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"Maschine zur Reduzierung von Rohren." Die Erfindung bezieht sich
auf eine Maschine zur Reduzierung von Rohren mit einem Paar gegenüberliegender bewegbarer
Werkzeuge mit großem Durchmesser. ' Eine Maschine dieser Art ist dazu vorgesehen,
ein schweres Rohr oder einen röhrenförmigen Knüppel in ein Rohr mit kleinerem Durchmesser
und kleinerer Wandstärke-ü--m--zuformen. Dies wird bekanntermaßen dadurch erreicht,
daß ein Paar entsprechender Walzwerkzeuge Verwendung findet, das das .Rohr erfaßt
und unter ausserordentlich hohem Druck walzt. Die auf diese Weise erzeugten Rohre
zeigen eine ausserordentlich gute Qualität, eine sehr genaue Maßhaltigkeit
und
eine große Festigkeit. Darüberhinaus können durch dieses bekannte Verfahren Uohre
aus bestimmten legierungen und Metallen hergestellt werden, beispielsweise aus Titan
und Zirkon.
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Gemäß dem Stand der Technik hat man also ein Paar entsprechende Walzen
verwendet, die das iderkstück erfassen und um einen Drehwinkel von etwa 1ö00 vorwärts
und rückwärts walzen. Die oberen und unteren Walzen waren dabei in einem hin- und
herbewegbaren Rahmen oder Sattel angeordnet, der zum Zwecke dieser Hin- und Herbewegung
in der Werkstückdurchlaufrichtung parallel zur Achse des zu walzenden Rohres angeordnet
ist. Dabei ist der Sattel bekanntermaßen mit einer ständig umlaufenden Kurbel über
geeignete Verbindungsstangen mit dem Sattel verbunden, der einen vollständigen Vorwärts-
und Rückwärtshub bei jeder vollständigen Umdrehung der Kurbel ausführt. An einem
Hubende wird das Rohr in Achsrichtung ein bestimmtes Stück bewegt, und am gegenüberliegenden
Hubende wird das Rohr um einen bestimmten Betrag gedreht. Dabei dient
der
Hub nach diesem axialen Vorschub des Rohres dazu, das iohr kalt zu formen und zu
reduzieren, während der Hub nach der Drehung des Rohres zunächst dazu dient, das
Rohr zu glätten.
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Der Sattel zur Abstützung der Rohre wird bei diesem Kaltformen durch
die auf die Walzen wirkenden Kräfte erheblichen-Drücken ausgesetzt, und: daher muß
dieser Sättel ausserordentlich massiv gebaut sein. Daher ist die zum Hin- und Herbewegen
des Sattelsund der Walzen erforderliche Kraft erheblich: Ausserdem begrenzen die
großen T-Iassen und die kinetische Energie beim Hin- und Hergaug die Zahl der Hübe,
pro Zeiteinheit, die bekannterma..Len erreichbar ist. Hierdurch wird natürlich die
Fertigungsmenge pro Zeiteinheit erheblich begrenzt.
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Wegen des ,großen Kreisbogens den die Werkzeugwalzen beim , Hin- und
Herhub durchlaufen müssen, werden die durch die :Walzen gehaltenen Werkzeugeinsätze
häufig gelöst, und zwar infolge der großen Richtungsänderung der Beanspruchung,
wodurch verhältnismäßig häufig ein Werkzeugbruch
eintritt, der
auf die ständige Hämmerwirkung zurückzuführen ist, durch die die Werkzeugeinsätze
bei jedem Durchlauf über das Rohr beansprucht werden. Aus diesem Grunde sind die
Durchmesser der Walzen, die man bisher zu diesem Zweck verwendet hatte, verhältnismäßig
klein, wodurch ein erhebliches Gleiten zwischen den Walzen und dem Rohr eintritt.
Gemäß diesem Stand der Techni@ sind die-Walzen in der Regel durch geeignete Zahnradantriebe
miteinander verbunden, wozu man ein Kitzel verwendet, das mit einer Zahnstange in
Eingriff steht, die am Aussendurchmesser einer jeden Walze,und zwar auf der Mittellinie
des Rohres angeordnet ist. Daher wurde ein wirkliches Walzen nur mit dem Teilkreisdurchmesser
des Zahnritzels bei einem Gleitkontakt zwischen der Walze und dem Rohr- über den
Teilkreis hinaus erzielt. Dadurch wurde ein sehr schneller Verschleiß des lierkzeuges
hervorgerufen und darüberhinaus wurden T@iarkierungen in Längsrichtung auf der Rohroberfläche
erzeugt. Dieses Gleiten hat ausserdem die Erzeugung einer beträchtlichen Wärmemenge
zur Folge, womit ein erheblicher Energieverlust verbunden ist.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nach- . teile zu vermeiden und die Maschine
der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die Fertigungsgeschwindigkeit gesteigert
werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daßan
jeder Seite der ZVerkzeuge eine Hebelanordnung vorgesehen ist,.deren Hebel mit Kurbelarmen
verbunden sind, welche in einer gemeinsamen Ebene quer zür Werkstückdurchlaufrichtung
liegen und da.ß eine Kurbelwelle zum Antrieb beider Kurbelarme angeordnet ist. Dadurch.ist
es möglich, däß die Werkzeugeinsätze einen Durchmesser haben, der die bekannten
Walzendurchmesser um ein Vielfaches übertrifft: Die Werkzeugblöcke werden dabei
an einem stationären Rahmen und nicht an einem hin-und hergehenden Sattel angeordnet,
wobei nur einer der Werkzeugblöcke durch den Kurbelantrieb hin--und herbewegbar
ist und nicht der gesamte erwähnte Sattel, auf dem dann in dem bekannten Falle die
Werkzeugblöcke angeordnet sind, wie dies bereits erwähnt wurde: Daher ist die zum
Hin- und Herbewegen erforderliche Energie erheblich
reduziert, und
es kann auch die Geschwindigkeit erhöht werden, mit der die Blöcke hin- und herbewegt
werden. Darüberhinaus kann durch die Erfindung ein sehr viel höheres Verhältnis
der Sattelbewegung zur Kurbelbewegung von 2:1 erreicht werden, während gemäß dem
Stand der Technik dieses Verhältnis nur 1-:1 betrug. Hierbei handelt es sich genauer
definiert um das Verhältnis des Bewegungsweges der Werkzeugblöcke zu der Länge des
Kurbelhubes. Hierdurch wird auch eine Vergrößerung des Bewegungsweges der Werkzeugblöcke
erreicht, ohne daß die Geschwindigkeit der Kurbel erhöht werden muß.
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Durch die größeren Durchmesser können die Werkzeugblöcke eine Hublänge
erreichen, welche gleich der der Werkzeugwalzen bekannter Art ist, wobei der Bewegungswinkel
sehr viel kleiner sein kann. Daher wird die durch die Werkzeugeinsätze übertragene
Kraft im wesentlichen nur in der einen Richtung wirken, mit dem Ergebnis, daß ein
Lösen der Werkzeugeinsätze und ein nachfolgender Bruch weniger häufig ist. Durch
den großen
Durchmesser der Werkzeugblöcke wird auch ein wesentlich
geringeres Gleitern zwischen den Blockeinsätzen und dem ilohr erreicht; wodurch
der Verschleiß der Einsätze herabgesetzt und die Glattheit der Oberfläche der gefertigten
Rohre verbessert wird. Darüberhinaus wird-natürlich auch die durch die erwähnte
in Form von Hitze verlorengegangene Energie wesentlich reduziert, so daß auch die
benötigte Antriebsenergie herabgesetzt ist.
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Weiter wird durch die Erfindung der Vorteil erzielt, daß der Stützrahmen
für die derkzeugblöcke und die Werkzeugeinsätze ortsfestgehalten sein können.
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Idetere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, unter Hinweis auf die Zeichnung.
In dieser zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Maschine mit weggebrochenen
Teilen und ' einer Vorrichtung zum Abstützen, Vorschieben
und Drehen
eines zu reduzierenden Rohres; Fig.2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig.
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Fig.3 einen stark vergrößerten Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig.
1; Fig.4 eine Seitenansicht der Maschine nach den Fig. 1 und 3 in etwas kleinerem
Maßstab als in Fig. 3, wobei einige Teile weggebrochen und andere im Schnitt veranschaulicht
sind; Fig.5 eine Ansicht von rechts auf die Maschine nach Fig. 4, wobei einige Teile
weggelassen sind; Fig.6 einen vergrößexten Ausschnitt als senkrechten Schnitt nach
der Linie 6-6 der Fig. 3; Fig.7 eine Ansicht vom rechten der Darstellung nach Fig.
6;
Fig. 8 eine schematische Ansicht , in der zum Zwecke des Vergleiches
ein Werkzeug m i *t ei nem größeren«Durchmesser nach der Erfindung und eine herkömmliche
Werkzeugwalze mit einem kleinen Durchmesserveranschaulicht ist; Fig. 9 eine schematische
Ansicht mit der Darstellung verschiedener Längen- und Größenverhältnissen zwischen
verschiedenen Teilen der erfindungsgemäßen Maschine und - Fig.10 eine schematische
Darstellung einer geringfügig abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Maschine.
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In den Fig.-1-und 2 ist die erfindungsgemäße Maschine mit 12 bezeichnet
und mit einer üblichen Vorrichtung zum Vorschieben und Drehen eines röhrenförmigen
Rohlings in Zusammenarbeit mit dieser Maschine veranschaulicht. Dies wird durch
einen indizierenden Mechanismus 13 erreicht, der die Vorschub- und Drehvorrichtung
14 mit der Arbeit
der Maschine 12 koordiniert. Die Vorrichtung
14 ist über ein Zahnradgetriebe 15 mit der Drehvorrichtung 16 synchronisiert, so
daß das bohr durch die Vorrichtung an beiden Enden der Maschine gedreht wird, aber
nur durch die Vorrichtung an dem einen Ende vorgeschoben wird. Die Vorrichtungen
14 und 16 sind bereits bekannt und müssen daher nicht im einzelnen beschrieben werden.
Der Rohling 18 ist gewähnlich vor seiner Reduzierung etwa 2,5 bis 4,8 m lang. Bei
einem exemplarischen Ausführungsbeispiel zeigt der Rohling 18 einen Ausgangsdurchmesser
von 3,5 ", der auf 2,5 " reduziert wird, wobei die Verringerung der Wandstärke des
Rohres zwischen einem halben und einem viertel Zoll liegt. Das Rohr kann jedesmal
in Achsrichtung etwa um 1)'4 " vorge= schoben werden, wenn die Werkzeugteile der
Maschine 12 das Ende ihres nach vorn gerichteten Hubes erreichen, und das Rohr kann,
in der Regel um etwa 400, jedesmäl gedreht werden, wenn die Werkzeugteile das Ende
ihres Rückwärtshubes erreichen. In Abhängigkeit von der besonderen Bearbeitung kann
der Vorschub des Rohres zwischen etwa 6 mm und 25 mm geändert werden, während der
Drehwinkel
etwa zwischen 20 und 60o änderbar ist. Zur Steuerung des Innendurchmessers ist in
herkömmlicher Weise ein Dorn in dem Rohr angeordnet.
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Besonders den Fig. 3 bis 5 kann entnommen werden, daß die Yaschine
12 einen ortsfesten rahmen 20, eine obere Werkzeuganordnung 22 'und eine untere
Werkzeuganordnung 24 zeigt. Dieser ortsfeste Rahmen 20 zeigt ein Antriebsgehäuse
26, Teile 28 und 30 eines zweiten Rahmens, einen oberen Eckpfeiler 32 und
ein oberes Rahmenteil 34. Dabei weist die gesamte obere Werkzeuganordnung 22 eine
obere ortsfesteAchse 36 auf, die durch das obere-Rahmenteil 3 4 über Ösen
38 und 40 sowie Kappen 42 und 44 gehalten ist. Vdeil die Achse 36 nach oben
während des Arbeitsvorganges beaufschlagt wird, liegt verhältnismäßig wenig Iiruck
auf den ösenförmigen Kappen 42 und 44. Große Wälzlager 46 und 48 sind drehbar auf
den im Abstand zueinander angeordneten zylindrischen Teilen 50-und 52 der Achse
36 abgestützt.
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Ein Verbindungsglied 54 zeigt nach. obengerichtete Traversen 56 und
5ü am oberen Ende, die drehbar-von Wälzlagern
46 und 48 aufgenommen
sind und mit Deckeln 60 und 62 um die Wälzlager 46 und 48 abgedeckt sind. Es ist
nicht erforderlich, da.ß die Traversen 56 und 5"' die Zager 46 und 48 vollständig
umgeben, da die größte Kraft nach oben gerichtet das Glied 54 beansprucht. Aber
die Deckel 60 und 62 dienen dazu, die Traversen 56 und 58 auf den :Lagern 45 und
48 an den Hubenden aufzunehmen, wenn keine Kraft über die Werkzeuge aufgebracht
wird. Das Teil 54 zeigt darüberhinaus ein Paar aussen angeordnete zylindrische Teile
64 und 66 am unteren Ende, die zusätzliche Wälzlager 68 und 70 tragen.
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Ein oberer Werkzeughalter oder Werkzeugblock 72 ist unter dem Glied
54 angeordnet und zeigt obere Aufnahmen 74 und 75, die durch die Wälzlager 68 und
70 drehbar sind. Die äusseren Abdeckungen 76 und 77 nehmen darüberhinaus den Halter
72 gegenüber den Lagern 6Ü und 70 am Ende der Hübe der Werkzeuge auf. Der Werkzeughalter
72
sich über einen Winkel von etwa 30o und trägt an einer Seite einen Zahnsektor 7G,
der mit der Zahnstange 80 in Eingriff steht, die durch den Rahmen ö0 getragen ist,
damit
eine walzenartige Bewegung der Halter 72-sichergestellt ist: In der Mitte zeigt
der Halter 72 eine Längsnut 82, in der ein oberes Werkzeug oder ein Werkzeugeinsatz
84 getragen wird. Die untere Fläche des Werkzeugeinsatzes 84 ist mit der entsprechenden
Fläche des Halters.72 ausgerichtet, aber der Werkzeugeinsatz 84 erstreckt sich über
einen Winkel von nur etwa 830 verglichen mit etwa 32° für den oberen Werkzeughalter
720'
Der Werkzeugeinsatz 84 zeigt. eine Werkzeugfläche 86 von im wesentlichen
halbkreisförmigem Querschnitt, aber mit einem Radius am vorderen Ende, siehe das
linke Ende in den Fig. 4 und 6, der größer ist, als der am hinteren oder rechten
Ende, so daß der durch die Werkzeugfläche 86 gebildete Querschnitt sich von
dem linken oder vorderen Ende nach rechts oder zum hinteren Ende verkleinert. Der
Radius der Werkzeugfläche 86 am vorderen Ende des Werkzeugeinsatzes 84 ist im wesentlichen
gleich dem Radius des kaltzuverformenden Rohres oder Rohlings. Der Radius am hinteren
Ende dieses Einsatzes ist im wesentlthen gleich dem gewünschten Endradius des Rohres,
der
tatsächlich ein wenig kleiner ist, um ein "Zurückspringen"
des Metalls zu ermöglichen.
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Der Werkzeugeinsatz 84 ist genau in der Ausnehmung 82 zur Halterung
des Werkzeugs durch einen oberen Keil. 88 angeordnet, und durch eine Positionierstange
oder einen Anschlag 90 und einen Keil 92 mittels eines Einstellbolzens 94 gegen
eine Rückdruckstange 96 am gegenüberliegenden Ende gehalten. Zusätzlich wird der
Werkzeugeinsatz 84 gegen eine Seite der Ausnehmung 82 durch einen Seitenkeil 98
und eine Einstellschraube 100 gehalten. Die Keile 92 und 98 stellen hierbei sicher,
da.ß der Werkzeugeinsatz 84 gegenüber der einen Seite der Ausnehmung 82 und dem
Anschlag 90 genau angeordri ist.
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Die untere Werkzeuganordnung 24 zeigt ein unteres Werkzeug oder einen
Werkzeugeinsatz 102, der eine aerkzeug-Fläche 104 ähnlich der Fläche 86 aufweist.
Der Werkzeugeinsatz 102 wird in einem Werkzeugblock oder Halter 106 gehalten. Dieser
Halter 106 ist im wesentlichen dem IIalter
72 identisch und zeigt
darüberhinaus einen Zahn-Sektor 10G, der mit der Zahnstange 110 im Eingriff steht,
die an dem Rahmenteil 28 befestigt ist. Ein Paar Gabelköpfe 112 und 113 ist durch
ein drittes Paar-Wälzlager 114 und 115 mit Deckeln 116 und, "117 gelagert, die sich
um diese Teile herum erstrecken. Diese Zager sind auf zylindrischen .Ansätzen 118
und 120 des unteren Gliedes 122 angeordnet. Das Glied 122 zeigt nach unten gehende
Endteile oder Gabelköpfe 124 und 125, welche durch ein viertes Paar Wälzlager 126
und 127 mit Deckeln 128 und 129 gelagert sind. Diese Zager sind auf zylindrischen
Endteilen 130 und 132 einer unteren Achse 134 angeordnet.
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Wie d-er Fig. 4 entnommen werden kann, ist die Achse 134 auf dem Oberteil
des Gehäuses 36 durch einen Keil 136 gehalten, der durch einen Bolzen 138 und PTuttern
140 einstellbar ist. Der Keil 136 wird zum Vorspannen der Werkzeuganordnung verwendet,
indem ein bestimmter Druck zwischen die Werkzeughalter 72 und 106 und die Werkzeugeinsätze
@4 und 102 aufgebracht wird. Die zur Verhinderung
eines Lösens
der Werkzeugeinsätze erforderliche Vorlast kann erheblich sein. Beispielsweise kann
die Kraft bei einem Rohr mit einem Durchmesser von 3,5 " mit einer Bandstärke von
etwa 12 mm, das auf einen Aussendurchmesser von 2,5 " mit einer Wandstärke von etwa
6 mm gewalzt wird, etwa 150 t oder mehr in Abhängigkeit von dem zu behandelnden
Material betragen. Die Werkzeuge @j4 und 102 sind in diesem Falle viel größer im
Durchmesser als die Werkzeugwalzen, die gemäß dem Stand der Technik für diesen Zweck
Verwendung finden. Beispielsweise beträgt bei herkömmlichen Werkzeugen der Gesamtdurchmesser
der Werkzeugwalze zum Walzen eines Rohlings von 3,5 " Aussendurchmesser,
der auf 2,5 " ausgewalzt werden soll, 432 mm, oder etwa 5 h soviel wie der Durchmesser
des zu walzenden Rohres. Bei dem gleichen 3,5 " Rohr zeigen die Werkzeuge 04 und
102 einen Durchmesser von 120 " oder ein Durchmesserverhältnis von etwa 35 : 1.
Bei einem anderen Beispiel für den starken Unterschied zwischen den Durchmessern
beträgt eine herkömmliche Werkzeugwalze zum Reduzieren eines
2,5
" starken Aussenrohres auf 1,5 " der Walzdurchmesser 13", wo hingegen bei Verwendung
der Werkzeuge 84 und 102 unter den gleichen Bedingungen. der Durchmesser wieder
120 " ist. Im Nachfolgenden und in den Patentansprüchen soll unter einem großen
Werkzeugdurchmesser ein solcher verstanden werden, der zumindest 20 x so groß: ist
wie der Durchmesser des zu walzenden Rohres. Kleinem galzendurchmesser sind nicht
so wirksam; denn die obere Grenze der Durchmesser ist nur durch: die physikalischen
Möglichkeiten der Ausführungen des Maschinengehäuses bestimmt.
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Der große erfindungsgemäße Werkzeugdurchmesser erzeugt eine sehr viel
bessere Rohrqualität mit weniger Energiebedarf als die bekannten Werkzeugwalzen.
Dies ist in erster :Linie auf die wesentliche Reduzierung d*es erwähnten Gleitens
zurückzuführen, wobei weniger Markierungen auf dem Rohr erzeugt werden und weniger
Energie in Form von Reibungswärme verbraucht wird. Mit Bezug auf Fig: 8 soll angenommen
werden, daB ein 3,5 " Rohr
| -mit |
| auf 2,5 " durch Walzen oder ein Werkzeug einer Länge von |
670 mm reduziert werden soll. Um diese Länge zu erreichen
muß die
Werkzeugwalze mit einem Durchmesser von 432 mm über einen Winkel von etwa 180o gedreht
werden, wobei der minimale Durchmesser dieser 4derkzeugfläche sich über eine Länge
von nur etwa 559 mm bewegt. Daher gleitet der minimale Durchmesser der Innenfläche
der Werkzeugwalze gegenüber der Rohroberfläche um 11,9 mm oder 17,6 % der gesamten
Bogenlänge. Bei den Werkzeugen ÜÜ4 und 102 mit einem Durchmesser von 3050 mm unter
den gleichen übrigen Bedingungen und mit einem Hub von 665 mm bewegen sich die Werkzeuge
über einen 1.,dinkel von nur etwa
230, wobei die Bogenlänge des minimäleu
Innendurchmessers des Werkzeugs etwa bei-660 mm liegt. Das Gleiten des Innendurchmessers
gegenüber dem Rohr beträgt hier nur 1,8 mm, was nur einem Bogenwinkel von 2,7 %
der Bogenlänge entspricht. Ferner wird beispielsweise bei einem 2,5 " Rohr, das
auf 1,5 " verringert werden soll, eine Werkzeugwalze mit 13 " verwendet und wird
über einen Winkel von etwa 180o gedreht, damit eine Hublänge von 520 mm erzeugt
wird. Inter diesen Bedingungen beträgt die Bogenlänge des minimalen Innendurchmessers
etwa 440 mm, wodurch ein Gleiten von etwa 80 mm erzeugt wird.
Das
ist
15,2 % der Hublänge. Mit dem großen Durchmessec, der durch die Erfindung
ermöglicht wird, wird unter diesen Bedingungen wieder mit einem Durchmesser von
3050 mm gearbeitet, wobei die Bogenlänge etwa 520 mm beträgt, wahrend die minimale
Bogenlange etwa 510 mm ist, wobei ein Gleiten von ,etwa
8,1 mm oder 1,6 %
der Hublänge auftritt.
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Ein zusätzlicher Vorteil wird bei dem. großen Werkzeugdurchmesser
nach der Erfindung erreicht. Wie schon erw=zhnt, mu.ß der große Werkzeugdurchmesser
über -einen Winkel von verhältnismäßig wenigen Graden bewegt werden, um eine bestimmte
Hublange zu erreichen, und mit einer Gliederkette für die obenerwähnten Werkzeughalter
72 und 106 müssen die den :lahmen abstützenden Werkzeuge überhaupt nicht
bewegt werden sondern können bei dem vollst.ticii_gen Iiüb der Werkzeuge ortsfest
bleiben. -Durch Iles.-rleiduLlg der Hin- und Herbewegüngen des Uahmens oder Sattels
ist die h117- und herzubewegende Masse und die hierdurch erzeugte Hassenkraft wesentlich
geringer. Dies gilt auch, obschon die Größe der Werkzeuge-, des Werkzeughalters
und der Gliederletten die Größe entsprechend
den 'rderkzeugteilen
der im Vorangegangenen erw=ihnten hIaschinen überschreitet.
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Indem ein festes Verhältnis der Bogenwinkel beim Vorwärts- und l'Lückwärtshub
Verwendung findet, wobei auch eine bestimmte Zange der Glieder 54 und "l22 und eine
angemessene :Länge der tTerkzaughalter 72 und 106 gegenüber den verbindenden Wälzlagern
angewendet wird, können die 1ryrerkzeuge über den Hub unter .dem entsprechenden
Druck gehalten werden, ohne daß irgendeine Bewegung des Stützrahmens 20 erforderlich
ist. Gemäß Fig. S wird dieses Ergebnis dadurch erreicht, daß man die Gliederkette
so baut, daß der Bogen der Achse des unteren Endes des Gliedes 54 als Schwenkachse
um die Achse 36 ausgebildet ist und einem Teil der Kurbel überlagert ist, welche
durch einen Punkt geformt wurde, der der gleichen Gliedachse bei der Drehung des
Werkzeugs 84 entspricht. Solange der genaue Bewegungsweg der Achse des Gliedes im
wesentlichen auf der Kurbel durch einen Punkt überlagert ist, der der gleichen Achse
entspricht, wird das Werkzeug U4 auf einer geraden Linie ohne irgendeine Querbewegung
der
Achse des Achsstummels 36 oder des Rahmens 20 laufen. Um eine
Hublänge von etwa 660 mm bei den Werkzeugen 84 und 102 mit einem Durchmesser von
3050 mm zu erzielen, ist es erforderlich, däß sie um einen Winkel von 230 gedreht
werden. Indem man die Achse des unteren Endes des Gliedes 54 in einem Punkt anordnet,
der 914 mm von der 'Drehm.i,tte des Werkzeugs 84 entfernt ist, wobei der Abstand
D1 610 mm beträgt, und indem man die Wirklänge des Gliedes 54 etwa 410 mm lang macht;
so daß der Radius R2 410 mm lang ist, wird das erwünschte Ergebnis erreicht, nämlich,
daß der durch die untere Gliedachse gebildete Togen im wesentlichen auf einer Kurbel
über einen Winkel von 11;5° auf jederete der Vertikalen überlagert wird: Über etwa
11,50 hinaus wird der Bogen der unteren Gliedachse über die erwähnte "prolate Trochoidal"-Kurve
abweichen, und der Druck der Werkzeuge 84 und 102 wird gesenkt. Als Folge hiervon
werden die Werkzeuge auf eine fortgesetzte Winkelbewegung d.er Glieder hin voneinander
getrennt. Natürlich irden die verschiedenen Faktoren wie die Hublänge, die Gliedlänge,
die Winkel und dergleichen
bei jeder Anwendung den Bedingungen
angepaßt werden, und es kann wünschenswert sein, mit anderen vorgegebenen Dimensionen
als der Hublänge zu beginnen, wie dies im Vorangegangenen Beispiel geschehen ist.
Die Winkel--und Längenverhältnisse der oberen Iderkzeuganordnung sind im gleichen
Maße bei der unteren Werkzeuganordnung 24 gegeben.
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Es wird somit vorgeschlagen, daß der Bogen der unteren Achse des Gliedes
54 direkt von einem Teil der erwähnten Kurve überlagert wird, die durch die gleiche
Achse oder einen Punkt des Werkzeughubes gebildet wit°d. Tatsächlich werden die
beiden Kurven aber nicht genau einander überlagert sein, und es ist nicht wesentlich,
daß dies auch der Fall sein muß. Es ist allerdings wichtig, da.B der Bogen und die
Kurve überlagert werden oder bei der Fertigung des vorderen Endes des Hubes der
Werkzeuge einander kreuzen, da sich hier die hinteren Endteile der Werkzeuge 84
und 102 treffen und den Enddurchmesser des Rohres bestimmen. Die Werkzeugfläche
86 ist nicht von einem Ende des Werkzeugs 84 zu dem anderen abge-
C
chrägt,
aber die letzten 50 oder 75 mm-des I^erkzeugs entsprechen den letzten beiden oder
3 Graden des Hubes, sind halbzylindrisch ausgebildet und nicht abgeschrägt. An diesen
Teilen des Hubes und des "lerkzeugs müssen die -beiden Kurven im wesentlichen insoweit
indentisch sein,
| als der Abstandv8er Achse 'des Achsstummels 36 betroffen |
| ist, daipit die genauen und wirklichen Dimensionen des |
| endbearbeiteten derkstücks sichergestellt sind. |
| Ifntez: den besonderen erwalinten Bedinglinen mit einem |
| a dius cos Gliedes von etwa 420 mm, und. wenn sich |
| der volls t=;ndige Hub des `.erkzeugs über einen Winkel |
| -#Toii 30 erstreckt, dann müssen der Dogen und
die erwähn- |
| te i,-urve an einem Punkt 420 mm von der Achse des lichs- |
| Stummels 6 entfernt und 11,50 voll einer Hittenlinie |
| iu-, de!i Achsstummel 36 unterbrochen werden, und dieser |
| s unk t ist mit P in f ig . QI markiert. Der Abstand von |
| Gier nrwä:hutcn Kurve bis zu der Achse des Lchsstummels |
| 36 wird geringer sein als der Uadius r2 für Winkel |
| zwischen 00 und 11,50.- Dies ist aber von geringer Be- |
| deutung., weil es sich hierbei nur um den Zwischendurch- |
messer des Rohres an Teilen handelt, die zwischen dem ursrpünglichen
Durchmesser und dem Enddurchmesser liegen, und hierdurch wird der Enddurchmesser
des Rohres nicht berührt.
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Dadurch daß die Gliederketten so gebaut sind, daß der Werkzeugdruck
am Ende eines jeden Hubes aufgehoben wird, wenn der Abstand von der Achse
zu der unteren Gliedachse geringer ist als der Abstand von der Achse des Achsstummels
zu dem entsprechenden Punkt der erwähnten Kurve, kann das Rohr in Längsrichtung
vorgeschoben und an den entsprechenden Hubenden gedreht werden. Bei dem erwähnten
Ausführungsbeispiel können die Werkzeuge über einen Winkel von 260 mit aufgehobenem
Druck bewegt werden, wenn die #.Jerkzeuge an jedem Ende sich um einen Bogenwinkel
von 23o hinaus bewegen, um einen abgemessenen Abstand von etwa 3 mm in jedem falle
für die axiale Bewegung und die Drehung des Rohres zusschaffen. Ändernfalls können
die ierkzeuge u'4 und 102 so bearbeitet werden, daß eine Entlastung an den Hubenden
zum Vorschieben und zum Drehen des Rohres erreicht wird, indem die
Enden
der gerkzeugausnehmungen ö6 und 104 geringfügig nach aussen erweitert werden.
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?enn die :-jerkzeuge 84 und 102 so aus ihrer Lage bewegt werden können,
daß sie in der 1,f"-ihe des vorderen oder linken Endes eine Zage einnehmen, in der
sie n Berührung mit dem hinteren oder dem rechten Ende stehen., dann ist der Vorschubhub
beendet, wonach ein Rohr geringfügig um einen Uinkel von beispielsweise 40o gedreht
wird, wie dies bereits erwähnt worden ist. Die Werkzeuge kehren dann zu ihrer ersten
Lage zurück, wobei die linken Enden wieder miteinander in Kontakt stehen, um einen
Arbeitshub zu beenden, der eine geringfügige Deformation des @L'ohres entfernt;
und zwar infolge der aufeinandertreffenden Punkte der Werkzeuge. Hierbei wird das
Rohr um beispielsweise 6 mm vorgeschoben, und der Hub wird wiederholt; um einen
weiteren Arbeitsgang einzuleiten. Fig. 10 zeigt eine geringfügig abgewandelte erfindungsgemäße
Maschine 142.. Diese Maschine ist funktionsmäßig der nach den Fig. 2 bis 4 äquivalent,
jedoch sind hier
verschiedene Stützglieder für die Werkzeuge 144
und "146 verwendet. Diese @rJerkzeuge 144 und 146 sind mit den Schwenkteilen 14
und 150 verbunden, die gens.ue Flächen 152 und 154 auf den kurvenförmigen Stützteilen
156 und 153 aufweisen. Das obere Teil 156 ist durch ein oberes Rahmenteil
160 des Iiaschinenrahmens 162 gehalten, während das untere bogenförmige Teil
"1t,4 durch ein unteres 1@ahmenteil 164 mit einem vorgespannten Satz Keilen 166
entsprechend den Keilen 136 der Fig. 4 angeordnet sind.
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Das Stützteil 156 entspricht zusammen mit dem Schwenkteil 14Ü dem
Glied 54 der Iiiaschine 12, wobei die untere Achse des Gliedes 54 der Achse des
Teiles 14 entspricht. Der Abstand R2 ist somit durch den Abstand von der Mitte des
Stützteils 156 zu der Achse des Schwenktals 14U" gegeben. Die erwähnte Kurve ist
in diesem Falle durch einen Punkt entsprechend der Achse des Schwenkteils 14ü gegeben,
das in einem Abstand D1 von dem Mittenpunkt der Berührung mit dem Umfang des Werkzeugs
144 mit dem Unterwerkzeug 146 liegt. Der Bogen und die Kurve fallen im
wesentlichen
wieder über einen Winkel von 23° zusammen, um den ordnungsgemäßen Hub zu erzeugen.
Die gleichen Üerhälti:isse liegen auch bei dem unteren 1"erkzeug 146 vor.
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Die Maschine nach den Figuren 2 bis 4 ist der nach Fig. 1-0 vorzuziehen,
weil die letztere im wesentlichen mit Reibkräfteu arbeitet, die durch den Gleitkontakt
zwischen den Schwenkteilen 140' und 150 und die Stützteile 156 und, 15@: bedint
sind. Ausserdem ist die Herstellung der T,laschine 142 aufwendiger. Aber das Prinzip
ist in jedem Pall das gleiche, und die Hauptvorteile werden bei beideil Maschinen
erreicht.
| viegeu der verhältnismäßig kleinen Schwingbewegung der |
| @vlerkzeuge u4 und 102 kann der Antrieb in einer Weise |
| vorgesehen sein, daß ein besseres Verhältnis der Kur- |
| zu der Werkzeugbewegung vorliegt. Es. |
| hat sich herausgestellt, daß bei der gleichen Gesamt- |
| des Bewegungsweges des Kurbelarmes die Hübe pro |
| Tinute der 'vIerhzeuge von 75 bis 124 ansteigen können, |
wobei in wesentlichen keinerlei Änderung erforderlich ist. Andererseits
kann eine geringe Kurbelgeschwincigkeit angewendet werden, um die gleiche hin- und
hergehende Geschwindigkeit zu erzeugen.
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Insbesondere in den Fig. 4 und 5 ist veranschaulicht, daß die obere
Werkzeuganordnung 22 Antriebshebel 160 und 170 aufweist, die sich von dem oberen
Gesenkblock 72 nach unten
Diese Hebel 16ö und 170 sind nun schwenkbar durch Verbindungsstifte 172 und 1(4
mit den Kurbelarmen 176 und 170 an jeder Seite des Rohrdurchlaufs durch die Haschine
angeordnet. Dabei liegen diese Kurbelarme 176 und 170 allgemein quer zum Rohrdurchlauf
und nicht parallel hierzu, wie dies nachdem Stand der Technik der Fall ist.
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Bei dieser Anordnung wird das Gewicht der angetriebenen Teile weniger
direkt auf die Kurbelarme übertragen, sondern ihr Gewicht wird vollständig durch
den Haschinenrahmen 20 abgestützt. Darüberhinaus ermöglicht diese Antriebsanordnung
ein größeres Verhältnis des Hubes zur
Kurbelarmbewegüng: Bei bekannten
Maschinen ist dieses @jerhältnis etwa l-: 1, während bei der veranschaulichten erfindungsgemäßen
Einrichtung das Verhältnis auf beispielsweise 1-,7 : 1 erhöht werden kann. Bei einer
bestimmten Geschwindigkeit des Kurbelarmes kann daher die Zahl der erreichbaren
Hübe für das Werkzeug beispielsweise von 75 auf 124 erhöht werden; oder der gleiche
BewegUngsweg für die hin- und hergehenden Hübe kann mit einer weit geringeren Kurbelarmgewchwindigkeit
erzielt werden.
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Wie veranschaulicht, werden die Kurbelarme durch eine Hauptkurbel
180 angetrieben, die drehbar an dem Gehäuse 26 angeordnet ist und eine Wandung desselben
durchdringt. Die Kurbelwelle 180 zeigt ein Paar Kurb-elwellenkröpfungen 1b2 und
184, die Kurbelstifte 186 und 188 aufweisen, welche untere Lagerteile 190 und 192
der Kurbelarme 176 und 17z5 zeigen. Die Kurbelarme 176 und 178 bewegen dadurch die
Hebelarme 16ö und 170, damit die Kurbelarme gleichzeitig die gleichen Bewegungen
machen.
Die untere 4Ierkzetie2nordnun[, 24 wird durch einün 111ntriebshebelarm
194 angetrieben, der am unteren GeSenkblock "l06 befestigt ist und in der gleichen
I:ichtung liegt wie die oberen ''iierkzeughebelarme. Der Antriebshebelarm 194 ist
in diesem Falle schwenkbar durch einen Stift 196 mit einem Gabelkopf 19(,) eines
mit Ueren Kurbelarms 200 verbunden. Dieser Arm 200 ist seinerseits mit einem Kurbelstift
202 einer mittleren Kurbelwange der Kurbelwelle lö0.verbunderi, und liegt zwischen
den Kurbelwangen 182 und 104. Der Kurbelstift 202 ist im wesentlichen diamiral
den Kurbelstiften 1(-'j6 und 1ö@ gegenüber angeordnet, wobei der Kurbelarm 200 sich
hierdurch in einer allgemeinen Richtung gegenüber den Kurbelarmen 176 bewegt, damit
die Kraft auf die gesamte Antriebsvorrichtung und die Maschine ausgeglichen ist,
was bisher nach dem Stand der Technik nicht möglich war.
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Die Kurbelwelle
180 zeigt ein Zahnrad 206, das ausserhalb des
Gehäuses an einem Ende der Kurbelwelle angeordnet und dort in geeigneter Weise befestigt
ist. Das
| Zahnrad 206 wird seinerseits durch ein Antriebszahn- |
| rad 20(-) angetrieben, das auf einer Belle 210 über eine |
| i@ie:euscbeibe 212 angetrieben .wird. Dabei erhält diese |
| -"@iemensclzeibe 212 ihren Antrieb durch einen Riemen 214 |
| und eine ;olle 116, die an einem schweren Antriebsmotor |
| 2"1b angeordnet ist._Dieser Ivotor 21ö kann aber eine |
| viel geringere Leistung haben als die Antriebsmotoren |
| qaclz dem Stand der Technik, die bisher zum ahntrieb der |
| er@@:,lznten i@a schineu mit einem hin- und hergehenden |
| Sättel und zum Antrieb der Werkzeugwalzen bekannter Art |
| -V erwandung f indgn . |
| Es ist nun klargestellt, daß die Maschinen 20 und 142 |
| nach der Erfindung zahlreiche Vorteile gegenüber den |
| bekannten I.-ias,chinen aufweisen. Der große Durchmesser |
| der Merkzeuge ö4 und 102 öder 144 und "l46 erzeugt da- |
| r ü berhitzaus eine bessere Qualität der Rohre wegen des |
| sehr viel geringeren Gleitens, wodurch auch die erfor- |
| derliche Antriebsenergie reduziert ist. Die Glieder 54 |
| und 122 oderl @I- bis 15U film die Werkzeugblöcke 72 und |
| 1G6 oder 144 oder 146 ermöglichen es in Komdna.tion mit |
einem verhältnismäßig kleinen erforderlichen Dewegungswinkel für
die `Werkzeuge zur Erzeugung eines vorgegebenen Hubes, dass der Stützrahmen ortsfest
gehalten wird, damit der Antrieb reduziert und der potentielle Bewegungsweg der
Werkzeuge vergrößert wird. Darüberhinaus wird durch die verhältnismäßig kleine Schwenkbewegung
der -Oerkzeuge die Gefahr verringert, daß die 4^ierkzeuge sich gegenüber ihren Werkzeughaltern
lösen und brechen. Durch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung in Kombination
mit einer kleinen Schwenkbewegung ist es ausserdem möglich, daß die Werkzeuge über
Kurbelwellenarme angetrieben werden, die quer zur Bewegungsrichtung des zu bearbeitenden
Rohres liegen, wodurch die Wirkung des Gewichtes der Antriebsteile verringert wird.
Die besondere Antriebsvorrichtung ermöglicht es ausserdem, daß die Kurbelwellen
in gegenüberliegende j1ichtungen bewegt werden, damit der Druck auf den Antriebswellen
und deren Abstützung erniedrigt wird. Verschiedene Abwandlungen der oben beschriebenen
erfindungsgemäßen Ausführungsform können durch den Fachmann vorgenommen werden,
ohne
von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.