DE2142603A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Her stellung von Spitzen an Rohrenden - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Her stellung von Spitzen an RohrendenInfo
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- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Description
PATENTANWÄLTE
PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN MÖNCHEN 2 ■ THERESIENSTRASSE 33
2H2603 Dipl.-Ing. MARTIN LICHT
Dr. REINHOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN
Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN
München, den
25. August 1971
ARTHUR HARRY TUBERMANN 4527 West 17oth Street
Lawndale, Kalifornien U.S.A.
"Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Spitzen an Rohrenden"
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Rohrabschnitten mit verringertem Durchmesser,
die ein Aufnehmen der Rohre bei verschiedenen Arbeitsgängen, z.B. beim Ziehen eines Rohrs durch ein Werkzeug, ermöglichen.
Derartige Rohrendabschnitte mit verringertem Durchmesser, werden "Spitzen" genannt, obwohl sie gewöhnlich zylindrisch sind und
nicht in einer scharfen Spitze auslaufen. Spitzen dieser Art Bind beim Ziehen von Rohren durch Formen unerläßlich, da das
Rohr ursprünglich einen größeren Durchmesser als die Form hat. Spitzen stellen außerdem Rohrabschnitte dar, an denen die zum
Ziehen des Rohrs benötigten Kräfte angelegt werden können.
Verschiedene Maschinen zur Herstellung von Spitzen an Rohren sind an sich bekannt. So beschreibt US-Patent No.
3j292,414 eine Vorrichtung zum Gesenkschmieden von Spitzen,
in der mehrere gebogene Formteile ein Rohr durch Anpressen gebogener Flächen an die Rohraußenseite zusammendrücken. Daneben
wurde rotierendes Gesenkschmieden angewendet.' In einer abgewandelten,
in US-Patent No. 3»073,374 beschriebenen Vorrichtung
wird ein Rohr zwischen zwei Formteile mit halbkreisförmigen, konkaven Flächen eingesetzt und von gegenüberliegenden Seiten
zusammengequetscht, ehe die halbkreisförmigen Formteile um das Rohr geschlossen werden.
In einer weiteren, in US-Patent No. 3,068,929 beschriebenen Vorrichtung wird ein Rohr über einer einseitig offenen
Vertiefung mit teilweise polygonalem Querschnitt angebracht und dann mit zwei Rammklötzen in die Vertiefung gedrückt, wobei
das Rohrende auf die gewünschte Form zusammengequetscht wird.
Ein ähnliches Ergebnis ergibt sich mit der in US-Patent No. 3»417,598.beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung von Spitzen,
in der vier um das Rohrende angebrachte Formen durch ineinandergreifende
flache Rippen verbunden sind, die gegeneinander bewegt werden können und dabei den iindabschnitt des Rohres in
eine Spitze zusammenquetschen.
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Diese Vorrichtungen können brauchbare Spitzen an Rohren herstellen, haben jedoch mehrere Nachteile, die bisher völlig
zufriedenstellende Ergebnisse ausschlössen. So ergibt sich beim Betrieb verschiedener Maschinen ein unzulässiger Geräuschpegel
bei der Spitzenherstellung, oder äußerst komplizierte, schwer zu unterhaltende Maschinen werden benötigt. Obwohl im
Prinzip die Spitzen in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden können, muß der formgebende Stoß oft mehrmals wiederholt
werden um die gewünschte Spitze zu formen. Wenn überhaupt, so ist es nur sehr schwer möglich gleichmäßige Spitzendurchmesser
bei Spitzen zu erzielen, die konzentrisch zu den Rohren sind.
Die übergangszone zwischen der Spitze und dem eigentlichen
Rohr ist für die anschließenden Formgebungs- und Ziehprozesse von großer 7/ichtigkeit. Wenn sich beim Zusammenquetschen
des Rohrendes im Übergangsgebiet Ungleichmäßigkeiten ergeben, so führen die dabei auftretenden Zugspannungen oft
zu Rissen, die r>ich während des Ziehprozesses längs des Rohres
weiterentwickeln.
Viile Rohrmaterialien sind "kerbempfindlich", d.h. sie
brechen unter Belastung an Stellen, an denen während der Herstellung der Spitze eine Kerbe oder Rille entstand. Jede Spitzen
erzeugende Vorrichtung, die Kerben in oder in der Nähe der Übergangszone schafft, erhöht die Möglichkeit der Beschädigung
des Rohres in den folgenden Arbeitsgängen. Einfachheit und Zuverlässigkeit der Bauweise, Zuverlässigkeit in preisgünstigem
Betrieb und einfache Bedienung und Y/artung sind wünschenswerte Kennzeichen von Maschinen der oben genannten Art, die aber bei
bekannton Modellen nur vereinzelt anzutreffen sind.
Die vorliegende Erfindung schafft eine neue Vorrichtung zur Erzeugung von Rohrspitzen gleichmäßig hoher Güte durch
Führung und Regelung des Biegens des Rohrmaterials in der eigentlichen Spitze und in der Übergangszone. Lücken in der
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Vorrichtung, die zu unkontrollierbaren Biegungen führen können, werden durch die erfindungsgemäße Bauweise vermieden. Die
erfindungsgemäße Biegevorrichtung erzeugt Spitzen in einem einzigen, raschen Arbeitsgang, ist einfach, dauerhaft und
verhältnismäßig leise im Betrieb, schafft keine Risse und unnötigen Falten in der Übergangszone, und ergibt mit der Rohrmitte
genau konzentrische Spitzen.
Die Vorrichtung zur Spitzenherstellung umfaßt eine Fora
mit mindestens drei Formteilen, die so angeordnet sind, daß sich eine einseitig offene Vertiefung mit Polygon-Querschnitt
ergibt. Die Formteile sind so miteinander verbunden, daß sie sich in Radialrichtung des zu bearbeitenden Rohres nach innen
und außen bewegen können, wobei die Vertiefung verkleinert bzw. vergrößert wird. Die Formteile haben flache Innenflächen, die
das Rohrende zunächst in eine Form mit polygonalem Querschnitt verdrücken, wenn sich die Formteile bei der Verkleinerung der
Vertiefung nach innen bewegen. Beim Betrieb ergeben die Formteile außerdem gebogene Rohrabschnitte an den Polygonseiten
und bei der nach innen fortschreitenden Bewegung der Formteile
werden die Polygonseiten verkürzt und schließlich nach innen eingefaltet, während die gebogenen Rohrabschnitte sich annähern
und schließlich eine Spitze mit zylindrischem Querschnitt ergeben.
Die Übergangszone am Rohr wird in wohldefinierter Weise durch flache, abgeschrägte Seiten an den Formteilen geschaffen,
die die gleiche Neigung zu den formgebenden Endabschnitten haben, wie die konische Übergangszone. Die abgeschrägten Abschnitte
sind so ausgebildet, daß sie sich konisch um die Übergangszone legen, wenn die gebogenen Abschnitte des Rohrendes
sich annähern. Das Verbiegen der Spitzenzone und das Eindrücken der abgeschrägten Formabschnitte in das Rohr sind so aufeinander
abgestimmt, daß sich in der Übergangszone gleichmäßige Falten oder Überlappungen ergeben, die auf die Spitze hin.
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zulaufen und an der Verbindungsstelle-zwischen Spitze und
Rohr sanft geschwungen sind.
Die allmähliche Zusammendrückung der Formteile mit
ihren flachen Abschnitten wird ermöglicht durch eine Anordnung, in der die Formteile sich teilweise überlappen, sodaß eine
Kante eines ersten Formteils an der dem Werkstück zugewandten Seite eines benachbarten Formteils entlanggleitet, während
eine Kante eines anderen benachbarten Formteils über die dem Werkstück zugewandte Seite des ersten Formteils gleitet. Die
Abschnitte zur Herstellung der gebogenen Spitzenabschnitte umfassen Auskehlungen an den Verbindungen zwischen den dem
Werkstück zugewandten Seiten und konkave Innenflächen, die Längsabschnitte eines Zylinders darstellen. Die entsprechenden
Abschnitte in der Übergangszone bestehen aus den Längsabschnitten eines Kegels, die sich über die abgeschrägten Abschnitte
erstrecken.
In der bevorzugten Ausführungsforra der Erfindung ergibt
sich eine konzentrische Anordnung von Rohrspitze und Rohr dadurch, daß jedes Formteil mit der gleichen Geschwindigkeit
auf die Rohrachse hin durch eine einzige Betätigungsvorrichtung bewegt wird, die ein Formteil mit der gewünschten Geschwindigkeit
auf die Rohrachse hinschiebt, während die anderen Formteile durch eine .Übertragungsvorrichtung mit der gleichen
Geschwindigkeit verschoben v/erden. Die gebogenen Rohrabschnitte bleiben dadurch während des gesamten Verformungsvorgangs konzentrisch
zum Rohr.
Yfeitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Figuren.
Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Herstellung der Spitzen und zeigt ein Rohr sowie eine teilweise Ansicht einer Betätigungsvor-
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richtung.
Figur 2 ist ein vergrößerter teilweiser Querschnitt der Vorrichtung längs der in Figur 1 mit 2-2 bezeichneten Linie
nach dem Einsetzen des zu verformenden Rohres in die offene Vorrichtung.
Figur 5 ähnelt Figur 2, zeigt aber die Vorrichtung im
geschlossenen Zustand am Ende des Verformungsvorgangs.
Figur 3A ist ein vergrößerter Querschnitt längs der in Figur 3 mit 3A~3A bezeichneten Linie.
Figur 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Formteils.
Figur 5 ist ein Aufriß des in Figur 4 gezeigten Formteils.
Figur 6 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines gebogenen Röhrendes.
Figur 7 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Rohrendes
und der schematisch dargestellten Formteile am Beginn des Verformungsvorgangs·
Figur 8 ähnelt Figur 7 und zeigt das anfängliche Verbiegen des Rohrs beim Schließen der Formteile, wobei das Rohrende
den Querschnitt eines Polygons angenommen hat und die abgeflachten
Rohrseiten durch gekrümmte Abschnitte verbunden sind.
Figur 9 zeigt die nächste Stufe des Biegeprozesses, in
der die Rohrwand bei der Verkürzung der flachen Seiten eingebogen wird.
Figur 10 zeigt die Ausbildung von schleifenförmigen
Querschnittsteilen während der Fortsetzung des Biegevorgangs.
Figur 11 zeigt die Zusamnienpressung der schleif enförmigen
Querschnittsteile und die Annäherung der gebogenen Abschn.it-
Figur 12 ist ein Figur 2 ähnelnder Querschnitt und zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgcmäßen
Vorrichtung mit 4 Formteilen im geöffneten Zustand.
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Figur 13 ist eine Figur 12 ähnelnde Ansicht und zeigt die Formvorrichtung in der geschlossenen Stellung.
Figur 14 ist eine Endansicht der*Formvorrichtung der
Figur 12 mit abgenommener Frontplatte.
Figuren 15-19 entsprechen Figuren 7-11 und zeigen die Ausbildung einer Spitze an einem Rohrende mittels der in
Figuren 12-14 dargestellten Vorrichtung.
Figuren 20 und 21 ähneln Figur 14 und zeigen eine andere
Lagerung und Betätigung der vier Formteile in einer erfindungsgenäßen Vorrichtung.
Figur 2? ist eine teilweise perspektivische Ansicht eines Forateils, wie es in der in Figuren 20 und 21 dargestellten
Vorrichtung benutzt wird. ■
Figuren 23 und 24 zeigen die Anordnung der Formteile im Querschnitt durch eine Vorrichtung mit sechs formgebenden
Teilen, wobei Figur 23 die offene, und Figur 24 die geschlossene Stellung der Vorrichtung darstellt.
Figuren 25 und 26 ähneln Figuren 23 und 24, beziehen
sich aber auf eine Vorrichtung mit acht Formteilen,
Wie aus Figuren 1-11 ersichtlich, umfaßt die Erfindung die mit 10 bezeichnete Vorrichtung zur Herstellung einer
"Spitze" 11 bzw. eines Abschnitts mit verringertem Durchmesser
(Figur 6) an einem Rohrende 12,das anschließend aufgenommen
und durch eine nicht dargestellte Form gezogen wird um beispielweise
die Wandstärke des Rohrs oder seine Querschnittsform in diesem Arbeitsvorgang zu verändern. Die Spitze wird
dabei durch die Form gesteckt und dann mit einem geeigneten Greifer angeiaCt, auf den die zum Ziehen benötigte Kraft ausgeübt
wird.
Die Spitzenform 13 besteht aus einem Satz um das Rohr angeordneter Formteile, die eine Vertiefung 14 bilden und an
einem Ende nur Aufnahme des mit einer Spitze zu versehenden
Rohres 12 offen sind. Der Satz der Formteile ist in einem
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Gehäuse montiert, das aus einem Oberteil 15 über den Formteilen, Seitenabschnitten 17 und einem Unterteil 18 unterhalb der Formteile
besteht. Das Gehäuse wird von einem Paar von Führungen 19t 20 gehaltert, die an einer Grundplatte 21 befestigt sind
und durch Leisten 22 verbunden sind. An jeder Führung sind nach oben ragende Flansche 23 (Figur 1) angebracht, die die
Seitenabschnitte 17 einspannen und dieselben sowie das Oberteil 15 bei in Bezug auf das Unterteil 18 und die Grundplatte 21
erfolgenden Auf- und Abwärtsbewegungen haltern. Bei diesen Auf- und Abwärtsbewegungen wird die Vertiefung 14 ausgedehnt
bzw. zusammengeschoben, wenn die Formteile in die in Figuren 1 und 2 dargestellten Stellungen gebracht werden. Es kann dabei
ein Rohr 12 in die Vorrichtung 10 eingesetzt werden, das in der geschlossenen Stellung der Formteile zusammengedrückt wird
und dabei die Spitze 11 mit verringertem Durchmesser ergibt. Diese Art der Halterung der Formteile ist nur eine verschiedener
möglicher Halterungen.
.Erfindungsgemäß sind mindestens drei Formteile 24, 25,
26 um die Vertiefung 14 angeordnet, die durch die innenseitigen Biegeflächen 17 gebildet wird und Polygon-Querschnitt hat.
Die Formteile sind so angeordnet, daß sie gleichzeitig nach innen und aufeinander zu bewegt werden, sodaß das Rohr zunächst
auf Polygon-Querschnitt gebracht wird und dann weiter zusammengedrückt wird. Die Formteile sind ferner mit gekrümmten Flächen
28 versehen, die den zwischen.den Polygonseiten gelegenen Rohräbschnitten
beim Zusammenbiegen eine Krümmung verleihen. Die allmähliche Verkürzung der geraden Seitenflächen schiebt die
gekrümmten Abschnitte aufeinander zu, sodaß dieselben allmählich nach innen gebogen werden und dabei schleifenförmige Abschnitte
bilden, die dann in eine Spitze zusammengepreßt werden, wenn gekrümmten.Abschnitte aneinander anstoßen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf die neuartige
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Herstellung der Übergangszone 29, in der der Außendurchmesser
von dem an Punkt 11 herrschenden Wert auf den vollen Rohrdurchmesser
ansteigt. Jedes Formteil 24, 25, 26 ist mit einer nach außen gebogenen Abschrägung 30 versehen, die sich unter
einem bestimmten Winkel, von der Fläche 27 zur Rohrachse hin erstreckt. Die Abschrägungen werden von allen Seiten beim
Zusammendrücken der Formteile in das Rohr gedrückt und ergeben eine gleichmäßige Ausbildung der gewölbten und umgebogenen
Abschnitte 31 (Figur 6) im Übergangsgebiet. Weitere gekrümmte Abschnitte 32 zwischen den Abschrägungen schließen sich in der
Form eines Kegelmantels um das Übergangsgebiet, wenn sich die gekrümmten Flächen 28 um den Rest der Spitze legen.
In der in Figuren 1-5 dargestellten Ausführungsform
ist der flache Abschnitt 27 jedes Formteils 24 - 26 in einer zur Rohrachse parallelen Ebene gelegen. Die flachen Abschnitte
sind gleichartig und definieren eine Vertiefung 14 mit dem Querschnitt eines gleichseitigen Dreiecks (Figur 2). Die drei
Formteile überlappen einander und haben Jeweils eine Seite.nkante 33, die an der Verlängerung des flachen Abschnitts des
nächsten Formteils gleitet. Alle drei Formteile können gleichzeitig
nach innen auf die Rohrachse zubewegt werden, ohne daß an den Berührungsstellen benachbarter Formteile Zwischenräume
verbleiben.
Jede den flachen Abschnitt 27 des nächsten Formteils
überlappende Seitenkante 33 ist mit einem sich nach innen erstreckenden Vorsprung 34 versehen, dessen konkav nach innen
gekrümmte Fläche 28 zur Ausbildung der gekrümmten Abschnitte beim Biegen des Rohrs dient. Vorsprung 34 iß* konzentrisch zum
Rohr und tangential einerseits zum flachen Abschnitt 27 des Formteils an dem der Vorsprung angebracht ist, sowie andrerseits
zum flachen Abschnitt äeS nächsten Formteils, an dem der
Vorsprung entlanggleitet. Die gekrümmte Fläche 28 kann als
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scharfe Kante 35 enden, doch wird diese Kante zweckmäßigerweise
abgestumpft, um ihr Zerbrechen zu-verhindern.
Wie aus Figuren 3 A und 4 ersichtlich, sind die abgeschrägten Seiten nach vorne und nach außen um 5 - 40° in Bezug
auf die Rohrachse geneigt, ^e nach dem für die Übergangszone
erwünschten Winkel. Auf einer Seite des abgeschrägten Abschnitts befindet sich ein Portsatz 36 am Vorsprung 34; dieser Fortsatz
ist mit einer konkaven Innenfläche versehen, die einen Kegelabschnitt darstellt und die Fläche 32 zur Verformung des Rohres
in der Übergangszone darstellt. Die freie Kante dieses Fortsatzes befindet sich in der Ebene des Vorsprungs 34 und ist
abgestumpft um ihre Lebensdauer zu erhöhen.
Die Betätigungsvorrichtung, die in sehr verschiedener Weise ausgebildet sein kann, bewegt alle Formteile gleichzeitig
nach innen und aufeinander zu sowie auf die Achse des Rohres 12 hin, wodurch die Form 13 geschlossen wird. Beim
Schließen gleiten die Seitenkanten 33 über die Fläche 27 des benachbarten Formteils, bleiben dabei aber parallel zur Rohrachse. Die Flächen 27 werden damit zuerst an drei Seiten gegen
das Rohr gedrückt (Figur 7) und drücken diese Seiten dann in
in.die in Figur 8 dargestellte Dreiecksform. Bei diesem Vorgang werden die drei abgeschrägten Abschnitte 30 im Übergangsgebiet des Rohres ausgeformt.
Beim weiteren Schließen der Form 13 wird Rohr 12 in die in Figur 8 dargestellte Querschnittsform mit drei flachen
Seiten 38 überführt? die langgestreckten ftohrabschnitte zwischen
den flachen Seiten werden in gekrümmte Abschnitte 39 gebogen, die an den Innenflächen 28 des Vorsprungs 34 anliegen.
Nachdem die Form die in Figur 8 dargestellte Stellung erreicht hat, werden bei der Fortsetzung der nach innen gerichteten
Bewegung der Formteile die gekrümmten Abschnitte 39 weiterhin radial nach innen gedrückt und die freiliegenden Abschnitte der
flachen Seiten werden verkürzt. Da die abgeflachten Rohrab-
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schnitte 38 nicht nach außen hinausgedrückt werden können, beginnen sie eich nach innen einaufalten (40, Figur 9) und
ergeben schließlich die in Figur 10 dargestellten schleifenförmigen
Abschnitte.
Da beim Schließen der flachen Abschnitte 27 der Formteile
eine Bewegung in Tangentialrichtung stattfindet, sind die schleifenförmigen Abschnitte 41 nicht genau auf die Rohrachse
hin gerichtet, sondern in der in Figur 10 dargestellten Weise gegen die Rohrmitte versetzt. Weiteres Schließen der
Form ergibt eine symmetrische Querschnittsanordnung der die Spitzen bildenden Schleifen. Das Schließen der Form kann abgebrochen
werden, sobald eine im wesentlichen zylindrische Spitze geschaffen worden ist; das Schließen kann über die in Figur
dargestellte Stellung hinaus fortgesetzt werden, falls eine schärfere Spitze geschaffen werden soll. Bei ausreichend hohen
Drucken und geeignet ausgebildeten Formteilen kann die Spitze stangenförmig sein und das Rohrende kann über seine ursprüngliche
Länge hinaus beim Formvorgang verlängert werden.
Die in Figur 10 dargestellten schleifenförmigen Abschnitte 41 erstrecken eich nach vorne über die flachen Abschnitte
und die abgeschrägten Flächen 30, während die gebogenen Abschnitte 29 sich nach außen längs der konkaven Flächen 32
öffnen. Jeder umgebogene Abschnitt 31 (Figur 6) befindet sich damit zwischen zwei gebogenen Rohrabschnitten. Eine abgerundete
Faltstelle entsteht am unteren Ende des gebogenen Abschnitts und weitet sich beim Aufweiten der umgebogenen Stelle auf.
Wenn das Schließen der Form zum Abschluß kommt, nähern sich die teilweise konischen Flächen 32 und bilden schließlich die
konische Übergangsstelle. Die konische Ausbildung der Übergangszone
ist aus Figur 3A und aus Figur 21 im Falle einer Vorrichtung mit vier Formteilen ersichtlich.
Die Vorrichtung wird zweckmäßigerweise mit der in
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Figuren 2 und 3 dargestellten Nockenanordnung betätigt. Die
oberen Formteile 24, 26 sind in der Form eines umgekehrten "V" angeordnet, dessen gebogene, nach oben weisende Außenceiten
42, 43 parallel zu den flachen. Abschnitten 27 sind und mit entsDreehend ausgebildeten, nach unten v/eisenden Flächen 44,
45 im Oberteil 15 des Gehäuses zusammenarbeiten. Der dritte Formteil 25 ist dreieckig und seine Außenseite 4-7 ist nach
oben links geneigt, während die überlappende Seitenkante 33
nach unten rechts geneigt ist und sich über den überlappenden Teil des Formteils 24 erstreckt. Walzen 48 sind zwischen die
geneigte Außenseite 47 und eine geneigte obere Fläche 50 des Unterteils 18 eingesetzt und haltern das untere Formteil 25
bei seiner Bewegung nach oben und nach links auf der Fläche
. Eine Feder 51 ist zwischen zwei Stiften 52, 53 einge-•
spannt, die in einer Vertiefung 54 im Unterteil 18 bzw. einer Vertiefung 55 im unteren Formteil 25 eingesetzt sind. Die
Feder preßt Formteil 25 nach unten in die in Figur 2 dargestellte Stellung und hält es gegen die Walzen 48, zwischen
denen durch den Zahnstangenmechanismus 57 ein konstanter Abstand aufrechterhalten wird. In ähnlicher Weise ist eine
weitere Feder 58 eingesetzt, die den oberen Formteil 24 ge/-;en
die Fläche 44 drückt und zwischen Stiften 59, 60 am Oberteil 15 bzw, dem Formteil eingespannt ist. Formteil 24 bewegt sich
nicht in Bezug auf den Oberteil bei der Betätigung der Vorrichtung. Feder 58 hält den Formteil an Fläche 44 angepreßt
und erleichtert das Auswechseln des Formteils.
Formteil 26 kann in ähnlicher V/eise mit einer Feder in einer bestimmten Stellung gehalten werden, doch wird sv.-eckmäßigerweise
ein hydraulischer Zylinder verwendet f der aus
einer zur Fläche 45 des Oberteils parallelen Bohrung besteht und das untere Ende eines Stempels 62 mit dem Längslcanal 63
aufnimmt. An seinem unteren Ende steht Längskanal 63 mit
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Bohrung 61 in Verbindung, wodurch von oben über Leitung 64
unter Brück stehende Flüssigkeit über' den Ansatz 65 eingelei~ tet wird. Der Zylinder stellt eine hydraulische Feder dar,
die Formteil 26 und Oberteil 15 in die in Figur 2 dargestellte
Stellung nach Beendigung eines Formvorgangs zurückbringt.
Vor einem Formvorgang befinden sich die Teile der Vorrichtung
in der in Figur 2 gezeigten Stellung. Rohr 12 kann in die offene Vertiefung 14 eingesetzt werden, wobei genügend
Raum zum Einsetzen verfügbar ist» Bei Bedarf kann eine Führung für das Rohr vor oder an der Führung 19 angebracht werden.
Nachdem das Rohr eingesetzt worden ist, v/ird ein auf dem Oberteil 15 aufsitzender Stempel 67 nach unten gedrückt,
wodurch Oberteil 15 und Seitenplatten 17 auf das Unterteil hin bewegt werden und das obere Formteil 24 sich längs der
rechten Seite des unteren Formteile 25 nach unten bewegt. Die aneinander anliegenden, geneigten Flächen 23, 27 der'Formteile
wirken so zusammen, daß der untere Formteil nach links gedrückt v/ird, während gleichzeitig die nach oben gebogene Fläche 50
dec Unterteils 18 eine Führung für den unteren Formteil bei descen Bewegung mit der durch die Neigung der Fläche 50 bestimmten
Geschwindigkeit bildet. Die Bewegung des unteren Formteils nach oben wird an die Unterkante 33 des linken Formteile 26
über die eich überlappenden Abschnitte übertrogen und mit der
Bewegung des Oberteils 15 kombiniert, sodaß sich eine nach innen (nach rechts) gerichtete Bewegung des linken Formteils
ra.it einer durch die Neigung der Fläche 45 bestimmten Geschwindigkeit
ergibt.
Wenn die Neigungen der verschiedenen Flächen richtig
aufeinander abgestimmt sind, bewegen sich die drei Formteile 24 - 26 gleichzeitig und gleichförmig auf die Achse des Rohr3
12 zu. Das Schließen kann in Verschiedener Vfeise geregelt
v/erden, z.B. durch einen oder mehrere Begrenzungsschalter (nicht dargestellt), die boim Erreichen bestimmter Stellungen
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der Formteile betätigt werden. Derartige Begrenzungsselialter werden
zweckmäßigerweise verstellbar montiert, soäaß ihr
Ansprechpunkt eingestellt werden kann. Mit Hilfe dieser
Schalter kann gleichzeitig der nächste Arbeitsgang, ä.h.
das öffnen der Form, ausgelöst werden.
Bein öffnen der Vertiefung 14 legen die Formteile 24 26
den beim Sehließen der Form durchlaufenen Weg in. «sgekehr-.
ter Richtung zurück, d.h. das rechte Formteil 24 wird feeim
Anheben des Oberteils 15 durch den hydraulischen Zylinier 61,
62 nach oben bewegt, wodurch der untere Formteil 25 längs Fläche 50 durch Feder 51 und der linke Formteil 26 in entsprechender
V/eise zurückgestellt werden. Eine zusätzliche Schalteranordnung kann den Beginn des nächsten Arbeitsgangs
v.on der in Figur 2 dargestellten Stellung aus verzögern. Derartige Schaltvorrichtungen mit manuellen oder autqsatischen
Zeitverzögerungsyorrichtungen sind an sich bekannt.
Mindestens drei Formteile sind zur Herstellung einer lückenlosen Vertiefung zur Aufnahme eines Rohres in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung notwendig. Die Erfindung ist jedoch nicht auf drei Formteile beschränkt und die Verwendung von
vier oder mehr Formteilen kann zweckmäßig sein.
Da jedes Formteil eine Biegung im Rohr erzeugt, bedeutet eine Veränderung der Anzahl der Formteile eine Veränderung
der Zahl und der Winkellagen der gebogenen Abschnitte. Im Fal3. von Rohren mit einem hohen WandstärkerRohrdurchmesser-Verhältnis
ist das Biegen der Rohrwand schwierig und die Verwendung einer kleineren Anzahl von Formteilen bedeutet größere Abstände
zwischen den eingebogenen Stellen. Bei niedrigen Wandstärkeί
Rohrdurchmesser-Verhältnissen ergibt·eine große Anzahl von
Formteilen verbesserte BetriebsVerhältnisse.
In der in Figuren 12-14 dargestellten Vorrichtung
70, in der ähnliche Teile mit gleichartigen Bezugssysibolen
gekennzeichnet sind, sind vier Formteile 71 «- 74 um die Yer-
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tiefung 14 angeordnet, die bei geöffneter Vorrichtung quadrar
•tischen Querschnitt hat. Die vier Formteile haben flache Endflächen
27 in Ebenen parallel zur Achse des Rohres 12; die Endflächen überlappen sich und schließen die Form, wobei sich
die Vertiefung mit quadratischen oder rechteckigen Querschnitt allmählich verkleinert. Die gebogenen Abschnitte 34 mit ihren
Innenflächen 28 bilden longitudinale Abschnitte eines Zylin-'ders.
Wie außerdem in Figur 14 dargestellt, ist jeder Formteil 71 - 74 mit einem abgeschrägten Abschnitt 30 versehen,
der sich vom Vorderende der Fläche 2? zur Vorderseite des Formteils erstreckt und sich mit einem konischen Abschnitt
32 zur Herstellung der Übergangszone 29 auf dem Rohr beim Schließen der Vorrichtung vereinigt.
Die vier Formteile 71 - 74 der in Figuren 12-14 dargestellten Vorrichtung sind im wesentlichen in der gleichen
VSTeise montiert, wie die drei Formteile der Figuren 1-5, d.h. in einem Gehäuse bestehend aus dem festen unterteil 18, zwei
Seitenplatten 17, und einem senkrecht zu den Seitenplatten 17 beweglichen Oberteil 15. Ein Stempel 67 liegt am Oberteil
an und dient zur Übertragung der an das Oberteil angelegten Kraft zum Schließen der Formteile um das Rohr 12. Frontplatte
75 ist am Unterteil und den Seitenplatten angeschraubt und schließt die Vorderseite bis auf die Öffnung 77 (Figur 14)
zur Einführung des Rohrs in Vertiefung 14.
Der obere Formteil 71 ist mit einer Feder 78 an Oberteil 15 befestigt und bleibt bei Bev/e&ung der Vorrichtung 70
ortsfest, ebenso wie Formteil 24 der ersten Ausführungsform.
Der untere rechte Formteil 72 kann in Horizontalrichtung auf der Oberfläche 50 des Unterteils gleiten durch Zusammenwirken
mit dor nach unten rechta geneigten Fläche 27 des oberen
Formteile 71 und der anliegenden geneigten Fläche 33 des
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unteren, rechten Formteile, Eine zwischen dem Formteil und
der Seitenplatte 17 eingespannte Feder 79 wird beim Schließen ausgedehnt und bringt beim Verschwinden der das Schließen
bewirkenden Druckkraft den Formteil nach rechts in seine Ausgangsstellung zurück.
Der linke untere Formteil 73 gleitet in Vertikalrichtung über die linke Seitenplatte 17, wenn er über die geneigte
Fläche 27 des rechten unteren Formteils 72 in Bewegung gesetzt wird und wird gleichzeitig durch eine Feder 80 auf das Unterteil
18 gezogen. Der linke obere Formteil 74 hat in der geneigten '.Vandung 56 des Oberteils 15 eine Führung; die Bewegung
dieses Formteils wird außerdem von der geneigten Fläche 27 des unteren Forinteiis 73 bestimmt, die an der geneigten Kante
33 des linken oberen Formteils anstößt. Sine Bohrung 61 im
Oberteil dient zur Aufnahme eines Stempels 62; mit dieser Anordnung kann die Form wie im Falle der ersten Ausführungsform geöffnet v/erden.
Wie aus Figuren 15-19 ersichtlich, geht das Biegen der Rohrwände in der gleichen Folge vor sich, wie im Falle
des unter Bezugnahme auf Figuren 7-11 beschriebenen Ausführungsbeispiels, nur wird zunächst ein rechtwinkliger Querschnitt
mit vier gebogenen Eckabschnitten 82 und vier Seitenflächen 81 geschaffen (Figur 16). Die vier Seitenflächen werden
bei 83 eingefaltet (Figur 17), gegen die Rohrmitte hin verschobene Schleifen 84 werden gebildet (Figur 18), und diese
Schleifen v/erden in die zylindrische Spitze 85 zusammengebogen (Figur 19). Ein weiteres Ziisammenpresoen kann den Durchmesser
des Zylinders verkleinern. Die Übergangεζone wird in der vorher
beschriebenen Weise geschaffen.
Die in Figuren 20, 21 dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Spitzen ähnelt der zweiten Ausführungsform;
auch in diesem Fall werden vier Formteile 71-74 verwendet (entsprechende BezugsSymbole werden wenn immer möglich in
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beiden Fällen verwendet), doch bewirkt das Schließen der Form eine Verschiebung der Achse der Vertiefung 14 und damit der
Rohrspitze nach unten.
Wie aus Figur 21 ersichtlich, ist die Anordnung der vier Formteile 71 - 74 im wesentlichen die gleiche wie in
der in Figuren 12-14 dargestellten Ausführungsform. Die Formteile selbst sind ähnlich ausgebildet, doch sind die Außenseiten
91 parallel zu .den als Gleitlagern wirkenden Seiten und die gegenüberliegenden Endabschnitte 92,.93 befinden sich
in zu den Innen- und Außenflächen senkrechten Ebenen. Die als
Stempel wirkenden Betätigungsplatten 94 sind beispielsweise an den Außenseiten 91 angeschweißt, wobei der vorstehende
Endabschnitt 94a an je'der Betätigungsplatte über die Endfläche
93 des benachbarten Formteils ragt und bei offener Form in
einem gewissen Abstand davon liegt (Figur 20). Federn 95· sind zwischen den vorstehenden Abschnitten und den benachbarten
Endflächen eingesetzt und drücken die Formteile in die offene Stellung. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Federn in
Bohrungen 97 gelagert, die sich in die Formteile erstrecken, sodaß die Federn zwischen den Betätigungsplatten und den Enden
der Bohrungen eingespannt sind. Die Federn drücken die Platten
94 von den Formteilen weg und drücken damit die Formteile in die offene, in Figur 20 dargestellte Stellung.
Die beiden unteren Formteile 72, 73 sind in einer V-förmigen Vertiefung im Unterteil 18 eingesetzt} die diesen
Forateilen zugeordneten Betätigungeplatten 94 liegen an den 7/änden der V-förmigen Vertiefung an. Die oberen beiden Formteile
71, 74 sind in ähnlicher Weise in einer Vertiefung von umgekehrter V-Form an der Unterseite des Oberteils 15 angebracht.
Die Seitenplatten 17 sind in diesem Fall am Oberteil befestigt und gleiten an den Seiten des Unterteils.
Wenn Oberteil 15 vom. Stempel 67 nach unten gedrückt
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- yr -
wird,TOrdai die beiden oberen Formteile 71» 74 nach unten
gegen das Rohr 12 gedruckt, wobei sich der rechte obere Formteil 71 im wesentlichen geradlinig nach unten bewegt und
dabei den rechten unteren Formteil 72 nach unten links drückt. Der untere linke Formteil 73 bleibt dabei ortsfest, während
der obere linke Formteil 74 durch die Kraftübertragung nach oben rechts und damit tiefer in den Zwichenraum gedruckt wird.
Die Form wird dabei wie vorher geschlossen, doch die Mittelachse der Vertiefung bewegt sich beim Schließen nach
unten, von der in Figur 20 gezeigten Stellung in die Stellung der Figur 21. Die Federn 95 zwischen den Formteilen werden
zwischen den Formteilen und den Betätigungsplatten beim Schließen zusammengepreßt. Beim Zurückziehen des Stempels. 67
bringen die Federn die Formteile in die in Figur 20 dargestellte offene Stellung zurück. Die Betätigungsplatten 94
verhindern eine Drehung der Formteile, die auftreten könnte, wenn die Federn gegen die Rillenflächen im Oberteil und
Unterteil drücken würden.
Die schematischen Darstellungen der Figuren 23 - 26 zeigen die Anordnungen für eine größere Anzahl von Formteilen,
so z.B. sechs in Figuren 23, 24 und acht in Figuren 25, 26, Die Fläche der anfänglich freiliegenden Abschnitte der
Formteile 27 verringert sich mit zunehmender Zahl der Formteile; die anfänglichen Biegungen sind dann weniger stark
ausgeprägt und entsprechend ergeben sich Änderungen auf den gebogenen Flächen 28, wenn die zylindrischen Endflächen ausgeformt
werden.
Die vorliegende Erfindung schafft damit eine neuartige Vorrichtung zur Herstellung von Abschnitten mit geringerem
Durchmesser oder "Spitzen" an Rohren. In jeder der beschriebenen Ausführungsformen können die sich gegenseitig überlappenden
Formteile in eine Stellung verschoben werden, in der
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eine anfängliche Vertiefung mit Polygon-Querschnitt in der Fora ergebende Zwischenraum völlig ausgefüllt ist. Zwischen
den flachen Seiten des Polygons sind in der offenen Form gekrümmte Verbindungnabachnitte vorgesehen, soduß das Rohr
bein; Beginn des Schließenß der Fora leicht auf die anfängliche
QuerhChnittiiforci gedrückt wird.
Boirn Schließen werden die flachen Seiten in jedem Fall
verkürzt und aie gekrümmten Abschnitte gegeneinander gequetscht,
wodurch die flachen Seiten sich nach innen einbiegen und iichleifenföraige Abschnitte bilden, die durch weiteres Zusammendrücken
in eine Spitze übergeführt v/erden können.
Die erfändrngsgemäße Vorrichtung liefert Spitzen bei
Verwendung einer relativ einfachen Fora von hoher Stabilität und Dauerhaftigkeit. Der gesamte Arbeitsgang ist kontinuierlich
und die Spitzen wurden in einfacher Weise rasch in einem verhältnismäßig
leisen Prozeß geformt. In der erfixidungßgemäßen Vorrichtung treten damit nicht die Kachteile auf, die in
früheren Vorrichtungen der gleichen Art beobachtet wurden. Die sich ergebenden Spitzen r,ind frei von Einkerbungen, Einschnitten
oder anderen Unregelmäßigkeiten, die später zu Störungen Anlaß geben können.
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BAD ORiuiNAL
Claims (16)
- PATENTANSPRÜCHEί 1«)Vorrichtung zur Herstellung einos Rohrabschnitts mit verringertem Durchmesser, gekennzeichnet durch mindestens drei um eine einseitig offene, zur Aufnahme des zu verformenden Rohrstücks dienende Vertiefung (H) mit Polygon-Querschnitt angebrachte Formteile (24, 25, 26) mit flachen Innenabschnitten (27), die die Seiten der Vertiefung (14) bilden und die sich gemeinsam nach innen und außen bewegen können und dabei die Querschnittsfläche der Vertiefung verändern; und an den Formteilen (24, 25, 26) angebrachte Vorrichtungen zum Verändern der Querschnittsform der Vertiefung in einen Zylinder-Querschnitt beim Zusammenschieben der Formteile, sodaß das Rohrende (12) zunächst auf Polygon-Querschnitt und dann auf Zylinder-Querschnitt zusammengequetscht wird.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an jedem Formteil (24, 25, 26) angebrachte, konkav gekrümmte Abschnitte (28) zwischen den flachen Abschnitten (27), sodaß die flachen Polygonseiten durch gekrümmte Abschnitte verbunden sind, die sich beim Schließen der Formteile annähern und Zylinder-Querschnitt ergeben.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine auf jedem Formteil (24, 25, 26) angebrachte, abgeschrägte Fläche (30), die vom flachen Abschnitt (27) aus nach außen zum offenen Ende der Vertiefung (14) hin geneigt ist, und eine; »weite, konkav gekrümmte, auf jedem Formteil angebrachte Innenfläche (32) zwischen einer Seite der abgeschrägten Fläche (30) und der abgeschrägten. Fläche av.f dem benachbarten Formteil, sodaß eine Fortsei^uKg der ersten abgeschrägten Fläche (30) in Form eines 'Kegelmantels entsteht.
- 4* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (24, 25, 26) in einander überlappender Anordnung um die Vertiefung (14) angeordnet sind, derart, daß209810/1307BAD ORIGINAL2H2603eine Seitenfläche jedes Formteils auf der Portsetzung des flachen Abschnitts (27) des nächsten Formteils gleitet, wenn die Formteile nach innen zum Schließen der Form und wieder nach außen bewegt werden, und daß Mittel vorgehen sind, die eine gleichzeitige Bewegung der Formteile nach innen zulassen, während ein Rohrende (12) sich in der Vertiefung (H) befindet, Bodaß das Rohr auf die Querschnittsform der Vertiefung (H) gebogen wird, während gleichzeitig der Rohrdurchmesser verringert wird.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer mindestens drei Formteile (24, 25» 26) umfassenden Form (13).
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bewegung der Formteile (24, 25, 26) die£3elben gleichzeitig gleichförmig nach innen bewegt und den in der Vertiefung (H) eingesetzten Rohrabschnitt (12) beim Verformen des Rohrendes in einer bestimmten Stellung hält.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Betätigungsmittel, die mindestens einen der Formteile (241 25, 26) mit einer bestimmten Geschwindigkeit nach innen schieben und über eine Nockenanordnung eine Kraftübertragung an die anderen Formteile zu deren Bewegung ergeben.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenanordnung die Verlängerungen der flachen Abschnitte (27) umfaßt, die über benachbarte Seitenflächen gleiten.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Seiten (27) der um die Vertiefung (H) angebrachten Formteile (24, 25, 26) im Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck bilden.
- 10. Vorrichtung nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,209810/1307daß die Vorrichtung vier um die Vertiefung (H) angeordnete Formteile (71, 72, 73, 74) umfaßt, deren flache Seitenflächen ein Viereck bilden.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als vier Formteile verwendet werden.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Innflächen Längsabschnitte eines Zylinders darstellen und bei ihrer nach innen gerichteten Bewegung beim Schließen der Form .einen Zylinder bilden.
- 13. Verfahren zur Herstellung eines Abschnitts mit verringertem Durchmesser an einem Rohrende, gekennzeichnet durch Abflachung des Rohrendes (12) an mindestens drei Seiten, sodaß ein Rohrende mit Polygon-Querschnitt entsteht; Einbiegen der Polygonflächen, sodaß gekrümmte Abschnitte entstehen? weiteres Einbiegen der Rohrseiten, sodaß die gekrümmten Abschnitte sich annähern; und Fortführung des Zusammenquetschens, bis die gekrümmten Abschnitte aneinander anliegen und ein Rohrende mit verringertem Durchmesser ergeben.
- 14. Verfahren nach Anspruch 13» gekennzeichnet durch Verformung des Rohres (12) nächst dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser in die Form eines Kegels beim Zusammenschieben der gekrümmten Abschnitte (28).
- 15. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Ausbildung gekrümmter Abschnitte am Rohr (12), die die längsabschnitte eines Zylinders darstellen und beim völligen Schließen der Forra einen Zylinder mit einem Durchmesser kleiner als der Rohrdurchmesser bilden.
- 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Abschnitte während der Ausbildung der Spitse konzentrisch zu einer gegebenen Achse gehalten werden, s'odaß die entstehende Spitze <konaentrisch zum Rohr ist.209810/1307
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