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Verfahren zum genauen Einführen eines von einer Bobine ablaufenden
Stahlbandes in ein Verformungswerkzeug
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stahlband mit bestmöglicher Genauigkeit in ein Verformungswerkzeug einzuführen und dabei dafür zu sorgen, dass eine gewisse Säbeligkeit und eine etwaige Toleranz innerhalb der Stahlbandbreite ausgesteuert wird. Diese Massnahmen sind insbesondere dann von fundamentaler Bedeutung, wenn Rohre mit wendelförmiger Schweissnaht hergestellt werden sollen, da zum einen der Schweisspunkt stets im gleichen Bereich liegen und zum andern die Schweissspaltbreite möglichst gleichbleiben soll.
Bei einem Vorschlag zur Lösung dieser Aufgabe wurde von der Erkenntnis ausgegangen, die eine, den Schweissspalt mitbestimmende Kante des Stahlbandes stets auf den gewollten Schweisspunkt hinzuführen, während die andere Kante auf die Relativlage der vorher genannten so rechtzeitig und exakt eingesteuert wird, dass weder die entstehende noch später erkaltende Schweissnaht durch unbotmässige Korrekturbewegungen gefährdet werden kann.
Diese Massnahme ist indes nur dann durchführbar, wenn das in das Verformungswerkzeug einlaufende Stahlband auf seinem Vortrieb nur von zwei Festhaltezonen erfasst wird, nämlich von den Antriebswalzen und der meist unmittelbar vor dem Verformungswerkzeug angeordneten Führung. Zum besseren Verständnis diene folgende Erläuterung :
Eine Säbeligkeit beispielsweise, die sich etwa auf 10 m Länge des Stahlbandes aufbaut, bildet einen Kreisbogen von relativ grossem Radius.
Sofern dieser Kreisbogen von mehreren seitlichen Führungen festgehalten wird, kommt es beim Überschreiten der seitlichen Elastizitätsgrenze zu unerwünschten Stauchungen der betreffenden Stahlbandkante.
Abgesehen davon, dass die Anordnung von weiteren Festhaltezonen unmittelbar vor dem Schweisspunkt sowohl konstruktiv als auch geometrisch betrachtet undurchführbar ist, kommt es also zu Stauchungen des Stahlbandes, wobei überdies zu bedenken ist, dass ein enormer technischer Aufwand an Antriebskräften und an seitlichen Führungen aufgebracht werden muss. Diese Zwängungen werden nun aber beim Eintreten des Bandes in das Verformungswerkzeug wieder aufgehoben, so dass sich das Band jetzt wieder entspannen kann und infolgedessen rechts oder links abwandert, wodurch der Schweissspalt ständig verändert wird.
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, dass es darauf ankommt, dass das Stahlband bei seinem Vortrieb in das Verformungswerkzeug in der Tat nur von zwei Festhaltezonen gefesselt wird, die ein exaktes Aussteuern zumindest einer der beiden Bandstahlkanten gewährleisten. Von dieser Erkenntnis ausgehend, wurde das erfindungsgemässe Verfahren entwickelt, das im wesentlichen darin besteht, dass die bei Ungenauigkeiten im Lauf des Stahlbandes zwischen Bobine und Verformungswerkzeug auftretenden einseitigen Stahlbanddrücke von einem oder mehreren die Bandkanten führenden Anschlägen gemessen und zum Steuern des Bandlaufes benutzt werden. Bei einer für die Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Maschine sind daher alle für die Entstehung von Bandzwängungen verantwortlichen Vorrichtungen, z. B.
Antriebswalzen, Hilfstreiber, Richtwalzen, seitliche Bandführungen od. dgl. derart schwimmend angeordnet, dass sie auf die beim Auftreten von Bandzwängungen erfolgenden Horizontalkräfte zu reagieren vermögen und sich selbsttätig derart ausrichten, dass das Stahlband beim Eintreten in das Verformungswerkzeug vollkommen entspannt ist. Nur dann ist ein auf seine ganze Länge stets gleicher Kantenspalt und damit eine einwandfreie Schweissnaht gewährleistet.
Die Zeichnung erläutert das Verfahren gemäss der Erfindung an Hand einer in den Fig. l - 4 beispiels-
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weise dargestellten Maschine für die Durchführung dieses Verfahrens. Fig. l zeigt eine Seitenansicht der Maschine, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 einen Schnitt durch den Antriebswalzenstuhl nach der Linie C - D in Fig. l, Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch einen abgeänderten Antriebswalzenstuhl.
Gemäss Fig. 1 - 4 läuft das Stahlband 201, welches von einer Bobine 202 abgehaspelt wird, durch ein auf Rollen 232 ruhendes Richtwalzwerk 231 hindurch in den Antriebswalzenstuhl, der (s. auch Fig. 3) aus dem Gestell 203 und der Unter- sowie Oberwalze 204 bzw. 205 besteht, die mittels der Hydraulikzylinder 206 und 207 gegeneinandergepresst werden. Die Drehmomente werden den Walzen über Gelenkwellen 209 und 210 von einem Antrieb 211 vermittelt.
Das Walzengestell 203 ist mit einem Zapfen 212 in einer oberen Traverse 215 und mit einem Zapfen 213 in einer unteren Traverse drehbar gelagert, die zusammen mit den Ständern 216, 217 und 218 das Maschinengestell bilden. Die Drehung des Antriebswalzenstuhles erfolgt über einen Zahnkranz 208 und ein Getriebe 229.
Nachdem das Stahlband 201 aus dem Antriebswalzenstuhl ausgetreten ist, wird es durch zwei Führungsschienenpaare 219 und 220 niedergehalten und zwischen zwei seitlichen Führungsbacken 221 in das hülsenförmige Verformungswerkzeug 222 eingeschoben, in dem sich in Haltern 223, 224 und 225 gelagerte Verformungswalzen befinden. Die in den Haltern 224 und 225 gelagerten Walzen werden mittels Gelenkwellen 226 und 227 über ein Getriebe 228 angetrieben.
Mit 233 sind Rollen bezeichnet, an denen das auf Rollen 232 ruhende Richtwalzwerk 231 am Maschinenständer 216 bzw. 214 anliegt. Zu beiden Seiten des Bandes 201 befinden sich gemäss Fig. 2 je eine Führungsbacke 234 bzw. 235 für die Bandkanten mit zugehöriger Druckmessdose. Mit 236 ist das das Verformungswerkzeug verlassende Rohr bezeichnet.
Auf seinem Weg von der Bobine 202 bis zum Verformungswerkzeug 222 ist das Stahlband 201 nur zwischen den Backen 234 und 235 vor Eintritt in den Antriebswalzenstuhl 203, 204, 205 und zwischen den Backen 221 vor Eintritt in das Verformungswerkzeug 222 schlüssig geführt. Dieser schlüssige Führungsweg darf im Gegensatz zu den bekannten Maschinen, bei denen der Abstand zwischen dem Antriebswalzenstuhl und dem Verformungswerkzeug, um ein Ausknicken des Stahlbandes auf dieser Strecke zu vermeiden, möglichst gering gehalten wird, nicht zu klein gewählt werden, damit das im übrigen durch die Schienen 219 und 220 niedergehaltene Stahlband genügend Zeit hat, sich von den auszusteuernden Zwängungen zu entspannen. In der Praxis hat sich ein Abstand von etwa 2, 40 m bewährt.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die dem Aussteuern der Zwängungen aus dem Stahlband dienenden Druckdosen an den beiden Backen 234 und 235 vorgesehen. Wenn also bei Ungenauigkeiten des Stahlbandlaufes, sei es durch Dickentoleranzen oder Säbeligkeit, das Band nach der einen oder andern Seite abzuwandern beginnt, tritt eine Drucksteigerung gegen die Bandführungsbacken 234 bzw. 235 auf, die so hoch werden kann, dass eine Zerstörung der Bandkanten erfolgen kann. Diese Drucksteigerung hat nun zur Folge, dass der gesamte Antriebswalzenstuhl 203, 204, 205 verdreht wird, indem die diese Drucksteigerung anzeigenden Druckdosen den Druck auf bekannte Verstärkungsglieder übertragen, die ihrerseits das Getriebe 229 zum Drehen des Zahnkranzes 208 antreiben, so dass der gesamte Antriebswalzenstuhl verschwenkt wird.
Dieses Verschwenken hat zur Folge, dass sich auch die Längsachsen der Walzen 204 und 205 zur gedachten Mittelachse des Stahlbandes verschwenken, so dass analog ein Forttrieb des durch die Walzen laufenden Stahlbandes von jener Seite stattfindet, die einen überhöhten Druck auf die betreffende Bandführungsbacke 234 bzw. 235 erzeugt.
Eine andere Möglichkeit der Druckregulierung besteht nach Fig. 4 darin, dass innerhalb des Antriebs- .walzenstuhls beispielsweise ein Lagerblock 237 in horizontaler Richtung quer zur Walzenachse verschiebbar angeordnet ist, wobei die beschriebene Druckmessung auf einen Hydraulikkreislauf Einfluss nimmt, der die Kolben der Hydraulikzylinder 238 und 239 so bewegt, dass eine Schwenkung der Antriebswalzen beispielsweise im entgegengesetzten Pendelrollenlager 240 bewirkt wird, wobsi der Lagerblock 237 in Pfeilrichtung hin- und herverschoben wird. Auch hier findet eine Winkeländerung zwischen Walzenachse und Bandlaufführung statt, die den gleichen Effekt wie zuvor beschrieben zur Folge hat.
Eine andere Möglichkeit für das Regulieren des Bandlaufes ist dadurch gegeben, dass die Druckdosen gemäss Fig. 3 auf die Hydraulikzylinder 206 und 207 einwirken und diese unter unterschiedlichem Druck versetzen, so dass infolge dieser unterschiedlichen Druckeinstellung auf die Walzenlagerungen ebenfalls ein Bestreben des Bandes erfolgt, analog nach links oder rechts abtreiben zu wollen, was eine gewünschte Entlastung der in Frage stehenden Bandkante hervorruft.
Um eine möglichst entspannte Führung des Bandstahles durch die Bandführungen 221 und die Bandführungsbacken 234 und 235 zu gewährleisten, ist-wie bereits erwähnt-das dem Antriebswalzenstuhl vorgeschaltete Richtwalzwerk 231 auf Laufrollen oder Schienen gesetzt. Bei dieser Anordnung ist gewähr-
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leistet, dass etwaige seitliche Verschiebungskräfte, die durch das im Richtwalzwerk fest eingespannte Band auftreten können, durch zwangloses seitliches Nachgeben des Walzengerüstes unterbleiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum genauen Einführen eines von'einer Bobine ablaufenden Stahlbandes in ein Verformungswerkzeug, z. B. bei der Herstellung von Rohren mit wendelförmiger Schweissnaht, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Ungenauigkeiten im Lauf des Stahlbandes zwischen Bobine und Verformungswerkzeug auftretenden einseitigen Stahlbanddrücke von einem oder mehreren, die Bandkanten führenden Anschlägen gemessen und zum Steuern des Bandlaufes benutzt werden.