Verfahren und Vorrichtung zum einstückigen Anformen eines Flansches am Ende eines runden oder ovalen Rohres aus dünnwandigem Blech sowie nach dem Verfahren hergestelltes Rohr

Beschreibung

Rohrleitungen aus dünnwandigem Blech werden in der Regel aus Teilstücken zusammengesetzt, die miteinander zu verbinden sind. Die Verbindungsart beeinflusst ganz maßgeblich die Wirtschaftlichkeit der Herstellung und der Montage der Teilstücke. Dies gilt auch für rohrförmige Geräte bzw. Geräte mit rohrför- migen Anschlüssen, welche häufig in derartige Rohrleitungen zu integrieren sind, und für aus Teilstücken zusammengesetzte rohrförmige Apparate.

Bei den Verbindungsarten unterscheidet man zwischen Steckverbindungen, welche überwiegend bei aus Teilstücken zusammengesetzten Rohren mit kleinerem Durchmesser eingesetzt werden, und Flanschverbindungen. überwiegend werden bei diesen

Flanschverbindungen gesonderte Flansche hergestellt, die am Rohrende angeschraubt, angenietet, angeschweißt oder in ähnlicher Weise befestigt werden.

Nur im geringeren Umfang werden die Flansche durch Umformen des Rohrendes erzeugt .

Die einfachste Art eines angeformten Flansches ist der Stehbord, der durch rechtwinkliges Umkanten des Rohrendes erzeugt wird. Daneben sind Einrollungen bekannt, welche dadurch erzeugt werden, dass das Rohrende zu einem im Querschnitt etwa kreisförmigen Wulst eingerollt wird.

Der Verbindung dieser als Stehbord oder Rollung ausgebildeten Flansche dienen Spannringe mit U- oder V-förmigem Querschnitt, deren lichte Weite dem Querschnitt der aneinander anliegenden Flansche angepasst ist. Diese Spannringe müssen eine erhebli- che Steifigkeit aufweisen, da weder der Stehbord noch die Rollung das Rohr am Ende in radialer Richtung ausreichend aussteifen. Eine größere radiale Steifigkeit wird mit solchen An- formflanschen erzeugt, die durch zweimaliges, rechtwinkliges Hochkanten des Rohrendes entstehen. Solche Flansche werden - überwiegend für Gerätegehäuse, insbesondere Gehäuse von Radialventilatoren, verwendet. Diese Flansche werden vor allem mit über den Umfang verteilten Schrauben miteinander verbunden.

Jüngeren Datums ist ein aus DE 100 47 310 Al bekanntes Verfah- ren zum Anformen eines Flansches an das Ende eines dünnwandigen Rohres, das zunächst um 150° und dann um 90° hochgekantet wird, so dass ein Flansch mit einer kegeligen Außenfläche entsteht. Die an der Stoßstelle zweier Rohrstücke aneinander liegenden Flansche können mit einem im Querschnitt V-förmigen Spannring miteinander verbunden werden.

Wegen der stark gestiegenen Anforderungen an Dichtheit und glatte Innenflächen insbesondere bei Luftleitungen für die Lüftungs-, Klima- und Absaugtechnik werden zunehmend Rohre mit einstückig angeformten Flansch eingesetzt. Nachteilig ist hierbei allerdings, dass die Stärke des den Flansch bildenden Materials zwangsläufig nur der Rohrwandstärke entspricht, was häufig für die geforderte Stabilität nicht ausreicht. Zur Verstärkung des Flansches ist darum z. B. nach DE 102 15 112 Cl vorgeschlagen worden, auf das Ende des der Flanschbildung dienenden Rohrabschnitts einen Verstärkungsring aufzuschieben, der die Wandstärke des Flansches verdoppelt.

Auch diese Verstärkung ist häufig nicht ausreichend und noch unbefriedigend.

Der vorliegenden Erfindung liegt darum die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum einstückigen Anformen eines Flansches am Ende eines runden oder ovalen Rohres aus dünnwandigem Blech der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mit welchem ein wesentlich stärkerer und wesentlich stabilerer Flansch erzeugt werden kann. Nach dem mit Anspruch 1 angegebenen Grundprinzip wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in einer ersten Verfahrensstufe zur Materialansammlung das Ende eines axialen Teilabschnittes des Rohres bei gleichzeitigem axialem Vorschub eines Vorform- rollenwerkzeugs zu einem Wulst umgeformt wird, worauf in einer zweiten Verfahrensstufe zur Herstellung eines massiven Flansches der Wulst mit einem Fertigformrollenwerkzeug verdichtet wird.

Mit diesem Verfahren, das mit vergleichsweise einfachen Werk- zeugen durchführbar ist, können massive oder teilmassive Flansche mit einer wesentlich größeren Dicke als der Wandstärke des Rohres hergestellt werden.

Im einfachsten Fall wird nach Anspruch 2 das Vorformrollen- Werkzeug soweit vorgeschoben, dass ein mindestens einlagiger, im Querschnitt im Wesentlichen kreisrunder Wulst entsteht, welcher in der zweiten Verfahrensstufe zu einem teilmassiven Flansch verformt wird.

Wird, wie mit Anspruch 3 vorgeschlagen ist, das Vorformrollen- werkzeug soweit vorgeschoben, dass sich ein mindestens zweila- giger, im Querschnitt etwa spiralförmiger Wulst bildet, kann

in der zweiten Verfahrensstufe dieser zu einem im Wesentlichen massiven Flansch verdichtet werden.

Setzt man den Vorschub des Vorformrollenwerkzeuges nach Been- digung der Wulstbildung, wie mit Anspruch 4 angegeben ist, fort, so wird die Wand des Wulstes gestaucht, wodurch bei der sich anschließenden Fertigverformung ein Flansch höherer Dichte erzeugt wird.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 9.

Nach diesem Verfahren lässt sich ein rundes oder ovales Rohr aus dünnwandigem Blech mit einem einstückig angeformten zumin- dest teilmassiven Flansch herstellen, der, wie mit Anspruch 10 angegeben ist, gegenüber der Wandstärke des Rohres stärker dimensioniert ist und vorzugsweise einen rechteckigen, quadratischen, dreieck- oder trapezförmigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweist.

So ist es gemäß Anspruch 11 möglich, für ein Rohr mit einer Wandstärke in der Größenordnung von 0,5 bis 5 mm einen Flansch herzustellen, dessen mittlere in Axialrichtung des Rohres gemessene Dicke der zwei- bis zehnfachen Stärke der Rohrwand- stärke entspricht.

Zur Durchführung des Verfahrens wird gemäß Anspruch 12 eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche ein Vorformrollenwerkzeug zur Herstellung des Wulstes, ein Fertigformrollenwerkzeug zur Herstellung des massiven Flansches sowie eine Einspannvorrichtung für das Rohr aufweist. Die Rollenwerkzeuge sind hierbei unverdrehbar , aber radial und axial verschiebbar und die moto-

risch angetriebene Einspannvorrichtung für das Rohr verdrehbar, aber axial unverschiebbar an einem Gestell angeordnet.

Bei dieser Vorrichtung läuft das mit einem Flansch zu verse- hende Rohr um, während die Rollenwerkzeuge bezüglich des Rohres axial vorgeschoben werden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das Gegenstand des Anspruchs 13 ist, sind die Rollenwerkzeuge gemeinsam auf einem motorisch angetriebenen, drehbar gelagerten Drehteller radial und axial verschiebbar angeordnet, während die Einspannvorrichtung für das Rohr am Gestell axial nicht verschiebbar und nicht verdrehbar vorgesehen ist.

Bei der Herstellung des Flansches mit dieser Vorrichtung laufen also die Rollenwerkzeuge bei gleichzeitigem axialen Vorschub um das arretierte Rohr um.

Die Ausbildung des Vorformrollenwerkzeuges ist in Anspruch 14 angegeben.

Das Fertigformrollenwerkzeug ist Gegenstand des Anspruchs 15.

Weitere konstruktive Einzelheiten der Rollenwerkzeuge sind mit den Ansprüchen 16, 17 und 18 angegeben.

Zur Einspannung des Rohres eignet sich eine Einspannvorrichtung, bei welcher gemäß Anspruch 19 bzw. 20 radial verschiebbare Spannbacken an der Rohrinnenwand kraftschlüssig anliegen.

Bei einer anderen Ausführungsform nach den Ansprüchen 21 und 22 dient der Einspannung eine elastisch verformbare Feder-

Scheibe, deren Spannfinger gleichfalls kraftschlüssig mit der Innenwand des Rohres in Eingriff gebracht werden können.

Konstruktive Maßnahmen, z. B. zur Betätigung der Einspannvor- richtung bzw. des Antriebs der Spanneinrichtung sind mit den Ansprüchen 23 bis 25 gekennzeichnet.

Zum Einspannen relativ dünnwandiger Rohre ist mit den Ansprüchen 26 und 27 ein Gegenhaltering vorgeschlagen.

Zur weiteren Rationalisierung der Herstellung eignet sich eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Anformen von Flanschen an beiden Rohrenden, wie sie im Einzelnen mit Anspruch 28 gekennzeichnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus Blech mit einstückig angeformten Flanschen nach vorliegender Erfindung eignet sich besonders für eine vollautomatische Fertigung. Zu diesem Zweck ist gemäß Anspruch 29 eine program- mierbare Schaltung zur Steuerung der Antriebe, Ventile und dergleichen Aggregate nach vorgegebenen Fertigungsabläufen notwendig .

Einzelheiten des Verfahrens sowie der Vorrichtung zum einstü- ckigen Anformen eines Flansches am Ende eines runden oder ovalen Rohres sowie der nach diesem Verfahren hergestellten Rohre mit angeformten Flanschen sind nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

In den Zeichnungen zeigen

Figur 1 bis Figur 4 Längsschnitte der Rohrwandung mit angeformtem Flansch,

Figur 5 bis Figur 12 Längsschnitt des Vorformrollenwerk- zeuges mit dem mit einem Flansch zu versehenden Ende des Rohres in verschiedenen Bearbeitungsstadien,

Figur 10a, IIa vergrößerte Details aus Fig. 10 bzw. Fig. 11,

Figur 13 bis Figur 17 Längsschnitt des Fertigformrollenwerkzeuges mit dem mit einem Flansch zu versehenden Ende eines Rohres in verschiedenen Bearbeitungsstadien,

Figur 18 Axialschnitt einer vollständigen Vorrichtung zum einstückigen Anformen eines Flansches nach einem ersten Ausführungsbeispiel ,

Figur 19 Aufsicht der Vorrichtung gemäß Figur 18,

Figur 20 perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum einstückigen Anformen von Flanschen an beide Enden eines Rohres,

Figur 21 Axialschnitt einer vollständigen Vorrichtung zum einstückigen Anformen eines Flansches nach einem zweiten Ausführungsbeispiel ,

Figur 22 Aufsicht der Vorrichtung gemäß Figur

21,

Figur 23 perspektivische Darstellung eines Ge- genhalteringes,

Figur 24 perspektivische Darstellung einer Federscheibe,

Figur 25 perspektivische Darstellung einer in das Ende eines Rohres eingesetzten Einspannvorrichtung mit den Elementen gemäß Figur 23 und 24.

Mit den Figuren 1 bis 4 sind vier verschiedene Möglichkeiten von gemäß der Erfindung herstellbaren Massivflanschen dargestellt. Wie die Figuren zeigen sind an die Rohrwände 1 bis 4 eines im Einzelnen nicht dargestellten Rohres Flansche 5 bis 8 angeformt, welche je nach Verdichtung teilmassiv oder vollmas- siv sind. Diese Flansche können nahezu beliebige Querschnittsformen aufweisen. Bevorzugt sind Flansche mit trapezförmigem Querschnitt 5, 6 oder 8, bzw. Flansche mit rechteckförmigen Querschnitt 7, die sich für eine Montage mit Spannringen besonders gut eignen. Die Materialanhäufung im Flanschprofil führt zu einer außerordentlich hohen radialen und axialen Flanschsteifigkeit .

Die Herstellung dieser Flansche erfolgt durch Umformung des Rohrendes 10 des Rohres 11 in einem zweistufigen Verfahren:

In der ersten Stufe, welche anhand der Figuren 5 bis 12 erläutert ist, wird zunächst durch ein spezielles Rollverfahren das Ende 10 des Rohres 11 zu einem Wulst 17 umgeformt.

In einer zweiten Stufe, welche anhand der Figuren 13 bis 17 erläutert ist, wird dieser vorgeformte Wulst in einem speziellen Walzverfahren zu der gewünschten Form des massiven oder teilmassiven Flansches verdichtet.

Der Herstellung des Wulstes dient das Vorformrollenwerkzeug 9, das aus den achsparallel angeordneten Rollen 13 und 15 und der mit ihrer Achse 14b senkrecht zu den Achsen 13c und 15d ste- henden Rolle 14 besteht. Die Rolle 13 ist so profiliert, dass sie an ihrem oberen Ende einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 13a und an diesem anschließend einen gleichfalls zylindrischen Abschnitt 13b geringeren Durchmessers aufweist.

Die Profilrolle 15 weist an ihrem oberen Ende gleichfalls einen zylindrischen Abschnitt 15a und anschließend eine im Querschnitt viertelkreisförmige Ringnut 15b und anschließend an diese einen zylindrischen Abschnitt 15c geringeren Durchmessers auf .

Die dritte Rolle der T-förmig angeordneten Rollenkombination 9 ist so angeordnet und bemessen, dass sie in den Zwischenraum zwischen den zylindrischen Abschnitten 13b und 15c eingreift. Diese Rolle 14 weist eine im Querschnitt halbkreisförmige Ringnut 14a auf. Wie die Zeichnung erkennen lässt, bilden

Ringnuten 14a und 15b zusammen mit dem zylindrischen Abschnitt 13a eine etwa im Querschnitt kreisförmige Formnut 16, wobei die Durchmesser der Abschnitte 13a und 15a so bemessen sind, dass zwischen den Rollen 13 und 15 ein Aufnahmespalt 12 frei bleibt, dessen lichte Weite der Stärke der Rohrwand 1 entspricht .

Zur Erzeugung des Wulstes in der ersten Stufe des Verfahrens wird das Rohr 11 gegenüber dem Vorformrollenwerkzeug 9 oder das Vorformwerkzeug 9 gegenüber dem Rohr 11 in Drehung versetzt, wobei das Vorformrollenwerkzeug 9 bzw. das Rohr 11 in Axialrichtung A gegen das Rohr 11 bzw. das Vorformrohrwerkzeug 9 bewegt wird. Hierbei taucht die Wand 1 in den Spalt 12 zwischen den Rollen 13 und 15 ein, bis sie auf die halbkreisförmige Formnut 14a der Rolle 14 trifft, wie in Figur 6 dargestellt ist.

Bei weiterem Vorschub des Vorformrollenwerkzeuges 9 bzw. des Rohres 11 wird der äußere Rand 10 der Rohrwand 1 mittels der Ringnut 14a der Rolle 14 zu einem etwa halbkreisförmigen Wulst 17 umgebördelt, wie in Figur 7 dargestellt ist. Bei weiterem Vorschub des Rollenwerkzeuges 9 in Richtung A bzw. des Rohres 11 gelangt der äußere Rand 10 des Rohres 11 in die im Querschnitt viertelkreisförmige Ringnut 15b der Rolle 15, wodurch der Rand 10 schließlich zu einem im Querschnitt kreisförmigen Wulst umgeformt wird. Dieser Verfahrensabschnitt ist in Figur 8 veranschaulicht.

Wird der Vorschub des Rollenwerkzeugs 9 in Richtung des Pfeils A bzw. des Rohres 11 - selbstverständlich bei weiterer relativer Drehung zwischen Rollenwerkzeug und Rohr 11 - fortgesetzt, so entsteht aus dem zunächst im Querschnitt etwa kreisförmigem Wulst 17 ein im Querschnitt etwa spiralförmigen Wulst 17, wie dies die Figuren 9, 10 und 10a veranschaulichen.

An sich eignet sich dieser Wulst bereits für die Herstellung eines teilmassiven Flansches in der zweiten Verfahrensstufe.

Soweit eine größere Materialdichtheit für einen vollmassiven Flansch erzielt werden soll, ist aus der in den Figuren 10

bzw. 10a dargestellten Position der Axialvorschub des Vorform- rollenwerkzeuges 9 in Richtung des Pfeils A bzw. des Rohres 11 fortzusetzen. Da, bedingt durch den nunmehr höheren Rollwiderstand, keine weitere Einrollung erfolgt, werden die äußeren Windungen des Wulstes 17 wegen der Eingrenzung in der Formnut 16, welche ein Ausweichen des Materials verhindert, gestaucht, so dass sich die Materialdicke der Wulstwindungen vergrößert, wie die Figuren 11 und IIa erkennen lassen.

Der Vorschub des Vorformrollenwerkzeuges 9 bzw. des Rohres 11 wird beendet, wenn für die erforderliche Steifigkeit des Flansches ausreichend viel Material des Außenrandes 10 des Rohrendes umgeformt und gestaucht ist.

Nach Beendigung des Axialvorschubes des Vorformrollenwerkzeuges 9 bzw. des Rohres 1 sowie der Relativdrehung zwischen Vor- formrollenwerkzeug 9 und Rohr 11 wird zur Beendigung dieser ersten Verfahrensstufe zunächst die Rolle 15 vom Rohr 11 in Richtung des Pfeils B radial wegbewegt und arretiert. An- schließend sind die Rollen 13 und 14 gemeinsam mit der Rolle 15 entgegen der Vorschubrichtung und parallel zur Achse des Rohres 11 in die Ausgangsstellung, also in Richtung des Pfeils C, zurückzuziehen, wo sie bis zur Bearbeitung des nächsten Rohres verbleiben.

Erst bei der nächsten Bearbeitung ist die Rolle 15 wieder radial entgegen der Richtung des Pfeils B einzufahren, zu arretieren und gemeinsam mit den Rollen 13 und 14 entgegen der Richtung des Pfeils C axial vorzuschieben.

Für die Herstellung des Wulstes bei aus Stahlblech bestehenden Rohren mit einer Wandstärke von 0,5 mm bis 5 mm hat sich eine Geschwindigkeit für den axialen Vorschub des Vorformrollen-

Werkzeuges 9 bzw. des Rohres 11 in der Größenordnung von 0,1 bis 2 mm pro RohrUmdrehung als vorteilhaft erwiesen.

Die zweite Verfahrensstufe zur Fertigstellung des teil- oder vollmassiven Flansches ist anhand der Figuren 13 bis 17 erläutert.

Das Fertigformrollenwerkzeug 18 besteht aus zwei Profilrollen 19 und 20, welche gegeneinander und bezüglich der Wandung 1 des Rohres 11 winklig derart aus der in Figur 13 dargestellten Position bewegbar sind, dass sie schließlich die in Figur 16 dargestellte Endposition einnehmen.

Die Rollen 19 und 20 weisen im Querschnitt etwa V-förmige Ringnuten auf, welche durch die winklig zueinander stehenden Ringflächen 19a und 19b bzw. 20a und 20b begrenzt sind.

Diese Ringflächen sind so angeordnet und dimensioniert, dass sie in der Endposition der Formrollen 19 und 20, wie dies aus Figur 16 erkennbar ist, einen dem gewünschten Querschnitt des Flansches 5 entsprechenden Raum sowie einen notwendigen Aufnahmespalt 21 für die Rohrwand 1 bilden.

Bei der Verfahrensstufe zur Fertigstellung des Flansches wer- den die Rollen 19 und 20 gemeinsam aus ihrer in Figur 13 dargestellten Position zunächst parallel zur Rohrachse in Richtung des Pfeils D auf den Wulst 17 des Rohres 11 zu bewegt, bis die Rolle 19 mit ihrer Ringfläche 19b die Unterkante des Wulstes 17 berührt, wie in Figur 14 dargestellt ist. Hierauf wird die Rolle 20 schräg in Richtung des Pfeils E, also gegen die Rohrwand 1 und den Wulst 17, bewegt, bis sie, wie Figur 15 zeigt, mit ihrer Ringfläche 20c die Wand 1 und mit ihrer Ringfläche 20b die Oberseite des Wulstes 17 berührt. Letzterer

wird hierbei zur Bildung der inneren Schrägfläche des Flansches verformt. In dieser Position wird die Rolle 20 arretiert. Die weitere Ausformung des Flansches erfolgt mittels der Formrolle 19, welche nun aus der in Figur 15 dargestellten Position schräg in Richtung des Pfeils F gegen die arretierte Rolle 20 bewegt wird, bis sie die Innenseite der Rohrwand mit ihrer Ringfläche 19a berührt und den Wulst mittels der Ringfläche 19b zu dem in Figur 16 dargestellten Flansch 5 verdichtet hat.

Je nach Dimensionierung der Ringflächen 19a und 19b bzw. 20a und 20b lassen sich Flansche unterschiedlichen Profils und unterschiedlicher Abmessung herstellen.

Nach Fertigstellung des Flansches 5 werden die Rollen aus ihrer in Figur 16 dargestellten Position zuerst in Richtung der Pfeile G und H zurückgezogen, wie in Figur 17 angedeutet ist.

Die Rollen 19 und 20 des Fertigformrollenwerkzeuges 18 können nunmehr gemeinsam entgegen der Vorschubrichtung parallel zur

Rohrachse in Richtung des Pfeils I in die Ausgangsstellung zurückgezogen werden. Für einen erneuten Fertigungsvorgang sind sie bereit.

Für die Vorschubrichtungen E und F hat sich ein Winkel von etwa 45° als vorteilhaft erwiesen. Praktikabel sind auch noch Winkel in einem Bereich von 45° ± 30°. Bei Winkeln außerhalb dieses Bereiches ist die Materialumformung jedoch mangelhaft.

Wie bei der ersten Verfahrensstufe sind auch bei der zweiten Verfahrensstufe die Rollen nicht angetrieben, vielmehr laufen sie frei um.

Sie müssen sowohl radial als auch axial hochbelastbar gelagert sein. Hierfür eignen sich vor allem Kegelrollenlager.

Die Geschwindigkeit für axialen Vorschub des Fertigformrollen- Werkzeuges 18 bzw. des Rohres 11 liegt vorteilhafterweise in der Größenordnung von 0,1 bis 2 mm pro Umdrehung des Rohres bzw. des Werkzeuges 18.

Die Abmessungen der Rollen des Vorformrollenwerkzeuges und der Rollen des Fertigformrollenwerkzeuges sowie der Axialvorschub beim Vorformvorgang müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass teil- oder vollmassive Flansche mit abgerundeten Kanten entstehen.

Stimmen diese Verhältnisse nicht, entstehen entweder zu scharfkantige oder gar mit Grat behaftete bzw. zu hohle Flansche.

Grundsätzlich kann bei richtiger Dimensionierung der Werkzeuge nahezu jeder Flanschquerschnitt unabhängig von der Rohrwanddicke erzeugt werden, wobei bevorzugt Wanddicken in der Größenordnung von 0,5 bis 5 mm sind. Somit lässt sich das Verfahren auch für die Herstellung von Flanschen bei rohrähnlichen Geräten und Apparaten einsetzen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer vollständigen Vorrichtung zum Anformen eines Flansches an ein Rohr 11 ist mit den Figuren 18 und 19 veranschaulicht. Bei dieser Vorrichtung sind die anhand der Figuren 5 bis 17 im Einzelnen erläuterten Rollen- Werkzeuge 9 und 18 auf Werkzeugschlitten 24 und 25 radial verschiebbar an der Grundplatte 23 eines Gestells 37 angebracht. Der Radialverstellung dienen Verstellspindeln 32. Die Rollen 13 bis 15 des Vorformrollenwerkzeuges 19 und die Rollen 19 und

20 des Fertigformrollenwerkzeuges 18 sind an den jeweiligen Schlitten 24 und 25 mittels nicht dargestellter Vorschubeinrichtungen axial und radial in der anhand der in den Figuren 5 bis 17 erläuterten Weise verschiebbar angebracht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 18 wird zum Zwecke der Flanschherstellung das Rohr 11 gegenüber dem Gestell 37 in Drehbewegung versetzt, während die die Rollenwerkzeuge 9 und 18 tragenden Schlitten 24, 25 feststehend sind. Die mit den Verstellspindeln 32 oder gegebenenfalls mit pneumatischen oder hydraulischen Zylindern radial verschiebbaren Schlitten 24 und 25 sind über ausreichend stabile und genaue Führungsschienen 36 mit der Grundplatte 23 des Gestells 37 verbunden. Die frei laufenden Rollen 13 bis 15 des Vorformrollenwerkzeuges 9 bzw. 19 und 20 des Fertigformrollenwerkzeuges 18 sind in auf den

Schlitten 24 und 25 aufgebauten Blöcken gelagert und mit nicht dargestellten Führungen in der anhand der Figuren 5 bis 17 erläuterten Weise verfahrbar. Als Antrieb dienen nicht dargestellte, in die Blöcke integrierte Hydraulik- oder Pneumatik- zylinder bzw. Gewindespindeln mit Getriebe- oder Servomotoren.

Der Einspannung des Rohres 11 dient eine allgemein mit 31 bezeichnete Spannscheibe, welche aus einer Grundscheibe 33 mit auf dieser strahlenförmig radial verschiebbar angeordneten SpannSegmenten 34 besteht, die genauer in der Aufsicht gemäß Figur 19 erkennbar sind. Die Grundscheibe 33 ist von einer zentralen Hohlwelle 26 getragen, welche in dem an der Unterseite der Grundplatte 23 befestigten Lagerblock 27 gelagert ist. Kegelrollenlager 27a dieses Lagerblocks 27 nehmen die sehr hohen radialen und axialen Belastungen auf.

Der Betätigung der Spannscheibe 31 dient eine die Hohlwelle 26 durchsetzende Zugstange 29, an derem oberen Ende ein in Form

eines kegelförmigen Mehrfachkantes 35 ausgebildeter Spannkonus angebracht ist, der an den inneren Spannbackenenden 34a der Spannbacken 34 anliegt. Bei Axialbewegung der Zugstange 29 nach unten mittels eines doppelt wirkenden Zylinders 30 werden folglich die Spannbackensegmente 34 radial nach außen bewegt und legen sich kraftschlüssig an die Innenwand des einzuspannenden Rohres 11 an. Zum Lösen des Rohres 11 ist die Zugstange 29 mittels des Zylinders 30 in der Gegenrichtung vorzuschieben. In den Spannbackensegmenten 34 eingebaute, nicht darge- stellte Rückzugfedern sorgen für die Rückführung der Spannbackensegmente 34, so dass das Rohr 11 wieder freigegeben wird.

Dem Drehantrieb der Einspannvorrichtung dient ein im Gestell 37 angeordneter Antriebsmotor 28, dessen Ritzel 28a mit einem am inneren Ende der Hohlwelle 26 angebrachten Zahnrad 28b im Eingriff ist.

Anstelle von Zahnradantrieben sind auch Ketten- oder Zahnriemenantriebe geeignet.

Mittels der Vorrichtung gemäß Figur 18 und 19 gestaltet sich der Fertigungsablauf wie folgt.

Vor Beginn der Fertigung sind die Vorform- und Fertigformrol- lenwerkzeuge 9 und 18 mittels der Schlitten 24 und 25 entsprechend dem Durchmesser des mit einem Flansch zu versehenden Rohrstückes 11 einzustellen und in die anhand der Figuren 5 bis 17 erläuterten Grundstellungen zu fahren.

Das Rohr 11 wird derart über die Spannscheibe 31 geschoben, dass der für die Bearbeitung erforderliche axiale Teilabschnitt IIa die Unterkante der Spannscheibe 31 überragt. In dieser Position wird das Rohr durch Spreizen der Spannbacken-

Segmente 34 festgespannt und anschließend mittels des Antriebsmotors 28 in Drehung bei einer Drehzahl zwischen 20 und 300 U/min versetzt.

Mittels des Vorformrollenwerkzeuges 9 wird der Wulst angeformt wie anhand der Figuren 5 bis 12 vorstehend erläutert ist. Hieran schließt sich die zweite Bearbeitungsstufe, nämlich die Herstellung des teil- oder vollmassiven Flansches mittels des Fertigformrollenwerkzeuges 18 ohne Unterbrechung der Drehung des Rohres 11 an. Dieser Vorgang ist vorstehend anhand der Figuren 14 bis 17 beschrieben. Nach Fertigstellung des Flansches wird auch das Fertigformrollenwerkzeug 18 in die Grundstellung zurückgefahren. Die Drehung wird gestoppt. Nach Lösen der Spannscheibe 31 kann das Rohr 11 mit einem angeformten Flansch gemäß Figur 1 bis 4 der Vorrichtung entnommen werden.

In der Zeichnung nicht dargestellt sind Antriebselemente, Ventile und dergleichen Aggregate für die programmierte Steuerung der gesamten Vorrichtung, welche einen vollautomatischen Fer- tigungsablauf nach vorgegebenen Daten ermöglichen. Diese Aggregate und die Steuerung sind in dem vorzugsweise mit einem Blechgehäuse verkleideten Gestell 37 untergebracht.

Die Vorrichtung gemäß Figur 18 und 19 eignet sich nur zum An- formen eines Flansches an einem Ende eines Rohres 11.

Aus wirtschaftlichen Gründen, insbesondere bei geraden Rohrstücken, kann es vorteilhaft sein, gleichzeitig Flansche an beiden Enden des Rohrstückes anzuformen.

Diesem Zweck dient die in Figur 20 dargestellte Vorrichtung, bei welcher zwei Anformeinheiten 38, deren Aufbau der Vorrichtung nach Figur 18 und 19 entspricht, in einem Rohrgestell 39

horizontal liegend angeordnet sind, so dass deren Spannscheiben 31 einander gegenüberliegen.

Wenigstens eine der beiden Anformeinheiten 38 ist den in Trag- schienen 41 mit Hilfe angetriebener Gewindespindeln 40 horizontal in Richtung des Doppelpfeils K verschiebbar. Somit kann der Abstand der beiden Anformeinheiten 38 entsprechend der Rohrlänge eingestellt werden, wobei zum Einlegen und Entnehmen des Rohres 11 wenigstens eine Anformeinheit 38 axial zu ver- schieben ist.

Eine andere Variante zur Herstellung eines einstückig an das Rohr anzuformenden Flansches, die als Anformeinheit 42 bezeichnet ist, ist mit den Figuren 21 und 22 veranschaulicht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel, das insbesondere zur Bearbeitung von nicht geradlinig verlaufenden Rohrstücken geeignet ist, ist das Rohr während der Bearbeitung feststehend, während die Rollenwerkzeuge 9 und 18 auf einem vom Getriebemotor 45 angetriebenen und um die Achse des Rohres 11 umlaufenden Drehteller 43 angebracht sind.

Die Vorrichtung zum Einspannen des Rohres 11 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die bei der Vorrichtung gemäß 18 und 19 vorgesehene. Auch hier dient der Festlegung des Rohres 11 eine Spannscheibe 31 mit Spannbackensegmenten 34, welche mit Hilfe eines Mehrfachkantes 35, der Zugstange 29 und dem Zylinder 30 radial verschiebbar sind. Die die Spannbackensegmente 34 tragende Grundscheibe 33 ist am oberen Ende der von der Zugstange 29 durchsetzten Hohlwelle 26 angebracht. Die Hohlwelle 26 ist anders als bei der Vorrichtung gemäß Figur 18 und 19 fest mit der Grundplatte 23 des Gestells 37 verbunden.

Der Drehteller 43 ist um die Hohlwelle 26 verdrehbar. Auf seiner Unterseite ist er mit einem Zahndrehkranz 44 ausgestattet, der mit dem Ritzel 45a des Getriebemotors 45 in getrieblicher Verbindung steht.

Auf dem Drehteller 43 sind die mit Verstellspindeln 32 radial verschiebbaren Schlitten 24 und 25 mit den Rollenwerkzeugen 9 und 18 angeordnet, deren Aufbau und Konstruktion derjenigen nach Figur 18 und 19 entsprechen.

Die mit den Figuren 21 und 22 dargestellte Anformeinheit 42 eignet sich vor allem zum Anformen des Flansches an Formstücke oder sperrige Rohre, da diese beim Anflanschvorgang nicht in Drehung versetzt werden müssen.

Beim einseitigen Anformen eines Flansches mit den Vorrichtungen nach Figur 18 und 19 bzw. 21 und 22 kommt es auf ein sehr stabile Einspannung des Rohres 11 mittels der Spannscheibe 31 an, da das Rohr 11 nicht nur radial zu spannen sondern gegen die Wirkung der axial verfahrbaren Rollenwerkzeuge 9 und 18 festzuhalten ist. Andernfalls ist eine vollständige und fehlerfreie Ausformung der Flansche nicht möglich. Bei gleichzeitigem Anformen des Flansches an beiden Rohrenden der Vorrichtung gemäß Figur 20 ist die Einspannung weniger kritisch, da sich die axial wirkenden von den Rollenwerkzeugen ausgeübten Kräfte gegenseitig aufheben.

Besonders kritisch ist das Einspannen relativ dünnwandiger Rohre bei einseitiger Flanschanformung, da die in das Rohr einzusetzende Spannscheibe 31 mit ihren Spannbackensegmenten

34 bei höherem Druck der Spannbackensegmente das Rohr radial verformen kann. Eine Reduzierung des in radialer Richtung wirkenden Druckes ist aber nur begrenzt möglich, da das Rohr bei

Bearbeitung durch die Reibungskraft verdrehsicher fest gelegt sein muss.

Für das einseitige Anformen von Flanschen an dünnwandige Rohre ist darum eine mit den Figuren 23 bis 25 veranschaulichte abgewandelte Einspannvorrichtung vorgeschlagen.

Zur Verhinderung der Rohrdehnung unter der Wirkung der Spannscheibe, also zur Erzeugung eines Gegenhaltes, ist ein Gegen- haltering 46 vorgesehen, der in Höhe der Spannscheibe auf der Außenseite des Rohres 11 anzubringen ist. Zu diesem Zweck ist der Gegenhaltering 46 zweiteilig ausgebildet. Seine beiden Teile 46a und 46b sind nach Aufschieben auf das Rohr 11 zum Beispiel mittels Verschraubung an 47 miteinander verbindbar. Anstelle einer zweiten Verschraubung kann auch eine gelenkige Verbindung der Teilstücke 46a und 46b zum Beispiel mittels eines Scharniers oder dergleichen vorgesehen sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist als Spannscheibe eine nach Art einer Tellerfeder ausgebildete, kegelförmige Federscheibe 48 vorgesehen, welche mittels radialer Schlitzungen 49 in strahlenförmig von der mittleren Bohrung 51 radial verlaufende Spannfinger 50 unterteilt ist. Diese Federscheibe 48 sitzt auf einer in das Rohrinnere einzubringenden Gegenhalteplatte 53, welche am oberen Ende der Hohlwelle 26 befestigt ist. Der Betätigung der Federscheibe 48 dient wiederum eine die Hohlwelle 26 und die Gegenhalteplatte 53 axial durchsetzende Zugstange 29, deren oben gelegenes Ende die mittige Bohrung 51 der Federscheibe 48 durchsetzt und mit dieser mittels einer Mutter 54 verbunden ist.

Wird auf die Zugstange 29 mittels eines nicht dargestellten Zylinders Zug ausgeübt, werden die Spannfinger 50 gespreizt

und legen sich kraftschlüssig an die Innenwand des Rohres 11 an, wobei sie sich bei entsprechendem Zug in der Rohrwand ver- krallen. Dies ist möglich, da der Gegenhaltering 46 das radiale Ausweichen der Rohrwand verhindert und damit das Rohr 11 festlegt. Die Federscheibe 48 ermöglicht eine Vervielfachung der über die Zugstange 29 aufgebrachten Zugkraft, wobei die Spreizkraft der Federscheibe 48 um so größer ist, je flacher der Kegelwinkel der Federscheibe 48 ist.

Bezugszeichenliste

1 Rohrwand

Ia innere Wandfläche Ib äußere Wandfläche

2 , 3 , 4 Rohrwand 5, 6, 7, 8 Flansch

9 Vorform-rollenwerkzeug

10 äußerer Rand bzw. Kante des Rohrendes 11 Rohr

IIa axialer Teilabschnitt

IIb Rohrachse

12 Aufnahmespalt zwischen den Rollen 13 und 15

13 Rolle des Vorformrollenwerkzeuges 9 13a zylindrischer Abschnitt

13b zylindrischer Abschnitt

13c Achse

14 Rolle des Vorformrollenwerkzeuges 9 14a Ringnut 14b Achse

15 Rolle des Vorformrollenwerkzeuges 9 15a zylindrischer Abschnitt

15b Ringnut

15c zylindrischer Abschnitt 15d Achse

16 Formnut

17 Wulst

18 Fertigformrollenwerkzeug

19 Formrolle 19a, 19b Ringflächen

20 Formrolle

20a, 20b,

20c Ringflächen

21 Aufnahmespalt

22

23 Grundplatte

24 Werkzeugschlitten

25 Werkzeugschlitten

26 Hohlwelle

27 Lagerblock

27a Kegelrollen

28 Antriebsmotor

28a, 28b Zahnräder

29 Zugstange

30 doppelt wirkender Zylinder

31 Spannscheibe

32 Versteilspindein

33 Grundscheibe

34 Spannbackensegmente

34a innere Spannbackenenden

35 kegelförmiger Mehrfachkant, Spannkonus

36 Führungsschienen

37 Gestell

38 Anformeinheit

39 Rohrgestell

40 Gewindespindeln

41 Tragschienen

42 Anformeinheit

43 Drehteller

44 Zahndrehkranz

45 Getriebemotor

45a Zahnrad

46 Gegenhaltering

46a, 46b Teile des Gegenhalteringes 46

47 Verschraubung

48 Federscheibe

49 Schlitzung

50 Spannf inger

51 Bohrung

52 Feder spannscheibe

53 Gegenhai teplatte

54 Mutter

A bis K Pfeile zur Bezeichnung von Bewegungsrichtungen