DE2813612C3

DE2813612C3 - Vorrichtung zur Mittenkörnen der Stirnenden von Knüppeln für die Herstellung nahtloser Rohre

Info

Publication number: DE2813612C3
Application number: DE2813612A
Authority: DE
Inventors: James W. Pittsburgh Pa. Schuetz
Original assignee: White Consolidated Industries Inc
Current assignee: White Consolidated Industries Inc
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1981-08-27
Also published as: DE2813612A1; US4103530A; FR2387710B1; FR2387710A1; GB1572208A; DE2813612B2; JPS53130263A; CA1067318A; JPS5743341B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mittenkörnen der Stirnenden von Knüppeln für die Herstellung nahtloser Rohre, mit zwei relativ zueinander beweglichen Spannbacken zum Einspannen der Knüppel für das Körnen, mit einem Körnwerkzeug, mit einem Antriebszylinder zum axialen Vorbewegen des Körnwerkzeuges gegen die vordere Stirnseite des eingeklemmten Knüppels und mit einer Halterung zum Anbringen des Körnwerkzeuges am Antrieb, wobei die Bewegungsachse des Körnwerkzeuges und die Längsachse der zu körnenden Knüppel aufeinander einstellbarsind.

Nahtlose Rohre werden hergestellt, indem man zunächst einen zylindrischen Knüppel über einen Dorn schiebt und dabei um seine Längsachse dreht, um eine nahtlose Rohrluppe zu erzeugen, die danach gelängt und in ihrer Wandstärke reduziert wird, was im s allgemeinen durch einen Walzvorgang geschieht Die Genauigkeit der Lochung des Knüppels schlägt sich in allen nachfolgenden Bearbeitungsvorgängen und auch am fertigen Rohr nieder. Je genauer die erste Lochung mit der geometrischen Achse des Knüppels zusammen-

iü fällt, desto gleichmäßiger wird die Wand des fertigen Rohres und dementsprechend dessen Qualität

Für den Beginn der Lochung ist es bekannt, die Stirnenden mit einer speziellen Vorrichtung in der Mitte zu körnen. Bei einer für diesen Zweck bekannten

is Vorrichtung der eingangs genannten Gattung (US-PS 30 91 139) ist es nachteilhaft, daß zum Ausrichten der Längsachse der für das Körnen eingespannten Knüppel mit der Bewegungsachse des Körnwerkzeuges ein komplizierter Abtastmechanismus erforderlich ist und daß die beiden die Knüppel einstellenden Backen an verschwenkbar gelagerten Hebeln angeordnet sind, was die Vorrichtung kompliziert und störanfällig macht Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß eine Einstellung des Körnwerkzeuges auf Klemmbacken unterschiedlicher Größe und Knüppel unterschiedlicher Außendurchmesser nicht möglich ist, obwohl die Knüppel aufgrund ihrer Herstellungstechnik (Stranggießen, Strangpressen, Warmwalzen oder Drehen) und Wärmedehnungen im

so allgemeinen unterschiedliche Durchmesser haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mittenkörnen der Stirnenden von Knüppeln für die Herstellung nahtloser Rohre zu schaffen, welche Knüppel auch mit unterschiedlichen Außendurchmessern stets genau mittig körnt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Halterung für das Körnwerkzeug parallel zu der einen beweglichen Spannbacke einstellbar an der Kolbenstange des Antriebszylinders gelagert und mit der beweglichen Spannbacke für eine synchrone Einstellbewegung über einen Hebel gekoppelt ist, der mit einem Ende an einem festen Drehpunkt und mit seinem anderen Ende an die bewegliche Klemmbacke angelenkt ist und der zwischen seinen Enden mit der Halterung des Körnwerkzeuges im Eingriff ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt die Position des Körnwerkzeuges automatisch auf den tatsächlichen Durchmesser des jeweils eingespannten Knüppels ein,

V) so daß das Körnwerkzeug immer genau auf der jeweiligen geometrischen Längsachse des Knüppels liegt. Das Körnwerkzeug ist in einer Ebene begrenzt seitlich einstellbar, in welcher die geometrische Achse eines eingespannten Knüppels liegt. Die Quereinstellung des Körnwerkzeugs erfolgt automatisch entsprechend dem Durchmesser des eingespannten Knüppels und unabhängig von den Vor- und Rückbewegungen gegenüber dem Knüppel.
Der Mechanismus zum Quereinstellen des Körnwerkzeuges ist mechanisch mit dem Einspannmechanismus für die Knüppel verbunden. Der Einspannmechanismus für die Knüppel ist so ausgebildet, daß er bei Knüppeln mit kleinerem Durchmesser eine größere Schließbewegung durchführt als bei Knüppeln mit größerem

f>5 Durchmesser, urn eine Anpassung an den jeweiligen Knüppeldurchmesser zu erzielen. Dadurch ist eine Peineinstellung der Position des Körnwerkzeuges möglich, so daß eine äußerst genaue Zentrierung des

Kornwerkzeuges gegenüber dem jeweils eingespannten Knüppel erzielt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verbessert und beschleunigt das Mittenkörnen von hydraulisch eingespannten Metallknüppeln, indem untsrschiedliche -, Außendurchmesser der einzelnen Knüppel automatisch ausgeglichen werden. Dieser Ausgleich erfolgt durch Ausnutzung der Bewegung der beweglichen Klemmbacke, die automatisch den tatsächlichen Durchmesser des jeweils eingespannten Knüppels widerspiegelt, um dadurch die Feineinstellung der Position des Körnwerkzeuges gegenüber dem Knüppel zu erreichen, damit das Körnwerkzeug so nahe wie möglich an der tatsächlichen Längsachse des eingespannten Knüppels steht

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mittenkörnen der Stirnenden von Knüppeln für die Herstellung nahtloser Rohre dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,

F i g. 3 eine Stirnansicht der Rückseite der Vorrichtung,

F i g. 4 eine Stirnansicht der Vorderseite der Vorrichtung,

F i g. 5 einen Längsschnitt nach Linie 5-5 aus F i g. 2,

Fig.6 einen im Maßstab vergrößerten Teilschnitt nach Linie 6-6 aus F i g. 5,

Fig.7 einen Teilquerschnitt in vergrößertem Maßstab nach Linie 7-7 aus F i g. 5,

F i g. 8 eine Vorderansicht, woraus die Spannbacken so der Vorrichtung zu erkennen sind, und

F i g. 9 eine Seitenansicht zu F i g. 8.

Die Vorrichtung hat einen Rahmen 10, an dessen Vorderseite ein rinnenförmiger Tisch 11 angeordnet ist, um Knüppel 12 abzustützen. Der Rahmen 10 weist )■> massive Seitenplatten 13 und 14, eine Bodenplatte 15 und eine Frontplatte 16 auf.

An der Vorderseite der Vorrichtung befindet sich ein Einspannmechanismus 17 für das vordere Ende eines Knüppels 12, der entlang dem Tisch 11 vorbewegt werden kann. Der Einspannmechanismus 17 hat einen festen Sockel 18 mit horizontaler Sockelplatte 19, welche zwei seitlich verschiebbare Führungsglieder 20 und 21 trägt, die eine untere Spannbacke 22 verschiebbar aufnehmen, welche mittels eines Bolzens « 23 (F i g. 8) zur Arbeitsachse der Vorrichtung auszurichten ist. Der Bolzen 23 durchsetzt zueinander ausgerichtete Löcher 24 und 25, die in einem an der Spannbacke 22 vorgesehenen Ansatz 26 bzw. in einem an der Sockelplatte 19 vorgesehenen Ansatz 27 enthalten sind, w

Insbesondere aus F i g. 4 ist erkennbar, daß die untere Spannbacke 22 mit einer oberen blockförmigen Spannbacke 28 zusammenwirkt, wobei beide Spannbakken im wesentlichen halbzylindrische Aussparungen 29 bzw. 30 zum Einspannen zylindrischer Knüppel 12 enthalten. Die Aussparungen 29 und 30 haben einen etwas kürzeren Bogen als 180° und einen etwas größeren Krümmungsradius als der Radius des vorbestimmten Nenndurchmessers. Sind die Spannbacken 22 und 28 zum Nenndurchmesser zusammengefahren, t>o befindet sich zwischen denselben ein ausreichendes Spiel (Fig.4), um die Spannbacken zum Einspannen unterdimensionierter Knüppel noch weiter zusammenfahren zu können.

Für jeden Nenndurchmesser der Knüppel ist ein hs separater Satz oberer und unterer Spannbacken vorgesehen. Die Spannbackensätze können um beispielsweise jeweils 25,4 mm voneinander unterschiedliche Größen aufweisen, wobei beispielsweise ein Größenbereich von etwa 101,6 mm bis etwa 228,6 mm oder sogar bis 254 mm abgedeckt wird. In F i g. 4 ist in vollen Linien ein Satz aus Spannbacken 22 und 28 mit kleinem Nenndurchmesser dargestellt, während mit gestrichelten Linien ein Satz Spannbacken 22a und 28a eines größeren Nenndurchmessers angedeutet ist.

An der oberen Spannbacke 28 ist ein hochstehender Ansatz 33 vorgesehen, der zur Ausrichtung dieser Spannbacke gegenüber einem Blockhalter 32 in eine entsprechende Aussparung 34 des Blockhalters eingreift. Ein Bolzen 35 stellt eine Verbindung zwischen dem Blockhalter 32 und der Spannbacke 28 her, wenn beide Teile zueinander ausgerichtet sind. Über einen Sockel 36 ist der Blockhalter 32 mit der Kolbenstange 37 eines einen großen Durchmesser aufweisenden hydraulischen Zylinders 38 verbunden, der am oberen Ende des Rahmens 10 befestigt ist.

Zum Mittenkörnen wird ein Knüppel 12 zwischen die auseinandergefahrenen Spannbacken 22 und 28 vorbewegt, bis das vordere Ende des Knüppels mit einer als Anschlag dienenden Platte 39 in Kontakt kommt. Dann wird Druckmedium in das obere Ende des Zylinders 38 eingeleitet, wodurch die obere Spannbacke 28 in Richtung zur unteren Spannbacke 22 verschoben wird, bis der Knüppel 12 erfaßt und eingespannt ist. Die beim Einspannen des Knüppels 12 erreichte endgültige Position der oberen Spannbacke 28 hängt vom jeweiligen Außendurchmesser des eingespannten Knüppels ab, d. h. die Spannbacke 28 wird entsprechend dem jeweiligen Knüppeldurchmesser mehr oder weniger dicht an die Spannbacke 22 herangefahren. Diese kleinen Abweichungen in der endgültigen Spannposition der beweglichen oberen Spannbacke 28 werden genutzt, um die genaue Position des Körnwerkzeuges entsprechend einzustellen.

An der Rückseite des Rahmens 10 ist ein hydraulisch zu betätigender Zylinder 40 horizontal angebracht, der eine nach vorn ausfahrbare Kolbenstange 41 aufweist, die einen verhältnismäßig großen Durchmesser hat. Am vorderen Ende der Kolbenstange 41 befindet sich ein Träger 42 zum Anbringen eines Körnwerkzeuges 43. Aus F i g. 5 ist zu erkennen, daß der Träger 42 ein massives, vertikal angeordnetes Grundglied 44 aufweist, das direkt an der Kolbenstange 41 befestigt ist und an dessen Vorderseite sich eine Halterung 45 schwimmend verschiebbar befindet. Diese Halterung 45 enthält eine vertikal angeordnete Platte 46, die sich direkt auf dem Grundglied 44 abstützt und an ihren Rändern vom Grundglied 44 begrenzt vertikal verschiebbar geführt ist. Für die Führung kann beispielsweise eine Schwalbenschwanzführung vorgesehen sein.

Normalerweise wird der Träger 45 mittels starker Druckfedern 47 (F i g. 6), die in das Grundglied 44 eingelassen sind, in eine vorbestimmte obere Endlage gedrückt. Bolzen 48 begrenzen die Aufwärtsbewegung des Trägers 45, während der Zwischenraum 49 zwischen dem Träger 45 und dem Grundglied 44 die Größe der möglichen Abwärtsbewegung des Trägers bestimmt. An der Vorderseiite der Platte 46 des Trägers 45 befindet sich ein vertikal verschiebbarer Block 50, der das Körnwerkzeug 43 hält. Der in vertikaler Ebene direkt an der Vorderseite der Platte 46 anliegende Block 50 hat an seinen Rändern senkrecht vei laufende Schwalbensch ,vanzführungen 51 und 52 (F i g. 7). Am oberen Ende des Blockes 15 ist eine Gewindestange 53 angebracht, auf der ein in deren Gewinde eingreifendes Stellrad 54 sitzt, das in einer nach vorne weisenden Verlängerung

55 des Trägers 45 gehalten gelagert ist. Durch Drehen des Stellrades 54 können die Gewindestange 53, der Biock 50 und das Körnwerkzeug 43 gemeinsam in eine vorbestimmte Position angehoben oder abgesenkt werden. Ein angelenkter Ansatz 56 bildet eine Drehsperre fii- das Stellrad 54 nach Erreichen einer vorbestimmten Einstellung.

Aus F i g. 4 ist zu erkennen, daß die Spannposition der Vorrichtung beim Einspannen der Knüppel der kleinsten Größe tiefer als beim Einspannen von Knüppeln der größten Größe liegt. Zum Anpassen an die verschiedensten Knüppelgrößen wird die Lage der Spannbacken 22 und 28 verändert, so daß durch Drehen des Stellrades 54 der Block 55 und damit das Körnwerkzeug 43 entsprechend nachgestellt wird. Dadurch können am Stellrad 54 und/oder der Gewindestange 53 geeichte Markierungen vorgesehen sein, um das Einstellen zu erleichtern.

Um normale Abweichungen vom Nenndurchmesser des Knüppels auszugleichen, ist der schwimmend gelagerte Block 45 mit der oberen Spannbacke 28 derart fest verbunden, daß das Körnwerkzeug entsprechend der Lagerung der Knüppelachse aus ihrer Nennposition etwas angehoben oder abgesenkt wird. Zu diesem Zweck ist ein Kompensationshebel 57 vorgesehen, der zwei im Abstand voneinander angeordnete Stangen 58 und 59 aufweist. Die hinteren Enden der Stangen 58 und 59 sind durch einen Zylinder 60 auseinandergespreizt, um für eine größere Stabilität zu sorgen. Der Kompensationshebel 57 ist an diesem Ende an einem Arm 61 angelenkt, der fest am Rahmen 10 angebracht ist. Am vorderen Ende des Kompensationshebels 57 befindet sich eine Steuerrolle 62, die zwischen den Armen eines C-förmigen Bügeis 63, der am Sockel 36 befestigt ist, liegt. Da die Steuerrolle 62 in den Bügel 63 eingreift, wird sie bei Bewegungen der Kolbenstange 37 angehoben oder abgesenkt.

Auf halbem Wege zwischen der Schwenkachse 64 des Kompensationshebels 57 und der Achse der Steuerrolle 62 befindet sich eine weitere Steuerrolle 66. die zwischen den Stangen 58 und 59 angebracht ist. Mit dieser Steuerrolle 66 arbeitet ein nach vorne offener C-förmiger Bügel 67 zusammen, der am Träger 45 angebracht ist und von diesem hochsteht. Der Bügel 67 hat eine Verlängerung 68. die in allen Positionen dieses Bügels unter der Steuerrolle 66 liegt. Der Bügel 67 ist von der Kolbenstange 41 vorwärts und rückwärts bewegbar. Er ist auch mit einer oben liegenden Verlängerung 69 versehen, die etwas kürzer als die untere Verlängerung 68 ist und über der Steuerrolle 66 liegt, wenn die Kolbenstange teilweise ausgefahren ist. Vv cum die Kolbenstange 4i jedoch vollständig zurückgezogen ist, gibt die Verlängerung 69 die Steuerrolie 66 frei, wie in F i g. 5 gestrichelt dargestellt ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform liegt der Kompensationshebel 57 immer dann in der horizontalen Position, wenn sich die obere Spannbacke 28 in der richtigen Position zum Einspannen eines Knüppels einer bestimmten Nenngröße befindet. Die Abstufungen der verschiedenen Spannbacken ist so gewählt, daß sich der obere Halter 32 stets in einer für alle Nenngrößen im wesentlichen gleichen Position befindet, wenn ein Knüppel der bestimmten Nenngröße eingespannt wird. Ist der gerade eingespannte Knüppel jedoch etwas unterdimensioniert, wird der obere Halter 32 beim Einspannen etwas unter die Nennposition verlagert, wodurch der Kompensationshebel 57 etwas nach unten geneigt wird. Bei Überdimensionierung des Knüppels liegt der Kompensationshebel 57 hingegen etwas nach oben geneigt.

Da die Steuerrolle 66 genau auf halber Strecke zwischen der Schwenkachse 64 und der Achse 65 der Steuerrolle 62 gelagert ist, wird die Steuerrolle 66 aus der Nennposition stets um genau die halbe Strecke der Verlagerung der oberen Spannbacke 28 nach oben oder unten verlagert, was den Abweichungen der Längsachse der einzelnen Knüppel von der Nennposition entspricht.

Nimmt man bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Konstruktion an, daß die Spannbacken vollständig geöffnet sind und sich die Kolbenstange 41 in der zurückgezogenen Position befindet, wird der Träger 45 von den Druckfedern 47 in seine obere Endlage gedrückt. Diese Position entspricht der maximalen Toleranz bei Überdimensionierung. Stößt der Träger 45 hingegen an das Grundglied 44, entspricht diese Position der maximalen Toleranz bei Unterdimensionierung. Hat der eingespannte Knüppel genau die vorgesehene Nennabmessung, liegt die Unterseite des Trägers 45 in der in Fi g. 6 strichpunktiert dargestellten Ebene.

Wenn ein unterdimensionierter Knüppel zwischen den Klemmbacken 22 und 28 eingespannt wird, nimmt der Kompensationshebel 57 beim Absenken der Klemmbacke 28 den Träger 45 und damit das Körnwerkzeug 43 nach unten mit, und zwar genau um die Hälfte des Untermaßes des Knüppeldurchmessers, damit das Körnwerkzeug 43 genau in der Längsachse des eingespannten Knüppels liegt. Dann wird die Kolbenstange 41 ausgefahren und das Körnwerkzeug somit gegen den eingespannten Knüppel vorbewegt. Dabei wird auch der Bügel 67 gegenüber der Steuerrolle 66 vorbewegt, damit seine Arme 68 und 69 die Steuerrolle 66 umfassen und dadurch das Körnwerkzeug in der eingestellten Position festlegen. Da die für die Steuerrolle 66 vorgesehenen Kontaktflächen der Arme 68 und 69 genau parallel zur Längsachse der Kolbenstange 41 verlaufen, wird die senkrechte Kompensation der Lage des Körnwerkzeuges 43 nicht durch die Ausfahr- und Einfahrbewegungen der Kolbenstange 41 beeinflußt.

Nach Beendigung der Mittenkörnung wird die Kolbenstange 41 zurückgezogen, so daß die Steuerrolle 66 für eine Hochschwenkbewegung des Kompensationshebels 57 freigegeben wird. Der gekörnte Knüppel wird dann von der Platte 39 aus der Vorrichtung ausgeworfen. Die Platte 39 wird von einem am Rahmen 10 befestigten hydraulischen Zylinder 70 (Fig. 2) betätigt, dessen Kolbenstange 71 mit einem Joch 72 verbunden ist. Stangen 73 verbinden das Joch 72 mit der Platte 39. Wie Fi g. S zeigt, ist die Platte 39 mit seitlich vorstehenden Armen 74 und 75 versehen, die zwischen die auseinandergefahrenen Spannbacken 22 und 28 eingefahren werden können. Außerdem ist die Platte 39 mit zwei Fingern 76 versehen, die sich nach unten erstrecken und nach innen zusammenlaufen, so daß sie in die halbzyiindrische Aussparung der unteren Spannbacke 42 jeder Größe hineinragen. In Fig.8 ist die größtmögliche Spannbacke in vollen Linien und die kleinstmögliche Spannbacke gestrichelt dargestellt. Die Finger 76 begrenzen eine langgestreckte senkrechte Öffnung für die Aufnahme des Körnwerkzeuges 43. Es ist zweckmäßig, für Knüppel mit größerem Durchmesser ein etwas größeres Körnwerkzeug als für kleinere Knüppel zu benutzen. Der Halter 50 ermöglicht ein lösbares Anbringen des Körnwerkzeuges 43 mittels eines abgeschrägten Keiles 77. wie F i g. 5 zeigt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnunsen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mittenkörnen der Stirnenden von Knüppeln für die Herstellung nahtloser Rohre, mit zwei relativ zueinander beweglichen Spannbakken zum Einspannen der Knüppel für das Körnen, mit einem Körnwerkzeug, mit einem Antriebszylinder zum axialen Vorbewegen des Körnwerkzeuges gegen die vordere Stirnseite des eingeklemmten Knüppels und mit einer Halterung zum Anbringen des Körnwerkzeuges am Antrieb, wobei die Bewegungsachse des Körnwerkzeuges und die Längsachse der zu körnenden Knüppel aufeinander einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (45, 46) für das Körnwerkzeug (43) parallel zu der einen, beweglichen Spannbacke (28) einstellbar an der Kolbenstange (41) des Antriebszyiinders (40) gelagert und mit der beweglichen Spannbacke für eine synchrone Einstellbewegung über einen Hebel (57) gekoppelt ist, der mit einem Ende an einem festen Drehpunkt (64) und mit seinem anderen Ende an die bewegliche Klemmbakke (28) angelenkt ist und der zwischen seinen Enden mit der Halterung (45,50) des Körnwerkzeuges (43) in Eingriff ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein transversal schwimmend bewegliches Gleitglied (45) ist, an dem das Körnwerkzeug (43) gegenüber diesem in dessen Einstellrichtungen nachstellbar befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Körnwerkzeug (43) an der verschiebbar gelagerten Halterung (45) mittels eines Schiebers (50), der von einem Spindeltrieb (53, 54) einstellbar ist, befestigt ist und die Halterung (45) eine längs verlaufende Oberfläche (68) hat, während der Hebel (57) zwischen seinen Enden mit einer Steuerrolle (66) versehen ist, die zum Einstellen der Halterung mit der Oberfläche (68) in Kontakt kommt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (68) Teil eines sich nach vorne öffnenden C-förmigen Bügels (67) ist, der an der Halterung (45) angebracht ist und in den die Steuerrolle (66) paßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerrolle (66) in der Mitte des Hebels (57) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (45) auf Druckfedern (47) gegenüber der Kolbenstange (41) begrenzt verschiebbar abgestützt ist.