DE2835024C2 - Einrichtung zum Formen von Spiralnahtrohren aus Stahlband bzw. Blech - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Formen von Spiralnahtrohren aus einem Stahlband bzw. Blech mit einer Formeinheit aus festen und verstellbaren Formrollen sowie mit einer Kalibriereinheit aus einem an senkrechten Führungen verstellbaren Kalibrierrahmen und daran angeordneten Kalibrierrollen, die in Schlitten gelagert sind, welche mit Hilfe von Spindeltrieben verstellbar sind, wobei die Spindeltriebe der Schlitten untereinander und mit dem Antrieb für den Kalibrierrahmen gekoppelt sind.

Bei einer derartigen Einrichtung weist die Formein= heit in der Regel drei Formrollen oder Rollengruppen auf, von denen die eine im Inneren des Rohres und die beiden anderen außerhalb des Rohres angeordnet sind. Die verstellbaren Kalibrierrollen des Kalibrierrahmens stützen sich außen am Rohr ab.

Bei der Herstellung von Spiralnahtrohren ist es von grundlegender Wichtigkeit, daß das Stahlband bzw. Blechband nicht elastisch, sondern plastisch verformt wird, damit im Rohrmantel des daraus hergestellten Rohres keine inneren Spannungen verbleiben, die die Belastbarkeit des Rohres weitgehend vermindern. Da Qualität und Abmessungen der zur Rohrherstellung verwendeten Bänder bzw. Bleche in gewissen Grenzen schwanken, müssen im Verlauf der Herstellung Korrekturen angebracht werden, damit das Stahlhand bzw. Blech tatsächlich plastisch verformt wird ur.i die

ίο Rohrabmessungen konstant bleiben.

Eine bekannte Einrichtung der beschriebenen Gattung (DE-AS 17 52 513) besitzt zwar die notwendigen Freiheitsgrade für die Verstellung der jeweiligen Rollen, sie wird aber deswegen als nachteilig angesehen, weil sie Sanktionen kompliziert aufgebaut ist und sehr große Abmessungen annimmt, wenn damit Rohre größeren Durchmessers hergestellt werden sollen. Bei der bekannten Einrichtung sind nämlich die Schlitten der Kalibrierrollen tangential und/oder sekantial zur Mantelfläche des herzustellenden Rohres verstellbar angeordnet Das bedeutet, daß bei einer Durchmesseränderung des zu bearbeitenden Rohres die Spindeln unterschiedlich verstellt werden müssen oder unterschiedliche Steigungen besitzen müssen. Außerdem sind auch die maximalen Verstellwege der Schlitten jeweils unterschiedlich. Das wirkt sich auf die Abmessungen der Einrichtung insgesam; aus, weil auch noch die Spindeln für die längsten Verstellwege innerhalb der Einrichtung untergebracht werden müssen.

Eine andere Einrichtung (DE-AS 16 02 256) enthält keine gesonderte Formeiheit. Alle um den Mantel des Rohres angeordneten Rollen sind von gleicher Konstruktion und zur Verformung ist ein innerer Dorn vorgesehen. Alle Rollen bzw. ihre Träger sind mit Hilfe von Spindeln in Richtung auf eine untere, das Rohr abstützende Rolle verstellbar. Deswegen müssen auch in diesem Fall die einzelnen Spindeln unterschiedlich verstellt werden, wenn der Durchmesser des zu bearbeitenden Rohres geändert wird. Da bei dieser

ίο Einrichtung der Form- bzw. Kalibriei rahmen in sich geschlossen ist, ist die Größe der damit herstellbaren Rohre naturgemäß begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Gattung funktionell zu vereinfachen und so zu verbessern, daß ohne Vergrößerung der äußeren Abmessungen und des Gewichtes Rohre sehr unterschiedlicher Abmessungen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schlitten der Kalibrierrollen im Kalibrierrahmen in radialer Richtung verstellbar angeordnet sind, daß auf jeder Seite jedes Schlittens in symmetrischer Anordnung dazu eine zur Verstellrichtung parallele Gewindespindel gelagert ist und die Gewindespindeln in zugeordneten Spindelmuttern des Kalibrierrahmens geführt sind, wobei wenigstens eine Gewindespindel jedes Paares ein dazu koaxiales Zahnrad aufweist, das mit einer im Kalibrierrahmen parallel zur Gewindespindel gelagerten Zahnwalze kämmt, die über Anschlußgetriebe und tangential im Kalibrierrahmen gelagerte Wellen an den Antrieb für den Kalibrierrahmen angeschlossen ist,

In radialer Richtung verstellbar bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Schlitten in Richtung auf die Achse des herzustellenden Rohres •erstellbar sind.

Dementsprechend können alle Schlitten und ihre Antriebe im wesentlichen gleich ausgebildet sein. Sie werden bei einer notwendigen Verstellung auch in gleichem Maße verstellt. Das alles ist funktionell

einfacher und übersichtlicher.

Insbesondere können die Gewindespindeln jedes Schlittens über ein am Schlitten angeordnetes Getriebe aus den Zahnrädern, damit in Eingriff stehenden Zahnrädern und Kegelradpaaren gekoppelt sein, wobei 5 jeweils ein Kegelrad jedes Kegelradpaares mit einem zugeordneten Zahnrad auf einer gemeinsamen Welle sitzt und die anderen beiden Kegelräder auf einer zur Verstellrichtung orthogonalen Querwelle sitzen.

Zweckmäßig wird zwischen den Antrieb des Kalibrierrahmens und die Schlitten eine lösbare Kupplung geschaltet, die nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ein Schieberad sein kann.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht eine schnelle und genaue Einstellung der Kalibriereinheit, die eine funktionell übersichtliche Konstruktion mit relativ geringen Abmessungen ist

Die weiteren Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den Querschnitt der erfip.dungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 den Längsschnitt der Formeinheit und

F i g. 3 den Querschnitt eines Schlittens der Kalibriereinheit.

Die in F i g. I dargestellte Einrichtung ist die Formund Kaübriereinheit eines Spiralnahtrohrwerkes, in der die Mittellinie des auf der Bandvorbereitungsstraße laufenden Bleches bei jeder Bandbreite an derselben Stelle bleibt und die Änderung der Bandbreite durch die zur dieser Mittellinie symmetrische Querverstellung der in der Vorbereitungsstraße vorgesehenen Maschineneinheiten erfolgt. In den auf dem Grundkörper 1 der Einrichtung vorgesehenen Führungen bewegen sich die Grundschlitten 2 und 3, die bei der Einstellung der Blechbreite in die durch die zusammenschweißenden Blechränder bestimmte Stellung gebracht werden müssen. Die Einstellung des Grundschlittens 2 der Formeinheit kann mittels des Antriebes 4 vorgenommen werden. Der Antrieb 4 bewegt mit Hilfe der Gewindespindel 6 und der Spindelmutter 7 den Grundschlitten 2 auf die in F i g. 2 dargestellte Weise. Die Gewindespindel 6 ist im Grundkörper 1 gelagert und die Spindelmutter 7 ist an den Grundschlitten 2 befestigt.

Der Grundschlitten 3 der Kalibriereinheit wird durch den auf denselben angeordneten Antrieb 5 mittels des Zahnrades 8 und der an den Grundkörper 1 befestigten Zahnstange 9 bewegt.

Die durch die Fig. 1 und 2 dargestellte Formeinheit enthält die Formrollen 10,11 und 12. Die Formrollen 10 sind im Balken 18 um eine senkrechte Achse verdrehbar in der Weise gelagert, daß sie gruppenweise in der Laufrichtung des Bleches eingestellt werden können. Der Balken 18 ist in senkrechter Richtung in der Führung des Schlittens 19 beweglich. Der Schlitten 19 kann auf einer die Rollenteilung überschreitenden Länge in Richtung der Achslinie des Rohres mit Hilfe der auf dem Grundschlitten 2 gelagerten Gewindespindel 20 und der an den Schlitten 19 befestigten Spindelmutter 21 bewegt werden,

Der Balken 18 wird in senkrechter Richtung durch den Antrieb 22 bewegt. Dessen WeKe 23 treibt über die Kardangelenke 24 und die Hülse 25 die im Schlitten 19 gelagerten Schneckentriebe an. Die Räder der Schnekkentriebe 26 verdrehen die Gewindespindeln 27, die den Balken 18 mittels der in diesen befestigten Spindelmuttern 28 anheben oder senken.

Ein ähnlicher Mechanismus bewegt auch den die Rollen 12 tragenden Balken 29 in den Führungen des Querschlittf ns 30. Der Querschlitten 30 wird durch die an ihm befestigten Spindelmuttern 34 und die im Schlitten 31 gelagerten Gewindespindeln 32 in der Führung des Schlittens 31 bewegt An den Gewindespindeln 32 sind die Schneckenräder 35 befestigt. Die zu ihnen gehörenden Schnecken 36 sind miteinander verbunden und dies gewährleistet den Synchronlauf der Gewindespindeln 32.

Die den Biegevorgang bestimmende Stützweite der mit 3 Rollen ausgelegten Formeinheit kann durch Änderung der Stellung des Querschlittens 30 vermindert bzw. erhöht werden. Die Einstellung wird durch die Skala 33 erleichtert Die Formrollen 11 sind in der Konsole um die senkrechte Achse gruppenweise (in Batterien) verdrehbar gelagert Die Höhenstellung dieser Formrollen 11 kann nicht verändert werden und ihre untere Mantellinie bestimmt die Lage der inneren Mantelfläche des hergestellten Rohres.

In der Formeinheit können sowohl,:'j; verschiedenen Blechsiärken als auch die zu den verschiedenen Rohrdurchmessern gehörenden unterschiedlichen Krümmungen durch Änderung der Höhenlage der Formrollen 10 und 12 eingestellt werden. Die Stellung der Fornvollen 10 und 12 und dadurch der Durchmesser des in der Produktion befindlichen Rohres können ohne Abstellen des Fertigungsvorganges zu jeder Zeit sehr genau verändert werden. Nach erfolgter Einstellung ist eine Fixierung nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist mit einer in Fig. / sichtbaren Abtastfühlereinheit 69 versehen. Der Fühler derselben liegt auf dem Mantel des in der Formeinheit geformten Rohres auf.

Wirkt eine Änderung des Gleichgewichtes der inneren Spannungen in Richtung einer Erhöhung des Durchmessers, so tastet der Fühler eine ovalitätsartige Ausbeulung ab, bei Auftreten einer Tendenz in Richtung einer Verminderung des Durchmessers, so kom;;H es zufolge der Verschiebung der Rohrachslinie in Richtung des Blechlaufes zu einer Bewegung des Fühlers in der entgegengesetzten Richtung. Diese Bewegungen bringen über den Regelkreis den Antrieb 22 der Formeinheit in der entsprechenden Richtung in Umlauf und verändern die Stellung der Formroüen 12 im Sinne der Wiederherstellung des Gleichgewichtes.

Die Kaübriereinheit ist auf dem Grundschlitten 3 aufgebaut Auf diesem sind 2 mit senkrechten Führungen versehene Säulen 38 angeordnet. Auf diesen ist der in senkrechter Richtung bewegliche Kalibrierrahmen 39 vorgesehen, an dessen oberen Teil die mit dem Schneckenrad versehene Spindelmutter 42 gelagert ist. Die Spindelmutter 42 läuft auf der Gewindespinde¹ 41 um. Die Gewindespindel 41 ist an den die Säulen 38 verbindenden Balken 40 befestigt. Der Kalibrierrahmen 33 1st demgemäß zufolge des Spindel-Spindelmutter-Eingriffes so auf dem Balken 40 aufgehängt, daß sich durch Verdrehen der Spindelmutter 42 die Höhenlage des Kalibrierrahmens 39 verändert.

Da wie vorstehend beschrieben die untere Mantellinie der Forrnrollen Π die Höhenlage der unteren Erzeugerebene der inneren Mantelfläche des Rohres bestimmt, muß der Kalibrierrahmen 39 im Vergleich zu dieser Bezugsebene der Wandstärke entsprechend verschoben werden. Bei Annahme eines durch die Kalibrierrollen 13—1/ festgelegten unveränderten äußeren Rohrdurchmessers muß bei Erhöhung der Wandstärke der Kalibrierrahmen 39 in dem den

Zuwachs entsprechenden Wert nach unten, bzw. bei einer sich vermindernden Wandstärke nach oben verschoben werden.

Wird hingegen bei gleichbleibender Wandstärke der Rohrdurchmesser erhöht, so verändert sich mit dem Zuwachs OR des inneren Rohrdurchmessers auch die Lage der Mittellinie. Der Kalibrierrahmen 39 muß um den Wert AR angehoben werden, da in diesen die Kalibrierrollen 13—17 eine zum Konstruktionsmittelpunkt des Kalibrierrahmens 39 kreissymmetrische Bewegung vollführen.

Die Blechstärke kann auf der Skala 51 abgelesen werden. Auf den Skalenwert ist mit Hilfe der Stellvorrichtung 53 die mit dem Blechstärke anzeigenden Zeiger zusammengebaute Skala 52 einzustellen, die auf den Durchmesser kalibriert ist. Der Wert des eingestellten Durchmessers kann mit Hilfe des an den Kalibrierrahmen 39 befestigten Zeigers 54 bzw. des an den Schlitten 64 befestigten Zeigers 68 der auf dem Kalibrierrahmen 39 befindlichen Skala 67 abgelesen werden.

Die Bewegung des Kalibrierrahmens 39 versieht der Antrieb 43. Die kinematische Kette kann mittels des Schieberades 44 als Kupplung gelöst werden. Der Antrieb 43 verdreht über das Schieberad 45 als ausrückbares Kupplungselement auch die Welle 46, die über den Schneckentrieb 47 die Welle 48 antreibt. Die Wellen 48 sind über die Kegelzahnradübersetzungen 49 miteinander verbunden und gewährleisten den synchronisierten Antrieb der Zahnwalzen 50.

Bei der Einstellung der Blechstärke auf der Skala 51 muß das Schieberad 45 als Kupplungselement ausgerückt werden. Dadurch ist eine Änderung der Höhenlage des Kalibrierrahmens 39 möglich, ohne daß dabei die darin gelagerten Kalibrierrollen 13 —17 in eine einem anderen Durchmesser entsprechende Stellung gebracht würden.

Die Bewegung der sich im Kalibrierrahmen 39 in radialer Richtung bewegenden Schlitten 64 versehen die in seinen Seitenkästen gelagerten miteinander in Verbindung befindlichen Zahnwalzen 50.

ΪΠ F i g. 3 ist die SchnillZClLnilung eines oi_!imicn.-> \ri

der erfindungsgemäßen Einrichtung zu sehen. Bei einer Maßänderung bewegen sich die Schlitten 64 in Synchronlauf miteinander und behalten nach der gewünschten Maßänderung ihre Stellung ohne besondere Fixierung. Für die in radialer Richtung erfolgende Verstellung erwies sich die Gewindespindel als am besten geeignet, da sie nach Abstellen des Antriebes in der gewünschten Stellung verbleibt. Zur Bewegung werden in jedem Schlitten 64 je 2 Gewindespindeln 57/a, 57.'b verwendet, um eine von Spannungen und Kippmomenten freie Bewegung zu sichern.

Die im Kalibrierrahmen 39 der Einrichtung angeordneten Kalibrierrollen 13—17 sind in der durch Fig. 1 dargestellten Ansicht entlang eines Kreisbogens angeordnet In der zur Ebene von F i g. 1 senkrechten Richtung sind die Kalibrierrollen 13—17 auf den Balken 55 in parallel liegenden Reihen angeordnet (siehe Fig.3). In dieser Weise liegen die Kalibrierrollen 13—17 auf dem Mantel des gefertigten Rohres entlang von zur Rohrachslinie parallelen Mantellinien auf.

Auf der einen Seite des Kalibrierrahmens 39 sind die Wellen 48 angeordnet, die Bauelemente der sich an den Antrieb 43 anschließenden Antriebskette darstellen. Diese sind mittels der Kegelzahnradübersetzungen 49

in miteinander in Zwangsverbindung und die neben den einzelnen Schlitten 64 vorgesehenen Zahnwalzen SC sind ebenfalls mittels einer Zwangsüberseizung an sie angeschlossen. Die Bauelemente der die Bewegung des Schlittens 64 gewährleistenden Antriebskette sind im

ii Schlitten 64 selbst angeordnet. Das mit der Zahnwalze 50 im Eingriff stehende Zahnrad 56 ist mit der Spindelmuttcr 66/a einachsig angeordnet und über das Zahnrad 58 mit dem Kegelzahnradpaar 59 verbunden Die Spindelmutter 57/a ist in der mit dem Kalibrierrah·

.'D men 39 starr verbundenen Spindelmutter 66/a in der Weise geführt, daß bei der Übertragung der Drehbewegung von der Zahnwalze 50 auf das Zahnrad 56 die Verdrehung der Gewindespindel 57/a gleichzeitig auch eine Ortsveränderung des Schlittens 64 bewirkt. Irr

r> Interesse der Verwirklichung einer sicheren Verstellung ist auch an die andere Seite des Schlittens 64 eine Gewindespindel 57/6 befestigt, die in der ebenfalls zun· Kalibrievrahmen 39 befestigten Spindelmutter 66/f geführt ist. Von der Zahnwalze 50 wird die Bewegung

jo über die Zahnräder 56 und 58, das Kegelzahnradpaar K und die Übertragungswelle 60 aul die andere Seite des Schlittens 64 übertragen. Hier überträgt das Kegelzahnradpaar 61 die Bewegung zu den Zahnrädern 62 und 65 die den Synchronlauf der Gewindespindel 57/b und 57/;

)■) gewährleisten. Die mittels von zwei Spindeln erfolgende Bewegung eignet sich für den Schlitten ganz besonder; zur Aufnahme der symmetrischen Belastungen. Die Antriebskette und die Konstruktionsabmessungen wer den durch die Anordnung der Gewindespindeln 57/« und 57/6 in dem sich bewegenden Schlitten 64 weitgehend vereinfacht.

bietet die Möglichkeit, daß die Rohrformeinheit de« Spiralnahtrohrwerkes in einem außerordentlich breiter Abmessungsbereich eingesetzt werden kann ohne daC dabei die Abmessungen des Kalibrierrahmens irrea groß gewählt werden müßten. Die übliche Forderung bei derartigen Einrichtungen ist die Arbeit in einerr Durchmesserbereich von 400—1600 mm. Wird diese Forderung in herkömmlicher Weise erfüllt, so er»eber sich unverhältnismäßig großen Konstruktionsabmes sungen und auch das Gewicht der Einrichtung wird außerordentlich groß. Dies bedeutet zugleich nicht nur daß gemäß der Erfindung eine einfachere und kleinere Einrichtung für die gleichen Parameter hergestellt werden kann, sondern auch das, daß die Baukosten der Einrichtung geringer werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Formen von Spiralnahtrohren aus einem Stahlband bzw. Blech mit einer Formeinheit aus festen und verstellbaren Formrollen sowie mit einer Kalibriereinheit aus einem an senkrechten Führungen verstellbaren Kalibrierrahmen und daran angeordneten Kalibrierrollen, die in Schlitten gelagert sind, welche mit Hilfe von Spindeltrieben verstellbar sind, wobei die Spindeltriebe der Schlitten untereinander und mit dem Antrieb für den Kalibrierrahmen gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (64) der Kalibrierrollen (13 bis 17) im Kalibrierrahmen (39) in radialer Richtung verstellbar angeordnet sind, daß auf jeder Seite jedes Schlittens (64) in symmetrischer Anordnung dazu eine zur Verstellrichtung parallele Gewindespindel (57a, 57b) gelagert ist und die Gewindespindeln (57a, 57b) in zugeordneten Spindelmuttern (66a, 66ty des Kalibrierrahmens (39) geführt sind, wobei wenigstens eine Gewindespindel [57a) jedes Paares ein dazu koaxiales Zahnrad (56) aufweist, das mit einer im Kalibrierrahmen (39) parallel zur Gewindespindel (57a) gelagerten Zahnwalze (50) kämmt, die über Anschlußgetriebe (49) und tangential im Kalibrierrahmen (39) gelagerte Wellen (48) an den Antrieb (43) fur den Kalibrierrahmen (39) angeschlossen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindeln (57a, 576,' jedes Schlittens (64) über ein am Schlitten (64) angeordnetes Getriebe aus den Zahnrädern (56 bzw. 65), damit in Eingriff stehenden Zihnräde .ι (58 bzw. 62) und Kegelradpaaren (59 bzw. F-X) gekoppelt sind, wobei jeweils ein Kegelrad jedes Kegel· dpaares (59 bzw. 61) mit einem zugeordneten Zahnrad (58 bzw. 62) auf einer gemeinsamen Welle sitzt und die anderen beiden Kegelräder auf einer zur Verstellrichtung orthogonalen Querwelle (60) sitzen.

3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Antrieb (43) des Kalibrierrahmens (39) und die Schlitten (64) eine lösbare Kupplung (44,45) geschaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung ein Schieberad (44, 45) ist.