[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schlitzrohren aus Blechtafeln,
insbesondere dicken Blechtafeln, wobei eine Blechtafel einer Rohrformpresse zugeführt
wird, in der sie auf einem Unterwerkzeug aufliegend von einem heb- und senkbaren Oberwerkzeug
durch Aufbringung einer Biegekraft fortschreitend zu dem sich zu einer späteren Längsnahtschweißung
mit einem Spalt gegenüberliegende Längskanten aufweisenden Schlitzrohr eingeformt
wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
[0002] Zu dem in der Praxis angewendeten Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Blechtafeln
zählt das Rohrformpressverfahren mit fortschreitenden Einform- bzw. Biegeschritten
auf Rohrformpressen. Eine Rohrform- bzw. Rohrbiegepresse besitzt üblich in einem Grundrahmen
ein aus zwei in seitlichem Abstand nebeneinander angeordneten Stütz- bzw. Biegekörpern
bestehendes Unterwerkzeug und ein vertikal von oben gegen das Unterwerkzeug anstellbares,
von einem heb- und senkbaren Biegeschwert getragenes, sich über die gesamte Länge
der Blechtafel erstreckendes Oberwerkzeug, mit dem eine Biegekraft auf die auf dem
Unterwerkzeug aufliegende Blechtafel aufgebracht werden kann.
[0003] Für die Herstellung eines Rohres bzw. Großrohres nach dem fortschreitenden Formverfahren
sind mehrere aufeinander folgende Arbeitsschritte erforderlich. Die Blechtafel wird
in einem ersten Schritt an den Längskanten vorgebogen, üblicherweise in einer separaten
Kantenanbiegepresse. Das Vorbiegen der Längskanten erfolgt, damit der Rohrradius bei
der Verformung zum Schlitzrohr im Bereich der späteren Naht, dort wo die Längskanten
der zu dem Rohr umgebogenen Blechtafel einander zur Längsnahtverschweißung mit einem
Spalt gegenüberliegen, gleichmäßig ausgeformt ist. Die solchermaßen vorgebogene Blechtafel
wird dann in die Rohrformpresse eingeschoben und dort dem eigentlichen Biegeprozess
unterworfen. Hierbei wird durch Niederdrücken des Pressenoberteils eine Biegekraft
auf die Blechtafel aufgebracht, wobei sich unter der Einwirkung des Biegeschwertes
und des von diesem getragenen, oberen Formwerkzeugs eine Verformung der Blechtafel
eingestellt. Dieser Ablauf wird mehrmals wiederholt, bis die Blechtafel zu dem Schlitzrohr
umgeformt wurde.
[0004] Durch die
DE 42 15 807 C2 ist eine in Rahmenbauweise ausgeführte Rohrbiege- bzw. Rohrformpresse bekanntgeworden.
Das als Biegewerkzeug ausgebildete Schwert ist in Seitenständern des Rahmens vertikal
geführt. Dieses obere Biegewerkzeug ist an Kolben-Zylinder-Einheiten in geringem Maße
kardanisch beweglich befestigt und stützt sich über diese gegen die obere Rahmentraverse
ab. Die Stützkörper des unteren Biegewerkzeugs werden von einem Tisch getragen, den
ebenfalls Kolben-Zylinder-Einheiten abstützen, die koaxial zu den oberen Kolben-Zylinder-Einheiten
wirken. Die gegeneinander wirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten sollen eine Durchbiegung
des Tisches verhindern, auch wenn die untere Rahmentraverse sich unter der Arbeitslast
der Presse verbiegen sollte. Es werden dazu einzelne Kolben-Zylinder-Einheiten mit
mehr oder weniger Druck beaufschlagt.
[0005] Als sehr problematisch beim fortschreitenden Formverfahren hat sich ein wesentlich
durch die Schwertbreite beeinflusster, insbesondere bei dickwandigeren Rohren von
beispielsweise 40 mm verbleibender, großer Restspalt des Schlitzes von etwa 130 bis
170 mm und außerdem Spannungen im Schlitzrohr gezeigt. Eine große Schlitzbreite erfordert
hohe Schließkräfte in der Heftschweißvorrichtung, und wegen der hohen Spannungen im
gehefteten sowie auch von Restspannungen im fertig geschweißten Rohr besteht die Gefahr
einer aufreißenden Heft- bzw. Schweißnaht. Bei erkannten zu großen Schlitzbreiten
wird Abhilfe dadurch geschaffen, dass erfahrene Maschinenbediener durch wiederholtes
manuelles Betätigen der Rohrformpresse den Schlitz soweit wie möglich geschlossen
haben. Diese Vorgehensweise ist nicht nur zeitaufwendig mit entsprechend verringerter
Durchsatzleistung, sondern weiterhin auch nicht mit reproduzierbar guter Qualität
durchzuführen.
[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage der
eingangs genannten Art ohne die genannten Nachteile zu schaffen, insbesondere auch
bei dickwandigen und im Durchmesser kleinen, beispielsweise etwa 800 mm, Rohren in
einfacher Weise die Herstellung kreiszylindrischer Schlitzrohre mit reproduzierbarer
Qualität zu schaffen.
[0007] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zunächst
ein Schlitzrohr mit einer unrunden Vorform erzeugt wird, indem zumindest in einem
bezogen auf die von der Längsachse des in die fortschreitend eingeformte Blechtafel
eintauchenden Oberwerkzeugs vorgegebenen Mitte jeweils links und rechts an der Innenseite
der Blechtafel wirkenden Biegeschritt eine gegenüber den anderen Biegeschritten geringere
Einformung vorgenommen wird, und dass danach durch Aufbringung einer von außen auf
die unrunde Vorform sich jeweils gezielt in den zuvor beidseitig der Mitte geringer
eingeformten Bereichen auswirkenden Zudrückkraft das fertige Schlitzrohr ausgeformt
wird.
[0008] Indem somit bewusst eine zunächst maßgeschneiderte unrunde Vorform mit bereichsweise
geringerer Einformung, z.B. mit einer Biegung von 12° statt einer Biegung von 24°,
erzeugt wird, lässt sich eine weitestgehend kreisrunde Schlitzrohrgeometrie mit minimalem
Schlitz formen. Durch die geringer eingeformten Bereiche wird nämlich die Voraussetzung
geschaffen, dass sich die anschließend von außen aufgebrachte Zudrückkraft dann auch
in diesen geringer eingeformten Bereichen deutlich nachhaltiger als in den anderen
Rohrabschnitten auswirkt und im Ergebnis zu einem weitestgehend kreisrunden Schlitzrohr
mit gewünscht eng geschlossenem Spalt führt. Anders als bei einer Abhängigkeit von
der Erfahrung des Maschinenbedieners werden bei gleichbleibender Qualität sowohl die
Reproduzierbarkeit verbessert als auch die Durchsatzleistung gesteigert.
[0009] Sowohl zur bereichsweisen unrunden Vorformung als auch zum End- bzw. Fertigformen
können zwei Biegeschritte bzw. zwei Zudrückvorgänge ausreichend sein, und zwar auch
bei der Endformung mit jeweils links und rechts des Spaltes bzw. Schlitzes aufgebrachter
Zudrückkraft.
[0010] Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Maßnahme sieht vor, dass die unrunde Vorform im
Fertigstellungsschritt vor Aufbringung der Zudrückkraft durch Drehung im Uhrzeigersinn
oder im Gegenuhrzeigersinn positioniert wird. Je nach Positionierung wird die Zudrückkraft
somit links oder rechts neben dem Schlitz bzw. Spalt in die unrunde Vorform eingeleitet.
[0011] Nach einem bevorzugten Vorschlag der Erfindung wird der rechts der Mitte geringer
eingeformte Bereich auf eine etwa 3-Uhr-Position und der links der Mitte geringer
eingeformte Bereich auf eine etwa 9-Uhr-Position gedreht. Bei einer solchen vorpositionierten
Lage der unrunden Vorform auf den Stützkörpern des Unterwerkzeugs lässt sich zur Fertigformung
ein höchstes Biegemoment erreichen.
[0012] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Vorrichtung dadurch gelöst,
dass zur Umformung der Blechtafel zu einer unrunden Vorform und danach Umformung zu
dem Schlitzrohr ein mit in ihrer Drehrichtung umkehrbaren Mitteln ausgebildetes Unterwerkzeug
und ein von außen gegen die positionierte Vorform beaufschlagbarer Stempel vorgesehen
ist.
[0013] Das fertige Schlitzrohr kann damit ausgehend von der Blechtafel auf nur einer Rohrformpresse
bzw. Maschine hergestellt werden. Die Drehrichtungsumkehr erlaubt es hierbei, die
unrunde Vorform exakt so zu positionieren, dass die Zudrückkraft am Ort des Geschehens
zur Wirkung kommt, nämlich zu beiden Seiten des Schlitzes. Dabei kann sogleich das
Biegeschwert der Rohrformpresse auch zur Aufbringung der Zudrückkraft von außen auf
die Vorform benutzt werden. Optional lässt sich die Presse mit einem Zudrückstempel
umrüsten.
[0014] Eine zur Erhöhung der Produktionsleistung bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht
vor, dass mindestens einer eine unrunde Vorform erzeugenden Rohrformpresse eine Zudrückpresse
nachgeschaltet ist, die das mit in ihrer Drehrichtung umkehrbaren Mitteln ausgebildete
Unterwerkzeug und als Oberwerkzeug den von außen gegen die positionierte unrunde Vorform
beaufschlagbaren Stempel aufweist. Im Produktionsfluss schließt sich somit der Rohrformpresse,
aus der die unrunde Form ausgeschoben wird, eine Zudrückpresse an, in der die zugeführte
unrunde Vorform zumindest in zwei aufeinander folgenden Schritten, jeweils rechts
und links neben dem Schlitz bzw. Spalt, zu dem fertigen Schlitzrohr umgeformt wird.
Das Unrundvorformen der Blechtafel kann damit an einem von der Endverformung zum Schlitzrohr
unabhängigen Ort durchgeführt werden.
[0015] Die drehbaren Mittel des Unterwerkzeugs sind nach einem Vorschlag der Erfindung als
zwei im Abstand voneinander angeordnete, drehbar angetriebene Rollen ausgebildet.
Die Drehrichtungsumkehr der Rollen erlaubt es, die unrunde Vorform zur Fertigformung
mit optimierter Krafteinbringung zu positionieren. Der zeitliche Verlauf einerseits
bei der Vorformung in der Rohrformpresse und andererseits der Fertigstellung in der
Zudrückpresse erlaubt es, dass eine nachgeschaltete Zudrückpresse zwei Rohrformpressen
bedienen kann.
[0016] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die drehbaren Rollen mit einer Federung
gelagert sind. Die Abstützung der unrunden Vorform auf dem Unterwerkzeug der Zudrückpresse
kann durch einen zwischen den Rollen vorgesehenen, stationären Auflagekörper verbessert
werden.
[0017] Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen auf der Grundlage von zwei
einzelnen Pressen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
- Fig. 1
- in schematischer Weise die schrittweise Einformung (a) einer Blechtafel zu einem Schlitzrohr
(b) auf einer zum Stand der Technik zählenden Rohrformpresse und in einem Diagramm
(c) an einem vorgegebenen Abmessungsbeispiel das fertige Schlitzrohr;
- Fig. 2
- in schematischer Weise die Herstellung eines Schlitzrohres nach der Erfindung durch
Erzeugung einer zunächst maßgeschneidert unrunden Vorform auf einer üblichen Rohrformpresse
(a), die Herstellung eines fertigen Schlitzrohres aus der unrunden Vorform in einer
der Rohrformpresse nachgeschalteten Zudrückpresse (b) und in einem Diagramm mit den
Abmessungen wie zuvor in Fig. 1c gezeigt das erfindungsgemäß hergestellte, fertige
Schlitzrohr (c);
- Fig. 3
- als Einzelheit der Fig. 2 die Zudrückpresse mit der in diese eingebrachten unrunden
Vorform; und
- Fig. 4A, 4B
- die Nach- bzw. Umformung der unrunden Vorform aus der Rohrformpresse in mindestens
zwei Biegeschritten der Zudrückpresse, und zwar in einem ersten Biegeschritt durch
Kraftbeaufschlagung der unrunden Vorform rechts neben dem Schlitz bzw. Spalt (Fig.
4A) und nach Drehung der unrunden Vorform in einem zweiten Biegeschritt durch Kraftbeaufschlagung
links neben dem Schlitz bzw. Spalt (Fig. 4B), schematisch dargestellt.
[0018] Auf einer als solche hinlänglich bekannten Rohrformpresse 1 wird nach Fig. 1 eine
an ihren Längsseiten mit Kantenanbiegungen 2 (vgl. Fig. 3) versehene Blechtafel 3
schrittweise zu einem fertigen Schlitzrohr 4 ein - bzw. umgeformt. Die Blechtafel
3 liegt dabei auf einem zwei voneinander beabstandete Stützkörper 5a, 5b aufweisenden
Unterwerkzeug 6 auf, wobei die Umformkraft von einem als Biegeschwert 7 mit einem
an seinem voreilendem, vorderen Ende angebrachten Formwerkzeug 8 ausgebildeten, heb-
und senkbaren Oberwerkzeug 9 aufgebracht wird. Die ein- bzw. umzuformende Blechtafel
3 wird von zwei seitlichen Gegenhaltern 10a, 10b geführt, von denen der Gegenhalter
10a linear verstellbar ist und den für einen nächsten Einformschritt erforderlichen
Blechabschnitt nachschiebt. Das fertige Schlitzrohr 4, wie in Fig. 1c verdeutlicht,
besitzt einen großen Schlitz bzw. Spalt 11, der das Schweißen zu einem geschlossenen,
längsnahtgeschweißten Rohr, wie gestrichelt in Fig. 1c gezeigt, außerordentlich erschwert.
[0019] Die Umformung einer Blechtafel 3 zu einem Schlitzrohr 104, das einen deutlich kleineren
Schlitz bzw. Spalt 111 aufweist (vgl. Fig. 2c), wird nach Fig. 2a auf einer wie zuvor
beschriebenen Rohrformpresse 1 durchgeführt. Dies allerdings mit der Maßgabe, dass
in einem jeweils rechts und links von der Längsachse des Biegeschwerts 7 und damit
neben dem Schlitz bzw. Spalt 11 liegenden Bereich der Blechtafel der Biegeschritt
mit einer geringeren Biegung der Blechtafel als in den übrigen Biegeschritten durchgeführt
wird. Es liegen damit definiert zwei dem jeweiligen Biegeschritt entsprechend weniger
eingeformte Bereiche vor, wie in Fig. 3 angedeutet, so dass eine gezielt unrunde,
gleichwohl für die Fertigumformung maßgeschneiderte Vorform 13 erreicht wird.
[0020] Die so in einer ersten Stufe in der Rohrformpresse 1 erzeugte unrunde Vorform 13
wird nach dem Ausfördern bzw. -schieben aus der Rohrformpresse 1 einer im Fertigungsprozess
nachgeschalteten Zudrückpresse 14 zugeführt, wie in Fig. 2b gezeigt. Die Zudrückpresse
14 weist ein Unterwerkzeug 15 auf, das aus zwei im Abstand voneinander vorgesehenen,
in ihrer Drehrichtung umkehrbaren, wie in Fig. 2b durch die Doppelpfeile angedeutet,
angetriebenen Rollen 16a, 16b und einem den Abstand zwischen den Rollen 16a, 16b überbrückenden,
stationären Auflagekörper 17 besteht. Die drehbaren Rollen 16a, 16b können über ein
Federmittel 18 abgestützt gelagert sein (vgl. Fig. 3). Dem Unterwerkzeug 15 gegenüberliegend
ist ein mit einem Stempel 19 ausgebildetes Oberwerkzeug 20 angeordnet. Über den Stempel
19 wird die Zudrückkraft zum Herstellen des fertigen, weitestgehend kreisrunden Schlitzrohres
104 von außen auf die unrunde Vorform 13 aufgebracht.
[0021] Die unrunde Vorform 13 wird dazu über die drehbaren Rollen 16a, 16b so positioniert,
dass der rechts neben dem Schlitz bzw. Spalt 11 liegende, weniger eingeformte Bereich
12b sich in einer 3-Uhr-Position befindet, wie in Fig. 3 durch die strichpunktierte,
waagerechte Linie angedeutet.
[0022] Die Abläufe dieses ersten Zudrück-Biegeschrittes sind in Fig. 4A dargestellt, ausgehend
von links nach rechts mit der positionierten unrunden Vorform 13, der Aufbringung
der Zudrückkraft durch den Stempel 19 und dem nach der Krafteinwirkung abgehobenen
Stempel 19.
[0023] Der zweite Zudrück-Biegeschritt ist - in der gleichen Abfolge wie zuvor - in Fig.
4B veranschaulicht. Zur Optimierung des Biegemomentes ist die hier in ihrer linken
Hälfte unverändert unrunde Vorform 13 so positioniert worden, dass der links neben
dem Schlitz bzw. Spalt 11 weniger eingeformte Bereich 12a eine 9-Uhr-Position einnimmt.
Die durch den Stempel 19 nunmehr an dieser Seite der Vorform 13 aufgebrachte Zudrückkraft
F (mittlere Abbildung) bringt die unrunde Vorform 13 dann in die endgültige, weitestgehend
kreisrunde Form des fertigen Schlitzrohres 104 mit dem dabei erreichten, deutlich
kleineren Schlitz bzw. Spalt 111 (Abb. rechts außen).
Bezugszeichenliste
[0024]
- 1
- Rohrformpresse
- 2
- Kantenanbiegung
- 3
- Blechtafel
- 4; 104
- Schlitzrohr
- 5a, b
- Stützkörper
- 6
- Unterwerkzeug
- 7
- Biegeschwert
- 8
- Formwerkzeug
- 9
- Oberwerkzeug (Stempel)
- 10a,b
- Gegenhalter
- 11; 111
- Schlitz/Spalt
- 12a, b
- weniger eingeformte Bereiche
- 13
- unrunde Form
- 14
- Zudrückpresse
- 15
- Unterwerkzeug
- 16a, b
- drehbare Rollen
- 17
- Auflagekörper
- 18
- Federmittel
- 19
- Stempel
- 20
- Oberwerkzeug
- F
- Zudrückkraft
1. Verfahren zum Herstellen von Schlitzrohren (4; 104) aus Blechtafeln (3), insbesondere
dicken Blechtafeln, wobei eine Blechtafel einer Rohrformpresse (1) zugeführt wird,
in der sie auf einem Unterwerkzeug (6) aufliegend von einem heb- und senkbaren Oberwerkzeug
(9) durch Aufbringung einer Biegekraft fortschreitend zu dem sich zu einer späteren
Längsnahtschweißung mit einem Spalt (11; 111) gegenüberliegende Längskanten aufweisenden
Schlitzrohr (4; 104) eingeformt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass zunächst ein Schlitzrohr mit einer unrunden Vorform (13) erzeugt wird, indem zumindest
in einem bezogen auf die von der Längsachse des in die fortschreitend eingeformte
Blechtafel (3) eintauchenden Oberwerkzeugs (9) vorgegebenen Mittel jeweils links und
rechts an der Innenseite der Blechtafel (3) wirkenden Biegeschritt eine gegenüber
den anderen Biegeschritten geringere Einformung vorgenommen wird, und dass danach
durch Aufbringung einer von außen auf die unrunde Vorform (13) sich jeweils gezielt
in den zuvor beidseitig der Mitte geringer eingeformten Bereichen (12a, 12b) auswirkenden
Zudrückkraft (F) das fertige Schlitzrohr (104) ausgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die unrunde Vorform (13) in der Fertigstellungsstufe vor Aufbringung der Zudrückkraft
(F) durch Drehung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn positioniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der rechts der Mitte geringer eingeformte Bereich (12b) auf eine etwa 3-Uhr-Position
und der links der Mitte geringer eingeformte Bereich (12a) auf eine etwa 9-Uhr-Position
gedreht wird.
4. Vorrichtung zum Herstellen von Schlitzrohren (4; 104) aus Blechtafeln (3), insbesondere
dicken Blechtafeln, wobei eine Blechtafel einer Rohrformpresse (1) zugeführt wird,
in der sie auf einem Unterwerkzeug (6; 15) aufliegend von einem heb- und senkbaren
Oberwerkzeug (9) durch Aufbringung einer Biegekraft fortschreitend zu dem sich zu
einer späteren Längsnahtschweißung mit einem Spalt (11; 111) gegenüberliegende Längskanten
aufweisenden Schlitzrohr (4; 104) eingeformt wird, insbesondere zum Durchführen des
Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Umformung der Blechtafel (3) zu einer unrunden Vorform (13) und danach Umformung
zu dem Schlitzrohr (104) ein mit in ihrer Drehrichtung umkehrbaren Mitteln ausgebildetes
Unterwerkzeug (15) und ein von außen gegen die positionierte Vorform (13) beaufschlagbarer
Stempel (19) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens einer eine unrunde Vorform (13) erzeugenden Rohrformpresse (1) eine Zudrückpresse
(14) nachgeschaltet ist, die das mit in ihrer Drehrichtung umkehrbaren Mitteln ausgebildete
Unterwerkzeug (15) und als Oberwerkzeug (20) den von außen gegen die positionierte
unrunde Vorform (13) beaufschlagbaren Stempel (19) aufweist.
6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Unterwerkzeug (15) zwei im Abstand voneinander angeordnete, drehbar angetriebene
Rollen (12a, 12b) und einen zwischen den Rollen (12a, 12b) vorgesehenen Auflagekörper
(17) umfasst.
7. Anlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollen (12a, 12b) über ein Federmittel (18) gelagert sind.