DE3431120A1 - Verfahren und vorrichtung zum wellen von metallrohren - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum wellen von metallrohrenInfo
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Description
kabelmetal electro
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Gesellschaft mit beschränkter Haftung
84-32/F
22. Aug. 1984
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wellen von Metallrohren, bei
dem in kontinuierlicher Arbeitsweise ein Glattrohr vorzugsweise ein
längsnahtgeschweißtes Glattrohr durch eine Buchse hindurchgeführt und
unmittelbar hinter der Buchse ein Well werkzeug an dem Glattrohr angreift, bei welchem eine Wellerscheibe mit einer größeren lichten Weite
als der Glattrohrdurchmesser, frei drehbar und exzentrisch, in einem drehantreibbaren Wellerkopf gelagert ist.
Aus der DE-AS 1086314 ist ein Verfahren zur Herstellung von gewellten
Rohren bekannt, bei dem dünnwandige Metal !rohre, insbesondere solche,
die aus einem langen Blechstreifen durch kontinuierliche Verformung zum
Schlitzrohr und anschließende Verschweißung der Schlitzfläche hergestellt
sind, mittels einer auf dem Umfang des Glattrohres sich
abwälzenden ringfo'rmigen Wellerscheibe zu einem Wellrohr verformt
werden. Die Wellung erfolgt dabei fortlaufend schraubenlinienförmig mit bestimmter Welltiefe und Steigung dadurch, daß die Wellerscheibe im sie
tragenden Wellerkopf exzentrisch zur Rohrachse und in einem bestimmten
Winkel zu dieser geneigt angeordnet ist. Mit der oben beschriebenen
Einrichtung ist es möglich, Wellrohre in wirtschaftlicher Weise herzustellen.
Mit dieser Vorrichtung können allerdings nur Wellrohre mit einer relativ flachen Wellung hergestellt werden. Solche Wellrohre
können auf übliche Kabeltrommeln aufgetrommelt werden und finden
beispielsweise Anwendung als Mantel für elektrische Kabel oder aber auch als Leitungsrohre.
Verwendet man bei dem obengenannten Verfahren eine Wellerscheibe mit
einer schraubenlinienförmig verlaufenden Verformungsrippe, so können mit dem genannten Verfahren sogenannte parallel gewellte Rohre hergestellt
werden (DE-OS 1916357).
Um eine tiefere Wellung zu erzeugen, hat man bei dem eingangs erwähnten
Verfahren das Wellen unter längsaxialem Druck durchgeführt, indem beispielsweise das Metallrohr in Durch!aufrichtung gesehen nach dem
Wellen gebremst wird. Dadurch, daß bei diesem Verfahren das Wellwerkzeug,
d. h. die Wellerscheibe, frei von Kräften ist, die in axialer Richtung auf sie einwirken, gelangt man zu einer tiefen Wellung. Es hat
sich jedoch gezeigt, daß dieses Verfahren in der Praxis zu Schwierigkeiten
führt, da das Aufbringen konstanter Bremskräfte - konstante
Bremskräfte sind für die Erzielung einer gleichmäßigen Wellung unumgänglieh
- nicht möglich ist (DE-PS 2400842).
Die auf dem Markt erhältlichen flexiblen Wellschläuche (Metallschläuche)
werden bislang diskontinuierlich hergestellt, indem man von einer Glattrohrlänge ausgehend die Wellung in mehreren Arbeitsgängen einbringt,
wobei das Rohr unter axialem Druck steht und während des WeIlens
zusammengeschoben wird. Größere Längen sind bei diesem Verfahren nicht
herstellbar.
(3LF702)
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs
erwähnte Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß mit diesem Metall schläuche, d. h. Wellrohre mit einer tiefen engen Wellung, kontinuierlich,
d. h. in großen Längen hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß oer Erfindung das gewellte
Rohr in Richtung auf die Einwirkstelle der Wellerscheibe aus der
Fertigungsrichtung ausgelenkt wird.
Untersuchungen des die Gattung bildenden Verfahrens haben ergeben, daß
die Wellerscheibe beim Wellvorgang eine "Bugwelle" in der Rohrwandung
vor sich herschiebt» Durch das Auslenken des Wellrohres bzw. durch die Biegung des Wellrohres entgegen der Richtung der Einwirkstelle der
Wellerscheibe wird die "Bugwelle" unterstützt. Der Auslenk- bzw.
Biegevorgang ist so ausgelegt, daß das bereits gewellte Rohr in jedem
Augenblick des Wellvorganges so gebogen wird, daß die Wellerscheibe und die "Bugwelle" sich in der Druckzone eines gebogenen Rohres befinden.
Durch den umlaufenden Biegevorgang wird der WelTerscheibe zusätzliches
Material angeboten, wodurch eine tiefere Wellung problemlos möglich
wi rd.
Nach einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens greift an dem gewellten Rohr an der der jeweiligen Einwirkstelle
der Wellerscheibe gegenüberliegenden Seite eine Kraft an. Diese Kraft sorgt für eine Durchbiegung bzw. Auslenkung des Rohres zwischen
der das Glattrohr abstützenden Buchse und der Einwirkstelle der Kraft.
Wesentlich ist dabei, daß die Kraft in einem Abstand a von mindestens
0,5 D, vorzugsweise mindestens 0,8 D, an dem Wellrohr angreift, wobei D der Außendurchmesser des Glattrohres ist. Die Exzentrizität e, mit
welcher das Wellrohr aus der Fertigungsrichtung ausgelenkt wird, genügt der Gesetzmäßigkeit e/a, kleiner als 1, vorzugsweise kleiner als 0,2.
Die maximale Abweichung des Angriffspunktes der Aus lenkkraft in Umfangsrichtung
gesehen beträgt _+ 30° je nach Werkstoff des zu wellenden Rohres
mit einem Vor- oder Nachlauf an der der Einwirkstelle der Wellerscheibe
gegenüberliegenden Seite des Rohres. So hat es sich beispielsweise als
vorteilhaft erwiesen, daßin Drehrichtung der Wellerscheibe gesehen der Angriffspunkt der Auslenkkraft bei "weichen Werkstoffen", wie Kupfer,
kleiner als 180°, bei "harten" Werkstoffen dagegen, wie Stahl, Edelstahl,
größer als 180°, eingestellt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, die aus einer das Glattrohr abstützenden fest installierten
Buchse und einem in Durchlaufrichtung des Rohres hinter der Buchse an.
dem Glattrohr angreifenden umlaufenden Wellwerkzeug besteht, welches aus
einem drehantreibbaren Wellerkopf besteht, in dem eine Wellerscheibe
frei drehbar und exzentrisch gelagert angeordnet ist. Diese Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, daß hinter dem Wellerkopf ein mit gleicher
Geschwindigkeit wie der Wellerkopf umlaufendes an dem Wellrohr angreifendes
und dieses auslenkendes Werkzeug vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise
ist dabei das Werkzeug an dem Wellerkopf befestigt. Damit eine gute Führung des Rohres während des Äuslenkens gewährleistet ist, ist
das Werkzeug ringförmig ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Ring frei drehbar in einer an dem Wellerkopf befestigten Halterung gelagert.
Dadurch werden die Reibungskräfte in Umfangrichtung gesehen auf ein
Minimum reduziert. Das ringförmige Werkzeug ist nippelartig ausgebildet,
d. h. die Einlaß- und die Auslaßöffnung erweitern sich trompetenartig.
Damit das Werkzeug optimal an Rohrdurchmesser und Rohrwerkstoff angepaßt
werden kann, ist das Werkzeug sowohl in Umfangsrichtung als auch in
radialer Richtung verstellbar an dem Wellerkopf befestigt. Der Abstand
des Werkzeuges zur Wellerscheibe kann durch Zwischenlegen von Ringen verändert werden. Die Buchse kann vor Beginn des Wellvorgangs verstellt
in längsaxialer Richtung verstellt werden. So wählt man vorteilhafterweise
für weiche Werkstoffe einen größeren Abstand zur Wellerscheibe als für harte Werkstoffe. ... . ._. _
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Mit 1 ist die Spule bezeichnet, von der das zu formende Metallband 2
abgezogen wird. Zwischen zwei nicht dargestellten Rundmesserpaareri wird
das Band 2 auf Maß geschnitten und in der Verformstufe mit Hilfe des Rollenpaares 3 zum Schlitzrohr verformt. Mit Hilfe der Schweißennrichtung
4 vorzugsweise einer elektrischen Lichtbogenschweißeinrichtung werden die Bandkanten des Schlitzrohres miteinander verschweißt und das
nun geschlossene, aber noch glatte Rohr von dem Abzug 5 gefaßt und dem
Wellwerkzeug 6 zugeführt. Als Abzug wird vorzugsweise ein sogenannten
Spannzangenabzug verwendet, wie er aus dem deutschen Patent 1164355 bekannt ist. Das aus dem Wellwerkzeug 6 austretende gewellte Rohr 7 wird
durch ein umlaufendes Werkzeug 8 aus der Fertigungsrichtung ausgelenkt, wie weiter unten beschrieben. Das gewellte Rohr 7 kann dann auf eine
übliche Kabeltrommel 9 aufgewickelt werden.
Die Wellvorrichtung und das Auslenkwerkzeug sind in den Fig. 2 und 3
vergrößert dargestellt. Der Wellerkopf 6 stützt sich über ein Kugellager
10 auf der feststehenden Führungsbuchse 11 ab. Die Führungsbuchse 11 besteht aus einer Gleitbuchse 11a, einer Paßbuchse 11b und der
Außenbuchse lic, die fest mit dem f4aschinengehäuse verbunden ist.
Der Wellerkopf 6 ist in nicht dargestellter Weise drehangetrieben und
trägt an seiner Stirnfläche das Gehäuse 12, in dem die Wellerscheibe 13
befestigt ist. Die Wellerscheibe 13 ist in einer Ringbuchse 14 befestigt,
die über das Kugellager 15 drehbar in dem Gehäuse 12 gelagert ist. Dadurch, daß die Wellerscheibe 13 drehbar und zur Rohrachse
exzentrisch gelagert ist, wälzt sie sich bei Drehantrieb des WeI lerkopfes
auf der Oberfläche des Glattrohres ab und erzeugt dabei eine Wellung, die im Falle einer ringartigen Wellerscheibe 13 schraubenlinienförmig
verläuft. Verwendet man eine Wellerscheibe mit einer schraubenlinienförmig verlaufenden Verformungsrippe, erhält man eine
ringförmige WelTung.
An die Stirnseite des Gehäuses 12 ist-ein Werkzeug 8 angebracht» welches
das gewellte Rohr 7 aus der Fertigungsrichtung auslenkt. Das Werkzeug 8 besteht aus einem flanschartigen Teil 16, welches unter Zwischenlegung
einer Scheibe 17 an dem Gehäuse 12 in radialer und in.Umfangsrichtung
verschiebbar befestigt ist. Im Innern des Teiles 16 ist eine Buchse 18
angeordnet, deren Innenbohrung sich zu den Enden hin trompetenartig erweitert. Der Abstand der Buchse 18 zur Wellerscheibe 13 kann durch
Zwischenlegringe 19 verändert werden. Das Werkzeug 8 ist derart an dem Gehäuse 12 befestigt, daß es exzentrisch zur Mittelachse des Weilerkopfes
und somit zur Mittelachse des Glattrohres umläuft und dabei das Wellrohr 7 ständig aus der Mittelachse herauslenkt. Die Exzentrizität
der Wellerscheibe 13 ist der Exzentrizität des Werkzeuges 8 genau
entgegengesetzt, so daß durch die Biegung des Wellrohres 7 der Wellerscheibe 13 mehr Material für die Wellverformung zur Verfügung steht, so
daß eine tiefere Wellung möglich ist. Der Abstand a zwischen der
Wellerscheibe 13 und der Buchse 8, d. h. der Abstand zwischen den
Mittellinien der Wellerscheibe 13 und der Buchse 18 ist abhängig vom
Außendurchmesser D des Glattrohres und sollte mindestens 0,5 D betragen.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Abstand von 1 bis 1,5 D erwiesen.
Wesentlich für eine saubere Tiefwellung ist ferner der Winkel, um den
das gewellte Rohr 7 aus der Mittelachse heraus gelenkt wird. Da der Winkel selbst sehr schlecht meßbar ist, nimmt man für dieses Maß den
Quotienten aus der Exzentrizität e des Werkzeuges 8 und dem Abstand a
zur Hilfe, wobei dieser Quotient kleiner als 1 sein sollte, vorzugsweise
in der Größenordnung von 0,15. Die Exzentrizität e ist der Abstand der Mittelachse des Werkzeuges 8 zur Mittelachse des Wellerkopfes 6.
Die Buchse 18 ist zweckmäßigerweise in dem Teil 16 mittels eines Kugellagers frei drehbar gelagert.
In der Fig. 3 ist ein Schnitt entTang der Linie A-A dargestellt. Die
Eingriffspunkte an dem Rohr 7 sowohl der Wellerscheibe 13 als auch der Buchse 18 liegen auf der Achse Z und sind also um 180 0C versetzt
zueinander angeordnet. Die dargestellte Anordnung wäre die Idealanordnung
für ein "normal harten Werkstoff", Der Vor- oder Nachlauf der Biegung ist abhängig von folgenden Faktoren:
a) Materialeigenschaften des Rohrwerkstoffes
b) geometrische Abmessungen des Rohres
b) geometrische Abmessungen des Rohres
c) Abstand des Kraftangriffspunktes der Wellerscheibe 13 und des
Angriffspunktes der Buchse 18 zueinander (a)
d) Exzentrizität e des Werkzeugs 8 auf die Mittelachse des Wellerkopfes 6
Für einen "weichen Werkstoff", wie z. B. Kupfer, hat sich ein Nachlauf
von 10°, während für einen relativ "harten Werkstoff" wie Edelstahl ein Vorlauf von 15° sich als vorteilhaft erwiesen hat. Vor- und Nachlauf
sind mit plus und minus in der Fig. 3 dargestellt.
Die Wellung des Rohres 7 ist in der Fig. 2 nur schematisch dargestellt.
Tatsächlich ist die Wellung wesentlich tiefer. So wurde beispielsweise
ein Kupferglattrohr mit einem Außendurchmesser von 40,4 mm und einer
Wanddicke von 0,5 mn zu einem Wellrohr verformt, dessen Außendurchmesser ebenfalls 40,4 mm dessen lichte Weite, d. h. Innendurchmesser, 25,7 mm
betrug. Die Steigung der Wellung betrug 3,1 mm.
Claims (12)
1. Verfahren zum Wellen von Metall rohren,'bei dem in kontinuierlicher
Arbeitsweise ein Glattrohr, vorzugsweise ein längsnahtgeschweißtes Glattrohr durch eine Buchse hindurchgeführt und unmittelbar hinter
der Buchse ein !feilwerkzeug an dem Glattrohr angreift, bei welchem
eine Wellerscheibe mit einer größeren lichten Weite als" der Glattrohrdurchmesser,
frei drehbar und exzentrisch in einem drehantre.ibbaren
Wellerkopf, gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Rohr in Richtung auf die Einwirkstelle der Wellerscheibe
aus der Fertigungsrichtung ausgelenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
gewellten Rohr an der der jeweiligen Einwirkstelle der Wellerscheibe
gegenüberliegenden Seite eine Kraft angreift.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kraft in einem Abstand a von mindestens 0,5 D, vorzugsweise mindestens
0,8 D, an dem Wellrohr angreift, wobei D der Außendurchmesser des Glattrohres ist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Exzentrizität e, mit welcher das Wellrohr aus der Fertigungsrichtung ausgelenkt wird, der Gesetzmäßigkeit e/a
kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,2 genügt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die maximale Abweichung des Angriffspunktes der
Auslenkkraft in Umfangsrichtung gesehen + 30° beträgt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in Drehrichtung der Wellerscheibe gesehen der
Angriffspunkt der Auslenkkraft bei "weichen Werkstoffen", wie Kupfer, kleiner als 180°, bei "harten Werkstoffen", wie Stahl,
Edelstahl etc., größer als 180° eingestellt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus einer das Glattrohr abstützenden fest installierten Buchse, einem in Durchlaufrichtung des Rohres
gesehen hinter der Buchse an dem Glattrohr angreifenden umlaufenden Wellwerkzeug, welches aus einem drehantreibbaren Wellerkopf besteht,
In dem eine Wellerscheibe frei drehbar und exzentrisch gelagert
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Wellerkopf
(6) ein· mit gleicher Geschwindigkeit wie der Wellerkopf (6) umlaufendes an dem Wellrohr (7) angreifendes und dieses auslenkendes
Werkzeuges (8) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Werkzeug (8) an dem Wellerkopf (6) befestigt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Werkzeug (8, 18) ringförmig ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet» daß der
Ring (18) frei drehbar in einer an dem Wellerkopf (6) befestigten Halterung (16) gelagert ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Werkzeug (8) sowohl in Umfangsrichtung als
auch in radialer Richtung verstellbar an dem Wellerkopf (6) befestigt ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Anspruch 7 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Buchse (Ha) in längsaxialer Richtung verstellbar ist.
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