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Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Rohrbiegemaschine Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Rohrbiegemaschine mit einem Antrieb
des Vorschubwagens über einen Hydraulikmotor, insbesondere als Axialkolbenmotor,
gesteuert durch elektromagnetische Ventile sowie zugeordnete Vorrichtung.
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Rohrbiegemaschinen arbeiten mit einer Geschwindigkeit des Vorschubwagens
bis zu 80 Meter pro Minute. Sie werden unter anderem in Hüttenwerken aufgestellt
und unterliegen einem rauhen Betrieb.
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Bisher ist man der Auffassung, daß Rohrbiegemaschinen nicht mit einer
in mm zu bemessenen Genauigkeit des Rohrvorschubes arbeiten müssen. So werden, abhängig
von der Größe und der Länge der Rohre, Toleranzen von 1 bis 5 mm hingenommen und
als üblich angesehen.
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Da beim Biegen von Rohren in den außen liegenden Wandungsbereichen
eine Streckung und in den innenliegenden Wandungsbereichen eine Stauchung des Materials
erfolgt und die Genauigkeit des Rohrbiegens von dem Rohrdurchmesser, dem Werkstoff
des Rohres und auch der Arbeitsgeschwindigkeit des Biegens abhängig ist, wurde die
Auffassung vertreten, daß das Biegen von Rohren mit einer Toleranz von weniger als
1 mm über die Länge des Rohres ohnehin nicht möglich sei.
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Um ein sehr genaues Biegen von Rohren zu erreichen, wurde von der
Anmelderin bei einer Rohrbiegemaschine mit einem durch ein elektromagnetisches Ventil
gesteuerten hydraulischen Antrieb vorgeschlagen, daß das elektromagnetische Ventil
in Kombination mit einem Integrator und einem Tachogenerator vorhanden ist. Diese
Lösung ergibt eine bisher nicht erwartete Genauigkeit beim Rohrbiegen, insbesondere
des Rohrvorschubes.
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Es hat sich gezeigt, daß auch mit einfacheren technischen Mitteln
ein hinreichend genaues Biegen min Rohren in Bezug auf den Vorschub zu erreichen
ist, sofern handeSübliche Wegeventile in bestimmter Weise kombiniert und teilweise
mit Drosseln undDruckbegrenzungsventilen versehen werden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung einer
Rohrbiegemaschine mit handelsüblichen Bauelementen zu erreichen und diese so einander
zu kombinieren, daß bei nur geringer Raumbeanspruchung ein genauer Rohrvorschub
möglich ist.
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Da öl inkompressibel ist, hat man bisher angenommen, daß Ventile zur
Steuerung ortsfest in einem an der Rohrbiegemaschine angeordneten Gehäuse angeordnet
sein können. Die Erfindung geht aber von der Erkenntnis aus, daß bei Rohrbiegemaschinen
lange Ölleitungen zwischen den Ventilen die Funktionsfähigkeit und Schnelligkeit
der Steuerung nachteilig beeinflussen und es daher vorteilhaft ist, die Ventile
räumlich sehr eng zueinander anzuordnen und zum hydraulischen Antriebsmotor geringstmögliche
Länge der Leitungen zu haben.
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Die Erfindung geht somit von der weiteren Aufgabe aus, eine Abhilfe
zu schaffen.
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Zur Lösung der gestellten Aufgaben wird bei einem Verfahren zum Steuern
des Rohrvorschubes einer Rohrbiegemaschine erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zum
aktiven Psohrvorschub mit entsprechendem Schnellantrieb des Hydromotors der ölstrom,
gesteuert über ein Wegeventil durch ein Druckminderventil auf einen vorbestimmten
hohen Druck gebracht und über ein erstes, für den Schnellgang bestimmtes Wegeventil
und parallel dazu über eine Drossel zu einem für den Kriechgang bestimmten Wegeventil
geleitet wird, nach Erreichen der Vorschubwegstrecke im Schnellgang das Schnellgangventil
über Drosseln verzögert abgeschaltet und dem Motor weiterhin im Kriechgang über
Drosseln je für den Zulauf und den Ablauf über ein Wegeventil verminderte Ölmenge
zugeführt bzw. abgeführt und dadurch der Motor in einer ölsäure eingespannt wird
und bei Erreichen der vorgegebenen Endposition das Kriechgangwegeventil ausgeschaltet
wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet
durch einen Drucköleinlaß über ein Druckminderventil, das über einen Magnetschieber
ferngesteuert ist, ein angeschlossenes zweites Wegeventil mit zugeordnetem Vorsteuerventil
und dem Zwillingsdrosselrückschlagventil und ein drittes Wegeventil mit zwei Drosselventilen
sowie einen Zwillingsdruckbegrenzungsventil.
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Die räumliche Anordnung der Steuerung des Hydraulikmotors für den
Rohrvorschub ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hydraulikmotor eine Systemflanschplatte
befestigt ist, die die zur Steuerung des Vorschubes dienenden Hydraulikaggregate
trägt. Dabei ist besonders vorteilhaft die Lösung, daß an der Unterseite der Systemflanschplatte
die Leitungen für den Öleintritt und den ölaustritt sowie das Lecköl vorhanden und
an der Oberseite der Systemflanschplatte ein Minderdruckventil, eine Zwillingsdrossel,
ein Zwillingsdruckbegrenzungsventil, ein Zwillingsdrosselrückschlagventil und drei
Wegeventile vorhanden sind. Besonders vorteilhaft ist an der dem Ilydraulikmotor
abgekehrt#en Stirnseite der Systemflanschplatte das erste Wegeventil angeordnet.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausbildungsformen,
vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Es
zeigen: Fig. 1 eine Rohrbiegemaschine in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 schematisch
die räumliche Anordnung und Wirkungsweise der VEntile zur Steuerung des Hydromotors
für den Rohrvorschub,
Fig. 3 in Seitenansicht den Hydraulikmotor
mit der Systemflanschplatte und dem daran angeordneten Ventilen miteinander bevorzugten
Ausbildungs-und Raumform.
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Die Rohrbiegemaschine 1 hat den Vorschubwagen 2, der auf den Führungsschienen
3 und 4 bewegbar ist. Der Vorschubwagen 2 hat einen Ilohlzylinder 5 als Wendekopf,
mit dem er die zu biegenden Rohre einspannt und zur Biegeschablone 6 transportiert.
Der Antrieb erfolgt über einen Hydraulikmotor 14, der ein Ritzel antreibt, das mit
einer am Maschinenrahmen bzw. den Führungen 3 und 4 angebrachten Zahnstange 7 kämmt.
An dem Wagen 2 ist weiterhin ein Zählwerk 8 vorhanden, das durch ein nicht dargestelltes
Zahnrad angetrieben ist, webhes mit einer an der Führung 4 oder 3 ebenfalls befestigten
Zahnstange mit feiner Verzahnung eingreift, so daß die zurückzulegende oder zurückgelegte
Wegstrecke des Vorschubwagens über das Zählwerk 8 gemessen bzw. kontrolliert wird.
An der Führungsschiene 4 sind die Endschalter 9, 9a und 9b verschiebbar befestigt.
Mit 10 ist die Steuerventilanordnung, befestigt am IIydromotor 14, bezeichnet, auf
die in der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen eingegangen wird.
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Nach den Fig. 2 und 3 geht in die Ventilsteueranordnung 10 der Drucköleinlaß
11 über ein Druckminderventil 12. Dies wird ferngesteuert über einen Magnetschieber
13 in Gestalt eines ersten Wegeventils, das bei stromlosen Zustand einen Minderdruck
zuläßt. Bei erregtem Zustand des ersten Wegeventils 13 wird ein Hochdruck ermöglicht.
Durch diese Lösung sind zur Ansteuerung des Druckmotors 14 zwei Druckstufen vorhanden,
nämlich ein Minderdruck und ein Hochdruck.
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Vom ersten Wegeventil 13 gelangt das Öl durch die Leitung 15 und Leitung
16 in das zweite Wegeventil 17 und zugleich über die Leitung 18 in das dritte Wegeventil
19. Das erste Wegeventil 13 hat die Funktion, den Betriebsdruck für den Hydromotor
14 in zwei Stufen zu geben, nämlich einen Minderdruck oder einen Hochdruck.
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Der Hochdruck wird benötigt zum aktiven Transport des Rohres, um das
Zwischenmaß zwischen zwei Biegungen zu positionieren, d.h. den Rohrvorschub zu bewirken.
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Der Minderdrut wird benötigt zu einem passiven Rohrtransport, d.h.
für die Mitbewegung des Rohres während des Biegevorganges.
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Das zweite Wegeventil 17 ist ein vorgesteuertes Wegeventil.
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Dieses Ventil 17 wird von einem Vorsteuerventil 20 angesteuert. Es
hat im Gegensatz zum Wegeventil 13 zwei Magnete 20a und 20b. Dadurch gibt es drei
Betriebszustände: a) Ventil stromlos, b) Ventil-Magnet 20a erregt, c) Ventil-Magnet
20b erregt.
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Zwischen dem zweiten Wegeventil 17 und dem zugeordneten Vorsteuerventil
20ist eine Drosselplatte 21 mit den Feindrosseln 21a und 21b vorhanden. Dadurch
ist es möglich, daß zweite Wegenventil 17 weicher bzw. mit Verzögerung zu schalten.
Die Steuerölmenge wird für das Ventil 17 so geregelt, daß ein weiches Schaltes und
nicht schlagartiges Schalten ermöglicht wird. Das Ventil 17 hat die Aufgabe, große,
für den Schnellgang nötige Ölmengen durchzulassen.
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In gleicher Weise wie das Wegeventil 20 ist das dritte Wegeventil
19 aufgebaut mit drei Betriebszuständen, wobei allerdings dieses Ventil 19 ein direktgesteuertes
Kleinventil ist.
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Es ist ein Kleinventil, weil diesem die Aufgabe zukommt, geringe,
für den Kriechgang notwendige Ölmengen schnell und exakt, d.h. mit großer Genauigkeit,
abauschalten. Das Wegeventil
19 ist ebenfalls mit einer Drosselplatte
22 ausgestattet mit den Drosselventilen 22a und 22b. Diese Drosselventile 22a und
22b haben jedoch eine andere Funktion. Die Feindrossel 22a ist angeschlossen an
die Leitung 18, die Feindrossel 22b an die ölaustrittsleitung 23, die in den oeltank
24 mündet. Der Öltank 24 ist außerhalb der Steuereinheit vorhanden und wandert nicht
mit dieser, da er ortsfest angeordnet ist. Die Leitung 24 ist entsprechend eine
flexible Schlauchleitung.
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Durch eine Feinregulierung der Drosseln 22a und 22b ist es möglich,
einen ruckfreien Kriechgang des Hydromotors 14 zu gewährleisten. An die Verbraucherleitungen
25 und 26 des Hydromotors ist ein Zwillingsdruckbegrenzungsventil 27 angeschlossen
in Gestalt eines Blockes, in dem die überlastventile 27a und 27b vorhanden sind.
Aufgabe dieser Ventile 27a und 27b ist, während des Abbremsen des Motors die kurze
Druckspitze abzubauen. Dadurch wird der Hydromotors vor Beschädigungen geschützt.
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Wird z.B. mit 60 bis 8o Meter pro Minute gefahren, dann treten bei
einem Umschalten von dieser Geschwindigkeit auf eine langsame Kriediges chwindigkei
t hohe kinetische Energieverluste auf. Diese Energie wirkt sich in Einem knrzzeii#igen
Druckanstieg
aus. Dieser Druckanstieg wird durch die Druckbegrenzungsventile 27a und 27b abgebaut.
Es sind zwei solche Ventile 27a und 27b vorhanden, weil zwei Drehrichtungen des
Hydromotors 14 vorhanden sind und somit jeder Drehrichtung ein Druckbegrenzungsventil
zugeordnet ist. Arbeitet z.B.
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die Druckleitung 25, dann kommt das Ventil 27a zur Wirkung.
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Die Leitung 26 ist dann die Rückleitung zum Tank.
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Die Führung der Leitungen geht im einzelnen aus den Zeichnungen Fig.
2 und insbesondere aus Fig. 3 hervor.
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Funktionsbeschreibung: 1) aktiver Rohrvorschub, 2) passiver Rohrvorschub.
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Zum aktiven Rohrvorschub, um dieses in die zum Biegen erforderliche
Lage zu bringen, d.h. Vorschub des Rohres ohne gleichzeitige Biegung, wird bei einer
angenommenen Vorschubrichtung mit Drehung des iiydraulikmotors entgegen dem Uhrzeigersinn
nach Pfeilr£chtung 28a das Ventil 13, das Ventil 20b und das Ventil 19b erregt.
IIierdurch fließt das Drucköl lilit Jiochdruck durch die Leitung 16 und 18, durch
die Wegeventile 17 und 19 zu der Verbraucherleitung 26 des EIydromotors
14.
Der Motor 14 dreht mit hoher Geschwindigkeit in Pfeilrichtung 28a entgegen dem Uhrzeigersinn.
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Dies bewirkt einen Vorschub des Rohres mit einer angenommenen Geschwindigkeit
von 60 bis 80 Meter pro Minute. Nach einer vorbestimmten Wegstrecke, diese wird
vorgegeben beispielsweise über eine Elektroniksteuerung mit Impulsgeber oder durch
die Endschalter 9, d.h. durch gebräuchliche und bekannte Mittel, w#ird der Magnet
20b ausgeschaltet. Hierdurch wird der Motor von seiner schnellen Geschwindigkeit
auf eine niedrige Geschwindigkeit umgeschaltet.
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Es erfolgt keine Stillegung des Motors, da ein Teil des Öles durch
die Leitung 18 bei Sperrung durch das Ventil 20 durch Abschalten des Magneten 20b
zu dem weiterhin noch erregen Ventil 19 gelangt Dieser Ölteilstrom fließt durch
die voreingestellte Feindrossel 22a, die eine vorbestimmte Kriechgangsgeschwindigkeit
des Vorschubes ergibt.
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Bei diesem Umschaltvorgang ergibt sich der vorerwähnte Überdruck,
der bei angegebener Drehrichtung durch das hintere dem Motor befindliche Überlastventil
27a abgebaut wird. Bei diesem Umschalten vom Schnellgang zumKriechgang hat die Feindrossel
21a die Aufgabe, das Umschalten weich und ruckfrei zu gestalten. Bei Erreichen der
vorbestimmten
Endwegstrecke werden das Wegeventil 13 sowie das
Wegeventil 19 abgeschaltet. Hierdurch kommt der Motor zum Stillstand, weil kein
Öl weder durch die Leitung 16 noch durch die Leitung 18 fließt.
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Bei einer entgegengesetzten Drehrichtung 28b des Hydromotors werden
anstelle der Magnete 20b und 19b die Magnete 20a und 19a erregt. Ansonsten erfolgt
der gleiche vorgeschriebene Systemablauf.
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Bei einem passiven Rohrvorschub wird das Ventil 13 stromlos gehalten.
Da durch die Ölpumpe stets ein Betriebsdruck im gesamten Leitungssystem und in der
öleintrittsleitung des Ventils 12 vorhanden ist, hat bei stromlosen Wegeventil 13
das Minderdruckventil 12 einen geminderten Sekundärdruck, weil beim stromlosen Ventil
13 durch die dann bedingte Stellung des Kolbens im Druckminderventil ein Rücklauf
über die Leitung 29 in den Tank 24 erfolgt, wie das bei Druckminderventilen üblich
und bekannt ist. Ansonsten arbeiten die vorbeschriebenen Ventile in der vorbeschriebenen
Weise, jedoch mit verminderten Druck. Sie besitzen keine Vorschubleistung, sie laufen
nur mit.