DE2651889A1

DE2651889A1 - Verfahren und vorrichtung zum einziehen rohrfoermigen materials

Info

Publication number: DE2651889A1
Application number: DE19762651889
Authority: DE
Inventors: James R Duffey; Joseph W Smith
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1975-11-26
Filing date: 1976-11-13
Publication date: 1977-06-08
Also published as: BR7607805A; NL7612431A; FR2332827A1; FR2332827B1; DE2651889C3; GB1530020A; IT1064551B; DE2651889B2; CA1051824A; US4033163A

Description

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HAMBURG-MÜNCHEN

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Carrier Tower

P.O. Box 1000 Hamburg, 11. November 1976

Syracuse, N.Y. 13201/USA

Verfahren und Vorrichtung zum Einziehen rohrförmigen Materials

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einziehen der Enden rohrförmiger Werkstücke, beispielsweise Bohrrohre, wie sie bei öl- und Gasbohrungen benutzt werden, insbesondere auf ein Verfahren zum Einziehen des aufgeweiteten Endes eines Rohrkörpers zurück auf seine ursprüngliche Größe, sowie auf ein Einziehwerkzeug, bei dem eine Reihe Rollen in einer Dornhülse mit schrägverlaufender Innenfläche dreh- und axialbeweglich sind.

Die Außenseiten eines zylindrischen metallischen Werkstücks sind bisher durch Erfassung der Oberfläche des

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ORIGINAL INSPECTED

Werkstücks mit einer kreisförmigen Anordnung von Rollen während der relativen Drehbewegung zwischen dem Werkstück und der Rollenanordnung unter Druck bearbeitet worden. Wenn ein Werkstück zwischen 0,005 und 0,015 Zoll reduziert wird, dann wird das Werkzeug als ein Polierwerkzeug angesehen, und wenn die Verringerung in der Größe das Maß von 0,015 Zoll im Durchmesser des Werkstücks überschreitet, dann wird das Werkzeug als ein Einziehwerkzeug, betrachtet. Werkzeuge dieser Art sind in dem Patent 3 815 397 von Eugene A. Hollencamp vom 11. Juni 1974 gezeigt. In dem Hollencamp-Patent wird der Außendurchmesser eines rohrförmigen Werkstücks durch Einziehen des Werkstücks mit einem kurzen konischen Abschnitt einer Reihe Rollen und Fertigbearbeitung der Oberfläche mit einer längeren konischen Oberfläche der Rolle reduziert. Die endgültige Größe des Werkstücks wird bestimmt durch Einstellung des Dornkäfigs und Verriegelung des Doms in seiner Stellung. Die Rollen, welche den Durchmesser des Werkstücks reduzieren, werden dann in einer bestimmten Stellung gehalten, wodurch ihre Oberflächen axial stationär bleiben, während die Vorderseite das Werkstück zur Ausführung des Einziehvorgangs erfaßt und die Rückseite die Oberfläche fertig bearbeitet oder poliert. Weil die Rollen axial stationär bleiben,ist das Ausmaß der Reduktion beschränkt. In der vorliegenden Erfindung führt die konische Vorderseite der Rollen lediglich das Werkstück in den Rollenkäfig hinein,

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und die lange konische Rückseite vollführt den Einziehvorgang. Außerdem können sich die Rollen, welche die
Verminderung in der Größe im Außendurchmesser des Werkstücks bewirken, axial innerhalb der Dornhülse bewegen. Bei der Bewegung der Rollen axial innerhalb der
Dornhülse wird der Durchmesser der Werkstückoberfläche
fortlaufend reduziert. Der erwünschte endgültige Außendurchmesser des Werkstücks wird bestimmt durch die Einstellung von Anschlägen innerhalb des Werkzeugs, die
die Axialbewegung der Rollen begrenzen. Durch dieses
Verfahren kann mit einer einzigen Einstellung des Werkzeugs eine Reduktion des Werkstücks von größerem Ausmaß bewerkstelligt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verminderung
des Außendurchmessers von Rohrmaterial.

Hierbei werden nach einem besonderen Merkmal der Erfindung die aufgeweiteten Enden der Rohre wieder auf ihren ursprünglichen Durchmesser zurück eingezogen.

Die Erfindung bietet den besonderen Vorteil der Ausdehnung des Bereiches der Einziehwerkzeuge, bei denen eine Reihe konischer Rollen innerhalb einer verjüngten Hülse zur Verminderung des Außendurchmessers eines rohrförmigen Werkstücks gelagert sind.

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Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht ferner in der Erhöhung des Ausmaßes der Größenverminderung eines rohrförmigen Werkstücks mit einem Einziehwerkzeug, bei dem. eine Reihe konischer Rollen innerhalb einer verjüngten Dornhülse gelagert sind.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht ferner in der Schaffung eines Einziehwerkzeugs, bei dem eine Reihe konischer Rollen innerhalb einer verjüngten Dornhülse gelagert und die verjüngten konischen Rollen innerhalb des verjüngten Doms axial beweglich sind, um das maximale Ausmaß einer Größenverminderung, die auf dem Außendurchmesser eines Werkstücks erreicht werden kann, zu erhöhen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Reihe konischer Rollen, die in einem Rollenkäfig innerhalb einer langgestreckten konischen Dornhülse gelagert sind, erfüllt. Der Rollenkäfig und die Rollen sind innerhalb der Dornhülse axial beweglich, um den wirksamen Durchmesser zwischen den Rollen fortlaufend zu vermindern. Ein Anschlagkörper, welcher gegen das zwischen den Rollen eingesetzte Werkstück anschlägt, ist mit dem Rollenkäfig verbunden, um den Rollenkäfig innerhalb des verjüngten Doms zu bewegen, während das Werkstück in die Dornhülse hinein vorwärts geschoben wird. Zur Begrenzung der Bewe-

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λο

gung des Rollenkäfigs an dem Punkt innerhalb der Dornhülse, wo der gewünschte Außendurchmesser des Werkstücks erreicht ist, ist ein einstellbarer Anschlag vorgesehen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Werkzeug gemäß der Erfindung bei Lage der Einziehrollen in der Ausgangsstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Werkzeug gemäß der Erfindung bei Anordnung der Einziehrollen in der Endlage.

Die Zeichnungen zeigen ein Einziehwerkzeug mit einem Lager oder Antriebskörper 10, der an einem zusätzlichen Ausrüstungsteil, wie beispielsweise einem auf einer Drehbank gelagerten Flansch oder irgendeiner anderen umlaufenden Einrichtung befestigt werden kann, die das Werkzeug während des Drehens des Werkstücks stationär hält, oder an einem auf der Spindel gelagerten Flansch, der eine Umlaufkraft überträgt, während das Werkstück stationär gehalten wird. Zur Z us airanenwirkung mit dem Flansch ist eine Reihe Umfangsbolzen 12 vorgesehen. Der Antriebskörper 10 besitzt eine Bohrung 14 und eine mit Gewinde versehene Schulter 16, die so bemessen ist, daß

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sie mit einer mit Gewinde versehenen Schulter auf einer Dornhülse 18 zusammenpaßt. Die Dornhülse 18 weist eine Innenbohrung 20 auf, die sich durch die Hülse hindurch erstreckt und von dem vorderen oder Werkstückende der Hülse zu dem hinteren oder Antriebskörperende der Hülse verjüngt ist. Die Innenseite 20 ist im wesentlichen kegelstumpf förmig ausgebildet»

In dem Antriebskörper 10 ist eine Welle 22. zentrisch gelagert und erstreckt sich nach vorn bis zu einem Punkt unmittelbar vor dem Ende der Dornhülse 18. Die Welle 20 wird in dem Antriebskörper 10 mittels Halteringen 24 zurückgehalten, die in Schlitzen auf der Welle angeordnet sind und jedes Ende des Antriebskörpers

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10 erfassen. Das Hülsenlager 26 ist auf der Welle/gelagert und kann über deren gesamte Länge eine Gleitbewegung ausführen. An dem Lager 26 ist ein zylindrischer Rollenkäfig 28 befestigt. Dieser weist um den Umfang herum eine Reihe öffnungen auf, die so bemessen sind, daß sie eine Reihe Einziehrollen 30 aufnehmen. Der Außendurchmesser des Rollenkäfigs 28 ist· kleiner als ·

20 der kleinste Innendurchmesser der Oberfläche^ wodurch der Käfig 28 ohne Berührung der VJand 20 über die Länge der Welle 22 entlang bewegt werden kann. Die Rollen 30 sind verjüngte Rollen, bei denen die Verjüngung die Hälfte der Verjüngung auf der inneren konischen Ober-

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fläche 20 der Dornhülse 18 beträgt, so daß die Innenseiten der Rollen parallel oder waagerecht sind, wie in den Zeichnungen gezeigt.

Der Werkstückeinstellpflock oder Anschlag 32 ist zur Ausführung einer freien Umlaufbewegung auf dem Lager 26 gelagert. Der Pflock 32 wird von der Ausführung einer Vorwärtsbewegung längs dem Lager durch den Haltering 34 und von der Ausführung einer Rückwärtsbewegung durch das Drucklager 36 zurückgehalten. Der Außendurchmesser des Pflocks ist mit Gewinde versehen, um einen ringförmigen Anschlag 38 aufzunehmen, der zylindrisch ausgebildet und mit Innengewinden passend zu den Außengewinden auf dem Pflock 32 versehen ist. Durch den Anschlag 38 erstreckt sich eine Reihe Zylinderkopfstellschrauben 40 hindurch und stößt gegen eine Flanschwand des Pflocks 32 an. Durch Einstellung der Stellschrauben 40 und Einschrauben des Anschlags 38 auf den Pflock 32 kann die Lage des Werkstücks 43 relativ zu den Rollen 30 voreingestellt werden. Das Werkstück 42 wird zwischen den Rollen 30 bewegt, bis es gegen den Anschlag 38 anstößt und so die axiale Länge des Werkstücks 40 festlegt, die von den Rollen 30 zu bearbeiten ist.

Die Welle 22 wird von einer Druckfeder 44 umgeben, die auf den hinteren Abschnitt des Rollenkäfigs 28 und den

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Antriebskörper 10 drückt. Innerhalb der Bohrung 14 des Antriebskörpers 10 ist eine Anschlagplatte 46 angeordnet, die mittels einer Reihe Zylinderkopfschulterschrauben 48 eingestellt werden kann, die sich durch den Antriebskörper hindurcherstrecken und mit der Anschlagplatte 46 verschraubt werden. Das Ende der Zylinderschrauben 48 stößt gegen den Einstellstift 50, welcher in derselben relativen Lage in den Flanschabschnitt des Antriebskörpers 10 eingeschraubt ist wie jeder der Zylinderkopfschrauben 48. Die Einstellstifte 50 können in ihrer Lage in dem Plansch des Antriebskörpers 10 verschraubt und durch die Kiemmutter 52 an ihrem Platz verriegelt werden, um so die äußerste Rückwärtslage der Anschlagsplatte 46 zu bestimmen .

Es wird nunmehr auf Fig.2 Bezug genommen, aus welcher ersichtlich ist, daß die Rückwärtsbewegung des Lagers 26 und des Rollenkäfigs 28 entgegen der Wirkung der Druckfeder 44 durch die auf das Drucklager 54 einwirkende Anschlagplatte 46 begrenzt wird.

Im Betrieb wird das Einziehwerkzeug mit einem umlaufenden Werkzeug, beispielsweise einer Drehbank zusammengebaut, und zwar mit Hilfe der Bolzen 12 und des Antriebskörpers 10. Es kann das Werkzeug gedreht werden, während das Werkstück stationär gehalten wird, oder es kann das

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Werkzeug stationär gehalten werden, während das Werkstück gedreht wird. Das rohrfönaige Werkstück 42 mit einem aufgeweiteten Ende, wie in Fig. 1 gezeigt, wird mit dem vorderen Ende des Rohres fluchtend in Stellung gehalten. Die endgültige Größe des aufgeweiteten Endes des Rohres wird
durch Einstellung der Anschlagplatte 46 festgelegt, so daß, wenn sie von den Drucklagern 54 erfaßt wird, der Abstand
zwischen den Innenkanten der Rollen 30 gleich der gewünschten Rohrabmessung ist. Bevor das Werkstück 42 in das Werkzeug eingesetzt wird, hat die Druckfeder 44 den Rollenkäfig 28 und das Lager 26 in Längsrichtung der Welle 22 nach vorn
gedrückt. Das Lager 26 befindet sich in Berührung mit einem Haltering 56 auf dem Ende der Welle. Die Rollen 30 sind
gegenüber einem Hindurchfallen durch die öffnungen in dem Käfig 28 zurückgehalten. Der Käfig 28 mit den darin gebildeten öffnungen verhindert auch eine Axialbewegung der
Rollen 30 relativ zu dem Käfig. Die axiale Länge des Werkstücks 42, die durch die Rollen 30 zu bearbeiten ist, ist durch Einstellung des Anschlags 38 relativ zu dem Werkstückeinstellpflock 32 vorgegeben und festgelegt.

Bei Einstellung des Anschlags 38 und der Anschlagplatte
46 auf den gewünschten Arbeitsdurchmesser und die gewünschte axiale Länge kann das Werkstück 42 zwischen die Rollen 30 eingesetzt werden, bis es gegen den Anschlag 38 anstößt.
Eine fortgesetzte Vorwärtsbewegung des Werkstücks 42 ver-

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ursacht ein Entlanggleiten des Lagers 26 axial in Längsrichtung der Welle 22 entgegen der Wirkung der Druckfeder 44, bis die Rollen 30 mit der Oberfläche 20 der Dornhülse 18 und mit dem Werkstück 42 in Berührung sind. Die Umlaufbewegung des Antriebskörpers 10 oder des Werkstücks erzeugt eine relative Drehbewegung zwischen den Rollen und der Dornhülse 18, was die Rollen 30 veranlaßt, um den Umfang des Werkstücks 42 zu rotieren. Beim Vorschub des Werkstücks 42 wird auch das den Käfig 28 tragende Lager

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26 innerhalb der Dornhülse/axial weitergeschoben, und die verjüngte Oberfläche 20 verursacht eine Abnahme in dem Abstand zwischen den Rollen 30 und vermindert so den Außendurchmesser des Werkstücks 42. Wenn das Drucklager 54 die Anschlagplatte 46 erfaßt, dann wird die Vorwärtsbewegung des Werkstücks 42 unterbrochen, und das Werkstück 42 kann mit dem gewünschten Außendurchmesser von dem Werkzeug zurückgezogen werden. Die Rollen 30 können gegebenenfalls im Winkel zur Achse des Werkzeugs geneigt sein, um eine selbsttätige Vorschubbewegung zum Vorschub des Werkzeugs relativ zu dem Werkstück vorzusehen.

Während hier eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, ist doch die Erfindung selbstverständlich nicht hierauf begrenzt, sondern kann innerhalb des Bereichs der folgenden Ansprüche anderweitig ausgeführt werden.

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Claims

Ansprüche:

1. / Einziehwerkzeug zur Bearbeitung des Außendurchmessers

des Endabschnitts eines rohrförmigen Werkstücks, gekennzeichnet durch eine Dornhülse mit einer inneren verjüngten Oberfläche und einer Reihe Rollen, die innerhalb des Doms zur Berührung mit der Außenseite eines in den Dorn eingesetzten Werkstücks gelagert und während des Betriebes des Werkzeugs relativ zu der verjüngten Oberfläche durch das Werkstück axial beweglich sind, wodurch die relative Drehbewegung zwischen dem Dorn und dem Werkstück eine Wälzberührung zwischen den Rollen und dem Werkstück hervorbringt und die relative Axialbewegung zwischen dem Dorn und dem Werkstück eine Axialbewegung der Rollen relativ zu dem Dorn erzeugt und dadurch die Rollen gegen die Oberfläche des Werkstücks drückt und den Außendurchmesser des Werkstücks verringert.

2. Einziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe Rollen in einer Reihe Umfangsöffnungen in einem axial über die Länge der Dornhülse beweglichen Rollenkäfig gelagert und dem Rollenkäfig Einrichtungen zugeordnet sind, um die radiale Einwärtsbewegung der Rollen zu begrenzen, wenn die Rollen ein

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Werkstück nicht berühren, und von einem Werkstück berührt zu werden, um die axiale Länge der Berührung zwischen dem Werkstück und den Rollen zu begrenzen und den Rollenkäfig und die Rollen axial relativ zu der verjüngten Oberfläche vorwärts zu bewegen, wenn zwischen dem Werkstück und dem Dorn eine relative Axialbewegung vorhanden ist.

3. Einziehwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Beaufschlagungseinrichtungen den Rollenkäfig und die Rollen axial entgegen der Bewegung des Werkstücks drücken und die Axialbewegung des Rollenkäfigs gegen die Beaufschlagungseinrichtungen durch einen einstellbaren Anschlag begrenzt ist.

4. Einziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen relativ zu der Achse des Doms geneigt sind, um eine selbsttätige Vorschubbewegung des Werkstücks vorzusehen, wenn zwischen dem Dorn und dem Werkstück eine relative Drehbewegung vorhanden ist.

5. Einziehwerkzeug zur Bearbeitung des Außendurchmessers des Endabschnitts eines rohrförmigen Werkstücks auf einen kleineren Durchmesser, gekennzeichnet durch eine Dornhülse mit einer inneren verjüngten Oberfläche, Einrichtungen zum Drehen des Doms relativ zu einem

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Werkstück, eine sich, durch den Mittelpunkt des Dorns erstreckende Welle, einen auf der Welle innerhalb des Dorns gelagerten Rollenkäfig, der auf der Welle entlanggleiten kann, eine Reihe konischer Rollen, die mit Abstand um den Umfang des Dornkäfigs in Berührung mit der verjüngten Oberfläche der Dornhülse angeordnet sind, wobei die konische Oberfläche der Rollen in derselben Weise verjüngt ist wie die Verjüngung auf der Bohrungsoberfläche, wodurch die Oberflächen der Rollen gegenüber den mit der Bohrungsfläche in Berührung befindlichen Oberflächen parallel sind, Einrichtungen, die gleitend auf der Welle innerhalb des Rollenkäfigs gelagert sind, um das Werkstück relativ zu den Rollen in Stellung zu bringen und den Rollenkäfig während der relativen Axialbewegung des Werkzeugs und des Werkstücks relativ zu der Dornhülse vorwärts zu bewegen, und einstellbare Anschlagmittel zur Begrenzung der Gleitbewegung des Rollenkäfigs auf der Welle, um dadurch den Außendurchmesser des Werkstücks nach der Umlaufberührung mit den Rollen festzulegen.

6. Einziehwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Beaufschlagungsmittel den rohrförmigen Rollenkäfig nach außen und in eine Berührung mit dem in die Dornhülse eingesetzten Werkstück hineindrücken.

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7. Einziehwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkäfig und die Einrichtung zum Instellungbringen des Werkstücks beide auf einem gleitend auf der Welle gelagerten Lager gelagert sind.

8. Einziehwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Instellungbringen des Werkstücks relativ zu den Rollen einen Werkstückeinstellpflock enthalten, der an dem Lage^foefestigt ist, sowie einen ringförmigen Anschlagkörper, der auf dem Pflock gelagert und relativ zu dem Pflock und dem Rollenkäfig axial einstellbar ist, wobei der Anschlagkörper relativ zu dem Pflock so angeordnet ist, daß er ein in den Rollenkäfig eingesetztes Werkstück berührt.

9. Verfahren zum Einziehen des aufgeweiteten Endes eines rohrförmigen Werkstücks, gekennzeichnet durch Instellungbringen eines rohrförmigen Werkstücks mit einem aufgeweiteten Ende in dem Mittelpunkt einer Reihe von wenigstens drei ringförmig angeordneten Rollen zur Berührung mit diesen innerhalb eines Dorns mit einer verjüngten Innenfläche, Erzeugen einer relativen Drehbewegung zwischen dem Dorn und dem Werkstück zur Erzeugung einer Wälzberührung zwischen den Rollen und dem Werkstück, sowie Erzeugen einer relativen Axialbewegung zwischen dem Dorn und

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dem Werkstück, wodurch die Rollen auf der verjüngten Oberfläche axial entlangbewegt und radial nach innen geführt werden, so daß sie einen Druck auf die Werkstückoberfläche ausüben.

10. Verfahren zum Einziehen des aufgeweiteten Endes eines rohrförmigen Werkstücks nach Anspruch 9; dadurch gekennzeichnet, daß die relative Dreh- und Axialbewegung des Doms und des Werkstücks gleichzeitig erzeugt werden.

11. Verfahren zum Einziehen des aufgeweiteten Endes eines rohrförmigen Werkstücks nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der relativen Axialbewegung zwischen dem Werkstück und dem Dorn im Vorhinein festgelegt wird, bevor das Werkstück in den Mittelpunkt der Reihe ringförmiger Rollen in Stellung gebracht wird, um die Rollen um eine ausreichende Entfernung radial nach innen zu bewegen und den Außendurchmesser des Werkstücks auf die erwünschte Abmessung herunterzudrücken.

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