DE2522681A1

DE2522681A1 - Vorrichtung zur herstellung von rotationssymmetrischen bauteilen

Info

Publication number: DE2522681A1
Application number: DE19752522681
Authority: DE
Inventors: Manfred Lechner; Kurt Stich
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1975-05-22
Filing date: 1975-05-22
Publication date: 1976-12-09
Also published as: DE2522681C2; FR2311608B2; JPS51144814A; US4531271A; FR2311608A2

Description

Messerschmitt-Eölkov-E lohnt Gesellschaft mit
beschränkter Haftung
München

Ottobrunn, 7. Mai 1975 BTOl3 Im/er

Vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen

Zusatz zu Patent(-anmeldung) P 24 28 277.7

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen, deren Wandung aus nebeneinanderliegenden, miteinander verbundenen Rohren besteht, die um die Symmetrieachse des Eauteils spiralförmig gewunden sind,

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ORIGINAL INSPECTED

mit einer Biegevorrichtung mit mindestens einer Biegeflanke entsprechend der gegebenen Raumgeometrie des herzustellenden Bauteils, einer der Biegevorrichtung zugeordneten Spann-"und Einstellvorrichtung für das zu biegende, an der Biegevorrichtung fixierte Rohr mit fortlaufender Steuerung der Einstellparameter für das Rohr während des Biegevorgangs entlang der Biegeflanke und einer Montagevorrichtung, insbesondere einem Montagekern, deren Außenkontur der Innenkontur des fertigen Bauteils gleich ist, mit Halterungen zum Bündeln der gebogenen Rohre und einer Wickelvorrichtung zum Aufbringen einer die gebündelten Rohre vor dem Verbinden zusammenspannenden Drahtwicklung senkrecht zur Längsachse der Montagevorrichtung, insbesondere nach Patent(-anmeldung) P 24 28 277.7«

Bei der Torrichtung nach dem nicht-vorveröffentlichten Hauptpatent werden die einzelnen Rohre nach dem Biegen auf einem Montagekem angeordnet und durch eine Drahtwicklung zusammengespannt, die mit Hilfe von Lötfeidern fixiert wird, woraufhin die einzelnen Rohre im gebündelten und zusammengespannten Zustand an ihren nach außen zeigenden Kanten abschnittsweise miteinander verbunden, vorzugsweise versehweißt werden und zu diesem Zweck die Drahtbandage vorher ebenfalls abschnittsweise entfernt wird. ■ ■

Erfindungsgemäß soll eine Torrichtung dieser Art derart verbessert werden, daß auch bei stärker gekrümmter Kontur des

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herzustellenden Bauteils die gebündelten Rohre bis zu ihrer Verbindung sicher und fest durch die Drahtwicklung an die Montagevorrichtung angedrückt werden, ohne daß es während des Wickelvorgangs zu Fehleinstellungen der Drahtwicklung kommt·

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der unter Zugspannung auf die gebündelten Rohre gewickelte Draht ein Profildraht mit nicht-kreisförmigem Querschnitt ist.

Während mit einem kreisrunden Draht, der aus Gründen einer ausreichenden Anpassungsfähigkeit einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser haben muß, vor allem bei einer stark divergierenden Raumform des herzustellenden Bauteils an der Stelle größter Steigung die Gefahr besteht, daß dort während des Wickelvorgangs eine einzelne Drahtwindung unter der Kraft der nachfolgenden Drahtwindungen herausgedrückt wird und dann die gesamte Drahtbandage zusammenbricht und wieder neu aufgebracht werden muß, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die unter Zugspannung gewickelten Drahtwindungen infolge des nicht-kreisförmigen Drahtquerschnitts auch an den Stellen größter Steigung gegen Torsionsbewegungen und ein Herausdrücken durch Nachbarwindungen gesichert, so daß eine gleichförmig genaue, satte Anpressung

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der gebündelten Rohre an die dem fertigen Bauteil formgleiche Montagevorrichtung gewährleistet wird und sich die Drahtbandage wesentlich einfacher und rascher als bisher, aufbringen läßt.

Zweckmäßigerweise hat der Profildraht eine . viereckige, vorzugsweise quadratische, an den Ecken abgerundete Querschnittsform, wodurch mit einem einfachen Drahtprofil ohne scharfe Kanten eine flächige Anlage der Drahtwindungen einerseits auf der Unterseite an den gebündelten Rohren und andererseits seitlich an den Fachbarwindungen erzielt wird, wobei bei dieser Profilform die Drahtbandage nach dem Aufwickeln durch Lötfelder fixiert wird.

Um jedoch eine gegenseitige Verklammerung der Drahtwindungen unter Verzicht auf eine nachträgliche Fixierung durch Lötfelder zu erreichen, weist der Profildraht in besonders bevorzugter Weise im Querschnitt ein Doppel-U-Profil mit nebeneinanderliegenden, entgegengesetzt gerichteten U-Profilabschnitten auf und die einzelnen Drahtwindungen greifen beim Aufwickeln auf das Rohrbündel mit ihren Profilabschnitten formschlüssig ineinander. In diesem Falle empfiehlt es sich, daß die freien U-Profilschenkel mit einem Neigungswinkel unterhalb des Haftreibungswinkels konisch verjüngt ausgebildet sind. Eine derartige Profilform gewährleistet ein leichtgängiges Wickeln ohne Verkanten des Drahtes und

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sorgt neben der axialen Verklammerung zugleich für eine Selbsthemmung der Drahtwindungen in Radialriohtung, wodurch die Verbundfestigkeit der Drahtbandage beträchtlich erhöht wird. V/ahlweise oder zusätzlich können der mittlere und die beiden freien Schenkel des Doppel-U-Profils parallel schräg gerichtet sein, so daß zwischen den einzelnen Windungen zusätzlich auch eine in Radialrichtung formschlüssige Verklammerung erzielt und daher die Belastbarkeit der Drahtwicklung weiter gesteigert wird.

Im Hinblick auf eine hohe Wickelgenauigkeit ist zur Zu-. führung des Profildrahts senkrecht zur Längsachse der Montagevorrichtung vorzugsweise eine parallel zur Längsachse verschiebbare Führung vorgesehen, deren Längsverschiebung durch eine auf die Neigung des Profildrahts zwischen Führung und Montagevorrichtung ansprechende Meßeinrichtung steuerbar ist, und Aiesem Falle ist in baulich besonders einfacher Weis e die Längsachse der Montagevorrichtung vertikal angeordnet und die Meßeinrichtung ist eine über Seilrollen auf den Profildraht gesetzte Wasserwaage zur Steuerung der horizontalen Drahtzuführung,

Vorteilhafterweise ist ferner im Hinblick auf eine gleichförmige Wicklung ein Drahtzugmesser zur Überwachung der Wickelspannung vorgesehen.

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Durch eine den Draht in die erwünschte Querschnittsform umformende Profileinrichtung, durch die der Draht unter der Wirkung der von der in Drehrichtung angetriebenen Montagevorrichtung aufgebrachten Zugkraft hindurchziehbar ist, wird in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erreicht, daß auch einfache, etwa kreisrunde Drähte als Ausgangsmaterial zum Bewickeln verwendbar sind und gleichzeitig die Wickel spannung zumindest teilweise durch Umformung dieses Drahtes in die gewählte Querschnittsform entsteht ·

Um die Wickelspannung regulieren zu können, weist in diesem Fall die Profil einrichtung vorzugsweise ein Profilwalzenpaar mit einem. zwecks Änderung der Zugspannung veränderlichen Walzenspalt auf.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließlich einer Wickelvorrichtung; und

Pign. 2 verschiedene Querschnittsformen des Probis 4 fiidrahts.

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Fig. 1 zeigt die Montagevorrichtung in Form eines Montagekerns 27» der in seiner Außenkontur der Innenkontur des fertigen Bauteils entspricht. Der Antrieb des um seine vertikal angeordnete Längsachse drehbaren Montagekerns erfolgt durch einen Elektromotor 22. Gesteuert wird die gesamte Vorrichtung über ein Steuerpult 26.

Auf dem Montagekern 27 ist eine obere Fixierscheibe 28 mit Schlitzen 28 a zum Einhängen der fertig gebogenen Rohre 3 befestigt. Unten am Montagekern 27 ist für die Rohre 3 eine untere Fixierscheibe 29 mit Schlitzen 29 a vorgesehen, die am Montagekern 27 drehbar gelagert ist und mittels eines Exzenters 30 in Umfangsrichtung angezogen wird, wodurch die einzelnen Rohre 3 festgezogen werden. Im festgezogenen Zustand wird dann mit Hilfe einer Wickelvorrichtung HO auf die gebündelten Rohre 3 senkrecht zur Längsachse des Montagekerns 27 eine Drahtwicklung 31 aufgebracht, die erforderlichenfalls durch mehrere Lötfelder 32 gesichert wird. Im Falle einer Lötung ist der Draht 31 verkupfert und während des Wickelvorgangs wird im Bereich der Lötfelder 32 zwischen die gebündelten Rohre 3 und den darüber gewickelten Draht 31 eine Aluminium- oder Messingfolie eingelegt, um Verunreinigungen der Rohre 3 durch das Flußmittel beim Löten zu vermeiden·

Nach Fertigstellung der Drahtbandage wird diese von der unteren Fixierscheibe 29 her abschnittsweise wieder ent-

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fernt, und die auf diese Weise freigelegten Abschnitte der Rohre 3 werden an ihren nach außen zeigenden benachbarten Kanten schrittweise miteinander verbunden, etwa verschweißt, wobei die Wickelspannung im restlichen Teil der Drahtbandage entweder durch die Lötfelder 32 oder durch Abwickeln des Drahtes 31 unter Zugspannung aufrechterhalten bleibt·

Die Wickelvorrichtung HO enthält einen Träger 182, der an einer parallel zur Längsachse des Montagekerns 27 angeordneten Säule 170 längsverschieblich geführt ist. Am unteren Ende der Säule 170 befindet sich eine Vorratsspule 142,. auf die der zum Bewickeln dienende Draht 31 mit zunächst noch kreisförmigem Querschnitt aufgewickelt ist. Von dort läuft der Draht 31 über eine drehbar am Träger 182 gelagerte Führungsrolle 144 zu einer Profileinrichtung in Form eines Profilwalzenpaares 146, wo er in die erwünschte Querschnittsform gebracht wird. Die Wickelspannung des bei Drehung des Montagekerns 27 von der Vorratsspule 142 abgewickelten und durch die Profilwalzen 146 gezogenen Drahtes 31 läßt sich durch Änderung des Walzenspalts der Profilwalzen 146 und ggf. noch zusätzlich durch Abbremsung der Vorratsspule 142 mit Hilfe einer Einstellmutter 168 regulieren und wird durch einen in Zuführrichtung hinter den Profilwalzen 146 am Träger 182 befindlichen Drahtzugmesser 148 mit Umlenkrollen 166 überwacht·

Der Profildraht 31, der vom verjüngten zum erweiterten Ende

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des Montagekerns 27 hin auf die gebündelten Rohre 3 gewickelt wird, wird der Wickelstelle in einer jeweils senkrecht zur Längsachse des Montagekerns 27 verlaufenden Ebene zugeführt, also in Horizontalrichtung bei vertikaler Anordnung der Längsachse des Montagekerns 27· Zu diesem Zweck wird der Träger 182 während des V/ickelvorgangs kontinuierlich auf der Säule 170 verschoben^und diese Verschiebung wird mit Hilfe einer auf Abweichungen der Drahtzuführung gegenüber der Horizontalen ansprechenden Meßeinrichtung in Form einer Wasserwaage 150 gesteuert, die über kleine Seilrollen 152 auf den Profildraht 31 zwischen der Wickelstelle und dem Draht zugmess er 148 gesetzt ist und mit diesem über einen einerseits an der Wasserwaage 150 und andererseits am Drahtzugmesser 148 angelenkten Arm 172 verbunden ist.

Die Pign. 2 bis 4 zeigen drei verschiedene Querschnittsformen des Profildrahtes 31 nach dem Durchlaufen der Profilwalzen 146. Gemäß Pig. 2 hat der Profildraht 31 einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt 154, so daß die einzelnen Drahtwindungen auf ihrer Unterseite eine glatte Anlagefläche bilden, mit der sie an das darunterliegende Rohrbündel angepreßt werden, und sich in seitlicher Richtung ebenfalls glattflächig aneinander abstützen. Um Verschiebungen der einzelnen Drahtwindungen nach dem Wickeln zu vermeiden, empfiehlt sich in diesem Pail eine Fixierung der Drahtbandage durch.die Lötfelder 32. Das quadratische Profil

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154 ist an den Ecken 156 abgerundet, um ein leichtgängiges Wickeln zu ermöglichen und eine Beschädigung der zwischen der Drahtwicklung und den gebündelten Rohren beim Wickeln eingelegten Schutzfolie zu vermeiden. Anstelle eines quadratischen Profils kann in gleicher Weise auch eine andere viereckige, etwa rechteckige oder trapezförmige Profilform gewählt werden·

Fig. 3 zeigt ein Doppel-U-Profil 158 mit einem Mittelschenkel 160 und entgegengesetzt gerichteten, freien Schenkeln 162 und 164, die beim Wickeln in entsprechende Ausnehmungen 161, 163 der Nachbarwindungen eingreifen. Im Hinblick auf ein leichtgängiges Wickeln sind die freien Schenkel 162, 164 und die Ausnehmungen 161, 163 konisch verjüngt ausgebildet, jedoch mit einem Neigungswinkel, der unterhalb des Haftreibungswinkels liegt, so daß die gegenseitige Verklammerung der Drahtwindungen bei Einwirkung seitlicher Zugkräfte nicht verloren geht. Infolge des formschlüssigen gegenseitigen Eingriffs benachbarter Drahtwindungen kann bei dieser Profilform auf die nachträgliche Fixierung der Drahtbandage durch Lötfelder verzichtet werden.

Gemäß Fig. 4 hat der Draht 31 ein verschobenes Doppel-U-Profil 174 mit freien Schenkeln 176, 178 und einem Mittelsteg 180, die parallel schräg gerichtet sind und in deren dazwischenliegende Ausnehmungen 177, 179 die freien Schenkel 178 bzw. 176 der entsprechenden Nachbarwindung ein-

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greifen. Durch die Schräglage der Profilschenkel 176, 178 wird neben der seitlichen Verklammerung auch ein radialer Formschluß zwischen den einzelnen Drahtwindungen erreicht, und die Festigkeit der Drahtwicklung erhöht, wie dies für ein ähnliches Profil an sich bekannt ist, das allerdings

/abnehmbaren nicht zur Herstellung einer* Drahtbandage zu Montagezwecken, sondern zum Aufbau einer integralen, aus durchgehend miteinander verlöteten oder verschweißten Drahtwindungen bestehenden Außenwand einer Raketenbrennkammer dient·

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Claims

Patentansprüche

M. tiOrrichtung zur Herstellung von rotations symmetrischen Bauteilen, deren Wandung aus nebeneinanderliegenden, miteinander verbundenen Rohren besteht, die um die Symmetrieachse des Bauteils spiralförmig gewunden sind, mit einer Biegevorrichtung mit mindestens einer Biegeflanke entsprechend der gegebenen Raumgeometrie des herzustellenden Bauteils, einer der Biegevorrichtung · zugeordneten Spann- und Einstellvorrichtung für das zu biegende, an der Biegevorrichtung fixierte Rohr mit fortlaufender Steuerung der Einstellparameter für das Rohr während des Biegevorgangs entlang der Biegeflanke und einer Montagevorrichtung, insbesondere einem Montage- - kern, deren Außenkontur der Innenkontur des fertigen Bauteils gleich ist, mit Halterungen zum Bündeln der gebogenen Rohre und einer Wickelvorrichtung zum Aufbringen einer die gebündelten Rohre vor dem Verbinden zusammenspannenden Drahtwicklung senkrecht zur Längsachse der Montagevorrichtung, insbesondere nach Patent(-anmeldung)

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P 24 28 277·7, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Zugspannung auf die gebündelten Rohre (3) gewickelte Draht ein Profildraht (31) mit nicht-kreisförmigem Querschnitt (154, 158, 174) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profildraht (31) eine viereckige, vorzugsweise quadratische, an den Ecken 056) abgerundete Querschnittsform (154) aufweist·
3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der Profildraht (31) im Querschnitt ein Doppel-U-Profil (158, 174) mit nebeneinanderliegenden, entgegengesetzt gerichteten TJ-Profilabschnitten aufweist und die einzelnen Drahtwindungen mit ihren Profilabschnitten beim Aufwickeln auf das Rohrbündel (3) formschlüssig ineinander greifen·
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien U-Profilschenkel (162, 164) mit einem Neigungswinkel unterhalb des Haftreibungswinkels konisch verjüngt ausgebildet sind.
5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere und die beiden freien Schenkel (176, 178, 180) des Doppel-U-Profils (174) parallel schräg gerich-

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tet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung des Profildrahtes (31) senkrecht zur Längsachse der Montagevorrichtung (27) eine parallel zur Längsachse verschiebbare Führung (144, 170, 182) vorgesehen ist, deren LängsverSchiebung durch eine auf die Neigung des Profildrahts (31) zwischen 'Füh rung und Montagevorrichtung (27) ansprechende Meßeinrichtung (150, 152) steuerbar ist.

7. "Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Montagevorrichtung (27) vertikal anordnet und die Meßeinrichtung eine über Seilrollen (152) auf den Profildraht (3I) gesetzteWasserwaage (150) zur Steuerung der horizontalen Drahtzuführung ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Drahtzugmesser (148) zur überwachung der Wickelspannung.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Draht (31) in die erwünschte Querschnittsform umformende Profileinrichtung (146), durch die der Draht unter der Wirkung der von der in Drehrichtung angetriebenen Montagevorrichtung (27) aufgebrachten Zugkraft hindurchziehbar ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Profileinrichtung ein Profilwalzenpaar (146) mit einem zwecks Änderung der Zugspannung veränderlichen Walzenspalt aufweist·

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