DE19839614A1 - Biegewälz-Verfahren zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren mittels Biegewälz-Lager - Google Patents

Biegewälz-Verfahren zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren mittels Biegewälz-Lager

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Biegewälzlager-Verfahren als ersten Schritt bei der Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre (elektroverbundene Röhre). Insbesondere betrifft die Erfindung ein Biegewälzlager-Verfahren zur Verformung eines flachen Metallbands mittels Biegewälzlager-Rollen, wobei die beiden seitlichen Abschnitte des flachen Metallbands bogenförmig ausgebildet werden.
Stand der Technik
Fig. 6 zeigt einen Schritt der Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre, bei der ein flaches Metallband 1 über eine Reihe von Biegewälzlager-Rollen 2 an seinen beiden seitlichen Abschnitten bogenförmig ausgebildet wird, und daraufhin stufenweise über Keilfugenwalzen 3 in eine Form mit kreisförmigem Querschnitt überführt wird. Zum Schluß werden die beiden aneinander grenzenden Seiten mittels nicht-gezeigten Quetschwalzen miteinander verbunden und elektrisch zusammengeschweißt.
Fig. 7 zeigt ein herkömmliches Biegewälzlager 2, bei dem die kreisförmige Oberfläche einer oberen Rolle 2a eine flache zentrale Oberfläche hat und konvex gekrümmte Oberflächen an ihrer rechten und linken Seite hat. Die kreisförmige Oberfläche der unteren Walze 2b ist symmetrisch mit der kreisförmigen Oberfläche der oberen Walze 2a und hat einen flachen zentralen Abschnitt, und konkav gebogene Oberflächen an ihrer rechten und linken Seite. Ein flaches Metallband wird zwischen der oberen Rolle 2a und der unteren Rolle 2b gehalten, und die beiden seitlichen Abschnitte des Metallbands werden bogenförmig ausgebildet.
Fig. 8 zeigt ein weiteres herkömmliches Biegewälzlager 2, bei dem die obere rechte und linke Walze 2c, 2c voneinander getrennt angeordnet sind, und die kreisförmige Oberfläche der unteren Walze 2d enthält in ihrem rechten und linken seitlichen Abschnitt jeweils konkave Abschnitte, die den gebogenen Oberflächen der oberen Rollen 2c entsprechen, und eine leicht konvex gebogene Oberfläche in ihrem zentralen Abschnitt. Das flache Metallband 1 wird zwischen der oberen Rolle 2c und der unteren Rolle 2d gehalten, und wird an seinen beiden seitlichen Abschnitten bogenförmig ausgebildet.
Bei dem herkömmlichen Biegewälzlager ist der konkave Abschnitt in der unteren Walze derart ausgebildet, daß er der konvex gebogenen Oberfläche der oberen Walze entspricht, und das flache Metallband wird zwischen der oberen und unteren Walze in Berührungskontakt gehalten. Mittels dem Zusammenwirken einer gleichartig ausgebildeten oberen und unteren Walze wird das flache Metallband daher an seinen beiden seitlichen Abschnitten bogenförmig ausgebildet, wobei dieselben Biegungen beibehalten werden. Falls eine Elektro-Verbund-Röhre hergestellt werden soll, die eine andere Wandstärke oder einen anderen Durchmesser hat, muß daher eine andere obere und eine andere untere Rolle zusammenwirken. Außerdem wird das flache Metallband gebogen, während es in Berührungskontakt mit der oberen und unteren Walze ist, wodurch bei der Herstellung eine Verhärtung auftritt, und die Qualität der Elektro-Verbund-Röhre stark beeinträchtigt wird.
Bei der Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren mit verschiedenen Wandstärken und Durchmessern tritt daher das technische Problem auf, ein Biegewälzlager- Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, bei dem es nicht nötig ist, die Kombination der oberen und unteren Walzen jedes Mal zu wechseln. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist dieses Problem zu lösen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um die vorstehende Aufgabe zu lösen, und betrifft ein Biegewälzlager-Verfahren zur Herstellung von Elektro- Verbund-Röhren, bei dem in einem Schritt des Biegewälzlager-Verfahrens zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren mittels bogenförmiger Ausbildung der beiden seitlichen Abschnitte eines flachen Metallrandes durch Biegewälzlager- Rollen, jede der Biegewälzlager-Rollen eine obere Rolle mit einer konvex gebogenen Oberfläche hat und eine untere Rolle mit einem V-förmigen konkaven Abschnitt hat, die gegenüber der oberen Rolle angeordnet ist, und beide seitlichen Abschnitte des flachen Metallrandes werden zwischen den oberen Rollen und den unteren Rollen gehalten und bogenförmig ausgebildet.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Biegewälzlager-Verfahren zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren, bei dem die oberen Rollen und die unteren Rollen der Biegewälzlager-Rollen frei rotieren können, und der Abstand zwischen den gebogenen Oberflächen der oberen Rollen und des V-förmigen konkaven Abschnitts der unteren Rollen einstellbar ist, und ein Vorschubrollenpaar vor oder hinter den Biegewälzlager-Rollen angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Biegewälzlagers gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung, die das Prinzip eines Biege­ wälzlager-Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei Fig. 2a die Biegewälzlager- Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre mit großem Durch­ messer erläutert, und Fig. 2(b) ein Biegewälzlager-Her­ stellungsverfahren einer Elektro-Verbund-Röhre mit kleinem Durchmesser erläutert;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht eines Biegewälzlagers gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Biegewälzlagers gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das die Anordnung von Walzen (Rollen) in einem Schritt der Biegewälzlager-Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei Fig. 5(a) erste Vor­ schubrollen zeigt, Fig. 5(b) erste Biegewälzlager-Rollen zeigt, Fig. 5(c) zweite Vorschubrollen zeigt; und Fig. 5(d) zweite Biegewälzlager-Rollen zeigt;
Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren;
Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht einer herkömmlichen Biegewälz­ lager-Rolle; und
Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht einer anderen herkömmlichen Biegewälzlager-Rolle.
Detaillierte Beschreibung der vorteilhaften Ausführungen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Erfindung detailliert beschrieben. Fig. 1 zeigt eine erste Biegewälzlager-Anordnung in einem Schritt der Biegewälzlager-Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre, bei dem die Biegewälzlager-Rollen (Walzen) 12 an der rechten und linken Seite nahe den beiden seitlichen Abschnitten eines flachen Metallbandes 11 symmetrisch angeordnet sind, und eine obere Walze (Rolle) 12a hat eine konvex gebogene Oberfläche und eine untere Walze (Rolle) 12b, die gegenüber der oberen Walze 12a angeordnet ist, hat einen V-förmigen konkaven Abschnitt 13.
Die Biegewälzlager-Rollen (Walzen) 12 sind auf einem Rahmen 14 angeordnet, und die obere Walze 12a kann mittels einer Einstellschraube 15 nach oben oder unten verschoben werden. Der rechte und der linke Rahmen 14, 14 sind auf einem Verschiebebalken 16 angeordnet, so daß sie nach links und rechts verschoben werden können. Durch Drehen eines Schraubenstabs 18 mittels einer Kurbel 17 kann der rechte und linke Rahmen 14, 14 aufeinander zu bewegt werden oder voneinander entfernt werden, wodurch es möglich wird, den Abstand zwischen den rechten und linken Biegewalzen 12 und 12 zu verkürzen oder zu vergrößern. Außerdem kann der Stützrahmen 19, der den rechten und linken Rahmen 14 und den Verschiebungsstab 16 trägt, mittels einer unteren Einstellschraube 20 fein justiert werden. Diese Feinjustierung betrifft die Höhe des Stützrahmens 19 über einer Grundplatte 21.
Beide seitlichen Abschnitte eines flachen Metallbands 11, das verformt werden soll, werden hier zwischen den oberen Walzen 12a und den unteren Walzen 12b gehalten und bogenförmig ausgebildet. Die Form der bogenförmigen Ausbildung kann in Abhängigkeit der Einstellung der oberen Walze 12a und des Winkels des konkaven Abschnitts 13 der unteren Walze 12b variiert werden, wobei der Einstellbetrag von der Wandstärke oder dem Durchmesser der Elektro-Verbund- Röhre abhängt, die ausgebildet werden soll. Die Mittellinie der oberen Walze 12a (in Fig. 1 gestrichelt dargestellt) in der Richtung ihrer Breite ist hier in Übereinstimmung mit der Mittellinie der unteren Walze 12b in Richtung ihrer Breite.
Nachfolgend wird bezugnehmend auf Fig. 2 das Prinzip des erfindungsgemäßen Biegewalzlager-Herstellungsverfahrens beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, ist die untere Walze 12b mit dem V-förmigen konkaven Abschnitt 13 versehen, und zwischen dem flachen Metallband 11 und dem tiefsten Abschnitt D des konkaven Abschnitts 13 bleibt eine Lücke, und das flache Metallband 11 hat Berührungskontakt mit der unteren Walze 12b. Wie vorstehend beschrieben, kann die obere Walze 12a nach oben und unten verschoben werden, und der Abstand zwischen dem Ende der gebogenen Oberfläche der oberen Walze 12a und dem tiefsten Abschnitt D des konkaven Abschnitts 13 kann eingestellt werden, d. h. der Druckbetrag der oberen Rolle 12a kann eingestellt werden.
Fig. 2a zeigt die Biegewälzlager-Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre mit großem Durchmesser. Die Stärke (Dicke) des flachen Metallbands 11 ist mit t1 gekennzeichnet. Der Abstand des Mittelpunkts A der Biegung des flachen Metallbands 11 zu einem Kontaktpunkt B des flachen Metallbands mit der unteren Walze 12b wird mit R1 bezeichnet, d. h., der Radius der Biegung wird mit R1 gekennzeichnet, und die Inklination (Inklinationswinkel) des konkaven Abschnitts 13 zu der Axialrichtung wird mit θ bezeichnet. Damit ergibt sich der Abstand L1 zwischen den Berührungspunkten B und B des flachen Metallbands 11 mit der unteren Walze 12b, und der Druckbetrag H1 der oberen Walze 12a aus den folgenden Gleichungen.
In einem Berührungspunkt B des flachen Metallbands 11 mit der unteren Walze 12b ist die geneigte Oberfläche des konkaven Abschnitts 13 eine Tangente zu der Biegung mit dem Radius R1. Daher schließen die Segmente AB und BD rechte Winkel ein. Außerdem ist der Winkel, der der Seite AB und der Seite AD des Dreiecks ABD gegenüberliegt, gleich dem Inklinationswinkel θ des konkaven Abschnitts 13 bezüglich der Axialrichtung.
Daher gilt
L1 = (R1 × sin θ) × 2 (1).
Wenn der Abstand zwischen A und D mit X gekennzeichnet ist, gilt
X = R1/(cos θ)
H1 = X-R1 + t1
H1 = R1/(cos θ)-R1 + t1 (2).
Das heißt, die Biegung R1 des flachen Metallbands 11 ist gegeben durch den Abstand L1 zwischen den Berührungspunkten B und B des flachen Metallbands 11 und der unteren Rolle 12b und durch den Druckbetrag H1 der oberen Walze 12a. Die konvex gebogene Oberfläche der oberen Walze 12a hat einen Krümmungsradius RR.
Fig. 2b zeigt die Biegewälzlager-Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre mit kleinem Durchmesser. Die Wandstärke (Dicke) des flachen Metallbands ist mit t2 gekennzeichnet. Der Krümmungsradius des flachen Metallbands 11 ist mit R2 gekennzeichnet. Der Inklinationswinkel des konkaven Abschnitts 13 gegenüber der axialen Richtung ist mit θ gekennzeichnet. Der Abstand L2 der Berührungspunkte B und B des flachen Metallbands 11 mit den unteren Walzen 12b und der Druckbetrag H2 der oberen Walze 12a ist daher durch die folgenden Gleichungen gegeben.
L2 = (R2 × sin θ) × 2 (3)
H2 = R2/(cos θ)-R2 + t2 (4).
Durch Veränderung des Druckbetrags (H1 oder H2) der oberen Walze 12a und des Abschnitts (L1 oder L2) zwischen den Berührungspunkten B und B des flachen Metallbands 11 und der unteren Walze 12b ist es möglich, mit der Kombination derselben oberen Walze 12a und derselben unteren Walze 12b mit einem Biegewälzverfahren Elektro-Verbund-Röhren mit verschiedener Wandstärke und verschiedenen Durchmessern auszubilden. Daher können beide Endabschnitte des flachen Metallbands 11 mittels der in Fig. 1 gezeigten ersten Biegewälzlager- Rollen 12 beide Endabschnitte des flachen Metallbands 11 bogenförmig ausgebildet werden.
Daran anschließend werden die Abschnitte des Metallbands 11, die etwas weiter innen neben den beiden Endabschnitten liegen, auf gleiche Art und Weise wie vorstehend beschrieben mittels den in Fig. 3 gezeigten zweiten Biegewälzlager- Rollen 12 ausgebildet. Die zweiten Biegewälzlager-Rollen 12 sind in einem geringeren Abstand angeordnet als die ersten Biegewälzlager-Rollen 12, und der Abstand zwischen den Berührungspunkten B und B des flachen Metallbands 11 und den unteren Walzen 12b und der Druckbetrag der oberen Walzen 12a sind entsprechend dem Biegeradius der zweiten Wälzlagerbiegung eingestellt.
Bei einer Elektro-Verbund-Röhre mit einer anderen Wandstärke oder einem anderen Durchmesser wird der Druckbetrag der oberen Walze 12a verändert, um den Abstand zwischen den Berührungspunkten B und B des flachen Metallbands 11 mit den unteren Rollen 12b einzustellen. Es ist jedoch außerdem möglich, die oberen Walzen 12a auszuwechseln, um den Radius der konvexen Biegung RR zu verändern, oder die unteren Walzen 12b auszuwechseln, um den Inklinationswinkel θ des konkaven Abschnitts 13 relativ zur Axialrichtung zu verändern, um eine gebogene Oberfläche mit einem vorbestimmten Biegeradius zu erreichen.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, ist es außerdem möglich, die Mittellinien der oberen Walzen 12a in Richtung ihrer Breite (in Fig. 4 gestrichelt dargestellt) nicht in Übereinstimmung mit den Mittellinien der unteren Walzen 12b in Richtung ihrer Breite anzuordnen, so daß die Walzen 12a und 12b dementsprechend eingestellt sind. Außerdem können die Winkel der Rotationsoberflächen der oberen Walzen 12a bezüglich den Winkeln der Rotationsoberflächen der unteren Walzen 12b versetzt sein. Im Fall dieser Anordnung kann der Biegeradius für die Biegung des flachen Metallbands 11 durch Verschiebung der oberen Walzen 12a nach oben und unten oder nach rechts und links frei eingestellt werden.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung der Walzen (Rollen) bei dem Schritt der Wälzlagerbiegung. Fig. 5(a) zeigt das flache Metallband 11, das gebogen werden soll, und das mittels einem oberen und unteren Vorschubwalzenpaar 22 transportiert wird. Die Vorschubwalzen 22 sind eine obere Walze 22a und eine untere Walze 22b mit nahezu derselben Breite wie das flache Metallband 11, und werden von einem nicht-gezeigten Motor angetrieben. Dann werden, wie in Fig. 5(b) dargestellt ist, beide seitlichen Abschnitte des flachen Metallbands 11 mittels den ersten Biegewälzlager-Rollen 12 gebogen. Die Biegewälzlager-Rollen 12 werden nicht von einem Motor angetrieben, und die obere Walze 12a und die untere Walze 12b können frei rotieren. Fig. 5(c) zeigt ein Vorschubwalzenpaar 23 bestehend aus einer Anordnung einer oberen und unteren Vorschubwalze 23, die hinter der ersten Biegewälzlager-Rolle 12 vorgesehen ist. Die obere und untere Vorschubwalze 23a und 23b haben eine geringere Breite als die vorstehenden Vorschubwalzen 22, und sind oberhalb und unterhalb eines Abschnitts innerhalb der beiden bogenförmig ausgebildeten Enden des flachen Metallbands 11 angeordnet. Die Vorschubwalzen 23 werden ebenfalls mit einem Motor angetrieben. Daraufhin werden, wie in Fig. 5(d) dargestellt ist, die Abschnitte des flachen Metallbands 11, die etwas weiter innerhalb der beiden Enden des flachen Metallbands liegen, mittels den zweiten Biegewälzlager-Rollen 12 bogenförmig ausgebildet. Die Biegewälzlager-Rollen 12 werden ebenfalls nicht von einem Motor angetrieben, und die obere Walze 12a und die untere Walze 12b können frei rotieren.
Die von einem Motor angetriebenen Vorschubwalzen können vor oder hinter den Biegewälzlager-Rollen 12 angeordnet sein, und so kann eine vielfache Biegewälzlager-Bildung ausgebildet werden. Daran anschließend wird das flache Metallband 11 mittels nicht dargestellten Keilfugenwalzen kreisförmig ausgebildet, und schließlich werden die beiden aneinandergrenzenden Seiten mittels nicht- gezeigten Quetschwalzen miteinander verbunden und elektrisch miteinander verschweißt.
Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, können eine Vielzahl geeignet angeordneter oberer Walzen 12a und unterer Walzen 12b nicht nur kreisförmige Stahlröhren, sondern ebenfalls vieleckige Stahlröhren und gefalzte Stahlröhren ausbilden. Außerdem können die unteren Walzen 12b der Biegewälzlager-Rollen 12 von einem Motor angetrieben sein, und auf die Vorschubwalzen 22 und 23 kann dann verzichtet werden.
Wie vorstehend beschrieben, haben die oberen Walzen erfindungsgemäß eine konvex gebogene Oberfläche und die unteren Walzen haben erfindungsgemäß einen V-förmigen konkaven Abschnitt und sind erfindungsgemäß einander gegenüberliegend angeordnet, um Biegewälzlager-Rollen bereitzustellen, so daß beide seitlichen Abschnitte eines flachen Metallbands zwischen der oberen Walze und der unteren Walze gehalten werden und bogenförmig ausgebildet werden. Das flache Metallband hat daher in seinem Abschnitt, der gebogen wird, Berührungskontakt mit der oberen und unteren Walze, und das flache Metallband hat erfindungsgemäß nur abschnittsweise Berührungskontakt mit der oberen und unteren Walze. Daher kann die Biegung mittels dem erfindungsgemäßen Biegewälzlager-Verfahren mit geringem Kraftaufwand durchgeführt werden, und so Energie gespart werden. Außerdem werden Risse aufgrund des Biegewälzlager- Verfahrens unterdrückt und ein Erhärten bei der Herstellung wird weniger verursacht.
Bei dem erfindungsgemäßen Biegewälzlager-Verfahren ist es gestattet, den Abstand zwischen der oberen Walze und der unteren Walze der Biegewälzlager- Rollen einzustellen. Daher kann selbst bei der Bildung von Elektro-Verbund- Röhren mit verschiedener Wandstärke oder verschiedenem Durchmesser der Abstand zwischen der oberen Walze und der unteren Walze eingestellt werden, um so frei den Biegeradius zu verändern, so daß die Arbeitseffizienz des Biegewälzlager-Verfahrens erheblich gesteigert wird. Außerdem sind ein Vorschubwalzenpaar vor oder hinter den Biegewälzlager-Rollen angeordnet, und die obere Walze und die untere Walze können frei rotieren. Da so bei der Biegung des flachen Metallbands keine Antriebskraft auf das flache Metallband wirkt, werden eine Vielzahl störender Effekte unterdrückt, wie das Auftreten von Brüchen und das Erhärten des Materials.
Die vorstehende Erfindung kann vielfältig variiert werden, ohne den allgemeinen Erfindungsgedanken und den Rahmen der Erfindung zu verlassen, und die Erfindung schließt derartige Modifikationen selbstverständlich ein.

Claims (2)

1. Biegewälzlager-Verfahren für Elektro-Verbund-Röhren, bei dem die beiden seitlichen Endabschnitte eines flachen Metallbands mittels Biegewälzlager-Rollen (12) gebogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Biegewälzlager-Rolle (12) aus einer oberen Walze (12a) mit einer konvex gebogenen Oberfläche und einer unteren Walze (12b) mit einem V-förmig konkaven Abschnitt (13) gegenüber der oberen Walze besteht, und beide seitlichen Abschnitte eines flachen Metallbands (11) zwischen den oberen Walzen (12a) und den unteren Walzen (12b) gehalten werden und bogenförmig ausgebildet werden.
2. Biegewälzlager-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Walzen (12a) und die unteren Walze (12b) der Biegewälzlager-Rollen (12) derart angeordnet sind, daß sie frei rotieren können, und der Abstand zwischen dem Ende der gebogenen Oberfläche der oberen Walze (12a) und dem V-förmigen konkaven Abschnitt (13) der unteren Walze (12b) einstellbar ist, und ein Vorschubwalzenpaar (22, 23) mit den Biegewälzlager-Rollen (12) zusammenwirkt.
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