DE1290512B

DE1290512B - Vorrichtung zum Anbringen von Faltangeln an Rohrenden

Info

Publication number: DE1290512B
Application number: DEB87688A
Authority: DE
Inventors: Schuetz James Walter
Original assignee: Blaw Knox Co
Current assignee: Blaw Knox Co
Priority date: 1965-06-28
Filing date: 1966-06-23
Publication date: 1969-03-13
Also published as: US3370451A; FR1548265A; GB1079627A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbringen von Faltangeln an Rohrenden, insbesondere an dünnwandigen Rohren, mit mehreren, gleichzeitig radial zur Rohrachse bewegbaren Werkzeugen mit V-förmigen Querschnitt.
Es ist bereits bekannt, Faltangeln an Rohrenden dünnwandiger Rohre auf einer Hämmermaschine mit vier senkrecht zur Werkstücklängsachse bewegbaren Werkzeugträgern herzustellen, wobei die Werkzeuge eine konische und eine dieser nachgeordnete zylindrische Bohrung frei lassen und die konische Bohrung vier um 90° zueinander versetzt angeordnete Vorsprünge aufweist, die etwa die Form eines halbierten Doppelkegels haben. Mit diesem bekannten Werkzeug kann die Faltangel jedoch nicht in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Faltangel in einem einzigen Arbeitshub fertigzustellen. Ein vollständiges Schließen des Rohrendes soll dabei vermieden werden.
Es ist zwar auch bereits bekannt, Faltangeln mit einem Arbeitshub fertigzustellen, jedoch ist infolge der rechtwinklig zur Rohrachse liegenden Angriffsflächen der Werkzeuge nicht gewährleistet, daß die Rohrwandung während der Verformung eindeutig und unverschiebbar festgehalten werden kann.
Die spezielle Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine Faltangel in einem einzigen Arbeitshub fertigzustellen und dabei die Rohrwandung festzulegen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Summe der von den achsparallelen Seitenflächen der Werkzeuge eingeschlossenen Winkel 360° ergibt und an den Schnittkanten der Seitenflächen Anfasungen mit dazwischen verbleibenden Vorsprüngen vorgesehen sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die Seitenflächen in der Nähe der Schnittkanten parallel zu den Seitenflächen ausgenommen sind. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Werkzeug zur Herstellung von Faltangeln an Rohren mit verschieden großen Durchmessern verwendet werden.
Die Zeichnungen zeigen in F i g. 1 einen senkrechten Axialschnitt zur Wiedergabe einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig.l. F i g. 3 und 4 eine Seitenansicht bzw. eine Endansicht einer Faltangel, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt worden ist, F i g. 5 und 6 eine Seiten- bzw. Endansicht eines Werkzeugs, F i g. 7 die Stirnansicht der Werkzeuge nach F i g. 5 und 6, F i g. 8 eine Teilansicht zur Wiedergabe des Anfangseingriffes zwischen den Werkzeugen und einem mit einer Faltangel zu versehenden Rohr, F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 der Fig.8. F i g. 10 einen ähnlichen Schnitt, jedoch zur Wiedergabe der Werkzeuge in ihrer innersten Stellung, und in F i g. 11 eine der F i g. 10 ähnliche Ansicht zur Wiedergabe eines kleineren Rohres, das die Größe nach den F i g. 3 und 4 aufweist.
Wie man aus den F i g. 1 und 2 der Zeichnung erkennt, enthält eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Zylinder 10, der auf einem Fuß gelagert ist. Dieser Fuß besteht aus einer horizontalen Platte 11 und vertikalen Platten 12 an jedem Ende des Zylinders mit bogenförmigen Sattelteilen zur Aufnahme des Zylinders. Die senkrechten Glieder 12 sind vorzugsweise mit der waagerechten Platte 11 verschweißt, und der Zylinder 10 kann an den vertikalen Platten 12 angeschweißt sein. Die Innenbohrung des Zylinders 10 besitzt einen hinteren Teil 14 von größtem Durchmesser, einen Mittelteil 15 von reduziertem Durchmesser und einen vorderen Teil 16 von vergrößertem Durchmesser im Vergleich zum Mittelteil 15. Am Vorderende des Zylinders befindet sich ein vorderer Zylinderkopf 18, der durch einen Keil 19 und einen Ring 20 an seinem Platz gehalten und an einer Einwärtsbewegung durch eine Schulter 21 in der Zylinderbohrung gehindert ist. Ferner ist ein hinterer Zylinderkopf 22 vorgesehen, der an seinem Platz gegen eine Schulter 23 in der Zylinderbohrung durch einen Keil 24 und einen Ring 25 gehalten wird. Der hintere Zylinderkopf ist gegen den Zylinder durch einen üblichen O-Ring 26 abgedichtet.
Um die gewünschten Faltangeln an den Rohren herzustellen, sind mehrere im Winkelabstand angeordnete Werkzeuge 30 innerhalb des Zylinders angeordnet. In den Zeichnungen sind sechs solcher Werkzeuge vorgesehen, jedoch kann man bei Bedarf weniger oder mehr verwenden. Ein Rohr T in den F i g. 2 und 1 illustriert den Anfangseingriff zwischen den Werkzeugen und dem Rohr. Um die Werkzeuge 30 nach innen zur Deformation des Rohres und zur Schaffung der gewünschten Nuten und des gewünschten Durchmessers zu bewegen, ist ein hydraulisch betätigtes Spannfutter 31 innerhalb des Zylinders 10 angeordnet. Das Spannfutter 31 ist mit radialen Schlitzen 32 versehen, in welchen die Werkzeuge 30 verschiebbar montiert sind. Um die Werkzeuge nach innen und außen bei einer Axialbewegung des Spannfutters zu bewegen, sind die Schlitze 32 T-förmig mit vergrößerten Kopföffnungen 33, welche durch abfallende äußere Nockenflächen 34 und innere Nockenflächen 35 begrenzt sind, die parallel zu den Oberflächen 34 verlaufen. Die Werkzeuge 30 sind mit T-Köpfen 36 versehen, die vorzugsweise aus einem Material, wie Bronze, bestehen, um die Reibung herabzusetzen. Die Köpfe 36 weisen Streifenform auf und sind auf den Werkzeugen durch Deckelschrauben 37 befestigt. Die vorderen Enden der Werkzeuge sind mit Verschleißplatten 37 versehen, die gegen die Innenoberfläche des vorderen Zylinderkopfes 18 anliegen, während die hinteren Enden gegen eine Beilagscheibe 40 anliegen, die durch einen Stopfen 41 getragen wird, welcher nach innen vom hinteren Zylinderkopf 22 vorsteht. Die Werkzeuge werden an einer Längsbewegung durch den vorderen Zylinderkopf 18 und die Beilagscheibe 40 gehindert, und somit verursacht eine Hin- und Herbewegung des Spannfutters 31 innerhahb des Zylinders 10 eine radial nach innen und außen gerichtete Bewegung der Werkzeuge. Die Werkzeuge und das Spannfutter sind voll ausgezeichnet in F i g. 1 in ihrer voll zurückgezogenen Stellung wiedergegeben. Die gestrichelten Linien im unteren Teil der F i g.1 zeigen die innerste Stellung der Werkzeuge und die entsprechende vorderste Stellung des Spannfutters an.

Um das Spannfutter 31 innerhalb des Zylinders 10

hin- und herzubewegen, ist das Spannfutter mit einem

hinteren Kolbenteil 45 versehen, der innerhalb der

Bohrung 14 arbeitet und auch längs des Stopfens 41

gleitet. Der Kolbentei145 ist dabei mit der zylin-

drischen Oberfläche 14 und der Außenoberfläche des

Stopfens 41 durch geeignete Dichtungen, beispiels-

weise O-Ringe 46 bzw. 47, abgedichtet. Das Spann-

futter ist außerdem mit einem vorderen Kolbenteil 49

versehen, das in die Zwischenbohrung 15 des Zy-

linders paßt, wobei die erforderliche Abdichtung

durch eine Dichtpackung, beispielsweise den 0-50,

vorgenommen ist. Bei dieser Anordnung drückt eine

Druc@Wnaittelztifulir zum Raum 52 hinter dem Kolben

45 das Spaniftitter nach vorn in Richtung des vor-

deren Z ylinderkopfes 18 und teilt die Werkzeuge

nach innen zur Deformation eines zwischen sie ein-

g@°setzien 1'olires. Da außerdem clie I>olbenfiäche 45

größer als die Kolbenfläche 49 ist, führt die Druck-

iiii'Ltelziiftilir zu dem Raum 53 zwischen den beiden

Kolbenteilen des Spanüfutters zu einer Rückwärts-

des Spannfutters im Zylinder und damit zu

einer ,'tari.icl@zielitlng der '@v'erkzeuge vorn Rohr, mit

dem sie firn Eingriff gestanden haben. Geeignete

Druckmittelleitun aen 55 und S6 führen zu den

Räumen :72 bzw. 53. Diese Leitunge=n sind an eine

Di"i.a@limitielqtielle Über @Regeleinrächtungen ange-

schlossen, die von ilbliclier Bauart sein können. Vor-

sind die Reg; lehirlchtiuigen so angeordnet,

daß der Arbeiter nur einen !Knopf zu drücken

braucht, worauf @rticklnü@el dem Raum 52 zugeführt;

währe:id eine Druclci-iittelsirömting vorn Raum

53 zu einem Sumpf möglich ist, so daß das Spann-

7 nach vorn bewegt wird und die ''Jerlizeuge kon-

tlnuiC;rliCh z::1' Ilersielking eher y tataiigel nach innen

Clraü #a. VOi'z-tag@@@ei:je ist die Regolung derart gewählt,

dcaß das Drucivmittel dein Raum 52 zuleührt wird,

K s sich ein 1 ri.',!.drt6@'li von VOrb4:Stliii:'@_taül Ausmaß

ausbildet, worauf die Anschixisse tniig°kelirt werden

und @ita1?ilehr Dtucki'Inittel dem Raum 53 durch die

Leitung :,6 zufließt und Druckmittel aus dem Raum

52 tun, Sumpf abfließen kann. Dieser leiztere Vor-

gang datiert an, bis ein vorbestirnrntcr Rückdruck in

den Leitungen zum Raum 53 ausgebildet ist, worauf

sich der Druck abschaltet Lind die Vorrichtung dann

fÜr den nächstfolgenden Arbeitsgalig wieder bereit

ist. RL'f;@Wltiail,n Stil' Durchführung dieser

sind bckaniit und brauchen deshalb nicht näher er-

läutcl't zu werden.

Um den Riickhub des Spai,nfutters zu begrenzen

g

und dain_t auch die Aiiswärtsbewegunder Werk-

zeuge in eii° Stellung, in der ihre inneren Kanten

einen Kreis be-renzen, der ungefähr den Außen-

durchinesser des anzuangeladen Rohres aufweist, ist

ein a;cci,neter Anschlag am hinteren Ende des Spann-

futters 31 vorgesehen. Dieser Anschlag enthält eine

Führtnigsschiene 60, die in eine öffnung im hinteren

Teil des Kolbenteiles 45 des Spannfuttürs eingepreßt

ist und sich nach rückwärts in eine Bohrung 61 in

einer Einstellwelle 62 erstreckt, die beispielsweise bei

64 in eine Hohlnabe 65 eingeschraubt ist, welche am

hinteren Zylinderkopf 22 befestigt ist. Das innere

Ende der Einstellwelle 62 weist einen Flansch 65 auf,

welcher die hintere Oberfläche 67 des Kolbenteiles 45

des Spannfutters erfaßt, und das äußere Ende der

Einstellwelle 62 ist finit einem Handrad 68 versehen,

so daß die Laoe der Welle in der Hohlnabe leicht

eingestellt werden kann. Die Welle ist gegen Flüssig-

keitsaustritt beim Durchgang durch dein Zylinderkopf

22 durch eine O-Ringdichtung 69 abgedichtet. Mit

dieser Anordnung wird eine Rückwärtsbewegung des

Spannfutters durch Eingriff des Spannfutters mit dem

Endflansch 66 gestoppt. Die Lage des Flansches läßt

sich durch das Handrad 68 einstellen. Die Lage des

maximalen Rückzuges der Werkzeuge ist aus F i g. 1

entnehmbar. Die Führungsstange 60 verhindert eine

Relativdrehung zwischen Spannfutter und Zylin-

der 10.

Die Werkzeuge 30 sind so ausgebildet, daß sie

Angeln mit radial nach außen weisenden Falten her-

stellen, wie sie beispielsweise in den F i g. 3 und 4

wiedergegeben sind. Diese Faltangeln sind an einer

Vielzahl von Rohrgrößen herstellbar, ohne daß

Änderungen in den Werkzeugen oder eine Unistel-

lung der Apparatur außer Einstellung der Rückzug-

stellung der Werkzeuge durch das Handrad 68 er-

forderlich sind. Wie inan aus den F i g. 3 und 4- er-

kennt, ist ein Rohr T mit einer Faltangel 70 versehen,

deren maximaler Gesamtquerschnitt derart gewählt

ist, daß die Angel leicht in ein übliches Zieligesenk

eingesetzt werden kann. Abhängig von der Wand-

stärke des Rohres und dem Außendurchmesser des

Ats,angsrolires liegt die maximale Querabmessung

der Angel vorzugsweise im Bereich von etwa 75 bis

etwa 80°;'o des Außendurchmessers des Rohres. Der

reduzierte Durchmesser der Angel wird durch Ein-

falten der Rohrwandung nach innen auf sich selbst

finiter Bildung von Nuten 71 hergestellt. Man erkennt,

daß die Falten 72, welche diese Aussparungen oder

Nuten begrenzen, sich im wesentlichen radial er-

streellen und im wesentlichen gleichen Winkelabstand

aufweison Land daß die Rohrwindung an der Atdßen-

kante jedes' Falte über einen ausreichenden Winkel

gebogen ist, so daß benachbarte Teile der Rohrwan-

dung einander im wesentlichen berühren, wie man

bei 73 erkennen kann. Das Einfalten der Rohrwan-

dung verlängert das Rohr in der Achslichtung nicht

wesentlich, und infolgedessen ist die Quei'schnias-

fächi, der Rohrwandung an der Faltainael nn v""eseiit-

lichen die gleiche wie die Ouerschnittsfläche der

Rohrwandung des Originalrohres und hat damit im

wesentlichen die gleiche Zugfestigkeit. Die Angel geht

in das Ursprungsrohr, wie bei 74 angedeuiet, Vber,

wobei der libergangsteil durch die sich nach außen

erweiternden Endteile 75 der Werkzeuge 30 gebildet

wird. Der Bodenteil jeder Nut weist eine lZeihe

tieferer Einkerbungen 76 auf, die durch die scharfen

V-förmigen Vorsprünge 77 auf den Werkzeugen 30

gebildet werden.

Die Werkzeuge 30 einer besonders bevorzugten

Ausführungsform zur Herstellung von Faltangeln

stach den F i g. 3 und 4 sind in den F i g. 1 Lind 2 und

in einem größeren Maßstab in den F i g. 5, 6 und 7

wiedergegeben. Jedes Werkzeug besteht vorzugsweise

aus einem Hauptteil 78 mit parallelen Seitenwandun-

gen 79, die in den radialen Schlitzen 32 des Spann-

futters gleiten können. Die Außenoberflächen der

Hauptteile sind zur Aufnahme der T-Köpfe 36 ab-

gschrägt. Die inneren Teile der Werkzeuge erstrek-

ken sich parallel zur gemeinsamen Achse des Spann-

futters, des Zylinders 10 und des anzugebenden

Rohres. Die inneren Teile der Werkzeuge weisen, wie

bei 80 ersichtlich, V-Form auf, wobei die Spitze des

V radial nach innen in Richtung der gemeinsamen

Achse weist und die Schnittkanten der Seitenflächen

parallel zur gemeinsamen Achse verlaufen. Der ein-

geschlossene Winkel dieser V-förmigen Spitzen ist

vorzugsweise gleich dem Winkelabstand zwischen den radialen Schlitzen 32 im Spannfutter und zwischen den Werkzeugen 30, wenn sie sich innerhalb des Spannfutters befinden. So beträgt bei dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der Winkelabstand zwischen den Werkzeugen etwa 60° und der eingeschlossene Winkel des V-förmigen Teiles jedes Werkzeugs ebenfalls annähernd 60°. Mit dieser Anordnung liegt jede Seitenfläche 81 des V-förmigen Teiles parallel zu einer Seitenfläche 81 eines benachbarten Werkzeugs. Die Werkzeuge falten bei der Einwärtsbewegung durch das Spannfutter die Rohrwandung in die wiedergegebene Form, wobei jede Falte zwei Wandstärken der Rohrwandung aufweist, die im wesentlichen miteinander in Berührung gefaltet sind, wie sich bei 73 erkennen läßt.

Um Spielraum für die Wandungen von Rohren verhältnismäßig kleinen Durchmessers und geringerer Wandstärke zu schaffen, sind die Seitenflächen 81 der Werkzeuge in der Nähe der Schnittkanten 84 der Seitenflächen, wie bei 82 angedeutet, ausgenommen. Diese ausgenommenen Teile machen es möglich, die gleichen Werkzeuge für die Rohre von ganz kleinem Durchmesser sowie auch für Rohre von großem Fassungsvermögen zu verwenden, für welche die Vorrichtung an sich gebaut ist. So kann beispielsweise mit dieser Anordnung eine einzige Maschine Faltangeln an Rohren mit einem Außendurchmesserbereich von 44 400 bis 15 880 mm herstellen, ohne daß eine Einstellung mit Ausnahme der Einstellung der Rückzugsstellung der Werkzeuge durch das Handrad 68 erforderlich ist.
Wie oben bereits angedeutet, werden die anzuangelnden Rohre zuerst durch die Vorsprünge 77 der Werkzeuge erfaßt. Diese befinden sich im Längsabstand längs der Schnittkanten 84 der Seitenflächen 81 und sind durch Anfasungen 83 entstanden.
Die Art und Weise, in welcher die Backen die Faltangel eines Rohres bilden, läßt sich aus den F i g. 8, 9 und 10 entnehmen. Wie die F i g. 8 und 9 zeigen, wird das Handrad 68 dazu verwendet, um den durch die Einstellwelle 62 gebildeten Anschlag einzustellen, so daß die Vorsprünge 77 jedes Werkzeugs 30 ein Rohr erfassen, wenn das Rohr in das Spannfutter eingesetzt wird. Vorzugsweise wird der Anschlag so eingestellt, daß die Schnittkanten 84 jedes Werkzeugs die Außenoberfläche des Rohres mit ausreichender Festigkeit erfassen und damit das Rohr genau innerhalb des Spannfutters zentrieren. Das Rohr wird in das Spannfutter eingesetzt, bis das Rohrende auf die Beilagscheibe 40 trifft. Dann wird, wie bereits vorher beschrieben, das Spannfutter betätigt, um die Werkzeuge radial nach innen zu bewegen.
Sobald der erste Eingriff zwischen den Werkzeugen und dem Rohr mit den Vorsprüngen 77 erfolgt, drükken die scharfen Kanten 84 zuerst das Rohr ein und verhindern so einen Schlupf des Rohres bezüglich der Werkzeuge. Bei einer weiteren Einwärtsbewegung der Werkzeuge falten dann einfach benachbarte Teile der Rohrwandung aufeinander zu, bis, wie man aus F i g. 10 erkennt, diese Wandungsteile im wesentlichen miteinander im Eingriff stehen. Wenn diese Stellung erreicht ist, kann keine weitere Einwärisbewegung der Werkzeuge außer durch Durchbiegen i des Metalls erfolgen. Das Metall wird dann zusammengepreßt, so daß die Seitenflächen 81 benachbarter Werkzeuge enger aufeinander zu wandern und sich die Werkzeuge weiter der Mittellinie des Spannfutters nähern können. Der Druck im Zylinder hinter dem Kolbenteil 45 des Spannfutters nimmt damit zu, und das Spannfutter kehrt, wie bereits beschrieben, in seine Ausgangsstellung zurück, wobei die Rückfläche 67 des Spannfutters mit dem Flansch 66 der Einstellwelle in Berührung kommt. Dies erfolgt, sobald die Teile die Lage nach F i g. 10 erreicht haben.
Man erkennt, daß die scharfen Vorsprünge 77 der Werkzeuge etwas in den Boden der Nuten eindringen und damit tiefe Einkerbungen, wie bei 76 in F i g. 3 angedeutet, erzeugen. Außerdem rufen die sich nach außen erweiternden Teile 75 der Werkzeuge Übergangsbereiche 74 zwischen der Faltangel und dem Rohrhauptteil hervor. Die Bodenteile der eingekerbten Teile zwischen den tiefen Einkerbungen 76 sind ziemlich flach, wie man bei 86 erkennen kann, und werden durch die flachen Anfasungen 83 der Werkzeuge erzeugt. Die Faltangel ist genau bezüglich des Rohres zentriert und mit großer Genauigkeit hergestellt, weil die Anfangseinstellung der Rückzugsstellung der Werkzeuge sicherstellt, daß das Rohr richtig bezüglich der Werkzeuge zentriert wird, wenn der Arbeitsvorgang beginnt, und weil die scharfen Vorsprünge auf den Werkzeugen im wesentlichen die Möglichkeit eines Schlupfes zwischen dem Metall der Rohrwandung und dem Metall der Werkzeuge ausschließen. Das Spannfutter bewegt die Werkzeuge gleichmäßig nach innen und erzeugt somit die gewünschte Faltangel in einem einzigen Vorgang. Nach dem automatischen Zurückziehen der Werkzeuge durch das Spannfutter braucht der Arbeiter lediglich das angeangelte Rohr aus dem Spannfutter herauszuziehen und es in das Ziehgesenk in üblicher Weise einzusetzen.
F i g. 11 zeigt den Anangelvorgang bei einem Rohr von geringerem Durchmesser und mit geringerer Wandstärke. Bei Ausführungen dieses Vorganges wird das Handrad so betätigt, daß die Einstellwelle nach innen geschraubt und damit der Rückzugsweg der Werkzeuge zu dem geringeren Außendurchmesser des Rohres begrenzt wird. Der Faltvorgang erfolgt wie vorher. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Falten 87 dieses kleineren und schwächeren Rohres sich innerhalb der Ausnehmungen 82 der Werkzeuge befinden. Wären die Werkzeuge nicht ausgenommen, würde es nicht möglich sein, Rohre mit diesem geringen Durchmesser unter Verwendung der gleichen Maschine und der gleichen Werkzeuge anzuangeln, die auch für das Anangeln von Rohren großen Durchmessers und stärkerer Wandung geeignet sind. Wie bereits oben angedeutet, kann die vorliegende Maschine Rohre mit einem großen Bereich von Außendurchmessern und Wandstärken anangeln. Bei Rohren mit dünnerer Wandstärke dringen die Vorsprünge 77 häufig durch die Rohrwandung an der Fläche der Einkerbungen 76. Dies sichert eine genaue Halterung der Rohre und Zentrierung der Rohre bezüglich des Spannfutters und der Werkzeuge, und eine Schwächung an der Spitze bei diesem Vorgang ist ohne Konsequenzen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Anbringen von Faltangeln an Rohrenden, insbesondere an dünnwandigen Rohren, mit mehreren, gleichzeitig radial zur Rohrachse bewegbaren Werkzeugen mit V-förmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der von den achsparallelen Seitenflächen (81) der Werkzeuge (30) eingeschlossenen Winkel 360° ergibt und an den Schnittkanten (84) der Seitenflächen (81) Anfasungen (83) mit dazwischen verbleibenden Vorsprüngen (77) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (81) in der Nähe der Schnittkanten (84) parallel zu den Seitenflächen (81) ausgenommen sind (82).