DE19614089A1

DE19614089A1 - Einrichtung zur räumlichen Anordnung biegsamer Kunststoffrohre und Verfahren zu deren Weiterbehandlung

Info

Publication number: DE19614089A1
Application number: DE1996114089
Authority: DE
Inventors: Peter M Huber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kunststoffrohre nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1, sowie auf Verfahren zu deren Weiterbe handlung nach dem Oberbegriff eines der Ansprüche 13 bis 17.

Bekannt ist, Kunststoffrohre aus Polyamid nach DIN 73 378 als Kraftstoff-, Pneumatik-, Hydraulik-, Kühl-, Schmier- und Brems leitungen im Automobilbau einzusetzen. Hierbei werden diese Lei tungen vom Hersteller einbaufertig an die jeweiligen Automobil hersteller geliefert; d. h. sie sind mit allen Anschlüssen ver sehen, gespült, druck- und endgeprüft. In zunehmendem Umfang werden diese Leitungen nicht mehr eindimensional in gestreckter Länge geliefert, sondern räumlich vorgebogen aufgrund der be schränkten Platzverhältnisse, insbesondere im Motorraum der Fahrzeuge. Hierbei ist u. U. für denselben Einsatzzweck einer be stimmten Fahrzeugtype aufgrund einer unterschiedlichen Bauva riante eine gänzlich unterschiedliche Rohrleitung erforderlich.

Die Herstellung solcher gebogenen Rohre erfolgt durch eine ther mische Fixierung in der gewünschten Form durch eine äußere und/oder innere Wärmeeinwirkung auf der Rohr. Hierzu muß das Rohr vorab manuell in kaltem Zustand in eine metallische Biegeform eingelegt werden, welche dem endgültigen Rohrverlauf entspricht. Bei ihrer Herstellung sind die Materialqualität (z. B. weiches oder hartes Polyamid), der Außendurchmesser und die Wanddicke des Rohres, sowie dessen minimal zulässig Biegeradien zu berück sichtigen. Zu kleine Biegeradien könnten u. U. zu Wellungen oder Veränderungen im Rohrquerschnitt o. ä. führen, da in den meisten Fällen diese Verbiegungen des Rohres mit plastischen Verformungen des Rohres verbunden sind.

Die manuelle Herstellung dieser Biegeformen ist verhältnismäßig aufwendig, erfordert eine große handwerkliche Geschicklichkeit und Erfahrung. Meist ist es so, daß eine solche Biegeform mehr fach korrigiert werden muß, bis der endgültige Verlauf des gebo genen Kunststoffrohres, zeichnungsmäßig geometrisch definiert in seiner x-, y- und z-Achse, festliegt. Für Versuchsmuster, Nullserien, Vorserien, Kleinst- und Kleinserien solcher Kunst stoffrohre ist der Aufwand im Verhältnis zum Endprodukt be trächtlich.

Für jede Ausführungsform eines solchen Kunststoffrohres muß demnach mindestens eine solche metallische Rohrform mit einem nichtveränderlichen Rohrverlauf hergestellt werden. Ausgangs punkt für diese Rohrformen sind i.a. metallische Rohre, die entsprechend vorgebogen und aufgesägt werden müssen, um das Kunststoffrohr einlegen zu können, um später eine thermische Behand lung zur stabilen Fixierung des Kunststoffrohres in gebogenem und abgekühltem Zustand durchzuführen. Nach dieser Behandlung ist aufgrund von thermischen Längenveränderungen das Kunststoff rohr auf seine endgültige Länge zu beschneiden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einzige variable Einrichtung zu schaf fen, in der biegsame Kunststoffrohre unterschiedlichen Durch messers und Verlaufs, sowie unterschiedlicher Länge, vorzugswei se für kleine Produktionsstückzahlen, mechanisch in kaltem Zu stand unter Zwang gebogen werden, daß sie bei einer anschließen den thermischen Behandlung so fixiert werden, daß sie nach dem Abkühlen die vorgeschriebene räumliche Form beibehalten, so daß das Rohr ohne technische Probleme einsetzbar und damit preis günstig herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des An spruchs 1. Die variable Ausbildung der metallischen Führungen, Umlenkungen und Unterstützungen der Einrichtung für das Kunst stoffrohr in der x-, y- und z-Achse schafft die Voraussetzun gen zur Erfüllung der Aufgabenstellung. Maßliche und winkelmäßige Einstellskalen erleichtern die Übertragung der in der Zeich nung vorgegebenen Koordinaten, die Reproduzierbarkeit im Wie derholungsfall bzw. bei der Erfordernis evtl. Korrekturen des Rohrverlaufs, die bei Änderungen am Fahrzeug in der Entwick lungsphase laufend vorkommen.

Die Einrichtung muß deshalb neben ihrer mechanischen Vorrich tung zumindest auch einen Wärmeerzeuger besitzen, welcher be vorzugt Heißdampf erzeugt, mit dem das Innere des Kunststoffroh res bei seiner thermischen Fixierung durchströmt wird. Weitere vorteilhafte Vorrichtungen dienen zum Beschneiden, zur Montage von Anschlüssen, zum Spülen als Reinigungsvorgang und zur hy draulischen oder pneumatischen Druckprüfung.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

In der Zeichnung zeigen schematisch:

Fig. 1 einen Aufriß der Einrichtung;

Fig. 2 einen Grundriß der Einrichtung;

Fig. 3 eine vertikale Führungssäule mit Biege- und Kugelkopf, sowie eine Schwenkrolle und ein Kunststoffrohr;

Fig. 4 eine horizontale Führungsschiene;

Fig. 5 einen Stützkopf in Vorderansicht mit eingelegtem Kunst stoffrohr;

Fig. 6 einen Stützkopf in Seitenansicht mit eingelegtem Kunst stoffrohr.

In der Fig. 1 ist die komplette Einrichtung mit der räumlichen Anordnung eines Kunststoffrohres (22) im Aufriß dargestellt; es wird auf mehreren Biegeköpfen (9), die auf den Führungssäulen (5) dreh- und verschiebbar angeordnet sind, die sich ihrerseits auf den Führungsschienen (3) befinden, in der z-Achse (8) posi tioniert. Auf dem Grundrahmen (1) und den Säulen (5) befinden sich je Einstell- und Meßskalen (12). Bedarfsweise sind zusätz lich zur genauen Positionierung des Kunststoffrohres (22) Stützköpfe (11) vorgesehen, die in Fig. 1 nicht Bestandteil der räumlichen Anordnung (22) sind. Als integrierter Bestand teil der Einrichtung sind ein Wärmeerzeuger (16), eine Kupp lungsvorrichtung (17), welche die hydraulische Verbindung zwi schen dem Wärmeerzeuger (16) und dem Kunststoffrohr (22) an min destens einem Rohrende (24) herstellt, mindestens eine Schneid vorrichtung (21), mindestens eine Montagevorrichtung (18) zur Anbringung der Rohranschlüsse, eine Spülvorrichtung (20) und eine Vorrichtung zur hydraulischen oder pneumatischen Druckprü fung (19) vorgesehen.

In der Fig. 2 ist die komplette Einrichtung mit der räumlichen Anordnung eines Kunststoffrohres (22) im Grundriß dargestellt. Es befinden sich sechs Biegeköpfe (9) gemäß der Rohranordnung (22) im Einsatz; bedarfsweise sind zusätzlich Stützköpfe (11) vorgesehen. Das horizontale Führungsprofil (2) im Grundrahmen (1) ermöglicht die Positionierung der Führungsschiene (3) in der x-Achse (4); das Führungsprofil (7) in der Führungsschiene (3) ermöglicht die Positionierung der Führungssäule (5) in der y-Achse (6). Aufgebaut auf dem Grundrahmen (1) ist die Montage- (18), die Kupplungs- (17) und die Schneidvorrichtung (21). Die Einstell- und Meßskala (12) ist für die y-Achse (6) zuständig. Alternativ sind für eine automatisierte Ausführung zu Einstel lung und Arretierung elektrische, pneumatische und/oder hydrau lische Elemente (29), in diesem Fall für die y-Achse (6), ange deutet; sie können selbstverständlich zusätzlich auch in der x- (4) und/oder z-Achse (8) ggfs. für jede Führungsschiene (3), Führungssäule (5), Biegekopf (9) und/oder Stützkopf (11) ange ordnet werden.

In der Fig. 3 ist die vertikale Führungssäule (5) für die z-Achse (8) dargestellt. Sie enthält den höhenverstell- und dreh baren Beigekopf (9) mit dem Element (13) zur Arretierung. Die enthält seinerseits über den allseitig einstell- und mit dem Element (13) arretierbaren Kugelkopf (23) mit der austauschba ren Umlenkrolle (10); diese Rolle (10) besitzt ein Kreisbogen profil (14), das auf den Außendurchmesser des zu verarbeitenden Kunststoffrohres (15) abgestimmt ist.

In der Fig. 4 ist der Grundrahmen (1) mit seinem Führungspro fil (2) für die x-Achse (4) mit einem Element (13) zur Arretie rung der Führungsschiene (3) im Detail dargestellt. Die Ein stellung und Arretierung der Führungssäule (5) für die y-Achse (6) erfolgt über das Führungsprofil (7) der Schiene (3). Nicht dargestellt ist die Arretierung der Führungssäule (5) auf der Führungsschiene (3) für die y-Achse (6).

Die Fig. 5 zeigt den Stützkopf (11) in seiner Vorderansicht mit einem eingelegten Kunststoffrohr (15). Wie schon bei Fig. 3 beschrieben besteht der Stützkopf (11) analog zum Biegekopf (9) aus der Führungssäule (5) mit der Führung (25) und dem Ku gelkopf (23), sowie den nicht gezeigten Elementen (13) zur Ar retierung. In den Stützkopf (11) ist das Rohr (15) über die gerade Längenerstreckung (26) eingelegt; diese kann je nach Be darfsfall auch räumlich oder eben gekrümmt oder gerade plus gekrümmt sein. Das Wesentliche dieses Stützkopfes (11) ist nun die Rohrführung (27). Diese umschließt das Kunststoffrohr (15) je nach seiner räumlichen Anordnung (22) in der Einrichtung in seiner Längenerstreckung (26) nicht halbkreisförmig; son dern sie ist variabel, im vorliegenden Fall vereinfachend sym metrisch. Infolge von Eigenspannungen im Kunststoffrohr (15), die bei der thermischen Behandlung freigesetzt werden können, bzw. durch Längendehnungen bei dieser Behandlung kann es zu Verwerfungen des Rohres (15) kommen, die dazu führen, daß es seine vorbestimmte räumliche Anordnung (22) im Endzustand gar nicht erlangt. Geeignete Rohrumschließungen (28), an den rich tigen Stellen angebracht, führen zu einen zeichnungsgerechten Rohr (15). Diese Maßnahmen erfordern die o.a. Erfahrungen und das handwerkliche Geschick bei der Herstellung insbesondere dieser Stützköpfe (11) für jede einzelne Rohrform. Die Längen erstreckung (26) kann je nach Bedarf auch unter Winkeln zur Achse der Führung (25) angebracht sein, die nicht gleich 90° sind.

In der Fig. 6 wird die Seitenansicht des Stützkopfes (11) mit dem eingelegten Kunststoffrohr (15) dargestellt. In bekannter Weise sind die Führungssäule (5) und der einstell- und arre tierbare Kugelkopf erfaßt. Die Rohrumschließungen (28), die das Kunststoffrohr (15) partiell mehr als 180° umschließen, po sitionieren dieses formstabil unter allen äußeren thermischen Einflüssen bei seiner Herstellung und tragen damit entschei dend dazu bei, die vorbestimmte räumliche Anordnung (22) des fertigen Produktes zu gewährleisten.

Neben der rein mechanischen Einstellung und Arretierung der Führungen (3), (5) usw. für die x- (4), y- (6) und z-Achse (8) sind auch weitergehende automatisierte Lösungen denkbar, die auf elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Elemen ten basieren, wie z. B. mittels Spindeln in Verbindung mit elektrischen Schrittmotoren. Hierbei können die Anzeigen digita lisiert werden, um in letzter Konsequenz die ganze Steuerung über eine Speicherprogrammierung oder gar Computer ablaufen zu lassen. Der entsprechenden Automatisierung sind fast keine Grenzen gesetzt.

Bezugszeichenliste

(1) Grundrahmen/-platte
(2) Führungsprofil/-nute (x-Achse)
(3) Führungsschiene, horizontal
(4) x-Achse
(5) Führungssäule, vertikal
(6) y-Achse
(7) Führungsprofil/-nute (y-Achse)
(8) z-Achse
(9) Biegekopf
(10) Umlenkrolle
(11) Stützkopf
(12) Einstell-/Meßskala
(13) Element, mechanisch/elektromechanisch
(14) Kreisbogenprofil
(15) Kunststoffrohr
(16) Wärmeerzeuger
(17) Kupplungsvorrichtung
(18) Montagevorrichtung
(19) Druckprüfvorrichtung
(20) Spülvorrichtung
(21) Schneidvorrichtung
(22) räumliche Anordnung Kunststoffrohr
(23) Kugelkopf
(24) Rohrende
(25) Führung (z-Achse)
(26) Längenerstreckung
(27) Rohrführung
(28) Rohrumschließung
(29) Element, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch

Claims

1. Einrichtung zur räumlichen Anordnung biegsamer, ein- oder mehrschichtiger Kunststoffrohre (22) kleinen Durchmessers und zur räumlichen geometrischen Stabilisierung unter Wär meeinfluß, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Grundrahmen oder einer Grundplatte (1) mit Füh rungsprofilen oder -nuten (2), ein oder mehrere horizontale Führungsschienen (3), die je verschieb- und arretierbar in der x-Achse (4) angeordnet sind, die ihrerseits je Füh rungsprofile oder -nuten (7) in der y-Achse (6) für eine oder mehrere Führungssäulen (5) besitzen, die je verschieb- und arretierbar angeordnet sind, in denen in der z-Achse (8) je in einer Führung (25), die vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist, mindestens je ein dreh-, verschieb- und arretierbarer Biegekopf (9) mit mindestens je einem dreh- und schwenkbarenbaren Kugelkopf (23) mit einer vorzugsweise austauschbaren Umlenkrolle (10) und mindestens je einem Stützkopf (11) angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (1), die Führungsschienen (3), die Führungs säulen (5), die Biege- (9), Stütz- (11) und Kugelköpfe (23) mechanische Einstell- und/oder Meßskalen (12) be sitzen.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (1), die Führungsschienen (3), die Führungs säulen (5), die Biege- (9), Stütz- (11) und Kugelköpfe (23) mechanische Elemente (13) zur Arretierung und Fixie rung besitzen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (1), die Führungsschienen (3), die Führungs säulen (5), die Biege- (9), Stütz- (11) und Kugelköpfe (23) digitale Einstelle und/oder Meßskalen (12) besitzen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (1), die Führungsschienen (3), die Führungs säulen (5), die Biege- (9), Stütz- (11) und Kugelköpfe (23) elektromechanische Elemente (13) zur Arretierung und Fixierung besitzen.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (10) ein Kreisbogenprofil (14) besitzen, dessen Radius mit dem Außendurchmesser des jeweiligen Kunst stoffrohres (15) korrespondiert.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützköpfe (11) ganz oder teilweise in ihrer Längener streckung (26) ein in ihrem Teilumfang konstantes oder va riables Kreisbogenprofil besitzen, dessen konstanter Radius mit dem Außendurchmesser des jeweiligen Kunststoffrohres (15) korrespondiert.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützköpfe (11) in ihrer Längenerstreckung (26) gerade und/oder gekrümmt sind.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Wärmeerzeuger (16) besitzt, der vorzugsweise ein Heißdampfgerät ist.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine mechanische Kupplungsvorrichtung (17) zur hydraulischen Verbindung des Kunststoffrohrs (15) mit dem Wärmeerzeuger (16) besitzt.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich mindestens eine mechanische Schneidvorrich tung (21) zur exakten Festlegung der Rohrleitungslänge be sitzt.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Vorrichtung (18) zur Montage von An schlüssen für das Kunststoffrohr (15) besitzt.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Vorrichtung (19) zur hydraulischen oder pneumatischen Druckprüfung des thermisch gebogenen und montierten Kunststoffrohres (15) besitzt.

14. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich eine Vorrichtung (20) zur pneumatischen und/oder hydraulischen Durchspülung besitzt.

15. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres in einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß seine räumliche Fixierung durch eine innere thermisch-hy draulische Beaufschlagung, vorzugsweise mit Heißdampf, er folgt.

16. Verfahren zur Montage eines Kunststoffrohres und seiner Kom plettierung als Kunststoffleitung in einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringung der beiderseitigen Anschlüsse halbautoma tisch-pneumatisch erfolgt.

17. Verfahren zur Prüfung einer Kunststoffleitung in einer Ein richtung nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit einer bestimmten Druckhöhe und Druck haltedauer halbautomatisch pneumatisch oder hydraulisch erfolgt.

18. Verfahren zur Spülung einer Kunststoffleitung in einer Ein richtung nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit einer bestimmten konstanten Druckhö he und Druckhaltedauer halbautomatisch mittels gefilterter und entfeuchteter Druckluft erfolgt.

19. Verfahren zur Spülung einer Kunststoffleitung in einer Ein richtung nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit einer bestimmten konstanten Druckhö he und Druckhaltedauer halbautomatisch mittels einem Ge misch gefilterter flüssiger Kohlenwasserstoffe niedriger Viskosität erfolgt.

20. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Positionierung, Arretierung und Anzeige der Führungssäu len (5), Biegeköpfe (9), Umlenkrollen (10) und/oder Stütz köpfe (12) elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Elemente (29) für die x- (4), y- (6) und/oder z-Achse (8) angeordnet sind.