DE10031916A1 - Vorrichtung zum Formen eines plastisch verformbaren Bandmaterials - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zum Formen eines plastisch verformbaren Bandmaterials um dessen Längsachse zu einem Rohr ist mit mindestens einem ersten Paar (12) von Formrollen (16, 18) versehen, die um parallel zur Ober- und Unterseite (24, 26) des Bandmaterials (20) verlaufende erste Drehachsen (28) drehbar sind und das Bandmaterial (20) im Bereich seiner Längsränder (22) zur Ober- oder Unterseite (24, 26) hin verformen. Ferner weist die Vorrichtung mindestens zwei zweite Paare (14) von Formrollen (30, 32) auf, die jeweils beidseitig der Längsränder (22) des Bandmaterials (20) angeordnet und um rechtwinklig zur Ober- und Unterseite (24, 26) des Bandmaterials (20) sowie rechtwinklig zu den ersten Drehachsen (28) verlaufende zweite Drehachsen (34) drehbar sind. Die zweiten Drehachsen (34) sind entlang mindestens zweier beidseitig der Längsränder (22) des Bandmaterials (20) angeordneter Trägerelemente (36) angeordnet. Die Trägerelemente (36) sind bezüglich ihrer Schrägstellung zur Längsachse (28) des Bandmaterials (20) und/oder bezüglich ihres Abstandes von den Längsrändern (22) des Bandmaterials (20) verstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen eines plastisch verformbaren Bandmaterials, bei dem es sich insbesondere um ein Metallband und vorzugsweise um ein Aluminiumband handelt, um dessen Längsachse zu einem Rohr und vorzugsweise zu einem längsgeschlitzten Rohr.

Für eine Vielzahl von Rohranwendungen werden die Rohre aus einem plastisch verformbaren Bandmaterial geformt, indem dieses Bandmaterial um dessen Langsachse zu einem Rohr geformt wird. Bei dem Material handelt es sich insbesondere um Metall. Die Längsränder des Metallbandes sind dabei überlappend oder aneinander anstoßend angeordnet. An den Längsrändern wird das Metallband entweder verklebt oder verschweißt. Darüber hinaus können die Längsränder Abwinklungen aufweisen, die dann vor dem Verschweißen des geformten Rohres radial von diesem abstehen. Diese abgewinkelten Ränder definieren das Schweißmaterialvolumen und werden "heruntergeschweißt", so dass nach der Längsnahtverschweißung das Rohr im Bereich der zuvor abgewinkelten Längsränder lediglich noch eine geringfügige Erhöhung (Schweißnaht) aufweisen.

Längsnahtgeschweißte Rohre werden beispielsweise bei der Herstellung von Kunststoff-Metall-Verbundrohren benötigt, bei denen dem Metallrohr die Funktion einer Diffusionssperre zukommt. Das Metallband wird um ein Kunststoffrohr herum geformt, wobei es an dem Kunststoffrohr eng anliegend angeordnet ist. Die Formung des Rohres erfolgt durch mehrere erste und zweite Formrollenpaare, wobei die ersten Formrollenpaare um parallel zur Ober- und Unterseite des Metallbandes verlaufende erste Drehachsen drehbar sind und die zweiten Formrollenpaare um rechtwinklig zur Ober- und Unterseite des Metallbandes und rechtwinklig zu den ersten Drehachsen verlaufende zweite Drehachsen drehbar sind. Die Formrollen der zweiten Paare sind beidseitig der Längsränder des Bandmaterials angeordnet. Insbesondere sind also die zweiten Formrollen um vertikale Achsen drehbar, während die ersten Formrollen um horizontale Achsen drehbar sind. Dabei wird dann das zu formende Metallband mit seinen Ober- und Unterseiten parallel zur Horizontalen angeordnet den ersten und zweiten Formrollen zugeführt.

Bei den bekannten Vorrichtung zum Formen und Schweißen von Rohren dienen die am Ende des Transportweges des Metallbandes durch die Formvorrichtung angeordneten Formrollen zum Halten des geformten Schlitzrohres in der gewünschten Schweißposition. Bei diesen letzten Formrollen handelt es sich um erste Formrollen, die als rotierende Messerrollen ausgebildet sind und in den Schlitz hineinragen. Bei dünnwandigem Metallband kommt es dabei immer wieder zu Beschädigungen der Längskanten, was wiederum zu Schweißfehlern führen kann. Das Arbeitsprinzip der bekannten Profilier- und Rohrformsysteme ist ohne Reibung nicht möglich. Da diese Tatsache durch die Form der rotierenden Werkzeuge (Formrollen) gegeben ist, deren Umfangsgeschwindigkeiten darüber hinaus sehr unterschiedlich sein können, wird durch diesen Umstand die Laufruhe des Rohres beeinflusst, was sich nachteilig auf die weiteren Arbeitsgänge, insbesondere beim Längsnahtschweißen auswirkt.

Darüber hinaus ist die Ausrichtung der ersten und zweiten Formrollen bei den bekannten Systemen recht aufwändig, da jedes Rollenpaar für sich relativ zur Transportrichtung und Längsachse des Metallbandes ausgerichtet werden muss. Eine nicht "fluchtgerechte" Ausrichtung der einzelnen Rollenpaare führt zu weiterer Laufunruhe des geformten Rohres. Außerdem nimmt die Umrüstung eine nicht unbeträchtliche Zeitdauer in Anspruch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Formen eines plastisch verformbaren Bandmaterials um dessen Längsachse zu einem Rohr zu schaffen, die platzsparend ausgebildet und einfach zu bedienen und umzurüsten ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zum Formen eines plastisch verformbaren Bandmaterials um dessen Längsachse zu einem Rohr vorgeschlagen, die versehen ist mit

• - mindestens einem ersten Paar von Formrollen, die um parallel zur Ober- und Unterseite des Bandmaterials verlaufende erste Drehachsen drehbar sind und das Bandmaterial im Bereich seiner Längsränder zur Ober- oder Unterseite hin verformen, und
• - mindestens zwei zweiten Paaren von Formrollen, die jeweils beidseitig der Längsränder des Bandmaterials angeordnet und um rechtwinklig zur Ober- und Unterseite des Bandmaterials sowie rechtwinklig zu den ersten Drehachsen verlaufende zweite Drehachsen drehbar sind.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

• - dass die zweiten Drehachsen entlang mindestens zweier beidseitig der Längsränder des Bandmaterials angeordneter Trägerelemente angeordnet sind und
• - dass die Trägerelemente bezüglich ihrer Schrägstellung zur Längsachse des Bandmaterials und/oder bezüglich ihres Abstandes von den Längsrändern des Bandmaterials verstellbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgen auf mindestens ein erstes Paar Formrollen zum Vorformen der Längsränder des Bandmaterials mindestens zwei zweite Formrollenpaare, die seitlich des Bandmaterials angeordnet sind und dieses in Richtung auf ein Rohr hin verformen. Die Formrollen dieser beiden zweiten Paare sind jeweils an Trägerelementen angeordnet, die beidseitig der Längsränder des Bandmaterials angeordnet sind. Es können mehrere Paare derartiger Trägerelemente mit jeweils mehreren zweiten Formrollenpaaren vorgesehen sein. Alternativ können auch sämtliche zum Formen des Metallbandes zum Rohr erforderliche zweiten Formrollen an lediglich zwei Trägerelementen angeordnet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind also jeweils mehrere seitlich des Metallbandes und um vertikale Achsen drehbare zweite Formrollen an gemeinsamen Trägerelementen angeordnet. Diese Trägerelemente sind erfindungsgemäß bezüglich ihrer Schrägstellung zur Längsachse des Bandmaterials und/oder bezüglich ihres Abstandes von den Längsrändern des Bandmaterials einstellbar. Durch die Verstellung eines Trägerelements werden also sogleich mehrere zweite Formrollen in ihren Positionen relativ zum zu formenden Bandmaterial verändert. Damit brauchen nun nicht mehr sämtliche zweite Formrollenpaare einzeln eingestellt zu werden. Der Vorzug des erfindungsgemäßen Systems wird insbesondere dann deutlich, wenn man davon ausgeht, dass sämtliche auf die Vorverformung der Längsränder des Bandmaterials folgenden zweiten Formrollen an jeweils zwei Trägerelementen gelagert sind.

Am in Transportrichtung hinteren Ende der erfindungsgemäßen Formvorrichtung liegt, also das fertig geformte Rohr mit entweder einander überlappenden oder aneinander stoßenden Längsränder vor. Im zuletzt genannten Fall können die Längsränder auch abgewinkelt sein, so dass sie nunmehr radial vom Rohr abstehen. Direkt hinter der Formvorrichtung kann nun die Schweißvorrichtung angeordnet werden, ohne dass es noch so genannter Schweißrollen bedarf, die das Rohr während des Schweißvorganges stützen und bezüglich seiner Form aufrechterhalten. Als Schweißvorrichtung kommt insbesondere eine Lichtbogenschweißung unter Schutzgas sowie eine Laserschweißung zum Einsatz.

Vorteilhafterweise lassen sich die Trägerelemente auch in Richtung des Verlaufs der zweiten Drehachsen, also in vertikaler Richtung verstellen. Damit ist sowohl eine Höhen- als auch eine Seiten- sowie eine Schrägstellungsneigungseinstellung möglich.

Der Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, wie bereits oben angedeutet, in der vereinfachten Einstellung der Formrollen zu sehen. Dieser Vorzug wirkt sich bereits dann bei den Einstell- und Umrüstarbeiten der Formvorrichtung positiv aus, wenn pro Trägerelement zwei Formrollen angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind jedoch pro Trägerelement mindestens vier zweite Formrollen angeordnet. Gänzlich ausgeschöpft werden die Vorteile der Erfindung dann, wenn sämtliche zweite Formrollen an zwei Trägerelementen angeordnet sind.

Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Trägerelemente sich symmetrisch zu Transportrichtung bzw. Längsachse des Bandmaterials verstellen lassen, und zwar über jeweils ein Stellglied für jeweils eine Verstellrichtung der Trägerelemente. Es ist aber auch denkbar und teilweise auch gewünscht, wenn die Trägerelemente unabhängig voneinander sich einstellen lassen.

Je nach Breite des zu formenden Bandmaterials ist es zweckmäßig, wenn dieses während seines Transports zwischen den zweiten Formrollenpaaren unterstützt wird, so dass es nicht "nach unten" fallen kann. Diese Unterstützung erfolgt zweckmäßigerweise durch um horizontale Achse drehende Rollen oder durch Gleitstützteile, die zweckmäßigerweise fest an den Trägerelementen an deren einander zugewandten Innenseiten angeordnet sind und über die das Metallband während seines Transports gleitet.

Als Bandmaterial wird zweckmäßigerweise ein Metallband und insbesondere ein Aluminiumband verwendet, wobei der Einlaufwinkel des Schlitzrohres je nach Bandmaterial und Bandstärke vorzugsweise zwischen 1° und 6° liegt. Die Formrollen sind vorzugsweise in an sich bekannter Weise über Wälzlager gelagert. Durch die zuvor erwähnte Einstellung des Einlaufwinkels kann auch der Schweißpunkt festgelegt werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Formvorrichtung besteht darin, dass auf eine Schlitzrohr-Führung, wie sie im Stand der Technik durch die so genannten Messerrollen gegeben ist, und auf einen Schweißrollentisch, d. h. auf eine Schweißvorrichtung mit das zu schweißende Rohr stützenden Rollen, verzichtet werden kann. Ferner ermöglicht der Einsatz des erfindungsgemäßen Systems wesentlich kürzere Formstrecken, als dies bisher im Stand der Technik möglich ist. Dadurch können die Werkzeugkosten gesenkt und die Wechselzeiten stark reduziert werden, was bereits oben ausgeführt ist.

Nachfolgend wird die Erfindung kurz anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, die ganz schematisch eine perspektivische Ansicht einer Rohrformvorrichtung zeigt.

Die Formvorrichtung 10 weist zwei erste Formrollenpaare 12 sowie eine Vielzahl von zweiten Formrollenpaaren 14 (in diesem Ausführungsbeispiel zehn zweite Formrollenpaare) auf. Die beiden ersten Formrollen der ersten Paare 12 umfassen eine Oberrolle 16 und eine Unterrolle 18 und dienen der Vorverformung des Metallbandes 20, indem die Längsränder 22 des Metallbandes 20 zu einer gemeinsamen Seite (entweder Ober- oder Unterseite 24,26) umgebogen werden. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Formvorrichtung 10 rotieren die Ober- und Unterrollen 16,18 der ersten Formrollenpaare 12 um horizontale Achsen 28. Dabei können die Längsränder 22 zuvor in einer vorgeschalteten Formstation (nicht dargestellt) im wesentlichen rechtwinklig umgebogen worden sein, so dass hochstehende Kanten geringer Höhe entstehen.

Nach der zuvor beschriebenen Vorverformung des Metallbandes 20 gelangt dieses zwischen die ersten der zweiten Formrollenpaare 14. Jedes dieser Formrollenpaare umfasst zwei zweite Rollen 30,32, die seitlich des Metallbandes 20 angeordnet sind und die Längsränder 22 allmählich immer weiter unter Entstehung eines Rohres aufeinander zu verformen. Die zweiten Formrollen (nachfolgend auch Seitenformrollen genannt) rotieren um vertikale Drehachsen 34.

Sämtliche jeweils auf einer Seite des Metallbandes 20 angeordnete Seitenformrollen 30 sind an einem gemeinsamen Trägerelement 36 angeordnet. Damit befinden sich beidseitig des Metallbandes 20 zwei derartige Trägerelemente 36, die in diesem Ausführungsbeispiel nach Art von C- förmigen Profilstäben ausgebildet sind, die mit ihren offenen Seiten einander zugewandt sind. An den offenen Innenseiten befinden sich die zweiten Formrollen 30 (Seitenformrollen). Der Abstand zwischen den Seitenformrollen 30 jedes der zweiten Formrollenpaare 14 nimmt in Transportrichtung 38 des Metallbandes 20 ab. Die in Transportrichtung 38 letzten Seitenformrollen 30 halten das Metallband 20 zu einem längsgeschlitzten Rohr 40 zusammen, so dass nunmehr der Längsschlitz 42 verschweißt werden kann. Dies erfolgt mittels eines Schweißkopfes 44, der unmittelbar hinter dem in Transportrichtung 38 betrachtet letzten der zweiten Formrollenpaare 14 angeordnet ist. Damit entsteht ein Metallrohr 40 mit Längsnahtschweißung 46.

Die beiden Trägerelemente 36 lassen sich, wie durch die Doppelpfeilpaare 48, 50 in ihrer Schrägstellung relativ zur Transportrichtung 38 und damit auch zur Längsrichtung des Metallbandes und bezüglich ihres Abstandes zum Metallband 12 verstellen. Darüber hinaus ist auch eine Höhenverstellung möglich. Durch Einstellen lediglich zweier Elemente, nämlich der beiden Trägerelemente 36 werden sämtliche zweiten Formrollen 30 eingestellt und justiert, was den Einricht- und Umrüstzeitaufwand und insbesondere auch den Werkzeugmaterialseinsatz stark reduziert.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Formen eines plastisch verformbaren Bandmaterials um dessen Längsachse zu einem Rohr, mit
mindestens einem ersten Paar (12) von Formrollen (16, 18), die um parallel zur Ober- und Unterseite (24, 26) des Bandmaterials (20) verlaufende erste Drehachsen (28) drehbar sind und das Bandmaterial (20) im Bereich seiner Längsränder (22) zur Ober- oder Unterseite (24, 26) hin verformen, und
mindestens zwei zweiten Paaren (14) von Formrollen (30,32), die jeweils beidseitig der Längsränder (22) des Bandmaterials (20) angeordnet und um rechtwinklig zur Ober- und Unterseite (24, 26) des Bandmaterials (20) sowie rechtwinklig zu den ersten Drehachsen (28) verlaufende zweite Drehachsen (34) drehbar sind,
dadurch gekennzeichnet
dass die zweiten Drehachsen (34) entlang mindestens zweier beidseitig der Längsränder (22) des Bandmaterials (20) angeordneter Trägerelemente (36) angeordnet sind und
dass die Trägerelemente (36) bezüglich ihrer Schrägstellung zur Längsachse (28) des Bandmaterials (20) und/oder bezüglich ihres Abstandes von den Längsrändern (22) des Bandmaterials (20) verstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Trägerelementen (36) die Drehachsen (34) von mindestens vier zweiten Formrollenpaaren (14) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (36) auch in Richtung des Verlaufs der zweiten Drehachsen (34) verstellbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Trägerelementen (36) eine Stützanordnung zum Stützen des Bandmaterials (20) befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützanordnung an den Trägerelementen (36) oder nahe dieser angeordnete Gleitstützteile aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützanordnung Rollen aufweist, die um zur Ober- und/oder Unterseite (24, 26) des Bandmaterials (20) parallele Drehachsen drehbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (34) sämtlicher zur Formung des Bandmaterials (20) zum Rohr erforderlicher zweiter Formrollenpaare (14) an zwei Trägerelementen (36) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem vom ersten Formrollenpaar (12) am weitesten beabstandeten zweiten Formrollenpaar (14) ohne Zwischenschaltung weiterer Formwerkzeuge eine Schweißvorrichtung (44) zum Verschweißen der aneinanderstoßenden Längsränder (22) des zum Rohr geformten Bandmaterials (20) positionierbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsränder (22) des Bandmaterials (20) vor der Vorverformung durch die ersten Formrollen (16, 18) abgewinkelt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial (20) ein Metallband und insbesondere ein Aluminiumband ist.