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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtumformmaschine zur Herstellung von Umformteilen aus Draht gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von Umformteilen aus Draht gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
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Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Doppeldruck-Umformpressen zur Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen Formteilen aus Drahtabschnitten.
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Drahtumformmaschinen 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 Drahtumformmaschine 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 Drahtumformmaschine kann auch als Drahtstiftmaschine zur Massenfertigung von Schrauben, Nägeln, Nieten oder dergleichen Formteilen ausgelegt sein.
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Eine computernumerisch gesteuerte, mehrachsige Drahtumformmaschine hat mehrere steuerbare Maschinenachsen und eine Steuereinrichtung zur koordinierten Ansteuerung von Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen in einem Fertigungsprozess gemäß einem für den Fertigungsprozess spezifischen, computerlesbaren Steuerprogramm. Die Steuerung kann überwiegend mechanisch über eine oder mehrere Steuerwellen (z.B. mit Einfachkurven oder Doppelkurven) und/oder über ein elektromechanisches Antriebssystem mit koordinierten Servoantriebe („elektronische Kurve“) erfolgen.
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Der immer stärker werdende Kostendruck zwingt die Hersteller zunehmend, doppeldruckfähige Formteile auf Hochleistungspressen zu fertigen. Es ist möglich, Doppeldruckteile auf mehrstufigen Umformern zu produzieren. Dies kann jedoch relativ unwirtschaftlich sein. Doppeldruckpressen können diese Produkte mit höchster Ausbringung, geringeren Werkzeugkosten und kürzeren Rüstzeiten produzieren.
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Bei herkömmlichen Drahtumformmaschinen dieser Art gibt es zum Transportieren eines Drahtes von einem Drahtvorrat ein Einzugssystem, das im Wesentlichen aus einer stationären Haltezange und einer linear verfahrenden Transportzange mit einstellbarem Einzugslängenhub besteht und das den Draht bis vor die Scherstation portioniert. Für das in der Regel mittels eines kurvengesteuerten Hebelsystems angetriebene Scheren mit geschlossenem Schermesser ist eine Station (Ausstoßerstation, Durchstoßstation) vorgesehen, in der der abgescherte Drahtrohling aus dem geschlossenem Schermesser in ein Greifersystem eines Zubringers eingeschoben wird. Ein z.B. kurvengesteuerter Zubringer führt den abgescherten Drahtrohling in die Werkzeugebene zwischen die Umformwerkzeuge, die z.B. Stempel und Matrizen aufweisen. Die Ausstoßstation ist als komplette Baugruppe mit eigenem Antrieb in der Maschine unmittelbar neben der Scherstation integriert. Der Materialvorschub unterliegt ebenso wie die Durchstoßstation, die Scherstation und der Zubringer dem Maschinenzyklus; in der Regel ein Schubkurbeltrieb.
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Es wurde erkannt, dass die genannten Baueinheiten bzw. Systeme (Schersystem, Durchstoßstation, Haltezange und Transportzange) einen nicht unerheblichen materiellen Aufwand bedingen, wenn eine entsprechende Maßhaltigkeit der Abschnittlängen bei hohen Taktgeschwindigkeiten erzielt werden soll.
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Eine von der Anmelderin angebotene Mehrstufenpresse der Type MSF 20 hat ein Schnittsystem, das eine fest montierte Scherbuchse zum Hindurchführen von Draht und ein an einem beweglich gelagerten Schermesserträger befestigtes geschlossenes Schermesser zum taktweisen Abtrennen von Drahtabschnitten von dem zugeführten Draht aufweist. Weiterhin ist ein Ausstoßer vorgehsehen, der den Drahtabschnitt aus der beweglichen Scherbuchse in einen ersten Transportgreifer eines Quertransports schiebt. Die Einzelteile des Ausstoßers sind abhängig vom Drahtdurchmesser und müssen entsprechend austauscht werden.
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Die
DE 32 47 001 C2 offenbart eine Zangenschubvorrichtung zum intermittierenden Vorschub von Band- oder Drahtmaterial an Pressen, Stanzen oder dergleichen Arbeitsmaschinen. Die Zangenvorschubeinrichtung hat eine hin- und hergehende Transportzange und eine ortsfeste Haltezange. Die beiden Zangen sind in ihren Öffnungs- und Schließbewegungen gegenphasig gesteuert bei einer Schlittenanordnung der Transportzange hinter der Haltezange, wobei der Schlitten mit der Transportzange vom Gesamtantrieb antreibbar ist und im Vorschubantrieb ein Gleitstein vorhanden ist, welcher zur Hubverstellung mittels Spindel verschiebbar ist.
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Die österreichische Patentschrift
AT 252 692 B betrifft eine Geradführungsvorrichtung, insbesondere zum Zuführen von Querstäben bei Gitterschweißmaschinen. Ein Anwendungsbeispiel hat zwei Geradführungen, die zum gleichzeitigen Zuführen von Querstäben zu den Schweißelektroden einer Gitterschweißmaschine dienen. Die Querstäbe werden mit Hilfe eines Zubringerhebels in die Greifer eingeführt.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Drahtumformmaschine sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Umformteilen aus Draht bereitzustellen, die es ermöglichen, Formteile ohne Einbußen bei der Genauigkeit des Scherens bei unverminderten Maschinentakten mit deutlich vereinfachter Konstruktion der Maschine herzustellen. Durch Reduzierung des konstruktiven Aufwands soll sich auch eine verbesserte Bedienerfreundlichkeit und Wartungsfreundlichkeit ergeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Drahtumformmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 8 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Gemäß einer Formulierung der Erfindung ist die Drahtumformmaschine dadurch gekennzeichnet, dass das Zubringersystem einen Zubringerhebel aufweist, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist und mittels eines mit dem Zubringerhebel gekoppelten Zubringerantriebs zwischen unterschiedlichen Arbeitspositionen verschwenkbar ist, und dass der Schermesserträger als passiver Schermesserträger ohne eigenen Antrieb ausgelegt ist und vermittelt über Bewegungen des Zubringerhebels indirekt durch den Zubringerantrieb zwischen unterschiedlichen Arbeitspositionen bewegbar ist. Dadurch ist es möglich, auf einen eigenen Antrieb für die Arbeitsbewegungen des Schermesserträgers zu verzichten, wodurch die Konstruktion einfacher und kostengünstiger wird. Auch die Steuerung vereinfacht sich, weil die Arbeitsbewegungen des Schnittsystems ausschließlich durch die Steuerung von Arbeitsbewegungen des Zubringerhebels realisiert werden können.
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Es können Mitnehmerelemente am Zubringerhebel und am Schermesserträger vorgesehen sein, die eine Mitnahme des Schermesserträgers bei bewegtem Zubringerhebel in gewissen Phasen der Arbeitsbewegungen gewährleisten. Die Mitnehmerelemente können einstellbar sein, um die Arbeitsbewegungen des Schermesserträgers exakt auf die Arbeitsbewegungen des Zubringerhebels abzustimmen. Es kann ein Federsystem mit einer oder mehreren Federn vorgesehen sein, um den passiven Schermesserträger in Berührungskontakt mit dem Zubringerhebel zu halten, wenn deren Bewegungen koordiniert sein sollen. Eine Entkopplung von Zubringerhebel und Schermesserträger kann durch geeignete, vorzugsweise einstellbare Anschläge realisiert werden, so dass auch Phasen realisiert werden können, bei denen sich der Zubringerhebel bewegt, während der Schermesserträger an einer anschlagsbegrenzten Position verbleibt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Schermesserträger als ein um eine Drehachse drehbarer Hebel (Scherhebel) ausgelegt. Vorzugsweise entspricht dabei die Drehachse des Scherhebens der Drehachse des Zubringerhebels, so dass der Zubringerhebel und der Scherhebel koaxial zueinander drehbar sind. Derartige Varianten sind besonders kompakt und robust Der Schermesserträger kann dann nach Art eines federbelasteten Schlepphebels ausgelegt sein. Alternativ kann der Schermesserträger auch als linear verschiebbar geführter Schieber ausgeführt sein, der ebenfalls über ein Federsystem passiv in Kontakt mit dem Zubringerhebel gehalten werden kann.
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Weitere Besonderheiten können bei Konstruktion und Arbeitsweise des Einzugssystems vorgesehen sein. Gemäß einer Weiterbildung weist das Einzugssystem eine linear hin- und her bewegbare, zwischen einer Freigabekonfiguration und einer Haltekonfiguration umschaltbare Transporteinrichtung zum taktweisen Einziehen des Drahts in Richtung des Schnittsystems sowie eine zwischen einer Freigabekonfiguration und einer Haltekonfiguration umschaltbare stationäre Halteeinrichtung zum temporären Halten des Drahts in einer erreichten Vorschubposition nach einer Vorschubphase auf, wobei das Schnittsystem als Halteeinrichtung verwendet wird bzw. die Funktion der Halteeinrichtung ausführt. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, dass das Schnittsystem derart angesteuert wird, dass der Draht durch Bewegen bzw. Dezentrieren des Schermessers gegenüber der Scherbuchse in eine Klemmstellung gebracht wird, so dass der Draht zwischen der Scherbuchse und dem Schermesser ohne Durchtrennung eingeklemmt wird. Diese Klemmstellung entspricht der Haltekonfiguration herkömmlicher Halteeinrichtungen. Dadurch, dass das Schnittsystem selbst die Funktion der Halteeinrichtung des Einzugssystems übernimmt, kann eine zusätzlich zu dem Schnittsystem vorhandene gesonderte Halteeinrichtung für das Einzugssystem entfallen. Mit anderen Worten: Das Schnittsystem kann eine Zusatzfunktion, nämlich die Funktion der Halteeinrichtung des Einzugssystems, übernehmen, wodurch es möglich wird, auf eine komplette zusätzliche Baugruppe, nämlich diejenige der herkömmlichen Haltezange, zu verzichten. Dadurch wird die Konstruktion der Drahtumformmaschine einfacher und kostengünstiger.
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Diese vorteilhafte Maßnahme, nämlich die Nutzung des Schnittsystems zur Ausübung der Funktion der Halteeinrichtung des Einzugssystems, kann unabhängig von der konkreten Konstruktion des Schnittsystems auch bei herkömmlichen gattungsgemäßen Drahtumformmaschinen vorteilhaft sein, bei denen das Schnittsystem einen gesonderten Antrieb für den Schermesserträger hat.
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In jedem dieser Fälle ist die Drahtumformmaschine dann dadurch gekennzeichnet, dass das Einzugssystem zwar eine linear hin- und her bewegbare Transporteinrichtung aufweist, jedoch zusätzlich zu dem (als Halteeinrichtung nutzbaren) Schnittsystem keine zusätzlich zu dem Schnittsystem vorgesehene gesonderte Halteeinrichtung.
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Die linear hin- und her bewegbare Transporteinrichtung hat bei manchen Ausführungsformen eine ausschließlich kraftschlüssig am Draht angreifende Klemmeinrichtung, wodurch ein besonders drahtschonender Materialtransport möglich ist. Gegebenenfalls ist es dann erforderlich, beim Wechsel zu einem anderen Drahtdurchmesser auch eine daran angepasste andere Klemmeinrichtung einzubauen. Es ist auch möglich, die Transporteinrichtung mit einer Prismenanordnung auszustatten, die zwei gegeneinander verschiebbare Klemmelemente hat und im geschlossenen Zustand an mehreren Stellen am gehaltenen Draht angreift. Um ein Durchrutschen des Drahts zu verhindern, können die Angriffsflächen an Klemmelementen der Transporteinrichtung geriffelt ausgestaltet sein.
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Vorzugsweise sind auch Verbesserungen im Bereich des Ausstoßens des abgetrennten Drahtabschnitts aus der Drahtdurchlassöffnung des geschlossenen Schermessers vorgesehen. Bei manchen Ausführungsformen ist die Steuerung der Drahtumformmaschine derart konfiguriert, dass das Schnittsystem bzw. dessen Zubringerhebel und das Einzugssystem derart gesteuert werden, dass der Schermesserträger zum Abtrennen des Drahtabschnitts vom zugeführten Draht einen Scherhub ausführt, dass danach der Schermesserträger in einem Rückhub in eine Ausstoßposition bewegt wird, in welcher eine Drahtdurchlassöffnung des geschlossenen Schermessers im Wesentlichen mit einer Drahtdurchlassöffnung der Scherbuchse fluchtet, und dass danach eine Vorschubbewegung des Einzugssystems derart erzeugt wird, dass ein in der Drahtdurchlassöffnung des geschlossenen Schermessers gehaltener Drahtabschnitt mittels des nachfolgenden Drahts aus der Drahtdurchlassöffnung des Schermessers ausgestoßen wird. In diesem Fall kann somit der nachgeschobene Draht als Auswerferstift bzw. Ausstoßerstift genutzt werden. Damit kann auf eine gesonderte Durchstoßerstation und die dafür erforderlichen konstruktiven Komponenten verzichtet werden. Die Konstruktion der Drahtumformmaschine wird dadurch einfacher und kostengünstiger und es können kompaktere Bauformen realisiert werden. Zudem kann auf früher erforderliche Transportwege des abgetrennten Drahtabschnitts von der Scherstation zu einer gesonderten Durchstoßerstation verzichtet werden. Die hierfür erforderlichen Zeiten können eingespart werden, so dass sich auch im Hinblick auf die Produktivität der Maschine Verbesserungen erzielen lassen.
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Auch diese Maßnahme kann unabhängig von der Konstruktion des Schnittsystems sowohl bei Schnittsystemen mit passiven Schermesserträgern als auch bei Schnittsystemen mit aktiv mittels eigenen Antriebs angetriebenen Schermesserträgern mit den entsprechenden Vorteilen genutzt werden.
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Der Scherhub kann eine Hublänge aufweisen, die kleiner als der Drahtdurchmesser ist oder höchstens so groß wie der Drahtdurchmesser ist.
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Drahtumformmaschinen, die diese Konstruktion und Funktionalität nutzen, sind somit auch dadurch gekennzeichnet, dass keine gesonderte Durchstoßerstation zum Auswerfen des abgetrennten Drahtabschnitts aus der Drahtdurchlassöffnung des geschlossenen Schermessers vorgesehen ist.
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Somit kann vorgesehen sein, dass der Scherhub mit geschlossenem Messer ausschließlich der Materialtrennung dient, wobei der hierfür notwendige Weg maximal der zu scherende Drahtdurchmesser ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass nach Beendigung des Scherhubs das Schermesser mit dem abgetrennten Drahtabschnitt unmittelbar in die Scherposition zurückfährt (in der die Durchlassöffnungen von Scherhülse und Schermesser weitestgehend miteinander fluchten) und dass das Ausschieben des Drahtabschnitts aus dem geschlossenen Schermesser in ein Transportelement des Zubringerhebels vom Vorschub des Materialeinzugs organisiert wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Umformteilen aus Draht, wobei das Verfahren insbesondere mittels einer Doppeldruck-Umformpresse zur Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen Formteilen aus Drahtabschnitten genutzt werden kann. Das Verfahren umfasst die Schritte des taktweisen Einziehens des Drahts von einem Drahtvorrat und des Förderns des Drahts zu einem nachgeschalteten Schnittsystem, das taktweise Abtrennen von Drahtabschnitten von dem zugeführten Draht, das Greifen jeweils eines abgetrennten Drahtabschnitts und das Zuführen des Drahtabschnitts in den Arbeitsbereich von Umformwerkzeugen der Drahtumformmaschine sowie das Umformen des Drahtabschnitts zu einem Formteil mittels der Umformwerkzeuge.
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Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass der Schermesserträger vermittelt über Bewegungen des Zubringerhebels indirekt durch den Zubringerantrieb zwischen unterschiedlichen Arbeitspositionen bewegt wird, so dass er als passiver Schermesserträger ohne eigenen Antrieb ausgelegt sein kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Drahteinzugs das Schnittsystem als Halteeinrichtung zum temporären Halten des Drahts in einer erreichten Vorschubposition nach einer Vorschubphase genutzt wird, so dass auf eine gesonderte Halteeinrichtung des Einzugssystems verzichtet werden kann.
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Weiterhin kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass das Schnittsystem und das Einzugssystem derart koordiniert miteinander gesteuert werden, dass der Schermesserträger zum Abtrennen des Drahtabschnitts vom zugeführten Draht einen Scherhub ausführt, dass danach der Schermesserträger in einem Rückhub in eine Ausstoßposition bewegt wird, in welcher eine Drahtdurchlassöffnung des geschlossenen Schermessers im Wesentlichen mit einer Drahtdurchlassöffnung der Scherbuchse fluchtet, und dass danach eine Vorschubbewegung des Einzugssystems derart erzeugt wird, dass ein in der Drahtdurchlassöffnung des geschlossenen Schermessers gehaltener Drahtabschnitt mittels des nachfolgenden Drahts aus der Drahtdurchlassöffnung des Schermessers ausgestoßen wird.
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Die Integrationen des Durchstoßvorganges in den Einzugsmechanismus, die Integration der Drahtklemmung in die Scherstation und die Integration der Scherbewegung in den Zubringer reduzieren bei vergleichbarem Scherergebnis und bei gleich hohen Maschinentakten den materiellen Aufwand. Die Einzugshaltezange mit eigenem Antrieb entfällt. Der Durchstoßer mit eigenem Antrieb entfällt. Der Scherantrieb entfällt.
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Figurenliste
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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.
- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Drahtumformmaschine zur Herstellung von Umformteilen aus Draht;
- 2 zeigt eine Detailansicht des neben den Umformwerkzeugen angeordneten Schnittsystems;
- 3 zeigt das Schnittsystem bei abgenommenem Zubringerhebel zur besseren Darstellung des geschlossenen Schermessers;
- 4 bis 7 zeigen verschiedene Phasen eines Arbeitszyklus der Drahtumformmaschine und die entsprechenden Arbeitspositionen der miteinander zusammenwirkenden Komponenten des Schnittsystems, des Einzugssystems und des Zubringersystems.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Drahtumformmaschine 100 zur Herstellung von Umformteilen aus Draht. Es handelt sich im Beispiel um eine Doppeldruck-Umformpresse zur Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen Formteilen aus Drahtabschnitten durch Kaltumformung. Die später im Detail erläuterte Drahtumformmaschine weist ein Einzugssystem 300 zum taktweisen Einziehen von Draht D von einem Drahtvorrat und zum Fördern des Drahts zu einem Schnittsystem 200 auf. Weiterhin ist ein Schnittsystem 200 vorgesehen, das eine maschinenfest montierte Scherbuchse 240 zum Hindurchführen des vom Einzugssystem geförderten Drahts D sowie ein an einem beweglich gelagerten Schermesserträger 220 befestigtes geschlossenes Schermesser 230 zum taktweisen Abtrennen von Drahtabschnitten von dem zugeführten Draht aufweist. Außerdem ist ein mit einem Zubringerhebel 410 ausgestattetes Zubringersystem 400 zum Greifen jeweils eines abgetrennten Drahtabschnitts und zum Zuführen des Drahtabschnitts in den Arbeitsbereich von Umformwerkzeugen 500 der Drahtumformmaschine vorgesehen.
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2 zeigt eine Detailansicht des neben den Umformwerkzeugen 500 angeordneten Schnittsystems 200 und 3 zeigt das Schnittsystem 200 bei abgenommenem Zubringerhebel zur besseren Darstellung des geschlossenen Schermessers.
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Der Maschinenfuß und der Maschinenkörper sind aus legiertem Spezialguss in geschlossener Bauweise hergestellt und verschraubt. Das z.B. in 4B und 4C gezeigte Einzugssystem 300 weist einen linear arbeitenden Drahteinzug auf. Durch die präzise Wiederholgenauigkeit der Einzugslänge ist kein Drahtanschlag erforderlich. Eine Transportzange (Einzugszange) 310 des Einzugssystems weist eine kraftschlüssig am Draht angreifende Klemmbacke auf, die bei wechselnden Drahtdurchmessern entsprechend auszutauschen ist. Eine gesonderte Haltezange zum Halten des Drahts während des Abscherens des Drahtes ist nicht erforderlich.
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Das geschlossene Schermesser 230, das von einem hebelartigen Schermesserträger 220 (auch Scherhebel 220 genannt) ohne eigenen Antrieb getragen wird, wird indirekt über Bewegungen des Zubringerhebels 410 gesteuert. Das Ausstoßen des abgetrennten Drahtabschnittes erfolgt durch den nachschiebenden Draht der Einzugsbewegung, so dass keine gesonderte Auswerferstation nötig ist. Es erfolgt ein Übernahme des abgetrennten Drahtabschnitts in eine ungesteuerte Greiferzange 415 und eine Schwenkbewegung des Zubringers vor die Umformmatrize.
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Die Umformwerkzeuge 500 umfassen zwei Matrizen 510-1, 510-2 in einem drehbaren bzw. schwenkbaren Matrizenhalter 520. Der Matrizenhalter ist in einem Matrizenblock 530 gelagert. Die Matrizen werden durch kurvengesteuerte Verriegelung präzise in Arbeitsposition gehalten und durch drei feststehende Stempel 540 (vgl. 4B, 4C) bei jedem Presshub wechselseitig beaufschlagt. Synchron arbeitende Auswerfersysteme (matrizen- und stempelseitig) verhindern ein Hängenbleiben des fertigen Formteils (des Stauchteils) in den Werkzeugen der jeweiligen Arbeitspositionen.
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Die Maschinenschmierung und separate Werkzeugschmierung gewährleisten durch Kapselung von Baugruppen weitestgehend vermischungsfreie Ölkreisläufe. Ein wartungsfreier Zahnriemen sorgt für den synchronen Antrieb sämtlicher Nebenantriebe. Alle beweglichen Teile sind mit festverschraubten Schutzabdeckungen gesichert. Bewegliche Schutzabdeckungen sorgen für einfachen Zugang zu den geschützten Komponenten.
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Zum Wechseln der Werkzeuge lassen sich sowohl der Pressenstößel als auch der matrizenseitige Bereich mit dem Matrizenblock 530 als komplette Einheit jeweils um eine horizontale Drehachse aus der Arbeitsebene schwenken und ermöglichen dem Bediener somit eine freie Zugänglichkeit zum Aus- und Einbau der Werkzeuge.
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Das Arbeitsprinzip dieser Doppeldruckpresse unterscheidet sich von herkömmlichen Doppeldrückern u.a. durch die Anzahl und Anordnung der Presswerkzeuge. Während beim herkömmlichen Prinzip eine feststehende Matrize und zwei schwenkbar gelagerte Stempel zum Einsatz kommen, werden in dieser Maschine zwei in einer Schwenkwelle (Matrizenhalter 520) gelagerte Matrizen 510-1, 510-2 von drei feststehenden Stempeln wechselseitig beaufschlagt. Dabei wird bei jedem Presshub ein fertiges Formteil erzeugt. Die in der Schwenkwelle gelagerte Matrizenaufnahme wird während des Stauchvorgangs durch eine kurvengesteuerte Verriegelung spielfrei in Arbeitsposition gehalten.
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Weitere Besonderheiten gibt es beim Einzugssystem 300, beim Schnittsystem 200 bzw. Schersystem und beim Zubringersystem 400 sowie beim Zusammenwirken dieser Systeme. Im Vergleich zu herkömmlichen Maschinen dieser Art ist die Drahtverformungsmaschine des Ausführungsbeispiels bedingt durch den Wegfall herkömmlicher Komponenten deutlich bedienfreundlicher und einstellfreundlicher ausgelegt.
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Das Zubringersystem 400 weist einen Zubringerhebel 410 auf, der um eine Drehachse 412 drehbar gelagert ist. Der Zubringerhebel sitzt drehfest auf einer um die Drehachse 412 drehbaren Welle, die mit einem Zubringerantrieb (Kurventrieb) 420 gekoppelt ist, so dass der Zubringerhebel zwischen unterschiedlichen Arbeitspositionen um die Drehachse 412 verschwenkbar ist. Der Schermesserträger 220 des Schnittsystems ist als um die Drehachse 412 des Zubringerhebels 410 schwenkbarer Scherhebel 220 ausgelegt. Es gibt keinen gesonderten Antrieb für den Schermesserträger. Vielmehr ist der Schermesserträger als passiver Schermesserträger ohne eigenen Antrieb ausgelegt und wird indirekt über den Zubringerantrieb zwischen seinen unterschiedlichen Arbeitspositionen bewegt, wobei der Zubringerhebel als kraftübertragendes bzw. drehmomentübertragendes Element zwischen dem Zubringerantrieb und dem passiven Schermesserträger fungiert.
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Mithilfe eines Federsystems 225 mit einer oder mehreren Druckfedern (vgl. 4A) wird der passive Schermesserträger 220 in Richtung eines Anlagekontakts zum Zubringerhebel gedrückt, so dass er nach Art eines federbelasteten Schlepphebels ausgelegt ist. Der Berührungskontakt zwischen Zubringerhebel und Scherhebel wird über ein als Antriebselement fungierendes Mitnehmerelement 414 auf Seiten des Zubringerhebels und ein damit kontaktierbares Auflageelement 224 auf Seiten des Scherhebels realisiert. Die Mitnehmerelemente sind bezüglich ihrer Position in den sie tragenden Hebeln jeweils justierbar.
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Die Drehbewegung des Scherhebels 220 in Richtung der Umformwerkzeuge (d.h. gegen den Uhrzeigersinn) ist mithilfe eines mechanischen Anschlags 260 anschlagsbegrenzt, so dass der Scherhebel nur bis zum Anschlagen an diesen Anschlag in Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt werden kann und bei Weiterbewegung des Zubringerhebel entgegen dem Uhrzeigersinn der Berührungskontakt zwischen Zubringerhebel und Scherhebel aufgehoben wird (vgl. 7A).
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Die Scherbuchse 240 des Schnittsystems 200 ist fest innerhalb einer Aufnahmeöffnung des Matrizenblocks 530 montiert. Die hülsenförmige Scherbuchse hat eine Drahtdurchlassöffnung 242, durch die hindurch der Draht mithilfe des Einzugssystems 300 in Drahtvorschubrichtung vorgeschoben werden kann. Das zugehörige geschlossene Schermesser 230 ist justierbar am Scherhebel 220 montiert und hat eine Drahtdurchlassöffnung 232 zum Hindurchführen des Drahts. Zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Scherbuchse und des Schermessers liegt der Scherspalt, dessen Breite einstellbar ist.
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An dem in den Arbeitsbereich der Umformwerkzeuge schwenkbaren Ende des Zubringerhebels befindet sich ein Greifer 415 mit zwei Greiferfingern 416-1, 416-2, die mittels einer Feder in eine geschlossene Position vorgespannt sind. Der Greifer dient zum Greifen jeweils eines abgetrennten Drahtabschnitts und hält diesen Drahtabschnitt dann beim Verschwenken des Zubringerhebels, wenn mithilfe des Zubringerhebels der abgetrennte Drahtabschnitt in den Arbeitsbereich der Umformwerkzeuge verschwenkt wird.
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Das Einzugssystem 300 ist besonders gut in den 4B, 4C, 5B, 6B und 7B zu erkennen. Das Einzugssystem 300 weist eine Transporteinrichtung 310 auf, die parallel zur Drahtvorschubvorrichtung linear hin- und her bewegbar ist. Die Transporteinrichtung dient zum taktweisen Einziehen des Drahts in Richtung des Schnittsystems 200. Die Transporteinrichtung hat im Beispielsfall eine kraftschlüssig am Draht angreifende Klemmeinrichtung, die auch als Transportzange bezeichnet werden kann und die zwischen einer Freigabekonfiguration (Draht kann durch die Klemmeinrichtung hindurch geschoben bzw. gezogen werden) und einer Haltekonfiguration (Draht wird in der Klemmeinrichtung festgeklemmt und kann nicht vorgeschoben werden) umschaltbar ist. Die Klemmeinrichtung ist in 4B in ihrer der Scherbuchse nächsten vorderen Position und in 4C in ihrer der Scherbuchse fernen hintersten Position nach einem Rückhub gezeigt. Die lineare Hubstrecke der Klemmeinrichtung legt die Einzugslänge 330 eines Takts und damit die Länge der jeweils nach vorne geschobenen Drahtabschnitte fest.
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Die linear hin- und her bewegbare Transporteinrichtung 310 arbeitet mit dem Schnittsystem 200 zusammen, welches als Halteeinrichtung zum temporären Halten des Drahts in einer erreichten Vorschubposition nach einer Vorschubphase dient. Das Schnittsystem 200 ist dazu zwischen einer Freigabekonfiguration und einer Haltekonfiguration umschaltbar. In der Freigabekonfiguration fluchten die Drahtdurchlassöffnung 242 der Scherbuchse 240 und die Drahtdurchlassöffnung 232 des geschlossenen Schermessers 230 weitgehend miteinander, so dass der Draht ohne Einklemmen hindurchgeführt werden kann. In der Haltekonfiguration ist die Drahtdurchlassöffnung des Schermessers gegenüber der Drahtdurchlassöffnung der Scherbuchse so weit dezentriert, dass der Draht im Bereich des Scherspalts eingeklemmt, jedoch nicht durchgetrennt wird.
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Anhand der 4 bis 7 werden nun verschiedene Phasen eines Arbeitszyklus der Maschine und die entsprechenden Arbeitspositionen der miteinander zusammenwirkenden Komponenten des Schnittsystems, des Einzugssystems und des Zubringersystems erläutert.
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In der Konfiguration von 4A befindet sich der Scherhebel 220 in seiner anschlagsbegrenzten Extremposition, bei welcher die Drahtdurchlassöffnung des Schermessers 220 mit der Drahtdurchlassöffnung der Scherbuchse fluchtet, so dass ein Drahtvorschub möglich ist („Position Drahtmitte“ bzw. „Position Einzug“). Der Scherhebel steht über die Mitnehmerelemente 224, 414 in Berührungskontakt mit dem Zubringerhebel, der so orientiert ist, dass der Zubringerhebel mit dem Greifer 415 in Position mit der Scherbuchse ist derart, dass ein durch die Scherbuchse und das Schermesser hindurchgeführter Draht während der Einzugsbewegung der Transporteinrichtung nach vorne zwischen die Finger 416-1, 416-2 des Greifers 415 vorgeschoben werden kann. 4B zeigt diese Situation am Ende des Materialvorschubs, wenn die Transporteinrichtung 310 an ihrer der Scherbuchse 240 zugewandten vorderen Endposition angekommen ist.
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Danach erfolgt ein Einklemmen bzw. Verspannen des Drahts durch das Schnittsystem 200 durch Drehung des Zubringerhebels 410 im Uhrzeigersinn um einen geringen Drehwinkel. Bei dieser Drehung wird der Scherhebel 220 im Uhrzeigersinn mitgenommen, so dass die Drahtdurchlassöffnung 232 des Schermessers gegenüber der Drahtdurchlassöffnung 242 der Scherbuchse dezentriert wird und der Draht gegen die ortsfeste Scherbuchse eingeklemmt wird. Somit ist das Schersystem bzw. Schnittsystem 200 in eine Haltekonfiguration umgeschaltet, in der es als Halteeinrichtung des Einzugssystems 300 fungiert. Die Klemmbacke der Transporteinrichtung wird nun geöffnet und die Transporteinrichtung wird um eine Einzugslänge zurück in ihre hintere Position verfahren (4C).
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In der nachfolgenden Phase, die in 5A und 5B schematisch dargestellt ist, erfolgt in einer Scheroperation ein Abscheren des Drahts durch einen Scherhub, der durch Drehung des Zubringerhebels 410 im Uhrzeigersinn initiiert wird. Dadurch wird der passive Scherhebel 220 ebenfalls um den gleichen Winkelbetrag im Uhrzeigersinn gegen die Kraft der Andrückfedern gedreht und ein Scherhub erzeugt, mit welchem der abzutrennende Drahtabschnitt vom zugeführten Draht abgeschert wird. Dieser Scherhub bzw. die entsprechende Drehbewegung des Zubringerhebels und des Scherhebels sind so gering, dass sich auf Höhe des Drahts ein Scherhub maximal in der Größenordnung des Drahtdurchmessers ergibt. Eine weitere Bewegung des Scherhebels entgegen dem Uhrzeigersinn ist nicht erforderlich und auch nicht vorgesehen. Gleichzeitig mit dem Abschervorgang wird die Klemmeinrichtung 310 wieder geschlossen und damit in ihre Haltekonfiguration gebracht, in der sie für den nächsten Materialvorschub vorbereitet ist.
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In der anschließenden Phase (veranschaulicht in 6A und 6B) wird der Zubringerhebel im Gegenuhrzeigersinn zurück in die in 4A gezeigte Stellung gebracht, in welcher die Greifzange wieder zentrisch vor der Scherbuchse angeordnet ist. Der Scherhebel wird bei dieser Bewegung mitgenommen, indem er durch das Federsystem 225 in Berührungskontakt mit dem Zubringerhebel gehalten wird, so dass am Ende der Rückbewegung die Drahtdurchlassöffnung 232 des geschlossenen Schermessers wieder mit der Drahtdurchlassöffnung 242 der Scherbuchse fluchtet (Position Drahtmitte).
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Sobald diese Konfiguration erreicht ist, wird durch Vorwärtsbewegen der Transporteinrichtung 310, welche den Draht schon ergriffen hat, der abgescherte Draht aus der Drahtdurchlassöffnung des Schermessers in die Greifer des Zubringerhebels ausgeschoben (6B). Der Draht D fungiert also als Auswerferstift.
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Der Zubringerhebel 410 wird dann weiter entgegen dem Uhrzeigersinn in die in 7 gezeigte Position verschwenkt, so dass der Zubringer den abgetrennten Drahtabschnitt in die Werkzeugebene zwischen die Umformwerkzeuge transportieren kann. Gleichzeitig schiebt der Drahteinzug durch Vorbewegen der Transporteinrichtung 310 in Richtung Scherbuchse den nächsten Drahtabschnitt durch die Scherbuchse 240 und die Drahtdurchlassöffnung des geschlossenen Schermessers 230 hindurch nach vorne (7A und 7B). Wie in 7A gut zu erkennen ist, macht der Scherhebel diesen Teil der Schwenkbewegung des Zubringerhebels nicht mit, sondern bleibt in der durch den Anschlag 260 vorgegebenen Grenzposition, in welcher die Drahtdurchlassöffnung 232 des Schermessers mit der Drahtdurchlassöffnung der Scherbuchse fluchtet und somit ein Drahtvorschub möglich ist. Danach schwenkt der Zubringerhebel zurück und ein neuer Zyklus der Arbeitsbewegungen beginnt.
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Nach dem Abscheren verharrt der Zubringer somit in der Position Drahtmitte/Einzug, so dass der nachschiebende Draht des neuen Einzugs den erzeugten Drahtabschnitt aus dem geschlossenen Schermesser stoßen kann. Der Zubringer transportiert dabei die Drahtabschnitte mittels Greiferfingern durch Schwenken des Zubringerhebels vor die Pressmatrize. In der Pressstation wird durch den Hub des Pressschlittens der Drahtabschnitt vom Vorstaucher in die Pressmatrize geschoben und verformt. Beim Rückhub des Pressenstößels werden die Matrizen in die neue Arbeitsposition geschwenkt und für den nächsten Presshub verriegelt. Beim folgenden Presshub wird der vorgeformte Drahtabschnitt vom Fertigstaucher zum fertigen Teil verpresst. Beim Rückhub des Pressenstößels wird das Fertigteil dann aus der Matrize ausgeworfen. Beim Rückhub des Pressenstößels werden die drei Auswerferstifte der Staucher durch ein Auswerferkreuz im Auswerfersystem zeitgleich betätigt. Mithilfe einer Sortiereinrichtung werden schadhafte Fertigteile in separate Behälter ausgesondert, die Gutteile werden mittels Förderband weiterbefördert.
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Einige Besonderheiten der Drahtverformungsmaschine und des Verfahrensablaufs können wie folgt zusammengefasst werden:
- Im linearen Einzugssystem wird auf die herkömmliche Haltezange komplett verzichtet, da das erforderliche Festhalten des Drahts zum Abscheren des Drahtes durch ein Verklemmen zwischen Scherhebel und Scherbuchse realisiert wird. Während der so gehaltene Drahtabschnitt in dieser Position kurz verharrt, löst sich die Transportzange vom Draht und fährt in einem Rückhub zurück in ihre Ausgangsposition. Hier wird der Draht erneut von der Transportzange geklemmt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der abzuscherende Draht bereits zwischen den Greifern des Zubringers. Der Abschervorgang (d.h. das Abtrennen eines Drahtabschnitts vom zugeführten Draht durch Abscheren) wird nun von der Schere (Einheit mit Scherhebel und Schermesser) und dem Zubringer „quasi als eine Einheit entgegen der Zubringerbewegung zur Matrize durchgeführt. Nach dem Abscheren verharrt das Schnittsystem kurz wieder in der „Position Drahtmitte“ (Drahtdurchlassöffnung des Schermessers koaxial zur Scherbuchse) des Einzuges, damit der Drahtabschnitt von dem durch die Einzugszange transportierten nachschiebenden Draht aus dem geschlossenen Schermesser gestoßen werden kann. Sobald der Drahtabschnitt das Schermesser verlassen hat, stoppt der Einzug einen kurzen Moment, damit der Zubringer mit seiner Schwenkbewegung zum Weitertransport des Drahtabschnittes vor die Matrize beginnen kann.
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Die Einzugszange transportiert den Draht weiter vor bis auf Abschnittlänge. Zeitgleich hierzu beginnt der vorrückende Pressenstößel den Drahtabschnitt in die Matrize einzuschieben. Sobald der Drahtabschnitt zwischen Stempel und Matrize sicher gehalten wird, beginnt der Zubringer mit der Rückbewegung in seine Ausgangsposition. Die Matrizenhalterverriegelung ist eingerastet, der Presshub wird ausgeführt, der Zubringer befindet sich wieder in seiner Ausgangsposition.
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Unmittelbar nach Verlassen des vorderen Totpunktes des Pressenstößels (Rückfahrt zum hinteren Totpunkt) werden die kurvengesteuerten Auswerfersysteme in Bewegung gesetzt. Sobald das matrizenseitige Auswerfersystem wieder in seiner Ausgangsposition ist, wird die Matrizenhalterverriegelung gelöst und der Matrizenhalter durch den Schwenkantrieb um 90° getaktet. Die beiden Matrizen befinden sich nun in der neuen Arbeitsposition, der zweite Zyklus beginnt von vorn. Nach Abschluss des nachfolgenden Presshubes werden die Matrizen wieder um 90° zurück in ihre ursprüngliche Ausgangsposition geschwenkt. Der erste Zyklus beginnt von vorn.
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Die Arbeitsweise von Ausführungsbeispielen kann auch wie folgt beschrieben werden. Durch einen kurvengesteuerten Antrieb (z.B. mittels angefederter Einfachkurve oder Doppelkurve) transportiert der Zubringer den Drahtabschnitt in das Umformwerkzeug (Matrize und Stempel). Der Kurvenhub schwenkt den Zubringer wieder zurück in die Scherstation. Die Scherbewegung erfolgt entgegengesetzt der Transportrichtung und reduziert sich auf einen reinen Scherhub ohne Transport in eine andere Station. Der Scherhebel ist hierbei ohne eigenen Antrieb und wird als Schlepphebel vom Zubringer angetrieben. Dieser Umstand ermöglicht auch den Mechanismus des Drahtklemmens der Schere durch die kurvengesteuerte Bewegung des Zubringerhebels. Durch die Integration des Durchstoßens in den Einziehvorgang ergibt sich ein zweigeteilter Einzugsvorgang: konstanter Einzugshub als Funktion des Durchstoßens; variabler Einzugshub in Ergänzung zur benötigten Gesamteinzugslänge.
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Einige Aspekte der Erfindung wurden am Beispiel einer Doppeldruck-Umformpresse erläutert. Die Erfindung kann auch bei anderen Drahtumformmaschinen genutzt werden, z.B. bei Mehrstufenpressen. Die Bewegungen des Zubringerhebels und der damit gekoppelten Elemente (z.B. Scherhebel) werden bei den Beispielen über mechanische Kurven gesteuert. Es ist auch möglich, die Arbeitsbewegungen mittels eines elektromechanischen Antriebssystems mit Servoantrieben zu realisieren.
