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DE3820742A1 - Verfahren zur regelung der einstellung von drueckwalz-rollen in bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches werkstueck - Google Patents

Verfahren zur regelung der einstellung von drueckwalz-rollen in bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches werkstueck

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Publication number
DE3820742A1
DE3820742A1 DE3820742A DE3820742A DE3820742A1 DE 3820742 A1 DE3820742 A1 DE 3820742A1 DE 3820742 A DE3820742 A DE 3820742A DE 3820742 A DE3820742 A DE 3820742A DE 3820742 A1 DE3820742 A1 DE 3820742A1
Authority
DE
Germany
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rollers
roller
pair
radial
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE3820742A
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English (en)
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DE3820742C2 (de
Inventor
Heinz Groenert
Manfred Dr Eckert
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MT Aerospace AG
Original Assignee
MAN Technologie AG
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Publication date
Application filed by MAN Technologie AG filed Critical MAN Technologie AG
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Priority to US07/343,409 priority patent/US4951490A/en
Priority to GB8912644A priority patent/GB2220601B/en
Priority to JP1149768A priority patent/JPH0739016B2/ja
Priority to FR898907940A priority patent/FR2632881B1/fr
Publication of DE3820742A1 publication Critical patent/DE3820742A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3820742C2 publication Critical patent/DE3820742C2/de
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B19/00Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/12Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially parallel to the axis of the work
    • B21B19/14Rolling tubes by means of additional rollers arranged inside the tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/78Control of tube rolling
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Ein­ stellung von Drückwalz-Rollen in Bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches Werkstück bei Gegenrollen-Drückwalzmaschinen mit vier Rollenpaaren, mit Merkmalen entsprechend dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung basiert auf einer Gegenrollen-Drückwalzmaschine mit einer Ausgestaltung entsprechend der DE-OS 35 45 506. Die hieraus bekannte Gegenrollen-Drückwalzmaschine arbeitet mit vier Rollenpaaren, bestehend jeweils aus einer Innenrolle und Außenrolle, von denen jede über einen Halter an einem Träger radial in Bezug auf das Werkstück verstellbar ange­ ordnet ist. Die vier Rollenpaare sind gleichmäßig am Umfang des Werkstückes verteilt angeordnet. Dabei ist das als erste Walzstufe wirkende Rollenpaar dem als zweite Walzstufe wir­ kenden Rollenpaar diametral gegen-überliegend angeordnet, während das als dritte Walzstufe wirkende Rollenpaar gegen­ über dem ersten bzw. zweiten Rollenpaar um 90° versetzt und dem als vierte Walzstufe wirkenden Rollenpaar diametral ge­ genüber angeordnet ist. Beim Konzept dieser Drückwalzmaschi­ ne sind sowohl der Werkstück-Antrieb als auch die Führungen und Vorschubantriebe der inneren und äußeren Drückwalzrollen- Träger auf der gleichen Maschinenseite angeordnet und dort räumlich fundamentseitig untergebracht. Innerer und äußerer Drückwalz-Rollenträger sind am oberen Ende nicht verbunden, wodurch die rohrförmigen Werkstücke bei der Drückwalz- Umformung in großen Längen frei und ungehindert nach oben aus der Drückwalzmaschine "herauswachsen" können. Angewandt wird diese Drückwalzmaschinen-Bauart für das Drückwalzen von durchmessergroßen und langen Rohren, wobei der Durchmesser eines zu walzenden Rohres beispielsweise in der Größenord­ nung von drei Metern liegen kann. Bei dieser Kaltumformung zum Erhalt solcher Rohre treten außerordentlich hohe Walz­ kräfte an den Drückwalz-Rollen auf, beispielsweise in der Größenordnung von 300 bis 2000 kN. Es erweist sich regelmä­ ßig als außerordentlich schwierig, diese Kräfte über frei ausragende Rollenträger aufzunehmen. Fehler beim Berechnen und Einstellen der Umformdaten oder unvorhersehbare Ereig­ nisse können so recht schnell zu größeren Schäden an der Drückwalzmaschine führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Rege­ lung der Einstellung von Drückwalz-Rollen in Bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches Werkstück bei Gegenrollen- Drückwalzmaschinen der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit großer Sicherheit das Auftreten überhöhter, zur Beschädi­ gungen der Maschine führender Umformkräfte verhindern kann.
Diese Aufgabe ist bei einer Gegenrollen-Drückwalzmaschine der eingangs genannten Art durch ein Regelungsverfahren mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß während des Einlaufens ins Werkstück und während des stationären Walzprozesses die an gleichartigen (gleichartig im Sinne von außen oder innen) Rollen der jeweils einander gegenüberlie­ genden Rollenpaare auftretenden Radialkräfte miteinander verglichen werden und bei Überschreiten einer zulässigen Differenzkraft die der jeweils vorgeschalteten Walzstufe zu­ gehörige Rolle mit einer das Kraftungleichgewicht ausglei­ chenden radialen Verstellung beaufschlagt wird, gleichzeitig aber die Vergleichsrolle auf einer dem eingestellten Basis­ wert entsprechenden Posititon erhalten bleibt.
Weitere Einzelheiten und Verfahrensschritte sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.
Des besseren Verständnisses wegen sind die Vorteile des er­ findungsgemäßen Verfahrens erst im Rahmen der Beschreibung angeführt.
Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren auf der Basis eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer Gegenrollen-Drückwalzmaschine noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 den unteren Bereich einer vier Rollenpaare aufweisenden Gegenrollen-Drückwalzmaschine,
Fig. 2 den oberen Bereich der Gegenrollen-Drückwalz­ maschine gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein Detail von Fig. 2, vergrößert dargestellt,
Fig. 4 die axiale Anfangspositionierung der vier Rollenpaare der Gegenrollen-Drückwalzmaschine an einem vorgedrehten, rohrzylindrischen Werkstücksrohling,
Fig. 5A-5H das Einfahren der Rollen der Gegenrollen-Drück­ walzmaschine in Walzposition bei einem nicht vorgedrehten, also außen- und innenzylindri­ schen Werkstück,
Fig. 6 eine Werte-Tabelle, und
Fig. 7 einen Schnitt durch ein Detail eines Rollen­ halters zur Verdeutlichung eines vorteilhaft anwendbaren Radialkraft-Meßverfahrens.
Die in der Zeichnung beispielhaft dargestellte Gegenrollen- Drückwalzmaschine weist vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 auf, mit denen im Kaltwalzverfahren ein rohrzylindrischer Werkstück- Rohling 5 umformbar ist. Jedes Rollenpaar 1, 2, 3, 4 besteht aus einer innen am Werkstücks-Rohling 5 wirkenden Innenrolle 1/1 bzw. 2/1 bzw. 3/1 bzw. 4/1 und einer außen am Werkstücks- Rohling 5 als Gegenrolle wirkenden Außenrolle 1/2 bzw. 2/2 bzw. 3/2 bzw. 4/2. Der auszuwalzende Werkstück-Rohling 5 ist verhältnismäßig groß und hat einen Durchmesser von bei­ spielsweise mehreren Metern.
Die Drückwalzmaschine ist an bzw. auf einem Fundament bzw. einer Tragstruktur 6 angeordnet. Darin sind Schächte bzw. Hohlräume 7 ausgebildet, in deren unterem Teil, z.B. am Bo­ den befestigte Widerlager 8, für darin axial gesichert, aber drehbeweglich gelagerte und antreibbare Gewindestangen 9 an­ geordnet sind. Im oberen Bereich der Schächte bzw. Hohlräume 7 sind acht Gleitbuchsen 10 angeordnet, von denen jede zur La­ gerung einer darin axial verschieblichen, hohlzylindrischen Säule 11 dient. Jede dieser Säulen 11 ist über einen endsei­ tigen Mitnehmerkopf 12 an der zugehörigen Gewindestange 9 angeschlossen und durch Drehung der letzteren in Axialrich­ tung gemäß der eingezeichneten Pfeile hin- und herbewegbar. Vom Antrieb für die Gewindestangen 9 sind jeweils nur Ge­ triebe 13 bzw. Teile davon in der Zeichnung sichtbar; die zugehörigen Antriebsmotoren sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Die inneren vier Säulen 11/1, 11/2, 11/3, 11/4 bilden - wie aus Fig. 2 ersichtlich - zusammen mit ei­ nem Kopfteil 14 den Innenrollenträger. Die äußeren vier Säu­ len 11/5, 11/6, 11/7, 11/8 bilden zusammen mit einem äußeren Kopfteil 15 den Außenrollenträger. Auf einer Stirnfläche 16 der Tragstruktur bzw. des Fundamentes 6 ist ein Widerlager 17 für eine Halterung 18 abgestützt und befestigt, mit der der Werkstück-Rohling 5 in die Gegenrollen-Drückwalzmaschine einspannbar und antreibbar ist. Das Widerlager 17 kann auch der Halter zumindest für die Gleitbuchsen 10 der Säulen 11/1, 11/2, 11/3 und 11/4 des Innenrollenträgers sein. Die Halte­ rung 18 besteht beispielsweise aus einer axial fest, aber drehbar gelagerten und mittels eines nicht dargestellten An­ triebes in Drehung versetzbaren Platte, an der über Spannor­ gane der Werkstück-Rohling 5 koaxial zur Rotationsachse 19 fixiert aufspannbar ist.
Das Kopfteil 15 des Außenrollenträgers besteht aus einem ei­ ne im wesentlichen quadratische Grundform aufweisenden form­ stabilen Ringkörper, der an jedem seiner vier Eckbereiche einen Rollenhalter 20 trägt. An jedem der vier Rollenhalter 20 ist mittelbar eine Außenrolle 1/2 bzw. 2/2 bzw. 3/2 bzw. 4/2 drehbar gelagert - Einzelheiten der Lagerung siehe Fig. 2, 3 und 7. Die Rollenhalter 20 sind durch innerhalb des Kopftei­ les 15 in entsprechenden Querbohrungen 21 axial verstellbar aufgenommene, jedoch gegen Verdrehung gesicherte Blöcke gebildet. Zur vorfixierenden Verankerung jedes Rollenhalters 20 in verschiedenen radialen Verstellpositionen in Bezug auf den auszuwalzenden Werkstück-Rohling 5 sind im Kopfteil 15 sich senkrecht zur Verstellachse des Rollenhalters verlau­ fende Bohrungen 24 vorhanden, die sich im Bereich des Rol­ lenhalters 20 als Bohrungshälfte 22 in diesem und als ergän­ zende Bohrungshälfte 23 im Rollenhalter 20 erstrecken. In diese Bohrungen 24 und sich im Anschluß daran als Fortset­ zung derselben vereinigten Bohrungshälften 22, 23 ist ein entsprechender Sicherungsstift einbringbar. Dabei handelt es sich um eine Grobeinstellung für den Rollenträger 20; die radiale Feineinstellung für die von diesem getragene Außen­ rolle in Bezug auf den auszuwalzenden Werkstück-Rohling 5 erfolgt beispielsweise über einen Keil-Verstellmechanismus, dessen Einzelheiten aus Fig. 3 ersichtlich sind.
Das Kopfteil 14 des Innenrollenträgers besteht aus einem ebenfalls eine etwa quadratische Grundform aufweisenden sta­ bilen Körper, der ebenfalls an jedem seiner Eckbereiche einen Rollenhalter 25 trägt, an welch jedem jeweils eine Innenrol­ le 1/1 bzw. 2/1 bzw. 3/1 bzw. 4/1 angeordnet ist. Die Rol­ lenhalter 25 sind am Kopfteil 14 in gleicher Weise angeord­ net und einstellbar wie die am Kopfteil 15 gegebenen Rollen­ halter 20, so daß hierfür gleiche Verhältnisse vorherrschen, die nicht durch eigene Bezugszeichen markiert sind.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt über ein Rollenpaar, nämlich die Rollen 1/1 und 1/2 aus Fig. 2 näher dargestellt, wobei hieraus der Mechanismus für die radiale Rollen-Feineinstel­ lung in Bezug auf den auszuwalzenden Werkstück-Rohling 5 mittels eines Keiles 26 deutlich wird. Nachdem die Außenrol­ le 1/2 und die Innenrolle 1/1 des Rollenpaares 1 mittels des zugehörigen Rollenhalters 20 bzw. 25 jeweils grob vorposi­ tioniert sind, wird für die Feineinstellung ein am jeweili­ gen Rollenhalter 20 bzw. 25 angeordneter Antriebsmotor 27 in Gang gesetzt, wodurch über ein nachgeschaltetes Verstellge­ triebe 28 eine Gewindespindel 29 in die eine oder andere Richtung axial gemäß Pfeil verstellt wird. Dabei wird der an einem Ende der Gewindespindel 29 befestigte Keil 26 mehr oder weniger in einen Keilspalt zwischen Rollenhalter 20 bzw. 25 und einem an diesem demgegenüber verschiebbaren La­ gerkörper 30 bzw. 31 eingeschoben. In besagtem Lagerkörper 30 ist die Außenrolle 1/2 und in besagtem Lagerkörper 31 die Innenrolle 1/1 jeweils drehbeweglich gelagert. Der Lagerkör­ per 30 bzw. 31 sowie der Keil 26 mit Gewindespindel 29, Ver­ stellgetriebe 28 und Antriebsmotor 27 sind Bestandteile ei­ nes Rollenhalters 20 bzw. 25.
Bei der Grobeinstellung wird der gesamte Rollenhalter 20 bzw. 25 verschoben, bei der Feineinstellung dagegen wird von der schiefen Ebene 32 des Keiles 26 nur der mit einer ent­ sprechenden keilförmigen Gegenfläche anliegende Lagekör­ per 30 bzw. 31 quer bewegt und damit die darin gelagerte Rolle 1/1 bzw. 1/2 in Richtung des Werkstück-Rohlings 5 gedrückt. Beim Herausziehen des Keiles 26 aus dem Keilspalt wird der Lagerkörper 30 bzw. 31 mittels nicht dargestellter Federn oder dergleichen dagegen wieder vom Werkstück-Rohling 5 wegbewegt.
Dieses Einstellsystem ist insofern vorteilhaft, weil es nicht nur einfach ist und sehr präzise Radialeinstellungen ermöglicht, sondern auch ohne weiteres hohe Drückwalzkräfte aufzunehmen vermag. Die wesentliche Druckkraftkomponente liegt in der radialen Ebene und muß lediglich vom Keil 26 übertragen werden. Die durch die schiefe Ebene 32 am Keil 26 hervorgerufene Axialkomponente ist vernachlässigbar gering.
Die Antriebsmotoren 27 erhalten ihre Antriebsbefehle von ei­ ner nicht dargestellten Regeleinrichtung.
Die vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 bilden vier Walzstufen, d.h. die einzelnen Rollenpaare sind in Axialrichtung an den Kopf­ teilen 14, 15 der beiden Rollenträger jeweils um einen be­ stimmten, vorzugsweise gleichen Abstand a gegeneinander versetzt. Im einzelnen ergibt sich dabei folgende Rollenpaar- Anordnung, nämlich: Das als erste Walzstufe wirkende Rollen­ paar 1/1, 1/2 liegt dem als zweite Walzstufe wirkenden Rollen­ paar 2/1, 2/2 diametral gegenüber. Das Rollenpaar 2/1, 2/2 ist um den Abstand a zum Rollenpaar 1/1, 1/2 axial versetzt. Das als dritte Walzstufe wirkende Rollenpaar 3/1, 3/2 ist um den Abstand a zum Rollenpaar 2/1, 2/2 axial versetzt sowie am Umfang zum Rollenpaar 2/1, 2/2 oder 1/1, 1/2 um 90° ver­ setzt und außerdem dem als vierte Walzstufe wirkenden Rol­ lenpaar 4/1, 4/2 diametral gegenüberliegend angeordnet. Das Rollenpaar 4/1, 4/2 ist um den Abstand a axial gegenüber dem Rollenpaar 3/1, 3/2 versetzt angeordnet.
Durch diese so angeordneten vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 baut sich bei den hohen Drücken, mit denen die Rollen derselben beim Walzprozeß gegen die Wandung des auszuwalzenden Werkstück- Rohlings 5 drücken, ein günstiges Kraftfeld auf, das voll von den Kopfteilen 14 und 15 aufgenommen wird, so daß die Säulen 11 kaum belastet sind. Außerdem erlauben es diese vier Rollenpaare, sehr lange Rohre aus relativ dickwandigen und kurzen rohrförmigen Werkstück-Rohlingen 5 herzustellen, da in einem Arbeitsgang vier Abstreckstufen durchgeführt werden können.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung der Werk­ zeugteile der Drückwalzmaschine an jenem Ende, an dem auch der Werkstück-Rohling 5 eingespannt wird, sind der nach oben bzw. vorn freien Auswalzung eines Rohres hinsichtlich seiner Länge praktisch keine Grenzen gesetzt.
Für einen Walzprozeß wird zunächst der rohrförmige Werkstück- Rohling 5 in der Halterung 18 eingespannt. Außerdem werden der Außen- und Innenrollenträger entsprechend der Länge dieses Werkstück-Rohlings 5 axial in eine entsprechende Ausgangspo­ sition eingestellt. Diese kann dergestalt sein, daß das als erste Walzstufe wirkende Rollenpaar 1/1, 1/2 kurz vor dem freien Stirnende des Werkstück-Rohlings 5 zu liegen kommt. Vorzugsweise wird die axiale Position der Rollenpaare 1, 2, 3, 4 jedoch so, wie in Fig. 4 oder Fig. 5a dargestellt, vor­ genommen, wozu weiter hinten noch im einzelnen eingegangen ist. Danach erfolgt die Grob- und Feineinstellung der Rollen. Diese richtet sich nach der gewünschten Walztiefe und den beherrschbaren Drücken, nach welchen Kriterien sich wiederum die Umlaufgeschwindigkeit, mit der die den Werkstück-Rohling 5 tragende Halterung 18 angetrieben wird, sowie die Vorschub­ geschwindigkeit für die beiden Rollenträger richtet. Durch die gegeneinander drückenden Rollen eines Rollenpaares er­ folgt eine beidseitige Abstreckung der Wandung des Werkstück- Rohlings 5. Dabei teilen sich die Rollen eines Rollenpaares die Umformarbeit paritätisch auf. Beide Rollen eines Rollen­ paares dringen dabei nur halb so tief in den Werkstoff ein, als wenn nur eine Rolle die Umformarbeit leisten müßte.
Während eines Walzprozesses treten bei dieser Kaltumformung außerordentlich hohe Drückwalzkräfte an den Rollen auf, die beispielsweise in der Größenordnung vom 300 bis 2000 kN liegen. Es ist daher nicht ganz unproblematisch, diese Kräf­ te exakt über die frei ausragenden Rollenträger aufnehmen zu können. Die auftretenden Drückwalzkräfte werden vorausbe­ rechnet. Entsprechend dieser Vorausberechnung werden die Rollen hinsichtlich Walztiefe, außerdem die Umlaufgeschwin­ digkeit des Werkstück-Rohlings 5 und die Vorschubgeschwin­ digkeit für die die Rollen tragenden Rollenträger einge­ stellt. Fehler beim Berechnen und Einstellen der Umformdaten oder andere unvorhersehbare Ereignisse könnten sehr schnell zu größeren Schäden an der Drückwalzmaschine führen. Um dies zu vermeiden, ist die Drückwalzmaschine mit einer besonderen Regeleinrichtung ausgestattet, die eine Regelung des Drück­ walzbetriebes in erfindungsgemäßem Sinn ermöglicht.
Diese Regelung besteht darin, daß während des Einlaufes in den Werkstück-Rohling 5 und während des stationären Walz­ prozesses die an gleichartigen Rollen (gleichartig im Sinn von außen oder innen) der jeweils einander diametral gegen­ überliegenden Rollenpaare auftretenden Radialkräfte mitein­ ander verglichen werden und bei Überschreiten einer zuläs­ sigen Differenzkraft die der jeweils vorgeschalteten Walz­ stufe zugehörige Rolle in einer das Kraftungleichgewicht ausgleichenden Weise radial verstellt wird, gleichzeitig aber die Vergleichsrolle auf einer dem eingestellten Basis­ wert entsprechenden radialen Position, das heißt, in vorge­ gebener Walztiefe, gehalten bleibt.
Außerdem wird bei Überschreiten eines ebenfalls vorgegebenen Regelgrenzwertes der die axiale Relativbewegung zwischen Werkstück-Rohling 5 und Drückwalz-Rollen bestimmende Vor­ schub reduziert, bzw. falls erforderlich, der Umformprozeß abgebrochen.
Über dieses Ausbalancieren der Umformkräfte hinaus sieht die Regelung zusätzlich das Konstanthalten der drückgewalzten Werkstücks-Wanddicken und -Durchmesser vor.
Mehr ins Detail gehend bedeutet dies, daß bei der Regelung
  • 1. die mittels geeigneter Meßeinrichtungen und -verfahren ständig oder taktweise in festen zeitlichen Abständen er­ mittelten Radialkräfte zwischen den Außenrollen 1/2, 2/2 der beiden einander gegenüberliegenden Rollenpaare 1, 2 miteinander verglichen und außerdem die Radialkräfte zwi­ schen den Außenrollen 3/2, 4/2 der beiden einander ge­ genüberliegenden Rollenpaare 3, 4 miteinander verglichen werden, und
  • 2.a) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu­ lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Außenrollen 1/2 und 2/2, die Außen­ rolle 1/2 des ersten Rollenpaares 1 in einer das Kraft­ ungleichgewicht ausgleichenden Weise radial verstellt, d.h. die Walztiefe zurückgenommen wird, aber die als Vergleichsrolle dienende Außenrolle 2/2 des zweiten Rollenpaares 2 auf dem voreingestellten Basiswert ent­ sprechend der voreingestellten Walztiefe gehalten bleibt, und
  • b) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu­ lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Außenrollen 3/2 und 4/2 die Außen­ rolle 3/2 des dritten Rollenpaares 3 in einer die Kraft­ unbalance ausgleichenden Weise radial verstellt, d.h. die Walztiefe zurückgenommen wird, aber die in diesem Fall als Vergleichsrolle dienende Außenrolle 4/2 des vierten Rollenpaares 4 auf den ursprünglich eingestell­ ten Leitwert entsprechend dem gewünschten Außendurch­ messer des auszuwalzenden Rohres gehalten bleibt.
In Entsprechung hierzu ist es aber auch möglich, unabhängig von den Kräften an den Außenrollen
  • 3. die mittels geeigneter Meßeinrichtungen und -verfahren ständig und taktweise in festen zeitlichen Abständen er­ mittelten Radialkräfte zwischen den Innenrollen 1/1 und 2/1 bzw. 3/1 und 4/1 einander gegenüberliegender Rollen­ paare 1 und 2 bzw. 3 und 4 miteinander zu vergleichen, und
  • 4.a) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu­ lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Innenrollen 1/1 und 2/1 die Innen­ rolle 1/1 des ersten Rollenpaares 1 in einer die Kraft­ unbalance ausgleichenden Weise radial zu verstellen, d.h. die Walztiefe zurückzunehmen, aber die als Ver­ gleichsrolle dienende Innenrolle 2/1 des zweiten Rol­ lenpaares 2 auf dem voreingestellten Basiswert zu hal­ ten, und
  • b) bei Überschreiten der regeleinrichtungsseitig als zu­ lässig vorgegebenen Differenzkraft von beispielsweise 50 kN zwischen den Innenrollen 3/1 und 4/1 die Innen­ rolle 3/1 des dritten Rollenpaares 2 in einer die Kraft­ unbalance ausgleichenden Weise radial zu verstellen, also die Walztiefe zurückzunehmen, aber die in diesem Fall als Vergleichsrolle dienende Innenrolle 4/1 des vierten Rollenpaares 4 auf dem ursprünglich entspre­ chend dem gewünschten Innendurchmesser des zu walzenden Rohres eingestellten Leitwert zu halten.
Alternativ zu den voneinander abhängig möglichen Regelungen gemäß den Punkten 1., 2.a), 2.b) oder 3., 4.a), 4.b) ist aber auch die gleichzeitige Anwendung beider Methoden mög­ lich.
Durch dieses Differenzkraftregelkonzept sind an einzelnen Rollen überraschend hoch ansteigende Kräfte, die beispiels­ weise durch Wulstbildung vor den Rollen verursacht werden, selbsttätig auszugleichen. Über diese Differenzkraftrege­ lung hinaus ist zusätzlich zu dieser in der Regeleinrichtung ein Regelgrenzwert für eine je Rolle zugelassene Maximal­ kraft festgelegt, was zur Folge hat, daß einer zu hohen Ra­ dialkraft an einer, mehreren oder allen Rollen durch Zurück­ nahme des die axiale Relativbewegung zwischen Werkstück- Rohling und Rollenträger bestimmenden Vorschubes begegnet wird. Außerdem ist in der Regeleinrichtung ein über den Maximal-Kraftwert hinausgehender Regelgrenzwert von bei­ spielsweise 100 kN als zweites Limit eingestellt, bei dessen Überschreiten der Walzprozeß insgesamt abgebrochen wird.
Zu hohen Radialkräften an einzelnen Rollen kann somit entwe­ der automatisch oder gegebenenfalls auch durch manuelle Än­ derungen des programmierten Umformablaufes begegnet werden.
Im folgenden sind die einzelnen Regelschritte der erfin­ dungsgemäßen Regelung und Steuerschritte beim Zustellen und Einfahren der Rollen in den Werkstück-Rohling 5 und dann im stationären Drückwalz-Betrieb anhand von Fig. 4 und der Fig. 5A bis 5H noch näher erläutert.
Der Darstellung von Fig. 4 liegt ein Werkstück-Rohling 5 zu­ grunde, der im Bereich seines freien Endes einen vorgedreh­ ten Einlaufkegel mit konischer Innenfläche 33 und konischer Außenfläche 34 aufweist. Die Neigung dieser konischen Flä­ chen 33, 34 ist so, daß die Innen- und Außenrollen der er­ sten drei Rollenpaare 1, 2, 3 bei jeweils gleichem, gegensei­ tigem axialem Abstand a und gleichem gegenseitigen radialen Abstand b bei axialem Anlaufen gleichzeitig mit den Flä­ chen 33, 34 in Berührung kommen. Die Wandstärke des Werk­ stück-Rohlings 5 nach dem Einlaufkegel ist mit d a 1 und vor dem Einlaufkegel mit d a 2 bezeichnet. Mit d e ist die als Walz­ endzustand gewünschte Wandstärke bezeichnet. Die Rollen 1/1, 1/2 des ersten Rollenpaares 1 werden um das Maß b gegenüber dem Durchmesser der Wandaußenseite 35 bzw. der Wandinnensei­ te 36 des Werkstück-Rohlings 5 radial versetzt eingestellt. Die Rollen 4/1, 4/2 des vierten Rollenpaares werden bei gleichem Abstand a entsprechend dem Abstand der anderen Rol­ len 1, 2, 3 vom dritten Rollenpaar 3 zunächst nicht um das gleiche Maß b wie die Rollen der anderen Rollenpaare ver­ setzt eingestellt, sondern auf eine Position, in der sie noch einen kleinen Abstand c von etwa 1,0 mm vom Werkstück- Rohling 5 haben. Diese Maßnahme ist zweckmäßig, um beim Einlaufen der Rollen 4/1, 4/2 des vierten Rollenpaares 4 Oberflächenschäden zu vermeiden. Außerdem ist es vorteil­ haft, wenn das dritte Rollenpaar 3/1, 3/2, das durch die Differenzkraft geregelt wird, vor dem vierten Rollenpaar 4/1, 4/2 in den Einlaufkegel einläuft und Werkstücksberührung hat.
Die radialen Zustellmaße und die axialen Rollenabstände für erste Umformversuche sind in der Tabelle gemäß Fig. 6 für einen als Beispiel gewählten Werkstück-Rohling 5 mit einem Außendurchmesser von 3000 mm und einem Innendurchmesser von 2910 mm aufgezeigt. Bezugspunkte für die radialen Zustellma­ ße sind die äußere Zylinderfläche 35 und innere Zylinderflä­ che 36 des Werkstück-Rohlings 5. Die axialen Abstandsmaße werden vom vierten Rollenpaar 4/1, 4/2 ausgehend gezählt. Die axialen Abstände a sind beispielsweise mittels Distanz­ scheiben variabel einstellbar.
Die Regeleinrichtung umfaßt einen Prozeßrechner. Diesem wer­ den der Rollendurchmesser, der Außen- und Innendurchmesser des Werkstück-Rohlings 5 sowie die radialen Zustellmaße nach der Tabelle gemäß Fig. 6 eingegeben. Der Prozeßrechner errechnet dann aus diesen Daten die anzufahrenden radialen Positionen. Diese werden dann danach eingestellt. Nach Er­ reichen der vorberechneten Positionen werden die eingestell­ ten Arbeits-/Walzdurchmesser und Arbeitsspalte der Rollen der vier Rollenpaare 1, 2, 3, 4 an einem Monitor aufgezeigt, mit Sollvorgaben verglichen und dokumentiert. Der anschlie­ ßende Einfahrvorgang der Rollen in den Werkstück-Rohling 5 erfordert für den Radialvorschub weitere Programmierschritte.
Das Einfahren der Rollen über den vorgedrehten Einlaufkegel in den Werkstück-Rohling 5 ist die einfachste Methode, um beim Einlaufen jede Rolle mit nahezu gleicher Kraft und gleicher Umformarbeit zu belasten, wenn die Wulstbildung nicht sehr stark ausgeprägt ist.
Der zeitliche Ablauf der Maschineneinstellung und des Drück­ walzprozesses läßt sich bei Verwendung eines Einlaufkegels wie folgt darstellen: Die Aufspannung des Werkstück-Rohlings 5 ist durch Messung von Planschlag und Rundlauf überprüft, die axiale und radiale Positionierung der Rollen entspricht den vorgegebenen Werten. Die Geschwindigkeiten von Werkstück- Rohling 5 und Rollen werden nun synchronisiert und die Rol­ lenträger in Position gefahren. Kühlwasseranlage, Wanddicken­ meßeinrichtung und Durchmesser-Meßeinrichtung werden als letztes überprüft. Mit dem Einschalten des Axialvorschubes für die Rollenträger beginnt der Drückwalzprozeß.
Zunächst bewegen sich dabei alle Rollenpaare 1, 2, 3, 4 axial bei konstanter Radialposition ihrer Rollen auf den Einlaufkegel zu. Dann laufen die Rollen der Rollenpaare 1, 2, 3 über den Einlaufkegel 33, 34 in den Werkstück-Rohling 5 ein. Sobald die Rollen 3/1, 3/2 des dritten Rollenpaares 3 in den Werkstück-Rohling 5 einlaufen, spricht die Radialkraftmes­ sung an und es wird der Radialvorschub für die Rollen 4/1, 4/2 des vierten Rollenpaares 4 eingeschaltet. Dieser beträgt beispielsweise 6 mm/min. Das Rollenpaar 4/1, 4/2 muß während der Einlaufphase beim gewählten Beispiel um 1 mm tiefer einlaufen. Die Rollen 2/1, 2/2 des zweiten Rollenpaares füh­ ren während der Einlaufphase keine Radialbewegung aus. Daher beträgt deren radiale Zustellgeschwindigkeit 0. Baut sich nun zwischen den Innen- und/oder Außenrollen der Rollenpaare 1 und 2 bzw. zwischen den Innen- und/oder Außenrollen der Rollenpaare 3 und 4 eine Radialkraftdifferenz auf, die den vorgegebenen Grenzwert von beispielsweise 80 kN überschrei­ tet, so veranlaßt dieses Signal über die Regeleinrichtung eine ausgleichende Radialbewegung der betreffenden Rollen des Rollenpaares 1 und/oder 3. Die radiale Verstellgeschwin­ digkeit beträgt beispielsweise 12 mm/min. Diese relativ hö­ hen Radialverstellgeschwindigkeiten für die Rollen der Rol­ lenpaare 1 und 3 sind deshalb erforderlich, um einen mög­ lichst raschen Ausgleich der Differenzkraft zu bewirken.
Nach Beendigung der Einlaufphase, also wenn die Rollen 4/1, 4/2 des vierten Rollenpaares 4 ihre radiale Endposition er­ reicht haben, werden die Rollen 2/1, 2/2 und 4/1, 4/2 der Rollenpaare 2 und 4 nur noch bei einer Wanddicken- und Durchmesserkorrektur sowie bei etwaigen auftretenden Störfäl­ len radial verstellt.
Bei dieser Einfahrmodalität sind die Eindringparameter - Weg und Geschwindigkeit - für die Rollen der Rollenpaare 2 und 4 bis auf die Wanddicken- und Durchmesserkorrektur fest vorge­ geben. Der Regelvorgang durch die Differenzkraft beschränkt sich mithin erfindungsgemäß auf die Rollenpaare 1 und 3. Da­ durch, daß den Rollen der Rollenpaare 2 und 4 eine feste Or­ der gegeben ist, wird das Wechselspiel der Regelung zwischen den einzelnen Rollen stabilisiert. Das zweite Rollenpaar 2 bewirkt eine Vorkalibrierung, das vierte Rollenpaar 4 führt die Endkalibrierung für die Wanddicke am auszuwalzenden Rohr durch. Dieser Regelvorgang hat den Vorteil, daß z.B. bei ei­ ner unvorhersehbar starken Wulstbildung die betroffende Rol­ le 1/2 weniger stark eindringt und so die weitere Wulstbil­ dung mindert. Die durch eine Wulstbildung verstärkt anfal­ lende Umformarbeit wird zu gleichen Teilen vom Rollenpaar 1 und 2 übernommen. Generell wird die Umformarbeit paritätisch zwischen den Rollenpaaren 1 und 2 sowie zwischen den Rollen­ paaren 3 und 4 aufgeteilt. Dies gilt auch dann noch, wenn Störfälle auftreten, die durch ein unvorhergesehenes Werk­ stoffverhalten und/oder Fehler bei der Rolleneinstellung und/oder beim Programmieren des Walzbetriebes verursacht werden. Dieses Prinzip der paritätischen Aufteilung der Um­ formarbeit zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rollen­ paaren 1, 2 und 3, 4 ist in gleicher Weise auch bei nicht vorgedrehten Werkstück-Rohlingen 5 anwendbar, d.h. der Werkstück-Rohling 5 ist im Einlaufbereich der Rollen rohrzy­ lindrisch.
Der Einlaufvorgang für die Rollen in einen solchen nicht vorgedrehten Werkstück-Rohling 5 ist nachfolgend anhand der Fig. 5A bis 5H beschrieben.
Für die kalibrierenden Rollenpaare 2 und 4 werden zunächst die radialen Vorschubgeschwindigkeiten der radialen Endposi­ tionen der Rollen 2/1, 2/2, 4/1, 4/2 dem Prozeßrechner eingegeben.
Die Rollen der Rollenpaare 1 und 3 dringen radial über die Differenzkraftsteuerung geregelt in den Werkstück-Rohling 5 ein. Dadurch ist zu jedem Zeitpunkt des Einfahrprozesses ei­ ne paritätische Aufteilung der Umformkräfte an einander gegen­ überliegenden Rollen gewährleistet. Der Einschaltpunkt für den Radialvorschub fällt mit dem Einschaltpunkt des Axial­ vorschubs zusammen.
In den Fig. 5A bis 5D sind die Axial- und Radialpositio­ nen der äußeren Rollen 1/2 und 2/2 der Rollenpaare 1 und 2, in den Fig. 5E bis 5H außerdem die Axial- und Radialposi­ tionen der Rollen 3/2 und 4/2 der Rollenpaare 3 und 4 beim Einlauf in den Werkstück-Rohling 5 gezeigt. Die jeweils zu­ gehörigen Innenrollen sind wegen synchroner Verhältnisse nicht dargestellt. Das heißt, Verhältnisse, die nachstehend in Verbindung mit einer Außenrolle angegeben sind, gelten in gleicher Weise auch für die als Gegenrolle wirkende Innenrolle des betreffenden Rollenpaares.
In den Fig. 5A bis 5H sind die Einlauf- und Weiterbewe­ gungen der einzelnen Rollen im Werkstück-Rohling 5 durch ge­ strichelte Pfeillinien angedeutet.
In Fig. 5A sind die geometrischen Verhältnisse, Eindringtie­ fen, Arbeitswinkel, Einlaufwinkel und axialer Rollenabstand a zum Zeitpunkt 0 des Einlaufvorganges dargestellt. Eine be­ sonders wichtige Rolle spielt dabei die Festlegung des axia­ len Rollenabstandes a. Ist dieser Abstand a zu klein festge­ legt, so würde der in Fig. 5B dargestellte Schnittpunkt 0 der Arbeitsflächen der beiden äußeren Rollen 1/2 und 2/2 der Rollenpaare 1, 2 schon nach einer geringen radialen Ein­ dringtiefe erreicht sein. Wäre der Abstand a zu groß festge­ legt, so könnte es passieren, daß die Rolle 1/2 simultan mit Rolle 2/2 deren radiale Endposition anläuft. In beiden Fäl­ len würde dies bedeuten, daß die Rollen 1/2 und 2/2 der bei­ den ersten Rollenpaare 1 und 2 während der Einlaufphase zu­ sammen (bezogen auf den später stationären Prozeß) eine zu kleine oder zu große Umformarbeit verrichten würden. Späte­ stens, wenn die Rolle 2/2 des zweiten Rollenpaares 2 in den von der Rolle 1/2 des ersten Rollenpaares 1 schon drückgewalz­ ten Bereiches einläuft, entstünde plötzlich ein verhältnis­ mäßig hoher Anstieg der Differenzkraft, der unter Umständen von der Rolle 1/2 nicht mehr in notwendig kurzer Zeit ausge­ glichen werden könnte, mit der Folge, daß der Drückwalzbe­ trieb unterbrochen würde.
Der axiale Abstand a der Rollen wird daher generell so fest­ gelegt, daß es dann zum Schnittpunkt der beiden Arbeitsflä­ chen aufeinanderfolgender Rollen kommt, wenn Rolle 1/2 bzw. 3/2 die jeweils vorberechnete radiale Endposition erreicht hat. Denn, wie aus Fig. 5B, 5C, 5D, 5F, 5G, 5H ersichtlich, erfolgt eine Kraftänderung an den Rollen 2/2 des zweiten Rollenpaares 2 und 4/2 des vierten Rollenpaares 4 nach dem Durchlaufen der Schnittlinie der Arbeitsflächen nur noch in Übergangszonen. Diese kurzzeitigen Kraftänderungen werden durch eine sofortige kraftausgleichende Reaktion der Rollen 1/2 bzw. 3/2 beim weiteren radialen Eindringen der Rollen 2/2 bzw. 4/2 kompensiert.
In Fig. 5B ist das Eindringen der Außenrollen 1/2 und 2/2 der beiden ersten Rollenpaare 1, 2 in den Werkstück-Rohling 5 in jenem Moment gezeigt, bei dem die Arbeitsfläche der Rol­ le 2/2 jene der Rolle 1/2 im Punkt 0 schneidet. Ab diesem Zeitpunkt bleibt bei weiterem Eindringen der Rolle 2/2 ent­ sprechend der gestrichelten Pfeillinie die Radialkraft weitge­ hend konstant. Die Rolle 1/2 dringt aufgrund der Differential­ kraftregelung nur noch geringfügig in den Werkstück-Rohling 5 ein und bleibt annähernd auf konstantem Radius - siehe ge­ strichelte Pfeillinie.
In Fig. 5C ist die weitere Entwicklung der Arbeitsfläche von Rolle 2/2 gezeigt. Da die Radialkraft proportional zur Ar­ beitsfläche ist und diese von Eindringtiefe, Maschinenvor­ schub und "Werkstück"-Vorschub abhängt, wird eine Verände­ rung dieser Fläche stets über die Differenzkraftmessung eine ausgleichende Bewegung der Rolle 1/2 hervorgerufen.
In Fig. 5D ist der radiale und axiale Bewegungsablauf von Rolle 1/2 bis zum Erreichen der radialen Endposition von Rolle 2/2 dargestellt. Die Rolle 2/2 ist dabei in radialer Endposition gezeigt, die Rolle 1/2 muß lediglich noch ge­ ringfügig Radialkorrekturen ausführen.
Fig. 5E zeigt die radiale Zustellung der Außenrollen 3/2 und 4/2 des dritten und vierten Rollenpaares 3 bzw. 4 an die Au­ ßenfläche des Werkstück-Rohlings 5, wie sie in Abstreckrich­ tung nach der Außenrolle 2/2 am Werkstück-Rohling 5 gegeben ist.
Die Fig. 5F, 5G und 5H zeigen das Einlaufen der Außenrol­ len 3/2 und 4/2 in den Werkstück-Rohling, was in gleicher Weise wie das Einlaufen der Rollen 1/2 und 2/2 gemäß Fig. 5B, 5C und 5D abläuft und somit hier nicht nochmal eigens beschrieben werden muß.
In Fig. 5H haben die Rollen 2/2 und 4/2 ihre radiale Endpo­ sition erreicht. Differenzkraftausgleichende Korrekturen werden fortan nur noch zum Ausgleich des stationären Walz­ prozesses von den Rollen 1/2 und 3/2 durchgeführt.
Während der stationären Umformung werden am entstehenden drückgewalzten Rohr Wanddicken- und Durchmesser-Messungen vorgenommen, notwendig erweisen, eine Wanddicken- und/oder Durchmesserkorrektur vornehmen zu müssen. Abweichungen vom Sollwert führen dann zu entsprechenden Wanddicken- und/oder Durchmesserkorrekturen.
An einer Wanddickenkorrektur sind nur die Rollen 4/2 und 4/1 des vierten Rollenpaares 4 beteiligt. Für Wanddickendiffe­ renzen, die größer als 0,2 mm vom Sollwert sind, werden die Rollen 4/2 und 4/1 jeweils um den gleichen anteiligen Betrag radial verstellt. Für den Ausgleich der Wanddickenabweichun­ gen zwischen 0,07 mm und 0,20 mm wird nur die innere Rolle 4/1 des Rollenpaares 4 um den Differenzbetrag verstellt.
Eine Korrektur der Wanddicke durch Zustellung der Rollen 4/2, 4/1 des vierten Rollenpaares 4 wird um diejenige Zeitdauer verzögert von der zugehörigen Meßsonde wahrgenommen, welche das Werkstück benötigt, um die Wegstrecke zwischen dem vier­ ten Rollenpaar und dem Meßfühler zurückzulegen. Es ist daher erforderlich, die Wanddickenregelung mittels des vierten Rollenpaares 4 für diesen Zeitraum bzw. für diese Wegstrecke, die an der Längenmeßeinrichtung abgegriffen werden kann, zu verriegeln. Das bedeutet, daß das vierte Rollenpaar 4 nur nach bestimmten Zuwachsraten der Werkstücklänge, die größer sind als der Abstand vom Meßfühler zum Arbeitspunkt des vierten Rollenpaares 4, eine Wanddickenkorrektur vornehmen darf. Die erste Wanddickenkorrektur erfolgt, wenn die Rollen 4/2, 4/1 des vierten Rollenpaares 4 ihre programmierten End­ positionen erreicht haben und der umgeformte Werkstücksbe­ reich mit einem Sicherheitslängenzuschlag den betreffenden Meßsensor erreicht hat.
Eine Durchmesserkorrektur wird durchgeführt, wenn die Durch­ messerabweichung beispielsweise mindestens die halbe Tole­ ranzvorgabe überschreitet. Der Zeitpunkt für eine Rollenver­ stellung liegt genau zwischen zwei Wanddickenkorrekturen.
Eine Durchmesserkorrektur wird durch Verstellung der Rollen des vierten und zweiten Rollenpaares 4 und 2 eingeleitet. Die zu korrigierenden Wegstrecken ergeben sich aus der ge­ messenen Abweichung D des jeweilen Innen- bzw. Außen­ durchmessers am gewalzten Rohr. Diese Korrekturen betragen im einzelnen für die Rollen 2/1, 2/2 des zweiten Rollenpaa­ res 2=1/4×D und für die Rollen 4/1 und 4/2 des vierten Rollenpaares 4=1/2×D und werden jeder Rolle mit ent­ sprechendem Vorzeichen (+) oder (-) vorgegeben. Die Rollen der Rollenpaare 1 und 3 werden über die Differenzkraft­ ausgleichsregelung nachgefahren.
Unabhängig von den gesteuerten Radialbewegungen der Rollen beim Einfahrvorgang mit oder ohne vorgedrehtem Einlaufkegel sowie unabhängig von den erwähnten Durchmesser- oder Wand­ dickenkorrekturen erfolgt bei Störfällen stets ein Ausschal­ ten des Axialvorschubs und ein simultanes Herausfahren aller Drückwalz-Rollen aus ihren Arbeitspositionen. Ein Störfall liegt immer dann vor, wenn die Differenz der Radialkräfte zwischen zwei miteinander verglichenen Rollen das vorgegebe­ ne Limit von beispielsweise 150 kN überschreitet. Dasselbe gilt, wenn die Radialkraft irgendwo einen Absolutwert von beispielsweise 1700 kN erreicht, oder wenn in Vorschubrichtung die Grenzwerte der Axialkräfte überschritten werden. Beim Überschreiten des maximal zulässigen Antriebsmomentes von beispielsweise 900 kNm erfolgt das sofortige Abschalten von Vorschub- und Hauptantrieb sowie das Herausfahren aller Drückwalz-Rollen aus ihren Arbeitspositionen.
Um bei Fehleinstellungen der Rollen oder Walzprozeßparameter oder Störfällen vorzeitige Unterbrechungen des Drückwalzpro­ zesses weitestgehend zu vermeiden, können gegebenenfalls während des Prozeßablaufes auch manuell betätigte Korrektu­ ren der Rollenpositionen möglich sein.
Erreicht beispielsweise eine Rolle des zweiten und vierten Rollenpaares die Radialkraft von 1550 kN, wird die Radialbe­ wegung der betreffenden Rolle gestoppt und bei fortwährendem Kraftanstieg die Rolle radial zurückgenommen. Gleichzeitig ertönt ein Warnsignal, das dem Operator die Möglichkeit gibt, den Fehler festzustellen und durch einen manuellen Eingriff nach einer besonderen Bedienungsanleitung zu korrigieren. Bleiben diese Maßnahmen erfolglos, werden bei Erreichen der Radialkraft von besagten 1700 kN der Vorschub abgeschaltet und alle Drückwalzrollen aus ihrer Arbeitsposi­ tion ausgefahren.
Abschließend sei noch kurz auf eine Meßeinrichtung für die Erfassung der auf die Rollen wirkenden radialen Kräfte eingegangen. Ein Beispiel ist in Fig. 7 als schematisierter, vergrößerter Ausschnitt von Fig. 3 in Verbindung mit der Rolle 1/1 dargestellt, wobei darauf hingewiesen ist, daß die dargestellten Verhältnisse bei allen anderen Rollen gleich bzw. vergleichbar sind.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Rolle 1/1 auf einer Ach­ se 37 befestigt, die ihrerseits drehbar im Lagerkörper 31 gelagert ist. Die Lagerung erfolgt vorzugsweise in Pendel­ rollenlagern 38, 39, die die Umlaufbiegewechsel der Achse 37 nicht wesentlich behindern und unzulässig hohe Kantenpres­ sungen bei den Durchbiegungen der Achse 37 verhindern. Die Achse 37 ist hohl ausgebildet und nimmt in ihrem Hohlraum einen koaxial angeordneten Stab 40 auf. Letzterer ist im Be­ reich der größten Durchbiegung der Achse 37 mit dieser ver­ bunden, während sein anderes freies Ende aus der Achse 37 he­ rausragt und dort einem im Lagerkörper 31 befestigten Sensor 41 wirkungsmäßig zugeordnet ist. Die Achse 37 ist so ausgebildet, daß der im Wirkungsbereich der Radialkräfte liegende Quer­ schnitt registrierbare elastische Durchbiegungen über den gesamten zu messenden Radialkraftbereich zuläßt. Die Lage­ rung der Achse 37 ist so, daß deren maximal mögliche Durch­ biegungen nicht behindert werden. Der rollenseitig fest mit dem achsenseitig verbundene Meßstab 40 ist so ausgebildet, daß er im Einspannbereich den Winkel der Achsen-Durchbiegung aufnimmt und am gegenüberliegenden freien Ende eine über die Meßlänge merklich vergrößerte Auslenkung x aufweist und dem Sensor 41 zur Meßwerterfassung übermittelt. Die Radialkraft F ist somit trotz Rotation der Übertragungselemente als quasi statische Auslenkung x umwandelbar und in Form der Abstands­ bestimmung meßbar. Der Meßstab 40 kann von seiner Einspann­ ebene ausgehend abnehmenden Querschnitt, abnehmende Masse oder Trägheitsmoment haben und gegebenfalls auch mit passi­ ven oder aktiven Dämpfungselementen ausgestattet sein. An­ stelle eines Sensors 41 können auch mehrere solcher Sensoren vorgesehen sein. Der Abstand zwischen Sensor(en) 41 und Meß­ stab 40 wird berührungslos erfaßt und, in einen entsprechen­ den Meßwert umgewandelt, der Regeleinrichtung zugeführt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Regelung der Einstellung von Drückwalz-Rol­ len in Bezug auf ein zu walzendes rohrzylindrisches Werk­ stück bei Gegenrollen-Drückwalzmaschinen mit vier Rollen­ paaren (1, 2, 3, 4), die jeweils aus einer Innenrolle und Außenrolle bestehen, von denen jede über einen Halter an einem Träger radial in Bezug auf das Werkstück verstell­ bar angeordnet ist, wobei die Rollenpaare gleichmäßig am Umfang des Werkstücks verteilt angeordnet sind, dabei das als erste Walzstufe wirkende Rollenpaar (1/1, 1/2) dem als zweite Walzstufe wirkenden Rollenpaar (2/1, 2/2) dia­ metral gegenüber liegt, das als dritte Walzstufe wirken­ de Rollenpaar (3/1, 3/2) gegenüber dem Rollenpaar (1 bzw. 2) um 90° versetzt und dem als vierte Walzstufe wirkenden Rollenpaar (4/1, 4/2) diametral gegenüber angeordnet ist, und wobei während des Walzprozesses die Rollenpaare und das Werkstück eine translatorische und rotatorische Rela­ tivbewegung vollführen und außerdem fortlaufend die auf die Rollen wirkenden Radialkräfte gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einlaufes ins Werkstück und des stationä­ ren Walzprozesses die an gleichartigen Rollen der jeweils einander gegenüberliegenden Rollenpaare auftretenden Ra­ dialkräfte miteinander verglichen werden und bei Über­ schreiten einer zulässigen Differenzkraft die der jeweils vorgeschalteten Walzstufe zugehörige Rolle mit einer das Kraftungleichgewicht ausgleichenden radialen Verstellung beaufschlagt wird, gleichzeitig aber die Vergleichsrolle auf einer dem eingestellten Basiswert entsprechenden ra­ dialen Position gehalten bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die zulässige Differenzkraft hinaus jeder Rolle re­ gelungseinrichtungsseitig ein zweites, höheres Radial­ kraftbelastungslimit zugeordnet ist, bei dessen Über­ schreiten der die axiale Relativbewegung zwischen Werk­ stück (5) und Rollen bestimmende Vorschub reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite höhere Radialkraftbelastungslimit auf eine zu­ lässige Maximalkraft eingestellt ist, bei deren Über­ schreiten der Walzprozeß abgebrochen wird und die Rollen ausgefahren werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Regelung der Wanddicke ausschließlich über die Radialverstellung der Rollen (4/1, 4/2) des vierten Rollenpaares (4) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wanddickenabweichungen, die größer als 0,2 mm vom Soll­ maß sind, das Abmaß durch jeweils hälftige Nachstellung der Innen- und Außenrolle des vierten Rollenpaares (4) beseitigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wanddickenabweichungen, die kleiner als 0,2 mm vom Sollmaß sind, das Abmaß nur durch entsprechende Nachstel­ lung der Innenrolle (4/1) des vierten Rollenpaares (4) beseitigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wanddickenkorrektur in bestimmten Intervallen stattfindet, deren zeitliche Folge über dem Abstand zwischen dem Zeitpunkt des Verstellens und dem Zeitpunkt des Erfassens dieser Korrektur liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ruheintervallen der Wanddickenkorrektur eine Durch­ messerkorrektur erfolgen kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine erforderliche Durchmesserkorrektur gleichzeitig von den Rollen des zweiten und vierten Rollenpaares (2, 4) eingeleitet wird, wobei die radialen Verstellwege fol­ gende Werte haben, nämlich
Rollen zweites Rollenpaar=1/4×D und
Rollen viertes Rollenpaar=1/2×D,
wobei D die Maßabweichung vom Sollmaß ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen des ersten und dritten Rollenpaares (1, 3) über die Differenzkraftregelung an der Durchmesserkor­ rektur beteiligt werden und somit die Dominanz der Dif­ ferenzkraftbegrenzung erhalten bleibt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchmesserkorrektur durch die ma­ ximal zugelassenen Radialkräfte begrenzt bleibt, mithin die Durchmesserkorrektur nur bis zum Erreichen der zuge­ lassenen Radialkräfte durchgeführt wird.
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