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"Rohrbiegemaschine mit hydraulischem Antrieb" Die Erfindung betrifft
eine Rohrbiegemaschine mit einem bydraulischen Antrieb oder mit mehreren hydraulischen
Antreiben für versciedene Arbeitsvorgänge, wie z.B. Rofirvorschub und Verdrehung
des Rohres in anderer Ebene oder Drehung des Biegetisehes.
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Bei Präziseionswerkzeugiaschinen ist es bekannt, zur Steuerung der
Arbeitswerkzeuge Servoventile zu verwenden. Ein Servoventil ist dabei ein elektrohydraulischer
Verstärker. Bei diesem wird der elektrische Strom zunächst in einem elektromagnetischen
Straom-Kraftwandler in Bewegung und Kraft umgesetzt. Die kurzhubige Bewegung des
Magnetankers wird zur Steuerung eines
Steuersystems verwendet. Elektrischhydraulische
Servoventile setzen somit elektrische Signale beliebiger Herkunft in mechanische
Arbeit um.
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Präzissionswerkzeugmaschinen, die mit geringen Vorschubgeschwindigkeiten
arbeiten, lassen die Anwendung von Servoventilen zu. Solche Maschinen sind zugleich
erschUtterungs und schwindungsfrei gelagert und arbeiten auch in klimatisierten
Räumen, die zugleich staubfrei sind.
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Rohrbiegemaschinen arbeiten mit einer GeschNindigkeit des Vorschubwagens
bis zu 60 Meter pro Minute und mehr. Rohrbiegemaschinen werden unter anderem in
HUtten-Werken aufgestellt und unterliegen einem rauhen Betrieb.
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Bisher ist man der Autfassung, daß Rohrbiegemasohinainicht mit einer
in Millimeter zu bemessenden Genauigkeit arbeiten müssen. So werden, abhängig von
der Größe und der Länge der Rohre, Toileranzen von 1 bis 5 Millimeter hingenommen
und als Ublich angesehen. Da beim Biegen von Rohren in deren außen liegenden Wandung
eine Strackung und in der innen liegenden Wandung eine Stauchung des Materials erfolgt
und die Genauigkeit des Rohrbiegens von dem Rohrdurchmesser, dem Werkstoff des Rohres
und auch der Arbeitsgeschwindigkeit des Biegene abhängig ist. Daher wird bisher
die Auffassung vertreten, daß das Biegen von Rohren mit einer ToIlJrGnz von weniger
als 1 Millimeter Ubttr die Länge des Rohres ohnehin
nicht möglich
sei.
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Hier setzt die Erfindung ein. Es wurde erkannt, daß Rohre, die eine
Länge von mehreren Metern haben, vorteilhaft so gebogen werden sollen, daß eine
Tolleranz von unter 1 Millimeter Uber die Länge anzustreben ist. Zur Lösung dieser
Aufgabe wird vorgeschalgen, daß bei einer Rohrbiegemasohine mit einem hydraulischen
Antrieb erfindungsgemäß er hydraulische Antrieb mit einem Servoventil verbunden
und somit der hydraulische Antrieb durch ein servoventil gesteuert wird.
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Es hat sich gezeigt, daß Servoventile auch mit Vorteil anwendbar sind
bei Rohrbiegemaschinen, die einem rauhen Betrieb unterliegen und bei denen Rohre
zur Biegesohablone mit einer Geschwindigkeit von 60 Meter pro Minute und auch mehr
transportiert werden.
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Der errindungsgemäße Vorschlag der Anwendung von Servoventilen an
Rohrbiegemaschinen mit hydraulisohem Antrieb ist in versohledener Weise anwendbar,
so zur Regelung des hydraulischen Antriebsmotors, der mit einem Zahnrad in eine
Zahnstange am Ftlhrungsbett eingreift oder auch zur Regelung des blhydraulischen
Antriebszylinders des diegetisches oder der Biegeschablone.
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Es hat sich gezeigt, daß die Steuerung der hydraulischen Antrieb einer
Rohrbiegemaschine durch Jeweils zugeordnete Servoventile
ein besonders
sicheres und bis auf 1/10 bis 1/5 Millimeter genaues biegen der Rohrabschnitte zuläßt.
Weiterhin hat sich herausgestellt, daß im Endergebnis die Anwendung der sehr teueren
Servoventile an Rohrbiegemaschinen einen die Kosten der Servoventile durchaus vertretbaren
Nutzen bringt und auch im Endergebnis die Verwendung von bervoventilen an Rohrbiegemaschinen
führt, weil andere Vorschläge zur genauen Steuerung des Rohrvorschub des Biegewinkels
der Biegeschablone bzw. des Biegetisches zu einer Summe von Einzellbsungen fUhren,
die insgesamt mit den dadurch verbundenen Montagelöhnen teuer sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Ereindung wird vorgeschlagen, daß dem
mit dem hydraulischen Antrieb verbundenen Servoventil zwei gesteuerte IsUckschlagventile
sowie ein Druckminderventil in Verbindung mit einem Llektromagnetventil vorgeschaltet
sind. In weiterer erfindungsgemäßer Ausgesteltung wird vorgeschlagen, dab dem mit
dem hydraulischen Antrieb verbundenen Servoventil mehrere Baugruppen aus Jeweils
zwei gesteuerten fldckschlagventilen mit einem Druckminderventil und einem Elektromagnetventil
vorgeschaltet sind.
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Die erfindungsgemäße Anwendung von Servoventilen an Rohrbiegemaschinen
erfolgt besonders vorteilhaft bei numerisch gesteuerten Rohrbiegemaschinen. Durch
die Anwendung von Servoventilen, Jeweils den hydraulischen Antrieb ftlr den Hohrvorschub
und
dem hydraulischen Antrieb rur den Biegetisch zugeordnet, läßt sich mit größter Genauigkeit
zum Herstellen von Rohrbögen auf kaltem Wege unter Verwendung eines mit fortschreitender
Biegung verringerten StauchdrUckes in Aahsrichtung des zu biegenden Rohres erreichen,
daß der Stauchdruck und die Umfangskraft des Biegetisches unter gegenseitiger Abstimmung
während des Biegevorganges derart verändert werden, daß der Stauchdruck verringert
und die Umfangskraft erhöht wird. Bei dieser Lösung ergibt sich, daß Servoventile
zwei verschiedenen Antriebsarten zugeordnet werden, nämlich dem hydraulischen Antriebsmotor
fUr den Rohrvorschub und dem Hydraulikzylinder rur die Drehung des Biegetisches.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausftlhrungsbeispiels
näher erläutert. Jie beschränkt sich nicht auf die dargesteLLe AusDildungsform,
vielmehr sind weitere im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Es
zeigen: Fig. 1 schematisch die Wirkungsweise eines oervoventils; Fig. 2 die Anordnung
eines Servoventils am hydraulischen Antriebsmotor für den Vorschubwagen einer Rohrbiegemasehine;
Fig. 5 die Antriebseinheit ton Hydromotor, Tachogenerator und Servoventil in Seitenansicht;
Fig.
4 ein Schaltscheme des hydraulischen Antriebsmotors mit Servoventil ui Jeweils zweifach
vorhandenen zwei gesteuerten Rücksohlagventilen mit Jeweils zugeordnetem Druckminderventil
und Elektromagnetventil.
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Sofern dem Integrator 10, der ein Spannungsvergleicher ist, eine Eingangsspannung
V1 von b.B 12 Vult aufgeben wird, dann soll der Tachogenerator 11 bei Normalbetrieb
ebenfalls 12 Volt erzeugen. Zwischen Integrator 10 und Tachogenerator 11 sind das
Servoventil 12 und der Hydraulikmotor 13 angeordnet. Sofern eine Differenz zwischen
vorgegebener Spannung, hier z.B. 12 Volt und dem vom Tachogenerator 11 erzeugten
Strom vorhanden ist, dann erfolgt der Ausgleich durch das Servoventil 12, das in
der Ölzuflußleitung zum hydromotor 13 angeordnet,den Hydromotor mit einer solchen
Ölmenge versorgt, bis der Ausgleich zwischen vorgegebener Spannung und der vom Tachogenerator
erzeugten Spannung vorhanden ist. Der Tachogenerator 12 ist durch eine Kupplung
14 an den Hydromotor 15 angeschlossen.
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Dem Integrator 10 können aber nicht nur eine einzigegebene Spannung,
sondern Ru andere Spannungen, oeispieksweise die spannung V von beispielsweise o
Volt eingegeben werden. So ergibt sich, daß Beispielsweise die erstgenannte Spannung
V1 von 12 Volt für den Schnellgang, die Spannung V2 von 6 Vclt für den Kriechgang
vorgeschen ist. Es 1st verständlich, daß auch noch weitere Spannungen in den Integrator
eingegeben
werden können.
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Fig. 2 zeigt, daß ein Servoventil nach dem in Fig. 1 angegebenen Prinzip,
vorzugsweise handelt es sich um ein zwei- oder dreistufiger Servoventil, an dem
Vorschubwagen 15 angeordnet ist, der auf den FUhrungssohienen 16 und 17 bewegbar
ist. Der Vorschubwagen 15 hat einen Hohlzylinder 18 als Weeldekopf, mit dem er die
zu biegenden geraden flohratticke einspannt und zur Biegeschablone 19 transportiert,
wonach der Wagen wieder zurUokfährt. Der Antrieb des Vorsuhubwagens erfolgt über
den Hydraulikmotor 13, der einen Ritzel antreibt, das mit einer am Maschinengehäuse
bzw. der FUhrung 16 und 17 angebrachten Zahnstange 20 kämmt. An dem, insbesondere
aus Fig. 3 ersichtlichen Hydromotor 13, ist der Tachogenerator 11 angeflauscht,
wobei unter Zwischenschaltung einer Zwischenplatte 21 das Servoventil 12 befestigt
ist. An dem Wagen 15 ist weiterhin ein Zählwerk 22 vorhanden, das durch ein nicht
dargestelltes Zahnrad angetrieben ist, welches mit einer an der Zahnstange 15 ebenfalls
befestigten Zahnstange mit feiner Verzahnung eingreift, so daß die zurUckzulegende
oder zurückgelegte Wegstrecke des Vorschubwagens über das Zählwerk 22 gemessen bzw.
der zurüokgelegte Weg durch das Zählwerk 22 kontrolliert wird. An der FUhrungsschiene
17 sind noch E chalter 23, 2)a, 23b verschiebbar befestigt.
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Ist die Eingangaspannung grdRer als die Spannung des Tachogenerators
z.B.
im Verhältnis 12 zu 10, dann öffnet das Servoventil in eine solche Stellung, daß
der Durchflußquerschnitt der olleitung vergrößert wird und der Hydromotor eine solche
Drehzahl einnimmt, daß der angekuppelte Tachogenrator ebenfalls 12 Volt Spannung
lletert.
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Fig. 4 zeigt den Hydrsulikmotor 1), der fähig ist, in der einen oder
anderen Richtung zu drehen. Er ist angeschlossen an eine blzufuhrleitung 24. Vorhanden
ist weiterhin eine in einen Tank 25 führende RUckleltung 26.
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Bei einer Rohrbiegemaschine, bei der das Rohr durch den Klemmzylinder
18 der Biegeschablone 19 zugeführt wird, wobei nach dem Festklemmen des Rohres an
der ijiegeschablone und deren Drehung das Rohr durch die Hiegeschablone bewegt wird
und somit der Wagen mit dem Klemmzylinder 18 bei der Durchführung des Biegevorganges
keine Vorschubleistung zuerbringen braucht, wird zu beginn ein Systemdruck Do benötigt
flir den Vorschub des Wagens mit maximaler Leistung. Nachdem das Rohrstück an der
Biege schablone festklemmt und mit dem Biegen nachgezogen wird, braucht der Vorschubwagens
an dem Rohrende lediglich nocht mitzufahren. Dazu ist dann eine Minderleistung D1
erforderlich. Würde der Vorschubwagen mit der anfänglichen Vorschubleistung bewegt,
dann wUrde dies zu einer Verbiegung oder geringen stauchung des Rohres fUgen. Der
bystemdruck Do wird eingestellt bzw. gesteuert durch das RUckschlagventil 27. Die
Minderleistung D1 wird gesteuert durch das Rückschlagventil
28.
An der Olzutuhrleitung 24 lassen sich noch weitere RUckschlagventile anordnen, die
als gesteuerte Ventile sonstige Werte geben. In der Zeichnung ist dargestellt das
Ventil 29 und es sei verstanden, daß auch noch weitere Ventile für andere Werte
angeordnet sein können. Jedes RUckschlagventil 28, 29 oder dergleichen mehr Ventile
ist verbunden mit einem zugeordneten Steuerschieber 30 bzw. 31 in Gestalt eines
Elektromagnetventils, dessen Spannung zur Ansteuerung erhalten wird oder gegeben
ist durch den Fuxittionsablauf. Es wird gesteuert durch vorgegebene oder feststehende
Werte z.B. rur Biegen, Vorschub oder dergleichen. Bewegungen. Es wird unter Umständen
gesteuert durch die Endschalter 23, 23a, 23b oder durch ein Lochkartensystem oder
dergleichen Numerik. Auch kann die steuerung durch das Zählwerk 22 erfolgen, das
nach bestimmter Zahleneinstellung, abhängig von der zurilckgelegten Wegstrecke,
entsprechende Impulse gibt.
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Die erfindungsgemäße Lösung der Anwendung eines bervoventils bei einer
Rohrbiegemaschine läßt verschiedene Möglichkeiten einer Rohrbearbeitung zu. Bei
einem Biegeverfahren, bei der das Rohr ohne axialen Druck auf das Rohrende gebogen
wird, wird zunächst der Vorschubwagen 15 im Jchnellgang vorgefahren, beispielaweise
mia einer in den Integrator vorgegebenen elektrischen Spannung von 12 Volt. Dann
wird kurz vor dem eigentlichen Abschaltpunkt, der durch das Zhlwerk registriert
ist, auf Kriechgang umgeschaltet, z.B. durch eine in den Intergrator gegebene spannung
von
6 Volt. Dann pendelt der Tachogenerator auf den neuen Werts d.h. die neue Eingangaspannung
ein. Bei Erreichung des Endpunktes erfolgt durch Stromabschaltung das Schließen
des Servoventils, so daß der Motor zum stillstand kommt.
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Das Zählwerk 22 ist besonders vorteilhaft als Impulsgeber ausgebildet,
wobei vorzugsweise ein Impuls einer zu@ückgelegten Wegstrecke von 1/10 Millimeter
entspricht. Ein Schlupf im Antriebssystem läßt sich durch Vorumschaltpunkte durch
die numerische Steuerung erfassen. Auch wird der Abschaltpunkt zur Kompensierung
der meschanischen Trägheit durch die Bwnerik eingestellt. Die erfindungsgemäße Lösung
der Anwendung eines Servoventils ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit der
Maßgabe, daß die Bewegung des Vorschubwagens 15 abgestimmt wird mit der Bewegung
des blegetisches 19,der durch einen Hydraulikzylinder angetrieben ist, der durch
ein in der Zeichnung nicht besonddrs dargestelltes, Jedoch dem behaltschema nach
Fig. 4 entsprechenden Servoventil verbunden ist mit der Maßgabe, daß der Stauchdruck
auf das Rohrende, außgeübt durch den Klemmzylinder 18 am Vorschubwagen 15 sowie
die UmIangskraft des Biegetisches unter gegenseitiger Abstimmung während des Biegevorganges
derrt vermindert werden, daß der otauchdruek verringert und die UmfangskrafWt rrht
wird.
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Ansprüche: