[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Umformen eines
metallischen Rohres mit Hilfe von das Rohr umschließenden, einander bezüglich der
Rohrachse paarweise gegenüberliegenden Formrollen, deren Achsen in einer gemeinsamen,
zur Rohrachse senkrechten Ebene liegen und die je um eine zur Rohrachse parallele
Schwenkachse schwenkverstellbar gelagert sind, wobei die die Walzkontur bestimmenden
Profile der Formrollen einen größeren Krümmungsradius als der zugehörige Umfangsabschnitt
des zulaufenden Rohres besitzen.
[0002] Um ein rundes Rohr kontinuierlich in ein Rechteckrohr in mehreren Verformungsschritten
umformen zu können, ist es bekannt (FR-B 1 267 303), hintereinander in einer Walzlinie
mehrere Umformgerüste vorzusehen, die je aus vier einander paarweise gegenüberliegenden
Formrollen bestehen, deren Profile eine im wesentlichen geschlossene Walzkontur bilden.
Da der Krümmungsradius der Rollenprofile und damit der zugehörigen Abschnitte der
Walzkontur größer als der Krümmungsradius des entsprechenden Umfangsabschnittes des
in das jeweilige Gerüst einlaufenden Rohres ist, wird das Rohr in den aufeinanderfolgenden
Gerüsten im Umfangsbereich der späteren ebenen Wände stufenweise abgeflacht, bis die
endgültige Rechteckform erreicht ist. Nachteilig bei diesen Umformgerüsten ist allerdings,
daß aufgrund der zur Bildung einer geschlossenen Walzkontur in Umfangsrichtung eng
aneinander anschließenden Formrollen eine Änderung der Größe der Walzkontur und damit
eine Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser nur möglich ist, wenn die Formrollen
gegen Formrollen mit einem entsprechend geänderten Profil ausgewechselt werden. Die
damit verbundene Umrüstung der Umformgerüste bedingt nicht nur einen vergleichsweise
großen Arbeitsaufwand, sondern erfordert auch einen Stillstand der gesamten Umformanlage.
[0003] Zur Vermeidung dieser Nachteile ist eine Umformvorrichtung bekanntgeworden (US-A
3 347 078), bei der die einander paarweise gegenüberliegenden Formrollen exzentrische
Profile bilden, so daß aufgrund des sich von der einen zur anderen Stirnseite der
Formrollen allmählich verringernden Durchmessers die Formrollen im Bereich der Stirnseite
mit dem größten Durchmesser gegen die anschließende, dazu senkrecht stehende Formrolle
vorgeschoben werden kann, weil die Stirnseite mit dem größten Durchmesser der einen
Rolle im Bereich der Stirnseite mit dem kleinsten Durchmesser der anderen Rolle zu
liegen kommt und sich daher die die Walzkontur bestimmenden Profile der einzelnen
Formrollen unter einer entsprechenden Verkleinerung der Walzkontur übergreifen. Voraussetzung
hiefür ist, daß jede Formrolle radial gegenüber dem umzuformenden Rohr und zugleich
in Richtung der Rollenachse verstellbar im Gerüst gelagert werden muß. Das Verstellen
der Formrollen zur Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser bedingt allerdings
aufgrund des exzentrischen Profilverlaufes jeder Formrolle eine Verdrehung der Walzkontur
um die Rohrachse. Falls keine Verdrillung des Rohres bei seiner Umforumg in Kauf genommen
werden soll, müssen die Formrollen entsprechend um die Rohrachse gegensinnig schwenkverstellt
werden, was durch eine drehbare Lagerung des die Formrollen aufnehmenden Traggerüstes
erreicht werden kann. Zusätzlich ist eine Schwenkverstellung der einzelnen Formrollen
je für sich möglich, um das die Walzkontur bestimmtende Profil entsprechend ausrichten
zu können, insbesondere wenn sich dieses Profil aus einzelnen Kreisbogenabschnitten
mit unterschiedlichen Radien zusammensetzt. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung
ist vor allem der vergleichsweise große Kontruktionsaufwand und die zwangsläufige
Verdrillung des Rohres während seiner Umformung, wenn nicht zusätzliche Maßnahmen
getroffen werden.
[0004] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen
Umformen eines metallischen Rohres der eingangs geschilderten Art so zu verbessern,
daß eine Anpassung der Walzkontur an den jeweiligen Rohrdurchmesser möglich wird,
ohne die Formrollen auswechseln und ohne die Nachteile von Formrollen mit exzentrischen
Profilen in Kauf nehmen zu müssen.
[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Schwenkachsen für die Formrollen,
die ein bezüglich ihrer Mittelebene symmetrisches Profil bilden, durch den Bereich
des Krümmungsmittelpunktes des zugehörigen Walzkonturabschnittes gehen oder davon
einen Abstand in Richtung der Rollenachse aufweisen.
[0006] Durch das Verschwenken einer Formrolle um eine durch den Krümmungsmittelpunkt des
zugehörigen Walzkonturabschnittes gehende Schwenkachse ändert sich der durch das Rollenprofil
bestimmte Walzkonturabschnitt nicht, weil die Formrolle entlang ihres Profiles in
der zur Rohrachse senkrechten Ebene verlagert wird. Es ändern sich lediglich die zur
Bildung der Walzkonturabschnitte wirksamen Profillängen, was eine wesentliche Vorraussetzung
für eine einfache Anpassung an unterschiedliche Rohrdurchmesser darstellt. Die Walzkontur
muß duch die Formrollen naturgemäß ausreichend umfaßt werden, um das angestrebte Walzergebnis
zu sichern.
[0007] Für Vorrichtungen, die eine Anpassung an einen größeren Durchmesserbereich der Rohre
erlauben sollen, werden zur Bestimmung der Walzkontur einander überlappende Formrollen
bevorzugt eingesetzt werden. Zu diesem Zweck können die Formrollen zumindest auf einer
Stirnseite eine zur Rollenachse koaxiale Aussparung zur Aufnahme des bei einer gegenseitigen
Verlagerung ihr Profil hintergreifenden Umfangsrandes der jeweils benachbarten Formrolle
bilden. Aufgrund dieser Aussparung können zwei Formrollen jeweils um den Krümmungsmittelpunkt
der ihnen zugehörigen Walzkonturabschnitte verschwenkt werden, bis der äußere Umfangsrand
der einen Formrolle in die Aussparung der anderen Formrolle eingreift und sich die
beiden Formrollen überlappen. Die einander beim Verschwenken überlappenden Formrollen
können zwar keine geschlossene Walzkontur bilden, doch ist eine ausreichende Anlage
der Formrollen am Rohr sichergestellt, um eine störungsfreie Umformung des Rohres
zu gewährleisten.
[0008] Die mit dem Verschwenken der Formrollen um den Krümmungsmittelpunkt des zugehörigen
Walzkonturabschnittes erforderliche radiale Verlagerung der Formrollen kann duch eine
radiale Verstellung der Formrollen gegenüber dem Rohr sichergestellt werden. Zur Radialverlagerung
der Formrollen ist allerdings eine gesonderte Verschiebeführung nicht zwingend erforderlich,
wenn die Schwenkachsen vom Krümmungsmittelpunkt des zugehörigen Walzkonturabschnittes
einen Abstand in Richtung der Rollenachse aufweisen. Eine Verschwenkung der Formrollen
um eine solche Schwenkachse bedingt, daß sich auch der durch das Rollenprofil bestimmte
Krümmungsmittelpunkt des Walzkonturabschnittes entlang einer Kreisbahn verlagert,
und zwar zufolge der gewählten Abstandsrichtung im wesentlichen radial, so daß mit
dieser Verschwenkung eine radiale Verlagerung der Formrollen und damit der Walzkonturabschnitte
verbunden ist. Wegen des beschränkten Schwenkwinkels und der vergleichsweise geringen
Bogenhöhe der Verlagerungsbahn des Krümmungsmittelpunktes des Walzkonturabschnittes
kann die mit der Verlagerung des Krümmungsmittelpunktes in Richtung der Rollenachse
verbundene Neigungsänderung der Walzkonturabschnitte vernachlässigt werden, da sie
keinen das Walzergebnis beeinträchtigenden Einfluß mit sich bringt.
[0009] Wird der Abstand der Schwenkachsen für die Formrollen vom Krümmungsmittelpunkt des
zugehörigen Walzkonturabschnittes in Richtung der Rollenachse in Abhängigkeit von
dem für eine Anpassung an einen unterschiedlichen Rohrdurchmesser vorgegebenen Schwenkwinkel
der Formrollen und der diesem Schwenkwinkel zugeordneten Differenz der Rohrdurchmesser
bemessen, so kann mit der Schwenkverstellung der Formrollen die jeweils zur Anpassung
an unterschiedliche Rohrdurchmesser erforderliche Radialverlagerung der Formrollen
ohne zusätzlichen Radialantrieb erreicht werden.
[0010] Die Lage der geometrischen Schwenkachsen für die Formrollen läßt kaum eine körperliche
Ausbildung dieser Achsen zu. Um trotzdem eine entsprechende Schwenkverstellung der
Formrollen zu erzielen, können die Formrollen vorteilhaft auf entlang von Kreisbogenführungen
mit der Schwenkachse der jeweiligen Formrolle als Achse verstellbare Schlitten gelagert
sein, deren Verlagerung auf der Kreisbogenführung die angestrebte Schwenkverstellung
der Formrollen mit sich bringt. Zur radialen Verstellung der Formrollen können die
Kreisbogenführungen auf radial gegenüber dem Rohr verfahrbaren Schlitten vorgesehen
sein. Die Verstellung dieser Schlitten erlaubt beispielsweise eine Anpassung der Walzkontur
auf unterschiedliche Rechteckformen.
[0011] Um bei der Einstellung der Formrollen in einfacher Weise symmetrische Verhältnisse
zu erzielen, können die einander entsprechenden Schlitten der paarweise gegenüberliegenden
Formrollen gemeinsam verstellt werden. Besonders einfache Steuerungsverhältnisse ergeben
sich in diesem Zusammenhang, wenn die einander entsprechenden Schlitten der paarweise
gegenüberliegenden Formrollen antriebsverbunden und über einen gemeinsamen Antrieb
verstellbar sind, was sonst erforderliche Gleichlaufsteuerungen vermeidet.
[0012] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
- Fig. 1
- eine Umformungsanlage zur kontinuierlichen Herstellung eines rechtwinkeligen Formrohres
aus einem Rundrohr mit Hilfe von erfindungsgemäßen Umformvorrichtungen in einer schematischen
Seitenansicht,
- Fig. 2
- diese Umformungsanlage in einer schematischen Draufsicht,
- Fig. 3
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umformen eines Rohres in einer schematischen
Ansicht in Richtung der Rohrachse,
- Fig. 4
- die Schlittenführung für eine Formrolle in einer Ansicht in Richtung der Rohrachse
in einem größeren Maßstab,
- Fig. 5
- einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,
- Fig. 6
- einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, die
- Fig. 7 bis 9
- das runde Ausgangsrohr, eine Zwischenstufe und das quadratische Endrohr mit den zugehörigen
Formrollen in einem schematischen Querschnitt, die
- Fig.10 bis 12
- eine den Fig. 7 bis 9 entsprechende Darstellung für einen geänderten Rohrdurchmesser
und die
- Fig.13 bis 15
- eine ebenfalls den Fig. 7 bis 9 entsprechende Darstellung für die Umformung eines
Rundrohres in ein Rechteckrohr.
[0013] Die Umformungsanlage besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2
aus einem Kalibriergerüst 1 für das einlaufende Rundrohr, aus zwei dem Kalibriergerüst
1 nachfolgenden Umformgerüsten 2 mit Formrollen 3, deren Profil einen Krümmungsradius
aufweist, der größer als der Krümmungsradius des zugehörigen Umfangsabschnittes des
in das jeweilige Gerüst einlaufenden Rohres ist, und aus einem Kalibriergerüst 4 für
das Endrohr, das im Anschluß an das Kalibriergerüst 4 durch zwei Richtgerüste 5 geführt
wird. Die Formrollen 6 des Kalibriergerüstes 4 sind im Gegensatz zu den Formrollen
3 der Umformgerüste 2 mit einem geraden Profil ausgestattet. Der Antrieb der einzelnen
Gerüste erfolgt über einen Motor 7 und einzelnen Verteilgergetriebe 8, von denen der
Antrieb für die Formrollen abgezweigt wird. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich
eine übliche stufenweise Verformung des Rundrohres, wie sie in den Fig. 7 bis 9 angedeutet
ist. Das Rohr 9 tritt aus den Kalibrierrollen 10 des Kalibriergerüstes 1 mit einem
vorgegebenen Kreisquerschnitt entsprechend der Fig. 7 aus, um in den Umformgerüsten
2 im Bereich der späteren Seitenwände stufenweise abgeflacht zu werden. Die Fig. 8
zeigt eine dieser Stufen, wobei die einander paarweise gegenüberliegenden Formrollen
3 jeweils ein Profil 11 in Form eines bezüglich der Mittelebene der Formrollen 3 symmetrischen
Kreisbogens aufweisen, dessen Radius größer als der Profilradius der Formrollen des
jeweils vorgeordneten Gerüstes ist, so daß sich eine Walzkontur entsprechend der Fig.
8 ergibt. Im Kalibriergerüst 4 wird dann mit den geraden Formwalzen 6 die endgültige
Quadratform des Rohres 9 erreicht.
[0014] Die Umformgerüste 2 werden durch Vorrichtungen gebildet, wie sie in der Fig. 3 näher
veranschaulicht sind. Die Formrollen 3 bilden mit ihren Profilen 11 eine Walzkontur
aus einzelnen den Formrollen 3 zugeordneten Abschnitten. Der Krümmungsmittelpunkt
12 des durch die obere Formrolle 3 gebildeten Walzkonturabschnittes ist in der Fig.
3 mit dem zugehörigen Krümmungsradius 13 eingezeichnet. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Umformgerüsten können die Formrollen 3 jedoch jeweils um eine parallel zur Rohrachse
bzw. zur Walzachse verlaufende, geometrische Schwenkachse verschwenkt werden, die
für die obere Formrolle 3 eingezeichnet und mit 14 bezeichnet ist. Diese Schwenkachse
14 liegt in einem Abstand in Richtung der Rollenachse 15 vom Krümmungsmittelpunkt
12 entfernt, so daß sich zum Unterschied zu einer Verschwenkung um den Krümmungsmittelpunkt
12 beim Verschwenken eine zusätzliche Verlagerung der Formrollen 3 in radialer Richtung
ergibt. Dies kann der Zeichnung unmittelbar entnommen werden, wenn man bedenkt, daß
bei einer Schwenkbewegung der oberen Formrolle 3 um die Schwenkachse 14 der Krümmungsmittelpunkt
12 ebenfalls um die Schwenkachse 14 gedreht wird und dabei bezüglich der Rohrachse
radial verlagert wird. Die Verlagerung des Krümmungsmittelpunktes 12 in Richtung der
Rollenachse 15 bleibt dabei aufgrund des beschränkten Schwenkwinkels klein, so daß
die dadurch bedingte Neigungsänderung des Walzkonturabschnittes vernachlässigbar ist.
[0015] Um diese Schwenkverstellung der Formrollen 3 konstruktiv zu sichern, sind die Formrollen
3 gemäß den Fig. 4 bis 6 je auf einem Schlitten 16 gelagert, der entlang einer Kreisbogenführung
17 verstellbar ist, deren Achse mit der geometrischen Schwenkachse 14 zusammenfällt,
wie dies in der Fig. 3 angedeutet wurde. Zum Antrieb dieses Schlittens 16 ist eine
Schneckenwelle 18 vorgesehen, die mit einem dem Schlitten zugehörigen Zahnkranz 19
kämmt (Fig. 5). Da die Kreisbogenführung 17 für den Schlitten 16 auf einem Schlitten
20 vorgesehen ist, der im Gestell 21 in zum Rohr 9 radialen Führungen 22 gehalten
ist, können die Formrollen 3 nicht nur verschwenkt, sondern auch zusätzlich radial
verstellt werden.
[0016] Der Antrieb für diese Schlittenverstellung erfolgt über Motoren 23 und 24, von denen
der Antrieb über Verteilergetriebe 25 verzweigt wird. Die Anordnung ist dabei so getroffen,
daß jeweils einander entsprechende Schlitten der paarweise einander gegenüberliegenden
Formrollen 3 miteinander antriebsverbunden sind, um eine symmetrische Gleichlaufsteuerung
für die Rollenverstellung zu erhalten. So wird gemäß der Fig. 3 der Antrieb zur radialen
Schlittenverstellung für die obere und die untere Formrolle 3 vom Motor 23 abgeleitet,
der auf entsprechende Spindeltriebe 26 einwirkt. Die Spindeltriebe 26 für die radiale
Schlittenverstellung der seitlichen Formrollen 3 werden in analoger Weise vom Motor
24 angetrieben. In ähnlicher Weise ist der Antrieb für die Schwenkverstellung der
Formrollen 3 zusammengefaßt, indem die der oberen und der unteren Formrolle zugeordneten
Schneckenwellen 18 vom Motor 24 her und die Schneckenwellen 18 für die Verschwenkung
der seitlichen Formrollen 3 vom Motor 23 her angetrieben werden.
[0017] Damit beim Verschwenken der Formrollen 3 eine Überlappung der Formrollen möglich
wird, weisen die Formrollen 3 auf einer Stirnseite eine zur Rollenachse 15 koaxiale
Aussparung 27 auf, in die der äußere Umfangsrand der benachbarten Formrolle bei einem
entsprechenden gegenseitigen Verschwenken dieser Formrollen eingreifen kann. Durch
die damit ermöglichte Überlappung der Rollenprofile kann die Walzkontur ohne ein Auswechseln
der Formrollen 3 an unterschiedliche Rohrdurchmesser und an unterschiedliche Rechteckformen
angepaßt werden, ohne eine Verdrillung des Rohres befürchten zu müssen.
[0018] Die Fig. 7 bis 9 zeigen die Verformung eines Rohres 9 mit dem größten auf der Anlage
verarbeitbaren Rohrdurchmesser, für den die Formrollen 3 entsprechend der Fig. 8 ohne
Überlappung in Umfangsrichtung aneinander anschließen und herkömmliche Bedingungen
schaffen. Gemäß den Fig. 10 bis 12 wird ein Rohr mit einem entsprechend kleineren
Durchmesser verformt. Wie der Vergleich der Fig. 7 bis 9 mit den Fig. 10 bis 12 unmittelbar
erkennen läßt, sind die Kalibrierwalzen 10 des eingangsseitigen Kalibriergerüstes
1 auszuwechseln, nicht aber die Formrollen 3 der nachfolgenden Umformgerüste 2, weil
diese Formrollen verschwenkt und zugleich radial gegen das Rohr 9 verlagert werden
können, was der Fig. 11 entnommen werden kann, die selbstverständlich nur eine der
beiden vorgesehenen Zwischenstufen der Rohrverformung veranschaulichen. Aufgrund dieser
besonderen Rollenverstellung ergibt sich eine Überlappung der Formrollen 3, die eine
Anpassung der Walzkontur an den jeweiligen Rohrdurchmesser erlaubt. Es ergibt sich
zwar keine das Rohr völlig umschließende Walzkontur, doch bleibt eine ausreichende
Anlage des Rohres über den Umfang der Walzkontur erhalten, um ein störungsfreies Umformen
des Rohres zu sichern. Die Formrollen 6 des auslaufseitigen Kalibriergerüstes 4 können
zur Anpassung an die geänderte Größe des quadratischen Rohrquerschnittes radial und
axial verlagert werden, wie dies der Fig. 12 entnommen werden kann. In den Fig. 13
bis 15 ist die Herstellung eines Rechteckrohres dargestellt, bei dem lediglich ein
Paar der einander paarweise gegenüberliegenden Formrollen 3 verschwenkt werden, während
das andere Formrollenpaar nur radial zu verstellen ist. Das Zusammenwirken der Formrollenpaare
geht aus der Fig. 14 ohne weiteres hervor, so daß es hiefür keiner weiteren Ausführungen
bedarf.
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Umformen eines metallischen Rohres (9) mit Hilfe
von das Rohr (9) umschließenden, einander bezüglich der Rohrachse paarweise gegenüberliegenden
Formrollen (3), deren Achsen (15) in einer gemeinsamen, zur Rohrachse senkrechten
Ebene liegen und die je um eine zur Rohrachse parallele Schwenkachse (14) schwenkverstellbar
gelagert sind, wobei die die Walzkontur bestimmenden Profile (11) der Formrollen (3)
einen größeren Krümmungsradius als der zugehörige Umfangsabschnitt des zulaufenden
Rohres (9) besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (14) für die Formrollen
(3), die ein bezüglich ihrer Mittelebene symmetrisches Profil bilden, durch den Bereich
des Krümmungsmittelpunktes (12) des zugehörigen Walzkonturabschnittes gehen oder davon
einen Abstand in Richtung der Rollenachse (15) aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formrollen (3) radial
gegenüber dem Rohr (9) verstellbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formrollen (3)
zumindest auf einer Stirnseite eine zur Rollenachse (15) koaxiale Aussparung (27)
zur Aufnahme des bei einer gegenseitigen Verlagerung ihr Profil (11) hintergreifenden
Umfangsrandes der jeweils benachbarten Formrolle (3) bilden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
der Schwenkachsen (14) für die Formrollen (3) vom Krümmungsmittelpunkt (12) des zugehörigen
Walzenkonturabschnittes in Richtung der Rollenachse (15) in Abhängigkeit von dem für
eine Anpassung an einen unterschiedlichen Rohrdurchmesser vorgegebenen Schwenkwinkel
der Formrollen (3) und der diesem Schwenkwinkel zugeordneten Differenz der Rohrdurchmesser
bemessen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formrollen
(3) auf entlang von Kreisbogenführungen (17) mit der Schwenkachse (14) der jeweiligen
Formrolle (3) als Achse verstellbaren Schlitten (16) gelagert sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbogenführungen (17)
auf radial gegenüber dem Rohr (9) verfahrbaren Schlitten (20) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden
Schlitten (16 bzw. 20) der paarweise gegenüberliegenden Formrollen (3) gemeinsam verstellbar
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden
Schlitten (16 bzw. 20) der paarweise gegenüberliegenden Formrollen (3) antriebsverbunden
und über einen gemeinsamen Antrieb (23 bzw. 24) verstellbar sind.