DE102011006173B3

DE102011006173B3 - Clamping structure of workpiece bending machine, has guide elements that are displaced in circumferential direction of cylinder such that guide elements are pushed away from guide groove section and carriage is moved to operation position

Info

Publication number: DE102011006173B3
Application number: DE201110006173
Authority: DE
Inventors: Peter Hammerer; Gustav Veit
Original assignee: Wafios AG
Current assignee: Wafios AG
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2031-03-26

Abstract

A carriage is moved between workpiece-distant rest position and workpiece-oriented linear operation position by drive motor. A cylinder (160) having guide groove (165) is rotated about a cylinder axis (162). A guide system (200) is engaged into guide groove and equipped with guide system having guide elements (210,220) engaged in guide groove and parallel to cylinder axis. The guide elements are displaced in circumferential direction of cylinder such that guide elements are pushed away from section (163) of guide groove and carriage is moved to operation position. An independent claim is included for bending machine.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spanneinrichtung zum Spannen eines Werkstücks, insbesondere eines durch Biegen umzuformenden Drahtes oder Rohres in einer Biegemaschine, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine Biegemaschine mit einer solchen Spanneinrichtung.The invention relates to a clamping device for clamping a workpiece, in particular a to be formed by bending wire or tube in a bending machine, according to the preamble of claim 1 and to a bending machine with such a clamping device.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art

Bei der automatisierten Herstellung von zwei- oder mehrdimensionalen gebogenen Biegeteilen mit Hilfe einer numerisch gesteuerten Biegemaschine werden die Bewegungen von Maschinenachsen der Biegemaschine mit Hilfe einer Steuereinrichtung koordiniert gesteuert, um an dem Werkstück, beispielsweise einem Draht, einem Rohr, einer Leitung oder einem Stab, durch plastisches Umformen eine oder mehrere bleibende Biegungen in einer oder mehreren Biegeebenen zu erzeugen.In the automated production of bi- or multi-dimensional bent bent parts by means of a numerically controlled bending machine, the movements of machine axes of the bending machine are controlled by means of a control means to coordinate to the workpiece, for example a wire, a pipe, a pipe or a rod plastic forming to create one or more permanent bends in one or more bending planes.

Manche Typen von Biegemaschinen haben hierzu einen Biegekopf mit einem Biegearm, der eine Spanneinrichtung zum Einspannen eines Endabschnitts des zu biegenden Werkstücks aufweist und mit Hilfe eines durch die Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse drehbar ist. Biegearme mit einer Spanneinrichtung kommen beispielsweise beim Biegen von Rohren mittels Rotationszugbiegen zum Einsatz.Some types of bending machines for this purpose have a bending head with a bending arm, which has a clamping device for clamping an end portion of the workpiece to be bent and with the aid of a controlled by the control device bending drive is rotatable about a bending axis. Bending arms with a tensioning device are used, for example, for bending pipes by means of rotational tension bending.

Beim Rotationszugbiegen wird ein umzuformender Abschnitt des Werkstücks in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs gebracht. Dann wird dieser Abschnitt mittels einer Spanneinrichtung eingespannt, beispielsweise indem der Abschnitt zwischen einer Spannbacke der Spanneinrichtung und einer Biegeform eingespannt wird. Danach wird durch Verschwenken des Biegearms um die Biegeachse eine Biegung zwischen einem zufuhrseitigen Abschnitt des Werkstücks und dem eingespannten Abschnitt erzeugt.When Rotationszugbiegen a reshaping portion of the workpiece is brought into a starting position in the engagement region of the bending head. Then, this section is clamped by means of a clamping device, for example by the section between a clamping jaw of the clamping device and a bending mold is clamped. Thereafter, by pivoting the bending arm about the bending axis, a bend is created between a feed side portion of the workpiece and the clamped portion.

Eine Spanneinrichtung der hier betrachteten Art hat einen Schlitten, der mittels eines Antriebsmotors zwischen einer werkstückfernen Ruhestellung und einer werkstücknahen Funktionsstellung linear in Radialrichtung zum einzuspannenden Werkstückabschnitt verfahrbar ist. Im Betrieb der Spanneinrichtung trägt der Schlitten mindestens ein Spannelement, beispielsweise einen Spannbacken oder eine Spannrolle. Der Antriebsmotor treibt einen Zylinder an, der mittels des Antriebsmotors um eine Zylinderachse drehbar ist und an seinem Mantel eine mit einer Steigung versehene wendelförmige Führungsnut aufweist. Ein mit dem Schlitten verbundenes Führungssystem greift in die Führungsnut ein. Die Flanken der Führungsnut wirken bei diesem Linearantrieb als Steuerkurven für die Bewegung des Schlittens. Daher wird der mit der Führungsnut versehene Zylinder auch als Kurvenzylinder und die Führungsnut auch als Zylinderkurve bezeichnet.A clamping device of the type considered here has a carriage which can be moved linearly in the radial direction to the workpiece section to be clamped by means of a drive motor between a workstation-remote rest position and a working position close to the workpiece. During operation of the tensioning device, the carriage carries at least one tensioning element, for example a clamping jaw or a tensioning roller. The drive motor drives a cylinder which is rotatable about a cylinder axis by means of the drive motor and has a helical guide groove provided with a slope on its jacket. A guide system connected to the carriage engages in the guide groove. The flanks of the guide groove act in this linear drive as control curves for the movement of the carriage. Therefore, the cylinder provided with the guide groove is also called a cam cylinder and the guide groove is also called a cylinder cam.

Das deutsche Patent DE 10 2006 029 749 B4 sowie die europäische Patentanmeldung EP 1 543 891 A1 zeigen jeweils Biegemaschinen mit Spanneinrichtungen, bei denen zur Erzeugung der linearen Spannbewegung eines Spannelements Kurvenzylinder eingesetzt werden. Für die Abnahme der Linearbewegung des Schlittens von der Führungsnut des Zylinders hat das Führungssystem jeweils eine Kurvenrolle, die in die Führungsnut eingreift, um die Drehbewegung des Zylinders in eine Linearbewegung des Schlittens umzuwandeln. Im genannten Stand der Technik hat die Führungsnut jeweils eine veränderliche Steigung. Dadurch ist es möglich, bei gleichförmiger Drehung des Zylinders den Schlitten zunächst ausgehend von der Ruhestellung relativ schnell in Richtung Funktionsstellung zu verschieben und in der Nähe der Funktionsstellung im Bereich der kleineren Steigung eine verlangsamte Zustellbewegung zu erzeugen, die jedoch für das Einspannen eine größere Kraft zur Verfügung stellt.The German patent DE 10 2006 029 749 B4 as well as the European patent application EP 1 543 891 A1 each show bending machines with clamping devices in which are used to generate the linear clamping movement of a clamping element cam cylinder. For the decrease of the linear movement of the carriage from the guide groove of the cylinder, the guide system has in each case a cam roller which engages in the guide groove in order to convert the rotational movement of the cylinder into a linear movement of the carriage. In the cited prior art, the guide groove each has a variable pitch. This makes it possible, with uniform rotation of the cylinder to move the carriage initially starting from the rest position relatively quickly towards the functional position and near the functional position in the region of the smaller pitch to produce a slowed feed movement, however, for clamping a greater force Provides.

AUFGABE UND LOSUNGTASK AND SOLUTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Spanneinrichtung zu schaffen, die unter Verwendung des Prinzips der Zylinderkurve arbeitet und die es bei kompakten Abmessungen ermöglicht, in der Funktionsstellung große Spannkräfte zu erzeugen, wobei gleichzeitig die Dauerfestigkeit der Anordnung so verbessert werden soll, dass eine große Zahl von Biegeoperationen ohne Funktionsbeeinträchtigung möglich ist. Zudem soll die Sicherheit der Spanneinrichtung gegen Bruch und Beschädigung gegenüber herkömmlichen Konzepten verbessert werden.It is an object of the invention to provide a generic clamping device which operates using the principle of the cylinder curve and which allows compact dimensions to produce large clamping forces in the functional position, at the same time the fatigue strength of the arrangement should be improved so that a large number of bending operations without functional impairment is possible. In addition, the safety of the clamping device against breakage and damage compared to conventional concepts should be improved.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Spanneinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Biegemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 9 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To achieve this object, the invention provides a clamping device with the features of claim 1. Furthermore, a bending machine with the features of claim 9 is provided. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.

Bei einer Spanneinrichtung gemäß der beanspruchten Erfindung hat das am Schlitten angebrachte Führungssystem ein erstes Führungselement und mindestens ein zweites Führungselement. Die Führungselemente greifen in die gleiche Führungsnut ein und sind parallel zur Zylinderachse und in Umfangsrichtung des Zylinders derart gegeneinander versetzt angeordnet, dass sich die Führungselemente in einer Endphase einer Schließbewegung des Schlittens in einem der Funktionsstellung zugeordneten ersten Abschnitt der Führungsnut gleichzeitig an der gleichen Flanke der Führungsnut abstützen.In a tensioning device according to the claimed invention, the guide system mounted on the carriage has a first guide element and at least one second guide element. The guide elements engage in the same guide groove and are offset from one another parallel to the cylinder axis and in the circumferential direction of the cylinder arranged that support the guide elements in an end phase of a closing movement of the carriage in a functional position associated with the first portion of the guide groove at the same time on the same edge of the guide groove.

In der Endphase der Schließbewegung wird die zum Einspannen des Werkstücks erforderliche Spannkraft benötigt. Diese wird dadurch erreicht, dass der Schlitten durch den sich drehenden Zylinder vorgeschoben wird, indem sich ein Führungselement entlang einer als Steuerkurve wirkenden Flanke der Führungsnut bewegt und durch die Flanke in Richtung Funktionsstellung geschoben wird. Wenn das Führungssystem zwei oder mehr Führungselemente aufweist, die sich in der Endphase einer Schließbewegung gleichzeitig an der gleichen Flanke der Führungsnut abstützen, kann die an der Flanke der Führungsnut auftretende Kraft auf zwei oder mehr Führungselemente bzw. zwei oder mehr Kontaktbereiche verteilt werden, so dass jedes Führungselement bei gegebener Spannkraft einer geringeren Belastung ausgesetzt ist als im Falle eines Führungssystems mit nur einem Führungselement. Durch die Verteilung der Last auf zwei oder mehr Kontaktbereiche zwischen einem Führungselement und der Flanke der Führungsnut kann auch bei großen Spannkräften die Belastung von Führungssystem und Führungsnut im Vergleich zu herkömmlichen Systemen reduziert werden und/oder es können größere Spannkräfte als bei herkömmlichen Systemen erreicht werden. Da die lokale Belastung der Führungsnut durch die Verteilung der Kräfte auf mehrere Kontaktbereiche zwischen Führungselement und Führungsnut verteilt ist und jedes Führungselement nur einen Teil der Gesamtlast aufnehmen muss, wird die Belastung des Linearantriebs insgesamt besser verteilt, wodurch die Dauerfestigkeit der Anordnung verbessert wird. Aufgrund der Reduzierung der Belastung der einzelnen Komponenten des Linearantriebs sinkt auch die Gefahr von Bruch oder Beschädigung.In the final phase of the closing movement, the clamping force required for clamping the workpiece is required. This is achieved by advancing the carriage through the rotating cylinder by moving a guide element along an edge of the guide groove acting as a control cam and pushing it by the flank in the direction of the functional position. If the guide system has two or more guide elements, which are supported in the final phase of a closing movement simultaneously on the same edge of the guide groove, the force occurring at the edge of the guide groove can be distributed to two or more guide elements or two or more contact areas, so that each guide element is subjected to a lower load for a given clamping force than in the case of a guide system with only one guide element. By distributing the load over two or more contact areas between a guide element and the flank of the guide groove, the load on the guide system and guide groove can be reduced even with large clamping forces compared to conventional systems and / or larger clamping forces can be achieved than with conventional systems. Since the local load of the guide groove is distributed by the distribution of forces on multiple contact areas between the guide element and guide and each guide element must absorb only a portion of the total load, the load on the linear drive is better distributed overall, whereby the fatigue strength of the assembly is improved. Due to the reduction of the load on the individual components of the linear drive also reduces the risk of breakage or damage.

Die Führungelemente sind vorzugsweise als sogenannte Kurvenrollen ausgebildet und weisen dementsprechend einen am Schlitten befestigten Achszapfen auf, an dem ein Rollenelement drehbar gelagert ist, dessen Außenseite an einer Flanke der Führungsnut abrollt. Durch die Ausgestaltung der Führungselemente als Kurvenrollen können Reibungsverluste auf geringfügige Anteile von Reibung zwischen Achszapfen und Rollenelement reduziert werden, wobei Gleitreibung zwischen Führungselementen und Führungsnut vermieden werden kann. Die Kurvenrollen können Wälzlagerelemente enthalten. Vorzugsweise ist jedoch zwischen Achszapfen und Rollenelement kein Wälzlager vorgesehen, so dass die Kurvenrolle ein drehbares Gleitlager enthält. Dieses hat relativ große Kontaktflächen, so dass Druckspitzen im Lager vermieden werden können. Der Achszapfen und/oder das Rollenelement können aus gehärtetem Stahlwerkstoff bestehen, um die Dauerfestigkeit zu erhöhen. Das Drehlager kann fettgeschmiert sein.The guide elements are preferably designed as so-called cam rollers and accordingly have a spindle mounted on the axle, on which a roller element is rotatably mounted, the outer side of which rolls on a flank of the guide groove. Due to the design of the guide elements as cam rollers friction losses can be reduced to small amounts of friction between the axle journal and roller element, with sliding friction between guide elements and guide can be avoided. The cam rollers may include rolling bearing elements. Preferably, however, between the journal and roller member no rolling bearing is provided, so that the cam roller includes a rotatable sliding bearing. This has relatively large contact surfaces, so that pressure peaks in the bearing can be avoided. The journal and / or the roller element may be made of hardened steel material to increase fatigue strength. The pivot bearing can be grease lubricated.

Ein Führungssystem mit mindestens zwei in die gleiche Führungsnut eingreifenden Führungselementen kann in Kombination mit einer Zylinderkurve mit konstanter Steigung genutzt werden. Vorzugsweise hat die Führungsnut jedoch eine veränderliche Steigung, wobei ein der Funktionsstellung zugeordneter erster Abschnitt eine relativ kleine erste Steigung aufweist und unter Vergrößerung der Steigung in einen der Ruhestellung zugeordneten zweiten Abschnitt übergeht, der eine gegenüber der ersten Steigung größere zweite Steigung aufweist. Hierdurch kann die Spanneinrichtung insgesamt mit einem relativ kleinen Antriebsmotor auskommen. Die große zweite Steigung ermöglicht dabei eine relativ schnelle Vorschubbewegung in Richtung Funktionsstellung. Ohne Änderung der Drehgeschwindigkeit des Antriebs schließt sich daran ein langsamerer Vorschub an, der jedoch aufgrund der geringeren ersten Steigung den Aufbau von wesentlich größeren Spannkräften ermöglicht.A guide system with at least two guide elements engaging in the same guide groove can be used in combination with a constant-gradient cylinder curve. Preferably, however, the guide groove has a variable pitch, wherein a functional portion associated with the first portion has a relatively small first slope and merges with enlargement of the slope in a second position assigned to the rest position, which has a second slope relative to the first slope second slope. As a result, the clamping device can manage altogether with a relatively small drive motor. The large second pitch allows a relatively fast feed movement in the direction of functional position. Without changing the rotational speed of the drive is followed by a slower feed, but due to the lower first slope allows the construction of much larger clamping forces.

Die Führungselemente sind vorzugsweise in Umfangsrichtung und in Axialrichtung des Zylinders derart gegeneinander versetzt, dass ein Versatz der Führungselemente der ersten Steigung entspricht. Damit geraten die Führungselemente des Führungssystems beim Einlaufen in den ersten Abschnitt automatisch in Kontakt mit der gleichen Flanke der Führungsnut und die am Führungssystem auftretenden Kräfte werden auf mehrere mit Abstand zueinander liegende Konaktbereiche der Führungsnut und auf mehrere Führungselemente verteilt.The guide elements are preferably offset from one another in the circumferential direction and in the axial direction of the cylinder such that an offset of the guide elements corresponds to the first slope. As a result, the guide elements of the guide system automatically come into contact with the same flank of the guide groove when entering the first section and the forces occurring on the guide system are distributed to a plurality of spaced-apart contact sections of the guide groove and onto a plurality of guide elements.

Die Breite der Führungsnut, gemessen parallel zur Zylinderachse, ist bei bevorzugten Ausführungsformen so an den Durchmesser der Führungselemente angepasst, dass auf der der Kontaktseite gegenüberliegenden Seite eines Führungselementes jeweils nur ein kleiner Abstand bzw. ein geringes Spiel zwischen dem Führungselement und der der kontaktierenden Flanke gegenüberliegenden Flanke verbleibt. Bei einer Führungsnut mit variabler Steigung kann die Führungsnut im Bereich größerer Steigung breiter sein als im ersten Abschnitt geringerer Steigung. Dadurch werden ruckartige Belastungen bei der Umkehr der Drehrichtung des Zylinders weitgehend vermieden. Die Breite der Führungsnut kann als Funktion der Steigung derart variieren, dass zwischen den Führungselementen und den Flanken der der Führungsnut parallel zur Zylinderachse jeweils nur ein Spiel von wenigen Zehntel Millimetern verbleibt. Dadurch kann u. a. die Regelung des Antriebs beim Wechsel der Drehrichtung vereinfacht werden.The width of the guide groove, measured parallel to the cylinder axis, is adapted in preferred embodiments to the diameter of the guide elements, that on the contact side opposite side of a guide element only a small distance or a slight clearance between the guide element and the contacting edge opposite Flank remains. In a variable pitch guide groove, the guide groove may be wider in the region of greater pitch than in the first portion of lesser pitch. As a result, jerky loads in the reversal of the direction of rotation of the cylinder are largely avoided. The width of the guide groove may vary as a function of the slope such that only a clearance of a few tenths of a millimeter remains between the guide elements and the flanks of the guide groove parallel to the cylinder axis. This can u. a. the control of the drive when changing the direction of rotation can be simplified.

Bei manchen Ausführungsformen wird die Sicherheit der Spanneinrichtung gegen Beschädigung durch Überlastung mit Hilfe einer mechanisch arbeitenden Überlastungsschutzeinrichtung verbessert. Überlastsituationen können sich beispielsweise durch Massenträgheiten, ungenau eingestellte Spannpunkte und/oder durch Toleranzen im Durchmesser des einzuspannenden Werkstücks ergeben. Beim Umformen können sich Überlastsituationen ergeben, wenn das umzuformende Material eine sehr hohe Zugfestigkeit hat. Bei manchen Ausführungsformen ist dazu vorgesehen, dass an dem Schlitten ein in die Führungsnut eingreifendes Blockierelement befestigt ist, das bei einer Belastung der Führungselemente unterhalb einer Lastschwelle keinen Berührungskontakt mit der Führungsnut aufweist und bei Überschreiten einer Lastwelle an den Führungselementen aufgrund mechanischer Deformation des Führungssystems selbsttätig in Berührungseingriff mit der Führungsnut, insbesondere mit mindestens einer Flanke der Führungsnut, gerät und das Führungssystem gegen weitere Deformation stabilisiert.In some embodiments, the safety of the clamping device against Damage caused by overloading with the aid of a mechanical overload protection device. Overload situations can result, for example, from inertia, inaccurately set clamping points and / or tolerances in the diameter of the workpiece to be clamped. During forming, overload situations can result if the material to be formed has a very high tensile strength. In some embodiments, it is provided that on the carriage an engaging in the guide groove blocking element is fastened, which has no contact contact with the guide groove at a load of the guide elements below a load threshold and automatically in a load shaft to the guide elements due to mechanical deformation of the guide system Touch engagement with the guide, in particular with at least one edge of the guide, device and the guide system stabilized against further deformation.

Die Anordnung kann dabei so gewählt sein, dass bei relativ niedriger mechanischer Beanspruchung des Führungssystems zwischen den Flanken der Führungsnut und den Flanken zugewandten Seitenflächen des Blockierelementes ein kleiner Abstand verbleibt und dass es zumindest zwischen einer dieser Flächen und der gegenüberliegenden Flanke zu einem Berührungskontakt kommt, wenn sich aufgrund von Spannkräften oberhalb der Lastschwelle eine vorberechnete Deformation des Führungssystems und damit eine Verlagerung der Führungselemente gegeneinander ergibt. In dieser Belastungssituation fährt das Blockierelement dann auf Block mit der Führungsnut, so dass die auftretenden Kräfte nicht nur auf die Führungselemente, sondern zusätzlich auch über das Blockierelement auf den Schlitten übertragen werden, wodurch eine Überlastung an den Führungselementen mit rein mechanischen Mitteln vermieden wird. Sobald die Belastung unter die vorberechnete Lastschwelle sinkt, wird der Blockiereingriff zwischen Blockierelement und Führungsnut automatisch aufgehoben und das Führungssystem wieder zur Bewegung entlang der Führungsnut freigegeben.The arrangement can be chosen so that at relatively low mechanical stress of the guide system between the flanks of the guide groove and the flanks facing side surfaces of the blocking element remains a small distance and that it comes at least between one of these surfaces and the opposite edge to a touch contact, if due to clamping forces above the load threshold results in a precalculated deformation of the guide system and thus a displacement of the guide elements against each other. In this loading situation, the blocking element then moves to block with the guide, so that the forces are transmitted not only to the guide elements, but in addition to the carriage via the blocking element, whereby an overload on the guide elements is avoided by purely mechanical means. As soon as the load falls below the precalculated load threshold, the blocking engagement between blocking element and guide groove is automatically canceled and the guide system is released again for movement along the guide groove.

Vorzugsweise ist das Blockierelement bzw. ein Blockierabschnitt des Blockierelements im Bereich zwischen den Führungselementen angeordnet, so dass die Abstützzone zwischen Blockierelement und Nutflanken in unmittelbarer Nähe der benachbarten Führungselemente liegt und eine mechanische Stabilisierung des Führungssystems im Wesentlichen gleichmäßig auf die benachbarten Führungselemente wirkt. Bei Bedarf kann mehr als ein Blockierelement vorgesehen sein. Ein oder mehrere Blockierelemente können auch außerhalb des Führungssystems neben diesen angeordnet sein und dort in die Führungsnut eingreifen.Preferably, the blocking element or a blocking portion of the blocking element is arranged in the region between the guide elements, so that the support zone between the blocking element and groove flanks in the immediate vicinity of the adjacent guide elements and a mechanical stabilization of the guide system acts substantially uniformly on the adjacent guide elements. If necessary, more than one blocking element can be provided. One or more blocking elements can also be arranged outside the guide system next to these and engage there in the guide groove.

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist, vorzugsweise zusätzlich zu einer mechanischen Überlastungsschutzeinrichtung, eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Position des Antriebsmotors vorgesehen. Diese kann so konfiguriert sein, dass die Leitungsversorgung des Antriebsmotors unterbrochen wird, wenn der Antrieb seine erwartete Endposition nicht erreicht bzw. vor der erwarteten Endposition stehen bleibt. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln ein zusätzlicher Schutz des Antriebsmotors und der gesamten Spanneinrichtung gegen Überlastung geschaffen. Eine solche Überwachungseinrichtung ist konstruktiv wesentlich einfacher und kostengünstiger zu realisieren als die (bei Bedarf ebenfalls mögliche) Verwendung von Antriebsmotoren mit einer Momentenregelung bzw. Momentenbegrenzung.In preferred embodiments, preferably in addition to a mechanical overload protection device, a monitoring device for monitoring the position of the drive motor is provided. This can be configured so that the power supply to the drive motor is interrupted if the drive does not reach its expected end position or stops before the expected end position. As a result, an additional protection of the drive motor and the entire clamping device against overload created by simple means. Such a monitoring device is structurally much easier and less expensive to implement than the (if necessary also possible) use of drive motors with a torque control or torque limitation.

Die hier vorgeschlagenen mechanischen Maßnahmen zur Verbesserung der Belastungsfähigkeit und der Dauerfestigkeit der Spanneinrichtung erfordern gegenüber herkömmlichen Spanneinrichtungen ohne solche Einrichtungen praktisch keinen zusätzlichen Bauraum. Dadurch sind sehr kompakte Anordnungen für den Antrieb der Spanneinrichtung möglich.The proposed mechanical measures to improve the load capacity and the fatigue strength of the clamping device require compared to conventional clamping devices without such facilities practically no additional space. As a result, very compact arrangements for driving the clamping device are possible.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Biegemaschine zur Herstellung eines Biegeteils aus einem langgestreckten Werkstück, insbesondere aus einem Rohr oder einem Draht, wobei die Biegemaschine mindestens eine Spanneinrichtung der vorstehend oder nachfolgend beschriebenen Art aufweist. Insbesondere kann die Biegemaschine einen Biegekopf mit einem Biegearm aufweisen, der eine solche Spanneinrichtung zum Spannen des Werkstücks aufweist und mittels eines durch eine Steuereinrichtung gesteuerten Biegeantriebs um eine Biegeachse drehbar ist. Spanneinrichtungen gemäß der beanspruchten Erfindung können alternativ oder zusätzlich auch an anderer Stelle einer Biegemaschine eingesetzt werden.The invention also relates to a bending machine for producing a bent part from an elongate workpiece, in particular from a tube or a wire, wherein the bending machine has at least one clamping device of the type described above or below. In particular, the bending machine may have a bending head with a bending arm, which has such a clamping device for clamping the workpiece and is rotatable about a bending axis by means of a bending drive controlled by a control device. Clamping devices according to the claimed invention may alternatively or additionally be used elsewhere in a bending machine.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Can represent versions. Embodiments are illustrated in the drawings and are explained in more detail below.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf den Biegekopf einer Einkopfbiegemaschine zum Biegen von Rohren durch Rotationszugbiegen; 1 shows a schematic representation of a plan view of the bending head of a single-head bending machine for bending pipes by Rotationszugbiegen;

2 zeigt schematisch eine Ansicht des Biegekopfs mit Biegearm, Spanneinrichtung und Biegeform; 2 shows schematically a view of the bending head with bending arm, tensioning device and bending mold;

3 zeigt eine Seitenansicht des Biegekopfs mit Elementen eines Linearantriebs für die Bewegung des Schlittens; 3 shows a side view of the bending head with elements of a linear drive for the movement of the carriage;

4 zeigt in 4A und 4B Ansichten des Schlittens von der Unterseite; 4 shows in 4A and 4B Views of the sled from the bottom;

5 zeigt in 5A und 5B Ansichten des Zylinders mit dem in die Führungsnut eingreifenden Führungssystem; 5 shows in 5A and 5B Views of the cylinder with the engaging in the guide groove guide system;

6 zeigt in 6A und 6B verschiedene Ansichten von Elementen des Linarantriebs in der zurückgezogenen Ruhestellung; und 6 shows in 6A and 6B various views of elements of the linear drive in the retracted position of rest; and

7 zeigt in 7A und 7B verschiedene Ansichten von Elementen des Linarantriebs in der werkstücknahen Funktionsstellung. 7 shows in 7A and 7B different views of elements of the linear actuator in the workpiece-near functional position.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer computernumerisch gesteuerten Biegemaschine 100 erläutert, die für das Ziehbiegeverfahren (auch Rotationszugbiegen genannt) eingerichtet ist. 1 zeigt schematisch eine schrägperspektivische Ansicht eines Biegekopfs 180 einer Einkopfbiegemaschine. Die Biegemaschine 100 ist als Rohrbiegemaschine dafür ausgelegt, ein langgestrecktes Werkstück 110 in Form eines Rohres mit rundem Querschnitt durch Kaltverformen mit einer oder mehreren Biegungen in einer oder mehreren Biegeebenen zu versehen.An embodiment of the invention will be described below with reference to a computer-numerically controlled bending machine 100 explained, which is set up for the drawing bending process (also called Rotationszugbiegen). 1 schematically shows an oblique perspective view of a bending head 180 a single-head bending machine. The bending machine 100 is designed as a tube bending machine, an elongated workpiece 110 in the form of a circular cross-section tube by cold working, with one or more bends in one or more bending planes.

Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Biegemaschine ein mit Kleinbuchstaben x, y und z gekennzeichnetes, rechtwinkliges Maschinenkoordinatensystem MK mit einer vertikalen z-Achse und horizontalen x- und y-Achsen. Im dargestellten Beispiel verläuft die x-Achse parallel zur Werkstückachse 112 des noch ungebogenen Werkstücks. Von den Koordinatenachsen sind die später noch erläuterten, geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die jeweils mit Großbuchstaben (z. B. A, C, V, L, P und Y) bezeichnet werden.In the exemplary embodiment, the bending machine has a rectangular machine coordinate system MK, identified by lowercase letters x, y and z, with a vertical z-axis and horizontal x and y axes. In the example shown, the x-axis is parallel to the workpiece axis 112 of the still unbent workpiece. Of the coordinate axes, the later explained, regulated driven machine axes are to be distinguished, which are each denoted by capital letters (eg A, C, V, L, P and Y).

Sämtliche Antriebe für die Maschinenachsen sind elektrisch an eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung angeschlossen, die unter anderem die Leistungsversorgung für die Antriebe, eine zentrale Rechnereinheit und Speichereinheiten enthält. Mit Hilfe der in der Steuereinrichtung aktiven Steuerungssoftware werden die Bewegungen sämtlicher Maschinenachsen variabel gesteuert, um eine koordinierte Bewegung der am Biegevorgang beteiligten Elemente zu erzeugen. Eine an die Steuereinrichtung angeschlossene Anzeige- und Bedieneinheit dient als Schnittstelle zum Maschinenbediener.All drives for the machine axes are electrically connected to a (not shown) control device, which includes, among other things, the power supply for the drives, a central computer unit and storage units. With the aid of the control software active in the control software, the movements of all machine axes are variably controlled to produce a coordinated movement of the elements involved in the bending process. A display and operating unit connected to the control device serves as an interface to the machine operator.

Zur Erzeugung einer Biegung wird ein zunächst gerader Werkstückabschnitt in eine Ausgangsstellung im Eingriffsbereich des Biegekopfs 180 gebracht. Bei Werkstücken mit relativ großem Durchmesser bzw. großem Querschnitt liegt das Werkstück häufig vor dem Biegen bereits in abgelängter Form als vorkonfektioniertes Werkstück vor und wird manuell oder maschinell in die Biegemaschine eingelegt. Bei dünneren Querschnitten wird häufig von einem längeren Werkstückvorrat (coil) gearbeitet. Beim Ausführungsbeispiel ist hierzu eine Zufuhreinrichtung 105 vorgesehen, mit der ein umzuformender Werkstückabschnitt parallel zu einer Zufuhrrichtung oder Vorschubrichtung in die Ausgangsstellung befördert wird. Die lineare Maschinenachse für die Zufuhr wird als C-Achse bezeichnet, sie hat einen nicht dargestellten Motor. Eine Drehung des Werkstücks um die x-Achse bzw. Werkstücklängsachse, beispielsweise zum Wechsel der Biegeebene, wird über den Drehantrieb der A-Achse erzeugt.To produce a bend, an initially straight workpiece section is brought into an initial position in the engagement region of the bending head 180 brought. In the case of workpieces with a relatively large diameter or large cross-section, the workpiece is often already in cut-to-length form as a prefabricated workpiece prior to bending and is inserted manually or mechanically into the bending machine. For thinner cross-sections is often worked by a longer workpiece supply (coil). In the embodiment, this is a supply device 105 provided with a workpiece to be reshaped portion is conveyed parallel to a feed direction or feed direction to the starting position. The linear machine axis for the supply is referred to as C-axis, it has a motor, not shown. A rotation of the workpiece about the x-axis or workpiece longitudinal axis, for example for changing the bending plane, is generated via the rotary drive of the A-axis.

Der Biegekopf hat einen Biegearm 120, der gegenüber dem Maschinengestell um eine parallel zur z-Achse des Maschinenkoordinatensystems verlaufende Biegeachse 125 drehbar bzw. verschwenkbar ist. Die zugehörige Maschinenachse wird hier als Y-Achse bezeichnet und umfasst einen Biegeantrieb in Form eines elektrischen Servomotors MY (2). Dieser ist über einen Antriebsstrang spielarm mit dem Biegearm 120 gekoppelt. Der Biegearm ist in 1 in einer unverschwenkten Ausgangsstellung (durchgezogene Linien) und in einer demgegenüber verschwenkten Endstellung einer 90°-Schwenkbewegung (gestrichelte Linien) gezeigt.The bending head has a bending arm 120 facing the machine frame about a bending axis parallel to the z-axis of the machine coordinate system 125 is rotatable or pivotable. The associated machine axis is referred to here as Y-axis and includes a bending drive in the form of an electric servo motor MY ( 2 ). This is low on a drive train with the bending arm 120 coupled. The bending arm is in 1 in a non-pivoted starting position (solid lines) and in a contrast pivoted end position of a 90 ° pivoting movement (dashed lines) shown.

Zu dem Biegearm gehört eine Spanneinrichtung 130, die mit diesem verschwenkbar ist und dazu dient, einen Endabschnitt 115 des Werkstücks für die Biegeoperation einzuspannen. Der Begriff „Endabschnitt” bezeichnet hierbei den freien Abschnitt des Werkstücks, der bei einer Biegeoperation gegenüber einem festgehaltenen Abschnitt verschwenkt wird. Je nach Lage der Biegung kann der Endabschnitt kürzer oder länger als der festgehaltenen Abschnitt sein oder die gleiche Länge haben. Zur Spanneinrichtung gehört eine auf dem Biegearm senkrecht zur Biegeachse linear verfahrbare Spannbacke 135, die im Beispielsfall auf der dem Werkstück zugewandten Seite eine konkav zylindrische Aufnahmekontur zum Anlegen an den zylindrischen Endabschnitt hat. Die Spannbacke ist im gezeigten Beispiel an der dem Werkstück zugewandten Vorderseite eines Schlittens 150 vertikal verschiebbar angebracht und kann in verschiedenen Höhen an diesem befestigt werden. Auch andere Konstruktionen sind möglich.The bending arm includes a tensioning device 130 which is pivotable with this and serves an end portion 115 clamp the workpiece for the bending operation. The term "end portion" here refers to the free portion of the workpiece, which is pivoted in a bending operation against a detained portion. Depending on the position of the bend, the end portion may be shorter or longer than the retained portion or have the same length. The clamping device includes a on the bending arm perpendicular to the bending axis linearly movable jaw 135 , which in the example on the side facing the workpiece has a concave cylindrical receiving contour for application to the cylindrical end portion. The jaw is in the example shown on the workpiece facing the front of a carriage 150 vertically slidably mounted and can be attached to it at different heights. Other constructions are possible.

In ihrer Funktionsstellung bzw. Schließstellung drückt die in Richtung Werkstück bewegte Spannbacke 135 das Werkstück 115 an einen konkav zylindrisch konturierten, geraden Abschnitt (Spannbereich) einer Biegeform 140, die koaxial mit dem Biegearm 110 um die Biegeachse 125 drehbar ist und anschließend an den Spannbereich über einen großen Teil ihres Umfangs rund ist. Die Biegeform kann fest mit dem Biegearm verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass für die Biegeform ein vom Biegeantrieb gesonderter Antrieb vorgesehen ist, um die Drehstellung der Biegeform relativ zur Drehstellung des Biegearms zu verändern. Durch die Außenkontur der Biegeform wird die Innenkontur des gebogenen Werkstücks im Bereich der erzeugten Biegung vorgegeben und stabilisiert. In its functional position or closed position, the clamping jaw moves in the direction of the workpiece 135 the workpiece 115 to a concave cylindrical contoured, straight portion (clamping area) of a bending mold 140 coaxial with the bending arm 110 around the bending axis 125 is rotatable and then round to the clamping area over a large part of its circumference. The bending mold can be firmly connected to the bending arm. However, it is also possible that a separate from the bending drive drive is provided for the bending mold to change the rotational position of the bending mold relative to the rotational position of the bending arm. Due to the outer contour of the bending mold, the inner contour of the bent workpiece is predetermined and stabilized in the region of the generated bend.

Zur Stabilisierung des zufuhrseitigen Abschnitts 118 des Werkstücks 110 während der Biegeoperation ist eine Gleitschieneneinrichtung mit einem Gleitschienenelement 170 vorgesehen, das sich bei der Biegeoperation nicht mit dem Biegearm bewegt. Die Gleitschieneneinrichtung hat zwei lineare Maschinenachsen, nämlich die V-Achse und die L-Achse mit zugehörigen elektromotorischen Antrieben. Die L-Achse bewirkt eine horizontale Translation des Gleitschienenelements 170 parallel zur x-Achse des Maschinenkoordinatensystems bzw. parallel zur Zufuhrrichtung, die V-Achse eine horizontale Linearbewegung senkrecht dazu und parallel zur y-Achse. An der dem Werkstück zugewandten Seite des Gleitschienenelements 170 ist eine konkav zylindrische Aufnahmekontur vorgesehen, die beim Vorschub des Gleitschienenelementes Richtung Werkstück den zufuhrseitigen Abschnitt 118 halbseitig umgreift und auf relativ großer Länge stabilisiert. Die Linearbewegung parallel zur Achsrichtung des zufuhrseitigen Abschnitts (L-Achse) wird beim Biegevorgang genutzt.To stabilize the feed side section 118 of the workpiece 110 during the bending operation is a slide rail device with a slide rail element 170 provided that does not move in the bending operation with the bending arm. The slide rail device has two linear machine axes, namely the V-axis and the L-axis with associated electromotive drives. The L-axis causes a horizontal translation of the slide rail element 170 parallel to the x-axis of the machine coordinate system or parallel to the feed direction, the v-axis a horizontal linear motion perpendicular thereto and parallel to the y-axis. On the side of the slide rail element facing the workpiece 170 a concave cylindrical receiving contour is provided, the feed side of the section when moving the slide rail element towards the workpiece 118 embraced on one side and stabilized on a relatively long length. The linear movement parallel to the axial direction of the feed side section (L-axis) is used in the bending process.

Der auch als Spannschlitten bezeichnete Schlitten 150 hat einen Grundkörper 152 und ein Trägerelement 154, an dessen Vorderseite die Spannbacke 135 angebracht ist. Das Trägerelement kann an unterschiedlichen Positionen auf der Oberseite des Grundkörpers mittels Spannschrauben befestigt werden, z. B. um den Spannpunkt einzustellen. Querrippen 153 an der Unterseite des Trägerelements greifen dabei in quer verlaufende Positioniernuten 155 an der Oberseite des Grundkörpers (siege Detail in 2) und schaffen dadurch eine in Spannrichtung formschlüssige Verbindung zwischen Grundkörper und Trägerelelement.The slide, also known as tension carriage 150 has a basic body 152 and a carrier element 154 , on the front of the jaw 135 is appropriate. The support member may be secured at different positions on the upper side of the base body by means of clamping screws, for. B. to adjust the clamping point. transverse ribs 153 on the underside of the carrier element engage in transverse positioning grooves 155 at the top of the main body (victories detail in 2 ) and thereby create a positive connection in the clamping direction between the base body and Trägerelelement.

Der Schlitten ist mittels einer an der Oberseite des Biegearms 120 angebrachten Linearführung 156 geradlinig beweglich geführt. Die Linearführung hat zwei zueinander parallele Führungsschienen, die in geradlinige Führungsnuten an gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 152 des Schlittens 150 eingreifen.The carriage is by means of a at the top of the bending arm 120 attached linear guide 156 guided in a straight line. The linear guide has two mutually parallel guide rails, which are in linear guide grooves on opposite sides of the body 152 of the sled 150 intervention.

Der Schlitten ist zwischen einer werkstückfernen (zurückgezogenen) Ruhestellung und einer werkstücknahen Funktionsstellung parallel zu einer Verfahrrichtung (Pfeil P) linear verfahrbar. Die Funktionsstellung kann auch als Schließstellung oder Spannstellung bezeichnet werden.The carriage is linearly movable parallel to a movement direction (arrow P) between a workstation-distant (retracted) rest position and a working position close to the working position. The functional position can also be referred to as closed position or clamping position.

Die Bewegung der Spannbacke 135 bzw. des die Spannbacke tragenden Schlittens 150 sollte möglichst schnell sein, um Nebenzeiten der Spannbewegung möglichst kurz zu halten. Andererseits sollte im Spannpunkt, also in der Funktionsstellung, eine große Spannkraft zur Verfügung stehen, damit das zu spannende Werkstück beim Verschwenken des Biegearms 120 nicht durch die Spanneinrichtung hindurchrutscht oder durch das Biegemoment verschoben wird. Diese Anforderungen werden durch die nachfolgend näher beschriebene Konstruktion erfüllt.The movement of the jaw 135 or of the jaw carrying the jaw 150 should be as fast as possible to keep idle times of the tensioning movement as short as possible. On the other hand, in the clamping point, ie in the functional position, a large clamping force should be available, so that the workpiece to be clamped when pivoting the bending arm 120 does not slip through the clamping device or is displaced by the bending moment. These requirements are met by the construction described in more detail below.

Die für die Schlittenbewegung verantwortliche Maschinenachse wird als P-Achse bezeichnet und hat als Antriebsmotor einen Elektromotor MP (3). Dieser treibt über ein Lineargetriebe den Schlitten 150 an. Zu dem Lineargetriebe gehört ein unterhalb des Schlittens angebrachter Zylinder 160, der mittels des Antriebsmotors MP um eine horizontale Zylinderachse 162 drehbar ist. Der Zylinder weist an seinem Mantel eine mit einer Steigung versehene, wendelförmig verlaufende Führungsnut 165 auf, deren Flanken 166, 167 als Steuerkurven dienen. Der Zylinder wird daher auch als „Kurvenzylinder” bezeichnet. Die Führungsnut hat einen Rechteckquerschnitt, so dass der Nutgrund parallel und die Flanken im Wesentlichen senkrecht zur Zylinderachse verlaufen.The machine axis responsible for the carriage movement is called P-axis and has as its drive motor an electric motor MP ( 3 ). This drives the slide via a linear gear 150 at. The linear gear includes a mounted below the carriage cylinder 160 , by means of the drive motor MP about a horizontal cylinder axis 162 is rotatable. The cylinder has on its coat a pitched, helically extending guide groove 165 on, whose flanks 166 . 167 serve as cams. The cylinder is therefore also referred to as a "cam cylinder". The guide groove has a rectangular cross section, so that the groove base is parallel and the flanks substantially perpendicular to the cylinder axis.

Der Zylinder 160 ist zwischen dem Schlitten 150 und dem Antriebsmotor MP angeordnet, so dass sich eine sehr kompakte Anordnung ergibt. Die Zylinderachse 162 verläuft parallel zur Drehachse 172 der Welle des darunter montierten Antriebsmotors MP und parallel zur Verfahrrichtung (P-Richtung) des darüber montierten Schlittens 150. Die Antriebsverbindung zwischen Antriebsmotor und Zylinder wird durch ein koaxial und drehfest auf der Welle des Antriebsmotors sitzendes erstes Zahnrad 176 und ein damit kämmendes, koaxial und drehfest auf der Achse des Zylinders sitzendes zweites Zahnrad 157 geschaffen. Die Antriebsverbindung zwischen Zylinder 140 und Schlitten 150 wird durch ein an der Unterseite des Schlittens befestigtes Führungssystem 200 geschaffen, das in die Führungsnut 165 eingreift.The cylinder 160 is between the sled 150 and the drive motor MP arranged, so that there is a very compact arrangement. The cylinder axis 162 runs parallel to the axis of rotation 172 the shaft of the drive motor MP mounted below and parallel to the direction of travel (P direction) of the mounted above carriage 150 , The drive connection between the drive motor and the cylinder is by a coaxial and rotationally fixed on the shaft of the drive motor sitting first gear 176 and a second gear meshing therewith, coaxial and rotationally fixed on the axis of the cylinder 157 created. The drive connection between cylinders 140 and sledges 150 is by a mounted on the underside of the carriage guide system 200 created in the guide groove 165 intervenes.

Aufbau und Funktion des Linearantriebs mit Kurvenzylinder und Führungssystem werden besonders in Zusammenhang mit den 4 bis 7 näher erläutert.Structure and function of the linear drive with cam cylinder and guide system are particularly in connection with the 4 to 7 explained in more detail.

4 zeigt zwei Ansichten der Unterseite des Schlittens 150. 5 zeigt zwei Ansichten des Kurvenzylinders mit dem in die Führungsnut eingreifenden Führungssystem. 6 zeigt in 6A und 6B zwei Ansichten des Linearantriebs, bei dem sich das Führungssystem am Beginn des Abschnitts mit relativ großer Steigung (Ruhestellung) befindet. 7 zeigt in 7A und 7B zwei Ansichten des Linearantriebs, bei dem sich das Führungssystem im ersten Abschnitt relativ kleiner Steigung der Führungsnut befindet (Funktionsstellung bzw. Schließstellung). 4 shows two views of the underside of the carriage 150 , 5 shows two views of the cam cylinder with the engaging in the guide groove guide system. 6 shows in 6A and 6B two views of the linear drive, in which the guide system at the beginning of the section with a relatively large slope (rest position) is located. 7 shows in 7A and 7B two views of the linear drive, in which the guide system is in the first section of relatively small pitch of the guide groove (functional position or closed position).

Das Führungssystem 200 hat zwei Führungselemente 210, 220 in Form von Kurvenrollen, die bei zusammengebautem Antrieb an eng benachbarten Stellen in die Führungsnut 165 eingreifen. Jedes Führungselement hat hierzu einen an der Unterseite des Grundkörpers 152 des Schlittens befestigten Achszapfen 211 bzw. 221, auf dem jeweils ein Rollenelement 212 bzw. 222 ohne zwischengeschaltete Wälzlagerelemente, also unter Bildung eines Gleitlagers, drehbar gelagert ist. Die Achszapfen und die Rollenelemente bestehen aus gehärtetem Stahlwerkstoff, der Zwischenraum wird mit Fett geschmiert. Die Mittelachsen 213 bzw. 223 der Achszapfen bzw. der Kurvenrollen verlaufen bei zusammengebautem Linearantrieb im Wesentlichen radial zur Drehachse 162 des Zylinders 160 und sind um ca. 30 bis 70° umfangsversetzt zueinander angeordnet. Eine durch die Mittelachsen der Führungselemente verlaufende Achsebene 215 schließt mit einer senkrecht zur Drehachse 162 bzw. senkrecht zur Vorschubrichtung des Schlittens verlaufenden Ebene einen spitzen Winkel α von ca. 2° bis 3° ein, so dass die Führungselemente nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in Axialrichtung leicht gegeneinander versetzt sind.The leadership system 200 has two guide elements 210 . 220 in the form of cam rollers, which in assembled drive at closely spaced locations in the guide groove 165 intervention. Each guide element has this one at the bottom of the body 152 attached to the carriage axle journal 211 respectively. 221 , on each of which a roller element 212 respectively. 222 without intermediary rolling bearing elements, that is to form a sliding bearing, is rotatably mounted. The axle journals and the roller elements are made of hardened steel material, the gap is lubricated with grease. The central axes 213 respectively. 223 the axle journal or the cam rollers run in assembled linear drive substantially radially to the axis of rotation 162 of the cylinder 160 and are arranged offset by approximately 30 to 70 ° to each other. A through the central axes of the guide elements extending axis plane 215 closes with a perpendicular to the axis of rotation 162 or perpendicular to the feed direction of the carriage extending plane an acute angle α of about 2 ° to 3 °, so that the guide elements are slightly offset from each other not only in the circumferential direction, but also in the axial direction.

Mittig zwischen den Kurvenrollen ist an der Unterseite des Grundkörpers 152 ein Blockierelement 230 befestigt, das einen zwischen den Kurvenrollen liegenden, beidseitig konkav konturierten Blockierabschnitt 232 hat, welcher in 5B im Schnitt gezeigt ist. Zwischen dem Blockierabschnitt und den Kurvenrollen besteht ein kleiner Abstand, so dass der Blockierabschnitt die Drehbewegung der Kurvenrollen nicht behindert. Der Blockierabschnitt hat axiale Stirnflächen, die in einem Schrägungswinkel von ca. 2° bis 3° schräg zur Drehachse 162 des Zylinders ausgerichtet sind.Center between the cam rollers is at the bottom of the body 152 a blocking element 230 attached, the lying between the cam rollers, concave contoured on both sides blocking section 232 has, which in 5B shown in section. There is a small distance between the blocking portion and the cam rollers, so that the blocking portion does not hinder the rotational movement of the cam rollers. The blocking portion has axial end faces, which are inclined at an angle of about 2 ° to 3 ° to the axis of rotation 162 aligned with the cylinder.

Die am Mantel des Zylinders 160 vorgesehene, wendelförmige Führungsnut hat eine veränderliche Steigung und kann im Wesentlichen in drei Abschnitten unterteilt werden. Ein der Funktionsstellung bzw. Schließstellung des Schlittens zugeordneter erster Abschnitt 163 befindet sich an dem der Biegeachse 125 zugewandten Ende des Zylinders. In diesem ersten Abschnitt ist die zwischen der vorderen Nutflanke 167 und der hinteren Nutflanke 166 gemessene Nutbreite im Wesentlichen konstant und nur wenige Zehntel Millimeter größer als der Außendurchmesser der Kurvenrollen 210, 220. Im Bereich des ersten Abschnitts 163 hat die Führungsnut eine relativ geringe erste Steigung, wobei der zugehörige erste Steigungswinkel (gemessen zwischen einer Ebene senkrecht zur Drehachse 162 des Zylinders und einer an den Nutflanken anliegenden Flankenebene) genau dem Winkel α entspricht, um den die Achsen der Kurvenrollen gegeneinander versetzt sind (vgl. 4B und 5B).The on the mantle of the cylinder 160 provided, helical guide groove has a variable pitch and can be essentially divided into three sections. One of the functional position or closed position of the carriage associated with the first section 163 is located at the bending axis 125 facing the end of the cylinder. In this first section is the between the front groove flank 167 and the rear groove flank 166 measured groove width substantially constant and only a few tenths of a millimeter larger than the outer diameter of the cam rollers 210 . 220 , In the area of the first section 163 the guide groove has a relatively small first pitch, with the associated first pitch angle (measured between a plane perpendicular to the axis of rotation 162 of the cylinder and a voltage applied to the groove flanks flank plane) exactly corresponds to the angle α by which the axes of the cam rollers are offset from each other (see. 4B and 5B ).

Der erste Steigungswinkel entspricht im Beispielsfall einer ersten Steigung im Bereich von ca. 10 mm pro Umdrehung des Zylinders. Vorzugsweise liegt die erste Steigung im Bereich von 4 mm bis 15 mm pro Umdrehung. Die erste Steigung kann insbesondere so bemessen sein, dass die Übertragung zwischen Führungsnut und Führungssystem im ersten Abschnitt am Rande der Selbsthemmung arbeitet. Dadurch kann erreicht werden, dass der Antriebsmotor nicht gegen die Bearbeitungskraft arbeiten muss, welche bei richtiger Auslegung praktisch nicht am Antriebsmotor ankommt.The first pitch angle corresponds in the example case a first pitch in the range of about 10 mm per revolution of the cylinder. Preferably, the first slope is in the range of 4 mm to 15 mm per revolution. The first slope may in particular be dimensioned such that the transmission between the guide groove and the guide system in the first section works on the edge of the self-locking. As a result, it can be achieved that the drive motor does not have to work against the machining force, which with a correct design practically does not arrive at the drive motor.

An den ersten Abschnitt schließt sich nach einem Übergangsabschnitt mit stetig zunehmender Nutbreite ein zweiter Abschnitt 164 mit einer gegenüber der ersten Steigung wesentlich größeren zweiten Steigung und erheblich größeren Nutbreite an. Der zweite Steigungswinkel kann beispielsweise zwischen 30° und 50° betragen, er beträgt hier 45°. Die Nutbreite ist im zweiten Abschnitt so bemessen, dass zwischen den Außenflächen der Kurvenrollen und den jeweils zugewandten Nutflanken nur ein geringes Spiel im Bereich von einem oder wenigen Zehntel Millimetern verbleibt.The first section is followed by a second section after a transition section with a continuously increasing groove width 164 with a relative to the first slope much larger second pitch and significantly larger groove width. The second pitch angle may for example be between 30 ° and 50 °, it is here 45 °. The groove width is dimensioned in the second section so that only a small clearance in the range of one or a few tenths of a millimeter remains between the outer surfaces of the cam rollers and the respectively facing groove flanks.

Der zweite Steigungswinkel (45°) entspricht im Beispielsfall einer zweiten Steigung im Bereich von ca. 190 mm pro Umdrehung des Zylinders.The second pitch angle (45 °) corresponds in the example case of a second pitch in the range of about 190 mm per revolution of the cylinder.

Die Anordnung erlaubt es nun, mit einem relativ kleinen Antriebsmotor MY einerseits den Schlitten mit einer relativ großen Vorschubgeschwindigkeit von der werkstückfernen Ruhestellung in Richtung der Schließstellung zu verfahren und anschließend bei Annäherung an die Schließstellung und bei der Werkstückspannung mit relativ geringem Vorschub, aber großer Kraft zu arbeiten.The arrangement now makes it possible, with a relatively small drive motor MY, on the one hand to move the carriage with a relatively large feed rate from the workpiece-remote rest position in the direction of the closed position, and then on approaching the closed position and in the workpiece clamping with relatively little feed, but great force work.

Ausgehend von der Ruhestellung (6A, 6B) wird der Zylinder 160 im Uhrzeigersinn gedreht. Dadurch gerät die erste Kurvenrolle bzw. das erste Führungselement 210 in Abrollkontakt mit der hinteren Nutflanke 166 und rollt an dieser entlang. Da der Schlitten linear geführt ist und nur in Vorschubrichtung ausweichen kann, führt diese Drehbewegung zu einer Vorschubbewegung des Schlittens. Die andere Kurvenrolle, also das zweite Führungselement 220, hat dabei einen relativ großen Abstand von der hinteren Nutflanke 166 und liegt mit ihrem Umfang in geringem Abstand von der vorderen Nutflanke 167. Die Vorschubbewegung dieser belastungsarmen „Leerfahrt” ist aufgrund der großen zweiten Steigung relativ schnell.Starting from the resting position ( 6A . 6B ) becomes the cylinder 160 turned clockwise. This causes the first cam roller or the first guide element 210 in rolling contact with the rear groove flank 166 and rolls along this. Since the carriage is guided linearly and can only escape in the feed direction, this rotational movement leads to a feed movement of the carriage. The other cam roller, so the second guide element 220 , has a relatively large distance from the rear groove edge 166 and lies with its circumference at a small distance from the front groove flank 167 , The feed motion of this low-load "empty run" is relatively fast due to the large second slope.

Nach etwa einer Zylinderumdrehung erreicht das Führungssystem den Übergang in den Bereich des ersten Abschnitts 163 mit geringer Steigung und läuft in diesen ein. Da in diesem Bereich der Steigungswinkel im Wesentlichen dem Versatzwinkel der Achsen 213, 223 der Führungsrollen entspricht (vgl. 4B und 5B), gerät nun auch die zweite Führungsrolle in Abrollkontakt mit der als Steuerkurve für den Vorschub wirkenden hinteren Nutflanke 166, so dass sich die Abrollkraft nun auf zwei punkt- oder linienförmige Kontaktbereiche 214, 224 zwischen den zwei Kurvenrollen und der hinteren Nutflanke 166 verteilt. Dieser auf zwei Kontaktbereiche verteilte Abrollkontakt stellt sich beim Einlaufen des Führungssystems in den ersten Abschnitt 163 automatisch ein, bevor der Schlitten seine vordere Endstellung (Schließstellung) erreicht, so dass der doppelte Berührungskontakt für den letzten Teil der Zustellbewegung vorliegt. Die beim Einspannen des Werkstücks auftretenden Kräfte werden über die beiden Führungselemente 210, 220 über mehrere Kontaktzonen 214, 224 zum Kurvenzylinder abgeführt, so dass jede der Kontaktstellen nur einer geringeren Flächenbelastung ausgesetzt ist. Dadurch werden die Rollen und die für die Vorschubbewegung zuständige hintere Nutflanke 166 geschont, so dass im Bedarfsfall große Spannkräfte im Dauerbetrieb ohne Beschädigung des Linearantriebs möglich sind.After about one cylinder revolution, the guide system reaches the transition to the area of the first section 163 with a slight incline and enters this one. Since in this area the pitch angle substantially the offset angle of the axes 213 . 223 the guide rollers corresponds (see. 4B and 5B ), now also the second leadership role in rolling contact with acting as a control cam for the feed rear groove edge 166 , so that the unwind force now on two point or line contact areas 214 . 224 between the two cam rollers and the rear groove flank 166 distributed. This distributed on two contact areas rolling contact turns when entering the guide system in the first section 163 automatically before the carriage reaches its front end position (closed position), so that there is twice the touch contact for the last part of the infeed movement. The forces occurring during clamping of the workpiece are on the two guide elements 210 . 220 over several contact zones 214 . 224 led to the cam cylinder, so that each of the contact points is exposed only to a lower surface load. As a result, the roles and responsible for the feed movement rear groove edge 166 Protected, so that in case of need large clamping forces in continuous operation without damaging the linear drive are possible.

Bei diesem Führungssystem sind somit während des Krafthubs (Endphase der Schließbewegung) beide Kurvenrollen von einer Flanke beaufschlagt. Außer des Krafthubs im Leerhub steht beim Vorlauf (in Richtung Schließstellung) eine der Rollen in Kontakt mit der hinteren Flanke 166, während im Rücklauf (in Richtung Ruhestellung) die andere Kurvenrolle in Kontakt mit der gegenüberliegenden Vorderflanke 167 steht. Die Anordnung kann auch so beschrieben werden, dass an dem Zylinder zwei Spiralnuten, nämlich eine für jede der beiden Führungsrollen, vorgesehen sind, die sich zu einer einzigen Spiralnut überlagern und im Bereich des ersten Abschnitt kleiner Steigung identisch verlaufen.In this guide system thus both cam rollers are acted upon by a flank during the power stroke (end phase of the closing movement). In addition to the power stroke in the idle stroke, one of the rollers is in contact with the trailing edge (in the direction of the closed position) 166 while in the return (towards home position) the other cam roller in contact with the opposite leading edge 167 stands. The arrangement can also be described so that two spiral grooves, namely one for each of the two guide rollers, are provided on the cylinder, which overlap in a single spiral groove and run identically in the region of the first small-pitch portion.

Eine zusätzliche Sicherheit der Einrichtung gegen Bruch und Beschädigung wird durch das Blockierelement 230 erreicht, das mit seinem Blockierabschnitt 232 zwischen den Führungsrollen in die Führungsnut eingreift (vgl. 5B). Die den Nutflanken 166 bzw. 167 direkt gegenüberstehenden axialen Stirnseiten des Blockierabschnitts 232 sind bei normaler Belastung des Führungssystems unterhalb einer Lastschwelle so angeordnet, dass jeweils ein geringfügiger mehr oder weniger planparalleler Spalt zwischen den axialen Stirnseiten und den Nutflanken verbleibt. Wenn sich nun aufgrund zu großer Belastung der Spanneinrichtung eine elastische Deformation des Linearantriebs im Bereich des Führungssystems ergibt, stützt sich der Blockierabschnitt an der hinteren Nutflanke 166 ab. Dadurch wird eine weitere Deformation der Führungselemente relativ zueinander verhindert.Additional security of the device against breakage and damage is provided by the blocking element 230 reached that with his blocking section 232 engages between the guide rollers in the guide groove (see. 5B ). The groove flanks 166 respectively. 167 directly opposite axial end faces of the blocking section 232 are arranged under normal load of the guide system below a load threshold so that in each case a slight more or less plane-parallel gap between the axial end faces and the groove flanks remains. If an elastic deformation of the linear drive in the region of the guide system results due to excessive stress on the clamping device, the blocking section is supported on the rear groove flank 166 from. This prevents further deformation of the guide elements relative to each other.

Dieser rein mechanisch wirkende Überlastschutz wird bei der Ausführungsform noch dadurch ergänzt, dass dem Antriebsmotor MP eine elektronische Überwachungseinrichtung zugeordnet ist, die die Position des Antriebsmotors überwacht. Beim Blockieren des Blockierelementes ändert sich die Position schon vor dem erwarteten Ende der Bewegung nicht mehr und die Überwachungseinrichtung sendet ein Signal zum Abschalten der Leistungsversorgung des Antriebsmotors. Dadurch können Schäden am Motor und an dem Lineargetriebe durch einfache Mittel zuverlässig verhindert werden.This purely mechanical overload protection is supplemented in the embodiment by the fact that the drive motor MP is assigned an electronic monitoring device that monitors the position of the drive motor. When blocking the blocking element, the position does not change even before the expected end of the movement and the monitoring device sends a signal for switching off the power supply of the drive motor. As a result, damage to the motor and the linear gear can be reliably prevented by simple means.

Mit dieser Anordnung können größere Spannkräfte als bisher realisiert werden, ohne dass der Bauraum vergrößert werden muss. Die größeren Spannkräfte können mit relativ kleinem Antriebsmotor erzielt werden. Überlastsituationen führen nicht zur Beschädigung des Linearantriebs und/oder des Motors, da sowohl ein mechanischer, als auch ein elektrischer Überlastungsschutz vorgesehen ist. Die Einrichtung zeichnet sich durch geringen Verschleiß und verbesserte Dauerfestigkeit aus und stellt eine industrietaugliche Ausführung des Zylinderkurvenprinzips dar.With this arrangement, larger clamping forces can be realized than before, without the space must be increased. The larger clamping forces can be achieved with a relatively small drive motor. Overload situations do not damage the linear drive and / or the motor as both mechanical and electrical overload protection are provided. The device is characterized by low wear and improved fatigue strength and represents an industrial grade execution of the cylinder curve principle.

Die Spanneinrichtung ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Einspannung des Werkstücks bzw. zum Drücken eines Rohrs gegen die Biegeform vorgesehen. Entsprechend konstruierte Spanneinrichtungen können auch an anderer Stelle einer Biegemaschine oder einer anderen Werkzeugmaschine, z. B. einer Kettenmaschine (zum Biegen von Kettengliedern) vorgesehen sein.The clamping device is provided in the described embodiment for clamping the workpiece or for pressing a tube against the bending mold. Appropriately designed clamping devices can also elsewhere on a bending machine or other machine tool, for. B. a chain machine (for bending chain links) may be provided.

Die Motoren für Linearbewegungen können jeweils Servomotoren oder elektrische Linearantriebe (Direktantriebe) sein, für die Drehbewegung sind Servoantriebe bzw. Servomotoren oder Torqueantriebe vorgesehen. Einige oder alle Maschinenachsen können als geregelte Maschinenachsen ausgelegt sein und einen entsprechenden Geber (Drehgeber, Positionsgeber) enthalten, der an die Steuereinrichtung angeschlossen ist und die tatsächlich durch Ansteuerung erreichte Position zur Steuereinrichtung rückmeldet.The motors for linear movements can each be servomotors or electric linear drives (direct drives), for the rotary motion servo drives or servomotors or Torqueantriebe are provided. Some or all of the machine axes may be designed as controlled machine axes and contain a corresponding encoder (rotary encoder, position sensor), which is connected to the control device and the actually reached by control position feedback to the control device.

Es ist möglich, dass das Führungssystem mehr als zwei Führungselemente aufweist. Beispielsweise können drei oder vier Führungselemente vorgesehen sein, wobei ein oder zwei innere Führungselemente zwischen äußeren Führungselementen des Führungssystems angeordnet sein können. Diese zwischen äußeren Führungselementen angeordneten inneren Führungselemente geraten dann ausschließlich in der Endphase der Schließbewegung in Kontakt mit der Führungsnut, um die auftretende Last auf mehr als zwei Stützstellen bzw. Kontaktbereiche zu verteilen.It is possible that the guide system has more than two guide elements. For example, three or four guide elements may be provided, wherein one or two inner guide elements may be arranged between outer guide elements of the guide system. These inner guide elements arranged between outer guide elements then come into contact with the guide groove exclusively in the final phase of the closing movement in order to distribute the occurring load over more than two support points or contact areas.

Wenn eine weitere Verteilung der auftretenden Bearbeitungskräfte gewünscht ist, können am Schlitten auch zwei oder mehr Führungssysteme vorgesehen sein.If a further distribution of the occurring machining forces is desired, two or more guide systems can also be provided on the carriage.

Anstelle der Kombination aus Biegeform und Spannbacke kann auch ein Mehrniveau-Biegewerkzeug mit zwei, drei oder mehr übereinander angeordneten Spannbacken oder Spannrollen und entsprechenden Biegeformen vorgesehen sein.Instead of the combination of bending form and clamping jaw and a multi-level bending tool with two, three or more stacked jaws or tension rollers and corresponding bending shapes can be provided.

Claims

Clamping device for clamping a workpiece comprising: a carriage ( 150 ), which can be moved linearly by means of a drive motor (MP) between a workpiece-remote rest position and a working position close to the work piece, and at least one tensioning element ( 135 ), a cylinder ( 160 ), which by means of the drive motor about a cylinder axis ( 162 ) is rotatable and on its jacket a provided with a slope guide groove ( 165 ) and a guide system connected to the carriage ( 200 ), which engages in the guide groove; characterized in that the guidance system ( 200 ) a first guide element ( 210 ) and at least one second guide element ( 220 ), wherein the guide elements in the same guide groove ( 165 ) and parallel to the cylinder axis ( 162 ) and in the circumferential direction of the cylinder are arranged offset from one another such that the guide elements ( 210 . 220 ) at least in a final phase of a leading to the functional position movement of the carriage in a functional position associated with the first section ( 163 ) of the guide groove ( 165 ) simultaneously on the same flank ( 166 ) support the guide groove.

Clamping device according to claim 1, wherein the guide elements as cam rollers ( 210 . 220 ) are formed and in each case one attached to the carriage axle journal ( 211 . 221 ), on which a roller element ( 212 . 222 ) is rotatably mounted.

Clamping device according to claim 1 or 2, wherein the guide groove ( 165 ) has a variable pitch, wherein a functional portion associated with the first section ( 163 ) has a relatively small first slope and enlarging the slope into a second position ( 164 ), which has a second slope that is greater than the first slope.

Clamping device according to claim 3, wherein axes of the guide elements ( 210 . 220 ) in the circumferential direction and in the axial direction of the cylinder ( 160 ) are offset from each other in such a way that an offset of the axes corresponds to the first slope.

Clamping device according to one of the preceding claims, wherein a width of the guide groove ( 165 ) so to the diameter of the guide elements ( 210 . 220 ) Is adapted to that on the opposite side of a contact element of a guide element only a small distance between the guide member and the opposite side of the contacting flank remains.

Clamping device according to one of the preceding claims, wherein a mechanical overload protection device is provided.

Clamping device according to one of the preceding claims, wherein a monitoring device for monitoring the drive torque of the drive motor (MP) is provided.

Clamping device according to one of the preceding claims, wherein the cylinder ( 160 ) between the carriage ( 150 ) and the drive motor (MY) is arranged.

Bending machine ( 100 ) for producing a bent part from an elongated workpiece, wherein the bending machine comprises at least one clamping device ( 130 ) according to one of the preceding claims.

Bending machine according to claim 9, wherein the bending machine comprises a bending head ( 180 ) with a bending arm ( 120 ), which carries the tensioning device and is rotatable about a bending axis by means of a bending drive controlled by a control device.