DE3102867A1 - Vorrichtung zur verformen des endabschnittes eines rohres - Google Patents

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 23.1.1981

La Metaiii Industriale G.p.A. P 3989 S/Pi

Borgo Pinti, 99

50121 Florenz (Italien)

Vertreter:

Kohler-Schviindling-Späth Patentanwälte Hohentwielstraße 7000 Stuttgart 1

Vorrichtung zum Verformen des Endabschnittes eines Rohres

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der, vermittelst eines Ziehvorganges,ein Endabschnitt an ein metallisches Rohr mit gegebenem Durchmesser angeformt werden kann, dessen Durchmesser kleiner ist als der gegebene Durchmesser.

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Wenn aus einem metallischen Rohr durch Ziehen ein Rohr geringeren Durchmessers hergestellt werden soll, muß das Rohr mit einem Endabschnitt versehen werden, dessen Durchmesser wesentlich geringer ist als derjenige des Rohres und dessen Zweck darin besteht, das Einsetzen des Rohres in die Formen der Ziehvorrichtung zu erleichtern und mit Teilen geeigneter Einrichtungen zum Hindurchführen des Rohres durch die Form zusammenzuwirken.

Die genannten Rohre werden für solche Ziehoperationen mittels einer Spitzmaschine vorbereitet, mit welcher am Ende Jedes Rohres eine Spitze angebracht wird, die aus einem im wesentlichen zylindrischen Endabschnitt besteht, die mit dem Rohr durch einen weiteren, im wesentlichen konischen Äbsdnitt verbunden ist.

Diese Maschinen umfassen eine Form, durch welche das Ende des Rohres geleitet wird und deren kleinster Durchmesser kleiner ist als der Rohrdurchmesser und im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Endabschnittes der herzustellenden Spitze.

In einer solchen Vorrichtung wird das Rohr gewöhnlich in bezug auf das Vorrichtungsgestell mit Hilfe geeigneter Backen festgehalten, die mittels eines ersten hydraulischen Zylinders betätigt werden, während die Form axial gegenüber dem Rohr bewegt wird. Die Form wird gewöhnlich von einem Schlitten getragen, der in der Vorrichtung auf geeigneten Stangen verschiebbar ist und mittels eines zweiten hydraulischen Zylinders betätigbar ist. Vorrichtungen dieser Art haben gewisse Nachteile.

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Zunächst ist die Kraft, die erforderlich ist, um diese Spitze am Endabschnitt des Rohres durch permanentes Deformieren des Rohrmaterials zu formen, sehr groß, weil die Oberflächen der Form auf die zu deformierenden Rohroberflächen sehr hohe radiale Drücke auszuüben haben, um den Durchmesser in dem zum Formen der Spitze erforderlichen Maß zu reduzieren. Diese Drücke sind so hoch, weil einerseits ein großes Durchmesserverhältnis vom Ausgangsdurchaesser des Rohres zum Enddurchmesser der Spitze herzustellen ist, und weil andererseits das Material eine beträchtliche mechanische Festigkeit aufweist, da diese Rohre aus ungeglühtem oder ungealtertem Metall bestehen und daher eine sehr hohe Härte und Zerreißfestigkeit aufweisen.

Da beträchtliche Kräfte erforderlich sind, um die beschriebene Verformung vorzunehmen, muß eine hierfür ausgebildete Vorrichtung sehr große Gesamt-Dimensionen aufweisen. In dieser Hinsicht muß die Schließkraft der Backen, welche das Rohr während der.Operation halten, zu den Ziehkräften proportional sein, da die Verbindung zwischen dem Rohr und den Backen nur durch die Reibungskräfte hergestellt wird, die zwischen ihren Berührungsflächen erzeugt werden. Wegen der hohen Ziehkräfte und des geringen Reibungskoeffizienten, der in diesem Fall in der Größenordnung von 0,10 liegt, müssen die Schließkräfte der Backen sehr hoch sein, mit der Folge, daß diese Backen und der zugeordnete hydraulische Zylinder eine beträchtliche Größe haben müssen. Der die Form tragende Schlitten und der zu dessen Bewegung dienende Zylinder, der ebenfalls diese Ziehkräfte aufbringen muß, müssen offensichtlich ebenfalls sehr groß sein.

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Endlich ist die mittels der beschriebenen Vorrichtung erhaltene Spitze nicht immer völlig gleichförmig, weil an dieser Spitze unerwünschte Materialbewegungen stattfinden, und häufig hat sie nicht die mechanische Festigkeit, die erforderlich ist, um die Spitze für die Zwecke verwenden zu können, für die sie bestimmt ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verformen des Endabschnittes eines metallischen Rohres mit gegebenem Durchmesser zu einem Endabschnitt mit gegenüber dem gegebenen Durchmesser verminderten Durchmesser anzugeben, das von den vorstehend angegebenen Nachteilen frei ist und insbesondere nur geringe Betriebskräfte erfordert, so daß sehr kleine Dimensionen und Gesamtgrößen der verschiedenen Teile der Vorrichtung möglich sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, Endabschnitte mit im wesentlichen gleichförmiger Gestalt und Dimensionen zu schaffen, die eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Form umfaßt, durch die das Rohr zum Verformen des Endabschnittes hindurchführbar ist, und die eine erste, im wesentlichen zylindrische Bohrung, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Rohres, und eine zweite zur ersten Bohrung koaxiale und im wesentlichen konische Bohrung aufweist, deren kleinster Durchmesser gleich dem Durchmesser der ersten Bohrung und deren größter Durchmesser größer ist als der gegebene Durchmesser des Rohres, daß wenigstens drei Drehkörper in entsprechenden Sitzen der Form angeordnet

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sind, die sich im Bereich der zweiten Bohrung befinden und über die Oberfläche der zweiten Bohrung in Richtung auf deren Achse um einen gewissen Betrag überstehen, und daß eine Antriebsvorrichtung zur axialen Bewegung der Form relativ zum Rohr vorhanden ist, mit der das Ende des Rohres in die erste und die zweite Bohrung einführbar und mit den Drehkörpern in Berührung bringbar ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen

Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Form der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Form nach Fig. 2 von der Einführseite her,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt der Form nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab mit einem die Form passierenden Rohrabschnitt,

Fig. 5 die Seitenansicht und

Fig. 6 die Endansicht eines mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugespitzten Endabschnittes eines. Rohres.

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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen ein Gestell 1, das mit einem Paar Backen 2 und 3 versehen ist, die so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Bohr 4 eingespannt werden kann, dessen Ende mit einem Abschnitt reduzierten Durchmessers versehen werden soll, eine Form 5 zum Ausführen einer Ziehoperation auf diese Ende und einer insgesamt mit 6 bezeichneten Einrichtung zum Antrieb der Form. Während zweckmäßig der Backen 2 mit dem Gestell fest verbunden ist, ist der Backen 3 beweglich und so angeordnet, daß er in Richtung auf den festen Backen und von diesem weg bewegt werden kann. Zu diesem Zweck ist der Backen an einem Schlitten 10 befestigt, der in Führungen 11 am Gestell verschiebbar ist. Der Schlitten ist mit der Stange 12 eines ersten hydraulischen Zylinders 13 verbunden, der die Bewegung des Backens bestimmt.

Die Antriebseinrichtung 6 für die Form 5 umfaßt zweckmäßig einen Schlitten 14, an dem die Form befestigt ist und der auf zwei Stangen 15 verschiebbar ist. Der Schlitten ist mit der Stange 16 eines zweiten hydraulischen Zylinders 17 fest verbunden, der die axiale Bewegung des ^ Schlittens bestimmt.

Die Form 5, die in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist, weist im wesentlichen eine erste, im wesentlichen zylindrische axiale Bohrung 20 auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Rohres 4, an dem die Spitze anzubringen ist, und eine zweite, im wesentlichen konische Bohrung 21, die zu der zylindrischen Bohrung koaxial angeordnet ist. Ihr kleiner Durchmesser ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Bohrung 20, während ihr großer Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Rohres.

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Zweckmäßig weist die Form eine dritte Bohrung 23 auf, die zu den anderen Bohrungen koaxial angeordnet und ebenfalls konisch ist, die sich jedoch entgegengesetzt zur Bohrung 21 erweitert.

Die Form 5 ist mit wenigstens drei Drehkörpern 24 versehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von Kugeln gebildet werden, von denen jede in geringem HaBe radial in Richtung auf die Achse der Form 5 über die konische Oberfläche der zweiten Bohrung 21 übersteht, wie es Fig. 2 zeigt. Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Drehkörper Kugeln sind, ist ersichtlich, daß sie auch jede andere Form haben und beispielsweise Rollen sein können, insbesondere Rollen mit balliger Oberfläche.

Die Drehkörper 24 befinden sich in entsprechenden Sitzen 23, die sich in den Bereich befinden, der die konische Bohrung 21 enthält,und können sich in ihren Siteen um jede beliebige Achse drehen, während sie bei dieser Drehung über die Anlageflächen der Sitze gleiten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Sitz 25 für jede Kugel 24 von einer radialen Bohrung 27 in der Form 5 gebildet, die einen ersten, im wesentlichen zylindrischen Abschnitt hat,dessen Durchmesser größer ist als der Kugeldurchmesser, und einen zweiten, im wesentlichen konischen Endabschnitt, dessen kleinster Durchmesser kleiner ist als der Kugeldurchmesser, so daß die Kugel unter Mitwirkung des Verschlußstückes 26 in ihrem Sitz gehalten ist. Dieser Sitz ist daher teilweise von der Oberfläche des zweiten Endabschnittes der Bohrung 27 und der unteren Fläche des Verschlußstückes begrenzt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende.

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Das Ende des Rohres 4 wird zwischen den Backen 2 und 3 eingespannt, indem der entsprechende hydraulische Zylinder 13 bdätigt wird, so daß der bewegliche Backen gegen das Rohr bewegt und dieses zwischen den Backen eingeklemmt wird. Dann wird der hydraulische Zylinder betätigt, um den Schlitten 14 in Richtung auf das Ende des Rohres 4 zu bewegen und ein Zusammenwirken der Form 5 mit diesem Ende zu veranlassen.

Wenn die Form 5 gegenüber dem Rohr vorgeschoben wird, wird das Rohr tatsächlich einem umgekehrten Ziehvorgang unterworfen. In dieser Hinsicht dringt das Rohrende zunächst in den ersten Bohrungsabschnitt 21 (Fig. 2 und Fig. 4) ein und wird so weit eingeführt, bis seine Außenfläche mit der Oberfläche der Kugeln 24 in Eingriff kommt. Venn die Bewegung der Form gegenüber dem Rohr fortschreitet, erzeugen die Kugeln an der Oberfläche des Rohrendes einen sehr hohen örtlichen Druck, der die Tendenz hat, das Rohr im Bereich der Berührungszonen zu deformieren und Nuten 30 zu bilden (Fig. 4). Demgemäß weist der Abschnitt des Rohres, der sich Jenseits des die Kugeln enthaltenden Abschnittes der Form bildet, eine Anzahl von Längsnuten 30 auf, und es wirkt die Oberfläche 31 dieses Abschnittes mit der Oberfläche der ersten Bohrung 21 zusammen, deren Durchmesser sich zunehmend vermindert. Wenn der Vorschub der Form fortgesetzt wird, tritt das zu formende Rohr in die erste zylindrische Bohrung 20 ein und erfährt eine weitere Reduktion des Durchmessers, bis es aus diesem Abschnitt austritt.

Der so gebildete Endabschnitt 32, der in den Figuren 5 und 6 in Seiten- und Endansicht dargestellt ist, besteht aus einem ersten, im wesentlichen zylindrischen Teil 33, der mit einer Anzahl Längsnuten 30 versehen ist,

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und einem zweiten, im wesentlichen konischen Abschnitt 34-, von dem aus die Nuten ausgehen. Die äußeren Abschnitte des ersten Teiles des Endabschnittes 32 sind im wesentlichen konstant und können vollkommen in einen Kreis eingeschrieben werden. Weiterhin sind die so gebildeten Endabschnitte alle im wesentlichen gleich und frei von Fehlern. Ihre mechanische Festigkeit ist ebenfalls sehr hoch, und es haben die Längsnuten 30 wahrscheinlich eine Erhöhung der Festigkeit zur Folge.

Die Kraft, die zum Bewegen des Schlittens 6 beim Formen des Endabschnittes 32 benötigt wird, ist sehr klein und bedeutend geringer als die bei den bisher bekannten Vorrichtungen benötigten Kräfte. Es wurde festgestellt, daß in manchen Fällen diese Kraft nur etwa die Hälfte derjenigen beträgt, die bei den oben beschriebenen Methoden benötigt wird.

Dieses günstige Ergebnis ist auf die Wirkung der Kugeln zurückzuführen, die ein Zwischenglied zwischen dem Rohr und der Formoberfläche darstellen und dadurch die Gesamtreibung während der Relativbewegung und dem Bilden der axialen Nuten 30 bedeutend vermindern, so daß eine leichte Reduktion des Rohrquerschnittes durch kleine Radialdrücke möglich ist, die sehr viel kleiner sind als die Drücke, die bei Fehlen solcher Nuten normalerweise benötigt werden.

üs ist ersichtlich, daß die verschiedenen Teile der als Ausführungsbeispiel für die Erfindung beschriebenen Vorrichtung modifiziert werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   Ί.J Vorrichtung zum Verformen des Endabschnittes eines metallischen Rohres mit gegebenem Durchmesser zu einem Endabschnitt mit gegenüber dem gegebenen Durchmesser verminderten Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Form umfaßt, durch die das Rohr zum Verformen des Endabschnittes hindurchführbar ist und die eine erste, im wesentlichen zylindrische Bohrung, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Rohres, und eine zweite, zur ersten Bohrung koaxiale und im wesentlichen konische Bohrung aufweist, deren kleinster Durchmesser gleich dem Durchmesser der ersten Bohrung und deren größter Durchmesser größer ist als der gegebene Durchmesser des Rohres, daß wenigstens drei Drehkörper in entsprechenden Sitzen der Fprm angeordnet sind, die sich im Bereich der zweiten Bohrung befinden und über die Oberfläche der zweiten Bohrung in Richtung auf deren Achse um einen gewissen Betrag radial überstehen, und daß eine Antriebseinrichtung zum axialen Bewegen der Form relativ zum Rohr vorhanden ist, mit der das Ende des Rohres in die erste und die zweite Bohrung einführbar und mit den Drehkörpern in Berührung bringbar ist.

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2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkörper Kugeln sind.
3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkörper Rollen sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung Klemmbacken zum Pestspannen des Rohres und einen die Form tragenden, verschiebbaren Schlitten umfaßt.
5. 5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbacken zum Offnen und Schließen mit wenigstens einem ersten hydraulischen Zylinder und der Schlitten zum Verschieben mit einem zweiten hydraulischen Zylinder versehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form eine Anzahl radialer Durchbrechungen aufweist, in die entsprechende Verschlußstücke eingesetzt sind, und daß die Sitze für die Drehkörper ;jeweils teilweise durch die Oberfläche einer der Durchbrechungen und die Oberfläche des zugeordneten Verschlußstückes gebildet wird.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen jeweils von einer Bohrung gebildet werden, die einen zylindrischen Abschnitt aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der

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   zugeordneten Kugel, und einen Endabschnitt, dessen kleinster Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kugel.
8. 8. Vorrichtung zum Verformen des Endabschnittes eines Rohres mit gegebenem Durchmesser zu
   einem Endabschnitt mit vermindertem Durchmes ser, im wesentlichen wie beschrieben und in der beigefügten Zeichnung dargestellt.

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