DE972575C - Vorrichtung zum Kaltbiegen duennwandiger Metallrohre - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. AUGUST 1959

W 7003 Ib 149h

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Rohrbiegen und betrifft eine Vorrichtung, bei der mittels eines rotierenden Walzwerkzeuges das Rohr auf seiner den Außenbogen der Krümmung bildenden Seite gestreckt wird.

Kaltbiegeverfahren für Rohre, bei welchen das Rohr auf der einen Seite gestreckt und auf der anderen gestaucht wird, sind an sich bekannt. Starkwandige Rohre können ohne Schwierigkeiten einer Hohlbiegung unterzogen werden. Bei dünnwandigen Rohren dagegen entstehen im gestauchten Abschnitt Falten, wobei in den meisten Fällen das Rohr auch durch teilweises Zusammendrücken abgeflacht wird.

Um dieses Zusammendrücken zu vermeiden, wurden Biegemaschinen gebaut, bei welchen ein Stahldorn in das Innere .'.es Rohres in die Stelle eingeführt wird, an welcher die Biegung erfolgt.

Dieses Verfahren hat sich für das Biegen dünnwandiger Rohre von geringem Durchmesser, d. h. etwa unter 8o mm, gut bewährt. Für das Biegen von Rohren mit einem Durchmesser über ioo mm ist die Verwendung einer leistungsstarken Maschine und umfangreicher Vorrichtungen notwendig,

909 574/14

'leren hohe Kosten die Produktionskosten sehr verteuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dünnwandige Metallrohre großen Durchmessers dadurch' kalt zu biegen, daß ohne Stauchen des Innenbogens der Biegestelle die Wandung des Außenbogens gestreckt wird.

Es ist bekannt, dünnwandige Rohre großen Durchmessers dadurch zu biegen, daß durch ein ίο radial bewegtes Werkzeug das Rohr im Bereich der den Außenradius bildenden Mantellinie in Längsrichtung gedehnt wird. Es ist ferner bekannt, bei Rohrbiegemaschinen üblicher Bauart am Kopf des Domes Walzen anzuordnen, die so wirken, daß das eingebogene Rohrende durch die Walzen an der Außenseite der Krümmung gestreckt wird. Die Nachteile der bekannten Einrichtungen sind entweder eine Streckung nur in einem sehr schmalen Bereich entlang dem Außenradius und dadurch entstehende Spannungen in den Seitenflächen der Biegestelle, oder sie erfordern für jeden Krümmungsradius besondere Biegevorrichtungen.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß das Rohr durch einen exzentrisch zur Längsachse des Rohres rotierenden Walzkörper gegen ein einfaches Widerlager über einen größeren Querschnittsbereich gestreckt wird, wobei der Walzdruck und damit der Grad der Krümmung veränderbar ist und so jeder gewünschte Krümmungsradius durch einfaches Verstellen der Vorrichtung einstellbar ist.

Um dies zu erreichen, ist bei einem im Rohrinnern angeordneten, mit Hilfe einer im geraden Rohrteil abgestützten Welle angetriebenen Werkzeug, z. B. einem Walzenkranz, die Achse der Kreisbahn der Walzwerkzeuge mit einstellbarer Exzentrizität zur geraden Rohrachse angeordnet. Dabei kann als Walzwerkzeug eine auf der Antriebswelle exzentrisch gelagerte Kugelscheibe mit einem Kugelkranz und als Antriebswellenstütze eine dreheinstellbare Kurvenscheibe mit exzentrischer Lagerbohrung vorgesehen sein.

Vorzugsweise ist als Walzwerkzeug ein auf der Antriebswelle zentrisch befestigter Rollenträger mit einer exzentrisch angeordneten Walzrolle und als Antriebswellenstütze eine feststehende Muffe \Orgesehen, in deren exzentrischer Bohrung ein dreheinstellbarer Exzenter mit exzentrischer Lagerbohrung für die Antriebswelle angeordnet ist. Ferner ist vorzugsweise der Wälzkreishalbmesser der Walzrolle größer als der ursprüngliche Innenhalbmesser des Rohres.

Das Einstellen der Kurvenscheibe oder des Exzenters kann durch einen Hebel über eine die Antriebswelle umgebenden Hohlwelle erfolgen.

An Hand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben und erläutert.

Fig. ι zeigt einen schematischen senkrechten Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht der Maschine im Aufriß und einen senkrechten Schnitt durch das Rohr in dem Bereich, in dem das Walzen erfolgt, nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Rohres, aus welchem ersichtlich ist, wie das Walzen ohne ovale Verformung erfolgt;

Fig. 5 zeigt einen Axialschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 3, welche die exzentrische Verlagerung des Walzkörpers gewährleistet, in größerem Maßstab als Fig. 3;

Fig. 6 zeigt einen dtr Fig. 5 entsprechenden Querschnitt;

Fig. 7 zeigt einen Axialschnitt durch die Walzrolle und

Fig. 8 eine Stirnansicht eines entsprechenden Ausschnitts.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Maschine besitzt eine Welle 1, deren eines Ende fest mit dem Antriebsritzel 2 verbunden ist, während das andere Ende bei 3 und 4 auf zwei sich verringernde Durchmesser abgedreht ist, wobei das Teil 4 exzentrisch ist und einen Kugelkranz 5 trägt. Unmittelbar vor dem Kugelkranz 5 ist auf dem Teil 3 der Welle eine Kurvenscheibe 6 angeordnet, welche mit einer Hülse 7 fest verbunden ist, in deren Innerm sich die Welle 1 frei drehen kann.

Der Außenumfang der Kurvenscheibe 6 ist mit Bezug auf ihre mittlere Bohrung exzentrisch, so daß, wenn sich das exzentrische Teil der Kurvenscheibe unten befindet, er über den durch die Bewegung der Kugeln beschriebenen Kreis beträchtlich nach unten hinausragt, während der von den Kugeln beschriebene Kreis mit Bezug auf die Kurvenscheibe nach oben übersteht.

In der Stellung der Welle, in welcher der Kugelkranz 5 und die Kurvenscheibe 6 in der gleichen Richtung exzentrisch sind, ist jedoch das Profil der Kurvenscheibe konzentrisch zu dem des Kugelkranzes.

Das zu biegende Rohr 8 wird durch den Klemmbund 9 auf dem Schlitten 10 befestigt, welchem von der Spindel 11 eine Vorschubbewegung parallel zur Welle I mitgeteilt werden kann. Die Spindel 11 ist mit dem Antriebsrad 12 fest verbunden, dessen Drehrichtung der des Antriebsrades 2, uo mit welchem es sich im Eingriff befindet, entgegengesetzt ist. Die Antriebskraft kann auf das eine oder andere der beiden Antriebsräder 2, 12 übertragen werden.

Die die obere Hälfte des Rohres 8 umschließende Rolle 13 drückt das Rohr gegen den Kugelkranz 5. Der Druck der Rolle ist regelbar, da ihre Achse 14 in Langlochführungen 15 des Lagergestells 16 verstellt werden kann, so daß die Rolle mehr oder weniger stark gegen das zu biegende Rohr angedrückt wird. Diese Verstellung kann z. B. durch fest mit der Achse der Rolle verbundene Schrauben 17 erfolgen, auf welchen Muttern 18 verstellbar sind, die sich gegen das Lagergestell 16 oder gegen fest mit diesem Lagergestell verbundene An- iss schlagstücke abstützen. Die Rolle 19 umschließt

die untere Hälfte des Rohres 8 und dient diesem genau an der Stelle, an welcher sich die Kurvenscheibe 6 befindet, als Auflage.

Die Hülse 7 kann um ihre Achse durch einen Handgriff 20 in verschiedene Lagen gedreht und durch einen Sperriegel 21 in der dargestellten Stellung festgehalten werden.

Die Arbeitsweise der Maschine ist wie folgt: Die Welle ι wird so eingestellt, daß die Teile 5, 6 in der gleichen Richtung exzentrisch sind. Das zu biegende Rohr 8 kann daher frei über die Hülse 7 geschoben und dann mit Hilfe des Klemmbundes 9 auf dem Schlitten 10 befestigt werden. Hierauf werden die Stellschrauben der Rolle 13 angezogen, so daß ein starker Druck auf das Rohr 8 ausgeübt wird. Da die Maschine nun betriebsfertig ist, muß der Biegungsradius nachgeprüft werden. Zu diesem Zweck läßt man die Maschine einige Umdrehungen machen, um eine Vorwärtsbewegung des Rohres 8 von 3 oder 4 cm herbeizuführen.

Wenn der Radius zu groß ist, zieht man die Stellschrauben der Rolle 13 stärker nach, bis man den gewünschten Radius erhält. Dann wird die Maschine in Gang gesetzt. Die obere Wand des Rohres wird durch den Kugelkranz 5 intermittierend ausgewalzt, und zwar jedesmal dann, wenn das exzentrische Teil 4 des Endes der Welle 1 seine obere Lage einnimmt; der Druck des Kugelkranzes 5 geschieht unter der Wirkung der Kurvenscheibe 6, welche sich gegen die auf der Rolle 19 aufliegende untere Wand des Rohres 8 abstützt.

Die Vorschubbewegung des Rohres wird durch die Spindel 11 erreicht, welche sich, wie erwähnt, entgegengesetzt zur Drehrichtung der Welle 1 und des Kugelkranzes 5 dreht. Selbstverständlich dürfen sich die Hülse 7 und die Kurvenscheibe 6 nicht drehen, weil diese dazu bestimmt ist, im Innern des Rohres zu gleiten, gegen welches sie sich abstützt.

In Fig. 3 bezeichnet 31 das Gestell der Maschine, welches seitliche Gleitschienen 32 hat, auf denen sich in Längsrichtung ein Schlitten 33 vorwärts bewegt, welcher durch die Drehung einer Längsspindel 34 angetrieben wird. Der Schlitten 33 trägt einen Block 35, in welchem das hintere Ende des zu biegenden Rohres 36 befestigt ist. Im Innern dieses Rohres dreht sich eine von einer Kraftquelle angetriebene Welle 37. In der Zeichnung ist diese Kraftquelle durch einen Elektromotor 38 dargestellt. Die Spindel 34 wird von der Kraftquelle aus über eine Kraftübertragung angetrieben, z. B. über ein Zahnradgetriebe 39.

Im Innern des zu biegenden Rohres 36 ist eine feststehende Hülse 40 angeordnet, die die hohle Steuerwelle 45 des Exzenters 43 umschließt, in welcher sich die Welle 37 dreht. Die Hülse 40 trägt an ihrem vorderen Ende eine Muffe 41, deren Umfang der Innenfläche des Rohres entspricht, während ihre Bohrung 42 exzentrisch ist. Zwischen der Muffe 41 und der Welle 37 ist der mit der Hohlwelle 45 verbundene Exzenter 43 angeordnet, dessen Umfang der Bohrung 42 entspricht, während seine Bohrung 44 mit dem Außendurchmesser der Welle 37 übereinstimmt und um einen Betrag exzentrisch ist, der gleich der Exzentrizität der Bohrung 42 in der Muffe 41 ist. Am hinteren Ende ist die Hohlwelle 45 fest mit einer drehbaren Platte 46 verbunden, welche mittels eines Betätigungshebels 47 beliebig eingestellt werden kann.

Auf dem vorderen Ende der Welle 37 ist ein Rollenträger 48 befestigt, der zwei zylindrische Bohrungen 49, 50 besitzt, deren gemeinsame Achse parallel zu derjenigen der Welle 37 verläuft. In diesen Bohrungen kann sich ein Teil 51 drehen, welches zwischen den beiden Bohrungen 49,50 einen zylindrischen, exzentrischen Ansatz 52 besitzt, der gleichzeitig als Walzachse dient und die Walzrolle 53 aufnimmt. Das Teil 51 trägt vorn eine mit einer Außenverzahnung versehene Platte 54, in welche die Klinke 55 eines gleitbaren Sperriegels 56 eingreifen kann, die auf einem Stift in der Bohrung des Rollenträgers 48 parallel zur Achse drehbar ist. Das Teil 51 schließt vorn mit einem Sechskantkopf 57 ab, welcher es ermöglicht, das Teil mittels eines Schlüssels um seine Achse 58 zu drehen, wenn die Klinke 55 außer Eingriff mit der Verzahnung der Platte 54 gebracht wird.

Das zu biegende Rohr 36 wird außen durch eine feststehende, obere Führung 59 und durch unten angeordnete drehbare Rollen 60, 61 geführt, deren Profil die untere Hälfte des Rohres umschließt. Mittels einer zusätzlichen unteren Rolle 62, deren Achse 63 von einem Gelenkhebelsystem getragen wird, kann auf das Rohr von außen ein Biegedruck ausgeübt werden. Dieses Hebelsystem kann beispielsweise aus einem auf der feststehenden Achse 65 der vorhergehenden Rolle 61 schwenkbar gelagerten Gestänge 64 bestehen sowie aus dem Gestänge 66, das am vorderen Ende eines Hebels 67 angelenkt ist, der in seiner Mitte um eine Achse 68 auf dem Lagergestell schwenkbar gelagert ist. Das Anheben der Rolle 62 wird durch das Anziehen einer Mutter 69 erreicht, welche auf einen feststehenden, senkrechten Gewindebolzen 70 geschraubt wird und einen Druck nach unten auf das hintere Ende des Hebels 6y ausübt.

Die Anwendung der Maschine ist an Hand der vorangehenden Beschreibung ohne weiteres verständlich. In Fig. 4 bezeichnet 36 das Rohr, 71 seine ursprüngliche zylindrische Innenfläche mit ihrer Achse 72 und 73 die durch Walzen erhaltene Innenfläche. Der Querschnitt der Innenfläche 73 ist ein Kreis, der den Kreis 71 bei 74 an einem Punkt berührt, welcher in der Ebene der gekrümmten Achse des gebogenen Rohres auf der konkaven Seite der Biegung liegt. Wie ersichtlich, entfernt sich der Kreis 73 in zunehmendem Maße vom Kreis Ji, wobei der Abstand gegenüber dem Punkt 74 am größten ist, nämlich gleich a. Der Abstand ο ist daher die Walztiefe, so daß der Mittelpunkt 75 des Kreises 73 einen Abstand a/2 vom Mittelpunkt 72 hat und der Halbmesser des Kreises 73 gleich. R + a/2 ist, wobei R der Halbmesser des ursprünglichen Innenkreises 71 ist.

Wenn die Achse der Bohrung 42 mit 76 bezeichnet wird, ist die exzentrische Verlagerung e der Bohrungen 42 und 44 (Fig. 6) der Abstand der

Punkte 76 und J 2 und der Punkte 76 und 75, wobei der Punkt 72 sowohl die Achse des Umf anges der Muffe 41 als auch der ursprünglichen Innenfläche 71 des Rohres 36 darstellt, während der Punkt 75 die Achse der Bohrung 44, der Welle 37 und der gewalzten Fläche 73 ist. Wenn also der Exzenter 43 in der Bohrung 42 gedreht wird, bewegt sich der Punkt 75 um den Punkt 76, wodurch die Exzentrizität der Welle 37 im Rohr verändert wird, da diese Exzentrizität gleich dem Abstand zwischen den Punkten 72 und 75 ist.

Ebenso kann man den Aktionsradius der Rolle 53 um die Achse 75 der Welle 37 verändern, indem man das Teil 51 (Fig. 7) dreht. Wenn e' die exzentrische Verlagerung der Achse JJ des Teiles 52 mit Bezug auf die Achse 58 ist, ist ersichtlich, daß sich der Halbmesser der Achse Jj und damit der Aktionsradius der Rolle um 2/ verändern kann. Auf den Betätigungsorganen der Hohlwelle 45 und der Rolle 53, z. B. auf den Platten 46 und 54, können Markierungen oder Gradeinteilungen vorgesehen werden, die es ermöglichen, die Teile so einzustellen, daß die exzentrische Verlagerung der Achse 37 den gewünschten Wert a/2 und der Aktionsradius der Rolle den Wert R + a/2 hat.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann innerhalb des Rahmens derselben verschiedene Abänderungen erfahren.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zum Kaltbiegen dünnwandiger Metallrohre großen Durchmessers ohne Faltenbildung am Innenbogen, bei dem das Rohr auf seiner den Außenbogen der Krümmung bildenden Seite durch ein im Rohr inneren angeordnetes, mit Hilfe einer im geraden Rohrteil abgestützten Welle angetriebenes Werkzeug, z. B. einen Walzenkranz, kreisförmig ausgewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Kreisbahn der Walzwerkzeuge mit einstellbarer Exzentrizität zur geraden Rohrachse angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Walzwerkzeug eine auf der Antriebswelle (1) exzentrisch gelagerte Kugelscheibe (6) mit einem Kugelkranz (5) und als Antriebswellenstütze eine dreheinstellbare Kurvenscheibe (6) mit exzentrischer Lagerbohrung vorgesehen sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Walzwerkzeug ein auf der Antriebswelle (37) zentrisch befestigter Rollenträger (48) mit einer exzentrisch angeordneten Walzrolle (53) und als Antriebswellenstütze eine feststehende Muffe (41) vorgesehen sind, in deren exzentrischer Bohrung (42) ein dreheinstellbarer Exzenter (43) mit exzentrischer Lagerbohrung (44) für die Antriebswelle (37) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkreishalbmessej.- der Walzrolle (53) größer ist als der ursprüngliche .Innenhalbmesser des Rohres (36).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen der Kurvenscheibe (6) oder des Exzenters (43) durch einen Hebel (20 oder 46, 47) über eine die Antriebswelle (1 oder 37) umgebende Hohlwelle (7 oder 45) erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 329 209;
   britische Patentschrift Nr. 355 027;

   USA.-Patentschriften Nr. 2405750, 2 357 on, 1S87931·

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 917225.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509600/242 12.55 (909 574/14 8.59)