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Die Erfindung betrifft eine Wendelnahtrohr-Biege-
und Schweißmaschine
gemäß den oberbegrifflichen
Merkmalen des Anspruches 1.
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Derartige Wendelnahtrohr-Biege- und Schweißmaschinen
zum Rundbiegen und Verschweißen
von Blechbändern
oder vorgeformten Blechzuschnitten aus Dünnblechen zu einem Rohr bestehen üblicherweise
aus einem Maschinengestell und zwei oder mehr Biegewalzen, über die
Blechzuschnitte gestülpt
werden und dann meist mit einer entlang dem Längsstoß des Blechzuschnittes bewegbaren
Schweißvorrichtung
(insbesondere einer WIG- oder Plasma-Schweißvorrichtung) verschweißt werden.
Weiterhin sind auch Spiral- oder genauer Wendelnahtschweißmaschinen
bekannt, beispielsweise aus der
DE 35 34 510 A1 , da die Wendelnaht gegen über einer
Längsnaht
des Dünnblechrohres eine
höhere
Festigkeit aufweist.
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Eine weitere, kombinierte Wendelnahtrohr-Biege-
und Schweißmaschine
ist aus dem US-Patent 3,731,041 bekannt, wobei diese für dickwandige
Pipeline-Rohre ausgelegt ist. Die Schweißvorrichtung ist dabei im Innern
des rundgebogenen Rohres nach der ersten vollständigen Windung angeordnet.
Der Rundbiegevorgang wird hierbei durch eine Vielzahl von Rollen
bewirkt, die am Außenmantel
des Rohres angeordnet sind, wodurch die Gesamtmaschine einen sehr
hohen Bauaufwand besitzt. Zudem ist die Anordnung der Außenrollen
bei Dünnblechen
kaum möglich,
da diese durch die kombinierte Dreh- und Axialbewegung des Bleches
die Oberflächen
verschrammen können.
Gerade bei Edelstahlrohren ist diese Oberflächenbeschädigung unerwünscht.
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Demzufolge liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Wendelnahtrohr-Biege- und Schweißmaschine
der genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass bei einfachem
Aufbau eine schnelle und effektive Herstellung von Dünnblech-Rohren
ermöglicht
wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer
Wendelnahtrohr-Biege- und Schweißmaschine gemäß den Merkmalen
des Anspruches 1.
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Durch die Anbringung einer Kalibierhülse im Anschluss
oder in achsgleicher Verlängerung
einer der Biegewalzen, insbesondere der oberen Walze mit harter
Oberfläche
lässt sich
das so zu einem gewendelten Band geformte Rohr ohne zusätzlichen Antrieb
in die Kalibrierhülse
einführen.
Der Schweißvorgang
kann dann in einfacher Bauweise durch die am Umfang der Kalibrierhülse angeordnete
und in den inneren Durchtritt reichende Schweißvorrichtung vorgenommen werden.
Der Innen-Durchmesser der Kalibrierhülse ist dabei bevorzugt etwas
kleiner als der Nenn-Durchmesser des fertiggestellten Rohres, so
dass sich im Durchtrittskanal der Kalibrierhülse eine gewisse Rückstauwirkung
ergibt, die das Aneinanderlegen der wendelförmigen Blechkanten sicherstellt.
Dadurch ergibt sich innerhalb der Kalibrierhülse eine exakte Ausbildung
der Wendelnaht, so dass gleichbleibende Verschweißbedingungen
gegeben sind, die zu einer präzisen
Ausbildung der Wendelnaht und damit des fertiggestellten Rohres
führen. Insbesondere
können
dabei fehlerhafte Schweißnähte vermieden
werden.
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In bevorzugter Ausführung weist
die Kalibrierhülse
an ihrem Innen-Durchmesser wenigstens eine Wälzkörper- bzw. Rollen- oder Kugelführung auf,
so dass das Rohr mit geringen Widerstand durch die Kalibrierhülse geführt wird.
Durch die Abwälzbewegung
der Rollen oder Kugeln in diesem Linearlager wird eine Beschädigung der
empfindlichen Rohroberfläche
vermieden. Die gleiche Wirkung kann jedoch auch durch eine Kunststoffauskleidung der
Kalibrierhülse
erreicht werden, insbesondere einer Buchse aus PTFE oder einem ähnlichen
reibungsarmen Kunststoff. Zudem kann die Kalibrierhülse an ihrer
zur Rundbiege-Walze weisenden Stirnseite einen konischen oder trompetenförmigen Einlauftrichter
aufweisen, so dass das in die Rohrform rundgebogene Blechband sicher
in die Kalibrierhülse
eingeführt
wird. Für
eine sichere Weiterführung
des Rohres kann nach der Schweißvorrichtung
auch eine Innenführung
in Form eines durchmesserkleineren Rohres (oder auch einer Vollwelle)
vorgesehen sein, so dass das fertiggestellte Rohr durch den Ringspalt zwischen
Aussen- und Innenführung
in Axialrichtung in Art einer Zwangsführung hindurchtritt. Die Kalibrierhülse kann
in Radialrichtung auch mehrfach geteilt sein, also aus mehreren
Abstütz-Schalen oder-Segmenten
gebildet sein.
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Außerdem ist die Kalibierhülse bevorzugt
auf einer Konsole am Maschinengestell gelagert, so dass erstere
exakt vertikal zum Blechbandeintritt entlang der Walzenachse ausgerichtet
werden kann. Weiterhin ist auch der Übertrittsspalt zwischen Walze und Kalibrierhülse durch
axiale Verstellung entlang der Konsole einstellbar, insbesondere
zur Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser. Somit ergibt
sich eine exakte Lagebeziehung zwischen Kalibrierhülse und
Rundbiege-Walze. Diese ist bevorzugt entsprechend der
DE 197 36 102 des Anmelders ausgebildet,
nämlich
mit einer harten Oberfläche,
während
die untere Biegewalze eine weichelastische Oberfläche, insbesondere
aus Polyurethan aufweist, so dass beim Aufeinanderpressen der beiden
Walzen dem dazwischen geführten
Blechband der gewünschte
Radius aufgezwungen wird, um dann in den entsprechenden Radius der
Kalibrierhülse
weitergeführt
zu werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, wie die Anbringung
einer Formiergasdüse
im Innern der Kalibrierhülse,
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen
Wendelnahtrohr-Biege- und Schweißmaschine wird nachstehend
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 eine
Seitenansicht mit einer Wendelnahtrohr-Biege- und Schweißmaschine;
und 2 eine vergrößerte Draufsicht
mit Schnittdarstellung der Kalibrierhülse gemäß 1.
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In 1 ist
eine kombinierte Wendelnahtrohr-Biege- und Schweißmaschine
in Seitenansicht dargestellt, wobei zwei Rundbiegewalzen 1, 2 in
einem Maschinengestell drehbar gelagert sind. Das Maschinengestell
besteht im wesentlichen aus zwei Seitenwangen 11 und einem
Querrahmen 10. Am linken Ende des Maschinengestells ist
ein Antrieb 3 angeordnet, mit dem die hier obere Rundbiege-Walze 2 angetrieben
wird. Diese weist eine harte, metallische Oberfläche auf, während die untere Walze 1 einen weichelastischen
Walzenmantel besitzt. Die untere Walze 1 kann hierbei in
einer Wippe 9 gelagert sein, die über Hydraulikzylinder 4 an
die obere Walze 2 heranführbar ist, um so von der angetriebenen
oberen Walze 2 bei dazwischen eingeführtem Blechband B (vgl. 2) mitgenommen zu werden.
Bei diesen Rundbiegevorgang mittels den Walzen 1 und 2 wird das
Blechband B, wie in 2 dargestellt,
zur hier linken Seite hin geschoben, um in eine Kalibierhülse 6 eingeführt zu werden.
Dort wird dann entlang dem wendelförmigen Stoß zwischen den Windungen mit einer
Schweißvorrichtung 5,
insbesondere einem WIG- oder
Plasmabrenner die Spiral-/Wendelnaht N hergestellt, wie dies in 2 dargestellt ist.
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Die Kalibrierhülse 6 ist über Führungen
(vgl. die Doppelpfeile) an einer Konsole K an der linken Seitenwange 11 in
auskragender Weise 2 befestigt. Dadurch ist die Kalibrierhülse 6 stabil
unterstützt
und zur Anpassung an unterschiedliche Blechdicken, Windungswinkel
usw. in vertikaler und/oder horizontaler Lage einstellbar. Zudem
kann dadurch die Kalibrierhülse 6 exakt
auf die Achse der oberen Walze 2 eingestellt werden, damit
das rundgebogene Blechband B zum Verschweißen zu einem Rohr in die Kalibrierhülse 6 eintreten
kann. Die wird unterstützt durch
einen konischen oder trompetenartig erweiterten Einlauftrichter 6a (vgl.
auch 2). Die Verschiebbarkeit
der Kalibrierhülse 6 auf
der Konsole K ermöglicht
weiterhin einen Zwischenraum bzw. Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden
Stirnseiten der oberen Walze 2 und der Kalibrierhülse 6, so
dass dazwischen an einem dünnen
Auslegerarm 8 eine Formiergasdüse 7 bis weit in die
Kalibrierhülse 6 hinein
geführt
werden kann, um damit kurz nach der Schweißvorrichtung 5 eine
Schutzgasatmosphäre
oder Nachbehandlung der Schweißstelle
bereitzustellen, insbesondere um Verfärbungen des Blechbandes bzw.
des Rohres R zu vermeiden. In diesen Zwischenraum können auch
zusätzliche,
ringförmige Abstützungen
in Art einer Manschette vorgesehen sein, um ein seitliches Ausweichen
zu vermeiden bzw. eine Vorzentrierung auf die Kalibrierhülse 6 zu gewährleisten.
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Wie aus 2 weiterhin
ersichtlich, ist im Durchlass der Kalibrierhülse 6 eine Kugel-
oder Rollenführung 6b vorgesehen,
um die Transportkräfte des
rundgebogenen Blechbandes B innerhalb der Kalibrierhülse 6 zu
minimieren. Hierzu kann auch eine an den Durchmesser der Kalibrierhülse 6 angepasste
Kunststoffbuchse (in der unteren Hälfte engschraffiert dargestellt)
vorgesehen sein. Der Durchmesser der Kalibrierhülse 6 ist hierbei
etwas kleiner als der spätere
Nenn-Durchmesser des Rohres R gewählt, so dass sich die Kanten
des rundgebogenen Blechbandes B innerhalb der Kalibrierhülse 10 aneinander
legen, um dann mit der etwa mittig angeordneten Schweißvorrichtung 5 sicher
und mit schmaler Schweißraupe
zur Wendelnaht N verschweißt
zu werden. Dieses geringe "Untermaß" hängt auch
von der Länge
der Kalibrierhülse 6 ab,
wobei für
eine im Verhältnis
zum Radius der Kalibrierhülse 6 kurze
Kalibrierhülse 6 ein
größeres Untermaß gewählt wird, um
das Anlegen der Blechkanten aneinander und damit die Bildung einer
schmalen Wendelnaht N sicherzustellen. Dabei kann je nach Position
des Aneinanderlegens der Blechkanten die Schweißvorrichtung 5 an
einer Langlochführung 5' am Umfang der
Kalibrierhülse 6 manuell
verstellt werden oder über
eine Steuerung nachgeführt
werden, wobei der Kantenabstand bzw. die Nahtbreite über einen
Sensor in der Kalibrierhülse 6 erfasst
werden kann.
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Zur Anpassung an unterschiedliche
Rohrdurchmesser kann die Kalibrierhülse 6 an der Konsole
K komplett ausgetauscht werden oder bei geringen Unterschieden auch
nur die den Durchtrittquerschnitt definierenden Rollenführungen 6b bzw.
Buchsen. Für
diesen Fall wird selbstverständlich
auch der Rundungsradius an den Biegewalzen 1 und 2 eingestellt, insbesondere
durch Veränderung
des Anpressdrucks über
die Hydraulikzylinder 4. Die Rollen- oder Kugelführungen
der Kalibrierhülse 6 können auch segmentartig
ausgebildet sein, da eine Vollkreisanlage dieser Führungen
nicht erforderlich ist. Gleiches gilt auch für eine ggf. vorgesehene Innenführung innerhalb
der Kalibrierhülse 6,
wodurch ein Ringspalt zum zwangsgeführten Durchtritt des fertiggestellten Rohres
geschaffen wird. Eine solche Innenführung kann z.B. durch eine
um die doppelte Wandstärke des
Wendelrohres durchmesserkleinere Vollwelle gebildet sein, die hier
von der rechten Seite aus in die Kalibrierhülse 6 eingesteckt
und auskragend an der Konsole K befestigt ist.