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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE AND METHOD FOR TRANSFORMING A TUBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/202525
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for transforming a tube (11), in particular a glass tube and a capillary tube, in one transforming step (66), wherein the tube (11) has one or two open ends (24, 26), comprising a holding arrangement (12) for holding and fixing the tube (11), a heating tube (38) which surrounds the tube (11) in an annular manner and by which the tube (11) can be heated, a gas source (34) for providing a gas stream, and a connecting piece (28) communicating with the gas source (34) for introduction of the gas stream into the tube (11) via one of the open ends (24, 26). The invention further relates to a method and to a computer program for transforming the tube (11) and to the tube (11) per se.

Inventors:
RUSSERT HUBERTUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/062555
Publication Date:
December 24, 2014
Filing Date:
June 16, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SCHOTT AG (DE)
International Classes:
C03B23/07; B29B13/02; B29C49/64; C03B23/08
Foreign References:
US20040000167A12004-01-01
DE19527794A11997-01-23
JPS5878348A1983-05-11
EP0992460A22000-04-12
US20030183972A12003-10-02
US20090001633A12009-01-01
US8173062B12012-05-08
Attorney, Agent or Firm:
FUCHS Patentanwälte (DE)
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Claims:
Ansprüche

Vorrichtung zum Umformen eines Rohres (1 1 ), insbesondere eines Glasrohres und Kapiliarröhrchens, in einem Umformabschnitt (66), wobei das Rohr (1 1 ) ein oder zwei offene Enden (24, 26) aufweist, umfassend

eine Halteeinrichtung (12) zum Halten und Fixieren des Rohres (1 1 ), ein Heizrohr (38), welches das Rohr (1 1 ) ringförmig umschließt und mit dem das Rohr (1 ) erwärmbar ist, wenn das Rohr ( ) in die Halteeinrichtung (12) eingebracht ist,

eine Gasquelle (34) zum Bereitstellen eines Drucks im Rohr (1 1 ), und ein mit der Gasquelle (34) kommunizierendes Anschlussstück (28) zum Einleiten des Gasstroms in das Rohr (1 ) über eines der offenen Enden (24, 26), wodurch im Umformabschnitt (66) durch freies Umformen eine radiale Erweiterung (74) mit den gewünschten Abmessungen formbar ist.

Vorrichtung zum Umformen eines geschlossenen Rohres (67), insbesondere eines Glasrohres und eines Kapiliarröhrchens, in einem Umformabschnitt (66), wobei das geschlossene Rohr (67) ein erstes und ein zweites geschlossenes Ende (68, 70) aufweist und mit einem Atmosphärenüberdruck beaufschlagt ist, umfassend

- eine Halteeinrichtung (12) zum Halten und Fixieren des geschlossenen Rohres (67) ein Heizrohr (38), welches das geschlossene Rohr (67) ringförmig umschließt und mit dem das geschlossene Rohr (67) erwärmbar ist, wenn das Rohr (67) in die Halteeinrichtung (12) eingebracht ist, wodurch im

Umformabschnitt (66) durch freies Umformen eine radiale Erweiterung (74) mit den gewünschten Abmessungen formbar ist, und

- eine Messeinrichtung (52) zum Bestimmen der radialen Erstreckung des

Rohres (1 1 ) und zum Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Regelungseinheit (62) aufweist, welche mit dem Heizrohr (38) und der Messeinrichtung (52) zum

Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres (1 ) verbindbar ist und die ersten Signale verarbeitet und das Heizrohr (38) zum Erwärmen des Rohres ( 1 ) entsprechend ansteuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (12) einen ersten

Fixierabschnitt (14) und einen zweiten Fixierabschnitt (16) aufweist, wobei das Heizrohr (38) zwischen dem ersten und dem zweiten Fixierabschnitt (14, 16) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gasquelle (34) und dem

Anschlussstück (28) ein Ventil (32) zum wahlweisen Freigeben oder

Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr (1 1 ) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (32) als Mehrwegeventil (36) ausgestaltet ist, mit dem das Rohr (1 ) wahlweise entlüftet werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Heizrohr (38) von einer Induktionsspule (43) umgeben ist und das Heizrohr (38) aus einem Material besteht oder ein Material umfasst, welches mit der Induktionsspule (43) erwärmbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Nickel-Basislegierung ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Heizrohr (38) eine innere Oberfläche (40) und eine oder zwei im Wesentlichen senkrecht zu der inneren Oberfläche (40) verlaufende Stirnflächen (42) aufweist, wobei die innere Oberfläche (40) über eine Fase (44) in die eine Stirnfläche (42) oder über eine erste Fase (44-i) und eine zweite Fase (442) in die beiden Stirnflächen (42) übergeht.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Isolierung (46) zum thermischen Abschirmen der Vorrichtung (10) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (46) zwischen der Induktionsspule (43) und dem Heizrohr (38) angeordnet ist.

1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 4 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Messeinrichtung (52) zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres ( ) und zum Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (52) als eine optische

Messeinrichtung (54) ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (52) als eine Kamera (56) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (52) zwei Kameras (56) umfasst, die bezogen auf das Rohr (1 1 ) einen Winkel einschließen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Beleuchtungseinheit (58) zum Bereitstellen von Licht zum Beleuchten des Rohres (11 ) umfasst.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Reflexionsbereich (60) zum zielgerichteten Reflektieren des von der Beleuchtungseinheit (58) bereitgestellten Licht innerhalb der Vorrichtung (10) aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Temperaturmesseinrichtung (48) zum Messen der Temperatur des Heizrohres (38) oder im Umformabschnitt

(66) des Rohres (1 1 ) oder des geschlossenen Rohres (67) und zum Erzeugen von entsprechenden zweiten Signalen aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (48) als ein Pyrometer (50) ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierabschnitte (14, 16) Nuten (18) aufweisen, in welche das Rohr (1 1 ) oder das geschlossenen Rohr (67) einbringbar ist und die entlang einer Längsachse (L) des Rohres (1 1 ) oder des geschlossenen Rohres (67) fluchten.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierabschnitte (14, 16) je eine Klemmeinheit (20, 22) aufweisen, welche so auf das Rohr (1 1 ) oder auf das geschlossene Rohr

(67) einwirken, dass das Rohr (1 1 ) oder das geschlossene Rohr (67) in den Nuten fixierbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 1 1 bis 15 und einem der Ansprüche 17 bis 20,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Regelungseinheit (62) aufweist, welche mit dem Mehrwegeventil (36), dem Heizrohr (38), der

Temperaturmesseinrichtung (48) und der Messeinrichtung (52) zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres (1 1 ) verbindbar ist und die ersten Signale und die zweiten Signale verarbeitet und das Mehrwegeventil (36) zum Einleiten oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr (1 1 ) oder zum Entlüften und das Heizrohr (38) zum Erwärmen des Rohres (1 1 ) entsprechend ansteuert.

22. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 17 oder 18 und einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit (62) mit dem Heizrohr (38) und der Temperaturmesseinrichtung (48) verbindbar ist und die ersten Signale und die zweiten Signale verarbeitet und das Heizrohr (38) zum Erwärmen des Rohres (1 1 ) entsprechend ansteuert.

Verfahren zum Umformen eines Glasrohres (1 1 ), insbesondere eines

Kapillarröhrchens, in einem Umformabschnitt (66), wobei das Rohr (1 1 ) ein oder zwei offenen Enden aufweist, umfassend folgende Schritte:

- Halten und Fixieren des Glasrohres (1 1 ) mit einer Halteeinrichtung (12), ,

- Erwärmen des Glasrohres (1 1 ) mit einem Heizrohr (38), welches das Rohr (1 1 ) ringförmig umschließt,

- Bereitstellen eines Gasstroms mittels einer Gasquelle (34), und Einleiten des Gasstroms in das Rohr (1 1 ) über mindestens eines der offenen Enden mit einem mit der Gasquelle (34) kommunizierenden Anschlussstück (28) zum Einstellen des Drucks im Rohr (1 1 ), der eine radiale Erweiterung des Rohres (1 1 ) im Umformabschnitt (66) bewirkt, wobei das Rohr (1 1 ) ausschließlich mit dem von der Gasquelle (34) bereitgestellten Druck im Umformabschnitt (66) mit einer radialen Erweiterung (74) mit den gewünschten Abmessungen versehen wird.

Verfahren nach Anspruch 23, weiterhin umfassend folgende Schritte:

- Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres (1 1 ) und Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen mittels einer entsprechend eingerichteten Messeinrichtung (52),

- Messen der Temperatur des Heizrohres (38) oder im Umformabschnitt (66) des Glasrohres (1 1 ) und Erzeugen von entsprechenden zweiten Signalen mittels einer Temperaturmesseinrichtung (48),

- Verarbeiten der ersten Signale und der zweiten Signale mittels einer

Regelungseinheit (62),

- Ansteuern eines zwischen der Gasquelle (34) und dem Anschlussstück (28) angeordneten Mehrwegeventils mit der Regelungseinheit (62) und wahlweises Freigeben oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr ( 1 ) oder

wahlweises Entlüften des Glasrohres (1 1 ) mittels des Mehrwegeventils, und - Ansteuern des Heizrohres (38) mit der Regelungseinheit (62) und wahlweises Erwärmen des Glasrohres (1 1 ) mit dem Heizrohr (38).

Verfahren zum Umformen eines geschlossenen Rohres (67), insbesondere eines Kapillarröhrchens, in einem Umformabschnitt (66), wobei das geschlossene Rohr (67) ein erstes und ein zweites geschlossenes Ende (68, 70) aufweist und mit einem Atmosphärenüberdruck beaufschlagt ist, umfassend folgende Schritte:

- Halten und Fixieren des geschlossenen Rohres (67) mit einer Halteeinrichtung (12), , und

- Erwärmen des geschlossenen Rohres (67) mit einem Heizrohr (38), welches das geschlossene Rohr (67) ringförmig umschließt,

- Bestimmen der radialen Erstreckung des geschlossenen Rohres (67) und Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen mittels einer entsprechend eingerichteten Messeinrichtung (52),

- Verarbeiten der ersten Signale mittels einer Regelungseinheit (62), und

- Ansteuern des Heizrohres (38) mit der Regelungseinheit (62) und wahlweises Erwärmen des geschlossenen Rohres (67) mit dem Heizrohr (38).

Computerprogramm zum Betreiben einer Regelungseinheit (62), mit welcher eine Vorrichtung (10) zum Umformen eines Rohres (1 1 ), insbesondere eines

Glasrohres und eines Kapillarröhrchens, in einem Umformabschnitt (66) regelbar ist, wobei die Vorrichtung umfasst:

- eine Halteeinrichtung (12) zum Halten und Fixieren des Rohres (1 1 )

- ein Heizrohr (38), welches das Rohr (1 1 ) ringförmig umschließt und mit dem das Rohr ( ) erwärmbar ist,

- eine Gasquelle (34) zum Bereitstellen eines Gasstroms, und

- ein mit der Gasquelle (34) kommunizierendes Anschlussstück (28) zum

Einleiten des Gasstroms in das Rohr (11 ) über eines der offenen Enden, wodurch im Umformabschnitt (66) durch freies Umformen eine radiale

Erweiterung (74) mit den gewünschten Abmessungen formbar ist,

- ein Mehrwegeventil (36) zum Einleiten oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr (1 1 ) oder zum Entlüften des Rohres (1 1 ), - eine Messeinrichtung (52) zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres (1 1 ) und Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen,

- eine Temperaturmesseinheit zum Messen der Temperatur des Heizrohres (38) oder im Umformabschnitt (66) des Rohres (1 1 ) und Erzeugen von

entsprechenden zweiten Signalen,

wobei das Computerprogramm Programmmittel zum Veranlassen eines

Computers umfasst, die folgenden Schritte auszuführen, wenn das

Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird:

- Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres (1 1 ) und Erzeugen von

entsprechenden ersten Signalen mittels der Messeinrichtung (52),

- Messen der Temperatur des Heizrohres (38) oder im Umformabschnitt (66) des Rohres (1 1 ) und Erzeugen von entsprechenden zweiten Signalen mittels der Temperaturmesseinrichtung (48),

- Verarbeiten der ersten Signale und der zweiten Signale mittels der

Regelungseinheit (62),

- Ansteuern des Mehrwegeventils mit der Regelungseinheit (62) und wahlweises Freigeben oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr (1 1 ) oder wahlweises Entlüften des Glasrohres (1 1 ) mittels des Mehrwegeventils, und

- Ansteuern des Heizrohres (38) mit der Regelungseinheit (62) und wahlweises Erwärmen des Rohres (1 1 ) mit dem Heizrohr (38).

Rohr (1 1 ) oder geschlossenes Rohr (67), insbesondere Glasrohr und

Kapillarröhrchen, mit einer Längsachse (L) und einer radialen Erweiterung (74), wobei die radiale Erweiterung (74) in einer wählbaren durch die Längsachse (L) verlaufende ersten Ebene (Ρτ) eine ganzzahlige Anzahl von i > 1 oberer Radien und unterer Radien aufweist und l i der Wert

berechnet und der maximale Wert

A max = MAX(AR,,. J

gesucht wird, wobei der Wert ARmax 5% oder weniger, insbesondere 3% oder weniger beträgt.

28. Rohr (1 1 ) oder geschlossenes Rohr (67) nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, dass der Wert ARi ;rei zusätzlich in einer zweiten Ebene (P2) berechnet wird, die in etwa senkrecht auf der ersten Ebene (P-i ) steht und die Längsachse (L) durchläuft und der maximale Wert ARmax für die zweite Ebene (P2) gesucht wird, wobei der Wert ARmax 5% oder weniger, insbesondere 3% oder weniger beträgt.

29. Rohr (1 1 ) oder geschlossenes Rohr (67) nach einem der Ansprüche 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1 ) oder das geschlossene Rohr (67) entlang einer Vereinzelungsebene (E) zu zwei vereinzelten Bauteilen getrennt wird.

30. Rohr (11 ) oder geschlossenes Rohr (67) nach Anspruch 29,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene (E) im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (L) und durch den maximalen Innendurchmesser (di,max) des Rohres (1 1 ) oder des geschlossenen Rohres (67) verläuft.

31 . Rohr (1 1 ) oder geschlossenes Rohr (67) nach Anspruch 29 oder 30,

dadurch gekennzeichnet, dass das vereinzelte Bauteil eine Länge (Χτ) von 70 ± 35 mm, einen maximalen Außendurchmesser (dj,maX) von 1 ,46 ± 0,73 mm und einen minimalen Außendurchmesser (da,min) von 1 ,0 ± 0,5 mm aufweist.

32. Rohr (1 1 ) oder geschlossenes Rohr (67) nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das vereinzelte Bauteil einen maximalen

Innendurchmesser (di,max) von ,067 ± 0,5335 mm, minimalen Innendurchmesser (di.min) von 0,08 ± 0,04 mm aufweist.

33. Rohr nach einem der Ansprüche 29 bis 32,

dadurch gekennzeichnet, dass der Umformabschnitt (66) eine Länge (XF) von 3,0 ± ,5 mm aufweist. Rohr (11 ) oder geschlossenes Rohr (67) nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1 1 ) oder das geschlossene Rohr (67) aus Borosilikatglas besteht und der Umformabschnitt (66) und die nicht umgeformten Abschnitte im Wesentlichen dieselbe Alkaliborat-Konzentration aufweisen.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Umformen

eines Rohres

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung zum Umformen eines Rohres,

insbesondere eines Glasrohres und eines Kapillarröhrchens, in einem

Umformabschnitt, wobei das Rohr ein oder zwei offene Enden aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umformen eines Rohres, insbesondere eines Rohres und eines Kapillarröhrchens sowie ein Computerprogramm zum Betreiben einer Regelungseinheit, mit dem die Vorrichtung geregelt werden kann. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die erfindungsgemäß umgeformten Rohre, insbesondere Glasrohre und die Kapillarröhrchen. Wenn in der folgenden Beschreibung auf Rohre Bezug genommen wird, sind Glasrohre und insbesondere Kapillarröhrchen

gleichermaßen gemeint. Bei Kapillarröhrchen treten die Probleme, die mit der

Erfindung gelöst werden, in besonders starkem Ausmaß auf, wie im Folgenden näher beschrieben wird.

Die Rohre, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens umgeformt werden, bilden das Halbzeug insbesondere für Rohrabschnitte, die im Labor oder in der industriellen Fertigung verwendet werden. Die Rohre können beispielsweise aus Kunststoff oder Glas bestehen oder diese Stoffe umfassen. Die gattungsgemäßen Rohre werden eingesetzt, wenn eine Flüssigkeit, die auch Partikel enthalten kann, in einer genau definierten Weise geführt werden muss, beispielsweise in der analytischen Chemie. Der allgemeine Trend bei Nachweistests nahezu aller Art geht dahin, das

Proben- und Reagenzvolumen so gering wie möglich zu halten, was die Nachweistests günstiger und effizienter macht. Kapillarröhrchen bieten sich hierfür besonders an. Einige Nachweistests beruhen darauf, das Proben- und Reagenzvolumen in einem Reaktionsraum zu mischen, wo sich je nach Vorhandensein einer interessierenden Eigenschaft der Probe ein Niederschlag bildet. Der Niederschlag ist der qualitative

Nachweis dafür, dass die Probe diese Eigenschaft aufweist. Allerdings kann über die Menge des sich bildenden Niederschlags auch eine Aussage darüber getroffen werden, in welcher Stärke die Eigenschaft vorliegt. Leitet man den Niederschlag vom

Reaktionsraum in ein Rohr ein, so kann der Füllstand für einen quantitativen Nachweis herangezogen werden. Insbesondere, wenn man ein Kapillarrohr zur

Füllstandsbestimmung verwendet, ist es notwendig, das Kapillarrohr mit einem trichterförmigen Abschnitt oder einer radialen Erweiterung zu versehen, um den

Niederschlag vom Reaktionsraum in das Kapillarrohr einleiten zu können. Je kleiner das Proben- und Reagenzvolumen, desto genauer muss auch die radiale Erweiterung gefertigt sein. Unebenheiten in der Oberfläche und Abweichungen von der

Rotationssymmetrie und im Bereich der Erweiterung können dafür sorgen, dass ein bestimmtes Maß des Niederschlags in der radialen Erweiterung hängen bleibt und/oder dass der gemessene Füllstand nicht der Realität entspricht. Folglich ist die Präzision der Fertigung der radialen Erweiterung insbesondere eines Kapillarröhrchens von entscheidender Bedeutung für die Aussagekraft eines mit dem Kapillarrohr

durchgeführten Nachweistests. Aber auch in anderen Anwendungen, wo ein definiertes Volumen in das Rohr eingebracht werden soll, ist die Präzision der radialen

Erweiterung hinsichtlich der Rotationssymmetrie und der Oberflächenbeschaffenheit von hoher Bedeutung. In der Glasindustrie kann die radiale Erweiterung eines Rohres auf folgende Weise gefertigt werden: Das Rohr wird an zwei Fixierabschnitten fixiert und anschließend etwa mittig zwischen den beiden Fixierabschnitten mit einem Gasbrenner im

Umformabschnitt erwärmt. Das Rohr wird an der Stelle, wo das Kapillarröhrchen erwärmt wird, weich und kann durch Einblasen von Luft radial erweitert oder expandiert werden, so dass dort eine Blase entsteht. Dieser Prozess ist in der Glasbläserei hinlänglich bekannt. Nachdem die Blase die gewünschte Größe erreicht hat, lässt man das Kapillarröhrchen abkühlen und trennt es im Bereich des maximalen Durchmessers der Blase, beispielsweise durch Ritzen, so dass zwei Kapillarröhrchen mit jeweils einer radialen Erweiterung entstehen. Aus dem Halbzeug entstehen somit zwei vereinzelte Bauteile.

Die US 5 1 12 376 zeigt eine Vorrichtung, mit der ein Glasrohr mittels eines

Ringbrenners erwärmt und durch Druckluft radial expandiert wird. Die radiale Expansion wird durch einen Formkörper mit einer zentralen Bohrung begrenzt, so dass das Glasrohr im expandierten Bereich einen definierten Außendurchmesser aufweist.

Die EP 0 992 460 A2 zeigt eine Vorrichtung, mit der ein Glasrohr erwärmt und mittels eines Kraftapplikators in seiner radialen Erstreckung verändert werden kann. Hierbei kann der Kraftapplikator einen Roller oder eine Düse aufweisen, wodurch eine radial zur Längsachse des Glasrohres gerichtete Kraft auf die äußere Oberfläche des Glasrohres aufgebracht wird. Die DE 195 27 794 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen optischer Elemente, bei denen ein geschlossenes Glasrohr erwärmt und durch Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem Druck im Glasrohr und dem

Umgebungsdruck eine radiale Expansion bewirkt wird. Die radiale Expansion wird durch Schablonen begrenzt.

In allen Fällen wird eine Kraft auf die äußere Oberfläche des Glasrohres gebracht, wodurch sich zwangsläufig unregelmäßige Abdrücke und Unebenheiten auf der äußeren Oberfläche des Glasrohres bilden. Insbesondere bei Kapillarröhrchen mit einer sehr geringen Wandstärke übertragen sich die Abdrücke und Unebenheiten auch auf die innere Oberfläche, so dass die zum Durchführen von aussagekräftigen

Nachweistests notwendige Rotationssymmetrie und die Präzision der

Oberflächenbeschaffenheit nicht gegeben ist.

Der zur Erwärmung eingesetzte Gasbrenner kann das Kapillarröhrchen über den Umfang nicht gleichmäßig erwärmen. Um dennoch eine rotationssymmetrische

Erwärmung zu erreichen, wird das Rohr während der Erwärmung um die Längsachse gedreht. Hierzu muss das Rohr an beiden Seiten des Umformabschnitts mit exakt derselben Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht werden. Bereits kleine Differenzen in der Umdrehungszahl führen dazu, dass sich die Blase nicht rotationssymmetrisch ausbildet und einen sogenannten Twist aufweist. Im Bereich des Twists bilden sich spiralförmige Vertiefungen aus, so dass die innere Oberfläche der Blase nicht eben ist und ein Teil des Niederschlags an der Oberfläche der Erweiterung hängen bleiben kann. Der Twist und die Oberflächeneigenschaften im Bereich der Erweiterung bekannter Kapillarröhrchen führen dazu, dass die oben erwähnten Nachweistests nicht mit der notwendigen Genauigkeit durchgeführt werden können, wie bereits zuvor dargelegt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen ein Rohr, und insbesondere ein Rohr und ein

Kapillarröhrchen mit einer Erweiterung hergestellt werden können, die einen im

Vergleich zu bekannten Rohren einen deutlich verringerten Twist und eine ebenere Oberfläche aufweisen.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2; weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Halteeinrichtung zum Halten und Fixieren des Rohres, ein Heizrohr, welches das Rohr ringförmig umschließt und mit dem das Rohr erwärmbar ist, eine Gasquelle zum Bereitstellen eines Gasstroms, und ein mit der Gasquelle kommunizierendes Anschlussstück zum Einleiten des Gasstroms in das Rohr über eines der offenen Enden, wodurch im Umformabschnitt durch freies Umformen eine radiale Erweiterung mit den gewünschten Abmessungen formbar ist. Wenn im Folgenden von einem Rohr die Rede ist, beziehen sich die diesbezüglichen

Ausführungen auch auf ein Glasrohr und ein Kapillarröhrchen. Dadurch, dass das Rohr vom Heizrohr ringförmig umschlossen ist, kann das Rohr im Umformungsabschnitt rotationssymmetrisch erwärmt werden, ohne dass das Rohr um die Längsachse gedreht werden muss. Dabei ist es nicht notwendig, dass das Heizrohr geschlossen ausgebildet ist; vielmehr soll unter ringförmig auch ein segmentiertes Heizrohr verstanden werden, das beispielsweise aus zwei oder mehreren kreisringförmigen Sektoren besteht. Dabei kann auch ein bestimmter Abstand zwischen den

benachbarten Sektoren verbleiben, solange eine rotationssymmetrische Erwärmung des Rohres gegeben ist. Unter einem Umformabschnitt soll der Abschnitt des Rohres verstanden werden, der infoige der Erwärmung radial nach außen messbar expandiert. Die radiale Erweiterung gibt dem Rohr im Umformabschnitt die Form einer Blase. Allein hierdurch kann der Twist der Blase deutlich reduziert werden, so dass die so erhaltene Erweiterung deutlich rotationssymmetrischer ist und eine ebenere innere Oberfläche aufweist, was insbesondere bei Anwendungen in der analytischen Chemie die Qualität der Testergebnisse steigert.

Ferner ist es durch die Verwendung des ringförmigen Heizrohres möglich, ein reproduzierbares, bekanntes Temperaturprofil entlang der Längsachse des Rohres einzustellen, also nicht nur eine sich zeitlich, sondern auch eine sich örtlich ändernde Temperatur. Hierdurch ist es möglich, die Form und die Abmessungen der

entstehenden radialen Erweiterung zu beeinflussen, so dass sich die radiale

Erweiterung relativ langsam entlang der Längsachse radial ausdehnt und große Steigungen vermieden werden. Hierdurch werden Toträume und Verwirbelungen verhindert, wodurch sich der bei Nachweistests entstehende Niederschlag an der inneren Oberfläche festsetzen kann, was zu einer Verfälschung des Messergebnisses führt. Wird das Rohr im Umformabschnitt radial erweitert, so ändert sich auch die Wandstärke des Rohres im Umformabschnitt. Genereil kann gesagt werden, dass die Wand- oder Materialstärke abnimmt, je mehr sich die Blase radial erweitert. Empirische Messungen haben ergeben, dass sich dieselben geometrischen Verhältnisse im Umformabschnitt und insbesondere dieselben Wandstärken einstellen, wenn das Rohr mit demselben Temperaturprofil erwärmt wird. Dies ist insofern eine wichtige

Erkenntnis, als dass es hierdurch ermöglicht wird, vom Außendurchmesser auf den Innendurchmesser zu schließen, was für die Regelung des Prozesses, wie später noch näher erläutert wird, wichtig wird.

Weiterhin kann die Gasquelle mit einem Druck beaufschlagt werden, der in einem Umformprozess zu einer Blase mit der gewünschten Größe führt. Durch Variation des Drucks wird auch die Größe der Blase verändert, wodurch sich diese Vorrichtung für Spezialanfertigungen besonders eignet. Es ist nicht notwendig, das Rohr mehrmals zu erwärmen. Dies beschleunigt einerseits den Umform- bzw. Herstellungsprozess und reduziert ferner die Ausbildung eines Twists innerhalb der Blase, da das Rohr im Umformungsabschnitt thermisch weniger stark belastet wird. Je nach Größe des Rohres muss das zweite offene Ende, über welches kein Gasstrom eingeleitet wird, nicht verschlossen sein, was den Umform- oder Herstellungsprozess weiter vereinfacht. Das Anschlussstück ist dabei so ausgestaltet, dass es den schnellen Anschluss an vorhandene Überdrucksysteme wie Druckluftleitungen usw. ermöglicht. Unter einem freien Umformen soll verstanden werden, dass das Rohr im

Umformabschnitt ausschließlich durch den im Rohr herrschenden Druck radial expandiert. Dabei sollen keine Formwerkzeuge eingesetzt werden, welche mit dem Rohr in Kontakt treten und die Form und Abmessungen der Blase beeinflussen. Es handelt sich folglich um ein kontaktfreies Umformen, wobei die Form der Blase neben dem Druck nur über die Temperatur und das Temperaturprofil, die vom Heizrohr bereitgestellt werden, veränderbar ist. Dadurch, dass das Rohr beim Umformen nicht mit einem Formwerkzeug in Kontakt tritt, entstehen auch keine Unebenheiten und Abdrücke auf den Oberflächen des Rohres, so dass die Oberflächen sehr glatt sind, weshalb die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Rohre besonders für die Verwendung für Nachweistests geeignet sind.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch Vorrichtung zum Umformen eines geschlossenen Rohres, insbesondere eines Glasrohres und eines Kapillarröhrchens, in einem

Umformabschnitt, wobei das geschlossene Rohr ein erstes und ein zweites

geschlossenes Ende aufweist und mit einem Atmosphärenüberdruck beaufschlagt ist, umfassend eine Halteeinrichtung zum Halten und Fixieren des geschlossenen Rohres, und Heizrohr, welches das geschlossene Rohr ringförmig umschließt und mit dem das geschlossene Rohr erwärmbar ist, wenn das Rohr in die Halteeinrichtung eingebracht ist, wodurch im Umformabschnitt durch freies Umformen eine radiale Erweiterung mit den gewünschten Abmessungen formbar ist, und eine Messeinrichtung zum

Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres und zum Erzeugen von

entsprechenden ersten Signalen, wobei die Vorrichtung eine Regelungseinheit aufweist, welche mit dem Heizrohr und der Messeinrichtung zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres verbindbar ist und die ersten Signale verarbeitet und das Heizrohr zum Erwärmen des Rohres entsprechend ansteuert. Diese Vorrichtung wird mit einem geschlossenen Rohr betrieben, welches mit einem

Atmosphärenüberdruck beaufschlagt ist. Wiederum kann mit dem Heizrohr eine rotationssymmetrische Erwärmung und ein reproduzierbares Temperaturprofil bereitgestellt werden. Der Überdruck sorgt dafür, dass sich das Rohr im

Umformabschnitt radial erweitert, bis dass sich ein Gleichgewicht einstellt und die radiale Expansion gestoppt wird. Ein großer Vorteil dieser Vorrichtung ist, dass das Rohr nicht mit Druck beaufschlagt werden muss. Eine Druckquelle und ein

Anschlussstück sind nicht erforderlich. Es können beispielsweise geschlossene Rohre mit einem, zwei oder drei bar Atmosphärenüberdruck verwendet werden, die jeweils zu Blasen mit genau definierten Dimensionen führen, ohne dass der Druck eingestellt werden muss. Die Regelungseinheit wirkt nur mit der Messeinrichtung zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres und mit dem Heizrohr zusammen. Ist die gewünschte radiale Erstreckung erreicht, wird das Heizrohr entsprechend

ausgeschaltet oder heruntergefahren, wobei hierbei eine gewisse Trägheit des

Zusammenwirkens zwischen dem Rohr und des Heizrohres berücksichtigt werden kann, so dass das Ausschalten oder das Herunterfahren bereits etwas vor dem

Erreichen der gewünschten radialen Erstreckung vollzogen werden kann. Durch den relativ einfachen Aufbau werden Fehlerquellen vermieden Diese Vorrichtung eignet sich zur Herstellung von Massenprodukten mit denselben Abmessungen, die dennoch eine twistfreie Erweiterung aufweisen.

Vorzugsweise weist die Halteeinrichtung einen ersten Fixierabschnitt und einen zweiten Fixierabschnitt auf, wobei das Heizrohr zwischen dem ersten und dem zweiten

Fixierabschnitt angeordnet ist. Prinzipiell ist es möglich, die Halteeinrichtung mit nur einem Fixierabschnitt zu versehen, so dass das Rohr nur an einer Stelle beim

Umformen gehalten wird. Hierbei bietet es sich an, das Rohr beim Umformen senkrecht anzuordnen und es oberhalb des Umformabschnitts einzuspannen, um ein Verbiegen beim Umformen aufgrund des Eigengewichts und die hierdurch hervorgerufenen Biegemomente so gering wie möglich zu halten. Dennoch ist eine sehr genaue

Prozessführung notwendig, um das Rohr nicht soweit zu erhitzen und folglich zu erweichen, dass es sich während des Umformens biegt oder streckt. Bei der

Verwendung von zwei Fixierabschnitten, zwischen denen sich der Umformabschnitt befindet, kann das Rohr so eingespannt werden, dass beim Umformen so gut wie keine Kräfte und Biegemomente im Umformabschnitt wirken, so dass sehr gleichmäßige und rotationssymmetrische Blasen entstehen.

Unabhängig davon, ob das Rohr mit den zwei offenen Enden oder das Rohr, welches mit einem Atmosphärenüberdruck beaufschlagt ist, verwendet wird, soll nochmals auf den Umstand hingewiesen werden, dass das Rohr beim Umformen nicht gedreht werden muss. Das Rohr muss an beiden Seiten des Umformabschnitts eingespannt und dort bei bekannten Herstellungsverfahren gedreht werden. Selbst kleinste

Differenzen in der Drehgeschwindigkeit führen beim Erwärmen des Rohres zum Twist. Ein Getriebe, welches die Drehgeschwindigkeiten an den beiden Fixierabschnitten nahezu vollständig synchronisiert, ist extrem aufwendig. Verschleiß im Betrieb könnte die Synchronisierung wieder aufheben. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß vermieden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird dadurch weitergebildet, dass zwischen der Gasquelle und dem Anschlussstück ein Ventil zum wahlweisen Freigeben oder

Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr angeordnet ist. Mit dem Gasstrom wird der Druck im Rohr eingestellt. Das Ventil ermöglicht es, den Druck zu erhöhen, wenn das Rohr eine bestimmte Zeit erwärmt worden ist, wodurch die Ausbildung eines Twists weiter verringert werden kann. Wenn eine kleinere oder größere Blase erzeugt werden soll, kann ein niedrigerer Druck im Rohr eingestellt werden, so dass mit derselben

Vorrichtung auf einfache Weise Blasen mit unterschiedlicher Größe hergestellt werden können, was die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung steigert. Um das Totvolumen weitgehend zu reduzieren, ist dabei das Ventil so nahe wie möglich am Anschlussstück angeordnet.

Vorzugsweise ist das Ventil als Mehrwegeventil ausgestaltet, mit dem das Rohr wahlweise entlüftet werden kann. Neben den bereits für das Ventil dargelegten Vorteilen kann mit der Möglichkeit der Entlüftung zusätzlich Einfluss auf den

Herstellungsprozess der Blase genommen werden, wodurch der Herstellungsprozess schneller und zuverlässiger durchgeführt werden kann. Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Mehrwegeventil elektrisch schaltbar ist, um in einen Steuer- oder Regelkreis eingebunden werden zu können. Bei dem geschlossenen Rohr ist keine

Druckänderung möglich, so dass in der Vorrichtung zum Umformen des geschlossenen Rohres keine Ventile notwendig sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Heizrohr von einer Induktionsspule umgeben, wobei das Heizrohr aus einem Material besteht oder ein Material umfasst, welches mit der Induktionsspule erwärmbar ist. Die Verwendung einer Induktionsspule eröffnet die Möglichkeit, das Heizrohr sehr genau auf die gewünschte Temperatur zu bringen, was beispielsweise mit einem Gasbrenner nicht möglich ist. Folglich kann das Rohr auf eine Temperatur erwärmt werden, die optimal zur Ausbildung der twistfreien Blase ist. Bei der Verwendung von Gasbrennern wird in vielen Fällen das Rohr stärker erwärmt als notwendig, was insbesondere bei der Verwendung von Borosilikatgläsern einige nachteilige Effekte mit sich bringt. Die übermäßige Erwärmung sorgt für die Verdampfung von Alkaliboraten, insbesondere Natriumborat, aus dem Bereich, der über die Verdampfungstemperatur der Alkaliborate erwärmt worden ist. Einerseits diffundieren die verdampften Alkaliborate in einen etwas kühleren Bereich in den oberflächennahen Bereich des Glasrohres hinein, wodurch es zu einer Anreicherung von Alkaliboraten kommt, was Delaminationsprozesse nach sich zieht und sich kleine schuppenartige Glaspartikel abschälen. Andererseits lagern sich die Alkaliborate in deutlich kühleren Bereichen auf der Oberfläche ab und können sich mit Flüssigkeiten mischen, die durch das Glasrohr geführt werden, was insbesondere in der analytischen Chemie bei Nachweistests sehr nachteilig sein kann. Die Verwendung von

Induktionsspulen ermöglicht es, den Umformabschnitt nur soweit zu erwärmen, wie es für die Umformung notwendig ist. Die Verdampfung von Alkaliboraten wird somit auf ein unschädliches Maß reduziert. Darüber hinaus kommt es zu verstärkten

Thermospannungen innerhalb der Blase, wenn das Glasrohr sehr stark erwärmt wird, wie es bei der Verwendung von Gasbrennern der Fall ist. Die Thermospannungen führen dazu, dass bei der Vereinzelung der Halbzeuge beispielsweise durch Brechen oder Ritzen Risse auftreten können, so dass die so erhaltenen vereinzelten Bauteile Ausschuss sind. Ferner lassen sich Gasbrenner im Vergleich zu Induktionsspulen deutlich schlechter regeln, was den Vorteil bringt, dass unter Verwendung von Induktionsspulen der Prozess langsamer und folglich kontrollierter gestaltet werden kann, wodurch bessere Resultate hinsichtlich der Geometrien der Erweiterung erzielt werden. Luftströme stören bei der induktiven Erwärmung nicht.

Als Alternative zu Induktionsspulen können Widerstandselemente verwendet werden, die auch eine rotationssymmetrische Beheizung ermöglichen und sich in einen

Regelkreis einbinden lassen, allerdings sind elektrische Leitungen notwendig, die hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind und den Austausch im Falle einer Fehlfunktion oder einer Reinigung erschweren.

Das verwendete Material ist vorzugsweise eine Nickel-Basislegierung. Eine Nickel- Basislegierung weist eine geringe Verzunderungsneigung und eine relativ gute

Formstabilität bei hoher Temperatur auf, so dass sich die Form des Heizrohres im Betrieb der Vorrichtung kaum verändert. Jede Veränderung der Form des Heizrohres führt auch zu ungleichmäßigen Temperaturverteilungen im Umformabschnitt, was sich wiederum negativ auf die Rotationssymmetrie der Blase auswirkt. Ferner ist es bevorzugt, die Wandstärke des Heizrohres und folglich die Wärmekapazität so gering wie möglich zu halten. Dies hat den Vorteil, dass die Temperatur schnell geändert und der Herstellungsprozess genauer und schneller ausgestaltet werden kann. Weiterhin soll das Heizrohr gut an das Hochfrequenzfeld der Induktionsspule ankoppelbar sein. Ein Beispiel einer bevorzugten Nickel-Basislegierung ist 2.4952, der in der Summe die genannten Anforderungen bei den vorherrschenden Betriebstemperaturen am besten erfüllt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Heizrohr eine innere Oberfläche und eine oder zwei im Wesentlichen senkrecht zu der inneren Oberfläche verlaufende Stirnflächen auf, wobei die innere Oberfläche über eine Fase in die eine Stirnfläche oder über eine erste Fase und eine zweite Fase in die beiden Stirnflächen übergeht. Die Ausgestaltung des Heizrohres hat einen wesentlichen Einfluss auf die

Temperaturverteilung entlang der Längsachse des Rohres beim Erwärmen. Da Glas ein schlechter Wärmeleiter ist, entstehen große Temperaturgradienten zwischen den erwärmten und nicht erwärmten Abschnitten des Rohres. Der Grad der Erwärmung ist stark abhängig vom Abstand des Heizrohres zum Rohr. Die Fasen sorgen dafür, dass das Heizrohr entlang der Längsachse des Rohres gesehen nicht abrupt aufhört, sondern dass der Abstand zum Rohr allmählich ansteigt. Folglich ist der

Temperaturgradient zwischen den erwärmten und nicht erwärmten Abschnitten des Rohres weniger groß, wodurch die Thermospannungen weniger stark sind , was die Stabilität des Rohres erhöht, was sich, wie bereits dargelegt, positiv auf den

Vereinzelungsprozess auswirkt. In einer weiteren Fortbildung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Isolierung zum thermischen Abschirmen der Vorrichtung auf. Die Isolierung stabilisiert die thermischen Verhältnisse innerhalb des Umformabschnitts und ist in der Lage, eine Temperatur von bis zu 900°C im Umformabschnitt vorzuhalten. Hierdurch wird die Energie, die zum Betreiben der Vorrichtung bzw. zum Erwärmen des Heizrohres und des Rohres benötigt wird, reduziert, so dass die Vorrichtung kostengünstiger betrieben werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Isolierung zwischen der Induktionsspule und dem Heizrohr angeordnet ist, wodurch neben der thermischen auch eine elektrische Trennung zwischen Heizrohr und Isolierung bewirkt wird. Hierdurch wird die Betriebssicherheit der Vorrichtung erhöht. Die Isolierung wird vorzugsweise aus einem keramischen Werkstoff bereitgestellt, wodurch die Isolierung auch zu

Positionierungszwecken des Heizrohres verwendet werden kann. Wie später noch dargelegt, ist es wichtig, dass sich die Position des Heizrohres relativ zum Rohr insbesondere durch die Erwärmung während des Umformprozesses nicht verändert, was durch eine keramische Isolierung gut zu erreichen ist. Ferner stört eine keramische Isolierung das Zusammenwirken zwischen der Induktionsspule und dem Heizrohr nicht.

Ferner weist die Vorrichtung eine Messeinrichtung zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres und zum Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen auf. Der Umformprozess der Blase kann somit nachverfolgt werden, so dass es möglich ist, ihn genau dann zu stoppen, wenn die radiale Erstreckung der Blase ein bestimmtes Maß überschritten hat. Ferner ist es möglich, andere, für den Umformprozess wesentliche Parameter in Abhängigkeit der momentanen radialen Erstreckung der Blase zu ändern, beispielsweise den Volumenstrom oder den Druck des Gasstroms in das Rohr oder die Temperatur des Heizrohres. Die Anzahl der entstehenden Blasen mit den gewünschten Abmessungen wird erhöht, so dass der Ausschuss reduziert wird.

Vorzugsweise ist die Messeinrichtung als eine optische Messeinrichtung ausgebildet. Optische Messeinrichtungen haben sich in derartigen Einsatzgebieten bewährt und sind kostengünstig und einfach einsetzbar. Es können beispielsweise laserbasierte

Messeinrichtungen verwendet werden, die ein Höchstmaß an Genauigkeit bereitstellen. Es kann eine Art Lichtschranke realisiert sein, die registriert, ob die radiale Erstreckung der Blase ein bestimmtes Maß erreicht oder überschritten hat. Dabei ist die Messeinrichtung vorzugsweise als eine Kamera ausgebildet. Die Kamera kann dabei so gewählt werden, dass ein großer Arbeitsabstand bei einem niedrigen Betrachtungswinkel ermöglicht wird. Je niedriger der Betrachtungswinkel, desto geringer die notwendige Tiefenschärfe, so dass auch kostengünstigere Kameras eingesetzt werden können. Dabei weisen die Kameras vorzugsweise ein

telezentrisches Objektiv auf. Die Signale der Kamera können über ein

Bildbearbeitungsprogramm ausgewertet und beispielsweise in Durchmesserangaben umgerechnet werden. Wiederum bezugnehmend auf die Anwendungen der

erfindungsgemäßen Rohre im Laborbereich und insbesondere in der analytischen

Chemie ist der Verlauf des Innendurchmessers in der Erweiterung von entscheidender Bedeutung, wohingegen mit der Kamera der Außendurchmesser der Blase bestimmbar ist. Es hat sich aber herausgestellt, dass der Innendurchmesser und der

Außendurchmesser in einer festen Funktion zueinander stehen, wenn ein

reproduzierbares und definiertes Temperaturprofil im Umformabschnitt und

insbesondere entlang der Längsachse des Rohres eingestellt wird. In diesem Fall kann der von der Kamera gemessene Außendurchmesser mit einer einfachen

mathematischen Korrektur in den Innendurchmesser umgerechnet werden. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass der Abstand zwischen dem Umformabschnitt und der Kamera während des Umformprozesses immer gleich bleibt, was besonders gut mit der keramischen Isolierung erreicht werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn die Messeinrichtung zwei Kameras umfasst, die bezogen auf das Rohr einen Winkel einschließen. Für jede Position der Kamera ergibt sich eine Ebene, in welcher die radiale Erstreckung am genauesten gemessen werden kann. In dieser Ausgestaltung kann die radiale Erstreckung des Rohres im Umformabschnitt in zwei Ebenen gemessen werden, wodurch insbesondere die Rotationssymmetrie genauer bestimmt werden kann. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Winkel, den die Kameras miteinander einschließen, in etwa 90° beträgt. In diesem Bereich weisen die beiden Ebenen die größtmögliche Winkeldifferenz zueinander auf, so dass die

Rotationssymmetrie bestmöglich bestimmt werden kann. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Beleuchtungseinheit zum Bereitstellen von Licht zum Beleuchten des Rohres. Insbesondere dann, wenn die Messeinrichtung zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres als Kamera oder als eine andere optische Messeinrichtung ausgestaltet ist, ist es von besonderer Bedeutung, dass das Rohr zumindest an der Stelle, an welcher seine radiale Erstreckung bestimmt werden soll, gleichmäßig beleuchtet ist, ohne dass es dabei zu störenden Reflexionen kommt. Die Beleuchtungseinheit kann so ausgestaltet sein, dass die Lichtverhältnisse optimal auf die jeweils verwendete optische Messeinrichtung angepasst sind, um

gleichbleibend reproduzierbare Messergebnisse zu erhalten.

In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Reflexionsbereich zum zielgerichteten Reflektieren des von der Beleuchtungseinheit bereitgestellten Licht innerhalb der Vorrichtung auf. Wie bereits zuvor dargelegt, umschließt das Heizrohr das Rohr ringförmig. Folglich ist es nicht ohne Weiteres möglich, das Rohr direkt im Umformabschnitt zu beleuchten, ohne dass es zu Reflexionen kommt, die vom Rohr ausgehen und die Messergebnisse verfälschen können. Mittels eines

Reflexionsbereichs kann zum einen das Rohr indirekt und dennoch ausreichend beleuchtet werden, ohne dass es zu störenden Reflexionen kommt, zum anderen kann die Beleuchtungseinheit flexibel beabstandet vom Rohr und vom Heizrohr angeordnet werden, was den Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.

In einer besonders bevorzugen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine

Temperaturmesseinrichtung zum Messen der Temperatur des Heizrohres oder im Umformabschnitt des Rohres oder des geschlossenen Rohres und zum Erzeugen von entsprechenden zweiten Signalen auf. Hierzu können bekannte und geeignete

Messsensoren im Heizrohr oder im Umformabschnitt angeordnet werden. Dadurch, dass eine aktuelle Information bezüglich der im Heizrohr oder im Umformabschnitt herrschenden Temperatur vorliegt, kann der Herstellungsprozess besser gesteuert oder geregelt werden. Die zweiten Signale sind derart, dass sie von einer Steuerungs- oder Regelungseinheit ausgelesen werden können. Da die Temperatur, auf welche das Rohr oder das geschlossene beim Herstellungsprozess der Blase erwärmt wird, einen wichtigen Einfluss auf die Qualität der entstehenden Blase und deren

Oberflächeneigenschaften hat, ist es in dieser Ausgestaltung besonders gut möglich, die Blasen mit der gewünschten Qualität und insbesondere mit einer hohen

Rotationssymmetrie und twistfrei herzustellen. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Temperatur des Heizrohres besser zu messen ist als die des Rohres oder des geschlossenen Rohres im Umformabschnitt, da im letzteren Fall viele Störeinflüsse die Messergebnisse verfälschen können.

Dabei ist die Temperaturmesseinrichtung vorzugsweise als ein Pyrometer ausgebildet.

Ein Pyrometer ermöglicht die berührungslose Bestimmung der Temperatur im Rohr oder des Heizrohres aus der Ferne, so dass keine Messsensoren verwendet werden müssen, die einer starken thermischen Belastung ausgesetzt sind. Selbiges gilt auch für weitere Bauteile, welche die Messsensoren bedingen, wie elektrische Leitungen etc.

Ferner wird die Temperaturverteilung im Umformabschnitt nicht durch die zusätzlichen

Bauteile beeinflusst. Besonders bevorzugt ist es, das Pyrometer als

Quotientenpyrometer auszugestalten, wodurch der Einfluss von

Emissionsgradänderungen minimiert werden kann.

Vorzugsweise weisen die Fixierabschnitte Nuten auf, in welche das Rohr oder das geschlossene einbringbar ist und die entlang einer Längsachse des Rohres fluchten. Auf diese Weise können die Fixierabschnitte einfach und dennoch wirksam

ausgestaltet werden. Dadurch, dass die Nuten entlang der Längsachse des Rohres fluchten, wird das Rohr im fixierten Zustand so gut wie nicht auf Biegung beansprucht, was sich positiv auf die Qualität der entstehenden Blase und deren innere Oberfläche auswirkt. Dabei weisen die Fixierabschnitte je eine Klemmeinheit auf, welche so auf das Rohr einwirken, dass das Rohr in den Nuten fixierbar ist. Die Klemmeinheiten können beispielsweise eine Kraft auf das Rohr aufbringen, so dass das Rohr in die

Nuten gedrückt und aufgrund der dann entstehenden Reibung zwischen den Nuten und dem Rohr fixiert wird. Die Klemmeinheiten können beispielsweise federbelastet sein und daher eine niedrige Bauhöhe aufweisen, so dass sie den für die Kamera

erfassbaren Bereich nicht unnötig einschränken. Bevorzugt werden Prismennuten verwendet, worunter Nuten mit einem V-förmigen Querschnitt zu verstehen sind. Der Öffnungswinkel beträgt dabei typischerweise 90°. Die Prismennuten haben den Vorteil, dass sie den einzuspannenden Gegenstand, hier also das Rohr, selbst zentrieren. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße

Vorrichtung eine Regelungseinheit auf, welche mit dem Mehrwegeventil, dem Heizrohr, der Temperaturmesseinrichtung und der Messeinrichtung zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres verbindbar ist und die ersten Signale und die zweiten Signale verarbeitet und das Mehrwegeventil zum Einleiten oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr oder zum Entlüften und das Heizrohr zum Erwärmen des Glassrohres entsprechend ansteuert. Diese Ausgestaltung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Umformen eines Rohres mit einem oder zwei offenen Enden. In dieser Ausgestaltung kann eine automatisierte Regelung des Herstellungsprozesses der Blase realisiert werden. Dabei kann der Außendurchmesser der Blase nahezu kontinuierlich erfasst und die zeitliche Änderung des Außendurchmessers mit Referenzwerten verglichen werden. Je nach Vergleichsergebnis kann die Temperatur des Heizrohres und/oder der Druck im Rohr durch eine entsprechende Ansteuerung des Mehrwegeventils verändert wird. Durch diese Regelung kann eine Vielzahl von Blasen mit gleichbleibender Qualität bei minimalem Ausschuss hergestellt werden. Ferner ermöglicht es die

Regelung, den Herstellungsprozess zu optimieren, beispielsweise durch Auffinden eines bestimmten Temperaturprofils, welches vom Heizrohr durchlaufen wird, so dass die Dauer des Herstellungsprozesses minimiert und somit seine Effektivität gesteigert wird. Auch kann die Regelungseinheit die Trägheit des Herstellungsprozesses berücksichtigen und einen„Bremspunkt" ermitteln. Selbst wenn zum selben Zeitpunkt der Druck im Rohr abgebaut und das Heizrohr ausgeschaltet wird, heißt dies noch nicht, dass sich der Blasendurchmesser nicht noch vergrößern kann. Um eine Blase mit einem bestimmten Durchmesser zu erlangen, ist es daher notwendig, die Erwärmung zu beenden und den Druck schon abzubauen, wenn der gewünschte Durchmesser der Blase noch nicht erreicht ist, was mit dem Begriff„Bremspunkt" beschrieben werden soll. Das Vorsehen einer derartigen Regelungseinheit ist nur für das Rohr mit den beiden offenen Enden notwendig, da sich das Rohr mit den geschlossenen Enden ohne Regelung umformen lässt. In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung, die sich auf das Umformen eines geschlossenen Rohres bezieht, ist die Regelungseinheit mit dem Heizrohr und der Temperaturmesseinrichtung verbindbar, wobei die Regelungseinheit die ersten Signale und die zweiten Signale verarbeitet und das Heizrohr zum Erwärmen des Rohres entsprechend ansteuert. Die Vorteile, die sich in dieser Ausgestaltung erzielen lassen, entsprechen denjenigen, welche für die entsprechende Ausgestaltung der Vorrichtung diskutiert worden sind, die sich auf das Umformen eines Rohres mit einem oder zwei offenen Enden bezieht.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Umformen eines Rohres, insbesondere eines Kapillarröhrchens, in einem Umformabschnitt geöst, wobei das Rohr ein oder zwei offenen Enden aufweist, umfassend folgende Schritte: - Halten und Fixieren des Rohres mit einer Halteeinrichtung, ,

Erwärmen des Rohres mit einem Heizrohr, welches das Rohr ringförmig umschließt,

Bereitstellen eines Gasstroms mittels einer Gasquelle, und

Einleiten des Gasstroms in das Rohr über mindestens eines der offenen Enden mit einem mit der Gasquelle kommunizierenden Anschlussstück zum Einstellen des Drucks im Rohr, der eine radiale Erweiterung des Rohres im

Umformabschnitt bewirkt, wobei das Rohr ausschließlich mit dem von der Gasquelle bereitgestellten Druck im Umformabschnitt mit einer radialen Erweiterung mit den gewünschten Abmessungen versehen wird.

Die Vorteile und technischen Effekte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden, entsprechen denjenigen, die für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Insbesondere ist es möglich, das Rohr ohne Drehen um die Längsachse rotationssymmetrisch zu erwärmen, wodurch das Rohr mit einer Blase versehen werden kann, die weitgehend twist- oder torsionsfrei ist und eine weitgehend ebene innere Oberfläche aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit folgenden Schritten weitergebildet:

Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres und Erzeugen von

entsprechenden ersten Signalen mittels einer entsprechend eingerichteten Messeinrichtung, - Messen der Temperatur des Heizrohres oder im Umformabschnitt des Rohres und Erzeugen von entsprechenden zweiten Signalen mittels einer

Temperaturmesseinrichtung,

- Verarbeiten der ersten Signale und der zweiten Signale mittels einer

Regelungseinheit,

- Ansteuern eines zwischen der Gasquelle und dem Anschlussstück

angeordneten Mehrwegeventils mit der Regelungseinheit und wahlweises Freigeben oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr oder wahlweises Entlüften des Rohres mittels des Mehrwegeventils, und

- Ansteuern des Heizrohres mit der Regelungseinheit und wahlweises Erwärmen des Rohres mit dem Heizrohr.

In dieser Ausgestaltung kann eine automatisierte Regelung des Umformprozesses des Rohres realisiert werden. Dabei kann der Außendurchmesser der Blase nahezu kontinuierlich erfasst und die zeitliche Änderung des Außendurchmessers mit

Referenzwerten verglichen werden. Je nach Vergleichsergebnis kann die Temperatur des Heizrohres und/oder der der Druck im Rohr durch eine entsprechende

Ansteuerung des Mehrwegeventils verändert werden. Durch diese Regelung kann eine Vielzahl von Blasen mit gleichbleibender Qualität bei minimalem Ausschuss hergestellt werden. Ferner ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren in dieser

Ausgestaltung, den Herstellungsprozess zu optimieren, beispielsweise durch Auffinden eines bestimmten Temperaturprofils, welches vom Heizrohr durchlaufen wird, so dass die Dauer des Umformprozesses minimiert und somit seine Effektivität gesteigert wird. Die Aufgabe wird ferner mit einem Verfahren zum Umformen eines geschlossenen

Rohres, insbesondere eines Kapillarröhrchens, in einem Umform abschnitt gelöst, wobei das geschlossene Rohr ein erstes und ein zweites geschlossenes Ende aufweist und mit einem Atmosphärenüberdruck beaufschlagt ist, umfassend folgende Schritte:

Halten und Fixieren des geschlossenen Rohres mit einer Halteeinrichtung, und Erwärmen des geschlossenen Rohres mit Heizrohr, welches das geschlossene Rohr ringförmig umschließt, Bestimmen der radialen Erstreckung des geschlossenen Rohres und Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen mittels einer entsprechend eingerichteten Messeinrichtung,

Verarbeiten der ersten Signale mittels einer Regelungseinheit, und

Ansteuern des Heizrohres mit der Regelungseinheit und wahlweises Erwärmen des geschlossenen Rohres mit dem Heizrohr.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens ist, dass sich die Regelung nur darauf beschränkt sicherzustellen, wann die gewünschte radiale Erstreckung des Rohres erreicht ist. Da der Atmosphärenüberdruck bereits im geschlossenen Rohr vorhanden ist, muss das geschlossene Rohr nur noch mit dem definierten, reproduzierbaren Temperaturprofil erwärmt und die Erwärmung rechtzeitig abgebrochen werden, so dass sich Blasen von derselben Größe einstellen.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Computerprogramm zum Betreiben einer Regelungseinheit gelöst, mit welcher eine Vorrichtung zum Umformen eines Rohres, insbesondere eines Kapillarröhrchens, in einem Umformabschnitt regelbar ist, wobei die Vorrichtung umfasst:

- eine Halteeinrichtung zum Halten und Fixieren des Rohres,

- ein Heizrohr, welches das Rohr ringförmig umschließt und mit dem das Rohr erwärmbar ist,

- eine Gasquelle zum Bereitstellen eines Gasstroms, und

- ein mit der Gasquelle kommunizierendes Anschlussstück zum Einleiten des Gasstroms in das Rohr über eines der offenen Enden, wodurch im

Umformabschnitt durch freies Umformen eine radiale Erweiterung mit den gewünschten Abmessungen formbar ist.

- ein Mehrwegeventil zum Einleiten oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr oder zum Entlüften des Rohres,

- eine Temperaturmesseinheit zum Messen der Temperatur des Heizrohres oder im Umform abschnitt des Rohres und Erzeugen von entsprechenden ersten Signalen, - eine Messeinrichtung zum Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres und Erzeugen von entsprechenden zweiten Signalen,

wobei das Computerprogramm Programmmittel zum Veranlassen eines Computers umfasst, die folgenden Schritte auszuführen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird:

Bestimmen der radialen Erstreckung des Rohres und Erzeugen von

entsprechenden ersten Signalen mittels der Messeinrichtung,

Messen der Temperatur des Heizrohres oder im Umformabschnitt des Rohres und Erzeugen von entsprechenden zweiten Signalen mittels der

Temperaturmesseinrichtung,

- Verarbeiten der ersten Signale und der zweiten Signale mittels der

Regelungseinheit,

- Ansteuern des Mehrwegeventils mit der Regelungseinheit und wahlweises

Freigeben oder Unterbrechen des Gasstroms in das Rohr oder wahlweises Entlüften des Rohres mittels des Mehrwegeventils, und

- Ansteuern des Heizrohres mit der Regelungseinheit und wahlweises Erwärmen des Rohres mit dem Heizrohr.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Computerprogramms kann eine automatisierte

Regelung des Umformprozesses der Blase realisiert werden. Dabei kann der

Außendurchmesser der Blase nahezu kontinuierlich erfasst und die zeitliche Änderung des Außendurchmessers mit Referenz werten verglichen werden. Über den Computer können Sollwerte für den Außendurchmesser eingegeben werden. Je nach

Vergleichsergebnis kann die Temperatur des Heizrohres geändert und/oder der Druck im Rohr eingeleitet, der Massenstrom des Gasstroms geändert oder unterbrochen oder das Rohr durch eine entsprechende Ansteuerung des Mehrwegeventils geändert wird. Durch diese Regelung kann eine Vielzahl von Blasen mit gleichbleibender Qualität bei minimalem Ausschuss hergestellt werden. Ferner ermöglicht es das erfindungsgemäße Computerprogramm, den Herstellungsprozess zu optimieren, beispielsweise durch Auffinden eines bestimmten Temperaturprofils, welches vom Heizrohr durchlaufen wird, so dass die Dauer des Herstellungsprozesses minimiert und somit seine Effektivität gesteigert wird. Es können sehr viele Daten erfasst und verarbeitet werden, so dass der Herstellungsprozess mit einem hohen Maß an Reproduzierbarkeit durchlaufen werden kann. Ferner können sämtliche durchlaufene Herstellungsprozesse vom

Computer dokumentiert und ausgewertet werden. Ein derartiges Computerprogramm ist für das geschlossene Rohr nicht notwendig, jedoch kann das Computerprogramm sinngemäß auch für das geschlossene Rohr verwendet werden mit der Ausnahme, dass kein Gasstrom in das geschlossene Rohr eingeleitet und das geschlossene Rohr nicht entlüftet werden kann. Folglich entfällt die Ansteuerung des Mehrwegventils.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Rohr und insbesondere ein Kapillarröhrchen mit einer Längsachse und einer Erweiterung, wobei die Erweiterung in einer wählbaren durch die Längsachse verlaufende ersten Ebene eine ganzzahlige Anzahl von i > 1 oberer Radien und unterer Radien aufweist und für jede Anzahl i der Wert

I , R ,

Λ',, + R.. berechnet und der maximale Wert

A* raax = MAx(AR i:rel ) gesucht wird, wobei der Wert AR max 5% oder weniger, insbesondere 3% oder weniger beträgt. Die erste Ebene wird willkürlich gewählt und muss nur die Bedingung erfüllen, dass sie durch die Längsachse verläuft bzw. die Längsachse in der ersten Ebene verläuft. Die Messung wird einmal für jedes Rohr durchgeführt, beispielsweise mit der Kamera 56. Wenn eine Erweiterung diese Bedingung erfüllt, kann sie als im

Wesentlichen twist- oder torsionsfrei gewertet werden. Ist die Bedingung nicht erfüllt, wird das Rohr aussortiert und verschrottet. Ein Rohr mit einer idealen Erweiterung weist einen Wert von AR max = 0% auf. Glasrohre und insbesondere Kapillarröhrchen mit einer derartigen Erweiterung eignen sich ganz besonders für den Einsatz bei in der analytischen Chemie, da sie aufgrund ihrer hohen Präzision bezüglich des Verlaufs und der Oberflächeneigenschaften der Erweiterung eine hohe Verlässlichkeit und

Genauigkeit von Nachweistests unterstützen. Dabei wird das erfindungsgemäße Rohr vorzugsweise nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, was aber nicht zwangsläufig der Fall sein muss. Zusätzlich werden der Wert AR i ; rei zusätzlich in einer zweiten Ebene berechnet, die in etwa senkrecht auf der ersten Ebene steht und die Längsachse durchläuft und der maximale Wert AR max für die zweite Ebene gesucht, wobei der Wert AR max 5% oder weniger, insbesondere 3% oder weniger beträgt. Die entsprechenden Messungen können mit zwei entsprechend auf das Rohr gerichteten Kameras durchgeführt werden. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet sich die radiale Erstreckung sehr symmetrisch und gleichmäßig aus, so dass es ausreicht, die radiale Erstreckung nur in einer Ebene zu messen und zu prüfen ob die Bedingung erfüllt ist oder nicht. Ist sie erfüllt, kann mit hoher

Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass sie auch in jeder anderen Ebene erfüllt ist. Allerdings könnte es dennoch zu Ungleichmäßigkeiten kommen, so dass in der ersten Ebene die Bedingung erfüllt ist, nicht aber in der zweiten Ebene. In dieser Ausgestaltung kann dieser Fall identifiziert und das betreffende Rohr aussortiert werden, wodurch insbesondere die Zuverlässigkeit des Nachweistests, die

hauptsächlich von der Präzision der radialen Erweiterung des Rohres abhängt, weiter gesteigert werden.

Vorzugsweise wird das Rohr oder das geschlossene Rohr entlang einer

Vereinzelungsebene zu zwei vereinzelten Bauteilen getrennt. Hierdurch werden zwei Bauteile erzeugt, die eine Trichterform aufweisen. In dieser Ausgestaltung können die Rohre für Nachweistest verwendet werden. Es bietet sich dabei an, dass die Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse und durch den maximalen Innendurchmesser des Rohres oder des geschlossenen Rohres verläuft. Es werden zwei gleiche Bauteile geschaffen, die beispielsweise für die Nachweistests verwendet werden können, so dass das erfindungsgemäße Rohr effektiv genutzt werden kann.

Dabei ist es bevorzugt, wenn das vereinzelte Bauteil eine Länge (X T ) von 70 ± 35 mm, einen maximalen Außendurchmesser von 1 ,46 ± 0,73 mm und einen minimalen

Außendurchmesser von 1 ,0 ± 0,5 mm, einen maximalen Innendurchmesser (di, ma x) von 1 ,067 ± 0,5335 mm, minimalen Innendurchmesser (di, min ) von 0,08 ± 0,04 mm und der Umformabschnitt (66) eine Länge (X F ) von 3,0 ± 1 ,5 mm aufweisen. In dieser Ausgestaltung mit diesen Abmessungen ist das Rohr oder das geschlossene Rohr besonders gut für den Einsatz in Nachweistests geeignet. Vorzugsweise besteht das Rohr oder das geschlossene Rohr aus Borosiiikatglas, wobei der Umformabschnitt und die nicht umgeformten Abschnitte im Wesentlichen dieselbe Alkaliborat-Konzentration aufweisen. Mit anderen Worten weisen die erfindungsgemäßen Rohre aus Borosiiikatglas keine Zonen mit einer Verarmung oder Anreicherung von Alkaliborat auf. Dies ist insbesondere eine Folge des

erfindungsgemäßen Umformprozesses, bei welchem aufgrund der Verwendung des ringförmigen Heizrohres anstelle von Gasbrennern das Rohr nur soweit erwärmt wird, wie es für den Umformprozess notwendig ist. Die hierfür notwendige Temperaturen liegen in etwa zwischen 800 bis 900°C, also deutlich unter der

Verdampfungstemperatur der Alkaliborate, so dass es nicht oder zu keiner

wesentlichen Verarmung oder Anreicherung von Alkaliboraten innerhalb des

Glasrohres kommt. Es bildet sich keine Delaminationszone oder Kondensationszone aus, wodurch eine Abschälung von schuppenförmigen Glaspartikeln oder eine

Migration von Alkaliboraten in die im Rohr geführten Flüssigkeiten verhindert wird. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen eines Rohres anhand einer prinzipiellen Seitenansicht

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen eines geschlossenen Rohres, ebenfalls anhand einer Seitenansicht,

Figur 3 einen Vergleich eines Rohres, welches einen idealen Verlauf sowohl bezüglich der Längsachse als auch bezüglich einer durch den maximalen Durchmesser verlaufenden Ebene aufweist, mit einem Rohr, das einen

Twist aufweist Figur 4 ein vereinzeltes Bauteil, der aus dem in Figur 3 dargestellten

erfindungsgemäßen Rohr hergestellt worden ist, und Figur 5 das erfindungsgemäße Rohr, dargestellt entlang der in den Figuren 3 und 4 definierten Vereinzelungsebene E.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10i zum Umformen eines Rohres 1 1 anhand einer Prinzipskizze dargestellt. Die Vorrichtung 10i umfasst eine in etwa U-förmige Halteeinrichtung 12 zum Halten und Fixieren des

Rohres 1 1 mit einem ersten Fixierabschnitt 14 und einem zweiten Fixierabschnitt 16, die jeweils eine Nut 18 aufweisen, in welche das Rohr 1 1 einbringbar ist. Die Nuten 18 sind so ausgerichtet, dass sie entlang einer Längsachse L des Rohres 1 1 so genau wie möglich fluchten, so dass das Rohr 1 1 mit einer möglichst geringen Biegebelastung fixierbar ist. Der erste Fixierabschnitt 14 umfasst ferner eine erste Klemmeinheit 20 und der zweite Fixierabschnitt 16 umfasst eine zweite Klemmeinheit 22, mit denen das Rohr 1 1 in die Nut 18 gedrückt und fixiert wird, ohne dass das Rohr 1 1 beschädigt wird. Das Rohr 1 1 weist ein erstes und ein zweites offenes Ende 24, 26 auf, wobei an dem ersten offenen Ende 24 ein Anschlussstück 28 angebracht ist, das über einen Kanal 30 mit einem Ventil 32 und einer Gasquelle 34 verbunden ist, so dass Gas von der Gasquelle 34 in das Rohr 1 1 eingeleitet werden kann. Als Gas kann ein Inertgas oder Luft verwendet werden, wobei das Gas getrocknet sein sollte, um Kondensations- und Reaktionsprozesse weitgehend zu unterbinden. Das Ventil 32 ist vorzugsweise als ein Mehrwegeventil 36 ausgeführt, so dass der Druck im Rohr 1 1 schnell geändert werden kann. Das zweite offene Ende 26 kann auf eine nicht dargestellte Weise verschlossen sein, was aber nicht zwingend erforderlich ist.

In etwa mittig zwischen den beiden Fixierabschnitten 14, 16 ist ein Heizrohr 38 angeordnet, welches das Rohr 1 1 ringförmig umschließt. Das Heizrohr 38 weist eine innere Oberfläche 40, die zum Rohr 1 1 hinzeigt, und zwei Stirnflächen 42 auf, die im

Wesentlichen senkrecht zur inneren Oberfläche 40 verlaufen. Die innere Oberfläche 40 geht über jeweils eine Fase 44 in die zwei Stirnflächen 42 über. Im dargestellten Beispiel weist die Fase 44 einen Fasenwinkel von ca. 45° auf. Alternativ kann auch eine Abrundung vorgesehen sein, mit welcher die innere Oberfläche 40 in die

Stirnflächen 42 übergeht. Das Heizrohr 38 umfasst ein Material oder besteht aus diesem, welches von einer Induktionsspule 43 erwärmt werden kann, die das Heizrohr 38 radial umschließt. Zwischen der Induktionsspule 43 und dem Heizrohr 38 ist eine Isolierung 46 angebracht, die das Heizrohr 38 vollumfänglich umgibt und das Heizrohr 38 in Richtung der Längsachse L des Rohres teilweise überlappt (vgl. Figur 2).

Ferner umfasst die Vorrichtung 10T eine Temperaturmesseinrichtung 48 zum Messen der Temperatur des Heizrohres oder des Rohres 1 1 . 1m dargestellten Beispiel ist die Temperaturmesseinrichtung 48 als Pyrometer 50 ausgestaltet, so dass die Temperatur des Heizrohres oder des Rohres 1 1 berührungslos und über einen bestimmten Abstand hinweg ermittelt werden kann. Auf der dem Pyrometer 50 gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung 10i ist eine Messeinrichtung 52 zum Bestimmen der radialen

Erstreckung des Rohres 1 1 angeordnet, die als eine optische Messeinrichtung 54 und konkret als Kamera 56 ausgebildet ist. Die Kamera 56 ist so angeordnet, dass sie einen möglichst geringen Winkel zur Längsachse L des Rohres 1 1 einschließt, um den Außendurchmesser des Rohres 1 1 möglichst genau bestimmen zu können. Hierzu weist die Kamera 56 ein telezentrisches Objektiv auf. Ferner ist die zweite

Klemmeinheit 22, der auf derselben Seite der Vorrichtung 10i angeordnet ist wie die Kamera 56, besonders flach ausgeführt, um das Rohr 1 1 bezüglich der Kamera 56 so wenig wie möglich zu verdecken.

Darüber hinaus weist die Vorrichtung 10-ι eine Beleuchtungseinheit 58 zum

Bereitstellen von Licht zum Beleuchten des Rohres 1 1 auf, damit die Kamera 56 die radiale Erstreckung und insbesondere den Durchmesser des Rohres 1 gut erfassen kann. Ferner ist am ersten Fixierabschnitt 14, welcher der Kamera 56 gegenüber liegt, ein Reflexionsbereich 60 angebracht, auf den die Beleuchtungseinheit 58 gerichtet ist und der mit einer hellen Farbe versehen ist. Somit wird das Rohr 11 indirekt beleuchtet, so dass keine störenden Reflexionen auf dem Rohr 1 entstehen. Ferner erhöht die helle Farbe den Kontrast, so dass die Kamera 56 den Durchmesser des Rohres 1 1 gut erfassen kann. Des Weiteren ist eine Regelungseinheit 62 vorgesehen, die über elektrische Leitungen 64 mit der Kamera 56, der Induktionsspule 43, dem Pyrometer 50 und dem

Mehrwegeventil 36 verbunden ist und mit welcher der Umformungsprozess des Rohres 1 1 geregelt werden kann. Falls vorteilhaft, kann auch eine drahtlose Verbindung zwischen der Kamera 56, der Induktionsspule 43, dem Pyrometer 50, dem

Mehrwegeventil 36 und der Regelungseinheit 62 vorgesehen werden. Der

Umformungsprozess verläuft folgendermaßen:

Das Rohr 1 1 wird in die Nuten 18 eingebracht und mit den Klemmeinheiten 20, 22 in den beiden Fixierabschnitten 14, 16 fixiert. Anschließend wird die Induktionsspule 43 aktiviert, so dass sich das Heizrohr 38 und folglich auch das Rohr 1 1 erwärmt. Das Mehrwegeventil 36 wird in eine Stellung gebracht, so dass der Gasstrom von der Gasquelle 34 in das Rohr 1 1 freigegeben und der Druck im Rohr 1 1 geändert wird. Die Temperaturen des Heizrohres 38 und/oder des Rohres 11 werden mit dem Pyrometer 50 überwacht, wobei das Pyrometer 50 erste Signale erzeugt, welche der gemessenen Temperatur entsprechen. Die radiale Erstreckung und insbesondere der Durchmesser des Rohres 1 werden mit der Kamera 56 ermittelt, wozu die von der Kamera 56 aufgenommenen Bilder von einer Bildbearbeitungssoftware ausgewertet und in zweite Signale umgewandelt werden, die dem Außendurchmesser des Rohres 1 1

entsprechen.

Mit zunehmender Erwärmung wird das Rohr 1 1 immer weicher und vom Druck radial nach außen expandiert, so dass eine Blase entsteht. Der Bereich, der vom Druck expandiert wird und in welchem sich der Innendurchmesser d, (vgl. Figur 4) des Rohres 1 1 ändert, soll als Umformabschnitt 66 definiert werden. Die Kamera 56 ist so ausgerichtet, dass sie den maximalen Außendurchmesser der Blase erfasst.

Die dem Außendurchmesser der Blase entsprechenden ersten Signale und die der Temperatur des Heizrohres oder des Rohres 1 1 im Umformabschnitt 66

entsprechenden zweiten Signale werden an die Regelungseinheit 62 übermittelt und dort ausgewertet. Das Heizrohr 38 wird solange von der Induktionsspule 43 aktiviert, bis dass eine erste Temperatur erreicht ist. Dann prüft die Regelungseinheit 62, ob die Blase einen ersten maximalen Außendurchmesser erreicht hat. Ist dies noch nicht der Fall, wird die erste Temperatur weiter gehalten. Ist der erste maximale Durchmesser erreicht, wird die Induktionsspule 43 ausgeschaltet und der Druck im Rohr 1 1 durch eine entsprechende Ansteuerung des Mehrwegeventils auf Umgebungsdruck abgebaut. Aufgrund der Trägheit des Systems wird sich der maximale Durchmesser weiter erhöhen, bis nach einer bestimmten Wartezeit ein zweiter maximaler

Durchmesser erreicht wird. Dann werden der Druck wieder erhöht und unterbrochen sowie die Induktionsspule 43 aktiviert und ausgeschaltet, bis dass der von der Kamera 56 ermittelte maximale Außendurchmesser weniger als ein vorgebbares Maß vom gewünschten maximalen Außendurchmesser abweicht. Dann wird der

Umformungsprozess beendet und die ermittelten Daten archiviert.

In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 0 2 dargestellt, mit welcher aber nur geschlossene Rohre 67 mit einem ersten und einem zweiten geschlossenen Ende 68, 70 bearbeitet werden können. Der wesentliche Aufbau der Vorrichtung 10 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel 10i . Da aber die geschlossenen Rohre 67 bereits mit einem Atmosphärenüberdruck beaufschlagt sind und aufgrund der geschlossenen Enden 68, 70 mittels eines Gasstroms kein Einfluss auf den Druck im geschlossenen Rohr 67 genommen werden soll und kann, wird keine Gasquelle 34 und folglich kein

Anschlussstück 28 benötigt. Wie bereits erwähnt, stellt sich automatisch eine Blase mit einer bestimmten radialen Erstreckung ein, wenn ein definiertes, reproduzierbares Temperaturprofil vom Heizrohr 38 bereitgestellt wird. Insofern ist es ferner nicht notwendig, eine Messeinrichtung 52 zum Bestimmen der radialen Erstreckung des geschlossenen Rohres 67 vorzusehen. Im dargestellten Beispiel umfasst die

Vorrichtung 10 2 die Temperaturmesseinrichtung 48, die als Kontrolle dafür dient, die Solltemperatur mit der Isttemperatur des Heizrohres 38 unter Verwendung der

Regelungseinheit 62 zu vergleichen und gegebenenfalls einzugreifen. Wie gesagt, umfasst die Vorrichtung 10i nach dem ersten Ausführungsbeispiel dieselben

Komponenten wie die Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel 10 2 , weist aber noch die oben diskutierten zusätzlichen Komponenten auf. Insofern ist es auch möglich, ein geschlossenes Rohr 67 mit der Vorrichtung 10i nach dem ersten

Ausführungsbeispiel umzuformen, wozu das Anschlussstück 28 nicht mit dem geschlossenen Rohr 67 verbunden wird und die Regelungseinheit 62 entweder ganz ausgeschaltet oder so eingestellt wird, dass sie nur die Temperatur im Heizrohr 38 überwacht und gegebenenfalls korrigiert.

Figur 3 zeigt einen Vergleich eines Rohres 1 1 ,, welches einen idealen Verlauf sowohl bezüglich der Längsachse L als auch bezüglich einer d urch den maximalen

Durchmesser verlaufenden Vereinzelungsebene E aufweist, mit einem Rohr 1 1 T , das einen Twist aufweist. Aus Darstellungsgründen ist d ie Wandstärke der Rohre 1 1 ], 1 1 T nicht gezeigt. Das Rohr 1 1 ,, welches einen idealen Verlauf aufweist, ist mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, während das Rohr 1 1 T mit Twist mit einer gestrichelten Linie versehen ist. Zur Verdeutlichung ist ein bezogen auf die dargestellte Vereinzelungsebene E erster oberer Radius R 1 >0 , ein zweiter oberer Radius R 2,0 , ein erster unterer Radius Ri ,u und ein zweiter unterer Radius R 2,u einmal für das Rohr 1 1 , mit einem idealen Verlauf und einmal für das Rohr 1 1 T mit Twist eingezeichnet. Aus Darstellungsgründen sind die jeweiligen Radien für das Rohr mit idealem Verlauf und mit Twist 1 1 , und 1 1 T beabstandet voneinander eingezeichnet, was aber an der folgenden Aussage nichts ändert: Man erkennt, dass unabhängig vom Abstand zur Vereinzelungsebene E, welche durch den maximalen Durchmesser des Rohres 1 1 j mit idealem Verlauf der erste obere und der erste untere Radius R 1 0 , Ri ,u und der zweite obere und der zweite untere Radius R 2,0 , R2, u des Rohres 1 1 , mit idealem Verlauf jeweils gleich sind, während der erste obere und der erste untere Radius R 1 i0 , Ri ,u und der zweite obere und der zweite untere Radius R 2 , 0 , 2,u des Rohres 1 T mit Twist teilweise stark voneinander abweichen. In Figur 3 ist ein vereinzeltes Bauteil dargestellt, welcher durch Trennen des Rohres 1 1 in der Ebene E erhalten wird , die durch den maximalen Durchmesser verläuft, erhalten wird . Man erkennt, dass es beim Rohr 1 T mit Twist schwierig wird zu entscheiden ist, wo das Rohr 1 1 getrennt werden soll, da die Vereinzelungsebene E, die durch den maximalen Durchmesser verläuft, in diesem Fall nicht senkrecht zur Längsachse L verläuft.

Das erfindungsgemäße Rohr 1 1 kann so präzise gefertigt werden, dass es zeichnerisch dem Rohr 1 1 , mit idealem Verlauf entspricht, so dass in Figur 3 nicht näher zwischen dem erfindungsgemäßen Rohr 1 1 und dem Rohr 1 , mit idealem Verlauf unterschieden wird . Das erfindungsgemäße Rohr weist dabei eine Erweiterung auf, wobei die Radien Ri ,0 und R ijLi folgender Bedingung genügen : wobei

ΔΛ ιηίΚ = MAX{AR rel )

und ARmax 5% oder weniger, insbesondere 3% oder weniger beträgt. Die in Figur 3 dargestellten Radien Ri, 0 und Ri , u und R 2,0 und R 2,u verlaufen in derselben Ebene, welche durch die Längsachse verläuft, was aber nicht zwingend der Fall sein muss, aber aus messtechnischen Gründen vorteilhaft ist. Der in Figur 3 dargestellte Verlauf trifft auch auf das geschlossene Rohr 67 zu.

In Figur 4 ist ein vereinzeltes Bauteil 72 dargestellt, wie es in der Praxis überwiegend Verwendung findet, das durch Trennen des in Figur 3 dargestellten Rohres 1 1 , 67 entlang der Vereinzelungsebene E erhalten worden ist. Das Rohr 1 1 , 67 bzw. das vereinzelte Bauteil 72 weist eine radiale Erweiterung 74 auf, die definitionsgemäß auf den Innendurchmesser d, des Rohres 1 1 , 67 bezogen sein soll, wobei davon ausgegangen wird, dass das Rohr 1 1 , 67 vor der Umformung einen konstanten Innendurchmesser d, aufweist. Die radiale Erweiterung 74 soll den Bereich des Rohres 1 1 , 67 beschreiben, in dem sich der Innendurchmesser von dj imin auf d iimax und wieder zurück zu di, mi n ändert. Der Innedurchmesser di ,min entspricht dem Innendurchmesser dj des Rohres 1 1 , 67 vor der Umformung. Da, wie bereits ausgeführt, das vereinzelte Bauteil 72 entlang der Vereinzelungsebene E getrennt wird, wo der Innendurchmesser seinen maximalen Wert dj, max aufweist, gilt für die radiale Erweiterung 74 des vereinzelten Bauteils 72, folglich, dass sie den Bereich beschreibt, in welchem sich der Innendurchmesser vom Wert di,m m auf den Wert d, !max ändert. Der Verlauf des

Außendurchmessers d a soll bei der Definition der radialen Erweiterung 74 außer Acht gelassen werden. Das dargestellte vereinzelte Bauteil 72 weist eine Länge X T von 70 ± 35 mm, einen maximalen Außendurchmesser d a,max von 1 ,46 ± 0,73 mm und einen minimalen Außendurchmesser di ,min von 1 ,0 ± 0,5 mm auf. Weiterhin weist das vereinzelte Bauteil 72 einen maximalen Innendurchmesser di, max von 1 ,067 ± 0,5335 mm, minimalen Innendurchmesser d iimin von 0,08 ± 0,04 mm auf, wobei der Umformabschnitt 66 eine Länge X F von 3,0 ± 1 ,5 mm aufweist. Folglich variieren die Verhältnisse von d max /di imin in etwa zwischen 13,35 und 40 und von Xp dj.max zwischen 0,93 und 8,44.

In Figur 5 ist das Rohr 1 1 , 67 entlang der in den Figuren 3 und 4 definierten

Vereinzelungsebene E dargestellt. Die in Figur 3 dargestellten Radien Ri ,0 und R 1 iU und R 2i0 und R 2,u werden in einer ersten Ebene i und in einer zweiten Ebene P 2 ermittelt, wobei die Ebenen P-i und P 2 vorzugsweise senkrecht aufeinander stehen. Dies kann beispielsweise durch zwei entsprechend angeordnete Kameras 56 realisiert werden. Nur wenn in beiden Ebenen Pi und P 2 die oben genannten Bedingungen erfüllt sind , weist das umgeformte Rohr 1 1 , 67 die erforderliche Präzision auf und kann für die gewünschte Anwendung freigegeben werden. Wird das Rohr 1 1 , 67 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 0 und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren umgeformt, ist die radiale Erweiterung 74 sehr rotationssymmetrisch, dass die gewünschte Präzision in den meisten Fällen auch dann erreicht wird, wenn die oben genannten Bedingungen nur in einer Ebene Pi oder P 2 erfüllt sind, so dass eine

Messung in einer dieser Ebenen oder P 2 ausreichet. Die Messung in der zweiten Ebene P 2 dient zur Erhöhung der Sicherheit, so dass Rohre 1 1 , 67, die aufgrund eines Fertigungsfehlers über ein bestimmtes Maß von der Rotationssymmetrie abweichen, nicht weiter verwendet, sondern verschrottet werden.

Bezugszeichenliste

10, 1 O L 10 2 Vorrichtung

1 1 Rohr

12 Halteeinrichtung

14 erster Fixierabschnitt

16 zweiter Fixierabschnitt

1 8 Nut 20 erste Klemmeinheit

22 zweite Klemmeinheit

24 erstes offenes Ende

26 zweites offenes Ende

28 Anschlussstück

30 Kanal

32 Ventil

34 Gasquelle

36 Mehrwegeventil

38 Heizrohr

40 innere Oberfläche

42 Stirnfläche

44 Fase

45 Induktionsspule

46 Isolierung

48 Temperaturmesseinrichtung

50 Pyrometer

52 Messeinrichtung

54 optische Messeinrichtung

56 Kamera 58 Beleuchtungseinheit

60 Reflexionseinheit

62 Regelungseinheit

64 elektrische Leitung

66 Umformabschnitt

67 geschlossenes Rohr

68 erstes geschlossenes Ende 70 zweites geschlossenes Ende 72 vereinzeltes Bauteil

74 radiale Erweiterung

E Vereinzelungsebene

L Längsachse

Pi erste Ebene

P 2 zweite Ebene

Ri, 0 erster oberer Radius

Ri iU erster unterer Radius

R 2 , 0 zweiter oberer Radius

R 2 , u zweiter unterer Radius