DE2212744A1 - Verformungskoerper mit weg-gesteuertem dreiwalzen-biegesystem zur herstellung spannungsfreier spiralrohre - Google Patents
Verformungskoerper mit weg-gesteuertem dreiwalzen-biegesystem zur herstellung spannungsfreier spiralrohreInfo
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Description
Beschreibung zu PatentanmeldungJ , - ■
Verformungskörper mit Weg-gesteuertem Dreiwalzen-Biegesystem zur Herstellung spannungsfreier Spiralrohrei'
[ ____
Vorliegende Patentanmeldung be,tzieht sich auf einen Verformungskörper
zur Herstellung spiralgeschweißter Rohre, dessen Biegewerkzeug im Betrieb von Hand oder automatisch Weg-gesteuert so verstellt werden kann,
daß auch bei stark unterschiedlichen Materialeigenschaften stets spannungsfreie
Rohre hergestellt werden können.
Vorbekannt sind Verformungswerkzeuge zur Herstellung spiralgeschweißter
Rohre mit Außen- oder InnenführungeSie bestehen aus einem Dreiwalzen-Biegesystem
und Führungsrollen,, die entweder in Form eines Außenkäfigs
oder Innensterns angeoSnet sind. Vorbekannt sind weiterhin Verformungskörper, bei denen das Dreiwalzen-Biegesystem in Abhängigkeit von dem
mittels Druckdosen gemessenen Kontaktdruckes zwischen verformten Blech und Führungsrollen hinter dem Dreiwalzen-Biegesystem so verstellt wirdp
daß der benannte Kontaktdruck und damit das Aufspringmaß der Rohre möglichst gering sind» Diese Anordnung hat den Bachteil, daß die Druckmessung
als Gebergröße für die Verstellung des Dreiwalzen-Biegesystems su ungenau ist und darüber hinaus, je nach Lage der Druckmeßdosen, ZoBo
von der^Spällsteuerung der Maschine so beeinflußt werden kann, daß der
gemessene Druck kein Maß mehr für die Kontaktverhältnisse.des verformten
Bleches zu den Führungsrollen darstellt. Eine entsprechende Verstellung
des Dreiwalzen-Biegesystems würde zu falschen Ergebnissen führen. - .
Abweichend hiervon beschreibt die Erfindung einen Verformungskörper,
dessen Dreiwalzen-?Biegesystem zur Erzielung spannungsfreier Spiral«
rohre nicht Brück- sondern Wegabhängig gesteuert wird. Während bei
vorbekannten Anordnungen in oben beschriebener Weise der Kontaktruck
hinter dem Dreiwalzen-Biegesystem als Gebergröße verwandet und durch entsprechende Verstellung des Dreiwalzen-Biegesystems möglichst weitgehend
reduziert werden soll - was wegen unterschiedlichster Einflüsse auf die Druckmessung zu fälschen Ste/uerbewegungen führen kann —
erfolgt bei der vorliegenden Erfingung sowohl die Messung der Materialabweichung
als auch ihre Weg-Aussteuerung im Dreiwalzen-Biegesystem
selbst»
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Der wesentliche Unterschied vorbekannter Anordnungen zur vorliegenden
Anmeldung liegt also darin, daß im ersten Teil der vielen Nebeneinflüssen unterliegende Kontakt-Druck hinter dem Dreiwalzen-Biegesystem
und im zweiten ffall erfindungsgemäß ein theoretisch
und/oder experimentell ermittelter vorbekannter Weg im Dreiwalzen-Biegesystem als Sollwert zur richtigen Positionierung dee Biege systems
verwendet wird« · ■
Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem Dreiwalzen Biegesystem,
dessen vorderer und ggf. auch mittlerer Biegebalken aus Rollenträgern besteht, die entweder insgesamt oder jede Rolle
für sich in vertikaler oder geneigter Richtung τorzugsweise
hydraulisch verstellt werden können. Die Verstellung erfolgt vorzugsweise mit Weg-gesteuerten Hydraulikzylindern. Der Weg der
Hydraulikkolben wird nicht in vorbekannter Ifeise so gesteuert, daß
eine als Gebergröße verwendete Kontaktdruckanzeige hinter dem Dreiwalzen-Biegesystem so stark wie möglich reduziert wird, sondern
erfindungsgemäß in der Weise, daß die Überbiegung in Abhängigkeit von der Materialeigenschaft entsprechend einer für jede Stahlsorte
experimentell leicht zu findenden Wegabhängigkeit stets richtig zur Erzielung spannungsfreier Rohre eingestellt ward. Steigt z.B.
die Materialfestigkeit, so steigt das Biegeraoment urd hiermit die
Krafteinwirkung vom Band her auf die hydraulischen Druckzylinder der erfindungsgemäßen Anordnung. Hiermit steigt auch der Druck im
geschlossenen Weg-gesteuerten'System, ohne daß sich zunächst an der
Wegpositionierung etwas ändert,
_. Die Verstellung des-Dreiwalzen-Biegesystems
erfolgt nun nicht wie in vorbekannter Y/eise rein druckabhängig, da
avf ot.* B.t$tYCU*i*
die Einhaltung eines bestimmten Druckes»und damit auch eines'bestimmten
- _ _ -Biegemomentes noch kein gleichförmiges Aufspringmaß
-z.B. fast Null- garantiert, bzw. die Einhaltung eines gewünschten
Aufspringmaßes ermöglicht.
Bekanntlich wird das Bandmaterial für die Rohrformung plastisch überbogeni wenn bei der plastischen überbiegung die Fließgrenze des Materials erreicht wird, -was immer der Fall ist- steigt das erforderliche Biegemar ant nicht mehr bzw. nur in.so geringem JSaße an, daß diese Veränderung dee Biegemoments mindestens in einer Rohrform-
Bekanntlich wird das Bandmaterial für die Rohrformung plastisch überbogeni wenn bei der plastischen überbiegung die Fließgrenze des Materials erreicht wird, -was immer der Fall ist- steigt das erforderliche Biegemar ant nicht mehr bzw. nur in.so geringem JSaße an, daß diese Veränderung dee Biegemoments mindestens in einer Rohrform-
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maschine nicht mehr zuverlässig gemessen' werden kann·
Das Auf- (oder auch Ein-).springmaß eines Rohres ist bestimmt dadurch,
wie genau beim Uberbiegen des Bandmaterials der für das Auf springmaß'.Null
Erforderliche Üb erbiege-Durchmess er eingehalten wird. Dieser· letztere
Überbiege-Durchmesser ist aber abhängig von den Schwankungen der Materialstärke
(die relativ gering sind) und von den Schwankungen der Materialfestigkeit, die relativ groß sind und die.*, -ebenso wie die
Schwankungen der Materialstärke- durch die Kraft auf die Rollen des Biegesystems gemessen wird. Bei Änderungen dieser Kraft muß also
das Biegesystem verstellt werdenj es muß nochmals hervorgehoben werden,
daß sich bei .einer solchen Verstellung die Kraft nicht ändert.
Erfindungsgemäß wird daher das Dreiwalzen-Biegesystem entweder durch
vertikale bzw. leicht geneigte Verstellung des vorderen Biegebalkens
allein oder mit einer entgegengerichteten.Bewegung des mittleren Biegebalkens zusammen so positioniert, daß dem Druckanstieg im geschlossenen
Weg-gesteuerten System bei Ansteigen der Materialfestigkeit eine
Wegänderung entspricht, die für jede Materialqualität experimentell und/oder
theoretisch ermittelt ist, so daß spannungsfreie Rohie*resultieren.
Sinngemäß das Gleiche gilt für die Positionierung beim Absinken der Materialfestigkeit. Die vorzugsweise hydraulische Verstellung des
bzw. der Biegebalken bzw. der einzelnen Rollenaylinder kann von Hand
oder automatisch durdh die entspre&ende Positionierung der Steuerventile
erfolgen. So kann z.B. um das Manometer eine für jede Stahlqualität gefundene Wegskala gelegt werden, die jeder Druckänderung die richtige
position des Biegesystems zuordnet.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gedankens
sind an Hand der folgenden Skizzen erläuterti . ;
Figur 1) zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verformungskörper.
Das Dreiwalzen-Biegesystem besteht aus den Rollenreihen
1 (erste Reihe),
2 (zweite « obere Reihe) ' Und ' 3 (dritte Reihe);
Der Führungskorb wird gebildet von den Rollenreihen 4. Die Rollenreihen
werden einmalig für den gewünschten fertigen Rohrdurchmesser eingestellt,
und bleiben im übrigen im Betrieb vorzugsweise unverfeändert.
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Ebenso wird die zum Dreiwalzen-Biegesystem gehörige Rollenreihe 3
einmalig auf den gewünschten fertigen Rohrdurchmesser eingestellt, und bleibt im "übrigen im Betrieb vorzugsweise unverändert.
Im Gegensatz hierzu sind die Rollenreihen 2 und/oder 1 im Betrieb verstellbar und zwar so, daß sie das einlaufende Band 5 auf einem
Durchmesser überbiegen, der kleiner als der gewünschte fertige Durchmesser ist. Am gezeichneten Beispiel erfolgt die Verstellung
der Rolle 1 durch einen auf den Maschinenrahmen 6 befestigen hydraulischen Zylinder 7, dessen Kolbenstange Ö die Rolle 1 trägt.
Jede Rolle wird also von einem Zylinder geführt und positioniert j
alternativ hierzu können auch; alle Rollen 1 der ersten Rollenreihe
von einem gemeinsamen Balken getragen werden und dieser Balken kann hydraulich oder mechanisch verstellt v/erden.
Im gezeichneten Beispiel erfolgt die Sollvrert-Vorgabe für die'
Position der Rollenreihe 1 durch eine Leiste 9, die den Fühler 10 eines hydraulischen Kopierfühlers 11 betätigt. Der Kopierfühler 11
ist über die Stange 12 mit der Kolbenstange 8 verbunden. Y/enn jetzt
zlB. die Leiste 9 höhergestellt wird, so wird der Fühler 10 eingedrückt,
und gibt den Oelstrom zur Höherstellung des Kolbens und damit der Rolle 1 frei. JQa mit der Rolle 1 auch der ganze Kopierfühler
11 nach oben geht, ist die Höherstellung der Roile 1 beendet,
wenn der Fühler 10 relativ zur Leiste 9 wieder die vorherige Position
hat, d.h. wenn die Rolle 1 direkt die Verstellung der Leiste 9 kopiert hat.
Es muß betont werden, daß anstelle der beschriebenen direkten hydrau-,
lischen Kopierung auch eine elektro-hydraulische , oder elektromechanisch^ oder andere Verstellung vorgesehencwerden kann.
Die Verstellung der oberen Reihe 2 kann analog wie für Reihe 1 vorgesehen
werden, ebenso kann jedoch, auch die gesamte Teil 12 des Maschinenrahmens
verstellt v/erden, wobei dann die relative Position der Rollen 2 zum Rahmen 12 unverändert bliebe.
Die Schwankungen der Materialfestigkeit und/oder die Schwankungen der
Dicke des einlaufenden Ba1ClCs 5 bestimmen die Kraft auf die Bollen
1, 2 und J. Diese Kraft wird ani Manometer 15 abgelesen.; entsprechende
Manometer können auch für die Reihe 2 vorgesehen werdeh.
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Für ein bestimmtes.Rohr und eine bestimmte Materialqualität gibt jetzt
die Anzeige des Manometers 13 einen Hinweis auf die Materialfestigkeit.
Der hierzu !»geordnete richtige Überbiegedurchmesser bzw. die Positionierung
der Rollenreihen 2 und/oder 1 liegen experimentell und/oder theoretisch ermittelt vor und kann jetz; von Hand oder auch durch eine
automatische Vorgabe, z.B. durch eine Kurvenscheibe,, auf die Leiste 9
bzw» das entsprechende Element für die Reihe 2 gegebene werden, die wiederum die Rollen 2 und/oder 1 entsprechend verstellen.
Ifa-ch Verlassen des Dreiwalzen-Biegesystems,. d.h. janseits der Rollenreihe
3» entspannt sich das Rohr auf den (größeren) fertigen Rohr durchmesser
bzw. bis zur Anlage an die Rollen 4· Es ist immer möglich,
den Überbiegedurchmesser so zu ermitteln und vorzugehen, daß der entspannte Durchmesser (bei dem also keine unausgeglichenen, inneren
Spannungen in der Rohrwand verbleiben) gleich dem gewünschten fertigen
Rohrdurchmesser ist. In diesem Falle ergibt sich da Aufspringmass-Null.
In der Praxis kann es vorteilhaft sein, einen geringen Andruck an die Rollen4 zu belassen, um das Rohr führen und um den fertigen Rohrdurchmesser
einfacher und genauer einzuhalten. Dieser Andruck an die Rollen4 wird jedoch nicht direkt gemessen, sondern durch eine entsprechend
koriigierte Positionierung der Reihen 1 und 2 eingehalten. ·,
Gemäß Figur 1 ist das Dreiwalzen-Biegesystem so angeordnet, daß das
einlaufende Band gast oder ganz horizontal läuft -dies ergibt eine einfachere Maschinenkonstruktion- und dass das überbogene Band auf der
Rolle 3 tangential in den fertigen Durchmesser übergeht. Da erst hier
das einlaufende Band parellel zum bereits fertigen Rohr läuft, mit dem es verschweißt werden soil, fliegt der Schweißpunkt Jnn-p. vor^ auf oder
jenseits der Rolle 3· Diese Position des Schweißpunktes im aufsteigenden
Band ist gleichzeitig die bevorzugte Position für Schutzgas-Heftoder Fertigschweißimg. Die dargestellte Anordnung ist also vorzugsv/eise
für sogenannte TACK-WELDIlfG-Maschinen vorgesehen.
Es muß aber betont werden, daß das erfindungsgemäßte Verformungssystem
ebenfalls für TJnterpulverschweißung geeignet . - ... ist. Da beim
U-P-Schweißen der Schweißpunkt im oder in der Nähe des tiefsten Punktes
liegen muß, wird hierfür das Dreiwalzen-Biegesystem weiter nach vorn (zum Bandeinlauf) gedreht. Hierbei muß also das Band schräg von oben
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einlaufen, oder aber über der ersten Rolle zunächst nach außen, d.h.
entgegengesetzt gebogen werden, da in jedem Falle innerhalb des Dreiwalzen-Biegesystems
das Blech auf einen Durchmesser überbogen werden muß, der kleiner ist als der fertige Durchmesser.
Figur 2 zeigt eine weitere wesentliche Ausgestaltung des Erflclungsgedankensj
sie zeigt zunächst im Detail die vorzugsweise vorgesehene Einzelunterstützung der Rolle 1 oder 2 durch je einen hydraulischen
Zylinder 7*-Soweit die Teile identisch sind, sind die gleichen Teil-Nummern
wie/Figur 1 vorgesehen^
Weiterhin ist Figur 2 gegenüber Figur 1 ergänzt um die Fußplatte 21, mit
der die Einheit· mit dem Maschinenrahmen verbunden ist, sowie um die
Spurstange 22, die über den Bolzen 23 und die Stange 8 (alle) Rollen
parallel auf den Bandeinlaufwinkel einstellt.
Neu an Figur 2 ist, daß die Leiste 24 (die die Position vorgibt) nicht
mehr auf dem Maschinenrahmen abgestützt ist, sondern eine,von dem das
Dreiwalzen-Biegesystem tragenden Rahmen separate (nicht ^dargestellte)
Halterung hat. Der Yor-teil dieser Lösung ist, daß die von den sehr großen
Biegekräften herrührende elastische Verformung des Maschinenrahmens nicht die Sollwert-Yorgabe beeinflusst.
Weitere Vorteile der Einzelunterstützung der Rolle sind: Defekte einer ·
Unterstützung beeinträchtigen die Maschine nicht| entweder drückt die
Rolle dauernd voll gegen das Band, dies kann sie aber allein nicht unzulässig verbiegen} oder sie fährt in die andere Position, während ihre
Belastung von den anderen Rollen übernommen wird. Sine Reparatur erfolgt vorzugsweise durch Auswechseln einer, kompletten Einheit. Hierfür muß
das Band nicht aus der Maschine genommen werden.
Schließlich ist es möglich, die Zylinder -vorzugsweise die oberen- t
hydraulisch so zu schalten, daß sie bei Überschreiten eines bestimmten Andruckes gegen den hydraulischen Systemdruck ausweichen können. Auf
diese Weise kann die (überhöhte) Querschweißnaht passieren, ohne mehr
als jeweils eine Rolle anzuheben, und ohne diese bzw. ihr Unterstützungssystem oder den Maschinenrahmen zu überlasten.
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Eine weitere Ausgestaltung der erfxndungsgeinäßen Konstruktion
ist, daß das Band in das Biegesystem fast oder ganz horizontal einläuft und hier zu einem Durchmesser überbogen wird, der
kleiner ist als der fertige Durchmesser, so daß das einlaufende Band höher liegt als der tiefste Punkt des fertigen Rohres.
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Claims (14)
- Patentansprüche: £. c. \ ά. / H Hι 1) iDreiwalzen-Biegesystem eines Verformungskörpers mit Außenoder Innenführung zur Herstellung von spiralgeschweißten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß die erste'Rollenreihe auf einem Balken abgestützt ist, der vorzugsweise hydraulisch in vertikaler oder zu dieser leicht geneigten Richtung verstellt werden kann, oder die Rollen der ersten Reihe einzeln vorzugsweise auf Hydraulikzylinder abgestützt sind, die einzeln in der angegebenen Richtung verstellt werden können, wobei die Zylinder der Gesamtoder Einzelverstellung Weggesteuert sind und die Wegsteuerung automatisch oder von Hand in der Weise erfolgt, daß das Dreiwalzen-Biegesystem entsprechend einem zuvor gefundenen Zusammenhang zwischen Öüdruck und Einstellweg so eingestellt wird, daß die Rohre > spannungsfrei bzw. beliebig einstellbar ßpannungsbehaftet sind.
- 2) Biegesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in gleicher Weise ausgebildeter und verstellbarer mittlerer (oberer) Biegebalken vorgesehen ist.
- 3) Biegesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Unterstützung der zweiten und/oder ersten Rollenreihe je einzelne Zylinder vorgesehen sind, die direkt mit der Kolbenstange (oder umgekehrt mit dem Zylinder) die Rollen tragen, und die untereinander gleich und austauschbar sind.
- 4) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in einem oder mehreren Zylindern gemessen wird und zur Anzeige der Biegekräfte dient.309839/0623
- 5) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß um ein Manometer eine für jede Stahlqualität und Dicke ermittelte Wegskala gelegt wird, die eine der obigen Zielsetzung entsprechende Position des Biegesystems angibt.
- 6) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Zylinder direkt eine Automatik betätigt, z. B. eine Kurvenscheibe verdreht, die ohne manuellen Eingriff die zugeordnete ermittelte Position der Biegerollen einstellt.
- 7) Biegesystem, nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Biegerollen elektro-hydraulisch, mechanisch oder anders erfolgt.
- 8) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Biegerollen elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch erfolgt.
- 9) Biegesystem .nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kopiersteuerung für dieλ für die Position/ einzelnen Zylinder die SollwertvorgäUeVTInabhangig vom Rahmen des Biegesystems ist, und so nicht von elastischen Verformungen des Rahmens beeinflußt wird.
- 10) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die Zylinder für die oberen Rollen hydraulisch so geschaltet sind, daß sie bei Erreichen einer bestimmten vorwählbaren Belastung ausweichen können.-4309839/0623JlQ
- 11) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwalzen-Biegesystem so angeordnet ist, daß das Band fast oder ganz horizontal einläuft und der Schweißpunkt in der Nähe oder hinter der dritten Rolle liegt, also in der aufsteigenden Wand, also in dem für eine Schutzgas schweißung optimalen Punkt liegt.
- 12) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadusch gekennzeichnet, daß das Band in das Biegesystem horizontal einläuft und hier zu einem Durchmesser überbogen wird, der kleiner als der fertige Durchmesser ist, so daß das einlaufende Band höher liegt als der tiefste Punkt des fertigen Rohres.
- 13) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band schräg von oben in das Dreiwalzen-Biegesystem einläuft, so daß die dritte Rollenreihe des Biegesystems, in deren Nähe sich der Schweißpunkt befindet, am tiefsten Punkt des fertigen Rohres liegt.
- 14) Biegesystem nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band fast oder ganz horizontal in das Dreiwalzen-Biegesystem einläuft und-hierbei zunächst über die erste Rollenreihe nach außen, d. h. entgegengesetzt, vor gebogen wird, so daß der Schweißpunkt, der sich in der Nähe der dritten Rolle befindet, am tiefsten Punkt des Rohres liegt.309839/0623Leerseite
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