DE2559696C2

DE2559696C2 - Vorrichtung zum Warmbiegen von Metallrohren

Info

Publication number: DE2559696C2
Application number: DE2559696A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1988-10-20
Also published as: DE2532735C3; US4122697A; NL7508788A; SE415002B; DE2559695A1; DE2559696A1; DE2532735A1; SE7508339L; DE2559695B2; NL177088C; DE2532735B2; NL177088B; US4062216A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Warmbiegen von Metallrohren, mit Einrichtungen zum Vorschieben und Führen des Metallrohres in dessen Längsrichtung, mit einer sich in Vorschubrichtung anschließenden, das Metali/ohr umgebenden Heizeinrichtung, mit einer unmittelbar dahinter angeordneten, das Metallrohr ebenfalls umgebend; 1 Kühleinrichtung sowie mit einem das in Vorschubrichtung vordere Ende des Metallrohres haltenden Biegearm, der um eine in der Ebene der Heizeinrichtung liegende Schwenkachse frei drehbar ist, wobei die Einrichtungen zum Vorschieben und Führen des Metallrohres in der Biegeebene neigbar sind.

Eine derartige, aus der DD-PS 87 553 bekannte Vorrichtung erlaubt, das Biegen mit hoher Präzision durchzuführen. Nachteilig ist jedoch, daß sich der Biegeradius durch das Rückfedern des Metallrohres beim Ausspannen nach dem Biegevorgang ändert. Die Änderung ist besonders groß, wenn der Biegewinkel größer als 45° ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der genannten Gattung zu verhindern, daß das Metallrohr nach dem Warmbiegen durch Rückfedern seinen Biegeradius ändert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Neigen einstellbar in Richtung zur Schwenkachse des Biegearms um eine Achse erfolgt, die im Schnittpunkt zwischen der Vorschubrichtung und der Ebene der Heizeinrichtung liegt.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht darin, daß das gebogene Metallrohr nach dem Ausspannen den gewünschten Biegeradius aufweist. Dies gilt auch bei großen Biegewinkeln.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beispiele der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. I eine Draufsicht der bekannten Vorrichtung in

schematischer Darstellung,

Fig.2 schematisch ein mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 durchgeführtes übliches Biegeverfahren,

F i g. 3 sowie F i g. 4 schematisch dargestellte Vorrichtungen gemäß der Erfindung,

Fig.5 in Draufsicht einen Auslenkungsdetektor und

F i g. 6 sowie F i g. 7 weitere schematische Darstellungen von Vorrichtungen gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht Die Vorrichtung weist Einrichtungen zum Vorschieben und Führen eines zu biegenden Metallrohrs 1 auf: Ein Auflagerblock 2 trägt das Metallrohr 1. Der Auflagebock 2 ist einstückig mit einer Anordnung zum kontinuierlichen Vorschieben des Metallrohres längs einer Geraden ausgebildet. Das Metallrohr ist zwischen Führungsrollen 3,3' und 4,4' geführt

Eine Heizeinrichtung 5, beispielsweise ein ringförmiger Hochfrequenz-Induktionsofen, dient zum Erhitzen eines begrenzten Umfangsflächenteils des Metallrohrs 1 auf eine hohe Temperatur. Einstückig mit der Heizeinrichtung 5 ist eine Kühleinrichtung 6 vorgesehen. Der Schwenkzapfen bzw. die Schwenkachse 8 eines Biegearmes 7 ist so angeordnet, daß seine Schwenkachse in der Ebene der Heizeinrichtung 5 liegt. An dem Biegearm 7 ist ein Spannfutter 9 befestigt

In dem in Fig.2 erläuterten bekannten Verfahren wird ein zu biegendes Rohr 1 zwischen Führungsrollen 3, 3' und 4, 4' und dann durch die Heizeinrichtung 5 hindurchgeführt und mittels des Spannfutters 9 an dem Ende des Biegearmes 7 befestigt Das Rohr 1 wird dann unter der Wirkung der Schubkraft P vorgeschoben und mittels der Heizeinrichtung 5 örtlich auf eine Temperatur erhitzt, bei der es plastisch verformbar ist. Unmittelbar danach wird das Rohr mittels einer nicht gezeigten Kühleinrichtung abgekühlt. Das Rohr wird daher in seinem erhitzten Bereich einem Biegemoment unterworfen und dadurch gebogen. Der nicht gebogene Rohrteil hat eine geradlinige Achse. Bei einer Veränderung des Biegewinkels θ wird der Abstand der erhitzten Stelle A von der Achse XX' etwas verändert. Wenn daher nach dem Biegevorgang das Rohr von dem Spannfutter 9 freigegeben wird, fsdert der vorher eingespannte Teil CD in die Stellung CqDo zurück. Ferner verändert sich mit dem Biegewinkel auch der Biegeradius, so daß dieser durch das Rückfedern des Rohres nach dem Biegevorgang vergrößert wird.

Die im Zusammenhang mit dem in F i g. 2 erläuterten Biegeverfahren besprochenen Probleme können vermieden werden, wenn beim Vorschub des zu biegenden Metallrohrs dieses in einer Lage gehalten wird, in der es sich unter einer gewissen Neigung bis zu dem Punkt erstreckt, an dem die Verbindungsgerade zwischen dem Biegemittelpunkt und der Heizeinrichtung von der Vorschubrichtung des Metallrohrs rechtwinklig geschnitten wird. Auf diese Weise kann man das Rückfedern praktisch vollständig kompensieren.

Diese Maßnahmen sind in den Fi-g. 3 bis 10 erläutert. In der Fig.3 ist eine Vorrichtung gezeigt, mit der das nach dem Biegen des Metallrohrs gemäß dem üblichen Verfahren auftretende Rückfedern herabgesetzt oder beseitigt werden kann.

Der nachlaufende Teil des Rohrs 1 erhält bis zu der erhitzten Stelle A eine geringe Neigung gegenüber der Achse XX', so daß an der erhitzten Stelle eine stärkere plastische Verformung erfolgt und im Falle eines nach dem öffnen des Spannfutters auftretenden Rückfederns. das gestrichelt angedeutet ist, der richtige Biegeradius erhalten wird. Man erkennt, daß ein Drehen der

gestrichelten Linie um die erhitzte Stelle A um einen solchen Winkel θ₂, daß der nachlaufende Teil des Rohrs mit der Achse XX' übereinstimmt, dazu führt, daß der eingespannte Teil C₀Da mit CD auf der Achse des Spannfutters übereinstimmt. Bei der Anwendung dieses Verfahrens ist der Biegeradius des gebogenen Rohrs gleich dem in der Vorrichtung eingestellten Biegeradius R, so daß das Rückfedern vollständig kompensiert worden ist.

Mit Hilfe der in der Fig.3 erläuterten Vorrichtung kann man das Ruckfedern des fertigen Gegenstandes vollständig kompensieren. Selbst wenn bei einer Veränderung des Biegewinkels die Belastung an jedem Drehpunkt verändert wird, kann man bewirken, daß der Biegeradius des fertigen Gegenstandes dem Biegeradius des in der Vorrichtung eingespannten Rohrs, d. h. dem Abstand des Biegemittelpunktes bzw. der Schwenkachse 8 von der Mittellinie des Spannfutters 9, entspricht, indem man den Wert von Θ2 unabhängig von dem Biegewinkel θ in geeigneter Weise regelt Zu diesem Zweck gibt bei einer Veränderung der Krümmung ein Auslenkungsdetektor ein Signal an eine Steuereinrichtung ab.

Der in Fig.4 dargestellte Auslenkungsdetektor 117 besitzt Fühler 118, 119, die an dem nachlaufenden Teil des Rohrs 1 angreifen, einen Fühler 120, der an dem gebogenen Teil des Rohrs 1 angreift, und einen Auslenkungsgeber 121, der an dem Tragteil für den Fühler 118 vorgesehen ist. Der Fühler 118 berührt den nachlaufenden Teil des Rohrs zwischen den Führungsrollen 3' und 4. Der Fühler 119 berührt den nachlaufenden Teil des Rohrs möglichst nahe bei der Heizeinrichtung 5. Der Fühler 120 berührt den gebogenen Teil des Rohrs an einer Stelle, die so weit von der erhitzten Stelle A entfernt ist, daß eine Veränderung der Krümmung an der erhitzten Stelle A zu einer genügend großen Auslenkung des gebogenen Teils des Rohrs 1 führt. Die Form der Berührungsfläche und der Berührungsdruck jedes Fühlers ist zweckmäßig so gewählt, daß die Fühler 118, 119 und 120 die Außenwandung des Rohrs 1 unter starkem Druck und auf möglichst Kleiner Fläche berühren.

Gemäß Fig.5 besitzt der Auslenkungsdetektor 117 einen hydraulischen Kolbentrieb 122 zum Diucken der Fühler 119, 120 mit einer konstanten, starken Anpreßkraft gegen das Rohr 1. Eine Feder 123 dient zum Drücken des Fühlers 118 mit einer starken Anpreßkraft gegen das Rohr 1. Die Feder 123 ist mit ihrem einen Ende an einem Federteller 124 befestigt. Der Fühler 118 ist einstückig mit einer ebenen Platte 125 ausgebildet. In dem Auslenkungsgeber 121 ist eine weitere ebene Platte 126 befestigt, die zu der Platte 125 parallel ist. Eine Schraube 127 und eine Mutter 128 dienen zum Einstellen und Feststellen der ebenen Platte 126. E-ne elektrische Anzeigeeinrichtung mit einem Oszillator 129 mißt die Veränderung, die der Abstand zwischen den Platten durch die beim Biegen des Rohrs auftretende Veränderung der Krümmung erfährt, und wandelt das Meßergebnis in ein Steuersignal 130 um.

Wenn der Auslenkungsgeber 121 v/ährend des Biegevorganges eine Veränderung der Krümmung anzeigt, werden die Führungsrollen 3', 4 in F i g. 3 derart verschoben, daß der von den Rollen 3', 4 an den Berührungsstellen E, F auf das Rohr ausgeübte Berührungsdruck und damit auch Θ2 verändert wird. Bei einer Verkleinerung der Krümmung und einer Vergrößerung des Radius wird der von dem Fühler 120 auf das Rohr 1 ausgeübte Berührungsdruck vergrößert, so daß der Auslenkungsdetektor 117 unter der Wirkung des Kolbentriebes 122 etwas um den Fühler 119 herumgedreht und der Abstand zwischen der an dem Fühler 118 befestigten Platte 125 und der an dem Auslenkungsgeber 121 befestigten Platte 126 verkleinert und dadurch das Signal 130 im Sinne einer Verkleinerung von θ verändert wird. Wenn dagegen die Krümmung zunimmt und der Radius abnimmt, ist die Auslenkung der soeben beschriebenen entgegengesetzt, so daß ein gegensinniges Signal abgegeben wird, welches eine Vergrößerung von Θ2 bewirkt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zum Verändern von Θ2. Einige Ausführungsbeispiele werden nachstehend erläutert.

In einer ersten Ausführungsform werden die Führungsrollen 3', 4 gleichzeitig verschoben. Die in F i g. 6 gezeigten hydraulischen Kolbeiitriebe 131 und 132 dienen zum Tragen der Führungsrollen 3', 4 und erforderlichenfalls zum Verschieben derselben. Diese hydraulischen Kolbentriebe 131, 132 üind dem Auslenkungsgeber 121 zugeordnet und haben dieselbe Triebkraft. Sie tragen die Führungsrollen 3', 4 und bewirken, daß diese an den Beruh jngsstellen E, F gegengleiche Kräfte ausüben, so daß «n der erhitzten Stelle Λ'ein von dem Biegemittelpunkt 8 auswärtswirkendes Biegemoment erzeugt wird und keine Schubkraft zurückbleibt, d. h., daß das Rohr unter der Einwirkung eines einfachen Biegemoments gebogen wird.

Durch die hydraulischen Kolbentriebe 131, 132 sind daher die Führungsrollen 3', 4 mit dem Gestell der Vorrichtung verbunden. Bei Beaufschlagung mit einem konstanten hydraulischen Druck erzeugen die hydraulischen Kolbentriebe 131, 132 ein einheitliches Biegemoment M, während sich das Rohr von den Führungsrollen zu der erhitzten Stelle A 'bewegt. Dabei ist

- I,

worin

w dieTriebkraft jedes hydraulischen Kolbcntriel es
/ der Abstand zwischen den Berührungspunkten E und Fder Führungsroilen 3' und 4

Man kann daher den Wert von Θ2 ändern, indem man in Abhängigkeit von dem Signal 130 des Auslenkungsgebers 121 den hydraulischen Druck verändert.

Die üblichen Vorrichtungen sind zum Biegen von Rohren mit sehr hoher Präzision bis zu einem Biegewinkel von etwa 45° geeignet. Bis zu diesem Biegewinkel kann man daher das Rohr in der üblichen Weise biegen, ohne daß zusätzliche Steuerungseinrichtungen erforderlich sind. Dabei können die Führungsrollen 3, 3', 4, 4' ortsfest sein. Wenn aber zu Beginn des Biegevorganges die Führungsrollen 3, 3', 4, 4' in gleichen Abständen von der Achse XX' angeordnet sind, muß man die Heizeinrichtung um eine Strecke

X\= R ■ tan ε

versetzen, wobei t der kleine Winkel ist, über den der Schwenkarm 7 ve. schwenkt wird, ehe das Biegen beginnt. Zur vollständigen Kompensation des Rückfederns muß die Heizeinrichtung ferner um eine Strecke

X2 = R ■ tan Θ2

versetzt werden. Dann ist die gesamte Strecke χ = x\ + Xi.

Beim Messen des Biegewinkels wird die geringe

Verschwenkung des Schwenkarmes vor dem Beginn des Ri'^TCvorganges nicht berücksichtigt.

In einer zweiten Ausführungsform sind die Führungsrollen 3', 4 frei verschiebbar; es wird eine konstante Last /ur Einwirkung gebracht und der Neigungswinkel O₂ des nachlaufenden Teils des Rohrs durch Verschiebung des äußeren Endes dieses Rohrteils verändert. Die in Fig. 7 gezeigten hydraulischen Kolbentriebe 133 und 133' greifen an dem nachlaufenden Teil des Rohrs 1 an. Sie sind mit Rollen 134, 134' versehen, die auf Führungsschienen 135, 135' laufen, die in dem Gestell der Vorrichtung vorgesehen sind. Die Kolbentriebe 133, 133' sind dem Alislenkungsgeber 121 zugeordnet. Die Führungsrollen 3', 4 werden mit einer konstanten Kraft angedrückt. Dabei ist das Biegemoment, das erforderlich ist, um das Rohr 1 plastisch zu verformen, wenn es an der Stelle A' auf eine gegebene Temperatur erhitzt ist. Man kann ebenso vorgehen wie in der ersten Alisführungsform, doch werden die hydraulischen Kolbentriebe 133. 133' mit konstantem Druck beaufschlagt. Zur Steuerung des Neigungswinkels (-)} wird am Angriffspunkt G am äußeren Ende des Rohrs 1 die Schubkraft P ausgeübt und werden die hydraulischen Kolbentriebe 133, 133' unter Steuerung durch das Ausgangssignal des Auslenkungsgebers 121 bewegt.

Mit dieser Ausführungsform erzielt man eine stabilere Regelung als nut der ersten, weil in dieser die Regelung durch den Widerstand des schubkraftübertragenden, äußeren Fndesdcs Rohrs 1 beeinträchtigt werden kann. Die zweite Ausführungsform gewährleistet ferner eine zuverlässige Regelung, weil der Widerstand des äußeren Endes des Rohrs 1 direkt von den hydraulischen Kolbentrieben 133, 133' überwunden wird. Auf diese Weise wird eine sehr wirksame Regelung er/ielt.

Wenn sich der Punkt G wahrend des Biegevorgangcs vorwärtsbewegt, können sich clic hydraulischen Kolbentriebe 133, 133' parallel zu der Achse AW'bewcgen. weil die Rollen 134, 134' auf den Führungsschienen 135, 135' geführt sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Warmbiegen von Metallrohren, mit Einrichtungen zum Vorschieben und Führen des Metallrohres in dessen Längsrichtung, mit einer sich in Vorschubrichtung anschließenden, das Metallrohr umgebenden Heizeinrichtung, mit einer unmittelbar dahinter angeordneten, das Metallrohr ebenfalls umgebenden Kühleinrichtung sowie mit einem das in Vorschubrichtung vordere Ende des Metallrohres haltenden Biegearm, der um eine in der Ebene der Heizeinrichtung liegende Schwenkachse frei drehbar ist, wobei die Einrichtungen zum Vorschieben und Führen des Metallrohres in der Biegeebene neigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Neigen einstellbar in Richtung zur Schwenkachse (18) des Biegearmes (7) um eine Achse erfolgt, die im Schnittpunkt zwischen der Vorschubrichtung und der Ebene der Heizeinnchtung (5) lieg?.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellbarkeit des Neigens mittels eines die Krümmung des Metallrohrs (1) erfassenden Auslenkungsdetektors (117) steuerbar ist