EP1308222B1 - Rohrschweissvorrichtung - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
- B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
Definitions
- the invention relates to a pipe welding apparatus, with the features specified in the preamble of the independent claim, as by the JP 60231526 A known.
- a large part of the existing metal pipes is produced by continuous longitudinal seam welding.
- a tape is unwound from a coil, formed in several roll stands to a round slotted tube and welded.
- the strip edges are heated to welding temperature and compressed in a welding roll stand so that they weld together.
- the welding roll stand has to meet a number of requirements for producing a high quality pipe.
- the pipe itself must be guided very precisely to prevent deviations from the ideal pipe axis. Even a small deviation can cause a displacement of the strip edges in the region of the weld zone, which leads to significant quality losses.
- the strip edges may only be compressed so far, ie compressed, that only a minimum amount of material is forced out of the weld. If this quantity is too large, the result is a correspondingly high loss of material, because the resulting so-called burr on the weld must be removed again in a further work step. on the other hand It must be ensured that the weld seam is produced precisely over the entire cross-section without any defects and that the material is welded through.
- a pipe welding apparatus of the type mentioned above therefore has to have a variety of options for setting and guiding the pressure rollers for producing a tube of high quality.
- the DE 32 12 365 C2 discloses an arrangement of three rollers with which the tube formed from the metal strip is guided almost over the entire circumference.
- the lower two rollers are inclined here, the upper roller is formed divided.
- the resulting from the upper roller two rolling discs can be pivoted to each other by an adjustable angle.
- the width of the center groove between the two discs of the upper roller can be adjusted continuously in dependence on the wall thickness of the molded tube.
- the above requirements can not be fully satisfied even with such an arrangement.
- the welding roller frame has two horizontally arranged lateral pressure rollers and a Pair of upper pressure rollers on. All roller axes lie in one plane.
- the upper pressure rollers can be moved synchronously horizontally both individually and synchronously vertically and / or in the same direction and in opposite directions, in order to bring the upper pressure rollers into the required position.
- the upper pressure rollers are mounted for this purpose in carriages with vertical and horizontal guides, and the adjustment is carried out by threaded spindles.
- the invention is therefore based on the object , a pipe welding apparatus of the type mentioned so that the above requirements for the production of longitudinal seam tubes can be met with high quality.
- first carriage and the second carriage is associated with at least one horizontal guide and at least one vertical guide. This results in a simple construction for horizontal and vertical movement of both carriages.
- the movement of the carriage is carried out with linear actuators, for vertical adjustment of the first carriage with advantage two parallel threaded spindle nut systems are provided, whereby a tilt-free guidance of large elements is ensured, which is driven by two gear, the be driven by a common motor. It can be arranged between the two transmissions, preferably worm gear, a clutch.
- adjustment and locking means can be provided with which the respective elements can be adjusted to each other in position and set.
- This configuration is preferably provided only between the first carriage and the second carriage, wherein the adjustment and locking the two carriages in the vertical direction to each other set in position and set.
- a position adjusting and locking means is suitable e.g. an adjustable wedge; this can be connected to displacement means, so that a simple positioning of the wedge is possible.
- the displacement means may have a screw.
- FIGURE schematically shows a tube welding device with a view in the direction of the longitudinal axis of the manufactured tube.
- a pipe 2 has been formed from a flat sheet metal strip, resulting in a seam 4 on the tube 2, which is welded to the device 1.
- the tube 2 runs continuously in the direction of the longitudinal axis 3 of the tube 2 through the device 1.
- the pipe welding device 1 has a base plate 5, which is arranged stationary. On the base plate 5, a first carriage 6 is arranged. This is about two horizontal linear guides 16 and two vertical linear guides 17 in two mutually orthogonal directions (horizontal and vertical) relative to the base plate 5 movable.
- linear movement elements are provided, namely a threaded nut-nut system 20 for the horizontal displacement of the first carriage 6 relative to the base plate 5 and a threaded nut-nut system 21 for the corresponding vertical displacement.
- linear actuators 20, 21 are shown only very schematically, because this is well-known in the art elements. Only with respect to the threaded spindle nut system 21 is sketched somewhat more detailed that here two parallel threaded spindles 21 are provided which move the carriage 6 relative to the base plate 5 vertically. Tilting of the first carriage 6 is thereby avoided.
- the drive of the spindles 21 takes place by two gear 24 and 25, which are connected to each other via a coupling 26.
- the drive itself is done by a motor 23 which drives both gears 24 and 25.
- a first pressure roller 7 is arranged in the lower region of the first carriage 6, a first pressure roller 7 is arranged. Their axis 10 is arranged rotated relative to the horizontal by a pivot angle ⁇ . Thus, the first pressure roller 7 rolls in the region of the seam 4 of the tube 2 to the left of the seam 4 on the tube 2, whereby an accurate guidance of this angle segment of the tube 2 is ensured.
- first carriage 6 With the first carriage 6 two horizontal guides 18 and two vertical guides 19 are connected, via which a second carriage 8 is guided relative to the first carriage 6 movable.
- second carriage 8 On the second carriage 8 - analogous to the first pressure roller 7 - a second pressure roller 9 is arranged, which leads to the right next to the seam 4 of this adjacent angular segment of the tube 2 exactly.
- the axis 11 of the second pressure roller 9 is pivoted mirror image to the axis 10 of the first pressure roller 7 by the angle ⁇ .
- the movement of the second carriage 8 relative to the first carriage 6 is effected - as far as the horizontal movement is concerned - via a threaded nut-nut system 22, the same applies what was done in connection with the systems 20 and 21 above.
- the vertical adjustment and locking of the second carriage 8 relative to the first carriage 6 by means of a wedge 27, which communicates with only very schematically sketched displacement means 28 in connection.
- horizontal displacement of the wedge eg by means of a screw, not shown
- the relative vertical position between the first and second slide 6 and 8 can be adjusted and locked.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Rohrschweißvorrichtung, mit den im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs angegebenen Merkmalen, wie durch die
JP 60231526 A - Ein großer Teil der aus Metall bestehenden Rohre wird durch kontinuierliches Längsnaht-Schweißen hergestellt. Dazu wird ein Band von einem Coil abgewickelt, in mehreren Walzengerüsten zu einem runden Schlitzrohr eingeformt und verschweißt. Zum Zwecke des Zusammenfügens werden die Bandkanten auf Schweißtemperatur erwärmt und in einem Schweißrollengerüst so zusammengedrückt, dass sie miteinander verschweißen.
- Das Schweißrollengerüst hat zur Fertigung eines Rohres hoher Qualität eine Reihe von Anforderungen zu erfüllen.
- Zunächst muss das Rohr selbst sehr genau geführt werden, um Abweichungen von der idealen Rohrlängsachse zu verhindern. Eine auch nur geringe Abweichung kann einen Versatz der Bandkanten im Bereich der Schweißzone bewirken, was zu erheblichen Qualitätseinbußen führt.
- Weiterhin dürfen die Bandkanten nur so weit zusammengedrückt, d. h. gestaucht werden, dass nur eine geringstmögliche Materialmenge aus der Schweißnaht herausgedrückt wird. Ist diese Menge nämlich zu groß, ergibt sich ein entsprechend hoher Materialverlust, weil der sich ergebende sogenannte Grat auf der Schweißnaht in einem weiteren Arbeitsschritt wieder entfernt werden muß. Andererseits muss sichergestellt sein, dass die Schweißnaht ohne Fehler über den gesamten Querschnitt präzise hergestellt, das Material also durchgeschweißt wird.
- Für die versatzfreie Führung der Bandkanten kommt erschwerend hinzu, dass unterschiedliche Werkstoffe unterschiedliche Auffederungseigenschaften haben, bei gleichem Rohraußendurchmesser unterschiedliche Wanddicken eingeformt werden müssen und das Bandmaterial ferner Abweichungen vom Sollmaß aufweisen kann (z. B. Wanddickenschwankungen oder eine Säbelform in Längsrichtung).
- Eine Rohrschweißvorrichtung der eingangs genannten Art muss daher zur Herstellung eines Rohres hoher Qualität vielfältige Möglichkeiten zur Einstellung und Führung der Druckrollen aufweisen.
- Aus der
DE-OS 19 23 241 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Längsnahtschweißen von Rohren bekannt. Die dort offenbarte Anordnung verzichtet jedoch auf spezielle Maßnahmen zur Erfüllung der oben genannten Forderungen; damit ist die Qualität der auf dieser Vorrichtung herstellbaren Rohre begrenzt. - Die
DE 32 12 365 C2 offenbart eine Anordnung von drei Walzen, mit denen das aus dem Metallband geformte Rohr fast über den gesamten Umfang geführt wird. Die unteren beiden Walzen sind hier schräg gestellt, die obere Walze ist geteilt ausgebildet. Die sich aus der oberen Walze ergebenden beiden Walzscheiben können zueinander um einen einstellbaren Winkel verschwenkt werden. Damit kann die Breite der Mittelnut zwischen den beiden Walzscheiben der oberen Walze in Abhängigkeit von der Wanddicke des geformten Rohres stufenlos eingestellt werden. Allerdings können die obigen Forderungen auch mit einer solchen Anordnung nicht voll befriedigt werden. - Bei einer aus der
DE-AS 12 89 814 bekannten Rohrschweißvorrichtung weist das Schweißrollengerüst zwei waagerecht angeordnete seitliche Druckrollen sowie ein Paar obere Druckrollen auf. Alle Rollenachsen liegen in einer Ebene. Die oberen Druckrollen können sowohl einzeln als auch synchron senkrecht und/oder gleich- und gegensinnig synchron waagerecht bewegt werden, um die oberen Druckrollen in die benötigte Position zu bringen. Die oberen Druckrollen sind hierzu in Schlitten mit senkrechten und waagerechten Führungen gelagert, und die Verstellung erfolgt durch Gewindespindeln. - All diese vorbekannten Rohrschweißvorrichtungen sind jedoch nicht in ausreichender Weise so verstellbar, dass die oben genannten Anforderungen vollumfänglich erfüllt werden könnten. Weiterhin kann bei den bekannten Ausführungen eine Verstellung nur in recht aufwendiger Weise erfolgen, indem von Hand und nach Lösen von Kupplungen Betätigungselemente bedient werden. Hierdurch ist es nicht möglich, schnell auf sich ändernde Verhältnisse am durchlaufenden Rohr zu reagieren.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rohrschweißvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die genannten Anforderungen an die Herstellung von Längsnaht-Rohren mit hoher Qualität erfüllt werden können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem ersten Schlitten und dem zweite Schlitten mindestens eine horizontale Führung und mindestens eine vertikale Führung zugeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine einfache Bauweise zur horizontalen und vertikalen Bewegung beider Schlitten.
- Die Bewegung der Schlitten erfolgt mit Linearaktuatoren, wobei zur vertikalen Verstellung des ersten Schlittens mit Vorteil zwei parallel angeordnete Gewindespindel-Mutter-Systeme vorgesehen sind, wodurch eine verkantungsfreie Führung großer Elemente gewährleistet ist, deren Antrieb durch zwei Getriebe erfolgt, die von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden. Dabei kann zwischen den beiden Getrieben, bevorzugt Schneckengetriebe, eine Kupplung angeordnet sein.
- Zwischen Grundplatte und erstem Schlitten bzw. zwischen erstem Schlitten und zweitem Schlitten lassen sich Einstell- und Arretiermittel vorsehen, mit denen die jeweiligen Elemente zueinander in ihrer Position eingestellt und festgelegt werden können. Diese Ausgestaltung ist bevorzugt nur zwischen erstem Schlitten und zweitem Schlitten vorgesehen, wobei die Einstell- und Arretiermittel die beiden Schlitten in vertikaler Richtung zueinander in ihrer Position einstellen und festlegen. Als Positions-Einstell- und Arretiermittel eignet sich z.B. ein verstellbarer Keil; dieser kann mit Verschiebemitteln verbunden sein, so dass eine einfache Positionierung des Keils möglich ist. Die Verschiebemittel können dabei eine Schraube aufweisen.
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Rohrschweißvorrichtung mit Blick in Richtung der Längsachse des gefertigten Rohres.
- In einer Rohrschweißvorrichtung 1 ist ein Rohr 2 aus einem ebenen Blechstreifen geformt worden, wobei sich eine Nahtstelle 4 am Rohr 2 ergibt, die auf der Vorrichtung 1 verschweißt wird. Das Rohr 2 läuft beim Schweißvorgang kontinuierlich in Richtung der Längsachse 3 des Rohres 2 durch die Vorrichtung 1 hindurch.
- Die Rohrschweißvorrichtung 1 weist eine Grundplatte 5 auf, die ortsfest angeordnet ist. Auf der Grundplatte 5 ist ein erster Schlitten 6 angeordnet. Dieser ist über zwei horizontale Linearführungen 16 und zwei vertikale Linearführungen 17 in zwei zueinander orthogonale Richtungen (Horizontale und Vertikale) relativ zur Grundplatte 5 bewegbar.
- Hierfür sind lineare Bewegungselemente (Linearaktuatoren) vorgesehen, nämlich ein Gewindespindel-Mutter-System 20 für die horizontale Verschiebung des ersten Schlittens 6 relativ zur Grundplatte 5 sowie ein Gewindespindel-Mutter-System 21 für die entsprechende vertikale Verschiebung. Diese Linearaktuatoren 20, 21 sind nur sehr schematisch dargestellt, weil es sich hierbei um im Stand der Technik hinlänglich bekannte Elemente handelt. Lediglich bezüglich des Gewindespindel-Mutter-Systems 21 ist etwas detaillierter skizziert, dass hier zwei parallele Gewindespindeln 21 vorgesehen sind, die den Schlitten 6 relativ zur Grundplatte 5 vertikal bewegen. Ein Verkanten des ersten Schlittens 6 wird dadurch vermieden. Der Antrieb der Spindeln 21 erfolgt durch zwei Getriebe 24 und 25, die über eine Kupplung 26 miteinander verbunden sind. Der Antrieb selbst erfolgt durch einen Motor 23, der beide Getriebe 24 und 25 antreibt.
- Im unteren Bereich des ersten Schlittens 6 ist eine erste Druckrolle 7 angeordnet. Deren Achse 10 ist gegenüber der Horizontalen um einen Schwenkwinkel α gedreht angeordnet. Damit rollt die erste Druckrolle 7 im Bereich der Nahtstelle 4 des Rohres 2 links von der Nahtstelle 4 am Rohr 2 ab, womit eine genaue Führung dieses Winkelsegments des Rohres 2 sichergestellt ist.
- Mit dem ersten Schlitten 6 sind zwei horizontale Führungen 18 und zwei vertikale Führungen 19 verbunden, über die ein zweiter Schlitten 8 relativ zum ersten Schlitten 6 bewegbar geführt wird. Am zweiten Schlitten 8 ist - analog zur ersten Druckrolle 7 - eine zweite Druckrolle 9 angeordnet, die rechts neben der Nahtstelle 4 das dieser benachbarte Winkelsegment des Rohres 2 exakt führt. Die Achse 11 der zweiten Druckrolle 9 ist spiegelbildlich zur Achse 10 der ersten Druckrolle 7 um den Winkel α geschwenkt.
- Eine insgesamt genaue und optimale Führung des gesamten Rohrumfangs wird durch zwei weitere Druckrollen 12 und 13 erreicht, wobei letztere im Ausführungsbeispiel das Rohr jeweils über einen Umfangsabschnitt von ca. 150° führen. Die weiteren Druckrollen 12 und 13 weisen Achsen 14 bzw. 15 auf, die vertikal ausgerichtet sind. Damit wird das Rohr 2 - bis auf die Nahtstelle 4 selber - weitgehend umfasst und genau geführt. Die Achsen 10 und 11 der ersten bzw. zweiten Druckrolle 7 bzw. 9 sowie die Achsen 14 und 15 der weiteren Druckrollen 12 und 13 liegen hierbei in einer gemeinsamen Ebene.
- Die Bewegung des zweiten Schlittens 8 relativ zum ersten Schlitten 6 wird - was die horizontale Bewegung anbelangt - über ein Gewindespindel-Mutter-System 22 bewerkstelligt, wobei dasselbe gilt, was im Zusammenhang mit den Systemen 20 und 21 oben ausgeführt wurde. Die vertikale Einstellung und Arretierung des zweiten Schlittens 8 relativ zum ersten Schlitten 6 erfolgt mittels eines Keils 27, der mit nur sehr schematisch skizzierten Verschiebemitteln 28 in Verbindung steht. Durch horizontale Verschiebung des Keils (z.B. mittels einer nicht dargestellten Schraube) kann die relative vertikale Position zwischen erstem und zweitem Schlitten 6 bzw. 8 eingestellt und arretiert werden.
- Mit Hilfe der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es möglich, auf der Basis von am durchlaufenden Rohr 2 sensorisch ermittelten Werten die erste und zweite Druckrolle 7 bzw. 9 prozessnah, schnell und direkt in jede beliebige Stellung zum Rohr 2 und zueinander zu bringen, wodurch Abweichungen in der Geometrie des Rohres ausgeglichen werden können. Die Rohrqualität wird dadurch wesentlich verbessert.
-
- 1
- Rohrschweißvorrichtung
- 2
- Rohr
- 3
- Längsachse
- 4
- Nahtstelle
- 5
- Grundplatte
- 6
- erster Schlitten
- 7
- erste Druckrolle
- 8
- zweiter Schlitten
- 9
- zweite Druckrolle
- 10
- Achse der ersten Druckrolle 7
- 11
- Achse der zweiten Druckrolle 9
- 12
- weitere Druckrolle
- 13
- weitere Druckrolle
- 14
- Achse der weiteren Druckrolle 12
- 15
- Achse der weiteren Druckrolle 13
- 16
- horizontale Führung
- 17
- vertikale Führung
- 18
- horizontale Führung
- 19
- vertikale Führung
- 20
- Linearaktuator (Gewindespindel-Mutter-System)
- 21
- Linearaktuator (Gewindespindel-Mutter-System)
- 22
- Linearaktuator (Gewindespindel-Mutter-System)
- 23
- Motor
- 24
- Getriebe
- 25
- Getriebe
- 26
- Kupplung
- 27
- Einstell- und Arretiermittel (Keil)
- 28
- Verschiebemittel
- α
- Winkel
Claims (5)
- Rohrschweißvorrichtung (1), mit der ein aus einem flächigen Metallband geformtes Rohr (2) an der sich ergebenden Nahtstelle (4) verschweißt wird, umfassend eine Grundplatte (5), einen ersten Schlitten (6), der in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse (3) des Rohres (2) steht, relativ zur Grundplatte (5) beweglich angeordnet ist, wobei am ersten Schlitten (6) eine erste Druckrolle (7) drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr (2) geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle (4) führt, und einem in einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse (3) des Rohres (2) steht, relativ zum ersten Schlitten (6) beweglich angeordneten zweiten Schlitten (8), wobei am zweiten Schlitten (8) eine zweite Druckrolle (9) drehbar angeordnet ist, die das zum Rohr (2) geformte Metallband in der Nähe der Nahtstelle (4) führt,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem ersten Schlitten (6) und dem zweiten Schlitten (8) mindestens eine horizontale Führung (18) und mindestens eine vertikale Führung (19) zugeordnet ist. - Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur vertikalen Verstellung des ersten Schlittens (6) zwei parallel angeordnete Gewindespindel-Mutter-Systeme (21) vorgesehen sind, deren Antrieb durch zwei von einem gemeinsamen Motor (23) angetriebene Getriebe (24, 25) erfolgt. - Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Grundplatte (5) und dem ersten Schlitten (6) und/oder zwischen erstem Schlitten (6) und zweitem Schlitten (8) Positions-Einstell- und Arretiermittel (27) angeordnet sind. - Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass Positions-Einstell- und Arretiermittel (27) nur zwischen erstem Schlitten (6) und zweitem Schlitten (8) angeordnet sind, die beide Schlitten (6, 8) in vertikaler Richtung zueinander in ihrer Position einstellen und festlegen. - Rohrschweißvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
gekennzeichnet durch
einen verstellbaren Keil als Einstell- und Arretiermittel (27).
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