EP2406021B1

EP2406021B1 - Rohrbiegemaschine mit rohrmanipulator

Info

Publication number: EP2406021B1
Application number: EP11704916.3A
Authority: EP
Inventors: August-Wilhelm SCHÄFER
Original assignee: Aws Schafer Technologie GmbH
Current assignee: Aws Schafer Technologie GmbH
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2020-05-06
Anticipated expiration: 2031-01-06
Also published as: JP2012524662A; US9399247B2; PL2406021T3; RU2499647C2; CN102427895B; EP2406021A1; BRPI1106081A2; CA2758817A1; CA2758817C; MX2012000702A; KR20120065267A; RU2011140005A; BRPI1106081B1; DE102010004822B4; DE102010004822A1; CN102427895A; WO2011085713A1; US20120192612A1; KR101323547B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrbiegemaschinen sowie ein Verfahren zum Beschicken und zum Einführen von Rohren in Rohrbiegemaschinen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, wie z.B. aus der DE 26 30 967 A bekannt.
In solchen Rohrbiegemaschinen werden die zu biegenden Rohre an der Biegestelle induktiv erwärmt. Bei den Rohren handelt es sich hierbei um oft dickwandige Stahlrohre mit Wanddicken von 3 bis zu 120 mm und mit großen Durchmessern von 400 bis 1660 mm und dabei Gewichten von mehreren Tonnen. Entsprechend groß und schwer sind auch die dazu entwickelten Rohrbiegemaschinen, mit denen sich Biegeradien von 1 bis 10 Metern realisieren lassen.
Problematisch ist dabei das Handling der gebogenen Rohre. Für jede Biegung muss das zu biegende Rohr an seinem geraden Ende in einen Vorschubwagen eingespannt werden, während an dem zu biegenden Ende ein Biegeschloss befestigt wird. Zwischen Biegeschloss und Vorschubwagen befindet sich eine ringförmige Vorrichtung zum induktiven Erwärmen, üblicherweise auch als Induktionsring bezeichnet. Dieser Induktionsring muss bei allen Umspann- und Beschickungsvorgängen in aufwändiger Weise abgebaut und danach wieder eingebaut und ausgerichtet werden, weil sonst die Gefahr bestünde, dass beim Transport schwingende Rohre zu Beschädigungen führen würden. Dies bedeutet in der Regel eine erhebliche Verzögerung der Biegevorgänge, die den Umsatz einer Rohrbiegemaschine maßgeblich begrenzt. Zur Lösung derartiger Schwierigkeiten sind auch andere Spanneinrichtungen zum Führen von Rohren im Stand der Technik bereits beschrieben worden.
Die DE 26 30 967 A lehrt hierzu, ein Rohr zu biegen und mittels eines Aufnahmedorns aus der Biegevorrichtung herauszunehmen, ohne den Induktionsring entfernen zu müssen. Allerdings wird der Aufnahmedorn nicht als Vorschub benutzt und auch nicht als Werkzeug, um das Rohr zu greifen und in die Rohrbiegemaschine einzuführen.
Die DE 31 47 688 A1 beschreibt eine Rohr-Schnellspannvorrichtung, mit der eine möglichst geringe, nicht biegbare Rohrlänge am Einspannende erreicht werden soll, wobei durch eine bolzenförmige Spreizzange mit mehreren am Umfang verteilten Längsschlitzen eine Radialklemmbewegung erzielt wird. Hierzu wird die Spreizzange auch über das eine Ende des zu biegenden Rohres gestülpt. Mit einer solchen Technologie sind aber nur geringe Wanddickenunterschiede ausgleichbar und das Werkzeug kann nicht über ein großes Rohr-Durchmesser-Spektrum zum Einsatz gebracht werden. Auch ist es nicht möglich, das hintere Rohrende durch die Erwärmungsvorrichtung hindurchzuführen.
In der FR 1 442 832 A ist vorgesehen, ein dünnwandiges Installationsrohr von innen zu greifen und einer mechanischen Biegevorrichtung zuzuführen. Für große und dickwandige Rohre, die nur nach dem Induktionsbiegeverfahren umgeformt werden können, ist die Vorrichtung nicht geeignet.
Weitere Spannzangen für Rohre werden in den Schriften DE 1 966 496 U und US 2862540 beschrieben. Auch diese sind aber nicht geeignet, große Rohre wechselnder Durchmesser aufzunehmen und in Rohrbiegemaschinen induktiv zu biegen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rohrbiegemaschine zu schaffen, bei der die Umspann- und Beschickungsvorgänge verkürzt und vereinfacht sind und somit der erreichbare Durchsatz und deren Wirtschaftlichkeit erhöht ist.
Die Aufgabe wird durch eine Rohrbiegemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine solche Rohrbiegemaschinedient dem Biegen von Rohren großer Durchmesser und besitzt einen Rohrmanipulator zum Bewegen der Rohre.

In der Rohrbiegemaschine wird ein Rohr in axialer Richtung durch eine dieses Rohr ringförmig umschließende, Erwärmungseinrichtung geführt.
Bei dem in Vorschubrichtung des Rohres gelegenen Teil der Rohrbiegemaschine befindet sich mindestens ein Biegearm,
Ein am Biegearm befindliches Biegeschloss umfasst das zu biegende Rohrstück fest und bewegt sich während des Vorschubes des Rohres um die Biegedrehachse.
Am Ende des Rohres ist eine axial in Vorschubrichtung des Rohres in der Vorschubeinrichtung verschiebbare Aufnahmepinole eingebaut.
Die Aufnahmepinole greift von innen in das Rohr greift und spannt das Rohr dabei von innen fest.
Die Aufnahmepinole führt das Rohr in definierter Weise axial durch die Erwärmungseinrichtung bis in eine vordere Spanneinrichtung.

Hierdurch ist es möglich, auf einen Aus- und Wiedereinbau des Induktionsringes zu verzichten, da man das Rohr präzise durch den Induktionsring hindurchführen kann, bis das hintere Rohrende weit genug vor dem Induktionssystem gespannt werden kann, ohne dass Ausweichbewegungen des Rohres mit zerstörerischer Wirkung zu befürchten sind. Die Aufnahmepinole bringt die Kraft auf, mit der das Rohr durch die Erwärmungseinrichtung geführt wird. Der Rohrmanipulator besteht hierbei im Wesentlichen aus der Aufnahmepinole und den Vorrichtungen, die der Bewegung der Aufnahmepinole in axialer Richtung dienen, wobei letztere den üblichen Vorschubvorrichtungen nach dem herkömmlichen Stand der Technik entsprechen.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmepinole das zu biegende Rohr in mindestens zwei Halteebenen, die senkrecht zur waagerechten Rohrmittelachse liegen, fixiert. Mit einer derartigen rohrinnenseitigen Aufnahmevorrichtung ist es möglich, das Rohr so festzuhalten, dass es weder in Längsrichtung noch in tangentialer Richtung verrutschen kann. Die beiden Halteebenen müssen soweit auseinander liegen, dass sie die großen Hebelkräfte sicher aufnehmen können, ohne an den Krafteinleitungspunkten der Rohre zu Verformungen zu führen. Zur Unterstützung können weitere Halteebenen vorgesehen werden.
Außerdem ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Fixierung in reibschlüssiger Weise in jeder der Halteebenen durch Haltevorrichtungen erfolgt, die von innen gegen das Rohr gedrückt werden. Hierbei muss aufgrund der erheblichen Kräfte auf definierte, begrenzbare Druckkräfte und ausreichende Krafteinleitungsflächen geachtet werden.
Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Aufnahmepinole drehbar ist. Dies erleichtert das Einspannen bei Mehrfachbiegungen und ermöglicht, dass das Rohr nach mehreren, möglicherweise räumlich komplizierten Biegevorgängen so gedreht werden kann, dass eine sichere Entnahme des Rohres ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtungen in jeder Ebene durch Haltehebel gebildet werden, die an ihren äußeren Enden Krafteinleitungselemente für die Rohrinnenseite aufweisen, wobei die Haltehebel durch ein hydraulisches System innerhalb der Aufnahmepinole betätigt und dabei konzentrisch gespreizt werden. Die Haltehebel können dabei gleichläufig oder gegenläufig angeordnet werden. Im Falle einer Gleichläufigkeit können die Krafteinleitungsflächen der verschiedenen Halteebenen auch miteinander verbunden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass in jeder der Halteebenen drei, vier, fünf oder sechs Haltehebel vorgesehen werden, wobei die Haltehebel gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
Ein Verfahren zum Beschicken und Führen eines Rohres vor und nach einem Biegevorgang mittels einer erfindungsgemäßen Rohrbiegemaschine umfasst folgende Schritte:

a) Positionieren des zu biegenden Rohres axial fluchtend vor dem Rohrmanipulator,
b) Einführen der Aufnahmepinole des Rohrmanipulators mit eingezogenen Haltehebeln in das Rohr, bis mindestens zwei Halteebenen innerhalb des zu biegenden Rohres sind,
c) Hydraulisches Ausfahren der Haltehebel, bis das Rohr durch die Aufnahmepinole festgehalten wird,
d) Heranziehen des Rohres durch die ringförmige Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis die Position, an der das Rohr in einem Vorschubwagen gespannt werden kann,
e) Schieben und gleichzeitiges Biegen des Rohres mittels induktiver Erwärmung,
f) Nach Beenden des Biegevorgangs Herausschieben des gebogenen Rohres durch die abgeschaltete Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis in das Biegeschloss (1),
g) Spannen des Rohres im Biegearmschloss,
h) Hydraulisches Einfahren der Haltehebel,
i) Herausführen der Aufnahmepinole aus dem Rohr,
j) Abtransport des Rohres.

Es ist also nicht mehr nötig, das Rohr mit Kränen in der Biegemaschine zu positionieren. Weiterhin können übliche Biegevorgänge ohne Wartezeit, bis das Rohr abgekühlt ist, in einem durchgeführt werden, was die Produktivität erheblich verbessert, weil es den gesamten Biegevorgang erheblich beschleunigt. Der Abtransport kann dann in einfacher Weise zum Beispiel mittels eines Hallenkrans erfolgen.
Während des Biegevorgangs muss darauf geachtet werden, dass keine Haltehebel ausgefahren sind, wenn die betreffende Krafteinleitungsfläche in die Nähe des Induktionsringes gelangt, sondern dass sich die Haltehebel in einer Parkposition befinden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von neun Skizzen näher erläutert.

Fig. 1: zeigt hierbei eine Übersicht über die Teile der Biegemaschine und ihr Zusammenwirken mit dem Rohrmanipulator.
Fig. 2a bis 2d: zeigen eine Aufnahmepinole mit eingefahrenen, und
Fig. 3a bis 3d: mit ausgefahrenen Haltehebeln.

Fig. 1 zeigt die Biegemaschine mit Biegeschloss 1, der Biegedrehachse 2, hinter dem in der gleichen Ebene auch ein Induktionsring 3 liegt. Auf dem vorderen Teil eines Vorschubwagens 4 befindet sich eine Aufnahmepinole 5, die mit einer Vorschubstange 6 verbunden ist und die Haltehebel 7 aufweist. Aufnahmepinole 5, Vorschubstange 6 und Haltehebel 7 bilden den Rohrmanipulator. Das eingelegte Rohr 8 ist bis zum Induktionsring 3 gezeigt und danach nur im ungebogenen Zustand gestrichelt angedeutet.
Fig. 2a zeigt eine Seitenansicht des Rohrmanipulators bestehend aus Aufnahmepinole 5, Vorschubstange 6, den vier Haltehebeln 7 in eingefahrenem Zustand und deren Krafteinleitungsflächen 9.
Fig. 2b zeigt einen 45°-Schnitt, Fig. 2c eine Frontalansicht in Achsrichtung und Fig. 2d eine isometrische Darstellung.
In gleicher Weise zeigt Fig. 3a eine Seitenansicht des Rohrmanipulators bestehend aus der Aufnahmepinole 5, der Vorschubstange 6, den vier Haltehebeln 7 in ausgefahrenem Zustand und deren Krafteinleitungsflächen 9. Gezeigt werden hierbei auch die Halteebenen 10.
Fig. 3b zeigt einen 45°-Schnitt, Fig. 3c eine Frontalansicht in Achsrichtung und Fig. 3d eine isometrische Darstellung.

Bezugszeichenliste

1: Biegeschloss
2: Biegedrehachse
3: Induktionsring
4: Vorschubwagen
5: Aufnahmepinole
6: Vorschubstange
7: Haltehebel
8: Rohr
9: Krafteinleitungsfläche
10: Halteebene

Claims

Rohrbiegemaschine zum Biegen von Rohren (8) großer Durchmesser, wobei
- ein Rohrmanipulator zum Bewegen der Rohre vorgesehen ist, mit dem ein Rohr (8) in axialer Richtung durch eine das Rohr (8) ringförmig umschließende Erwärmungseinrichtung (3) geführt wird,

- sich bei dem in Vorschubrichtung des Rohres (8) gelegenen Teil der Vorrichtung zum Biegen mindestens ein Biegearm befindet,

- ein am Biegearm befindliches Biegeschloss (1) das zu biegende Rohrstück fest umfasst und sich während des Vorschubes des Rohres um die Biegedrehachse (2) bewegt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrmanipulator eine Vorschubstange (6), Haltehebel (7) sowie eine drehbare und axial in Vorschubrichtung des Rohres (8) verschiebbare Aufnahmepinole (5) umfasst, welche:
- am Ende des Rohres (8) in der Vorschubeinrichtung (4) eingebaut ist,

- zum Eingriff von innen in das Rohr (8) und zur festen Einspannung des Rohres (8) von innen ausgebildet ist,

- zur Führung des Rohres (8) in definierter Weise durch die Erwärmungseinrichtung (3) hindurch in das Biegearmschloss (1) verschiebbar ist,
und dass das zu biegende Rohr (8) durch die Aufnahmepinole (5) in mindestens zwei Halteebenen (10), die senkrecht zur Rohrmittelachse liegen, fixierbar ist und dass die Fixierung in reibschlüssiger Weise in jeder der Halteebenen (10) durch die von innen gegen das Rohr (8) drückbaren Haltehebel (7) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltehebel (7) an ihren äußeren Enden Krafteinleitungselemente (9) für die Rohrinnenseite aufweisen und durch ein hydraulisches System innerhalb der Aufnahmepinole (5) betätigt und dabei konzentrisch aufspreizbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der Halteebenen (10) drei, vier, fünf oder sechs Haltehebel (7) vorgesehen sind, die gleichmäßig über den Umfang verteiltsind.
Verfahren zum Beschicken und Führen eines Rohres (8) vor und nach einem Biegevorgang mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Positionieren des zu biegenden Rohres (8) axial fluchtend vor dem Rohrmanipulator,

b) Einführen der Aufnahmepinole (5) des Rohrmanipulators mit eingezogenen Haltehebeln (7) in das Rohr (8), bis mindestens zwei Halteebenen (10) innerhalb des zu biegenden Rohres (8) sind,

c) Hydraulisches Ausfahren der Haltehebel (7) bis das Rohr (8) durch die Aufnahmepinole (5) festgehalten wird,

d) Heranziehen des Rohres (8) durch die ringförmige Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis in eine Position, an der das Rohr (8) in einem Vorschubwagen (4) gespannt werden kann,

e) Schieben und gleichzeitiges Biegen des Rohres mittels induktiver Erwärmung,

f) Nach Beenden des Biegevorgangs Herausschieben des gebogenen Rohres (8) durch die abgeschalteter Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis in das Biegeschloss (1),

g) Spannen des Rohres (8) im Biegeschloss (1),

h) Hydraulisches Einfahren der Haltehebel (7),

i) Herausführen der Aufnahmepinole (5) aus dem Rohr (8), und

j) Abtransport des Rohres (8).