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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von im Grundriß rechteckigen Blechzuschnitten zu jeweils einem im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Vorformling für die Großrohrherstellung, mit einem in einer vertikalen Ebene arbeitenden Vertikalbiegebalken, mit zwei in einer horizontalen Ebene gegeneinander arbeitenden Horizontalbiegebalken, mit einer Breitenzentriereinrichtung mit zugehöriger Steuereinrichtung und mit jeweils einem hydraulischen Antrieb für den Vertikalbiegebalken sowie für die beiden Horizontalbiegebalken und die Breitenzentriereinrichtung, wobei der hydraulische Antrieb für jeden der beiden Horizontalbiegebalken zumindest zwei Zylinderkolbenanordnungen und eine Gleichlaufsteuerung aufweist und wobei die beiden Horizontalbiegebalken außerdem an die Breitenzentriereinrichtung angeschlossen sind.
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Die Blechzuschnitte, die mit einer Vorrichtung des beschriebenen Aufbaus gebogen werden, sind innerhalb enger Toleranzen bearbeitet und vorgebogen. Es handelt sich um Blechzuschnitte aus Blechen großer Dicke und bzw. oder hoher Festigkeit, insbesondere aus legierten Stählen, so daß erhebliche Biegekräfte aufgebracht und erhebliche Reaktionskräfte abgestützt werden müssen. Nichtsdestoweniger muß der Biegevorgang so geführt werden, daß der gebogene Vorformling innerhalb enger Toleranzen eine vorgegebene Form aufweist. Folglich werden an die Genauigkeit des Biegevorganges besonders hohe Anforderungen gestellt.
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Bei der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung sind die Steuereinrichtung für die Breitenzentriereinrichtung sowie die Gleichlaufsteuereinrichtung für die Biegearbeit mit den Horizontalbiegebalken selbständige und voneinander unabhängige Aggregate. Die Gleichlaufsteuereinrichtung für die Biegearbeit mit den Horizontalbiegebalken ist eine mechanische Einrichtung mit Torsionswelle, Gelenken, Zahnrädern und Zahnstangen. Solche mechanischen Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie aufgrund des Spiels in den Gelenken und Zähnen in bezug auf die Parallelführung der Horizontalbiegebalken ungenau sind. Das kann zu unkontrollierten Verschiebungen der Blechzuschnitte bei der Biegearbeit führen. Die Breitenzentriereinrichtung arbeitet unabhängig von Zylinderkolbenanordnungen der Horizontalbiegebalken. Sie besteht aus einer Kombination von Verstellspindel und Hydrozylindern und hat ihre eigenen eingeprägten Toleranzen. Daraus resultieren Ungenauigkeiten in bezug auf die Mittenpositionierung vor Beginn der Biegearbeiten. Diese bei der bekannten Vorrichtung unvermeidbaren Toleranzen können sich addieren. Unter Umständen müssen beim Arbeiten mit der bekannten Vorrichtung die fertiggebogenen Vorformlinge wegen mangelnder Genauigkeit verworfen oder nachgerichtet werden. Bei der bekannten Ausführungsform sind im übrigen sämtliche Zylinderkolbenanordnungen eines Horizontalbiegebalkens an eine gemeinsame Pumpe angeschlossen. Die Steuereinrichtung der Breitenzentriereinrichtung sowie die Gleichlaufsteuereinrichtung sind nicht für unterschiedliche Blechbreiten programmierbar, so daß bei einem Blechbreitenwechsel sehr aufwendige Einrichtungsarbeiten erforderlich sind.
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Grundsätzlich ist es bekannt, bei hydraulischen Pressen allgemein (US- PS 25 58 071, US-PS 29 58 199) und hydraulischen Rohrbiegepressen insbesondere (DE-AS 23 31 754) eine oder mehrere Zylinderkolbenanordnungen einer Gleichlaufsteuerung für einen Vertikalbiegebalken an eine separate Pumpe anzuschließen und den Zylinderkolbenanordnungen zugeordnete Wegmeßgeber sowie eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung vorzusehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiter auszubilden, daß bei steuerungstechnischer Vereinfachung sowohl die Breitenzentrierung als auch der anschließende Biegevorgang insgesamt sehr genau und mit engen Toleranzen durchgeführt werden können, und zwar für unterschiedliche Blecharbeiten programmierbar.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung der Breitenzentriereinrichtung und die Gleichlaufsteuereinrichtung für die beiden Horizontalbiegebalken als gemeinsame elektronische Steuereinrichtung ausgebildet sind, die mit einer Programmiereinrichtung für unterschiedliche Breiten der Blechzuschnitte versehen ist und die die Zylinderkolbenanordnungen in Abhängigkeit von einem einer Zylinderkolbenanordnung der Zylinderkolbenanordnungen zugeordneten Wegmeßgeber steuert, wobei Folgeabweichungen der anderen Zylinderkolbenanordnungen in Abhängigkeit von diesen zugeordneten Wegmeßgebern korrigiert werden.
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Dabei bleibt bei der mit dem Vertikalbiegebalken erfolgenden Biegearbeit die Breitenzentriereinrichtung wirksam und die Gleichlaufsteuereinrichtung für die Horizontalbiegebalken erfüllt eine Doppelfunktion. Das bedeutet zunächst eine beachtliche Vereinfachung, darüber hinaus können sich Toleranzen nicht mehr in der eingangs beschriebenen Weise addieren. Ohne weiteres kann für unterschiedliche Blechbreiten eine Programmierung durchgeführt werden. Mechanische Bauteile sind nicht mehr erforderlich. Ferner tragen die Bauteile der Hydraulik zu der Genauigkeit bei. Erfindungsgemäß wird erreicht, daß beide Horizontalbiegebalken parallel und symmetrisch zueinander auf die Mitte der Vorrichtung zusteuern oder absteuern. Dabei wird die Parallelität der beiden Horizontalbiegebalken durch Beziehung auf feste Meßpunkte, gleichsam unabhängig von den Horizontalbiegebalken selbst, erzeugt. Der Gleichlauf der beiden Horizontalbiegebalken erfolgt jedoch insoweit abhängig voneinander, als beide Horizontalbiegebalken sich parallel und gleichlaufgesteuert zur Mittenachse der Vorrichtung und damit zur vertikalen Biegeebene bewegen. Außermittige Belastungen können beim Biegevorgang nicht mehr auftreten, weil die Horizontalbiegebalken selbst die Blechzuschnitte auf Mitte legen. Im Ergebnis können folglich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Blechzuschnitte sehr genau gebogen werden. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß der steuerungstechnische und regeltechnische Aufwand einfach ist und mit den Hilfsmitteln der modernen Steuerungstechnik und Regeltechnik ohne weiteres verwirklicht werden kann, wie im folgenden auch anhand der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung behandelnden Zeichnung erläutert wird. Darin zeigt
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Fig. 1 die Ansicht einer Vorrichtung zum Biegen in Längsrichtung eines zu biegenden Blechzuschnittes und
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Fig. 2 ein Schema der Gleichlaufsteuereinrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist für das Biegen von im Grundriß rechteckigen Blechzuschnitten 1 bestimmt. Diese können angebogene Längsränder 2 aufweisen. In Fig. 1 ist ein Blechzuschnitt angedeutet worden. Der Biegevorgang macht aus einem solchen Blechzuschnitt 1 einen Vorformling mit im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, wie er für die Großrohrherstellung benötigt wird. Im allgemeinen handelt es sich um Blechzuschnitte 1 aus dicken Blechen, so daß hohe Verformungskräfte und Reaktionskräfte aufzunehmen sind. Im grundsätzlichen Aufbau besteht die Vorrichtung aus
- einem Pressengestell 3,
- einem in einer vertikalen Biegeebene arbeitendem Vertikalbiegebalken 4,
- zwei unter Zwischenschaltung des zu formenden Blechzuschnittes 1 in einer horizontalen Ebene gegeneinander arbeitenden Horizontalbiegebalken 5, 6 mit einer Breitenzentriereinrichtung und
- hydraulischen Antrieben mit Pumpen für den Vertikalbiegebalken 4 sowie für die Horizontalbiegebalken 5, 6 und für die Breitenzentriereinrichtung.
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Der Antrieb für die Horizontalbiegebalken 5, 6 weist im Ausführungsbeispiel an jedem Horizontalbiegebalken 5, 6 zwei Zylinderkolbenanordnungen 9, 10 bzw. 11, 12 auf.
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Wie insbesondere die Fig. 2 erkennen läßt, sind die Zylinderkolbenanordnungen 9 bis 12 der beiden Horizontalbiegebalken 5, 6 jede an eine separate Pumpe 13 bis 16 angeschlossen. Die Gleichlaufsteuereinrichtung 18 weist den einzelnen Zylinderkolbenanordnungen 9 bis 12 der Horizontalbiegebalken 5, 6 zugeordnete Wegmeßgeber 19 bis 22 und eine zugeordnete elektronische Steuereinrichtung 23 auf. Im übrigen ist jedoch diese elektronische Steuereinrichtung 23 außerdem mit einer Programmsteuereinrichtung 24 für unterschiedliche Blechbreiten ausgerüstet. Die Anordnung ist so getroffen, daß die elektronische Steuereinrichtung 23 eine Zylinderkolbenanordnung 9 der Zylinderkolbenanordnungen 9 bis 12 nach Maßgabe ihres Wegmeßwertgebers 19 als Masterzylinderkolbenanordnung steuert und die anderen folgen läßt sowie bei Folgeabweichungen nach Maßgabe von deren Meßwertgebern 20 bis 22 korrigiert. Die Anordnung ist aber fernerhin auch so getroffen, daß die Steuereinrichtung 23 nach Maßgabe eingebbarer Daten über die Breite eines zu biegenden Blechzuschnittes 1 die Horizontalbiegebalken 5, 6 als Zentrierwerkzeuge steuert. Im Ausführungsbeispiel sind, wie bereits erwähnt, an jedem Horizontalbiegebalken 5, 6 zwei Zylinderkolbenanordnungen 9, 10 bzw. 11, 12 angeordnet; diesen sind die Meßwertgeber 19 bis 22 zugeordnet, die an den Enden der Horizontalbiegebalken 5, 6 angebracht sind. Diese Wegmeßwertgeber 19 bis 22 können ihrerseits am Pressengestell 3 abgestützt sein. Falls sehr große Kräfte aufzunehmen sind, die Verformungen des Pressengestells 3 bewirken, können daraus resultierende störende Einflüsse ohne weiteres eliminiert werden, indem die Wegmeßwertgeber 19 bis 22 im Bereich der Biegeebene abgestützt sind.
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Arbeitet man mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, so erfolgen nacheinander Breitenzentrierung, Biegen mit dem Vertikalbiegebalken 4, Biegen mit dem Horizontalbiegebalken 5, 6. Im folgenden werden die Vorgänge, die mit der Arbeit des Vertikalbiegebalkens 4 zusammenhängen, nicht weiter beschrieben, da sie nicht Gegenstand der Erfindung sind. Das gleiche gilt für eine evtl. Längszentrierung des zu biegenden Blechzuschnittes 1, die im übrigen im allgemeinen entfallen kann, wenn insoweit entsprechende Festanschläge vorgesehen sind.
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Es werde angenommen, daß ein zu biegender Blechzuschnitt in der Presse liegt. Um die Breitenzentrierung durchzuführen, werden nunmehr die Ventile 25 bis 28 geschlossen, die Ventile 29 bis 32 werden geöffnet; die Horizontalbiegebalken 5, 6 fahren nun angetrieben von den Pumpen 13 bis 16 gleichlaufgeregelt vor und zentrieren den Blechzuschnitt 1 über die Längsachse. Die Zylinderkolbenanordnung 9 fungiert als "Masterzylinderkolbenanordnung", die Zylinderkolbenanordnungen 10 bis 12 folgen. Die den Zylinderkolbenanordnungen zugeordneten Wegmeßgeber 19 bis 22 erfassen den "Istwert", der in der Elektronik der Steuereinrichtung 23 verarbeitet wird. Bildet sich bei den Zylinderkolbenanordnungen 10 bis 12 eine Differenz zu der Masterzylinderkolbenanordnung 9, so werden die Fördermengen der Pumpen 14 bis 16 über die den Pumpen 14 bis 16 zugeordneten Servoventilen 34 bis 36 verändert, bis die Differenz aufgehoben ist. Die Masterzylinderkolbenanordnung 9 wird von der Pumpe 13 angetrieben. Das dieser Pumpe 13 zugeordnete Servoventil 33 realisiert die der Masterzylinderkolbenanordnung 9 vorgegebenen Geschwindigkeiten und Positionen in Verbindung mit dem Wegmeßgeber 19. Sobald die Zylinderkolbenanordnungen 9 bis 12 den vorgewählten Weg erreicht haben, ist der Zentriervorgang beendet. Die Ventile 25 bis 28 werden geöffnet; die Ventile 29 bis 30 werden geschlossen; die Pumpen 13 bis 16 werden auf die Restfördermenge gestellt.
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Die Breitenzentriereinrichtung bleibt aktiv, d. h. die Servoventile 37 bis 40 arbeiten nun in Verbindung mit den Wegmeßgebern 19 bis 22 und sorgen für die Einhaltung der Zentrierposition auch während des Biegens mit dem Vertikalbiegebalken 4.
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Nachdem die Breitenzentriereinrichtung auf die Horizontalbiegebalken 5, 6 geschaltet ist, beginnt das Biegen mit dem Verikalbiegebalken 4. Die Ventile 41 und 42 werden auf die große Kolbenfläche der Zylinderkolbenanordnungen 7, 8 geschaltet; das Ventil 43 wird geöffnet und verbindet die Förderströme der Pumpen 13 und 14 zum Antrieb für die Masterzylinderkolbenanordnung 7; das Ventil 44 wird geöffnet und verbindet die Förderströme der Pumpen 15 und 16 zum Antrieb für die Zylinderkolbenanordnung 8; die Ventile 25 bis 28 werden geschlossen; die Pumpen 13 bis 16 werden mittels der Servoventile 33 bis 36 auf die vorgewählte Geschwindigkeit (Fördermenge) gestellt; der Vertikalbiegebalken 4 fährt nun gleichlaufgeregelt nach unten und biegt das in der U-Presse befindliche Blech. Ergibt sich eine Differenz von der Zylinderkolbenanordnung 8 mit dem Wegmeßgeber 45 zu der Masterzylinderkolbenanordnung 7 mit dem Wegmeßgeber 46, so werden die Fördermengen der Pumpen 15 und 16 über die Servoventile 35 und 36 verstellt, bis die Differenz ausgeglichen ist. Hat der Vertikalbiegebalken 4 den unteren Festanschlag erreicht, werden die Zylinderkolbenanordnungen 7 und 8 vom Druckhaltesystem übernommen. Die Ventile 25 bis 28 werden geöffnet; die Ventile 43 und 44 werden geschlossen; die Pumpen 13 bis 16 werden auf ihre Restfördermenge gestellt.
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Die durch das Biegen mit dem Vertikalbiegebalken 4 erzeugen Reaktionskräfte auf die Horizontalbiegebalken 5, 6 werden von der beschriebenen Breitenzentriereinrichtung ausgeregelt, d. h. trotz unterschiedlich großer Störkräfte wird die Position der Horizontalbiegebalken 5, 6 exakt beibehalten.
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Nachdem das Biegen mit dem Vertikalbiegebalken 4 beendet ist, beginnt das Biegen mit den Horizontalbiegebalken 5, 6. Das Positionshaltesystem für die Horizontalbiegebalken 5, 6 wird funktionslos, die Ventile 29 bis 32 werden geöffnet, d. h. die Pumpe 13 wird auf die Zylinderkolbenanordnung 9, die Pumpe 14 auf die Zylinderkolbenanordnung 11, die Pumpe 15 auf die Zylinderkolbenanordnung 14 und die Pumpe 16 auf die Zylinderkolbenanordnung 10 geschaltet; die Ventile 25 bis 28 werden geschlossen; die Pumpen 13 bis 16 werden mittels der Servoventile 33 bis 36 auf die vorgewählte Geschwindigkeit (Fördermenge) gestellt, die Horizontalbiegebalken 5, 6 fahren mit der vorgewählten Geschwindigkeit gleichlaufgeregelt bis zur vorgegebenen Wegposition und halten nach Erreichen dieser Position an; die Gleichlaufregelung erfolgt wie vorbeschrieben; die Ventile 25 bis 28 werden geöffnet; die Ventile 29 bis 32 werden geschlossen; die Pumpen 13 bis 16 werden auf ihre Restfördermenge gestellt.
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Nachdem die Horizontalbiegebalken 5, 6 die vordere Endposition erreicht haben, fahren sie gleichlaufgeregelt zurück bis in die Transportposition. Die Ventile 47 bis 50 werden geöffnet, d. h. die Pumpe 13 wird auf die Masterzylinderkolbenanordnung 9, die Pumpe 14 auf die Zylinderkolbenanordnung 11, die Pumpe 15 auf die Zylinderkolbenanordnung 12 und die Pumpe 16 auf die Zylinderkolbenanordnung 10 geschaltet; die Pumpen 13 bis 16 werden mittels der Servoventile 33 bis 36 auf die vorgewählte Geschwindigkeit (Fördermenge) gestellt; die Pumpen 13 bis 16 dosieren nun das Öl aus der zugeordneten Zylinderkolbenanordnung ab, die Stellkraft für die Horizontalbiegebalken 5, 6 wird erzeugt von der Pumpe 51 und der Federkraft des gebogenen Bleches; die Horizontalbiegebalken 5, 6 fahren jetzt mit der vorgewählten Geschwindigkeit gleichlaufgeregelt bis in die vorgegebene Transportposition; stellt sich ein Gleichlauffehler ein, so erfolgt Korrektur über die Regelung wie vorbeschrieben; haben die Horizontalbiegebalken 5, 6 die Transportposition erreicht, werden sie gestoppt und die Ventile 47 bis 50 werden geschlossen, die Pumpen 13 bis 16 werden auf Restfördermenge gestellt.
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Nachdem die Horizontalbiegebalken 5, 6 die Transportposition erreicht haben, wird die Druckhaltesteuerung für den vertikalen Biegebalken funktionslos. Der Vertikalbiegebalken 4 fährt nun gleichlaufgeregelt in die Transportposition.