DE3319809A1 - Einrichtung zur versteifung und zur abstuetzung der bohrstange in der bohrachse eines lochwalzwerks o. dgl. - Google Patents

Description

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Anmelder: -3- D 669O/7a

INNSE INNOCENTI
SANTEUSTACCHIO S.p.A..
20, Via A. Franchi

I-Brescia

Einrichtung zur Versteifung und zur Abstützung der Bohrstange in der Bohrachse eines Lochwalzwerks o.dgl.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abstützung der Bohrstange einer Maschine zur axialen Warmdurchbohrung von Knüppeln, Blöcken und ähnlichem,, Im einzelnen befaßt sich diese Erfindung mit einer Einrichtung zur Versteifung und zentrierten Abstützung der Bohrstange in der Bohrachse eines Lochwalzwerks ο.dgl„

Ein Lochwalzwerk ist eine Maschine, die in der Lage ist, einen rechteckigen Knüppel in einen axial durchbohrten, zylindrischen Rohling umzuwandeln. Die Maschine umfaßt ein Walzgerüst mit zwei angetriebenen Walzen mit runder Auskehlung, eine Bohrspitze am Ende einer Bohrstange, die in der Walz- und Bohrachse angeordnet ist, einer Ausgangsseite an dem Walzgerüst und einen Stößel, um einen rechteckigen Knüppel zwischen den Walzen hindurch gegen die Bohrspitze zu treiben.

Um eine axiale Warmdurchbohrung eines Knüppels oder eines Blocks oder eines Barrens und ähnlichem mit geringstmöglicher Exzentrizität durchführen zu können, ist es erforderlich,, daß die Bohr-

stange eines Lochwalzwerks sicher in der Bohrachse gehalten wird, wozu sie eine beträchtliche Steifigkeit aufweisen muß. Diese Voraussetzung ist besonders zu Beginn des Bohrvorgangs notwendig und vor allem dann, wenn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der durchzuführenden Bohrung in der Größenordnung von 25 und mehr ist. Bis jetzt wird die Bohrstange durch eine Vielzahl von Stößelpaaren in der Bohrachse unterstützt und gehalten, die auf einem geeigneten Unterbau in zwei Reihen parallel und symmetrisch zur Bohrachse angeordnet sind. Jeder Stößel besteht im wesentlichen aus einer Rolle mit vertikaler Achse, die am Ende eines Armes angebracht ist, während das andere Ende schwenkbar an einem vertikalen Zapfen montiert ist, der von einem Schlitten aufgenommen wird. Durch einen Hydraulikzylinder, oder ein analoges Stellglied, wird der Arm um den vertikalen Zapfen geschwenkt und die Rolle an der Bohrstange zum Anschlag gebracht, oder von dieser abgehoben. Der oben erwähnte Schlitten bewegt sich in horizontalen Führungen, die senkrecht zur Bohrachse sind, wobei dieser Schlitten einstellbar in den Führungen positioniert werden kann. Auf diese Weise können die vertikalen Rollen jedes einzelnen Stößelpaares bezüglich der Bohrachse unterschiedlich positioniert werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Bohrstangendurchmesser zu ermöglichen. Soweit verbreitet diese Technik der Abstützung der Bohrstange auch sein mag, so hat sie doch den Nachteil, daß sie der Stange selbst nicht die ausreichend große Steifigkeit verleiht, um den immerhin beträchtlichen Beanspruchungen (Belastung der Spitze) während des Betriebs des Lochwalzwerks standzuhalten. Tatsächlich wird die Bohrstange entsprechend der vorgenannten Technik von zwei diametral sich gegenüberliegenden Mantellinien senkrechter Rollenpaare gestützt und gehalten, während sie andererseits nach oben und unten frei ist. Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird eine im wesentlichen zangenförmige Einspannung der Bohrstange bewirkt.

Außerdem verstärkt sich die Belastung auf die Bohrstange allmählich im Verlauf des Durchbohrens. Während die Zahl der Einspannungen einerseits abnimmt, da die Stößelpaare nacheinander geöffnet werden, um das durchbohrte Werkstück passieren zu lassen,

erhöht sich andererseits die Belastung der Spitze um eine allmählich zunehmende seitliche Belastung, die vom Eigengewicht des durchbohrten Werkstücks herrührt. Die derart beanspruchte Bohrstange kann sich durchbiegen und damit eine wirklich gefährliche Situation von Verformungskräften auslösen, bei der die Exzentrizität der erzeugten Bohrung die zulässigen Grenzen überschreitet.

Auch das bei jedem Stößel unvermeidlich auftretende Spiel in den Verbindungen zwischen Schlitten und den jeweiligen Führungen, in den Lagerungen des Rollenarmes am zugehörigen Schlitten und am hydraulischen Stellglieds, führt zu einer ungenauen Positionierung der Stößel in bezug auf die Bohrachse, und damit zu einer mehr oder weniger auffälligen Exzentrizität der Bohrstange bezüglich dieser Achse .

Die Aufgabe, die dieser Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, eine Einrichtung für die zentrierte Abstützung der Bohrstange in der Walz- und Bohrachse eines Lochwalzwerks zu verwirklichen, die solche konstruktiven und funktioneilen Merkmale aufweist, daß eine wirkliche und wirksame Einspannung zur Versteifung der Bohrstange garantiert werden kann, sowie eine Unterstützung in der genauen Fluchtung der Bohrachse, auch bei fortschreitendem Vorrücken des durchbohrten Werkstücks in der Bohrachse.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Einrichtung zur Versteifung und zentrischen Unterstützung einer Bohrstange in der Bohrachse eines Lochwalzwerks gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer Vielzahl von im wesentlichen wiegenförinigen Tragkonstruktionen best-eht, die in Reihe um eine Achse fluchtend mit der Bohrachse angeordnet sind, wobei jede Tragkonstruktion umfaßt:

- drei an entsprechenden horizontalen Zapfen, parallel zur Achse, drehbar gelagerte Hebel, deren jeweilige Drehpunkte in einer Ebene senkrecht zur Achse in den Scheitelpunkten eines gleich-

seitigen Dreiecks angeordnet sind, dessen Schwerpunkt in dieser vertikalen Ebene im Drehpunkt der Achse liegt,

- drei gleiche Rollen, wovon jede freilaufend an den Enden eines entsprechenden Hebels in gleichem Abstand von dem zugehörigen Zapfen montiert ist, wobei die Drehachsen der Rollen in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Achse liegen und in dieser Ebene die Achsen der entsprechenden Zapfen schneiden,

- Antriebselemente, um die Hebel und die zugehörigen Losrollen um die jeweiligen Zapfen zur Achse hin- und zurückzuschwenken.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Versteifung und Unterstützung der Bohrstange eines Lochwalzwerks entsprechend der Erfindung und aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Pig. 1 schematisch in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Einrichtung entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 schematisch im Grundriß die Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch und in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 2 und die

Fig. 4 die Einzelheit der Fig. 3 in verschiedenen Betriebszuständen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist mit 1 global eine Einrichtung entsprechend der Erfindung zur Versteifung und Unterstützung einer Bohrstange 2 bezeichnet, die in einem Lochwalzwerk 3 verwendet wird, bei welchem mit 4 schematisch das Walzgerüst und mit 5, 6 die Arbeitswalzen gekennzeichnet sind.

Die Einrichtung umfaßt eine Vielzahl wiegenförmiger Tragkonstruktionen 7, die gleich ausgebildet und in Reihe entlang

einer horizontalen Achse A angeordnet sind, wobei letztere mit der Walz- und Bohrachse des genannten Walzwerks 3 ζ us aminen fällt.

Im dargestellten Beispiel umfaßt die Einrichtung 1 sechs wiegenförmige Tragkonstruktionen der vorgenannten Art, die in drei aufeinanderfolgenden, durch Abstände bestimmter Breite getrennten Gruppen angeordnet sind.

Da die wiegenförmigen Konstruktionen 7 sowohl konstruktiv wie auch funktionell alle gleich sind, wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 3 bis 6 nur eine beschrieben. Bei jeder der wiegenförmigen Konstruktionen 7 sind drei horizontale Zapfen 8, 9 und 10 parallel zur Achse A vorgesehen= Im einzelnen ist die räumliche Anordnung dieser Zapfen 8, 9 und 10 derart, daß die Drehpunkte ihrer Achsen in einer vertikalen Ebene senkrecht zur Achse A, zum Beispiel in der Ebene der Fig. 3, die Scheitelpunkte eines gleichseitigen Dreiecks darstellen, dessen Schwerpunkt mit dem Drehpunkt der Achse A in der gleichen vertikalen Ebene zusammenfällt. An jedem dieser Zapfen 8, 9 und 10 ist ein entsprechender Hebel erster Ordnung 11, 12 und 13 drehbar gelagert. Der Hebel 11, der im wesentlichen die Form eines Winkels hat, ist an einem Ende 11a gegabelt und nimmt dort einen Zapfen 14 auf, der horizontal und parallel zum Zapfen 8 ist. An diesem Zapfen 14 ist das Ende 15 der Stange 16 eines Hydraulikzylinders 17 drehbar gelagert, wobei er hin und her beweglich in konventioneller Weise an der Tragkonstruktion 7 befestigt ist.

Am anderen Ende des winkelförmigen Hebels 11 ist eine freilaufende Rolle 18 montiert. Eine zweite Losrolle 19 ist mit konventionellen, nicht dargestellten, Mitteln am Ende 12a des Hebels montiert. Dieser Hebel 12 wird mechanisch vom Hebel 11 betätigt, und zwar über eine Stange 20, deren gegenüberliegende Enden 21, 22 drehbar an den Zapfen 23, 24 montiert sind, die horizontal und parallel zum Zapfen 8 liegen und von dem Hebel 11 bzw. dem Hebel 12 aufgenommen werden.

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Auch der Hebel 13 trägt an seinem Ende, das dem Innern der wiegenförmigen Tragkonstruktion 7 zugekehrt ist, eine Losrolle 25. Es ist festzustellen, daß die Drehachsen der Losrollen 18, 19 und 25 in der gleichen vertikalen Ebene senkrecht zur Achse A liegen, und in dieser Ebene die Achsen der entsprechenden Zapfen 8, 9 und 1O schneiden. Außerdem ist festzustellen, daß die Rollen 18, 19 und 25 gleich sind und den gleichen Abstand haben von den Achsen der Zapfen 8, 9 und 10, um welche sie zur Achse A hin- und zurückgeschwenkt werden in einer Art selbstzentrierenden Bewegung, die nachstehend noch näher beschrieben wird.

Eine Zugstange 26 ist am Ende 27 drehbar an einem Zapfen 28 montiert, der horizontal und parallel zur Achse A liegt und in konventioneller Weise am Hebel 12 befestigt ist. An ihrem anderen Ende 29 ist die Zugstange 26 gleitend in einem zylindrischen Körper 30 drehbar an einem zylindrischen Sitz 31 befestigt, dessen Achse horizontal und parallel zur Achse A ist. Der Sitz 31 befindet sich nahe dem Ende des Hebels 13, gegenüber der Rolle 25. Ein verstellbarer Anschlag, zum Beispiel eine Mutter 32, ist am Endstück 29 der Zugstange 26 montiert, um ein Herausgleiten der Zugstange aus dem zylindrischen Körper zu verhindern.

Ein Hydraulikzylinder 33 ist hin- und herbeweglich an der wiegenförmigen Konstruktion 7 befestigt, während die Stange drehbar an einem Zapfen 36 aufgenommen wird, der horizontal und parallel zur Achse A liegt und in einem Laschenpaar 35 am Hebel 13 gelagert ist. Der Hebel 13 und die zugehörige Rolle 25 können im Gegenuhrzeigersinn (auf die Fig. 3 bis 6 bezogen) geschwenkt werden, während die Hebel 11 und 12 unbeweglich bleiben. Im Gegensatz hierzu können diese Hebel 11 und 12 mit den zugehörigen Rollen 18, 19 im Uhrzeigersinn geschwenkt werden, während der Hebel 13 unbeweglich bleibt, oder auch eine Schwenkung im Gegenuhrzeigersinn ausführt.

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Die bevorzugte Anordnung für die festen Zapfen 8, 9 und 10, auch für die Hebel 11, 12 und 13 bezüglich dieser Zapfen ist so, daß die Losrollen 18, 19 sich in aufsteigenden Bahnen zur Achse Ä hin bewegen, während die Rolle 25 sich in einer absteigenden Bahn zur Achse A hin bewegt.

Bezugnehmend auf die Fig. 2 ist außerdem festzustellen, daß die wiegenförmigen Tragkonstruktionen, die die zweite und dritte Gruppe bilden, parallel zur Achse A miteinander verbunden und gegeneinander versteift sind durch Zugstangen und Distanzstücke, die schematisch mit 37, 38 bzw. 39, 40 bezeichnet sind»

Im verfügbaren Raum zwischen den vorerwähnten Gruppen wiegenförmiger Konstruktionen sind entsprechende Arme 41, 42 beweglich angeordnet, die an sich bekannt und in bekannter Weise verwendet werden, um eine Bohrstange 2 in eine Arbeitslage in der Achse A zu bringen und um eine Bohrstange und einen darüber geschobenen Rohling 2a aus dieser Lage zu entfernen. Die Arme 41, 42 sind auf den horizontalen Wellen 43, 44 montiert, die auf den beiden Seiten der Einrichtung entsprechend dieser Erfindung symmetrisch zur Achse A gelagert sind. Die Wellen 43, 44 werden von nicht dargestellten, da konventionellen Antriebselementen zum Schwenken der Arme 41, 42 betätigt.

An den freien Enden dieser Arme 41, 42 sind an sich bekannte, wiegenförmige Köpfe 45 angebracht, während die Arme an ihrem anderen Ende mit geeigneten Gegengewichten 46, 47 versehen sind. Die Funktion der oben beschriebenen Einrichtung ist wie folgt;

In einem Anfangsbetriebszustand (Fig. 3) werden die Dreierrollensätze 18, 19, 25 jeder der wiegenförmigen Konstruktionen 7 durch Betätigung der entsprechenden Hydraulikzylinder 17 in direktem Kontakt mit der Bohrstange 2 gehalten. In diesem Zustand halten die Rollen 18, 19 und 25 die Bohrstange 2 sicher in der Bohrachse A zentriert und bilden bezüglich dieser Stange eine im wesentlichen starre Umschließung, d.h. eine Einspannung, die die

Bohrstange wirksam versteift, und die Festigkeit gegenüber der Spitzenbelastung verbessert.

Abgesehen von einer weitaus reduzierten Exzentrizität der axialen Bohrung der erzeugten Rohlinge ergibt sich der Vorteil, daß Stangen größerer Länge verwendet werden können, um längere axial durchbohrte Rohlinge zu erzeugen, was dem neuesten technischen Trend entspricht. Sobald das Ende 2a des Rohlings einen Dreierrollensatz 18, 19, 25 erreicht, zum Beispiel den der ersten wiegenförmigen Konstruktion 7, wird durch nicht dargestellte, da konventionelle Meldevorrichtungen,ein Kommando an den Hydraulikzylinder 17 dieser Konstruktion gegeben. Die Betätigung dieses Zylinders 17 bewirkt eine Schwenkung (im Gegenuhrzeigersinn bezüglich Fig. 3) des Hebels 11 um die Achse des Zapfens 8 und damit ein Abheben der entsprechenden Rolle 18 von der Bohrstange

Wegen der Verbindung des Hebels 11 mit dem Hebel 12 über die Zugstange 20 und des Hebels 12 mit dem Hebel 13 über die Zugstange 26, ergeben sich auch für die Hebel 12, 13 gleichzeitig mit dem Hebel 11 die gleichen Schwenkbewegungen im Gegenuhrzeigersinn um die Achsen der entsprechenden Zapfen 9, 10. Am Ende dieser gleichen, gleichwertigen und gleichzeitigen Schwenkbewegungen nehmen die Rollen 18, 19 und 25 eine in Fig. 4 gezeigte Stellung ein, d.h. eine Stellung, die nicht nur den Durchgang und den Vorschub des Rohlings 2a auf der Stange erlaubt, sondern auch und vor allem eine zentrierte Unterstützung in der Achse A (Unterstützung von der Art eines Setzstocks) für den vorrückenden Rohling selbst.

Folglich wird das allmählich zunehmende Gewicht des Rohlings vollständig von den Dreierrollensätzen 18, 19 und 25 aufgenommen und während des ganzen Walz- und Bohrvorgangs ist die Stange 2 nur einer Belastung ihrer Spitze und nicht einer gleichzeitigen Seitenbelastung ausgesetzt, wie dies bei dem derzeitigen Stand der Technik der Fall ist. Die Bohrstange unterliegt keinen Biegeverformungen, was im wesentlichen dazu beiträgt, sie in Flucht mit der Bohrachse zu halten.

Alle zuvor beschriebenen Operationen werden dann bei den nachfolgenden. Drexerrollensätzen durchgeführt, soweit diese im Produktionsablauf allmählich von dem durchbohrten Rohling erreicht werden. Am Ende des Bohrvorgangs müssen der fertige Rohling und die darin befindliche Bohrstange von der Vielzahl wiegenförmiger Tragkonstruktionen 7 abgehoben werden und in die somit freigegebene Stellung wird eine neue Bohrstange eingesetzt. Hierzu werden zuerst gleichzeitig (oder nicht) die Vielzahl der Zylinder 33 betätigt, wodurch die entsprechenden Hebel 13 im Gegenuhrzeigersinn um die Achsen der Zapfen 10 weiter geschwenkt werden. Alle Rollen 25 (die oberen Rollen) werden damit in eine in Fig. 5 gezeigte Ruhestellung geb-racht. Wie schon beschrieben, ändern die Hebel 11 und 12 sowie die zugehörigen Rollen 18, 19 ihre Stellung nicht während der Schwenkbewegung der Hebel 13. Die Zugstangen 26 sind der Bewegung der Hebel 13 nicht im.Wege, da sie frei in den zylindrischen Körpern 30 gleiten können und letztere in den jeweiligen Sitzen 31 der Hebel 13 frei drehbar sind.

Sobald alle Rollen 25 sicher in der von der Achse A entfernten Stellung sind, also in einer Stellung, wie in Fig. 5 gezeigt, in der der Rohling mit der Bohrstange von den Rollen 18, 19 getragen wird, während er nach oben frei ist, wird die Welle 44 gedreht, was zur Folge hat, daß die zugehörigen Schwenkarme 42 eine Schwenkbewegung ausführen und der Rohling 2a, sowie die darin befindliche Bohrstange 2 (Fig. 6) abgehoben werden.

Dann werden durch Betätigung der Hydraulikzylinder 17 die Rollen 18 und 19 in ihre in Fig. 3 gezeigte Ausgangsstellung gebracht, um so die Auflage für eine neue Bohrstange 2 zu bilden. Diese neue Stange wird durch Betätigung der anderen Welle 4 3 und der zugehörigen Schwenkarme 41 positioniert» In diesem Zustand ist die Bohrstange 2 bereits sicher in der Bohrachse A ausgerichtet. Anschließend werden durch Betätigung der Zylinder 33 alle Rollen 25 auf wahrscheinlichen Anschlag an der neuen Bohrstange 2 abgesenkt, wodurch die gewünschte Vielzahl starrer Umschließungen

hergestellt wird, die die Bohrstange in zentrischer Lage in der Bohrachse spannen und somit zur gewünschten Steifigkeit beitragen.

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Claims (3)

1. Ansprüche

   Einrichtung zur Versteifung und zur Abstützung der Bohrstange in der Bohrachse eines Lochwalzwerks ο»dgl., da durch gekennzeichnet, daß sie aus einer Vielzahl von im wesentlichen wiegenförmigen Tragkonstruktionen (7) besteht, die in Reihe entlang einer gemeinsamen, horizontalen Achse (A) angeordnet sind, die mit der Bohrachse des Walzwerks (3) zusammenfällt, wobei jede Tragkonstruktion (7) umfaßt;

   - drei an entsprechenden horizontalen Zapfen (8, 9, 10) parallel zur Achse (A) drehbar gelagerte Hebel (11, 12, 13), deren jeweilige Drehpunkte in einer vertikalen Ebene senkrecht zur Achse (A) in den Scheitelpunkten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, dessen Schwerpunkt in dieser vertikalen Ebene im Drehpunkt der Achse (A) liegt,

   - drei Rollen (18, 19, 20), wovon jede freilaufend am Ende eines entsprechenden Hebels (11, 12, 13) in gleichem Abstand von den zugehörigen Zapfen (8, 9, 10) montiert ist, wobei die Drehachsen der Rollen (18, 19, 20) in einer gemeinsamen vertikalen Ebene senkrecht zur Achse (A) liegen und in dieser Ebene die Achsen der entsprechenden Zapfen (8, 9, 10) schneiden,

   - Antriebselemente (17, 20, 26, 33), um die Hebel (11, 12, 13) und die zugehörigen Rollen (18, 19, 25) um die jeweiligen

   Zapfen (8, 9, 10) in einer im wesentlichen selbstzentrierenden Bewegung zur Achse (A) hin- und zurückζuschwenken.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (11, 12, 13) über entsprechende Zugstangen (20, 26) kinematisch miteinander verbunden sind, und einer dieser Hebel (11) durch ein Antriebselement (17) betätigt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer dieser Hebel (13) unabhängig von den anderen beiden Hebeln (11, 12) mittels einem entsprechenden Antriebselement (33) um den zugehörigen Zapfen (10) geschwenkt werden kann.

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