DE7033189U - Rohrbiegemaschine mit hydraulischem antrieb - Google Patents

Description

Köln, den 4. 9. 1970 Wr 219

Gebrauchsmusteranmeldung

des Herrn

Dipl.-Ing. Rigobert Schwarze, 5 Köln-Merheim, Olpener Str. 460-474 Rohrbiegemaschine mit hydraulischem Antrieb

Die Erfindung betrifft eine Rohrbiegemaschine mit einem hydraulischen Antrieb oder mit mehreren hydraulischen Antrieben für verschiedene Arbeitsvorgänge, wie zum Beispiel Rohrvorschub und Verdrehung des Rohres in anderer Ebene oder Drehung des Biegetisches.

3ei Präzisionswerkzeugmaschinen ist es bekannt, zur Steuerung der Arbeitswerkzeuge Servoventile zu verwenden. Ein Servoventil 1st dabei ein elektrohydraulischer Verstärker. 3ei diesem wird der elektrische Strom zunächst in einem elektromagnetischen Strom-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.

Präzisionswer-kaeugmaschinen, 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 staubCrei sind.

Rohrbiegemaschinen arbeiten mit einer Geschwindigkeit des Vörschübwägeris bis zu 60 Meter pro minute und mehr. Rohrblegemaschinen werden unter anderem in Hütten-Werken aufgestellt und unterliegen einem rauhen Betrieb.

Bisher ist man der Auffassung, daß Rohrbiegemaschinen nicht mit einer in Millimeter zu bemessenden Genauigkeit arbeiten müssen. So werden, abhängig von der Größe und der Länge der Rohre, Tolleranzen von 1 bis 5 Millimeter hingenommen und als üblich angesehen. Da beim Biegen von Rohren in deren außer, liegenden Wandung eine Stauchung des Materials erfolgt und die Genauigkeit des Rohrbiegens von dem Rohrdurchmesser, den Werkstoff des Rohres und auch der Arbeitsgeschwindigkeit dec 3iegens abhängig ist. Daher wird bisher die Auffassung vertreten, daß das Blecen von Rohren mit einer Tolleranz von weniger «la 1 Millimeter über die Länge des Rohres ohnehin nicht alglich sei.

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 über- die Länge anzustreben ist. Zur LoS¹OHg diener Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei einer Rohrbiegemaschine mit einem hydraulischen Antrieb erfindungsgemäß der hydraulische Antrieb mit einem Servoventil verbunden uad ,somit der hydraulische Antrieb durch ein Servoventil gesteuert wird.

Es hat sich gezeigt, daß Servoventile auch mit Vorteil anwendbar sind bei Rohrbiegemaschinen, die einem rauhen Betrieb unterliegen und bei denen Rohre zur Biegeschablone mit einer Geschwindigkeit von 60 Meter pro Minute und auch mehr transportiert werden.

Der erfindungsgemäße Vorschlag der Anwendung von Servoventilen an Rohrbiegemaschinen mit hydraulischem Antrieb ist in verschiedener Weise anwendbar, so zur Regelung des hydraulischen Antriebsmotors, der mit einem Zahnrad in eine Zahnstange am PUhrungsbett eingreift oder auch zur Regelung des ölfeydraulischen Antriebszylinders des Biegetisches oder der Biegeschablone.

Es hat sich gezeigt, daß die Steuerung der hydraulischen Antriebe einer Rohrbiegeraaschine durch Jeweils zugeordnete Servoventile ein besonders sicheres und bis auf 1/10 bis 1/5 Millimeter genaues Biegen der Rohrabschnitte zuläßt. Weiter-

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hin hat sich herausgestellt, daß im Endergebnis die Anwendung der sehr teuren Servoventile an Rohrbiegemaschinen einen die Kosten der Servoventile durchaus vertretbaren Nutzen bringt und auch Ivn. Endergebnis die Verwendung von Servoventilen ε ι Rohrbiegemaschinen führt, weil andere Vorschläge zur genauen Steuerung des Rohrvorsehubes des Biegewinkels der Biegeschab-" lone bzw. des Biegetisches zu einer Summe von Einzellösungen führen, die insgesamt mit den dadurch verbundenen Montagelöhnen teuer sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß dem mit dem hydraulischen Antrieb verbundenen Servoventil zwei gesteuerte Rückschlagventile sowie ein Druckminderventil in Verbindung mit einem Elektromagnetventil vorgeschaltet sind. In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß dem mit dem hydraulischen Antrieb verbundenen Servoventil mehrere Baugruppen aus jeweils zwei gesteuerten Rückschlagventilen mit einem Druckminderventil und einem Elektromagnetventil vorgeschaltet sind.

Die erfindungsgemäße Anwendung von Servoventilen an Rohrbiegemaschinen erfolgt besonders vorteilhaft bei numerisch gesteuerten Rohrbiegemaschinen. Durch die Anwendung von Servoventilen, jeweils den hydraulischen Antrieb für- den Rohrvorsehub und dem hydraulischen Antrieb für den Biegetisch zugeordnet, läßt sich mit größter Genauigkeit zum Herstellen von Rohrbögen auf kaltem Wege unter Verwendung eines mit fortschreitender Biegung varrin gerten Stauchdrückes in Achsrichtung des vu biegenden Rohres

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erreichen, daß der Stauchdruck und die Umfangskraft des Biegetisches unter gegenseitiger Abstimmung während des Biegevorganges derart verändert; wenden, 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 für den Rohrvorschub und dem Hydraulikzylinder für die Drehung des Biegetisches.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausbildungsform, vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Wirkungsweise eines Servoventils,

Fig. 2 die Anordnung eines Servoventils am hydraulischen Antriebsmotor für den Vorschubwagen einer Rohrbiegemaschine,

Fig. 3 die Antriebseinheit von Hydromotor, Tachogenerator und Servoventil in Seitenansicht,

Fig. 4 ein Schaltschema des hydraulischen Antriebsmotors mit Servoventil und Jeweils zweifach vorhandenen zwei gesteuerten Rückschlagventilen mit Jeweils zugeordnetem Druckminderventil und Elektromagnetventil.

Sofern dem Integrator 10, der ein Spannungsvergleicher ist,

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eine Eingangsspannung V₁ von z.B. 12 Volt aufgeben wii'd* dann soll der Tachogenerator 11 bei Nora !betrieb ebenfalls 12 Volt erzeugen. Zwischen Integrator 10 und T? iiogenerator 11 sind das Servoventil 12 und der Hydraulikmotor 15 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 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 13 angeschlossen.

Dem Integrator 10 können aber nicht nur eine einzige vorgegebene Spannung, sondern auch andere Spannungen, beispielsweise die Spannung Vp von beispielsweise 6 Volt eingegeben werden. So ergibt sich, daß beispielsweise die erstgenannte Spannung V. von 12 Volt für den Schnellgang, die Spannung Vp von 6 Volt für den Kriechgang vorgesehen ist. Es ist verständlich, daß auch noch weitere Spannungen in den Integrator eingegeben werden können.

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 Führungsschienen 16 und 17 bewegbar

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Der Vorschubwagen 15 hat einen Hohlzylinder l8 als Wendest, -f, mit dem er die zu biegenden geraden Rohrstücke einspannt und zur Biegeschablone 19 transportiert, wonach der Wägen wieder zurückfährt. Der Antrieb de& Vorschubwagens erfolgt über den Hydraulikmotor IJ, der einen Ritzel antreibt, das mit einer am Maschinengehäuse bzw. der Führung 16 und 17 angebrachten Zahnstange 20 kämmt. An dem, insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen Hydromotor 13* ist der Tachogenerator angefiauscht, 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 zurückzulegende oder zurückgelegte Wegstrecke des Vorschubwagens über das Zählwerk 22 gemessen bzw. der zurückgelegte Weg durch das Zählwerk 22 kontrolliert wird. An der Führungsschiene 17 sind noch Endschalter 23, 23a, 23b verschiebbar befestigt.

Ist die Eingangsspannung größer als die Spannung des Tachogenerators z.B. im Verhältnis 12 zu 10, dann öffnet das Servoventil in eine solche Stellung, daß der Durchflußquerschnitt der Ölleitung vergrößert wird und der Hydromotor eine solche Drehzahl einnimmt, daß der angekuppelte Tachogenerator ebenfalls 12 Volt Spannung liefert.

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Fig. 4 zeigt den Hydraulikmotor IJ₉ der ffihig ist, in der einen oder anderen Richtung zu drehen. Er ist angeschlossen an eine öl zufuhr leitung 24. Vorhanden ist weiterhin eine in einen Tank 25 führende Rtickleitung 26.

Bei einer Rohrbiegemaschine, bei der das Rohr durch den Kleromzylinder l8 der Biegeschablone 19 zugeführt wird, wobei natch

dem Festklemmen des Rohres an der Biegeschablone und derem Drehung das Rohr durch die Biegeschablone bewegt wird und somit der Wagen mit dem Klemmzylinder 18 bei der Durchführung des Biege vorgange s keine VorschubleiiitViKg zuerbringen braucht, wird zu Beginn ein Systemdruck Do benötigt für den Vorschub des Wagens mit maximaler Leistung. Nachdem das Rohrstück an der Biegeschablone festklemmt und mit dem Biegen nachgezogen wird, braucht der Vorschubwagen an dem Rohrende lediglich noch mitzufahren. Dazu ist dann eine Minderleistung D^ erforderlich. Würde der Vorschubwagen mit der anfänglichen Vor-

Schubleistung bewegt, dann würde dies zu einer Verbiegungoder

geringen Stauchung des Rohres fügen. Der Systemdruck D wird eingestellt bzw. gesteuert durch das Rückschlagventil 27. Dies Minderleistung D₁ wird gesteuert durch das Rückschlagventil 28. An der ölzufuhrleitung 24 lassen sich noch weitere Rückschlagventile anordnen, die als gesteuerte Ventile sonstige μ Werte geben. In der Zeichnung ist dargestellt das Ventil 29

j? und es sei verstanden, daß auch noch weitere Ventile für

* andere Werte angeordnet sein können. Jedes Rückschlagventil

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28, 29 oder dergleichen mehr Ventile ist verbunden mit einem zugeordneten Steuerschieber 30 bzw. J51 in Gestalt eines Relektromagnetventils, dessen Spannung zur Ansteuerung erhalten wird öder gegeben ist durch den Funktionsablaur. Es wird gesteuert durch vorgegebene oder feststehende Werte z.B. für Biegen,

Vorschub oder dergleichen Bewegungen. Es wird unter Umständen Ή

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 zurückgelegten Wegstrecke, entsprechende Impulse gibt.

Die erxxnaüngsgemäße Lösung der Anwendung eines Servoventil» bei einer Rohrbiegemaschine läßt verschiedene Möglichkeiten einer Rohrbearbeitung zu. Bei einem Biegeverfahren, bei dem das Rohr ohne axialen Druck auf das Rohrende gebogen wird, wird zunächst der Vorschubwagen 15 im Schnellgang vorgefahren, beispielsweise mit einer in den Integrator vorgegebenen elektrischen Spannung von 12 Volt. Dann wird kurz vor dem eigentlichen Abschaltpunkt, j de** durch das Zählwerk registriert ist, auf Kriechgang umge- -- S *'" schaltet, z.B. durch eine in den Integrator gegebene Spannung vin 6 Volt. Dann pendelt der Tachogenerator auf den neuen Wert, d. h. die neue Eingangsspannung ein. Bei Erreichung des Endpunktes erfolgt durch Stromabschaltung das Schließen des Servoventils, so daß der Motor zum Stillstand kommt.

Das Zählwerk 22 ist besonders vorteilhaft als Piümpulsgeber ausgebildet, wobei vorzugsweise ein Impuls einer zurückgelegten

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Wegstrecke von l/lO Millimeter entspricht. Ein Schlupf im Antriebssystem läßt sich durch Vorumsehaltpunkte durch die numerische Steuerung erfassen. Auch wird der Abschaltpunkt zur Kfcmpensierung der mechanischen Trägheit durch die Numerik eingestellt. Die erfindungsgwnäße Lösung der Anwendung eines Servoventlls ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit der Maßgabe, daß die Bewegung des Vorschubwagens 15 abgestimmt wird mit der Bewegung des Biegetisches 19, der durch einen Hydraulikzylinder angetrieben ist, der durch ein in der Zeichnung nicht besonders dargestelltes, Jedoch dem Schaltechema nach Fig. 4 entsprechenden Servoventil verbunden ist mit der Maßgabe, daß der Stauchdruck auf das Rohrende, ausgeübt durch den Klemmzylinder 18 am Vorschubwagen 15 sowie die Umfangskraft des Biegetisches unter gegenseitiger Abstimmung während des Biegevorganges derart verändert werden, daß der Stauchdruck verringert und die Umfangskraft erhöht wird.

- Ansprüche -

Claims (6)

1) R·. biegemaschine mit einem hydraulischen Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Antrieb mit einem Servoventil verbunden ist.

2) Rohrbiegemaschine mit einem Antrieb des Vorschubwagens durch einen ölhydraulischen Antriebsmotor, der mit einem Zahnrad in eine Zahnstange am Führungsbett eingreift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor mit einem Servoventil verbunden ist.

3) Rohrbiegemaschine mit einem Antrieb des Biegetisches durch einen ölhydraulischen Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der ölhydraulische Zylinder mit einem Servoventil verbunden ist.

4) Rohrbiegemaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit dem hydraulischen Antrieb verbundenen Servoventil zwei gesteuerte Rückschlagventile sowie ein Druckminderventil in Verbindung mit einem Elektromagnetventil vorgeschaltet sind.

5) Rohrbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit dem hydraulischen Antrieb verbundenen Servoventil mehrere Baugruppen aus jeweils zwei gesteuerten Rückschlagventilen und einem Druckminderventil und einem Elektromagnetventil vorgeschaltet sind.

6) Rohrbiegemaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit numerischen Steuerungselementen versehen ist.