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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Scherenschnittsystem für eine Drahtverformungsmaschine zur Herstellung von Umformteilen aus Draht gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf eine Drahtverformungsmaschine mit einem solchen Scherenschnittsystem.
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Drahtverformungsmaschinen sind Werkzeugmaschinen, die mit Hilfe geeigneter Werkzeuge aus Draht in einem automatischen Fertigungsprozess kleinere oder größere Serien von Formteilen mit teilweise komplexer Geometrie überwiegend durch Umformen erzeugen können. Bei einer Drahtverformungsmaschine kann es sich beispielsweise um eine Biegemaschine zum Erzeugen von Biegeteilen aus Drahtmaterial oder um eine Federmaschine zur Herstellung von Schraubenfedern, wie z. B. Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern, oder von anderen federartigen Formteilen handeln. Eine Drahtverformungsmaschine kann z. B. auch als Drahtstiftmaschine zur Massenfertigung von Schrauben, Nägeln, Nieten oder dergleichen ausgelegt sein.
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Eine computernumerisch gesteuerte, mehrachsige Drahtverformungsmaschine hat mehrere steuerbare Maschinenachsen, ein Antriebssystem mit mehreren elektrischen Antrieben zum Antreiben der Maschinenachsen und eine Steuereinrichtung zur koordinierten Ansteuerung von Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen in einem Fertigungsprozess gemäß einem für den Fertigungsprozess spezifischen, computerlesbaren Steuerprogramm.
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Nach Abschluss einer Umformoperation wird ein fertiggestelltes Formteil, z. B. eine Schraubenfeder, unter der Steuerung durch das NC-Steuerprogramm mittels eines Schnittsystems von dem zugeführten Draht abgetrennt.
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Es gibt unterschiedliche Typen von Schnittsystemen. Bei einem Typ weist das Schnittsystem ein Schnittwerkzeug auf, welches mittels eines Schnittwerkzeug-Antriebssystems entlang einer vorgebbaren geschlossenen Bahnkurve bewegbar ist. Als Gegenelement für das Schnittwerkzeug dient ein an der Maschinenwand angebrachter Dorn (Abschneidedorn), der eine Schneidkante aufweist, die beim Abtrennen mit dem Schneidwerkzeug zusammenwirkt. (siehe z. B.
DE 10 2013 207 028 B3 oder
DE 10 2012 204 513 B3 ). Solche Schnittsysteme werden z. B. bei Druckfedermaschinen eingesetzt, bei denen der Schnitt unmittelbar an einer Federwindung erfolgen soll.
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Nach einem anderen Prinzip arbeiten die sogenannten Scherenschnittsysteme, die z. B. bei Schenkelfedermaschinen häufig eingesetzt werden. Ein Scherenschnittsystem hat ein Trägerelement, das in einem betriebsfertig montierten Zustand an einer Maschinenvorderwand der Drahtverformungsmaschine beweglich gelagert ist und mittels eines Antriebs in einer Ebene senkrecht zu einer Drahtzuführrichtung zwischen einer zurückgezogenen Neutralstellung entfernt vom Draht und einer Arbeitsstellung in Eingriff mit dem Draht bewegt werden kann. An dem Trägerelement ist ein Hebelelement um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert. Das Hebelelement kann zur Durchführung einer Schnittoperation mittels eines Antriebs gegenüber dem Trägerelement um die Schwenkachse verschwenkt werden. Das Trägerelement trägt an seiner dem Draht zugewandten Eingriffsseite ein erstes Messerelement, das mittels einer ersten Klemmeinrichtung kraftschlüssig am Trägerelement befestigt ist. Das Messerelement (auch Abschneidemesser genannt) hat an der Eingriffsseite eine zur Eingriffsseite offene erste Führungskontur mit einer parallel zur Drahtzuführrichtung verlaufenden Seitenflanke, die zum seitlichen Andrücken an den Draht von einer ersten Seite vorgesehen ist. Die Führungskontur kann beispielsweise als Rille geformt sein, die zwei zueinander parallele Seitenflanken hat. Das Hebelelement trägt an seiner Eingriffsseite ein zweites Messerelement, das mittels einer zweiten Klemmeinrichtung kraftschlüssig am Hebelelement befestigt ist. Das zweite Messerelement hat an seiner Eingriffsseite ebenfalls eine Führungskontur (zweite Führungskontur) mit einer parallel zur Drahtzuführrichtung verlaufenden Seitenflanke. Die Seitenflanke ist zum seitlichen Andrücken an den Draht von einer der ersten Seite gegenüber liegenden zweiten Seite vorgesehen. Zwischen dem ersten Messerelement und dem zweiten Messerelement befindet sich ein Schnittspalt in einer senkrecht zur Schwenkachse verlaufenden Schnittebene.
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Bei einer Schnittoperation wird der durchgeführte Draht im Bereich des Schnittspalts durchtrennt. Dabei wird der Draht beim Verschwenken des Hebelelements gegenüber dem Trägerelement an die einander gegenüberliegenden Seitenflanken des ersten und des zweiten Messerelements angedrückt und diese üben auf den Draht die Scherkräfte aus, die zur Durchtrennung des Drahts führen.
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Bei derartigen Scherenschnittsystemen sind die Messer (Abschneidemesser) reibschlüssig geklemmt, um es einem Bediener zu ermöglichen, die Messer von Zeit zu Zeit nachzuschleifen und das Messer nach dem Nachschleifen zur Erzielung der gleichen Schnittspaltbreite axial innerhalb der Klemmeinrichtung stufenlos verschieben zu können.
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Bei derartigen Scherenschnittsystemen wurden gelegentlich nach längerem Gebrauch Probleme durch Ausbrechen und durch axiales Wandern der Messer beobachtet. Diese Probleme können insbesondere beim Übergang zu immer dickeren Drähten auftreten. Es ist eventuell möglich, das Ausbrechen von Messern durch Verwendung von Messern aus qualitativ hochwertigeren und damit teureren Materialien zu vermeiden oder dadurch, dass die Komponenten des Scherenschnittsystems insgesamt massiver und damit größer dimensioniert werden. Gerade bei Schenkelfedermaschinen mit zahlreichen zur Umformung genutzten Umformwerkzeugen ist jedoch der für ein Scherenschnittsystem zur Verfügung stehende Bauraum häufig äußerst begrenzt, so dass eine massivere Auslegung der Komponenten des Scherenschnittsystems durch Vergrößern von Messern und/oder Klemmeinrichtungen nur bedingt möglich ist.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Scherenschnittsystem der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, das gegenüber herkömmlichen Scherenschnittsystemen eine verbesserte Standzeit der Messer sowie eine verbesserte Stabilität der Schnittspaltbreite aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Scherenschnittsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Eine von den Erfindern durchgeführte umfangreiche Analyse der Problematik des Ausbrechens von Messerelementen hat gezeigt, dass ein wesentlicher Grund für das Ausbrechen von Messerelementen darin gesehen werden kann, dass ein Messerelement nur unzureichend an der korrespondierenden Schulter bzw. Spannfläche der aufnehmenden Klemmeinrichtung anliegt. Eine solche unzureichende Anlage kann zum Beispiel durch Verschleiß an der als Werkzeugaufnahme dienenden Klemmeinrichtung, durch Deformation der Werkzeugaufnahme und/oder durch Winkelfehler bei der Fertigung der beim Klemmen in Kontakt miteinander tretenden Flächen von Messerelement und Klemmeinrichtung entstehen. Um die identifizierten Fehlerursachen möglichst ohne Vergrößerung der Komponenten im Bereich der Messerelemente zu realisieren, wurde eine neuartige Klemmeinrichtung zur Klemmung der Messerelemente entwickelt, die die notwendige Spannkraft idealerweise bei gleichbleibendem Einbauraum aufbringt und die durch kräftiges Einklemmen des Messerelements in der Lage ist, ein Ausbrechen und das axiale Wandern eines Messerelements zu verhindern. Idealerweise sollte die Verbesserung der Funktionalität ohne Veränderungen an den Dimensionen des Messerelements erreicht werden, um bereits existierende Messerelemente ohne Änderung weiter nutzen zu können.
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Die Verbesserung der Funktionalität kann dadurch erreicht werden, dass eine Klemmeinrichtung dafür ausgebildet ist, das zugeordnete Messerelement im Bereich der Eingriffsseite auf dem Niveau der Seitenflanke, die dafür vorgesehen ist, beim Abscheren seitlich an den Draht angedrückt zu werden, derart einzuklemmen, dass an der Eingriffsseite eine senkrecht zu der druckbelasteten Seitenflanke gerichtete Klemmkraftkomponente auf die Seitenflanke wirkt. Dadurch kann auf dem Niveau der Seitenflanke, die beim Abscheren seitlich an den Draht angedrückt wird, eine spielfreie Abstützung des Messerelements an der zugeordneten Spannfläche der Klemmeinrichtung erreicht werden. Gerade in diesem Bereich entstehen nach den Beobachtungen der Erfinder beim Abscheren des Drahts die größten Querkräfte. Wenn diese Querkräfte zuverlässig abgestützt werden, sinkt die zum Verschleiß führende Belastung des Materials des Messerelements, so dass längere Standzeiten erzielbar sind.
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Gemäß einer Weiterbildung weist die Klemmeinrichtung einen elastisch deformierbaren Klemmeinsatz auf, der zwei mit Abstand einander gegenüberliegende Klemmbackenabschnitte aufweist, die einander zugewandte Spannflächen aufweisen, welche eine, beispielsweise C-förmige, Messeraufnahme zum Aufnehmen eines Messerelements begrenzen. Der Klemmeinsatz ist so gestaltet, dass er mithilfe eines Spannsystems mit dem die Klemmeinrichtung tragenden Element (Trägerelement oder Hebelelement) verspannt werden kann. Der Klemmeinsatz ist derart ausgebildet, dass die Klemmbackenabschnitte beim Anziehen des Spannsystems in Richtung einer Verringerung des an der Eintrittsseite vorliegenden lichten Abstands zwischen den an den Klemmbackenabschnitten ausgebildeten Spannflächen verspannbar sind. Es hat sich gezeigt, dass durch einen derartigen Klemmeinsatz das erforderliche Anliegen der Klemmeinrichtung im oberen Bereich, d. h. auf dem Niveau der am Draht anliegenden Seitenflanken, gewährleistet werden kann.
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Bei dem Klemmeinsatz handelt es sich vorzugsweise um ein einstückiges Bauteil, das z. B. mit Hilfe von Spannschrauben mit dem tragenden Element (Trägerelement oder Hebelelement) verspannt werden kann. Ein einteiliger Klemmeinsatz vereinfacht die Handhabung bei der Montage oder Demontage bei der Ersteinrichtung oder beim Messerelementwechsel. Es ist auch möglich, dass der Klemmeinsatz aus mehreren zusammenwirkenden Komponenten besteht, beispielsweise aus zwei Komponenten, die jeweils einen der Klemmbackenabschnitte aufweisen.
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Der Klemmeinsatz besteht vorzugsweise aus einem Einsatzstahl. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Klemmeinsatz im Kern die für die elastische Deformation notwendige Elastizität erhält und gleichzeitig im Bereich der stark belasteten Spannflächen ausreichend hart und verschleißbeständig ist.
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Die gewünschte Einklemmung an der Eintrittsseite wird bei einer Weiterbildung dadurch gefördert, dass korrespondierende Montagestrukturen an dem Klemmeinsatz einerseits und an dem den Klemmeinsatz tragenden Element (Trägerelement oder Hebelelement) besonders aufeinander abgestimmt sind. Dazu ist an jedem Klemmbackenabschnitt an einer dem tragenden Element (Trägerelement oder Hebelelement) zugewandten Rückseite eine stufenförmige Aufnahmestruktur mit zwei zueinander parallelen, gegeneinander um eine Stufenhöhe höhenversetzten Anschlagsflächen ausgebildet. An einer korrespondierenden gestuften Montagestruktur am Trägerelement oder Hebelelement ist eine korrespondierende stufenförmige Aufnahmestruktur ausgebildet, die zwei zueinander parallele und gegeneinander um eine Stufenhöhe höhenversetzte, ebene Anschlagsflächen aufweist. Die Stufenhöhe an dem Trägerelement oder Hebelelement ist geringfügig, z. B. einige hundertstel Millimeter, geringer ist als die Stufenhöhe an dem Klemmeinsatz. Dadurch kann erreicht werden, dass beim Festspannen des Klemmeinsatzes an dem tragenden Element (Trägerelement oder Hebelelement) mittels einer oder mehrerer Spannschrauben ein Kippmoment erzeugt wird, welches die Klemmbackenabschnitte vorwiegend an der Eintrittsseite aufeinander zu bewegen möchte, wodurch das gehaltene Messerelement auf dem Niveau der am Draht anliegenden Seitenflanke besonders stark eingespannt wird.
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Die Erfindung betrifft auch eine Drahtverformungsmaschine zur Herstellung von Umformteilen aus Draht. Die Drahtverformungsmaschine weist ein Scherenschnittsystem gemäß der beanspruchten Erfindung auf. Bei der Drahtverformungsmaschine kann es sich insbesondere um eine Schenkelfedermaschine handeln.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
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1 zeigt eine Vorderansicht einer Drahtverformungsmaschine in Form einer Schenkelfedermaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt eine schrägperspektivische Detaildarstellung von Komponenten des Scherenschnittsystems der Drahtverformungsmaschine aus 1;
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3 zeigt ein vergrößertes Detail an der Eingriffsseite des Scherenschnittsystems aus 2 mit kraftschlüssig eingeklemmten Messerelementen;
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4 zeigt in 4A und 4B unterschiedliche Phasen einer Schnittoperation;
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5 zeigt eine schrägperspektivische Darstellung eines Klemmeinsatzes; und
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6 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Drahtzuführrichtung durch einen montierten Klemmeinsatz, der ein Messerelement kraftschlüssig hält.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt eine Vorderansicht einer als Schenkelfedermaschine ausgelegten Drahtverformungsmaschine 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 zeigt eine schrägperspektivische Detaildarstellung von Komponenten des Scherenschnittsystems 200 der Drahtverformungsmaschine 100. 3 zeigt ein vergrößertes Detail an der Eingriffsseite des Scherenschnittsystems 200 mit kraftschlüssig eingeklemmten Messerelementen und 5 zeigt eine Detaildarstellung eines Klemmeinsatzes des Scherenschnittsystems.
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Die Schenkelfedermaschine 100 weist ein (nicht dargestelltes) Maschinengestell auf, das an seiner Vorderseite eine vertikal ausgerichtete Maschinenvorderwand 105 trägt. Nicht sichtbar hinter der Maschinenvorderwand 105 befinden sich u. a. eine Richteinheit und eine Drahtzuführeinrichtung, auch Drahteinzug genannt. Die Richteinheit besteht aus Richtrollen, die in unterschiedlichen Ebenen angebracht sind und durch eine entsprechende Zustellung die Eigenspannung im Draht und damit Biegungen in diesem beseitigen bzw. einen möglichst gerade gerichteten Draht erzeugen. Die der Richteinheit nachgeschaltete Drahtzuführeinrichtung weist mehrere Paare von Zuführrollen auf, die aufeinanderfolgende Drahtabschnitte eines von einem Drahtvorrat kommenden und durch die Richteinheit gerichteten Drahtes D (in 1 nicht gezeigt) mit numerisch gesteuertem Vorschubgeschwindigkeitsprofil in horizontaler Drahtzuführrichtung in den Bereich einer Umformeinrichtung 120 zuführen kann. Die mit mehreren Werkzeugeinheiten ausgestattete Umformeinrichtung 120 befindet sich an der Vorderseite der Maschinenvorderwand. Der Draht tritt im Bereich einer mit einer Drahtführungsbuchse ausgestatteten Drahtführungseinrichtung 110 senkrecht zur Vorderwand (d. h. senkrecht zur Zeichnungsebene) aus der Drahtführungseinrichtung in den Bereich der Umformeinrichtung 120 aus.
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Der Draht wird mit Hilfe von numerisch gesteuerten Werkzeugen der Umformeinrichtung 120 zu einer Schenkelfeder umgeformt. Das fertig oder weitgehend fertig umgeformte Formteil wird dann mittels eines später näher erläuterten Scherenschnittsystems 200 vom zugeführten Draht abgetrennt.
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Zu den Werkzeugen der Umformeinrichtung gehört ein in Vertikalrichtung zustellbarer Windestift 122, der in Radialrichtung zur Mittelachse bzw. zur Achse des zugeführten Drahts ausgerichtet ist und dafür vorgesehen ist, den Durchmesser der Schraubenfederabschnitte zu bestimmen. Ein Schnittsystem mit einem Schneidmesser 124 steht unter 45° zur Vertikalrichtung und wird im Beispielsfall der Herstellung einer Schenkelfeder nicht genutzt. Rechts ist ein horizontal zustellbares Biegesystem mit einem um eine horizontale Achse drehbaren Biegekopf 126 zu erkennen. Unter 45° zur Vertikalrichtung ist unter dem Biegesystem ein nicht mit einem Werkzeug bestückter Schieber zu erkennen, der wahlweise mit einer Werkzeugeinheit bestückt werden kann. Diametral gegenüber dem (nicht genutzten) Schnittsystem ist ein weiteres Biegesystem mit drehbaren Biegekopf 128 montiert. Links ist eine in Horizontalrichtung zustellbare Halteeinheit mit einer Haltezange 129 montiert, mit der das Umformteil nach Abtrennen vom zugeführten Draht noch gehalten werden kann, um bei Bedarf eine weitere Biegung am Draht zu erzeugen. Die Bewegungen der einzelnen Einheiten können mit Hilfe elektrischer Antriebe unter Kontrolle der numerischen Steuerung koordiniert werden.
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Das Scherenschnittsystem 200 und einige Details davon sind in den 2 bis 6 gut zu erkennen. Zur besseren Orientierung ist in 4 ein kartesisches Koordinatensystem KS gezeigt. Die Axialrichtung A verläuft parallel zur Drahtzuführrichtung, also im montierten Zustand senkrecht zur Maschinenvorderwand. Die zur Axialrichtung senkrechte Querrichtung Q ist diejenige Richtung, in der beim Einklemmen des Drahts D Querkräfte wirken. Die in Querrichtung unten liegende Seite wird als erste Seite S1 bezeichnet, die in Querrichtung gegenüber liegende Seite als zweite Seite S2. Die Längsrichtung L verläuft senkrecht zur Axialrichtung A und zur Querrichtung Q.
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Das Scherenschnittsystem 200 hat ein plattenförmiges langgestrecktes Trägerelement 210-1, welches auf einem Schlitten montiert wird, der radial zur Drahtzuführrichtung an der Maschinenvorderwand parallel zur Längsrichtung des Trägerelements linear verfahrbar ist. Mithilfe des nicht dargestellten Antriebs des Schlittens kann das Trägerelement in einer Ebene senkrecht zur Drahtzuführrichtung zwischen der in 1 dargestellten zurückgezogenen Neutralstellung und einer vorgeschobenen Arbeitsstellung bewegt werden. In der Arbeitsstellung steht das Scherenschnittsystem mit seiner Eingriffsseite 205 im Bereich unmittelbar vor der Drahtführungseinrichtung 110 in Eingriff mit dem Draht, um das bis dahin fertiggestellte Formteil (im Beispielsfall eine Schenkelfeder) in einer Schnittoperation vom zugeführten Draht durch Abscheren abzutrennen.
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Das Trägerelement 210-1 trägt an seiner dem Draht D zugewandten schmalen Vorderseite ein erstes Messerelement 220-1, welches mittels einer ersten Klemmeinrichtung 230-1 kraftschlüssig am Trägerelement durch Einklemmen befestigt ist. Das erste Messerelement besteht aus Hartmetall oder Werkzeugstahl und hat eine etwa C-förmige Querschnittsform mit einer ebenen Basisfläche 225 und zwei einander gegenüber liegenden ebenen Seitenflächen 226, 227, die gegenüber einer Normalenfläche zur Basisfläche um ca. 10° bis 20° aufeinander zu geneigt sind (vgl. 6). An der der Basisfläche gegenüber liegenden Eingriffsseite, mit welcher das Messerelement in Eingriff mit dem Draht gebracht werden soll, ist eine zur Eingriffsseite offene erste Führungskontur 225-1 in Form einer im Querschnitt U-förmigen geradlinigen Rille vorgesehen, die sich parallel zur Drahtzuführrichtung (also in Axialrichtung A) erstreckt. Die Rille 225-1 ist seitlich durch zwei zueinander parallele Seitenflanken begrenzt, deren in Querrichtung gemessener lichter Abstand geringfügig größer ist als der Durchmesser des abzutrennenden Drahts. Ein derartiges Messerelement wird auch als „geschlossenes Messer” bezeichnet.
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Das Trägerelement 210-1 trägt an seiner der Maschinenvorderwand abgewandten Seite ein Hebelelement 210-2, welches wie das Trägerelement ein langgestrecktes plattenförmiges Element ist. Das Hebelelement ist am Trägerelement gegenüber dem Trägerelement verschwenkbar gelagert und kann gegenüber diesem um eine Schwenkachse 215 verschwenkt werden, die in Axialrichtung A bzw. parallel zur Drahtzuführrichtung verläuft. Das Hebelelement 210-2 trägt in seinem der Eingriffsseite 205 abgewandten Endbereich einen elektrischen Antrieb 218, welcher einen nicht dargestellten Exzenter antreiben kann, der in einer Ausnehmung des Trägerelements 210-1 eingreift. Dadurch kann das Hebelelement 210-2 mithilfe des Antriebs 218 gegenüber dem Trägerelement 210-1 um die Schwenkachse 215 verschwenkt werden, um eine Schnittoperation auszuführen.
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Das Hebelelement 210-2 trägt an seiner dem Draht zugewandten Eingriffsseite 205 ein zweites Messerelement 220-2 aus Hartmetall oder Werkzeugstahl, welches mit einer zweiten Klemmeinrichtung 230-2 kraftschlüssig am Hebelelement befestigt ist. Das zweite Messerelement 220-2 weist an der Eingriffsseite 205 eine zweite Führungskontur 225-2 auf, die an der zweiten Seite S2 eine parallel zur Drahtzuführrichtung verlaufende Seitenflanke aufweist.
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Die Seitenflanke ist dafür vorgesehen, bei der Schnittoperation von der der ersten Seite S1 gegenüberliegenden zweiten Seite S2 an den Draht seitlich angedrückt zu werden. Es gibt keine gegenüberliegende zweite Seitenflanke, weshalb derartige Messerelemente auch als „offenes Messer” bezeichnet werden.
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Zwischen dem Trägerelement 210-1 und dem Hebelelement 210-2 verläuft senkrecht zur Schwenkachse 215 die Schnittebene des Scherenschnittsystems. In der Schnittebene liegt zwischen einander zugewandten Planflächen des ersten Messerelements 220-1 und des zweiten Messerelement 220-2 der Schnittspalt 222 des Scherenschnittsystems.
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Die 1 und 2 zeigen das Scherenschnittsystem 200 in seiner offenen Stellung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messerelemente so miteinander fluchten, dass der Draht durch die Führungskonturen hindurch verlaufen kann. Dabei fluchten die Seitenflanken des ersten Messerelements und des zweiten Messerelements auf der zweiten Seite S2 miteinander. Wenn sich die Elemente des Scherenschnittsystems in der offenen Stellung befinden, kann das Scherenschnittsystem als Ganzes durch lineare Verschiebung radial zur Drahtzuführrichtung seitlich auf den Draht aufgeschoben werden, wobei der Draht in die Rille des ersten Messerelements 220-1 und die seitliche offene Führungskontur des zweiten Messerelements 220-2 eingreift. Diese Eingriffssituation vor Beginn der Schnittoperation ist in 4A schematisch dargestellt.
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Zur Durchführung einer Schnittoperation wird dann ausgehend von der offenen Stellung in 4A das Hebelelement gegenüber dem Trägerelement so verschwenkt, dass das zweite Messerelement 220-2 gegenüber dem ersten Messerelement 220-1 in Richtung der ersten Seite S1 verschwenkt wird. Dabei drückt die Seitenflanke 224-2 des zweiten Messerelements 220-2 von der zweiten Seite S2 her seitlich an den Draht und verdrängt diesen quer zur Drahtlängsrichtung. Dadurch wird der Draht innerhalb der Rille des ersten Messerelements 220-1 an die Seitenflanke 224-1 an der ersten Seite S1 gedrückt. Dadurch baut sich im Bereich des Schnittspalts 222 eine Schnittkraft auf. Bei weiterem Verschwenken des Hebelelements gegenüber dem Trägerelement wird der Draht im Bereich des Schnittspalts unter Erzeugung einer weitgehend ebenen Schnittfläche abgeschert. Die größten seitlichen Kräfte treten bei dieser Schnittoperation in der Nähe des Schnittspalts im ersten Messerelement an derjenigen Seitenflanke 224-1 auf, die an der ersten Seite S1 liegt, und im zweiten Messerelement an der Seitenflanke 224-2, die an der zweiten Seite S2 liegt.
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Insbesondere beim Durchtrennen von Drähten mit relativ großem Durchmesser und/oder von Drähten aus hochfestem Federstahl kann es an den dem Schnittspalt zugewandten Enden der besonders druckbelasteten Seitenflanken 224-1, 224-2 zu lokalem Verschleiß bis hin zu Materialausbrüchen kommen, wodurch die Schnittqualität allmählich nachlässt und früher oder später ein Messerwechsel oder ein Nachschleifen von Messerelementen notwendig wird.
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Durch eine besondere Auslegung der Klemmeinrichtungen 230-1, 230-2, mit welchen die Messerelemente am Trägerelement bzw. am Hebelelement kraftschlüssig befestigt werden, konnte gegenüber herkömmlichen Lösungen eine erhebliche Verbesserung der Standzeiten der Messerelemente erreicht werden. Als wesentlich dafür wird angesehen, dass die Klemmeinrichtungen jeweils so ausgeführt sind, dass das zugeordnete Messerelement im Bereich der Eingriffsseite 205 derart in Querrichtung Q eingeklemmt wird, dass an der Eingriffsseite 205 eine senkrecht zu der besonders druckbelasteten Seitenflanke 224-1 bzw. 224-2 gerichtete Klemmkraftkomponente auf diese Seitenflanke wirkt. Dadurch wird eine spielfreie Abstützung des Messerelements auf dem Niveau der Seitenflanke auch dann erreicht, wenn starke Schnittkräfte auf die Messerelemente wirken. Die Abstützung greift insbesondere dort an, wo beim Abscheren des Drahts besonders hohe Querkräfte entstehen, also auf Höhe der jeweiligen Seitenflanken mit Abstand von der Basisfläche. Hierdurch kann ein Ausbrechen von Material über viele Schnittzyklen zuverlässig verhindert werden.
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Die Funktionsweise der Klemmeinrichtungen bei dem Ausführungsbeispiel wird nachfolgend insbesondere anhand der 3 bis 6 erläutert.
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Jede der beide Klemmeinrichtungen weist einen elastisch deformierbaren Klemmeinsatz auf, der mithilfe von jeweils vier von der Eingriffsseite 205 eingeführten Spannschrauben an einer angepassten stufenförmigen Aufnahmegeometrie des zugeordneten Elements (Hebelelement, Trägerelement) befestigt werden kann. Klemmeinsätze mit kleineren Dimensionen können ggf. auch mit nur zwei Spannschrauben befestigt werden, es können auch mehr als vier Spannschrauben genutzt werden, z. B. sechs. 5 zeigt beispielhaft in schrägperspektivischer Darstellung einen Klemmeinsatz, der an der dem Draht zugewandten Stirnseite des Trägerelements 210-1 (gestrichelte Linien) mithilfe von vier Spannschrauben lösbar befestigt werden kann. 6 zeigt einen Schnitt in der Q-L-Ebene senkrecht zur Axialrichtung durch einen montierten Klemmeinsatz mit aufgenommenem Messerelement 220-1.
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Der Klemmeinsatz 250 ist ein einteiliges, elastisch deformierbares Element aus Einsatzstahl, das aufgrund des Materials und der Wärmebehandlung im Inneren eine hohe Zähigkeit und an den freien Oberflächen eine erheblich größere Härte und somit hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß aufweist.
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Der Klemmeinsatz hat zwei Klemmbackenabschnitte 255-1, 255-2, die einander mit Abstand gegenüberliegen und einander zugewandte Spannflächen 257-1, 257-2 aufweisen, die eine im Querschnitt im Wesentlichen C-förmige Messeraufnahme 260 begrenzen, deren C-Form im Wesentlichen der Querschnittsform eines aufzunehmenden Messerelements angepasst ist. Die Klemmbackenabschnitte sind mittels eines zwischenliegenden Verbindungsabschnitts 265 miteinander verbunden. Der im Querschnitt rechteckige Verbindungsabschnitt hat eine der Messeraufnahme zugewandte ebene Oberseite, die als Auflagefläche für die Basisfläche eines aufzunehmenden Messerelements dient. Die Breite des Verbindungsabschnitts (gemessen in Axialrichtung A) ist so bemessen, dass der Verbindungsabschnitt praktisch seitenspielfrei in eine in Querrichtung verlaufende rechteckige Aufnahmenut an der Eintrittsseite des tragenden Elements (Trägerelement oder Hebelelement) passt, wobei seitliche Vorsprünge des Trägerelements oder Hebelelements dann in einen Freiraum zwischen den Fußabschnitten der Klemmbackenabschnitte eingreifen. So ist ein seitenspielfreier Sitz des Klemmeinsatzes am tragenden Element gewährleistet.
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An jedem Klemmbackenabschnitt ist an der dem tragenden Element zugewandten Rückseite eine stufige Aufnahmestruktur (Montagestruktur) mit zwei in Längsrichtung gegeneinander versetzten, zueinander parallelen Anschlagsflächen 258, 259 ausgebildet. An der korrespondierenden gestuften Montagefläche am tragenden Element (Trägerelement, Hebelelement) ist eine korrespondierende, ebenfalls stufenförmige Aufnahmestruktur ausgebildet, die zwei zueinander parallele und gegeneinander in Längsrichtung L höhenversetzte, ebene Anschlags flachen 218, 219 aufweist. Die Stufenhöhe ST1 an dem tragenden Element, d. h. der Niveauunterschied zwischen den Anschlagsflächen 218, 219 an dem tragenden Element, ist dabei geringfügig (zum Beispiel einige hundertstel Millimeter) geringer als die Stufenhöhe ST2 am Klemmeinsatz, also als der Niveauunterschied zwischen den Anschlagsflächen 258 und 259. Dadurch wird erreicht, dass beim Aufsetzen des Klemmeinsatzes an dem tragenden Element zunächst nur die außenliegenden Anschlagsflächen 259 der Klemmbackenabschnitte an den zugeordneten Gegenflächen 219 des tragenden Elements anstoßen, während zwischen den weiter innen liegenden Flächen 218, 258 noch ein kleiner Spalt SP verbleibt, solange der Klemmeinsatz noch nicht mittels der Spannschrauben unter Spannung gesetzt wird.
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Die Spannschrauben (jeweils zwei pro Klemmbackenabschnitt) greifen in Längsrichtung L durch die Klemmbackenabschnitte hindurch, und zwar im Bereich der näher an der Messeraufnahme liegenden inneren Auflageflächen 258. In 6 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit die Schraubendurchlassöffnung im links gezeigten Klemmbackenabschnitt 255-1 nicht dargestellt. Werden die Spannschrauben festgezogen, wirkt eine Spannkraft parallel zur Längsrichtung L, es entsteht ein in Querrichtung Q nach innen gerichtetes Kippmoment und der auf den äußeren Anschlagsflächen aufsitzende Klemmeinsatz wird geringfügig elastisch deformiert. Dabei verkleinert sich der Spalt SP so lange, bis die den Spalt begrenzenden Flächen 218, 258 aneinander liegen. Diese elastische Verspannung führt dazu, dass der zugehörige Klemmbackenabschnitt vor allem in der Nähe der Eintrittsseite 205 nach innen in Richtung der Seitenfläche des Messerelements gedrückt wird, wodurch besonders auf dem Niveau der Führungskontur, also unmittelbar an der Eingriffsseite, Klemmkraft mit einer starken Klemmkraftkomponente K in Querrichtung Q fast senkrecht zu den Seitenflanken der Führungskontur auf die Seitenflanke wirkt. Die Klemmbackenabschnitte werden dadurch beim Anziehen der Spannschrauben des Spannsystems in Richtung einer Verringerung des lichten Abstands zwischen den einander zugewandten schrägen Spannflächen 257-1, 257-2 verspannt. Wenn nun bei der Scheroperation vor allem zu Beginn des Trennvorgangs starke Querkräfte auf die Seitenflanken wirken, können diese Kräfte zuverlässig von den an die Seitenflächen des Messerelements angedrückten Spannflächen der Klemmbackenabschnitte abgefangen werden. Die Spannflächen 257-1, 257-2 der Klemmbackenabschnitte liegen dabei jederzeit unter Vorspannung an den zugeordneten Seitenflächen des Messerelements an.
