EP1181994B1 - Vorrichtung zur Herstellung ringförming gewellter Metallrohre - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung ringförming gewellter Metallrohre Download PDF

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EP1181994B1
EP1181994B1 EP00402299A EP00402299A EP1181994B1 EP 1181994 B1 EP1181994 B1 EP 1181994B1 EP 00402299 A EP00402299 A EP 00402299A EP 00402299 A EP00402299 A EP 00402299A EP 1181994 B1 EP1181994 B1 EP 1181994B1
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EP
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tube
pressure roller
corrugation
gears
teeth
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Klaus-D. Jank
Michael Meyer
Robert Strohmeyer
Friedrich Harten
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Nexans SA
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    • 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
    • B21D15/06—Corrugating tubes transversely, e.g. helically annularly
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B21C37/205—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls with annular guides

Definitions

  • the invention relates to a device for producing ring-shaped corrugated metal pipes according to the preamble of claim 1.
  • From CH-A-275 509 is a device for the production of corrugated pipes with a um the workpiece rotating pressure roller known, in which the corrugation by teeth the pressure roller (gear) is molded, and the pressure roller by one Longitudinal axis of the tube is rotatably supported and its axis of rotation during the generation of the corrugation even in a perpendicular to the pipe longitudinal axis Plane revolves around the pipe fed to the pressure roller, which in turn passes through its Feed rotates the pressure roller.
  • three pressure rollers are preferred, which attack the pipe offset by 120 °.
  • the tooth tips on the outer circumference the teeth of the pressure rollers are concavely adapted to the tube diameter formed so that the pressure rollers a self-contained deformation tool form.
  • a device for producing ring-shaped corrugated is Metal pipes are known in which at least one pressure roller rotating around a smooth pipe is provided.
  • the pressure roller has a variety of teeth, which the waves form into the smooth tube.
  • the pressure roller is around one to the pipe length axis right-angled axis rotatable. Its axis of rotation runs around the smooth tube during the generation of the waves in a plane perpendicular to the pipe length axis.
  • the driven smooth tube ensures a rotation of the Pressure roller around the axis of rotation of the pressure roller.
  • the object of the present invention is to produce metal tubes with an annular corrugation, the ratio of corrugation depth W t to corrugation pitch W s being greater than 0.3.
  • the wave depth W t is to be understood as the radial distance between a wave crest and the wave trough.
  • the wave pitch W s is the distance between two wave crests. The extremely deep corrugation should be generated without further measures, ie during the corrugation process.
  • FIGS. 1 to 7 Exemplary embodiments explained in more detail.
  • Figure 1 is a side view of a system for producing a coaxial High-frequency cable shown with a ring-shaped corrugated outer conductor.
  • the inner conductor 2 which is insulated with a foam layer, is removed from a supply coil 1 deducted continuously.
  • a metal band M preferably a copper band, is made of withdrawn from a reel 3 and cleaned in a cleaning system 4.
  • the Metal strip M is then in a forming device 5, which does not consist of several designated form steps exists to a surrounding the insulated inner conductor 2 Slotted tube shaped.
  • the longitudinal slot is welded in a welding device 6.
  • the inside diameter of the welded pipe is slightly larger than the outside diameter of the insulated inner conductor 2 so that the insulating layer is not caused by the welding heat is affected.
  • a collet trigger 7 By means of a collet trigger 7, the welded pipe as well the insulated inner conductor 2 is transported through the system in the direction of the arrows.
  • the Collet trigger 7 has a plurality of pairs of jaws 7a, which is the welded Grip the pipe in a pincer shape.
  • the jaw pairs 7a are on an endless chain 7b attached,
  • the corrugated device 8 is seen behind the collet trigger 7 in the direction of flow arranged in which a corrugated metal tube is produced from the smooth metal tube, whose troughs sit closely on the insulating layer and press it in a little. On in this way a coaxial radio frequency cable is obtained in which the gap between the insulating layer and the outer conductor is sealed.
  • the insulated inner conductor 2 provided with the corrugated metal tube is finally opened a cable drum 9 wound up.
  • a dancer arrangement 10 regulates the Pulling speed of the cable drum 9.
  • a corrugated outer conductor can be used in a manner not shown Plastic outer jacket are extruded.
  • the corrugated device 8 is described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.
  • a shaft bushing 12 is fastened to a rotatable shaft head 11.
  • the inner one Diameter of the guide bush 12 is approximately equal to the outer diameter of the welded smooth tube G.
  • the guide bush 12 has a recess 12a, in which engages the pressure roller 13 functioning as a corrugated tool.
  • the pressure roller 13 is in a bearing block 14 is freely rotatable.
  • the bearing block 14 is by means of a Adjustment spindle 15, which is guided in a threaded bush 16, in the radial direction adjustable.
  • the threaded bushing 16 is fixedly connected to the shaft head 11 Head plate 17 rotatably mounted. With a counterweight is designated, which for ensures a smooth run of the corrugated device 8.
  • the depth of the corrugation to be introduced into the smooth tube G is determined by the Threaded spindle 15 set.
  • the Pressure roller 13 When the shaft head 11 is driven in rotation, the Pressure roller 13 the smooth tube G and forms the corrugation. Since the smooth tube G a feed is given by the collet trigger 7, the pressure roller 13 is so driven that it rotates about its axis of rotation. This causes the last curl to appear generating tooth of the pressure roller 13 from the trough and the subsequent tooth penetrates into the advanced smooth tube G. In this way, with the order Pipe longitudinal axis rotating and driven about its own axis of rotation pressure roller 13 continuously produces a tube with an annular corrugation.
  • FIGs 4 and 5 is a corrugated device with two opposite one another Pressure rollers 13 shown. In this way, at the same speed of circulation Wellerkopfes 11 can be achieved twice the production speed.
  • FIG. 6 is intended to illustrate the principle of the new corrugation process.
  • the pressure roller 13 is with respect to its axis of rotation so approached the central axis of the smooth tube that the Immerse teeth Z in the wall of smooth tube G and when rotating the Create pressure roller 13 around the central axis of the smooth tube G an annular corrugation.
  • the pressure roller is turned in the direction of the arrow, so that after the completion of a wave valley, the next tooth Z into the smooth tube wall dips.
  • the number of teeth Z is limited to 7-11, because only this A ratio of corrugation depth to corrugation slope of more than 0.3 can be achieved.
  • tip diameter of the pressure roller between at 2.3 up to 3.5 times the shaft pitch or the shaft distance. Too small Tip circle diameter leads to a mechanically unstable pressure roller 13, whereas a too large tip circle diameter does not allow the generation of a deep corrugation. Under the diameter of the teeth Z enveloping the tip circle diameter be understood
  • the heads of the teeth Z are flat, as can be seen from FIGS. 3 and 5.
  • the width of the teeth Z is more than the diameter of the corrugated tube in the Area of the wave valley. This creates a particularly smooth surface in the area of Tidal wave reached.
  • the fact that the teeth Z are hardened and polished, especially in the area of the tooth head. This allows the Reduce abrasion on both teeth Z and pipe.
  • the flanks of the teeth Z run parallel to one another. This ensures that the Teeth Z do not touch the wave flanks when leaving the trough and thus leave no unwanted impressions.
  • the height of the teeth is greater than the corrugation depth. This is particularly evident from FIG. 7. There the ratio of tooth height Z t to corrugation depth W t is greater than 1.2.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung ringförmig gewellter Metallrohre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der CH-A-275 509 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Wellrohren mit einer um das Werkstück umlaufenden Druckrolle bekannt, bei welcher die Wellung durch Zähne der Druckrolle (Zahnrad) eingeformt wird, und die Druckrolle um eine zur Rohrlängsachse rechtwinklige Achse drehbar gelagert ist und deren Drehachse während der Erzeugung der Wellung selbst in einer zur Rohrlängsachse senkrecht stehenden Ebene um das der Druckrolle zugeführte Rohr umläuft, das seinerseits durch seinen Vorschub die Druckrolle dreht. Bevorzugt werden bei dieser Vorrichtung drei Druckrollen, die um 120° versetzt an dem Rohr angreifen. Die Zahnköpfe der am äußeren Umfang der Druckrollen befindlichen Zähne sind konkav dem Rohrdurchmesser angepaßt ausgebildet, sodaß die Druckrollen ein in sich geschlossenes Verformungswerkzeug bilden. Mit dieser Ausgestaltung der Druckrollen ist die Herstellung von Rohren mit einer tiefen Wellung nicht möglich. Es wird deshalb vorgeschlagen, zur Erzielung eines kleineren Wellenabstandes und einer größeren Welltiefe das gewellte Rohr durch axiales Stauchen weiter zu verformen. Dies führt jedoch zu einer unkontrollierbaren ungleichmäßigen Wellform. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist darin zu sehen, daß bedingt durch die konkaven Zahnköpfe und die große Anzahl der Zähne auf das Rohr extrem hohe Torsionskräfte einwirken, die eine kontinuierliche Fertigung dünnwandiger Metallrohre erschweren oder sogar unmöglich machen.
Aus der US-A-3 780 556 ist eine Vorrichtung zur Herstellung ringförmig gewellter Metallrohre bekannt, bei der mindestens eine um ein Glattrohr umlaufende Druckrolle vorgesehen ist. Die Druckrolle weist eine Vielzahl von Zähnen auf, welche die Wellen in das Glattrohr einformen. Die Druckrolle ist um eine zur Rohrlängenachse rechtwinklige Achse drehbar gelagert. Ihre Drehachse umläuft das Glattrohr während der Erzeugung der Wellen in einer zur Rohrlängenachse senkrecht stehenden Ebene. Das angetriebene Glattrohr sorgt durch seinen Vorschub für eine Drehung der Druckrolle um die Drehachse der Druckrolle. Mit dieser Vorrichtung lassen sich Wellrohre mit einem Verhältnis von Welltiefe zu Wellsteigung von größer als 0,3 nicht herstellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Metallrohre mit einer ringförmigen Wellung herzustellen, wobei das Verhältnis von Welltiefe Wt zu Wellsteigung Ws größer ist als 0,3. Unter der Welltiefe Wt soll der radiale Abstand zwischen einer Wellenkuppe und dem Wellental verstanden werden. Die Wellsteigung Ws ist der Abstand zweier Wellenkuppen voneinander. Die extrem tiefe Wellung soll ohne weitere Maßnahmen, d. h. beim Wellvorgang erzeugt werden.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Mit Hilfe der Erfindung ist es gelungen, Metallrohre mit einer tiefen Wellung in einem Arbeitsgang herzustellen, die äußerst flexibel sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Wellung in Längsrichtung des Metallrohres gesehen gleichmäßig in Bezug auf die Welltiefe und die Wellsteigung ist und von daher die Metallrohre als Leiter von koaxialen Hochfrequenzkabeln aber auch als Hohlleiter hervorragend geeignet sind. Eine Beschädigung der Oberfläche des gewellten Metallrohres im Bereich des Wellentals aber auch im Bereich der Wellenflanken ist nicht gegeben.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In der Figur 1 ist eine seitliche Ansicht einer Anlage zur Herstellung eines koaxialen Hochfrequenzkabels mit einem ringförmig gewellten Außenleiter dargestellt.
Von einer Vorratsspule 1 wird der mit einer Schaumstoffschicht isolierte Innenleiter 2 kontinuierlich abgezogen. Ein Metallband M, vorzugsweise ein Kupferband wird von einer Bandspule 3 abgezogen und in einer Reinigungsanlage 4 gereinigt. Das Metallband M wird dann in einer Formvorrichtung 5, die aus mehreren nicht näher bezeichneten Formstufen besteht, zu einem den isolierten Innenleiter 2 umgebenden Schlitzrohr geformt. Der Längsschlitz wird in einer Schweißeinrichtung 6 verschweißt. Der Innendurchmesser des geschweißten Rohres ist etwas größer als der Außendurchmesser des isolierten Innenleiters 2, damit die Isolierschicht nicht durch die Schweißwärme beeinträchtigt wird. Mittels eines Spannzangenabzugs 7 wird das geschweißte Rohr sowie der isolierte Innenleiter 2 in Richtung der Pfeile durch die Anlage transportiert. Der Spannzangenabzug 7 weist mehrere Spannbackenpaare 7a auf, die das geschweißte Rohr zangenförmig umfassen. Die Spannbackenpaare 7a sind auf einer endlosen Kette 7b befestigt, die in nicht dargestellter Weise von einem Elektromotor angetrieben wird.
In Durchlaufrichtung gesehen hinter dem Spannzangenabzug 7 ist die Wellvorrichtung 8 angeordnet, in welcher aus dem glatten Metallrohr ein gewelltes Metallrohr erzeugt wird, dessen Wellentäler eng auf der Isolierschicht aufsitzen und diese etwas eindrücken. Auf diese Weise wird ein koaxiales Hochfrequenzkabel erhalten, bei dem der Spalt zwischen der Isolierschicht und dem Außenleiter abgedichtet ist.
Der mit dem gewellten Metallrohr versehene isolierte Innenleiter 2 wird abschließend auf eine Kabeltrommel 9 aufgewickelt. Eine Tänzeranordnung 10 regelt die Abzugsgeschwindigkeit der Kabeltrommel 9.
Auf den gewellten Außenleiter kann abschließend in nicht dargestellter Weise ein Kunststoffaußenmantel aufextrudiert werden.
Die Wellvorrichtung 8 ist anhand der Figuren 2 bis 5 näher beschrieben. An einem drehantreibbaren Wellerkopf 11 ist eine Führungsbuchse 12 befestigt. Der innere Durchmesser der Führungsbuchse 12 ist annähernd gleich dem Außendurchmesser des geschweißten Glattrohres G. Die Führungsbuchse 12 weist eine Aussparung 12a auf, in welche die als Wellwerkzeug fungierende Druckrolle 13 eingreift. Die Druckrolle 13 ist in einem Lagerbock 14 frei drehbar gelagert. Der Lagerbock 14 ist mittels einer Verstellspindel 15, die in einer Gewindebuchse 16 geführt ist, in radialer Richtung verstellbar. Die Gewindebuchse 16 ist in einer mit dem Wellerkopf 11 fest verbundenen Kopfplatte 17 drehbar gelagert. Mit 18 ist ein Gegengewicht bezeichnet, welches für einen runden Lauf der Wellvorrichtung 8 sorgt.
Die Tiefe der in das Glattrohr G einzubringenden Wellung wird durch die Gewindespindel 15 eingestellt. Bei einem Drehantrieb des Wellerkopfes 11 umläuft die Druckrolle 13 das Glattrohr G und formt dabei die Wellung ein. Da dem Glattrohr G durch den Spannzangenabzug 7 ein Vorschub erteilt wird, wird die Druckrolle 13 so angetrieben, daß sie um ihre Drehachse rotiert. Dadurch taucht der die letzte Wellung erzeugende Zahn der Druckrolle 13 aus dem Wellental aus und der nachfolgende Zahn dringt in das vorgeschobene Glattrohr G ein. Auf diese Weise wird mit der um die Rohrlängsachse umlaufenden und um ihre eigene Drehachse angetriebenen Druckrolle 13 in kontinuierlicher Weise ein Rohr mit einer ringförmigen Wellung erzeugt.
Wie aus Figur 3 deutlich wird, ist die Druckrolle 13 mittels der Wälzlager 19, die nach außen abgedichtet sind, frei drehbar gelagert.
In den Figuren 4 und 5 ist eine Wellvorrichtung mit zwei einander gegenüberliegenden Druckrollen 13 dargestellt. Auf diese Weise kann bei gleicher Umlaufgeschwindigkeit des Wellerkopfes 11 eine doppelt so hohe Fertigungsgeschwindigkeit erreicht werden.
Es versteht sich von selbst, daß auch drei oder mehr Druckrollen 13 einsetzbar sind, wobei sich jeweils die Fertigungsgeschwindigkeit vervielfacht.
Figur 6 soll das Prinzip des neuen Wellverfahrens verdeutlichen. Die Druckrolle 13 ist bezüglich ihrer Drehachse so der Mittelachse des Glattrohres Gangenähert, daß die Zähne Z in die Wandung des Glattrohres G eintauchen und bei einer Rotation der Druckrolle 13 um die Mittelachse des Glattrohres G eine ringförmige Wellung erzeugen. Durch den Vorschub des Glattrohres G wird die Druckrolle in Pfeilrichtung gedreht, sodaß nach Fertigstellung eines Wellentals der nächste Zahn Z in die Glattrohrwandung eintaucht.
Erfindungsgemäß ist die Anzahl der Zähne Z auf 7 - 11 begrenzt, denn nur auf diese Weise ist ein Verhältnis von Welltiefe zu Wellsteigung von mehr als 0,3 zu erzielen.
Von Vorteil ist ferner, daß der Kopfkreisdurchmesser der Druckrolle zwischen beim 2,3 bis 3,5fachen der Wellsteigung bzw. dem Wellenabstand liegt. Ein zu kleiner Kopfkreisdurchmesser führt zu einer mechanisch instabilen Druckrolle 13, wogegen ein zu großer Kopfkreisdurchmesser die Erzeugung einer tiefen Wellung nicht zuläßt. Unter dem Kopfkreisdurchmesser soll der Durchmesser der die Zähne Z umhüllenden verstanden werden
Die Köpfe der Zähne Z sind eben ausgebildet, wie es aus Figur 3 und 5 erkennbar ist. Die Breite der Zähne Z beträgt mehr als der Durchmesser des gewellten Rohres im Bereich des Wellentales. Hierdurch wird eine besonders glatte Oberfläche im Bereich des Wellentales erreicht. Dem gleichen Zweck dient auch die Tatsache, daß die Zähne Z insbesondere im Bereich des Zahnkopfes gehärtet und poliert sind. Dadurch läßt sich der Abrieb sowohl an den Zähnen Z als auch am Rohr verringern.
Die Flanken der Zähne Z verlaufen parallel zueinander. Dadurch wird erreicht, daß die Zähne Z beim Verlassen des Wellentales die Wellenflanken nicht berühren und somit keine unerwünschten Eindrückungen hinterlassen.
Für die Erzeugung einer optimalen Wellung ist ferner von Vorteil, daß die Höhe der Zähne größer ist als die Welltiefe. Dies geht insbesondere aus Figur 7 hervor. Dort ist das Verhältnis von Zahnhöhe Zt zu Welltiefe Wt größer als 1,2.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Herstellung ringförmiger gewellter Metallrohre, insbesondere des Außenleiters koaxiale Hochfrequenzkabel, mittels mindestens einer um ein Glattrohr umlaufenden Druckrolle (13), wobei die Wellen durch Zähne (Z) der Druckrolle (13) in das Glattrohr (G) eingeformt werden, die um eine zur Rohrlängsachse rechtwinklige Achse drehbar gelagert ist und deren Drehachse während der Erzeugung der Wellen selbst in einer zur Rohrlängsachse senkrecht stehenden Ebene um das der Druckrolle zugeführte Glattrohr umläuft, welches seinerseits durch seinen Vorschub die Druckrolle dreht, wobei die Zahnköpfe eben ausgestaltet sind und das Rohr vor und hinter dem Eingreifen der Druckrolle (13) eng in einer Führungsbuchse (12) geführt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) die Anzahl der Zähne (Z) beträgt zwischen 7 und 11, vorzugsweise zwischen 8 und 10,
    b) der Kopfkreisdurchmesser der Druckrolle (13) bzw. Druckrollen (13) liegt zwischen dem 2,3 bis 3,5-fachen des Wellenabstandes.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Zähne gleich oder größer ist als b = Di, wobei Di der Durchmesser des Rohres im Wellental ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Zähne (Z) nahezu parallel zueinander verlaufen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Druckrollen (13) gleichmäßig über den Umfang verteilt an dem Glattrohr angreifen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, doß die Zähne (Z) zumindest im Bereich des Zahnkopfes gehärtet und/oder poliert sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß in die Zahnköpfe Hartmetallteile eingesetzt sind.
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