DE102018005847A1 - Manufacture of thermoplastic ventilation / air conditioning pipes for an aircraft - Google Patents
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Abstract
Werkzeug (2) zur Positionierung zwecks Verbindung zweier Randbereiche (20a,b) thermoplastischer Teilwände (22a,b) eines Rohres (14) mit Überlapp (Ü) zueinander, mit zwei Führungsbahnen (4a,b) mit fester Relativlage (R) für die Randbereiche (20a,b) in einer Transportrichtung (8), mit einer Anlagefläche (10) für die überlappten Randbereiche (20a,b), die die erste Führungsbahn (4a) in Transportrichtung (8) fortsetzt, wobei sich die Führungsbahnen (4a, 4b) an der Anlagefläche (10) mit dem Überlapp (Ü) überlappen und dort keinen Abstand (A) zueinander aufweisen.Vorrichtung (30), mit dem Werkzeug (2) und einem Vorschubmittel (32) für das Werkzeug (2) entlang einer Vorschubkurve (36), gemäß Ortsverlauf der Anlagefläche (10) für verschiedene Vorschubpositionen.Rohranordnung (40), mit dem Werkzeug (2) oder der Vorrichtung (30) und den Teilwänden (22a,b).Verfahren zum Verbinden der Randbereiche (20a,b) bei dem die Teilwände (22a,b) in einer Halterung (42) gehalten werden, die Randbereiche (20a,b) mit Hilfe des Werkzeugs (2) oder der Vorrichtung (30) mit dem Überlapp (Ü) positioniert und dort thermisch miteinander verbunden werden.Tool (2) for positioning for the purpose of connecting two edge areas (20a, b) thermoplastic partial walls (22a, b) of a tube (14) with overlap (Ü) to one another, with two guideways (4a, b) with a fixed relative position (R) for the Edge areas (20a, b) in a transport direction (8), with a contact surface (10) for the overlapped edge areas (20a, b), which continues the first guideway (4a) in the transport direction (8), the guideways (4a, 4b) on the contact surface (10) overlap with the overlap (Ü) and there is no distance (A) from one another. Device (30) with the tool (2) and a feed means (32) for the tool (2) along one Feed curve (36), according to the location of the contact surface (10) for different feed positions. Pipe arrangement (40), with the tool (2) or the device (30) and the partial walls (22a, b). Method for connecting the edge areas (20a, b) in which the part walls (22a, b) are held in a holder (42), di e edge regions (20a, b) are positioned with the aid of the tool (2) or the device (30) with the overlap (Ü) and are thermally connected to one another there.
Description
Die Erfindung betrifft die Positionierung zweier Randbereiche zweier thermoplastischer Teilwände eines bestimmungsgemäß herzustellenden Rohres mit einem Überlapp in Umfangsrichtung des Rohres zueinander. Die Positionierung hat den Zweck, die Randbereiche in der positionierten Lage miteinander verbinden zu können.The invention relates to the positioning of two edge regions of two thermoplastic partial walls of a pipe to be manufactured as intended with an overlap in the circumferential direction of the pipe to one another. The purpose of the positioning is to be able to connect the edge areas to one another in the positioned position.
Im Luftfahrtbereich bzw. Flugzeugbau werden vielfach Rohre zur Luftführung in Form von Lüftungs- bzw. Klimarohren benötigt. Aus der Praxis ist es bekannt, solche Rohre in Faserverbundbauweise durch ein aufwändiges händisches Laminierverfahren herzustellen. Dabei werden Faser-Prepregs in mehreren Schichten mit Hilfe einer Form auflaminiert.In the aviation sector or aircraft construction, pipes for air routing in the form of ventilation or air conditioning pipes are often required. It is known from practice to produce such pipes in fiber composite construction by means of an elaborate manual lamination process. Fiber prepregs are laminated in several layers using a mold.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung von Rohren für den genannten Einsatzzweck zu verbessern.The object of the present invention is to improve the manufacture of pipes for the stated purpose.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug gemäß Patentanspruch 1. Dieses dient zur Positionierung zweier Randbereiche zweier thermoplastischer Teilwände eines bestimmungsgemäß herzustellenden thermoplastischen Rohres zueinander. Das Rohrmaterial ist also ein Thermoplast. Die Positionierung erfolgt so, dass die zueinander positionierten Randbereiche sich mit einem Überlapp in Umfangsrichtung des Rohres zueinander überlappen bzw. flächig überdecken. Die Positionierung dient dazu, nach korrekter Positionierung in der entsprechenden Relativlage zueinander die Teilwände bzw. Randbereiche miteinander verbinden zu können, insbesondere durch Erwärmen, insbesondere Verschweißen.The object is achieved by a tool according to claim 1. This is used to position two edge regions of two thermoplastic partial walls of a thermoplastic pipe to be produced as intended. The pipe material is therefore a thermoplastic. The positioning is carried out in such a way that the edge regions positioned relative to one another overlap or overlap each other with an overlap in the circumferential direction of the tube. The positioning serves to be able to connect the partial walls or edge regions to one another after correct positioning in the corresponding relative position to one another, in particular by heating, in particular welding.
Die Teilwände können Abschnitte von Rohrstücken oder ganze Rohrstücke bzw. Wandstücke sein, z.B. in Form zweier Halbschalen, die dann mit einer Naht an den Randbereichen aneinander gefügt werden. Bei zwei Halbschalen sind dann zwei Rohrnähte nötig, um das Rohr zu fertigen. Bei mehreren Einzelteilen sind entsprechend mehrere Nähte nötig. Die Teilwände können jedoch auch Abschnitte einer einzigen Rohrwand sein, die dann in Gänze zum Rohr geformt. Das Rohr wird also aus einer einzigen Rohrwand gefertigt, die „Ende auf Ende“ gebogen bzw. gerollt ist bzw. wird, d.h. es entsteht ein Rohr mit einer einzigen Längsnaht.The partial walls can be sections of pipe sections or entire pipe sections or wall sections, e.g. in the form of two half-shells, which are then joined together with a seam at the edge areas. With two half-shells, two pipe seams are then required to manufacture the pipe. If there are several individual parts, several seams are necessary. However, the partial walls can also be sections of a single tube wall, which are then formed into the tube in its entirety. The tube is therefore made from a single tube wall that is or is rolled or rolled "end to end", i.e. a tube with a single longitudinal seam is created.
Das Werkzeug ist also dazu eingerichtet bzw. ausgestaltet bzw. mit dem Ziel entworfen und dimensioniert, bestimmungsgemäß bestimmte Rohre bzw. bestimmte Rohrtypen herzustellen. Es ist daher nach dem „Schlüssel-Schloss-Prinzip“ an bestimmte Randbedingungen des zu schaffenden Rohres angepasst, insbesondere dessen Dimensionen bzw. Form an bestimmten Stellen. Die Eigenschaften des Rohres sind daher auch im Werkzeug abgebildet. Der Einfachheit halber wird im Folgenden im Hinblick auf diese Eigenschaften Bezug auf das bestimmungsgemäß zu fertigende Rohr (also die entsprechenden Geometrievorgaben) genommen, um Werkzeugeigenschaften zu beschreiben. So werden z.B. bestimmte Richtungen des Werkzeugs am zu schaffenden Rohr orientiert bzw. definiert: Denn bestimmungsgemäß werden die Teilwände an (räumlichen, definiert durch bestimmungsgemäße Führung der Teilwände im Werkzeug) Führungsbahnen und einer Anlagefläche in einer festen Orientierung geführt, die der Orientierung des zu schaffenden Rohres entspricht. Die Führungsbahnen und Anlagefläche spiegeln dabei die flächige Ausrichtung der Teilwände bzw. des Rohres wieder. Diese Ausrichtung ist durch die spezielle Formgebung der Bahnen und Flächen, z.B. flächige Ausformung, Führungslinien, - punkte usw. definiert. So entstehen Führungsstrukturen, die die entsprechenden Richtungen definieren bzw. festlegen. Die „Anlagefläche“ muss also im allgemeinen Fall strenggenommen keine durchgehende Fläche sein, sondern kann auch punkt- oder linienhafte Elemente aufweisen, die punktuell bzw. linienhaft eine gemeinsame Anlagefläche definieren. Dies gilt auch für Führungsstrukturen der Führungsbahnen.The tool is therefore set up or designed or designed and dimensioned with the aim of producing certain pipes or certain pipe types as intended. It is therefore adapted to certain boundary conditions of the pipe to be created according to the “key-lock principle”, in particular its dimensions and shape at certain points. The properties of the pipe are therefore also shown in the tool. For the sake of simplicity, reference is made below to these properties in relation to the pipe to be manufactured as intended (that is, the corresponding geometry specifications) in order to describe tool properties. For example, Certain directions of the tool are oriented or defined on the pipe to be created: For the intended purpose, the partial walls are guided on (spatial, defined by the intended use of the partial walls in the tool) guideways and a contact surface in a fixed orientation that corresponds to the orientation of the pipe to be created. The guideways and contact surface reflect the flat alignment of the partial walls or the pipe. This alignment is due to the special shape of the sheets and surfaces, e.g. flat shape, guide lines, points etc. defined. This creates leadership structures that define or define the corresponding directions. In general, the "contact surface" does not necessarily have to be a continuous surface, but can also have point or line elements that define a common contact surface at specific points or lines. This also applies to guiding structures for guideways.
Bestimmungsgemäß sind die Randbereiche so zu positionieren, dass diese in der Relativlage den Überlapp in Umfangsrichtung des Rohres zueinander aufweisen. Ein derartiger Überlapp misst insbesondere 1mm bis 15mm in Umfangsrichtung des Rohres, insbesondere 2mm-10mm oder 5mm. Die Teilwände sind insbesondere Sheets mit Glasfasern mit einer Dicke von 0,1 bis 0,5mm, insbesondere 0,2mm. Die Teilwände können auch ein oder Teile eines Organoblechs sein, insbesondere wenn nur ein einziges Wandstück zu einem Rohr gerollt wird.The edge areas are to be positioned in such a way that they have an overlap in the circumferential direction of the tube in the relative position. Such an overlap measures in particular 1mm to 15mm in the circumferential direction of the tube, in particular 2mm-10mm or 5mm. The partial walls are in particular sheets with glass fibers with a thickness of 0.1 to 0.5 mm, in particular 0.2 mm. The partial walls can also be one or parts of an organic sheet, in particular if only a single wall piece is rolled into a tube.
Das Werkzeug weist eine erste Führungsbahn zur Führung des ersten Randbereiches auf. Die Führung erfolgt dabei bestimmungsgemäß in einer Transportrichtung. Im bestimmungsgemäßen Betrieb durchläuft der Randbereich die Führungsbahn also in Transportrichtung. Das Werkzeug weist eine zweite Führungsbahn zur Führung des zweiten Randbereiches in der Transportrichtung auf, wobei die zweite Führungsbahn eine feste Relativlage zur ersten Führungsbahn aufweist. Bei bestimmungsgemäßer Führung der Randbereiche in den Führungsbahnen werden diese daher auch in der gegebenen Relativlage zueinander geführt. Die Transportrichtung ist definiert bzw. entsteht durch einen Vorschub der Vorrichtung entlang des Rohres bzw. umgekehrt, um sukzessive die Teilwände auf ihrer gesamten Länge entlang des zu schaffenden Rohres in der gewünschten Relativlage zueinander zu positionieren.The tool has a first guideway for guiding the first edge region. The guidance takes place as intended in a transport direction. In normal operation, the edge area runs through the guideway in the transport direction. The tool has a second guideway for guiding the second edge region in the transport direction, the second guideway having a fixed position relative to the first guideway. When the edge regions are guided as intended in the guideways, they are therefore also guided in the given relative position to one another. The direction of transport is defined or is created by advancing the device along the tube or vice versa in order to successively position the partial walls over their entire length along the tube to be created in the desired relative position to one another.
Das Werkzeug enthält außerdem eine Anlagefläche. Die Anlagefläche dient zur Anlage der (anhand der Führungsbahnen wie gewünscht) überlappten bzw. positionierten Randbereiche. Die Anlage erfolgt in Radialrichtung des zu schaffenden Rohres, d.h. quer zur lokalen Erstreckungsebene der Anlagefläche und damit der Teilwände bzw. Randbereiche, die wiederum flächig an der Anlagefläche anliegen. Die Anlagefläche setzt die erste Führungsbahn in Transportrichtung fort. Der in der ersten Führungsbahn geführte erste Randbereich wird daher entsprechend auf der Anlagefläche weitergeführt. Beide Führungsbahnen überlappen zumindest an einer Einmündung in die Anlagefläche mit dem Überlapp in Umfangsrichtung des zu schaffenden Rohres. Die „Einmündung“ ist im Sinne der Transportrichtung zu verstehen, da beim bestimmungsgemäßen Vorschub der Randbereiche diese an der Einmündung in die Anlagefläche eintreten. Relativ zueinander ruhen dann die bestimmungsgemäß positionierten Randbereiche. Die Umfangsrichtung ist die Tangentialrichtung an die Bahnen, da an diesen die Randbereiche flächig anliegen, wie oben erläutert. In der Radialrichtung des zu schaffenden Rohres (siehe oben) weisen die beiden Führungsbahnen keinen Abstand zueinander auf. Die auf diesen Bahnen geführten Randbereiche liegen daher dort ohne Abstand zueinander flächig und ruhend aneinander an. „Ohne Abstand“ ist dabei so zu verstehen, dass kein merklicher, spürbarer Abstand zwischen den Bahnen und damit zwischen den geführten Randbereichen entsteht. Toleranzen, unwesentliche Abstände, ein erlaubtes Spiel usw. sind dabei unberücksichtigt. Diese dienen dazu, z.B. Toleranzen in der Wanddicke der Teilwände auszugleichen, ohne zu Verklemmungen im Werkzeug zu führen. Insbesondere verlaufen die Führungsbahnen im Bereich der Einmündung flächig parallel zueinander, d.h. die Teilwände werden dort flächig parallel geführt. The tool also contains a contact surface. The contact surface serves to position the overlapping or positioned edge areas (based on the guideways as desired). The system is carried out in the radial direction of the pipe to be created, that is to say transversely to the local extension plane of the contact surface and thus of the partial walls or edge regions, which in turn lie flat against the contact surface. The contact surface continues the first guideway in the transport direction. The first edge region guided in the first guideway is accordingly continued on the contact surface. Both guideways overlap at least at an opening in the contact surface with the overlap in the circumferential direction of the pipe to be created. The "confluence" is to be understood in the sense of the direction of transport, since when the edge areas are fed properly, they enter the contact surface at the confluence. The edge regions positioned as intended then rest relative to one another. The circumferential direction is the tangential direction to the webs, since the edge regions lie flat against them, as explained above. In the radial direction of the pipe to be created (see above), the two guideways are not spaced apart. The edge regions guided on these tracks therefore rest flatly against one another there without any distance from one another. “Without spacing” is to be understood in such a way that there is no noticeable, noticeable distance between the tracks and thus between the guided edge areas. Tolerances, insignificant distances, permitted play, etc. are not taken into account. These are used, for example, to compensate for tolerances in the wall thickness of the partial walls without leading to jamming in the tool. In particular, the guideways run flat parallel to one another in the region of the junction, ie the partial walls are guided flat parallel there.
Die Führungsbahnen und Anlagefläche können als Bewegungsraum bzw. Bewegungsfläche für bestimmungsgemäß zu verarbeitende Teilwände bzw. Randbereiche verstanden werden. Im Betrieb ist die entsprechende „Bahn“ also von einem bestimmten Randbereich ausgefüllt bzw. dieser bewegt sich innerhalb der jeweiligen Bahn bzw. des Bahnraumes.The guideways and contact surface can be understood as a movement space or movement surface for partial walls or edge areas to be processed as intended. In operation, the corresponding “web” is therefore filled out by a certain edge area or this moves within the respective web or the web space.
Die Anlagefläche setzt im oben genannten Sinne insbesondere auch die zweite Führungsbahn in Transportrichtung fort, indem die Anlage auch der zweiten Teilwand in diesem Bereich erfolgt. Dabei wird die Zwischenlage der ersten Teilwand genutzt. Insbesondere ist die zweite Teilwand dann indirekt - durch die an der Anlagefläche anliegende erste Teilwand - flächig aufliegend an der ersten Teilwand und damit an der Anlagefläche geführt.In the abovementioned sense, the contact surface in particular also continues the second guideway in the direction of transport, in that the second partial wall is also placed in this area. The intermediate layer of the first partial wall is used. In particular, the second partial wall is then guided indirectly - by the first partial wall lying against the contact surface - lying flat on the first partial wall and thus on the contact surface.
Die Verbindung der beiden Randbereiche erfolgt bestimmungsgemäß im Bereich des Überlapps in Form einer Rohrnaht. Die Rohrnaht kann dabei insbesondere den gesamten Überlappungsbereich ausfüllen, d.h. es erfolgt eine flächige, streifen- oder bandförmige Verbindung der Teilwände.The connection of the two edge areas is carried out as intended in the area of the overlap in the form of a pipe seam. The pipe seam can in particular fill the entire overlap area, i.e. there is a flat, strip or band-shaped connection of the part walls.
Die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung betrachteten Rohre sind ausschließlich Lüftungs- bzw. Klimarohre zur Luftführung in einem bzw. zum Einbau in ein Flugzeug bzw. dessen Passagierkabine und weisen somit die entsprechend fachüblichen Merkmale auf.The tubes considered in the context of the present application are exclusively ventilation or air conditioning tubes for air guidance in or for installation in an aircraft or its passenger cabin and thus have the correspondingly customary features.
Die Erfindung beruht auf der grundlegenden Idee, die Thermoplasttechnologie für die besagten Rohre einzusetzen, d.h. Rohre aus thermoplastischem Material zu fertigen. Dabei ist es denkbar, die Rohre aus Halbschalen herzustellen (jede Halbschale ist eine Teilwand). Zur sicheren und einfachen Verbindung wäre es denkbar, gepresste Halbschalen mit Hilfe eines nach außen liegenden Flansches miteinander zu verbinden. Klimarohre aus langfaserverstärkten thermoplastischen Halbzeugen könnten mit einem zweiteiligen Werkzeug thermoumgeformt werden, um die Halbschalen zu erhalten. Hierbei wird, nach dem Erwärmen, das Halbzeug mit einem Stempel in die Kavität gedrückt und anschließend entformt. Anschließend werden die geformten Halbschalen in ein Schweißwerkzeug eingebracht, wo beide Schalen miteinander gefügt werden.The invention is based on the basic idea of using thermoplastic technology for said pipes, i.e. Manufacture pipes from thermoplastic material. It is conceivable to produce the tubes from half shells (each half shell is a partial wall). For a secure and simple connection, it would be conceivable to connect pressed half-shells to one another with the aid of an outward-lying flange. Climate tubes made from long fiber reinforced thermoplastic semi-finished products could be thermoformed with a two-part tool in order to obtain the half-shells. After heating, the semi-finished product is pressed into the cavity with a stamp and then removed from the mold. The shaped half-shells are then placed in a welding tool, where both shells are joined together.
Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, entsprechende Rohre aus Teilwänden flanschfrei zu verbinden. Ein Flansch kann also entfallen, so dass weniger Bauraum benötigt wird. Somit genügt es beispielsweise, einfachere Halbschalen herzustellen, die keinen Flansch benötigen. Dies vereinfacht den Pressprozess. Dank der Erfindung bzw. der Anlagefläche ist es möglich, Druck auf die Fügestelle (überlappte Randbereiche im Bereich der Überlappung) aufzubringen, ohne Innendruck im Inneren des herzustellenden Rohres aufbauen zu müssen. Das Verbinden, insbesondere Verschweißen im Bereich des Überlapps kann als Handprozess, halb automatisiert (Führung des Werkzeuges, insbesondere entlang einer ruhenden Schiene bei ruhenden Teilwänden/Rohr) oder voll automatisiert (Führung des Werkzeugs und Verbindung der ruhenden Teilwände, insbesondere mithilfe eines Roboters) erfolgen. Mit dem Werkzeug können sowohl Halbschalen (zwei Rohrnähte) als auch vollständige Rohre (Teilwände sind Teil einer einzigen Rohrwand, nur eine Rohrnaht) am Überlapp verbunden, insbesondere geschweißt werden.According to the invention, however, it is possible to connect corresponding pipes from partial walls without a flange. A flange can therefore be omitted, so that less installation space is required. It is therefore sufficient, for example, to produce simpler half-shells that do not require a flange. This simplifies the pressing process. Thanks to the invention or the contact surface, it is possible to apply pressure to the joint (overlapped edge areas in the area of the overlap) without having to build up internal pressure inside the pipe to be produced. The connection, in particular welding in the area of the overlap, can be carried out as a manual process, semi-automatically (guiding the tool, in particular along a resting rail with the part walls / tube at rest) or fully automated (guiding the tool and connecting the resting part walls, in particular with the aid of a robot) , With the tool, both half-shells (two pipe seams) and complete pipes (part walls are part of a single pipe wall, only one pipe seam) can be connected, in particular welded, at the overlap.
Ein Beschneiden und Fügen der Teilwände kann in der gleichen Halterung (in der die Teilwände gehalten sind, um sie mit dem Werkzeug bearbeiten zu können) erfolgen.The partial walls can be cut and joined in the same holder (in which the partial walls are held so that they can be processed with the tool).
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Führungsbahnen außerhalb der Einmündung zumindest abschnittsweise einen Abstand zueinander in Radialrichtung des Rohres auf. Die Radialrichtung entspricht hier insbesondere der Flächennormalen der Anlagefläche. An der Einmündung ist der Radialabstand der Führungsbahnen also - wie oben erläutert - Null, ansonsten ungleich Null, insbesondere nicht abnehmend, insbesondere zunehmend. Insbesondere entfernen sich also die Führungsbahnen entgegen der Transportrichtung voneinander. Insbesondere weisen diese einen maximalen Abstand an ihren entgegen der Transportrichtung liegenden Enden auf. So gelingt es, die Teilwände bzw. Randbereiche innerhalb der Führungsbahnen allmählich bei deren Bewegung in Transportrichtung durch die Führungsbahnen einander anzunähern. In a preferred embodiment of the invention, the guideways have a spacing from one another in the radial direction of the tube, at least in sections, outside the junction. The radial direction corresponds here in particular to the surface normal of the contact surface. At the confluence, the radial spacing of the guideways is - as explained above - zero, otherwise not equal to zero, in particular not decreasing, in particular increasing. In particular, the guideways thus move away from each other against the direction of transport. In particular, they have a maximum distance at their ends lying opposite to the transport direction. It is thus possible to gradually bring the partial walls or edge areas within the guideways closer together as they move in the transport direction through the guideways.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Führungsbahnen auch außerhalb bzw. entfernt von der Einmündung zumindest abschnittsweise den Überlapp in Umfangsrichtung zueinander auf. Insbesondere erstreckt sich der Überlapp damit entgegen der Transportrichtung beginnend bei der Einmündung auf der ganzen gemeinsamen Länge der Führungsbahnen. Der Überlapp ist dabei variabel oder konstant, insbesondere gleich dem Überlapp an der Einmündung bzw. Anlagefläche. So werden die Teilwände bzw. Randbereiche einander bereits mit dem Überlapp in den Führungsbahnen zugeführt. Insbesondere können die Teilwände so verspannungsfrei einander zugeführt werden.In a preferred embodiment of the invention, the guideways also have an overlap in the circumferential direction with respect to one another, at least in sections, outside or at a distance from the junction. In particular, the overlap thus extends against the transport direction, starting at the junction, along the entire common length of the guideways. The overlap is variable or constant, in particular the same as the overlap at the junction or contact surface. The partial walls or edge areas are already fed to one another with the overlap in the guideways. In particular, the partial walls can be fed to one another without tension.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens eine der Führungsbahnen und/oder die Anlagefläche zumindest abschnittsweise mit einer tatsächlich durchgehenden Fläche zur flächigen Anlage für die Randbereiche in Radialrichtung und/oder Umfangsrichtung ausgebildet. Mit anderen Worten erfolgt eine flächige einseitige oder zweiseitige, und somit besonders sichere und schonende Führung der Randbereiche in den Führungsbahnen und/oder der Anlagefläche.In a preferred embodiment, at least one of the guideways and / or the contact surface is formed at least in sections with an actually continuous surface for flat contact for the edge regions in the radial direction and / or circumferential direction. In other words, there is a flat one-sided or two-sided, and thus particularly safe and gentle guidance of the edge regions in the guideways and / or the contact surface.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine der Führungsbahnen und/oder die Anlagefläche zumindest abschnittsweise eine dem Umfangsverlauf des Querschnitts des herzustellenden Rohres entsprechend gekrümmte Form, insbesondere die Form des Rohres bzw. der Teilwände an der betreffenden Stelle, auf. Das Führungsmittel und/oder die Anlagefläche weisen also in einer Ebene quer zu deren Verlauf entlang der Transportrichtung eine Krümmung auf, die derjenigen des bestimmungsgemäß zu fertigenden Rohres entspricht. Somit ist eine besonders schonende und flächige Führung der Teilwände bzw. Randbereiche gegeben.In a preferred embodiment, at least one of the guideways and / or the contact surface has, at least in sections, a shape which is curved in accordance with the circumferential profile of the cross section of the tube to be produced, in particular the shape of the tube or of the partial walls at the point in question. The guide means and / or the contact surface therefore have a curvature in a plane transverse to their course along the transport direction, which corresponds to that of the pipe to be manufactured as intended. This ensures particularly gentle and flat guidance of the partial walls or edge areas.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der Führungsbahnen ein Schlitz in einem Führungskörper und/oder die Anlagefläche eine Oberfläche des Führungskörpers. Unter „Oberfläche“ ist hierbei eine zum Außenraum bzw. zur Umgebung hin weisende, also äußere, von außen sichtbare bzw. zugängliche bzw. unverdeckte Fläche zu verstehen. Der Führungskörper kann hierbei insbesondere in Teilkörper geteilt sein. Die entsprechende Bahn bzw. Fläche kann so besonders einfach im Werkzeug realisiert werden. Insbesondere besteht das Werkzeug dann einzig aus dem oder den Führungskörpern.In a preferred embodiment, at least one of the guideways is a slot in a guide body and / or the contact surface is a surface of the guide body. In this context, “surface” is to be understood as a surface that points toward the outside or towards the surroundings, that is to say an outer surface that is visible, accessible or uncovered from the outside. The guide body can in particular be divided into partial bodies. The corresponding path or surface can thus be implemented particularly easily in the tool. In particular, the tool then consists solely of the guide body or bodies.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist der Führungskörper einstückig ausgeführt. Insbesondere besteht das Werkzeug dann einzig aus dem Führungskörper.In a preferred variant of this embodiment, the guide body is made in one piece. In particular, the tool then consists solely of the guide body.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform setzt sich der erste Schlitz (derjenige der ersten Führungsbahn) einseitig in die Anlagefläche fortsetzt und der zweite Schlitz (derjenige der zweiten Führungsbahn) endet an der Anlagefläche. Somit ergibt sich ein besonders einfaches Werkzeug.In a preferred variant of this embodiment, the first slot (that of the first guideway) continues on one side into the contact surface and the second slot (that of the second guideway) ends at the contact surface. This results in a particularly simple tool.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Werkzeug eine Wärmequelle zum thermischen Verbinden (insbesondere Verschweißen) der anhand des Werkzeugs in der gewünschten Relativposition mit dem Überlapp zueinander positionierten Teilwände im Bereich des Überlapps. Mit einem derartigen Werkzeug ist eine integrative Bearbeitung der Teilwände bzw. des Rohres, nämlich die relativ Positionierung der Randbereiche mit Überlapp und deren Verbindung, in einem einzigen Arbeitsschritt durch Entlangführen des Werkzeugs an den Teilwänden bzw. dem Rohr möglich.In a preferred embodiment, the tool contains a heat source for the thermal connection (in particular welding) of the partial walls positioned on the basis of the tool in the desired relative position with the overlap in the region of the overlap. With such a tool, integrative machining of the part walls or the tube, namely the relative positioning of the edge regions with overlap and their connection, is possible in a single work step by guiding the tool along the part walls or the tube.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Werkzeug ein Druckmittel zum Drücken der anhand des Werkzeugs in der gewünschten Relativposition mit dem Überlapp zueinander positionierten Teilwände im Bereich des Überlapps gegen die Anlagebahn. Ein entsprechender Druck wird insbesondere benötigt, um die Teilwände im Bereich des Überlapps zu verbinden oder dient zumindest zur besseren Verbindung. In Kombination mit der oben genannten Ausführungsform ist das Druckmittel insbesondere im thermischen Wirkbereich der Wärmequelle angeordnet. So wird der Druck an der für die Verbindung nötigen Stelle (insbesondere Schweißbereich) in die zu verbindenden oder verbundenen Teilwände bzw. Randbereiche eingeleitet.In a preferred embodiment, the tool contains a pressure medium for pressing the partial walls positioned on the basis of the tool in the desired relative position with the overlap with respect to one another in the region of the overlap against the contact track. A corresponding pressure is required in particular to connect the partial walls in the area of the overlap or at least serves for a better connection. In combination with the above-mentioned embodiment, the pressure medium is arranged in particular in the thermal effective range of the heat source. In this way, the pressure at the point necessary for the connection (in particular the welding area) is introduced into the part walls or edge areas to be connected or connected.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 11, mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug und mit einem Vorschubmittel zum Vorschub des Werkzeuges entlang einer Vorschubkurve. Die Vorschubkurve entspricht einem Ortsverlauf der Anlagefläche für verschiedene Vorschubpositionen (Ortspositionen entlang der Vorschubkurve).The object of the invention is also achieved by a device according to claim 11, with a tool according to the invention and with a feed means for feeding the tool along a feed curve. The feed curve corresponds to a local course of the contact surface for different feed positions (location positions along the feed curve).
Die Vorschubkurve entspricht somit auch einem bestimmungsgemäßen Verlauf der zueinander zu positionierenden bzw. positionierten Randbereiche. „Entspricht“ heißt insbesondere, dass die Vorschubkurve identisch oder parallel zu den positionierten Randbereichen verläuft. Das Vorschubmittel, insbesondere eine Führungsschiene, kann innerhalb oder außerhalb des zur fertigenden Rohres liegen. Somit ist eine Teilautomatisierung der Positionierung und Überlappung der Randbereiche durch Zwangsführung des Werkzeuges ermöglicht.The feed curve thus also corresponds to an intended course of the edge regions to be positioned or positioned relative to one another. "Corresponds" means in particular that the feed curve is identical or parallel to the positioned edge areas. The feed means, in particular a guide rail, can be inside or outside the pipe to be manufactured. This enables partial automation of the positioning and overlapping of the edge areas through forced guidance of the tool.
Die Vorrichtung und zumindest ein Teil deren Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug erläutert.The device and at least some of its embodiments and the respective advantages have already been explained in connection with the tool according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Vorschubmittel eine (Führungs-)Schiene, entlang der das Werkzeug eindimensional verschiebbar ist. Somit ergibt sich eine besonders einfache Ausführungsform der Vorrichtung.In a preferred embodiment, the feed means is a (guide) rail along which the tool can be moved one-dimensionally. This results in a particularly simple embodiment of the device.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Vorschubmittel ein Roboterarm, der zum Vorschub des Werkzeugs entlang der Vorschubkurve eingerichtet ist. „Eingerichtet“ bedeutet, dass der Roboterarm zum Abfahren der Vorschubkurve ausgestaltet ist, insbesondere dem Roboterarm eine Steuerung zugeordnet ist, in der die entsprechende Vorschubkurve als Bewegungsbahn für den Roboterarm bzw. das von diesem geführte Werkzeug zwangsvorgegeben ist, insbesondere durch Programmierung.In a preferred embodiment, the feed means is a robot arm that is set up to feed the tool along the feed curve. “Set up” means that the robot arm is designed to follow the feed curve, in particular a controller is assigned to the robot arm in which the corresponding feed curve is forcibly specified as a movement path for the robot arm or the tool guided by it, in particular by programming.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Rohranordnung gemäß Patentanspruch 14 mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung und mit den genannten Teilwänden. Die Rohranordnung stellt damit die oben genannten Teilwände bzw. das hieraus entstehende oben genannte Rohr während der Fertigung mit dem Werkzeug dar. Die Teilwände sind dabei unverbunden oder zu einem Teil des Rohres teilverbunden oder zum Rohr vollständig verbunden, je nach Zeitpunkt der Betrachtung. Die Teilwände können daher auch bereits zumindest teilweise zum Rohr verbunden sein, welches dann ebenfalls Teil der Rohranordnung ist bzw. wird.The object of the invention is also achieved by a pipe arrangement according to claim 14 with a tool according to the invention or the device according to the invention and with the partial walls mentioned. The tube arrangement thus represents the above-mentioned partial walls or the above-mentioned tube resulting therefrom during manufacture with the tool. The partial walls are unconnected or partially connected to a part of the tube or completely connected to the tube, depending on the time of consideration. The part walls can therefore already be at least partially connected to the tube, which is then also part of the tube arrangement.
Die Rohranordnung und zumindest ein Teil deren Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug und der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.The tube arrangement and at least some of its embodiments and the respective advantages have already been explained analogously in connection with the tool according to the invention and the device according to the invention.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 15 zum Verbinden zweier Randbereiche zweier thermoplastischer Teilwände eines bestimmungsgemäß herzustellenden Rohres mit einem Überlapp in Umfangsrichtung des Rohres zueinander. Bei dem Verfahren werden die Teilwände in einer Halterung gehalten, die Randbereiche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Werkzeugs oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Überlapp zueinander positioniert, und die Randbereiche im Bereich des Überlapps und thermisch miteinander verbunden werde, so dass sie den Überlapp aufweisen. Optional erfolgt die Verbindung mit Druck, insbesondere unter Nutzung des oben genannten Druckmittels, insbesondere des Werkzeugs. Optional erfolgt die Verbindung durch Erwärmung, insbesondere unter Nutzung der oben genannten Wärmequelle, insbesondere des Werkzeugs. The object of the invention is also achieved by a method according to claim 15 for connecting two edge regions of two thermoplastic partial walls of a pipe to be produced as intended with an overlap in the circumferential direction of the pipe to one another. In the method, the partial walls are held in a holder, the edge regions are positioned with the overlap with the aid of the tool according to the invention or the device according to the invention, and the edge regions are thermally connected to one another in the region of the overlap so that they have the overlap. Optionally, the connection is made with pressure, in particular using the pressure medium mentioned above, in particular the tool. The connection is optionally carried out by heating, in particular using the heat source mentioned above, in particular the tool.
Insbesondere wird das Verfahren mit der erfindungsgemäßen Rohranordnung durchgeführt.In particular, the method is carried out with the pipe arrangement according to the invention.
Das Verfahren und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug, der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Rohranordnung erläutert.The method and at least some of its embodiments and the respective advantages have already been explained in connection with the tool according to the invention, the device according to the invention and the pipe arrangement according to the invention.
Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden Ausführungsformen auf. Die Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.The invention is based on the following findings, observations and considerations and also has the following embodiments. The embodiments are sometimes also called “the invention” for simplicity. The embodiments can also contain or correspond to parts or combinations of the above-mentioned embodiments and / or possibly also include embodiments not previously mentioned.
Gemäß der Erfindung werden insbesondere in einem Thermoformprozess Halbschalen gefertigt. Diese Halbschalen werden in ein Fügewerkzeug (Halterung) eingelegt und optional auf das erforderliche Maß beschnitten. Es folgt ein zweiter Prozessschritt: Das erfindungsgemäße Werkzeug fährt, insbesondere geführt auf einer Führungsschiene, die Kontur (Randbereiche, Vorschubkurve) ab und fügt diese (die Randbereiche mit Überlapp) flanschlos miteinander. Zum Fügen stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung, insbesondere Ultraschall, Laser oder thermische Elemente. Die Führungsschiene kann innerhalb oder außerhalb der Rohre liegen.According to the invention, half-shells are produced in particular in a thermoforming process. These half-shells are placed in a joining tool (holder) and optionally cut to the required size. A second process step follows: The tool according to the invention travels the contour (edge areas, feed curve), in particular guided on a guide rail, and joins them together (the edge areas with overlap) without flanges. There are several options for joining, in particular ultrasound, laser or thermal elements. The guide rail can be inside or outside the pipes.
Gemäß der Erfindung werden insbesondere Klimarohre aus thermoplastischen Halbzeugen durch Thermoformen gefertigt.According to the invention, in particular climate tubes are manufactured from thermoplastic semi-finished products by thermoforming.
Die Halbschalen (bzw. deren Randbereiche) werden im vorderen Bereich (Eingangsöffnung der Führungsbahnen stromaufwärts der Transportrichtung) in das Werkzeug eingeführt und im Werkzeug auf ein minimales Maß zueinander gebracht (Abstand gleich Null, siehe oben). Am anderen Ende des Werkzeugs (an der Anlagefläche) übt ein Druckmittel (insbesondere Stempel) noch einen zusätzlichen Druck auf die Halbschalen aus, sodass diese ohne Spalt aufeinander liegen. Das Druckmittel (Stempel) und eine Wärmequelle (Schweißeinheit) verschweißen beide Halbschalen miteinander. Das Verschweißen kann als Handprozess, halb automatisiert oder vollkommen automatisiert erfolgen.The half-shells (or their edge areas) are inserted into the tool in the front area (entrance opening of the guideways upstream of the transport direction) and into the tool brought to a minimum to each other (distance equal to zero, see above). At the other end of the tool (on the contact surface), a pressure medium (in particular a stamp) exerts additional pressure on the half-shells, so that they rest on one another without a gap. The pressure medium (stamp) and a heat source (welding unit) weld the two half-shells together. The welding can be done as a manual process, semi-automated or fully automated.
Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
-
1 das erfindungsgemäße Werkzeug in a) Rückansicht, b) Draufsicht, c) Vorderansicht, d) Seitenansicht und e) isometrischer Ansicht, -
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Werkzeug aus1 bei der Fertigung eines Rohres aus zwei Halbschalen in a) isometrischer Ansicht, b) Draufsicht, c) Seitenansicht, d) Draufsicht im Schnitt, und -
3 dieVorrichtung aus 2 , allerdings bei der Fertigung des Rohres aus einem einzigen Organoblech in Vorderansicht.
-
1 the tool according to the invention in a) rear view, b) top view, c) front view, d) side view and e) isometric view, -
2 a device according to the invention with the tool1 in the manufacture of a tube from two half-shells in a) isometric view, b) top view, c) side view, d) top view in section, and -
3 thedevice 2 , however, when manufacturing the tube from a single organic sheet in front view.
Das Werkzeug
Das Werkzeug
Das Werkzeug
Die Führungsbahnen
Sowohl die Führungsbahnen
Die Schlitze
Die
Die
Zur Fertigung wird wie folgt vorgegangen: Zunächst werden die Teilwände
Sukzessive werden so in einem kontinuierlichen Prozess durch Entlangführen des Werkzeugs
In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- WerkzeugTool
- 4a4a
- erste Führungsbahnfirst guideway
- 4b4b
- zweite Führungsbahnsecond guideway
- 66
- Schlitzslot
- 77
- Führungskörperguide body
- 88th
- Transportrichtungtransport direction
- 1010
- Anlageflächecontact surface
- 1111
- Oberflächesurface
- 1212
- Einmündungjunction
- 1414
- Rohrpipe
- 1616
- Umfangsrichtungcircumferentially
- 1818
- Radialrichtungradial direction
- 20a,b20a, b
- Randbereichborder area
- 22a,b22a, b
- Teilwandpartial wall
- 2424
- Flächearea
- 3030
- Vorrichtungcontraption
- 3232
- Vorschubmitteladvancing means
- 3434
- Schienerail
- 3636
- Vorschubkurvefeed cam
- 4040
- Rohranordnungpipe arrangement
- 4242
- Halterungbracket
- 4444
- Wärmequelleheat source
- 4646
- Druckmittellever
- 4747
- Laufrichtungdirection
- 4848
- Rohrnahtpipe seam
- 5050
- Roboterarm robot arm
- RR
- Relativlagerelative position
- ÜÜ
- Überlappoverlap
- AA
- Abstanddistance
Claims (15)
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| DE (1) | DE102018005847B4 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102019005742A1 (en) * | 2019-08-16 | 2021-02-18 | Diehl Aviation Laupheim Gmbh | Thermoplastic pipe, manufacture and tool |
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| DE4315067A1 (en) * | 1993-05-06 | 1994-11-10 | Mesoma Hans Guenter Kauck Gmbh | Method and apparatus for forming a welding or sealing seam in a thermoplastic wrapping material |
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- 2018-07-25 DE DE102018005847.7A patent/DE102018005847B4/en active Active
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| DE102019005742B4 (en) | 2019-08-16 | 2023-09-28 | Diehl Aviation Laupheim Gmbh | Method and tool for producing a thermoplastic pipe |
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|---|---|
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