DE3431120C2

DE3431120C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Wellen von Metallrohren

Info

Publication number: DE3431120C2
Application number: DE3431120A
Authority: DE
Inventors: Herbert 3000 Hannover Kubiak; Klaus 3002 Wedemark Tripke; Gerhard Dr.-Ing. 3012 Langenhagen Ziemek
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-11-20
Also published as: CA1245514A; DE3431120A1; US4663954A; JPS6188925A; SU1428182A3; JPH0532141B2; ZA854247B

Abstract

Bei einem 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 Wellwerkzeug 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, wird das gewellte Rohr zwecks Erzielung einer tiefen Wellung in Richtung auf die Einwirkstelle der Wellerscheibe aus der Fertigungsrichtung ausgelenkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff

ίο des Anspruchs 6.

Aus der DE-AS 10 86 314 ist ein Verfahren zur Herstellung von gewellten Rohren bekannt, bei dem dünnwandige Metallrohre, insbesondere solche, die aus einem langen Blechstreifen durch kontinuierliche Verfor-

ls mung zum Schlitzrohr und anschließende Verschweißung der Schlitzfläche hergestellt sind, mittels einer auf dem Umfang des Glattrohres sich abwälzenden ringförmigen 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, WeIlrohre in wirtschaftlicher Weise herzustellen. Mit dieser Vorrichtung können allerdings nur Wellrohre mit einer relativ flachen Welhing 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 parallelegewellte Rohre hergestellt werden (DE-OS 29 16 357).

Um eine liefere Weilung zu erzeugen, hat man bei dem eingangs erwähnten Verfahren das Wellen unter längsaxialem Druck durchgeführt, indem beispielsweise das Metallrohr in Durchlaufrichtung 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 unumgänglich — nicht möglich ist (DE-PS 24 00 842).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß mit diesem Metallschläuche, d. h. Wellrohre mit einer tiefen engen Wellung, kontinuierlich, d. h. in großen Längen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das gelöst, was in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 6 erfaßt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

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 Wellerscheibe zusätzliches Material angeboten, wodurch eine tiefere Wellung problemlos möglich wird.

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 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 I₁ vorzugsweise kleiner als 0,2. Die maximale Abweichung des Angriffspunktes der Auslenkkraft in Umfangsrichtung gesehen beträgt ± 30° je nach Werkstoff des zu wellenden Rohres mit einem Vor- oder Nachlauf an der der Einwir'-stelle der Wellerscheibe gegenüberliegenden Seite des Rohres. So hat sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen, daß in 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 umlaufender 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 Auslenkens gewährleistet ist, ist das Werkzeug ringförmig ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der Ring frei drehbar in ;iner an dem Wellerkopf befestigten Halterung gelagert. Dadurch werden die Reibungskräfte in Umfangsrichtung 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 Rohrdurchmesscr 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 F i g. 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 Rundmesse?paaren wird das Band 2 auf Maß geschnitten und in der Verformstufe mit Hilfe des Rollenpaares 3 zum Schlitzrohr verformt. Mit Hilfe der Schweißeinrichtung 4 vorzugsweise einer elektrischen Lichtbogenschweißeinrichtung werden die BandkanKn 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 11 64 355 bekannt ist Das aus dem Wellwerkzeug 6 austretende

ίο 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 F i g. 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 lib und der Außenbuchse lic, die fest mit dem Maschinengehäuse verbunden ist

Der Wellerkopf 6 ist in nicht ^rgestellter 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 gelagei; ist Dadurch, daß die Wellerscheibe 13 drehbar und zur Rohrachse exzentrisch gelagert ist, wälzt sie sich bei Drehantrieb des Wellerkopfes 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 Wellung.

An die Stirnseite des Gehäuses 12 ist ein Werkzeug 8 angebracht welches das gewellte Rohr 7 aus der Fertigungsrichtung ausienkt. 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 Gehr.use 12 befestigt, daß es exzentrisch zur Mittelachse des Wellerkopfes 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 c\irch die Biegung des Wellrohres 7 der Wel'erscheibe 13 mehr Material für die Wellverfo,·- mung 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 dn 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, vvöbei 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 entlang der Linie A-A dargestellt. Die Eingriffspunkte an dem Rohr 7 sowohl der Wellerscheibe 13 als auch der Buchse 18 liegen auf der Achse Zund sind also um 180°C versetzt zueinander angeordnet. Die dargestellte Anordnung wäre die Idealanordnung für einen »normal harten Werkstoff«. Der Vor- oder Nachlauf der Biegung ist abhängig von folgenden Faktoren:

a) Materialeigenschaften des Rohrwerkstoffes,

b) geometrische Abmessungen des Rohres,

c) Abstand des Kraftangriffspunktes der Wellerscheibe 13 und des Angriffspunktes der Buchse 18 zuein- is ander (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 puls und minus in der F i g. 3 dargestellt.

Die Wellung des Rohres 7 ist in der F i g. 2 nur sehematisch 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 mm 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. 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 Wellwerkzeug 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, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Rohr(7) in Richtung auf die Einwirkstelle der Wellerscheibe (13) 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 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

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität e, mit welcher das Wellrohr aus der Fertigungsrichtung ausgelenkt wird, der Gesetzmäßigkeit e/a kleiner 1, vorzugsweise 0,2, genügt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Abweichung des Angriffspunktes der Auslenkkraft in Umfangsrichtung gesehen ±30° beträgt.

5. Verfahren nach einem ο 'er mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung der Wellerschei^! ο gesehen der Angriffspunkt der Auslenkkraft bei »weichen Werkstoffen«, wie Kupfer, kleiner als 180°, bei »harten Werstoffen«, wie Stahl, Edelstahl etc., größer als 180° eingestellt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, 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 Werkzeug (8) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (8) an dem Wellerkopf (6) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (8, 18) ringförmig ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (18) frei drehbar in einer an dem Wellerkopf (6) befestigten Halterung (16) gelagert ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (8) sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung verstellbar an dem Wellerkopf (6) befestigt ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der

Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (1 Xa.) in längsaxialer Richtung verstellbar isL