DE60112026T2

DE60112026T2 - Maschine und Verfahren zum Richten von langen Werkstücken mit kleinem Querschnitt

Info

Publication number: DE60112026T2
Application number: DE2001612026
Authority: DE
Inventors: Luigi Galdabini
Original assignee: Cesare Galdabini SpA; CESARE GALDABINI SpA VIGEVANO
Current assignee: Cesare Galdabini SpA; CESARE GALDABINI SpA VIGEVANO
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: EP1214990A2; EP1214990B1; DE60112026D1; EP1214990A3; ITMI20002720A1; IT1319553B1

Description

Der Gegenstand dieser Erfindung ist eine Maschine sowie ein unter Verwendung dieser Maschine durchgeführtes Verfahren, die zum Richten von Werkstücken mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge vorgesehen sind.
Typische Beispiele für Werkstücke mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge sind Profile mit einer l-, C-, I- oder T-Form und mit einer quadratischen, rechteckigen oder anderen Form mit einer Größe von bis zu 100 mm und einer Länge von bis zu 10 Metern.
Die Profile weisen eine anfängliche, aus dem Herstellungsprozess herrührende Biege- oder Verdrehungsverformung auf, wie sie z.B. durch die inneren Spannungen erzeugt wird, welche durch den Wärmebehandlungsprozess des Abschreckens hervorgerufen werden, und die beseitigt werden müssen, bevor sie gerichtet werden.
Zwei spezifische Maschinen, eine für jede Art der Verformung, werden zu diesem Zweck bereitgestellt.
Das Richten erfolgt durch Aufbringen eines Biege- oder Verdrehungsmoments auf das Werkstück, um eine plastische Verformung und die sich daraus ergebenden Spannungen zu erzeugen, die ausreichend sind, um die in dem Werkstück vorhandenen zu kompensieren.
Die erforderlichen Toleranzen für das Richten liegen typischerweise in der Größenordnung von 0,1 mm/Meter, um das Material, das in dem nachfolgenden Richtschritt entfernt werden muss, zu minimieren.
Das Verfahren wird durch Messphasen, abgewechselt mit Phasen zum Richten entsprechend der gemessenen Fehler, durchgeführt.
Die bisher benutzte Maschine umfasst einen mechanischen Aufbau, der durch eine bewegliche Bank und einen Querbalken, ein Fehlermess- und Steuerungssystem sowie einige geeignete Einrichtungen gebildet wird.
Die Einrichtungen bestehen aus einer Reihe von Stützen und Stempeln in einer Anzahl, die für die erforderliche Art der Verformungen des zu richtenden Werkstücks geeignet ist, welche jeweils an dem Unterteil und an dem Querbalken angebracht und auf der Grundlage der gemessenen Verformungen in geeigneter Weise installiert sind, um durch die Bewegung des Querbalkens die durch den Richtprozess geforderten Verformungen zu erzeugen.
Die Werkstücke werden zuerst auf einer Seite gerichtet und dann auf die andere gedreht.
In der EP-A-0 074 760 wird eine Biege- und Richtmaschine für langes zu richtendes Material bereitgestellt, die Richtanschläge aufweist, die in einem Abstand voneinander in der Längsrichtung des zu richtenden Materials angeordnet sind und zwischen denen Richtstempel angeordnet sind.
Die grundsätzlichen Nachteile dieser Technologie liegen in den hohen Kosten der Maschine und ihrer langen Richtzeit.
Die in dieser Erfindung beschriebene Maschine wurde entwickelt, um diese Beschränkungen zu überwinden.
Das Ziel dieser Erfindung besteht daher darin, eine Maschine sowie ein Richtverfahren zu implementieren, die dazu in der Lage sind, die erwähnten Probleme zu lösen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Maschine für ein einfaches und kostengünstiges Richtverfahren herzustellen, die dazu in der Lage ist, in einer schnellen, wirksamen und präzisen Art und Weise zu arbeiten.
Diese und andere Ziele werden durch eine Maschine zum Richten von Werkstücken mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge gemäß dem Anspruch 1 erreicht, auf den der Kürze halber Bezug genommen wird.
Der weitere Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Richten von Werkstücken mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge.
Darüber hinaus sind zusätzliche Eigenschaften dieser Erfindung in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben.
Weitere Ziele und Vorteile dieser Erfindung werden aus der Beschreibung und den folgenden beigefügten Zeichnungen deutlich, die als lediglich erläuterndes und nicht beschränkendes Beispiel vorgelegt werden, und in denen:
1 eine vereinfachte Ansicht einer erfindungsgemäßen Richtmaschine in einer ersten Betriebsposition zeigt,
2 eine vereinfachte Ansicht der in 1 dargestellten Richtmaschine in einer zweiten Betriebsposition zeigt,
3 eine vereinfachte Ansicht der in 1 dargestellten Richtmaschine in einer dritten Betriebsposition zeigt und
4 eine vereinfachte Draufsicht der erfindungsgemäßen Richtmaschine während einer Richtphase zeigt.
Die erfindungsgemäße Maschine zum Richten von Werkstücken mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge ist in den beigefügten Figuren insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Die Maschine 10 besteht im Wesentlichen aus einem System zum Zuführen und Vorwärtsbewegen des Werkstücks, einem System zum Aufbringen der Kraft und einem System zum Vermessen und Steuern des Prozesses.
Detaillierter und mit Bezugnahme auf die erwähnten Figuren stellt die Maschine 10 ein Zufuhrsystem für die zu richtenden Werkstücke 11 bereit, das durch ein Paar mobiler Halterungen 12 und 13 gebildet wird.
Eine Stützwalze 14, 15 und eine Sonde 17, 18 sind benachbart zu jeder Halterung angeordnet, um in Kombination mit einer dritten Sonde 22, die entlang der Achse des Stempels angeordnet ist, als Messeinrichtung zu dienen.
Die Halterungen 12, 13 bewegen sich Dank eines Servomotors und eines Zahnriemens 16, auf dem sich die Halterungen 12, 13 jeweils mit den Teilen 12', 13' in Eingriff befinden, immer symmetrisch bezüglich der Achse der Maschine und die jeweiligen Sonden 17, 18 bewegen sich gemeinsam mit dem Servomotor und dem Riemen 16.
Jede der Stützen 14, 15 trägt eine optische Sensoreinheit 20, 21, die eine Erfassungsschranke bildet und so gestaltet ist, dass sie die Anwesenheit eines zu richtenden Werkstücks 11 erfasst.
Während des Richtens des Werkstücks 11 wird dieses durch einen Stempel 19 bis zu dem Punkt gebogen, bei dem eine für eine permanente Verformung eines Teils des Materials geeignete Kraft erzeugt wird.
Die Arbeitsweise der Maschine zum Richten von Werkstücken mit einem kleinen Querschnitt wird in dem dieser Beschreibung folgenden Teil dargestellt.
Das zu richtende Werkstück 11 ist anfänglich, wie in 1 gezeigt ist, mit einem seiner Enden in der Sensorschranke positioniert.
Die Stützen sind leicht nach außen verschoben, so dass das Ende des Werkstücks 11 auf halbem Weg über der Stütze 12 positioniert ist.
Das Werkstück 11 wird in eine derartige Position bewegt, dass es die zweite Halterung 13 erreicht, wie beispielsweise in 2 gezeigt ist; diese Position wird anschließend unter Verwendung der optischen Sensoreinheit 18 der zweiten Halterung 13 als Nullposition aufgezeichnet.
An diesem Punkt wird das Werkstück 11 durch die zwei Halterungen 12, 13 in Position gehalten, während der erste Rand des Werkstücks 11 in einem vorbestimmten Abstand von der optischen Sensoreinheit gehalten wird.
Dies ermöglicht es, einen ersten Richtschritt für den ersten Abschnitt des Werkstücks 11 durchzuführen, welches anschließend um ungefähr einen halben Abschnitt weiterbewegt wird.
Diese Bewegung wird wie folgt erreicht: Öffnen der Halterung 13, Verschieben der Halterungen 12, 13 in Richtung des Mittelpunkts der Maschine 10, Schließen der Halterung 13, Öffnen der Halterung 12, Verschieben der Halterungen 12, 13 in eine entgegengesetzte Richtung und Schließen der Halterung 12.
Wie in 3 gezeigt ist, ist es nun möglich, eine zweite Richtphase für den zweiten Abschnitt des Werkstücks 11 durchzuführen.
Das oben beschriebene Verfahren kann so oft wie nötig wiederholt werden, bis der letzte zu richtende Abschnitt erreicht ist.
Falls ein Werkstück zwei separate Richtebenen erfordert, wird das Werkstück zuerst entlang einer Ebene für alle beteiligten Abschnitte und durch das oben beschriebene Verfahren gerichtet und dann um 90° gedreht, um weiter in allen Abschnitten entlang der zweiten Richtebene gerichtet zu werden.
Weitere Eigenschaften des Richtverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stützen sich vor allem auf die Tatsache, dass die Länge der einzelnen Schritte programmierbar ist.
Darüber hinaus entspricht die Hublänge des Stempels dem gemessenen Fehler.
Das Verfahren umfasst darüber hinaus eine Messung der Verformung des Profilabschnitts während der Bearbeitung, die Berechnung des Hubs für den Stempel, das Aufbringen der Verformungskraft, eine neue Messung der Verformung des Werkstücks und die eventuelle Wiederholung des Zyklus, bis die gewünschten Toleranzen erreicht sind.
Der Stempel kann die Verformungskraft in Abhängigkeit der Krümmung des Werkstücks entweder in einem Schub- oder einem Zugmodus aufbringen.
Um die Gesamtverformung des Werkstücks zu minimieren, sorgen die Richttoleranzen für einige benachbarte Abschnitte für gewisse Restkrümmungen in entgegengesetzten Richtungen.
In der Praxis ermöglicht es die erfindungsgemäße Maschine, das schrittweise Richten des Werkstücks zu erreichen, während ein gleichzeitiges Richten entlang der gesamten Länge des Werkstücks 11 vermieden wird.
Diese obige Beschreibung der Maschine, ihrer Arbeitsweise und Vorteile verdeutlicht die Eigenschaften der Maschine und des Verfahrens zum Richten von Werkstücken mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge, wie sie in dieser Erfindung beschrieben sind.
Es ist schließlich ersichtlich, dass zahlreiche Varianten der Maschine und ihres Verfahren als Gegenstand dieser Erfindung möglich sind, ohne dadurch die innovativen Prinzipien dieser Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, aufzugeben.
In der praktischen Implementierung der Erfindung können die Materialien, die Formen und die Größen der dargestellten Details in Abhängigkeit der Anforderungen beliebig sein und sie können einfach durch andere eines technisch äquivalenten Typs ersetzt werden.

Claims

Maschine (10) zum Richten von Werkstücken (11) mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge des Typs, der eine Stützeinrichtung für ein zu richtendes Werkstück umfasst, welcher ein System zum Aufbringen der Kraft mit einem Stempel (19) sowie ein System zum Vermessen und Steuern des Prozesses zugeordnet ist, und der ferner ein System zum Zuführen und Vorwärtsbewegen des Werkstücks (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte Zufuhrsystem für die zu richtenden Werkstücke (11) mit zwei mobilen Halterungen (12, 13) versehen ist, die auf das zu richtende Werkstück (11) einwirken, um es an die nachfolgenden Verarbeitungspositionen zu bewegen, wobei jede der erwähnten Halterungen (12, 13) bezüglich einer Achse der Maschine symmetrisch bewegbar ist, und dass der Stempel (19) zwischen den zwei mobilen Halterungen (12, 13) angeordnet und dazu eingerichtet ist, das Werkstück (11) entweder in einem Schub- oder in einem Zugmodus einer Biegebewegung zu unterziehen.
Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu jeder der erwähnten Halterungen (12, 13) eine Stützwalze (14, 15) und eine Sonde (17, 18) zugeordnet sind, die in Kombination mit einer dritten Sonde (22) als Messeinrichtung wirken.
Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede der erwähnten Halterungen (12, 13) unter Verwendung eines Servomotors und eines Zahnriemens (16) bezüglich einer Achse der Maschine symmetrisch bewegt.
Maschine (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede der Sonden (14, 15) in der gleichen Art und Weise bewegt, wie die erwähnten Halterungen (12, 13).
Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der erwähnten Halterungen (12, 13) eine optische Sensoreinheit (17, 18) trägt, die dazu dient, die Anwesenheit des zu richtenden Werkstücks (11) zu erfassen.
Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem System zur Messung der Deformation des Werkstücks versehen ist, um die Hublänge des Stempels (19), der dazu eingerichtet ist, das Werkstück (11) bis zu dem Punkt einer Biegebewegung zu unterziehen, an dem eine für eine permanente Deformation eines Teils des Materials ausreichende Spannung erzeugt wird, an den gemessenen Fehler anzupassen.
Verfahren zum Richten von Werkstücken mit einem kleinen Querschnitt und einer großen Länge mit einer ersten Phase, in der das zu richtende Werkstück (11) unter Verwendung erster und zweiter mobiler Halterungen (12, 13) aus einer Ausgangsposition bis zu einer Referenzposition bewegt wird, in der das Werkstück (11) die zweite Halterung (13) erreicht, wo das erwähnte Werkstück (11) durch die erwähnten Halterungen (12, 13) in seiner Position gehalten wird, um eine erste Richtphase für einen ersten Abschnitt des Werkstücks (11) mittels eines Systems zum Aufbringen der Kraft durchzuführen, welches einen Stempel (19) umfasst, der zwischen den zwei mobilen Halterungen (12, 13) angeordnet und dazu eingerichtet ist, das Werkstück (11) entweder in einem Schub- oder in einem Zugmodus einer Biegebewegung zu unterziehen, einer Phase des Vorwärtsbewegens des erwähnten Werkstücks um ungefähr einen halben Abschnitt, um eine zweite Richtphase eines zweiten Abschnitts des Werkstücks (11) durchzuführen, wobei die erwähnten Phasen des Richtens eines Abschnitts und des Vorwärtsbewegens des erwähnten Werkstücks (11) ausreichend oft wiederholt werden, bis alle Abschnitte des Werkstücks (11) gerichtet sind, wobei die Vorwärtsbewegung des erwähnten Werkstücks (11) durch das Öffnen einer ersten Halterung (13), das Verschieben der beiden Halterungen (12, 13) in Richtung des Mittelpunkts der Maschine (10), das Schließen der erwähnten ersten Halterung (13), das Öffnen einer zweiten Halterung (12), das Verschieben der erwähnten Halterungen (12, 13) in eine entgegengesetzte Richtung und das Schließen der erwähnten zweiten Halterung (12) erfolgt.
Verfahren zum Richten von Werkstücken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (11), immer wenn Werkstücke zwei verschiedene Richtebenen aufweisen, zuerst entlang einer ersten Ebene in allen zu richtenden Abschnitten gerichtet wird und dann um 90 Grad gedreht wird, um auch entlang all der Abschnitte der zweiten Richtebene gerichtet zu werden.
Verfahren zum Richten von Werkstücken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der einzelnen Schritte programmierbar ist.
Verfahren zum Richten von Werkstücken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Stempels an den gemessenen Fehler angepasst wird.
Verfahren zum Richten von Werkstücken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es das Messen der Deformation des verarbeiteten Profilabschnitts, das Berechnen des Hubs des Stempels, das Aufbringen der Deformationskraft, das erneute Messen der Deformation des Werkstücks und das eventuelle Wiederholen des Zyklus umfasst, bis die gewünschten Toleranzen erreichten sind.
Verfahren zum Richten von Werkstücken nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel in Abhängigkeit der Krümmung des Werkstücks die Deformationskraft entweder in einem Schub- oder einem Zugmodus aufbringen kann.
Verfahren zum Richten von Werkstücken nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Minimierung der Gesamtdeformation des Werkstücks die Richttoleranzen benachbarter Abschnitte Restkrümmungen in entgegengesetzte Richtungen umfassen.