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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Techniken für
Nuten-Rollvorrichtungen, und insbesondere betrifft sie Verbesserungen
solcher Vorrichtungen die sich auf das Erzielen und Aufrechterhalten
einer gewünschten
Ausrichtung zwischen Nutenrollen und einem Werkstück, und
somit das Erzielen und Aufrechterhalten einer Spurverfolgung zwischen
den Nutenrollen und dem Werkstück
beziehen, sodass die gerollte Nut quer zur Werkstückachse
verläuft.
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Die
vorliegende Erfindung ist besonders nützlich in Verbindung mit einer
tragbaren Nuten-Rollvorrichtung, die ausgebildet ist, um mit einem fest
abgestützten
Rohr im gegenseitigen Eingriff zu sein, sodass sie während des
Vorgangs der Rollnutbildung rund um den Umfang des Rohrs umläuft. Während die
Erfindung hierein in Verbindung mit solch einer Nuten-Rollvorrichtungen
dargestellt und beschrieben wird, wird demgemäß verstanden und gewürdigt werden,
dass die Erfindung auf Vorrichtungen zur Rollnutbildung anwendbar
ist, bei welchen die Nuten-Rollvorrichtung fest abgestützt ist,
und das Rohr, in das die Nut eingebracht werden soll, sich während des
Vorgangs der Nutbildung im Bezug auf diese Vorrichtung rotiert.
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Nuten-Rollvorrichtungen
sind wohlbekannt und enthalten im Allgemeinen ein Paar im Bezug
zueinander verstellbare Gehäuseteile
oder Stützteile, auf
denen eine Antriebs- oder Abstützrolle
bzw. eine Spann- oder Nutenrolle drehbar gelagert ist, zwischen
denen ein Rohr, in das die Nut eingebracht werden soll, während des
Vorgangs der Nutbildung eingelegt ist. Die zwei Rollen weisen eine
zusammenpassende Kontur auf, und in diese Hinsicht ist die Antriebsrolle
mit einer Umfangsnut versehen, und die Nutenrolle ist mit einem
Umfangsansatz versehen, sodass ein Rohr zwischen diesen bei einer
relativen Rotation der Nutenrollen und einem relativen radialen
Verlagern der Rollen im Bezug zueinander mit einer Umfangsnut versehen
wird. Die Antriebsrolle wird durch ein Handwerkzeug oder einen Antriebsmotor
gedreht, abhängig
vom bestimmten Typ der Nuten-Rollvorrichtung.
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Oft
wird eine relative Verlagerung zwischen den Rollenträgern unter
Verwendung von mit einem Gewinde versehenen Vorschubschrauben-Anordnungen
zwischen den Trägern
erzielt, wobei diese einen Schraubenbauteil enthalten, welcher manuell gedreht
wird, entweder von Hand oder durch ein Werkzeug, wie etwa einem
Schraubenschlüssel.
Die Rollenträger
sind für
eine lineare oder schwenkende Verlagerung aufeinander zu und voneinander
weg untereinander verbunden, und in beiden Fällen wird die Vorschubschraube
in eine Richtung gedreht, um die Rollen auseinander zu bringen,
sodass das Einsetzen des Endes einer Röhre oder eines Rohrs zwischen
diese erleichtert wird, und dann wird die Vorschubschraube in die
Gegenrichtung gedreht, um die Nutrollen mit dem Rohr in Eingriff
zu bringen. Das Rohr, die Abstützrolle
und die Nutenrolle werden dann im Bezug zueinander rotiert, und
die Vorschubschraube wird manuell in die Richtung gedreht, in welcher
die Nutenrolle zur Abstützrolle
hin verlagert wird, um zunehmend am Rohr eine Umfangsnut auszubilden.
Wenn der erwünschte
Nutendurchmesser erreicht ist, wird die relative Rotation gestoppt,
und die Vorschubschraube wird in die Gegenrichtung gedreht, bis
der Zwischenraum zwischen den beiden Rollen ausreicht, um das mit
einer Nut versehene Rohr daraus entfernen zu können.
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Es
ist wohlbekannt, dass es für
das Rohr und die Notenrollen-Achsen notwendig ist, dass diese während eines
Vorgangs einer Rollnutbildung richtig aufeinander ausgerichtet sind,
sodass die Spur der Nut quer zur Rohrachse verläuft. Eine Fehlausrichtung am
Beginn des Vorgangs der Rollnutbildung kann dazu führen, dass
die Spur der Nut im Bezug auf die Rohrachse spiralförmig verläuft, worauf
das Rohr oder das Werkzeug in die Richtung „wandert", in der sich die Rollen und das Rohr
in axialer Richtung lösen.
Das Spurproblem ist beim Betrieb aller Nuten-Rollvorrichtungen vorhanden,
einschließlich derer,
bei denen die Rollenträger
auf andere Weise als durch eine Vorschubschraube relativ verlagert werden,
beispielsweise mittels einer Hydraulik, wie im
US-Patent Nr. 3.995.466 , an Kunsmann,
gezeigt ist, welches eine Nutenrolle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 offenbart, und manuell über
einen schwenkbaren Hebelarm, wie im
US-Patent
Nr. 5.079.940 , an Pulver u.a. offenbart ist. Es wurden zahlreiche
Versuche unternommen, um eine Nuten-Rollvorrichtung mit einem Merkmal
zur selbstständigen
Spurverfolgung vorzusehen, und zu diesen Versuchen zählte das
vorsehen von Zähnen
an einer äußeren Oberfläche der
Abstütz-
oder Antriebsrolle, welche das Rohr und die Nutenrollen im Bezug zueinander
axial nach Innen drängen,
wie im
US-Patent Nr. 5.528.919 an
McGrady u.a. offenbart. Andere Versuche enthielten das Stützen des
Rohrs, an dem eine Nut ausgebildet werden soll, in einem Winkel
auf die Achsen der Nutenrollen, wie in dem vorerwähnten Patent
an Kunsmann offenbart ist, und indem die Achse der Spann- oder Nutenrolle
im Bezug auf die Achse der Abstützrolle
geneigt ist, wie im
US-Patent Nr.
4.041.747 an Elkin, und im
US-Patent
Nr. 2.975.819 an Costanzo u.a. offenbart ist. Noch weitere
Versuche enthielten die Konturierung der äußeren Oberfläche der
Abstütz-
oder Antriebsrolle, in Form eines Kegelstumpfes oder eines Konus,
wie im
US-Patent Nr. 5.279.143 an
Dole offenbart, und das vorsehen einer Hilfsrolle, die mit der äußeren Oberfläche eines
Rohrs, das mit einer Nut versehen werden soll, im Eingriff ist,
wobei die Rolle im Bezug auf die Achse des Rohrs, das mit einer
Nut versehen werden soll, eine geneigte Achse aufweist, wie im vorerwähnten Patent
an Costanzo u.a. offenbart ist.
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Während alle
der vorhergehenden Anordnungen eine selbstständige Spurverfolgung begünstigen,
erhöhen
sie in unerwünschter
Weise die Kosten der Nuten-Rollvorrichtung, da sie zusätzliche und/oder
speziell ausgebildete Bauteile für
die Vorrichtung benötigen,
wodurch sowohl die Wartungskosten der Vorrichtung, als auch deren
Herstellungskosten erhöht
werden. Darüber
hinaus ist bei Geräten,
welche eine Vorschubschraube verwenden, um die Nutenrollen relativ
zueinander verlagern, die Abnutzung der Vorschubschraube oft ein
Problem, wie auch die Möglichkeit
eines Verklemmens, und eines höheren
Eingangsdrehmoment-Erfordernisses, als erwünscht. Weiters kann die Vorschubschraube eventuell
beschädigt
werden, wenn die Nuten-Rollvorrichtung fallengelassen wird, was
im Einsatz häufig
passiert. Außerdem
bewirken die Kräfte,
die erforderlich sind, um ein dickwandiges Rohr mit einer Nut zu
versehen, wie etwa ein 5 Zoll Sch. 40 Rohr, dass die Achse der Abstütz- oder
Antriebsrolle abgelenkt wird, und somit die Versuche, eine Spur
sauber zu verfolgen, negativ beeinflusst werden. Daher war es bisher
nicht möglich,
unter Verwendung von nur einem grundlegenden Nutenbildungsgerät, eine
volle Bandbreite von Rohrgrößen, beispielsweise
von 1-1/4 Zoll bis 12-Zoll, mit einer Rollnut zu versehen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Verbesserungen bei Nuten-Rollvorrichtungen bereitgestellt, welche
die vorhergehenden und andere Probleme minimieren oder überwinden,
die in Zusammenhang mit dem Aufbau und dem Betrieb bisher verfügbarer Nuten-Rollvorrichtungen
vorgefunden wurden. Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Abschrägung an dem Nutbildungs-Ansatz
der Nutenrolle vorgesehen, welche während des Vorgangs der Rollnutbildung
eine relative axiale Verlagerung eines Rohrs und der Nutenrollen
nach Innen zueinander hin fördert.
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Ein
weiteres Ziel ist das Vorsehen einer Nuten-Rollvorrichtung mit verbesserten
Fähigkeiten
zur selbstständigen
Spurverfolgung.
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Noch
ein weiteres Ziel ist es, eine Nutenrollen-Struktur bereitzustellen,
die eine verbesserte Fähigkeit
zur selbstständigen
Spurverfolgung aufweist.
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Ein
weiteres Ziel ist das Vorsehen einer Nutenrollen-Montageanordnung,
welche bei Nuten-Rollvorrichtungen verbesserte Fähigkeiten zur selbstständigen Spurverfolgung
bereitstellen.
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Noch
ein weiteres Ziel ist das Bereitstellen einer Rollnuten-Bildungseinheit,
die in der Lage ist, eine größere Bandbreite
an Rohrgrößen mit
Rollnuten zu versehen, als dies mit bisher erhältlichen Vorrichtungen möglich war.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorhergehenden, sowie andere Ziele, werden zum Teil offensichtlich
sein, und zum Teil hiernach in Verbindung mit der schriftlichen
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, die in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind, vollständiger dargelegt, wobei:
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1 eine
auseinandergezogene schaubildliche Darstellung einer Nuten-Rollvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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2 eine
schaubildliche Darstellung der zusammengefügten Bauteile ist, die in 1 gezeigt sind;
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3 eine
Aufrissansicht von vorne der in 2 gezeigten
Nuten-Rollvorrichtung ist, wobei zwischen der Antriebs- und der
Nutenrolle ein Rohr dargestellt ist, welches mit einer Nut versehen
werden soll;
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4 eine
Querschnittsansicht durch die Abstütz- und Nutenrolle entlang
der Linie 4-4 der 3 ist;
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5 eine
Aufrissansicht von vorne der Nuten-Rollvorrichtung ist, wobei das
Lager für
das äußere Ende
der Antriebsrolle entfernt ist, und wobei die Vorrichtung eine weitere
Ausführungsform
einer Antriebsrolle gemäß der Erfindung
aufweist;
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6 eine
Querschnittsansicht der Vorschubschraube und der Nuttiefen-Stellschraube
der Vorrichtung entlang der Linie 6-6 der 5 ist;
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7 eine
Seitenansicht einer Abstütz-
oder Antriebsrolle ist;
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8 eine
Seitenansicht einer weiteren Abstütz- oder Antriebsrolle ist;
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9 eine
Seitenansicht einer Nutenrolle gemäß der vorliegenden Erfindung
ist; und
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10 eine
Querschnittsansicht durch die Abstütz- und Nutenrollen entlang
der Linie 10-10 der 5 ist.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird detaillierter auf die Zeichnungen eingegangen, wobei
die Darstellungen nur der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung dienen, und nicht den Zweck haben, die Erfindung einzuschränken. 1-4 zeigen die
Nuten-Rollvorrichtung 10,
welche einen ersten Träger
in Form eines Gehäuses 12 und
einen zweiten Träger
in Form eines Arms 14 aufweist, der mittels eines Gelenkszapfens 16 an
dem Gehäuse 12 montiert ist,
sodass er um eine Schwenkachse 18 in entgegengesetzte Richtungen
schwenkend verlagert werden kann. Das Gehäuse 12 trägt eine
Abstütz-
oder Antriebsrolle 20 die um eine Rollenachse 22 drehbar ist,
welche zur Schwenkachse 18 parallel verläuft, und
der Arm 14 trägt
eine Spann- oder Nutenrolle 24, die um eine Rollenachse 26 drehbar
ist. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie im Folgenden hierin vollständiger beschrieben
wird, ist die Rollenachse 26 im Bezug auf den Arm 14 festgelegt, und
weist einen leichten Winkel hinsichtlich der Rollenachse 22 auf.
Die Rollen 20 und 24 sind geeignet, die Wand eines
Rohrs P zwischen sich aufzunehmen, und sie weisen, wie hierin im
Folgenden detaillierter beschrieben ist, weibliche bzw. männliche
Nutenrollen auf, die zusammenwirken, um, in Reaktion auf eine relative
Drehung zwischen den Rollen und dem Rohr, sowie eine radiale Verlagerung
der Rolle 24 zur Rolle 20 hin, während solch
einer relativen Drehung in Rohr P eine Umfangsnut zu rollen.
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In
der in 1-4 dargestellten Ausführungsform
kann die Abstütz-
oder Antriebsrolle 20 um die Achse 22 angetrieben
werden, und zu diesem Zweck, und in der hierin im Folgenden vollständiger. dargelegten
Weise, ist sie am axialen äußeren Ende 28 einer
Antriebswelle 30 montiert, welche sich durch das Gehäuse 12 erstreckt,
und durch geeignete Lager 32 bzw. 34 nahe dem
vorderen und hinteren Enden des Gehäuses drehbar gestützt wird.
Die Antriebswelle 30 trägt
ein Antriebszahnrad 36, welches gegen eine Drehung gegenüber der
Welle passend an dieser gesichert ist, und das Zahnrad 36,
und somit die Antriebswelle 30, kann über ein Ritzel und eine Untersetzungsgetriebeanordnung,
die nicht gezeigt sind, mittels einer Kurbel 38 gedreht
werden. Somit wird zu erkennen sein, dass eine manuelle Drehung
der Kurbel 38 zu einer Drehung der Antriebswelle 30 und
der Abstützrolle 20 führt, und
dass die Drehung der Antriebsrolle 20 mit dem zwischen dieser
und der Rolle 24 eingelegten Rohr P, wie hierin im Folgenden
näher beschrieben
wird, während
eines Vorgangs der Rollnutbildung bewirkt, dass die Vorrichtung 10 um
den Umfang des Rohrs wandert, während
die Nut in dieses gerollt wird.
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Wie
am besten in 3 zu sehen ist, weist der Gegenwirkungs-Arm 14 ein
erstes Ende 40 auf, welches mittels eines Zapfens 16 so
an dem Gehäuse 12 schwenkbar
befestigt ist, dass die Schwenkachse 18 oberhalb der Rollachse 22 liegt
und zu dieser seitlich zu einer Seite hin versetzt ist. Der Arm
erstreckt sich seitlich quer über
das Gehäuse 12 und die
Rollachse 22, und hat ein zweites Ende 42, das an
der Seite, die der Schwenkachse 18 gegenüberliegt,
von der Rollachse 22 seitlich abgesetzt ist. Wie im Folgenden
hierin detaillierter beschrieben ist, ist das Ende 42 des
Arms 14 durch einen Vorschubschrauben-Mechanismus 44 mit dem Gehäuse 12 verbunden,
durch welchen der Gegenwirkungs-Arm in entgegengesetzte Richtungen
um die Achse 18 geschwenkt wird, um die Nutenrolle 24 radial
zur Antriebsrolle 20 hin und von dieser weg zu verlagern, und
das Ende 42 des Gegenwirkungs-Arm trägt weiters eine Stellschraube 46,
um die Verlagerung des Arms, und somit der Nutenrolle 24,
zur Abstützrolle 20 hin
zu beschränken,
sodass ein gewünschter Durchmesser
für die
Nut, die in das Rohr P gerollt wird, vorgesehen wird.
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In
der in 1-4 dargestellten Ausführungsform
weist die Abstütz-
oder Antriebsrolle 20, die auch in 7 gezeigt
ist, axiale äußere bzw.
innere Enden 20a bzw. 20b auf, sowie eine runde äußere Oberfläche, welche
einen ersten Teil enthält,
der eine Umfangsausnehmung 48 vorsieht, und einen zweiten
Teil, der von den Oberflächen 50 und 52 festgelegt
wird, welche sich axial außerhalb
bzw. axial innerhalb neben der Ausnehmung 48 befinden.
Das äußere Ende 20a der
Rolle 20 ist durch einen Lagerwellenteil 54 festgelegt,
welcher für
den im Folgenden hierin dargelegten Zweck eine Klemmfeder-Ausnehmung 56 darin
aufweist, und das innere Ende 20b der Rolle ist vorzugsweise
durch einen runden Flansch 58 festgelegt, der sich von
den Oberflächen 50 und 52 radial
nach Außen
hin erstreckt, um einen Anschlag vorzusehen, sodass ein Rohr P,
in das die Nut eingebracht werden soll, während des Vorgangs der Rollnutbildung
im Bezug auf die Nutenrollen positioniert wird. Wie am besten in 1 und 4 zu sehen
ist, hat die Rolle 20 gemäß dieser Ausführungsform
weiters eine axiale Durchgangsbohrung 60, und die Lagerung
der Rolle wird durch das axiale äußere Ende 28 der
Antriebswelle 30, das in dem inneren Ende der Bohrung 60 in
der Rolle 20 aufgenommen ist, und ein Halteelement 62 bereitgestellt, welches
an dem Gehäuse 12 entfernbar
montiert ist, um das äußere Ende
der Rolle zu stützen.
In dieser Hinsicht enthält
das Halteelement 62 insbesondere einen Basisteil 64,
durch den das Halteelement unter Verwendung eines Paars Schrauben 66 mit
Inbuskopf an der Frontwand des Gehäuses 12 entfernbar montiert
ist, einen Hülsenteil 68 und
einen Überbrückungsteil 70,
durch den der Hülsenteil
axial außerhalb
des Gehäuses 12 und
koaxial zur Rollenachse 22 gehalten wird. Der Hülsenteil 68 ist
ausgebildet, um den Wellenteil 54 der Rolle 20,
vorzugsweise mit einer dazwischen angeordneten Lagerbuchse 72, und
drehbar zu lagern. Solch eine Halterung begrenzt die Abweichung
der Rollenachse 22 in Reaktion auf die Belastung durch
hohe Kräfte
gegen die Abstützrolle 20 während eines
Vorgangs der Rollnutbildung. Ohne solch eine Stütze für das axial äußere Ende
der Rolle 20 würde
solch eine Abweichung in Verbindung mit der Rollnutbildung bei 4
Zoll Sch. 40 bis 12 Zoll Sch. 40 Rohren wahrscheinlich auftreten, wenn
Bauteile der Nuten-Rollvorrichtung
verwendet werden, die bemessen sind, um 1-1/4 Zoll bis 3-1/2 Zoll
Sch. 10 Rohre zu handhaben. Somit erlaubt die Verwendung des Halteelements 68 und
die Struktur der Abstützrolle 20 für deren
axial äußeres Ende,
das von dem Halteelement gestützt
werden soll, dass eine einzelne Nutenroll-Basiseinheit einen vollen
Bereich an Rohrabmessungen von 1-1/4 Zoll bis zu 12 Zoll handhabt.
Wie hierin im Folgenden zu erkennen sein wird, kann das Halteelement 62 von
dem Gehäuse 12 entfernt,
und die Abstützrolle 20 durch
eine ähnliche
Rolle ohne einen Lagerwellenteil 54 ersetzt werden, wobei
die Vorrichtung dann in Verbindung mit dem Rollen von Nuten in die
dünnwandigeren Rohre
von 1-1/4 Zoll bis 3-1/2 Zoll Sch. 40 verwendbar ist.
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Es
wird zu erkennen sein, dass die Stützung der Rolle 20 gegen
eine Abweichung von der Rollenachse 22, wie hierin oben
beschrieben, die gewünschte
Spurverfolgung im Zusammenhang mit dem Rollen von Nuten in dickwandige
Rohre begünstigt.
Hinsichtlich der Montage des Halteelements 62 und der Rolle 20 auf
dem Gehäuse 12,
wird die Rolle 20 zuerst mit dem Halteelement zusammengesetzt, indem
der Lagerwellenteil 54 durch die Lagerbuchse 72 und
den Hülsenteil 68 eingesetzt
wird, und die letzteren Bauteile unter Verwendung einer Klemmfeder 74,
welche in der Ausnehmung 56 in dem axial äußeren Ende
des Lagerwellenteils 54 eingesetzt wird, axial untereinander
verbunden werden. Das axial innere Ende der Rolle 20 wird
dann auf das äußere Ende 28 der
Antriebswelle 30 aufgesetzt, und die Antriebsrolle wird
durch eine Schraube 76 mit Inbuskopf, welche sich durch
die Bohrung 60 erstreckt und mit dem äußeren Ende 28 der
Antriebswelle 30 durch eine Schraubverbindung verbunden
ist, an der Antriebswelle 30 befestigt. Um das Halteelement 62 fest
an dem Gehäuse
zu montieren, werden dann die Kopfschrauben 66 durch dafür vorgesehen Öffnungen 78 in
dem Basisteil 64 des Halteelements und in Gewindelöcher 80,
die dafür
in der Frontwand des Gehäuses 12 vorgesehen
sind, eingesetzt.
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Wie
oben erwähnt,
und wie aus den 5, 8 und 10 der
Zeichnungen zu erkennen ist, kann, wenn das Halteelement 62 und
die Rolle 20 von dem Gehäuse 12 entfernt sind,
eine ähnliche,
in den letzteren Figuren mit 20A bezeichnete Abstützrolle
an dem axial äußeren Ende 28 der
Antriebswelle 30 montiert werden, um die Rollnutbildung
bei dünnwandigen
Rohren zu ermöglichen.
Wie aus der obigen Beschreibung klar hervorgeht, weist die Rolle 20A eine
nicht gezeigte axiale Bohrung auf, um das äußere Ende 28 der Welle 30 aufzunehmen,
und die Rolle ist durch eine Schraube mit Inbuskopf an der Welle
befestigt, die der Schraube 76, mit der die Rolle 20 an
der Antriebswelle befestigt ist, ähnlich, jedoch kürzer als
diese ist.
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Wie
aus den 4 und 9 der Zeichnungen
erkennbar ist, hat die Spann- oder Nutenrolle 24 eine im
Bezug auf die Stützrolle 20 passende
Kontur, und enthält
demgemäß axial äußere und
innere Enden 24a bzw. 24b, runde äußere Oberflächenteile 82 und 84,
welche den Oberflächenteilen 50 bzw. 52 der Rolle 20,
und 50a bzw. 52a der Rolle 20A gegenüberliegen,
sowie zwischen den Oberflächen 82 und 84 einen
runden Rollansatz 86, der sich radial nach außen hin
erstreckt und der Ausnehmung 48 der Rolle 20,
oder der Ausnehmung 48a der Rolle 20A gegenüberliegt.
Die Nutenrolle 24 wird mittels eines Zapfen- oder Wellenbauteils 88 und
einem zwischen der Welle und der Nutenrolle angeordneten Lagerbauteil 90 für eine Rotation
im Bezug auf den Gegenwirkungs-Arm 14 an diesem Montiert.
Gemäß eines
anderen Aspekts der Erfindung enthält der Rollansatz 86 eine äußere Rolloberfläche 92,
welche axial äußere und
innere Enden 92a bzw. 92b aufweist. Für die meisten
Vorgänge
zur Rollnutbildung ist die Oberfläche 92 parallel zu
der Achse 26 der Nutenrolle. Im Zusammenhang mit der Rollnutbildung
bei 4 Zoll-6 Zoll Sch. 40 Rohren, ist die Oberfläche 92 jedoch im Bezug
auf die Achse 26 unter einem Winkel x geneigt, sodass sie
im Bezug auf die Achse in Richtung von dem äußeren Ende 92a zum
inneren Ende 92b hin zusammenlauft. Die Neigung beträgt vorzugsweise
2° und wenn
der Ansatz 86 mit der Außenseite eines Rohrs im Eingriff
ist, das zwischen die Nuten- und die Abstützrolle eingelegt ist, spannt,
wie aus der in 4 gezeigten strukturellen Beziehung
zwischen dem Ansatz 86 der Nutenrolle und der Ausnehmung 48 der
Abstützrolle
zu erkennen ist, die geneigte Oberfläche 92 das Rohr axial
nach Innen hin, gegen den Flansch 58 der Abstützrolle,
vor, um die gewünschte
Spurverfolgung zu begünstigen.
Die Neigung der Rollenoberfläche
der Nutenrolle gleicht auch einiges an Biegeabweichung aus, die
durch das Aufbringen hoher Kräfte
bei der Rollnutbildung dickwandiger Rohre auftreten kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung sind, wie in 7 und 8 dargestellt,
die Oberflächenteile 50 und 52 der
Abstützrolle 20 und die
Oberflächenteile 50a und 52a der
Abstützrolle 20A mit
Zähnen
versehen, vorzugsweise in Form einer Rauten-Rändelung, und die axialen inneren
und äußeren Oberflächen, bezüglich dem
inneren Ende der entsprechenden Rolle, haben eine axiale Länge L1 bzw.
L2. Die Länge
L2 ist geringer als die Länge L1,
um eine Fehlausrichtung eines Rohrs, in das die Nut eingebracht
werden soll, im Bezug auf die Nutenrollen während der Anfangsphase eines
Vorgangs der Rollnutbildung auszuschließen. Insbesondere wenn die
Nutenrolle mit einem Rohr, in das die Nut eingebracht werden soll,
anfänglich
in Eingriff gelangt, und das Material des Rohrs in die Nut oder Ausnehmung
in der Abstützrolle
gedrängt
wird, neigt in dieser Hinsicht der Teil des Rohrs, der über den Oberflächenteilen 52 oder 52a liegt,
dazu, sich radial von der Oberfläche
nach außen
hin auszuweiten, wodurch der Kontaktbereich zwischen der Rollenoberfläche und
dem Rohr verringert wird. Demgemäß wird,
wenn die Länge
L2 anfänglich
gleich der Länge L1
ist, das Verwinden oder die Fehlausrichtung durch den Kontaktverlust
zwischen dem Rohr und der Oberfläche 52 oder 52a gefördert. Indem
daher die Länge
L2 geringer ausgebildet wird, als die Länge L1, führt das Ausweiten dazu, dass
der Eingriffbereich zwischen den Oberflächen 50 und 52 oder 50a und 52a und
dem Rohr zueinander gleich bleibt, wodurch eine Fehlausrichtung
minimiert oder eliminiert wird, und die Spurverfolgung verbessert
wird. Während eine
rautenförmige
Rändelung
bevorzugt ist, ist zu verstehen, dass andere Werkzeugkonfigurationen vorgesehen
sein können.
In Zusammenhang mit der Rollnutbildung bei einer vollen Bandbreite
von Rohrgrößen von
1-1/4 Zoll bis 12 Zoll, ist die Länge L1 eine Minimallänge, die
erforderlich ist, um ein Verrutschen oder eine Fehlausrichtung zwischen
der Abstützrolle
und dem Rohr, in das die Nut eingebracht werden soll, auszuschließen, und
L1 liegt, beispielsweise, im Bereich von 0,354 Zoll bis 0,383 Zoll.
Als ein Beispiel im Hinblick auf die verschiedenen Rohrabmessungen
beträgt
weiters die Länge
L1 für
die Abstützrolle
zur Rollnutbildung von 1-1/4 Zoll bis 1-1/2 Zoll Sch. 10 und Sch.
40 Stahl 0,380 Zoll; für
2 Zoll bis 6 Zoll Sch. 10 und 2 Zoll bis 3-1/2 Zoll Sch. 40 Stahl
0,358 Zoll; für
4 Zoll bis 6 Zoll Sch. 40 Stahl 0,354 Zoll; Für 8 Zoll bis 12 Zoll Sch. 10
Stahl 0,383 Zoll; und für
2 Zoll bis 8 Zoll Kupfer 0,358 Zoll. Die Längen L1 und L2, und insbesondere
L1, sind teils durch die Geometrie der Nutenform bestimmt, und vorzugsweise
ist, innerhalb der geometrischen und funktionellen Grenzen, L1 so
lange wie möglich,
und L2 so kurz wie möglich.
Dementsprechend wird klar sein, dass Dimensionsbeziehungen entwickelt
werden können,
welche sich von den vorhergehenden unterscheiden, um im Hinblick
auf eine Fehlausrichtung eine gewünschte Steuerung zu erzielen.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung sind die Nutenrollen 24,
wie in 10 dargestellt, für die volle
Bandbreite an Rohrgrößen, in
die eine Nut eingebracht werden soll, so auf dem Gegenwirkungs-Arm 14 montiert,
dass die Achse 26 der Nutenrolle in einer Ebene, welche
quer zu einer Referenzebene durch die Achse 22 der Abstützrolle
liegt, und welche Referenzebene in der Ausrichtung der in 3 und 5 der
Zeichnungen gezeigten Bauteile vertikal ist, in einem Winkel y auf
die Achse 22 der Abstützrolle
angeordnet ist. Wie weiters aus 10 zu
erkennen ist, befindet sich durch den Winkel y der Rollansatz 86 der Nutenrolle
in dem Selben Winkel y1 im Bezug auf die Rollnut 48 der
Abstützrolle 20. Der
Winkel y kann 10 bis 2° aufweisen,
und beträgt vorzugsweise
2°. Der
Winkel der Achse der Nutenrolle im Bezug auf die Achse der Abstützrolle,
bezogen auf die oben beschriebene Beziehung von Quer- und Umformebene,
unterstützt
eine bessere Spurverfolgung.
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Jedes
der oben beschriebenen Merkmale, nämlich das Vorsehen von Rändeloberflächen, unterschiedlicher
Länge,
die Neigung der Rolloberfläche der
Nutenrolle und das Montieren der Nutenrolle unter einem Winkel zur
Achse der Abstützrolle
funktionieren bis zu einem gewissen Maß einzeln, um die Ausrichtung
und die Spurverfolgung zu verbessern. Optimale Ergebnisse werden
jedoch erzielt, wenn die Merkmale der Rändelung und der Nutenrollen-Montage
hinsichtlich der Rollnutbildung über
volle Bandbreite an Rohrgrößen, die
oben dargelegt wurden, kombiniert werden, und zusätzlich dazu
durch die Verwendung der Stützung
für das äußere Ende
der Abstützrolle
in Verbindung mit der Rollnutbildung bei dickwandigen Rohren, und
durch die Verwendung einer Nutenrolle mit einer geneigten Rolloberfläche in Verbindung
mit der Rollnutbildung bei 4 Zoll-6 Zoll Sch. 40 Rohren.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, wie am besten in 2 und 6 zu
sehen ist, der obgenannte Vorschubschrauben-Mechanismus 44 an
dem Gehäuse 12 und
dem Gegenwirkungs-Arm 14 angeordnet und steht strukturell
mit diesen in Wechselwirkung, um das Aufbringen eines seitlichen
Schubs auf die Vorschubschraube während des Vorgangs der Rollnutbildung
auszuschließen,
und um den Vorschubschrauben-Bauteil vor
Schaden zu schützen,
der durch einen Schlag gegen diesen entsteht, beispielsweise wenn
die Nuten-Rollvorrichtung fallen gelassen wird. Insbesondere weist
der Vorschubschrauben-Mechanismus in dieser Hinsicht ein Vorschubschrauben-Element 100 mit
oberen und unteren Enden 102 bzw. 104 auf, wobei
die Ausrichtung der Vorrichtung der in 4 der Zeichnungen
gezeigten entspricht. Das obere Ende 102 enthält einen
Werkzeugkopf 106 mit einer nicht-kreisförmigen Öffnung 108, welche
sich axial in diesen hinein erstreckt, um ein passendes Werkzeug,
wie etwa einen Ratschenschlüssel,
aufzunehmen, durch welchen die Vorschubschraube um die Vorschubschraubenachse 110 drehbar
ist. Der Werkzeugkopf 106 enthält weiters Paare von durch
diesen verlaufenden, diametral gegenüberliegenden Öffnungen 112,
um die Kugelsperre eines Ratschenschlüssels aufzunehmen, sodass dieser
an der Vorschubschraube gesichert ist. Die Vorschubschraube 100 enthält weiters
einen Schaftteil 114, der sich von dem inneren Ende des
Werkzeugkopfes 106 zu dem unteren Ende 104 der
Vorschubschraube erstreckt, und der Schaft 114 enthält einen
gewindelosen Schaftteil 116, der sich von dem Werkzeugkopf 106 axial
nach unten hin erstreckt, sowie einen Gewinde-Schaftteil 118,
der sich von dem Schaftteil 116 zu dem unteren Ende 104 der
Vorschubschraube erstreckt. Das obere Ende der Vorschubschraube 100 ist
mittels eines Drehzapfens 120, der eine Zapfenachse 122 aufweist,
an dem Gegenwirkungs-Arm 14 schwenkbar montiert, und das
untere Ende der Vorschubschraube ist mittels eines Drehzapfens 124,
der eine Zapfenachse 126 aufweist, schwenkbar mit dem Gehäuse 12 verbunden.
Der Drehzapfen 120 ist mit einer Bohrung 128 versehen,
die sich quer durch den Zapfen erstreckt, um den gewindelosen Schaftteil 116 der
Vorschubschraube aufzunehmen und drehbar zu lagern, und der Drehzapfen 124 ist
mit einer Gewindebohrung 130 versehen, die sich quer durch
den Zapfen erstreckt, um mit dem Gewinde des Gewinde-Schaftteils 118 der
Vorschubschraube in Eingriff zu sein. Dementsprechend wird zu erkennen
sein, dass die Drehung der Vorschubschraube in entgegengesetzte
Richtungen um die Achse 110 den Gegenwirkungs-Arm 14 zum
Gehäuse 12 hin
und von diesem Weg verlagert, und somit die Nutenrolle 24 radial
zur Abstützrolle 20 hin
und von dieser weg verlagert. Da die Vorschubschraube 100 in
der Lage ist, sowohl im Bezug auf das Gehäuse 12, als auch auf den
Gegenwirkungs-Arm 14 zu schwenken, verhindert dies in vorteilhafter
Weise das Aufbringen eines seitlichen Schubs gegen die Vorschubschraube, wenn
diese gedreht wird, um die Nutenrolle 24 während eines
Vorgangs der Rollnutbildung mit einem Rohr in Eingriff zu bringen,
das zwischen die Nutenrolle und die Abstützrolle eingelegt ist. Es wird
selbstverständlich
klar sein, dass solch eine Schwenkbewegung der Vorschubschraube
durch vergrößerte Öffnungen 132 bzw. 134 im
Gehäuse 12 bzw.
im Gegenwirkungs-Arm 14 ermöglicht wird, durch welche die
entsprechenden Teile des Vorschubschrauben-Schafts sich erstrecken.
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Wie
oben erwähnt,
ist die Tiefen-Stellschraube 46 geeignet, die Verlagerung
des Gegenwirkungs-Arms 14 zum Gehäuse 12 hin zu begrenzen, und
somit die Verlagerung der Nutenrolle 24 zur Abstützrolle 20 hin,
wodurch demgemäß die Tiefe
der in ein Rohr gerollten Nut bestimmt wird, und somit der Durchmesser
der Nut. Zu diesem Zweck weist die Stellschraube 46 einen
Gewindeschaft 136, der mit dem Gewinde einer sich quer
durch den Drehzapfen 120 erstreckenden Gewindebohrung 138 im
Eingriff ist, und am oberen Ende des Schafts 136 einen Werkzeugkopf 140 auf,
welcher mit einer nicht-kreisförmigen
Ausnehmung 142 versehen ist, um ein passendes Werkzeug
aufzunehmen, durch welches die Stellschraube im Bezug auf den Zapfen 120 drehbar ist.
Das untere Ende 144 des Schafts 136 liegt so über dem
Schwenkzapfen 124, dass es mit diesem in Eingriff gelangt,
um die Verlagerung des Gegenwirkungs-Arms im Bezug auf das Gehäuse 12 zu
beschränken.
Demgemäß wird zu
erkennen sein, dass der ursprüngliche
Abstand zwischen dem Ende 144 und dem Zapfen 124 in
Verbindung mit der Rollnutbildung eines vorgegebenen Rohrs einstellbar
ist, um die Tiefe der Nut, die in das Rohr gerollt werden soll, zu
bestimmen.
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Das
Gehäuse 12 ist
mit einem Griff 146 versehen, durch welchen die Nuten-Rollvorrichtung von einem
Standort zum anderen getragen werden kann, und im Allgemeinen sind
während
eines solchen Transports die Vorschubschraube und die Stellschraube
im Bezug auf den Drehzapfen 124 an dem Gehäuse 12 so
angeordnet, dass das Ende 144 der Stellschraube beträchtlich
von dem Drehzapfen beabstandet ist. Gemäß eines weiteren Aspekts der
Erfindung sind die Vorschubschraube und der Gegenwirkungs-Arm so
ausgebildet, dass sie axial auf die Vorschubschraube relativ verlagerbar
sind, wenn ein Stoß auftritt,
der anderenfalls unerwünschte
und potentiell schädigende
Kräfte
auf die Gewinde der Vorschubschraube und der Bohrung 130 aufbringen würde. Insbesondere
ist in dieser Hinsicht, wie in 6 dargestellt,
der Drehzapfen 120 mit einer axial durch diesen verlaufenden
Bohrung 148 versehen, und der gewindelose Teil 116 des
Vorschubschrauben-Schafts
ist rund um seinen Umfang mit einer durchgängigen bogenförmigen Ausnehmung 150 versehen,
welche in der Bohrung 148 angeordnet ist, wenn der Werkzeugkopf 106 mit
dem Drehzapfen 120 im Eingriff ist. Das Ende der Bohrung 148,
das sich in das axial äußere Ende
des Drehzapfens 120 erstreckt, ist mit einem Gewinde versehen,
um ein Kugelsperren-Einsetzgehäuse 152 mit
Außengewinde
aufzunehmen, welches eine Sperrkugel 154 und eine Feder 156 trägt, durch
welche die Kugel im Drehzapfen axial in die Ausnehmung 150 hinein
vorgespannt ist. Es wird daher klar sein, dass ein Einschlag nach
unten hin auf den Gegenwirkungs-Arm 14 in 2 und 6 zu
einer Verlagerung der Sperrkugel 154 radial aus der Ausnehmung 150 heraus
führen
wird, und somit zur Freigabe des Gegenwirkungs-Arms für eine axiale
Verlagerung im Bezug auf die Vorschubschraube entlang deren Schaft 114 bis
zu der Grenze, die durch den Abstand zwischen dem Ende 144 der
Stellschraube und dem Drehzapfen 124 bestimmt wird. Es
wird weiters klar sein, dass solch eine Freigabe zwischen dem Gegenwirkungs-Arm
und der Vorschubschraube das Gewinde der Vorschubschraube auf dem
Schaftteil 118 und das Gewinde in der Bohrung 130 des
Drehzapfens vor potentiellem Schaden schützen wird, der sich ergibt,
wenn die Gewinde axial gegeneinander gepresst werden.
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Während hierin
ein beachtlicher Schwerpunkt auf die Strukturen der und die strukturellen Wechselwirkungen
zwischen den Bauteilen der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gelegt wurden, wird zu würdigen sein,
dass viele Änderungen
der hierin offenbarten Ausführungsformen
durchgeführt
werden können,
und dass andere Ausführungsformen
erdacht werden können,
ohne vom Schutzumfang abzuweichen, wie er von den Ansprüchen definiert
ist. Demgemäß ist klar
zu verstehen, dass der oben beschriebene Gegenstand nur beispielhaft,
und nicht als eine Einschränkung
der Erfindung ausgelegt werden soll.
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Der
Ausdruck „Sch." ist als „Schedule" („Tabellenwert") zu verstehen, und
1 Zoll = 25,4 mm.