Verfahren und Vorrichtung zum Geradeausziehen langen Ziehgutes in mehreren Schritten

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken, insbesondere Rohren zur Querschnittsverminderung in mehr als einer Ziehstufe mittels mindestens zweier aufeinanderfolgender, das Werkstück am äußeren Umfang greifender Ziehaggregate mit je zwei alternierend bewegten Spannschlitten (11-14), die das Werkstück kontinuierlich durch je einen jedem Ziehaggregat zugeordneten, in einem Ziehringhalter (3,4) angeordneten Ziehring (1,2) ziehen. Erfindungsgemäß sind die Ziehaggregate unabhängig voneinander derartig kraft- und/oder momentengeregelt antreibbar. Ferner wird während des Ziehvorganges in dem zwischen den Ziehaggregaten befindlichen Werkstückabschnitt stets eine definierte, ein Auslenken des Werkstückes aus der Geraden verhindernde Vorspannkraft aufrechterhalten.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Verfahren zum Einfädeln.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken, insbesondere Rohren, zur Querschnittsverminderung in mehr als einer Ziehstufe mittels mindestens zweier aufeinanderfolgender, das Werkstück am äußeren Umfang greifender Ziehaggregate mit zwei alternierend bewegten Spannschlitten, die das Werkstück kontinuierlich durch je einen jedem Ziehaggregat zugeordneten, in einem Ziehringhalter angeordneten Ziehring ziehen sowie ein Verfahren zum Einfädeln des Werkstückes in die Vorrichtung.

[0002] Bei Verfahren und Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art besteht die Gefahr, daß mangels Gleichlauf der hintereinandergeschalteten Ziehaggregeate Zug- oder Druckkräfte auf das zwischen den Ziehaggregaten befindliche Werkstück wirken, die bestenfalls zum Auslenken des Werkstückes aus der Werkstückachse und schlimmstenfalls zum Zerreißen des Werkstückes führen. Aus der EP 0182922 sind ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, bei denen zwischen jeweils zwei Ziehstufen das Ziehgut zumindest zeitweise gewollt aus seiner Achse ausgelenkt wird, damit sich ein Puffer bilden kann, durch den ein Zerreißen des Ziehgutes verhindert wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in dem hohen maschinenbauliche Aufwand und dem erforderlichen Platzbedarf der Einrichtung zum Auslenken des Ziehgutes.

[0003] Ausgehend von der beschriebenen bekannten Lösung und zur Vermeidung der dort auftretenden Nachteile ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfache, platzsparende, wirtschaftlich zu betreibende und kostengünstige herzustellende Ziehvorrichtung zu schaffen, mit der das zu ziehende Werkstück in einfacher Weise eingefädelt und in mehreren Stufen toleranzhaltig reduziert werden kann.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ziehaggregate unabhängig voneinander derartig kraft- und/oder momentengeregelt antreibbar sind, daß während des Ziehvorganges in dem zwischen den Ziehaggregaten befindlichen Werkstückabschnitt stets eine definierte, ein Auslenken des Werkstückes aus der Geraden verhindernde Vorspannkraft aufrechterhalten wird. Erfindungsgemäß wird also zur Behebung der Nachteile des Standes der Technik vorgeschlagen, auf die Schlingenbildung zu verzichten, um so eine kompakte, übersichtliche und preiswerte Zieheinrichtungen zu erhalten.

[0005] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Istwert der Ziehkraft permanent gemessen und mit einem in einem Rechner abgelegeten Vorgabewert verglichen wird und daß beim Über- oder Unterschreiten des Vorgabewertes ein Signal an den oder die Antriebe eines oder mehrerer Ziehaggregate gegeben wird, um die Ziehkraft an den Vorgabewert anzupassen.

[0006] Vorzugsweise wird beim Einziehen des Rohres in das jeweilige Ziehaggregeat die Ziehkraft gemessen und als Vorgabe einer Rückhalte und/oder Zugkraft dem Rechner zugeführt, in dem in Überlagerung mit Beschleunigungsmomenten und Verlustmomenten der Ziehaggregate in Abhängigkeit von der momentanen Ziehgeschwindigkeit eine Grenzmomentenverlauf gebildet wird, der zur Regelung des Antriebes des oder der jeweiligen Ziehaggregate verwertet wird.

[0007] Der Grenzmomentenverlauf soll sicherstellen, daß die Zugspannung zwischen zwei benachbarten Ziehaggregaten möglichst gering gehalten wird, so daß die Duktilität des Ziehgutes optimal genutzt werden kann. Die jeweilige Ziehgeschwindigkeit ergibt sich aus der Ziehgeschwindigkeit des vorausgehenden Aggregates und der Streckung des Ziehgutes im aktuelle Ziehaggregat. Da diese Streckung gewissen Toleranzen unterworfen ist, muß sichergestellt werden, daß es weder zu einem Überangebot an Ziehgut noch zu einer unzulässig hohen Zugkraft zwischen zwei benachbarten Ziehaggregaten kommt.

[0008] Ein solches Überangebot würde sich al s Druckkraft am Ziehringhalter der nachfolgenden Maschine bemerkbar machen. Die Ziehkraft der Folgemaschine wird durch die Druckkraft am Ziehringhalter vermindert. Kommt es dagegen zu einem Unterangebot an Ziehgut, so tritt eine Zugkraft zwischen erster und zweiterMaschine bzw. ihren Ziehwagen auf. Ein solches Unterangebot würde sich durch eine Summenkrafterhöhung aus Zugkraft zwischen zwei Ziehmaschinen und Ziehkraft am Ziehringhalter bemerkbar machen. Die Geschwindigkeits- und Drehmomenten - Regelung für die Antriebsmotoren ist deshalb so zu gestalten, daß zwischen benachbarten Ziehaggregaten stets eine geringe Vorspannung im Ziehgut gewährleistet ist.

[0009] Die vorliegende Beschreibung der Kraftwirkung bezieht sich auf benachbarte Ziehmaschinen, deren Ziehringhalter in bekannter Weise starr mit der Maschine verbunden sind. Wird dagegen einer der Ziehringhalter, vorzugsweise der Halter der zweiten Maschine, die einer ersten Maschine folgt, in Abhängigkeit von der Summenkraft verfahrbar geregelt, so ändern sich auch die Kraftrichtungen.

[0010] Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ziehringhalter eines Ziehaggregates mit einer Meßvorrichtung zur permanenten Erfassung der Ziehkraft versehen ist und der oder die Ziehringhalter in Abhängigkeit von dem Meßwert kraft- und/oder momentengeregelt in Längsrichtung des Werkstückes verfahrbar oder festklemmbar ist.

[0011] Tritt jetzt ein Überangebot an Ziehgut zwischen zwei aufeinanderfolgenden Maschinen auf, so wird sich durch das geregelte Verfahren des Ziehringhalters mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Ziehrichtung die Zugkraft der folgenden Maschine erhöhen. Andererseits kann bei einem Unterangebot an Ziehgut durch gegenläufiges Verfahren des Ziehringhalters die Zugkraft abgesenkt werden.

[0012] Beim Einziehen des Rohres in das jeweilige Ziehaggregat wird die Ziehkraft gemessen und als Vorgabe der Halte- und Verfahreinrichtung für die jeweiligen Ziehringhalter vorgegeben. Wird die Einrichtung zum Halten und Verfahren des Ziehringhalters kraftabhängig so geregelt, das dieser gerade in Position bleibt, so wird jedes Überangebot an Ziehgut zu einer Bewegungstendenz des Ziehringhalters in Ziehrichtung führen. Verringert sich die gemessene Summenkraft durch die Bewegung des Ziehringhalters, so ist die Drehzahl des Antriebsmotors der Folgemaschine entsprechend zu erhöhen.
Ändert sich die gemessene Summenkraft durch ein solches Verfahren des Ziehringhalters nicht, so sind andere Gründe wie Ziehguttoleranzen oder Schmiereinflüsse die Ursache für die Erhöhung der Summenkraft und ihr kann durch Erhöhen der Haltekraft für den Ziehringhalter begegnet werden.
Da es beim Ziehen in der Praxis unvermeidlich ist, daß gelegentlich Reißer auftreten, können diese durch die permanenten Ziehkraftmeßeinrichtungen unmittelbar registriert werden und ein Öffnen aller Zieheinrichtungen bewirken.

[0013] Günstigerweise besteht die Meßvorrichtung aus einer zwischen Ziehringhalter und Ziehring angeordneten Kraftmeßdose.

[0014] Zur weiteren Absicherung eines geordneten Materialflusses wird nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, zur Erfassung eines ungewollten Ausweichens des Ziehgutes aus der Ziehachse optische Sensoren zwischen den Ziehaggregaten vorzusehen, die zum Regeln und/oder Abschalten der Antriebe mit dem Rechner verknüpft sind. Solche Lichtvorhänge zwischen zwei Ziehaggregaten zur Überwachung der Lage des Ziehgutes können sowohl zum zusätzlichen Überwachen von Rohrreißern genutzt werden, als auch zur zusätzlichen Kontrolle eines Materialüberangebotes zwischen zwei Ziehaggregaten.

[0015] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht darüber hinaus auch eine Verkürzung der Anfahrzeiten. Nach dem Stand der Technik ist es üblich, daß eine Hilfseinrichtung den angespitzten Rohranfang in mehreren Schritten soweit auszieht, daß die eigentliche(n) Zieheinrichtung(en) in der Lage ist (sind), das Rohr mit den Klemmbacken des ersten Ziehwagens voll zu erfassen, um die volle Ziehkraft auf das Rohr aufzubringen. Naturgemäß ist dieser Vorgang mit Verlustzeiten verbunden. Die erfindungsgemäß Einrichtung gestattet ein Verfahren, das durch die Abfolge folgender Arbeitsschritte gekennzeichnet ist:

a. der verfahrbaren Ziehringhalter und der dem Ziehring zugewandte Spannschlitten des Ziehaggregeates werden in die Stellung verschoben, in der sie den geringsten Abstand zueinander aufweisen,

b. der Werk stückanfang wird in den Ziehring eingeführt und mit einer vor dem Ziehaggregat angeordneten Hilfseinrichtung festgehalten,

c. der Ziehringhalter wird mit dem Ziehring entgegen der Ziehrichtung zurückgefahren wodurch die Länge des eingezogenen Werkstückes verlängert wird,

d. nach Öffnen der Hilfseinrichtung werden der Ziehringhalter und der Ziehring mit dem eingezogenen Werkstück in Ziehrichtung zurückbewegt und in die Spannbacken des Ziehschlittens des Ziehaggregates eingeführt und dort geklemmt.

[0016] Der Einziehvorgang wird also dann begonnen, wenn Ziehringhalter und vorderer Ziehschlitten ihre kürzest mögliche Entfernung zueinander haben. Wird nun gleichzeitig mit dem Einziehen des Rohre durch die Hilfseinrichtung der Ziehringhalter gegen Ziehrichtung unter Ziehkraft zurückgefahren, so verlängert sich die Länge des eingezogenen Rohres entsprechend. Hierdurch kann mit nur einmaligem Einziehen die Einziehoperation abgeschlossen und somit wesentlich verkürzt werden.

[0017] Vorzugsweise transportieren die beiden Ziehschlitten des Ziehaggregates das erfaßte Werkstück alternierend zu dem in Ziehrichtung folgenden Ziehring, wo sich der Einziehvorgang mit den Schritten a bis d wiederholt.

[0018] Anhand eines Ausführungsbeispiels wird der Erfindungsgedanke näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt die Anordnung zweier Ziehaggregate. Die Ziehringe (1, 2) sind mittels Kraftmeßdosen (5, 6) gegen die Ziehringhalter (3, 4) abgestützt. Die Ziehringhalter (3, 4) sind in eine Verfahrvorrichtung (7, 8) montiert, welche sich gegen einen Hydraulikzylinder (9, 10) abstützt. Gezogen wird das Ziehgut durch je zwei alternierend arbeitende Ziehschlitten (11, 12) und (13, 14), wobei die Klemmbacken (15, 16) dann geschlossen sind, wenn sie sich in Ziehrichtung bewegen und geöffnet, wenn sie gegen die Ziehrichtung zurücklaufen. Ziehkraft und alternierende Schlittenbewegung werden durch die Antriebsmotoren (17, 18) erzeugt. Zu Beginn eines Arbeitszyklus stehen die Ziehschlitten (11, 13) in ihrem vorderen Totpunkt. Die Ziehringhalter (3, 4) ihrerseits stehen in ihren hinteren Totpunkten, d. h. dicht vor den Ziehschlitten, (11, 13). Ein mit einer Angel versehener Ziehgutanfang wird durch den Ziehring (1) soweit hindurchgeschoben, daß eine sich in der Ebene des Ziehschlittens befindliche Hilfszieheinrichtung die Angel umspannen kann.

[0019] Vorzugsweise bewegen sich Ziehringhalter (3) und Ziehschlitten (11) in gegensätzliche Richtung aus ihrer Totpunktposition und erzeugen so eine gezogene Rohrangel entsprechend der Summe beider Verfahrwege. Die Hilfsziehzange wird geöffnet und der Ziehringhalter bewegt sich in der Ziehrichtung bis zum Ausgangstotpunkt und transportiert hierbei das Ziehgut soweit vorwärts, daß es von den Spannbacken (15) des Ziehschlittens (11) gefaßt werden kann. Alternierend ziehen nun die Ziehschlitten (11, 13) das Ziehgut bis zum Ziehring (2). Im zweiten Ziehaggregat wird nun der Einziehvorgang wie für Ziehaggregat (1) beschrieben wiederholt. Zur Bestimmung der Ziehkraft im zweiten Ziehaggregat, ohne Beeinflussung durch das erste Aggregat werden die Spannbacken (15, 16) in den Ziehschlitten (11, 12) geöffnet und der Zylinder (9) druckfrei gemacht. Die gemessene Ziehkraft dient als Steuergröße für das Drehmoment des zweiten Ziehaggregates. Die Kraftmeßdose (6) ermitteln die Ziehkraft und teilen diese dem Regelmechanismus des Hydraulikzylinders (10) mit, der hierauf eine entsprechende Haltekraft auf den Ziehringhalter (4) ausübt.

[0020] Ein Rechnerprogramm stellt unter Berücksichtigung der Dynamik und Kinematik des Schlittenantriebs, der mechanischen Verluste und der gemessenen Ziehkraft dessen Drehmoment so ein, das einerseits die Duktilitätsgrenze des Ziehgutes um einen bestimmten Betrag unterschritten wird und daß das Ziehgut zwischen den beiden Ziehaggregaten einer geringen definierten Zugspannung ausgesetzt ist. Erhöht sich während des Ziehens die erforderliche Ziehkraft, so wird der Ziehringhalter (3) gegen den Zylinder (10) zurückgeschoben. Verringert sich hierdurch die Summenkraft an der Matrize wieder auf die beim Einziehen registrierte Größenordnung, so reicht die Ziehgeschwindigkeit im zweiten Aggregat nicht aus und die Drehzahl des Motors (18) muß erhöht werden. Verändert sich durch das Zurückweichen des Ziehringhalters (3) die erhöhte Summenkraft nicht entsprechend, so wird eine Veränderung der Ziehbedingungen durch Toleranzen oder Schmiermitteleinfluß vorliegen und die Drehmomentencharakteristik muß entsprechend korrigiert werden. Hat das Ziehgut den Ziehring (1) verlassen, so bricht dort die Ziehkraft zusammen, wonach die Geschwindigkeitsregelung für das zweite Ziehaggregat unabhängig vom ersten erfolgt. Im Falle eines Rohrreißers in einem der beiden Ziehaggregate wird die Ziehkraft in einem der beiden Ziehringe (1, 2) auf 0 zusammenbrechen und hiermit das Kommando geben: Alle Ziehbacken öffnen, Antriebsmotoren stoppen. Entweder vor dem ersten oder vor dem zweiten Ziehaggregat kann dann das Ziehgut neu geangelt werden. Sinngemäß ist dieser Funktionsablauf auf weitere nachgeschaltete Ziehaggregate anzuwenden. Eine Abtastrolle (19) auf dem Ziehgut mißt permanent die aktuelle Ziehgeschwindigkeit. Ist die so gemessene Ziehgeschwindigkeit kleiner als die aus den Ziehschlitten ermittelten, rutschen die Klemmbacken. Für die Geschwindigkeitsregelung sind dann die Werte der Abtastrolle maßgeblich. Die Geschwindigkeitsdifferenz kann ggf. zum Abbrechen des Ziehvorgangs zwecks Überprüfung der Klemmbedingungen genutzt werden. Ein Lichtvorhang (20) kontrolliert die Achslage des Ziehgutes. Kommt es zu einem durch die Regelung nicht mehr kontrollierbaren Überangebot an Ziehgut, versucht dieses auszuweichen oder gar auszuknicken. Dies wird registriert und zur Beeinflussung der Regelung oder zum Stillsetzen der Aggregate benutzt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken, insbesondere Rohren zur Querschnittsverminderung in mehr als einer Ziehstufe mittels mindestens zweier aufeinanderfolgender, das Werkstück am äußeren Umfang greifender Ziehaggregate mit je zwei alternierend bewegten Spannschlitten, die das Werkstück kontinuierlich durch je einen jedem Ziehaggregat zugeordneten, in einem Ziehringhalter angeordneten Ziehring ziehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ziehaggregate unabhängig voneinander derartig kraft- und/oder momentengeregelt antreibbar sind, daß während des Ziehvorganges in dem zwischen den Ziehaggregaten befindlichen Werkstückabschnitt stets eine definierte, ein Auslenken des Werkstückes aus der Geraden verhindernde Vorspannkraft aufrechterhalten wird.

2. Verfahren zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken, nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Istwert der Ziehkraft permanent gemessen und mit einem in einem Rechner abgelegeten Vorgabewert verglichen wird, daß beim Über- oder Unterschreiten des Vorgabewertes ein Signal an den oder die Antriebe eines oder mehrerer Ziehaggregate gegeben wird, um die Ziehkraft an den Vorgabewert anzupassen

3. Verfahren zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken, nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Einziehen des Rohres in das jeweilige Ziehaggregeat die Ziehkraft gemessen und als Vorgabe einer Rückhalte und/oder Zugkraft dem Rechner zugeführt wird, in dem in Überlagerung mit Beschleunigungsmomenten und Verlustmomenten der Ziehaggregate in Abhängigkeit von der momentanen Ziehgeschwindigkeit eine Grenzmomentenverlauf gebildet wird, der zur Regelung des Antriebes des oder der jeweiligen Ziehaggregate verwertet wird.

4. Vorrichtung zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken, insbesondere Rohren zur Querschnittsverminderung in mehr als einer Ziehstufe mittels mindestens zweier aufeinanderfolgender, das Werkstück am äußeren Umfang greifender Ziehaggregate mit zwei alternierend bewegten Spannschlitten, die das Werkstück kontinuierlich durch je einen jedem Ziehaggregat zugeordneten, in einem Ziehringhalter angeordneten Ziehring ziehen,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Ziehringhalter (3,4) eines Ziehaggregates (A,B) mit einer Meßvorrichtung (5,6) zur permanenten Erfassung der Ziehkraft versehen ist und der oder die Ziehringhalter (3,4) in Abhängigkeit von dem Meßwert kraft- und/oder momentengeregelt in Längsrichtung (7,8) des Werkstückes verfahrbar oder festklemmbar ist(sind).

5. Vorrichtung zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßvorrichtung (5,6) aus einer zwischen Ziehringhalter (3,4) und Ziehring (1,2) angeordneten Kraftmeßdose besteht.

6. Vorrichtung zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung eines ungewollten Ausweichens des Werkstückes aus der Ziehachse optische Sensoren (20) zwischen den Ziehaggregaten (A,B) vorgesehen sind, die zum Regeln und/oder Abschalten der Antriebe (17,18) mit dem Rechner verknüpft sind.

7. Verfahren zum Einfädel eines langgestreckten Werkstückes mittels einer Hilfsvorrichtung in eine Vorrichtung zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken, insbesondere Rohren, zur Querschnittsverminderung in mehr als einer Ziehstufe mittels mindestens zweier aufeinanderfolgender, das Werkstück am äußeren Umfang greifender Ziehaggregate mit je zwei alternierend bewegten Spannschlitten, die das Werkstück kontinuierlich durch je einen jedem Ziehaggregat zugeordneten, in einem in Längsrichtung des Werkstückes verfahrbaren oder festklemmbaren Ziehringhalter angeordneten Ziehring ziehen
gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Arbeitsschritte:

a. der verfahrbaren Ziehringhalter und der dem Ziehring zugewandte Spannschlitten des Ziehaggregeates werden in die Stellung verschoben, in der sie den geringsten Abstand zueinander aufweisen,

b. der Werkstückanfang wird in den Ziehring eingeführt und mit einer vor dem Ziehaggregat angeordneten Hilfseinrichtung festgehalten,

c. der Ziehringhalter wird mit dem Ziehring entgegen der Ziehrichtung zurückgefahren, wodurch die Länge des eingezogenen Werkstückes verlängert wird,

d. nach Öffnen der Hilfseinrichtung werden der Ziehringhalter und der Ziehring mit dem eingezogenen Werkstück in Ziehrichtung zurückbewegt und in die Spannbacken des Ziehschlittens des Ziehaggregates eingeführt und dort geklemmt.

8. Verfahren zum Einfädeln eines langgestreckten Werkstückes in eine Vorrichtung zum Ziehen von langgestreckten metallischen Werkstücken nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Ziehschlitten des Ziehaggregates das erfaßte Werkstück alternierend zu dem in Ziehrichtung folgenden Ziehring transportieren, wo sich der Einziehvorgang mit den Schritten a bis d wiederholt.

Zeichnung