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Maschine zum Herstellen geschweisster Schraubennahtrohre
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine für die Herstellung geschweisster Schraubennahtrohre mit einer auf einem gegenüber dem Verformungswerkzeug schwenkbaren Maschinenrahmen angeordneten Antriebs-und Ablaufstation für Bänder, z. B. Stahlbänder, und einem Treibwalzensatz mit einer an diesen unmittelbar anschliessenden, z. B. von Schienen gebildeten Führungseinrichtung.
Bekanntlich wird bei der Rohrherstellung aus einem Metallband das Band in Bünden, sogenannten "coils" vorgefertigt, von diesen Coils abgezogen und in die Maschine gedrückt. Es ist weiter bekannt, dass das in den meisten Fällen warm als Coil gewickelte Band nach erfolgter Abkühlung od. dgl. eine der Krümmung des Coils entsprechende natürliche Krümmung aufweist, was das Abziehen vom Coil ausserordentlich erschwert. Um eine Beschädigung des Bandes beim Abziehen zu vermeiden, verwendet man sogenannte Abwickelstationen, bei denen das Band durch eine Hilf sf ordereinrichtung vom Coil abgezogen und dann durch ein Richtwalzwerk geführt wird, in welchem die natürliche Bandkrümmung sowie die durch das Abziehen entstandenen Krümmungen oder Knickbildungen im Band beseitigt werden.
Von diesen Hilfsvorrichtungen läuft das Band dann zu den eigentlichen Vorschubwalzen, welche das Band in die Formvorrichtung drücken.
Auf seinem Weg vom Coil zu der Formvorrichtung wird das Band bei diesen bekannten Einrichtungen notwendigerweise an einer grösseren Anzahl von Stellen zwischen den Walzen der Hilfsvorrichtungen und den eigentlichen Vorschubwalzen fest eingeklemmt. Es ist daher insbesondere bei Bändern grösserer Dicke kaum möglich, dem Band auf einem Weg zur Verformungsstation eine seitliche Verschiebung zu erteilen.
Darüber hinaus ist das vorgefertigte Band nicht von völlig homogener Qualität. Insbesondere weist das Band nicht nur in seiner Längsrichtung, sondern auch quer dazu merkliche Dickenänderungen auf. Wenn derartige Stellen zwischen den Walzen durchlaufen, üben die Walzen infolge des ungleichmässigen Auflagedruckes eine Schubwirkung im Winkel zu der Bewegungsrichtung des Bandes aus. Diese Schubkräfte können sich als starke Verspannungen des Blechbandes in den seitlichen Führungen auswirken. Ausserdem laufen die Kanten des. Blechbandes nicht geradlinig, sondern sind häufig säbelförmig gekrümmt. Alle diese Erscheinungen wirken zusammen, um eine genaue Führung des Bandes in der Formvorrichtung wesentlich zu erschweren.
Die kritische Stelle in den Herstellungsverfahren für spiralgeschweisste Rohre liegt in der Herstellung der Schweissnaht, von deren Güte die Güte des Rohres abhängt. Da die Güte der Schweissnaht in erster Linie von der genauen gegenseitigen Lage der miteinander zu verschweissenden Bandkanten, dem Abstand zwischen diesen Bandkanten sowie der Lage dieser Kanten in bezug auf die Schweisselektrode abhängt, sind bereits zahlreiche Massnahmen vorgeschlagen worden, welche sicherstellen, dass die oben erwähnten Punkte überwacht und eingestellt werden.
Es ist zu diesem Zweck bekannt, bei ortsfest angeordneter Schweisselektrode das fertig geformte und verschweisste Rohrende derart zu unterstützen, dass es gegenüber der Längsachse des Rohres in Querrichtung seitlich verschwenkt werden kann, um durch Einstellung des Winkels des Rohres gegenüber dem einlaufenden Band Schwankungen in der Lage der Bandkanten unter der Schweisselektrode zu korrigieren. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei der Herstellung von Rohren mit grossem Durchmesser eine genaue Regelung der Lage der Bandkanten und damit eine einwandfreie Schweissnaht nicht oder nur bei sehr geringer Herstellungsgeschwindigkeit erreicht werden kann.
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Einer Lösung dieses Problems durch Verschwenken des einlaufenden Bandes stand bei den bekannten Maschinen einmal die grosse Länge des Bandes zwischen Coil und Formvorrichtung infolge der zahlreichen dazwischengeschalteten Hilfsvorrichtungen entgegen, anderseits konnte diese Aufgabe auch deshalb nicht gelöst werden, weil das Band durch die vielen Einspannstellen praktisch starr, u. zw. unter grossen Eigenspannungen in die Formvorrichtung eingeführt wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Herstellen spiralgeschweisster Rohre zu schaffen, bei der trotz hoher Fertigungsgeschwindigkeit eine genaue Regelung der gegenseitigen Lage von Schweisselektrode einerseits und Bandkanten anderseits gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der abzuhaspelnde Band- stahlbund oberhalb der oberen Treibwalze angeordnet und von dieser antreibbar ist, so dass das Band durch im Bereich des Eintrittes des Bandes in das Verformungswerkzeug angeordnete Führungsmittel derart in das Verformungswerkzeug eingeführt wird, dass für das Band nur eine Festhaltezone im Walzenantriebsaggregat und eine zweite Festhaltezone in Form von seitlichen Führungen in bzw.
unmittelbar vor dem Verformungswerkzeug und Pendelrollen vorgesehen sind, die die rechte oder linke Bandkante gegen entsprechende Führung in Anlage halten und dass zwischen den beiden Festhaltezonen sowohl eine Vorrichtung zum Besäumen des Bandes als auch eine Querschweissvorrichtung zum Verbinden der Rückkante eines von seinem Bund abgelaufenen Bandes mit der Anfangskante eines neuen abzuspulenden Bandes vorgesehen ist.
Dabei ruht der Bund, von dem das Metallband abgezogen wird, gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung unmittelbar auf einer Treibwalze auf, die zusammen mit einer Gegenwalze das Antriebsaggregat bildet, wobei die Bundachse zur Achse der Treibwalze derart versetzt ist, dass die Treibwalze etwa halbkreisförmig vom Band umschlungen wird. Eine abgeänderte, erfindungsgemässe Anordnung des Bundes besteht darin, dass der Bund auf einer z. B. durch zwei Rollen gebildeten Stützrollenanordnung aufliegt, wobei die Rollen ihrerseits auf der oberen Treibwalze so angeordnet sind, dass sie von der Treibwalze durch Reibungsschluss in Umlauf versetzt werden.
Um bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung, bei der die Vorschubwalzen zugleich zum Abziehen des Bandes vom Coil dienen, ein kontinuierliches Arbeiten zu ermöglichen, wird mittels eines besonderen Einschiebebleches dafür Sorge getragen, dass das Bandende ohne zusätzliche Hilfsf ördereinrichtungen nach Verlassen der Vorschubwalzen unter die hinter den Vorschubwalzen liegende Querschweissvorrichtung gelangt.
Während bei den bekannten Maschinen eine Steuerung der genauen Lage der Bandkante an der Schweissstelle durch seitliches Verschwenken des fertigen Rohres - u. zw. mittels Hand und auf Grund von Beobachtungen der Bedienungspersonen - erfolgt, ermöglicht es die besondere Ausbildung der Maschine gemäss der Erfindung, die Steuerung der Lage der Bandkanten durch Verschwenken des der Formvorrichtung zugeführten Bandes auszuführen. Zu diesem Zweck sind der Bund, die Vorschubwalzen und die Kantenführung auf einem Maschinenrahmen angeordnet, der mittels einer Antriebsvorrichtung um eine senkrechte Achse, die im Bereich der Schweissstelle liegt, verschwenkt werden kann.
Die Schwenkbewegung des Maschinenrahmens wird mit Hilfe von Fühlern automatisch während des Betriebes gesteuert, welche auf Änderungen der genauen Lage wenigstens einer der beiden miteinander zu verschweissenden Bandkanten ansprechen.
Da der Abstand zwischen Coil und Formvorrichtung bei der Maschine gemäss der Erfindung nur sehr gering ist und das Band praktisch spannungsfrei und damit bezüglich seiner seitlichen Lage leicht beeinflussbar in die Formvorrichtung einläuft, besteht die Möglichkeit einer sehr rasch zur Wirkung kommenden und genauen Steuerung der Lage der Bandkanten. Die genaue Steuerung übertrifft diejenige bekannter Maschinen erheblich und ermöglicht die Durchführung des Verfahrens unter Anwendung sehr hoher Herstellungsgeschwindigkeiten.
Der Gegenstand der Erfindung ist als Ausführungsbeispiel in den Fig. 1-16 der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 eine Stirnansicht des Bobinenantriebes der Maschine, wobei die Bobine unmittelbar auf der Antriebswalze ruht, Fig. 2 eine Stimansicht eines Bobinenantriebes, bei dem die Bobine auf zwei von der Antriebswalze angetriebenen Ablaufrollen ruht, Fig. 3 eine teilweise Stimansicht eines Bobinenantriebes, bei dem die Bobine auf nur einer von der Antriebswalze angetriebenen Ablaufrolle ruht, Fig. 4 eine Draufsicht zu Fig. 2, Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A, in Fig. 2 gesehen, Fig. 6 einen Teil der Vorrichtung von'oben gesehen, Fig. 7 eine Teilansicht auf das Verformungswerkzeug im Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 6, Fig. 8 eine Stirnansicht auf den gleichen Gegenstand in Richtung des Pfeiles B in Fig. 6, Fig.
9 das Verformungswerkzeug von der Seite gesehen, Fig. 10 einen Grundriss zu Fig. 9 im Schnitt nach der Linie D-E in Fig. 9, Fig. 11 ein Schnittbild nach der Lmie B-C in Fig. 10 in Richtung C gesehen,
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Fig. 12 das rechte Ende des Rollenträgers aus Fig. ll von unten gesehen, Fig. 13 das linke Ende des Rollenträgers, Fig. 14 das Ende eines Stempels mit einer Pendelrolle im Schnitt, Fig. 15 die Seitenansicht zu Fig. 14, Fig. 16 das Ende eines Stempels mit einer Stützkugel.
Zum besseren Verständnis sei eine allgemein gehaltene Arbeitsbeschreibung der Anlage vorangesetzt.
Von der Stahlbandbobine 1 wird das Stahlband la abgewickelt und in das Verformungswerkzeug 2 hineingeschoben, dessen Achse mit derjenigen der Bobine 1 einen Winkel bildet. Dadurch wird in an sich bekannter Weise das Stahlband la schraubenförmig verformt, wobei die einander gegenüberliegenden Blech- kanten einen Spalt bilden und sowohl von innen als auch von aussen miteinander verschweisst werden. Das so gebildete Rohr tritt aus dem Verformungswerkzeug 2 aus, gelangt auf einen nicht dargestellten Trennwagen, von da gegen einen vorher der gewünschten Rohrlänge entsprechend eingestellten Anschlag und wird dann auf dem Trennwagen abgetrennt.
Beim Bobinenantrieb gemäss Fig. 1 ruht die Bobine 1 unmittelbar auf der angetriebenen Abziehwalze 8, die mit der Gegenwalze 9 das Bobinenantriebsaggregat bildet. Der Lagerzapfen Ib der Bobine 1 ist in den Ständern 4 in vertikaler Richtung gleitend gelagert, so dass die Bobine mitihremGewichtimmer auf der Abziehwalze 8 lastet. Vermindert sich beim Abrollen des Bandes der Durchmesser der Bobine l, so rückt sie infolge ihres Gewichtes nach. Mit 10 ist eine bei diesen Vorrichtungen übliche Bremseinrichtung bezeichnet.
Da die Bobine 1 gegenüber der Abziehwalze 8 um ein Geringes versetzt ist, ergibt sich an der Abziehwalze ein Umschlingungswinkel W, durch den in Verbindung mit der dabei auftretenden Reibung eine Umfangskraft P übertragen wird, die ein Verrutschen des Bandes auf seinem Weg zum Verformungswerkzeug verhindert. Hinzu kommt, dass durch den grossen Umschlingungswinkel W das Band eine erhebliche Biegevorspannung erfährt, die sich vorteilhaft beim Verformen des Bandes in dem Verformungswerkzeug 2 auswirkt.
Von der Bobine 1 gelangt das Band la auf die mittels Motor 11 z. B. über ein Kettengetriebe 12 angetriebene Abziehwalze 8. Letztere ist mit der Gegendruckwalze 9 in Traversen 13 bzw. 13a des Maschinenrahmens 14 drehbar gelagert. Hinter dem Walzenpaar 8,9 wird das Band durch eine aus zwei Gleitschienen 15 und 15a bestehende Führung dem Verformungswerkzeug 2 zugeführt, in der in bekannter Weise das schraubenförmige Wickeln des Bandes durchgeführt wird, wobei die Naht mittels einer Schweisseinrichtung 16 und 16a sowohl aussen als auch innen verschweisst wird.
Der Bobinenantrieb gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. l dadurch, dass die Bobine 1 auf zwei Ablaufrollen 17a und 17b aufliegt, die an der Antriebswalze 18 anliegen, die ihrerseits von dem Elektromotor 11 über einen Getriebekasten lla und ein Vorgelege llb angetrieben wird. Unterhalb der Antriebswalze 18 ist eine Gegendruckwalze 19 vorgesehen. Wird die Antriebswalze in Pfeilrichtung angetrieben, so bewegt sich. die Stahlbandbobine 1 über die Ablaufrollen 17a und 17b in gleicher Drehrichtung und mit gleicher Geschwindigkeit.
Gemäss Fig. 3 ruht die Bobine 1 auf nur einer Ablaufrolle 17c, die ebenso wie in Fig. 2 angetrieben wird.
In beiden Fällen der Fig. 2 und 3 wird das von der Bobine abrollende Stahlband la mit seiner Ablaufkrümmung 1a'zwischen die Walzen 18 und 19 eingeführt, um dann über die Führungen 20a und 20b sowie die Führungen 21 und 22 in das Verformungswerkzeug 2 zu gelangen, in der wiederum mittels einer Schweisseinrichtung 16,16a der Schweissprozess durchgeführt wird. Das einwandfreie Schweissen hängt davon ab, dass der sich zwischen den einzelnen Windungen bildende Spalt, wie er in Fig. 4 bei la"erkennbar ist, unter Kontrolle steht, was an späterer Stelle noch beschrieben werden wird.
Es ist ersichtlich, dass der Vorschub des Stahlbandes la ausbleibt, wenn das Ende des Bandes aus den Walzen 18 und 19 herausgetreten ist. Um die damit verbundene Betriebsstörung in dem Verformungswerkzeug 2 zu verhindern, wird in solchem Falle ein auf Rollen 23 gelagertes Schubblech 24 z. B. von Hand in den Spalt der Walzen 18 und 19 eingeführt, so dass das Schubblech 24, von den Walzen 18 und 19 angetrieben, das Bandende bis zu einer Schweisseinrichtung 25 vorschiebt. Nach Umsteuerung der Antriebswalze 18 wird dann das Schubblech 24 in seine gezeichnete Ausgangsposition zurückgefahren. Der Anfang eines neuen Stahlbandes wird nun ebenfalls bis in Höhe des Schweisskanals 21 gefahren und nunmehr mittels einer zusätzlichen, über dem Schweisskanal vorgesehenen Schweissvorrichtung 25 mit dem Ende des vorhergehenden Bandstahlstreifens verschweisst.
Damit ist die Möglichkeit gegeben, Rohre von beliebiger oder fixer Länge ohne Materialverlust und besonderer Arbeitsunterbrechung herzustellen. Diese erfindungsgemässe Massnahme gewinnt insofern an Bedeutung, weil der gesamte Mechanismus als geschlossene Einheit in einem transportablen und nicht ortsgebundenen Maschinenrahmen 14 untergebracht ist.
Durch unbeschnittene Bandstahlstreifen, die in ihrer Breite oftmals eine erhebliche Toleranz aufweisen, wird die Güte der wendelförmigen innerhalb des Verformungswerkzeuges erstellten Schweissnaht
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unzulässig vermindert. Um diesem Übelstand abzuhelfen, sieht die Erfindung beiderseits an den Führungs- schienen 20a und 20b je eine Schere vor, die beispielsweise aus zwei kreisförmigen Schneidmessern 27 und 27a bestehen und infolge der erfindungsgemässen Anordnung keines besonderen Antriebes bedürfen, sondern unter Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Schubkraft ein einwandfreies Besäumen der Band- kanten ermöglichen, weil die ohnehin gegen Ausknicken des Bandes angeordneten Führungsschienen 20a und 20b auch ein Durchbiegen der Bandkanten verhindern.
Um nun die für die Güte der Schweissnaht notwendige Kontrolle des Spaltes la" durchzuführen, sieht die Erfindung vor, dass das sich von der Bobine 1 abwickelnde, durch die AMaufwalzen 17a und 17b an- getriebene und durch den Spalt der Walzen 18 und 19 hindurchwandernde Band la auf dem Wege zu dem
Verformungswerkzeug an seiner einen oder auch an beiden Längskanten abgetastet wird.
Zu diesem Zweck ist in Fig. 4 ein Taster 28 vorgesehen, der mit einem Steuermotor 29 in elektri- scher Verbindung steht und auf diesen Impulse sendet, wenn die Kante des Bandes la von ihrem Lauf ab- weicht.
Der Steuermotor 29 arbeitet z. B. über ein Zahnstangengetriebe 30 auf den Lagerrahmen 31 der Bo- bine 1, diesen in geringem Masse in Pfeilrichtung um den Drehpunkt D verschwenkend. Es ist ersichtlich, dass dadurch gleichzeitig eine Justierung des Einlaufwinkels des Bandes la in das Verformungswerkzeug erfolgt.
In dem Verformungswerkzeug befindet sich ein Tasternpaar 32, das die den Schweissspalt la" bil- denden Kanten des Bandes la 1 abtastet und deren Schwankungen auf einen zweiten am Hülsenausgang be- findlichen Steuermotor 33 überträgt. Dieser Steuermotor treibt z. B. über einen Kettentrieb 34 einen Sup- port 35 an, der das fertig geformte und geschweisste Rohr in geringen Grenzen in Pfeilrichtung hin-und herdrückt. Aus diesem Grunde ist auch der Trennwagen als Kreuzwagen ausgebildet, so dass er die gerin- gen seitlichen Steuerbewegungen mitmachen kann.
Es ist einleuchtend, dass durch das Tasterpaar 32 nicht nur der Spalt 1. 1", sondern gleichzeitig der Einlaufwinkel erneut kontrolliert werden, so dass bestmögli- che Voraussetzungen für einen einwandfreien Schweissprozess gegeben sind. Ebenso kann das Tasterpaar 32 unmittelbar und für sich allein Impulse auf den Steuermotor 29 geben, so dass auch hiedurch der Spalt- abstand 1a" gesteuert werden kann.
Die Fig. 6, 7 und 8 veranschaulichen, wie das aus dem Walzengerüst 82 kommende, durch Führungs- leisten 89 am Ausknicken gehinderte Stahlband 81 durch seitliche Führungen 83, die in das Verformungs- werkzeug hineinragen, geführt, in das Verformungswerkzeug 86 eingeführt wird, u. zw. derart, dass die
Einlauflage der in dem Verformungswerkzeug 86 von oben kommenden Bandkante mittels eines Kontroll- gerätes 84 unter Kontrolle gehalten wird. Mit 85 ist der Steuersupport bezeichnet und 87 stellt die
Schweisseinrichtung dar, mit welcher der schraubenförmige Stoss des Bandes zu einem Spiralrohr 88 ver- schweisst wird.
Gemäss den Fig. 9-16 wird das Stahlband 132 von einem Walzenpaar 130, das wiederum von einem
Getriebe 131 betätigt wird, vorgetrieben, wobei es von seitlichen Führungsbacken 128 und 129 gegen seit- liches Abwandern gehalten wird. Führungsleisten 135 verhindern ein Ausknicken des Stahlbandes. Das
Stahlband gleitet beim Eintritt in das Verformungsgehäuse 101 zwischen den Pendelrollen 110 und 111 hindurch, wobei es seine Krümmung zum Rohrdurchmesser erhält. Um ein Abwandern des Rollenträgers
112 in Rohrachsrichtung zu verhindern, wird dieser mittels Führungsleisten 113 gehalten. Entsprechend der Schrägstellung des Verformungsgehäuses 101 zum Grundrahmen 106 formt sich das Stahlband schrau- benförmig zu einem Rohr 133, das in Richtung A (Fig. 10 und 11) herauswandert.
Der genaue Durchmesser wird hiebei mitbestimmt durch die vorher eingestellten Stempel 102, wobei die an den Stempelenden befindlichen Pendelrollen 103 (s. auch Fig. 14 und 15) sich entsprechend der
Steigung der Rohrwinaungen schräg stellen. Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn die Stempelenden gemäss
Fig.16 mit Stützkugeln 141 bestückt sind. In gleicher Weise stellen sich die Pendelrollen 110 und 111 ein. Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel ist eine Verstellbarkeit der Stempel mittels Gewinde gezeigt. Es können somit verschiedene Rohrdurchmesser eingestellt werden und wie im vorliegenden Falle ein grösstes Rohr 134 geformt werden.
Fig. 9 zeigt das Verformungsgehäuse innerhalb einer Maschine zum Herstellen von Rohren mit wen-
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halb eines sogenannten Rollenträgers 112 mit Zahnradsegmenten 122 befestigt und können mittels einer
Zahnstange 123 über Ritzel 125 mit Hilfe eines Stellmotors 124 geschwenkt werden. Dieses hat zur Folge, dass die Winkelstellung der Pendelrollen geändert werden kann und das Stahlband, das vor Einlauf in das Verformungsgehäuse durch die Führungsbacken 128 gehalten wird, verstärkt gegen die linke oder rechte
Führungsbacke 128 drückt.
Diese Druckänderungen werden nun nach der Erfindung wie folgt ausgenutzt :
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Das aus dem Verformungsgehäuse herauswandernde Rohr 133, welches in sehr grossen Längen gefertigt md während des Fabrikationsvorganges auch abgetrennt wird, hat eine ständig wechselnde Länge. Es liegt auf einer Ablaufbahn auf und setzt dem Stahlband 132, das von den Walzen 130 letzten Endes seine Vorschubkraft erhält, mehr oder weniger starken Widerstand der Auslaufrichtung A entgegen. Der sich hieraus ergebende unterschiedliche und unter Umständen zu starke Druck des Stahlbandes, z.
B. gegen die rechte Führungsbacke 128. wird gemäss Fig. 10 mit Hilfe einer dahinter geschalteten Druckdose 126 gemessen, wobei über ein Regeiorgan 127 der Getriebemotor 124 die Zahnstange 123 (Fig. 12) so bewegt, dass die Pendelrollen 111 sich in diejenige Richtung stellen, die dem zulaufenden Stahlband eine geringe Abwanderung nach links verleihen wollen, so dass die Führungsbacke 128 entlastet wird.
Mit Hilfe dieses Regelorgans lässt es sich also erreichen, dass das dem Verformungsgehäuse 101 zulaufende Stahlband 132 trotz veränderlicher Gegenkräfte durch ein mehr oder weniger langes Rohr mit geringsten Druckunterschieden gegen und verhältnismässig zwanglos durch die Führungsbacken 128 läuft und keine unerwünschte Winkelveränderung zwischen Band und Rohr entsteht. Dieser Regelvorgang kann naturlich noch schnell wirkender und intensiver erreicht werden, wenn auch alle übrigen Pendelrollen, wie 110 und 103, in gleicher oder ähnlicher Weise automatisch verstellt werden.
Um eine ausreichende Verformung des Stahlbandes 132 zum gewünschten Rohrdurchmesser zu erreichen, muss der Rollenträger 112 mittels seiner Pendelrollen 111 einen möglichst genau bemessenen Druck auf das einlaufende Stahlband ausüben. Dieser Druck muss ständig kontrolliert werden können und richtet sich ausser nach den konstruktiven Gegebenheiten nach der Stärke und Qualität des Stahlbandes. Zu diesem Zweck befindet sich gemäss Fig. 11 auf dem Rollenträger 112 ein Stützkörper 116, auf den mittels eines Hydraulikkolbens 117 der gewünschte Druck gerichtet wird. Ein Manometer 118 ermöglicht eine ständig genaue Kontrolle des Druckes. Die hiebei auftretenden Kräfte werden vom Grundrahmen 106 und von der Traverse 108 aufgefangen, wobei letztere durch Stützen 109 und Walzenstuhl 136 miteinander verbunden sind.
Vorteilhafterweise ist das gesamte Verformungsgehäuse 101 zum Einstellen der gewünschten Steigung zwischen Stahlband 132 und Rohr 133 drehbar in einem Lagerring 104 der Traverse 108 und mit einem an der Gehäusegrundplatte 107 angeordneten Drehzapfen 105 im Grundrahmen 106 gelagert.
Da es von grösster Wichtigkeit ist, dass der Druck der Pendelrollen 111 auf das Stahlband gleichmässig gerichtet ist, ist eine weitere Einstellmöglichkeit mittels eines Hydraulikzylinders 119 od. dgl. am hinteren Ende des Rollenträgers 112 gegeben, der somit genau ausgewogen werden kann, wobei der hiezu erforderliche Druck am Manometer 120 abgelesen werden kann. Eine weitere Kontrolle ist mittels einer eingebauten Wasserwaage 121 vorgesehen.
Der Rollenträger 112 ist kastenförmig ausgeführt und nimmt den Schweissarm 114 mit am Ende befindlichem Drahtvorschubmotor 115 auf. Beim Verformen des Stahlbandes zum Rohr wird an der Schweissstelle 137 die Innennaht für das geformte Rohr gelegt.
Gemäss Fig. 13 ragt auch noch ein Stützarm 138 aus dem Rollenträger 112 heraus, der am Ende einen Kupferschuh 139'trägt, der als Unterstützung an der Aussenschweissstelle 140 gegen die Rohrwandung gepresst wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Maschine zum Herstellen geschweisster Schraubennahtrohre mit einer auf einem gegenüber dem Verformungswerkzeug schwenkbaren Maschinenrahmen angeordneten Antriebs- und Ablaufstation für Bän- der, z. B. Stahlbänder, und einem Treibwalzensatz mit einer an diesen unmittelbar anschliessenden z.
B. von Schienen gebildeten Führungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der abzuhaspelnde Bandstahl- bund (l) oberhalb der oberen Treibwalze (8 bzw. 18) angeordnet und von dieser antreibbar ist, so dass das Band (la) durch im Bereich des Eintrittes des Bandes in das Verformungswerkzeug (2) angeordnete Führungsmittel (83) derart in das Verformungswerkzeug eingeführt wird, dass für das Band (la) nur eine Festhaltezone im Walzenantriebsaggregat und eine zweite Festhaltezone in Form von seitlichen Führungen (83 bzw. 128) in bzw.
unmittelbar vor dem Verformungswerkzeug (2) und Pendelrollen (111) vorgesehen sind, die die rechte oder linke Bandkante gegen entsprechende Führung in Anlage halten und dass zwischen den beiden Festhaltezonen sowohl eine Vorrichtung (27,27a) zum Besäumen des Bandes als auch eine Querschweissvorrichtung (25) zum Verbinden der Rückkante eines von seinem Bund (1) abgelaufenen Bandes mit der Anfangskante eines neuen abzuspulenden Bandes vorgesehen ist.
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Machine for the production of welded screw sutures
The invention relates to a machine for the production of welded screw seam tubes with a drive and discharge station for belts, e.g. B. steel strips, and a set of driving rollers with a directly adjoining this, z. B. guide device formed by rails.
As is well known, in the production of tubes from a metal strip, the strip is prefabricated in bundles, so-called "coils", pulled off these coils and pressed into the machine. It is also known that the strip, which in most cases is warmly wound as a coil, has a natural curvature corresponding to the curvature of the coil after cooling or the like, which makes it extremely difficult to pull it off the coil. In order to avoid damage to the strip when it is pulled off, so-called unwinding stations are used, in which the strip is pulled from the coil by an auxiliary conveyor device and then passed through a straightening mill, in which the natural strip curvature and the bends or kinks created by the pulling off Tape to be eliminated.
From these auxiliary devices, the belt then runs to the actual feed rollers, which press the belt into the forming device.
On its way from the coil to the forming device, the strip is necessarily clamped firmly in these known devices at a large number of points between the rollers of the auxiliary devices and the actual feed rollers. It is therefore hardly possible, in particular in the case of strips of greater thickness, to give the strip a lateral displacement on its way to the deformation station.
In addition, the prefabricated tape is not of a completely homogeneous quality. In particular, the band has noticeable changes in thickness not only in its longitudinal direction but also transversely thereto. When such points pass between the rollers, the rollers exert a thrust effect at an angle to the direction of movement of the belt due to the uneven contact pressure. These shear forces can act as strong tension in the sheet metal strip in the lateral guides. In addition, the edges of the sheet metal strip do not run in a straight line, but are often curved in the shape of a saber. All of these phenomena work together to make precise guidance of the tape in the forming device much more difficult.
The critical point in the manufacturing process for spiral-welded pipes lies in the production of the weld seam, on the quality of which the quality of the pipe depends. Since the quality of the weld seam depends primarily on the exact mutual position of the strip edges to be welded together, the distance between these strip edges and the position of these edges in relation to the welding electrode, numerous measures have already been proposed to ensure that the above-mentioned Points are monitored and adjusted.
For this purpose, it is known to support the fully formed and welded pipe end with a stationary welding electrode in such a way that it can be pivoted laterally relative to the longitudinal axis of the pipe in order to avoid fluctuations in the position by adjusting the angle of the pipe with respect to the incoming strip to correct the strip edges under the welding electrode. It has been shown that, particularly in the production of pipes with a large diameter, precise regulation of the position of the strip edges and thus a perfect weld seam cannot be achieved, or only at a very low production speed.
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In the known machines, a solution to this problem by pivoting the incoming tape was opposed to the great length of the tape between the coil and the forming device due to the numerous auxiliary devices connected in between; on the other hand, this task could not be solved because the tape is practically rigid due to the many clamping points , u. zw. Was introduced into the molding device under high internal stresses.
The invention is based on the object of creating a machine for producing spiral-welded tubes in which, despite the high production speed, precise regulation of the mutual position of the welding electrode on the one hand and strip edges on the other hand is guaranteed.
This object is achieved according to the invention in that the steel band to be reeled off is arranged above the upper drive roller and can be driven by this so that the band is introduced into the deforming tool by guide means arranged in the area of the entry of the band into the deformation tool that there is only one retention zone in the roller drive unit and a second retention zone in the form of lateral guides in or
Immediately in front of the deforming tool and pendulum rollers are provided that hold the right or left edge of the tape against the corresponding guide in contact and that between the two holding zones both a device for trimming the tape and a cross-welding device for connecting the rear edge of a tape that has run down from its collar with the The leading edge of a new tape to be unwound is provided.
According to a further feature of the invention, the collar from which the metal strip is pulled rests directly on a drive roller which, together with a counter roller, forms the drive unit, the collar axis being offset from the axis of the drive roller in such a way that the drive roller is approximately semicircular from Band is wrapped. A modified, inventive arrangement of the federal government is that the federal government on a z. B. supporting roller arrangement formed by two rollers, the rollers in turn being arranged on the upper drive roller so that they are set in circulation by the drive roller by frictional engagement.
In order to enable continuous work with the device according to the invention, in which the feed rollers also serve to pull the strip off the coil, a special push-in plate ensures that the end of the strip without additional auxiliary conveying devices after leaving the feed rollers under the rear the feed rollers lying cross welding device arrives.
While in the known machines a control of the exact position of the strip edge at the welding point by lateral pivoting of the finished pipe - u. between hand and on the basis of observations by the operators, the special design of the machine according to the invention enables the position of the strip edges to be controlled by pivoting the strip fed to the forming device. For this purpose, the collar, the feed rollers and the edge guide are arranged on a machine frame, which can be pivoted by means of a drive device about a vertical axis that lies in the area of the welding point.
The pivoting movement of the machine frame is automatically controlled during operation with the aid of sensors, which respond to changes in the exact position of at least one of the two strip edges to be welded together.
Since the distance between the coil and the forming device in the machine according to the invention is only very small and the strip enters the forming device practically free of tension and thus easily influenced with regard to its lateral position, there is the possibility of a very rapid and precise control of the position of the Tape edges. The precise control considerably exceeds that of known machines and enables the method to be carried out using very high production speeds.
The subject matter of the invention is shown schematically as an exemplary embodiment in FIGS. 1-16 of the drawing. Show it :
1 shows an end view of the reel drive of the machine, the reel resting directly on the drive roller, FIG. 2 an end view of a reel drive in which the reel rests on two run-off rollers driven by the drive roller, FIG. 3 shows a partial end view of a reel drive which the reel rests on only one run-off roller driven by the drive roller, FIG. 4 shows a plan view of FIG. 2, FIG. 5 shows a view in the direction of arrow A, seen in FIG. 2, FIG. 6 shows part of the device from above 7 is a partial view of the deformation tool in section along the line AA in FIG. 6, FIG. 8 is an end view of the same object in the direction of the arrow B in FIG. 6, FIG.
9 shows the deformation tool from the side, FIG. 10 shows a plan view of FIG. 9 in section along line D-E in FIG. 9, FIG. 11 shows a sectional view along line B-C in FIG. 10 in direction C,
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12 the right end of the roller carrier from FIG. 11 seen from below, FIG. 13 the left end of the roller carrier, FIG. 14 the end of a stamp with a pendulum roller in section, FIG. 15 the side view of FIG. 14, FIG. 16 the end of a punch with a support ball.
For a better understanding, a general description of the plant's work should be added.
The steel strip 1 a is unwound from the steel strip reel 1 and pushed into the deformation tool 2, the axis of which forms an angle with that of the reel 1. As a result, the steel strip la is deformed in a helical manner in a manner known per se, with the sheet metal edges lying opposite one another forming a gap and being welded to one another both from the inside and from the outside. The tube thus formed emerges from the deformation tool 2, arrives at a separating carriage (not shown), from there against a stop previously set according to the desired pipe length and is then cut off on the separating carriage.
In the case of the reel drive according to FIG. 1, the reel 1 rests directly on the driven take-off roller 8 which, together with the counter roller 9, forms the reel drive unit. The bearing journal 1b of the reel 1 is mounted in the uprights 4 so that it can slide in the vertical direction, so that the weight of the reel always rests on the pull-off roller 8. If the diameter of the bobbin l decreases when the tape is unrolled, it moves up as a result of its weight. With a conventional braking device in these devices is designated.
Since the bobbin 1 is slightly offset from the peeling roller 8, the result is a wrap angle W on the peeling roller, through which a circumferential force P is transmitted in connection with the resulting friction, which prevents the tape from slipping on its way to the forming tool. In addition, as a result of the large wrap angle W, the band experiences a considerable bending prestress, which has an advantageous effect when the band is deformed in the deformation tool 2.
From the reel 1, the tape la arrives at the motor 11 z. B. via a chain gear 12 driven peeling roller 8. The latter is rotatably mounted with the counter pressure roller 9 in cross members 13 or 13a of the machine frame 14. Behind the pair of rollers 8, 9, the band is fed to the deformation tool 2 through a guide consisting of two slide rails 15 and 15a, in which the helical winding of the band is carried out in a known manner, with the seam by means of a welding device 16 and 16a both outside and is welded inside.
The reel drive according to FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the reel 1 rests on two run-off rollers 17a and 17b, which rest on the drive roller 18, which in turn is driven by the electric motor 11 via a gear box 11a and a countershaft 11b becomes. A counter-pressure roller 19 is provided below the drive roller 18. If the drive roller is driven in the direction of the arrow, it moves. the steel belt reel 1 over the run-off rollers 17a and 17b in the same direction of rotation and at the same speed.
According to FIG. 3, the reel 1 rests on only one run-off roller 17c, which is driven just as in FIG.
In both cases of FIGS. 2 and 3, the steel strip la rolling off the reel is introduced with its run-off bend 1a 'between the rollers 18 and 19 in order to then reach the deformation tool 2 via the guides 20a and 20b and the guides 21 and 22 , in which the welding process is carried out in turn by means of a welding device 16, 16a. Correct welding depends on the gap that forms between the individual turns, as can be seen in FIG. 4 at la ″, being under control, which will be described later.
It can be seen that the advance of the steel strip 1 a does not occur when the end of the strip has emerged from the rollers 18 and 19. In order to prevent the associated malfunction in the deformation tool 2, in such a case a thrust plate 24 mounted on rollers 23 z. B. introduced by hand into the gap between the rollers 18 and 19 so that the thrust plate 24, driven by the rollers 18 and 19, advances the end of the strip as far as a welding device 25. After reversing the drive roller 18, the thrust plate 24 is then moved back into its initial position shown. The beginning of a new steel strip is now also moved up to the level of the welding channel 21 and is now welded to the end of the preceding steel strip by means of an additional welding device 25 provided above the welding channel.
This makes it possible to produce pipes of any or fixed length without loss of material and special interruptions to work. This measure according to the invention is gaining in importance because the entire mechanism is accommodated as a closed unit in a transportable and non-stationary machine frame 14.
Untrimmed steel strip strips, which often have a considerable tolerance in their width, improve the quality of the helical weld seam created within the forming tool
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impermissibly reduced. To remedy this inconvenience, the invention provides a pair of scissors on both sides of the guide rails 20a and 20b, which for example consist of two circular cutting knives 27 and 27a and, due to the arrangement according to the invention, do not require any special drive, but utilize the available thrust enable the tape edges to be trimmed properly because the guide rails 20a and 20b, which are in any case arranged to prevent the tape from buckling, also prevent the tape edges from bending.
In order to now carry out the control of the gap la ″ necessary for the quality of the weld seam, the invention provides that the strip unwinding from the reel 1, driven by the A-on rollers 17a and 17b and traveling through the gap of the rollers 18 and 19 la on the way to that
Deformation tool is scanned at one or both longitudinal edges.
For this purpose, a button 28 is provided in FIG. 4, which is in electrical connection with a control motor 29 and sends pulses to it when the edge of the strip 1a deviates from its course.
The control motor 29 operates, for. B. via a rack and pinion gear 30 on the bearing frame 31 of the bine 1, this pivoting to a small extent in the direction of the arrow about the pivot point D. It can be seen that this simultaneously adjusts the angle of entry of the strip la into the deformation tool.
In the forming tool there is a pair of buttons 32 which scans the edges of the strip la 1 forming the welding gap la "and transfers their fluctuations to a second control motor 33 located at the sleeve exit. This control motor drives, for example, via a chain drive 34 a support 35 which pushes the finished, formed and welded pipe to and fro within small limits in the direction of the arrow For this reason, the separating carriage is also designed as a cross carriage so that it can take part in the slight lateral control movements.
It is evident that the pair of buttons 32 not only rechecks the gap 1.1 ″, but also the inlet angle at the same time, so that the best possible prerequisites for a perfect welding process are given. The pair of buttons 32 can also generate pulses directly and on its own on the control motor 29, so that the gap distance 1a ″ can also be controlled by this.
6, 7 and 8 illustrate how the steel strip 81 coming out of the roll stand 82, which is prevented from buckling by guide strips 89, is guided through lateral guides 83 which protrude into the shaping tool and introduced into the shaping tool 86, u. zw. such that the
The infeed position of the strip edge coming into the deformation tool 86 from above is kept under control by means of a control device 84. With 85 the control support is designated and 87 represents the
Welding device with which the helical joint of the band is welded to form a spiral tube 88.
According to FIGS. 9-16, the steel belt 132 is driven by a pair of rollers 130, which in turn is driven by a
Gear 131 is actuated, driven forward, it being held by lateral guide jaws 128 and 129 to prevent it from wandering sideways. Guide strips 135 prevent the steel band from buckling. The
When entering the deformation housing 101, the steel strip slides between the pendulum rollers 110 and 111, whereby it maintains its curvature in relation to the pipe diameter. To a migration of the role carrier
112 in the direction of the pipe axis, this is held by means of guide strips 113. Corresponding to the inclination of the deformation housing 101 in relation to the base frame 106, the steel strip is shaped like a screw to form a tube 133 which wanders out in direction A (FIGS. 10 and 11).
The exact diameter is also determined by the previously set punches 102, with the pendulum rollers 103 located at the punch ends (see also FIGS. 14 and 15) corresponding to FIG
Set the slope of the pipe windings at an angle. The same effect is achieved if the stamp ends according to
Fig. 16 are equipped with support balls 141. The pendulum rollers 110 and 111 adjust themselves in the same way. In the present exemplary embodiment, adjustability of the stamp by means of a thread is shown. Different pipe diameters can thus be set and, as in the present case, a largest pipe 134 can be formed.
Fig. 9 shows the deformation housing within a machine for producing pipes with
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half of a so-called roller carrier 112 attached with gear segments 122 and can by means of a
Rack 123 can be pivoted via pinion 125 with the aid of a servomotor 124. This has the consequence that the angular position of the pendulum rollers can be changed and the steel band, which is held by the guide jaws 128 before entering the deformation housing, is reinforced against the left or right
Guide jaw 128 presses.
These changes in pressure are now used according to the invention as follows:
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The tube 133 migrating out of the deformation housing, which is manufactured in very great lengths and also cut off during the manufacturing process, has a constantly changing length. It rests on a run-off track and opposes the steel belt 132, which ultimately receives its feed force from the rollers 130, to a greater or lesser degree in resistance in the run-out direction A. The resulting different and possibly excessive pressure of the steel belt, z.
B. against the right guide jaw 128. is measured according to FIG. 10 with the aid of a pressure cell 126 connected behind it, with the geared motor 124 moving the rack 123 (FIG. 12) via a control element 127 so that the pendulum rollers 111 move in that direction who want to give the incoming steel band a slight migration to the left, so that the guide jaw 128 is relieved.
With the help of this regulating device it can be achieved that the steel band 132 running towards the deformation housing 101 despite variable counterforces through a more or less long pipe with the smallest pressure differences runs against and relatively unconstrained through the guide jaws 128 and there is no undesirable angle change between the band and the pipe. This regulating process can of course be achieved even more quickly and more intensively if all other pendulum rollers, such as 110 and 103, are automatically adjusted in the same or a similar manner.
In order to achieve sufficient deformation of the steel strip 132 to the desired pipe diameter, the roller carrier 112 must exert as precisely a pressure as possible on the incoming steel strip by means of its pendulum rollers 111. It must be possible to constantly monitor this pressure and, in addition to the structural conditions, it depends on the strength and quality of the steel belt. For this purpose, according to FIG. 11, there is a support body 116 on the roller carrier 112, onto which the desired pressure is directed by means of a hydraulic piston 117. A manometer 118 enables constant precise control of the pressure. The forces that occur here are absorbed by the base frame 106 and the cross member 108, the latter being connected to one another by supports 109 and roller frame 136.
Advantageously, the entire deformation housing 101 is rotatably mounted in a bearing ring 104 of the crossbeam 108 and with a pivot 105 arranged on the housing base plate 107 in the base frame 106 to set the desired slope between the steel band 132 and the tube 133.
Since it is of the greatest importance that the pressure of the pendulum rollers 111 on the steel belt is evenly directed, there is a further possibility of adjustment by means of a hydraulic cylinder 119 or the like at the rear end of the roller carrier 112, which can thus be precisely balanced, including the required pressure can be read on manometer 120. A further control is provided by means of a built-in spirit level 121.
The roller carrier 112 is box-shaped and accommodates the welding arm 114 with the wire feed motor 115 at the end. When the steel strip is deformed into a pipe, the inner seam for the formed pipe is laid at the welding point 137.
According to FIG. 13, a support arm 138 also protrudes from the roller carrier 112, which at the end carries a copper shoe 139 ′, which is pressed against the pipe wall as support at the external weld point 140.
PATENT CLAIMS:
1. Machine for the production of welded screw seam pipes with a drive and discharge station for bands, for example belts, arranged on a machine frame that can be pivoted with respect to the shaping tool. B. steel strips, and a set of driving rollers with a directly adjoining this z.
B. guide device formed by rails, characterized in that the steel band to be reeled (l) is arranged above the upper drive roller (8 or 18) and can be driven by this so that the band (la) through in the area of the entry of the band Guide means (83) arranged in the deformation tool (2) are introduced into the deformation tool in such a way that only one retention zone in the roller drive unit and a second retention zone in the form of lateral guides (83 or 128) in or
directly in front of the forming tool (2) and pendulum rollers (111) are provided which hold the right or left edge of the strip against the corresponding guide and that between the two holding zones both a device (27, 27a) for trimming the strip and a cross-welding device ( 25) is provided for connecting the rear edge of a tape that has run out of its collar (1) to the start edge of a new tape to be unwound.