DE4137275A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung schraubenlinien- oder ringfoermig gewellter metallrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung schraubenlinien- oder ringförmig gewellter dünnwandiger, insbesondere längsnahtgeschweißter Metallrohre, bei welchem ein in einem drehantreibbaren Wellerkopf exzentrisch zum gewellten Metallrohr frei drehbar gelagerter Wellerwälzring sich auf der Oberfläche des glatten Metallrohres unter Einbringung der Wellung abwälzt, und das Metallrohr durch eine an dem glatten und/oder dem gewellten Metallrohr angreifende Abzugsvorrichtung transportiert wird.

Bei diesem gattungsgemäßen Verfahren (DE-AS 16 52 990) läßt die Lagerung des Wellerkopfes, der in einem Gehäuse angeordnet ist, eine sehr begrenzte Axialverschiebung des Wellerkopfes zu. Diese Verschiebbarkeit reicht nicht immer aus, um Einfallstellen in der Rohrwandung, vor allem im Bereich der Schweißnaht und als Folge von Unregelmäßigkeiten in der Metallstruktur des Bandes (Härteschwankungen), zu vermeiden. Darüberhinaus erfordert die Verschiebung des gesamten Wellerkopfes große Kräfte, die insbesondere bei Bandmaterial geringer Wanddicke bzw. geringer Festigkeit vor der Verschiebung schon kleine Markierungen im Rohrmaterial hinterlassen. Im Extremfall können Härteunterschiede im Rohrwerkstoff zu Abweichungen der Ist- von der Sollwellensteigung bzw. zum Einfallen des Rohres, weil der Wellerwälzring der Abzugsgeschwindigkeit des Rohres nicht folgen kann, oder bis zum Bruch des Wellerwälzringes als Folge von Überlastungen führen.

Auch der beim gattungsgemäßen Verfahren vorgesehene Antrieb des Wellerkopfes über eine Ankupplung an den Hauptantriebsmotor mittels eines stufenlos regelbaren Getriebes und der Antrieb der Abzugseinrichtung über den Hauptmotor können die geschilderten Mängel auch bei der gewählten begrenzten Axialverschiebung des Wellerkopfes nicht vollständig beseitigen.

Bei einem gattungsfremden Verfahren (DE-AS 20 49 235), bei dem die Wellung in der Rohrwandung durch ein sich auf das Glattrohr "aufschraubendes" Wellwerkzeug erzeugt wird (Schraubenwellverfahren), ist vorgeschlagen worden, nur das Wellwerkzeug, d. h. den Schraubenweller, axial verschiebbar anzuordnen.

Eine Übertragung dieses Vorschlages auf eine Vorrichtung mit einem Wälzweller scheitert an nahezu unüberwindbaren konstruktiven Schwierigkeiten.

Insbesondere bei der Verwendung solcher Wellrohre als Elemente für die Übertragung von Hochfrequenzenergie bzw. -signalen kommt es auf genaue Maßhaltigkeit der Wellung an. Einfallstellen in der Wellung führen besonders bei Frequenzen oberhalb von 50 MHz zu störenden Reflexionen der übertragenen Wellen. Dies umso mehr, wenn die Störstellen in regelmäßigen Abständen vorhanden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Wälzwellverfahren dahingehend zu verbessern, daß eine wesentlich feinfühligere Anpassung der Wellung an Unregelmäßigkeiten bei den Verfahrensparametern, insbesondere Unregelmäßigkeiten des Rohrwerkstoffes möglich wird. Auch soll eine Protokollierung der Fertigungsparameter möglich sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 erfaßten Merkmale erreicht.

Die Erfindung geht davon aus, daß die Kraft, die am Wellerwälzring in Längsrichtung des Wellrohres gesehen, wirksam ist, die Form der Wellung und deren Gleichmäßigkeit entscheidend beeinflußt. Bei vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit für das Metallrohr ist diese Kraft abhängig von der Drehzahl des Wellerkopfes, dem inneren Durchmesser des Wellerwälzringes sowie der Neigung des Wellerwälzringes in dem Wellerkopf bzw. der Wellsteigung. Bei ringförmig gewellten Rohren tritt an die Stelle der Neigung bzw. der Wellsteigung die Steigung der schraubenlinienförmig verlaufenden Verformungsrippe des Wellerwälzringes.

Es hat sich nun gezeigt, daß durch schon geringfügige Druckänderungen am Wellerwälzring eine schnelle Anpassung der Drehgeschwindigkeit des Wellerkopfes an die Abzugsgeschwindigkeit erreicht wird. Es wird also eine festgelegte Kraft bzw. ein festgelegter Druck am Wellerwälzring eingehalten, indem die "Fördergeschwindigkeit" des Wellerkopfes verändert wird. Dabei kann der Druck so eingestellt sein, daß der Wellerkopf auf Zug, auf Druck oder in der neutralen Lage gefahren werden kann, je nach der gewünschten Wellform.

Die Anpassung der Drehzahl kann beispielsweise durch Regeln der Übersetzung am stufenlos regelbaren Getriebe der Wellvorrichtung vorgenommen werden, wenn - wie beim Stand der Technik - Abzugsvorrichtung und Wellvorrichtung von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden, und zwischen dem Antrieb und der Wellvorrichtung ein stufenlos regelbares Getriebe angeordnet ist.

Es hat sich jedoch als vorteilhafter erwiesen, daß die Abzugsvorrichtung und der Wellerkopf von getrennten Motoren angetrieben werden.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung schraubenlinien- oder ringförmiger Metallrohre nach dem Oberbegriff des Anspruches 3. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß

• a) der Wellerwälzring und damit der Wellerkopf und mit diesem mechanisch fest verbundene Teile begrenzt längsaxial verschiebbar sind,
• b) der Wellerwälzring, der Wellerkopf oder zumindest ein mit diesem mechanisch fest verbundenes Teil auf eine Kraftmeßvorrichtung einwirkt und
• c) der den Wellerkopf antreibende Motor in Abhängigkeit von der durch die Kraftmeßvorrichtung gemessenen Kraft drehzahlgeregelt ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an dem Wellerkopf eine drehbar gelagerte Hohlwelle befestigt, an deren dem Wellerkopf abgekehrten Ende umfangsseitig ein Wälzlager eingelassen ist, an dessen äußerer Lagerschale ein am Gehäuse befestigter Druckflansch anliegt, und daß an dem Druckflansch ein um 180° gekrümmter Finger befestigt ist, dessen freies Ende zwischen sich und dem Gehäuse eine Kraftmeßdose einspannt.

Bei dieser Ausgestaltung wird die auf den Wellerwälzring einwirkende Kraft zunächst auf den Wellerkopf übertragen, der die Kraft auf die Hohlwelle überleitet. Von der Hohlwelle geht die Kraft über das Wälzlager auf den Druckflansch und von dort auf den Finger.

Die auf den Wellerwälzring einwirkende Kraft führt zu einer leichten axialen Verschiebung des Wellerkopfes und der Hohlwelle und damit zu einer Kraft- bzw. Druckmessung an der Kraftmeßdose. Die jeweils an der Kraftmeßdose anstehende Kraft kann mittels eines Schreibers protokolliert werden und als Fertigungsprotokoll Verwendung finden. Über an sich bekannte Regelkreise wird die Drehzahl des Wellerkopfes geregelt.

Vorteilhafterweise sind drei jeweils um 120° versetzt zueinander angeordnete Kraftmeßdosen vorgesehen. Dies führt zu einer exakten Kraftmessung am Druckflansch. Die Finger sind mittels Schrauben an dem Druckflansch befestigt. Damit ist eine Verschiebung des Fingers zum Gehäuseflansch möglich. Damit lassen sich die Kraftmeßdosen vor Beginn der Fertigung auf den gleichen Wert einstellen.

Bis auf das am Ende der Hohlwelle vorgesehene Wälzlager sind die die Hohlwelle lagernden Lager Rollenlager ohne Bord am Innenring. Dadurch ist eine axiale Verschiebung der Hohlwelle gegenüber dem Gehäuse möglich.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine seitliche Ansicht einer Rohrfertigungsanlage.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Welleinrichtung.

Ein von einer Vorratsspule 1 ablaufendes Metallband 2 wird zunächst in einer Anlage 3 gereinigt und an seinen Längskanten besäumt. Dieses so vorbereitete Band 2 wird einer Formeinrichtung 4 zugeführt, in welcher das Metallband 2 allmählich zu einem Schlitzrohr geformt wird. Das Schlitzrohr wird mittels einer Schweißeinrichtung 5, vorzugsweise einer WIG-Schweißeinrichtung zu einem Rohr mit Langsschweißnaht verschweißt. Die das geschweißte Rohr transportierende Abzugsvorrichtung 6 ist ein sogenannter Spannbackenabzug, bei dem an einer endlosen in Richtung der Pfeile angetriebenen Kette 7 geführte Spannbackenpaare 8 an dem Rohr angreifen. Mit 9 ist eine Wellvorrichtung bezeichnet, von der aus das gewellte Metallrohr 10 über einen sogenannten Tänzer 11 gesteuert auf eine Trommel 12 gelangt.

Die Wellvorrichtung 9 bzw. ein Teil davon ist in der Fig. 2 vergrößert dargestellt.

Das geschweißte Rohr gelangt von links in die Vorrichtung und passiert zunächst einen Wellerwälzring 13. Der Wellerwälzring 13 besitzt eine nicht näher bezeichnete ringförmige Verformungsrippe und ist mittels des Kugellagers 14 in einer Wellerwälzringhalterung 15 drehbar gelagert. Die Halterung 15 gestattet eine exzentrische Verschiebung zur Rohrlängsachse sowie eine winklige Anstellung des Wellerwälzringes 13. Die Halterung 15 ist fest in dem Wellerkopf 16 angeordnet. Mit dieser an sich bekannten Vorrichtung können Glattrohre gewellt werden, indem sich der drehbar gelagerte Wellerwälzring 13 aufgrund seiner exzentrischen Anordnung auf der Oberfläche des Glattrohres abwälzt und dort eine Wellung erzeugt. Durch die winklige, d. h. schräge Anstellung des Wellerwälzringes 13 wird beim Umlaufen des Wellerkopfes 16 eine schraubenlinienförmige Wellung an dem Glattrohr erzeugt.

Der Wellerkopf 16 ist an der flanschartigen Erweiterung 17 einer Hohlwelle 18 befestigt, die über Rollenlager 19 in dem feststehenden Gehäuse 20 gelagert ist. Mit 21 ist eine Scheibe bezeichnet, an welcher ein nicht mehr gezeigter Antrieb angreift und die Antriebskraft über eine Verzahnung 22 auf die Hohlwelle 18 überträgt. Am Ende der Hohlwelle 18 ist ein Wälzlager 23 vorgesehen, welches vorzugsweise als sog. Vierpunktlager ausgebildet ist.

An dem Gehäuseflansch 24 ist ein Druckflansch 25 mittels Schrauben 26 angeschraubt, und zwar derart, daß eine Stirnseite 25a an dem äußeren Ring des Wälzlagers 23 anliegt.

An der äußeren Peripherie des Druckflansches 25 ist ein Finger 27 mittels Schraubbolzen 28 befestigt. Der Finger 27 ist ein Winkelstück, zwischen dessen abgewinkelten Teil 27a und dem Gehäuseflansch 24 eine Kraftmeßdose 29 eingespannt ist. Vorzugsweise sind drei um 120° versetzt zueinander angeordnete Kraftmeßdosen 29 mit dem entsprechenden Befestigungselementen vorgesehen.

Die an dem Wellerwälzring 13 angreifende Längsaxialkraft wird über das Kugellager 14, die Halterung 15 und den Wellerkopf 16 auf die Hohlwelle 18 übertragen. Da die Rollenlager 19 am inneren Ring kein Bord aufweisen, und Hohlwelle 18 und Scheibe 21 über die Verzahnung 21 kraftschlüssig verbunden sind, ist die Hohlwelle 18 gegenüber dem Gehäuse 20 begrenzt axial verschiebbar. Das Wälzlager 23 sitzt fest auf der Hohlwelle 18 auf und nimmt die Kraft mit dem Innenring von der Hohlwelle 18 auf und überträgt sie auf den Außenring. Da zwischen dem Außenring des Wälzlagers 23 und dem Gehäuse 20 ein Spalt 30 vorhanden ist, wird die Kraft von dem Außenring des Wälzlagers 23 über die Stirnfläche 25a auf den Druckflansch 25 übertragen. Vom Druckflansch 25 wird die Kraft über den bzw. die Finger 27 auf die Kraftmeßdose 29 geleitet.

Die Kraftmeßdose 29 bzw. jede Kraftmeßdose 29 wirkt auf einen nicht dargestellten Regelkreis ein, der einen die Scheibe 21 und damit den Wellerkopf 16 antreibenden Motor, vorzugsweise einen Elektromotor drehzahlregelt.

Auf diese Weise erfolgt eine schnelle Anpassung der Wellerdrehzahl an geänderte Verhältnisse.

Die an jeder Kraftmeßdose 29 anstehende Kraft kann mittels eines nicht dargestellten Schreibers aufgezeichnet werden und als Fertigungsprotokoll der gefertigten Rohrlänge beigelegt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung schraubenlinien- oder ringförmig gewellter dünnwandiger, insbesondere längsnahtgeschweißter Metallrohre, bei welchen ein in einem drehantreibbaren Wellerkopf exzentrisch zum glatten Metallrohr frei drehbar gelagerter Wellerwälzring sich auf der Oberfläche des glatten Metallrohres unter Einbringung der Wellung abwälzt und das Metallrohr durch eine an dem glatten und/oder dem gewellten Metallrohr angreifende Abzugsvorrichtung transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Wellerwälzring einwirkende Kraft ständig gemessen wird und die Drehgeschwindigkeit des Wellerkopfes in Abhängigkeit von der gemessenen Kraft geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsvorrichtung und der Wellerkopf von getrennten Motoren angetrieben werden.

3. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung schraubenlinien- oder ringförmig gewellter dünnwandiger, insbesondere längsnahtgeschweißter Metallrohre, in deren Gehäuse koaxial zu dem durchlaufenden glatten Metallrohr ein Wellerkopf drehantreibbar und in diesem exzentrisch zum glatten Metallrohr ein Wellerwälzring frei drehbar gelagert ist, mit einer Abzugsvorrichtung für das glatte und/oder gewellte Metallrohr, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Wellerwälzring und damit der Wellerkopf und mit diesem mechanisch verbundene Teile sind begrenzt längsaxial verschiebbar,
• b) der Wellerwälzring, der Wellerkopf oder zumindest ein mit diesem mechanisch fest verbundenes Teil wirkt auf eine Kraftmeßvorrichtung ein und
• c) der den Wellerkopf antreibende Motor ist in Abhängigkeit von der durch die Kraftmeßvorrichtung gemessenen Kraft drehzahlgeregelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Wellerkopf eine drehbar gelagerte Hohlwelle befestigt ist, an deren dem Wellerkopf abgekehrten Ende umfangsseitig ein Wälzlager eingelassen ist, an dessen äußerer Lagerschale ein am Gehäuse befestigter Druckflansch anliegt, und daß an dem Druckflansch ein um 180° gekrümmter Finger befestigt ist, dessen freies Ende zwischen sich und dem Gehäuse eine Kraftmeßdose einspannt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei jeweils um 120° versetzt zueinander angeordnete Kraftmeßdosen vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger mittels Schrauben an dem Druckflansch befestigt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle in dem Gehäuse mittels Rollenlager ohne Bord am Innenring gelagert ist.