EP1126938B1 - Bördel- und/oder falzschliessmaschine sowie betriebsverfahren - Google Patents

Bördel- und/oder falzschliessmaschine sowie betriebsverfahren Download PDF

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EP1126938B1
EP1126938B1 EP99950429A EP99950429A EP1126938B1 EP 1126938 B1 EP1126938 B1 EP 1126938B1 EP 99950429 A EP99950429 A EP 99950429A EP 99950429 A EP99950429 A EP 99950429A EP 1126938 B1 EP1126938 B1 EP 1126938B1
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EP
European Patent Office
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closing
fold
wheel
flanging
roller
Prior art date
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EP99950429A
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English (en)
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EP1126938A1 (de
Inventor
Rudolf Binggeli
Slavko Nikolic
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Spiro SA
Original Assignee
Spiro SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Spiro SA filed Critical Spiro SA
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Priority to SI9930092T priority patent/SI1126938T1/xx
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/02—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge
    • B21D19/04—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge shaped as rollers
    • B21D19/046—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge shaped as rollers for flanging edges of tubular products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/02—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal by folding, e.g. connecting edges of a sheet to form a cylinder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
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    • Y10T29/49908—Joining by deforming
    • Y10T29/49915—Overedge assembling of seated part
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49908—Joining by deforming
    • Y10T29/49915—Overedge assembling of seated part
    • Y10T29/4992—Overedge assembling of seated part by flaring inserted cup or tube end

Definitions

  • the present invention relates to a machine according to the preamble of claim 1 and method for flanging and folding closing according to claims 11 and 12.
  • a seaming machine is among others from EP -A- 0 104 145 known and has in practice for closing common folds for seam connections in pipe bend segments, especially in the ventilation industry, proven. It is about one in one Locking wheel slide guided locking wheel, which both arranged above a support surface for the pipe ends the folds are closed.
  • the rotating locking wheel has an oblique working surface; the closing wheel sled is also at an oblique angle to the support surface arranged.
  • flanging should be the same on the same machine Workstation be executable. Also prefabricated Standard parts such as connecting rings and sleeves processed further can be.
  • the machine to be created and the corresponding fold-closing method are supposed to be efficient and safe Allow operation by untrained personnel.
  • a closing wheel slide with a swivel axis can be optimally adjusted to the sheet quality and prevents inadmissible wear on the material to be processed and on the closing wheel.
  • a fixed angle of the closing wheel slide from 8 ° to 12 ° is particularly suitable for the installation of seals in the folds; while that of 20 ° to 30 ° mainly for end folds, without using seals place.
  • a locking wheel with a large area that engages the flare Work surface requires minimal force and causes only a little wear.
  • a plate-shaped formation of the side surfaces the closing wheel surprisingly results in one more greatly improved, positive locking even of thick ones and compliant seals.
  • a particularly precise and safe guidance of a pipe stump or a ring is guaranteed by a surrounding bead, which by two opposite, concave or convex roles is generated.
  • Cardan drives are very space-saving; they allow in remaining space the problem-free accommodation of the Schliessradschlittens.
  • Rotatable hold-down devices allow safe processing of rings, even if there is no surrounding bead have or should be minted afterwards.
  • the execution of the machine with form rollers is particularly favorable, which allow crimping in the simplest way, without the workpiece being reclamped or onto another Workstation must be spent.
  • Hydraulic drives are due to their relatively small size Dimensions and the high torques that can be achieved with it extremely suitable.
  • rings are made by rotating hold-down devices clamped on the support surface of the machine, then becomes a flange-like through the form rollers Flare created, which after inserting a sealing tape is flipped and closed.
  • FIG. 1 The partial perspective view of a flare and Folding closing machine, Fig. 1, shows the processing of a Pipe stump 100. There is the pipe stump 100 with its tubular collar 102 - a crimp - over the Support surface 3 of the machine table aligned vertically, which is characterized by the solder L.
  • tube stub 100 was first in the work step drawn a circumferential bead 101 is embossed by a concave Beading and feed roll 1, which is driven and that Pipe piece 100 against an inside, dashed shown, convex support roller 2 presses.
  • a closing wheel 6 moves from below rotating flare 102 and closes it, forming of a fold.
  • Adjustable, rotatable are used to guide the stump 100 Guide and pressure rollers 7. These are open an angled clamping rail 8 stored and can Align using a tensioning lever 9 and a strut 10 and fix.
  • Fig. 1 While in Fig. 1 the workpiece to be machined is a longer one Pipe stump 100 or a pipe bend is shown in Fig. 1a a ring 98, machined.
  • adjustable guide and pressure rollers 7 or 7 their tensioning rails with the form roller carriage described later 51, Fig. 4, Fig. 5 connected, which facilitated Handling when inserting and removing the workpiece serves.
  • An annular bead 101 can also already be present be what, as usual, as a stop bead for pipe connections serves.
  • This beading and infeed roll 1 sits on a corresponding one Hub 14, with a drive shaft 15, which in turn in a front and a rear roller bearing 11a or 11b, a bead roller bearing 11 is guided.
  • the beading roller bearing 11 is part of a beading roller carriage 47, provided with ball bushings 48, on a front and a rear guide shaft 45 mounted and is performed in parallel. See Figs. 4 and 5.
  • a form roller carriage 51 is configured analogously, wherein here a form roller bearing 12 with roller bearings 12a and 12b is equipped and on a drive shaft 16 Form roller 4 carries.
  • the support roller 2 and the form roller 5 sit on a common one Drive shaft 17, with roller bearings 13a, 13b, in a form roller bearing 13, which is also on guide shafts are movable.
  • Fig. 2 is the one continuous guide shaft 45 from the form roller storage 13 outstanding, evident. The whole thing is arranged in an adjustable form roller carrier 54.
  • the closing wheel 6 Aligned at an acute angle ⁇ to the perpendicular L. the closing wheel 6, in a closing wheel slide 33, with a closing wheel bearing 27.
  • the closing wheel slide 33 is about a pivot axis 56 in its angular position ⁇ to the perpendicular L adjustable and hydraulically displaceable in the direction of the arrow.
  • a machine stand 120 Fig. 3, which for stiffening Traversen 121 and the entire drive technology -
  • This consists primarily of a hydraulic unit 40 with pressure oil connections p ', pressure lines p for the hydraulic oil and three standard hydraulic motors 37 - 39, which is flange-mounted on a lower mounting plate 122 are.
  • the drive shafts 15-17 described in Fig. 3 are via cardan drives 18 - 26, coordinated with each other, hydro-mechanically driven.
  • the corresponding universal joints are labeled 18-20 at the top and 24-26 at the bottom. These joints are connected via intermediate shafts 21 - 23rd
  • the necessary linear movements are also by commercial double-acting hydraulic cylinders produced, namely the movement of the beading roller carriage 47 by a hydraulic cylinder 35, over which with a Threaded piston rod 43; the movement of the Locking wheel slide 33 is done by a on the inclined stroke drive 32 flanged further cylinders 34.
  • FIG. 4 The likewise simplified top view of the flanging and Folding closing machine, Fig. 4, shows the machine stand 120 with its trusses 121 in the covered state, i.e. without support surface / machine table 3.
  • the two hydraulic cylinders are located on the front side 35 and 36 can be seen, the cylinder 35 on the beading carriage 47 and the cylinder 36 via its piston rod 44 engages on the form roller carriage 51.
  • the Form roller carrier 54 is manually adjustable with adjusting screws 55, Fig. 5, and also on the shafts 45 and 46 out.
  • the starting positions of the slides 47, 51 are the workpiece adjusted by turning the threaded piston rods 43 and 44 in corresponding threads 49 and 52 in the carriages 57 and 51. See Fig. 5.
  • a box-shaped control device 123 To the right of the machine stand 120 and connected to it is a box-shaped control device 123, about which the work steps are triggered in the machine.
  • those are notoriously known Safety devices and emergency shutdowns not shown.
  • FIG. 5 shows the left part 4 with additional components. These are spherical rifles 48, as well as those with fitting holes only Form roller carrier 54 and the through hole 50 in Carriage 47 and indicated its thread 49. Furthermore to see a recess 53 in the form roller carriage 51, through which, from below, the closing wheel 6 onto the workpiece, act on the pipe stump 100 with its pipe collar, 102 can.
  • FIGS. 6 to 8 show details the locking wheel 6 with its freely rotating barrel axis 28 and the bearing 27 with the generously dimensioned Tapered roller bearings 27a and 27b in three different Intervention stages on the workpiece.
  • the locking wheel 6, with its bore 6a, is from the front Tapered roller bearings 27a are slightly lifted by a spacer ring 29 and by a locknut 30 and an additional one Hexagon socket screw 31 secured against rotation with the barrel axis 28 connected and easy to replace.
  • Fig. 7 shows the form roller carriage 51 in the retracted Condition so that the front of the lock wheel 6 can now attack the pipe collar 102.
  • the pipe stub is used during the entire process 100 between the bead and form roller 1 and the support roller 2, guided on the bead 101 and driven by this Rollers 1 and 2 rotated about its axis of rotation.
  • Fig. 9a the locking wheel 6 is drawn in plan view. In this illustration you can see the bore 6a, the end face 6 'and a side surface 6 ".
  • Fig. 9b shows the profile the locking wheel 6.
  • the obtuse angle thus formed is in Fig. 9c denotes and is 80 °, measured to the parallel part the right side surface 6 ".
  • the transition with a curve from the radius R is provided.
  • 10 to 13 are end portions of such seals 200 - 203 recorded as an example. It varies not only the area 103, but also the pipe collar, the can degenerate up to double fold 104 or 105.
  • the bead 101 can also be shaped in different ways, as the illustrations above show.
  • this locking wheel designated 60, plate-shaped is designed and bent by an angle ⁇ of 20 ° Side surfaces 60 ". Furthermore, an end face 60 ', a recess 61, a shaft 65, with an end thread 63 and a wedge track 64 embedded therein can be seen.
  • FIG. 15 The representation analogous to FIGS. 6 to 8 is shown in FIG. 15 the closing wheel 60 with its plate-shaped offset 62 in engagement.
  • the Form roll 4 - symbolized by a horizontally delimited arrow - The closing wheel 60 in its upward movement experiences a deflection.
  • the starting position of the closing wheel 60 is dash-dotted drawn as position A, while position B the Lock wheel drawn in full lines in its end position shows.
  • the locking wheel 60 is fixed by a lock nut 63 in a manner known per se.
  • the flanging and seaming machine basically shows Dimensions and drive power based on even their shipment allow on construction sites. To be a completely autonomous one To ensure operation, a diameter is sufficient of the specified ventilation pipes Roll. It is also recommended in the support surface / machine table Tapped holes on several pitch circles to attach, so that there the fixed leadership and Pressure rollers can be screwed in.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf Verfahren zum Bördeln und Falzschliessen nach Anspruch 11 und 12.
Eine Falzschliessmaschine ist u.a. aus der EP -A- 0 104 145 bekannt und hat sich in praxi zum Schliessen üblicher Falze für Falzverbindungen in Rohrbogensegmenten, insbesondere in der Lüftungsbranche, bewährt. Dabei werden über ein in einem Schliessradschlitten geführtes Schliessrad, welche beide über einer Abstützfläche für die Rohrenden angeordnet sind, die Falze geschlossen. Das mitdrehende Schliessrad besitzt eine schiefwinklige Arbeitsfläche; der Schliessradschlitten ist dabei ebenfalls schiefwinklig zur Abstützfläche angeordnet.
Aufgrund der resultierenden geometrischen Verhältnisse lassen sich mit der bekannten Einrichtung nur einfache Falzverbindungen herstellen. Kompliziertere Falze, wie sie zum sicheren Klemmen von Dichtungen nötig sind, lassen sich nur unter Schwierigkeiten fabrizieren und/oder bedürfen einer Nachbearbeitung. Die einer Falzbildung vorausgehende, notwendige Bördelung wurde jeweils auf einer separaten Maschine oder Arbeitsstation erstellt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Falzschliessmaschine zu schaffen, welche diese Nachteile nicht aufweist und dem Konstrukteur von Dichtverbindungen eine optimale Gestaltung hochwertiger Dichtungen in zahlreichen Varianten ermöglicht, ohne dass diese in ihrer Form und ihren Abmessungen aus fertigungstechnischen Gründen Einschränkungen unterliegen. Es sollen damit insbesondere in der Lüftungstechnik auf rationelle und sichere Art verbesserte Rohrverbindungen herstellbar sein, die deren Einsatz in höheren Lüftungs- bzw. Dichtungsklassen erlauben.
Zudem soll die Bördelung auf der selben Maschine und gleichen Arbeitsstation ausführbar sein. Auch sollen vorfabrizierte Normteile, wie Verbindungs-Ringe und Muffen weiterverarbeitet werden können.
Die zu schaffende Maschine und das entsprechende Falz-Schliessverfahren sollen effizient sein und eine gefahrlose Bedienung auch durch ungeschultes Personal erlauben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Anordnung von Schliessrad und Schliessradschlitten unterhalb der Abstützfläche, welche dem Maschinentisch entspricht, erlaubt eine gefahrlose Herstellung nahezu beliebiger Bördelungen und Falze.
In nachfolgenden abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands beschrieben.
Ein mit einer Schwenkachse versehener Schliessradschlitten kann optimal auf die Blechqualität eingestellt werden und verhindert unzulässige Abnutzungen am zu bearbeitenden Material und am Schliessrad.
Ein fest eingestellter Winkel des Schliessradschlittens von 8° bis 12° ist besonders geeignet für den Einbau von Dichtungen in die Falze; während ein solcher von 20° bis 30° hauptsächlich für End-Falze, ohne Dichtungen Verwendung findet.
Ein Schliessrad mit einer grossflächig an der Bördelung angreifenden Arbeitsfläche erfordert nur minimale Kräfte und bewirkt einen nur geringen Verschleiss.
Eine tellerförmig abgekröpfte Ausbildung der Seitenflächen des Schliessrades ergibt überraschender Weise eine nochmals stark verbesserte, formschlüssige Klemmung auch von dicken und nachgiebigen Dichtungen.
Eine besonders präzise und sichere Führung eines Rohrstumpfes oder eines Rings ist durch eine umlaufende Sicke gewährleistet, welche durch zwei einander gegenüberliegende, konkave bzw. konvexe Rollen erzeugt wird.
Sehr platzsparend sind Kardan-Antriebe; sie erlauben im verbleibenden Raum die problemlose Unterbringung des Schliessradschlittens.
Durch die Anordnung mehrerer Stützrollen erhöht sich die Sicherheit, ebenfalls wird die durch die resultierende Parallelführung die Qualität der Falze verbessert.
Rotationsfähige Niederhalter erlauben die sichere Bearbeitung von Ringen, auch wenn diese keine umlaufende Sicke aufweisen oder diese erst nachträglich geprägt werden soll.
Besonders günstig ist die Ausführung der Maschine mit Formrollen, welche auf einfachste Weise eine Bördelung erlauben, ohne dass das Werkstück umgespannt oder auf eine andere Arbeitsstation verbracht werden muss.
Hydraulische Antriebe sind aufgrund ihrer relativ kleinen Abmessungen und den damit erzielbaren hohen Drehmomenten ausserordentlich geeignet.
Verfahrensgemäss werden Ringe durch mitdrehende Niederhalter auf der Abstützfläche der Maschine aufgespannt, anschliessend wird durch die Formrollen eine flanschartige Bördelung erstellt, welche nach dem Einlegen eine Dichtungsbandes umgelegt und geschlossen wird.
Grössere Rohrsegmente, Bogensegmente und Verbindungs-Ringe mit Anschlag-Sicken werden vorteilhafterweise an dieser Sicke geführt bzw. diese wird zuerst erzeugt. Am einfachsten gelingt deren Einprägen mittels einer konkaven Sickenund Zustellrolle und einer dagegen wirkenden konvexen Stützrolle.
Eine präzise Führung des Werkstücks ist durch die während der Bearbeitung im Eingriff stehende Sicken- und Zustellrolle gewährleistet, welche zusammen mit der gegenüberliegenden konvexen Formrolle ein Verschieben verhindert.
Während des Schliessvorganges am Rohrkragen empfiehlt es sich je nach Art der Dichtung diese manuell oder bevorzugt durch hydraulisch betätigte Finger oder Rollen niederzuhalten.
Anhand von Zeichnungen wird nachfolgend der Erfindungsgegenstand beispielhaft dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1
eine ausschnittweise Perspektiv-Darstellung einer Bördel- und Falzschliessmaschine in ihrer Funktion an einem Rohrstumpf,
Fig. 1a
eine Perspektiv-Darstellung der Falzschliessmaschine in ihrer Funktion an einem Blechring,
Fig. 2
eine Teilschnittdarstellung der Rollen und Räder aus Fig. 1, mit ihren Lagerstellen und dem Schliessradschlitten,
Fig. 3
eine vereinfachte Darstellung des Maschinenständers der Falzschliessmaschine mit den darin enthaltenen Komponenten, in einer Ansicht von vorne,
Fig. 4
eine vereinfachte Darstellung des Maschinenständers in Fig. 3 in einer Ansicht von oben (Draufsicht),
Fig. 5
eine Ausschnittvergrösserung der Darstellung Fig. 4, mit zusätzlichen Einzelheiten,
Fig. 6
eine Teilschnittdarstellung des Schliessrades mit seinem Schlitten in einer Arbeitsstellung,
Fig. 7
eine Teilschnittdarstellung des Schliessrades mit seinem Schlitten in einer weiteren Arbeitsstellung,
Fig. 8
eine Teilschnittdarstellung des Schliessrades mit seinem Schlitten in einer dritten Arbeitsstellung,
Fig. 9a
das Schliessrad in Draufsicht,
Fig. 9b
das Schliessrad in Schnittdarstellung,
Fig. 9c
die Winkelverhältnisse am Schliessrad,
Fig. 10
eine Schnittdarstellung einer Rohrverbindung mit angedeuteter Dichtung,
Fig. 11
eine weitere Schnittdarstellung einer Rohrverbindung mit Dichtung, mit gegenüber Fig. 10 geänderter Falzform,
Fig. 12
eine dritte Schnittdarstellung einer Rohrverbindung mit Dichtung, mit gegenüber Fig. 11 geänderter Falzform,
Fig. 13
eine vierte Schnittdarstellung einer Rohrverbindung mit Dichtung, mit gegenüber Fig. 10 geänderter Falzform.
Fig. 14a und Fig. 14b
zeigen ein bevorzugtes Schliessrad für eine starke Klemmung von Dichtungen und
Fig. 15
das bevorzugte Schliessrad im Einsatz, dargestellt in seinen beiden Endpositionen.
Die ausschnittweise Perspektiv-Darstellung einer Bördel-und Falzschliessmaschine, Fig. 1, zeigt die Bearbeitung eines Rohrstumpfes 100. Dabei befindet sich der Rohrstumpf 100 mit seinem Rohrkragen 102 - einer Bördelung - über der Abstützfläche 3 des Maschinentisches senkrecht ausgerichtet, was durch das Lot L charakterisiert ist.
Im Rohrstumpf 100 wurde im gezeichneten Arbeitsgang zuerst eine umlaufende Sicke 101 eingeprägt, durch eine konkave Sicken- und Zustellrolle 1, welche angetrieben ist und das Rohrstück 100 gegen eine im Innern befindliche, gestrichelt dargestellte, konvex ausgestaltete Stützrolle 2 presst.
Anschliessend wurde die Bördelung 102 durch die ebenfalls gestrichelt gezeichneten Rollen 4 und 5 erstellt, wobei die Sicken- und Zustellrolle 1 die Parallelführung gewährleistete.
Nach dem Einlegen einer hier nicht dargestellten Dichtung, im Bereich 103, fährt von unten ein Schliessrad 6 über die rotierende Bördelung 102 und schliesst diese, unter Bildung eines Falzes.
Zur Führung des Rohrstumpfes 100 dienen verstellbare, rotationsfähige Führungs- und Anpressrollen 7. Diese sind auf einer abgewinkelten Spannschiene 8 gelagert und lassen sich mittels eines Spannhebels 9 und einer Verstrebung 10 ausrichten und fixieren.
Während in Fig. 1 das zu bearbeitende Werkstück ein längerer Rohrstumpf 100 oder ein Rohrbogen ist, wird in Fig. 1a ein Ring 98, bearbeitet.
Auf der selben Abstützfläche 3 des Maschinentisches werden für Ringe geeigneten Führungs- und Anpressrollen 7' montiert, vorzugsweise sind zwei fest montiert und zwei weitere verschieblich auf Spannschienen 8 und über Spannhebel 9 fixiert sowie durch Verstrebungen 10 seitlich gehalten.
In einer weiteren hier nicht gezeichneten Variante sind die einstellbaren Führungs- und Anpressrollen 7, bzw. 7' über ihre Spannschienen mit dem später beschriebenen Formrollen-Schlitten 51, Fig. 4, Fig.5, verbunden, was der erleichterten Handhabung beim Einlegen und Herausnehmen des Werkstücks dient.
Wie aus der Fig. 1a zu entnehmen ist, können vorfabrizierte Ringe 98 verwendet werden, die bereits einen Ringfalz 99 aufweisen und einen Rohrkragen 102 besitzen.
Auch kann eine ringförmige Sicke 101 bereits vorhanden sein, welche wie üblich als Anschlag-Sicke bei Rohrverbindungen dient.
Aus Fig. 2 lassen sich die einzelnen Rollen und dieAntriebe der Anordnungen nach Fig. 1 und Fig. 1a in ihrer Funktion näher betrachten.
Ersichtlich ist, wie am Rohrstück 100 durch die partiell konkave Formrolle 5 und die dagegen wirkende partiell konvexe Formrolle 4 die Form 103 für ein formschlüssiges Klemmen der Dichtung gebildet wird.- Dabei übernimmt die Sicken- und Zustellrolle 1 wiederum die Parallelführung des Rohrstücks 100 an seiner Sicke 101, Fig. 1, und verhindert ein Verschieben oder Abheben des Werkstücks.
Diese Sicken- und Zustellrolle 1 sitzt auf einer entsprechenden Nabe 14, mit einer Antriebswelle 15, die ihrerseits in einem vorderen und einem hinteren Rollenlager 11a bzw. 11b, einer Sickenrollen-Lagerung 11 geführt ist.
Die Sickenrollen-Lagerung 11 ist Bestandteil eines Sickenrollen-Schlittens 47, der mit Kugelbüchsen 48 versehen, auf einer vorderen und einer hinteren Führungswelle 45 gelagert und parallel geführt ist. Vgl. Fig. 4 und 5.
Analog ist ein Formrollen-Schlitten 51 ausgestaltet, wobei hier eine Formrollen-Lagerung 12 mit Rollenlagern 12a und 12b ausgerüstet ist und auf einer Antriebswelle 16 die Formrolle 4 trägt.
Die Stützrolle 2 und die Formrolle 5 sitzen auf einer gemeinsamen Antriebswelle 17, mit Rollenlagern 13a, 13b, in einer Formrollen-Lagerung 13, welche ebenfalls auf Führungswellen verschiebbar sind.- In Fig. 2 ist die eine, durchgehende Führungswelle 45 aus der Formrollen-Lagerung 13 herausragend, ersichtlich. Angeordnet ist das Ganze in einem justierbaren Formrollenträger 54.
Unter einem spitzen Winkel α zum Lot L ausgerichtet ist das Schliessrad 6, in einem Schliessradschlitten 33, mit einer Schliessrad-Lagerung 27. Der Schliessradschlitten 33 ist um eine Schwenkachse 56 in seiner Winkellage α zum Lot L einstellbar und in Pfeilrichtung hydraulisch verschiebbar.
Angeordnet sind die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen in einem Maschinenständer 120, Fig. 3, welcher zur Versteifung Traversen 121 aufweist und die gesamte Antriebstechnik aufnimmt.- Diese besteht primär aus einem Hydraulikaggregat 40 mit Druckölanschlüssen p', Druckleitungen p für das Hydrauliköl und drei handelsüblichen Hydraulikmotoren 37 - 39, welche auf einer unteren Montageplatte 122 angeflanscht sind. Die in Fig. 3 beschrieben Antriebswellen 15 - 17 werden über Kardan-Antriebe 18 - 26, aufeinander abgestimmt, hydro-mechanisch angetrieben. Die entsprechenden Kreuzgelenke sind oben mit 18 - 20 und unten mit 24 - 26 bezeichnet. Verbunden sind diese Gelenke über Zwischenwellen 21 - 23.
Die notwendigen Linearbewegungungen werden durch ebenfalls handelsübliche doppeltwirkende Hydraulikzylinder erzeugt, und zwar erfolgt die Bewegung des Sickenrollen-Schlittens 47 durch einen Hydraulikzylinder 35, über dessen mit einem Gewinde versehene Kolbenstange 43; die Bewegung des Schliessradschlittens 33 geschieht durch einen am Schräghubantrieb 32 angeflanschten weiteren Zylinder 34.
Ebenfalls eingezeichnet sind auf dem Maschinenständer 120 die Abstützfläche 3, welche den Maschinentisch bildet und die vereinfacht dargestellte Schwenkachse 56, die zur Einstellung des Winkels α, Fig. 2, dient.
Die ebenfalls vereinfachte Draufsicht auf die Bördel-und Falzschliessmaschine, Fig. 4, zeigt den Maschinenständer 120 mit seinen Traversen 121 in abgedecktem Zustand, d.h. ohne Abstützfläche/Maschinentisch 3.
Hier erkennt man in einem Befestigungsrahmen die Parallelführung der Schlitten 47, 51 und 54 mittels Führungswellen 45 und 46.
Stirnseitig sind nebeneinander die beiden Hydraulikzylinder 35 und 36 zu sehen, wobei der Zylinder 35 auf den Sickenrollen-Schlitten 47 und der Zylinder 36 über seine Kolbenstange 44 auf den Formrollen-Schlitten 51 eingreift. Der Formrollenträger 54 ist manuell justierbar mit Justierschrauben 55, Fig. 5, und ebenfalls auf den Wellen 45 und 46 geführt.
Die Ausgangslagen der Schlitten 47, 51 werden dem Werkstück angepasst, durch Verdrehen der mit Gewinden versehenen Kolbenstangen 43 und 44 in entsprechenden Gewinden 49 und 52 in den Schlitten 57 bzw. 51. Vgl. Fig.5.
Die Rollen 1, 4, 2 und 5 sind strichpunktiert angedeutet; sie befinden sich oberhalb des fiktiven Betrachters, über dem abgenommenen Maschinentisch.
Rechts neben dem Maschinenständer 120 und mit diesem verbunden ist eine kastenförmige Steuervorrichtung 123, über welche die Arbeitsschritte in der Maschine ausgelöst werden.- Aus Darstellungsgründen sind die notorisch bekannten Sicherheitseinrichtungen und Notabschaltungen nicht eingezeichnet.
Im rechten Teil der Fig. 4 ist das Hydraulikaggregat 40 mit seinen Druckölanschlüssen p' und Druckölleitungen p zu sehen. Darunter befindet sich ein rechteckförmiger Ölbehälter 41.
Die vergrösserte Darstellung Fig. 5 zeigt das linke Teil der Fig. 4 mit zusätzlichen Bestandteilen. Es sind dies Kugelbüchsen 48, sowie den nur mit Passbohrungen versehenen Formrollenträger 54 sowie die Durchgangsbohrung 50 im Schlitten 47 und angedeutet dessen Gewinde 49. Ferner ist eine Aussparung 53 im Formrollen-Schlitten 51 zu sehen, durch welchen, von unten, das Schliessrad 6 auf das Werkstück, den Rohrstumpf 100 mit seinem Rohrkragen, 102 einwirken kann.
Die nochmals vergrösserten Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen Einzelheiten des Schliessrades 6 mit seiner freidrehenden Laufachse 28 und der Lagerung 27 mit den grosszügig dimensionierten Kegelrollenlagern 27a und 27b in drei verschiedenen Stufen des Eingriffs am Werkstück.
Das Schliessrad 6, mit seiner Bohrung 6a, ist vom vorderen Kegelrollenlager 27a durch einen Distanzring 29 etwas abgehoben und durch eine Nutmutter 30 und eine zusätzliche Schraube mit Innensechskant 31 drehgesichert mit der Laufachse 28 verbunden und leicht auswechselbar.
In Fig. 6 erkennt man den in Pfeilrichtung, horizontal zurückfahrenden Formrollen-Schlitten 51, nach der Formung des Rohrkragens 102 und des Bereichs 103. Gleichzeitig fährt der Schliessradschlitten 33 in Hubrichtung H nach oben.
Die Fig. 7 zeigt den Formrollen-Schlitten 51 in zurückgefahrenem Zustand, so dass die Stirnseite des Schliessrades 6 nun am Rohrkragen 102 angreifen kann.
Zuvor wurde noch die in Fig. 7 angedeutete ringförmige Dichtung 200 eingelegt, d.h. im Bereich 103 richtig positioniert und gehalten.
In Fig. 8 ist der Falzvorgang mit dem formschlüssigen Halten der Dichtung 200 bereits abgeschlossen; der Schliessradschlitten 33 hat seine oberste Position erreicht, die Dichtung 200 ist festgeklemmt.
Während des ganzen Verfahrensablaufs wird der Rohrstumpf 100 zwischen der Sicken- und Formrolle 1 und der Stützrolle 2, an der Sicke 101 geführt und durch diese angetriebenen Rollen 1 und 2 um seine Rotationsachse gedreht.
Von grosser Bedeutung ist für eine korrekte Falzung die zweckmässige Ausgestaltung des Schliessrades 6.
In Fig. 9a ist das Schliessrad 6 in Draufsicht gezeichnet. In dieser Darstellung sieht man die Bohrung 6a, die Stirnseite 6' und eine Seitenflächen 6".
Die vertikale Schnittdarstellung Fig. 9b zeigt das Profil des Schliessrades 6. Man sieht hier, dass die linke Seitenfläche 6" einen geringeren Durchmesser aufweist als die rechte. Der dadurch gebildete stumpfe Winkel ist in Fig. 9c bezeichnet und beträgt 80°, gemessen zum parallelen Teil der rechten Seitenfläche 6". Im peripheren Bereich der rechten Seitenfläche 6" ist zusätzlich eine Anschrägung von 5° vorhanden, wobei der Übergang mit einer Rundung vom Radius R versehen ist.
Werden die Fig. 9b und 9c in Verbindung mit Fig. 6 bis Fig.8 betrachtet, lässt sich leicht erkennen, dass beim Schliessen des Rohrkragens 102 das Schliessrad 6 zuerst mit der Stirnseite 6', dann mit dem Bereich des Radius R und schliesslich mit der Peripherie der rechten Seitenfläche 6" im Eingriff steht. Dieser Funktionsablauf ergibt präzise, formschlüssige Falze, wie sie zur Aufnahme von Dichtungen 200 gewünscht sind.
Durch den rollenden und gleitenden Eingriff des Schliessrades 6, entsteht eine nur minimale Reibung am Werkstück, was sich positiv auf die Plattierung und auf den Verschleiss des Schliessrades 6 auswirkt.
In den Fig. 10 bis Fig. 13 sind Endteile von solchen Dichtungen 200 - 203 beispielhaft aufgezeichnet. Dabei variiert nicht nur der Bereich 103, sondern auch der Rohrkragen, der bis zum Doppelfalz 104 oder 105 entarten kann.
Ebenfalls kann die Sicke 101 verschiedenartig geformt sein, wie die obigen Darstellungen zeigen.
Im praktischen Versuch hat es sich gezeigt, dass die Endteile der Dichtungen 200 bis 203, aufgrund ihrer Elastizität zum Ausweichen neigen, so dass es sich - aus Sicherheitsgründen - empfiehlt einen hydro-mechanisch betätigten Gleit-Finger zu installieren, der oberhalb der Schliessrolle 6 die Dichtung, während des Schliessvorganges, in ihrer untersten Position hält.
Die Ausführungsform eines vorgenannten Fingers oder einer oder mehrerer kleiner Rollen hängt weitgehend von der gewählten Form der Dichtung ab und kann leicht an den Erfindungsgegenstand adaptiert werden.
In Fig. 13 erkennt man im Klemmteil 203 eine zusätzliche Lippe 204, welche gegenüber den Klemmmteilen 200 bis 202 eine nochmals verbesserte Klemmung erlaubt, wie die hier ebenfalls abgebrochene Schnittdarstellung des Dichtungsringes zeigt.
Es hat sich in praxi gezeigt, dass insbesondere Gummidichtungen mit einer zweiten Lippe 204, vgl. Fig. 13, sehr zum Einfedern neigen und daher einer verstärkten Klemmung bedürfen.- Es wurde daher ein weiteres Schliessrad gemäss Fig. 14a und Fig.14b geschaffen, welches aufgrund seiner Form, dem Zustellweg und den dynamischen Eigenschaften der Falzschliessmaschine eine besonders starke, unverrückbare Klemmung der voluminösen Dichtung bewirkt.
Aus Fig. 14a, in Verbindung mit Fig. 14b ist ersichtlich, dass dieses Schliessrad, mit 60 bezeichnet, tellerförmig ausgestaltet ist und um einen Winkel β von 20° abgekröpfte Seitenflächen 60" aufweist. Ferner sind eine Stirnfläche 60', eine Ausnehmung 61, eine Welle 65, mit endseitigem Gewinde 63 und eine in diesem eingelassene Keilbahn 64 ersichtlich.
Die zu den Fig. 6 bis 8 analoge Darstellung Fig. 15 zeigt das Schliessrad 60 mit seiner tellerförmigen Abkröpfung 62 im Eingriff. Hier sieht man, dass bei herausgefahrener Formrolle 4 - durch einen horizontal begrenzten Pfeil symbolisiert - das Schliessrad 60 bei seiner Aufwärtsbewegung eine Auslenkung erfährt.
Dieser teilweise kinematisch und teilweise durch eine Auslenkung an den Lagerstellen 27a, 27b, 33 bewirkte polygonale Weg ist durch entsprechende Pfeile, parallel zum Schliessrad 60 charakterisiert.
Dabei ist die Ausgangslage des Schliessrades 60 strichpunktiert als Position A gezeichnet, während die Position B das Schliessrad in vollen Linien gezeichnet in seiner Endlage zeigt.
Fixiert ist das Schliessrad 60 durch eine Sicherungsmutter 63 in an sich bekannter Weise.
Es hat sich erwiesen, dass durch diese Anordnung auch mit Schmierstoffen oder Talk versehene Dichtungen mit dicken Klemmteilen 204 einwandfrei verarbeitbar sind und auch unter rauhen Montagebedingungen unverrückbar halten.
Die Bördel- und Falzschliessmaschine weist grundsätzlich Abmessungen und Antriebsleistungen auf, die sogar ihre Verbringung auf Baustellen erlauben. Um dort einen völlig autonomen Betrieb zu gewährleisten, genügt ein auf die Durchmesser der vorgegebenen Lüftungsrohre abgestimmten Satz Rollen. Zusätzlich empfiehlt es sich in der Abstützfläche/Maschinentisch Gewindebohrungen, auf mehreren Teilkreisen anzubringen, damit dort die ortsfesten Führungs- und Anpressrollen einschraubbar sind.

Claims (14)

  1. Bördel- und/oder Falzschliessmaschine zur Bildung und zum Schliessen von Falzverbindungen bei der Herstellung von Rohren und von aus Segmenten bestehenden Rohrverbindungen und Bögen, wobei die Maschine eine drehbar gelagerte Sicken- und Zustellrolle (1), eine Stützrolle (2) und ein drehbar gelagertes Schliessrad (6) enthält, wobei das in einem Schliessradschlitten (33) angeordnete Schliessrad (6) mit einer Abstützfläche der Stützrolle (2) einen spitzen Winkel einschliesst und bei der Verwendung an einem Rohrstumpf (100) oder Ring (98) angreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliessradschlitten (33) unterhalb der Abstützfläche (3) angeordnet ist und zum Lot (L) einen Winkel (α) von weniger als 35° einschliesst, dass das im Schlitten (33) gelagerte Schliessrad (6) auf seiner der Stützrolle (2) abgewandten einen Seitenfläche (6") einen geringeren Durchmesser aufweist als auf der anderen, dieser zugewandten Seitenfläche (6"), so dass sich zwischen dieser einen Seitenfläche (6") und der Stirnseite (6') des Schliessrades (6) ein stumpfer Winkel bildet und dass der Bereich zwischen Stirnseite (6') und der Peripherie zur Stützrolle (2) mit einem Radius (R) versehen ist.
  2. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schliessradschlitten (33) eine Schwenkachse (56) vorgesehen ist, um welche der Winkel (α) einstell- und fixierbar ist.
  3. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schliessradschlitten (33) mit dem Lot (L) einen Winkel (α) von 8° bis 12° oder von 20° bis 30°einschliesst.
  4. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Stützrolle (2) zugewandte Seitenfläche (60") des Schliessrades (6) um einen Winkel (β) abgekröpft ist.
  5. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicken- und Zustellrolle (1) mit einer konkaven Ausnehmung, parallel zur Abstützfläche (3) angeordnet ist, welche den Rohrstumpf (100) an einer Sicke (101) gegen wenigstens eine konvex ausgestaltete Stützrolle (2), im Inneren des Rohrstumpfes (100) presst und führt, wobei die Rollen (1;2) auf beide Seiten motorisch angetrieben und miteinander peripher im Gleichlauf sind.
  6. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Räder und Rollen (1,2,4,5) über Kardan-Antriebe (18-26) und hydraulische Antriebsmotoren (37-39) angetrieben sind.
  7. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Stützrollen vorgesehen sind, die mitdrehbar ausgestaltet sind und im Inneren des Rohrstumpfes (100) anliegen.
  8. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederhalter (7') mit Stirnrollen vorgesehen ist, welcher einen Ring (98) im Lot (L) gleitfähig auf der Abstützfläche (3) führt.
  9. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine konvexe Formrolle (4) und eine an die Formrolle (4) angepasste zu dieser beabstandbare konvexe Formrolle (5) aufweist, und wobei die konvexe Formrolle (4) auf einer Höhe über der Abstützfläche (3) angeordnet ist, welche dem herzustellenden Bördelmass entspricht.
  10. Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Maschinenständer (120) ein Hydraulikaggregat (40) angeordnet ist, welches Hydraulikzylinder (34-36) und die Antriebsmotoren (37-39) speist.
  11. Verfahren zum Bördeln und Schliessen von Falzen mit einer Bördel- und Falzschliessmaschine nach Anspruch 1, 5 und 7, zur Bildung und zum Schliessen von Falzverbindungen bei der Herstellung von Rohren und von aus Segmenten bestehenden Rohrverbindungen und Bögen, wobei das in dem Schliessradschlitten (33) angeordnete Schliessrad (6) an einem Ring (98) angreift, und in einem ersten Verfahrensschritt der Ring (88) mittels eines Niederhalters (7') auf der Abstützfläche (3) aufgespannt wird, in einem zweiten Verfahrensschritt durch Zustellung der abgesetzten Formrollen ein Flansch mit einem gerundeten Flanschansatz erstellt wird, in einem dritten Verfahrensschritt der Schliessradschlitten (33) von unten auf den überstehenden Flansch zugeführt wird, wobei die Stirnseite des Schliessrades (6) zu Beginn des Schliessvorganges Arbeitsfläche ist und dass der Schliessradschlitten (33) weiter zugeführt wird bis der Falz am Ring (98) anliegt und/oder eine eingelegte Dichtung verklemmt und sichert.
  12. Verfahren zum Bördeln und Schliessen von Falzen an Rohrsegmenten und in Bogensegmenten mit einer Bördel-und Falzschliessmaschine nach Anspruch 1, 5 und 7, zur Bildung und zum Schliessen von Falzverbindungen bei der Herstellung von aus Segmenten bestehenden Rohrverbindungen und Bögen, wobei das in dem Schliessradschlitten (33) angeordnete Schliessrad (6) an einem Rohrstumpf (100) angreift und in einem ersten Verfahrensschritt in ein Endstück eines Rohrstumpfes (100) eine umlaufende Sicke (101) eingeprägt wird, in einem zweiten Verfahrensschritt durch Zustellung der abgesetzten Formrollen ein Flansch mit einem gerundeten Flanschansatz erstellt wird, in einem dritten Verfahrensschritt der Schliessradschlitten (33) von unten auf den überstehenden Flansch zugeführt wird, wobei die Stirnseite des Schliessrades (6) zu Beginn des Schliessvorganges Arbeitsfläche ist und dass der Schliessradschlitten (33) weiter zugeführt wird bis der Falz am Rohrstück anliegt und/oder ein eingelegtes Dichtungsband verklemmt und sichert.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der Verfahrensschritte zwei und drei die Sicken- und Zustellrolle (1) im Eingriff ist und damit das Werkstück axial und lateral geführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des dritten Verfahrensschrittes mittels eines Gleitfingers oder wenigstens einer Rolle das eingelegte Dichtungsband in seiner unteren Position gehalten wird.
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