EP2545232B1

EP2545232B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung konusförmiger rohrabschnitte an schraubfundamenten

Info

Publication number: EP2545232B1
Application number: EP11707836.0A
Authority: EP
Inventors: Günther THURNER
Original assignee: Krinner Innovation GmbH
Current assignee: Krinner Innovation GmbH
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2031-03-07
Also published as: CA2792298A1; ES2444631T3; SI2545232T1; US9987670B2; DE102010010603A1; WO2011110530A1; US9421591B2; CA2792298C; PL2545232T3; US20130174628A1; US20160318082A1; DE102010010603B4; EP2545232A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von konusförmigen Rohrabschnitten an zylindrischen Rohren von Schraubfundamenten. Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung konischer Abschnitte an zylindrischen, insbesondere metallischen Rohren, zur Herstellung von Einschraubfundamenten zur Halterung von Bauteilen im Erdboden, sind bekannt. Die konischen Abschnitte können auf unterschiedliche Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Verschweißen vorgefertigter Formteile oder durch Hämmern von vorzugsweise nahtlosen zylindrischen Rohren (vgl. EP 1 105 597 B 1 ). Auch kommt die Herstellung durch Walzen vorzugsweise nahtloser Rohre in Betracht. Entsprechend unterschiedlich können die hierfür verwendeten Vorrichtungen gestaltet sein.
Die genannten Verfahren sind allerdings aufwändig. So erfordert die Herstellung aus vorgefertigten Formteilen eine Vielzahl von Arbeitsschritten (Herstellen der Formteile beispielsweise durch Schneiden, sodann Biegen und Verschweißen der Nähte o.ä). Die Herstellung durch Hämmern oder Walzen zylindrischer Rohre ist als solche zwar problemlos, erfordert aber einen hohen apparativen Aufwand für die Hämmer- oder die Walzvorrichtung. Das an sich gebräuchliche Hämmern ist mit hohem Verschleiß und entsprechender Geräuschentwicklung verbunden.
Die Aufgabe lautet dementsprechend, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen solche konischen Abschnitte an zylindrischen Rohren bzw konische Abschnitte aus zylindrischen Rohren für Schraubfundamente auf einfache Weise und kostengünstig hergestellt werden können, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben, die als solche mit vertretbarem Aufwand herstellbar ist und die zugleich mit geringem Personalaufwand eine wirtschaftliche und mangelfreie Herstellung der Schraubfundamente ermöglicht.
Diese Aufgabe wird, soweit es die dafür erforderliche Vorrichtung angeht, durch den Gegenstand nach Anspruch 1 und, soweit es das dazu einzuschlagende Verfahren angeht, durch den Gegenstand des Anspruch 17 gelöst. Die Ausübung des Verfahren mittels der Vorrichtung ergibt den patentgemäßen Gegenstand nach Anspruch 24. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung werden die konusförmigen Rohrabschnitte durch Ziehen zylindrischer, vorzugsweise nahtloser Rohre hergestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der Durchführung dieses Verfahrens.
Die Verformungsvorrichtung weist ein Bearbeitungswerkzeug auf, das aus einer Vielzahl von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten besteht. Diese sind radial um eine Längsachse einer Aufnahme für das zu ziehende zylindrische Rohr angeordnet. Sie sind weiter um zu der Längsachse der Aufnahme quer und tangential verlaufende Achsen verschwenkbar angeordnet und sind derart ausgebildet, dass ihre Außenumfangsflächen in ihrer Abwicklung einen Konus bilden.
Die Vorrichtung weist weiterhin eine Zieheinrichtung auf. Diese dient dem Ziehen des Rohres und/oder des Bearbeitungswerkzeuges entlang der Längsache derart, dass eine Relativbewegung zwischen dem Rohr und dem Bearbeitungswerkzeug stattfindet, die dazu führt, dass die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente mit ihren formgebenden Außenumfangsflächen auf dem Rohr abrollen und so in ihrem Zusammenwirken die konische oder teilkonische Formgebung ihrer Abwicklung auf das Rohr übertragen.
Dieses Vorgehen hat insbesondere gegenüber dem auch denkbaren Walzen zur Herstellung entsprechender konischer Rohrabschnitte erhebliche Vorteile. Insbesondere wird der für eine Walzvorrichtung erforderliche aufwendige Antrieb eingespart. Das hat besonderes Gewicht, weil bei der patentgemäßen Vorrichtung eine Vielzahl von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten vorgesehen ist. Um den erforderlichen Gleichlauf der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente beim Walzen sicherzustellen, müsste jede der Scheiben angetrieben sein. Das erfordert aber einen Aufwand an Getrieben, der in der nötigen Dimensionierung kaum noch unterzubringen, jedenfalls aber baulich äußerst aufwendig und kostspielig wäre. Wählt man als Bearbeitungsverfahren das Ziehen, so ist ein Antrieb der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente aber unnötig, so dass allein hierdurch eine erhebliche Minderung des Aufwandes erreicht wird. Insbesondere der Aufbau aus Segmenten ermöglicht eine besonders stabile kompakte Konstruktion.
Die Relativbewegung zwischen Bearbeitungswerkzeug und zu ziehendem Rohr kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Es kann das Bearbeitungswerkzeug ortsfest gehalten und das Rohr mittels der Zieheinrichtung gezogen werden. Alternativ kann das Rohr mittels einer Halteeinrichtung ortsfest gehalten und das Bearbeitungswerkzeug mittels der Zieheinrichtung gezogen werden. Schließlich können sogar sowohl das Rohr als auch das Bearbeitungswerkzeug in der Relativbewegung zueinander bewegbar sein.
Um eine Vergleichmäßigung der beim Ziehen entstehende Zylinderform zu gewährleisten, insbesondere Grate zwischen den einzelnen Druckwalzenscheibenabdrücken am Werkstück zu minimieren, kann vorgesehen sein, dass das Rohr oder auch das Bearbeitungswerkzeug beim Ziehen zusätzlich um seine Längsachse (die Längsachse der Aufnahme bzw des Rohres) gedreht wird. Hierfür kann die Halte- und Zieheinrichtung zugleich als Dreheinrichtung ausgestaltet oder das Bearbeitungswerkzeug drehbar sein.
Dabei muss die Drehung des Rohres bzw des Bearbeitungswerkzeuges keine Drehung um 360° sein. Um eine überlappende Bearbeitung der Nahtstellen zwischen den Druckwalzenschreiben bzw dort sich bildender Grate am Werkstück zu gewährleisten genügt eine Drehung um einen Winkel Alpha = 360° : Walzenzahl x 2, die schrittweise oder auch oszillierend ausführbar kann.
Um das Rohr halten, ziehen und gegebenenfalls drehen zu können weist die Vorrichtung eine oder mehrere Klemmeinrichtungen zum Festklemmen des Rohres auf.
Die Klemmeinrichtungen können derart selbsthemmend ausgebildet sein, dass ihre Haltekraft beim Ziehen proportional zu den aufgewendeten Zugkräften ansteigt.
Um beim Ziehvorgang ein Ausweichen des oder der Rohre aus der Längsachse der Aufnahme zu verhindern, verfügt die Ziehvorrichtung praktischerweise über eine Linearführung zur Führung des oder der Rohre und/oder der Halte- Zieh- und Dreheinrichtung und/oder des Bearbeitungswerkzeugs entlang der Längsachse der Aufnahme.
Damit die Außenumfangsflächen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente beim Ziehen formgebend mitgenommen werden, ist ihre reibschlüssige Anlage an dem zu ziehenden Rohr zu Beginn des Ziehvorganges sicherzustellen. Hierzu sind die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente durch mindestens ein Federelement derart vorgespannt, dass sie an dem in die Aufnahme eingeführten Rohr unter Spannung reibschlüssig anliegen. Dies wird erfindungsgemäß folgendermaßen sichergestellt:

Die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente werden durch das mindestens eine Federelement derart vorgespannt, dass sie sich in der Stellung des engsten Querschnitts ihrer Abwicklung befinden. Wird ein Rohr zu seiner Bearbeitung in die von den Außenumfangsflächen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente definierte Aufnahme eingeführt, so trifft es auf diesen engsten Querschnitt ihrer Abwicklung. Beim weiteren Einführen des Rohrs in die Bearbeitungsstellung drängt es die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente gegen die Kraft des mindestens einen Federelements in Richtung der Stellung des größten Querschnitts (bzw. des dem Rohrquerschnitt entsprechenden Querschnitts) der Abwicklung ihrer Außenumfangsflächen zurück, in der die Bearbeitung des Rohres durch sein Ziehen in Gegenrichtung beginnt.

Das oder die Federelemente sorgen mit ihrer in Bearbeitungsrichtung gerichteten Rückstellkraft dann nicht nur für eine gleichmäßige Anlage der Vielzahl von Außenumfangsflächen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente an das Rohr, sondern unterstützen mit dieser Kraft bis zu einem gewissen Grade auch das Ziehen.
Denkbar ist freilich auch, die Vorrichtung so auszulegen, dass das zylindrische Rohr in derselben Richtung in die Vorrichtung eingeführt wird, in der es bei der Bearbeitung abgezogen wird. Dies hätte den Vorteil, dass eine Richtungsumkehr zwischen Einführen und Ziehen des Rohres vermieden wird. Dann müssen sich die Druckwalzenscheiben bzw. Druckwalzenscheibensegmente zum Einführen des Rohres allerdings in einer Öffnungsstellung befinden, weil das Rohr sonst nicht eingeführt werden kann. Dies schließt es aus, die Druckwalzen bzw Druckwalzenscheibensegmente bei Einführen des Rohres unter Vorspannung zu halten. Damit die Mitnahme der Druckwalzenscheiben bzw Druckwalzenscheibensegmente beim Ziehen sichergestellt ist, muss die entsprechende Vorspannung nach dem Einführen des Rohres und Erreichen der Stellung, in der die Bearbeitung beginnen soll, hergestellt werden. Insofern erfordert diese Lösung einen höheren baulichen Aufwand als die zuvor beschriebene.
Das Federelement kann unter anderem mindestens eine Gasdruckfeder oder ein gesteuerter Pneumatikzylinder sein.
Wenn auch die Federelemente mit ihrer Rückstellkraft schon eine gewisse Gewähr für eine gleichmäßige, synchrone Abwicklung der Außenumfangsflächen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente an dem Rohr und damit für eine erwünschte getreuliche Übertragung des Kalibers der Abwicklung auf das Rohr bieten, so empfiehlt es sich doch, dies zusätzlich durch eine Synchronkopplung der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente sicherzustellen.
Erfindungsgemäß geschieht dies durch eine Verzahnung der Scheiben oder Scheibensegmente. Diese kann beispielsweise in der Nähe ihrer Außenumfangsränder positioniert sein. Dadurch wird eine baulich sehr unaufwändige und vor allem eine sehr direkte Kopplung mit geringen Reibungsverlusten erreicht.
Erfindungsgemäß sind mindestens 18, vorzugsweise 24, weiter vorzugsweise 28, 32 oder 36 Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente vorgesehen. Diese Vielzahl von Scheiben stellt eine genaue, gleichmäßige Bearbeitung des Werkstücks sicher.
Dabei kommt es darauf an, dass Gratbildungen an dem auszuformenden Konus vermieden werden. Deshalb müssen sich die Außenumfangsflächen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente in ihrer Abwicklung ihrerseits nahtlos aneinanderfügen. Damit dies gewährleistet werden kann, sind die Scheibenränder radial angefast.
Damit die Außenumfangsflächen der Scheiben oder Scheibensegmente in ihrer Abwicklung einen entgegen der Bearbeitungsrichtung zulaufenden Konus bilden, müssen sie sich zur Kegelspitze hin verjüngen. Bei der Vielzahl der erfindungsgemäß vorgesehenen Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente würden sie deshalb zur Kegelspitze hin unter Umständen derart schmal, dass die Stabilität, die zur Aufnahme der hohen Verformungsdrücke nötig ist, gefährdet wäre. Um dem entgegenzuwirken, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Zahl der an der Verformung mitwirkenden Scheiben um Verlauf der Verformungsvorganges hin zu immer kleiner werdenden Rohrdurchmessern verringert wird. Dies wird dadurch sichergestellt, dass einzelne oder Gruppen von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten während des Ziehens des Rohres gegenüber den übrigen Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten radial ausrückbar sind.
Damit mit einer erfindungsgemäßen Zieheinrichtung konusförmige Abschnitte an zylindrischen Rohren unterschiedlichen Querschnitts hergestellt werden können, können die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente gegen Scheibensätze anderen Kalibers austauschbar sein.
Die Anmeldung geht davon aus, dass normalerweise ein konusförmiger Abschnitt in einem einzigen Ziehvorgang hergestellt wird. Dies kann aber, insbesondere bei besonders festen zylindrischen Rohren oder bei besonders starken Verformungen (hohen Steigungen des zu bildenden konusförmigen Abschnitts), die Vorrichtung an die Grenzen ihrer Belastbarkeit führen. Für solche Fälle ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zieheinrichtung für ein mehrstufiges bzw mehrschrittiges Ziehen ausgebildet ist. Das bedeutet, dass der angestrebte Konus nicht in einem Arbeitsgang hergestellt wird, sondern das Rohr in einem ersten Schritt zunächst nur über einen Teil der Strecke der vorgesehenen konusförmigen Umformung in die Aufnahme eingeführt und so gezogen wird, so dass zunächst nur eine geringere als die endgültig beabsichtigte Verformung erreicht, und das Rohr dann in einem oder mehreren weiteren Schritten jeweils ein Stück tiefer in die Aufnahme eingeführt und gezogen wird, bis die angestrebte Endform des Konus hergestellt ist.
Nach der Art der Ausbildung der Außenumfangsflächen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente sollte an sich eine Gratbildung an dem konusförmigen Abschnitt ausgeschlossen sein bzw. in einem vertretbaren Rahmen bleiben, weil die Außenumfangsflächen in der Abwicklung nahtlos aneinanderliegen, so dass für eine Gratbildung kein Raum sein sollte. Um dies weiter sicherzustellen, etwa auch für den Fall, dass der nahtlose Anschluss der Außenumfangsflächen beispielsweise durch Werkzeugabnutzung oder sonstige Toleranzen beeinträchtigt sein sollte, darüber hinaus auch, um überhaupt eine Vergleichmäßigung der Konusform zu erzielen, kann weiter eine Dreheinrichtung zum Drehen des Rohres und/oder des Bearbeitungswerkzeugs um die Längsachse der Aufnahme während des Ziehens oder zwischen den mehreren Ziehschritten eines mehrschrittigen Ziehens vorgesehen sein.
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstellung konusförmiger Abschnitte an zylindrischen Rohren von Schraubfundamenten durch Ziehen mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16.
Dieses Verfahren kann etwa auch derart ausgelegt sein, dass das Ziehen in mehreren Stufen oder Schritte (mehrschrittig) erfolgt. Dies geschieht in der Weise, dass das zylindrische Rohr für die erste Ziehstufe nur zu einem Teil in die Aufnahme eingeführt und sodann gezogen wird, anschließend für eine zweite Ziehstufe ein Stück weiter in die Aufnahme eingeführt und danach gezogen wird, um schließlich, etwa in einer dritten Ziehstufe ganz in die Aufnahme eingeführt und dann derart gezogen zu werden, dass in diesem Schritt die Außenumfangsflächen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente vollständig auf dem Rohr abrollen und ihre Abwicklungsform auf das Rohr vollständig übertragen. Hierfür ist eine Zieheinrichtung vorzusehen, die ein solch mehrschrittiges Ziehen ermöglicht.
Das Verfahren kann, etwa zur Vermeidung von Gratbildungen oder zum Ausgleich von Ungenauigkeiten an dem zu bildenden konusförmigen Abschnitt, das Drehen des Rohres um seine Längsachse während des Ziehens und/oder zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Ziehschritten einschließen. Hierfür ist die Drehvorrichtung vorgesehen.
Das Verfahren kann weiter so ausgelegt sein, dass zur Erzeugung von mehreren konischen Abschnitten unterschiedlichen Querschnitts und/oder unterschiedlicher Steigung an einem zylindrischen Rohr die mehreren Ziehschritte nacheinander an unterschiedlichen Stellen der Länge des zylindrischen Rohres angewendet werden. Hierfür muss die Zieheinrichtung ein solch mehrschrittiges Ziehen unterstützen, beispielsweise durch ein einstellbares Zusammenwirken von Ziehvorrichtung und Verformungseinrichtung dergestalt, dass entweder mehrere Verformungseinrichtungen nacheinander angeordnet sind und die einzelnen Verformungseinrichtungen jeweils unterschiedliche Sätze von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzensegmenten aufweisen und die Zieheinrichtung das zu verformende Rohr der jeweiligen Verformungseinrichtung zuführt, oder dass die Zieheinrichtung und die Druckwalzenscheiben bzw. -segmente so zusammenwirken, dass das zu verformende Rohr nacheinander den dem jeweiligen zu erreichenden Verformungsgrad entsprechenden Bereichen den Druckwalzenscheiben bzw. Druckscheibenwalzensegmenten zugeführt wird.
Das Verfahren zur Erzeugung von mehreren konischen Abschnitten unterschiedlichen Querschnitts und/oder unterschiedlicher Steigung an einem zylindrischen Rohr wird also auch mit unterschiedliche Sätzen von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten durchgeführt. Hierzu müssen, wenn nicht für jedes Kaliber eine eigene Zieheinrichtung verwendet werden soll, Sätze von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten unterschiedlichen Kalibers gegeneinander austauschbar sein.
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren der vorgenannten Art zur Erzeugung von mehreren konischen Abschnitten unterschiedlichen Querschnitts und/oder unterschiedlicher Steigung an zylindrischen Rohren von Schraubfundamenten eines Schraubfundaments, bei dem ein erster konusförmiger Abschnitt an einem Rohr geringeren Rohrquerschnitts mittels einer patentgemäßen Vorrichtung hergestellt wird, sodann ein konusförmiger Abschnitt an einem zylindrischen Rohr größeren Rohrquerschnitts mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wird, wobei ein zylindrischer Endbereich des zylindrischen Rohes geringeren Rohrquerschnitts vor oder während der Herstellung des konusförmigen Abschnitts an dem zylindrischen Rohr größeren Querschnitts in dessen konisch zu verformenden Endbereich eingebracht und dort bei der konischen Verformung festgelegt wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren der zuvor genannten Art, bei dem zur Erzeugung eines Schraubfundaments aus zylindrischen Rohren unterschiedlicher Querschnitte mit mindestens einem konusförmigen Abschnitt ein zylindrisches Rohr geringeren Rohrquerschnitts mit einem seiner Endbereiche vor oder während der Herstellung des konusförmigen Abschnitts an einem zylindrischen Rohr größeren Rohrquerschnitts in dessen konisch zu verformenden Endbereich eingebracht und dort bei dessen konischen Verformung mit Presssitz festgelegt wird.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein Schraubfundament aus mindestens einem zylindrischen Rohr mit mindestens einem konusförmigen Abschnitt, hergestellt in einem der zuvor genannten Verfahren
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen weiter beschrieben. Dabei zeigt:

Figur 1:: die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung konusförmiger Abschnitte 1 an zylindrischen Rohren 2 von Schraubfundamenten durch Ziehen in perspektivischer Darstellung;
Figur 2:: eine andere perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2a: eine andere perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der insbesondere die Klemmeinrichtung (21) der Zieh- und Dreheinrichtung (19, 15) und der Drehwinkel der Dreheinrichtung näher gezeigt sind;
Figur 3:: die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 und 2 im Schnitt mit Darstellung des zur Bearbeitung in die Aufnahme 6 eingeführten zylindrischen Rohres 2;
Figur 4:: die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 und 2 im Schnitt mit Darstellung der Endphase der konusförmigen Bearbeitung des zylindrischen Rohres 2;
Figur 5:: die perspektivische Darstellung eines Druckwalzenscheibensegments 3;
Figur 6:: einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;
Figur 7:: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten 3;
Figur 8 a - c:: eine Darstellung von drei Phasen des Vorganges der konische Verformung eines zylindrischen Rohres 2;
Figur 9 a - c:: eine Darstellung von drei Phasen des Vorganges der konischen Verformung eines zylindrischen Rohres 2 größeren Querschnitts 17, in dessen konisch zu verformenden Endbereich 19 ein mit einem konusförmigen Abschnitt 1 versehenes zylindrisches Rohr 2 geringeren Querschnitts 16 mit seinem zylindrischen Endbereich 18 eingebracht und dort bei der konischen Verformung des Rohres größeren Querschnitts mit Presssitz festgelegt wird; und
Figur 10 a - c:: eine Darstellung von drei Phasen des Vorganges der konischen Verformung eines zylindrischen Rohres 2 größeren Querschnitts 17, in dessen konisch zu verformenden Endbereich 19 ein zylindrisches Rohr 2 geringeren Querschnitts 16 mit einem seiner Endbereiche eingebracht und dort bei der konischen Verformung des Rohres größeren Querschnitts 17 mit Presssitz festgelegt wird.
Figur 11:: eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bearbeitungswerkzeug (3), Halteeinrichtung (20) für das zu bearbeitende Rohr (2) und Zieh-, Dreheinrichtung (10, 15) mit Linearführung (22) für das Bearbeitungswerkzeug (3) und/oder die Halteeinrichtung (20) sowie weiterer Halteeinrichtung (20) für ein zylindrisches Rohr (2) geringeren Rohrquerschnitts (16) das zu seiner Festlegung an dem Rohr (2) größeren Rohrquerschnitts (17) in dessen konisch zu verformenden Endbereich (19) eingebracht werden kann.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung mindestens eines konusförmigen Abschnittes (1) ah zylindrischen Rohren (2) von Schraubfundamenten durch Ziehen. Die Vorrichtung verfügt über eine Vielzahl von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten (4), welche radial um eine Längsachse (5) einer Aufnahme (6) für das zu ziehende zylindrische Rohr (2) und um zu der Längsachse (5) quer und tangential verlaufende Achsen (7) verschwenkbar angeordnet und derart ausgebildet sind, dass die Außenumfangsflächen (8) der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (3) in ihrer Abwicklung einen Konus bilden.
Gezeigt sind schließlich Federelemente (11) in der Art von Gasdruckfedern (12), mittels derer die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) vorgespannt sind.
Gezeigt ist auch eine Einrichtung (10) zum Ziehen und/oder zum Drehen (15) des Rohres (2), mittels derer das Rohr (2) entlang der Längsachse (5) durch die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) derart gezogen werden kann, dass mittels der beim Ziehen auf dem Rohr abrollenden Außenumfangsflächen (8) der konusförmige Abschnitt (1) ausbildbar ist.
Figur 2 zeigt eine andere perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1. Sie unterscheidet sich von der Darstellung nach Figur 1 dadurch, dass an Stelle der mehreren Federelemente (11) in Form von Gastdruckfedern (12) nur ein einziges derartiges Element (11, 12) gezeigt ist. Außerdem sind hier auch die Verzahnungen (13) gezeigt, mittels derer die Druckwalzenscheibensegmente (4) synchron miteinander gekoppelt sind.
Figur 2a zeigt eine andere perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 2, bei der insbesondere die Klemmeinrichtung (21) der Zieh- und Dreheinrichtung (10, 15) und ein Drehwinkel (23) der Dreheinrichtung (15) gezeigt sind. Dieser Drehwinkel (23) ist nach der Formel Alpha = 360° : Walzenzahl x 2 so gehalten, dass er mit möglichst kleinem Drehwinkel die Bearbeitung der Grate ermöglicht, die zwischen den Wirkbereichen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten (4) entstehen können.
Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 und 2 im Schnitt mit Druckwalzenscheibensegmenten (4), welche radial um eine Längsachse (5) einer Aufnahme (6) für das zu ziehende zylindrische Rohr (2) und um zu der Längsachse (5) quer und tangential verlaufende Achsen (7) verschwenkbar angeordnet und derart ausgebildet sind, dass die Außenumfangsflächen (8) der Scheibensegmente (4) in ihrer Abwicklung einen Konus bilden.
Gezeigt sind Federelemente (11) in der Art von Gasdruckfedern (12), mittels derer die Scheiben oder Scheibensegmente (4) vorgespannt sind.
Gezeigt ist weiter das in die Aufnahme (6) eingeführte zu bearbeitende zylindrische Rohr (2) in der Stellung am Beginn der Bearbeitung durch Ziehen.
Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1, 2 und 3 im Schnitt mit Druckwalzenscheibensegmenten (4), welche radial um eine Längsachse (5) einer Aufnahme (6) für das zu ziehende zylindrische Rohr (2) und um zu der Längsachse (5) quer und tangential verlaufende Achsen (7) verschwenkbar angeordnet und derart ausgebildet sind, dass die Außenumfangsflächen (8) der Scheibensegmente (4) in ihrer Abwicklung einen Konus bilden.
Gezeigt sind Federelemente (11) in der Art von Gasdruckfedern (12), mittels derer die Scheiben oder Scheibensegmente (4) in Übereinstimmung mit der Darstellung/dem Verfahrensschnitt gemäß Fig. 3 vorgespannt sind.
Gezeigt ist weiter das in die Aufnahme (6) eingeführte zu bearbeitende zylindrische Rohr (2) in der Stellung der Schlussphase der Bearbeitung durch Ziehen, also mit bereits geformtem konischen Abschnitt (1) in Form eines Konus (9).
Gezeigt ist auch eine Einrichtung (10) zum Ziehen und zum Drehen (15) des Rohres (2) in hälftiger Darstellung, mittels derer das Rohr (2) entlang der Längsachse 5 durch die Druckwalzenscheibensegmente (4) derart gezogen worden ist, dass mittels der beim Ziehen auf dem Rohr (2) abrollenden Außenumfangsflächen (8) der konusförmige Abschnitt (1) ausgebildet worden ist.
Figur 5 zeigt ein Druckwalzenscheibensegment (4) in perspektivischer Darstellung. Gezeigt ist die Achse (7) des Segments sowie seine Außenumfangsfläche (8), des Weiteren die Verzahnung (13) im Randbereich (14) der Scheibe (4). Dort ist auch die Fase erkennbar, mittels derer sichergestellt wird, dass sich die Druckwalzenscheibensegmente (4) im Einbauzustand bei ihrem während des Verformen des Rohrabschnittes (2) zum Konus (9) erfolgenden Abwickeln einerseits nicht behindern, andererseits zwecks Erzielung einer möglichst gleichmäßig verformten und sauberen Konusoberfläche möglichst nahtlos aneinander fügen.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung. Erkennbar sind die Druckwalzenscheibensegmente (4) mit ihren Außenumfangsflächen (8). Erkennbar ist weiter die Aufnahme (6) für das zu bearbeitende Rohr (2) mit deren Längsachse (5). Befestigungsbohrungen für Haltelaschen für Vorspannelemente (11, 12) für die Scheiben bzw. Scheibensegmente (4) sind ebenfalls gezeigt.
Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung. Erkennbar sind die Druckwalzenscheibensegmente (4) mit ihren Außenumfangsflächen (8). Erkennbar ist weiter die Aufnahme (6) für das zu bearbeitende Rohr mit deren Längsachse (5). Angedeutet ist auch die an den Scheibenrändern (14) vorgesehene Verzahnung (13) der Druckwalzenscheibensegmente (4). Die Scheiben/Scheibensegmente (4) weisen eine solche Dicke auf, dass einerseits eine Übertragung der hohen Verformungskräfte möglich ist, dass andererseits aber alle Scheiben (4) sich beim kleinsten Konusdurchmesser gerade noch nicht behindern, aber nahezu vollumfänglich an der Konusoberfläche anliegen.
Figuren 8 a - c zeigen den Vorgang der konischen Verformung eines zylindrischen Rohres (2) in drei Phasen. Dabei ist hier das zylindrische Rohr (2) als (in einem früheren Arbeitsgang) bereits mit einem konusförmigen Abschnitt (1) versehen gezeichnet. Die Figuren 8 a - c zeigen den Vorgang der weiteren konischen Verformung des konischen Abschnitts (1) in drei Schritten.
In Fig. 8a ist das zu verformende Rohr (2) in die Vorrichtung soweit eingeführt, dass die Druckwalzenscheibensegmente (4) mit ihrem geringsten Radius gerade die Oberfläche des zu verformenden Rohres (2) an der Stelle berühren, an welcher eine weitere Verformung zu einem längeren Konusabschnitt (1) an dem Rohr (2) ansetzen.
Fig. 8 b zeigt, dass der Vorgang zur weiteren Konifizierung bereits zur Hälfte erfolgt ist. Der zu erzielende Endkonus (1) ist dabei durch die strichpunktierte Linie angedeutet. Und schließlich ist in
Fig. 8 c der Zustand der Konifizierung gezeigt, bei welchem der engste Konifizierungsdurchmesser gerade dadurch erreicht ist, dass die Druckwalzenscheibensegmente (4) diesen Bereich kleinsten Konusdurchmessers dadurch gebildet haben, dass sich jeweils Druckwalzenscheibensegmente (4) mit ihrem größten Radius gegenüberliegen.
Figuren 9 a - c zeigen drei Fasen der Herstellung eines Schraubfundaments mit zwei konusförmige Abschnitten (1) aus zylindrischen Rohren (2) unterschiedlichen Querschnitts (16, 17).
Die Figuren zeigen ein zylindrisches Rohr (2) größeren Querschnitts (17), das in der Längsachse (5) der Aufnahme (6) in diese Aufnahme eingebracht wurde.
Gezeigt ist weiter ein anderes zylindrisches Rohr (2) geringeren Rohrquerschnitts (16) mit einem konusförmigen Abschnitt (1), das mit seinem zylindrischen Endbereich (18) zum Einbringen in den konisch zu verformenden Endbereich (19) des Rohres größeren Rohrquerschnitts (17) axial auf diesen ausgerichtet ist.
Gezeigt sind an Achsen (7) schwenkbeweglich gelagerten Druckwalzenscheibensegmente (4) mit ihren Außenumfangsflächen (8) zur Erzeugung eines konischen Abschnitts 1 an dem konisch zu verformenden Endbereich (19) des Rohres (2) größeren Rohrquerschnitts (17).
Figur 9a zeigt die Vorrichtung nach dem Einschieben des zylindrischen Rohres (2) größeren Rohrquerschnitts (17) in seiner Längsachse (5) in die Aufnahme (6). Das Rohr (2) und die Druckwalzenscheibensegmente (4) befinden sich in der Öffnungsstellung, der Stellung, in der die Bearbeitung des konisch zu verformenden Endbereichs (19) durch Abziehen des Rohres (2) und walzenartiges Abrollen der Außenumfangsflächen (8) der Druckwalzenscheibensegmente (4) beginnen soll. Der zylindrische Endbereich (18) des Rohres (16) geringeren Rohrquerschnitts ist noch nicht in den konisch zu verformenden Endbereich (19) des Rohres (17) größeren Rohrquerschnitts eingebracht.
Figur 9b zeigt dieselbe Vorrichtung nach Einführung des zylindrischen Endbereichs (18) des Rohres (2) geringeren Rohrquerschnitts (16) in den konisch zu verformenden Endbereich (19) des Rohres (2) größeren Rohrquerschnitts (17).
Das zylindrische Rohr (2) größeren Querschnitts (17) ist hier bereits etwa zur Hälfte gezogen. Die Verformung des konisch zu verformenden Endbereichs (19) des Rohres (2) größeren Rohrquerschnitts (17) ist zu einem Teil bereits erfolgt.
Figur 9c zeigt den Zustand am Ende des Zieh- und Verformungsvorganges. Die Verformung des konisch zu verformenden Endbereichs (19) ist abgeschlossen. Das Rohr (2) geringeren Rohrquerschnitts (16) ist mit seinem in den konisch zu verformenden Endbereich (19) des Rohres (2) größeren Querschnitts (17) eingesteckten Teil durch dessen konische Verformung dort mit Presssitz festgelegt.
Figuren 10 a - c zeigen dieselbe Vorrichtung und dieselben Bearbeitungsschritte der Verformung eines Endbereichs (19) eines zylindrischen Rohres (2) größeren Querschnitts (17) und der Anformung eines zylindrisches Rohres (2) geringeren Querschnitts (16), das mit seinem zylindrischen Endbereich 18 in den konisch zu verformenden Endbereich des Rohres (2) größeren Rohrquerschnitts (17) eingebracht und dort bei der konischen Verformung des konisch zu verformenden Endbereichs 19 des Rohres größeren Querschnitts 17 mit Presssitz festgelegt wird, wie dies zu Figur 9a - c gezeigt und beschrieben ist.
Die Figuren 10 a - c unterscheiden sich von Figuren 9 a - c folglich nur darin, dass das zylindrische Rohr (2) geringeren Rohrquerschnittes (16) keinen konusförmigen Abschnitt (1) aufweist, sondern insgesamt im Wesentlichen unverformt zylindrisch ist. Im wesentlichen unverformt bedeutet dabei, dass einzig im Verbindungsbereich, in welchem beide Rohrteile mit Presssitz zusammengeformt bzw. zusammengedrückt wurden, eine gewisse Verformung des zylindrischen Rohrs (2) geringeren Rohrquerschnittes (16) erfolgt.
Figur 11 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Bearbeitungswerkzeug (3), bestehend aus Druckwalzenscheibensegmenten (4), die um die Längsachse (5) der Aufnahme (6) an Achsen (7) angeordnet sind. In der Aufnahme (6) befindet sich ein zylindrisches Rohr (2) größeren Rohrquerschnitts (17) in Längsausrichtung auf die Längsachse (5) der Aufnahme (6).
Das Rohr ist in die Aufnahme (6) so weit eingeführt, dass die Druckwalzenscheibensegmente (7) in ihrer größten Öffnungsstellung stehen und an dem Rohr zu seiner konischen Verformung anliegen. Das Rohr (2) wird von einer Halteeinrichtung (20) mittels Klemmeinrichtung (21) ortsfest und in der Längsachse (5) der Aufnahme (6) gehalten, eventuell auch von der Dreheinrichtung (15) beim Bearbeiten gedreht und/oder von der Zieheinrichtung (10) unter linearer Führung durch die Linearführung (22) gezogen.
Das Bearbeitungswerkzeug (3) ist seinerseits mittels der Linearführung (22) in der Längsachse (5) der Aufnahme (6) linear geführt und kann von einer Dreheinrichtung (15) gedreht und/oder von der Zieheinrichtung (10) gezogen werden. Diese Gestaltung schließt die Möglichkeit ein, einerseits nur das Bearbeitungswerkzeug (3) durch die Dreh- und/oder die Zieheinrichtung (10. 15) zu bewegen, oder andererseits nur die Halteeinrichtung (20) mit der Dreh- und/oder der Zieheinrichtung (10) zu bewegen, oder aber auch sowohl die Bearbeitungs- als auch die Halteinrichtung (3, 20) relativ zueinander zu bewegen.
Ein zylindrisches Rohr (2) geringeren Rohrquerschnitts (16) wird von einer weiteren Halteeinrichtung (20a) mit Klemmeinrichtung (21 a) seinerseits in Ausrichtung auf die Längsachse (5) der Aufnahme (5) gehalten und mittels der Linearführung (22) in der Längsachse (5) der Aufnahme(6) geführt, derart, dass es zu seiner Festlegung an dem Rohr (2) größeren Rohrquerschnitts (17) in dessen konisch zu verformenden Endbereich (19) einführt werden kann.

Bezugszeichen

1: konusförmiger Abschnitt
2: zylindrisches Rohr
3: Bearbeitungswerkzeug
4: Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente
5: Längsachse der Aufnahme 6 bzw des Rohres 2
6: Aufnahme
7: Achsen der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente 4
8: Außenumfangsflächen
9: Konus
10: Zieheinrichtung
11: Federelemente
12: Gasdruckfedern
13: Verzahnung
14: Randbereich der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente 4 (Fase)
15: Dreheinrichtung
16: geringerer Rohrquerschnitt
17: größerer Rohrquerschnitt
18: zylindrischer Endbereich des Rohres 2 geringeren Rohrquerschnitts 16
19: konisch zu verformender Endbereich des Rohres 2 größeren Rohrquerschnitts 17
20: Halteeinrichtung
21: Klemmeinrichtung
22: Linearführung
23: Drehwinkel

Claims

Vorrichtung zur Herstellung mindestens eines konusförmigen Abschnittes (1) an zylindrischen Rohren (2) von Schraubfundamenten durch Ziehen, mit einem Bearbeitungswerkzeug (3), das aus einer Vielzahl von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten (4) besteht, welche radial um eine Längsachse (5) einer Aufnahme (6) für das zu ziehende zylindrische Rohr (2) und um zu der Längsachse (5) quer und tangential verlaufende Achsen (7) verschwenkbar angeordnet und derart ausgebildet sind, dass die Außenumfangsflächen (8) der Scheiben oder Scheibensegmente (4) in ihrer Abwicklung einen Konus (9) bilden und mit einer Zieheinrichtung (10) zum Ziehen des Rohres (2) und/oder des Bearbeitungswerkzeugs (3) entlang der Längsachse (5) derart, dass mittels einer Relativbewegung zwischen dem Rohr (2) und dem Bearbeitungswerkzeug (3) und mittels der dabei auf dem Rohr abrollenden Außenumfangsflächen (8) der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) der konusförmige Abschnitt (1) ausbildbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (3) ortsfest gehalten und das Rohr (2) mittels der Zieheinrichtung (10) ziehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) mittels einer Halteeinrichtung (20) ortsfest gehalten und das Bearbeitungswerkzeug (3) mittels der Zieheinrichtung (10) ziehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) und das Bearbeitungswerkzeug (3) in der Relativbewegung zueinander ziehbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieh-, bzw. Dreh- bzw Halteeinrichtung (10, 15, 20) für das Rohr (2) eine Klemmeinrichtung (21) zum Festklemmen des Rohres (2) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (21) selbsthemmend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) und/oder die Halte- Zieh- und Dreheinrichtung (10,15,20) und/oder das Bearbeitungswerkzeug (3) mittels einer Linearführung (22) entlang der Längsachse (5) geführt sind.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) durch mindestens ein Federelement (11) derart vorgespannt sind, dass sie an dem in die Aufnahme (6) eingeführten Rohr (2) reibschlüssig anliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) eine Gasdruckfeder (12) ist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) synchron miteinander gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die synchrone Kopplung der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) durch eine Verzahnung (13) der Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 18, vorzugsweise 24, weiter vorzugsweise 28, 32 oder 36 Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder Gruppen von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten (4) gegenüber den übrigen Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten (4) radial ausrückbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmente (4) gegen Druckscheiben- oder Druckscheibensegmentsätze (4) anderen Kalibers austauschbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieheinrichtung (10) für ein mehrschrittiges Ziehen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dreheinrichtung (15) zum Drehen des Rohres (2) um seine Längsachse (5) während des Ziehens oder zwischen den mehreren Ziehschritten des mehrschrittigen Ziehens.
Verfahren zur Herstellung konusförmiger Abschnitte (1) an zylindrischen Rohren (2) von Schraubfundamenten durch Ziehen mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16.
Verfahren nach Anspruch 17. dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehen in mehreren Schritten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) während des Ziehens und/oder zwischen den mehreren Ziehschritten um seine Längsachse (5) gedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von mehreren konischen Abschnitten (1) unterschiedlichen Querschnitts und/oder unterschiedlicher Steigung an einem zylindrischen Rohr (2) die mehreren Ziehschritte an unterschiedlichen Stellen der Länge des zylindrischen Rohres (2) angewendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18-20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von mehreren konischen Abschnitten (1) unterschiedlichen Querschnitts und/oder unterschiedlicher Steigung an einem zylindrischen Rohr (2) unterschiedliche Sätze von Druckwalzenscheiben oder Druckwalzenscheibensegmenten (4) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 - 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von mehreren konischen Abschnitten (1) unterschiedlichen Querschnitts und/oder unterschiedlicher Steigung an zylindrischen Rohren (2) von Schraubfundamenten ein erster konusförmiger Abschnitt (1) an einem zylindrischen Rohr (2) geringeren Rohrquerschnitts (16) mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16 hergestellt wird, sodann ein konusförmiger Abschnitt (1) an einem zylindrischen Rohr (2) größeren Rohrquerschnitts (17) mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16 hergestellt wird, wobei ein zylindrischer Endbereich (18) des zylindrischen Rohres (2) geringeren Querschnitts (16) vor oder während der Herstellung des konusförmigen Abschnitts (1) an dem zylindrischen Rohr (2) größeren Querschnitts (17) in dessen konisch zu verformenden Endbereich (19) eingebracht und dort bei der konischen Verformung mit Presssitz festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17-19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Schraubfundaments aus zylindrischen Rohren (2) unterschiedlicher Querschnitte (16, 17) mit mindestens einem konusförmigen Abschnitt (1) ein zylindrisches Rohr (2) geringeren Rohrquerschnitts (16) mit einem seiner Endbereiche vor oder während der Herstellung des konusförmigen Abschnitts (1) an einem zylindrischen Rohr (2) größeren Rohrquerschnitts (17) in dessen konisch zu verformenden Endbereich (19) eingebracht und dort bei dessen konischer Verformung mit Presssitz festgelegt wird.
Schraubfundament aus mindestens einem zylindrischen Rohr (2) mit mindestens einem konusförmigen Abschnitt (1), hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 17 - 23 durch Ziehen.