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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen polygonaler
Hohlprofile mit einem Grundgestell und einer aufrechten Montagewand,
die einen drehbaren Wickelkern polygonalen Querschnitts mit einem
Antrieb aufweist, auf den ein vorgerillter über Einlaufrollen zugeführter Folienstreifen
aufwickelbar ist, wobei der Folienstreifen an beiden Rändern Falzvorformen
aufweist, von denen benachbarte beim Aufwickeln ineinandegelegt
und zu einer Falz geschlossen werden, wobei in der Montagewand konzentrisch
zur Drehachse des Wickelkerns gelagerte Wellen mit Schwingen angeordnet
sind, die auf den Wickelkern gerichtete Rollwerkzeuge aufweisen.
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Die
Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung polygonaler
Hohlprofile aus vorgerilltem dünnem
Folienstreifen, der schraubenförmig
unter Unterlappung der Ränder
zur Ausbildung eines Falzes auf einen polygonalen Wickelkern aufgewickelt
wird und unter der Einwirkung von Rollwerkzeugen, die in etwa radialer
Richtung zum Wickelkern an drehbar gelagerten Schwingen beweglich
geführt
sind, den Folienstreifen an die Mantelfläche des Wickelkerns anformen,
wobei der Folienstreifen an beiden Rändern eine Falzvorform aufweist,
die beim Aufwickeln ineinander gelegt und zu einem Falz geschlossen
wird sowie ein polygonales Hohlprofil hergestellt aus vorgerilltem
dünnem
Folienstreifen, der schraubenförmig
unter Überlappung
der Ränder
zur Ausbildung eines Falzes auf einen polygonalen Wickelkern aufgewickelt
wurde.
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Aus
der
DE 19610425 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtigung zum Herstellen von Hohlprofilen
bekannt. Dort wird vorgeschlagen, eine Herstellvorrichtung für Rohre
dergestalt weiterzubilden, daß in
der Montagewand konzentrisch zur Drehachse des Wickelkerns mit Schwingen
versehene Wellen gelagert sind, deren freie Enden die auf den Wickelkern
gerichteten Rollwerkzeuge aufweisen, wobei die Schwingen bogenförmig der
Drehrichtung des Wickelkerns vorauseilend ausgeformt sind. Mit dieser
Vorrichtung sind nur axial liegende Falze zur Verbindung des Materialbandes
herstellbar.
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Die
DE 3404139 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlprofilen aus
vorgerilltem dünnem
Materialband. Die Vorrichtung umfaßt an der Grundplatte gelagerte
Andruckeinrichtungen, die mittels eines Pneumatikzylinders in radialer
Richtung bezüglich
des zu formenden Rohres beweglich sind. Nachteilig an dieser Ausgestaltung
der Vorrichtung ist, daß insbesondere
bei Hohlprofilen mit scharfen Kanten, beispielsweise bei rechteckigen
Hohlprofilen, große
Kräfte
auf die Verformungswerkzeuge ausgeübt werden, so daß diese
beschädigt
werden können.
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Aus
der
DE 2829283 A1 ist
ein Verfahren zur Herstellung von schraubenförmig gewickelten Rohren, die
entlang der gesamten Längskanten
der Streifen gefalzt sind, bekannt. Die Falz ist radial angeordnet,
so daß das
Rohr ununterbrochen gerillt ist. Dadurch lassen sich derartige Rohre
enger zusammendrücken
und in kleineren Radien biegen als dies bei axial angeordneten Falzen
möglich
ist. Das Verfahren wird angewandt zur Herstellung von im Querschnitt
runden Hohlprofilen.
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Mit
den Vorrichtungen und Verfahren nach Stand der Technik ist es bisher
nicht möglich,
Hohlprofile mit polygonalem Querschnitt, beispielsweise einem rechteckigen
oder quadratischen Querschnitt, herzustellen, bei denen die Verbindungsfalz
radial angeordnet ist. Bei polygonalen Rohren ist im Bereich der
Kanten eine starke Verformung des Profilmaterials notwendig, die
mit den Vorrichtungen und Verfahren nach Stand der Technik nicht
erzielt werden können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung
sowie ein Verfahren zur Herstellung polygonaler Profile aus vorgerilltem
dünnen
Materialband, das schraubenförmig
unter Überlappung der
Ränder
zur Ausbildung eines Falzes auf einen polygonalen Wickelkern aufgewickelt
wurde, anzugeben, bei dem die Falz etwa radial bezüglich der
Mittelachse des Hohlprofils angeordnet ist.
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Dieses
Problem wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 sowie
durch ein Verfahren nach Patentanspruch 12 sowie ein Hohlprofil
nach Patentanspruch 13 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, daß mindestens
eine erste und eine zweite Formrolle vorgesehen sind, die in axialer
Richtung des herzustellenden Hohlprofils außerhalb des Wickelkerns angeordnet
sind. Mindestens eine Formrolle ermöglicht eine ausreichende Verformung
des zu falzenden Materials auch im Bereich der Kanten des polygonalen
Profils.
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Es
sind eine erste und eine zweite Formrolle vorgesehen, wobei die
erste Formrolle auf der Außenseite
des Rohres angeordnet ist und die zweite Formrolle auf der Innenseite
des Rohres angeordnet ist. Das Zusammenwirken der beiden Formrollen
ermöglicht
eine genauere Ausbildung der Falz und eine stärkere Verformung des zu falzenden
Materials.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß sich
die Mantelflächen
der ersten und zweiten Formrolle in etwa gegenüberstehen. Die Formrollen können auf
diese Weise gleichzeitig an der Verformung des Materials zur Ausbildung
der Falz beteiligt sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist weiterhin vorgesehen, daß die
erste und die zweite Formrolle jeweils aus einzelnen Scheiben bestehen
und die Scheiben axial bezüglich
der Drehachse der Formrolle voneinander beabstandet sind. Die Formrollen
eignen sich so zur großflächigen Führung des
Profils im Bereich der herzustellenden Falz ohne das Rillenprofil
zu beschädigen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist weiterhin vorgesehen, daß die
erste und die zweite Formrolle so miteinander in Eingriff stehen,
daß sich
einige Scheiben beider Formrollen in axialer Richtung teilweise überdecken.
Diese Maßnahme
ermöglicht
eine größere Verformung
des Profilmaterials im Bereich der auszubildenden Falz.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, daß die
erste und/oder die zweite Formrolle an mindestens einer drehbar
gelagerten Schwinge angeordnet ist. Diese Ausgestaltung bewirkt,
daß der
radiale Abstand der Formrollen zur Mittelachse des Hohlprofils leicht
veränderbar
ist.
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Bevorzugt
ist die erste Formrolle an einer ersten Schwinge und die zweite
Formrolle an einer zweiten Schwinge angeordnet. Die Formrollen sind
so unabhängig
voneinander und relativ zueinander verstellbar.
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Die
erste Schwinge und die zweite Schwinge sind vorzugsweise kinematisch
miteinander gekoppelt. Die Schwingen und damit die Formrollen lassen
sich auf diese weise gemeinsam entsprechend der Kinematik der Kopplung
bewegen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß die
Formrollen axial entsprechend der Umfangslinie des Wickelkerns bewegt
werden können.
Die Ausbildung der Falz wird auf diese Weise unabhängig von
der Geometrie des Wickelkerns und damit der Geometrie des Hohlprofils
gewährleistet.
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Die
erste und die zweite Schwinge können
hydraulisch, pneumatisch oder über
eine Feder miteinander gekoppelt sein. Auf diese Weise können unterschiedlich
starre Verbindungen hergestellt werden.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, daß mindestens
eine Formrolle so mit dem Folienstreifen in Eingriff steht, daß beim Schließen oder
nach dem Schließen
der Falz diese in radialer Richtung des Rohres gelegen ist. Das Schließen der
Falz kann in mehreren Schritten unter Einwirkung unterschiedlicher
Rollen erfolgen, wobei in einem letzten Arbeitsschritt eine radiale
Ausrichtung der Falz erfolgt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung polygonaler Hohlprofile aus vorgerilltem dünnen Folienstreifen
steht vor, daß die
Falz so ausgebildet wird, daß sich
diese im wesentlichen radial bezüglich
der Mittelachse des Rohres erstreckt. Bei dem Hohlprofil ist entsprechend
vorgesehen, dass die Falz in etwa radial bezüglich der Mittelachse des Hohlprofiles
angeordnet ist. Ein derartiges Hohlprofil kann etwa um den Faktor zwei
bis drei gedehnt und gestaucht werden. Durch die hohe Dehn- und
Stauchbarkeit kann das Hohlprofil in engeren Radien gebogen werden
als dies mit polygonalen Hohlprofilen nach Stand der Technik möglich ist.
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Im
folgenden wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
Dabei zeigen
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1 Eine
Frontansicht der Vorrichtung;
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2 einen
Teilschnitt gemäß II-II
in 1;
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3 eine
Teilansicht der Formrollen.
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1 gibt
eine Übersicht über eine
Wickelvorrichtung 1 mit zugeordneter Roll-Vorformung 5.
Der nicht dargestellte Folienstreifen wird von einer ebenfalls nicht
dargestellten Vorratshaspel abgezogen, läuft über den Einlauf 4 in
den Roll-Vorformer 5 ein und wird dort mittels der Rollen 5.1 vorgerillt
und mit den seitlichen Vorfalzen versehen. Der Vorfalz der einen
Streifenseite ist so ausgebildelt, daß er beim Wickeln in den Vorfalz
der anderen Streifenseite eingelegt und zu einem geschlossenen Falz
zusammengedrückt
werden kann. Die Rollen 5.1 des Roll-Vorformers 5 werden
von einem eigenen Antrieb 6 angetrieben. Die Rollen 5.1 bilden
dabei eine von einem Rollformgestell 3 getragene Rollformstraße, aus
der der so vorgerillte Folienstreifen der eigentlichen Wickelvorrichtung 1 zugeführt wird.
Der so vorbereitete Folienstreifen läuft über die Einlaufrollen 29 zum Wickelkern 7,
auf den er spiralförmig
so aufgewickelt wird, daß die
Steigung gerade der Streifenbreite ohne Vorfalz entspricht. Um diese
Steigung zu erreichen, ist der Roll-Vorformer 5 mit seiner
von den Rollen 5.1 gebildeten Rollformstraße in einem
dieser Steigung entsprechenden Winkel zur Richtung der Achse des
Wickelkerns angestellt. Dazu ist das Gestell mit Rollen 3.1 versehen
und über
eine abstandshaltende Schwinge 3.2 an das Grundgestellt 2 der
Wickelvorrichtung angeschlossen.
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Um
den vorgerillten Folienstreifen an die Oberfläche des Wickelkerns 7 anzulegen
und so dessen polygone Form nachzubilden sind Rollwerkzeuge 30 vorgesehen,
die an freien Enden von Schwingen 20 angeordnet sind. Die
Schwingen 20 sind mit einer Schwenkwelle 23 wie
in 2 dargestellt in der Montagewand 10 des
Grundgestells 2 der Vorrichtung 1 mittels Lagern 15 gelagert,
wobei Mittel vorgesehen sind, die die Schwingen 20 mit
den Rollwerkzeugen 30 an ihren freien Enden in Richtung
des Wickelkerns 7 drücken.
Durch diese Mittel wird die Kraft aufgebracht, mit der der vorgerillte
Folienstreifen 60 an die Oberfläche des Wickelkerns 7 angedrückt wird.
Vorteilhaft ist eine zweite Lagerung vorgesehen, dazu ist ein hier
ringförmig
dargestellter Schwingenträger 11 vorgesehen,
der mit der Montagewand 10 fest verbunden ist, wobei zwischen
beiden ein Zwischenraum entsteht, der die Schwinge 20 aufnimmt
und wobei die Ringform einen störungsfreien Abgang
des gewickelten Rohres erlaubt. Der Schwingenträger 11 ist im Bereich
der Einlaufrollen 29 von einer Zulauf-Öffnung 14 unterbrochen,
um die Zuführung
des vorgerillten Folienstreifens 60 zu ermöglichen.
Die Schwenkwellen 23 der Schwingen 20 sind im
Bereich des Schwingenträgers 11 in
Lagern 16 aufgenommen, so daß Kippmomente unterdrückt werden.
In der dargestellten Ausführungsform
sind sechs Schwingen 20 vorgesehen, die konzentrisch zur
Achse des Wickelkerns 7 angeordnet sind. Der hier dargestellte
Wickelkern 7 hat die Form eine Rechtecks. Ebenso sind aber
nahezu beliebige andere Formen, beispielsweise fünf- oder sechseckige oder quadratische
Formen möglich.
Um ein gleichmäßiges Andrücken zu
erreichen sind die Schwingen 20 ausschwenk- bzw. zurückdrückbar.
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2 zeigt
eine seitliche Ansicht der Wickelvorrichtung entsprechend dem Schnitt
II-II in 1 mit dem Grundgestell 2,
auf dem die Montagewand 10 gestellfest angeordnet ist.
Durch die Montagewand 10 ist die Antriebswelle 7.1 für den Wickelkern 7 geführt und
in ihr mit dem Lager 9 so gelagert, daß die einseitig wirkenden Kräfte abgefangen
werden können.
Für den
Antrieb des Wickelkerns 7 ist ein Antriebsmotor 8 vorgesehen,
der über
ein Riemenvorgelege 8.1 auf die Antriebswelle 7.1 des
Wickelkerns 7 wirkt. Der Schwingenträger 11 liegt vor dieser
Montagewand 10, so daß zwischen
ihnen Raum bleibt um die Schwingen 20 anzuordnen. Die Schwingen 20 sind
mittels der in der Montagewand 10 vorgesehenen montagewandseitigen
Lager n15 und mittels der im Schwingenträger 11 angeordneten
schwingenträgerseitigen
Lagern 16 schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkwelle 23 durch
die Montagewand 10 geführt
ist. Jede der Schwingen 20 wird von einem einseitig offenen
Kastenprofil bestehend aus einem Basissteg 21 und 2 Seitenflanschen 22 gebildet. Durch
diese Ausbildung wird bei hinreichender Steifigkeit die für das Fahren
höherer
Wickelgeschwindigkeiten notwendige kleine Masse erreicht, so daß eine Verzögerung des
Folgens wegen zu großer
Massenträgheit
unbeachtet bleiben kann. Bei den Schwingen 20 sind die
Basisstege 21 verlängert
und zu Augen 21.1 geformt, die die Schwenkwellen 23 aufnehmen,
die mit den Schwingen 20 fest verbunden sind. Das Wellenende
ist durch die Montagewand 10 geführt und über einen Schwenkhebel 25 mit
dem Kopf 28 der Kolbenstange eines pneumatischen oder hydraulischen
Zylinders 26 verbunden, dessen anderes Ende als Zylinderfuß 27 gegen die
Montagewand 10 und damit gegen das Grundgestell 2 abgestützt ist,
so da der Kraftkreis geschlossen ist. Aufgrund der Steigung des
Wickels ist es notwendig, jede der Schwingen 20 um den
anteiligen Steigungsbetrag versetzt auf der Schwenkwelle 23 festzulegen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
mit sechs Schwingen 20 beträgt der Versatz von Schwinge
zu Schwinge 1/6 der Steigung. Da die Einlaufrollen 29 entsprechend 1 einen
nicht zu vernachlässigenden
Abstand von dem ihnen zugeordneten Rollwerkzeug 30' der zugeordneten
Schwinge 20' aufweisen
ist diese entsprechend verbreitert. Die freien Enden der Schwinge 20 tragen die
Rollwerkzeuge 30, die den vorgerillten Folienstreifen an
die Oberlfäche
des Wickelkerns 7 andrücken.
Bei jeden der Rollwerkzeuge 30 ist die eigentliche Andruckrolle 33 in
einer ersten Gabel 31 gehalten, die um eine rechtwinklig
zur Drehachse des Wickelkerns 7 liegende Achse verschwenkbar
an das freie Ende der zugeordneten Schwinge 20 angelenkt
ist. Dies erlaubt ein Anpassen der Anstellung der Andruckrolle 33 an
die von Abmessung zu Abmessung der polygonalen Wickelkernformen
unterschiedlichen Steigungen. Für
dieses Verschwenken ist ein als Schneckenantrieb 34 ausgebildetes
Schwenkgetriebe vorgesehen, das auch eine Justage der Rollenanstellung
während
des Wickelns zuläst.
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Während des
Wickelvorganges werden die Vorfalze der Streifenseiten ineinander
gelegt und beim Durchgang durch die verschiedenen Rollwerkzeuge 30 in
einem ersten Schritt zusammengedrückt. Die eigentliche Ausbildung
der Falz erfolgt außerhalb
des Wickelkernes 7 mittels einer ersten Formrolle 41 und
einer zweiten Formrolle 42. Die erste Formrolle 41 ist
an der Außenseite
des Hohlprofiles angeordnet, entsprechend ist die zweite Formrolle 42 an
der Innenseite des Hohlprofiles angeordnet. Die erste Formrolle 41 ist
wie aus 2 ersichtlich im wesentlichen
starr mit einem der Rollwerkzeuge 30 mittels einer zweiten
Gabel 43 verbunden. Die von der ersten Formrolle 41 ausführbare Schwenkbewegung
entspricht daher in etwa der von den Rollwerkzeugen 30 ausführbaren
Schwenkbewegung. Die zweite Formrolle 42 ist auf einer
Achse 44 drehbar gelagert Die Achse 44 bildet
eine bewegliche Schwinge ähnlich
der Schwinge 20. Die Achse 44 ist durch den Wickelkern 7 und
das seinerseits rohrartig ausgestaltete Lager 9 hindurchgeführt und
in einer Aufnahme 45 beweglich befestigt. Über eine
Koppelstange 46 sind die Aufnahme 45 und damit
die zweite Formrolle 42 mit der zweiten Gabel 43 und
damit der ersten Formrolle 41 gekoppelt, so daß die erste
Formrolle 41 und zweite Formrolle 42 praktisch
identisch bewegt werden können.
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3 verdeutlicht
das Zusammenwirken der ersten Formrolle 41 mit der zweiten
Formrolle 42. Auf den Wickelkern 7 wird der Folienstreifen 60 aufgerollt.
In 3 dargestellt ist ein Längsschnitt des Folienstreifens 60,
so daß dessen
Profil erkennbar ist. Die Andruckrolle 33 ist gemeinsam
mit der ersten Formrolle 41 in einer Halterung 51 angeordnet.
Die Halterung 51 umfaßt
die erste Gabel 31 zur Aufnahme der Andruckrolle 33 sowie
die zweite Gabel 43 zur Aufnahme der Formrolle 41.
Die beiden Rollen sind daher starr bezüglich ihrer axialen und radialen
Bewegung miteinander gekoppelt. In der Halterung 51 ist
des weiteren eine Führungsrolle 52 angeordnet.
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Zur
Herstellung der endgültigen
Falzausbildung wird in einem ersten Arbeitsschritt durch Zusammenwirken
der Andruckrolle 33 mit dem Wickelkern 7 die seitlichen
Vorfalze des Folienstreifens 60 aufeinander gedrückt, so
daß die
im Querschnitt in 3 erkennbare axiale Falz A ausgebildet
wird. Im Zusammenwirken der ersten Formrolle 41 mit der
zweiten Formrolle 42 wird die axiale Falz A zusammen mit
einer weiteren Materiallage zu einer radialen Falz B verformt. Die
Führungsrolle 52 sichert
die Falzausbildung und dient dabei dem Abtransport des fertig geformten
Profils.
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