DE2514502A1

DE2514502A1 - Vorrichtung zur herstellung von rotationssymmetrischen bauteilen

Info

Publication number: DE2514502A1
Application number: DE19752514502
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Dettmann; Manfred Lechner; Volker Schirm
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1975-04-03
Filing date: 1975-04-03
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2306028B2; US4048826A; JPS51122658A; DE2514502C2; JPS6237221B2; FR2306028A2

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung München

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Ottobrunn, 18. KMrζ 1975 ETO13 Im/er

7814

Vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen

Zusatz zu Fatent(-anineldung) F 24 28 277.7

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Eauteilen, deren Wandung aus nebeneinander liegenden, miteinander verbundenen Rohren besteht, die um die Symmetrieachse des Bauteils spiralförmig gewunden sind, mit einer Biegevorrichtung mit mindestens einer Biegenut mit Biegeflanke entsprechend der gegebenen Raumgeometrie des herzustellenden Bauteils

~ π 18 η ? ι ο η .-. η

und einer der Biegevorrichtung zugeordneten Spann- und abstellvorrichtung für das hintere Ende des zu biegenden^ mit seinem vorderen Ende an der Biegevorrichtung fixierten Hohres mit fortlaufender Steuerung der Einstell-Parameter für das Rohr während des Biegevorgangs entlang der Biegeflanke entsprechend der gegebenen Raumgeometrie des herzustellenden Bauteils, insbesondere nach Patent(-anmeldung) P 24 28 277.7.

Die in der älteren, nieht-vorveröffentlichten Patentanmeldung P 24 28 277.7 "beschriebene Vorrichtung dieser Art enthält eine Steuereinrichtung zur automatischen Einstellung des Radialabstands der Spannvorrichtung iron der sentralen Längsachse der Biegevcrrichtimgj, wobei diese Steuereinrichtung einen τοη einer Steuer-kurvensciieibe in Abhängigkeit vosi Dreliwiiifc®! der Biegevorrichtung eingestellten, elektrischen Steuergeber aufweist, des ein elektrisch— hydraulischer St euer empfänger nachgeschaltet ist _ΰ v/elcher seinerseits einen hydraulischen Stellmotor zur kontinuierlichen Raaialversciiiebiing äsi? Spsnnvorrielitiine steuert.

Srfindungsgemäß soll eine Vorrichtung dieser Art derart verbessert werden, daß radiale Pehleinstellungen aei? Spannvorrichtung vermieden werden und eine exakte Εΐχι-haltung des vorprogrammiertes,, während des Biegevorgangs fortlaufend veränderlichen Sollhubs des Stellmotors

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sichergestellt ist.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, die gekennzeichnet ist durch einen Regelkreis mit einem die Radialeinstellung der Spannvorrichtung bezüglich der zentralen Längsachse der Biegevorriclrimng messenden Ist-Wertgeber, einem in Abhängigkeit vom Drehwinkel zwischen Biegevorrichtung und Spannvorrichtung selbsttätig verstellten Soll-Wertgeber, und eine¹?! in Abhängigkeit von den Ist-Sollwertabv/eichungen betätigten Stellmotor zur Radialverschiebung der Spannvorrichtung.

Anstelle einer einfachen, fehlerbehafteten Zwangssteuerung ohne Rückkoppelung 1st somit erfindungsgemäß eine auf die jeweiligen Ist-Sollwertabv^reichungen de? Radialhubs der Spannvorrichtung ansprechende Regelung vorgesehen und gewährleistet, da!⁵ äußere Störeinflüsse, z.B. Druck Schwankungen im Eb'drauliickreis, ausgeglichen werden und das Rohr stets e^akt tangential von der Spannvorrichtung zum momentanen Abrollpunkt auf dem G-rund der Biegenut verläuft, ohne daß eine laufende Überprüfung oder sogar manuelle ITachregulierung während des Biegevorgangs erforderlich ist.

Ir. Hinblick auf eine einfache, gedrängte Bauweise und eine hohe Betriebszuverlässigkeit ist der Regelkreis zv.^reck-

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mäßigerweise elektrohydraulisch ausgebildet und enthält als Soll-Wertgeber einen ersten, von einem drehfest mit der Biegevorrichtung oder der Spannvorrichtung verbundenen Steuerglied verstellten, elektrischen Weggeber, als Stellmotor einen über ein Elektroventil betätigten, doppeltwirkenden E3rdraulikmotor, sowie als Ist-Wertgeber einen zweiten, den Längshub des Hydraiilikmotors ermittelnden, elektrischen Weggeber. In diesem Pail wird eine baulich einfache, mechanische Torprogrammierung der Sollwerte sweckmäßigerweise da.durch erreicht, da.ß das Steuerglied eine den Sollwertgeber über einen Taststift einstellende Steuerkurvenscheibe ist. Anstatt mit einer mechanischen Yorprogranmierung lassen sich die vom Drehwinkel abhängigen Sollwerte jedoch auch mit Hilfe eines Digitalrechners ermitteln, was sich vor allem bei stark gebogenen Sollwertkurven zur Vermeidung von mechanischen Abtastfehlern sowie bei häufigen Änderungen in der Biegeform und dem daraus resultierenden Sollwertverlauf wegen der einfachen Umprogrammierbarkeit von Digitalrechnern empfiehlt. Dabei weist der Sollwertgeber vorzugsweise einen den Drehwinkel zwischen Biege- und Spannvorrichtung messenden Winkelgeber auf, der über einen Atialog-Digitalwandler an einen den Sollwert als Punktion des Drehwinkels speichernden oder berechnenden Digitalrechner angeschlossen ist, dessen digitales Ausgangssignal nach Durchlaufen eines nachgeschalteten Digital-Analogwandlers mit dem Ausgangssignal des Ist-Wertgebers verglichen wird.

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Ir. einfachsten Pall ist als elektrischer Weggeber ein Potenticneter vorgesehen, irr. Hinblick auf eine exakte Meßv/ertunv/andlunr auch "bei kleineren 3tellbewegunmen is^ der ^T.veggeber zweckmäßigerweise jedoch als induktiver ^auchkem-Weggeber ausgebildet, der über eine aus einem Trägerfrequenz oszillator und einem Demodulator bestehende Signalstufe an einen das Slektroventil steuernden Differenzverstärker angeschlossen ist;.

ugsweise ist ferner mindestens einem Weggeber ein Verstärker nachgeschaltet, was den Vorteil hat, daß sich durch Einstellung des Verstärkungsgrades das Übersetzungsverhältnis ces Regelkreises v/ählen läßt, so daß z. B. für unterschiedlich groiBe Biegevorrichtungen mit geometrisch ähnlicher liegeform der Verlauf der Sollwertkurve nicht geändert werden iuß·

Die Erfindung vird nunmehr anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung nit den Zeichnungen näher erläutert. 3s zeigen:

Pign. 1 und 2 den Biegevorgang in zwei unterschiedlichen Drehlagen der Biegevorrichtung in der Seitenansicht bzw. Aufsicht;

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Fig. 3 die Biegemaschine in der Seitenansicht ι

. 4 den Regelkreis in schematischer Darstellung ;
und

Fig. 5 einen gegenüber Pig. 4 abgewandelten

Regelkreis mit digitaler Soll-tfertgebung*

Die Biegevorrichtung 1 besteht aus einem im Querschnitt parabelförmigen Körper mit einer eingefrästen Biegenut 2 mit Biegeflanke 2a entsprechend der gegebenen Raumgeometrie des herzustellenden Bauteils. Die Biegenut 2 dient zum Formbiegen jeweils eines Rohres 3? das mit seinem vorderen Ende am oberen Ende der Biegevorrichtung 1 befestigt und am hinteren Ende durch eine Spannvorrichtung in Form eines kombinierten Kardan-Drehgelenks 6 gehalten wird. Das Kardangelenk ist über eine erste Kardanachse L6a am Hydraulikzylinder 20a drehbar gelagert, welcher in einer Geradführung 12 verschiebbar geführt ist» Die Längsachse L12 der Geradführung 12, die mit der ersten Kardanachse L6a zusammenfällt, ist senkrecht zur zentralen Längsachse L1 der Biegevorrichtung 1 gerichtet und schneidet diese. Die Spannvorrichtung 6 ist ferner um eine zweite Kardanachse L6i) schwenkbar, die senkrecht auf der ersten Kardanachse L6a

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steht. Schließlich gestattet die Spannvorrichtimg 6 ein Verdrehen des Rohres 3 in Torsionsrichtung tun die Drehachse L6c, die wiederum senkrecht zur zweiten Kardanachse L6b verläuft.

Figuren 1 und 2 zeigen die Biegevorrichtung 1 in zwei unterschiedlichen Drehlagen£ * undC ₂» für jeden Drehwinkelt erlaubt das kombinierte Kardan-Drehgelenk 6 zusammen mit der Geradführung 12 die tangentengerechte Einstellung des Rohres 3 längs der Biegekurve durch entsprechende Steuerung der Parameter R,p , "Q und S . Durch Steuerung der Radialeinstellung R wird in Abhängigkeit von der fortschreitenden Aufwicklung des Rohres 3 auf die Biegeflanke 2a die Spannvorrichtung auf der Längsachse L12 der Geradführung 12 jeweils im Schnittpunkt zwischen dieser und der im momentanen Abrollpunkt an die Biegekurve gelegten Tangente positioniert, und mit dieser Tangente wird die Längsachse des noch nicht gebogenen Rohrabschnitts durch Verschwenken des Kardan-Drehgelenks 6 einerseits um die erste Kardanachse L6a über den Steigungswinkel B (Fig. 1) und andererseits um die zweite Kardanachse L6b über den Tangentialwinkel y (Fig. 2) zur Deckung gebracht, Bei Rohren 3 von nicht-kreisförmigem Querschnitt ermöglicht ferner die Drehung der Spannvorrichtung um die Drehachse L6c über den Torsionswinkel S eine längs der gesamten Biegekurve gleichbleibende Ausrichtung

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des Rohr quer schnitt s bezüglich, der Kontur des fertigen Bauteils. Jedem Drehwinkel t ist somit ein Satz von Steuerparanetem zugeordnet.

Während die Farameter β , ff und ggf. 6 von Hand eingestellt 7/erder_ können, erfolgt die Zuordnung der Radialeinstellv-ng R zum Drehwinkel C. mit Hilfe eines elektrohydraulisehen Regelkreises 26. Dieser enthält eine Steuerscheibe 16, deren Kontur in verkleinertem Maßstab die erforcierliefe Raöialeinstellung R der Spannvorrichtung 6 längs der Achse L12 als Funktion des Drehwinkels £ darstellt. Die Steuerscheibe 16 ist drehfest mit der Biegevorrichtung 1 verbunden, welche auf einer feststehenden Säule 21 gelagert ist und über ein Antriebsritzel 24 von einem Elektromotor 22 angetrieben wird, zu dessen Betätigung eine Motorsteuerung 44 und Endschalter 46 vorgesehen sind. Die Steuerscheibe 16 wird fortlaufend durch einen Taststift 17 abgetastet, der auf einen induktiven Tauchkern-Weggeber 18 einwirkt, welcher gemeinsam mit einer aus einem Trägerfrequensoszillator und einem Demodulator bestehenden, ersten Signalstufe 32 einen Sollwertwandler bildet, dessen Atis gangs signal über einen ersten Vorverstärker 38 dem einen Eingang eines Differenzverstärkers 36 zugeführt wird. Die Regelgröße, also die Radialeinstellung R der Spannvorrichtung 6 längs der Achse L12, wird durch einen induktiven Ist-Wertgeber 28 ermittelt, dessen Tauchkern

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OR!®NAL INSPECTED

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bewerungsschlüssig mit dem "über die Geradführung 12 in Längsrichtung L12 verschiebbar relagerten, doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 20a mit stationärem Hydr2.17.likkolben 2öb verbunden ist_o Der induktive Ist-¥ertgeber 28 v/ird durch eine zv/eite, ebenfalls wieder aus einem Trägerfrequenzoszillator und einem Demodulator bestehende Signalstufe 34 abgetastet, deren Ausgangssignal nach Durchlaufen eines zweiten Vorverstärkers 4-0 am anderen Eingang des Differenzverstärkers 36 anliegt. Durch entsprechende Einstellung der Vorverstärker 38, 40 v/erden die Ist- und Sollwerte auf den gleichen Maßstab gebracht. Das Ergebnis des Ist-Sollwert-Yergleichs bestimmt über einen Steuerverstärker 42 die Stellung eines Elektroventils 30, das in einem Hydraulikkreis 43 einschl. einer motorgetriebenen Pumpe angeordnet ist und Ktxbrichtung und -länge des Stellmotors 2Ga, 20b und somit auch die Radialeinstellung R der Spannvorrichtung β steuert. Anstelle der gezeigten Dreipiinktregelung mit konstanter Hubgeschwindigkeit des Stellmotors 20a, 20b läßt sich ohne weiteres auch eine andersartige Regelcharakteristik des Regelkreises 26 erreichen, beispielsweise durch fortlaufende Regulierung des Hydraulikmengenstroms zum und vom Hydraulikmotor 20a, 20b in Abhängigkeit von der Größe der im Differenzverstärker 36 ermittelten Regelabweichung.

Bei dem Regelkreis 126 gemäß Fig., 5, wo entsprechende Bau-

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teile mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, ist zur Kessung des Ist-Werts, also des Längshubs des Hydraulikmotor s 20a, 20b, anstelle des induktiven Tauchkern-Weggebers 28 und der diesem nachgeschalteten Signalstufe 34 ein Potentiometer 128 vorgesehen, dessen mechanisches Stellglied bewegungsschlüssig mit dem Hydraulikzylinder 20a verbunden ist und dessen dem Eängshub des Hydraulikzylinders 20a entsprechendes, elektrisches Ausgangssignal dem Eingang des Vorverstärkers 40 unmittelbar zugeführt wird.

Der Regelkreis 126 arbeitet ferner mit einer digitalen S oll v/ert gebung: Der Drehwinkel £ der Biegevorrichtung 1 wird in einem Winkelgeber 130, dessen Steuerglied 138 d.rehfest mit der Biegevorrichtung 1 verbunden ist, in ein elektrisches Analogsignal umgesetzt, welches nach Durchlaufen eines Analog-Digifcalwandlers 132 einem Rechner 134 zugeführt wird, wo der dem jeweiligen Drehwinkel c zugehörige Sollwert errechnet wird oder gespeichert ist. Das diesen Sollwert darstellende, digitale Ausgangssignal des Rechners 134 gelangt nach Durchlaufen eines Digital-Analogwandlers 136 über den Vorverstärker 38 zum Differenzverstärker 36, wo es - wie bei dem Regelkreis 26 gemäß Fig. 4 - mit dem Ausgangssignal des Vorverstärkers 40 verglichen wird und die Stellung des Elektroventils 30 über den Steuerverstärker 42 beeinflußt.

Die Abhängigkeit des Sollwerts vom Drehwinkel C läßt sich

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0."¹V^Ch 7^:—-ητ»π-.-τ.--,nierim.e des Rechners 134 ohne v/eiteres ändern J f^rre^ veräen Φ-irch die Sollwert^e'biin^ mittels eines Digital- cc er Ar>alogrechners die "bei einer mechanischen

Ahtastfehler vermieden.

BAD ORIGINAL

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Claims

P °. t e η t a η s ό r ü c h e

( 1. !vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen, ö.eren Wandung aus nebeneinander liegenden, miteinander "verbundenen Rohren besteht, die um die Symmetrieachse e.es B?,uteils spiralförmig· gewunden sind, mit einer Biegevorrichtung mit mindestens einer Bie^enut mit Biegeflanke entsprechend der gegebenen Raumgeometrie des hersiistellenden Bauteils und einer der Biegevorrichtung zugeordneten Spann- und Einstellvorrichtung für das hintere Ende des zu biegenden, mit seinem vorderen Ende an der Biegevorrichtung fixierten Rohres mit fortlaufender Steuerung der Einstellparameter für das Rohr während des Biegevorgangs entlang der Biegeflanke entsprechend der gegebenen Raumgeometrie des herzustellenden Bauteils, insbesondere nach Patent(-anmeldung) P 24 28 277.7, gekennzeichnet durch einen Regelkreis (26; 126) mit einem die Radialeinstellung (R) der Spannvorrichtting (6) bezüglich der zentralen Längsachse (11) der Biegevorrichtung (1) messenden Istwertgeber (28; 128)_} einem in Abhängigkeit vom Drehv/inkel ( £. )

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^•■Ischen Biegevorrichtung (1) und Spannvorrichtung (6) selbsttätig verstellten Sollwertgeber (18; 130 "bis 138) und einem in Abhängigkeit von den Ist-Sollwert-Abweichungen betätigten Stellmotor (20a, 20b) zur Radialversehiebun-3 der Spannvorrichtung (6).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch jelcennzeichnet, dai3 der Regelkreis (26; 126) elektrohydraulisch ausgebildet ist und als Sollwertgeber ein erster, von einen drehfest mit der Biegevorrichtung (1?) oder der Spannvorrichtung (6) verblenden en Steuerglied (16; 138) verstellbarer, elektrischer 7/eggeber (18; 130 bis 136), als Stellmotor ein über ein IDlektroventil (30) betätigter, doppeltwirkender Hydraulikmotor (20a, 20b), schrie als Istwert geber ein zweiter, den Längsbub des livriraulikmotors ermittelnder, elektrischer Weggeber (28; 128) vorgesehen ist.
3ο Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied eine den Sollwertgeber (18) über einen Tastctift (17) einstellende Steuerkurvenscheibe (16) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber einen den Drehwinkel (£ ) zwischen Biege- und Spannvorrichtung (1, 6) messenden Winkelgeber (130) aufweist, der über einen Analog-Digitalwandler

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(132) an einen den Sollwert als Funktion des .Drehwinkels ( £) speichernden oder berechnenden Digitalrechner (134) a-ngeschlossen ist, dessen digitales Ausgangs signal nach Durchlaufen eines nachge schalt et en Digital -Analogwandlers (136) mit dem Ausgangssignal des Istwertgebers (28; 128) verglichen wird.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Weggeber als Potentiometer (128) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Weggeber als induktiver Ce.uchkernweggeber (18, 28) ausgebildet ist, der über eine aus einem Trägerfrequenzoszillator und einem Demodulator bestehende Signalstufe (32, 34) an einen das jfilektroventil (30) steuernden Differenzverstärker (36) angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch- gekennzeichnet, daß mindestens einem Weggeber (18, 28, 128„ 130 bis 136) ein Verstärker (38, 40) zugeordnet ist·

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