DE3908977C2 - Vorrichtung zum verformen von rohrartigen, bogenförmigen Rohrkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verformen von rohrartigen, bogenförmigen Rohrkörpern zwischen einem Dorn und einem das Außenmaß des Rohrkörpers vorgebenden, in der vorgesehenen Krümmungsachse des Rohrkörpers verschwenkbar gelagerten Druckringes, in dem der Rohrkörper mittels an seinem einen Ende angreifenden, gradlinig bewegten Antriebes reduzierend durch den Druckring bewegt wird.

Die Kaltumformung der Rohrkörper vollzieht sich dabei auf einem ihr Innenmaß vorgebenden Dorn mittels eines ihrer Außenmaße vorgebenden in einer Innenkalotte allseitig verschwenkbar gelagerten Druckringes derart, daß die Rohrkörper innen das Maß des Dorns annehmen, wobei sich der verschwenkbare Druckring einstellt, während der Rohrkörper geradlinig von einem seiner Enden her in Richtung auf den Druckring angetrieben wird.

Nach der US 31 31 803 ist es bekannt, beim Ziehen von runden Rohren Exzentrizitäten zu beheben. Dazu wird der zum Ziehen vorgesehene Druckring mit der Maßgabe schräg eingestellt, daß eine Materialverdrängung nicht nur in der Längsrichtung des Rohres, sondern auch in der Umfangsrichtung stattfindet, so daß sich Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke ausgleichen lassen und konzentrische Rohre entstehen. Der Druckring wirkt hierbei zugleich auf den Außendurchmesser der Rohre reduzierend ein. Da beispielsweise eine Zone verringerter Wandstärke an unterschiedlichen Umfangsstellen des Rohres bestehen kann, wird der Druckring nicht nur verschwenkbar, sondern auch mit seinem Kalottenlager verdrehbar ausgeführt, so daß er mit seiner Schwenkebene hierbei derart einstellbar ist, daß sich Materialeinflüsse zum Ausgleich von Exzentrizitäten einstellen. Die genannte Verdrehung kann manuell oder auch automatisch durchgeführt werden. Die erwähnte Schwenkbewegung gestattet hierbei die selektive Einwirkung auf einen dafür ausgewählten Bogenbereich des Rohrumfanges, während der übrige Teil des Umfanges des Rohres weniger bis überhaupt nicht reduziert wird. Hierfür ist maßgeblich, daß der Druckring bei Schrägstellung differenzierte Radialkräfte auf das Rohr überträgt.

Vom Kaltziehen ohne eingesetzten Stopfen ist es nach der DE-PS 39 156 bekannt, daß sich ein in einer Innenkalotte gelagerter Druckring, der sich daher nach jeder Richtung bewegen kann, während des Ziehens selbsttätig nach der Zuglinie richtet und entsprechend einstellt. Hierdurch werden Bewegungen und Krümmungen sowie Querschnittsabweichungen der herzustellenden Werkstücke vermieden.

Mittels des einleitend beschriebenen Stopfenzuges lassen sich auch Rohrkörper mit rechteckigen Querschnitten herstellen. Insbesondere trifft dies für die Herstellung rohrförmiger Kokillen zum Stranggießen zu. Um hierbei den für die gleichmäßige Strangerstarrung maßgeblichen Wärmeentzug zu gewährleisten, müssen vorgegebene Werte der Wandstärke mit engen Toleranzen eingehalten werden. Erschwert wird dies dadurch, daß normalerweise bogenförmig gekrümmte Kokillen herzustellen sind, die dem Ziehvorgang auf den sie in ihrer gesamten Länge durchsetzenden Dorn unterliegen. Nach der DE-PS 21 54 226 soll zu dem Zweck der Druckring mit einer Wippe oder mit Kugelkalotten, die schwenkbar oder pendelnd gelagert sind, versehen werden, um auf diese Weise zu erreichen, daß sich der Druckring selbsttätig der jeweiligen Krümmung des in den Druckring einlaufenden Dorns mit aufgezogenem Rohrkörper anpassen kann. Hierbei besteht indes noch der Nachteil, daß sich unterschiedliche Wandstärken der Kokille ergeben.

Nach der US 47 22 213 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, die mittels eines Stopfens zum Ziehen von bogenförmigen Rohrkörpern vorgesehen ist, wobei der Stopfen relativ kurz gehalten und das zu bearbeitende Rohr geradlinig gezogen wird. Der Druckring kann in seiner Winkelstellung zur Axialrichtung des Rohrkörpers verändert werden, um neben Rohrkörpern mit konstant gehaltenen Radien auch solche mit sich ändernden herzustellen. Durch die radial auftretenden Kräfte am Druckring können jedoch die Randstärken nicht in einem engen Toleranzbereich gehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ziehen von bogenförmigen Rohrkörpern mit unter anderem auch rechteckigen Querschnitten zu schaffen, die eine gleichmäßige oder differenzierte Randstärke aufweisen und eine verbesserte Maßhaltigkeit einer vorgewählten Wandstärke ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 und 3 beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Erfindung geht somit einerseits von einer Lagerung des Druckringes in einer Kugelkalotte und andererseits von einer Dornstange aus, die das Innenmaß des Rohrkörpers bestimmt. Die Bewegungsmöglichkeit des Druckringes wird synchron zur Bewegung des Dorns mit dem Rohrkörper gesteuert, indem die Lage des am hinteren Ende des Dorns angreifenden Schlittens maßgeblich für die Lage des Druckringes ist. Der Hub des genannten Schlittens ist grundsätzlich gradlinig, so daß er lediglich bei einem geraden Rohrkörper eine allseitig gleiche Kraft auf den Druckring ausüben könnte. Die bei der Krümmung des Rohrkörpers unvermeidliche ungleiche Krafteinwirkung würde eine ungleiche Wandstärke des Rohrkörpers zur Folge haben, wenn sich der Druckring frei einstellen würde. Dank der erfindungsgemäß vorgesehenen Bindung seiner Einstellung an die Vertikalbewegung des Rohrkörpers mit eingesetztem Dorn ist gewährleistet, daß der Dorn entlang seiner gesamten Erstreckung zentriert durch die Öffnung des Druckringes geführt wird. Als Folge der Zentrierung stellt sich eine allseitig gleiche Wanddicke ein, weil sich der Materialfluß beim Ziehen durch den Druckring entsprechend der genannten Zwangseinstellung ergibt.

Die Verbindung zwischen dem Antrieb des Dorns einerseits und der Verstellmöglichkeit des Druckrings andererseits kann mechanisch oder auch elektrisch ausgeführt werden. Da sich die Bewegung des zum Antrieb des Rohrkörpers vorgesehenen Schlittens nicht im gleichen Ausmaß für die Lagesteuerung des Druckrings verwenden läßt, findet eine entsprechende Untersetzung statt. Darüber hinaus läßt sich eine Steuerfunktion einbeziehen, die der nicht linearen Beziehung zwischen der vorgesehenen Winkelstellung des Druckrings einerseits und der Eindringtiefe des Dorns mit aufgesetztem Rohrkörper andererseits entspricht. Eine derartige Steuerfunktion kann empirisch festgelegt werden, indem die Schrägstellung des Druckrings für verschiedene Eindringtiefen des Dorns ermittelt wird, bei welcher der Abstand vom Dorn zur Innenwand des Druckrings allseitig gleich ist.

Wie leicht ersichtlich, läßt sich eine Steuerfunktion auch mit anderer Zielsetzung ermitteln, wenn es darauf ankommt, beispielsweise auf der Innenseite der Kokillenkrümmung eine stärkere Kupferschicht als auf der Außenseite zu verwirklichen, um auf die Erstarrung des Stranges gezielt Einfluß nehmen zu können.

Insbesondere gewährleistet die Steuerung für den Eintritt des Rohrkörpers in den Druckring, daß die Öffnungsebene des letzten senkrecht zur Tangente der Kokillenkrümmungsachse an der Stelle ihres Eintritts in den Druckring vorliegt.

Dadurch, daß sich bei einer freien Einstellung des Druckringes beim Einschieben eines bogenförmig gekrümmten Rohrkörpers auf einem Dorn nur ungleichmäßige Wandstärken verwirklichen lassen, wird durch die erfindungsgemäße Kopplung die genaue Einhaltung vorgegebener Maße für die Wandstärken erreicht.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die schematische Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, Bezug genommen.

Die Figur zeigt im Längsschnitt einen in vertikaler Richtung verschiebbaren Schlitten 1, der den Antrieb der Dornstange 2 mit darauf aufgesetztem Rohrkörper 3 dient. Zu diesem Zweck ist der Schlitten 1 unten mit einem Gelenk versehen, an welchem die Dornstange 2 angelenkt ist. Entsprechend der Krümmung der Rohr- und Dornachse 11 erfährt der Gelenkwinkel bei Absenkung der Anordnung eine Veränderung, während die Dornstange 2 mit dem Rohrkörper 3 den Druckring 6 durchsetzt. Die Steuerung der Lage des Druckrings 6 soll nun derart geschehen, daß sich dessen Öffnungsebene 12 stets senkrecht zur Tangente an die gekrümmte Rohrachse 11 an der Stelle ihres Eintritts in die Öffnungsebene 12 einstellt. Hierzu kommt man durch Steuerung der Lage des Druckrings 6 in Abhängigkeit von der Höhenstellung des Schlittens 1. Zu dem Zweck ist am Schlitten 1 das Seil 4 befestigt, welches über Umlenkrollen 5 nach unten geführt wird. Im Verlaufe des Seiles 4 läßt sich noch eine Einstellrolle für die Vorgabe einer Steuerfunktion, wie erwähnt, anbringen. In diesem Falle würde eine Einstellrolle in Abhängigkeit von der Höhenlage des Schlittens 1 die wirksame Seilzuglänge verändern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde diese Steuerung in die Zeichnung jedoch nicht mit aufgenommen. Das Seil 4 unterliegt hier nach der Zeichnung der Untersetzung im Flaschenzug 10, dessen bewegliches Rollenlager 13 am Hebel 7 angreift, der unmittelbar mit dem Druckring 6 verbunden ist.

Man kann eine Anpassung an den Krümmungsradius der Dornachse 11 der Dornstange 2 bzw. des Rohrkörpers 3 besonders leicht vornehmen, wenn man das Rollenlager 13 an angepaßten Längenabschnitten des Hebels 7 angreifen läßt. Weitere Veränderungen und Übersetzungen lassen sich im Flaschenzug 10 vornehmen, indem ein Rollenpaar hinzugefügt wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Verformen von rohrartigen, bogenförmigen Rohrkörpern zwischen einem Dorn und einem das Ausmaß des Rohrkörpers vorgebenden, in der vorgesehenen Krümmungsachse des Rohrkörpers verschwenkbar gelagerten Druckringes, in dem der Rohrkörper mittels an seinem einen Ende angreifenden, gradlinig bewegten Antriebes reduzierend durch den Druckring bewegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dorn von einer Dornstange (2) gebildet ist, deren Abmessungen das Innenmaß des Rohrkörpers (3) vorgibt,
daß der Rohrkörper (3) auf die Dornstange (2) aufsetzbar ist,
daß für den Rohrkörper (3) und die Dornstange (2) am hinteren Ende der letzteren ein Gelenk für den Anschluß des Antriebes in Form eines ihn durch den Druckring (6) drückenden, sich geradlinig bewegenden Schlittens (1) besteht, wobei der Druckring (6) als Innenkalotte in einer Kugelkalotte (8) gelagert und in der Ebene der Krümmung des Rohrkörpers (3) verschwenkbar ist,
und daß der Verschwenkantrieb des Druckringes (6) mit der Bewegung des Schlittens (1) gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung einerseits am Schlitten (1) und andererseits am Ende eines als Verschwenkantrieb ausgeführten Hebels (7) angreift.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der Bewegung des Schlittens (1) mit dem Druckring (6) aus einer elektrischen Schaltung besteht, so daß nach Vorgabe einer Steuerfunktion eines Weggebers des Schlittens (1) auf einen Stellmotor die Lage des Druckringes (6) steuerbar ist.