-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Metallbandbiegerollverfahren
zur Herstellung eines elektrisch zu schweißenden Rohres aus einem flachen Metallband.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Metallbiegerollverfahren
zur Verformung eines flachen Metallbands mittels Biegerollen, wobei
die beiden seitlichen Abschnitte des flachen Metallbands bogenförmig ausgebildet
werden.
-
Aus
der
DE 41 15 109 A1 ,
WO 87/04096 A1 und
JP
58224084 A sind Metallbandwälzlagerrollverfahren bekannt,
wobei jeweils als Gegenlager
2 Rollen vorgesehen sind.
-
6 zeigt einen Schritt der
Herstellung eines elektrisch zu schweißenden Rohres, im Folgenden
kurz als Elektro-Verbund-Rohr bezeichnet, bei der ein flaches Metallband 1 über eine
Reihe von Biegewälzlager-Rollen 2 an
seinen beiden seitlichen Abschnitten bogenförmig ausgebildet wird, und
daraufhin stufenweise über
Keilfugenwalzen 3 in eine Form mit kreisförmigen Querschnitt überführt wird.
Zum Schluss werden die beiden aneinander grenzenden Seiten mittels
nicht gezeigten Quetschwalzen miteinander verbunden und elektrisch
zusammengeschweißt.
-
7 zeigt ein herkömmliches
Biegewälzlager 2,
bei dem die kreisförmige
Oberfläche
einer oberen Rolle 2a eine flache zentrale Oberfläche hat
und konvex gekrümmte
Oberflächen
an ihrer rechten und linken Seite hat. Die kreisförmige Oberfläche der
unteren Walze 2b ist symmetrisch mit der kreisförmigen Oberfläche der
oberen Walze 2a und hat einen flachen zentralen Abschnitt,
und konkav gebogene Oberflächen
an ihrer rechten und linken Seite. Ein flaches Metallband wird zwischen
der oberen Rolle 2a und der unteren Rolle 2b gehalten,
und die beiden seitlichen Abschnitte des Metallbands werden bogenförmig ausgebildet.
-
8 zeigt ein weiteres herkömmliches
Biegewälzlager 2,
bei dem die obere rechte und linke Walze 2c, 2c voneinander
getrennt angeordnet sind, und die kreisförmige Oberfläche der
unteren Walze 2d enthält
in ihrem rechten und linken seitlichen Abschnitt jeweils konkave
Abschnitte, die den gebogenen Oberflächen der oberen Rollen 2c entsprechen, und
eine leicht konvex gebogene Oberfläche in ihrem zentralen Abschnitt.
Das flache Metallband 1 wird zwischen der oberen Rolle 2c und
der unteren Rolle 2d gehalten, und wird an seinen beiden
seitlichen Abschnitten bogenförmig
ausgebildet.
-
Bei
dem herkömmlichen
Biegewälzlager
ist der konkave Abschnitt in der unteren Walze derart ausgebildet,
daß er
der konvex gebogenen Oberfläche
der oberen Walze entspricht, und das flache Metallband wird zwischen
der oberen und unteren Walze in Berührungskontakt gehalten. Mittels
dem Zusammenwirken einer gleichartig ausgebildeten oberen und unteren
Walze wird das flache Metallband daher an seinen beiden seitlichen
Abschnitten bogenförmig
ausgebildet, wobei dieselben Biegungen beibehalten werden. Bei einer
Elektro-Verbund-Röhre,
die eine andere Wandstärke
oder einen anderen Durchmesser hat, muß daher eine andere obere und eine
andere untere Rolle zusammenwirken. Außerdem wird das flache Metallband
gebogen, während es
in Berührungskontakt
mit der oberen und unteren Walze ist, wodurch bei der Herstellung
eine Verhärtung
auftritt, und die Qualität
der Elektro-Verbund-Röhre
stark beeinträchtigt
wird.
-
Bei
der Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren mit verschiedenen Wandstärken und Durchmessern
tritt daher das technische Problem auf, ein Biegewälzlager-Verfahren zu deren
Herstellung bereitzustellen, bei dem es nicht nötig ist, die Kombination der
oberen und unteren Walzen jedes Mal zu wechseln.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist dieses Problem zu lösen.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um die vorstehende Aufgabe
zu lösen,
und betrifft ein Biegewälzlager-Verfahren
zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren, bei
dem in einem Schritt des Biegewälzlager-Verfahrens
zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren mittels bogenförmiger Ausbildung
der beiden seitlichen Abschnitte eines flachen Metallrandes durch
Biegewälzlager-Rollen, jede der
Biegewälzlager-Rollen
eine obere Rolle mit einer konvex gebogenen Oberfläche hat
und eine untere Rolle mit einem V-förmigen konkaven Abschnitt hat,
die gegenüber
der oberen Rolle angeordnet ist, und beide seitlichen Abschnitte
des flachen Metallrandes werden zwischen den oberen Rollen und den
unteren Rollen gehalten und bogenförmig ausgebildet.
-
Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Biegewälzlager-Verfahren
zur Herstellung von Elektro-Verbund-Röhren, bei dem die oberen Rollen
und die unteren Rollen der Biegewälzlager-Rollen frei rotieren können, und
der Abstand zwischen den gebogenen Oberflächen der oberen Rollen und
des V-förmigen konkaven
Abschnitts der unteren Rollen einstellbar ist, und ein Vorschubrollenpaar
vor oder hinter den Biegewälzlager-Rollen
angeordnet ist.
-
1 ist
eine Vorderansicht eines Biegewälzlagers
gemäß einer
ersten Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
-
2 zeigt
eine graphische Darstellung, die das Prinzip eines Biege wälzlager-Herstellungsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert, wobei 2(a) die Biegewälzlager-Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre mit
großem
Durchmesser erläutert,
und 2(b) ein Biegewälzlager-Herstellungsverfahren
einer Elektro-Verbund-Röhre mit
kleinem Durchmesser erläutert;
-
3 ist
eine Vorderansicht eines Biegewälzlagers
gemäß einer
zweiten Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
-
4 ist
eine Vorderansicht eines Biegewälzlagers
gemäß einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
-
5 zeigt
ein Diagramm, das die Anordnung von Walzen (Rollen) in einem Schritt
der Biegewälzlager-Herstellung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert,
wobei 5(a) erste Vorschubrollen zeigt, 5(b) erste Biegewälzlager-Rollen zeigt, 5(c) zweite Vorschubrollen zeigt; und 5(d) zweite Biegewälzlager-Rollen zeigt;
-
6 zeigt
eine graphische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung
von Elektro-Verbund-Röhren;
-
7 zeigt
eine Vorderansicht einer herkömmlichen
Biegewälzlager-Rolle;
und
-
8 zeigt
eine Vorderansicht einer anderen herkömmlichen Biegewälzlager-Rolle.
-
Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung beschrieben.
-
1 zeigt
eine erste Biegewälzlager-Anordnung
in einem Schritt der Biegewälzlager-Herstellung
einer Elektro-Verbund-Röhre,
bei dem die Biegewälzlager-Rollen
(Walzen) 12 an der rechten und linken Seite nahe den beiden
seitlichen Abschnitten eines flachen Metallbandes 11 symmetrisch
angeordnet sind, und eine obere Walze (Rolle) 12a hat eine
konvex gebogene Oberfläche
und eine untere Walze (Rolle) 12b, die gegenüber der
oberen Walze 12a angeordnet ist, hat einen V-förmigen konkaven Abschnitt 13.
-
Die
Biegewälzlager-Rollen
(Walzen) 12 sind auf einem Rahmen 14 angeordnet,
und die obere Walze 12a kann mittels einer Einstellschraube 15 nach
oben oder unten verschoben werden. Der rechte und der linke Rahmen 14, 14 sind
auf einem Veschiebebalken 16 angeordnet, so dass sie nach
links und rechts verschoben werden können. Durch Drehen eines Schraubenstabs 18 mittels
einer Kurbel 17 kann der rechte und linke Rahmen 14, 14 aufeinander
zubewegt werden oder voneinander entfernt werden, wodurch es möglich wird,
den Abstand zwischen den rechten und linken Biegewalzen 12 und 12 zu verkürzen oder
zu vergrößern. Außerdem kann
der Stützrahmen 19,
der den rechten und linken Rahmen 14 und den Verschiebungsstab 16 trägt, mittels
einer unteren Einstellschraube 20 fein justiert werden.
Diese Feinjustierung betrifft die Höhe des Stützrahmens 19 über einer
Grundplatte 21.
-
Beide
seitlichen Abschnitte eines flachen Metallbands 11, das
verformt werden soll, werden hier zwischen den oberen Walzen 12a und
den unteren Walzen 12b gehalten und bogenförmig ausgebildet.
Die Form der bogenförmigen
Ausbildung kann in Abhängigkeit
der Einstellung der oberen Walze 12a und des Winkels des
konkaven Abschnitts 13 der unteren Walze 12b variiert
werden, wobei der Einstellbetrag von der Wandstärke oder dem Durchmesser der
Elektro-Verbund-Röhre abhängt, die
ausgebildet werden soll. Die Mittellinie der oberen Walze 12a (in 1 gestrichelt
dargestellt) in der Richtung ihrer Breite ist hier in Übereinstimmung
mit der Mittellinie der unteren Walze 12b in Richtung ihrer
Breite.
-
Nachfolgend
wird bezugnehmend auf 2 das Prinzip des erfindungsgemäßen Biegewalzlager-Herstellungsverfahrens
beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, ist die untere Walze 12b mit
dem V-förmigen
konkaven Abschnitt 13 versehen, und zwischen dem flachen
Metallband 11 und dem tiefsten Abschnitt D des konkaven
Abschnitts 13 bleibt eine Lücke, und das flache Metallband 11 hat
Berührungskontakt
mit der unteren Walze 12b. Wie vorstehend beschrieben,
kann die obere Walze 12a nach oben und unten verschoben
werden, und der Abstand zwischen dem Ende der gebogenen Oberfläche der
oberen Walze 12a und dem tiefsten Abschnitt D des konkaven
Abschnitts 13 kann eingestellt werden, d.h. der Druckbetrag
der oberen Rolle 12a kann eingestellt werden.
-
2(a) zeigt die Biegewälzlager-Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre mit
großem
Durchmesser. Die Stärke
(Dicke) des flachen Metallbands 11 ist mit t1 gekennzeichnet.
Der Abstand des Mittelpunkts A der Biegung des flachen Metallbands 11 zu einem
Kontaktpunkt B des flachen Metallbands mit der unteren Walze 12b wird
mit R1 bezeichnet, d.h., der Radius der
Biegung wird mit R1 gekennzeichnet, und
die Inklination (Inklinationswinkel) des konkaven Abschnitts 13 zu
der Axialrichtung wird mit θ bezeichnet.
Damit ergibt sich der Abstand L1 zwischen
den Berührungspunkten
B und B des flachen Metallbands 11 mit der unteren Walze 12b,
und der Druckbetrag H1 der oberen Walze 12a aus
den folgenden Gleichungen.
-
In
einem Berührungspunkt
B des flachen Metallbands 11 mit der unteren Walze 12b ist
die geneigte Oberfläche
des konkaven Abschnitts 13 eine Tangente zu der Biegung
mit dem Radius R1. Daher schließen die
Segmente AB und BD rechte Winkel ein. Außerdem ist der Winkel, der
der Seite AB und der Seite AD des Dreiecks ABD gegenüberliegt, gleich
dem Inklinationswinkel Θ des
konkaven Abschnitts 13 bezüglich der Axialrichtung.
-
Daher
gilt L1=(R1 × sinθ) × 2 (1)
-
Wenn
der Abstand zwischen A und D mit X gekennzeichnet ist, gilt X = R1/(cos θ)
H1 = X – R1 + t1
H1 = R1/(cosθ) – R1 + t1 (2).
-
Das
heißt,
die Biegung R1 des flachen Metallbands 11 ist
gegeben durch den Abstand L1 zwischen den
Berührungspunkten
B und B des flachen Metallbands 11 und der unteren Rolle 12b und
durch den Druckbetrag H1 der oberen Walze 12a.
Die konvex gebogene Oberfläche
der oberen Walze 12a hat einen Krümmungsradius RR.
-
2(b) zeigt die Biegewälzlager-Herstellung einer Elektro-Verbund-Röhre mit
kleinem Durchmesser. Die Wandstärke
(Dicke) des flachen Metallbands ist mit t2 gekennzeichnet.
Der Krümmungsradius
des flachen Metallbands 11 ist mit R2 gekennzeichnet.
Der Inklinationswinkel des konkaven Abschnitts 13 gegenüber der
axialen Richtung ist mit θ gekennzeichnet.
Der Abstand L2 der Berührungspunkte B und B des flachen
Metallbands 11 mit den unteren Walzen 12b und
der Druckbetrag H2 der oberen Walze 12a ist
daher durch die folgenden Gleichungen gegeben. L2 =
(R2 × sinθ) × 2 (3) H2 =
R2/(cosθ) – R2 + t2 (4).
-
Durch
Veränderung
des Druckbetrags (H1 oder H2)
der oberen Walze 12a und des Abschnitts (L1 oder
L2) zwischen den Berührungspunkten B und B des flachen
Metallbands 11 und der unteren Walze 12b ist es
möglich,
mit der Kombination derselben oberen Walze 12a und derselben
unteren Walze 12b mit einem Biegewälzverfahren Elektro-Verbund-Röhren mit
verschiedener Wandstärke
und verschiedenen Durchmessern auszubilden. Daher können beide
Endabschnitte des flachen Metallbands 11 mittels der in 1 gezeigten
ersten Biegewälzlager- Rollen 12 beide
Endabschnitte des flachen Metallbands 11 bogenförmig ausgebildet
werden.
-
Daran
anschließend
werden die Abschnitte des Metallbands 11, die etwas weiter
innen neben den beiden Endabschnitten liegen, auf gleiche Art und
Weise wie vorstehend beschrieben mittels den in 3 gezeigten
zweiten Biegewälzlager-Rollen 12 ausgebildet.
Die zweiten Biegewälzlager-Rollen 12 sind
in einem geringeren Abstand angeordnet als die ersten Biegewälzlager-Rollen 12,
und der Abstand zwischen den Berührngspunkten
B und B des flachen Metallbands 11 und den unteren Walzen 12b und
der Druckbetrag der oberen Walzen 12a sind entsprechend
dem Biegeradius der zweiten Wälzlagerbiegung
eingestellt.
-
Bei
einer Elektro-Verbund-Röhre
mit einer anderen Wandstärke
oder einem anderen Durchmesser wird der Druckbetrag der oberen Walze 12a verändert, um
den Abstand zwischen den Berührungspunkten
B und B des flachen Metallbands 11 mit den unteren Rollen 12b einzustellen.
Es ist jedoch außerdem
möglich,
die oberen Walzen 12a auszuwechseln, um den Radius der
konvexen Biegung RR zu verändern, oder
die unteren Walzen 12b auszuwechseln, um den Inklinationswinkel Θ des konkaven
Abschnitts 13 relativ zur Axialrichtung zu verändern, um
eine gebogene Oberfläche
mit einem vorbestimmten Biegeradius zu erreichen.
-
Wie
in 4 dargestellt ist, ist es außerdem möglich, die Mittellinien der
oberen Walzen 12a in Richtung ihrer Breite (in 4 gestrichelt
dargestellt) nicht in Übereinstimmung
mit den Mittellinien der unteren Walzen 12b in Richtung
ihrer Breite anzuordnen, so daß die
Walzen 12a und 12b dementsprechend eingestellt
sind. Außerdem
können
die Winkel der Rotationsoberflächen
der oberen Walzen 12a bezüglich den Winkeln der Rotationsoberflächen der unteren
Walzen 12b versetzt sein. Im Fall dieser Anordnung kann
der Biegeradius für
die Biegung des flachen Metallbands 11 durch Verschiebung
der oberen Walzen 12a nach oben und unten oder nach rechts
und links frei eingestellt werden.
-
5 zeigt
eine Anordnung der Walzen (Rollen) bei dem Schritt der Wälzlagerbiegung. 5(a) zeigt das flache Metallband 11,
das gebogen werden soll, und das mittels einem oberen und unteren
Vorschubwalzenpaar 22 transportiert wird. Die Vorschubwalzen 22 sind
eine obere Walze 22a und eine untere Walze 22b mit
nahezu derselben Breite wie das flache Metallband 11, und
werden von einem nicht-gezeigten Motor angetrieben. Dann werden,
wie in 5(b) dargestellt ist, beide
seitlichen Abschnitte des flachen Metallbands 11 mittels
den ersten Biegewälzlager-Rollen 12 gebogen.
Die Biegewälzlager-Rollen 12 werden
nicht von einem Motor angetrieben, und die obere Walze 12a und
die untere Walze 12b können
frei rotieren. 5(c) zeigt ein Vorschubwalzenpaar 23 bestehend
aus einer Anordnung einer oberen und unteren Vorschubwalze 23, die
hinter der ersten Biegewälzlager-Rolle 12 vorgesehen
ist. Die obere und untere Vorschubwalze 23a und 23b haben
eine geringere Breite als die vorstehenden Vorschubwalzen 22,
und sind oberhalb und unterhalb eines Abschnitts innerhalb der beiden
bogenförmig
ausgebildeten Enden des flachen Metallbands 11 angeordnet.
Die Vorschubwalzen 23 werden ebenfalls mit einem Motor
angetrieben. Daraufhin werden, wie in 5(d) dargestellt
ist, die Abschnitte des flachen Metallbands 11, die etwas
weiter innerhalb der beiden Enden des flachen Metallbands liegen,
mittels den zweiten Biegewälzlager-Rollen 12 bogenförmig ausgebildet.
Die Biegewälzlager-Rollen 12 werden
ebenfalls nicht von einem Motor angetrieben, und die obere Walze 12a und
die untere Walze 12b können
frei rotieren.
-
Die
von einem Motor angetriebenen Vorschubwalzen können vor oder hinter den Biegewälzlager-Rollen 12 angeordnet
sein, und so kann eine vielfache Biegewälzlager-Bildung ausgebildet
werden. Daran anschließend
wird das flache Metallband 11 mittels nicht dargestellten
Keilfugenwalzen kreisförmig
ausgebildet, und schließlich
werden die beiden aneinandergrenzenden Seiten mittels nicht- gezeigten Quetschwalzen
miteinander verbunden und elektrisch miteinander verschweißt.
-
Obwohl
in den Zeichnungen nicht dargestellt, können eine Vielzahl geeignet
angeordneter oberer Walzen 12a und unterer Walzen 12b nicht
nur kreisförmige
Stahlröhren,
sondern ebenfalls vieleckige Stahlröhren und gefalzte Stahlröhren ausbilden. Außerdem können die
unteren Walzen 12b der Biegewälzlager-Rollen 12 von
einem Motor angetrieben sein, und auf die Vorschubwalzen 22 und 23 kann dann
verzichtet werden.
-
Wie
vorstehend beschrieben, haben die oberen Walzen erfindungsgemäß eine konvex
gebogene Oberfläche
und die unteren Walzen haben erfindungsgemäß einen V-förmigen konkaven Abschnitt und
sind erfindungsgemäß einander
gegenüberliegend
angeordnet, um Biegewälzlager-Rollen
bereitzustellen, so daß beide
seitlichen Abschnitte eines flachen Metallbands zwischen der oberen
Walze und der unteren Walze gehalten werden und bogenförmig ausgebildet
werden. Das flache Metallband hat daher in seinem Abschnitt, der
gebogen wird, Berührungskontakt
mit der oberen und unteren Walze, und das flache Metallband hat
erfindungsgemäß nur abschnittsweise
Berührungskontakt
mit der oberen und unteren Walze. Daher kann die Biegung mittels
dem erfindungsgemäßen Biegewälzlager-Verfahren
mit geringem Kraftaufwand durchgeführt werden, und so Energie
gespart werden. Außerdem
werden Risse aufgrund des Biegewälzlager-Vertahrens unterdrückt und
ein Erhärten
bei der Herstellung wird weniger verursacht.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Biegewälzlager-Verfahren
ist es gestattet, den Abstand zwischen der oberen Walze und der
unteren Walze der Biegewälzlager-Rollen einzustellen.
Daher kann selbst bei der Bildung von Elektro-Verbund-Röhren mit verschiedener Wandstärke oder
verschiedenem Durchmesser der Abstand zwischen der oberen Walze
und der unteren Walze eingestellt werden, um so frei den Biegeradius
zu verändern,
so daß die
Arbeitseffizienz des Biegewälzlager-Verfahrens
erheblich gesteigert wird. Außerdem
sind ein Vorschubwalzenpaar vor oder hinter den Biegewälzlager
Rollen angeordnet, und die obere Walze und die untere Walze können frei
rotieren. Da so bei der Biegung des flachen Metallbands keine Antriebskraft
auf das flache Metallband wirkt, werden eine Vielzahl störender Effekte unterdrückt, wie
das Auftreten von Brüchen
und das Erhärten
des Materials.