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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, beispielsweise als Bestandteil einer Fertigungslinie zur Herstellung von Rohren aus umgeformten Blechstreifen, die aus einem Oberwerkzeug und aus einem Unterwerkzeug besteht und die Perforationen bzw. Sollbruchstellen in den umgeformten Blechstreifen erzeugt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellungsverfahren für Rohre mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 9.
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In der
DE 10 2007 028 710 A1 werden die Perforationen oder Sollbruchstellen im Anschluss an die Umformung der Blechstreifen a, b, c ausgeführt, wodurch das Ausrichten der Perforationen oder der Sollbruchstellen in den Blechstreifen a, b, c vereinfacht wird. (siehe beigefügte
1 und
2) Gemäß dieser Referenz wird die Querwellung
100 des Inneneinsatzes c durch das Einbringen der Perforationen zerstört und muss nachgearbeitet werden, was von Nachteil ist. Mit dem Herstellungsverfahren aus der genannten Veröffentlichung werden Flachrohre hergestellt, wie sie als Querschnitt durch das Flachrohr in der
2 dargestellt sind. Die an den Längsrändern der Blechstreifen verbleibenden schraffiert gezeichneten Stege
12 (
2) werden später mittels einer Trennvorrichtung durchtrennt, um einzelne Flachrohre, insbesondere für Wärmetauscher, zu erzeugen. Eine Querwellung
100 ist eine Wellung, deren Wellen in Querrichtung des Blechstreifens laufen. Diese Querwellung
100 stellt im fertigen Flachrohr in Längsrichtung laufende Strömungskanäle für ein Wärme austauschendes Mittel zur Verfügung, die in der
2 sichtbar sind. In der
DE 196 41 144 A1 , in der
GB 2 203 677 A sowie in der
US 2 222 842 werden Einkerbungen in einem einzigen Blechstreifen vorgenommen. Der Blechstreifen ist zum Zeitpunkt des Einbringens der Einkerbungen noch eben, das heißt, er ist noch unverformt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine bestens geeignete Vorrichtung vorzuschlagen, mit der ein bereits umgeformter Blechstreifen, wie beispielsweise einer mit einer Querwellung versehener Inneneinsatz eines Flachrohres, oder das Flachrohr selbst, perforiert oder mit Sollbruchstellen versehen werden kann, ohne dass die Querwellung bzw. die Umformung zerstört wird. Ferner soll ein Herstellungsverfahren für Rohre angegeben werden, mit dem die Bereitstellungskosten für eine Fertigungslinie gesenkt werden können.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weiterbildende Merkmale befinden sich in den Patentansprüchen 2–6. Eine alternative Vorrichtung wird in den Patentansprüchen 7 und 8 beschrieben. Das Herstellungsverfahren für Rohre befindet sich im Patentanspruch 9. Die Vorrichtung weist im Oberwerkzeug und im Unterwerkzeug jeweils mindestens eine Reihe von Stempel auf, wobei jeweils zwischen zwei Stempel der einen Reihe ein Stempel der anderen Reihe angeordnet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens einer der Blechstreifen mit einer Querwellung versehen ist und dass die eine Stempelreihe auf die Wellenberge und die andere Stempelreihe auf die Wellentäler einwirkt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise Bestandteil einer Fertigungslinie zur Herstellung von Rohren. Sie kann jedoch auch zur Herstellung von einzelnen verformten Blechstreifen dienen, die für andere Zwecke als zur Rohrherstellung geeignet sind. Ferner können mittels der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 auch komplette Flachrohre perforiert werden, um dieselben auf vorbestimmter Länge abzutrennen. In diesem Fall ist der umgeformte Blechstreifen im Oberbegriff des Anspruchs 1 als das Flachrohr aufzufassen. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht deshalb auch vor, die Perforationen oder Sollbruchstellen in das bereits fertig hergestellte Rohr einzubringen, wobei wenigstens eine Stempelreihe von einer Seite und eine andere Stempelreihe von der gegenüberliegenden Seite durch das Rohr gestochen werden und wobei jeweils zwischen zwei Stempel der einen Reihe ein Stempel der anderen Reihe eingreift. Dadurch werden separate Vorrichtungen und Mittel zur Ausrichtung der Perforationen oder Sollbruchstellen in den Blechstreifen eingespart. Die Stempel können Schnitt – oder Prägestempel sein. Es versteht sich, dass die erwähnte Reihe von Stempel im Oberwerkzeug mit der Reihe von Stempel im Unterwerkzeug im Augenblick der Herstellung der Perforationen bzw. der Sollbruchstellen exakt auf einem Niveau – quer zur Längsrichtung des Blechstreifens – liegen, damit möglichst gerade Trennstellen an den Enden entstehen können. Bei einer besonders bevorzugten Vorrichtung sind die Stempel in den Stempelreihen als Nadeln oder dergleichen schlanke Stechwerkzeuge ausgebildet. Der Einsatz dieser Stechwerkzeuge führt dazu, dass die Wellenberge und die Wellentäler durchstochen werden. In den Wellenflanken und an den Längsrändern des Blechstreifens bleiben kurze Stege erhalten, die später, das heißt bei der Abtrennung einzelner Flachrohre am Ende der Fertigungslinie, getrennt werden. Es ist weiter vorgesehen, dass die Nadeln des Oberwerkzeuges die Wellentäler und die Nadeln des Unterwerkzeuges die Wellenberge durchstechen. Mit der bevorzugten Vorrichtung werden die Wellenflanken beim Durchstechen der Wellenberge/Wellentäler stets mit einer Zugspannung beaufschlagt, sodass eine Deformation der Wellung, selbst bei Einsatz von Werkzeugen, deren Regelstandzeit bereits überschritten ist, nicht gleich befürchtet werden muss. Eine alternative Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug mit einer passenden Wellenform ausgebildet sind, wobei der umgeformte Blechstreifen wenigstens im gewellten Bereich durchtrennt oder ausreichend eingekerbt wird. Während mittels der bevorzugten Vorrichtung Perforationen hergestellt werden, wird mit der letztgenannten Vorrichtung der gesamte gewellte Bereich des Blechstreifens eingekerbt oder eingeschnitten. Mit beiden vorschlagsgemäßen Vorrichtungen bleibt die Querwellung des Blechstreifens erhalten, das heißt, die Wellenform muss nicht durch Nacharbeit wiederhergestellt werden, wie es im eingangs erwähnten Stand der Technik notwendig ist. Als Ober – und Unterwerkzeug kommt bei der bevorzugten Vorrichtung beispielsweise ein Walzenpaar zur Anwendung. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung arbeitet mit anderen Vorrichtungen aus dem eingangs zitierten Stand der Technik zusammen, derart, dass alle Vorrichtungen zum selben Zeitpunkt aktiviert werden. Alle Vorrichtungen befinden sich – im Unterschied zum in 1 gezeigten Stand der Technik – an einer gemeinsamen Stelle der Fertigungslinie, nach der Umformung und vor der Vereinigung der drei Blechstreifen zum Flachrohr, beispielsweise an der Stelle, die in 1 mit P1 bezeichnet wurde. Die Vorrichtung P2 ist für den Blechstreifen a gedacht und die Vorrichtung P3 stellt Perforationen/Sollbruchstellen im Blechstreifen b zur Verfügung. Da die Blechstreifen im Standardbetrieb der Fertigungslinie mit relativ hoher aber mit identischer Geschwindigkeit (100–200 m/min) dieselbe durchlaufen, kann der Aufwand zum Ausrichten der Perforationen/Sollbruchstellen in den drei Blechstreifen weiter reduziert werden oder ganz entfallen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Beschreibung enthält weitere Details, die sich später sehr wohl als wesentliche Unterscheidungsmerkmale herausstellen könnten.
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Die 1 und 2 zeigen einen Stand der Technik, wobei die 1 eine Walzenstraße (Fertigungslinie) im Prinzip zeigt und die 2 eine Ansicht auf ein Ende der damit hergestellten Flachrohre abbildet.
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Die 3 zeigt einen vergrößerten Teil – Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 4 zeigt eine Perspektivansicht dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 5a–5f zeigen Details dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die 6a und 6b zeigen eine alternative Vorrichtungsausbildung im Prinzip.
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Die 7 zeigt im Prinzip die Anordnung mehrerer Vorrichtungen in der Fertigungslinie.
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Die 8 zeigt die erste erfindungsgemäße Vorrichtung, eingesetzt zum Perforieren kompletter Rohre.
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Im ersten Ausführungsbeispiel der einen Vorrichtung P1 kommt als Oberwerkzeug O und als Unterwerkzeug U ein Walzenpaar zum Einsatz, wie es am besten aus der 4 erkennbar ist. In nicht gezeigten anderen Ausführungen findet man kein Walzenpaar, sondern, stattdessen, beispielsweise mittels Exzenterwellen vertikal bewegliche zwei Stößel im Einsatz, an denen Stempelreihen, wie unten beschrieben, befestigt sind. Das erwähnte Walzenpaar bzw. die eine Vorrichtung P1 ist Bestandteil der in 1 gezeigten Fertigungslinie zur Herstellung der Flachrohre. Es befindet sich etwa an der mit P1 bezeichneten Position. In derselben Position H befinden sich auch andere Vorrichtungen P2 und P3, was in der 7 angedeutet sein soll. Bei den anderen Vorrichtungen P2 und P3 handelt es sich um Vorrichtungen zum Einbringen von Perforationen oder Sollbruchstellen in anderen Blechstreifen a und b. Die anderen Vorrichtungen P2 und P3 sind in geeigneter, jedoch nicht gezeigter, Weise ausgestaltet, um den erwähnten Zweck zu erfüllen. Sie sind von ihrem Aufbau her in diesem Ausführungsbeispiel nicht identisch mit der weiter unten beschriebenen einen Vorrichtung P1. Die Vorrichtungen P1, P2 und P3 können – im Unterschied zur prinzipiellen Darstellung in 7 – in einem einzigen Verbundwerkzeug kombiniert werden, was mittels der gestrichelt gezeichneten Einrahmung lediglich angedeutet sein soll. Alle diese Vorrichtungen P1, P2, P3 werden zum selben Zeitpunkt aktiviert. Die 4 zeigt das Walzenpaar der einen Vorrichtung P1 in der Aktionsstellung also in derjenigen Stellung, in der die Perforationen oder Sollbruchstellen im mit einer Querwellung 10 ausgebildeten Blechstreifen c hergestellt werden. In der nicht gezeigten Wartestellung befinden sich die Reihen der Stempel 20 vorzugsweise in einer um 180° verdrehten Position, also die Stempelreihe der oberen Walze O zeigt nach oben und die Stempelreihe der unteren Walze zeigt entsprechend nach unten. Allerdings können sowohl im Oberwerkzeug O als auch im Unterwerkzeug U mehrere Reihen von Stempel 20 angeordnet sein. Beispielsweise könnten sich drei Reihen von Stempel am Umfang der Walzen verteilt befinden. (nicht dargestellt) Dadurch wird ein erforderlicher Werkzeugwechsel hinausgezögert bzw. die Standzeit des Werkzeugs verlängert. Gemäß der 4 besitzen die obere Walze O und die untere Walze U jeweils einen Führungsring 21, 22, zur Führung des durchlaufenden, verformten Blechstreifens c während der Wartestellung. Anstelle des einen verformten Blechstreifens c kann es sich gegebenenfalls auch um das zu perforierende Flachrohr 1 handeln. Wie zu sehen ist, führt der untere Ring 22 den im Bild linken Längsrand des Blechstreifens c oder des Rohres 1 und der obere Ring 21 führt entsprechend den rechten Längsrand. Die Bewegungsrichtung des einen Blechstreifens c oder des Rohres 1 ist mittels eines Pfeils angegeben worden. Auch die 3 zeigt die Aktionsstellung in einem deutlich vergrößerten Ausschnitt aus der 4. Es ist daraus zu erkennen, dass sich in der Aktionsstellung zwischen zwei Stempel 20 der einen (oberen) Stempelreihe jeweils ein Stempel 20 der anderen (unteren) Stempelreihe befindet. Auch der verformte Blechstreifen c ist erkennbar. Der Blechstreifen c ist mit der Querwellung 10 ausgebildet. Ferner ist ersichtlich, dass die einen (oberen) Stempel 20 auf die Wellentäler 15 einwirken und die anderen (unteren) Stempel 20 wirken entsprechend auf die Wellenberge 11 ein. Da es sich in diesem Ausführungsbeispiel bei den Stempeln 20 um Stechwerkzeuge, insbesondere um Perforationsnadeln, handelt, werden die Wellentäler 15 und die Wellenberge 11 mittels dieser Nadeln durchstochen. Auch an den Längsrändern des Blechstreifens c ist noch eine Perforationsnadel vorgesehen, um die Breite der Stege 12 (2) bedarfsgerecht zu gestalten. Ferner ist aus der 3 ersichtlich, dass die sich zwischen den Wellenbergen 11 und Wellentäler 15 erstreckenden Wellenflanken 13 im Zuge der Herstellung der Perforationen auf Zug beansprucht werden – jedenfalls werden die Wellenflanken 13 nicht gestaucht – sodass die Wellenform 10 erhalten bleibt. Es versteht sich dabei allerdings, dass nicht nur die Wellenberge und Wellentäler durchstochen werden, denn die Durchstiche reichen vorzugsweise bis in die Wellenflanken 13 hinein. Die etwa mittig in den Wellenflanken 13 verbleibenden verbindenden Stege wurden in den Zeichnungen nicht deutlich abgebildet. Die 5a–5f bilden Einzelheiten der unteren Walze U ab, die sinngemäß auch an der oberen Walze O vorhanden sind. Die 5a–5c zeigen eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf die erwähnte Walze U. Aus der 5b ist die eine Reihe von Stempeln 20 (Perforationsnadeln) zu erkennen. Die 5d zeigt den Schnitt C-C aus der 5b. Daraus sind Spannbacken 23 bzw. 24 ersichtlich, mit denen die Stempel 20 in der unteren Walze U bzw. in der oberen Walze O gehalten werden. Die 5e und 5f zeigen weitere Einzelheiten dazu. Mit dem Bezugzeichen 25 wird eine elastische Einlage bezeichnet, die zum Halten und Auswechseln der Stempel 20 vorteilhaft zu gebrauchen ist. In ähnlicher Weise könnten die Stempel 20 auch an den einleitend erwähnten jedoch nicht gezeigten Stößeln befestigt sein, die gegebenenfalls das Oberwerkzeug O und das Unterwerkzeug U bilden können. Die 6a und 6b zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel bezüglich der einen Vorrichtung P1, wobei die 6a lediglich das Oberwerkzeug O und das Unterwerkzeug U zeigt, und die 6b zeigt zusätzlich den dazwischen laufenden verformten Blechstreifen c. In dieser Ausführung kann es sich bei dem Unterwerkzeug U ebenfalls um eine sich drehende Walze handeln. Das Oberwerkzeug O hingegen ist ein mit der Wellenkontur ausgebildetes Messer oder dergleichen, das etwa zentrisch oberhalb der Walze U angeordnet ist. Es kann beispielsweise mittels einer nicht gezeigten Exzenterwelle nach oben und unten bewegt werden. In beiden Werkzeugen ist die Wellenform 10 vorhanden. Das Oberwerkzeug O durchtrennt in seiner unteren Position den Blechstreifen c, ohne dessen Wellung 10 zu zerstören. An den beiden Längsrändern bleiben Stege 12 erhalten. Die Abmessungen D, d (2) der herzustellenden Flachrohre 1 können unterschiedlich sein, da sie sich z. B. nach dem Verwendungszeck eines damit ausgerüsteten Wärmetauschers richten. Beispielsweise kann die Wellenhöhe d des gewellten Blechstreifens c, die etwa der inneren Rohrhöhe entspricht, bei etwa 1,3 mm liegen – und auch relativ kurze Wellenlängen sind vorhanden. Die Blechdicke der Blechstreifen liegt zwischen 0,06 mm – oder etwas mehr – für den gewellten Blechstreifen c und bis maximal 0,20 mm für die die Wandteile des Flachrohres 1 bildenden Blechstreifen a, b. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung P1, die für die Herstellung solcher kleinen bzw. feingliederigen Flachrohre 1 zum Einsatz kommt, kann einerseits deshalb als feinmechanischer Gegenstand (Feinwerktechnik) bezeichnet werden. Andererseits sind jedoch mit der vorschlagsgemäßen Vorrichtung auch Flachrohre 1 mit einem gewellten Inneneinsatz c und Wellenhöhen d von größer als 10,0 mm mit ähnlich dünnen Blechstreifen a, b, c herstellbar. Die Abmessung D (Breite der Flachrohre 1) kann beispielsweise zwischen etwa 12,0 und 150,0 mm variieren. Im Ausführungsbeispiel gemäß der 8 werden komplette, das heißt, fertig hergestellte Flachrohre 1 mit einem Inneneinsatz c mittels der Vorrichtung P1 perforiert. Die Flachrohrkontur wurde als punktierte Linie eingezeichnet. Ansonsten entspricht diese Darstellung derjenigen aus der 3. Wie aus der 8 zu erkennen sein soll, durchstechen die Perforationsnadeln 20 von gegenüberliegenden Seiten beide Wandteile a und b sowie natürlich auch den Inneneinsatz c. Wie die Darstellung außerdem zeigt, durchstechen die Nadeln 20 zunächst das eine Wandteil a bzw. b zwischen den Wellenbergen/Wellentälern des Inneneinsatzes c, bevor das andere Wandteil, gemeinsam mit einem Wellenberg/Wellental, durchstochen wird.
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Im Unterschied zu dem in der 8 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Perforationsnadeln 20 in einer nicht gezeigten weiteren Ausführung so angeordnet, dass die Wandteile a und b zuerst an den Stellen 4 durchstochen werden, an denen dieselben an einem Wellenberg/Wellental des Inneneinsatzes anliegen, bevor das jeweils andere Wandteil durchstochen wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, bei der nicht gezeigten Ausführung befinden sich die Nadeln 20 der oberen Reihe an denjenigen vertikalen Positionen 5, an denen sich in der 8 die Nadeln 20 der unteren Reihe befinden – und umgekehrt. Mit kürzeren Worten, die Nadelreihen sind um eine Nadel 20 versetzt angeordnet. Mit der nicht gezeigten Ausführung könnten die Wellenflanken 13 zwar etwas gestaucht werden, aber es hat sich gezeigt, dass die Steifigkeit des Inneneinsatzes c im Flachrohr 1 so groß ist, dass einwandfrei saubere, das heißt, nicht deformierte Rohrenden erzeugt werden können. Wird die Vorrichtung P1 gemäß der 8 bzw. gemäß der nicht gezeigten Ausführung und gemäß dem Herstellungsverfahren eingesetzt, entfällt das Perforieren einzelner Blechstreifen vollständig. Die Gestalt und der Schliff der Perforationsnadeln 20 können an den speziellen Einsatzzweck der Vorrichtung P1 angepasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007028710 A1 [0002]
- DE 19641144 A1 [0002]
- GB 2203677 A [0002]
- US 2222842 [0002]
