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[Technisches Gebiet]
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Die
Erfindung betrifft eine Vorschubeinrichtung für eine automatische Rohrbiegmaschine
mit einem Vorschubantrieb mit einem Übertragungssystem zur Hin-
und Herbewegung der Vorschubeinrichtung zwischen einer Vorbereitungsstellung
und einer Arbeitsstellung, in der die Biegung des Rohres erfolgt,
wobei die Vorschubeinrichtung auf parallel zueinander verlaufenden
Gleitschienen geführt
ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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[Stand der Technik]
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In
einer Rohrbiegmaschine wird ein zu biegendes Rohr zunächst einer
Vorbereitungsstelle zugeführt.
Anschließend
wird dieses Rohr durch eine Vorschubeinrichtung in eine Arbeitsstellung
befördert,
wo es einer Biegung zu einem gewünschten Winkel
unterworfen wird. Nach erfolgter Biegung wird die Vorschubeinrichtung
in die Vorbereitungsstellung zurückgebracht
und für
die Biegung eines weiteren Rohrs bereitgestellt. Dabei besteht ein
Arbeitszyklus aus einer Vorschubphase, einer Biegungsphase, und einer
Rückstellphase.
Der zu biegende Bereich eines Rohrs wird an seinen beiden Seiten
jeweils durch einen ortsfesten und einen beweglichen Greifer gehalten.
Durch die relative Bewegung der beiden Greifer zueinander entsteht
ein Drehmoment, das die Biegung des Rohrs bewirkt.
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Im
Stand der Technik werden Rohrbiegemaschinen gezeigt, die Brems-
bzw. Feststelleinrichtungen zur Verriegelung der Vorschubeinrichtung
aufweisen.
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US 5 426 965 A beschreibt
eine Rohrbiegemaschine, bei der ein Schubmotor eine axiale Kraft auf
ein Rohr ausübt,
um dieses zur verbiegen.
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In
US 3 974 676 A wird
eine Rohrbiegemaschine dargestellt, die ein Rohr über einen
einzelnen Motor bezüglich
des Biegekopfs der Maschine erfassen und positionieren kann.
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Eine
typische Vorschubeinrichtung für
eine automatische Rohrbiegmaschine ist in den 10 bis 13 dargestellt.
Die Rohrbiegmaschine 5 weist an ihrem Maschinengestell 51 zwei
paralle1e Gleitschienen 511 auf, auf den die Vorschubeinrichtung 52 zwischen ihrer
Vorbereitungs- und ihrer Arbeitsstellung hin und her verschieblich
geführt
wird. Zur Biegung des Rohrs sind in der Arbeitsstellung ein ortsfester 53 und
ein beweglicher Greifer 54 angeordnet. Das zu biegende
Rohr wird in einer Buchse 523 gehalten und in die Arbeitsstellung
befördert.
Zur Verschiebung der Vorschubeinrichtung sind Antriebe 521, 522 vorgesehen,
die über
ein Untersetzungsgetriebe 524, vorzugsweise ein Planetengetriebe
ein Zahnrad 525 antreiben, das im Eingriff mit einer Zahnstange 512 steht,
die sich parallel zu den beiden Gleitschienen 511 erstreckt,
auf den die Vorschubeinrichtung mit zwei Gleitschuhen (nicht gezeigt)
hin und her bewegbar gehalten sind. Durch die Untersetzung des Getriebes 524 entsteht
eine verstärkte Kraft,
die in der Biegungsphase zur Biegung des Rohrs erforderlich ist.
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Nachteilig
ist bei der bekannten Vorschubeinrichtung 52, dass der Übertragungsweg,
einschließlich
des Getriebes 524, des Zahnrads 525, und der Zahnstange 512 während eines
Arbeitszyklus stets durch den starken Drehmoment völlig belastet
wird, der nur in der Biegungsphase des Rohrs erforderlich ist. Infolgedessen
wird das Übertragungssystem
in den übrigen
Phasen (Vorschubphase und Rückstellphase)
nur unnötig überbelastet.
Dies ist vergleichbar mit einem Kraftwagen, der stets im ersten
Gang auf einer ebenen Straße
gefahren wird, und hat einen hohen Energieverbrauch und einen erhöhten Verschleiß der Übertragungsbauteile
zur Folge, und damit eine verkürzte
Standzeit der Vorschubeinrichtung.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorschubeinrichtung
der o.g. Gattung bereitzustellen, mit der die vorstehend beschriebenen
Nachteile vermieden werden können.
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Die
Erfindung geht vom Gedanken aus, dass ein zusätzlicher Antrieb (Hilfsantrieb)
vorgesehen ist, der nur bei in der Arbeitsstellung stehender Vorschubeinrichtung
wirkt, wobei seine Antriebskraft der eigentlichen Kraft des vorhandenen
Antriebes 522 überlagert
wird. Auf diese Weise kann der Antrieb 522 viel weniger
kräftig
als der Stand der Technik gewählt
werden, sofern seine Leistung ausreicht, um die gesamte Vorschubeinrichtung
mit dem zu biegenden Werkstück(Rohr)
in ihre Arbeitsstellung zu befördern.
Dadurch wird erreicht, dass sowohl der Energieverbrauch als auch
der Verschleiß des
Untertragungssystems erheblich verringert wird, und damit seine
Lebensdauer gegenüber
dem Stand der Technik sehr viel erhöht werden kann.
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Um
die zusätzliche
Antriebskraft dem eigentlichen Antrieb zu überlagern, ist als Hilfsantrieb
vorzugweise eine Kolben-Zylinder-Einheit gewählt, deren eines Ende an der
eigentlichen Vorschubeinrichtung (an ihrem Hauptteil) befestigt
und deren anderes Ende am Maschinengestell der Rohrbiegmaschine verankerbar
verschieblich gehalten ist. Die Verankerung des anderen Endes erfolgt
erst dann, wenn die Vorschubeinrichtung in die Arbeitsstellung gefahren wird,
wobei der Hilfsantrieb wie eine gestellfeste Kolben-Zylinder-Einheit
auf die Vorschubeinrichtung wirkt, woduch seine Antriebskraft dem
eigentlichen Antrieb 522 überlagert wird.
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Dabei
sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die
lösbare
Verankerung des Hilfsantriebs am Maschinengestell durch eine Kupplung
aus zwei Zangen erfolgt, die auf einer zu den Gleitschienen parallel
laufenden gestellfesten Führungsstange
verstellbar und klemmbar geführt
ist. Vorzugsweise wirkt die Kupplung in formschlüssiger Weise. Zu diesem Zweck
wird die Führungsstange beiderseitig
verzahnt. Dementsprechend weist jede Zange an ihrer der Führungsstange
zugewandten Seite eine Verzahnung auf.
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Zu
ihrer selbsttätigen
Kupplung und Entkupplung von dem Maschinengestell weist die Vorschubeinrichtung
einen dritten Antrieb, vorzugsweise einen hydraulischen Antrieb
auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
näher erläutert. Es
zeigt:
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[Zeichnung]
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1 eine
Seitenansicht einer Rohrbiegmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung,
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2 einen
Querschnitt durch die Vorschubeinrichtung der Rohrbiegmaschine in 1,
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3 eine
Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung,
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4 eine
vordere Explosionsansicht der Kupplung der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung,
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5 eine
teilweise geschnitte Seitenansicht der Kupplung in 4,
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6 eine
Draufansicht der Kupplung in 4,
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7 eine
Vorderansicht der Kupplung in 4 in zusammengebautem
Zustand in ihrer entkoppelten Stellung,
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8 eine
Vorderansicht der Kupplung in 4 in zusammengebautem
Zustand in ihrer eingekoppelten Stellung,
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9 eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung,
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10 in
Seitenansicht eine Rohrbiegmaschine mit einer bekannten Vorschubeinrichtung nach
dem Stand der Technik,
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11 eine
Draufsicht der Rohrbiegmaschine in 10,
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12 eine
Seitenansicht der Vorschubeinrichtung in 10, und
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13 eine
teilweise geschnitte Vorderansicht der Vorschubeinrichtung in 12.
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[Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform]
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Wie
aus 1 bis 9 hervorgeht, weist eine Rohrbiegmaschine 5 wie
beim Stand der Technik an ihrem Maschinengestell 51 zwei
parallele Gleitschienen 511(siehe 2, 7 und 8) auf,
auf den die Vorschubeinrichtung 52 zwischen ihrer Vorbereitungs-
und ihrer Arbeitsstellung hin und her verschieblich gefahren wird.
Zur Verschiebung der Vorschubeinrichtung 52 sind ähnliche
Antriebe vorgesehen, die über
ein ähnliches
Untersetzungsgetriebe ein Zahnrad antreiben, das im Eingriff mit
einer Zahnstange 512(2, 7 und 8)
steht, die sich parallel zu den beiden Gleitschienen 511 erstreckt,
auf den die Vorschubeinrichtung 52 über jeweils einen Gleitschuh 211 hin
und her bewegbar gehalten sind. Dabei ist der vordere Hauptteil
der Vorschubeinrichtung im Wesentlichen gleich wie im Stand der
Technik ausgebildet. Also kann für
die Einzelheiten des Hauptteils auf den Stand der Technik verwiesen
werden.
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Die
wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht in einem zusätzlichen
Hilfsantrieb 1, der vorzugsweise eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ist,
deren vorderes (z.B. zylinderseitiges) Ende am vorderen Hauptteil
der Vorschubeinrichtung 52 und deren hinteres (z.B. kolbenseitiges)
Ende an einem hinteren Verankerungsteil 2 der Vorschubeinrichtung 52 befestigt
ist. Dabei besteht zwischen dem Hauptteil und dem Verankerungsteil 2 der
Vorschubeinrichtung 52 keine direkte mechanische Verbindung.
Deshalb ist der Verankerungsteil 2 nur indirekt über die Kolben-Zylinder-Einheit 1 mit
dem Hauptteil verbunden und durch diesen in Mitbewegung zwischen
der Vorbereitungsstellung und der Arbeitsstellung gebracht, wobei
der Kolben in seinem oberen Totpunkt im Zylinder bleibt (in der
Vorschubphase und in der Rückstellphase).
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Wenn
die Vorschubeinrichtung 52 ihre Arbeitsstellung erreicht,
so beginnt die Biegungsphase. Die Vorschubbewegung des Hauptteils
der Vorschubeinrichtung 52 wird forgesetzt, um das Rohr
zu biegen, während
das Verankerungsteil 2 gestellfest verankert und nicht
mehr durch das Hauptteil mitgenommen wird. Gleichzeitig wird der
Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit 1 mit Drucköl beaufschlagt
und der Kolben aus dem Zylinder ausgefahren, wodurch eine zusätzliche
Kraft über
dem Kolben auf das Hauptteil der Vorschubeinrichtung ausgeübt und der eigentlichen
Antriebskraft der Vorschubeinrichtung 52 (d.h. die durch
den Antrieb 522 allein erzeugte Vorschubkraft) überlagert
wird, woraus eine erheblich verstärkte Gesamtkraft resultiert.
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Antriebskraft des Antriebs 522 gegenüber dem
Stand der Technik viel geringer gewählt werden kann, sofern der
Antrieb 522 allein ausreicht, um die gesamte Vorschubeinrichtung
einschließlich
des Verankerungsteils 2 und des zu biegenden Rohres mit
einer schnellen Geschwindigkeit in die Arbeitsstellung zu fahren.
Hierdurch werden die mit der stetig hoher Belastung des Übertragungssystems 524, 525, 512 verbundenen
Nachteile (erhöhter Verschleiß und Energieverbrauch,
intensivierte Wartung, kurze Standzeit) infolge der hohen Leistung
des Antriebs 522 vermeiden.
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Als
Hilfsantrieb 1 können
zwei parallel zueinander angeordnete hydraulische Zylinder oder
Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet werden, von denen jede jeweils
an ihrem vorderen (hier zylinderseitigen) Ende mit dem Hauptteil
und an ihrem hinteren (hier kolbenseitigen) Ende 11 mit
dem Verankerungsteil 2 fest verbunden ist, wie es aus 2 und 3 ersichtlich
ist.
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Die
gestellfeste Verankerung des Verankerungsteils 2 erfolgt
durch zwei in Querrichtung gegenüberliegende,
spiegelsymmetrische zusammenwirkende Zangen 34, die am
Verankerungsteil 2 und beiderseitig einer Verankerungsstange(oder
Klemmschiene) 4 mit Spiel angeordnet sind, die fest mit
dem Maschinengestell 51 verbunden ist und sich parallel zu
den beiden Gleitschienen 511 und zur Zahnstange 512 erstreckt
(siehe 2, 4, 7 und 8).
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Beim
Erreichen der Arbeitsstellung wird die Verankerungsstange 4 zwischen
den beiden Zangen 34 geklemmt. Dadurch erfolgt eine Kupplung
zwischen den beiden Zangen 34 und der dazwischen eingespannten
Verankerungsstange 4. Dabei erfolgt die Kupplung vorzugsweise
in formschlüssiger
Weise. Eine formschlüssige
Kupplung hat gegenüber
einer reibungs- oder kraftschlüssigen
Kupplung den Vorteil, dass ein unerwünschtes Rutschen infolge der starken
Gegenkraft aus dem Werkstück
während
der Biegungsphase vermieden werden kann, ohne eine sehr starke Klemmkraft
des Antriebes 32 zu erfordern. Hierzu weist jede der Zangen 34 an
ihrer der Verankerungsstange 4 zugewandten Seite eine Verzahnung 343 auf.
Dementsprechend hat die Verankerungsstange 41 an ihren
beiden Seiten jeweils eine dazu komplementäre Verzahnung 41,
die bei der in Arbeitsstellung eingefahrenen Vorschubeinrichtung 52 im
Eingriff mit der Verzahnung 343 der Zangen 31 gebracht
wird. Da die Verankerungsstange 4 fest am Maschinengestell 51 angeordnet
ist, erfolgt dadurch eine gestellfeste Verankerung des Verankerungsteils 2.
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Die
Kupplung/Entkupplung zwischen den Zangen 34 und der Verankerungsstange 4 erfolgt durch
eine relative Verschiebung der beiden Zangen 34 in Querrichtung
(in Richtung quer zur Gleitschienen 511) zueinander oder
voneinander. Zu diesem Zweck ist ein Paar von spiegelsymmetrischen
Hebelarmen 31 vorgesehen. Jeder der Hebelarme 31 weist zur
Erzeugung der Verschiebung in Querrichtung eine exzentrische Kurve 313 auf,
die wie eine Kurvenscheibe oder ein Exzenter wirkt. Dementsprechend
besitzt jede der Zangen 34 an ihrer, der Verankerungsstange 4 abgewandten
Seite, eine bogenförmige
Gegenfläche 344,
mit der sie an der Kurve 313 anliegt. Mit der nockenartigen
Berührung
können
die beiden Zangen 34 durch eine Ein- oder Ausschwenkung der Hebelarme voneinander
abgestoßen (7)
bzw. zueinander angenähert
werden(8).
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Dabei
erfolgt die Ein- bzw. Ausschwenkung der Hebelarme 31 durch
einen dritten Antrieb 33, vorzugsweise einen hydraulischen
Zylinder, der an seinem beiden Enden jeweils über ein Gelenkglied 32 mit
einem der Hebelarme 31 gelenkig verbunden ist.
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Damit
die beiden Hebelarme 31, also die beiden Zangen 34 nach
erfolgter Biegung und nach Entlastung des hydraulischen Zylinders 33 selbständig in
ihre entkoppelte Ruhestellung zurückkehren können, ist zwischen den beiden
Zangen 34 eine Rückstellfeder 35,
vorzugsweise eine Druckfeder vorgesehen, deren beiden Enden jeweils
in einem Sackloch 342 einer Zange 34 aufgenommen
sind.
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Wenn
die Vorschubeinrichtung 52 ihre Arbeitsstellung erreicht,
so wird ihre Klemmvorrichtung 3 betätigt, die aus dem hydraulischen
Zylinder des dritten Antriebs 33, den Gelenkgliedern 32,
den beiden Hebelarmen 31, den beiden Zangen 34,
und der dazwischen liegenden Feder 35 besteht. Zuerst wird der
Zylinder des dritten Antriebs 33 mit Drucköl beaufschlagt,
wodurch der Kolben aus dem Zylinder des dritten Antriebs 33 ausgefahren
wird, was zur Ausschwenkung der beiden Hebelarme 31 führt. Infolgedessen
werden die beiden Zangen 34 zueinander verschoben, bis
ihre Verzahnung 343 zum Eingriff mit der Verzahnung 41 der
Verankerungsstange 4 kommt.
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Nach
erfolgter Verankerung des Verankerungsteils 2 mittels ihrer
Klemmvorrichtung 3 auf der Verankerungsstange 4 werden
die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 1 mit Druckmittel
beaufschlagt, wodurch eine sehr starke, zusätzliche Hilfskraft der eigentlichen
Vorschubkraft des Vorschubantriebes 522 überlagert
wird.
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Nach
erfolgter Biegung wird zuerst der Hilfsantrieb 1 entlastet.
Gleichzeitig treibt der Vorschubantrieb 522 die Vorschubeinrichtung 52 in
entgegengesetzter Richtung an, was eine Rückfahrt derselben bewirkt.
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Da
jeder der beiden Zylinder des Hilfsantriebs 1 bereits entspannt
wurde, wird sein Kolben 11 zurück in den Zylinder bis zu seinem
oberen Totpunkt eingefahren und das gesammte Verankerungsteil 2 mit
seiner Klemmvorrichtung 3 durch das herkömmliche
Hauptteil der Vorschubeinrichtung 52 bis zu seiner Vorbereitungsstellung
zurückgeschoben,
wo die Vorschubeinrichtung 52 mit einem neuen Rohr für einen
erneuten Arbeitszyklus beladen wird.
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Zur
schwenkbaren Lagerung der beiden Hebelarme 31 auf dem Verankerungsteil 2 weist
dieses an ihrem unteren Teil 22 zwei Bohrungen 221 auf.
Jeder der beiden Hebelarme 31 ist schwenkbar auf dem Verankerungsteil 2 durch
einen Gelenkbolzen 36 gelagert, der jeweils durch eine
Bohrung 211 des Verankerungsteils 2 und eine entsprechende
untere Bohrung 311 eines Hebelarms 31 hindurchgeführt wird, der
an seinem oberen Ende eine Bohrung 312 jeweils für einen
anderen Gelenkbolzen 321 an einem Ende des dritten Antriebes 33 aufweist.
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Die
Führung
des Verankerungsteils 2 auf jeder der beiden Gleitschienen 511 erfolgt
ebenfalls durch einen Gleitschuh 211, die teilsweise in
einer Ausnehmung 21 aufgenommen ist, die an der unteren
Seite des Verankerungsteils 2 eingearbeitet wird.
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Das
Verankerungsteil 2 weist an seiner Unterseite eine Nut 222 mit
umgekeht-T-förmigem Querschnitt
für die
Verankerungsstange 4 auf.
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Jeder
der Kolben 11 des Hilfsantriebs 1 ist an seinem
hinteren Ende in einer Bohrung 251 eines Ansatzes 25 aufgenommen.
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Wie
aus 5 ersichtlich, weist das Verankerungsteil 2 eine
Aufnahme 24 für
die Zangen 3 auf, die durch eine Aussparung 23 nach
oben gebildet ist.
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Unterhalb
den Zangen 34 ist eine Platte 341 vorgesehen.
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Die
Erfindung hat gegenüber
dem Stand der Technik die folgenden Vorteile:
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Mit dem Hilfsantrieb kann die Leistung des Vorschubantriebs, der über einen
gesamten Arbeitszyklus mit allen drei Phasen stets arbeitet, erheblich
verringert werden, wodurch der Verschleiß de Übertragungssystems und der
Energieverbrauch wesentlich verringert und die Standzeit erhöht wird.
Trotzdem bleibt die für
die Biegung eines Rohrs erforderliche hohe Kraft dank der Überlagerung
der Hilfskraft des Hilfsantriebs erhalten.
- 2) Da die Vorschubeinrichtung in ihrer Biegungsphase, in der
sie maximal beansprucht wird, an der gestellfesten Verankerungsstange
verankert ist, wird die starke Beanspruchung zumeist durch die Verankerung
aufgenommen und auf das Maschinengestell weitergeleitet und nicht
mehr auf das Übertragungssystem
ausgeübt,
was wieder zur Verringerung des Verschleisses und zur Erhöhung der
Standzeit führt.