DE10144135C1 - Biegerichtmaschine für ein langes Werkstück - Google Patents

Abstract

Bei einer Biegerichtmaschine (100) für ein langes Werkstück (10) ist eine Schienenführung (14) vorgesehen, auf der eine die Richtambosse (17, 18) und den Richtstempel (3) in einem starren Pressengestell (22) tragende Presseneinheit (20) längs des Werkstücks (10) über dessen Länge verfahrbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegerichtmaschine für ein langes Werk­ stück der dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechenden Art.

Für Werkstücke mit Längen von mehr als etwa 1, 5 Metern werden gegen­ wärtig zwei unterschiedliche Maschinenbauarten eingesetzt.

Die Bauart "C-Gestell mit verfahrbarem Richtwagen" ist in der Firmenschrift "MAE. Manuelle Richtpressen" der Firma MAE. Maschinen- und Apparate­ bau Götzen GmbH & Co. KG in 40599 Erkrath auf Seite 5 unten abgebildet. Das Konzept basiert auf einer stationär angeordneten Hydraulikpresse mit C- förmigem Rahmen. Um alle Werkstückbereiche durchbiegen und richten zu können, muß das Werkstück relativ zur stillstehenden Presse beweglich sein. Es ist dazu an den Enden jeweils in einem auf Rollen gelagerten Schlitten eingespannt und auf einer entsprechend von dem Mittelteil des Maschinen­ gestells nach beiden Seiten ausladenden, Schienenführung in axialer Rich­ tung verfahrbar.

Vorteilhaft bei diesem Maschinenkonzept ist einerseits, daß der von Richt­ kräften beaufschlagte Bereich des Pressentisches - in Längsrichtung des Werkstücks gesehen - relativ schmal ist; er ist Teil des C-förmigen Rahmens; die Preßkräfte verbleiben in dem C-Gestell, welches stillstehend angeordnet ist. Das Werkstück wird bei einer Verlagerung des Richtangriffs in seiner Längsrichtung durch das C-Gestell hindurchgeschoben. Die seitlich ausla­ denden Schienenführungen bleiben von den Richtkräften, die ein Vielfaches des Werkstückgewichts betragen, frei, dienen nur als Verfahrstrecke für die Richtschlitten und können entsprechend leicht dimensioniert werden. Ande­ rerseits können die Stützambosse beim Verfahren des Werkstücks an Ort und Stelle verbleiben.

Nachteilig ist der sehr große Platzbedarf. Die seitlichen Tischverlängerungen ragen von der Presseneinheit aus nach beiden Seiten größenordnungsmäßig um eine Werkstücklänge seitlich aus, bei fünf Meter langen Teilen also um 5 m nach beiden Seiten.

Die Bauart "Richtpresse mit verfahrbarem Preßzylinder" geht aus der Druck­ schrift "Hydraulische Richtmaschine" der Firma Alois Kuhn GmbH in 71691 Freiberg hervor und liegt dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde. Bei dieser Konzeption wird das Werkstück nicht in axialer Richtung verfahren. Statt dessen ist der in einem Gestell gelagerte Preßzylinder über die Werk­ stücklänge hinweg beweglich.

Vorteilhaft ist der deutlich geringere Platzbedarf, der nur etwa der einfachen Länge des Werkstücks entspricht. Nachteilig ist jedoch, daß die Kraft des Preßzylinders auf den feststehenden Pressentisch abgeleitet wird, der somit über die gesamte Länge hinweg sehr stabil gestaltet sein muß, weil die Richtkräfte über die Ambosse in den Pressentisch gelangen. Es fehlt an ei­ nem der C-Presse vergleichbarem in sich geschlossenen Kraftsystem von im Vergleich zur Länge des Werkstücks geringer Länge in dessen Längsrich­ tung. Vor allem bei Maschinen mit großen Werkstücklängen und/oder hohen Preßkräften ist ein langer, auf der ganzen Länge zum Abfangen der Richt­ kräfte geeigneter Pressentisch sehr kostenaufwendig. Zudem müssen bei je­ dem Wechsel der Richtposition die Richtambosse der aktuellen Position der Presseneinheit entsprechend angeordnet werden. Dies erfordert manuellen Aufwand, entsprechende Verschiebeeinrichtungen oder alternativ zusätzliche Ambosse an allen vorgesehenen Richtpositionen.

Aus der DE 40 22 951 C2 ist eine Biegerichtmaschine für Profilabschnitte von 3 m bis 10 m Länge bekannt, bei der das Maschinengestell als Portal ausgebildet und das Werkstück horizontal in der Portalebene eingespannt wird. Der Richtzylinder ist entlang des oberen Holms des Portals längs des Werkstücks verfahrbar, die Richtambosse sind auf dem unteren Holm ange­ ordnet. Eine solche Konstruktion ist nur für relativ geringe Richtkräfte geeig­ net wie sie etwa bei extrudierten Aluminiumprofilen vorkommen. Bei höheren Richtkräften müßten beide horizontale Portalholme, die auf ihrer ganzen Länge die Richtkräfte aufzunehmen haben und deren freie Spannwerte der Werkstücklängen entspricht, überaus massiv und entsprechend aufwendig gestaltet sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Biegerichtmaschine für ein langes Werkstück der eingangs genannten Art zu entwickeln, die einen ge­ ringen Platzbedarf hat und wenig Bauaufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 wiedergegebene Erfin­ dung gelöst.

Ein Vorzug der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß beim Richten nicht mehr das Werkstück in seiner Längsrichtung verlagert werden muß, sondern stillsteht. Dadurch reduziert sich der Platzbedarf in Längsrich­ tung des Werkstücks größenordnungsmäßig auf die Hälfte, d. h. im wesentli­ chen auf die Länge des Werkstücks.

Statt das Werkstück zu verlagern, fährt die Presseneinheit am Werkstück entlang, um an den erforderlichen Stellen ihre Richtkräfte anzubringen. Dabei nimmt die Presseneinheit im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem nur der Preßzylinder entlang des Werkstücks verlagerbar ist, bei ihrer Verlage­ rung das Widerlager für die Richtkräfte gewissermaßen mit, welches inner­ halb der Presseneinheit mit dem Preßzylinder ein in sich geschlossenes Kraftsystem bildet. Die das Werkstück tragende und entsprechend ausge­ dehnte Baugruppe bleibt von den Richtkräften frei. Dadurch kann der ent­ sprechende bauliche Aufwand verringert werden. Dies spiegelt sich insbe­ sondere in der Gewichtsersparnis. Die neue Presse wiegt zum Beispiel nur noch 4 t statt früher bei gleicher Leistung 10 t.

Daß der die Richtambosse tragende Pressentisch der Presseneinheit "we­ sentlich" kürzer als das Werkstück sein soll, bedeutet, daß er etwa ein Sech­ stel bis die Hälfte der Länge des Werkstücks einnehmen soll.

Die Presseneinheit kann gemäß Anspruch 2 als C-Presse mit senkrecht zum Werkstück angeordnetem "C" ausgebildet sein, was zwar für sich genommen bekannt ist, jedoch nicht bei einer längs des Werkstücks verfahrbaren Pres­ seneinheit.

Vorteilhaft weist die Presseneinheit gemäß Anspruch 3 einen von dem An­ triebsgehäuse in beiden Richtungen parallel zum Werkstück ausladenden Pressentisch auf, auf welchem die Richtstempel angeordnet sind, die auf dem Pressentisch in Längsrichtung des Werkstücks verschiebbar sein kön­ nen (Anspruch 4) insbesondere durch einen entsprechenden Antrieb.

Gemäß Anspruch 5 kann die Biegerichtmaschine ein im Querschnitt im we­ sentlichen L-förmiges, sich über die Länge des Werkstücks erstreckendes Grundgestell aufweisen, welches mit dem einen Schenkel des "L" horizontal auf dem Boden aufruht, auf der Oberseite dieses Schenkels die Schienen der Schienenführung trägt und am oberen Ende des aufrechten anderen Schenkels Mittel zur längs des Werkstücks verschiebbaren Anbringung der Erfassungseinrichtungen aufweist. Auf diese Weise verbleiben die Richt­ kräfte ganz innerhalb der zur Presseneinheit gehörigen C-Presse, während die Aufnahme der Gewichtskräfte des Werkstücks und des Antriebsdrehmo­ ments für dessen Drehbewegung durch das Grundgestell erfolgen. Die Kräfte werden also getrennt.

Gemäß Anspruch 6 können die Meßeinrichtungen an der Presseneinheit an­ geordnet sein. Zu ihrer Verlagerung in Längsrichtung des Werkstücks kann eine Einrichtung nach der DE 197 25 033 C1 dienen.

Bei älteren Antrieben für den Pressenstempel bzw. die Richtstempel ist eine mit konstanter Drehzahl elektromotorisch angetriebene Pumpe vorgesehen, bei der die Steuerung durch in der Druckleitung angeordnete Proportional­ ventile oder sonstige Ventile erfolgt, die einen wesentlichen Teil der in die Druckflüssigkeit in der Pumpe hineingebrachten Energie durch Drosselung in Wärme umsetzen. Aus diesem Grunde waren bei den bekannten Richtma­ schinen große Ölmengen erforderlich, die gegebenenfalls noch zu kühlen waren. Das Gehäuse der Presseneinheit mußte entsprechend große Behäl­ ter aufnehmen können.

Im Sinne der Verringerung des baulichen Aufwandes und des Gewichts der Konstruktion ist gemäß Anspruch 7 der Antrieb des Richtstempels so aus­ gelegt, daß er arm an Verlustwärme ist, so daß sich das Öl im Betrieb nicht so stark aufheizt und die in der Anlage umlaufende Ölmenge verringert wer­ den kann.

Eine in diesem Sinne in Betracht kommende Antriebskonzeption ist Gegen­ stand des Anspruchs 8. Sie vermeidet die Entstehung von Verlustwärme, weil sie keine entsprechenden Ventile enthält. Es bedarf keines großen Öl­ vorrats zur Aufnahme von Wärme. Der Platzbedarf für den hydraulischen Pressenantrieb und seine Hilfseinrichtungen kann wesentlich verringert wer­ den. Für sich genommen ist diese Antriebskonzeption allerdings durch den Aufsatz von Truninger "Neuer Antrieb mit unerreichten Eigenschaften" Z. "Ölhydraulik und Pneumatik" 41 (1997) Nr. 4 Seiten 284-291 bekannt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht der Biegerichtmaschine;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Antriebsprinzips.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Biegerichtmaschine dient zum Biegerichten eines langen zylindrischen Werkstücks 10 wie zum Beispiel ei­ ner als Zuganker wirkenden Säule für eine Kunststoffpresse. Die Länge des Werkstücks 10 kann 5 m und mehr betragen.

Die Biegerichtmaschine 100 umfaßt ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Grundgestell von L-förmigem bzw. winkelförmigen Querschnitt (Fig. 2), wel­ ches sich über die Länge der Biegerichtmaschine 100 erstreckt. Das Grund­ gestell umfaßt eine horizontale Grundplatte 2, die auf geeigneten Stützen 3 auf dem Boden 4, zum Beispiel einem Fundament abgestützt ist. In der Nähe des gemäß Fig. 1 vorderen Längsrandes der Grundplatte 2 ist mit dieser eine aufrechte Tragplatte 5 verbunden, die an ihrem oberen Rand auf der Vorder­ seite über die Länge der Biegerichtmaschine 100 sich erstreckende Schwal­ benschwanzführungen 6 trägt. Zur Aussteifung der Winkelanordnung der Platten 2,5 sind mehrere über die Länge verteilte Winkelstücke 7 vorgese­ hen.

An den Schwalbenschwanzführungen 6 sind am Ende des Werkstücks 10 Erfassungseinrichtungen 8, 9 angeordnet, auf denen das Werkstück 10 mit seinen Enden drehbar auf jeweils zwei in gleicher Höhe angeordneten Rollen 12 (Fig. 1) abgestützt ist. Die Rollen 12 sind über Motoren 11 drehbar, so daß das Werkstück 10 bedarfsweise gedreht werden kann.

Außerdem sind an den Schwalbenschwanzführungen 6 Meßeinrichtungen 13 verschiebbar, mittels deren der "Schlag" des Werkstücks 10 erfaßbar ist.

Die Grundplatte 2 trägt auf der den Winkelstücken 7 abgewandten Seite der Tragplatte 5 zwei voneinander horizontalen Abstand aufweisende, sich über die Länge der Grundplatte 2 erstreckende Führungsschienen 14, auf denen eine als Ganzes mit 20 bezeichnete Presseneinheit auf Laufrollen 15 entlang der Grundplatte 2 über die Länge des Werkstücks 10 verfahrbar ist. Die Presseneinheit 20 ist als sogenannte C-Presse ausgebildet, d. h. sie besitzt ein Pressengestell 22, welches in einer zum Werkstück 10 senkrechten Ebe­ ne die Gestalt eines "C" hat. Das Pressengestell 22 ist als starke kastenför­ mige Schweißkonstruktion ausgebildet, wobei die Laufrollen 15 an dem unte­ ren Bereich des Pressengestells 22 angeordneten, nach beiden beiden Sei­ ten hin ausladenden Stützauslegern 16 gelagert sind. Die Ausdehnung des Pressengestells 22 in Längsrichtung des Werkstücks 10 ist relativ gering und beträgt in dem Ausführungsbeispiel nur etwa 10% der Werkstücklänge. Die ebenen einander parallelen Seitenwandungen 21,23 weisen bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel einen Abstand von etwa fünfzig cm auf. Der Pressentisch 19 kann zum Beispiel 1,20 m lang sein.

Die Presseneinheit 20 ist so angeordnet, daß sich das Werkstück 10 durch die Öffnung des "C" hindurch erstreckt und die durch die Achse A des Werk­ stücks 10 verlaufende vertikale Preßebene P sich zwischen den Schenkeln des "C" erstreckt. In der Preßebene P ist in dem Pressengestell 22 oberhalb des Werkstücks 10 der Preßzylinder mit dem Richtstempel 30 angeordnet, der nach unten ausfahrbar und von oben auf dem Werkstück 10 zur Anlage bringbar ist. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Werkstück gewichts­ mäßig an den Enden durch die symmetrisch zur Preßebene P angeordneten Rollen 12 unterfangen wird.

Die vom Richtstempel 30 ausgeübten eigentlichen Richtkräfte werden jedoch von zwei Richtambossen 17, 18 abgefangen, die zu beiden Seiten des Richt­ stempels 30 angeordnet sind und mittels diesem die Ausübung eines Biege­ moments auf das Werkstück 10 erlauben. Die Richtstempel 17, 18 sind auf einem stabilen sich unter dem Werkstück 10 in dessen Längsrichtung er­ streckenden und nach beiden Seiten mit ausladenden Teilen 19' eine gewis­ se Strecke über das Pressengestell 22 überstehenden Pressentisch 19 an­ geordnet. Der Pressentisch 19 mit den ausladenden Teilen 19' ist Teil des Pressengestells 22, so daß die von dem Richtstempel 30 ausgeübten Kräfte in einem geschlossenen Kraftsystem innerhalb des Pressengestells 22 ver­ bleiben.

Die Richtambosse 17, 18 sind auf dem Pressentisch 19 in dessen Längs­ richtung gesteuert verschiebbar, wie durch die gestrichelten Positionen 17', 18' in Fig. 1 angedeutet ist.

Im Betrieb, d. h. beim Richten, wird zunächst mit Hilfe der Meßeinrichtungen 13 ermittelt, an welcher Stelle der Länge des Werkstücks 10 bei welcher Drehstellung desselben gerichtet werden muß. Je nach Richtung des "Schlages" wird der Richthub auf das Werkstück 10 bei einer bestimmten Drehstellung desselben ausgeübt, die durch die Antriebsmotoren 11 einge­ stellt werden kann. Der Richtstempel 30 wird dabei auf das Werkstück 10 abgesenkt und eine Richtkraft ausgeübt, die zu einer geringfügigen bleiben­ den Durchbiegung des Werkstücks 10 an der betreffenden Stelle zwischen den die Richtkraft abfangenden Richtstempeln 17, 18 führt.

Die beim Richten auftretenden Kräfte verbleiben, wie bereits erwähnt, ganz innerhalb der Preßeinheit 20, die entlang der Führungsschienen 14 verfahr­ bar ist. Das lange Grundgestell 1 hat lediglich die Aufgabe, die Preßeinheit 20 und das Werkstück 10 zu tragen. Die Richtkräfte und die Gewichtskräfte sind also voneinander getrennt.

Es muß insbesondere das Grundgestell 1 nicht auf seiner ganzen Länge im Hinblick auf die Richtkräfte ausgelegt sein. Dadurch verringern sich der bau­ liche Aufwand und das Gewicht der Biegerichtmaschine 100 bedeutend.

Hierzu dient auch die Auswahl des in Fig. 3 dargestellten Antriebs für den Richtstempel 30. Der als Ganzes mit 50 bezeichnete Antrieb umfaßt einen drehzahlsteuerbaren elektrischen Antriebsmotor 24, der eine hydraulische Pumpe 25 antreibt. Die Druckseite der Pumpe 25 ist über eine Leitung 26 mit der geschlossenen Druckkammer des Pressenzylinders 28 verbunden, des­ sen Kolben 29 am Ende der aus dem Pressenzylinder 28 heraustretenden Kolbenstange 31 den Richtstempel 30 trägt. Die Kolbenstangenseite 34 des Pressenzylinders 28 ist über eine Leitung 32 mit einem hydraulischen Druck­ speicher 33 verbunden, der beim Ausfahren des Kolbens 29 vorgespannt wird und die Energie für den Rückzug des Kolbens 29 beim Abheben des Richtstempels 30 liefert.

Durch das Fehlen von Proportionalventilen und ähnlichen eine Drosselung des Flüssigkeitsstroms erzeugenden Steuerorganen wird wesentlich weniger Antriebsleistung in Wärme umgewandelt, so daß die Hydraulikflüssigkeit kühler bleibt und keine großen Vorratsbehälter und leistungsfähige Kühlein­ richtungen für die Hydraulikflüssigkeit erforderlich sind.

Die ganze Biegerichtmaschine 100 ist aus Sicherheitsgründen zum Schutz vor beim Richten brechenden und herumfliegenden Teilen mit einem Käfig 35 umgeben.

Claims (8)

1. Biegerichtmaschine (100) für ein langes Werkstück (10),
mit Erfassungseinrichtungen (8, 9) zur Abstützung und zum Drehan­ trieb des horizontal angeordneten Werkstücks (10) an seinen Enden,
mit mindestens zwei in Längsrichtung des Werkstücks (10) zwischen den Erfassungseinrichtungen (8, 9) mit Abstand voneinander - in Längsrich­ tung des Werkstücks (10) gesehen - angeordneten Richtambossen (17, 18) zur Abstützung des Werkstücks (10) gegen die in Querrichtung auf das Werkstück (10) drückenden Richtkräfte,
und mit mindestens einem von der den Richtambossen (17, 18) ge­ genüberliegenden Seite her zwischen den Richtambossen (17, 18) gegen das Werkstück (10) gerichteten, die Richtkräfte erzeugenden längs des Werk­ stücks (10) verlagerbaren Richtstempel (30),
dadurch gekennzeichnet,
daß für Werkstücke (10) von mehr als 5 m Länge eine Schienenfüh­ rung (14) vorgesehen ist, auf der eine Presseneinheit (20) längs des Werk­ stücks (10) über dessen Länge verfahrbar ist, die ein die Richtambosse (17, 18) und den Richtstempel (30) abstützendes starres, ein in sich geschlos­ senes Kraftsystem bildendes, Pressengestell (22) umfaßt, dessen die Richt­ ambosse (17, 18) tragender Pressentisch (19) wesentlich kürzer als das Werkstück (10) ist.

2. Biegerichtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Presseneinheit (20) als C-Presse mit senkrecht zum Werkstück (10) an­ geordneter C-Ebene ausgebildet ist.

3. Biegerichtmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Pressentisch (19) von dem Pressengestell (22) in beiden Rich­ tungen parallel zum Werkstück (10) auslädt.

4. Biegerichtmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtstempel (17, 18) auf dem Pressentisch (19) in Längsrichtung des Werkstücks (10) verschiebbar sind.

5. Biegerichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Biegerichtmaschine (100) ein im Querschnitt im we­ sentlichen L-förmiges, sich über die Länge des Werkstücks (10) erstrecken­ des Grundgestell (1) aufweist, welches mit dem einen Schenkel (2) des "L" horizontal auf dem Boden (4) aufruht, auf der Oberseite dieses Schenkels (2) die Schienen (14) der Schienenführung trägt und am oberen Ende des auf­ rechten anderen Schenkels (5) Mittel (6) zur längs des Werkstücks ver­ schiebbaren Anbringung der Erfassungseinrichtungen (8, 9) und gegebenen­ falls von Meßeinrichtungen (13) für den Rundlauf des Werkstücks (10) auf­ weist.

6. Biegerichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen an dem Grundgestell (1) angeord­ net sind.

7. Biegerichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der hydraulische Antrieb des Richtstempels (30) arm an Verlustwärme ist.

8. Biegerichtmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen drehzahlvariablen Elektromotor (24) umfaßt, der auf eine hydraulische Pumpe (25) wirkt, die an die Druckseite (27) der mit dem Richt­ stempel (30) verbundenen Kolben/Zylindereinheit (28) angeschlossen ist, de­ ren Kolbenstangenseite (34) mit einem Druckspeicher (33) verbunden ist.