DE3808681C1 - Turning and feed device on cold-pilger rolling plants for reducing tube blanks or the like - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dreh- und Vorschubeinrichtung an Kaltpilgerwalzanlagen zum Abstrecken von Luppen in einem hin- und hergehenden Walzgerüst mit unmittelbar vor dem Walzgerüst angeordnetem Einlaufspannfutter zum Vorschieben und Drehen der Luppe.

Kaltpilgerwalzanlagen werden zur Durchmesser- und Wanddickenreduktion von Metallen in Hohlkörpern eingesetzt. Ein hin- und hergehendes Walzgerüst mit meist zwei Walzen mit sich verengendem Kaliberdurchmesser überwalzt abschnittweise eine Rohrluppe und streckt diese zu einem Rohr mit glatter Oberfläche und enger Durchmesser- und Wanddickentoleranz ab. Im Inneren der Luppe befindet sich dabei ein Walzdorn mit sich verjüngendem Durchmesser.

Um einen runden Querschnitt und eine gleichmäßige Wanddicke des Rohres zu erzielen, muß die Luppe mindestens nach jedem Doppelhub des Walzgerüstes um einen bestimmten Winkel gedreht und um einen bestimmten Weg in Längsrichtung verschoben werden. Drehen und Vorschieben müssen in zeitlicher Übereinstimmung mit der hin- und hergehenden Bewegung des Walzgerüstes verlaufen. Gedreht und vorgeschoben wird die Luppe immer dann, wenn sich das Walzgerüst in einer seiner beiden Endstellungen befindet und das Kaliber der Walzen so weit geöffnet ist, daß sie das Walzgut nicht mehr berühren.

Um die Vorschub- und Drehwege der Luppe genau einzuhalten und gegen ungewolltes Verschieben durch die Längskraft zu sichern, müssen die Luppe und das bereits ausgewalzte Rohr mehrfach eingespannt werden. Eingespannt werden muß zusätzlich noch die das Innenwerkzeug tragende Dornstangen. Wie die EP 01 44 489 A1 zeigt, wird die Luppe im sogenannten Einlaufspannfutter vor dem Walzgerüst und das ausgewalzte Rohr im Auslaufspannfutter hinter dem Walzgerüst geführt. Die Dornstange wird in einem dritten Spannfutter eingespannt. Alle drei Spannfutter müssen sich synchron um einen bestimmten Winkel drehen. Dazu wird gemäß EP 01 44 480 A1 von der Kurbelwelle des Antriebes ein Getriebesystem abgezweigt, mit dem alle drei Spannfutter angetrieben werden. Die intermittierende Bewegung wird dabei durch eine Kurvenscheibe erzeugt. Das gleiche Getriebesystem und eine weitere Kurvenscheibe werden zur intermittierenden Vorschubbewegung der Luppe benutzt. Alternativ wird vorgeschlagen, die drei Spannfutter und die Vorschubeinrichtung mit einzelnen Impulsmotoren anzutreiben, die über einen Drehwinkeldetektor synchron gesteuert werden.

Mit dieser bekannten Einrichtung ist es nicht möglich, Luppen Stoß an Stoß ohne Stillsetzen der Walzanlage zu walzen. Wird eine neue Luppe geladen, muß die Anlage angehalten werden, da die Luppe durch das geöffnete Dornspannfutter hindurch auf die Dornstange aufgefädelt werden muß. Die Dornstange wird hierbei durch die Walzen in Position gehalten, da das Walzgerüst zum Laden einer neuen Luppe nicht in der Endstellung stehen bleibt, sondern in einer Stellung, in der das Walzenkaliber noch geschlossen ist.

Für ein Stoß-an-Stoß-Walzen ohne Anhalten des Walzgerüstes kann man die Dornstange um eine weitere Luppenlänge verlängern und ein zweites Dornspannfutter einsetzen. Zum Laden der Luppe wird hierbei bei laufendem Betrieb das erste Dornspannfutter geöffnet und die Luppe auf den ersten Teil der Dornstange aufgeschoben. Anschließend wird das erste Dornspannfutter wieder geschlossen. Wenn die vorhergehende Luppe ausreichend abgewalzt ist, wird anschließend das zweite Dornspannfutter geöffnet und die Luppe vor das Walzgerüst geschoben. Das zweite Dornspannfutter wird jetzt wieder geschlossen. Diese Art der Einrichtung verlängert die Einlaufseite der Kaltpilgerwalzanlage um das Doppelte und verteuert sich erheblich, da die Luppen durch zwei Hand über Hand arbeitende Vorschubwagen vorgeschoben werden müssen.

Besser war deshalb eine Lösung, bei der die Vorschubwagen durch zwei gegeneinander umlaufende Ketten ersetzt werden, die die Luppe vorschieben. Wie die DE 20 34 315 C1 zeigt, befinden sich die Ketten in einem Gehäuse, das sich gleichzeitig um seine Längsachse dreht. Auf diese Weise wird die Luppe sowohl intermittierend vorgeschoben als auch um einen bestimmten Winkel gedreht. Diese Vorrichtung stellt eine erhebliche Verbesserung dar, da der Kettenapparat gegenüber dem Vorschubwagen stationär angeordnet ist und das Luppenspannfutter auf der Einlaufseite des Walzgerüstes eingespart werden kann. Nachteilig an dem Kettenapparat ist aber sein im Verhältnis zum Luppendurchmesser sehr großer Rotationsdurchmesser. Dies hat z. B. bei einer Kaltpilgerwalzanlage für einen größten Luppendurchmesser von 22 mm zur Folge, daß die erforderliche Antriebsleistung für intermittierendes Drehen und Vorschieben der Luppe von 22 kW zu 90% zur Beschleunigung des Kettenapparates selbst und nur zu 10% zum Aufbringen der Dreh- und Vorschubkraft auf die Luppe verwendet werden muß. Zur intermittierenden Bewegung des Apparates bei heute üblichen 520 Einzelwalzhüben pro Minute ist eine sehr hohe Beschleunigungsleistung erforderlich, weil für das Drehen und Vorschieben nur Bruchteile von Sekunden zur Verfügung stehen, nämlich immer dann, wenn das Walzgerüst eine seiner beiden Endstellungen erreicht hat. Eine Leistungserhöhung der Walzanlage ist nicht mehr möglich, da die angegebene Zahl von Hüben praktisch eine technische Grenze darstellt, weil infolge des großen Rotationsdurchmessers der Kettenapparat nicht schneller beschleunigt und abgebremst werden kann.

Ausgehend davon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Dreh- und Vorschubeinrichtung so auszugestalten, daß sie kleiner und leichter baut, so daß höhere Beschleunigungen und größere Hubzahlen des Walzgerüstes ermöglicht werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Einlaufspannfutter mindestens zwei in Luppenlängsrichtung hintereinander angeordnete, die Luppe umgreifende und koaxial zu dieser drehbar gelagerte Sperrkörper aufweist, mit denen eine Längsbewegung der Luppe entgegen ihrer Vorschubrichtung blockierbar ist, wobei mindestens einer der Sperrkörper drehantreibbar ist und einer der Sperrkörper unter Aufrechterhaltung der Sperrwirkung gegenüber dem anderen Sperrkörper in Vorschubrichtung hin- und unter Aufhebung der Sperrwirkung zurückbewegbar ist.

Das erfindungsgemäße Einlaufspannfutter arbeitet nach dem Grundprinzip eines auf geradlinige Bewegung übertragenen Freilaufes. Fest angeordnete, jedoch drehbar gelagerte Sperrkörper halten die Luppe so fest, daß sie nur in Vorschubrichtung durch den hin- und herbewegbaren Sperrkörper transportiert werden kann. Einer der Sperrkörper ist drehangetrieben, so daß eine einfache, sehr kompakte und leichte Dreh- und Vorschubeinrichtung geschaffen worden ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Eine erfindungsgemäße Dreh- und Vorschubeinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Dreh- und Vorschubeinrichtung im Schnitt,

Fig. 2 den Vorschubantrieb im Detail,

Fig. 3 einen Sperrkörper im Querschnitt,

Fig. 4 das Prinzip der Anlage,

Fig. 5 einen Sperrkörper im Längsschnitt.

Wie die Fig. 1 zeigt, besteht die Dreh-Vorschubeinrichtung aus den drei Sperrkörpern 2, 3 und 4, in denen sich Klemmelemente 5 befinden, die durch Tellerfedern 6 gegeneinandergedrückt werden und - wie aus Fig. 3 ersichtlich - die Luppe 22 umgreifen. Die Klemmelemente 5 sind so ausgerichtet, daß eine Luppe 22 in Pfeilrichtung durch die Sperrkörper 2, 3 und 4 hindurchgeschoben werden kann, der Rücklauf entgegen der Pfeilrichtung aber gesperrt ist.

Der Sperrkörper 3 ist, wie später noch beschrieben wird, in eine hin- und hergehende Bewegung versetzbar, wobei er entgegen der Pfeilrichtung auf der Luppe 22 gleitet, aber in Pfeilrichtung die Luppe 22 um ein der Hublänge entsprechendes Stück vorwärts bewegt.

Die hin- und hergehende Bewegung des Sperrkörpers 3 wird dadurch erzeugt, daß er um seine eigene Achse drehangetrieben ist. Er befindet sich dazu im glockenförmig ausgebildeten Teil 2 a des Sperrkörpers 2, der in den beiden Wälzlagern 8 drehbar in der Büchse 9 gelagert ist. Die Büchse 9 ist im Gehäuse 1 befestigt, in dem auch das Walzgerüst 23 hin- und herbewegbar ist. Der Sperrkörper 3 ist im glockenförmigen Teil 2 a des Sperrkörpers 2 in einer Vielkeilverzahnung 21 längsverschiebbar gelagert. Der Sperrkörper 2 wird, wie in Fig. 1 ersichtlich, durch einen Motor 19 über eine Kette 17 und den Kettenradsatz 18 und 16 in Drehung versetzt.

Rotiert der Sperrkörper 3, über die Vielkeilverzahnung 21 vom Sperrkörper 2 mitgenommen, so gleitet er dabei stirnseitig auf einem am Gehäuse 10 fest angeordneten Kurvenzylinder 13. Da der Sperrkörper 3 an seinem Ende ebenfalls als Kurvenzylinder mit sich komplementär ergänzender Kontur ausgebildet ist, erzwingen die auseinanderliegenden Kurvenkörper 12 eine hin- und hergehende Bewegung des Sperrkörpers 3. Dieser Effekt ist ähnlich bei Schlagbohrmaschinen bekannt.

Der Sperrkörper 3 wird durch Federn 7 gegen den Kurvenkörper 12 des Kurvenzylinders 13 gedrückt. Der Hub des Sperrkörpers 3 kann, wie in Fig. 2 erkennbar, durch eine Anstellschraube 14 verändert werden, die die stirnseitig mit dem Kurvenkörper 12 versehene Scheibe 15 auf Abstand hält. Die Einstellschraube 14 und auch der Kurvenzylinder 13 sind in dem Gehäuse 10 gemeinsam mit den anderen Sperrkörpern angeordnet, das ebenfalls am Gehäuse 1 befestigt ist.

Wie ausgeführt, ist im Gehäuse 10 auch der Sperrkörper 4 bei 11 drehbar gelagert. Der Sperrkörper 4 ist nicht angetrieben; er trägt an der Stirnseite den Einlauftrichter 20 (Fig. 1).

Die Luppe 22 wird beim Kaltpilgern schrittweise gedreht und zwar immer dann, wenn sich das Walzgerüst 23 im Einlauftotpunkt und/oder im Auslauftotpunkt befindet. In dieser Stellung gibt das Walzenkaliber die Luppe frei und erlaubt ihr Drehen und Vorschieben. Der Kurvenkörper des Kurvenzylinders 13 und der damit gepaarte Kurvenkörper am stirnseitigen Teil des Sperrkörpers 3 sind so gestaltet, daß die Luppe 22 bei einem Drehschritt gleichzeitig in Pfeilrichtung vorgeschoben wird.

Zur weiteren Erhöhung der Hubzahl des Walzgerüstes 23 ist ein kontinuierliches Drehen der Sperrkörper 2 und 3 möglich. Hierbei wird die Torsionsfederung der Luppe 22 so ausgenutzt, daß die Vorspannung durch das kontinuierliche Drehen sich entlädt, wenn die Walzenkaliber in den beiden Totpunkten des Walzgerüstes 23 geöffnet sind. Beim kontinuierlichen Drehen entfällt das ständige Beschleunigen und Abbremsen der Dreh-Vorschubeinrichtung, so daß mit einer höheren Hubzahl des Walzgerüstes 23 gearbeitet werden kann.

Beim kontinuierlichen Drehen kann die Profilierung des Kurvenzylinders 13 so gestaltet werden, daß entweder eine Vielzahl von Erhöhungen des Kurvenkörpers 12 ein Vorschieben mit hoher Frequenz bei kurzer Hublänge erlaubt oder auch nur jeweils eine Erhöhung dann überfahren wird, wenn sich das Walzgerüst 23 in seinen beiden Totpunkten befindet. Ebenso ist ein kontinuierliches Vorschieben möglich, wenn zu dem Sperrkörper 3 ein vierter, nicht dargestellter, Sperrkörper eingesetzt wird und beide Sperrkörper durch einen von außen wirkenden Antrieb Hand-zu-Hand betätigt werden.

Für den Drehantrieb sind verschiedene Alternativen möglich. Bei Einsatz eines Impulsmotors ist eine elektronische Regelung erforderlich, damit Dreh-Vorschubeinrichtung und Walzgerüst synchron zueinander laufen. Mit einer anderen Alternative ist ein mechanischer Antrieb möglich, der vom Hauptantrieb der Kaltpilgerwalzanlage abgezweigt wird.

Die drei hintereinander angeordneten Sperrkörper 2, 3 und 4 erlauben das Stoß-an-Stoß-Walzen von Luppen, ohne die Walzanlage anhalten zu müssen. Wenn die Luppe 22 so weit abgewalzt ist, daß sich ihr hinteres Ende in dem Sperrkörper 3 befindet, wird die nachfolgende Luppe auf Stoß nachgeschoben. Sie wird dann ebenfalls von den Klemmelementen 5 des Sperrkörpers 3 erfaßt und in Pfeilrichtung nachgeschoben.

Der Ladevorgang ist in der Fig. 4 dargestellt. Die Dornstange 27 wird durch die zwei drehangetriebenen Dornspannfutter 28 und 29 festgehalten. Während des Walzens der Luppe 22 wird das Dornwiderlager 29 geöffnet und eine weitere Luppe auf die Dornstange 27 aufgeschoben. Anschließend wird das Dornwiderlager wieder geschlossen. Ist die Luppe 22 ausreichend weit abgewalzt, wird das Dornwiderlager 28 geöffnet und die Luppe 22 durch die Treibapparate 30 und 31 so weit vorgeschoben, daß das Dornwiderlager 28 wieder geschlossen werden kann. In einer einfacheren Ausführung entfällt das Dornwiderlager 29 und die Dornstange 27 wird über die Luppe 22 durch die geschlossenen Kaliber der Walzen 24 und 25 festgehalten, wenn das Dornwiderlager 28 zum Laden einer neuen Luppe geöffnet wird. In dieser Alternative muß die Walzanlage zum Walzen einer neuen Luppe jedoch angehalten werden.

Das Auslaufspannfutter 26 kann ebenfalls als Sperrkörper ausgebildet werden.

Die in Fig. 1 dargestellten Klemmelemente 5 der Sperrkörper 2, 3 und 4 könnten in relativ weichen Luppen Oberflächenmarkierungen verursachen. Außerdem ist die Herstellung der Klemmelemente infolge enger Toleranzen sicher aufwendig. Deshalb wird in Fig. 5 eine alternative Lösung vorgeschlagen, nach der die Luppe 22 von mehreren längsgeteilten Schalen 32 umschlossen wird. Die Schalen sind gelenkig mit den Laschen 33 über die Drehpunkte 34 und 35 mit dem Sperrkörper 2, 3 und 4 verbunden. Dabei sind die Laschen 33 schräggestellt und verhindern die Bewegung der Luppe 22 in einer der beiden möglichen Längsrichtungen. Die Schalen 32 werden durch die Zugfedern 36 gegen die Luppenoberfläche gezogen.

Claims (12)

1. Dreh- und Vorschubeinrichtung an Kaltpilgerwalzanlagen zum Abstrecken von Luppen in einem hin- und hergehenden Walzgerüst mit unmittelbar vor dem Walzgerüst angeordnetem Einlaufspannfutter zum Vorschieben und Drehen der Luppe, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufspannfutter mindestens zwei in Luppenlängsrichtung hintereinander angeordnete, die Luppe (22) umgreifende und koaxial zu dieser drehbar gelagerte Sperrkörper (2, 3, 4) aufweist, mit denen eine Längsbewegung der Luppe (22) entgegen ihrer Vorschubrichtung blockierbar ist, wobei mindestens einer der Sperrkörper (2, 3, 4) drehantreibbar (16, 17, 18) ist und einer der Sperrkörper (3) unter Aufrechterhaltung der Sperrwirkung gegenüber dem anderen Sperrkörper (2, 4) in Vorschubrichtung hin- und unter Aufhebung der Sperrwirkung zurückbewegbar ist.

2. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkörper (2, 3, 4) selbsthemmend ausgebildet sind.

3. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Luppenlängsrichtung hin- und herbewegbare Sperrkörper (3) zwischen zwei ortsfesten Sperrkörpern (2, 4) angeordnet ist.

4. Dreh- und Vorschubeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sperrkörper in einem gemeinsamen Gehäuse (10) gelagert sind, gegenüber dem sich der Antrieb zum Hin- und Herbewegen der Luppe (22) in Luppenlängsrichtung wirkmäßig abstützt.

5. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zum Hin- und Herbewegen der Luppe (22) in Luppenlängsrichtung ein Kurvengetriebe (12, 13) ist.

6. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvengetriebe aus zwei koaxial zur Längsachse der Luppe angeordneten Kurvenzylindern (13) besteht, deren sich berührende Kurvenkörper (12) einerseits fest am Gehäuse (10) und andererseits stirnseitig am hin- und herbewegbaren Sperrkörper (3) vorgesehen sind.

7. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenzylinder (13) auswechselbar sind.

8. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungshub des am hin- und herbewegbaren Sperrkörper (3) vorgesehenen Kurvenzylinders (13) einstellbar (14) ist.

9. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Walzgerüst (23) nahe Sperrkörper (2) an seiner dem Walzgerüst (23) abgewandten Seite den hin- und herbewegbaren Sperrkörper (3) glockenförmig umgreift und am Innenumfang des glockenförmigen Teiles (2 a) des einen Sperrkörpers (2) sowie am Außenumfang des anderen Sperrkörpers (3) korrespondierende Längsnuten (Vielkeilverzahnung 21) vorgesehen sind, in denen der hin- und herbewegbare Sperrkörper (3) entgegen der Wirkung einer Federkraft (7) in Luppentransportrichtung bewegbar ist.

10. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (16, 17, 18, 19) am Außenumfang des glockenförmig (2 a) ausgebildeten Sperrkörpers (2) angreift.

11. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (16, 17, 18, 19) in Abhängigkeit von der Stellung des Walzgerüstes (23) steuerbar ist.

12. Dreh- und Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum kontinuierlichen Vorschub der Luppe (22) ein zweiter hin- und herbewegbarer Sperrkörper vorgesehen ist, der wechselweise mit dem ersten hin- und herbewegbaren Sperrkörper (3) betreibbar die Luppe (22) mit stetiger Geschwindigkeit vorschiebt.