DE2253025C3 - Vorrichtung zum Herstellen von Schraubennahtrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei dieser bekannten Vorrichtung (DE-OS 20 5 i 266) mißt zum Steuern einer inneren Biegewalze ein am Ausgang der Biegewalzen angeordnetes Tasigerät Abweichungen von der gewünschten Rohrkrümrnung. Dabei hat sich als nachteilig erwiesen, daß die zum Steuern des Rohrformers dienenden, von dem Tasigerät ermittelten Meßwerte zum Biegen eines Abschnitts des Metallbandes verarbeitet werden, der mit hoher Wahrscheinlichkeit andere Abmessungen als derjenige Bandabschnitt aufweist, an dem die Meßwerte gewonnen worden sind, vornehmlich bedingt durch Dickungsunterschiede in Längs- und Querrichtung des Blechs, weil erst nach dem Verformen des Bleches gemessen wird, also an einem Bereich, der das Rohrformsystem schon durchlaufen hat.

Der Erfindung liegt d>e Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Vorrichtung vermieden werden und insbesondere die Steuerung so erfolgen kann, daß sie die tatsächlich zu verarbeitenden Bandabschnitte berücksichtigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgiamäß das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte vorgeschlagen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Eine vorteilhafte weitgehende Anpassungsfähigkeit

wird erreicht durch ein Meßgerätesystem mit an verstellbaren Meßbalken angeordneten Meßrollen sowie die Maßnahmen, daß im wesentlichen jeder Biegerolle eine Meßrolle zugeordnet ist.

Ein vorteilhafterweise rasches Umrüsten der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf unterschiedliche Metallbanddicken und Rohrdurchmesser wird erreicht durch einen Außenradius einzelner Meßrollen, der sich aus einem Verhältniswert zwischen dem Außenradius der entsprechenden Biegerolle und einem Krümmungsradius des von der Biegerolle verformten Metallbandes einer jeweils mittleren Blechdicke ergibt.

Eine zuverlässige Koordinierung der Meßwerte zu den sie betreffenden Bereichen des Metallbandes kann dadurch gewährleistet werden, daß eine Meßrolle der Metallbandmeßvorrichtung aus einer in ständiger Berührung mit einer Kante des Metallbandes stehenden Reibrolle besteht sowie durch ein mit der Reibiolle verbundenes Zählwerk für Längeneinheiten des Metallbandes.

Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung anstelle des Zählwerks eine optische Registriereinrichtung für auf dem Metallband angeordriete Markierungen von Vorteil sein.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand von Figuren erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Draufsicht einer erfindungs-

gemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch das Metallband nach Linie 1!-II in Fig. 1,

Fig.2a einen Schnitt nach Linie Ua-Ka in Fig.2 durch die zusammengeschweißten Blechenden,

F i g. 3 einen Winkelschnitt nach Lim> IH-III in Fi g. 1 durch das Metallband mit Ansicht der Metallbandmeßvorrichtung,

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 1 durch die Mclallbandmeßvorrichtung,

F i g. 5 einen Längsschnitt nach der Linie V-V in F i g. 1 durch den Rohrformer in vergrößertem Maßstab, wobei die Biegtrollen mit ihren Haltern in die parallele Lage zur Rohrachse geschwenkt sind,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in F i g. 5,

F i g. 7 eine Draufsicht eines Blechs mit schematisch dargestellten Biegerollen und Treiberwalzen,

f i g. 8 eine Seitenansicht zu F i g. 7,

F i g. 9 eine Draufsicht auf einen Metallbandabschnitt mit einem Schweißstoß und eingezeichneter, parallelverschobener Spur der Biegeebene,

F i g. 10 eine Seitenansicht zu F i g. 9 zur augenfälligen Darstellung von in Längsrichtung des Metallbandes vorhandenen Dickenunterschieden und

Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI in F i g. 9.

Ein endloses Metallband 10 wird aus Blechen 13 mit der Dicke d, der Länge e und der Breite f (s. F i g. 7, Fig.8) durch Verschweißen ihrer bearbeiteten Blechenden 14. 15 in beliegiger Länge hergestellt Dabei entscheidet die Forderung nach einem genau einzuhaltenden Außen- oder Innendurchmesser eines Rohrstranges 101, ob die beaibeiteten Blechenden 14, 15 (s. Fig. 2a, Fig. 10) nach ihren unteren oder oberen Schweißstoßflächen 141,151 bzw. 142, 152 ausgerichtet und miteinander verschweißt werden. Die Vorrichtung zum Bearbeiten und Verschweißen der Blechenden 14, 15 ist nicht dargestellt, ebenso die Vorrichtung zum Bearbeiten der Bandkanten 11, 12 des aus Blechen 13 zusammengeschweißten Metallbandes 10. In einem Treiber 20 erhält das endlose Metallband 10 in Vorschubrichtung Z auf einen Rohrformer 40 eine jeweils vorzugebende Geschwindigkeit. Zwischen dem Treiber 20 und dem Rohrformer 40 ist eine Metallbandmeßvorrichtung 30 (s. Fig. 1, Fig. 3, Fig.4) zum Messen der Banddicken, der Längengeradheit und der Bandbreite angeordnet. Die Metallbandmeßvorrichtung 30 ist mit Meßgliedern 301 bis 311 über Leitungen 501 bis 511 an eine einen Meßwertumformer 50, ein Verzögerungsglied sowie ein Impulsgeber 60 umfassende Steuereinheit 50, 60 angeschlossen, die mit Meßgliedern 461, 471, 432 verbunden ist (s. Fig. 1, F i g. 3, F i g. 4, F i g. 5, Fig. 6). Der Rohrformer 40 vereinigt (s. Fig.6, Fig.5, Fig. 1) zwei äußere Biegewalzen und eine innere Biegewalze zu einem Dreiersystem. Jede Biegewalze besteht aus einer Vielzahl einzelner Biegerollen 41, 44, 45. Im vorliegenden Beispiel sind nur die inneren Biegerollen 41 durch Steuern einzeln höhenverstellbar, wobei jede innere Biegerolle 41 jeweils mit einer ihr zugeordneten Anstellvorrichtung 46 sowie ebenfalls einem Meßglied 461 (s. Fig. 5) verbunden ist. Die Meßglieder 461 sind einzeln über eine Leitung 512, die Anstellvorrichtungen 46 einzeln über eine Leitung 601 mit der an ein Stromnetz 70 angeschlossenen Steuereinheit 50, 60 verbunden. Die Metallbandmeßvorrichtung 30 ist achsparallel und abstandsgleich zu den aus den Biegerollen 41, 44, 45 bestehenden Biegewalzen des Rohrformers40angeordnet(s. Fig. 1).Zum Messender Banddicke d sind federbelastete Meßrollen 321 bis 326 an verstellbaren Meßbalken 331 bis 336 angeordnet (s. F i g. 3, F i g. 4). Dem Rohrformer 40 lageveränderbar nachgeoi dnet ist eine Führungsvoi richtung 43, z. B. eine Rohrlünette (s. F i g. 1), die mit einem über eine Leitung 602 mit der Steuereinheit 50, 60 verbundenen Verschiebegerät 431 gekoppelt ist. Federbelastete Meßrollen 341 bis 344 (s. Fig. i, Fig.4) dienen zum Feststellen der Bandbreite und der Längengeradheit des Bandes 10. Die Meßrollen 321 bis 326 sowie 341 bis 344 sind mit ihnen zugeordneten Meßgliedern 301 bis 310 (s. Fig. 1, Fig.3, Fig.4} zum Anschluß an die Steuereinheit 50, 60 versehen. Die Meßrollen 321, 323, 325 (s. F i g. 3, F i g. 4) haben vorzugsweise einen Außenradius, der sich aus einem Verhältniswert des Außenradius der Biegerolle 41, 44, 45 und einem Krümmungsradius des von der entsprechenden Biegerolle 41, 44, 45 verformten Metallbandes 10 einer mittleren Banddicke d ergibt. Die Meßrolle 342 (s. Fig. 1, Fig. 3) ist als ständig mit einer Bandkante 11, 12 in Berührung stehende Reibrolle ausgebildet und mit einem Zählwerk 3421 verbunden, das die Länge der Bandkante 11 mißt. Das an das Zählwerk 3421 angekuppelte Meßglied 311 (s. Fig.3) dient der Zuordnung mit den Meßgliedern 301 bis 310 ermittelter Werte zu den jeweiligen Stellen des Metallbandes 10, an denen die Meßwerte bestimmt worden sind. Anstelle des mechanischen Zählwerks 3421 kann auch eine nicht dargestellte optische Registriervorrichtung eingesetzt werden, die in Verbindung mit auf dem Metallband 10 angeordneten Markierungen der Längeneinheiten des Metallbandes 10, beispielsweise einem Pilotband, wirksam ist und über Meßglied 311 und Leitung 511 mit der Steuereinheit 50,60 in Verbindung steht.

Zu Beginn des Verfahrensablaufs werden ein die Biegerollen 41 tragender Innenarm 42 und Halterollen 47 (s. Fig. 6) auf einen gewünschten Rohraußendurchmesser eingestellt. Die äußeren Biegerollen 44, 45 werden über die in axialer Richtung zu einem geschweißten Rohrstrang 101 verschiebbaren Rollenbalken 441, 451 (s. Fig. 6) im wesentlichen parallel zu den Bandkanten 11,12 ausgerichtet. Zum Feststellen des Rohraußendurchmessers am Rohrstrang 101 sind die Halterollen 47 mit Meßgliedern 471 ausgerüstet, die über Leitungen 513 mit der Steuereinheit 50, 60 verbunden sind.

Das an seinen Bandkanten 11 und 12 zur Schweißverbindung vorbereitete Metallband 10 gelangt mit seinem vorderen freien Ende in den Einflußbereich des Treibers 20, dessen mit über die Steuereinheit 50,60 veränderbarer Geschwindigkeit angetriebenen Treiberwalzen 21, 22 (s. F i g. 1, F i g. 7, F i g. 8) dem Metallband 10 zufolge der in einem nicht bezeichneten »Walzspalt« herrschenden Reibungskräfte eine vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit in der Richtung Z auf den Rohrformer 40 verleihen. Eine gedachte Ebene b, die zwischen den Rotationsachsen 211, 221 der Treiberwalzen 21, 22 aufgespannt ist (s. F i g. 7), verläuft bezüglich des Metallbandes 10 im wesentlichen parallel zu einer nicht abgebildeten Ebene, die zwischen Mittelachsen der Arbeitswalzen des den letzten Stich an dem jeweiligen Blech 13 ausführenden Walzgerüsts aufgespannt ist. Nach Verlassen des Treibers gelangt die Vorderkante des Bandes 10 in die Metallbandmeßvorrichtung 30 (s. Fig. 1, Fig.3, Fig.4) und somit sowohl in einen zwischen oberen Meßrollen 324, 325, 326 und unteren Meßrollen 321, 322, 323 gebildeten Meßspalt sowie zwischen auf beiden Seiten des Metallbandes 10

angeordnete Meßrollen 341 bis 344. Die im Spalt zwischen den unteren und oberen Meßrollen 321 bis 326 ermittelten Blechdickenwerte werden über die Meßglieder 301 bis 306 der Steuereinheit 50, 60 mitgeteilt und dort gespeichert. Dabei dient die als Reibrolle ausgebildete und mit einem Zählwerk 3421 (s. F i g. 3) versehene Meßrolle 342 der Übermittlung der Wegekoordinaten an die Steuereinheit 50, 60, um die gespeicherten Meßwerte dem entsprechenden Metallbandbereich zuordnen zu können. Die Meßwertübermittlung an die Steuereinheit 50,60 kann dabei in einem vorgegebenen Takt oder kontinuierlich erfolgen. Durch die seitlich angeordneten Meßrollen 341,342,343,344 in Verbindung mit Meßgliedern 307 bis 310 werden der Steuereinheit 50, 60 Informationen bezüglich der Breite und der Längengeradheit des Metallbandes 10 übermittelt und ebenfalls dort gespeichert. Nach Verlassen der Metallbandmeßvorrichtung 30 gelangt die Vorderkante des Metallbandes 10 in den Bereich des Rohrformers 40 und das aus den aus einzelnen Biegerollen 41, 44, 45 zusammengesetzten Biegewalzen gebildete System. Dabei ist eine nicht abgebildete Mittelachse des vorgenannten Dreiwalzenbiegesystems parallel zu einer ebenfalls nicht abgebildeten Mittelachse der Metallbandmeßvorrichtung 30 angeordnet. Sobald das Metallband 10 mit seiner freien Vorderkante das Dreiwalzenbiegesystem des Rohrformers 40 erreicht hat, sendet die Steuereinheit 50, 60 aus den gespeicherten Meßwerten des Metaübandes 10 gebildete Steuerimpulse an die den jeweiligen Meßrollen der Metallbandmeßvorrichtung 30 (s. Fig. 1, Fig.3, Fig.4) zugeordneten jeweiligen Biegerollen 41, 44, 45 des Rohrformers 40. Dabei werden unter entsprechender Verarbeitung der von dem Zählwerk 3421 übertragenen Werte bezüglich der Wegekoordinaten sowie der Wirkung eines in der Steuereinheit 50,60 angeordneten Verzögerungsgliedes die Biegerollen 41 über ihre jeweiligen Anstellvorrichtungen 46 so angestellt, wie es dem jeweils in ihrem Wirkungsbereich befindlichen, im wesentlichen linienförmigen Bereich des Metallbandes 10 aufgrund der in der Metallbandmeßvorrichtung 30 ermittelten Werte zum Erzielen des gewünschten Ergebnisses zukommt. Auf diese Weise wird das Metallband 10 zu einer Wendel verformt, bei der entsprechende Punkte der Kanten 11 und 12 in nächste Nachbarschaft zueinander geraten und dabei mit Hilfe eines inneren Lichtbogenschweißkopfes 421 auf der Innen- und mittels eines äußeren Lichtbogenschweißkopfes 426 (s F i g. 1, F i g. 5. F ι g. 6) auf der Außenseite miteinander verschweißt werden. Auf diese Art entsteht ein Rohrstrang 101 mit einer wendeiformigen Schweißnaht. Der geschweißte Rohrstrang 101 tritt aus dem Rohrformer 40 aus und wird in unmittelbarer Nachbarschaft des Rohrformers von einer Führungsvorrichtung 43 aufgenommen, die ihn wenigstens teilweise unterstützt. Sie ist mit einem Verschiebegerät 431 und einem über eine Leitung 514 mit der Steuereinheit 50, 60 verbundenen Meßglied 432 (s. F i g. 1) ausgerüstet Der Führungsvorrichtung 43 fällt die Aufgabe zu, den Rohrstrang 101 so zu führen, daß die miteinander zu verschweißenden Bandkanten 11,12 in einem das Schweißen ermöglichenden seitlichen Abstand voneinander unter den Schweißkopf 421 gelangen. Die Lageveränderung der Führungsvorrichtung 43 erfolgt über ein mit ihr verkoppeltes und mit der Steuereinheit 50, 60 verbundenes Verschiebegerät 431. Durch eine Lageveränderung der Führungsvorrichtung 43 ist der Durchmesser des Rohrstrangs 101 beeinflußbar. Wie in F i g. 1 zu erkennen ist, schließt die Randkante 11 mit der Projektion der in die Zeichenebene projizierten Mantellinie des Rohrstrangs 101 -einen Winkel <x, den sogenannten Einlaufwinkel ein, der größer als 90° und kleiner als 180° ist. Im erläuterten Beispiel wird der talsächliche Einlaufwinkel über die an den Meßgliedern 432, 307, 308, 309 (s. Fig. 1) gemessenen Werte ermittelt. Über die Steuereinheit 50, 50 erfolgt die Ausgabe der korrigierenden Steuerimpulse an das Verschiebegerät 431.

Bekanntlich treten beim Walzen von Blechen sowohl in der Walzrichtung wie auch in der Querrichtung Dickenunterschiede im Blech auf. Außerdem werden zwischen Walzwerker und Blechabnehmer häufig sogenannte Plus- bzw. Minustoleranzen ausgehandelt, wonach den mittleren Nominalwert über- bzw. unterschreitende Dickenabmessungen jeweils in Rede stehen. Auf diese Weise kann es geschehen, daß gemäß F i g. 9 und 10 zwei Bleche 13 zum Verschweißen im Querstoß gelangen, die im Bereich ihrer Enden 14 und 15 in der Blechdicke sprunghaft voneinander abweichen. Wie ferner aus Fi g. 10 ersichtlich ist, ergeben sich aus über die Länge des Blechs, d. h. in Walzrichtung, auftretenden Dickenabweichungen besondere Forderungen an die Einstellung des Rohrformers 40. Unter Zuhilfenahme der F i g. 7 und 9 ergibt sich bei Betrachtung der Spur a' der Biegeebene a des Rohrformers 40 für den der Spur a' folgenden Schnitt (s. Fig. 11) eine möglicherweise erhebliche Dickenabweichung d₂—d\. Um derartige unvermeidliche Unregelmäßigkeiten — nämlich Dikkenabweichungen in Walz- und Querrichtung sowie Dickensprung am Querstoß — beim Verarbeiten des Metallbandes 10 im Rohrformer 40 weitestgehend berücksichtigen zu können, sind die Metallbandmeßvorrichtung 30 und der Rohrformer 40 achsparallel und bezüglich ihrer messenden bzw. verformenden Elemente abstandsgleich zueinander angeordnet bzw. in sich selbst aufgebaut. Wie bereits erwähnt, vereinfacht die besagte Anordnung zwischen der Metallbandmeßvorrichtung 30 und dem Rohrformer 40 eine vergleichsweise einfache Zuordnung aus bestimmten Meßwerten gebildeter Steuerimpulse zu den entsprechenden, von den Impulsen zu steuernden Verformungseinrichtungen. Die Forderung nach einem solchen Verfahren wird vor allem vor dem Hintergrund der bereits erwähnten Dickenabweichungen entlang der Walz- und Querrichtung und einem Dickensprung am Querstoß in ihrer ganzen Tragweite verständlich werden. Mit der Erfüllung dieser Forderung durch die Erfindung ist aber gleichzeitig die Vermeidung der eingangs erwähnten, mit dem Stande der Technik verbundenen Mängel verbunden.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist für die Herstellung von Schraubennahtrohr mit kleiner Toleranz des Außendurchmessers bestimmt Deshalb sind nur die inneren Biegerollen 41 über Anstellvorrichtungen 46 durch Steuern einzeln höhenverstellbar. Zum Herstellen von Schraubennahtrohr mit kleiner Toleranz des Innendurchmessers sollen die äußeren Biegerollen 44,45 durch Steuern höhenverstellbar sein und bedürfen dann entsprechender Anstellvorrichtungen.

Die Banddickenabweichungen können an sich schon mit einem oberen und einem unteren Meßbalken 335, 332 einwandfrei gemessen werden. Durch die Anordnung von drei oberen und drei unteren Meßbalken 334, 335, 336, 331, 332, 333 wird insbesondere die Meßwertverarbeitung in bezug auf die Steuerung der Führungsvorrichtung 43 erleichtert da Banddickenabweichungen auch den Einlaufwinkel α beeinflussen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Schraubennahtrohr aus einem endlos zusammengeschweißten Metallband, das in einem Rohrformer mit aus einer Vielzahl mindestens zum Teil einzeln einstellbarer Biegerollen zusammengesetzten, verstellbaren Biegewalzen, die zu einem Dreiersystem vereinigt sind, geformt und zu einem Rohrstrang verschweißt wird, und mit wenigstens einem Meßgerätesystem, d a durch gekennzeichnet, daß das Metallband (10) vor seinem Eintritt in den Rohrformer (40) vermessen wird und aus den Meßwerten gewonnene Steuerimpulse zum Einstellen des Rohrformers (40) und zur Lageveränderung einer dem Rohrformer (40) nachgeordneten, den geschweißten Rohr:;trang (101) wenigstens teilweise abstützenden Führungsvorrichtung (43) mit einer wahlweise vorzugebenden Verzögerung zur Wirkung gebracht werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermessen des Metallbandes im wesentlichen parallel und abstandsgleich zu einer gedachten Längsachse des Rohrformers erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die inneren und/oder äußeren Biegerollen einzeln verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallbandmeßvorrichtung (30) in Bandvorschubrichtung (Z) vor dem Rohrformer (40) angeordnet ist und über den Biegerollen (41, 44, 45) zugeordnete Anstellvorrichtungen mit einer in Richtung eines Informationsflusses zwischen der Metallbandmeßvorrichtung (30) und den Ansiellvorrichtungen (46) und der den geschweißten Rohrstrang (101) wenigstens teilweise abstützenden Führungsvorrichtung (43) angeordneten, einen Meßwertumformer (50), ein Verzögerungsglied sowie einen Impulsgeber (60) umfassenden Steuereinheit (50,60) und Meßgliedern (461) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Meßgerätesystem mit an verstellbaren Melibalken (331 ... 336) angeordneten Meßrollen (321... 326).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Biegerolle (41, 44, 45) eine Meßrolle (321... 326) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Außenradius der Meßrollen (321, 323, 325), der sich aus einem Verhältniswert zwischen dem Außenradius der entsprechenden Biegerolle (41, 44, 45) und einem Krümmungsradius des von der Biegerolle (41, 44, 45) verformten Metallbandes (10) einer jeweils mittleren Banddicke (tf; ergibt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßrolle (342) der Metallbandmeßvorrichtung (30) aus einer in ständiger Berührung mit einer Kante (11, 12) des Metallbandes (10) stehenden Reibrolle besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durcn ein mit der Reibrolle (342) verbundenes Zählwerk (3421) für Längeneinheiten des Metallbandes (10).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Zählwerks (3421) eine optische Registriereinrichtung für auf dem Metallband (10) angeordnete Markierungen eingesetzt ist.