DE1452238B2 - Vorrichtung zum fortlaufenden Verschweißen erhitzter Blechkanten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum fortlaufenden Verschweißen erhitzter Blechkanten mit wenigstens einem Paar an einem gemeinsamen Kopf angeordneter, beiderseits der herzustellenden Naht angreifender Schmiederollen, deren Drehachsen zur Blechebene geneigt sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind die Schmiederollen paarweise an der Ober- und an der Unterseite der zu verbindenden Bleche angeordnet und erfassen die Blechkanten unter festem Andruck, so daß die Blechkanten zusammengeschmiedet werden. Die Schmiedearbeit bedingt einen vertikalen Andruck der Schiederollen an die Blechränder. Die hierzu erforderliche vertikale Kraft wird von dem gemeinsamen Kopf jedes Schmiedepaares über dessen Drehbolzen auf die Schmiederollen übertragen. Dieser zum Schmieden notwendigen Andruckkraft steht eine von den Blechkanten ausgehende Reaktionskraft entgegen. Dieser Reaktionskraft überlagern sich erfahrungsgemäß während der Schmiedearbeit Stöße, von denen ein erheblicher Anteil eine parallel zur Drehachse der Schmiederollen gerichtete Komponente aufweist. Als Folge dieser sich der Andruckkraft noch überlagernden Stoßbeanspruchung neigen die Rollen zum Kippen um ihre Drehzapfen.

Beim Kippen der Schmiederollen um ihre Drehzapfen ändern sich sowohl der Abstand der gerade im Eingriff mit den Blechrändern stehenden Rollenbereiche voneinander als auch der Abstand dieser Rollenbereiche von den Blechrändern. Dadurch stellen sich vorübergehend oder während eines längeren Zeitraums unerwünschte Eingriffsverhältnisse der Schmiederollen mit den Blechrändern ein, da die Schmiederollen nicht mehr in der vorgesehenen Weise in die Blechränder eingedrückt werden. Die Folge ist dann, daß sich die Bleche gegeneinander verschieben und ihre miteinander fluchtende Anordnung verlassen.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Kippbewegung der Schmiederollen vermieden wird.

Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jede dieser Schmiederollen einen zylindrischen Ansatz und eine Abstützfläche, die beide koaxial zu dem Drehzapfen der Rolle angeordnet sind, aufweisen, wobei der zylindrische Ansatz jeder Rolle auf der zugeordneten Abstützfiäche der anderen Rolle abrollt.

Nach dieser Lösung findet dicht oberhalb der jeweiligen Arbeitsbereiche jedes Schmiederollenpaars eine gegenseitige Abstützung der Rollen statt, wodurch eine Kippbewegung der Schmiederollen von vornherein ausgeschlossen wird. Wenn eine Schmiederolle eines Schmiederollenpaars infolge eines Stoßes, der in paralleler Richtung zu der Rollendrehachse wirkt und von dem Schmiedebereich ausgeht, um ihren Drehzapfen zu kippen versucht, so stößt deren Abstützfiäche gegen den zylindrischen Ansatz der anderen Rolle, und ebenso wird die andere Rolle an einer Kippbewegung durch die Anlage seiner Abstützfläche an dem zylindrischen Ansatz der einen Schmiederolle gehindert, wenn Stöße auf die andere Schmiederolle einwirken.

Auf diese Weise werden die Stoßbelastungen bereits in unmittelbarer Nähe ihrer Entstehung aufgefangen. Die sonst unvermeidlichen stoßartig auftretenden Biegemomente infolge der parallel zur Drehachse auf die Randbereiche der Schmiederollen einwirkenden Stöße haben bisher auch eine erhebliche Belastung für die Drehzapfenlagerung der Schmiederollen dargestellt. Diese Beanspruchung wird durch die erfindungsgemäße gegenseitige Abstützung der Schmiederollen ebenfalls von vornherein vermieden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich Metallbleche in gleichbleibender Ausfluchtung miteinander verschweißen.

Je nach den Rollenabmessungen und -formen kann die Abstützfläche jeder Rolle sich entweder rechtwinklig zur Umfangsfläche des zylindrischen Ansatzes erstrecken oder ist kegelstumpfförmig ausgebildet.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Schraubennahtrohr-Schweißwerk hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da es dort auf besondere Präzision ankommt.

Einen anderen Anwendungsbereich, bei dem sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr vorteilhaft verwenden läßt, sind Längsnahtrohr-Schweißwerke.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung mit zwei Schmiederollenpaaren;

F i g. 2 zeigt in ähnlicher Darstellungsweise wie in F i g. 1 eine andere Ausführungsform der Schmiederollenanordnung ;

F i g. 3 zeigt ebenfalls in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform der Rollenanordnung;

F i g. 4 zeigt in Draufsicht die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf ein Schraubennahtrohr-Schweißwerk;

F i g. 5 zeigt in einer Stirnansicht die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf ein Längsnahtrohr-Schweißwerk.

Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Schmiederollenanordnung gemäß der Erfindung in Anwendung auf das kontinuierliche Miteinanderverschweißen der Kanten von zwei Blechen Z₁ und f₂. Die abgeschrägten Kanten der Bleche werden in bekannter Weise durch eine Beheizungsvorrichtung, z. B. auf widerstandselektrischem Wege oder durch Hochfrequenz, erhitzt. Die Bleche werden kontinuierlich mittels einer mit Rollen ausgerüsteten Vorrichtung zugeführt und aneinander durch Druckvorrichtungen, die in Richtung der Pfeile f_v /₂ wirken, z. B. seitliche Rollen, angelegt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist in an sich bekannter Weise zwei obere Schmiederollen G₁ und G₂ sowie zwei untere Abstütz- und Schmiederollen G₃ und G₄ auf. Alle diese vier Rollen werden an die Oberfläche der Bleche im Bereich der Kanten angedrückt.

Die oberen Rollen G₁ und G₂ werden von einem zylindrischen Kopf 1 getragen, der an einem Rahmen aufgehängt ist, von dem in der Figur nur ein Teil in Form der Platte 2 dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist der zylindrische Kopf 1 durch eine die Aufhängeplatte 2 durchdringende Schraube 3 verlängert und wird an die Platte 2 durch eine auf die Schraube aufgeschraubte Mutter 4 angepreßt. Auf die Schraube 3 sind federnde Stahlscheiben 5, z. B. Belleville-Scheiben, aufgefädelt, die zwischen dem zylindrischen Kopf 1 und der Aufhängeplatte 2 zusammengedrückt werden und derart eine elastische Abstützung der oberen Rollen G₁ und G₂ an der oberen

Stirnfläche der Blechkanten sicherstellen. Diese Kanten stützen sich ihrerseits auf den unteren Rollen G₃ und G₄ ab.

Der zylindrische Kopf 1 kann sich um seine vertikale Achse 3 drehen, so daß die Rollen G₁ und G₂ in die Zuführungsrichtung der Bleche eingestellt werden können.

Der zylindrische Kopf 1 trägt zwei Zapfen 6 mit aufeinander zu konvergierenden Achsen T-T und V-V, die beispielsweise um 45° gegenüber der Vertikalen geneigt sind. Diese Zapfen tragen ihrerseits Lagerbuchsen 7, auf welchen die Rollen G₁ und G₂ lose drehbar sind. Eine an jedem Zapfen 6 durch eine Schraube 9 befestigte Haltescheibe 8 verhindert ein Herabfallen der zugeordneten Rolle, während diese nicht an das Blech t_x und t₂ angelegt ist.

Infolge dieser Anordnung konvergieren die Rollen G₁ und G, in Richtung von oben nach unten. Die an der Seite der abgefasten Kante des Bleches t_v die einen spitzen Winkel mit der oberen Fläche des Bleches bildet, liegende Rolle G₁ besitzt eine wirksame kegelstumpfförmige Fläche 10 mit der Achse T-T, die zu dieser Fläche des Bleches tangential liegt, sowie eine wirksame kegelstumpfförmige Fläche 11, die rechtwinklig zu dieser Fläche liegt und eine mit der kegelstumpfförmigen Fläche 10 gemeinsame große Basisfläche aufweist.

Die Breite der Kegelstumpffläche 10 ist erheblich größer als die der örtlich erhitzten Zone des Bleches, so daß sie diese heiße Zone übergreift und in Kontakt mit der benachbarten kalten Zone steht. Die obere, auf der anderen Seite der Verbindung, d. h. der anderen der zu verschweißenden Kanten liegende Rolle G₂ weist die gleichen Kegelstumpfflächen auf.

Die unteren, die Gegenabstützung bildenden RoI-len G₃ und G₄ sind auf einem um seine Achse in einer in einem Rahmen, von dem in der Figur nur ein Teil in Gestalt der Platte 14 dargestellt ist, sitzenden Buchse 13 drehbaren, vertikalen Kopf 12 gelagert. Die Platte 14 kann auf einem elastischen Träger aufruhen. Infolge dieser Anordnung des Kopfes 12 können sich die Rollen G₃ und G₄ wie die Rollen G₁ und G₂ in der Zuführungsrichtung der Bleche t_x und t_z einstellen.

Die Rollen G₃ und G₄ sind lose auf Lagerbuchsen 15 drehbar, die auf mit dem Kopf 12 fest verbundenen Zapfen 16 sitzen. Die Achsen dieser Zapfen W-W und Z-Z laufen, z. B. um 30° gegenüber der Vertikalen geneigt, aufeinander zu. Die Rollen G₃ und G₄ weisen kegelstumpfförmige Schmiedeflächen auf, die ähnlich den Flächen 10 und 11 der RoIlCnG₁ und G₂ ausgebildet und mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Gemäß der Erfindung weisen die Rollen G₁, G₂, G₃ und G₄ zueinander reziproke Abstützflächen auf.

Von den oberen Rollen G₁ und G₂ weist die Rolle G₁ eine plane Abstützwange 17 und einen zylindrischen Stützansatz 18, der der planen Wange 17 benachbart mit dieser gleichachsig in der Achse T-T liegt, auf. Die Rolle G₂ weist eine plane Abstützwange 19 und einen der Wange 19 benachbarten zylindrischen Abstützansatz 20, beide mit der Achse V-V, auf. Der zylindrische Ansatz 18 der Rolle G₁ stützt sich auf der planen Wange 19 der RoIIeG₂ und der zylindrische Ansatz 20 der Rolle G₂ auf der planen Wange 17 der Rolle G₁ und umgekehrt ab.

Die unteren Rollen G₃ und G₄ weisen ebenfalls denen der Rollen G₁ und G₂ ähnliche Abstützflächen auf. Da jedoch ihre Achsen nicht wie die der oberen Rollen um 45°, sondern nur um 30° gegenüber der Vertikalen geneigt sind, sind die planen Abstützwangen durch Kegelstumpfflächen ersetzt. Die Rolle G₃ weist also einen zylindrischen Ansatz 21 und eine sich diesem anschließende kegelstumpfförmige Abstützfläche 22 und die Rolle G₄ einen zylindrischen Ansatz 23 und eine sich diesem anschließende Kegelstumpffläche 24 auf. Der zylindrische Ansatz 23 der Rolle G₄ stützt sich auf der Kegelstumpffläche 22 der Rolle G₃ und der zylindrische Ansatz 21 der Rolle G₃ auf der Kegelstumpffläche 24 der Rolle G₄ und umgekehrt ab.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Rollenanordnung ist wie folgt:

Die Rollen G₁, G₂, G₃ und G₄ werden in an sich bekannter Weise durch die kontinuierlich zugeführten Bleche gedreht.

Sie erfassen den durch das Aufeinanderpressen der Blechkanten gebildeten Wulst B und halten hierbei die Kanten der Bleche in vollkommen miteinander fluchtender Anordnung. Im Zuge der Vorwärtsbewegung der Bleche rollt der zylindrische Ansatz 18 der Rolle G₁ auf der Fläche 19 -der Rolle G₂ und der zylindrische Ansatz 20 der Rolle G₂ auf der Fläche 18 der Rolle G₁ ab. In gleicher Weise rollen die zylindrischen Ansätze der Rollen G₃ und G₄ auf den ihnen zugeordneten Kegelstumpfflächen ab.

Die schmiedende Wirkung der Rollen auf den Wulst B des Bleches wird gemäß der Erfindung ' durch die zylindrischen Ansätze 18 und 20 der Rollen G₁ und G₂ sowie die zugeordneten planen Wangen 17 und 19 sowie durch die zylindrischen Ansätze 21 und 23 der Rollen G₃ und G₄ und die zugeordneten Kegelstumpfflächen 22 und 24 unterstützt.

Auf den zylindrischen Ansatz 18 der Rolle G₁ wirkt in radialer Richtung der axiale Andruck der Rolle G₂ über deren plane Wange 19. Auf den zylindrischen Ansatz der Rolle G₂ wirkt in radialer Richtung der axiale Andruck der Rolle G₁ über die plane Wange 17 der Rolle G₁. Ebenso wirkt auf den zylindrischen Ansatz 21 der Rolle G₃ der Andruck der Rolle G₄ über deren kegelstumpfförmige Fläche 24 und auf den zylindrischen Ansatz 23 der Rolle G₄ der Druck der Rolle G₃ über deren kegelstumpfförmige Fläche 23.

Hieraus ergibt sich, daß auf die Mantelflächen der zylindrischen Ansätze nur solche Stützkräfte von der entsprechenden Eingriffsfläche der anderen Rolle übertragen werden, die radial gegenüber der mittleren Längsachse der jeweiligen Rollenzapfen gerichtet sind. Auf diese Weise entstehen Eingriffsverhältnisse, unter denen die Lagerbuchsen und Zapfen der Schmiederollen seitens der zylindrischen Ansätze einer reinen Radialbeanspruchung oder, anders ausgedrückt, ausschließlich Querkräften seitens der zylindrischen Ansätze ausgesetzt sind.

Ferner liegen, da die unteren Schmiederollen G₃ und G₄ gegenüber den Blechkanten J₁ und t₂ nur um 30° geneigt sind, diese Rollen in verhältnismäßig großer Nähe der Bleche, wodurch es möglich wird, die Bleche der den Kopf 12 der Schmiederollen tragenden Platte 14 entsprechend zu nähern. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil sich dadurch eine Verringerung des Platzbedarfes unterhalb der Bleche ergibt.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 sind die Rollen G₃ und G₄ durch die Rollen G₅ und G₀ er-

setzt, die auf um 45° gegenüber der Vertikalen geneigten Drehzapfen gelagert sind. Diese.Rollen bilden also wie die oberen Schmiederollen G₁ und G₂ miteinander einen Winkel von 90°. Ihre Abstützflächen sind deshalb genau gleich denen der oberen Rollen. Falls es nicht darauf ankommt, den Platzbedarf unterhalb der Bleche möglichst zu verringern, ist diese Lösung von Vorteil, weil in diesem Fall nur zwei verschiedene Typen von Rollen an Stelle von vier Rollentypen erforderlich sind. Die Schmiede- oder Haltewirkung, die auf den Wulst B ausgeübt wird, ist bei dieser Anordnung geringer als im Fall der Ausführungsform gemäß F i g. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 sind die unteren Schmiederollen durch eine einzige Rolle G₇ von grundsätzlich zylindrischer Form ersetzt, die eine wirksame zylindrische Fläche 25 aufweist, welche eine Tangente an den miteinander zu verschweißenden Blechkanten bildet und an der Stelle der Schweißwulst B eine kreisförmige Auskehlung 26 von trapezoidalem Querschnitt aufweist. Diese einzige Rolle ist lose drehbar in den Schenkeln eines Rollenhalters 27, der an einem auf der Buchse 13 gelagerten vertikalen Drehzapfen sitzt, angeordnet. Diese Ausführungsform besitzt den doppelten Vorteil eines geringen Platzbedarfs unterhalb der Bleche und billigen Herstellungsmöglichkeit.

Die F i g. 4 und 5 veranschaulichen als Beispiele zwei Anwendungsmöglichkeiten der Schmiederollenanordnung gemäß der Erfindung.

Gemäß dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung bei einer Maschine zum Schweißen von· Rohren t_t mit schraubenförmiger Naht, welche durch kontinuierliches Wickeln eines Blechstreifens t geformt werden, angewendet. Diese Maschine von an sich bekannter Bauart ermöglicht es, im kontinuierlichen Betrieb die Kanten der jeweils letzten Windung S₁ während der Herstellung des Rohres mit den Nachbarkanten der Windung S₂ zu verschweißen und derart das Rohr ^₁ zu bilden.

Diese Maschine weist folgende Einrichtungen auf: eine Vorrichtung zur Zuführung des Blechstreifens t, die aus Gründen der Vereinfachung in der Figur nicht dargestellt ist;
eine Formgebungsvorrichtung, d. h. eine Vorrichtung zum Wickeln des Blechstreifens zu einer Spirale, die z. B. aus einer zylindrischen Manschette mit der Achse x-x besteht, deren Innenfläche den Konturen der Außenfläche des herzustellenden Rohres J₁ entspricht. Diese Manschette besteht z. B. aus im Abstand voneinander liegenden, von dem Rahmen 29 der Maschine getragenen Plättchen 28;

eine örtlich auf die miteinander zu verschweißenden Blechkanten wirkende Erhitzungsvorrichtung, die z. B. aus zwei an die benachbarten Kanten der Windungen S₁ und S₂ angebrachten Kontakten 30 zur Zuführung eines Wechselstroms von hoher Frequenz besteht, und
Schmiederollen für den Kantenwulst der Bleche, die strichpunktiert dargestellt und in der folgenden Weise angeordnet sind: Die Platte 2, an welcher der zylindrische obere Kopf aufgehängt ist, welche in F i g. 4 nicht dargestellt ist, bildet den Tragbalken des Rahmens 29 der Maschine. Der untere zylindrische Kopf 12 ist am Ende eines zu der Achse X-X parallelen horizontalen Trägers 31 im Inneren der in Bildung befindlichen Windung s₂ gelagert. Dieser Träger ruht auf einem in vertikaler Richtung auf dem Rahmen verfahrbaren Wagen 32.
F i g. 5 veranschaulicht die Anordnung der neuen Schmiedevorrichtung, bei einer Maschine zum Schweißen von Rohren mit Längsnaht. Das auf einer nicht dargestellten Biegepresse gebogene Rohr t₂ wird zwecks Einandernäherns und Verschweißens seiner sich gegenüberliegenden Kanten nach einer geradlinigen Erzeugenden in seiner Längsrichtung vorwärtsbewegt. Die Vorrichtung zum Erhitzen der miteinander zu verschweißenden Kanten kann aus zwei nicht dargestellten Zuführungskontakten für Hochfrequenzstrom bestehen. Die Rollen zum Schmieden des Schweißwulstes sind z. B. gemäß Fig. 2 ausgebildet. Die Platte 2, an welcher der obere Kopf 1 aufgehängt ist, ist an dem Tragbalken des Rahmens der Maschine befestigt. Der untere Kopf 12 wird von einer am Ende eines horizontalen Trägers 34 angeordneten Buchse 13 getragen.

An Stelle der federnden Stahlscheiben 5 kann jede andere elastische Vorrichtung, z. B. ein hydraulischer Zylinder oder eine biegsame Aufhängeplatte 2, verwendet werden. Ferner können die Schmiederollen auch je nach den Notwendigkeiten, die vom Gesichtspunkt des Platzbedarfs und der Intensität der Wirkung, die auf die Schweißnaht ausgeübt werden soll, um andere Winkel als oben angegeben geneigt sein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum fortlaufenden Verschweißen erhitzter Blechkanten mit wenigstens einem Paar an einem gemeinsamen Kopf angeordneter, beiderseits der herzustellenden Naht angreifender Schmiederollen, deren Drehachsen zur Blechebene geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede dieser Schmiederollen (G₁... G₄) einen zylindrischen Ansatz (18, 20, 21, 23) und eine Abstützfläche (17, 19, 22, 24), die beide koaxial zu dem Drehzapfen (T-T... Z-Z) der Rolle angeordnet sind, aufweisen, wobei der zylindrische Ansatz (18, 20, 21, 23) jeder Rolle auf der zugeordneten Abstützfläche (17, 19, 22, 24) der anderen Rolle abrollt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche (17, 19) jeder Rolle (G₁, G₂) sich rechtwinklig zur Umfangsfläche des zylindrischen Ansatzes (18, 20) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche (22, 24) jeder Rolle (G₃, G₄) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

4. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 in einem Schraubennahtrohrschweißwerk.

5. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 in einem Längsnahtrohrschweißwerk.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen