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Vorrichtung zum schraubenförmigen Hochkant-Wickeln eines Bandes auf
ein Rohr Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Rippenrohren
aus Stahl, Messing, Kupfer oder ähnlichen Metallen mit einer Führungseinrichtung
zum Wickeln von Bandformmaterial in schraubenfärmigen Windungen auf ein in Umdrehungen
versetztes Rohr.
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Bekannt sind bereits Vorrichtungen, bei denen das zu umwickelnde Rohr,
einseitig oder beiderseitig an den Enden eingespannt, in Umdrehungen versetzt und
das Bandformmaterial durch eine Führungseinrichtung gleitend auf das sich drehende
Rohr aufgewickelt wird. Diese Führungseinrichtungen bewegen sich bei dem Arbeitsvorgang,
durch eine Gewindespindel gesteuert, in Richtung des sich um seine eigene Achse
drehenden Rohres weiter, wodurch die gewünschte schraubenförmige Umwicklung des
Rohres entsteht. Die bekannten Vorrichtungen dieser Art entsprechen also im wesentlichen
einer normalen Drehbank, wobei der mittels einer Leitspindel auf bekannte Weise
angetriebene, auf einem Bettschlitten angeordnete Support die Führungseinrichtung
zum Wickeln des
Bandformmaterials auf das Rohr trägt, das von der
Arbeitsspindel in Drehung versetzt und- mittels eines Reitstockes geführt wird.
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Diese bekannten Vorrichtungen. weisen jedoch den Nachteil auf, daß
die Stelle des Rohres, an welcher die Umwicklung stattfindet, sich während des Wickelvorganges
stetig weiter von der Einspann- und Antriebsstelle des Rohres entfernt, wodurch
dasselbe durch die Spannung des fest aufzuwickelnden Bandformmaterials sehr stark
auf Verdrehung beansprucht. wird. Je weiter die Wickelstelle sich von der Einspannstelle
des Rohres entfernt, um so mehr wirkt sich dies aus, und es entstehen unerwünschte
Rückfederungen und damit ein ungleichmäßiges Umwickeln des Rohres mit dem Bandformmaterial.
Bei Rohren mit kleinem Durchmesser sind die Fabrikationslängen dadurch sehr begrenzt,
da diese Rohre nicht geeignet sind, eine größere Verdrehungsspannung aufzunehmen.
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Um diese Mängel zu beheben, ist man bereits dazu übergegangen, Vorrichtungen
zum schraubenförmigen Um-,vickeln der Rohre mit Bandformmaterial zu schaffen, bei
denen die Bandführuilgseinrichtung ruhend angeordnet ist und das Rohr sowohl die
Dreh- wie auch die Vorschubbewegung ausführt. Die Einrichtung zum Bewirken der Dreh-und
der Vorschubbewegung des Rohres greift hierbei vorzugsweise an-einer Stelle des
Rohres an, deren Abstand von der Bandführungseinrichtung während des Wickelvorganges
konstant bleibt. Zweckmäßig befindet sich diese Stelle in der Nähe der Bandführungseinrichtung,
wobei es leicht möglich ist, den Abstand der Stelle von der Bandführungseinrichtung
so gering zu halten, daß sich selbst bei Rohren mit kleinem Durchmesser die auftretenden
Verdrehungsmomente nicht nachteilhaft auswirken. Hinzu kommt, daß der Abstand der
Stelle, an welcher die Einrichtung zum Bewirken der Dreh- und der Vorschubbewegung
des Rohres auf das Rohr einwirkt, von der Bandführungseinrichtung immer konstant
bleibt, so daß auch eine etwaig auftretende Verdrehung des Rohres während des Wickelns
stets eine konstante Größe aufweist. Die Fabrikationslängen der zu umwickelnden
Rohre können nunmehr unbegrenzt groß sein. Es ist auch möglich, an den Rohrenden
neue Rohre zu befestigen - beispielsweise anzuschweißen - und die Übergangsstelle
gleich mit zu umwickeln.
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Die Einrichtung zum Bewirken der Dreh- und der Vorschubbewegung des
Rohres besteht bei den letztgenannten Vorrichtungen vorzugsweise aus mindestens
einer in Anlage am Rohr gehaltenen Rohrantriebswalze, wobei der Abstand zwischen
der Rohrachse und der Walzenachse wie auch die Walzenachsenneigung zur Rohrachse
zweckmäßig veränderbar ist.
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Eine besonders vorteilhafte Einrichtung zum Einstellen des Abstandes
der Achse der Walze von der Achse des Rohres und zum Einstellen der Walzenachsenneigung
zur Rohrachse wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß zur Walzeneinstellung ein
um die Rohrachse drehbar gelagerter Einstellkörper vorgesehen ist, der-.vorteilhaft
als Ring oder Scheibe ausgebildet ist. Bei der Anordnung mehrerer Rohrantriebswalzen
um das zu bewickelnde Rohr herum ist nach einem weiteren Erfindungsgedanken ein
für alle Walzen gemeinsamer Einstellkörper vorgesehen. Diese Anordnung gestattet
in konstruktiver Hinsicht einen geschlossenen Aufbau und gewährleistet eine sehr
große Genauigkeit bei der Einstellung der Walzen, insbesondere, wenn mehrere Antriebswalzen
um das Rohr herum vorgesehen sind. Darüber hinaus ist auf diese Weise auch die Möglichkeit
gegeben, jeweils sowohl die Radialeinstellung der Walze bzw. Walzen als auch deren
Neigung gegen das Rohr mit nur einem Einstellglied zu beherrschen.
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Gemäß der Erfindung dient der zur unmittelbaren Lagerung der Walze
bzw. Walzen vorgesehene, aus zwei in einem gewissen Abstand voneinander angeordneten
und gegenläufig zueinander einstellbaren Scheiben oder Ringen bestehende Einstellkörper
zur Änderung der Neigung der Walzenachse bzw. Walzenachsen gegenüber der Rohrachse
und dämit*zur Erzielung der gewünschten Schraubensteigung des Bandformmaterials
um das Rohr, wobei die eine Scheibe bzw. der eine Ring die Walze bzw. Walzen gegen
eine Axialverschiebung sichert. Die Änderung der Neigung der Walzenachse gegenüber
der Rohrachse wird hierbei unter Anwendung einer Lagerung mit zwei Freiheitsgraden
durch Drehen der Scheiben oder Ringe um die Achse des zu umwickelnden Rohres herum
bewirkt. Zweckmäßig sind daher die die Walzenwelle unmittelbar aufnehmenden Lagerkörper
außen kugelig gestaltet und in Kugelpfannen eingepaßt, die in oder an den Scheiben
oder Ringen radial einstellbar angeordnet sind.
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Denkbar ist aber auch eine Anordnung, bei welcher der der Änderung
des Abstandes zwischen Rohr- und Walzenachse dienende ringförmige Einstellkörper
an einem maschinenfestenRahmen drehbar gelagert ist, an welchem in an sich bekannter
Weise ein kolbenartiger Lagerkörper für die Walze, radial zur Rohrachse verschiebbar
und drehbar, geführt ist. Das Drehen des Einstellringes erfolgt erfindungsgemäß
zweckmäßig mittels einer selbstsperrenden Schnecke, die in eine am Einstellring
angeordnete Verzahnung eingreift. Zur Änderung der Neigung der Walzenachse bzw.
Walzenachsen gegenüber der Rohrachse ist an dem maschinenfesten Rahmen eine Schwenkplatte
mit zur Rohrachse paralleler Schwenkachse vorgesehen, die an einem am Walzenlagerkörper
angeordneten Querstift angreift. Zu diesem Zweck ist die Schwenkplatte zweckmäßig
mit einer Radialnut versehen, deren Länge sich nach dem größten Radialverstellweg
der Walze richtet und in die der Querstift vorzugsweise mit einem kugelförmig ausgebildeten
Kopf eingreift.
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An Hand der Zeichnungen sind weitere Verbesserungen und zweckmäßige
Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Die Zeichnungen zeigen zwei
Ausführungsformen der Erfindung in vereinfachter Darstellung. Es zeigt
Fig.
i eine schematische Ansicht von oben, teilweise im Schnitt, auf eine erfindungsgemäß
ausgebildete Einrichtung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Einrichtung in vergrößertem Maßstab, wobei zwei Antriebswalzen so dargestellt sind,
daß ihre Achsen parallel zu den Rohrachsen liegen, Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht
auf die Einrichtung der Fig. i und 2, ebenfalls in vergrößertem Maßstab, wobei jedoch
die beiden Antriebswalzen wieder in ihrer verschränkten oder windschiefen Lage gezeigt
sind, Fig. 4 eine Ansicht, in Richtung der Rohrachse gesehen, auf eine abgeänderte
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4, Fig.
6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII
der Fig. 5, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII der Fig. 6.
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Gemäß der Fig. i läuft auf das zu umwickelnde Rohr i von einer Vorratsrolle
2 das Bandformmaterial 3 durch die Führungs- und Verformeinrichtung 4 und die Führung
6. Zur Stützung des Rohres dient eine weitere Führung 5. Diese an sich bekannten
Führungseinrichtungen sind in gleichfalls bekannter Weise feststehend angeordnet,
wenn sie auch insbesondere zur Anpassung an verschiedene Bandbreiten und -stärken
einstellbar sind. Das zu umwickelnde Rohr i tritt durch ein Maschinengestell oder
einen Ständer 12 hindurch, in dem mittels j e zweier Lager 8 zwei Antriebswalzen
oder Rollen 7 windschief zur Achse des Rohres i auf weiter unten näher beschriebene
Weise drehbar gelagert sind. Eine Antriebswalze 7 ist oberhalb des Rohres i angeordnet
und steht mit ihr in Eingriffsberührung an einer Stelle, die theoretisch punktförmig
ist. In entsprechender Weise ist die zweite Walze 7 unterhalb dieses Rohres angeordnet
und steht ebenfalls mit der Oberfläche des Rohres i in Eingriffsberührung. Die windschiefe
Lage der Walzen 7 kann man sich derart erzeugt denken, daß jede Walze parallel zu
dem Rohr i in der Weise angeordnet ist, daß die beiden Umfänge sich längs einer
Linie berühren, und daß danach die Walze 7 um einen Winkel herumgeschwenkt wird.
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Die beiden Walzen 7 werden mittels je zweier Kreuzgelenke 23, 24 und
mittels Wellen 9, deren Teile längs verschiebbar, jedoch undrehbar miteinander verbunden
sind, durch ein gemeinsames Getriebe io angetrieben, das auf irgendeine Weise, z.
B. durch einen Elektromotor, in Drehung versetzt wird.
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Bei 13 ist gezeigt, wie das eine Rohrende i mit einem weiteren Rohrende
25 verbunden - beispielsweise verschweißt - werden kann.
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Die Lager 8 der beiden Antriebswalzen 7 sind radial mit Bezug auf
die Rohrachse in den Wänden 26, 27 des Gehäuses 12 einstellbar. Auf diese Weise
können die Antriebswalzen verschiedenen Rohrdurchmessern angepaßt werden. Außerdem
aber sind die Lager 8 in Umfangsrichtung mit Bezug auf die Rohrachse verstellbar,
wodurch der Winkel a der Lage der Antriebswalzen geändert wird und somit sich die
Größe des Vorschubes beeinflussen läßt.
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Falls - wie bei 13 gezeigt - ein weiteres Rohr= ende angeschweißt
wird, wird die Verbindungsschweißstelle bei dem weiter fortschreitenden Arbeitsvorgang
durch die Rollen 7 geglättet, so daß die Schweißstelle, ohne einer Nacharbeit von
Hand zu bedürfen, mit Bandformmaterial umwickelt werden kann. Ein ähnlicher Vorteil
ergibt sich auch dadurch, daß die Antriebswalzen in starkem Ausmaß dahin wirken,
das Rohr von irgendwelchem Rost vor dem Umwickeln mit Bandformmaterial zu befreien.
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Die Lagerung und der Antrieb der Antriebswalzen 7 ist an Hand der
Figuren 2 und 3 näher dargestellt.
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Zur Lagerung der Antriebswalzen 7 sind hiernach zwei Ständer 26, 27
vorgesehen, die fest mit dem Maschinengestell 12 verbunden sind. Auf diesen Ständern
sind drehbar um die Achse des Rohres i je eine Scheibe 28, 29 angeordnet, deren
Stellung mit Hilfe von Schrauben 30 festgelegt werden kann, die in den Ständer
26 bzw. 27 eingeschraubt sind und durch Umfangsschlitze 3 i hindurchgreifen, die
in den Scheiben 28 bzw. 29 vorgesehen sind.
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In diesen Scheiben sind Lagerklötze 32 radial verschiebbar mit Bezug
auf die Achse des Rohres i in Führungen angeordnet, die zu diesem'Zweck auf der
Scheibe 28 vorgesehen sind. Im Ausführungsbeispiel erfolgt diese radiale Verschiebbarkeit
mit Hilfe von Gewindebolzen 33, die mittels eines Kopfes 34 drehbar, jedoch axial
unverschiebbar an den Lagerklötzen 32 angreifen.
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In den beiden Lagerklötzen 32 der Scheibe 28 sind zwei kugelig geführte
Lagerkörper 35 angeordnet, in denen drehbar, jedoch längs verschiebbar die Welle
36 der Antriebswalzen 7 gelagert ist. In den Lagerkörpern 32 der Scheibe 29 sind
auch kugelig geführte Lagerkörper 37 angeordnet. Die Welle 36 der Antriebswalzen
7 ist jedoch in diesen Lagerkörpern drehbar, aber nicht längs verschiebbar gelagert.
Mit 24 sind wiederum die Kreuzgelenke bezeichnet, über die Antriebswalzen 7 angetrieben
werden und die schon in der Fig. r erwähnt worden sind. Durch Verstellen der Gewindestifte
33 können die Antriebswalzen 7 dem Durchmesser des Rohres i angepaßt werden, das
zur Zeit gerade umwickelt werden soll. Nach Lösen der Stifte 3o können außerdem
die Scheiben 28, 29 oder auch nur die Scheibe 28 gedreht werden, wodurch der Winkel
a der Antriebswalzen 7 geändert wird.
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An Hand der Fig. 4 bis 8 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung
beschrieben, die sich insbesondere dadurch unterscheidet, daß auf einfache Weise
die Verstellungen der Antriebswalzen zentralisiert und vereinfacht sind. Ein weiterer
Vorteil der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 8 besteht darin, daß sie in axialer
Richtung noch weniger Platz beansprucht als die Ausführungsform nach den Fig. i
bis 3.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht das Gehäuse zur Lagerung
der Antriebswalzen 7 aus zwei Gehäusehälften 38, 39, zwischen denen eine Scheibe
i9 drehbar um die Achse des Rohres i gelagert ist. Jede Walze 7 ist mit ihrer Welle
36 drehbar in einem Kolben 14 gelagert, der axial verschiebbar in den beiden Gehäusehälften
38, 39 derart angeordnet ist, daß seine Achse radial mit Bezug auf die Achse des
Rohres i verläuft. Der Kolben 14 ist mit einem Querstift 4o versehen, an dessen
Ende eine Kugel oder Rolle 15 mit balliger Lauffläche angeordnet ist. Dieser Kugelkopf
oder die Rolle 15 greift in eine Nut 17 ein, die auf einer Scheibe 16 angeordnet
ist, die drehbar um eine Achse41 an der Gehäusehälfte 39 gelagert ist. Die Achse
41 liegt weit außerhalb der Drehachse des Rohres i. Zum Feststellen der Scheibe
16 dienen Stellschrauben 18, die durch Schlitze 42 der Scheibe hindurchgreifen.
Für den Durchtritt des Querstiftes 40 ist ebenfalls eine entsprechende Aussparung
43 (Fig. 5) in der Gehäusehälfte 39 vorgesehen. In dem Kolben 14 ist drehbar, jedoch
axial nicht verschiebbar, ein Druckkörper 2o gelagert, der mit einem Querstift 21
versehen ist, der durch eine Nut 44 hindurchtritt, die exzentrisch mit Bezug auf
die Achse des Rohres i in der Stellscheibe i9 verläuft. Mittels einer selbstsperrenden
Schnecke 22 kann die Stellscheibe i9 mit Bezug auf die Achse des Rohres i gedreht
werden. Durch eine Drehung dieser Stellscheibe wird der Querstift 21 in der Nut
44 bewegt, und da der Kolben 14 mit dem Druckkörper 2o in dem zweiteiligen Gehäuse
38, 39 festgehalten wird, bewirkt eine Drehung der Stellscheibe i9 eine Verschiebung
des Kolbens 14 mit seinem Druckkörper 2o längs einer Achse, also radial zur Achse
des Rohres i. Durch eine Drehung der Stellscheibe i9 wird also die Lage der Antriebswalzen
7 den verschiedenen Durchmessern der zu umwickelnden Rohre angepaßt.
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Durch Drehen der Scheibe 16 dagegen um die Achse 41 wird, nachdem
die Stellschrauben 18 gelöst worden sind, der Winkel a (s. Fig. i und 8) der Antriebswalzen
7 geändert. Die Vorrichtung zum Drehen der Scheibe 16 ist nicht besonders dargestellt.
Es ist leicht möglich, auch die einzelnen Scheiben 16 mittels einer gemeinsamen
Vorrichtung einzustellen. Dies kann beispielsweise auf nicht dargestellte Art dadurch
geschehen, daß die Achsen 41 mit Ritzeln versehen sind, die durch einen gemeinsamen
Gewindering oder ein Zahnsegment bewegt werden, das drehbar mit Bezug auf die Achse
des Rohres i angeordnet ist.
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Naturgemäß ist es auch ohne weiteres möglich, die Verschiebbarkeit
des Kolbens 14 radial zur Rohrachse mittels des Stiftes 40 und der damit zusammenhängenden
Konstruktion zu bewirken und statt dessen die Verdrehung des Kolbens um seine Längsachse
mittels einer Vorrichtung zu bewirken, die am Druckkörper 2o angreift.