DE2825723A1

DE2825723A1 - Verfahren und vorrichtung zum biegen von langgestrecktem metallgut

Info

Publication number: DE2825723A1
Application number: DE19782825723
Authority: DE
Inventors: Susumu Hanyo; Shunpei Kawanami
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1977-06-22
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1979-01-11
Also published as: CA1100397A; US4195506A; IT1096769B; BR7803860A; IT7824878A0; GB2000056B; BE868167A; GB2000056A; NL7806051A; DE2825723C2

Description

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DAIICIH KOSHUGA KOGYO K.K. Tokio (japan)

Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von langgestrecktem Metallgut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren

und eine Vorrichtung zum Biegen von langgestrecktem Metallgut.

Man kann langgestrecktes Metallgut entweder kalt oder warm biegen, je nachdem, was im Einzelfall vorteilhafter ist. Das Kaltbiegen ist zweckmäßig, wenn der relative Biegeradius, d. h. der auf den Rohrdurchmesser bezogene Biegeradius, einen Wert von mehr als 18 hat. Das Warmbiegen wird allgemein bei einem kleineren Biegeradius vorgezogen, kann aber bei Rohren aus hochwertigen Werkstoffen auch bei einem relativen Biegeradius bis zu einem Wert 30 zweckmäßig sein. Die Erfindung schafft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalt- oder Warmbiegen von langgestrecktem Metallgut derart, daß auch beim Biegen mit kleinem Biegeradius eine Herabsetzung der Wandstärke verhindert wird.

Zum Biegen von Rohren mit einem großen

Durchmesser von beispielsweise I50 cm wird derzeit häufig eine transportfähige Kaltbiegepresse verwendet, die jedoch

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sehr groß und schwer ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher

in der Schaffung einer kleinen, leichten Biegemaschine, die zum Kalt- und Warmbiegen von langgestrecktem Metallgut mit großem Querschnitt geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird in dem

Verfahren gemäß der Erfindung langgestrecktes Metallgut auf beiden Seiten eines zu biegenden Teils in je eine Klemmvorrichtung eingespannt und mit je einem quer zu der Längsrichtung des Biegegutes angeordneten Arm fest verbunden und wird das Biegegut zum Biegen in seiner Längsrichtung bewegt und gleichzeitig durch eine an den Enden der Arme angreifende Zugeinrichtung eine Zugkraft ausgeübt, welche die Arme zueinanderhin zu ziehen trachtet, und das Biegegut örtlich einer das Biegen des Gutes unterstützenden oder erleichternden Einwirkung unterworfen.

Eine übliche Biegemaschine zum Biegen

von langgestrecktem Gut auf einer Baustelle besteht aus einer Presse und Biegewerkzeugen. Eine derartige Biegemaschine benötigt einen großen Rahmen, der so fest sein muß, daß er dem erforderlichen Biegemoment gewachsen ist. Daher ist ein solcher Rahmen sehr schwer. Die Erfindung schafft nun eine sehr leichte, raumsparende Vorrichtung, in der ein derartiger Rahmen nicht benötigt wird·

In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird langgestrecktes Metallgut auf beiden Seiten eines au biegenden Teils in je einer Klemmvorrichtung eingespannt und wird mit je einem quer zu der Längsrichtung des Biege gutes angeordneten Arm fest verbunden und wird auf das Biegegut innerhalb seiner Elastizitätsgrenze ein

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ausgeübt, wobei 60 bis 80 % des erforderlichen Biegemoments mittels einer Zugeinrichtung und beim Kaltbiegen die

restlichen 40 bis 20 </o des erforderlichen Biegemoments mittels einer Einrichtung zum örtlichen Unterstützen des Biegens ausgeübt werden. Im Rahmen der Erfindung kann aber das Biegen auch dadurch erleichtert werden, daß das zu biegende Gut örtlich erhitzt wird, während es der Einwirkung der Zugeinrichtung unterworfen ist, wobei der Biegeradius entsprechend reguliert wird. In diesem Fall wird das Biegegut warm gebogen. Bei der Anwendung der Erfindung ist zum Unterschied von der üblichen Biegepresse kein Rahmen erforderlich, so daß die Biegevorrichtung leicht und kompakt ist. Beim Kaltbiegen wird das innerhalb der Elastizitätsgrenze zulässige, große Biegemoment über eine beträchtliche Länge des Biegegutes verteilt, so daß dieses leicht einem zusätzlichen Biegemoraent unterworfen werden kann.

Beispielsweise beträgt bei Stahl die

Elastizitätsgrenze 82 $ des elastischen Verformungswiderstandes. In diesem Fall kann man ein Hauptbiegemoment von bis zu 80 $ ausüben, ohne daß eine plastische Verformung auftritt, und das Biegen durch Ausüben eines zusätzlichen Biegemoments von 20 $ oder mehr unterstützen. Ferner kann man beim Biegen den Biegeradius auf geeignete ¥eise regulieren. Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist anscheinend kompliziert, doch führt sie beim Biegen von großen oder schweren Rohren zu bemerkenswerten Vorteilen, weil sowohl das Hauptbiegemoment als auch das Zusatzbiegemoment mit je einer kleinen, leichten und kompakten Einrichtung ausgeübt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt

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Fig. 1 ein Schema zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung,

Fig. 2 in Ansicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Kaltbiegen, wobei das Biegen durch drei Biogewalzen unterstützt wird,

Fig. 3 ebenfalls in Ansicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei das Biegen durch eine Biegepresse unterstützt wird. In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 und 3 sind die Einrichtungen zum Unterstützen des Biegevorgangos verschwenkbar angeordnet, so daß sie sich dem Verlauf des gebogenen Teils des Biegegutes anpassen können, und sind sie zum Ausüben des Biegemoments mit einem Hydrozylinder, einer Gewindespindel oder dergleichen versehen.

Fig. h zeigt ebenfalls in Ansicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 erläutert in einem Schema den Grundaufbau einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 zeigt in Draufsicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 7 schematisch die Hauptteile der Vorrichtung gemäß Fig.6,

Fig. 8a und 8b zeigen schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der das Biegegut mit Hilfe einer Hauptzugeinrichtung und einer Hilfszugeinrichtung gebogen wird.

Fig. 9a erläutert schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der während des Biegevorganges die Druck-

kraft konstantgehalten wird.

Fig. 9b erläutert schematisch einen Zustand, der in der Ausführungsform gemäß Fig. 9a während des Biegevorganges auftritt.

Die Figuren 10a, 10b und 10c erläutern schematisch eine gegenüber der Fig. 9 abgeänderte Ausführungsform. Dabei zeigt Fig. 10a einen Zustand beim Einspannen eines Rohres vor dem Biegen, Fig. 10b einen Zustand während des Biegevorganges und Fig. 10c einen Zustand nach einem Biegen um 90°.

Fig. 11 zeigt schematisch eine ebenfalls gegenüber Fig. abgeänderte Ausführungsform,

Fig. 12 in Draufsicht eine Ausführungsform, in welcher der wirksame Radius einer in Fig. 9 gezeigten Führung veränderbar ist,

Fig· 13 eine Seitenansicht zu Fig. 12,

Fig. lh in Draufsicht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 15 in Draufsicht eine weitere Ausführungsform, Fig. 16 in Draufsicht eine weitere Ausführungsform,

Fig. 17 in Ansicht den eintrittsseitigen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 16,

Fig. 18 eine Seitenansicht zu Fig. 17 und

Fig. 19 in Draufsicht eine Einrichtung, die beim Biegen mit kleine« Biegeradius, d. h. mit starker Druckkraft, zum

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Abstützen des gebogenen Teils erforderlich ist.

Fig. 20 erläutert ein Verfahren zum Anzeigen einer Veränderung der Krümmung beim Biegen.

In den Zeichnungen bezeichnet:

1 Strangfb'rmiges Biegegut aus Metall,

2 einen gebogenen Teil von 1,

3 ein Spannfutter zum Einspannen des vorlaufenden Teils des Biegegutes,

h einen quer zu der Längsrichtung des Biegegutes angeordneten Arm, der an dem Spannfutter 3 befestigt ist,

5 eine auf dem Arm 'l· montierte Drehachse,

6 eine auf der Drehachse 5 drehbar gelagerte Seilrolle,

7 ein Spannfutter zum Einspannen des nachlaufenden Teils des Biegegutes,

8 einen an dem Spannfutter 7 befestigten Arm,

9 eine auf dem Arm 8 angeordnete Drehachse,

6' eine auf der Drehachse 9 gelagerte Seilrolle,

10 einen Tragrahmen, in dem der Arm 8 fest oder verschiebbar montiert ist, wobei der Arm 8 während des Biegevorganges festgelegt ist und zum Transport der Biegevorrichtung in dem Tragrahmen versenkt Werden kann, und

11 eine Einrichtung zum Versteigen der Verbindung zwischen dem Spannfutter 7 und dem Arm 8. Diese Bewehrung 11 und der Arm 8 bilden zusammen einen Arm, der dem Arm k entspricht.

Die Vorrichtung umfaßt ferner ein

Drahtseil 12, das zwischen den Seilrollen 6 und 6' angeordnet und um sie herumgeführt ist und mit Hilfe einer Winde 13

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aufgewickelt werden kann, um durch Ausüben einer Zugkraft zwischen den Drehachsen 5 und 9 ein Biegcmoment auszuüben» Ein zweiteiliger, toleskopartig ausziehbarer Hebel 14, ist mit Hilfe der Drehachse 9 auf dem Arm 8 und mit Hilfe der Drehachse 5 auf dem Arm 4 gelagert. Der Hebel 14, I5 trägt die Seilrolle 6 und wird während dos Biegovorgangos fortschreitend verkürzt. Am eintrittsseitigen Ende des Hebels 14, I5 greift ein Hydrozylinder 16 an, der dieses Ende des Hebels 14, 15 auf dem Tragrahmen 10 abstützen und gegen dieses ziehen kann.

Die vorstehend beschriebenen Teile 3

bis 16 bilden eine Hauptzugeinrichtung, mit der 60 bis 80 >o des erforderlichen Biegemoments ausgeübt werden. Diese Hauptzugeinrichtung ist in den nachstehend an Hand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung vorgesehen.

Es ist eine Hauptbiegewalze 17 vorgesehen,

an dies sich das Biegegut 1 anlegen kann und die zusammen mit den Stützwalzen 18 und 18' eine Biegexialzenanordnung bildet. Diese Biegewalzen sind auf Achsen I9, 20 und 20' in einem Rahmen 21 gelagert. Dabei kann die Achse 19 mit Hilfe von Gewindespindeln oder Hydrozylindern 22 auf- und abwärtsbewegt und können durch Abwärtsbewegen dieser Achse 40 bis 20 % des erforderlichen Biegemoments ausgeübt werden. Durch Steuerung der Abwärtsbewegung der Achse 19 wird der Biegeradius geregelt. Der Rahmen 21 ist in einem Tragstück 23 um die Achse 20' frei schwenkbar gelagert. Dieses Tragstück 23 ist am einen Ende eines Wagens 24 montiert. Mit dem Rahmen 21 ist das eine Ende eines Drahtseils 25 verbunden, das mit einer Winde 26 aufgewickelt werden kann, die auf dem Traggestell 10 montiert ist. Das Drahtseil und die Winde 26 bilden einen Seilzug, mit dem der Wagen

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längs der Scliienon 27 allmählicli in Fig. 2 von links nach rechts vorfaliron werden kann, um die Aufrochterhaltung eines konstanten Biegeradius zu unterstützen. Zum Verfahren den T/agens 2h von rechts nach links dient ein auf dem Va^en Zh montierter, kleiner llotor, der nicht dargestellt ist.

Die vorstehend beschriebene Anordnung

ermöglicht zwar ein Biegen mit hoher Produktionsleistung, doch ist eine derartige Vorrichtung u. U. viel zu aufwendig, wenn sehr große Werkstücke gebogen werden sollen, weil dann eine sehr große Ilauptbiegewalze erforderlich ist. Ferner kann man beim Biegen mit normal großem Biegoradius den Biegevorgang intermittierend durchführen. Für diesen Zweck ist die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung geeignet.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 3

ist anstelle der Biegewalze 17 die Biegematrize 17a und sind anstelle der Stützwalzen 18, 18' die Biegestempel 10a und 18a¹ vorgesehen. Diese Teile 18a und 18a¹ bilden zusammen eine Biegepresse. Das Drahtseil 25 und die Seilwinde 2.6 gemäß Fig. 2 sind nicht erforderlich. Auf dem Wagen 2h ist jedoch ein nicht gezeigter Motor montiert, der zum intermittierenden Antrieb des ¥agens 24 dient. Der Biegevorgang wird ebenfalls intermittierend, jeweils beim Stillstand des Wagens 2h_t durchgeführt. Mit dieser Ausführungsform erzielt man zwar keine so hoho Produktivität wie mit der Ausführungsform gemäß Fig. 2, doch ist eine Biegematrize viel billiger als eine Biegewalze und können auch mit Asphalt, Harz oder dergleichen überzogene Rohre gebogen werden, ohne daß der Überzug beschädigt wird.

Beim Biegen von großen Stahlrohren bis

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zu einem Durchmesser von etwa 100 cm oder beim Biegen mit einem Biegeradius von weniger als etwa 18 Rohrdurchmessern empfiehlt es sich, das Biegen durch eine Heizeinrichtung zu erleichtern.

In der in Fig· 4 gezeigten Vorrichtung

ist eine derartige Heizeinrichtung 28 in Form eines Hingbrenners, einer Induktionsheizspule oder dergl. vorgesehen und wird das auf dem "Wagon 2h aufgespannte Biegegut durch diese Heizeinrichtung 28 hindurchbewegt, so daß diese das Biegegut 1 in einer schmalen bandförmigen Zone erhitzt, die sich in der Figur h langsam von links nach rechts bewegt, wenn der ¥agen Zk von einem nicht gezeigten Motor angetrieben wird. Infolge der von der Zugeinrichtung ausgeübten Zugkraft wird das Biegemoment über einen Teil der Länge des Biegegutes 1 verteilt und kann der Biegeradius beliebig gewählt werden, indem man das Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeit der Heizzone zu der Ziehgeschwindigkeit der Zugeinrichtung entsprechend steuert.

Diese drei Ausführungsformen der Biegevorrichtung beruhen auf einer gemeinsamen technischen Lehre. Zweckmäßig werden drei Arten von Wagen 24 vorgesehen, die mit unterschiedlichen Einrichtungen zum Unterstützen oder Erleichtern des Biegens versehen sind und in einer einzigen Biegevorrichtung wahlweise verwendet werden können.

Zum Biegen eines Rohrs von sehr großem

Durchmesser von beispielsweise 76 cm oder mehr und zum Biegen eines Rohrs mit einem kleinen Biegeradius ist das Warmbiegen zweckmäßig. In allen anderen Fällen biegt man vorzugsweise kalt.

Der Hauptteil einer großen Biegevorrichtung

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to

gemäß der Erfindung zum Kalt- und Warmbiegen auf der Baustelle hat ein Gewicht von nur 36 ^c/o des Gewichts des Hauptteils der bekannten Biegevorrichtung und kann transportiert werden. ¥enn Werkstücke in großer Stückzahl unter Anwendung nur weniger verschiedenartiger Biegeverfahren gebogen werden sollen, erhält man bei der Arbeitsweise gemäß Fig. 2 unter Verwendung der Biegewalzen die doppelte Produktivität wie bei den bekannten Vorrichtungen.

Anstelle der vorstehend beschriebenen

Vorrichtung zum vertikalen Biegen kann man natürlich auch eine Vorrichtung zum horizontalen Biegen verwenden. In dieser muß das Spannfutter 3 anstatt von dem Hebel 14, 15 von zwei ¥agen derart getragen und geführt werden, daß das Spannfutter 3 in der Biegeebene frei beweglich ist· Ferner arbeitet in diesem Fall die Biegewalzenanordnung oder Biegepresse horizontal.

Anstelle der Seilwinde I3 und gegebenenfalls auch des Drahtseils 12 kann man zum Ziehen des Armes h zu dem Arm 8 hin auch eine Mehrfachspindel, einen Hydrozylinder oder eine beliebige andere Zugeinrichtung verwenden.

Wenn beim Warmbiegen eines Rohrs das

Biegen durch eine Heizeinrichtung erleichtert wird, wird die Wandstärke beim Biegen viel weniger verringert als beim Kaltbiegen, weil die Zugeinrichtung bewirkt, daß das Biegegut zusammengedrückt wird. Beim Biegen mit kleinem relativen Biegeradius könnte jedoch auch beim Warmbiegen die Wandstärke au stark verringert werden· Daher ist ·β üblich, ein Biegen von Rohren mit kleinem relative» Biegeradius zu vermeiden und anstattdessen in Rohrleitungen an mit kleinem Radius gekrümmten Stellen eingescbireiete Rohr-

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krümmer vorzuziehen.

An derartigen Schweißstellen kommt es

jedoch oft zur Korrosion. Daher müssen in wichtigen Anlagen, beispielsweise in Kernkraftwerken, diese Schweißstellen periodisch einer zerstörungsfreien Kontrolle unterworfen werden, selbst wenn diese an Rohrkrümmern nur sehr schwer durchführbar sind.

Ferner ist das Schweißen von Rohren

aus Legierungsstahl in bei hohen Temperaturen arbeitenden Anlagen sehr kostspielig, weil besondere Schweißverfahren, Röntgenkontrollen und mühsame Wärmebehandlungen erforderlich sind. Auch bei Rohrleitungen aus austenitischem nichtrostendem Stahl in Kernkraftwerken und anderen Anlagen ist das Schweißen sehr teuer, weil die in vielen Anlagen auftretende Spannungskorrosion nur durch komplizierte Arbeitsweisen verhindert werden kann.

Zur Lösung dieser schwierigen Probleme

haben die Erfinder Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, die ein Biegen derartiger Rohre auch mit sehr kleinem Biegeradius fast ohne Verringerung der Wandstärke und ohne Abflachung des RohrquerSchnitts und ohne Auftreten von die Spannungskorrosion begünstigenden, metallurgischen Fehlern ermöglichen. Die Erfindung ermöglicht ferner eine kontinuierliche, einheitliche Wärmebehandlung über die ganze Länge eines Rohrs, d. h. nicht nur in dem gebogenen Teil, sondern auch in den geraden Strecken. Ferner schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die einerseits kompakt und andererseits universell verwendbar ist. Die Vorrichtung ist zum Biegen eines Rohrs mit sehr kleinem oder . mit sehr großem Biegeradius mit Hilfe nur eines kurzen Biegearms geeignet, ohne daß ein Verstellen oder Versetzen

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von mechanischen Teilen der Naschine erforderlich ist.

Die Konstruktion einer derartigen ¥armbiegevorrichtung _wird nachstehend an Hand der Fig. beschrieben. In dieser bezeichnet

31 langgestrecktes Biegegut aus Metall,

32 einen gebogenen Teil des Biegeguts,

33 ein Spannfutter zum Einspannen des vorlaufenden Teils des Biegegutes 3I»

3'l· einen frei schwenkbaren Biegearm, an dem das Spannfutter 33 befestigt ist,

35 ein an dem Biegoarm 3^ befestigtes Tragstück,

36 einen am Ende des Tragstücks befestigten Drehzapfen, dessen Achse mit 0 bezeichnet ist,

37 ein Spannfutter zum Einspannen des nachlaufenden Teils des Biegegutes 31,

38 ein Traggestell oder einen Tragarm, auf dem das Spannfutter 37 befestigt ist,

39 einen Hydrozylinder, der auf dem Tragrahmen fest oder verschwenkbar montiert ist,

'K) eine Kolbenstange des Hydrozylinder's,

hl eine Kupplung zum Vorbinden eines Drahtseils mit dem freien Ende der Kolbenstange und

hZ oin Drahtseil, das die Kupplung ko mit dem Drehzapfen 36 verbindet.

Die Teile 39 bis 42 bilden zusammen eine Zugeinrichtung, die auch durch eine Gewindespindel, eine Kette oder dergleichen ersetzt werden kann. Ferner bezeichnet

k3 eine zum Erhitzen des Biegegutes 31 in einer schmalen bandförmigen Zone dienende Heizeinrichtung, beispielsweise in Form einer Induktionsspule oder eines Gasbrenners .

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Es sei nun angenommen, daß der Punkt 0, an dem die Zugkraft auf den Arm 34 ausgeübt wird, in einem Abstand Jl von der Achse des in dem Spannfutter 33 eingespannten Biegegutes angeordnet ist, daß der Punkt D, an dem die Zugkraft auf das Traggestell oder den Tragarm 38 ausgeübt wird, in einem Abstand £' von der Achse des in dem Spannfutter 37 eingespannten Biegegutes angeordnet ist und daß der Biegeradius den Wert R hat. Man kann dann gemäß der Erfindung die Zugkraft entsprechenddem Verhältnis Tl/jt ι R/i?' beliebig vergrößern und auf das Biegegut ein größeres verteiltes Biegemoment ausüben und das Biegen des Biegegutes erleichtern, indem die Heizeinrichtung 43 in der Längsrichtung des Biegegutes 31 bewegt wird. Gleichzeitig wird auf die jeweils erhitzte Zone des Biegegutes die erforderliche starke Druckkraft ausgeübt. Der Biegeradius kann beliebig gewählt werden. Er ist abhängig von dem Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeit der Heizeinrichtung 43 längs des Biegegutes 31 zu der Ziehgeschwindigkeit der Zugeinrichtung 39 bis 42.

Beim Arbeiten gemäß der Erfindung verhindert die ausgeübte starke Druckkraft eine Verringerung der Wandstärke und kann der Biegeradius in der vorstehend angegebenen Weise beliebig gewählt werden. Dabei wirkt die genannte, starke Kraft in einem in sich geschlossenen System, das aus dem Tragrahmen 38, dem Spannfutter 37, dem Biegegut 3I, 32, dem Spannfutter 33, dem Biegearm 34, dem Tragstück 35, dem Drahtseil 42 und der Kolbenstange 41 besteht, und wirkt die genannte Kraft nicht auf andere Teile ein. Auf nicht zu diesem geschlossenen System ge hörende Teile können daher nur die gegenüber den in dem geschlossenen System wirksamen Zug- oder Druckkräfte sehr schwachen Kräfte ausgeübt werden, die durch das Gewicht der Teile des geschlossenen Systems und des Biegegutes 3I

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bedingt sind.

In der US-PS h O56 96O wird bereits

vorgeschlagen, die zum Biegen erforderlichen, starken Kräfte nur in einem geschlossenen System wirken zu lassen, wobei Jf_ = ft = R ist» Ferner ist in der japanischen Patentanmeldung 52-73337 vorgeschlagen worden bei ^⁷ = £ ' eine stärkere Druckkraft entsprechend dem Verhältnis R/£ auszuüben. Diese Vorschläge sind jedoch auf Fälle eingeschränkt, in denen der Biegeradius gleich dem Abstand der Schwenkachse des Biegearms von der Achse des Biegegutes ist.

Zum Unterschied von den beiden genannten

Vorschlägen ermöglicht die Erfindung eine Veränderung des Biegeradius, ohne daß der wirksame Radius des Biegearms verändert wird, wie dies gemäß den beiden genannten Vorschlägen erforderlich ist. Weitere Unterschiede gehen aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung hervor.

In der vorstehenden Beschreibung der Fig.

wurde nicht gesagt, welcher Teil des geschlossenen Systems fest mit dem Boden verbunden und welcher Teil beweglich sein soll. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Fig. 5 nur ein vereinfachtes Schema ist, welches den Grundgedanken der Erfindung erläutert. Es versteht sich, daß in der ;

praktischen Anwendung der Erfindung ein Teil festgelegt werden muß und die anderen Teile beweglich angeordnet werden müssen. Welcher Teil festgelegt wird und wie,ist von dem jeweiligen Verwendungszweck der Vorrichtung abhängig.

Nachstehend werden an Hand der Figuren

6, 15 und 16 praktisch brauchbare AusführungsforeeJi erläutert* -v

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Die Vorrichtungen gemäß diesen Ausführungsformen sind transportfähig, weil dank der Anwendung des vorstehend erwähnten, geschlossenen Systems in keiner von ihnen eine übermäßig starke Kraft auftritt und daher kein schweres Fundament erforderlich ist.

Xn den nachstehend erläuterten Figuren

6 usw. sind in der Ausbildung und in der Funktion ähnliche Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 6

sind das eintrittsseitige Spannfutter 37 und das Traggestell 38 am Boden festgelegt und das austrittsseitige Spannfutter 33» der Biegearm 34 und das Tragstück 35 in einer Biegeebene frei beweglich. Das Tragstück 35 ist mittels eines Schwenkzapfens 36 auf einem Tisch 44 verschwenkbar gelagert, der seinerseits auf einem Schlitten 45 montiert ist, der auf dem Wagen 46 quer zu der Achse des Biegegutes 3I verschiebbar ist. Der Wagen 46 ist mit mehreren Laufrädern 47 versehen, die auf Schienen laufen, die zu der Längsrichtung des Biegegutes 31 parallel sind. Der Wagen 46 ist daher in der Längsrichtung des Biegegutes 31 frei verfahrbar. Eine beispielsweise aus einem Hochfrequenztransformator bestehende Stromquelle ist zusammen mit der von ihr gespeisten Heizeinrichtung auf einem auf Schienen 51 laufenden Wagen 50 montiert,

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mit dem die Heizeinrichtung längs des Biegegutes verfahrbar ist. Zum Antrieb des Wagens 50 dient eine Gewindespindel 52, die jedoch auch durch eine Kette, eine Zahnstange oder dergleichen ersetzt werden kann. Die Teile 49 bis 52 bilden ein» Einrichtung zum Bewegen der Heizeinrichtung

Sowohl die Bewegungseinrichtung für die Heizeinrichtung als auch die Zugeinrichtung mit der Gewinde-

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spindel 52 bzw. dem Hydrozylinder 39 werden zweckmäßig durch einen drehzalilverändorliehen Motor angetrieben, um eine Geschwindigkeitsregelung zu ermöglichen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung

kann auch derart betrieben werden, daß die Heizeinrichtung k3 nicht in der vorstehend angegebenen Richtung, sondern von dem Tragrahmen 38 zu dem austrittsseitigen Spannfutter 33 hin bewegt wird.

Zur .Erläuterung von Verfahren zur

Steuerung des Biegeradius ist das Konstruktionsprinzip der Vorrichtung gemäß Fig. 6 in Fig. 7 schematisch dargestellt. Nachstehend wird ein derartiges Verfahren b e s ehr i ob en.

TJenn man mit AB=X einen noch nicht

gebogenen Teil des Biegegutes 31 und mit BC=S dessen gebogenen Teil bezeichnet, kann man annehmen, daß BC ein Kreisbogen mit dem Mittelpunkt Oa ist und der Winkel B-Oa-C den ¥ert θ hat und kann man ferner den auf der Linie Oa-C liegenden Punkt, auf den die Zugkraft P ausgeübt wird, mit 0 bezeichnen und annehmen, daß OC = .!c ist. Eine zu der Linie AB rechtwinklige Linie ADE hat dann dieselbe Richtung wie CO. Dabei braucht der Punkt 0 nicht unbedingt auf der Linie Oa-C zu liegen, doch wird durch diese Annahme die Erläuterung vereinfacht. Es sei nun angenommen, daß AE = ß, und AD β £^f ist und zwischen den Punkten D und 0 die Zugkraft P wirkt. An dem Biegepunkt B wird das Biegegut mittels der Heizeinrichtung ^3 örtlich erwärmt.

Es sei ferner angenommen, daß B-Oa = C-Oa = R und R - ü = r ist und daß in einem Koordinaten-

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system mit einer zu AB parallelen x-Achse und einer zu AS parallelen y-Achse der Punkt 3 die Koordinaten (θ, θ) und der Punkt O die Koordinaten (xo, yo) hat. Dann ist xo = X + r sin θ und yo = r (1-cos G). Wenn in diesem Koordinatensystem der Punkt D die Koordinaten (3C_nJ y ) hat, dann ist

X₀ = O und y_D = /-/'

Wenn der Abstand zwischen den Punkten D und O mit L

bezeichnet wird, ist

L = \/(x+r sin g)² - £r(l-cos θ) +/-/_7² (i) Wenn nun beim Biegebeginn AB-Xo und θ=0 ist, dann ist

X = Xo - £gs = Xo - 2Sr (₂)

Dabei ist θ der Biegewinkel in rad, ¥ die ursprüngliche Wandstärke des Biegegutes und Wm die mittlere Wandstärke des Biegegutes nach dem Biegen. Bei einem großen relativen Biegeradius liegt das Verhältnis Wm/W sehr nahe bei 1. Bei einem sehr kleinen relativen Biegeradius darf das Verhältnis Wm/W nicht vernachläßigt werden. Man kann dieses Verhältnis durch theoretische Berechnung oder durch Messung bestimmen, die besonders beim Biegebeginn leicht durchgeführt werden kann. Das Verhältnis Wm/W ist dann bekannt. Man kann nun aus der Formel (i) und der Formel (2) die Länge L als Funktion von θ bestimmen und danach die auf den Biegewinkel bezogene Ziehgeschwindigkeit dL/dG leicht berechnen. Wenn die Geschwindigkeit der Bewegung der Heizeinrichtung mit dx/dt bezeichnet wird, wobei t die Zeit angibt, dann beträgt die auf die Zeit bezogene Ziehgeschwindigkeit
dL/dt = (d/d©)(dö/dt)

weil dö/dt durch Differenzieren der Formel (2) bestimmt werden kann.

Aus der vorstehenden Erläuterung geht

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hervor, daß man durch zeit- oder winkelabhängxgo Prograinmstcuonm™ von dL/dl clou uieceradius Ironstantlialton lcann.

Xm Ila'men der -ärfindung wird die Ziehrroschwindiflceit in doi" vorstehend erläuterten ^T.7oise programmgesteuert.

TIaii kann aber auch so vorgehen, daß das Biegen bei einer vorherbestimmten Ziehgeschwindigkeit beginnt und nach dem Biegen um einen sehr kleinen Biegewinlcol der Biegoradius über einen Regelkreis gesteuert wird. Dieses einfache Verfahren wird nur zur Steuerung der Lineargeschwindigkeit dx/dt und der Winkelgeschwindigkeit dQ/dt nach folgender Formel angewendet:

Ti _ ^s _ dg, ds/dt / \

θ ~ dG ~ dö/dt ^KJJ

lienn eine kroisbogenförmige Erüraraung mit gleichbleibendem Radius er-tiiinscht ist, braucht man bei diesem Verfahren nur S und θ in einem kurzen Zoitabstand zu messen und ds/dt und dQ/dt so zu regeln, daß der ¥ert gemäß dor Formol (3) konstantgehalten wird. Nach diesem mit einem Regelkreis durchgeführte, zweiten Verfahren kann man das mit Programmsteuerung durchgeführte, erste Verfahren korrigieren.

Eine derartige doppelte Steuerung ist

zweckmäßig, wenn der relative Biegeradius so groß ist, daß die Auslenkung des Biegegutes 31» 32 nicht mehr vernachlässigt werden kann. Man kann zwar ein genaues Programm für dL/dt unter Berücksichtigung der Auslenkung aufstellen, doch ist diese Programmierung ziemlich kompliziert und weniger zweckmäßig als die vorstehend erläuterte, doppelte Steuerung.

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Das zweite Verfahren ermöglicht ein genaues 3iegen, wenn die absoluten l/orte von S und θ mit hoher Genauigkeit bekannt sind. Beispielsweise beträgt bei einem Biegen mit einem Biegewinkel von 1SO der Biegeradiusfehler weniger als I/3 dos Fehlers von S, weil R = sA-i ist.

:Js gibt noch ein drittes Verfahren, in

dem die Koordination eines bestimmten Punktes auf dem Schlitten 45, dem Biegearm 34 oder dem Tragstück 35 programmiert werden und während des Biegevorganges die Koordination dieses Punktes gemessen und dx/dt und dL/dt so gesteuert werden, daß die Meßwerte mit den programmierten Inerten übereinstimmen.

17enn in diesem Fall das Programm auf

den Ifinkel θ bezogen wird, ist die Steuerung von dem Verhältnis ¥m/¥ unabhängig, doch müssen im Programm dann die Auslenkungen der Maschine und des Biegegutes berücksichtigt werden. Die Berechnung dieser Auslenkungen ist aber sehr schwierig. Beim Biegen mit kleinem Biegeradius kann man jedoch mit diesem Verfahren eine genügende Genauigkeit erzielen, wenn man nur die Wirkung der Auslenkung beim Beginn des Biegens berücksichtigt. Wenn der relative Biegeradius so klein ist, daß Wm/W sehr groß wird, kann das dritte Verfahren zur Korrektur dos Programms gemäß dem ersten Verfahren herangezogen werden.

Nun sollen zwei Verfahren zum Konstanthalten des Verhältnisses ¥m/¥ erläutert werden.

In dem ersten Verfahren wird die Zugkraft

P als Hauptzugkraft P₁ bezeichnet und wird mit Hilfe einer Hilfszugeinrichtung eine Zusatzzugkraft P„ ausgeübt und das Verhältnis Ρ-,/^Ρρ ^so gesteuert, daß P^P₃ konstant bleibt.

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Tn dor Fi/χ. ua habon die Bozugszoichon

Λ, T], C .ί und .£ die vorstehend angegebenen Bedoutuir;en und ist zwischen dom Tij egegut 31 und der TTaurtsaigoinrichtun.--=; die Iiilfszugeinriehtun.j eingebaut. Dabei ^aim die lüirszugeinricl'tunf; aber auch anders an;;oor(!nai worden al r, eo in ΙΉ;';. 0 dargestellt ist. Beim Biegebeginn muß dio Hauptzugkraft ρ ausgeübt worden, während die Zusatzzugkraft P,_} noch nicht ausgeübt zu werden brauchb. lienn nach einem gewissen Biegefortschritt infolge des größer gewordenen Abstandes des Siedepunkt ο s B von der Yirkungslinic der Zugkraft P₁ diese etwas sclxwiiclier geworden ist, wird allmählich die Zusatzzugkraft P ku£7oschaltot und das Vor— hältnis P /P₀ derart gesteuert, da.O P +P_rJ konstant-gehalten wird.

Han kann die Druclrkraft auch konstanthalten,

indem man das Zugelement riit Hilfe einer ^eoi^neten l^?tüirun,~ in einer su dem noch nicht gebogenen Toil des 3iece_t ^r;uts parallelen La^c halt. Ziin Aus führung sb ei spiel zur Verwirklichung dieses Prinzips ist schematisch in I'"i_LT. 9^»- dargosteilt, in der χ und £ natürlich cloich sind und auf dem Arm 3k eine Bogonführun^ 53 auswechselbar montiert ist, deren Ilittelpunkt mit dem Biesemittelpunkt übereinstimmt und deren wirksamer liadius gleich H-/ ist.

In dieser Ausfülirungsform wird das Zugelement in einer zu dem noch nicht gebogenen Teil des Biegegutes parallelen Lage gehalten, so daß während des Biegens die Zugkraft P konstant bleibt. In Fi-C· 9 ist P ss Μ/λ. und ist .ί = konstant und M ein konstantes Biegemoment, das auf eine konstant erhitzte Zone des Biegegutes ausgeübt wird. Eine derartige Bogenführung muß zwar bei einem Tiechsel des Biegeradius ausgewechselt werden, hat aber den Vorteil, daß sie ein Konstanthalten des

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Biogeradius ermöglicht, indem die Ziehgesclroindigkeit dL/dt gleich der Tjowegungsgeschwindigkeit dx/dt der Heizeinrichtung K"} gehalten wird.

Gomäß 'J¹Iq, 10 wird anstelle der Bogen-

fühx-ung 53 oino Führungsrolle 53 verwendet, die mit Hilfe von Gewinde spindeln 5*1, 55 auf den Biegearm 3^ von ihm vorstehend und verstellbar und festntollbar montiert ist und rl ons e Ib on wirk stun on Radius r hat wie die BogenfüTirung.

In diesem Fall befindet sich die FüTurungsrolle 53 in ihrox- optimalen Lage, wenn ein durch ihre Achrso gehender iiadius mit dem Biegearm einen Tiinkel von etwa 6C einschließt. Dien ist aus der Zeichnung leicht verständlich. Damit sich die Zugkraft nur sehr wenig verändert, wird der Funkt, auf den die Zugeinrichtung 39 die Zugkraft ausübt, vorzugsweise von dem Punkt D nach D¹ vorlegt, so daß dio Zugeinrichtung derart geneigt ist, da"j die Strecke BF gleich £ ist. Dabei ist F dei- Schnittpunkt des iiadius B-Oa und der Tiirkungslinie D '-53 der Zugkraft, "iienii diese "Jirkungslinie D'-53 die vorstehend angegebene Lage hat, ist die Längsdruckkraft nach einem Biegen von 90 gleich Il/Z und verändert sich die Druckkraft beim Biegen nur sehr wenig.

In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsforn wix-d durch die Verwendung von zwei Führungsrollen 53 und 53' gewährleistet, daß sich die Druckkraft beim Biegen noch weniger verändert. In den Ausführungsformen gemäß den Figuren 10 und 11 ist die Führung entsprechend dom Biogeradius verstellbar.

In der Ausführungsform gemäß den Figuren 12 und 13 ist eine Rollenführung mit einem veränderlichen

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BAD ORIGINAL

wirksamen Radius vorgesehen. Dabei ist Fig. I3 eine Vorderansicht zu Fig. 12. In den Figuren 12 und I3 sind viox' Sektorplatton so angeordnet, daß der Mittelpunkt jeder Platte mit der durch den Punkt Oa dargestellten Biegeachse übereinstimmt. Diese Sektorplatten 56 sind mit radialen Schlitzen 57 ausgebildet, in denen Vierkantmuttern 58 verschiebbar sitzen. Diese sind paarweise durch Zapfen 59 miteinander verbunden, auf* denen je eine Führungsrolle 53 drehbar gelagert ist. Die wirksamen Radien der Führungsrollen 53 können nach Wunsch verstellt werden.

Eine Bogenführung mit veränderlichem wirksamen Radius kann sinngemäß ausgebildet sein.

In der Ausführungsform gemäß Fig. lh

sind die beiden vorstehend beschriebenen Einrichtungen zum Konstanthalten der Druckkraft kombiniert und kann die Steuerung auf einfachere ¥eise als durch Auswechseln von Führungen erfolgen. Die Zugeinrichtung 39 bis kZ dient als Hilfszugeinrichtung und die von der Achse des Biege— gutes 31 in einem dem Biegeradius R entsprechenden Abstand angeordnete Zugeinrichtung 39'» ^O' als Hauptzugeinrichtung. Die Hilfszugeinrichtung 39 bis k2 wird mittels der Bogenführung 53 in einer zu dem noch nicht gebogenen Biegegut 31 parallelen Lage gehalten. Das Hilfszugelement kO' wird ebenfalls in oiner dazu parallelen Lage gehalten.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß auch bei einem sehr kleinen relativen Biegeradius keine verstellbare oder auswechselbare Bogenführung erforderlich ist und daß die Steuerung sehr einfach ist, da es zum Konstanthalten des Biegeradius genügt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit dx/dt der Heizzone gleich der Ziehgeschwindigkeit der Hauptzugeinrichtung ist. Ferner kann man durch Einhalten eines geeigneten Verhältnisses

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" ^2J "

P₁^₂ die Druckkraft P = P₁ + P konstanthalten.

Mit Ililfo der vorstehend beschriebenen

Vorrichtung kann man natürlich mit einem sehr großen Biegeradius biegen, wenn man nur dL/dt derart steuert, daß es viel kleiner ist als dx/dt. In diesem Fall ist zwar eine Veränderung der Druckkraft unvermeidlich, doch kann diese Veränderung vernachläßigt werden, weil beim Biegen mit großem Biegeradius die Wandstärke nur sehr wenig verringert wird.

Im Gebrauch der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird der Tragrahmen 38 am Boden festgelegt und ist der den Biegearm 3k tragende Tisch kk beweglich angeordnet. Man kann aber auch den Tisch kk auf dem Boden festlegen und den Tragrahmen 33 auf der Schiene kS verfahrbar anordnen. In diesem Fall können auch die Heizeinrichtung k3, die Stromquelle kty_t und der Wagen 50 auf dem Boden festgelegt werden.

Wenn man für die Bewegung der Heizeinrichtung 43 einen X-Antrieb und als Zugeinrichtung einen O-Antrieb vorsieht, kann man ohne weiteres mit allmählichen Übergängen biegen, indem man den Biegeradius beim Beginn und am Ende des Biegevorganges allmählich verändert, wobei ein Aufweiten und Verengen des Rohrs am Beginn und Ende des Biegevorganges vermieden wird.

Zum Unterschied von der Ausführungsform

gemäß Fig. 6 ist die in Fig. 15 dargestellte Ausführungsform so ausgebildet, daß die Drehachse des Biegearms 3^ auf dem Boden festgelegt wird und der Punkt 800 des eintrittsseitigen Arms 38 zu der ortsfesten Drehachse hin bewegbar ist. Die Zugkraft wird mit einem Zugelement 12 in

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Form einer zwischen dem Punkt 800 und der Drehachse 0 angeordneten Kette ausgeübt.

Der Arm 38 ist um den Punkt 800

begrenzt drehbar Gelagert. Wenn man den Drehwinkel des Arms 30 mit θ und den Drehwinkel des Biegearms 3'l· mit 0 bezeichnet und die Auslenkung des Biegegutes 3I vernachläßigt, ist der Biegewinkel 0 gleich θ + θ . Die Heizeinrichtung ^3, die Stromquelle h9 und der Tisch 50 sind auf dem Wagen 46' montiert. Anstatt die Heizeinrichtung direkt auf dem Boden abzustützen, kann man sie jedoch auch mittels eines Krans oder dergleichen tragen.

Fig. 16 zeigt eine gegenüber der Fig.

und der Fig. 6 unterschiedliche Ausführungsform. Der von dem Spannfutter 33 quer vorstehende Biegearm 3^ trägt das Tragstück 35, auf dem sich der Punkt 0 befindet, auf den das Zugelement hZ eine Zugkraft ausübt. Das Spannfutter 33 ist auf dem Tisch hh befestigt, der schwenkbar auf dem Wagen h6 gelagert ist. Dieser ist auf der Schiene k8 zu der Eintrittsseite hin verfahrbar. Das eintrittsseitige Spannfutter 37 ist direkt auf einem Schwenktisch kh' befestigt, von dem der Arm 38 quer vorsteht. Auf diesem Arm

38 ist mittels einer Schwenkachse 900 eine Zugeinrichtung

39 montiert. An dem Tisch kk^l sind ferner Schienen 5I, 51 befestigt, die sich zu der Austrittsseite hin erstrecken und auf der Führungsschiene 61 abgestützt und daher gemeinsam mit dem Tisch kh* verschwenkbar sind. In der Fig. 16 ist gezeigt, daß die Schwenkachsen O¹ und 800 der Tische kk und kh^l durch die Achse des Biegegutes 31 gehen, doch ist dies nicht erforderlich. Mit 62 ist ein X-Antrieb zum Drehen der Spindel 52 bezeichnet.

Die in den Figuren 6, 15 und 16 darge-

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stellten Ausführungsformen sind praktisch brauchbar, und man kann allgemein nicht sagen, daß eine von ihnen der anderen vorzuziehen ist. ¥enn jedoch beim Biegen von Rohren diese zur ¥ärmebehandlung nicht nur von außen, sondern auch von innen erhitzt und/oder gekühlt werden müssen, verwendet man vorzugsweise die Ausführungsform gemäß Fig. 6_f in der einer zum Innenerhitzen und -kühlen dienende Lanze eine einfache Längsbewegung ausführen kann. Beim Biegen von sehr großen Rohren beträgt das Gewicht des eintrittsseitigen Spannfutters, des Tragarms oder Tragrahmens und der Zugeinrichtung (Hydrozylinder) etwa kO ^c/o des Gesamtgewichts der Maschine und werden vorzugsweise diese Teile festgelegt. Eine derartige Anordnung, in der die eintrittsseitigen Teile festgelegt sind, ermöglicht auf einfache Weise die Verwendung eines drehbaren Spannfutters, das beim Herstellen von in drei Dimensionen mehrfach gekrümmten ¥erkstücken zweckmäßig ist.

Gemäß den Figuren 17 und 18 ist das

eintrittsseitige Spannfutter 37 entweder fest angeordnet oder verschiebbar und feststellbar , so daß es während des Biegevorganges feststeht und danach in die gestrichelt bei 37' angedeutete Stellung zurückbewegt werden kann und daher auch die Heizeinrichtung 43 über das Ende des Biegegutes hinaus in die bei 43' gestrichelt angedeutete Stellung bewegt werden kann. Auf diese ¥eise ist eine ¥ärmebehandlung auch des ganzen ungebogenen Teils des Biegegutes möglich. Als Zugeinrichtung ist hier ein Hydrozylinder mit einer hohlen Kolbenstange 40 vorgesehen, in der sich eine lange Gewindespindel 401 erstreckt, die mit einer Mutter 402 am freien Ende der Kolbenstange kO verschraubt ist, und daher in ihrer wirksamen Länge verstellt werden kann.

Fig. 19 erläutert, wie man die übermäßige

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Auslenkung des gebogenen Teils 32 verhindern kann, die auftritt, venn mit kleinem Biegeradius um mehr als 45° gebogen und zum Verhindern einer Verringerung der ¥andstärke eine große Druckkraft ausgeübt wird. Der Hydrozylinder ist auf einem Tragstück 63 montiert, das auf dem Spannfutter 33, dem Biegearm 34 oder dom Tragstück 35 an einer geeigneten Stelle abgestützt oder im Abstand davon gehalten ist. Der Ilydrozylinder 64 dient zum Zurückschieben des gebogenen Teils 32 an einer geeigneten Stelle hinter einer Führung 65, die eine geeignete, gekrümmte Fläche hat oder mit biegsamem Material ausgekleidet ist. Auf diese Weise wird eine bleibende Verformung des gebogenen Teils 32 über die Elastizitätsgrenze hinaus verhindert. Man kann ferner anstelle des Tragstückes 63 und des Zylinders 64 oder zusätzlich zu ihnen eine Hilfsstütze 66 auf der Drehachse 0 des Biegearms schwenkbar lagern. Bei einem Biegen um etwa 180 sind zwei oder drei Hilfsstützen erforderlich.

Zur Bestimmung der Länge S des gebogenen Teils 32 kann man die Anzahl der Umdrehungen einer die gebogene Fläche berührende Rolle zählen oder die Geschwindigkeit der Auslenkung des gebogenen Teils 32 optisch messen oder beim Biegen von Rohren die Länge des gebogenen Teils von einer in das Rohr eingeführten Skala ablesen.

Fig. 20 erläutert ein Verfahren zur

Regelung des Biegeradius in einer Vorrichtung gemäß Fig. Von dem die Heizeinrichtung 43 tragenden ¥agen 50 steht nach oben ein Hebel 67 vor, an dessen oberem Ende ein Auslenkungsdetektor 68 montiert ist, dessen Senso 69 mit einer Rolle 70 versehen ist, die auf der Außenfläche des gebogenen Teils 32 läuft. Durch Erfassen der Bewegung des Fühlers kann man eine Abweichung des Biegeradius erkennen.

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Zum Konstanthalten des Biogeradius

braucht man dann mir die Geschwindigkeit dL/dt des O-Antriebes zu steuern und die Bewegungsgeschwindigkeit dx/dt der Heiζeinrichtung 2S konstantzuhalten, so daß das Ausgangssignal des Auslenkungsdetektors 68 anzeigt, daß sich der Senso 6$ in seiner vorgewählten Stellung befindet. Dieses Ausgangs signal kann beispielsweise oiii Spannungs- oder ein Frequenzsignal sein. Gestrichelt ist angedeutet, daß der Senso 69 auch auf der Innenseite des gebogenen Teils 32 angeordnet werden kann. Bei dieser Anordnung erhält man eine höhere Genauigkeit, weil die Wandstärke auf der Innenseite der Biegung viel größer ist als auf der Außenseite und die Abflachung auf der Innenseite vernachläßigbar kloin ist.

Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Biegen von langgestrecktem Metallgut kann man dalier durch die neuartige Ausübung sehr starker Druckkräfte eine Verringerung der Wandstärke verhindern und kann man auch mit einem sehr großen iiadius biegen, ohne daß die wirksame Länge des sehr kurzen Biegoarms verändert wird. Die Erfindung ermöglicht ferner erforderlichenfalls eine kontinuierliche, gleichmäßige Wärmebehandlung der auf beiden Seiten eines gebogenen Teils befindlichen, ungebogenen Teile. Schließlich ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung transportfähig.

Man kann die Erfindung auch auf das

Herstellen von Rohren anwenden, die in drei Dimensionen mehrfach mit kleinem Biegeradius gebogen sind, und zwar nicht nur von Rohren aus unlegiertem Stahl, sondern auch von Rohren aus austenitischem nichtrostendem Stahl, wie sie beispielsweise in Kern- oder Dampfkraftwerken verwendet werden, und zum Biegen von Rohren aus hitzebeständigem Stahl beispielsweise mit kfo oder mehr Chrom.

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Die zum Herstellen von mehrfach mifc

kleinem Tliogoradius gebogenen "Werkstücken und zum Druckbiegen geeignete Vorrichtung kann auch zum Biegen von Werkstücken aus austonitischom nichtrostendem Stahl verwendet worden, weil man auf die erhitzte Zone eine solche Druckkraft ausüben kann, daß die Zugspannung auf der Außenseite der Biaijiuvy stark herabgesetzt wird, so daß die Warmver-.•-.prödung vollkommen verhindert wird, die sonst beim Diesen von nichtrostendem Stahl oft durch Spuren von anhaftendem Aluminium, Zink oder Kupfer verursacht wird. Ferner werden eine Verringerung der 'Wandstärke und ein Abflachen verhindert und dia iios fc spannungen auf der Innenseite dor Biotin;'; auf Mull horabger.otzfc oder es kann dort eine Druckspannung erzeugt werden, wonn man anstatt auf der Außenseite auf dor Innenseite kühlt, so daß eine Spannungskorrosion verhindert wird. Gleichzeitig kann man durch Anwendung einer genügend hohen Abkiihlungsgenchwindigkeit ein Lösungsglühen erzielen. Schließlich ermöglicht die Erfindung mit geringen Koston die Herstellung von gebogenen üohren aus nichtrostendem Utaiii, die nicht nur mechanisch, sondern auch metallurgisch einwandfrei sind.

Die Eigung der Biegevorrichtung zum

Biegen von Rohren aus hitzebeständigem Legierungsstahl mit h'i'i Chrom oder mehr ist darauf zurückzuführen, daß ein Abschrecken während des Biegevorganges dadurch verhindert wird, daß die Temperatur des Rohrs unter der kritischen Umwandlungstemperatur und über einer Temperatur gehalten wird, die 100° unter der kritischen Umwandlungstomperatur liegt. Ferner haben die gebogenen Werkstücke dieselbe Schlagzähigkeit und Härte wie die ungebogenen Werkstücke und verhindert die ausgeübte Druckkraft nicht nur eine Verringerung der Wandstärke, sondern auch einen Korngronzenriß, weil durch die Druckkraft die Zugspannung auf der Außenseite der Biegung herabgesetzt wird, so daß

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aus derartigen Legierungsstählen hochwertige gebogene Werkstücke gemäß der Erfindung mit geringeren Kosten hergestellt werden können.

Mit besonderem Vorteil kann die Erfindung

auch auf das Biegen von im Durchmesser sehr groGen Rohren mit sehr großem Biogeradius angewendet werden, weil die dazu erforderlichen Vorrichtungen nur I/3 bis l/k der bekannten Vorrichtungen kosten und mit ausgezeichneter Produktivität arbeiten können,,

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Claims

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Patentansprüche

7 1. jVerf ahren zum Biegen von langge-

strecktem MetallgirFy dadurch gekennzeichnet, daß das Bie_;;egut auf beiden Seiten eines zu biegenden Teils mit Klemmeinrichtungen eingespannt wird, an denen je ein Arm befestigt ist, der sich quer zu dem Biegegut erstreckt, und daß zum Biegen des Biegegutes die beiden Arme mittels einer an ihren freien Enden angreifenden Zugeinrichtung zueinander hin gezogen werden und mittels einer in dei* Längsrichtung des Biegegutes bewegten Hilfseinrichtung das Biegen des Biegegutes örtlich unterstützt oder erleichtert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Biegen mittels einer Biegewalzenanordnung örtlich unterstützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Biegen mittels einer Biegepresse örtlich unterstützt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Biegen mit Hilfe einer Heizeinrichtung örtlich erleichtert wird.

5. Vorrichtung zum Biegen von langgestrecktem Metallgut, gekennzeichnet durch eine Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biegegutes hinter einem zu biegenden Teil, einen Tragrahmen, auf dem die Klemmeinrichtung mittels eines Arms befestigt ist, eine zweite Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biegegutes vor einem zu biegenden Teil, einen an der zweiten Klemmeinrichtung befestigten Biegearm, der sich quer zu dem Biegegut erstreckt, eine Zugeinrichtung,

die an don freien linden dor beiden Arm ο angreift und dazu diont, ilire iVeion linden zueinander liin zu ziehen Lind zu bewirken, daß das 3ior;emonien.t verteilt und unter der 31astizitiitD.'ircnse des 13io,jogutes gehalten wird, eine Dinr ichtung zum Tranen dos üiecearns und zum Führen desselben an seinem einen indo, eine Hilfseinrichtung zum örtlichen Unterstützen oder Erleichtern dos Biegens, während sich die Hilfseinrichtung zwischen den beiden Armen längs des Biegegutes von einer Stelle desselben zur anderen bewegt, und eine Trageinrichtung zum Trafen der Hilfseinrichtung· und zum Führen derselben längs des Biegegutes.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch

gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtung; eine Biegewalzenano rdniui;™ ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch

gkennzoichnet, daß dio Hilfseinrichtung eine Biegepresse ist.

S. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch

gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtung eine Heizeinrichtung ist.

9. Verfallren zum Warmbiegen von langgestrecktem Metallgut, in dem das Biegegut in einer schmalen bandförmigen Zone mit einer dem Querschnitt des Biegegutes angepaßten Heizeinrichtung erhitzt und die Heizzone langsam längs des Biegegutes bewegt und zum Biegen desselben gleichzeitig in der Ileizzone auf das Biegegut ein Biegemoment ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegegut vor der Ileizzone in einer Klemmeinrichtung auf einem Biegearm eingespannt wird, daß gleichzeitig das Biegegut hinter der Heizzone auf einem zweiten Arm eingespannt wird, daß zum

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Ausüben nines Biegomoinents die beiden Arme durch eine Zugeinrichtung mit einer geeigneten Geschwindigkeit zueinander hin gezogen werden, die beispielsweise au« oinoin Jlydrozylindor, einer Gewindespindel, einem Ketten- odor Drahtsoilzug oder dergleichen besteht und an den Armen an Stellen angreift, die in Abstand J bzw. tf¹ von der Achse des Biegegutes angeordnet sind, und gleichzeitig die Ileizzone mit einer geeigneten Geschwindigkeit längs des Biegegutes bewegt wird, wobei das Biegegut mit einem beliebig gewählten Radius R gebogen wird und in der Heizzone eine durch die ¥ahl der Verhältnisse R/x* und R/i⁷' bestimmte, genügende Druckkraft auf das Biegegut atisgeübt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß zum Biegen mit konstantem oder veränderbarem Radius die Bewegungsgeschwindigkeit dx/dt der Heizeinrichtung relativ zu dem Biegegut und die Geschwindigkeit dL/dt, mit der die Zugeinrichtung den Abstand zwischen ihren Angriffsstellen vermindert, nach einem vorherbestimmten Programm gesteuert werden.

11. Verfaliren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge S des gebogenen Teils des

Biegegutes und der Winkel zwischen den Enden des gebogenen Teils gemessen und dx/dt und dL/dt so gesteuert werden, daß S/0 = R ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß zur Korrektur des vorherbestimmten Programms dx/dt und dO/dt so gesteuert werden, daß s/θ = R ist.

13. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß in einem Programm die Koordinaten x, y

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oinon geeigneten Punktes des Biegoarms, beispielsweise oiiiGS Angriffspunktes der Zugeinrichtung, oder der Drehachse des Biegearms oder dos Krümmungsmittelpunktes in oiner Diofreebene in ihrer Beziehung zu dem Biegewinkel ö festgelegt worden und daß beim Biegen des Biegegutos dx/dt und dL/dt derart gesteuert werden, daß die Differenz zwischen den gonossenon und don programmierten ¥erten der Koordinaten x,y gleich Null ist.

1h. Verfahren nach Anspruch 9, 10, 11,

12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Hilfszugeinrichtung verwendet wird und die von der erstgenannten Zugeinrichtung und der Hilfszugeinrichtung ausgeübten Zugkräfte beim Biegen derart gesteuert werden, daß die erforderliche Druckkraft ausgeübt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 9. 10, 11, 12,

13 oder 1'l, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugeinrichtung und/oder eine Hilfszugeinrichtung ein biegsames Zugelement aufweist, das sich beim Ziehen im wesentlichen parallel zu dem ungebogenen Teil des Biegegutes erstreckt und mittels einer Bogenführuiig oder einer vorstehenden Führungselemente besitzenden Führung abgestützt wird, die sich über einen geeigneten ¥inkelbereich mit gleichbleibendem wirksamen lladius um den auf dem Biogearm liegenden Krümmungsmittelpunkt erstreckt,

16. Verfahren nach Anspruch I5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Bogenführung oder die vorstehende Führungselemente besitzende Führung verstellbar ist, so daß ihr wirksamer Radius verändert und in einem bestimmten Bereich festgelegt werden kann, und daß auf das Biegegut in der Ileizzone eine dem gewünschten Biegeradius entsprechende Druckkraft ausgeübt wird.

Q0Ö8Ö2/0752

17· Vorrichtung zum Biegen von langgestrecktem Metallgut, gekennzeichnet durch eine Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biegegutes hinter dem zu biegenden Teil, einen Tragrahmen, auf dem die Klemmeinrichtung befestigt ist, eine Heizeinrichtung zum 3rliitzen des Biegegutes in einer schmalen, bandförmigen Zone, eine zweite Klemmeinrichtung zum IDinspannen vor der Iloizzono, einen ver schwenkbar en Biegeax-m, auf dem die zweite Klommeinrichtung befestigt ist, eine den Biegoarm tragende Anordnung, die einen Schlitten und einen ¥agen besitzt und eine Bewegung der Drehachse des Biegearms in einer Biegeebene ermöglicht, einen Θ-Antrieb zum Ausüben einer Zugkraft auf den Biegearm und den Tragrahmen an Stellen, deren Abstände x, X von der Längsachse des Biegegutes kleiner sind als der Biegeradius H, wobei die Biegewinkelgeschwindigkeit dO/dt durch ein Programm oder durch einen Regelkreis steuerbar ist, einen X-Antrieb zum Bewegen der Heizeinrichtung in der Längsrichtung des Biegegutes mit einer programmgesteuerten Geschwindigkeit dx/dt und eine Regeleinrichtung zur Regelung des Verhältnisses dx/dt zu dO/dt derart, daß der Biegeradius konstantgehalten oder daß er verändert wird,

18. Vorrichtung nach Anspruch 17» gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Programmsteuerung von dx/dt und dL/dt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zum Messen der Länge S des gebogenen Teils des Biegegutes und des Biegewinkele 0, eine Recheneinrichtung zum automatischen Berechnen des Verhältnisses S/θ und eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Verhältnissos von dx/dt zu dO/dt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem berechneten Wert und einem vorgewählten ¥ert.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 17, 18

oder 19, gekennzeichnet durch einen Detektor zum Bestimmen von Koordinaten eines Punktes auf einem Biegearm in einer Bi ege ebene.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, 18,

oder 20, dadiirch gekennzeichnet, daß außer dem ©-Antrieb eine Hilfszugeinrichtung zum Ausüben einer Druckkraft auf das Biegegut vorgesehen ist und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die das Verhältnis der von der Hilfszugeinrichtung ausgeübten Zugkraft zu der von dem ©Antrieb ausgebüten Zugkraft regelt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 17» 18,

19j 20 odex- 21, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Biegearm eine Bogenführung oder eine Führung mit mehreren vorstellenden Führungselementen vorgesehen ist, welche die Hilf szugeinriclitung parallel zu dem ungebogenen Teil des Biegegutes hält.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch

gekennzeichnet, daß der wirksame Radius der Bogenführung oder der Führung mit mehreren vorstehenden Führungselementon innerhalb eines bestimmten Bereiches veränderbar ist.

Zh, Vorrichtung zum Biegen von langgestrecktem Metallgut, gekennzeichnet durch eine Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biegegutes vor dem zu biegenden Teil, einen Biegearm, an dem die Klemmeinrichtung befestigt und der in der Biegeebene um einen festen Punkt verschwenkbar ist, eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des Biegegutes in einer schmalen, bandförmigen Zone, eine Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biogegutes hinter dem zu biegenden Teil, einen zweiten Arm, an dem die zweite Klemmeinrichtung

"³⁶"

befestigt und der in einem bestimmten Bereich vorschwenkbar ist, eine Zugeinrichtung, die an den beiden Armen an Punkten angreift, die im Abstand ,. bzw. C ' von der Achse des in den Klemmeinrichtungen eingespannton Biogegutes angeordnet sind, wobei diese Zugeinrichtung geeignet ist, an den genannten Punkten eine Zugkraft auf die Arme auszuüben, welche die Arme zueinander hin zu bewegen trachtet, einen Wagen, der in einer zu der Zugeinrichtung annähernd parallelen Richtung linear bewegbar ist und auf dem der zweite Arm auf seiner Drohachse abgestützt ist, einen Antrieb zum Zihen des Zugelements der Zugeinrichtung beim Biogen derart, daß die Biogewinkelgeschwindigkeit dG/dt programmgesteuert oder mittels eines Regelkreises geregelt worden kann, eine Einrichtung zum Abstützen und Führen der Heizeinrichtung derart, daß sie in der Längsrichtung dos Biegegutes mit einer programmierten Geschwindigkeit d:c/dt bewegt und stets in der richtigen Stellung gehalten wird, auch wenn sich die Stellung und Richtung des Biegegutes beim Biegen verändern, und eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Verhältnisses von dx/dt zu d©/dt derart, daß der Biegeradius konstant bleibt oder verändert wird.

25· Vorrichtung nach Anspruch Zh₁ gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung von dx/dt und dL/dt nach einem Programm.

26. Vorrichtung nach Anspruch 2k oder 25» gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zum Messen der Länge S des gebogenen Teils des Biegegutes und des Biegewinkels Θ, eine Recheneinrichtung zum automatischen Berechnen des Verhältnisses S/θ und eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Verhältnisses von dx/dt zu dö/dt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem berechneten Wert und einem vorgewählten Wert.

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27. Vorrichtung nach Anspruch 24, 25

oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Θ-Antrieb eine Hilfszugeinrichtung zum Ausüben einer Druckkraft auf das Biogegut vorgesehen ist und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die das Verhältnis der von der Hilfspüleinrichtung ausgeübten Zugkraft zu der von dem Θ-Antrieb ausgeübten Zugkraft regelt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 24, 25,

26 odor 27, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Biegearm eine Bogenführung oder eine Führung mit mehreren vorstehenden Führungselementen vorgesehen ist, welche die Hilfszugeinrichtung parallel zu dem ungebogenen Teil des Biegegutes hält.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28,

dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Radius der Bogenführung oder der Führung mit mehreren vorstehenden Führungselementen innerhalb eines bestimmten Bereiches veränderbar ist.

30. Vorrichtung zum Biegen von langgestrecktem Metallgut, gekennzeichnet durch eine Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biegegutes hinter dem zu biegenden Teil, einen ersten Arm, der in der Biegeebene in einem begrenzten Bereich um einen festen Punkt verschwenkbar und an dem die Klemmeinrichtung befestigt ist, eine Heizeinrichtung zum Erhitzen des Biegegutes in einer Bchmalen bandförmigen Zone, eine zweite Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biegegutes vor dem zu biegenden Teil, einen verschwenkbaren Biegearm, an dem die zweite Klemmeinrichtung befestigt ist, eine Zugeinrichtung, die an den Armen an Punkten angreift, die in einem Abstand 2 bzw· κ von der Achse des Biegegutes angeordnet sind, wobei die Zugeinrichtung trachtet, diese Punkte zueinander hin zu ssiehee,

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einen in den Klommoinrichtunken eingespannten, annähernd parallel zu der Zugeinrichtung bewegbaren "Wagon, auf dem der 3iegearm an seiner Drehachse abgestützt ist, einen Θ-Antrieb zum Ziehen dos Zugolemonts der Zugeinrichtung; beim Biegen derart, daß die Biegewinkelgeschwindigkoit d©/dt programmgesteuert oder mittels eines Regelkreises geregelt werden kann, eine Einrichtung zum Abstützen Und IMAhren der Heizeinrichtung derart, daß sie in der Längsrichtung des Biegegutes mit einer programm!ertön Geschwindigkeit dx/dt bewegt und stets in der richtigen Stellung gehalten wird, auch wenn sich die Stellung und Richtung des Biegegutes beim Biegen verändern, und eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Verhältnisses von dx/dt zti dö/dt derart, daß der Biegeradius konstant bleibt oder verändert wird.

31« Vorrichtung nach Anspruch 30»

gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Steuerung von dx/dt und dL/dt nach einem Programm.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 3I, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung zum Messen der Länge S des gebogenen Teils des Biogegutos und des Blegewinkeis Θ, eine Recheneinrichtung zum automatischen Berechnen des Verhältnisses S/θ und eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Verhältnisses von dx/dt zu dö/dt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem berechneten Wert und einem vorgewählten "Wert.

33. Vorrichtung nach Anspruch 30, 3I

oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem ©-Antrieb eine Hilfszugeinrichtung zum Ausüben einer Druckkraft auf das Biegegut vorgesehen ist und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die das Verhältnis der von der

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"Χ" 2325723 ΊΟ

HilfsKugeinriclitung ausgeübten Zugkraft zu der von dem Θ—Antrieb ausgeübten Zugkraft rogelt,

3^. Vorrichtung nach Anspruch 30» 31»

32 oder 33» dadurch gekonnzeichnet, daß auf dem Biegearm eine Bogenführtmg oder eine Führung mit mehreren vorstehenden i^ührungselementen vorgesehen ist, welche die Hilf szugeiirrichtung parallel zu dem ungobogenen Teil des Biegegutes hält.

35. Vorrichtung nach Anspruch 3'··»

dadurch ijolconnzeichnet, daß der wi-rlcsamo Radius der Bocenführun/j odor der Führung· mit mehreren vorstehenden Führungselementen innerhalb eines bestimmten Bereiches veränderbar ist.

3Ö· Vorrichtung nach einem der Ansprüche

17 bis 23, dadurch cakennzoiclinet, daß die Klemmeinrichtung zum Einspannen des Biegegutes hinter dem zu biegenden Teil verschiebbar und feststellbar ist, so daß sie beim Biegevorgang fest angeordnet ist und erforderlichenfalls verschoben werden kann.

809802/0732