DE19724300A1 - Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrrichtvorrichtung mit mehreren in Rohrtransportrichtung hintereinander angeordneten Paaren von Richtwalzen, von denen jeweils wenigstens eine antreibbar ist und die mit ihren Walzenumfangsflächen einander zugewandt und an das zu richtende Rohr anlegbar sind, wobei die Längsachsen eines Paares von Richtwalzen einen Winkel zueinander und zur Rohrlängsrichtung einschließen, um das Rohr in Rotation um die Rohrlängsrichtung, mit insbesondere 1500 bis 2200 U/min, zu versetzen, und mit einer ersten Einrichtung zum Einstellen des Abstands der Richtwalzen eines Paares voneinander, um Rohre unterschiedlichen Durchmessers aufnehmen zu können, und einer zweiten Einrichtung zum Einstellen eines Versatzes zwischen Richtwalzen benachbarter Richtwalzenpaare quer zur Rohrtransportrichtung.

Desweiteren betrifft die Erfindung eine Stangenrichtvorrichtung, welche im Gegensatz zu einer Rohrrichtvorrichtung auch nur ein Richtwalzenpaar aufweisen kann, und demzufolge nur eine erste Einrichtung zum Einstellen des Abstands dieser Richtwalzen voneinander umfaßt.

Derartige Rohr- oder Stangenrichtvorrichtungen sind bekannt. Es werden üblicherweise Rohrrichtvorrichtungen mit drei oder fünf Walzenpaaren angeboten, wobei das aus einem schwer richtbaren Material bestehende Rohr, auf seinem Transport durch die Richtvorrichtung einmal und im zweiten Fall zweimal senkrecht zur Transportrichtung ausgelenkt wird. Im Zusammenwirken dieser einfachen bzw. zweifachen Auslenkung und der Umdrehung des Rohrs werden Unregelmäßigkeiten und Krümmungen in bekannter Weise ausgeglichen, so daß ein idealerweise gerades Rohr mit exakt zylindrischem Mantel entsteht. Bei einer Stangenrichtvorrichtung wird die gleichfalls rotierende Stange zwischen den Umfangsflächen der beiden Walzen, von denen die eine konkav und die andere konvex ausgebildet ist, in entsprechender und an sich bekannter Weise gerichtet.

Der Abstand der Richtwalzen eines Paares voneinander wird bei bekannten Richtvorrichtungen dadurch eingestellt, daß die Arbeitshöhe der in vertikaler Richtung üblicherweise oberen Richtwalze gegenüber dem Maschinengestell über ein mechanisches Spindelhubgetriebe stufenlos eingestellt wird. Das Spindelhubgetriebe ist entweder über ein Handrad oder einen Getriebemotor antreibbar. Bei der unteren Walze kann es sich entweder ebenfalls um eine höhenverstellbare Walze oder um eine feste Walze handeln, die zwar um eine mit der Zustellrichtung der anderen Walze fluchtende Achse (Winkeleinstellbarkeit) schwenkbar ist, deren Arbeitshöhe jedoch nicht veränderbar ist.

Die Arbeitshöhe derjenigen Walzenpaare, bei denen beide Walzen höhenverstellbar ausgebildet sind, läßt sich dann in bekannter Weise quer zur Rohr- oder Stangentransportrichtung so verstellen, daß das Rohr oder die Stange beim Übergang von einem Walzenpaar zu dem anderen Walzenpaar senkrecht zur Transportrichtung in die eine oder andere Richtung geringfügig ausgelenkt wird.

Bei bekannten Richtvorrichtungen ist es aufwendig, die genaue Position der Richtwalzen zu ermitteln und beim Betrieb konstant zu halten. Kritische Druckstöße, die beim Richten in Folge von Ungenauigkeiten des Rohrs zwangsläufig entstehen, müssen durch das mechanische Getriebe in axialer Zustellrichtung aufgenommen werden, weshalb das mechanische Getriebe sehr aufwendig dimensioniert werden muß. Ein weiteres Problem, welches die Reproduzierbarkeit und die Genauigkeit der Walzenzustellung begrenzt, ist die nur mangelnde Spielfreiheit mechanischer Getriebe. Wenn reproduzierbare Einstellungen erzielt werden sollen, so ist dies bei bekannten Vorrichtungen nur mit hohem Aufwand durch Absolutwertgeber erzielbar. Es ist eine sehr aufwendige Elektronik erforderlich, um die Position der Richtwalzen zu ermitteln und immer wieder nachzuvollziehen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß der Abstand der Richtwalzen eines Paars voneinander sehr genau und mit hoher Reproduzierbarkeit eingestellt und beim Betrieb der Anlage zuverlässig gehalten und problemlos nachjustiert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Einrichtung zum Einstellen des Abstands eine hydraulische Stelleinrichtung ist und für die verstellbare Walze eines jeden Richtwalzenpaars einen stufenlos arbeitenden hydraulischen Stellzylinder umfaßt, dessen Kolbenstange mit der jeweiligen verstellbaren Walze gekoppelt ist.

Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, zum Einstellen der Richtwalzenhöhe eine stufenlose Hydrauliksteuerung einzusetzen. Dabei hat sich ein Arbeitsdruck im Stellzylinder von 80 bis 120 bar als vorteilhaft erwiesen. Bei einer Hydrauliksteuerung stellt sich nicht das Problem mangelnder Spielfreiheit, und sie kann in einfacher Weise so ausgelegt werden, daß die auftretenden Druckstöße aufgenommen werden können.

Es war seither lediglich bekannt, beim einlaufseitigen Richtwalzenpaar hydraulische Komponenten als Lifteinrichtung bei der unteren Richtwalze vorzusehen, um diese zwischen zwei Endpositionen, d. h. AUF/ZU, also nicht stufenlos, zu verstellen.

In besonders bevorzugter Weise handelt es sich bei dem hydraulischen Stellzylinder um einen doppelt wirkenden Stellzylinder, obschon grundsätzlich auch ein federndes Rückstellmittel oder dergleichen vorgesehen werden könnte.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist auch die zweite Einrichtung zum Einstellen eines Versatzes zwischen Richtwalzen benachbarter Richtwalzenpaare senkrecht zur Rohrtransportrichtung eine hydraulische Stelleinrichtung, die für das Positionieren einer verstellbaren Richtwalze einen stufenlos arbeitenden hydraulischen Stellzylinder umfaßt, dessen Kolbenstange mit der verstellbaren Walze gekoppelt ist. Somit ist jede höhenverstellbare Richtwalze der Richtvorrichtung in erfindungsgemäßer Weise verstellbar.

Es hat sich desweiteren als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn innerhalb des hydraulischen Stellzylinders ein die Position des Kolbens im Zylinder und damit die Richtwalzenhöhe erfassender Sensor vorgesehen ist. Der Sensor umfaßt in vorteilhafter Weise einen Positionsgeber, der mit einer elektronischen Steuereinheit der Richtvorrichtung zusammenwirkt. Auf diese Weise kann in an sich beliebigen Zeitintervallen die momentane Position der Richtwalze abgefragt werden und bei der Datenverarbeitung berücksichtigt werden. Da Probleme im Hinblick auf eine Spielbehaftung nicht mehr auftreten, weil keine mechanischen spielbehafteten Getriebeelemente für die Walzenhöhenverstellung mehr verwendet werden, ist die Genauigkeit der Richtwalzenhöhensteuerung bzw. -regelung nur durch die Genauigkeit des Sensors und die Dauer der Datenverarbeitung beim Steuerungs- bzw. Regelungsvorgang begrenzt, was jedoch für die in Rede stehenden Anwendungen hinreichend ist.

Während bei bekannten Richtvorrichtungen in das mechanische Getriebe integrierte Druckmeßdosen zum Erfassen des in Zustellrichtung der Walzen herrschenden Drucks vorgesehen werden mußten, kann bei einer erfindungsgemäßen Richtvorrichtung eine den hydraulischen Druck erfassende elektronische Einrichtung vorgesehen werden, die ein dem gemessenen Druck entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinheit der Richtvorrichtung gibt. Der Druck kann also kontinuierlich erfaßt und bei der Steuerung berücksichtigt werden.

In besonders bevorzugter Weise ist die hydraulische Stelleinrichtung desweiteren so dimensioniert, daß sie ein Dämpfungssystem für beim Richten auftretende Druckstöße bildet. Diese zwangsläufig auftretenden Druckstöße werden dann im Hydraulikzylinder gedämpft und abgefedert.

Wenn die elektronische Steuereinheit der Richtvorrichtung eine Sicherheitseinrichtung bildend so ausgelegt ist, daß bei Überschreiten eines vorgebbaren Drucks die Vorrichtung stillgesetzt wird, so besteht auch nicht mehr die Gefahr einer Überlastung des Systems, z. B. durch verdickte Rohrenden oder dergleichen. Durch die exakte elektronische Druckerfassung und Berücksichtigung bei der Steuerung und Regelung der Walzenzustellung wird ein konstanter Druck der Richtwalzen auf das zu richtende Rohr oder die zu richtende Stange gewährleistet. Es wird eine hohe Richtqualität erreicht.

Mit der Erfindung können auch die Einstellzeiten reduziert werden, da die zur Steuerung bzw. Regelung erforderlichen und in einer geeigneten Software niedergelegten Programmschritte sowie die ermittelten Einstellungen für ein jeweiliges Richtwalzenpaar gespeichert und somit reproduzierbar sind. Die Richtwalzen werden über die Eingabe an einem Steuerpult während des Betriebs nachjustiert. Da die Zustellung der Richtwalzen zumindest über die erste Einrichtung, vorzugsweise auch über die zweite Einrichtung hydraulisch erfolgt, kann ein in axialer Richtung der Stelleinrichtung wirkender Verschleiß in der Stelleinrichtung ausgeschlossen werden, was wiederum eine hohe Wiederhol-Genauigkeit der Einstellungen infolge von Spielfreiheit garantiert.

Es besteht nicht mehr die Gefahr, daß die Rohre beim Richten zerdrückt werden, da - wie bereits erwähnt - eine Einrichtung zur Druckerfassung vorgesehen ist, deren Signale in der elektronischen Steuereinheit, die vorzugsweise auch eine Regeleinrichtung umfaßt, verarbeitet und berücksichtigt werden.

Die erfindungsgemäße Richtvorrichtung kann durch sehr rasch durchführbare Systemdruckveränderungen auf verschiedene Rohrmaterialien, Durchmesser und Wanddicken, insbesondere beim Einführen eines Rohres oder einer Stange, sehr schnell angepaßt werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Richtvorrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung der Pfeile A-A in Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht in Richtung der Pfeile B-B in Fig. l;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht in Richtung der Pfeile C-C in Fig. 1.

Die Figuren zeigen eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete Rohrrichtvorrichtung mit fünf Richtwalzenpaaren 4, 5, 6, 7, 8, die in Transportrichtung 10 eines zu richtenden lediglich in der Fig. 3 angedeuteten Rohrs 12 hintereinander vorgesehen sind. Die Walzen eines jeweiligen Walzenpaars sind senkrecht zur Transportrichtung 10 übereinander angeordnet mit horizontal verlaufenden jedoch in einem Winkel zueinander stehenden Walzenlängsachsen. Die jeweils oberen Walzen 13 bis 17 sind in vertikaler Richtung, d. h. senkrecht zur Transportrichtung 10 über eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnete erste Einrichtung höhenverstellbar, so daß der Abstand zwischen den Walzen eines Walzenpaars einstellbar ist.

Von den unteren Walzen 19 bis 23 (in Transportrichtung 10 aufsteigend numeriert) sind die Walzen 19, 21 und 23 als sogenannte feste Walzen ausgebildet, was bedeutet, daß sie zwar um die vertikale Richtung winkelverstellbar, zum Betrieb jedoch nicht höhenverstellbar sind. (Sie könnten jedoch ebenfalls höhenverstellbar ausgebildet sein.) Sie definieren also gewissermaßen Fixpunkte des Rohrverlaufs in vertikaler Richtung. Die dazwischen angeordneten Walzen 20 und 22 sind wie die darüber befindlichen Walzen 14 und 16 höhenverstellbar. Die hierdurch gebildeten Walzenpaare 5 und 7 werden zum Betrieb der Vorrichtung gegenüber den benachbarten Walzenpaaren 4, 6 und 8 geringfügig nach oben oder unten verstellt, so daß das Rohr 12 beim Richtvorgang - senkrecht zur Transportrichtung 10 betrachtet - abwechselnd nach oben und unten geringfügig ausgelenkt wird, was in Zusammenwirken mit der durch die Richtwalzen aufgezwungenen Rotationsbewegung des Rohrs dazu führt, daß das Rohr gerade gerichtet wird.

Sowohl die oberen Walzen 13 bis 17 als auch die unteren Walzen 19 bis 23 umfassen eine handradbetätigte mechanische Winkelverstelleinrichtung 24, deren Funktion aus der Ansicht nach Fig. 2 ersichtlich ist.

Die erste Einrichtung 18 zur Höheneinstellung der oberen Walzen 13 bis 17 und damit zur Einstellung des Abstands der Walzen der jeweiligen Walzenpaare 4 bis 8 ist in Form einer jeweiligen hydraulischen Stelleinrichtung 26 für die jeweils obere Walze 13 bis 17 jedes Richtwalzenpaars 4 bis 8 ausgebildet. Jede hydraulische Stelleinrichtung 26 umfaßt einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder 28 mit einem darin geführten Kolben 30, dessen Kolbenstange 32 ohne Zwischenschaltung spielbehafteter mechanischer Übertragungselemente direkt mit einem Lagerstuhl 34 der oberen verstellbaren Walzen 13 bis 17 verbunden ist.

Im Inneren des hydraulischen Zylinders 28 ist ein die momentane Position des Kolbens 30 erfassender Sensor 36 vorgesehen. Der Positionssensor 36 umfaßt einen Positionsgeber 38, der mit einer elektronischen Steuereinheit 40 der Richtvorrichtung, die lediglich schematisch angedeutet ist, zusammenwirkt. Über den Positionsgeber 38 kann laufend, insbesondere kontinuierlich die Position des Kolbens und damit der jeweiligen oberen Walze 13 bis 17 an die Steuereinheit 40 gegeben und dort zum Steuern bzw. Regeln einer eingebbaren Walzenposition verwendet werden.

Der doppelt wirkende hydraulische Zylinder 28 ist über Druckleitungen 41, 42 mit einer nur schematisch angedeuteten Hydrauliksteuereinheit 44 verbunden, deren Betrieb von der elektronischen Steuereinheit 40 bestimmt wird.

Desweiteren ist eine den hydraulischen Druck erfassende Druckmeßeinrichtung 46 vorgesehen, die ein dem gemessenen Druck entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinheit 40 gibt.

Die hydraulische Stelleinrichtung 26 ist ferner so dimensioniert, daß sie beim Richten zwangsläufig entstehende Druckstöße dämpfen und abfedern kann. Die elektronische Steuereinheit 40 umfaßt aber auch eine nicht darstellbare Sicherheitseinrichtung, indem bei Überschreiten eines vorgebbaren Drucks, die Vorrichtung stillgesetzt wird. Eine Überlastung des Systems, z. B. durch verdickte Rohrenden, ist dank dieser Sicherheitseinrichtung nicht mehr möglich. Durch die exakte elektronische Druckmessung kann im Zusammenwirken mit der elektronischen Steuereinheit ein vorwählbarer Druck der Richtwalzen auf das zwischen ihnen laufende Rohr 12 ausgeübt werden.

Es hat sich desweiteren als vorteilhaft erwiesen, wenn sämtliche höhenverstellbare Richtwalzen, also auch die unteren Richtwalzen 20 und 22, hydraulisch gesteuert verstellbar sind. Hierfür ist eine zum Höhenverstellen der jeweiligen unteren Walze 20, 22 vorgesehene Einrichtung 48 (Fig. 4) ebenfalls als hydraulische Stelleinrichtung 50 ausgebildet und umfaßt einen hydraulischen Zylinder 52 mit Kolben 54, dessen Kolbenstange 56 mit der Walze 20, 22 bzw. dem die Walzen lagernden Lagerstuhl 58 verbunden ist.

Die eingangsseitige untere Walze 19 ist mit einer hydraulischen Lifteinrichtung versehen, die es ermöglicht, die Walze 19 in eine untere Position abzusenken, um ein Rohrende in die Vorrichtung einzuführen. Anschließend wird die beim Betrieb als feste Walze fungierende Walze 19 wieder in ihre Ausgangsposition gebracht, damit der exakte Abstand zu der darüber befindlichen Walze 13 durch hydraulische stufenlose Ansteuerung der oberen Walze 13 durchgeführt werden kann.

Insgesamt kann mit der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung eine schnelle und exakte Positionierung der Richtwalzen durchgeführt werden. Kritische Druckstöße, welche beim Richten zwangsläufig entstehen, werden durch das Ölpolster im Zylinder gedämpft und können darüber hinaus durch die elektronische Steuereinheit 40 und die Hydrauliksteuereinheit 44 durch sofortiges geringstfügiges Höhenverstellen der oberen Walzen 13 bis 17 kompensiert werden, so daß ein konstanter Druck auf das zu richtende Rohr aufrechterhalten wird.

Eine Stangenrichtvorrichtung unterscheidet sich von der vorausgehend beschriebenen Rohrrichtvorrichtung im Allgemeinen dadurch, daß sie nicht mehrere in Transportrichtung hintereinander vorgesehene Richtwalzenpaare, sondern nur ein Richtwalzenpaar aufweist, wobei die eine Richtwalze eine konkav und die andere Richtwalze eine konvex geformte Umfangsfläche aufweist. Die Biegung der Stange quer zur Stangentransportrichtung erfolgt also nicht wie bei einer Rohrrichtvorrichtung durch insgesamt mindestens drei Walzenpaare, sondern wird durch die zusammenwirkende konvexe und konkave Formgebung der Walzenumfangsflächen der beiden Richtwalzen innerhalb dieses einen Richtwalzenpaars erreicht.

Claims (10)

1. Rohrrichtvorrichtung mit mehreren in Rohrtransportrichtung (10) hintereinander angeordneten paaren (4, 5, 6, 7, 8) von Richtwalzen (13, 19; 14, 20; 15, 21; 16, 22; 17, 23), von denen jeweils wenigstens eine antreibbar ist und die mit ihren Walzenumfangsflächen einander zugewandt und an das zu richtende Rohr (12) anlegbar sind, wobei die Längsachsen eines Paares von Richtwalzen einen Winkel zueinander und zur Rohrlängsrichtung einschließen, um das Rohr (12) in Rotation um die Rohrlängsrichtung zu versetzen, und mit einer ersten Einrichtung (18) zum Einstellen des Abstands der Richtwalzen (13, 19; 14, 20; 15, 21; 16, 22; 17, 23) eines Paares (4, 5, 6, 7, 8) voneinander, um Rohre unterschiedlichen Durchmessers aufnehmen zu können, und einer zweiten Einrichtung (48) zum Einstellen eines Versatzes zwischen Richtwalzen (20, 19; 20, 21; 22, 21; 22, 23) zweier benachbarter Richtwalzenpaare (5, 4; 5, 6; 6, 5; 6, 7) quer zur Rohrtransportrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (18) zum Einstellen des Abstands eine hydraulische Stelleinrichtung (26) ist und für die verstellbare Walze (13-17) eines jeden Richtwalzenpaars (4-8) einen stufenlos arbeitenden hydraulischen Stellzylinder (28) mit Kolben (30) umfaßt, dessen Kolbenstange (32) mit der jeweiligen verstellbaren Walze gekoppelt ist.

2. Rohrrichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (48) zum Einstellen eines Versatzes zwischen Richtwalzen zweier benachbarter Richtwalzenpaare (4 bis 8) quer zur Rohr- oder Stangentransportrichtung (10) ebenfalls eine hydraulische Stelleinrichtung (50) ist und für das Positionieren einer verstellbaren Richtwalze (20, 22) einen stufenlos arbeitenden hydraulischen Stellzylinder (52) mit Kolben (54) umfaßt, dessen Kolbenstange (56) mit der verstellbaren Walze (20, 22) gekoppelt ist.

3. Stangenrichtvorrichtung mit einem Paar Richtwalzen, von dem wenigstens eine antreibbar ist und die mit ihren Walzenumfangsflächen einander zugewandt und an die zu richtende Stange anlegbar sind, wobei die Längsachsen der Richtwalzen einen Winkel zueinander und zur Stangenlängsrichtung einschließen, um die Stange in Rotation um die Stangenlängsrichtung zu versetzen, und mit einer ersten Einrichtung zum Einstellen des Abstands der Richtwalzen voneinander, um Stangen unterschiedlichen Durchmessers aufnehmen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung zum Einstellen des Abstands eine hydraulische Stelleinrichtung ist und für die verstellbare Walze des Richtwalzenpaars einen stufenlos arbeitenden hydraulischen Stellzylinder mit Kolben umfaßt, dessen Kolbenstange mit der verstellbaren Walze gekoppelt ist.

4. Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Stellzylinder (28) ein doppelwirkender Stellzylinder ist.

5. Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des hydraulischen Stellzylinders (28, 50) ein die Position des Kolbens (30, 54) im Zylinder erfassender Sensor (36) vorgesehen ist.

6. Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (36) einen Positionsgeber (38) umfaßt, der mit einer elektronischen Steuereinheit (40) der Richtvorrichtung zusammenwirkt.

7. Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Stelleinrichtung (26, 50) eine den hydraulischen Druck erfassende elektronische Einrichtung (46) umfaßt, die ein dem gemessenen Druck entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinheit (40) der Richtvorrichtung gibt.

8. Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Stelleinrichtung (26, 50) so dimensioniert ist, daß sie ein Dämpfungssystem für beim Richten auftretende Druckstöße bildet.

9. Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (40) der Richtvorrichtung eine Sicherheitseinrichtung bildend so ausgebildet ist, daß bei Überschreiten eines vorgebbaren Drucks die Vorrichtung stillgesetzt wird.

10. Rohr- oder Stangenrichtvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (40) eine Regeleinrichtung aufweist, mittels derer in der hydraulischen Stelleinrichtung (26, 50) ein vorgebbarer Druck einstellbar ist.