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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres aus einem plastisch verformbaren Bandmaterial durch zunehmendes längsseitiges Umbiegen des Bandmaterials. Bei dem Bandmaterial handelt es sich insbesondere um ein Metallband und vorzugsweise um ein Aluminium aufweisendes Band.
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Für eine Vielzahl von Rohranwendungen werden die Rohre aus einem plastisch verformbaren Bandmaterial geformt, indem dieses Bandmaterial um dessen Längsachse 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 einem 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) aufweist.
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Die Formung des Rohres erfolgt durch mehrere Formrollenpaare, die beidseitig eines Durchlasses für das Rohr bzw. das zum Rohr zu formende Bandmaterial einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ausgehend von einem Einlass des Durchlasses bis zu seinem Auslass verringert sich der Abstand der Formrollen jedes Paares von Formrollenpaar zu Formrollenpaar allmählich.
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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.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
DE 100 31 916 C2 bzw.
WO 03/009950 und aus
WO 91/08064 A1 sowie
EP 0 715 906 A1 bekannt.
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Bei anderen bekannten Vorrichtungen zum Formen und Schweißen von Rohren dienen die am Ende des von dem Durchlass gebildeten 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 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 bekannter 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 auswirken kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Formen eines plastisch verformbaren Bandmaterials um dessen Längsachse zu einem Rohr zu schaffen, die bandmaterialschonend arbeitet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rohres aus einem plastisch verformbaren Bandmaterial durch zunehmendes längsseitiges Umbiegen des Bandmaterials vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung versehen ist mit
- - mehreren Paaren von um Drehachsen drehbaren Formrollen,
- - wobei die Formrollen eines jeden Paares beidseitig eines einen Einlass und einen Auslass aufweisenden Durchlasses für das Bandmaterial angeordnet sind,
- - wobei der Abstand der Formrollen der Paare ausgehend vom Einlass des Durchlasses bis zu dessen Auslass vom Formrollenpaar zu Formrollenpaar verringert ist,
- - wobei jede Formrolle einen ersten Flansch sowie einen zweiten Flansch und einen gegenüber beiden Flanschen radial zurückversetzten Mittelabschnitt aufweist,
- - wobei die einander zugewandten Innenseiten der Flansche und die Außenseite des Mittelabschnitts jeder Formrolle eine nach innen gewölbte Außenfläche der Formrolle bilden
- - wobei die Flansche sämtlicher Formrollen zum Untergreifen oder zum Übergreifen des beim Durchlaufen des Durchlasses zu formenden Bandmaterials vorgesehen sind und
- - wobei pro Paar von Formrollen deren Drehachsen zueinander V-förmig ausgerichtet sind.
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Erfindungsgemäß sind die Formrollen der Paare von Formrollen schräg gestellt, also zur Vertikalen geneigt. Jede Formrolle weist einen ersten und einen zweiten Flansch auf, zwischen denen sich der Mittelabschnitt oder anders ausgedrückt die Nabe der Formrolle befindet. Die Innenseiten der Flansche und die Außenseite des Mittelabschnitts bilden zusammen eine nach innen gewölbte Außenfläche, die zur Formung der Längsränder des Bandmaterials dient. Mit zunehmendem Durchlaufen des Durchlasses verringert sich der Abstand der Formrollen der Paare, so dass sich das Bandmaterial in zunehmendem Maße an der gewölbten Außenfläche der Formrollen, und zwar in deren einander gegenüberliegenden Bereichen, anlegt. Die beiden Flansche der Formrollen können jeweils gleiche Durchmesser aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass die ersten Flansche, an denen die Formrollen das in den Durchlass einlaufende Bandmaterial unter- oder übergreifen, im Durchmesser größer sind als die zweiten Flansche. Anders ausgedrückt weisen die Formrollen einen unten liegenden Flansch und einen oben liegenden Flansch auf. Die Drehachsen der beiden Formrollen jedes Paares sind V-förmig ausgerichtet, wobei diese V-förmige Anordnung entweder nach oben oder nach unten offen ist. Bei einer Anordnung der Formrollenpaare mit nach oben offener V-förmiger Drehachsenausrichtungen liegt das zu formende Bandmaterial einlassseitig des Durchlasses auf den unteren Flanschen auf. Bei einer Anordnung der Formrollenpaare mit deren Drehachsen zur Anordnung als nach unten geöffnetes „V“ liegt das zu formende Bandmaterial einlassseitig zunächst an den oberen Flanschen der Formrollen an.
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Durch die Neigung der Flansche gegenüber der Horizontalen kommt es pro Formrolle lediglich zu einem Linienkontakt (d.h. nicht zu einem Flächenkontakt) mit dem Bandmaterial, wodurch dieses schonend bearbeitet wird, da es an seiner die Außenseite des geformten Rohres bildenden Seite einer geringeren Reibung mit den Außenflächen der Formrollen ausgesetzt ist.
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Durch Versuche hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Drehachsen der beiden Formrollen jedes Paares miteinander einen Winkel von 5° bis 40°, vorzugsweise von 10° bis 30° und insbesondere von 20° bilden.
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Bei sämtlichen Paaren von Formrollen stehen die Drehachsen vorzugsweise in gleichem Winkel V-förmig zueinander, was sich als eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung herausgestellt hat.
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In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zu formende Bandmaterial vor Eintritt in den Einlass des Durchlasses sich in einer Bandmaterialebene erstreckt und dass die Drehachsen der Formrollen in einem Winkel von 70° bis 95°, vorzugsweise von 85° bis 95° und insbesondere von 80° zur Bandmaterialebene verlaufen. Anders ausgedrückt kann vorgesehen sein, dass das zu formende Bandmaterial vor Eintritt in den Einlass des Durchlasses sich in einer Bandmaterialebene erstreckt und dass die zueinander parallelen Flansche der Formrollen in einem Winkel von 5° bis 20°, vorzugsweise von 5° bis 15° und insbesondere von 10° zur Bandmaterialebene verlaufen.
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Wie bereits oben beschrieben, bildet eine Formrolle eines jeden Formrollenpaares die eine Lateralseite des Durchlasses bzw. Transportweges des Bandmaterials beim Formen, während die andere Formrolle jedes Formrollenpaares die andere Lateralseite dieses Durchlasses bildet. Die jeweils zu einer Lateralseite des Durchlasses angeordneten Formrollen der Paare sind zweckmäßigerweise drehbar an einem gemeinsamen Trägerelement gelagert.
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Die beiden Trägerelemente lassen sich nun zweckmäßigerweise symmetrisch zu einer gedachten Mittelachse des Durchlasses in Draufsicht betrachtet V-förmig verstellen. An den Trägerelementen sind die jeweiligen Formrollen in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Neigung angeordnet. Es ist aber auch möglich, die Neigung der Formrollen durch ein Verkippen bzw. Verschwenken der Trägerelemente um ihre jeweiligen Längsachsen gleichzeitig zu realisieren bzw. zu verstellen.
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Zwischen den Trägerelementen oder anders ausgedrückt unterhalb oder oberhalb des Durchlasses befindet sich zweckmäßigerweise eine Stützanordnung zum Stützen des Bandmaterials.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Stützanordnung an den Trägerelementen angeordnete oder nahe der Trägerelemente angeordnete Stützteile aufweist, die insbesondere einander gegenüberliegend angeordnet sind.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Stützanordnung kann diese Rollen aufweisen, die um zur Ober- und/oder Unterseite des Bandmaterials parallele, quer zur Längserstreckung des Bandmaterials verlaufende Drehachsen drehbar sind.
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Wie bereits zuvor beschrieben, werden die durch die Formung des Bandmaterials zu einem Rohr aneinander liegenden Lateralränder des Bandmaterials entweder miteinander verschweißt oder verklebt. Die Lateralränder können stumpf aneinander liegen oder radial nach außen gerichtete sehr kurze Abwinklungen aufweisen, so dass die Anlagefläche der beiden Längsränder geringfügig vergrößert ist. Das radial abstehende Bandmaterial dient dann sozusagen als Schweißbett. Bei sich überlappenden Längsrändern, was ebenfalls durch die erfindungsgemäße Vorrichtung realisierbar ist, können diese Längsränder entweder verschweißt oder verklebt werden. Insoweit von Vorteil ist es, wenn an dem oder hinter dem Auslass des Durchlasses eine Längsnahtschweißvorrichtung zum Verschweißen der aneinanderliegenden oder einander überlappenden Längsränder des zum Rohr geformten Bandmaterials oder eine Vorrichtung zum Aktivieren eines zwischen den überlappenden Längsrändern befindlichen Klebers angeordnet ist. Dieser Kleber befindet sich zweckmäßigerweise in zumindest einem Lateralrandbereich des Bandmaterials auf dessen Ober- oder Unterseite, so dass dieser Klebestreifen sich zwischen den einander überlappenden Längsrändern des zum Rohr geformten Bandmaterials befindet.
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In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Längsränder des Bandmaterials vor dessen Eintritt in den Einlass des Durchlasses zur gleichen Seite hin, also zur Ober- oder Unterseite des Bandmaterials hin, gebogen sind.
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Wie bereits oben erwähnt, handelt es sich bei dem Bandmaterial um ein Metallband und insbesondere um ein Aluminium aufweisendes Band. Im letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, wenn dieses Aluminium aufweisende Bandmaterial zum Formen um ein den Durchlass durchlaufendes Kunststoffrohr vorgesehen ist und damit dessen Diffusionssperre bildet.
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Insoweit von Vorteil ist es, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Formen eines Bandmaterials als Sauerstoff-Diffusionssperre um ein Kunststoffrohr eingesetzt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres aus einem plastisch verformbaren Bandmaterial,
- 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 entlang der in 1 durch die Linie II-II angedeuteten Vertikalebene,
- 3 eine Draufsicht auf die eigentliche Rohrformungsrollenstation der Vorrichtung gemäß den 1 und 2,
- 4 eine Detailansicht der zuvor genannten Rohrformungsrollenstation und
- 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeils V der 3.
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Die 1 bis 3 zeigen verschiedene Ansichten einer Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Rohres 18 aus einem plastisch verformbaren Bandmaterial 12 durch zunehmendes längsseitiges Umbiegen des Bandmaterials 12. Die Vorrichtung 10 weist eine optionale erste Rollenstation 14 zum Vorformen des Bandmaterials 12, eine zweite oder mittlere Formrollenstation 16 zum Formen des ggfs. vorgeformten Bandmaterials 12 zu einem Rohr 18 und eine dritte Rollenstation 20 auf, in der das zum Rohr 18 geformte Bandmaterial 12 in seiner Rohrform gehalten und stabilisiert wird. An die dritte Rollenstation 20 schließt sich typischerweise eine Schweißvorrichtung oder eine einen Kleber aktivierende Vorrichtung an, die aus Gründen der Übersichtlichkeit und aufgrund der Tatsache, dass diese Nachbearbeitungsstationen nicht zwingend zur Erfindung gehören, nicht gezeigt sind.
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In 2 ist verdeutlicht, dass das Bandmaterial 12 um ein typischerweise aus Kunststoff bestehendes Innenrohr 22 geformt wird. Dies ist aber nach der Erfindung nicht zwingend erforderlich. So könnte das Rohr 18 auch als Leerrohr produziert werden.
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Das Bandmaterial 12 läuft zusammen mit dem Kunststoffrohr 22 in die erste Rollenstation 14 ein, um anschließend in der mittleren Formrollenstation 16 zum Rohr 18 geformt zu werden. Diese mittlere Formrollenstation 16 weist, wie am besten anhand von 3 zu erkennen ist, mehrere Formrollenpaare 24 auf, deren jeweilige beiden Formrollen 26 beidseitig an der Transportachse 28 angeordnet sind, längs derer das Bandmaterial 12 die Formrollenstation 16 durchläuft. Die Formrollen 26 bilden zwischen sich einen Durchlass 30 mit einem Einlass 32 und einem Auslass 34. Wie ferner anhand von 3 zu erkennen ist, verringert sich der Abstand der Formrollen 26 der Formrollenpaare 24 ausgehend vom Einlass 32 bis zum Auslass 34 zunehmend. Jede Formrolle 26 ist um eine Drehachse 36 drehbar gelagert, wobei, wie insbesondere anhand der 5 zu erkennen ist, diese Drehachsen 36 pro Formrollenpaar 24 gegeneinander verschwenkt sind, so dass sich beispielsweise ein nach oben oder nach unten offenes „V“ bildet. Die Drehachsen 36 sämtlicher zu einer Seite des Durchlasses 30 angeordneter Formrollen 26 sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet. Die Formrollen 26 an jeweils einer der beiden Längsseiten des Durchlasses 30 sind jeweils an Armen 38 drehbar gelagert, die ihrerseits von länglichen Trägerelementen 40 abstehen. Diese Trägerelemente 40 lassen sich beispielsweise gegeneinander verschwenken, wozu die beiden Verstellmechanismen 41 vorgesehen sind. Dadurch lassen sich die Schrägstellungen der beiden Trägerelemente 40 verändern, und zwar vorzugsweise symmetrisch zur Normalen 50, auf die weiter unten noch eingegangen wird.
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Die Besonderheit der mittleren Formrollenstation 16 besteht darin, dass die Formrollen 26 gegeneinander geneigt sind. Jede Formrolle 26 weist einen ersten Flansch 42 sowie einen zweiten Flansch 44 auf, zwischen denen sich die gegenüber den Flanschen 42, 44 zurückspringende, den Mittelabschnitt 46 bildende Nabe befindet. Die Außenseite des Mittelabschnitts 46 ist konkav gewölbt und geht mit dieser Wölbung in die Innenseiten 47 der Flansche 42, 44 über. Die Außenseite des Mittelabschnitts 46 und die Innenseiten 47 der Flansche 42, 44 bilden die Außenfläche 48 jeder Formrolle 26 und damit die Formfläche zum Formen des Bandmaterials 12 zum Rohr 18.
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Die Schrägstellung der Formrollen 26 ist in den 2, 4 und 5 dargestellt. Diese Schrägstellung führt dazu, dass die Anlage des allmählich zum Rohr 18 geformten Bandmaterials 12 an der Form- bzw. Außenfläche 48 lediglich linienförmig ist, womit die Beeinträchtigungen der Außenfläche 48 des Bandmaterials 12 bei dessen Formung zum Rohr 18 so gering wie möglich sind.
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Anhand von 5 soll nachfolgend nochmals auf die Verschwenkung der Drehachsen 36 der beiden Formrollen 26 eines jeden Formrollenpaares 24 eingegangen werden. Die beiden Drehachsen 36 bilden zusammen einen Winkel a von z.B. 5° bis 40° und vorzugsweise von z.B. 10° bis 30°. Als zweckmäßig hat sich ein Winkel a von ca. 20° herausgestellt.
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Da die beiden Drehachsen 36 bezogen auf die Normale 50, die Transportachse 28 rechtwinklig kreuzt, beträgt der Winkel b jeder Drehachse 36 mit der Normalen 50 beispielsweise 5° bis 20°, vorzugsweise 5° bis 15° und insbesondere z.B. 10°. Anders ausgedrückt bildet jede Drehachse 36 mit der Bandmaterialebene 52 einen Winkel c von z.B. 70° bis 95°, vorzugsweise von 85° bis 95° und insbesondere von 80°. Die Bandmaterialebene 52 ist definiert durch das Bandmaterial 12 im noch nicht zum Rohr 18 geformten Zustand, d.h. definiert durch das Bandmaterial 12 in seiner Ausgestaltung vor dem Einlass 32 des Durchlasses 30.
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Falls erforderlich kann sich unterhalb der mittleren Formrollenstation 16 noch eine Stützanordnung zum Abstützen des Bandmaterials 12 befinden. ei dieser Stützanordnung kann es sich beispielsweise um Stützrollen o.dgl. handeln, was im Einzelnen in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Wie insbesondere anhand von 2 zu erkennen ist, weist die erste Rollenstation 14 mehrere Paare von übereinander angeordneten ersten Rollen 54 auf, die beispielsweise der Formgebung der lateralen Bandränder des Bandmaterials 12 dienen. Diesbezüglich kann beispielsweise vorgesehen sein, diese Lateralränder hochstehend bzw. abstehend auszuformen, womit sich dann beim geformten Rohr 18 ein radial nach außen abstehender Steg bilden würde, der das Material zum Längsschweißen des Rohres 18 bereitstellen würde. Die Längsränder des Bandmaterials 12 können aber auch im zum Rohr 18 geformten Zustand auf Stoß positioniert oder einander überlappen und auf diese Art und Weise verschweißt oder gar verklebt werden. Auch im erstgenannten Fall ist statt einer Verschweißung auch eine Verklebung denkbar.
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Die dritte Rollenstation 20 weist mehrere Gruppen von jeweils vier Rollen 56 auf, von denen sich jeweils zwei dieser Rollen paarweise diametral gegenüberliegen und diese beiden Paare wiederum um 90° gegeneinander verdreht sind. Damit umgeben die vier Rollen 56 jeder Gruppe das Rohr 18 an vier um jeweils 90° gegeneinander verdrehten Positionen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Bandmaterial
- 14
- erste Rollenstation
- 16
- zweite, mittlere Formrollenstation
- 18
- Rohr
- 20
- dritte Rollenstation
- 22
- Kunststoffrohr
- 24
- Formrollenpaare
- 26
- Formrolle
- 28
- Transportachse
- 30
- Durchlass
- 32
- Einlass des Durchlasses
- 34
- Auslass des Durchlasses
- 36
- Drehachse einer Formrolle
- 38
- Arme
- 40
- Trägerelemente
- 41
- Verstellmechanismus
- 42
- erster Flansch einer Formrolle
- 44
- zweiter Flansch einer Formrolle
- 46
- Mittelabschnitt
- 47
- Innenseiten der Flansche
- 48
- Außenfläche
- 50
- Normale zur Bandmaterialebene
- 52
- Bandmaterialebene
- 54
- Rollen der ersten Rollenstation
- 56
- Rollen der dritten Rollenstation
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REFERENZEN
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10031916 C2 [0005, 0033]
- WO 03/009950 [0005, 0033]
- WO 9108064 A1 [0005, 0033]
- EP 0715906 A1 [0005, 0033]
