CH688182A5

CH688182A5 - Vorrichtung zum Formen von Draht.

Info

Publication number: CH688182A5
Application number: CH01829/93A
Authority: CH
Inventors: Norbert Speck; Theodor Dipl-Ing Troester; Dietmar Dipl-Ing Sautter
Original assignee: Wafios Maschinen Wagner
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1997-06-13
Also published as: ITMI931158A0; ITMI931158A1; IT1271548B; DE4229294C1; JPH0687048A; US5363681A; JP2551525B2

Description

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CH 688 182 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen von Draht gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DE 3 915 784 C1 ist eine Vorrichtung zum Formen von Draht beschrieben, mit der ein (bedingtes) räumliches Biegen von Drahtwerkstücken möglich ist. Dazu ist ausser den Windewerkzeugen (88, 90) und Biegewerkzeugen (86, 142) ein weiteres Biegewerkzeug (92) in einem einen Werkzeughalter (74) bildenden Dreh- und Verschiebekopf vorgesehen, der im unteren Ende einer Spindel bzw. Welle (12), zum Beispiel einer CNC-gesteuerten Schenkelfederwindemaschine, auswechselbar eingesetzt ist. Dadurch können Biege- und Windeoperationen direkt an der Düse einer Spezialdrahtführung (50) durchgeführt werden. Dieses multifunktionale Werkzeug (92) besitzt in zwei Wirkebenen (IV 1 und IV 2) vier Wirkzonen (108, 110, 112, 114) mit je zwei Biegekanten (108'; 108" bzw. 114'; 114"), so dass damit Abbiegungen in allen vier Raum-Quadranten durch überlagerte Längs- und Rotationsbewegungen der Spindel (12) durchgeführt werden können.

Bei komplizierteren Drahtteilen, zum Beispiel solchen mit mehreren kurz aufeinanderfolgenden Abbiegungen und Windeabschnitten, kann das multifunktionale Biegewerkzeug (92) platzbedingt, zum Beispiel weil das bereits teilweise geformte Werkstück im Wege steht, mit seinen aktiven Biegekanten oft nicht an die Biegestelle gefahren und zum Einsatz gebracht werden, so dass dieses Biegewerkzeug (92) nur bedingt einsatzbereit ist, weshalb mit der vorgenannten Vorrichtung nur relativ einfache räumlich geformte Drahtteile hergestellt werden können.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Vorrichtung, die einschliesslich des Zuführens des Drahtes drei unabhängig voneinander, jedoch abgestimmt aufeinander, programmgesteuerte Bewegungen (3-Achsen-Steuerung) ausführt, so zu verbessern, dass auch komplizierteste räumliche Drahtbiege- und/oder Windeteile einfach und präzise und trotzdem relativ schnell hergestellt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht - ausgehend von der Erkenntnis, dass eine Drehung des zugeführten Drahtes um seine Achse als weiterer Freiheitsgrad die Formmöglichkeiten wesentlich erweitert - erfindungsgemäss in der Vorrichtung gemäss Anspruch 1, die durch die Ausführungsformen gemäss den abhängigen Ansprüchen ausgestaltet bzw. weitergebildet sein kann.

Erfindungsgemäss wird also in vorteilhafter Weise eine zusätzliche programmgesteuerte und auf die bisher vorhandenen CNC-gesteuerten Bewegungen abgestimmte vierte Bewegung (4-Achsen-Steuerung) eingeführt, die den vom Drahtbund kommenden zugeführten, zu verarbeitenden Draht, ebenfalls CNC-gesteuert, in vorbestimmtem Winkelgrad und Zeitpunkt und gegebenenfalls gleichzeitig während des Zuführens des Drahtes in die Formstation der Vorrichtung für jeden einzelnen Formgebungsabschnitt an dem zu fertigenden Werkstück in dessen günstigste räumliche Lage bzw. Arbeitsstellung in bezug auf die Formwerkzeuge zur Erzielung massgenauer und präzis geformter Werkstücke dreht.

Als weiterer Stand der Technik offenbart die DE 2 264 589 C3 eine Maschine zum Winden von Schraubenfedem aus Federdraht, bei der der Draht vor dem Auflaufen auf die Windewerkzeuge zur Erzeugung einer Vorspannung mittels der angetriebenen Einzugswalzen dauernd, d.h. während des gesamten Windevorgangs bis zum Abschneiden der fertigen Feder, um die Drahtachse in einer Richtung verdrillt wird, wozu die Einzugswalzen (100) in einer antreibbaren Trommel (107) gelagert sind, die um die Achse des Drahtes (29) drehbar ist. Von letzterem macht die vorliegende Erfindung zwar auch Gebrauch; bei der bekannten Maschine dient das dauernde Tordieren des Drahtes jedoch der Herstellung von Schraubenfedern mit durch Verdrillen und anschliessende plastische Verformung des Federdrahtes verbesserten Eigenschaften.

Ein wie bei der Erfindung vorgesehenes rechnergesteuertes, vorbestimmtes und auf den Verformungsablauf bezogenes, individuell abgestimmtes, intermittierendes, wahlweises Vor- und Zurückdrehen des Drahtes zur Herstellung räumlich in allen Ebenen geformter Drahtwerkstücke ist bei der bekannten Maschine dagegen nicht vorgesehen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der durch die Zeichnung beispielhaft (und zum Teil schematisch) dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Ausführungsform in Vorderansicht in teilweise abgebrochener und geschnittener Darstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ausschnitts von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 durch die Ausführungsform, und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV—IV in Fig. 1 durch die Ausführungsform.

Die in ihren konstruktiven Einzelheiten in den Fig. 1 bis 4 beispielhaft dargestellte erfindungsge-mässe Vorrichtung mit CNC-Steuerung besteht hauptsächlich aus einem waagrechten Drahteinzug 10, einer Drahtformstation 12 und einem Schneidwerkzeug 14 zum Ablängen des Werkstücks vom endlosen Draht 16.

Der Drahteinzug 10 weist ein Einzugsgehäuse 18 auf, in dem insgesamt vier Drahteinzugswalzen 20 drehbar gelagert sind, die den Draht 16 in die Drahtformstation 12 vorschieben. Die Walzen 20 sind dabei paarweise angeordnet und werden von einem an einem Lagerkörper 24 befestigten ersten CNC-regelbaren Servomotor 28 mit Welle 29 über ein erstes Zahnriemengetriebe 30 programmgesteuert, drehzahlgeregelt intermittierend, wahlweise vor-und rückwärtsdrehend angetrieben. Dazu ist ein Zahnring 32, der Teil des ersten Zahnriemengetriebes 30 ist, auf dem Einzugsgehäuse 18 drehbar gelagert und Teil eines zweiten Zahnriemengetriebes 36, das eine Schneckenwelle 38 mit zwei

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Schnecken 40 und 42 antreibt. Eine erste Schnek-ke 40 kämmt mit einem auf einer unteren Antriebswelle 44 eines ersten Einzugswalzenpaares drehfest sitzenden Schneckenrad 46 und treibt über Zahnräder 48 und 50 eine obere Antriebswelle 52 drehzahlgleich an, während die zweite Schnecke 42 entsprechend die Antriebswellen 58 und 60 des zweiten Einzugswalzenpaares antreibt. Das Einzugsgehäuse 18 selbst ist in dem Lagerkörper 24 mittels Kugellagern 64 und 66 drehbar gelagert. Das Einzugsgehäuse 18 wird von einem am Lagerkörper 24 mittels Lager 68 befestigten zweiten CN5-regelbaren Servomotor 70 mit Welle 71 über ein drittes Zahnriemengetriebe 72 programmgesteuert, intermittierend, wahlweise vor- und rückwärtsdrehend angetrieben. Dabei stören sich die Antriebe der Einzugswalzen bzw. ihres käfigartigen Gehäuses 18 nicht.

In Fig. 1 ist rechts vom Drahteinzug 10, wie in der DE 3 915 784 C1 näher beschrieben, eine vertikale Welle 76 mittels eines Pendellagers 78 drehbar in einem Spindelbock 80 senkrecht zur Drahtvorschubrichtung gelagert. Wie dort wird die Welle 76, die über einen grossen Teil ihrer Länge am Kreisumfang mit einer Verzahnung 82 versehen ist, von einem angedeuteten dritten CNC-regelbaren Servomotor 86 über einen ebenfalls nicht gezeigten Zahnriementrieb angetrieben, wobei das Mass der Spindeldrehung, die Drehrichtung und der Stillstand frei wählbar sind.

Damit die Welle 76 auch hier zusätzlich zu ihrer Drehbewegung auch noch eine gegebenenfalls gleichzeitige Längsbewegung ausführen kann, ist ein angedeuteter vierter CNC-regelbarer Servomotor 90 vorgesehen, der über einen Zahnriementrieb ein ebenfalls nicht gezeigtes Kugelgewindegetriebe antreibt, das die Drehbewegung des Servomotors 90 in eine Längsbewegung der Welle 76 umwandelt. Die Grösse der Längsbewegung der Welle 76 ist dabei durch die CNC-Steuerung ebenfalls frei wählbar.

Am unteren Ende der Welle 76 ist in einer konischen Aufnahme ein aus dem DE 8 915 888 U1 bekannter Werkzeughalter 94 starr jedoch lösbar befestigt, der mehrere Werkzeuge an seinem Umfang angeordnet und über seine Länge verteilt tragen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) sind dies zwei Windewerkzeuge 98 und 100 mit mehreren Wirkzonen mit je einer Führungsrille 102 für den auflaufenden Draht 16 sowie ein Biegewerkzeug 104.

An der in Fig. 1 rechten Stirnseite des Lagerkörpers 24 ist ein Flansch 118 mittels Schrauben 120 befestigt, der mittig ein Kugellager 122 aufnimmt, in dem eine zweigeteilte, aus einem Oberteil 126 und einem Unterteil 128 bestehende erste Drahtführung 120 drehbar gelagert ist. Die in einem ersten Drahtführungshalter 132 am Einzugsgehäuse 18 gehaltene erste Drahtführung 130 erstreckt sich nach links bis an den Auslauf des rechten Drahteinzugwalzenpaares heran und nach rechts bis nahe an einen Drahtführungs-Einsatz 136, der in einer Ausnehmung eines zweiten Drahtführungshalters 138 festgeschraubt ist und mit dem Schneidwerkzeug 14 zusammenwirkt. Der zweite Drahtführungshalter

138 selbst ist in einer zur Achse 145 der ersten Drahtführung 130 hin gerichteten Nut eines prismatischen und sich in Richtung auf die Welle 76 erstreckenden Teiles 140 des Flansches 118 lösbar befestigt. Fluchtend mit der Achse der ersten Drahtführung 130 ist eine Drahtführungsbohrung (137) in den Einsatz 136 eingearbeitet. Links von der ersten Drahtführung 130 ist am Einzugsgehäuse 18 zwischen den beiden Einzugswalzenpaaren eine zweite Drahtführung 144 befestigt, die mit der ersten eine gerade Drahtführungsachse 145 definiert. Der Lagerkörper 24 kann auf dem Machinengestell 146 in Richtung auf die Welle 76 verstellt werden, wodurch die Drahtführungen 130 und 144 sowie der Einsatz 136 an das zu fertigende Werkstück ange-passt werden können.

An der in Fig. 1 linken, der Drahteinlaufseite des drehbar gelagerten Einzugsgehäuses 18, ist eine übliche Drahtrichteinrichtung 148 mit horizontal und vertikal angeordneten Richtrollen zum Geraderichten des Drahtes 16 befestigt, bevor dieser durch einen als Hohlwelle 152 ausgebildeten Teil des Einzugsgehäuses 18 hindurch zwischen die Einzugswalzen 20 eingeführt wird.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die folgende:

Der geradegerichtete und zwischen den Einzugswalzen 20 eingespannte endlose Draht 16 wird bei Aktivierung des ersten Servomotors 28 durch die Drahtführungen 130 und 144 sowie den Einsatz 136 hindurch mittels der CNC-gesteuerten Einzugswalzen 20 intermittierend waagrecht in gerader Linie in die Drahtformstation 12 vorgeschoben und entsprechend den am Werkzeughalter 94 angeordneten, wirksam werdenden Werkzeugen verformt. Das CNC-gesteuerte Zurückziehen des Drahtes ist durch Umkehren der Motor-Drehrichtung ebenfalls möglich.

Das Instellungbringen der einzelnen Werkzeuge vor dem Formgebungsprozess sowie die aktive Werkzeugbewegung für die Formgebung des Werkstücks erfolgen durch die CNC-Ansteuerung des dritten und des vierten Servomotors 86 bzw. 90 und sind aus der beispielgebenden DE 3 915 784 C1 bekannt.

Der mittels der Einzugswalzen 20 zugeführte endlose Draht 16 wird durch den zweiten Servomotor 70 über das Zahnriemengetriebe 72 und das Einzugsgehäuse 18 CNC-gesteuert im vorbestimmten Winkelmass und im rechten Zeitpunkt, gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Zuführen des Drahtes 16, für jeden einzelnen Formgebungsabschnitt des Drahtes falls dafür erforderlich in die dafür günstigste räumliche Bearbeitungslage zur Durchführung des nächsten Bearbeitungsschrittes, wobei auch der Auffederung des entstehenden Drahtgebildes Rechnung getragen wird, gedreht. Dabei dreht sich bei späteren Bearbeitungsschritten jeder bereits geformte Abschnitt natürlich in selbem Masse mit, so kann zum Beispiel nach beendeter Formgebung das fertige Drahtwerkstück so gedreht werden, dass dieses in günstigster Position von einem Greifwerkzeug erfasst und übernommen werden kann, bevor es vom einlaufenden Draht mit einem Messer der Schneideinrichtung 14 zum Beispiel gegen den

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Drahtführungseinsatz 136 abgeschnitten wird, um von dem Greifwerkzeug in eine nachfolgende Bearbeitungsstation transportiert zu werden. Jeweils vor Beginn der Erzeugung des als nächstes zu fertigenden Werkstückes dreht der zweite Servomotor 70 das Einzugsgehäuse 18 in seine Ausgangsdrehlage zurück, damit der vor der Drahtrichteinrichtung 148 liegende, vom Drahtvorrat, zum Beispiel auf einem Überkopfhaspel, kommende Drahtabschnitt nicht plastisch tordiert wird. Während einer Formgebung kann dies nicht geschehen, weil der nachlaufende Draht dabei nur gemäss dem Saldo der Hin- und Herdrehungen des eingezogenen Drahtabschnittes verdrillt wird.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Formen von Draht, mit einer Drahtführung (130), einer an deren Einmündung angeordneten, den Draht (16) drehfest einklemmenden Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60), einer an der Ausmündung der Drahtführung (130) drehbar angeordneten Welle (76), deren Längs- und Drehachse die gerade Drahtbahn ausserhalb der Drahtführung (130) windschief kreuzt, und mit einem am freien Ende der Welle (76) drehfest angeordneten Werkzeughalter (94), der wenigstens ein Werkzeug (98, 100, 104) zum Winden und/oder Biegen des zugeführten Drahtes (16) trägt, wobei der Drahtvorschub zur Welle (76) durch die Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60) sowie die Dreh-und Verschiebebewegungen der Welle (76) zum Bewegen des Werkzeugs (98, 100, 104) in die Drahtbahn und relativ zu dieser programmsteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die den eingezogenen Draht (16) einklemmenden Teile (20) der Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60) gemeinsam um die Drahtführungsachse (145) wahlweise vorwärts bzw. rückwärts drehbar sind, und zwar intermittierend in auf den Verformungsablauf bezogener Weise, und dass die gemeinsamen Drehbewegungen jener Teile (20) um die Achse (145) programmsteuerbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60) mindestens ein Paar zusammenwirkender Walzen (20) mit wenigstens einer Antriebswelle (44, 52 bzw. 58, 60) aufweist, die an einem um die Drahtführungsachse (145) drehbaren Gehäuse (18) gelagert ist, an welchem eine achsparallele Hauptwelle (38) drehbar gelagert ist, die mittels eines Zahnradgetriebes (40, 46 bis 50) auf die Walzen-Antriebswelle (44, 52) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (40, 46 bis 50) ein Schneckengetriebe (40, 46) mit einer ausserhalb der Drahtführungsachse (145) liegenden Schneckenwelle (38) als Hauptwelle aufweist, welche mittels eines zweiten Zahnriemengetriebes (36) mit einem Zahnring (32) antreibbar ist, der koaxial zur Drahtführungsachse (145) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die den eingezogenen Draht (16) einklemmenden Teile (20) der Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60) an einem um die Drahtführungsachse (145) drehbaren Gehäuse (18) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) mit einer koaxial zur Drahtführungsachse (145) angeordneten Hohlwelle (152) zur Gehäusedrehung um diese Achse (145) versehen ist und dass die Hohlwelle (152) mit einem dritten Zahnriemengetriebe (72) versehen ist, auf das eine achsparallele zweite Motorwelle (71) wirkt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnring (32) frei drehbar auf der Hohlwelle (152) sitzt und Teile eines ersten Zahnriemengetriebes (30) ist, auf das eine achsparallele erste Motorwelle (29) wirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, mit einer Drahtrichteinrichtung (148), dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtrichteinrichtung (148) an das vom Gehäuse (18) entfernte Ende der Hohlwelle (152) angebaut ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtführung (130) mit einem zwischen ihrer Ausmündung und der Welle (76) angeordneten Drahtführungseinsatz (136) in einem Drahtführungshalter (138) versehen ist, der senkrecht zur Drahtführungsachse (145) an einem prismatischen Teil (140) eines ortsfesten Flansches (118) lagert; und dass der Einsatz (136) mit einem Schneidwerkzeug (14) zusammenwirkt, das den Draht (16) am Einsatz abschert.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

6, deren Werkzeughalter (94) lösbar an der programmsteuerbaren Welle (76) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drahtrückzug weg von der programmsteuerbaren Welle (76) mittels der rückwärts laufenden Drahteinzugseinrichtung (20, 28 bis 60) programmsteuerbar ist.

9. Schenkelfederwinde- und -biegemaschine mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

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