EP1256395B1 - Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr - Google Patents

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EP1256395B1
EP1256395B1 EP02009919A EP02009919A EP1256395B1 EP 1256395 B1 EP1256395 B1 EP 1256395B1 EP 02009919 A EP02009919 A EP 02009919A EP 02009919 A EP02009919 A EP 02009919A EP 1256395 B1 EP1256395 B1 EP 1256395B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping unit
clamping
unit
piston
cylinder
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02009919A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1256395A2 (de
EP1256395A3 (de
Inventor
Rainer Prange
Matthias Leifels
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Benteler Automobiltechnik GmbH filed Critical Benteler Automobiltechnik GmbH
Publication of EP1256395A2 publication Critical patent/EP1256395A2/de
Publication of EP1256395A3 publication Critical patent/EP1256395A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1256395B1 publication Critical patent/EP1256395B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
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
    • B21D15/00—Corrugating tubes
    • B21D15/04—Corrugating tubes transversely, e.g. helically
    • B21D15/10—Corrugating tubes transversely, e.g. helically by applying fluid pressure

Definitions

  • An apparatus for producing transverse waves on a metal tube counts by the DE 28 51 944 C2 to the state of the art a total of three hydraulically actuated piston-cylinder units are arranged within a housing.
  • This is a piston-cylinder unit of the fixing of a metal tube, another piston-cylinder unit of generating a transverse shaft on the metal tube and the third piston-cylinder unit serves to advance the provided with a transverse metal tube to a transverse wave pitch.
  • the housing is further penetrated by a central channelized core pin having a pin piston at the free end. This cooperates with the longitudinal axis of the core pin radially adjustable mold jaws to form the transverse waves as components of a clamping unit.
  • the state of the art also includes the DE 30 04 838 A1 ,
  • a transverse wave packet is produced in one operation.
  • the process of Querwellung is not exactly controllable. It comes repeatedly to tilting of the transverse shaft pulleys and thus to rejects.
  • the invention is - based on the prior art - the object of the invention to provide a device for the production of transverse waves on a metal pipe, which is simple and inexpensive to produce and easy to use and which can also be quickly converted.
  • An essential feature of the invention is the reduction of the previously required number of piston-cylinder units to a single feed cylinder. With the help of this feed cylinder, which is easily accessible and thus easy to maintain, now both the upsetting process for generating a transverse shaft and axial displacement of the metal tube can be performed after generating a transverse wave.
  • the fixing of the metal tube on the clamping piston of the tubular mandrel is carried out by part of a clamping unit (hereinafter referred to as 2nd clamping unit) forming holding tools, which are radially displaceable to the center axis of the second clamping unit and thus easily accessible and easy to maintain.
  • 2nd clamping unit a clamping unit
  • the second tensioning unit can be displaced without jamming by means of the feed cylinder at two longitudinal guides extending at a distance next to each other.
  • the longitudinal guides extend between an abutment bracket and a 1. clamping unit with tools for the transverse shafts.
  • clamping unit extends coaxially to the central axis of the displaceable second clamping unit.
  • the coupled with the 2nd clamping unit pipe mandrel is slidably displaceable on an inner mandrel, which is fixed to the abutment console and end has a support piston, which cooperates with the forming tools.
  • Both clamping units are identical except for the forming and holding tools, so that there is a manufacturing simplification.
  • a metal tube is introduced via the abutment bracket facing away from the side of the stationary 1st clamping unit through this and the displaceable second clamping unit with radially outwardly displaced forming and holding tools.
  • the axial distance between the two clamping units is matched to the width and the diameter of the transverse shaft to be generated.
  • the forming and holding tools are displaced radially inwardly until the metal tube is clamped on the one hand between the clamping piston of the tubular mandrel and the holding tools and on the other hand between the support piston and the molds.
  • pressurized fluid is introduced into the mold space between the clamping piston, the inner mandrel, the pipe mandrel and the metal pipe via the inner mandrel, and at the same time the second clamping unit is moved in the direction of the 1st clamping unit. In this case, then forms the transverse wave according to the contour of the molds and possibly also of the holding tools.
  • the pressure in the mold cavity is reduced and then the molds and the holding tools are displaced radially outward. Thereafter, the 2nd clamping unit is moved by the amount in the direction of the abutment console, as material on the metal tube to form a new cross-shaft is required. This is followed by the movement processes, as they have been explained above to generate a transverse wave.
  • the longitudinal guides for the 2nd clamping unit may consist of tubes or rods circular or circular cross-section. But also conceivable are polygonal cross sections. Accordingly, the guide recesses are then designed in the second clamping unit.
  • An advantageous embodiment of the device according to the invention consists in the features of claim 2. Thereafter, both the molds of the 1st clamping unit and the holding tools of the 2nd clamping unit in each 90 ° offset circumferentially the central axes of the clamping units in sliding jaws releasably secured, of which each sliding jaw is connected to a hydraulically actuated clamping cylinder.
  • Such a design leads to a further simplification with regard to identical components.
  • a change in the transverse waves is possible only by replacing the forming and holding tools. In this case, it is entirely conceivable that transverse waves with an omega-shaped cross-section can be generated without problems. Due to the 90 ° displacement of the molds circumferentially the center axis of the 1st clamping unit, these can be easily made, yet over the entire circumference a positive connection with the outer surface of the metal tube is achieved.
  • the feed cylinder can be acted upon so that the 1st and the 2nd clamping unit can be driven far enough apart.
  • the second clamping unit is connected via two longitudinal struts with a traversed by the longitudinal guides Traverse, from which the pipe mandrel into the 2nd Tensioning unit extends.
  • the longitudinal struts can preferably made of narrow edgewise Bars are formed, which extend between the 2nd tensioning unit and also formed from an upright ledge Traverse.
  • the connection is preferably by welding.
  • the tubular mandrel is detachably attached to the traverse. His tensioning piston lies within the holding tools. The axial length of the clamping piston is placed on the width of the holding tools. The area between the clamping piston and the traverse of the tubular mandrel is kept smaller in diameter.
  • the Traverse has adapted to the longitudinal guides recesses for proper displacement of the second tensioning unit.
  • This displacement measuring unit may e.g. consist of a parallel to the longitudinal guides extending rod which passes through a magnetic coil on the 2nd clamping unit, so that always the position of the 2nd tensioning unit and also the distance traveled by this path can be determined.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is seen in the features of claim 5. Thereafter, the feed cylinder, the clamping cylinder of the two clamping units and the Wegmesshow are coupled with a respect to the parameter deformation time, deformation pressure and path and speed of the second tensioning unit programmable electro-hydraulic control unit.
  • the deformation process of a transverse shaft can thus proceed with respect to the parameters deformation time, deformation pressure and path and speed of the second clamping unit according to a predetermined program and be changed at any time by a desired program change.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate a device 1 for producing transverse waves on a metal tube 2.
  • the metal tube 2 may be made of steel. However, other materials are also conceivable.
  • the device 1 comprises two clamping units 3, 4 arranged on a base frame GG.
  • the clamping units 3, 4 are of star-shaped design, with clamping cylinders 5 which are acted upon hydraulically in a 90 ° offset on the circumference.
  • the clamping cylinder 5 are connected in a manner not shown with the central axes 6, 7 of the clamping units 3, 4 movable sliding blocks 8.
  • the sliding blocks 8 are indicated in the figure 1.
  • the two clamping units 3, 4 are identical.
  • a first clamping unit 3 is detachably mounted on the base frame GG.
  • This 1. clamping unit 3 is about two parallel spaced apart longitudinal guides 9 in the form of guide rods connected to an abutment bracket 10, which is also detachably mounted on the base GG.
  • the second clamping unit 4 is displaced.
  • the second clamping unit 4 is connected via two spaced apart, upstanding Asked strip-like longitudinal struts 11 connected to a cross member 12, which is also forcibly displaced on the longitudinal guides 9 and consists of an edgewise bar.
  • a hydraulically actuated feed cylinder 13 with its cylinder housing 14 is releasably fixed to the base frame GG.
  • the piston rod 15 of the feed cylinder 13 is struck by a connecting joint 16 to the second clamping unit 4.
  • the tubular mandrel 17 slides on an inner mandrel 19 which extends from the abutment bracket 10 through the 2nd clamping unit 4 to the 1st clamping unit 3.
  • the diameter of the inner mandrel 19 is increased and the end portion is formed as a support piston 20.
  • the support piston 20 has a cylindrical length region 21 and an upstream conical length region 22 (FIGS. 5 to 11).
  • the clamping piston 18 cooperates with holding tools 23 which are releasably secured in the sliding jaws 8 of the second clamping unit 4 and the end face are adapted to the outer contour of the metal tube 2.
  • the support piston 20 cooperates with molds 23 which are releasably secured in the sliding blocks 8 of the 1st clamping unit 3.
  • the molds 24 have segment-like webs 25, which are rounded frontally.
  • the segment webs 25 enclose the metal pipe 2 to be deformed over the entire circumference, as can be seen in particular from FIG. Due to the shape of the segment webs 25 and the recesses 26 in the forming tools 24 lying next to the segment webs 25, transverse waves 27 can be generated on the metal pipe 2 in connection with the holding tools 23, as can be seen in particular from FIG.
  • the inner mandrel 19 is provided with a longitudinal channel 28, which is connected via the abutment bracket 10 to a high-pressure hydraulic source 29, as shown schematically in FIG.
  • a transverse channel 30 Adjacent to the support piston 20 on the inner mandrel 19, at least one transverse channel 30 is provided, which passes through the entire wall thickness of the inner mandrel 19 and is connected to the longitudinal channel 28 fluidüber faced.
  • the displacement measuring unit 31 comprises a rod 32 which extends almost to the first clamping unit 3 and passes through a magnetic coil 33 on the second clamping unit 4.
  • the hydraulic source 34 for the feed cylinder 13 and the clamping cylinder 5 can be seen in FIG.
  • the feed cylinder 13, the clamping cylinder 5 and the displacement measuring unit 31 are coupled in a manner not shown in Figure 1 with respect to the parameter deformation time, deformation pressure and path and speed of the 2nd clamping unit 4 programmable electro-hydraulic control unit 35, based on the base frame GG is located.
  • the fixation is shown schematically in the figure 5 by the arrows PF.
  • the well space 36 is relieved of pressure via the transverse channel 30 and the longitudinal channel 28. Thereafter, the holding tools 23 are displaced radially outward relative to the center axis 7 of the second clamping unit 4 in accordance with the arrow PF2 of FIG. The metal tube 2 is then no longer clamped between the clamping piston 18 and the holding tools 23.
  • the forming tools 24 of the first clamping unit 3 are displaced radially outwards relative to the central axis 6 (arrow PF4 according to FIG. 9) and at the same time the holding tools 23 of the second clamping unit 4 are displaced radially inwardly relative to the central axis 7 again.
  • the metal tube 2 is clamped again between the holding tools 23 and the clamping piston 18 on the tubular mandrel 17. This too is again illustrated by the arrow PF5 in FIG.
  • the second clamping unit 4 is then displaced according to the arrow PF6 of FIG. 10 while the first clamping unit 3 is still open in the direction of the first clamping unit 3, specifically until the segment webs 25 of the forming tools 24 According to the arrow PF7 of FIG. 10, it is possible to grasp behind the generated transverse shaft 27 when the forming tools 24 according to FIG. 5 are again displaced relative inwardly relative to the central axis 6 of the first clamping unit 3 and fix the metal tube 2 to the supporting piston 20.

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Description

  • Eine Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr zählt durch die DE 28 51 944 C2 zum Stand der Technik. Hierbei sind innerhalb eines Gehäuses insgesamt drei hydraulisch beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheiten angeordnet. Hiervon dient eine Kolben-Zylinder-Einheit der Fixierung eines Metallrohrs, eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit der Erzeugung einer Querwelle am Metallrohr und die dritte Kolben-Zylinder-Einheit dem Vorschub des mit einer Querwelle versehenen Metallrohrs um eine Querwellenteilung. Das Gehäuse wird ferner von einem zentralen kanalisierten Kernzapfen durchsetzt, der am freien Ende einen Zapfenkolben aufweist. Dieser wirkt mit zur Längsachse des Kernzapfens radial verstellbaren Formbacken zur Bildung der Querwellen als Bestandteile einer Spanneinheit zusammen.
  • Zur Veränderung des Hubs der die Querwellen erzeugenden Kolben-Zylinder-Einheit sind mechanische Anschläge vorgesehen. Hierüber wird der Außendurchmesser der Querwellen eingestellt. Bei einer Änderung der Form der Querwellen müssen auch die Anschläge verändert werden. Der Vorschub des mit Querwellen versehenen Metallrohrs ist ebenfalls nur dadurch veränderbar, dass der entsprechenden Kolben-Zylinder-Einheit mechanische Anschläge zugeordnet sind. Hierdurch wird die Teilung der Querwellen beeinflusst. Eine Änderung ist nur durch ein aufwendiges Verstellen der Anschläge möglich. Die die Verspannung des Metallrohrs gewährleistende Kolben-Zylinder-Einheit wirkt mit einer aufwendig gestalteten mehrfingrigen Spannpatrone zusammen.
  • Soll die Wellenform geändert werden, ist es notwendig, die Spanneinheit mit den Formbacken vom Gehäuse zu demontieren und nach dem Austausch der Formbacken wieder neu zu montieren.
  • Auf Grund des komplizierten Gesamtaufbaus ist eine entsprechend aufwendige Wartung im Hinblick auf die vielfältigen Möglichkeiten des Undichtwerdens der diversen Kolben-Zylinder-Einheiten notwendig.
  • Zum Stand der Technik zählt ferner die DE 30 04 838 A1 . Hierbei wird ein Querwellenpaket in einem Arbeitsgang hergestellt. Dies bedeutet eine sehr teure und aufwendige Ausführung, da die einzelnen Querwellenscheiben über Haltebolzen axial verbunden sein müssen und über Führungselemente entsprechend dem Stauchvorgang zusammen geschoben werden. Dies hat den Nachteil, dass bei Änderung der Form der Querwellen und der Abstände relativ große Vorrichtungsänderungen notwendig sind. Auch der Vorgang der Querwellung ist nicht genau steuerbar. Es kommt wiederholt zu Verkantungen der Querwellenscheiben und dadurch zum Ausschuss.
  • Gemäß dem Vorschlag der EP 0 395 042 B1 können zwar einzelne Querwellen erzeugt werden. Aber auch hier ist eine relativ aufwendige Vorrichtung notwendig. Die Stauchbewegung und die Teilung der Querwellen werden über getrennte Verfahreinrichtungen ausgeführt, die auch getrennt gesteuert werden müssen. Das bedeutet eine sehr aufwendige und teure Vorrichtungsausführung. Die Steuerung des Durchmessers der Querwellen wird durch einen Sensor durchgeführt. Außerdem muss ein Abdichtmittel eingeführt werden, das mit Druck beaufschlagt wird und dadurch eine Flüssigkeitsdruckkammer mit einer vorbestimmten Länge bildet. Auch dies ist eine sehr teure Ausführungsform.
  • Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar sowie in der Handhabung einfach ist und welche auch schnell umgerüstet werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Reduzierung der bislang erforderlichen Anzahl an Kolben-Zylinder-Einheiten auf einen einzigen Vorschubzylinder. Mit Hilfe dieses Vorschubzylinders, der gut zugänglich und damit wartungsfreundlich ist, kann jetzt sowohl der Stauchvorgang zur Erzeugung einer Querwelle als auch axiale Verlagerung des Metallrohrs nach Erzeugung einer Querwelle durchgeführt werden.
  • Die Fixierung des Metallrohrs am Spannkolben des Rohrdorns erfolgt durch Bestandteil eines Spannaggregats (nachfolgend als 2. Spannaggregat bezeichnet) bildende Haltewerkzeuge, die radial zur Mittelachse des 2. Spannaggregats verlagerbar und somit gut zugänglich sowie wartungsfreundlich sind.
  • Das 2. Spannaggregat ist mit Hilfe des Vorschubzylinders an zwei im Abstand nebeneinander sich erstreckenden Längsführungen verkantungsfrei verlagerbar. Die Längsführungen erstrecken sich zwischen einer Widerlagerkonsole und einem 1. Spannaggregat mit Formwerkzeugen für die Querwellen. Die Mittelachse dieses wie die Widerlagerkonsole auf einem Grundgestell lösbar befestigten 1. Spannaggregats erstreckt sich koaxial zu der Mittelachse des verlagerbaren 2. Spannaggregats.
  • Der mit dem 2. Spannaggregat gekoppelte Rohrdorn ist auf einem Innendorn gleitend verlagerbar, der an der Widerlagerkonsole festgelegt ist und endseitig einen Stützkolben aufweist, der mit den Formwerkzeugen zusammenwirkt.
  • Beide Spannaggregate sind bis auf die Form- und Haltewerkzeuge identisch aufgebaut, so dass sich eine Herstellungsvereinfachung ergibt.
  • Zur Herstellung von Querwellen wird ein Metallrohr über die der Widerlagerkonsole abgewandte Seite des ortsfesten 1. Spannaggregats durch dieses und durch das verlagerbare 2. Spannaggregat bei radial nach außen verlagerten Form- und Haltewerkzeugen eingeführt. Der axiale Abstand der beiden Spannaggregate ist hierbei auf die Breite und den Durchmesser der zu erzeugenden Querwelle abgestimmt.
  • Anschließend werden die Form- und Haltewerkzeuge radial einwärts verlagert, bis das Metallrohr einerseits zwischen dem Spannkolben des Rohrdorns und den Haltewerkzeugen und andererseits zwischen dem Stützkolben und den Formwerkzeugen eingespannt ist. Nunmehr wird über den Innendorn Druckfluid in den Formraum zwischen dem Spannkolben, dem Innendorn, dem Rohrdorn und dem Metallrohr eingebracht und gleichzeitig wird das 2. Spannaggregat in Richtung auf das 1. Spannaggregat bewegt. Hierbei bildet sich dann die Querwelle entsprechend der Kontur der Formwerkzeuge und gegebenenfalls auch der Haltewerkzeuge aus.
  • Ist die Querwelle erzeugt, wird der Druck im Formraum abgebaut und es werden anschließend die Formwerkzeuge sowie die Haltewerkzeuge radial nach außen verlagert. Danach wird das 2. Spannaggregat um den Betrag in Richtung zur Widerlagerkonsole bewegt, wie Material am Metallrohr zur Ausbildung einer neuen Querwelle erforderlich ist. Im Anschluss daran erfolgen die Bewegungsvorgänge, wie sie voraufgehend zur Erzeugung einer Querwelle erläutert worden sind.
  • Die Längsführungen für das 2. Spannaggregat können aus Rohren oder Stangen kreisring- bzw. kreisförmigen Querschnitts bestehen. Denkbar sind aber auch mehrkantige Querschnitte. Entsprechend sind dann auch die Führungsausnehmungen in dem 2. Spannaggregat gestaltet.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 2. Danach sind sowohl die Formwerkzeuge des 1. Spannaggregats als auch die Haltewerkzeuge des 2. Spannaggregats in jeweils 90° Versetzung umfangsseitig der Mittelachsen der Spannaggregate in Gleitbacken lösbar befestigt, von denen jede Gleitbacke mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Spannzylinder verbunden ist. Eine derartige Bauart führt zu einer weiteren Vereinfachung im Hinblick auf identische Bauteile. Eine Veränderung der Querwellen ist lediglich durch einen Austausch der Form- und Haltewerkzeuge möglich. Hierbei ist es durchaus denkbar, dass auch Querwellen mit einem omegaförmigen Querschnitt problemlos erzeugt werden können. Durch die 90° Versetzung der Formwerkzeuge umfangsseitig der Mittelachse des 1. Spannaggregats können diese einfach hergestellt werden, wobei dennoch über den gesamten Umfang ein Formschluss mit der äußeren Oberfläche des Metallrohrs erreicht wird.
  • Um die Form- und Haltewerkzeuge problemlos an den Gleitbacken austauschen zu können, kann der Vorschubzylinder so beaufschlagt werden, dass das 1. und das 2. Spannaggregat ausreichend weit auseinander gefahren werden können.
  • Um dem 2. Spannaggregat und dem damit gekoppelten zentralen Rohrdorn eine ausreichende Verwindungssteifheit zu geben, ist entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 das 2. Spannaggregat über zwei Längsstreben mit einer von den Längsführungen durchsetzten Traverse verbunden, von der aus sich der Rohrdorn bis in das 2. Spannaggregat erstreckt. Die Längsstreben können bevorzugt aus schmalen hochkant gestellten Leisten gebildet sein, die sich zwischen dem 2. Spannaggregat und der ebenfalls aus einer hochkant gestellten Leiste gebildeten Traverse erstrecken. Die Verbindung erfolgt bevorzugt durch Schweißen. Der Rohrdorn ist lösbar an die Traverse angesetzt. Sein Spannkolben liegt innerhalb der Haltewerkzeuge. Die axiale Länge des Spannkolbens ist auf die Breite der Haltewerkzeuge abgestellt. Der Bereich zwischen dem Spannkolben und der Traverse des Rohrdorns ist im Durchmesser kleiner gehalten.
  • Auch die Traverse besitzt an die Längsführungen angepasste Ausnehmungen zur einwandfreien Verlagerung des 2. Spannaggregats.
  • Besonders vorteilhaft ist es nach Patentanspruch 4, wenn das 2. Spannaggregat mit einer Wegmesseinheit gekoppelt ist. Diese Wegmesseinheit kann z.B. aus einem sich parallel zu den Längsführungen erstreckenden Stab bestehen, der eine Magnetspule am 2. Spannaggregat durchsetzt, so dass stets die Position des 2. Spannaggregats und auch der von diesem zurückgelegte Weg feststellbar ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 5 erblickt. Danach sind der Vorschubzylinder, die Spannzylinder der beiden Spannaggregate und die Wegmesseinheit mit einer hinsichtlich der Parameter Verformungszeit, Verformungsdruck sowie Weg und Geschwindigkeit des 2. Spannaggregats programmierbaren elektro-hydraulischen Steuereinheit gekoppelt.
  • Der Verformungsvorgang einer Querwelle kann somit hinsichtlich der Parameter Verformungszeit, Verformungsdruck sowie Weg und Geschwindigkeit des 2. Spannaggregats nach einem vorgegebenen Programm ablaufen und jederzeit durch eine gewünschte Programmänderung verändert werden.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    in der Perspektive im Schema eine Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr;
    Figur 2
    in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung der Figur 1;
    Figur 3
    eine Seitenansicht der Darstellung der Figur 2 in Richtung des Pfeils III gesehen;
    Figur 4
    eine Stirnansicht auf die Darstellung der Figur 3 in Richtung des Pfeils IV gesehen und
    Figuren 5 bis 11
    in vergrößerter Darstellung im vertikalen Längsschnitt den Wellungsbereich der Vorrichtung der Figuren 1 bis 4 in verschiedenen Verformungssituationen.
  • In den Figuren 1 bis 4 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von Querwellen an einem Metallrohr 2 veranschaulicht. Das Metallrohr 2 kann aus Stahl bestehen. Denkbar sind aber auch andere Werkstoffe.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst zwei auf einem Grundgestell GG angeordnete Spannaggregate 3, 4. Die Spannaggregate 3, 4 sind sternförmig gestaltet, wobei in 90° Versetzung umfangsseitig hydraulisch beaufschlagbare Spannzylinder 5 vorgesehen sind. Die Spannzylinder 5 sind in nicht näher dargestellter Weise mit zu den Mittelachsen 6, 7 der Spannaggregate 3, 4 verlagerbaren Gleitbacken 8 verbunden. Die Gleitbacken 8 sind in der Figur 1 angedeutet. Insoweit sind die beiden Spannaggregate 3, 4 identisch aufgebaut.
  • Von den bezüglich ihrer Mittelachsen 6, 7 koaxial zueinander ausgerichteten Spannaggregaten 3, 4 ist ein 1. Spannaggregat 3 lösbar auf dem Grundgestell GG befestigt. Dieses 1. Spannaggregat 3 ist über zwei im parallelen Abstand nebeneinander verlaufende Längsführungen 9 in Form von Führungsstangen mit einer Widerlagerkonsole 10 verbunden, welche ebenfalls lösbar auf dem Grundgestell GG befestigt ist. Auf den Längsführungen 9 ist das 2. Spannaggregat 4 verlagerbar. Das 2. Spannaggregat 4 ist über zwei im Abstand nebeneinander verlaufende, hochkant gestellte leistenartige Längsstreben 11 mit einer Traverse 12 verbunden, die ebenfalls an den Längsführungen 9 zwangsverlagerbar ist und aus einer hochkant gestellten Leiste besteht.
  • Unterhalb der Längsführungen 9 ist am Grundgestell GG ein hydraulisch beaufschlagbarer Vorschubzylinder 13 mit seinem Zylindergehäuse 14 lösbar fixiert. Die Kolbenstange 15 des Vorschubzylinders 13 ist über ein Verbindungsgelenk 16 an das 2. Spannaggregat 4 angeschlagen.
  • Von der Traverse 12 aus erstreckt sich ein Rohrdorn 17 bis zum 2. Spannaggregat 4 (Figur 2). Wie auch die Figuren 5 bis 11 erkennen lassen, ist das im Bereich des 2. Spannaggregats 4 liegende freie Ende des Rohrdorns 17 im Durchmesser erweitert und als Spannkolben 18 ausgebildet.
  • Der Rohrdorn 17 gleitet auf einem Innendorn 19, der sich von der Widerlagerkonsole 10 aus durch das 2. Spannaggregat 4 bis in das 1. Spannaggregat 3 erstreckt. Im Bereich des 1. Spannaggregats 3 ist der Durchmesser des Innendorns 19 vergrößert und der Endabschnitt ist als Stützkolben 20 ausgebildet. Der Stützkolben 20 weist einen zylindrischen Längenbereich 21 und einen vorgelagerten konischen Längenbereich 22 auf (Figuren 5 bis 11).
  • Der Spannkolben 18 wirkt mit Haltewerkzeugen 23 zusammen, die in den Gleitbacken 8 des 2. Spannaggregats 4 lösbar befestigt und stirnseitig an die äußere Kontur des Metallrohrs 2 angepasst sind.
  • Der Stützkolben 20 wirkt mit Formwerkzeugen 23 zusammen, die in den Gleitbacken 8 des 1. Spannaggregats 3 lösbar befestigt sind. Wie hierbei die Figuren 5 bis 11 erkennen lassen, besitzen die Formwerkzeuge 24 segmentartige Stege 25, die stirnseitig gerundet sind. Die Segmentstege 25 umschließen das zu verformende Metallrohr 2 über den gesamten Umfang, wie dies insbesondere aus der Figur 4 erkennbar ist. Durch die Formgebung der Segmentstege 25 und durch die neben den Segmentstegen 25 liegenden Ausnehmungen 26 in den Formwerkzeugen 24 können in Verbindung mit den Haltewerkzeugen 23 Querwellen 27 am Metallrohr 2 erzeugt werden, wie sie insbesondere aus der Figur 11 erkennbar sind.
  • Wie die Figuren 5 bis 11 ferner zeigen, ist der Innendorn 19 mit einem Längskanal 28 versehen, der über die Widerlagerkonsole 10 an eine hydraulische Hochdruckquelle 29 angeschlossen ist, wie sie schematisch aus der Figur 1 hervorgeht. Benachbart des Stützkolbens 20 am Innendorn 19 ist mindestens ein Querkanal 30 vorgesehen, welcher die gesamte Wanddicke des Innendorns 19 durchsetzt und mit dem Längskanal 28 fluidüberleitend verbunden ist.
  • Aus den Figuren 2 und 3 ist noch erkennbar, dass im Bereich des 2. Spannaggregats 4 eine Wegmesseinheit 31 vorgesehen ist. Die Wegmesseinheit 31 umfasst eine sich nahezu bis zum 1. Spannaggregat 3 erstreckende Stange 32, die eine Magnetspule 33 am 2. Spannaggregat 4 durchsetzt.
  • Die Hydraulikquelle 34 für den Vorschubzylinder 13 und die Spannzylinder 5 ist aus der Figur 1 erkennbar.
  • Der Vorschubzylinder 13, die Spannzylinder 5 und die Wegmesseinheit 31 sind in nicht näher dargestellter Weise gemäß Figur 1 mit einer hinsichtlich der Parameter Verformungszeit, Verformungsdruck sowie Weg und Geschwindigkeit des 2. Spannaggregats 4 programmierbaren elektro-hydraulischen Steuereinheit 35 gekoppelt, die sich auf dem Grundgestell GG befindet.
  • Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 1 ist wie folgt:
    • Zunächst wird bei in Richtung zur Widerlagerkonsole 10 verfahrenem 2. Spannaggregat 4 (Figuren 1 bis 3) ein zu wellendes Metallrohr 2 von der Stirnseite des 1. Spannaggregats 3 her zwischen die Formwerkzeuge 24 eingeführt. Dazu sind die Formwerkzeuge 24 mit Hilfe der Spannzylinder 5 relativ zur Mittelachse 6 des 1. Spannaggregats 3 radial nach außen verlagert worden. Auch die Haltewerkzeuge 23 des 2. Spannaggregats 4 sind über die Spannzylinder 5 relativ zur Mittelachse 7 radial nach außen verlagert worden. Danach wird das 2. Spannaggregat 4 über den Vorschubzylinder 13 vorprogrammiert so weit in Richtung des 1. Spannaggregats 3 verlagert, dass zwischen den Segmentstegen 25 der Formwerkzeuge 24 und den Haltewerkzeugen 23 ein Längenabschnitt 37 des Metallrohrs 2 zur Verfügung steht, welcher zur Erzeugung einer Querwelle 27 ausreicht (Figur 5).
  • Danach werden mit Hilfe der Spannzylinder 5 sowohl die Formwerkzeuge 24 des 1. Spannaggregats 3 als auch die Haltewerkzeuge 23 des 2. Spannaggregats 4 radial einwärts in Richtung auf die Mittelachsen 6, 7 verlagert, bis sie das Metallrohr 2 fest am Stützkolben 20 und am Spannkolben 18 fixieren.
  • Die Fixierung ist in der Figur 5 durch die Pfeile PF schematisch dargestellt.
  • Im Anschluss daran wird über den Längskanal 28 sowie den Querkanal 30 im Innendorn 19 Hochdruckfluid in den Wellraum 36 umfangsseitig des Innendorns 19 eingebracht und gleichzeitig wird das 2. Spannaggregat 4 mit Hilfe des Vorschubzylinders 13 in Richtung auf das 1. Spannaggregat 3 verlagert (Pfeil PF1 in Figur 6). Der Rohrdorn 17 gleitet dabei auf dem Innendorn 19. Die Fixierung des Metallrohrs 2 am Rohrdorn 17 mit Hilfe der Haltewerkzeuge 23 bleibt gemäß dem Pfeil PF aufrecht erhalten. Hierbei wird durch die an der Steuereinheit 35 vorprogrammierbaren Parameter Verformungszeit, Verformungsdruck sowie Weg und Geschwindigkeit des 2. Spannaggregats 4 eine Querwelle 27 gemäß Figur 6 am Metallrohr 2 ausgebildet.
  • Ist die Querwelle 27 fertig ausgebildet, wird der Wellraum 36 über den Querkanal 30 und den Längskanal 28 vom Druck entlastet. Danach werden die Haltewerkzeuge 23 gemäß dem Pfeil PF2 der Figur 7 relativ zur Mittelachse 7 des 2. Spannaggregats 4 radial nach außen verlagert. Das Metallrohr 2 ist dann nicht mehr zwischen dem Spannkolben 18 und den Haltewerkzeugen 23 eingespannt. Somit kann jetzt mit Hilfe des Vorschubzylinders 13 das 2. Spannaggregat 4 bei weiterhin im 1. Spannaggregat 3 gemäß dem Pfeil PF fixiert bleibendem Metallrohr 2 entsprechend dem Pfeil PF3 der Figur 8 um ein solches Maß relativ zum 1. Spannaggregat 3 in Richtung zur Widerlagerkonsole 10 verlagert werden, dass am Metallrohr 2 ein Längenabschnitt 37 verbleibt, welcher zur Bildung einer weiteren Querwelle 27 ausreicht.
  • Im Anschluss daran werden die Formwerkzeuge 24 des 1. Spannaggregats 3 relativ zur Mittelachse 6 radial nach außen verlagert (Pfeil PF4 gemäß Figur 9) und gleichzeitig werden die Haltewerkzeuge 23 des 2. Spannaggregats 4 relativ zur Mittelachse 7 wieder radial einwärts verlagert. Dabei wird das Metallrohr 2 wieder zwischen den Haltewerkzeugen 23 und dem Spannkolben 18 am Rohrdorn 17 verspannt. Auch dies ist wieder durch den Pfeil PF5 in der Figur 9 veranschaulicht.
  • Durch entsprechende Beaufschlagung des Vorschubzylinders 13 wird dann das 2. Spannaggregat 4 gemäß dem Pfeil PF6 der Figur 10 bei weiterhin geöffnetem 1. Spannaggregat 3 in Richtung auf das 1. Spannaggregat 3 verlagert, und zwar so weit, bis dass die Segmentstege 25 der Formwerkzeuge 24 gemäß dem Pfeil PF7 der Figur 10 hinter die erzeugte Querwelle 27 fassen können, wenn die Formwerkzeuge 24 gemäß der Figur 5 wieder relativ zur Mittelachse 6 des 1. Spannaggregats 3 relativ einwärts verlagert werden und das Metallrohr 2 am Stützkolben 20 fixieren.
  • Im Anschluss daran erfolgt wiederum eine Verlagerung des 2. Spannaggregats 4 derart, dass entsprechend den Darstellungen der Figuren 5 und 6 die nächste Querwelle 27 erzeugt wird.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1 -
    Vorrichtung
    2 -
    Metallrohr
    3 -
    1. Spannaggregat
    4 -
    2. Spannaggregat
    5 -
    Spannzylinder
    6 -
    Mittelachse v. 3
    7 -
    Mittelachse v. 4
    8 -
    Gleitbacken
    9 -
    Längsführungen
    10 -
    Widerlagerkonsole
    11 -
    Längsstreben
    12 -
    Traverse
    13 -
    Vorschubzylinder
    14 -
    Zylindergehäuse v. 13
    15 -
    Kolbenstange v. 13
    16 -
    Verbindungsgelenk
    17 -
    Rohrdorn
    18 -
    Spannkolben an 17
    19 -
    Innendorn
    20 -
    Stützkolben
    21 -
    zylindrischer Längenbereich v. 20
    22 -
    konischer Längenbereich v. 20
    23 -
    Haltewerkzeuge
    24 -
    Formwerkzeuge
    25 -
    Segmentstege v. 24
    26 -
    Ausnehmungen in 24
    27 -
    Querwellen
    28 -
    Längskanal v. 19
    29 -
    Hochdruckquelle
    30 -
    Querkanal in 19
    31 -
    Wegmesseinheit
    32 -
    Stange v. 31
    33 -
    Magnetspule an 4
    34 -
    Hydraulikquelle
    35 -
    Steuereinheit
    36 -
    Wellraum
    37 -
    Längenabschnitt v. 2
    GG -
    Grundgestell
    PF -
    Pfeile in Figur 5
    PF1 -
    Pfeil in Figur 6
    PF2 -
    Pfeil in Figur 7
    PF3 -
    Pfeil in Figur 8
    PF4 -
    Pfeil in Figur 9
    PF5 -
    Pfeil in Figur 9
    PF6 -
    Pfeil in Figur 10
    PF7 -
    Pfeil in Figur 10

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von Querwellen (27) an einem Metallrohr (2), welche zwei bezüglich ihrer Mittelachsen (6, 7) koaxial zueinander ausgerichtete Spannaggregate (3, 4) für das Metallrohr (2) aufweist, von denen ein zu seiner Mittelachse (6) radial verlagerbare Formwerkzeuge (24) besitzendes 1. Spannaggregat (3) auf einem Grundgestell (GG) befestigt und über zwei im parallelen Abstand nebeneinander verlaufende Längsführungen (9) für das zum 1. Spannaggregat (3) koaxial relativ bewegbare 2. Spannaggregat (4) mit einer ebenfalls auf dem Grundgestell (GG) festgelegten Widerlagerkonsole (10) verbunden ist, wobei das zu seiner Mittelachse (7) radial verlagerbare Haltewerkzeuge (23) umfassende und unter den Einfluss eines unterhalb der Längsführungen (9) am Grundgestell (GG) fixierten, hydraulisch beaufschlagbaren Vorschubzylinders (13) gestellte 2. Spannaggregat (4) mit einem einen Spannkolben (18) aufweisenden zentralen Rohrdorn (17) gekoppelt ist, der auf einem sich von der Widerlagerkonsole (10) aus durch das 2. Spannaggregat (4) bis in das 1. Spannaggregat (3) erstreckenden, kanalisierten, an eine hydraulische Druckquelle (29) anschließbaren Innendorn (19) mit endseitigem Stützkolben (20) gleitend geführt ist.
  2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, bei welcher sowohl die Formwerkzeuge (24) des 1. Spannaggregats (3) als auch die Haltewerkzeuge (23) des 2. Spannaggregats (4) in jeweils 90° Versetzung umfangsseitig der Mittelachsen (6, 7) der Spannaggregate (3, 4) in Gleitbacken (8) lösbar befestigt sind, von denen jede Gleitbacke (8) mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Spannzylinder (5) verbunden ist.
  3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, bei welcher das 2. Spannaggregat (4) über zwei Längsstreben (11) mit einer von den Längsführungen (9) durchsetzten Traverse (12) verbunden ist, von der aus sich der Rohrdorn (17) bis in das 2. Spannaggregat (4) erstreckt.
  4. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei welcher das 2. Spannaggregat (4) mit einer Wegmesseinheit (31) gekoppelt ist.
  5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, bei welcher der Vorschubzylinder (13), die Spannzylinder (5) und die Wegmesseinheit (31) mit einer hinsichtlich der Parameter Verformungszeit, Verformungsdruck sowie Weg und Geschwindigkeit des 2. Spannaggregats (4) programmierbaren elektro-hydraulischen Steuereinheit (35) gekoppelt sind.
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