DE4115109A1 - Geruest zum biegen von kanten in einer rohrstreifenrollmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von elektrisch geschweißten Rohren auf Schweißmaschinen zur Elektroschweißung von Rohren und betrifft insbesondere ein Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine.

Die vorliegende Erfindung kann zum Biegen von Kanten eines Vorrohres mit gerader Naht auf der Fließtrasse einer Rohrstreifenrollmaschine einge­ setzt werden.

Besonders wirkungsvoll kann die vorliegende Erfindung bei der Herstellung von elektrisch gesch­ weißten Rohren mit gerader Naht aus un- und niedrig­ legierten Stählen verwendet werden, dabei werden Rohre mit einem Durchmesser von 51 bis 530 mm und einer Wanddicke von 1 bis 20 mm hergestellt, die im Maschinenbau, Bauwesen und beim Verlegen von Rohr­ leitungen verschiedener Zweckbestimmung Anwendung finden.

Es ist ein Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine bekannt (SU, A, 7 21 141), enthaltend einen Ständer mit zwei Ge­ häusen, in jedem von denen ein Wechselrahmen mit einem ein Kaliber bildenden Biegewalzenpaar, An­ druckvorrichtungen und Stützrollen angeordnet sind.

Das Gerüst ist mit Einbaustücken versehen, die am Ständer angebracht sind und den Ober- und den Unter­ teil jedes Gehäuses umgeben. Der Wechselrahmen stellt einen Zylinder dar, der um eine Achse herum geschwenkt werden kann. Die Biegewalzen sind im Wechselrahmen so angeord­ net, daß die Kaliberlängsachse mit der Schwenkachse des Wechselrahmens zusammenfällt.

Beim Durchgang des Rohrstreifens durch die von jedem Biegewalzenpaar gebildeten Kaliber werden dessen Kanten um einen vorgegebenen Winkel gebogen.

Die Wandstärke eines zur Herstellung von elektrisch geschweißten Rohren verwendeten Streifens ist in Längen- und Breitentoleranzgrenzen veränderlich.

Während der Biegung und Stauchung der Kanten beim Rollen des Streifens in den Kalibern, deren Unveränder­ lichkeit durch eine starre Befestigung der Achsen der diese Kaliber bildenden Walzen erzielt wird, sind die entstehenden Deformationen der Kanten ihrer Größe nach unterschiedlich, wodurch der Rollprozeß instabil wird und die Güte der herzustellenden Rohre sinkt.

Es ist ein Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine bekannt (SU, A, 8 89 183), enthaltend einen Ständer mit, darin angeordnet, einer unteren angetriebenen Biegewalze und zwei oberen Biege­ rollen, die sich in waagerechter und senkrechter Richtung getrennt bewegen können.

Die Bewegung in den angegebenen Richtungen wird durch Druckspindeln bewerkstelligt, die am Ständer ange­ bracht sind und mit Stützen - jeder der Rollen verbunden sind.

Vor der Einführung des Streifens in das Gerüst wird das letztere mit Hilfe der Druckspindeln so eingestellt, daß die von der Walze und den Rollen gebildeten Kaliber der theoretisch berechneten Dicke des zu rollenden Strei­ fens entsprechen. Die Unveränderlichkeit der Kaliber wird durch eine starre Verbindung der Achsen der Walzen mit dem Ständer gewährleistet.

Da sich die Dicke des Ausgangsstreifens, wie oben erwähnt, in Länge und Breite innerhalb der Toleranzgren­ zen ändern kann, während die Kaliber, in denen die Kan­ ten gebogen werden, in ihren Abmessungen unveränderlich sind, kann in der Praxis die Stauchung der Kanten unter Anlegen einer bestimmten Kraft sowie eine Gleichheit der Stauchungskräfte für die beiden Kanten ihrer Größe nach nicht erzielt werden.

Das ist darauf zurückzuführen, daß beim Biegen der Kanten eines Streifens, dessen Dicke die theoretisch be­ rechnete übertrifft, die Stauchungskraft zunimmt. Beim Rollen eines Streifens, dessen Dicke geringer als die theoretisch berechnete ist, nimmt die Stauchungskraft ab. Dabei wird die Güte des Rollens in den beiden Fällen beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenroll­ maschine mit solch einer kinematischen Bindung der Rol­ len mit dem Ständer zu schaffen, bei der ein Biegen der Kanten gleichzeitig mit einem Herunterstauchen der Dicke unter Anlegen einer bestimmten, für die beiden Kanten gleichen Kraft gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstrei­ fenrollmaschine, enthaltend einen Ständer mit, darin an­ geordnet, einer unteren angetriebenen Biegewalze und zwei oberen Biegerollen, erfindungsgemäß jede obere Biegerolle an einem Hebel drehbar angeordnet ist, dessen eines Ende an dem Ständer angelenkt ist und dessen anderes En­ de mittels eines Dämpfers an dem Arm eines Schwengels angelenkt ist, der an einem Querbalken gelenkig angeord­ net ist, der am Ständer oberhalb der oberen Biegerollen senkrecht bewegbar angeordnet ist.

Durch den vorhandenen Schwengel, der mittels eines Dämpfers an den die oberen Biegerollen tragenden Hebeln angelenkt ist, wird ein Biegen der Kanten während des Rollens bei gleichzeitig erfolgendem Herunterstauchen der Dicke unter Anlegen einer bestimmten, für die beiden Kanten gleichen Kraft gewährleistet. Die Größe der Stau­ chungskräfte für die Kanten wird durch die Steifigkeit des Dämpfers vorgegeben, der in Verbindung mit dem Schwen­ gel für eine Gleichheit dieser Kräfte für die beiden Kan­ ten sorgt.

Das ist damit verbundene, daß die während der Bie­ gung der Kanten auf die Biegerollen wirkenden Kräfte über die Hebel, den Dämpfer, den Schwengel, den Querbal­ ken und die Druckspindeln auf den Ständer übertragen wer­ den. Bei einer Änderung der Dicke einer der Kanten dreht sich der entsprechende, Hebel um einen der Änderungsgröße der Dicke dieser Kante proportionalen Winkel. Dabei ändert sich die Länge des Dämpfers sowie die Größe seiner elastischen Kraft, und der Schwengel dreht sich nach der Seite der dünneren Kante um einen Winkel, bei dem ein Gleichgewicht der Momente der am Schwengel wirkenden Kräfte eingestellt wird.

Da die Arme des Schwengels in der Länge gleich sind, kann das bekannte Gleichgewicht nur bei Gleichheit der von der Seite der Kanten auf die Biegerollen wirkenden Kräfte erzielt werden. Ausgehend davon, daß die Länge des Dämpfers immer so ausgewählt werden kann, daß die Änderungsgröße der Dicke der Kanten wesentlich kleiner als diese ist, ändert sich die Größe der Anpreßkraft der Biegerollen an den Kanten praktisch nicht.

Vorzugsweise liegen die Mittelpunkte der Ge­ lenkverbindungen der Hebel, der Dämpfer und des Schwengels in einer senkrechten quer und durch die Symmetrieachse des Gerüstes verlaufenden Ebene.

Da die Bewegung dieser Bauelemente während des Be­ triebes des Gerüstes in der genannten Ebene erfolgt, wird durch solch eine konstruktive Lösung eine Einfachheit, eine Kompaktheit und eine Sicherheit der Konstruktion erzielt.

Außerdem gestattet solch eine konstruktive Lösung, die gleichen Ständer wie in bekannten Gerüsten einer beliebigen Rohrstreifenrollmaschine zu verwenden.

Zu einem besseren Verständnis der Erfindung wird eine konkrete Ausführungsvariante derselben unter Bezug­ nahme auf eine Zeichnung beschrieben, in der ein erfindungsgemäßes Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine im Querschnitt dargestellt ist.

Das erfindungsgemäße Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine enthält einen Ständer 4, in dem auf Einbaustücken 2 eine untere ange­ triebene Biegewalze 3 gelagert ist. Die Biegewalze 3 stützt sich gegen die Einbaustücke 2 mittels Wälzlager 4.

Im Ständer 1 sind oberhalb der Einbaustücke 2 Stützen 5 und obere nicht angetriebene Biegerollen 6 angeordnet. Die oberen nicht angetriebenen Biegerollen 6 können sich an Hebeln 7 drehen, bei denen jeweils das eine Ende an der entsprechenden Stütze 5 angelenkt ist, während das andere mittels eines Dämpfers 8 mit dem ent­ sprechenden Arm einer Wippe bzw. Schwengels 9 verbunden ist, der an einem Querbalken 10 gelenkig angeordnet ist. Der Querbalken 10 ist am Ständer 1 oberhalb der oberen Biege­ rollen 6 so montiert, daß er sich senkrecht bewegen kann. Diese Bewegung wird mit Hilfe von Druckspindeln 11 verwirklicht, die mit dem Querbalken 10 starr verbunden sind. Die Bewegung der Druckspindeln 11 erfolgt mit Hil­ fe eines Antriebes 12, der ein am Ständer 1 befestigtes Gehäuse 13, im Gehäuse 13 drehbar montierte Muttern 14, an den Muttern 14 befestigte Schneckenräder 15, mit einer Welle 17 als Ganzes ausgeführte Schnecken 16 und ein an der Welle 17 befestigtes Steuerrad 18 ein­ schließt. Das Steuerrad 18 kann durch einen Elektroan­ trieb (in Fig. nicht gezeigt) ersetzt werden.

Jeder Dämpfer 8 besteht aus einem Gehäuse 19, das mit dem entsprechenden Arm des Schwengels 9 gelenkig ver­ bunden ist, einer Stange 20, die mit dem Hebel 7 gelenkig verbunden ist, einem elastischen Element 24 und einer Mutter 22.

Das elastische Element 21 kann eine Schraubenfeder (in Fig. nicht gezeigt) oder einen Satz aus Tellerfedern 23 darstellen. Da die Verformungen des elastischen Ele­ mentes 24 während des Betriebes unwesentlich sind, aber die diese Verformungen hervorrufenden Kräfte bedeutende Werte erreichen können, ist es vorteilhaft, einen Satz aus Tellerfedern 23 als elastisches Element zu verwenden.

Dabei werden Kennwerte, Abmessungen, die Montageanordnung und die Anzahl der Tellerfedern 23 im Satz so gewählt, daß die erforderliche Stauchungskraft für die Kanten des zu rollenden Streifens erzielt wird, dabei dürfen die in Toleranzgrenzen liegenden Dickenänderungen der Kanten keine wesentliche Änderung der Stauchungskräf­ te herbeiführen.

Die Mittelpunkte O₁, O₂, O₃ und O₄ der Gelenkver­ bindungen der Hebel 7, der Dämpfer 8 und des Schwengels 9 können entsprechend in einer senkrecht quer und durch die Symmetrieachse AA des Gerüstes verlaufenden Ebene liegen.

Eine solche Anordnung der Hebel 7, der Dämpfer 8 und des Schwengels 9 gewährleistet eine Kompaktheit, eine Einfachheit und eine Sicherheit der Gerüstkonstruk­ tion.

Das Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine wird folgenderweise eingestellt.

Durch Drehen des Steuerrades 18 in die entsprechen­ de Richtung werden die Hebel 7 gehoben. In den Spalt zwischen der unteren angetriebenen Biegewalze 3 und den oberen Biegerollen 6 wird der zu rollende Streifen einge­ führt. Danach werden die Hebel 7 durch Drehen des Steuer­ rades 18 in die entgegengesetzte Richtung so lange abge­ senkt, bis die Rollen 6 die Kanten des zu rollenden Streifens an die untere Biegewalze 3 mit einer ein qua­ litätsgerechtes Biegen sichernden Kraft anpressen. Die Größe dieser Kraft wird rechnerisch oder versuchs­ weise nach Biegeergebnissen ermittelt.

Ob sich die Anpressung mit einer erforderlichen Kraft vollzieht, kann aufgrund des Abstandes der Fläche 24 des Gehäuses 19 des Dämpfers 8 und der Fläche 25 der Stange 20 voneinander, d. h. nach der Verformungsgröße des elastischen Elementes 21, beurteilt werden.

Das Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine wird wie folgt betrieben.

Man schaltet den Antrieb der unteren Biegewalze 3 ein, der zu rollende Streifen wird in Bewegung gesetzt, sei­ ne Kanten passieren die Formänderungszone, die von der unteren Biegewalze 3 und den oberen Biegerollen 6 gebil­ det wird, und werden um einen vorgegebenen Winkel und nach einem vorgegebenen Halbmesser gebogen. Dabei sind die Streifenkanten eingespannt zwischen der un­ teren Biegewalze 3 und den oberen Biegerollen 6 durch Anlegen einer Kraft, die von den elastischen Elementen 21 erzeugt wird.

Während des Rollens kann sich die Wanddicke des zu rollenden Streifens in Toleranzgrenzen ändern, wodurch eine Änderung der Größe der Stauchungskraft für die Kanten herbeigeführt wird.

Bei einer entsprechenden Anzahl und einer entspre­ chenden Montageanordnung der Tellerfedern 23, aus denen sich das elastische Element 21 zusammensetzt, wird jedoch die­ se Änderung so gering sein, daß man sie nicht beachten und die Stauchungskräfte für Kanten gleichbleibend für das gegebene Typenmaß betrachten kann.

Wenn der zu rollende Streifen eine Dickendifferenz an den Kanten aufweist, dreht sich der Schwengel 9 zur Seite der dünneren Kante relativ zum Mittelpunkt O₁, bis die Stauchungskräfte für die Kanten in ihren Größen ausgeglichen werden.

Auf diese Weise wird durch das erfindungsgemäß aus­ geführte Gerüst beim Rollen eine Stauchung der Kanten eines Streifens mit einer bestimmten, für die beiden Kan­ ten der Größe nach gleichen Kraft gewährleistet; es kann dabei die Güte des Rohrstreifens verbessert und das Aus­ bringen an Rohren erforderlicher Qualität erhöht werden.

Dank der vorhandenen elastischen Elemente 21 wer­ den erhöhte dynamische Belastungen der Stützen des Biege­ werkzeuges und der Druckspindeln 11 beim Durchgang von Quernähten des Streifens ausgeschlossen. Im Ergebnis wer­ den die dynamischen Kennlinien und die Betriebscharakte­ ristiken des Gerüstes verbessert.

Darüber hinaus verfügt das Gerüst in der erfindungs­ gemäßen Konstruktion über weite technologische Möglich­ keiten, weil bei ein und demselben Rohrdurchmesser die Kanten qualitätsgerecht gebogen werden können, wobei Roh­ re mit unterschiedlicher Wanddicke ohne Umbau der Walzen und nachträgliche Einstellung des Biegewerkzeuges sowie aus einem Streifen hergestellt werden können, bei dem die Dicke in einem weiten Bereich schwankt.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung gestattet es, folgende Vorteile zu erzielen:

• - die Biegequalität der Kanten eines Rohrstreifens zu verbessern (das Verhältnis des Halbmessers des Ar­ beitsprofils des Biegewerkzeuges zu dem Halbmesser der Kante beträgt nicht weniger als 0,25 bis 0,98, und die Nichtparallelität der Kantenstirnflächen beträgt höchs­ tens 3 bis 4 Grad, während in bekannten Gerüsten das Verhältnis des Halbmessers des Arbeitsprofils des Biege­ werkzeuges zu dem Halbmesser der Kante höchstens 0,6 bis 0,8 beträgt und die Nichtparallelität der Stirnflä­ chen in einem Bereich von 10 bis 20 Grad liegt);
• - die zum Rollen eines Rohrstreifens in geschlosse­ nen Kalibern einer Walzmaschine erforderliche Leistung um 30 bis 40% zu senken;
• - die Standzeit des Biegewerkzeuges um 50 bis 60% zu verlängern, weil Stoßbelastungen beim Durchgang von querverlaufenden Schweißfugen am Streifen ausgeschlos­ sen werden;
• - ein qualitätsgerechtes Biegen der Kanten eines Rohrstreifens, dessen Dicke in Grenzen ±10% schwankt, sicherzustellen.

Claims (2)

1. Gerüst zum Biegen von Kanten in einer Rohrstreifenrollmaschine, enthaltend einen Ständer (1) mit, darin angeordnet, einer unteren angetriebenen Bie­ gewalze (3) und zwei oberen Biegerollen (6), dadurch gekennzeichnet, daß jede obere Biegerolle (6) an einem Hebel (7) drehbar angeordnet ist, dessen ei­ nes Ende an dem Ständer (1) angelenkt ist und dessen ande­ res Ende mittels eines Dämpfers (8) an dem Arm eines Schwengels (9) angelenkt ist, der an einem Querbalken (10) gelenkig angeordnet ist, der am Ständer (1) oberhalb der oberen Biegerollen (6) senkrecht bewegbar angeordnet ist.

2. Gerüst zum Biegen von Kanten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel­ punkte (O₁, O₂, O₃ und O₄) der Gelenkverbindungen der Hebel (7), der Dämpfer (8) und des Schwengels (9) in einer senkrecht quer und durch die Symmetrieachse (AA) des Gerüstes verlaufenden Ebene liegen.