlwelle 5 ruht axial verschiebbar, aber nicht drehbar eine Schubstange 8, die hydraulisch, pneumatisch usw. bei 9 (Zylinder mit Kolben) betätigt wird. Am freien, im DruckroÜenkopf 4 vorstehenden Schubstangenende sitzt ein auswechselbarer zylindrischer Rohrkern 10, der durch einen im Durchmesser anders dimensionierter Rohrkern austauschbar ist. Die Schubstange 8 wird von Führungslagern 11 geführt. Auf dem Druckrollenkopf 4 ist ein hin- und herschiebbarer Zylinder 12 aufgeschoben der mechanisch 13 oder auf eine andere Art und Weise betätigbar ist. Dieser weist einen konischen Innenmantel 14 auf zur Steuerung von im Druckrollenkopf 4 radial zueinander verstellbaren drei Druckrollen 15 in Sternform. Letztere sind im Druckrollenkopf 4 mit Führungsachsen 16 z. B. federbelastet geführt, so dass die freien Enden der Achsen 16 am Innenmantel 14 anliegen. Zur Längsverschiebung des Zylinders 12 auf dem Druckrollenkopf 4 können Rollen 17 auf einen Flansch 18 des Zylinders 12 durch Verschiebung derselben einwirken. An electric motor 3 for driving a pressure roller head 4 rests on a base plate 1 of a machine frame 2. The latter is rotatably mounted in the machine frame 2 with a hollow shaft 5 by means of bearings 6, 7. In the hollow shaft 5 rests axially displaceable, but not rotatable, a push rod 8, which is actuated hydraulically, pneumatically, etc. at 9 (cylinder with piston). At the free push rod end protruding in the pressure tube head 4 there is an exchangeable cylindrical tube core 10 which can be replaced by a tube core of different dimensions. The push rod 8 is guided by guide bearings 11. On the pressure roller head 4 a cylinder 12 can be pushed back and forth, which can be actuated mechanically 13 or in another way. This has a conical inner jacket 14 for controlling three pressure rollers 15 in a star shape that are radially adjustable in relation to one another in the pressure roller head 4. The latter are in the pressure roller head 4 with guide axes 16 z. B. spring-loaded, so that the free ends of the axes 16 abut the inner jacket 14. For the longitudinal displacement of the cylinder 12 on the pressure roller head 4, rollers 17 can act on a flange 18 of the cylinder 12 by displacement thereof.
Unter dem Druckrollenkopf 4 ist auf der Grundplatte 1 ein Kreuzschlitten 19 auf Stangen 20 des Maschinengestells 2 hin- und herschiebbar geführt, während der obere Kreuzschlittenteil 21 quer verstellbar ist. Auf dem letzteren sitzt an einer Vertikalachse 22 ein Support 23 zur Aufnahme eines auswechselbaren Rohrbogenkerns 24. Auf diesen wird, wie bereits eingangs erwähnt, der zu bearbeitende dicke Rohr-bogen-Rohling 25 aufgeschoben. Je nach dem gewünschten Radius des Rohrbogens und Durchmesser des Rohres ist der Schwenkradius R des Supports 23 verkürzbar oder verlängerbar, und zwar durch Auswechslung des entsprechenden Supports 23 mitsamt dem Rohrbogenkern 24 und gleichzeitiger Querverstellung des Kreuzschlittenoberteils 21, was durch Querschlitze 26 in diesem ermöglicht wird. Der Support 23 wird von einem Elektromotor 27 über ein Getriebe 28 zur Ausübung einer Schwenkbewegung im Radius R des Rohrbogenkerns 24 mit dem Rohr-Rohling in Richtung Druckrollenkopf 4 und dessen umlaufenden Druckrollen 15 angetrieben. Der Kreuzschlitten steht mit einer von einem Zylinder 29 aus gesteuerten Stange 30 in Bewegungsverbindung, wiederum hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder von Hand steuerbar. Under the pressure roller head 4, a cross slide 19 is guided to and fro on rods 20 of the machine frame 2 on the base plate 1, while the upper cross slide part 21 is transversely adjustable. On the latter, a support 23 is seated on a vertical axis 22 for receiving an exchangeable tube bend core 24. As already mentioned at the beginning, the thick tube bend blank 25 to be machined is pushed onto it. Depending on the desired radius of the pipe bend and the diameter of the pipe, the swiveling radius R of the support 23 can be shortened or lengthened, namely by exchanging the corresponding support 23 together with the pipe bend core 24 and at the same time transverse adjustment of the cross slide upper part 21, which is made possible by transverse slots 26 therein. The support 23 is driven by an electric motor 27 via a gear 28 to execute a pivoting movement in the radius R of the tube bend core 24 with the tube blank in the direction of the pressure roller head 4 and its rotating pressure rollers 15. The cross slide is in movement connection with a rod 30 controlled by a cylinder 29, again hydraulically, pneumatically, electrically or by hand.
3 3rd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
634 238 634 238
Um den dünnwandigen fertigen Rohrbogen 33 vom Rohrkern 24 abstreifen zu können, dient ein allseitig auf dem Kreuzschlitten 19 auf dessen Oberteil 21 schwenkbar angeordneter Auswurfhebel 31, der mit einem am freien Ende befindlichen Gabelstück 32 oder dergleichen den Bogenkern 24 stirnseitig am einen Rohrbogenende des ausgewalzten Blech-Rohrbogens 33 bei 36 umfasst. Durch Ausschwingen des Auswurfhebels 31 in Richtung Rohrbogen-radius ist der Rohrbogen 33 vom Rohrbogenkern 24 abziehbar, wenn der Schlitten 19,21 mit der Stange 30 zusammen mit dem Support 23 vom Druckrollenkopf 4 weggeschoben wird. In order to be able to strip the thin-walled, finished pipe bend 33 from the pipe core 24, an ejection lever 31, which is arranged on all sides on the cross slide 19 on its upper part 21, serves the swivel core 24 with a fork piece 32 or the like located at the free end on the end face of a pipe bend end of the rolled sheet - Pipe elbow 33 at 36. By swinging out the ejection lever 31 in the direction of the pipe bend radius, the pipe bend 33 can be pulled off the pipe bend core 24 when the slide 19, 21 with the rod 30 together with the support 23 is pushed away from the pressure roller head 4.
Wenn der Rohrbogen 33 zylindrische Rohrbogenfortsät-ze 34 aufweisen soll, dann wird am Rohrbogenkern 24 stirnseitig der zylindrische Rohrkern 10 benötigt, der an der Schubstange 8 sitzt, welcher stirnseitig als Verlängerung an den Rohrbogenkern 24 mit der Schubstange 8 vorgeschoben wird. Der zu erzielende zylindrische Rohrbogenfortsatz 34 kann je nach Wunsch gegenüber dem Rohrbogendurchmes-ser gleich, grösser oder kleiner sein. Dabei wird der zweite zylindrische Rohrbogenfortsatz 34 dadurch hergestellt, dass nach Fertigung des Rohrbogens 33 und des ersten zylindrischen Rohrbogenfortsatzes 34 der zylindrische Rohrkern 10 If the pipe bend 33 is to have cylindrical pipe bend extensions 34, then on the pipe bend core 24 the cylindrical pipe core 10 is required at the end, which sits on the push rod 8, which is pushed forward as an extension on the pipe bend core 24 with the push rod 8. The cylindrical pipe bend extension 34 to be achieved can be the same, larger or smaller than the pipe bend diameter as desired. In this case, the second cylindrical pipe bend extension 34 is produced in that after the pipe bend 33 and the first cylindrical pipe bend extension 34 have been produced, the cylindrical pipe core 10
zurückgeschoben, das Werkstück abgestreift und «verkehrt» wieder auf den Rohrbogenkern 34 aufgeschoben und der zylindrische Rohrkern 10 erneut angesetzt wird, worauf das Auswalzen des zweiten zylindrischen Rohrbogenfortsatzes 5 erfolgen kann. Es können somit die zylindrischen Rohr-bogenfortsätze 34 auch weit oder eng angeformt werden. Für die zylindrische Auswalzung im Fliessdrückverfahren tritt der Zylinder 29 mit Kolben in Aktion, um die Längsverschiebung des Kreuzschlittens 19 zu bewirken, wobei der Zy-lo linder 9 mit Kolben mitwirken kann oder lediglich mitverschoben wird. pushed back, the workpiece stripped and "upside down" pushed back onto the tube bend core 34 and the cylindrical tube core 10 is reattached, after which the second cylindrical tube bend extension 5 can be rolled out. The cylindrical tube arch extensions 34 can thus also be molded on widely or closely. For the cylindrical rolling in the flow pressing method, the cylinder 29 with the piston comes into action in order to bring about the longitudinal displacement of the cross slide 19, the cylinder 9 being able to cooperate with the piston or being merely displaced.
Statt die Auswechslung des Supports 23 bei Verwendung eines Rohrbogenkerns mit anderem Radius ist es auch denkbar, den Auslegearm 25 des Supports 23 verkürzbar oder i5 verlängerbar zu konstruieren. Instead of replacing the support 23 when using a pipe bend core with a different radius, it is also conceivable to design the extension arm 25 of the support 23 to be shortenable or i5 extendable.
Der nach dem Verfahren mit der Maschine aus einem Stück naht- und falzlos hergestellte Blech-Rohrbogen 33 (Fig. 8) weist eine absolut glatte Oberfläche auf. Er ist kali-berhaltig und formgerecht. Er kann als Verlängerung des 20 Rohrbogens zylindrische Rohrbogenfortsätze 34 aufweisen, die gleich dem Rohrbogendurchmesser oder verengt oder ausgeweitet sein können. Die Wandstärke misst ca. 0,2 bis 1,5 mm je nach Verwendungszweck des Blech-Rohrbogens. The sheet metal pipe bend 33 (FIG. 8) which is produced seamlessly and without seams by the machine using the machine has an absolutely smooth surface. It is preserved in potash and conforms to shape. As an extension of the pipe bend, it can have cylindrical pipe bend extensions 34, which can be the same as the pipe bend diameter or can be narrowed or expanded. The wall thickness measures approx. 0.2 to 1.5 mm depending on the intended use of the sheet metal pipe bend.
s s
4 Blatt Zeichnungen 4 sheets of drawings
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