DE2808890A1

DE2808890A1 - Schmiedemaschine zum schmieden grosser rohre ueber einen langen dorn

Info

Publication number: DE2808890A1
Application number: DE19782808890
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Braunwieser; Hans Dr Hojas; Bruno Dipl Ing Dr Te Kralowetz
Original assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Current assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DE2808890B2; JPS53123356A; DE2808890C3; ATA227277A; FR2385466B1; FR2385466A1; AT346156B; US4157026A; DD135043A5; GB1567131A; JPS5512335B2

Description

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Gi¹M Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau

Aktiengesellschaft Steyr,Österreich

Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen

langen Dorn

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn mit beiderseits des Schmiedekastens je einem waagrecht verschiebbaren Spannkopf, den in Vorschubrichtung eine dreh- und antreibbare Hülse für den Dorn durchsetzt.

Die bisher bekannt gewordenen Schmiedemaschinen, die zum Warmschmieden großer Rohre, also Rohre ab einem Durchmesser von etwa 200 mm, über einen langen Dorn geeignet sind, brauchen wenigstens an einer Seite des Schmiedekastens einen aufwendigen Manipulator, der nicht nur den Dorn, sondern auch Spannbacken zum Festhalten des Werkstückes trägt„ Abgesehen von dem sich durch diese Manipulatoren ergebenden enormen Aufwand, bringen die das Werkstück großflächig fassenden Spannbacken einen beträchlichen Abkühleffekt für das Werkstück mit sich, so daß bei Verwendung dieser- Manipulatoren pro Hitze nur ein Stich möglich ist. Da solche Rohre aber nicht in einem Stich fertiggeschmiedet xverden können, ist mit den bekannten Schmiedemaschinen das Großrohrschmieden äußerst zeitraubend und umständlich, nochdazu wo auch das Abziehen des fertigen Rohres vom Dorn einige Schwierigkeiten bereitet.

Es gibt auch schon Schmiedemaschinen mit beiderseits des Schmiedekastens angeordneten Spannköpfen, bei denen der

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Dorn durch eine Spannkopfhülse geführt und mit den an der Spannkopfhülse angelenkten Spannbacken zu fixieren ist. Diese Schmiedemaschinen werden nur bedarfsweise zur Rohrschmiedung herangezogen, wobei dann praktisch nur der Spannkopf zum Einsatz kommt, dessen Spannbacken als Kupplungselement für den Dorn dienen müssen. Da hier für die Eohrschmiedung trotz der komplizierten Spannköpfe mit den Spannbacken keine Möglichkeit für eine ausreichende Werkstückeinspannung besteht, ist allerdings mit dieser Maschine eine Großrohrschmiedung nicht denkbar.

Zum Schmieden von Gewehrläufen wurde auch bereits eine Schmiedemaschine vorgeschlagen, die nur einen Spannkopf ohne Spannbacken aufweist, wobei der Dorn mittels einer den Spannkopf durchsetzenden Dornstange für sich mit einem Hydrauliktrieb in Verbindung steht, der den Dorn bewegt. Hier dient zur Abstützung des Werkstückes neben einem spannkopfseitigen Kolben ein hydraulisch beaufschlagter Gegenhalterkolben. Diese Konstruktion ist aber nur für die Verwendung relativ kurzer und dünner Dorne geeignet, da, abgesehen vom erforderlichen Aufwand, großdimensionierte, in ihrer ganzen Länge auf einen entsprechenden Dorn aufgeschmiedete Werkstücke nicht mehr vom Dorn abgezogen werden könnten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zurgunde, diese Mangel zu beseitigen und eine Schmiedemaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die möglichst einfach aufgebaut ist, einen schnellen schwierigkeitslosen Arbeitsablauf mit sich bringt und vor allem das Schmieden mehrerer Stiche pro Hitze erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Dorn in der Hülse des einen als Manipulator wirkenden Spannkopfes drehfest und axial unverschiebbar lagert und mit seinem freien Ende in die Hülse des anderen als Gegenhalter wirkenden Spannkopfes einfahrbar ist, daß zum Verspannen eines auf den Dorn aufgefädelten Werkstückes lediglich ringförmige, vorzugsweise sich gegen das Werkstück kegelig verjüngende Spannflächen dienen, die von den Stirnflächen sich an den Spannkopfhülsen ab-

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stützender Zwischenhülsen "bzw. einer gegenhalterseitigen Zwischenhülse und eines manipulatorseitigen Dornbundes gebildet sind, und daß die Folgebewegung des Gegenhalters beim Schmieden relativ zum Vorschub des Manipulators mittel- oder unmittelbar über die Abweichung des Spannkraft-Istwertes vom eingestellten Sollwert regelbar ist. Durch das Fehlen der Spannbacken können die Spannköpfe einfach und robust konstruiert sein, wobei die Spannkopfhülsen lediglich zur Halterung bzw. zum Durchführen des langen Dornes dienen. Die Kopplung des Dornes mit der Spannhülse des Manipulators ergibt automatisch auch die erforderliche Dornbewegung beim Schmieden, und zwar nicht nur entsprechend dem Werkstückvorschub, sondern auch der Werkstückdrehung. Das Verschieben des Dornes zum Auf- bzw. Abziehen des Werkstückes wird ebenfalls mit dem Spannkopf gemeinsam durchgeführt, da so der ohnehin vorhandene starke Antrieb zur Spannkopfbewegung vor allem für das große Kräfte erfordernde Abziehen des fertigen Werkstückes vom Dorn zur Verfügung steht. Durch die Einspannung des Werkstückes zwischen Manipulator und Gegenhalter und die genau einstellbare Spannkraft₉ die ja von der Vorschub und Materialfluß berücksichtigenden Gegenhalterbewegung abhängt, ist eine ausgezeichnete Schmiedung der großen Werkstücke mögliche Entscheidend ist außerdem, daß der geringe Berührungsbereich zwischen Werkstück und Spannflächen einen ins Gewicht fallenden Wärmeabfluß vom Werkstück auf den Spannkopf verhindert und so einer größeren Abkühlung der Werkstückenden wirksam vorgebeugt ist, was pro Hitze mehrere Stiche zu schmieden erlaubt. Zur Herstellung des fertigen Rohres ist daher nur ein einziges Einspannen des Rohlings ohne Zwischenhitzen notwendig. Zum Schmieden eines großen Rohres werden die Spannköpfe auseinandergefahren, bis zwischen Gegenhalter und dem vpm Manipulator mitgenommenen Dorn ein dem Werkstück angepaßter Abstand vorhanden ist, dann wird das Herkstück mittels eines Hebezeuges od₀dgl₀ vor das freie Dornende

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gehalten und durch Verschieben des Manipulators der Dorn durch das Werkstück und in den Gegenhalter geführt, bis die Spannflächen das Werkstück zwischen sich festhalten, wobei die kegelige Form der Spannflächen gleichzeitig das Werkstück gegenüber dem Dorn zentrieren. Je nach der erforderlichen Stichzahl wird nun das Werkstück durch entsprechend aufeinander abgestimmte Manipulator- und Gegenhalterverschiebung ein- oder mehrmals durch den Schmiedekasten geführt und dabei vom Rohling bis zum fertigen Rohr abgeschmiedet. Zur Abnahme des Werkstückes zieht dann der Manipulator durch einfaches Zurückfahren den Dorn aus dem entsprechend axial abgestützten Werkstück heraus, so daß dieses vom Hebezeug entfernt werden kann. Die erfindungsgemäße Schmiedemaschine erlaubt demnach bei einfachem, robustem Aufbau ein rasches wirtschaftliches Schmiedeverfahren.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung stützen sich die Spannkopfhülsen axial am Spannkopf über eine Feder ab, deren Auslenkung durch die Spannkraft mittels eines entsprechenden Weggebers od.dgl. zur Regelung der Gegenhalterbewegung dient. Da zum Schmieden großer Rohre schwere Spannköpfe erforderlich sind, können gewisse Ungleichmäßigkeiten bei der Verschiebebewegung der Spannköpfe nicht ausgeschlossen werden. Um diese Ungleichmäßigkeiten einerseits und Unregelmäßigkeiten des Materialflusses beim Abschmieden des Werkstückes andererseits aufzufangen und auszugleichen, sind diese Federn zwischen den Spannköpfen und Spannkopfhülsen vorgesehen, wobei gleichzeitig der Federweg bei entsprechender Belastung als Maß für die Regelung der Gegenhalterbewegung ausgenützt wird.

Wenn beide Spannköpfe in üblicher Weise hydraulisch verschiebbar sind, ergibt sich erfindungsgemäß ein einfacher Regelkreis für die Gegenhalterbewegung, wenn, die dem Hydraulikzylinder des Gegenhalters zugeführte Hydraulikmittelmenge von einer Regelpumpe abhängt, die entsprechend der Differenz

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zwischen einem sich auf Grund der vorbestimmten Spannkraft ergebenden Sollvjert und einem vom Weggeber angezeigten Istwert beeinflußbar ist.

TJm die Wirkungsweise bzw«, das Arbeiten der erfindungsgemäßen Schmiedemaschine weiter zu verbessern, kann schmiedekastenseitig am Maschinenbett des Manipulators eine heb- und senkbare Abstreifgabel mit dem Rohrquerschnitt angepaßtem Zinkenabstand vorgesehen sein, wobei vorzugsweise der Dornbund bzw. die Zwischenhülse im Bereich der Spannfläche gabelgerechte Abflachungen aufweist. In angehobener Stellung ergibt diese Abstreifgabel für das fertige Werkstück eine geeignete Abstützung, durch die es beim Zurückfahren des Manipulators automatisch vom Dorn abgestreift wird« Da die Abstreifgabel am Maschinenbett des Manipulators lagert, entsteht beim Abstreifen des Werkstückes ein geschlossener Kraftfluß, so daß die zur Werkstückabnahme vom Dorn erforderliche große Kraft problemlos aufzunehmen ist. Um das gegenüber dem Rohling dünnwendige fertiggeschmiedete Rohr auch ohne Beschädigungsgefahr mit der Abstreifgabel fassen zu können, ermöglichen die im manipulatorseitigen Spannflächenbereich vorgesehenen Abflachungen eine lichte Weite zwischen den Gabelzinken, die etwa dem Innendurchmesser des fertigen Rohres entspricht, so daß eine genügend große Auflagerfläche zwischen Rohr und Gabel besteht»

Um das Hantieren der großen, sehr schweren Werkstücke problemloser zu machen und die Dornhalterung entlasten zu können, sind erfindungsgemäß beiderseits des Schmiedekastens auf- und abschwenkbare Stützrollen für das Werkstück bzw«, für den Dorn vorgesehen.Je nach durchzuführendem Arbeitsschritt des Schmiedeverfahres sind diese Stützrollen außer Funktion, nehmen das aufzufädelnde bzw, abgezogene Werkstück auf oder unterstützen das freie Ende des Dornes, x-ienn die Spannköpfe über Dornlänge auseinandergefahren sind«,

In der Zeichnung ist der Srfindungsgegenstand schematisch in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen

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-s-

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen

als Manipulator wirkenden Spannkopf und die Fig. 2 "bis b verschiedene Arbeitsphasen beim Großrohr-

schmieden mit der erfindungsgemäßen Schmiedemaschine. Beiderseits des Schmiedekastens 1, in dem zwei Hämmer radial zum Werkstück schlagen, ist je ein Spannkopf 3, 4 angeordnet, die "beide einen im wesentlichen gleichen Aufbau besitzen und auf einem eigenen Maschinenbett 5»6 mittels Hydraulikzylinder 7>8 verschiebbar geführt sind.Jeder der beiden Spannköpfe 3j4 wird von einer über ein Schneckenradgetriebe 9 antreibbaren Hülse 10,11 in Vorschubrichtung durchsetzt, wobei sich die Hülsen 10,11 gegenüber den Spannköpfen 3»4 axial über Blattfederpakete 12,13 abstützen. Der Dorn 14 ist nun in die Hülse 10 des als Manipulator wirkenden Spannkopfes 3 drehfest und axial unverschiebbar eingesetzt, hingegen durch die Hülse 11 des als Gegenhalter wirkenden Spannkopfes 4 bis zu einem manipulatorseitigen Bund 15 frei einführbar. Die Stirnfläche 16 dieses Bundes 15 sowie die Stirnfläche 17 einer sich an der Spannkopfhülse 11 abstützenden Zwischenhülse 18 dienen dabei als Spannflächen für ein zu schmiedendes, auf den Dorn aufgezogenes Werkstück 19, wobei zur Zentrierung dieses Werkstückes gegenüber dem Dorn 14 sich die Stirnflächen 16,17 gegeneinander kegelig verjüngen. Die erforderliche Einspannkraft für das Werkstück 19 wird über die beiden Spannköpfe 3>4 aufgebracht und während des Schmiedevorganges konstant gehalten, wozu die Gegenhalterbewegung auf den Vorschub des Manipulators und den auftretenden Materialfluß beim Schmieden laufend abgestimmt werden muß. Da die Auslenkung der Federn 12 bzw. 13 ein exaktes Maß für die herrschende Spannkraft darstellt, wird sie für die genaue Regelung der Gegenhalterbewegung ausgenützt. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, ist daher dem Blattfederpaket 13 ein Weggeber 20, zugeordnet (es könnte genausogut, wie in Fig.1 angedeutet, dem Blattfederpaket 12 ein Weggeber 21 zugeordnet sein)., der den Spannkraft-Istwert angibt. In einem ent-

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sprechenden Regelkreis 22 wird dieser Istwert mit dem vom Sollwertgeber 23 gelieferten vorbestimmten Sollwert verglichen und das Hydraulikmittel dem Hydraulikzylinder 8 des Gegenhalters 4 über eine Regelpumpe 24 und ein Vierwegeventil 24a in einer vom sich ergebenden Vergleichswert abhängigen Menge zugeführt, was trotz aller vorschub- oder materialflußbedingter unvorhergesehener Einflüsse stets eine gleichbleibende Spannkraft mit sich bringt. Zum Schutz der Hydraulikanlage ist ein Überdruckventil 25 vorgesehen.

Zum Abziehen des Werkstückes 19 vom Dorn 14 ist schmiedekastenseitig am Maschinenbett 5 des Manipulators 3 eine Abstreifgabel 26 heb- und senkbar gelagert, wobei zum besseren Angriff der Gabel an der Stirnfläche des Werkstückes der Bund 15 des Dornes im Spannflächenbereich Abflachungen aufweist, so daß die Gabelzinken nahe genug beieinanderliegen können, um wenigstens bereichsweise das Rohr über die ganze Wandstärke zu fassen. Zur Unterstützung des abgezogenen Werkstückes sowie als zusätzliche Auflager für den Dorn 14 sind beiderseits des Schmiedekastens 1 auf- und abschwenkbare Stützrollen 28 vorgesehen.

Zum Schmieden eines großen Rohres wird der den Dorn tragende Spannkopf 3 zurückgefahren, bis der Dorn den Raum zwischen Gegenhalter 4 und Schmiedekasten 1 zum Einbringen des Werkstückes freigibt (Pig.2). Beim Vorfahren schiebt dann der Manipulator 3 den Dorn 14 durch das Werkstück 19 und durch die Hülse 11 des Gegenhalters 4, der sich ebenfalls gegen das Werkstück bewegt, wodurch es zum Einspannen des Werkstückes zwischen den Spannflächen 16,17 mit entsprechender Spannkraft kommt. In dieser Stellung fahren die beiden Spannköpfe mit dem Werkstück in den Berich der Schmiedehämmer und das Abschmieden kann beginnen (Pig.3). Nun wird das Werkstück der Länge nach abgeschmiedet, wobei der Manipulator 3 dem Werkstück den Vorschub erteilt und der Gegenhalter, auf Grund des Materialflusses entsprechend langsamer nachfolgend, die Spannkraft für

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das Werkstück bestimmt (Fig.4). Da zum Einspannen des Werkstückes keine Spannbacken benötigt werden, sondern kegelige Spannflächen dienen, gibt es keine großen Berührungsflächen zwischen Spannkopf und Werkstück, so daß ein rasches Abkühlen der Werkstückenden unterbunden wird. In ein und derselben Hitze können so mehrere Stiche geschmiedet werden, wozu das Werkstück eingespannt bleibt und lediglich ein etwa zwei- oder dreimaliges Zurückfahren in die Ausgangsstellung und neuerliches Durchziehen des Werkstückes durch den Schmiedekasten erforderlich ist. Das fertiggeschmiedete Rohr wird dann mittels der gehobenen Abstreifgabel vom Dorn abgenommen, wozu die Spannköpfe auseinanderfahren und der Dorn wie zur Werkstückaufnahme zurückgezogen wird (Pig.5). Ein Hebezeug od.dgl. nimmt dann das auf den Stützrollen verbleibende Rohr auf und die Schmiedemaschine ist für eine neue Rohrschmiedung bereit.

Die erfindungsgemäße Schmiedemaschine erlaubt ein rasches wirtschaftliches Verfahren zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn, wobei nur eine Hitze erforderlich ist und mit relativ einfachen Spannköpfen das Auslangen gefunden wird.

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Claims

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Patentansprüche :

\Λ.J Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn mit "beiderseits des Schmiedekastens je einem waagrecht verschiebbaren Spannkopf, den in Vorschurichtung eine dreh- und antreibbare Hülse für den Dorn durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (14·) in der Hülse (10) des einen als Manipulator wirkenden Spannkopfes (3) drehfest und axial unverschiebbar lagert und mit seinem freien Ende in die Hülse (11) des anderen als Gegenhalter wirkenden Spannkopfes (4) einfahrbar ist, daß zum Verspannen eines auf den Dorn aufgefädelten Werkstückes (19) lediglich ringförmige, vorzugsweise sich gegen das Werkstück kegelig verjüngende Spannflächen dienen, die von den Stirnflächen (16,17) sich an den Spannkopfhülsen abstützender Zwischenhülsen bzw. einer gegenhalterseitigen Zwischenhülse (11) und eines manipulatorseitigen Dornbundes (15) gebildet sind, und daß die Folgebewegung des Gegenhalters beim Schmieden relativ zum Vorschub des Manipulators mittel- oder unmittelbar über die Abweichung des Spannkraft-Istwertes vom eingestellten Sollwert regelbar ist.
2. Schmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannkopfhülsen (10,11) axial am Spannkopf (3,4) über eine J?eder(i2,13) abstützen, deren Auslenkung durch die Spannkraft mittels eines entsprechenden Weggebers (20,21) od.dgl. zur Regelung der Gegenhalterbewegung dient» 3o Schmiedemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannköpfe (3?4) in an sich bekannter Weise hydraulisch verschiebbar sind, wobei die dem Hydraulikzylinder (8) des Gegenhalters (4) zugeführte Hydraulikmittelmenge von einer Regelpumpe (24) abhängt, die entsprechend der Differenz zwischen einem sich auf Grund der-vorbestimmten

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Spannkraft ergebenden Sollwert und einem vom Weggeber (20) angezeigten Istwert beeinflußbar ist. 4. Schmiedemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß schmxedekastenseitig am Maschinenbett C5) des Manipulators (3) eine heb- und senk— bare Abstreifgabel (26) mit dem Rohrquerschnitt angepaßtem Zinkenabstand vorgesehen ist, wobei der Dornbund (15) bzw. die Zwischenhülse im Bereich der Spannfläche (16) gabelgerechte Abflachungen (27) aufweist. 5- Schmiedemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Schmiedekastens (1) auf- und abschwenkbare Stützrollen (28) für das Werkstück (19) bzw. den Dorn (14) vorgesehen sind.

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