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(11) | EP 2 406 021 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
ROHRBIEGEMASCHINE MIT ROHRMANIPULATOR PIPE BENDING MACHINE WITH PIPE MANIPULATOR CINTREUSE DE TUBES AVEC MANIPULATEUR DE TUBES |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Rohrbiegemaschinen sowie ein Verfahren zum Beschicken und zum Einführen von Rohren in Rohrbiegemaschinen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, wie z.B. aus der DE 26 30 967 A bekannt.
[0002] In solchen Rohrbiegemaschinen werden die zu biegenden Rohre an der Biegestelle induktiv erwärmt. Bei den Rohren handelt es sich hierbei um oft dickwandige Stahlrohre mit Wanddicken von 3 bis zu 120 mm und mit großen Durchmessern von 400 bis 1660 mm und dabei Gewichten von mehreren Tonnen. Entsprechend groß und schwer sind auch die dazu entwickelten Rohrbiegemaschinen, mit denen sich Biegeradien von 1 bis 10 Metern realisieren lassen.
[0003] Problematisch ist dabei das Handling der gebogenen Rohre. Für jede Biegung muss das zu biegende Rohr an seinem geraden Ende in einen Vorschubwagen eingespannt werden, während an dem zu biegenden Ende ein Biegeschloss befestigt wird. Zwischen Biegeschloss und Vorschubwagen befindet sich eine ringförmige Vorrichtung zum induktiven Erwärmen, üblicherweise auch als Induktionsring bezeichnet. Dieser Induktionsring muss bei allen Umspann- und Beschickungsvorgängen in aufwändiger Weise abgebaut und danach wieder eingebaut und ausgerichtet werden, weil sonst die Gefahr bestünde, dass beim Transport schwingende Rohre zu Beschädigungen führen würden. Dies bedeutet in der Regel eine erhebliche Verzögerung der Biegevorgänge, die den Umsatz einer Rohrbiegemaschine maßgeblich begrenzt. Zur Lösung derartiger Schwierigkeiten sind auch andere Spanneinrichtungen zum Führen von Rohren im Stand der Technik bereits beschrieben worden.
[0004] Die DE 26 30 967 A lehrt hierzu, ein Rohr zu biegen und mittels eines Aufnahmedorns aus der Biegevorrichtung herauszunehmen, ohne den Induktionsring entfernen zu müssen. Allerdings wird der Aufnahmedorn nicht als Vorschub benutzt und auch nicht als Werkzeug, um das Rohr zu greifen und in die Rohrbiegemaschine einzuführen.
[0005] Die DE 31 47 688 A1 beschreibt eine Rohr-Schnellspannvorrichtung, mit der eine möglichst geringe, nicht biegbare Rohrlänge am Einspannende erreicht werden soll, wobei durch eine bolzenförmige Spreizzange mit mehreren am Umfang verteilten Längsschlitzen eine Radialklemmbewegung erzielt wird. Hierzu wird die Spreizzange auch über das eine Ende des zu biegenden Rohres gestülpt. Mit einer solchen Technologie sind aber nur geringe Wanddickenunterschiede ausgleichbar und das Werkzeug kann nicht über ein großes Rohr-Durchmesser-Spektrum zum Einsatz gebracht werden. Auch ist es nicht möglich, das hintere Rohrende durch die Erwärmungsvorrichtung hindurchzuführen.
[0006] In der FR 1 442 832 A ist vorgesehen, ein dünnwandiges Installationsrohr von innen zu greifen und einer mechanischen Biegevorrichtung zuzuführen. Für große und dickwandige Rohre, die nur nach dem Induktionsbiegeverfahren umgeformt werden können, ist die Vorrichtung nicht geeignet.
[0007] Weitere Spannzangen für Rohre werden in den Schriften DE 1 966 496 U und US 2862540 beschrieben. Auch diese sind aber nicht geeignet, große Rohre wechselnder Durchmesser aufzunehmen und in Rohrbiegemaschinen induktiv zu biegen.
[0008] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rohrbiegemaschine zu schaffen, bei der die Umspann- und Beschickungsvorgänge verkürzt und vereinfacht sind und somit der erreichbare Durchsatz und deren Wirtschaftlichkeit erhöht ist.
[0010] Eine solche Rohrbiegemaschinedient dem Biegen von Rohren großer Durchmesser und besitzt einen Rohrmanipulator zum Bewegen der Rohre.
- In der Rohrbiegemaschine wird ein Rohr in axialer Richtung durch eine dieses Rohr ringförmig umschließende, Erwärmungseinrichtung geführt.
- Bei dem in Vorschubrichtung des Rohres gelegenen Teil der Rohrbiegemaschine befindet sich mindestens ein Biegearm,
- Ein am Biegearm befindliches Biegeschloss umfasst das zu biegende Rohrstück fest und bewegt sich während des Vorschubes des Rohres um die Biegedrehachse.
- Am Ende des Rohres ist eine axial in Vorschubrichtung des Rohres in der Vorschubeinrichtung verschiebbare Aufnahmepinole eingebaut.
- Die Aufnahmepinole greift von innen in das Rohr greift und spannt das Rohr dabei von innen fest.
- Die Aufnahmepinole führt das Rohr in definierter Weise axial durch die Erwärmungseinrichtung bis in eine vordere Spanneinrichtung.
[0011] Hierdurch ist es möglich, auf einen Aus- und Wiedereinbau des Induktionsringes zu verzichten, da man das Rohr präzise durch den Induktionsring hindurchführen kann, bis das hintere Rohrende weit genug vor dem Induktionssystem gespannt werden kann, ohne dass Ausweichbewegungen des Rohres mit zerstörerischer Wirkung zu befürchten sind. Die Aufnahmepinole bringt die Kraft auf, mit der das Rohr durch die Erwärmungseinrichtung geführt wird. Der Rohrmanipulator besteht hierbei im Wesentlichen aus der Aufnahmepinole und den Vorrichtungen, die der Bewegung der Aufnahmepinole in axialer Richtung dienen, wobei letztere den üblichen Vorschubvorrichtungen nach dem herkömmlichen Stand der Technik entsprechen.
[0012] Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmepinole das zu biegende Rohr in mindestens zwei Halteebenen, die senkrecht zur waagerechten Rohrmittelachse liegen, fixiert. Mit einer derartigen rohrinnenseitigen Aufnahmevorrichtung ist es möglich, das Rohr so festzuhalten, dass es weder in Längsrichtung noch in tangentialer Richtung verrutschen kann. Die beiden Halteebenen müssen soweit auseinander liegen, dass sie die großen Hebelkräfte sicher aufnehmen können, ohne an den Krafteinleitungspunkten der Rohre zu Verformungen zu führen. Zur Unterstützung können weitere Halteebenen vorgesehen werden.
[0013] Außerdem ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Fixierung in reibschlüssiger Weise in jeder der Halteebenen durch Haltevorrichtungen erfolgt, die von innen gegen das Rohr gedrückt werden. Hierbei muss aufgrund der erheblichen Kräfte auf definierte, begrenzbare Druckkräfte und ausreichende Krafteinleitungsflächen geachtet werden.
[0014] Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Aufnahmepinole drehbar ist. Dies erleichtert das Einspannen bei Mehrfachbiegungen und ermöglicht, dass das Rohr nach mehreren, möglicherweise räumlich komplizierten Biegevorgängen so gedreht werden kann, dass eine sichere Entnahme des Rohres ermöglicht wird.
[0015] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtungen in jeder Ebene durch Haltehebel gebildet werden, die an ihren äußeren Enden Krafteinleitungselemente für die Rohrinnenseite aufweisen, wobei die Haltehebel durch ein hydraulisches System innerhalb der Aufnahmepinole betätigt und dabei konzentrisch gespreizt werden. Die Haltehebel können dabei gleichläufig oder gegenläufig angeordnet werden. Im Falle einer Gleichläufigkeit können die Krafteinleitungsflächen der verschiedenen Halteebenen auch miteinander verbunden werden.
[0016] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass in jeder der Halteebenen drei, vier, fünf oder sechs Haltehebel vorgesehen werden, wobei die Haltehebel gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
[0017] Ein Verfahren zum Beschicken und Führen eines Rohres vor und nach einem Biegevorgang mittels einer erfindungsgemäßen Rohrbiegemaschine umfasst folgende Schritte:
- a) Positionieren des zu biegenden Rohres axial fluchtend vor dem Rohrmanipulator,
- b) Einführen der Aufnahmepinole des Rohrmanipulators mit eingezogenen Haltehebeln in das Rohr, bis mindestens zwei Halteebenen innerhalb des zu biegenden Rohres sind,
- c) Hydraulisches Ausfahren der Haltehebel, bis das Rohr durch die Aufnahmepinole festgehalten wird,
- d) Heranziehen des Rohres durch die ringförmige Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis die Position, an der das Rohr in einem Vorschubwagen gespannt werden kann,
- e) Schieben und gleichzeitiges Biegen des Rohres mittels induktiver Erwärmung,
- f) Nach Beenden des Biegevorgangs Herausschieben des gebogenen Rohres durch die abgeschaltete Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis in das Biegeschloss (1),
- g) Spannen des Rohres im Biegearmschloss,
- h) Hydraulisches Einfahren der Haltehebel,
- i) Herausführen der Aufnahmepinole aus dem Rohr,
- j) Abtransport des Rohres.
[0018] Es ist also nicht mehr nötig, das Rohr mit Kränen in der Biegemaschine zu positionieren. Weiterhin können übliche Biegevorgänge ohne Wartezeit, bis das Rohr abgekühlt ist, in einem durchgeführt werden, was die Produktivität erheblich verbessert, weil es den gesamten Biegevorgang erheblich beschleunigt. Der Abtransport kann dann in einfacher Weise zum Beispiel mittels eines Hallenkrans erfolgen.
[0019] Während des Biegevorgangs muss darauf geachtet werden, dass keine Haltehebel ausgefahren sind, wenn die betreffende Krafteinleitungsfläche in die Nähe des Induktionsringes gelangt, sondern dass sich die Haltehebel in einer Parkposition befinden.
[0020] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von neun Skizzen näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt hierbei eine Übersicht über die Teile der Biegemaschine und ihr Zusammenwirken mit dem Rohrmanipulator.
- Fig. 2a bis 2d
- zeigen eine Aufnahmepinole mit eingefahrenen, und
- Fig. 3a bis 3d
- mit ausgefahrenen Haltehebeln.
[0021] Fig. 1 zeigt die Biegemaschine mit Biegeschloss 1, der Biegedrehachse 2, hinter dem in der gleichen Ebene auch ein Induktionsring 3 liegt. Auf dem vorderen Teil eines Vorschubwagens 4 befindet sich eine Aufnahmepinole 5, die mit einer Vorschubstange 6 verbunden ist und die Haltehebel 7 aufweist. Aufnahmepinole 5, Vorschubstange 6 und Haltehebel 7 bilden den Rohrmanipulator. Das eingelegte Rohr 8 ist bis zum Induktionsring 3 gezeigt und danach nur im ungebogenen Zustand gestrichelt angedeutet.
[0022] Fig. 2a zeigt eine Seitenansicht des Rohrmanipulators bestehend aus Aufnahmepinole 5, Vorschubstange 6, den vier Haltehebeln 7 in eingefahrenem Zustand und deren Krafteinleitungsflächen 9.
[0023] Fig. 2b zeigt einen 45°-Schnitt, Fig. 2c eine Frontalansicht in Achsrichtung und Fig. 2d eine isometrische Darstellung.
[0024] In gleicher Weise zeigt Fig. 3a eine Seitenansicht des Rohrmanipulators bestehend aus der Aufnahmepinole 5, der Vorschubstange 6, den vier Haltehebeln 7 in ausgefahrenem Zustand und deren Krafteinleitungsflächen 9. Gezeigt werden hierbei auch die Halteebenen 10.
[0025] Fig. 3b zeigt einen 45°-Schnitt, Fig. 3c eine Frontalansicht in Achsrichtung und Fig. 3d eine isometrische Darstellung.
Bezugszeichenliste
- ein Rohrmanipulator zum Bewegen der Rohre vorgesehen ist, mit dem ein Rohr (8) in axialer Richtung durch eine das Rohr (8) ringförmig umschließende Erwärmungseinrichtung (3) geführt wird,
- sich bei dem in Vorschubrichtung des Rohres (8) gelegenen Teil der Vorrichtung zum Biegen mindestens ein Biegearm befindet,
- ein am Biegearm befindliches Biegeschloss (1) das zu biegende Rohrstück fest umfasst und sich während des Vorschubes des Rohres um die Biegedrehachse (2) bewegt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrmanipulator eine Vorschubstange (6), Haltehebel (7) sowie eine drehbare und axial in Vorschubrichtung des Rohres (8) verschiebbare Aufnahmepinole (5) umfasst, welche:- am Ende des Rohres (8) in der Vorschubeinrichtung (4) eingebaut ist,
- zum Eingriff von innen in das Rohr (8) und zur festen Einspannung des Rohres (8) von innen ausgebildet ist,
- zur Führung des Rohres (8) in definierter Weise durch die Erwärmungseinrichtung (3) hindurch in das Biegearmschloss (1) verschiebbar ist,
und dass das zu biegende Rohr (8) durch die Aufnahmepinole (5) in mindestens zwei Halteebenen (10), die senkrecht zur Rohrmittelachse liegen, fixierbar ist und dass die Fixierung in reibschlüssiger Weise in jeder der Halteebenen (10) durch die von innen gegen das Rohr (8) drückbaren Haltehebel (7) erfolgt.a) Positionieren des zu biegenden Rohres (8) axial fluchtend vor dem Rohrmanipulator,
b) Einführen der Aufnahmepinole (5) des Rohrmanipulators mit eingezogenen Haltehebeln (7) in das Rohr (8), bis mindestens zwei Halteebenen (10) innerhalb des zu biegenden Rohres (8) sind,
c) Hydraulisches Ausfahren der Haltehebel (7) bis das Rohr (8) durch die Aufnahmepinole (5) festgehalten wird,
d) Heranziehen des Rohres (8) durch die ringförmige Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis in eine Position, an der das Rohr (8) in einem Vorschubwagen (4) gespannt werden kann,
e) Schieben und gleichzeitiges Biegen des Rohres mittels induktiver Erwärmung,
f) Nach Beenden des Biegevorgangs Herausschieben des gebogenen Rohres (8) durch die abgeschalteter Erwärmungseinrichtung (3) hindurch bis in das Biegeschloss (1),
g) Spannen des Rohres (8) im Biegeschloss (1),
h) Hydraulisches Einfahren der Haltehebel (7),
i) Herausführen der Aufnahmepinole (5) aus dem Rohr (8), und
j) Abtransport des Rohres (8).
- a pipe manipulator is provided for moving the pipes, by means of which a pipe (8) is guided in the axial direction through a heating means (3) which annularly surrounds the pipe (8),
- at least one bending arm is located in the part of the device for bending which is situated in the feed direction of the pipe (8),
- a bending lock (1) located on the bending arm firmly encompasses the pipe piece to be bent and moves about the bending axis of rotation (2) while the pipe is being advanced,
characterised in that the pipe manipulator comprises a feed rod (6), a holding lever (7) and a receiving sleeve (5) which is rotatable, axially displaceable in the feed direction of the pipe (8) and which:- is installed at the end of the pipe (8) in the feed means (4),
- is designed for engaging in the pipe (8) from the inside and for firmly clamping the pipe (8) from the inside, and
- is displaceable for guiding the pipe (8) in a defined manner through the heating means (3) into the bending arm lock (1),
and that the pipe (8) to be bent can be fixed by the receiving sleeve (5) in at least two holding planes (10) which are perpendicular to the pipe centre axis, and that the fixing takes place in a frictional manner in each of the holding planes (10) by the holding levers (7) which can be pushed against the pipe (8) from the inside.a) positioning the pipe (8) to be bent in an axially aligned manner in front of the pipe manipulator,
b) inserting the receiving sleeve (5) of the pipe manipulator with retracted holding levers (7) into the pipe (8) until at least two holding planes (10) are inside the pipe (8) to be bent,
c) hydraulically extending the holding levers (7) until the pipe (8) is held in place by the receiving sleeve (5),
d) pulling the pipe (8) through the annular heating means (3) into a position at which the pipe (8) can be tensioned in a feed carriage (4),
e) pushing and simultaneously bending the pipe by means of inductive heating,
f) pushing the bent pipe (8) out through the switched-off heating means (3) into the bending lock (1) after the bending process has ended,
g) clamping the pipe (8) in the bending lock (1),
h) hydraulically retracting the holding levers (7),
i) guiding the receiving sleeve (5) out of the pipe (8), and
j) removing the pipe (8).
- un manipulateur de tubes est prévu pour déplacer les tubes et avec lequel un tube (8) est guidé dans le sens axial à travers un dispositif de chauffage (3) lequel entoure le tube (8) de manière annulaire,
- au moins un bras de cintrage se trouve dans la partie du dispositif de cintrage située dans le sens de l'avance du tube (8),
- un organe de cintrage (1) situé sur le bras de cintrage serre fermement la pièce de tube à cintrer et se déplace autour de l'axe de cintrage (2) pendant que le tube avance,
caractérisée en ce que le manipulateur de tubes comprend une tige d'avance (6), un levier de retenue (7) et une douille de réception (5) rotative et déplaçable dans le sens axial de l'avance du tube (8), laquelle :- est installée dans le dispositif d'avance (4) à l'extrémité du tube (8),
- est formée pour venir en prise de l'intérieur dans le tube (8) et pour serrer fermement le tube (8) de l'intérieur,
- est mobile pour guider le tube (8) de manière définie à travers le dispositif de chauffage (3) dans l'organe de cintrage (1),
et en ce que le tube (8) à cintrer peut être immobilisé par la douille de réception (5) dans au moins deux plans de retenue (10) lesquels sont perpendiculaires à l'axe central du tube et en ce que l'immobilisation se produit par friction dans chacun des plans de retenue (10) par le levier de retenue (7) lequel peut être poussé de l'intérieur contre le tube (8).a) positionnement du tube (8) à cintrer aligné dans le sens axial devant le manipulateur de tubes,
b) insertion de la douille de réception (5) du manipulateur de tubes, avec les leviers de retenue rétractés (7), dans le tube (8) jusqu'à ce qu'au moins deux plans de retenue (10) soient à l'intérieur du tube (8) à cintrer,
c) extension hydraulique des leviers de retenue (7) jusqu'à ce que le tube (8) soit fermement maintenu par la douille de réception (5),
d) tirage du tube (8) à travers le dispositif de chauffage annulaire (3) jusqu'à une position dans laquelle le tube (8) peut être serré dans un chariot d'avance (4),
e) poussage et cintrage simultanés du tube au moyen d'un chauffage inductif,
f) poussage vers l'extérieur, le processus de cintrage étant achevé, du tube cintré (8) à travers le dispositif de chauffage (3) éteint jusque dans l'organe de cintrage (1),
g) serrage du tube (8) dans l'organe de cintrage (1),
h) rétraction hydraulique des leviers de retenue (7),
i) guidage de la douille de réception (5) hors du tube (8) et
j) évacuation du tube (8).
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente