Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohren, wobei eine flache oder an wenigstens einem Rand angebogene Blechplatte wenigstens zwei Umform prozesse durchläuft, von denen im ersten Umformprozess die Blechplatte in einer U-Presse U-förmig verformt wird, indem ein Stempel die Blechplatte in einem zentralen Bereich eindrückt, während umgebende

Bereiche zumindest teilweise auf wenigstens einem Träger aufliegen und über seitliche Aktuatoren mit jeweils wenigstens einer Pressfläche die Schenkel der U-förmig verformten Blechplatte zueinander gepresst werden, und im zweiten Umformprozess die U-förmig verformte Blechplatte in einer O-Presse, mit sich zueinander bewegenden Haibschalenwerkzeugen in eine Rohrform

umgewandelt wird.

Bekanntermaßen werden in einem Längsrohrwerk Rohre mit einem

Durchmesser von 16" (406 mm) - 64" (1625 mm) und Wandstärken von 6,4 mm - 38,0 mm produziert.

In der Längsrohrfertigung kommen häufig Platten aus gewalzten Grobblechen als Grundmaterial zur Anwendung. Das Grundmaterial variiert in seiner chemischen Zusammensetzung in Abhängigkeit von Wandstärke,

Rohrabmessung und Verwendungszweck. Die physikalischen Eigenschaften oder Oberflächenbeschaffenheiten des Endproduktes definieren sich zum großen Teil bereits über das Grundmaterial.

Beim Längsrohrprozess werden vielfach zuerst die Längskanten der Bleche für den anschließenden Prozess vorbereitet. Dabei werden beispielsweise die

Kanten für einen späteren Schweißvorgang angeschrägt oder die Bleche werden für die einfachere Behandlung in der O-Presse beispielsweise leicht gebogen. Im Anschluss werden die Bleche im sogenannten U-O-E-Verfahren (U-Formen, O-Formen, Expandieren) verformt.

Das U-förmig verbogene Blech soll von der U-Presse in Längsrichtung des Bleches in die O-Presse transportiert werden. Nun ist es jedoch so, dass insbesondere bei dünnen Blechen und höheren Festigkeiten des Grundmaterials der heutige Umformprozess zu einem U- förmigen Profil nicht zufriedenstellend ist. Das Blech wird heutzutage nach wie vor durch einen Stempel über seine gesamte Länge mittig eingedrückt, während es seitlich abgestützt ist. Selbst bei maximalem Verformungsdruck durch gleichzeitig oder anschließend wirkende seitliche Aktuatoren, also mit einer Kraft, bei der die Schenkel der U-förmig verformten Blechplatte gerade noch nicht oberhalb des Stempels einknicken, federt das Blech allerdings über die Parallelstellung der Schenkel zurück. Das bedeutet, die Schenkel stellen sich V-förmig auf und das Öffnungsmaß des U-förmigen Profils ist zu groß für den Durchmesser des halbrunden Oberwerkzeugs der O-Presse. D. h., das U- förmige Profil aus der Blechplatte ist in seiner Längsrichtung nicht in die geöffnete O-Presse zu transportieren, wenn die Schenkel der U-förmig vorgeformten Blechplatte nicht zumindest parallel stehen. Sobald sich der Öffnungsbereich der Schenkel V-förmig öffnet, ist er zu breit, um die

Haibschalenwerkzeuge der O-Presse zusammenfahren zu können.

Dieses Problem wird zum Teil sehr anschaulich in der EP1698407B1 erläutert. Dort wird vorgeschlagen, dem Problem dadurch zu begegnen, dass die

Schenkel des U-förmigen Profils auf dem Rollgang, also dem Transportweg von der U-Presse zur O-Presse weiter zusammengedrückt werden. Dieses

Verfahren ist besonders aufwändig, denn über die gezwungenermaßen anstellbaren Führungsrollen muss zudem zusätzlich eine große Kraft auf die Schenkel des U-förmigen Profils aufgebracht werden. Die Transportstrecken zwischen den beiden Pressen sind also sehr kompliziert und teuer.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die U-Verformung der Blechplatte zu verbessern. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, den Übergang von der U- zu der O-Verformung zu erleichtern. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die

Aktuatoren in mindestens einem ersten und einem zweiten Pressvorgang, die zeitlich hintereinander erfolgen, die Schenkel der U-förmig verformten

Blechplatte zueinander pressen.

Man erhält dadurch die Möglichkeit, die Formgebung zu einem U-förmigen Profil der Blechplatte besser zu beeinflussen. Abhängig von Material und Blechstärke können die Pressvorgänge der Aktuatoren so vorgenommen werden, dass die Schenkel des aus der U-Presse wieder austretenden Profils der Blechplatte in der gewünschten Parallelität (± 2,5°) vorliegen. Die plastische Verformung der Blechplatte ist durch wenigstens einen zweiten Pressvorgang

der Aktuatoren wesentlich sicherer zu erreichen. Dadurch sind die Profile deutlich leichter in Längsrichtung in die O-Presse einführbar.

Vorzugsweise werden zwischen den mindestens zwei Pressvorgängen der Aktuatoren die Aktuatoren und die U-förmig verformte Blechplatte relativ zueinander in der Höhe versetzt.

Hier ergibt sich eine zusätzliche Möglichkeit, die plastische Verformung der Blechplatte an einer zweiten Stelle einzuleiten und damit die Effektivität der Formgebung zu steigern.

Es ist von Vorteil, wenn die U-förmig verformte Blechplatte an ihrem Steg nach dem ersten Umformprozess durch eine höhenverstellbare Abstützung abgestützt wird.

Alternativ oder zusätzlich ist es von besonderem Vorteil, wenn die U-förmig verformte Blechplatte an ihrem Steg bereits während des ersten

Umformprozesses durch eine höhenverstellbare Abstützung abgestützt wird. Eine höhenverstellbare Abstützung ist geeignet, die Blechplatte während des Pressvorgangs der Aktuatoren in einer definierten Lage zu halten. Dabei kann die Sicherung der Lage durch den Stempel als Gegenhalter noch einmal verbessert sein. In jedem Fall lässt sich jedoch bestimmen, in welcher Höhe die Aktuatoren auf die Schenkel der Blechplatte zur Formgebung wirken.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die U-förmig verformte Blechplatte an ihrem Steg nach dem ersten Umformprozess durch eine höhenverstellbare

Abstützung abgestützt wird.

Zudem ist es bevorzugt, wenn die höhenverstellbare Abstützung durch

Verfahren für den relativen Höhenunterschied zwischen den Aktuatoren und der U-förmig verformten Blechplatte sorgt.

Eine Verschiebung der bereits einmal U-förmig verformten Blechplatte wird durch die vereinfachte Höhenverstellung sichergestellt. Dabei stützt sich die U- förmige Blechplatte mit ihrem Steg auf der Abstützung ab und kann in der Weise höhenverstellt werden, dass eine vorermittelte und/oder vorberechnete optimale Höhe für die Einleitung der Kräfte durch den Aktuator abgestimmt und eingestellt werden kann.

Vorzugsweise wird die Pressfläche durch die Umfangsfläche eines

vorzugsweise drehbar angeordneten Rotationskörpers gebildet.

Damit wird sichergestellt, dass die Pressfläche auch während der Verformung der Blechplatte reibungsfrei auf sie wirken kann. Beschädigungen an der Blechplatte und der Pressfläche des Aktuators werden damit vermieden.

In bevorzugter Weise verbleibt der Stempel während des ersten Pressvorgangs der Aktuatoren innerhalb der U-förmigen Kontur der Blechplatte und dient in einem Bereich als Anschlagfläche für die Schenkel.

Dies gilt insbesondere, wenn die Form des Stempelkopfes komplementär zu der gewünschten Form der Blechplatte gestaltet ist, er also die Form des U- Profils vorgibt. Dadurch ist ein zu starkes Verpressen der Schenkel, das bis zum Einknicken des Steges führen kann, ausgeschlossen.

Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass der Stempel vor dem zweiten Pressvorgang der Aktuatoren aus der U-förmigen Kontur der Blechplatte entfernt wird.

Insbesondere wenn der Kraftangriff der Aktuatoren dann deutlich höher angesetzt wird als beim ersten Pressvorgang, können die oberen Ränder der Blechplatte wegen des fehlenden Stempels näher zueinander bewegt werden. Dadurch kann selbst nach Rückfederung der Schenkel eine im Wesentlichen parallele Stellung der Schenkel erzielt werden.

Teilweise ist es vorteilhaft, wenn höhenversetzt zu den Aktuatoren weitere Hilfsaktuatoren eingesetzt werden.

Mit einer Abstützung der Blechplatte an den Hilfsaktuatoren wird es ermöglicht, dass die Aktuatoren selbst die Blechplatte um eine konvexe Außenkontur des Stempels herum biegen können. Bevorzugt erfolgt die Anzahl oder Intensität der Pressvorgänge der Aktuatoren in Abhängigkeit von der Dicke und/oder dem Material der Blechplatte.

Es ist also möglich, für unterschiedliche Materialien oder Blechplattenstärken die benötigten Drücke und Angriffshöhenpunkte der Aktuatoren festzulegen. Das Rückfederungsverhalten der Blechplatte ist nämlich von der Dicke des Bleches und dem Material abhängig.

Nach kurzer Erfahrungszeit in der Produktion oder im Experiment hat man für die Verformung der Blechplatten die notwendigen Einstellkennwerte ermittelt und kann sie immer wieder nutzen. Eine Fehlproduktion wird dadurch weitgehend vermieden.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Einstellung einer Höhendifferenz zwischen den Aktuatoren und der U-förmig verformte Blechplatte bei den wenigstens zwei Pressvorgängen der Aktuatoren mittels einer Steuerung erfolgt, die einen Wertespeicher für die anzuwendende Höhendifferenz in Abhängigkeit vom Material und der Dicke der Blechplatte aufweist.

Der Prozess wird dadurch fast vollkommen automatisiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung(en) näher erläutert. In dieser zeigt

Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer

Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen

Verfahrens, Figur 2a bis 2f eine schematische Ablauffolge in einer schrittweisen

Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 3a bis 3f eine schematische Ablauffolge in einer schrittweisen

Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, auch als U-Presse 100 bezeichnet, ist für das Biegen von im Grundriss rechteckigen Blechplatten 1 bestimmt. Diese können angebogene Längsränder 2 aufweisen.

In Fig. 1 ist eine Blechplatte 1 angedeutet worden. Der Biegevorgang macht aus einem solchen Blechzuschnitt 1 einen Vorformling mit im Wesentlichen U- förmigem Querschnitt, wie er für die Großrohrherstellung benötigt wird. Im Allgemeinen handelt es sich um Blechplatten 1 aus relativ dicken Blechen, so dass hohe Verformungskräfte und Reaktionskräfte aufzunehmen sind. Der Wunsch geht aber dahin, auch dünnere Bleche höherer Qualität, die sich nach dem Zusammenpressen häufig wieder rückfedernd aufweiten, zu einem U-Profil mit parallelen Schenkeln (± 2,5°) formen zu können, damit das Profil in

Längsrichtung verschoben in einem folgenden Verfahrensschritt in eine O- Presse einführbar ist.

Im grundsätzlichen Aufbau besteht die Vorrichtung in Figur 1 aus einem

Pressengestell 3, einem in einer vertikalen Biegeebene arbeitenden

Vertikalbiegebalken, im Folgenden Stempel 4 genannt, und zwei unter

Zwischenschaltung des zu formenden Blechzuschnittes 1 in einer horizontalen Ebene gegeneinander arbeitenden Horizontalbiegebalken, im Folgenden Aktuatoren 5, 6 genannt. Der Stempel und die Aktuatoren können im Rahmen der Erfindung auch aus mehreren Einzelelementen, z. B. einer Reihe von Stempeln oder einer Reihe von einzelnen Aktuatoren bestehen. Für einige Verfahrensschritte kann es auch sinnvoll sein, nicht dargestellte weitere

Aktuatoren, im Folgenden Hilfsaktuatoren genannt, in einer anderen

geometrischen Höhe zusätzlich einzusetzen. Die Aktuatoren und die

Hilfsaktuatoren können dabei über Getriebe oder Gelenke miteinander in Verbindung stehen.

Der Stempel besitzt als Vertikalbiegebalken wenigstens zwei Antriebe 7, 8, jeweils einen an jedem Ende. Dies ist in der Figur 1 lediglich durch die doppelte Nummerierung angedeutet, denn die Antriebe liegen in der Blatttiefe

hintereinander. Auch sind hier weitere Antriebe bei in Reihe geschalteten Einzelstempeln möglich. Die Antriebe werden in diesem Ausführungsbeispiel durch Zylinder-Kolben-Anordnungen gebildet. Es sind hier auch elektrische oder Spindelantriebe denkbar. In ähnlicher Weise besitzen die Aktuatoren Antriebe 9, 10, 1 1 , 12, die in der Regel durch Zylinder-Kolben-Anordnungen umgesetzt werden. Alle Antriebe werden von einer gemeinsamen, nicht dargestellten Steuerung angesteuert. Sie wirken, wie durch die Doppelpfeile angedeutet, in zwei Richtungen.

Der Stempel 4 drückt im Produktionsprozess die Blechplatte 1 zentral nach unten und formt dadurch einen Steg des zukünftigen U-Profils. Die Seiten der Blechplatte 1 liegen auf Trägern 17, 18 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durch die Aktuatoren 5, 6 gebildet werden. Die Aktuatoren besitzen jeweils eine Pressfläche 15, 16, die in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 einer Umfangsfläche eines Rotationskörpers, hier einer drehbaren Rolle, entspricht.

Durch das„Eintauchen" des Stempels 4 in die Blechplatte 1 wird der Steg gebildet. Er kann sich während des Pressvorgangs des Stempels 4 oder im Anschluss an den Pressvorgang des Stempels 4 auf einer Abstützung 22 abstützen. Diese Abstützung 22 ist so ausgebildet, dass sie mit einer

Höhenverstellung 23 gekoppelt ist. Diese Höhenverstellung 23 umfasst einen

Träger 24 und weitere Antriebe 27, in der Regel auch Kolben-Zylinder- Anordnungen. Der Hub der Abstützung 22 kann dabei nach unten so weit reichen, dass der Stempel 4 komplett aus dem Inneren der U-förmig verformten Blechplatte 1 herausgehoben werden kann. Nach oben sollte der Hub so weit reichen, dass auch eine gefertigte U-förmig verformte Blechplatte 1 im

Wesentlichen waagrecht aus der U-Presse heraus abtransportiert werden kann.

Die Figurenfolge 2a bis 2f erläutert in zeitlicher Abfolge das erfindungsgemäße Verfahren in einem ersten Beispiel. Die Figurenfolge 3a bis 3f zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einem zweiten Beispiel. Alle Figuren der beiden Abfolgen sind einem mathematischen Berechnungsmodell entnommen, das die genaue Biegung der Blechplatte darstellen kann, und sind bis auf das

Notwendigste vereinfacht, um den Prozess besser verdeutlichen zu können. Beide erfindungsgemäße Prozessvarianten wären auf einer Vorrichtung gemäß Figur 1 durchführbar.

Figur 2a zeigt deshalb lediglich eine Blechplatte 1 mit leicht angebogenen Kanten 2. Diese Blechplatte liegt auf Trägern 17, 18, die später die Funktion der Aktuatoren 5, 6 einnehmen. Oberhalb beginnt der Stempel 4 mit dem

Stempelkopf 13 auf die Blechplatte zu drücken. Die Kraft dazu wird von den nicht dargestellten Antrieben 7, 8 über den Stempelhals eingeleitet.

Figur 2b zeigt ein späteres Stadium. Die Blechplatte ist U-förmig verformt und stützt sich inzwischen mit dem Steg 19 auf der Abstützung 22 ab. Die Schenkel 20, 21 werden über die Aktuatoren zusammendrückt. Die angedeuteten

Kraftpfeile zeigen, dass die Blechplatte beidseitig an den Stempelkopf 13 angepresst wird, bis die Blechplattenränder an dem Stempelhals anstoßen.

In Figur 2c erfährt man, dass sich trotz des vorangegangenen

Zusammendrückens der Schenkel bis an den Stempelhals, sich diese nach Entfernen der Aktuatoren wieder rückfedernd zu weit aufspreizen, als dass man sie in eine O-Presse einfahren könnte. Die gewünschte U-Form der Blechplatte, mit einer Schenkelparallelität von ± 2,5°, ist noch nicht erreicht. Vielmehr spricht man hier noch von einer V-Form.

Deshalb wird, wie in Figur 2d dargestellt, der Stempel aus der inneren Kontur der Blechplatte entfernt.

Gemäß Figur 2e werden die Aktuatoren erneut aktiv. In diesem zweiten

Pressvorgang können die Schenkel aber etwas dichter zusammengeführt werden, weil sowohl Stempel köpf als auch Stempelhals entfernt wurden.

Als Ergebnis ergibt sich nach dem Rückzug der Aktuatoren ein gleichförmiges U-Profil mit parallel stehenden Schenkeln Dieses kann über die

höhenverstellbare Abstützung hochgehoben werden, bis es seitlich

wegtransportiert werden kann.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen die Figuren 3a bis 3f in zeitlicher Abfolge.

Da man hier ein besonders dünnes Blech aus qualitativ hochwertigem Stahl verformen will, das eine besonders starke Rückfederung aufweist, wird das Verfahren zu den bereits bekannten Komponenten noch durch weitere

Hilfsaktuatoren 25, 26 unterstützt.

Der Vorgang beginnt wie im ersten Beispiel mit einem ersten Pressvorgang, so dass die Figuren 3b und 3c im Wesentlichen den Figuren 2b und 2c

entsprechen. Ab Figur 3c verläuft der Prozess unterschiedlich von dem ersten

Ausführungsbeispiel. Die höhenverstellbare Abstützung 22 wird nämlich abgesenkt, während der Stempel 4 und auch die Aktuatoren ihre Position beibehalten. Somit tritt ein relativer Höhenversatz zwischen Blechplatte und Aktuatoren zwischen dem ersten und dem folgenden zweiten Pressvorgang der Aktuatoren ein.

Durch die Aktuatoren und die Hilfsaktuatoren werden die Schenkel

anschließend - dargestellt in Figur 3e - deutlich näher an den Schenkelenden angreifend zum zweiten Mal an den Stempel köpf gepresst. Damit das Blech nicht einknickt, unterstützen die Hilfsaktuatoren den Vorgang, indem sie tieferliegend als die Aktuatoren das Blech abstützen.

Als Ergebnis (Figur 3f) erhält man wieder eine ideale U-förmige Kontur der Blechplatte, die zur Weiterverarbeitung in einer O-Presse geeignet ist.

Der relative Höhenversatz zwischen Blechplatte und Aktuatoren wird in Abhängigkeit von der Blechplattenstärke und deren Material in einer nicht dargestellten Steuerung hinterlegt und vorzugsweise automatisch angefahren. Ausschlaggebend für eine bessere Verformbarkeit ist also in beiden

Ausführungsbeispielen der zeitlich versetzte zweite Pressvorgang der

Aktuatoren, der nach Rückfederung der Blechplatte aus dem ersten

Pressvorgang eingeleitet wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Aktuatoren bei den beiden Pressvorgängen an unterschiedlichen

Schenkelpositionen angreifen.

Bezugszeichenliste

1 Blechplatte

2 Abgerundete Kante

3 Pressengestell

4 Stempel

5 Aktuator

6 Aktuator

7 Stempelantrieb

8 Stempelantrieb

9 Aktuatorenantrieb

10 Aktuatorenantrieb

1 1 Aktuatorenantrieb

12 Aktuatorenantrieb

13 Stempelkopf

14 Stempelhals

15 Pressfläche

16 Pressfläche

17 Träger

18 Träger

19 Steg

20 Schenkel 1

21 Schenkel 2

22 Abstützung

23 Höhenverstellung der Abstützung

24 Träger der Höhenverstellung

25 Hilfsaktuator

26 Hilfsaktuator

27 Antrieb der Höhenverstellung 100 U-Presse