DE3503939A1

DE3503939A1 - Verfahren und vorrichtung zur formung nahtgeschweisster rohre

Info

Publication number: DE3503939A1
Application number: DE19853503939
Authority: DE
Inventors: Masayuki Yokohama Kanagawa Nakamura
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1985-02-06
Publication date: 1985-08-14
Also published as: GB2154919A; FR2559077A1; US4747289A; GB8503105D0; FR2559077B1

Description

NÜRNBERG 20 Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha

No. 2-1 , 2-ch(fcme, Ote-machi , Chiyoda-ku,

Tokyo-to Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre durch Biegen eines Streifens zu einem Zylinder und anschließendes Pressen des resultierenden Erzeugnisses in seiner Umfangsrichtung durch Nahtspurwalzen zu einer Luppe, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre, die bei einem Verfahren zur Formung nahtgeschweißter Luppen unter Verwendung von Käfigwalzen verwendet wird.

Im allgemeinen wird ein nahtgeschweißtes Rohr auf der Grundlage eines Formungsarbeitsgangs folgendermaßen hergestellt: Ein bandförmiges Material wird allmählich durch eine Vorformungswalzeneinheit, die in Anfangs- und Zwischenformungsstufen verwendet wird, durch eine Vorkalibrierwalzeneinheit, durch eine Kantenformungswalzeneinheit und durch eine Käfigwalzeneinheit zu einem Zylinder geformt. Dieses zylindrische Erzeugnis wird anschließend einer Nachbearbeitung unterzogen, in der es durch eine Nahtspurwalzeneinheit in seiner ümfangsrichtung gepreßt wird, um auf ihm einen stabilen Kantenabschnitt zu formen, und auf diese Weise eine Luppe mit einer vorgegebenen Größe zu erhalten.

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Bei der Käfigwalzen verwendenden Formung wird gewöhnlich eine sogen, abschüssige Formung durchgeführt, bei welcher der zentrale Abschnitt des streifenförmigen Materials während der Formung zu einer Grundlinie abgesenkt wird. Bei diesem Formungsschritt wird eine fließende Biegeformung durchgeführt, bei der eine Differenz zwischen den Längen der geometrischen Orte entlang welchen der Kantenabschnitt und der zentrale Abschnitt des streifenförmigen Materials bewegt werden, zum Unterdrücken einer Dehnung des Kantenabschnitts in Längsrichtung, minimiert wird, und der Kantenabschnitt wird durch eine Vielzahl hintereinander angeordneter äußerer Käfigwalzen kontinuierlich in einem eingezwängten Zustand gehalten.

Bei der bekannten Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre ist es erforderlich, die Positionen der äußeren Käfigwalzen gemäß der Größe eines zu formenden Rohres einzustellen. Diese bekannte Vorrichtung weist eine Grundplatte auf, die fest auf einem Fundament aufgestellt ist. Auf der Grundplatte sind Böcke angeordnet, von denen jeder eine Fläche mit einem bestimmten Neigungswinkel besitzt. Diese Böcke sind einander gegenüberliegend angeordnet und klemmen zwischen sich eine Linie ein, entlang der sich das streifenförmige Material hindurchbewegt. Diese Vorrichtung weist ferner an den geneigten Flächen der Böcke Führungsvorrichtungen und Verstellvorrichtungen auf, die durch Antriebseinrichtungen entlang den Führungsvorrichtungen in den zu den geneigten Flächen parallelen Richtungen bewegt werden können. Außerdem weist diese bekannte Vorrichtung Käfigwalzen auf, die mit den Verstellvorrichtungen über Winkeleinstelleinrichtungen verbunden sind.

Wenn bei dieser bekannten Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre die Verstelleinrichtungen durch Betätigung der Antriebseinrichtungen entlang den Führungsvorrichtungen bewegt werden, können die Käfigwalzen linear entlang geneigten Linien verstellt werden, so daß die Käfigwalzen mit dem streifenförmigen Material in den der Größe desselben entsprechenden Positionen in Berührung gebracht werden können.

Dieser Vorteil ergibt sich jedoch nur, wenn die abschüssigen Positionen eine konstante Neigung (-üblicherweise mit dem Betrag 1D, wobei D der Durchmesser des zu formenden Rohres ist) haben. Wenn die abschüssigen Positionen variabel sind, d.h. nicht auf einer Linie liegen, kann die bekannte Vorrichtung nicht verwendet werden. Insbesondere wenn die abschüssige Neigung und ein blumenförmiges Muster der geometrischen Orte der Kantenabschnitte des zu formenden Rohres während der Formung bestimmt sind, ist das mechanische System als Ganzes bestimmt, so daß die Neigungswinkel ebenfalls bestimmt sind. Aus diesem Grunde kann die eingangs beschriebene Vorrichtung in der Praxis nicht verwendet werden, wenn die abschüssigen Positionen gemäß der Dicke, Zusammensetzung, Qualität und Größe des streifenförmigen Materials veränderlich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, zur Formung nahtgeschweißter Rohre unterschiedlicher Dicke, Zusammensetzung, Qualität und Größe des streifenförmigen Materials.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merk- *

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male des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der Zeichnung im Vergleich zu einer bekannten Vorrichtung der gattungsgemäßen Art dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 eine Darstellung des Verfahrens zur Formung einer Luppe in einer Käfigwalzen aufweisenden Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre,

Fig 2A bis 2G Querschnitte eines streifenförmigen Materials in einem Verfahren zur Formung von Luppen,

Fig.3 eine schematische Darstellung des Zustandes eines einer abschüssigen Formgebung unterworfenen streifenförmigen Materials,

Fig.4 einen Grundriß der Fig.3,

Fig.5 eine schematische Vorderansicht einer bekannten Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre,

Fig.7 und 8 die Positionen von Käfigwalzen in Bezug zu streifenförmigen Materialien unterschiedlicher Größen in der Vorrichtung gemäß Fig.6,

Fig.9 eine schematische Vorderansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre,

Fig.10 und 11 eine Einstellmethode für die Käfigwalzen einer Vorrichtung gemäß Fig.9,

Fig.12 eine schematische Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform einex· erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre, und

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Fig.13 und 14 eine Einstellmethode für die Käfigwalzen einer Vorrichtung gemäß Fig.12.

Wie aus den Fig.1 und 2 ersichtlich ist, wird ein streifenförmiges Material 1 durch eine Vorformungs-Walzeneinheit 2, die in Anfangs- und Zwischenformuingsstufen verwendet wird, eine Vorkalibrier-Walzeneinheit 3, eine Kantenformungs-Walzeneinheit 4 und eine Käfigwalzeneinheit 5 zu einem Zylinder geformt. Dieses zylindrische Erzeugnis wird anschließend einer Nachbearbeitung unterzogen, in der es durch eine Nahtspur-Walzeneinheit 6 in seiner Umfangsrichtung gepreßt wird, um darauf einen stabilen Kantenabschnitt 1a zu formen und dadurch eine Luppe mit einer vorbestimmten Größe zu erhalten.

Die Fig.2A bis 2G zeigen das sich allmählich in eine zylindrische Form verändernde streifenförmige Material 1, wobei Fig. 2A einen Querschnitt des sich durch die Vorformungswalzeneinheit 2 durchbewegenden Materials 1 zeigt. Fig. 2B zeigt einen Querschnitt des sich durch die Vorkalibrierwalzeneinheit 3 durchbewegenden Materials. Fig. 2c zeigt einen Querschnitt des sich durch die Kantenformungswalzeneinheit 4 durchbewegenden Materials. Die Fig. 2D bis 2F zeigen Querschnitte des sich durch die Käfigwalzeneinheit 5 durchbewegenden Materials 1 und die Fig. 2G zeigt einen Querschnitt des sich durch die Nahtspurwalzeneinheit 6 durchbewegenden Materials 1.

Im oben beschriebenen, Käfigwalzen verwendenden Formungsschritt wird die sogen, abschüssige Formung durchgeführt, in welcher der zentrale Abschnitt 1b des streifenförmigen Materials 1 entsprechend

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der fortschreitenden Formung zu einer Grundlinie L abgesenkt wird, wie in den Fig. 3 bis 5 gezeigt wird. Bei dieser Formung wird eine fließende Biegearbeit durchgeführt, in der eine Differenz zwischen den Längen der geometrischen Orte, entlang denen der Kantenabschnitt 1a und der zentrale Abschnitt 1b des streifenförmigen Materials 1 bewegt wird, minimal ist, um Längsdehnungen des Kantenabschnitts 1 a zu unterdrücken, und der Kantenabschnitt 1a wird durch eine Vielzahl hintereinander angeordneter äußerer Käfigwalzen {-siehe Fig. 2D bis 2F) kontinuierlich in einem eingeschränkten Zustand gehalten.

Bei der obigen Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre ist es erforderlich, die Positionen der außenliegenden Käfigwalzen 7 entsprechend der Größe eines zu formenden Rohres einzustellen. Zur Erfüllung dieses Erfordernisses wurde eine Vorrichtung, wie sie in Fig.6 dargestellt ist, entwickelt. Diese Vorrichtung aus einer auf einem Fundament befestigten gemeinsamen Grundplatte 8, aus Böcken 9 auf der gemeinsamen Grundplatte 8, von denen jeder eine Fläche mit einem bestimmten Neigungswinkel besitzt, wobei die Böcke 9 einander gegenüberliegend angeordnet sind um zwischen sich eine Linie festzulegen, entlang welcher das streifenförmige Material 1 bewegt wird, aus Führungsvorrichtungen 10 auf der geneigten Fläche der Böcke 9, aus Verstellvorrichtungen 12 die mittels Antriebseinrichtungen 11 entlang den Führungsvorrichtungen 10 in der Richtung parallel zu den geneigten Flächen der Böcke 9 bewegt werden, und aus Käfigwalzen 7, die mit den Verstellvorrichtungen 12 über Winkeleinstelleinrichtungen 13 verbunden sind.

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Bei dieser bekannten Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre können die Käfigwalzen 7 linear entlang den geneigten Linien 10a und 10b verstellt werden, wenn die Verstellvorrichtungen 12 - wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt wird - durch Betätigung der Antriebseinrichtungen 11 entlang den Führungsvorrichtungen 10 bewegt werden, so daß die Käfigwalzen 7 mit dem streifenförmigen Material 1 in den Positionen, die der Größe desselben entsprechen, in Berührung gebracht werden können.

Dieser Vorteil ergibt sich jedoch nur, wenn die abschüssige Neigung der Positionen konstant ist, (-gewöhnlich beträgt sie 1D, wobei D der Durchmesser des zu formenden Rohres ist) wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Wenn die abschüssige Neigung variabel ist (-siehe die doppelt strichpunktierten Linien in Fig.3), kann die eingangs genannte Vorrichtung nicht verwendet werden. Insbesondere wenn die abschüssige Neigung und ein blumenförmigen Muster der geometrischen Orte der Kantenabschnitte 1a gemäß Fig.5 festgelegt sind, ist das mechanische System als Ganzes bestimmt, so daß die Neigung der geneigten Linien 10a und 10b ebenfalls bestimmt ist. Aus diesem Grunde kann die bekannte Vorrichtung der eingangs genannten Art praktisch nicht verwendet werden, wenn die abschüssige Neigung entsprechend der Dicke, der Zusammensetzung, der Qualität und der Größe des streifenförmigen Materials variabel ist.

Die Fig.9 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre. Bei dieser Vorrichtung sind am linken und am rechten Abschnitt einer gemeinsamen

Grundplatte 8 Führungseinrichtungen 14 befestigt, wobei diese Grundplatte identisch ist zur Grundplatte der Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre gemäß Fig.6 derart, daß die Führungseinrichtungen 14 sich rechtwinkelig zu einer Linie erstrecken, entlang welcher ein streifenförmiges Material 1 durchbewegt wird. Mit den Führungseinrichtungen 14 sind Böcke 9 gleitend in Eingriff, und Schneckenhebeeinrichtungen 15 sind am linken und am rechten Ende der gemeinsamen Grundplatte befestigt, so daß die Schneckenhebeeinrichtungen 15 einander gegenüberliegen. Wenn die Schneckenhebeeinrichtungen 15 mittels eines Motors 16 über Kegelgetriebe 17 und Transmissionswellen 18 synchron angetrieben werden, können die Böcke 9 aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden, so daß die Positionen der Käfigwalzen 7 in der Richtung eingestellt werden können, die zu der Linie entlang welcher das streifenförmige Material 1 bewegt wird, in einem rechten Winkel steht.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Zum Verstellen der Käfigwalzen 7 von einer Position wie sie durch eine volle Linie dargestellt ist, in der ein zu einem großkalibrigen Rohr zu pressendes streifenförmiges Material 1 dargestellt ist, in eine Position wie sie durch eine doppelt strichpunktierte Linie in derselben Fig. dargestellt ist, in der ein in ein Rohr kleinen Durchmessers zu pressendes streifenförmiges Material 1 geformt wird mit der abschüssigen Neigung von 1D, wird die Käfigwalze 7 gleich angetrieben wie die Käfigwalze in der bekannten oben beschreibenen Vorrichtung, d.h. von der zuerst erwähnten Position, die mit einer vollen Linie dargestellt ist,

in die zuletzt genannte zweite Position, wie sie durch die doppeltstrichpunktierte Linie dargestellt ist, entlang einer feststehenden geneigten Linie 10b, mittels einer Antriebseinrichtung 11 durch die Bewegung einer Verstellvorrichtung 12.

Um die Position die eine abschüssige variable Neigung besitzt, die durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, die Käfigwalze 7 entsprechend dem streifenförmigen Material 1 einzustellen, das zu einem Rohr mit großem Durchmesser geformt wird, wird die Käfigwalze 7 mittels der Antriebseinrichtung 11 vorübergehend von der Position die mit einer vollen Linie dargestellt ist, zu der Position die durch eine strichlierte Linie dargestellt ist, entlang der geneigten Linie 10b verstellt. Anschließend wird die Schneckenhebeeinrichtung 15 mittels des Motors 16 betätigt, um den Bock entlang der Führungseinrichtung 14 in der Richtung zurück zu bewegen, die zu der Linie entlang der das streifenförmige Material 1 sich bewegt, senkrecht steht. Folglich wird die Käfigwalze 7 von der strichliert dargestellten Position zur strichpunktiert dargestellten Position bewegt, um die Wirkung der Käfigwalze 7 zu vervollständigen. Diese Verstellbetätigung der Käfigwalze 7 kann auch in entgegengesetzter Richtung durchgeführt werden, d.h. die Käfigwalze 7 kann nach vorwärts oder nach rückwärts verstellt werden, um sie schließlich in der strichpunktiert dargestellten Position einzustellen.

Der Durchmesser und die Länge der Käfigwalze 7 werden im allgemeinen durch ihre Festigkeit bestimmt. Die Käfigv/alze 7 wird sowohl zur Formung von Rohren mit großem Durchmesser als auch zur

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Formung von Rohren mit kleinem Durchmesser angewandt. Wenn die Käfigwalzen 7 zur Formung von Rohren mit kleinem Durchmesser angewandt werden, kreuzen sich ihre Endabschnitte, wie durch die doppeltstrichpunktierte Linie in Fig.11 gezeigt wird. Damit ist die in einer bekannten Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre gegebene Möglichkeit der Formung in Bezug zur Größe, d.h. zum Durchmesser der Rohre durch die Käfigwalzen begrenzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Käfigwalze 7 jedoch in der durch eine volle Linie dargestellten Position (auf der festgesetzten geneigten Linie 10a) im oben beschriebenen Fall einmal in die Position wie sie durch eine strichlierte Linie dargestellt ist, mittels der Bewegung des Bockes 9 verschoben, die durch eine Betätigung der Schneckenhebeeinrichtung 15 ausgeführt wird. Die Käfigwalze wird dann mittels einer Verstellvorrichtung 12 in die strichpunktiert dargestellte Position bewegt. Auf diese Weise kann eine Überschneidung der Käfigwalzen 7, wie sie oben beschrieben worden ist, verhindert werden. Folglich kann die Einsatzfähigkeit der Käfigwalzen zur Formung von Rohren verbessert werden.

Zur Bewegung der Böcke 9 aufeinander zu und voneinander weg kann ein Zylindersystem oder ein Zahnstangensystem verwendet werden.

Fig.12 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre. Bei dieser Vorrichtung ist an einer gemeinsamen Grundplatte 8 ein Haltebalken 20 vorgesehen, so daß der Balken 20 entlang Hebeführungen 19 auf- und abbewegt werden kann, welche

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am linken und am rechten Endabschnitt der gemeinsamen Grundplatte 8 befestigt sind. Am Haltebalken 20 sind Böcke 9 befestigt und zwischen dem Haltebalken 20 und der gemeinsamen Grundplatte 8 sind elektrische Hebevorrichtungen 21 vorgesehen, derart, daß die Hebevorrichtungen 21 synchron mittels einer Transmissionswelle 23 verlängert und verkürzt werden können.

In den Fig. 9 und 12 bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile.

Gemäß Fig.13 werden zum Verstellen einer Käfigwalze 7 von einer Position die durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist und in welcher ein streifenförmiges Material 1 zu einem Rohr mit einem großen Durchmesser gepreßt wird, in eine Position die durch eine doppelt strichpunktierte Linie dargestellt ist und in der ein streifenförmiges Material 1 zu einem Rohr mit einem kleinen Durchmesser geformt und einer abschüssigen Neigung von 1D gepreßt wird, werden die gleichen Schritte durchgeführt wie in einer bekannten Vorrichtung. D.h. es wird eine Antriebseinrichtung 11 betätigt, um die Käfigwalzen 7 mittels der Verstellvorrichtung 12 von der in einer vollen Linie dargestellten Position entlang einer festgesetzten geneigten Linie 10b in die Position zu bewegen, die durch eine doppelt strichpunktierte Linie dargestellt ist.

Andererseits wird zum Einstellen der Position der Käfigwalze 7 gemäß dem streifenförmigen Material 1, das zu einem Rohr mit einem großen Durchmesser geformt werden soll und bei der die abschüssige Neigung veränderlich ist, wie durch die strich-

punktierte Linie dargestellt ist, der Motor 22 zur Betätigung der Hebevorrichtung 21 und zum Senken des Bockes 9 mittels des Haltebalkens 20 angetrieben. Die Käfigwalze 7 wird folglich zum Angreifen derselben am streifenförmigen Material 1 in eine Position abgesenkt, die durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Wenn die abschüssige Neigung des streifenförmigen Materials 1 in eine Position verändert wird, die in der Mitte zwischen einer Formungsposition für ein großkalibriges Rohr und einer Formungsposition für ein Rohr kleinen Durchmessers liegt, kann die Käfigwalze 7 durch Verlängerung und Verkürzung der Hebevorrichtung 21 und durch Betätigung der Verstelleinrichtung 12 um eine geeignete Strecke in der vertikalen und in schräger Richtung verstellt werden.

Wenn die Endabschnitte der Käfigwalzen 7, die in Eingriff sind mit einem streifenförmigen Material 1, aus dem ein Rohr mit einem kleinen Durchmesser geformt werden soll, in der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sich miteinander kreuzen, wie durch die doppelt strichpunktierten Linien in Fig.14 dargestellt ist, wird die Käfigwalze 7 von der in Fig.14 in einer vollen Linie dargestellten Position entlang einer festgesetzten geneigten Linie 10a zu einer Position bewegt, in der die Käfigwalze 7 sich mit der gegenüberliegenden Walze 7 nicht kreuzt, die bspw. durch eine strichlierte Linie dargestellt ist. Die Käfigwalze 7 wird anschließend abwärts in eine durch eine strichpunktierte Linie dargestellte Position bewegt. Folglich kann die Überkreuzung der Käfigwalzen 7verhindert und die Formung von Rohren verbessert werden.

Der linke und der rechte Bock 9 können voneinander unabhängig auf- und abbewegt werden, und ein Zahnstangensystem oder ein Zylindersystem können anstelle des Hebeeinrichtungssystems verwendet werden.

Erfindungsgemäß kann die Position der Käfigwalze entsprechend den möglichen Veränderungen der abschüssigen Neigung des streifenformigen Materials, das zu einem Rohr umgeformt werden soll, eingestellt werden. Damit kann der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert werden und die Vorrichtung trägt viel zur Verbesserung der Produktivität nahtgeschweißter Rohre bei. Außerdem kann die Automatisierung und Fernbedienung der Vorrichtung einfach durchgeführt werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE Dr. rer. nat. DIETER LOUIS Olpl.-Phyo. CLAUS PtJHLAU Dipl.-Ing. F1JANZ LOHRENTZ Dipl.-Phys WCLf-GANG SEGETH KESSLi-RPLATZ 1 NÜRNBERG 20 isHikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha No. 2-1, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokyo-to Japan Ansprüche :

1. Verfahren zur Formung nahtgeschweißter Rohre, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Anordnung von Käfigwalzen (7) in abschüssigen Positionen in Übereinstimmung mit Eigenschaften eines zu einem Rohr zu formenden Materials (1), und Formung des Materials (1) durch die Käfigwalzen (7) zu einem Rohr.

2. Vorrichtung zur Formung nahtgeschweißter Rohre, gekennzeichnet durch Käfigwalzen (7) die an beiden Seiten einer Linie (L) angeordnet sind, entlang der sich ein zu einem Rohr zu formendes Material (1) bewegt, und verstellbare Böcke (9) die einander gegenüberliegend angeordnet sind zum Halten der Käfigwalzen (7) derart, daß die Käfigwalzen (7) schrägliegend verstellt werden können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (15,16,17,18) zur Bewegung der Böcke (9) aufeinander zu und voneinander weg in einer Richtung, die zu dieser Linie (L) rechtwinkelig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Antriebseinrichtungen (21,22,23) zur Auf- und Abbewegung der Böcke {9).