DE2126943A1 - Vorrichtung zum Anformen von schrauben formigen Rippen an rohrförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Anformen von schraubenförmigen Rippen an rohrförmigen Werkstücken Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anformen von schraubenförmigen Rippen an rohrförmigen Werkstücken mit sternförmig, insbesondere dreifach, um eine Zuführachse des Werkstücks verteilten angetriebenen Walzensätzen, die jeweils schräg mit Abstand zur. Zuführachse des Werkstücks angeordnet sind,.bei Eingriff am Werkstück dieses während der Formung der Rippen gemeinsam in Drehrichtung um die Zuführachse und in Vorschiebrichtung längs der Zuführachse antreiben und ihrerseits mittels,doppeltwirkender hydraulischer Arbeitszylinder radial zu der Zuführachse in und außer Eingriff mit dem Werkstück zustellbar und rückführbar sind.
• Derartige Vorrichtungen sind in mannigfacher Art bekannt.
• Im allgemeinen sind drei Walzensätze jeweils im gleichmäßigen Umfangsabstand von jeweils 120° um die Zuführachse verteilt.
• Die Walzensätze bezwecken das Kaltwalzen schraubenförmiger Rippen an dem von ihnen schraubenlinienförmig vorgetriebenen rohrförmigen Werkstück, das meist aus Metall besteht; man kann den Walzvorgang aber auch mit einer Temperaturbehandlung, z. B.
• einem Glühvorgang, verbinden. Aucn sind verschiedene Arten des Aufbaus der einzelnen Walzensätze aus einzelnen Walzen bzw.
• Walzscheiben bekannt, von denen in der Regel einige mehr schneidenden und andere mehr drückenden Charakter haben, um schließlich die endgültige Rippengestalt zu formen. Dementsprechend kann man Vorrichtungen der genannten Art nicht nur zum Ausbilden von Rippen an glatten rohrförmigen Werkstücken, sondern auch zum Nacharbeiten von Rippen bereits berippter Werkstücke verwenden. Die Walzensätze sind im allgemeinen schräg zur Zuführachse des Werkstücks ausgerichtet.
• Besondere Probleme bestehen dann, wenn die Rippen jeweils nur an einem Teil der Länge des rohrförmigen Werkstücks geformt werden sollen. Um die Walzensätze dann mit dem rohrförmigen Werkstück in Eingriff zu bringen, ist bei der Vorrichtung der eingangs genannten Gattung vorgesehen, daß die Walzensätze so radial verschiebbar sind, daß sie in und außer Eingriff mit dem rohrförmigen Werkstück gebracht werden'können. Hierbei ist es jedoch schwierig, den Einlaufbereich-und den Auslaufbereich des am rohrförmigen Werkstück auszubildenden gerippten Abschnitts so zu gestalten, daß kein Ausschuß entsteht. Um in diesen Bereichen Fehlerstellen zu vermeiden, ist es bereits bekannt, vor Herstellung des Eingriffs der Walzensätze am rohrförmigen Werkstück an diesem mit Magnetkraft eine den Außendurchmesser verringernde Konstriktion zu bewirken und die Walzensätze dann am eingeschnürten Bereich in Eingriff zu bringen. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig. Für den gleichen Zweck ist es auch bekannt, während des Zustellvorgangs und. der Eingreifbewegung der Walzensätze am rohrförmigen. Werkstück gleichzeitig beide Winkel (Kegelwinkel und Steigungswinkel) bezilgli'ch der Zustellachse der zu'dieser schräg ausgerichteten Walzensätze zugleich zu variieren, um so einen sauberen Übergang vom glatten Rohrbereich zum beripptenRohrbereich zu erhalten.
• Der Erfindung liegt demgegenüber die Erkenntnis zugrunde, daß alle solchen und anderen Maßnahmen zur Erzielung von hochqualitativen Anfangs- und Endbereichen der gerippten Abschnitte nur teilweise berippter Rohre dann zu noch unbefriedigenden Ergebnissen führen, wenn nicht die Zustellbewegung und auch die Rückholbewegung aller Walzensätze untereinander zu einem Gleichlauf gesteuert wird.
• Da'die radiale Verstellbarkeit der Walzensätze wie üblich mittels doppeltwirkender, von einem'Druckmittel, insbesondere einer Druckflüssigkeit, beaufschlagter Arbeitszylinder erfolgt, liegt es zunächst nahe, die angestrebte Gleichlaufsteuerung auch auf hydraulischem Wege vorzusehen. Dies erweist sich jedoch als aufwendig und teuer.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufs teuerung der Zustellbewegung und der Rückholbewegung der Wälzensätze radial zum rohrförmigen Werkstück auf eine einfache mechanische Weise vorzunehmen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung-vorgesehen, daß die Kolbenstangen der Arbeitszylinder durch mechanische Getriebeübersetzungen im -paarweisen Gesamtübersetzungsverhältnis 1 : 1 untereinander gekoppelt sind.
• Grundsätzlich ist es möglich, die Getriebeübersetzungen mittels Lenkern, Hebeln, Wander- bzw. Schlitzmuttern u. dgl. auszubilden, wenn man eine extrem spielfreie mechanische Gleichlaufsteuerung erhalten will.
• Vorgezogen wird jedoch die einfachere Lösung, bei der die mechanische Getriebeubersetzung jeweils mindestens eine gezahnte Verbindungsstange und ein deren Antriebsrichtung umkehrendes Zahnrad aufweist. In diesem Falle wird vorteilhafterweise insbesondere die Rückstellbewegung möglichst spielfrei eingestellt, da bei der Zustellbewegung die Rückwirkung des Materials des Werkstücks auf die Walzensätze bereits eine gewisse den Gleichlauf synchronisierende Wirkung ausübt, jedenfalls hat sich die Präzision des Gleichlaufs bei der radialen Rückführung der Walzensätze zur Vermeidung von Ausschuß als noch bedeutsamer erwiesen als bei der Zustellung, bei der im übrigen die Gleichlaufsteuerung ja auch wirksam ist, wenn auch nicht im ganz so spielfreien Ausmaß.
• Meistens ist auf der Kolbenstange des Arbeitszylinders ein auf dieser verschraubbarer Anschlagteil vorgesehen; der bei der radialen Zustellung des Walzensatzes mit einem ortsfesten Endanschlag zur Festlegung des Durchmessers des Rohres am Grunde zwischen den Rippen des berippten Abschnittes zusammenwirkt.
• Zweckmäßigerweise wird in Weiterbildung der Erfindung dieser Anschlagteil zugleich auch als Mitnehmer der an die Kolbenstange angekoppelten Getriebeübersetzung genutzt.
• Durch geeignete, gelenkige oder biegsame Ausgestaltung von Verbindungsstangen, welche den relativ weiten Abstand zwischen den Kolbenstangen in Umfangsrichtung benachbarter Walzensätze überbrücken, sowie von zusätzlichen Zahnrädern, welche die Antriebsrichtung des Getriebes so umkehren, daß bei radialer Zustellung eines Walzensatzes auch der jeweils andere radial zugestellt und nicht zurückgeholt wird, läßt sich nach der Erfindung eine überraschend einfache und zuverlässige mechanische Gleichlaufsteuerung erreichen.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden an der nachfolgenden Beschreibang eines Ausführungsbeispiels klar, das anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rippenrohres in Prinzipdarstellung in einer Radialebene des mit den Rippen versehenen Werkstücks, und Fig. 2 eine Seitenansicht eines am Werkstück schräg angreifenden Walzensatzes.
• Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient dazu, an einem rohrförmigen Werkstück 10-Rippen 12 kaltformend zu walzen.
• Hierzu werden drei Walzensätze 14 rings um die Zuführachse 16 des Werkstücks 10 mit gleichem gegenseitigen Umfangsabstand von 1200 angeordnet. Jeder Walzensatz besteht aus mehreren Walzenscheiben 18, die verschiedene Aufgaben bei der Formgebung der Rippen erfüllen. Die Achse 20 jedes Walzensatzes ist schräg zur Zuführachse 1-6 des Werkstücks 10 angeordnet.
• Jeder der Walzensätze 14 ist durch einen in Fig. 1 schematisch angedeuteten Antrieb 20 angetrieben. Der Antrieb 20 kann dabei beliebig bekannter Art sein und von einer einzigen Kraftquelle oder mehreren synchronlaufenden Kraftquellen gebildet sein. Wenn die Walzensätze in Eingriff mit dem Werkstück 10 sind, drehen sie dieses um die Zuführachse 16 und verschieben es gleichzeitig längs dieser, so daß die Formgebung der schraubenlinienförmigen Rippen 12 am Werkstück 10 mit einem schraubenlinienförmigen Transport des Werkstücks längs der'ZufUhrachse 16 verknüpft ist. Die Arbeitszylinder sind ihrerseits ortsfest angeordnet.
• Um nur auf Teilabschnitten des rohrförmigen Werkstücks 10 die schraubenlinienförmige Rippung herstellen zu können, sind die Walzensätze 14 radial zur Zuführachse 16 in und außer Eingriff mit dem Werkstück 10 verschiebbar. Hierzu sind doppeltwirkende hydraulische Arbeitszylinder 22 vorgesehen, deren beide Steuerkammern 24 und 26 jeweils an eine' von zwei Ringleitungen I und II anschließbar sind. Während der radialen Zustellung der Walzensätze wird die Steuerkammer 26 über die Ringleitung I mit Drucköl beaufschlagt, und die Ringleitung II wird an den Pumpenrücklauf angeschlossen, während bei der Rückführung der Walzensätze die Druckölbeaursohlagung umgekehrt ist. Hierzu können bekannte, nicht gesondert dargestellte Umsteuerventile eingesetzt werden.
• Die Walzensätze können in an sich bekannter Weise jeweils auf einem'radial verschiebbaren Schlitten angeordnet sein, der seinerseits mittels des Arbeitszylinders 22 verschiebbar ist.
• Zur Veranschaulichung der Erfindung wird hier jedoch, da es auf die spezielle Lagerung der Walzensätze nicht ankommt und lediglich eine eindeutige Abhängigkeit der radialen Stellung des Walzensatzes von der jeweiligen Stellung des Kolbens 28 der Arbeitszylinder 22 vorausgesetzt wird, vereinfacht angenommen, daß die Walzensätze 14 Jeweils unmittewbar von einem freien Ende 30 der jeweiligen Kolbenstange des Arbeitszylinders getragen werden. Diese Kolbenstange ist jeweils nach hinten über den Arbeitszylinder-hinaus verlängert und weist an dem dortigen freien Ende 32 ein Gewinde 34 auf, auf welches jeweils eine Mutter 36 aufgeschraubt ist. Diese wirkt als Anschlagteil jeweils mit einem ortsfesten Anschlag 38 zusammen, um die maximale radiale Zustelltiefe des Walzensatzes zu begrenzen und damit auch den Durchmesser des gerippten Werkstücks am Rillengrund zwischen den Rippen festzulegen.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Wirkungslinie des einen Arbeitszylinders 22 vertikal von oben her auf die Zuführachse 16 gerichtet. Die anderen beiden Arbeitszylinder haben dementsprechend jeweils eine Neigung ihrer Wirkungslinie von 300 gegenUber-der Horizontalen von unten nach oben.
• Jede als Anschlagteil dienende Mutter 36 besitzt einen Bund 40, der über eine Nut-Feder-Verbindung 42 in eine Zahnstange 44 eingreift, die ihrerseits in nur schematisch angedeuteten Führungen 46 parallel mit dem freien Ende 32 der Kolbenstange geführt ist. Der Bund 40 dient somit jeweils als Mitnehmer der Zahnstange 44.
• Die dem oberen Arbeitszylinder zugeordnete Zahnstange weist an ihren beiden in der Zeichnungsehene entgegengesetzten Seiten je eine Zahnung 48 auf. Die beiden anderen Zahnstangen weisen jeweils nur eine Zahnung 51 auf, die in der Zeichnungsebene der Kolbenstange abgewandt ist. Selbstverständlich können die Zahnstangen jedoch noch mit weiteren, im Zusammenhang mit dieser Erfindung nicht genutzten Zahnungen versehen sein.
• Jede der beiden Zahnungen 48 steht jeweils mit einem Zahnrad 50 in Eingriff, das seinerseits jeweils mit einer Zahnung 52 an einem Ende einer Verbindungsstange 54 in Eingriff steht.
• Diese Verbindungsstange weist außerdem an ihrem anderen Ende eine weitere Zahnung 55 auf, die mit einem ersten Zahnrad 56 eines in Eingriff stehenden Zahnradpaares #6, 58 kämmt, dessen Zahnrad 58 seinerseits mit der Zahnung 51 kämmt. Durch Pfeile ist in Fig. 1 deutlich gemacht, welche Bewegungen die einzelnen Zahnräder, Verbindungsstangen und Zahnstangen bei Zustellung des oberen Walzensatzes in Richtung zum Werkstück durchführen.
• Man erkennt, daß dabei das Zahnradpaar #6, 58 eine solche Bewegungsumkehr bewirkt, daß eine Zustellbewegung des einen Walzensatzes auch mit Zustellbewegungen der anderen Walzensätze vereinbar ist. Die Zahnräder und linearen Zahnungen bewirken insgesamt jeweils eine Übersetzung im Verhältnis 1 : 1. Am einfachsten ist die Verwendung gleichartiger Zahnungen und gleicher Zahnräder für diesen Zweck.
• Es ist lediglich angedeutet, daß die Zahnräder 50, 56 und 58 auf Achsen 60 jeweils ortsfest gelagert sind. Ebenso sind die Verbindungsstangen 4 in Führungen 62 und 64 ortsfest geführt.
• Um jedoch den Verbindungsstangen den Bruch zu sichern, sind diese mehrteilig ausgebildet, wobei zwei Teile jeweils durch einen Scherstift 66 aneinander gekoppelt sind.
• Außerdem sind die Verbindungsstangen 54 beide teleskopisch jeweils mittels einer Schraubmuffe 68 längenverstellbar. Die Schraubmuffen62 dienen dazu, die radiale Rückstellung der Walzensätze 14 spielfrei einzustellen. Man kann nämlich mit der dargestellten einfachen Zahnstangeneinrichtung nur entweder die Zustellung oder die Rückstellung der Walzensätze spielfrei einstellen. Hier ist die spielfreie Einstellung der Rückstellung vorgesehen, um insbesondere den Übergang von berippten Abschnitten des Werkstücks zu unberippten Zwischenabschnitten oder Endstücken mit nur kurzen Übergängen auszubilden, um so den Wert des fertigen Rohres zu heben.
• Es versteht sich, daß die Zustellung und Rückstellung der Walzensätze jeweils nur unter der Wirkung der Arbeitszylinder erfolgt, und daß die mechanischen Verbindungsgestänge der Kotbenstangen dieser Arbeitszylinder nur die Aufgabe erfüllen, die Zustellung und Rückstellung aller drei Walzensätze gleichlaufend zu machen. Hiermit wird nicht nur die Qualität der Anfangs- und Endübergänge der berippten Abschnitte zum übrigen Rohr des Werkstücks 10 qualitativ verbessert, sondern außerdem auch noch die Standzeit der Walzensätze erhöht, da diese gleichmäßig beansprucht werden und somit nicht ein Walzensatz vor Verschleiß der übrigen ausgetauscht zu werden braucht.

Claims (11)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zum Anformen von schraubenförmigen Rippen an rohrförmigen Werkstücken mit sternförmig, insbesondere drei fach um eine Zuführachse des Werkstücks verteilten angetriebenen Walzensätzen, die jeweils schräg mit Abstand zur Zuführachse des Werkstückes angeordnet sind, bei Eingriff am Werkstück dieses während der Formung der Rippen gemeinsam in Drehrichtung um die Zuführachse und in Vorschiebrichtung längs der Zuführachse antreiben und ihrerseits mittels doppeltwirkender hydraulischer Arbeitszylinder radial zu der Zuführachse in und außer Eingriff mit dem Werkstück zustellbar und rückführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (32) der Arbeitszylinder (22) durch mechanische Getriebeübersetzungen (44, 50, 55, 56, 58, 4k) im paarweisen Gesamtübersetzungsverhältnis 1 : 1 untereinander gekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Getriebeübersetzung jeweils mindestens eine gezahnte Verbindungsstange (54) und ein deren Antriebsrichtung umkehrendes Zahnrad (56) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (32) jeweils mit einer zugleich und parallel mit ihr verschiebbaren Zahnstangenzahnung (48; 51) verbunden ist, und daß jeweils die Zahnstangenzahnung (48) der einen Kolbenstange über ein erstes Zahnrad (50) und die Zahnstangenzahnung (51) der angekoppelten anderen Kolbenstange über ein in'Eingriff stehendes Zahnradpaar (56, 58) in die Zahnung (52, 55) der Verbindungsstange (54) eingreifen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugleich parallel mit der Kolbenstange verschiebbarew Zahnstangenzahnung (48; 51) an einer gesonderten Zahnstange (44) ausgebildet ist, für die ein längs der Kolbenstange (32) verstellbarer, vorzugsweise auf der Kolbenstange schraubbarer Anschlagteil (36, 40) der Kolbenstange als Mitnehmer ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (32) durch die Getriebeübersetzungen in nicht geschlossener Getriebekette in Umfangsrichtung um die Zuführachse (16) des Werkstücks (10) zyklisch miteinander verbunden sind (Fig. 1).

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5 mit drei Walzensätzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der gesonderten Zahnstangen (44), die vorzugsweise oberhalb der Zuführachse (16) vertikal verschiebbar ist, mit einer doppelseitigen Zahnung (48) versehen ist, die jeweils über ein Zahnrad (50) mit der Zahnung (52) einer angrenzenden Verbindungsstange (54) in Eingriff steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (30, 32) der Arbeitszylinder (22) beidseitig aus diesen herausragen und an ihrem einen freien Ende (30) jeweils mit dem Walzensatz und mit ihrem anderen freien Ende jeweils mit der Getriebeübersetzung verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7J dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstangen (54) zweiteilig ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach- Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Verbindungsstangen jeweils durch einen Scherstift (66) miteinander gekoppelt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zahnstange (54) teleskopisch verschieblich und mittels einer Schraùbmuffe (68) längenverstellbar ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei angespannter Schraubmuffe (68) der Rücklauf der Kolbenstangen (30, 32) spielfrei über die Getriebeübersetzungen gekoppelt ist.

Lee r s e i t e