[0001] Die Erfindung befaßt sich mit Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen nahtloser
Metallrohre durch eine oder mehrere Ziehmatritzen, wobei beim Einfachzug der aus einem
Hartmetall gefertigte Ziehstopfen innerhalb des Rohres fliegend angeordnet und mit
Hilfe eines im wesentlichen zylindrischen Führungsteils in einer stabilen Lage nahezu
zentrisch im Rohr geführt und beim Mehrfachzug mehrere aus Hartmetall gefertigte,
abgestufte Ziehstopfen auf einer diese konzentrisch durchdringenden Stange hintereinander
angeordnet, in einer stabilen Lage nahezu zentrisch innerhalb des Rohres geführt werden
und wobei die Ziehstopfen durch die Bewegung der Rohrlänge in die für den Ziehvorgang
erforderliche Lage transportiert werden.
[0002] Beim Ziehen von Rohren werden als Innenwerkzeuge Ziehstopfen eingesetzt, die beim
kontinuierlichen Ziehen großer Rohrlängen fliegend angeordnet sind. Da sie hohe Beanspruchungen
ertragen müssen, werden sie aus besonders festen und verschleißarmen Werkstoffen hergestellt,
in der Regel aus Hartmetall. Um die Werkzeugkosten niedrig zu halten, ist es sinnvoll,
die Stopfen mit geringsmöglichem Materialeinsatz herzustellen.
[0003] In der Praxis sind sowohl Einfach- als auch im Verbund arbeitende Mehrfach-Ziehmaschinen
bekannt. Bei Einfach-Ziehmaschinen durchläuft dasselbe Rohr mehrfach hintereinander
dieselbe Ziehmaschine, wobei durch Wechseln der Ziehwerkzeuge (Ziehmatritze und Ziehstopfen)
eine immer kleiner werdende Rohrabmessung hergestellt wird. Bei der Ziehmaschine kann
es sich sowohl um eine einzelne kontinuierlich arbeitende Geradeausziehmaschine als
auch um eine Trommelziehmaschine handeln.
[0004] Als Mehrfach-Ziehmaschinen werden beispielsweise, wie in der EP 0 182 922 B1 beschrieben,
drei kontinuierlich arbeitende Geradeausziehmaschinen in relativ kurzem Abstand hintereinandergestellt
und gleichzeitig vom selben Rohr durchlaufen. In diesem Fall werden vor dem Angeln
des Rohres so viele Stopfen in das zu ziehende Rohr eingeführt, wie Ziehmaschinen
und Ziehmatritzen vorhanden sind.
[0005] Die Stopfen werden entweder in das zu ziehende Rohr in der Reihenfolge der zu durchlaufenden
Ziehmatritzen lose eingelegt und durch Eindellungen hinter dem letzten Stopfen mitgenommen
(EP 0 353 324 B1, Figuren 1-3). Eine andere Möglichkeit ist in der DE 26 23 385 C2
beschrieben, dort werden zwei Ziehstopfen in der Art eines Druckknopfes miteinander
verbunden und gelöst, nachdem auch hier eine Eindellung in das Rohr hinter den mitzunehmenden
Ziehstopfen eingebracht wurde.
[0006] Eine dritte Möglichkeit, die Ziehstopfen hintereinander aufzufädeln, ist in der DE
34 05 641 A1 beschrieben; hier sind die größenmäßig abgestuften Ziehstopfen auf einer
diese konzentrisch durchdringenden Stange hintereinander angeordnet, von der sie in
Ziehrichtung nacheinander abgezogen werden.
[0007] In allen beschriebenen Fällen sowie auch bei der Verwendung von Einzel-Ziehstopfen
besteht jeder Ziehstopfen aus drei Grundelementen, nämlich einem zylindrischen Kaliberteil,
einen sich daran anschließenden, den Kaliberteil vergrößernden Konus und ein sich
an den Konus anschließendes zylindrisches Führungsteil. Das letztgenannte zylindrische
Führungsteil hat für die Umformung des Rohres keine Bedeutung, es dient in der Hauptsache
nur dazu, durch sein Gewicht und seine an der Rohrinnenwand anliegende Mantelfläche
die Lage des Stopfens im Rohr zu stabilisieren, d.h. seine Längsachse koaxial zur
Rohrachse zu halten. Würde man das Führungsteil weglassen, so würde sich der Stopfen
schräg in das Rohr legen und den Ziehvorgang behindern.
[0008] Wie eingangs geschildert, bestehen die Ziehstopfen gewöhnlich aus hochfesten Werkstoffen,
die sehr teuer sind. Wenn man bedenkt, daß das zylindrische Führungsteil mit dem größten
Ziehstopfendurchmesser und entsprechend großem Werkstoffvolumen für die Umformung
des Rohres ohne Bedeutung ist, so ist einzusehen, daß eine deutliche Material- und
damit Kostenersparnis erreichbar wäre, wenn man auf dieses Führungsteil verzichten
könnte.
[0009] Ausgehend von den geschilderten Problemen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres sowohl
bei Einfach- wie auch Mehrfachzug so zu verbessern, daß durch deutliche Materialersparnis
eine Kostenreduzierung bei den Ziehstopfen erreicht werden kann, ohne daß die Führung
der Ziehstopfen im Rohr und der Verfahrensablauf beim Ziehvorgang nachteilig beeinflußt
werden.
[0010] Zur Lösung der Aufgabe wird ein Ziehstopfen vorgeschlagen, der sowohl für Einfachzug
als auch kontinuierliche Mehrfachzüge verwendet werden kann. Der Ziehstopfen für Einfachzug
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Führungteil des Ziehstopfens separat und aus einem
einfacheren Werkstoff ausgebildet und lösbar mit dem kurz bauenden Ziehstopfen verbunden
ist. Die Erfindung besteht somit darin, das zylindrische Führungsteil, das für die
Umformung des Rohres beim Ziehvorgang keine Bedeutung hat, durch einen billigeren
Werkstoff zu ersetzen, der die Führungsfunktion des Ziehstopfens übernimmt. Dieses
separate Führungsteil wird mit dem dann sehr kurz bauenden Ziehstopfen lösbar verbunden,
der weiterhin aus hochfestem Werkstoff, jedoch jetzt mit wesentlich geringerem Werkstoffvolumen
preiswerter herstellbar ist.
[0011] In einer Ausgestaltung dieser Lösung ist vorgesehen, daß das Führungsteil aus einem
elastischen Material gebildet ist, dessen Außenmantelfläche etwa dem Innendurchmesser
des zu ziehenden Rohres entspricht. Ein solches elastisches Material, beispielsweise
Kunststoff, kann den Ziehstopfen ohne weiteres wie bisher führen, ist jedoch wesentlich
preiswerter herzustellen. Das Führungsteil kann als Verschleißteil vorgesehen werden,
das sehr schnell für den nächsten Ziehvorgang ausgewechselt werden kann.
[0012] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Außenmantelfläche
des Führungsteils entgegen der Ziehrichtung leicht konisch verjüngt ist. Nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung ist es auch vorteilhaft, über den durch die konische
Verjüngung der Außenmantelfläche zur Rohrinnenwand gebildeten Ringspalt Schmiermittel
dosiert in die Ziehzone einzuführen.
[0013] Schließlich ist denkbar, das Führungsteil auf einem wiederverwendbaren hitzeunempfindlichen
Träger lösbar anzuordnen, der seinerzeit mit dem Ziehstopfen lösbar verbunden ist.
Auch in diesem Fall würde das Führungsteil aus einem elastischen auswechselbaren Material
bestehen.
[0014] Zur Durchführung von Mehrfachzügen auf kontinuierlich arbeitenden Maschinen wird,
ausgehend von einer Lösung, wie sie in der DE 34 05 641 A1 beschrieben ist, vorgeschlagen,
die Ziehstopfen ohne Führungsteile auszubilden und zur lagestabilen Führung im Rohr
in definiertem Abstand gegen einen Widerstand lösbar auf der Stange festzulegen. Die
Stange übernimmt bei diesem Vorschlag gemeinsam mit den kurzen Ziehstopfen ohne Führungsteil
die sonst von letzteren übernommene Führungsfunktion, d.h. die Stange weist eine entsprechende
Steifigkeit auf und nimmt gleichzeitig die Ziehstopfen in definiertem Abstand mit.
Befindet sich nur noch der letzte Stopfen auf der Stange, stabilisiert ihn dieser
in einer nahezu waagerechten Lage.
[0015] Zur Fixierung des Abstandes und zum Mitnehmen der Ziehstopfen ist die Stange zwischen
den Ziehstopfen mit Durchmesserverdickungen versehen, die elastisch zurückweichend
das Abstreifen der Ziehstopfen von der Stange gegen einen Widerstand ermöglichen.
[0016] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Stange vor dem in Ziehrichtung
ersten Ziehstopfen eine das Abziehen des Ziehstopfens von der Stange verhindernde
Verdickung auf. Diese Verdickung sorgt gleichzeitig dafür, daß die Stange und die
anderen Ziehstopfen soweit mitgenommen werden, bis sie vor der ihnen zuzuordnenden
Ziehmatritze zur Anlage kommen.
[0017] Die Stange kann nach einem Vorschlag der Erfindung aus einem Kunststoffmaterial bestehen;
denkbar ist aber auch ein metallenes Federelement, das dann zum Einsatz kommt, wenn
die Stopfenerwärmung hitzeunempfindliche Materialien erforderlich macht.
[0018] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
beschrieben. Es zeigt
Figur 1 einen einzelnen Ziehstopfen nach der Erfindung
Figur 2 einen herkömmlichen Ziehstopfen in schematischer Darstellung,
Figur 3 drei abgestufte Ziehstopfen nach der Erfindung
Figur 4 eine alternative Ausbildung der die Ziehstopfen tragenden Stange, und
Figur 5 eine andere Ausbildung eines einzelnen Ziehstopfens.
[0019] In Figur 2 ist ein herkömmlicher Ziehstopfen dargestellt und mit 1 bezeichnet. Er
besteht aus drei Grundelementen, nämlich dem zylindrischen Kaliberteil 2, dem Konus
3 und dem zylindrischen Führungsteil 4. Wie eingangs bereits erläutert, hat das zylindrische
Führungsteil 4 für die Umformung des Rohres keine Bedeutung, sondern dient nur der
Stabilisierung und Führung des Ziehstopfens 1 im Rohr. Die eigentliche Verformung
während des Ziehvorganges erfolgt zwischen dem Kaliberteil 2 und dem Konus 3 innerhalb
der nicht dargestellten Ziehmatritze.
[0020] Wenn es gelingt, den Ziehstopfen 1 oder im Fall vom kontinuierlichen Mehrfachzügen,
die Ziehstopfen 5, 6, 7 im Rohr in einer stabilen Lage zu halten und zu führen, so
kann grundsätzlich auf das materialaufwendige Führungsteil 4 des Ziehstopfens 1 verzichtet
werden.
[0021] In Figur 3 sind drei unterschiedlich abgestufte Ziehstopfen 5, 6, 7 dargestellt,
die im wesentlichen nur noch aus dem zylindrischen Kaliberteil 2 und dem Konus 3 bestehen,
also kein ausgeprägtes Führungsteil 4 mehr aufweisen. Zur Stabilisierung und Führung
der Ziehstopfen 5,6,7 sind diese auf eine Stange 8 aufgefädelt und dort dadurch auf
Abstand gehalten, daß zwischen den Ziehstopfen 5, 6 und 7 und hinter dem Ziehstopfen
5 jeweils eine Durchmesserverdickung 9 der Stange 8 vorgesehen ist, über die jedoch
die Ziehstopfen 5, 6 und 7 mit geringem Kraftaufwand abgezogen werden können. Am vorderen
Ende trägt die Stange eine größere Verdickung 1 0, die nicht durch den Stopfen 7 hindurchpaßt.
[0022] Beginnt der Ziehvorgang in der ersten der drei hintereinander angeordneten Ziehmatritzen,
kommt der größte Ziehstopfen 5 zuerst zum Einsatz. Durch die übliche Eindellung des
Rohres hinter der ersten Ziehmatritze, wie in der DE 26 23 385 C2 beschrieben, werden
die restlichen Stopfen mit dem Rohranfang mitgenommen, wobei die Stange 8 aus dem
Ziehstopfen 5 herausgezogen wird. Dieser Vorgang wiederholt sich nach der zweiten
Ziehmatritze. Für den letzten Zug bleibt dann lediglich der Stopfen 7 auf der Stange
8 und wird durch ihn in seiner Lage stabilisiert. Auf diese Weise kommen alle Ziehstopfen
5, 6, 7 ohne das angearbeitet Führungsteil aus dem verschleißfestem Stopfenwerkstoff
aus; das die Führungsteile ersetzende Bauteil ist die die Ziehstopfen 5, 6, 7 verbindende
Stange 8 selbst, der aber aus einem billigen Werkstoff, beispielsweise Kunststoff,
besteht.
[0023] In Figur 1 ist am Beispiel eines Einfachstopfens dargestellt, daß auch bei diesem
auf das aufwendige Führungsteil aus verschleißfestem Werkstoff verzichtet werden kann.
Das Führungsteil 12 des Ziehstopfens besteht auch hier aus einem elastischen Material,
dessen Außenmantelfläche 13 als Führung für den eigentlichen Ziehstopfen 1 1 dient.
Das Führungsteil 12 ist in einer Bohrung des Ziehstopfens 1 1 verankert und kann mit
geringem Kraftaufwand vom Ziehstopfen 1 1 gelöst werden. Erkennbar ist die AUßenmantelfläche
13 des Führungsteils leicht entgegen der Ziehrichtung konisch verjüngt, so daß sich
zwischen der Rohrwand 14 und der Außenmantelfläche 13 des Führungsteils ein Ringspalt
ergibt, der das im Rohr befindliche Schmiermittel dosiert dem Ziehprozeß zuführen
kann. Das Führungteil 12 ist als Verschleißteil leicht auswechselbar mit dem Ziehstopfen
1 1 verbunden und kann gleichfalls aus Kunststoff bestehen.
[0024] Für den Fall, daß die Ziehstopfen sich während des Ziehvorganges stark erhitzen,
kann alternativ die Stange für mehrere Ziehstopfen 5, 6, 7 aus einem metallenen Federelement
16 ausgebildet sein, das die gleichen Funktionen wie die beschriebene Stange 8 aus
elastischem Kunststoff ausführen kann. Im Falle einzelner Ziehstopfen 1 1 kann auch
hier das elastische Führungselement 18 auf einem hitzeunempfindlichen Trägerkörper
17 angeordnet sein, der in die Bohrung des Ziehstopfens 1 1 lösbar eingesetzt ist
und von dem das Führungselement 18 ebenfalls leicht lösbar ist, wie die Fig. 5 zeigt.
[0025] Der Vorteil der vorgeschlagenen Ziehstopfen liegt zunächst in der deutlichen Materialersparnis
begründet. Bei der Anwendung von mehreren, auf einer Stange angeordneten Stopfen ist
neben der Materialersparnis auch eine deutlich kürzere Gesamtlänge der Stopfenkombination
als Vorteil anzusprechen, sowie die Möglichkeit, alle Stopfen leicht und gleichzeitig
- gegebenenfalls automatisiert - vor dem Angeln des Rohres in das Rohr einzufahren
1. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres durch eine
Ziehmatritze, wobei der aus einem Hartmetall gefertigte Ziehstopfen innerhalb des
Rohres fliegend angeordnet und mit Hilfe eines separat und lösbar mit dem Ziehstopfens
verbunden im wesentlichen zylindrischen Führungsteils in einer stabilen Lage nahezu
zentrisch im Rohr geführt und durch die Bewegung der Rohrlänge in seine für den Ziehvorgang
erforderliche Lage transportiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (1 2,18) des kurz bauenden Ziehstopfens (1 1) aus einem einfacheren
Werkstoff ausgebildet (1 1) ist.
2. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach Anspruch
1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (12,18) aus einem elastischen Kunststoffmaterial gebildet ist,
dessen Außenmantelfläche (1 3) etwa dem Innendurchmesser des zu ziehenden Rohres entspricht.
3. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach Anspruch
2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenmantelfläche (13) des Führungsteils (12,18) entgegen der Ziehrichtung
leicht konisch verjüngt ist.
4. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach Anspruch
3,
dadurch gekennzeichnet,
das über den durch die konische Verjüngung der Außenmantelfläche (1 3) zur Rohrwand
(14) gebildeten Ringspalt (15) Schmiermittel dosiert in die Ziehzone einführbar ist.
5. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach einem
der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsteil (1 8) auf einem wiederverwendbaren hitzeunempfindlichen Trägerkörper
(1 7) lösbar angeordnet ist, der seinerseits mit dem Ziehstopfen (1 1) lösbar verbunden
ist
6. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres durch mehrere
hintereinander angeordnete Ziehmatritzen, wobei mehrere aus Hartmetall gefertigte
abgestufte Ziehstopfen auf einer diese konzentrisch durchdringenden Stange hintereinander
angeordnet, in einer stabilen Lage zentrisch innerhalb des Rohres geführt, und durch
die Bewegung der Rohrlänge in die jeweilige für den Ziehvorgang erforderliche Lage
transportierbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ziehstopfen (5,6,7) ohne Führungsteile ausgebildet sind und zur lagestabilen
Führung im Rohr in definiertem Abstand gegen einen Widerstand lösbar auf der Stange
(8) festiegbar sind.
7. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach Anspruch
6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stange (8) zwischen den Ziehstopfen (5,6,7) mit deren Abstand fixierenden
Durchmesserverdickungen (9) versehen ist, die elastisch zurückweichend das Abstreifen
der Ziehstopfen (5,6,7) von der Stange (8) gegen einen Widerstand ermöglichen.
8. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach Anspruch
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stange (8) vor dem in Ziehrichtung ersten Ziehstopfen (7) eine das einseitige
Abziehen des Ziehstopfens (7) von der Stange (8) verhindernde Verdickung (10) aufweist.
9. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach einem
der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stange (8) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
10. Ziehstopfen in einer Vorrichtung zum Ziehen eines nahtlosen Metallrohres nach einem
der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stange (8) aus einem metallenem Federelement (16) besteht.