DE102012101523A1

DE102012101523A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Rohrwendeln

Info

Publication number: DE102012101523A1
Application number: DE201210101523
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Tekton Bending & Co KG GmbH
Current assignee: Tekton Bending & Co KG GmbH
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-25
Also published as: DE102012101523B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Rohrwendeln mit einem Grundformkörper (12), einem Führungselement (14) und zumindest einer in dem Führungselement beweglichen Formbacke (16–19), wobei die oder jeder Formbacke (16–19) beim Herstellen der Rohrwendel innerhalb des Führungselements (14) in eine erste, äußere Position bewegbar ist und zum Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper (10) die oder jede in die erste Position gebrachte Formbacke (16–19) in eine zweite, innere und vom Außenumfang des Grundformkörpers (12) zurückgesetzte Position bewegbar ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen von Rohrwendeln, bei dem als Formkörper (10) eine solche Vorrichtung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Rohrwendeln. Bei der Vorrichtung handelt es sich dabei um einen Formkörper zum Herstellen von Rohrwendeln nach Art eines Wickelkerns.
Eine Fertigung von Rohrwendeln, insbesondere solcher für Wärmetauscher oder dergleichen, erfolgt üblicherweise mit einer sogenannten Drei-Rollen-Biegemaschine. Mit einer solchen Biegemaschine lassen sich im Wesentlichen ein Biegeradius und eine Steigung der Rohrwendel vorgeben. Allerdings ergeben sich, bedingt durch die Materialeigenschaften des jeweils verwendeten Rohrs oder aufgrund anderer Einflüsse, sowohl hinsichtlich des Biegeradius wie auch hinsichtlich der Steigung der Rohrwendel Toleranzen, die mitunter zu einer Unbrauchbarkeit der gefertigten Wendel führen, speziell wenn eine solche Wendel zum Beispiel zum Einbau in einen Boiler oder dergleichen vorgesehen ist und dort als Komponente eines Wärmetauschers fungiert. Solche Toleranzen und dadurch bedingte Ungenauigkeiten sind für eine automatisierte Fertigung von Geräten und Einrichtungen, bei denen die jeweilige Rohrwendel nur ein Element von vielen Elementen ist und bei dem es um eine hohe Maßhaltigkeit der verbauten Elemente, insbesondere eine Automatisierbarkeit des Fertigungsprozesses geht, nicht hinnehmbar. Deshalb besteht ein Bedürfnis, Rohrwendel mit deutlich geringeren Toleranzabweichungen herstellen zu können, als dies bisher mit Rollenbiegemaschinen möglich ist.
Eine besondere Problematik beim Herstellen von Rohrwendeln ergibt sich zudem, wenn diese innerhalb der Wendel unterschiedliche Steigungen erfordern. Dann ist nämlich ein Aufwickeln auf einen Formkörper nach Art eines Wickelkerns nicht möglich oder zumindest nicht praktikabel, denn ein Abnehmen der Rohrwendel vom Wickelkern erfordert eine Rotation des Wickelkerns innerhalb der Rohrwendel. Bei abschnittsweise unterschiedlichen Steigungen der Rohrwendel ist eine solche Drehung nicht möglich, so dass Rohrwendeln mit abschnittsweise unterschiedlichen Steigungen normalerweise nicht unter Verwendung eines Wickelkerns oder allenfalls teilweise unter Verwendung eines Wickelkerns hergestellt werden können, Letzteres, wenn nur ein Abschnitt der Rohrwendel mit gleicher Steigung auf den Wickelkörper aufgebracht wird.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht entsprechend darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Rohrwendeln anzugeben, das eine hohe Maßhaltigkeit erlaubt und insbesondere auch eine Fertigung von Rohrwendeln mit abschnittsweise unterschiedlichen Steigungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des ersten unabhängigen Anspruchs und einem Verfahren mit den Merkmalen des weiteren unabhängigen Anspruchs gelöst.
Hinsichtlich der Vorrichtung ist dabei ein Formkörper zum Herstellen von Rohrwendeln mit einem Grundformkörper, einem Führungselement und zumindest einer in dem Führungselement beweglichen Formbacke vorgesehen, wobei die oder jede Formbacke beim Herstellen der Rohrwendel innerhalb des Führungselements in eine erste, äußere Position bewegbar ist und beim Abnehmen der Rohrwendel vom Grundkörper die oder jede in die erste Position gebrachte Formbacke in eine zweite, innere und vom Außenumfang des Grundformkörpers zurückgesetzte Position bewegbar ist. In eine Außenkontur des Grundformkörpers ist eine Profilierung entsprechend einem Durchmesser des zu formenden Rohrs und einer Steigung der herzustellenden Rohrwendel eingebracht. Die Steigung in der Profilierung im Grundformkörper entspricht dabei der Steigung der resultierenden Rohrwendel, so lange diese entlang der Rohrwendel konstant ist. Für ein Formen der Rohrwendel im Bereich der geänderten Steigung ist die oder jede Formbacke vorgesehen. Das Bewegen der oder jeder Formbacke in eine erste, äußere Position wird im Folgenden als Ausfahren der oder jeder Formbacke und entsprechend das Bewegen in eine zweite, innere und vom Außenumfang des Grundformkörpers zurückgesetzte Position als Einfahren der oder jeder Formbacke bezeichnet. Indem die oder jede Formbacke beim Herstellen der Rohrwendel in die erste äußere Position ausgefahren wird, ergibt sich eine in die oder jede Formbacken eingebrachte Profilierung als Fortsetzung der Profilierung in dem Grundformkörper, so dass das Rohr auf die Profilierung der oder jeder Formbacke gewickelt werden kann und sich damit im Bereich der oder jeder Formbacke die Rohrwendel mit der geänderten Steigung ergibt. Beim Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper wird die oder jede Formbacke eingefahren, so dass deren oder dessen Außenfläche beziehungsweise Außenflächen vom Außenumfang des Grundformkörpers zurückgesetzt sind. Dann kann zum Beispiel der Formkörper insgesamt gedreht werden, so dass die fertige Rohrwendel wie bei einem Schraubengewinde vom Grundformkörper abnehmbar ist.
Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen von Rohrwendeln ist vorgesehen, dass ein zu einer Rohrwendel zu formendes Rohr auf einen Formkörper mit einem Grundformkörper gewickelt wird, in dessen Außenkontur eine Profilierung entsprechend einem Durchmesser des zu formenden Rohrs und einer Steigung der herzustellenden Rohrwendel eingebracht ist, dass mit dem Grundformkörper zumindest eine in einem Führungselement bewegliche Formbacke kombiniert ist, dass die oder jede Formbacke beim Herstellen der Rohrwendel innerhalb des Führungselements in eine erste, äußere Position bewegt wird und dass beim Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper die oder jede in die erste Position gebrachte Formbacke in eine zweite, innere und vom Außenumfang des Grundformkörpers zurückgesetzte Position bewegt wird. Das Verfahren zum Herstellen von Rohrwendeln basiert also auf einer Verwendung des Formkörpers wie oben skizziert und nachfolgend mit weiteren Details beschrieben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Bei einer besonderen Ausführungsform des Formkörpers umfasst dieser ein Führungselement in Form einer scheibenförmigen Ergänzung zum Grundformkörper. Ohne eine solche Ergänzung zum Grundformkörper ist das Führungselement Teil des Grundformkörpers, zum Beispiel indem als Führungselement eine Deckfläche eines zylindrischen Grundformkörpers fungiert und in dieser Fläche Mittel zum Führen der oder jeder Formbacke vorgesehen sind. Bei einem Führungselement in Form einer scheibenförmigen Ergänzung zum Grundformkörper ergibt sich eine erhöhte Flexibilität, indem mit ein und demselben Grundformkörper unterschiedliche Führungselemente kombinierbar sind. Zum Kombinieren von Grundformkörper und Führungselement kann jede zumindest drehfeste Verbindung Verwendung finden, also zum Beispiel zwei oder mehr Zapfen in einer Bodenfläche des Führungselements, die zum Eingriff in korrespondierende Ausnehmungen in einer Deckfläche des Grundformkörpers vorgesehen sind. Zur konzentrischen Justierung mit dem Grundformkörper kann zusätzlich oder alternativ eine Zentrierung vorgesehen sein. Eine solche Kombinationsmöglichkeit kann auch für den Grundformkörper selbst Verwendung finden, indem der Grundformkörper ein mehrteiliger Grundformkörper ist, zum Beispiel derart, dass für jeweils eine ganzzahlige Anzahl von Windungen der Rohrwendel ein Grundformkörpersegment vorgesehen ist, so dass mit dem Formkörper auch Rohrwendel mit einer unterschiedlichen Anzahl von Windungen mit jeweils gleicher Steigung gefertigt werden können.
Eine weitere Ausführungsform des Formkörpers zeichnet sich durch zumindest zwei bewegliche Formbacken aus, wobei jede Formbacke eine nach außen gewandte Formseite und eine Innenseite aufweist und wobei zumindest eine Formbacke auf ihrer Innenseite eine Ausnehmung zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme einer weiteren Formbacke aufweist. Bereits einleitend war beschrieben worden, dass die oder jede Formbacke beweglich ist und dass zum Herstellen der Rohrwendel die oder jede Formbacke ausgefahren wird sowie dass zum Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper die oder jede Formbacke eingefahren wird. Das Einfahren von zumindest zwei Formbacken erfordert jedoch einen dafür zur Verfügung stehenden Raum im Bereich einer Rotationsachse des Formkörpers. Ein oder mehrere Ausnehmungen auf einer Innenseite zumindest einer Formbacke und die Möglichkeit zur abschnittsweisen Aufnahme einer weiteren Formbacke in einer solchen Ausnehmung schafft genau diesen Raum und ermöglicht die vom Außenumfang des Grundformkörpers zurückgesetzte Position der oder jeder Formbacke, die schließlich das Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper erlaubt.
Bei einer speziellen Ausführungsform des Formkörpers mit vier oder mehr Formbacken ist vorgesehen, dass jeweils zwei Formbacken auf ihrer Innenseite Ausnehmungen zur jeweils zumindest abschnittsweisen Aufnahme der weiteren Formbacken aufweisen. Bei genau vier Formbacken weisen also zwei erste Formbacken auf ihrer Innenseite zwei Ausnehmungen zur jeweils abschnittsweisen Aufnahme der beiden weiteren Formbacken (zweite Formbacken) auf. Die Ausnehmungen sind dabei in den beiden ersten Formbacken gegenüberliegend vorgesehen, so dass jeweils eine der beiden weiteren Formbacken in jeweils zwei gegenüberliegenden Ausnehmungen der beiden ersten Formbacken aufgenommen wird oder im Wesentlichen aufgenommen wird. Für die beiden ersten Formbacken kommt eine Kontur in Form eines Kreissegments in Betracht, das zumindest kleiner als ein Halbkreis mit gleichem Radius ist. Die beiden kreissegmentförmigen Formbacken definieren also selbst in der ausgefahrenen Position noch keinen vollständigen Kreisbogen. Dafür sind die zumindest zwei weiteren Formbacken vorgesehen. Deren Außenkontur ist so gewählt, dass sich im ausgefahrenen Zustand mit der Außenkontur der beiden ersten Formbacken ein vollständiger Kreisbogen ergibt. Solange sich die beiden weiteren Formbacken zwischen den beiden ersten Formbacken befinden, ist ein Einfahren der beiden ersten Formbacken nicht möglich. Deshalb werden zunächst die beiden weiteren Formbacken eingefahren, und zwar bis zu einer Position, an der eine Aufnahme in die in den beiden ersten Formbacken gebildeten Ausnehmungen möglich ist. Dann können die beiden ersten Formbacken eingefahren werden und je nach Dimensionierung der Ausnehmungen können die weiteren Formbacken von diesen teilweise oder vollständig aufgenommen werden, wobei bei einer vollständigen Aufnahme der weiteren Formbacken eine größtmögliche Zurückziehung der Außenkontur der beiden ersten Formbacken vom Außenumfang des Grundformkörpers möglich ist.
Eine weitere Ausführungsform des Formkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass das Führungselement eine Führungskontur mit radial orientierten Führungskonturabschnitten und jede Formbacke ein Führungselement zum Eingriff in die Führungskontur aufweist. Bei genau zwei ersten und zwei weiteren Formbacken, insgesamt also vier Formbacken, kommt als Führungskontur mit radial orientierten Führungskonturabschnitten eine kreuzförmige Führungskontur zur Anwendung. In jedem der radial orientierten Führungskonturabschnitte wird jeweils eine Formbacke geführt und die Führungskonturabschnitte erlauben eine definierte Bewegung, definieren einen Anschlag, verhindern ein Verkanten der Formbacken untereinander und gewährleisten eine ausreichende mechanische Stabilität des Formkörpers insgesamt.
Mit den Ausnehmungen in den einzelnen Formbacken sowie einer Führungskontur im Führungselement ergibt sich eine besondere Ausführungsform des Formkörpers, bei der sich die Formbacken im Führungselement gegenseitig verriegeln, derart, dass zunächst nur eine Bewegung einer ersten Gruppe von Formbacken, zum Beispiel der beiden ersten Formbacken, möglich ist, dass mit einer Bewegung der ersten Gruppe von Formbacken in die erste oder ausgefahrene Position eine zweite Gruppe von Formbacken oder die zumindest zwei weiteren Formbacken von einer Aufnahme in den Ausnehmungen frei wird bzw. werden und dass abschließend eine Bewegung der zweiten Gruppe von Formbacken möglich ist.
Das Verfahren zum Herstellen von Rohrwendeln erfolgt zum Beispiel unter Kontrolle einer Steuerungseinheit, insbesondere einer sogenannten speicherprogrammierbaren Steuerung oder dergleichen, wobei die Steuerungseinheit automatisch eine Bewegung der oder jeder Formbacke veranlasst, die in einer Ausnehmung eine andere Formbacke aufnimmt, und wobei die Steuerungseinheit anschließend automatisch eine Bewegung der oder jeder zuvor in einer solchen Ausnehmung aufgenommenen Formbacke veranlasst. Die Bewegung der Formbacken kann motorisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Zur Arretierung der ausgefahrenen Formbacken kann eine Arretierung im Führungselement und/oder im Grundformkörper mit jeweils zumindest einem ausfahrbaren Dorn vorgesehen sein, der in eine entsprechende Ausnehmung im Führungselement und/oder Grundformkörper eingreift, wobei das Ausfahren und das spätere Zurückziehen des oder jedes Dorns ebenfalls unter Kontrolle der Steuerungseinheit erfolgt, indem nach Abschluss des Ausfahrens der jeweiligen Formbacke der oder jeder Dorn der jeweiligen Formbacke ebenfalls ausgefahren wird und indem zum Einfahren jeder Formbacke zunächst der oder jeder Dorn eingefahren wird und danach das Einfahren der Formbacke ausgelöst wird.
Bei einer weitgehend automatisierten Herstellung von Rohrwendeln ist eine Ausführung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit eine Rotation des Formkörpers steuert oder regelt und in Abhängigkeit von einer Rotationsposition, also einer Anzahl von Umdrehungen des Formkörpers, eine Bewegung der Formbacken gestartet wird. Zum Ausfahren der Formbacken ist insoweit das Erfassen einer Rotationsposition relevant, die ausreichend vor dem Ende des im Grundformkörper gebildeten Profils oder am Ende des im Grundformkörper gebildeten Profils liegt, so dass bei fortdauernder Rotation des Formkörpers das Ausfahren der Formbacken zumindest dann beendet ist, wenn das zu formende Rohr vom Grundformkörper oder Führungselement auf das in den Formbacken gebildete Profil übergeht. Zum Einfahren der Formbacken wird als Rotationsposition eine Position erfasst, bei der die Rohrwendel vollständig auf den Formkörper gewickelt ist, so dass das Einfahren der Formbacken unmittelbar nach Abschluss des Wickelvorgangs erfolgen kann. Zum Erfassen einer solchen Rotationsposition kommt ein Inkrementalgeber in Betracht, der auch eine Mehrzahl von Vollumdrehungen erfassen kann. Dann ist eine rotationslagengenaue Aktivierung des Ausfahrens und des Einfahrens der Formbacken möglich. Alternativ kommen auch mechanische oder induktive Endschalter in Betracht, die an geeigneter Stelle im Profil des Grundformkörpers und zumindest einer Formbacke oder im Bereich einer Außenumfangsfläche der resultierenden Rohrwendel angebracht sind.
Bei einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens, das eine Bewegung der Formbacken in Abhängigkeit von einer Rotationsposition des Formkörpers startet, ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit ein Endsignal verarbeitet, das die vollständige Herstellung der Rohrwendel signalisiert, dass die Steuerungseinrichtung mit Erhalt des Endsignals ein Einfahren der Formbacken auslöst, indem zunächst die Formbacken, die zur Aufnahme in einer Ausnehmung anderer Formbacken vorgesehen sind, eingefahren werden und anschließend die verbleibenden Formbacken eingefahren werden, wobei sie die zuerst eingefahrenen Formbacken aufnehmen und schließlich eine Drehrichtungsumkehr des Formkörpers ausgelöst wird. Das die vollständige Herstellung der Rohrwendel signalisierende Endsignal kann ein Signal von dem oben erwähnten Inkrementalgeber oder einem Endschalter sein. Indem ein solches Endsignal verarbeitet wird und dadurch das koordinierte Zurückziehen der Formbacken und anschließend eine Drehrichtungsumkehr des Formkörpers ausgelöst wird, ist das Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper automatisiert und erfordert keinen Eingriff eines Monteurs.
Abschließend kann die resultierende Rohrwendel sensorisch auf die Einhaltung bestimmter Maßvorgaben untersucht werden. Hier kommt zum Beispiel eine Sensorik nach Art einer Lichtschranke in Betracht, die zum Beispiel eine Oberkante eines vorgegebenen Rohrabschnitts der resultierenden Rohrwendel erfasst, nämlich zum Beispiel eine Oberkante eines auf die Formbacken gewickelten Abschnitts der Rohrwendel, insbesondere eine Oberkante eines Abschnitts der Rohrwendel beim Austritt aus dem Profil der Formbacken. Eine auf diese Weise erfasste Position ist aussagefähig hinsichtlich einer Gesamthöhe der resultierenden Rohrwendel und damit auch aussagefähig hinsichtlich einer Maßhaltigkeit der gewickelten Steigungen, nämlich der im Bereich des Grundformkörpers gewickelten Steigung und der im Bereich der Formbacken gewickelten unterschiedlichen Steigung.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
Es zeigen
1 zwei Darstellungen eines als Wendelwerkzeug fungierenden Formkörpers,
2 den Formkörper gemäß 1 in einer Explosionsdarstellung,
3 den Formkörper in einer Draufsicht mit den dort befindlichen Formbacken,
4 eine perspektivische Ansicht des Formkörpers mit im Gegensatz zur Situation gemäß 3 eingefahrenen oder zurückgezogenen Formbacken,
5 den Formkörper mit einer darauf gewickelten Rohrwendel und Formbacken in einer Position wie in 3, also ausgefahrenen Formbacken,
6 den Formkörper mit einer darauf gewickelten Rohrwendel und Formbacken in einer Position wie in 4, so dass ein Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper, zum Beispiel durch Rotation des Formkörpers, möglich wird,
sowie
7 eine schematisch vereinfachte Darstellung zur Erläuterung des von einer Steuerungseinrichtung gesteuerten und überwachten Verfahrens zum Herstellen einer Rohrwendel.
1 zeigt zwei Darstellungen eines als Wendelwerkzeug fungierenden Formkörpers 10, nämlich zum einen eine Darstellung in einer Seitenansicht (links) und zum anderen in einer perspektivischen Ansicht (rechts). Der Formkörper 10 umfasst einen Grundformkörper 12, ein Führungselement 14 und zumindest einen Formbacken 16, hier vier Formbacken 16, 17, 18, 19. Das Führungselement 14 ist optional und die Funktion des Führungselements 14 kann grundsätzlich auch vom Grundformkörper 12 übernommen werden.
2 zeigt den Formkörper 10 gemäß 1 in einer Explosionsdarstellung. Man erkennt den Grundformkörper 12, das Führungselement 14 und vier einzelne Formbacken 16–19. In der Außenoberfläche der soeben erwähnten Komponenten ist zudem eine Profilierung erkennbar, in die beim Herstellen von Rohrwendeln mit dem Formkörper 10 ein zu formendes Rohr gepresst und so auf den Formkörper 10 gewickelt wird. Speziell beim Vergleich der Darstellung des Formkörpers 10 in 1 und der Seitenansicht fällt auf, dass die Steigung des Profils in der Außenkontur von Grundformkörper 12 und Führungselement 14 einerseits und in den Formbacken 16–19 andererseits unterschiedlich ist. Die Steigung des Profils im Grundformkörper 12 und im Führungselement 14 wird als erste Steigung bezeichnet. Die Steigung des Profils im Bereich der Formbacken 16–19 wird als zweite Steigung bezeichnet. Erste und zweite Steigung sind unterschiedlich, so dass die zu fertigende Rohrwendel nicht mit einem einfachen Wickelkern, wie zum Beispiel dem Grundformkörper 12, hergestellt werden kann. Dies ist dadurch begründet, dass nach dem Wickeln des zu formenden Rohrs auf alle Komponenten des Formkörpers 10, also Grundformkörper 12, Führungselement 14 und Formbacken 16–19, das Formelement 10 nicht mehr, wie dies bei einem einfachen Wickelkern möglich wäre, gedreht werden kann, um die Rohrwendel abzunehmen. Daher sind zum Herstellen einer Rohrwendel mit unterschiedlichen Steigungen, nämlich zumindest einer ersten und zweiten Steigung, einerseits der Grundformkörper 12 oder der Grundformkörper 12 und das Führungselement 14 und andererseits zumindest ein Formbacken 16–19 vorgesehen.
Die weitere Beschreibung wird für einen Formkörper 10 mit genau vier Formbacken 16–19 fortgesetzt, wie diese besonders gut einzeln in 2 erkennbar sind. Zum Bewegen dieser Formbacken 16–19 ist im Führungselement 14, das in der dargestellten Ausführungsform eine scheibenförmige Ergänzung zum Grundformkörper 12 darstellt, eine Führungskontur 22 mit radial orientierten Führungskonturabschnitten vorgesehen. Für die gesamte Beschreibung, also sowohl die Beschreibungseinleitung, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche, gilt, dass der Ausdruck „die oder jede Formbacke“ als „die oder jede Formbacke, zumindest vier Formbacken“ oder – je nach Kontext – als „die oder jede Formbacke, zumindest zwei Formbacken“ zu lesen ist, letzteres zum Beispiel dort, wo von einer ersten oder einer zweiten Gruppe von Formbacken die Rede ist, die bei genau vier Formbacken 16–19 durch jeweils zwei Formbacken 16, 17; 18, 19 gebildet sind.
Bei genau vier Formbacken 16–19 handelt es sich bei der Führungskontur 22 mit radial orientierten Führungskonturabschnitten um eine kreuzförmige Führungskontur. Jeder der Führungskonturabschnitte ist für genau eine Formbacke 16–19 vorgesehen und zum Eingriff in die Führungskontur 22 und den jeweiligen Führungskonturabschnitt weist jede Formbacke 16–19 ein in den Darstellungen nicht sichtbares Führungselement, zum Beispiel einen Zapfen, insbesondere einen Zapfen mit einem rechteckigen oder als Verdrehsicherung geeigneten Querschnitt auf. Die Führungskontur 22 oder der jeweilige Führungskonturabschnitt und das Führungselement gewährleistet damit einerseits eine sichere und belastbare Führung der jeweiligen Formbacke 16–19 und fungiert andererseits als Anschlag für eine Bewegung der jeweiligen Formbacke 16–19 in die ausgefahrene Position.
3 zeigt in einer Draufsicht die vier Formbacken 16–19. Die Formbacken 16–19 werden im Folgenden zur Unterscheidung als zwei Formbacken 16, 17 einer ersten Gruppe von Formbacken und zwei Formbacken 18, 19 einer zweiten Gruppe von Formbacken bzw. als zwei erste Formbacken 16, 17 und zwei weitere oder zweite Formbacken 18, 19 bezeichnet. Erkennbar ist, dass die beiden ersten Formbacken 16, 17 im Wesentlichen die Form eines Kreissegments haben, zumindest stellt eine nach außen gewandte Kontur einen Kreisbogen dar und der Radius des Kreisbogens der beiden ersten Formbacken 16, 17 entspricht dem Radius des Grundformkörpers 12 und des gegebenenfalls verwendeten Führungselements 14. Die beiden weiteren Formbacken 18, 19 weisen ebenfalls eine kreisbogenförmige Außenkontur auf und eine wirksame Breite der beiden weiteren Formbacken 18, 19 entspricht einem Abstand der beiden ersten Formbacken 16, 17, wenn diese in eine erste, äußere Position bewegt sind, so wie dies in 3 dargestellt ist. In der ersten äußeren Position, die im Folgenden auch als ausgefahrene Position bezeichnet wird, fällt die Außenkontur der beiden ersten Formbacken 16, 17 mit der Außenkontur des Grundformkörpers 12 zusammen. In dieser ausgefahrenen Position der beiden ersten Formbacken 16, 17 finden die beiden weiteren Formbacken 18, 19 Platz zwischen den beiden ersten Formbacken 16, 17, so dass auch die Außenkontur der beiden weiteren Formbacken 18, 19 mit der Außenkontur des Grundformkörpers 12 zusammenfällt. Im Ergebnis ergibt sich mit den Außenflächen der Formbacken 16–19 eine kontinuierliche oder zumindest im Wesentlichen kontinuierliche Zylindermantelfläche, in die, wie in 1 und 2 ersichtlich, ein Profil zum Aufwickeln des zu formenden Rohrs eingebracht ist. Auch wenn sich mit den vier Formbacken 16–19 keine kontinuierliche Außenfläche ergibt, so besteht eine solche Kontinuität doch zumindest am Boden des in die Formbacken 16–19 eingebrachten Profils, so dass hier ein kantenfreier Übergang von einer Formbacke 16–19 zu einer benachbarten oder anschließenden Formbacke 16–19 gegeben ist.
In 3 ist erkennbar, dass die beiden ersten Formbacken 16, 17 in einer der nach außen gewandten Formseite gegenüberliegenden Innenseite Ausnehmungen, nämlich zumindest eine Ausnehmung, hier zwei Ausnehmungen 24, aufweisen, die jeweils zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme jeweils einer Formbacke 18, 19 der zweiten Gruppe vorgesehen sind.
4 zeigt zur Erläuterung der Funktion der Ausnehmungen 24 die Formbacken 16–19 im eingefahrenen Zustand. Die Formseiten der beiden ersten Formbacken 16, 17 sind in eine zweite, innere und vom Außenumfang des Grundformkörpers 12 zurückgesetzte Position bewegt, die hier und im Folgenden als eingefahrene Position bezeichnet ist. Um das Bewegen der beiden ersten Formbacken 16, 17 in die eingefahrene Position zu ermöglichen, müssen zunächst die beiden weiteren Formbacken 18, 19 in eine vom Außenumfang des Grundformkörpers 12 zurückgesetzte Position bewegt werden und dort in eine Position, die einen Eintritt in die in den ersten Formbacken 16, 17 gebildeten Ausnehmungen 24 erlaubt. Dann umgreifen die Ausnehmungen 24 beim Einfahren der beiden ersten Formbacken 16, 17 die beiden weiteren Formbacken 18, 19, so dass auch die beiden ersten Formbacken 16, 17 vom Außenumfang des Grundformkörpers 12 zurückgenommen werden können. In dieser Konfiguration ist ein auf den Formkörper 10 zum Erhalt einer Rohrwendel gewickeltes Rohr nur noch mit dem Profil im Grundformkörper 12, gegebenenfalls mit dem Profil im Grundformkörper 12 und im Führungselement 14, in Kontakt. Der Kontakt mit dem Formkörper 10 beschränkt sich also auf den Bereich mit der ersten Steigung, so dass durch eine Relativrotation von Rohrwendel und Formkörper 10 zueinander die Rohrwendel vom Formkörper 10 abgenommen werden kann.
5 und 6 zeigen Momentaufnahmen bei der Herstellung einer Rohrwendel. 5 zeigt eine Situation, bei der ein erster Abschnitt das verarbeiteten Rohrs bereits auf das im Grundformkörper 12 / Führungselement 14 befindliche Profil gewickelt ist und bei der ein zweiter Abschnitt des Rohrs auf das in den Formbacken 16–19 gebildete Profil gewickelt ist. Die Formbacken 16–19 befinden sich dafür in der ausgefahrenen Position. In der schematisch vereinfachten Darstellung in 5 ist insoweit auch die Führungskontur 22 im Führungselement 14 erkennbar, in der sich die an den Unterseiten der Formbacken 16–19 befindlichen und daher nicht sichtbaren Führungselemente am äußeren Ende des jeweiligen Führungskonturabschnitts befinden, der insoweit als Anschlag fungiert.
6 zeigt eine Momentaufnahme, bei der alle Formbacken 16–19 eingefahren sind, so dass die Rohrwendel mit dem Abschnitt mit der zweiten Steigung vom Formkörper 10 frei wird, so dass durch Rotation von Rohrwendel und Formkörper 10 zueinander, also zum Beispiel durch Rotation des Formkörpers 10 bei drehfest gehaltener Rohrwendel, der Formkörper 10 aus der Rohrwendel genau wie eine Schraube aus einem Gewinde entnommen werden kann. Unabhängig davon, ob für dieses Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper 10 der Formkörper 10 oder die Rohrwendel bewegt wird, beschränkt sich der Kontakt zwischen Rohrwendel und Formkörper 10 auf den Abschnitt mit der ersten Steigung, so dass eine solche Drehbewegung möglich ist.
7 zeigt abschließend eine schematisch vereinfachte Darstellung zur Illustration des Herstellungsprozesses einer Rohrwendel. Gezeigt ist der Formkörper 10 mit seinen in den vorangehenden Figuren erläuterten Komponenten und in schematisch vereinfachter Form eine Steuerungseinrichtung 30, also zum Beispiel eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder dergleichen.
Die Herstellung der Wendel mittels der Steuerungseinrichtung 30 erfolgt gemäß einem von der Steuerungseinrichtung 30 ausgeführten Steuerungsprogramm 32, das dafür in einen Speicher (nicht dargestellt) der Steuerungseinrichtung 30 geladen ist und im Betrieb der Steuerungseinrichtung 30 von einer Verarbeitungseinheit (ebenfalls nicht dargestellt) in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors ausgeführt wird.
Die Steuerungseinrichtung 30 aktiviert einen (nicht dargestellten) Motor zur Drehung des Formkörpers 10. Dies ist durch den zum Formkörper gewandten Pfeil 34 dargestellt. Während der Drehung des Formkörpers 10 erfasst die Steuerungseinrichtung 30 über einen geeigneten (nicht dargestellten) Sensor eine Rotationsposition des Formkörpers 10. Dies ist durch den vom Formkörper 10 ausgehenden Pfeil 36 dargestellt. Des Weiteren aktiviert die Steuerungseinrichtung 30 auch einen (nicht dargestellten) Motor zum Vorschub eines Rohrs 38, aus dem die Wendel unter Verwendung des Formkörpers 10 hergestellt werden soll. Dies ist schematisch vereinfacht durch einen zum Rohr 38 weisenden Pfeil 40 veranschaulicht. Jeder Pfeil 36–40 kann dabei auch als Signalpfad von und zur Steuerungseinrichtung 30 aufgefasst werden.
Das Steuerungsprogramm 32 umfasst einen ersten Funktionsblock 42, mit dem das Aufwickeln des Rohrs 38 auf den Grundformkörper 12 und ggf. das Führungselement 14 gesteuert wird. Auf diese Weise wird der Abschnitt der Rohrwendel mit der in diesem Beriech im Formkörper 10 gegebenen ersten Steigung gefertigt. Die Ausführung des ersten Funktionsblocks 42 umfasst also die Ansteuerung der Drehbewegung des Formkörpers 10 (Pfeil 34) und die Ansteuerung des Vorschubs des Rohrs 38 (Pfeil 40). Diese Ansteuerung gilt – sofern nachfolgend nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt ist – auch für die nachfolgend erläuterten Funktionsblöcke und den gesamten damit bewirkten Herstellungsvorgang der Rohrwendel.
Ein zweiter Funktionsblock 44 ist für das Ausfahren der Formbacken 16–19 vorgesehen. Der zweite Funktionsblock 44 umfasst selbst zwei Funktionsblöcke, nämlich einen dritten und vierten Funktionsblock 46, 48. Der dritte Funktionsblock 46 ist zum Ausfahren der ersten Formbacken 16, 17 vorgesehen. Für ein dafür von der Steuerungseinrichtung generiertes Ansteuersignal ist schematisch vereinfacht ein erster von der Steuerungseinrichtung 30 ausgehender und zu den ersten Formbacken 16–19 weisender Pfeil 50 dargestellt. Entsprechend ist der vierte Funktionsblock 48 zum Ausfahren der weiteren Formbacken 18, 19 vorgesehen. Dies ist entsprechend und schematisch vereinfacht durch einen zweiten von der Steuerungseinrichtung 30 ausgehenden und zu den weiteren Formbacken 18, 19 weisenden Pfeil 52 veranschaulicht. Durch das sukzessive Ansteuern der beiden Gruppen der Formbacken 16–19 ist gewährleistet, dass zunächst die beiden ersten Formbacken 16, 17 und erst im Anschluss daran die beiden weiteren Formbacken 18, 19 ausgefahren werden. Nicht dargestellt ist, dass beim Ausfahren der Formbacken 16–19 evtl. Sensorsignale überwacht werden, die das Erreichen einer Endlagenposition eines jeweiligen Formbackens 16–19 oder der Formbacken 16–19 anzeigen. Ebenfalls nicht dargestellt ist, ob der Antrieb der Formbacken 16–19 elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgt. Die Art des Antriebs kann entsprechend der jeweiligen Anforderungen gewählt werden. Bei einem elektromotorischen Antrieb kommt zum Beispiel die Verwendung einer Drehspindel oder dergleichen in Betracht, an der die jeweilige Formbacke 16–19 geführt wird oder die Formbacken 16–19 geführt werden. Im Einzelfall kann auf die Überwachung von Sensorsignalen zur Erfassung einer Endlagenposition einer jeweiligen Formbacke 16–19 oder der Formbacken 16–19 verzichtet werden, wenn die jeweilige Endlage durch eine Ansteuerung des jeweiligen Antriebs für eine vorgegebene Zeitspanne sicher erreicht werden kann. Dann ist zum Überwachen des Erreichens der jeweiligen Endlagenposition eine Überwachung der Dauer der Ansteuerung des jeweiligen Antriebs ausreichend.
Mit einem fünften Funktionsblock 54 wird überwacht, ob das Wickeln des Rohrs 38 auf den Formkörper 10 abgeschlossen ist, also ob hinsichtlich einer Rotationsposition des Formkörpers 10 eine Endlage erreicht ist (Pfeil 36) und/oder ob ein Abschnitt des Rohrs 38 eine bestimmte Position in einem der Formbacken 16–19 erreicht hat, die das Ende einer letzten auf den Formkörper 10 gewickelten Windung kennzeichnet. Dann wird die Drehung des Formkörpers 10 angehalten.
Anschließend kann ein sechster Funktionsblock 56 zur Ausführung kommen, der genau wie der zweite Funktionsblock 44 selbst zwei Funktionsblöcke, nämlich einen siebenten und achten Funktionsblock 58, 60, umfasst. Die Funktion des siebenten und achten Funktionsblocks 58, 60 entspricht der Funktion des dritten und vierten Funktionsblocks 46, 48 mit dem Unterschied, dass jeweils das Zurückziehen der Formbacken 16–19 ausgelöst wird. Demnach ist also der zuerst ausgeführte siebente Funktionsblock 58 für das Zurückziehen der Formbacken 18, 19 der zweiten Gruppe von Formbacken, also der beiden weiteren Formbacken 18, 19, vorgesehen. Entsprechend ist der achte Funktionsblock 60 für das Zurückziehen der beiden ersten Formbacken 16, 17, also der Formbacken der ersten Gruppe von Formbacken, vorgesehen, sobald das Zurückziehen der beiden zuerst bewegten, weiteren Formbacken 18, 19 abgeschlossen ist. Zum entsprechenden Ansteuern der jeweiligen Formbacken 16–19 werden die bereits erwähnten und durch die Pfeile 50, 52 dargestellten Signalpfade und darüber übermittelte, von der Steuerungseinrichtung 32 generierte Steuersignale verwendet. Auch beim Einfahren kann eine Positionsüberwachung und/oder eine zeitliche Überwachung des Einfahrens vorgesehen sein.
Sobald die Formbacken 16–19 eingefahren sind, kommt ein neunter Funktionsblock 62 zur Ausführung, der eine Drehrichtungsumkehr hinsichtlich des Antriebs des Formkörpers 10 bewirkt, so dass die jetzt vollständig hergestellte Rohrwendel vom Formkörper 10 abgenommen werden kann.
Nicht dargestellt ist, dass die soeben erläuterten Funktionsblöcke des Steuerungsprogramms 32 in an sich bekannter Art und Weise zur sukzessiven Fertigung einer Vielzahl von Rohrwendeln zyklisch ausgeführt werden. Ebenfalls nicht dargestellt sind etwaige Funktionsblöcke des Steuerungsprogramms 32, die die Aufnahme geeigneter Messwerte in Bezug auf die gefertigte Rohrwendel steuern, um geeignete Daten für eine Protokollierung des Produktionsprozesses und/oder für eine Qualitätskontrolle zu erhalten.
Bezugszeichenliste

10: Formkörper
12: Grundformkörper
14: Führungselement
16, 17: Formbacken (erste Gruppe)
18. 19: Formbacken (zweite Gruppe)
22: Führungskontur
24: Ausnehmung

Claims

Formkörper (10) zum Herstellen von Rohrwendeln mit einem Grundformkörper (12), einem Führungselement (14) und zumindest einer in dem Führungselement beweglichen Formbacke (16–19), wobei die oder jede Formbacke (16–19) beim Herstellen der Rohrwendel innerhalb des Führungselements (14) in eine erste, äußere Position bewegbar ist und wobei zum Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper (10) die oder jede in die erste Position gebrachte Formbacke (16–19) in eine zweite, innere und vom Außenumfang des Grundformkörpers (12) zurückgesetzte Position bewegbar ist.
Formkörper (10) nach Anspruch 1, mit einem Führungselement (14) in Form einer scheibenförmigen Ergänzung zum Grundformkörper (12).
Formkörper (10) nach Anspruch 1 oder 2, mit zumindest zwei Formbacken (16–19), wobei jede Formbacke (16–19) eine Formseite und eine Innenseite aufweist und wobei zumindest eine Formbacke (16, 17) auf ihrer Innenseite eine Ausnehmung (24) zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme einer weiteren Formbacke (18, 19) aufweist.
Formkörper (10) nach Anspruch 3, mit vier oder mehr Formbacken (16–19), wobei jeweils zwei Formbacken (16, 17) auf ihrer Innenseite Ausnehmungen (24) zur jeweils zumindest abschnittsweisen Aufnahme weiterer Formbacken (18, 19) aufweisen.
Formkörper (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Führungselement (14) eine Führungskontur (22) mit radial orientierten Führungskonturabschnitten und jede Formbacke (16–19) ein Führungselement (14) zum Eingriff in die Führungskontur (22) aufweist.
Formkörper (10) nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 5, wobei sich die Formbacken (16–19) im Führungselement (14) gegenseitig verriegeln, derart, dass zunächst nur eine Bewegung einer ersten Gruppe von Formbacken (16, 17) möglich ist, dass mit einer Bewegung der ersten Gruppe von Formbacken (16, 17) in die erste Position eine zweite Gruppe von Formbacken (18, 19) von einer Aufnahme in den Ausnehmungen (24) frei wird und dass abschließend eine Bewegung der zweiten Gruppe von Formbacken (18, 19) möglich ist.
Verfahren zur Herstellung von Rohrwendeln, wobei ein zu einer Rohrwendel zu formendes Rohr (38) auf einen Formkörper (10) mit einem Grundformkörper (12) gewickelt wird, in dessen Außenkontur eine Profilierung entsprechend einem Durchmesser des zu formenden Rohrs (38) und einer Steigung der herzustellenden Rohrwendel eingebracht ist, wobei mit dem Grundformkörper (12) zumindest eine in einem Führungselement (14) bewegliche Formbacke (16–19) kombiniert ist, wobei die oder jede Formbacke (16–19) beim Herstellen der Rohrwendel innerhalb des Führungselements (14) in eine erste, äußere Position bewegt wird und wobei zum Abnehmen der Rohrwendel vom Formkörper (10) die oder jede in die erste Position gebrachte Formbacke (16–19) in eine zweite, innere und vom Außenumfang des Grundformkörpers (12) zurückgesetzte Position bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Formkörper ein Formkörper (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 fungiert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Formkörper ein Formkörper (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 fungiert, wobei unter Kontrolle einer Steuerungseinheit (30) automatisch eine Bewegung der oder jeder Formbacke (16–19) erfolgt, die in einer Ausnehmung (24) eine andere Formbacke (16–19) aufnimmt, wobei anschließend automatisch eine Bewegung der oder jeder zuvor in einer solchen Ausnehmung (24) aufgenommenen Formbacke erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Steuerungseinheit (30) eine Rotation des Formkörpers (10) steuert oder regelt und wobei in Abhängigkeit von einer Rotationsposition des Formkörpers (10) eine Bewegung der Formbacken (16–19) gestartet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Steuerungseinheit (30) ein Endsignal verarbeitet, das die vollständige Herstellung der Rohrwendel signalisiert, wobei die Steuerungseinrichtung (30) mit Erhalt des Endsignals ein Einfahren der Formbacken (16–19) auslöst, indem zunächst die Formbacken (18, 19), die zur Aufnahme in einer Ausnehmung (24) anderer Formbacken (16, 17) vorgesehen sind, eingefahren werden und anschließend die verbleibenden Formbacken (16, 17) eingefahren werden und dabei die zuerst eingefahrenen Formbacken (18, 19) aufnehmen und schließlich eine Drehrichtungsumkehr des Formkörpers (10) ausgelöst wird.