DE2716298A1

DE2716298A1 - Huellenglied-stosseinrichtung fuer ein stopfenwalzenwerk und verfahren zum betreiben derselben

Info

Publication number: DE2716298A1
Application number: DE19772716298
Authority: DE
Inventors: Robert A Remner; Leroy V Rowland
Original assignee: Aetna Standard Engineering Co
Current assignee: Italimpianti of America Inc
Priority date: 1976-05-04
Filing date: 1977-04-13
Publication date: 1977-11-17
Also published as: JPS52133858A; FR2350152A1; FR2350152B1; DE2716298C2; JPS558244B2; GB1532136A; US4037453A; CA1055282A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Hüllenglied-Stoßeinrichtung für ein
Stopfenwalzwerk mit Arbeitswalzen zum Erfassen und Bearbeiten
eines rohrförmigen Hüllengliedes sowie mit Mitteln zum Zurückführen desselben durch das Walzwerk nach einem Arbeitsdurchlauf sowie ein Verfahren zum Betreiben derselben.

Beim Herstellen von nahtlosem Rohr wird im Zusammenhang mit einem der mittleren Arbeitsschritte ein durchdrungenes rohrförmiges Hül· lenglied durch ein Stopfenwalzwerk geleitet, um den Innendurchmesser des Hüllengliedes zu vergrößern, seine Wandungsdicke zu
reduzieren und seine Länge zu vergrößern. In einem typischen
Stopfenwalzwerk-Betriebsvorgang wird ein vorerhitztes rohrförmiges Hüllenglied zu einer Zuführungsrinne an der stromaufwärts gelegenen Seite des Stopfenwalzwerks geleitet und mittels einer geeigneten Stoßeinrichtung vorbewegt, bis der vordere Rand des Hüllengliedes von den Arbeitswalzen der Anlage erfaßt wird. Das Hüllenglied wird dann von den Arbeitswalzen über einen Dorn gezogen, der an seinem stromaufwärts gelegenen Ende einen Stopfen passender Abmessungen trägt. In typischer Weise sind zwei Arbeitsdurchläufe durch das Stopfenwalzwerk erforderlich. Nachdem das Hüllenglied einmal durch die Anlage gelaufen ist, werden somit die Arbeitswalzen etwas geöffnet und das Hüllenglied von Rückführungswalzen erfaßt, um durch die Anlage zurückgeführt zu werden, ohne
daß ein Bearbeitungsvorgang erfolgt. An einem gewissen Punkt wird das Hüllenglied um 9o gedreht und dann in einem zweiten Arbeitsdurchlauf durch das Walzwerk geführt. Vor dem ohne Bearbeitung
erfolgenden Rückführungsdurchlauf wird der ursprüngliche Dornstopfen dazu veranlaßt, aus der Durchlaufbahn herauszufallen;
stattdessen wird vor dem nächsten Arbeitsdurchlauf ein neuer Stop fen an dem Dorn angebracht.

Wenn ein Hüllenglied für einen zweiten Arbeitsdurchlauf zu der
stromaufwärts gelegenen Seite des Walzwerks zurückgeführt wird,
hat es infolge eines während der Bearbeitung erfolgenden Längungs Vorgangs eine größere Länge als am Anfang. In ähnlicher Weise ist

das Hüllenglied noch weiter gelängt, wenn es nach dem zweiten Arbeitsdurchlauf zurückgeführt wird. Bei herkömmlichen Stopfenwalzwerken erfolgt eine Anpassung an diese Längung dadurch, daß die Hüllenglied-Stoßeinrichtung entsprechend positioniert wird, damit das gelängte Hüllenglied nach dem zweiten Durchlauf bei zurückgezogenem Schubstößel zwischen diesem und einer vorbestimmten Beladungsposition vor dem Walzwerk aufgenommen werden kann. Hierdurch ist es jedoch erforderlich, daß der Stößel mit einem Hubvermögen ausgebildet wird, welches ausreicht, um ein unbearbeitetes Werkstück in das Walzwerk zu stoßen und gleichzeitig nach dem Zurückführen· ein Werkstück aufnehmen zu können, das um beispielsweise 3o % gelängt worden ist. Während zwar ein solcher Aufbau zum Durchführen aer Arßeitsfunktionen benutzt werden kann, führt das notwendigerweise große Hubvermögen des Schubstößels dazu, daß die beweglichen Mechanismen ziemlich schwer bzw. massiv werden und entsprechend relativ langsam arbeiten.

Bei herkömmlichen Hüllenglied-Stoßeinrichtungen ist das Problem einer Anpassung an die Längenveränderung der Hüllenglieder verbunden mit der Tatsache, daß eine beträchtliche Längenvariation der ankommenden durchdrungenen Hüllenglieder auftreten kann. Dementsprechend muß die Stoßeinrichtung so angepaßt werden können, daß sie nicht nur Veränderungen der Hüllengliedlänge infolge des LängungsVorgangs während des Arbeitsdurchlaufes aufnimmt, sondern auch den gesamten Bereich ausgehend vom kürzesten Hüllenglied vor dem Längungsvorgang bis zum längsten Hüllenglied nach dem Längungsvorgang überstreicht. Bei einer typischen Anlage kann es sich hierbei um eine extreme Veränderung von beispielsweise 38oo mm - minimale Länge des ankommenden Hüllengliedes - bis beispielsweise I8000 mm - maximale Länge des Hüllengliedes nach dem Längungsvorgang - handeln.

Im Hinblick auf die Unzweckmäßigkeit einer Ausbildung eines Hüllenglied-Schubstößels passender Länge zum Überstreichen des gesamten Größenbereiches von dem kürzesten unbearbeiteten Hüllenglied bis zum längsten Hüllenglied nach dem Längungsvorgang wurde in der Vergangenheit vorgeschlagen, den Stößelzylinder an der am

weitesten von dem Walzwerk entfernten Position in Anpassung an das Hüllenglied größter Länge nach dem Längungsvorgang anzuordnen Es sind Stößelansätze vorgesehen, die selektiv am vorderen Ende des Stößels angebracht werden können, um Werkstücke kleinerer Länge aufzunehmen. Einer der Nachteile dieses Aufbaues besteht darin, daß beim Arbeiten mit Hüllengliedern kürzerer Länge die sich bewegenden Teile des Stößels einschließlich der Verlängerungen eine extrem große Masse bilden, die mit einem Stößel angemessener Leistungskapazität schwer schnell zu bewegen ist. Außerdem erfordert das Verwenden von Stößelverlängerungen einen übermäßig langen Arbeitshub des Stößels im Vergleich zu den Erfordernissen der vorliegenden Erfindung, da es keine Möglichkeit gibt, die Stößelverlängerungen während des Arbeitsdurchlaufes eines Hüllenglieaes zu ändern, so daß die Stößelkapazität an die anfängliche und an die gelängte Länge eines Hüllengliedes angepaßt werden muß

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer zweckmäßigen, einfach zu handhabenden Hüllenglied-Stoßeinrichtung der im Oberbegriff genannten Art und eines entsprechenden Verfahrens zum Betreiben derselben.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Hüllenglied-Stoßeinrichtung der genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Ein entspre chendes Verfahren zum Betreiben der Einrichtung ist in Anspruch 8 gekennzeichnet.

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Form einer Hüllenglied-Stoßeinrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, daß der Arbeitshub des Schubstößels auf einem praktischen Minimum gehalten werden kann, das lediglich ausreicht, um ein Hüllenglied von seiner Beladungsposition bis zum Arbeitseingriff mit dem Walz werk vorzubewegen. Der Schubstößel minimalen Hubes ist auf einem beweglichen Stößelwagen angebracht, der schnell umpositioniert werden kann, um einerseits Hüllenglieder unterschiedlicher Ursprungslängen aufzunehmen und andererseits eine Anpassung an die Längung eines Hüllengliedes während eines Arbeitsdurchlaufs vor-

zunehmen. Nachdem ein Hüllenglied anfänglich in das Walzwerk eingestoßen worden ist, werden somit der Stößel zurückgezogen und
der Stößelwagen zu einer neuen Position zurückbewegt, um eine Anpassung an die Längung des Hüllengliedes vorzunehmen. Wenn dieses zu der stromaufwärts gelegenen Seite des Walzwerks zurückgeführt wird, entweder für einen zweiten Arbeitsdurchlauf oder zum Entladen, befindet sich der Stößelwagen in einer passenden Position
zum Aufnehmen der nunmehr größeren Länge des Hüllengliedes. Wenn ein Hüllenglied seinen abschließenden Arbeitsdurchlauf beendet
hat und zur stromaufwärts gelegenen Seite der Anlage zurückgeführworden ist, um entladen zu werden, kann der Stößelwagen in ähnlicher Weise schnell zu einer Stelle umpositioniert werden, die
sich für die Länge des dann aufzunehmenden, unbearbeiteten, rohrförmigen Hüllengliedes eignet.

Die Hüllenglied-Stoßeinrichtung enthält ein Stoßabsorptions- bzw. -dämpfungssystem, das nahe der Rückzuggrenze des Hüllenglied-Schubstößels wirksam wird. Hierdurch wird ermöglicht, daß der
Stößelkopf in wirksamer Weise als ein energieabsorbierender Anschlag für rohrförmige Hüllenglieder dient, die nach einem Arbeitsdurchlauf in der Stromaufwärtsrichtung zurückgeführt werden. In Übereinstimmung mit dem Gesamtziel einer Vergrößerung der Geschwindigkeit und Betriebsleistungsfähigkeit des Stopfenwalzwerks ist es erwünscht, daß die rohrförmigen Hüllenglieder nach Beendigung eines Arbeitsdurchlaufes so schnell wie praktisch möglich zurückgeführt werden. Durch Ausnutzen des Schubstößels zum Absorbieren der kinetischen Energie des sich zurückbewegenden Hüllengliedes können höhere Rückführungsgeschwindigkeiten benutzt werden, ohne daß das Ende des Hüllengliedes beschädigt wird.

Ein mit hoher Geschwindigkeit erfolgendes Umpositionieren des
Stößelwagens wird durch einen langgestreckten Zahnstangenaufbau
erreicht, der mit einem elektrisch betriebenen Hochleistungs-Ritzelaufbau zusammenarbeitet. Vor einem jeden Hüllenglied-Stoßvorgang und auch vor dem Zurückführen eines Hüllengliedes nach einem Arbeitsdurchlauf wird der Antriebsmotor in gesteuerter Weise erregt, um den Stößelwagen bei hoher Geschwindigkeit umzupositionie-

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ren. Wenn der Stößel passend positioniert ist, wird der Zahnstangen- und Kitzelmechanismus blockiert, so daß der Schubstößel an
seiner passenden Stelle fest verankert wird.

Die Erfindung sowie andere Merkmale und Vorteile derselben werden nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 und 2 - in Verbindung miteinander sowie in Draufsicht den Zuführungsabschnitt eines Stopfenwalzwerks, der
mit einem umpositionierbaren Stößelwagen zum Zuführen
von Hüllengliedern in den Durchlaufpfad des Walzwerks
versehen ist,

Figuren 3 und 4 - in Verbindung miteinander sowie in Vorderansicht die Einrichtung aus den Figuren 1 und 2,

Figuren 5 und 6 - in Verbindung miteinander sowie in Seitenansicht Details des Stößelwagenaufbaues wie auch gewisse Details des hierfür bestimmten Zahnstangen- und Ritzelantriebes ,

Figuren 7 und 8 - in Verbindung miteinander sowie in Draufsicht den Stößelwagen aus den Figuren 5 und 6,

Figur 9 *- einen Schnitt längs der Linie 9-9 aus Figur 7 und

Figuren 1o und 11 - in Drauf- und Seitenansichten das Antriebssystem zum Umpositionieren des Stößelwagens.

In Figur 4 bezeichnet die Hinweiszahl 1o allgemein eine Stopfenwalzwerksanlage mit Arbeitswalzen 11 und Hüllenrückführungswalzen 12. Die Arbeitsprinzipien eines Stopfenwalzwerks sind bekannt und bilden keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Nur zur Erläuterung sei erwähnt, daß anfänglich ein vorerhitztes rohrförmiges Hüllen- bzw. Mantelglied von der stromaufwärts gelegenen Seite (in Figur 4 links) in die Arbeitswalzen 11 gestoßen und dann
zwischen denselben sowie einem Dornstopfen (nicht dargestellt)
durch die Anlage gezogen wird. Dieser Vorgang dient dazu, den
Durchmesser zu vergrößern und die Wandungsdicke des Rohrs zu vermindern. Nachdem das Rohr seinen Arbeitsdurchlauf beendet hat und an der stromabwärts gelegenen Seite der Arbeitswalzen 11 angekommen ist, werden diese etwas geöffnet und das Rohr bzw. Hüllen-

oder Mantelglied von Rückführungswalzen 12 erfaßt, wodurch es zu der stromaufwärts gelegenen Seite der Anlage zurückgeführt wird. In typischer Weise wird dem Hüllenglied ein zweiter Durchlauf durch das Stopfenwalzwerk erteilt, nachdem es um 9o in bezug auf seine ursprüngliche Ausrichtung gedreht worden ist. Vor jedem Durchlauf wird ein neuer Dornstopfen eingesetzt.

Stromaufwärts von der Stopfenwalzwerksanlage 1o erstreckt sich ein Zuführungstisch 14, der rohrförmige Hüllen- bzw. Mantelglieder empfängt und diese bei ihren Bewegungen zu und von dem Stopfenwalzwerk führt sowie abstützt. Der Zuführungstisch 14 kann ein Paar von Unterbauträgern 15, 16 aufweisen, die sich von der Anlage stromaufwärts erstrecken, und zwar über eine ausreichende Distanz, um das nach der Längung längste rohrförmige Hüllen- bzw. Mantelglied aufnehmen zu können. Zwischen den ünterbau£rägern ist ein Führungsrinnengebilde 17 mit einer hohlen V-förmigen Konfiguration (siehe Figur 9) abgestützt, das als langgestreckte Führungsrinne für die Rohrhüllen dient. Das Führungsrinnengebilde ist in Segmente unterteilt, um zwischen bestimmten Segmenten Stützwalzen und zwischen anderen Segmenten Sternradausstoßelemente (star wheel kick-out elements) 19 aufzunehmen.

Dem Zuführungstisch 14 werden von einem Zuführungsgestell (nicht dargestellt), das längs des Tisches mit Ausstoßelementen 2o versehen ist, rohrförmige Hüllen- bzw. Mantelglieder zugeleitet. Die Ausstoßelemente 2o werden von einer gemeinsamen Welle 21 betätigt. Wenn diese um 9o oder dergleichen gedreht wird, heben die Ausstoßelemente 2o ein rohrförmiges Hüllenglied 22 von dem Gestell, um es in die Mitte des V-förmigen Führungsrinnengebildes 17 rollen zu lassen. Nach dem Bearbeiten in der Anlage erfolgt das Abnehmen des Hüllengliedes mittels schaltbarer Sternräder 19. Diese sind herkömmlich aufgebaut und mit Hüllenaufnahmetaschen versehen, die mit dem Hüllenglied ausgerichtet sind und die eine freie Längsbewegung des Hüllengliedes sowie der Hüllenstoßmittel zulassen. Zum Abnehmen des Hüllengliedes werden die Sternräder 19 gemeinsam durch eine Welle 23 und einen Antrieb 23a gedreht, wobei das Hüllenglied von dem Führungsrinnengebilde 17 abgehoben und

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mit den Sternrädern 19 zu einem geneigten Abführungsgestell 24 getragen wird.

In Figur 2 ist ein rohrförmiges Hüllenglied 22a in einer von dem Rinnengebilde 17 abgestützten Beladungsposition dargestellt. Das Hüllenglied 22a zeigt die minimale Länge des unbearbeiteten Werk stücks, die bei der vorliegend dargestellten Anlage etwa 38oo mm beträgt. Das Hüllenglied 22 ist repräsentativ für die maximale unbearbeitete Werkstücklänge, die bei der vorliegenden Einrich tung etwa 13ooo mm beträgt, während 22b (Figur 1) die maximale Httllengliedlänge nach dem Längungsvorgang durch das Bearbeiten in dem Stopfenwalzwerk wiedergibt. Das gesamte Rinnengebilde und das Sternrad-Ausgabegebilde sind natürlich so ausgelegt, daß das ge längte Hüllenglied 22b (maximale Länge) gehandhabt werden kann, wobei diese maximale Länge in der repräsentativen Einrichtung in der Größenordnung von 18ooo mm liegen kann.

Unabhängig von der Länge des unbearbeiteten Hüllengliedes wird es auf dem einlaßseitigen Tisch so angeordnet, daß sein vorderes En de 25, 25a im wesentlichen mit einer vorbestimmten Bezugsebene an der Vorderseite des Stopfenwalzwerks ausgerichtet ist. In die sem Zustand wird das rohrförmige Hüllenglied für Beschreibungszwecke so angesehen, daß es sich in einer vorbestimmten Beladungsposition befindet. Bei einer typischen Walzwerksanlage besteht eine begrenzte Distanz zwischen der Bezugsebene 26 und dem Spalt der Arbeitswalzen 11. Dieser Abstand kann in der Größenordnung von 3ooo mm liegen. Dementsprechend muß ein an der vorbestimmten Beladungsposition befindliches Hüllenglied zum Einführen in das Walzwerk zumindest über die Distanz von 3000 mm vorgestoßen wer den. Nach der vorliegenden Erfindung hat die Stoß- bzw. Schubein richtung eine Kapazität, die dem Abstandsmaß entspricht, jedoch dieses nicht übermäßig übersteigt. Dementsprechend kann es bei dem dargestellten Beispiel, bei dem der Abstand 3000 mm beträgt, geeignet sein, für einen Schubstößelhub insgesamt etwa 4000 mm vorzusehen, und zwar unter Berücksichtigung einer gewissen Tole ranz bezüglich der anfänglichen Positionierung des Hüllengliedes und um einen begrenzten Durchlauf des Schubgliedes vorzusehen, da

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mit sichergestellt wird, daß das Hüllenglied in passender Weise in die Arbeitswalzen 11 eingeführt und von diesen vollständig erfaßt wird. Nach der vorliegenden Erfindung dient jedoch ein Schubstößel der beschriebenen Minimumkapazität für alle Hüllenglieder in langer sowie kurzer und in unbearbeiteter sowie in gelängter Form, indem zwischen den Arbeitsdurchläufen der Anlage für ein schnelles Zurückführen des Schubstößels gesorgt wird.

Die Träger 15, 16 halten längliche Wagenstützschienen 27 sowie 27a, die einen Stößelwagen 28 für eine Bewegung längs des Zuführungstisches 14 abstützen. Der Stößelwagen 28 enthält einen langgestreckten Luftzylinder 29, der an der Beladungsseite durch eine Vielzahl von unter Abstand angeordneten sowie mit der Schiene 27 in Eingriff stehenden Rädern bzw. Rollen 3o abgestützt ist und der an der Entladungsseite durch eine Vielzahl von Paaren von auf der Schiene 27a abgestützten Rädern bzw. Rollen 31 abgestützt ist Wie es insbesondere in den Figuren 2 und 7 dargestellt ist, muß die Schiene 27a an der Entladungsseite in Segmente unterteilt sein, und zwar wegen des Vorhandenseins der Sternräder 19. Die Räder bzw. Rollen 31, die paarweise eng aneinander angrenzend angeordnet sind, dienen zum Überbrücken der Spalte 32 zwischen angrenzenden Segmenten der Schiene 2 7a.

Der Stößelwagen 28 ist mit einem Stößel 33 versehen, der im Inneren mit einem Kolben 34 verbunden ist. Der Stößel erstreckt sich vom Kopfende 35 des Zylinders nach vorne und trägt einen Hochleistungsschubkopf 36. Der letztere ist ähnlich wie der Zylinder 29 auf unter Abstand angeordneten Rädern bzw. Rollen 37, 38 angebracht, wobei ein zusätzliches Rad 38 an der Entladungsseite zum Überbrücken der Schienenspalte 32 dient.

Gemäß den Figuren 7 und 8 hat der Luftzylinder 29 an seinem Kolbenende eine Einlaßöffnung 3 9 und an seinem Kolbenstangenende ein Paar von unter Abstand angeordneten Öffnungen 4o, 41. Wenn der Einlaßöffnung 39 Luft unter Druck zugeleitet wird, erfolgt ein Vorwärtsbewegen des Kolbens 34 und des Stößels 33, um den Schubkopf 36 auszufahren. Wie es noch näher beschrieben wird, ist der

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chubkopf anfänglich an das stromaufwärts gelegene Ende eines rohrförmigen Hüllengliedes angrenzend angeordnet, so daß die Vorwärtsbewegung des Schubkopfes 36 dazu dient, das Hüllenglied in der erwünschten Weise in das Stopfenwalzwerk 1o vorzubewegen. Die Öffnung 4o ist die normale Ablaßöffnung des Zylinders und hat einen gewissen Abstand vom äußeren Ende desselben. Wenn der Kolben 34 die öffnung 4o erreicht, wird die letztere verschlossen, wobei eine gewisse Luftmenge im Endbereich des Zylinders eingeschlossen wird. Diese eingefangene Luft kann in gesteuerter Weise aus der Öffnung 41 abströmen, um nahe dem vorderen Hubende des Stößels ein gesteuertes Abbremsen desselben zu ermöglichen. Gemäß den vorherigen Ausführungen ist der gesamte Arbeitshub des Stössels 33 nicht wesentlich größer als der von der Anlage gebildete Abstand. In dem dargestellten Beispiel ist ein Stößelgesamthub von etwa 4ooo mm für einen Anlagenabstand von etwa 3ooo mm geeignet, wobei typische Arbeitstoleranzen in einem Walzwerk dieser Art berücksichtigt sind.

Der Stößelwagen 28 ist für eine gesteuerte Bewegung und Positionierung längs der Schienen 27, 27a mittels eines schienengestützten Zahnstangen- und Ritzelaufbaues angebracht. Beispielsweise gemäß den Figuren 5 und 7 ist ein höchst langgestrecktes Zahnstangengebilde 5o an seinem vorderen Ende mit dem Stößelwagen 28 verbunden, und zwar mittels stabiler Verbindungsbolzen 51. Das Zahnstangengebilde selbst weist ein langgestrecktes, tunnelartiges Gehäuse 52 auf, an dessen Boden eine langgestreckte Hochleistungs-Zahnstange 53 angeschraubt oder in anderer Weise festgeleg ist. Die Zahnstange 53 muß eine ausreichende Gesamtlänge haben, um den Stößelwagen 28 von einer vorderen Grenzposition, die für das kürzeste, unbearbeitete, rohrförmige Hüllenglied 22a geeignet i»t, zu einer zurückgezogenen Grenzposition zu bewegen, die für die Länge des längsten Hüllengliedes 22b nach einem Längungsvorgang infolge zweier oder mehrerer Durchläufe durch das Stopfenwalzwerk geeignet ist. Bei der repräsentativen Anlage ist eine Bewegungsgesamtdistanz für den Stößelwagen von etwa 142oo mm vorgesehen, wobei die Länge der Zahnstange etwas größer als der maxi male Bewegungspfad des Wagens ist. Da die Zahnstange 53 mit rela-

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tiv großen Geschwindigkeiten angetrieben wird und beträchtliche Kompressionslasten abstützt, wird die Zahnstange nicht nur durch ihren eigenen Satz von Schienen 27, 27a abgestützt, sondern auch durch das Gehäuse 52 stabilisiert und verfestigt, welches einen hohlen Aufbau und einen beträchtlichen Querschnitt in bezug auf denjenigen der Zahnstange hat.

Gemäß Figur 11 enthält das Zahnstangengehäuse 52 eine ebene Grundplatte 54, die an einem Hauptstützabschnitt 55 umgekehrt U-förmiger Konfiguration angeschweißt oder in anderer Weise festgelegt ist. Das Gehäuse 52 erstreckt sich über die volle Länge der Zahnstange 53 und ist daran durch geeignete Mittel, wie Schrauben 56, befestigt. An geeigneten Stellen sind entlang dem Zahnstangen gehäuse 52 (beispielsweise etwa alle 25oo mm) Stützräder 57 vorge sehen, die den Zahnstangenaufbau auf den Schienen 27, 27a abstützen. In diesem Bereich muß die Schiene 27a an der Entladungsseite nicht unterteilt sein. Nichtsdestoweniger sind zumindest die vorderen Radsätze an den Entladungsseiten des Zahnstangengehäuses paarweise angeordnet, da diese vorderen Sätze zeitweilig auf unterteilte Abschnitte der Schiene vorbewegt werden. Zweckmäßigerweise sind an dem Zahnstangengehäuse Haltearme 58 angebracht, die sich unter die Kopfflansche der Schienen 27, 27a erstrecken, um die Flanschräder 57 sicher auf den Schienen zu halten. Wenn es erforderlich ist, könnten zusätzliche Sätze von Halterädern (nicht dargestellt) anstelle der Haltearme 58 vorgesehen sein.

Bei der dargestellten Einrichtung wird die Zahnstange 53 durch ein stabiles Ritzel 6o an einer Welle 61 angetrieben, die an entgegengesetzten Seiten der Zahnstangen durch Lager 62, 63 drehbar gelagert ist. Das innenliegende Ende der Welle 61 ist mit einer Hochleistungs-Verblockungsbremse (heavy-duty locking brake) 64 verbunden, die ausreichend stabil bzw. stark ist, um die Welle 61 und das Ritzel 6o während des normalen Betriebes des Stößelwagens 28 an einem Drehen zu hindern. Die Welle 61 ist an der 'stromaufwärts¹ gelegenen Seite der Bremse 64 über eine Kupplung 65 mit einem Untersetzungsgetriebe 66 und einem elektrischen Antriebsmotor 67 verbunden. In der repräsentativen dargestellten Anlage

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kann der Antriebsmotor 67 ein Gleichstrommotor mit etwa 15o PS sein, um in passender Weise die Masse des Zahnstangengebildes 5o und des Stößelwagens 28 schnell beschleunigen und abbremsen zu können. Zweckmäßigerweise hat der Motor 67 seine eigene Steuerungsbremse 68 zum Steuern der Abbremsung des Motors. Jedoch er folgt die Verblockung bzw. Stillsetzung des Ritzels während des Betriebes des Stößelwagens 28 vorteilhafterweise durch die Hochleistungs-Verblockungsbremse 64, die sich stromabwärts von dem Antriebsmotor 67 und dem Untersetzungsgetriebe 66 befindet, so daß diese Elemente wirksam von dem Belastungsvorgang des sich im Betrieb befindlichen Stößelwagens getrennt sind.

Der Stößelwagen 28 enthält an seinem Grund- oder Kolbenende einen hydraulischen Stoßdämpferaufbau, um die Stöße aufzufangen und die Bewegungsenergie der Hüllenglieder aufzubrauchen bzw. umzusetzen, die nach Beendigung eines Anlagendurchlaufes in der Stromaufwärts richtung zurückgeführt werden. Bei dem dargestellten Aufbau enthält der Stoßdämpfer einen Fluidzylinder 7o, der direkt am Grundende des Luftzylinders 29 befestigt sein kann. Der Hydraulikbzw. Fluidzylinder hat einen Stößel 71, dessen eines Ende sich in das Gehäuse des Fluidzylinders 7o erstreckt und dessen anderes Ende nach vorne in das Bodenende des Stößel- bzw. Luftzylinders 29 verläuft. Das Kopfende 72 des Stoßdämpferstößels berührt die Stirnseite des Kolbens 34, wenn sich der Stößel 33 in seiner 'normalen' zurückgezogenen Position befindet, wie es in Figur 7 dargestellt ist. In dieser Position befindet sich der Kolben 34 unter einem beträchtlichen Abstand vor seiner absoluten Bodenposition. In der repräsentativen Walzwerksanlage ist ein Abstand von etwa 6oo mm vorgesehen, so daß eine Stoßabsorptions- bzw. -dämpfungsbewegung von etwa 6oo mm von der 'normalen¹, vollständig zurückgezogenen Position des Schubstößels 33 aufgenommen wer den kann. Der Stößel 71 ist in seiner 'normalen' Position bis zu einem Kontakt mit der Stirnseite des Kolbens 34 nach vorne ausge fahren .

Obwohl die spezifische Arbeitsweise des Stoßdämpferzylinders 7o unkritisch ist und die Prinzipien desselben bekannt sind, ist da-

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rauf hinzuweisen, daß der Zylinder über eine oder mehrere gedrosselte öffnungen mit einem geeigneten hydraulischen Speicher (nicht dargestellt) in Strömungsverbindung steht. Wenn somit der Stößel 71 in seinen Zylinder 7o getrieben wird, erfolgt ein Verdrängen von Fluid aus dem Zylinder durch die Drosselöffnungen in den Speicher, wobei sich eine Umsetzung von Bewegungsenergie in Wärme ergibt. Der Stößel 71 wird schließlich beispielsweise durch die gespeicherte Energie des Speichers in seine normale oder vorbewegte Position zurückgeführt. Es kann ein Fluidbypass vorgesehen sein, um Fluid in den Zylinder 7o zurückzuleiten, ohne daß das Fluid durch die gedrosselten Öffnungsmittel strömt, was entsprechend bekannter Grundlagen erfolgt.

Im Betrieb wird ein rohrförmiges Hüllenglied irgendeiner Größe innerhalb des durch die Hüllenglieder 22, 22a in Figur 2 vorgegebenen Maximum-Minimum-Bereiches von den Ausstoßelementen 2o aus dem Erhitzungs- bzw. Erwärmungsofen zum Führungsrinnengebilde 17 abgegeben. Zuvor wurde der Antriebsmotor 67 durch eine Bedienungsperson oder in typischerer Weise durch eine vorprogrammierte automatische Steuerung in Betrieb gesetzt, um den Stößelwagen 28 längs der Schienen 27, 27a zu einer Position zu bewegen, in der der Stößel- bzw. Schubkopf 36 in seiner normalen zurückgezogenen Position eng an das stromaufwärts gelegene Ende des rohrförmigen Hüllengliedes angrenzt. Bei dem beschriebenen repräsentativen Walzwerk überschreitet der anfängliche Abstand normalerweise nicht ein Maß von etwa 5oo mm. Wenn der Stößelwagen so positioniert ist, wird das Zahnstangengebilde 5o durch die Ritzelbremse 64 positionsmäßig blockiert, und das Hüllenglied kann dann in das Stopfenwalzwerk vorbewegt werden, und zwar durch Zuleiten von uft in das Kolbenende des Stößel- bzw. Luftzylinders 29. Bei einer vollständigen Ausfahrbewegung des Schubstößels 33 von 4ooo mm werden der Anfangsabstand aufgenommen und das Hüllenglied über den anfänglichen Anlagenabstand von etwa 3ooo mm vorbewegt, bis das Hüllenglied von dem Stopfenwalzwerk erfaßt und durch die Wirkung der Walzen desselben unabhängig vom Stößelwagen durchgezogen wird.

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Sobald das Hüllenglied von den Arbeitswalzen 11 erfaßt sowie in gesteuerter Weise bewegt wird, erfolgt ein Zurückziehen des Schubstößels 33 zu seiner 'normalen¹ Rückzugposition. Gleichzeitig werden die Ritzelblockierungsbremse 64 gelöst und der Antriebsmotor 67 angetrieben, um den Stößelwagen 28 zu einer neuen vortoestimmten Position zurückzuziehen. Die hydraulische und pneumatische Ventilsteuerung erfolgt so, daß der Schubstößel in seiner 'normalen' Position während der Bewegungen des Stößelwagens 28 wirksam unter Anlage am Kopf des ausgefahrenen Stößels 71 blockiert ist. Die neue Position des Stößelwagens kann in vorprogrammierter Weise in die Anlagensteuerung eingegeben oder manuell durchgeführt werden, wobei vorzugsweise die Vorprogrammierung erfolgt. In jedem Fall wird der Stößelwagen direkt zu einer vorberechneten Position zurückbewegt, die sich zum Aufnehmen des Hüllengliedes nach dem Längungsvorgang in der Anlage eignet. Das Längungsmaß kann natürlich empirisch oder durch Berechnung ermittelt werden, wobei es in jedem Fall vor dem Beginn des Betriebes des Stopfenwalzwerks bekannt ist, so daß der Stößelwagen direkt zu der neuen Position bewegt wird und zum Aufnehmen des gelängten Hüllengliedes bereitgestellt ist.

Nachdem das Hüllenglied das Stopfenwalzwerk in einer Stromabwärts- oder Arbeitsrichtung durchlaufen hat, werden die Arbeitswalzen 11 leicht geöffnet und die Rückführungswalzen 12 mit dem Hüllenglied in Berührung gebracht, um dann mit relativ großer Drehzahl angetrieben zu werden und das nunmehr gelängte Hüllenglied zu der stromaufwärts gelegenen Seite des Walzwerks zurückzuführen.

Nach der vorliegenden Erfindung können die Hüllenrückführungswalzen 12 das Hüllenglied mit Geschwindigkeiten zurückführen, die beträchtlich größer als bisher üblich sind. In diesem Zusammenhang sind Rückführungsgeschwindigkeiten von etwa 11 m pro Sekunde repräsentativ. Es ist ohne weiteres verständlich, daß ein rohrförmiges Hüllenglied, welches wahrscheinlich mehr als 2268 kg (5ooo Ib) wiegt und sich mit einer Geschwindigkeit von 11 m pro Sekunde bewegt, eine beträchtliche kinetische Energie hat, die

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zu absorbieren bzw. aufzunehmen ist, um das Hüllenglied anzuhalten. Da das Hüllenglied an dieser Bearbeitungsstufe heiß (beispielsweise 67o C) und relativ weich ist, kann das Rohrende durch übermäßige Stoßkräfte leicht beschädigt werden. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung stößt das sich zurückbewegende Hüllenglied gegen die Vorderseite des Schubkopfes, wobei der Schubstößel 33 in einer Stromaufwärtsrichtung bewegt wird, und zwar gegen die zunehmend größer werdende Kraft der im Kolbenende des Zylinders 29 eingefangenen Luft und gegen den Widerstand des hydraulischen Stoßdämpfers 7o. Bei der beschriebenen repräsentativen Anlage ist die neutrale oder normale Rückzugposition des Stößels 33 dergestalt, daß etwa 6oo mm zusätzlicher Stößelrückzugbewegung beim Auftreffen bzw. Gegenstoßen des sich zurückbewegenden Hüllengliedes zur Verfügung stehen. Somit wird die kinetische Energie des Hüllengliedes durch die Rückzugbewegung des Stößels gegen einen Widerstand allmählich abgebaut, und die Energie des Hüllengliedes wird in Form von Wärme umgesetzt, die von dem Stoßdämpfer 7o entwickelt wird. Hierdurch können die Stoßkräfte am Ende des heißen Hüllengliedes ausreichend niedrig gehalten werden, um eine übermäßige Beschädigung des Hüllengliedendes zu vermeiden, während gleichzeitig der Hüllenrückführungsvorgang mit beträchtlich größeren Geschwindigkeiten durchgeführt werden kann. Nachdem das Hüllenglied bis zu einem Stoppen abgebremst ist, kehrt der Stößel in seine normale Position zurück, und es kann ein neuer Schub- bzw. Stoßvorgang begonnen werden, um das nunmehr gelängte Hüllenglied für einen zweiten Durchlauf in das Stopfenwalzwerk zurückzuschieben.

Während das Hüllenglied einen zweiten Anlagendurchlauf erfährt, wird der Zahnstangen- und Ritzelantrieb für den Stößelwagen erneut betätigt. Hierbei erfolgen ein Umpositionieren des Stößels, so daß die Vorderseite 42 des Schubkopfes im Falle des zu seiner normalen Position zurückgezogenen Stößels entsprechend angeordnet ist, um den weiteren Längenzuwachs des Hüllengliedes aufzunehmen. Das Zurückführen des Hüllengliedes nach dem zweiten Durchlauf erfolgt im wesentlichen so wie oben beschrieben, wobei die kinetische Energie des schnell zurückbewegten Hüllengliedes durch Rei-

bungsverluste in dem hydraulischen Stoßdämpfer 7o absorbiert bzw. abgebaut wird. Nach dem zweiten Durchlauf wird das Hüllenglied durch Betätigen des Antriebes 23a für die Sternradwelle 23 ausgegeben. Hierbei wird das fertige Hüllenglied aus dem abstützenden Rinnengebilde 17 gehoben und auf das geneigte Gestell 24 abgelegt

Wenn die ankommenden Hüllenglieder einer Hüllengliedfolge gleiche Längen haben, wird der Zahnstangen- und Ritzelantrieb nach dem Entfernen eines behandelten Hüllengliedes betätigt, um den Stösselwagen 28 nach vorne zu einer für die Länge des ankommenden Hüllengliedes passenden Position vorzubewegen. Wenn das nächste ankommende Hüllenglied eine größere Länge hat, muß der Stößelwagen natürlich zurückgezogen werden. In jedem Fall kann die Länge des ankommenden, unbehandelten Hüllengliedes in vorprogrammierter Weise der Walzwerksteuerung eingegeben werden, und zwar zusammen mit dem Längungsausmaß, das dem Hüllenglied in dem ersten und zweiten Anlagendurchlauf erteilt wird. Dementsprechend erfolgt die Steuerung des Zahnstangenantriebsmotors 67 in der Weise, daß der Stößelwagen 28 automatisch passend positioniert wird, um zuerst das neue Hüllenglied zu empfangen, um dann den Wagen umzupositionieren, damit er das nach dem ersten Durchlauf zurückgeführte Hüllenglied empfängt, und um den Wagen nochmals umzupositionieren, damit er das vom zweiten Durchlauf zurückgeführte Hüllenglied aufnimmt. Da der Stößelwagen während jedes Arbeitsdurchlaufes umpositioniert wird, kann die notwendige Hubkapazität des Stößels auf einem absoluten Minimum gehalten werden, das mit dem notwendigen vorderseitigen Spiel bzw. Abstand an der Anlage und den erwarteten Arbeitstoleranzen in Einklang steht.

Bei der vorliegenden Einrichtung wird das Längenaufnahmevermögen nicht durch eine übermäßig große anfängliche Längenkapazität und/ oder durch Abstandshalterbefestigungen in dem Stößel selbst erreicht, sondern durch einen Mechanismus zum schnellen Umpositiolieren des Stößels an irgendeiner Stelle, damit die Funktion unter allen Bedingungen von einem Stößel minimaler Länge übernommen werden kann. Die Verwendung eines positionierenden Antriebsmechanismus für den Stößelwagen ist äußerst günstig, um für eine ver-

größerte Kapazität bezüglich des Schubstößels zu sorgen und die Anlagenleistungsfähigkeit beträchtlich zu vergrößern.

Das Vorsehen eines energieverzehrenden Stoßdämpferaufbaues in Verbindung mit dem Schubstößel führt zu bedeutenden Vorteilen im Zusammenhang mit der beschriebenen Vorrichtung. Gemäß einem Gesichtspunkt ermöglicht es die Energieabsorptionseinrichtung, daß die eine hohe Temperatur aufweisenden (und somit leicht zu beschädigenden) Hüllenglieder von dem Stopfenwalzwerk mit wesentlich höheren Geschwindigkeiten als bisher zurückgeführt werden können, ohne daß dem Ende des Hüllengliedes eine Stoßbeschädigung zugefügt wird. Außerdem ergibt sich durch das Vorsehen einer wirksamen Energieabsorptionseinrichtung in Verbindung mit dem Stößel eine Abtrennung und Reduzierung der Stoßbelastung auf den das System umpositionierenden Wagen. In diesem Zusammenhang befindet sich insbesondere im Fall relativ kurzer Hüllenglieder eine beträchtliche Länge des Zahnstangengebildes 5o beim Absorbieren des Stoßes eines zurückbewegten Hüllengliedes unter einer Kompressionsbelastung. Durch wirksames Abbauen bzw. Verzehren der Stoßenergie über eine beträchtliche Länge eines Abbremsweges wird die Kompressionsbelastung an dem Zahnstangengebilde verringert. Hierdurch kann das Gewichtjdes Gebildes auf einem Minimum gehalten werden, um ein mit hoher Geschwindigkeit erfolgendes Umpositionieren zu erleichtern. Es ist ferner in diesem Zusammenhang festzustellen, daß die sich bei irgendeinem Hüllenglied unter Kompression befindliche Länge des Zahnstangengebildes invers proportional zur Länge des Hüllengliedes selbst ist. Dementsprechend ist bei längeren Hüllengliedern, die eine größere Masse und einen größeren Impuls haben, die ungestützte Kompressionslänge des Zahnstangengebildes proportional kürzer, so daß sie eher der Belastung widerstehen kann.

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Leerseite

Claims

G 5ο 8οο -SU _ Firma Aetna-Standard Engineering Company, 32o First Street, Kllwood City, Pennsylvania (USA) Hüllenglied-Stoßeinrichtung für ein Stopfenwalzenwerk und Verfahren* zum Betreiben derselben Patentansprüche

1.^Hüllenglied-Stoßeinrichtung für ein Stopfenwalzwerk mit Arbeitswalzen zum Erfassen und Bearbeiten eines rohrförmigen Hüllengliedes sowie mit Mitteln zum Zurückführen desselben durch das Walzwerk nach einem Arbeitsdurchlauf, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Wagenschienenbahn (27, 27a) an der stromaufwärts gelegenen Seite des Walzwerks, durch einen auf der Wagenschienenbahn bewegbaren Stößelwagen (28) mit einem beweglichen Stößel (33), der für einen Arbeitshub passender Länge geeignet ist, um ein rohrförmiges Hüllenglied (22, 22a, 22b) von einer vorbestimmten Beladungsposition in einen Arbeitseingriff mit den Arbeitswalzen (11) vorzubewegen, wobei jedoch die Länge unpassend ist, um das Hüllenglied aus einer Position stromaufwärts von der Beladungsposition in einen solchen Arbeitseingriff zu bringen, ferner durch Mittel (5o, 53, 60) zum gesteuerten Positionieren des Stößelwagens (28) vor einem jeden Hüllenglied-Beladungsvorgang, um eine Anpassung an die Länge des ankommenden Hüllengliedes (22, 22a, 22b) vorzunehmen und den Stößelwagen (28) vor dem Zurückführen des Hüllengliedes an einer von dem Walzwerk weiter entfernten Stelle zu positionieren, und zwar unter Anpassung an die nunmehr vergrößerte Länge des Hüllengliedes, und durch dem beweglichen Stößel (33) zugeordnete Energievernichtungsmittel (7o, 71, 72) zum Abbremsen des zurückgeführten Hüllengliedes (22, 22a, 22b) sowie zum Absorbieren der kinetischen Energie desselben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum steuerbaren Positionieren des Stößels ein mit dem

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ORIGINAL INSPECTED

Stößelwagen (28) verbundenes langgestrecktes Zahnstangengebilde (5o, 53) und ein mit diesem in Eingriff stehendes, steuerbar angetriebenes Ritzel (6o) aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen steuerbaren Antrieb für das Ritzel (6o) mit einem Antriebsmotor (67) sowie einem Untersetzungsgetriebe (66) und durch eine Verblockungsbremse (64), die im Zuge der Antriebsverbindung zwischen dem Ritzel (6o) und dem Untersetzungsgetriebe (66) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößelwagen (28) einen Fluidzylinder (29) zum Betreiben des Schubstößels (33) enthält und daß die Energievernichtungsmittel einen stoßabsorbierenden bzw.*-dämpfenden Druckfluidzylinder (7o) sowie einen Stößel (71) aufweisen, der mit dem Schubstößel (33) während seiner extremen Rückzugbewegungen bewegbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (71) sich normalerweise in den Fluidzylinder (29) von dessen stromaufwärts gelegenem Ende aus erstreckt und unter einem beträchtlichen Abstand vor diesem stromaufwärts gelegenen Ende mit dem Schubstößel (33) in Eingriff treten kann, dessen normale Rückzugposition dort liegt, wo er von dem ausgefahrenen Stößel (71) erfaßt wird.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnstangengebilde (5o, 53) des Zahnstangen- und Ritzelantriebs ein langgestrecktes, hohles, gehäuseähnliches Gebilde (54, 55) und zum Abstützen desselben einen Rad- sowie Schienenbahnaufbau (27, 27a, 57) enthält, wobei ein Zahnstangenglied (53) an dem gehäuseähnlichen Gebilde (54, 55) festgelegt ist und von diesem abgestützt wird.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidzylinder (29) und der Schubstößel (33) luft-

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betrieben sind, daß die Energievernichtungsmittel einen Hy draulikzylinder (7o) sowie einen Stößel (71) aufweisen, der mit dem Schubstößel (33) in Eingriff treten kann, wenn sich dieser in einer normalerweise zurückgezogenen Position befindet, und daß der Schubstößel (33) unter dem Widerstand des Stößels (71) weiter zurückziehbar ist, und zwar bei einem Eingriff des Schubstößels (33) mit einem sich in einer Rückführungsrichtung bewegenden rohrförmigen Hüllenglied (22, 22a 22b) .

8. Verfahren zum Betreiben einer Walzwerk-Zuführungseinrichtung bzw. Hüllenglied-Stoßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiges Hüllenglied einer, vorbestimmten Beladungsposition vor dem Walzwerk zugeführt wird, daß der Schubstößel anfänglich zurückgezogen und der Zylinder entsprechend positioniert werden, damit der zurückgezogene Schubstößel eng an das stromaufwärts gelegene Ende des Hüllengliedes angrenzt, daß unter Aufrechterhaltung der Position des Zylinders der Schubstößel ausgefahren wird, und zwar über einen begrenzten Hub, der ausreicht, um das Hüllenglied bis zu einem Arbeitseingriff mit dem Walzwerk vorzubewegen, daß in Anpassung an das Zurückführen des nunmehr gelängten Hüllengliedes von dem Walzwerk deE ausgefahrene Schubstößel zurückgezogen und der Zylinder neu positioniert werden, wodurch der zurückgezogene Schubstößel dann, wenn sich das zurückgeführte gelängte Hüllenglied in der vorbestimmten Beladungsposition befindet, eng an das stromaufwärts gelegene Ende des gelängten Hüllengliedes angrenzt, daß unter Aufrechterhaltung der neuen Position des Zylinders der Schubstößel erneut über den begrenzten Hub ausgefahren wird, um das gelängte Hüllenglied bis zu einem Arbeitseingriff mit dem Walzwerk vorzubewegen, und daß nach einem zweiten Längungsvorgang des rohrförmigen Hüllengliedes der ausgefahrene Schubstößel wiederum zurückgezogen und der Zylinder in Anpassung an die Rückführung von dem Walzwerk umpositioniert werden.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder nach jedem Arbeitsdurchlauf eines rohrförmigen Hüllengliedes durch das Walzwerk umpositioniert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubstößel anfänglich zu einer Position zurückgezogen wird, die einen bedeutenden Abstand von der Grenze einer maximalen Rückzugbewegung hat, und daß ein von dem Walzwerk zurückgeführtes Hüllenglied zunehmend abgebremst wird, und zwar durch weiteres Zurückziehen über die anfängliche Rückzugposition unter dem Widerstand des Stößels.

11. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie eines sich bewegenden, rückgeführten Hüllengliedes vernichtet wird, indem hydraulisches Fluid während und als Ergebnis der weiteren Rückzugbewegung des Stößels durch gedrosselte Öffnungsmittel verlagert bzw. verdrängt wird.

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