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Verfahren -und Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Wellen, Versteifungen
od. dgl. aus einer Rohrwandung beliebigen Querschnitts -Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum Herstellen ringförmiger Wellen, Versteifungen od. dgl. aus einer Rohr
wandung beliebigen Querschnitts, vorzugsweise rotationssymmetrischen Querschnitts,
unter Einwirkung eines radial auf die innere Rohrwandung gerichteten, von augen
zugeführten Druckes sowie unter gleichzeitigem Annähern der die Welle begrenzenden
Wandungsabschnitte in axialer Richtung.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausführen des schon
erwähnten Verfahrens.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Erzeugen ringförmiger Wellen aus
einer zylindrischen Rohrwandung durch Vorwellen eines ungewellten Rohrabschnittes
unter leicht förmigem radial nach außen gerichtetem Druck und gleichzeitiger Annäherung
in axialer Richtung ~der die Welle begrenzenden Wandungsabschnitte und durch ausschließendes
Stauchen in axialer Richtung auf volle Wellenbreite vorgeschlagen worden.
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Dieses Verfahren soll darin bestehen, daß beim Vorwellen die volle
Wellentiefe und - breite ausgefor#t werden und das anschließende Stauchen schlagartig
und unter radialem, gegenüber dem beim Vorwellen ausgeübten Druck verringertem Druck
erfolgt.
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Die zum Ausführen dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung geht
aus von einer aus zwei Hälften bestehenden Backe, in der eine zylindrische Backe
axial verschiebbar ist, wobei in den Backen Ausn2hmungen vor-esehen sind, die in
geschlossenem Zustand einen Ringraum entsprechend der beizustellenden Wellung bilden
und einem Rohr auf einem Zweiteiligen, an einer Stan,e durch das Rohr befestigten
Dorn angeordneten, gegen die Ringfläche des zu verformenden Rohrabschnitts drüc#cbaran,
elastisch verformbaren Block.
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Diese bekannte Vorrichtung soll dabei im wesentlichen gekennzeichnet
sein durch einen Anschlag für die Begrenzung der Entspannung des elastisch verformbaren
Blocks in axialer Richtung und durch eine Stoßeinrichtung zum schlagartigen Bewegen
der Backen in axialer Richtung.
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Sieht man davon ab, daß bereits dem vorgeschlagenen Verfahren durch
die erforderliche Zweistufigkeit bei der Herstellung der ringförmigen Wellen kapazitativ
verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt sind, so überrascht auch die zum Ausführen
dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung keineswegs durch Einfachheit und Unkompliziertheit.
Hieraus wiederum läßt sich unschwer erkennen,, daß die bekannte Vorrichtung nur
eine relativ kurze Standzeit hat. Dies wird besonders dann deutlich, wenn beim Entspannen
des Gummiblocks die bereits fertig geformte Welle über das Fertigmaß hinaus aufgebogen
wird, um sodann erst wieder in die Fertigfrom zurüc,erüi?rt zu werden. Es liegt
auf der Hand, daß durch eine darartige Uberbeanspruchung eine Selbstzerstörung des
Rohrwerkstoffs ("kalter Fluß") im Gefolge steht. Das vorgeschlagene Verfahren und
die zu dessen Ausführung vorgeschlagene Vorrichtung ist deshalb bestenfalles für
eine Einzel-, nicht aber für eine Serienfertigung geeignet.
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Die vorliegende Erfindung hat sich demgeg#enu.ber die Aufgabe gestellt,
sowohl das bekannte Verfahren als auch die bekannte Vorrichtung soweit zu verbessern,
daß ohne alle Schwierigkeiten und Umständlichkeitn eine industrielle Serienproduktion
ermöglicht wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe nach dem Willen der Erfindung auf der Verfahrensseite
dadurch, daß das Ausformen sowohl der vollen Wellentiefe als auch der vollen Wellen
breite in einem einzigen, kontinuierlich ablaufenden Arbeitsgang erfolgt, während
welchem auf das Innere des zu verformenden Rohres -ein stets gleichbleibender Druck
einwirkt.
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Selbstverständlich ist die vorgeschlagene Erfindung bestrebt, auch
die zum Ausführen des Verfahrens erforderliche Vorrichtung optimal auszugestalten.
Sie#geht.deshalb folgerichtig von der bekannten Vorrichtung mit einer aus zwei Hälften
bestehenden Klemmbacke aus, wobei in den Klemmbacken-Hälften Ausnehmungen vorgesehen
sind, die im geschlossenen Zustand einen Ringraum entsprechend der herzustellen
Wellung bilden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht demzufolge darin, daß Jede
der beiden Klemmbacken-Hälften gleichermaßen zur Aufnahme der Spann-, Dichtung und
Verformungsmittel ausgebildet ist und das Fc&tspannen des zu verformenden Rohres
mittels in den Kler'.£mbacken
koaxial angeordneter Zugstangen od.
dgl. erfolgt.
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In weiterer Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens sieht die vorgeschlagene
Erfindung vor, daß die Mittel zum Festspannen des zu verformenden Rohres aus einer
Jeder Klemmbacke zugeordneten Spannhülse besteht, deren Inneres zur Aufnahme# einer
koaxilen Zugstange od. dgl. ausgebildet ist.
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Weil funktionell von wesentlicher Bedeutung, wurde auch einem anderen
Merkmal der Erfindung, und zwar dem Abdichten des Rohrinneren, ein gebührendes Naß
an Aufmerksamiceit gewidmet: Es ist hier vorgesehen, daß die das Abdichten des Rohrinneren
bewirkenden Mittel im wesentlichen aus Je einer zwischen Spannhülse und Zugstangenschulter
angeordneten Dichtungsmanschette od. dgl. bestehen.
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Ein ebensolches Maß an Aufmerksamkeit erfuhren nach einem weiteren
Erfindungsmerkmal auch die das Verformen des Rohres bewirkenden Mittel, die in an
sich bekannter Weise aus Matrize und Patrize bestehen. Diese sind in leicht auswechselbarer
Weise in korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen der Klemmbaclcen ein#esctzt;
die Patrize ist dabei geteilt ausgeführt.
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Ergänzt und vervollkommnet wird die vorgesch@agene Erfindung schließlich
auch noch dadurch, daß das Beschicken mit einem neu zu verformenden Rohr durch Verschwenken
der einen IClernmbacken-flälfte und das Ent -nehmen eines bereits verformten Rohres
durch Verschwenken der anderen Klemmbacken-IIälfte jeweils aus der beiden Klemmbacken-flälften
gemeinsamen koaxialen Arbeitsrichtung erfolgt.
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Alternativ läßt sich das Beschicken und Entnehmen eines Rohres einem
letzten Erfindungsmerkmal zufolge auch dadurch bewerkstelligen, daß das Beschicken
mit einem neu zu verformenden Rohr durch Parallelverschiebung der einen Klemmbacken-Hälfte
und das Entnehmen eines bereits verformten Rohres durch Parallelverschieben der
anderen iClemmbackcn-llälfte jeweils aus der beiden Klemmbacken-Hälften gemeinsamen
koaxialen Arbeitsrichtung erfolgt.
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Mit der vorgeschlagenen Erfindung gehen eine Reihe nicht zu übersehender
Vorteile einher, deren wichtigster darin besteht, daß das Ausformen sowohl der vollen
Wellentiefe als auch der vollen Wellen breite einer Jeden Welle in einem einzigen
Arbeitsgnug erfolgt. Dariiber hinaus erweist es sich bei der vorliegenden Erfindung
als llberaus vortcilhaft,
daß nicht nur Umfangswellungen, be ispie
ls'#e ise für Dehnungskörper od. dgl., mit rotationssymmetrischem querschnitt sondern
auch Umfangswellungen und Verstc-ikonn,cn fungen beliebigen Rohrquerschnitts vorgenonr;en
werden Ein weiterer Vorteil, der sich insbesondere als Ergebnis zweckmäßlger apparativer
Ausgestältung ergibt, besteht darin, daß theoretisch eine beliebig große Anzahl
von Wellen in einem Rohr angebracht werden können. Ihre praktische Begrenzung erfährt
die Wellenanzahl lediglich in den handelsüblich zur Verfügung stehenden Rohrlängen
von etwa 5 ... 8 m. Diese wiederum entsprechen einer Wellenanzahl von etwa 400 oder
mehr.
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Demgegenüber betrug die bisherige maximale Wellenanzahl maschinenbedingt
lediglich etwa 20.
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Von Bedeutung ist bei der wesentlich erhöhten Wellenanzahl, daß diese
ohne Jegliche Änderung des Werkzeuges, lediglich durch entsprechende Auslegung der
Verformungs-Vorrichtung, erreichbar. ist.
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Infolge der erreichbaren hohen Wellenanzahl lassen sich unter Benutzung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zudem auch die Beschickungszeiten spürbar verringern.
Wie Versuche gezeigt haben, wird die Durchlaufzeit eines Rohres bis zum fertigen
Balg gegenüber dem bisherigen Verfahren etwa im Verhältnis 1:6 ... 1: 10 verkürzt.
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Von wesentlichem Vorteil hat sich auch gezeigt, daß sich bei Benutzung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Werkzeugkostenanteil nicht unwesentlich verringern
ließ. Auch ist es von besonderem Vorteils daß die in Umfangs- oder in Längsrichtung
des Rohres anzubringenden Wellen oder Versickungen ohne Jegliche Änderung des dazu
erforderlichen Werkzeuges hergestellt werden können; hinzu kommt ferner noch, daß
bei der erfindungsgemäßen Verformung keinerlei Torsionsspannungen aufzutreten vermögen.
Dadurch schließlich, daß die Innendurchmesser der profilierten Rohre untereInander.
stets gleich sind, ergibt sich für die gewellten Rohre insgesamt eine höhere Lebensdauer
und eine ebensolche Belastbarkeit.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem AusfUhrungsbeispiel dargestellt,
ohne sich indes allein in diesem zu erschöpfen. Dabei zeigt Fig. 1 einen Ausschnitt
der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem mit Wellen zu versehenden elngespannten
Rohr vor Beginn der Verformung, Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in zusanmcnGcfah
-renem Zustand und einer ersten angefonnten Welle,
Fig. 3 die Vorrichtung
nach Fig. 1 in auseinandergefahrenem Zustand, wobei das Rohr zum Anformen der folgenden
Welle nach Drucicentlastung in der linken Klemmbacken-Hälrte um einen entsprechenden
Betrag nach rechts gezogen wurde, Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 1, bei welcher
nunmehr das für die nächste Welle nach recht gezogene Rohr wieder in der linken
Klemmbakken-Hälfte festgespannt ist, während die in der rechten Hälfte angeordnete
Patrize geöffnet und zum Verformen der nächsten Welle nach links verfahren wird,
Fig. 5 die Vorrichturrg nach Fig. l mit in beiden Klemmbacken-Hälften fest eingespanntem
Rohr kurz vor Beginn der folgenden Verformung, Fig 6 die linke, aus der Arbeitsrichtung
herausgeschwenkte Klemmbacken-Hälfte beim Einfuhren eines Rohres, und schließlich
Fig. 7 die rechte, aus der Arbeitsrichtung herausgesohwqnkte Xlemmbacken-H#lfte
bei der Entnahme eines fertig gewellten Rohres.
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In den Figuren 1 bis 7 der Zeichnung sind stets dieselben Teile mit
denselben Bezugszeichen versehen: In die Klemmbacken-Hälfte 1 ist die Matrize 2
eingesetzt; die Klemmbacken-Hälfte 3 nimmt die geteilte Patrize 4 auf. Das zu verformende
(Fig. 1,6) bzw. das bereits verformte (Fig. 2 ... 5 und 7) Rohr ist mit 5 bezeichnet;
das Rohr 5 wird (Fig. 6) bei aus der Arbeitsrichtung ausgeschwenkter Klemmbacken-Hälfte
1 über die in einer Bohrung dieser Klemmbacken-Hälfte geführte Spannhülse 6 hinweggeschoben
und durch Anziehen der Zugstange 7 gegen die Dichtungsmanschette 8 und Spannhülse
6 festgeklemmt. In der rechte Klemmbacken-Hälfte 3 erfolgt mit dem in dieser befindlichen
Rohrende praktisch derselbe Klemmvorgang.
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In Fig. 2 sind die belden Klemmbacken-Halften 1 und 3 zusammengefahren.
Wird nun durch die Bohrung 7a der Zugstange 7 Druck in das Innere 5a des Rohres
5 geleitet, so erfolgt hierbei das Wellen des Rohres 5 in dem von Matrize 2 und
Patrize 3 begrenzten Bereich 9.
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D.h. das Rohr legt sich unter Druck in diesem Bereich an die von Matrize
2 und Patrize 3 vorgegebene Form an.
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Nach erfolgtem Wellen (Fig. 3) wird der zuvor drucker aufsohlagte
Bereich 5a des Rohres 5 vom Druck entlastet, indem die Zugstange 7 in der Klemmbacken-Hälfte
1 gertngfUgtbg nach rechts verschoben wird Auf diese Weise kann der im Rohrinneren
5a herrschende druck
über die nun nicht mehr an die Spannhülse
6 mittels der Zugstange 7 angepreßte Dichtungsmanschette 8 nach außen entweichen.
Infolgedessen, daß nach diesem Vorgang der unverformte Bereich des Rohres 5 nicht
mehr in der Xlemmbacken-Hälfte 1 festgespannt ist, kann nun durch Verschieben der
Klermbacken-Hälfte 3 nach rechts (Pfeil) die eben hergestellte Welle aus dem von
Iatrize 2 und Patrize 4 gebildeten Ringraum herausgezogen werden. Das Herausziehen
erfolgt um einen solchen Wegebetrag, daß ausreichend Rohrwerkstoff für die herzustellende
nächste Welle bereitgestellt wird. Das Herausziehen des Rohres 5 kann selbstverständlich
auch mittels eines besonderen Zangenvorschubes od. dgl. erfolgen.
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Nach Fig. 4 wird im weiteren Arbeitsablauf nunmehr wieder das Rohr
5 mittels der Zugstange 7 in der Klermbacken-Hälfte 1 festgespannt. Demgegenüber
erfolgt Jetzt in der Klemmbacken-Hälfte 3 das Entlasten der dieser zugeordneten
Zugstange 7, so daß sich auch die geteilte Patrize 4 öffnet, die herg#estellte Rohrwelle
freigegeben wird und die Klemmbaclcen-Hälfte 3 sich um die verformte Profilbreite
nach links (Pfeil) verschieben läßt.
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Entsprechend Fig. 5 wird die Patrize 4 in der rechten Klemmbacken-Hälfte
3 wieder geschlossen und die
Dichtungsmanschette 8 mittels der
Zugstange 7 gegen die zugehörige Spannhülse 6 gezogen, so daß die nächste Profilierung
des Rohres 5 erfolgen kann.
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Wie in Fig. 6 dargestellt, wird nach beendetem IIerstellen der gewtinschten
Anzahl von Wellen die Dichtungsmanschette- 8 durch geringfügiges Verschieben der
zugehörigen Zugstange 7 entspannt. Nach Zurückfahren und Ausschwenken der Slemmbacken-Hälfte
3 aus der Arbeitsrichtung läßt sich nun das mit Wellen versehene Rohr entnehmen.
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Das Einsetzen des nächsten zu verformenden Rohres 5 erfolgt entsprechend
Fig. 7 nach Ausschwenken der Klemmbacken-Hälfte 1 aus der Arbeitsrichtung. Das neue
Rohr 5 wird nach erfolgtem Zurückschwenken der Içlemmbacken-Hälfte 1 in die Arbeitsrichtung
in der schon unter Fig. i beschriebenen Weise festgespannt und mit Wellungen versehen.
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Selbstverständlich ist es bei entsprechender Ausgestaltung der Klemmbacken
bzw. der in diesen angeordneten Ausnehmungen möglich, nicht nur eine, sondern gleichzeitig
auch mehrere Wellen auszuformen.
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In Betracht gezogene Druckschriften: