Rohrprofiliermaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrprofiliermaschine mit länglichem Maschinengestell und darauf angebrachten, längsgerichteten Führungen für einen Arbeitsschlitten, einer an einem Ende des Maschinengestells angeordneten, angetriebenen Arbeitsspindel mit maschinell betätigtem Spannfutter zum Halten des zu profilierenden und von der Spindel in Drehung versetzten Rohres, sowie einem auf den Führungen mittels eines Antriebes verfahrbaren Arbeitsschlitten.
Rohrprofiliermaschinen sind allgemein bekannt. In diesem Zusammenhang seien beispielsweise die US Patente Nrn. 2339 686 und 2265723 genannt. Die bekannten Maschinen besitzen jedoch insofern eine Anzahl Nachteile, als die Maschinenlänge ziemlich beträchtlich ist, weil Länge und Bewegung des Rohres sowie die ursprüngliche Rohrlänge berücksichtigt werden müssen; sie sind ausserdem nicht für automatischen Betrieb geeignet. Auch andere bekannte Rohrprofiliermaschinen, bei denen ein Rohr in einer ortsunveränderlichen Axialstellung in Drehung versetzt wird und die von einem beweglichen Formradschlitten Gebrauch machen, lassen hinsichtlich Robustheit und Einfachheit des Aufbaues viel zu wünschen übrig und sind ebenfalls nicht in automatischer Fertigung zu verwenden.
Dar über hinaus sind bei den bekannten Maschinen die Nachformeinrichtungen unnötig kompliziert und nicht kräftig genug, um bei bestimmten Rohrwerkstoffen mit hoher Produktionsleistung zu arbeiten.
Zweck der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäss ist die Rohrprofiliermaschine dadurch gekennzeichnet, dass an einem in einem Schieber des Arbeitsschlittens befestigten Zapfen ein am Umfang mit einer gekrümmten Arbeitsfläche versehenes Formrad angebracht ist, dass der Arbeitsschlitten mit Führungen zur Bewegung des Schiebers quer zum Bewegungsweg des Arbeitsschlittens versehen ist, dass am Arbeitsschlitten eine hydraulische Nachformeinrichtung zur Verstellung des Schiebers in Übereinstimmung mit der Kontur einer am Maschinengestell befestigten Schablone angeordnet ist, wobei das Abtasten der Schablone durch einen mit gekrümmten Flächen versehenen Fühler der Nachformeinrichtung erfolgt, dass der Arbeitsschlitten mit einer wahlweise zu betätigenden Abzugsvorrichtung zum Erfassen des Rohres am Ende eines Profiliervorganges versehen ist,
und dass zur Durchführung eines Profiliervorganges eine automatische Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Antrieb der Arbeitsspindel (28), das Öffnen und Schliessen des Spannfutters, den Antrieb des Arbeitsschlittens sowie die Öffnungs- und Schliessbewegung der Abzugsvorrichtung steuert.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Rohrprofiliermaschine werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in der Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel der Maschine gemäss der Erfindung, wobei aus Gründen der Deutlichkeit einige Teile weggebrochen sind,
Fig. 2 die Maschine nach Fig. 1 in der Draufsicht,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 1,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 2 durch den Schieber des Arbeitsschlittens,
Fig. 8 im Schnitt das Spannfutter der Maschine und
Fig. 9 das Schaltschema der Steuereinrichtung der Maschine.
Die dargestellte Maschine weist ein Maschinengestell 10 auf, welches in der vorgesehenen Arbeitshöhe mit einem starren Maschinenbett 12 versehen ist. Ein Gehäuse 14 umkleidet das Gestell und deckt bestimmte Teile der Steuereinrichtungen und des Antriebes ab.
Auf dem Maschinenbett 12 ist eine Schlittenführung 16 in Form von an Schienen 22 und 24 befestigten zylindrischen Führungsbahnen 18 und 20 angebracht. Die Schienen 22 und 24 sind ihrerseits starr am Maschinenbett 12 befestigt.
An einem Ende des Maschinenbettes befindet sich ein Spindelstock 26 mit einer Arbeitsspindel 28, die sich auf einer starr am Maschinenbett 12 befestigten Unterlage 30 abstützt. Ein auf einer Konsole 34 angeordneter Spindel-Antriebsmotor 32 ist mit einer Bremse 36 eines im Handel erhältlichen Typs versehen.
Der Motor 32 treibt über einen Riemen 38 und eine Riemenscheibe 39 die Arbeitsspindel 28 an. Die Spindeldrehzahl ist veränderbar und hängt davon ab, auf welche Stufe der Riemenscheiben 39 der Riemen 38 aufgelegt ist. Die Spindel ist mit einem abnehmbaren Ansatzstück 40 versehen, in welchem ein mit nach au ssen aufspreizbaren Spannbacken 42 versehenes Innenspannfutter 41 aufgenommen ist. Das Aufspreizen der Spannbacken erfolgt dadurch. dass eine mit einem konischen Ende versehene, mit den Backen zusammenwirkende Zugstange 44 gemäss den Fig. 1 und 8 nach links bewegt wird.
Die Spannbacken 42 bewegen sich hierdurch nach aussen, greifen mit ihren gerillten Flächen an der Innenmanteifläche des rohrförmigen Werkstükkes WP an und suchen es zu weiten, wobei die Aussenmantelfläche gegen den glatten Innenmantel des An satzstückes 40 festgezogen und das Werkstück festgespannt wird, ohne dass es auf seiner Aussenmantelfläche Druckstellen erhält. Die Bewegung der Zugstange 44 nach links erfolgt durch einen Pneumatikzylinder 48.
Auf den Führungen 16 ist ein Arbeitsschlitten 50 verschiebbar. Der Arbeitsschlitten stützt sich über Lagerbuchsen 52 und 54 auf den Führungsbahnen 18 und 20 ab und erhält seinen Antrieb durch eine ortsfest gelagerte Leitspindel 56, die mit einem mit entsprechendem Innengewinde versehenen Abschnitt 57 des Schlittens zusammengreift.
Beide Enden der Leitspindel 56 sind in Klotzlagern 58 und 60 drehbar gelagert, um eine Längsbewegung der Spindel zu verhindern. Die Leitspindel 56 erhält ihren Antrieb über einen Getriebezug 62 durch einen unter dem Maschinenbett 12 angebrachten Motor 64.
Zum Getriebezug gehören ein Getriebekasten 66, Ritzel 68 und 70 sowie ein Wechselrad 72 (siehe Fig. 6). Das Wechselrad 72 ist an einem beweglichen Arm 74 be festigt, der um einen Zapfen 76 der Leitspindel 56 schwenkbar ist und durch einen Druckzylinder 78 in Antriebsverbindung gebracht bzw. aus dieser gelöst wird. Das Ritzel 70 ist normalerweise durch ein Gehäuse 80 abgedeckt.
Das Werkstück WP stützt sich an für den Zweck geeigneten Abstützorganen ab, die mit dem Arbeitsschlitten 50 bewegbar und an diesem angebracht sind. Wichtigstes Abstützorgan ist eine Rohrstütze 82 in Form einer abnehmbaren Buchse, die in einer Bohrung des Schlittens mit grösserem Durchmesser aufgenommen ist.
Ein weiteres Abstützorgan 84 wird ebenfalls durch eine abnehmbare Buchse gebildet, die gleichfalls am Schlitten angebracht ist. An dem von der Arbeitsspindel abgewandten Ende des Schlittens können zusätzliche Stützorgane angebracht sein. An der der Arbeitsspindel zugewandten Vorderseite des Schlittens ist eine V-Stütze 86 an der Stelle 83 schwenkbar befestigt. Auch diese dient der Abstützung des Werkstückes, ist jedoch durch einen Anschlag 89 wegschwenkbar, wenn sich der Schlitten zur Spindel hin bewegt.
Zum Profilieren des Rohres ist am Arbeitsschlitten ein Formrad 90 drehbar gelagert, dessen Umfang gemäss den Fig. 2, 4 und 7 um den Formradius 92 abgerundet ist. Das Formrad 90 ist auf einem Zapfen 94 drehbar und mittels eines Lagers 96 an diesem befestigt.
Der Zapfen 94 weist einen äusseren Flansch 98 und einen Befestigungsabschnitt 100 auf, so dass er sich starr und gleichzeitig freitragend befestigen lässt und leicht abgenommen werden kann. In den Befestigungsabschnitt 100 ist unter Zwischenlagen einer TJnterlag- scheibe 104 eine Schraube 102 axial eingedreht, die den Zapfen gegen einen Schieber 106 des Arbeitsschlittens festzieht. Der obere Abschnitt des Schiebers 106 ist gemäss Fig. 5 mit einem Schlitz 108 versehen; von der Oberseite des Schiebers sind Schrauben 110 eingedreht, um auf den Befestigungsabschnitt 100 des Zapfens 94 eine zusätzliche Haltewirkung aufzubringen. Wenn das Formrad abgenommen und gegen ein Formrad anderer Grösse und mit anderem Formradius 92 ausgetauscht werden soll, brauchen lediglich die Schrauben 102 und 110 gelöst und der Zapfen 94 gemäss Fig. 7 nach links herausgezogen zu werden.
Danach kann man den Zapfen mit einem anderen Formrad versehen.
Das Formrad 90 und der Schieber 106 sind quer zur Längsachse der Führungsbahnen 18 und 20 für den Arbeitsschlitten bewegbar. Sie sind zu diesem Zweck senkrecht zur Bewegungsbahn des Arbeitsschlittens verschiebbar geführt, wobei sich die Führungen auf der Oberseite des Arbeitsschlittens befinden. Ein Gleitstück 112 bildet einen Teil der Abstützung für das Formrad und ist in entsprechend ausgebildeten Führungsbahnen 114 des Arbeitsschlittens verschiebbar aufgenommen.
Um zu veranlassen. dass das Formrad 90 auf die Rotationsachse des Werkstückes WP zu und von dieser weg bewegt wird, um dem Werkstück die gewünschte Kontur zu verleihen, ist eine hydraulische Nachformeinrichtung 116 eines im Handel erhältlichen Typs vorgesehen. Zur Nachformeinrichtung gehört ein Druckzylinder 118, welcher das Formrad gegenüber dem Arbeitsschlitten verstellt und dieses je nach den Erfordernissen auf die Achse des Werkstückes zu und von dieser weg bewegt. Die Stellung des Kolbens im Druckzylinder 118 ist durch eine Druckflüssigkeit steuerbar, die durch ein am Ende eines Armes 122 angebrachtes Tasterventil 120 fliesst; die Stellung des Armes 122 wiederum lässt sich durch Lösen oder Festziehen einer Mutter 124 einstellbar verändern.
Die Kontur des zu profilierenden Rohres wird zunächst an einer Schablone 126 ausgebildet, die an einer Seite des Maschinengestelles starr befestigt ist und von einer Tastrolle 128 am Ende eines das Tasterventil 120 betätigenden Fühlerstiftes berührt wird. Der Krümmungsradius der Tastrolle 128 stimmt mit dem Krümmungsradius 92 des Formrades 90 überein.
Die Schablone 126 ist an einer Winkelstütze 130 befestigt. Die Winkelstütze ist ihrerseits starr an einer mit Schlitzen versehenen Winkelschiene 132 befestigt, die mittels einer Schraube 134 gegen das Maschinenbett festgezogen ist. Durch Veränderung der Stellung der Winkelschiene 132 lässt sich die Längsachse der Schablone 126 ausrichten, bis sie zur Längsachse des Werkstückes WP genau parallel verläuft.
Zum Abnehmen des Werkstückes WP nach Fertigstellung der Profilierung ist der Arbeitsschlitten gemäss Fig. 4 mit einer Abzugsvorrichtung 136 versehen. Zu dieser Abzugsvorrichtung gehören Klemmbacken 138, die zwischen Führungsblöcken 140 und 142 aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Die Führungsblöcke stützen sich an einem senkrechten Schlit tenabschnitt 144 ab, welcher der Befestigung der ab nehmbaren Rohrstücke 82 dient. Zwei Kniehebel 146 und 148 werden von einem Druckzylinder 150 betätigt, um die Klemmbacken 138 zum Klemmen des Werkstückes aufeinander zu oder zum Freigeben des Werkstückes voneinander weg zu bewegen.
Während des Profiliervorganges rollt das Formrad an dem in Drehung versetzten Rohr ab; am Ende des Arbeitsganges geht das Formrad in eine rückwärtige Stellung, die Abzugsvorrichtung klemmt das Rohrende, das Spannfutter der Arbeitsspindel gibt das Werkstück frei und der Arbeitsschlitten bewegt sich gemäss den Fig. 1 und 2 weiter nach rechts, um das Rohr aus dem Spannfutter der Spindel herauszuziehen. Kurze Zeit danach öffnet sich die Abzugsvorrichtung und gibt das Werkstück vollständig frei, so dass es von Hand von der Maschine abgenommen werden kann.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Maschine mit einem weiteren Motor 162 und einem Antrieb 154 für den Schnellgang der Leitspindel 56 versehen. An der Seite der Maschine ist auf einer Konsole 158 ein Bedienungspult 156 angebracht, das als Steuerpult für eine Bedienungsperson dient. Der in Fig. 9 wiedergegebene Stromkreis für den automatischen Betrieb ist zumindest teilweise innerhalb eines Relaisschrankes 160 untergebracht. Die für einige der Steuer- und Betätigungseinrichtungen erforderliche Druckluft befindet sich in einem Behälter 162 unterhalb des Maschinenbettes 12.
Das Formrad ist durch ein Spritzblech 163 abgedeckt, um das Verspritzen von Schmiermittel zu verhindern, welches dem Formrad erforderlichenfalls über ein Rohr 165 zugeleitet wird.
Zu den automatischen Steuereinrichtungen der Maschine gehört eine aus Fig. 2 ersichtliche Steuerstange 164, die in Buchsen 166 und 168 längsverschiebbar gelagert ist, durch Federn 170 und 172 jedoch in eine Mittelstellung gedrückt wird. Die Federn schliessen zwischen sich die Buchse 168 ein und stützen sich mit ihren entgegengesetzten Enden an der Steuerstange 164 befestigten Bundringen 178 und 180 ab. Im Hin- und Herlauf während eines Arbeitszyklus werden von den Bundringen 178 und 180 Endschalter 182 und 184 betätigt. Am Ende eines Arbeitszyklus betätigt der Arbeitsschlitten 50 zusätzliche Endschalter 186 und 188.
Diese Schalter können an der Winkelstütze 130 in Abhängigkeit von der Länge des Werkstückes WP einstellbar befestigt sein. Der Arbeitsschlitten 50 berührt au sserdem Bundringe 174 und 176, die an der Steuerstange 164 einstellbar befestigt sind. Bei Berührung der Bundringe 174 und 176 verstellt der Schlitten die Steuerstange 164 insgesamt, so dass die Bundringe 178 und 180 die Endschalter 182 und 184 betätigen und somit das Ausmass der Bewegung des Arbeitsschlittens bestimmt wird.
Anhand des Schaltbildes der Fig. 9 wird nachstehend die Arbeitsweise der Maschine beschrieben. Die Bedienungsperson drückt zunächst einen Startschalter A, welcher R-1 und M5 speist, so dass der Netzstrom zur Verfügung steht. Danach wird ein Startschalter B für den Arbeitsablauf geschlossen, welcher veranlasst, dass ein Relais JB seine Kontakte JB 1 schliesst und ein Relais 2M2 betätigt. Es wird hierbei angenommen, dass sich der Arbeitsschlitten in einer Stellung befindet, in welcher LS2 (Endschalter 182) noch nicht geöffnet wurde.
Der nächste Schritt besteht darin, den Gleich- strom einzuschalten, indem man den Startschalter für die Gleichstromzufuhr niederdrückt, wodurch ein Relais M4 seine Kontakte M4-1 schliesst, das Relais gehalten und über weitere, nicht dargestellte Kontakte die Gleichstromzufuhr für den Antriebsmotor 64 eingeschaltet wird. Eine Kontrollampe D.C.I. zeigt hierbei an, dass der Gleichstrom eingeschaltet ist. Als nächstes wird durch Niederdrücken des zugeordneten Startknopfes die Druckmittelpumpe eingeschaltet, wodurch ein Relais M3 seine Kontakte M3-1 schliesst und gehalten wird, die in diesem Stromkreis liegende Kontrollampe zum Aufleuchten bringt und über weitere, nicht dargestellte Kontakte die Druckmittelpumpe anlaufen lässt.
Die verschiedenen im Schaltdiagramm wiedergegebenen Stoppschalter sind Notschalter, deren Betätigungsknöpfe sich an der Seite der Maschine befinden. Zahlreiche weitere Schalter sind der Spindelbremse zugeordnet, die sich normalerweise in der Laufstellung befindet, sowie der Spindel, die normalerweise automatisch gefahren wird, dem Spannfutter für die Spindel, welches normalerweise automatisch arbeitet, der Nachformeinrichtung, die normalerweise eingeschaltet ist, und der normalerweise geöffneten Abzugsvorrichtung. Im Falle einer Störung muss als erstes der Taster zurückgenommen werden, indem man den ihm zugeordneten Schalter vor der Laufstellung in die Ruhestellung bewegt.
Bei eingeschaltetem Gleichstrom und eingeschaltetem Strom für die Druckmittelpumpe wird der Arbeitsschlitten in die erforderliche Stellung gebracht, falls er sich nicht schon in einer Stellung befunden hat, die das Einsetzen eines zu profilierenden Werkstückes WP ermöglicht. Wenn der Arbeitsschlitten eingerichtet werden muss, so kann dies dadurch geschehen, dass man den Umkehrschalter betätigt, wodurch 2N2 gespeist und der Motor 64 veranlasst wird, die Leitspindel zur Bewegung des Arbeitsschlittens in entgegengesetzter Richtung in Drehung zu versetzen. Danach setzt die Bedienungsperson das Werkstück WP ein, indem sie es in die Arbeitsschlitten 50 angebrachten Stützorgane 82 und 84 einlegt und danach den Knopf für den Vorwärtslauf drückt. Hierdurch wird das Relais 1M2 betätigt und der Motor 64 veranlasst, den Arbeitsschlitten zur Spindel hin zu bewegen.
Das Ende des zu profilierenden Rohres wird von der Bedienungsperson von Hand in das das Spannfutter 42 umschliessende Ansatzstück 40 der Spindel eingeführt. Danach wird der Knopf für den Anlauf des Arbeitszyklus gedrückt. Hierdurch wird das Relais JB betätigt, welches wiederum eine Verbindung über das Relais 2M2 herstellt und veranlasst, dass sich der Arbeitsschlitten nach vorn auf die Spindel zu bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird das automatische Spannfutter der Spindel über das ihm zugeordnete Elektromagnetventil betätigt und das Rohr in rasche Drehung versetzt.
Wenn sich der Arbeitsschlitten am Ende der Spindel befindet, so stösst er gegen den Ringbund 176, bewegt die Steuerstange 164 gemäss Fig. 2 nach links und betätigt LS2 (Schalter 182) zum Anhalten der Vorwärtsbewegung. Wenn der Schalter LS2 zum Anhalten der Bewegung geöffnet wird, so wird gleichzeitig ein weiterer LS2-Kontakt geschlossen und ein Relais TRD-2 gespeist; dieses betätigt ein Relais R6 und die Nachformeinrichtung geht nach vorn, wobei das Formrad an der Mantelfläche des Werkstückes zur Anlage kommt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Profiliervorgang einsetzen.
Nach kurzer zeitlicher Verzögerung wird TDR2-2 wirksam und löst die Schlittenbremse. Der Schlitten fängt an, sich von der Spindel weg zu bewegen, während die hydraulische Nachformeinrichtung das Formrad in Ubereinstimmung mit der Kontur der Schablone 126 nach innen und aussen bewegt. Dies führt zu der vorgesehenen Profilierung des Werkstückes. Gegen Ende des Arbeitsvorganges stösst der Arbeitsschlitten 50 gegen einen an der Winkelstütze in Abhängigkeit von der Länge des Werkstückes und der Schablone einstellbar befestigten Endschalter LS4 (Endschalter 186). Bei An lageberührung schliesst der erste Endschalter LS4, speist R3 und beschleunigt die Bewegung des Arbeitsschlittens.
Der Schlitten bewegt sich danach über ein kurzes Stück ziemlich rasch weiter, bis ein Endschalter LS3 (Endschalter 188) betätigt und das dem Druckzylinder 150 der Abzugsvorrichtung zugeordnete Elektromagnetventil gespeist wird, wodurch die Abzugsvorrichtung das Rohr klemmt, während sich der Arbeitsschlitten weiterbewegt. Kurze Zeit später öffnen Kontakte TDR3-1, setzen die Schlittenbewegung still und lösen die Abzugsvorrichtung. Das der Spindel zugeordnete Spannfutter wird gleichzeitig mit der Betätigung der Abzugsvorrichtung gelöst, so dass bei einer weiteren Bewegung des Arbeitsschlittens das Werkstück aus dem Spannfutter herausgezogen wird. Am Ende des Profiliervorganges kann die Bedienungsperson, da die Abzugsvorrichtung geöffnet ist, das geformte oder profilierte Rohr von der Maschine abnehmen.
Wenn für die gleiche Rohrgrösse auf eine andere Profilierung übergegangen werden soll, so muss lediglich die Klemmhalterung für die Schablone 126 gelöst und die Schablone an der gleichen Stelle durch eine andere Schablone ersetzt werden. Sind die Schablone und das Werkstück länger, so müssen auch die Endschalter 186, 188 in die entsprechende Stellung gebracht werden. Um auf andere Fertigungsbedingungen überzugehen, wozu auch eine andere Rohrgrösse, Formräder anderer Grösse und andere Bearbeitungsdrehzahlen gehören, muss durch Austausch der Riemenscheibe die Drehzahl der mit Wechselstrom angetriebenen Arbeitsspindel verändert werden; desgleichen ist das Ansatzstück des Spannfutters gegen ein Ansatzstück anderer Grösse auszutauschen sowie das Formrad abzunehmen und durch ein anderes zu ersetzen.
Ausserdem müssen die Stützorgane 82 und 84 des Arbeitsschlittens gegen der neuen Rohrgrösse angepasste Stützorgane ausgetauscht werden.
Mit der dargestellten und beschriebenen Maschine liegt eine automatisch arbeitende, schnell und leicht zu bedienende Rohrprofiliermaschine vor, die mit einer Anzahl unterschiedlicher Arbeitsparameter zufriedenstellend arbeitet.