DE96412C

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Publication number: DE96412C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE ~A&> Metallbearbeitung, mechanische.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 23. Juli 1895 ab.

Der Zweck vorliegender Erfindung besteht darin, mit Hülfe eines Walzwerkes Arbeitsstücke von kreisförmigem Querschnitt und geradliniger Achse zu erhalten, wie solche bisher mittelst Stanzen und Pressen hergestellt wurden, welche jedoch bei ihrer Herstellung mit gewöhnlichen Walzwerken zu bedeutendeKosteii verursachten. Hierher gehören namentlich die geraden Wagenachsen, Schiffsschraubenwellen, Krahnzapfen, Achsen mit verschiedenen Durchmessern von stehenden Maschinen u. s. w.

Mit Apparaten der vorliegenden Art ist man auch im Stande, Röhren auf einem Dorne zu bearbeiten, was jedoch nicht nöthig ist, sobald die lichte Weite in Bezug auf die Wandstärke gering ist.

Das neue Walzwerk besteht im wesentlichen aus mehreren in Umdrehung versetzbaren W^Talzen, deren Achsen parallel zur Achse des Arbeitsstückes liegen, welche gegen das Arbeitsstück drücken, es durch Reibung bei ihrer Drehung mitnehmen und stückweise dünner walzen, wobei das Arbeitsstück einen genau kreisrunden Querschnitt erhalt. Nachdem ein Abschnitt des Arbeitsstückes bearbeitet ist, bringt man die Walzen mit demselben aufser Eingriff und schiebt es durch äufsere Kräfte, z. B. durch mechanisch bewegte Transportwalzen, weiter und vermindert nunmehr seinen Durchmesser an der neuen Arbeitsstelle u. s. w.

Eine Anordnung des Walzwerkes zeigt vier Walzen, deren Achsen parallel zur Achse des zu bearbeitenden Arbeitsstückes liegen, welche gleichen Durchmesser besitzen und sowohl gleich weit vom Mittelpunkte des Arbeitsstückes entfernt, wie auch in gleichem Abstande von einander gelagert sind. Alle Walzen werden nach derselben Richtung und mit gleicher Oberflächengeschwindigkeit gedreht und bearbeiten ein Werkstück mit kreisförmigem Anfangsquerschnitt. Abänderungen dieses Walzwerkes beziehen sich entweder auf die Achsenrichtung der Walzen oder auf ihre Anzahl, oder auf die Anzahl der angetriebenen Walzen, oder auf ihre Gestalt, oder schliefslich auf Aenderung der Ausgangsform des Arbeitsstückes. In allen diesen Fällen bleibt die Art der Walzeneinstellung die gleiche, und darin beruht das wesentliche Moment der Erfindung.

In beiliegender Zeichnung giebt:
. Fig. ι die Endansicht eines Walzwerkes mit vier Walzen und

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 nach der Linie a-a wieder, während

Fig. 12 die Seitenansicht der Maschine nach . Fig. ι ist.

In diesen Figuren ist das Arbeitsstück mit F\ die Walzen sind dagegen mit X bezeichnet. Die Oberfläche der letzteren besteht aus einem cylindrischen * Theil, an welchen sich nach beiden Enden hin je ein die eigentliche Arbeitswalze mit ihren Zapfen verbindender konischer Theil anschliefst. Die Zapfen sind in Lagerkörpern Q drehbar, welche in Ausschnitten des Walzenstuhles radial verschiebbar angeordnet sind. Die Lagerkörper Q sind mit den Enden von Stellschrauben ρ derartig verbunden, dafs sich letztere frei drehen können und erstere stets mitnehmen, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist.

Die Schrauben ρ stehen mit drehbaren Muttern p^l im Eingriff, von denen jede an ihrem oberen Ende mit zwei Drehzapfen c^a versehen ist. Ueber diese Drehzapfen greifen

starke Hebel b (Fig. ι und 12), vermittelst deren die Walzen derartig gegen das Werkstück angeprefst werden können, dafs sie in dasselbe eindringen.

In dem Walzenstuhl sind Hülsen für die Stellschrauben mit Muttern P^a vorgesehen, in welchen die . Schraubenmuttern radial zur Drehachse des Arbeitsstückes verschiebbar wird (Fig. 2).

Die Hebel b sind durch Kappen dd derartig mit den Drehzapfen c^a c^a verbunden, dafs die beweglichen Schraubenmuttern ρ^l und' infolge dessen auch die Schrauben ρ jederzeit den Hebelbewegungen folgen müssen. Am unteren Ende ist jede Schraubenmutter mit einer weiteren Schraubenmutter f versehen, welche den Zweck hat, zu verhindern, dafs die Stellschrauben p^l beim Abnehmen der Hebel aus ihren Führungen herausfallen. Der Kürze wegen möge im Folgenden ein aus der Stellschraube ρ und ihrer Mutter p¹ bestehender Theil als »Kolben P^a« bezeichnet werden.

Sämmtliche radial zur Drehachse des Arbeitsstückes verschiebbaren Schraubenmuttern p¹ sind durch Hebelverbindungen b ijk Imn 0 mit einander verbunden, welche bei E* und I feste Drehpunkte in dem Walzenstuhle haben und an eine von zwei einfach wirkenden hydraulischen Cylindern H³ und H* angetriebene Kolbenstange angeschlossen sind. Läfst man den einen oder den anderen dieser zwei Kolben wirken, so entfernt oder nähert man gleichzeitig und um eine gleiche Strecke die vier Walzen dem Arbeitsstück.

Unter dem Einflufs des Druckes dringen die Arbeitswalzen in das zu behandelnde Arbeitsstück ein (Fig. 3) und infolge ihrer Rotationsbewegung werden sie dasselbe über den ganzen Umfang zusammenpressen. Nach V₄ Umdrehung des Arbeitsstückes ist eine Lage χ (Fig. 3) desselben ausgewalzt. Wenn man den Druck fortsetzt, so dringen die Walzen weiter in das Werkstück ein und man walzt nach einander die Lagen y und f (Fig. 3) nieder. Dies wird so lange fortgesetzt, bis der hydraulische Kolben H* seinen Lauf vollendet hat.

Indem sich die Walzen immer mehr einander nähern , werden sie immer dünner werdende Lagen des Arbeitsstückes niederzuwalzen haben, und da die Walzen mit unveränderlicher Kraft an das Arbeitsstück angedrückt werden und der Walzprocefs beliebig lange dauern kann, so werden sie dem Arbeitsstück eine genaue Gestalt geben.

Sobald dies erreicht ist, hebt man den Druck auf den Kolben Hⁱ auf, läfst den Kolben H³ zur Wirkung kommen, und die Walzen kehren, indem sie das Arbeitsstück verlassen, in ihre Ausgangsstellung zurück.

In den Fig. 13, 14 -und 15 ist bezw. in Längsansicht, Seitenansicht und Draufsicht das gesammte Walzwerk gezeichnet unter besonderer

Berücksichtigung der Art und Weise, in welcher den Walzen ihre Rotationsbewegung ertheilt, das Arbeitsstück gehalten und vorgeschoben wird.

An seinem vorderen und hinteren Theile wird das Arbeitsstück F¹ von zwei Ketten G^a getragen, welche über Rädchen G¹^FIg. 13 und 14) geführt sind. Während des Walzens wird das Arbeitsstück sich drehen und die Drehung der Rädchen G¹ herbeiführen. Die letzteren sind, je nach dem Gewicht und der Natur des Werkstückes, mit Hängebahnen, Krahnen oder Laufbrücken verbunden.

Die Drehbewegung wird durch eine Welle K¹ auf das Getriebe J¹1¹ M¹ P übertragen. Von diesem sind die Treibräder I¹ und J² durch Muffen und Kuppelwellen H¹H² mit den Walzen verbunden. Mit Rücksicht auf ihre Länge können diese Kuppelwellen beliebige Neigungen annehmen und die Walzen in allen Stellungen in Antrieb versetzen, welche diese einnehmen müssen.

Zwischen den beiden Lagerständern Y Y¹ ist ein beträchtlicher Zwischenraum vorgesehen, in welchem das Arbeitsstück und die dasselbe tragende Kette sich frei hin - und herbewegen kann.

Während die Walzen vom Arbeitsstück entfernt sind, kann dieses leicht in Richtung seiner Achse horizontal verschoben werden, indem man die Aufhängevorrichtung in entsprechende Bewegung versetzt.

Indem in der Aufeinanderfolge jeder Theil des Arbeitsstückes der Einwirkung der Walzen ausgesetzt wird, erhält man das erstere in der durch, Fig. 4 wiedergegebenen Form, bei welchem die ringförmigen Rippen q anzeigen, dafs die Druckwirkungen der Walzen in Zwischenräumen von einander erfolgt sind.

Die anfängliche Bewegung des Kolbens P^a ist eine kräftige und rasche, da dieselbe nur von der Kraft und Geschwindigkeit der hydraulischen Kolben H³ und H^ abhängig ist.

Um dem Walzwerk ein erweitertes Arbeitsfeld und eine genaue Einstellung zu geben, sind die Stellschrauben ρ zu zwei und zwei durch Getriebe BCD, Wellen B >, Zahnräder AB², Kurbeln und Scheiben derart mit einander verbunden, dafs man alle Schrauben ρ gleichzeitig radial vorwärts gehen lassen kann, wie dies Fig. 1 und 2 der Zeichnung deutlich zeigen.

. Fig. ι a und ib stellen eine schematische Wiedergabe der Fig. 1 in zwei verschiedenen Stellungen dar, und zwar zeigt Fig. ia die erste, der Bethätigung der Kolben P^a durch hydraulischen Druck und die Hebel in entsprechender Stellung, während Fig. ib die zweite,' feinere Einstellung der.Walzen durch die Stellschrauben ρ der Kolben P^a wiedergiebt.

In den Fig. ic und id sind Vorrichtungen veranschaulicht, welche eine kleine Abänderung

des Schraubenmechanismus unabhängig von den Stellungen i^a und i^b darstellen.

Der Schraubenmechanismus (Fig. i, ia, ib und 2) setzt sich zusammen aus auf den Enden der Schrauben ρ befestigten konischen Zahnrädern A, welche zu zwei und zwei mit auf den Enden der 'Schrauben lose aufgesetzten Wellen B¹ verbunden sind. Jede dieser Wellen trägt in der Mitte (Fig. 2) ein Zahnrad B, welches mit einem Zahnrad C in Eingriff steht, das seinerseits wieder in ein Zahnrad D eingreift (Fig. ia, ib, ic und id). Die Zahnräder D sitzen sämmtlich lose auf ihren Wellen D¹.

Die eine der Wellen B¹ trägt das Antriebsrad B³. Die Wellen D¹ drehen sich in an den Gestelltheilen unveränderlich angeordneten Lagern und sind unter sich durch Verbindungsstangen H verbunden und ausbalancirt. Die, wie erwähnt, lose auf diesen Wellen D¹ sitzenden Zahnräder D können mittelst Klinken, Frictionskegel u. s. w. auch fest mit ihren Wellen verbunden werden. Die die Wellen B¹C¹D¹ verbindenden Stangen Z)²C² besitzen eine unveränderliche Länge. Die Winkel B¹C¹D¹ dagegen nehmen, je nach der wechselnden Lage der Wellen B¹, welche auf den sie mit dem Mittelpunkt des Walzwerkes verbindenden Geraden verschiebbar sind, eine verschiedene Stellung ein.

• In Fig. ia ist der Drehungssinn der Zahnradgetriebe dargestellt, während dabei die Kolben P^a unter dem Einflufs der Hebel vorgehen, und zwar werden dabei die Zahnradgetriebe D lose auf ihren Wellen gehalten. Die Verbindungsstangen H bleiben unbeweglich, und die vier den acht Kolben P^a entsprechenden Zahnradgetriebe D drehen sich zu zwei und zwei nach entgegengesetzter Richtung. Hebt man dann die Kolben P^a empor, so vollzieht sich die umgekehrte Bewegung. Während des Anhaltens der Kolben zur Wiederherstellung der Verbindung zwischen den Wellen D¹ und den Zahnrädern D erhält man, wenn man das Antriebsrad B ³ sich drehen läfst, die in Fig. ib gezeigte Stellung. Alle Zahnradgetriebe B werden sich im gleichen Sinne drehen. Indem man den Schrauben die gleiche Ganghöhe und die entsprechende Gangrichtung ertheilt, kann man alle Schrauben ρ gleichzeitig um den gleichen Betrag vor- oder zurückgehen lassen.

Die in den Fig. ic und id veranschaulichte Anordnung unterscheidet sich von der vorhergehenden durch zwei auf den Wellen E¹ angeordnete Hülfszahnradgetriebe E, und zwar sind die Wellen E¹ in am Gestell unveränderlich befestigten Lagern drehbar gelagert. Man verbindet die Wellen E¹ und D¹ mittelst Verbindungsstangen H¹ und U'². Durch die Anordnung der Hülfszahnräder E soll die Festkeilung aller Zahnräder auf ihren Wellen ermöglicht werden.

In Fig. ic ist der Drehungssinn während des Abwärtsganges der Kolben P^a unter dem Einflufs der Hebel b in Fig. 1 gezeigt, und zwar drehen sich alle durch Verbindungsstangen unter einander verbundenen Wellen im beabsichtigten Sinne. Die Bewegung der Kolben P^a ist also möglich, trotzdem alle Zahnradgetriebe auf ihren Wellen aufgekeilt sind. Daraus geht hervor, dafs sich die Zahnräder und die Verbindungsstangen um einen - bestimmten Betrag drehen lassen. Die Winkel B¹ C¹ D¹ werden sich demnach ändern.

Da die Muttern p^l der Kolben P^a stillstehen, wenn man die Vorrichtung mittelst der Antriebsscheibe B^s in Bewegung setzt, so werden zwei von den Zahnrädern B nach der gleichen Richtung und die beiden anderen nach entgegengesetzter Richtung in Umdrehung versetzt. Indem man den Schrauben die gleiche Gang^ höhe ertheilt und die Gangrichtung in gewünschtem Sinne verlaufen läfst, werden die Schrauben in der gleichen Zeit um den gleichen Betrag sich nach vorwärts oder rückwärts drehen.

Je nachdem man die eine oder andere dieser Anordnungen benutzt, wird man, sobald die Kolben, P^a ihren Lauf beendigt haben und das Werkstück auf einen gleichmäfsigen Querschnitt angebracht ist, unter dem Einflufs der Kolben den Durchmesser des Werkstückes um einen weiteren, dem vorigen gleichen Betrag vermindern können u. s. f. Auf diese Weise kann man die Schrauben so weit verlängern, als sie sich unter der Wirkung des Druckes nicht. biegen, eine Bedingung, welche leicht zu verwirklichen ist und dem Apparat ein grofses Arbeitsfeld sichert. Gleichzeitig wird die Arbeitsweise des Walzwerkes aber auch eine sehr genaue sein, denn sobald die Kolben P^a am Ende ihrer Hublänge durch die hydraulischen Kolben H^s und H* angekommen sind, können dieselben, wenn man die Arbeitswalzen emporhebt und die Schrauben ρ einstellt, nur noch um den durch Verstellung der Schrauben zulässigen Betrag in das Werkstück eindringen, und zwar kann dieser Betrag beliebig gering sein. Auf diese Weise kann man sich mithin mit Sicherheit der für das Werkstück geforderten Stärke nähern.

Das Antriebsrad B ^s kann mittelst bekannter Anordnungen sowohl nach der eineri als auch nach der anderen Richtung in Umdrehung versetzt werden (Fig. 13). Um eine vollständig cylindrische Welle zu erhalten, wie in Fig. 5 gezeigt, genügt es, alle Theile des Arbeitsstückes nach und nach auf den gleichen Durchmesser zu bringen.

Um eine Welle nach Fig. 6 herzustellen, erzeugt man zunächst eine über ihre ganze Länge gleichmäfsig cylindrische Welle, welche man dann in der Weise weiter bearbeitet, dafs das eine Wellenende an Dicke abnimmt. Der

die beiden cylindrischen Theile von ungleichmäfsigem Durchmesser verbindende Theil wird durch einen der konischen Theile der Walzenoberfläche X erzeugt.

Ferner erhält man auch Stücke, wie in Fig. 7 dargestellt, unter der Bedingung, dafs die Streckers mindestens gleich ist dem mittleren cylindrischen Theile der Walzenoberfläche. Will man besondere Formen herstellen (Fig. 8), so kann man die Walzen entsprechend profiliren. Das vorliegende Walzwerk kann auch dann wirken,, wenn die Achsen der Arbeitswalzen in ein und demselben Punkte des Werkstückes zusammenlaufen. Wenn man gleichzeitig die Walzen einem Konus entsprechend in Umdrehung versetzt, um an jedem Punkte annähernd gleiche Tangentialgeschwindigkeiten zu erzielen, und wenn man schliefslich den Schrauben nach vor- und rückwärts die geeignete Ganghöhe ertheilt, um so viel wie möglich gegen jeden Theil des Werkstückes entsprechend seiner Dicke zu drücken, wird man Werkstücke von der in Fig. 9 gezeichneten Gestalt erhalten.

Wird allerdings der verlangte Kegelwinkel zu grofs, so wird das Walzwerk nicht mehr wirken können, denn wenn die Arbeitswalzen zu schräg gestellt werden, können dieselben nicht mehr genügend gegen das Werkstück drücken, sondern werden gleiten.

Die Anzahl der Arbeitswalzen des Walzwerkes soll mindestens drei sein. Man kann damit Rundstäbe von geringerem Durchmesser darstellen als mit vier Arbeitswalzen. Der Walzendurchmesser wird in beiden Fällen der gleiche sein. Fig. 10 zeigt eine Anordnung mit drei Walzen.

So weit wie möglich sollen die Arbeitswalzen einen gleichen Abstand von einander besitzen und gleich weit vom Apparatmittelpunkt entfernt sein.

Auch wird man nur einen Theil der Arbeitswalzen in Umdrehung versetzen können, wie dies für gewisse Fabrikationszweige bei den gewöhnlichen Walzwerken der Fall ist.

Man kann aber auch gleichzeitig Walzen von ungleichem Durchmesser anwenden und nur auf zwei Arbeitswalzen einen Druck ausüben, wie in Fig. 11 gezeichnet. Die beiden Walzen von geringem Durchmesser werden dabei als. Führungswalzen dienen, die W^ralzen mit grofsem Durchmesser dagegen, indem sie das Werkstück zusammenpressen, einen kreisförmigen Einschnitt erzeugen und die Theilung des Werkstückes bewirken.

Ein hohles Werkstück kann man, wie bereits bemerkt, bearbeiten, indem man in dasselbe einen Dorn einführt, wie dies bisher bereits bei gewissen, unter dem Hammer oder in der Presse geschmiedeten Werkstücken üblich war. Auf diese Weise kann man auch hohle Werkstücke mit im Querschnitt eckiger Höhlung bearbeiten. An Stelle von Ketten zur Aufhängung des Werkstückes kann man sich auch Mitnehmerwalzen und dergl. bedienen.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Eine Vorrichtung zum Walzen runder Stäbe und Röhren, gekennzeichnet durch eine Reihe in einem Gehäuse radial angeordneter, zu zwei und zwei mit Walzen (X), deren Achsen parallel zur Achse des Werkstückes (F¹) liegen und in einem einzigen Punkte des letzteren zusammenlaufen, verbundener , aus zwei Theilen gebildeter Kolben (P^a), deren einer Theil aus einer in Führungen des Gehäuses verschiebbaren Schraubenmutter (p¹), deren anderer Theil aus einer Schraube (p) besteht, und welchen ein doppelter Antrieb ertheilt wird, nämlich ein Antrieb durch hydraulischen Druck, unter Mitwirkung einer Reihe von Hebeln (b), um eine rasche und kräftige Einstellung gegen das Werkstück zu erzielen, und ein Antrieb" der Schrauben (p) in der Mutter (p¹) durch eine Reihe gleichzeitig wirkender Zahnradgetriebe zur Erzeugung der Genauigkeit der Einstellung.

2. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs auf jedem der Schraubenenden (p) sitzende konische Zahnräder (A) mit konischen Zahnrädern (B'²) in Eingriff stehen durch Zahnräder (B C D), von denen die letzteren (D) lose auf ihren Achsen sitzen und mittelst Verbindungsstangen (H) mit einander verbunden sind, so dafs alle Schrauben (p) gleichzeitig und um den gleichen Betrag nach vor- oder rückwärts bewegt werden.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs Hülfszahnräder (E) an dem in Anspruch 2 genannten Schraubenmechanismus angeschlossen sind, und dafs jede der diese Hülfszahnräder tragenden Wellen (E¹) einerseits mit den Wellen (D¹) der Zahnräder (D) durch Verbindungsstangen (H¹), andererseits mit den darunter liegenden Zahnrädern (D) durch Verbindungsstangen (H²), derart verbunden sind, dafs dadurch die Festkeilung aller Zahnräder (D) auf ihren Wellen ermöglicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.