EP0761334A1

EP0761334A1 - Strangbiegemaschine

Info

Publication number: EP0761334A1
Application number: EP96111430A
Authority: EP
Inventors: Rigobert Dipl.-Ing. Schwarze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: CA2184460A1; CA2184460C; DE19532261A1; DE59606010D1; US5678441A; EP0761334B1

Abstract

Die Strangbiegemaschine, insbesondere Rohrbiegemaschine, weist eine Spannbacke (13) auf, mit der der zu biegende Strang eingespannt wird. Diese Spannbacke wird von einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit (24) während des Biegevorganges vorgeschoben, wobei die Vorschubkraft auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Strangbiegemaschine und insbesondere eine Rohrbiegemaschine.
Strangbiegemaschinen, zu denen auch Rohrbiegemaschinen gehören, haben eine Biegeschablone, gegen die der zu biegende Strang von einer Spannbacke gedrückt wird. Durch Drehen der Biegeschablone wird der Strang um die Biegeschablone herumgezogen und somit gebogen. Zum Festhalten des Stranges dient eine Spannvorrichtung, in die der Strang eingespannt wird. Diese Spannvorrichtung befindet sich auf einem Transportwagen, der während des Biegevorganges über einen Vorschubantrieb nachgeführt wird. Als Vorschubantrieb wird normalerweise ein Rotationsmotor benutzt, der über ein Antriebsritzel eine mit dem Transportwagen verbundene Zahnstange antreibt. Der Vorschubantrieb dient hierbei im wesentlichen nur der Positionierung des Stranges in bezug auf die Biegeschablone und dem Festhalten und Nachführen des Stranges während des Biegevorganges.
Es ist zweckmäßig, den Strang während des Biegevorganges nachzudrücken. Herkömmliche Biegemaschinen bringen eine solche Nachdrückkraft über die Gleitschiene auf, die den ungebogenen Strangabschnitt seitlich abstützt, indem diese Gleitschiene in Vorschubrichtung des Stranges angetrieben ist. Hierbei hängt die auf den Strang zu übertragende Kraft von der Reibung zwischen der Strangoberfläche und der Gleitschiene ab. Ist die Gleitschiene zur Erhöhung der Griffigkeit mit einer Profilierung versehen, so beschädigt diese Profilierung die Strangoberfläche. Es ist auch bekannt, an der Gleitschiene ein zusätzliches Spannelement anzubringen, mit dem der Strang an der Gleitschiene festgespannt wird. Ein solches Spannelement, das stets am hinteren Ende der Gleitschiene angebracht ist, erhöht die Restspannlänge für das Biegen des letzten Bogens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strangbiegemaschine zu schaffen, die imstande ist, das Druckbiegen mit hoher Qualität und geringem technischem Aufwand durchzuführen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Nach der Erfindung besteht die Vorschubeinrichtung für den die Spannvorrichtung tragenden Transportwagen aus mindestens einer Kolben-Zylinder-Einheit, deren Druck zur Aufbringung einer vorbestimmten Vorschubkraft regelbar ist. Somit kann die Vorschubkraft durch Regelung des Druckes der Kolben-Zylinder-Einheit über den gesamten Vorschubweg entweder konstantgehalten oder nach einem bestimmten Programm verändert werden. Die Vorschubeinrichtung unterstützt also den Biegevorgang derart, daß sie als Nachdrückeinrichtung mit hoher Kraftreserve Strangmaterial in die Biegung hineinschiebt. Die Kraftregelung kann entweder im Sinne einer Konstanthaltung der Vorschubkraft erfolgen oder in Abhängigkeit von der Vorschubposition des Transportwagens oder in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Biegeschablone.
Bei der Herstellung des letzten Bogens des Stranges kann die Spannvorrichtung bis nahe an die Biegeschablone herangefahren werden, während die Gleitschiene an die Seite gefahren ist. Die Funktion der Gleitschiene wird dann von der Spannvorrichtung unmittelbar wahrgenommen. Da die Spannvorrichtung mit geregelter Vorschubkraft vorgedrückt wird, wird auch ein solcher kurzer Endabschnitt (ohne Gleitschiene) mit geregelter Vorschubkraft gebogen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist außerdem ein Weggeber zur Ermittlung der Ist-Position des Transportwagens vorgesehen und mit Hilfe dieses Weggebers ist eine Positionsregelung des Transportwagens möglich. Eine solche Positionsregelung erfolgt beispielsweise, wenn die Biegewerkzeuge (Biegeschablone und Spannbacke) geöffnet sind, um das Rohr, das in die Spannvorrichtung eingesetzt ist, in die zum Biegen geeignete Position zu bringen, oder das Rohr bzw. den Strang innerhalb einer Biegesequenz zur Herstellung des nächsten Bogens zu positionieren. Hierbei arbeitet der Regelkreis als Positionsregler mit unterlagerter Kraftbegrenzung.
Sind die Biegewerkzeuge geschlossen, erfolgt dagegen eine Kraftregelung, bei der der Ist-Wert der Vorschubkraft, einem (konstanten oder zeitlich veränderbaren) Soll-Wert nachgeführt wird.
Mit Hilfe von Druckwandlern in der Zuleitung und Ableitung der Kolben-Zylinder-Einheit können die Drücke zu beiden Seiten des Kolbens gemessen werden. Anhand der Kolbengeometrie kann daraus die Vorschubkraft ermittelt werden. Die Vorschubgeschwindigkeit wird von dem Wegaufnehmer abgeleitet.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Rohrbiegemaschine näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine generelle perspektivische Darstellung der Rohrbiegemaschine und
Fig. 2: einen vertikalen Längsschnitt der Rohrbiegemaschine von Fig. 1.

Die Rohrbiegemaschine weist ein Maschinenbett 10 auf, auf dem ein Transportwagen 11 entlang einer Führung 12 in Längsrichtung horizontal verfahrbar ist. Der Transportwagen 11 trägt eine Spannvorrichtung 13 zum Einspannen des zu biegenden Rohres 14. Die Spannvorrichtung 13 kann durch einen Drehantrieb 13a gesteuert um ihre Achse gedreht werden, um das Rohr 14 für den Biegevorgang in die richtige Drehstellung zu bringen. Der Transportwagen 11 kann zusätzlich zu seiner Bewegung entlang der Führung 12 auch in Querrichtung des Rohres 14 horizontal eingestellt sowie in Höhenrichtung bewegt werden.
Das Rohr 14 wird durch Bewegen des Vorschubwagens 11 seitlich an die Biegeschablone 15 angelegt, die um eine vertikale Achse drehbar ist. Die Biegeschablone 15 weist an ihrem Umfang eine Biegerille 16 auf, die etwa den halben Umfang des Rohres 14 aufnimmt. Koaxial mit der Biegeschablone 15 ist ein Schwenkarm 17 gelagert, der eine Spannbacke 18 trägt, welche von einer Kolben-Zylinder-Einheit 19 gegen die Biegeschablone 15 gedrückt wird. Auch die Spannbacke 18 enthält eine Biegerille zur Aufnahme der anderen Hälfte des Rohrumfangs. Beim Biegevorgang wird zunächst die Spannbacke 18 gegen die Biegeschablone 15 gedrückt und dann werden Biegeschablone 15 und Schwenkarm 17 gemeinsam um ihre Achse gedreht bzw. geschwenkt, wobei das Rohr um die Biegeschablone herumgezogen wird.
Zur Abstützung des ungebogenen Rohrabschnitts während des Biegevorganges dient die Gleitschiene 20, die ebenfalls mit einer Biegerille 21 versehen ist. Diese Gleitschiene bewegt sich zusammen mit dem Rohr 14, während dieses beim Biegevorgang in Richtung auf die Biegeschablone 15 nachgezogen wird.
Sämtliche Steuervorgänge der Rohrbiegemaschine werden von der Steuereinrichtung 22 numerisch gesteuert und miteinander koordiniert. Dies gilt nicht nur für den Bewegungsablauf des Rohrbiegens, sondern auch für das Einrichten der Positionen des Transportwagens 11, der Biegewerkzeuge und die Drehung und Betätigung der Spannvorrichtung 13.
Die Vorschubeinrichtung 23 zum Vorschieben des Transportwagens 11 besteht aus einer Kolben-Zylinder-Einheit 24 mit einem hydraulischen Zylinder 25, der an seinem rückwärtigen Ende abgestützt ist und aus dem die Kolbenstange 26 ausgefahren wird. Die Kolben-Zylinder-Einheit 24 ist auf Querschienen 27 auf dem Maschinenbett 10 geführt und von einem (nicht dargestellten) Antrieb verfahrbar. Mit dem Zylinder 25 ist die Führung 12 fest verbunden. Das vordere Ende der Kolbenstange 26 ist mit dem Transportwagen 11 fest verbunden, so daß der Transportwagen 11 entsprechend der jeweiligen Ausfahrlänge der Kolbenstange 26 entlang der Führung 12 verschoben wird.
Gemäß Fig. 2 sind an der Führung 12 Längenmarkierungen 28 angebracht, die von einem am Transportwagen 11 befestigten Positionssensor 29 erkannt werden. Dieser Positionssensor ermittelt die jeweilige Längsposition des Transportwagens 11 entlang der Führung 12.
Ferner ist in Fig. 2 der Positionsgeber 30 dargestellt, der die Drehposition der Biegeschablone ermittelt und den entsprechenden Drehwinkel α ausgibt. Die Biegeschablone 15 wird von einer hydraulischen Antriebseinrichtung 31 aus zwei gegenläufig betriebenen Kolben-Zylinder-Einheiten über einen (nicht dargestellten) Kettentrieb gedreht.
Der Vorschubzylinder 25 enthält einen Kolben 32, der mit der Kolbenstange 26 verbunden ist. Der Raum des Vorschubzylinders 25 wird von dem Kolben 32 unterteilt in die Arbeitskammer 25a und die Rückhubkammer 25b. Die Arbeitskammer 25a ist mit einer Leitung 40 und die Rückhubkammer 25b mit einer Leitung 41 verbunden.
Die Leitungen 40 sind mit einem Regelventil 42 verbunden, das drei unterschiedliche Stellungen A, B und C einnehmen kann. In der dargestellten Stellung A verbindet das Ventil 42 die Leitungen 40 und 41 mit einem Schaltventil 43, das mit einer Pumpe 44 und einem Sumpf 45 verbunden ist und zwischen einer Durchlaßstellung und einer Sperrstellung umgeschaltet werden kann. Die Stellung B des Ventils 42 dient für den schnellen Vorschub und die Stellung C für den Rückhub des Kolbens 32.
In der Stellung A des Regelventils 42 werden die Durchlässe zu den Leitungen 40 und 41 proportional zu dem Signal einer Steuerleitung 48a verändert. Wenn das Signal der Steuerleitung 48a klein ist, sind der zur Leitung 40 führende Drosselquerschnitt und der mit der Leitung 41 verbundene Drosselquerschnitt ebenfalls klein. Je größer das Signal der Steuerleitung 48a ist, um so größer wird der mit der Leitung 40 verbundene Drosselquerschnitt und um so größer wird der mit der Leitung 41 verbundene Drosselquerschnitt. Die Drosselquerschnitte in Zulauf und Ablauf sind stets gleich. Die Drücke zu beiden Seiten des Kolbens werden gegenläufig zueinander verändert.
An die Leitung 40 ist ein Druckwandler 46 angeschlossen, der ein Stromsignal erzeugt, welches dem hydraulischen Druck in der Leitung 40 entspricht. An die Leitung 41 ist ein Druckwandler 47 angeschlossen, der ein Stromsignal erzeugt, das dem hydraulischen Druck in der Leitung 41 entspricht. Die Ausgänge der beiden Druckwandler 46 und 47 sind mit einem Regler 48 verbunden, der an die Steuerleitung 48a das Steuersignal für das Differentialventil 42 liefert. Der Regler 48 berechnet aus den Drücken in den Kammern 25a und 25b und den Größen der beiden Kolbenflächen A1 und A2 den Istwert Fi der Vorschubkraft, die auf den Transportwagen 11 einwirkt.
Der Regler 48 ist ferner mit einem Sollwert-Generator 49 verbunden, welcher einen Sollwert Fs der Vorschubkraft an den Regler 48 liefert. Dieser Sollwert Fs der Vorschubkraft variiert beispielsweise in Abhängigkeit von dem Drehwinkel α der Biegeschablone 10, der vom Positionsgeber 30 geliefert wird.
Der Sollwert-Generator 49 enthält mehrere Kurven, die den Sollwert Fs der Andruckkraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel α der Biegeschablone 10 angeben. An dem Sollwert-Generator kann die jeweils gewünschte Kurve ausgewählt werden. Der Sollwert-Generator 49 liefert in Abhängigkeit von α den jeweils zugehörigen Sollwert Fs, von dem der Istwert Fi subtrahiert wird. Dieser Regler, der beispielsweise ein PID-Regler ist, liefert über die Steuerleitung 48a ein Regelsignal an die Regelstrecke, die hier aus dem Differentialventil 42 und der Kolben-Zylinder-Einheit 24 besteht.
Der Druck P1 in der Leitung 40 und der Druck P2 in der Leitung 41 werden dem jeweiligen Wandler 46 bzw. 47 zugeführt. Das Ausgangssignal des Wandlers 46 wird mit einem Wert multipliziert, der der Fläche A1 des Kolbens 38 entspricht. Das Ausgangssignal des Wandlers 47 wird mit einem Wert multipliziert, der der Größe der Fläche A2 des Kolbens 38 entspricht. Dadurch werden die Produkte P1 x A1 und P2 x A2 gebildet. Jedes dieser Produkte ist ein Maß für eine der beiden Kräfte, die gegensinnig zueinander auf den Kolben 38 einwirken. Die beiden Produkte werden voneinander subtrahiert, so daß der Istwert Fi der Vorschubkraft entsteht. Dieser Istwert wird von dem Sollwert Fs subtrahiert, um das Steuersignal für die Steuereinheiten 48a zu bilden.
Der Regler 48 empfängt ferner das Positionssignal des Positionsgebers 29, der die Position des Transportwagens 11 feststellt. Der Regler 48 kann in eine Betriebsart "Positionsregelung" versetzt werden, in der er die Position des Transportwagens 11 auf einen vorgegebenen Zielwert einstellt. Dies ist beispielsweise bei geöffneten Biegewerkzeugen der Fall, wenn das Rohr zur Durchführung eines Biegevorganges an der Biegeschablone 15 positioniert werden soll. Wenn dann die Biegewerkzeuge geschlossen sind, wird der Regler 48 auf die Betriebsart "Kraftregelung" umgeschaltet, in der der Druck in der Arbeitskammer 25a des Vorschubzylinders derart geregelt wird, daß die Vorschubkraft gleich dem Soll-Wert gemacht wird.

Claims

Strangbiegemaschine mit
einer den zu biegenden Strang haltenden Spannvorrichtung (13),

einer drehend antreibbaren Biegeschablone (15),

einer den Strang gegen die Biegeschablone (15) drückenden Spannbacke (18), und

einem die Spannvorrichtung (13) tragenden, von einer Vorschubeinrichtung (23) angetriebenen Transportwagen (11),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubeinrichtung (23) aus mindestens einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit (24) besteht, deren Druck zur Aufbringung einer vorbestimmten Vorschubkraft regelbar ist.
Strangbiegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positionsgeber (29) zur Ermittlung der Ist-Position des Transportwagens (11) vorgesehen ist, wobei die Ist-Position im Zuge einer Positionsregelung einer Soll-Position nachführbar ist, und daß die Betriebsart der Vorschubeinrichtung (23) zwischen Kraftregelung und Positionsregelung wählbar ist.
Strangbiegemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Positionsregelung eine Begrenzung des auf die Kolben-Zylinder-Einheit (24) wirkenden Druckes erfolgt.
Strangbiegemaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (46,47,48) zur Erfassung des Ist-Wertes (Fi) der von der Kolben-Zylinder-Einheit (24) aufgebrachten Vorschubkraft vorgesehen ist, und daß ein Regler (48) den Ist-Wert (Fi) der Vorschubkraft entsprechend einem von einem Soll-Wert-Generator (49) gelieferten Soll-Wert (Fs) nachregelt.
Strangbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wert-Generator (49) den Soll-Wert (Fs) in Abhängigkeit vom Drehwinkel (α) der Biegeschablone (15) oder in Abhängigkeit von der Vorschubposition des Transportwagens (11) festlegt.
Strangbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Ist-Wertes (Fi) der Vorschubkraft zwei Drucksensoren (46,47) aufweist, die die Drücke zu beiden Seiten des Kolbens (32) der Kolben-Zylinder-Einheit (24) erfassen.
Strangbiegemaschine nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (48) ein Regelventil (42) mit stetiger Drosselkennlinie steuert, welches die Drücke zu beiden Seiten des Kolbens (32) gegenläufig zueinander verändert.