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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere zum Umformen und vorzugsweise zum Biegen von länglichen, insbesondere streifenförmigen, drahtförmigen oder rohrförmigen Materialabschnitten, bei dem die zu bearbeitenden Materialabschnitte jeweils einem mehrere Arbeitsschritte umfassenden Bearbeitungsvorgang unterworfen werden, wobei sie in Spanneinheiten gespannt mehreren entlang eines Verstellwegs angeordneten Bearbeitungsstationen zugeführt werden, die insbesondere wenigstens eine Umformstation umfassen, in denen die Materialabschnitte einzelnen oder mehreren Arbeitsschritten des auszuführenden Bearbeitungsvorgangs unterworfen werden, wobei die Spanneinheiten entlang eines umlaufenden Verstellwegs hintereinander angeordnet und gemeinsam getaktet entlang des umlaufenden Verstellwegs bewegt werden, um nacheinander den entlang des Verstellwegs angeordneten Bearbeitungsstationen zugeführt zu werden. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Bearbeitungseinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 7 aufweist, sowie eine Spanneinheit für eine solche Bearbeitungseinrichtung.
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Umformbearbeitungen und insbesondere Biegebearbeitungen von streifenförmigen, drahtförmigen oder rohrförmigen Materialabschnitten werden zur Herstellung einer großen Vielfalt von Bauteilen durchgeführt und kommen insbesondere in der Serien- und Massenfertigung zum Einsatz. Für derartige Umformbearbeitungen werden häufig komplexe Bearbeitungseinrichtungen eingesetzt, die mehrere Bearbeitungsstationen umfassen, in denen jeweils einzelne oder mehrere Arbeitsschritte eines auszuführenden komplexen Umformvorgangs durchgeführt werden. Aus der
DE 196 30 023 B4 ist beispielsweise eine Bearbeitungseinrichtung zum Umformen von stabförmigen Bauteilen bekannt. Bei dieser werden die zu bearbeitenden Bauteile mehreren entlang eines Verstellwegs angeordneten Bearbeitungsstation zugeführt, in denen die Bauteile den erforderlichen Arbeitsschritten unterworfen werden. Um auch komplexe Bauteile rationell bearbeiten zu können, sind die Spanneinheiten mit Klemmbacken ausgerüstet, die relativ zueinander drehbar sind. Dabei sind verschiedene Spanneinheiten vorgesehen, über welche die Bauteile jeweils von einer Biegestation zur nächsten Biegestation transportiert und an diese übergeben werden.
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Diese Art der Bearbeitung und insbesondere der Übergabe der zu bearbeitenden Bauteile/Materialabschnitte wird als kompliziert empfunden, da die Bauteile an jeder Bearbeitungsstation von der jeweiligen Spanneinheit freigegeben werden müssen und zusätzlich an jeder Biegestation eine Übergabe an eine andere Spanneinheit stattfindet.
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Alternativ ist es bekannt, komplexe Biegesysteme einzusetzen, die es erlauben, mehrere Biegevorgänge an einem Draht in einer einzigen Bearbeitungsstation auszuführen. Hierzu ist es allerdings erforderlich, das Bauteil in der Biegestation mehrfach umzuspannen. Aus diesem Grund gestaltet sich die Bearbeitung eines Werkstücks langwierig mit dem Ergebnis, dass die Ausstoßzahlen eher gering sind.
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Aus der
DE 298 14 891 U1 ist ferner eine Rundtaktmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken bekannt. Diese umfasst einen drehbar angetriebenen Schaltteller, an dem mehrere auf einer gemeinsamen Kreisbahn liegende Werkstückaufnahmen vorgesehen sind. Weiterhin weist die Rundtaktbearbeitungsmaschine mehrere Stationen auf, die entlang der Kreisbahn angeordnet sind und denen die in den Werkstückaufnahmen gehaltenen Werkstücke durch getaktetes Drehen des Schalttellers sukzessive zugeführt werden, um an den Werkstücken unterschiedliche Bearbeitungsschritte auszuführen. Dabei ist die letzte Bearbeitungsstation als eine Umspann-Bearbeitungs-Entnahmestation ausgebildet. In dieser wird das Bauteil zunächst durch eine Bearbeitungsmaschine bearbeitet, wobei sie in die Werkzeugaufnahme des Schalttellers eingespannt ist. Im Anschluss an diese Bearbeitung wird das Werkstück umgespannt, nämlich von der Werkzeugaufnahme freigegeben und an einen Spanndorn einer separaten Spannstation übergeben, um von dieser gehalten einer Endbearbeitung unterworfen zu werden, bevor das Werkstück aus der Rundtaktmaschine ausgeworfen wird.
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Dadurch, dass an der letzten Station zwei Bearbeitungsvorgänge und ein dazwischenliegender Umspannvorgang stattfindet, können unter Umständen lange Taktzeiten erforderlich werden.
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Aus der
DE 12 25 358 B ist eine Spanneinheit für eine Bearbeitungseinrichtung vorbekannt. Diese umfasst ein Gehäuse und mehrere Spannelemente, die an dem Gehäuse gehalten und relativ zueinander bewegbar sind, um einen Materialabschnitt zu spannen oder freizugeben. Die Spannelemente umfassen eine am oberen Endbereich des Gehäuses gehaltenes und darin fixiertes festes Spannelement und ein zugeordnetes bewegbares Spannelement, dass an dem oberen Endbereich des Gehäuses vorgesehen ist. Das bewegbare Spannelement kann dabei gegenüber dem Gehäuse schwenkend bewegt werden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere zum Umformen und vorzugsweise zum Biegen von länglichen, insbesondere streifenförmigen, drahtförmigen oder rohrförmigen Materialabschnitten der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass komplexe Bearbeitungsvorgänge in einfacher Weise ausgeführt werden können und die erzielbaren Ausstoßzahlen hoch sind. Des Weiteren soll eine Bearbeitungseinrichtung angegeben werden, mit der dieses Verfahren durchgeführt werden kann. Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Spanneinheit für eine solche Bearbeitungseinrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Spanneinheiten wenigstens einer als Umspannstation ausgebildeten Bearbeitungsstation zugeführt werden, in welcher die jeweilige Spanneinheit betätigt wird, um den gespannten Materialabschnitt freizugeben, die Position und/oder die Ausrichtung des Materialabschnittes relativ zu der Spanneinheit geändert wird und die Spanneinheit betätigt wird, um den Materialabschnitt mit der geänderten Position und/oder Ausrichtung durch die Spanneinheit wieder zu spannen.
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Entsprechend zeichnet sich die erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung dadurch aus, dass wenigstens eine Bearbeitungsstation als Umspannstation ausgebildet ist, welcher Betätigungsmittel zugeordnet sind, um die Spanneinheit zu öffnen und zu schließen und die Handhabungsmittel aufweist, um einen Materialschnitt in einer vorgegebenen Weise zu bewegen, derart, dass an der Umspannstation eine Spanneinheit durch die Betätigungsmittel betätigt wird, um den von dieser gespannten Materialabschnitt freizugeben, die Position und/oder die Ausrichtung des Materialabschnitts relativ zu der Spanneinheit durch die Handhabungsmittel geändert wird und die Spanneinheit durch die Betätigungsmittel betätigt wird, um den Materialabschnitt mit der geänderten Position und/oder Ausrichtung durch die Spanneinheit wieder zu spannen.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Spanneinheiten entlang eines umlaufenden Verstellwegs hintereinander anzuordnen und gemeinsam getaktet entlang des Verstellwegs zu bewegen. Beispielsweise kann hierzu eine Transporteinrichtung verwendet werden, die eine rotierend angetriebene Trägerplatte aufweist, an welcher die Spanneinheiten insbesondere mit gleichem Winkelabstand montiert sind. Alternativ können die Spanneinheiten auch entlang eines ovalen, rechteckigen, quadratischen oder anders geformten Verstellwegs umlaufend transportiert werden. Entlang des durch die Transporteinrichtung definierten umlaufenden Verstellwegs sind die Bearbeitungsstationen angeordnet, so dass jede Spanneinheit an allen Bearbeitungsstationen nacheinander in sich wiederholenden Zyklen - umlaufend - vorbei geführt wird, und damit jedes Bauteil durch dieselbe Spanneinheit nacheinander jeder Bearbeitungsstation zugeführt wird. Dabei sind zwischen den Bearbeitungsstationen, an denen die zu bearbeitenden Materialabschnitte tatsächlich einer Umformung oder einer anderweitigen Bearbeitung wie z.B. einer Erwärmung unterworfen werden, Bearbeitungsstationen angeordnet, die als Umspannstationen ausgebildet sind. Diese Umspannstation haben die einzige Aufgabe, die Lage und/oder die Ausrichtung des Bauteils in der Weise zu ändern, wie es für den nächsten Bearbeitungsvorgang erforderlich ist. Auf diese Weise können Umrüstzeiten an den Umformstationen etc. entfallen, so dass ein schneller Durchlauf gewährleistet ist. Im Übrigen brauchen die Bearbeitungsstationen nur jeweils zur Durchführung eines einzigen Arbeitsschrittes ausgebildet zu sein, so dass sie einfach ausgestaltet sein können.
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Zum Umspannen werden die Spanneinheiten an der jeweiligen Umspannstation durch die Betätigungsmittel zunächst betätigt, um den gespannten Materialabschnitt freizugeben. Des Weiteren wird die Positionen und/oder die Ausrichtung des Materialabschnitt relativ zu der Spanneinheit durch die Handhabungsmittel geändert und die Spanneinheit wieder durch die Betätigungsmittel betätigt, um den Materialabschnitt mit der geänderten Positionen und/oder Ausrichtung durch die Spanneinheit wieder zu spannen. Wenn eine komplexe Umpositionierung erforderlich ist, die zeitaufwändig ist oder mehrere Arbeitsschritte erfordert, können auch mehrere Umspannstationen hintereinander angeordnet sein, um das Umspannen in die gewünschte Position/Ausrichtung vorzunehmen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Betätigung zum Öffnen und Schließen der Spanneinheiten durch Betätigungsmittel erfolgt, die der jeweiligen Bearbeitungsstation zugeordnet ist. Mit anderen Worten sind den Umspannstationen und/oder wenigstens einer weiteren Bearbeitungsstation jeweils Betätigungsmittel zugeordnet, um eine Spanneinheit zu öffnen und zu schließen. Diese Betätigungsmittel können eine oder mehrere Betätigungseinrichtungen umfassen, die jeweils einer Bearbeitungsstation zugeordnet sind und ein Betätigungselement, das translatorisch bewegbar ist, um eine Spanneinheit zu öffnen und/oder zu schließen, und zugeordnete Antriebsmittel, um das Betätigungselement zu bewegen, aufweisen. Dabei ist das Betätigungselement insbesondere in vertikaler Richtung translatorisch bewegbar und kann als ein an dem Gestell der Bearbeitungseinrichtung geführter Schlitten ausgebildet sein.
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Die Antriebsmittel können beispielsweise einen Servomotor aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Antriebsmittel einen exzentrisch gelagerten Bolzen als Abtriebselement auf, der rotierend angetrieben wird und mit einer korrespondierenden Ausnehmung des zugeordneten Betätigungselements in Eingriff steht, so dass eine Rotationsbewegung des Bolzens in eine translatorische Bewegung des Betätigungselements umgesetzt wird.
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In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement wenigstens einer oder jeder Betätigungseinrichtung und die Spanneinheiten zueinander korrespondierende Kopplungsmittel aufweisen, die miteinander in Eingriff kommen, wenn die Spanneinheit entlang des Verstellweges bewegt wird, so dass eine Bewegung des Betätigungselements in vertikaler Richtung in eine entsprechende vertikale Bewegung der Kopplungsmittel der gekoppelten Spanneinheit umgesetzt wird, wobei die Kopplungsmittel jeder Spanneinheit mit wenigstens einem bewegbaren Spannelement der Spanneinheit in der Weise verbunden ist, dass eine Vertikalbewegung der Kopplungsmittel zu einem Öffnen oder Schließen der Spanneinheit führt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kopplungsmittel des Betätigungselements eine Aufnahme und die Kopplungsmittel der Spanneinheit ein Kopplungselement aufweisen, die zu einander derart korrespondieren, dass das Kopplungselement der Spanneinheit beim Bewegen derselben entlang des Verstellwegs in Eingriff mit der Aufnahme kommt und durch diese bewegt wird, wobei Sicherungsmittel vorgesehen sind, welche das Kopplungselement in vertikaler Richtung in der Aufnahme sichern. Dabei kann die Aufnahme in der Oberseite des Betätigungselements ausgebildet sein und sich entlang eines Abschnitts des Verstellwegs erstrecken, wobei das Kopplungselement dann von oben in die Aufnahme eingreift. Konkret kann die Aufnahme als T-Nut ausgebildet sein, die sich entlang des Verstellwegs erstreckt und an ihren gegenüberliegenden Enden offen ist. Das Kopplungselement der Spanneinheit kann dann korrespondierend T-förmig ausgebildet sein, so dass es bei einer Bewegung der Spanneinheiten entlang des Verstellwegs mit der T-Nut des Betätigungselements von deren offenem Ende her in Eingriff kommt. Wenn der Verstellweg kreisrund ist, verläuft die T-Nut der Länge nach ebenfalls entlang eines entsprechenden Kreisbogens. Des Weiteren kann der mit dem Querstegabschnitt der T-Nut in Eingriff kommende Abschnitt des Kopplungselements als vertikal ausgerichteter Zylinder ausgebildet sein, so dass er ohne Verkanten durch die T-Nut geführt werden kann. Wenn bei dieser Ausführungsform das Betätigungselement in vertikaler Richtung angehoben wird, kommt der Boden der T-Nut an der Unterseite des Kopplungselements in Anlage, so dass dieses ebenfalls angehoben wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Gehäuse der Spanneinheiten jeweils eine vertikale Durchgangsöffnung definieren, wobei an dem oberen Endbereich des Gehäuses ein bewegbares Spannelement in vertikaler Richtung bewegbar geführt ist, das über ein Verbindungselement mit dem Kopplungselement der Spanneinheit axialfest verbunden ist, so dass eine Bewegung des Kopplungselements in vertikaler Richtung in eine entsprechende Vertikalbewegung des bewegbaren Spannelements zum Öffnen oder Schließen der Spanneinheit umgesetzt wird. Dabei kann das untere Ende des Verbindungselements aus dem Gehäuse vorstehen und mit dem Kopplungselement der Spanneinheit verbunden sein oder dieses tragen. Beispielsweise kann das Verbindungselement eine Gewindestange sein, welche mit dem Kopplungselement und/oder dem bewegbaren Spannelement verschraubt ist. Bei dieser Ausführungsform wird eine vertikale Stellbewegung des Kopplungselements der Spanneinheit in eine korrespondierende vertikale Bewegung des bewegbaren Spannelements umgesetzt. Die Anordnung ist dabei zweckmäßiger Weise so getroffen, dass eine Vertikalbewegung nach oben hin zu einem Öffnen der Spanneinheit führt, und eine entgegengesetzt gerichtete Vertikalbewegung des Kopplungselements nach unten zum Schließen der Spanneinheit führt.
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In konstruktiver Umsetzung wird eine Spanneinheit mit einem Gehäuse und mehreren Spannelementen die an dem Gehäuse gehalten und relativ zueinander bewegbar sind, um einen Materialabschnitt zu spannen oder freizugeben, wobei die Spannelemente ein am oberen Endbereich des Gehäuses gehaltenes und daran fixiertes festes Spannelement und ein zugeordnetes bewegbares Spannelement, das an dem oberen Endbereich des Gehäuses vorgesehen ist aufweisen, zur Verfügung gestellt, wie sie aus der
DE 12 25 358 B bekannt ist und die dadurch gekennzeichnet ist, dass das bewegbare Spannelement in vertikaler Richtung bewegbar und an einem Verbindungselement gehalten ist, welches in vertikaler Richtung bewegbar in dem Gehäuse geführt ist und mit seinem unteren Endbereich aus dem Gehäuse ragt, und dass an dem unteren Ende des Verbindungselements ein Kopplungselement gehalten ist. Bei dieser Ausführungsform bilden das bewegbare Spannelement, das Verbindungselement und das Kopplungselement eine bauliche Einheit, die gemeinsam zum Öffnen/Schließen der Spanneinheit bewegt wird.
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Um die Spanneinheit in ihrem geschlossenen Zustand zu halten, können die Spanneinheiten jeweils elastische Druckmittel, insbesondere in der Form einer Spiraldruckfeder aufweisen, die sich zwischen dem Gehäuse und dem Verbindungselement der Spanneinheit abstützen, um das Spannelement in Richtung seiner Spannstellung zu drücken. Dabei kann an dem Verbindungselement eine Druckplatte axialfest gehalten sein, wobei sich dann die elastischen Druckmittel zwischen dem Druckplatte und dem Gehäuse der Spanneinheit abstützen. Die Spiraldruckfeder beaufschlagt die bauliche Einheit aus bewegbarem Spannelement, Verbindungselement und Kopplungselement ggf. über das Druckelement, um das bewegbare Spannelement in seine Spannstellung zu drücken, d. h. die Spanneinheit zu schließen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der Spanneinheiten und das Gestell zueinander korrespondierende Abstützmittel aufweisen, die miteinander im Bereich der Betätigungseinrichtung in Eingriff kommen, um das Gehäuse der Spanneinheit bei einer Betätigung der zugeordneten Betätigungseinrichtung in vertikaler Richtung abzustützen. Dabei können die Abstützmittel einen insbesondere am unteren Ende des Gehäuse vorgesehenen, nach außen hervorstehenden Kragen aufweisen, wobei im Bereich der Betätigungseinrichtung in dem Gestell eine korrespondierende Ausnehmung vorgesehen ist, in welche der Kragen in horizontaler Richtung einfährt, wenn die Spanneinheit in den Bereich der Betätigungseinrichtung bewegt wird. Die Abstützmittel verhindern, dass das Gehäuse in vertikaler Richtung angehoben wird, wenn die Betätigungseinrichtung in vertikaler Richtung verstellt wird.
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Betätigungseinrichtungen der vorbeschriebenen Art können an allen Bearbeitungsstationen vorgesehen sein, an denen die Spanneinheiten geöffnet und wieder geschlossen werden sollen. Beispielsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die umzuformenden Materialabschnitte den Spanneinheiten mittels einer als Materialzuführstation ausgebildete Bearbeitungsstation automatisch zugeführt werden, die entlang des Verfahrwegs zwischen einer Umformstation, in welcher der erste Arbeitsschritt des Umformvorgangs ausgeführt wird, und der Umformstation, in welcher der letzte Arbeitsschritt des Umformvorgangs ausgeführt wird, positioniert ist. Auch dieser Materialzuführstation kann eine Betätigungseinrichtung zugeordnet sein, um die Spanneinheiten zu öffnen und zu schließen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Materialzuführstation das zu biegende Material in Endlosform, insbesondere von einem Coil zugeführt und in der Materialzuführstation auf Länge der gewünschten Materialabschnitte abgeschnitten. In gleicher Weise ist eine Ausstoßstation vorgesehen, in welcher die Materialabschnitte nach vollständiger Ausführung des Umformvorgangs an den Bearbeitungsstationen automatisch aus den Spanneinheiten entfernt werden.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine erfindungsgemäße Bearbeitungseinrichtung, die als Biegeeinrichtung ausgebildet ist, in Vorderansicht,
- 2 die Bearbeitungseinrichtung aus der 1 in Draufsicht,
- 3 in perspektivischer Ansicht eine Transporteinrichtung der Bearbeitungseinrichtung aus 1 mit daran angeordneten Spanneinheiten und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung derselben,
- 4 die Transporteinrichtung aus 3 in Vorderansicht,
- 5 eine Vertikalschnittansicht durch die Transporteinrichtung aus 3 im Bereich einer Betätigungseinrichtung,
- 6 in Vorderansicht einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung im Bereich einer Umspannstation von der Innenseite der Transporteinrichtung her betrachtet,
- 7 eine vergrößerte Teilansicht der 6, wobei die Betätigungseinrichtung parallel zu der Bildebene der 6 in Schnittdarstellung gezeigt ist.
- 8 die Bearbeitungseinrichtung im Schnitt durch eine Umspannstation entlang der Linie VIII - VIII in 6 beim Öffnen einer Spanneinheit,
- 9 die Ansicht aus 8 beim Schließen einer Spanneinheit,
- 10 eine Darstellung gemäß der 7 mit einer im Schnitt dargestellten Spanneinheit während des Öffnens derselben,
- 11 eine der 10 entsprechende Darstellung beim Schließen der Spanneinheit,
- 12a einen zu biegenden Draht in Vorderansicht,
- 12b den zu biegenden Draht aus 12a in Seitenansicht,
- 13a in Vorderansicht den zu biegenden Draht aus 12a nach Durchführung eines ersten Biegevorgangs um eine senkrecht zur Bildebene liegende Achse,
- 13b den Draht aus 13a in Seitenansicht,
- 14a in Vorderansicht den Drahtabschnitt aus 13a nachdem dieser um seine Längsachse um 90° gedreht würde,
- 14b den Drahtabschnitt aus 14a in Seitenansicht,
- 15a den Drahtabschnitt aus 14a, nachdem dieser um eine senkrecht zur Bildebene liegende Achse ein zweites Mal um 90° gebogen wurde, und
- 15b den Drahtabschnitt aus 15a in Seitenansicht.
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In der Zeichnung ist eine Bearbeitungseinrichtung zum Umformen, insbesondere zum Biegen von länglichen Materialabschnitten gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Konkret ist die Bearbeitungseinrichtung hier zum Biegen von drahtförmigen Materialabschnitten ausgestaltet. Die Bearbeitungseinrichtung umfasst ein Gestell 1 sowie eine Transporteinrichtung 2 mit einer hier kreisringförmig ausgebildeten Trägerplatte 2a, die durch nicht näher dargestellte Antriebsmittel um eine zentrale, vertikale Achse verdrehbar ist. Die Bearbeitungseinrichtung umfasst weiterhin eine Vielzahl von Spanneinheiten 3, die gleichmäßig entlang des Umfangs der Trägerplatte 2a angeordnet sind und mit der Trägerplatte 2a entlang eines kreisrunden Verstellwegs, welcher durch die Transporteinrichtung 2 definiert wird, gemeinsam verstellbar sind.
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Zu der Bearbeitungseinrichtung gehören weiterhin mehrere Bearbeitungsstationen, die entlang des durch die Transporteinrichtung 2 definierten Verstellwegs angeordnet sind, so dass die zu bearbeitenden drahtförmigen Materialabschnitte diesen Bearbeitungsstationen nacheinander getaktet zugeführt werden.
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Die Bearbeitungsstationen umfassen mehrere Umformstationen, die ausgebildet sind, um die über die Spanneinheiten 3 zugeführten Materialabschnitte einzelnen oder mehreren Arbeitsschritten eines auszuführenden Umformvorgangs dazu unterwerfen. Derartige, als Biegestationen ausgestaltete Umformstationen sind bekannt und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellt. Des Weiteren ist eine Bearbeitungsstation als Materialzuführstation 4 ausgebildet, in welcher den Spanneinheiten 3 die umzuformenden Materialabschnitte automatisch zugeführt werden. Diese Materialzuführstation 4 ist entlang des Verfahrwegs betrachtet zwischen der Umformstation, in welcher der erste Arbeitsschritt des Umformvorgangs ausgeführt wird, und der Umformstation, in welcher der letzte Arbeitsschritt des Umformvorgangs ausgeführt wird, positioniert. Des Weiteren ist eine nicht dargestellte Bearbeitungsstation vorgesehen, um nach vollständiger Ausführung des Umformvorgangs an den Umformstationen die Materialabschnitte automatisch aus den Spanneinheiten 3 zu entfernen.
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Neben den Bearbeitungsstationen, welche als Umformstationen ausgebildet sind, um an den drahtförmigen Materialabschnitten Biegevorgänge auszuführen, können weitere Bearbeitungsstationen vorgesehen sein, um weitere Bearbeitungsschritte an den Materialabschnitten auszuführen. Beispielsweise können diese weiteren Bearbeitungsstationen ausgestaltet sein, um die Materialabschnitte zu erwärmen. Eine solche Erwärmung kann zweckmäßig sein, um nach der Durchführung eines Biegevorgangs einem Zurückfedern der gebogenen Materialabschnitte entgegenzuwirken.
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Zwischen den als Umformstationen, Heizstationen oder dergleichen ausgebildeten Bearbeitungsstationen, in denen die eigentlichen Arbeitsschritte an den Materialabschnitten ausgeführt werden, sind zusätzliche Bearbeitungsstationen vorgesehen, die als Umspannstationen 5 ausgebildet sind. Von diesen ist in der Zeichnung eine Umspannstation 5 dargestellt. Diese Umspannstation 5 ist ausgebildet, um die Position und/oder die Ausrichtung eines in einer Spanneinheit 3 gespannten Materialabschnitts in der Weise zu verändern, dass die Position/Ausrichtung für die Durchführung des in einer nachfolgenden Umformstation vorzunehmenden Biegevorgangs geeignet ist. Um eine Umpositionierung des Materialabschnitts vornehmen zu können, sind der Umspannstation 5 Betätigungsmittel zugeordnet, die ausgebildet sind, um eine Spanneinheit 3 zu öffnen und zu schließen, und sind ferner Handhabungsmittel H vorgesehen, um einen Materialabschnitt in einer vorgegebenen Weise zu bewegen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass an der Umspannstation 5 eine Spanneinheit 3 durch die Betätigungsmittel betätigt wird, um den von dieser gespannten Materialabschnitt freizugeben, die Position und/oder die Ausrichtung des Materialabschnitts relativ zu der Spanneinheit 3 durch die Handhabungsmittel H geändert wird und die Spanneinheit 3 durch die Betätigungsmittel betätigt wird, um den Materialabschnitt mit der geänderten Position und/oder Ausrichtung durch die Spanneinheit 3 wieder zu spannen. Hierzu umfassen die Betätigungsmittel eine Betätigungseinrichtung 6, die der Umspannstation 5 zugeordnet ist. Diese Betätigungseinrichtung 6 weist ein Betätigungselement 7 auf, das in vertikaler Richtung translatorisch bewegbar ist, um eine Spanneinheit 3 zu öffnen oder zu schließen, und besitzt ferner Antriebsmittel, um das Betätigungselement 7 zu bewegen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Betätigungselement 7 als Schlitten 7 ausgebildet, der an dem Gestell 1 in vertikaler Richtung bewegbar geführt ist. Hierzu ist an dem Gestell 1 eine vertikale Gleitplatte 8 angeordnet, an welcher der Schlitten 7 über eine Linearführung 9 bewegbar gehalten ist. Die Antriebsmittel umfassen einen Servomotor 10, welcher über eine Klemmkupplung 11 einen exzentrisch gelagerten Bolzen 12 rotierend antreibt, der mit einer korrespondierenden Ausnehmung 13 des zugeordneten Schlittens 7 in Eingriff steht, so dass eine Rotationsbewegung des Bolzens 12 in eine translatorische Bewegung des Schlittens 7 umgesetzt wird (siehe beispielsweise 5).
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Der Schlitten 7 und die Spanneinheiten 3 weisen zu einander korrespondierende Kopplungsmittel auf, die miteinander in Eingriff kommen, wenn die Spanneinheiten 3 entlang des Verstellwegs bewegt werden. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass eine Bewegung des Schlittens 7 in vertikaler Richtung in eine entsprechende vertikale Bewegung der Kopplungsmittel einer Spanneinheit 3 umgesetzt wird, wenn sich die Kopplungsmittel in Eingriff befinden, das heißt wenn der Schlitten 7 mit den entsprechenden Kopplungsmitteln einer Spanneinheit 3 gekoppelt sind.
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In der dargestellten Ausführungsform ist an der Oberseite des Schlittens 7 eine T-Nut 14 als Kopplungsmittel ausgebildet, die quer zum Verstellweg einen umgekehrt T-förmigen Querschnitt besitzt und zur Oberseite des Schlittens 7 offen ist, wobei sich die T-Nut 14 entlang des Verfahrwegs über die gesamte Länge des Schlittens 7 erstreckt und an ihren Enden offen ist.
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Die Spanneinheiten 3 besitzen jeweils ein Gehäuse 15, das nach oben hin konisch zuläuft, so dass das Gehäuse 15 etwa kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Das Gehäuse 15 ist auf einer Grundplatte 16 befestigt, welche wiederum an der Trägerplatte 2a der Transporteinrichtung gehalten und von dieser getragen wird. Die Spanneinheiten 3 besitzen zwei Spann- oder Klemmelemente 17, 18, von denen das eine als ein feststehendes Spannelement 17, dass an dem Gehäuse 15 fest gehalten ist, und das andere als ein in vertikaler Richtung bewegbares Spannelement 18 ausgebildet ist. Die beiden Spannelemente 17, 18 wirken zusammen, um einen zu bearbeitenden Materialstreifen klemmend zwischen sich zu fixieren. Hierzu werden die Spannelemente 17, 18 zunächst auseinander bewegt, indem das bewegbare Spannelement 18 vertikal nach oben von dem feststehenden Spannelement 17 wegbewegt wird, so dass ein Materialstreifen zwischen den Spannelementen 17, 18 positioniert werden kann, und anschließend wird das bewegbare Spannelement 18 wieder vertikal nach unten in Richtung des feststehenden Elements 17 bewegt, um den Materialstreifen klemmend zwischen den Spannelementen 17, 18 zu fixieren.
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Um das bewegbare Spannelement 18 durch die Betätigungseinrichtung 6 der Umspannstation betätigen zu können, ist das bewegbare Spannelement 18 mit einem Kopplungselement 19 verbunden, welches mit der T-Nut 14 des Schlittens 7 der Betätigungseinrichtung korrespondiert und mit dieser in Eingriff kommt, wenn die Spanneinheit 3 durch die Drehung der Trägerplatte 2a in den Bereich der Betätigungseinrichtung kommt. Hierzu definiert das Gehäuse 15 der Spanneinheiten 3 jeweils eine vertikale Durchgangsöffnung, in welcher ein Verbindungselement in der Form einer Gewindestange 20 in vertikaler Richtung bewegbar geführt ist, die an ihrem oberen Ende mit dem bewegbaren Spannelement 18 und an ihrem unteren Ende mit dem Kopplungselement 19 verbunden ist, so dass eine Bewegung des Kopplungselements 19 in vertikaler Richtung in eine entsprechende Vertikalbewegung des bewegbaren Spannelements 17 zum Öffnen und Schließen der Spanneinheit 3 umgesetzt wird. Dabei ist die Gewindestange 20 mit dem Kopplungselement 19 und dem bewegbaren Spannelement 18 verschraubt.
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Das untere Ende der Gewindestange 20 steht nach unten aus dem Gehäuse 3 vor, wobei es auch die Grundplatte 16 durchgreift und trägt an diesem freien Endbereich das Kopplungselement 19. Diese ist entsprechend der T-Nut 14 ebenfalls T-förmig ausgebildet, wobei der in dem Querabschnitt der T-Nut 14 eingreifende Abschnitt als vertikal ausgerichteter Zylinder 19a ausgebildet ist.
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Wie die Zeichnung gut erkennen lässt, weist die Spanneinheit 3 elastische Druckmittel in der Form einer Spiraldruckfeder 21 auf, die sich zwischen dem Gehäuse 15 und der Gewindestange 20 abstützen, um das bewegbare Spannelement 17 in Richtung seiner Spannstellung nach unten zu drücken. Hierzu ist an der Gewindestange 20 eine Druckplatte 23 axialfest gehalten, auf welcher die Spiraldruckfeder 21 steht. Des Weiteren ist eine Stützhülse 22 auf die Gewindestange 20 aufgeschoben, welche dazu dient, die Spiraldruckfeder 21 innenseitig abzustützen.
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Das Gehäuse 15 der Spanneinheiten 3 und das Gestell 1 weisen zueinander korrespondierende Abstützmittel auf, die miteinander im Bereich der Betätigungseinrichtung 6 in Eingriff kommen, um das Gehäuse 15 der Spanneinheit 3 bei einer Betätigung der Betätigungseinrichtung 6 abzustützen. Hierzu ist am unteren Ende des Gehäuses 15 ein nach außen vorstehender Kragen 24 und im Bereich der Betätigungseinrichtung 6 in dem Gestell 1 eine korrespondierende Ausnehmung 25 vorgesehen, in welche der Kragen 24 in horizontaler Richtung einfährt, wenn die Spanneinheit 3 in den Bereich der Betätigungseinrichtung 6 über die Transporteinrichtung 2 bewegt wird. Die Ausnehmung 25 ist dabei nach Art einer Führungsnut ausgebildet, in welcher der Kragen 24 geführt wird, wenn die Spanneinheit 3 durch die Transporteinrichtung 2 entlang des kreisförmigen Verstellwegs bewegt wird.
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Entsprechend treten im Bereich der Ausnehmung 25 in erhöhtem Maße Verschleißerscheinungen auf, und deshalb ist die Ausnehmung 25 in einem Verschleißeinsatz 26 ausgebildet, der an dem Gestell 1 lösbar montiert, beispielsweise festgeschraubt ist.
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Im Betrieb wird eine Spanneinheit 3 mit einem zu bearbeitendem Materialstreifen durch eine Spanneinheit 3 gespannt und durch die Transporteinrichtung 2 nacheinander den Bearbeitungsstationen zugeführt. Dabei wird der Materialstreifen einer Spanneinheit 3 im Bereich der Materialzuführstation 4 zugeführt und die Spanneinheit 3 betätigt, um den Materialstreifen zu spannen. Das drahtförmige Material wird dabei als ein Coil zur Verfügung gestellt, welches der Materialzuführstation 4 über entsprechende Antriebsrollen 27 zugeführt wird. In der Materialzuführstation 4 wird der Draht auf die Länge des gewünschten Materialstreifens abgeschnitten, um anschließend in der Spanneinheit 3 gespannt zu werden.
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Wenn die Spanneinheit 3 in dem Bereich einer Umspannstation 5 bewegt wird, kommt das T-förmige Kopplungselement 19 der Spanneinheit 3 in Eingriff mit der T-Nut 14 des Schlittens 7 und wird durch die T-Nut 14 bewegt. Gleichzeitig kommt der Kragen 24 des Gehäuses 15 in Eingriff mit der korrespondierenden Ausnehmung 25 des am Gestell 1 gehaltenen Verschleißeinsatzes 26 und wird darin geführt, um die Spanneinheit 3 in vertikaler Richtung abzustützen. Zum Umspannen des Materialstreifens wird die der Umspannstation 5 zugeordnete Betätigungseinrichtung 6 betätigt, um die Spanneinheit 3 zu öffnen und den Materialstreifen freizugeben. Hierzu wird der Servomotor 10 betätigt, um den Bolzen 12 um 180° zu drehen. Diese Drehung des Bolzens 12 wird über das Zusammenwirken des Bolzens 12 und der Ausnehmung 13 des Schlittens 7 in eine nach oben gerichtete translatorische Bewegung des Schlittens 7 entlang der Gleitplatte 8 umgesetzt, wie dies in den 8 und 10 angedeutet ist. Dabei kommt der Boden der T-Nut 14 in Kontakt mit dem Kopplungselement 19 der Spanneinheit 3 und drückt dieses und entsprechend auch die Gewindestange 20 mit der Druckplatte 23 und dem Spannelement 18 entgegen der Rückstellkraft der Spiraldruckfeder 21 nach oben, um die Spanneinheit 3 zu öffnen und den Materialabschnitt freizugeben, so dass dessen Position durch die Handhabungsmittel verändert werden kann.
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Um die Spanneinheit 3 wieder zu schließen wird der Bolzen 12 über den Servomotor 10 und die Klemmkupplung 11 wiederum um 180° gedreht, so dass der Schlitten 7 nach unten bewegt wird, wie dies in den 9 und 11 angedeutet ist. Gleichzeitig wird die Einheit aus Gewindestange 20, Kopplungselement 19, Druckplatte 23 und bewegbarem Spannelement 17 durch die Spiraldruckfeder 21 nach unten bewegt.
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Wie vorstehend beschrieben ist eine halbe Drehung des Bolzens 12 erforderlich, um den Schlitten 7 zwischen dessen oberer und unterer Endstellung zu bewegen. Dazwischen wird der Bolzen 12 immer in eine neutrale Stellung gebracht, die zwischen den beiden Endstellungen liegt, so dass immer nur eine 90° Drehung des Bolzens 12 aus der neutralen Stellung erforderlich ist, um den Schlitten 7 in seine Endstellungen zu bringen.
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Eine Betätigungseinrichtung 6 der beschriebenen Art zum Öffnen und Schließen der Spanneinheiten 3 kann grundsätzlich an jeder Bearbeitungsstation vorgesehen sein, an welcher ein Öffnen und Schließen der Spanneinheit 3 notwendig ist. Dies gilt insbesondere auch für die Materialzuführstation 4. Grundsätzlich ist es möglich, die Betätigungseinrichtung 6 und die Handhabungsmittel durch Sensoren zu steuern, welche die Anwesenheit einer Spanneinheit 3 erkennen. Bevorzugt ist jedoch ein zentrales Steuersystem vorgesehen, über welche die Transporteinrichtung 2, die Betätigungseinrichtung 6 und auch die Bearbeitungsstationen sowie Handhabungsmittel zentral entsprechend einem vorgegebenen Arbeitstakt gesteuert werden. Dies ermöglicht es, die entsprechenden Antriebsmittel der Bearbeitungsstationen, Handhabungsmittel und Betätigungseinrichtungen 6 auch sinusförmig zu steuern, um eine optimale Abstimmung der Bewegungsabläufe zu erreichen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gestell
- 2
- Transporteinrichtung
- 2a
- Trägerplatte
- 3
- Spanneinheit
- 4
- Materialzuführstation
- 5
- Umspannstation
- 6
- Betätigungseinrichtung
- 7
- Betätigungselement / Schlitten
- 8
- Gleitplatte
- 9
- Linearführung
- 10
- Servomotor
- 11
- Klemmkupplung
- 12
- Bolzen
- 13
- Ausnehmung
- 14
- T-Nut
- 15
- Gehäuse
- 16
- Grundplatte
- 17
- feststehendes Spannelement
- 18
- bewegbares Spannelement
- 19
- Kopplungselement
- 19a
- Zylinder
- 20
- Gewindestange
- 21
- Spiraldruckfeder
- 22
- Stützhülse
- 23
- Druckplatte
- 24
- Kragen
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Verschleißeinsatz
- 27
- Antriebsrollen
- H
- Handhabungsmittel
