AT518414A4

AT518414A4 - Verfahren zum Richten eines Werkstücks

Info

Publication number: AT518414A4
Application number: ATA50321/2016A
Authority: AT
Original assignee: Friedrich Moser
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2017-10-15
Also published as: US11072010B2; US20190160506A1; EP3442724A1; EP3442724C0; WO2017177245A1; EP3442724B1; AT518414B1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Richten eines Werkstücks (1) mit einer Längsachse beschrieben, wobei das Werkstück (1) aus einer Ausgangslage quer zur Längsachse ausgebogen und wieder zurückgebogen wird. Um vorteilhafte Richtbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass das endseitig in Aufnahmeköpfen (6) gehaltene Werkstück (1) mithilfe der Aufnahmeköpfe (6) in sich zumindest in vorgegebenen Winkelbereichen ändernden Richtungen ausgebogen und wieder zurückgebogen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Richten eines Werkstücks mit einer Längsachse, wobei das Werkstück aus einer Ausgangslage quer zur Längsachse ausgebogen und wieder zurückgebogen wird sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zum Richten von Werkstücken mit einer ausgeprägten Längsachse, wie Stäbe, Stangen, Profile und Rohre, werden auf das Werkstück Querkräfte ausgeübt, die ein Ausbiegen quer zur Längsachse und ein Zurückbiegen in die Ausgangslage bewerkstelligen, sodass durch diese gegensinnigen Biegebelastungen vorhandene Biegespannungen abgebaut werden. Unabhängig davon, ob diese Querkräfte über Rollen oder Druckbacken aufgebracht werden, besteht bei den bekannten Richtverfahren die Gefahr, dass die Richtwerkzeuge Richtspuren auf der Oberfläche des gerichteten Werkstücks hinterlassen. Außerdem kann durch die für das Richten notwendigen Querkräfte bei dünnwandigen Profilen die Gefahr einer Überlastung der Profile nicht ausgeschlossen werden. Dazu kommt, dass die eingesetzten Vorrichtungen vergleichsweise aufwendige, schwere Konstruktionen bedingen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Richten von länglichen Werkstücken, insbesondere von Profilen, Hohlprofilen und Rohren, so auszugestalten, dass die erforderlichen Richtkräfte mit vergleichsweise einfachen Mitteln ohne Gefahr einer Oberflächenbeschädigung der zu richtenden Werkstücke aufgebracht werden können.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass das endseitig in Aufnahmeköpfen gehaltene Werkstück mithilfe der Aufnahmeköpfe in sich zumindest in vorgegebenen

Winkelbereichen ändernden Richtungen ausgebogen und wieder zurückgebogen wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Biegung eines Werkstücks durch das Aufbringen entsprechender Biegemomente im Bereich seiner beiden Längsenden das Werkstück über seine gesamte Länge mit einer annähernd gleichbleibenden Biegemomentbelastung beaufschlagt wird, sodass es nicht notwendig ist, Biegekräfte im Bereich zwischen den beiden Längsenden durch entsprechende Richtwerkzeuge aufzubringen, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass das Werkstück wenigstens einmal in unterschiedlichen Richtungen aus der Ausgangslage ausgebogen und wieder in die Ausgangslage zurückgebogen wird, und zwar in Abhängigkeit von der Querschnittsform des Werkstücks zumindest in vorgegebenen Winkelbereichen, sodass die Eigenspannungen in unterschiedlicher Richtung abgebaut werden, ohne Richtwerkzeuge entlang des Werkstücks anstellen zu müssen. Demzufolge kann auch jegliche Beschädigungsgefahr für die Werkstückoberfläche durch Richtwerkzeuge unterbunden werden.

Besonders einfache Verfahrensbedingungen ergeben sich, wenn das Werkstück mithilfe der Aufnahmeköpfe in sich fortlaufend ändernde Richtungen ausgebogen und wieder zurückgebogen wird, weil in diesem Fall ein kontinuierlicher Richtvorgang unabhängig von der Ausrichtung vorhandener Eigenspannungen sichergestellt werden kann.

Durch die Wahl der gegenseitigen Auslenkung der Aufnahmeköpfe kann auf die Biegelinie Einfluss genommen werden. Einfache Biegeverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn das Werkstück symmetrisch zu einer zur Längsachse senkrechten Mittelebene ausgebogen und zurückgebogen wird, was üblicherweise den Richtanforderungen genügt.

Die Biegebeanspruchung in sich fortlaufend ändernden Richtungen kann über einen entsprechenden Antrieb der Aufnahmeköpfe ohne Drehung des Werkstücks um seine Längsachse erreicht werden. Es ist aber auch in einfacher Weise möglich, das Werkstück während seiner Drehung um die Längsachse mithilfe der Aufnahmeköpfe in einer Ebene auszubiegen und wieder zurückzubiegen. Da das Werkstück während der Biegebeanspruchung über die beiden Aufnahmeköpfe um seine Längsachse gedreht wird, wirken die Biegemomente nicht nur in einer Ebene, sondern aufgrund der Werkstückdrehung in allen Drehstellungen, was ebenfalls einen Abbau der Biegespannungen in allen Richtungen erlaubt.

Zum Richten eines Werkstücks mit einer Längsachse kann vorteilhaft eine Vorrichtung eingesetzt werden, die zwei zueinander koaxial ausrichtbare und in Richtung der koaxialen Ausrichtachse relativ gegeneinander verstellbare, das Werkstück an seinen Längsenden aufnehmende Aufnahmeköpfe aufweist, die je um zwei quer zur koaxialen Ausrichtachse verlaufende Schwenkachsen drehbar gelagert und um diese Schwenkachsen antreibbar sind. Aufgrund dieser Schwenkbaren Lagerung der Aufnahmeköpfe um zwei vorzugsweise zueinander senkrechte Schwenkachsen kann bei einem entsprechenden Schwenkantrieb um diese Schwenkachsen das Werkstück kontinuierlich in sich ändernden Richtungen mit einer Biegebelastung beaufschlagt werden, die für einen in allen Richtungen wirksamen Richtvorgang sorgt. Die Biegung des Werkstücks erfordert allerdings eine relativ gegeneinander verschiebbare Lagerung der Aufnahmeköpfe, damit die durch die Ausbiegung kürzere, dem gegenseitigen Abstand der Aufnahmeköpfe entsprechende Sehnenlänge der Biegelinie berücksichtigt werden kann.

Die beiden Aufnahmeköpfe zur endseitigen Aufnahme des Werkstücks können aber auch nur um eine quer zur koaxialen Ausrichtachse verlaufende Schwenkachse drehbar gelagert sein, wenn den Aufnahmeköpfen ein Antrieb zum Drehen des Werkstücks um seine Längsachse zugeordnet wird. Durch die zu einander koaxial ausgerichteten Aufnahmeköpfe kann das zu richtende Werkstück in einer Ausgangslage aufgenommen werden, um mit Hilfe des hierfür vorgesehenen Antriebs um seine Längsachse gedreht zu werden. Da die Aufnahmeköpfe um quer zur koaxialen Ausrichtachse verlaufende Schwenkachsen drehbar gelagert sind, können über die Aufnahmeköpfe entsprechende Biegemomente auf das eingespannte Werkstück ausgeübt werden.

Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die Schwenkachsen der Aufnahmeköpfe parallel verlaufen, weil in diesem Fall mit symmetrischen Belastungen bezüglich einer zur Längsachse des Werkstücks senkrechten Mittelebene gerechnet werden kann.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Richten eines Werkstücks mit einer ausgeprägten Längsachse in einer zum Teil aufgerissenen, schematischen Seitenansicht,

Fig. 2 diese Vorrichtung in einer Draufsicht,

Fig. 3 eine Konstruktionsvariante einer erfindungsgemäßen Richtvorrichtung Vorrichtung im Bereich eines der beiden Aufnahmeköpfe in einer schematischen Seitenansicht und Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 3 in einer Draufsicht.

Die Vorrichtung zum Richten eines Werkstücks 1, beispielsweise eines Rohres, weist gemäß den Fig. 1 und 2 ein Gestell 2 mit Führungen 3 für zwei Schlitten 4 auf, die jeweils einen Drehkranz 5 zur Aufnahme eines Aufnahmekopfs 6 tragen. Die Aufnahmeköpfe 6 sind somit auf den Schlitten 4 um eine zu den Führungen 3 quer verlaufende, strichpunktiert angedeutete Schwenkachse 7 drehbar gelagert und können mithilfe von Schwenkzylindern 8 aus einer Ausgangslage ausgeschwenkt werden, die durch die zueinander koaxial ausgerichteten Aufnahmeköpfe 6 bestimmt wird. Diese in Richtung der Führungen 3 verlaufende koaxiale Ausrichtachse der Aufnahmeköpfe 6 ist mit 9 bezeichnet.

Den beiden Aufnahmeköpfen 6, die eine drehbar gelagerte Werkstückaufnahme 10 umfassen, ist je ein Antrieb 11 für die Werkstückaufnahme 10 zugeordnet, sodass das Werkstück 1 von seinen beiden Enden her um seine Längsachse drehend angetrieben werden kann.

Zur gegenseitigen Verschiebung der Schlitten 4 ist ein Spindeltrieb 12 mit zwei gegensinnigen Spindelabschnitten vorgesehen, die durch einen Antrieb 13 angetrieben werden, sodass die Schlitten 4 gegengleich auseinander- oder zusammengefahren werden können.

Zwischen den Schlitten 4 ist ein Querförderer 14 vorgesehen, der entlang von Schienen 15 verfahrbare Aufnahmen 16 für zu richtende Werkstücke 1 aufweist. Die zu richtenden Werkstücke 1 können somit bei auseinandergefahrenen Schlitten über den Querförderer 14 in die Vorrichtung eingebracht werden, um durch ein Zusammenfahren der Schlitten 4 von den Aufnahmeköpfen 6 aufgenommen zu werden. Damit der Richtvorgang nicht durch die Aufnahmen 16 des Querförderers 14 behindert werden kann, können diese Aufnahmen 16 abgesenkt und aus dem Bereich der Richtvorrichtung zurückgezogen werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zu diesem Zweck die Aufnahmen 16 als durch ein Druckmittel beaufschlagbare Stellkolben ausgebildet, die in entlang der Schienen 15 verfahrbaren Mitnehmer 17 vorgesehen sind. Der Stelltrieb für die Mitnehmer 17 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.

Zum Richten des Werkstücks 1 wird dieses in der beschriebenen Weise mithilfe des Querförderers 14 in die Richtvorrichtung eingebracht und von den Aufnahmeköpfen 6 aufgenommen. Nach einem Ausfahren der Mitnehmer 16 aus dem Richtbereich kann der Richtvorgang eingeleitet werden, indem zunächst der Antrieb 11 für die Drehung des Werkstücks 1 um seine Längsachse eingeschaltet wird. Auf das drehende Werkstück 1 kann dann über die von den Aufnahmeköpfen 6 erfassten Längsenden ein Biegemoment aufgebracht werden, und zwar durch eine entsprechende Beaufschlagung der Schwenkzylinder 8, sodass die Aufnahmeköpfe 6 um die Schwenkachsen 7 aus der koaxialen Ausrichtachse 9 ausgeschwenkt werden. Zugleich müssen die beiden Aufnahmeköpfe 6 über den Spindeltrieb 12 gegeneinander gezogen werden, um die beim Ausbiegen des Werkstücks 1 erfolgende Verkürzung des gegenseitigen Aufnahmekopfabstands berücksichtigen zu können. Nach dem Ausbiegen aus der durch die koaxiale Ausrichtachse 9 vorgegebenen Ausgangslage wird bei fortlaufender Drehung des Werkstücks 1 dieses wieder in die Ausgangslage zurückgebogen, wobei die Aufnahmeköpfe 6 über die Schwenkzylinder 8 zurückgeschwenkt und zugleich die Schlitten 4 wieder auseinanderbewegt werden. Mit dem Erreichen der Ausgangslage ist der Richtvorgang abgeschlossen. Das Werkstück 1 kann überden Querförderer 14 aus der Richtvorrichtung entnommen werden, nachdem das Werkstück 1 durch ein Auseinanderfahren der Aufnahmeköpfe 6 freigegeben wurde.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 werden die beiden Aufnahmeköpfe 6 nicht nur um eine Schwenkachse, sondern um jeweils zwei vorzugsweise zueinander senkrecht stehende, quer zur Ausrichtachse 9 verlaufende Schwenkachsen 18, 19 angetrieben, sodass sich ein Drehantrieb für das Werkstück 1 um seine Längsachse erübrigt und trotzdem ein entsprechendes Biegemoment über die Aufnahmeköpfe 6 in sich fortlaufend ändernden Richtungen aufgebracht werden kann. Zu diesem Zweck sind die Aufnahmeköpfe 6 nach Art eines Kardangelenks in einem Gestellaufbau 20 gelagert, der Lagerkörper 21 für eine die Schwenkachse 18 bildende Welle 22 aufweist, die den Aufnahmekopf 6 trägt. An der Welle 22 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Achsstummel 23 angesetzt, an denen ein Stelltrieb in Form von Schwenkzylindern 24 angreift, sodass die Welle 22 und damit der Aufnahmekopf 6 über die Stellzylinder 24 um die Schwenkachse 18 gedreht werden kann.

Die Aufnahmeköpfe 6 sind zusätzlich auf den Achsstummeln 23 drehbar gelagert, die somit die Schwenkachse 19 bestimmen. Für den Schwenkantrieb um die Schwenkachse 19 sind wieder zwei Schwenkzylinder 25 vorgesehen, die einerseits am Aufnahmekopf 6 und anderseits an der Welle 22 angelenkt sind. Der gegenüber der Welle 22 drehfest gehaltene Aufnahmekopf 6 kann daher zusätzlich um die Achsstummel 23 verschwenkt werden. Damit sind die Voraussetzungen dafür geschaffen, das zu richtende Werkstück 1 fortlaufend in alle Richtungen auszubiegen und wieder zurückzubiegen, ohne das Werkstück selbst drehend antreiben zu müssen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Richten eines Werkstücks (1) mit einer Längsachse, wobei das Werkstück (1) aus einer Ausgangslage quer zur Längsachse ausgebogen und wieder zurückgebogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das endseitig in Aufnahmeköpfen (6) gehaltene Werkstück (1) mithilfe der Aufnahmeköpfe (6) in sich zumindest in vorgegebenen Winkelbereichen ändernden Richtungen ausgebogen und wieder zurückgebogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) mithilfe der Aufnahmeköpfe (6) in sich fortlaufend ändernde Richtungen ausgebogen und wieder zurückgebogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) symmetrisch zu einer zur Längsachse senkrechten Mittelebene ausgebogen und zurückgebogen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) während seiner Drehung um die Längsachse mithilfe der Aufnahmeköpfe (6) in einer Ebene aus der Ausgangslage ausgebogen und wieder in die Ausgangslage zurückgebogen wird.
5. Vorrichtung zum Richten eines Werkstücks mit einer Längsachse, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander koaxial ausrichtbare und in Richtung der koaxialen Ausrichtachse (9) relativ gegeneinander verstellbare, das Werkstück (1) an seinen Längsenden aufnehmende Aufnahmeköpfe (6) vorgesehen sind, die je um zwei quer zur koaxialen Ausrichtachse (9) verlaufende Schwenkachsen (18,19) drehbar gelagert und um diese Schwenkachsen (18, 19) antreibbar sind.
6. Vorrichtung zum Richten eines Werkstücks mit einer Längsachse, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander koaxial ausrichtbare und in Richtung der koaxialen Ausrichtachse (9) relativ gegeneinander verstellbare, das Werkstück (1) an seinen Längsenden aufnehmende Aufnahmeköpfe (6) vorgesehen sind, die um eine quer zur koaxialen Ausrichtachse (9) verlaufende Schwenkachse (7) drehbar gelagert sind, und dass den Aufnahmeköpfen (6) ein Antrieb (11) zum Drehen des Werkstücks (1) um seine Längsachse zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (7) der Aufnahmeköpfe (6) parallel verlaufen.